JPH01127258A - 境界線自動センシング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ワーク上の二区画の境界線を加工機の加工ラ
インとし、その境界線を境界線センサによりセンシング
する境界線自動センシング方法に関するものである。

「従来の技術」 境界線のセンシング方法としては、ティーチングボック
スにより手動でロボットやレーザ加工機のツール部に取
付けた境界線センサを動かし境界線をセンシングする方
法や、境界線に沿ってセンサをウィービングさせながら
センシングする方法の他に、境界線を等間隔のセンシン
グ間隔で自動センシングする方法等が既に開発され提案
されている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、手動によるセンシング作業には、多大な
労力を必要とし作業者に過度の負担となる。

またウィービング方式では、センシング点の量が膨大と
なってセンシング時間がかかりすぎ、センシング間隔を
等間隔とする自動センシング方法は、境界線即ち加工ラ
インの形状変化に柔軟に追従できない場合もあって、セ
ンシング点での実作業を行う際には、加工精度に影響を
与える等、それぞれ解決すべき問題点がある。

ｒ問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決することを目的とするもの
で、その具体的手段は、ワーク上の二区画の境界線を加
工ラインとし、その二区画を判別する境界線センサのセ
ンシング点（ｐ　ｔ）と、その前位のセンシング点（Ｐ
　Ｌ−１）との距離をセンシング間隔（ｄｉ）とすると
ともに、その最大値を予め設定した上限値とし、線分（
Ｐ　Ｌ−２Ｐ　Ｌ−１）の延長上で前記センシング間隔
（ｄｉ）のセンシング開始点から、前記センシング点（
Ｐｉ−１）をセンシング中心とする円弧移動を境界線セ
ンサの基本センシング動作とし、該動作により求められ
たセンシング点（Ｐυまでの移動円弧角度（θυと、そ
の基本センシング動作のセンシング間隔（ｄｉ）との開
数Ｆ（θｉ、ｄｒ）により新たなセンシング間隔（ｄい
、）を算出し、センシング中心を（Ｐｉ）点に移動して
前記基本センシング動作を行って求められる新たなセン
シング点までの移動円弧角度（γｉ）とそのセンシング
間隔（ｄ＊−１）との開数Ｆ（γ１．ｄＬ４１＞により
算出される値が、センシング間隔（ｄｔ。ｌ）より大き
いか或は等しいときは、そのセンシング点を次位のセン
シング点（Ｐｉ−１）とし、小さいとき−は前記センシ
ング点（Ｐυに戻り、関数Ｆ（γ１．ｄｔ＊ｔ）により
算出された値をセンシング間隔（ｄ　Ｌ−１）として、
前記基本センシング動作を繰り返して次位のセンシング
点（Ｐｉ、ｌ）を求めることを特徴とするものである。

「作用」 本発明は、前記具体的手段の説明により明らかにしたよ
うに、事前に関数Ｆ（θ＊、ｄｃ）によって算出された
値をセンシング間隔（ｄ　Ｌ＋１）として基本センシン
グ動作を行って求められる新たなセンシング点までの移
動円弧角度（γｉ）とそのセンシング間隔（ｄ　Ｌ、ｌ
）との関数Ｆ（γ４．ｄい、）により算出される値が、
そのセンシング間隔（ａ　ｔ−１）より大きいか等しい
ときはそのセンシング点を次位のセンシング点（Ｐｉ、
１）とし、小さいときは前記センシング点（Ｐｉ）に戻
り、関数Ｆ（γＬａｄい、）により算出された値をセン
シング間隔（ｄ　Ｌ、ｌ）として、前記基本センシング
動作を繰り返して次位のセンシング点（Ｐ　Ｌ−１）を
求める。

「実施例」 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明方法の具体的一実施例に係るレーザ加
工機の構成を示した構成図である。

レール１２は、レール１０．１１に案内されて、回路の
サーボモータにより駆動されて１軸方向に移動する。キ
ャリア１３は、レール１２上に摺動自在に配設されてお
り、サーボモータＭ２の回転により回転する送り螺子１
４により、２軸方向に移動する。キャリア１３の先端部
には、それぞれ４軸、５軸、６軸の回りに旋回するりス
ト１５が配設されている。そのリスト１５には、レーザ
光を照射するレーザトーチ等の加工工具Ｔ及び境界線セ
ンサＳが設けられている。１は、レーザ発振装置であり
、それにより発振されたレーザ光は、ミラー２，３，４
、導光路５，６によってキャリア１３に導かれ、加工工
具Ｔから加工物Ｗに対して放射される。

第２図は前記境界線センサＳの構成を示したもので、光
照財部１６と該照射部から照射され、ワークＷで反射す
る反射光を受光する受光部１７が設けられている。境界
線センサＳは、第３図（ａ）。

（ｂ）に示すようにワークＷ上の加工ラインを境界線に
として、−側の黒色スプレーで着色した着色部のダーク
ゾーンＬと他側のブライトゾーンＭとの明度差により、
受光部１７で受光する反射光量の多寡により０Ｎ１０Ｆ
Ｆ信号を出力して境界線Ｋを感知できるようにしたもの
である。また第３［１（ｃ）、（ｄ）に示すように前記
１乃至６軸上の合成運動により境界線センサＳにあおり
角θのあおり動作を生じさせて、ワークＷからの反射光
量による検出出力のピークを求めて面直度を出すととも
に、オートフォーカス機構（図示せず）によりワークＷ
からの高さＺを検出することができる。前記各検出動作
はセンサコントローラＳＣの制御信号により行う、境界
線センサは前記の他に、二区画を判別可能なものであれ
ば、その種類を問うものではない。

第４図は、実施例に係るレーザ加工機の電気的装置の構
成を示したものである。第３図において、２０はマイク
ロコンピュータ等から成る中央処理装置である。この中
央処理装置２０には、メモリ２５、サーボモータを駆動
するためのサーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆ、ジョグ運転の
指令、教示点の教示等を行う操作盤２６が接続されてい
る。レーザ加工機の各軸１〜６軸を駆動するためのサー
ボモータＭ１〜Ｍ６は、それぞれサーボＣＰＵ２２ａ〜
２２ｆによって駆動される。

前記サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆのそれぞれは、中央処
理装置２０から出力される回転角指令データθ１〜θ６
に基づいて２次補間して得られる目標回転角と、サーボ
モータＭ１〜Ｍ　’６に連結されたエンコーダＥ１〜Ｅ
６の出力α１〜α６との間の偏差を演算し、この演算さ
れた偏差の大きさに応じた速度で各サーボモータＭ１〜
Ｍ６を回転させるように作動する。

前記メモリ２５には、加工工具Ｔの位置決め点と該ヘッ
ドの向きを表すデータと定常移動速度を記憶する記憶エ
リアＰＤＡが設けられており、教示モードにおいて、複
数の位置決め点における位置データと向きデータと移動
速度が記憶される。

又、本装置の動作を規定したプログラムを記憶する記憶
エリアＰＡが設けられている。境界線センサＳは、セン
サコントローラＳＣを介して中央処理装置２０に接続さ
れる。

次に中央処理装’Ｉｔ　２０の処理に従って行われる境
界線Ｋをセンシングする基本手順を、第５図と第６図の
フローチャートを参照して説明する。

ステップ２００ではセンシング点指定用の変数ｎを１と
する。ステップ２０１では、境界線センサ（以下センサ
という）Ｓのセンシング原点Ｐ０を教示する。ステップ
２０２ではセンサＳをセンシング開始点Ａ１へ位置決め
するが、ここではｎ＝１であるので実際はＡＩに位置決
めされる（第５図参照）、ステップ２０３では２１点の
センシング動作がなされる。その詳細は後に説明する。

続いてステップ２０４で面直度の判定がなされ、その詳
細は第７図に示す、ステップ２０５ではセンサＳとワー
クＷとの高さ２．を求めるとともにその方向を指定して
位置決めを行う、ステップ２０６では各位置データＸ、
、Ｙ□ｚａが読み込まれ、ステップ２０７でセンシング
点ｐ、＝（ｘ、。

Ｙ□Ｚイ）として記憶装置に記憶されるが、ｎ＝１であ
るからＰ　ｌ＝　（Ｘ　＋　、　Ｙ　＋　、　Ｚ　＋　
）が記憶される。

ステップ２０８では、ＰｈがＰｏを越えたかどうかが判
断される。即ち加工ライン全周に亘ってセンシングされ
たかどうかが判断される。越えない場合にはステップ２
０９でセンシング点指定用の変数ｎに１を加えて、ステ
ップ２０２に戻り、指定される方向のセンシング開始点
Ａ　＋１　＋　１ヘセンサＳを位置決めする。指定され
る方向は、具体的にはセンシング点Ｐｓ−１とＰｎを結
ぶ直線方向とする。

またセンシング間隔は後記に説明する手順により決定さ
れるが、最初のセンシング間隔は下限値ｄｍｉｎとする
。

以後ＰｎがＰｏを越えるまで、順次ステップ２０２〜２
０９を繰り返す０以上をセンサＳの基本センシング動作
とする。

第７図は面直度の判定動作を示すフローチャートである
。

即ちステップ３００では、Ｘ軸、Ｙ軸の位置データが読
み込まれ、ステップ３０１でＰ　（Ｓ　）−（Ｘｍ＋ｘ
−Ｙａ＋ｙ）ヘセンサＳを位置決めする。

ステップ３０２では第３図（Ｃ）、（ｄ）で説明したあ
おり角θのあおり動作により、面直度を求める。

前記ステップ３０１での位置ｐ（ｓ）は、現実には境界
線を感知した位置（Ｘ、、Ｙ、）からプライトゾーン側
仁一定距離（例えば１　ａｍ）円弧移動した位置とする
。

次に境界線センサＳの境界線センシング動作の詳細を第
８図のフローチャートと第９図を参照して説明する。

ステップ４００でＰ　ＲＥ　−ＣＨＥ、ＣＫ処理のサブ
ルーチンをコールする。このサブルーチンは後に詳細に
説明する。ステップ４０１ではステップ４００によりセ
ンシング間隔ｄｌｈＩとし線分ＰＬ−１「方向にｄＬ＊
１だけセンサＳを直線移動させてセンシング開始点ＡＩ
＋１に位置させる。ステップ４０２ではセンシング開始
点Ａ４．、が、境界の内側か外側かを判別する。この場
合内側をダークゾーンＬとし、外側をブライトゾーンＭ
とする。内側に在る場合はステップ４０３で外側に向か
って、また外側に在る場合はステップ４０４で内側に向
かっていずれも境界線Ｋを横切る方向にセンシング方向
を決める。ステップ４０５では２５点をセンシング中心
とし半径ｄ４＊１の円弧上を、前記ステップ４０３又は
４０４で決定された移動方向にセンシング開始点Ａ、や
、からセンシング動作を開始し、センサＳは境界線を感
知した地点で停止する。続イテステ”／　７４０６　”
Ｃ”　Ｇ、ｔ　Ｐ　ＯＳ　’ｒ　−ＣＨＥＣＫ処理のサ
ブルーチンをコールする。このサブルーチンは後に詳細
に説明する。ステップ４０７では新たなセンシング点Ｐ
、や、が確認できるかどうかを判定し、確認できない場
合はステップ４０８でセンシング動作をやり直すため２
４点にセンサＳを戻すとともに、ステップ４０１に戻る
。確認できる場合はステップ４０９でＰい１点を新たな
センシング点として登録する。

第１０図はＰＲＥ−ＣＨＥＣＫ処理のサブルーチンの詳
細を示すフローチャートである。このサブルーチンはセ
ンシング動作を行うためのセンシング間隔を決定するも
のである。

ステップ５００でセンシング点Ｐ、−２とＰＬ−ＩＩＰ
４−１とＰ、を結ぶ線分ｐｔ−ａｐｔ−ｔとＰＬ−ＩＰ
Ｌのなず角度θ４を算出する。この角度はセンシング開
始点ＡＬからセンサＳが境界線を感知したセンシング点
Ｐ４までの移動円弧角度となる。ステップ５０１では直
前のセンシング動作のセンシング間隔ｄ、とθｉとの関
数Ｆ（θｔ、ｄｔ）によりセンシング間隔ｄい、を求め
る。ステップ５０２では予め設定したセンシング間隔の
下限値ｄ　ｗｉｎとｄｌ＊１を比較し、ｄ、や１（ｄｍ
ｉｎであればステップ５０３でｄ　Ｌ　４１　”　ｄ　
＠　ｊｎとしてセンシング間隔を決定する。

ｄＬ＋１＜ｄｌ＊！ｎでなければステップ５０４で予め
設定した上限値ｄ　ｗａｘと比較し、ｄｌ＋１≦ｄ　ｗ
ａｘであればｄ４．、をセンシング点（Ｐｉ＋１）とし
、ｄｔ−＋＞ｄ鵬ａ×の場合はステップ５０５でｄ　Ｌ
ｌｌ　＝　ｄ　ｍａＸとしてセンシング間隔を決定する
。即ちセンシング間隔ｄｐ１は前記下限値と上限値の間
の値とする。

前記センシング間隔ｄＬ＋１を算出する関数Ｆ（θｃ、
ｄｔ）の具体的内容は以下の通りである。

ここで、ａ、ｂ：定数 但し、ａの値は、 第１１図はＰＯ３Ｔ−ＣＨＥＣＫ処理のサブルーチンの
詳細を示すフローチャートである。このサブルーチンは
、新たに求められるセンシング点Ｐ、□の確認のための
センシング間隔ｄ５．１の補正手順を示すものである。

第１１図及び第１２図を参照して説明する。

ステップ６００でセンシング点ＰＬ−１とｐ　、、ｐ　
。

とＰｌ、１を結フａ　分Ｐ”７７７ｆ’ＴトＰ　Ｌ　Ｐ
　Ｌ　＊　＋　ノナｔ　角度γｉを算出する。Ｐ′、□
点はｄ５．、をセンシング間隔とするセンシング動作よ
りセンシングした境界線上の点である（第１２図参照）
、続いてステップ６０１で前記関数Ｆ（γｉｄＬ、ｌ）
により新たなセンシング間隔ｄ’Ｌ＋１を算出する。ス
テップ６０２ではｄ′Ｌ□とｄ４゜１とを比較し、ｄ　
’　ｔａｒ　＜　ｄ　ｔ＊１の場合はステップ６０３で
ｄ　Ｌ１１＋＝　ｄ’　Ｌｌ自とし、ステップ６０４で
Ｐ、や１点確認不良フラグをセットする＠　ｄ’ｔｏ＋
＜ｃｔ、や、でない場合はステップ６０５でＰ１＊１１
＊１良フラグをセットしてメインルーチン（第８図）に
リターンし前記Ｐ’ｔｉｉｔ点を次位のセンシング点Ｐ
Ｌ＋１として確認して登録する。ステップ６０４でＰい
３点確認不良フラグがセットされると、第８図のフロー
チャートのステップ４０７で、ＰＬ＋１点確認不良と判
断されステップ４０８でセンサＳをＰ、点に戻し、補正
されたセンシング間隔ｄい１　＝ｄ　’　１＊１で基本
センシング動作を行い、ＰＯ８Ｔ−ＣＨＥＣＫ処理ルー
チンによりｄ’ｌ＊１≦ｄい、となったセンサＳの境界
線感知地点を次位のセンシング点Ｐ１＊１と確認して登
録を行う。

「発明の効果」 本発明は、前記した具体的手段及び作用の説明で明らか
にしたように、事前に関数Ｆ（θｉ、ａ、）によって算
出された値をセンシング間隔（ｄ　Ｌ−１）として基本
センシング動作を行った後、関数Ｆ（γ４、ｄＬ＊１）
により算出される値が、そのセンシング間隔より大きい
か等しいときはそのセンシング点を次位のセンシング点
（Ｐｉ、ｌ）とし、小さいときは前記センシング点（Ｐ
ｉ）に戻り、関数Ｆ（γ４．ｄ５．１）により算出され
た値をセンシング間隔として、前記基本センシング動作
を繰り返して次位のセンシング点を求めるようにしたか
ら、曲率が大きくなる部分が連続する複雑な境界線の場
合にも、センシング間隔を自動的に狭める補正を行うセ
ンシング動作により、複雑な形状の境界線によく追従す
ることができ、センシング点での実作業の加工精度を高
精度に維持することができる効果がある。

また、算出されるセンシング間隔が予め設定した下限値
より小の場合は、そのセンシング間隔を下限値としたか
ら、必要以上に狭いセンシング間隔で多数のセンシング
点を求めることがないから、センシング時間が大幅に短
縮できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明を実
施する加工機の一例を示すレーザ加工機の全体構成図ζ
第２図は境界線センサＳの構成図、第３図（ａ）、（ｂ
）は境界線感知原理を示す説明図、第３ＵｆＡ（ｃ）、
　（ｄ）はあおり動作による面直度を検出する原理を示
す説明図、第４図はレーザ加工機の電気的装置の構成図
、第５図は基本センシング動作を示す説明図、第６図は
中央処理装置２０の処理動作を示すフローチャート、第
７図は面直度判定動作を示すフローチャート、第８図は
境界線センサＳの境界線センシング動作の詳細を示すフ
ローチャート、第９図は同説明図、第１０図はＰＲＥ−
ＣＨＥＣＫ処理を示すフローチャート、第１１図はＰＯ
８Ｔ−ＣＨＥＣＫ処理を示すフローチャート、第１２図
はセンシング点ＰＬ＊ｌの確認手順を示す説明図である
。 ２０、、、中央処理装置、　Ｋｏｌ、境界線、　Ｌ９．
。 ダークゾーン、　Ｍ９１．ブライトゾーン、　Ｓｏ、。 境界線センサ、　ＳＯ，、、、センサコントローラ、Ｐ
ａ、、、センシング原点゛、　Ａ、、、、センシング開
始点、　ｐ　、、、、センシング点。 第２図 第５図 第３ （ａ） （Ｃ） （ｂ） （ｄ） あおり山炭 第７図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワーク上の二区画の境界線を加工ラインとし、そ
   の二区画を判別する境界線センサのセンシング点（Ｐ＿
   ｉ）と、その前位のセンシング点（Ｐ＿ｉ＿−＿１）と
   の距離をセンシング間隔（ｄ＿ｉ）とするとともに、そ
   の最大値を予め設定した上限値とし、線分＠（Ｐ＿ｉ＿
   −＿２Ｐ＿ｉ＿−＿１）＠の延長上で前記センシング間
   隔（ｄ＿ｉ）のセンシング開始点から、前記センシング
   点（Ｐ＿ｉ＿−＿１）をセンシング中心とする円弧移動
   を境界線センサの基本センシング動作とし、該動作によ
   り求められたセンシング点（Ｐ＿ｉ）までの移動円弧角
   度（θ＿ｉ）と、その基本センシング動作のセンシング
   間隔（ｄ＿ｉ）との関数Ｆ（θ＿ｉ，ｄ＿ｉ）により新
   たなセンシング間隔（ｄ＿ｉ＿＋＿１）を算出し、セン
   シング中心を（Ｐ＿ｉ）点に移動して前記基本センシン
   グ動作を行つて求められる新たなセンシング点までの移
   動円弧角度（γ＿ｉ）とそのセンシング間隔（ｄ＿ｉ＿
   ＋＿１）との関数Ｆ（γ＿ｉ，ｄ＿ｉ＿＋＿１）により
   算出される値が、センシング間隔（ｄ＿ｉ＿＋＿１）よ
   り大きいか或は等しいときは、そのセンシング点を次位
   のセンシング点（Ｐ＿ｉ＿＋＿１）とし、小さいときは
   前記センシング点（Ｐ＿ｉ）に戻り、関数Ｆ（γ＿ｉ，
   ｄ＿ｉ＿＋＿１）により算出された値をセンシング間隔
   （ｄ＿ｉ＿＋＿１）として、前記基本センシング動作を
   繰り返して次位のセンシング点（Ｐ＿ｉ＿＋＿１）を求
   めることを特徴とする境界線自動センシング方法。
2. （２）算出されるセンシング間隔が予め設定した下限値
   より小の場合は、そのセンシング間隔を下限値とするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の境界線自動
   センシング方法。