JPH0243580B2 - - Google Patents

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JPH0243580B2
JPH0243580B2 JP21098984A JP21098984A JPH0243580B2 JP H0243580 B2 JPH0243580 B2 JP H0243580B2 JP 21098984 A JP21098984 A JP 21098984A JP 21098984 A JP21098984 A JP 21098984A JP H0243580 B2 JPH0243580 B2 JP H0243580B2
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tab plate
steel pipe
image processing
robot
welding
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02Carriages for supporting the welding or cutting element

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、いわゆるUO鋼管のシーム部を溶接
する時に使用するタブ板の溶接または切断を行う
管端のタブ板の溶接・切断装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a welding/cutting device for a tab plate at a tube end, which welds or cuts a tab plate used when welding the seam portion of a so-called UO steel pipe.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

UO鋼管は、いわゆるU型プレスを用いて鋼板
をU字状に曲げた後、いわゆるO型プレスを用い
て円筒状にし、対向した両側縁部を溶接したもの
である。この両側縁部の溶接(シーム部溶接)の
端部を良好に溶接するため、第15図に示すよう
にUO鋼管10の端部にタブ板12と称するもの
を取り付けている。タブ板12は、UO鋼管10
の端部において、点A,Bを結ぶ線に沿つて溶接
されている。そして、シーム部14を溶接した
後、点A,Bを結ぶ線に沿つて切断されている。
従来、このタブ板12の溶接または切断は、作業
者の手作業によつて行なつていた。これは、搬送
されてきた鋼管の端部に取り付けたタブ板は、常
に一定の位置にならず、三次元的に変位するた
め、タブ板の位置計測を機械化する場合、非常に
複雑となり、タイムスケジユールが増大して生産
性を低下させ、保守が容易でない等の理由によ
り、自動化されていなかつたことによる。例え
ば、三次元平面上にある物体を認識する場合であ
つても、特公昭55−3118号公報に示されている如
く、多くの駆動機構と触覚とを必要としている。
従つて、三次元的に変位するタブ板の位置を求め
るには、より人間に近い視覚機能が要求される。
UO steel pipes are made by bending a steel plate into a U-shape using a so-called U-shape press, then forming it into a cylindrical shape using a so-called O-shape press, and welding opposing edges on both sides. In order to properly weld the ends of both side edges (seam welding), a tab plate 12 is attached to the end of the UO steel pipe 10, as shown in FIG. Tab plate 12 is UO steel pipe 10
It is welded along the line connecting points A and B at the end of the line. After the seam portion 14 is welded, it is cut along a line connecting points A and B.
Conventionally, the tab plate 12 was welded or cut manually by an operator. This is because the tab plate attached to the end of the steel pipe that is being transported does not always stay in a constant position, but instead shifts three-dimensionally. Mechanizing the position measurement of the tab plate becomes extremely complicated and time-consuming. This is due to the fact that it was not automated due to increased schedules, lower productivity, and maintenance was not easy. For example, even when recognizing an object on a three-dimensional plane, many drive mechanisms and tactile senses are required, as shown in Japanese Patent Publication No. 55-3118.
Therefore, in order to determine the position of the three-dimensionally displaced tab plate, a visual function more similar to that of humans is required.

ところで、特公昭58−38721号公報には、カメ
ラ等によつて物体を映像としてとらえ、これを画
像処理装置により2値化して物体の位置と面積と
を求める方法が開示されている。しかし、UO鋼
管のような大型のものを画像処理装置を用いて位
置計測を行つても、画像は限られた画素の集合に
より構成されているため、撮像範囲を拡げると1
画素当りの実寸法が大きくなり、測定精度が大幅
に低下してしまう。
By the way, Japanese Patent Publication No. 58-38721 discloses a method in which an object is captured as an image using a camera or the like, and the image is binarized using an image processing device to determine the position and area of the object. However, even if you use an image processing device to measure the position of a large object such as a UO steel pipe, the image is made up of a limited set of pixels, so if you expand the imaging range,
The actual size per pixel increases, and measurement accuracy decreases significantly.

また、タブ板の溶接,切断を自動化するために
ロボツトを使用する場合、UO鋼管のタブ板取付
け部が同一公称径のUO鋼管であつても、円筒形
状が多様に変形している。このため、テイーチン
グプレイバツク式のロボツトでは、ロボツトによ
る溶接,切断の軌跡がUO鋼管の形状と対応した
ものとならず、溶接,切断の不良を生ずる欠点が
あつた。
Furthermore, when robots are used to automate the welding and cutting of tab plates, the cylindrical shape of the UO steel pipes is deformed in various ways, even if the tab plate mounting portions of the UO steel pipes have the same nominal diameter. For this reason, the teaching playback type robot has the disadvantage that the locus of welding and cutting by the robot does not correspond to the shape of the UO steel pipe, resulting in defects in welding and cutting.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、UO鋼管のタブ板を自動的に溶接ま
たは切断をすることができる管端タブ板の溶接・
切断装置を提供することを目的とする。
The present invention provides welding and cutting of tube end tab plates that can automatically weld or cut the tab plates of UO steel pipes.
The purpose is to provide a cutting device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、端部にタブ板が取り付けてある鋼管
の映像を得る撮像手段と、該撮像手段が出力する
映像を2値化した前記タブ板の二次元平面上の投
影位置を求める第1の画像処理手段と、前記鋼管
の周方向表面位置を検出する表面位置検出手段
と、該表面位置検出手段が出力する前記鋼管の周
方向表面位置から中心位置と半径とを算出する鋼
管位置算出手段と、前記第1の画像処理手段が出
力する前記タブ板の二次元平面上の投影位置と該
鋼管位置算出手段が出力する中心位置と半径とを
入力して前記タブ板の傾斜と位置を演算しその三
次元位置情報を出力する第2の画像処理手段と、
予め教示された複数のタブ板の円弧作業軌跡を記
憶している教示・記憶手段と、前記鋼管と前記タ
ブ板の境界部を移動して溶接又は切断するロボツ
トと、前記第2の画像処理手段からの前記タブ板
の三次元位置情報と前記教示・記憶手段からの前
記タブ板の円弧作業軌跡を入力し前記ロボツトを
移動させる動作信号を出力するロボツト制御手段
を有する構成である。
The present invention provides an imaging means for obtaining an image of a steel pipe having a tab plate attached to the end thereof, and a first method for determining the projected position of the tab plate on a two-dimensional plane by binarizing the image outputted by the imaging means. an image processing means, a surface position detection means for detecting a circumferential surface position of the steel pipe, and a steel pipe position calculation means for calculating a center position and a radius from the circumferential surface position of the steel pipe output by the surface position detection means. , calculating the inclination and position of the tab plate by inputting the projected position of the tab plate on a two-dimensional plane output by the first image processing means and the center position and radius output by the steel pipe position calculation unit; a second image processing means that outputs the three-dimensional position information;
a teaching/storage means that stores arcuate work trajectories of a plurality of tab plates taught in advance; a robot that moves and welds or cuts the boundary between the steel pipe and the tab plate; and the second image processing means. The robot control means inputs the three-dimensional position information of the tab plate from the robot and the arcuate work trajectory of the tab plate from the teaching/storage means and outputs an operation signal for moving the robot.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明に係る管端タブ板の溶接・切断装置の好
ましい実施例を、添布図面に従つて詳説する。
A preferred embodiment of the tube end tab plate welding/cutting device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明に係る溶接・切断装置の概略
構成図である。第1図においてローラテーブル1
6の上方には、テレビカメラ18が架台20に取
り付けてある。架台20に設けた照明22,24
は、タブ板12を含むUO鋼管10の端部を照ら
すようになつている。
FIG. 1 is a schematic diagram of a welding/cutting device according to the present invention. In Figure 1, roller table 1
A television camera 18 is attached to a pedestal 20 above the camera 6. Lights 22 and 24 provided on the pedestal 20
is adapted to illuminate the end of the UO steel pipe 10 including the tab plate 12.

ローラテーブル16の側方には、ロボツト26
が台車28上に搭載してある。ロボツト26は、
アーム30の先端部にトーチ32とセンサ34と
を有している。トーチ32は、ケーブル36を介
して溶接・切断装置38に電気的に接続してあ
る。この溶接・切断装置38は、ロボツト26と
同様にロボツト制御装置40に電気的に接続して
ある。また、ロボツト26を搭載した台車28
は、レール42上を転動する車輪44を有してお
り、シフト装置46によりローラテーブル16に
対して進退できるようになつている。
A robot 26 is installed on the side of the roller table 16.
is mounted on the trolley 28. Robot 26 is
The arm 30 has a torch 32 and a sensor 34 at its tip. The torch 32 is electrically connected to a welding and cutting device 38 via a cable 36. This welding/cutting device 38, like the robot 26, is electrically connected to a robot control device 40. In addition, a trolley 28 on which the robot 26 is mounted
has wheels 44 that roll on rails 42, and can be moved forward and backward relative to the roller table 16 by a shift device 46.

テレビカメラ18は、画像処理装置48に電気
的に接続してある。画像処理装置48は、画像処
理本体50を有している。また、画像処理装置4
8は、テレビカメラ18の映像を映し出すモニタ
テレビ52が設けられているとともに、架台54
上に配置したコンソールデイスプレイ56とプリ
ンタ58とを有している。
Television camera 18 is electrically connected to image processing device 48 . The image processing device 48 has an image processing main body 50. In addition, the image processing device 4
8 is provided with a monitor television 52 that displays the image of the television camera 18, and a mount 54.
It has a console display 56 and a printer 58 located above.

前記したローラテーブル16には、詳細を後述
する下面計測装置60と、切り取つたタブ板12
を受けるシユート62とが設けてある。下面計測
装置60は、ロボツト制御装置40とともに画像
処理本体50に電気的に接続してある。
The roller table 16 described above includes a lower surface measuring device 60 whose details will be described later, and a cut-out tab plate 12.
A chute 62 for receiving the air is provided. The lower surface measuring device 60 is electrically connected to the image processing main body 50 together with the robot control device 40.

第2図に示す如く画像処理装置48は、テレビ
カメラ18の映像と下面計測装置60の検出信号
とより、タブ板12の位置情報をロボツト制御装
置40に与える。ロボツト制御装置40は、タブ
板12の位置情報とテイーチングボツクス64の
テイーチング内容に基づきロボツト26を作動
し、制御する。この際、センサ34によりタブ板
12の位置が確認され、ロボツト制御装置40に
入力される。また、画像処理装置48には、ロボ
ツト制御装置40からロボツト位置がフイードパ
ツクされる。そして、画像処理装置48は、シフ
ト装置46、下面計測装置60、ローラテーブル
16を制御する。
As shown in FIG. 2, the image processing device 48 provides position information of the tab plate 12 to the robot control device 40 based on the image from the television camera 18 and the detection signal from the bottom surface measuring device 60. The robot control device 40 operates and controls the robot 26 based on the position information on the tab plate 12 and the teaching content on the teaching box 64. At this time, the position of the tab plate 12 is confirmed by the sensor 34 and input to the robot control device 40. Further, the image processing device 48 receives a feed pack of the robot position from the robot control device 40. The image processing device 48 then controls the shift device 46, the lower surface measuring device 60, and the roller table 16.

下面計測装置60は、第3図に示すように点O
に対して放射状に配置した4本の押し棒66,6
8,70,72を有している。これらの押し棒6
6,68,70,72は、ローラテーブル16に
フレーム74を介して支持してあるエンコーダ付
シリンダ76.78,80,82により進退させ
られる。即ち、エンコーダ付シリンダ76,7
8,80,82は、下面計測制御部84に電気的
に接続され、下面計測制御部84の制御信号によ
り押し棒66,68,70,72を進退させると
ともに、押し棒66,68,70,72の先端位
置を下面計測制御部84に入力する。
The bottom surface measuring device 60 is located at the point O as shown in FIG.
Four push rods 66, 6 arranged radially against
8, 70, 72. These push rods 6
6, 68, 70, and 72 are moved forward and backward by encoder-equipped cylinders 76, 78, 80, and 82 supported by the roller table 16 via a frame 74. That is, the cylinders 76, 7 with encoders
8, 80, 82 are electrically connected to the lower surface measurement control section 84, and move the push rods 66, 68, 70, 72 forward and backward according to the control signal of the lower surface measurement control section 84, and also move the push rods 66, 68, 70, The tip position of 72 is input to the lower surface measurement control section 84.

上記の如く構成した実施例によるタブ板12の
切断は、次のとうりである。
The cutting of the tab plate 12 according to the embodiment configured as described above is as follows.

画像処理装置40は、タブ板12の位置を検出
して演算し、タブ板12の座標値をロボツト制御
装置40に転送する。この座標値は、ベクトル量
で表わされ、ロボツト制御装置40が認識できる
ベクトル量としてロボツト制御装置40にデータ
を転送する必要がある。一般にロボツト制御装置
40は、ロボツト26のある方向を基準とした座
標系がとられ、この座標系を外部の座標系に合せ
る機能を持つていないため、ロボツト側の座標系
を画像処理装置48側で知るようにする。また、
ロボツト26は、絶対座標系を意識して動作する
のではなく、テイーチングされた点と点との間を
プレイバツクする構造となつている。従つて、外
部からロボツト26に動作する時は、テイーチン
グした基準位置からの相対的な移動量を教える必
要がある。即ち、第1にロボツトの座標系を画像
処理側で知るためのテイーチングと、第2にタブ
位置をロボツト側に教示する基準点を設定するた
めのテイーチングとの2つの目的でテイーチング
を行う。
The image processing device 40 detects and calculates the position of the tab plate 12, and transfers the coordinate values of the tab plate 12 to the robot control device 40. This coordinate value is expressed as a vector quantity, and the data must be transferred to the robot control device 40 as a vector quantity that the robot control device 40 can recognize. Generally, the robot control device 40 uses a coordinate system based on the direction in which the robot 26 is located, and does not have a function to match this coordinate system with an external coordinate system. Let's find out. Also,
The robot 26 does not operate with an awareness of the absolute coordinate system, but is structured to playback between taught points. Therefore, when operating the robot 26 from the outside, it is necessary to teach the relative movement amount from the taught reference position. That is, teaching is performed for two purposes: firstly, teaching is for the image processing side to know the coordinate system of the robot, and secondly, teaching is for setting a reference point for teaching the robot side the tab position.

第1のロボツトの座標系を画像処理側で知るた
めのテイーチング方法は、次の如くして行なわれ
る。まず、ローラテーブル16の所定の位置にタ
ブ板12の形状(幅)に合せた十字のマークをセ
ツトする。このマークは、例えば黒色の平板上に
白色の十字を描いたものである。そして、第4図
に示す如く、例えば十字マークの中心コーナ部の
点をロボツト制御装置40に教えるとともに、そ
のデータを画像処理装置48に転送する。一方、
画像処理装置48は、十字マークをテレビカメラ
18に撮像して画像処理本体50に送り、画像処
理本体50において入力画像を2値化して解析
し、十字マークの中心点を画像原点として得ると
ともに、画像の座標と実際の計測座標の大きさと
の比である画素サイズの決定を行う。そして、画
像処理装置48は、ロボツト側のテイーチング結
果を受けると、画像処理側の座標系とロボツト側
の座標系とを、次の座標変換式により関係づけ
る。
A teaching method for knowing the coordinate system of the first robot on the image processing side is performed as follows. First, a cross mark matching the shape (width) of the tab plate 12 is set at a predetermined position on the roller table 16. This mark is, for example, a white cross drawn on a black flat plate. Then, as shown in FIG. 4, for example, the point at the center corner of the cross mark is taught to the robot control device 40, and the data is transferred to the image processing device 48. on the other hand,
The image processing device 48 captures an image of the cross mark with the television camera 18, sends it to the image processing main body 50, binarizes and analyzes the input image in the image processing main body 50, obtains the center point of the cross mark as the image origin, and The pixel size, which is the ratio between the coordinates of the image and the size of the actual measured coordinates, is determined. When the image processing device 48 receives the teaching result on the robot side, it relates the coordinate system on the image processing side and the coordinate system on the robot side using the following coordinate transformation formula.

=F・′+ ……(1) ここに、はロボツト座標系における位置ベク
トル′は画像処理座標系におけ位置ベクトル、
Fは座標回転マトリツクス、は原点移動量(ベ
クトル)である。
=F・′+ ……(1) Here, is the position vector in the robot coordinate system ′ is the position vector in the image processing coordinate system,
F is a coordinate rotation matrix, and F is an origin movement amount (vector).

(1)式に相対応する2点を与えると、次式からF
が決定できる。
If we give two points corresponding to equation (1), we can get F from the following equation
can be determined.

ΔP=F・Δ′ ……(2) F=Δ・(Δ′)-1 ……(3) または、 =−F・′ =−ΔP・(Δ′)-1・′ ……(4) となる。これにより、両座標系の変換式を決定す
るFととを得ることができる。
ΔP=F・Δ′ ……(2) F=Δ・(Δ′) -1 ……(3) Or, =−F・′ =−ΔP・(Δ′) -1・′ ……(4) becomes. As a result, it is possible to obtain F and which determine the conversion formulas for both coordinate systems.

第2のタブ位置をロボツト側に教示する基準点
を設定するためのテイーチングとは、テイーチン
グプレイバツクロボツトを使用する場合に必要と
する操作で、動作基準点を教示させるためにタブ
板付きの標準管を用いて基本動作を教示すること
により行う。タブ板付き標準管は、管径、タブ板
幅、板厚ごとに準備し、動作基準点を画像処理装
置48とロボツト制御装置40とのそれぞれにテ
イーチングし、記憶させておく。
Teaching to set the reference point for teaching the second tab position to the robot side is an operation required when using a teaching playback robot. This is done by teaching basic movements using a tube. Standard tubes with tab plates are prepared for each tube diameter, tab plate width, and plate thickness, and operation reference points are taught and stored in each of the image processing device 48 and the robot control device 40.

上記のテイーチングが終了すると、コンソール
デイスプレイ52を介して画像処理本体50に実
行コマンドが入力される。そして、画像処理装置
48は、ローラテーブル16の搬送ローラを駆動
し、UO鋼管10を搬送する。UO鋼管10は、
図示しないリミツトスイツチ等の作動により、端
部がテレビラメラ18の下方にきたときに停止さ
せられる。テレビカメラ18は、タブ板12を撮
像して画像処理本体50に画像信号を送る。画像
処理本体50は、タブ板12の画像をモニタテレ
ビ52に映し出すとともに、この画像を2値化す
る。テレビカメラ18が撮像した画像は、第5図
に示すように照明22,24の光を受けてタブ板
12とUO鋼管10の端部との反射光量が多く、
高輝度部86となり、他の部分が反射光量の少な
い低輝度部88となる。画像処理本体50は、こ
の濃淡画像を適当な閾値により2値化し、第6図
に示す如く高輝度部86を“1”で表わし、低輝
度部88を“0”で表わす。その後、画像処理本
体50は、記憶している標準パターン、例えば第
5図におけるタブ板12の付け根部Q1,Q2近辺
を第7図に示した如く“0”と“1”とにより表
示したものを第6図中で走査し、付け根部Q1
Q2の位置を見つけ、画像マツチングを行う。
When the above teaching is completed, an execution command is input to the image processing main body 50 via the console display 52. The image processing device 48 then drives the conveyance rollers of the roller table 16 to convey the UO steel pipe 10. UO steel pipe 10 is
It is stopped when the end reaches below the television lamella 18 by the operation of a limit switch (not shown) or the like. The television camera 18 images the tab plate 12 and sends an image signal to the image processing main body 50. The image processing main body 50 displays the image on the tab board 12 on a monitor television 52 and also binarizes this image. As shown in FIG. 5, the image captured by the television camera 18 has a large amount of light reflected from the tab plate 12 and the end of the UO steel pipe 10 due to the light from the illumination lights 22 and 24.
A high brightness portion 86 is formed, and the other portion is a low brightness portion 88 where the amount of reflected light is small. The image processing main body 50 binarizes this grayscale image using an appropriate threshold value, and represents the high brightness portion 86 with "1" and the low brightness portion 88 with "0" as shown in FIG. Thereafter, the image processing main body 50 displays the stored standard pattern, for example, the vicinity of the bases Q 1 and Q 2 of the tab plate 12 in FIG. 5 with "0" and "1" as shown in FIG. Scan the area in Figure 6 to find the base Q 1 ,
Find the position of Q 2 and perform image matching.

他方、下面計測装置60は、第3図に示した如
くエンコーダ付シリンダ76,78,80,82
が作動し、押し棒66,68,70,72の先端
をUO鋼管10の下面に当接させる。前記したよ
うに押し棒66,68,70,72は、点Oを中
心に放射状に配置してあり、点Oから押し棒の先
端までの距離1234がエンコー
ダ付シリンダ76,78,80,82により電気
信号に変換され、下面計測制御部84を介して画
像処理装置48に送られる。画像処理装置48
は、下面計測装置60からの信号により、次の如
くしてUO鋼管10の半径Rと中心軸Opとを求め
る。
On the other hand, the lower surface measuring device 60 includes cylinders 76, 78, 80, 82 with encoders as shown in FIG.
is activated, and the tips of the push rods 66, 68, 70, 72 are brought into contact with the lower surface of the UO steel pipe 10. As described above, the push rods 66, 68, 70, and 72 are arranged radially around the point O, and the distances 1 , 2 , 3 , and 4 from the point O to the tip of the push rod are the encoder-equipped cylinders 76, 78, 80, and 82 convert it into an electrical signal, and send it to the image processing device 48 via the lower surface measurement control section 84. Image processing device 48
calculates the radius R and central axis O p of the UO steel pipe 10 in the following manner based on the signal from the bottom surface measuring device 60.

幾何学においてよく知られているように、円の
軌跡は3点の座標点があれば求めることができ
る。従つて、本従ならば3本の押し棒によりUO
鋼管10の半径Rを求めることができる。しか
し、第8図または第9図に示す如く、押し棒の1
つが溶接ビード90に当たる場合がある。このた
め、第8図の場合にはUO鋼管10の外径に等し
い点P1,P2,P4を通る円C1と点P1,P3,P4を通
る円C2とが得られ、第9図の場合にはUO鋼管1
0の外径に等しい点P1,P3,P4を通る円C3と、
点P1,P2,P4を通る円C4とが得られる。このよ
うに2通の円が算出される場合には、必ず両者間
の円径を比較し、円径が大きい方を採用するよう
にしてUO鋼管10の表面をとらえ、半径Rを求
める。
As is well known in geometry, the locus of a circle can be found if there are three coordinate points. Therefore, if it is Honjo, UO can be moved by three push rods.
The radius R of the steel pipe 10 can be determined. However, as shown in Fig. 8 or 9, one of the push rods
may hit the weld bead 90. Therefore, in the case of Fig. 8, a circle C 1 passing through the points P 1 , P 2 , P 4 and a circle C 2 passing through the points P 1 , P 3 , P 4 which are equal to the outer diameter of the UO steel pipe 10 are obtained. In the case of Fig. 9, UO steel pipe 1
A circle C 3 passing through points P 1 , P 3 , P 4 equal to the outer diameter of 0,
A circle C4 passing through points P1 , P2 , and P4 is obtained. When two circles are calculated in this way, the diameters of the two circles are always compared, and the one with the larger diameter is selected to capture the surface of the UO steel pipe 10 and calculate the radius R.

UO鋼管10の中心軸OPの座標(x0,z0)は、
次の如くし求める。ただし、点P1,P2,P3,P4
の座標をそれぞれ(x1,z1),(x2,z2),(x3
z3),(x4,z4)とする。このとき、点P1,P2,P4
を通る円の中心座標(x0,z0)は、 となる。また、半径Rは、 R=√(102+(102 ……(7) により求めることができる。
The coordinates (x 0 , z 0 ) of the central axis OP of the UO steel pipe 10 are:
Ask as follows. However, points P 1 , P 2 , P 3 , P 4
Let the coordinates of (x 1 , z 1 ), (x 2 , z 2 ), (x 3 ,
z 3 ), (x 4 , z 4 ). At this time, points P 1 , P 2 , P 4
The center coordinates (x 0 , z 0 ) of the circle passing through are becomes. Further, the radius R can be determined by R=√( 1 , 0 ) 2 +( 1 , 0 ) 2 (7).

同様に、点P1,P3,P4を通る円の中心座標
(x0,z0)は、 となる。なお、この場合の半径Rを求める式は、
前記した(7)式と同じである。
Similarly, the center coordinates (x 0 , z 0 ) of the circle passing through points P 1 , P 3 , and P 4 are becomes. The formula for calculating the radius R in this case is:
This is the same as equation (7) above.

このようにしてUO鋼管の中心座標(x0,z0
が求まれば、第10図に示す点Oに対する中心軸
OPのx方向,z方向のずれ量Δx,Δzを容易に求
めることができる。そして、タブ板12付け根部
Q1,Q2がUO鋼管10の中心線Lとなす角β1,β2
は、次の如くして求める。第11図に示した付け
根部Q1,Q2のX方向の位置(水平面上の投影位
置)は、前述のパターンマツチング法により、基
準点OGからの距離xl1,xl2として得られる。この
時、管端の基準点OGからの距離y1,y2もパター
ンマツチング法により得ることができる。そし
て、前記ずれ量Δx,Δzが求まるので、付け根部
Q1,Q2の中心軸OPからのx方向の靴距離xL1,xL
を求めることができる。従つて、このxL1,xL2
の値と半径Rとから角β1,β2を求めることがで
き、タブ板12の傾き、位置を認識することがで
きる。
In this way, the center coordinates of the UO steel pipe (x 0 , z 0 )
Once obtained, the central axis for point O shown in Figure 10 can be determined.
The deviation amounts Δx and Δz of O P in the x and z directions can be easily determined. And the base of the tab plate 12
Angles β 1 , β 2 that Q 1 , Q 2 make with the center line L of the UO steel pipe 10
is obtained as follows. The X-direction positions (projected positions on the horizontal plane) of the root portions Q 1 and Q 2 shown in FIG. 11 are obtained as distances x l1 and x l2 from the reference point OG by the pattern matching method described above. At this time, the distances y 1 and y 2 of the tube end from the reference point OG can also be obtained by the pattern matching method. Then, since the deviation amounts Δx and Δz are found, the root part
Shoe distance in the x direction from the central axis O P of Q 1 , Q 2 x L1 , x L
2 can be found. Therefore, this x L1 , x L2
The angles β 1 and β 2 can be determined from the value of and the radius R, and the inclination and position of the tab plate 12 can be recognized.

画像処理装置48は、タブ板12の位置を認識
すると、ロボツト制御装置40に位置情報として
入力するとともに、シフト装置46を駆動してロ
ボツト26をレール42に沿つて前進させ、作業
位置に停止させる。一方、ロボツト制御装置40
は、アーム30を駆動し、第12図の実線に示す
如く、アーム30の先端に設けたセンサ34によ
りUO鋼管10の端面位置を検知する。これは、
前記した如くUO鋼管10のような大型のものを
画像処理により計測する場合、1画素当りの実寸
法が大きくなり、前記した計測値y1,y2を使用し
てタブ板12の切断線を決めた場合に、精度不足
となるおそれがあるためである。
When the image processing device 48 recognizes the position of the tab plate 12, it inputs the position information to the robot control device 40 and drives the shift device 46 to move the robot 26 forward along the rail 42 and stop it at the working position. . On the other hand, the robot control device 40
drives the arm 30, and detects the end face position of the UO steel pipe 10 by the sensor 34 provided at the tip of the arm 30, as shown by the solid line in FIG. this is,
As described above, when measuring a large object such as the UO steel pipe 10 by image processing, the actual size per pixel becomes large, and the cutting line of the tab plate 12 is determined using the measurement values y 1 and y 2 described above. This is because there is a risk that the accuracy will be insufficient if it is determined.

ロボツト制御装置40は、UO鋼管10の端面
位置を検知するに当り、アーム30を介してセン
サ34を第13図に示した如く移動させる。即
ち、まず、タブ板12の一側の点Aを検知した
後、センサ34を略コ字状に移動させ、タブ板1
2の他側の点Bを検知し、UO鋼管10の端面が
傾斜しているか否かを判断する。点A,Bの検知
が終了すると、ロボツト制御装置40は、第12
図の2点鎖線に示す如くトーチ32(切断トー
チ)を点A,Bを結ぶ切断線上に移動させる。次
に、ロボツト制御装置40は、実際のUO鋼管1
0、タブ板12の種類に応じてテイーチングデー
タ中からロボツト26の動作パターンを選択し、
トーチ32を所定の切断テイーチングパターンに
従つて作動し、作業を終了する。そして、鋼管の
種類、作業内容等がプリンタ58により打ち出さ
れ記録される。
When detecting the end face position of the UO steel pipe 10, the robot control device 40 moves the sensor 34 via the arm 30 as shown in FIG. That is, first, after detecting point A on one side of the tab plate 12, the sensor 34 is moved in a substantially U-shape, and the point A on one side of the tab plate 12 is detected.
Point B on the other side of 2 is detected, and it is determined whether the end face of the UO steel pipe 10 is inclined. When the detection of points A and B is completed, the robot control device 40
As shown by the two-dot chain line in the figure, the torch 32 (cutting torch) is moved onto the cutting line connecting points A and B. Next, the robot control device 40 controls the actual UO steel pipe 1.
0. Select the operation pattern of the robot 26 from the teaching data according to the type of the tab board 12,
The torch 32 is operated according to a predetermined cutting teaching pattern to complete the work. Then, the type of steel pipe, the content of the work, etc. are printed out and recorded by the printer 58.

なお、タブ板12をUO鋼管10の端部に溶接
するときには、端部にタブ板12を仮付けした
UO鋼管10をローラテーブル16で搬送し、ト
ーチ32として溶接トーチを用いることにより、
前記切断と同様にして行うことができる。
In addition, when welding the tab plate 12 to the end of the UO steel pipe 10, the tab plate 12 is temporarily attached to the end.
By transporting the UO steel pipe 10 on the roller table 16 and using a welding torch as the torch 32,
This can be done in the same manner as the cutting described above.

以上のように、本実施例においては、UO鋼管
10の端部を平面上に投影した状態で認識する画
像処理装置48に、UO鋼管10の周方向位置を
検出する管位置検出器である簡単な下面計測装置
40を加えることにより、三次元的に変動して位
置するタブ板12を認識することができる。この
ため、タブ板12の溶接・接断装置の簡素化が図
れ、装置の自動化が可能となり、タブ板の計測時
間を短縮することができる。また、画像処理装置
48によるタブ板12の位置認識精度の不十分さ
を、ロボツト26のアーム30の先端部に設けた
センサ34によつて、溶接または切断の正確な軌
跡が得られる。
As described above, in this embodiment, the image processing device 48 that recognizes the end of the UO steel pipe 10 in a state projected on a plane is equipped with a simple tube position detector that detects the circumferential position of the UO steel pipe 10. By adding the lower surface measuring device 40, it is possible to recognize the tab plate 12 that is positioned while changing three-dimensionally. Therefore, the device for welding and cutting the tab plate 12 can be simplified, the device can be automated, and the time required to measure the tab plate can be shortened. In addition, the sensor 34 provided at the tip of the arm 30 of the robot 26 can compensate for the insufficient accuracy of position recognition of the tab plate 12 by the image processing device 48, so that an accurate locus of welding or cutting can be obtained.

前記実施例においては、照明22,24をタブ
板12の上方に配置した場合について説明した
が、第14図に示すように照明22,24をタブ
板12の下方に設け、下方から照射してもよい。
また、前記実施例においては、下面計測装置60
として押し棒とエンコーダ付シリンダとからなる
ものについて説明したが、リニヤセンサまたはレ
ーザセンサ、超音波センサを用いてもよい。そし
て、センサは複数設けることなく、1つのセンサ
により管の周方向複数点を計測したり、周方向に
連続走査させてもよい。このようにすることによ
り、管位置の認識精度を向上させることができ、
装置を簡素化できる。さらに、下面計測装置60
は、管端近傍の形状を計測することが望ましいと
ころからUO鋼管10の搬入時の停止位置に応じ
て、管軸方向に移動できるように構成してもよ
い。
In the above embodiment, the case where the lights 22 and 24 were arranged above the tab plate 12 was explained, but as shown in FIG. Good too.
Further, in the embodiment, the bottom surface measuring device 60
Although the embodiment has been described using a push rod and a cylinder with an encoder, a linear sensor, a laser sensor, or an ultrasonic sensor may also be used. Instead of providing a plurality of sensors, one sensor may be used to measure multiple points in the circumferential direction of the tube, or may be caused to continuously scan in the circumferential direction. By doing this, the recognition accuracy of the tube position can be improved,
Equipment can be simplified. Furthermore, the bottom surface measuring device 60
Since it is desirable to measure the shape near the tube end, the UO steel tube 10 may be configured to be movable in the tube axis direction depending on the stopping position when the UO steel tube 10 is carried in.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、UO鋼
管のタブ板を自動的に溶接または切断することが
でき、タブ板の溶接または切断作業の省力化が図
れる。
As described above, according to the present invention, the tab plate of a UO steel pipe can be automatically welded or cut, and the labor required for welding or cutting the tab plate can be saved.

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

第1図は本発明に係る管端タブ板の溶接・切断
装置の実施例の概略構成図、第2図は前記実施例
のブロツク図、第3図は前記実施例の下面計測装
置の詳細図、第4図はロボツト側、画像処理側間
の座標合せの手順を示すフローチヤート、第5図
はテレビカメラが撮像した映像の説明図、第6図
は画像処理装置による2値化の例を示す図、第7
図は2値化した標準パターンの例を示す図、第8
図および第9図は下面計測装置の押し棒が溶接ビ
ードに当つたときの管径の求め方の説明図、第1
0図,第11図はタブ板の位置の求め方の説明
図、第12図はロボツトの先端部に設けたセンサ
による管端面検出方法の説明図、第13図は溶接
線または切断線の決定方法の説明図、第14図は
テレビカメラのための照明の配置例の説明図、第
15図はUO鋼管の端部の斜視図、第16図は
UO鋼管の端部の一部を断面にした平面図であ
る。 10…UO鋼管、12…タブ板、18…テレビ
カメラ、26…ロボツト、32…トーチ、34…
センサ、38…溶接・切断装置、40…ロボツト
制御装置、48…画像処理装置。
Fig. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a pipe end tab plate welding/cutting device according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the embodiment, and Fig. 3 is a detailed diagram of a bottom surface measuring device of the embodiment. , Fig. 4 is a flowchart showing the procedure for coordinate alignment between the robot side and the image processing side, Fig. 5 is an explanatory diagram of an image captured by a television camera, and Fig. 6 is an example of binarization by an image processing device. Figure shown, 7th
The figure shows an example of a binarized standard pattern.
Figures 1 and 9 are explanatory diagrams of how to determine the pipe diameter when the push rod of the bottom surface measuring device hits the weld bead.
Figures 0 and 11 are explanatory diagrams of how to determine the position of the tab plate, Figure 12 is an explanatory diagram of how to detect the tube end face using a sensor installed at the tip of the robot, and Figure 13 is an illustration of how to determine the welding line or cutting line. An explanatory diagram of the method, Fig. 14 is an explanatory diagram of an example of arrangement of lighting for a television camera, Fig. 15 is a perspective view of the end of a UO steel pipe, and Fig. 16 is an explanatory diagram of an example of the arrangement of lighting for a television camera.
FIG. 2 is a plan view showing a part of the end of the UO steel pipe in cross section. 10...UO steel pipe, 12...tab plate, 18...TV camera, 26...robot, 32...torch, 34...
Sensor, 38... Welding/cutting device, 40... Robot control device, 48... Image processing device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 端部にタブ板が取り付けてある鋼管の映像を
得る撮像手段と、該映像手段が出力する映像を2
値化した前記タブ板の二次元平面上の投影位置を
求める第1の画像処理手段と、前記鋼管の周方向
表面位置を検出する表面位置検出手段と、該表面
位置検出手段が出力する前記鋼管の周方向表面位
置から中心位置と半径とを算出する鋼管位置算出
手段と、前記第1の画像処理手段が出力する前記
タブ板の二次元平面上の投影位置と該鋼管位置算
出手段が出力する中心位置と半径とを入力して前
記タブ板の傾斜と位置を演算しその三次元位置情
報を出力する第2の画像処理手段と、予め教示さ
れた複数のタブ板の円弧作業軌跡を記憶している
教示・記憶手段と、前記鋼管と前記タブ板の境界
部を移動して溶接又は切断するロボツトと、前記
第2の画像処理手段からの前記タブ板の三次元位
置情報と前記教示・記憶手段からの前記タブ板の
円弧作業軌跡を入力し前記ロボツトを移動させる
動作信号を出力するロボツト制御手段を有するこ
とを特徴とする管端タブ板の溶接・切断装置。 2 前記ロボツトは、その前記鋼管側の先端に前
記鋼管の端面に当接して確認する突起を備えたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の管
端タブ板の溶接・切断装置。 3 前記表面位置検出手段は、放射状に配置した
複数の押し棒と、この押し棒を進退させる駆動装
置と、前記押し棒の先端位置を検知し、検知信号
を前記鋼管位置算出手段に出力する先端位置検出
器と、を備えたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項に記載の管端タブ板の溶接・
切断装置。
[Scope of Claims] 1. An imaging means for obtaining an image of a steel pipe having a tab plate attached to the end thereof; and 2.
a first image processing means for determining the projected position of the converted tab plate on a two-dimensional plane; a surface position detection means for detecting the circumferential surface position of the steel pipe; and the steel pipe outputted by the surface position detection means. a steel pipe position calculating means for calculating a center position and radius from a circumferential surface position of the tab plate; and a projected position on a two-dimensional plane of the tab plate outputted by the first image processing means and outputted by the steel pipe position calculating means. a second image processing means that inputs the center position and radius, calculates the inclination and position of the tab plate, and outputs the three-dimensional position information; a robot that moves and welds or cuts the boundary between the steel pipe and the tab plate; and three-dimensional position information of the tab plate from the second image processing unit and the teaching/storage unit. A pipe end tab plate welding/cutting device comprising robot control means for inputting an arcuate working trajectory of the tab plate from the means and outputting an operation signal for moving the robot. 2. The pipe end tab plate welding/cutting device as set forth in claim 1, wherein the robot is provided with a protrusion at its tip on the steel pipe side to abut against and confirm the end surface of the steel pipe. . 3. The surface position detection means includes a plurality of push rods arranged radially, a drive device that moves the push rods forward and backward, and a tip that detects the position of the tip of the push rod and outputs a detection signal to the steel pipe position calculation means. Welding and welding of a tube end tab plate according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with a position detector.
Cutting device.
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