JPS59216006A - 輪郭線検出装置 - Google Patents

輪郭線検出装置

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JPS59216006A
JPS59216006A JP58091830A JP9183083A JPS59216006A JP S59216006 A JPS59216006 A JP S59216006A JP 58091830 A JP58091830 A JP 58091830A JP 9183083 A JP9183083 A JP 9183083A JP S59216006 A JPS59216006 A JP S59216006A
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JP
Japan
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light receiving
light
optical
distance
contour line
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Pending
Application number
JP58091830A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Murata
村田 正雄
Seiichiro Tamai
誠一郎 玉井
Keiichi Kobayashi
圭一 小林
Takeshi Oku
奥 武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP58091830A priority Critical patent/JPS59216006A/ja
Publication of JPS59216006A publication Critical patent/JPS59216006A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/028Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 界線検出装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 視覚による溶接線の検出において、TVカメラ方式は、
■3次元の距離情報を得にくい、■照明条件が難しい、
■処理装置が複雑で高価になるなどの問題点があった。
このため光学距離計を使用し、溶接線とほぼ直角方向に
横切るように溶接ワーク表面までの距離を順次測定し得
られたデータから溶接線を検出することが考えられてい
る。
これを重ね継手の溶接線の検出に関する例で具体的に説
明する。第1図において、1は光学距離計、2は収付金
具、3はベース、4はボールねじ、6は支持金具、6は
ステップモータまたはサーボモータとエンコーダで構成
される駆動装置、7は支柱、8は支持金具、9は溶接ワ
ーク、1oは溶接線である。そして前記光学距離計1を
取付金具2を介してベース3に取付け、支持金具6に取
付けたボールねじ4と支柱7にニジベース3を支持し、
前記駆動装置6によって溶接ワーク9の溶接線10の、
はぼ直角方向(X方向)に光学距離計1が揺動(往復移
動)するようにしている。さらに支持金具8を溶接線方
向(Z方向)に沿って動くことができる台車やロボット
のアームに取付けて使用している。2方向のある点での
溶接点の検出は光学距離計1をXの正の方向に移動させ
るとともに一定間隔で溶接ワーク9の表面までの距離を
順次検出したデータから行っている。
第2図は前記データのプロット点をなめらかに結んだも
のであり、溶接ワーク9の表面形状であられ扛ている。
そして段差部は光学距離計1に使用するスポット光に大
きさがあるためにゆるやかになる。この中央部のW点の
X座標を求めることができるので、溶接線を構成する溶
接点が検出できた。このような従来の光学距離計1を揺
動するような方法では、測定した距離データはそのまま
Y座標データとして、また駆動装置6からの測定位置デ
ータはX座標データとして実寸法が得らnるため使用で
きるという利点があるが、(1)光学距離計1.取付金
具2.ベース3を揺動させる必要があり、光学距離計1
の重量のみと比較して2倍以上の重量を動かすことにな
るので、大きな駆動装置を必要とする。
(2)ボールねじを使用する時、0.1mm程度でX方
向の移動を制御しようとすると揺動中4ommとして2
往復l5eCの速度すなわち1601nm / sec
の速度では行うのが難しいし、前記速度を実現しようと
すると0.1mmで制御するのが難しい。
(3)光学距離計1全体を大きく動かすため、動作中に
振動し易く、対策として固定を十分に行わねばならない
以上のように、従来では装置が大形9重量、高価で移動
が低速なため一走査あたりの距離テ7−タ入力時間が遅
くなる問題点があった。
発明の目的 本発明の目的は光学距離計を被溶接物等の測定対象面と
垂直な直線を回転軸として回転させることによジ、前記
従来の問題点を除去して、小形。
軽量、安価で高速に溶接点の位置を検出できる輪郭線検
出装置を提供しようとするものである。
発明の構成 この目的を達成するために、本発明は、光源の光をレン
ズ系を用いてスポット光として照射するスポット光照射
装置の照射光軸と視野内の光像をレンズ系により1次元
の受光センサ上に結像させるようにした受光装置の受光
軸が一定の角度で交わるように配設し、前記受光装置の
受光センサを前記照射光軸と前記受光軸を含む測定面上
に配設し、前記スポット光照射装置と前記受光装置を一
体化した光学距離計を前記測定面上で溶接線等の輪郭線
または被溶接物表面とほぼ垂直になる直線を回転軸とし
て往復回転させる駆動装置を設け、前記輪郭線とほぼ直
角方向に横切るように前記測定面である被溶接物表面1
での距離測定を前記光学距離計を介して順次行い、得ら
れた距離データから輪郭線の位置、形状の少なくとも一
方を検出するデータ処理装置を設けたものである。
実施例の説明 以下、本発明の実施例につき図面の第3図〜第8図に沿
って説明する。
光学距離計についてまず説明する。
第3図において、LED筐たは半導体レーザを光源12
とし、その光源12の光を検出精度に応じたサイズ(例
えはX方向に0.1111mの精度で検出したいときi
dx方向に1.0mm9下のサイズ)のスポット光とす
るためのレンズ系13とからスポット光照射装置11を
形成している。そして受光装置14はレンズ系16で視
野内の光像を集光し受光センサ16上に結像させる。前
記受光センサ16としてはPSD(ポジションセンサと
呼ばれ光像の光量の重心位置を出力する)やCOD等の
イメージセンサを用い光信号を電気信号に変換する。
またスポット光照射装置11の照射光軸18と受光装置
14の受光軸19が角度Aで交わるように配設し、照射
光軸18と受光軸19を含む測定面P上に受光センサ1
6を配設し、スポット光照射装置11と受光装置14を
取付金具20で一体化して光学距離計としている。距離
の測定は測定対象物上の光像の光学距離計力)らの位置
と受光センサ16上の結像位置が1対1に対応する原理
を応用している。点T、Sの位置にある光像は各々受光
センサ16上の点り、Cで結像する。
なお照射光軸18と受光軸19の角#Aは受光センサ1
6の受光量、測定範囲によって決定する。
また21は回転軸中心線である。
前記光学距離計から得られたー走査あたりの複数個の距
離データをマイクロコンピュータで構成したデータ処理
装置17にて処理をし溶接点を検出するものである。
第4図において、光学距離計22を測定対象である溶接
線10または溶接ワーク9と垂直で受光センサ16の中
点(第3図の0点)を通る回転軸23に取付け、ステッ
プモータまたはサーボモータと、エンコーダ等のように
、モータと角度検出器を備えた駆動装置6により、溶接
線10のほぼ直角方向(X方向)に横切ってスポット光
により走査し溶接ワーク9の表面1での距離測定を行え
るように光学距離計22を往復回転運動をさせる024
は支持金具で駆動装置6.光学距離計22を支持し、ロ
ボットのノ\ンドや台車等に取付けて溶接線方向(Z方
向)に沿って動けるようにしている。溶接線1Q上の任
意の点での溶接点の検出は光学距離計22を駆動装置6
にニジ走査線27のようにX方向を走査するように回転
させるとともに回転が安定になる所で光電スイッチ等の
距離測定開始用スイッチ26をスイッチ操作板26によ
り動作させ、ここ力)ら溶接ワーク9の表面までの距離
を回転角に応じて順次検出する0第6図はこのようにし
て重ね継手部の距離データを第6図は隅肉継手の距離デ
ータをそれぞれプロットしてなめらかな線で表わしたも
のである。またデータ処理装置17により距離データの
中の段差部の中央のW点を、隣りのデータの差分値をと
る方法によジ溶接点として位置検出することができる0
なお、dは距離で受光装置14の受光センサ16で結像
位置に応じた光信号を電気信号に変換し、さらにこの電
気信号から距離データに変換するときに電気信号の大き
さと符号(たとえは−2,6〜26v)に対応して実際
の距離も大きさと符号(たとえは−30〜35mm)に
対応させる0θは回転角で溶接線方向(2・方向)と平
行な時θ二〇とし、Xの正の方向に走査する時を十符号
で、その反対方向の時を一符号で表わすとデータ処理し
易い。走査線は第7図に示すようにX方向に平行な線と
はならないが、走査線の示す円弧の半径γが大きくて、
回転角θが小さければX中fθ(ガは定数)としても問
題ない。溶接線1oの検出の場合第4図で、特にX方向
の位置検出が問題になり、通常倣いを行ってθ中○付近
で溶接線1゜を検出するようにしているからである0こ
のため、重ね継手や隅肉継手の場合、回転角は非常に小
さくてよい。X方向の正確な距離が必要とあれば、Xニ
アsinθとすn、ld:、1:い0回転角θはステッ
プモータの制御に用いるパルス数またはエンコーダ等の
角度検出器により知ることができ、このパルスと同期さ
せて距離測定を行う。Xの正の方向に走査させるときに
距離測定をし、その反対の方向に走査させるときは距離
測定は行わないで、データ処理装置17にて溶接点の位
置を検出する。光学距離計の回転軸中心線21はスポッ
ト光の照射光軸18と受光軸19の形成する測定面P上
で隅肉。
重ね、開先等の継手のように直線状の溶接線であれば溶
接線に垂直に、重ね継手で溶接線が曲線の場合はワーク
面に垂直にすればよい。そして、駆動装置6のパワーは
殆んど光学距離計22を回転するたけでよく、慣性モー
メントも小さくなるので、往復回転運動をさせるのに小
さなものでよく、従来のものより動かす重量は約Aにな
る。また光学距離計22は回転運動のために振動がきわ
めて少ない。
つぎに第8図(IL) 、 (b)において、31はス
テップモータまたはサーボモータと、エンコーダを有し
、モータの往復回転運動を3ケのプーリ30とタイミン
クベルト29で往復直線運動に変侠する駆動装置で、光
学距離計22に設けた取手28を前記タイミングベルト
29に取付けることに、1)光学距離計22を往復直線
運動させる0この場合、モータの往復回転連動を往復直
線運動に変えるのにプーリ30のザイズによって検出精
度を調節できる。また回転軸23と離れた位置で光学距
離計22を駆動できるので、第4図の駆動装置6よりも
小さな駆動力でよい。また取手28は回転軸23の方向
に前後動けるようにし、取手28の動きをタイミングベ
ルト29の直線運動にあわせるものである。
本実施例の装置は溶接線の検出だけでなく、物体の形状
認識に適用できることはいうまでもない。
発明の効果 本発明によれば、つぎのような優れた効果を奏するもの
である。
(1)駆動装置によって移動させるのはほぼ光学距離計
のみであり、従来の揺動方式に比して動きも回転運動で
小さく慣性モーメントが小さくなるので駆動装置のモー
クバワーは小さくてよい。
(2)回転運動のため光学距離計の動いているときの振
動が小さい。
(3)付属部品を少なくできるので装置全体として小形
、軽量、安価にできる0 G4)  駆動装置のモータのパワーが小さくできると
ともに角度検出の精度を調節できるので汎用性が犬であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の溶接線の検出装置を示す斜視図、第2図
は従来の距離データを示す説明図、第3図は光学距離計
の概略説明図、第4図は本発明の実施例における輪郭崖
検出装置の斜視図、第6図。 第6図はそれぞれ距離データを示す説明図、第7図は走
査線を示す説明図、第8図りeL)は本発明の他の実施
例を示す正面図、第8図中)は第8図(&)のAJ、/
断面図である。 6.31・・・・・・駆動装置、9・・・・・・被溶接
物(溶接ワーク)、10・・・・・・溶接線、11・・
・・・・スポット光照射装置、12・・・・・・光源、
13・・・・・・レンズ系、14・・・・・・受光装置
、16・山・・レンズ系、16・・川・受光センサ、1
7・・・・・・データ処理装置、18・・川・照射光軸
、19・・・・・・受光軸、21・・・・・・回転軸中
心線、22・・・・・・光学距離計、23・川・・回転
軸、29・・・・・・タイミングベルト、3o・・・・
・・プーリ、A・・印・角度、P・・・・・・測定面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 ρ q/θ 第2図 第3図 第4図 第5図 距 陥 第6図 第8図 (α) tb>

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源の光をレンズ系を用いてスポット光として照
    射するスポット光照射装置の照射光軸と視野内の光像を
    レンズ系により1次元の受光センサ上に結像させるよう
    にした受光装置の受光軸が一定の角度で交わるように配
    設し、前記受光装置の受光センサを前記照射光軸と前記
    受光軸を含む測定面上に配設し、前記スポット光照射装
    置と前記受光装置を一体化した光学距離計を前記測定面
    上で溶接線等の輪郭線または被溶接物表面とほぼ垂直に
    なる直線を回転軸として往復回転させる駆動装置を設け
    、前記輪郭線とほぼ直角方向に横切るように前記測定面
    である被溶接物表面1での距離測定を前記光学距離計を
    介して順次行い、得られた距離データから輪郭線の位置
    、形状の少なくとも一方を検出するデータ処理装置を設
    けた輪郭線検出装置。 し)駆動装置は、モータの往復回転運動を往復直線運動
    に変換するプーリお工びタイミングベルトを設けたもの
    であり、光学距離計を前記タイミングベルトを介して駆
    動する特許請求の範囲第(1)項記載の輪郭線検出装置
JP58091830A 1983-05-24 1983-05-24 輪郭線検出装置 Pending JPS59216006A (ja)

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JP58091830A JPS59216006A (ja) 1983-05-24 1983-05-24 輪郭線検出装置

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JPS59216006A true JPS59216006A (ja) 1984-12-06

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ID=14037516

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JP (1) JPS59216006A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61160005A (ja) * 1985-01-08 1986-07-19 Kobe Steel Ltd 光学式位置−高さ分布検出装置
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CN109445470A (zh) * 2018-11-28 2019-03-08 中国科学院光电技术研究所 基于载体姿态角信息前馈的光电系统视轴稳定方法

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