JP2645991B2 - 追跡型センサ装置の制御機構 - Google Patents

追跡型センサ装置の制御機構

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、溶接トーチ、シーリングガンなどのツール
を移動制御するための追跡型センサ装置に関する。
(従来の技術) 溶接トーチ又はシーリングガンを溶接線に沿って移動
させて溶接を行なうには、溶接対象物上の追跡すべき線
に対して、直線上の光、点上の掃射光、円形の光など所
定のストラクチュア光を与え、対象物から反射されたス
トラクチュア光をカメラで撮像して、センサ手段で検知
し、その画像情報に基づいて反射されたストラクチュア
光の変化を三角測量法により計測して追跡すべき線の位
置を決定する追跡型ビジョンセンサ装置が使用されてい
る。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、この従来の追跡型ビジョンセンサ装置
は、例えば直線状のストラクチュア光を用いた場合、追
跡すべき線が所定の角度以上の角度で折れ曲がるときに
ストラクチュア光が追跡すべき線から外れ、折れ曲がり
の方向をカメラが撮像できなくなり、それ以後の線の追
跡が不可能になる。また、例えば円形のストラクチュア
光を用いた場合、追跡すべき線が折れ曲がりのところで
視野の中央からずれてもカメラが撮像できるが、折れ曲
がりの角度が大きいとビジョンセンサと溶接トーチ又は
シーリングガンとの間に一定の距離lがあるためにビシ
ョンセンサが線を追跡できなくなり、溶接トーチ又はシ
ーリングガンが折れ曲がった線に追従できないという問
題点を有していた。
本発明は、追跡すべき線が所定の角度以上の角度で折
れ曲がる場合にもセンサが折れ曲がった線を追跡するこ
とができて、またセンサとツールとの間の距離lにかか
わらず、センサが折れ曲がった線を追跡でき、溶接トー
チ又はシーリングガンを折れ曲がった線に追従させるこ
とのできる追従型センサ装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記の発明の目的を達成するために、本発明は加工す
べき対象物上でツールが加工を施しながら進む線上に、
加工に先行してストラクチュア光を照射する手段と、該
ストラクチュア光の対象物からの反射光を撮像するとと
もにツールの垂直方向の軸線に対して回転自在なカメラ
と、該カメラの画像を検知するセンサ手段と、該センサ
手段で検知された画像情報に基づいてツールが加工を施
しながら進む線の撮像位置が前記カメラの視野の中央に
位置するか否かを判別する平面内の視野範囲判別手段
と、該視野範囲判別手段からの制御信号に基づいて前記
カメラをツールの垂直方向の軸線に対して旋回させてツ
ールが加工を施しながら進む線の撮像位置が前記カメラ
の視野の中央に位置するように制御する駆動手段とを具
備することを特徴とする追跡型センサ装置の制御機構を
提供する。
(作用) 本発明においては、追跡型センサ装置自体を溶接トー
チ又はシーリングガンの軸線を中心として回動可能に、
及び/又は軸線方向に移動可能に溶接トーチ又はシーリ
ングガンに取付け、追跡すべき線の状態に応じて追跡型
センサ装置自体を溶接トーチ又はシーリングガンに対し
て駆動させることによって、追跡すべき線が所定の角度
以上の角度で折れ曲がる場合にも折れ曲がった線を追跡
できて、溶接トーチ又はシーリングガンは折れ曲がった
線に追従できるようになっている。
(実施例) 以下、図により本発明の実施例について説明する。
第1図は、追跡型センサ装置とツールの概略構成を示
す斜視図、第2図は、この追跡型センサ装置の移動制御
機構を示すブロック図である。
第1図において、ツール4は、たとえば鋼板などの対
象物1を線2に沿って溶接するための溶接トーチ又はシ
ーリングガンであり、ロボットアーム3の先端の取付部
材3aに固着されている。追跡型センサ装置5は、ツール
4のサーボ軸線A1に平行なサーボ軸線A2に沿ってカメラ
9を移動できるよう、センサアーム6を介してロボット
アーム3に取付けられている。このセンサアーム6は、
サーボ軸線A1を中心として回動自在にツール4の取付部
材3aに取付けられている。
上記追跡型センサ装置5は、その下部のカメラ9とと
もにストラクチュア光照射手段7を有している。ストラ
クチュア光照射手段7は、例えば円形のストラクチュア
光を対象物1の追跡すべき線2に対して照射し、ストラ
クチュア光の対象物1からの反射光は、カメラ9で撮像
され、センサ手段10で検知するようになっている。この
センサ手段10は、ビジョンセンサ、或いは通常の光学式
のセンサ機構で構成しても良い。
第2図において、センサ手段10からの画像情報は、ツ
ール4の次に進むべき位置を決定するための位置決定手
段23と、視野範囲判別手段20とに送られる。ツールの位
置決定手段23は、ロボットアーム3を所定位置に移動さ
せてツール44を溶接すべき線に位置決めする駆動手段33
に位置制御信号を送る。また、視野範囲判別手段20は、
平面内視野範囲判別手段21と垂直方向視野範囲判別手段
22とからなる。
平面内視野判別手段21は、対象物1の平面内で追跡す
べき線2がカメラ9の視野の中央にあるか否かを判別す
るもので、第3図(a)に示すように、平面内での折れ
曲がりによって追跡すべき線2がカメラ9の視野の中央
からずれるときに、追跡すべき線2を視野の中央に位置
させるよう、センサアーム6をサーボ軸線A1を中心に回
動させるための制御信号を回動手段31に与えている。ま
た、垂直方向視野範囲判別手段22は、ツール4が追跡す
べき線2に合っているか否かを判別するもので、第3図
(b)に示すように、追跡すべき線2の垂直方向の折れ
曲がりによってツールの高さが合わなくなるときに、追
跡すべき線2に合わすよう、サーボ軸線A2に沿って移動
させるための制御信号を垂直方向移動手段32に与えてい
る。
ここで、上記回動手段31と垂直方向移動手段32は、追
跡型センサ装置5の駆動手段30を構成しており、また、
視野範囲判別手段20における追跡すべき線2が視野の中
央にあるか否かの判別、およびツール4の高さが追跡す
べき線2に合っているか否かの判別は、従来の三角測量
法により行なうことができる。
なお、追跡すべき線2が平面内に限られるツールにお
いては、追跡センサ装置5はサーボ軸線A2に沿って移動
する必要はなく、従って、垂直方向視野範囲判別手段2
2、垂直方向移動手段32を設ける必要はない。逆に、追
跡すべき線2が垂直方向に限られるツールにおいては、
サーボ軸線A1を中心にした回動の必要はなく、従って、
平面内視野範囲判別手段21、回動手段31を設ける必要は
ない。第3図(c)に示すように、追跡すべき線2が平
面内および垂直方向に折れ曲がっているツールに適用す
るには、上述した実施例に開示された全ての手段が必要
である。
第4図(a),(b),(d),(e)及び(f)
は、追跡すべき線が平面内に限られる場合に、本発明の
追跡型センサ装置5によるツール4の位置Tと、追跡型
センサ装置5の位置(カメラ9の視野を示す円の中心)
Sとの位置関係を図示している。
第4図(a)は、位置Tと位置Sとが所定の距離lを
へだてて折れ曲がり箇所に向う線L1上にある状態を示し
ている。この場合に、追跡すべき線L1はカメラ9の視野
の中央に位置している。
第4図(b)は、追跡すべき線L1,L2の折れ曲がり点
に追跡型センサ装置5が位置し、追跡すべき線L2がカメ
ラ9の視野の中央に位置しない状態を示している。
従来のセンサ装置では、ツール4に対して回動するよ
うにはなっておらず、第4図(c)に示すように位置T
が線L1に沿ってさらに移動して、追跡すべき線L1,L2が
カメラ9の視野から完全に外れ、センサ装置によっては
その後の追跡ができなくなる。本発明では、第4図
(d)に示すように、カメラ9の視野の中央に追跡すべ
き線L1,L2が位置するよう、センサアーム6がツール4
に対して回動されるように構成しているので、位置Tが
線L1に沿ってさらに移動しても、追跡すべき線を見失う
ことはない。第4図(e),(f)は位置Tが線L2に沿
って進む状態を示している。
なお、第4図(e)の状態のとき、追跡型センサ装置
5の回動は停止され、同時に、ロボットアーム3の移動
方向は線L1に沿う方向から線L2に沿う方向に変更制御さ
れる。
(発明の効果) 以上、本発明の追跡型センサ装置によれば、追跡すべ
き線が所定の角度以上の角度で折れ曲がっていてもツー
ルはこの折れ曲がった線に追従することができるので、
柔軟にかつ精度よくツールの制御ができる。また、本発
明は、ツールの軸線に対してカメラが回転自在に取付け
られかつ判別手段からの制御信号に基づいてカメラをツ
ールに対して移動させ追跡すべき線をカメラの視野の中
央に位置せしめる駆動手段を持っているので、形状が大
きい撮像体あるいは重量の大きな撮像体を回転する事無
く、カメラのみを回転すればよいので、追跡センサ装置
を従来のものと比較して計量小型に形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、追跡型センサ装置とツールの概略構成を示す
斜視図、第2図は、この追跡型センサ装置の移動制御機
構を示すブロック図、第3図は、追跡すべき線の折れ曲
り態様を示す図、第4図は、ツールと追跡型センサ装置
の位置関係を示す図である。 1……対象物、2……追跡すべき線、4……ツール、5
……追跡型センサ装置、6……センサアーム、7……ス
トラクチュア光照射手段、9……カメラ、10……センサ
手段、20……視野範囲判別手段、30……センサ装置の駆
動手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−177295(JP,A) 特開 昭56−26676(JP,A) 特開 昭58−44973(JP,A) 特開 昭58−94993(JP,A) 特開 昭59−143690(JP,A) 特開 昭57−189796(JP,A) 特公 昭51−17138(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工すべき対象物上でツールが加工を施し
    ながら進む線上に、加工に先行してストラクチュア光を
    照射する手段と、 該ストラクチュア光の対象物からの反射光を撮像すると
    ともにツールの垂直方向の軸線に対して回転自在なカメ
    ラと、 該カメラの画像を検知するセンサ手段と、 該センサ手段で検知された画像情報に基づいてツールが
    加工を施しながら進む線の撮像位置が前記カメラの視野
    の中央に位置するか否かを判別する平面内の視野範囲判
    別手段と、 該視野範囲判別手段からの制御信号に基づいて前記カメ
    ラをツールの垂直方向の軸線に対して旋回させてツール
    が加工を施しながら進む線の撮像位置が前記カメラの視
    野の中央に位置するように制御する駆動手段と、 を具備することを特徴とする追跡型センサ装置の制御機
    構。
  2. 【請求項2】前記駆動手段は、視野範囲判別手段からの
    制御信号に基づいて前記カメラをツールの垂直方向の軸
    線に対して旋回させてツールが加工を施しながら進む線
    の撮像位置が前記カメラの視野の中央に位置するように
    制御するとともに、視野範囲判別手段からの制御信号に
    基づいて前記カメラをツールの垂直方向移動軸方向に移
    動させてツールが加工を施しながら進む線の撮像位置が
    前記カメラの視野の中央に位置するように制御すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の追跡型セン
    サ装置の制御機構。
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