JP2011062763A - Robot controller - Google Patents

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JP2009214088A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Arakane
智 荒金
Original Assignee
Daihen Corp
株式会社ダイヘン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot controller reducing a positional error occurring in a direction of movement when copy-correcting a working tool by a sensor for detecting a shape of a workpiece. <P>SOLUTION: The robot controller RC includes an interpolation point calculating means 13 for calculating planned interpolation points Kn for moving the working tool T with a prespecified teaching track and a moving speed as inputs, calculates correction interpolation points Sn for correcting the planned interpolation point Kn based on an input from the sensor LS for recognizing the shape of the workpiece W, and sequentially moves the working tool T to the correction interpolation points Sn. The interpolation point calculating means 13 calculates a movement ratio in the teaching track direction and a corrected moving speed based on the movement ratio each time the working tool T reaches the correction interpolation point Sn. The positional error occurring in the direction of movement of the working tool T is also reduced by re-calculating the planned interpolation point Kn with the corrected moving speed and remaining movement in the teaching track as inputs. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、作業ツールの進行方向に発生する位置誤差を抑制するロボット制御装置に関するものである。 The present invention relates to suppressing the robot controller the position error generated in the traveling direction of the working tool.

従来から、加工対象物であるワークの形状を検出するレーザセンサをロボットに搭載し、このレーザセンサによってワークの設置誤差、形状誤差等による教示軌道からのずれを補正して、ロボットを正確に加工位置に移動させるようにした産業用ロボットが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a laser sensor for detecting the workpiece geometry is the object mounted on the robot, the installation error of the workpiece by the laser sensor, the deviation from the teaching trajectory due to the shape error or the like is corrected, precise machining robot industrial robot adapted to move is known in the position (e.g., see Patent Document 1). このような産業用ロボットでは、例えばアーク溶接を行う場合、溶接作業に先行してワークの開先の特徴点をレーザセンサにより検出し、それらを3次元的につなぎ合わせることで溶接トーチの目標位置および姿勢を演算している。 In such industrial robot, for example, when performing arc welding, prior to welding the feature point of the groove of the workpiece is detected by the laser sensor, the target position of the welding torch by joining them in three dimensions It is calculated and the attitude. そして、予め設定された教示軌道に沿って溶接トーチを移動させるとともに、レーザセンサから順次得られる検出結果に応じて、溶接トーチの位置および姿勢を補正制御している。 Then, moves the welding torch along a preset taught trajectory, in accordance with the sequentially obtained detection result from the laser sensor, the position and orientation of the welding torch is corrected control.

図4は、アーク溶接ロボット装置50に適用された従来のロボット制御装置RCが行う補正制御について説明するためのブロック図である。 Figure 4 is a block diagram for illustrating an arc welding robot system correction control applied conventional robot controller RC performs the 50.

マニピュレータRは、ワークWに対してアーク溶接を自動で行うものであり、複数のアーム部および手首部と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ(いずれも図示せず)とによって構成されている。 Manipulator R is for performing arc welding on a workpiece W automatically, is constituted by a plurality of arm portions and a wrist portion, a plurality of servo motors for driving the rotation (both not shown) ing. 溶接トーチTは、マニピュレータRの上アームの先端部分に取り付けられており、ワイヤリール(図示せず)に巻回された直径1mm程度の溶接ワイヤを、ワークW上の教示された溶接線に導くためのものである。 Welding torch T is attached to the distal end portion of the upper arm of the manipulator R, a welding wire having a diameter of about 1mm wound on the wire reel (not shown), leads to taught welding line on the workpiece W it is for. 溶接電源WPは、溶接トーチTとワークWとの間に溶接電圧を供給するものである。 Welding power WP is for supplying a welding voltage between a welding torch T and the workpiece W.

レーザセンサLSは、レーザの発光および受光によりワークWまでの距離を測定する走査型のレーザセンサであり、溶接トーチTに搭載され、溶接トーチTが溶接線に沿って進行する方向側における開先開放部位(すなわち、未溶接部位)の距離を測定する。 The laser sensor LS is a laser sensor scanning to measure the distance to the workpiece W by the light-emitting and light receiving of the laser is mounted on a welding torch T, the groove in the direction of the welding torch T travels along a weld line open sites (i.e., unwelded part) to measure the distance.

センサ制御装置LUは、レーザセンサLSを駆動制御し、測定される距離情報からワークWの開先形状を検出する。 The sensor control unit LU drives and controls the laser sensor LS, detects the groove shape of the workpiece W from the distance information measured. センサ制御装置LUは、レーザセンサLSを制御して、所定の範囲を走査しながら各サンプリング点について距離を測定して2次元データを取得し、ワークWの開先形状を作成し、開先形状からワークWの特徴点を取得する。 The sensor control unit LU controls the laser sensor LS, the distance measured by the acquired two-dimensional data for each sampling point while scanning a predetermined range, to create a groove shape of the workpiece W, groove shape to get the feature points of the workpiece W from. センサ制御装置LUは、溶接トーチTが溶接線に沿って移動した位置においても、同様の手法で距離を測定してワークWの開先形状を検出する。 The sensor control unit LU is the welding torch T is also in a position moved along a weld line, by measuring the distance in the same manner to detect the groove shape of the workpiece W.

ティーチペンダントTPは、マニピュレータRの動作、アーク溶接を行わせるために必要な溶接条件等を教示データとして入力するためのものであり、教示データ等が表示される表示部61、教示データを入力するためのキーボード62を備えている。 Teach pendant TP, the operation of the manipulator R, provided for inputting the teaching data of welding conditions, etc. required to perform the arc welding, the display unit 61 the teaching data and the like are displayed, for inputting teaching data and a keyboard 62 for.

ロボット制御装置RCは、マニピュレータRに溶接動作の制御を実行させるためのものであり、教示データ記憶部51に記憶されている教示データに基づいて、計画補間点を算出する補間点算出手段としての補間点算出部52と、溶接トーチTの目標位置および姿勢(以下では単に目標位置という。)に基づいて倣い補正を行う補正手段としての倣い補正処理部53と、溶接トーチTの現在位置および姿勢(以下では単に現在位置という。)を算出する現在位置算出部54とを備えている。 The robot controller RC is for executing the control of the welding operation to a manipulator R, based on the teaching data stored in the teaching data storage unit 51, as interpolation point calculating means for calculating a planned interpolation point an interpolation point calculation section 52, a tracking correction processing unit 53 as correction means for performing scanning on the basis of the correction (referred to simply as the target position. in the following) the target position and orientation of the welding torch T, the current position and orientation of the welding torch T and a current position calculation unit 54 for calculating a (simply referred to the current position. in the following). ロボット制御装置RCは、マニピュレータRに内蔵されたエンコーダの値を読み出すことによって、溶接トーチTの現在位置を認識することができる。 The robot controller RC, by reading the value of an encoder incorporated in the manipulator R, can recognize the current position of the welding torch T.

補間点算出部52は、溶接トーチTの移動に先行して、予め教示された移動開始点、移動終了点および移動速度の各教示データを入力として、溶接トーチTの位置および姿勢を示す教示軌道上の複数の補間点(以下、計画補間点という。)を算出する。 Interpolation point calculation unit 52, prior to movement of the welding torch T, previously taught movement start point, as an input each teaching data movement end point and the moving speed, teaching trajectory that indicates the position and attitude of the welding torch T a plurality of interpolation points above (hereinafter, referred planning interpolation point.) is calculated. 算出された計画補間点は、図示しないバッファに一次記憶されるとともに、順次、倣い補正処理部53に出力されて、現在位置算出部54に送られる。 Calculated planned interpolation points, while being temporarily stores in a buffer, not shown, sequentially, is output to the tracking correction processing unit 53 is sent to the current position calculating unit 54.

現在位置算出部54は、溶接トーチTの現在位置を算出し、算出した現在位置をセンサ制御装置LUに送信する。 The current position calculation unit 54 calculates the current position of the welding torch T, and transmits the calculated current position to the sensor control unit LU. センサ制御装置LUは、現在位置とレーザセンサLSによるワークWの形状検出結果とを照らし合わせて、溶接トーチTの目標位置を設定し、この目標位置をロボット制御装置RCに返信する。 The sensor control unit LU is against with the current position and the laser sensor LS and shape detection result of the workpiece W, and sets the target position of the welding torch T, and returns the target position to the robot controller RC. ロボット制御装置RCの倣い補正処理部53は、補間点算出部52によって算出された計画補間点を、受信した目標位置に置き換える。 Tracking correction processing unit 53 of the robot controller RC is a plan interpolation point calculated by the interpolation point calculating unit 52 is replaced with the target position received. この置き換えた目標位置を、以下では修正補間点と呼ぶことにする。 The replacement target position, will hereinafter be referred to as a corrected interpolation point.

従来のロボット制御装置RCは、上記したようなフィードバック制御を行うことで、目標位置を倣い補正し、ワークの設置誤差、形状誤差等を考慮した位置に溶接トーチTを誘導している。 Conventional robot controller RC, by performing the feedback control as described above, the target position and tracking correction are induced welding torch T in a position considering the installation error of the workpiece, the shape error or the like.

特開平9−76065号公報 JP 9-76065 discloses

ところで、上述した倣い補正は、溶接トーチTが教示された移動速度で移動している状態で行われる。 Incidentally, the copying described above correction is performed in a state where the welding torch T is moving at the moving speed taught. このため、補間点算出部52による計画補間点の出力が所定の周期で行われると、教示軌道上の補間点間の距離が一定に保たれる。 Therefore, when the output of the planning interpolation points by the interpolation point calculating unit 52 is performed in a predetermined cycle, the distance between the interpolation point on the teaching track is kept constant. これにより、倣い補正によって教示軌道からずれた位置に修正補間点が設定されると、計画補間点間の進行方向成分が僅かに短くなってしまう。 Thus, the corrected interpolation point at a position displaced from the teaching track by tracking correction is set, the traveling direction component between the planned interpolation points becomes slightly shorter. すなわち、レーザセンサLSおよびセンサ制御装置LUにより補正された軌道(以下、補正軌道という)を微視的に見ると、本来の教示軌道に対して蛇行している。 That is, the laser sensor LS and corrected trajectory by the sensor control unit LU (hereinafter, referred to as correction trajectory) when viewed microscopically the meanders respect to the original teachings trajectory.

図5は、教示軌道が直線である場合に、補正軌道が教示軌道に対して蛇行している様子を説明するための図である。 5, when the teaching trajectory is a straight line, is a diagram for explaining how the correction trajectory is meandering to the teachings trajectory. 同図(a)は、補間点算出部52により生成された計画補間点の位置を示したものである。 FIG (a) is a diagram illustrating the position of the plan interpolation points generated by the interpolation point calculating section 52. 図示しているように、黒丸で示した計画補間点は教示軌道上に一定の間隔Gをもって位置する。 As illustrated, planning interpolation points indicated by black circles are located with a certain gap G on the teaching track. 同図(b)は、倣い補正によって計画補間点が補正され、教示軌道からずれた位置に修正補間点が生成された様子を示したものである。 FIG (b) is planned interpolation point by tracking correction is corrected, it illustrates how the modified interpolation points are generated deviates from the teachings orbital position. 図示しているように、各修正補間点の間隔は同図(a)の場合と同じ間隔Gとなる。 As shown, the interval of each modification interpolation points becomes the same as the gap G as in Fig. (A).

同図(b)に示すように、計画補間点が補正されると、各補間点において主軌道方向に僅かな位置誤差が発生し、予め設定された教示軌道の長さHに対して倣い補正により生成された教示軌道方向の長さが誤差I分短くなる。 As shown in FIG. (B), the plan interpolation point is corrected, a slight positional error occurs in the main track direction at each interpolation point, copying the length H of the preset taught trajectory correction the length of the generated taught track direction error I portion shorter by. こうした位置誤差は、溶接長が長くなるほど、またレーザセンサLSによる計測の安定性が悪くなるほど大きくなる。 Such position error, as the welding length increases, also increases as the stability of the measurement by the laser sensor LS is deteriorated. すなわち、従来の倣い補正では、溶接長が短くなるという課題を有していた。 That is, in the conventional tracking correction, welding length had a problem that shortens.

そこで、本発明は、ワークの形状を検出するセンサによって作業ツールの動作を倣い補正するときに、作業ツールの進行方向に発生する位置誤差を抑制することができるロボット制御装置を提供することを目的としている。 The present invention aims to provide when correcting the copying operation of the working tool by a sensor for detecting the workpiece geometry, the robot control device capable of suppressing the positional error generated in the traveling direction of the working tool It is set to.

第1の発明は、 The first aspect of the present invention,
予め設定された教示軌道および移動速度を入力としてロボットに取り付けられた作業ツールを移動させるための計画補間点を算出する補間点算出手段と、前記作業ツールに搭載されてワークの形状を認識するセンサからの入力に基づいて前記計画補間点を補正するための修正補間点を算出する補正手段と、前記作業ツールを前記修正補間点に順次移動させる駆動手段と、を備えたロボット制御装置において、 And interpolation point calculating means for calculating a planned interpolation points for moving a work tool attached to the robot preset taught track and the moving speed as an input, the sensor recognizes the shape of the mounted workpiece on the working tool a robot controller having a correcting means for calculating a correction interpolation point to correct, and a drive means for sequentially moving the work tool to the corrected interpolation point the program interpolation point based on input from,
前記補間点算出手段は、前記作業ツールが前記修正補間点に到達するたびに、1つ前の修正補間点と現在の修正補間点とを結んだ補正軌道を、前記教示軌道に投影して教示軌道方向の移動量比率およびこの移動量比率に基づく修正移動速度を算出し、この修正移動速度および前記教示軌道の残移動量を入力として前記計画補間点を再算出することによって、前記作業ツールの進行方向に発生する位置誤差を抑制することを特徴とするロボット制御装置である。 The interpolation point calculating means, each time the said working tool reaches the corrected interpolation point, a correction trajectory which connects the modified interpolation point of the previous and the current modification interpolation points, teaching by projecting the teaching track by calculating the trajectory direction of the moving amount ratio and the corrected moving velocity based on the movement amount ratio, to re-calculate the planned interpolation point as an input the remaining movement amount of the corrected moving speed and the teaching trajectory of the working tool a robot control apparatus characterized by suppressing the position error generated in the traveling direction.

第2の発明は、前記作業ツールはアーク溶接トーチであり、前記センサはレーザの発光および受光によりワークまでの距離を測定する走査型のレーザセンサであることを特徴とする第1の発明に記載のロボット制御装置である。 The second invention is characterized in that the working tool is an arc welding torch, wherein the sensor according to the first aspect, which is a laser sensor scanning to measure the distance to the workpiece by emitting and receiving laser is a of the robot controller.

第1の発明によれば、作業ツールが修正補間点に到達するたびに、1つ前の修正補間点と現在の修正補間点とを結んだ補正軌道の移動量比率およびこの移動量比率に基づく修正移動速度を算出し、この修正移動速度および教示軌道の残移動量を入力として計画補間点を再算出している。 According to the first invention, each time the working tool reaches the corrected interpolation point, based on the moving amount ratio and the movement amount ratio of the corrected trajectory connecting the correction interpolation point of the previous and the current correction interpolation point calculating the corrected moving speed, and re-calculate the planned interpolation point as an input the remaining movement amount of the modified movement speed and teachings trajectory. すなわち、当初算出した計画補間点の数を調整する処理を補間点毎に行うようにしたことによって、ワークの形状を検出するセンサによって作業ツールの動作を倣い補正するときに、作業ツールの進行方向に発生する位置誤差を抑制することができる。 That is, by which the process of adjusting the number of initially calculated planned interpolation points to perform for each interpolation point, when correcting the copying operation of the working tool by a sensor for detecting the workpiece geometry, the traveling direction of the working tool it is possible to suppress the position error generated.

第2の発明によれば、作業ツールをアーク溶接トーチとし、センサをレーザの発光および受光によりワークまでの距離を測定する走査型のレーザセンサとしたことによって、特にアーク溶接用途の産業用ロボットの場合に、教示された溶接長を常に一定長に維持することができる。 According to the second invention, the work tool and arc welding torch, by which a laser sensor scanning to measure the distance to the workpiece by emitting and receiving a laser sensor, in particular of the arc welding application of the industrial robot If it is possible to maintain the weld length taught always constant length.

本発明に係るロボット制御装置RCを適用したアーク溶接ロボット装置のブロック図である。 It is a block diagram of an arc welding robot system to which the robot controller RC according to the present invention. レーザセンサLSによるサンプリングの様子を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a state of sampling by the laser sensor LS. 補間点算出部の処理内容を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the processing contents of the interpolation point calculating unit. 従来のロボット制御装置が行う補正制御について説明するためのブロック図である。 It is a block diagram for explaining a correction control conventional robot control apparatus. 教示軌道が直線である場合に、補正軌道が教示軌道に対して蛇行している様子を説明するための図である。 When teaching trajectory is a straight line, it is a diagram for explaining how the correction trajectory is meandering to the teachings trajectory.

[実施の形態1] [Embodiment 1]
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。 Embodiments of the invention with reference to the drawings based on examples will be described.

図1は、本発明に係るロボット制御装置RCを適用したアーク溶接ロボット装置1のブロック図である。 Figure 1 is a block diagram of an arc welding robot system 1 according to the robot controller RC according to the present invention. 同図に示すように、アーク溶接ロボット装置1は、マニピュレータR、ロボット制御装置RC、ティーチペンダントTP、溶接電源WP、レーザセンサLSおよびセンサ制御装置LUによって大略構成される。 As shown in the figure, the arc welding robot 1 is a manipulator R, the robot controller RC, a teach pendant TP, welding power WP, generally constituted by a laser sensor LS and the sensor control unit LU. マニピュレータR、ティーチペンダントTP、溶接電源WP、従来技術として説明した図4と同符号を付与した同一のものであるので、説明を省略する。 Manipulator R, teach pendant TP, welding power WP, since those with Fig. 4 described in the same imparted with the same reference numerals as the prior art, a description thereof will be omitted. 以下、ロボット制御装置RC、レーザセンサLSおよびセンサ制御装置LUについて説明する。 Hereinafter, the robot controller RC, the laser sensor LS and the sensor control unit LU will be described.

ロボット制御装置RCは、マニピュレータRの各モータを駆動制御することにより、予め設定された教示軌道に沿って溶接トーチTを移動させるとともに、溶接電流および溶接電圧といった溶接条件を溶接電源WPに対して出力する。 The robot controller RC, by driving and controlling the motors of the manipulator R, moves the welding torch T along the preset teaching trajectory, the welding conditions such as welding current and welding voltage with respect to welding power source WP Output.

レーザセンサLSは、レーザの発光および受光によりワークWまでの距離を測定する走査型のレーザセンサであり、溶接トーチTに搭載され、溶接トーチTが溶接線に沿って進行する方向側における開先開放部位(すなわち、未溶接部位)の距離を測定する。 The laser sensor LS is a laser sensor scanning to measure the distance to the workpiece W by the light-emitting and light receiving of the laser is mounted on a welding torch T, the groove in the direction of the welding torch T travels along a weld line open sites (i.e., unwelded part) to measure the distance.

センサ制御装置LUは、レーザセンサLSを駆動制御し、測定される距離情報からワークWの開先形状を検出する。 The sensor control unit LU drives and controls the laser sensor LS, detects the groove shape of the workpiece W from the distance information measured. センサ制御装置LUは、レーザセンサLSを制御して、所定の範囲を走査しながら各サンプリング点について距離を測定して、2次元データを取得する。 The sensor control unit LU controls the laser sensor LS, the distance by measuring the respective sampling points while scanning a predetermined range, to acquire two-dimensional data.

図2は、レーザセンサLSによるサンプリングの様子を説明するための図である。 Figure 2 is a diagram for explaining a state of sampling by the laser sensor LS. 同図に示すように、センサ制御装置LUは、複数のサンプリング点の2次元データからワークWの開先形状を作成し、開先形状からワークWの特徴点Dを取得する。 As shown in the figure, the sensor control unit LU creates a groove shape of the workpiece W from the two-dimensional data of a plurality of sampling points, to obtain the characteristic point D of the workpiece W from the groove shape. センサ制御装置LUは、溶接トーチTが溶接線に沿って移動した位置においても、同様の手法で距離を測定してワークWの特徴点を取得する。 The sensor control unit LU is the welding torch T is also in a position moved along a weld line, to obtain the characteristic points of the workpiece W by measuring the distance in the same manner. そして、センサ制御装置LUは、取得された特徴点をつなぎ合わせることで特徴点の3次元軌道Eを生成する。 The sensor control unit LU produces a three-dimensional trajectory E of feature points by joining the obtained feature points. センサ制御装置LUは、このように求めた3次元軌道Eから溶接トーチTの目標位置を設定する。 The sensor control unit LU sets the target position of the welding torch T from a three-dimensional trajectory E was determined in this manner.

なお、センサ制御装置LUは、目標位置を設定する際に、レーザセンサLSにより検出される開先情報だけでは、レーザセンサLSを基準としたセンサ座標系に対する位置および姿勢しか算出できない。 The sensor control unit LU, when setting the target position, only groove information detected by the laser sensor LS is not possible position and orientation only calculated with respect to the sensor coordinate system relative to the laser sensor LS. このため、センサ制御装置LUは、ロボット制御装置RCから溶接トーチTの現在位置および姿勢を取得して、レーザセンサLSを基準としたセンサ座標系からマニピュレータRを基準としたロボットの基準座標系への変換を適宜行う。 Therefore, the sensor control unit LU acquires the current position and orientation of the welding torch T from the robot control device RC, the the robot from the sensor coordinate system relative to the laser sensor LS based on the manipulator R to the reference coordinate system perform the conversion properly. すなわち、センサ制御装置LUは、ロボット制御装置RCから取得した現在位置姿勢と、センサ制御装置LUに予め記憶されているセンサ座標系から基準座標系への同次変換行列と、レーザセンサLSにより検出される開先情報とから、基準座標系における目標位置および姿勢を算出する。 That is, the sensor control unit LU includes a current position and orientation obtained from the robot controller RC, and the transformation matrix to the reference coordinate system from the sensor coordinate system which is previously stored in the sensor control unit LU, detected by the laser sensor LS and a groove information, and calculates the target position and orientation in the reference coordinate system.

次に、本発明に係るロボット制御装置RCについて詳細に説明する。 It will now be described in detail robot controller RC according to the present invention. ロボット制御装置RCは、中央演算処理装置であるCPU2、各種制御ソフトウェアが格納されたROM3、一時的な計算領域であるRAM4、不揮発性記憶媒体としてのハードディスク5、TPインタフェース10、WPインタフェース11、LUインタフェース12、システムタイマ6、駆動手段としての駆動指令部30およびサーボドライバ(図示せず)の各部を備えており、これらはバス(図示せず)を介して接続されている。 The robot controller RC is a central processing unit CPU 2, ROM 3 various control software is stored, a temporary calculation area in which RAM 4, a hard disk 5 as a nonvolatile storage medium, TP interface 10, WP interface 11, LU interface 12 has a respective units of the system timer 6, the drive command section 30 as a drive means and a servo driver (not shown), which are connected via a bus (not shown).

ROM3は、ティーチペンダントTPから入力される教示データを教示データ記憶部15に保存する教示データ入力処理部7、入力された教示データを解釈して実行する教示データ実行部8、ティーチペンダントTPの表示制御を行うための表示出力部9等、各種制御を行うための制御ソフトウェアを備えている。 ROM3 is teaching data input processing unit 7 for storing the teaching data input from the teach pendant TP to the teaching data storage unit 15, the teaching data execution unit 8 that interprets and executes input teaching data, the display of the teach pendant TP etc. display output unit 9 for controlling includes a control software for performing various controls.

ROM3は、さらに、補間点算出部13、倣い補正処理部53、現在位置算出部54を備えている。 ROM3 further interpolation point calculation unit 13, tracking correction processing unit 53, and a current position calculation unit 54. 補間点算出部13は補間点算出手段に、倣い補正処理部53は補正手段にそれぞれ相当する。 Interpolation point calculation unit 13 to the interpolation point calculating means, tracking correction processing unit 53 correspond to the correction means. 倣い補正処理部53および現在位置算出部54は、図4と同符号を付与した同一のものであると同時に同一の処理を行うので、説明を省略する。 The tracking correction processing unit 53 and the current position calculating unit 54, since the same processing at the same time as those of FIG. 4 of the same imparted with the same reference numerals, and description thereof is omitted. 補間点算出部13は、教示データ(移動開始点、移動終了点および移動速度)を入力としてマニピュレータRに取り付けられた溶接トーチTを動作させるための計画補間点を算出する。 Interpolation point calculating section 13 calculates a planned interpolation points for operating the teaching data of welding torch T which is attached to the manipulator R as input (movement start point, the movement end point and the moving speed). この補間点算出部13の詳細については後述する。 The details of this interpolation point calculation unit 13 will be described later.

RAM4は、CPU2のワーキングエリアとして用いられ、計算途中のデータが一時的に格納される。 RAM4 is used as a working area of ​​the CPU 2, during calculation of the data is temporarily stored. ハードディスク5は、マニピュレータRの作業が教示された教示データが記憶される教示データ記憶部15を有している。 Hard disk 5 has a teaching data storage unit 15 for teaching data operations of the manipulator R is taught is stored. システムタイマ6は、現在のシステム時刻を計時するものであり、各種ファイルにタイムスタンプを付与する際に参照される。 System timer 6 is for counting a current system time, is referred to when to timestamp the various files. WPインタフェース11は、溶接電源WPと接続して通信するためのインタフェースである。 WP interface 11 is an interface for communication by connecting a welding power supply WP. LUインタフェース12は、センサ制御装置LUと接続して通信するためのインタフェースである。 LU interface 12 is an interface for communicating by connecting the sensor control unit LU.

次に、マニピュレータRにより溶接作業が行われるときに、ロボット制御装置RCが行う処理の全体像について説明する。 Next, when the welding operation is performed by the manipulator R, a description will be given of the overall picture of the processing robot controller RC performs.

ロボット制御装置RCに起動信号が入力されると、教示データ実行部8が教示データ記憶部15に記憶された教示データTdの内容を解釈する。 When a start signal to the robot controller RC is input, it interprets the contents of the teaching data Td which teaching data execution unit 8 is stored in the teaching data storage unit 15. 続いて補間点算出部13が溶接トーチTの移動に先行して、教示データTdとしての教示軌道(移動開始点、移動終了点)および移動速度を入力として溶接トーチTを移動させるための計画補間点Knを算出し、RAM4にバッファ形式で記憶する。 Then the interpolation point calculating section 13 prior to the movement of the welding torch T, the teaching trajectory (movement start point, the movement end point) as teaching data Td plan interpolation for moving the welding torch T as input and the moving speed calculating a point Kn, stored in buffer format in RAM 4. また、計画補間点Knを、順次、倣い補正処理部53に出力して現在位置算出部54に送る。 Also sends plan interpolation point Kn, sequentially, the current position calculating unit 54 outputs the tracking correction processing unit 53.

現在位置算出部54は、マニピュレータRのエンコーダ値Ecを読み出して溶接トーチTの現在位置Pcを算出し、センサ制御装置LUに送信する。 The current position calculation section 54 reads the encoder value Ec of the manipulator R calculates the current position Pc of the welding torch T, and transmits the sensor control unit LU. センサ制御装置LUは、現在位置PcとレーザセンサLSによるワークWの形状検出結果とを照らし合わせて、溶接トーチTの目標位置Ptを設定し、ロボット制御装置RCに返信する。 The sensor control unit LU is against the shape detection result of the workpiece W with the current position Pc and the laser sensor LS, to set the target position Pt of the welding torch T, and returns to the robot controller RC. ロボット制御装置RCの倣い補正処理部53は、補間点算出部52によって算出された計画補間点Knを、受信した目標位置Ptに置き換えた修正補間点Snを算出する。 Tracking correction processing unit 53 of the robot controller RC is a plan interpolation point Kn calculated by the interpolation point calculating unit 52 calculates the corrected interpolation point Sn is replaced with the target position Pt received. さらに、この修正補間点Snを駆動指令部30に送信する。 Further transmits this correction interpolation point Sn to the drive command section 30. この結果、マニピュレータRの複数の軸がそれぞれ回転し、最初の修正補間点Snへ移動する。 As a result, a plurality of axes of the manipulator R is rotated respectively, to move to the first modified interpolation points Sn.

続いて、補間点算出部13の処理について詳細に説明する。 The following describes in detail a processing of the interpolation point calculating section 13. 補間点算出部13は、溶接トーチTが修正補間点Snに到達するたびに、1つ前の修正補間点Sn−1と現在の修正補間点Snとを結んだ補正軌道を、教示軌道に投影して教示軌道方向の移動量比率およびこの移動量比率に基づく修正移動速度を算出し、この修正移動速度および教示軌道の残移動量を入力として計画補間点を再算出する。 Interpolation point calculating section 13, welded to each time the torch T reaches the corrected interpolation point Sn, a correction trajectory which connects the corrected interpolation point Sn-1 of the previous and the current modification interpolation point Sn, projected on the teaching track to calculate the corrected moving speed based on the moving amount ratio and the movement amount ratio teachings track direction, recalculating plan interpolation point as an input the remaining movement amount of the modified movement speed and teachings trajectory.

図3は、補間点算出部13の処理内容を説明するための図である。 Figure 3 is a diagram for explaining the processing contents of the interpolation point calculation unit 13. 同図において、教示データに基づく教示軌道MとレーザセンサLSの検出結果に基づく補正軌道Sが、補間点レベルで形成されている様子を示している。 In the figure, correction trajectory S based on the detection result of the teaching trajectory M and the laser sensor LS based on the teaching data, shows a state that is formed at the interpolation point level. すなわち、教示軌道Mは、1つ前の計画補間点Kn−1から現在の計画補間点Knを結んだ軌道である。 That is, the teaching trajectory M from the previous plan interpolation point Kn-1 is a trajectory connecting the current planning interpolation point Kn. 補正軌道Sは、1つ前の修正補間点Sn−1から現在の修正補間点Snを結んだ軌道である。 Correction trajectory S from the previous corrected interpolation point Sn-1 is a trajectory connecting the current modification interpolation points Sn.

補間点算出部13は、溶接トーチTが修正補間点Snに到達するたびに、1つ前の修正補間点Sn−1と現在の修正補間点Snとを結んだ補正軌道Sを、教示軌道Mに投影して教示軌道方向の移動量比率およびこの移動量比率に基づく修正移動速度を算出する。 Interpolation point calculating section 13, each time the welding torch T reaches the corrected interpolation point Sn, the correction trajectory S connecting the one to the previous modification interpolation point Sn-1 and the current modification interpolation point Sn, teaching trajectory M projection to calculate the corrected moving speed based on the moving amount ratio and the movement amount ratio of teaching track direction. より具体的に説明すると、まず、補正軌道Sを教示軌道M上に投影し、教示軌道方向の移動量比率を求める。 To be more specific, the first, projecting the correction trajectory S on the teaching track M, obtaining the movement amount ratio teachings track direction. 教示軌道Mの移動量を100%とした場合、投影軌道M'は、例えば98%というような教示軌道方向の移動量比率が求まることになる。 If the amount of movement of the taught track M as 100%, the projected trajectory M 'will have determined that the movement amount ratio teachings track direction such as that for example 98%. この場合、そのまま何も手を加えずに倣い補正を続けると、溶接長が2%短くなるということと等価である。 In this case, it is equivalent to that as anything Continued correction copying without touching, the welding length is 2% shorter. そこで、本発明では、算出した移動量比率から、補間点の算出に使う移動速度を2%減速修正する。 Therefore, in the present invention, the calculated movement amount ratio to 2% reduction modify the movement speed used for calculating the interpolation point. そして、この修正した移動速度と、教示軌道Mにおける残移動量とに基づいて、補間点数および補間点毎の移動量を再算出する。 Then, the moving speed obtained by this modification, on the basis of the remaining movement amount in the teaching track M, recalculates the movement amount for each interpolation points and interpolation points. すなわち、当初算出した計画補間点Knの数を調整する処理を補間点毎に行うことで、溶接長の不足を補う。 In other words, by performing the process of adjusting the number of planned interpolation points Kn calculated originally for each interpolation point, compensate for the lack of weld length.

以下、上記した処理について説明する。 Hereinafter, a description will be given of a process described above. 1補間あたりの補正軌道Sおよび教示軌道Mのベクトルをそれぞれ補正ベクトルSv、教示ベクトルMvとすると、投影軌道M'の投影ベクトルMv'は、以下の式で算出される。 Correction trajectory S and teachings orbit M each compensation vector Sv vector of per interpolation, when the teaching vector Mv, 'projection vector Mv' of the projection track M is calculated by the following equation.
投影ベクトルMv'=教示ベクトルMv・補正ベクトルSv/|教示ベクトルMv| Projection vector Mv '= teaching vector Mv · correction vector Sv / | teaching vector Mv |

教示軌道方向の移動量比率Mrは、以下の式で算出される。 Movement amount ratio Mr teachings track direction is calculated by the following equation.
移動量比率Mr=|投影ベクトルMv'|/|教示ベクトルMv| Movement amount ratio Mr = | projection vector Mv '| / | teachings vector Mv |

さらに、教示移動速度をVtとすると、修正移動速度Vt'は、以下の式で算出される。 Further, when a teaching movement speed is Vt, the corrected moving speed Vt 'is calculated by the following equation.
修正移動速度Vt'=教示移動速度Vt・移動量比率Mr Fixed moving speed Vt '= teachings moving speed Vt · movement amount ratio Mr

補間点算出部13は、上記修正移動速度Vt'および教示軌道Mの残移動量を入力として計画補間点Knを再算出する。 Interpolation point calculation unit 13 re-calculates the planned interpolation point Kn as input the remaining movement amount of the modified movement speed Vt 'and teachings trajectory M. 教示軌道Mの残移動量Rmは、計画補間点Kn−1から投影軌道M'分だけ進んだ位置と、教示軌道Mの移動終了点との離間距離である。 Remaining travel Rm teachings track M is set to the position advanced by the projection trajectory M 'component from the planned interpolation point Kn-1, a distance between the moving end point of the teaching trajectory M.

すなわち、残移動時間Rt、計画補間点数Kpおよび計画補間点間距離Kkを以下の式で算出することによって、溶接トーチTが教示軌道Mの移動終了点まで到達するのに必要な計画補間点Knを算出しなおす。 That is, the remaining traveling time Rt, planning interpolation points Kp and planning by calculating the interpolation point distance Kk by the following equation, the welding torch T is taught trajectory M planning interpolation points Kn needed to reach the movement end point of the re-calculated.
残移動時間Rt=残移動量Rm/修正移動速度Vt' Remaining travel time Rt = remaining movement amount Rm / modified movement speed Vt '
計画補間点数Kp=残移動時間Rt/補間周期Ic Planning the number of interpolation points Kp = remaining travel time Rt / interpolation cycle Ic
計画補間点間距離Kk=残移動量Rm/計画補間点数Kp Between planning interpolation point distance Kk = remaining movement amount Rm / planned number of interpolation points Kp
上記した補間周期Icとは、ロボット制御装置RC内で予め定められている演算周期である。 The interpolation period Ic described above, a calculation cycle that is predetermined by a robot control device RC.

この後の処理は、すでに上述したとおりである。 The subsequent processing is as previously described. すなわち、算出した計画補間点Knを、順次、倣い補正処理部53に出力し、現在位置算出部54に送信する。 That is, the calculated planned interpolation point Kn, sequentially, and outputs to the tracking correction processing unit 53, and transmits the current position calculating unit 54. 現在位置算出部54は、エンコーダ値Ecから溶接トーチTの現在位置Pcを算出し、センサ制御装置LUに送信する。 The current position calculation unit 54 calculates the current position Pc of the welding torch T from the encoder value Ec, and transmits to the sensor control device LU. センサ制御装置LUから溶接トーチTの目標位置Ptが返信されたら、倣い補正処理部53は、計画補間点Knを、受信した目標位置Ptに置き換えた修正補間点Snを算出する。 When the target position Pt of the welding torch T from the sensor control unit LU is sent back, tracking correction processing unit 53, a plan interpolation point Kn, to calculate the corrected interpolation point Sn is replaced with the target position Pt received. さらに、この修正補間点Snを駆動指令部30に送信する。 Further transmits this correction interpolation point Sn to the drive command section 30. これら一連の処理を、補間点算出部13が再算出した計画補間点Knを全て処理しおわるまで繰り返し行うことによって、レーザセンサLSの検出結果に基づく修正補間点Snへ順次移動し、最終の修正補間点へ到達させる。 The series of processes, by repeating to complete processing all planned interpolation point Kn the interpolation point calculating unit 13 is re-calculated sequentially moved to modify the interpolation point Sn based on the detection result of the laser sensor LS, the final modifications to reach to the interpolation point.

上述したように、作業ツールが修正補間点に到達するたびに、1つ前の修正補間点と現在の修正補間点とを結んだ補正軌道の移動量比率およびこの移動量比率に基づく修正移動速度を算出し、この修正移動速度および教示軌道の残移動量を入力として計画補間点を再算出している。 As described above, the working tools each time a reaches the corrected interpolation point, the corrected moving speed based on the moving amount ratio and the movement amount ratio of the corrected trajectory connecting the correction interpolation point of the previous and the current correction interpolation point is calculated and is recalculated plan interpolation point as an input the remaining movement amount of the modified movement speed and teachings trajectory. すなわち、当初算出した計画補間点の数を調整する処理を補間点毎に行うようにしたことによって、ワークの形状を検出するセンサによって作業ツールの動作を倣い補正するときに、作業ツールの進行方向に発生する位置誤差を抑制することができる。 That is, by which the process of adjusting the number of initially calculated planned interpolation points to perform for each interpolation point, when correcting the copying operation of the working tool by a sensor for detecting the workpiece geometry, the traveling direction of the working tool it is possible to suppress the position error generated.

また、作業ツールをアーク溶接トーチとし、センサをレーザの発光および受光によりワークまでの距離を測定する走査型のレーザセンサとしたことによって、特にアーク溶接用途の産業用ロボットの場合に、教示された溶接長を常に一定長に維持することができる。 Further, the work tool is an arc welding torch, by which a laser sensor scanning to measure the distance to the workpiece by emitting and receiving a laser sensor, particularly in the case of industrial robot arc welding applications taught welding length can be always maintained constant length.

1 アーク溶接ロボット装置2 CPU 1 arc welding robot 2 CPU
4 RAM 4 RAM
5 ハードディスク6 システムタイマ7 教示データ入力処理部8 教示データ実行部9 表示出力部10 TPインタフェース11 WPインタフェース12 LUインタフェース13 補間点算出部15 教示データ記憶部30 駆動指令部50 アーク溶接ロボット装置51 教示データ記憶部52 補間点算出部53 補正処理部54 現在位置算出部61 表示部62 キーボードD 特徴点E 3次元軌道Ec エンコーダ値G 間隔H 長さI 誤差Ic 補間周期Ip 修正補間点数Kk 計画補間点間距離Kn 計画補間点LS レーザセンサLU センサ制御装置R マニピュレータM 教示軌道Mv 教示(軌道)ベクトルM' 投影軌道Mv'投影(軌道)ベクトルMr 移動量比率Pc 現在位置Pt 目標位置RC ロボット制御装置Rm 残移動量Rt 残移動時間S 5 Hard 6 system timer 7 teaching data input processing unit 8 teaching data execution unit 9 display output unit 10 TP interface 11 WP interface 12 LU interface 13 interpolation point calculating unit 15 the teaching data storage unit 30 drive command unit 50 an arc welding robot system 51 taught data storage unit 52 interpolation point calculating unit 53 the correction processing unit 54 the current position calculating unit 61 display unit 62 keyboard D characteristic point E 3-dimensional trajectories Ec encoder value G interval H length I error Ic interpolation cycle Ip corrected interpolation points Kk plan interpolation point during distance Kn plan interpolation point LS laser sensor LU sensor control device R manipulator M teaching trajectory Mv teachings (orbital) vector M 'projected trajectory Mv' projection (orbital) vector Mr movement amount ratio Pc current position Pt target position RC robot controller Rm the remaining amount of movement Rt remaining travel time S 補正軌道Sv 補正(軌道)ベクトルSn 修正補間点T 溶接トーチTd 教示データTP ティーチペンダントVt 教示移動速度Vt'修正移動速度W ワークWP 溶接電源 Correction trajectory Sv correction (trajectory) vector Sn corrected interpolation point T welding torch Td teaching data TP teach pendant Vt teachings moving speed Vt 'corrected moving speed W workpiece WP welding power source

Claims (2)

  1. 予め設定された教示軌道および移動速度を入力としてロボットに取り付けられた作業ツールを移動させるための計画補間点を算出する補間点算出手段と、前記作業ツールに搭載されてワークの形状を認識するセンサからの入力に基づいて前記計画補間点を補正するための修正補間点を算出する補正手段と、前記作業ツールを前記修正補間点に順次移動させる駆動手段と、を備えたロボット制御装置において、 And interpolation point calculating means for calculating a planned interpolation points for moving a work tool attached to the robot preset taught track and the moving speed as an input, the sensor recognizes the shape of the mounted workpiece on the working tool a robot controller having a correcting means for calculating a correction interpolation point to correct, and a drive means for sequentially moving the work tool to the corrected interpolation point the program interpolation point based on input from,
    前記補間点算出手段は、前記作業ツールが前記修正補間点に到達するたびに、1つ前の修正補間点と現在の修正補間点とを結んだ補正軌道を、前記教示軌道に投影して教示軌道方向の移動量比率およびこの移動量比率に基づく修正移動速度を算出し、この修正移動速度および前記教示軌道の残移動量を入力として前記計画補間点を再算出することによって、前記作業ツールの進行方向に発生する位置誤差を抑制することを特徴とするロボット制御装置。 The interpolation point calculating means, each time the said working tool reaches the corrected interpolation point, a correction trajectory which connects the modified interpolation point of the previous and the current modification interpolation points, teaching by projecting the teaching track by calculating the trajectory direction of the moving amount ratio and the corrected moving velocity based on the movement amount ratio, to re-calculate the planned interpolation point as an input the remaining movement amount of the corrected moving speed and the teaching trajectory of the working tool robot control apparatus characterized by suppressing the position error generated in the traveling direction.
  2. 前記作業ツールはアーク溶接トーチであり、前記センサはレーザの発光および受光によりワークまでの距離を測定する走査型のレーザセンサであることを特徴とする請求項1記載のロボット制御装置。 The working tool is an arc welding torch, wherein the sensor is a robot control apparatus according to claim 1, characterized in that the laser sensor of scanning for measuring a distance to the workpiece by emitting and receiving laser.
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