JP7176148B1 - Weld line detection system - Google Patents

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Abstract

【課題】溶接ロボットに動作を教示させる作業効率を高め、溶接品質を向上させることができる溶接線検出システムを提供する。【解決手段】溶接対象の画像を撮影する撮影部211と、撮影された画像に含まれるマーカを基準とするユーザ座標系を設定する座標系設定部212と、画像に基づいてマーカの特定位置を検出し、当該検出した特定位置を、溶接対象までの距離を測定する距離計測センサにより取得された点群データ上に設定し、当該設定した特定位置を原点とするユーザ座標系の座標が付与された点群データを、ユーザ座標系に描画する点群データ描画部213と、ユーザ座標系に描画された点群データに基づいて、溶接対象の溶接線を検出する溶接線検出部214と、を備える。【選択図】図2Kind Code: A1 A weld line detection system capable of improving work efficiency of instructing a welding robot to perform operations and improving welding quality is provided. A photographing unit (211) for photographing an image of an object to be welded, a coordinate system setting unit (212) for setting a user coordinate system based on a marker included in the photographed image, and a specific position of the marker based on the image. The detected specific position is set on the point cloud data acquired by the distance measurement sensor that measures the distance to the welding object, and the coordinates of the user coordinate system with the set specific position as the origin are given. A point cloud data drawing unit 213 that draws the obtained point cloud data in the user coordinate system, and a welding line detection unit 214 that detects the welding line to be welded based on the point cloud data drawn in the user coordinate system. Prepare. [Selection drawing] Fig. 2

Description

本発明は、溶接線検出システムに関する。 The present invention relates to a weld seam detection system.

下記特許文献1には、溶接ロボットに動作を教示させる動作教示システムが開示されている。この動作教示システムでは、動作教示を行う時に、マニュピレータの手先部にある溶接トーチを撮影部に交換する。そして、この撮影部による撮影画像に基づいて生成される溶接箇所の位置情報と、その撮影画像を撮影した時のマニュピレータの位置及び姿勢情報とに基づいて、その溶接箇所の溶接に必要なマニュピレータの位置及び姿勢の軌跡を生成し、各溶接箇所における軌跡を合成することで教示データを生成する。 Patent Literature 1 listed below discloses a motion teaching system for teaching a motion to a welding robot. In this motion teaching system, when teaching motion, the welding torch at the tip of the manipulator is replaced with an imaging unit. Then, based on the position information of the welding point generated based on the photographed image by the photographing unit and the position and orientation information of the manipulator when the photographed image was taken, the manipulator necessary for welding the welding point is determined. Position and posture trajectories are generated, and the trajectories at each welding location are combined to generate teaching data.

特開2019-150930号公報JP 2019-150930 A

ところで、特許文献1の動作教示システムでは、動作教示を行う前に、動作教示時に軌跡を生成する対象とする溶接箇所を示す線(溶接線)を溶接対象物に引く作業が行われる。そして、この作業は、作業者がペンを用いて溶接対象物に溶接線を引くことで行われる。したがって、作業に手間がかかるうえ、ペンにより描かれた線が溶接対象物の表面に残ることも有り得る。 By the way, in the motion teaching system of Patent Literature 1, before motion teaching, a line (welding line) indicating a welding point for which a trajectory is to be generated during motion teaching is drawn on the object to be welded. This work is performed by the operator using a pen to draw a weld line on the object to be welded. Therefore, the work is troublesome, and the line drawn with the pen may remain on the surface of the object to be welded.

そこで、本発明は、溶接ロボットに動作を教示させる作業効率を高め、溶接品質を向上させることができる溶接線検出システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a weld line detection system capable of improving work efficiency of instructing a welding robot to perform operations and improving welding quality.

本発明の一態様に係る溶接線検出システムは、溶接対象の画像を撮影する撮影端末と、撮影された画像に含まれるマーカを基準とするユーザ座標系を設定する座標系設定部と、画像に基づいてマーカの特定位置を検出し、当該検出した特定位置を、溶接対象までの距離を測定する距離計測センサにより取得された点群データ上に設定し、当該設定した特定位置を原点とするユーザ座標系の座標が付与された点群データを、ユーザ座標系に描画する点群データ描画部と、ユーザ座標系に描画された点群データに基づいて、溶接対象の溶接線を検出する溶接線検出部と、を備える。 A welding line detection system according to an aspect of the present invention includes a photographing terminal that photographs an image of a welding target, a coordinate system setting unit that sets a user coordinate system based on a marker included in the photographed image, and Detect a specific position of the marker based on the user A point cloud data drawing unit that draws the point cloud data to which the coordinates of the coordinate system are assigned in the user coordinate system, and a welding line that detects the welding line to be welded based on the point cloud data drawn in the user coordinate system. and a detector.

この態様によれば、溶接対象及びマーカを撮影した画像に基づいて、マーカの特定位置を検出し、その検出したマーカの特定位置を点群データ上に設定し、その設定したマーカの特定位置を原点とするユーザ座標系の座標を付与した点群データを画像上に描画し、その点群データに基づいて、溶接対象の溶接線を検出することができる。したがって、作業者が溶接対象に溶接線を引かなくても、溶接対象の溶接線を認識させることが可能となる。 According to this aspect, the specific position of the marker is detected based on the captured image of the object to be welded and the marker, the detected specific position of the marker is set on the point cloud data, and the set specific position of the marker is set on the point cloud data. Point cloud data to which the coordinates of the user coordinate system as the origin are assigned is drawn on the image, and the welding line to be welded can be detected based on the point cloud data. Therefore, even if the operator does not draw the weld line on the object to be welded, the weld line on the object to be welded can be recognized.

上記態様において、溶接線検出部は、点群データに基づいて、溶接対象に対応する複数の面を認識し、当該複数の面に含まれる二つの面の交線を溶接線として検出してもよい。 In the above aspect, the welding line detection unit recognizes a plurality of surfaces corresponding to the object to be welded based on the point cloud data, and detects a line of intersection of two surfaces included in the plurality of surfaces as a welding line. good.

この態様によれば、ユーザ座標系に描画された点群データにより表される面のうち、二つの面の交線を溶接線として検出することができ、溶接線の検出精度を向上させることが可能となる。 According to this aspect, of the surfaces represented by the point cloud data drawn in the user coordinate system, the line of intersection of two surfaces can be detected as the weld line, and the detection accuracy of the weld line can be improved. It becomes possible.

上記態様において、溶接線検出部は、二つの面の交線の少なくとも一部を溶接線として検出してもよい。 In the above aspect, the weld line detector may detect at least part of the line of intersection of the two surfaces as the weld line.

この態様によれば、二つの面の交線の少なくとも一部を溶接線として検出することができ、溶接線の候補を漏れなく検出することが可能となる。 According to this aspect, at least a part of the line of intersection of the two surfaces can be detected as the weld line, and all candidates for the weld line can be detected.

上記態様において、溶接線検出部により検出された溶接線に基づいて溶接するための作業プログラムを作成するプログラム作成部を、さらに備えてもよい。 The above aspect may further include a program creation unit that creates a work program for welding based on the weld line detected by the weld line detection unit.

この態様によれば、検出された溶接線を溶接する作業プログラムを作成できるため、溶接を行なう際に、その作業プログラムで指定された溶接線に沿って効率よく溶接することが可能となる。 According to this aspect, since a work program for welding the detected weld line can be created, it is possible to perform welding efficiently along the weld line specified by the work program.

上記態様において、マーカは、ARマーカであってもよい。 In the above aspect, the marker may be an AR marker.

この態様によれば、ARマーカを認識したときに、そのARマーカの位置を原点とするユーザ座標系を、実際の映像に重ね合わせて表示させるプログラムを起動させることが可能となる。 According to this aspect, when an AR marker is recognized, it is possible to start a program for superimposing and displaying the user coordinate system having the position of the AR marker as the origin on the actual image.

上記態様において、撮影端末は、画像を撮影するイメージセンサと、距離計測センサとを備えてもよい。 In the above aspect, the photographing terminal may include an image sensor for photographing an image and a distance measurement sensor.

この態様によれば、イメージセンサと距離計測センサとの位置関係を固定させることができ、各センサでデータを取得するタイミングを合わせることが可能となる。 According to this aspect, it is possible to fix the positional relationship between the image sensor and the distance measurement sensor, and to match the timing of acquiring data by each sensor.

上記態様において、撮影端末は、画像を表示する表示部と、表示部に表示させる内容を制御する制御部と、をさらに備え、制御部は、溶接線検出部により検出された溶接線を画像に重ね合わせて表示部に表示させてもよい。 In the above aspect, the imaging terminal further includes a display section for displaying an image, and a control section for controlling content to be displayed on the display section. They may be superimposed and displayed on the display unit.

この態様によれば、撮影端末を操作する作業者が、未検出の溶接線があるかどうかを撮影端末の表示部を見ながら容易に判断することが可能となる。 According to this aspect, the operator who operates the imaging terminal can easily determine whether or not there is an undetected welding line while looking at the display section of the imaging terminal.

本発明によれば、溶接ロボットに動作を教示させる作業効率を高め、溶接品質を向上させることができる溶接線検出システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the welding line detection system which can raise the working efficiency which makes a welding robot teach operation|movement, and can improve welding quality can be provided.

実施形態に係る溶接線検出システムを含む溶接ロボットシステムの構成を例示する図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which illustrates the structure of the welding robot system containing the welding line detection system which concerns on embodiment. 溶接線検出システムの機能的な構成を例示する図である。1 is a diagram illustrating a functional configuration of a weld seam detection system; FIG. 溶接対象の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a welding target. マーカの位置を原点とするユーザ座標系の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a user coordinate system having a marker position as an origin; 溶接対象の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a welding target. ユーザ座標系に描画される点群データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the point cloud data drawn on a user coordinate system. 溶接線検出システムで作業プログラムを作成する際の動作の一例を説明するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of operations when creating a work program in the weld line detection system; FIG.

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。また、図面は模式的なものであるため、各構成要素の寸法や比率は実際のものとは相違する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that, in each figure, the same reference numerals have the same or similar configurations. Also, since the drawings are schematic, the dimensions and proportions of each component are different from the actual ones.

図1は、実施形態に係る溶接線検出システムを含む溶接ロボットシステムの構成を例示する図である。溶接ロボットシステム100は、例えば、撮影端末1と、ロボット制御装置2と、マニピュレータ3とを備える。撮影端末1とロボット制御装置2とは、例えばネットワークNを介して接続され、ロボット制御装置2とマニピュレータ3とは、例えば通信ケーブルCを介して接続される。ネットワークNは、有線(通信ケーブルを含む)であっても無線であってもよい。なお、溶接ロボットシステム100に、ティーチングペンダントを含めてもよい。ティーチングペンダントは、作業者がマニピュレータ3の動作を教示する操作装置である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a welding robot system including a weld line detection system according to an embodiment. The welding robot system 100 includes, for example, an imaging terminal 1, a robot control device 2, and a manipulator 3. The photographing terminal 1 and the robot control device 2 are connected via a network N, for example, and the robot control device 2 and the manipulator 3 are connected via a communication cable C, for example. The network N may be wired (including communication cables) or wireless. Welding robot system 100 may include a teaching pendant. The teaching pendant is an operating device that teaches the operation of the manipulator 3 by the operator.

マニピュレータ3は、ロボット制御装置2において設定される施工条件に従ってアーク溶接を行う溶接ロボットである。マニピュレータ3は、例えば、工場の床面等に固定されるベース部材上に設けられる多関節アーム31と、多関節アーム31の先端に連結される溶接トーチ32とを有する。 The manipulator 3 is a welding robot that performs arc welding according to construction conditions set by the robot controller 2 . The manipulator 3 has, for example, an articulated arm 31 provided on a base member fixed to the floor of a factory or the like, and a welding torch 32 connected to the tip of the articulated arm 31 .

ロボット制御装置2は、マニピュレータ3の動作を制御する制御ユニットであり、例えば、制御部21、記憶部22、通信部23及び溶接電源部24を含む。 The robot control device 2 is a control unit that controls the operation of the manipulator 3, and includes, for example, a control section 21, a storage section 22, a communication section 23, and a welding power source section 24.

制御部21は、例えば、記憶部22に記憶されている作業プログラムをプロセッサが実行することで、マニピュレータ3及び溶接電源部24を制御する。 The control unit 21 controls the manipulator 3 and the welding power source unit 24 by causing the processor to execute a work program stored in the storage unit 22, for example.

通信部23は、ネットワークNを介して接続される撮影端末1との通信を制御することや、通信ケーブルCを介して接続されるマニピュレータ3との通信を制御する。 The communication unit 23 controls communication with the imaging terminal 1 connected via the network N, and controls communication with the manipulator 3 connected via the communication cable C. FIG.

溶接電源部24は、例えば、溶接ワイヤの先端とワークとの間にアークを発生させるために、予め定められた溶接の施工条件に従って、溶接電流及び溶接電圧等をマニピュレータ3に供給する。溶接の施工条件には、例えば、溶接条件、溶接開始位置、溶接終了位置、アーク放電の時間、溶接距離、溶接トーチの姿勢及び溶接トーチの移動速度等のデータ項目が含まれる。溶接電源部24は、ロボット制御装置2と別個に備えることとしてもよい。 The welding power supply unit 24 supplies a welding current, a welding voltage, and the like to the manipulator 3 according to predetermined welding execution conditions, for example, in order to generate an arc between the tip of the welding wire and the work. The welding conditions include, for example, data items such as welding conditions, welding start position, welding end position, arc discharge time, welding distance, welding torch posture, and welding torch moving speed. The welding power source section 24 may be provided separately from the robot control device 2 .

撮影端末1は、例えば、デジタルカメラであるが、デジタルカメラ付きの可搬型端末であってもよい。可搬型端末には、例えば、タブレット端末、スマートフォン、携帯情報端末(PDA)、ノートPC(パーソナルコンピュータ)等の持ち運び可能な端末が含まれる。撮影端末1は、例えば、制御部11、撮影部12、通信部13、表示部14を含む。 The photographing terminal 1 is, for example, a digital camera, but may be a portable terminal with a digital camera. Portable terminals include, for example, portable terminals such as tablet terminals, smart phones, personal digital assistants (PDAs), and notebook PCs (personal computers). The imaging terminal 1 includes, for example, a control unit 11, an imaging unit 12, a communication unit 13, and a display unit 14.

制御部11は、メモリに格納された所定のプログラムをプロセッサが実行することにより、撮影端末1の各部を制御する。 The control unit 11 controls each unit of the photographing terminal 1 by causing the processor to execute a predetermined program stored in the memory.

撮影部12は、例えば、レンズ及び撮像素子(イメージセンサ)を含み、レンズで受光した被写体の光を電気信号(デジタル画像データ)に変換する。 The photographing unit 12 includes, for example, a lens and an imaging device (image sensor), and converts light from a subject received by the lens into an electric signal (digital image data).

通信部13は、ネットワークNを介して接続されるロボット制御装置2との通信を制御する。 The communication unit 13 controls communication with the robot control device 2 connected via the network N. FIG.

表示部14は、例えば、タッチパネルを有するディスプレイであり、撮影部12による被写体の映像を表示するとともに、作業者による操作指示等の入力を受け付ける。表示部14は、例えばタッチパネルを有するディスプレイ装置として、撮影端末1とは別個に備えることとしてもよい。 The display unit 14 is, for example, a display having a touch panel, displays an image of a subject captured by the imaging unit 12, and receives inputs such as operation instructions from the operator. The display unit 14 may be provided separately from the photographing terminal 1 as a display device having a touch panel, for example.

図2は、本発明に係る溶接線検出システムの機能的な構成を例示する図である。溶接線検出システムは、機能的な構成として、例えば、撮影部211と、座標系設定部212と、点群データ描画部213と、溶接線検出部214と、プログラム作成部215とを有する。これらの機能のうち、撮影部211は、撮影端末1が有する機能である。他方、座標系設定部212、点群データ描画部213、溶接線検出部214及びプログラム作成部215は、撮影端末1及びロボット制御装置2のどちらかが全てを備えてもよいし、撮影端末1及びロボット制御装置2に各機能を分散して備えてもよい。また、撮影端末1及びロボット制御装置2以外の他の装置が、上記機能の一部又は全部を備えてもよい。 FIG. 2 is a diagram illustrating the functional configuration of the weld seam detection system according to the present invention. The welding line detection system has, for example, an imaging unit 211, a coordinate system setting unit 212, a point cloud data drawing unit 213, a welding line detection unit 214, and a program creation unit 215 as functional configurations. Among these functions, the imaging unit 211 is a function that the imaging terminal 1 has. On the other hand, the coordinate system setting unit 212, the point cloud data drawing unit 213, the welding line detection unit 214, and the program creation unit 215 may all be provided in either the imaging terminal 1 or the robot control device 2, or the imaging terminal 1 and each function may be distributed to the robot control device 2 . Also, a device other than the photographing terminal 1 and the robot control device 2 may have some or all of the above functions.

撮影部211は、上記撮影端末1の撮影部12と同じである。本実施形態に係る撮影部211は、例えば、アーク溶接の対象となる複数枚の鉄板部材(ワーク)により構成される構造物を溶接対象として撮影する。図3に、溶接対象の一例を示す。同図には、底板となる1枚のワークWaと、側板となる2枚のワークWb,Wcと、背板となる1枚のワークWdとで構成される構造物が、溶接対象として表示されている。この構造物により形成される空間内には、後述するマーカMが置かれている。 The photographing unit 211 is the same as the photographing unit 12 of the photographing terminal 1 described above. The photographing unit 211 according to the present embodiment photographs, for example, a structure composed of a plurality of iron plate members (workpieces) to be arc-welded as a welding target. FIG. 3 shows an example of an object to be welded. In the figure, a structure composed of one work Wa serving as a bottom plate, two works Wb and Wc serving as side plates, and one work Wd serving as a back plate is displayed as an object to be welded. ing. A marker M, which will be described later, is placed in the space formed by this structure.

図2に示す座標系設定部212は、撮影部211による映像に含まれるマーカの位置を原点とするユーザ座標系を設定する。図4に、マーカの位置を原点とするユーザ座標系の一例を示す。同図には、マーカMの位置を原点Oとし、その原点Oで互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸による三次元の直交座標系が、ユーザ座標系として表示されている。 The coordinate system setting unit 212 shown in FIG. 2 sets a user coordinate system whose origin is the position of the marker included in the image captured by the imaging unit 211 . FIG. 4 shows an example of a user coordinate system whose origin is the position of the marker. In the figure, the position of the marker M is the origin O, and a three-dimensional orthogonal coordinate system with the X, Y, and Z axes orthogonal to each other at the origin O is displayed as the user coordinate system.

なお、ユーザ座標系の原点は、マーカ(例えば、マーカの角やマーカの中心等)を基準にして設定できればよい。撮影端末1を基準にしてユーザ座標系の原点を設定するのではなく、マーカを基準にしてユーザ座標系の原点を設定するのは、以下の理由による。撮影端末1は、撮影時に作業者が所持して移動するため、ロボット座標系上で撮影端末1の位置を特定するのは難しい。これに対し、マーカは、固定して配置されるため、ロボット座標系上でマーカの位置を特定するのは比較的に容易である。したがって、マーカを基準にしてユーザ座標系を設定すると、撮影端末1を基準にしてユーザ座標系を設定するよりも、ユーザ座標系とロボット座標系との位置関係をキャリブレーションし易くすることが可能となる。 It should be noted that the origin of the user coordinate system may be set with reference to the marker (for example, the corner of the marker, the center of the marker, etc.). The reason why the origin of the user coordinate system is set based on the marker instead of setting the origin of the user coordinate system based on the imaging terminal 1 is as follows. Since the photographing terminal 1 is carried and moved by the worker when photographing, it is difficult to specify the position of the photographing terminal 1 on the robot coordinate system. On the other hand, since the marker is fixedly arranged, it is relatively easy to specify the position of the marker on the robot coordinate system. Therefore, setting the user coordinate system with reference to the marker makes it easier to calibrate the positional relationship between the user coordinate system and the robot coordinate system than setting the user coordinate system with the imaging terminal 1 as the reference. becomes.

ここで、マーカMは、空間内に置かれていることを撮影部211に認識させることができる識別子であればよい。マーカとして、例えばARマーカを用いることが好ましい。ARマーカを用いることで、空間内に置かれたARマーカを認識したときに、そのARマーカを原点とするユーザ座標系を、実際の映像に重ね合わせて表示させることが簡易に実現できるようになる。 Here, the marker M may be an identifier that allows the imaging unit 211 to recognize that it is placed in the space. As a marker, it is preferable to use an AR marker, for example. By using AR markers, when an AR marker placed in space is recognized, it is possible to easily display the user coordinate system with the AR marker as the origin superimposed on the actual image. Become.

マーカを基準とするユーザ座標系は、カメラ座標系の原点(例えば、レンズの中心)を、後述するマーカの特定位置に移動させることで設定することができる。このようなユーザ座標系は、例えば、ARマーカの座標系を設定する公知の技術を適用して設定することができる。 The user coordinate system based on the marker can be set by moving the origin of the camera coordinate system (for example, the center of the lens) to a specific position of the marker, which will be described later. Such a user coordinate system can be set, for example, by applying a known technique for setting the coordinate system of AR markers.

図2に示す点群データ描画部213は、溶接対象に対応する座標データ(点群データ)を取得し、その取得した座標データをユーザ座標系に描画する。 The point cloud data drawing unit 213 shown in FIG. 2 acquires coordinate data (point cloud data) corresponding to the object to be welded, and draws the acquired coordinate data on the user coordinate system.

具体的に説明する。点群データ描画部213は、撮影部211により撮影された画像に基づいてマーカの特定位置(例えば、マーカの角やマーカの中心)を検出し、その検出したマーカの特定位置を、後述する距離計測センサにより取得される点群データ上に設定し、その設定したマーカの特定位置を原点とするユーザ座標系の座標が付与された点群データを、ユーザ座標系に描画する。点群データ上に設定するマーカの特定位置は、例えば、点群データ上のマーカの特定位置をデータ解析により自動的に認識させてもよいし、点群データ上のマーカの特定位置を作業者が指し示す等して指定してもよい。 A specific description will be given. The point cloud data drawing unit 213 detects the specific position of the marker (for example, the corner of the marker or the center of the marker) based on the image captured by the imaging unit 211, and converts the detected specific position of the marker to the distance described later. The point cloud data set on the point cloud data acquired by the measurement sensor and given the coordinates of the user coordinate system with the specific position of the set marker as the origin is drawn in the user coordinate system. For the specific position of the marker set on the point cloud data, for example, the specific position of the marker on the point cloud data may be automatically recognized by data analysis, or the specific position of the marker on the point cloud data may be determined by an operator. You can specify it by pointing to it.

溶接対象に対応する座標データは、例えば、距離計測センサにより取得することができる。距離計測センサは、溶接対象までの距離を測定可能なセンサであればよい。距離計測センサとして、例えば、LiDAR(Light Detection and Ranging)センサ、ミリ波センサ、超音波センサ等を用いることができる。また、溶接対象に対応する座標データを、溶接対象を異なる複数の位置から撮影した複数の画像に基づいて算定することで取得してもよい。この場合、公知のステレオ法による三次元計測手法を用いることができる。 Coordinate data corresponding to the object to be welded can be obtained by, for example, a distance measuring sensor. The distance measurement sensor may be any sensor capable of measuring the distance to the object to be welded. As the distance measurement sensor, for example, a LiDAR (Light Detection and Ranging) sensor, a millimeter wave sensor, an ultrasonic sensor, or the like can be used. Alternatively, the coordinate data corresponding to the object to be welded may be acquired by calculation based on a plurality of images of the object to be welded photographed from a plurality of different positions. In this case, a three-dimensional measurement method based on a known stereo method can be used.

ここで、距離計測センサを撮影端末1に含めてもよい。これにより、イメージセンサと距離計測センサとの位置関係を固定させることができ、各センサでデータを取得するタイミングを合わせることが可能となる。したがって、上述したマーカの特定位置を点群データ上に設定する処理効率を向上させることが可能となる。また、イメージセンサと距離計測センサとを撮影端末1に備えることで、溶接対象の溶接線とマーカとを同時に撮影できる任意の位置に、撮影端末1を操作する作業者が自由に移動して撮影することが可能となるため、作業効率を高めることができる。 Here, the imaging terminal 1 may include a distance measurement sensor. As a result, the positional relationship between the image sensor and the distance measurement sensor can be fixed, and the timing of acquiring data from each sensor can be matched. Therefore, it is possible to improve the processing efficiency of setting the above-described specific positions of the markers on the point cloud data. In addition, by providing the imaging terminal 1 with an image sensor and a distance measuring sensor, the operator who operates the imaging terminal 1 can freely move to an arbitrary position where the welding line to be welded and the marker can be photographed at the same time. work efficiency can be improved.

さらに、画像を撮影して取得するセンサの機能と距離を計測して取得するセンサの機能とを併せ持つセンサを撮影端末1に含めてもよい。これにより、溶接対象を含む画像と溶接対象までの距離とを同じ箇所から取得し、かつ同じタイミングで取得できるため、上述したマーカの特定位置を点群データ上に設定する処理効率をさらに高めることが可能となる。 Furthermore, the photographing terminal 1 may include a sensor that has both the function of a sensor that captures and acquires an image and the function of a sensor that measures and acquires a distance. As a result, the image including the welding target and the distance to the welding target can be obtained from the same location and at the same timing, so that the processing efficiency of setting the above-described specific position of the marker on the point cloud data can be further improved. becomes possible.

図5及び図6を参照して、溶接対象に対応する座標データを、点群データとしてユーザ座標系に描画する概念について説明する。 The concept of drawing the coordinate data corresponding to the object to be welded as point group data on the user coordinate system will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

図5は、溶接対象の一例を示す図である。同図には、作業テーブルT上に置かれたワークWeと、そのワークWeと略垂直関係になるように置かれたワークWfとで構成される溶接対象が例示されている。溶接対象の傍にマーカMが置かれている。 FIG. 5 is a diagram showing an example of an object to be welded. The figure illustrates a welding object composed of a work We placed on a work table T and a work Wf placed so as to be substantially perpendicular to the work We. A marker M is placed near the object to be welded.

図6は、ユーザ座標系に描画される点群データの一例を示す図である。同図には、図5のワークWe及びワークWfにそれぞれ対応する座標データWec、Wfcと、図5の作業テーブルTに対応する座標データTcと、が点群データとしてユーザ座標系に描画されている。 FIG. 6 is a diagram showing an example of point cloud data drawn on the user coordinate system. In the figure, coordinate data Wec and Wfc respectively corresponding to the work We and work Wf in FIG. 5, and coordinate data Tc corresponding to the work table T in FIG. 5 are drawn as point cloud data in the user coordinate system. there is

図2に示す溶接線検出部214は、ユーザ座標系に描画された点群データに基づいて、溶接対象の溶接線を検出する。具体的に、溶接線検出部214は、点群データに基づいて、溶接対象に対応する複数の平面を認識し、それら複数の平面に含まれる二つの平面の交線を溶接線として検出する。二つの平面の組合せが複数存在する場合には、それぞれの組合せごとに溶接線を検出する。例えば、図6では、ワークWeに対応する座標データWecにより示される平面と、ワークWfに対応する座標データWfcにより示される平面とを認識し、これら二つの平面の交線を溶接線として検出する。これにより、図5に示すように、ワークWfとワークWeの交線として溶接線Lが検出され、実際の映像に重ね合わせて表示される。なお、溶接線を検出する際に、二つの平面の交線の端から端までを溶接線として検出することが好ましい。溶接線を検出する際の端点は、任意の条件で設定することができる。 The welding line detection unit 214 shown in FIG. 2 detects the welding line to be welded based on the point cloud data drawn in the user coordinate system. Specifically, the weld line detection unit 214 recognizes a plurality of planes corresponding to the object to be welded based on the point cloud data, and detects a line of intersection of two planes included in the plurality of planes as a weld line. If there are multiple combinations of two planes, the weld line is detected for each combination. For example, in FIG. 6, the plane indicated by the coordinate data Wec corresponding to the work We and the plane indicated by the coordinate data Wfc corresponding to the work Wf are recognized, and the line of intersection of these two planes is detected as the weld line. . As a result, as shown in FIG. 5, the welding line L is detected as the line of intersection between the work Wf and the work We, and is superimposed on the actual image and displayed. When detecting the weld line, it is preferable to detect the weld line from end to end of the line of intersection of the two planes. The endpoints for detecting the weld line can be set under arbitrary conditions.

ここで、溶接線として検出するのは、二つの平面の交線に限定されない。例えば、二つの面の交線を溶接線として検出してもよい。 Here, what is detected as the weld line is not limited to the line of intersection of two planes. For example, a line of intersection of two surfaces may be detected as a weld line.

また、溶接線として検出する際に、以下(1)、(2)の一方又は両方を、溶接線を検出する際の条件に加えてもよい。
(1)検出した溶接線が特定の長さ未満である場合、その溶接線を採用しない(その溶接線を無視する)。
(2)検出した溶接線の両端にある所定長さ部分を、その溶接線から除外する(その溶接線の一部を無視する)。
Further, when detecting a weld line, one or both of (1) and (2) below may be added to the conditions for detecting the weld line.
(1) If the detected weld line is less than a certain length, do not adopt the weld line (ignore the weld line).
(2) Excluding a predetermined length portion at both ends of the detected weld line from the weld line (ignoring part of the weld line).

図2に示すプログラム作成部215は、溶接線検出部214により検出された溶接線に基づいて、アーク溶接を行なうための作業プログラムを作成する。プログラム作成部215は、作成した作業プログラムを、ロボット制御装置2の記憶部22に記憶させる。これにより、マニピュレータ3がアーク溶接を行なう際に、ロボット制御装置2の制御部21が作業プログラムを読み込み、その作業プログラムで指定された溶接手順に従い、その作業プログラムで指定された溶接線に沿って溶接を行なうように、マニピュレータ3を制御することが可能となる。 Program creation unit 215 shown in FIG. 2 creates a work program for arc welding based on the weld line detected by weld line detection unit 214 . The program creation unit 215 stores the created work program in the storage unit 22 of the robot control device 2 . As a result, when the manipulator 3 performs arc welding, the control unit 21 of the robot control device 2 reads the work program, follows the welding procedure designated by the work program, and welds along the welding line designated by the work program. It is possible to control the manipulator 3 to perform welding.

ここで、プログラム作成部215は、作業プログラムを作成する際に、例えば、マニピュレータ3の位置を基準にして設定するロボット座標系とユーザ座標系とを一致させるキャリブレーションを行うことや、ユーザ座標系上にマニピュレータ3の位置情報等を指定してユーザ座標系上の位置とロボット座標系上の位置とを対応付けられるようにすることが好ましい。 Here, when creating the work program, the program creation unit 215 performs calibration to match the user coordinate system with the robot coordinate system set based on the position of the manipulator 3, for example. It is preferable to specify the position information of the manipulator 3 and the like so that the position on the user coordinate system and the position on the robot coordinate system can be associated with each other.

図7を参照して、プログラム作成部215が作業プログラムを作成する際の動作の一例を説明する。 An example of the operation when the program creating unit 215 creates a work program will be described with reference to FIG.

最初に、プログラム作成部215は、溶接線検出部214により検出された溶接線に基づいて、ユーザ座標系上での溶接線を特定する(ステップS101)。 First, the program creation unit 215 identifies a weld line on the user coordinate system based on the weld line detected by the weld line detection unit 214 (step S101).

続いて、プログラム作成部215は、上記ステップS101で特定した溶接線に対し、トーチの前進角、トーチの後退角及びトーチの狙い角等のトーチの姿勢を設定する(ステップS102)。 Subsequently, the program creation unit 215 sets the attitude of the torch, such as the advancing angle of the torch, the receding angle of the torch, and the target angle of the torch, for the welding line specified in step S101 (step S102).

続いて、プログラム作成部215は、ユーザ座標系上でのマニピュレータ3の各部の姿勢を含めた軌跡を決定する(ステップS103)。 Subsequently, the program creation unit 215 determines a trajectory including the posture of each part of the manipulator 3 on the user coordinate system (step S103).

続いて、プログラム作成部215は、上記ステップS103で決定したユーザ座標系上での軌跡を、ロボット座標系上の軌跡に変換して作業プログラムを作成する(ステップS104)。そして、本動作を終了する。 Subsequently, the program creation unit 215 converts the trajectory on the user coordinate system determined in step S103 into a trajectory on the robot coordinate system to create a work program (step S104). Then, this operation ends.

ここで、上記動作の各ステップは、撮影端末1及びロボット制御装置2のどちらで実行してもよく、各ステップの一部を撮影端末1で実行し、残りの一部をロボット制御装置2で実行してもよい。 Here, each step of the above operation may be executed by either the photographing terminal 1 or the robot control device 2. Part of each step is executed by the photographing terminal 1, and the remaining part is executed by the robot control device 2. may be executed.

前述したように、実施形態に係る溶接線検出システムによれば、溶接対象及びその溶接対象により形成される空間内に置かれたマーカを撮影した画像に基づいて、マーカの特定位置を原点とするユーザ座標系を設定し、そのユーザ座標系に溶接対象に対応する点群データを描画し、その点群データに基づいて、溶接対象の溶接線を検出することができる。したがって、作業者が溶接対象に溶接線を引かなくても、溶接対象の溶接線を認識させることが可能となる。 As described above, according to the weld line detection system according to the embodiment, the specific position of the marker is set as the origin based on the captured image of the object to be welded and the marker placed in the space formed by the object to be welded. A user coordinate system is set, point cloud data corresponding to the object to be welded is drawn in the user coordinate system, and the weld line of the object to be welded can be detected based on the point cloud data. Therefore, even if the operator does not draw the weld line on the object to be welded, the weld line on the object to be welded can be recognized.

それゆえ、実施形態に係る溶接線検出システムによれば、マニピュレータ3に動作を教示させる作業効率を高め、溶接品質を向上させることが可能となる。 Therefore, according to the weld line detection system according to the embodiment, it is possible to improve the work efficiency of instructing the operation to the manipulator 3 and improve the welding quality.

また、前述した実施形態に係る撮影端末1を持ち運び可能な端末とすることで、作業者が任意の箇所から溶接対象を撮影することができるため、作業者が所望する位置にある溶接線を検出できるようになる。撮影端末1の位置が固定されている場合には、その固定された位置から撮影できない箇所や範囲にある溶接線を検出できないことになるが、溶接作業には、溶接対象の下に潜り込んで行うような作業も含まれる。したがって、持ち運び可能な撮影端末1を用いることで、例えば、溶接対象の下にある溶接線を撮影できる位置に作業者が移動して溶接対象を撮影することで、固定された位置にある撮影端末1では検出できない溶接線を検出できるようになる。 In addition, by making the photographing terminal 1 according to the above-described embodiment a portable terminal, the worker can photograph the object to be welded from any position, so that the welding line at the position desired by the worker can be detected. become able to. When the position of the photographing terminal 1 is fixed, it is impossible to detect the welding line in a place or range that cannot be photographed from the fixed position. It also includes such work. Therefore, by using the portable imaging terminal 1, for example, by moving the worker to a position where the welding line under the welding object can be photographed and photographing the welding object, the imaging terminal at a fixed position can be used. A welding line that cannot be detected with 1 can be detected.

[変形例]
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。
[Variation]
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various other forms without departing from the gist of the present invention. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects, and should not be construed as limiting.

例えば、前述した実施形態に係る溶接線検出部214は、溶接対象の溶接線を検出しているが、溶接線の候補を検出することとしてもよい。この場合、検出した溶接線の候補の中から、実際に溶接を行なう溶接線を作業者に選択させる溶接線選択部を、さらに備えることが好ましい。これに加え、プログラム作成部215が、溶接線選択部により選択された溶接線に基づいて、アーク溶接を行なうための作業プログラムを作成することが好ましい。 For example, although the welding line detection unit 214 according to the above-described embodiment detects the welding line to be welded, it may detect welding line candidates. In this case, it is preferable to further include a welding line selection unit that allows the operator to select a welding line to be actually welded from the detected welding line candidates. In addition to this, it is preferable that the program creation unit 215 creates a work program for performing arc welding based on the weld line selected by the weld line selection unit.

また、前述した実施形態に係る撮影端末1の制御部11が、溶接線検出部214により検出された溶接線を、撮影部12により撮影される画像に重ね合わせて表示部14に表示させてもよい。これにより、撮影端末1を操作する作業者が、未検出の溶接線があるかどうかを撮影端末1の表示部14を見ながら容易に判断することが可能となる。言い換えると、撮影端末1による撮影をやり直すかどうかを判断するための有効な情報を作業者に提供することができる。 Further, even if the control unit 11 of the imaging terminal 1 according to the above-described embodiment causes the display unit 14 to display the welding line detected by the welding line detection unit 214 superimposed on the image captured by the imaging unit 12. good. This allows the operator operating the imaging terminal 1 to easily determine whether or not there is an undetected welding line while looking at the display section 14 of the imaging terminal 1 . In other words, it is possible to provide the operator with effective information for determining whether or not to redo the photographing by the photographing terminal 1 .

1…撮影端末、2…ロボット制御装置、3…マニピュレータ、11…制御部、12…撮影部、13…通信部、14…表示部、21…制御部、22…記憶部、23…通信部、24…溶接電源部、31…多関節アーム、32…溶接トーチ、100…溶接ロボットシステム、211…撮影部、212…座標系設定部、213…点群データ描画部、214…溶接線検出部、215…プログラム作成部、C…通信ケーブル、M…マーカ、N…ネットワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Imaging terminal 2... Robot control apparatus 3... Manipulator 11... Control part 12... Imaging part 13... Communication part 14... Display part 21... Control part 22... Storage part 23... Communication part 24 Welding power supply unit 31 Articulated arm 32 Welding torch 100 Welding robot system 211 Imaging unit 212 Coordinate system setting unit 213 Point cloud data drawing unit 214 Welding line detection unit 215...Program creation part, C...Communication cable, M...Marker, N...Network

Claims (7)

溶接対象の画像を撮影する撮影端末と、
撮影された前記画像に含まれるマーカを基準とするユーザ座標系を設定する座標系設定部と、
前記画像に基づいて前記マーカの特定位置を検出し、当該検出した前記特定位置を、前記溶接対象までの距離を測定する距離計測センサにより取得された点群データ上に設定し、当該設定した前記特定位置を原点とする前記ユーザ座標系の座標が付与された前記点群データを、前記ユーザ座標系に描画する点群データ描画部と、
前記ユーザ座標系に描画された前記点群データに基づいて、前記溶接対象の溶接線を検出する溶接線検出部と、
を備える溶接線検出システム。
a photographing terminal for photographing an image of a welding target;
a coordinate system setting unit that sets a user coordinate system based on a marker included in the photographed image;
A specific position of the marker is detected based on the image, the detected specific position is set on point cloud data acquired by a distance measurement sensor that measures the distance to the object to be welded, and the set a point cloud data drawing unit that draws, in the user coordinate system, the point cloud data to which coordinates of the user coordinate system having a specific position as an origin are assigned;
a welding line detection unit that detects the welding line of the welding target based on the point cloud data drawn in the user coordinate system;
Weld line detection system.
前記溶接線検出部は、前記点群データに基づいて、前記溶接対象に対応する複数の面を認識し、当該複数の面に含まれる二つの面の交線を前記溶接線として検出する、
請求項1記載の溶接線検出システム。
The welding line detection unit recognizes a plurality of surfaces corresponding to the object to be welded based on the point cloud data, and detects a line of intersection of two surfaces included in the plurality of surfaces as the welding line.
The weld seam detection system of claim 1.
前記溶接線検出部は、前記二つの面の交線の少なくとも一部を前記溶接線として検出する、
請求項2記載の溶接線検出システム。
The weld line detection unit detects at least a part of the line of intersection of the two surfaces as the weld line.
3. The weld seam detection system of claim 2.
前記溶接線検出部により検出された前記溶接線に基づいて溶接するための作業プログラムを作成するプログラム作成部を、
さらに備える、請求項1又は2記載の溶接線検出システム。
a program creation unit that creates a work program for welding based on the weld line detected by the weld line detection unit;
3. The weld seam detection system of claim 1 or 2, further comprising.
前記マーカは、ARマーカである、
請求項1又は2記載の溶接線検出システム。
the marker is an AR marker;
The weld seam detection system according to claim 1 or 2.
前記撮影端末は、前記画像を撮影するイメージセンサと、前記距離計測センサとを備える、
請求項1又は2記載の溶接線検出システム。
The imaging terminal includes an image sensor that captures the image, and the distance measurement sensor.
The weld seam detection system according to claim 1 or 2.
前記撮影端末は、
前記画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示させる内容を制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記溶接線検出部により検出された前記溶接線を前記画像に重ね合わせて前記表示部に表示させる、
請求項6記載の溶接線検出システム。
The shooting terminal is
a display unit that displays the image;
A control unit that controls the content to be displayed on the display unit,
The control unit superimposes the welding line detected by the welding line detection unit on the image and causes the display unit to display the image.
The weld seam detection system of claim 6.
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