JP2668934B2 - 位置検出装置及びその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、溶接作業，シーリング作業等の経路に沿っ
た作業に必要となる位置検出方法及びその装置に関する
ものである。

従来の技術 近年、溶接，シーリングなどに代表される、経路上を
移動しながら行なう作業は、ロボット等を用いて自動化
が進んでいる。これらは、大半があらかじめ教示した通
りに移動するティーチングプレイバック方式であるが、
経路の精度が悪いものについては、シーリング等が正確
に行なえないという問題があった。そこで、作業位置を
先導的に検出し、ティーチングデータを補正しながらよ
り正確な作業経路を検出する方式のものもあらわれてい
る。

以下第５図，第６図を参照しながら、上述した作業経
路検出装置の一例について説明する。第５図において、
13は検出しようとする作業経路、14はスリット状光源、
15は撮像カメラ、16は作業トーチ、17は検出線18は作業
ポイント、19はロボットアームである。

以上のように構成された経路検出装置について、以下
その動作について説明する。

スリット状光源14から照射された線条光は、作業経路
13と交差するように配置されており、その映像を撮像カ
メラ15でとらえ、つなぎ目を検出ポイントとして検出す
る。この検出ポイントは補正され、一定移動の後、作業
ポイント18となる。

一方、ロボットアーム19はあらかじめ教示されたデー
タ経路を基準に移動しながら、経路検出装置によって先
導的に検出されたつなぎ目の位置に応じて、第６図のよ
うに作業すべき位置を連続的に補正しつつ所定の作業を
実施してゆく。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、第６図に示すよ
うに、作業経路13が90゜以上の鋭角で折れまがっている
場合はロボット先端軸の姿勢により経路検出部が追跡し
きれない場合がある。また、一般的にコーナー部におい
ては、作業トーチ部と、経路検出部の視野との間には、
オフセットが存在するため、トーチがコーナ部に到達す
るまでは、一時的に検出部が経路を見失なうという問題
点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、どのような経路形状に対
しても、その経路を見失なわずに、常時補正しながら、
経路作業をすることの出来る位置検出方法及びその装置
を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の位置検出装置
は、３次元空間上を、プログラムにより自由に移動でき
る位置決め機構に支持された作業部を用いて作業するよ
うに構成されたシーリング塗布，溶接などの経路作業装
置において、前記作業部を中心としてそれを囲むように
複数のスリット光を投光する投光部と、前記複数のスリ
ット光により形成される連続したひとまわりの範囲を撮
像する撮像部とを備えたものである。

また、本発明の位置検出装置は、３次元空間上を、プ
ログラムにより自由に移動できる位置決め機構に支持さ
れた作業部を用いて作業するように構成されたシーリン
グ塗布，溶接などの経路作業装置において、前記作業部
を中心として一様な照明光を投光する投光部と、前記投
光部により投光された作業部を中心としてそれを囲むよ
うに複数の視野ラインを交差させることにより閉図形の
データとして検出する複数のラインセンサカメラとを備
えたものである。

また、本発明の位置検出方法は、３次元空間上を、プ
ログラムにより自由に移動できる位置決め機構に支持さ
れた作業部を用いて行うシーリング塗布，溶接などの経
路作業において、前記作業部を中心としてそれを囲むよ
うに複数のスリット光を投光し、前記複数のスリット光
により形成される連続したひとまわりの範囲を撮像して
前記スリット光の屈曲点または段差点を抽出することに
より作業経路を検出するものである。

また、本発明の位置検出方法は、３次元空間上を、プ
ログラムにより自由に移動できる位置決め機構に支持さ
れた作業部を用いて行うシーリング塗布，溶接などの経
路作業において、前記作業部を中心として一様な照明光
を投光し、複数のラインセンサカメラにより前記投光さ
れた作業部を中心としてそれを囲むように複数の視野ラ
インを交差させることにより、閉図形のデータとして検
出し、前記閉図形を形成する視野ライン上の明暗の変化
より作業経路を抽出するものである。

作用 本発明は上記した構成によって、作業トーチからみて
周囲全部において経路を検出することができるので、ど
のような経路形状に対しても常にその経路を見失なうこ
となく追跡し、位置補正することが可能となる。

実 施 例 以下本発明の第１実施例の位置検出方法及びその装置
について、第１図〜第３図を参照しながら説明する。

第１図において１は投受光部のペアであり、同様のも
のが、作業トーチ２を中心に複数個、同一距離に取りつ
けられている。また投受光部１の内部はスリット光発生
部5,TVカメラ６が配置されている。

以上のように構成された位置検出装置について、以下
その動作を説明する。

まず、スリット光発生部５では、光源ランプとシリン
ドリカルレンズ等を用い、一本の線条光（スリット光）
７を発生し、対象面３上に投射する。その映像を、適当
な視野・倍率のレンズでTVカメラ６が撮像し、溶接板の
つなぎ目などの作業経路13を、スリット線の屈曲点又
は、段差点として抽出する。これは、暗い背景中から輝
線を２値化して取り出し、その直線性，連続性をしらべ
ることで容易に実行できる。

このような投受光部１を３〜４組作業トーチ２を中心
として配置し、そのスリットラインを交差させ１つの閉
図形４を構成し、それぞれの投受光部１に上記の処理を
行なわせる。この処理結果をつなぎ合わせれば、ひとつ
の閉図形４上のデータとして経路位置を検出できる。第
３図は、その動作を示したもので、作業トーチ２のまわ
りに発生させたスリット閉図形４が、トーチ２の移動と
共に矢印方向に移動する様子をあらわしている。従って
経路線13がどのような形であっても、作業トーチ２を中
心とした閉図形４で検出しているため、経路13を常時見
失なうことがない。

以上のように、本実施例によれば、作業トーチ部２を
中心として、それを囲むようにスリット光発生部５とTV
カメラ６とを配し、その連続したひとまわりの信号によ
って、現在位置から、360゜全周方向にわたって、作業
経路13を常時見失なうことなく検出することができるも
のである。

次に本発明の第２実施例について、第４図を参照しな
がら説明する。第４図において、８は必要な視野をむら
なく照明する光源部で、光源ランプと集光レンズで構成
されている。

９は作業経路13（第３図参照）を横切る線状の視野を
もつラインセンサーカメラ、10はそれらを一体化した投
受光部である。

以上のように構成された位置検出装置について以下、
その動作を説明する。

照明光源部８では、光源ランプと集光レンズにより一
様な照明光を対象ワーク面上にあてる。ラインセンサー
カメラ９は、適当な視野・倍率のレンズで視野ライン上
の明暗データを取り込む。この映像データから、経路線
13を、明暗の変化点として捕える。これは、照明の下
で、つなぎ目等の部分は暗く見え、その他の部分は明る
くみえるため、通常用いられる空間微分処理や、２値化
処理により容易に抽出できる。

このような投受光部10を、３〜４組作業トーチ２（第
１図参照）を中心として配置し、その視野ラインを交差
させ１つの閉図形４を構成し、それぞれの投受光部10に
上記の処理を行なわせる。この処理結果をつなぎ合わせ
れば、ひとつの閉図形４上のデータとして、経路位置を
検出できる。

以降の動作は、第１実施例と同じである。

発明の効果 以上のように本発明は、どのような経路形状に対して
も、その経路を見失なわずに、常時補正しながら経路作
業をすることができる位置検出方法及びその装置を実現
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例におけるセンシングヘッド
の構成を示す図、第２図は投受光部の構成を示す図、第
３図は本発明における位置検出の状態を示す図、第４図
は本発明の第２実施例における投受光部の構成を示す
図、第５図は従来例における位置検出部の構成を示す
図、第６図は従来例における位置検出の状態を示す図で
ある。 １……投受光部、２……作業トーチ、５……スリット光
源部、６……TVカメラ、４……閉図形スリット線、８…
…照明光源部、９……ラインセンサーカメラ、10……投
受光部、13……経路。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元空間上を、プログラムにより自由に
   移動できる位置決め機構に支持された作業部を用いて作
   業するように構成されたシーリング塗布，溶接などの経
   路作業装置において、前記作業部を中心としてそれを囲
   むように複数のスリット光を投光する投光部と、前記複
   数のスリット光により形成される連続したひとまわりの
   範囲を撮像する撮像部とを備えたことを特徴とする位置
   検出装置。
2. 【請求項２】３次元空間上を、プログラムにより自由に
   移動できる位置決め機構に支持された作業部を用いて作
   業するように構成されたシーリング塗布，溶接などの経
   路作業装置において、前記作業部を中心として一様な照
   明光を投光する投光部と、前記投光部により投光された
   作業部を中心としてそれを囲むように複数の視野ライン
   を交差させることにより閉図形のデータとして検出する
   複数のラインセンサカメラとを備えたことを特徴とする
   位置検出装置。
3. 【請求項３】３次元空間上を、プログラムにより自由に
   移動できる位置決め機構に支持された作業部を用いて行
   うシーリング塗布，溶接などの経路作業において、前記
   作業部を中心としてそれを囲むように複数のスリット光
   を投光し、前記複数のスリット光により形成される連続
   したひとまわりの範囲を撮像して前記スリット光の屈曲
   点または段差点を抽出することにより作業経路を検出す
   ることを特徴とする位置検出方法。
4. 【請求項４】３次元空間上を、プログラムにより自由に
   移動できる位置決め機構に支持された作業部を用いて行
   うシーリング塗布，溶接などの経路作業において、前記
   作業部を中心として一様な照明光を投光し、複数のライ
   ンセンサカメラにより前記投光された作業部を中心とし
   てそれを囲むように複数の視野ラインを交差させること
   により、閉図形のデータとして検出し、前記閉図形を形
   成する視野ライン上の明暗の変化より作業経路を抽出す
   ることを特徴とする位置検出方法。