JPH1076366A

JPH1076366A - 溶接位置検出装置および方法

Info

Publication number: JPH1076366A
Application number: JP23265496A
Authority: JP
Inventors: Yasu Watanabe; 鎮渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 1998-03-24
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: JP3382787B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被溶接材の溶接線方向のずれに対して、ずれ
た位置を正確に検出して位置ずれが補正できる溶接位置
検出装置および方法を提供する。【解決手段】投光装置６から線状集光光線２を照射し
ながら被溶接材の端部１４付近で検出動作を行い、撮像
された画像を処理し、その画像中で開先位置を表す線分
の屈折点が現れ始める点あるいは消失する点を被溶接材
の端部位置として検出する。この端部位置を教示時と実
溶接時で比較することにより、被溶接材の溶接線方向の
ずれ量を算出して補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接用ロボット等
の自動溶接装置において光学的に被溶接材の溶接位置を
検出する溶接位置検出装置および方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶接位置検出装置としては、例え
ば特開平３−１９３２７０号公報に記載されているよう
に、投光手段から線状集光光線を被溶接材のアーク点よ
り先行する開先面に対して照射し、その開先面からの反
射光を受光手段で検出し、得られた開先面上の画像を解
析することにより、実際の溶接に先行して、溶接すべき
位置つまり溶接位置を検出するものがある。

【０００３】そして、このような溶接位置検出装置を溶
接用ロボット等の自動溶接装置に適用し、その溶接トー
チを制御する場合、溶接位置検出装置は、溶接トーチと
投光手段と受光手段が一体となった検出装置付きトーチ
としてロボットアームの先端に取り付けられる。

【０００４】また、溶接位置の位置ずれの検出方法とし
ては、溶接トーチを被溶接材に接近させていき、線状集
光光線による光切断が観測視野内の中心に移動したとき
の位置を検出するとともに、その検出位置をティーチン
グ時と実際の溶接時について比較することにより、広い
検出範囲でかつ非接触で溶接開始点および終了点での位
置ずれを検出する方法があり、この方法を用いて、溶接
前に大きな位置ずれを補正し、溶接をしながら小さな位
置ずれを補正するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の溶接位置検出装置では、その基本原理が開先
面上での反射光を解析して溶接位置を検出するものであ
るということから、溶接位置のずれのうち、溶接線と直
交する方向のずれに対しては精度良く検出することがで
きるということが推測されるが、溶接線と同一の方向で
ある溶接方向のずれを検出することは困難であるという
問題点を有している。

【０００６】例えば図１（ａ）に示したような円弧形状
被溶接材３が接線方向にずれた場合、図１（ｂ）に示す
ように、実溶接時に、そのずれに対する検出動作を行う
と、教示時の位置Ｏ１における被溶接材３の検出点Ｐ１
から実際にずれた時の被溶接材３の位置Ｏ２に対応して
ずれた検出点Ｐ２を検出せずに、実溶接時には位置Ｏ２
上の被溶接材３における検出点Ｐ３を検出するため、ず
れた被溶接材３の位置を、ずれを修正したときの位置Ｏ
３として認識してしまう。

【０００７】また、直線形状の被溶接材が溶接線方向に
ずれた場合、そのずれが大きい場合には開先面がないた
め検出動作の際にずれが検出できないことがや、小さく
ずれた場合でも実際の溶接長が変わってしまうことが予
測される。

【０００８】また、箱形状の被溶接材が溶接線方向にず
れた場合などでは、ずれた方向によっては被溶接材と溶
接トーチが干渉してしまう可能性がある。また、同一形
状の被溶接材が密集した溶接などの場合、ずれたために
検出動作時に隣り合った別の被溶接材の位置を誤検出し
てしまう可能性もある。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、被溶接材の溶接線方向と直交方向の位置ずれだけ
でなく溶接線方向の位置ずれに対しても、そのずれた位
置を正確に検出して、被溶接材の位置ずれを補正し、溶
接品質を向上することができる溶接位置検出装置および
方法を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の溶接位置検出装置および方法は、被溶接
材が溶接線方向にずれた場合には、その方向のずれ量を
高速かつ高精度に検出し、その検出結果に基づいて溶接
線方向の位置ずれを適正に補正することを特徴とする。

【００１１】以上により、被溶接材の溶接線方向と直交
方向の位置ずれだけでなく溶接線方向を含む全ての方向
の位置ずれに対しても、そのずれた位置を正確に検出し
て、被溶接材の位置ずれを補正し、溶接品質を向上する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の溶接位
置検出装置は、溶接トーチによるアーク点に先行する被
溶接材の開先面に線状集光光線を照射し、その開先面か
らの反射光を受光して得られた開先面画像を処理するこ
とにより、開先面上の溶接すべき位置を検出する溶接位
置検出装置において、前記線状集光光線による被溶接材
からの反射光を受光して得られた反射画像に基づいて、
前記被溶接材の端部の位置を検出する端部位置検出手段
と、前記端部位置検出手段による端部位置検出のための
検出動作の範囲を設定する検出動作範囲設定手段と、前
記端部位置検出手段に対して、検出動作範囲設定手段に
より設定された所定範囲での被溶接材の端部付近の検出
動作を指示する端部検出動作手段と、前記端部位置検出
手段からの被溶接材の端部位置の情報を取り込み、その
端部位置情報を教示時と実際の溶接時とで比較して、前
記被溶接材の溶接線方向の位置ずれを検出する溶接線方
向位置ずれ検出手段とを備えた構成とする。

【００１３】請求項２に記載の溶接位置検出方法は、溶
接トーチによるアーク点に先行する被溶接材の開先面に
線状集光光線を照射し、その開先面からの反射光を受光
して得られた開先面画像を処理することにより、開先面
上の溶接すべき位置を検出する溶接位置検出装置におい
て、前記被溶接材の端部位置の検出のため予め設定され
た検出動作を行う所定範囲で前記線状集光光線を前記被
溶接材に照射し、その被溶接材からの反射光を受光して
得られた反射画像に基づいて、前記被溶接材の端部の位
置を検出し、その被溶接材の端部位置の情報を取り込
み、その端部位置情報を教示時と実際の溶接時とで比較
して、前記被溶接材の溶接線方向の位置ずれを検出する
方法とする。

【００１４】これらの構成または方法によると、被溶接
材が溶接線方向にずれた場合でも、その位置ずれを補正
する。請求項３に記載の溶接位置検出装置は、請求項１
に記載の端部位置検出手段を、反射画像上に被溶接材の
開先面からの反射光に対応して現れた屈曲線分の屈曲角
度が、予め設定された所定のしきい値より小さくなる点
を、前記被溶接材の端部位置と判定するよう構成する。

【００１５】請求項４に記載の溶接位置検出方法は、請
求項２における被溶接材の端部位置の検出に際し、反射
画像上に被溶接材の開先面からの反射光に対応して現れ
た屈曲線分の屈曲角度が、予め設定された所定のしきい
値より小さくなる点を、前記被溶接材の端部位置と判定
する方法とする。

【００１６】これらの構成または方法によると、被溶接
材の溶接線方向ずれを高速に検出して補正する。請求項
５に記載の溶接位置検出装置は、請求項１または請求項
３に記載の端部位置検出手段により行われる被溶接材の
溶接位置に対する少なくとも一回の検出動作で得られた
情報により、前記検出動作の開始点での検出動作方向を
決定する検出動作方向決定手段を設けた構成とする。

【００１７】請求項６に記載の溶接位置検出方法は、請
求項２または請求項４における被溶接材の端部位置に対
する検出動作の際に、前記被溶接材の溶接位置に対する
少なくとも一回の検出動作で得られた情報により、前記
検出動作の開始点での検出動作方向を決定する方法とす
る。

【００１８】これらの構成または方法によると、被溶接
材の溶接線方向ずれを高速に検出して補正する。請求項
７に記載の溶接位置検出装置は、請求項１または請求項
３または請求項５のいずれかに記載の端部位置検出手段
による検出動作の検出精度を設定する検出精度設定手段
と、前記検出精度設定手段により設定された検出精度に
基づいて、検出動作の速度を決定する検出速度決定手段
とを設けた構成とする。

【００１９】請求項８に記載の溶接位置検出方法は、請
求項２または請求項４または請求項６のいずれかにおけ
る被溶接材の端部位置に対する検出動作の際に、その検
出精度を設定し、前記検出精度に基づいて検出動作の速
度を決定する方法とする。

【００２０】請求項９に記載の溶接位置検出装置は、請
求項１または請求項３または請求項５のいずれかに記載
の検出動作範囲設定手段により設定された検出動作範囲
に基づいて、検出動作の開始時の速度を決定する検出開
始速度決定手段と、端部位置検出手段による前記検出動
作開始後の少なくとも一回の検出動作により得られた情
報に基づいて、検出動作の方向を少なくとも一回反転さ
せる検出動作方向反転手段と、前記検出動作方向反転手
段による反転後の前記検出動作の範囲を決定する反転動
作範囲決定手段と、前記検出動作方向反転手段による反
転後の前記検出動作の速度を決定する反転動作速度決定
手段とを設けた構成とする。

【００２１】請求項１０に記載の溶接位置検出方法は、
請求項２または請求項４または請求項６のいずれかにお
ける被溶接材の端部位置に対する検出動作の際に、予め
設定された検出動作範囲に基づいて、検出動作の開始時
の速度を決定し、前記検出動作開始後の少なくとも一回
の検出動作により得られた情報に基づいて、検出動作の
方向を少なくとも一回反転させ、前記反転後の検出動作
の範囲を縮小するとともに、前記反転後の検出動作の速
度を低下して、前記検出動作を繰り返す方法とする。

【００２２】これらの構成または方法によると、被溶接
材の溶接線方向ずれを高精度を維持しながら高速に検出
して補正する。これらにより、被溶接材が溶接線方向に
ずれた場合には、その方向のずれ量を高速かつ高精度に
検出し、その検出結果に基づいて溶接線方向の位置ずれ
を適正に補正する。

【００２３】以下、本発明の実施の形態を示す溶接位置
検出装置および方法について、図２から図１１を参照し
ながら具体的に説明する。図２は本実施の形態の溶接位
置検出装置が適用されたアーク溶接用ロボットの一例を
示す概略構成図である。

【００２４】図２に示すように、溶接位置検出装置１を
有する溶接トーチ４は溶接ロボット５に取り付けられ、
かつ溶接トーチ４は溶接電源８に接続されている。溶接
位置検出装置１には、図３に示す投光装置６および受光
装置７が内蔵され、これら投受光装置６、７は画像処理
装置９に接続され、この画像処理装置９は溶接ロボット
５とともにロボット制御装置１０に接続されている。

【００２５】なお、ここでは、投光手段および受光手段
はそれぞれ投光装置６および受光装置７に内蔵されてお
り、画像処理手段および端部位置検出手段は画像処理装
置９に内蔵されている。また、端部検出動作手段は溶接
ロボット５およびロボット制御装置１０によって構成
し、検出動作範囲設定手段，検出動作方向決定手段，検
出精度設定手段，検出速度決定手段，検出開始速度決定
手段，検出動作方向反転手段，反転動作範囲決定手段，
反転動作速度決定手段，位置ずれ検出手段および溶接線
方向位置ずれ検出手段は、ロボット制御装置１０に内蔵
されている。

【００２６】図３は本実施の形態の溶接位置検出装置の
位置検出の原理を示す概略図である。図３において、投
光装置６からの線状集光光線２を、作業台１３上の被溶
接材１１、１２によって形成された開先面に対して照射
する。図中の線分Ｌ１−Ｌ２および線分Ｌ２−Ｌ３は、
線状集光光線２によって開先面に生じる光切断線を表
す。この光切断線に対応して被溶接材１１、１２から反
射する反射光を受光装置７により観測することによって
反射画像を得て、その反射画像に基づいて被溶接材１
１、１２間の溶接位置を検出する。

【００２７】図４に受光装置７により撮像された開先面
画像の検出例を示す。図４において、線分Ｌ１−Ｌ２は
下板である被溶接材１１の表面で形成される反射像、ま
た線分Ｌ２−Ｌ３は上板である被溶接材１２の表面で形
成される反射像であり、線分Ｌ１−Ｌ２と線分Ｌ２−Ｌ
３との交点Ｌ２が溶接位置である。図４に示す受光装置
７に撮像された開先面画像から溶接位置（交点Ｌ２）を
検出する原理上、溶接位置の検出範囲は、図３において
線状集光光線２によって形成される面Ａ内であって、そ
の内の受光装置７に撮像可能な視野Ｂ内となっている。

【００２８】このため、被溶接材１１、１２が作業台１
３上で溶接線と直交する方向ａにずれた場合は、図４の
視野Ｂに撮像される線分Ｌ１−Ｌ２とＬ２−Ｌ３の交点
Ｌ２の位置が変化することで、被溶接材１１、１２の方
向ａへのずれを検出することができるが、溶接線と平行
する方向ｂにずれた場合には、図４の視野Ｂに撮像され
る線分Ｌ１−Ｌ２とＬ２−Ｌ３の交点Ｌ２の位置に変化
はなく、この検出方法のみでは被溶接材１１、１２の方
向ｂのずれに対して、そのずれを補正することができな
い。

【００２９】そこで、本実施の形態の溶接位置検出装置
では、溶接ロボット５とロボット制御装置１０とにより
端部検出動作手段を構成し、溶接ロボット５に被溶接材
１１，１２の端部付近を所定の方法で検出動作させるこ
とで、検出した端部位置の変化に基づいて、被溶接材１
１，１２の方向ｂへの位置ずれを高速かつ高精度に検出
して、そのずれを補正するようにしている。

【００３０】図５は被溶接材の端部位置の検出原理を示
す概略図である。図５において、あらかじめ、投光装置
６により、線状集光光線２を照射しながら被溶接材１
１，１２の端部１４付近で検出動作を行う。図中の端部
１４付近で、端部１４から開先のない方向に離れた位置
ａ、端部１４にごく近傍の位置ｂ、端部１４から開先の
ある方向に離れた位置ｃにおける各検出動作により、そ
れぞれの位置ａ、ｂ、ｃに対応して得られた検出結果
を、受光装置（図示せず）により得られた反射画像とし
ての撮像図Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃとして示している。これら
のうち、撮像図Ｓｂ、Ｓｃが開先面画像である。

【００３１】この検出方法としては、溶接ロボット５を
動作させ、端部１４から開先のない方向に離れた位置ａ
から、端部１４にごく近傍の位置ｂに進みながら検出す
る方法１と、端部１４から開先のある方向に離れた位置
ｃから、端部１４にごく近傍の位置ｂに進みながら検出
する方法２の２種類がある。

【００３２】方法１では、位置ａから位置ｂさらに位置
ｃに進むとき、検出結果として撮像図Ｓａから撮像図Ｓ
ｂさらに撮像図Ｓｃに変化することを利用し、画像処理
装置９内に設けられた端部位置検出手段により、撮像さ
れた画像から、線分Ｌ１−Ｌ２と線分Ｌ２−Ｌ３とのな
す角度θが、しきい値設定手段によりあらかじめ設定さ
れた所定のしきい値未満となった時点を、端部位置検出
地点として検出し、その時点の溶接ロボット５の位置を
被溶接材１１，１２の端部位置と判定する。

【００３３】一方、方法２では、位置ｃから位置ｂさら
に位置ａに進むとき、検出結果として撮像図Ｓｃから撮
像図Ｓｂさらに撮像図Ｓａに変化することを利用し、画
像処理装置９内に設けられた端部位置検出手段により、
撮像された画像から、線分Ｌ１−Ｌ２と線分Ｌ２−Ｌ３
とのなす角度θが、しきい値設定手段によりあらかじめ
設定された所定のしきい値以上となった時点を、端部位
置検出地点として検出し、その時点の溶接ロボット５の
位置を被溶接材１１，１２の端部位置と判定する。

【００３４】なお、上記のしきい値は、開先形状などに
より変化するため、固定ではなく被溶接材の形状により
変化するものであり、前記のしきい値設定手段により自
由に設定可能なものとする。

【００３５】また、ここでは、端部位置検出手段により
被溶接材の端部位置を検出するための情報としては、線
分Ｌ１−Ｌ２と線分Ｌ２−Ｌ３とのなす角度θを用いた
が、単に開先の検出ができるか否かの情報による判断を
用いてもよいことはいうまでもなく、さらに、開先の検
出手段としては、撮像濃淡画像のＸ、Ｙ成分の光量の濃
淡投影分布から、開先位置を決定する手法も考案されて
おり、線分の屈折点を開先位置とする、本実施の形態で
説明した構成および方法は、開先位置決定の一例にすぎ
ない。

【００３６】次に、図６および図７を用いて、被溶接材
の端部位置の検出により、被溶接材の溶接線方向の位置
ずれを補正する方法を説明する。図６（ａ）は教示時の
被溶接材と教示ポイントの関係を示し、また、同図
（ｂ）は被溶接材が溶接線方向にずれたときの溶接ロボ
ットの検出動作を示したものであり、図７は検出および
補正動作のフローチャートを教示時と運転時について示
したものである。

【００３７】図７において、まず教示時には、図６
（ａ）に示すように、被溶接材１２の端部位置が線状集
光光線２に照射される投光装置６の位置Ｐ２を教示す
る。次に、線状集光光線照射＋反射光撮像＋角度θ算出
・判定（以後、この３つの一連の動作をサーチ計測と呼
ぶ）を開始する投光装置６の位置Ｐ１が、検出動作範囲
設定手段により、被溶接材１２の溶接線方向のずれ量の
目安を設定すると端部位置から、図中の被溶接材１２の
溶接線方向のずれ範囲の外の位置に自動教示される。

【００３８】この教示動作により投光装置６が位置Ｐ１
に到達した後に、図７において、続けて行う運転時に
は、画像処理装置９内の端部位置検出手段によりサーチ
計測を開始し、図６（ｂ）に示すように、Ｐ１→Ｐ２方
向で溶接ロボット５にサーチ計測を繰り返し行わせなが
ら検出動作を行い、前記の角度θが所定のしきい値未満
になった時の投光装置６の位置を、図６（ａ）において
端部位置に線状集光光線２を照射する投光装置６の位置
Ｐ２からずれた位置Ｐ２’とする。

【００３９】ロボット制御装置１０内の溶接線方向位置
ずれ検出手段により算出されたＰ２とＰ２’との差分値
が、溶接線方向のずれ量であり、この差分値分以降の教
示点を補正することで、溶接線方向ずれの検出および補
正を行うことができる。

【００４０】次に、図８および図９を用いて、被溶接材
の端部位置の検出により、被溶接材の溶接線方向の位置
ずれを、設定された検出精度を実現しつつ、高速でかつ
高精度に補正する方法を説明する。

【００４１】図８（ａ）は教示時の被溶接材と教示ポイ
ントの関係を示し、また、同図（ｂ）は被溶接材が溶接
線方向にずれたときの溶接ロボットの検出動作を示した
ものであり、図９は検出および補正動作のフローチャー
トを教示時と運転時について示したものである。

【００４２】図９において、まず教示時には、図８
（ａ）に示すように、被溶接材１２の端部位置が線状集
光光線２に照射される投光装置６の位置Ｐ１を教示す
る。次に、検出動作範囲設定手段により、被溶接材１２
の溶接線方向のずれ量の目安を設定すると、検出動作線
上の投光装置６の位置Ｐ２および位置Ｐ３が自動教示さ
れる。

【００４３】また、ロボット制御装置１０内の検出精度
設定手段により設定された精度から、サーチ計測を１検
出周期としたときの１検出時間における溶接ロボット５
の検出精度分進む速度が、ロボット制御装置１０内の検
出速度決定手段により検出速度として算出される。

【００４４】この教示動作により投光装置６が位置Ｐ１
に到達した後に、図９において、続けて行う運転時に
は、画像処理装置９内の端部位置検出手段によりサーチ
計測を行い、前記の角度θが所定のしきい値以上の時に
は、被溶接材１２が図８（ａ）のＰ１→Ｐ３方向にずれ
たものとして、また、しきい値未満の時には、被溶接材
が図８（ａ）のＰ１→Ｐ２方向にずれたものとして、図
８（ｂ）に示すように、前記の検出速度でＰ１→Ｐ３方
向、または、Ｐ１→Ｐ２方向で溶接ロボット５にサーチ
計測を繰り返し行わせながら検出動作を行う。

【００４５】このとき、繰り返し行うサーチ計測中に、
角度θの値が、Ｐ１→Ｐ３方向に進んでいるときには、
所定のしきい値未満になったとき、あるいは、Ｐ１→Ｐ
２方向に進んでいるときには、所定のしきい値以上にな
ったとき、一旦溶接ロボット５を停止させ、停止した地
点でサーチ計測を行い、確かに角度θがしきい値未満あ
るいは以上の時の投光装置６の位置を、図８（ａ）にお
いて端部位置に線状集光光線２を照射する投光装置６の
位置Ｐ１からずれた位置Ｐ１’とし、そうでない場合に
は、再度進んでいた方向へサーチ計測を繰り返し行わせ
ながら検出動作を行わせることを繰り返し、Ｐ１’の位
置を検出する。

【００４６】ロボット制御装置１０内の溶接線方向位置
ずれ検出手段により算出されたＰ１とＰ１’との差分値
が、溶接線方向のずれ量であり、この差分値分以降の教
示点を補正することで、溶接線方向ずれの検出および補
正を行うことができる。

【００４７】また、あらかじめ設定された検出精度を実
現する最適な速度を設定することにより、設定された精
度を実現しつつ検出時間を最小化することができ、さら
に、あらかじめ被溶接材の端部位置を照射する位置を教
示し、その地点においてサーチ計測動作を行い、被溶接
材のずれた方向を判別することで、検出時間を短縮し、
検出後の確認サーチ計測により、誤検出を防ぎ、高精度
に溶接位置を検出することができる。

【００４８】次に、図１０と図１１を用いて、被溶接材
の端部位置の検出により、被溶接材の溶接線方向の位置
ずれを、検出時間を短縮するがために検出精度を犠牲に
することなく、高速でかつ高精度に補正する方法を説明
する。

【００４９】図１０（ａ）は教示時の被溶接材と教示ポ
イントの関係を示し、また、同図（ｂ）は被溶接材が溶
接線方向にずれたときの溶接ロボットの検出動作を示し
たものであり、図１１は検出および補正動作のフローチ
ャートを教示時と運転時について示したものである。

【００５０】図１１において、まず教示時には、図１０
（ａ）に示すように、被溶接材１２の端部位置が線状集
光光線２に照射される投光装置６の位置Ｐ１を教示す
る。次に、検出動作範囲設定手段により、被溶接材１２
の溶接線方向のずれ量の目安を設定すると、検出動作線
上の投光装置６の位置Ｐ２および位置Ｐ３が自動教示さ
れ、前記のずれ量の大きさから、ロボット制御装置１０
内の検出開始速度決定手段により検出開始速度が決定さ
れる。

【００５１】この教示動作により投光装置６が位置Ｐ１
に到達した後に、図１１において、続けて行う運転時に
は、画像処理装置９内の端部位置検出手段によりサーチ
計測を行い、前記の角度θが所定のしきい値以上の時に
は、被溶接材１２が図１０（ａ）のＰ１→Ｐ３方向にず
れたものとして、前記の検出開始速度によりＰ１→Ｐ３
方向で溶接ロボット５にサーチ計測を繰り返し行わせな
がら検出動作を行う。

【００５２】このとき、繰り返し行うサーチ計測中に、
角度θの値が、所定のしきい値未満になったとき、一旦
溶接ロボット５を停止させ、停止した地点でサーチ計測
を行い、確かに角度θがしきい値未満の時には、ロボッ
ト制御装置１０内の反転動作範囲決定手段により、前記
の検出開始速度により１サーチ計測時間進む範囲を反転
後の検出動作範囲とする。反転後の速度は、反転動作速
度決定手段により、高精度に検出するため低下させたも
のに変更する。

【００５３】反転後も、同様に、前記の反転動作速度
で、溶接ロボット５にサーチ計測を繰り返し行わせなが
ら検出動作を行い、繰り返し行うサーチ計測中に、角度
θの値が、所定のしきい値以上になったとき、一旦溶接
ロボットを停止させ、停止した地点でサーチ計測を行
い、確かに角度θがしきい値以上の時の投光装置６の位
置を、図１０（ａ）において端部位置に線状集光光線２
を照射する投光装置６の位置Ｐ１からずれた位置Ｐ１’
とし、そうでない場合には、再度進んでいた方向へサー
チ計測を繰り返し行わせながら検出動作を行わせること
を繰り返し、Ｐ１’の位置を検出する。

【００５４】ロボット制御装置１０内の溶接線方向位置
ずれ検出手段により算出されたＰ１とＰ１’との差分値
が、溶接線方向のずれ量であり、この差分値分以降の教
示点を補正することで、溶接線方向ずれの検出および補
正を行うことができる。また、一回目のサーチ計測で、
角度θが所定のしきい値未満の時には、Ｐ１→Ｐ２にず
れたものとして、以下同様の処理を行いＰ１’を決定
し、差分値を算出しずれの補正を行う。

【００５５】このように、初めは高速でサーチ計測を行
い、低精度であるが短時間に被溶接材１２の端部位置を
決定し、次に縮小された計測範囲を低速でサーチ計測を
行うことで、最終的な端部位置を高速でかつ高精度に検
出することができ、検出時間のために検出精度を犠牲に
することなく高精度に検出動作を行うことができる。

【００５６】なお、ここでは、一回の反転動作の例を示
したが、反転動作は一回に限ることのないのはいうまで
もない。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被溶接材
が溶接線方向にずれた場合には、その方向のずれ量を高
速かつ高精度に検出し、その検出結果に基づいて溶接線
方向の位置ずれを適正に補正することができる。

【００５８】そのため、被溶接材の溶接線方向と直交方
向の位置ずれだけでなく溶接線方向を含む全ての方向の
位置ずれに対しても、そのずれた位置を正確に検出し
て、被溶接材の位置ずれを補正し、溶接品質を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の溶接位置検出装置による位置ずれに対す
るずれ補正の説明図

【図２】本発明の実施の形態の溶接位置検出装置の概略
構成図

【図３】同実施の形態における溶接位置検出の原理図

【図４】同実施の形態における受光装置による開先面画
像の説明図

【図５】同実施の形態における端部位置検出の原理図

【図６】同実施の形態における溶接線方向ずれの補正方
法の説明図

【図７】同実施の形態における溶接線方向ずれの補正方
法のフローチャート図

【図８】同実施の形態における溶接線方向ずれの別の補
正方法の説明図

【図９】同実施の形態における溶接線方向ずれの別の補
正方法のフローチャート図

【図10】同実施の形態における溶接線方向ずれのさらに
別の補正方法の説明図

【図11】同実施の形態における溶接線方向ずれのさらに
別の補正方法のフローチャート図

【符号の説明】

５溶接ロボット９画像処理装置１０ロボット制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチによるアーク点に先行する被
溶接材の開先面に線状集光光線を照射し、その開先面か
らの反射光を受光して得られた開先面画像を処理するこ
とにより、開先面上の溶接すべき位置を検出する溶接位
置検出装置において、前記線状集光光線による被溶接材
からの反射光を受光して得られた反射画像に基づいて、
前記被溶接材の端部の位置を検出する端部位置検出手段
と、前記端部位置検出手段による端部位置検出のための
検出動作の範囲を設定する検出動作範囲設定手段と、前
記端部位置検出手段に対して、検出動作範囲設定手段に
より設定された所定範囲での被溶接材の端部付近の検出
動作を指示する端部検出動作手段と、前記端部位置検出
手段からの被溶接材の端部位置の情報を取り込み、その
端部位置情報を教示時と実際の溶接時とで比較して、前
記被溶接材の溶接線方向の位置ずれを検出する溶接線方
向位置ずれ検出手段とを備えた溶接位置検出装置。
【請求項２】溶接トーチによるアーク点に先行する被
溶接材の開先面に線状集光光線を照射し、その開先面か
らの反射光を受光して得られた開先面画像を処理するこ
とにより、開先面上の溶接すべき位置を検出する溶接位
置検出装置において、前記被溶接材の端部位置の検出の
ため予め設定された検出動作を行う所定範囲で前記線状
集光光線を前記被溶接材に照射し、その被溶接材からの
反射光を受光して得られた反射画像に基づいて、前記被
溶接材の端部の位置を検出し、その被溶接材の端部位置
の情報を取り込み、その端部位置情報を教示時と実際の
溶接時とで比較して、前記被溶接材の溶接線方向の位置
ずれを検出する溶接位置検出方法。
【請求項３】端部位置検出手段を、反射画像上に被溶
接材の開先面からの反射光に対応して現れた屈曲線分の
屈曲角度が、予め設定された所定のしきい値より小さく
なる点を、前記被溶接材の端部位置と判定するよう構成
した請求項１に記載の溶接位置検出装置。
【請求項４】被溶接材の端部位置の検出に際し、反射
画像上に被溶接材の開先面からの反射光に対応して現れ
た屈曲線分の屈曲角度が、予め設定された所定のしきい
値より小さくなる点を、前記被溶接材の端部位置と判定
する請求項２に記載の溶接位置検出方法。
【請求項５】端部位置検出手段により行われる被溶接
材の溶接位置に対する少なくとも一回の検出動作で得ら
れた情報により、前記検出動作の開始点での検出動作方
向を決定する検出動作方向決定手段を設けた請求項１ま
たは請求項３に記載の溶接位置検出装置。
【請求項６】被溶接材の端部位置に対する検出動作の
際に、前記被溶接材の溶接位置に対する少なくとも一回
の検出動作で得られた情報により、前記検出動作の開始
点での検出動作方向を決定する請求項２または請求項４
に記載の溶接位置検出方法。
【請求項７】端部位置検出手段による検出動作の検出
精度を設定する検出精度設定手段と、前記検出精度設定
手段により設定された検出精度に基づいて、検出動作の
速度を決定する検出速度決定手段とを設けた請求項１ま
たは請求項３または請求項５のいずれかに記載の溶接位
置検出装置。
【請求項８】被溶接材の端部位置に対する検出動作の
際に、その検出精度を設定し、前記検出精度に基づいて
検出動作の速度を決定する請求項２または請求項４また
は請求項６のいずれかに記載の溶接位置検出方法。
【請求項９】検出動作範囲設定手段により設定された
検出動作範囲に基づいて、検出動作の開始時の速度を決
定する検出開始速度決定手段と、端部位置検出手段によ
る前記検出動作開始後の少なくとも一回の検出動作によ
り得られた情報に基づいて、検出動作の方向を少なくと
も一回反転させる検出動作方向反転手段と、前記検出動
作方向反転手段による反転後の前記検出動作の範囲を決
定する反転動作範囲決定手段と、前記検出動作方向反転
手段による反転後の前記検出動作の速度を決定する反転
動作速度決定手段とを設けた請求項１または請求項３ま
たは請求項５のいずれかに記載の溶接位置検出装置。
【請求項１０】被溶接材の端部位置に対する検出動作
の際に、予め設定された検出動作範囲に基づいて、検出
動作の開始時の速度を決定し、前記検出動作開始後の少
なくとも一回の検出動作により得られた情報に基づい
て、検出動作の方向を少なくとも一回反転させ、前記反
転後の検出動作の範囲を縮小するとともに、前記反転後
の検出動作の速度を低下して、前記検出動作を繰り返す
請求項２または請求項４または請求項６のいずれかに記
載の溶接位置検出方法。