JPH02256481A - Relative distance control method between robot and work and correction data preparing device thereof - Google Patents

Relative distance control method between robot and work and correction data preparing device thereof

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JPH02256481A
JPH02256481A JP1077871A JP7787189A JPH02256481A JP H02256481 A JPH02256481 A JP H02256481A JP 1077871 A JP1077871 A JP 1077871A JP 7787189 A JP7787189 A JP 7787189A JP H02256481 A JPH02256481 A JP H02256481A
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Akira Yoshimura
章 吉村
Kazumasa Yoshima
一雅 吉間
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Abstract

PURPOSE:To easily prepare correction data by determining a distance when an end effector is separated from a work after the end effector is brought into contact with the surface of the work based on the drive quantity of a robot, and storing the correction data based on the distance and the output signal of a distance sensor. CONSTITUTION:The distance when an end effector T is separated from the surface of a work W after a contact detecting means 222 detects that the end effector T is brought into contact with the surface of the work W is determined based on the drive quantity of a robot. Correction data are stored in the memory 223b in a signal processing circuit 223a based on the distance and the output signal of a distance sensor HS. Correction data can be thereby easily prepared. The distance between the end effector and the surface of the work W is controlled to be kept constant according to the correction data, thus no fine manual adjustment is required for the distance sensor HS or the like.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、ワークの表面とロボットのエンドエフェク
タとの相互の距離を所定の値に保つための相互距離制御
方法およびそのための較正データ作成装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention provides a mutual distance control method for maintaining the mutual distance between the surface of a workpiece and an end effector of a robot at a predetermined value, and a calibration data creation device for the same. Regarding.

(従来の技術とその課題) プレス成型された板金などに対する作業ロボットとして
、たとえばレーザビームを発生するトーチを用いる自動
切断ロボットが広く採用されている。このような自動切
断ロボットを用いて切断作業を行うには、自動切断ロボ
ットに対して、被作業体であるワークの仮想切断線に関
するティーチングデータを教示する必要がある。自動切
断作業を行う場合は、トーチがこのティーチングデータ
に従って移動し、3次元的な滑らかな切断線を描くよう
に動作する。
(Prior Art and Its Issues) Automatic cutting robots that use a torch that generates a laser beam, for example, are widely used as robots that work on press-formed sheet metals. In order to perform a cutting operation using such an automatic cutting robot, it is necessary to teach the automatic cutting robot teaching data regarding a virtual cutting line of a workpiece to be worked. When performing automatic cutting work, the torch moves according to this teaching data and operates to draw a three-dimensional smooth cutting line.

ところが、多数の同一のワークの表面は、必ずしも互い
に全く同じ凹凸を有しているわけではなく、プレスによ
るひずみなどの原因によってワークごとに凹凸が多少異
なるのが普通である。しかし、その結果としてトーチと
ワーク表面との距離が一定でなくなると、レーザビーム
の焦点とワーク表面との関係がずれて、きれいに切断で
きなくなることがある。そこで、ティーチングデータに
従ってトーチを移動させる際に、さらに、トーチとワー
ク表面との距離を一定に保つような制御を行なう場合が
ある。
However, the surfaces of many identical workpieces do not necessarily have exactly the same unevenness, and the unevenness usually differs from workpiece to workpiece due to causes such as strain caused by pressing. However, as a result, if the distance between the torch and the workpiece surface is not constant, the relationship between the focus of the laser beam and the workpiece surface may shift, making it impossible to cut cleanly. Therefore, when moving the torch according to the teaching data, control may be performed to keep the distance between the torch and the workpiece surface constant.

このような制御を行うには、トーチにワークとの距離を
計測する距離センサを設け、たとえば電圧などのセンサ
出力を予め定められた一定値に保つような制御を行う。
To perform such control, the torch is provided with a distance sensor that measures the distance to the workpiece, and control is performed to maintain the sensor output, such as voltage, at a predetermined constant value.

(発明が解決しようとする課題) ところが、前記センサ出力には、種々の誤差が存在し、
この誤差は、たとえばトーチ使用時の熱やセンナのプロ
ーブの線の長さ、またワーク表面の屈曲状態の変化や、
センサ出力を電気的に増幅する増幅器の特性の経時変化
などに起因して変化する場合がある。
(Problem to be Solved by the Invention) However, there are various errors in the sensor output,
This error can be caused by, for example, the heat generated when using a torch, the length of the senna probe wire, changes in the bending state of the workpiece surface, or
It may change due to changes over time in the characteristics of the amplifier that electrically amplifies the sensor output.

そこで、このような誤差を修正するために、トーチをワ
ークの表面近くに手動で近づけた後、例えばすきまゲー
ジなどを用いてトーチをワークの表面から一定距離に設
定し、当該距離に対応して予め定められるセンサ出力が
得られるように、距離センサ用のアンプなどに設けられ
ている零調整用つまみなどを操作してセンサ出力の較正
を行っていた。
Therefore, in order to correct such errors, after manually bringing the torch close to the surface of the workpiece, set the torch at a certain distance from the surface of the workpiece using, for example, a feeler gauge, and then In order to obtain a predetermined sensor output, the sensor output was calibrated by operating a zero adjustment knob provided on an amplifier for the distance sensor.

しかしこのような従来の方法では、距離センサの較正の
度ごとに、トーチとワーク表面との距離を一定に保つよ
うに、手動で調整しなけれはならず、また、距離センサ
用のアンプなどの調整も手動で行なわなければならなか
ったので、距離センサの較正に手間と時間を要していた
However, with this conventional method, each time the distance sensor is calibrated, the distance between the torch and the workpiece surface must be manually adjusted to maintain a constant distance. Since adjustments had to be made manually, it took time and effort to calibrate the distance sensor.

(発明の目的) この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、トーチなどのエンドエフェクタとワーク表面と
の距離を一定に保つ相互距離制御を行なうのに際して、
距離センサの較正を容易に行なうことのできる相互距離
制御方法およびそのための較正データ作成装置を提供す
ることにある。
(Object of the Invention) This invention was made to solve the above-mentioned problems, and when performing mutual distance control to maintain a constant distance between an end effector such as a torch and a workpiece surface,
It is an object of the present invention to provide a mutual distance control method that can easily calibrate a distance sensor, and a calibration data creation device for the same.

(課題を解決するための手段) 上述の課題を解決するため、この発明第1の構成では、
ワークの表面上におけるロボットのエンドエフェクタの
動作を1li1111するに際して、距離センサを用い
て前記ワーク表面と前記エンドエフェクタとの相互距離
を所定の基準距離に保つための相互距離制御方法におい
て、次のステップを有する。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, in the first configuration of the present invention,
In a mutual distance control method for maintaining a mutual distance between the work surface and the end effector at a predetermined reference distance using a distance sensor when controlling the operation of the end effector of the robot on the surface of the work, the following step is provided. has.

(a)前記ロボットに作業を行なわせるのに先立つて、
前記ワーク表面に前記エンドエフェクタが接触したこと
を前記ロボットに関連して設けた接触検知手段で検知す
るステップ。
(a) Prior to causing the robot to perform the work,
a step of detecting contact of the end effector with the work surface by a contact detection means provided in association with the robot;

(b)前記ワーク表面からの距離を増大させるように前
記エンドエフェクタを移動させつつ、前記距離を前記ロ
ボットの駆動量に基いて求めるステップ。
(b) moving the end effector so as to increase the distance from the work surface, and determining the distance based on the amount of drive of the robot;

(c)前記ステップ(b)に際して、前記距離センサの
センサ出力信号と、前記距離との関係を表わす較正デー
タを記憶手段に記憶するステップ。
(c) In step (b), storing calibration data representing the relationship between the sensor output signal of the distance sensor and the distance in a storage means.

(d)前記ロボットが作業を行なう際には、前記基準距
離に相当する前記センサ出力信号の基準値を前記較正デ
ータに従って求め、前記センサ出力信号が前記基準値に
一致するように前記ロボットを制御するステップ。
(d) When the robot performs the work, a reference value of the sensor output signal corresponding to the reference distance is determined according to the calibration data, and the robot is controlled so that the sensor output signal matches the reference value. Steps to do.

また、この発明の第2の構成では、ロボットのエンドエ
フェクタ側に設けられて前記エンドエフェクタとワーク
表面との距離を検出するセンサについて、当該距離セン
サの較正を行うための較正データを作成する装置として
、次の各手段を備えた装置を提供する。
Further, in a second configuration of the present invention, with respect to a sensor provided on the end effector side of the robot to detect the distance between the end effector and the workpiece surface, an apparatus for creating calibration data for calibrating the distance sensor. We provide a device equipped with the following means.

(a)前記ロボットに関連して設けられて、前記エンド
エフェクタと前記ワークと、の接触を検知する接触検知
手段。
(a) Contact detection means is provided in association with the robot and detects contact between the end effector and the workpiece.

(b)前記較正データを作成するにあたって能動化され
、前記エンドエフェクタと前記ワーク表面とを接触させ
た後に前記エンドエフェクタを前記ワーク表面から遠ざ
かる方向に前記エンドエフェクタを移動させる移動制御
手段。
(b) Movement control means that is activated when creating the calibration data and moves the end effector in a direction away from the work surface after the end effector and the work surface are brought into contact.

(c)前記移動において、前記エンドエフェクタと前記
ワーク表面との接触を前記接触検知手段で検知した後の
、前記エンドエフェクタの移動距離を前記ロボットの駆
動量に基いて特定し、前記移動距離のそれぞれの値にお
ける前記距離センサの出力信号のレベルを取込んで、前
記移動距離と前記出力信号のレベルとの相関を示す相関
データを生成する手段。
(c) In the movement, after the contact detection means detects the contact between the end effector and the workpiece surface, the movement distance of the end effector is specified based on the drive amount of the robot, and the movement distance is determined based on the drive amount of the robot. Means for generating correlation data indicating a correlation between the travel distance and the level of the output signal by capturing the level of the output signal of the distance sensor at each value.

そして、前記較正データは前記相関データに応じて作成
される。
Then, the calibration data is created according to the correlation data.

(作 用) 接触検知手段によってワーク表面とエンドエフェクタと
が接触したことを検知した後に、エンドエフェクタをワ
ーク表面から離したときの距離をロボットの駆動量に基
いて求め、その距離と距離センサの出力信号とに基づい
て較正データを記録するので、較正データを容易に作成
できる。また、この較正データに従って、エンドエフェ
クタとワーク表面との距離を一定に保つように制御する
ので、距離センサなどの微妙な調整を手動で行なう必要
がない。
(Function) After detecting contact between the work surface and the end effector by the contact detection means, the distance when the end effector is separated from the work surface is determined based on the amount of drive of the robot, and that distance and the distance sensor are calculated. Since the calibration data is recorded based on the output signal, the calibration data can be easily created. Further, since the distance between the end effector and the workpiece surface is controlled to be kept constant according to this calibration data, there is no need to manually make delicate adjustments to the distance sensor or the like.

(実施例) A、実施例の構成の概要 第1図は、この発明を適用するロボットの一例としての
、直角座標型レーザ切断ロボットの機構的構成を示す概
略斜視図である。同図において、このロボットRBは、
基台1の上に、図示しないモータM1によってX方向(
水平方向)に移動自在な移動台2を有しており、この移
動台2の上にワーク(図示せず)を載置する。基台1の
両側方に垂直に設置されたコラム3の頂部にはビーム4
が架設され、このビーム4には、図の2方向(垂直方向
)に延びるとともに、モータM2によってY方向に移動
自在な移動コラム5が設けられている。
(Embodiment) A. Overview of the structure of the embodiment FIG. 1 is a schematic perspective view showing the mechanical structure of a Cartesian coordinate type laser cutting robot as an example of a robot to which the present invention is applied. In the same figure, this robot RB is
A motor M1 (not shown) is placed on the base 1 in the X direction (
It has a movable table 2 that is movable in the horizontal direction, and a workpiece (not shown) is placed on this movable table 2. A beam 4 is installed at the top of the column 3 installed vertically on both sides of the base 1.
This beam 4 is provided with a moving column 5 that extends in two directions (vertical directions) in the figure and is movable in the Y direction by a motor M2.

また、この移動コラム5の下端には、モータM によっ
て2方向に上下するモータM4が設けられている。これ
によって、移動コラム5の中心軸から偏心した位置に設
けられているアーム6が図のθ方向に回転する。また、
このアーム6の下端側方にはモータM5が設けられてお
り、これによってエンドエフェクタとしてのレーザトー
チTが図のφ方向に回転する。さらに、このレーザトー
チTを利用して、レーザトーチTとワークWの表面との
距離を検出するハイドセンサH8(後述する。)が形成
されている。
Further, at the lower end of this moving column 5, a motor M4 is provided which moves up and down in two directions by a motor M2. As a result, the arm 6 provided eccentrically from the central axis of the moving column 5 rotates in the θ direction in the figure. Also,
A motor M5 is provided on the side of the lower end of the arm 6, which rotates the laser torch T as an end effector in the φ direction in the figure. Furthermore, a hide sensor H8 (described later) is formed that uses this laser torch T to detect the distance between the laser torch T and the surface of the workpiece W.

レーザトーチTには、レーザ発振装置7からのレーザビ
ームがレーザガイドバイブ8を通して与えられる。また
、制御装置9には、後述するトーチ距離制御装置やマイ
クロコンピュータなどが内蔵されており、操作盤10に
は、キーボードやデイスプレィ等が設けられている。さ
らに、外部コンピューター1は種々のデータの入出力や
データ処理を行なうためのものであり、CRT12やキ
ーボード13などを備えている。
A laser beam from a laser oscillation device 7 is applied to the laser torch T through a laser guide vibe 8. Further, the control device 9 has a built-in torch distance control device, a microcomputer, etc., which will be described later, and the operation panel 10 is provided with a keyboard, a display, and the like. Further, the external computer 1 is used for inputting/outputting various data and processing data, and is equipped with a CRT 12, a keyboard 13, and the like.

第2図は、第1図に示したロボットRBの電気的構成の
概略ブロック図である。第2図において、制御装置9に
内臓されたマイクロコンピュータ21には、バスBLを
介して、以下の各機器などが接続されている。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the electrical configuration of the robot RB shown in FIG. 1. In FIG. 2, a microcomputer 21 built into a control device 9 is connected to the following devices via a bus BL.

■上記モータM  ’= M c、や、これらのモータ
M1〜M5の回転角を検知するエンコーダE1〜E5(
第1図中には図示せず)を含んだ機構駆動系23 ■レーザ発振装置7 ■操作盤10 ■外部コンビニータ1ル −ザトーチTには、レーザ発振装置7からレーザビーム
が与えられるほか、レーザトーチTの先端部に設けられ
たハイドセンサH5を用いて、レーザトーチTとワーク
Wとの相対的距離がトーチ距離制御装置22によって検
出される。なお、このシステムは、上位のホストシステ
ム(図示せず)の制御下で動作させることもできる。
■The above motor M'=Mc, and the encoders E1 to E5 that detect the rotation angles of these motors M1 to M5 (
(not shown in FIG. 1) Mechanism drive system 23 ■Laser oscillation device 7 ■Operation panel 10 ■External combinator 1 Laser torch T receives a laser beam from laser oscillation device 7, and also The relative distance between the laser torch T and the workpiece W is detected by the torch distance control device 22 using a hide sensor H5 provided at the tip of the laser torch T. Note that this system can also be operated under the control of an upper host system (not shown).

B、レーザトーチTの詳細構造 第3図は、上述したレーザトーチTの詳細を示す部分断
面図である。図において、レーザトーチTの円筒状のハ
ウジング40の下部は、その下端にあるトーチ孔43に
向かって円錐状に内外径が減少するノズルチップ41と
なっている。トーチ孔43部分におけるノズルチップ4
1の外周部は、ワークWと対向する部分の平面積を大き
くしたハイドセンサIsとされている。また、ハウジン
グ40内にはレンズ42が設けられており、レーザ発振
装置7から与えられたレーザビームLBがレンズ42で
絞られてワークWに照射される。
B. Detailed structure of laser torch T FIG. 3 is a partial sectional view showing details of the laser torch T described above. In the figure, the lower part of the cylindrical housing 40 of the laser torch T is a nozzle tip 41 whose inner and outer diameters decrease conically toward a torch hole 43 at its lower end. Nozzle tip 4 at torch hole 43 portion
The outer peripheral portion of No. 1 is a hide sensor Is having a larger planar area in a portion facing the workpiece W. Further, a lens 42 is provided within the housing 40, and the laser beam LB given from the laser oscillation device 7 is focused by the lens 42 and irradiated onto the workpiece W.

ハイドセンサH8は、レーザトーチTがワークWに向け
られると、ワークWとノズルチップ41のクリアランス
9の差を静電容量の変化で検知するセンサである。すな
わち、予め設定したレーザトーチTとワークWの相対的
距離に対して、両者が互いに近づくと静電容量が増大し
、逆に両者が互いに離れると静電容量が減少する。従っ
て、レーザトーチTとアーム6とを電気的に絶縁してお
き、ハイドセンサH3で検出された静電容量を所定の基
準値と比較すれば、レーザトーチTとワークWとの実際
の相対的距離が予め設定された相対的距離に対して小さ
いか大きいかを判断することができる。
The hide sensor H8 is a sensor that detects the difference in the clearance 9 between the workpiece W and the nozzle tip 41 by a change in capacitance when the laser torch T is directed toward the workpiece W. That is, with respect to a preset relative distance between the laser torch T and the workpiece W, when the two approach each other, the capacitance increases, and conversely, when the two move away from each other, the capacitance decreases. Therefore, by electrically insulating the laser torch T and the arm 6 and comparing the capacitance detected by the hide sensor H3 with a predetermined reference value, the actual relative distance between the laser torch T and the workpiece W can be determined. It can be determined whether the distance is smaller or larger than a preset relative distance.

この実施例においては、後述するように、このハイドセ
ンサH3による検出データに基づいてレーザトーチTと
ワークWとの相対的距離が常に一定となるように、トー
チ距離制御装置22がレーザトーチTの動作を制御する
In this embodiment, as will be described later, the torch distance control device 22 controls the operation of the laser torch T so that the relative distance between the laser torch T and the workpiece W is always constant based on the data detected by the hide sensor H3. Control.

C,トーチ距離制御装置の構成 第4図は本発明の一実施例を適用したトーチ距離制御装
置等の構成を更に詳細に示すブロック図である。本実施
例はたとえばレーザビームLBによる切断作業を行うロ
ボットRBのハイドセンサH8について説明するが、こ
のようなハイドセンサH5は、前述したようにレーザビ
ームLBの適正な焦点制御を行うに重要な寄与を果たす
構成要素である。図において、機構駆動系23のエンコ
ーダE、(1−1〜5)は、例えばタコジェネレータな
どによって実現される速度検出器TGと、例えばパルス
ゼネレータなどによって実現される位相検出器PGとを
含んで構成される。また、機構駆動系23は、速度検出
器TGからの速度信号α1をフィードバックする速度制
御器に1と、位相検出器PGからの位置信号α1をフィ
ードバックする位置制御器に2とを備えている。なお、
機構駆動系23には、トーチ距離制御装置22からの位
置補正信号Δα1 (後述する。)が与えられる他に、
マイクロコンピュータ21からは位置設定信号α1oが
与えられている。
C. Structure of Torch Distance Control Device FIG. 4 is a block diagram showing in more detail the structure of a torch distance control device, etc. to which an embodiment of the present invention is applied. In this embodiment, for example, a hide sensor H8 of a robot RB that performs a cutting operation using a laser beam LB will be explained, but as described above, such a hide sensor H5 makes an important contribution to proper focus control of the laser beam LB. It is a component that fulfills the In the figure, the encoders E, (1-1 to 5) of the mechanism drive system 23 include a speed detector TG realized by, for example, a tacho generator, and a phase detector PG realized by, for example, a pulse generator. configured. The mechanism drive system 23 also includes a speed controller 1 that feeds back the speed signal α1 from the speed detector TG, and a position controller 2 that feeds back the position signal α1 from the phase detector PG. In addition,
In addition to being given a position correction signal Δα1 (described later) from the torch distance control device 22, the mechanism drive system 23 is provided with:
A position setting signal α1o is provided from the microcomputer 21.

一方、トーチ距離制御装置22は、レーザトーチT先端
のハイドセンサH8と接続されてハイドセンサH3とワ
ークWとの間の静電容量を測定するためのセンサアンプ
221と、ハイドセンサH8とワークWの表面が接触し
ていることを検知するための接触検知回路222と、主
コントローラ223と、主コントローラ223から与え
られる距離補正信号ΔM(後述する。)を位置補正信号
Δα1に変換する座標変換回路224とを備えている。
On the other hand, the torch distance control device 22 includes a sensor amplifier 221 connected to the hide sensor H8 at the tip of the laser torch T to measure the capacitance between the hide sensor H3 and the work W; A contact detection circuit 222 for detecting that surfaces are in contact, a main controller 223, and a coordinate conversion circuit 224 for converting a distance correction signal ΔM (described later) given from the main controller 223 into a position correction signal Δα1. It is equipped with

    \ センサアンプ221は、ハイドセンサH3とワークWと
の間の静電容量に依存したセンサ出力信号V を、例え
ばアナログ電圧として出力し、このセンサ出力信号V 
は主コントローラ223内の信号処理回路223aに入
力される。この信号処理回路223aは、後述するよう
に、較正データを記憶するメモリ223bを有する。
\ The sensor amplifier 221 outputs a sensor output signal V depending on the capacitance between the hide sensor H3 and the workpiece W, for example, as an analog voltage.
is input to the signal processing circuit 223a in the main controller 223. This signal processing circuit 223a has a memory 223b that stores calibration data, as will be described later.

一方、接触検知回路222は、ハイドセンサH5とワー
クWとの相方に接続されており、これらの間の抵抗値が
ほぼ零になったときに、レーザトーチTとワークWとが
接触したことを知らせる接触検知信号S、を出力する。
On the other hand, the contact detection circuit 222 is connected to the hide sensor H5 and the workpiece W, and notifies the user that the laser torch T and the workpiece W have come into contact when the resistance value between them becomes almost zero. A contact detection signal S is output.

この接触検知信号S、は、主コントローラ223に与え
られる。なお、この接触検出回路45は、前記ハイドセ
ンサーsによって検出される静電容量が予め定める閾値
を越えたことを検出する構成などの他の構成でもよい。
This contact detection signal S is given to the main controller 223. Note that the contact detection circuit 45 may have other configurations such as a configuration that detects that the capacitance detected by the hide sensor s exceeds a predetermined threshold value.

第5図はトーチ距離制御装置22の較正の手順を説明す
るフローチャートである。同図において、ステップa1
では操作者が操作盤10を用いて、レーザトーチTをワ
ークWの表面近傍に移動する。
FIG. 5 is a flowchart illustrating the procedure for calibrating the torch distance control device 22. In the figure, step a1
Now, the operator uses the operation panel 10 to move the laser torch T to the vicinity of the surface of the workpiece W.

このとき、ワークWの表面は、なるべく平坦な部分を選
び、また、ワークWの表面に対してレーザトーチTが鉛
直に向くように、レーザトーチTの姿勢を調整する。
At this time, the surface of the work W is selected to be as flat as possible, and the attitude of the laser torch T is adjusted so that the laser torch T is oriented perpendicularly to the surface of the work W.

ステップa2で、操作者は操作盤10において較正動作
を開始させる信号を入力する。これ以降、較正動作はロ
ボットRBにおける作業プログラムに従って自動的に進
行する。この開始信号の入力があると、レーザトーチT
はワークWに向けて自動的にゆっくりと下降する(ステ
ップa3)。
In step a2, the operator inputs a signal to start the calibration operation on the operation panel 10. From now on, the calibration operation proceeds automatically according to the work program on robot RB. When this start signal is input, the laser torch T
automatically and slowly descends toward the workpiece W (step a3).

ステップa4では接触検知回路222がレーザトーチT
とワークWとの接触を検知したか否かを判断する。接触
していなければ処理はステップa3に戻り、レーザトー
チTを更に下降させる。
In step a4, the contact detection circuit 222 detects the laser torch T.
It is determined whether or not contact with the workpiece W is detected. If there is no contact, the process returns to step a3 and the laser torch T is further lowered.

ステップa4の判断が肯定になるとステップa5に移り
、マイクロコンピュータ21から主コントローラ223
に距離信号S  が与えられ、この距離信号S  に応
じた距離9、だけレーザト一チTが上昇して停止する。
If the judgment in step a4 is affirmative, the process moves to step a5, where the microcomputer 21 transfers information to the main controller 223.
A distance signal S is applied to the laser beam T, and the laser torch T rises by a distance 9 corresponding to the distance signal S and then stops.

第4図に即して言えば、距離信号S  が信号処理回路
223aに与えられると、距離信号S  が指定する距
離11だけレーザトーチTを2方向に動かすための距離
補正信号Δ9が信号処理回路223aから出力される。
Referring to FIG. 4, when the distance signal S is given to the signal processing circuit 223a, the distance correction signal Δ9 for moving the laser torch T in two directions by the distance 11 specified by the distance signal S is sent to the signal processing circuit 223a. is output from.

この距離補正信号Δ夕は座標変換回路224において、
ロボット座標系の各座標値α、 (1−1〜5゜具体的
にはx、y、z、 θ、φの各座標値を示す。)の補正
量を示す位置補正信号Δα1に変換される。例えば、レ
ーザトーチTの姿勢が予め垂直に設定されているときに
は、位置補正信号Δα1は、第1図の2方向にレーザト
ーチTを距離11だけ引上げるような駆動量指示信号で
あって、機構駆動系23のうちのモータM8のサーボ系
に与えられる信号となる。
This distance correction signal Δt is processed in the coordinate conversion circuit 224.
Each coordinate value α of the robot coordinate system is converted into a position correction signal Δα1 indicating the correction amount of each coordinate value α (1-1 to 5°, specifically, each coordinate value of x, y, z, θ, and φ). . For example, when the attitude of the laser torch T is set vertically in advance, the position correction signal Δα1 is a drive amount instruction signal for pulling up the laser torch T by a distance 11 in the two directions shown in FIG. This is a signal given to the servo system of motor M8 of 23.

ステップa5でレーザトーチTとワークWの表面との距
離を最初の設定値!11とするようなトーチ移動が完了
すると、ステップa6において、このときのセンサアン
プ221のセンサ出力信号V を信号処理回路223a
で読取る。センサ出力信号V のレベルは、マイクロコ
ンピュータ21から与えられた駆動距離信号SRととも
に信号処理回路223a内のメモリ223bに記憶され
る。
In step a5, set the distance between the laser torch T and the surface of the workpiece W to the initial setting value! 11 is completed, in step a6, the sensor output signal V of the sensor amplifier 221 at this time is transferred to the signal processing circuit 223a.
Read with The level of the sensor output signal V 1 is stored in the memory 223b in the signal processing circuit 223a together with the driving distance signal SR given from the microcomputer 21.

最初の設定距離9□における処理が終了すると、ステッ
プa7からステップa5に戻り、次の設定距離1□につ
いて同様な処理を繰り帰す。
When the process for the first set distance 9□ is completed, the process returns from step a7 to step a5, and the same process is repeated for the next set distance 1□.

こうして、予め定められたすべての設定距離についてス
テップa5と86とが繰り返されると、第6図に示すよ
うな距離信号SRとセンサ出力信号V との相関関係を
示すデータがメモリ223b内に相関データとして記憶
される。この例では、距離信号S  −8に対してそれ
ぞれセンサIII   IT 出力信号vsl”” ” s7が得られている。
In this way, when steps a5 and 86 are repeated for all predetermined set distances, data indicating the correlation between the distance signal SR and the sensor output signal V as shown in FIG. 6 is stored in the memory 223b as correlation data. is stored as. In this example, a sensor III IT output signal vsl"""s7 is obtained for each distance signal S-8.

ステップa8では、これらの信号値S−817、vsl
〜vs7の相関データに基づいて、距離信号Snとセン
サ出力信号vsとの関係を近似式S、−G(Vs)を用
いて近似する。第6図には近似式5R−G(Vs)で近
似された曲線が示されている。信号処理回路223aは
、このようにして得られた近似式〇(V)を較正データ
として記憶する。なお、この近似式は例えば多項式でも
よく、また第6図の点P  −P7を折線補間しま たちのなどでもよい。
In step a8, these signal values S-817, vsl
Based on the correlation data of ~vs7, the relationship between the distance signal Sn and the sensor output signal vs is approximated using approximate expressions S, -G(Vs). FIG. 6 shows a curve approximated by the approximation formula 5R-G(Vs). The signal processing circuit 223a stores the approximate expression 〇(V) obtained in this way as calibration data. Note that this approximation expression may be, for example, a polynomial expression, or it may be a line-interpolation line between points P-P7 in FIG.

以上のようにして、トーチ距離制御装置22の較正作業
が終了する。
As described above, the calibration work of the torch distance control device 22 is completed.

なお、第6図に示すように、所定の距離信号S、!4に
対するセンサ出力信号V の許容範囲ΔVを予め定めて
おき、距離信号S  に対応する七ンサ出力信号V の
レベルが前記許容範囲ΔVを逸脱していれば、ハイドセ
ンサH8またはセンサアンプ221の少なくともいずれ
か一方が異常であると判別することもできる。すなわち
、上記のように較正を行なえば、ハイドセンサH3の較
正時に異常検出を行うことができ、使い勝手が向上する
という利点もある。
Note that, as shown in FIG. 6, a predetermined distance signal S,! If the level of the sensor output signal V corresponding to the distance signal S deviates from the permissible range ΔV, at least one of the hide sensor H8 or the sensor amplifier 221 is set. It is also possible to determine that either one is abnormal. That is, if the calibration is performed as described above, an abnormality can be detected when calibrating the hide sensor H3, which has the advantage of improving usability.

E、切断時のトーチ距離制御 較正データの作成が終了すると、実際にロボットを動作
させてワークWの切断を行なう。このようなロボットの
動作時には、オペレータが指定した基準距離p に対応
した距離信号S1がマイクロ ロコンピュータ21から信号処理回路223aに入力さ
れる。例えば、第6図の距離信号S  が基準距離1゜
(例えば2mm)に対応した基準距離信号S  に相当
する信号として与えられる。
E. When the creation of the torch distance control calibration data during cutting is completed, the robot is actually operated to cut the workpiece W. During such robot operation, a distance signal S1 corresponding to the reference distance p specified by the operator is input from the microcomputer 21 to the signal processing circuit 223a. For example, the distance signal S 2 shown in FIG. 6 is given as a signal corresponding to a reference distance signal S 2 corresponding to a reference distance of 1° (for example, 2 mm).

1〇 一方、このときのレーザトーチTとワークWと肖実際の
距離!に応じたセンサ出力信号V は、センサアンプ2
21から信号処理回路223aに与えられる。信号処理
回路223aは、較正データとして求めた近似式S、!
−G(Vs)を用いてセンサ出力信号V を距離信号S
j!に変換する。
10 On the other hand, the actual distance between the laser torch T and workpiece W at this time! The sensor output signal V according to the sensor amplifier 2
21 to the signal processing circuit 223a. The signal processing circuit 223a uses the approximate expression S, ! obtained as calibration data.
−G(Vs) to convert the sensor output signal V to the distance signal S
j! Convert to

そして、下式に示すように、マイクロコンピュータ21
から与えられている距離信号SRと基準距離信号S  
との差分補正Δ9を距離補正信号として出力する。
Then, as shown in the formula below, the microcomputer 21
Distance signal SR and reference distance signal S given from
The difference correction Δ9 between the distance and the distance correction signal is output as a distance correction signal.

Δj!”5R−8J!O−10 そして、距離補正信号Δgは座標変換回路224でロボ
ット座標系の位置補正信号Δα1に変換されて機構制御
系23に与えられる。
Δj! "5R-8J!O-10 Then, the distance correction signal Δg is converted into a position correction signal Δα1 in the robot coordinate system by the coordinate conversion circuit 224, and is given to the mechanism control system 23.

以上の説明からもわかるように、実際の距離!が基準距
離fIoと等しくなると、距離補正信号Δ夕が零になる
。従って、レーザトーチTはワークWから常に7定の距
離fIoに保たれるように制御される。
As you can see from the above explanation, the actual distance! When becomes equal to the reference distance fIo, the distance correction signal Δt becomes zero. Therefore, the laser torch T is controlled so that it is always kept at a constant distance fIo from the workpiece W.

なお、上記のように近似式G(V)で較正デ−タを較正
しておけば、レーザトーチTのワークWからの作業上の
基準距離1゜を、たとえば前記2mmから他の値に変更
した場合でも、前記近似式〇(V)に基いて、新たな基
準距離に対応する適正な基準距離信号S1を得ることが
できる。
In addition, if the calibration data is calibrated using the approximate formula G(V) as described above, the working reference distance 1° of the laser torch T from the workpiece W can be changed from, for example, the above-mentioned 2 mm to another value. Even in this case, an appropriate reference distance signal S1 corresponding to the new reference distance can be obtained based on the approximation formula (V).

つまり、基準距離の設定変更の度に較正操作を行う必要
がないので、較正手順を格段に向上させることができる
という利点もある。
In other words, since there is no need to perform a calibration operation every time the setting of the reference distance is changed, there is an advantage that the calibration procedure can be significantly improved.

なお、ハイドセンサH8は、本実施例の静電容量検知式
に限らず、磁気的な測距手段または光学的な測距手段を
用いてもよい。
Note that the hide sensor H8 is not limited to the capacitance detection type of this embodiment, but may use a magnetic distance measuring means or an optical distance measuring means.

(発明の効果) 以上のようにこの発明によれば、 接触検知手段によってワークの表面とエンドエフェクタ
とが接触したことを検知した後に、エンドエフェクタを
ワークから離したときの距離をロボットの駆動量に基い
て求め、その距離と距離センサのセンサ出力信号とに基
づい、て較正データを記憶するので、較正データを容易
に作成でき、さらに、この較正データに従って、エンド
エフェクタとワーク表面との距離を一定に保つように制
弄するので、距離サンサなどの調整を手動で行なう必要
がなく、距離1ンサの較正を容易に行なうことができる
という効果がある。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, after the contact detection means detects contact between the surface of the workpiece and the end effector, the distance when the end effector is separated from the workpiece is calculated by the amount of robot drive. Calibration data is stored based on the distance and the sensor output signal of the distance sensor, so calibration data can be easily created.Furthermore, the distance between the end effector and the workpiece surface can be calculated based on this calibration data. Since it is controlled so as to keep it constant, there is no need to manually adjust the distance sensor, etc., and there is an effect that the distance sensor can be easily calibrated.

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

第1図は、この発明を適用するロボットRBの機構的構
成の概略を示す斜視図、 第2図は、第1図のロボットRBの電気的構成を示すブ
ロック図、 第3図は、レーザレーザトーチTの詳細構成を示す部分
断面図、 第4図は、トーチ距離制御装置などの電気的構成を示す
ブロック図、 第5図は、本発明の一実施例を説明するフローチャート
、 第6図は、較正データの内容を示す図である。 RB・・・ロボット、 9・・・制御装置、    10・・・操作盤、11・
・・外部コンピュータ、 22・・・トーチ距離制御回路、 221・・・センサアンプ、 222・・・接触検知回路、 223・・・主コントローラ、 223a・・・信号処理回路、 224・・・座標変換回路、 T・・・レーザレーザトーチ、    W・・・ワーク
、HS・・・ハイドセンサ
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the mechanical configuration of robot RB to which the present invention is applied; FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of robot RB shown in FIG. 1; FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the electrical configuration of a torch distance control device, etc.; FIG. 5 is a flowchart illustrating an embodiment of the present invention; FIG. FIG. 2 is a diagram showing the contents of calibration data. RB...Robot, 9...Control device, 10...Operation panel, 11.
...External computer, 22...Torch distance control circuit, 221...Sensor amplifier, 222...Contact detection circuit, 223...Main controller, 223a...Signal processing circuit, 224...Coordinate transformation Circuit, T...laser laser torch, W...work, HS...hide sensor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ワークの表面上におけるロボットのエンドエフェ
クタの動作を制御するに際して、距離センサを用いて前
記ワーク表面と前記エンドエフェクタとの相互距離を所
定の基準距離に保つための相互位置制御方法であって、 (a)前記ロボットに作業を行なわせるのに先立って、
前記ワーク表面に前記エンドエフェクタが接触したこと
を前記ロボットに関連して設けた接触検知手段で検知し
た後、 (b)前記ワーク表面からの距離を増大させるように前
記エンドエフェクタを移動させつつ、前記距離を前記ロ
ボットの駆動量に基いて求め、(c)前記ステップ(b
)に際して、前記距離センサのセンサ出力信号と、前記
距離との関係を表わす較正データを記憶手段に記憶する
とともに、(d)前記ロボットが作業を行なう際には、
前記基準距離に相当する前記センサ出力信号の基準値を
前記較正データに従って求め、前記センサ出力信号が前
記基準値に一致するように前記ロボットを制御すること
を特徴とするロボットとワークとの相互距離制御方法。
(1) A mutual position control method that uses a distance sensor to maintain a mutual distance between the workpiece surface and the end effector at a predetermined reference distance when controlling the operation of the end effector of the robot on the surface of the workpiece. (a) Prior to causing the robot to perform the work,
After detecting contact of the end effector with the work surface by a contact detection means provided in association with the robot, (b) moving the end effector so as to increase the distance from the work surface; The distance is determined based on the amount of drive of the robot, and (c) the step (b)
), storing calibration data representing the relationship between the sensor output signal of the distance sensor and the distance in a storage means, and (d) when the robot performs the work,
A mutual distance between a robot and a workpiece, characterized in that a reference value of the sensor output signal corresponding to the reference distance is determined according to the calibration data, and the robot is controlled so that the sensor output signal matches the reference value. Control method.
(2)ロボットのエンドエフェクタ側に設けられて前記
エンドエフェクタとワーク表面との距離を検出するセン
サについて、当該距離センサの較正を行うための較正デ
ータを作成する装置であって、 (a)前記ロボットに関連して設けられて、前記エンド
エフェクタと前記ワークとの接触を検知する接触検知手
段と、 (b)前記較正データを作成するにあたって能動化され
、前記エンドエフェクタと前記ワーク表面とを接触させ
た後に前記エンドエフェクタを前記ワーク表面から遠ざ
かる方向に前記エンドエフェクタを移動させる移動制御
手段と、 (c)前記移動において、前記エンドエフェクタと前記
ワーク表面との接触を前記接触検知手段で検知した後の
、前記エンドエフェクタの移動距離を前記ロボットの駆
動量に基いて特定し、前記移動距離のそれぞれの値にお
ける前記距離センサの出力信号のレベルを取込んで、前
記移動距離と前記出力信号のレベルとの相関を示す相関
データを生成する手段とを備え、 前記較正データが前記相関データに応じて作成されるこ
とを特徴とする較正データ作成装置。
(2) A device for creating calibration data for calibrating a distance sensor for a sensor provided on the end effector side of a robot to detect the distance between the end effector and the workpiece surface, comprising: (b) contact detection means, which is provided in association with the robot and detects contact between the end effector and the workpiece; (b) contact detection means is activated when creating the calibration data and causes the end effector to come into contact with the surface of the workpiece; (c) during the movement, the contact detection means detects contact between the end effector and the work surface; The subsequent moving distance of the end effector is specified based on the drive amount of the robot, and the level of the output signal of the distance sensor at each value of the moving distance is taken in to determine the distance between the moving distance and the output signal. A calibration data creation device, comprising means for generating correlation data showing correlation with a level, wherein the calibration data is created according to the correlation data.
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