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WO2021141050A1 - ロボットプログラミング装置 - Google Patents

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WO2021141050A1
WO2021141050A1 PCT/JP2021/000227 JP2021000227W WO2021141050A1 WO 2021141050 A1 WO2021141050 A1 WO 2021141050A1 JP 2021000227 W JP2021000227 W JP 2021000227W WO 2021141050 A1 WO2021141050 A1 WO 2021141050A1
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WO
WIPO (PCT)
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model
work
unit
robot
tool
Prior art date
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Application number
PCT/JP2021/000227
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English (en)
French (fr)
Inventor
寛之 米山
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US17/786,301 priority patent/US12162158B2/en
Priority to JP2021570070A priority patent/JP7364695B2/ja
Priority to DE112021000471.9T priority patent/DE112021000471B4/de
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • 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
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
    • 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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    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G—PHYSICS
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    • 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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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • 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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    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45065—Sealing, painting robot
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a robot programming device.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a programming device that teaches a program of a robot including a tool for processing a workpiece arranged in a work space.
  • the robot programming device is a robot programming device that teaches an operation program of a robot provided with a tool for processing a work arranged in a work space, and represents the work space three-dimensionally.
  • a virtual space creation unit that creates a virtual space
  • a model arrangement unit that arranges a work model of the work, a robot model of the robot, and a tool model of the tool in the virtual space, and a machining portion on the work model.
  • the designated processing site designation portion and the surface of the predetermined three-dimensional shape are filled with a predetermined operation pattern, and the three-dimensional shape is arranged in the virtual space so that the operation pattern is projected on at least one surface of the work model.
  • a three-dimensional shape arranging unit a processing path creating unit that projects the motion pattern onto at least one surface of the work model to create a processing path for the tool, and the processing path and / or the processing path based on the processing portion. It is provided with a change part that changes the operation program.
  • the man-hours required for teaching work can be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a robot programming device according to the present embodiment.
  • the robot programming device 1 includes a control unit 11, a storage unit 12, a display unit 13, and an operation unit 14.
  • the robot programming device 1 aims to teach an operation program of a robot provided with a tool for processing a workpiece arranged in a work space.
  • the control unit 11 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit), and realizes various functions by executing a program stored in the storage unit 23.
  • the control unit 11 includes a virtual space creation unit 111, a model arrangement unit 112, a processing site designation unit 113, a selection unit 114, a three-dimensional shape arrangement unit 115, a processing path creation unit 116, a change unit 117, and a tool. It includes a position / orientation determination unit 118, a simulation execution unit 119, and a display control unit 120.
  • the virtual space creation unit 111 creates a virtual space that three-dimensionally represents the work space.
  • the model arranging unit 112 arranges a work model of a work, a robot model of a robot, and a tool model of a tool in a virtual space.
  • the machining site designation unit 113 designates a machining site on the work model.
  • the selection unit 114 selects an operation pattern stored in the operation pattern storage unit 121. Further, the selection unit 114 selects the three-dimensional shape stored in the three-dimensional shape storage unit 122.
  • the three-dimensional shape arranging unit 115 fills a surface of a predetermined three-dimensional shape with a predetermined operation pattern, and arranges the three-dimensional shape in a virtual space so that the operation pattern is projected on at least one surface of the work model.
  • the machining path creation unit 116 projects a motion pattern onto at least one surface of the work model to create a machining path for the tool.
  • the changing unit 117 changes the machining path and / or the operation program based on the machining site.
  • the tool position / orientation determination unit 118 automatically determines the position or position / orientation of the tool model based on the machining path created by the machining path creation unit 116 and the normal direction of at least one surface of the work model.
  • the simulation execution unit 119 uses a robot model equipped with the spray device model and uses a spray device model based on an operation program. A simulation of the coating operation of applying the sprayed material ejected from the nozzle to the work model is executed while moving.
  • the display control unit 120 causes the display unit 13 to display images of a virtual space, a work model, a robot model, a tool model, and the like.
  • the display control unit 120 color-codes the machined portion of the work model according to the application time of the ejected material ejected from the nozzles. Then, it is displayed on the display unit 13.
  • the storage unit 12 stores an OS (Operating System), a ROM (Read Only Memory) for storing an application program, a RAM (Random Access Memory), a hard disk drive for storing various other information, an SSD (Solid State Drive), or the like. It is a device.
  • OS Operating System
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • SSD Solid State Drive
  • the storage unit 12 includes an operation pattern storage unit 121 and a three-dimensional shape storage unit 122.
  • the motion pattern storage unit 121 stores a plurality of types of motion patterns composed of continuous loci indicating the motion of the tool.
  • the three-dimensional shape storage unit 122 stores a three-dimensional shape including a plurality of continuous planes, a three-dimensional shape including a curved surface, and the like.
  • the display unit 13 is composed of an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube), or the like, and displays various images.
  • the operation unit 14 is composed of a mouse, a keyboard, and the like, and receives various inputs.
  • 2 to 5 are diagrams showing a work model, a robot model, and a tool model in a virtual space.
  • the tool model T1 is a spray device model of a spray device including at least one nozzle.
  • the virtual space creation unit 111 creates a virtual space that three-dimensionally represents the work space
  • the model arrangement unit 112 creates a work model W1 of a work and a robot model R1 of a robot in the virtual space.
  • the tool model T1 of the tool is placed.
  • the model arranging unit 112 arranges the work model W2 of the work, the robot model R1 of the robot, and the tool model T1 of the tool in the virtual space.
  • the work model W2 has a different shape from the work model W1.
  • the tool model T2 is a polishing device model including a polishing tool.
  • the model arranging unit 112 arranges the work model W1 of the work, the robot model R1 of the robot, and the tool model T2 of the tool in the virtual space.
  • the model arranging unit 112 arranges the work model W2 of the work, the robot model R1 of the robot, and the tool model T2 of the tool in the virtual space.
  • FIGS. 6A to 6D are diagrams showing the designation of the processed portion and / or the non-processed portion on the work model.
  • FIG. 6A is a diagram showing designation of a processed portion on the work model.
  • the machined portion designating unit 113 designates at least one surface A1 of the machined portion on the work model W2 based on the operation of the operating unit 14.
  • FIG. 6B is a diagram showing designation of a non-processed portion on the work model.
  • the machined portion designating unit 113 designates at least one surface A2 of the non-machined portion on the work model W2 based on the operation of the operating unit 14.
  • FIG. 6C is a diagram showing the designation of the processed portion on the work model.
  • the machining site designation unit 113 designates an arbitrary range A3 of the machining site on the work model W1 based on the operation of the operation section 14.
  • the processing site designating portion 113 designates an arbitrary range A3 by an operation such as surrounding with a figure such as a quadrangle or a circle and painting by freehand.
  • FIG. 6D is a diagram showing designation of a non-processed portion on the work model.
  • the machined portion designating unit 113 designates an arbitrary range A4 of the non-machined portion on the work model W1 based on the operation of the operating unit 14.
  • the processing site designating portion 113 designates an arbitrary range A4 by an operation such as surrounding with a figure such as a quadrangle or a circle and painting by freehand.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of an operation pattern.
  • the operation pattern storage unit 121 stores a plurality of types of operation patterns (for example, operation patterns P1 to P4).
  • the selection unit 114 selects one operation pattern from the plurality of types of operation patterns stored in the operation pattern storage unit 121.
  • the selection unit 114 may select a plurality of operation patterns. Further, the operation pattern storage unit 121 may store different operation patterns depending on the type of processing such as coating and polishing.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a three-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape storage unit 122 stores a plurality of types of three-dimensional shapes (for example, three-dimensional shapes Q1 to Q2).
  • the selection unit 114 selects one of the three-dimensional shapes stored in the three-dimensional shape storage unit 122. Further, the selection unit 114 may select a three-dimensional shape according to the shape of the work model. Further, the three-dimensional shape storage unit 122 may store different three-dimensional shapes depending on the type of processing such as coating and polishing.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of arranging a three-dimensional shape in a virtual space.
  • the three-dimensional shape arranging unit 115 arranges the three-dimensional shape Q in the virtual space so as to fill the surface of the selected predetermined three-dimensional shape Q with the predetermined operation pattern P. Then, the three-dimensional shape arranging unit 115 arranges the three-dimensional shape Q in the virtual space so that the operation pattern P is projected on at least one surface of the work model W1.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of creating a machining path of a tool.
  • the machining path creation unit 116 projects the motion pattern P onto at least one surface of the work model W1 to create the machining path M of the tool.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of changing the processing path.
  • the changing unit 117 changes the machining path M to the machining path M1 based on the machining site.
  • the changing portion 117 changes the shape of the operation pattern P so as to avoid the non-processed portion N.
  • the changing unit 117 can specify the offset distance D from the non-processed portion N to the operation pattern P.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of changing the machining path and the operation program.
  • the changing unit 117 may change the machining path M2, which is a part of the machining path, and change the operation program so that the tool model is retracted above the non-machining portion N. Then, the changing unit 117 can specify the offset distance E from the non-processed portion N to the operation pattern P.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of changing the operation program. As shown in FIG. 13, when the operation program of the coating operation is created from the operation pattern P, the changing unit 117 changes the operation program for outputting and stopping the ejected product, and applies the coating at the non-processed portion N. The operation parameters in the machining path M3 are changed so that the work is not performed.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of coating work by the spray device model.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of polishing work by the polishing device model.
  • the tool position / orientation determination unit 118 is a tool based on the machining path created by the machining path creation section 116 and the normal directions L1, L2, L3 of at least one surface of the work model W1. The position or position / orientation of the model T1 is automatically determined.
  • the distance from the tool model T1 to the work model W1 is constant based on the machining path and the normal directions L1, L2, L3, and the tool model T1 is the work model W1.
  • the position or position / orientation of the tool model T1 is automatically determined so as to be orthogonal to the surface.
  • the tool position / orientation determination unit 118 is a tool based on the machining path created by the machining path creation section 116 and the normal directions L4, L5, and L6 of at least one surface of the work model W1.
  • the position or position / orientation of the model T2 is automatically determined.
  • the tool model T2 is orthogonal to the surface of the work model W1 and the tool model T2 is on the surface of the work model W1 based on the machining path and the normal directions L4, L5, and L6.
  • the position or position / orientation of the tool model T2 is automatically determined so as to be in contact with each other.
  • 16 and 18 are diagrams showing an example of a simulation of coating work. 17 and 19 are diagrams showing an example of a coated work model.
  • the tool model is the spray device model T1 of the spray device with at least one nozzle V1.
  • the simulation execution unit 119 uses the robot model R1 equipped with the spray device model T1 to move the spray device model T1 and eject the ejected material from the nozzle V1 based on the operation program.
  • a simulation of the coating work to be applied to the work model W1 is executed.
  • the display control unit 120 color-codes the processed portion of the work model W1 and displays it on the display unit 13 according to the coating time of the ejected material ejected from the nozzle. Specifically, the display control unit 120 calculates, for example, the interference points between the three-dimensional model of the injection shape of the injected object and the work model W1 at predetermined time intervals.
  • the display control unit 120 calculates the number of interferences at each of the calculated interference points on the surface of the work model W1 at predetermined time intervals.
  • the display control unit 120 calculates the coating time at each of the interference points by multiplying the calculated number of interferences by a predetermined time. Then, the display control unit 120 displays the processed portion of the work model W1 in different colors according to the calculated coating time.
  • displaying the processed portion of the work model W1 in a color-coded manner is a known technique, and is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 4870831.
  • the display control unit 120 displays the processed portion B1 in different colors except for the non-processed portion N1.
  • the simulation execution unit 119 uses the robot model R1 equipped with the spray device model T1 to move the spray device model T1 and eject the ejected material from the nozzle V1 based on the operation program.
  • the simulation of the coating work to be applied to the work model W2 is executed.
  • the display control unit 120 displays the processed portion B2 in different colors except for the non-processed portions N2 and N3.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the processing of the robot programming device.
  • the tool model is a spray device model of a spray device with at least one nozzle.
  • the virtual space creation unit 111 creates a virtual space that three-dimensionally represents the work space.
  • the model arranging unit 112 arranges the work model of the work, the robot model of the robot, and the tool model of the tool in the virtual space.
  • step S3 the machined part designation unit 113 designates a machined part or a non-machined part on the work model.
  • step S4 the selection unit 114 selects one operation pattern from the plurality of types of operation patterns stored in the operation pattern storage unit 121.
  • step S5 the selection unit 114 selects one of the three-dimensional shapes stored in the three-dimensional shape storage unit 122.
  • step S6 the three-dimensional shape arranging unit 115 fills a surface of the predetermined three-dimensional shape with a predetermined operation pattern, and arranges the three-dimensional shape in the virtual space so that the operation pattern is projected on at least one surface of the work model. ..
  • step S7 the machining path creation unit 116 projects the motion pattern onto at least one surface of the work model to create the machining path of the tool.
  • step S8 the changing unit 117 changes the machining path and / or the operation program based on the machining site.
  • step S9 the tool position / orientation determination unit 118 automatically determines the position or position / orientation of the tool model based on the machining path created by the machining path creation section 116 and the normal direction of at least one surface of the work model. To decide.
  • the simulation execution unit 119 uses a robot model equipped with the spray device model to apply the injection material ejected from the nozzle to the work model while moving the spray device model based on the operation program. Run a simulation of.
  • step S11 the display control unit 120 displays the processed portion of the work model on the display unit 13 by color-coding according to the coating time of the ejected material ejected from the nozzle.
  • the robot programming device 1 includes a virtual space creation unit 111 that creates a virtual space that three-dimensionally represents a work space, a work model of a work in the virtual space, a robot model of a robot, and a tool.
  • a model arranging unit 112 for arranging a tool model, a processing site designating unit 113 for designating a machining site on a work model, and a surface having a predetermined three-dimensional shape are filled with a predetermined motion pattern, and the motion pattern is at least one of the work models.
  • a three-dimensional shape arranging unit 115 that arranges a three-dimensional shape in a virtual space so as to be projected on one surface, and a processing path creating unit 116 that projects an operation pattern onto at least one surface of a work model to create a processing path for a tool.
  • a change unit 117 that changes a processing path and / or an operation program based on a processing portion.
  • the robot programming device 1 When the robot programming device 1 creates an operation program for application work from an operation pattern, the robot programming device 1 applies a jet to the work model by performing masking processing. In this case, the robot programming device 1 can teach the operation program so as to shorten the cycle time by avoiding the portion where the masking process is performed. Therefore, the robot programming device 1 can reduce the man-hours required for the teaching work.
  • the robot programming device 1 when the robot programming device 1 creates an operation program for polishing work from an operation pattern, the robot programming device 1 can teach the operation program so as to avoid areas other than the object surface to be polished on the work model. Therefore, the robot programming device 1 can reduce the man-hours required for the teaching work.
  • the machining site designation unit 113 designates at least one surface of the machining site on the work model or an arbitrary range of the machining site.
  • the robot programming device 1 can suitably teach the operation of the coating work or the polishing work.
  • the processed part designation unit 113 designates at least one surface of the non-processed part on the work model or an arbitrary range of the non-processed part.
  • the robot programming device 1 can preferably teach an operation of avoiding a surface other than the target surface to be masked or polished.
  • the tool position / orientation determination unit 118 automatically determines the position or position / orientation of the tool model based on the machining path created by the machining path creation unit 116 and the normal direction of at least one surface of the work model.
  • the robot programming device 1 can suitably teach the position or position / posture of the tool model.
  • the simulation execution unit 119 uses a robot model equipped with a spray device model to execute a simulation of a coating operation of applying an injection ejected from a nozzle to a work model while moving the spray device model based on an operation program. To do.
  • the display control unit 120 color-codes the processed portion of the work model and displays it on the display unit 13 according to the coating time of the ejected material ejected from the nozzle. As a result, when simulating the operation program of the coating work, the robot programming device 1 can perform the simulation in consideration of the portion where the masking process is performed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments.
  • the effects described in the present embodiment merely list the most preferable effects arising from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the present embodiment.
  • Robot programming device 11 Control unit 12 Storage unit 13 Display unit 14 Operation unit 111 Virtual space creation unit 112 Model placement unit 113 Machining site designation section 114 Selection section 115 Three-dimensional shape placement section 116 Machining path creation section 117 Change section 118 Tool position and orientation Determination unit 119 Simulation execution unit 120 Display control unit 121 Operation pattern storage unit 122 Three-dimensional shape storage unit

Landscapes

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Abstract

教示作業に必要な工数を削減することができるロボットプログラミング装置を提供する。ロボットプログラミング装置１は、作業空間を三次元的に表現した仮想空間を作成する仮想空間作成部１１１と、仮想空間内にワークのワークモデル、ロボットのロボットモデル及び工具の工具モデルを配置するモデル配置部１１２と、ワークモデル上の加工部位を指定する加工部位指定部１１３と、所定の立体形状の面を所定の動作パターンにより塗りつぶすと共に、動作パターンがワークモデルの少なくとも１つの面に投影されるように立体形状を仮想空間に配置する立体形状配置部１１５と、動作パターンをワークモデルの少なくとも１つの面に投影して工具の加工経路を作成する加工経路作成部１１６と、加工部位に基づいて加工経路及び／又は動作プログラムを変更する変更部１１７と、を備える。

Description

ロボットプログラミング装置
　本発明は、ロボットプログラミング装置に関する。
　ロボットに備えられた工具によってワークを加工する際に、ロボットの動作を事前に教示する必要がある。例えば、特許文献１及び２は、作業空間内に配置されたワークを加工する工具を備えたロボットのプログラムを教示するプログラミング装置を開示している。
特許第５３４０４５５号公報 特許第４８７０８３１号公報
　このようなプログラミング装置において、例えば、動作パターンから塗布作業のプログラムを作成する際、マスキング処理を行った箇所を避けつつ、サイクルタイムを短縮するように教示を行うために、作業者は、手作業によって動作パターンの形状を修正しなければならず、教示作業に多くの工数が必要となる。そのため、ロボットプログラミング装置において教示作業に必要な工数を削減することが望まれていた。
　本開示の一態様に係るロボットプログラミング装置は、作業空間内に配置されたワークを加工する工具を備えたロボットの動作プログラムを教示するロボットプログラミング装置であって、前記作業空間を三次元的に表現した仮想空間を作成する仮想空間作成部と、前記仮想空間内に前記ワークのワークモデル、前記ロボットのロボットモデル及び前記工具の工具モデルを配置するモデル配置部と、前記ワークモデル上の加工部位を指定する加工部位指定部と、所定の立体形状の面を所定の動作パターンにより塗りつぶすと共に、前記動作パターンが前記ワークモデルの少なくとも１つの面に投影されるように前記立体形状を前記仮想空間に配置する立体形状配置部と、前記動作パターンを前記ワークモデルの少なくとも１つの面に投影して前記工具の加工経路を作成する加工経路作成部と、前記加工部位に基づいて前記加工経路及び／又は前記動作プログラムを変更する変更部と、を備える。
　本発明によれば、教示作業に必要な工数を削減することができる。
本実施形態に係るロボットプログラミング装置の構成を示すブロック図である。 仮想空間内のワークモデル、ロボットモデル及び工具モデルを示す図である。 仮想空間内のワークモデル、ロボットモデル及び工具モデルを示す図である。 仮想空間内のワークモデル、ロボットモデル及び工具モデルを示す図である。 仮想空間内のワークモデル、ロボットモデル及び工具モデルを示す図である。 ワークモデル上の加工部位の指定を示す図である。 ワークモデル上の非加工部位の指定を示す図である。 ワークモデル上の非加工部位の指定を示す図である。 ワークモデル上の非加工部位の指定を示す図である。 動作パターンの例を示す図である。 立体形状の例を示す図である。 立体形状を仮想空間に配置する例を示す図である。 工具の加工経路を作成する例を示す図である。 加工経路を変更する例を示す図である。 加工経路及び動作プログラムを変更する例を示す図である。 動作プログラムを変更する例を示す図である。 スプレー装置モデルによる塗布作業の例を示す図である。 磨き装置モデルによる磨き作業の例を示す図である。 塗布作業のシミュレーションの例を示す図である。 塗布されたワークモデルの例を示す図である。 塗布作業のシミュレーションの例を示す図である。 塗布されたワークモデルの例を示す図である。 ロボットプログラミング装置の処理を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
　図１は、本実施形態に係るロボットプログラミング装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、ロボットプログラミング装置１は、制御部１１と、記憶部１２と、表示部１３と、操作部１４と、を備える。
　ロボットプログラミング装置１は、作業空間内に配置されたワークを加工する工具を備えたロボットの動作プログラムを教示することを目的としている。
　制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサであり、記憶部２３に記憶されたプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。
　制御部１１は、仮想空間作成部１１１と、モデル配置部１１２と、加工部位指定部１１３と、選択部１１４と、立体形状配置部１１５と、加工経路作成部１１６と、変更部１１７と、工具位置姿勢決定部１１８と、シミュレーション実行部１１９と、表示制御部１２０と、を備える。
　仮想空間作成部１１１は、作業空間を三次元的に表現した仮想空間を作成する。
　モデル配置部１１２は、仮想空間内にワークのワークモデル、ロボットのロボットモデル及び工具の工具モデルを配置する。
　加工部位指定部１１３は、ワークモデル上の加工部位を指定する。
　選択部１１４は、動作パターン記憶部１２１に記憶された動作パターンを選択する。また、選択部１１４は、立体形状記憶部１２２に記憶された立体形状を選択する。
　立体形状配置部１１５は、所定の立体形状の面を所定の動作パターンにより塗りつぶすと共に、動作パターンがワークモデルの少なくとも１つの面に投影されるように立体形状を仮想空間に配置する。
　加工経路作成部１１６は、動作パターンをワークモデルの少なくとも１つの面に投影して工具の加工経路を作成する。
　変更部１１７は、加工部位に基づいて加工経路及び／又は動作プログラムを変更する。
　工具位置姿勢決定部１１８は、加工経路作成部１１６により作成された加工経路とワークモデルの少なくとも１つの面の法線方向とに基づいて、工具モデルの位置又は位置姿勢を自動的に決定する。
　シミュレーション実行部１１９は、例えば、工具モデルが、少なくとも１つのノズルを備えたスプレー装置のスプレー装置モデルである場合、スプレー装置モデルを搭載したロボットモデルを用いて、動作プログラムに基づいて、スプレー装置モデルを移動させながらノズルから噴射される噴射物をワークモデルに塗布する塗布作業のシミュレーションを実行する。
　表示制御部１２０は、仮想空間、ワークモデル、ロボットモデル及び工具モデル等の画像を表示部１３に表示させる。
　表示制御部１２０は、例えば、工具モデルが、少なくとも１つのノズルを備えたスプレー装置のスプレー装置モデルである場合、ノズルから噴射される噴射物の塗布時間に応じて、ワークモデルの加工部位を色分けして表示部１３に表示させる。
　記憶部１２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）やアプリケーションプログラム等を格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、その他の各種情報を格納するハードディスクドライブやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置である。
　また、記憶部１２は、動作パターン記憶部１２１と、立体形状記憶部１２２と、を有する。
　動作パターン記憶部１２１は、工具の動作を示す連続した軌跡からなる複数種類の動作パターンを記憶する。
　立体形状記憶部１２２は、連続した複数の平面を含む立体形状及び曲面を含む立体形状等を記憶する。
　表示部１３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）等で構成され、各種の画像を表示する。
　操作部１４は、マウス、キーボード等で構成され、各種の入力を受け付ける。
　次に、本実施形態に係るロボットプログラミング装置によりロボットの動作プログラムを教示することの詳細について説明する。図２から図５は、仮想空間内のワークモデル、ロボットモデル及び工具モデルを示す図である。
　図２及び図３に示す例では、工具モデルＴ１は、少なくとも１つのノズルを備えたスプレー装置のスプレー装置モデルである。
　図２に示すように、仮想空間作成部１１１は、作業空間を三次元的に表現した仮想空間を作成し、モデル配置部１１２は、仮想空間内にワークのワークモデルＷ１、ロボットのロボットモデルＲ１及び工具の工具モデルＴ１を配置する。
　また、図３に示す例では、モデル配置部１１２は、仮想空間内にワークのワークモデルＷ２、ロボットのロボットモデルＲ１及び工具の工具モデルＴ１を配置する。ワークモデルＷ２は、ワークモデルＷ１とは異なる形状を有している。
　図４及び５に示す例では、工具モデルＴ２は、磨き工具を備えた磨き装置モデルである。
　図４に示す例では、モデル配置部１１２は、仮想空間内にワークのワークモデルＷ１、ロボットのロボットモデルＲ１及び工具の工具モデルＴ２を配置する。
　図５に示す例では、モデル配置部１１２は、仮想空間内にワークのワークモデルＷ２、ロボットのロボットモデルＲ１及び工具の工具モデルＴ２を配置する。
　図６Ａから図６Ｄは、ワークモデル上の加工部位及び／又は非加工部位の指定を示す図である。図６Ａは、ワークモデル上の加工部位の指定を示す図である。図６Ａに示すように、加工部位指定部１１３は、操作部１４の操作に基づいて、ワークモデルＷ２上の加工部位の少なくとも１つの面Ａ１を指定する。
　図６Ｂは、ワークモデル上の非加工部位の指定を示す図である。図６Ｂに示すように、加工部位指定部１１３は、操作部１４の操作に基づいて、ワークモデルＷ２上の非加工部位の少なくとも１つの面Ａ２を指定する。
　図６Ｃは、ワークモデル上の加工部位の指定を示す図である。図６Ｃに示すように、加工部位指定部１１３は、操作部１４の操作に基づいて、ワークモデルＷ１上の加工部位の任意の範囲Ａ３を指定する。図６Ｃの例では、加工部位指定部１１３は、四角形、円形等の図形で囲む、フリーハンドで塗りつぶす等の操作によって任意の範囲Ａ３を指定する。
　図６Ｄは、ワークモデル上の非加工部位の指定を示す図である。図６Ｄに示すように、加工部位指定部１１３は、操作部１４の操作に基づいて、ワークモデルＷ１上の非加工部位の任意の範囲Ａ４を指定する。図６Ｄの例では、加工部位指定部１１３は、四角形、円形等の図形で囲む、フリーハンドで塗りつぶす等の操作によって任意の範囲Ａ４を指定する。
　図７は、動作パターンの例を示す図である。図７に示すように、動作パターン記憶部１２１は、複数種類の動作パターン（例えば動作パターンＰ１からＰ４）を記憶する。
選択部１１４は、動作パターン記憶部１２１に記憶された複数種類の動作パターンのうち、１つの動作パターンを選択する。
　なお、加工が複数回必要な場合には、選択部１１４は、動作パターンを複数選択してもよい。また、動作パターン記憶部１２１は、塗布、磨き等の加工の種類に応じて異なる動作パターンを記憶してもよい。
　図８は、立体形状の例を示す図である。図８に示すように、立体形状記憶部１２２は、複数種類の立体形状（例えば立体形状Ｑ１からＱ２）を記憶する。選択部１１４は、立体形状記憶部１２２に記憶された複数種類の立体形状のうち、１つの立体形状を選択する。また、選択部１１４は、ワークモデルの形状に応じて、立体形状を選択してもよい。また、立体形状記憶部１２２は、塗布、磨き等の加工の種類に応じて異なる立体形状を記憶してもよい。
　図９は、立体形状を仮想空間に配置する例を示す図である。図９に示すように、立体形状配置部１１５は、選択された所定の立体形状Ｑの面を所定の動作パターンＰにより塗りつぶすように立体形状Ｑを仮想空間に配置する。そして、立体形状配置部１１５は、動作パターンＰがワークモデルＷ１の少なくとも１つの面に投影されるように立体形状Ｑを仮想空間に配置する。
　図１０は、工具の加工経路を作成する例を示す図である。図１０に示すように、加工経路作成部１１６は、動作パターンＰをワークモデルＷ１の少なくとも１つの面に投影して工具の加工経路Ｍを作成する。
　図１１は、加工経路を変更する例を示す図である。図１１に示すように、変更部１１７は、加工部位に基づいて加工経路Ｍを加工経路Ｍ１に変更する。例えば、図１１に示す例では、変更部１１７は、非加工部位Ｎを避けるように動作パターンＰの形状を変更する。また、変更部１１７は、非加工部位Ｎから動作パターンＰまでのオフセット距離Ｄを指定することができる。
　図１２は、加工経路及び動作プログラムを変更する例を示す図である。図１２に示すように、変更部１１７は、加工経路の一部である加工経路Ｍ２を変更し、工具モデルを非加工部位Ｎの上方に退避させるように動作プログラムを変更してもよい。そして、変更部１１７は、非加工部位Ｎから動作パターンＰまでのオフセット距離Ｅを指定することができる。
　図１３は、動作プログラムを変更する例を示す図である。図１３に示すように、塗布作業の動作プログラムが動作パターンＰから作成される場合には、変更部１１７は、噴出物の出力及び停止のための動作プログラムを変更し、非加工部位Ｎでは塗布作業を行わないように、加工経路Ｍ３における動作パラメータを変更する。
　図１４は、スプレー装置モデルによる塗布作業の例を示す図である。図１５は、磨き装置モデルによる磨き作業の例を示す図である。
　図１４に示す例では、工具位置姿勢決定部１１８は、加工経路作成部１１６により作成された加工経路とワークモデルＷ１の少なくとも１つの面の法線方向Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とに基づいて、工具モデルＴ１の位置又は位置姿勢を自動的に決定する。
　工具位置姿勢決定部１１８は、例えば、加工経路と法線方向Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とに基づいて、工具モデルＴ１からワークモデルＷ１までの距離が一定であり、かつ工具モデルＴ１がワークモデルＷ１の面に直交するように、工具モデルＴ１の位置又は位置姿勢を自動的に決定する。
　図１５に示す例では、工具位置姿勢決定部１１８は、加工経路作成部１１６により作成された加工経路とワークモデルＷ１の少なくとも１つの面の法線方向Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とに基づいて、工具モデルＴ２の位置又は位置姿勢を自動的に決定する。
　工具位置姿勢決定部１１８は、例えば、加工経路と法線方向Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とに基づいて、工具モデルＴ２がワークモデルＷ１の面と直交し、かつ工具モデルＴ２がワークモデルＷ１の面に接するように、工具モデルＴ２の位置又は位置姿勢を自動的に決定する。
　図１６及び図１８は、塗布作業のシミュレーションの例を示す図である。図１７及び１９は、塗布されたワークモデルの例を示す図である。図１６から図１８に示す例では、工具モデルは、少なくとも１つのノズルＶ１を備えたスプレー装置のスプレー装置モデルＴ１である。
　図１６に示す例では、シミュレーション実行部１１９は、スプレー装置モデルＴ１を搭載したロボットモデルＲ１を用いて、動作プログラムに基づいて、スプレー装置モデルＴ１を移動させながらノズルＶ１から噴射される噴射物をワークモデルＷ１に塗布する塗布作業のシミュレーションを実行する。
　表示制御部１２０は、ノズルから噴射される噴射物の塗布時間に応じて、ワークモデルＷ１の加工部位を色分けして表示部１３に表示させる。
　具体的には、表示制御部１２０は、例えば、噴射物の噴射形状の三次元モデルとワークモデルＷ１との間の干渉箇所を所定時間毎に算出する。
　次に、表示制御部１２０は、ワークモデルＷ１の表面上において、算出された干渉箇所のそれぞれにおいて干渉回数を所定時間毎に算出する。
　表示制御部１２０は、算出された干渉回数に所定時間を乗算して干渉箇所のそれぞれにおける塗布時間を算出する。
　そして、表示制御部１２０は、算出された塗布時間に応じてワークモデルＷ１の加工部位を色分けして表示する。
　なお、このようなワークモデルＷ１の加工部位を色分けして表示することは、既知の技術であり、例えば、特許第４８７０８３１号に開示される。このようにして図１７に示すように、表示制御部１２０は、非加工部位Ｎ１を除き、加工部位Ｂ１を色分けして表示する。
　図１８に示す例では、シミュレーション実行部１１９は、スプレー装置モデルＴ１を搭載したロボットモデルＲ１を用いて、動作プログラムに基づいて、スプレー装置モデルＴ１を移動させながらノズルＶ１から噴射される噴射物をワークモデルＷ２に塗布する塗布作業のシミュレーションを実行する。そして、図１９に示すように、表示制御部１２０は、非加工部位Ｎ２及びＮ３を除き、加工部位Ｂ２を色分けして表示する。
　図２０は、ロボットプログラミング装置の処理を示すフローチャートである。この例では、工具モデルは、少なくとも１つのノズルを備えたスプレー装置のスプレー装置モデルである。
　ステップＳ１において、仮想空間作成部１１１は、作業空間を三次元的に表現した仮想空間を作成する。
　ステップＳ２において、モデル配置部１１２は、仮想空間内にワークのワークモデル、ロボットのロボットモデル及び工具の工具モデルを配置する。
　ステップＳ３において、加工部位指定部１１３は、ワークモデル上の加工部位又は非加工部位を指定する。
　ステップＳ４において、選択部１１４は、動作パターン記憶部１２１に記憶された複数種類の動作パターンのうち、１つの動作パターンを選択する。
　ステップＳ５において、選択部１１４は、立体形状記憶部１２２に記憶された複数種類の立体形状のうち、１つの立体形状を選択する。
　ステップＳ６において、立体形状配置部１１５は、所定の立体形状の面を所定の動作パターンにより塗りつぶすと共に、動作パターンがワークモデルの少なくとも１つの面に投影されるように立体形状を仮想空間に配置する。
　ステップＳ７において、加工経路作成部１１６は、動作パターンをワークモデルの少なくとも１つの面に投影して工具の加工経路を作成する。
　ステップＳ８において、変更部１１７は、加工部位に基づいて加工経路及び／又は動作プログラムを変更する。
　ステップＳ９において、工具位置姿勢決定部１１８は、加工経路作成部１１６により作成された加工経路とワークモデルの少なくとも１つの面の法線方向とに基づいて、工具モデルの位置又は位置姿勢を自動的に決定する。
　ステップＳ１０において、シミュレーション実行部１１９は、スプレー装置モデルを搭載したロボットモデルを用いて、動作プログラムに基づいて、スプレー装置モデルを移動させながらノズルから噴射される噴射物をワークモデルに塗布する塗布作業のシミュレーションを実行する。
　ステップＳ１１において、表示制御部１２０は、ノズルから噴射される噴射物の塗布時間に応じて、ワークモデルの加工部位を色分けして表示部１３に表示させる。
　本実施形態によれば、ロボットプログラミング装置１は、作業空間を三次元的に表現した仮想空間を作成する仮想空間作成部１１１と、仮想空間内にワークのワークモデル、ロボットのロボットモデル及び工具の工具モデルを配置するモデル配置部１１２と、ワークモデル上の加工部位を指定する加工部位指定部１１３と、所定の立体形状の面を所定の動作パターンにより塗りつぶすと共に、動作パターンがワークモデルの少なくとも１つの面に投影されるように立体形状を仮想空間に配置する立体形状配置部１１５と、動作パターンをワークモデルの少なくとも１つの面に投影して工具の加工経路を作成する加工経路作成部１１６と、加工部位に基づいて加工経路及び／又は動作プログラムを変更する変更部１１７と、を備える。
　ロボットプログラミング装置１は、動作パターンから塗布作業の動作プログラムを作成する場合、マスキング処理を行うことにより噴射物をワークモデルに塗布する。
　この場合、ロボットプログラミング装置１は、マスキング処理を行った箇所を避けて、サイクルタイムを短縮するように動作プログラムを教示することができる。したがって、ロボットプログラミング装置１は、教示作業に必要な工数を削減することができる。
　また、ロボットプログラミング装置１は、動作パターンから磨き作業の動作プログラムを作成する場合、ワークモデル上の磨かされる対象面以外を避けるように動作プログラムを教示することができる。したがって、ロボットプログラミング装置１は、教示作業に必要な工数を削減することができる。
　また、加工部位指定部１１３は、ワークモデル上の加工部位の少なくとも１つの面又は加工部位の任意の範囲を指定する。これにより、ロボットプログラミング装置１は、塗布作業又は磨き作業の動作を好適に教示することができる。
　また、加工部位指定部１１３は、ワークモデル上の非加工部位の少なくとも１つの面又は非加工部位の任意の範囲を指定する。これにより、ロボットプログラミング装置１は、マスキング処理又は磨かされる対象面以外を避ける動作を好適に教示することができる。
　工具位置姿勢決定部１１８は、加工経路作成部１１６により作成された加工経路とワークモデルの少なくとも１つの面の法線方向とに基づいて、工具モデルの位置又は位置姿勢を自動的に決定する。これにより、ロボットプログラミング装置１は、工具モデルの位置又は位置姿勢を好適に教示することができる。
　シミュレーション実行部１１９は、スプレー装置モデルを搭載したロボットモデルを用いて、動作プログラムに基づいて、スプレー装置モデルを移動させながらノズルから噴射される噴射物をワークモデルに塗布する塗布作業のシミュレーションを実行する。表示制御部１２０は、ノズルから噴射される噴射物の塗布時間に応じて、ワークモデルの加工部位を色分けして表示部１３に表示させる。
　これにより、ロボットプログラミング装置１は、塗布作業の動作プログラムのシミュレーションを行う場合、マスキング処理を行った箇所を考慮したシミュレーションを行うことができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
　１　ロボットプログラミング装置
　１１　制御部
　１２　記憶部
　１３　表示部
　１４　操作部
　１１１　仮想空間作成部
　１１２　モデル配置部
　１１３　加工部位指定部
　１１４　選択部
　１１５　立体形状配置部
　１１６　加工経路作成部
　１１７　変更部
　１１８　工具位置姿勢決定部
　１１９　シミュレーション実行部
　１２０　表示制御部
　１２１　動作パターン記憶部
　１２２　立体形状記憶部

Claims (7)

  1. 　作業空間内に配置されたワークを加工する工具を備えたロボットの動作プログラムを教示するロボットプログラミング装置であって、
    　前記作業空間を三次元的に表現した仮想空間を作成する仮想空間作成部と、
    　前記仮想空間内に前記ワークのワークモデル、前記ロボットのロボットモデル及び前記工具の工具モデルを配置するモデル配置部と、
    　前記ワークモデル上の加工部位を指定する加工部位指定部と、
    　所定の立体形状の面を所定の動作パターンにより塗りつぶすと共に、前記動作パターンが前記ワークモデルの少なくとも１つの面に投影されるように前記立体形状を前記仮想空間に配置する立体形状配置部と、
    　前記動作パターンを前記ワークモデルの少なくとも１つの面に投影して前記工具の加工経路を作成する加工経路作成部と、
    　前記加工部位に基づいて前記加工経路及び／又は前記動作プログラムを変更する変更部と、
    　を備えるロボットプログラミング装置。
  2. 　前記加工部位指定部は、前記ワークモデル上の前記加工部位の少なくとも１つの面を指定する、請求項１に記載のロボットプログラミング装置。
  3. 　前記加工部位指定部は、前記ワークモデル上の非加工部位の少なくとも１つの面を指定する、請求項１に記載のロボットプログラミング装置。
  4. 　前記加工部位指定部は、前記ワークモデル上の前記加工部位の任意の範囲を指定する、請求項１に記載のロボットプログラミング装置。
  5. 　前記加工部位指定部は、前記ワークモデル上の非加工部位の任意の範囲を指定する、請求項１に記載のロボットプログラミング装置。
  6. 　前記加工経路作成部により作成された前記加工経路と前記ワークモデルの前記少なくとも１つの面の法線方向とに基づいて、前記工具モデルの位置又は位置姿勢を自動的に決定する工具位置姿勢決定部を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のロボットプログラミング装置。
  7. 　前記工具モデルは、少なくとも１つのノズルを備えたスプレー装置のスプレー装置モデルであり、
    　前記スプレー装置モデルを搭載した前記ロボットモデルを用いて、前記動作プログラムに基づいて、前記スプレー装置モデルを移動させながら前記ノズルから噴射される噴射物を前記ワークモデルに塗布する塗布作業のシミュレーションを実行するシミュレーション実行部と、
    　前記ノズルから噴射される前記噴射物の塗布時間に応じて、前記ワークモデルの前記加工部位を色分けして表示部に表示させる表示制御部と、
    を更に備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のロボットプログラミング装置。
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