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技術 組立装置、ロボットハンド位置修正方法、およびロボットハンド位置修正プログラム

出願人 富士通株式会社
発明者 原田徹
出願日 2014年12月19日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2014-258002
公開日 2016年6月30日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2016-117124
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 既定位置 基板設置位置 交差パターン DIMMメモリ 測定範囲外 マスタワーク センサ中心 稼動範囲
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

課題

ロボットハンド移動空間において位置補正を行うことができる組立装置、ロボットハンド位置修正方法、およびロボットハンド位置修正プログラムを提供する。

解決手段

組立装置は、ロボットハンドのハンド部に設けられた第1撮像素子と、前記第1撮像素子に基準パターン投影するプロジェクタと、前記第1撮像素子から得られた画像情報内の前記基準パターンの情報を基に、前記ロボットハンドの位置修正を行う修正部と、を備える。

概要

背景

労働人口の減少や国内生回帰に対応するため、ロボットによる組立需要が増加している。組立作業には位置決め精度が要求されている。そこで、レーザビームなどを用いてロボットハンド先端の位置を検出し、ロボットハンドの位置を補正する技術などが開示されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

ロボットハンドの移動空間において位置補正を行うことができる組立装置、ロボットハンド位置修正方法、およびロボットハンド位置修正プログラムを提供する。 組立装置は、ロボットハンドのハンド部に設けられた第1撮像素子と、前記第1撮像素子に基準パターン投影するプロジェクタと、前記第1撮像素子から得られた画像情報内の前記基準パターンの情報を基に、前記ロボットハンドの位置修正を行う修正部と、を備える。

目的

本件は上記課題に鑑みなされたものであり、ロボットハンドの移動空間において位置補正を行うことができる組立装置、ロボットハンド位置修正方法、およびロボットハンド位置修正プログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ロボットハンドハンド部に設けられた第1撮像素子と、前記第1撮像素子に基準パターン投影するプロジェクタと、前記第1撮像素子から得られた画像情報内の前記基準パターンの情報を基に、前記ロボットハンドの位置修正を行う修正部と、を備えることを特徴とする組立装置

請求項2

前記プロジェクタの照射範囲に配置された第2撮像素子を備え、前記修正部は、前記第2撮像素子から得られた画像を用いて、前記第1撮像素子から得られた画像における前記プロジェクタの振動の影響を抑制することを特徴とする請求項1記載の組立装置。

請求項3

前記ロボットハンドの作業対象撮像する第3撮像素子を備え、前記プロジェクタは、前記作業対象における前記第3撮像素子の撮像範囲パターンを投影し、前記修正部は、前記第3撮像素子から得られた画像情報内の前記パターンの情報を基に、前記作業対象の設置位置を取得することを特徴とする請求項1または2記載の組立装置。

請求項4

ロボットハンドのハンド部に設けられた撮像素子に、プロジェクタを用いて基準パターンを投影し、前記撮像素子から得られた画像情報内の前記基準パターンの情報を基に、前記ロボットハンドの位置修正を行う、ことを特徴とするロボットハンド位置修正方法

請求項5

コンピュータに、ロボットハンドのハンド部に設けられた撮像素子に、プロジェクタを用いて基準パターンを投影する処理と、前記撮像素子から得られた画像情報内の前記基準パターンの情報を基に、前記ロボットハンドの位置修正を行う処理と、を実行させることを特徴とするロボットハンド位置修正プログラム

技術分野

0001

本件は、組立装置ロボットハンド位置修正方法、およびロボットハンド位置修正プログラムに関する。

背景技術

0002

労働人口の減少や国内生回帰に対応するため、ロボットによる組立需要が増加している。組立作業には位置決め精度が要求されている。そこで、レーザビームなどを用いてロボットハンド先端の位置を検出し、ロボットハンドの位置を補正する技術などが開示されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特表平11−502776号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記技術では、ロボットハンドの広い移動空間において位置補正を行うことは困難である。

0005

本件は上記課題に鑑みなされたものであり、ロボットハンドの移動空間において位置補正を行うことができる組立装置、ロボットハンド位置修正方法、およびロボットハンド位置修正プログラム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

0006

1つの態様では、組立装置は、ロボットハンドのハンド部に設けられた第1撮像素子と、前記第1撮像素子に基準パターン投影するプロジェクタと、前記第1撮像素子から得られた画像情報内の前記基準パターンの情報を基に、前記ロボットハンドの位置修正を行う修正部と、を備える。

発明の効果

0007

ロボットハンドの移動空間において位置補正を行うことができる。

図面の簡単な説明

0008

指令値実測値との関係を表す図である。
(a)および(b)は位置ずれの例である。
(a)および(b)は位置修正を例示する図である。
実施例1に係る組立装置の概略図である。
基板および実装部品を例示する図である。
組立装置の座標系について例示する図である。
(a)はプロジェクタと撮像素子との配置関係を表す図であり、(b)はプロジェクタ座標系Pprjを例示する図であり、(c)はプロジェクタがパターン照射しない場合における撮像素子の撮像画像を例示する図であり、(d)は、交点が撮像素子のセンサ面に位置する場合の撮像画像を例示する図である。
(a)〜(c)は撮像画像における上記交点の検出について説明するための図である。
(a)〜(d)はプロジェクタの焦点深度変化への対応について説明する図である。
(a)はロボット座標系Prbtをプロジェクタ座標系Pprjに変換するための射影行列算出手順について説明するための図であり、(b)は射影行列の算出に用いるマスタワークを例示する図である。
(a)〜(c)はリファレンス撮像素子の機能について説明するための図である。
組立装置が実行する処理の一例を表すフローチャートである。
(a)および(b)はステップS2の詳細を例示する図である。
(a)〜(d)はステップS6の詳細を例示する図である。
(a)〜(d)は補正テーブルの作成手順を例示する図である。
(a)はステップS7の詳細を表すフローチャートの一例であり、(b)は補正テーブル領域を例示する図である。
指令値に対応する目標位置CP1とロボットハンド20の実際の位置LP1との関係を例示する図である。
コントローラハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

0009

実施例の説明に先立って、ロボットハンドの絶対位置精度について説明する。絶対位置精度とは、ロボットハンドの位置を指定する指令値に対するロボットハンドの実際の位置の精度のことである。

0010

図1は、指令値と実測値との関係を表す図である。図1で例示するように、10mm間隔でロボットハンドを移動させる指令値が入力されるものとする。ロボットハンドが指令値に応じて移動すると、誤差が生じることがある。特に、2以上の関節を有する多関節(多軸)ロボットの場合には、図1で例示するように、実測値において1〜3mm程度の誤差が生じることがある。このような場合、0.1mm程度の精度が要求される基板のコネクタ挿入等に、多関節ロボットを適用するのは困難である。

0011

基板に部品を挿入する場合、以下の処理が行われることが多い。まず、基板上の画像処理マークから基板の設置位置(設置時のズレ量)が求められる。次に、あらかじめ登録された部品の挿入位置座標基板設置位置とのズレ量からロボットハンドの目標位置が算出され、挿入動作が行われる。

0012

例えば、基板の左上からx=100mm、y=100mmの位置にコネクタを挿入する場合について説明する。図2(a)で例示するように、コネクタには複数の端子が備わっているため、±0.1mm以内の精度が必要とされる場合が多い。この場合、1〜3mmの誤差が生じると、コネクタを挿入できなくなるおそれがある。例えば、図2(b)で例示するように、x軸方向およびy軸方向で1〜2mmの位置ズレが生じると、コネクタを基板に挿入できなくなる。

0013

この問題を解決するため、図3(a)で例示するように、変位センサ101を用いて、ロボットハンドのハンド部102の位置を検出し、補正する場合が考えられる。しかしながら、この場合、変位センサ101の測定範囲外ではハンド部102の先端位置を検出できなくなるという問題が生じる。すなわち、ロボットハンドの広い移動空間全域において位置を補正することが困難である。

0014

次に、図3(b)で例示するように、画像処理用カメラ103をハンド部102に搭載し、画像処理によりハンド部102の位置を補正する場合が考えられる。しかしながら、この場合、カメラ103でハンド部102の位置を確認してから作業位置までハンド部102を移動させるため、移動時に誤差が生じるおそれがある。

0015

次に、図3(a)で例示するように、外部に設置したカメラ104から得られた画像に対する処理によってハンド部102の位置を算出する場合が考えられる。しかしながら、ハンド部102の可動領域と重ならないように、測定対象から離れた位置にカメラ104が設置される。この場合、カメラ104の測定分解能の低下をまねく

0016

以上のように、ロボットハンドの位置を修正することは困難である。そこで、以下の実施例では、ロボットハンドの移動空間において位置補正を行うことができる組立装置、ロボットハンド位置修正方法、およびロボットハンド位置修正プログラムについて説明する。

0017

図4は、実施例1に係る組立装置100の概略図である。図4で例示するように、組立装置100は、作業台10、ロボットハンド20、ロボットコントローラ30、プロジェクタ40、カメラ50a,50b、コントローラ60などを備える。

0018

作業台10には、組立作業対象の基板11、基板11への実装部品を収納または供給するトレイ12、基準位置または振動抑制のための基準を提供するリファレンス撮像素子13などが配置されている。リファレンス撮像素子13は、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラである。

0019

ロボットハンド20は、1以上の関節を有するロボットであり、例えば垂直多関節(多軸)ロボットである。例えば、ロボットハンド20は、トレイ12から実装部品を取り出し、基板11への取り付けなどの組立作業を行う。ロボットハンド20のハンド部21先端近傍には、撮像素子22が配置されている。撮像素子22は、例えばCCDカメラであり、センサ面が後述するプロジェクタ40の照射面(フォーカスの面)と平行になるようにプロジェクタ40と対向して配置されている。ロボットコントローラ30は、ロボットハンド20の動作を制御する。ロボットコントローラ30は、例えば、自身に格納されたプログラムの指示に従って、実装部品の把持、挿入などの動作をロボットハンド20に指示する。この指示の中に、ロボットハンド20の位置を指定する指令値が含まれる。

0020

プロジェクタ40は、組立装置100の天井部に配置されている。プロジェクタ40は、下方の作業台10を向いており、基板11、リファレンス撮像素子13、および撮像素子22に対する照射によって投影を行う。カメラ50a,50bは、作業台10上における基板11の設置位置を認識するためのカメラである。コントローラ60は、組立装置100の各部の動作を制御する。また、コントローラ60は、組立装置100の各部の検出結果に応じて処理を行う。

0021

図5は、基板11および実装部品14を例示する図である。図5で例示するように、基板11は、例えばサーバ用のプリント基板であり、DIMMメモリ用のソケット15を備えている。以下、一例として、組立装置100が実装部品14をソケット15に挿入する作業について説明する。なお、図5の画像処理マークA,Bについては後述する。

0022

図6は、組立装置100の座標系について例示する図である。一例として、ロボットハンド20の基板11上の作業面における稼動範囲は、500mm×500mmであるとする。図6で例示するように、組立装置100には、プロジェクタ40のプロジェクタ座標系Pprj、ロボットハンド20のロボット座標系Prbt、およびハンド部21のハンド座標系Phndが存在する。本システムで利用する座標系はすべてプロジェクタ座標へ変換される。以降その方法について記載する。組立装置100においては、例えば射影行列を用いて、ロボット座標系Prbtおよびハンド座標系Phndをプロジェクタ座標系Pprjに変換する。これらの射影行列は、ロボットハンド20による作業前に取得しておくことが好ましい。射影行列の具体的な算出手法については後述する。なお、各作業の前にロボットハンド20がハンド部21を移動させる際には、撮像素子22の位置はロボット座標系Prbtで表される。各作業においては、撮像素子22の位置はハンド座標系Phndで表される。

0023

また、作業台10には、基板11が設置されることになる。基板11の設置の際に目標位置から基板11の実際の位置がずれることがある。そこで、組立装置100は、カメラ50aのカメラ座標系Pcam1およびカメラ50bのカメラ座標系Pcam2を用いて、基板11上の座標系をプロジェクタ座標系Pprjに変換する射影行列を算出する。この射影行列は、作業台10上に基板11が設置されてからロボットハンド20が作業を行うまでの間に取得される。射影行列の具体的な算出手法については後述する。

0024

まず、ロボット座標系Prbtをプロジェクタ座標系Pprjに変換する射影行列の算出手法について説明する。図7(a)は、プロジェクタ40と撮像素子22との配置関係を表す図である。ロボットコントローラ30は、作業開始時において、プロジェクタ40の照射範囲内で撮像素子22のセンサ面がプロジェクタ40の焦点深度における照射面(フォーカスの面)と一致してプロジェクタ40と対向するようにハンド部21を制御する。なお、焦点深度の設定手法については、後述する。

0025

図7(b)は、プロジェクタ座標系Pprjを例示する図である。一例として、プロジェクタ40の解像度が640ピクセル×480ピクセルであるとする。また、照射面における照射範囲が800mm×600mmであるとする。この場合、照射面において、X軸は800mm/640ピクセル=1.25mm/ピクセルであり、Y軸は640mm/480ピクセル=1.25m/ピクセルである。

0026

図7(c)は、プロジェクタ40がパターンを照射しない場合における撮像素子22の撮像画像を例示する図である。図7(c)で例示するように、撮像画像には、格子状のピクセル境界が現れる。プロジェクタ40は、例えば、X軸に平行な線とY軸に平行な線とを含む交差パターン(基準パターン)を照射し、当該パターンの交点を照射面において指定する。

0027

図7(d)は、上記交点が撮像素子22のセンサ面に位置する場合の撮像画像を例示する図である。図7(d)で例示するように、各線が太線として認識される。ロボットハンド20の位置がロボットハンド20への指令値と一致していれば、上記交点は撮像素子22の撮像画像において指令値に対応する点に位置することになる。ロボットハンド20の位置が指令値からずれていれば、撮像画像において上記交点が指定値に対応する点からずれることになる。このずれ量を補正することによって、高い精度でロボットハンド20の位置補正を行うことができる。

0028

図8(a)〜図8(c)は、撮像画像における上記交点の検出について説明するための図である。図8(a)は、撮像素子22の撮像結果を例示する図である。太線は、Y軸方向に延びる線を表している。例えば、プロジェクション処理などにより、図8(b)および図8(c)で例示するX軸方向およびY軸方向の輝度ヒストグラムから当該線を検出することができる。X軸方向およびY軸方向の線を検出することによって、交点を検出することができる。

0029

図9(a)〜図9(d)は、プロジェクタ40の焦点深度変化への対応について説明する図である。図9(a)は、プロジェクタ40のピクセル境界を表している。格子状の細線同士の間隔が、1ピクセルの寸法(ピッチ寸法)に相当する。撮像素子22が被照射面よりも作業台10側にシフトすると、図9(b)で例示するように、ピッチ寸法が広がることになる。以上のことから、図9(c)で例示するように、プロジェクタ40の焦点深度に応じてピッチ寸法が変化することになる。なお、図9(d)は、撮像素子22の撮像結果を例示する。

0030

たとえば、撮像素子の仕様が、サイズ:1/2、有効画素数:768×494、ピクセルサイズ:8.4μm×9.8μmであるとする。この場合において、画像処理により得られたピッチ寸法が119ピクセル×102ピクセルであれば、(8.9×119,9.8×102)=(999.6μm,999.6μm)となる。このような対応関係を用いることによって、焦点深度が変化しても、撮像素子22の撮像画像における位置とロボットハンド20の実際の位置とを対応させることができる。

0031

図10(a)は、ロボット座標系Prbtをプロジェクタ座標系Pprjに変換するための射影行列の算出手順について説明するための図である。図10(a)で例示するように、ロボットコントローラ30は、ハンド部21を作業台10上のロボット座標系Prbtにおけるx(Xr軸)=0mm、y(Yr軸)=500mmの位置に移動させる。この際に、撮像素子22のセンサ面がプロジェクタ40の焦点深度における照射面と一致してプロジェクタ40と対向するようにハンド部21を調整し、プロジェクタ40の投影画像が撮像素子22に照射されるように設定しておく。

0032

次に、コントローラ60は、この場合のハンド部21のプロジェクタ座標系Pprj(Xp軸、Yp軸)における位置を、撮像素子22を用いて算出し、位置P1として登録する。次に、ロボットコントローラ30は、ハンド部21をロボット座標系Prbtにおけるx(Xr軸)=0mm、y(Yr軸)=0mmの位置に移動させる。コントローラ60は、この場合のハンド部21のプロジェクタ座標系Pprj(Xp軸、Yp軸)における位置を、撮像素子22を用いて算出し、位置P2として登録する。次に、ロボットコントローラ30は、ハンド部21をロボット座標系Prbtにおけるx(Xr軸)=500mm、y(Yr軸)=0mmの位置に移動させる。コントローラ60は、この場合のハンド部21のプロジェクタ座標系Pprj(Xp軸、Yp軸)における位置を、撮像素子22を用いて算出し、位置P3として登録する。コントローラ60は、位置P1〜P3を用いて、ロボット座標系Prbtをプロジェクタ座標系Pprjに変換するための射影行列(回転角度=θ)を算出する。

0033

次に、ハンド座標系Phndをプロジェクタ座標系Pprjに変換するための射影行列について説明する。図10(b)は、射影行列の算出に用いるマスタワーク70を例示する図である。図10(b)で例示するように、マスタワーク70の既定位置には、撮像素子71が搭載されている。例えば、撮像素子71は、マスタワーク70の中心に搭載されている。撮像素子71の位置は、事前位置測定により保証されている。

0034

ロボットコントローラ30は、ハンド部21にマスタワーク70を把持させ、プロジェクタ40の照射面の任意の位置に移動させる。コントローラ60は、プロジェクタ40に、ハンド部21の撮像素子22とマスタワーク70の撮像素子71とに交差パターンを投影させ、撮像素子22およびマスタワーク70の中心位置を算出する。次に、ロボットコントローラ30は、ハンド部21を90度回転させ、撮像素子71の撮像画像から回転中心を求め、回転中心補正を行う。それにより、コントローラ60は、ハンド座標系Phndをプロジェクタ座標系Pprjに変換するための射影行列を算出する。

0035

図11(a)は、リファレンス撮像素子13の機能について説明するための図である。図11(a)で例示するように、リファレンス撮像素子13は、プロジェクタ40の照射範囲に配置されている。したがって、プロジェクタ40の照射範囲に撮像素子22およびリファレンス撮像素子13が配置されることになる。プロジェクタ40と撮像素子22とは離れているため、プロジェクタ40の振動が強調され、撮像画像における振動が大きくなる。この振動は、リファレンス撮像素子13の撮像画像においても現れる。したがって、図11(b)で例示するリファレンス撮像素子13の撮像画像におけるピクセル境界の格子の振動から、プロジェクタ40の振動情報を得ることができる。この振動成分を図11(c)で例示する撮像素子22の撮像画像から除去(キャンセル)することによって、プロジェクタ40の振動の影響を抑制することができる。

0036

続いて、組立装置100が実行する処理の一例について説明する。図12は、組立装置100が実行する処理の一例を表すフローチャートである。図12で例示するように、まず、作業者により、基板11とトレイ12とが作業台10上にセットされ、開始ボタンなどが押下される(ステップS1)。次に、ロボットコントローラ30は、カメラ50a,50bの撮像画像を用いて、基板11の設置位置を算出し、プロジェクタ座標系Pprjに変換する(ステップS2)。

0037

図13(a)および図13(b)は、ステップS2の詳細を例示する図である。図13(a)で例示するように、ロボットコントローラ30は、ロボットハンド20をプロジェクタ40の照射範囲から退避させる。次に、ロボットコントローラ30は、プロジェクタ40に、基板11上におけるカメラ50a,50bの撮像範囲に画像処理マークを照射させる。

0038

図13(b)は、プロジェクタ40によって照射された画像処理マークA,Bである。画像処理マークA,Bは、例えば幅を有する十字形であり、例えば基板11の互いに対角をなす角近傍に照射される。カメラ50aは、画像処理マークAを撮像する。カメラ50bは、画像処理マークBを撮像する。ロボットコントローラ30は、プロジェクタ座標系Pprjにおける画像処理マークAの座標と、カメラ座標系Pcam1における画像処理マークAの座標とを対比する。また、ロボットコントローラ30は、プロジェクタ座標系Pprjにおける画像処理マークBの座標と、カメラ座標系Pcam2における画像処理マークBの座標とを対比する。それにより、ロボットコントローラ30は、カメラ50a,50bのカメラ座標系Pcam1,Pcam2をプロジェクタ40のプロジェクタ座標系Pprjに変換するための射影行列を算出する。

0039

次に、ロボットコントローラ30は、カメラ50aが撮像する基板11の画像と、カメラ50bが撮像する基板11の画像とから、基板11の設置位置を算出し、上記射影行列を用いてプロジェクタ座標系Pprjに変換する。これにより、基板11上の位置をプロジェクタ座標系Pprjに変換することができる。なお、基板11の設置位置の基準座標原点)として、リファレンス撮像素子13のセンサ中心を用いることができる。

0040

再度図12を参照して、ステップS2の実行後、ロボットコントローラ30は、ロボットハンド20に、トレイ12から実装部品14を把持させる(ステップS3)。次に、ロボットコントローラ30は、データベースなどに格納されている実装部品14の実装位置データ(指令値)と、ステップS2で算出した基板11の設置位置とを用いて、実装部品14の挿入位置の上空に実装部品が移動するように、ロボットハンド20を制御する(ステップS4)。ステップS4では、ロボットハンド20の位置の修正前であるので、ロボットハンド20の位置に誤差が含まれる場合がある。ステップS4の実行後、ロボットハンド20の制御主体が、ロボットコントローラ30からコントローラ60に切り替わる(ステップS5)。

0041

次に、コントローラ60は、プロジェクタ40が投影する交差パターンを撮像素子22で撮像することによって、ロボットハンド20の現在位置を確認する(ステップS6)。図14(a)〜図14(d)は、ステップS6の詳細を例示する図である。以下、図14(a)〜図14(d)を参照しつつ、ステップS6の詳細について説明する。

0042

図14(a)〜図14(d)は、撮像素子22に交差パターンを投影する手順について説明する図である。まず、コントローラ60は、図14(a)〜図14(c)で例示するように、X軸方向に延びる線パターンをY軸方向に徐々に移動させる。例えば、コントローラ60は、当該線パターンのY軸座標を0ピクセルから480ピクセルへと移動させることを繰り返す。コントローラ60は、撮像素子22の撮像結果として当該線パターンを検出した場合、検出時点での当該線パターンのY軸座標(プロジェクタ座標系Pprj)を得る。コントローラ60は、Y軸方向に延びる線パターンについても同様の処理を行い、当該線パターンのX軸座標(プロジェクタ座標系Pprj)を得る。コントローラ60は、これら2本の線パターンの検出を独立して行ってもよいが、同時に行ってもよい。

0043

得られた2本の線パターンの交点がプロジェクタ座標系Pprjにおいて(X,Y)=(40ピクセル,450ピクセル)であったとする。この場合、上記交点は、照射面の照射範囲において、最近接の角から(50mm,37.5mm)の位置となる。ロボットハンド20の位置がロボットハンド20への指令値からずれていれば、撮像画像において上記交点が指定値に対応する位置からずれることになる。このずれ量を補正することによって、高い精度でロボットハンド20の位置を補正することができる。

0044

再度図12を参照して、ステップS6の実行後、コントローラ60は、補正テーブルを用いてプロジェクタ40のレンズ歪み補正処理を行う(ステップS7)。図15(a)〜図16(b)はステップS7の詳細を説明する図である。図15(a)〜図15(d)は、補正テーブルの作成手順を例示する図である。

0045

まず、図15(a)で例示するように、プロジェクタ40から3次元測定器80に格子パターンを照射する。3次元測定器80は、例えば±0.001μmの高い測定精度を有する。図15(b)は、3次元測定器80と照射パターンとの関係を例示する図である。図15(b)の格子パターンは、プロジェクタ40の焦点深度における照射面の空間上のパターンである。3次元測定器80には、撮像素子81が固定されている。図15(b)は、撮像素子81近傍の拡大図である。

0046

この撮像素子81を、プロジェクタ40の照射面において一定間隔(例えば5mm)で移動させる。撮像素子81の位置は、上記ステップS6と同様の手順により測定することができる。3次元測定器80の測定値(Preal)と撮像素子81の測定値(Plens)とを1組とすることで、図15(d)で例示するような補正テーブルを作成することができる。

0047

図16(a)は、上記ステップS7の詳細を表すフローチャートの一例である。図16(a)で例示するように、コントローラ60は、ステップS6で算出した現在位置をPnowとする(ステップS21)。次に、コントローラ60は、図16(b)で例示するように、Pnowを包含する補正テーブル領域の左下座標から補正テーブルのPlensとPrealとを読み出し、補正量Poffset=Plens−Prealを求める(ステップS22)。次に、コントローラ60は、補正量Poffsetを用いてPnowの補正位置Pnow´を求める(ステップS23)。補正位置Pnow´は、Pnow−Poffsetである。

0048

再度図12を参照して、ステップS6で確認された現在位置が目標位置(指令値に対応する位置)であるか否かを判定する(ステップS8)。以下、ステップS8の詳細について説明する。図17は、指令値に対応する目標位置CP1とロボットハンド20の実際の位置(交差パターンの交点)LP1との関係を例示する図である。目標位置CP1は、撮像素子22の撮像画像の中心(カメラ中心)であるとする。撮像素子22の仕様が、サイズ:1/2、有効画素数:768×494、ピクセルサイズ:8.4μm×9.8μmであるとする。この場合において、撮像素子22の座標において位置LP1が(400ピクセル,270ピクセル)であったとする。目標位置CP1の座標は(768/2ピクセル,494/2ピクセル)であるため、位置LP1から目標位置CP1に向かうベクトルAは、(16ピクセル,23ピクセル)=(16×8.4μm,23×9.8μm)=(134.4μm,225.4μm)となる。ステップS6においては、このベクトルAのスカラ量がしきい値未満となったか否かを判定すればよい。

0049

再度図12を参照して、ステップS8で「No」と判定された場合、コントローラ60は、目標位置と現在位置の差分(上記ベクトルA)だけ、ロボットハンド20を移動させる(ステップS9)。上記の例では、ロボットハンド20の修正先の位置は、(37.5mm+0.1344mm,50+0.2254m)=(37.6344mm,50.2254mm)となる。この位置までロボットハンド20を移動させることになる。その後、ステップS6から再度実行される。

0050

ステップS8で「Yes」と判定された場合、ロボットハンド20の制御主体が、コントローラ60からロボットコントローラ30に切り替わる(ステップS10)。次に、ロボットコントローラ30は、ロボットハンド20を下降させ、ハンド部21に実装部品14を基板11のソケットに挿入させる(ステップS11)。次に、ロボットコントローラ30は、ハンド部21に実装部品14を解放させ、ロボットハンド20を上昇させる(ステップS12)。その後、図12のフローチャートは終了する。

0051

本実施例によれば、ハンド部21の撮像素子22にプロジェクタ40から基準パターンが投影される。プロジェクタ40の照射範囲は広いことから、ロボットハンド20の広い移動空間に前記基準パターンを投影することができる。また、撮像素子22から得られた画像情報内の前記基準パターンの位置情報とプロジェクタ40の座標系の位置情報とに基づいてロボットハンド20の位置が修正される。この場合、高い精度でロボットハンド20の位置を修正することができる。基準パターンは、交差線などの線パターンに限られず、種々の模様であってもよい。

0052

また、リファレンス撮像素子13の撮像画像から得られた振動を用いて撮像素子22の撮像画像における振動をキャンセルすることで、プロジェクタ40の振動の影響を抑制することができる。また、基板11にプロジェクタ40からパターンを投影し、カメラ50a,50bから得られた画像情報内における前記パターンの情報を得ることで、基板11の設置位置を取得することができる。なお、プロジェクタ40の基準パターンの焦点距離が広くない場合には、位置修正を行う際に、ハンド部21を基板11の近傍(所定距離内)に配置することが好ましい。

0053

(他の例)
図18は、コントローラ60のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図18で例示するように、コントローラ60は、CPU201、RAM202、記憶装置203、インタフェース204などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。CPU(Central Processing Unit)201は、中央演算処理装置である。CPU201は、1以上のコアを含む。RAM(Random Access Memory)202は、CPU201が実行するプログラム、CPU201が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置203は、不揮発性記憶装置である。記憶装置203として、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどのソリッドステートドライブSSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。CPU201が記憶装置203に記憶されたロボットハンド位置修正プログラムを実行することによって、コントローラ60の機能が実現される。ロボットコントローラ30もコントローラ60と同様の構成を有していてもよい。または、コントローラ60およびロボットコントローラ30は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。

0054

上記各例において、撮像素子22がハンド部に設けられた第1撮像素子の一例として機能する。プロジェクタ40が、第1撮像素子に基準パターンを投影するプロジェクタの一例として機能する。コントローラ60が、第1撮像素子から得られた画像情報内の基準パターンの情報を基に、ロボットハンドの位置修正を行う修正部の一例として機能する。リファレンス撮像素子13が、プロジェクタの照射範囲に配置された第2撮像素子の一例として機能する。カメラ50a,50bが、ロボットハンドの作業対象を撮像する第3撮像素子の一例として機能する。

実施例

0055

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

0056

10作業台
11基板
12トレイ
13リファレンス撮像素子
20ロボットハンド
21ハンド部
22 撮像素子
30ロボットコントローラ
40プロジェクタ
50a,50bカメラ
60コントローラ
100 組立装置

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