JPH06175712A - Automatic calibration method for visually recognizing robot - Google Patents
Automatic calibration method for visually recognizing robotInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は視覚認識ロボットの自動
キャリブレーション方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic calibration method for a visual recognition robot.
【０００２】近年、視覚センサーを用いた視覚認識ロボ
ットが製品の組立工程等に用いられているが、ロボット
と、ロボットに取り付けられた作業用ツール及び視覚セ
ンサーの位置関係が正確にキャリブレーションされてい
なければ期待通りに動作させることは出来ない。従っ
て、このキャリブレーションを正確に行なっておくこと
が重要である。In recent years, a visual recognition robot using a visual sensor has been used in a product assembling process, etc., but the positional relationship between the robot, a work tool attached to the robot, and the visual sensor is accurately calibrated. Without it, you can't get it to work as expected. Therefore, it is important to perform this calibration accurately.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来の視覚認識ロボットのキャリブレー
ション方法を図５を用いて説明する。この方法は、先ず
図５（ａ）の如くある任意の位置に正確に位置決めされ
た治具１にロボットの先端軸２の中心に取り付けられた
治具３をティーチングによって位置決めし、ロボットの
座標値を読み取る。2. Description of the Related Art A conventional visual recognition robot calibration method will be described with reference to FIG. In this method, first, the jig 1 attached to the center of the tip shaft 2 of the robot is positioned by teaching on the jig 1 which is accurately positioned at an arbitrary position as shown in FIG. To read.
【０００４】次に、図５（ｂ）に示すようにロボットの
先端軸２に取り付けられたロボットハンド４に固定され
たツール５の任意の部分を治具１に位置決めし、ロボッ
トの座標値を読み取る。この座標値と前記ロボットの座
標値からツールとロボットの相対的な位置関係が分か
る。Next, as shown in FIG. 5B, an arbitrary portion of the tool 5 fixed to the robot hand 4 attached to the tip axis 2 of the robot is positioned on the jig 1, and the coordinate value of the robot is determined. read. From this coordinate value and the coordinate value of the robot, the relative positional relationship between the tool and the robot can be known.
【０００５】次に図５（ｃ）の如く視覚センサー６の原
点で治具１の中心を捉えるようにロボットを操作し、こ
の時のロボットの座標値を読み取る。この時の座標値と
図（ａ）で説明した座標値から視覚センサー６とロボッ
トの相対的な位置関係を得る。以上のようにして視覚認
識ロボットの先端軸２と、そこに取り付けられた視覚セ
ンサー６及びツール５の位置関係のキャリブレーション
ができる。Next, as shown in FIG. 5C, the robot is operated so that the center of the jig 1 is captured by the origin of the visual sensor 6, and the coordinate values of the robot at this time are read. The relative positional relationship between the visual sensor 6 and the robot is obtained from the coordinate values at this time and the coordinate values described in FIG. As described above, the positional relationship between the tip axis 2 of the visual recognition robot and the visual sensor 6 and the tool 5 attached to the tip axis 2 can be calibrated.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の視覚認識ロ
ボットのキャリブレーション方法では、ロボットの先端
軸３と治具１との位置合わせ、あるいは治具１とツール
４又は視覚センサー５の位置合わせを手動で行なうた
め、正確に位置合わせをする事は非常に困難であり、個
人差によって精度にばらつきが生ずるという問題があ
る。In the above-mentioned conventional calibration method for the visual recognition robot, the alignment of the tip shaft 3 of the robot and the jig 1 or the alignment of the jig 1 with the tool 4 or the visual sensor 5 is performed. Since it is performed manually, it is very difficult to perform accurate alignment, and there is a problem in that accuracy varies due to individual differences.
【０００７】本発明は、ロボットの先端軸とツール及び
視覚センサーのキャリブレーションを高精度で且つ自動
的に行うことが出来る視覚認識ロボットのキャリブレー
ション方法を実現しようとする。The present invention is intended to realize a calibration method for a visual recognition robot capable of automatically calibrating a tip axis of a robot, a tool and a visual sensor with high accuracy.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の視覚認識ロボッ
トの自動キャリブレーション方法に於いては、直交座標
系で動作しうるロボット７と、該ロボットの先端軸２に
取り付けられた視覚センサー６及びツール５と、該視覚
センサー６から取り込まれたデータから位置を検出する
画像処理装置８と、これらのインターフェースとなるホ
ストコンピュータ９とを具備した視覚認識ロボットのキ
ャリブレーション方法であって、上記ツール５の底面に
インク等を塗り付けて任意の座標平面上にその形を転写
する工程を少なくとも含むことを特徴とする。In the automatic calibration method for a visual recognition robot according to the present invention, a robot 7 capable of operating in a Cartesian coordinate system, a visual sensor 6 attached to a tip axis 2 of the robot, and A calibration method for a visual recognition robot, comprising: a tool 5, an image processing device 8 for detecting a position from data captured by the visual sensor 6, and a host computer 9 serving as an interface between the tools. It is characterized by including at least a step of applying ink or the like to the bottom surface of the above and transferring the shape onto an arbitrary coordinate plane.
【０００９】また、それに加えて、上記ツール（５）の
底面を転写した転写像（５′）を視覚センサー（６）で
複数の位置から取り込み、その取り込まれたデータから
画像処理装置（８）及びホストコンピュータ（９）によ
りロボット先端軸（２）の座標を検出し、その座標位置
から計算してロボット先端軸（２）とツール（５）と視
覚センサー（６）との関係位置を得ることを特徴とす
る。この構成を採ることによりロボットの先端軸とツー
ル及び視覚センサーのキャリブレーションを高精度で且
つ自動的に行うことができる視覚認識ロボットのキャリ
ブレーション方法が得られる。In addition to that, the transfer image (5 ') obtained by transferring the bottom surface of the tool (5) is captured by the visual sensor (6) from a plurality of positions, and the image processing device (8) is used from the captured data. And detecting the coordinates of the robot tip axis (2) by the host computer (9) and calculating from the coordinate position to obtain the relational position of the robot tip axis (2), the tool (5) and the visual sensor (6). Is characterized by. By adopting this configuration, it is possible to obtain a calibration method for a visual recognition robot capable of highly accurately and automatically calibrating the tip axis of the robot, the tool, and the visual sensor.
【００１０】[0010]
【作用】本発明では図３に示すように先ず（ａ）図の如
くツール５の底面にインク等を塗り付けて任意の座標平
面上にその形を転写する。この時のロボット先端軸の座
標値をＰ0 とする。次に（ｂ）図の如く転写されたツー
ルの転写像５′を視覚センサー６から入力し、画像処理
装置８によりツールの転写像５′の中心（又は重心）及
び（ｃ）図の如く視覚センサー６の中心軸の傾き角αを
検出する。なお（ｂ）図の場合のロボット先端軸の座標
値をＰ1 とする。In the present invention, as shown in FIG. 3, first, as shown in FIG. 3A, ink or the like is applied to the bottom surface of the tool 5 to transfer the shape onto an arbitrary coordinate plane. The coordinate value of the robot tip axis at this time is P 0 . Next, the transferred image 5'of the tool transferred as shown in FIG. 7B is inputted from the visual sensor 6, and the image processing device 8 provides the center (or center of gravity) of the transferred image 5'of the tool and the visual image as shown in FIG. The inclination angle α of the central axis of the sensor 6 is detected. Note the coordinate values of the robot tip axis in the case of (b) diagram and P 1.
【００１１】次に（ｄ）図の如く画像処理装置８からの
情報に基きホストコンピュータからロボットコントロー
ラへ指令し、ツールの転写像５′の中心軸に視覚センサ
ー６の中心軸が一致するように操作する。この時のロボ
ット先端軸の座標値をＰ2 とする。次いで（ｅ）図の如
く視覚センサー６を１８０°回転させ、この時のロボッ
ト先端軸の座標値をＰ3 とする。Next, as shown in (d), the host computer issues a command to the robot controller based on the information from the image processing device 8 so that the central axis of the visual sensor 6 coincides with the central axis of the transferred image 5'of the tool. Manipulate. The coordinate value of the robot tip axis at this time is P 2 . Then, the visual sensor 6 is rotated 180 ° as shown in FIG. 8E, and the coordinate value of the robot tip axis at this time is set to P 3 .
【００１２】以上の視覚センサーの中心軸の傾き角α
と、ロボット先端軸の座標値Ｐ0 〜Ｐ 3 より次の全ての
パラメータが計算される。 β＝∠Ｐ1 Ｐ* Ｐ2 −α，γ＝∠Ｐ1 Ｐ* Ｐ0 ，Ｌ1 ＝
｜Ｐ* Ｐ2 ｜，Ｌ2 ＝｜Ｐ0 Ｐ* ｜ （但し、α＝視覚センサーの傾き角、β＝ツールの傾き
角、Ｌ1 ＝ロボット先端軸と視覚センサーの中心間距
離、Ｌ2 ＝ロボット先端軸とツールの中心間距離、Ｐ*
＝ツール底面の中心座標）The tilt angle α of the central axis of the above visual sensor
And the coordinate value P of the robot tip axis0~ P 3All of the following
Parameters are calculated. β = ∠P1P*P2-Α, γ = ∠P1P*P0, L1=
| P*P2|, L2= | P0P*│ (where α = visual sensor tilt angle, β = tool tilt
Corner, L1= Distance between the robot tip axis and the center of the visual sensor
Away, L2= Distance between robot tip axis and tool center, P*
= Center coordinates of the bottom of the tool)
【００１３】[0013]
【実施例】図１は本発明方法を適用する視覚認識ロボッ
トの構成を示す図、図２は図１のロボットハンドを拡大
して示す図であり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は
図２（ａ）のＺ矢視図である。図１において、７はロボ
ット、７ａはそのアーム、２はそのアームの先端に支持
された先端軸、４はその先端軸に取り付けられ且つツー
ル５及び視覚センサー６を有するロボットハンド、８は
視覚センサー６から取り込まれたデータから位置を検出
する画像処理装置、９は画像処理装置に接続されたホス
トコンピュータ、１０はホストコンピュータに接続され
その指示によりロボット７を制御するロボットコントロ
ーラである。1 is a diagram showing the construction of a visual recognition robot to which the method of the present invention is applied, FIG. 2 is an enlarged view of the robot hand of FIG. 1, and FIG. 2 (a) is a side view. 2B is a Z arrow view of FIG. In FIG. 1, 7 is a robot, 7 a is its arm, 2 is a tip axis supported by the tip of the arm, 4 is a robot hand attached to the tip axis and has a tool 5 and a visual sensor 6, and 8 is a visual sensor. An image processing device for detecting the position from the data taken in from 6, a host computer 9 connected to the image processing device, and a robot controller 10 connected to the host computer for controlling the robot 7 according to the instruction.
【００１４】ロボットハンド４は図２の拡大図に示すよ
うに、ロボットの先端軸２の中心２ａを中心として対称
にツール５と視覚センサー６とが固定されている。なお
ツール５は図においては２つの吸着カップからなる吸着
ハンドを示している。また、ツール５及び視覚センサー
６とは図のような組立方法の場合、取付用のバカ穴の影
響により、図の如く位置ずれを生じ、正確な対称位置に
はない。このためロボット先端軸２に対するツール５及
び視覚センサー６の関係位置をキャリブレーションする
必要がある。As shown in the enlarged view of FIG. 2, the robot hand 4 has a tool 5 and a visual sensor 6 fixed symmetrically with respect to the center 2a of the tip axis 2 of the robot. It should be noted that the tool 5 shows a suction hand including two suction cups in the drawing. Further, in the case of the assembling method as shown in the drawing, the tool 5 and the visual sensor 6 are displaced from each other as shown in the drawing due to the influence of the mounting holes for attachment, and are not in the exact symmetrical positions. Therefore, it is necessary to calibrate the relative positions of the tool 5 and the visual sensor 6 with respect to the robot tip axis 2.
【００１５】図３及び図４は本発明のキャリブレーショ
ン方法を説明するための図である。本発明方法は先ず、
図３の如くロボット座標のＹ軸に対する視覚センサー６
の傾き角をα、ロボットの先端軸２の中心２ａとツール
５の中心（２つの吸着カップの中心を結ぶ線の中点）５
ａとを結んだ線に対するツール５の中心軸５ｂの傾き角
をβとする。3 and 4 are views for explaining the calibration method of the present invention. The method of the present invention is
As shown in FIG. 3, the visual sensor 6 for the Y axis of the robot coordinates
Is α, the center 2a of the robot tip axis 2 and the center of the tool 5 (the midpoint of the line connecting the centers of the two suction cups) 5
The inclination angle of the central axis 5b of the tool 5 with respect to the line connecting a and β is β.
【００１６】また、ロボットの先端軸２の中心２ａとツ
ール５の中心５ａとを結んだ線とロボット座標のＹ軸と
のなす角をγとし、視覚センサー６とロボットの先端軸
２との中心間距離をＬ1 、ツール５とロボットの先端軸
２との中心間距離をＬ2 とする。The angle formed by the line connecting the center 2a of the robot tip axis 2 and the center 5a of the tool 5 and the Y axis of the robot coordinates is γ, and the center between the visual sensor 6 and the tip axis 2 of the robot is defined. between the distance L 1, the center-to-center distance between the tip end shaft 2 of the tool 5 and the robot and L 2.
【００１７】次に図４（ａ）に示すように、視覚センサ
ー６とロボットの先端軸の中心２ａを結ぶ線がロボット
座標のＹ軸と平行となるように操作し、インク等によっ
てツール５の底面の形状をロボット座標平面上に転写し
て転写像５′を得る。そしてこの時のロボット先端軸の
座標値Ｐ0 をコンピュータ９のメモリに記録する。Next, as shown in FIG. 4 (a), the line connecting the visual sensor 6 and the center 2a of the tip end axis of the robot is operated so as to be parallel to the Y axis of the robot coordinates, and the tool 5 is moved by ink or the like. The bottom surface shape is transferred onto the robot coordinate plane to obtain a transfer image 5 '. Then, the coordinate value P 0 of the robot tip axis at this time is recorded in the memory of the computer 9.
【００１８】次に図４（ｂ）に示すようにツールの転写
像５′の中心５ａ′が視覚センサー６の中心に来るよう
に操作する。この時ロボットの先端軸は回転させない。
そして、ロボット先端軸の座標値Ｐ1 をコンピュータ９
のメモリに記録する。Next, as shown in FIG. 4B, the tool is operated so that the center 5a 'of the transferred image 5'of the tool comes to the center of the visual sensor 6. At this time, the tip axis of the robot is not rotated.
Then, the coordinate value P 1 of the robot tip axis is calculated by the computer 9
To the memory of.
【００１９】ここで図４（ｃ）に示すように、ロボット
座標のＸ軸と平行にロボットの先端軸を移動することで
図の△ｘ，△ｙを計測し、視覚センサーの傾き角α＝Ｔ
ａｎ -1（△ｘ／△ｙ）を得る。Here, as shown in FIG. 4C, the robot
By moving the tip axis of the robot parallel to the X axis of the coordinates
Measure Δx and Δy in the figure, and tilt angle α = T of the visual sensor
an -1(Δx / Δy) is obtained.
【００２０】次に図４（ｄ）に示すようにツールの転写
像５′の中心軸に視覚センサー６の中心軸が一致するよ
うにロボットを操作して、その時のロボット先端軸の座
標値Ｐ2 を画像処理装置を通してコンピュータのメモリ
に記録する。Next, as shown in FIG. 4 (d), the robot is operated so that the central axis of the visual sensor 6 coincides with the central axis of the transferred image 5'of the tool, and the coordinate value P of the robot tip axis at that time. 2 is recorded in the memory of the computer through the image processing device.
【００２１】更に、図４（ｅ）に示すように（ｄ）図の
状態から視覚センサー６が１８０°回転するようにロボ
ットを操作してロボット先端軸の座標値Ｐ3 を画像処理
装置を通してコンピュータのメモリに記録する。以上の
操作を行うことにより、図４（ｆ）に示される座標値Ｐ
0 〜Ｐ3 が記録される。なおＰ2 とＰ3 の中点であるＰ
* が転写されたツールの底面の像の中心座標を表すこと
は以上の説明から明らかである。よってβ＝∠Ｐ1 Ｐ*
Ｐ2 −α，γ＝∠Ｐ1 Ｐ* Ｐ0 ，Ｌ1 ＝｜Ｐ* Ｐ2 ｜，
Ｌ2 ＝｜Ｐ0 Ｐ* ｜という具合に全てのパラメータが計
算できる。Further, as shown in FIG. 4 (e), the robot is operated so that the visual sensor 6 rotates 180 ° from the state shown in FIG. 4 (d), and the coordinate value P 3 of the robot tip axis is transferred to the computer through the image processing apparatus. To the memory of. By performing the above operation, the coordinate value P shown in FIG.
0 to P 3 are recorded. Note that P, which is the midpoint of P 2 and P 3 ,
It is clear from the above description that * represents the center coordinates of the image of the bottom surface of the transferred tool. Therefore β = ∠P 1 P *
P 2 −α, γ = ∠P 1 P * P 0 , L 1 = | P * P 2 |,
All parameters can be calculated, such as L 2 = | P 0 P * |.
【００２２】ロボットの操作は、画像処理装置で視覚セ
ンサーの中心座標とツールの転写像の中心とのずれをホ
ストコンピュータでロボット座標に変換しロボットコン
トローラに移動量として指令することにより自動的に行
うことができる。The operation of the robot is automatically performed by converting the deviation between the center coordinates of the visual sensor and the center of the transfer image of the tool in the image processing device into the robot coordinates by the host computer and instructing the robot controller as the movement amount. be able to.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明に依れば、視覚センサーの分解能
に比例した一定の精度で自動的にロボットの先端軸とツ
ール及び視覚センサーのキャリブレーションを行なうこ
とができ、視覚認識ロボットを用いた作業に必要な精度
が簡単に得られ、視覚認識ロボットの実用化に寄与する
ことができる。According to the present invention, the tip axis of the robot, the tool and the visual sensor can be automatically calibrated with a constant accuracy proportional to the resolution of the visual sensor. The precision required for the work can be easily obtained, which can contribute to the practical application of the visual recognition robot.
【図１】本発明方法を適用する視覚認識ロボットの構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a visual recognition robot to which the method of the present invention is applied.
【図２】図１のロボットハンドを拡大して示す図で、
（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図のＺ矢視図である。FIG. 2 is an enlarged view showing the robot hand of FIG.
(A) is a front view, (b) is a Z arrow view of (a) figure.
【図３】本発明の視覚認識ロボットの自動キャリブレー
ション方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an automatic calibration method for a visual recognition robot according to the present invention.
【図４】本発明の視覚認識ロボットの自動キャリブレー
ション方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an automatic calibration method for a visual recognition robot according to the present invention.
【図５】従来の視覚認識ロボットのキャリブレーション
方法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional calibration method for a visual recognition robot.
１，３…治具 ２…ロボットの先端軸 ４…ロボットハンド ５…ツール ５′…ツールの転写像 ６…視覚センサー ７…ロボット ８…画像処理装置 ９…ホストコンピュータ １０…ロボットコントローラ 1, 3 ... Jig 2 ... Robot tip axis 4 ... Robot hand 5 ... Tool 5 '... Tool transfer image 6 ... Visual sensor 7 ... Robot 8 ... Image processing device 9 ... Host computer 10 ... Robot controller
Claims (2)
と、該ロボットの先端軸（２）に取り付けられた視覚セ
ンサー（６）及びツール（５）と、該視覚センサー
（６）から取り込まれたデータから位置を検出する画像
処理装置（８）と、これらのインターフェースとなるホ
ストコンピュータ（９）とを具備した視覚認識ロボット
のキャリブレーション方法であって、 上記ツール（５）の底面にインク等を塗り付けて任意の
座標平面上にその形を転写する工程を少なくとも含むこ
とを特徴とする視覚認識ロボットの自動キャリブレーシ
ョン方法。1. A robot (7) capable of operating in a Cartesian coordinate system.
A visual sensor (6) and a tool (5) attached to the tip axis (2) of the robot, and an image processing device (8) for detecting a position from data captured by the visual sensor (6), A method for calibrating a visual recognition robot equipped with a host computer (9) that serves as an interface, wherein ink or the like is applied to the bottom surface of the tool (5) to transfer the shape onto an arbitrary coordinate plane. A method for automatically calibrating a visual recognition robot, comprising at least steps.
像（５′）を視覚センサー（６）で複数の位置から取り
込み、その取り込まれたデータから画像処理装置（８）
及びホストコンピュータ（９）とによりロボット先端軸
（２）の座標を検出し、その座標位置から計算してロボ
ット先端軸（２）とツール（５）と視覚センサー（６）
との関係位置を得ることを特徴とする請求項１の視覚認
識ロボットの自動キャリブレーション方法。2. A transfer image (5 ') obtained by transferring the bottom surface of the tool (5) is captured from a plurality of positions by a visual sensor (6), and an image processing device (8) is obtained from the captured data.
Also, the coordinates of the robot tip axis (2) are detected by the host computer (9), and the robot tip axis (2), the tool (5) and the visual sensor (6) are calculated from the coordinate position.
The method for automatically calibrating a visual recognition robot according to claim 1, wherein a position related to is obtained.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32314792A JPH06175712A (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Automatic calibration method for visually recognizing robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32314792A JPH06175712A (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Automatic calibration method for visually recognizing robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06175712A true JPH06175712A (en) | 1994-06-24 |
Family
ID=18151611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32314792A Withdrawn JPH06175712A (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Automatic calibration method for visually recognizing robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06175712A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020045936A (en) * | 2000-12-12 | 2002-06-20 | 정재문 | Auto application equipment and method |
| DE102015000589A1 (en) | 2014-01-23 | 2015-08-06 | Fanuc Corporation | Data generation device for a visual sensor and a detection simulation system |
| US11338440B2 (en) | 2018-07-30 | 2022-05-24 | Fanuc Corporation | Robot system and calibration method |
-
1992
- 1992-12-02 JP JP32314792A patent/JPH06175712A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
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