JPH10264060A - 塗装ロボットのティーチング装置 - Google Patents
塗装ロボットのティーチング装置Info
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- JPH10264060A JPH10264060A JP7472397A JP7472397A JPH10264060A JP H10264060 A JPH10264060 A JP H10264060A JP 7472397 A JP7472397 A JP 7472397A JP 7472397 A JP7472397 A JP 7472397A JP H10264060 A JPH10264060 A JP H10264060A
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- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
- B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
- B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
- B05B13/0447—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles
- B05B13/0452—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles the conveyed articles being vehicle bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
- B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
- B05B12/12—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus
- B05B12/124—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus responsive to distance between spray apparatus and target
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1684—Tracking a line or surface by means of sensors
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45238—Tape, fiber, glue, material dispensing in layers, beads, filling, sealing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作業者の熟練度によらず、塗装機を正しい位
置及び姿勢に維持して塗装できるように、ロボットアー
ムの動きを誰でも簡単に短時間でティーチングできるよ
うにする。 【解決手段】 塗装機(T) の移動軌跡に従って塗装面
(F) にマーキングテープ(3) を貼り付けて塗装ロボット
(R)を起動すると、ロボットアーム(2) の先端に取り付
けた画像センサ(4) と距離センサ(5x, 5y)の出力信号に
基づいて、画像処理装置(6) で塗装機(T) の進行経路,
距離・姿勢算出装置(7) で塗装機(T) の位置と姿勢が算
出される。そして、制御装置(8) では、塗装機(T) と塗
装面(F) との距離を所定の値に維持し、塗装機(T) を塗
装面(F) に正対させ、塗装機(T) が前記進行経路に沿っ
て移動するようにフィードバック制御しながら、ロボッ
トアーム(2) の各軸の制御パラメータが駆動装置（10）
に出力され, 駆動装置（10）により動かされるロボット
アーム(2) の各軸の制御パラメータが記憶装置(9) に時
系列で記憶される。
置及び姿勢に維持して塗装できるように、ロボットアー
ムの動きを誰でも簡単に短時間でティーチングできるよ
うにする。 【解決手段】 塗装機(T) の移動軌跡に従って塗装面
(F) にマーキングテープ(3) を貼り付けて塗装ロボット
(R)を起動すると、ロボットアーム(2) の先端に取り付
けた画像センサ(4) と距離センサ(5x, 5y)の出力信号に
基づいて、画像処理装置(6) で塗装機(T) の進行経路,
距離・姿勢算出装置(7) で塗装機(T) の位置と姿勢が算
出される。そして、制御装置(8) では、塗装機(T) と塗
装面(F) との距離を所定の値に維持し、塗装機(T) を塗
装面(F) に正対させ、塗装機(T) が前記進行経路に沿っ
て移動するようにフィードバック制御しながら、ロボッ
トアーム(2) の各軸の制御パラメータが駆動装置（10）
に出力され, 駆動装置（10）により動かされるロボット
アーム(2) の各軸の制御パラメータが記憶装置(9) に時
系列で記憶される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、先端に塗装機を取
り付ける多軸ロボットアームを備えた塗装ロボットで塗
装する場合に、被塗物の形状に応じてロボットアームの
動きをその各軸の制御パラメータのデータとして予め記
憶させる塗装ロボットのティーチング装置に関する。
り付ける多軸ロボットアームを備えた塗装ロボットで塗
装する場合に、被塗物の形状に応じてロボットアームの
動きをその各軸の制御パラメータのデータとして予め記
憶させる塗装ロボットのティーチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近では、５〜７軸の多軸ロボットアー
ムを備えた塗装ロボットを用いて自動車ボディの塗装を
行う塗装ラインが増えてきている。特にこの種の塗装ロ
ボットは多軸機構のため動作範囲が広く、アンダーコー
ト，自動車ボディ外板中塗り塗装，メタリック外板上塗
り塗装，ソリッドクリヤー外板上塗り塗装などの従来の
レシプロ式自動塗装装置で塗れる部分はもちろんのこ
と、シーリング，自動車ボディ内板中塗り塗装，内板上
塗り塗装など，レシプロ式自動塗装装置で塗れなかった
部分も塗装することができ、さらに、小型で扱いやすい
ため盛んに導入されつつある。
ムを備えた塗装ロボットを用いて自動車ボディの塗装を
行う塗装ラインが増えてきている。特にこの種の塗装ロ
ボットは多軸機構のため動作範囲が広く、アンダーコー
ト，自動車ボディ外板中塗り塗装，メタリック外板上塗
り塗装，ソリッドクリヤー外板上塗り塗装などの従来の
レシプロ式自動塗装装置で塗れる部分はもちろんのこ
と、シーリング，自動車ボディ内板中塗り塗装，内板上
塗り塗装など，レシプロ式自動塗装装置で塗れなかった
部分も塗装することができ、さらに、小型で扱いやすい
ため盛んに導入されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車ボデ
ィなどを塗装する場合は高い塗装品質が要求され、均一
な塗膜を形成するために、塗装機と塗装面の距離を予め
設定された距離に維持し、且つ、塗装機を塗装面に対し
て正対させた姿勢に維持しながら、所定の軌跡に沿って
移動させる必要がある。したがって、塗装ロボットを用
いて塗装する場合も、塗装機がそのような姿勢を維持し
て移動するようにロボットアームの動きを予め記憶させ
ている。これをティーチングと呼び、このティーチング
には、ダイレクトティーチ及びリモートティーチという
二つの方式が知られている。
ィなどを塗装する場合は高い塗装品質が要求され、均一
な塗膜を形成するために、塗装機と塗装面の距離を予め
設定された距離に維持し、且つ、塗装機を塗装面に対し
て正対させた姿勢に維持しながら、所定の軌跡に沿って
移動させる必要がある。したがって、塗装ロボットを用
いて塗装する場合も、塗装機がそのような姿勢を維持し
て移動するようにロボットアームの動きを予め記憶させ
ている。これをティーチングと呼び、このティーチング
には、ダイレクトティーチ及びリモートティーチという
二つの方式が知られている。
【０００４】 ダイレクトティーチは、ロボットアーム
先端に取り付けた塗装機を直接手で持って、作業者が塗
装順序通りにロボットアームを強制的に手動で動かし、
その動きを記憶させるものである。したがって、ダイレ
クトティーチの場合、塗装機を直接動かしながらティー
チングするのであるから、塗装機の動作を知っていれ
ば、ティーチングにそれ程の熟練を必要としないが、ロ
ボットアームを手動で動かさなければならないことか
ら、その労力が極めて大きく、通常の作業者では一人で
ティーチングすることができないという問題があった。
先端に取り付けた塗装機を直接手で持って、作業者が塗
装順序通りにロボットアームを強制的に手動で動かし、
その動きを記憶させるものである。したがって、ダイレ
クトティーチの場合、塗装機を直接動かしながらティー
チングするのであるから、塗装機の動作を知っていれ
ば、ティーチングにそれ程の熟練を必要としないが、ロ
ボットアームを手動で動かさなければならないことか
ら、その労力が極めて大きく、通常の作業者では一人で
ティーチングすることができないという問題があった。
【０００５】 また、リモートティーチは、ティーチン
グペンダントと称する小型の携帯遠隔操作盤の押しボタ
ンスイッチを操作して、遠隔操作で塗装順序通りにロボ
ットアームを動かし、その動きを記憶させるものであ
る。したがって、ティーチングペンダントの操作を知っ
ていれば足り、労力は必要としないが、ある程度熟練し
た作業者でないと、ロボットアームの先端に取り付けた
塗装機（模擬体）を思い通りに動かすことができず、テ
ィーチングに極めて長時間がかかるという問題があっ
た。特に、ティーチングペンダントの操作方法やティー
チングの具体的な手順はロボットメーカごとに異なるた
め、Ａ社の塗装ロボットについてティーチングに精通し
た者でも、Ｂ社の塗装ロボットについては全く勝手がわ
からず、やはり、ティーチングに長時間を要するという
問題があった。
グペンダントと称する小型の携帯遠隔操作盤の押しボタ
ンスイッチを操作して、遠隔操作で塗装順序通りにロボ
ットアームを動かし、その動きを記憶させるものであ
る。したがって、ティーチングペンダントの操作を知っ
ていれば足り、労力は必要としないが、ある程度熟練し
た作業者でないと、ロボットアームの先端に取り付けた
塗装機（模擬体）を思い通りに動かすことができず、テ
ィーチングに極めて長時間がかかるという問題があっ
た。特に、ティーチングペンダントの操作方法やティー
チングの具体的な手順はロボットメーカごとに異なるた
め、Ａ社の塗装ロボットについてティーチングに精通し
た者でも、Ｂ社の塗装ロボットについては全く勝手がわ
からず、やはり、ティーチングに長時間を要するという
問題があった。
【０００６】 さらに、いずれの方式でティーチングす
る場合も、塗装機と塗装面の距離が予め設定された距離
に維持されているか否か、また、塗装機が塗装面に対し
て正対した姿勢に維持されているか否かは、ティーチン
グ作業を行う作業者の勘に頼らざるを得ない。したがっ
て、自動車ボディのように塗装面が三次元曲面で形成さ
れている場合に、その形状に応じて塗装機の位置及び姿
勢が決定されているとは言えず、ティーチングを行う作
業者によって、塗装品質にバラツキを生ずるという問題
があった。
る場合も、塗装機と塗装面の距離が予め設定された距離
に維持されているか否か、また、塗装機が塗装面に対し
て正対した姿勢に維持されているか否かは、ティーチン
グ作業を行う作業者の勘に頼らざるを得ない。したがっ
て、自動車ボディのように塗装面が三次元曲面で形成さ
れている場合に、その形状に応じて塗装機の位置及び姿
勢が決定されているとは言えず、ティーチングを行う作
業者によって、塗装品質にバラツキを生ずるという問題
があった。
【０００７】 そこで本発明は、作業者の熟練度によら
ず、誰でも簡単に塗装ロボットに短時間で、しかも、塗
装機が正しい位置及び姿勢を維持した状態で塗装できる
ようにロボットアームの動きをティーチングすることが
でき、塗装品質にバラツキを生ずることなく高品質の塗
装を行えるようにすることを技術的課題としている。
ず、誰でも簡単に塗装ロボットに短時間で、しかも、塗
装機が正しい位置及び姿勢を維持した状態で塗装できる
ようにロボットアームの動きをティーチングすることが
でき、塗装品質にバラツキを生ずることなく高品質の塗
装を行えるようにすることを技術的課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、先端に塗装機を取り付ける多軸ロボット
アームと、その各軸を所定の制御パラメータに従って駆
動する駆動装置を備えた塗装ロボットで塗装する場合
に、被塗物の形状に応じて前記制御パラメータをデータ
として予め記憶させる塗装ロボットのティーチング装置
であって、塗装機を取り付けるロボットアームの先端
に、塗装機の移動軌跡に従って予め被塗物の塗装面に貼
り付けたマーキングテープを撮像する画像センサと、塗
装面上に直線的に配列されていない３点以上の各点まで
の距離が測定可能な距離センサが取り付けられ、前記画
像センサの出力信号に基づいて、前記マーキングテープ
の画面上の位置及び形状を画像データとして認識し、そ
の画面上に塗装機位置に対応して予め設定した基準位置
とマーキングテープの画像データに基づいて基準位置の
進行経路を決定する画像処理装置と、前記距離センサの
出力信号に基づいて、ロボットアームの先端に塗装機を
取り付けたときの当該塗装機から塗装面までの距離と、
当該塗装機の姿勢を算出する距離・姿勢算出装置と、前
記距離・姿勢算出装置の出力信号に基づいて、前記塗装
機と塗装面との距離を予め設定された所定の値に維持
し、塗装機を塗装面に正対させるようにフィードバック
制御すると共に、前記画像処理装置の出力信号に基づい
て、塗装機が前記進行経路に沿って移動するようにフィ
ードバック制御しながら、ロボットアームの各軸の制御
パラメータを決定して前記駆動装置に出力する制御装置
と、前記駆動装置により動かされるロボットアームの各
軸の制御パラメータを時系列で記憶する記憶装置を備え
たことを特徴とする。
に、本発明は、先端に塗装機を取り付ける多軸ロボット
アームと、その各軸を所定の制御パラメータに従って駆
動する駆動装置を備えた塗装ロボットで塗装する場合
に、被塗物の形状に応じて前記制御パラメータをデータ
として予め記憶させる塗装ロボットのティーチング装置
であって、塗装機を取り付けるロボットアームの先端
に、塗装機の移動軌跡に従って予め被塗物の塗装面に貼
り付けたマーキングテープを撮像する画像センサと、塗
装面上に直線的に配列されていない３点以上の各点まで
の距離が測定可能な距離センサが取り付けられ、前記画
像センサの出力信号に基づいて、前記マーキングテープ
の画面上の位置及び形状を画像データとして認識し、そ
の画面上に塗装機位置に対応して予め設定した基準位置
とマーキングテープの画像データに基づいて基準位置の
進行経路を決定する画像処理装置と、前記距離センサの
出力信号に基づいて、ロボットアームの先端に塗装機を
取り付けたときの当該塗装機から塗装面までの距離と、
当該塗装機の姿勢を算出する距離・姿勢算出装置と、前
記距離・姿勢算出装置の出力信号に基づいて、前記塗装
機と塗装面との距離を予め設定された所定の値に維持
し、塗装機を塗装面に正対させるようにフィードバック
制御すると共に、前記画像処理装置の出力信号に基づい
て、塗装機が前記進行経路に沿って移動するようにフィ
ードバック制御しながら、ロボットアームの各軸の制御
パラメータを決定して前記駆動装置に出力する制御装置
と、前記駆動装置により動かされるロボットアームの各
軸の制御パラメータを時系列で記憶する記憶装置を備え
たことを特徴とする。
【０００９】 本発明によれば、まず、塗装機の移動軌
跡に従って予め塗装面にマーキングテープを貼り付け、
前記マーキングテープを撮像する画像センサと、塗装面
上に直線的に配列されていない３点以上の各点までの距
離が測定可能な距離センサをロボットアーム先端に取り
付けて、塗装ロボットを起動する。このとき、前記画像
センサの出力信号が、画像処理装置に入力されて、前記
マーキングテープの画面上の位置及び形状が画像データ
として認識され、その画面上に塗装機位置に対応して予
め設定した基準位置とマーキングテープの前記画像デー
タに基づいて基準位置の進行経路が決定される。また、
前記距離センサの出力信号が、距離・姿勢算出装置に入
力されて、ロボットアームの先端に塗装機を取り付けた
ときの当該塗装機から塗装面までの距離と、当該塗装機
の姿勢が算出される。そして、画像処理装置及び距離・
姿勢算出装置の出力信号は制御装置に入力され、距離・
姿勢算出装置の出力信号に基づいて、前記塗装機と塗装
面との距離を予め設定された所定の値に維持し、且つ、
塗装機を塗装面に正対させるようにフィードバック制御
すると共に、前記画像処理装置の出力信号に基づいて、
塗装機が前記進行経路に沿って移動するようにフィード
バック制御しながら、ロボットアームの各軸の制御パラ
メータが決定される。そして、刻々と変化する各軸の制
御パラメータが駆動装置に出力されて、ロボットアーム
が動かされ、このときのロボットアームの各軸の制御パ
ラメータを時系列で記憶装置に記憶しておく。次いで、
塗装を行うときは、記憶装置に記憶された制御パラメー
タに従って駆動装置によりロボットアームを動かせば、
塗装機は、塗装面との距離が一定に保たれ、且つ、塗装
面に正対した姿勢に維持されると共に、マーキングテー
プで指定された進行経路に沿って移動する。したがっ
て、作業者が塗装機の移動軌跡に従って塗装面にマーキ
ングテープを貼り付ければ、あとは自動的に塗装機の位
置，姿勢，進行経路が読み取られ、そのときのロボット
アームの各軸の制御パラメータがデータとして記憶され
るので、誰でも簡単に短時間でティーチングを行うこと
ができる。しかも、塗装機と塗装面の距離は常に一定に
維持され、塗装機は塗装面に正対されるので、塗装品質
にバラツキを生ずることなく高品質で塗装できる。
跡に従って予め塗装面にマーキングテープを貼り付け、
前記マーキングテープを撮像する画像センサと、塗装面
上に直線的に配列されていない３点以上の各点までの距
離が測定可能な距離センサをロボットアーム先端に取り
付けて、塗装ロボットを起動する。このとき、前記画像
センサの出力信号が、画像処理装置に入力されて、前記
マーキングテープの画面上の位置及び形状が画像データ
として認識され、その画面上に塗装機位置に対応して予
め設定した基準位置とマーキングテープの前記画像デー
タに基づいて基準位置の進行経路が決定される。また、
前記距離センサの出力信号が、距離・姿勢算出装置に入
力されて、ロボットアームの先端に塗装機を取り付けた
ときの当該塗装機から塗装面までの距離と、当該塗装機
の姿勢が算出される。そして、画像処理装置及び距離・
姿勢算出装置の出力信号は制御装置に入力され、距離・
姿勢算出装置の出力信号に基づいて、前記塗装機と塗装
面との距離を予め設定された所定の値に維持し、且つ、
塗装機を塗装面に正対させるようにフィードバック制御
すると共に、前記画像処理装置の出力信号に基づいて、
塗装機が前記進行経路に沿って移動するようにフィード
バック制御しながら、ロボットアームの各軸の制御パラ
メータが決定される。そして、刻々と変化する各軸の制
御パラメータが駆動装置に出力されて、ロボットアーム
が動かされ、このときのロボットアームの各軸の制御パ
ラメータを時系列で記憶装置に記憶しておく。次いで、
塗装を行うときは、記憶装置に記憶された制御パラメー
タに従って駆動装置によりロボットアームを動かせば、
塗装機は、塗装面との距離が一定に保たれ、且つ、塗装
面に正対した姿勢に維持されると共に、マーキングテー
プで指定された進行経路に沿って移動する。したがっ
て、作業者が塗装機の移動軌跡に従って塗装面にマーキ
ングテープを貼り付ければ、あとは自動的に塗装機の位
置，姿勢，進行経路が読み取られ、そのときのロボット
アームの各軸の制御パラメータがデータとして記憶され
るので、誰でも簡単に短時間でティーチングを行うこと
ができる。しかも、塗装機と塗装面の距離は常に一定に
維持され、塗装機は塗装面に正対されるので、塗装品質
にバラツキを生ずることなく高品質で塗装できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る塗装
ロボットのティーチング装置を示すフローシート、図２
はそのティーチング動作を示す説明図、図３（ａ）〜
（ｃ）は画像処理装置による進行経路の決定方法を示す
説明図、図４（ａ），（ｂ）は距離センサで検出された
塗装面形状を示すグラフ。
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る塗装
ロボットのティーチング装置を示すフローシート、図２
はそのティーチング動作を示す説明図、図３（ａ）〜
（ｃ）は画像処理装置による進行経路の決定方法を示す
説明図、図４（ａ），（ｂ）は距離センサで検出された
塗装面形状を示すグラフ。
【００１１】 図中１は、先端に塗装機Ｔを取り付ける
多軸ロボットアーム２と、その各軸を所定の制御パラメ
ータに従って駆動する駆動装置１０を備えた塗装ロボッ
トＲで塗装する場合に、自動車ボディ（被塗物）Ｗの形
状に応じて前記ロボットアーム２の動きをその各軸の制
御パラメータのデータとして予め記憶させるティーチン
グ装置である。なお、制御パラメータとしては、多関節
型ロボットの場合は主として各軸を回転させる回転角が
多く用いられ、シリンダなどのスライダ機構がある場合
にはリニアエンコーダなどで検出される長さが用いら
れ、さらに必要に応じて、各軸相互間の位置関係を決定
するための座標データなどが用いられる。
多軸ロボットアーム２と、その各軸を所定の制御パラメ
ータに従って駆動する駆動装置１０を備えた塗装ロボッ
トＲで塗装する場合に、自動車ボディ（被塗物）Ｗの形
状に応じて前記ロボットアーム２の動きをその各軸の制
御パラメータのデータとして予め記憶させるティーチン
グ装置である。なお、制御パラメータとしては、多関節
型ロボットの場合は主として各軸を回転させる回転角が
多く用いられ、シリンダなどのスライダ機構がある場合
にはリニアエンコーダなどで検出される長さが用いら
れ、さらに必要に応じて、各軸相互間の位置関係を決定
するための座標データなどが用いられる。
【００１２】 このティーチング装置１は、塗装機Ｔの
移動軌跡に沿って貼り付けたマーキングテープ３を撮像
する画像センサ４の出力信号に基づいて塗装機Ｔの進行
経路を設定する画像処理装置６と、本例では、塗装面Ｆ
上で交差する２軸上の任意の複数点までの距離が測定可
能な複数の距離センサ５ｘ，５ｙの出力信号に基づい
て、塗装機Ｔから塗装面Ｆまでの距離，塗装機Ｔの姿勢
を算出する距離・姿勢算出装置７を備えている。そし
て、前記画像処理装置６及び距離・姿勢算出装置７の出
力信号に基づいて、塗装機Ｔと塗装面Ｆとの距離を予め
設定された所定の値に維持し、塗装機Ｔを塗装面Ｆに正
対させ、塗装機Ｔを所定の進行経路に沿って沿って移動
するようにフィードバック制御しながら、ロボットアー
ム２の各軸の制御パラメータを決定して前記駆動装置１
０に出力する制御装置８と、前記駆動装置１０により動
かされるロボットアーム２の各軸の制御パラメータを時
系列で記憶する記憶装置９とを備えている。
移動軌跡に沿って貼り付けたマーキングテープ３を撮像
する画像センサ４の出力信号に基づいて塗装機Ｔの進行
経路を設定する画像処理装置６と、本例では、塗装面Ｆ
上で交差する２軸上の任意の複数点までの距離が測定可
能な複数の距離センサ５ｘ，５ｙの出力信号に基づい
て、塗装機Ｔから塗装面Ｆまでの距離，塗装機Ｔの姿勢
を算出する距離・姿勢算出装置７を備えている。そし
て、前記画像処理装置６及び距離・姿勢算出装置７の出
力信号に基づいて、塗装機Ｔと塗装面Ｆとの距離を予め
設定された所定の値に維持し、塗装機Ｔを塗装面Ｆに正
対させ、塗装機Ｔを所定の進行経路に沿って沿って移動
するようにフィードバック制御しながら、ロボットアー
ム２の各軸の制御パラメータを決定して前記駆動装置１
０に出力する制御装置８と、前記駆動装置１０により動
かされるロボットアーム２の各軸の制御パラメータを時
系列で記憶する記憶装置９とを備えている。
【００１３】 前記画像センサ４及び各距離センサ５
ｘ，５ｙは、塗装機Ｔを取り付けるロボットアーム２の
先端に、塗装機Ｔに替えて取り付けられている。画像セ
ンサ４は、塗装機Ｔの移動軌跡に従って予め塗装面Ｆに
貼り付けたマーキングテープ３を撮像して、その出力信
号を画像処理装置６に入力する。画像処理装置６は、前
記画像センサ４の出力信号に基づいて、前記マーキング
テープ３の画面上の位置及び形状を画像データとして認
識すると共に、その画面上に塗装機位置に対応して予め
設定した基準位置ＰT とマーキングテープ３の画像デー
タに基づいて基準位置ＰT の進行経路を決定するように
なされている。
ｘ，５ｙは、塗装機Ｔを取り付けるロボットアーム２の
先端に、塗装機Ｔに替えて取り付けられている。画像セ
ンサ４は、塗装機Ｔの移動軌跡に従って予め塗装面Ｆに
貼り付けたマーキングテープ３を撮像して、その出力信
号を画像処理装置６に入力する。画像処理装置６は、前
記画像センサ４の出力信号に基づいて、前記マーキング
テープ３の画面上の位置及び形状を画像データとして認
識すると共に、その画面上に塗装機位置に対応して予め
設定した基準位置ＰT とマーキングテープ３の画像デー
タに基づいて基準位置ＰT の進行経路を決定するように
なされている。
【００１４】 具体的には、画像処理装置６の画面上に
は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、その中心に基準
位置ＰT が設定されると共に、その周囲に塗装機Ｔの進
行方向を限定する環状のセンサ列Ｓが設定されている。
そして、画面上で基準位置ＰT をマーキングテープ３の
画像に重ねた状態で塗装ロボットＲを起動させ、図３
（ａ）上方へ移動するように指示すると、制御装置８か
らセンサ列Ｓとマーキングテープ３の像に重なった部分
の両端Ｓａ，Ｓｂの中心Ｓｃに向かう進行経路が決定さ
れ、当該進行経路に沿って基準位置ＰT を移動させるよ
うにロボットアーム２の各軸の制御パラメータが出力さ
れ、基準位置ＰT がマーキングテーブ３の像に沿ってそ
の長手方向に自動的に移動する。ここで、例えばマーキ
ングテープ３が右側に曲がっていると、図３（ｂ）に示
すように、センサ列Ｓとマーキングテープ３の像と重な
った部分が右側に拡がるので、その中心Ｓｃが右側にず
れ、基準位置ＰT の進行経路も右側に傾く。そして、さ
らに基準位置ＰT が移動して、図３（ｃ）に示す位置に
達すると、センサ列Ｓとマーキングテープ３の像の重な
った部分の両端Ｓａ，Ｓｂの中心Ｓｃに向かう右向き９
０°の進行経路が決定される。
は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、その中心に基準
位置ＰT が設定されると共に、その周囲に塗装機Ｔの進
行方向を限定する環状のセンサ列Ｓが設定されている。
そして、画面上で基準位置ＰT をマーキングテープ３の
画像に重ねた状態で塗装ロボットＲを起動させ、図３
（ａ）上方へ移動するように指示すると、制御装置８か
らセンサ列Ｓとマーキングテープ３の像に重なった部分
の両端Ｓａ，Ｓｂの中心Ｓｃに向かう進行経路が決定さ
れ、当該進行経路に沿って基準位置ＰT を移動させるよ
うにロボットアーム２の各軸の制御パラメータが出力さ
れ、基準位置ＰT がマーキングテーブ３の像に沿ってそ
の長手方向に自動的に移動する。ここで、例えばマーキ
ングテープ３が右側に曲がっていると、図３（ｂ）に示
すように、センサ列Ｓとマーキングテープ３の像と重な
った部分が右側に拡がるので、その中心Ｓｃが右側にず
れ、基準位置ＰT の進行経路も右側に傾く。そして、さ
らに基準位置ＰT が移動して、図３（ｃ）に示す位置に
達すると、センサ列Ｓとマーキングテープ３の像の重な
った部分の両端Ｓａ，Ｓｂの中心Ｓｃに向かう右向き９
０°の進行経路が決定される。
【００１５】 また、前記各距離センサ５ｘ，５ｙは、
塗装面Ｆ上に直線的に配列されていない３点以上の各点
までの距離を測定するもので、例えば図２に示すように
前記画像センサ４の周囲に取り付けられ、塗装面Ｆ上で
交差するＸ方向とＹ方向にスキャニングされて、その２
軸上の任意の点までの距離が測定可能なレーザ変位計が
用いられている。このレーザ変位計は、塗装面Ｆをスキ
ャニングした方向の表面形状を測定することができ、例
えば自動車ボディＷの側面はその縦方向に湾曲してお
り、水平方向は略フラットであるから、Ｘ方向（水平方
向）にスキャニングされる距離センサ５ｘの出力は図４
（ａ）に示すように略フラットな線で出力され、Ｙ方向
（縦方向）にスキャニングされる距離センサ５ｙの出力
は図４（ｂ）に示すように湾曲した線で出力される。
塗装面Ｆ上に直線的に配列されていない３点以上の各点
までの距離を測定するもので、例えば図２に示すように
前記画像センサ４の周囲に取り付けられ、塗装面Ｆ上で
交差するＸ方向とＹ方向にスキャニングされて、その２
軸上の任意の点までの距離が測定可能なレーザ変位計が
用いられている。このレーザ変位計は、塗装面Ｆをスキ
ャニングした方向の表面形状を測定することができ、例
えば自動車ボディＷの側面はその縦方向に湾曲してお
り、水平方向は略フラットであるから、Ｘ方向（水平方
向）にスキャニングされる距離センサ５ｘの出力は図４
（ａ）に示すように略フラットな線で出力され、Ｙ方向
（縦方向）にスキャニングされる距離センサ５ｙの出力
は図４（ｂ）に示すように湾曲した線で出力される。
【００１６】 そして、これら各距離センサ５ｘ，５ｙ
が距離・姿勢算出装置７に接続されている。距離・姿勢
算出装置７では、前記距離センサ５ｘ，５ｙの出力信号
が入力されたときに、塗装機Ｔから塗装面Ｆまでの複数
点の距離を算出する。この場合、例えば、各距離センサ
５ｘ，５ｙがスキャニングされる中心点Ｐ0 と、その中
心点から±３０°の角度をなす点Ｐ+x, Ｐ-x，Ｐ+y, Ｐ
-yの塗装面Ｆまでの距離が算出される。また、Ｘ軸上の
３点Ｐ+x, Ｐ0 ，Ｐ-x とＹ軸上の３点Ｐ+y, Ｐ0 ，Ｐ
-yの値から、塗装機Ｔの傾き（姿勢）が算出される。
が距離・姿勢算出装置７に接続されている。距離・姿勢
算出装置７では、前記距離センサ５ｘ，５ｙの出力信号
が入力されたときに、塗装機Ｔから塗装面Ｆまでの複数
点の距離を算出する。この場合、例えば、各距離センサ
５ｘ，５ｙがスキャニングされる中心点Ｐ0 と、その中
心点から±３０°の角度をなす点Ｐ+x, Ｐ-x，Ｐ+y, Ｐ
-yの塗装面Ｆまでの距離が算出される。また、Ｘ軸上の
３点Ｐ+x, Ｐ0 ，Ｐ-x とＹ軸上の３点Ｐ+y, Ｐ0 ，Ｐ
-yの値から、塗装機Ｔの傾き（姿勢）が算出される。
【００１７】 そして、前記画像処理装置６及び距離・
姿勢算出装置７が、ロボットアーム２の各軸制御パラメ
ータを決定する制御装置８に接続されている。制御装置
８は、前記距離・姿勢算出装置７の出力信号に基づい
て、前記塗装機Ｔと塗装面Ｆとの距離を予め設定された
所定の値に維持し、塗装機Ｔを塗装面Ｆに正対させるよ
うにフィードバック制御すると共に、前記画像処理装置
６の出力信号に基づいて、その画像上に予め設定した基
準位置ＰT が設定された進行経路に沿って移動するよう
にフィードバック制御しながら、ロボットアーム２の各
軸の制御パラメータを決定して前記駆動装置１０に出力
するように成されている。
姿勢算出装置７が、ロボットアーム２の各軸制御パラメ
ータを決定する制御装置８に接続されている。制御装置
８は、前記距離・姿勢算出装置７の出力信号に基づい
て、前記塗装機Ｔと塗装面Ｆとの距離を予め設定された
所定の値に維持し、塗装機Ｔを塗装面Ｆに正対させるよ
うにフィードバック制御すると共に、前記画像処理装置
６の出力信号に基づいて、その画像上に予め設定した基
準位置ＰT が設定された進行経路に沿って移動するよう
にフィードバック制御しながら、ロボットアーム２の各
軸の制御パラメータを決定して前記駆動装置１０に出力
するように成されている。
【００１８】 このように、制御装置８では、画像処理
装置６及び距離・姿勢算出装置の出力信号に基づいて各
軸の制御パラメータを駆動装置１０に出力してロボット
アーム２を動かしながらフィードバック制御を行うこと
により、塗装機Ｔと塗装面Ｆまでの距離を予め設定され
た所定の値に維持し、塗装機Ｔを塗装面Ｆに正対させた
状態で、塗装機Ｔをマーキングテープ３で指定された移
動軌跡に沿って移動させることができ、この制御パラメ
ータが時系列で記憶装置９に順次記憶される。
装置６及び距離・姿勢算出装置の出力信号に基づいて各
軸の制御パラメータを駆動装置１０に出力してロボット
アーム２を動かしながらフィードバック制御を行うこと
により、塗装機Ｔと塗装面Ｆまでの距離を予め設定され
た所定の値に維持し、塗装機Ｔを塗装面Ｆに正対させた
状態で、塗装機Ｔをマーキングテープ３で指定された移
動軌跡に沿って移動させることができ、この制御パラメ
ータが時系列で記憶装置９に順次記憶される。
【００１９】 以上が本発明の一例構成であって、次に
その作用を説明する。例えば、自動車ボディＷの塗装面
Ｆを塗装する塗装ロボットＲにティーチングを行うとき
は、まず、自動車ボディＷの塗装面Ｆ上に塗装機Ｔの移
動軌跡に沿ってマーキングテープ３を貼り付ける。そし
て、ロボットアーム２の先端に取り付けられている塗装
機Ｔを外して、同じ位置に各センサ４，５ｘ，５ｙを取
り付け、画像処理装置６の画面上に設定された基準位置
ＰT をマーキングテープ３の像の一端部に重ねておく。
その作用を説明する。例えば、自動車ボディＷの塗装面
Ｆを塗装する塗装ロボットＲにティーチングを行うとき
は、まず、自動車ボディＷの塗装面Ｆ上に塗装機Ｔの移
動軌跡に沿ってマーキングテープ３を貼り付ける。そし
て、ロボットアーム２の先端に取り付けられている塗装
機Ｔを外して、同じ位置に各センサ４，５ｘ，５ｙを取
り付け、画像処理装置６の画面上に設定された基準位置
ＰT をマーキングテープ３の像の一端部に重ねておく。
【００２０】 この状態で、塗装ロボットＲを起動する
と、画像センサ４の出力信号が画像処理装置６に入力さ
れて、前記マーキングテープ３の画面上の位置及び形状
が画像データとして認識され、その画面上に塗装機位置
に対応して予め設定した基準位置ＰT とマーキングテー
プ３の前記画像データに基づいて基準位置ＰT の進行経
路が決定される。また、距離センサ５ｘ，５ｙの出力信
号が距離・姿勢算出装置７に入力されて、ロボットアー
ム２の先端に塗装機Ｔを取り付けたときの当該塗装機Ｔ
から塗装面Ｆまでの距離と、当該塗装機Ｔの姿勢が算出
される。
と、画像センサ４の出力信号が画像処理装置６に入力さ
れて、前記マーキングテープ３の画面上の位置及び形状
が画像データとして認識され、その画面上に塗装機位置
に対応して予め設定した基準位置ＰT とマーキングテー
プ３の前記画像データに基づいて基準位置ＰT の進行経
路が決定される。また、距離センサ５ｘ，５ｙの出力信
号が距離・姿勢算出装置７に入力されて、ロボットアー
ム２の先端に塗装機Ｔを取り付けたときの当該塗装機Ｔ
から塗装面Ｆまでの距離と、当該塗装機Ｔの姿勢が算出
される。
【００２１】 次いで、画像処理装置６及び距離・姿勢
算出装置７の出力信号が制御装置８に入力されて、塗装
機Ｔから塗装面Ｆまでの距離を所定の値に維持し、塗装
機Ｔを塗装面Ｆに正対させ、塗装機Ｔがマーキングテー
プ３で指定された移動軌跡上に沿って移動するようにロ
ボットアーム２の各軸の制御パラメータが決定され、こ
の制御パラメータに従って駆動装置１０によりロボット
アーム２が動かされる。
算出装置７の出力信号が制御装置８に入力されて、塗装
機Ｔから塗装面Ｆまでの距離を所定の値に維持し、塗装
機Ｔを塗装面Ｆに正対させ、塗装機Ｔがマーキングテー
プ３で指定された移動軌跡上に沿って移動するようにロ
ボットアーム２の各軸の制御パラメータが決定され、こ
の制御パラメータに従って駆動装置１０によりロボット
アーム２が動かされる。
【００２２】 そして、駆動装置１０により動かされて
いるロボットアーム２の制御パラメータが記憶装置９に
時系列で記憶されて、ロボットアーム２の動きのティー
チングが終了する。次いで、このようにティーチングさ
れたロボットアーム２の動きに従い、データ補完修正装
置１１により塗装機Ｔの移動速度を設定したり、塗料の
スプレー開始／終了のタイミングを指定したり、塗装ロ
ボットＲの塗装プログラムを作成し、これを記憶装置９
に記憶させておく。なお、塗装機Ｔの移動速度は、例え
ば、各軸の制御パラメータ同士を同期させる同期信号の
信号周期を変更して調整することができ、同期信号をカ
ウンタしたときの番号を指定することにより部分的に速
度を設定していくこともできる。また、塗料のスプレー
開始／終了のタイミング調整も、前記同期信号をカウン
タしたときの番号を指定することにより行うことができ
る。
いるロボットアーム２の制御パラメータが記憶装置９に
時系列で記憶されて、ロボットアーム２の動きのティー
チングが終了する。次いで、このようにティーチングさ
れたロボットアーム２の動きに従い、データ補完修正装
置１１により塗装機Ｔの移動速度を設定したり、塗料の
スプレー開始／終了のタイミングを指定したり、塗装ロ
ボットＲの塗装プログラムを作成し、これを記憶装置９
に記憶させておく。なお、塗装機Ｔの移動速度は、例え
ば、各軸の制御パラメータ同士を同期させる同期信号の
信号周期を変更して調整することができ、同期信号をカ
ウンタしたときの番号を指定することにより部分的に速
度を設定していくこともできる。また、塗料のスプレー
開始／終了のタイミング調整も、前記同期信号をカウン
タしたときの番号を指定することにより行うことができ
る。
【００２３】 そして、塗装を行う場合は、記憶装置９
に記憶された塗装プログラムをロボットコントローラ１
２に出力してロボットアーム２を駆動させれば、塗装プ
ログラムで指定された各軸制御パラメータに従って、自
動車ボディＷのように三次元曲面の塗装面Ｆを塗装する
場合でも、ロボットアーム２の先端に取り付けた塗装機
Ｔから塗装面Ｆまでの距離が予め設定された所定の値に
維持され、且つ、塗装機Ｔが塗装面Ｆに正対されるの
で、これにより、塗装パターンの大きさや形状が変化す
ることなく、均一な塗装を行うことができる。また、塗
装機Ｔは予め設定された移動軌跡に沿って移動されるの
で、塗装パターンを所定幅で均一に重ねることができ、
塗膜厚さにムラのない均一な塗装を行うことができる。
に記憶された塗装プログラムをロボットコントローラ１
２に出力してロボットアーム２を駆動させれば、塗装プ
ログラムで指定された各軸制御パラメータに従って、自
動車ボディＷのように三次元曲面の塗装面Ｆを塗装する
場合でも、ロボットアーム２の先端に取り付けた塗装機
Ｔから塗装面Ｆまでの距離が予め設定された所定の値に
維持され、且つ、塗装機Ｔが塗装面Ｆに正対されるの
で、これにより、塗装パターンの大きさや形状が変化す
ることなく、均一な塗装を行うことができる。また、塗
装機Ｔは予め設定された移動軌跡に沿って移動されるの
で、塗装パターンを所定幅で均一に重ねることができ、
塗膜厚さにムラのない均一な塗装を行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、テ
ィーチングを行う作業者は、塗装機を画像センサ及び距
離センサに付け替えて、マーキングテープを塗装機の移
動軌跡に沿って塗装面に貼り付けるだけで、ロボットア
ームが自動的に駆動制御されて、塗装機から塗装面まで
の距離を予め設定された所定の値に維持し、且つ、塗装
機を塗装面に正対させると共に、塗装機がマーキングテ
ープで指定された移動軌跡に沿って移動するようにロボ
ットアームの各軸の制御パラメータが決定されるので、
作業者の熟練度によらず、誰でも簡単に短時間で、しか
も、正しい位置及び姿勢を維持して塗装できるように塗
装機のティーチングを行うことができ、塗装品質にバラ
ツキを生ずることなく高品質の塗装を行えることができ
るという大変優れた効果を奏する。
ィーチングを行う作業者は、塗装機を画像センサ及び距
離センサに付け替えて、マーキングテープを塗装機の移
動軌跡に沿って塗装面に貼り付けるだけで、ロボットア
ームが自動的に駆動制御されて、塗装機から塗装面まで
の距離を予め設定された所定の値に維持し、且つ、塗装
機を塗装面に正対させると共に、塗装機がマーキングテ
ープで指定された移動軌跡に沿って移動するようにロボ
ットアームの各軸の制御パラメータが決定されるので、
作業者の熟練度によらず、誰でも簡単に短時間で、しか
も、正しい位置及び姿勢を維持して塗装できるように塗
装機のティーチングを行うことができ、塗装品質にバラ
ツキを生ずることなく高品質の塗装を行えることができ
るという大変優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係る塗装ロボットのティーチング装置
を示すフローシート。
を示すフローシート。
【図２】そのティーチング動作を示す説明図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は画像処理装置による進行経路
の決定方法を示す図。
の決定方法を示す図。
【図４】（ａ），（ｂ）は距離センサで検出された塗装
面形状を示すグラフ。
面形状を示すグラフ。
１・・・・・・ティーチング装置 Ｔ・・・・・・塗装機 ２・・・・・・ロボットアーム Ｒ・・・・・・塗装ロボット ３・・・・・・マーキングテープ ４・・・・・・画像センサ ５ｘ，５ｙ・・距離センサ Ｗ・・・・・・自動車ボディ（被塗物） Ｆ・・・・・・塗装面 ６・・・・・・画像処理装置 ７・・・・・・距離・姿勢算出装置 ８・・・・・・制御装置 ９・・・・・・記憶装置 １０・・・・・・駆動装置
Claims (1)
- 【請求項１】 先端に塗装機（Ｔ）を取り付ける多軸ロ
ボットアーム（２）と、その各軸を所定の制御パラメー
タに従って駆動する駆動装置（10）を備えた塗装ロボッ
ト（Ｒ）で塗装する場合に、被塗物（Ｗ）の形状に応じ
て前記制御パラメータをデータとして予め記憶させる塗
装ロボットのティーチング装置であって、 塗装機（Ｔ）を取り付けるロボットアーム（２）の先端
に、塗装機（Ｔ）の移動軌跡に従って予め被塗物（Ｗ）
の塗装面（Ｆ）に貼り付けたマーキングテープ（３）を
撮像する画像センサ（４）と、塗装面（Ｆ）上に直線的
に配列されていない３点以上の各点までの距離が測定可
能な距離センサ（5x, 5y) が取り付けられ、 前記画像センサ（４）の出力信号に基づいて、前記マー
キングテープ（３）の画面上の位置及び形状を画像デー
タとして認識し、その画面上に塗装機位置に対応して予
め設定した基準位置（ＰT ）とマーキングテープ（３）
の画像データに基づいて基準位置（ＰT ）の進行経路を
決定する画像処理装置（６）と、 前記距離センサ（5x, 5y) の出力信号に基づいて、ロボ
ットアーム（２）の先端に塗装機（Ｔ）を取り付けたと
きの当該塗装機（Ｔ）から塗装面（Ｆ）までの距離と、
当該塗装機（Ｔ）の姿勢を算出する距離・姿勢算出装置
（７）と、 前記距離・姿勢算出装置（７）の出力信号に基づいて、
前記塗装機（Ｔ）と塗装面（Ｆ）との距離を予め設定さ
れた所定の値に維持し、塗装機（Ｔ）を塗装面（Ｆ）に
正対させるようにフィードバック制御すると共に、前記
画像処理装置（６）の出力信号に基づいて、塗装機
（Ｔ）が前記進行経路に沿って移動するようにフィード
バック制御しながら、ロボットアーム（２）の各軸の制
御パラメータを決定して前記駆動装置（10）に出力する
制御装置（８）と、 前記駆動装置（10）により動かされるロボットアーム
（２）の各軸の制御パラメータを時系列で記憶する記憶
装置（９）を備えたことを特徴とする塗装ロボットのテ
ィーチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7472397A JPH10264060A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 塗装ロボットのティーチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7472397A JPH10264060A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 塗装ロボットのティーチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10264060A true JPH10264060A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13555439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7472397A Pending JPH10264060A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 塗装ロボットのティーチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10264060A (ja) |
Cited By (18)
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|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-03-27 JP JP7472397A patent/JPH10264060A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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