具备了拥有位置校正功能的机器人的生产系统
阅读：725发布：2023-12-28
专利汇可以提供具备了拥有位置校正功能的机器人的生产系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种具备了拥有 位置 校正功能的 机器人 的生产系统，能够通过简单的结构来实现机器人相对于机床的位置的测定、和基于测定结果的机器人的动作位置的校正。机器人具有设置于 机器人手 臂 等可动部的视觉装置，另一方面，机床具有设置于其外表面的视觉目标。由 照相机 拍摄到的视觉目标的图像通过机器人控制装置或者未图示的 图像处理 装置而被处理，通过该图像处理，能够测定出机器人相对于机床的相对位置。此外，生产系统还具有：校正部，其根据测定出的相对位置关系，来校正机器人针对机床的 工件 的供给以及取出有关的动作位置。，下面是具备了拥有位置校正功能的机器人的生产系统专利的具体信息内容。
1.一种生产系统，其具有机床和针对该机床进行工件的供给以及取出的机器人，其特征在于，所述生产系统具有：
视觉目标，其设置于所述机床的外表面；
视觉装置，其设置于所述机器人的可动部，通过对所述视觉目标进行拍摄来测定所述机器人与所述机床的相对位置关系；以及
校正部，其根据由所述视觉装置测定出的所述机器人与所述机床的相对位置关系，来校正针对所述机床进行工件的供给以及取出的所述机器人的动作位置，由所述视觉装置进行的所述相对位置关系的测定以及由所述校正部进行的所述机器人的动作位置的校正，是在所述机器人或控制所述机器人的控制装置从所述机床接收到表示应该在所述机床中更换工件的意思的更换请求信号之后进行的，或者，是在所述机器人或所述控制装置向所述机床发送了表示工件的更换作业结束的意思的更换结束信号之后进行的。
2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，
所述生产系统具有：调度部，其在与所述机床的加工开始相同的时刻、或者从加工开始到加工结束为止的预先指定的时刻，开始由所述视觉装置进行的测定。
3.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，
所述视觉目标由多个标记构成。
4.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，
将所述机床以及所述机器人中的至少一方使用支架固定于地面。
具备了拥有位置校正功能的机器人的生产系统
技术领域
背景技术
[0002] 在包括机床和进行针对该机床的工件供给以取出的机器人的系统中，若机器人相对于机床的相对位置产生偏差则无法进行正确的作业，因此希望测定该相对位置来进行适当校正。
[0003] 作为与此相关的众所周知技术例，在日本特开2009-000782号公报中记载了具有以下部分的机器人控制系统：机器人，其包括机器人手臂、以及设置于该机器人手臂的末端且具有工件把持用卡盘部的机器人手；操作部，其用于对该机器人进行示教输入；摄像部，其能够对工件进行摄影；以及控制部，其根据由该摄像部拍摄到的图像来校正由该操作部示教输入的预定坐标位置，将该机器人驱动控制成移动到校正后的坐标位置。
[0004] 此外，在日本特开昭和62-191904号公报中记载了如下位置校正方法：将搭载于无人运输车的机器人运输至作业位置，按照预先示教的示教点对放置于该作业位置的工件进行作业，此时在该作业位置的预定部位安装标记，通过该机器人的图像检测单元来检测该标记的位置，根据检测出的标记位置与示教时的标记位置之差来校正示教点的位置。
[0005] 在包括机床以及机器人的系统中，有时机床以及机器人分别通过地脚螺栓(anchor bolt)等固定于地面而被使用，以便在该系统的运转过程中机床以及机器人的设置位置不偏移。但是，在工厂变更布局等转移设置机床或者机器人时，产生用地脚螺栓重新固定机床或者机器人的作业，非常麻烦。因此，优选的是，在频繁地有变更布局等时，不通过地脚螺栓将机床和机器人固定于地面，而是使用支架(outrigger)等简易地进行设置。
[0006] 但是，在使用了支架的情况下，有时因机床运转时的振动、机器人手臂的活动等，机床或机器人的设置位置慢慢地偏移，导致两者间的相对位置关系发生变化。若这样的变化在一定值以上，则不能由机器人进行工件相对于机床的装卸(供给和取出)。因此，在这样的情况下，在机器人的手末端安装照相机，检测出工件的位置或者检测出安装工件的夹具的位置，由此，即使机床或机器人的设置位置偏移，也能够根据该检测结果来校正机器人的动作位置，进行工件的供给和取出。
[0007] 但是，在现有技术中存在如下问题：需要在使用照相机测量出工件或者夹具的位置之后进行工件的供给和取出，导致到工件的供给和取出结束为止所需的时间变长。此外，在通过照相机测量出处于机床内部的工件或者夹具的位置时，由于照相机受到切削油的影响，因此难以进行稳定的测量。
[0008] 例如，在日本特开2009-000782号公报中，通过利用设置于机器人手臂末端的小型照相机来拍摄工件，能够根据由照相机拍摄到的图像来对示教输入的预定的坐标位置进行校正，使机器人移动到校正后的坐标位置。但是，机器人在通过照相机拍摄了工件之后为了把持该工件而进行移动，因此，照相机的拍摄时间以及处理拍摄到的图像数据的期间机器人不能移动，机器人的周期时间延长相应的时间量。此外，在针对机床供给和取出工件时，使机器人的手臂末端进入到机床的机械内部，需要使照相机接近工件来进行拍摄，照相机容易受到切削液的影响。
[0009] 另一方面，在日本特开昭62-191904号公报中，在搭载于无人运输车的机器人移动到作业位置并对放置于作业位置的工件进行作业时，在作业位置的预定部位安装标记，通过机器人的图像检测单元检测出标记的位置，检测出标记的检测位置与示教点之差，由此，能够校正机器人的示教点的位置。但是，该技术是在无人运输车移动至作业位置之后进行标记的检测，并且是在计算出相对位置之后校正机器人的示教点位置，没有考虑任何有关于在相同的位置重复相同的作业时的位置偏移的校正。
发明内容
[0010] 因此，本发明的目的在于提供一种生产系统，能够通过简单的结构来实现机器人相对于机床的位置的测定和基于测定结果的机器人的动作位置的校正。
[0011] 为了达成上述目的，本发明提供一种生产系统，其具有机床和针对该机床进行工件的供给以及取出的机器人，其中，所述生产系统具有：视觉目标，其设置于所述机床的外表面；视觉装置，其设置于所述机器人的可动部，通过对所述视觉目标进行拍摄来测定所述机器人与所述机床的相对位置关系；以及校正部，其根据由所述视觉装置测定出的所述机器人与所述机床的相对位置关系，来校正针对所述机床进行工件的供给以及取出的所述机器人的动作位置。
[0013] 优选的是，所述视觉目标由多个标记构成。
[0015] 通过一边参照附图一边对以下的最佳的实施方式进行说明，进一步明确本发明的上述或者其它目的、特征以及优点。
[0016] 图1是表示本发明涉及的生产系统的一实施方式的概要图。
[0017] 图2是表示图1的生产系统中的处理的一例的流程图。
[0018] 图3是表示设置于图1的生产系统的机床的视觉目标的形状例的图。
具体实施方式
[0019] 图1是表示本发明的一实施方式涉及的生产系统(加工系统)的结构的概要图。生产系统10构成为，具有：NC机床等机床12、针对机床12进行工件14的供给以及取出的机器人16、以及控制机器人16的机器人控制装置18，在控制机床12的NC等与机器人控制装置18之间能够收发后述的各种信息(信号)。
[0020] 例如，机器人16是六轴的多关节机器人，构成为具有机器人手臂20、安装于机器人手臂20的末端的机械手等作业工具22，能够进行要在机床12中加工的工件供给以及要在机床12中加工的工件取出。
[0021] 机器人16具有设置于机器人手臂20或者作业工具22等机器人16的可动部的照相机等视觉装置24，另一方面，机床12具有设置于其外表面(在图示例中，机床12的前表面)的视觉目标26。另外，视觉目标26实际上可以由一个标记构成，也可以如图示例那样由多个标记28以及30构成。
[0022] 由照相机24拍摄到的视觉目标26的图像通过机器人控制装置18或者未图示的图像处理装置而被处理，通过该图像处理，能够测定出机器人16相对于机床12的相对位置(机器人16与机床12的相对位置关系)。此外，生产系统10还具有：校正部，其根据由照相机24测定出的机器人16与机床12的相对位置关系，来校正关于机器人16针对机床12供给以及取出工件14的动作位置。而在本实施方式中设为：机器人控制装置18具有该校正部的功能以及后述的调度部的功能。
[0023] 接下来，一边参照图2的流程一边对生产系统10中的处理的一例进行说明。首先，在机床12中开始第一工件的加工，之后将表示该意思的信息(加工开始信号)等从机床12发送给机器人16(或者控制装置18)(步骤S11、S21)。
[0024] 在机床12中进行第一工件的加工期间(步骤S12)，在机器人16中开始工件的更换准备(步骤S22)。具体来说，利用机械手22来把持要通过机床12加工的第二工件，并使所把持的第二工件移动到预定的工件更换位置(步骤S23)。
[0025] 若机床12中第一工件的加工结束(步骤S13)，则将表示应该更换工件的意思的信息(更换请求信号)等从机床12发送至机器人16(或者控制装置18)(步骤S14、S24)。机器人16在接收到更换请求信号之后，进入到机床12的内部将第一工件更换为第二工件(步骤S25)。
[0026] 若机器人16进行的工件的更换作业结束，则将表示该意思的信息(更换结束信号)等从机器人16(或者控制装置18)发送给机床12(步骤S26、S15)。机床12在接收到更换结束信号之后，开始第二工件的加工，将表示该意思的信息(加工开始信号)等发送给机器人16(或者控制装置18)(步骤S11)。
[0027] 机器人16在接收到关于第二工件的加工开始信号之后(步骤S27)，使用上述的视觉装置24，进行机床12的位置的测定(步骤S28)。具体来说，使照相机24移动到适当的位置对设置于机床12的视觉目标26进行拍摄，根据得到的图像的图像处理结果、和照相机24的位置以及姿势，求出机器人16与机床12的相对位置关系。另外，步骤S28的处理可以在与开始机床12的加工相同的时刻开始，也可以在加工过程中(从开始加工到加工结束为止的预先指定的时刻)开始。生产系统10能够具有进行上述的测定时刻的设定的调度部，在本实施方式中设为机器人控制装置18还承担该调度部的功能。
[0028] 图3是表示构成设置于机床12的视觉目标26的校准用标记28以及30的形状例的图。在图3的示例中，校准用标记28以及30分别在圆32内具有十字线，并且还具有：线段38，其平行于构成十字线的相互正交的两个线段34以及36中的一方(在图示例中是线段34)。但是，校准用标记的形状不限于此，只要是能够根据照相机24的拍摄结果确定机器人16以及机床12的相对位置关系，可以是任何形状。
[0029] 此外，视觉目标26不是形成于机床12的内部，而是形成于机床12的外表面(例如，机床12的框体的前表面、侧面、或者上表面等)，但设为预先规定了配置于机床12的内部的工件或者保持该工件的夹具与视觉目标26的相对位置关系。另外，视觉目标26也可以由一个标记构成，但是也可以由多个标记构成，由此能更高精度地测定机器人16以及机床12的相对位置关系。
[0030] 在步骤S28的处理结束之后，根据测定出的相对位置关系，来校正预先示教或者被编程的、机器人16的供给和取出动作的位置(步骤S29)。也就是说，在本发明中，机器人16的供给和取出动作根据测定出的相对位置关系而被逐次校正，因此，针对各工件进行正确的供给和取出作业。因此，机床12不需要通过地脚螺栓固定于地面，例如图1所示，能够通过如下等简易的方法来进行设置：使用从机床12在横向上展开的支架40，利用机床12的自重固定于地面。对于机器人16来说也是相同的，不需要通过地脚螺栓固定于地面，例如能够通过如下等简易的方法来进行设置：使用从机器人16在横向上展开的支架42，利用机器人16的自重固定于地面。
[0031] 此外，通过在机床12的加工开始时或者加工过程中进行步骤S28的处理(相对位置关系的测定)，能够在开始接下来的工件的更换准备之前，结束相对位置关系的测定和基于相对位置关系的测定的动作位置的校正，因此，机器人的周期不会因相对位置关系的测定和动作位置的校正而延长，还能够实现作为生产系统整体的高效化。
[0032] 根据本发明，设定成不将机床以及机器人中的至少一方坚固地固定于地面就能够使用，因此，能够灵活变更工厂布局，并且即使校正了位置偏移，也不会实质上延长对机床供给和取出工件所花费的时间。此外，由于能够从外部进行机床的测量，因此能够进行稳定的测量。
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