※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有する。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
ISO 技術委員会の主な任務は、国際規格を作成することです。例外的な状況では、技術委員会または小委員会は、次のいずれかのタイプのテクニカル レポートの発行を提案することができます。
- タイプ 1, 繰り返し努力したにもかかわらず、国際規格の発行に必要なサポートを得ることができない場合。
- タイプ 2, 主題がまだ技術開発中である場合、またはその他の理由で、国際標準に関する合意の将来性はあるが即時ではない可能性がある場合。
- タイプ 3, 技術委員会または分科委員会が、国際規格として通常公開されているものとは異なる種類のデータを収集した場合 (「最先端」など)
タイプ 1 およびタイプ 2 のテクニカル レポートは、発行から 3 年以内に審査され、国際規格に変換できるかどうかが決定されます。タイプ 3 のテクニカル レポートは、それらが提供するデータがもはや有効または有用でないと見なされるまで、必ずしもレビューする必要はありません。
タイプ 3 のテクニカル レポートである ISO/TR 13309 は、ISO/ТС 184/SC 2 - 製造環境用ロボットのワーキング グループ 2 - 性能基準および関連する試験方法によって作成されました。
ISO 9283:1990 に従ってロボットの動作性能を評価する際に、技術的に実現可能な計測方法と現在の最先端の試験装置の概要を提供することを目的としているため、このドキュメントはテクニカル レポートの形式で公開されています。 - 産業用ロボットの操作 - 性能基準および関連する試験方法。
序章
国際規格 ISO 9283 と ISO 9946 は、産業界のニーズを満たすために 1990 年と 1991 年に発行されました。これらの規格を補足する目的で、いくつかの修正が実際の適用のために調査されています。
ISO 9283 と関連して、ロボットに適用可能な既存の測定システムの種類と性能レベルを明確にし、追加の基準またはレポートを作成することが重要です。
このテクニカル レポートには、ロボットの特性試験に適用可能な測定技術と方法を分類する試みが含まれており、現在の最先端の動作原理と精度、および可能な限り現在利用可能な測定システムについて説明しています。
1. 範囲
このレポートは、最先端のテスト機器の動作原理に関する情報を提供します。現在の試験装置技術の ISO 9283 への適用について説明する追加情報が提供されています。
2. パフォーマンス測定方法の主なカテゴリ
ISO 9283 に従ってロボットの性能を評価するために使用されるいくつかの方法があります。これらの方法は次のように分類されます。
- 1.位置決めテストプローブの方法
- 2.パス比較方法
- 3.三辺測量法
- 4.極座標測定方法
- 5.三角測量法
- 6.慣性測定法
- 7.座標測定方法
- 8.パスの描画方法
これらの方法の簡単な説明は、セクション 4 に記載されています。これらのシステムの詳細な説明は、ライブラリ リスト (付録 C) で提供されているドキュメントに記載されています。
附属書C
図書館一覧
| 1. | ISO 9283: 1990 「産業用ロボットの操作 — 性能基準および関連する試験方法」。 |
| 2. | ANSI/RIA R15.05 - 1 - 1990 「産業用ロボットおよびロボット システムの米国規格 - ポイントツーポイントおよび静的性能特性 - 評価」。 |
| 3. | ANSI/RIA R15.05 - 2 「産業用ロボットおよびロボット システムの米国国家規格 - パス関連および動的性能特性 - 評価」(ドラフト リビジョン 12) |
| 4. | VDI (ドイツ工業規格) 2861, シート 2, ドラフト、1987 年、産業用ロボットのパラメータ、アプリケーション固有のパラメータ。 |
| 5. | Lau, K., Hocken, RJ, "A Survey of Current Robot Metrology Methods," Annals of the CIRP, Vol. 32, No.2, pp. 485-488, 1984. |
| 6. | Jiang, BC, Black, JT, Duraisamy, R. (オーバーン大学)、「A Review of Recent Developments in Robot Metrology」、J. of Manufacturing Systems, Vol. 4, (1988) pp.339-35 |
| Lombard, J.、Perrot, JC, 1983 年、「産業用ロボットの位置決め精度の自動測定」、CIRP の年鑑、Vol. 32/1, pp. 297-29 | |
| 8番目。 | Lau, K.、Hocken, R.、1986 年、「ロボット性能測定の技法の概要」、内部レポート、NIS |
| 9. | Freeman, S., 1987, "New Perspectives in 3D Theodolite-based Industrial Measuring Systems", Quality Today, May 1987, pp. 74-77. |
| 10 | MacFarelane, J.、Donath, M.、1984 年、「3 次元空間でのロボットの動きの追跡: レーザー スキャン アプローチ」、NATO ASI シリーズ、F11, pp.309-31 |
| 11. | Lau, K.、Hocken, R.、Haight, W.、「ロボット計測用の自動レーザー追跡干渉計システム」、Precision Engineering, Vol. 1, pp. 3-8, 1986 年 1 月。 |
| 12. | Lau, K.、Hocken, R.、Haynes, L.、(NBS) 1985, 「自動レーザー追跡技術を使用したロボット性能測定」、Robotics and Computer Integrated Manufacturing, Vol. 3, p227-23 |
| 13. | Gilby, JH, Parker, GA, 「ロボット アームのパフォーマンスを測定するためのレーザー追跡システム」。センサー レビュー、pp. 180-184, 1982 年 10 月。 |
| 14 | Prenninger, JP, 1992年「6自由度でのレーザー追跡技術を使用した産業用ロボットの位置と方向の測定」博士論文、フレキシブルオートメーション研究所、ウィーン工科大学。 |
| 15 | Becker, P.-J.、Bolle, H.、Mitschke, H.、1984 年、「ロボットの正確な 3 次元測定のためのレーザー三角測量」、FHG レポート vol. 2, pp. 47-5 |
| 16 | Prenninger, JP, Vincze, M.、Gander, H.、1983年、「ロボットエンドエフェクタの非接触位置および方向測定」、Proロボティクスとオートメーションに関する IEEE 会議の pp. 183-18 |
| 17 | Gilby, J., et al., 1984, "Dynamic Performance Measurement of Robot Arms," Department of Mechanical Engineering, University of Surrey, Guilford, Surrey, England. |
| 18 | Van Brussel, H.、1990 年、「ロボットの評価とテスト」、CIRP の年鑑 Vol. 39/2, pp. 657-66 |
| 19 | McEntire, RH, 1976 年、「ロボットの 3 次元精度測定方法」、The Industrial Robot, Vol. 3, pp. 105-11 |
| 20 | Vincze M, Prenninger JP, Gander H.、「A Six Degree of Freedom Robot Measurement System III: Application of Measurement Data to System Calibration」、Int. Symp. on Theory of Machines and Mechanisms, 名古屋、日本、1992 年 9 月 24 ~ 26 日。 |
| 21 | Van den Bossche, J., Van Brussel, H., 1989, "RODYM: a New Approach to Robot Metrology," Internal Report, the Catholic University of Leuven, Belgium. |
| 22 | 「ロボット工学の国際百科事典 — 第 3 巻: アプリケーションと自動化」John Wiley & Son |
| 23 | Hinüber, EV, Janocha, H., (Saarland University, Germany)「産業用ロボットの慣性測定システム」。 |
| 24 | Day, CP「ロボットの精度の問題と改善方法」Robotics Toda, 第 1 巻、第 1 号、1988 年春。 |
| 25 | 中村 央、後藤正人、豊田 浩一、谷村 直、黒澤 貴(計測研他)「追尾レーザー干渉計を用いた座標計測システムの開発」CIRP年報、Vol. 40, No. 1 (1991 年 8 月) pp. 523-52 |
| 26 | 中村 央、後藤正人、豊田 浩一、高井 N, 黒澤 隆(計量総合研究所 他)「ボールシートベアリング機構と球状キャッツアイレトロリフレクターを用いたレーザートラッキングロボット性能キャリブレーションシステム」科学機器レビュー、Vol.65, No. 4, 1, (1994 年 4 月) pp. 1006-101 |
| 27 | Prenninger, JP, Gander, H.、Vincze, M. (University of Technology Vienna ) "Real Time 6-DOF Measurement of Robot End Effectors" Proceedings of International Robots & Vision Automation Conference and 22nd International Symposium on Industrial Robots, pp. 10-13~10-24, 1991 年 10 月、米国ミシガン州デトロイト。 |
| 28 | 瀬戸 剛、「現地測量機を用いた大縮尺寸法測定法」、精密工学会誌、Vol.58, No. 5 (1992) |
| 29 | 青柳 進、神谷 裕、岡部 進、(金沢大学、日本) "ロボットの 3 次元位置の自動追跡システムの開発" Proceedings of the Japan USA Symposium on Flexible Automation, 1992. |
| 30 | 大岩 拓也、鈴木 雅史、九双神明、構造化レーザー光と球面鏡を用いた空間座標計測、精密工学会誌、Vol. 2. |
| 31 | Brown, LB, Merry, JB, "Interferometric Accuracy in Three-Dimensionai Measurements: A Precision Laser Tracking System", Society of Manufacturing Engineers (SME), Gaithersburg, Maryland, June 1988. |
| 32 | Gottwald, R.、「SPACE — 産業用アプリケーション向けの自動化された非接触 3D 測定システム」、第 7 回ロボット視覚および感覚制御に関する国際会議、1988 年 2 月、スイス、チューリッヒ。 |
| 33 | Priel, M. (フランス、LNE)、「産業用ロボットの性能評価」、Robotics Res. Winter Ann.毎月ASME, 1989 年 12 月、63 ~ 67 ページ。 |
| 34 | Mayer, JRR, Parker, Α., (University of Surrey, England)"A Portable Instrument for 3-D Dynamic Robot Measurements Using Triangulation and Laser Tracking", IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 10, No. 4, pp.504-516, 1994 年 8 月。 |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented in that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The main task of ISO technical committees is to prepare International Standards. In exceptional circumstances a technical committee or sub-committee may propose the publication of Technical Report of one of following types:
-type 1, when the required support cannot be obtained for the publication of an International Standard, despite repeated efforts;
- type 2, when the subject is still under technical development or where for any other reason there is the future but not immediate possibility of an agreement on an international Standard;
- type 3, when a technical committee or sub-committee has collected data of a different kind from that which is normally published as an International Standard ("state-of-the-art", for example).
Technical Reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication, to decide whether they can be transformed into International Standards. Technical Reports of type 3 do not necessarily have to be reviewed until the data they provide are considered to be no longer valid or useful.
ISO/TR 13309, which is a Technical Report of type 3, was prepared by Working Group 2 - Performance criteria and related testing methods - of ISO/ТС 184/SC 2 - Robots for manufacturing environment.
This document is being published in the form of a Technical Report because it is intended to provide an overview on technically feasible metrology methods and the current state-of-the-art of test equipment when evaluating robot motion performances in accordance with ISO 9283:1990 - Manipulating industrial robots - Performance criteria and related test methods.
Introduction
The International Standards ISO 9283 and ISO 9946 were published in 1990 and 1991 in order to meet the needs of industries. For the purpose of supplementing these standards some amendments are being investigated for real applications.
It is important to clarify the kind and performance level of existing measurement systems applicable to robots in relation to ISO 9283 and establishing additional standards or reports.
This Technical Report contains an attempt to classify the measurement techniques and methods applicable to the robot characteristics testing, and describes the principles of operation and accuracies of the current state-of-the-art, and as much as possible, currently available measurement systems.
1. Scope
This report supplies information on the state-of-the-art of test equipment operating principles. Additional information is provided that describes the applications of current test equipment technology to ISO 9283.
2. Major categories of performance measuring methods
There are several methods which are used for characterizing robot performance in accordance with ISO 9283. These methods are classified as follows:
- 1. Positioning test probe methods
- 2. Path comparison methods
- 3. Trilateration methods
- 4. Polar coordinate measuring methods
- 5. Triangulation method
- 6. Inertial measuring method
- 7. Coordinate measuring methods
- 8. Path drawing method
Brief discussion of these methods is given in Section 4. Detailed description of these systems can be found in documents provided in Library list (Annex C).
Annex С
Library List
| 1. | ISO 9283: 1990 "Manipulating Industrial Robots — Performance Criteria and Related Test Methods". |
| 2. | ANSI/RIA R15.05 — 1 — 1990 "American National Standard for Industrial Robots and Robot Systems — Point-to-Point and Static Performance Characteristics — Evaluation". |
| 3. | ANSI/RIA R15.05 — 2 "American National Standard for Industrial Robots and Robot Systems — Path-Related and Dynamic Performance Characteristics — Evaluation" (Draft Revision 12). |
| 4. | VDI (German industrial standard) 2861, Blatt 2, Entwurf, 1987, Kenngröβen für Industrieroboter, einsatzspezifischer Kenngröβen. |
| 5. | Lau, K., Hocken, R.J.,"A Survey of Current Robot Metrology Methods," Annals of the CIRP, Vol. 32, No.2, pp. 485-488, 1984. |
| 6. | Jiang, B.C., Black, J.T., Duraisamy, R., (Auburn University),"A Review of Recent Developments in Robot Metrology," J. of Manufacturing Systems, Vol. 7 No. 4, (1988) pp. 339-357. |
| 7. | Lombard, J., Perrot, J.C., 1983,"Automatic Measurement of the Positioning Accuracy of Industrial Robots," Annals of the CIRP, Vol. 32/1, pp. 297-299. |
| 8. | Lau, К., Hocken, R., 1986,"An Overview of Techniques for Robot Performance Measurements," Internal Report, NIST. |
| 9. | Freeman, S., 1987,"New Perspectives in 3D Theodolite-based Industrial Measuring Systems," Quality Today, May 1987, pp. 74-77. |
| 10. | MacFarelane, J., Donath, M., 1984,"Tracking Robot Motion in Three Dimensional Space: a Laser Scanning Approach," NATO ASI series, F11, pp.309-318. |
| 11. | Lau, К., Hocken, R., Haight, W.,"Automatic Laser Tracking Interferometer System for Robot Metrology," Precision Engineering, Vol. 8 No. 1, pp. 3-8, January 1986. |
| 12. | Lau, К., Hocken, R., Haynes, L., (NBS) 1985,"Robot Performance Measurements using Automatic Laser Tracking Techniques," Robotics and Computer Integrated Manufacturing, Vol. 2 No. 3, pp. 227-236. |
| 13. | Gilby, J.H., Parker, G.Α.,"Laser Tracking System to Measure Robot Arm Performance." Sensor Review, pp. 180-184, October 1982. |
| 14. | Prenninger, J.P., 1992"Position and Orientation Measurement of Industrial Robots using Laser Tracking Techniques in Six Degrees of Freedom," Doctor Thesis, Institute of Flexible Automation, TU Vienna. |
| 15. | Becker, P.-J., Bolle, H., Mitschke, H., 1984,"Lasertriangulation für die genaue dreidimensionale Vermessung von Robotern," FHG Berichte Vol. 2, pp. 47-50. |
| 16. | Prenninger, J.P., Vincze, M., Gander, H., 1983,"Contactless Position and Orientation Measurement of Robot End-Effector," Proc. of IEEE Conference on Robotics and Automation, pp. 183-189. |
| 17. | Gilby,J., et al., 1984,"Dynamic Performance Measurement of Robot Arms," Department of Mechanical Engineering, University of Surrey, Guilford, Surrey, England. |
| 18. | Van Brussel, H., 1990,"Evaluation and Testing of Robots," Annals of CIRP Vol. 39/2, pp. 657-664. |
| 19. | McEntire, R.H., 1976,"Three Dimensional Accuracy Measurement Method for Robots," The Industrial Robot, Vol. 3, pp. 105-112. |
| 20. | Vincze, M., Prenninger, J.P., Gander, H.,"A Six Degree of Freedom Robot Measurement System III: Application of Measurement Data to System Calibration," Int. Symp. on Theory of Machines and Mechanisms, Nagoya, Japan, Sept. 24-26, 1992. |
| 21. | Van den Bossche, J., Van Brussel, H., 1989,"RODYM: a New Approach to Robot Metrology," Internal Report, the Catholic University of Leuven, Belgium. |
| 22. | "International Encyclopedia of Robotics — Volume 3: Applications and Automation" John Wiley & Sons. |
| 23. | Hinüber, E.V., Janocha, H., (Universität des Saarlandes, Germany)"Inertial Measurement System for Industrial Robots". |
| 24. | Day, C.P."Robot Accuracy Issues and Methods of Improvement" Robotics Today (SME), Volume 1, Number 1, Spring 1988. |
| 25. | Nakamura, O., Goto, M., Toyoda, K., Tanimura, N., Kurosawa, T., (National Research Laboratory of Metrology et al)"Development of a Coordinate Measuring System with Tracking Laser Interferometers" Annals of CIRP, Vol. 40, No. 1 (August, 1991) pp. 523 — 526. |
| 26. | Nakamura, O., Goto, M., Toyoda, K., Takai, N., Kurosawa, T., (National Research Laboratory of Metrology et al)"A Laser Tracking Robot Performance Calibration System Using Ball-Seated Bearing Mechanisms and a Spherically Shaped Cat's-Eye Retroreflector" Review of Scientific Instruments, Vol. 65, No. 4, 1, (April 1994) pp. 1006-1011. |
| 27. | Prenninger, J.P., Gander, H., Vincze, M., ( University of Technology Vienna )"Real Time 6-DOF Measurement of Robot End Effectors" Proceedings of International Robots & Vision Automation Conference and 22nd International Symposium on Industrial Robots, pp. 10-13~10-24, October 1991, Detroit, Michigan USA. |
| 28. | Seto, T.,"Method for Measurement of Large Scale Dimension using Field Surveying Instruments" ( in Japanese ) Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Vol. 58, No. 5 (1992). |
| 29. | Aoyagi, S., Kamiya, Y., Okabe, S., (Kanazawa University, Japan)"Development of Automatic Tracking System of 3-D Position of a Robot" Proceedings of the Japan U.S.A. Symposium on Flexible Automation, 1992. |
| 30. | Oiwa, T., Suzuki, M., Kyusojin, Α.,"Spatial Coordinate Measurement using Structured Laser Light and a Spherical Mirror" (in Japanese) Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Vol. 59, No. 2. |
| 31. | Brown, L.B., Merry, J.B.,"Interferometric Accuracy in Three-Dimensionai Measurements: A Precision Laser Tracking System" presented at Society of Manufacturing Engineers (SME), Gaithersburg, Maryland, June 1988. |
| 32. | Gottwald, R.,"SPACE — An Automated Non-contact 3-D-measuring-system for Industrial Applications", 7th International Conference on Robot Vision and Sensory Controls, February 1988, Zürich, Switzerland. |
| 33. | Priel, M., (LNE, France)"Evaluating the Performance of Industrial Robots", Robotics Res. Winter Ann. Mtg. ASME, December 1989, pp. 63-67. |
| 34. | Mayer, J.R.R., Parker, Α., (University of Surrey, England)" A Portable Instrument for 3-D Dynamic Robot Measurements Using Triangulation and Laser Tracking", IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 10, No. 4, pp. 504-516, August 1994. |