(57)【要約】      （修正有）【課題】ティーチングが容易なロボットのハンドリングアームの位置補正方法を提供すること。【解決手段】コンベア１によって送られるワークＷをセンサー２で検出する第１ステップと、ワークＷを目標位置Ｐ１の近傍に停止させる第２ステップと、第１ステップで検出された検出信号に基づいて、目標位置Ｐ１の上方に固定されたＣＣＤカメラ４でワークＷを撮影する第３ステップと、撮影された画像の画像データを画像処理部で処理し、ワークＷの停止位置を算出する第４ステップと、算出された停止位置データに基づいて、ハンドリングアーム７ａが補正された位置でワークＷを吸着保持する第５ステップと、からなり、停止位置データが、任意のカメラ原点に対するワークＷの少なくとも２箇所の縁部の位置座標から算出されたものであるロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法である。【選択図】図１
2013173196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを吸着保持する際のロボットのハンドリングアームの位置補正方法であって、
コンベアによって送られるワークをセンサーで検出する第１ステップと、
前記ワークを目標位置の近傍に停止させる第２ステップと、
前記第１ステップで検出された検出信号に基づいて、前記目標位置の上方に固定されたＣＣＤカメラで前記ワークを撮影する第３ステップと、
撮影された画像の画像データを画像処理部で処理し、ワークの停止位置を算出する第４ステップと、
算出された停止位置データに基づいて、前記ハンドリングアームが補正された位置で前記ワークを吸着保持する第５ステップと、からなり、
前記停止位置データが、任意のカメラ原点に対する前記ワークの少なくとも２箇所の縁部の位置座標から算出されたものであるロボットのハンドリングアームの位置補正方法。
【請求項２】
前記ハンドリングアームが水平移動及び回転自在となっている請求項１記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法。
【請求項３】
前記コンベアの移動方向にはマグネットが設けられており、前記検出信号に基づいて、前記マグネットが磁力により前記ワークを目標位置の近傍に停止させる請求項１又は２に記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法。
【請求項４】
前記縁部が前記ワークの角部である請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法。
【請求項５】
前記第１ステップの前に、
任意に前記目標位置を設定する設定ステップと、
該目標位置で前記ワークを吸着保持するように前記ハンドリングアームに動作をティーチングするティーチングステップと、
を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットのハンドリングアームの位置補正方法に関し、更に詳しくは、ロボットに対してのティーチングが容易であると共に、搬送効率にも優れるロボットのハンドリングアームの位置補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス加工においては、一般にロボットが用いられ、該ロボットによりワークが順次連続的に搬送される。
ここで、ロボットには、本加工前にティーチング操作が行われ、これに基づいてロボットは、目標位置のワークを搬送するようになる。
【０００３】
ところで、例えば、ワークが目標位置からずれた位置に配置された場合、ロボットは、ずれた位置でワークを吸着保持し、そのまま搬送してしまう。すなわち、ピックアップ精度が悪くなるのである。そうすると、結果的に、プレス加工品の品質不良が生じたり、場合によってはプレス装置の金型が破損してしまう事態が生じる。
【０００４】
これに対し、ワークを正確な目標位置に位置決めする方法が検討されている。例えば、ワークを、搬出コンベアの下流直下に位置する複数のセンタリング装置で位置決めし、複数のプレスサイクル毎に複数のセンタリング装置に位置決めされたワークを複数の積込ロボットにより取り上げてパレットに積み込む構成とするワーク積込装置が知られている（特許文献１又は２参照）。
このように、ワークの位置決めは、センタリング装置を用いれば、的確に行うことができる。
【０００５】
ところが、センタリング装置を用いてワークの位置決めを行うと、ワークの側面にセンタリング装置が当接されることになるため、ワークに傷が付くという欠点がある。特に、ワークの厚みが薄く、比較的軟らかい素材の場合、傷が付き易い。すなわち、この場合、正確な位置のワークをロボットで搬送したとしても結果的に品質に関しては不良となってしまう。
【０００６】
このような状況の中、ロボットに対してワークに設定された目標位置をティーチングする際に、目標位置を基準として設けられた目標マークを撮像部により撮像して、当該撮像した目標マークと撮像部の撮像範囲の基準位置とから、ロボットハンドと目標位置との相対的な位置ズレを認識する認識ステップと、認識した位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御してロボットハンドの位置を補正する第１の位置補正ステップと、を備える位置補正方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２０５３３１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５３３２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８８４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献３記載の位置補正方法におけるティーチング及び制御は、操作者が、ロボットに対して、ロボットハンドの作業時の目標位置をティーチングする必要があり、特に、ロボット及びカメラの作業時の目標位置を一致させる必要がある。また、操作者が、マニュアルでロボットの関節の駆動させる必要がある。これらの操作は、いずれも極めて困難であり、操作に熟練を要するという欠点がある。
また、ティーチング及び制御には時間がかかり、ロボットの装置停止時間が長くなるので、搬送効率が悪くなるという欠点がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ティーチングが容易であり、位置補正された位置でワークを吸着保持できると共に、搬送効率にも優れるロボットのハンドリングアームの位置補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、目標位置の近傍にワークを停止させるようにし、且つその目標位置の上方にＣＣＤカメラを固定し、該ＣＣＤカメラで撮影したワークの画像から、ワークの正確な位置を算出し、その停止位置データに基づいて、ハンドリングアームがワークを吸着保持する位置を補正することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明は、（１）ワークを吸着保持する際のロボットのハンドリングアームの位置補正方法であって、コンベアによって送られるワークをセンサーで検出する第１ステップと、ワークを目標位置の近傍に停止させる第２ステップと、第１ステップで検出された検出信号に基づいて、目標位置の上方に固定されたＣＣＤカメラでワークを撮影する第３ステップと、撮影された画像の画像データを画像処理部で処理し、ワークの停止位置を算出する第４ステップと、算出された停止位置データに基づいて、ハンドリングアームが補正された位置でワークを吸着保持する第５ステップと、からなり、停止位置データが、任意のカメラ原点に対するワークの少なくとも２箇所の縁部の位置座標から算出されたものであるロボットのハンドリングアームの位置補正方法に存する。
【００１２】
本発明は、（２）ハンドリングアームが水平移動及び回転自在となっている上記（１）記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法に存する。
【００１３】
本発明は、（３）コンベアの移動方向にはマグネットが設けられており、検出信号に基づいて、マグネットが磁力によりワークを目標位置の近傍に停止させる上記（１）又は（２）に記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法に存する。
【００１４】
本発明は、（４）縁部がワークの角部である上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法に存する。
【００１５】
本発明は、（５）第１ステップの前に、任意に目標位置を設定する設定ステップと、該目標位置でワークを吸着保持するようにハンドリングアームに動作をティーチングするティーチングステップと、を備える上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のロボットのハンドリングアームの位置補正方法に存する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のロボットのハンドリングアームの位置補正方法においては、ワークを目標位置の近傍で停止させ、ＣＣＤカメラで該ワークを撮影し、ワークの位置ずれを算出し、その停止位置データに基づいて、ハンドリングアームがワークを吸着保持する位置を補正することにより、補正された位置（以下「補正位置」ともいう。）でワークを吸着保持できる。
これにより、ワークのピックアップ精度が優れ、プレス加工品の品質不良の発生を防止し、且つ搬送効率も向上する。
【００１７】
このとき、本発明のロボットのハンドリングアームの位置補正方法においては、センサーを用いるので、タイミングを計ってＣＣＤカメラでワークを撮影することができる。
また、ワークの位置ずれを、任意のカメラ原点に対する撮影されたワークの少なくとも２箇所の縁部（好ましくは、角部）の位置座標から算出するので、測定誤差が極めて小さくなり、より精度の高い停止位置データが得られる。
【００１８】
本発明のロボットのハンドリングアームの位置補正方法においては、コンベアの移動方向にマグネットが設けられている場合、マグネットの磁力により、上方にＣＣＤカメラが固定された目標位置の近傍にワークを確実に停止させることができる。
【００１９】
本発明のロボットのハンドリングアームの位置補正方法においては、ＣＣＤカメラを固定し、且つセンサーを用いてワークを目標位置の近傍に停止させるので、ロボットの作業時の目標位置をカメラの撮影時の目標位置に一致させる必要がない。すなわち、ロボットに対して、ハンドリングアームの作業時の目標位置をティーチングすれば良いだけなので、ティーチングが極めて容易となる。なお、目標位置は、任意に定めることができる。
【００２０】
本発明のロボットのハンドリングアームの位置補正方法においては、ハンドリングアームが水平移動及び回転自在となっている場合、補正位置までの移動がスムーズであり、ワークを補正位置で確実に吸着保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法が用いられる搬送装置を示す概略図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法における制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法において画像データからワークの停止位置の停止位置データを算出する方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法が用いられる搬送装置を示す概略図である。
図１に示すように、ロボットのハンドリングアームの位置補正方法が用いられる搬送装置１０は、コンベア１と、該コンベア１によって送られるワークＷを検出するセンサー２と、コンベア１の移動方向に設けられワークＷを停止させるマグネット３と、該マグネット３の上方に固定されたＣＣＤカメラ４と、マグネット３により停止されたワークＷをハンドリングアーム７ａで吸着保持し搬送するロボット７と、搬送されたワークＷを載置するスタック５と、を備える。
【００２４】
上記搬送装置１０によれば、ハンドリングアーム７ａがコンベア１によって送られるワークを吸着保持し、搬送することができる。
例えば、１枚のワークに切断するシャーリング工程や、１枚のワークずつ洗浄する洗浄工程の後、該搬送装置１０を用いることにより、複数枚が精度良く積み重なったスタック５とすることができる。
【００２５】
次に、搬送装置１０を用いて、ワークＷを吸着保持する際のハンドリングアーム７ａの位置補正方法について説明する。
図２は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法を説明するフローチャートである。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法は、任意に目標位置Ｐ１を設定する設定ステップＳＡと、該目標位置Ｐ１でワークＷを吸着保持するようにハンドリングアーム７ａに動作をティーチングするティーチングステップＳＢと、コンベア１によって送られるワークＷをセンサー２で検出する第１ステップＳ１と、ワークＷを目標位置Ｐ１の近傍に停止させる第２ステップＳ２と、第１ステップＳ１で検出された検出信号に基づいて、目標位置Ｐ１から一定距離離れた上方に固定されたＣＣＤカメラ４でワークＷを撮影する第３ステップＳ３と、撮影された画像の画像データを画像処理部で処理し、ワークＷの停止位置を算出する第４ステップＳ４と、算出された停止位置データに基づいて、ハンドリングアーム７ａが補正された位置でワークＷを吸着保持する第５ステップＳ５と、からなる。
【００２６】
以下、各ステップについて更に詳細に説明する。
（設定ステップ）
設定ステップＳＡは、コンベア１における目標位置Ｐ１を任意に設定するステップである。
【００２７】
目標位置Ｐ１は、コンベア１上のワークＷを停止させる目標となる位置であり、ロボット７が該ワークＷを取り出す目標となる位置である。
また、ロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法においては、目標位置Ｐ１を基準に、後述するセンサー２、マグネット３、ＣＣＤカメラ４及びロボット７が位置決めされることになる。
【００２８】
（ティーチングステップ）
ティーチングステップＳＢは、目標位置Ｐ１でワークＷを吸着保持するようにハンドリングアーム７ａに動作をティーチングするステップである。すなわち、ロボット７のハンドリングアーム７ａを、上記目標位置Ｐ１に向かって移動させ、その位置を記憶させるステップである。ちなみに、この状態でハンドリングアーム７ａを作業させると、ハンドリングアーム７ａは、目標位置Ｐ１に停止されたワークを吸着保持し、搬送することになる。
【００２９】
ここで、上述したように、目標位置Ｐ１は、任意に定められるものである。このため、例えば、ハンドリングアーム７ａがコンベア１上のワークＷを吸着保持する位置を目標位置Ｐ１とすればよい。このように、ハンドリングアーム７ａがワークＷを吸着保持する位置をそのまま目標位置Ｐ１とすれば、ハンドリングアーム７ａの動作のティーチングが極めて容易となる。
【００３０】
（第１ステップ）
第１ステップＳ１は、コンベア１によって、任意の速度で送られるワークＷを、センサー２で検出するステップである。
ここで、センサー２としては、特に限定されず、例えば、近接センサー、光電センサー等が適宜用いられる。
【００３１】
図３は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法における制御を説明するためのフローチャートである。
図３に示すように、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法においては、センサー２がワークＷを検出すると、その検出信号がシーケンサー２０に送信されることになる。
【００３２】
（第２ステップ）
第２ステップＳ２は、ワークＷを目標位置Ｐ１の近傍に停止させるステップである。なお、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法においては、ワークＷを停止させる手段として、コンベア１の移動方向に設けられたマグネット３が用いられる。
【００３３】
第２ステップＳ２においては、コンベア１によってワークＷが送られ、ワークＷに設けられたマグネット３の位置で、該マグネットの磁着力により、ワークＷが停止されることになる。このとき、ワークＷが停止される停止位置は、目標位置Ｐ１からずれた位置となっていてもよい。なお、マグネット３のＯＮ／ＯＦＦは、コンベアのＯＮ／ＯＦＦに対応している。
【００３４】
（第３ステップ）
第３ステップＳ３は、センサー２で検出された検出信号に基づいて、目標位置Ｐ１の上方に固定されたＣＣＤカメラ４で停止位置に停止したワークＷを撮影するステップである。
【００３５】
第３ステップＳ３において、シーケンサー２０は、センサー２からの検出信号を受信すると、ＣＣＤカメラ４に、ワークＷを撮影させるための指令信号を送信する。なお、センサー２からの検出信号を受信した後、シーケンサー２０が指令信号を送信するタイミングは、ユーザーが自由に設定できる。これにより、コンベア１の長さ、コンベア１によって送られるワークＷの速度等に合わせ、タイミングを計ってワークＷを撮影することができる。
【００３６】
そして、ＣＣＤカメラ４は、所定のタイミングで指令信号を受信すると、ワークＷを撮影する。このとき、ＣＣＤカメラ４が撮影可能な領域（以下「撮影領域」という。）に、ワークＷの全体が含まれていなくてもよい。すなわち、後述するように、少なくともワークＷの一部が撮影領域にあればよい。これにより、ワークＷの停止位置の自由度が広がる。
【００３７】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法においては、センサー２を用いてワークＷを目標位置Ｐ１の近傍である停止位置に停止させ、且つ、少なくともワークＷの一部（例えば、ワークＷの縁部）が撮影領域にあればよいので、ＣＣＤカメラ４の撮影時の目標を目標位置Ｐ１に一致させるティーチングは不要となる。
【００３８】
（第４ステップ）
第４ステップＳ４は、撮影された画像の画像データをコンピュータの画像処理部２１で処理し、ワークの停止位置Ｗの停止位置データを算出するステップである。
【００３９】
上記停止位置データは、所定のビジョンパターンにおいて、任意のカメラ原点に対する画像データにあるワークＷの少なくとも２箇所の縁部の位置座標から算出される。なお、縁部についても任意に定めることができるが、縁部は、ワークＷの角部であることが好ましい。この場合、測定誤差が極めて小さくなるので、より精度の高い停止位置データが得られる。
【００４０】
ここで、目標位置Ｐ１のワークＷ１と、停止位置Ｐ２で停止したワークＷ２とを用いて停止位置データをコンピュータで算出する方法について説明する。
図４は、本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法において画像データからワークの停止位置の停止位置データを算出する方法を説明するための概略図である。
図４に示すように、停止位置Ｐ２で停止したワークＷ２は、目標位置Ｐ１のワークＷ１を傾かせ、仮想のワークＷ３とし、仮想のワークＷ３を平行にスライドさせた位置となっている。
【００４１】
まず、ロボットのハンドリングアームの作業時の目標位置から算出される任意のロボット座標を、カメラ原点としてコンピュータに登録する。
そして、カメラ原点の座標を（０，０）とした場合、目標位置Ｐ１のワークＷ１に対して、停止位置Ｐ２のワークＷ２の傾きθを算出する。
傾きθは、目標位置Ｐ１のワークＷ１の左下角部Ｋ１の座標（０，０）及び右下角部Ｋ２の座標（ｘ１，ｙ１）と、仮想のワークＷ３の左下角部Ｋ１の座標（０，０）及び右下角部Ｋ２の座標（ｘ２，ｙ２）と、から算出される。
そして、位置は、停止位置Ｐ２のワークＷ２の左下角部Ｋ１の座標（ｘａ，ｙａ）及び右下角部Ｋ２の座標（ｘ３，ｙ３）と、仮想のワークＷ３の左下角部Ｋ１の座標（０，０）及び右下角部Ｋ２の座標（ｘ２，ｙ２）と、から算出される。
これらのことにより、ｘ軸方向、ｙ軸方向及び傾きθの停止位置データが得られる。なお、上記カメラ原点の座標を（０，０）としたが、異なる位置であってもよい。この場合、カメラ原点の座標の値を全ての値から単に加減すればよい。
【００４２】
（第５ステップ）
第５ステップＳ５は、算出された停止位置データをロボット制御盤２７が受信し、該停止位置データに基づいて、ハンドリングアーム７ａが補正された位置でワークＷを吸着保持するステップである。
【００４３】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法においては、ハンドリングアーム７ａが水平移動及び回転自在となっている。これにより、上述したｘ軸方向、ｙ軸方向及び傾きθの停止位置データに対応して、ハンドリングアーム７ａを水平移動及び回転させることができ、補正位置までの移動がスムーズとなる。また、ワークＷを補正位置で確実に吸着保持することが可能となる。
【００４４】
こうして、吸着保持されたワークＷは、ロボット７により、搬送され、例えば複数枚が精度良く積み重なったスタック５とすることができる。なお、本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法は、ワークＷ毎に連続して行われる。
【００４５】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法によれば、上述した操作が繰り返されることにより、ワークのピックアップ精度が向上し、プレス加工品の品質不良の発生を防止し、且つ搬送効率も向上することになる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法において、ワークＷの形状としては、矩形状が図４に示されているが、これに限定されない。
【００４８】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法においては、ワークＷを停止させる手段として、コンベア１の移動方向に設けられたマグネット３を用いているが、これに限定されず、バキュームカップ等のエア吸着等であってもよい。
【００４９】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法においては、ハンドリングアーム７ａが水平移動及び回転自在となっているが、これに限定されるものではない。
【００５０】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアーム７ａの位置補正方法においては、停止位置データをワークＷの少なくとも２箇所の角部の位置座標から算出しているが、位置座標が設定可能であれば、角部に限定されない。例えば、角ではない縁部、ワーク内の穴形状部等であってもよい。
【００５１】
本実施形態に係るロボットのハンドリングアームの位置補正方法において、第２ステップＳ２では、センサー２からの検出信号に因らずに、ワークＷを目標位置Ｐ１の近傍に停止させているが、センサー２からの検出信号に基づいて、シーケンサー２０を介して、ワークＷを目標位置Ｐ１の近傍に停止させてもよい。
この場合、コンベア１の長さ、コンベア１によって送られるワークＷの速度等に合わせ、タイミングを計ってワークＷを目標位置Ｐ１の近傍に停止させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のロボットのハンドリングアームの位置補正方法は、プレス加工の分野で用いられる。特に、ワークＷをピックアップ精度良く搬送したい場合に好適である。本発明のロボットのハンドリングアームの位置補正方法によれば、ティーチングが容易であり、位置補正された位置でワークを吸着保持できると共に、搬送効率にも優れる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・コンベア
２・・・センサー
３・・・マグネット
４・・・ＣＣＤカメラ
５・・・スタック
７・・・ロボット
７ａ・・・ハンドリングアーム
１０・・・搬送装置
２０・・・シーケンサー
２１・・・画像処理部
２７・・・ロボット制御盤
Ｋ１・・・左下角部
Ｋ２・・・右下角部
Ｐ１・・・目標位置
Ｐ２・・・停止位置
Ｓ１・・・第１ステップ
Ｓ２・・・第２ステップ
Ｓ３・・・第３ステップ
Ｓ４・・・第４ステップ
Ｓ５・・・第５ステップ
ＳＡ・・・設定ステップ
ＳＢ・・・ティーチングステップ
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３・・・ワーク
【図１】
2013173196.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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