JPH0976065A - 溶接用ロボット - Google Patents
溶接用ロボットInfo
- Publication number
- JPH0976065A JPH0976065A JP23372395A JP23372395A JPH0976065A JP H0976065 A JPH0976065 A JP H0976065A JP 23372395 A JP23372395 A JP 23372395A JP 23372395 A JP23372395 A JP 23372395A JP H0976065 A JPH0976065 A JP H0976065A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coordinate system
- welding
- positional relationship
- torch
- robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非接触距離センサを用いて溶接線を検出し
て、対象ワークに対するトーチの位置および姿勢を自動
的に算出し、溶接線倣いを行うものである。 【構成】 非接触距離センサ３により対象ワーク４を計
測し、溶接線に関する位置情報を位置情報記憶手段５に
記憶する。記憶された溶接線に関する位置情報を元に、
位置関係算出手段６において、対象ワーク４上の溶接線
に対するトーチ２の位置および姿勢を算出する。この算
出した位置関係が、あらかじめ位置関係設定記憶手段７
に設定・記憶されている位置関係と一致するように、ロ
ボット制御手段８がロボットアーム１を動作させる。
て、対象ワークに対するトーチの位置および姿勢を自動
的に算出し、溶接線倣いを行うものである。 【構成】 非接触距離センサ３により対象ワーク４を計
測し、溶接線に関する位置情報を位置情報記憶手段５に
記憶する。記憶された溶接線に関する位置情報を元に、
位置関係算出手段６において、対象ワーク４上の溶接線
に対するトーチ２の位置および姿勢を算出する。この算
出した位置関係が、あらかじめ位置関係設定記憶手段７
に設定・記憶されている位置関係と一致するように、ロ
ボット制御手段８がロボットアーム１を動作させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ティーチングプレイバ
ック型の溶接用ロボットに関するものである。
ック型の溶接用ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アーク溶接ロボットによる溶接工程の自
動化は、生産性の向上や溶接品質の均一化を実現する有
効な手段として自動車産業に代表される大量生産現場を
中心に拡大の一途をたどってきた。
動化は、生産性の向上や溶接品質の均一化を実現する有
効な手段として自動車産業に代表される大量生産現場を
中心に拡大の一途をたどってきた。
【０００３】また、近年の消費者ニーズの多様化にとも
なう多品種少量生産形態に対しても、ロボットによるフ
レキシブルな生産システムはきわめて有効な手段として
大きな期待を集めている。
なう多品種少量生産形態に対しても、ロボットによるフ
レキシブルな生産システムはきわめて有効な手段として
大きな期待を集めている。
【０００４】しかしながら、現在稼働している溶接用ロ
ボットのほとんどは、いわゆるティーチングプレイバッ
ク型ロボットであり、多品種少量生産に対応するために
は一台の溶接用ロボットに対して多くの動作プログラム
を教示する必要がある一方、熟練した溶接用ロボットの
教示作業者自体は不足の傾向にあることから、効果的な
教示工数の低減策が望まれている。
ボットのほとんどは、いわゆるティーチングプレイバッ
ク型ロボットであり、多品種少量生産に対応するために
は一台の溶接用ロボットに対して多くの動作プログラム
を教示する必要がある一方、熟練した溶接用ロボットの
教示作業者自体は不足の傾向にあることから、効果的な
教示工数の低減策が望まれている。
【０００５】現在最も一般的に行われている教示作業法
は、教示作業者が溶接用ロボットの動きを指示する操作
箱の操作スイッチを使用して、溶接用ロボットの動きを
観察しつつ所定の動きをさせながら教示するもので、曲
線や方向転換等を含む被溶接物にあっては、この教示操
作には熟練を必要とするばかりでなく、所望の動きを得
るために試行を繰り返すことが必要であるなど時間がか
かるものである。
は、教示作業者が溶接用ロボットの動きを指示する操作
箱の操作スイッチを使用して、溶接用ロボットの動きを
観察しつつ所定の動きをさせながら教示するもので、曲
線や方向転換等を含む被溶接物にあっては、この教示操
作には熟練を必要とするばかりでなく、所望の動きを得
るために試行を繰り返すことが必要であるなど時間がか
かるものである。
【０００６】このようなことから、操作箱によらない種
々な教示法が提案され、少しずつ実用化され始めてい
る。
々な教示法が提案され、少しずつ実用化され始めてい
る。
【０００７】その一つは溶接用ロボットを実際は動かさ
ずに、溶接用ロボットを含む作業上に設定した座標系上
での絶対位置を教示するいわゆるオフラインティーチン
グと呼ばれる方法で、絶対位置をコンピュータ上でシミ
ュレーションにより教示する方法や、発光素子を設けた
位置教示作業器をトーチの代わりに被溶接物の溶接線に
沿って動かして、その発する光を作業上に固定して設置
したイメージセンサで検出して教示する方法などがあ
る。
ずに、溶接用ロボットを含む作業上に設定した座標系上
での絶対位置を教示するいわゆるオフラインティーチン
グと呼ばれる方法で、絶対位置をコンピュータ上でシミ
ュレーションにより教示する方法や、発光素子を設けた
位置教示作業器をトーチの代わりに被溶接物の溶接線に
沿って動かして、その発する光を作業上に固定して設置
したイメージセンサで検出して教示する方法などがあ
る。
【０００８】また、他の方法として溶接用ロボットを実
際に動作させながら教示する方法がある。以下その方法
について説明する。
際に動作させながら教示する方法がある。以下その方法
について説明する。
【０００９】その第１の方法は作業者がロボットアーム
の先端部に固定された溶接トーチまたはそれを模した把
持部を把持して溶接線上を倣い誘導する間にロボットが
その動きを時々刻々検知して記憶するいわゆるダイレク
トティーチングと呼ばれるもので、その動きの検知方法
としては例えば特開昭５６−８５１０６号公報に開示さ
れているように、作業者が把持部を誘導する方向と誘導
力の大きさを検知する力検出器を設けて、その出力信号
を用いてトーチ先端の位置と姿勢とを演算する方法であ
る。
の先端部に固定された溶接トーチまたはそれを模した把
持部を把持して溶接線上を倣い誘導する間にロボットが
その動きを時々刻々検知して記憶するいわゆるダイレク
トティーチングと呼ばれるもので、その動きの検知方法
としては例えば特開昭５６−８５１０６号公報に開示さ
れているように、作業者が把持部を誘導する方向と誘導
力の大きさを検知する力検出器を設けて、その出力信号
を用いてトーチ先端の位置と姿勢とを演算する方法であ
る。
【００１０】このダイレクトティーチングは作業者が溶
接用ロボットの座標系などを意識することなく直感的に
溶接用ロボットを操作することが可能であるので、教示
作業者には扱い易いティーチング方法である。
接用ロボットの座標系などを意識することなく直感的に
溶接用ロボットを操作することが可能であるので、教示
作業者には扱い易いティーチング方法である。
【００１１】さらに第２の方法は、センサを利用して溶
接用ロボットに溶接開始点および溶接線を自動認識さ
せ、溶接用ロボットが自律的に溶接線をならいながら教
示作業を行うもので、溶接用ロボットが実稼働時と同じ
動作を行いながら教示作業が進められるので、干渉の確
認や教示点の修正作業が不要であるばかりでなく、作業
者が溶接用ロボットに接近して作業を行う必要がないの
で教示作業が安全に行え、位置決めおよび姿勢合わせは
センサ情報を用いて溶接用ロボットが自動的に行うの
で、作業者の技能に左右されずに教示品質の均質化が図
れるといった利点がある。
接用ロボットに溶接開始点および溶接線を自動認識さ
せ、溶接用ロボットが自律的に溶接線をならいながら教
示作業を行うもので、溶接用ロボットが実稼働時と同じ
動作を行いながら教示作業が進められるので、干渉の確
認や教示点の修正作業が不要であるばかりでなく、作業
者が溶接用ロボットに接近して作業を行う必要がないの
で教示作業が安全に行え、位置決めおよび姿勢合わせは
センサ情報を用いて溶接用ロボットが自動的に行うの
で、作業者の技能に左右されずに教示品質の均質化が図
れるといった利点がある。
【００１２】溶接開始点および溶接線の自動認識手段と
しては大きく２種類に分類することができ、その第１の
手段は、レーザや超音波等を用いた距離センサまたはイ
メージセンサを利用したものであり、第２の手段は、溶
接ワイヤや溶接アーク自体といった溶接作業そのものを
利用したものである。
しては大きく２種類に分類することができ、その第１の
手段は、レーザや超音波等を用いた距離センサまたはイ
メージセンサを利用したものであり、第２の手段は、溶
接ワイヤや溶接アーク自体といった溶接作業そのものを
利用したものである。
【００１３】溶接ワイヤを利用するワイヤーアースによ
るタッチセンサは特開昭５４−１５４４１号公報に示さ
れているように溶接ワイヤに電圧を印加して一方の電極
とし、他方の電極をワーク面にとり、溶接用ロボットに
よって溶接ワイヤを動かして両電極すなわち溶接ワイヤ
とワークが接触して電気的導通が得られた時点での溶接
用ロボットの位置からワークの位置を認識し、これを複
数の点で繰り返すことにより溶接線を検出するものであ
る。
るタッチセンサは特開昭５４−１５４４１号公報に示さ
れているように溶接ワイヤに電圧を印加して一方の電極
とし、他方の電極をワーク面にとり、溶接用ロボットに
よって溶接ワイヤを動かして両電極すなわち溶接ワイヤ
とワークが接触して電気的導通が得られた時点での溶接
用ロボットの位置からワークの位置を認識し、これを複
数の点で繰り返すことにより溶接線を検出するものであ
る。
【００１４】また、溶接アークを利用するアークセンサ
は、実開昭５４−５５６３５号公報に示されているよう
に溶接信号の変化を情報源として、溶接線の位置を認識
する方式であり、溶接継手の開先内において溶接トーチ
を溶接線と直交する平面内でウィービングを行うことに
より溶接チップ〜母材間の距離が変化し、それにともな
う溶接電流の変化から溶接線の位置を認識するものであ
る。
は、実開昭５４−５５６３５号公報に示されているよう
に溶接信号の変化を情報源として、溶接線の位置を認識
する方式であり、溶接継手の開先内において溶接トーチ
を溶接線と直交する平面内でウィービングを行うことに
より溶接チップ〜母材間の距離が変化し、それにともな
う溶接電流の変化から溶接線の位置を認識するものであ
る。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】溶接に本来必要な溶接
ワイヤによるタッチセンサを利用した教示作業では教示
点毎に複数の位置でセンシングを行う必要があるので検
出動作が遅く、ワークが複雑になり教示点数が多くなれ
ばなるほど教示に要する時間が長くなり、実用性を著し
く損なうといった問題点を有していた。
ワイヤによるタッチセンサを利用した教示作業では教示
点毎に複数の位置でセンシングを行う必要があるので検
出動作が遅く、ワークが複雑になり教示点数が多くなれ
ばなるほど教示に要する時間が長くなり、実用性を著し
く損なうといった問題点を有していた。
【００１６】アークセンサを利用した教示作業では、ア
ーク自体がセンサとなるため溶接施工を行いながらの教
示作業となるのでやり直しができない他、高速の溶接線
追跡が困難、実用的に薄板の重ね継手には適用しにく
い、溶接条件により追跡性能が大きく影響される、トー
チ姿勢の制御は困難である等の問題点を有していた。
ーク自体がセンサとなるため溶接施工を行いながらの教
示作業となるのでやり直しができない他、高速の溶接線
追跡が困難、実用的に薄板の重ね継手には適用しにく
い、溶接条件により追跡性能が大きく影響される、トー
チ姿勢の制御は困難である等の問題点を有していた。
【００１７】本発明は、上記課題を解決するもので、広
範なワーク形状や作業環境に適用可能で、事前に溶接施
工を行うことなく、非接触距離センサにより溶接線の位
置およびワークに対するトーチの姿勢を自動認識し、簡
便で安全かつ効果的な教示工数低減法が実現できる溶接
用ロボットを提供することを目的としている。
範なワーク形状や作業環境に適用可能で、事前に溶接施
工を行うことなく、非接触距離センサにより溶接線の位
置およびワークに対するトーチの姿勢を自動認識し、簡
便で安全かつ効果的な教示工数低減法が実現できる溶接
用ロボットを提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の溶接用ロボットは、ロボットアームと、前
記ロボットアーム先端のツール部に取付けた非接触距離
センサと、前記ロボットアームが移動した時に前記非接
触距離センサにより計測される前記対象ワークの位置情
報を記憶する位置情報記憶手段と、前記ロボットアーム
先端のツール部に設定した第１の座標系と前記対象ワー
クに設定した第２の座標系との位置関係を前記位置情報
記憶手段により記憶された位置情報を元に算出する位置
関係算出手段と、前記第１の座標系と前記第２の座標系
の基準となる位置関係を予め設定記憶する位置関係設定
記憶手段と、前記位置関係算出手段により算出された前
記第１の座標系と前記第２の座標系の位置関係と前記位
置関係設定記憶手段によって予め設定記憶された前記第
１の座標系と前記第２の座標系の位置関係が一致するよ
うに前記ロボットアームを移動させるロボット制御手段
とを備えたものである。
に、本発明の溶接用ロボットは、ロボットアームと、前
記ロボットアーム先端のツール部に取付けた非接触距離
センサと、前記ロボットアームが移動した時に前記非接
触距離センサにより計測される前記対象ワークの位置情
報を記憶する位置情報記憶手段と、前記ロボットアーム
先端のツール部に設定した第１の座標系と前記対象ワー
クに設定した第２の座標系との位置関係を前記位置情報
記憶手段により記憶された位置情報を元に算出する位置
関係算出手段と、前記第１の座標系と前記第２の座標系
の基準となる位置関係を予め設定記憶する位置関係設定
記憶手段と、前記位置関係算出手段により算出された前
記第１の座標系と前記第２の座標系の位置関係と前記位
置関係設定記憶手段によって予め設定記憶された前記第
１の座標系と前記第２の座標系の位置関係が一致するよ
うに前記ロボットアームを移動させるロボット制御手段
とを備えたものである。
【００１９】
【作用】上記の構成により本発明は、ロボットアームの
移動時に非接触距離センサにより対象ワークの位置情報
を計測、記憶する。この位置情報を元に、位置関係算出
手段で第１の座標系と第２の座標系との間の位置関係す
なわち溶接線およびワークと溶接トーチの位置および姿
勢を算出し、この算出した位置関係が予め設定記憶され
た位置関係と一致するようにロボット制御手段がロボッ
トアームを動作させるので、予め設定記憶しておいた所
望の位置関係すなわち溶接トーチの狙い位置や姿勢に自
動的にロボットアームを動作させることができる。
移動時に非接触距離センサにより対象ワークの位置情報
を計測、記憶する。この位置情報を元に、位置関係算出
手段で第１の座標系と第２の座標系との間の位置関係す
なわち溶接線およびワークと溶接トーチの位置および姿
勢を算出し、この算出した位置関係が予め設定記憶され
た位置関係と一致するようにロボット制御手段がロボッ
トアームを動作させるので、予め設定記憶しておいた所
望の位置関係すなわち溶接トーチの狙い位置や姿勢に自
動的にロボットアームを動作させることができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００２１】図１において、１は垂直多関節型のロボッ
トアームで、そのアームの最先端に溶接トーチ２（以下
単にトーチと呼ぶ）が取り付けられている。３はトーチ
２の先端に取り付けられた非接触距離センサであるレー
ザセンサであり、対象ワークとの位置情報を算出する。
非接触距離センサ３において算出された位置情報は、位
置情報記憶手段５に出力され、記憶される。位置関係算
出手段６では、位置情報記憶手段５に記憶されている位
置情報を元に、前記ロボットアーム先端のツール部に設
定した第１の座標系と前記対象ワークに設定した第２の
座標系の位置関係を算出する。７はワーク４に対する所
望の狙い位置およびトーチ姿勢を第１の座標系と第２の
座標系の位置関係として予め設定記憶させておく位置関
係設定記憶手段で、ロボットアーム１はこの設定記憶さ
れた位置関係と前記位置関係算出手段６により算出され
た位置関係が一致するように、ロボット制御手段８によ
り駆動される。
トアームで、そのアームの最先端に溶接トーチ２（以下
単にトーチと呼ぶ）が取り付けられている。３はトーチ
２の先端に取り付けられた非接触距離センサであるレー
ザセンサであり、対象ワークとの位置情報を算出する。
非接触距離センサ３において算出された位置情報は、位
置情報記憶手段５に出力され、記憶される。位置関係算
出手段６では、位置情報記憶手段５に記憶されている位
置情報を元に、前記ロボットアーム先端のツール部に設
定した第１の座標系と前記対象ワークに設定した第２の
座標系の位置関係を算出する。７はワーク４に対する所
望の狙い位置およびトーチ姿勢を第１の座標系と第２の
座標系の位置関係として予め設定記憶させておく位置関
係設定記憶手段で、ロボットアーム１はこの設定記憶さ
れた位置関係と前記位置関係算出手段６により算出され
た位置関係が一致するように、ロボット制御手段８によ
り駆動される。
【００２２】本実施例のレーザセンサは、図２に示すよ
うに、レーザスリット光を照射し、対象ワークからの反
射光を２次元のＣＣＤカメラ上に撮像している。撮像さ
れた対象ワークの形状から、その特徴点を抽出し、対象
ワークの位置を算出する。
うに、レーザスリット光を照射し、対象ワークからの反
射光を２次元のＣＣＤカメラ上に撮像している。撮像さ
れた対象ワークの形状から、その特徴点を抽出し、対象
ワークの位置を算出する。
【００２３】はじめに、トーチ２とワーク４の位置関係
の基準となる座標系について図３および図４を用いて定
義する。
の基準となる座標系について図３および図４を用いて定
義する。
【００２４】図３にトーチ２に設定した第１の座標系
（以下、トーチ座標系と呼ぶ）を示す。３はレーザセン
サであり、１０はレーザセンサ３により対象ワークの形
状が計測されるカメラ平面を示す。カメラ平面は、トー
チに対して平行になっている。トーチ座標系は、トーチ
２の先端の作用点を第１の座標原点Ｏｔとし（以下トー
チ原点と呼ぶ）、トーチ２の中心軸をＸｔ軸とする。Ｘ
ｔ軸の正の方向は図３に矢印で示した。トーチ原点から
カメラ平面に対する垂線をＹｔ軸とする。Ｙｔ軸の正の
方向は、トーチ原点からカメラ平面に向かう方向とす
る。そしてＸｔ、Ｙｔ軸に直交し、かつ右手系をなす方
向をＺｔ軸として定義する。
（以下、トーチ座標系と呼ぶ）を示す。３はレーザセン
サであり、１０はレーザセンサ３により対象ワークの形
状が計測されるカメラ平面を示す。カメラ平面は、トー
チに対して平行になっている。トーチ座標系は、トーチ
２の先端の作用点を第１の座標原点Ｏｔとし（以下トー
チ原点と呼ぶ）、トーチ２の中心軸をＸｔ軸とする。Ｘ
ｔ軸の正の方向は図３に矢印で示した。トーチ原点から
カメラ平面に対する垂線をＹｔ軸とする。Ｙｔ軸の正の
方向は、トーチ原点からカメラ平面に向かう方向とす
る。そしてＸｔ、Ｙｔ軸に直交し、かつ右手系をなす方
向をＺｔ軸として定義する。
【００２５】レーザセンサ３はトーチ２に固定的に取り
付けられ、トーチ座標系に対するカメラ平面の位置関係
は、設計的にあるいは製造的に既知であり、カメラ・ト
ーチ変換マトリクスとして記憶されている。したがっ
て、レーザセンサ３で計測した対象ワークの位置情報
は、カメラ・トーチ変換マトリクスを用いて演算するこ
とにより、トーチ座標系で認識することが可能である。
付けられ、トーチ座標系に対するカメラ平面の位置関係
は、設計的にあるいは製造的に既知であり、カメラ・ト
ーチ変換マトリクスとして記憶されている。したがっ
て、レーザセンサ３で計測した対象ワークの位置情報
は、カメラ・トーチ変換マトリクスを用いて演算するこ
とにより、トーチ座標系で認識することが可能である。
【００２６】次に、図４に対象ワーク４上に設定した第
２の座標系（以下、ワーク座標系と呼ぶ）を示す。対象
ワークの例として、重ね継手を想定している。トーチ２
が、ワーク４上の溶接線近傍に位置決めされた状態で、
前記トーチ座標系のＸｔ軸を延長しワーク４と交差した
点をＱとし、点Ｑから溶接線におろした垂線と溶接線の
交点を第２の座標原点Ｏｗ（以下、ワーク原点と呼ぶ）
とする。このワーク原点から溶接線の方向をＹｗ軸と
し、このＹｗ軸と直交し、ワーク２の開先角度を２等分
割する方向をＸｗ軸とする。この時Ｙｗ軸の正の方向は
どちら向きに取ってもよいが、Ｘｗの正方向はワーク原
点からワーク２の裏面へ向かう方向とし、残るＺｗ軸
は、Ｘｗ、Ｙｗ軸に直交し、かつ右手系をなす方向にと
ることとする。
２の座標系（以下、ワーク座標系と呼ぶ）を示す。対象
ワークの例として、重ね継手を想定している。トーチ２
が、ワーク４上の溶接線近傍に位置決めされた状態で、
前記トーチ座標系のＸｔ軸を延長しワーク４と交差した
点をＱとし、点Ｑから溶接線におろした垂線と溶接線の
交点を第２の座標原点Ｏｗ（以下、ワーク原点と呼ぶ）
とする。このワーク原点から溶接線の方向をＹｗ軸と
し、このＹｗ軸と直交し、ワーク２の開先角度を２等分
割する方向をＸｗ軸とする。この時Ｙｗ軸の正の方向は
どちら向きに取ってもよいが、Ｘｗの正方向はワーク原
点からワーク２の裏面へ向かう方向とし、残るＺｗ軸
は、Ｘｗ、Ｙｗ軸に直交し、かつ右手系をなす方向にと
ることとする。
【００２７】図５にトーチ、レーザセンサ、およびワー
クの位置関係、および図６にレーザセンサで認識される
継手形状を示す。これを元にカメラ・トーチ変換マトリ
クスを用いて、トーチ座標系における溶接線の位置を認
識する。ロボット直交座標系におけるトーチ座標系の位
置は、ロボットの軌跡演算により既知である。したがっ
て、カメラ・トーチ変換マトリクスを用いて、ロボット
直交座標系における溶接線の位置は容易に算出すること
ができる。レーザセンサはトーチに対して、対象ワーク
の溶接進行方向の先行する位置にあり、本発明の動作を
実行中、一定時間毎に、ロボット直交座標系における溶
接線の位置は、位置情報記憶手段に記憶される。以下、
レーザセンサにより計測され、位置情報記憶手段に記憶
されている溶接線の位置情報を、検出溶接線と呼ぶ。ま
た同時に、カメラ平面上において対象ワークの開先角度
の２等分割する方向をＸｃ軸とし、ロボット直交座標系
におけるベクトルとして記憶する。後述するが、Ｘｃ軸
のベクトルデータはワーク座標系の座標軸を算出するの
に用いる。
クの位置関係、および図６にレーザセンサで認識される
継手形状を示す。これを元にカメラ・トーチ変換マトリ
クスを用いて、トーチ座標系における溶接線の位置を認
識する。ロボット直交座標系におけるトーチ座標系の位
置は、ロボットの軌跡演算により既知である。したがっ
て、カメラ・トーチ変換マトリクスを用いて、ロボット
直交座標系における溶接線の位置は容易に算出すること
ができる。レーザセンサはトーチに対して、対象ワーク
の溶接進行方向の先行する位置にあり、本発明の動作を
実行中、一定時間毎に、ロボット直交座標系における溶
接線の位置は、位置情報記憶手段に記憶される。以下、
レーザセンサにより計測され、位置情報記憶手段に記憶
されている溶接線の位置情報を、検出溶接線と呼ぶ。ま
た同時に、カメラ平面上において対象ワークの開先角度
の２等分割する方向をＸｃ軸とし、ロボット直交座標系
におけるベクトルとして記憶する。後述するが、Ｘｃ軸
のベクトルデータはワーク座標系の座標軸を算出するの
に用いる。
【００２８】図５により、ワーク座標系の算出手順を説
明する。トーチ原点Ｏｔ（既知）に最も近い検出溶接線
上の点を求める。その点から、検出溶接線上において、
ロボット制御周期毎の移動距離だけ進行方向に進んだ点
をワーク原点Ｏｗとする。ロボット制御周期毎の移動距
離はロボットの移動速度である。したがって、トーチ座
標系とワーク座標系の位置関係を表す６つの成分の内Ｙ
方向の成分は溶接線を追跡していく方向および速度を定
める変数であることを意味し、ロボット操作者の指示に
従ってこの値を変更することにより溶接線の方向や溶接
速度を任意に選択し、あるいは調整することができるこ
とになる。また、例えば検出溶接線の曲率やロボットア
ームの各軸の動作速度等を算出し、それらに応じてＹ方
向成分の値を増減させれば、その時々の状況に合わせて
溶接速度を最適値に自動調整させることができる。
明する。トーチ原点Ｏｔ（既知）に最も近い検出溶接線
上の点を求める。その点から、検出溶接線上において、
ロボット制御周期毎の移動距離だけ進行方向に進んだ点
をワーク原点Ｏｗとする。ロボット制御周期毎の移動距
離はロボットの移動速度である。したがって、トーチ座
標系とワーク座標系の位置関係を表す６つの成分の内Ｙ
方向の成分は溶接線を追跡していく方向および速度を定
める変数であることを意味し、ロボット操作者の指示に
従ってこの値を変更することにより溶接線の方向や溶接
速度を任意に選択し、あるいは調整することができるこ
とになる。また、例えば検出溶接線の曲率やロボットア
ームの各軸の動作速度等を算出し、それらに応じてＹ方
向成分の値を増減させれば、その時々の状況に合わせて
溶接速度を最適値に自動調整させることができる。
【００２９】ワーク原点Ｏｗにおいて各座標軸は、次の
ようにして求める。Ｙｗ軸は、ワーク原点Ｏｗにおける
検出溶接線の接線とする。Ｚｗ軸はＸｃ軸ベクトルと、
Ｙｗ軸ベクトルの外積である。Ｘｗ軸は、Ｙｗ、Ｚｗ軸
に直交し、かつ右手系をなす方向により求まる。
ようにして求める。Ｙｗ軸は、ワーク原点Ｏｗにおける
検出溶接線の接線とする。Ｚｗ軸はＸｃ軸ベクトルと、
Ｙｗ軸ベクトルの外積である。Ｘｗ軸は、Ｙｗ、Ｚｗ軸
に直交し、かつ右手系をなす方向により求まる。
【００３０】以上の手順により、トーチ原点Ｏｔ、およ
び検出溶接線より、ロボット直交座標系におけるワーク
座標系を算出することが可能となる。トーチ座標系は、
ロボットの軌跡演算により既知であるから、トーチ座標
系とワーク座標系の位置関係を容易に算出することがで
きる。以上のように算出した位置関係と予め設定記憶し
ておいた所望の位置関係が一致するようにロボットアー
ムを動作させることにより、方向、位置共に未知である
ワークを自動検出して希望する狙い位置およびトーチ姿
勢にトーチを位置決めすることができる。
び検出溶接線より、ロボット直交座標系におけるワーク
座標系を算出することが可能となる。トーチ座標系は、
ロボットの軌跡演算により既知であるから、トーチ座標
系とワーク座標系の位置関係を容易に算出することがで
きる。以上のように算出した位置関係と予め設定記憶し
ておいた所望の位置関係が一致するようにロボットアー
ムを動作させることにより、方向、位置共に未知である
ワークを自動検出して希望する狙い位置およびトーチ姿
勢にトーチを位置決めすることができる。
【００３１】本実施例は、トーチに対して先行するレー
ザセンサにより、対象ワークを検出して検出溶接線を記
憶し、この位置情報を元に、トーチの位置決めを行うも
のである。この時、トーチの姿勢はあらかじめ位置関係
設定記憶手段により設定されるから、対象ワークに対す
るレーザセンサの位置、および姿勢は一意的に決められ
る。したがって、対象ワークの複雑さによっては、溶接
線がレーザセンサの視野から外れて認識できない場合が
生じる。この検出不能の可能性は、トーチとレーザセン
サとの距離が離れるほど高くなり、近づくほど低くな
る。したがって、本発明の方法により、ティーチングを
行う場合、トーチとレーザセンサとの距離をできるだけ
近づけるのが望ましい。逆に、溶接中においては、レー
ザセンサはアーク光の影響を受けるので、トーチとレー
ザセンサとの距離をできるだけ離すのが望ましい。
ザセンサにより、対象ワークを検出して検出溶接線を記
憶し、この位置情報を元に、トーチの位置決めを行うも
のである。この時、トーチの姿勢はあらかじめ位置関係
設定記憶手段により設定されるから、対象ワークに対す
るレーザセンサの位置、および姿勢は一意的に決められ
る。したがって、対象ワークの複雑さによっては、溶接
線がレーザセンサの視野から外れて認識できない場合が
生じる。この検出不能の可能性は、トーチとレーザセン
サとの距離が離れるほど高くなり、近づくほど低くな
る。したがって、本発明の方法により、ティーチングを
行う場合、トーチとレーザセンサとの距離をできるだけ
近づけるのが望ましい。逆に、溶接中においては、レー
ザセンサはアーク光の影響を受けるので、トーチとレー
ザセンサとの距離をできるだけ離すのが望ましい。
【００３２】本実施例では、さらに、上記のジレンマを
解消するため、溶接時、および非溶接時において、トー
チに取り付けるレーザセンサの位置を変更できる手段を
有する請求項１、２および３記載の溶接用ロボットを提
案する。
解消するため、溶接時、および非溶接時において、トー
チに取り付けるレーザセンサの位置を変更できる手段を
有する請求項１、２および３記載の溶接用ロボットを提
案する。
【００３３】これにより、非溶接時、すなわちティーチ
ング時においては、トーチとレーザセンサとの距離を近
づけることにより、対象ワークを検出できなくなる可能
性を低減し、かつ溶接時においては、トーチをレーザセ
ンサとの距離を離すことにより、アーク光のレーザセン
サへの影響を低減することができる。
ング時においては、トーチとレーザセンサとの距離を近
づけることにより、対象ワークを検出できなくなる可能
性を低減し、かつ溶接時においては、トーチをレーザセ
ンサとの距離を離すことにより、アーク光のレーザセン
サへの影響を低減することができる。
【００３４】取り付け手段としては、機構的に取り付け
位置を変更する簡単な方法から、動力を使用してレーザ
センサの位置を変更する方法等、多種多様な方法があ
る。
位置を変更する簡単な方法から、動力を使用してレーザ
センサの位置を変更する方法等、多種多様な方法があ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、非接触距
離センサにより、溶接線およびワークと溶接トーチの位
置および姿勢を高速に算出することができ、予め設定記
憶しておいた所望の位置関係すなわち溶接トーチの狙い
位置や姿勢に自動的にロボットアームを動作させること
ができるので、簡便かつ安全に教示工数の大幅な低減を
実現することができる。優れた効果を奏するものであ
る。
離センサにより、溶接線およびワークと溶接トーチの位
置および姿勢を高速に算出することができ、予め設定記
憶しておいた所望の位置関係すなわち溶接トーチの狙い
位置や姿勢に自動的にロボットアームを動作させること
ができるので、簡便かつ安全に教示工数の大幅な低減を
実現することができる。優れた効果を奏するものであ
る。
【図１】本発明の一実施例における溶接用ロボットの概
念を示すブロック構成図
念を示すブロック構成図
【図２】レーザセンサの概念を示す概略斜視図
【図３】第１の座標系（トーチ座標系）の概念図
【図４】第２の座標系（ワーク座標系）の概念図
【図５】トーチ、レーザセンサ、およびワークの位置関
係、およびワーク座標系の算出手順を示す概念図
係、およびワーク座標系の算出手順を示す概念図
【図６】継手形状とＸｃ軸の関係を示す概念図
１ ロボットアーム ２ トーチ ３ 非接触距離センサ（レーザセンサ） ４ ワーク ５ 位置情報記憶手段 ６ 位置関係算出手段 ７ 位置関係設定記憶手段 ８ ロボット制御手段 ９ ロボット制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｇ０１Ｂ 11/00 Ａ Ｇ０１Ｓ 17/88 Ｇ０１Ｓ 17/88 Ｚ
Claims (4)
- 【請求項１】 ロボットアームと、前記ロボットアーム
先端のツール部に取付けた非接触距離センサと、前記ロ
ボットアームが移動した時に前記非接触距離センサによ
り計測される対象ワークの位置情報を記憶する位置情報
記憶手段と、前記ロボットアーム先端のツール部に設定
した第１の座標系と前記対象ワークに設定した第２の座
標系との位置関係を前記位置情報記憶手段により記憶さ
れた位置情報を元に算出する位置関係算出手段と、前記
第１の座標系と前記第２の座標系の基準となる位置関係
を予め設定記憶する位置関係設定記憶手段と、前記位置
関係算出手段により算出された前記第１の座標系と前記
第２の座標系の位置関係と前記位置関係設定記憶手段に
よって予め設定記憶された前記第１の座標系と前記第２
の座標系の位置関係が一致するように前記ロボットアム
ーを移動させるロボット制御手段とを具備した溶接用ロ
ボット。 - 【請求項２】 非接触距離センサは、前記対象ワークに
レーザスポット光を走査して照射し、その反射光により
前記対象ワークの位置情報を計測するレーザセンサとし
た請求項１記載の溶接用ロボット。 - 【請求項３】 非接触距離センサは、レーザスリット光
を照射し、その反射光により前記対象ワークの位置情報
を計測するレーザセンサとした請求項１記載の溶接用ロ
ボット。 - 【請求項４】 非接触距離センサのツール部への取付位
置を、溶接時と非溶接時において変更する手段を有する
請求項１，２または３記載の溶接用ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23372395A JP3317101B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 溶接用ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23372395A JP3317101B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 溶接用ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0976065A true JPH0976065A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3317101B2 JP3317101B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=16959564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23372395A Expired - Fee Related JP3317101B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 溶接用ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317101B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002081927A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Kobe Steel Ltd | ワークの位置ずれの測定方法 |
| JP2007290025A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Daihen Corp | ロボットの制御装置 |
| JP2009119525A (ja) * | 2007-11-19 | 2009-06-04 | Daihen Corp | 溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法 |
| JP2011045898A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Amada Co Ltd | 溶接ロボット |
| EP2375298A2 (en) | 2010-03-29 | 2011-10-12 | Daihen Corporation | Programming method for a robot, programming apparatus for a robot, and robot control system |
| CN105598600A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-05-25 | 上海理工大学 | 一种箱型件焊缝自主寻位及轨迹自动生成方法 |
| JP6017642B1 (ja) * | 2015-07-17 | 2016-11-02 | ファナック株式会社 | ロボット動作の教示作業支援装置および教示作業支援方法 |
| JP2017170540A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 株式会社タダノ | 倣い装置 |
| JP2017213676A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | サーボ−ロボット インク．Ｓｅｒｖｏ−Ｒｏｂｏｔ Ｉｎｃ． | 非アイセーフ操作モードとアイセーフ操作モードを備える加工追跡レーザーカメラ |
| JP2018051692A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | ファナック株式会社 | オフラインプログラミング用ジョグ支援装置、ジョグ支援方法及びジョグ支援プログラム |
| US20190160583A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-05-30 | Lincoln Global, Inc. | Methods and systems using a smart torch with positional tracking in robotic welding |
| JPWO2021145311A1 (ja) * | 2020-01-17 | 2021-07-22 | ||
| CN113478502A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-08 | 安徽工布智造工业科技有限公司 | 一种线激光作为机器人工具获取目标点的新方法 |
| CN113993647A (zh) * | 2019-06-14 | 2022-01-28 | 松下知识产权经营株式会社 | 补焊系统 |
| CN114166105A (zh) * | 2020-09-11 | 2022-03-11 | 株式会社达谊恒 | 焊接位置检测装置 |
| CN116295191A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 山东津岳环保设备有限公司 | 一种密封罐v型环焊缝轴向偏移量检测装置和控制方法 |
| CN116329824A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-06-27 | 仝人智能科技(江苏)有限公司 | 一种吊装式智能焊接机器人及其焊接方法 |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23372395A patent/JP3317101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002081927A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Kobe Steel Ltd | ワークの位置ずれの測定方法 |
| JP4519295B2 (ja) * | 2000-09-08 | 2010-08-04 | 株式会社神戸製鋼所 | ワークの位置ずれの測定方法 |
| JP2007290025A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Daihen Corp | ロボットの制御装置 |
| JP2009119525A (ja) * | 2007-11-19 | 2009-06-04 | Daihen Corp | 溶接ロボットにおける溶接線座標の教示方法及び溶接ロボットの多層盛溶接におけるオフセット値の教示方法 |
| JP2011045898A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Amada Co Ltd | 溶接ロボット |
| CN102243498A (zh) * | 2010-03-29 | 2011-11-16 | 株式会社大亨 | 机器人的作业程序生成方法、机器人的作业程序生成装置和机器人控制系统 |
| CN102243498B (zh) * | 2010-03-29 | 2014-10-22 | 株式会社大亨 | 机器人的作业程序生成方法、机器人的作业程序生成装置和机器人控制系统 |
| US9110466B2 (en) | 2010-03-29 | 2015-08-18 | Daihen Corporation | Programming method for a robot, programming apparatus for a robot, and robot control system |
| EP2375298A2 (en) | 2010-03-29 | 2011-10-12 | Daihen Corporation | Programming method for a robot, programming apparatus for a robot, and robot control system |
| JP6017642B1 (ja) * | 2015-07-17 | 2016-11-02 | ファナック株式会社 | ロボット動作の教示作業支援装置および教示作業支援方法 |
| JP2017024098A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | ファナック株式会社 | ロボット動作の教示作業支援装置および教示作業支援方法 |
| US9827671B2 (en) | 2015-07-17 | 2017-11-28 | Fanuc Corporation | Teaching operation supporting apparatus for robot motion, and teaching operation supporting method |
| CN105598600B (zh) * | 2016-02-02 | 2018-06-19 | 上海理工大学 | 一种箱型件焊缝自主寻位及轨迹自动生成方法 |
| CN105598600A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-05-25 | 上海理工大学 | 一种箱型件焊缝自主寻位及轨迹自动生成方法 |
| JP2017170540A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 株式会社タダノ | 倣い装置 |
| JP2017213676A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | サーボ−ロボット インク．Ｓｅｒｖｏ−Ｒｏｂｏｔ Ｉｎｃ． | 非アイセーフ操作モードとアイセーフ操作モードを備える加工追跡レーザーカメラ |
| JP2018051692A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | ファナック株式会社 | オフラインプログラミング用ジョグ支援装置、ジョグ支援方法及びジョグ支援プログラム |
| US20190160583A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-05-30 | Lincoln Global, Inc. | Methods and systems using a smart torch with positional tracking in robotic welding |
| JP2021504140A (ja) * | 2017-11-29 | 2021-02-15 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | ロボット溶接における位置追跡を伴う、スマートトーチを使用する方法及びシステム |
| US11623294B2 (en) * | 2017-11-29 | 2023-04-11 | Lincoln Global, Inc. | Methods and systems using a smart torch with positional tracking in robotic welding |
| CN113993647A (zh) * | 2019-06-14 | 2022-01-28 | 松下知识产权经营株式会社 | 补焊系统 |
| CN113993647B (zh) * | 2019-06-14 | 2024-05-28 | 松下知识产权经营株式会社 | 补焊系统 |
| JPWO2021145311A1 (ja) * | 2020-01-17 | 2021-07-22 | ||
| WO2021145311A1 (ja) * | 2020-01-17 | 2021-07-22 | ファナック株式会社 | ロボットの制御装置、ロボットシステム、制御方法、及びコンピュータプログラム |
| CN114166105A (zh) * | 2020-09-11 | 2022-03-11 | 株式会社达谊恒 | 焊接位置检测装置 |
| CN113478502A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-08 | 安徽工布智造工业科技有限公司 | 一种线激光作为机器人工具获取目标点的新方法 |
| CN116329824A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-06-27 | 仝人智能科技(江苏)有限公司 | 一种吊装式智能焊接机器人及其焊接方法 |
| CN116295191A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 山东津岳环保设备有限公司 | 一种密封罐v型环焊缝轴向偏移量检测装置和控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3317101B2 (ja) | 2002-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8706300B2 (en) | Method of controlling a robotic tool | |
| JP3317101B2 (ja) | 溶接用ロボット | |
| US4568816A (en) | Method and apparatus for manipulator welding apparatus with improved weld path definition | |
| KR100621100B1 (ko) | 용접로봇 교시위치 보정방법 및 용접로봇시스템 | |
| JP3418456B2 (ja) | ロボット位置教示具及びロボット位置教示方法 | |
| KR100311663B1 (ko) | 여유축을이용하여물체의외형을추적하는장치및방법 | |
| US6243621B1 (en) | Method of determining workpiece positions including coordinated motion | |
| GB2087107A (en) | Manipulator welding apparatus with vision correction for workpiece sensing | |
| CN113787245B (zh) | 一种机器人智能焊接程序生成方法及系统 | |
| EP0601206B1 (en) | Method for controlling operation of a robot arm | |
| CN114769988A (zh) | 一种焊接控制方法、系统、焊接设备及存储介质 | |
| JPH10314943A (ja) | ロボットの初期溶接位置検出方法 | |
| JPH09183087A (ja) | 作業ロボット装置 | |
| US20230286143A1 (en) | Robot control in working space | |
| JP2770570B2 (ja) | 溶接用ロボット | |
| JP2654206B2 (ja) | タッチアップ方法 | |
| KR100214675B1 (ko) | 산업용 로봇의 기준 자세 및 위치 교정 장치 및 그 방법 | |
| JP2552743B2 (ja) | ロボット制御装置 | |
| JPH07205014A (ja) | 研削ロボット | |
| CN111318782B (zh) | 一种标定船用管焊机器人焊枪与激光焊缝跟踪传感器的方法 | |
| JPH09267282A (ja) | 多関節ロボットの作業対象物位置検出装置 | |
| Vavreck et al. | An adaptive seam tracker for welding heavy-section aluminum | |
| CA3201574A1 (en) | Simplified robotic welding using traced profile, and robotic welding system | |
| CN116275740A (zh) | 一种基于3d视觉技术的焊接系统及方法 | |
| JPS63191562A (ja) | バリ取りロボツトのバリ追従機構 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080614 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090614 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100614 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100614 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110614 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120614 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120614 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130614 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |