JPH08141881A - バリ取り装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークの個体差に柔軟に対応して、正確なバ
リ取り作業を自動的に実行できるバリ取り装置及び方法
を提供する。 【構成】 高精度位置決定装置１０において、三次元形
状計測装置７にて得られた計測データ、及び予め教示・
記憶装置８に記憶された代表ワークの表面形状と当該ワ
ークの拘束面との関係データに基づいて対象ワークＷの
拘束面Ｆ２の位置を決定する。続いて、ワークＷ表面Ｆ
１の平面部分Ｆ１ａと、ワークＷの拘束面Ｆ２との交線
の位置をバリＢ取り経路として決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械部品などのワーク
を成形する際にその外周に発生するバリを除去するバリ
取り装置及び方法に係り、特にワークの個体差にも柔軟
に対応してバリ取りができるバリ取り装置及び方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】機械部品などを成形する際にその表面外
周に発生するバリを取る作業は、劣悪な環境下で、危険
を伴う場合が多いので、ロボットによる自動化が強く要
望されている。一般に、ロボットを用いたバリ取り装置
としては、ロボットにティーチングプレイバック方式で
作業内容や手順を教え込む方式が採用されている。この
方式は、ワークごとに当該ワーク表面のバリの発生箇所
をロボットに対して精密に位置決めするので、精密で高
価な治具を必要とし、大量生産されるワークにしか適用
されていないのが現状である。また、このような方式で
は、バリ部分をセンシングしないため、ワークに個体差
があると、バリ取りの仕上げ精度が著しく低下するとい
う問題がある。

【０００３】そこで、かかる問題を解決するために、レ
ーザレンジファインダ等のセンサをロボットアームに搭
載し、当該センサにてワーク表面上にあるバリの部分を
抽出し、バリ取り経路を特定してバリ取りを実行するバ
リ取り装置が提案されている（特願平５−３１６５９
号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したセ
ンサを用いた従来のバリ取り装置には、以下のような問
題がある。第１には、ワーク表面にバリが発生していな
い場合、又はワーク自体に個体差がある場合、バリの発
生部分をセンシングによって正確に抽出することが困難
となり、結果的にバリが除去できなくなるという問題が
ある。第２には、ワーク表面のバリ付近のセンサデータ
は光学的特性による大きなノイズを多く含むので、バリ
の発生部分を正確に抽出できず、作業自体が不安定とな
り、製品の品質の均一化を図ることができないという問
題がある。

【０００５】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、ワーク
表面のバリ取り作業を自動化し、人間を劣悪な作業条件
から解放するバリ取り装置及び方法を提供せんとするも
のである。

【０００６】本発明の第２の目的は、ワークの個体差に
も柔軟に対応して、安定的に正確なバリ取り作業を実行
できるバリ取り装置及び方法を提供せんとするものであ
る。

【０００７】本発明の第３の目的は、ワークを作業台に
固定するのに精密で高価な治具を用いて、位置決めを高
精度に行う必要がないバリ取り装置及び方法を提供せん
とするものである。

【０００８】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記した課題の解決は、
本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手段及び手法を
採用することにより前記目的通り達成される。すなわ
ち、本発明装置の第１の特徴は、コントローラと、ハン
ドにバリ取りツールを有するロボットと、前記ロボット
のハンドに取り付けられ、ワークの表面形状を計測する
三次元形状計測手段と、ワーク表面形状の特徴的な箇所
の位置を計測する位置計測手段とを備え、前記コントロ
ーラは、代表ワークの表面形状と拘束面との関係データ
を前記コントローラに教示する教示手段と、当該教示手
段のワーク表面形状と拘束面との関係データ、及び前記
位置計測手段によるワークの特徴箇所の位置データに基
づき、対象ワークの拘束面の大まかな位置を決定する大
局的位置決定手段と、当該大局的位置決定手段にて決定
された対象ワークの拘束面位置の近傍に前記ロボットの
ハンドを誘導して、前記三次元形状計測手段にて当該拘
束面のワーク表面形状を計測する手段と、当該三次元形
状計測手段の計測データに基づき、対象ワーク表面形状
の位置を、より高精度で算出する高精度位置決め手段
と、前記教示手段のワーク表面形状と拘束面との関係デ
ータ、及び前記高精度位置決め手段の対象ワーク表面形
状の位置データに基づいてバリ取り経路を決定する手段
と、を有してなるバリ取り装置にある。

【００１０】本発明装置の第２の特徴は、コントローラ
と、ハンドにバリ取りツール及びポインタを有するロボ
ットと、前記ロボットのハンドに取り付けられ、ワーク
の表面形状を計測する三次元形状計測手段とを備え、前
記コントローラは、代表ワークの表面形状と拘束面との
関係データを当該コントローラに教示する教示手段と、
前記ロボットハンドのポインタを基準にして、手動で対
象ワークの拘束面の近傍に前記ロボットのハンドを誘導
し、前記三次元形状計測手段にて対象ワーク表面形状を
計測する手段と、当該三次元形状計測手段の計測データ
に基づき対象ワーク表面形状の位置を、より高精度で算
出する高精度位置決め手段と、前記教示手段のワーク表
面形状と拘束面との関係データ、及び当該高精度位置決
め手段の対象ワーク表面形状の位置データに基づいてバ
リ取り経路を決定する手段と、を有してなるバリ取り装
置にある。

【００１１】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２における前記コントローラの高精度位
置決め手段が、前記三次元形状計測手段にて得られた計
測データから対象ワーク表面の直線又は曲線部分を抽出
し、当該抽出データに直線又はパラメトリック近似曲線
を当てはめる線形状処理手段と、当該線形状処理手段か
ら得られる直線又はパラメトリック近似曲線に基づい
て、ワーク表面形状の直線又は曲線部分の位置データを
算出する高精度位置決め手段と、で置き換えてなるバリ
取り装置にある。

【００１２】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２における前記コントローラの高精度位
置決め手段が、前記三次元形状計測手段にて得られたデ
ータ列を複数用いることにより対象ワーク表面の形状モ
デルを再構成する再構成手段と、前記教示手段に記憶さ
れた代表ワーク表面形状と前記再構成手段の対象ワーク
表面の形状モデルとの間でマッチング演算を行い、対象
ワーク表面形状の位置を、より高精度で算出する高精度
位置決め手段と、を有してなるバリ取り装置にある。

【００１３】本発明装置の第５の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２，第３又は第４における前記三次元形状
計測手段が、レーザレンジセンサであるバリ取り装置に
ある。

【００１４】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２，第３，第４又は第５における前記三次
元形状計測手段が、ワークの表面形状データとして当該
ワークのコーナー部の位置データを用いてなるバリ取り
装置にある。

【００１５】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１，第３，第４，第５又は第６における前記位置
計測手段が、ＣＣＤカメラであるバリ取り装置にある。

【００１６】本発明方法の第１の特徴は、ロボットを用
いたバリ取り装置のバリ取り方法において、予めバリ取
りの代表ワークの表面形状と当該ワークの拘束面との関
係データをバリ取り装置の教示・記憶装置に記憶する第
１ステップと、作業台に固定した対象ワークの拘束面の
近傍に三次元形状計測装置を誘導する第２ステップと、
当該三次元形状計測装置にて得られた計測データから対
象ワーク表面の平面部分を算出する第３ステップと、前
記三次元形状計測装置にて得られた計測データ、及び予
め教示・記憶装置に記憶された代表ワークの表面形状と
当該ワークの拘束面との関係データに基づいて対象ワー
クの当該拘束面の位置を決定する第４ステップと、前記
第３ステップによって算出されたワーク表面の平面部分
と、当該第４ステップによって決定されたワークの拘束
面との交線の位置をバリ取り経路として決定する第５ス
テップと、当該第５ステップによって決定されたバリ取
り経路に沿ってバリ取りツールを誘導して対象ワークの
バリを除去する第６ステップと、を順次踏んで実行して
なるバリ取り方法にある。

【００１７】本発明方法の第２の特徴は、ロボットを用
いたバリ取り装置のバリ取り方法において、予めバリ取
りの代表ワークの表面形状と当該ワークの拘束面との関
係データをバリ取り装置の教示・記憶装置に記憶する第
１ステップと、作業台に固定した対象ワークの拘束面の
近傍に三次元形状計測装置を誘導する第２ステップと、
当該三次元形状計測装置にて得られた計測データから対
象ワーク表面の直線又は曲線部分を抽出し、当該抽出デ
ータに直線又はパラメトリック近似曲線を当てはめて、
対象ワーク表面形状の直線又は曲線部分の位置データを
算出する第３ステップと、当該第３ステップにて算出さ
れた対象ワーク表面形状の直線又は曲線部分の位置デー
タ、及び予め教示・記憶装置に記憶された代表ワークの
表面形状と当該ワークの拘束面との関係データに基づい
て対象ワークの拘束面の位置を決定する第４ステップ
と、前記第３ステップによって算出された対象ワーク表
面形状の直線又は曲線部分の位置データと、前記第４ス
テップによって決定された対象ワークの拘束面とからバ
リ発生の位置を推測してバリ取り経路を決定する第５ス
テップと、当該第５ステップによって決定されたバリ取
り経路に沿ってバリ取りツールを誘導して対象ワークの
バリを除去する第６ステップと、を順次踏んで実行して
なるバリ取り方法にある。

【００１８】本発明方法の第３の特徴は、ロボットを用
いたバリ取り装置のバリ取り方法において、予め教示・
記憶装置にバリ取りの代表ワークの表面形状と当該ワー
クの拘束面との関係データを記憶する第１ステップと、
作業台に固定した対象ワークの拘束面の近傍に三次元形
状計測装置を誘導する第２ステップと、当該三次元形状
計測装置にて得られた計測データ列を複数記憶し、対象
ワーク表面の形状モデルを三次元的形状に再構成する第
３ステップと、前記教示・記憶装置に記憶された代表ワ
ーク表面形状と当該第３ステップにて得られた対象ワー
ク表面の形状モデルとの間でマッチング演算を行い、対
象ワークの表面形状の位置を算出する第４ステップと、
当該第４ステップにて得られた対象ワークの表面形状の
位置データ、及び予め記憶された代表ワークの表面形状
とワークの拘束面との関係データに基づいて対象ワーク
のバリ発生箇所を推測してバリ取り経路を決定する第５
ステップと、当該第５ステップによって決定されたバリ
取り経路に沿ってバリ取りツールを誘導して対象ワーク
のバリを除去する第６ステップと、を順次踏んで実行し
てなるバリ取り方法にある。

【００１９】

【作用】本発明は、前記のような新規な手段及び手法を
講じているので、以下のような作用をなす。第１に、ワ
ーク表面のバリ取り作業の自動化が可能となる。第２
に、バリの発生箇所よりもセンシングしやすいワークの
表面形状を計測することにより、バリ取り経路を決定し
ているので、ワークの個体差に柔軟に対応して、安定的
に正確なバリ取り作業を実行することができる。これに
より、製品の品質の均一化を図ることができる。第３
に、バリ取り装置側のセンシング技術にてワークの位置
が高精度に計測されるので、作業台上におけるワークの
高精度な位置決めが不要となる。

【００２０】詳しくは、本発明装置の第１の特徴におい
て、「拘束面」とは、ワークにおいてバリの発生する確
率が高い面をいい（図３のＦ２参照）、コントローラの
教示手段にてデータを入力する方法としては、ＣＡＤを
利用する方法、具体的に数値を手入力する方法等を挙げ
ることができる。また、同・第３の特徴においてパラメ
トリック近似曲線の具体例としては、二次曲線、ベチエ
曲線、三次スプライン曲線等の少数スプライン曲線等の
少数のパラメータで記述可能な曲線を挙げることができ
る。

【００２１】本発明の第２の特徴により、バリ近傍にお
けるワーク表面の形状が円柱等の曲面であっても、バリ
取り装置は容易にワーク表面の形状を認識できるし、同
・第３の特徴では形状モデルを用いているので、バリ発
生箇所のワーク表面の形状が複雑であっても、計測デー
タの大まかな位置のずれやワークの個体差を容易に修正
することができる。

【００２２】

【実施例】以下、添付図面を参照し、本発明をその装置
例及び方法例に基づいて、より詳細に説明する。なお、
以下の装置例及び方法例では、垂直関節（リンク）形の
多関節ロボットを用いたが、本発明をこれに限定するも
のではなく、水平関節形のロボット、その他のアーム形
のロボットを用いる構成にしても良い。

【００２３】（装置例）図１はバリ取り装置の構成例を
示す概略図である。バリ取り装置Ａは、図１に示すよう
に、ハンドにバリ取りツール等を有するロボット１と、
ロボット１のコントローラとして機能する制御装置２
と、制御装置２に動作信号Ｓ１′，Ｓ１″を送出するコ
ンピュータ３と、ＣＣＤカメラ４と、対象ワークＷを固
定する作業台（図を省略）とからなる。

【００２４】ロボット１は、リンク形の多関節ロボット
によって構成されている。ロボット１のハンド５には、
バリ取りツール６と、三次元形状計測装置７とが取り付
けられている。バリ取りツール６は、ワークＷ表面のバ
リＢを除去するための工具であって、その具体例として
は、カッタ、グラインダ等を挙げることができる。

【００２５】三次元形状計測装置７は、ワークＷ表面の
表面形状を計測する装置であって、その具体例として
は、レーザレンジセンサ（レーザレンジファインダ）等
を挙げることができる。レーザレンジセンサは、具体的
に平面状のレーザ光とワーク面との交線の三次元位置を
計測する装置である。なお、出力データは交線の形状を
点列で表現したものとなる。

【００２６】制御装置２は、コンピュータ３から動作信
号Ｓ１′，Ｓ１″を受けてロボット１の位置・姿勢制
御、及びバリ取りツール６の動作制御を行う。コンピュ
ータ３は、ＣＣＤカメラ４及び三次元形状計測装置７の
出力データ信号Ｓ２，Ｓ３を読み込み、所定の演算処理
を行って制御装置２に動作信号Ｓ１′，Ｓ１″を送出す
る。なお、コンピュータ３としては、ロボット１の作業
速度を高める観点から、画像解析等の処理能力に優れた
ワークステーションを用いることが望ましい。

【００２７】ＣＣＤカメラ４は、ワークＷの表面形状の
特徴的な位置を計測する撮像装置として機能する。本装
置例においては、ワークＷ表面形状の特徴的な箇所の位
置を計測する位置計測手段としてＣＣＤカメラ４を使用
したが、本発明の構成をこれに限定するものではなく、
他の撮像装置を使用しても良い。

【００２８】次に、コンピュータ３の処理内容について
説明する。図２は本装置例におけるコンピュータの内部
構造を示したブロック図である。コンピュータ３は、図
２に示すように、教示・記憶装置８、大局的位置決定装
置９、高精度位置決定装置１０、三次元形状記憶装置１
１とを有する。

【００２９】教示・記憶装置８は、予めバリ取りの対象
となるワークＷの表面形状とバリＢの発生率が高い面
（拘束面）との関係データを教示データとして記憶す
る。教示データは、ワークＷの外周面上に発生するバリ
Ｂの性質に注目して決定する。ここで、図３はワークの
構造を示している。

【００３０】ワークＷとして鋳物を例に挙げると、鋳型
に液状の金属を流し込んでワークＷを製造するため、通
常、図３に示すように、鋳型の合わせ面にバリＢが発生
する。なお、ワークＷの表面Ｆ１の外周上でバリＢの発
生率が高い箇所は拘束面Ｆ２として表すことができる。
教示・記憶装置２１へ教示データを入力する手段の例と
しては、ＣＡＤを利用する方法、具体的に数値を手入力
する方法等を挙げることができる。

【００３１】大局的位置決定装置９は、教示・記憶装置
８の教示データ、及びＣＣＤカメラ４の画像データ（ワ
ークＷの位置データ）に基づき、対象ワークＷの拘束面
Ｆ２の大まかな位置を決定する。例えば、図５に示すよ
うに、ＣＣＤカメラ４にてワークＷを撮影してワーク表
面の特徴的な箇所Ｐの位置（例えば、コーナー部分）を
決定する。そして、位置決定に対応した動作信号Ｓ１′
を制御装置２に送出して、対象ワークＷの拘束面Ｆ２の
大まかな位置の近傍にロボット１のハンド５を誘導させ
る。

【００３２】なお、本装置例では、大局的位置決定装置
９におけるハンド５の誘導位置の決定において、ＣＣＤ
カメラ４の画像データを用いたが、その他の方法例とし
ては、ハンド５の先端にポインタを設置して、対象ワー
クＷの拘束面Ｆ２の大まかな位置にロボット１を手動で
誘導してもよい。

【００３３】三次元形状記憶装置１１は、ワークＷの拘
束面Ｆ２の大まかな位置の近傍にハンド５が移動する
と、三次元形状計測装置７が計測して得たワークＷ表面
Ｆ１形状の部分データを蓄積して、高精度位置決定装置
１０に送出する。

【００３４】高精度位置決定装置１０は、教示・記憶装
置８の教示データ、及び三次元形状記憶装置７に記憶さ
れたデータに基づいて対象ワークＷの拘束面Ｆ２の位置
を、より高精度で算出し、バリ取り経路を決定する。そ
して、バリ取り経路の信号Ｓ１″は制御装置２に送出さ
れ、ロボット１によりワークＷ表面Ｆ１のバリ取り作業
が実行される。

【００３５】（方法例）次に、当該本装置例のバリ取り
装置を用いた本発明のバリ取り方法の方法例について説
明する。なお、バリ取りの対象となるワークＷの表面Ｆ
１形状の分類により、バリ取り経路の決定方法が異な
る、３種の方法を挙げることとした。

【００３６】（１）バリ近傍の平面部分のデータ利用型
方法 本方法例は、バリＢ付近で平面の部分が十分大きい場合
に有効である。先ず、バリ取りの代表ワークの表面形状
と当該ワークの拘束面との関係データをコンピュータ３
の教示・記憶装置８に記憶する（第１ステップ）。図３
において、例えば、ワークＷの表面Ｆ１形状の特徴的な
箇所Ｐ（例えば、コーナー部分）とワークＷの拘束面Ｆ
２との関係データを利用する。

【００３７】次に、作業台に固定した対象ワークＷの拘
束面Ｆ２の近傍に三次元形状計測装置７を誘導する（第
２ステップ）。誘導方法の例としては、前記装置例と同
様なシステムを用いたり、手動で行ったりする他、ある
程度バリ取り作業する位置が固定されている場合には、
プログラムで自動誘導する方法が考えられる。

【００３８】続いて、高精度位置決定装置１０におい
て、図６に示すように、三次元形状計測装置７にて得ら
れた計測データから対象ワークＷ表面Ｆ１の平面部分Ｆ
１ａを算出する（第３ステップ）。ここで、図６はワー
クＷ表面Ｆ１で正確な位置の算出が必要な面を示した図
である。

【００３９】なお、三次元形状計測装置７のレンジデー
タの一例を示すと、図４のように、ワークＷ表面Ｆ１の
平面部分Ｆ１ａの測定信号ＳａとワークＷ表面Ｆ１の非
平面部分の測定信号Ｓｂとが区別され、従来例と比較し
てセンサノイズが少ないことが確かめられた。

【００４０】次に、高精度位置決定装置１０において、
前記三次元形状計測装置７にて得られた計測データ、及
び予め教示・記憶装置８に記憶された代表ワークの表面
形状と当該ワークＷの拘束面Ｆ２との関係データに基づ
いて対象ワークＷの拘束面Ｆ２の位置を決定する（第４
ステップ）。

【００４１】続いて、高精度位置決定装置１０におい
て、第３ステップによって算出されたワークＷ表面Ｆ１
の平面部分Ｆ１ａと、第４ステップによって決定された
ワークの拘束面Ｆ２との交線の位置をバリ取り経路とし
て決定する（第５ステップ）。そして、制御装置２が、
第５ステップにて決定されたバリ取り経路に沿ってバリ
取りツール６を誘導して対象ワークＷのバリ取り作業を
実行する（第６ステップ）。

【００４２】（２）簡単なワーク表面の特徴データ利用
型方法 本方法例は、バリＢ近傍におけるワークＷ表面Ｆ１の形
状が円柱等の曲面部を有する場合に有効である。（１）
の方法例と同様に、先ず、バリ取りの代表ワークの表面
形状と当該ワークＷの拘束面Ｆ２との関係データをコン
ピュータ３の教示・記憶装置８に記憶する（第１ステッ
プ）。次に、作業台に固定した対象ワークＷの拘束面Ｆ
２の近傍に三次元形状計測装置７を誘導する（第２ステ
ップ）。

【００４３】そして、新たに設けた高精度位置決定装置
１０の線形状処理機能によって、三次元形状計測装置７
にて得られた計測データから対象ワークＷ表面Ｆ１の直
線又は曲線部分を抽出し、当該抽出データに直線又はパ
ラメトリック近似曲線を当てはめて、ワークＷ表面Ｆ１
形状の直線又は曲線部分の位置データを算出する（第３
ステップ）。

【００４４】続いて、高精度位置決定装置１０におい
て、第３ステップにて算出されたワークＷ表面Ｆ１形状
の直線又は曲線部分の位置データ、及び予め教示・記憶
装置８に記憶された代表ワークの表面形状と当該ワーク
の拘束面との関係データに基づいて対象ワークＷの拘束
面Ｆ２の位置を決定する（第４ステップ）。

【００４５】次に、高精度位置決定装置１０において、
第３ステップによって算出されたワークＷ表面Ｆ１形状
の直線又は曲線部分の位置データと、第４ステップによ
って決定されたワークＷの拘束面Ｆ２とからバリＢ発生
の位置を推測してバリ取り経路を決定する（第５ステッ
プ）。そして、制御装置２が、第５ステップにて決定さ
れたバリ取り経路に沿ってバリ取りツール６を誘導して
対象ワークＷのバリ取り作業を実行する（第６ステッ
プ）。

【００４６】（３）ワーク表面の三次元的形状モデル利
用型方法 先ず、バリ取りの代表ワークの表面形状と当該ワークの
拘束面との関係データをコンピュータ３の教示・記憶装
置８に記憶する（第１ステップ）。次に、作業台に固定
した対象ワークＷの拘束面Ｆ２の近傍に三次元形状計測
装置７を誘導する（第２ステップ）。

【００４７】続いて、三次元形状計測装置７にて得られ
た計測データ列を三次元形状記憶装置１１にて複数記憶
し、これらの記憶データを基に高精度位置決定装置１０
にて、図７に示すように、ワークＷ表面Ｆ１の形状モデ
ルＭを三次元的形状に再構成する（第３ステップ）。

【００４８】そして、教示・記憶装置８に記憶されたバ
リＢ取りの代表ワークの表面形状と第３ステップにて得
られたワークＷ表面Ｆ１の形状モデルとの間でマッチン
グ演算を行い、対象ワークＷの表面Ｆ１形状の位置を算
出する（第４ステップ）。これにより、バリ取り装置Ａ
がワークＷ表面Ｆ１のバリＢ発生面として認識していた
拘束面Ｆ２′を正確な拘束面Ｆ２″に修正できる。

【００４９】なお、マッチング処理は、ワークＷ表面Ｆ
１の形状モデルの各データと代表ワークの表面を平面パ
ッチで近似したデータとの距離の総和が最も小さくなる
ような回転・移動変換を求めることにより行う。

【００５０】第４ステップにて得られた対象ワークＷの
表面Ｆ１形状の位置データ、及び教示・記憶装置８に記
憶された代表ワークの表面形状とワークの拘束面との関
係データに基づいて対象ワークＷのバリＢ発生箇所を推
測してバリ取り経路を決定する（第５ステップ）。そし
て、制御装置２が、第５ステップにて決定されたバリ取
り経路に沿ってバリ取りツール６を誘導して対象ワーク
Ｗのバリ取り作業を実行する（第６ステップ）。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の装置及び方
法によれば、ワークの個体差に柔軟に対応して、正確な
バリ取り作業を自動的に実行できるという効果を奏す
る。特に、ワークを作業台に固定する際に位置決めを高
精度に行う必要がないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバリ取り装置例の構成を示す概略図で
ある。

【図２】同上におけるコンピュータの内部構造を示した
ブロック図である。

【図３】バリ取り対象のワークの構造を示した斜視図で
ある。

【図４】本発明の装置例における三次元形状計測装置の
レンジデータの一例を示すグラフである。

【図５】同上のＣＣＤカメラにてワークの撮影を行う状
態を示した説明図である。

【図６】本発明の方法例（１）でワーク表面における正
確な位置の算出が必要な面を示した図である。

【図７】本発明の方法例（２）で用いるワーク表面の形
状モデルを示した図である。

【符号の説明】

１…ロボット ２…制御装置 ３…コンピュータ ４…ＣＣＤカメラ ５…ハンド（ロボットのハンド） ６…バリ取りツール ７…三次元形状計測装置 ８…教示・記憶装置 ９…大局的位置決定装置 １０…高精度位置決定装置 １１…三次元形状記憶装置 Ａ…バリ取り装置 Ｂ…バリ Ｆ１…表面 Ｆ１ａ…平面部分 Ｆ２，Ｆ２′，Ｆ２″…拘束面 Ｍ…形状モデル Ｐ…特徴的な箇所（ワーク表面） Ｓ１，Ｓ１′，Ｓ１″…動作信号 Ｓ２，Ｓ３…出力データ信号 Ｓａ，Ｓｂ…測定信号 Ｗ…ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 敏 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 三ッ矢 英司 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 水川 真 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 奥平 雅士 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コントローラと、ハンドにバリ取りツール
   を有するロボットと、前記ロボットのハンドに取り付け
   られ、ワークの表面形状を計測する三次元形状計測手段
   と、ワーク表面形状の特徴的な箇所の位置を計測する位
   置計測手段とを備え、 前記コントローラは、 代表ワークの表面形状と拘束面（バリの発生率が高い
   面）との関係データを前記コントローラに教示する教示
   手段と、 当該教示手段のワーク表面形状と拘束面との関係デー
   タ、及び前記位置計測手段によるワークの特徴箇所の位
   置データに基づき、対象ワークの拘束面の大まかな位置
   を決定する大局的位置決定手段と、 当該大局的位置決定手段にて決定された対象ワークの拘
   束面位置の近傍に前記ロボットのハンドを誘導して、前
   記三次元形状計測手段にて当該拘束面のワーク表面形状
   を計測する手段と、 当該三次元形状計測手段の計測データに基づき、対象ワ
   ーク表面形状の位置を、より高精度で算出する高精度位
   置決め手段と、 前記教示手段のワーク表面形状と拘束面との関係デー
   タ、及び当該高精度位置決め手段の対象ワーク表面形状
   の位置データに基づいてバリ取り経路を決定する手段
   と、 を有することを特徴とするバリ取り装置。
2. 【請求項２】コントローラと、ハンドにバリ取りツール
   及びポインタを有するロボットと、当該ロボットのハン
   ドに取り付けられ、ワークの表面形状を計測する三次元
   形状計測手段とを備え、 前記コントローラは、 代表ワークの表面形状と拘束面との関係データを当該コ
   ントローラに教示する教示手段と、 前記ロボットハンドのポインタを基準にして、手動で対
   象ワークの拘束面の近傍に前記ロボットのハンドを誘導
   し、前記三次元形状計測手段にて当該ワーク表面形状を
   計測する手段と、 当該三次元形状計測手段の計測データに基づき対象ワー
   ク表面形状の位置を、より高精度で算出する高精度位置
   決め手段と、 前記教示手段のワーク表面形状と拘束面との関係デー
   タ、及び当該高精度位置決め手段の対象ワーク表面形状
   の位置データに基づいてバリ取り経路を決定する手段
   と、 を有することを特徴とするバリ取り装置。
3. 【請求項３】前記コントローラの高精度位置決め手段
   は、 前記三次元形状計測手段にて得られた計測データから対
   象ワーク表面の直線又は曲線部分を抽出し、当該抽出デ
   ータに直線又はパラメトリック近似曲線を当てはめる線
   形状処理手段と、 当該線形状処理手段から得られる直線又はパラメトリッ
   ク近似曲線に基づいて、対象ワーク表面形状の直線又は
   曲線部分の位置データを算出する高精度位置決め手段と
   で、 置き換える、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバリ取り装
   置。
4. 【請求項４】前記コントローラの高精度位置決め手段
   は、 前記三次元形状計測手段にて得られたデータ列を複数用
   いることにより対象ワーク表面の形状モデルを再構成す
   る再構成手段と、前記教示手段に記憶された代表ワーク
   表面形状と前記再構成手段の対象ワーク表面の形状モデ
   ルとの間でマッチング演算を行い、対象ワーク表面形状
   の位置を、より高精度で算出する高精度位置決め手段と
   で、 置き換える、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバリ取り装
   置。
5. 【請求項５】前記三次元形状計測手段は、 レーザレンジセンサである、 ことを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載のバリ
   取り装置。
6. 【請求項６】前記三次元形状計測手段は、 ワークの表面形状データとして、当該ワークのコーナー
   部の位置データを用いた、 ことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の
   バリ取り装置。
7. 【請求項７】前記位置計測手段は、 ＣＣＤカメラである、 ことを特徴とする請求項１，３，４，５又は６に記載の
   バリ取り装置。
8. 【請求項８】ロボットを用いたバリ取り装置のバリ取り
   方法において、 予めバリ取りの代表ワークの表面形状と当該ワークの拘
   束面との関係データをバリ取り装置の教示・記憶装置に
   記憶する第１ステップと、 作業台に固定した対象ワークの拘束面の近傍に三次元形
   状計測装置を誘導する第２ステップと、 当該三次元形状計測装置にて得られた計測データから対
   象ワーク表面の平面部分を算出する第３ステップと、 前記三次元形状計測装置にて得られた計測データ、及び
   予め前記教示・記憶装置に記憶された代表ワークの表面
   形状と当該ワークの拘束面との関係データに基づいて対
   象ワークの当該拘束面の位置を決定する第４ステップ
   と、 前記第３ステップによって算出されたワーク表面の平面
   部分と、前記第４ステップによって決定されたワークの
   拘束面との交線の位置をバリ取り経路として決定する第
   ５ステップと、 前記第５ステップによって決定されたバリ取り経路に沿
   ってバリ取りツールを誘導して対象ワークのバリを除去
   する第６ステップと、 を順次踏んで実行される、 ことを特徴とするバリ取り方法。
9. 【請求項９】ロボットを用いたバリ取り装置のバリ取り
   方法において、 予めバリ取りの代表ワークの表面形状と当該ワークの拘
   束面との関係データをバリ取り装置の教示・記憶装置に
   記憶する第１ステップと、 作業台に固定した対象ワークの拘束面の近傍に三次元形
   状計測装置を誘導する第２ステップと、 当該三次元形状計測装置にて得られた計測データから対
   象ワーク表面の直線又は曲線部分を抽出し、当該抽出デ
   ータに直線又はパラメトリック近似曲線を当てはめて、
   ワーク表面形状の直線又は曲線部分の位置データを算出
   する第３ステップと、 当該第３ステップにて算出されたワーク表面形状の直線
   又は曲線部分の位置データ、及び予め前記教示・記憶装
   置に記憶された代表ワークの表面形状と当該ワークの拘
   束面との関係データに基づいて対象ワークの拘束面の位
   置を決定する第４ステップと、 前記第３ステップによって算出されたワーク表面形状の
   直線又は曲線部分の位置データと、当該第４ステップに
   よって決定されたワークの拘束面とからバリ発生の位置
   を推測してバリ取り経路を決定する第５ステップと、 当該第５ステップによって決定されたバリ取り経路に沿
   ってバリ取りツールを誘導して対象ワークのバリを除去
   する第６ステップと、 を順次踏んで実行する、 ことを特徴とするバリ取り方法。
10. 【請求項１０】ロボットを用いたバリ取り装置のバリ取
    り方法において、 予め教示・記憶装置にバリ取りの代表ワークの表面形状
    と当該ワークの拘束面との関係データを記憶する第１ス
    テップと、 作業台に固定した対象ワークの拘束面の近傍に三次元形
    状計測装置を誘導する第２ステップと、 当該三次元形状計測装置にて得られた計測データ列を複
    数記憶し、対象ワーク表面の形状モデルを三次元的形状
    に再構成する第３ステップと、 前記教示・記憶装置に記憶されたワーク表面形状と当該
    第３ステップにて得られた対象ワーク表面の形状モデル
    との間でマッチング演算を行い、対象ワークの表面形状
    の位置を算出する第４ステップと、 当該第４ステップにて得られた対象ワークの表面形状の
    位置データ、及び予め記憶された代表ワークの表面形状
    とワークの拘束面との関係データに基づいて対象ワーク
    のバリ発生箇所を推測してバリ取り経路を決定する第５
    ステップと、 当該第５ステップによって決定されたバリ取り経路に沿
    ってバリ取りツールを誘導して対象ワークのバリを除去
    する第６ステップと、 を順次踏んで実行する、 ことを特徴とするバリ取り方法。