JP2899642B2 - Processing position detection device and processing position detection method - Google Patents

Processing position detection device and processing position detection method

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JP2899642B2
JP2899642B2 JP23010191A JP23010191A JP2899642B2 JP 2899642 B2 JP2899642 B2 JP 2899642B2 JP 23010191 A JP23010191 A JP 23010191A JP 23010191 A JP23010191 A JP 23010191A JP 2899642 B2 JP2899642 B2 JP 2899642B2
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welded
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gap
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明 平井
利雄 赤津
淳彦 鹿島
悠敬 高野
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【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、全自動溶接ロボットに
使用される溶接線倣い装置として好適な加工位置検出装
置および加工位置検出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing position detecting apparatus and a processing position detecting method suitable as a welding line copying apparatus used in a fully automatic welding robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の溶接ロボットでは、ティ−チング
・プレ−バック方式によって溶接する場合、実際の溶接
ワ−クが予めティ−チングにより教示された位置に正確
に設置されたときのみ正常な溶接作業が行われるが、そ
うでないときには溶接が正しく施工されない。このた
め、センサにより実際の溶接線を検出し、そのセンサか
らの信号を使ってティ−チングラインを補正する方法が
一般にとられている。
2. Description of the Related Art In a conventional welding robot, when welding is performed by a teaching and playback method, a normal welding work is performed only when an actual welding work is accurately set at a position taught in advance by teaching. The welding operation is performed, but otherwise the welding is not performed correctly. For this reason, a method is generally employed in which an actual welding line is detected by a sensor and the teaching line is corrected using a signal from the sensor.

【0003】このようなセンサとして、これまでに各種
の方式のものが考案されているが、光学的に溶接線を検
出する代表的ものとして、例えば図11に示したよう
に、スリット光とそのスリット光を受光する2次元受光
手段によるものが知られている。これは、投光器2から
スリット状に鋭く集光させたレ−ザ光11を、被溶接部
材8、9のア−ク点に先行する開先部に照射し、開先部
からの反射光12をITVカメラなどの2次元受光器3
で検出するように構成されている。そして、得られた光
切断線像から下板側の線分Q1Q2と縦板側の線分Q2
Q3を画像処理により検出し、各々の線分の交点を演算
することにより、溶接すべき位置Q2を求めるものであ
る。
As such a sensor, various types of sensors have been devised so far. As a typical sensor for optically detecting a welding line, for example, as shown in FIG. A two-dimensional light receiving means for receiving slit light is known. This is because a laser beam 11 sharply condensed in a slit shape from the projector 2 is irradiated to a groove portion preceding an arc point of the workpieces 8 and 9, and a reflected light 12 from the groove portion is irradiated. To a two-dimensional light receiver 3 such as an ITV camera
It is configured to detect by. Then, the lower plate side line segment Q1Q2 and the vertical plate side line segment Q2 are obtained from the obtained light section line image.
The position Q2 to be welded is determined by detecting Q3 by image processing and calculating the intersection of each line segment.

【0004】上記のような装置を溶接ロボットに適用
し、溶接ト−チを制御する場合には、例えば図12に示
したように溶接ト−チ1と投光器2と受光器3が一体と
なった検出装置付ト−チがロボット5のア−ム先端に取
付けられる。なお、図12において、4は画像処理装
置、6はロボット制御装置、7は溶接機である。
When the above-described apparatus is applied to a welding robot to control a welding torch, for example, as shown in FIG. 12, a welding torch 1, a light projector 2, and a light receiver 3 are integrated. The torch with the detecting device is attached to the arm end of the robot 5. In FIG. 12, 4 is an image processing device, 6 is a robot control device, and 7 is a welding machine.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、2つの被溶接部材の間にギャップがあって
も、それを正確に検出することが難しいという問題があ
る。すなわち、図13に示すように、被溶接部材8、9
の開先間にギャップがある場合、受光器3で開先画像を
観測して画像処理によってギャップの端点に相当する位
置9aを検出できたとしても、受光器3と開先面との相
対的な姿勢が不明なため、ギャップの大きさを正確に知
ることはできない。
However, in the above-mentioned prior art, there is a problem that even if there is a gap between two members to be welded, it is difficult to accurately detect the gap. That is, as shown in FIG.
In the case where there is a gap between the grooves, the light receiving device 3 observes the groove image, and even if the position 9a corresponding to the end point of the gap can be detected by the image processing, the relative position between the light receiving device 3 and the groove surface can be detected. Since the exact posture is unknown, the size of the gap cannot be known accurately.

【0006】また、溶接ロボットにより自動溶接する際
は、あらかじめギャップがない開先での溶接条件(溶接
速度、溶接電流、ア−ク電圧等)を設定して行うので、
溶接方向にギャップが生じた場合、適正とする溶接条件
が変化して溶接品質が低下するといった問題もある。
When welding is automatically performed by a welding robot, welding conditions (welding speed, welding current, arc voltage, etc.) in a groove with no gap are set in advance.
When a gap is generated in the welding direction, there is also a problem that proper welding conditions are changed and welding quality is reduced.

【0007】本発明の目的は、2つの被加工部材(被溶
接部材)間にギャップがあった場合に、そのギャップを
正確に検出することができる加工位置検出装置および加
工位置検出方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a processing position detecting device and a processing position detecting method capable of accurately detecting a gap between two workpieces (welded members) when the gap exists. That is.

【0008】また、本発明の他の目的は、上記の加工位
置検出装置および加工位置検出方法をそれぞれ応用した
溶接位置検出装置および溶接位置検出方法、並びに溶接
装置および溶接方法を提供することである。
It is another object of the present invention to provide a welding position detecting device and a welding position detecting method, and a welding device and a welding method to which the above-described processing position detecting device and the processing position detecting method are applied. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、表面が略直角に交わる2つの被加工部材
に対して、その接触部近傍にスリット状の光を照射する
投光手段と、前記接触部近傍からの反射光を受光する受
光手段とを備え、前記受光手段で受光した反射光を画像
処理して前記接触部の位置を検出する加工位置検出装置
において、任意の時間間隔をあけて前記受光手段が受光
した画像データを取り込み記憶する記憶手段と、その記
憶した画像データのうち少なくとも3点の座標から、一
方の被加工部材表面に対応した平面式を演算する演算手
段と、前記記憶手段に記憶した画像データから他方の被
加工部材の端点位置を検出するとともに、その端点位置
から前記平面式までの垂線の長さを算出して前記両被加
工部材間のギャップを検出する検出手段と、を備えたも
のである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a light projecting device which irradiates a slit-like light to a vicinity of a contact portion between two workpieces whose surfaces intersect at substantially right angles. Means, and a light receiving means for receiving reflected light from the vicinity of the contact portion, a processing position detecting device for processing the reflected light received by the light receiving means to detect the position of the contact portion, at any time Storage means for taking in and storing image data received by the light receiving means at intervals, and calculating means for calculating a plane formula corresponding to one of the workpiece surfaces from coordinates of at least three points of the stored image data If the detects the end positions of the workpiece from the image data stored in the other memory means, gap between calculate the lengths the two workpiece in a perpendicular from the end point position to the plane expression A detecting means for detecting, in which with a.

【0010】また、本発明は、表面が略直角に交わる2
つの被溶接部材を溶接する際に、その溶接線近傍にスリ
ット状の光を照射する投光手段と、前記溶接線近傍から
の反射光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段で
受光した反射光を画像処理して前記溶接線の位置を検出
する溶接位置検出装置において、任意の時間間隔をあけ
て前記受光手段が受光した画像データを取り込み記憶す
る記憶手段と、その記憶した画像データのうち少なくと
も3点の座標から、一方の被溶接部材表面に対応した平
面式を演算する演算手段と、前記記憶手段に記憶した
像データから他方の被溶接部材の端点位置を検出すると
ともに、その端点位置から前記平面式までの垂線の長さ
を算出して前記両被溶接部材間のギャップを検出する検
出手段と、を備えたものである。
Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
When welding two members to be welded, the light receiving unit includes a light projecting unit that irradiates a slit-shaped light near the welding line, and a light receiving unit that receives light reflected from the vicinity of the welding line. In a welding position detection device that detects the position of the welding line by performing image processing on reflected light, a storage unit that captures and stores image data received by the light receiving unit at arbitrary time intervals, Calculating means for calculating a plane formula corresponding to the surface of one of the members to be welded from coordinates of at least three points, and detecting an end point position of the other member to be welded from image data stored in the storage means And detecting means for calculating a length of a perpendicular from the end point position to the plane formula to detect a gap between the two members to be welded.

【0011】また、本発明は、表面が略直角に交わる2
つの被溶接部材を溶接する際に、その溶接線近傍にスリ
ット状の光を照射する投光手段と、前記溶接線近傍から
の反射光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段で
受光した反射光を画像処理して前記溶接線の位置を検出
し、その検出結果に基づいて溶接を行う溶接装置におい
て、任意の時間間隔をあけて前記受光手段が受光した画
像データを取り込み記憶する記憶手段と、その記憶した
画像データのうち少なくとも3点の座標から、一方の被
溶接部材表面に対応した平面式を演算する演算手段と、
前記記憶手段に記憶した画像データから他方の被溶接部
材の端点位置を検出するとともに、その端点位置から前
記平面式までの垂線の長さを算出して前記両被溶接部材
間のギャップを検出する検出手段と、ギャップの大きさ
に対応した種々の溶接条件を予め記憶した溶接条件記憶
手段と、前記検出手段で検出したギャップに対応した溶
接条件を前記溶接条件記憶手段から読み込んで、その溶
接条件に基づいて溶接を行う手段と、を備えたものであ
る。
Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
When welding two members to be welded, the light receiving unit includes a light projecting unit that irradiates a slit-shaped light near the welding line, and a light receiving unit that receives light reflected from the vicinity of the welding line. In a welding apparatus that detects the position of the welding line by performing image processing on the reflected light and performs welding based on the detection result, a storage unit that captures and stores image data received by the light receiving unit at arbitrary time intervals. Calculating means for calculating a plane formula corresponding to one of the surfaces of the members to be welded from coordinates of at least three points of the stored image data;
The end point position of the other member to be welded is detected from the image data stored in the storage means, and the length of the perpendicular from the end point position to the plane equation is calculated to detect the gap between the two members to be welded. Detecting means, welding condition storing means in which various welding conditions corresponding to the size of the gap are stored in advance, and welding conditions corresponding to the gap detected by the detecting means are read from the welding condition storing means, and the welding conditions are read. Means for performing welding on the basis of

【0012】さらに、本発明は、表面が略直角に交わる
2つの被加工部材に対して、その接触部近傍にスリット
状の光を照射するとともに、前記接触部近傍からの反射
光を受光し、その受光した反射光を画像処理して前記接
触部の位置を検出する加工位置検出方法において、前記
接触部近傍からの反射光を任意の時間間隔をあけて画像
データとして受光し、その受光した画像データを同一の
座標系に変換して、変換した画像データのうち少なくと
も3点の座標から、一方の被加工部材表面に対応した平
面式を演算し、次に前記変換した画像データから他方の
被加工部材の端点位置を検出するとともに、その端点位
置から前記平面式までの垂線の長さを算出して前記両被
加工部材間のギャップを検出するようにしたことであ
る。
Further, the present invention irradiates a slit-like light to the vicinity of a contact portion of two workpieces whose surfaces intersect at a substantially right angle, and receives reflected light from the vicinity of the contact portion. In a processing position detection method of performing image processing on the received reflected light to detect the position of the contact portion, the reflected light from the vicinity of the contact portion is received as image data at an arbitrary time interval, and the received image is received. The data is converted into the same coordinate system, a plane formula corresponding to one surface of the workpiece is calculated from the coordinates of at least three points of the converted image data, and then the other image is converted from the converted image data. In addition to detecting an end point position of the processed member, a length of a perpendicular line from the end point position to the plane expression is calculated to detect a gap between the two processed members.

【0013】また、本発明は、表面が略直角に交わる2
つの被溶接部材を溶接する際に、その溶接線近傍にスリ
ット状の光を照射するとともに、前記溶接線近傍からの
反射光を受光し、その受光した反射光を画像処理して前
記溶接線の位置を検出する溶接位置検出方法において、
前記溶接線近傍からの反射光を任意の時間間隔をあけて
画像データとして受光し、その受光した画像データを同
一の座標系に変換して、変換した画像データのうち少な
くとも3点の座標から、一方の被溶接部材表面に対応し
た平面式を演算し、次に前記変換した画像データから他
方の被溶接部材の端点位置を検出するとともに、その端
点位置から前記平面式までの垂線の長さを算出して前記
両被溶接部材間のギャップを検出するようにしたことで
ある。
Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
When welding two members to be welded, while irradiating slit-shaped light near the welding line, receiving reflected light from near the welding line, processing the received reflected light by image processing, In a welding position detection method for detecting a position,
The reflected light from the vicinity of the welding line is received as image data at an arbitrary time interval, the received image data is converted into the same coordinate system, and the coordinates of at least three points of the converted image data are A plane equation corresponding to one surface of the member to be welded is calculated, and then the end point position of the other member to be welded is detected from the converted image data, and the length of the perpendicular from the end point position to the plane equation is calculated. The gap is calculated to detect the gap between the two members to be welded.

【0014】また、本発明は、表面が略直角に交わる2
つの被溶接部材を溶接する際に、その溶接線近傍にスリ
ット状の光を照射するとともに、前記溶接線近傍からの
反射光を受光し、受光した反射光を画像処理して前記溶
接線の位置を検出し、その検出結果に基づいて溶接を行
う溶接方法において、前記溶接線近傍からの反射光を任
意の時間間隔をあけて画像データとして受光し、その受
光した画像データを同一の座標系に変換して、変換した
画像データのうち少なくとも3点の座標から、一方の被
溶接部材表面に対応した平面式を演算し、次に前記変換
した画像データから他方の被溶接部材の端点位置を検出
するとともに、その端点位置から前記平面式までの垂線
の長さを算出して前記両被溶接部材のギャップを検出
し、さらに、予め記憶しておいた種々の溶接条件の中か
ら前記ギャップの大きさに対応した溶接条件を読み込ん
で、その溶接条件によって溶接を行うようにしたことで
ある。
Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
When welding two members to be welded, while irradiating slit-like light near the welding line, receiving reflected light from near the welding line, processing the received reflected light to perform image processing, and determining the position of the welding line. In a welding method of performing welding based on the detection result, reflected light from the vicinity of the welding line is received as image data at an arbitrary time interval, and the received image data is transmitted to the same coordinate system. Convert, calculate a plane equation corresponding to the surface of one of the members to be welded from the coordinates of at least three points of the converted image data, and then detect the end point position of the other member to be welded from the converted image data At the same time, the length of the perpendicular from the end point position to the plane formula is calculated to detect the gap between the two members to be welded, and the gap size is determined from various welding conditions stored in advance. Read a corresponding welding conditions are, it is that it has to perform welding by the welding conditions.

【0015】[0015]

【作用】本発明の加工位置検出装置または溶接位置検出
装置によれば、表面が略直角に交わる2つの被加工部材
を例えばT継手溶接で接合する場合、その接合部近傍に
投光手段からスリット状の光を照射して、接合部近傍か
らの反射光を受光手段で受光する。この場合、受光手段
は任意の時間間隔をあけて反射光を受光し、それぞれの
反射光を画像データとして記憶手段に記憶させておく。
演算手段は、記憶手段に記憶された画像データから少な
くとも3点の座標を用いて、前記被加工部材のうちの一
方の被加工部材(下板)表面の平面式を演算する。さら
に検出手段は、前記記憶手段に記憶した画像データか
ら、前記被加工部材のうちの他方の被加工部材(縦板)
の端点位置、すなわち縦板と下板間のギャップの縦板側
境界位置を画像処理によって算出する。これによって、
下板の表面の平面式が既知であるので、縦板の端点位置
から下板の表面への垂線を求めることができる。この垂
線の値は、開先面と受光手段との相対的な姿勢如何に係
わらずギャップそのものの値を示している。
According to the working position detecting device or the welding position detecting device of the present invention, when two workpieces whose surfaces intersect at a substantially right angle are joined by, for example, T-joint welding, a slit is formed from the light projecting means near the joint. Irradiated in the shape of a circle, reflected light from the vicinity of the joint is received by the light receiving means. In this case, the light receiving unit receives the reflected light at an arbitrary time interval, and stores each reflected light as image data in the storage unit.
The calculating means calculates the plane formula of the surface of one of the workpieces (lower plate) from the image data stored in the storage means by using the coordinates of at least three points. Further, the detecting means detects, based on the image data stored in the storage means, the other processed member (vertical plate) of the processed members.
, Ie, the vertical plate side boundary position of the gap between the vertical plate and the lower plate, is calculated by image processing. by this,
Since the plane formula of the surface of the lower plate is known, a perpendicular line from the end position of the vertical plate to the surface of the lower plate can be obtained. The value of the vertical line indicates the value of the gap itself regardless of the relative attitude between the groove surface and the light receiving means.

【0016】また、本発明の溶接装置によれば、ギャッ
プの大きさに応じた溶接速度、溶接電流、あるいはア−
ク電圧等の溶接条件を予め溶接条件記憶手段に記憶させ
ておくことにより、プレ−バック動作時に、ギャップ検
出結果に対応した溶接条件が溶接条件記憶手段から読み
出され、その溶接条件によって溶接を行うことができ
る。これによって、溶接線方向にギャップの不揃いが生
じても、ギャップ検出結果を基にして最適な溶接条件で
制御することが可能となり、溶接倣いの自動化が実現で
きる。
Further, according to the welding apparatus of the present invention, the welding speed, welding current, or arc according to the size of the gap is determined.
By storing welding conditions such as welding voltage in advance in the welding condition storage means, the welding conditions corresponding to the gap detection result are read out from the welding condition storage means during the playback operation, and welding is performed according to the welding conditions. It can be carried out. As a result, even if gaps are irregular in the direction of the welding line, it is possible to control the welding conditions under optimum welding conditions based on the gap detection results, and automation of welding profiling can be realized.

【0017】[0017]

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に従って説
明する。図1〜図3は、本発明の各装置がギャップを検
出できる原理を示した図であり、隅肉溶接でT継手の溶
接を行う場合に、図11に示した投光器2と2次元の受
光器3を用いて溶接部を観測した画像を表わしている。
図1と図2は、任意の時刻t1及びt2における開先画
像の概略図を各々示したものである。両画像の検出時刻
t1及びt2については、ここでは特に言及しないが、
例えば検出指令時間間隔ごとに決まる時刻である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 to 3 are diagrams showing the principle that each device of the present invention can detect a gap. In the case of welding a T joint by fillet welding, the two-dimensional light receiving device shown in FIG. 3 shows an image obtained by observing a welded portion using the vessel 3.
FIG. 1 and FIG. 2 show schematic views of groove images at arbitrary times t1 and t2, respectively. Although the detection times t1 and t2 of both images are not particularly mentioned here,
For example, the time is determined for each detection command time interval.

【0018】図4は、図1と図2に示したt1、t2の
時刻に検出した2つの検出デ−タを用いてギャップを検
出する手順を示した概略フロ−チャ−トである。以下、
ギャップ検出の手順について、図4のフロ−チャ−ト
と、図1および図2に示した開先光切断像の特徴点を示
すデ−タ(a1,a2,a3,b1,b2,b3)を用
いてに述べる。まず、図4のステップ1ではt1,t2
の時間間隔で第1,第2の各々開先画像を入力する。つ
ぎに、ステップ2では、2つの開先画像を各々画像処理
して受光器3の受光面上での座標系((Ui,Vi)と
する)における縦板9、下板8の開先光切断線上の特徴
点a1〜a4,b1〜b4を検出する。ここで、各特徴
点の内容を整理すると以下の通りである。
FIG. 4 is a schematic flowchart showing a procedure for detecting a gap by using two detection data detected at times t1 and t2 shown in FIGS. Less than,
Regarding the procedure of gap detection, the flowchart (FIG. 4) and data (a1, a2, a3, b1, b2, b3) showing characteristic points of the groove light section images shown in FIGS. It is described using. First, in step 1 of FIG.
The first and second groove images are input at the time intervals of. Next, in step 2, image processing is performed on each of the two groove images, and the groove light of the vertical plate 9 and the lower plate 8 in the coordinate system (referred to as (Ui, Vi)) on the light receiving surface of the light receiver 3. The feature points a1 to a4 and b1 to b4 on the cutting line are detected. Here, the contents of each feature point are arranged as follows.

【0019】 a1:第1の画像の光切断線の縦板端点 a2:第1の画像の光切断線のギャップの境界に相当す
る縦板端点 a3:第1の画像の光切断線の下板端点 a4:第1の画像の光切断線の下板端点 b1:第2の画像の光切断線の縦板端点 b2:第2の画像の光切断線のギャップの境界に相当す
る縦板端点 b3:第2の画像の光切断線の下板端点 b4:第2の画像の光切断線の下板端点 本実施例では、図12に示す如く溶接ロボットのア−ム
先端に取り付けてリアルタイムに溶接倣い溶接を行う場
合への適用を想定している。したがって、前述したt2
の時刻で観測している位置は、t1の時刻で観測したと
きの位置に対して溶接線方向のみでなく溶接ロボットで
リアルタイムに倣い制御された点での観測位置に相当す
る。このようなことから、ステップ3では、ステップ2
で得る検出器3の受光面上での座標系における各特徴点
での値(Ui,Vi)を、投光器2と受光器3の光学系
の諸定数及びこれら光学系を溶接ロボットに実装しとき
の配置等の各種パラメ−タを用いて、溶接ロボットを固
定した位置を基準とした3次元の絶対座標系(x,y,
z)に座標変換する。
A1: Vertical plate end point of the light cutting line of the first image a2: Vertical plate end point corresponding to the boundary of the gap of the light cutting line of the first image a3: Lower plate of the light cutting line of the first image End point a4: Lower plate end point of the light cutting line of the first image b1: Vertical plate end point of the light cutting line of the second image b2: Vertical plate end point corresponding to the boundary of the gap of the light cutting line of the second image b3 : Lower plate end point of the light cutting line of the second image b4: lower plate end point of the light cutting line of the second image In this embodiment, as shown in FIG. It is assumed to be applied to copying welding. Therefore, the aforementioned t2
The position observed at the time is corresponding to the observation position not only in the welding line direction with respect to the position observed at the time t1, but also at a point controlled by the welding robot in real time. Therefore, in step 3, step 2
When the values (Ui, Vi) at each characteristic point in the coordinate system on the light receiving surface of the detector 3 obtained by the above are used to determine various constants of the optical system of the projector 2 and the light receiver 3 and when these optical systems are mounted on the welding robot. The three-dimensional absolute coordinate system (x, y,
z).

【0020】ここで、この座標変換の方法について図5
と図6を用いて概略説明する。図5は光学式の位置検出
部と溶接ロボットとの位置関係を示している。溶接ロ
ボット5は、溶接ロボット5を固定した位置に絶対座標
系(x,y,z)を持ち、さらに溶接ト−チ1を取り付
ける手首に(Xw,Yw,Zw)の手首座標系の移動機
構を持っている。手首座標系の原点は、溶接ト−チ1の
溶接ワイヤ先端位置と一致するように設定されている。
また、溶接ト−チ1はその中心軸がYw軸とZw軸のな
す平面上にあり、Zw軸と成す角度が45度となるよう
に取付金具35により溶接ロボットの手首に固定され
ている。そして、溶接ト−チ1の中心軸方向にZs軸、
Xw軸上にXs軸、更にXsZs平面に直交する方向に
Ys軸をそれぞれ持ち、(Xs、Ys、Zs)座標系の
原点が溶接ト−チ1のワイヤ先端位置に一致するように
センサ直交座標系がとられている。
Here, this coordinate conversion method will be described with reference to FIG.
And FIG. FIG. 5 shows a positional relationship between the optical position detection unit and the welding robot 5 . The welding robot 5 has an absolute coordinate system (x, y, z) at a position where the welding robot 5 is fixed, and further has a moving mechanism of a (Xw, Yw, Zw) wrist coordinate system on a wrist to which the welding torch 1 is attached. have. The origin of the wrist coordinate system is set to coincide with the position of the tip of the welding wire of the welding torch 1.
Further, the welding torch 1 is fixed to the wrist of the welding robot 5 by the mounting bracket 35 so that the center axis thereof is on a plane formed by the Yw axis and the Zw axis, and the angle formed by the Zw axis is 45 degrees. . And a Zs axis in the central axis direction of the welding torch 1;
The Xs axis on the Xw axis, and the Ys axis in the direction orthogonal to the XsZs plane, respectively. The system is taken.

【0021】さらに、Zs軸と一定距離離れてXsYs
平面上に原点を持つカメラ座標系(Xc、Yc、Zc)
が支持体36に一体的に形成されている。支持体36
は、前述したように溶接ト−チ1のZs軸回りに回転可
能な構造であり、支持体36の回転と共にカメラ座標系
(Xc、Yc、Zc)も溶接ト−チ1の軸回りに回転す
る。なお、回転時にXsとXcが成す角度をセンサ回転
角θsと呼ぶ。
Further, at a certain distance from the Zs axis, XsYs
Camera coordinate system with origin on plane (Xc, Yc, Zc)
Are formed integrally with the support 36. Support 36
Has a structure rotatable about the Zs axis of the welding torch 1 as described above, and the camera coordinate system (Xc, Yc, Zc) rotates about the axis of the welding torch 1 together with the rotation of the support 36. I do. The angle formed between Xs and Xc during rotation is referred to as a sensor rotation angle θs.

【0022】図6は、カメラ座標系(Xc、Yc、Z
c)と投光器2と受光器3との位置関係を示している。
図に示したように、投光器2により形成されるスリット
光11の中心軸37並びに受光器3の撮像中心軸38
は、XcZc平面上にあってカメラ座標系の原点で交わ
り、Zc軸とそれぞれα、βの角度を成している。さら
にスリット光11とXcYc面との交線がXc軸と成す
角度をγとし、受光器3の撮像部3’が持つ平面座標系
の座標軸u,vはXc,Yc軸と各々平行であるとす
る。
FIG. 6 shows a camera coordinate system (Xc, Yc, Z
c) and the positional relationship between the light projector 2 and the light receiver 3.
As shown in the figure, the central axis 37 of the slit light 11 formed by the light projector 2 and the image capturing central axis 38 of the light receiver 3
Are on the XcZc plane, intersect at the origin of the camera coordinate system, and form angles of α and β with the Zc axis, respectively. Further, it is assumed that the angle formed by the line of intersection of the slit light 11 and the XcYc plane with the Xc axis is γ, and that the coordinate axes u and v of the plane coordinate system of the imaging unit 3 ′ of the light receiver 3 are respectively parallel to the Xc and Yc axes. I do.

【0023】前述した光切断像を画像処理して得られる
画像データの各特徴点の値(Ui,Vi)は、カメラ座
標系の原点から受光器3までの距離P、受光器3の撮像
倍率m、さらに前述したα、β、γの各校正デ−タを用
いて、カメラ座標系の画像デ−タ(Xc,Yc,Zc)
に変換される。そして、変換された画像データは更にセ
ンサの回転軸θs、溶接ト−チ1の取付角度(45度)
を用い、手首座標系(Xw,Yw,Zw)に変換され
る。ロボット制御装置6(図12参照)は、手首座標系
に変換された検出結果を、検出時の各回転軸の角度情報
を用いてロボット座標系(x,y,z)に座標変換す
る。
The value (Ui, Vi) of each feature point of the image data obtained by performing image processing on the above-described light-section image is determined by the distance P from the origin of the camera coordinate system to the light receiver 3, the imaging magnification of the light receiver 3. m, and image data (Xc, Yc, Zc) in the camera coordinate system using the above-mentioned calibration data of α, β, and γ.
Is converted to The converted image data is further converted to the rotation axis θs of the sensor and the mounting angle of the welding torch 1 (45 degrees).
Is converted to a wrist coordinate system (Xw, Yw, Zw). The robot controller 6 (see FIG. 12) converts the detection result converted into the wrist coordinate system into the robot coordinate system (x, y, z) using the angle information of each rotation axis at the time of detection.

【0024】上述したa1〜a4及びb1〜b4を溶接
ロボットにおける3次元座標系に変換した点をa1’
〜a4’及びb1’〜b4’とする。
Points obtained by converting the above-mentioned a1 to a4 and b1 to b4 into a three-dimensional coordinate system in the welding robot 5 are represented by a1 '.
To a4 'and b1' to b4 '.

【0025】一般に、P1(x1,y1,z1,)、P
2(x2,y2,z2,)、P3(x3,y3,z
3,)の3点を通る平面の式Qは、次の(1)式で表わ
される。
In general, P1 (x1, y1, z1,), P1
2 (x2, y2, z2), P3 (x3, y3, z
The expression Q on the plane passing through the three points (3) is expressed by the following expression (1).

【0026】[0026]

【数1】 (Equation 1)

【0027】ここで、各係数 A,B,C,Dは次の
(2)〜(5)式でそれぞれ与えられる。
Here, the coefficients A, B, C and D are given by the following equations (2) to (5), respectively.

【0028】[0028]

【数2】 (Equation 2)

【0029】[0029]

【数3】 (Equation 3)

【0030】[0030]

【数4】 (Equation 4)

【0031】[0031]

【数5】 (Equation 5)

【0032】図4のステップ4では、後述するト−チ位
置制御装置における3次元座標系に変換した各点a
1’,a2’,b1’(またはb2’)及びa3’,a
4’,b3’(またはb4’)の各座標値(xi、y
i、zi)を(3.2)〜(3.5)式に代入すること
により、縦板表面及び下板表面について(3.1)式で
示した平面式を求める。ここで得られる縦板表面及び下
板表面の平面式を各々Q1,Q2とする。
In step 4 of FIG. 4, each point a converted into a three-dimensional coordinate system in the torch position control device described later is used.
1 ', a2', b1 '(or b2') and a3 ', a
4 ′, b3 ′ (or b4 ′) coordinate values (xi, y
By substituting (i, zi) into the expressions (3.2) to (3.5), the plane expression shown in the expression (3.1) is obtained for the vertical plate surface and the lower plate surface. The plane formulas of the vertical plate surface and the lower plate surface obtained here are Q1 and Q2, respectively.

【0033】次のステップ5では、ギャップの計算を行
う。ギャップの大きさは、図3に示したように縦板端点
b2’(またはa2’)から下板表面の平面Q2に下し
た垂線の距離で与えられる。ギャップの大きさをL、縦
板端点b2’の座標を(x2,y2,z2)とすると、
Lは次の(6)式により求まる。
In the next step 5, a gap is calculated. The size of the gap is given by the distance between the vertical plate end point b2 '(or a2') and the perpendicular line drawn to the plane Q2 of the lower plate surface as shown in FIG. When the size of the gap is L and the coordinates of the vertical plate end point b2 ′ are (x2, y2, z2),
L is obtained by the following equation (6).

【0034】[0034]

【数6】 (Equation 6)

【0035】ここで 座標(x2,y2,z2):縦板端点a2’の座標 A2、B2、C2、D2:下板表面の平面Q2を表わす
パラメ−タ ステップ5までは、ギャップの計算手順である。次のス
テップ6では、溶接線位置の計算を行う。図7はギャッ
プのある開先断面を模式的に表わしたものである。ギャ
ップがある開先での溶接線位置は、(a)縦板延長線上
と下板の交点C1、あるいは(b)上述した縦板端点b
2’(またはa2’)から下板表面の平面Q2に下した
垂線の下板表面の位置C2の2通りが考えられる。各々
での溶接線位置の計算手順はここでは省略するが、どち
らの方法を選択するかは、後述する条件テ−ブル24に
よってあらかじめ作成された手順を参照して計算する。
さらにステップ7では、これと同様に条件テ−ブル24
を参照して、ステップ6で検出した溶接線位置デ−タを
基準として実際の溶接ト−チの狙い位置を計算し決定す
る。
Here, coordinates (x2, y2, z2): coordinates of vertical plate end point a2 'A2, B2, C2, D2: parameters representing the plane Q2 of the lower plate surface Up to step 5, the gap calculation procedure is used. is there. In the next step 6, the position of the welding line is calculated. FIG. 7 schematically shows a groove cross section with a gap. The welding line position at the groove with a gap is determined by (a) the intersection C1 of the vertical plate extension line and the lower plate, or (b) the vertical plate end point b described above.
There are two types of position C2 of the lower plate surface perpendicular to the lower plate surface plane Q2 from 2 ′ (or a2 ′). The calculation procedure of the welding line position in each case is omitted here, but which method is selected is calculated by referring to a procedure prepared in advance by the condition table 24 described later.
Further, in step 7, similarly to this, condition table 24
, The target position of the actual welding torch is calculated and determined based on the welding line position data detected in step 6.

【0036】以上の説明はT継手の場合のギャップ検出
についてであるが、本発明は重ね継手の場合のギャップ
検出にも応用できる。そのことを図8を参照して説明す
る。重ね継手の場合は、T継手の縦板の光切断像に相当
するデ−タの代わりに、重ね継手の上板32の端面3
2’の光切断像のデ−タを用いることによって、ギャッ
プを検出することができる(第1の方法)。しかし、重
ね継手の上板32が薄板の場合あるいは開先コ−ナ点近
傍で本来必要とするスリット光の1次反射像(S1−S
2、S2−S3、S4−S5)の他に2次反射像(34
a、34b)が発生したとき等で上板端面の線画像を明
確に抽出できない場合には、上板32の板厚があらかじ
め既知であるという条件の基で、次の第2の方法を用い
てギャップを検出する。
Although the above description has been made with respect to gap detection in the case of a T-joint, the present invention can also be applied to gap detection in the case of a lap joint. This will be described with reference to FIG. In the case of a lap joint, the end face 3 of the upper plate 32 of the lap joint is replaced with data corresponding to the light section image of the vertical plate of the T joint.
The gap can be detected by using the data of the 2 ′ light-section image (first method). However, when the upper plate 32 of the lap joint is a thin plate or near the groove corner point, the primary reflection image (S1-S) of the slit light originally required.
2, S2-S3, S4-S5) and a secondary reflection image (34)
When the line image of the upper plate end face cannot be clearly extracted, for example, when a, 34b) occurs, the following second method is used under the condition that the thickness of the upper plate 32 is known in advance. To detect the gap.

【0037】すなわち、前述のT継手で(1)式〜
(5)式を用いて計算した手順と同様の手順で下板表面
の平面式と端面のコ−ナ点を検出した後、このコ−ナ点
と下板表面の距離を計算する。そして、この距離と板厚
tとの差を計算する。この値が重ね継手での下板33の
下面から上板32までのギャップの値となる。
That is, in the above-mentioned T joint, the formula (1)
After detecting the planar equation of the lower plate surface and the corner point of the end face in the same procedure as the procedure calculated using the equation (5), the distance between the corner point and the lower plate surface is calculated. Then, the difference between the distance and the plate thickness t is calculated. This value is the value of the gap from the lower surface of the lower plate 33 to the upper plate 32 in the lap joint.

【0038】図9は本発明の溶接装置の全体構成を示し
ている。図において、15は溶接ワ−ク、16はト−チ
位置制御機構、17はト−チ位置制御装置、18は溶接
機である。また19は開先位置検出装置で、20は画像
処理装置、21は溶接条件発生装置である。このうち、
ト−チ位置制御機構16は例えば図12に示した溶接ロ
ボットの如くものである。開先位置検出装置19は、例
えば図11に示した投光器と2次元受光器から成るもの
で、該ト−チ位置制御機構16に取り付く溶接ト−チと
一体に取り付けられている。画像処理装置20は2次元
受光器で観測された映像信号をディジタル信号に変換
し、得られた画像を画像処理して所望とする開先位置を
検出するものである。また、ト−チ位置制御装置17と
画像処理装置20、溶接機18と溶接条件発生装置2
1、溶接条件発生装置21と画像処理装置20間は、互
いに通信制御回路(26a〜26f)を介して制御デ−
タ、処理デ−タ等を通信しあうようになっている。溶接
条件発生装置21は、CPU22,ワ−キングメモリ2
3、溶接条件テ−ブル24、知識ベ−スロ−ダ25及び
入出力インタ−フェ−ス27により構成されている。そ
して作業者は、溶接条件発生装置21に例えばフロッピ
−デスク等の記憶媒体30を介して知識ベ−スロ−ダ2
5に多層盛溶接の作業管理デ−タをまず入力する。
FIG. 9 shows the overall configuration of a welding apparatus according to the present invention. In the drawing, 15 is a welding work, 16 is a torch position control mechanism, 17 is a torch position control device, and 18 is a welding machine. Reference numeral 19 denotes a groove position detection device, reference numeral 20 denotes an image processing device, and reference numeral 21 denotes a welding condition generation device. this house,
The torch position control mechanism 16 is, for example, a welding robot shown in FIG. The groove position detecting device 19 comprises, for example, a light projector and a two-dimensional light receiver shown in FIG. 11, and is integrally attached to a welding torch attached to the torch position control mechanism 16. The image processing device 20 converts a video signal observed by the two-dimensional light receiver into a digital signal, and performs image processing on the obtained image to detect a desired groove position. Further, the torch position control device 17 and the image processing device 20, the welding machine 18 and the welding condition generating device 2
1. The control data between the welding condition generating device 21 and the image processing device 20 are mutually transmitted via communication control circuits (26a to 26f).
Data and processing data are communicated with each other. The welding condition generator 21 includes a CPU 22, a working memory 2
3, a welding condition table 24, a knowledge base loader 25, and an input / output interface 27. Then, the worker sends the knowledge base loader 2 to the welding condition generator 21 via a storage medium 30 such as a floppy desk.
5. First, work management data for multi-layer welding is input.

【0039】作業管理デ−タとしては、例えば以下に示
す内容のものがある。
The work management data includes, for example, the following contents.

【0040】(1)溶接のパス数 (2)各溶接パスでのセンシングの有無 (3)各溶接パスでのギャップ、開先画像処理ソフト
(開先形状及び検出個所) (4)各溶接パスでの溶接電流、ア−ク電圧 (5)各溶接パスでの溶接速度 (6)各溶接パスでの狙い位置の修正量 以上の作業管理デ−タのうち(2)、(3)は画像処理
装置20に関する情報、(4)は溶接機18に関係する
情報であり、さらに(5)、(6)はト−チ位置制御装
置17に関する情報である。CPU22は、ギャップの
大きさ、溶接線位置の検出結果をもとにこれらの作業管
理デ−タの内容を参照して各溶接パスにおける溶接条件
を作成し、さらにワ−キングメモリ23に伝送して記憶
される。プレ−バック動作時には、通信制御回路(26
aと26f)、(26bと26f)及び(26dと26
e)を介して(溶接機18と溶接条件発生装置21
間)、(ト−チ位置制御装置17と溶接条件発生装置2
1間)及び(画像処理装置20と溶接条件発生装置21
間)で互いに必要とする制御デ−タ等を通信し合い、溶
接倣い作業を実施する。
(1) Number of welding passes (2) Presence or absence of sensing in each welding pass (3) Gap in each welding pass, groove image processing software (groove shape and detection location) (4) Each welding pass (5) Welding speed in each welding pass (6) Correction amount of target position in each welding pass Of the above work management data, (2) and (3) are images (4) is information related to the welding machine 18, and (5) and (6) are information related to the torch position controller 17. The CPU 22 creates welding conditions for each welding pass with reference to the contents of the work management data based on the detection results of the size of the gap and the position of the welding line, and transmits the welding conditions to the working memory 23. Is memorized. During the playback operation, the communication control circuit (26)
a and 26f), (26b and 26f) and (26d and 26
e) (the welding machine 18 and the welding condition generator 21)
(Interval), (torch position controller 17 and welding condition generator 2)
1) and (image processing device 20 and welding condition generating device 21)
The control data and the like necessary for each other are communicated with each other during (interval), and the welding copying operation is performed.

【0041】図10は、ギャップの大きさに応じて溶接
の条件を制御する方法の一例の概念図を示したものであ
る。図において、図9と同一部品は同じ符号を用いてい
る。本発明の溶接装置では、図に示したようにワ−キン
グメモリ23内にギャップの大きさに対応した適正溶接
速度条件を示すテ−ブルを持っている。また、このテ−
ブルはワ−クの板厚の大きさ、溶接電流あるいはア−ク
電圧ごとに参照できるテ−ブルを複数枚具備している。
図10の場合、ワ−キングメモリ23から溶接機へ送信
さる溶接電流あるいはア−ク電圧の信号:CTR1は、
あらかじめティ−チング時に与えた値としている。一
方、画像処理装置20から送信されてきた信号すなわち
ギャップの大きさS1に応じてワ−キングメモリ23内
のテ−ブルを参照し適正溶接速度を選択する。そして、
この値をト−チ位置制御装置17送信し、制御するよう
にする。この制御を溶接線進行方向にたいして溶接中に
リアルタイムに実行することによって、溶接線方向にギ
ャップがあっても品質の良い溶接ビ−ドを得ることがで
きる。以上の溶接条件制御の例では、溶接電流あるいは
ア−ク電圧の信号:CTR2をテイ−チング時に設定し
た値に固定し、溶接速度信号:CTR1をパラメ−タと
して制御するようにしている。しかし、本発明はこれに
限定するもではなく溶接速度信号をテイ−チング時に設
定した値に固定し、溶接電流あるいはア−ク電圧をギャ
ップの値に応じて制御するようにしても良い。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of a method for controlling welding conditions according to the size of the gap. In the figure, the same parts as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. In the welding apparatus of the present invention, as shown in the drawing, the working memory 23 has a table indicating an appropriate welding speed condition corresponding to the size of the gap. Also, this table
The table has a plurality of tables which can be referred to for each work plate thickness, welding current or arc voltage.
In the case of FIG. 10, the welding current or arc voltage signal: CTR1 transmitted from the working memory 23 to the welding machine is:
The value is given in advance at the time of teaching. On the other hand, an appropriate welding speed is selected by referring to a table in the working memory 23 according to the signal transmitted from the image processing device 20, that is, the size S1 of the gap. And
This value is transmitted to the torch position control device 17 to be controlled. By executing this control in real time during welding in the welding line traveling direction, a high quality weld bead can be obtained even if there is a gap in the welding line direction. In the above example of the welding condition control, the welding current or arc voltage signal: CTR2 is fixed to the value set at the time of teaching, and the welding speed signal: CTR1 is controlled as a parameter. However, the present invention is not limited to this, and the welding speed signal may be fixed to the value set at the time of teaching, and the welding current or the arc voltage may be controlled according to the value of the gap.

【0042】本実施例では、図4のフロ−チャ−トに示
したように、開先画像の検出はt1及びt2の時間間隔
ごとに画像を観測しギャップを検出すようにしている。
しかし、ワ−キングメモリ23にギャップを検出した
後、3次元座標系に変換した値b1’〜b4’を記憶
し、次のギャップ検出点でこのb1’〜b4’の記憶値
をa1’〜a4’の値として置き換えて計算処理するこ
とで最初の検出点はやむおえないが二回目検出以降は各
画像のサンプリングタイムごとにギャップ検出が可能と
なる。
In this embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 4, the groove image is detected by observing the image at time intervals of t1 and t2 to detect a gap.
However, after detecting the gap in the working memory 23, the values b1 'to b4' converted to the three-dimensional coordinate system are stored, and the stored values of b1 'to b4' are stored at the next gap detection point. Although the first detection point is unavoidable by performing the calculation process by replacing the value with the value of a4 ′, the gap detection can be performed at each sampling time of each image after the second detection.

【0043】また、本実施例では、図9に示したよう
に、従来のト−チ位置制御機構16、ト−チ位置制御装
置17及び溶接機18から成る装置構成に開先位置検出
装置19、画像処理装置20及び溶接条件発生装置21
を付加した構成と成っている。従って、溶接位置を検出
して倣う機能、ギャップ検出・溶接条件を決定する機能
を作動させなければ、従来のティ−チング 〜 プレ−バ
ックの方法でもそのまま使うことが可能となる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 9, a groove position detecting device 19 is added to a conventional device comprising a torch position control mechanism 16, a torch position controller 17 and a welding machine 18. , Image processing device 20 and welding condition generating device 21
Is added. Therefore, if the function of detecting and following the welding position and the function of detecting the gap and determining the welding conditions are not activated, the conventional teaching to playback methods can be used as they are.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ギャップを正確に検出することが可能となり、このギャ
ップの情報を基にして、溶接中に溶接条件を適正な条件
に替えたり、溶接を中断してギャップをなくすようにワ
−ク位置を修正したり、あるいはギャップを埋めたりす
る処置を前もってできるので、品質の良い溶接ビ−ドを
得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to accurately detect the gap, and based on this gap information, change the welding conditions to appropriate conditions during welding or modify the work position so that welding is interrupted to eliminate the gap. , Or a process for filling the gap can be performed in advance, so that a high-quality weld bead can be obtained.

【0045】また、ギャップの大きさに応じた溶接速
度、溶接電流、あるいはア−ク電圧等々の作業管理用デ
−タをテ−ブル(メモリ)内に予め記憶できるため、プ
レ−バック動作時には、ギャップの検出結果を基にこの
テ−ブルを参照して溶接条件を制御することができる。
これによって、溶接中に溶接線方向にギャップの不揃い
が生じても、ギャップ検出結果を基にして最適な溶接条
件で制御することができ、溶接倣いの自動化を容易に実
現することが可能となる。
Since work management data such as welding speed, welding current, and arc voltage according to the size of the gap can be stored in the table (memory) in advance, during the playback operation, The welding conditions can be controlled by referring to this table based on the gap detection results.
As a result, even if gaps occur in the welding line direction during welding, it is possible to control the welding conditions under the optimum welding conditions based on the gap detection results, and it is possible to easily realize automated welding copying. .

【0046】なお、上記実施例では溶接の場合に限定し
て説明してきたが、本発明は溶接以外にも適用できる。
例えば、2つの被加工部材間のギャップにシールを充填
するような場合に、ギャップの大きさが正確に分かって
いればシール剤の量や充填速度を適正に制御することが
可能となる。
Although the above embodiment has been described with reference to welding only, the present invention can be applied to other than welding.
For example, in the case of filling a gap between two workpieces with a seal, if the size of the gap is accurately known, it is possible to appropriately control the amount and the filling speed of the sealant.

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

【図1】ギャップ検出の原理を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle of gap detection.

【図2】ギャップ検出の原理を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the principle of gap detection.

【図3】ギャップ検出の原理を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the principle of gap detection.

【図4】ギャップ検出の手順を示すフロ−チャ−トであ
る。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of gap detection.

【図5】溶接ロボットと検出部の位置関係を示した斜視
図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a positional relationship between a welding robot and a detection unit.

【図6】カメラ座標系と投光器・受光器の位置関係を示
した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a camera coordinate system and a projector / light receiver.

【図7】ギャップのある開先断面を模式的に示した図で
ある。
FIG. 7 is a view schematically showing a groove cross section with a gap.

【図8】重ね継手の光切断像の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a light cut image of a lap joint.

【図9】本発明の溶接装置の全体構成図である。FIG. 9 is an overall configuration diagram of a welding device according to the present invention.

【図10】溶接条件の制御方法を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing a method for controlling welding conditions.

【図11】従来の光学式の開先検出方法を示す説明図で
ある。
FIG. 11 is an explanatory view showing a conventional optical groove detection method.

【図12】検出部が取付けられた溶接ロボットの概略構
成図である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a welding robot to which a detection unit is attached.

【図13】被加工部材にギャップがある場合の開先画像
の一例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a groove image when a workpiece has a gap.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶接ト−チ 2 投光器 3 受光器 4,20 画像処理装置 5 ロボット 6 ロボット制御装置 7,18 溶接機 8,9,15,32,33 溶接ワ−ク 11 スリット状光線 12 開先光切断像 16 トーチ位置制御機構 17 トーチ位置制御装置 19 開先位置検出装置 21 溶接条件発生装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding torch 2 Projector 3 Receiver 4 and 20 Image processing device 5 Robot 6 Robot controller 7, 18 Welding machine 8, 9, 15, 32, 33 Welding work 11 Slit beam 12 Groove light cutting image 16 Torch position control mechanism 17 Torch position control device 19 Groove position detection device 21 Welding condition generation device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01B 11/00 G01B 11/00 A (72)発明者 赤津 利雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 鹿島 淳彦 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 高野 悠敬 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平3−207577(JP,A) 特開 平4−164204(JP,A) 特開 昭54−159358(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 9/095,9/127 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G01B 11/00 G01B 11/00 A (72) Inventor Toshio Akatsu 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. 72) Inventor Atsuhiko Kashima 650 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Hitachi Construction Machinery Co., Ltd., Tsuchiura Plant Document JP-A-3-207577 (JP, A) JP-A-4-164204 (JP, A) JP-A-54-159358 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B23K 9 / 095,9 / 127

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表面が略直角に交わる2つの被加工部材
に対して、その接触部近傍にスリット状の光を照射する
投光手段と、前記接触部近傍からの反射光を受光する受
光手段とを備え、前記受光手段で受光した反射光を画像
処理して前記接触部の位置を検出する加工位置検出装置
において、 任意の時間間隔をあけて前記受光手段が受光した画像デ
ータを取り込み記憶する記憶手段と、その記憶した画像
データのうち少なくとも3点の座標から、一方の被加工
部材表面に対応した平面式を演算する演算手段と、前記
記憶手段に記憶した画像データから他方の被加工部材の
端点位置を検出するとともに、その端点位置から前記平
面式までの垂線の長さを算出して前記両被加工部材間の
ギャップを検出する検出手段と、を備えたことを特徴と
する加工位置検出装置。
1. A light projecting means for irradiating a slit-like light near a contact portion of two workpieces whose surfaces intersect at a substantially right angle, and a light receiving means for receiving reflected light from near the contact portion. A processing position detection device that performs image processing on the reflected light received by the light receiving means to detect the position of the contact portion, and captures and stores image data received by the light receiving means at an arbitrary time interval Storage means, and arithmetic means for calculating a plane formula corresponding to one of the workpiece surfaces from coordinates of at least three points of the stored image data;
Detecting the end point position of the other workpiece from the image data stored in the storage means, and calculating the length of a perpendicular from the end point position to the plane type to detect the gap between the two workpieces; Means for detecting a processing position.
【請求項2】 請求項1記載の加工位置検出装置におい
て、 前記演算手段は、前記記憶手段に記憶された画像データ
を同一の座標系に変換してから、前記平面式を演算する
ことを特徴とする加工位置検出装置。
2. The processing position detecting apparatus according to claim 1, wherein the calculating means calculates the plane formula after converting the image data stored in the storing means into the same coordinate system. Processing position detecting device.
【請求項3】 表面が略直角に交わる2つの被溶接部材
を溶接する際に、その溶接線近傍にスリット状の光を照
射する投光手段と、前記溶接線近傍からの反射光を受光
する受光手段とを備え、前記受光手段で受光した反射光
を画像処理して前記溶接線の位置を検出する溶接位置検
出装置において、 任意の時間間隔をあけて前記受光手段が受光した画像デ
ータを取り込み記憶する記憶手段と、その記憶した画像
データのうち少なくとも3点の座標から、一方の被溶接
部材表面に対応した平面式を演算する演算手段と、前記
記憶手段に記憶した画像データから他方の被溶接部材の
端点位置を検出するとともに、その端点位置から前記平
面式までの垂線の長さを算出して前記両被溶接部材間の
ギャップを検出する検出手段と、を備えたことを特徴と
する溶接位置検出装置。
3. A light projecting means for irradiating a slit-like light near a welding line when two members to be welded whose surfaces cross each other at a substantially right angle, and receiving reflected light from near the welding line. A welding position detecting device for detecting the position of the welding line by performing image processing on the reflected light received by the light receiving unit; capturing image data received by the light receiving unit at an arbitrary time interval; Storage means for storing, and calculating means for calculating a plane formula corresponding to one of the surfaces of the members to be welded from coordinates of at least three points of the stored image data;
Detection of detecting the end point position of the other member to be welded from the image data stored in the storage means and calculating the length of a perpendicular from the end point position to the plane expression to detect the gap between the two members to be welded. Means for detecting a welding position.
【請求項4】 請求項3記載の溶接位置検出装置におい
て、 前記演算手段は、前記記憶手段に記憶された画像データ
を同一の座標系に変換してから、前記平面式を演算する
ことを特徴とする溶接位置検出装置。
4. The welding position detecting device according to claim 3, wherein the calculating means converts the image data stored in the storage means into the same coordinate system, and then calculates the plane formula. Welding position detecting device.
【請求項5】 請求項3記載の溶接位置検出装置におい
て、 前記2つの被溶接部材は、T継手で溶接されることを特
徴とする溶接位置検出装置。
5. The welding position detecting device according to claim 3, wherein the two members to be welded are welded by a T-joint.
【請求項6】 請求項3記載の溶接位置検出装置におい
て、 前記2つの被溶接部材は、重ね継手で溶接されることを
特徴とする溶接位置検出装置。
6. The welding position detecting device according to claim 3, wherein the two members to be welded are welded by a lap joint.
【請求項7】 表面が略直角に交わる2つの被溶接部材
を溶接する際に、その溶接線近傍にスリット状の光を照
射する投光手段と、前記溶接線近傍からの反射光を受光
する受光手段とを備え、前記受光手段で受光した反射光
を画像処理して前記溶接線の位置を検出し、その検出結
果に基づいて溶接を行う溶接装置において、 任意の時間間隔をあけて前記受光手段が受光した画像デ
ータを取り込み記憶する記憶手段と、その記憶した画像
データのうち少なくとも3点の座標から、一方の被溶接
部材表面に対応した平面式を演算する演算手段と、前記
記憶手段に記憶した画像データから他方の被溶接部材の
端点位置を検出するとともに、その端点位置から前記平
面式までの垂線の長さを算出して前記両被溶接部材間の
ギャップを検出する検出手段と、ギャップの大きさに対
応した種々の溶接条件を予め記憶した溶接条件記憶手段
と、前記検出手段で検出したギャップに対応した溶接条
件を前記溶接条件記憶手段から読み込んで、その溶接条
件に基づいて溶接を行う手段と、を備えたことを特徴と
する溶接装置。
7. A light projecting means for irradiating a slit-like light near a welding line when welding two members to be welded whose surfaces intersect at a substantially right angle, and receiving reflected light from the vicinity of the welding line. A light-receiving unit, wherein the position of the welding line is detected by performing image processing on the reflected light received by the light-receiving unit, and welding is performed based on a result of the detection. Storage means for receiving and storing the image data received by the means, calculating means for calculating a plane formula corresponding to one of the surfaces of the members to be welded from coordinates of at least three points of the stored image data,
Detection of detecting the end point position of the other member to be welded from the image data stored in the storage means and calculating the length of a perpendicular from the end point position to the plane expression to detect the gap between the two members to be welded. Means, welding condition storage means in which various welding conditions corresponding to the size of the gap are stored in advance, and welding conditions corresponding to the gap detected by the detection means are read from the welding condition storage means, and the welding conditions are stored. Means for performing welding on the basis of the welding apparatus.
【請求項8】 請求項7記載の溶接装置において、 前記演算手段は、前記記憶手段に記憶された画像データ
を同一の座標系に変換してから、前記平面式を演算する
ことを特徴とする溶接装置。
8. The welding apparatus according to claim 7, wherein the calculation means converts the image data stored in the storage means into the same coordinate system, and then calculates the plane formula. Welding equipment.
【請求項9】 請求項7記載の溶接装置において、 前記2つの被溶接部材は、T継手で溶接されることを特
徴とする溶接装置。
9. The welding apparatus according to claim 7, wherein the two members to be welded are welded by a T-joint.
【請求項10】 請求項7記載の溶接装置において、 前記2つの被溶接部材は、重ね継手で溶接されることを
特徴とする溶接装置。
10. The welding apparatus according to claim 7, wherein the two members to be welded are welded by a lap joint.
【請求項11】 表面が略直角に交わる2つの被加工部
材に対して、その接触部近傍にスリット状の光を照射す
るとともに、前記接触部近傍からの反射光を受光し、そ
の受光した反射光を画像処理して前記接触部の位置を検
出する加工位置検出方法において、 前記接触部近傍からの反射光を任意の時間間隔をあけて
画像データとして受光し、その受光した画像データを同
一の座標系に変換して、変換した画像データのうち少な
くとも3点の座標から、一方の被加工部材表面に対応し
た平面式を演算し、次に前記変換した画像データから他
方の被加工部材の端点位置を検出するとともに、その端
点位置から前記平面式までの垂線の長さを算出して前記
両被加工部材間のギャップを検出することを特徴とする
加工位置検出方法。
11. A method of irradiating slit-shaped light to the vicinity of a contact portion of two workpieces whose surfaces intersect at substantially right angles, receiving reflected light from the vicinity of the contact portion, and receiving the reflected light. In the processing position detection method of detecting the position of the contact portion by performing image processing on light, reflected light from the vicinity of the contact portion is received as image data at an arbitrary time interval, and the received image data is the same. The coordinate system is converted to a coordinate system, a plane formula corresponding to one surface of the member to be processed is calculated from the coordinates of at least three points of the converted image data, and then the end point of the other member to be processed is calculated from the converted image data. A processing position detection method comprising: detecting a position; calculating a length of a perpendicular line from the end point position to the plane type; and detecting a gap between the two workpieces.
【請求項12】 表面が略直角に交わる2つの被溶接部
材を溶接する際に、その溶接線近傍にスリット状の光を
照射するとともに、前記溶接線近傍からの反射光を受光
し、その受光した反射光を画像処理して前記溶接線の位
置を検出する溶接位置検出方法において、 前記溶接線近傍からの反射光を任意の時間間隔をあけて
画像データとして受光し、その受光した画像データを同
一の座標系に変換して、変換した画像データのうち少な
くとも3点の座標から、一方の被溶接部材表面に対応し
た平面式を演算し、次に前記変換した画像データから他
方の被溶接部材の端点位置を検出するとともに、その端
点位置から前記平面式までの垂線の長さを算出して前記
両被溶接部材間のギャップを検出することを特徴とする
溶接位置検出方法。
12. When welding two members whose surfaces intersect at a substantially right angle, a slit-shaped light is radiated in the vicinity of the welding line, and reflected light from the vicinity of the welding line is received. In the welding position detection method of detecting the position of the welding line by performing image processing on the reflected light, the reflected light from the vicinity of the welding line is received as image data at an arbitrary time interval, and the received image data is received. The coordinate system is converted to the same coordinate system, a plane formula corresponding to one surface of the member to be welded is calculated from the coordinates of at least three points of the converted image data, and then the other member to be welded is converted from the converted image data. And detecting a gap between the members to be welded by calculating a length of a perpendicular line from the end point position to the plane type.
【請求項13】 表面が略直角に交わる2つの被溶接部
材を溶接する際に、その溶接線近傍にスリット状の光を
照射するとともに、前記溶接線近傍からの反射光を受光
し、受光した反射光を画像処理して前記溶接線の位置を
検出し、その検出結果に基づいて溶接を行う溶接方法に
おいて、 前記溶接線近傍からの反射光を任意の時間間隔をあけて
画像データとして受光し、その受光した画像データを同
一の座標系に変換して、変換した画像データのうち少な
くとも3点の座標から、一方の被溶接部材表面に対応し
た平面式を演算し、次に前記変換した画像データから他
方の被溶接部材の端点位置を検出するとともに、その端
点位置から前記平面式までの垂線の長さを算出して前記
両被溶接部材のギャップを検出し、さらに、予め記憶し
ておいた種々の溶接条件の中から前記ギャップの大きさ
に対応した溶接条件を読み込んで、その溶接条件によっ
て溶接を行うことを特徴とする溶接方法。
13. When two members to be welded whose surfaces intersect at a substantially right angle are welded, slit-like light is radiated near the welding line, and reflected light from the vicinity of the welding line is received and received. In a welding method of performing image processing on reflected light to detect the position of the welding line and performing welding based on the detection result, receiving reflected light from near the welding line as image data at an arbitrary time interval. The received image data is converted into the same coordinate system, and a plane formula corresponding to one surface of the member to be welded is calculated from the coordinates of at least three points of the converted image data. The position of the end point of the other member to be welded is detected from the data, and the length of the perpendicular from the end point position to the plane formula is calculated to detect the gap between the two members to be welded, and further stored in advance. Was Loading welding conditions corresponding to the size of the gap among the welding conditions of people, welding wherein the welding is performed by the welding condition.
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JP3022420B2 (en) * 1997-07-10 2000-03-21 川崎重工業株式会社 Fillet welding position sensing apparatus and method
KR100540590B1 (en) * 1998-09-24 2006-03-20 삼성중공업 주식회사 Method of measuring gap between welded objects by image processing
JP2017032308A (en) * 2015-07-29 2017-02-09 三菱重工業株式会社 Gap measurement device and gap control system

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