JPH0735521A - 溶接対象物の形状検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で溶接対象物の形状検出を行なうこと
ができる溶接対象物の形状認識方法および形状認識装置
を提供することを目的とする。 【構成】 光学式センサ１０と反射手段１５を備えた形
状検出装置によって溶接対象物１，２の形状を検出する
ものであって、光学式センサ１０からの光の照射方向に
反射手段１５を配置するとともに、該反射手段１５によ
り反射される光学式センサ１０からの光の反射光方向に
溶接対象物１，２を配置し、光学式センサ１０から光を
反射手段１５に走査しつつ該反射手段１５で反射させて
溶接対象物１，２に対して照射し、その光が溶接対象物
１，２の表面に対して描く受光像を反射手段１５で光学
式センサ１０側に反射させて、光学式センサ１０により
検出するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接対象物の形状を検
出する方法および溶接対象物の形状を検出する装置に関
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
象である溶接対象物の形状を検出し、相互に溶接される
べき一対の溶接対象物の間のギャップを正確に検出・決
定する必要がある。

【０００３】そこで、従来、特開平３−３２４７０号公
報，特開平３−２０７５７７号公報などには、光学式セ
ンサを用いて溶接対象物にレ−ザ光等を照射することに
より画像デ−タを得てから、その画像デ−タに基づいて
溶接対象物の形状を検出する技術が開示されているほ
か、特開平３−１４２０６９号公報などには、タッチセ
ンサを用いて溶接対象物の形状を検出する技術が開示さ
れている。具体的には、図３(a),(b)に示されるよう
に、所定位置に立設された角柱状部材１に溶接線７Ａ〜
７Ｃを形成するように所定ギャップを隔てて配置された
コ形状梁２の形状を検出するには、溶接ロボット１１の
ア−ム１１Ａ先端部に装着された光学式センサ１０を、
溶接ロボット１１によりコ形状梁２のそれぞれの検出線
８Ａ〜８Ｃ上に移動・固定したのち、光学式センサから
光を各検出線８Ａ〜８Ｃに沿って走査しつつ照射し、そ
の光がコ形状梁２の表面に対して描く受光像を検出する
ことにより、コ形状梁２の形状を検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如く、図３(a),(b)に示した光学式センサ１０を溶接ロ
ボット１１により移動させてコ形状梁２の形状を検出す
るものでは、光学式センサ１０をコ形状梁２の検出線８
Ａ上に移動して、光学式センサ１０から光を該検出線８
Ａに沿って照射してその受光像を検出したのち、光学式
センサ１０から光をコ形状梁２の検出線８Ｂ，８Ｃに沿
って照射してこれらの受光像を検出することになるが、
このとき、光学式センサ１０を検出線８Ａ側から検出線
８Ｂ，８Ｃ側に溶接ロボット１０により移動するには、
角柱状部材１が邪魔となることから、この角柱状部材１
を迂回してコ形状梁２の検出線８Ｂ，８Ｃ上にそれぞれ
位置させているので、光学式センサ１０をコ形状梁２の
形状を検出しようとする所定位置まで移動させる時間が
長くなり、効率よくコ形状梁２の形状を検出することが
困難である。従って、角柱状部材１とコ形状梁２とを溶
接するのに要する時間が長くなるという問題があった。

【０００５】本発明は、この問題を解決しようとするも
ので、短時間で効率よく溶接対象物の形状検出を行なう
ことができる溶接対象物の形状検出方法および形状検出
装置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、本発明では、請求項１の溶接対象物の形状検出方法
においては、溶接対象物に対して、光学式センサを備え
た形状検出装置の光学式センサから光を走査しつつ照射
し、その光が前記溶接対象物の表面に対して描く受光像
を前記光学式センサにより検出して、前記溶接対象物の
形状を検出する溶接対象物の形状検出方法において、
(1)前記形状検出装置は前記光学式センサからの光およ
び前記溶接対象物の表面に描かれる受光像を反射させる
反射手段を備え、(2)前記光学式センサからの光の照射
方向に前記反射手段を配置するとともに、該反射手段に
より反射される前記光学式センサからの光の反射光方向
に前記溶接対象物を配置することにより、前記溶接対象
物と前記反射手段と前記光学式センサとを配置し、(3)
前記光学式センサから光を前記反射手段に走査しつつ該
反射手段で反射させて前記溶接対象物に対して照射し、
その光が前記溶接対象物の表面に対して描く受光像を前
記反射手段で前記光学式センサ側に反射させて、前記光
学式センサにより検出するものである。

【０００７】請求項２の溶接対象物の形状検出装置にお
いては、溶接対象物に対して、光を走査しつつ照射し、
その光が前記溶接対象物の表面に描く受光像を検出する
光学式センサと、前記光学式センサからの光の走査方向
を変える反射手段と、前記光学式センサ及び前記反射手
段の作動を制御する制御手段とを備えるものである。

【０００８】

【作用】上述した本発明では、光学式センサから光を反
射手段に走査しつつこの反射手段で反射して溶接対象物
に照射し、その照射された光が溶接対象物の表面に描く
受光像を反射手段で反射させて、光学式センサで検出す
るようにしているので、光学式センサを移動させる必要
がなくなり、短時間で効率よく溶接対象物の形状検出を
することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１０】図１は本実施例の溶接対象物の形状検出装
置を模式的に示す斜視図，図２(a)〜(c)は、本実施例の
溶接対象物の形状検出方法の手順を示す模式図である。

【００１１】図１において、１は角柱状部材であり、２
は第１板状部３，この第１板状部３に略直交する第２板
状部４およびこの第２板状部４に略直交し第１板状部３
と対向する第３板状部５を有してなる断面コ字形状のコ
形状梁である。

【００１２】本実施例では、これら角柱状部材１とコ形
状梁２とを相互に溶接する際に、この角柱状部材１とコ
形状梁２間の溶接線７Ａ〜７Ｃを決定するためのデ−タ
となる、コ形状梁２の形状を短時間で効率よく検出しよ
うとするものである。また、角柱状部材１およびコ形状
梁２は、それぞれ、その一の外側平面１Ａおよび端面２
Ａをｙｚ平面に対し略平行となるように対向させて配置
されている(つまり溶接線７Ａ〜７Ｃはｙｚ平面に略平
行になっている)。

【００１３】光学式センサ１０は、溶接対象物（角柱状
部材１，コ形状梁２）の表面位置を検出するものであっ
て、光(例えばレ−ザ光)を発光して、溶接対象物（角柱
状部材１，コ形状梁２）の表面にスポット状に照射する
発光部１０Ａと、この発光部１０Ａから光が照射された
後に、その光が溶接対象物（角柱状部材１，コ形状梁
２）の表面に対して描く受光像を検出する受光部(図示
しない)とをそなえて構成されている。また、光学式セ
ンサ１０の光学部１０Ａは、図示しない駆動機構により
駆動され、それにより、光は所定方向に沿って走査され
るようになっている。更に、光学式センサ１０は、溶接
ロボット１１のア−ム１１Ａ先端部に装着され、溶接ロ
ボット１１を後述するコンピュ−タ２０（制御手段)に
て制御することにより、図１に示すような位置Ａに移動
・固定されるようになっている。ここで、位置Ａにおけ
る光学式センサ１０は、この発光部１０Ａがコ形状梁２
の第２板状部分４の外側面２Ｃに対向する側から角柱状
部材１およびコ形状梁２とを臨んでいるとともに、この
光が角柱状部材１およびコ形状梁２に遮られないような
第１板状部３の上方側に位置されるようになっている。

【００１４】１５は平面鏡（反射手段）であって、移動
ロボット１６のア−ム１６Ａ先端に調整機構１７を介し
て移動可能に装着されており、この平面鏡１５は移動ロ
ボット１６を後述するコンピュ−タ２０にて制御するこ
とにより、図１に示すような位置Ｂに移動・固定される
ようになっている。ここで、位置Ｂにおける平面鏡１５
は、コ形状梁２の内側面２Ｄに対向する側からコ形状梁
２に第１板状部分３の上方側にあり、この反射面１５Ａ
が、位置Ａに移動・固定された光学式センサ１０の発光
部１０Ａに対向するようになっている。

【００１５】２０は、光学式センサ１０，溶接ロボット
１１，移動ロボット１６および調整機構１７にそれぞれ
接続されたコンピュ−タ（制御手段）であって、このコ
ンピュ−タ２０は、溶接ロボット１１を制御して光学式
センサ１０を位置Ａに移動・固定する機能を有するとと
もに、移動ロボット１６を制御して平面鏡１５を位置Ｂ
に移動・固定する機能を有する。また、コンピュ−タ２
０は、調整機構１７を制御して平面鏡１５を変位させる
機能を有するほか、光学式センサ１０の検出結果に基づ
いて、角柱状部材１とコ形状梁２との間の溶接線７Ａ〜
７Ｃの位置を演算・決定するものである。

【００１６】次に、上述の如く構成される本実施例の装
置による、コ形状梁２の形状を検出するためのプロセス
を図２(a)〜(c)に基づいて説明する。

【００１７】まず、本実施例では、図示しない手段でコ
ンピュ−タ２０に検出指令が入力されると、溶接ロボッ
ト１１を移動させて光学式センサ１０を、位置Ａに配置
するとともに、移動ロボット１６を移動させて平面鏡１
５を、位置Ｂに配置する。これにより、光学式センサ１
０の発光部１０Ａと平面鏡１５の反射面１５Ａとが、相
互に対向するようにコ形状梁２の第１板状部分３の上方
側に位置される。

【００１８】そして、コンピュ−タ２０は、図２(a)に
示すように、光学式センサ１０がコ形状梁２の外側面２
Ｂ（ｙ軸）に対して所定角度θ₁で交わるように溶接ロ
ボット１０を作動させて、溶接線７Ａ，７Ｃに平行とな
るコ形状梁２の外側面２Ｂの第１検出線８Ａに沿って発
光部１０Ａから光を走査しつつ照射して、この照射され
る光がコ形状梁２の外側面２Ｂに対して描く受光像を上
記受光部で受光することにより、コ形状梁２の外側面２
Ｂのエッジ位置Ｐ₁を検出する。

【００１９】光学式センサ１０によるエッジ位置Ｐ₁の
検出が終了すると、コンピュ−タ２０は、図２(b)に示
すように、光学式センサ１０がコ形状梁２の外側面２Ｂ
（ｙ軸）に対して所定角度θ₂で交わるように溶接ロボ
ット１０を作動させるとともに、調整機構１７を作動し
て、平面鏡１５を、この反射面１５Ａに対する法線がコ
形状梁２の外側面２Ｂ（ｙ軸）に対して所定角度θ₃で
交わる状態に変位させて、この平面鏡１５で光学式セン
サ１０からの光を反射し、溶接線７Ａ，７Ｃに平行とな
る第１板状部分３上の第２検出線８Ｂに沿って照射可能
な状態にする。

【００２０】そして、光学式センサ１０の発光部１０Ａ
から光を平面鏡１５に対して角柱状部材１の軸線上方か
ら下方(ｚ方向)に向かって走査し、この反射面１５Ａで
反射される光が第２検出線８Ｂに沿って照射されるとと
もに、この照射された光がコ形状梁２の外側面２Ｂに対
して描く受光像を平面鏡１５により光学式センサ１０側
に反射させ、上記受光部で反射手段１５により反射され
る鏡像を受光し、この鏡像をコ形状梁２に外側面２Ｂに
対して描かれる受光像（実像）に変換させてコ形状梁２
の外側面２Ｂのエッジ位置Ｐ₂を検出する。

【００２１】次いで、コンピュ−タ２０は、図２(c)に
示すように、光学式センサ１０がコ形状梁２の外側面２
Ｂ（ｙ軸）に対して所定の角度θ₄で交わるように溶接
ロボット１０を作動させるとともに、調整機構１７を作
動して、平面鏡１５を、この反射面１５Ａに対する法線
がコ形状梁２の内側面２Ｄ（ｙ軸）に対して所定角度θ
₅で交わる状態に変位させて、この平面鏡１５で光学式
センサ１０からの光を反射し、溶接線７Ａ，７Ｃに平行
となる第３板状部分５上の第３検出線８Ｃに沿って照射
可能な状態にする。

【００２２】そして、光学式センサ１０の発光部１０Ａ
からの光を平面鏡１５に対して角柱状部材１の軸線上方
から下方(ｚ方向)に向かって走査し、この反射面１５Ａ
で反射される光学式センサ１０の光が第３検出線８Ｃに
沿って照射されるとともに、この照射された光がコ形状
梁２の内側面２Ｄに対して描く受光像を平面鏡１５によ
り光学式センサ１０側に反射させ、上記受光部で反射手
段１５により反射される鏡像を受光し、この鏡像をコ形
状梁２に内側面２Ｄに対して描かれる受光像（実像）に
変換させてコ形状梁２の内側面２Ｄのエッジ位置Ｐ₃を
検出する。

【００２３】これにより、コ形状梁２の形状が検出され
るとともに、コンピュ−タ２０はこの各エッジ位置Ｐ₁
〜Ｐ₃等に基づいて、溶接線７Ａ〜７Ｃを演算・決定す
る。

【００２４】このように、本実施例によれば、光学式セ
ンサ１０を位置Ａに、平面鏡１５を位置Ｂに配置し、光
学式センサ１０から光をコ形状梁２の検出線８Ａに沿っ
て照射してエッジ位置Ｐ₁を検出したのち、位置Ａにお
いて光学式センサ１０から光を平面鏡１５に走査しつつ
該平面鏡１５で反射させてコ形状梁２の各検出線８Ｂ，
８Ｃに沿って照射して、その光がコ形状梁２の各板状部
分３，５の表面それぞれに描く受光像を平面鏡１５で光
学式センサ１０側に反射させて、光学式センサ１０の上
記受光部で受光して、コ形状梁２のエッジ位置Ｐ₂，Ｐ₃
を検出するようにしているので、光学式センサ１０を各
検出線８Ｂ，８Ｃに対向する位置まで移動させる必要が
なくなるので、従来に比し、短時間で効率よくコ形状梁
２の形状検出をすることができ、従って、角柱状部材１
とコ形状梁２とを溶接するのに要する時間も短縮するこ
とができる。

【００２５】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を免脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上記実施
例では、角柱状部材１とコ形状梁２からなる溶接継手に
おける、コ形状梁２の形状を検出す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はなく、角
柱状部材１とコ形状部材２間の溶接ギャップ部分を直接
検出する場合にも同様に適用され、同様な効果が得られ
ることは言うまでもない。

【００２６】また、本実施例においては、光学式センサ
１０からの光を反射させる手段として、平面鏡１５を用
いたものを示したが、これに限定されるものではなく、
例えば、プリズム等、有効に光を反射させるものであれ
ば良い。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
光学式センサから光を反射手段に走査しつつこの反射手
段で反射して溶接対象物に照射し、その照射された光が
溶接対象物の表面に描く受光像を反射手段で反射させ
て、光学式センサで検出するようにしているので、光学
式センサを移動させる必要がなくなり、従来に比し、短
時間で効率よく溶接対象物の形状検出をすることがで
き、従って、溶接対象物を溶接するのに要する時間も短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての溶接対象物の形状検
出装置を模式的に示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例としての溶接対象物の形状検
出方法の手順を示す模式図である。

【図３】従来技術の溶接対象物の形状検出方法およびそ
の形状検出装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 角柱状部材（溶接対象物） ２ コ形状梁（溶接対象物） １０ 光学式センサ １１ 溶接ロボット １５ 平面鏡（反射手段） １６ 移動ロボット ２０ コンピュ−タ（制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接対象物に対して、光学式センサを備
   えた形状検出装置の光学式センサから光を走査しつつ照
   射し、その光が前記溶接対象物の表面に対して描く受光
   像を前記光学式センサにより検出して、前記溶接対象物
   の形状を検出する溶接対象物の形状検出方法において、 前記形状検出装置は前記光学式センサからの光および前
   記溶接対象物の表面に描かれる受光像を反射させる反射
   手段を備え、 前記光学式センサからの光の照射方向に前記反射手段を
   配置するとともに、該反射手段により反射される前記光
   学式センサからの光の反射光方向に前記溶接対象物を配
   置することにより、前記溶接対象物と前記反射手段と前
   記光学式センサとを配置し、 前記光学式センサから光を前記反射手段に走査しつつ該
   反射手段で反射させて前記溶接対象物に対して照射し、
   その光が前記溶接対象物の表面に対して描く受光像を前
   記反射手段で前記光学式センサ側に反射させて、前記光
   学式センサにより検出することを特徴とする溶接対象物
   の形状検出方法。
2. 【請求項２】 溶接対象物に対して、光を走査しつつ照
   射し、その光が前記溶接対象物の表面に描く受光像を検
   出する光学式センサと、前記光学式センサからの光の方
   向を変える反射手段と、前記光学式センサ及び前記反射
   手段の作動を制御する制御手段とを備えることを特徴と
   する溶接対象物の形状検出装置。