JP2009279719A - Teaching device and teaching method for robot - Google Patents
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Abstract
【課題】 カメラの配置位置に起因する誤差を抑制し、ロボットに動作姿勢を精度よく教示することができる技術を提供する。
【解決手段】 第1部品の組付部に対応する位置に設けられたカメラ10を有するパレット4に、第2部品の組付部を模した模擬部品8が設けられているマスタ部品が6固定された状態でカメラ10が撮影した第1画像から第2部品の目標位置を計算し、マスタ部品6が固定されていない状態のパレット4が第1部品の配置位置に配置されるとともに第2部品がロボット16によって保持された状態でカメラ10が撮影した第2画像から第2部品の実際位置を計算し、第2部品の目標位置と実際位置との間の偏差が所定の値よりも小さくなるときの姿勢を、第1部品に第2部品を組み付つける組み付け姿勢として、ロボット16に教示する。
【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of suppressing an error caused by a camera arrangement position and teaching a robot with an operation posture with high accuracy.
A master part in which a simulated part 8 simulating an assembly part of a second part is provided on a pallet 4 having a camera 10 provided at a position corresponding to the assembly part of a first part is fixed to 6 parts. In this state, the target position of the second part is calculated from the first image taken by the camera 10, and the pallet 4 in a state where the master part 6 is not fixed is arranged at the arrangement position of the first part and the second part. The actual position of the second part is calculated from the second image captured by the camera 10 with the robot 16 held by the robot 16, and the deviation between the target position of the second part and the actual position is smaller than a predetermined value. Is taught to the robot 16 as an assembly posture in which the second component is assembled to the first component.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ロボットに動作姿勢を教示するティーチング技術に関する。特に、第1部品をロボットに対して配置し、第2部品をロボットによって保持し、ロボットを動作させることによって第1部品に第2部品を組み付ける際の動作姿勢をロボットに教示するティーチング技術に関する。 The present invention relates to a teaching technique for teaching an operation posture to a robot. In particular, the present invention relates to a teaching technique in which a first part is arranged with respect to a robot, a second part is held by the robot, and the robot is operated to teach the robot an operation posture when the second part is assembled to the first part.
特許文献1には、マスタ部品とカメラを用いてロボットに動作姿勢を教示するティーチング技術が記載されている。特許文献1の技術では、マスタ部品をロボットの作業位置に設置し、そのマスタ部品をカメラによって撮影し、撮影したマスタ部品の画像から抽出される座標を用いて、ロボットの動作プログラムが作成される。 Patent Document 1 describes a teaching technique for teaching a robot an operation posture using a master part and a camera. In the technique of Patent Document 1, a master part is placed at a working position of a robot, the master part is photographed by a camera, and a robot operation program is created using coordinates extracted from the photographed master part image. .
例えば、第1部品に形成された凹部に、凹部の直径とほぼ同一の直径を有する第2部品を挿入する動作をロボットに行わせるような場合、ロボットに教示する姿勢には厳しい精度要求が課せられる。上記したような精密さを要する組み付け動作をマスタ部品とカメラを用いたティーチング技術を用いて教示する場合、教示されるロボットの姿勢の精度は、カメラが設置された位置によって影響を受ける。例えば、第1部品の凹部と第2部品を鳥瞰する位置にカメラを設置した場合、カメラレンズの歪曲収差の影響を受けることによって、第1部品の凹部と凹部に挿入される第2部品の先端部分との位置関係を正確に把握することができなくなる。この場合、ロボットに正しい動作姿勢を教示できないおそれがある。
上記を鑑み、本発明は、カメラの配置位置に起因する誤差を抑制し、ロボットに動作姿勢を精度よく教示することができる技術を提供する。
For example, when the robot is caused to insert a second component having a diameter substantially the same as the diameter of the recess into the recess formed in the first component, a strict accuracy requirement is imposed on the posture taught to the robot. It is done. When teaching an assembly operation that requires precision as described above using a teaching technique using a master part and a camera, the accuracy of the posture of the taught robot is affected by the position where the camera is installed. For example, when the camera is installed at a position where the concave part of the first part and the second part are bird's-eye views, the tip of the second part inserted into the concave part and the concave part of the first part due to the influence of distortion of the camera lens It becomes impossible to accurately grasp the positional relationship with the part. In this case, there is a possibility that a correct operation posture cannot be taught to the robot.
In view of the above, the present invention provides a technique capable of suppressing an error caused by a camera arrangement position and teaching a robot with an operation posture with high accuracy.
本発明は、第1部品をロボットに対して配置し、第2部品をロボットによって保持し、ロボットを動作させることによって第1部品に第2部品を組み付ける際の動作姿勢をロボットに教示するティーチング作業のためのティーチング装置に具現化される。このティーチング装置は、第1部品の配置位置に配置可能であり、第2部品が組み付けられる第1部品の組付部に対応する位置に設けられたカメラを有するパレットと、パレットに固定可能であり、第1部品の組付部に組み付けられる第2部品の組付部を模した模擬部品が、第1部品の組付部に対する第2部品の組付部の目標位置に対応する位置に設けられているマスタ部品と、カメラが撮影した画像を処理する処理装置を備えている。
処理装置は、パレットにマスタ部品が固定された状態でカメラが撮影した模擬部品の画像から模擬部品の位置を計算し、マスタ部品が固定されていない状態のパレットが第1部品の配置位置に配置されるとともに第2部品がロボットによって保持された状態でカメラが撮影した第2部品の画像から第2部品の位置を計算し、計算した模擬部品の位置と第2部品の位置との間の偏差を計算する。
The present invention teaches a teaching operation in which a first part is arranged with respect to a robot, a second part is held by the robot, and the robot is operated to teach the robot an operation posture when the second part is assembled to the first part. It is embodied in a teaching device for. This teaching device can be arranged at the arrangement position of the first component, and can be fixed to the pallet having a camera provided at a position corresponding to the assembly part of the first component to which the second component is assembled. The simulated part imitating the assembly part of the second part assembled to the assembly part of the first part is provided at a position corresponding to the target position of the assembly part of the second part with respect to the assembly part of the first part. And a processing device for processing an image taken by the camera.
The processing device calculates the position of the simulated part from an image of the simulated part taken by the camera with the master part fixed to the pallet, and the pallet in a state where the master part is not fixed is arranged at the arrangement position of the first part. The position of the second part is calculated from the image of the second part taken by the camera while the second part is held by the robot, and the deviation between the calculated position of the simulated part and the position of the second part is calculated. Calculate
第1部品、第1部品の組付部、第2部品、第2部品の組付部の形状は、特に限定されない。例えば、第1部品が板状の部品であり、その板状部品に挿入孔が形成されており、第2部品はその挿入孔に挿入される棒状の部品であってもよい。この場合、パレットには、板状部品において挿入孔が形成される位置に対応する位置にカメラが設けられており、マスタ部品には、少なくとも棒状部品の挿入孔に挿入される先端部分を模した模擬部品が形成されている。また、パレットは板状部品と同型状に形成されていてもよいし、板状部品を搭載するための治具を含む形状であってもよいし、それらと大きく異なる形状であってもよい。 The shapes of the first part, the assembly part of the first part, the second part, and the assembly part of the second part are not particularly limited. For example, the first component may be a plate-shaped component, an insertion hole may be formed in the plate-shaped component, and the second component may be a rod-shaped component that is inserted into the insertion hole. In this case, the pallet is provided with a camera at a position corresponding to the position where the insertion hole is formed in the plate-shaped part, and the master part imitates at least a tip portion inserted into the insertion hole of the bar-shaped part. Simulated parts are formed. Further, the pallet may be formed in the same shape as the plate-like component, may have a shape including a jig for mounting the plate-like component, or may have a shape greatly different from them.
本発明に係る装置では、第2部品が組み付けられる第1部品の組付部に対応する位置に、カメラが設けられている。そのことから、パレットにマスタ部品を固定し、マスタ部品に設けられた模擬部品をカメラによって撮影する際に、模擬部品を撮影範囲の中央に捉えて撮影することができる。また、マスタ部品が固定されていない状態のパレットを第1部品の配置位置に配置し、ロボットによって保持された第2部品をカメラによって撮影する際にも、第2部品を撮影範囲の中央に捉えて撮影することができる。そのことから、カメラによる撮影画像に、歪曲収差による影響が生じにくい。従って、カメラによる撮影画像から模擬部品の位置及び第2部品の位置を正確に把握することができ、第2部品が目標位置に保持される動作姿勢をロボットに正確に教示することができる。
この装置によると、カメラの配置位置に起因する誤差を抑制し、ロボットに動作姿勢を精度よく教示することができる。
In the apparatus according to the present invention, a camera is provided at a position corresponding to the assembly part of the first part to which the second part is assembled. Therefore, when the master part is fixed to the pallet and the simulated part provided on the master part is photographed by the camera, the simulated part can be captured at the center of the photographing range. In addition, when the pallet in which the master part is not fixed is arranged at the position where the first part is arranged and the second part held by the robot is photographed by the camera, the second part is captured at the center of the photographing range. Can be taken. Therefore, the influence of distortion aberration hardly occurs on the image taken by the camera. Accordingly, it is possible to accurately grasp the position of the simulated part and the position of the second part from the photographed image by the camera, and it is possible to accurately teach the robot the operation posture in which the second part is held at the target position.
According to this apparatus, it is possible to suppress an error caused by the arrangement position of the camera, and to teach the robot the operation posture with high accuracy.
前記した処理装置は、計算した模擬部品の位置と第2部品の位置との間の偏差を用いて、ロボットに動作指令を与えることが好ましい。
この構成によると、ティーチング装置とロボットの間でティーチング作業を自動的に行わせることができる。
It is preferable that the above-described processing apparatus gives an operation command to the robot by using a deviation between the calculated position of the simulated part and the position of the second part.
According to this configuration, the teaching work can be automatically performed between the teaching device and the robot.
本発明は、上記したティーチング装置を用いたロボットへのティーチング方法にも具現化される。このティーチング方法は、パレットにマスタ部品を固定し、カメラによって模擬部品を撮影する第1撮影工程と、処理装置によって、第1撮影工程で撮影した模擬部品の画像から模擬部品の位置を計算する目標位置計算工程と、マスタ部品が固定されていない状態のパレットを第1部品に換えてロボットに対して配置するとともにロボットによって第2部品を保持し、カメラによって第2部品を撮影する第2撮影工程と、処理装置によって、第2撮影工程で撮影した第2部品の画像から第2部品の位置を計算する実際位置計算工程と、処理装置によって、目標位置計算工程で計算した模擬部品の位置と実際位置計算工程で計算した第2部品の位置との間の偏差を計算する偏差計算工程を備えている。
この方法によると、カメラの配置位置に起因する誤差を抑制し、ロボットに動作姿勢を精度よく教示することができる。
The present invention is also embodied in a teaching method for a robot using the teaching device described above. In this teaching method, a master part is fixed to a pallet, a first photographing process for photographing a simulated part with a camera, and a target for calculating the position of the simulated part from an image of the simulated part photographed in the first photographing process by a processing device. Position calculation process and second imaging process in which the pallet in a state where the master part is not fixed is replaced with the first part and arranged with respect to the robot, the second part is held by the robot, and the second part is imaged by the camera And an actual position calculation step of calculating the position of the second component from the image of the second part imaged in the second imaging step by the processing device, and the actual position and actual position calculated by the processing device in the target position calculation step. A deviation calculating step for calculating a deviation from the position of the second part calculated in the position calculating step is provided.
According to this method, it is possible to suppress an error caused by the arrangement position of the camera and to teach the robot the motion posture with high accuracy.
本発明によると、第1部品に第2部品を組み付ける際の動作姿勢を正確にロボットに教示することができる。ロボットに教示する動作姿勢に厳しい精度要求が課せられる場合であっても、ロボットに支持される第2部品を第1部品に組み付ける際の組み付け姿勢をロボットに正確に教示することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately teach the robot the operation posture when the second part is assembled to the first part. Even when strict accuracy requirements are imposed on the operation posture taught to the robot, the assembly posture when the second component supported by the robot is assembled to the first component can be accurately taught to the robot.
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
(特徴1) カメラはパレットに固定されており、模擬部品と第2部品を、パレット上の同位置から、同じ撮影条件で撮影する。
(特徴2) 処理装置は、カメラによって撮影された画像から、模擬部品又は第2部品の組付部の位置と輪郭形状を抽出し、第2部品の組付部の位置が模擬部品の位置に一致するとともに、第2部品の組付部の輪郭形状が模擬部品の輪郭形状に重畳するときのロボットの姿勢をロボットに記憶させる。
(特徴3) 複数の第2部品を同時に組み付ける場合には、パレットには、第2部品毎にカメラが設けられる。
(特徴4) 処理装置は、第2部品の画像から計算される第2部品の位置と模擬部品の画像から計算される模擬部品の位置の偏差に基づいて、ロボットに指令する動作量と動作方向を計算する。処理装置は、計算した動作量と動作方向に基づいてロボットに動作指令を与え、ロボットに保持された第2部品が模擬部品の画像から計算した目標位置に移動するように、ロボットを動作させる。
The main features of the embodiments described below are listed.
(Feature 1) The camera is fixed to the pallet, and the simulated part and the second part are photographed from the same position on the pallet under the same photographing condition.
(Feature 2) The processing device extracts the position and contour shape of the assembly part of the simulated part or the second part from the image photographed by the camera, and the position of the assembly part of the second part becomes the position of the simulated part. While matching, the robot's posture when the contour shape of the assembly part of the second part is superimposed on the contour shape of the simulated part is stored in the robot.
(Characteristic 3) When assembling a plurality of second parts at the same time, the pallet is provided with a camera for each second part.
(Characteristic 4) The processing device instructs the robot to operate based on the deviation between the position of the second part calculated from the image of the second part and the position of the simulated part calculated from the image of the simulated part. Calculate The processing device gives an operation command to the robot based on the calculated operation amount and operation direction, and operates the robot so that the second part held by the robot moves to the target position calculated from the image of the simulated part.
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は、ティーチング装置2と多関節ロボット16の概略構成を示す。ティーチング装置2は、第1部品(図示せず)を多関節ロボット16に対して配置し、第2部品(図示せず)を多関節ロボット16によって保持し、多関節ロボット16を動作させることによって第1部品に第2部品を組み付ける際の動作姿勢を多関節ロボット16に教示するティーチング作業に用いられる。本実施例では、第1部品はパレットに搭載されて作業される部品であって1組の挿入孔を有しており、第2部品は棒状であり、その先端部が第1部品の挿入孔に挿入されるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of the
ティーチング装置2は、パレット4と、マスタ部品6と、画像処理装置28を備える。パレット4は、第1部品が搭載されるパレットの形状を有している。パレット4上には、一組のCCDカメラ10が設けられている。それぞれのカメラ10a,10bは画像処理装置28に接続されており、カメラ10a,10bによって撮影された画像は、画像処理装置28によって処理される。図1に示されるように、本実施例のティーチング作業時には、パレット4は、固定板12の第1部品が多関節ロボット16の作業領域に配置される際にパレット4が配置される位置に固定される。マスタ部品6は、パレット4に脱着可能に固定することができる。マスタ部品6には、一組の模擬部品8が設けられている。それぞれの模擬部品8a,8bは、第1部品に組み付けられる第2部品の先端部を模したものである。パレット4とマスタ部品6の構成については、後で詳しく説明する。
The
画像処理装置28は、位置座標計算部30と、偏差計算部32と、記憶部36と、操作部38と、表示部40を備えている。また、画像処理装置28は、ロボットコントローラ42と通信可能に接続されている。位置座標計算部30は、カメラ10a,10bが撮影した画像に基づいて、撮影された部品の位置を計算する。例えば、模擬部品8a,8bが撮影された画像であれば、位置座標計算部30は画像における模擬部品8a,8bの位置座標をそれぞれ計算する。また、位置座標計算部30は、第2部品が撮影された画像からは、画像における第2部品の位置を計算する。偏差計算部32は、位置座標計算部30によって計算された模擬部品8の位置と第2部品の位置の偏差を計算する。計算された偏差は、ロボットコントローラ42に送信することができる。記憶部36は、カメラ10a,10bが撮影した画像データと、上記の計算部30,32が計算した数値を表わすデータと、画像情報処理装置28を動作させるのに必要な各種プログラムを記憶している。画像処理装置28は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置が上述のプログラムを実行することによって実現される。即ち、上述した計算部30,32は、記憶部36に記憶されるプログラムがコンピュータのCPU等によって読み出され、実行されることで具現化されるものである。操作部38は、キーボード等の操作手段からなり、操作者は操作部38を操作することによって様々な情報を画像処理装置28に入力することができる。表示部40は、画像処理装置28によって処理される様々な情報を表示することができる。
The
多関節ロボット16は、図示しない固定冶具によって固定板12に固定されるアーム型ロボットである。多関節ロボット16は、アーム17,19と、アーム関節18,20と基板支持関節22と、チャック基板部24と、一組のチャック部26を備えている。多関節ロボット16の動作は、多関節ロボット16に接続されるロボットコントローラ42によって制御される。ロボットコントローラ42は、操作部44と、動作量計算部45と、関節制御部46と、記憶部48を備えている。記憶部48は、多関節ロボット16の関節18,20,22の回転角度等を記憶する。また、記憶部48は、多関節ロボット16に対してパレット4が配置される位置に関する情報を記憶する。さらに、記憶部48は、多関節ロボット16を動作させるのに必要な各種プログラムを記憶している。動作量計算部45は、画像情報処理装置28から送信された偏差から、多関節ロボット16の移動量と移動方向等の動作量を計算する。計算された動作量は関節制御部46へと入力される。関節制御部46は、関節18,20,22の動作を制御する。また、関節制御部46は、多関節ロボット16の動作量(関節18,20,22の回転量等)を計算する処理を実行する。操作部44は、操作者が多関節ロボット16を操作することを許容する。例えば、操作者が操作部44を操作することにより、関節18,20,22の駆動指示を入力することができる。入力された指示は、関節制御部46へと出力され、関節制御部46はその指示に従って関節18,20,22を駆動させる。また、関節制御部46は、記憶部48に記憶されるデータに基づいて、関節18,20,22を駆動させることもできる。さらに、関節制御部46は、動作量計算部45によって計算された動作量に従って、関節18,20,22を駆動させることもできる。操作部44は、多関節ロボット16の操作に加えて、多関節ロボット16の姿勢を記憶部48に記憶させる指示や、実際の組み付け動作を開始する指示等を入力することができる。
The articulated
アーム関節18は、アーム19の上流側の端に接続しており、アーム19を揺動可能に支持している。アーム19の下流側の端は、アーム関節20に接続されている。また、アーム関節20はアーム17の上流側の端に接続しており、アーム17を揺動可能に支持している。アーム17の下流側の端は基板支持関節22に接続されている。基板支持関節22は、チャック基板部24に接続しており、チャック基板部24を回転及び上下方向に移動可能に支持している。チャック基板部24には、一組のチャック部26が設けられている。多関節ロボット16は、このチャック部26を用いて、第2部品を把持する。
The arm joint 18 is connected to the upstream end of the
図2に、図1に示したパレット4とマスタ部品6の拡大側面図を示す。図3は、パレット4の平面図である。パレット4のカメラ10a,10bは、図示しない固定具によってカメラ支持部56に固定されている。カメラ10a,10bは、第2部品が組み付けられる第1部品の各挿入孔にそれぞれ対応する位置に位置決めされる。図3に、第1部品の挿入孔の位置を破線58a,58bで示す。本実施例では、カメラ10a,10bは、レンズ54a,54bの中心60a,60bが、第1部品の挿入孔の位置58a,58bの中心とそれぞれほぼ一致するように配設されている。即ち、カメラ10a,10bの光軸は、第1部品の挿入孔の軸とほぼ一致している。このため、本実施例では、カメラ10a,10bは第1部品の挿入孔に組付けられる第2部品(パレット4にマスタ部品6が固定されている場合には、模擬部品8a,8b)を、真下から、撮影範囲の中央に捉えて撮影する。即ち、カメラ10a,10bによって撮影される画像には、画像の中央の領域に第2部品あるいは模擬部品8a,8bの組付面(図4の第2部品50の端面51と図2の模擬部品8の端面52を参照)が撮影される。このため、カメラ10による撮影画像に、歪曲収差による影響が生じにくい。カメラ10による撮影画像から模擬部品8の位置及び第2部品の位置を正確に把握することができ、第2部品が正しい組み付け位置に保持される動作姿勢を多関節ロボット16に正確に教示することができる。
なお、マスタ部品6がパレット4に固定されたときに実現される模擬部品8とカメラ10の位置関係は、カメラ10の撮影軸に垂直な面方向、即ち、カメラ10によって撮影される模擬部品8の端面52と平行な面において、第2部品の先端部が第1部品の挿入孔に対して目標位置にあるときの位置関係を正確に再現していればよい。一方で、カメラ10の撮影軸に平行の方向における位置関係、即ち、端面52とカメラ10のレンズ54との距離d1は、目標位置に配置されたときの第2部品の先端部と第1部品の挿入孔の距離と一致していなくてもよい。図3に示す距離d1は、カメラ10の焦点距離等の性能に応じて適宜設定することができる。
FIG. 2 shows an enlarged side view of the pallet 4 and the
The positional relationship between the simulated component 8 and the
上述したように、マスタ部品6に形成されている模擬部品8a,8bは、第1部品に組み付けられる第2部品の組付部(本実施例では、棒状部品の先端部)を模したものである。模擬部品8a,8bは、マスタ部品6をパレット4に固定したときに、第1部品の挿入孔に対して第2部品の先端部が位置すべき目標位置に固定される。このことから、ロボット16に保持させた第2部品の位置が、マスタ部品6をパレット4に固定したときの模擬部品8の位置と一致するように、ロボット16に動作姿勢を教示することで、第1部品に第2部品を組み付ける際の第2部品の目標位置を正確に実現する姿勢を多関節ロボット16に教示することができる。
As described above, the
図5に、ティーチング装置2を用いて関節ロボット16を教示するティーチング作業の作業工程を表わすフローチャートを示す。ステップS2では、パレット4を固定板12の配置位置に位置決めして固定する(図1参照)。パレット4は、複数のパレット固定具14によって固定板12に固定される。上述したように、本実施例では、パレット4は第1部品が搭載されるパレットの形状を有している。このことから、予め固定板12に取り付けておいたパレット固定具14でパレット4を固定することで、容易にパレット4を固定板12に位置決めすることができる。固定板12にパレット4を固定したときにカメラ10a,10bが配置される位置は、固定板12に第1部品を搭載するパレットを固定したときに第1部品の挿入孔が配置される位置に略一致する(図3を参照)。
FIG. 5 is a flowchart showing the work process of teaching work for teaching the
次いで、ステップS4では、固定板12に固定されたパレット4の上部に、マスタ部品6を固定する(図1及び図2を参照)。マスタ部品6がパレット4に固定されると、マスタ部品6の模擬部品8a,8bはその端面52a,52bが、パレット4のカメラ10a,10bとそれぞれ向かい合う位置に配置される。ステップS6では、パレット4にマスタ部品6が固定された状態で、カメラ10によって模擬部品8を撮影する。このステップでカメラ10aによって撮影された第1画像には、画像の中央に模擬部品8aが写っており、カメラ10bによって撮影された第1画像には、画像の中央に模擬部品8bが写っている。
ステップS8では、位置座標計算部30によって、カメラ10a,10bがそれぞれ撮影した第1画像から模擬部品8a,8bの位置を計算する。このステップでは、画像上の位置を空間座標に換算して、模擬部品8の位置座標を計算してもよい。例えば、第1画像に写る模擬部品8の輪郭を抽出し、抽出された輪郭が有する座標値を計算してもよいし、抽出された輪郭の中心点の座標を計算してもよい。位置座標計算部30によって算出された位置座標は、第2部品の先端部の目標位置座標として記憶部36に記憶される。ここで、計算した模擬部品8a,8bの位置が各第1画像の中央から外れている場合には、カメラ10a,10bの位置を調整した上で、ステップS6の撮影処理から再度実行するとよい。
Next, in step S4, the
In step S8, the position coordinate calculation unit 30 calculates the positions of the
パレット4からマスタ部品6を取り外すと(ステップS10)、次いで、ステップS12では、実際の組み付けに用いられる第2部品50を、多関節ロボット16のチャック部26で把持する(図4を参照)。例えば、操作者がロボットコントローラ42の操作部44を操作して、多関節ロボット16に第2部品を把持させることができる。
When the
ステップS13では、関節制御部46によって、パレット4の位置と多関節ロボット16の現在の姿勢から、各関節18,20,22の動作量が計算される。このステップでは、ロボットコントローラ42の記憶部48に記憶されるパレット4の固定位置に関する情報と、多関節ロボット16の現在の姿勢から計算されるチャック部26の位置に関する情報から、第2部品を把持したチャック部26がパレット4の上方に位置するために必要な多関節ロボット16の動作量が計算される。そして、ステップS14では、計算した動作量に基づいて、多関節ロボット16を動作させる。具体的には、関節制御部46が、ステップS13で算出した動作量に従って関節18,20,22を駆動して、チャック部26を移動する(図4を参照)。
なお、ロボットコントローラ42がパレット4の固定位置に関する情報を保持していない場合には、上記したステップS13の処理に替えて操作者が操作部44を操作することによって、目測でチャック部26をパレット4の上方に移動させてもよい。
In step S <b> 13, the
If the
ステップS14の多関節ロボット16の動作によって、第2部品50a,50bがパレット4の上方に移動されると、第2部品50a,50bの先端部は、パレット4のカメラ10a,10bの上方に配置される。ステップS16では、カメラ10によって第2部品50を撮影する。このステップでは、模擬部品8a,8bを撮影したときと同じ条件(カメラ10a,10bの位置や焦点距離等)で撮影が行われる。カメラ10aによって撮影された第2画像には第2部品50aの端面51aが写っており、カメラ10bによって撮影された第2画像には第2部品50bの端面51bが写っている。
ステップS18では、位置座標計算部30によって、カメラ10a,10bがそれぞれ撮影した第2画像から第2部品50a,50bの位置を計算する。このステップでは、ステップS8における目標位置の計算と同様に、画像上の位置を空間座標に換算して、第2部品50の位置座標を計算してもよい。また、第2画像に写る第2部品50の輪郭を抽出し、抽出された輪郭が有する座標値を計算してもよいし、抽出された輪郭の中心点の座標を計算してもよい。位置座標計算部30によって算出された位置座標は、第2部品50の先端部の実際位置座標として記憶部36に記憶される。
When the
In step S18, the position coordinate calculation unit 30 calculates the positions of the
ステップS20では、偏差計算部32によって、ステップS8で第1画像から計算された目標位置と、ステップS18で第2画像から計算された実際位置の偏差を計算する。上述したように、カメラ10a,10bが撮影した第1画像から計算される模擬部品8a,8bの位置によって、第1部品の組み付け位置に第2部品50a,50bが組付けられる際の第2部品50a,50bの正しい位置が表わされている。このため、第2部品50a,50bが正しい位置に近接して配置されているほど、偏差計算部32によって計算される偏差は小さくなる。
In step S20, the
ステップS21では、偏差計算部32によって計算された偏差が画像情報処理装置28からロボットコントローラ42へと送信される。送信された偏差は、動作量計算部45に入力される。
ステップS22では、ステップS21で入力された偏差が、閾値以下であるか否かが判断される。閾値は、組み付け位置の教示に対して要求される精度に応じて、任意に設定することができる。例えば、組み付け位置の教示に関して非常に厳しい精度要求が存在する場合には、第2部品について計算される実際位置が模擬部品について計算される目標位置と一致する(即ち、偏差がゼロである)のか否かを判断してもよい。
なお、先に説明したステップS20では、カメラ10aによって撮影された画像とカメラ10bによって撮影された画像の両画像から、目標位置と実際位置の偏差がそれぞれ計算される。このため、ステップS22ではそれぞれの偏差について判断処理を実行してもよいし、それらを統合した値について判断処理を実行してもよい。例えば、偏差平均について判断処理を実行してもよい。
In step S <b> 21, the deviation calculated by the
In step S22, it is determined whether or not the deviation input in step S21 is equal to or less than a threshold value. The threshold value can be arbitrarily set according to the accuracy required for teaching the assembly position. For example, if there is a very strict accuracy requirement regarding assembly position teaching, does the actual position calculated for the second part match the target position calculated for the simulated part (ie, the deviation is zero)? It may be determined whether or not.
In step S20 described above, the deviation between the target position and the actual position is calculated from both the image captured by the
偏差が閾値以下である場合(ステップS22でYES)には、多関節ロボット16は正しい組み付け姿勢を実現している。このことから、その姿勢を第1部品に第2部品を組み付ける際の組み付け姿勢としてロボットコントローラ42の記憶部48に記憶し(ステップS26)、ティーチング作業を終了する。ステップS26の処理は、例えば、画像情報処理装置28の表示部40に偏差と偏差の比較判断処理に関する情報を表示し、算出された偏差が閾値以下である場合に、操作者がロボットコントローラ42に姿勢を記憶する指示を入力することで実行されてもよい。
If the deviation is equal to or smaller than the threshold value (YES in step S22), the articulated
偏差が閾値よりも大きい場合(ステップS22でNO)には、多関節ロボット16は、要求される精度条件を未だ満たしておらず、さらなる姿勢の修正を要している。このため、ステップS24では、動作量計算部45によって、上記の偏差に基づいて、チャック部26の移動量と移動方向を計算する。計算された動作量は、関節制御部46に入力される。
ステップS25では、関節制御部46によって、入力されたチャック部26の移動量及び移動方向と現在の多関節ロボット16の姿勢から、多関節ロボット16の各間接18,20,22の動作量が計算される。そして、ステップS14では、関節制御部46は計算された動作量に従って多関節ロボット16を動作させる。例えば、第1画像から計算された模擬部品8の端面52中心点と第2画像から計算された第2部品50の端面51の中心点は一致しているものの、その輪郭が重畳しないような場合には、カメラ10から模擬部品8までの距離d1(図2を参照)と、カメラ10から第2部品までの距離d2(図4を参照)が同距離でないことが理解される。このような場合には、ステップS22でNOと判断され、ステップS14の多関節ロボット16の動作によって、カメラ10から第2部品までの距離d2が修正される。そして、動作後の第2部品の実際位置と目標位置の偏差が再度算出され、評価される。第1画像と第2画像から抽出される模擬部品8の端面52と第2部品50の端面51の輪郭が重畳し、第2部品が位置する実際位置が目標位置に所望の精度を満たす程度まで接近する(即ち、ステップS22でYESと判断される)まで、一連の処理が繰り返される。
If the deviation is larger than the threshold value (NO in step S22), the articulated
In step S <b> 25, the
上記のティーチング装置2によると、カメラ10の配置位置に起因する誤差を抑制し、多関節ロボット16に動作姿勢を自動ティーチングによって精度よく教示することができる。第1部品に第2部品を組み付ける際の組み付け姿勢を、正確に多関節ロボット16に教示することができる。
According to the
上記の実施例では、多関節ロボット16に組み付け姿勢を教示するティーチングの一例を示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、動作量の計算を画像情報処理装置28で実行し、ロボットコントローラ42へは関節制御部46への指示を送信してもよい。あるいは、動作量計算部45の実行する処理を関節制御部46が実行してもよい。
In the above embodiment, an example of teaching that teaches the assembly posture to the articulated
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
2:ティーチング装置
4:パレット
6:マスタ部品
8,8a,8b:模擬部品
10,10a,10b:カメラ
12:固定板
14:パレット固定具
16:多関節ロボット
17,19:アーム
18,20:アーム関節
22:基板支持関節
24:チャック基板部
26,26a,26b:チャック部
28:画像処理装置
30:位置座標計算部
32:偏差計算部
36:記憶部
38:操作部
40:表示部
42:ロボットコントローラ
44:操作部
45:動作量計算部
46:関節制御部
48:記憶部
50,50a,50b:第2部品
51,51a,51b:第2部品の端面
52,52a,52b:模擬部品の端面
54,54a,54b:レンズ
56:カメラ支持部
58a,58b:第1部品の組付部(挿入孔)の位置
60a,60b:中心
2: Teaching device 4: Pallet 6:
Claims (3)
第1部品の配置位置に配置可能であり、第2部品が組み付けられる第1部品の組付部に対応する位置に設けられたカメラを有するパレットと、
パレットに固定可能であり、第1部品の組付部に組み付けられる第2部品の組付部を模した模擬部品が、第1部品の組付部に対する第2部品の組付部の目標位置に対応する位置に設けられているマスタ部品と、
カメラが撮影した画像を処理する処理装置を備え、
処理装置は、パレットにマスタ部品が固定された状態でカメラが撮影した模擬部品の画像から模擬部品の位置を計算し、マスタ部品が固定されていない状態のパレットが第1部品の配置位置に配置されるとともに第2部品がロボットによって保持された状態でカメラが撮影した第2部品の画像から第2部品の位置を計算し、計算した模擬部品の位置と第2部品の位置との間の偏差を計算することを特徴とするティーチング装置。 Teaching for teaching work in which the first part is arranged with respect to the robot, the second part is held by the robot, and the robot is operated to teach the robot the operation posture when the second part is assembled to the first part. Device,
A pallet having a camera that can be arranged at the arrangement position of the first part and is provided at a position corresponding to the assembly part of the first part to which the second part is assembled;
The simulated part that can be fixed to the pallet and imitates the assembly part of the second part that is assembled to the assembly part of the first part is at the target position of the assembly part of the second part with respect to the assembly part of the first part. A master part provided in the corresponding position;
A processing device for processing images taken by the camera;
The processing device calculates the position of the simulated part from an image of the simulated part taken by the camera with the master part fixed to the pallet, and the pallet in a state where the master part is not fixed is arranged at the arrangement position of the first part. The position of the second part is calculated from the image of the second part taken by the camera while the second part is held by the robot, and the deviation between the calculated position of the simulated part and the position of the second part is calculated. Teaching device characterized by calculating
第1部品に換えてロボットに対して配置可能であり、第2部品が組み付けられる第1部品の組付部に対応する位置に設けられたカメラを有するパレットと、パレットに固定可能であり、第1部品の組付部に組み付けられる第2部品の組付部を模した模擬部品が、第2部品を第1部品に組み付ける際の第2部品の目標位置に対応する位置に設けられているマスタ部品と、カメラが撮影した画像を処理する処理装置を準備する準備工程と、
パレットにマスタ部品を固定し、カメラによって模擬部品を撮影する第1撮影工程と、
処理装置によって、第1撮影工程で撮影した模擬部品の画像から模擬部品の位置を計算する目標位置計算工程と、
マスタ部品が固定されていない状態のパレットを第1部品に換えてロボットに対して配置するとともにロボットによって第2部品を保持し、カメラによって第2部品を撮影する第2撮影工程と、
処理装置によって、第2撮影工程で撮影した第2部品の画像から第2部品の位置を計算する実際位置計算工程と、
処理装置によって、目標位置計算工程で計算した模擬部品の位置と実際位置計算工程で計算した第2部品の位置との間の偏差を計算する偏差計算工程と、
を備えるティーチング方法。 A teaching method for teaching a robot an operation posture when assembling the first part and the second part by placing the first part with respect to the robot, holding the second part by the robot, and operating the robot.
It can be arranged with respect to the robot in place of the first part, and can be fixed to the pallet having a camera provided at a position corresponding to the assembly part of the first part to which the second part is assembled, A master part in which a simulated part simulating an assembly part of a second part assembled to an assembly part of one part is provided at a position corresponding to a target position of the second part when the second part is assembled to the first part. A preparation process for preparing parts and a processing device for processing an image captured by the camera;
A first photographing step of fixing a master part to a pallet and photographing a simulated part by a camera;
A target position calculating step of calculating the position of the simulated part from the image of the simulated part imaged in the first imaging step by the processing device;
A second imaging step in which the pallet in a state where the master part is not fixed is placed on the robot instead of the first part, the second part is held by the robot, and the second part is imaged by the camera;
An actual position calculating step of calculating the position of the second component from the image of the second component imaged in the second imaging step by the processing device;
A deviation calculating step of calculating a deviation between the position of the simulated part calculated in the target position calculating step and the position of the second part calculated in the actual position calculating step by the processing device;
Teaching method comprising.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008135533A JP2009279719A (en) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Teaching device and teaching method for robot |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2008135533A JP2009279719A (en) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Teaching device and teaching method for robot |
Publications (1)
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| JP2009279719A true JP2009279719A (en) | 2009-12-03 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009279719A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013173191A (en) * | 2012-02-23 | 2013-09-05 | Seiko Epson Corp | Robot apparatus, robot control apparatus, robot control method, and robot control program |
| US9727053B2 (en) | 2011-08-26 | 2017-08-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus, control method for information processing apparatus, and recording medium |
-
2008
- 2008-05-23 JP JP2008135533A patent/JP2009279719A/en active Pending
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