JP2007152371A - Inspection system of welding spot position - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のボディを製造する工程に利用されるシステムであって、ワークに施したスポット溶接の痕(以下、打点と称する。)の位置を検査する溶接打点位置検査システムに関する。 The present invention relates to a welding spot position inspection system that is used in a process of manufacturing a body of an automobile and inspects the position of a spot welding mark (hereinafter referred to as a spot) applied to a workpiece.
自動車生産のボディ工程においては、プレス加工した鋼板を自動化された溶接ロボット等を用いて接合して、自動車のボディの骨格が形成される。また、ボディ工程においては、ボディに施したスポット溶接の打点の数(Number)と位置(Position)の確認が行われる。以下、このような確認作業をNPチェックと称す。 In the body process of automobile production, the pressed steel sheet is joined using an automated welding robot or the like to form the skeleton of the automobile body. In the body process, the number (number) and position (position) of spot welding spots applied to the body are confirmed. Hereinafter, such confirmation work is referred to as NP check.
NPチェックのやり方として、従来、スポット溶接後の打点の位置と数とを、スポット溶接を施したボディとその設計図面とを照らし合わせて、作業者が一点ずつ確認を行っていた。しかし、このような作業は、スポット溶接の打点の数が車両1台に約4000箇所もあるため、非常に時間と労力を費やさなければならなかった。 As a method of NP check, conventionally, an operator checks the position and number of hit points after spot welding by checking the spot-welded body and its design drawing one by one. However, such work requires a lot of time and labor since there are about 4000 spot welding spots per vehicle.
そこで、作業者の労力を軽減するために、コンピュータを利用してNPチェックを行うシステムが考えられる。
図7に示すように、NPチェックシステム100は、可動アーム101の先端にカメラ102を配設した2次元位置計測器110と、パーソナルコンピュータ120とを備えている。このNPチェックシステム100においては、パーソナルコンピュータ120が、カメラ102で撮像した画像のデータを受け取り、その画像を解析して打点の位置を算出し、算出した打点の位置を予めパーソナルコンピュータ120内に保存している設計データの打点の位置と比較して、ボディに施したスポット溶接の打点の位置が許容範囲内に位置しているかを判定するようになっている。
Therefore, in order to reduce the labor of the worker, a system for performing an NP check using a computer can be considered.
As shown in FIG. 7, the
しかしながら、図7に示すNPチェックシステム100においては、スポット溶接の打点の位置を算出する際に、ベースとなるデータがカメラで撮像した2次元のデータであるため、照合の対象となる設計データが3次元のCAD(computer-aided design) データであると、照合が困難である。
However, in the
また、カメラ102で撮像できる範囲には限りがあるために、1台の車両のNPチェックを行う場合にカメラ撮影を何回か行う必要がある。そして、各撮影位置で撮影した画像データ中における打点の位置を算出する場合には、絶対座標における位置を算出する必要があり、また絶対座標の基準となる原点を設定する必要がある。このような原点の設定は作業が煩雑であり、検査前段階に行う必要がある。また、原点の設定を正確に行う必要があるため、準備工数が増加するという問題がある。
In addition, since the range that can be captured by the
また、ワークの形状が立体的に複雑な場合などにあっては、パーソナルコンピュータ120が参照するデータが2次元の位置情報であると、照合の判定を誤認する虞れがある。また、このような誤判定は、スポット溶接の打痕の形状のばらつきによっても生じる虞れがある。
Further, when the shape of the workpiece is three-dimensionally complicated, if the data referred to by the
本発明は、このような事情を鑑みて創作されたものであり、スポット溶接の打点の位置を3次元情報として抽出してCADデータと比較することで、スポット溶接の打点の位置検査の工数の低減を図る、溶接打点位置検査システムを提供することを目的とする。 The present invention was created in view of such circumstances, and by extracting the spot welding spot position as three-dimensional information and comparing it with CAD data, the number of spot welding spot position inspections can be reduced. It aims at providing the welding spot position inspection system which aims at reduction.
上記目的を達成するために、本発明の溶接打点位置検査システムは、自動車ボディ等のワークに施したスポット溶接の打点の位置を指し示す指示具と、互いに一直線上にならないように指示具に備えられた三つの発光素子から成る識別部と、この識別部に向けて配置され、且つ、互いに所定間隔だけ離れた一対のカメラと、各カメラからの撮像信号に基づいて、各発光素子の位置から指示具が接触している打点の三次元位置を算出し、前もって登録された打点の三次元位置と照合して、ワークに施したスポット溶接による打点の位置が正しい位置にあるか否かを判定する判定部と、を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a welding spot position inspection system according to the present invention is provided in an indicator that indicates the position of a spot welding spot applied to a workpiece such as an automobile body and the indicator so as not to be in line with each other. An identification unit composed of three light emitting elements, a pair of cameras arranged toward the identification unit and spaced apart from each other by a predetermined interval, and an indication from the position of each light emitting element based on an imaging signal from each camera Calculates the 3D position of the hitting point that the tool is in contact with, and compares it with the registered 3D position of the hitting point in advance to determine whether the spot welding spot position on the workpiece is in the correct position. And a determination unit.
本発明の溶接打点位置検査システムにおいて、好ましくは、発光素子が赤外線発光素子であり、カメラが赤外線カメラである。また、本発明において、好ましくは、指示具が、棒状の突出部と、突出部の一方の端に固定した平坦部とから構成されており、識別部の発光素子はこの平坦部の表面に備えられている。 In the welding spot position inspection system of the present invention, preferably, the light emitting element is an infrared light emitting element and the camera is an infrared camera. In the present invention, it is preferable that the pointing device is composed of a rod-shaped protruding portion and a flat portion fixed to one end of the protruding portion, and the light emitting element of the identification portion is provided on the surface of the flat portion. It has been.
このように本発明の溶接打点位置検査は、指示具で打点を指示することで打点の3次元位置を認識させ、その位置が正しいかどうかをCADデータと比較照合することにより、スポット溶接の打点が正しい位置であるか否かを自動判定することができる。
また、作業者がスポット溶接の打点に指示具の先端を接触させることで、その打点の3次元位置を検出することができるため、図面を見ながら位置をチェックする必要がなく、非常に単純な作業で短時間に検査を完了することが可能である。従って、本発明の溶接打点位置検査システムによれば、検査工数を大幅に低減することが可能である。
In this way, the welding spot position inspection of the present invention makes it possible to recognize the three-dimensional position of the spot by instructing the spot with the pointing tool, and by comparing with CAD data whether the position is correct or not. Whether or not is the correct position can be automatically determined.
In addition, since the operator can detect the three-dimensional position of the point of hitting by making the tip of the pointing tool contact the spot of spot welding, there is no need to check the position while looking at the drawing, which is very simple. Inspection can be completed in a short time by work. Therefore, according to the welding spot position inspection system of the present invention, the inspection man-hour can be greatly reduced.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の実施形態に係る溶接打点位置検査システム1を示す図であり、図2は、図1中の領域Aの拡大図である。
図に示すように、溶接打点位置検査システム1は、ボディ等のワーク50においてスポット溶接を施した痕(すなわち、打点)60の位置を指し示す指示具10と、ワーク50に取り付けて基準を出すキャリブレーションマーカー20と、指示具10及びキャリブレーションマーカー20に向けて配置された一対のカメラから成るカメラ部30と、判定部としてのパーソナルコンピュータ40と、から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a welding spot position inspection system 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a region A in FIG.
As shown in the figure, the welding spot position inspection system 1 includes a
指示具10は、図2に示すように、棒状の突出部11と、突出部11の一方の端に固定した平坦部12と、平坦部12の平らな表面に備えられた識別部13と、から構成されている。なお、突出部11と平坦部12とは、例えば硬質の材料により構成され、これらにより指示具10は一定の形態を維持する。
ここで、識別部13は、平坦部12上の平面に固定配置した三個の赤外線発光素子13A,13B,13Cから構成されている。三個の赤外線発光素子13A,13B,13Cは、一直線上に並ばないように、例えば三角形の各頂点に配置され、好ましくは正三角形の各頂点に配置される。そして、各赤外線発光素子13A,13B,13Cを線で結んで画成される三角形の重心を通り、且つ赤外線発光素子13A,13B,13Cを設置した平坦部12の平面に垂直な線の延長上に指示具10の先端10Aが位置する。尚、各赤外線発光素子13A,13B,13Cは、突出部11に取り付けたボタン11Aを押すと、図示しない駆動回路により点灯されるように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
Here, the
次に、キャリブレーションマーカー20は、ワーク50に取り付けて使用に供されるものであり、例えば、このキャリブレーションマーカー20も赤外線発光素子から構成されており、常時発光している。このキャリブレーションマーカー20は、後述するように、CADデータの原点と測定データの原点を較正(キャリブレーション)するためのものである。なお、キャリブレーションマーカー20は、例えば、予め決められたワーク50の複数の部位にそれぞれ設置されるようになっており、それらのキャリブレーションマーカー20の相互の相対的な位置関係を考慮して、パーソナルコンピュータ40によって測定データの原点が設定されるようになっている。
Next, the
次に、カメラ部30は、図3に示すように、互いに所定間隔Dだけ離れて固定保持された一対のカメラ31,32を備えたステレオカメラとして構成されており、各カメラ31,32は支持部35(図1)に固定配置され、ケーブル36を介してパーソナルコンピュータ40に接続されている。なお、各カメラ31,32は、赤外線カメラである。これにより、各カメラ31,32は、キャリブレーションマーカー20を撮像し、また、ワーク50の打点位置に対して持ち来たされる指示具10の識別部13を撮像し、撮像信号を後述するパーソナルコンピュータ40に送出するようになっている。
Next, as shown in FIG. 3, the
次に、パーソナルコンピュータ40について説明する。このパーソナルコンピュータ40は公知の構成であってよく、稼動するソフトウェアによって以下の機能を実現し得るようになっている。
即ち、パーソナルコンピュータ40は、カメラ部30の各カメラ31,32からの撮像信号を受け取って、画像処理により、その画面上の複数のキャリブレーションマーカー20の位置を読み取る。そして、各キャリブレーションマーカー20の位置が予め設計データ上で定められていることから、撮像信号から抽出した各キャリブレーションマーカー20の相対的な位置関係から、測定データに関して原点を設定する。
Next, the
That is, the
また、パーソナルコンピュータ40は、カメラ部30の各カメラ31,32からの撮像信号を受け取って、画像処理によりその画面上の識別部13の各赤外線発光素子13A,13B,13Cの位置を読み取る。
そして、パーソナルコンピュータ40は、双方のカメラ31,32における各赤外線発光素子13A,13B,13Cの画面上の位置及び相互の間隔に基づいて、所謂三角測量及び立体視の理論に従って、各赤外線発光素子13A,13B,13Cの三次元位置を算出する。即ち、図3に示すように、2台のカメラ31,32を用いて、指示具10に取り付けた各赤外線発光素子13A,13B,13Cを2台のカメラ31,32で捕らえて、パーソナルコンピュータ40により三角測量の原理に従って、各赤外線発光素子13A,13B,13Cの位置を算出するようになっている。
Further, the
The
さらに、パーソナルコンピュータ40は、指示具10において各赤外線発光素子13A,13B,13Cの取り付け位置から先端までの方向と距離とが一定であることを考慮して、各赤外線発光素子13A,13B,13Cが発光した際における指示具10の先端10Aの三次元位置(x,y,z)を算出する。なお、ここで言う指示具10の先端10Aの三次元位置(x,y,z)とは、後述するように、指示具10の先端10Aがスポット溶接の打点60(図2参照)に接触している状態における位置情報であり、言い換えれば、スポット溶接の打点60の三次元位置(x,y,z)である。
Furthermore, the
次に、パーソナルコンピュータ40は、指示具10の先端の三次元位置(以下、検出データという)を、CADデータと照合する。ここで、CADデータは、予め打点60の三次元位置座標をもっており、パーソナルコンピュータ40は1点ずつ打点60の座標の照合を行うようになっている。そして、パーソナルコンピュータ40は、検出データがCADデータに対して一定の許容範囲内にあるか否かを判定する。なお、許容する誤差は、任意である。さらに、パーソナルコンピュータ40は、判定の結果をディスプレイに表示したり、プリント用紙に印字したりすることができるようになっている。
Next, the
なお、パーソナルコンピュータ40は、種々のワークに対する溶接打点の位置確認を行なうため、スポット溶接の打点位置の検査作業に先立って、ワーク種別、例えば車種を指定する信号を受信して打点位置検査プログラムを起動し、そのワーク種別、例えば車種に対応して、設計データ上の打点の三次元座標を含んだCADデータをハードディスク等の記憶装置から読み出すようになっている。
Since the
本発明の実施形態に係る溶接打点位置検査システム1は以上のように構成されており、この検査システム1を利用した溶接打点位置の検査作業について説明する。
先ず、検査開始の準備作業を行う。溶接打点位置検査システム1が設置されている作業場所に検査対象のワーク50、即ち車両を搬入する。そして、パーソナルコンピュータ40を起動し、ワーク種別、例えば車種信号を入力すると共に、打点位置検査プログラムを起動する。さらに、図4に示すように、ワーク50の所定の複数の部位にキャリブレーションマーカー20を取り付け、これらのキャリブレーションマーカー20をカメラ部30で撮影し、カメラ部30はパーソナルコンピュータ40に撮影したワーク50の撮像信号を送信する。そして、パーソナルコンピュータ40は、撮像信号から抽出した各キャリブレーションマーカー20の相対的な位置関係から、カメラ部30で撮影している測定対象に関して原点を設定する。このようにして、検査開始の準備作業が完了する。
The welding spot position inspection system 1 according to the embodiment of the present invention is configured as described above, and an inspection operation of the welding spot position using the inspection system 1 will be described.
First, preparation work for starting inspection is performed. A
次に、検査を開始する。図5は打点検査のフローチャートである。
先ず、ステップS1にて、パーソナルコンピュータ40は、作業者からの検査開始の指示を受けると、ディスプレイ41上にチェックする正規打点位置を図6に示すように表示する。なお、図示例では、ディスプレイ41に6点の正規打点が表示されている。これにより、作業者は、ディスプレイ41を見て、スポット溶接の打点60のおおよその位置及び打点数を事前に確認できる。
Next, the inspection is started. FIG. 5 is a flowchart of the dot inspection.
First, in step S1, when the
次に、作業者は、ステップS2にて、ディスプレイ41の表示を基に打点60に指示具10の先端10Aを当て、ステップS3にて、指示具10の先端10Aが打点60に接触した状態で各赤外線発光素子13A,13B,13Cを発光させるためのボタン11Aを押す。
作業者は、ステップS4にて、各赤外線発光素子13A,13B,13Cが発光している状態でカメラ31,32を起動して、作業者が指示具10の先端を打点60に接触した状態における3つの各赤外線発光素子13A,13B,13Cを撮影する。各カメラ31,32で撮影されたワーク50及び各赤外線発光素子13A,13B,13Cの画像を含む撮像信号は、パーソナルコンピュータ40に送られる。
Next, in step S2, the operator applies the tip 10A of the
In step S4, the worker activates the
パーソナルコンピュータ40は、ステップS5にて、双方のカメラ31,32における各赤外線発光素子13A,13B,13Cの画面上の位置及び相互の間隔に基づいて、所謂三角測量及び立体視の理論に従って、各赤外線発光素子13A,13B,13Cの三次元位置を計測する。そして、各赤外線発光素子13A,13B,13Cの三次元位置の情報を基に、指示具10の先端10Aの三次元位置を算出する。これにより、指示具10の先端10Aが接触している打点の三次元位置を取得できる。そして、ステップS6にてカメラ31,32を停止させ、続いてステップS7にて取得した打点60の三次元位置の情報をパーソナルコンピュータ40のハードディスク等の記憶装置に保存する。
In step S5, the
このような打点60の位置の計測を打点60の数だけ繰り返す。なお、一度にカメラ31,32が捉え得る範囲は決まっているので、車両全体の打数を検査するためには、カメラ部30の設置場所を変えて、上記の作業を繰り返す。
Such measurement of the position of the
全ての打点60に対して計測が終了したら、ステップS8にて、CADデータ上の打点の3次元座標と得られた打点の3次元座標を1点ずつ照合し、測定した打点が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。 When the measurement is completed for all the hit points 60, in step S8, the three-dimensional coordinates of the hit points on the CAD data and the three-dimensional coordinates of the obtained hit points are collated one by one, and the measured hit points are within a predetermined allowable range. It is determined whether or not it is inside.
そして、各打点に対する判定結果の情報をパーソナルコンピュータ40のハードディスク等の記憶装置に保存する。この判定結果の情報は、作業者の要求に応じて、パーソナルコンピュータ40のディスプレイに表示され、或いはプリント用紙に印刷される。このように結果を表示したり印字して出力したりすることで、作業者は、スポット溶接の打点の位置検査の結果を確認することができる。
Then, information on the determination result for each hit point is stored in a storage device such as a hard disk of the
このように本発明の実施形態に係る溶接打点位置検査システム1によれば、携帯型の指示具10を使用してスポット溶接の打点60の位置の検査を行なう場合に、指示具10に設けた識別部13及び一対のカメラ31,32により、指示具10の先端10Aに接触している打点60に対する三次元位置を算出して、パーソナルコンピュータ40によって設計データ上に規定された打点の位置データと照合することにより、スポット溶接の打点60が正しい位置であるか否かを自動判定することができる。
As described above, according to the welding spot position inspection system 1 according to the embodiment of the present invention, when the
このように、溶接打点位置検査システム1では、ワーク50に施されたスポット溶接の打点60の三次元位置を算出できるため、CADデータとの照合が容易である。また、キャリブレーションマーカー20をワーク50に貼ることで、容易に測定データの原点を較正できる。また、作業者が、指示具10を用いてスポット溶接の打点60を1点ずつ指示するようにして、打点60の位置検査が行われるため、誤判定の発生を防止できる。
Thus, since the welding spot position inspection system 1 can calculate the three-dimensional position of the
さらに、作業者がスポット溶接の打点60に指示具10の先端10Aを接触させることで、その打点60の3次元位置を検出することができるため、図面を見ながら位置をチェックする必要がなく、非常に単純な作業で短時間に検査を完了することが可能である。従って、溶接打点位置検査システム1によれば、検査工数の低減化が可能である。これにより、従来において1台に72時間要していた検査作業を、1台12時間程度に短縮することが可能になる。
Furthermore, since the operator can detect the three-dimensional position of the
以上詳述したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。例えば、上述した実施形態においては、判定部として、パーソナルコンピュータ40が使用されているが、これに限らず、専用の電子計算機を判定装置として使用することも可能である。
また、上述した実施形態においては、識別部13の発光素子として、赤外線発光素子13A,13B,13Cが使用されると共に、カメラ部30として赤外線カメラ31,32が使用されているが、これに限らず、他の種類のカメラが使用されてもよいことは明らかである。
また、上記説明では、ワークとして車両のボディを例示したが、ボディに限らず、スポット溶接を施す車両のドアなどの他のワークに対しても、本発明を利用することができるのは勿論である。
Although detailed above, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, the infrared
In the above description, the vehicle body is exemplified as the workpiece. However, the present invention is not limited to the body, and the present invention can be applied to other workpieces such as a vehicle door subjected to spot welding. is there.
1 溶接打点位置検査システム
10 指示具
11 突出部
11A ボタン
12 平坦部
13 識別部
13A,13B,13C 赤外線発光素子
20 キャリブレーションマーカー
30 カメラ部
31,32 カメラ
35 支持部
36 ケーブル
40 パーソナルコンピュータ
50 ワーク
60 打点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding point
Claims (3)
互いに一直線上にならないように上記指示具に備えられた三つの発光素子から成る識別部と、
上記識別部に向けて配置され、且つ、互いに所定間隔だけ離れた一対のカメラと、
各カメラからの撮像信号に基づいて、各発光素子の位置から上記指示具が接触している上記打点の三次元位置を算出し、前もって登録された打点の三次元位置と照合して、上記ワークに施したスポット溶接による打点の位置が正しい位置にあるか否かを判定する判定部と、を備えたことを特徴とする、溶接打点位置検査システム。 An indicator indicating the position of the spot welding spot applied to a workpiece such as an automobile body,
An identification unit composed of three light emitting elements provided in the indicator so as not to be in line with each other;
A pair of cameras arranged toward the identification unit and separated from each other by a predetermined distance;
Based on the image pickup signal from each camera, the three-dimensional position of the hit point that the indicator is in contact with is calculated from the position of each light emitting element, and is compared with the three-dimensional position of the hit point registered in advance. A welding spot position inspection system, comprising: a determination unit that determines whether or not a spot position by spot welding applied to is in a correct position.
The indicator is composed of a rod-like projecting portion and a flat portion fixed to one end of the projecting portion, and the light emitting element of the identification portion is provided on the surface of the flat portion. The welding spot position inspection system according to claim 1 or 2.
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20091215 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |