JPH0416273B2 - - Google Patents
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- JPH0416273B2 JPH0416273B2 JP3878687A JP3878687A JPH0416273B2 JP H0416273 B2 JPH0416273 B2 JP H0416273B2 JP 3878687 A JP3878687 A JP 3878687A JP 3878687 A JP3878687 A JP 3878687A JP H0416273 B2 JPH0416273 B2 JP H0416273B2
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- welding
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 47
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101100302210 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) RNR1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶接用ロボツト手首先端に取り付け
た工業用テレビカメラ等の撮像装置を用いて溶接
開始点を検出する方法に関する。
た工業用テレビカメラ等の撮像装置を用いて溶接
開始点を検出する方法に関する。
一般に溶接ロボツトの制御点は、手首部に装着
した溶接トーチ先端より供給される電極ワイヤの
先端である。そして、所望の長さの電極ワイヤ先
端が所望の軌跡をたどるように、軌跡制御、軌跡
修正制御が行われる。
した溶接トーチ先端より供給される電極ワイヤの
先端である。そして、所望の長さの電極ワイヤ先
端が所望の軌跡をたどるように、軌跡制御、軌跡
修正制御が行われる。
溶接を開始するには、現在の溶接ロボツトのワ
イヤの位置を検出することがまず必要である。こ
の溶接開始点を検出する方法には、溶接用ワイヤ
をワークにタツチさせてワークのズレを検出する
方法、あるいは、レーザ光を用い、ロボツトとワ
ーク間の距離を監視することにより、溶接開始点
を検出する方法がある。
イヤの位置を検出することがまず必要である。こ
の溶接開始点を検出する方法には、溶接用ワイヤ
をワークにタツチさせてワークのズレを検出する
方法、あるいは、レーザ光を用い、ロボツトとワ
ーク間の距離を監視することにより、溶接開始点
を検出する方法がある。
しかしながら、前者のワイヤをワークにタツチ
させる方法は、溶接用ワイヤの先端の状態に左右
されるため、１mm以内の精度でワークのズレを検
出することは難しい。
させる方法は、溶接用ワイヤの先端の状態に左右
されるため、１mm以内の精度でワークのズレを検
出することは難しい。
また、レーザ光による方法の場合、システムが
高価であり、セツテイングは非常に微妙である。
このため、ロボツト用センサとして現場で利用す
るのは難しい。
高価であり、セツテイングは非常に微妙である。
このため、ロボツト用センサとして現場で利用す
るのは難しい。
このような問題点を解決するために、本出願人
は、第５図に示す構成の溶接開始点検出システム
について先に開発を行い、既に出願をした（特願
昭61−240116号）。
は、第５図に示す構成の溶接開始点検出システム
について先に開発を行い、既に出願をした（特願
昭61−240116号）。
これは、ロボツトの手首部２１に溶接トーチ２
２と光源２３とを取り付けて溶接トーチ２２の先
端から繰り出されるワイヤ２４の先端直上から光
源２３によりワイヤ２４を照射し、光源２３によ
るワイヤ２４の影をCCDカメラ２５によつて撮
像するようにしたものである。CCDカメラ２５
はロボツトの手首部２１に取り付けられ、ワイヤ
２４に近接して配置されたレンズ系２６により撮
像したワイヤ２４の影は、光フアイバー２７によ
つてCCDカメラ２５に伝送するようにしたもの
である。
２と光源２３とを取り付けて溶接トーチ２２の先
端から繰り出されるワイヤ２４の先端直上から光
源２３によりワイヤ２４を照射し、光源２３によ
るワイヤ２４の影をCCDカメラ２５によつて撮
像するようにしたものである。CCDカメラ２５
はロボツトの手首部２１に取り付けられ、ワイヤ
２４に近接して配置されたレンズ系２６により撮
像したワイヤ２４の影は、光フアイバー２７によ
つてCCDカメラ２５に伝送するようにしたもの
である。
このような先の提案によるシステムでは、ワイ
ヤ２４の影を伝送する光フアイバー２７が、溶接
トーチ２２及び光源２３を取り付けている軸とは
別の軸に取り付けられているため、CCDカメラ
２５と光源２３と溶接トーチ２２との相対位置が
光フアイバー軸を動かすことにより変化すること
になる。このため、CCDカメラ２５で撮像した
ワイヤ２４の画像上の位置と実際の位置が変化
し、画像上で求めた距離と実際の距離との比がポ
イント毎に変化することになる。また、この方式
においては、ワイヤの長さを管理する必要がある
ため、ワイヤインチングをして、実際のワイヤ長
さを一定に保つ必要があつた。
ヤ２４の影を伝送する光フアイバー２７が、溶接
トーチ２２及び光源２３を取り付けている軸とは
別の軸に取り付けられているため、CCDカメラ
２５と光源２３と溶接トーチ２２との相対位置が
光フアイバー軸を動かすことにより変化すること
になる。このため、CCDカメラ２５で撮像した
ワイヤ２４の画像上の位置と実際の位置が変化
し、画像上で求めた距離と実際の距離との比がポ
イント毎に変化することになる。また、この方式
においては、ワイヤの長さを管理する必要がある
ため、ワイヤインチングをして、実際のワイヤ長
さを一定に保つ必要があつた。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたものであり、カメラ、光源及び溶接トーチ
の相対位置が変化せず、またワイヤインチングを
必要とせずに高精度の溶接開始点位置の検出を可
能とし、併せてシステムを安価に構成することを
目的としている。
されたものであり、カメラ、光源及び溶接トーチ
の相対位置が変化せず、またワイヤインチングを
必要とせずに高精度の溶接開始点位置の検出を可
能とし、併せてシステムを安価に構成することを
目的としている。
この目的を達成するため、本発明の溶接開始点
検出方法は、溶接用ロボツト手首先端に取り付け
た撮像装置によつて溶接開始部の画像を取り込
み、その画像データを画像処理して溶接線、溶接
トーチ先端から供給されるワイヤおよびワイヤの
影の位置をそれぞれ検出し、これらの溶接線、ワ
イヤおよびワイヤの影の位置から溶接開始点を検
出することを特徴とする。
検出方法は、溶接用ロボツト手首先端に取り付け
た撮像装置によつて溶接開始部の画像を取り込
み、その画像データを画像処理して溶接線、溶接
トーチ先端から供給されるワイヤおよびワイヤの
影の位置をそれぞれ検出し、これらの溶接線、ワ
イヤおよびワイヤの影の位置から溶接開始点を検
出することを特徴とする。
溶接開始点を検出するに際し、画像上の距離と
実際の距離の関係式を求めて、検出精度を向上さ
せることができる。
実際の距離の関係式を求めて、検出精度を向上さ
せることができる。
本発明においては、第１図に示すように、ロボ
ツト１の手首先端に工業用テレビカメラ２、光源
４、トーチ８を取り付けた後、ワイヤエクステン
シヨンを最適長にセツトする。工業用テレビカメ
ラ２からの画像信号は検出制御装置５内で画像処
理され、その画像データの中から溶接線、溶接ワ
イヤ３の影の位置を検出し、ワイヤ３先端の画像
位置、ワイヤ３とワイヤの影１２との相対関係を
記憶させる。実際の検出動作時では、ロボツト制
御装置６において、前記記憶したワイヤ３先端位
置を利用して演算させることにより、ワイヤ３の
燃え上がり等による長さの変化に対しても対応す
ることができる。画像データはCRT７に表示さ
れ、モニターできるようにしている。
ツト１の手首先端に工業用テレビカメラ２、光源
４、トーチ８を取り付けた後、ワイヤエクステン
シヨンを最適長にセツトする。工業用テレビカメ
ラ２からの画像信号は検出制御装置５内で画像処
理され、その画像データの中から溶接線、溶接ワ
イヤ３の影の位置を検出し、ワイヤ３先端の画像
位置、ワイヤ３とワイヤの影１２との相対関係を
記憶させる。実際の検出動作時では、ロボツト制
御装置６において、前記記憶したワイヤ３先端位
置を利用して演算させることにより、ワイヤ３の
燃え上がり等による長さの変化に対しても対応す
ることができる。画像データはCRT７に表示さ
れ、モニターできるようにしている。
画像上の距離と実際の距離との間には、ずれが
あるため、これらの間の関係式を予め求めておく
ことで、検出精度を向上させることができる。
あるため、これらの間の関係式を予め求めておく
ことで、検出精度を向上させることができる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。
体的に説明する。
第２図は溶接線付近の拡大図であり、ロボツト
１の手首１ａ先端に工業用テレビカメラ２及び光
源４が取り付けられている。図中８はトーチ、９
はワーク、１０及び１１はワーク９の下板及び上
板、ｌは溶接線である。前記テレビカメラ２で撮
像した溶接開始点近傍の画像は第３図のようにな
る。ワイヤ３の先端から溶接線ｌまでの距離ｘは
画像上ではＸに対応し、ワイヤ３の先端から下板
１０までの距離ｚは画像上ではワイヤ３とワイヤ
の影１２の距離Ｚに対応する。そこで実距離ｘ，
ｚと画像上の距離Ｘ，Ｚとの対応関係を求めるこ
とにより、画像上の距離Ｘ，Ｚから実距離ｘ，ｚ
を求めることが可能となる。
１の手首１ａ先端に工業用テレビカメラ２及び光
源４が取り付けられている。図中８はトーチ、９
はワーク、１０及び１１はワーク９の下板及び上
板、ｌは溶接線である。前記テレビカメラ２で撮
像した溶接開始点近傍の画像は第３図のようにな
る。ワイヤ３の先端から溶接線ｌまでの距離ｘは
画像上ではＸに対応し、ワイヤ３の先端から下板
１０までの距離ｚは画像上ではワイヤ３とワイヤ
の影１２の距離Ｚに対応する。そこで実距離ｘ，
ｚと画像上の距離Ｘ，Ｚとの対応関係を求めるこ
とにより、画像上の距離Ｘ，Ｚから実距離ｘ，ｚ
を求めることが可能となる。
溶接開始点は、下板１０と上板１１の重なりの
位置であり、第２図のワイヤ３の先端位置から実
距離ｘ，ｚ移動した位置となる。このため、本発
明では、溶接開始点を検出するために、実距離
ｘ，ｚを求める。
位置であり、第２図のワイヤ３の先端位置から実
距離ｘ，ｚ移動した位置となる。このため、本発
明では、溶接開始点を検出するために、実距離
ｘ，ｚを求める。
対応関係α，βを求める方法のフローを第４図
に示す。すなわち、画像上の距離Ｘ，Ｚを測定し
た後、ロボツトを溶接線ｌよりΔxだけ水平移動
し、その移動に伴う画像上での移動距離ΔXを測
定する。これにより、α＝Δx／ΔXを求める。次
に、ロボツトを垂直方向にΔzだけ移動し、画像
上での移動距離ΔZを測定して同様にβ＝Δz／
ΔZを求める。
に示す。すなわち、画像上の距離Ｘ，Ｚを測定し
た後、ロボツトを溶接線ｌよりΔxだけ水平移動
し、その移動に伴う画像上での移動距離ΔXを測
定する。これにより、α＝Δx／ΔXを求める。次
に、ロボツトを垂直方向にΔzだけ移動し、画像
上での移動距離ΔZを測定して同様にβ＝Δz／
ΔZを求める。
このようにして対応関係α，βを求めることに
より、検出制御装置５は、画像距離Ｘ，Ｚから実
距離ｘ＝α×Ｘ、ｚ＝β×Ｚを求め、ロボツト制
御装置６に伝達することができる。
より、検出制御装置５は、画像距離Ｘ，Ｚから実
距離ｘ＝α×Ｘ、ｚ＝β×Ｚを求め、ロボツト制
御装置６に伝達することができる。
ロボツト制御装置６は、伝達された実距離に補
正を行い、ロボツト１を移動させる。この補正量
としては、前記の演算により求めた位置と、作業
者が実際に開始点検出動作を実行させ、作業者が
意図している開始点位置との差を入力する。
正を行い、ロボツト１を移動させる。この補正量
としては、前記の演算により求めた位置と、作業
者が実際に開始点検出動作を実行させ、作業者が
意図している開始点位置との差を入力する。
具体的な作業フローを第６図ａに示す。同図に
おいて、ロボツト手首先端に工業用テレビカメ
ラ、光源、トーチをセツトする。ワイヤエクステ
ンシヨンを最適長さにセツトした後、ワイヤ先端
の位置座標（ポイントＡのｘ，ｙ座標）、ワイヤ
とワイヤの影の相対関係（ポイントＢ，Ｃの傾き
とポイントＢのｘ座標）を記憶する（第６図ｂ参
照）。相対関係α，βを第４図のフローに従つて
測定する。ワイヤの影の根元に検出用のウインド
ウを設定し（第６図ｃ参照）、開始点検出動作を
行い、補正量を測定して入力を行う。
おいて、ロボツト手首先端に工業用テレビカメ
ラ、光源、トーチをセツトする。ワイヤエクステ
ンシヨンを最適長さにセツトした後、ワイヤ先端
の位置座標（ポイントＡのｘ，ｙ座標）、ワイヤ
とワイヤの影の相対関係（ポイントＢ，Ｃの傾き
とポイントＢのｘ座標）を記憶する（第６図ｂ参
照）。相対関係α，βを第４図のフローに従つて
測定する。ワイヤの影の根元に検出用のウインド
ウを設定し（第６図ｃ参照）、開始点検出動作を
行い、補正量を測定して入力を行う。
次に、開始点検出動作フローを第７図ａに示
す。まず、ロボツト手首先端を開始点検出位置に
移動させ、画像を取り込む。ウインドウ内でワイ
ヤの影の位置Ｄを検出し、記憶した相対関係より
計算し、仮想点Ｅを検出する。記憶したワイヤ先
端ＡとＥの距離Ｚを測定する。次に、記憶したワ
イヤ先端Ａと溶接線の距離Ｘを測定する。測定し
たＺ，Ｘと予め求めておいた対応関係α，βよ
り、実際の距離を計算し、補正量より、ロボツト
の移動距離を計算して、ロボツトを開始点位置に
移動させる。このときのテレビカメラの画像を第
７図ｂに示す。
す。まず、ロボツト手首先端を開始点検出位置に
移動させ、画像を取り込む。ウインドウ内でワイ
ヤの影の位置Ｄを検出し、記憶した相対関係より
計算し、仮想点Ｅを検出する。記憶したワイヤ先
端ＡとＥの距離Ｚを測定する。次に、記憶したワ
イヤ先端Ａと溶接線の距離Ｘを測定する。測定し
たＺ，Ｘと予め求めておいた対応関係α，βよ
り、実際の距離を計算し、補正量より、ロボツト
の移動距離を計算して、ロボツトを開始点位置に
移動させる。このときのテレビカメラの画像を第
７図ｂに示す。
以上に説明したように、本発明においては、工
業用テレビカメラ等の撮像装置をロボツトの手首
先端部に設け、画像処理によつて溶接線、溶接ト
ーチ先端から供給されるワイヤおよびワイヤの影
の位置を検出し、これにより溶接開始点を検出す
るようにしている。このように、ワイヤの影を利
用することにより、テレビカメラからの高さ方向
の情報を得ることが可能である。また、テレビカ
メラを利用することにより、ロボツト付属装置に
メカニカルな駆動部がないため信頼性が高くな
る。本発明の方式では、レーザ光を利用した場合
のようにワイヤ先端とセンサのオフセツトが存在
しないため、調整が容易である。また、従来のワ
イヤアース法のようなサーチ動作が必要でないた
め、高速検出が可能である。
業用テレビカメラ等の撮像装置をロボツトの手首
先端部に設け、画像処理によつて溶接線、溶接ト
ーチ先端から供給されるワイヤおよびワイヤの影
の位置を検出し、これにより溶接開始点を検出す
るようにしている。このように、ワイヤの影を利
用することにより、テレビカメラからの高さ方向
の情報を得ることが可能である。また、テレビカ
メラを利用することにより、ロボツト付属装置に
メカニカルな駆動部がないため信頼性が高くな
る。本発明の方式では、レーザ光を利用した場合
のようにワイヤ先端とセンサのオフセツトが存在
しないため、調整が容易である。また、従来のワ
イヤアース法のようなサーチ動作が必要でないた
め、高速検出が可能である。
さらに、カメラ、光源及び溶接トーチの相対位
置関係が常に一定であるため、始めにワイヤの長
さを最適にした状態で、ワイヤの位置、ワイヤの
影の傾きθ、ワイヤの影とワイヤの距離の比α、
溶接線とワイヤの距離の比βを求めることができ
る。実際の開始点検出の場合は、ワイヤの影の根
元にウインドウを設定し、θより仮想点を検出で
きるため、ワイヤの長さを一定に保つ必要がな
い。したがつて、特願昭61−240116号で提案した
方法のように、ワイヤインチングを行う必要がな
い。
置関係が常に一定であるため、始めにワイヤの長
さを最適にした状態で、ワイヤの位置、ワイヤの
影の傾きθ、ワイヤの影とワイヤの距離の比α、
溶接線とワイヤの距離の比βを求めることができ
る。実際の開始点検出の場合は、ワイヤの影の根
元にウインドウを設定し、θより仮想点を検出で
きるため、ワイヤの長さを一定に保つ必要がな
い。したがつて、特願昭61−240116号で提案した
方法のように、ワイヤインチングを行う必要がな
い。
第１図は本発明を実施する装置の概要を示すブ
ロツク図、第２図はロボツト手首回りの要部拡大
図、第３図はテレビ画像の説明図、第４図は本発
明のフローチヤート、第５図は本出願人が先の出
願において開示したシステムの概略図、第６図は
本発明による作業フロー図、第７図は本発明の開
始点検出動作フロー図である。 １：ロボツト、２：工業用テレビカメラ、３：
溶接ワイヤ、４：光源、５：検出制御装置、６：
ロボツト制御装置、７：CRT、８：トーチ、
９：ワーク、１０：下板、１１：上板、１２：ワ
イヤの影。
ロツク図、第２図はロボツト手首回りの要部拡大
図、第３図はテレビ画像の説明図、第４図は本発
明のフローチヤート、第５図は本出願人が先の出
願において開示したシステムの概略図、第６図は
本発明による作業フロー図、第７図は本発明の開
始点検出動作フロー図である。 １：ロボツト、２：工業用テレビカメラ、３：
溶接ワイヤ、４：光源、５：検出制御装置、６：
ロボツト制御装置、７：CRT、８：トーチ、
９：ワーク、１０：下板、１１：上板、１２：ワ
イヤの影。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶接用ロボツト手首先端に取り付けた撮像装
置によつて溶接開始部の画像を取り込み、その画
像データを画像処理して溶接線、溶接トーチ先端
から供給されるワイヤおよびワイヤの影の位置を
それぞれ検出し、これらの溶接線、ワイヤおよび
ワイヤの影の位置から溶接開始点を検出すること
を特徴とする溶接開始点検出方法。 ２ 画像上の距離と実際の距離の関係式を求め、
この関係式で画像上のワイヤの影の位置を修正す
ることにより溶接開始点を検出することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の溶接開始点検出
方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3878687A JPS63207474A (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 溶接開始点検出方法 |
| EP87904730A EP0275322B1 (en) | 1986-07-15 | 1987-07-15 | Method of detecting position data in arc welding |
| PCT/JP1987/000517 WO1988000508A1 (en) | 1986-07-15 | 1987-07-15 | Method of detecting position data in arc welding |
| DE8787904730T DE3786447D1 (de) | 1986-07-15 | 1987-07-15 | Verfahren der ortungsdaten in bogenschweissen. |
| US07/187,664 US4951218A (en) | 1986-07-15 | 1987-07-15 | Positional information detecting method in arc welding |
| US07/545,320 US5038292A (en) | 1986-07-15 | 1990-06-27 | Positional information detecting method in arc welding |
| US07/546,621 US5040124A (en) | 1986-07-15 | 1990-06-27 | Positional information detecting method in arc welding |
| US07/545,323 US5040125A (en) | 1986-07-15 | 1990-06-27 | Positional information detecting method in arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3878687A JPS63207474A (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 溶接開始点検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63207474A JPS63207474A (ja) | 1988-08-26 |
| JPH0416273B2 true JPH0416273B2 (ja) | 1992-03-23 |
Family
ID=12534984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3878687A Granted JPS63207474A (ja) | 1986-07-15 | 1987-02-20 | 溶接開始点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63207474A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02205260A (ja) * | 1989-02-01 | 1990-08-15 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 端栓自動溶接装置 |
| JP4665243B2 (ja) * | 2005-03-10 | 2011-04-06 | 中央精機株式会社 | ワイヤ狙い位置制御方法及び位置制御装置 |
-
1987
- 1987-02-20 JP JP3878687A patent/JPS63207474A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63207474A (ja) | 1988-08-26 |
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