(57)【要約】【課題】教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができるロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】ロボットシステムにおいて、視覚センサは、ロボットの制御点と共に移動し、ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する。記憶部は、ロボットの制御点と視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データＲを格納する。制御部は、ロボットの制御点の現在位置Ｐを検出する。制御部は、検出された制御点の現在位置Ｐをワークの特徴点の位置とみなして上記の位置関係データＲに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置ＰＰを演算する。そして、制御部は、ロボットの制御点が目標位置ＰＰに移動するようにロボットを制御する。【選択図】図８
2010149225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットと、
前記ロボットの動作を指示するためにオペレータによって操作される教示装置と、
前記ロボットの制御点と共に移動し、前記ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、
前記ロボットの制御点と前記視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する記憶部と、
前記ロボットの制御点の現在位置を検出し、検出された前記制御点の現在位置を前記ワークの特徴点の位置とみなして前記位置関係データに基づいて、前記特徴点が前記視覚センサの視野内の特定位置に位置するような前記ロボットの制御点の目標位置を演算し、前記ロボットの制御点が前記目標位置に移動するように前記ロボットを制御する制御部と、
を備えるロボットシステム。
【請求項２】
ロボットと、前記ロボットの動作を指示するためにオペレータによって操作される教示装置と、前記ロボットの制御点と共に移動し、前記ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、を備えるロボットシステムの制御装置であって、
前記ロボットの制御点と前記視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する記憶部と、
前記ロボットの制御点の現在位置を検出し、検出された前記制御点の現在位置を前記ワークの特徴点の位置とみなして前記位置関係データに基づいて、前記特徴点が前記視覚センサの視野内の特定位置に位置するような前記ロボットの制御点の目標位置を演算し、前記ロボットの制御点が前記目標位置に移動するように前記ロボットを制御する制御部と、
を備えるロボットシステムの制御装置。
【請求項３】
ロボットと、前記ロボットの動作を指示するためにオペレータによって操作される教示装置と、前記ロボットの制御点と共に移動し、前記ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、前記ロボットの制御点と前記視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する記憶部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、
前記ロボットの制御点の現在位置を検出するステップと、
前記位置検出部によって検出された前記制御点の現在位置を前記ワークの特徴点の位置とみなして前記位置関係データに基づいて、前記特徴点が前記視覚センサの視野内の特定位置に位置するような前記ロボットの制御点の目標位置を演算するステップと、
前記ロボットの制御点が前記目標位置に移動するように前記ロボットを制御するステップと、
を備えるロボットシステムの制御方法。
【請求項４】
ロボットと、
前記ロボットの制御点と共に移動し、前記ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、
前記視覚センサが取得した画像情報を分析して前記視覚センサの視野内における前記ワークの特徴点の位置を検出する画像分析装置と、
前記ロボットの制御点と前記視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する記憶部と、
前記ロボットの制御点の現在位置を検出し、前記位置関係データと、前記画像分析装置によって検出された前記ワークの特徴点の位置と、検出された前記ロボットの制御点の現在位置とに基づいて、前記特徴点が前記視覚センサの視野内の特定位置に位置するような前記ロボットの制御点の目標位置を演算し、前記ロボットの制御点が前記目標位置に移動するように前記ロボットを制御する制御部と、
を備えるロボットシステム。
【請求項５】
ロボットと、前記ロボットの制御点と共に移動し、前記ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、前記視覚センサが取得した画像情報を分析して前記視覚センサの視野内における前記ワークの特徴点の位置を検出する画像分析装置と、を備えるロボットシステムの制御装置であって、
前記ロボットの制御点と前記視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する記憶部と、
前記ロボットの制御点の現在位置を検出し、前記位置関係データと、前記画像分析装置によって検出された前記ワークの特徴点の位置と、検出された前記ロボットの制御点の現在位置とに基づいて、前記特徴点が前記視覚センサの視野内の特定位置に位置するような前記ロボットの制御点の目標位置を演算し、前記ロボットの制御点が前記目標位置に移動するように前記ロボットを制御する制御部と、
を備えるロボットシステムの制御装置。
【請求項６】
ロボットと、前記ロボットの制御点と共に移動し、前記ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、前記視覚センサが取得した画像情報を分析して前記視覚センサの視野内における前記ワークの特徴点の位置を検出する画像分析装置と、前記ロボットの制御点と前記視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する記憶部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、
前記視覚センサによって、前記ワークの画像情報を取得するステップと、
前記画像分析装置によって、前記視覚センサが取得した画像情報を分析して前記視覚センサの視野内における前記ワークの特徴点の位置を検出するステップと、
前記ロボットの制御点の現在位置を検出するステップと、
前記位置関係データと、前記画像分析装置によって検出された前記ワークの特徴点の位置と、前記現在位置検出部によって検出された前記ロボットの制御点の現在位置とに基づいて、前記特徴点が前記視覚センサの視野内の特定位置に位置するような前記ロボットの制御点の目標位置を演算するステップと、
前記ロボットの制御点が前記目標位置に移動するように前記ロボットを制御するステップと、
を備えるロボットシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットシステムでは、ロボットに対して予めワークの位置を教示しておき、ロボットは、この教示位置をワークの位置として作業を行う。近年、視覚センサによってワークの位置を検出し、教示位置とのずれ量を求めることにより、ワーク位置が教示位置からずれていてもロボットが所望の作業を行えるようなロボットシステムが利用されている。このような従来のロボットシステムでは、視覚センサによって、ワークの画像情報が取得される。そして、画像処理装置が、取得された画像情報を分析してワークの位置を検出する。ロボットコントローラは、事前に教示されたワークの位置と、生産時に画像処理装置によって検出されたワークの位置とのずれ量を求めて、ロボットの動作の目標位置を補正する。
【０００３】
上記のような従来のロボットシステムでは、教示作業の際に、ワークの特徴点を視覚センサの視野内の特定位置（例えば中央位置）に移動させる必要がある。この場合、オペレータは、画像処理装置のモニタによって視覚センサが取得したワークの画像を確認しながら教示装置を操作する必要がある。しかし、モニタと教示装置とを一緒に携帯することができないため、この両者を見ながら教示作業を行うことは困難である。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のロボットシステムでは、教示装置の表示器に視覚センサが取得した画像を表示できるようにしている。このロボットシステムでは、オペレータは、視覚センサが取得した画像を、教示装置の表示器に表示される画像よって確認することができる。
【特許文献１】特開平９−１８３０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような特許文献１に記載のロボットシステムでは、教示作業において、ワークが視覚センサの視野内の特定位置に位置するように、オペレータが教示装置を操作する必要がある。この場合、生産時のワークの位置ずれを精度よく修正するためには、ワークを特定位置に精度よく合わせる必要がある。このため、ロボットを低速にして動かすことになり、ワークを特定位置に移動させるまでに時間がかかる。
【０００６】
また、教示作業の開始時において、ワークが視覚センサの視野内に位置していない場合には、オペレータは、ワークが視野内に入るように教示装置を操作する。しかし、ワークが視覚センサの視野内に入っていない状態では、オペレータはモニタや表示器によってワークの位置を確認することはできない。このため、オペレータは、ワークが視野内に入るまで試行錯誤的に教示装置を操作しなければならない。
【０００７】
以上のように、特許文献１に記載のロボットシステムでは、依然として教示作業に時間がかかり、効率が悪い。
【０００８】
本発明の課題は、教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができるロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係るロボットシステムは、ロボットと、教示装置と、視覚センサと、記憶部と、制御部とを備える。教示装置は、ロボットの動作を指示するためにオペレータによって操作される装置である。視覚センサは、ロボットの制御点と共に移動し、ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する。記憶部は、ロボットの制御点と視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する。制御部は、ロボットの制御点の現在位置を検出する。制御部は、検出された制御点の現在位置をワークの特徴点の位置とみなして上記の位置関係データに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算する。そして、制御部は、ロボットの制御点が目標位置に移動するようにロボットを制御する。
【００１０】
第２発明に係るロボットシステムの制御装置は、ロボットと、ロボットの動作を指示するためにオペレータによって操作される教示装置と、ロボットの制御点と共に移動しロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、を備えるロボットシステムの制御装置である。この制御装置は、記憶部と、制御部と、を備える。記憶部は、ロボットの制御点と視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する。制御部は、ロボットの制御点の現在位置を検出する。制御部は、検出された制御点の現在位置をワークの特徴点の位置とみなして上記の位置関係データに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算する。そして、制御部は、ロボットの制御点が目標位置に移動するようにロボットを制御する。
【００１１】
第３発明に係るロボットシステムの制御方法は、ロボットと、ロボットの動作を指示するためにオペレータによって操作される教示装置と、ロボットの制御点と共に移動し、ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、ロボットの制御点と視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納した記憶部と、を備えるロボットシステムの制御方法である。この制御方法は、ロボットの制御点の現在位置を検出するステップと、検出された制御点の現在位置をワークの特徴点の位置とみなして上記の位置関係データに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算するステップと、ロボットの制御点が目標位置に移動するようにロボットを制御するステップと、を備える。
【００１２】
上記のロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法では、まずオペレータは、教示装置を操作してロボットの制御点をワークの特徴点に移動させる。そして、ロボットの制御点がワークの特徴点に位置している状態で、ロボットの制御点の現在位置が検出される。すなわち、ロボットの制御点の現在位置を検出することによって、ワークの特徴点の位置が検出される。ここで、視覚センサはロボットに固定されているため、ロボットの制御点と視覚センサとの位置関係は、ロボットがどのような姿勢をとろうとも一定である。このため、検出された制御点の現在位置と、記憶部に格納された位置関係データとに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算することができる。そして、ロボットの制御点が、算出された目標位置に移動するようにロボットが制御されることにより、ワークの特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に移動する。
【００１３】
以上のように、オペレータは、教示作業において、教示装置を操作してロボットの制御点をワークの特徴点に移動させればよい。ここで、ロボットの制御点は、例えば溶接ロボットでは溶接トーチの先端に設定されるため、オペレータが視認することができる。また、ワークの特徴点も視認可能である。このため、オペレータが、教示装置を操作して、ロボットの制御点をワークの特徴点に移動させることは容易である。よって、このロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法では、教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができる。
【００１４】
第４発明に係るロボットシステムは、ロボットと、視覚センサと、画像分析装置と、記憶部と、制御部と、を備える。視覚センサは、ロボットの制御点と共に移動し、ロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する。画像分析装置は、視覚センサが取得した画像情報を分析して視覚センサの視野内におけるワークの特徴点の位置を検出する。記憶部は、ロボットの制御点と視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する。制御部は、ロボットの制御点の現在位置を検出する。制御部は、上記の位置関係データと、画像分析装置によって検出されたワークの特徴点の位置と、検出されたロボットの制御点の現在位置とに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算する。そして、制御部は、ロボットの制御点が目標位置に移動するようにロボットを制御する。
【００１５】
第５発明に係るロボットシステムの制御装置は、ロボットと、ロボットの制御点と共に移動しロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、視覚センサが取得した画像情報を分析して視覚センサの視野内におけるワークの特徴点の位置を検出する画像分析装置と、を備えるロボットシステムの制御装置である。この制御装置は、記憶部と、制御部と、を備える。記憶部は、ロボットの制御点と視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納する。制御部は、ロボットの制御点の現在位置を検出する。制御部は、上記の位置関係データと、画像分析装置によって検出されたワークの特徴点の位置と、検出されたロボットの制御点の現在位置とに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算する。そして、制御部は、ロボットの制御点が目標位置に移動するようにロボットを制御する
第６発明に係るロボットシステムの制御方法は、ロボットと、ロボットの制御点と共に移動しロボットの作業対象であるワークの画像情報を取得する視覚センサと、視覚センサが取得した画像情報を分析して視覚センサの視野内におけるワークの特徴点の位置を検出する画像分析装置と、ロボットの制御点と視覚センサの視野内の特定位置との位置関係を示す位置関係データを格納した記憶部と、を備えるロボットシステムの制御方法である。この制御方法は、視覚センサによって、ワークの画像情報を取得するステップと、画像分析装置によって、視覚センサが取得した画像情報を分析して視覚センサの視野内におけるワークの特徴点の位置を検出するステップと、ロボットの制御点の現在位置を検出するステップと、上記の位置関係データと、画像分析装置によって検出されたワークの特徴点の位置と、現在位置検出部によって検出されたロボットの制御点の現在位置とに基づいて、特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算するステップと、ロボットの制御点が目標位置に移動するようにロボットを制御するステップと、を備える。
【００１６】
上記のロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法では、まず、視覚センサによってワークの画像情報が取得される。次に、画像分析装置が取得された画像情報を分析することによって、ワークの特徴点の位置が検出される。また、ロボットの制御点の現在位置が検出される。ここで、視覚センサはロボットの制御点と共に移動するため、ロボットの制御点と視覚センサとの位置は相対的に固定されている。このため、記憶部に格納された位置関係データと、ワークの特徴点の位置と、ロボットの制御点の現在位置とに基づいて、ワークの特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようなロボットの制御点の目標位置を演算することができる。そして、ロボットの制御点が、算出された目標位置に移動するようにロボットが制御されることにより、ワークの特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に移動する。
【００１７】
以上のように、ワークの特徴点が視覚センサの視野内の特定位置に位置するようにロボットが自動的に制御される。よって、このロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法では、教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法では、教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
〔構成〕
本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの構成を図１および図２に示す。このロボットシステムは、ロボット１と、視覚センサ２と、画像処理装置３と、ロボットコントローラ４と、教示装置５とを備える。
【００２０】
ロボット１は、溶接ロボットであり、図３に示すように、互いに回転可能に連結された複数のアーム部材１１〜１３からなる多関節のロボットアーム１４と、ロボットアーム１４を駆動する複数のモータ６１〜６６（図２参照）と、ロボットアーム１４の先端に設けられた溶接トーチ１５とを有する。ロボットアーム１４は、台座１６に固定されている。ロボット１は、複数のモータ６１〜６６によってロボットアーム１４を駆動することにより、溶接トーチ１５を移動させる。これによりロボット１はワークＷの溶接を行う。また、図２に示すように、複数のモータ６１〜６６には、それぞれエンコーダ７１〜７６が付設されている。エンコーダ７１〜７６は、各モータ６１〜６６の回転角度を検出してロボットコントローラ４に送る。
【００２１】
視覚センサ２は、ワークＷの画像情報を取得する。図４に示すように、視覚センサ２は、溶接トーチ１５と共にロボットアーム１４の先端に固定されており、溶接トーチ１５と共に移動する。図５（ａ）に示すように、視覚センサ２は、半導体レーザーなどのスリット光源（図示せず）と、CCDカメラ又はCMOSカメラなどのカメラ２１と、フィルタ２２とを有している。スリット光源は、ワークＷＷにレーザー光を斜めから照射する。フィルタ２２は、レーザー光と同じ波長の光のみを透過させる。カメラ２１は、ワークＷにおいて反射したレーザー光を検出する。視覚センサ２は、例えば、図５（ａ）のワークＷに対して図５（ｂ）のような画像を検出する。視覚センサ２が取得した画像では、ワークＷの表面の変化点が画像上の特徴点Ｐ０として現れる。また、ワークＷの実際の位置が上下左右にずれると、視覚センサ２が検出した画像上においてもワークＷの位置が上下左右にずれる。
【００２２】
画像処理装置３は、視覚センサ２によって取得された画像情報を分析することにより、ワークＷの特徴点を検出する。画像処理装置３にはモニタが付設されており、取得された画像情報はモニタに表示される。画像処理装置３は、図２に示すように、画像処理部３１と記憶部３２とを有する。
【００２３】
画像処理部３１は、例えば、視覚センサ２によって図６（ａ）に示すような原画像が取得されると、これを画像処理して演算することにより図６（ｂ）に示すような特徴点Ｐ０を求める。なお、この例では、特徴点Ｐ０として折点が求められている。
【００２４】
記憶部３２は、位置関係データを格納している。位置関係データは、ロボット１の制御点と視覚センサ２の視野内の中央位置との位置関係を示すデータである。位置関係データは、後述する位置合わせ制御において用いられる。
【００２５】
ロボットコントローラ４は、制御部４１を有する。制御部４１は、予め設定された生産プログラムに従ってロボット１を制御する。例えば、生産プログラムにはワークＷに対して溶接する箇所が設定されており、制御部は、予め教示されたワークＷの特徴点の位置を基準として、生産プログラムに設定された箇所を溶接するようにロボットを制御する。なお、ロボットコントローラ４は、溶接トーチ１５の先端を制御点Ｐｃ（図４参照）として定義し、図３に示すロボット座標Ｘｒ−Ｙｒ−Ｚｒから見た制御点Ｐｃの位置を制御することにより、ロボット１の動作を制御する。ここで、ロボット座標Ｘｒ−Ｙｒ−Ｚｒとは、ロボット１の台座１６に対して固定された座標系である。また、ロボットコントローラ４は、図４に示すツール座標Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔと、図５（ｂ）に示すセンサ座標Ｘｓ−Ｙｓとを定義する。ツール座標Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔは、制御点Ｐｃを原点として、溶接トーチ１５に固定された座標系である。センサ座標Ｘｓ−Ｙｓは、視覚センサ２の視野Ｖｗに固定された座標系である。なお、図４では、オペレータが目視できない視覚センサ２の視野Ｖｗを仮想的に二点鎖線で示している。ここで、視覚センサ２の視野Ｖｗは、ロボット１の手首軸であるアーム部材１１が鉛直下向きの姿勢をとった時、所定のＺｒ座標におけるＸｒ−Ｙｒ平面に投影されたエリアを示す。
【００２６】
また、制御部４１は、生産時において、画像処理装置３が検出したワークＷの位置に基づいてロボット１の動作を補正する。例えば、制御部４１は、画像処理装置３から、図７（ａ）に示す教示時のワークＷの特徴点Ｐ０の位置(Ｘｍ、Ｘｍ)と、図７（ｂ）に示す生産時のワークＷの特徴点Ｐ０の位置（Ｘｐ，Ｙｐ）とを取得する。制御部は、教示時の位置(Ｘｍ、Ｘｍ)と生産時の位置（Ｘｐ，Ｙｐ）との差（ΔＸ，ΔＹ）を算出する。また、（ΔＸ，ΔＹ）はセンサ座標であるため、これをロボット座標における位置の差（ΔＸＲ，ΔＹＲ）に変換する。そして、制御部４１は、生産時において、ロボット１の移動位置を生産プログラムによって設定された位置から（ΔＸＲ，ΔＹＲ）シフトさせる。これにより、ロボット１は、ワークＷが教示位置からずれていても正しい位置で溶接を行うことができる。
【００２７】
教示装置５は、モニタと操作ボタンとを有しており、オペレータが操作することによってロボット１を動作させることができる。具体的には、教示作業において、オペレータは、教示装置５を操作することにより、ロボット１の制御点Ｐｃを任意に移動させることができる。また、教示装置５には、後述する位置合わせ制御の実行を指示するための設定ボタンが設けられている。教示装置５は、ロボットコントローラ４と接続されており、教示装置５による操作内容はロボットコントローラ４に送信される。また、オペレータは、教示装置５によって生産プログラムの設定を行うこともできる。
【００２８】
〔位置合わせ制御〕
以下、本発明において特徴的な位置合わせ制御について図８に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２９】
まず、ステップＳ１では、オペレータは、教示のためにワークＷを所定の作業位置にセットし、教示装置５を操作して、制御点ＰｃをワークＷの特徴点Ｐ０に合わせる。すなわち、図９に示すように、オペレータは、溶接トーチ１５の先端がワークＷの特徴点Ｐ０に合うように溶接トーチ１５を移動させる。
【００３０】
ステップＳ２では、オペレータは、教示装置５に設けられた設定ボタンを押す。
【００３１】
すると、ステップＳ３において、予め記憶部３２に格納されている位置関係データＲを読み出す（以下の数１参照）。ここで、位置関係データＲは、ツール座標における視野Ｖｗの中央位置とツール座標原点すなわち制御点Ｐｃとの関係を表すベクトルである。溶接トーチ１５と視覚センサ２とは互いの位置関係が固定されるように設けられているため、位置関係データＲは、ロボットシステムの設計時又は製造時に求めることができる。
【００３２】
【数１】
2010149225.tif 000003
【００３３】
ステップＳ４では、制御部４１は、ロボット１の各モータ６１〜６６の現在の角度からツール座標・ロボット座標変換マトリクスＭＴを算出する（以下の数２参照）。
【００３４】
【数２】
2010149225.tif 000004
【００３５】
なお、要素 mtij (ij=1~3) は各モータ６１〜６６の現在の角度Θの関数であり、θ１〜θ６は、上述したエンコーダ７１〜７６が検出した各モータ６１〜６６の角度である。
【００３６】
ステップＳ５では、制御部４１は、マトリクスＭＴと位置関係データＲとに基づいて、ロボット座標における視覚センサ２の視野Ｖｗの中央位置からワークＷの特徴点Ｐ０へのベクトルＲＲを算出する（以下の数３参照）。すなわち、ツール座標における制御点Ｐｃと視野Ｖｗの中央位置との位置関係を示すベクトルである位置関係データＲをロボット座標に変換する。
【００３７】
【数３】
2010149225.tif 000005
【００３８】
ステップＳ６では、制御部４１は、制御点Ｐｃの現在位置Ｐを検出する。ここで、制御部４１は、エンコーダ７１〜７６が検出した各モータ６１〜６６の現在の角度Θから制御点Ｐｃの現在位置Ｐを算出する。すなわち、制御点Ｐｃの現在位置Ｐは、各モータ６１〜６６の現在の角度Θの関数で表される。
【００３９】
ステップＳ７では、制御部４１は、制御点Ｐｃの現在位置Ｐと、ベクトルＲＲとに基づいて、ロボット座標での制御点Ｐｃの目標位置ＰＰを算出する（以下の数４参照）。
【００４０】
【数４】
2010149225.tif 000006
【００４１】
ステップＳ８では、制御部４１は、制御点Ｐｃを目標位置ＰＰに移動させるようにロボット１に指令を送る。
【００４２】
ステップＳ９において、制御点Ｐｃが目標位置ＰＰに到達したか否かが判断される。制御点Ｐｃが目標位置ＰＰに到達した場合には、位置合わせ制御が終了する。このとき、図１０に示すように、ワークＷの特徴点Ｐ０は視覚センサ２の視野Ｖｗの中央位置に移動しており、ワークＷの特徴点Ｐ０は視覚センサ２の視野Ｖｗ内に位置している。また、図７（ａ）に示すように、視覚センサ２の視野の中央位置にワークＷの特徴点Ｐ０が位置する画像が視覚センサ２によって取得される。
【００４３】
〔特徴〕
このロボットシステムでは、教示作業の開始時において、上述した位置合わせ制御を行うことで容易に教示作業を行うことができる。この際、オペレータは、ロボット１の制御点ＰｃをワークＷの特徴点Ｐ０に合わせる作業を行えばよい。そして、オペレータが設定ボタンを押すことにより、ワークＷの特徴点Ｐ０が視覚センサ２の視野の中央位置に移動するようにロボット１が自動的に制御される。ここで、ロボット１の制御点ＰｃとワークＷの特徴点Ｐ０とはオペレータが直接的に視認することができるため、ワークＷの特徴点Ｐ０が視覚センサ２の視野外に位置している場合であっても、オペレータは上記の作業を容易に行うことができる。これにより、このロボットシステムでは、教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができる。
【００４４】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るロボットシステムにおける位置合わせ制御を図１１のフローチャートに基づいて説明する。なお、ロボットシステムの構成については第１実施形態と同様である。なお、本実施形態では、事前に、ワークＷの特徴点Ｐ０が視覚センサ２の視野Ｖｗ内に位置しているものとする。
【００４５】
まず、ステップＳ１１では、オペレータは、教示装置５に設けられた設定ボタンを押す。
【００４６】
すると、ステップＳ１２において、予め記憶部３２に格納されている位置関係データＭ（以下の数５参照）を読み出す。位置関係データＭは、ツール座標とセンサ座標との姿勢関係を表すマトリクスである。溶接トーチ１５と視覚センサ２とは互いに固定的に設けられているため、位置関係データＭは、ロボットシステムの設計時又は製造時に求めることができる。
【００４７】
【数５】
2010149225.tif 000007
【００４８】
ステップＳ１３では、制御部４１は、ワークＷの特徴点Ｐ０の視野Ｖｗの中央位置からの位置Vs＝（Xｗ，Yw，０）を取得する。ここでは、制御部４１は、画像処理装置３が検出したセンサ座標におけるワークＷの特徴点Ｐ０の位置（Xｗ，Yw）から上記Ｖｓを算出する。
【００４９】
ステップＳ１４では、制御部４１は、視覚センサ２の視野Ｖｗの中央位置からのワークＷの特徴点Ｐ０の位置Ｖｓと、位置関係データＭとに基づいて、ツール座標における視覚センサ２の視野Ｖｗの中央位置からワークＷの特徴点Ｐ０へのベクトルＲＳを算出する（以下の数参照）
【００５０】
【数６】
2010149225.tif 000008
【００５１】
ステップＳ１５では、制御部４１は、ロボット１の各モータ６１〜６６の現在の角度からツール座標・ロボット座標変換マトリクスＭＴを算出する（以下の数７参照）。
【００５２】
【数７】
2010149225.tif 000009
【００５３】
なお、要素 mtij (ij=1~3) は各モータ６１〜６６の現在の角度Θの関数であり、θ１〜θ６は、上述したエンコーダ７１〜７６が検出した各モータ６１〜６６の角度である。
【００５４】
ステップＳ１６では、制御部４１は、ツール座標における視覚センサ２の視野Ｖｗの中央位置からワークＷの特徴点Ｐ０へのベクトルＲＳとツール座標・ロボット座標変換マトリクスＭＴとに基づいて、ロボット座標における視覚センサ２の視野Ｖｗの中央位置からワークＷの特徴点Ｐ０へのベクトルＲＲを算出する（以下の数８参照）。すなわち、視覚センサ２の視野Ｖｗの中央位置からワークＷの特徴点Ｐ０へのベクトルをツール座標からロボット座標に変換する。
【００５５】
【数８】
2010149225.tif 000010
【００５６】
ステップＳ１７では、制御部４１は、制御点Ｐｃの現在位置Ｐを検出する。ここで、制御部４１は、エンコーダ７１〜７６が検出した各モータ６１〜６６の現在の角度Θから制御点Ｐｃの現在位置Ｐを算出する。すなわち、制御点Ｐｃの現在位置Ｐは、各モータ６１〜６６の現在の角度Θの関数で表される。
【００５７】
ステップＳ１８では、制御部４１は、制御点Ｐｃの現在位置Ｐと、ベクトルＲＲとに基づいて、ロボット座標での制御点Ｐｃの目標位置ＰＰを算出する（以下の数９および図１２参照）。
【００５８】
【数９】
2010149225.tif 000011
【００５９】
ステップＳ１９では、制御部４１は、制御点Ｐｃを目標位置ＰＰに移動させるようにロボット１に指令を送る。
【００６０】
ステップＳ２０において、制御点Ｐｃが目標位置ＰＰに到達したか否かが判断される。制御点Ｐｃが目標位置ＰＰに到達した場合には、位置合わせ制御が終了する。このとき、上記の第１実施形態と同様に、図１０に示すように、ワークＷの特徴点Ｐ０は視覚センサの視野Ｖｗの中央位置に移動しており、ワークＷは視覚センサ２の視野Ｖｗ内に位置している。これにより、図７（ａ）に示すように、視野Ｖｗの中央位置にワークＷの特徴点Ｐ０が位置する画像が視覚センサ２によって取得される。
【００６１】
〔特徴〕
このロボットシステムでは、ワークＷが視覚センサ２の視野Ｖｗ内に位置している状態においてオペレータが設定ボタンを押すと、ワークＷの特徴点Ｐ０が視覚センサ２の視野Ｖｗ内の中央位置に移動するようにロボット１が自動的に制御される。よって、このロボットシステムでは、教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができる。
【００６２】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るロボットシステムにおける位置合わせ制御では、第１実施形態における位置合わせ制御と、第２実施形態における位置合わせ制御とが連続して行われる。すなわち、図８のフローチャートのステップＳ９の後に、図１１のフローチャートのステップＳ１２以降の処理が行われる。なお、ロボットシステムの構成については第１実施形態と同様である。
【００６３】
本実施形態におけるロボットシステムでは、ワークＷの特徴点Ｐ０が視覚センサ２の視野外に位置している場合であっても、ワークＷの特徴点Ｐ０を視覚センサ２の視野Ｖｗ内に容易に移動させることができる。また、ステップＳ９の実行後に、ワークＷの特徴点Ｐ０の位置が視覚センサ２の中央位置からずれていたとしても、ステップＳ１２以降の処理によって、ワークＷの特徴点Ｐ０の位置を修正して、視覚センサ２の中央位置に精度よく移動させることができる。このため、このロボットシステムでは、教示作業をさらに精度よく行うことができる。
【００６４】
＜他の実施形態＞
（ａ）ロボットシステムの構成および制御方法は、上記のものに限られず本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、ロボット１の構造は上記のものに限られず、例えばワークＷを掴んで移動させるハンドリングロボットなどの別種のロボットが用いられてもよい。また、視覚センサ２の構成および画像処理装置３による画像処理方法は上記のものに限られない。例えば明るさ情報を処理する二次元的な視覚センサと画像処理装置でも良いし、複数のパターン光を投影して三次元座標を求めるような視覚センサに対しても適用可能である。
【００６５】
（ｂ）上記の実施形態では、記憶部３２は、画像処理装置３に設けられているが、ロボットコントローラ４などの他の装置に設けられてもよい。
【００６６】
（ｃ）上記の実施形態では、教示装置５に設けられた設定ボタンが押されることによって、位置合わせ制御が開始されているが、設定ボタンに代えて別の操作部材が設けられてもよい。
【００６７】
（ｄ）視覚センサ２の視野Ｖｗ内の特定位置は、中央位置に限らず視野Ｖｗ内の別の位置であってもよい。
【００６８】
（ｅ）ロボット１の制御点Ｐｃは、溶接トーチ１５の先端ではなく、視覚センサ２に対する位置関係が変化しない他の位置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、教示作業を精度よく且つ効率よく行うことができる効果を有し、ロボットシステム、ロボットシステムの制御装置および制御方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ロボットシステムの構成を示す概略図。
【図２】ロボットシステムの構成を示すブロック図。
【図３】ロボットの構成およびロボット座標を示す図。
【図４】溶接トーチおよび視覚センサを示す図。
【図５】視覚センサの構成および取得される画像の一例を示す図。
【図６】画像処理装置による画像処理の一例を示す図。
【図７】画像処理装置によるワークＷの特徴点の検出例を示す図。
【図８】第１実施形態に係る位置合わせ制御を示すフローチャート。
【図９】位置合わせ制御の開始時における溶接トーチとワークＷの特徴点の位置を示す図。
【図１０】位置合わせ制御の完了時におけるワークＷの特徴点と視覚センサの視野を示す図。
【図１１】第２実施形態に係る位置合わせ制御を示すフローチャート。
【図１２】ロボット座標における、制御点Ｐｃの現在位置Ｐと、視野Ｖｗの中央位置からワークＷの特徴点Ｐ０へのベクトルＲＲと、制御点Ｐｃの目標位置ＰＰと、の関係を示す図。
【符号の説明】
【００７１】
１    ロボット
２    視覚センサ
５    教示装置
３２  記憶部
４１  制御部
【図１】
2010149225.tif 000012
【図２】
2010149225.tif 000013
【図３】
2010149225.tif 000014
【図４】
2010149225.tif 000015
【図５】
2010149225.tif 000016
【図６】
2010149225.tif 000017
【図７】
2010149225.tif 000018
【図８】
2010149225.tif 000019
【図９】
2010149225.tif 000020
【図１０】
2010149225.tif 000021
【図１１】
2010149225.tif 000022
【図１２】
2010149225.tif 000023