JP2011140077A - 加工システム及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工ラインの製造コストを減少させ、かつ、ワークを効率的に加工すること。
【解決手段】加工システム１において、連続搬送機構２０は、ワーク２を連続搬送させる。加工機１２は、ワーク２に対して所定の加工動作を行う。ロボット１１は、加工機１２が先端に取り付けられているアーム２３と、アーム２３が取り付けられるロボットベース２２と、を有する。ロボット移動機構１４は、ロボットベース２２が取り付けられ、ロボット１１を移動させる。ロボット制御装置１６は、アーム２３の移動制御と共に、ロボット移動機構１４に対する移動制御を実行する。即ち、ロボット制御装置１６は、ロボット移動機構１４の移動制御として、連続搬送機構２０によるワーク２の連続搬送とは独立して移動させる制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続搬送されるワークを加工する加工システム及び加工方法に関する。詳しくは、製造コストを減少させ、かつ、ワークを効率的に加工することが可能な加工システム及び加工方法に関する。

従来より、自動車のボディ等をワークとして加工する加工ラインには、ワークを連続搬送する連続搬送機構と、ワークに対する加工動作を行う加工装置（ロボット等）と、が設けられている（例えば特許文献１参照）。

このような加工装置には、アーム（多関節マニュピュレータ等）と、その先端に取り付けられる加工機（エンドエフェクタ）と、が設けられている。
加工装置のアームは、移動動作をすることによって、ワークにおける加工対象の目標位置に加工機の先端を近接させる。すると、加工装置の加工機は、目標位置における加工対象に対して、ボルト締めや溶接等の加工動作をする。

このような加工装置による加工動作を実現させる従来の手法として、連続搬送機構からワークを切り離して一時停止させる加工エリアを、生産ライン上に設ける手法（以下、「一時停止手法」と称する）が知られている。一時停止手法が適用された場合には、加工エリアにおいてワークが一時停止した後に、加工装置のアームは、移動動作を開始して、加工機の先端を目標位置まで移動させる。

また、加工装置による加工動作を実現させる従来の別の手法として、加工装置の基台（ロボットベース）を移動させる移動機構を設け、この移動機構による加工装置の基台の移動と、連続搬送機構によるワークの移動とを同期させる手法（以下、「同期移動手法」と称する）が知られている。同期移動手法が適用された場合には、加工装置の基台及びワークの移動が同期するようになった後に、加工装置のアームは、移動動作を開始して、加工機を目標位置まで移動させる。

特開平６−１９０６６２号公報

しかしながら、このような一時停止手法や同期移動手法といった従来の手法が適用された生産ライン（以下、「従来の生産ライン」と称する）では、製造コストが高いという課題がある。
例えば、一時停止手法を適用する場合には、ワークを連続搬送機構から切り離すためのメカニカルコストが高い。また例えば、同期移動手法を適用する場合には、ワーク及び加工装置の基台を同期して移動させるためのメカニカルコストが高い。

また、従来の生産ラインでは、加工装置の加工動作が非効率であるという課題もある。
例えば、一時停止手法を適用する場合には、ワークを連続搬送から切り離して加工エリアに一時停止させるまでに長時間を要する。また例えば、同期移動手法を適用する場合には、ワーク及び加工装置の基台を同期して移動させるまでに長時間を要する。具体的には例えば、連続搬送機構と移動機構とをドッキングして移動の同期を取るような場合には、そのドッキング動作に長時間を要する。このようにして、長時間が経過した後にはじめて、加工装置の加工動作が開始されることは、時間的な観点からみて加工装置の加工動作が非効率になることを意味する。
また例えば、同期移動手法を適用する場合には、加工装置の基台位置を基準位置とすると、ワーク及び加工装置の基台の移動を同期させることは、基準位置もワークと同期して移動すること意味する。してみると、１台の加工装置が加工できる範囲（可動範囲）は、ワーク全体のうち、基準位置からみて当該アームの移動範囲内のみである。従って、アームの移動範囲と比較してワーク全体が大きい場合には、複数台の加工装置を設けなければならない。このように複数台の加工装置を設けることは、加工装置１台当たりの加工動作が非効率になることを意味し、さらには上述の製造コストが増大することも意味する。

本発明は、連続搬送されるワークを加工する加工システム及び加工方法であって、製造コストを減少させ、かつ、ワークを効率的に加工することが可能な加工システム及び加工方法を提供することを目的とする。

本発明の加工システムは、連続搬送されるワーク（例えば実施形態におけるワーク２）に対して所定の加工を行う加工システム（例えば実施形態における加工システム１）において、
前記ワークを連続搬送させる連続搬送機構（例えば実施形態における連続搬送機構２０）と、
前記ワークに対して所定の加工動作を行う加工装置（例えば実施形態における加工機１２及び、ロボット１１のアーム２３）と、
前記加工装置が取り付けられている基台（例えば実施形態におけるロボットベース２２）と、
前記基台が取り付けられ、前記基台を移動させる移動機構（例えば実施形態におけるロボット移動機構１４）と、
前記移動機構に対する移動制御として、前記連続搬送機構による前記ワークの連続搬送とは独立して前記基台を移動させる制御を実行する制御装置（例えば実施形態におけるロボット制御装置１６）と、
を備えることを特徴とする。

この発明によれば、移動機構により加工装置の基台を移動させることができるので、ワークを連続搬送から切り離して一時停止させるための加工エリアを、別途設ける必要は無くなる。さらに、移動機構は、連続搬送機構によるワークの連続搬送とは独立して当該基台を移動させることができるので、当該基台及びワークの移動を同期させる必要は特に無くなる。
これにより、ワークの加工ラインを製造するために従来必要であったメカニカルコスト、例えば、ワークを連続搬送から切り離すためのメカニカルコストや、ワーク及び加工装置の基台を同期して移動させるためのメカニカルコストは不要になる。従って、従来と比較して低コストで、ワークの加工ラインを実現することが可能になる。
また、加工装置の移動制御と、移動機構に対する移動制御（当該基台の移動制御）とを組み合わせて、ワークの目標位置に対して加工装置の先端を移動させていくことが可能になる。従って、従来と比較すると、１台の加工装置の稼働範囲が拡大するので、１台の加工装置の加工動作の自由度が上昇し、より一段と効率的な加工を行うことが可能になる。

この場合、
前記加工装置に配設され、前記ワークの加工対象の位置（例えば実施形態における狙い位置４１）を少なくとも検出する第１検出センサ（例えば実施形態におけるカメラ１３）と、
前記加工装置から離間して配設され、前記加工装置又は前記第１検出センサの何れかの位置を検出する第２検出センサ（例えば実施形態における遠隔位置センサ１８ｒ，１９ｒ）と、
をさらに備え、
前記制御装置は、さらに、
前記第１検出センサ及び前記第２検出センサの各々の検出結果を用いて、前記加工対象の絶対位置に対する、前記加工装置の先端の絶対位置の偏差を求め、
前記偏差に基づいて前記加工装置の移動動作を制御すると好ましい。

この発明によれば、加工装置の移動制御に用いられる偏差は、加工装置の先端付近又は加工対象付近の観測情報（第１検出センサ及び第２検出センサの検出結果）に基づいて、ワークが配置される空間全体を表わす座標系、即ち、ワールド座標系で算出される。このことは、加工装置の移動制御に用いられる偏差は、加工装置の基台の位置に依存せずに求めることができることを意味している。
従って、制御装置は、加工装置の基台が如何なる位置に存在しようと、目標の加工対象に対して加工機の先端をあわせる位置決め制御を適切に実行することが可能になる。

本発明の加工方法は、上述の本発明の加工システムに対応する方法である。従って、上述の本発明の加工システムと同様の各種効果を奏することが可能になる。

本発明によれば、加工装置の基台を移動させることができるので、ワークを連続搬送から切り離して一時停止させるための加工エリアを、別途設ける必要は無くなる。さらに、ワークの連続搬送とは独立して当該基台を移動させることができるので、当該基台及びワークの移動を同期させる必要は特に無くなる。
これにより、ワークの加工ラインを製造するために従来必要であったメカニカルコスト、例えば、ワークを連続搬送から切り離すためのメカニカルコストや、ワーク及び加工装置の基台を同期して移動させるためのメカニカルコストは不要になる。従って、従来と比較して低コストで、ワークの加工ラインを実現することが可能になる。
また、加工装置の移動制御と、移動機構に対する移動制御（当該基台の移動制御）とを組み合わせて、ワークの目標位置に対して加工装置の先端を移動させていくことが可能になる。従って、従来と比較すると、１台のロボットの稼働範囲が拡大するので、１台のロボットに接続された加工装置の加工動作の自由度が上昇し、従来よりも効率的な加工を行うことが可能になる。

本発明の一実施形態に係る加工システムの概略外観構成を示す側面図である。 図１の加工システムのロボット制御装置の機能的構成例を示す機能ブロック図である。 図２のロボット制御装置のハードウェアの構成例を示すブロック図である。 図２のロボット制御装置等による加工処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図４の加工処理のうち位置偏差演算処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る加工システム１の概略外観構成を示す側面図である。
例えば、加工システム１は、自動車の生産ラインのうち連続搬送ラインに配設され、連続搬送されている自動車のボディ等をワーク２として、ワーク２に対して、溶接やボルト締め等の各種加工を行う。

加工システム１は、ロボット１１と、加工機１２と、カメラ１３と、ロボット移動機構１４と、ロボット駆動装置１５と、ロボット制御装置１６と、加工機制御装置１７と、遠隔位置センサ１８ｒと、遠隔位置センサ１９ｒと、連続搬送機構２０と、を備える。

ロボット１１は、ロボット移動機構１４に取り付けられる基台２２（以下、「ロボットベース２２」と称する）と、そのロボットベース２２に旋回可能に取り付けられる多関節マニュピュレータにより構成されるアーム２３と、を備える。
アーム２３は、関節３１ａ乃至３１ｄと、連結部材３２ａ乃至３２ｅと、各関節３１ａ乃至３１ｄを回転させるサーボモータ（図示せず）と、サーボモータの位置、速度、電流等の各種状態を検出する検出器（図示せず）と、を備える。
各サーボモータによる各関節３１ａ乃至３１ｄの回転動作と、それらの回転動作に連動する各連結部材３２ａ乃至３２ｅの移動動作との組み合わせにより、アーム２３の全体の動作、即ちロボット１１の全体の動作が実現される。

加工機１２は、アーム２３の連結部材３２ｅの先端にエンドエフェクトとして取り付けられ、アーム２３の移動動作に伴い、ワーク２の加工対象の存在位置（以下、「狙い位置」と称する）、例えば図１中の狙い位置４１まで先端が移動する。すると、加工機１２は、加工機制御装置１７の制御に従って、狙い位置４１における加工対象に対して、溶接やボルト締め等の各種加工を行う。

換言すると、本実施形態では、ロボット１１のアーム２３及び加工機１２によって加工装置を構成していると把握することもできる。このように把握した場合、加工装置が取り付けられる基台が、ロボットベース２２になる。

カメラ１３は、加工機１２の先端を画角の中心として撮影できるように、アーム２３の連結部材３２ｅの外周部に固定して取り付けられている。
カメラ１３は、加工機１２の先端の方向に対して、画角の範囲内にある画像を撮影する。以下、カメラ１３により撮影された画像を、「撮影画像」と称する。
後述するロボット制御装置１６は、撮影画像の画像データに対して画像処理を施すことで、カメラ１３の位置を原点とする座標系（以下、「カメラ座標系」と称する）における狙い位置４１の座標を容易に求めることができる。なお、以下、カメラ座標系における狙い位置４１の座標を、「狙い位置４１のカメラ座標位置」と称する。
さらに、ロボット制御装置１６は、撮影画像の画像データに対して画像処理を施すことで、撮影画像に含まれる加工対象の形状として、姿勢、段差、隙間等を検出することもできる。
換言すると、カメラ１３は、狙い位置４１を計測する計測センサの機能を有している。

ロボット移動機構１４は、後述するロボット制御装置１６の制御の下、ロボットベース２２を、例えばワーク２の搬送方向と略平行に（図１中白抜き矢印の方向に）、連続搬送機構２０によるワーク２の連続搬送とは独立して（非同期で）移動させる。

ロボット駆動装置１５には、ロボット１１を目標位置まで移動させる指令（以下、「移動指令」と称する）が、後述するロボット制御装置１６から供給される。そこで、ロボット駆動装置１５は、移動指令に従って、アーム２３に内蔵された各検出器の検出値をフィードバック値として用いて、アーム２３に内蔵された各サーボモータに対するトルク（電流）制御を行う。これにより、アーム２３の全体の動作、即ちロボット１１の全体の動作が制御される。

ロボット制御装置１６は、ロボット１１及びロボット移動機構１４の移動動作を制御する。ロボット制御装置１６の詳細については、図２を参照して後述する。
加工機制御装置１７は、加工機１２に対する加工条件を変更する制御や、加工機１２の加工動作の制御を実行する。加工条件とは、例えば、加工機１２が溶接機である場合には溶接に必要な電流等の条件をいう。

遠隔位置センサ１８ｒは、対となって設けられる検出対象物１８ｓの位置を、ワールド座標系の座標として検出する。
ワールド座標系とは、ワーク２が配置される空間全体、即ち自動車の連続搬送ラインの空間全体を表わす座標系である。なお、以下、ワールド座標系により示される座標を、「絶対位置」と称する。
本実施形態では、遠隔位置センサ１８ｒは、遠隔のカメラ１３に取り付けられた検出対象物１８ｓの絶対位置（以下、「カメラ絶対位置」と称する）を検出し、ロボット制御装置１６に供給する。なお、カメラ絶対位置の用途については、図２を参照して後述する。

遠隔位置センサ１９ｒは、対となって設けられる検出対象物１９ｓの絶対位置を検出する。本実施形態では、遠隔位置センサ１９ｒは、アーム２３の連結部材３２ｅに取り付けられた検出対象物１９ｓの絶対位置（以下、「アーム絶対位置」と称する）を検出し、ロボット制御装置１６に供給する。なお、アーム絶対位置の用途については、図２を参照して後述する。

連続搬送機構２０は、ワーク２を一定方向に、本実施形態では図１中白抜き矢印の方向に連続搬送させる。ここで注目すべき点は、本実施形態では、ワーク２は、連続搬送機構２０により連続搬送されながら加工される点である。
この点により、連続搬送からワークを切り離して一時停止させた後に加工をする加工エリアを、加工システム１に設ける必要は特に無くなる。

次に、図２及び図３を参照して、ロボット制御装置１６についてさらに詳しく説明する。
図２は、ロボット制御装置１６の機能的構成例を示す機能ブロック図である。

ロボット制御装置１６は、カメラ絶対位置取得部５１と、加工対象認識部５２と、狙い位置演算部５３と、アーム絶対位置取得部５４と、加工機先端絶対位置演算部５５と、ロボット位置制御部５６と、を備える。

カメラ絶対位置取得部５１は、遠隔位置センサ１８ｒにより検出されたカメラ絶対位置を取得して、狙い位置演算部５３に供給する。
加工対象認識部５２は、カメラ１３から出力された画像データに基づいて、撮影画像の中から、加工対象についての、狙い位置４１のカメラ座標値、姿勢、段差、隙間等を認識する。加工対象認識部５２の認識結果は、狙い位置演算部５３に供給される。
狙い位置演算部５３は、カメラ絶対位置取得部５１からのカメラ絶対位置と、加工対象認識部５２からの狙い位置４１のカメラ座標値とを用いて、狙い位置４１の絶対位置を算出する。
即ち、狙い位置演算部５３は、カメラ絶対位置に対して、狙い位置４１のカメラ座標値をオフセット分として加算することで、狙い位置４１の絶対位置を算出する。
換言すると、狙い位置演算部５３は、遠隔位置センサ１８ｒの検出結果であるカメラ絶対位置を用いることで、狙い位置４１を表わす座標系を、カメラ座標系からワールド座標系に変換する。
狙い位置演算部５３により演算された狙い位置４１の絶対位置は、ロボット位置制御部５６に供給される。なお、加工対象認識部５２の認識結果のうち、加工対象の姿勢、段差、隙間等は、加工条件を決定するためのパラメータとして加工機制御装置１７に供給される。

アーム絶対位置取得部５４は、遠隔位置センサ１９ｒにより検出されたアーム絶対位置を取得して、加工機先端絶対位置演算部５５に供給する。
加工機先端絶対位置演算部５５は、このアーム絶対位置に基づいて、加工機１２の先端の絶対位置（以下、「加工機先端の絶対位置」と称する）を演算する。
即ち、アーム絶対位置を原点とする座標系（以下、「アーム先端座標系」と称する）における加工機１２の先端の位置の座標（以下、「加工機先端のアーム先端座標値」と称する）は、予め求めておいた加工機１２の形状と、アーム２３の先端部の姿勢とに基づいて容易に算出することができる。そこで、加工機先端絶対位置演算部５５は、アーム絶対位置に対して、加工機先端のアーム先端座標値をオフセット分として加算することで、加工機先端の絶対位置を演算する。
換言すると、狙い位置演算部５３は、遠隔位置センサ１９ｒの検出結果であるアーム絶対位置を用いることで、加工機１２の先端の位置を表わす座標系を、アーム先端座標系からワールド座標系に変換する。
狙い位置演算部５３により演算された加工機先端の絶対位置は、ロボット位置制御部５６に供給される。

ロボット位置制御部５６は、狙い位置演算部５３から供給された狙い位置４１の絶対位置に対する、加工機先端絶対位置演算部５５から供給された加工機先端の絶対位置の偏差を求め、この偏差を無くすように、ロボット１１（より正確にはアーム２３）、及びロボット移動機構１４（より正確にはロボットベース２２）の各移動動作を制御する。

本実施形態では、ロボット位置制御部５６は、偏差が大（例えば所定の閾値以上）であるときには、ロボット移動機構１４の移動制御を実行し、偏差が小（例えば所定の閾値未満）になったときに、ロボット１１の移動制御を実行する。
本実施形態では、ロボット位置制御部５６は、ロボット１１の移動制御として、上述の偏差に基づいて移動指令を生成し、ロボット駆動装置１５に供給する制御を実行する。移動指令が供給されたロボット駆動装置１５は、上述したように、この移動指令に従って、ロボット１１を、狙い位置４１の加工対象に向けて移動させる。
即ち、本実施形態では、ロボット１１の移動制御として、カメラ１３の撮影画像から得られる加工機先端の絶対位置を、フィードバック情報として用いる視覚サーボ制御が採用されている。
このような視覚サーボ制御の結果、上述の偏差が略一致すると、ロボット位置制御部５６による視覚サーボ制御は停止し、ロボット１１の移動動作が停止する。
すると、ロボット位置制御部５６は、位置決めが完了したことを、加工機制御装置１７に通知する。加工機制御装置１７は、この通知を受けたときに加工条件が満たされていれば、加工機１２の加工動作を制御する。即ち、加工機１２は、狙い位置４１における加工対象に対して、ボルト締めや溶接等の加工動作をする。

ここで注目すべきは、ロボット位置制御部５６の制御に必要な偏差を求めるために用いられる情報は全て、即ち、狙い位置４１の絶対位置及び加工機先端の絶対位置は全て、加工機１２の先端付近又は狙い位置４１付近の観測情報から求めることが可能であることである。
具体的には、狙い位置４１の絶対位置は、加工機１２の先端付近の観測情報の１つである遠隔位置センサ１８ｒの検出情報（カメラ絶対位置）と、狙い位置４１付近の観測情報の１つであるカメラ１３の撮影情報（撮影画像から得られる狙い位置４１のカメラ座標値）と、から求められる。
一方、加工機先端の絶対位置は、加工機１２の先端付近の観測情報の別の１つである遠隔位置センサ１９ｒの検出情報（カメラ絶対位置）から求められる。
換言すると、狙い位置４１の絶対位置及び加工機先端の絶対位置は全て、ロボットベース２２の位置に依存せずに求めることができる。
ここで、ロボットベース２２の中心位置を原点とする座標系（以下、「ロボット座標系」と称する）における所定方向が、ワールド座標系の何れの方向に相当するのかを予め把握することは容易に可能である。従って、このような把握がなされている場合には、カメラ１３や遠隔位置センサ１８ｒ，１９ｒが、加工機１２の先端付近や狙い位置４１付近を観測し、ロボット位置制御部５６が、この観測情報を用いてロボット１１及びロボット移動機構１４の移動動作を制御するだけで、加工機１２の先端を狙い位置４１にあわせることが容易に可能になる。
即ち、ロボット位置制御部５６は、ロボットベース２２が如何なる位置に存在しようと、目標の狙い位置４１に対して加工機１２の先端をあわせる位置決め制御を適切に実行することができる。

以上、ロボット制御装置１６の機能的構成例について説明した。次に、このような機能的構成を有するロボット制御装置１６のハードウェア構成例について説明する。
図３は、ロボット制御装置１６のハードウェアの構成例を示すブロック図である。

ロボット制御装置１６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、バス１０４と、入出力インターフェース１０５と、入力部１０６と、出力部１０７と、記憶部１０８と、通信部１０９と、ドライブ１１０と、を備えている。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記録されているプログラムに従って各種の処理を実行する。又は、ＣＰＵ１０１は、記憶部１０８からＲＡＭ１０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ１０３にはまた、ＣＰＵ１０１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。

例えば本実施形態では、上述した図２のカメラ絶対位置取得部５１乃至ロボット位置制御部５６の各機能を実行するプログラムが、ＲＯＭ１０２や記憶部１０８に記憶されている。従って、ＣＰＵ１０１が、このプログラムに従った処理を実行することで、カメラ絶対位置取得部５１乃至ロボット位置制御部５６の各機能を実現することができる。なお、このようなプログラムに従った処理の一例については、図４及び図５のフローチャートを参照して後述する。

ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３とは、バス１０４を介して相互に接続されている。このバス１０４にはまた、入出力インターフェース１０５も接続されている。

入出力インターフェース１０５には、キーボード等で構成される入力部１０６と、表示デバイスやスピーカ等で構成される出力部１０７と、ハードディスク等より構成される記憶部１０８と、通信部１０９と、が接続されている。
通信部１０９は、カメラ１３との間で行う通信と、ロボット駆動装置１５との間で行う通信と、加工機制御装置１７との間で行う通信と、遠隔位置センサ１８ｒとの間で行う通信と、遠隔位置センサ１９ｒとの間で行う通信と、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信と、をそれぞれ制御する。なお、これらの通信は、図１の例では有線通信とされているが、無線通信であってもよい。

入出力インターフェース１０５にはまた、必要に応じてドライブ１１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等よりなるリムーバブルメディア１１１が適宜装着される。そして、それらから読み出されたプログラムが、必要に応じて記憶部１０８にインストールされる。

図４は、このような構成を有するロボット制御装置１６と、加工機制御装置１７とにより実行される加工処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ここで、加工処理とは、ロボット１１及びロボット移動機構１４の移動動作により加工機１２の先端が狙い位置４１まで移動し、加工機１２が狙い位置４１において加工動作を行うまでに必要な一連の制御処理をいう。

図４の説明では、ロボット制御装置１６が担当する処理の動作主体は、図３のＣＰＵ１０１であるとする。また、加工機制御装置１７が担当する処理の動作主体は、本来、加工機制御装置１７に内蔵されたＣＰＵ等（図示せず）とすべきであるが、ここでは説明の簡略上、加工機制御装置１７であるとする。

ステップＳ１において、ＣＰＵ１０１は、狙い位置４１の絶対位置に対する、加工機先端の絶対位置の偏差を求めるまでの一連の処理を実行する。なお、以下、かかる一連の処理を、「位置偏差演算処理」と称する。位置偏差演算処理の詳細については、図５を参照して後述する。

ステップＳ２において、ＣＰＵ１０１は、位置決めが完了したか否かを判定する。ステップＳ２の判定手法は、特に限定されないが、本実施形態では、ステップＳ１の位置偏差演算処理で演算された偏差が、一定の距離未満になったとき、位置決めが完了したと判定する手法が採用されている。

従って、ステップＳ１の位置偏差演算処理で演算された偏差が、一定の距離以上ある場合には、ステップＳ２においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ３に進む。
ステップＳ３において、ＣＰＵ１０１は、ロボット１１等の移動制御を実行する。即ち、ＣＰＵ１０１は、上述したように、ステップＳ１の位置偏差演算処理で演算された偏差が一定の距離未満となるように、ロボット１１及びロボット移動機構１４の各移動動作を制御する。

その後、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、ステップＳ１乃至Ｓ３のループ処理が繰り返されることで、ＣＰＵ１０１の移動制御の下、偏差が徐々に小さくなるように、ロボット１１とロボット移動機構１４とのうちの少なくとも一方が移動動作をする。これにより、加工機先端の絶対位置が、狙い位置４１の絶対位置に近づいていく。

その後、加工機先端の絶対位置が、狙い位置４１の絶対位置にほぼ一致すると、偏差が一定の距離未満となるので、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ２において、位置決めが完了したと判定し、移動制御を停止して、位置決め完了を加工機制御装置１７に通知する。これにより、処理はステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、加工機制御装置１７は、加工対象の姿勢、段差、隙間等の情報をロボット制御装置１６から取得し、取得した情報に基づいて、加工条件を算出する。
ステップＳ５において、加工機制御装置１７は、ステップＳ４の処理で算出した加工条件は問題ないか否かを判定する。

ステップＳ４の処理で算出された加工条件に従って、加工機１２が加工動作を行うことが不適又は加工動作が不可能な場合、ステップＳ５においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ６に進む。
ステップＳ６において、加工機制御装置１７は、加工機１２に対して、加工条件変更の制御を実行する。

ステップＳ６の処理が終了すると、その旨が加工機制御装置１７からロボット制御装置１６に通知され、これにより、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、ステップＳ６の処理の実行中においても、ワーク２は連続搬送機構２０により連続搬送されているので、狙い位置４１の絶対位置に対する、加工機先端の絶対位置の偏差が大きくなっている可能性がある。そこで、再度、ステップＳ１乃至Ｓ３のループ処理が繰り返し実行されることによって、ロボット１１及びロボット移動機構１４の各移動制御が実行される。そして、再度、偏差が一定の距離未満となると、ステップＳ４の処理で加工条件が再演算される。この加工条件に従っても未だ、加工機１２が加工動作を行うことが不適又は加工動作が不可能な場合、ステップＳ５においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ６に進む。

このようにして、ステップＳ１乃至Ｓ６のループ処理が繰り返し実行されることによって、適切な加工条件が算出されると、ステップＳ５においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ７に進む。
ステップＳ７において、加工機制御装置１７は、狙い位置４１における加工対象に対する加工機１２の加工動作を制御する。

加工機１２による加工動作が終了すると、その旨が加工機制御装置１７からロボット制御装置１６に通知され、これにより、処理はステップＳ８に進む。
ステップＳ８において、ロボット制御装置１６のＣＰＵ１０１は、別の加工対象を加工するか否かを判定する。

別の加工対象を加工する場合、ステップＳ８においてＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、別の対象の存在位置が狙い位置４１となり、ステップＳ１乃至Ｓ８のループ処理が繰り返されることで、ロボット１１及びロボット移動機構１４の各移動動作が行われ、その結果、加工機１２の先端が狙い位置４１まで移動すると、加工機１２によって加工動作が行われる。

このようにして全ての加工対象が加工されると、ステップＳ８においてＮＯであると判定されて、加工処理は終了となる。

次に、図５のフローチャートを参照して、ステップＳ１の位置偏差演算処理の詳細例について説明する。
図５は、位置偏差演算処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。

図５の説明では、ロボット制御装置１６が担当する処理の動作主体は、図３のＣＰＵ１０１により実行される図２のカメラ絶対位置取得部５１乃至ロボット位置制御部５６のうちの何れかであるとする。

ステップＳ１１において、カメラ絶対位置取得部５１は、遠隔位置センサ１８ｒにより検出されたカメラ絶対位置を取得する。このようにして取得されたカメラ絶対位置は、狙い位置演算部５３に供給される。

ステップＳ１２において、加工対象認識部５２は、カメラ１３から出力された画像データに基づいて、撮影画像の中から、加工対象についての、狙い位置４１のカメラ座標値、姿勢、段差、隙間等を認識する。このような認識結果のうち、狙い位置４１のカメラ座標値は、狙い位置演算部５３に供給され、姿勢、段差、隙間等は加工機制御装置１７に供給される。なお、姿勢、段差、隙間等は、上述したように、ステップＳ４の加工条件を算出する処理において用いられる。

ステップＳ１３において、狙い位置演算部５３は、ステップＳ１１の処理で取得されたカメラ絶対位置と、ステップＳ１２の処理で認識された狙い位置４１のカメラ座標値とを用いて、加工対象についての狙い位置４１の絶対位置を演算する。このようにして演算された狙い位置４１の絶対位置は、ロボット位置制御部５６に供給される。

ステップＳ１４において、アーム絶対位置取得部５４は、遠隔位置センサ１９ｒにより検出されたアーム絶対位置を取得する。このようにして取得されたアーム絶対位置は、加工機先端絶対位置演算部５５に供給される。

ステップＳ１５において、加工機先端絶対位置演算部５５は、ステップＳ１４の処理で取得されたアーム絶対位置に基づいて、加工機先端の絶対位置を演算する。このようにして演算された加工機先端の絶対位置は、ロボット位置制御部５６に供給される。

なお、ステップＳ１１乃至Ｓ１３の処理と、ステップＳ１４及びＳ１５の処理とは、実際には相互に独立した処理であるため、その処理の順番は、特に図５の例に限定されない。即ち、ステップＳ１１乃至Ｓ１３の処理と、ステップＳ１４及びＳ１５の処理とを、ほぼ同時に並行して実行することもできる。或いはまた、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理の後に、ステップＳ１１乃至Ｓ１３の処理を実行することができる。何れにしても、狙い位置４１の絶対位置及び加工機先端の絶対位置がロボット位置制御部５６に供給されると、処理はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、ロボット位置制御部５６は、ステップＳ１３の処理で演算された狙い位置４１の絶対位置に対する、ステップＳ１５の処理で演算された加工機先端の絶対位置の偏差を演算する。

これにより、位置偏差演算処理は終了し、即ち、図４のステップＳ１は終了し、処理はステップＳ２に進む。上述したように、このような位置偏差演算処理により演算された偏差が一定の距離以上ある場合、ステップＳ２においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ３に進み、それ以降の処理が実行される。即ち、偏差が一定の距離未満になるまで、ステップＳ１乃至Ｓ３のループ処理が繰り返されることで、ＣＰＵ１０１の移動制御の下、偏差が徐々に小さくなるように、ロボット１１とロボット移動機構１４とのうちの少なくとも一方が移動動作をする。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ロボット移動機構１４によりロボットベース２２を移動させることができるので、ワーク２を連続搬送から切り離して一時停止させるための加工エリアを、別途設ける必要は無くなる。さらに、ロボット移動機構１４は、連続搬送機構２０によるワーク２の連続搬送とは独立して、ロボットベース２２を移動させることができるので、ロボットベース２２及びワーク２との移動を同期させる必要は特に無くなる。
これにより、ワーク２の加工ライン１の製造コストとして、従来必要であったメカニカルコスト、例えば、ワーク２を連続搬送から切り離すためのメカニカルコストや、ワーク２及びロボットベース２２を同期して移動させるためのメカニカルコストは不要になる。従って、従来と比較して低コストで、ワーク２の加工ラインを実現することが可能になる。
また、ロボット１１の移動制御（アーム２３の移動制御）と、ロボット移動機構１４の移動制御（ロボットベース２２の移動制御）とを組み合わせて、ワーク２の狙い位置４１に向けて、加工機１２の先端を移動させていくことが可能になる。従って、従来と比較すると、１台のロボット１１の稼働範囲が拡大するので、１台のロボット１１に接続された加工機１２の加工動作の自由度が上昇し、従来よりも効率的な加工を行うことが可能になる。

（２）アーム２３の移動制御に用いられる偏差は、加工機１２の先端付近又は狙い位置４１付近の観測情報（遠隔位置センサ１８ｒ，１９ｒの検出結果）に基づいて、ワールド座標系で算出される。このことは、アーム２３の移動制御に用いられる偏差は、ロボットベース２２の位置に依存せずに求めることができることを意味している。
従って、ロボット制御装置１６は、ロボットベース２２が如何なる位置に存在しようと、目標の狙い位置４１に対して加工機１２の先端をあわせる位置決め制御を適切に実行することが可能になる。

（３）加工機１２の先端の位置は、理論的には、アーム２３の移動制御のフィードバック値を用いて、ロボット座標系で求めることができる。従って、ロボット座標系で求められた加工機１２の先端の位置を、ワールド座標系に変換することで、加工機先端の絶対位置を求めることは可能である。
しかしながら、このようにして求められた加工機先端の絶対位置は、例えば次の（ａ）乃至（ｄ）に示す誤差要因に基づく誤差が生じている。
（ａ）重力による、アーム２３のたわみ
（ｂ）アーム２３の振動
（ｃ）温度変化による、アーム２３の各部材の伸び縮み
（ｄ）締結部等のガタや緩みにより生ずる、アーム２３の設計値に対するズレ
従って、加工機先端の絶対位置についての誤差を解消するために、従来、これらの誤差要因（ａ）乃至（ｄ）を補正する手法が従来存在する。しかしながら、当該手法は万能でなく、誤差の完全な解消は保証されない。また、当該手法を適用した場合には、加工機先端の絶対位置を求めるまでに、複雑な演算を行う必要が有り、その結果、加工システム全体も複雑なものとなり、扱いにくいものとなる。
これに対して、本実施形態では、ロボット１１の遠隔に配設された遠隔位置センサ１９ｒによって、アーム絶対位置が直接取得され、このアーム絶対位置に基づいて加工機先端の絶対位置が求められる。このアーム絶対位置は、誤差要因（ａ）乃至（ｄ）の全てを含んだ計測位置であり、上述の従来の手法のような誤差要因（ａ）乃至（ｄ）を補正する演算は一切不要になる。従って、本実施形態では、当該従来の手法と比較すると、加工機先端の絶対位置を求めるまでの演算はより簡単なものとなり、その結果、加工システム１全体もより簡素な構成とすることが可能になる。

（４）狙い位置４１の絶対位置は、理論的には、連続搬送機構２０に対する位置指令や速度指令、及びワーク２のＣＡＤデータ等を用いて求めることができる。しかしながら、このようにして求められた狙い位置４１の絶対位置は、例えば次の（Ａ）乃至（Ｃ）に示す誤差要因に基づく誤差が生じている。
（Ａ）連続搬送機構２０により連続搬送されるワーク２の進行中の振動（上下、左右、前後の各方向）
（Ｂ）連続搬送機構２０についての、傾斜したり、左右に曲がっている据え付け形態
（Ｃ）ワーク２の形状や位置の個体差
従って、狙い位置４１の絶対位置についての誤差を解消するために、従来、これらの誤差要因（Ａ）乃至（Ｃ）を根本的に除去する必要があった。即ち、誤差要因（Ａ）及び（Ｂ）を除去するためには、連続搬送機構２０を高精度に製造する必要がある。しかしながら、このような高精度の連続搬送機構２０の製造には莫大なコストがかかり、現実的でない。また、誤差要因（Ｃ）を除去するためには、ワーク２の高精度化が必要である。しかしながら、ワーク２の高精度化は、特定の工程での改善で実現される訳では無く、ワーク２の組立に関わる全行程での改善が必要であり、これらの改善のためには莫大なコストがかかり、実現までには長時間を要する。
これに対して、本実施形態では、ロボット１１に取り付けられた計測センサとして機能するカメラ１３の撮影画像から、狙い位置４１のカメラ座標値が求められる。また、ロボット１１の遠隔の位置に配設された遠隔位置センサ１８ｒによってカメラ絶対位置が直接取得される。そして、狙い位置４１のカメラ座標値と、カメラ絶対位置とに基づいて、狙い位置４１の絶対位置が求められる。このカメラ絶対位置は、誤差要因（Ａ）乃至（Ｃ）の全てを含んだ計測位置であり、連続搬送機構２０及びワーク２の高精度化は特に不要になる。従って、本実施形態では、連続搬送機構２０及びワーク２の高精度化する場合と比較して、加工システム１全体を低コストで実現することが可能になる。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、ロボット１１（アーム２３）の移動制御手法として、本実施形態では、カメラ１３の撮影画像から得られる加工機先端の絶対位置を、フィードバック情報として用いる視覚サーボ制御が採用されている。しかしながら、ロボット１１の移動制御手法は、本実施形態に特に限定されず、上述の偏差を用いる各種各様の制御手法を採用することができる。

また例えば、加工機先端の絶対位置を求めるためのセンサとして、本実施形態では、遠隔位置センサ１９ｒが設けられ、この遠隔位置センサ１９ｒと対になって用いられる検出対象物１９ｓが、アーム２３の連結部材３２ｅに取り付けらていたが、特にこれに限定されない。
例えば、検出対象物１９ｓの取り付け位置は、上述の誤差要因（ａ）乃至（ｄ）を含んだ計測が可能な位置であれば、任意の位置でよい。例えば、加工機１２自体についても、上述の誤差要因（ａ）乃至（ｄ）と同様の誤差要因が若干ではあるが存在し得るので、可能であれば、検出対象物１９ｓを加工機２１に取り付けると好適である。本実施形態よりもより一段と正確に加工機先端の絶対位置を求めることが可能になるからである。
また例えば、検出対象物１９ｓの位置を計測するのではなく、加工機１２の先端の位置を直接計測可能なセンサを、遠隔位置センサ１９ｒの代わりに採用してもよい。

同様に、カメラ絶対位置を求めるためのセンサとして、本実施形態では、遠隔位置センサ１８ｒが設けられ、この遠隔位置センサ１８ｒと対になって用いられる検出対象物１８ｓが、カメラ１３に取り付けらていたが、特にこれに限定されない。例えば、検出対象物１８ｓの位置を計測するのではなく、カメラ１３の位置を直接計測可能なセンサを、遠隔位置センサ１８ｒの代わりに採用してもよい。

或いはまた、２以上の検出対象を検出可能な遠隔位置センサを採用して、当該遠隔位置センサ１台で、カメラ絶対位置、並びに、アーム絶対位置若しくは加工機先端の絶対位置を検出してもよい。

要するに、狙い位置４１の絶対位置に対する、加工機先端の絶対位置の偏差を求めることが可能なセンサであって、ロボット１１から離間して配設され、加工機１２と、ロボット１１と、カメラ１３と、のうちの何れか１つの位置を検出できるセンサであればよい。

また例えば、狙い位置４１の位置や姿勢を計測するためのセンサとして、本実施形態では、カメラ１３が設けられていたが、特にこれに限定されない。即ち、加工機１２又はロボット１１に配設され、狙い位置４１の位置や姿勢を検出できるセンサであればよい。

また例えば、ロボット移動機構１４の移動方向は、図１の例では、連続搬送機構２０によるワーク２の移動方向と水平方向とされていたが、特にこれに限定されず、連続搬送機構２０によるワーク２の移動方向とは全く独立してワールド座標系の任意の方向（三次元方向）としてもよい。

また例えば、本実施形態では、図２のカメラ絶対位置取得部５１乃至ロボット位置制御部５６をソフトウェアとハードウェア（ＣＰＵ１０１を含む関連部分）の組み合わせにより構成するものとして説明したが、かかる構成は当然ながら例示であり、本発明はこれに限定されない。例えば、カメラ絶対位置取得部５１乃至ロボット位置制御部５６の少なくとも一部を、専用のハードウェアで構成してもよし、ソフトウェアで構成してもよい。

このように、本発明に係る一連の処理は、ソフトウェアにより実行させることも、ハードウェアにより実行させることもできる。

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムを、コンピュータ等にネットワークを介して、或いは、記録媒体からインストールすることができる。コンピュータは、専用のハードウェアを組み込んだコンピュータであってもよいし、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

本発明に係る一連の処理を実行するための各種プログラムを含む記録媒体は、情報処理装置（例えば本実施形態ではロボット制御装置１６）本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布されるリムーバブルメディアでもよく、或いは、情報処理装置本体に予め組み込まれた記録媒体等でもよい。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記録媒体としては、例えば、プログラムが記録されている、図５のＲＯＭ１０２や、図５の記憶部１０８に含まれるハードディスク等でもよい。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。

１ 加工システム
２ ワーク
１１ ロボット
１２ 加工機
１３ カメラ
１４ ロボット移動機構
１５ ロボット駆動装置
１６ ロボット制御装置
１７ 加工機制御装置
１８ｓ 遠隔位置センサ
１９ｓ 遠隔位置センサ
２０ 連続搬送機構
２２ ロボットベース
２３ アーム
４１ 狙い位置
５１ カメラ絶対位置取得部
５２ 加工対象認識部
５３ 狙い位置演算部
５４ アーム絶対位置取得部
５５ 加工機先端絶対位置演算部
５６ ロボット位置制御部

Claims (4)

1. 連続搬送されるワークに対して所定の加工を行う加工システムにおいて、
   前記ワークを連続搬送させる連続搬送機構と、
   前記ワークに対して所定の加工動作を行う加工装置と、
   前記加工装置が取り付けられている基台と、
   前記基台が取り付けられ、前記基台を移動させる移動機構と、
   前記移動機構に対する移動制御として、前記連続搬送機構による前記ワークの連続搬送とは独立して、前記基台を移動させる制御を実行する制御装置と、
   を備える加工システム。
2. 前記加工装置に配設され、前記ワークの加工対象の位置を少なくとも検出する第１検出センサと、
   前記加工装置から離間して配設され、前記加工装置又は前記第１検出センサの何れかの位置を検出する第２検出センサと、
   をさらに備え、
   前記制御装置は、さらに、
   前記第１検出センサ及び前記第２検出センサの各々の検出結果を用いて、前記加工対象の絶対位置に対する、前記加工装置の先端の絶対位置の偏差を求め、
   前記偏差に基づいて前記加工装置の移動動作を制御する
   請求項１に記載の加工システム。
3. 連続搬送されるワークに対して所定の加工を行う加工方法において、
   前記ワークを加工する加工装置が取り付けられている基台の移動制御を実行する制御装置が、
   前記連続搬送機構による前記ワークの連続搬送とは独立して、前記基台を移動させる制御を実行する
   加工方法。
4. 前記制御装置が、さらに、
   前記加工装置に配設され、前記ワークの加工対象の位置を少なくとも検出する第１検出センサの検出結果と、
   前記加工装置から離間して配設され、前記加工装置又は前記第１検出センサの何れかの位置を検出する第２検出センサの検出結果と、
   を用いて、前記加工対象の絶対位置に対する、前記加工装置の先端の絶対位置の偏差を求め、
   前記偏差に基づいて前記加工装置の移動動作を制御する
   請求項３に記載の加工方法。

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