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JP2004508954A - Positioning devices and systems - Google Patents
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JP2004508954A
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JP2002527722A
アレクサンダー、リチャード・ジョン・レニー
グーチ、リチャード・マイケル
シェリダン、マイルス
ビ−エイイ−　システムズ　パブリック　リミテッド　カンパニ−ＢＡＥ　ＳＹＳＴＥＭＳ　ｐｌｃ
2000-09-13 Priority to GB0022444A priority Critical patent/GB0022444D0/en
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2001-08-30 Priority to PCT/GB2001/003878 priority patent/WO2002023121A1/en
2004-03-25 Publication of JP2004508954A publication Critical patent/JP2004508954A/en
計算機支援製造において使用するための位置決め装置であって、第１の部品（２；２３）の位置および配向に関係する情報を生成するようにされている少なくとも１つの測定手段（４，５，６ａ，６ｂ）、生成された情報を受取るようにされているプロセッサ手段（５）、およびプロセッサ手段に応答して第１の部品をマニピュレートするようにされている第１の処理手段（２１）を含み；該少なくとも１つの測定手段（３，５，６ａ，６ｂ；４，５，６ａ，６ｂ）がさらに、第１の部品から離れている第２の部品（１；２４）の位置および配向に関係する情報を生成するようにされていることと、該プロセッサ手段がさらに、第２の部品の測定された位置および配向に対して第１の部品の位置および配向を求めるようにされていることと、 A positioning device for use in a computer-aided manufacturing, the first part (2; 23) at least one measuring means is adapted to generate information relating to the position and orientation of (4,5,6A , 6b), wherein the processor means are adapted to receive the generated information (5), and the first processing means being adapted to manipulate the first component in response to the processor means (21) ; the at least one measuring means (3,5,6a, 6b; 4,5,6a, 6b) further second component that is remote from the first component; related to the position and orientation of the (1 24) and that it is adapted to generate information, and that said processor means further being for the measured position and orientation of the second part to determine the position and orientation of the first component , 第１の処理手段が、第１の部品の求めた相対的位置および配向に依存して、第２の部品に対する所定の位置および配向へ第１の部品をマニピュレートするようにされていることとを特徴とする位置決め装置。 The first processing means, depending on the relative position and orientation determined in the first part, and that it is the first component to a predetermined position and orientation to be manipulated relative to the second component positioning device according to claim.
発明の属する技術分野本発明は、限定はしないが、とくに大形の工業用の製造において、“一緒にまとめる（ｐｕｔｔｉｎｇ ｔｏｇｅｔｈｅｒ）”アッセンブリ動作におけるように、一方の部品を他方の部品に関係して位置決めする装置および方法に関する。 TECHNICAL FIELD THE INVENTION The present invention relates, but is not limited to, in particular, the production of a large industrial, "together summarized (putting together)" as in the assembly operation, the relationship between the one part to the other part an apparatus and method for positioning.
従来の技術航空機産業または造船所ドックにおいて採用されているような、従来の大形の工業用のアッセンブリプロセスにおいて、部品を大形製造物にアッセンブルするか、または幾何学的に制御されたやり方で大形構造を機械加工することが頻繁に要求されている。 Such as those employed in the prior art aircraft industry or shipyard docks, in conventional assembly processes for large industrial, or assembled parts to large product, or in geometrically controlled manner It is machined large structures are frequently required.
航空機の胴体部分または船体（ハル）のような、構造を現場でアッセンブルする大形構造の場合は、構造または構造上の局所的な領域の実際の位置および配向は正確には分からない。 Such as fuselage parts or hull of the aircraft (Hull), in the case of large structures that assemble the structure in the field, the actual position and orientation of a local region on the structure or structures are not known exactly. この問題は、このような構造が自身の重みを受けて曲がり、その結果局所的な領域の正確な位置および配向についてより不確実になるといった事実のために悪化することが多い。 This problem is bent such structures are subjected to the weight of itself, often exacerbated due to the fact such a result is more uncertain the exact location and orientation of a local region.
さらに、このような構造は大きいために、ロボットまたは機械を使用して、このような構造をアッセンブルまたは製造して、構造を生成しなければならない。 Furthermore, in order such structure is large, using a robotic or mechanical, such a structure assembled or manufactured, must generate the structure. このようなロボットおよび機械の位置および配向も正確には分からない。 Such a position and orientation of the robot and the machine also do not know exactly. これは、生産ラインのアッセンブリプロセスにおいて使用されるロボットの位置が正確に分かっているのとは対照的であり、ロボットが物品をアッセンブルする生産ラインの一定の位置で装着され、このようなロボットおよび機械の位置および配向は正確に位置決めされる。 This is as the position of the robot used in the assembly process of the production line is known exactly in contrast, the robot is mounted at a fixed position of the production line for assembling an article, such robots and position and orientation of the machine is accurately positioned. したがって、生産ラインおよび他の自動アッセンブリ（組立て）プロセスに従来から適用されてきた非天測位置推定技術（一般に推測技術と呼ばれる ；ｄｅａｄ ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）は、通常は大規模なアッセンブリプロセスには適していない。 Therefore, production lines and other automated assembly (assembly) process non celestial position estimation techniques have been applied conventionally (commonly referred to as guessing technique; dead reckoning Techniques) is usually not suitable for large scale assembly processes .
ロボットはアッセンブルまたは機械加工される構造の周りを正確に移動できるようにガントリを使用してもよい。 The robot may be used gantry for movement accurately around the structure to be assembled or machined. しかしながらアッセンブルされる構造が大形であるときは、ガントリの使用は実行不可能であることが多い。 However, when the structure to be assembled is large, it is often used in the gantry is impractical. その理由は、位置の正確性を高く維持するために、ガントリは相当に剛性でなければならないからである。 The reason is that in order to maintain a high accuracy of the position, the gantry is because must be fairly stiff. しかしながらアッセンブルされた構造が非常に大形であるときは、十分に大きくかつ十分に剛性であるガントリを製造するのは、その困難さとコスト高であることによって妨げられている。 However, when assembled structure is very large, the to produce a sufficiently large and sufficiently rigid gantry has been hampered by its difficult and costly.
大形構造の局所領域上で使用して、構造の基準点を捕らえるためにジグおよびテンプレートを作り、アッセンブリまたは機械加工する位置を規定する別の点を位置付けることができる。 Use on a localized area of ​​the large structure, make jigs and templates to capture the reference point of the structure, it is possible to position the different points defining the assembly or machining position. しかしながら、構造（物）上でジグを正確に位置決めすること自体が、問題の構造の形状およびタイプに依存して、重大な問題を発生する。 However, itself be used to accurately position the jig on structures (objects) is, depending on the shape and type of structure in question, it generates a serious problem. ジグを構造上に確実に位置決めできないときは、構造上に別の点を位置決めするにはジグはほとんど役にたたない。 When not reliably position the jig on the structure, to position different points on the structure jig Less almost useful.
通常、このような情況では、部品を大形の構造にアッセンブルするときは、最初にほぼ正確な位置にあったもののみついて部品がアッセンブリに供給される。 Typically, in such circumstances, when assembling the parts to large structures, parts with only the first one was in almost the exact position is supplied to the assembly. 部品および構造上に位置決めされている基準点を使用して、種々の測定を行うことができる。 Using a reference point that is positioned at the EC and structural, it is possible to perform various measurements. 次に再測定する前に、部品と構造の幾何学的関係を調整する。 Before then remeasured, adjusts the geometric relationships of the parts and structures. このために最終的なフィットには、測定および再調整に対する時間のかかる反復プロセスで決定される。 Eventually fit for this, is determined by an iterative process time consuming for measurement and readjustment.
したがって、一方の部品に対する他方の部品の位置を制御して、アッセンブリおよび製造作業を実行し、従来技術に関係する問題を克服する装置および方法が必要とされている。 Thus, by controlling the position of the other part with respect to one part, run the assembly and manufacturing operations, device and method that overcome the problems associated with the prior art is needed.
発明が解決しようとする課題本発明にしたがって、計算機支援製造（ＣＡＭ）において使用するための位置決め装置であって、第１の部品の位置および配向に関係する情報を生成するようにされている少なくとも１つの測定手段、生成された情報を受取るようにされているプロセッサ手段、およびプロセッサ手段に応答して第１の部品をマニピュレート（ｍａｎｉｐｕｌａｔｅ、操作の意）するようにされている第１の処理手段を含み；該少なくとも１つの測定手段がさらに、第１の部品から離れている第２の部品の位置および配向に関係する情報を生成するようにされていることと、該プロセッサ手段がさらに、第２の部品の測定された位置および配向に対して第１の部品の位置および配向を求めるようにされていることと、該第１の処理 Invention with object the invention is to solve, a positioning device for use in a computer aided manufacturing (CAM), it is adapted to generate information relating to the position and orientation of the first component at least one measuring unit, the processor means being adapted to receive the generated information, and manipulate the first component in response to the processor means first processing means being adapted to (Manipulate, meaning operation) hints; said at least one measuring means further with being adapted to generate information relating to the position and orientation of the second part remote from the first part, said processor means further first and that with respect to the measured location and orientation of the second component is to obtain the position and orientation of the first component, the first treatment 段が、第１の部品の求めた相対的位置および配向に依存して、第２の部品に対する所定の位置および配向へ第１の部品をマニピュレートするようにされていることとを特徴とする位置決め装置を提供する。 Positioning stages, depending on the relative position and orientation determined in the first part, and in that is the first component to a predetermined position and orientation to be manipulated relative to the second component to provide a device.
第１および第２の部品の位置および配向を測定し、第１の部品を第２の部品に対して移動することが要求されている具合を計算することによって、何れかの部品の位置または配向についての予備知識に依存せずに、第１の部品と第２の部品との間の幾何学的に最適なフィットを達成できることが好都合である。 The position and orientation of the first and second parts are determined by calculating the degree of moving is requested the first component to the second component, the position or orientation of any of the components without depending on prior knowledge of the, it is advantageous to geometrically optimal fit between the first and second parts can be achieved. したがって、本発明は、非天測位置推定技術が適していない情況において使用することができる。 Accordingly, the present invention can be used in the context of non-celestial position estimation technique is not suitable.
さらに、本発明は、製造および再調整に対する時間のかかる反復プロセスに依存しないプロセスにおいて、一方の部品を他方の部品に対して位置決めすることができる。 Furthermore, the present invention provides a process that does not rely on iterative process consuming time for manufacture and reconditioning, it is possible to position the one part against the other part. したがって時間のよりかからないやり方、またはより正確なやり方、あるいはこの両者のやり方で一方の部品を他方の部品に対して位置決めする可能性を高める。 Therefore increase the likelihood of locating more applied not approach time or more accurate manner, or one of the components in the manner of both with respect to the other part.
第１または第２の何れかの部品の位置および配向の測定は、第１または第２の部品の何れかの局所的な領域に対して行われることが好ましい。 Measurement of the position and orientation of the first or second one of the parts of, is preferably carried out with respect to the first or any localized region of the second part. したがって機械加工またはアッセンブルされる部品の相対的な領域の位置および配向の正確な測定が可能であり；したがって部品の一方または両方が規格に対応していても、２つの部品間のインターフェイスの局所的な幾何学的形状に対して幾何学的に最適なフィットを可能にすることができる。 Thus it is possible accurate measurement of the position and orientation relative area of ​​the part to be machined or assembled; be thus one or both of the parts correspond to the standard, the local of between two parts Interface It may enable geometrically ideal fit against geometric shapes.
本発明のシステムは、第１または第２の部品に関係するＣＡＤデータを記憶することが好ましい。 The system of the present invention, it is preferable to store CAD data related to the first or second component. ＣＡＤデータは、第１または第２の何れかの部品の位置および配向をこれらの部品上の選択された点の測定された位置から設定でき、“ベスト フィット（ｂｅｓｔ ｆｉｔ）”技術を使用して部品のＣＡＤモデルにフィットされ；部品の位置および配向を判断することが好都合である。 CAD data, the position and orientation of the first or second one of the parts of the configurable from the measured position of the selected point on these components, using the "best fit (best fit)" Technology it is fitted to the part of the CAD model; it is advantageous to determine the position and orientation of the part.
本発明の処理手段は、ロボットまたは類似のデバイスであり、したがって本発明の方法を自動化できることが好ましい。 Processing means of the present invention is a robot or similar device, thus it is preferable to automate the process of the present invention.
第１または第２の何れかの部品の位置および配向の測定は、写真測量（ホトグラメトリイ）システム、または同様の非接触の位置および配向測定デバイスで実行されることが好ましい。 Measurement of the position and orientation of the first or second one of parts is preferably performed by photogrammetry (Hotogurametorii) system or similar position and orientation measuring device contactless. このような技術は、アッセンブルまたは機械加工される部品の位置および配向の測定を６までの自由度で判断できることが好都合である。 Such techniques, it is advantageous to be able to determine the measurement of the position and orientation of the part to be assembled or machined degrees of freedom up to 6. さらに、測定は実時間で実行され、位置決めシステムを加速することができる。 Further, measurements are performed in real time, it is possible to accelerate the positioning system. さらに加えて、このようなシステムは処理手段の移動を妨害せずに実行でき、長距離において自由に機能することができる。 In addition, such systems can be run without interfering with the movement of the processing means can function freely in long distances.
写真測量法または類似の非接触測定方法を使用することよって、部品の位置および配向を測定する精度は処理手段の位置決めの絶対的な精度に依存しないが、その代わりに、ロボットの分解能（すなわち、ロボットのエンドエフェクタが動く最小の差動点）および写真測量システムの精度に依存することが好都合である。 I'll be using a non-contact method of measuring photogrammetry or similar, the accuracy of measuring the position and orientation of the component does not depend on the absolute precision of the positioning of the processing unit, instead, the resolution of the robot (i.e., it is convenient to rely on the minimum differential point) and accuracy of photogrammetry systems the end effector of the robot moves. したがって、分解能は高いが、位置決めにおける内在精度が低いといった特徴をもつロボットを使用できることを意味する。 Therefore, the resolution is higher, which means that you can use a robot having the characteristics such low inherent accuracy in positioning. さらに、ロボットは、所望の位置および配向でマニピュレートされることを保証するために剛性が高い必要はない。 Moreover, the robot does not need high rigidity in order to ensure that it is manipulated in a desired position and orientation. したがって、本発明は、自動処理装置の領域において相当にコストを節約する機会を可能にしている。 Accordingly, the present invention is to allow an opportunity considerable cost savings in the region of the automatic processing apparatus.
本発明はさらに、本発明のプロセスによって製造される対応する位置決め方法および製品にも適用される。 The present invention also applies to the corresponding positioning methods and products produced by the process of the present invention. さらに加えて、本発明は、本発明のシステムを実行するようにされているコンピュータプログラムおよびコンピュータプログラム製品にも適用される。 In addition, the present invention also applies to a computer program and computer program product are thus running the system of the present invention.
対応する目的および長所をもつ本発明の別の態様および実施形態は、以下の記述および特許請求の範囲から明らかになるであろう。 Further aspects and embodiments of the present invention with corresponding objects and advantages will become apparent from the following description and claims. ここで本発明の特定の実施形態について例示的に添付の図面を参照して記載することにする。 Here it will be described with reference to the drawings exemplary attach specific embodiments of the present invention.
発明の実施の形態図１を参照すると、この実施形態の位置決めシステムが示されている。 Referring to form diagram 1 of the invention, the positioning system of this embodiment is shown. 本発明のこの実施形態では、位置決め装置は、図に断片的に示した航空機胴体１の一部分、例えばコックピット部分に対して１つの部品２を正しく位置決めするようにされている。 In this embodiment of the present invention, the positioning device is in piecemeal portion of an aircraft fuselage 1 shown, for example, to properly position the one part 2 with respect to the cockpit section FIG. 部品２は、胴体部分１に対して正しく位置決めされると、胴体部分１に正しくアッセンブルされる。 Part 2, when correctly positioned against the carcass part 1, is correctly assembled to the body portion 1.
本発明を開示するために、この例では、部品２は既知の幾何学的形状をもち、部品２上で基準測定位置または場所を正確に位置決めすることができる。 To disclose the invention, in this example, part 2 has a known geometry, a reference measurement position or location on the component 2 can be accurately positioned. 胴体部分１も既知の幾何学的形状をもつ。 Carcass part 1 also has a known geometry. しかしながらこの形状および大きさのために、２つの部品のアッセンブリ点に対して局所的な領域の上か、または胴体部分１全体の上で；アッセンブリプロセスの要求される位置公差を満足させるのに十分に正確な基準測定位置または場所を位置決めするのは困難である。 However, for this shape and size, on or carcass part 1 on the entire local region relative to assembly points of the two components; enough to satisfy the positional tolerance required of the assembly process it is difficult to position the accurate reference measurement position or location.
胴体部分１は従来のやり方で支持され、この実施形態のアッセンブリプロセスを開始する前に固定または安定化される。 The carcass part 1 is supported in a conventional manner, it is fixed or stabilized before starting the assembly process of this embodiment.
部品２は、胴体部分１に対する要求される幾何学的配置で与えられ、例えば穿孔またはリベット締めのような従来のやり方で胴体部分１に固定される。 Part 2 is given by the geometry required for the carcass part 1 is fixed to the carcass part 1, for example a conventional manner such as drilling or riveting. 部品２は、部品処理のエンドエフェクタを装備したＫｕｋａ（商標）の工業用ロボットのようなロボット（図示されていない）によってサポートされる。 Component 2 is supported by the robot, such as industrial robots Kuka equipped with end effector component processing (TM) (not shown). ロボットは、６自由度で部品２を自由にマニピュレートする。 Robot is free to manipulate the parts 2 with six degrees of freedom. すなわち、ロボットは並進用の３本の直交軸と回転用の３本の直交軸とで部品２をマニピュレートし、アッセンブルのために部品２を胴体部分１との正しい幾何学的配置にする。 That is, the robot is manipulated parts 2 in the three orthogonal axes for rotating the three orthogonal axes for translation, to correct the geometry of the carcass part 1 to part 2 for assembling.
この実施形態では、プロセッサ５は適切にプログラムされた汎用コンピュータであってもよく、部品２がアッセンブリに提供される前に、胴体部分１と部品２との両者の位置および配向を判断する。 In this embodiment, the processor 5 may be a suitably programmed general purpose computer, before the part 2 is provided to the assembly, to determine the position and orientation of both the carcass part 1 and part 2. 別途記載するように、これは、胴体部分１と部品２の各々と関係する逆反射性ターゲットをもつ写真測量装置を使用して達成される。 As stated, this is achieved by using a photogrammetric system with retroreflective targets associated with each of the carcass part 1 and part 2.
写真測量装置は、２つの従来の計測学カメラ（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｃａｍｅｒａ）６ａおよび６ｂを使用する従来の６自由度のシステムであり、本発明のアッセンブリプロセスを実行する前に、胴体部分１および部品２を含む視界をもつようにセットアップされる。 Photogrammetric apparatus is a conventional six degrees of freedom of the system using two conventional metrology camera (metrology camera) 6a and 6b, before performing the assembly process of the present invention, the carcass part 1 and part 2 It is set up to have a field of view including. カメラ６ａおよび６ｂは、同軸ケーブルのような適切なそれぞれのコネクタ７ａおよび７ｂを介してプロセッサ５に接続される。 Camera 6a and 6b are connected to the processor 5 via appropriate respective connectors 7a and 7b such as a coaxial cable.
各カメラ６ａおよび６ｂは、カメラ６ａおよび６ｂと近接して、かつ関係するカメラと同じ配向で位置決めされている照明源（図示されていない）と関係付けられている。 Each camera 6a and 6b are associated in close proximity with the camera 6a and 6b, and the illumination source being positioned in the same orientation as the relevant camera and (not shown).
多数の逆反射性ターゲット３、４は、従来のやり方で胴体部分１と部品２とにそれぞれ固定されている。 Numerous retroreflective targets 3 and 4 are fixed to a body part 1 and part 2 in a conventional manner. ターゲット３、４は、胴体部分１と部品２のそれぞれの位置および配向を判断するのに使用される。 Target 3 and 4, it is used to determine each position and orientation of the carcass part 1 and part 2.
この実施形態では、部品２上の各ターゲット４は、部品２上の正確に分かっている基準測定位置に位置決めされている。 In this embodiment, each target 4 on the part 2 is positioned in the reference measurement positions are accurately known on the part 2. ターゲット４は、従来のコード化システムを使用してコード化され、各ターゲット４がユニークに識別されるようにする。 Target 4 is coded using conventional coding system, so that each target 4 is uniquely identified. 適切なコード化ターゲットは、Ｌｅｉｃａ Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｔｄ． Appropriate coding target, Leica Geosystems Ltd. （Ｄａｖｙ Ａｖｅｎｕｅ， Ｋｎｏｗｌｈｉｌｌ， Ｍｉｌｔｏｎ Ｋｅｙｎｅｓ， ＭＫ５ ８ＬＢ， ＵＫ）から販売されている。 (Davy Avenue, Knowlhill, Milton Keynes, MK5 8LB, UK) are sold from.
しかしながら、胴体部分１上の正確な位置決め基準測定位置は、その形状および大きさのために合せるのが困難であるので、胴体部分１上のターゲット３はコード化されず、正確に分かっている位置に位置決めされない。 However, accurate positioning reference measurement position on the carcass part 1, so that the fit due to its shape and size is difficult, a target 3 on the carcass part 1 is not coded, a position that is accurately known not be positioned in. したがってターゲット３は、図１に点線８によって示したアッセンブリ点に局所的な領域のまわりに、ほぼ位置決めされる。 Thus the target 3, around localized areas assembly points shown by the dotted line 8 in Figure 1, is substantially positioned. アッセンブリ点に対して局所的な領域内にターゲット３を位置決めすることによって、胴体部分１は全体的にコンプライアントであって、かつそれ自身の重みを受けて曲がっても、アッセンブリの位置を正確に判断することができる。 By positioning the target 3 in a local region relative to the assembly point, the carcass part 1 is a generally compliant, and be bent by receiving the weight of itself, the position of the assembly accurately it can be determined.
ターゲット３、４は、胴体部分１および部品２のそれぞれに固定して取り付けられている。 Target 3 and 4, it is fixedly attached to the respective carcass part 1 and part 2. したがってターゲット３、４の測定される位置および配向と、ターゲット３、４がもともと取り付けられていた胴体部分１上の局所的な領域および部品２との間に相違はない。 The position and orientation measured in the target 3,4 Therefore, there is no difference between the local region and part 2 on the carcass part 1, the target 3 and 4 had been originally attached.
この実施形態のアッセンブリ手続きを始めさせる前に、カメラ６ａおよび６ｂの、測定空間内の基準座標フレーム（枠）またはワークセルを従来のやり方で判断する。 Before giving started assembly procedure of this embodiment, the camera 6a and 6b, the reference coordinate frame (frame) or a work cell in the measurement space is determined in a conventional manner. したがって、カメラ６ａおよび６ｂによって出力される胴体部分１および部品２上のターゲット３、４の画像を使用して、胴体１および部品２の位置および配向を、カメラ６ａおよび６ｂに対してだけではなく、別の基準座標フレームに対しても判断することができる。 Thus, using the image of the carcass part 1 and part 2 on the target 3,4 output by the camera 6a and 6b, the position and orientation of the fuselage 1 and part 2, not only the camera 6a and 6b , it can also be determined with respect to another reference coordinate frame. 実際には、これは胴体部分１、または胴体部分１がサブアッセンブリであるより大きなアッセンブリの基準座標フレームである。 In practice, this is a reference coordinate frame of a larger assembly than the body portion 1 or carcass part 1, it is a sub-assembly.
このプロセスは、オフラインで一般に実行され、これを実現するいくつかの既知の方法がある。 This process is typically performed off-line, there are several known methods to achieve this. １つのこのような方法は、多数の結像位置から予め特定された位置に位置決めされた制御ターゲットの測定値をとることに依存している。 One such method relies on taking a measure of control targets that are positioned in the pre-specified positions from multiple imaging position. 次に測定値は数学的に最適化され、カメラ６ａと６ｂとの間の関係を示す変換を求める。 Then measurements are mathematically optimized to obtain the conversion shown the relationship between the camera 6a and 6b. カメラ６ａおよび６ｂの基準座標フレームが求められると、これを使用して、ターゲット３、４の三次元の位置を判断し、次に未知の位置に位置決めされるときは、カメラ６ａおよび６ｂによって画像を映し出される。 When the reference coordinate frame of the camera 6a and 6b are determined and used to determine the three-dimensional position of the target 3 and 4, the next time they are positioned in an unknown position, the image by the camera 6a and 6b the projected.
動作において、カメラ６ａおよび６ｂは、各光源（図示されていない）から放射されて、ターゲット３、４から反射した光を受取るが、カメラ６ａおよび６ｂと関係する光源とはターゲット３、４を使用して視線（直線視界）を得る。 In operation, the camera 6a and 6b are radiated from each light source (not shown), but receives the light reflected from the target 3,4, using target 3 and 4 and a light source associated with the camera 6a and 6b obtaining a line of sight (a straight line sight) and.
この技術においてよく知られているように、逆反射ターゲットは反射体上で入射光と完全に一致する方向に入射光を反射する。 As is well known in the art, retroreflective targets reflect incident light in a direction exactly match the incident light on the reflector. このやり方では、各ターゲット３、４の位置は、従来のやり方で２以上のカメラ／照明源の対を使用して設定される。 In this manner, the position of each target 3 and 4, is set by using two or more cameras / illumination source pair in a conventional manner.
カメラ６ａおよび６ｂの各々は、コネクタ７ａおよび７ｂを介してプロセッサ５へビデオ信号を出力する。 Each camera 6a and 6b outputs a video signal via a connector 7a and 7b to the processor 5. ２つの信号は、カメラ６ａおよび６ｂの視界内におけるターゲット３、４の瞬間的な二次元画像を表わす。 Two signals represents the instantaneous two-dimensional image of the target 3,4 in the field of view of the camera 6a and 6b.
各ビデオ信号は、プロセッサ５と関係するフレームグラッバーによって周期的にサンプルにされて、プロセッサ５と関係するメモリ（図示されていない）内に１ビットマップとして記憶される。 Each video signal is periodically sampled by the frame grabber associated with the processor 5 and stored as one bit map in memory associated with the processor 5 (not shown). 各記憶されたビットマップは対応するビットマップと関係付けられて、ビットマップの対を形成する；すなわちカメラ６ａから見たターゲット３、４の各（画）像は、カメラ６ｂによって同じ瞬間に見た対応する画像と関係する。 Each stored bit map is associated with a corresponding bit map to form a pair of bit map; each (picture) image of the target 3 and 4 viewed from Namely camera 6a is seen at the same moment by the camera 6b and the corresponding image to relations.
メモリ内に記憶された各ビットマップは、ピクセルの光強度値の２次元の配列であり、画像の出力元であるカメラ６ａまたは６ｂから見たターゲット３、４の位置に対応する光強度値をもつ。 Each bit map stored in memory is a two-dimensional array of intensity values ​​of the pixels, the light intensity values ​​corresponding to the position of the target 3 and 4 as viewed from the camera 6a or 6b is an image of the output source with.
プロセッサ５はビットマップの対を解析して、カメラ６ａまたは６ｂに対する胴体部分１および部品２の両者の瞬間的な位置および方向を得る。 Processor 5 analyzes the pair of bit map to obtain the instantaneous position and direction of both the carcass part 1 and part 2 with respect to the camera 6a or 6b. これは実時間で実行される。 This is done in real time.
プロセッサ５は、この技術において知られている従来の計算を実行し、各カメラ６ａおよび６ｂの焦点距離の特徴を使用して、３次元空間内の各ターゲットイメージのベクトルを計算する。 The processor 5 executes the conventional calculation known in the art, using the characteristics of the focal length of the cameras 6a and 6b, to calculate the vector of each target image in 3-dimensional space. このやり方では、カメラ６ａおよび６ｂの両者から見ることができる各ターゲット３、４について、対の一方のビットマップ内の画像は、ビットマップの対の他方のビットマップ内に対応する画像をもち、各計算されたベクトルはそれに交差している。 In this manner, for each target 3 and 4 can be seen from both the camera 6a and 6b, one of the images in the bitmap of the pair has an image corresponding to the other bit map pair of bitmaps, each computed vector intersect therewith. ３次元内におけるベクトルの交点は、カメラ６ａおよび６ｂから見たようにターゲット３、４の位置；すなわち求められた基準座標に対応している。 The intersection of the vector in a three-dimensional, the position of the target 3 and 4 as viewed from the camera 6a and 6b; corresponds to a reference coordinate i.e. obtained.
両者のカメラ６ａおよび６ｂから見ることができるターゲット３、４の位置が求められた基準座標フレームに対して判断されるとき、その位置を使用して、求められた基準座標フレームに関して胴体部分１および部品２の位置および配向を規定する。 When the position of the target 3 and 4 can be seen from both cameras 6a and 6b are determined relative to a reference coordinate frame which is determined, using its position, the carcass part 1 and with respect to a reference coordinate frame obtained defining the position and orientation of the component 2. これは、種々の既知の技術の１つを使用して達成することができる。 This can be accomplished using one of a variety of known techniques. この実施形態では、これは次のやり方で達成される。 In this embodiment, this is accomplished in the following manner.
この実施形態では、部品２の３次元の幾何学的形状が正しく分かっている。 In this embodiment, three-dimensional geometry of the component 2 is known correctly. これは計算機支援設計（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ， ＣＡＤ）データ、またはプロセッサ５と関係するメモリ（図示されていない）内のＣＡＤモデルとして記憶される。 This computer aided design (computer aided design, CAD) data, or stored as a CAD model in the memory (not shown) associated with the processor 5. 実際には、ＣＡＤモデルはパーソナルコンピュータのハードディスクドライブ（または他の永久記憶装置媒体）上に記憶され、プロセッサ５の機能を実現する。 In practice, CAD model stored on personal computer hard drive (or other permanent storage medium), to implement the functions of the processor 5. パーソナルコンピュータは適切な市販のＣＡＤソフトウエア、例えば記憶されたＣＡＤデータを読み取って、マニピュレートすることができるＣＡＴＩＡ（商標）（ＩＢＭ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ， ＩＢＭ ＵＫ Ｌｔｄ， ＰＯ Ｂｏｘ ４１， Ｎｏｒｔｈ Ｈａｒｂｏｕｒ， Ｐｏｒｔｓｍｏｕｔｈ， Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ Ｐ０６ ３ＡＵ， ＵＫ）から販売されている）でプログラムされる。 Personal computers suitable commercially available CAD software, for example, by reading the stored CAD data is, CATIA (TM) (IBM Engineering Solutions which can be manipulated, IBM UK Ltd, PO Box 41, North Harbour, Portsmouth, Hampshire P06 3AU, it is programmed with being sold from the UK)). パーソナルコンピュータはさらに、カメラ６ａ、６ｂによって見ることができるターゲットの位置をＣＡＤソフトウエアへインポートできることも要求できるソフトウエアでプログラムされる。 Personal computer is further cameras 6a, is also programmed with software that can be requested by the position of the target can be seen by 6b can be imported into the CAD software.
既に記載したように、この実施形態では、部品２上のターゲット４の位置は正確に分かっている。 As previously described, in this embodiment, the position of the target 4 on the part 2 is accurately known. したがって、ＣＡＤモデルはさらに、各ターゲット４が部品２上で位置決めされる位置を、各ターゲット４の関係するコードと共に規定する。 Therefore, CAD model further positions which each target 4 is positioned on the part 2, defines with code relating each target 4. 部品２のＣＡＤモデル上の最少数の３つの既知の点についての３次元の位置を規定することによって、部品２の位置および配向がユニークに規定される。 By defining a 3-dimensional position of the minimum number of three known points on the part 2 of the CAD model, the position and orientation of the component 2 are defined uniquely. したがって、カメラ６ａおよび６ｂによって結像され、プロセッサ５によって計算される３以上のターゲット４の３次元の位置を使用して、求められた基準フレームに関して、部品２の位置および配向を判断する。 Thus, it imaged by the camera 6a and 6b, using the three-dimensional positions of three or more target 4 which is calculated by the processor 5, with respect to a reference frame obtained to determine the position and orientation of the component 2.
その３次元の位置が計算されたターゲット４は、ＣＡＤモデル上で対応するターゲットの位置に整合される。 Target 4 that 3-dimensional positions are calculated is matched to the position of the corresponding target on the CAD model. これは、従来のやり方で、カメラ６ａおよび６ｂによって結像される各ターゲット４のコードからこれらのターゲットの識別を識別し、ＣＡＤモデルのターゲットの位置のコードを対応するターゲットコードデータに整合させることによって達成される。 This, in a conventional manner to identify the identity of these targets from the code of the target 4 to be imaged by the camera 6a and 6b, be matched to the corresponding target code data code position of the target of a CAD model It is achieved by. これが達成されると、識別されたターゲットと整合したＣＡＤモデル内のターゲットの位置は、対応するターゲットについて計算した３次元の位置に設定される。 When this is achieved, the position of the target in the CAD model that is consistent with the identified target is set to the 3-dimensional calculated for the corresponding target positions. これがＣＡＤモデル上の３つのターゲットの位置について達成されるとき、部品２の位置および配向はユニークに規定される。 This is time to be achieved for the position of three targets on the CAD model, the position and orientation of the component 2 are defined uniquely.
胴体１の位置および配向も判断される。 Position and orientation of the fuselage 1 is also determined. 既に記載したように、胴体部分１の３次元の幾何学的形状も正確に分かっている。 As previously described, three-dimensional geometry of the carcass part 1 also precisely known. ここでも、これはＣＡＤデータ、またはプロセッサ５と関係するメモリ（図示されていない）内のＣＡＤモデルとして記憶される。 Again, this is stored as a CAD model in the memory (not shown) associated with the CAD data or processor 5. しかしながら、胴体部分１に対するターゲット３の正確な位置は精密に分かっていないので、ターゲット３の位置は、胴体部分１に関係するＣＡＤデータ内に保持されていない。 However, since the exact position of the target 3 with respect to the carcass part 1 is not known to the precise position of the target 3 it is not held in the CAD data related to the body portion 1.
しかしながら、カメラ６ａおよび６ｂの基準座標フレーム内に、６以上の、共面でなく、かつ共直線性でなく置かれたターゲット３の３次元の位置を設定することによって、集合的な３次元の位置と、胴体部分１を規定するＣＡＤデータとの間の関係は、ＣＡＤデータへ適用されたときに測定されたターゲットの位置に対する“ベスト フィット”を計算することによって設定される。 However, in the reference coordinate frame of the camera 6a and 6b, 6 or more, not coplanar, and by setting the three-dimensional position of the target 3 placed not colinear, the collective three-dimensional and positional relationship between the CAD data defining the carcass part 1 is set by calculating the "best fit" to the measured position of the target when applied to the CAD data. これは従来の“最小平均自乗”技術を使用して実行される。 This is performed using a conventional "least mean squares" technology.
十分な数のターゲット３の測定された３次元の位置に対する“ベスト フィット”を計算して、非縮退の解（ｎｏｎ−ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を求めると、胴体１の位置および配向は、対応するターゲット３の測定された３次元の位置に対して、ターゲットの位置の３以上をＣＡＤデータ上で設定することによってユニークに規定される。 The "best fit" to the measured three-dimensional position of a sufficient number of target 3 by calculating, when solving the non-degenerate (non-degenerate solution), the position and orientation of the body 1, the corresponding target 3 against the measured three-dimensional position is defined uniquely by setting three or more positions of the target on the CAD data.
胴体部分１および部品２の位置および配向が判断されると、プロセッサ５は胴体部分１に対する部品２の測定された位置および配向を、正しいアッセンブリを保証するために要求される位置および配向と比較する。 When the position and orientation of the carcass part 1 and part 2 are determined, the processor 5 is the position and orientation measured in parts 2 against the carcass part 1, compared with the position and orientation is required to ensure correct assembly . 部品２の要求される位置および配向は、図１内の点線８によって示されていて、胴体部分１のＣＡＤモデルと関係する別のＣＡＤデータによって規定される。 Required position and orientation of the component 2, have been indicated by a dashed line 8 in FIG. 1, it is defined by another CAD data related to the CAD model of the body portion 1.
次にプロセッサ５は、従来のやり方で部品２が再び配向されて並進されなければならない角度および方向を計算して、要求される位置に一致する位置に位置決めされる。 The processor 5 calculates the angle and direction that must be translated part 2 is oriented again in a conventional manner, is positioned at a position corresponding to the required position.
続いてプロセッサ５は、部品２を計算された量だけマニピュレートするロボット（図示されていない）へ送られる制御信号を生成する。 Then the processor 5 generates a control signal that is sent to the robot to manipulate by an amount calculated to component 2 (not shown). この実施形態では、部品２を再び配向する段階は、部品２を最終的なアッセンブリの位置へ並進させる段階の前に実行され、したがって部品２と胴体部分１との間の偶発的な衝突が発生しないことを保証することを助ける。 In this embodiment, the step of orienting the parts 2 again is performed prior to the step of translating the component 2 to the final position of the assembly, thus accidental collisions between the part 2 and the body portion 1 is generated It helps to ensure that they do not.
部品２を再び配向し、並進させる一方で、ロボットによって行なわれる部品２の移動はプローブによって検出され、プロセッサ５は、要求されるときに、これを実時間で使用して、制御命令を変更して、ロボットへ出力する。 Oriented components 2 again, while translating the movement of the component 2 is performed by the robot is detected by the probe, the processor 5, when requested, which was used in real time, to change the control command Te, and outputs it to the robot. これは、問題のアッセンブリタスクのために、エンドエフェクタを比較的に長い距離にわたって動かすのを十分な精度で測定できないときに、要求されることがある。 This is because the assembly task in question, when it can not measure moving the end effector over a relatively long distance with sufficient accuracy, may be required.
部品２が胴体部分１と正しい幾何学的配置で位置決めされるとき、ロボットはプロセッサ５によって制御されて、正しい位置に部品２を保持し、一方でオペレータは胴体部分１上の穿孔点のようなアッセンブリする位置の点にマークを付す。 When the component 2 is positioned in the body portion 1 and the correct geometry, the robot is controlled by the processor 5, holding the part 2 in the correct position, while the operator such as a perforation point on the carcass part 1 a mark to the point of the position where the assembly. このプロセス中に、胴体部分１と部品２の位置および配向はプローブおよびプロセッサ５によって継続的にモニタされ、アッセンブリプロセス中に２つの部品間で相対的な移動が起こらないことを保証する。 During this process, the position and orientation of the carcass part 1 and part 2 are continuously monitored by the probe and the processor 5, to ensure that relative movement does not occur between the two parts during the assembly process.
第１の実施形態において与えられた例は、第１の部品上のターゲットの位置が正確に分かっていて、第２の部品上のターゲットの位置が正確に分かっていないときに、第１の部品を第２の部品に対して位置決めすることについて記載したが、この情況が実際には逆になってもよいことが分かるであろう。 Example given in the first embodiment, when the target position on the first component is not accurately known, the target position on the second component is not known precisely, the first part the has been described to be positioned relative to the second part, this situation would in fact it can be seen that may be reversed to. 本発明は、両方の部品上の正確に分かっている位置にターゲットが位置決めされるとき；またはその代わりに、両方の部品上のターゲットの位置が正確に分かっていないときに実行できる。 The present invention, when target position is accurately known on both parts are positioned; or alternatively, the target position on both parts can be executed when not precisely known. さらに、何れかの部品上のターゲットの位置が正確に分かっていて、残りの部品が正確に分かっていないときも実行できる。 Moreover, if you know exactly any of the targets on the part position, it can also be performed when the remaining components are not precisely known.
本発明の第２の実施形態は概ね同じ機能を達成し、第１の実施形態を参照して記載したのと同じ装置を採用する。 Second embodiment of the present invention generally achieves the same function, employing the same apparatus as that described with reference to the first embodiment. したがって、同様の装置および動作モードは別途記載しない。 Thus, the same apparatus and mode of operation otherwise stated. しかしながら第１の実施形態の装置は、部品がアッセンブルされる構造に対して、部品を所定の幾何学的配置へ位置決めするようにされているが、第２の実施形態のシステムは、所定の幾何学的配置における製造作業で使用されるツールを、ツールが作業をする構造または部品に対して位置決めするようにされている。 However apparatus of the first embodiment, to the structure of the component is assembled, but is adapted to position the parts to a given geometry, the system of the second embodiment, the predetermined geometric the tools used in manufacturing operations in biological arrangement, the tool is so positioned relative to the structure or components to work.
図２を参照すると、第２の実施形態の位置決めシステムが示されている。 Referring to FIG. 2, the positioning system of the second embodiment is shown. 第１の実施形態で使用されているものと類似したロボットのリスト２１が示されている。 Similar lists 21 of the robot is shown as that used in the first embodiment. 第１の実施形態では、ロボットはエンドエフェクタを取扱う部品を装備されているが、この第２の実施形態では、ドリル２２はロボットのリスト２１上に固定的に装着されている。 In the first embodiment, the robot has been equipped with component handling end effector, in this second embodiment, the drill 22 is fixedly mounted on the list 21 of the robot. ドリルビット２３はドリル２２内で支持されている。 The drill bit 23 is supported within the drill 22.
機械加工される部品２４も示されている。 Parts 24 to be machined are also shown. 部品２４は従来のやり方で支持されて、この第２の実施形態の製造作業を開始する前に、固定され、安定化される。 Component 24 is supported by a conventional manner, before starting the manufacturing operation of the second embodiment is fixed and stabilized.
第１の実施形態を参照して記載したように、逆反射ターゲット３、４は、それぞれ部品２４およびドリルビット２３の先端に固定して取付けられている。 As described with reference to the first embodiment, retro-reflective targets 3 and 4 are fixedly attached to the distal end of the component 24 and the drill bit 23, respectively. ドリルビット２３の先端が、ドリル２２およびロボットのリスト２１と固定された容易に測定可能な幾何学的関係にあるとき、この第２の実施形態では、図示したように、ターゲット４はドリル２２またはロボットのリスト２１上に位置決めされている。 The tip of the drill bit 23, when the drill 22 and is easily measurable geometrical relationship list 21 and are fixed in the robot, in this second embodiment, as illustrated, the target 4 is a drill 22 or It is positioned on the list 21 of the robot. 実際には、ドリルと固定された幾何学的関係のターゲット４を他の構造に取り付けてもよい。 In practice, it may be attached to the target 4 of the fixed geometric relationship with drill to other structures.
この実施形態では、ターゲット３、４にコード化されているものと、コード化されていないものとがある。 In this embodiment, there are those that are encoded in the target 3 and 4 as uncoded is. しかしながらドリル２３および部品２４の両者に対する非縮退の位置および配向の判断を行なうために、十分なターゲット３、４がカメラ６ａおよび６ｂの両者から同時に見えなければならない。 However, in order to perform the determination of the position and orientation of non-degenerate for both drill 23 and parts 24, sufficient target 3,4 must appear at the same time from both the camera 6a and 6b.
適切な接続７ａおよび７ｂによってプロセッサ５に接続されたカメラ６ａおよび６ｂも示されており；その各々は第１の実施形態に記載されたのと同じ機能を行う。 It is also shown cameras 6a and 6b that is connected to the processor 5 by a suitable connection 7a and 7b; each performs the same function as that described in the first embodiment.
この実施形態では、リスト１ａを含むロボットは、ドリルビット２３を部品２４に対して正しい幾何学的配置で位置決めし、プロセッサ５と関係するメモリ（図示されていない）内に記憶された部品２４に関係するＣＡＤデータによって特定される部品２４内の位置に孔が穿孔される。 In this embodiment, the robot includes a list 1a, the drill bit 23 is positioned at the correct geometry for the component 24, the component 24 stored in the memory associated with the processor 5 (not shown) holes are drilled at the position of the part 24 identified by the CAD data involved. ＣＡＤデータはさらに、部品２４に対する各孔の配向と、孔を穿孔する深さとを特定する。 CAD data further identifies the orientation of the holes relative to part 24, and a depth of drilled holes.
第１の実施形態を参照して記載したように、プロセッサ５は、カメラ６ａおよび６ｂから出力された信号を使用して、求められた基準フレーム内にターゲット３、４の３次元の位置を計算する。 As described with reference to the first embodiment, the processor 5 uses the signal output from the camera 6a and 6b, calculates the three-dimensional position of the target 3 and 4 the reference frame obtained to. この情報から、プロセッサ５は、プロセッサ５と関係するメモリ（図示されてない）内に記憶されたＣＡＤモデルを使用して、部品２４およびドリル２２の両者の位置および配向を計算する。 From this information, the processor 5 uses the CAD model stored in a memory associated with the processor 5 (not shown), calculates the position and orientation of both the parts 24 and drill 22.
ドリルビット２３の先端のオフセット距離がドリル２２またはロボットリスト２１、あるいはこの両者のＣＡＤモデルへ入れられると、ドリルビット２３の先端の位置および配向を判断することができる。 Offset distance of the tip of the drill bit 23 drills 22 or robot list 21, or when placed into CAD models of both, it is possible to determine the position and orientation of the tip of the drill bit 23. その代わりに、ドリルビットの先端の位置および配向は、本発明者の現在審査中の出願（代理人参照番号は第ＸＡ１２１３号であり、ここでは参考文献として全体的に取り入れられる）に記載された写真測量のシステムおよび方法を使用して設定することができる。 Alternatively, the position and orientation of the tip of the drill bit, the applicant in the current examination of the present inventors (Attorney Reference No. is No. XA1213, here are entirely incorporated by reference) described it can be set using the system and method of photogrammetry.
したがって、プロセッサ５はロボットを制御して、各ホールの穿孔を始める前に、ドリルビット２３を精密に正しい位置および配向に動かす。 Therefore, the processor 5 controls the robot, before starting the perforation of each hole, moving the drill bit 23 in precisely the correct position and orientation. ロボットの動作も穿孔作業中に制御される；したがってホールの軸が穿孔プロセス中に一定であり続けることと、ホールが正しい深さに所定のレートで穿孔されることを保証する。 To ensure the that the axis of the thus holes remains constant during the drilling process, to be perforated at a predetermined rate to the hole is correct depth; the operation of the robot is controlled during the drilling operation.
第２の実施形態では、機械加工されるワークピースに対するドリルの位置決めを記載しているが、当業者（ｓｋｉｌｌｅｄ ｒｅａｄｅｒ）には本発明を使用して種々の他のツールをマニピュレートできることが分かるであろう。 In the second embodiment, it has been described positioning of the drill relative to the workpiece to be machined, der which it is understood by those skilled in the art (Skilled reader) that can manipulate a variety of other tools for using the present invention wax. このようなツールにはミリングまたはグラインディングツール、溶接デバイス、またはマーク付けデバイス、例えばパンチ、スクライバ、またはインク着けデバイスを含んでもよい。 Such tools milling or grinding tools, welding device or marking device, for example a punch, may contain a scriber or inking device.
上述の実施形態は、本発明をどのように実行できるかについての単なる例であることが明らかになるであろう。 Embodiments described above, it would be apparent only examples of how can perform the present invention. 本発明の技術的範囲内の多くの他の変形も、当業者には明らかになるであろう。 Many other variations within the scope of the invention will become apparent to those skilled in the art.
例えば、上述の実施形態は、本発明にしたがって位置決めされた部品またはツール／ツールハウジングに直接に取り付けられたターゲットを使用して記載したが、当業者は、これは実際にある必要はないことが分かるであろう。 For example, the above embodiment has been described using a target which is attached directly to the positioning parts or tools / tool housing according to the present invention, those skilled in the art, this may not be necessary in practice it will be appreciated. その代わりに、例えばＭｅｔｒｏｎｏｒ Ａｓの第ＥＰ ０ ７００ ５０６ Ｂ１号（発明の名称“Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”）に記載された６自由度のプローブのようなプローブを、本発明の位置決め動作に関係する部品またはツールの１つまたは各々に固定して取り付けて；各部品またはツールの位置および配向を設定できるようにしてもよい。 Alternatively, for example, part of the probe, such as six degrees of freedom of the probe to that described in EP 0 700 506 No. B1 of Metronor As (entitled "Method for Geometry Measurement"), relating to the positioning operation of the present invention or fixedly attached to one or each tool; may be allowed to set the position and orientation of each parts or tools.
別の例として、上述の実施形態は１対のみのカメラを用いて記載したが、３台以上のカメラまたは２対以上のカメラを使用できることも分かるであろう。 As another example, the above embodiment has been described with reference to only one pair of cameras, It will also be appreciated that use more than two cameras or two or more pairs of cameras. 例えば、２対または２組のカメラを使用するのが望ましいこともある。 For example, it may use two pairs or two pairs of cameras is desired. 第１の組を使用して、１つの部品の６自由度の位置を与え、第２の組を使用して、位置決め動作に関係する第２の部品の６自由度の位置を与えてもよい。 Using a first set, giving the location of the six degrees of freedom of the one part, using a second set may be given a position of the six degrees of freedom of the second part relating to the positioning operation . このやり方では、アッセンブルされる一方または他方の部品上のターゲットの問題は、ロボットまたはロボットがマニピュレートしている部品によって不明瞭にされることが避けられる。 In this way, the target problem of the one or the other of the parts being assembled is avoided to be obscured by components of the robot or robot is manipulated. もちろん２以上の組のカメラを使用するとき、従来の変換を求めて、１組のカメラの基準座標フレームを他方の組のカメラの基準座標フレームに関係付けなければならないことも分かるであろう。 When using course 2 or more sets of the camera, seeking conventional conversion it will also be appreciated that must associated a set of camera reference coordinate frame of the reference coordinate frame of the other set of cameras. その代わりに、各組のカメラによって求められる位置情報を別の共通の基準座標フレームへ関係付ける変換を求めてもよい。 Alternatively, it may be determined transformation to relate the position information obtained by the each set of camera to another common reference coordinate frame.
上述の実施形態では、位置決め手続きにおいて、１つの部品は静止状態で保持され、他方の部品はロボットによってマニピュレートされるが、本発明は２以上の部品で構成され、その各々はロボットまたは類似のマニピュレートデバイスによってマニピュレートされることも分かるであろう。 In the above embodiment, in the positioning procedure, one component is held stationary, while the other part is manipulated by the robot, the present invention is composed of two or more parts, each robot or similar manipulate it will also be seen to be manipulated by the device.
さらに、上述の実施形態では、位置および配向測定装置のような従来の写真測量装置が使用されているが、その代わりに部品の６自由度の位置を得るのに使用できる他の装置も使用できることが分かるであろう。 Furthermore, in the embodiment described above, the conventional photogrammetric devices, such as position and orientation measurement apparatus is used, can be also used other devices could be used instead to obtain the position of the six degrees of freedom of the components it will be appreciated. 例えば、各々が別個の逆反射体を追跡する３つのレーザトラッカ、または６自由度の測定デバイスまたはシステムのような対応するシステムも使用できる。 For example, three laser tracker, each track the distinct retroreflectors or 6 degrees of freedom of the measuring device or corresponding system, such as system, may also be used. その代わりに、測定装置は、画像認識ソフトウエアでプログラムされているコンピュータへ部品の画像を出力する２台以上のカメラを含んでいてもよい。 Alternatively, the measuring device may include two or more cameras for outputting an image of the component to the computer that is programmed with image recognition software. このような実施形態では、ソフトウエアは、問題の部品の特定の認識可能な特徴を認識して、問題の部品の位置および配向をカメラに関して判断するように訓練される。 In such embodiments, the software recognizes the particular recognizable feature of the part in question, are trained the position and orientation of the parts in question to determine with respect to the camera.
本発明は、自由度数を低減したマニピュレートが要求されている装置にも応用できることが分かるであろう。 The present invention will be appreciated that also applicable to a device manipulated with reduced number of degrees of freedom is required. 本発明の実施形態では、例えば、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に沿う３つのみの並進の自由度を使用するものを構成できる。 In an embodiment of the present invention can be configured for example, X, Y, and those using the degree of freedom only three translational along the Z axis. 事実、本発明の装置が、自由度数を低減したマニピュレートを使用して構成されるとき、同様の自由度数を低減したマニピュレートの測定デバイスまたはシステムを使用できることも分かるであろう。 In fact, the apparatus of the present invention, when configured with the manipulate with reduced number of degrees of freedom, it will also be appreciated that use the measuring device or system manipulate with reduced similar degrees of freedom.
ロボット１の特定の詳細は与えなかったが、所与のタスクについて十分な動作の分解能および動作の自由度をもつロボットを使用して、本発明を実行できることも分かるであろう。 It had no specific details of the robot 1, but employing robot with freedom of resolution and the operation of the satisfactory operation for a given task, it will also be appreciated that the present invention can be practiced. しかしながら、ロボットには移動性があり；すなわち固定された位置のベースの周りを動くように制約されていない。 However, the robot movement Unstable; not constrained to move around the base of the position i.e. fixed. 例えば、ロボットはレール上に装着され、したがって大きい作業領域にアクセスすることができる。 For example, the robot is mounted on the rail, thus can access the large work area. 移動ロボットは、プロセッサによって測定デバイスまたは装置の出力信号を使用して行われる測定によって位置を求めることができ、したがってロボット自体についてのベース位置測定装置の必要を無くすことができる。 The mobile robot can determine the position by measurements made using the output signal of the measuring device or devices by the processor, thus it is possible to eliminate the need for base position measuring device for the robot itself. 本発明のこのような実施形態では、プロセッサはロボットのアームの関節または動きを制御するだけでなく、ロボット全体の動きも制御するようにプログラムすることができる。 In such an embodiment of the present invention, the processor not only controls the arm joint or movement of the robot can be programmed to control also the movement of the entire robot.
さらに、マニピュレートされる部品の位置が、それを相対的に位置決めする部品の位置とオーバーラップせず、したがって２つの部品が衝突しないことを保証するように適切にプログラムされことも分かるであろう。 Furthermore, the position of the part to be manipulated is not located and overlapping parts relative positioning it would therefore two parts is seen also be suitably programmed to ensure that they do not collide. 一定の複雑な状況では、エンドエフェクタのようなロボットの一部分の位置もモニタされて、ロボットがマニピュレートされない部品と衝突しないことを保証することも要求される。 In certain complex situations, the position of a portion of the robot, such as the end effector be monitored, is also required to ensure that it does not collide with the robot is not manipulated component. これは、上述のやり方で、問題のロボットの部品上に位置決めされたターゲットを使用して、ターゲットの位置をロボットの記憶されたＣＡＤモデルへ関係付けることによって達成できる。 This, in the manner described above, using a target that is positioned on the robot part in question, the position of the target can be achieved by associating the stored CAD model of the robot.
上述の実施形態ではプロセッサの制御のもとで一方の部品を他方の部品に対してマニピュレートするが、これは、例えばキーボードまたはジョイスティックを使用して、オペレータが制御エントリをプロセッサへ入力することによって制御できることも分かるであろう。 In the above embodiment, to manipulate the one part under the control of the processor relative to the other components, which, for example, using the keyboard or joystick, controlled by the operator to enter control entries to the processor also it will be understood that you can. 制御エントリは、ロボットのリストまたはマニピュレートされる部品の絶対的な位置および配向を特定するか、または現在の位置および配向に対する増分の位置および配向の変化を特定してもよい。 Control entry, or to identify the absolute position and orientation of the components listed in the robot or manipulated, or may specify the position and orientation change increment for the current position and orientation.
本発明の第１の実施形態のシステムの模式的な斜視図。 Schematic perspective view of the system of the first embodiment of the present invention.
本発明の第２の実施形態のシステムの模式的な斜視図。 Schematic perspective view of the system of the second embodiment of the present invention.
第１または第２の部品が、それぞれ第１または第２の構造の局所的な領域となっている請求項１記載の装置。 The first or second components, according to claim 1, characterized in that a localized area of ​​the first or second structure, respectively.
第１の部品の位置および配向は第１の基準フレーム内で求められ、第２の部品の位置および配向は第２の基準フレーム内で求められ、プロセッサ手段は、第２の基準フレーム内の測定された位置および配向に対する第１の部品の位置および配向を求めるようにされている請求項１または２記載の装置。 Position and orientation of the first component is sought in the first reference frame, the position and orientation of the second component is calculated by the second reference frame, processor means, the measurement of the second reference frame position and the first component position and the apparatus according to claim 1 or 2 wherein is to obtain the orientation of the alignment.
位置決めシステムが、航空機製造に使用される請求項１ないし３の何れか１項記載の装置。 Positioning system, apparatus according to any one of claims 1 is used in aircraft construction 3.
プロセッサ手段と関係していて、かつ第１または第２の部品に関係するＣＡＤデータを記憶するようにされているメモリをさらに含む請求項１ないし４の何れか１項記載の装置。 Have been associated with the processor means and devices according to any one of the first or second of claims 1 further comprising a memory being adapted to store CAD data related to the component 4.
少なくとも１つの測定手段が、第１または第２の部品の位置を６自由度について測定するようにされている請求項１ないし５の何れか１項記載の装置。 At least one measuring means, apparatus according to any one of claims 1 to 5 is the position of the first or second component to be measured for six degrees of freedom.
少なくとも１つの測定手段が、少なくとも１つの結像デバイス（６ａ，６ｂ）および少なくとも１つの光源（３，４）を、第１または第２の部品に固定して備えている請求項１ないし６の何れか１項記載の装置。 At least one measuring means, at least one imaging device (6a, 6b) and at least one light source (3, 4), of the first or second of claims 1 comprises fixed to the part 6 the apparatus of any one of claims.
少なくとも１つの結像デバイスが計測学カメラ（６ａ，６ｂ）である請求項７記載の装置。 At least one imaging device metrology cameras (6a, 6b) The apparatus of claim 7, wherein.
少なくとも１つの光源が逆反射体（３，４）である請求項７または８記載の装置。 At least one light source apparatus according to claim 7 or 8, wherein the retroreflector (3, 4).
第１の部品の位置および配向を測定する段階と； And measuring the position and orientation of the first component;
第１の部品を位置決めするようにされている第１の処理手段を制御するための制御信号を生成する段階とを含む計算機支援製造方法であって； The computer aided manufacturing method comprising the steps of generating a control signal for controlling the first processing means being adapted to position the first component;
第１の部品から離れている第２の部品の位置および配向を測定する段階と； And measuring the position and orientation of the second part remote from the first component;
第２の部品の測定された位置および配向に対して、第１の部品の位置および配向を判断する段階と； Against the measured location and orientation of the second part, the step of determining the position and orientation of the first component;
第１の部品の求めた相対的位置および配向に依存して、第２の部品に対して第１の部品を所定の位置および配向に位置決めする段階とを特徴とする計算機支援製造方法。 Depending on the relative position and orientation determined in the first part, computer-aided manufacturing method comprising the steps of positioning the first component to the second component in a predetermined position and orientation.
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