本發(fā)明涉及一種位置測量系統(tǒng)，并且更具體地，涉及測量機(jī)械臂的測量對象的位置的位置測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在用于車身等的生產(chǎn)現(xiàn)場(實(shí)際生產(chǎn)線)，預(yù)定操作比如焊接是利用機(jī)械臂比如工業(yè)機(jī)器人來執(zhí)行的。機(jī)械臂操作成通過再現(xiàn)通過機(jī)器人示教編程的示教數(shù)據(jù)而到達(dá)期望的位置或姿勢。

近年來，機(jī)器人示教在許多情況下已經(jīng)通過離線示教來執(zhí)行，其中，離線示教事實(shí)上是在不使用實(shí)機(jī)的情況下在計(jì)算機(jī)比如個人計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的。在使用真實(shí)機(jī)器人再現(xiàn)通過離線示教獲得的離線示教數(shù)據(jù)的情況下，會出現(xiàn)機(jī)械臂的實(shí)際位置(當(dāng)前位置)與對應(yīng)于離線示教數(shù)據(jù)的目標(biāo)位置之間的偏離(差異)。該位置偏離例如是由機(jī)械臂因重力的變形或者產(chǎn)品(工件)之間的精確度差異引起的。因此，必須校正(修改、修正或校準(zhǔn))實(shí)際生產(chǎn)線上的位置偏離。然而，在這種情況下，需要大量的時間和勞動來手動地執(zhí)行該位置校正過程。因此，存在自動執(zhí)行位置校正過程的需求。

與這種技術(shù)相關(guān)聯(lián)，日本未審專利申請公開No.2002-103259公開了一種使用激光測量儀器的機(jī)器人示教方法。具體地，日本未審專利申請公開No.2002-103259公開了一種用于通過用來自激光測量儀器(激光測量裝置)的激光束照射置于焊槍的下稍部的端部上的反射器并且通過計(jì)算經(jīng)過一段時間被反射回激光測量儀器的傳感器頭的激光束的波長計(jì)算出距反射器的距離來生成焊接機(jī)器人的焊槍的下稍部的端部的坐標(biāo)的方法。因此，位置修正過程被執(zhí)行。此時，激光束的照射方向可以通過例如移動激光測量儀器的頭部來改變。因此，即使在反射器隨著焊槍的下稍部的端部的移動而進(jìn)行平移移動時，也可以通過改變激光束的照射方向使置于焊槍的稍部上的反射器被激光束照射到。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

反射激光束(激光)的反射器需要將從某一方向入射的激光沿與該入射方向相同的方向反射。在這種情況下，已知的是，如果反射激光束(激光)的反射器構(gòu)造成能夠反射從所有方向施加的激光，則反射器的位置測量的精確度顯著劣化。因此，為了保持位置測量的精確度，反射器反射入射在反射器上的激光的方向(角度)的區(qū)域(入射區(qū)域)被限制在預(yù)定范圍內(nèi)。

當(dāng)激光測量裝置位于安裝在機(jī)械臂的測量對象上(例如，安裝在機(jī)械臂的稍部上)的反射器的入射區(qū)域內(nèi)的方向上時，也就是說，當(dāng)反射器的入射區(qū)域面向激光測量裝置時，在激光測量裝置中調(diào)節(jié)激光的方向，使得從激光測量裝置施加的激光入射在反射器上。在這種情況下，反射器可以將激光反射在激光測量裝置上，這使得可以執(zhí)行位置測量。另一方面，當(dāng)過程從某一操作步驟移至后續(xù)的操作步驟時，機(jī)械臂的位置和姿勢可能會根據(jù)操作的內(nèi)容而極大地變化。在這種情況下，安裝在機(jī)械臂的測量對象上的反射器可能會從反射器的入射區(qū)域處于激光測量裝置的方向上的狀態(tài)移動至反射器的入射區(qū)域不處于激光測量裝置的方向上的狀態(tài)。換句話說，激光的照射方向(即，從反射器觀察時的激光測量裝置的方向)可能會偏離反射器的入射區(qū)域。換而言之，存在反射器的入射區(qū)域不面向激光測量裝置的可能性。在這種情況下，即使當(dāng)在激光測量裝置上調(diào)節(jié)激光的方向時，激光也沒有入射在反射器上，其結(jié)果是，激光不能被反射器反射。因此，存在當(dāng)機(jī)械臂處于某一姿勢時不能測量機(jī)械臂的位置的可能性。這個問題將在下面參照附圖詳細(xì)進(jìn)行說明。

圖13是用于說明激光的照射方向與反射器的入射區(qū)域偏離的狀態(tài)的圖。圖13僅示出了機(jī)械臂2的稍部的附近。在位置測量期間，將一個反射器100置于機(jī)械臂2的稍部2a上。反射器100是例如激光反射器，并且構(gòu)造成沿與從某一方向入射的激光所入射的方向大致相同的方向進(jìn)行反射(執(zhí)行回歸反射)。反射器100包括由多個反射鏡構(gòu)成的鏡部102(反射部)。在反射器100中，入射區(qū)域110是預(yù)先確定的，該入射區(qū)域110是激光可以入射在鏡部102上并且在鏡部102上反射的區(qū)域。

測量裝置20在位置校正過程期間設(shè)置在機(jī)械臂2的附近。測量裝置20測量機(jī)械臂的稍部2a的位置。測量裝置20的頭部20a能夠沿水平方向(方位角方向)和豎向方向(仰角方向)旋轉(zhuǎn)。頭部20a設(shè)置有激光源202。測量裝置20通過用來自激光源202的激光照射反射器100并且接收從反射器10上反射的反射光來測量稍部2a的位置。即使在反射器100已經(jīng)移動的情況下，測量裝置20也可以通過跟隨反射器100的移動而改變頭部20a的方向(水平角和仰角)，并且因此可以用激光束La連續(xù)地照射到反射器100。

在這種情況下，在狀態(tài)(a)中，機(jī)械臂2處于反射器100的入射區(qū)域110位于測量裝置20的方向上的姿勢中。換句話說，在狀態(tài)(a)中，測量裝置20定位在處于反射器100的入射區(qū)域110內(nèi)的方向上。換而言之，在狀態(tài)(a)中，反射器100的入射區(qū)域110面向測量裝置20。在這種情況下，測量裝置20調(diào)節(jié)頭部20a的方向，從而允許使激光束La入射在反射器100的入射區(qū)域110中。此時，由于反射器100可以朝向測量裝置20反射入射激光束La，因此測量裝置20可以執(zhí)行位置測量。

另一方面，假定稍部2a的狀態(tài)由于機(jī)械臂2的姿勢的變化而變?yōu)闋顟B(tài)(b)。在這種狀態(tài)下，反射器100的入射區(qū)域110沒有定位在測量裝置20的方向上。換話句話說，在狀態(tài)(b)中，反射器100的入射區(qū)域110不面向測量裝置20。此外，在狀態(tài)(b)中，激光束La的照射方向與反射器100的入射區(qū)域110偏離。即使在該狀態(tài)調(diào)節(jié)測量裝置20的頭部20a的方向，也不能使激光束La入射在反射器100的入射區(qū)域110中。因此，當(dāng)稍部2a的狀態(tài)由于機(jī)械臂2的姿勢的變化而變?yōu)闋顟B(tài)(b)時，測量裝置20不能執(zhí)行位置測量。換話句話說，在于反射器100中設(shè)定入射區(qū)域110而非從所有方向施加激光以保持位置測量的精確度的情況下，在一些依賴機(jī)械臂2的姿勢的情況下，不能使激光束La入射在反射器100的入射區(qū)域110中，這使得難以執(zhí)行位置測量。

本發(fā)明的目的是提供一種不論機(jī)械臂的姿勢如何都能夠測量機(jī)械臂的位置同時保持位置測量的精確度的位置測量系統(tǒng)。

本發(fā)明的第一示例性方面是一種位置測量系統(tǒng)，所述位置測量系統(tǒng)測量機(jī)械臂的測量對象的位置，所述位置測量系統(tǒng)包括：測量儀器，所述測量儀器包括多個反射器，所述測量儀器設(shè)置在所述機(jī)械臂的所述測量對象上；以及測量裝置，所述測量裝置利用從所述反射器上反射的反射光測量所述機(jī)械臂的所述測量對象的位置，施加至所述反射器的照射光經(jīng)過反射之后獲得所述反射光，其中，所述多個反射器各自將從位于預(yù)定的入射區(qū)域內(nèi)的方向上的所述測量裝置施加的所述照射光朝向所述測量裝置反射，并且所述測量儀器以所述多個反射器的所述入射區(qū)域的中心方向彼此不同的方式設(shè)置所述反射器，并且通過組合所述多個反射器的所述入射區(qū)域獲得的區(qū)域覆蓋圍繞所述測量儀器的所有方向，或者覆蓋排除以下區(qū)域的至少一部分的區(qū)域：在所排除的所述區(qū)域中，每個所述反射器的所述入射區(qū)域由于所述機(jī)械臂的工作區(qū)域的限制而不能設(shè)定在所述測量裝置的方向上。

根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)型，可能的是，不論機(jī)械臂的測量對象在工作區(qū)域內(nèi)的姿勢如何，所述多個反射器中總有一個反射器反射照射光，甚至在使用具有可以保持位置測量的精確度的入射區(qū)域的反射器時亦是如此。因此，根據(jù)本發(fā)明，不論機(jī)械臂的姿勢如何都可以測量機(jī)械臂的位置，同時保持位置測量的精確度。

優(yōu)選地，當(dāng)所述多個反射器中的兩個或更多個反射器反射所述照射光時，所述測量裝置利用多個反射光束中具有最大強(qiáng)度的反射光來測量所述測量對象的當(dāng)前位置。

當(dāng)利用反射光執(zhí)行位置測量時，反射光的強(qiáng)度越大，位置測量的精確度提高越多。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以以更高的精確度測量測量對象的當(dāng)前位置。

優(yōu)選地，所述測量裝置利用從每個所述反射器反射的反射光來測量該反射器的位置、識別位置被測到的所述反射器、并且根據(jù)識別出的所述反射器與所述測量對象之間的位置關(guān)系來測量所述測量對象的位置。

根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)型，可以通過利用從反射器反射的光來測量測量對象的位置，甚至當(dāng)照射光在所述多個反射器中的任一反射器上被反射時亦是如此。

根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種不論機(jī)械臂的姿勢如何都能測量機(jī)械臂的位置同時保持位置測量的精確度的位置測量系統(tǒng)。

本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面給出的詳細(xì)描述和附圖被更加充分地理解，這些詳細(xì)描述和附圖僅以說明的方式給出并且因此不應(yīng)被認(rèn)為是限制了本發(fā)明。

附圖說明

圖1是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的示教系統(tǒng)的圖；

圖2是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量儀器的概念圖；

圖3是用于說明根據(jù)第一示例性實(shí)施方式測量反射器的位置的方法的圖；

圖4是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量儀器的細(xì)節(jié)的示意圖；

圖5是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量裝置和運(yùn)算單元的構(gòu)型的功能框圖；

圖6是示出了用于利用根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的示教系統(tǒng)執(zhí)行位置校正過程的方法的流程圖；

圖7是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量過程的流程圖；

圖8是示出了支承表面、置于該支承表面上的發(fā)光體的閃爍間隔以及反射器之間的關(guān)系的圖表；

圖9是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的比較過程的流程圖；

圖10是示出了比較過程的結(jié)果的圖；

圖11是用于說明根據(jù)第一示例性實(shí)施方式可以使激光在整個測量儀器上入射的區(qū)域的圖；

圖12是用于說明根據(jù)改型示例可以使激光在整個測量儀器上入射的區(qū)域的圖；以及

圖13是用于說明激光的照射方向與反射鏡的入射區(qū)域偏離的狀態(tài)的圖。

具體實(shí)施方式

(第一示例性實(shí)施方式)

下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。

圖1是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的示教系統(tǒng)1示意圖。示教系統(tǒng)1(位置測量系統(tǒng))包括機(jī)械臂2、控制裝置3、測量儀器10、測量裝置20以及運(yùn)算單元30。示教系統(tǒng)1用于示教機(jī)械臂2的操作。示教系統(tǒng)1起到通過上述結(jié)構(gòu)測量機(jī)械臂2的測量對象的位置的位置測量系統(tǒng)的功能。示教系統(tǒng)1還起到通過利用上述結(jié)構(gòu)根據(jù)測得的機(jī)械臂2的當(dāng)前位置與機(jī)械臂2的目標(biāo)位置之間的差來校正該位置的位置校正系統(tǒng)的功能。

機(jī)械臂2置于用于車輛的生產(chǎn)線90的附近。機(jī)械臂2是例如用于在車輛上執(zhí)行預(yù)定操作如焊接(例如，點(diǎn)焊)的機(jī)器人。例如，在車輛的生產(chǎn)期間，機(jī)械臂2通過利用設(shè)置在稍部2a處的焊槍等來執(zhí)行焊接等。機(jī)械臂2包括至少一個接頭和驅(qū)動該接頭的馬達(dá)?？刂蒲b置3控制該馬達(dá)，從而允許機(jī)械臂2執(zhí)行期望的操作。

此外，在執(zhí)行位置校正過程的情況下，測量儀器10附接至稍部2a，該稍部2a是測定對象。測量儀器10用于測量稍部2a的當(dāng)前位置(x、y和z；下文中稱為“當(dāng)前位置”)和當(dāng)前姿勢(側(cè)滾、俯仰和橫擺；下文中稱為“當(dāng)前姿勢”)。這將在后面詳細(xì)進(jìn)行描述。測定對象并不限于機(jī)械臂2的稍部2a。文中描述的“位置校正過程”不僅包括校正(校準(zhǔn))目標(biāo)位置與當(dāng)前位置之間的差值(機(jī)差，machine difference)的過程，而且還包括校正目標(biāo)姿勢與當(dāng)前姿勢之間的差的過程。

控制裝置3控制機(jī)械臂2的操作。換句話說，控制裝置3起到控制機(jī)械臂2的控制工具的功能?？刂蒲b置3起到例如計(jì)算機(jī)的功能?？刂蒲b置3可以安裝在機(jī)械臂2上或者可以連接至機(jī)械臂2，使得控制裝置3與機(jī)械臂2能夠以有線或無線的方式彼此通信?？刂蒲b置3包括CPU(中央處理單元)3a、ROM(只讀存儲器)3b和RAM(隨機(jī)存取存儲器)3c。CPU 3a起到執(zhí)行控制處理、算術(shù)處理等的處理裝置的功能。ROM 3b具有用于存儲由CPU 3a執(zhí)行的控制程序、運(yùn)算程序等的功能。RAM 3c具有用于暫時存儲處理數(shù)據(jù)等的功能。后面將要描述的CPU、ROM和RAM的功能與CPU 3a、ROM 3b和RAM 3c的功能相同。

在此例中，ROM 3b配置成能夠存儲通過離線示教產(chǎn)生的離線示教數(shù)據(jù)(離線示教程序)?？刂蒲b置3根據(jù)離線示教數(shù)據(jù)將機(jī)械臂2的稍部2a控制成期望位置(x、y和z；下文中稱為“目標(biāo)位置”)和期望姿勢(側(cè)滾、俯仰和橫擺；下文中稱為“目標(biāo)姿勢”)。當(dāng)接收到來自運(yùn)算單元30的指示校正量的校正數(shù)據(jù)時，控制裝置3通過考慮該校正量將稍部2a的位置和姿勢分別控制成目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢。因此，位置修正過程被執(zhí)行。

測量裝置20在位置校正過程期間置于生產(chǎn)線90上或者生產(chǎn)線90的附近。測量裝置20測量機(jī)械臂2的稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢。換句話說，測量裝置20(或如后面所述的測量裝置20的部件)起到用于測量稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢的測量工具的功能。具體地，設(shè)置在測量裝置20的上部部分處的頭部20a用激光束La(照射光)照射附接至稍部2a的測量儀器10，并且接收從測量儀器10反射的光Lb。測量裝置20的頭部20a接收從測量儀器10發(fā)出的紅外光I。測量裝置20通過利用接收到的反射光Lb和紅外光I來測量稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢。這將在后面詳細(xì)進(jìn)行描述。測量裝置20還包括CPU 21、ROM 22和RAM 23并且執(zhí)行如后面所述的過程。換句話說，測量裝置20起到例如計(jì)算機(jī)的功能。測量裝置20在車輛等的生產(chǎn)期間可以不置于生產(chǎn)線90上(可以不在線)。

運(yùn)算單元30起到例如計(jì)算機(jī)的功能。運(yùn)算單元30包括CPU 31、ROM 32、RAM 33和UI(用戶接口)34。UI 34例如包括輸入裝置如鍵盤和輸出裝置如顯示器。UI 34可以配置為觸摸面板，該接觸面板包括彼此集成的輸入裝置和輸出裝置。運(yùn)算單元30將由測量裝置20測得的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢與目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢分別進(jìn)行比較，并且計(jì)算校正量。換句話說，運(yùn)算單元30(或如后面所述的運(yùn)算單元30的部件)起到用于計(jì)算校正量的校正量計(jì)算工具的功能。這將在后面詳細(xì)進(jìn)行描述。運(yùn)算單元30與測量裝置20連接，使得運(yùn)算單元30與測量裝置20能夠以有線或無線的方式彼此通信。類似地，運(yùn)算單元30與控制裝置3連接，使得運(yùn)算單元30與控制裝置3能夠以有線或無線的方式彼此通信。運(yùn)算單元30可以與測量裝置20整合。換句話說，運(yùn)算單元30的功能可以由測量裝置20來實(shí)施。

表示離線示教數(shù)據(jù)中的目標(biāo)位置的參考坐標(biāo)系和表示由測量裝置20測量的當(dāng)前位置的參考坐標(biāo)系是基于假定被置于生產(chǎn)線90上的車輛的。具體地，如圖1中所示，表示三維空間中的目標(biāo)位置和當(dāng)前位置的參考坐標(biāo)系80(線坐標(biāo))設(shè)定成使得車輛的最前位置由x＝0表示并且車輛的從前側(cè)到后側(cè)的方向?qū)?yīng)于X軸的向前方向。此外，如圖1中所示，參考坐標(biāo)系80設(shè)定成使得車輛在其寬度方向上的中心由y＝0表示并且從車輛在其寬度方向上的中心到車輛的右側(cè)(當(dāng)從車輛的后側(cè)觀察車輛的前側(cè)時向右)的方向?qū)?yīng)于y軸的向前方向。此外，如圖1中所示，參考坐標(biāo)系80設(shè)定成使得車輛的地面位置由z＝0表示并且豎向向上的方向?qū)?yīng)于z軸的向前方向。也就是說，參考坐標(biāo)系80具有原點(diǎn)O，該原點(diǎn)O對應(yīng)于車輛在其前后方向上的最前的位置、車輛在其寬度方向上的中心位置以及車輛在其豎向方向上的地面位置。當(dāng)執(zhí)行位置校正過程時，車輛實(shí)際上不置于生產(chǎn)線90上。因此，參考坐標(biāo)系80的原點(diǎn)O、x軸、y軸和z軸可以基于在制造過程期間放置車輛的承載件(托板)來確定。

圖2是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量儀器10的概念圖。測量儀器10包括多個反射器100和支承所述多個反射器100的框架12。優(yōu)選地，測量儀器10包括例如六個反射器100A、100B、100C、100D、100E和100F。然而，反射器100的數(shù)目不限于六個。在以下的描述中，假定反射器100的數(shù)目為六個。每個反射器100例如是激光反射器并且構(gòu)造成沿與從某一方向入射的激光所入射的方向大致相同的方向進(jìn)行反射(執(zhí)行回歸反射。)每個反射器100例如是角隅棱鏡、角反射器或回射器。然而，每個反射器100的類型均不限于這些反射器。

當(dāng)反射器100A、100B、100C、100D、100E和100F在沒有彼此區(qū)分的條件下被描述時，這些反射器被統(tǒng)稱為反射器100。這同樣適用于其它部件。

框架12包括多個支承部14，所述多個支承部14面向不同的方向。支承部14的數(shù)目與反射器100的數(shù)目相同。具體地，框架12包括支承部14A、14B、14C、14D、14E和14F。反射器100A、100B、100C、100D、100E和100F分別由支承部14A、14B、14C、14D、14E和14F支承。

框架12設(shè)置有附接構(gòu)件16，該附接構(gòu)件16用于將測量儀器10附接至機(jī)械臂2的稍部2a。附接構(gòu)件16連接至稍部2a，從而將測量儀器10固定至稍部2a。換句話說，測量儀器10與稍部2a成整體。因此，所述多個反射器100隨著稍部2a的移動而同步地移動。利用這種構(gòu)型，所述多個反射器100相對于稍部2a的位置關(guān)系變得恒定。也就是說，所述多個反射器100中的每個反射器相對于稍部2a具有預(yù)定位置關(guān)系。換句話說，如果反射器100的位置和姿勢(方向；空間角度)被確定，則稍部2a的位置和姿勢被唯一地確定。

測量裝置20用激光束La(照射光)照射如圖2中所示進(jìn)行構(gòu)造的測量儀器10(所述多個反射器100)，并且接收從所述多個反射器100中的任意一個或更多個反射器反射的光Lb。測量裝置20通過反射光Lb來測量稍部2a的位置。

圖3是說明用于根據(jù)第一示例性實(shí)施方式測量每個反射器100的位置的方法的圖。如圖3中所示，反射器100包括由多個反射鏡構(gòu)成的鏡部102(反射部)。在反射器100中，入射區(qū)域110是預(yù)先確定的，其中，入射區(qū)域110是激光可以入射在鏡部102上并且在鏡部102上被反射的區(qū)域。入射區(qū)域110可以由錐形表面形成。如上所述，如果入射區(qū)域110的角度Ai(錐角)沿所有方向設(shè)定，則位置測量的精確度劣化。為此，反射器100中的入射區(qū)域110的角度Ai被設(shè)定在較窄的區(qū)域中而不是所有方向上。換句話說，鏡部102形成在反射器100的一部分的表面上，而不是形成在反射器100的整個表面上(所有方向上)。文中描述的術(shù)語“反射器100的方向”指的是鏡部102在反射器100的周緣處設(shè)置的方向，或者入射區(qū)域110所設(shè)置的區(qū)域。在第一示例性實(shí)施方式中，入射區(qū)域110的角度Ai可以設(shè)定在入射區(qū)域110的中心的兩側(cè)上的例如±45度至±60度的范圍內(nèi)(即，Ai＝90度至120度)。然而，入射區(qū)域的角度并不限于此。

測量裝置20的頭部20a能夠沿如箭頭B指示的水平方向(方位角方向)旋轉(zhuǎn)。類似地，測量裝置20的頭部20a能夠沿如箭頭C指示的豎向方向(仰角方向)旋轉(zhuǎn)。頭部20a包括激光源202和反射激光接收單元204。激光源202向反射器100施加激光束La。在這種情況下，即使在反射器100已經(jīng)移動的情況下，如果反射器100的移動速率在一定范圍內(nèi)，則測量裝置20可以通過跟隨反射器100的移動而改變頭部20a的方向(水平角和仰角)，并且因此可以用激光束La連續(xù)地照射反射器100。

從測量裝置20施加的激光束La入射在反射器100的鏡部102上。反射器100的鏡部102朝向測定裝置20反射入射的激光束。因此，在反射器100上反射的光Lb被測量裝置20接收。換句話說，所述多個反射器100中的每個反射器朝向測量裝置20反射激光束La，其中，激光束La是從位于入射區(qū)域110的方向上的測量裝置20施加的。

具體地，當(dāng)激光束La落在某一反射器100(例如，反射器100A)的入射區(qū)域110內(nèi)時，反射器100(例如，反射器100A)沿與使激光束La入射的方向基本相同的方向反射激光束。因此，測量裝置20的反射激光接收單元204接收從反射器100反射的光Lb。測量裝置20可以通過利用照射激光束La與反射光Lb之間的相位差(干涉)來計(jì)算距反射器100的距離。此外，測量裝置20可以通過頭部20a的方向(水平角和仰角)獲得激光束La(和反射光Lb)相對于頭部20a的方向，即，反射器100的方向。因此，測量裝置20可以基于頭部20a測量反射器100在三維空間(xyz坐標(biāo)系)中的位置(坐標(biāo))。類似地，測量裝置20可以測量圖1中所示的參考坐標(biāo)系80的原點(diǎn)O的位置。因此，測量設(shè)備20可以通過將坐標(biāo)從基于頭部20a的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到參考坐標(biāo)系80中而測量反射器100在參考坐標(biāo)系80中的位置。

如上所述，所述多個反射器100中的每個反射器相對于稍部2a具有預(yù)定的位置關(guān)系。因此，如果某一反射器100的位置和方向(姿勢)可以被測得，則稍部2a的位置和方向(姿勢)也可以被測得。在這種情況下，所述多個反射器100以使得各個反射器100的鏡部102面向不同方向的方式安置。也就是說，所述多個反射器100以使得反射器100的入射區(qū)域110的方向彼此不同的方式設(shè)置在機(jī)械臂2的稍部2a處。換句話說，所述多個反射器100以使得某一反射器(例如，反射器100B)定位在另一反射器100(例如，反射器100A)的入射區(qū)域110外的方向上的方式設(shè)置在機(jī)械臂2的稍部2a處。

因此，無論機(jī)械臂2的稍部2a的姿勢如何，設(shè)置在測量儀器10上的所述多個反射器100中總有一個反射器可以反射來自測量裝置20的激光束La。換句話說，所述多個反射器100構(gòu)造成使得不論激光束La的照射方向如何，激光束La均進(jìn)入所述多個反射器100中的有那么一個反射器的入射區(qū)域110。例如，根據(jù)稍部2a的姿勢，當(dāng)如圖2中所示從由箭頭A指示的方向施加激光束La時，反射器100A反射激光束La。類似地，根據(jù)稍部2a的姿勢，當(dāng)從由箭頭B指示的方向施加激光束La時，反射器100B反射激光束La；當(dāng)從由箭頭C指示的方向施加激光束La時，反射器100C反射激光束La；當(dāng)從由箭頭D指示的方向施加激光束La時，反射器100D反射激光束La；當(dāng)從由箭頭E指示的方向施加激光束La時，反射器100E反射激光束La；當(dāng)從由箭頭F指示的方向施加激光束La時，反射器100F反射激光束La。因此，不論機(jī)械臂2的稍部2a的姿勢如何，根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量裝置20均可以適當(dāng)?shù)販y量稍部2a的位置。

如果稍部2a處僅設(shè)置有一個反射器100，則激光束La的方向可能會由于稍部2的姿勢的顯著變化而與反射器100的入射區(qū)域110明顯偏離。在這種情況下，反射器100不能反射激光束La，這使得測量裝置20難以測量稍部2a的位置。此外，為了使測量裝置20在這種情況下測量稍部2a的位置，必須移動測量裝置20，使得激光束La進(jìn)入反射器100的入射區(qū)域110。然而，在每次機(jī)械臂2的稍部2a的姿勢變化時移動測量裝置20的操作是極其麻煩的。另一方面，在第一示例性實(shí)施方式中，不論機(jī)械臂2的稍部2a的姿勢如何，均可以在不需要移動測量裝置20的情況下測量稍部2a的位置。因此，在第一示例性實(shí)施方式中，可以有效地測量稍部2a的位置。

即使當(dāng)激光束La的照射方向與反射器100的入射區(qū)域110略微偏離時，反射器100也可以反射激光束La。然而，使用從入射區(qū)域110外的方向施加的激光束La的反射光Lb使反射光Lb的強(qiáng)度減小以及位置測量的精確度劣化。因此，優(yōu)選的是利用進(jìn)入入射區(qū)域110并且被反射器100反射的激光束La的反射光Lb進(jìn)行位置測量。在第一示例性實(shí)施方式中，反射器100構(gòu)造成使得不論激光束La的照射方向如何，激光束La都進(jìn)入所述多個反射器100中的有那么一個反射器的入射區(qū)域110。因此，在第一示例性實(shí)施方式中，每個反射器100的位置——即，稍部2a的位置——可以以高精確度被測得。

圖4是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量儀器10的細(xì)節(jié)的圖。測量儀器10包括多個反射器100和支承所述多個反射器100的支承構(gòu)件120。支承構(gòu)件120對應(yīng)于圖2中所示的框架12。圖4示出了僅三個反射器100，即，反射器100A、100B和100C。然而實(shí)踐中，測量儀器10包括六個反射器100(反射器100A、100B、100C、100D、100E和100F)，如圖2中所示。

支承構(gòu)件120以大致六面體的形狀形成。優(yōu)選地，支承構(gòu)件120以正六面體(立方體)的形式形成。支承構(gòu)件120的六個支承表面122分別設(shè)置有支承相應(yīng)反射器100的反射器支承構(gòu)件140。例如，設(shè)置在支承表面122A上的反射器支承構(gòu)件140A支承反射器100A。類似地，設(shè)置在支承表面122B上的反射器支承構(gòu)件140B支承反射器100B，以及設(shè)置在支承表面122C上的反射器支承構(gòu)件140C支承反射器100C。

在這種情況下，支承表面122和反射器支承構(gòu)件140對應(yīng)于圖2中所示的支承部14。具體地，所述多個支承表面122和所述多個反射器支承構(gòu)件140支承相應(yīng)的反射器100使得支承表面122中的對應(yīng)一個支承表面和反射器支承構(gòu)件140中的對應(yīng)一個反射器支承構(gòu)件面向不同的方向。因此，所述多個反射器100以使得各個反射器的入射區(qū)域110的中心方向彼此不同的方式設(shè)置。換句話說，所述多個反射器100構(gòu)造成使得某一反射器(例如，反射器100B)的入射區(qū)域110設(shè)置在另一反射器100(例如，反射器100A)的入射區(qū)域110之外的方向上。因此，不論機(jī)械臂2的姿勢如何，所述多個反射器100中的至少一個反射器的入射區(qū)域110面向測量裝置20(也就是說，至少一個反射器100的入射區(qū)域110位于測量裝置20的方向上)。

圖4僅示出了所述三個支承表面122(支承表面122A、122B和122C)。然而實(shí)際上，測量儀器10包括六個支承表面122(支承表面122A、122B、122C、122D、122E和122F)，如圖2中所示。類似地，測量儀器10包括分別對應(yīng)于六個支承表面122(支承表面122A、122B、122C、122D、122E和122F)的六個反射器支承構(gòu)件140(反射器支承構(gòu)件140A、140B、140C、140D、140E和140F)。

支承構(gòu)件120設(shè)置有附接構(gòu)件16，該附接構(gòu)件16用于將測量儀器10附接至機(jī)械臂2的稍部2a。附接構(gòu)件16連接至稍部2a，從而將測量儀器10固定至稍部2a。因此，如上所述，所述多個反射器100中的每個反射器相對于稍部2a均具有預(yù)定的位置關(guān)系。換句話說，如果反射器100的位置和姿勢(方向；空間角度)被確定，則稍部2a的位置和姿勢也被唯一確定。

換句話說，不論稍部2a的位置和姿勢如何，反射器100相對于附接構(gòu)件16的要與稍部2a附接的附接位置16a的位置是恒定的。例如，從附接位置16a到反射器100A的距離是恒定的，并且從附接位置16a觀察的反射器100A的方向也是恒定的。因此，如果反射器100的位置和姿勢被測得，則稍部2a的位置和姿勢也可以被測得。

支承構(gòu)件120的六個支承表面122各自設(shè)置有發(fā)射紅外光的多個發(fā)光體130。每個發(fā)光體130例如是LED(發(fā)光二極管)，但并不限于此。在第一示例性實(shí)施方式中，每個支承表面122均設(shè)置有四個發(fā)光體130。換句話說，測量儀器10設(shè)置有24(4×6)個發(fā)光體130。例如，支承表面122A設(shè)置有四個發(fā)光體130A。類似地，支承表面122B設(shè)置有四個發(fā)光體130B，以及支承表面122C設(shè)置有四個發(fā)光體130C。在每個支承表面122上，對應(yīng)的反射器100位于與連接所述四個發(fā)光體130的對角線的交叉點(diǎn)相對應(yīng)的位置處(即，在這四個發(fā)光體130的中心處)。

測量裝置20接收來自這些發(fā)光體130的紅外光，從而使得可以測量每個支承表面122的方向(姿勢；空間角度)。因此，測量裝置20可以測量由對應(yīng)的支承表面122(反射器支承構(gòu)件140)支承的每個反射器100的姿勢。這種構(gòu)型使得測量裝置20能夠測量機(jī)械臂2的稍部2a的姿勢(側(cè)滾、俯仰和橫擺)。

圖5是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量裝置20和運(yùn)算單元30的構(gòu)造的功能框圖。測量裝置20包括激光源202、反射激光接收單元204、紅外光接收單元206、設(shè)定單元210、激光強(qiáng)度確定單元214、反射器位置測量單元216、發(fā)光體位置測量單元220、支承表面姿勢測量單元222、反射器識別單元230、稍部位置測量單元232和稍部姿勢測量單元224。運(yùn)算單元30包括測量指令單元304、比較單元310、差值確定單元312、校正量計(jì)算單元314和校正量指令單元316。測量裝置20和運(yùn)算單元30的部件的功能將在下面進(jìn)行描述。

測量裝置20和運(yùn)算單元30的部件可以通過例如使CPU執(zhí)行存儲在ROM中的程序來實(shí)施。必要的程序可以存儲在任何非易失性存儲介質(zhì)中并且可以根據(jù)需要進(jìn)行安裝。所述部件不僅可以如上所述通過軟件實(shí)施，還可以通過硬件——比如任意電路元件——來實(shí)施。

圖5中所示的運(yùn)算單元30的部件中的至少一個部件(或者所有部件)可以通過測量裝置20來實(shí)施。另外，圖5中所示的測量裝置20的部件(或者除激光源202、反射激光接收單元204和紅外光接收單元206外的其他部件)中的至少一個部件可以通過運(yùn)算單元30來實(shí)施。在這種情況下，運(yùn)算單元30可以發(fā)揮測量工具(測量裝置)的功能。

圖6是示出了用于利用根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的示教系統(tǒng)1執(zhí)行位置校正過程的方法的流程圖。首先，安裝測量裝置20和測量儀器10(步驟S102)。具體地，將測量裝置20置于生產(chǎn)線90上或者生產(chǎn)線90的附近。將測量儀器10附接至稍部2a，該稍部2a為測量對象。

接著，在測量裝置20中設(shè)定參考坐標(biāo)系80(線坐標(biāo))(步驟S104)。具體地，測量裝置20的設(shè)定單元210設(shè)定參考坐標(biāo)系80的原點(diǎn)O、x軸、y軸和z軸。這使得測量裝置20能夠測量在參考坐標(biāo)系80中的位置坐標(biāo)。

設(shè)定單元210使測量儀器10的每個支承表面122的姿勢(方向、角度)與稍部2a的姿勢(側(cè)滾、俯仰和橫擺)相關(guān)聯(lián)。此外，設(shè)定單元210設(shè)定所述多個反射器100中的每個反射器相對于稍部2a的位置關(guān)系。具體地，設(shè)定單元210設(shè)定從稍部2a(附接位置16a)到所述多個反射器100中的每個反射器的距離以及在從稍部2a(附接位置16a)觀察時所述多個反射器100中的每個反射器的方向。

接著，控制裝置3通過再現(xiàn)由離線示教預(yù)先產(chǎn)生的離線示教數(shù)據(jù)而使機(jī)械臂2操作(步驟S106)。具體地，控制裝置3控制機(jī)械臂2以使機(jī)械臂2到達(dá)由離線示教預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)位置。此時，控制裝置3使每個操作步驟(例如，操作步驟N)中的機(jī)械臂2停止。此外，控制裝置3向運(yùn)算單元30發(fā)送測量操作步驟N中的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢的指令(步驟S108)。運(yùn)算單元30的測量指令單元304根據(jù)來自控制裝置3的測量指令指示測量裝置20測量操作步驟N中的稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢。該測量指令包括指示操作步驟(操作步驟N)中的目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢的數(shù)據(jù)(目標(biāo)信息)。如稍后進(jìn)行描述的，運(yùn)算單元30通過利用目標(biāo)信息來分別對當(dāng)前位置與目標(biāo)位置以及當(dāng)前姿勢與目標(biāo)姿勢進(jìn)行比較。

目標(biāo)信息不一定包括在測量指令中。運(yùn)算單元30可以預(yù)先存儲所有操作步驟中要用的目標(biāo)信息。在這種情況下，測量指令可以包括用于每個操作步驟的標(biāo)識符，并且運(yùn)算單元30可以提取與用于每個操作步驟的標(biāo)識符相對應(yīng)的目標(biāo)信息。

測量裝置20根據(jù)測量指令測量操作步驟N中的機(jī)械臂2的稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢(步驟S20)。步驟S20中的測量過程將參照圖7在下文進(jìn)行描述。

圖7是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的測量過程(S20)的流程圖。在以下的描述中，假定S20中的測量過程由測量裝置20執(zhí)行。然而，S20的測量過程中的一個或更多個步驟可以由運(yùn)算單元30執(zhí)行。

首先，測量裝置20用激光束La照射測量儀器10(反射器100)，并且接收從反射器100反射的光Lb(步驟S202)。具體地，激光源202向反射器100施加激光束La。反射激光接收單元204接收從反射器100反射的光Lb。

接著，測量裝置20判斷是否具有多個反射光束Lb(步驟S204)。由于測量儀器10設(shè)置有多個反射器100，因此從測量裝置20施加的激光束La可以在兩個或更多個反射器100(例如，反射器100A和反射器100B)上進(jìn)行反射。在這種情況下，測量裝置20的反射激光接收單元204可以接收到具有不同強(qiáng)度(靈敏度)的多個反射光束Lb。因此，測量裝置20的反射激光接收單元204(或激光強(qiáng)度確定單元214)判斷是否具有多個反射光束Lb。如果反射光束Lb的數(shù)目是一個(在S204中為否)，則可以省去接下來的S206中的過程。

當(dāng)存在多個反射光束Lb時(在S204中為是)，測量裝置20選擇具有最大強(qiáng)度(靈敏度)的反射光Lb(步驟S206)。在利用激光的位置測量中，反射光Lb的強(qiáng)度越大，位置測量的精確度提高越多。此外，如果反射器100在激光束La的照射方向與反射器100的入射區(qū)域110偏離時反射激光束La，則反射光Lb的強(qiáng)度會降低。為此，測量裝置20的激光強(qiáng)度確定單元214在接收到的反射光束Lb中選擇具有最大強(qiáng)度的反射光。

接著，測量裝置20測量已經(jīng)發(fā)出(反射)(具有最大強(qiáng)度的)反射光Lb的反射器100(其被稱為“反射器100X”)的位置(步驟S208)。具體地，測量裝置20的反射器位置測量單元216通過上述方法測量反射器100X的位置(坐標(biāo)x、y和z)。然而，在這個階段，測量裝置20不能識別反射器100A至100F中的哪個反射器對應(yīng)于反射器100X。反射器100X在后面的過程中被識別。反射光Lb的強(qiáng)度是指示光強(qiáng)度(靈敏度；反射強(qiáng)度)的任意參數(shù)。反射光Lb的強(qiáng)度可以是在激光被接收時能夠被測得的參數(shù)。

測量裝置20的紅外光接收單元206接收從發(fā)光體130發(fā)出的紅外光I(步驟S210)。紅外光接收單元206是例如立體相機(jī)。設(shè)置在紅外光接收單元206的左側(cè)和右側(cè)上的兩個圖像獲取元件接收紅外光I。因此，紅外光接收單元206可以從右側(cè)視點(diǎn)和左側(cè)視點(diǎn)獲取發(fā)光體130的圖像。在這種情況下，發(fā)光體130中的每個發(fā)光體使紅外光以規(guī)則的間隔閃亮和熄滅。如圖8中所示，紅外光的閃爍間隔根據(jù)安置發(fā)光體130的支承表面122而變化。

圖8是示出了支承表面122、置于支承表面122上的發(fā)光體130的閃爍間隔以及反射器100間的關(guān)系的圖表。圖8中所示的圖表存儲在測量裝置20(例如，設(shè)定單元210)中。圖8中示出的“反射器A”對應(yīng)于“反射器100A”。類似地，“反射器B”、“反射器C”、“反射器D”、“反射器E”和“反射器F”分別對應(yīng)于“反射器100B”、“反射器100C”、“反射器100D”、“反射器100E”和“反射器100F”。圖8中所示的“支承表面A”對應(yīng)于“支承表面122A”。類似地，“支承表面B”、“支承表面C”、“支承表面D”、“支承表面E”和“支承表面F”分別對應(yīng)于“支承表面122B”、“支承表面122C”、“支承表面122D”、“支承表面122E”和“支承表面122F”。

例如，置于支承表面122A上的四個發(fā)光體130A使紅外光以10毫秒(msec)的間隔閃亮和熄滅。類似地，置于支承表面122B上的四個發(fā)光體130B使紅外光以15毫秒的間隔閃亮和熄滅。置于支承表面122C上的四個發(fā)光體130C使紅外光以20毫秒的間隔閃亮和熄滅。這使得測量裝置20能夠識別安置發(fā)出所接收到的紅外光I的發(fā)光體130的支承表面122。此外，基于支承表面122與反射器100之間的對應(yīng)關(guān)系，測量裝置20可以識別安置反射器100的支承表面122。

測量裝置20測量置于同一支承表面122上的四個發(fā)光體130的位置(步驟S212)。具體地，發(fā)光體位置測量單元220基于兩個圖像——即，由紅外光接收單元206獲取的每個發(fā)光體130的右側(cè)圖像和左側(cè)圖像——計(jì)算視差，從而計(jì)算距每個發(fā)光體130的距離。另外，發(fā)光體位置測量單元220以與上述的反射器100的位置測量方法中的方式相同的方式測量四個發(fā)光體130在參考坐標(biāo)系80中的位置。

在基于視差計(jì)算距離的情況下，距離測量的精確度通過根據(jù)距測量對象的距離調(diào)整分辨率而提高。在這種情況下，反射器位置測量單元216測量反射器100X的距離。距發(fā)光體130的距離接近距反射器100X的距離。因此，距發(fā)光體130的距離的測量精確度可以通過利用距反射器100的距離調(diào)節(jié)分辨率而提高。

此時，發(fā)光體位置測量單元220可以基于紅外光I的閃爍間隔識別安置位置待測定的發(fā)光體130的支承表面122。例如，當(dāng)測量儀器10以圖4中所示的姿勢面向測量裝置20時，紅外光接收單元206可以獲取到支承表面122A上的四個發(fā)光體130A的圖像、支承表面122B上的四個發(fā)光體130B的圖像以及支承表面122C上的四個發(fā)光體130C的圖像。發(fā)光體位置測量單元220確定以10毫秒的間隔閃亮和熄滅的四個發(fā)光體130的位置對應(yīng)于支承表面122A上的四個發(fā)光體130A的位置。類似地，發(fā)光體位置測量單元220確定以15毫秒的間隔閃亮和熄滅的四個發(fā)光體130的位置對應(yīng)于支承表面122B上的四個發(fā)光體130B的位置。類似地，發(fā)光體位置測量單元220確定以20毫秒的間隔閃亮和熄滅的四個發(fā)光體130的位置對應(yīng)于支承表面122C上的四個發(fā)光體130C的位置。

接著，測量裝置20測量稍部2a的當(dāng)前姿勢(步驟S214)。具體地，基于同一支承表面122上的四個發(fā)光體130的位置坐標(biāo)，支承表面姿勢測量單元222測量支承表面122的姿勢(方向、角度)。例如，支承表面姿勢測量單元222基于四個發(fā)光體130A的位置坐標(biāo)測量支承表面122A的姿勢。在這種情況下，如上所述，設(shè)定單元210使每個支承表面122的姿勢與稍部2a的姿勢相關(guān)聯(lián)。因此，稍部姿勢測量單元224基于支承表面122的姿勢測量稍部2a的當(dāng)前姿勢(側(cè)滾、俯仰和橫擺)。支承表面姿勢測量單元222可以測量與圖像被捕獲的所有發(fā)光體130相對應(yīng)的支承表面122的姿勢，或者可以測量支承表面122中的任何一個支承表面的姿勢。稍部姿勢測量單元224將指示測得的稍部2a的當(dāng)前姿勢(側(cè)滾、俯仰和橫擺)的信息發(fā)送至運(yùn)算單元30。

測量裝置20計(jì)算同一支承表面122上的四個發(fā)光體130的中心位置(即，連接所述四個發(fā)光體130的對角線的交叉點(diǎn)的位置)(步驟S216)。具體地，反射器識別單元230基于同一支承表面122上的四個發(fā)光體130的位置坐標(biāo)計(jì)算所述四個發(fā)光體130的中心位置。

接著，測量裝置20識別其位置在S208的過程中被測得的反射器100X(步驟S218)。具體地，反射器識別單元230將同一支承表面122上的四個發(fā)光體130的中心位置與反射器100X的位置進(jìn)行比較。當(dāng)測量儀器10如圖4中所示面向測量裝置20時，反射器識別單元230計(jì)算支承表面122A上的四個發(fā)光體130A的中心位置、支承表面122B上的四個發(fā)光體130B的中心位置以及支承表面122C上的四個發(fā)光體130C的中心位置。反射器識別單元230確定這三個中心位置中的哪一位置與反射器100X的位置相匹配。

反射器識別單元230將下述反射器100識別為反射器100X：該反射器100與對應(yīng)于和反射器100X的位置相匹配的中心位置的支承表面122相對應(yīng)。例如，當(dāng)反射器100X的位置與支承表面122A上的四個發(fā)光體130A的中心位置相匹配時，反射器識別單元230識別反射器100A(反射器A)為反射器100X。

反射器100X的位置不需要與上述三個中心位置中的一個中心位置精確地匹配。反射器識別單元230可以識別下述反射器100為反射器100X：該反射器100和對應(yīng)于上述三個中心位置中最靠近反射器100X的位置的中心位置的支承表面122相對應(yīng)。

接著，測量裝置20測量稍部2a的位置(步驟S220)。具體地，稍部位置測量單元232基于在S218的過程中識別的并且反射具有最大強(qiáng)度的反射光Lb的反射器100(例如，反射器100A)的位置來測量稍部2a的位置。更具體地，在S214的過程中，支承表面姿勢測量單元222測量與識別出的反射器100(例如，反射器100A)相對應(yīng)的支承表面122(例如，支承表面122A)的姿勢。支承表面122(例如，支承表面122A)的姿勢對應(yīng)于反射器100(例如，反射器100A)的姿勢(方向)。因此，稍部位置測量單元232基于反射器100(例如，反射器100A)的位置和姿勢測量稍部2a的位置。稍部位置測量單元232將指示測得的稍部2a的當(dāng)前位置(x、y和z)的信息發(fā)送至運(yùn)算單元30。

返回至圖6中所示的位置校正過程的描述，運(yùn)算單元30將通過測量裝置20測得的稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢與操作步驟N中的稍部2a的目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢進(jìn)行比較(步驟S30)。S30中的比較過程將會在下面參照圖9和圖10進(jìn)行描述。

圖9是示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的比較過程(S30)的流程圖。圖10示出了比較過程的結(jié)果。首先，運(yùn)算單元30的比較單元310從測量裝置20獲得指示測得的稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢的信息(步驟S302)。此外，比較單元310從測量指令單元304獲得了指示目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢的目標(biāo)信息(步驟S304)。

比較單元310計(jì)算當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的差值(步驟S306)。此時，比較單元310計(jì)算當(dāng)前位置的坐標(biāo)x2(mm)與目標(biāo)位置的坐標(biāo)x1(mm)之間的差值Δx(mm)。類似地，比較單元310計(jì)算當(dāng)前位置的坐標(biāo)y2(mm)與目標(biāo)位置的坐標(biāo)y1(mm)之間的差值Δy(mm)。此外，比較單元310計(jì)算當(dāng)前位置的坐標(biāo)z2(mm)與目標(biāo)位置的坐標(biāo)z1(mm)之間的差值Δz(mm)。

另外，比較單元310計(jì)算當(dāng)前姿勢與目標(biāo)姿勢之間的差值(步驟S306)。此時，比較單元310計(jì)算當(dāng)前姿勢的側(cè)滾與目標(biāo)姿勢的側(cè)滾之間的差值類似地，比較單元310計(jì)算當(dāng)前姿勢的俯仰θ2(度)與目標(biāo)姿勢的俯仰θ1(度)之間的差值Δθ(度)。此外，比較單元310計(jì)算當(dāng)前姿勢的橫擺ψ2(度)與目標(biāo)姿勢的橫擺ψ1(度)之間的差值Δψ(度)。

接著，運(yùn)算單元30的差值確定單元312判斷差值(Δx、Δy、Δz、Δθ和Δψ)是否落入可許用范圍內(nèi)(步驟S310)。例如，位置差(Δx、Δy和Δz)的可許用范圍小于±0.3mm，并且姿勢(角度)差(Δθ和Δψ)的可許用范圍小于±0.5度。然而，可許用范圍不限于這些范圍。在圖10中所示的示例中，Δx、Δy和Δψ被確定為“NG”(即，在可許用范圍外)，而Δz、和Δθ被確定為“OK”(即，在可許用范圍內(nèi))。

返回至圖6中所示的位置校正過程的描述，差值確定單元312判斷是否所有的差值都落入可許用范圍內(nèi)(“OK”)(步驟S110)。如圖10的示例中所示，如果所述差值中的任何一個差值在可許用范圍以外(S110中為否)，則運(yùn)算單元30根據(jù)該差值計(jì)算校正量并且向控制裝置3發(fā)出指令以設(shè)定計(jì)算出的校正量(步驟S120)。

具體地，當(dāng)校正量計(jì)算單元314向機(jī)械臂2發(fā)出用以設(shè)定與離線示教數(shù)據(jù)相對應(yīng)的目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢的指令時，校正量計(jì)算單元314計(jì)算校正量，使得在實(shí)機(jī)中當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢分別與目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢相匹配。校正量指令單元316向控制裝置3發(fā)出用以設(shè)定計(jì)算出的校正量的指令。

控制裝置3使機(jī)械臂2根據(jù)所指示的校正量進(jìn)行操作(步驟S122)。用于操作步驟N的S108至S110的過程再次被執(zhí)行。具體地，控制裝置3使操作步驟N中的機(jī)械臂2停止并且發(fā)送用以執(zhí)行測量的指令(S108)。測量裝置20再次在操作步驟N中測量稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢(S20)。運(yùn)算單元30再次在操作步驟N中分別將稍部2a的當(dāng)前位置和當(dāng)前姿勢與稍部2a的目標(biāo)位置和目標(biāo)姿勢進(jìn)行比較(S30)。當(dāng)所述差值中有任何一個差值在可許用范圍外(S110中為否)時，再次執(zhí)行位置校正過程。

當(dāng)所有的差值都落入可許用范圍內(nèi)(S110中為是)時，操作步驟(操作步驟N)中的位置校正過程完成，并且操作步驟進(jìn)行至隨后的操作步驟N+1(步驟S130)。此時，運(yùn)算單元30通知控制裝置3操作步驟N中的位置校正過程已經(jīng)完成。此時，控制裝置3判斷是否所有操作步驟都已經(jīng)完成(步驟S132)。如果所有操作步驟都已經(jīng)完成(S132中為是)，也就是說，如果沒有“隨后的操作步驟N+1”，則控制裝置3通知操作者所有操作步驟都已經(jīng)完成(步驟S134)。相應(yīng)地，操作者拆除測量裝置20和測量儀器10(步驟S136)。另一方面，如果不是所有的操作步驟都已經(jīng)完成(S132中為否)，也就是說，如果存在“隨后的操作步驟N+1”，則控制裝置3控制機(jī)械臂2在隨后的操作步驟N+1中進(jìn)行操作。然后，用于操作步驟N+1的位置校正過程以如上所述的相同方式執(zhí)行。

圖11是用于說明根據(jù)第一示例性實(shí)施方式可以使激光束La在整個測量儀器10上入射的區(qū)域的圖。圖11是從圖2中所示的反射器100C側(cè)觀察的平面圖。如圖11中所示，通過組合反射器100A的入射區(qū)域110A、反射器100B的入射區(qū)域110B、反射器100D的入射區(qū)域110D和反射器100F的入射區(qū)域110F而獲得的組合入射區(qū)域112(由粗虛線表示)的角度Ai_total(由粗箭頭表示)是360度。換句話說，組合入射區(qū)域112在從圖2中所示的反射器100C側(cè)觀察到的平面圖中包括圍繞測量儀器10的所有方向。組合入射區(qū)域112在從圖2中所示的反射器100A側(cè)觀察到的平面圖中和從圖2中所示的反射器100B側(cè)觀察到的平面中也包括圍繞測量儀器10的所有方向。

因此，通過組合多個反射器100的入射區(qū)域110獲得的區(qū)域(組合入射區(qū)域)覆蓋了圍繞測量儀器10的所有方向。利用這種構(gòu)型，不論機(jī)械臂2的姿勢如何，測量儀器10都可以接收到來自測量裝置20的激光束La。此外，每個反射器100的入射區(qū)域110均是可以保持位置測量的精確度的區(qū)域。因此，在第一示例性實(shí)施方式中，不論機(jī)械臂2的姿勢如何，均可以測得機(jī)械臂2的位置，同時保持位置測量的精確度。

(改型示例)

本發(fā)明不限于上述示例性實(shí)施方式，并且可以在不背離本發(fā)明的范圍的情況下酌情進(jìn)行修改。例如，在上面的示例性實(shí)施方式中，機(jī)械臂2用于車輛的生產(chǎn)，但是根據(jù)示例性實(shí)施方式的示教系統(tǒng)1可以應(yīng)用于除車輛以外的其他任何產(chǎn)品。

在上面的示例性實(shí)施方式中，反射器100被用激光進(jìn)行照射，使得測量設(shè)備20可以測量反射器100(稍部2a)的位置。然而，只要可以執(zhí)行位置測量，激光以外的其他光也可以用于測量裝置20以利用光來照射反射器100。

此外，在上面的示例性實(shí)施方式中，發(fā)光體130的閃爍間隔被用于識別支承表面122(反射器100)。然而，用于識別支承表面122(反射器100)的方法不限于利用發(fā)光體130的閃爍間隔的方法。例如，支承表面122(反射器100)可以基于發(fā)光體130的顏色進(jìn)行識別。在這種情況下，發(fā)光體130不需要發(fā)光。可以簡單地將不同顏色的標(biāo)記件應(yīng)用至相應(yīng)的支承表面122。在一個支承表面122上可以布置能夠用來測量支承表面122的姿勢(方向)的最小數(shù)目(即，等于或多于三個的任意數(shù)目)的發(fā)光體130(或標(biāo)記等)。此外，在上面的示例性實(shí)施方式中，在每個支承表面122上都設(shè)置有發(fā)光體130。然而，每個發(fā)光體130的位置并不限于此。例如，發(fā)光體130可以圍繞反射器100的鏡部102設(shè)置。換句話說，不需要為了識別反射器100而識別支承表面122。

上面的示例性實(shí)施方式不排除多個反射器100的入射區(qū)域110彼此重疊的情況。具體地，例如，反射器100A的入射區(qū)域110和反射器100B的入射區(qū)域110可以彼此重疊。在這種情況下，可以使激光束La在入射區(qū)域110內(nèi)入射在反射器100A和反射器100B兩者上。此外，測量裝置20可以接收到從反射器100A和反射器100B兩者反射的多個光束Lb。另外在這種情況下，位置測量的精確度可以通過在上面的示例性實(shí)施方式中的S206的過程中選擇具有最大強(qiáng)度的反射光Lb來提高。

包括多個反射器100的測量儀器10不需要能夠反射來自所有方向的激光La(來自任意方向的所有激光束)。例如，在圖2中所示的示例中，根據(jù)機(jī)械臂2的工作區(qū)域，反射器100F的入射區(qū)域110可能不面向測量裝置20。換句話說，激光束La可能不會從箭頭F指示的方向入射。在這種情況下，可以省去反射器100F。因此，由于機(jī)械臂2的工作區(qū)域的限制，在不面向測量裝置20的位置處沒有設(shè)置反射器。因此，可以減少設(shè)置在對于位置測量來說不必要的位置處的反射器100的數(shù)目，這使得裝備成本降低。

圖12是用于說明根據(jù)改型示例可以使激光束La在整個測量儀器10上入射的區(qū)域的圖。圖12是從圖2中所示的反射器100C側(cè)觀察的平面圖。在該改型示例中，機(jī)械臂2的工作區(qū)域是有限的，這使得稍部2a難以呈任意姿勢。在圖12中所示的示例中，機(jī)械臂2操作成使得在從圖2中所示的反射器100C側(cè)觀察的平面圖中反射器100A的入射區(qū)域110A、反射器100B的入射區(qū)域110B和反射器100D的入射區(qū)域110D面向測量設(shè)備20。此時，在圖12中所示的示例中，具有一個排除區(qū)域114(用粗點(diǎn)劃線表示)，在該排除區(qū)域114中，由于機(jī)械臂2的工作區(qū)域的限制，測量儀器10(反射器100的入射區(qū)域110)不能設(shè)定在測量裝置20的方向中。在這種情況下，機(jī)械臂2不能操作成使得置于稍部2a上的測量儀器10中的圖2中所示的反射器100F的入射區(qū)域110面向測量裝置20。

因此，根據(jù)本改型示例的測量儀器10具有將反射器100F從圖2中所示的測量儀器10移除的構(gòu)型。因此，在本改型示例中，如圖12中所示，反射器100F和入射區(qū)域110F從圖11中所示的構(gòu)型中被省去。在這種情況下，如圖12中所示，通過組合反射器100A的入射區(qū)域110A、反射器100B的入射區(qū)域110B、反射器100D的入射區(qū)域110D而獲得的組合入射區(qū)域112(由粗虛線表示)的角度Ai_total(由粗箭頭表示)小于360度。該組合入射區(qū)域112至少包括除排除區(qū)域114以外的所有方向。在這種情況下，機(jī)械臂2操作成使得反射器100A的入射區(qū)域110A、反射器100B的入射區(qū)域110B、反射器100D的入射區(qū)域110D面向測量裝置20。換句話說，在從由圖2中所示的箭頭C指示的方向觀察到的平面圖中，組合入射區(qū)域112包括測量儀器10根據(jù)機(jī)械臂2的操作而面向測量裝置20的區(qū)域。在從圖2中所示的反射器100A側(cè)觀察到的平面圖中和從圖2中示出的反射器100B側(cè)觀察到的側(cè)視圖中，組合入射區(qū)域112也包括測量儀器10根據(jù)機(jī)械臂2的操作而面向測量裝置20的區(qū)域。

因此，當(dāng)由于機(jī)械臂2的工作區(qū)域的限制而具有使測量儀器10不能設(shè)定在測量裝置20的方向上的排除區(qū)域114時，通過組合相應(yīng)反射器100的入射區(qū)域110而獲得的區(qū)域(組合入射區(qū)域)至少覆蓋了除排除區(qū)域(排除區(qū)域114)以外的圍繞測量儀器10的所有方向。換句話說，組合入射區(qū)域112覆蓋了除排除區(qū)域114的至少一部分以外的區(qū)域，其中，在排除區(qū)域114中，反射器100的入射區(qū)域110由于機(jī)械臂2的工作區(qū)域的限制不能設(shè)定在測量裝置20的方向上。利用這種構(gòu)型，即使當(dāng)機(jī)械臂2在機(jī)械臂2的工作區(qū)域的限制內(nèi)呈現(xiàn)任何可能的姿勢，測量儀器10的多個反射器100中也總有一個反射器能夠接收到來自測定裝置20的激光束La。另外，每個反射器100的入射區(qū)域110是可以保持位置測量的精確度的區(qū)域。因此，在改型示例中同樣，不論機(jī)械臂2的姿勢如何，都可以測量機(jī)械臂2的位置，同時維持位置測量的精確度。如圖12中所示，排除區(qū)域114和組合入射區(qū)域112可以彼此重疊。

在上面的示例性實(shí)施方式中，測量儀器10包括六個反射器100，這使得測量儀器10可以反射來自所有方向的激光。然而，反射器100的數(shù)目不限于六個。根據(jù)每個反射器100的入射區(qū)域110的角度Ai的大小，反射器100的數(shù)目可以根據(jù)需要增加或減少。當(dāng)入射區(qū)域110的角度Ai較大時，反射器100的數(shù)目可以減少(減少至例如四個)。當(dāng)入射區(qū)域110的角度Ai較小時，反射器100的數(shù)目可以增大(增大至例如八個)。例如，當(dāng)入射區(qū)域110的角度Ai相對于入射區(qū)域110的中心在從±90度至±105度的范圍內(nèi)(即，Ai＝180度至210度)時，可以設(shè)置兩個反射器100。具體地，在圖2中所示的構(gòu)型中，測量儀器10可以僅包括反射器100A和位于反射器100A的相反側(cè)上的反射器100D。也就是說，可以省略反射器100B、100C、100E和100F。

通過如此描述的本發(fā)明，明顯的是，本發(fā)明的實(shí)施方式可以以多種方式變化。這些變型不應(yīng)被視為脫離了本發(fā)明的精神和范圍，而是對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的所有這樣的改型均要被包括在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。