JPH05332744A - 被溶接物の溶接部形状検出方法 - Google Patents

被溶接物の溶接部形状検出方法

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JPH05332744A
JPH05332744A JP14172092A JP14172092A JPH05332744A JP H05332744 A JPH05332744 A JP H05332744A JP 14172092 A JP14172092 A JP 14172092A JP 14172092 A JP14172092 A JP 14172092A JP H05332744 A JPH05332744 A JP H05332744A
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JP
Japan
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welded
works
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work
welding
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JP14172092A
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Kenichi Kato
研一 加藤
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、自動溶接機や溶接ロボット等により
生産ラインに沿って自動溶接を行なう場合などに用いて
好適の被溶接物の溶接部形状検出方法に関し、形状検出
工程の自由度を増し、複雑なワーク形状のものについて
もその溶接部形状を確実に検出できるようにすることを
目的とする。 【構成】そこで、位置検出手段2による一対の被溶接物
1,2の表面位置の検出動作を、一対の被溶接物1,2
に対する溶接施工側とは反対側で行なうことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動溶接機や溶接ロボ
ット等により生産ラインに沿って自動溶接を行なう場合
などに用いて好適の被溶接物の溶接部形状検出方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動溶接機や溶接ロボット等に
おいては、精密な溶接作業を行なうために、その作業対
象である被溶接物(ワーク)の形状を認識し、相互に溶接
されるべき一対の被溶接物の間のギャップや段差を正確
に検出・決定する必要がある。
【0003】そこで、従来、特開平3−142069号
公報などに開示されるように、タッチセンサを用いて、
始端側と終端側との継手部の形状を検出し、その検出結
果に基づいて溶接線の位置を検出・決定する手段や、特
開平3−32469号公報,特開平3−32470号公
報,特開平3−52774号公報などに開示されるよう
に、光学式センサを用い作業対象ワークにレーザ光等を
照射することにより画像データを得手から、その画像デ
ータに基づいてワークの形状を認識し溶接線の位置を検
出する手段などが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たいずれの従来手段においても、ワーク形状の検出・認
識動作は、常にそのワークに対する溶接施工を行なう側
と同じ側から行なわれているため、溶接対象のワーク形
状が複雑である場合などには、自動溶接機や溶接ロボッ
トと同じ側に、ワーク形状を検出する手段を配置できな
くなることがあった。
【0005】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、形状検出工程の自由度を増し、複雑なワー
ク形状のものについてもその溶接部形状を確実に検出で
きるようにした被溶接物の溶接部形状検出方法を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の被溶接物の溶接部形状検出方法(請求項1)
は、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を
検出する位置検出手段を、前記一対の被溶接物の溶接予
定線の近傍にて走査可能にそなえ、前記位置検出手段の
検出結果の基づき前記一対の被溶接物の溶接部形状を検
出するものにおいて、前記位置検出手段による前記一対
の被溶接物の表面位置の検出動作を、前記一対の被溶接
物に対する溶接施工側とは反対側で行なうことを特徴と
している。
【0007】また、前記一対の被溶接物の溶接部形状と
して、前記一対の被溶接物相互間におけるギャップおよ
び段差を検出してもよい(請求項2)。
【0008】
【作用】上述した本発明の被溶接物の溶接部形状検出方
法では、被溶接物の溶接部形状(ギャップ,段差など)
が、その被溶接物に対する溶接施工側とは反対側から検
出されるため、形状検出工程の自由度が増加する。
【0009】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図1〜図3は本発明の第1実施例としての被
溶接物の溶接部形状検出方法を示すもので、図1はその
方法を適用された装置の外観を模式的に示す斜視図、図
2は本実施例の位置センサによる検出データを示す図、
図3は本実施例におけるギャップおよび段差の算出手順
を説明するためのフローチャートである。
【0010】図1において、1,2は相互に溶接される
べく隣接配置された一対のワーク(被溶接物)で、本実施
例では、ワーク1は平板状部材であり、ワーク2は、所
定半径Rで湾曲するコーナー部(R部分)2aを四隅に有
する四角柱であり、これらのワーク1,2どうしを相互
に溶接する際に、これらのワーク1,2相互間における
溶接部の形状としてのギャップGおよび段差Hを検出し
ようとしている。
【0011】なお、ワーク2は、空洞円柱に対して四方
から等しく圧力を加えることにより、角柱形状に成形さ
れたもので、四隅に所定半径Rのコーナー部2aを有し
ているが、この所定半径Rは、元の円柱の板厚が既知で
あれば得ることができるものであり、本実施例では、こ
のことを利用して所定半径Rが既知であるものとして、
溶接線位置の検出を行なうものとする。
【0012】3はワーク1,2の表面位置を検出するた
めの光学式位置センサ(光学式位置検出手段)で、ワーク
1,2の表面位置を、溶接予定線6の方向に直交する方
向の検出線5に沿って検出するもので、その検出線5に
沿い光(例えばレーザ光)を発光してワーク1,2の表面
にスポット状に照射する発光部と、この発光部から照射
された後にワーク1,2の表面にて反射されてきた反射
光を受光する受光部とをそなえて構成されている。そし
て、受光部にて得られた受光データ、例えば光路差デー
タ,反射光強度等に基づき、位置センサ3とワーク1,
2の表面との距離が得られ、図2に実線で示すような検
出データ(ワーク1,2の表面の位置データ)が求められ
るようになっている。
【0013】なお、位置センサ3には、図示しない駆動
機構が付設されており、この駆動機構によって、検出線
5に沿うワーク1,2の表面位置が、位置センサ3によ
り走査・検出されるようになっている。この駆動機構
は、位置センサ3自体を全体的に駆動するものであって
もよいし、または、位置センサ3内部においてミラー等
を用い発光部からの光の照射方向を変更するものであっ
てもよい。
【0014】ここで、本実施例においては、ワーク1,
2どうしの溶接施工作業が図1における上方側から行な
われるのに対して、位置センサ3は、ワーク1,2どう
しの溶接施工側とは反対側つまり図1における下方側に
配置され、この下方側からワーク1,2の表面位置の検
出動作が行なわれるようになっている。
【0015】一方、4は位置センサ3に接続されこの位
置センサ3による検出データに基づいて演算を行ないワ
ーク1,2の溶接部における表面形状(ギャップGおよ
び段差H)を認識するためのコンピュータで、図2,図
3にて後述する手順により、ワーク1,2相互間のギャ
ップGおよび段差Hを検出・算出するものである。
【0016】次に、上述のごとく構成された本実施例の
装置におけるコンピュータ4による、ワーク1,2相互
間のギャップGおよび段差Hの演算・検出手順を、図
2,図3により説明する。まず、図2の検出データか
ら、ワーク2のコーナー部2aのR部分開始点P1を求
めるとともに(図3のステップA1参照)、この点P1
よび既知の所定半径Rに基づいて、図2に示す各点
2,P3,P4をそれぞれ求める(図3のステップA2,
A3,A4参照)。
【0017】ここで、点P2は、点P1から検出データ中
におけるワーク2側面線方向へ距離Rだけ延長した位置
であり、点P3は、実際の検出データとしては得られな
いワーク2のコーナー部2aのR部分終了点であり、点
4は、ワーク1のワーク2と対向する端面頂角位置で
ある。
【0018】そして、点P2,P3を通過する直線l1
求めるとともに(図3のステップA5参照)、点P1,P2
を通過する直線l2を求めた後(図3のステップA6参
照)、ワーク1,2相互間のギャップGを求める(図3の
ステップA7参照)。ここで、ギャップGは、点P4と直
線l2との最短距離(つまり点P4から直線l2に降ろした
垂線の長さ)として容易に算出される。
【0019】ついで、検出データ中におけるワーク1の
下面線と、これに平行な直線l1(ステップA5で求めら
れたもの)との距離h2を求める(図3のステップA8参
照)。ここで、距離h2はワーク1の下面とワーク2の上
面との距離であり、ワーク1の板厚h1は既知であるか
ら、距離h2から板厚h1を減算することにより、ワーク
1,2相互間の段差Hが求められる(図3のステップA
9)。
【0020】このように、本発明の第1実施例の方法に
よれば、ワーク1,2相互間のギャップGおよび段差H
(溶接部形状)が、ワーク1,2に対する溶接施工側とは
反対側から検出されるので、形状検出工程の自由度が増
加し、複雑なワーク形状のものについてもその溶接部形
状を確実に検出できるのである。
【0021】次に、図4〜図6により本発明の第2実施
例としての被溶接物の溶接部形状検出方法について説明
すると、図4はその方法を適用された装置の外観を模式
的に示す斜視図、図5は本実施例の位置センサによる検
出データを示す図、図6は本実施例におけるギャップお
よび段差の算出手順を説明するためのフローチャートで
ある。なお、図4中において、既述の符号と同一の符号
は、同一部分を示しているので、その詳細な説明は省略
する。
【0022】図4に示すように、第2実施例の装置も図
1に示した第1実施例の装置とほぼ同様に構成されてい
るが、この第2実施例においては、ワーク1,2どうし
の溶接施工作業が図4における下方側から行なわれるの
に対して、位置センサ3は、ワーク1,2どうしの溶接
施工側とは反対側つまり図4における上方側に配置さ
れ、この上方側からワーク1,2の表面位置の検出動作
が行なわれるようになっている。さらに、本実施例で
は、ワーク2のコーナー部2aにおける所定半径Rが未
知であるとして、この半径Rとワーク1,2相互間のギ
ャップGおよび段差Hとを検出しようとしている。
【0023】次に、本実施例の装置におけるコンピュー
タ4による、ワーク1,2相互間のギャップG,段差H
および半径Rの演算・検出手順を、図5,図6により説
明する。なお、図5に示すように、位置センサ2からの
光の照射方向と反対の方向をy軸とし、これに直交する
方向をx軸とする。
【0024】まず、図5の検出データ上における、ワー
ク2のコーナー部2aのR部分開始点P5およびR部分
終了点P6と、点P8(ワーク1のワーク2と対向する端
面頂角位置)とを求めるとともに(図6のステップB1参
照)、図5に示す各直線l3,l 4,l5,l6をそれぞれ
求める(図6のステップB2参照)。
【0025】ここで、直線l3は、検出データ中におけ
るワーク2の側面線上の所定点P0を通るy軸に平行な
直線であり、直線l4は、点P6を通るx軸に平行な直線
であり、直線l5は、点P8を通り検出データ中における
ワーク1の上面線に直交する直線である。
【0026】そして、線分P05(検出データ中におけ
るワーク2の側面線)と直線l3とのなす角度θを求める
とともに(図6のステップB3参照)、点P5と直線l4
の最短距離(つまり点P5から直線l4に降ろした垂線の
長さ)h2を求め(図6のステップB4参照)、これらの角
度θおよび距離h3に基づいて、ワーク2のコーナー部
2aの所定半径Rを算出する(図6のステップB5参
照)。ここで、図5に示すように、ステップB3にて求
めた角度θは、∠P576の角度に等しいので、角度
θと距離h3とから、所定半径Rは、h3/sinθとして
算出される。
【0027】ついで、ステップB5により算出された所
定半径Rに基づいて、図5に示すように、実際の検出デ
ータとしては得られないワーク2の下面延長線l6を算
出し(図6のステップB6参照)、この直線l6と、これ
に平行な検出データ中におけるワーク1の上面線との距
離h2を求める(図6のステップB7参照)。ここで、距
離h2はワーク1の上面とワーク2の下面との距離であ
り、ワーク1の板厚h1は既知であるから、第1実施例
と同様に、距離h2から板厚h1を減算することにより、
ワーク1,2相互間の段差Hが求められる(図6のステ
ップB8参照)。
【0028】さらに、点P5と直線l5との最短距離(つ
まり点P5から直線l5に降ろした垂線の長さ)を、ワー
ク1,2相互間のギャップGとして求める(図6のステ
ップB9参照)。
【0029】このように、本発明の第2実施例の方法に
よっても、上述した第1実施例と同様の作用効果が得ら
れるとともに、未知であるワーク2のコーナー部2aの
所定半径Rも算出される。
【0030】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ことなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更
等があっても、本発明の範囲に含まれる。例えば、上記
実施例では、ワーク1が平板状部材であり、ワーク2
が、所定半径Rのコーナー部2aを有する四角柱である
場合について説明したが、本発明は、これに限定される
ものでなく、種々の形状のワークどうしを溶接する場合
にも上記実施例と同様に適用されて、ギャップG,段差
Hが算出されることは言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の被溶接物
の溶接部形状検出方法によれば、被溶接物の溶接部形状
(ギャップ,段差など)を、その被溶接物に対する溶接施
工側とは反対側から検出するように構成したので、形状
検出工程の自由度が増加することになり、複雑なワーク
形状のものについてもその溶接部形状を確実に検出でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例としての被溶接物の溶接部
形状検出方法を適用された装置の外観を模式的に示す斜
視図である。
【図2】第1実施例の位置センサによる検出データを示
す図である。
【図3】第1実施例におけるギャップおよび段差の算出
手順を説明するためのフローチャートである。
【図4】本発明の第2実施例としての被溶接物の溶接部
形状検出方法を適用された装置の外観を模式的に示す斜
視図である。
【図5】第2実施例の位置センサによる検出データを示
す図である。
【図6】第2実施例におけるギャップおよび段差の算出
手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1,2 ワーク(被溶接物) 2a コーナー部(R部分) 3 光学式位置センサ(位置検出手段) 4 コンピュータ 5 検出線 6 溶接予定線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互に溶接されるべき一対の被溶接物の
    表面位置を検出する位置検出手段が、前記一対の被溶接
    物の溶接予定線の近傍にて走査可能にそなえられ、前記
    位置検出手段の検出結果の基づき前記一対の被溶接物の
    溶接部形状を検出する被溶接物の溶接部形状検出方法に
    おいて、 前記位置検出手段による前記一対の被溶接物の表面位置
    の検出動作が、前記一対の被溶接物に対する溶接施工側
    とは反対側で行なわれることを特徴とする被溶接物の溶
    接部形状検出方法。
  2. 【請求項2】 前記一対の被溶接物の溶接部形状とし
    て、前記一対の被溶接物相互間におけるギャップおよび
    段差が検出されることを特徴とする請求項1記載の被溶
    接物の溶接部形状検出方法。
JP14172092A 1992-06-02 1992-06-02 被溶接物の溶接部形状検出方法 Pending JPH05332744A (ja)

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