机床以及具备机器人的协作系统技术方案

本发明专利技术提供能够以简易的结构且精度良好地取得用于进行从对机器人规定的机器人坐标系向对机床规定的机械坐标系的坐标变换的坐标变换手段的协作系统。根据三个校正用标记在使机械坐标系平行移动后的基体坐标系中的坐标值，定义假定的坐标系，而求出从假定的坐标系向基体坐标系的坐标变换矩阵。使用摄像机拍摄三个校正用标记，取得校正用标记在机器人坐标系中的位置。根据机器人坐标系中的三个坐标值，求出从机器人坐标系向假定的坐标系的坐标变换矩阵，并且使用上述两个坐标变换矩阵来求出从机器人坐标系向基体坐标系的坐标变换矩阵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人相对于机床进行作业的协作系统。
技术介绍
在机器人相对于机床进行作业的情况下，除加工对象的处理以外，能够进行工具的更换、切屑的清扫、机床的内部检查等。此处，若机器人的作业仅是加工对象的处理，则一般是，利用机器人的工具前端点(ToolCenterPoint)的位置(坐标值)，取得加工对象的表面上的多个(通常3点或者4点)教学点，求出从机器人坐标系向加工对象的坐标系(机械坐标系)的坐标变换矩阵。例如，在日本特开昭59-177607号公报中记载了如下自动编程方法：连接机床和机器人，使用对机器人设定的坐标系与对机床设定的坐标系之间的变换式，而根据机床的程序自动地生成机器人程序。在日本特开平05-212652号公报中记载了一种精密加工机，该精密加工机具备：第一运算单元，其具备加工区域和测量区域，并且以测定数据为基础计算坐标变换矩阵；第二运算单元，其使用求出的坐标变换矩阵来进行测定数据的变换；判定单元，其对计算出的形状数据的形状精度进行判定；修正单元，其进行NC数据的自动修正；以及加工执行单元，其根据修正后的NC数据再次进行加工。在日本特开平05-324034号公报中记载了如下机器人的控制方法：从进行机床的NC控制的上位计算机向控制机器人的机器人控制器发送动作控制数据，来进行机床的工件、工具的装卸移动。在日本特开2008-152733号公报中记载了如下离线编程装置：基于包括对机床给予的工件加工程序的、特定对象物的位置的指令，来求出处理作业执行时的机床上的对象物的位置以及姿势，并相对于该对象物的位置以及姿势，在预先设定的相对位置关系下，求出处理作业执行时的机器人的位置以及姿势，由此生成作业程序。在日本特表平11-509928号公报中记载了如下装置以及方法：使用安装于机器人的手指尖的探测器，取得相对于机器人坐标系的物体的坐标值，来生成该物体的三维模型。并且在日本特表平11-509928号公报中也记载了如下技术：在机器人的手指尖安装摄像机，变更摄像机的位置而拍摄物体，并根据由此得到的多个图像取得物体的坐标值，从而生成该物体的三维模型。在日本特开2009-279677号公报中记载了如下机器人控制装置：不需要进行摄像机等测量装置的校准，将机器人和作业对象移动至所希望的相对位置关系，而实现了自动地进行教学位置的修正。以往，对于机器人坐标系与机械坐标系之间的坐标变换，主要以加工对象的处理为目的而被使用。例如，在日本特开昭59-177607号公报中记载了利用机器人而容易地生成机床的加工对象的处理程序的方法，并且在日本特开平05-324034号公报中记载了如下方法：通过使用上位计算机，而能够容易地对机器人进行指示，以便实施机器人所进行的机床的加工对象的处理、工具的装卸。但是，在日本特开昭59-177607号公报以及日本特开平05-324034号公报中，均使用坐标变换，但并未提及坐标变换手段的具体的取得方法。日本特开平05-212652号公报所记载的技术中，使用测量出的加工对象的表面与理想曲面之间的差、以及从对测量装置设定的坐标系向定义于机床的规定位置的坐标系进行的坐标变换，来修正机床的加工量。但是，并未说明从与测量装置对应地设定的坐标系向定义于机床的规定位置的坐标系的坐标变换手段的具体的取得方法。在日本特开2008-152733号公报中，为了取得机床和机器人的通用坐标系，在机器人的手指尖安装位置检测器，在机床的工作台安装检测用的目标物，固定机器人的手指尖位置，并以三个位置检测目标物。具体而言，第一，决定目标物的基准位置，并在该位置检测目标物。第二，使工作台沿基准轴方向移动，并检测目标物。第三，使目标物返回基准位置而使之沿不同的基准轴方向移动，并检测目标物。基于从像这样得到的三个测量值求出的坐标变换矩阵、和离线模拟装置中的模拟结果，来进行机器人的校准。但是，在该方法中，需要预先准备用于在离线模拟装置中使用的高精度的三维CAD模型。并且，存在离线模拟装置中的计算中包含实际机器人与实际机床的配置误差这一问题。并且在日本特开平05-324034号公报或者日本特开2008-152733号公报所记载的方法中，除机器人和机床以外，还需要上位计算机或者离线模拟装置，从而也存在设备费用变高这一问题。另外，机器人相对于机床进行的作业在包括加工对象的处理以外的作业的情况下，机器人不仅需要能够到达或者接近加工对象，还需要能够到达或者接近机床的其它部位。在这样的情况下，机器人的配置位置会较大地受到限制。这样，在机器人相对于机床进行的作业包括加工对象的处理以外的各种作业、且欲使这些作业自动化的情况下，机器人仅保持有在加工对象附近的作业用的坐标系信息的话则不充分。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种机器人和机床的协作系统，即，能够以简单的结构且精度良好地取得坐标变换矩阵等坐标变换手段，该坐标变换矩阵等坐标变换手段用于进行从对机器人规定的机器人坐标系向定义于机床的规定位置的机械坐标系的坐标变换。为了实现上述目的，本申请专利技术提供一种协作系统，具有机床和相对于上述机床进行作业的机器人，其特征在于，具备：摄像机，其安装于上述机器人的可动部；至少一个校正用标记，其设于上述机床；第一标记坐标取得部，其取得上述校正用标记在对上述机床定义的机械坐标系中的第一坐标值；第二标记坐标取得部，其通过用上述摄像机拍摄上述校正用标记，来取得上述校正用标记在对上述机器人设定的机器人坐标系中的第二坐标值；以及坐标变换部，其基于上述校正用标记的上述第一坐标值以及上述第二坐标值的多个组，来求出从上述机器人坐标系向上述机械坐标系的坐标变换手段。在优选的实施方式中，上述校正用标记安装于上述机床的可动部，上述第一标记坐标取得部分别在上述机床的可动部的多个位置中，多个取得上述校正用标记在上述机械坐标系中的第一坐标值，上述第二标记坐标取得部分别在上述机床的可动部的多个位置中，通过用上述摄像机拍摄上述校正用标记，来取得多个上述校正用标记在对上述机器人设定的机器人坐标系中的第二坐标值。在优选的实施方式中，上述机器人控制装置自动地控制上述机器人，以使上述摄像机与上述校正用标记的相对位置关系成为能够用上述摄像机测量上述校正用标记的位置的关系。通过参照附图对以下的优选的实施方式进行说明，本专利技术的上述或者其它的目的、特征以及优点会变得更加清楚。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的协作系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协作系统，具有机床和相对于上述机床进行作业的机器人，其特征在于，具备：摄像机，其安装于上述机器人的可动部；至少一个校正用标记，其设于上述机床；第一标记坐标取得部，其取得上述校正用标记在对上述机床定义的机械坐标系中的第一坐标值；第二标记坐标取得部，其通过用上述摄像机拍摄上述校正用标记，来取得上述校正用标记在对上述机器人设定的机器人坐标系中的第二坐标值；以及坐标变换部，其基于上述校正用标记的上述第一坐标值以及上述第二坐标值的多个组，来求出从上述机器人坐标系向上述机械坐标系的坐标变换手段。

【技术特征摘要】
2014.11.28 JP 2014-2423931.一种协作系统，具有机床和相对于上述机床进行作业的机器人，其特
征在于，具备：
摄像机，其安装于上述机器人的可动部；
至少一个校正用标记，其设于上述机床；
第一标记坐标取得部，其取得上述校正用标记在对上述机床定义的机械坐
标系中的第一坐标值；
第二标记坐标取得部，其通过用上述摄像机拍摄上述校正用标记，来取得
上述校正用标记在对上述机器人设定的机器人坐标系中的第二坐标值；以及
坐标变换部，其基于上述校正用标记的上述第一坐标值以及上述第二坐标
值的多个组，来求出从上述机器人坐标系向上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：西浩次，水野淳，小山田匡宏，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP