JPH079373A - Welding robot and its tracking sensor - Google Patents

Welding robot and its tracking sensor

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JPH079373A
JPH079373A JP5161254A JP16125493A JPH079373A JP H079373 A JPH079373 A JP H079373A JP 5161254 A JP5161254 A JP 5161254A JP 16125493 A JP16125493 A JP 16125493A JP H079373 A JPH079373 A JP H079373A
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JP
Japan
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image
welding
light
axis
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP5161254A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisayoshi Komi
尚義 小見
Yasuhiro Sumii
康博 隅井
Yoichi Hamada
洋一 浜田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippei Toyama Corp
Original Assignee
Nippei Toyama Corp
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Publication date
Application filed by Nippei Toyama Corp filed Critical Nippei Toyama Corp
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Publication of JPH079373A publication Critical patent/JPH079373A/en
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Abstract

PURPOSE:To continuously weld one work plate having rise add fall sections to the other work plate in mutually overlapping relation by obliquely projecting laser light to the end face of the work plate disposed along the direction that welding is advanced by means of a simple constitution with ease. CONSTITUTION:Rise and fall sections 2a are detected by a tracking sensor 18 based on both a change in an end face 2c in the Y axis direction of a work plate 2 which comprises the rise and fall sections formed roughly regular intervals in the X axis direction that welding is processed, and a change of the position of the work surface in the Z axis direction of the work plate 2, and laser light is projected to the end face 2c out of a working laser nozzle 17. The aforesaid laser light includes normal lines erected over the work surface of the work plate 2, and concurrently is projected obliquely in a laser light projecting surface normal to the end face of the work plate 2. By this constitution, the work plate 2 can thereby be welded to the other work plate 3 the joining section of which is disposed adjacent to the aforesaid work plate in mutually overlapping relation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、溶接加工の加工進行方
向にほぼ一定の間隔をおいて起伏部を有する被溶接物を
互いに溶接する溶接ロボットおよびそのトラッキングセ
ンサに関し、より詳しくは、溶接の加工進行方向に沿う
被溶接物の端面を検出し、この端面に加工用レーザノズ
ルからレーザ光を投射して溶融させ、被溶接物をそれに
接して接合部分が配置されたいま一つの被溶接物に連続
して重ね溶接する溶接ロボットおよびそのトラッキング
センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding robot and a tracking sensor for welding objects to be welded, which have undulations at a substantially constant interval in the welding progress direction, and more particularly to a welding sensor. Detects the end face of the work piece along the processing progress direction, projects a laser beam from the processing laser nozzle on this end face to melt it, and another work piece to be welded with the welded part in contact with it The present invention relates to a welding robot and a tracking sensor for continuously lap-welding a robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば図10に示すように、起伏部2
a,3aを有するワーク板材2,3を重ね溶接する場
合、従来、ワーク板材2,3は、その溶接部分2b,3
bを互いに重ね合わせ、この溶接部分2b,3bをアー
ク溶接等により手作業で溶接していた。
2. Description of the Related Art For example, as shown in FIG.
When the work plate materials 2 and 3 having a and 3a are overlap-welded, the work plate materials 2 and 3 are conventionally welded portions 2b and 3 thereof.
b are overlapped with each other, and the welded portions 2b and 3b are manually welded by arc welding or the like.

【0003】しかしながら、このような手作業による溶
接では、溶接作業の効率が低いうえに、上記ワーク板材
2,3は起伏部2a,3aを有しており、これら起伏部
2a,3aにおいてその溶接の接合線は複雑な形状を有
しているので、溶接の品位にもばらつきが生じやすいと
いう問題がある。したがって、上記のような起伏部2
a,3aを有するようなワーク板材2,3の溶接にも、
たとえばレーザ溶接ロボット等の溶接ロボットを採用
し、溶接の自動化を図ることが望ましい。
However, in such manual welding, the efficiency of the welding work is low, and the work plate members 2 and 3 have the undulations 2a and 3a, and the welding is performed at the undulations 2a and 3a. Since the joining line of No. 3 has a complicated shape, there is a problem that the quality of welding easily varies. Therefore, the undulating portion 2 as described above
For welding work plate materials 2 and 3 having a and 3a,
For example, it is desirable to employ a welding robot such as a laser welding robot to automate welding.

【0004】ところで、3次元の自由曲面の任意点に対
し、任意の方向から溶接ビームを照射するための溶接ロ
ボットのロボットアームには、一般に、1点指向型ヘッ
ドと呼ばれるものやスイングアーム型ヘッドと呼ばれる
ものがある。これらのものは、一般に5つの制御軸を有
しており、その制御には高度な制御技術を必要とする。
図11にスイングアーム型ヘッドの構成の一例を示す。
By the way, as a robot arm of a welding robot for irradiating an arbitrary point on a three-dimensional free-form surface with a welding beam from an arbitrary direction, what is generally called a one-point pointing type head or a swing arm type head is used. There is something called. These generally have five control axes, and their control requires sophisticated control technology.
FIG. 11 shows an example of the structure of a swing arm type head.

【0005】上記スイングアーム型ヘッド4は、3次元
空間のX軸方向,Y軸方向およびZ軸方向に移動可能な
アーム支持部5を有し、このアーム支持部5に第1アー
ム部6,第2アーム部7および第3アーム部8を支持し
てなるものである。
The swing arm type head 4 has an arm supporting portion 5 which is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction and the Z-axis direction of the three-dimensional space, and the arm supporting portion 5 has the first arm portion 6 and the arm supporting portion 5. The second arm portion 7 and the third arm portion 8 are supported.

【0006】上記第1アーム部6は、アーム支持部5に
一端が固定されて上記Z軸方向に伸びる軸6aを有する
とともにこの軸6aのまわりに矢印A1で示すように回
動自在となっている。また、上記第2アーム部7は、第
1アーム部6の他端に一端が固定されて上記Z軸方向に
対して直角に伸びる軸7aを有するとともにこの軸7a
のまわりに矢印A2で示すように回動自在となってい
る。さらに、上記第3アーム部8は、この第2アーム部
7の他端に一端が固定されて上記第2アーム部7の軸7
aに対して直角に伸びる軸8aを有する。
The first arm portion 6 has a shaft 6a whose one end is fixed to the arm supporting portion 5 and extends in the Z-axis direction, and is rotatable about the shaft 6a as indicated by an arrow A 1. ing. The second arm portion 7 has a shaft 7a having one end fixed to the other end of the first arm portion 6 and extending at right angles to the Z-axis direction.
It is rotatable around as shown by arrow A 2 . Further, one end of the third arm portion 8 is fixed to the other end of the second arm portion 7, and the shaft 7 of the second arm portion 7 is fixed.
It has an axis 8a extending at a right angle to a.

【0007】上記のような軸構成を有するスイングアー
ム型ヘッド4を有する溶接ロボットを、図10のワーク
板材2,3をレーザ溶接するためのレーザ溶接ロボット
として採用することが考えられる。このレーザ溶接ロボ
ットでは、図11の上記スイングアーム型ヘッド4の第
3アーム部8の上記軸8aに沿い、この第3アーム部8
の他端の加工用レーザノズル9からレーザ光1を出射さ
せる。また、上記第3アーム部8には、ワーク板材2の
溶接加工の加工進行方向に沿う端面2cを検出するため
のトラッキングセンサ(図示せず。)を支持する。
It is conceivable to employ the welding robot having the swing arm type head 4 having the above-mentioned shaft configuration as a laser welding robot for laser welding the work plate materials 2 and 3 in FIG. In this laser welding robot, the third arm portion 8 is provided along the axis 8a of the third arm portion 8 of the swing arm type head 4 of FIG.
The laser beam 1 is emitted from the processing laser nozzle 9 at the other end. Further, the third arm portion 8 supports a tracking sensor (not shown) for detecting the end face 2c along the working progress direction of the welding work of the work plate member 2.

【0008】上記レーザ溶接ロボットは、たとえばつぎ
のようにして、ワーク板材2,3の溶接を行なう。すな
わち、ワーク板材2,3を上記溶接ロボットの図示しな
いベッド上に載置し、上記ワーク板材2,3をこのベッ
ドにより加工進行方向に移動させる。そして、上記スイ
ングアーム型ヘッド4を、図10に示すように、ワーク
板材3のワーク表面に立てた法線nを含むとともにワー
ク板材2,3の溶接の加工進行方向に沿う端面2cに対
して直角なレーザ光投射面P内で、上記法線nに対して
たとえば45度の角度を有して上記端面2cにレーザ光
1が入射するように、アーム支持部5,第1アーム部6
ないし第3アーム部8を制御する。この場合の第1アー
ム部6ないし第3アーム部8の姿勢を図12に示す。
The above laser welding robot welds the work plate members 2 and 3 in the following manner, for example. That is, the work plate members 2 and 3 are placed on a bed (not shown) of the welding robot, and the work plate members 2 and 3 are moved in the machining progress direction by the bed. Then, as shown in FIG. 10, the swing arm type head 4 with respect to the end surface 2c including the normal line n standing on the work surface of the work plate material 3 and along the welding progress direction of the work plate materials 2 and 3 The arm support 5 and the first arm 6 are arranged such that the laser light 1 is incident on the end face 2c at an angle of, for example, 45 degrees with respect to the normal line n within the laser light projection plane P at a right angle.
Or controls the third arm portion 8. The postures of the first arm portion 6 to the third arm portion 8 in this case are shown in FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図12からも分かるよ
うに、スイングアーム型ヘッド4を有する溶接ロボット
では、ワーク板材2,3の平坦部分2d,3dから起伏
部2a,3a(図10参照)の頂部を経て再びワーク板
材2,3の平坦部分2d,3dに至る(イ)ないし
(リ)の過程で、アーム支持部5は、X軸、Y軸および
Z軸方向の位置がそれぞれ変化している。また、第1ア
ーム部6はその軸6aのまわりに矢印A1で示すように
回動して第2アーム部7をXY平面内で方向を変化させ
る。さらに、第2アーム部7もその軸7aのまわりに矢
印A2で示すように回動して第3アーム部8をYZ平面
内で方向を変化させる。さらにまた、第3アーム部8
は、それに支持された図示しないトラッキングセンサが
常に、溶接光(プラズマ光)を避けて上記ワーク板材3
のワーク表面の法線n方向から溶接の加工点にやや先立
つ端面2cを観察するようにするために、すなわち上記
トラッキングセンサの視野補正のために、その軸8aの
まわりに図11において矢印A3で示すように回動させ
る必要がある。
As can be seen from FIG. 12, in the welding robot having the swing arm type head 4, the flat portions 2d and 3d of the work plate members 2 and 3 to the undulating portions 2a and 3a (see FIG. 10). In the process (a) to (d) of reaching the flat portions 2d and 3d of the work plate members 2 and 3 again via the top of the arm supporting portion 5, the position of the arm supporting portion 5 in the X-axis, Y-axis and Z-axis directions respectively changes. ing. Further, the first arm portion 6 rotates about its axis 6a as indicated by an arrow A 1 to change the direction of the second arm portion 7 in the XY plane. Moreover, the third arm portion 8 to change the direction in YZ plane rotates as indicated by arrow A 2 The second arm portion 7 about its axis 7a. Furthermore, the third arm portion 8
The tracking sensor (not shown) supported by the work plate member 3 always avoids the welding light (plasma light).
In order to observe the end face 2c slightly ahead of the welding processing point from the normal line n direction of the workpiece surface, that is, in order to correct the visual field of the tracking sensor, the arrow A 3 in FIG. It is necessary to rotate as shown in.

【0010】このため、スイングアーム型ヘッド4を有
する溶接ロボットを、レーザ溶接ロボットとして上記の
ようなワーク板材2,3の溶接に採用する場合には、X
軸,Y軸,Z軸,第1アーム部6の軸6aおよび第2ア
ーム部7の軸7aの5軸の制御に加えて、トラッキング
センサの視野補正のために、第3アーム部8の軸8aを
加えた合計6軸を、各々が相互に関連する複合した制御
が必要であり、制御が非常に複雑となるという問題があ
った。
Therefore, when the welding robot having the swing arm type head 4 is adopted as the laser welding robot for welding the work plate materials 2 and 3 as described above, X
In addition to the control of the 5 axes of the axis, the Y axis, the Z axis, the axis 6a of the first arm portion 6 and the axis 7a of the second arm portion 7, the axis of the third arm portion 8 is used to correct the visual field of the tracking sensor. There is a problem in that the total of 6 axes to which 8a is added requires complex control in which each is related to each other, and the control becomes very complicated.

【0011】また、トラッキングセンサに関して、一般
の溶接ロボットにおいて、2次元平面上のほぼ直線に近
い溶接の接合線の伸長方向を検出するものは、従来より
提案されている。しかしながら、図10に示すような起
伏部2a,3aを有するワーク板材2,3を溶接する上
記レーザ溶接ロボットに使用することができるトラッキ
ングセンサについては、従来より知られていなかった。
As for the tracking sensor, a conventional welding robot that detects the extending direction of a welding line that is almost a straight line on a two-dimensional plane has been conventionally proposed. However, a tracking sensor that can be used in the above laser welding robot that welds the work plate materials 2 and 3 having the undulating portions 2a and 3a as shown in FIG. 10 has not been conventionally known.

【0012】本発明の目的は、被溶接物の溶接の加工進
行方向に沿う端面に対し、所定の角度を保ちながら被溶
接物をいま一つの被溶接物の溶接部に重ね溶接する際
に、トラッキングセンサからのフィードバックにより、
レーザ光の投射位置の補正制御を簡単な構成でしかも容
易に行うことができる溶接ロボットおよびそのトラッキ
ングセンサを提供することである。
An object of the present invention is to carry out lap welding of an object to be welded onto another welded part of an object to be welded while maintaining a predetermined angle with respect to an end surface of the object to be welded along the welding progress direction. By feedback from the tracking sensor,
(EN) A welding robot and a tracking sensor therefor capable of easily performing correction control of a projection position of a laser beam with a simple configuration.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1にかかる溶接ロボットは、金属製の板材よ
りなり、溶接加工が進行する方向に起伏部が形成されて
なる被溶接物の端面に加工用レーザノズルからレーザ光
を、上記被溶接物のワーク表面に立てた法線を含むとと
もに被溶接物の上記端面に対して直角なレーザ光投射面
内で上記法線に対して零度と90度との間の角度範囲を
有して投射し、重ね溶接する溶接ロボットであって、そ
れぞれ直交するXYZ3軸方向に移動可能なアーム支持
部と、このアーム支持部に一端が固定されてワーク表面
に向かって垂直方向に伸びる軸を有するとともにこの軸
のまわりに回動自在な第1アーム部と、この第1アーム
部の他端に一端が固定されて上記垂直方向に対して直角
に伸びる軸を有するとともにこの軸のまわりに回動自在
な第2アーム部と、この第2アーム部の他端に一端が固
定されて上記レーザ光投射面内にて上記第2アーム部の
軸と斜交する軸を有し、この軸に沿い他端の加工用レー
ザノズルから被溶接物の上記端面にレーザ光を出射する
第3アーム部とを備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a welding robot according to a first aspect of the present invention comprises a metal plate material, and an object to be welded in which undulations are formed in a direction in which welding processing proceeds. Laser light from the laser nozzle for processing on the end face, including the normal line standing on the work surface of the work piece to be welded, and zero degrees with respect to the normal line in the laser light projection plane perpendicular to the end face of the work piece to be welded. A welding robot for projecting and overlapping welding with an angle range between 90 degrees and 90 degrees, each arm supporting section being movable in the XYZ three-axis directions orthogonal to each other, and one end fixed to this arm supporting section. A first arm portion having a shaft extending vertically toward the work surface and rotatable about this shaft, and one end fixed to the other end of the first arm portion at a right angle to the vertical direction. Has an extending axis A second arm portion, both of which are rotatable about this axis, and an axis whose one end is fixed to the other end of the second arm portion and which crosses the axis of the second arm portion obliquely within the laser beam projection plane. And a third arm portion that emits laser light from the processing laser nozzle at the other end along the axis to the end surface of the workpiece to be welded.

【0014】また、上記目的を達成するため、請求項2
にかかる溶接ロボットのトラッキングセンサは、金属製
の板材よりなり、溶接加工が進行する方向に起伏部が形
成されてなる被溶接物の端面に加工用レーザノズルから
レーザ光を、上記被溶接物のワーク表面に立てた法線を
含むとともに被溶接物の上記端面に対して直角なレーザ
光投射面内で上記法線に対して零度と90度との間の角
度範囲を有して投射し、重ね溶接する溶接ロボットのト
ラッキングセンサであって、レーザ光が投射されている
被溶接物の上記端面の加工点から加工進行方向に先行し
た観察点を通るとともに上記法線に平行な方向を有する
結像光軸を有する結像手段と、この結像手段の背後に配
置されてそれにより結像した被溶接物の上記端面の像を
撮像して画像信号に変換する撮像手段と、この撮像手段
に入射する溶接光を減衰させる溶接光減衰手段と、から
なる観察手段を備える一方、上記レーザ光投射面に平行
で上記結像光軸を含む面内に含まれるとともに、上記結
像光軸に対して傾斜した照明光軸を有して被溶接物の上
記端面を照明する端面照明手段と、上記レーザ光投射面
と平行な互いに間隔を有する2つの面にそれぞれ含ま
れ、かつ、上記結像光軸に対して同じ方向に傾斜した投
射光軸をそれぞれ有するスポット光源を有し、これらス
ポット光源からの光を加工進行方向に上記間隔をおいて
上記観察点の近傍に投射する点像投映手段と、これら点
像投映手段の上記スポット光源から出射した光のワーク
表面からの反射光を受けて各々の上記スポット光源のそ
れぞれの点像を撮像手段の撮像画面の一部に光学的に合
成する点像合成光学系とを備えたことを特徴とするもの
である。
Further, in order to achieve the above-mentioned object, claim 2
The tracking sensor of the welding robot according to the above is made of a metal plate material, and a laser beam is emitted from a processing laser nozzle to the end surface of the object to be welded in which the undulations are formed in the direction in which the welding process proceeds. Projecting with an angle range between 0 and 90 degrees with respect to the normal line in the laser light projection plane that includes the normal line standing on the work surface and is perpendicular to the end face of the workpiece, A tracking sensor for a welding robot that performs lap welding, which has a direction parallel to the normal line while passing through an observation point preceding the processing point on the end face of the workpiece to which the laser beam is projected in the processing progress direction. An image forming means having an image optical axis, an image pickup means arranged behind the image forming means, for picking up an image of the end face of the object to be welded formed thereby, and converting the image into an image signal, and the image pickup means. Incident welding light An illuminating light that is included in a plane including the image forming optical axis parallel to the laser beam projecting surface and inclined with respect to the image forming optical axis An end face illuminating means having an axis for illuminating the end face of the object to be welded, and two faces parallel to the laser beam projection face and having a space between each other, and the same with respect to the imaging optical axis. Point image projection means having spot light sources each having a projection optical axis inclined in the direction, and projecting light from these spot light sources in the vicinity of the observation point at the above-mentioned intervals in the processing progress direction, and these point image projections A point image synthesizing optical system for receiving the reflected light from the work surface of the light emitted from the spot light source of the means and optically synthesizing the respective point images of the respective spot light sources on a part of the image pickup screen of the image pickup means. Having It is an feature.

【0015】さらに、上記目的を達成するため、請求項
3にかかる溶接ロボットのトラッキングセンサは、請求
項2記載の溶接ロボットのトラッキングセンサにおい
て、ワーク表面上には、撮像手段により上記端面が観察
される上記撮像手段の第1の観察領域およびワーク表面
に投映された各々のスポット光源の点像が観察される上
記撮像手段の第2の観察領域が存在し、各々の上記スポ
ット光源のそれぞれの点像が光学的に合成される撮像画
面の上記一部は、第1の観察領域の上記加工点側に設け
た第1の観察領域からの入射光の遮蔽領域であることを
特徴とするものである。
Further, in order to achieve the above object, the tracking sensor of the welding robot according to claim 3 is the tracking sensor of the welding robot according to claim 2, wherein the end face is observed on the work surface by the image pickup means. There is a first observation area of the image pickup means and a second observation area of the image pickup means for observing a point image of each spot light source projected on the surface of the work, and each point of each spot light source is present. The above-mentioned part of the image pickup screen where the images are optically combined is characterized by being a shielding region of the incident light from the first observation region provided on the side of the processing point of the first observation region. is there.

【0016】さらにまた、上記目的を達成するため、請
求項4にかかる溶接ロボットのトラッキングセンサは、
金属製の板材よりなり、溶接加工が進行する方向に起伏
部が形成されてなる被溶接物の端面に加工用レーザノズ
ルからレーザ光を、上記被溶接物のワーク表面に立てた
法線を含むとともに被溶接物の上記端面に対して直角な
レーザ光投射面内で上記法線に対して零度と90度との
間の角度範囲を有して投射し、重ね溶接する溶接ロボッ
トのトラッキングセンサであって、レーザ光が投射され
ている被溶接物の上記端面の加工点から加工進行方向に
先行した観察点を通るとともに上記法線に平行な方向を
有する結像光軸を有する結像手段と、この結像手段の背
後に配置されてそれにより結像した被溶接物の上記端面
の像を撮像して画像信号に変換する撮像手段と、この撮
像手段に入射する溶接光を減衰させる溶接光減衰手段
と、からなる観察手段を備える一方、上記レーザ光投射
面に平行で上記結像光軸を含む面内に含まれるととも
に、上記結像光軸に対して傾斜した照明光軸を有して被
溶接物の上記端面を照明する端面照明手段と、スリット
光源を有し、このスリット光源から上記結像光軸に対し
て傾斜した方向からX軸方向に伸びるスリット光を上記
観察点の近傍に投射するスリット光投映手段と、このス
リット光投映手段の上記スリット光源から出射した光の
ワーク表面からの反射光を受けて上記スリット光源のス
リット像を撮像手段の撮像画面の一部に光学的に合成す
るスリット像合成光学系とを備えたことを特徴とするも
のである。
Furthermore, in order to achieve the above object, a tracking sensor of a welding robot according to a fourth aspect of the present invention comprises:
A laser beam from a processing laser nozzle is provided on the end surface of the workpiece to be welded, which is made of a metal plate material and in which the undulations are formed in the direction in which the welding process progresses, and includes a normal line standing on the work surface of the workpiece. With a tracking sensor of a welding robot for projecting with an angle range between 0 degree and 90 degrees with respect to the normal line in the laser beam projection plane perpendicular to the end surface of the workpiece and performing lap welding. And an image forming means having an image forming optical axis having a direction parallel to the normal line while passing through an observation point preceding the processing point on the end surface of the workpiece on which the laser light is projected and in the processing progress direction. An image pickup means arranged behind the image forming means for picking up the image of the end face of the object to be welded formed by the image forming means and converting the image into an image signal; and welding light for attenuating the welding light incident on the image pickup means. Attenuator and observer On the other hand, while being included in a plane parallel to the laser beam projection surface and including the image forming optical axis, and having the illumination optical axis inclined with respect to the image forming optical axis, Slit light projection means for illuminating an end face and means for projecting slit light, which has a slit light source and extends from the slit light source in the X-axis direction from a direction inclined with respect to the imaging optical axis, in the vicinity of the observation point. A slit image combining optical system for receiving light reflected from the work surface of light emitted from the slit light source of the slit light projecting means and optically combining the slit image of the slit light source with a part of the image pickup screen of the image pickup means. It is characterized by having and.

【0017】さらにまた、上記目的を達成するため、請
求項5にかかる溶接ロボットのトラッキングセンサは、
請求項4にかかる溶接ロボットのトラッキングセンサに
おいて、ワーク表面上には、撮像手段により上記端面が
観察される上記撮像手段の第1の観察領域およびワーク
表面に投映されたスリット光源のスリット像が観察され
る上記撮像手段の第2の観察領域が存在し、上記スリッ
ト光源のスリット像が光学的に合成される撮像画面の上
記一部は、第1の観察領域の上記加工点側に設けた第1
の観察領域からの入射光の遮蔽領域であることを特徴と
するものである。
Further, in order to achieve the above object, a tracking sensor of a welding robot according to a fifth aspect of the present invention comprises:
The tracking sensor of the welding robot according to claim 4, wherein a slit image of a slit light source projected on the first observation region of the image pickup means where the end face is observed by the image pickup means and the work surface is observed on the work surface. The second observation area of the imaging means is present, and the part of the imaging screen on which the slit image of the slit light source is optically combined is the first observation area provided on the processing point side. 1
This is a region where the incident light from the observation region is shielded.

【0018】[0018]

【発明の作用および効果】請求項1にかかる溶接ロボッ
トによれば、アーム支持部がX軸方向に対して直角なY
軸方向およびZ軸方向に移動し、第1アーム部がこのア
ーム支持部にその一端が固定されてワーク表面に向かっ
てZ軸方向に伸びる軸を有するとともにこの軸のまわり
に回動自在であり、第2アーム部がこの第1アーム部の
他端に一端が固定されてZ軸方向に対して直角に伸びる
軸を有するとともにこの軸のまわりに回動自在であり、
また、第3アーム部がこの第2アーム部の他端に一端が
固定されてレーザ光投射面内にて第2アーム部の軸と斜
交する軸を有し、この軸に沿い他端の加工用レーザノズ
ルから被溶接物の端面にレーザ光を出射するので、第2
アーム部に固定された、第3アーム部の軸がレーザ光投
射面内にあるように制御するには、第2アーム部のその
軸のまわりの回動を制御すればよく、したがって、必要
な制御はY軸およびZ軸に加えて第2アーム部の軸を制
御するいわゆる2.5軸制御であり、溶接ロボットのア
ームの構成が簡単であり、補正制御も容易である。
According to the welding robot of the first aspect of the present invention, the arm supporting portion has a Y-axis perpendicular to the X-axis direction.
The first arm portion has an axis that moves in the axial direction and the Z-axis direction, one end of which is fixed to the arm support portion and extends in the Z-axis direction toward the workpiece surface, and is rotatable about this axis. , The second arm portion has an axis whose one end is fixed to the other end of the first arm portion and extends at right angles to the Z-axis direction, and is rotatable around this axis,
Further, the third arm portion has one end fixed to the other end of the second arm portion and has an axis obliquely intersecting with the axis of the second arm portion within the laser light projection plane, and the other end along the axis. Since laser light is emitted from the processing laser nozzle to the end surface of the workpiece,
In order to control the axis of the third arm portion fixed to the arm portion so as to be within the laser light projection plane, it is sufficient to control the rotation of the second arm portion around that axis, and therefore, it is necessary. The control is so-called 2.5-axis control for controlling the axes of the second arm part in addition to the Y-axis and the Z-axis, and the structure of the arm of the welding robot is simple and the correction control is easy.

【0019】また、請求項2にかかる溶接ロボットのト
ラッキングセンサによれば、観察手段により被溶接物の
端面の加工進行方向に対して直角な方向のずれを検出す
る一方、点像投映手段のスポット光源からの光を、レー
ザ光投射面と平行な互いに間隔を有する2つの面にそれ
ぞれ含まれ、かつ、結像光軸に対して同じ方向に傾斜し
た投射光軸をそれぞれ有して加工進行方向に間隔をおい
て観察点の近傍に投射し、これらスポット光源から出射
した光のワーク表面からの反射光によるスポット光源の
点像の位置関係により被溶接物のワーク面の傾きを検出
することができるので、これら情報を溶接ロボットの制
御装置にフィードバックすることにより、加工進行方向
に起伏部がある被溶接物の端面に、常に、レーザ光投射
面内にて加工用レーザノズルからレーザ光を出射するこ
とができる。
According to the tracking sensor of the welding robot of the second aspect, the deviation of the end surface of the workpiece to be welded is detected by the observing means in the direction perpendicular to the working direction, while the spot of the point image projection means is detected. Light from the light source is included in two surfaces parallel to the laser light projection surface and spaced from each other, and each has a projection optical axis inclined in the same direction with respect to the imaging optical axis It is possible to detect the inclination of the work surface of the work piece by projecting the light emitted from the spot light source near the observation point with a space between the points and the positional relationship of the point images of the spot light source due to the reflected light from the work surface. Therefore, by feeding back this information to the control device of the welding robot, the laser beam projection surface will always be applied to the end surface of the work piece with the undulations in the machining direction. It is possible to emit a laser beam from Zanozuru.

【0020】さらに、請求項3にかかる溶接ロボットの
トラッキングセンサによれば、点像合成光学系により点
像投映手段のスポット光源から出射した光のワーク面の
反射光を受けてスポット光源の点像が撮像手段の撮像画
面の一部に光学的に合成されるので、一つの撮像手段で
被溶接物の端面の加工進行方向に対して直角な方向のず
れに関する情報およびワーク表面の傾きに関する情報検
出ができ、構成が簡単かつコンパクトになり、溶接ロボ
ットの第3アーム部へのトラッキングセンサの取り付け
の制約も少なくなり、しかも、一つの画面内に二つの情
報があるので一度に画像処理ができ、画像処理時間も一
つの画像処理の時間しか必要とせず、画像処理時間が短
縮され、溶接速度が速くなっても、端面の位置を小さい
間隔でサンプリングすることができ、端面のトラッキン
グを高精度で行える。
Further, according to the tracking sensor of the welding robot of the third aspect, the point image of the spot light source is received by the reflected light of the work surface of the light emitted from the spot light source of the point image projection means by the point image combining optical system. Is optically combined with a part of the image pickup screen of the image pickup means, so that one image pickup means can detect the information about the deviation of the end surface of the workpiece to be welded in the direction perpendicular to the working direction and the information about the inclination of the work surface. The configuration is simple and compact, the restrictions on the attachment of the tracking sensor to the third arm of the welding robot are reduced, and moreover, since there is two pieces of information in one screen, image processing can be performed at once. The image processing time also requires only one image processing time, the image processing time is shortened, and even if the welding speed is increased, the position of the end surface is sampled at small intervals. It can be, it allows tracking of the end face with high accuracy.

【0021】さらにまた、請求項4にかかる溶接ロボッ
トのトラッキングセンサによれば、スリット光源のワー
ク表面から反射したスリット像を用いて被溶接物のワー
ク表面の傾きを検出しているので、スポット光源を用い
るものに比較して光源が一つで済み、構成がさらに簡単
になる。
Further, according to the tracking sensor of the welding robot of the fourth aspect, since the inclination of the work surface of the workpiece is detected by using the slit image reflected from the work surface of the slit light source, the spot light source is used. Only one light source is needed compared to the one using, and the configuration is further simplified.

【0022】さらにまた、請求項5にかかる溶接ロボッ
トのトラッキングセンサによれば、一つの撮像手段で被
溶接物の端面の加工進行方向に対して直角な方向のずれ
に関する情報およびワーク表面の傾きに関する情報検出
ができ、構成がコンパクトになり、溶接ロボットの第3
アーム部へのトラッキングセンサの取り付けの制約も少
なくなり、しかも、一つの画面内に二つの情報があるの
で一度に画像処理ができ、画像処理時間も一つの画像処
理の時間しか必要とせず、画像処理時間が短縮され、溶
接速度が速くなっても、端面の位置を小さい間隔でサン
プリングすることができ、端面のトラッキングを高精度
で行える。
Further, according to the tracking sensor of the welding robot of the fifth aspect, the information about the deviation of the end surface of the workpiece to be welded in the direction perpendicular to the working direction and the inclination of the work surface are obtained by one imaging means. The information can be detected and the configuration is compact.
There are less restrictions on the mounting of the tracking sensor on the arm, and moreover, there are two pieces of information in one screen, so image processing can be performed at one time, and image processing time requires only one image processing time. Even if the processing time is shortened and the welding speed is increased, the positions of the end faces can be sampled at small intervals, and the end faces can be tracked with high accuracy.

【0023】[0023]

【実施例】以下に、添付の図面を参照して本発明の実施
例を説明する。本発明にかかる溶接ロボットの一実施例
のアーム部分を図1に示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an arm portion of an embodiment of a welding robot according to the present invention.

【0024】なお、以下では、溶接ロボットの溶接の加
工進行方向をX軸方向といい、このX軸方向に対して直
角でワーク板材のワーク表面に対して平行な方向をY軸
方向といい、また、このY軸方向と上記X軸方向とに直
角な方向をZ軸方向という。
In the following, the welding progress direction of the welding robot is referred to as the X-axis direction, and the direction perpendicular to the X-axis direction and parallel to the work surface of the work plate material is referred to as the Y-axis direction. Further, the direction perpendicular to the Y-axis direction and the X-axis direction is referred to as the Z-axis direction.

【0025】上記溶接ロボットは、X軸方向に所定の間
隔で起伏部2a,3aを有するワーク板材(被溶接物)
2,3をレーザ溶接するためのものである。上記溶接ロ
ボットのアーム部分11は、アーム支持部12、第1ア
ーム部13、第2アーム部14および第3アーム部15
から構成される。
The above welding robot is a work plate material (workpiece) having undulations 2a and 3a at predetermined intervals in the X-axis direction.
It is for laser welding 2 and 3. The arm portion 11 of the welding robot includes an arm support portion 12, a first arm portion 13, a second arm portion 14 and a third arm portion 15.
Composed of.

【0026】上記アーム支持部12は、図示しない門型
フレーム等に支持されており、上記Y軸方向および上記
Z軸方向に移動可能である。
The arm support 12 is supported by a gate frame (not shown) or the like, and is movable in the Y axis direction and the Z axis direction.

【0027】このようにY軸方向およびZ軸方向に移動
可能である上記アーム支持部12に対し、上記ワーク板
材2,3を支持するベッド16を上記X軸方向に移動可
能に設けている。したがって、溶接部分2b,3bで互
いに重ね合わされたワーク板材2,3は、上記ベッド1
6上に保持されてX軸方向に移動する。
In this way, the bed 16 for supporting the work plate members 2 and 3 is provided movably in the X-axis direction with respect to the arm support portion 12 movable in the Y-axis direction and the Z-axis direction. Therefore, the work plate members 2 and 3 superposed on each other at the welded portions 2b and 3b are
It is held on 6 and moves in the X-axis direction.

【0028】上記第1アーム部13は、図2に示すよう
に、アーム支持部12に一端が固定されてワーク板材
2,3のワーク表面に向かって上記Z軸方向に伸びる軸
13aを有するとともにこの軸13aのまわりに矢印A
11で示すように回動自在となっている。また、上記第2
アーム部14は、第1アーム部13の他端に一端が固定
されて上記Z軸方向に対して直角に伸びる軸14aを有
するとともにこの軸14aのまわりに矢印A12で示すよ
うに回動自在となっている。
As shown in FIG. 2, the first arm portion 13 has a shaft 13a having one end fixed to the arm support portion 12 and extending in the Z-axis direction toward the work surfaces of the work plate members 2 and 3. Arrow A around this axis 13a
It is rotatable as indicated by 11 . In addition, the second
Arm 14 is pivotally as indicated by arrow A 12 together around the shaft 14a having an axis 14a extending at right angles to the other end of the first arm portion 13 is fixed at one end relative to the Z-axis direction Has become.

【0029】上記第3アーム部15は、第2アーム部1
4の他端に一端が固定されてこの第2アーム部14に支
持されている。上記第3アーム部15は、図2において
実線で示すように、上記第2アーム部14の軸14aと
いわゆる鈍角をなして斜交する軸15aを有する。
The third arm portion 15 is the second arm portion 1.
One end is fixed to the other end of 4 and is supported by the second arm portion 14. As shown by the solid line in FIG. 2, the third arm portion 15 has a shaft 15a that intersects with the shaft 14a of the second arm portion 14 at a so-called obtuse angle.

【0030】なお、上記第3アーム部15は、図2にお
いて点線で示すように、その軸15aが上記第2アーム
部14の軸14aといわゆる鋭角をなして斜交していて
もよい。これは、上記第1アーム部13をその軸13a
のまわりに180度回転させれば、図2において実線で
示した第3アーム部15の軸部15aの方向を点線で示
した第3アーム部15の軸部15aの方向に合致させる
ことができるからである。
The axis 15a of the third arm portion 15 may be oblique to the axis 14a of the second arm portion 14 at a so-called acute angle, as shown by the dotted line in FIG. This is because the first arm portion 13 has its shaft 13a
When rotated by 180 degrees around, the direction of the shaft portion 15a of the third arm portion 15 shown by the solid line in FIG. 2 can be matched with the direction of the shaft portion 15a of the third arm portion 15 shown by the dotted line. Because.

【0031】したがって、以下の説明では、軸15aが
図2において実線で示される第3アーム15部と点線で
示される第3アーム部15とは同等もしくは同じものと
して扱う。
Therefore, in the following description, the third arm portion 15 shown by the solid line and the third arm portion 15 shown by the dotted line in FIG.

【0032】第3アーム部15は、図3の(イ)ないし
(リ)に示すように、その上記軸15aがワーク板材3
のワーク表面に立てた法線nを含むとともに上記X軸方
向に沿うレーザ光が投射されるワーク板材2の端面2c
に対して直角なレーザ光投射面P内にて上記第2アーム
部14の軸14aと上記のように斜交する。
As shown in FIGS. 3A to 3D, the shaft 15a of the third arm portion 15 has the work plate member 3 attached thereto.
End surface 2c of the work plate member 2 on which the laser beam including the normal line n standing on the work surface and along the X-axis direction is projected.
As described above, the shaft 14a of the second arm portion 14 is obliquely intersected within the laser light projection plane P perpendicular to the above.

【0033】上記第3アーム部15は、その上記軸15
aに沿い他端の加工用レーザノズル17(図1,図2参
照)からワーク板材2の上記端面2cにレーザ光を出射
する。上記第3アーム部15には、トラッキングセンサ
18(図1参照)が支持される。
The third arm portion 15 has the shaft 15 thereof.
A laser beam is emitted from the processing laser nozzle 17 (see FIGS. 1 and 2) at the other end along a to the end surface 2c of the work plate member 2. A tracking sensor 18 (see FIG. 1) is supported by the third arm portion 15.

【0034】上記トラッキングセンサ18の構成を図4
および図5により説明する。上記トラッキングセンサ1
8は、ワーク板材2,3のうちのレーザ光が投射される
側のワーク板材2の端面2cを撮影し、そのエッジを溶
接の接合線として検出し、その上記Y軸方向の位置を検
出するY軸センサとしての撮像装置21、上記端面2c
を照明するための照明装置22および上記ワーク板材
2,3のワーク表面の傾きを検出し、ワーク板材2,3
の上記起伏部2a,3aを検出するための点像投映装置
23を備える。
The structure of the tracking sensor 18 is shown in FIG.
It will be described with reference to FIG. The tracking sensor 1
8 photographs the end face 2c of the work plate 2 on the side where the laser beam is projected among the work plates 2 and 3, detects the edge thereof as a welding joining line, and detects the position in the Y-axis direction. Imaging device 21 as Y-axis sensor, the end surface 2c
The illuminating device 22 for illuminating the workpiece and the inclinations of the workpiece surfaces of the workpiece plate materials 2 and 3 are detected, and
The point image projection device 23 for detecting the undulating portions 2a and 3a.

【0035】上記撮像装置21は、図6において内周に
斜線を付して示した四角形状のワーク板材2,3のワー
ク面における第1観察領域24およびこの第1観察領域
24内に含まれるワーク板材2の端面2cを撮像する。
なお、この第1観察領域24のレーザビーム光1が照射
される加工点25寄りの端部領域26には強度の強い溶
接光(プラズマ光)が入射して反射されるので、上記撮
像装置21は、この端部領域26からの反射光のマスク
領域26としている。このマスク領域26からの反射光
をマスクするための構成については、後に図7とともに
説明する。
The image pickup device 21 is included in the first observation region 24 and the first observation region 24 on the work surfaces of the rectangular work plate members 2 and 3 shown by hatching the inner circumference in FIG. An image of the end surface 2c of the work plate member 2 is captured.
Since strong welding light (plasma light) is incident on and reflected by the end region 26 near the processing point 25 of the first observation region 24 where the laser beam light 1 is irradiated, the imaging device 21 is used. Are used as mask regions 26 for the reflected light from the end regions 26. The configuration for masking the reflected light from the mask region 26 will be described later with reference to FIG. 7.

【0036】上記撮像装置21は、その具体的な構成の
詳細を図4に示すように、上記第1観察領域24(図6
参照)を撮像するための結像レンズ27、この結像レン
ズ27の背後に配置された結像レンズ28、この結像レ
ンズ28の背後に配置されてそれにより結像したワーク
板材2の端面2cのエッジを含む上記第1観察領域24
の像が結像する光電変換面(撮像画面)を有し、この結
像した像に対応する画像信号を出力するCCDカメラ2
9およびこのCCDカメラ29に入射する溶接の加工点
25からの溶接光を減衰させるための2枚の干渉フィル
タ31,32を備える。
As shown in FIG. 4 for details of the specific structure of the image pickup device 21, the first observation region 24 (see FIG. 6).
Image forming lens 27 for picking up the image), an image forming lens 28 arranged behind this image forming lens 27, and an end surface 2c of the work plate material 2 arranged behind this image forming lens 28 and formed an image thereby. The first observation region 24 including the edge of
CCD camera 2 having a photoelectric conversion surface (imaging screen) on which the image of the image is formed and outputting an image signal corresponding to the formed image.
9 and two interference filters 31 and 32 for attenuating welding light from the welding processing point 25 incident on the CCD camera 29.

【0037】上記結像レンズ27,結像レンズ28は、
干渉フィルタ31,32および加工点25から入射する
赤外線をカットするための赤外カットフィルタ33とと
もに、一つのレンズ鏡胴34に組み込まれる。このレン
ズ鏡胴34は主鏡胴35の先端部に取り付けられる。こ
の主鏡胴35の後端部には上記CCDカメラ29が取り
付けられ、全体が一つの外装ケース36内に収容され
る。上記干渉フィルタ31,32は、レンズ鏡胴34内
にて結像レンズ27に関して第1観察領域24側に配置
されており、また、上記赤外線カットフィルタ33は、
レンズ鏡胴34内にて上記結像レンズ27,28に関し
てCCDカメラ29側に配置される。
The image forming lens 27 and the image forming lens 28 are
Together with the interference filters 31, 32 and the infrared cut filter 33 for cutting infrared rays incident from the processing point 25, they are incorporated in one lens barrel 34. The lens barrel 34 is attached to the tip of the main lens barrel 35. The CCD camera 29 is attached to the rear end portion of the main lens barrel 35, and the whole is housed in one outer case 36. The interference filters 31 and 32 are arranged in the lens barrel 34 on the first observation region 24 side with respect to the imaging lens 27, and the infrared cut filter 33 is
In the lens barrel 34, the imaging lenses 27 and 28 are arranged on the CCD camera 29 side.

【0038】上記結像レンズ27の光軸、結像レンズ2
8の光軸およびCCDカメラ29の軸が主鏡胴35の光
軸に合致するように、レンズ鏡胴34およびCCDカメ
ラ29が上記主鏡胴35に取り付けられる。以下、主鏡
胴35の上記光軸を撮像装置21の光軸37という。
Optical axis of the imaging lens 27, imaging lens 2
The lens barrel 34 and the CCD camera 29 are attached to the main lens barrel 35 so that the optical axis of 8 and the axis of the CCD camera 29 coincide with the optical axis of the main lens barrel 35. Hereinafter, the optical axis of the main lens barrel 35 will be referred to as the optical axis 37 of the imaging device 21.

【0039】撮像装置21は、その上記外装ケース36
にて、支持部材38(図1および図4参照)により、第
3アーム部15に固定される。このとき、撮像装置21
は、その上記光軸37が、図5に示すように、加工点2
5から距離d1だけ先行した第1観察領域24の中心点
39(図6参照)において立てたワーク板材2,3のワ
ーク表面の法線の方向を有して、あるいはX軸方向(加
工進行方向)に角度θ1傾斜して、第3アーム部15に
固定される。本実施例では、上記距離d1はたとえば6
mmに設定される。また、撮像装置21の光軸37を上
記角度θ1傾斜させる場合は、上記角度θ1はたとえば1
0度に設定される。
The image pickup device 21 has the outer case 36.
At, the support member 38 (see FIGS. 1 and 4) fixes the third arm portion 15. At this time, the imaging device 21
As shown in FIG. 5, the optical axis 37 of the
5 at a center point 39 (see FIG. 6) of the first observation region 24 that precedes the distance d 1 by 5 with the direction of the normal line of the work surfaces of the work plate materials 2 and 3 or in the X-axis direction (processing progress). and the angle theta 1 inclined in the direction), is fixed to the third arm portion 15. In this embodiment, the distance d 1 is, for example, 6
set to mm. Also, if the optical axis 37 of the imaging device 21 is the angle theta 1 inclined, the angle theta 1, for example 1
It is set to 0 degrees.

【0040】撮像装置21の上記外装ケース36には、
図4に示すように、レーザ溶接に伴って加工点25で発
生する金属蒸気から上記干渉フィルタ31,32を防護
するため、上記レンズ鏡胴34の前方部分に防護カバー
41を設けるとともに、具体的に図示しないが、上記外
装ケース36の前部にはドライエアー噴出装置を設けて
いる。このドライエアー噴出装置からは、防護カバー4
1の側方からこの防護カバー41の面に沿ってドライエ
アーを噴出し、防護カバー41に上記金属蒸気が蒸着す
るのを防止している。
In the outer case 36 of the image pickup device 21,
As shown in FIG. 4, in order to protect the interference filters 31 and 32 from the metal vapor generated at the processing point 25 due to the laser welding, a protection cover 41 is provided at the front part of the lens barrel 34, and a concrete cover is provided. Although not shown in the figure, a dry air blowing device is provided in the front part of the outer case 36. From this dry air blowing device, the protective cover 4
Dry air is jetted from the side of the protection cover 41 along the surface of the protection cover 41 to prevent the metal vapor from being deposited on the protection cover 41.

【0041】一方、ワーク板材2の端面2cを照明する
照明装置22は、ワーク板材2のワーク表面上を散乱光
による照明を行う。
On the other hand, the illumination device 22 for illuminating the end surface 2c of the work plate member 2 illuminates the work surface of the work plate member 2 with scattered light.

【0042】この照明装置22の2枚の上記照明レンズ
43,44のうち、ライトガイド46の上記一端と反対
側の照明レンズ43の前には、撮像装置21と同様に、
レーザ溶接に伴って加工点25で発生する金属蒸気から
上記照明レンズ43を防護するため、上記レンズケース
42の前方部分に防護カバー47を設けている。また、
具体的には図示しないが、上記レンズケース42の前部
に取り付けたドライエアー噴出装置により、防護カバー
47の側方から防護カバー47の面に沿ってドライエア
ーを噴出し、この防護カバー47に上記金属蒸気が蒸着
するのを防止している。
Of the two illumination lenses 43 and 44 of the illumination device 22, in front of the illumination lens 43 on the opposite side of the one end of the light guide 46, as in the image pickup device 21,
In order to protect the illumination lens 43 from the metal vapor generated at the processing point 25 due to the laser welding, a protection cover 47 is provided on the front part of the lens case 42. Also,
Although not specifically shown, dry air is blown from the side of the protective cover 47 along the surface of the protective cover 47 by the dry air blowing device attached to the front portion of the lens case 42, and the dry air is blown to the protective cover 47. The metal vapor is prevented from being deposited.

【0043】図6に示すように、上記照明装置22の照
明光軸48は、第1観察領域24の中心点39を含ん
で、レーザ光投射面Pに平行で、撮像装置21の上記光
軸37を含む面P1内に含まれるとともに、Z軸方向に
対して角度θ2の角度をなす。これにより、上記照明装
置6は、上記ワーク板材2の端面2cを斜め上方から照
明する。本実施例では、たとえばθ2=20度に設定さ
れる。このように、ワーク板材2の端面2cをその側方
斜め上方から照明すると、照明装置22のワーク板材
2,3のワーク表面における輝度変化の大きい鏡面反射
光が撮像装置21に入射することがなく、撮像装置21
には輝度の変化の少ない光が入射し、かつ、端面2cの
エッジを強調できる。
As shown in FIG. 6, the illumination optical axis 48 of the illumination device 22 includes the center point 39 of the first observation region 24, is parallel to the laser light projection plane P, and is the optical axis of the imaging device 21. It is included in the plane P 1 including 37 and forms an angle θ 2 with the Z-axis direction. Thereby, the illuminating device 6 illuminates the end surface 2c of the work plate member 2 from diagonally above. In this embodiment, for example, θ 2 = 20 degrees is set. In this way, when the end surface 2c of the work plate member 2 is illuminated obliquely from above in the lateral direction, the specular reflected light having a large change in brightness on the work surfaces of the work plate members 2 and 3 of the illumination device 22 does not enter the imaging device 21. , Imaging device 21
Light with a small change in brightness is incident on the edge of the edge, and the edge of the end face 2c can be emphasized.

【0044】上記照明装置22は、図1に示すように、
撮像装置21とともに支持部材38により、上記関係を
満すように、第3アーム部15に取り付けられて支持さ
れる。
The illumination device 22 is, as shown in FIG.
The support member 38 together with the imaging device 21 is attached to and supported by the third arm portion 15 so as to satisfy the above relationship.

【0045】点像投映装置23は、図4に示すように、
2つのスポット光源として第1および第2の半導体レー
ザ51a,51bを備える(図4では、半導体レーザ5
1bはあらわれていない。)。これら第1および第2の
半導体レーザ51a,51bのうち、第1の半導体レー
ザ51aは、図6に示すように、その投射光軸52aが
撮像装置21の光軸37を含む上記面P1内にて、Z軸
方向に対して角度θ3傾斜した投射光軸52aを有し、
上記第1観察領域24の中心点39から距離d2の位置
にレーザ光を投射する。本実施例では、上記角度θ3
30度に設定され、また上記距離d2は4mmに設定さ
れる。
The point image projection device 23, as shown in FIG.
First and second semiconductor lasers 51a and 51b are provided as two spot light sources (in FIG. 4, semiconductor laser 5
1b is not shown. ). Of the first and second semiconductor lasers 51a and 51b, the first semiconductor laser 51a has a projection optical axis 52a within the plane P 1 including the optical axis 37 of the imaging device 21, as shown in FIG. Has a projection optical axis 52a inclined by an angle θ 3 with respect to the Z-axis direction,
Laser light is projected at a position at a distance d 2 from the center point 39 of the first observation region 24. In this embodiment, the angle θ 3 is set to 30 degrees and the distance d 2 is set to 4 mm.

【0046】点像投映装置23の第2の半導体レーザ5
1bは、その投射光軸52bが上記面P1と平行な面P2
内にある。すなわち、第2の半導体レーザ51bは、第
1の半導体レーザ51aのレーザ光の投射位置から加工
点25と反対側に距離d3だけ、第1の半導体レーザ5
1aのレーザ光の上記投射光軸52aを平行移動した投
射光軸52bを有する。
Second semiconductor laser 5 of point image projection device 23
1b, the projection optical axis 52b is the surface P 1 parallel to the plane P 2
It is inside. That is, the second semiconductor laser 51b is moved from the projection position of the laser light of the first semiconductor laser 51a to the side opposite to the processing point 25 by the distance d 3 and the first semiconductor laser 5b is moved.
It has a projection optical axis 52b obtained by moving the above-mentioned projection optical axis 52a of the laser beam 1a in parallel.

【0047】第1の半導体レーザ51aからのレーザ光
および第2の半導体レーザ51bからのレーザ光は、図
8に示すように、ワーク板材2のワーク表面に対する加
工用レーザノズル17のZ軸方向の距離が規定の値を有
しているときは、ワーク板材2,3のワーク表面の第1
観察領域24の中心点39を通るX軸から、所定の距離
2離れた投射位置54aおよび54bに投射される。
これら投射位置54aおよび54bは、次に説明するよ
うに、ワーク板材2,3のワーク表面と加工用レーザノ
ズル17との間の距離並びにワーク板材2,3のワーク
表面の傾きを検出するために設定された四角形状の第2
観察領域53内にある。
As shown in FIG. 8, the laser light from the first semiconductor laser 51a and the laser light from the second semiconductor laser 51b are in the Z-axis direction of the processing laser nozzle 17 with respect to the work surface of the work plate 2. When the distance has a specified value, the first of the work surfaces of the work plate materials 2 and 3
From the X-axis passing through the center point 39 of the observation region 24, it is projected to a predetermined distance d 2 apart projection position 54a and 54b.
These projection positions 54a and 54b are used to detect the distance between the work surfaces of the work plate members 2 and 3 and the processing laser nozzle 17 and the inclination of the work surface of the work plate members 2 and 3 as described below. Second set square shape
It is in the observation area 53.

【0048】上記点像投映装置23は、その第1の半導
体レーザ51aの投射光軸52aおよび第2の半導体レ
ーザ51bの投射光軸52bが上記のように傾斜してい
るので、トラッキングセンサ18(図1参照)がワーク
板材2,3の起伏部(2a,3a)にさしかかると、こ
のワーク表面における上記点像投映装置23の第1の半
導体レーザ51aおよび第2の半導体レーザ51bのレ
ーザ光の投射位置が変化する。したがって、第1の半導
体レーザ51aの投射位置Z1を検出することにより、
上記ワーク表面と加工用レーザノズル17との間の距離
を検出することができ、また、第1の半導体レーザ51
aの投射位置に対する第2の半導体レーザ51bの投射
位置の変化(Z2−Z1)を検出することにより、上記ワ
ーク板材2,3のワーク表面のX軸方向の傾きが検出さ
れることになる。
In the point image projection device 23, since the projection optical axis 52a of the first semiconductor laser 51a and the projection optical axis 52b of the second semiconductor laser 51b are inclined as described above, the tracking sensor 18 ( (See FIG. 1) reaches the undulations (2a, 3a) of the work plate members 2, 3, the laser light of the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51b of the point image projection device 23 on the work surface is changed. The projection position changes. Therefore, by detecting the projection position Z 1 of the first semiconductor laser 51a,
The distance between the work surface and the processing laser nozzle 17 can be detected, and the first semiconductor laser 51 can be detected.
by detecting a change in the projection position of the second semiconductor laser 51b with respect to the projection position of a (Z 2 -Z 1), that the X-axis direction of the inclination of the work surface of the work sheet 2 is detected Become.

【0049】図4に示すように、上記点像投映装置23
の第1の半導体レーザ51aおよび第2の半導体レーザ
51bの前部にはいずれも、撮像装置21と同様に、レ
ーザ溶接に伴って加工点25で発生する金属蒸気から上
記第1および第2の半導体レーザ51a,51bを防護
するため、前方部分に防護カバー55を設けている。ま
た、具体的には図示しないが、上記点像投映装置23の
前部に取り付けたドライエアー噴出装置により、防護カ
バー55の側方から防護カバー55の面に沿ってドライ
エアーを噴出し、防護カバー55に上記金属蒸気が蒸着
するのを防止している。
As shown in FIG. 4, the point image projection device 23 is used.
Both the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51b in front of the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51b are similar to the imaging device 21 in that the first and second metal vapor generated from the metal vapor generated at the processing point 25 accompanying the laser welding. In order to protect the semiconductor lasers 51a and 51b, a protection cover 55 is provided in the front part. Although not specifically shown, the dry air blowing device attached to the front portion of the point image projection device 23 blows dry air from the side of the protective cover 55 along the surface of the protective cover 55 to protect it. The metal vapor is prevented from being deposited on the cover 55.

【0050】上記点像投映装置23は、図4に示すよう
に、その投射光軸52aおよび52bが上記関係を有し
て、外装ケース57に設けられた取付部材58により、
撮像装置21の外装ケース36に固定される。
As shown in FIG. 4, the point image projection device 23 has the projection optical axes 52a and 52b having the above-mentioned relationship, and the mounting member 58 provided on the outer case 57 allows
It is fixed to the outer case 36 of the imaging device 21.

【0051】上記点像投映装置23の上記第1の半導体
レーザ51aおよび第2の半導体レーザ51bから出射
した光が投射される第2観察領域53の像は、図8に示
すように、撮像装置21のCCDカメラ29の光電変換
面61における第1観察領域24の像が投映される投映
領域62のうち、第1観察領域24のマスク領域26に
相当するマスク相当領域63に、以下に説明する点像合
成光学系により、合成される。
As shown in FIG. 8, the image of the second observation region 53 on which the light emitted from the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51b of the point image projection device 23 is projected is as shown in FIG. Of the projection area 62 on which the image of the first observation area 24 is projected on the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29 of No. 21, a mask corresponding area 63 corresponding to the mask area 26 of the first observation area 24 will be described below. It is combined by the point image combining optical system.

【0052】上記図7は、撮像装置21における光軸3
7、第1観察領域24の中心点39からCCDカメラ2
9の光電変換面61に至る光路64、マスク領域26か
らCCDカメラ29の光電変換面61のマスク相当領域
63に至る光路65および上記点像合成光学系の光路6
6a,66bを示している。
FIG. 7 shows the optical axis 3 in the image pickup device 21.
7. From the center point 39 of the first observation area 24 to the CCD camera 2
9, the optical path 64 to the photoelectric conversion surface 61, the optical path 65 from the mask area 26 to the mask equivalent area 63 of the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29, and the optical path 6 of the point image combining optical system.
6a and 66b are shown.

【0053】上記第1観察領域24の中心点39からの
光は、上記光路64に沿い、図4において説明した干渉
フィルタ31,32、結像レンズ27,28等を透過
し、第1の絞り部材67の絞り穴68を通過したのち、
第2の絞り部材69の絞り穴71を通過し、CCDカメ
ラ29の光電変換面61における上記第1観察領域24
の像の投映領域62に入射する。
The light from the center point 39 of the first observation area 24 is transmitted along the optical path 64 through the interference filters 31 and 32, the imaging lenses 27 and 28 described in FIG. 4, and the first diaphragm. After passing through the aperture 68 of the member 67,
The first observation region 24 on the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29 passes through the aperture 71 of the second aperture member 69.
Is incident on the projection area 62 of the image.

【0054】これに対し、上記第1観察領域24の加工
点25寄りのマスク領域26からの光は、上記光路65
に沿い、干渉フィルタ31,32、結像レンズ27,2
8等を透過したのち、第1の絞り部材67の絞り穴68
は通過するが、第2の絞り部材69により遮断され、C
CDカメラ29の光電変換面61には入射しない。
On the other hand, the light from the mask area 26 near the processing point 25 of the first observation area 24 is transmitted through the optical path 65.
Along with the interference filters 31, 32, the imaging lenses 27, 2
8 and the like, and then the aperture hole 68 of the first aperture member 67.
Passes, but is blocked by the second diaphragm member 69, and C
It does not enter the photoelectric conversion surface 61 of the CD camera 29.

【0055】一方、第1の半導体レーザ51aおよび第
2の半導体レーザ51bからのレーザ光のワーク板材2
のワーク表面からの各反射光はいずれも、光路66a,
66bに沿い、干渉フィルタ31,32、結像レンズ2
7,28等を透過したあと、第1の絞り部材67に設け
たウエッジプリズム72を透過し、さらに、第2の絞り
部材69に設けたいま一つのウエッジプリズム73を透
過して、CCDカメラ29の光電変換面61における上
記マスク相当領域63に入射する。
On the other hand, the work plate member 2 of the laser light from the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51b.
Each reflected light from the work surface of the optical path 66a,
66b, along with the interference filters 31 and 32, the imaging lens 2
After passing through 7, 28, etc., the wedge prism 72 provided on the first diaphragm member 67 is transmitted, and further another wedge prism 73 provided on the second diaphragm member 69 is transmitted, so that the CCD camera 29 The light is incident on the mask-corresponding region 63 on the photoelectric conversion surface 61.

【0056】これにより、上記CCDカメラ29の光電
変換面61上には、マスク領域26を除く第1観察領域
24内の像と第2観察領域53内の像が形成され、CC
Dカメラ29からは、これら第1観察領域24内の像と
第2観察領域53内の像とが合成された1つの画像信号
が出力する。したがって、CCDカメラ29の光電変換
面61から出力する画像信号の1フレームの時間(33
ms)内に、溶接すべきワーク板材2の端面2cのY軸
方向の位置情報およびワーク板材2,3のZ軸方向の情
報並びにワーク板材2,3の起伏部2a,3aの情報が
得られることになり、画像情報処理の負担が軽減される
とともに、画像情報処理時間が短くなる。
As a result, an image in the first observation region 24 and an image in the second observation region 53 excluding the mask region 26 is formed on the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29, and CC
The D camera 29 outputs one image signal in which the image in the first observation area 24 and the image in the second observation area 53 are combined. Therefore, the time of one frame of the image signal output from the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29 (33
ms), position information in the Y-axis direction of the end surface 2c of the work plate material 2 to be welded, information in the Z-axis direction of the work plate materials 2 and 3 and information on the undulations 2a and 3a of the work plate materials 2 and 3 are obtained. Therefore, the image information processing load is reduced and the image information processing time is shortened.

【0057】上記のように、画像情報処理時間が短いこ
とは、ワーク板材2,3を高速に溶接する、レーザ溶接
の場合に特に有利である。たとえば、溶接速度が5m/
min,3.0m/min,2.0m/min,1.5
m/minおよび1.0m/minでは、CCDカメラ
29の1フレームの時間(33ms)内に、溶接がそれ
ぞれ2.78mm,1.67mm,1.11mm,0.
83mmおよび0.56mm進行することになる。した
がって、本実施例では、溶接速度が5m/minであっ
ても、2.78mm間隔でワーク板材2の端面2cの位
置をサンプリングすることができることになる。
As described above, the short image information processing time is particularly advantageous in the case of laser welding, in which the work plate materials 2 and 3 are welded at high speed. For example, the welding speed is 5m /
min, 3.0 m / min, 2.0 m / min, 1.5
At m / min and 1.0 m / min, the welding was 2.78 mm, 1.67 mm, 1.11 mm, 0.
It will travel 83 mm and 0.56 mm. Therefore, in this embodiment, even if the welding speed is 5 m / min, the position of the end surface 2c of the work plate member 2 can be sampled at intervals of 2.78 mm.

【0058】上記CCDカメラ29の光電変換面61に
は、図8に示すように、マスク相当領域63とともに、
幅がa1の第1画像処理エリア74およびこの第1画像
処理エリア74から距離f1をおいて幅がa2の第2画像
処理エリア75が設定されている。上記光電変換面61
の中心線Xiが第1観察領域24の中心線であるX軸に
対応する。
On the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29, as shown in FIG.
A first image processing area 74 having a width of a 1 and a second image processing area 75 having a width of a 2 at a distance f 1 from the first image processing area 74 are set. The photoelectric conversion surface 61
The center line Xi corresponds to the X axis that is the center line of the first observation region 24.

【0059】ワーク板材2,3の端面2cの位置のY軸
方向の位置は、たとえば第1画像処理エリア74のマス
ク相当領域63側の辺と上記中心線Xiとの交点と、上
記端面2cの像2ciと上記辺との交点との間の距離Y
1を検出することにより検出され、また、上記端面2c
のY軸方向に対する傾きは、第2画像処理エリア75の
マスク相当領域63側の辺と上記中心線Xiとの交点
と、上記端面2cの像2ciと上記辺との交点との間の
距離Y2と上記距離Y1との差(Y2−Y1)から検出され
る。
The positions of the end faces 2c of the work plate members 2 and 3 in the Y-axis direction are, for example, the intersections of the sides of the first image processing area 74 on the mask equivalent region 63 side and the center line Xi, and the end faces 2c. Distance Y between image 2ci and the intersection of the above side
The end face 2c is detected by detecting 1.
The inclination with respect to the Y-axis direction is the distance Y between the intersection of the side of the second image processing area 75 on the mask equivalent region 63 side and the center line Xi and the intersection of the image 2ci of the end face 2c and the side. detected from 2 and the difference between the distance Y 1 (Y 2 -Y 1) .

【0060】また、CCDカメラ29の光電変換面61
のマスク相当領域63には、幅がb1の第3画像処理エ
リア76およびこの第3画像処理エリア76から距離f
2をおいて幅がb2の第4画像処理エリア77が設定され
ている。
Further, the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29
In the mask-corresponding region 63, the third image processing area 76 having a width b 1 and the distance f from the third image processing area 76
A fourth image processing area 77 having a width of b 2 apart from 2 is set.

【0061】ワーク板材2の加工点25のZ軸方向の位
置は、たとえば点像投映装置23の第1の半導体レーザ
51aから投射され、ワーク板材2のワーク表面からの
反射によりCCDカメラ29の光電変換面61のマスク
相当領域63の上記第3画像処理エリア76に投映され
る点像78の上記中心線Xiからの距離Z1を検出する
ことにより検出される。
The position of the processing point 25 on the work plate 2 in the Z-axis direction is projected from, for example, the first semiconductor laser 51a of the point image projection device 23, and is reflected by the work surface of the work plate 2 to cause photoelectric conversion of the CCD camera 29. This is detected by detecting the distance Z 1 from the center line Xi of the point image 78 projected on the third image processing area 76 of the mask-equivalent region 63 of the conversion surface 61.

【0062】また、ワーク板材2,3のワーク表面のX
軸方向の傾斜は、CCDカメラ29の光電変換面61の
マスク相当領域63の上記第4画像処理エリア77に投
映される点像79の上記中心線Xiからの距離Z2の上
記距離Z1に対する変化量(Z2−Z1)を検出すること
により検出される。
Further, X on the work surface of the work plate materials 2 and 3
The inclination in the axial direction is relative to the distance Z 1 of the distance Z 2 from the center line Xi of the point image 79 projected on the fourth image processing area 77 of the mask equivalent region 63 of the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29. It is detected by detecting the amount of change (Z 2 −Z 1 ).

【0063】以上に説明した構成を有するトラッキング
センサ18は、図9に示すように、その駆動制御部81
とともにセンサユニット91を構成する。このセンサユ
ニット91の駆動制御部81は、照明装置22、撮像装
置21や点像投映装置23等への駆動電源の供給および
撮像装置21の撮像の制御等を行う。
As shown in FIG. 9, the tracking sensor 18 having the structure described above has its drive control section 81.
Together with this, the sensor unit 91 is configured. The drive controller 81 of the sensor unit 91 supplies drive power to the illumination device 22, the imaging device 21, the point image projection device 23, and controls the imaging of the imaging device 21.

【0064】トラッキングセンサ部18の撮像装置21
から出力する画像信号は、画像処理部92の前処理部8
3に入力される。この前処理部83は、上記撮像装置2
1から入力する画像信号からのノイズ成分の除去等、ワ
ーク板材2,3の端面2cの像2ciを確実に検出する
ための前処理を行う。
Imaging device 21 of tracking sensor unit 18
The image signal output from the preprocessing unit 8 of the image processing unit 92.
Input to 3. The pre-processing unit 83 uses the image pickup device 2
Pre-processing for surely detecting the image 2ci of the end surface 2c of the work plate materials 2 and 3 is performed, such as removal of noise components from the image signal input from 1.

【0065】上記前処理部83にて前処理された画像信
号は、検出位置演算部84に入力する。この検出位置演
算装置84は、必要な画像処理アルゴリズムを記憶した
メモリ(図示せず。)を有し、この画像処理アルゴリズ
ムに基づいて、前処理された上記画像信号を処理し、図
8において説明した距離情報Y1,Y2,Z1および(Z2
−Z1)の値を演算する。
The image signal pre-processed by the pre-processing unit 83 is input to the detection position calculation unit 84. The detection position calculation device 84 has a memory (not shown) that stores a necessary image processing algorithm, processes the preprocessed image signal based on the image processing algorithm, and will be described with reference to FIG. Distance information Y 1 , Y 2 , Z 1 and (Z 2
-Z 1 ) value is calculated.

【0066】上記画像処理部92と溶接ロボットのロボ
ット制御部87との間には、制御インタフェース部93
が設けられる。この制御インタフェース部93は、補正
量算出部85およびパルス換算部86からなる。
A control interface section 93 is provided between the image processing section 92 and the robot control section 87 of the welding robot.
Is provided. The control interface unit 93 includes a correction amount calculation unit 85 and a pulse conversion unit 86.

【0067】上記補正量算出部85は、画像処理部92
の上記検出位置演算部84から入力する上記距離情報Y
1,Y2,Z1および(Z2−Z1)に基づいて、ワーク板
材2の溶接すべき端面2cの位置に対する加工用レーザ
ノズル17のY軸方向のずれ(横ずれ)の補正量、すな
わちアーム支持部12(図2参照)のY軸方向のずれの
補正量(以下、アーム支持部横ずれ補正量という。)、
上記端面2cに対する溶接加工の加工進行方向の傾きの
補正量、すなわち上記端面2cに対する第1アーム部1
3(図2参照)の回転角の補正量(以下、第1アーム部
回転角補正量という。)、ワーク板材2のワーク表面に
対する加工用レーザノズル17のZ軸方向のづれ(縦ず
れ)の補正量、すなわちアーム支持部12(図2参照)
のZ軸方向のずれの補正量(以下、アーム支持部縦ずれ
補正量という。)、およびワーク表面の上記傾斜に基づ
いて回転するレーザ光投射面P内に、図3の(イ)ない
し(リ)に示すように、常に第3アーム部15の軸15
aが保持されるようにするため、ワーク板材2のワーク
表面の傾斜に基づく第2アーム部14の回転角の補正量
(以下、第2アーム部回転角補正量という。)を算出す
る。
The correction amount calculation section 85 includes an image processing section 92.
The distance information Y input from the detected position calculation unit 84 of
1, based on Y 2, Z 1 and (Z 2 -Z 1), the correction amount in the Y-axis direction deviation of the processing laser nozzle 17 relative to the position of the end surface 2c to be welded of the work plate 2 (lateral), that is A correction amount of the displacement of the arm support portion 12 (see FIG. 2) in the Y-axis direction (hereinafter referred to as an arm support portion lateral displacement correction amount),
A correction amount of the inclination of the welding process with respect to the end surface 2c in the working direction, that is, the first arm portion 1 with respect to the end surface 2c.
3 (see FIG. 2) of the rotation angle correction amount (hereinafter referred to as the first arm portion rotation angle correction amount), and the deviation (vertical deviation) of the machining laser nozzle 17 with respect to the work surface of the work plate 2 in the Z-axis direction. Correction amount, that is, arm support 12 (see FIG. 2)
3 (a) to (a) in FIG. 3 on the laser light projection plane P that rotates based on the correction amount of the deviation in the Z-axis direction (hereinafter referred to as the arm support portion vertical deviation correction amount) and the inclination of the work surface. As shown in (i), the shaft 15 of the third arm portion 15 is always
In order to hold a, the correction amount of the rotation angle of the second arm portion 14 based on the inclination of the work surface of the work plate material 2 (hereinafter referred to as the second arm portion rotation angle correction amount) is calculated.

【0068】補正量算出部85において算出された、上
記アーム支持部横ずれ補正量、第1アーム部回転角補正
量、アーム支持部縦ずれ補正量および第2アーム部回転
角補正量は、パルス換算部86にてたとえばパルス数に
それぞれ換算され、ロボット制御部87に出力される。
The arm support lateral deviation correction amount, the first arm rotation angle correction amount, the arm support vertical deviation correction amount, and the second arm rotation angle correction amount calculated by the correction amount calculation unit 85 are converted into pulses. For example, the number of pulses is converted by the unit 86 and output to the robot control unit 87.

【0069】上記ロボット制御部87は、制御インター
フェース部93のパルス換算部86から入力するパルス
数に換算された上記アーム支持部横ずれ補正量、アーム
支持部縦ずれ補正量、第1アーム部回転角補正量および
第2アーム部回転角補正量に応じて、上記アーム支持部
12のY軸方向位置およびZ軸方向位置、第1アーム部
13の軸13aのまわりの回転および第2アーム部14
の軸14aのまわりの回転を制御する。
The robot control section 87 converts the arm support section lateral deviation correction amount, the arm support section vertical deviation correction quantity, and the first arm section rotation angle converted into the number of pulses input from the pulse conversion section 86 of the control interface section 93. Depending on the correction amount and the second arm portion rotation angle correction amount, the Y-axis direction position and the Z-axis direction position of the arm support portion 12, the rotation of the first arm portion 13 around the axis 13a, and the second arm portion 14 are obtained.
Control the rotation about the axis 14a.

【0070】これにより、図1の溶接ロボットの加工用
レーザノズル17が、図3の(イ)に示す位置から図3
の(ロ)で示すワーク板材2,3の起伏部2a,3aに
さしかかると(図3では、説明の都合上、ロボットアー
ムがX軸方向へ移動している如くに図示されてい
る。)、上記距離情報Z1および(Z2−Z1)が変化す
るので、上記距離情報Z1に応じてアーム支持部12が
Z軸方向へ変位する一方、上記距離情報(Z2−Z1)に
応じて第2アーム部14がその軸14aのまわりに回動
し、図3の(ロ)に示すように、第3アーム部15はそ
の軸15aが常にレーザ光投射面P内に配置され、加工
用レーザノズル17がワーク板材2の端面2cに入射角
θ4で入射するように、ロボット制御部87により制御
されることになる。
As a result, the processing laser nozzle 17 of the welding robot shown in FIG. 1 moves from the position shown in FIG.
When approaching the undulating portions 2a and 3a of the work plate members 2 and 3 indicated by (B) (in FIG. 3, for convenience of description, the robot arm is shown as moving in the X-axis direction). Since the distance information Z 1 and (Z 2 −Z 1 ) change, the arm support 12 is displaced in the Z-axis direction according to the distance information Z 1 , while the distance information (Z 2 −Z 1 ) changes. Accordingly, the second arm portion 14 rotates around its axis 14a, and as shown in FIG. 3B, the axis 15a of the third arm portion 15 is always arranged in the laser beam projection plane P. The robot controller 87 controls the machining laser nozzle 17 so that the machining laser nozzle 17 is incident on the end surface 2c of the work plate member 2 at an incident angle θ 4 .

【0071】上記加工用レーザノズル17が、ワーク板
材2,3の起伏部2a,3aにある間は、上記距離情報
1および(Z2−Z1)は連続して変化し、それに応じ
て、アーム支持部12がZ軸方向へ連続的に変位する一
方、第2アーム部14がその軸14aのまわりに連続的
に回動し、図3の(ロ)ないし(チ)に示すように、第
3アーム部15はその軸15aが常にレーザ光投射面P
内に配置され、加工用レーザノズル17がワーク板材2
の端面2cに入射角θ4で入射するように、ロボット制
御部87により制御されることになる。
The distance information Z 1 and (Z 2 -Z 1 ) continuously change while the processing laser nozzle 17 is in the undulating portions 2a and 3a of the work plate materials 2 and 3, and accordingly, the distance information Z 1 and (Z 2 -Z 1 ) change accordingly. , The arm support portion 12 is continuously displaced in the Z-axis direction, while the second arm portion 14 is continuously rotated around its axis 14a, as shown in (b) to (h) of FIG. , The axis 15a of the third arm portion 15 is always the laser beam projection surface P.
The laser nozzle 17 for processing is placed inside the work plate 2
The robot controller 87 controls so that the light is incident on the end surface 2c at the incident angle θ 4 .

【0072】上記加工用レーザノズル17が、ワーク板
材2,3の起伏部2a,3aから平坦部2d,3dに達
すると、上記距離情報Z1および(Z2−Z1)の変化は
ほぼ零となるが、この場合も、上記距離情報Z1および
(Z2−Z1)により、アーム支持部12のZ軸方向の位
置および第2アーム部14の軸14aのまわりの回転角
がそれぞれ制御され、図3の(リ)に示すように、第3
アーム部15がその軸15aが常にレーザ光投射面P内
に配置され、加工用レーザノズル17がワーク板材2の
端面2cに入射角θ4で入射するように、ロボット制御
部87により制御される。
When the processing laser nozzle 17 reaches the flat portions 2d, 3d from the undulating portions 2a, 3a of the work plate members 2, 3, the change in the distance information Z 1 and (Z 2 -Z 1 ) is almost zero. However, also in this case, the distance information Z 1 and (Z 2 −Z 1 ) control the position of the arm support 12 in the Z-axis direction and the rotation angle of the second arm 14 around the axis 14a. Then, as shown in (i) of FIG.
The robot controller 87 controls the arm 15 such that its axis 15a is always arranged in the laser beam projection plane P, and the processing laser nozzle 17 is incident on the end surface 2c of the work plate 2 at the incident angle θ 4. .

【0073】なお、以上に説明した図3の(イ)ないし
(リ)の過程において、第1アーム部13の軸13aの
まわりの矢印A11で示す回転角度の制御は、たとえば次
のように行われる。すなわち、図3の(イ)が一つのワ
ーク板材2の溶接の初期位置であるとすると、この初期
位置における上記距離情報(Y2−Y1)に基づいて、第
1アーム部13のその軸13aのまわりの初期位置を設
定しておけば、第3アーム部15がその軸15aが、す
でに述べたように、第2アーム部14の軸14aに斜交
して第2アーム部14に固定され、図6に示すように、
レーザ光1が一つの上記ワーク板材2のX軸方向に沿う
端面2cへの入射角度θ=45度(この角度θもし
くは90°−θは、必要により零度から90度の間の
任意の値、たとえば60度を取ることができる。)の方
向を有しているので、一つの上記ワーク板材2について
第1アーム部13の軸13aのまわりの矢印A11で示す
回転角度の制御は不要である。これにより、各ワーク板
材2について、上記第1アーム部13の回転位置を一定
の初期値に固定することができる。
In the process of (a) to (i) of FIG. 3 described above, the control of the rotation angle indicated by the arrow A 11 around the shaft 13a of the first arm portion 13 is performed as follows, for example. Done. That is, assuming that (a) in FIG. 3 is the initial position for welding one work plate member 2, based on the distance information (Y 2 −Y 1 ) at this initial position, the axis of the first arm unit 13 is changed. If the initial position around 13a is set, the shaft 15a of the third arm portion 15 is fixed to the second arm portion 14 obliquely to the shaft 14a of the second arm portion 14 as described above. And as shown in FIG.
Incident angle θ 4 = 45 degrees of the laser beam 1 on one end face 2c of the above work plate material 2 along the X-axis direction (this angle θ 4 or 90 ° −θ 4 is arbitrary between 0 degree and 90 degrees if necessary. Value of, for example, 60 degrees.), The rotation angle of the one work plate 2 around the axis 13a of the first arm 13 indicated by arrow A 11 can be controlled. It is unnecessary. As a result, the rotation position of the first arm portion 13 can be fixed to a constant initial value for each work plate member 2.

【0074】上記のことから、本実施例では、高々、ア
ーム支持部12の2次元の制御に第2アーム部14の軸
14aのまわりの回転角の制御を加えた非常に簡単な制
御(いわゆる2.5次元制御)により、第2アーム部1
4の軸14aおよび第3アーム部15の軸15aを常に
レーザ光投射面P内に保持し、加工用レーザノズル17
をワーク板材2の端面2cのトラッキングを行わせると
ともに、レーザ光1をワーク板材2のX軸方向に沿う端
面2cへ上記入射角度θで投射し、上記ワーク板材2
をそれに溶接部3bが重ねられたいま一つのワーク板材
3に溶接することができる。
From the above, in the present embodiment, at most, two-dimensional control of the arm support portion 12 and control of the rotation angle of the second arm portion 14 around the shaft 14a are added at a very simple control (so-called). The second arm unit 1 by the 2.5-dimensional control)
The shaft 14a of No. 4 and the shaft 15a of the third arm portion 15 are always held in the laser beam projection surface P, and the processing laser nozzle 17
While tracking the end surface 2c of the work plate member 2, the laser beam 1 is projected onto the end face 2c of the work plate member 2 along the X-axis direction at the incident angle θ 4 , and the work plate member 2 is projected.
Can be welded to another workpiece plate 3 having the welded portion 3b superposed thereon.

【0075】これに対して、図11において説明したス
イングアーム型ヘッド4を有する従来の溶接ロボットで
は、既に述べたように、X軸,Y軸,Z軸,第1アーム
部6の軸6a,第2アーム部7の軸7aおよび第3アー
ム部8の軸8aの合計6軸の制御が必要である。
On the other hand, in the conventional welding robot having the swing arm type head 4 described with reference to FIG. 11, as described above, the X axis, the Y axis, the Z axis, the axis 6a of the first arm portion 6, It is necessary to control a total of 6 axes of the shaft 7a of the second arm portion 7 and the shaft 8a of the third arm portion 8.

【0076】加えて、上記従来の溶接ロボットでは、第
1アーム部6の軸6aと第2アーム部7の軸7aが直角
に接続され、かつ、第2アーム部7の軸7aと第3アー
ム部8の軸8aが直角に接続されているので、図12の
(イ)ないし(リ)からも分かるように、レーザ光投射
面P内でワーク板材2の端面2aにたとえば45度の角
度でレーザ光1を入射させるためには、上記第1アーム
部6の矢印Aで示す回転と第2アーム部7の矢印A
で示す回転とを組み合わせる、すなわち両者を複合して
同時に制御する必要がある。
In addition, in the above-mentioned conventional welding robot, the shaft 6a of the first arm portion 6 and the shaft 7a of the second arm portion 7 are connected at a right angle, and the shaft 7a of the second arm portion 7 and the third arm portion are connected. Since the axis 8a of the portion 8 is connected at a right angle, as can be seen from (a) to (i) of FIG. 12, the end surface 2a of the work plate member 2 in the laser beam projection plane P is at an angle of, for example, 45 degrees. In order to make the laser beam 1 incident, the rotation of the first arm portion 6 indicated by the arrow A 1 and the rotation of the second arm portion 7 indicated by the arrow A 2 are performed.
It is necessary to combine with the rotation shown in (1), that is, to combine both and control them simultaneously.

【0077】さらに、加工用レーザノズル1とワーク板
材2の端面2cとの距離を一定に制御する必要があり、
この制御のためには、上記第1アーム部6および第2ア
ーム部7の上記複合した同時の制御に加えて、アーム支
持部5をX軸,Y軸およびZ軸方向の同時の複合した制
御も必要になる。
Further, it is necessary to control the distance between the processing laser nozzle 1 and the end surface 2c of the work plate 2 to be constant.
For this control, in addition to the combined simultaneous control of the first arm section 6 and the second arm section 7, the arm support section 5 is controlled simultaneously in the X-axis, Y-axis and Z-axis directions. Will also be needed.

【0078】以上のことから、図11において説明した
スイングアーム型ヘッド4を有する従来の溶接ロボット
を使用した場合には、6軸の制御に加えて、これら軸の
複合した制御が必要であり、非常に複雑な軸制御が必要
となるが、これに対して、上記実施例のものでは、上記
したように、高々、アーム支持部12のY軸方向の制御
およびZ軸方向の制御に、第2アーム部14の軸14a
のまわりの回転角度の制御を加えた、2.5次元制御に
より、起伏部2a,3aを有するワーク板材2,3を、
連続して自動溶接することができるものであるから、本
発明は、産業上極めて有用である。
From the above, when the conventional welding robot having the swing arm type head 4 described in FIG. 11 is used, in addition to the control of 6 axes, combined control of these axes is required. Although extremely complicated axis control is required, in contrast to this, in the above-mentioned embodiment, as described above, the first and second control of the arm support portion 12 in the Y-axis direction and the Z-axis direction are at most important. 2 axis 14a of arm 14
The work plate materials 2 and 3 having the undulations 2a and 3a are subjected to the 2.5-dimensional control including the control of the rotation angle around the
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is extremely useful industrially because it can be continuously and automatically welded.

【0079】上記実施例では、点像投映装置23は、第
1の半導体レーザ51aおよび第2の半導体レーザ51
bを備えて、距離情報Zおよび(Z−Z)を得て
いるが、上記第1の半導体レーザ51aおよび第2の半
導体レーザ51bに代えて、具体的には図示しないが、
スリット光源を用いることもできる。
In the above-described embodiment, the point image projection device 23 includes the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51.
Although the distance information Z 1 and (Z 2 −Z 1 ) are obtained by using b, the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51b are not specifically shown, but instead of the first semiconductor laser 51a and the second semiconductor laser 51b.
A slit light source can also be used.

【0080】すなわち、上記スリット光源から、撮像装
置21の光軸37に対して傾斜した方向からX軸方向に
伸びるスリット光を観察点の近傍に投射し、このスリッ
ト光源から出射した光のワーク表面からの反射光を受け
て上記スリット光源のスリット像をCCDカメラ29の
光電変換面61の一部に光学的に合成し、このCCDカ
メラ29の光電変換面61のマスク相当領域63の第3
画像処理エリア76および第4画像処理エリア37にお
ける上記スリット像中心線Xiからの距離ZおよびZ
を検出することにより、これら距離ZおよびZ
らワーク表面と加工用レーザノズル17との間のZ軸方
向の距離情報および上記ワーク板材2,3のワーク表面
の傾きの情報を得ることができる。
That is, from the slit light source, slit light extending in the X-axis direction from the direction inclined with respect to the optical axis 37 of the image pickup device 21 is projected in the vicinity of the observation point, and the work surface of the light emitted from this slit light source. The slit image of the slit light source is optically combined with a part of the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29 by receiving reflected light from the CCD camera 29, and the third image of the mask-corresponding area 63 of the photoelectric conversion surface 61 of the CCD camera 29.
Distances Z 1 and Z from the slit image center line Xi in the image processing area 76 and the fourth image processing area 37
By detecting 2 , the distance information in the Z-axis direction between the work surface and the processing laser nozzle 17 and the work surface inclination information of the work plate materials 2 and 3 can be obtained from these distances Z 1 and Z 2. You can

【0081】このようにスリット光源を採用すれば、第
1および第2の2つの半導体レーザ51a,51bを使
用するものに比較して、上記距離情報Zおよび(Z
−Z)の検出手段の構成が簡単になり、トラッキング
センサのコストも削減される。
If the slit light source is adopted as described above, the distance information Z 1 and (Z 2) can be obtained as compared with the case using the first and second two semiconductor lasers 51a and 51b.
The structure of the -Z 1 ) detection means is simplified, and the cost of the tracking sensor is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明にかかる溶接ロボットの一実施例のア
ーム部分の外観を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an arm portion of an embodiment of a welding robot according to the present invention.

【図2】 図1の溶接ロボットのアーム部分を構成する
アーム部の軸構成の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a shaft configuration of an arm portion that constitutes an arm portion of the welding robot of FIG.

【図3】 図1の溶接ロボットの溶接時におけるアーム
部分の姿勢を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a posture of an arm portion during welding of the welding robot of FIG.

【図4】 図1の溶接ロボットに使用されるトラッキン
グセンサの一例の構成を示す斜視図である。
4 is a perspective view showing a configuration of an example of a tracking sensor used in the welding robot of FIG.

【図5】 図4のトラッキングセンサをY軸方向から見
た側面図である。
5 is a side view of the tracking sensor of FIG. 4 viewed from the Y-axis direction.

【図6】 図4のトラッキングセンサの構成要素の光軸
の幾何学的な配置の説明図である。
6 is an explanatory diagram of a geometrical arrangement of optical axes of components of the tracking sensor of FIG.

【図7】 トラッキングセンサの撮像装置および合成光
学系の光路の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an optical path of an imaging device of a tracking sensor and a combining optical system.

【図8】 第1観察領域、第2観察領域およびその像が
投映されるCCDカメラの光電変換面の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a photoelectric conversion surface of a CCD camera on which a first observation region, a second observation region, and an image thereof are projected.

【図9】 本発明にかかる溶接ロボットのシステム構成
図である。
FIG. 9 is a system configuration diagram of a welding robot according to the present invention.

【図10】 起伏部を有するワーク板材の説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a work plate member having an undulating portion.

【図11】 従来の溶接ロボットのアーム部分を構成す
るアーム部の軸構成の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a shaft configuration of an arm portion forming an arm portion of a conventional welding robot.

【図12】 図11の溶接ロボットの溶接時におけるア
ーム部分の姿勢を示す説明図である。
12 is an explanatory diagram showing the posture of the arm portion during welding of the welding robot of FIG. 11. FIG.

【符号の説明】 1 レーザ光 2 ワーク板材 2a 起伏部 2b 溶接部分 2c 端面 2d 平坦部分 3 ワーク板材 3a 起伏部 3b 溶接部分 3d 平坦部分 11 アーム部分 12 アーム支持部 13 第1アーム部 13a 軸 14 第2アーム部 14a 軸 15 第3アーム部 15a 軸 16 ベッド 17 加工用レーザノズル 18 トラッキングセンサ 21 撮像装置 22 照明装置 23 点像投映装置 24 第1観察領域 25 加工点 26 端部領域(マスク領域) 27 結像レンズ 28 結像レンズ 29 CCDカメラ 31 干渉フィルタ 32 干渉フィルタ 37 光軸 48 照明光軸 51a 半導体レーザ 51b 半導体レーザ 52a 投射光軸 52b 投射光軸 53 第2観察領域 61 光電変換面 62 投映領域 63 マスク相当領域 74 第1処理エリア 75 第2処理エリア 76 第3処理エリア 77 第4処理エリア 78 点像 79 点像 87 ロボット制御部 91 センサユニット 92 画像処理部 93 制御インタフェース部[Explanation of reference numerals] 1 laser light 2 work plate material 2a undulating portion 2b welded portion 2c end face 2d flat portion 3 work plate material 3a undulating portion 3b welded portion 3d flat portion 11 arm portion 12 arm support portion 13 first arm portion 13a shaft 14th 2 arm part 14a axis 15 3rd arm part 15a axis 16 bed 17 processing laser nozzle 18 tracking sensor 21 imaging device 22 illumination device 23 point image projection device 24 first observation area 25 processing point 26 edge area (mask area) 27 Image forming lens 28 Image forming lens 29 CCD camera 31 Interference filter 32 Interference filter 37 Optical axis 48 Illumination optical axis 51a Semiconductor laser 51b Semiconductor laser 52a Projection optical axis 52b Projection optical axis 53 Second observation area 61 Photoelectric conversion surface 62 Projection area 63 Mask equivalent area 74 First processing area 75 second processing area 76 third processing area 77 fourth processing area 78 point image 79 point image 87 robot controller 91 sensor unit 92 image processing unit 93 control interface unit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属製の板材よりなり、溶接加工が進行
する方向に起伏部が形成されてなる被溶接物の端面に加
工用レーザノズルからレーザ光を、上記被溶接物のワー
ク表面に立てた法線を含むとともに被溶接物の上記端面
に対して直角なレーザ光投射面内で上記法線に対して零
度と90度との間の角度範囲を有して投射し、重ね溶接
する溶接ロボットであって、 それぞれ直交するXYZ3軸方向に移動可能なアーム支
持部と、 このアーム支持部に一端が固定されてワーク表面に向か
って垂直方向に伸びる軸を有するとともにこの軸のまわ
りに回動自在な第1アーム部と、 この第1アーム部の他端に一端が固定されて上記垂直方
向に対して直角に伸びる軸を有するとともにこの軸のま
わりに回動自在な第2アーム部と、 この第2アーム部の他端に一端が固定されて上記レーザ
光投射面内にて上記第2アーム部の軸と斜交する軸を有
し、この軸に沿い他端の加工用レーザノズルから被溶接
物の上記端面にレーザ光を出射する第3アーム部とを備
えたことを特徴とする溶接ロボット。
1. A laser beam from a processing laser nozzle is erected on the work surface of the workpiece to be welded to an end surface of the workpiece, which is made of a metal plate material and has undulations formed in a direction in which welding proceeds. And lap welding in which the angle range between zero and 90 degrees with respect to the normal is included in the laser light projection plane that includes the normal and is perpendicular to the end face of the workpiece. A robot having an arm support part movable in three orthogonal XYZ axis directions and an axis having one end fixed to the arm support part and extending in the vertical direction toward the work surface, and rotating around this axis. A freely movable first arm part, and a second arm part having one end fixed to the other end of the first arm part and having a shaft extending at a right angle to the vertical direction and rotatable about the shaft. Of this second arm One end is fixed to the end and has an axis that obliquely intersects with the axis of the second arm portion in the laser light projection surface, and along this axis from the processing laser nozzle at the other end to the end surface of the workpiece. A welding robot, comprising: a third arm portion that emits laser light.
【請求項2】 金属製の板材よりなり、溶接加工が進行
する方向に起伏部が形成されてなる被溶接物の端面に加
工用レーザノズルからレーザ光を、上記被溶接物のワー
ク表面に立てた法線を含むとともに被溶接物の上記端面
に対して直角なレーザ光投射面内で上記法線に対して零
度と90度との間の角度範囲を有して投射し、重ね溶接
する溶接ロボットのトラッキングセンサであって、 レーザ光が投射されている被溶接物の上記端面の加工点
から加工進行方向に先行した観察点を通るとともに上記
法線に平行な方向を有する結像光軸を有する結像手段
と、 この結像手段の背後に配置されてそれにより結像した被
溶接物の上記端面の像を撮像して画像信号に変換する撮
像手段と、 この撮像手段に入射する溶接光を減衰させる溶接光減衰
手段と、からなる観察手段を備える一方、 上記レーザ光投射面に平行で上記結像光軸を含む面内に
含まれるとともに、上記結像光軸に対して傾斜した照明
光軸を有して被溶接物の上記端面を照明する端面照明手
段と、 上記レーザ光投射面と平行な互いに間隔を有する2つの
面にそれぞれ含まれ、かつ、上記結像光軸に対して同じ
方向に傾斜した投射光軸をそれぞれ有するスポット光源
を有し、これらスポット光源からの光を加工進行方向に
上記間隔をおいて上記観察点の近傍に投射する点像投映
手段と、 これら点像投映手段の上記スポット光源から出射した光
のワーク表面からの反射光を受けて各々の上記スポット
光源のそれぞれの点像を撮像手段の撮像画面の一部に光
学的に合成する点像合成光学系とを備えたことを特徴と
する溶接ロボットのトラッキングセンサ。
2. A laser beam from a processing laser nozzle is erected on the work surface of the workpiece to be welded to the end surface of the workpiece, which is made of a metal plate material and has undulations formed in the direction in which the welding process proceeds. And lap welding in which the angle range between zero and 90 degrees with respect to the normal is included in the laser light projection plane that includes the normal and is perpendicular to the end face of the workpiece. A tracking sensor for a robot, which has an imaging optical axis that passes through an observation point preceding the processing point on the end surface of the workpiece on which laser light is projected and that is parallel to the normal line. An image forming unit having the image forming unit, an image forming unit arranged behind the image forming unit, for forming an image of the end face of the object to be welded formed by the image forming unit, and converting the image into an image signal, and welding light incident on the image forming unit. Welding light attenuating means for attenuating While being provided with an observing means, the object to be welded has an illumination optical axis that is included in a plane parallel to the laser beam projection surface and that includes the imaging optical axis, and that is inclined with respect to the imaging optical axis. Of an end face illuminating means for illuminating the end face, and a projection optical axis included in each of two surfaces parallel to the laser light projection surface and having a distance from each other and inclined in the same direction with respect to the imaging optical axis. Each has a spot light source, and the point image projection means for projecting the light from these spot light sources in the vicinity of the observation point at the above-mentioned intervals in the working direction, and emitted from the spot light sources of these point image projection means. A point image synthesizing optical system for optically synthesizing each point image of each of the spot light sources on a part of the image pickup screen of the image pickup means by receiving reflected light of light from the work surface. Welding robot Tsu King sensor.
【請求項3】 ワーク表面上には、撮像手段により上記
端面が観察される上記撮像手段の第1の観察領域および
ワーク表面に投映された各々のスポット光源の点像が観
察される上記撮像手段の第2の観察領域が存在し、各々
の上記スポット光源のそれぞれの点像が光学的に合成さ
れる撮像画面の上記一部は、第1の観察領域の上記加工
点側に設けた第1の観察領域からの入射光の遮蔽領域で
あることを特徴とする請求項2記載の溶接ロボットのト
ラッキングセンサ。
3. The image pickup means for observing a first observation region of the image pickup means where the end face is observed by the image pickup means and a point image of each spot light source projected on the work surface on the work surface. Second observation area exists, and the part of the imaging screen on which the point images of the spot light sources are optically combined is the first observation area provided on the processing point side of the first observation area. The tracking sensor of the welding robot according to claim 2, wherein the tracking sensor is a region for shielding incident light from the observation region of.
【請求項4】 金属製の板材よりなり、溶接加工が進行
する方向に起伏部が形成されてなる被溶接物の端面に加
工用レーザノズルからレーザ光を、上記被溶接物のワー
ク表面に立てた法線を含むとともに被溶接物の上記端面
に対して直角なレーザ光投射面内で上記法線に対して零
度と90度との間の角度範囲を有して投射し、重ね溶接
する溶接ロボットのトラッキングセンサであって、 レーザ光が投射されている被溶接物の上記端面の加工点
から加工進行方向に先行した観察点を通るとともに上記
法線に平行な方向を有する結像光軸を有する結像手段
と、 この結像手段の背後に配置されてそれにより結像した被
溶接物の上記端面の像を撮像して画像信号に変換する撮
像手段と、 この撮像手段に入射する溶接光を減衰させる溶接光減衰
手段と、からなる観察手段を備える一方、 上記レーザ光投射面に平行で上記結像光軸を含む面内に
含まれるとともに、上記結像光軸に対して傾斜した照明
光軸を有して被溶接物の上記端面を照明する端面照明手
段と、 スリット光源を有し、このスリット光源から上記結像光
軸に対して傾斜した方向からX軸方向に伸びるスリット
光を上記観察点の近傍に投射するスリット光投映手段
と、 このスリット光投映手段の上記スリット光源から出射し
た光のワーク表面からの反射光を受けて上記スリット光
源のスリット像を撮像手段の撮像画面の一部に光学的に
合成するスリット像合成光学系とを備えたことを特徴と
する溶接ロボットのトラッキングセンサ。
4. A laser beam from a processing laser nozzle is erected on the surface of the work piece to be welded, which is made of a metal plate material and has an undulating portion formed in the direction in which the welding process progresses. And lap welding in which the angle range between zero and 90 degrees with respect to the normal is included in the laser light projection plane that includes the normal and is perpendicular to the end face of the workpiece. A tracking sensor for a robot, which has an imaging optical axis that passes through an observation point preceding the processing point on the end surface of the workpiece on which laser light is projected and that is parallel to the normal line. An image forming unit having the image forming unit, an image forming unit arranged behind the image forming unit, for forming an image of the end face of the object to be welded formed by the image forming unit, and converting the image into an image signal, and welding light incident on the image forming unit. Welding light attenuating means for attenuating While being provided with an observing means, the object to be welded has an illumination optical axis that is included in a plane parallel to the laser beam projection surface and that includes the imaging optical axis, and that is inclined with respect to the imaging optical axis. A slit for illuminating the end face and a slit light source, and projecting slit light extending from the slit light source in the X-axis direction from a direction inclined with respect to the imaging optical axis in the vicinity of the observation point. A light projection unit and a slit for receiving the light emitted from the slit light source of the slit light projection unit and reflected from the work surface to optically combine the slit image of the slit light source with a part of the image pickup screen of the image pickup unit. A tracking sensor for a welding robot, comprising: an image synthesizing optical system.
【請求項5】 ワーク表面上には、撮像手段により上記
端面が観察される上記撮像手段の第1の観察領域および
ワーク表面に投映されたスリット光源のスリット像が観
察される上記撮像手段の第2の観察領域が存在し、上記
スリット光源のスリット像が光学的に合成される撮像画
面の上記一部は、第1の観察領域の上記加工点側に設け
た第1の観察領域からの入射光の遮蔽領域であることを
特徴とする請求項4記載の溶接ロボットのトラッキング
センサ。
5. A first observation region of the image pickup means where the end face is observed by the image pickup means and a slit image of a slit light source projected on the work surface is observed on the work surface. There are two observation regions, and the part of the imaging screen where the slit image of the slit light source is optically combined is incident from the first observation region provided on the processing point side of the first observation region. The tracking sensor for a welding robot according to claim 4, wherein the tracking sensor is a light shielding region.
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Cited By (4)

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