特許 6904927 ロボットシステムおよびキャリブレーション方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6904927

(24)【登録日】2021年6月28日

(45)【発行日】2021年7月21日

(54)【発明の名称】ロボットシステムおよびキャリブレーション方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20210708BHJP

【ＦＩ】

   B25J9/10 A

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-142560(P2018-142560)

(22)【出願日】2018年7月30日

(65)【公開番号】特開2020-19071(P2020-19071A)

(43)【公開日】2020年2月6日

【審査請求日】2019年12月9日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 元

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 周介

【審査官】 岩▲崎▼ 優

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６０４４３０８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４２１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２２２００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１０３３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０７８１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２０４４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１００２４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットと、
前記ロボットの先端部に取付けられたツールと、
前記ロボット又は所定の支持部に取付けられた撮像装置と、
前記ロボットおよび前記ツールを制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記ロボットの先端部を複数のキャリブレーション用位置に配置するキャリブレーション用作動処理と、
前記複数のキャリブレーション用位置の各々において前記ツールを作動させるツール作動処理と、
前記ツール作動処理によって所定の物体の複数位置に照射された光又は前記所定の物体に残された複数の痕跡を前記撮像装置に撮像させる撮像処理と、
前記撮像装置によって得られた画像中の前記光の複数の照射位置又は前記複数の痕跡の位置と、前記複数の照射位置又は前記複数の痕跡が各々存在すべき前記画像中の所定の基準位置との比較に基づき、前記撮像装置のレンズにより生ずる前記画像中の歪を補正するための補正データを作成するキャリブレーション処理と、を行う、ロボットシステム。

【請求項2】

前記ツールがレーザ光の照射により所定のレーザ加工を行うレーザ加工ツールであり、
前記制御部が、前記ツール作動処理において、前記ツールに、前記所定のレーザ加工時よりも低強度のレーザ光を射出させる、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記所定のレーザ加工時よりも弱い強度のレーザ光は、前記所定のレーザ加工の対象物である前記所定の物体が加工されない程度の強度のレーザ光である、請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記ツールが、アーク溶接を行うアーク溶接ツールであり、
前記制御部が、前記ツール作動処理において、前記ツールに前記アーク溶接を行わせる、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記ツールが、シール剤を塗布するディスペンサーツールであり、
前記制御部が、前記ツール作動処理において、前記ツールに前記シール剤の塗布を行わせる、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項6】

ツールが取付けられたロボットの先端部を複数のキャリブレーション用位置に配置するキャリブレーション用配置ステップと、
前記複数のキャリブレーション用位置の各々において前記ツールを作動させるツール作動ステップと、
前記ツール作動ステップによって所定の物体の複数位置に照射された光又は前記所定の物体に残された複数の痕跡を撮像装置によって撮像する撮像ステップと、
前記撮像装置によって得られた画像中の前記光の複数の照射位置又は前記複数の痕跡の位置と、前記複数の照射位置又は前記複数の痕跡が各々存在すべき前記画像中の所定の基準位置との比較に基づき、前記撮像装置のレンズにより生ずる前記画像中の歪を補正するための補正データを作成するキャリブレーションステップと、を有するキャリブレーション方法。

【請求項7】

所定のレーザ加工を行うためのレーザ加工ツールが取付けられたロボットの先端部を複数のキャリブレーション用位置に配置するキャリブレーション用配置ステップと、
前記複数のキャリブレーション用位置の各々において、前記レーザ加工ツールに、前記所定のレーザ加工時よりも弱い強度のレーザ光を射出させるツール作動ステップと、
前記ツール作動ステップによって所定の物体の複数位置に照射されたレーザ光を撮像装置によって撮像する撮像ステップと、
前記撮像装置によって得られた画像中の前記レーザ光の複数の照射位置と前記複数の照射位置が各々存在すべき前記画像中の所定の基準位置との比較に基づき、前記撮像装置のレンズにより生ずる前記画像中の歪を補正するための補正データを作成するキャリブレーションステップと、を有するキャリブレーション方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はロボットシステムおよびキャリブレーション方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、キャリブレーション治具を用いて撮像装置のレンズの歪等を補正するためにキャリブレーションを行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４０２１４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロボットによるアーク溶接、レーザ溶接等の作業を行う際に、制御装置からの制御指令にロボットが精度よく追従するか否かは、当該作業の品質に直結する。例えば、ロボットの各関節のバックラッシ、剛性不足等により、ロボットの先端部等に振動が発生すると、ロボットの先端部が制御指令に正確に追従できていないことになる。

【0005】

このような課題を解決するため、ロボットの先端部又は所定の支持フレームによって支持された撮像装置を用いて作業対象の位置および姿勢を逐次検出し、検出結果に基づいてロボットの先端部のツールを作業対象に追従させるビジュアルトラッキング制御等の技術もある。

【0006】

しかし、撮像装置のレンズは収差等の歪み等を有し、当該歪みは撮像装置ごとに異なるので、撮像装置ごとに特許文献１等に示されるキャリブレーション治具を用いてキャリブレーションを行う必要がある。当該キャリブレーションのために、キャリブレーション治具の準備、キャリブレーション治具の正確な位置への固定等が必要となる。ロボットシステムの構成によっては、キャリブレーション治具の固定が難しい場合もある。このため、撮像装置を含むロボットシステムの調整に手間および時間がかかる。

【0007】

また、キャリブレーション治具を用いると、キャリブレーション治具の位置に関してキャリブレーションは正確に行われるが、実際の作業対象物上の各点に関してキャリブレーションが正確でない場合もある。例えば、撮像装置からキャリブレーション治具までの距離と撮像装置から実際の作業対象物までの距離が異なっていると、検出された作業対象物上の位置が実際の位置との間に差が生ずる場合がある。特に、撮像装置が各画素の距離情報も得る３次元カメラである場合、当該差が顕著となる。

【0008】

本発明は、前述の事情に鑑みてなされている。本発明の目的の一つは、撮像装置を含むロボットシステムの調整の手間を軽減することが可能であると共に、撮像装置の正確なキャリブレーションを行うことが可能なロボットシステムおよびキャリブレーション方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１態様のロボットシステムは、ロボットと、前記ロボットの先端部に取付けられたツールと、前記ロボット又は所定の支持部に取付けられた撮像装置と、前記ロボットおよび前記ツールを制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記ロボットの先端部を複数のキャリブレーション用位置に配置するキャリブレーション用作動処理と、前記複数のキャリブレーション用位置の各々において前記ツールを作動させるツール作動処理と、前記ツール作動処理によって所定の物体の複数位置に照射された光又は前記所定の物体に残された複数の痕跡を前記撮像装置に撮像させる撮像処理と、前記撮像装置によって得られた画像中の前記光の複数の照射位置又は前記複数の痕跡の位置と、前記複数の照射位置又は前記複数の痕跡が各々存在すべき前記画像中の所定の基準位置との比較に基づき、前記撮像装置のレンズにより生ずる前記画像中の歪を補正するための補正データを作成するキャリブレーション処理と、を行う。

【0010】

第１態様では、ロボットの先端部が複数のキャリブレーション用位置の各々に配置された時に、ツールの作動によって対象物への光の照射又は対象物上の痕跡の形成が行われ、撮像装置によって得られた画像中の光の複数の照射位置又は複数の痕跡の位置と所定の基準位置との比較に基づき補正データの作成が行われる。このため、撮像装置により得られた画像を補正データによって補正すると、補正後の画像においてレンズにより生ずる歪みが無くなる又は抑制される。そして、例えば格子状にマークが配置された専用のキャリブレーション治具の準備が必要無い。また、対象物として作業対象のワークを用いることも可能であるため、作業位置に関して撮像装置の正確なキャリブレーションを行うことが可能である。作業位置の周辺について重点的にキャリブレーションを行うことも可能となる。

【0011】

上記態様において、好ましくは、前記ツールがレーザ光の照射により所定のレーザ加工を行うレーザ加工ツールであり、前記制御部が、前記ツール作動処理において、前記ツールに、前記所定のレーザ加工時よりも低強度のレーザ光を射出させる。

【0012】

当該態様では、ツールがレーザ加工時よりも低強度のレーザ光を射出する。このため、対象物がレーザ加工を行う対象のワークである場合に、当該ワークを用いてキャリブレーションを行った後に、当該ワークに実際のレーザ加工を行うことができる。この場合、レーザ加工を行う対象物について、キャリブレーションが正確に行われる。
対象物のダメージを軽減又は無くすために、前記所定のレーザ加工時よりも弱い強度のレーザ光は、前記所定のレーザ加工の対象物が加工されない程度の強度のレーザ光であることが好ましい。

【0013】

上記態様において、好ましくは、前記ツールがアーク溶接を行うアーク溶接ツールであり、前記制御部が、前記ツール作動処理において、前記ツールに前記アーク溶接を行わせる。
当該態様では、対象物がアーク溶接を行う対象のワークである場合、アーク溶接を行う対象についてキャリブレーションが正確に行われる。

【0014】

上記態様において、好ましくは、前記ツールがシール剤を塗布するディスペンサーツールであり、前記制御部が、前記ツール作動処理において、前記ツールに前記シール剤の塗布を行わせる。
当該態様では、対象物がシール剤を塗布する対象のワークである場合、シール剤の塗布を行う対象についてキャリブレーションが正確に行われる。

【0015】

本発明の第２態様のキャリブレーション方法は、ツールが取付けられたロボットの先端部を複数のキャリブレーション用位置に配置するキャリブレーション用配置ステップと、前記複数のキャリブレーション用位置の各々において前記ツールを作動させるツール作動ステップと、前記ツール作動ステップによって所定の物体の複数位置に照射された光又は前記所定の物体に残された複数の痕跡を撮像装置によって撮像する撮像ステップと、前記撮像装置によって得られた画像中の前記光の複数の照射位置又は前記複数の痕跡の位置と、前記複数の照射位置又は前記複数の痕跡が各々存在すべき前記画像中の所定の基準位置との比較に基づき、前記撮像装置のレンズにより生ずる前記画像中の歪を補正するための補正データを作成するキャリブレーションステップと、を有する。

【0016】

本発明の第３態様のキャリブレーション方法は、所定のレーザ加工を行うためのレーザ加工ツールが取付けられたロボットの先端部を複数のキャリブレーション用位置に配置するキャリブレーション用配置ステップと、前記複数のキャリブレーション用位置の各々において、前記レーザ加工ツールに、前記所定のレーザ加工時よりも弱い強度のレーザ光を射出させるツール作動ステップと、前記ツール作動ステップによって所定の物体の複数位置に照射されたレーザ光を撮像装置によって撮像する撮像ステップと、前記撮像装置によって得られた画像中の前記レーザ光の複数の照射位置と前記複数の照射位置が各々存在すべき前記画像中の所定の基準位置との比較に基づき、前記撮像装置のレンズにより生ずる前記画像中の歪を補正するための補正データを作成するキャリブレーションステップと、を有する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、撮像装置を含むロボットシステムの調整の手間を軽減することが可能であると共に、撮像装置の正確なキャリブレーションを行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態のロボットシステムの概略平面図である。

【図2】第１実施形態のロボットシステムの制御装置のブロック図である。

【図3】第１実施形態の制御装置の処理の例を示すフローチャートである。

【図4】第１実施形態の照射点の例を示す図である。

【図5】第１実施形態の検出された照射位置の例を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態のロボットシステムの制御装置のブロック図である。

【図7】第２実施形態のロボットシステムの制御装置の処理の例を示すフローチャートである。

【図8】第２実施形態の検出された溶接痕の位置の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の第１実施形態に係るロボットシステムが、図面を用いながら以下説明されている。
本実施形態のロボットシステムは、ロボット１０と、ロボット１０の先端に取付けられたツール２０と、ロボット１０およびツール２０を制御する制御装置３０と、二次元カメラ、三次元カメラ、三次元距離センサ等である撮像装置４０とを備える。撮像装置４０は支持部材４１によって支持されている。

【0020】

本実施形態では、ツール２０は、レーザ光の照射によりレーザ溶接を行うレーザ溶接ツール、レーザ切断を行うレーザ加工ツール等である。レーザ加工ツールの場合、ツール２０の先端にはノズル２１が設けられ、ノズル２１内には例えば直径１ｍｍ程度の貫通孔（図示せず）が設けられている。貫通孔はツール２０の長手軸線に沿った方向に延びている。ツール２０はレーザ発振器２２（図２）に接続され、レーザ発振器２２で発生したレーザ光が、ノズル２１の貫通孔から加工対象物Ｗに照射される。また、ツール２０はアシストガス供給装置２３（図２）に接続されている。アシストガス供給装置２３からツール２０にアシストガスが供給され、アシストガスはノズル２１の貫通孔又はアシストガス用の孔を経由して加工対象物Ｗに吹付けられる。加工対象物Ｗに対するレーザ光の照射およびアシストガスの吹付けによって、加工対象物Ｗの切断が行われる。なお、ツール２０が他の加工を行うレーザ加工ツールであってもよい。

【0021】

ロボット１０は、複数のアーム部材および複数の関節を備えている。また、ロボット１０は、複数の関節をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１１を備えている（図２参照）。各サーボモータ１１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータが用いられ得る。各サーボモータ１１はその作動位置および作動速度を検出するための作動位置検出装置を有し、作動位置検出装置は一例としてエンコーダである。作動位置検出装置の検出値は制御装置３０に送信される。

【0022】

制御装置３０は、図２に示されるように、プロセッサ等を有する制御部３１と、表示装置３２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部３３と、教示操作盤等である入力装置３４と、信号の送受信を行うための送受信部３５と、各サーボモータ２１にそれぞれ接続されたサーボ制御器３６とを備えている。入力装置３４および送受信部３５は入力部として機能する。

【0023】

制御装置３０は、図２に示されるように、レーザ発振器２２およびアシストガス供給装置２３に接続されている。制御装置３０は後述する動作プログラム３３ｂに基づいてレーザ発振器２２およびアシストガス供給装置２３を制御し、これにより対象物Ｗの切断が行われる。

【0024】

記憶部３３にはシステムプログラム３３ａが格納されており、システムプログラム３３ａは制御装置３０の基本機能を担っている。また、記憶部３３には動作プログラム３３ｂが格納されている。制御部３１は動作プログラム３３ｂを読み出し、動作プログラム３３ｂに基づいて各サーボ制御器３６、レーザ発振器２２、およびアシストガス供給装置２３を制御する。これにより、ロボット１０がツール４０を例えば図１に示される加工軌跡ＰＬに沿って移動させ、これにより加工の対象物Ｗが加工軌跡ＰＬに沿って切断される。

【0025】

記憶部３３には、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃと、ツール作動プログラム３３ｄと、撮像プログラム３３ｅと、キャリブレーションプログラム３３ｆとが格納されている。

【0026】

撮像装置４０のレンズの収差等の歪みにより、撮像装置４０で得られた画像中にあらわれる物品等の位置が実際の位置からずれている場合がある。このようなずれを補正するため、従来は、表面に複数の点が描かれた板状の治具が所定位置に固定され、固定された治具の点が撮像装置４０によって撮像される。そして、撮像装置４０によって得られた画像中における複数の点とそれら点が本来あるべき位置（所定の基準位置）との差に基づき補正データが作成される（キャリブレーション）。当該補正データは、撮像装置４０によって撮像される画像を補正するために用いられる。

【0027】

これに対し、本実施形態では、制御部３１が、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃ、ツール作動プログラム３３ｄ、撮像プログラム３３ｅ、およびキャリブレーションプログラム３３ｆに基づき、以下のキャリブレーションを行う。キャリブレーションが行われる際の制御部３１の処理が図３のフローチャートに示されている。

【0028】

先ず、制御部３１が、入力装置３４、送受信部３５等を用いて入力される開始信号を受付けると（ステップＳ１−１）、制御部３１は、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃに基づき、ロボット１０の先端部を複数のキャリブレーション用位置のうち１つに配置する（ステップＳ１−２）。また、制御部３１は、ツール作動プログラム３３ｄに基づき、ロボット１０の先端部がステップＳ１−２においてキャリブレーション用位置に配置された時に、ツール２０に、切断加工等の所定のレーザ加工時よりも低強度のレーザ光を射出させる（ステップＳ１−３）。ステップＳ１−３で射出するレーザ光の強度は、レーザ加工時のレーザ光の強度に対して数％であり、５％以下であることが望ましい。

【0029】

本実施形態では、各キャリブレーション用位置において、ロボット１０の先端部に取付けられたツール４０はレーザ光を斜め下方に向かって射出する。例えば、対象物Ｗの上面が水平方向に延びている時、レーザ光と対象物Ｗの上面とが８０°の角度をなす。なお、レーザ光と対象物Ｗの上面とが９０°の角度をなしてもよく、それ以外の角度をなしてもよい。

【0030】

また、制御部３１は、撮像プログラム３３ｅに基づき、ツール２０から低強度レーザ光の射出が行われている状態で、撮像装置４０に対象物Ｗの上面を撮像させる（ステップＳ１−４）。
また、制御部３１は、撮像プログラム３３ｅに基づき、撮像装置４０によって得られた画像に二値化処理、マッチング処理等の周知の画像処理を行い、これにより、各画像において、対象物Ｗの上面における低強度レーザ光の照射位置を検出し（ステップＳ１−５）、検出された照射位置を、ステップＳ１−２におけるロボット１０の先端部の位置等と対応付けて記憶部３３に保存する（ステップＳ１−６）。ロボット１０の先端部の位置は、各作動位置検出装置の検出値から計算される位置であってもよく、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃが意図する位置であってもよい。

【0031】

制御部３１はステップＳ１−２〜Ｓ１−６を所定回数繰返す（ステップＳ１−７）。なお、ステップＳ１−２では、ロボット１０の先端部は複数のキャリブレーション用位置に順次配置される。ステップＳ１−２〜Ｓ１−６が所定回数繰り返されると（ステップＳ１−７）、制御部３１は、キャリブレーションプログラム３３ｆに基づき、記憶部３３に保存されている各照射位置とそれら照射位置が画像中において本来あるべき位置（所定の基準位置）との差に基づき、キャリブレーションとして補正データの作成を行い（ステップＳ１−８）、作成された補正データを記憶部３３に保存する（ステップＳ１−９）。補正データは、撮像装置４０のレンズの収差等により生ずる歪み、例えば撮像装置４０の視野の端部側の画像の歪みを補正するためのデータである。つまり、撮像装置４０により得られた画像を補正データによって補正すると、補正後の画像において前記歪みが無くなる又は抑制される。

【0032】

一例では、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃおよびツール作動プログラム３３ｄによって、図４に示されるように、対象物Ｗの上面の複数の照射点Ｐに低強度レーザ光が照射される。つまり、複数の照射点Ｐの各々の位置、複数の照射点Ｐの互いの位置関係等が既知である。既知の照射点Ｐの位置又は互いの位置関係に基づき、前記本来あるべき位置を求めることが可能である。
このように照射された低強度レーザ光の照射位置は、例えば、撮像プログラム３３ｅによって図５に示されるように検出される。図５では、対象物Ｗの本来の形状および照射点Ｐの本来の位置が破線で示されており、検出された照射位置ＩＰが実線で示されている。なお、図５には、撮像装置４０のレンズの収差があらわれ易い対象部Ｗの端部が描かれている。

【0033】

補正データは、図５に示される照射位置ＩＰを照射点Ｐにそれぞれ一致させるものである。制御部３１は、照射点Ｐ間の画像上の各々の位置についての補間補正データも公知の内挿補間により求め、求めた補間補正データも補正データとして記憶部３３に保存する。補正データは、照射位置と照射位置が本来あるべき位置との差に基づいており、当該差を無くす又は低減するためのものである。

【0034】

本発明の第２実施形態に係るロボットシステムが、図６〜図８を用いながら以下説明されている。
第２実施形態はツール２０がアーク溶接ツールである点で第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成には同一の符号が付され、その説明は省略されている。

【0035】

ツール２０は、タングステン電極２４および溶融金属ワイヤ供給装置２５（図６）を備えており、制御装置３０の制御部３１は、動作プログラム３３ｂに基づいて、各サーボ制御器３６、タングステン電極２４、および溶融金属ワイヤ供給装置２５を制御し、これにより対象物Ｗに対する溶接作業が行われる。
第２実施形態でも、以下のキャリブレーションが行われる。第２実施形態のキャリブレーションが行われる際の制御部３１の処理が図７に示されている。

【0036】

先ず、制御部３１が、入力装置３４、送受信部３５等を用いて入力される開始信号を受付けると（ステップＳ２−１）、制御部３１は、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃに基づき、ロボット１０の先端部を複数のキャリブレーション用位置のうち１つに配置する（ステップＳ２−２）。また、制御部３１は、ツール作動プログラム３３ｄに基づき、ロボット１０の先端部がステップＳ２−２においてキャリブレーション用位置に配置された時に、ツール２０のタングステン電極２４および溶融金属ワイヤ供給装置２５を制御することによって、ツール２０に溶接を行わせる（ステップＳ２−３）。

【0037】

制御部３１はステップＳ２−２〜Ｓ２−３を所定回数繰返す（ステップＳ２−４）。なお、ステップＳ２−２では、ロボット１０の先端部は複数のキャリブレーション用位置に順次配置される。ステップＳ２−２〜Ｓ２−３が所定回数繰り返されると（ステップＳ２−４）、制御部３１は、撮像プログラム３３ｅに基づき、撮像装置４０に対象物Ｗの上面を撮像させる（ステップＳ２−５）。

【0038】

また、制御部３１は、撮像プログラム３３ｅに基づき、撮像装置４０によって得られた画像に二値化処理、マッチング処理等の周知の画像処理を行い、これにより、得られた画像において、対象物Ｗの上面における各溶接痕（痕跡）の位置を検出し（ステップＳ２−６）、検出された溶接痕の位置を記憶部３３に保存する（ステップＳ２−７）。
なお、第１実施形態と同様に、ステップＳ２−２およびＳ２−３によって溶接が行われる度に、撮像装置４０による撮像を行う処理と、得られた各画像において検出された溶接痕の位置をステップＳ２−２におけるロボット１０の先端部の位置等と対応付けて保存する処理とが行われてもよい。

【0039】

続いて、制御部３１は、キャリブレーションプログラム３３ｆに基づき、記憶部３３に保存されている各溶接痕の位置とそれら溶接痕が画像中において本来あるべき位置（所定の基準位置）との差に基づき、キャリブレーションとして補正データの作成を行い（ステップＳ２−８）、作成された補正データを記憶部３３に保存する（ステップＳ２−９）。

【0040】

一例では、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃおよびツール作動プログラム３３ｄによって、対象物Ｗの上面に格子状に溶接痕が形成される。つまり、複数の溶接痕の各々の位置、複数の溶接痕の互いの位置関係等が既知である。既知の溶接痕の位置又は互いの位置関係に基づき、前記本来あるべき位置を求めることが可能である。
このように照射された溶接痕の位置ＭＰは、例えば、撮像プログラム３３ｅによって図８に示されるように検出される。図８では、対象物Ｗの本来の形状および溶接痕ＭＰの本来の位置が破線で示されており、検出された溶接痕の位置ＩＰが実線で示されている。なお、図８には、撮像装置４０のレンズの収差があらわれ易い対象部Ｗの端部が描かれている。

【0041】

なお、第２実施形態において、ツール２０がシール剤を塗布するディスペンサーツールであってもよい。この場合、制御装置３０はロボット１０およびツール２０を制御して対象物Ｗにシール剤を塗布する作業を行う。また、ステップＳ２−３においても、制御部３１はツール２０を制御することによって、ツール２０にシール剤の塗布を行わせる。この時のシール剤は点状に塗布されることが好ましい。

【0042】

そして、ステップＳ２−６において、制御部３１は対象物Ｗの上面においてシール剤が塗布された各塗布部（痕跡）の位置を検出し、ステップＳ２−７において、検出された塗布部の位置を記憶部３３に保存する。また、ステップＳ２−８において、制御部３１は、記憶部３３に保存されている各塗布部の位置とそれら塗布部が画像中において本来あるべき位置との差に基づき、キャリブレーションとして補正データの作成を行う。

【0043】

なお、第２実施形態において、ツール２０がレーザ加工を行うレーザ加工ツールであってもよい。この場合、ステップＳ２−３において、制御部３１はツール２０を制御することによって、ツール２０にレーザ加工を行わせる。この時のレーザ加工の痕跡は点状であることが好ましい。

【0044】

そして、ステップＳ２−６において、制御部３１は対象物Ｗの上面においてレーザ加工の痕跡の位置を検出し、ステップＳ２−７において、検出された痕跡の位置を記憶部３３に保存する。また、ステップＳ２−８において、制御部３１は、記憶部３３に保存されている各痕跡の位置とそれら痕跡が画像中において本来あるべき位置との差に基づき、キャリブレーションとして補正データの作成を行う。

【0045】

なお、上記各実施形態において、ロボット１０又は動作プログラム３３ｂ用のキャリブレーション（補正）を行うことも可能である。当該キャリブレーションは、例えば、ステップＳ１−８、Ｓ１−９、Ｓ２−８、およびＳ２−９において撮像装置４０のレンズの収差等のキャリブレーションが既に行われ、撮像装置４０によって得られる画像からレンズの歪等の影響が除去できる状態において行われる。

【0046】

例えば、制御部３１が、動作プログラム３３ｂに基づいてロボット１０およびツール２０を制御し、この時、低強度のレーザ光をツール２０から射出させると、撮像装置４０によって得られる画像を用いて制御部３１は低強度のレーザ光の位置、軌跡等を検出できる。そして、制御部３１、操作者等は、検出されたレーザ光の位置、軌跡等を用いて、ロボット１０又は動作プログラム３３ｂのキャリブレーションを行うことが可能である。

【0047】

一例では、ロボット１０の剛性、ロボット１０の慣性質量、ツール２０の慣性質量、ロボット１０の動作速度、ロボット１０の姿勢等に応じて、動作プログラム３３ｂに基づくロボット１０の動作中にロボット１０の先端部が振動する場合がある。当該振動がある状態でレーザ光を用いた切断加工等のレーザ加工が行われると、加工部の品質が低下する。このため、上記のロボット１０又は動作プログラム３３ｂのキャリブレーションが、加工部の品質を向上するために行われる場合もある。

【0048】

なお、上記各実施形態では、レーザ光の照射、溶接、又はシール剤の塗布を板状のワークである対象物Ｗに対して行うものを示したが、対象物Ｗは何であってもよい。例えば、対象物Ｗは、自動車のフレーム、各種治具、搬送装置の上面、床面等でもよい。

【0049】

本実施形態では、制御装置３０はロボット１０の動作を制御するロボット制御装置であるが、制御装置３０は、本実施形態で説明されている構成を有する他の制御装置であってもよい。例えば、制御装置３０はロボット１０に接続された他の制御装置又は上位制御装置であってもよい。この場合、制御装置又は上位制御装置は、キャリブレーション用作動プログラム３３ｃ、ツール作動プログラム３３ｄ、撮像プログラム３３ｅ、およびキャリブレーションプログラム３３ｆの少なくとも１つを格納しており、格納しているプログラムに基づく上記処理を行う。

【0050】

また、上記各実施形態において、撮像装置４０がロボット１０の先端部等に取付けられていてもよい。この場合でも、溶接痕、シール剤の塗布部等を有する対象物Ｗの上面が撮像装置４０によって撮像され、上記と同様の処理が行われる。

【0051】

上記各実施形態では、ロボット１０の先端部が複数のキャリブレーション用位置の各々に配置された時に、ツール２０の作動によって対象物Ｗへの光の照射又は対象物Ｗ上の痕跡の形成が行われ、撮像装置４０によって得られた画像中の光の照射位置又は痕跡の位置と所定の基準位置との比較に基づきキャリブレーションが行われる。このため、例えば格子状にマークが配置されたキャリブレーション治具の準備が必要無い。また、対象物Ｗとして作業対象のワークを用いることも可能であるため、作業位置に関して撮像装置４０の正確なキャリブレーションを行うことが可能である。作業位置の周辺について重点的にキャリブレーションを行うことも可能となる。

【0052】

また、上記実施形態のいくつかでは、ツール２０はレーザ光の照射により所定のレーザ加工を行うレーザ加工ツールであり、制御部３１が、キャリブレーションのために、ツール２０にレーザ加工時よりも低強度のレーザ光を射出させる。

【0053】

当該構成では、ツール２０がレーザ加工時よりも低強度のレーザ光を射出する。このため、対象物Ｗがレーザ加工を行う対象のワークである場合に、当該ワークを用いてキャリブレーションを行った後に、当該ワークに実際のレーザ加工を行うことができる。この場合、レーザ加工を行う対象物について、キャリブレーションが正確に行われる。

【0054】

また、上記実施形態の１つでは、ツール２０はアーク溶接を行うアーク溶接ツールであり、制御部３１が、キャリブレーションのために、ツール２０にアーク溶接を行わせる。
当該構成では、対象物Ｗがアーク溶接を行う対象のワークである場合、アーク溶接を行う対象物についてキャリブレーションが正確に行われる。

【0055】

また、上記実施形態の１つでは、ツール２０がシール剤を塗布するディスペンサーツールであり、制御部３１が、キャリブレーションのために、ツール２０にシール剤の塗布を行わせる。
当該構成では、対象物Ｗがシール剤を塗布する対象のワークである場合、シール剤の塗布を行う対象についてキャリブレーションが正確に行われる。

【符号の説明】

【0056】

１０ ロボット
２０ ツール
２１ ノズル
２２ レーザ発振器
２３ アシストガス供給装置
２４ タングステン電極
２５ 溶融金属ワイヤ供給装置
３０ 制御装置
３１ 制御部
３２ 表示装置
３３ 記憶部
３３ａ システムプログラム
３３ｂ 動作プログラム
３３ｃ キャリブレーション用作動プログラム
３３ｄ ツール作動プログラム
３３ｅ 撮像プログラム
３３ｆ キャリブレーションプログラム
３４ 入力装置
３５ 送受信部
３６ サーボ制御器
４０ 撮像装置
Ｗ 対象物
ＰＬ 加工軌跡
ＩＰ 検出された照射位置又は溶接痕の位置
Ｐ 照射点
ＭＰ 溶接痕の位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】