【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、ロボットを用いて物体の寸法や物体の形状を
計測する方法と装置に係り、特に、自動車の組立ライン
などに好適な多関節ロボットを用いた物体計測装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method and apparatus for measuring the dimensions and shape of an object using a robot. This invention relates to an object measuring device using a robot.
［従来の技術］近年、多関節ロボットの手首先端部に光学式センサ等の
距離測定センサを取付け、以って自動車ボディなどの大
物品を製造ラインの中で、所謂、インラインの状態で計
測する計測システムの開発が成されている。尚、この種
の計測システムに関連する文献として、「ロボット、ナ
ンバー５９．６３頁から７１頁」に「オンライン自動車
ボディ計測システム」がある。しかしながら、これら従
来の計測システムの基本的な計測原理は、汎用のティー
チングプレイバック式の多関節ロボットを用いて、その
手首先端部に検出センサを取付け、インライン状態にあ
る車体の各部位の寸法および形状等をティーチングプレ
イバック方式により計測し、予め登録されたマスク車体
の正寸データとの照合を行い、ＯＫまたはＮＧの判定を
行うと共に、その偏差値を出力するものである。即ち、
まず、計測対象となる車体の基準となるマスク車体を製
作し、計測すべき車体の各部位の計測点をマスク車体に
よりティーチング（教示）シ１次に。[Prior Art] In recent years, a distance measuring sensor such as an optical sensor is attached to the wrist end of an articulated robot to measure large items such as car bodies in a so-called in-line state on a manufacturing line. Measurement systems have been developed. As a document related to this type of measurement system, there is an ``online automobile body measurement system'' in ``Robot, No. 59, pages 63 to 71''. However, the basic measurement principle of these conventional measurement systems is to use a general-purpose teaching playback type articulated robot with a detection sensor attached to the tip of its wrist, and to measure the dimensions of each part of the vehicle body in an in-line state. The shape and the like are measured using a teaching playback method, and compared with the exact size data of the masked vehicle body registered in advance, an OK or NG judgment is made and the deviation value is output. That is,
First, a mask car body is manufactured as a reference for the car body to be measured, and the measurement points of each part of the car body to be measured are taught using the mask car body.
これを計測対象となる車体上にプレイバックするもので
ある。This is played back onto the vehicle body that is the object of measurement.
［発明が解決しようとする課題］これら従来計測システムには、（１）汎用の多関節ロボットの位置決め精度は、一般の
計測装置がもつような絶対精度でなく繰返し精度である
ため、計測対象となる車体を計測する場合、前記のよう
にマスク車体を製作し、このマスク車体を予め三次元測
定機等の絶対精度を得られる計測装置で計測し、正寸デ
ータを求めておいて、前記ティーチングプレイバック方
式により計測対象車体を計測し、マスク車体計測値との
偏差値を求めることでしかその計測結果を評価できない
。[Problems to be Solved by the Invention] These conventional measurement systems have the following problems: (1) The positioning accuracy of general-purpose articulated robots is repeatable accuracy rather than absolute accuracy, which is the case with general measuring devices; When measuring a car body, a mask car body is manufactured as described above, and this mask car body is measured in advance with a measuring device that can obtain absolute accuracy such as a coordinate measuring machine to obtain exact size data, and then the teaching The measurement results can only be evaluated by measuring the vehicle body to be measured using the playback method and finding the deviation value from the masked vehicle body measurement value.
（２）計測すべき車体の各部位の計測点をマスタ車体に
よりティーチングする場合、各計測点に正確にティーチ
ングする必要がありティーチングのための時間が多くか
かる。(2) When teaching the measurement points of each part of the vehicle body to be measured using the master vehicle body, it is necessary to teach each measurement point accurately, which takes a lot of time.
（３）計測すべき車体は、最初にティーチングしたマス
ク車体と同一の位置に正確に位置決めされなければなら
ず、正確な位置決め治具が必要となるという、いくつか
の問題点があった。(3) The vehicle body to be measured must be accurately positioned at the same position as the mask vehicle body that was first taught, and there are several problems in that an accurate positioning jig is required.
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を補い、イン
ライン状態にある自動車車体などの大物品の各部位の寸
法および形状等を車体上に設けられた基準位置または、
車体上の各部位毎に設けられた基準位置によって定まる
座標系により計測し、予め登録された図面等の正寸デー
タとの比較を行い、ＯＫまたはＮＧの判定を行うと共に
、その絶対座標値を出力できる物体計測方法および計測
装置を提供することにある。即ち、計測準備段階におい
て、まず、計測すべき車体の基準位置（複数点）および
各計測点に、それぞれの点に対する検出センサの位置と
姿勢を粗決定することを目的として粗ティーチングし、
また、計測すべき車体の基準位置と各計測点の座標値（
図面等の正寸データ）をキーボードよりコンピュータに
入力して、パートプログラム（ティーチングプログラム
）を作成し、次に、計測実行段階において、Ｗｉ送設備
より搬入された計測すべき車体を計測する場合、車体上
に設けた基準位置を、まず、前記パートプログラムに従
って検出センサにより計測し、基準位置のシフト量を検
出して、パートプログラムの座標系を変換し、変換した
座標系パートプログラムによって車体を計測する。その
ような物体計測方法および計測装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to compensate for the drawbacks of the prior art described above, and to measure the size and shape of each part of a large article such as an automobile body in an in-line state at a reference position provided on the vehicle body or by
Measurements are made using a coordinate system determined by reference positions set for each part on the vehicle body, and compared with exact size data such as pre-registered drawings. An object of the present invention is to provide an object measuring method and a measuring device that can output an output. That is, in the measurement preparation stage, first, rough teaching is performed on the reference position (multiple points) of the vehicle body to be measured and each measurement point for the purpose of roughly determining the position and orientation of the detection sensor with respect to each point,
In addition, the reference position of the vehicle body to be measured and the coordinate values of each measurement point (
When inputting exact size data such as drawings into the computer from the keyboard to create a part program (teaching program), and then measuring the vehicle body to be measured brought in from the Wi-transmission equipment in the measurement execution stage, The reference position provided on the vehicle body is first measured by a detection sensor according to the part program, the shift amount of the reference position is detected, the coordinate system of the part program is converted, and the vehicle body is measured using the converted coordinate system part program. do. An object of the present invention is to provide such an object measuring method and measuring device.
［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明では、実施例の−に則
していえば、複数の回動腕と該回動腕同士を結合する複
数の関節と複数の電動機および減速機とから成り、且つ
、前記各関節に回動腕同士のなす角度を検出できる角度
検出器を直結または回転伝達部を介して付設した高精度
検出用多関節形ロボット本体と、該ロボット本体を駆動
制御するための複数のサーボ制御部と該サーボ制御部に
駆動指令値を与える指令部と信号変換部、演算部および
記憶部等より成るロボット制御装置と、前記ロボット本
体の手首先端部に着脱可能になるように取付けられた物
体との距離および物体上にある穴径等の二次元寸法を測
定するための単数または複数の検出センサと、前記ロボ
ット本体の各関節に付設された角度検出器の角度信号を
取込み、予め記憶部に入力されている計測点目標値と比
較を行い、該目標値と角度検出器の角度信号の差分を前
記ロボット制御装置に出力することによりロボット本体
手首先端部に取付けられた検出センサを計測点目標点へ
移動可能ならしめる機能、および前記検出センサの測定
値を必要な座標系の座標値に変換し出力する機能とをも
った信号変換部、角度移動量補正部を含む演算部、記憶
部および入出力部等を有するコンピュータを設けること
により達成される。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention includes a plurality of rotating arms, a plurality of joints connecting the rotating arms, and a plurality of joints that connect the rotating arms. An articulated robot body for high-precision detection, consisting of an electric motor and a speed reducer, and having an angle detector attached to each joint that can detect the angle formed by the rotating arms, either directly or via a rotation transmission part; A robot control device comprising a plurality of servo control units for driving and controlling a robot body, a command unit that provides drive command values to the servo control units, a signal conversion unit, an arithmetic unit, a storage unit, etc.; and a wrist tip of the robot body. one or more detection sensors for measuring two-dimensional dimensions such as the distance to an object and the diameter of a hole on the object, attached to each joint of the robot body; The robot main body is loaded by taking in the angle signal of the angle detector, comparing it with a measurement point target value that has been input into the storage unit in advance, and outputting the difference between the target value and the angle signal of the angle detector to the robot control device. a signal conversion unit having a function of enabling a detection sensor attached to the tip of the wrist to be moved to a measurement point target point, and a function of converting the measurement value of the detection sensor to a coordinate value of a necessary coordinate system and outputting it; This is achieved by providing a computer having a calculation section including an angular movement amount correction section, a storage section, an input/output section, and the like.
また、ロボット等の関節部を有する駆動装置の手首先端
部に取付けた検出センサの位置と姿勢を、計測点目標点
に、ロボット制御装置等の駆動装置用制御装置に内蔵さ
れた教示部（指令部）により粗教示し、該教示値での実
回動角１度を各関節に回動腕同士のなす角度を検出する
ために取付けられた角度検出器で検出し、一方、コンピ
ュータの外部データ入力部より記憶部に各計測点目標値
（正寸データ）を入力し、機構上の誤差を補正するため
の角度移動量補正部を介して前記角度信号と比較し、目
標値と角度信号との差分を前記ロボット制御装置等の駆
動装置用制御装置に出力して、前記ロボット等の関節部
を有する駆動装置の手首先端部に取付けた検出センサの
位置と姿勢を補正移動し、補正移動完了後の前記角度検
出器信号と検出センサの測定値とより物体の目標点の計
測値を座標値として出力し、以って、物体を計測するよ
うな物体計測方法とした。更に、物体内にある複数の計
測基準点をロボット等の関節部を有する駆動装置の手首
先端部に取付けた検出センサまたは外部置きセンサによ
り検出し、コンピュータ内蔵の座標変換演算部を介して
、前記計測基準点の計測値によって定まる座標系に座標
変換し、該座標系に従って前記検出センサの位置と姿勢
および物体計測値の出力を行うようにして達成される。In addition, the position and orientation of a detection sensor attached to the wrist end of a drive device with joints in a robot, etc., can be set at the measurement point target point by a teaching unit (command The actual rotation angle of 1 degree based on the taught value is detected by an angle detector attached to each joint to detect the angle formed by the rotating arms. The target value (exact size data) of each measurement point is input from the input unit to the storage unit, and is compared with the angle signal via the angular movement amount correction unit for correcting mechanical errors, and the target value and the angle signal are calculated. outputs the difference to a drive device control device such as the robot control device, corrects the position and orientation of the detection sensor attached to the wrist tip of the drive device having joints of the robot, etc., and completes the correction movement. The object measuring method is such that the measured value of the target point of the object is output as coordinate values using the angle detector signal and the measured value of the detection sensor, and the object is thereby measured. Furthermore, a plurality of measurement reference points within the object are detected by a detection sensor attached to the wrist end of a drive device having joints such as a robot or an external sensor, and the above-mentioned measurement reference points are detected via a coordinate conversion calculation unit built in a computer. This is achieved by converting the coordinates into a coordinate system determined by the measured values of the measurement reference point, and outputting the position and orientation of the detection sensor and the object measured values according to the coordinate system.
［作用］汎用の多関節ロボットの場合、各回動腕は一次側回動腕
に取付けられた電動機により減速機を介して、二次側回
動腕を動かすのが一般的であるが、この場合、二次側回
動腕の回転角度を検出するための検出器が電動機軸に直
結付設されているため、この検出器を用いて各回動腕の
移動量を制御し位置決めすると、電動機軸の後にある減
速機のガタ等のヒステリシス分がそのまま二次側回動腕
に伝達されることになり、回動腕の長さを考えると二次
側回動腕の先端では、かなりの量の位置決め誤差を発生
する。一般的に多関節ロボットは６軸程度を持っている
ので、そのトータルの誤差量はかなり大きく、これが汎
用多関節ロボットの絶対位置決め精度を悪くしている主
原因となっている。[Operation] In the case of a general-purpose articulated robot, each rotating arm generally moves the secondary rotating arm via a reduction gear by an electric motor attached to the primary rotating arm. , a detector for detecting the rotation angle of the secondary rotating arm is directly connected to the motor shaft, so if this detector is used to control the amount of movement of each rotating arm and position it, the The hysteresis of a certain reducer, such as backlash, will be transmitted directly to the secondary rotating arm, and considering the length of the rotating arm, there will be a considerable amount of positioning error at the tip of the secondary rotating arm. occurs. Since articulated robots generally have about six axes, the total amount of error is quite large, and this is the main cause of poor absolute positioning accuracy of general-purpose articulated robots.
各関節に回動腕同士のなす角度を検出できる角度検出器
を直結または回転伝達部を介して付設したことで、前記
減速機後の二次側回動腕の回転軸の回転角度を直接検出
できるので、減速機のガタ等のヒステリシス分も検出で
き、位置決め誤差は発生しない。また、角度移動量補正
部は、ロボット製作過程で発生する機構誤差、即ち、回
動腕長さ機械加工誤差、各回転軸間の芯ずれ誤差および
各回動腕のたわみ誤差などを補正する機能、また、必要
により、温度差により生ずる回動腕の伸び量を補正する
機能を持つ。それによって、機構上の誤差、たわみ誤差
および温度差により生ずる誤差は補正可能となり、これ
ら誤差による検出センサの位置決め誤差は発生しない。By attaching an angle detector that can detect the angle between the rotating arms to each joint either directly or via a rotation transmission unit, the rotation angle of the rotation axis of the secondary rotating arm after the reduction gear can be directly detected. Therefore, hysteresis such as play in the reducer can be detected, and positioning errors do not occur. In addition, the angular movement amount correction section has a function of correcting mechanical errors that occur during the robot manufacturing process, such as machining errors in the length of the rotating arm, misalignment errors between the respective rotating axes, and deflection errors of the rotating arms. It also has a function to correct the amount of extension of the rotating arm caused by temperature differences, if necessary. As a result, errors caused by mechanical errors, deflection errors, and temperature differences can be corrected, and positioning errors of the detection sensor due to these errors do not occur.
また、計測準備段階で各計測点に対する検出センサの位
置と姿勢をロボット制御装置に内蔵された指令部（教示
部）により粗ティーチングすることは、各回動腕および
検出センサが物体と干渉することを防止するためのもの
で、それによって、回動腕および検出センサが物体と干
渉することを防止するための特別の対策を行う必要がな
い。また、検出センサとして物体との距離および物体上
にある穴径等の二次元寸法を測定できる単数または複数
の検出センサを用いるようにしたのは、計測実行段階に
おいて、搬送設備より搬入された計測すべき車体の位置
決めが、かなり精度悪くても、車体上に設けた基準位置
を捜せる機能を持つようにしたもので、これによって、
搬入された車体の位置決めは、さほどの精度を必要とし
ないし、その基準は、面であっても、穴中心であっても
計測可能となり、基準位置のシフト量を検出して、座標
系を変換することが可能となる。In addition, rough teaching of the position and orientation of the detection sensor for each measurement point at the measurement preparation stage by the command unit (teaching unit) built into the robot control device prevents each rotating arm and detection sensor from interfering with the object. Thereby, there is no need to take special measures to prevent the rotating arm and the detection sensor from interfering with the object. In addition, the reason for using one or more detection sensors that can measure two-dimensional dimensions such as the distance to the object and the diameter of a hole on the object is because the measurement carried in from the transportation equipment is used during the measurement execution stage. Even if the positioning of the car body to be done is quite inaccurate, it has a function that allows you to search for the reference position set on the car body.
The positioning of the imported vehicle body does not require much precision, and the reference can be measured even if it is a surface or the center of a hole, and the shift amount of the reference position is detected and the coordinate system is established. It becomes possible to convert.
［実施例コ以下、本発明の一実施例を第１図から第６図により説明
する。[Example 1] An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
まず、第１図は、本発明の一実施例による高精度検出用
多関節ロボットを用いた物体計測装置の機器構成を示し
たもので、図中１は高精度検出用多関節ロボット本体、
２はロボット本体１を、計測すべき車体３の任意計測部
位へ移動するための移動ベース、４は車体３を搬送する
ための搬送設備、５はロボット本体１を駆動制御するた
めのロボット制御装置、６はロボット本体手首先端部に
取付けられた検出センサを、必要な座標系の計測点目標
点へ正確に移動可能ならしめる機能および検出センサの
測定値を必要な座標系の座標値に変換し出力する機能と
をもった信号変換部、角度移動量補正部を含む演算部、
記憶部、入出力部等を有するコンピュータ、７は、ロボ
ット本体１の各関節に１回動腕間士のなす角度を検出す
るために、直結または回転伝達部を介して付設された角
度検出器の波形信号を処理するための角度検出ユニット
、８は検出センサでの測定値を必要な信号形態に変換処
理するための信号処理器、９は通信ケーブルをそれぞれ
示す。First, FIG. 1 shows the equipment configuration of an object measuring device using an articulated robot for high-precision detection according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 indicates the main body of the articulated robot for high-precision detection;
Reference numeral 2 denotes a movement base for moving the robot body 1 to an arbitrary measurement part of the vehicle body 3 to be measured; 4 is a transport facility for transporting the vehicle body 3; and 5 is a robot control device for driving and controlling the robot body 1. , 6 is a function that enables the detection sensor attached to the tip of the wrist of the robot body to be accurately moved to the measurement point target point of the required coordinate system, and converts the measured value of the detection sensor into the coordinate value of the required coordinate system. a signal conversion unit with an output function, an arithmetic unit including an angular movement amount correction unit,
The computer 7, which has a storage unit, an input/output unit, etc., is an angle detector attached to each joint of the robot body 1, either directly or via a rotation transmission unit, in order to detect the angle formed by the single rotating arm. 8 is a signal processor for converting the measured value of the detection sensor into a necessary signal form, and 9 is a communication cable.
第２図および第３図は、第１図における高精度検出用多
関節ロボット本体１の詳細図を示し、第２図は高精度検
出用多関節ロボット全体図、第３図は各関節に回動腕同
士のなす角度を検出するために回転伝達部を介して付設
された角度検出器をそれぞれ示したもので、まず、第２
図において、１０−１から１０−６は各回動腕を示し、
１１−１から１１−６は各関節を示す。また、１２はロ
ボット本体を床面等に固定しておくための静止部を示し
、１３は検出センサを着脱可能なように取付けるための
手首先端部を示す。2 and 3 show detailed views of the main body 1 of the articulated robot for high-precision detection in FIG. 1, FIG. 2 is an overall view of the articulated robot for high-precision detection, and FIG. This figure shows the angle detectors attached via the rotation transmitting part to detect the angle formed between the movable arms.
In the figure, 10-1 to 10-6 indicate each rotating arm,
11-1 to 11-6 indicate each joint. Further, 12 indicates a stationary part for fixing the robot body to a floor surface or the like, and 13 indicates a wrist end part to which a detection sensor is detachably attached.
次に、第３図において、１４は、角度検出器２゜に回動
腕間±１０および１０′のなす角度を伝達するための回
転伝達部で、一対の歯車２２−１と２２−２、軸受２４
に支持された回転軸２３およびカップリング２１より構
成されている。また、１５は電動機、１６は回動腕１０
’の動作速度と動作角度を検出するための検出器、１７
は減速機。Next, in FIG. 3, reference numeral 14 denotes a rotation transmitting unit for transmitting the angle formed by ±10 and 10' between the rotating arms to the angle detector 2°, which includes a pair of gears 22-1 and 22-2; Bearing 24
The rotating shaft 23 is supported by a rotating shaft 23 and a coupling 21. Further, 15 is an electric motor, and 16 is a rotating arm 10.
Detector for detecting the operating speed and operating angle of ', 17
is a reducer.
をそれぞれ示し、軸受１８と回転軸１９は関節１１を構
成している。The bearing 18 and the rotating shaft 19 constitute the joint 11.
第４図は、第１図における検出センサの詳細図を示した
もので１図中２５は光点検出方式のレーザセンサを示し
、光源より照射されたレーザ光２８は車体３で乱反射し
、乱反射光の一部２９を受光して車体３とレーザセンサ
２５の間の距離を求める。また、２６はＩＴＶカメラを
示し、車体上にある穴径等の二次元寸法を求めるのに有
効なセンサである。２７はＩＴＶカメラ２６の画像を鮮
明にするために取付けられる照明装置を示す。なお、こ
のＩＴＶカメラ２６を併用することにより、第１図にお
いて、搬送設備４により搬入される車体３の位置決め精
度が多少悪くても、車体３上に設けられた基準点または
基準穴等の基準位置を視野内に捕えることができるとい
う機能も持つことが可能となる。FIG. 4 shows a detailed diagram of the detection sensor in FIG. A portion of the light 29 is received to determine the distance between the vehicle body 3 and the laser sensor 25. Further, 26 indicates an ITV camera, which is an effective sensor for determining two-dimensional dimensions such as hole diameters on the vehicle body. Reference numeral 27 indicates an illumination device attached to make the image of the ITV camera 26 clear. In addition, by using this ITV camera 26 in combination, even if the positioning accuracy of the vehicle body 3 carried in by the transport equipment 4 is somewhat poor in FIG. It also becomes possible to have the function of being able to capture the position within the field of view.
第５図および第６図は、第１図の高精度検出用多関節ロ
ボットを用いた物体計測装置の制御ブロック図を示した
もので、第５図は物体計測装置全体の制御ブロック図を
示し、第６図は第５図における第６回動腕、手首先端部
および検出センサ部を例にとり、更に詳細に示した制御
ブロック図を示す。5 and 6 are control block diagrams of an object measuring device using the articulated robot for high-precision detection shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a control block diagram of the entire object measuring device. , FIG. 6 is a control block diagram showing more details, taking as an example the sixth rotating arm, the wrist tip, and the detection sensor section in FIG. 5.
まず、第５図において、３０は電動機１５の動力を減速
機１７に伝達するための動力伝達部、３１は電動機１５
の回転速度と回転角度（即ち、これが減速機１７を介し
て二次側回動腕の動作速度と動作角度になる）を検出器
１６からの信号を受けて駆動制御するための信号変換部
、信号比較部等を有するサーボ制御部を示す。３２は教
示値（ティーチング値）を記憶しておく記憶部を有する
指令部を示し、計測準備段階で各計測点に対する検出セ
ンサの位置と姿勢を粗ティーチングするために使用され
る。３３は演算処理を行うための演算部および信号入出
力部等を有する信号処理部を示す。First, in FIG. 5, 30 is a power transmission section for transmitting the power of the electric motor 15 to the reducer 17, and 31 is a power transmission section for transmitting the power of the electric motor 15 to the reducer 17.
a signal converter for driving and controlling the rotational speed and rotational angle (that is, these become the operating speed and operating angle of the secondary rotating arm via the reducer 17) in response to a signal from the detector 16; A servo control unit including a signal comparison unit and the like is shown. Reference numeral 32 denotes a command unit having a storage unit for storing teaching values, and is used to roughly teach the position and orientation of the detection sensor for each measurement point in the measurement preparation stage. Reference numeral 33 denotes a signal processing section having an arithmetic section and a signal input/output section for performing arithmetic processing.
次に、第６図において、３４は動力部を示し。Next, in FIG. 6, 34 indicates a power section.
第５図の電動機１５および動力伝達部３０とより構成さ
れている６３５は計測すべき車体３の基準位置と各計測
点の座標値（図面等の正寸データ）を外部より人的にコ
ンピュータ６内へ入力するための外部データ入力部（キ
ーボード）、３６はロボット本体１の製造過程で発生す
る機構誤差、即ち、回動腕長さ機械加工誤差、各回転軸
間の芯ずれ誤差、および、各回動腕のたわみ誤差などの
補正、また、必要により、温度差により生ずる回動腕の
伸び量を補正するための角度移動量補正部をそれぞれ示
す。角度移動量補正部３６の補正方法は、工場内での精
度調整試験の結果を基にパラメータを設定し、関数補正
することを基本とするが、試験により、ロボット手首部
の動作領域内の誤差をマトリックス状に求めておき、そ
の各点の誤差値を補正する、所謂、マトリックス補正を
することもできる。３７は角度検出器２０によって検出
された実回転角度信号と外部より入力された図面等によ
って定まる計測点目標点の角度移動量補正された座標値
とを比較し、その差分を指令部３８へ出力するための比
較器を示し、３９は検出センサの測定結果と角度検出器
２０の実回転角度信号を基に計測結果を必要な座標系の
座標値に変換したり、基準位置のシフト量により各回動
腕の駆動座標系や計測結果の出力座標系を求めるための
座標変換をしたりするための各種演算を行う演算処理部
を示す。また、４０は演算処理部３９の演算結果に基づ
いて、外部より入力された図面等によって定まる計測点
目標点の座標値を座標変換するためのシフト量処理部を
示す。搬送設備４より搬入される車体３の位置決めが正
確であれば、シフト量処理部４０は不要となる。また、
４１は計測結果を外部へ出力するためのデータ出方部を
示す。635, which is composed of the electric motor 15 and the power transmission section 30 in FIG. An external data input unit (keyboard) 36 is used to input mechanical errors that occur during the manufacturing process of the robot body 1, such as machining errors in the length of the rotating arm, misalignment errors between the rotating axes, and An angular movement amount correction unit for correcting deflection errors of each rotating arm and, if necessary, correcting an amount of extension of the rotating arm caused by a temperature difference, is shown. The correction method of the angular movement amount correction unit 36 is basically to set parameters based on the results of precision adjustment tests in the factory and perform function correction. It is also possible to perform so-called matrix correction, in which the values are calculated in matrix form and the error value at each point is corrected. 37 compares the actual rotation angle signal detected by the angle detector 20 with the coordinate value corrected for the angular movement of the measurement point target point determined by a drawing etc. input from the outside, and outputs the difference to the command unit 38 39 indicates a comparator for converting the measurement result into coordinate values of a necessary coordinate system based on the measurement result of the detection sensor and the actual rotation angle signal of the angle detector 20, and converting the measurement result each time according to the shift amount of the reference position. This figure shows an arithmetic processing unit that performs various calculations such as coordinate transformation to obtain the drive coordinate system of the moving arm and the output coordinate system of the measurement results. Further, 40 indicates a shift amount processing section for converting the coordinate values of the measurement point target point determined by a drawing or the like inputted from the outside based on the calculation result of the calculation processing section 39. If the positioning of the vehicle body 3 carried in from the transport facility 4 is accurate, the shift amount processing section 40 becomes unnecessary. Also,
Reference numeral 41 indicates a data output section for outputting measurement results to the outside.
次に、第６図を用いて計測手順を説明する。まず、計測
準備段階において、計測すべき車種の１台目の車体３を
搬送設備４によりライン内の所定の位置に搬入し、次に
ロボット制御装置５の指令部を用いて、車体３上の計測
すべき各点および車体３上の基準となるべき各点に、即
ち、まず各回動腕１０および検出センサ２５，２６を車
体３の測定位置Ａに車体３と干渉しないように、その姿
勢と位置Ａを粗教示（粗ティーチング）し、その教示値
を指令部３２の記憶部に記憶しておく。この場合、検出
センサは車体計測面に対して横方法線方向からの計測が
可能になるような姿勢を保つようにするのが望ましい。Next, the measurement procedure will be explained using FIG. First, in the measurement preparation stage, the first vehicle body 3 of the vehicle type to be measured is transported to a predetermined position in the line by the transport equipment 4, and then, using the command unit of the robot control device 5, At each point to be measured and at each point on the vehicle body 3 that should serve as a reference, first, each rotating arm 10 and the detection sensors 25, 26 are placed at measurement position A on the vehicle body 3 and their postures are adjusted so as not to interfere with the vehicle body 3. The position A is roughly taught (coarse teaching), and the taught value is stored in the storage section of the command section 32. In this case, it is desirable that the detection sensor maintains a posture that allows measurement from the transverse direction with respect to the vehicle body measurement surface.
また、このとき、車体３の測定点に合わせて複数個所、
すなわち、Ｂ。Also, at this time, multiple locations are selected according to the measurement points on the vehicle body 3.
That is, B.
Ｃ，Ｄ、・・・・・・、Ｘの要点で順次、粗教示してゆ
くようにする。The main points of C, D, . . ., X should be taught in sequence.
一方、コンピュータ６の外部データ入力部３５を用いて
、該当する車種車体３の計測すべき各点および基準とな
るべき各点の図面図示値を基準点図示値から定まる座標
系の座標値として図示にない記憶部に記憶しておく。On the other hand, using the external data input unit 35 of the computer 6, the values indicated in the drawing of each point to be measured and each point to be a reference on the vehicle body 3 of the corresponding vehicle type are displayed as coordinate values of a coordinate system determined from the indicated values of the reference points. It is stored in a memory unit that is not in the original memory.
次に、計測実行段階において、ロボット制御装置５また
はコンピュータ６の図示にない計測開始ボタンを押すと
、ロボット本体１は、まず、ロボット制御装置５の指令
部３２により、回動腕１゜が第４図の位置Ａにセットさ
れ、粗教示された第１魚目の計測すべき点Ａへ移動する
。第１魚目の粗教示値の姿勢と位置まで各回動腕１ｏお
よび検出センサ２５，２６が移動すると、検出器１６と
サーボ制御部３１により、第１点目Ａの粗動作は完了す
る。つまり回動腕１０はＡ位置を指示している。Next, in the measurement execution stage, when a measurement start button (not shown) on the robot control device 5 or the computer 6 is pressed, the robot body 1 is first controlled by the command unit 32 of the robot control device 5 to move the rotating arm 1° to the first position. It is set at position A in Fig. 4 and moved to point A where the roughly taught first fish should be measured. When each rotating arm 1o and the detection sensors 25, 26 move to the posture and position of the coarse teaching value of the first fish, the coarse movement of the first point A is completed by the detector 16 and the servo control unit 31. In other words, the rotating arm 10 indicates the A position.
他方、この粗教示における各回動腕１０の実作動量は、
各関節１１に回転伝達部１４を介して付設された、減速
機による誤差のおそれのない、角度検出器２０により検
出されるが、この位置は、ロボットの製造過程などで発
生する機構誤差やたわみ誤差を含むことにより、正確に
はＡ位置では停止していない位置として検出され、これ
らの誤差を含んだものとして、角度検出ユニット７を介
して比較器３７に供給される。On the other hand, the actual operating amount of each rotating arm 10 in this rough teaching is
The position is detected by an angle detector 20 that is attached to each joint 11 via a rotation transmission unit 14 and is free from errors caused by a reducer. Due to the inclusion of errors, the position A is accurately detected as a position that is not stopped, and is supplied to the comparator 37 via the angle detection unit 7 as a position including these errors.
一方、コンピュータ６では、外部データ入力部３５から
入力され、図示にない記憶部に記憶されている該当車種
車体３の第１魚目の計測すべき点の図面図示値の座標値
は、シフト量処理部４ｏおよび機構誤差やたわみ誤差を
補正した角度移動量補正部３６を介して、前記の各種誤
差分を補正され、更に、各回動腕の角度値に変換されて
比較器３７に目標値として入力されている。比較器３７
においては、各回動腕１０の実回転角度値と前記各回動
腕の角度目標値の差分を検出し、指令部３８を介してロ
ボット制御表Ｎ５へ出力する。その差分の信号によりロ
ボット本体１の各回動腕１０は補正移動され、検出セン
サ２５，２６は図面図示値の計測点目標点へ正確に位置
決めされる。補正移動後の各回動腕１０の実回転角度信
号は演算処理部３９に送られ、計測結果の座標値演算に
使用される。従って、図面で入力した値に基づいて被測
定物の寸法および形状が測定できるようになり、測定を
容易に行うことが゛できる。On the other hand, in the computer 6, the coordinate values of the values shown in the drawing of the point to be measured in the first fish of the vehicle body 3 of the applicable vehicle type, which is input from the external data input unit 35 and stored in a storage unit (not shown), are determined by the shift amount. The various errors mentioned above are corrected through the processing section 4o and the angular movement amount correction section 36 which corrects mechanical errors and deflection errors, and are further converted into angle values of each rotating arm and sent to the comparator 37 as target values. It has been entered. Comparator 37
, the difference between the actual rotation angle value of each rotating arm 10 and the angle target value of each rotating arm is detected and output to the robot control table N5 via the command unit 38. Each rotating arm 10 of the robot body 1 is corrected and moved by the difference signal, and the detection sensors 25 and 26 are accurately positioned to the measurement point target point of the value shown in the drawing. The actual rotation angle signals of each rotating arm 10 after the correction movement are sent to the calculation processing section 39 and used to calculate the coordinate values of the measurement results. Therefore, the dimensions and shape of the object to be measured can be measured based on the values input in the drawing, and measurements can be easily performed.
以上の計測手順を繰返すことにより、車体３上の計測す
べき各点および基準となるべき各点の測定が可能となる
。ただし、搬入された車体の位置決め精度が悪く、車体
３上の基準点を計測した結果、その座標値が図面等によ
って定まる、コンピュータ６に入力されている基準点座
標値との間に差を生じた場合、シフト量処理部４０を介
して図面等によって定まる計測点目標点の座標値を車体
上の基準点によって定まる座標系に一致させるよう座標
変換する。また、２台目以降の車体については車種が変
らない限り、前記計測準備段階での粗教示作業および図
面図示値の入力作業は不要である。By repeating the above measurement procedure, it becomes possible to measure each point on the vehicle body 3 to be measured and each point to be used as a reference. However, the positioning accuracy of the imported vehicle body is poor, and as a result of measuring the reference point on the vehicle body 3, there are differences between the coordinate values of the reference point determined by drawings, etc., and the reference point coordinate values input into the computer 6. In this case, the shift amount processing unit 40 performs coordinate transformation so that the coordinate values of the measurement point target point determined by the drawing or the like match the coordinate system determined by the reference point on the vehicle body. Further, for the second and subsequent vehicle bodies, unless the vehicle type changes, the rough teaching work and the input work of the values shown in the drawing at the measurement preparation stage are unnecessary.
［発明の効果］本発明によれば、インライン状態にある自動車車体など
の大物品の各部位の寸法および形状を車体または物体上
に設けられた基準位置（基準点）または、車体または物
体上の各部位毎に設けられた基準位置（基準点）によっ
て定まる座標系により計測し、その計測結果を図面等の
正寸データとの比較において、絶対座標値として出力で
きるので、マスタ車体などを用いる必要がなく、容易に
、しかも正確な計測を行うことができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the dimensions and shape of each part of a large article such as an automobile body in an in-line state can be determined by measuring the dimensions and shape of each part of a large article such as an automobile body in an in-line state at a reference position (reference point) provided on the vehicle body or object or by Measurement is performed using a coordinate system determined by reference positions (reference points) established for each part, and the measurement results can be compared with exact size data such as drawings and output as absolute coordinate values, so there is no need to use a master vehicle body etc. This allows easy and accurate measurement.
２図は本発明の一実施例における高精度検出用多関節ロ
ボット本体の全体図、第３図は角度検出器の付設状態を
示す断面図、第４図は検出センサの詳細図、第５図およ
び第６図は、それぞれ本発明による高精度検出用多関節
ロボットを用いた物体計測装置の制御ブロック図を示す
。１・・・・・・高精度検出用多関節ロボット本体、２・
・・・・・移動ベース、３・・・・・・計測すべき車体
、４・・・・・・搬送設備、５・・・・・・ロボット制
御装置、６・・・・・・コンピュータ、７・・・・・・
角度検出ユニット、８・・・・・・信号処理器、９・・
・・・・通信ケーブル、１ｏ・・・・・・回動腕、１１
・・・・・・関節、１２・・・・・・静止部、１３・・
・・・・手首先端部。１４・・・・・・回転伝達部、１５・・・・・・電動機
、１６・・・・・・検出器、１７・・・・・・減速機、
１８・・・・・・軸受、１９・・・・・・回転軸、２０
・・・・・・角度検出器、２１・・・・・・カップリン
グ、２２・・・・・・歯車、２３・・・・・・回転軸、
２４・・・・・・軸受、２５・・・・・・レーザセンサ
、２６・・・・・・ＩＴＶカメラ、２７・・・・・・照
明装置、２８・・・・・・レーザ照射光、２９・・・・
・・乱反射光、３０・・・・・・伝達部、３１・・・・
・・サーボ制御部、３２・・・・・・指令部、３３・・
・・・・信号処理部、３４・・・・・・動力部、３５・
・・・・・外部データ入力部、３６・・・・・・角度移
動量補正部、３７・・・・・・比較器、３８・・・・・
・指令部、３９・・・・・・演算処理部、４０・・・・
・・シフト量処理部、４１・・・・・・データ出力部。第１図？５ 車体第２因第３図第４図Figure 2 is an overall view of the main body of an articulated robot for high precision detection in one embodiment of the present invention, Figure 3 is a sectional view showing the attached state of the angle detector, Figure 4 is a detailed view of the detection sensor, and Figure 5. and FIG. 6 respectively show control block diagrams of an object measuring device using an articulated robot for high precision detection according to the present invention. 1... Articulated robot body for high precision detection, 2.
...Movement base, 3. Vehicle body to be measured, 4. Transfer equipment, 5. Robot control device, 6. Computer. 7...
Angle detection unit, 8...Signal processor, 9...
...Communication cable, 1o...Rotating arm, 11
...Joint, 12...Stationary part, 13...
...The tip of the wrist. 14... Rotation transmission unit, 15... Electric motor, 16... Detector, 17... Speed reducer,
18...bearing, 19...rotating shaft, 20
... Angle detector, 21 ... Coupling, 22 ... Gear, 23 ... Rotating shaft,
24...Bearing, 25...Laser sensor, 26...ITV camera, 27...Lighting device, 28...Laser irradiation light, 29...
...Diffuse reflected light, 30...Transmission section, 31...
...Servo control section, 32...Command section, 33...
... Signal processing section, 34... Power section, 35.
...External data input section, 36...Angle movement amount correction section, 37...Comparator, 38...
・Command unit, 39... Arithmetic processing unit, 40...
...Shift amount processing section, 41...Data output section. Figure 1? 5 Vehicle body 2nd cause Figure 3 Figure 4
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23650488AJPH0285709A (en) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | Object measurement method and measurement device using articulated robot |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23650488AJPH0285709A (en) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | Object measurement method and measurement device using articulated robot |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0285709Atrue JPH0285709A (en) | 1990-03-27 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23650488APendingJPH0285709A (en) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | Object measurement method and measurement device using articulated robot |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0285709A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6366831B1 (en) | 1993-02-23 | 2002-04-02 | Faro Technologies Inc. | Coordinate measurement machine with articulated arm and software interface |
| JP2002156222A (en)* | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Tokyo Boeki Techno-System Ltd | Method and apparatus for measuring vehicle body shape |
| WO2002047871A1 (en)* | 2000-12-12 | 2002-06-20 | Ulvac,Inc. | Substrate transfer method |
| JP2012139761A (en)* | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Measurement method of external axis of robot, creation method of teaching data of robot, and controller of robot |
| JP2017514119A (en)* | 2014-04-08 | 2017-06-01 | ニコン・メトロロジー・エヌヴェ | Measuring probe unit for measurement |
| JP2017170599A (en)* | 2016-03-25 | 2017-09-28 | ファナック株式会社 | Positioning device using robot |
| US10168134B2 (en) | 2002-02-14 | 2019-01-01 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a handle that includes electronics |
| US10699688B2 (en) | 2014-09-08 | 2020-06-30 | Sonobex Limited | Acoustic attenuator |
| WO2024018758A1 (en)* | 2022-07-20 | 2024-01-25 | 株式会社日立ハイテク | Shape measurement device and shape measurement method |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6366831B1 (en) | 1993-02-23 | 2002-04-02 | Faro Technologies Inc. | Coordinate measurement machine with articulated arm and software interface |
| JP2002156222A (en)* | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Tokyo Boeki Techno-System Ltd | Method and apparatus for measuring vehicle body shape |
| WO2002047871A1 (en)* | 2000-12-12 | 2002-06-20 | Ulvac,Inc. | Substrate transfer method |
| JP2002178279A (en)* | 2000-12-12 | 2002-06-25 | Ulvac Japan Ltd | Substrate carrier method |
| US10168134B2 (en) | 2002-02-14 | 2019-01-01 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine having a handle that includes electronics |
| JP2012139761A (en)* | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Measurement method of external axis of robot, creation method of teaching data of robot, and controller of robot |
| JP2017514119A (en)* | 2014-04-08 | 2017-06-01 | ニコン・メトロロジー・エヌヴェ | Measuring probe unit for measurement |
| US10699688B2 (en) | 2014-09-08 | 2020-06-30 | Sonobex Limited | Acoustic attenuator |
| JP2017170599A (en)* | 2016-03-25 | 2017-09-28 | ファナック株式会社 | Positioning device using robot |
| US10525598B2 (en) | 2016-03-25 | 2020-01-07 | Fanuc Corporation | Positioning system using robot |
| WO2024018758A1 (en)* | 2022-07-20 | 2024-01-25 | 株式会社日立ハイテク | Shape measurement device and shape measurement method |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mooring et al. | Fundamentals of manipulator calibration | |
| US6681495B2 (en) | Measuring apparatus and method for correcting errors in a machine | |
| Conrad et al. | Robotic calibration issues: Accuracy, repeatability and calibration | |
| JP2764103B2 (en) | Method of using analog measuring probe and positioning device | |
| US5220261A (en) | Method of calibrating highly precise robots | |
| JP2004195621A (en) | Three-dimensional measuring device | |
| JP2004050356A (en) | Movable body position and attitude detection device | |
| CN114654466B (en) | Automatic calibration method, device, system, electronic equipment and storage medium | |
| US5418890A (en) | Arm origin calibrating method for an articulated robot | |
| JPH07501755A (en) | Calibration method and device for motion axis of industrial robot | |
| JPH0285709A (en) | Object measurement method and measurement device using articulated robot | |
| Wang et al. | Field calibration method for industrial robots based on single position sensitive device | |
| Nejat et al. | High-precision task-space sensing and guidance for autonomous robot localization | |
| JPH04300180A (en) | Robot positioning method | |
| JPH1011146A (en) | Device for correcting stop posture of mobile object | |
| JP2520324B2 (en) | Automatic correction method for robot constants | |
| Nilsson et al. | Combining a stable 2-D vision camera and an ultrasonic range detector for 3-D position estimation | |
| CN114136239A (en) | Online non-contact measurement method for butt joint of cabin sections | |
| JP2718249B2 (en) | Robot displacement detection device | |
| Podoloff et al. | An accuracy test procedure for robotic manipulators utilizing a vision based, 3-D position sensing system | |
| JPS63127306A (en) | Robot calibration device | |
| JPS62126404A (en) | Calibration device for manipulator | |
| Karlsson et al. | A new calibration method for industrial robots | |
| JPH0561648B2 (en) | ||
| KR19980051309A (en) | An apparatus and method for horizontal reference positioning of an industrial robot |