JPS63105875A - 作業開始点検出方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は溶接ロボット等の自動加工装置の作業開始点
を自動的に検出するための作業開始点検出方法に関する
。

〔従来の技術〕

例えば、溶接ロボットで溶接を行う場合の溶接開始点の
検出方法として、溶接ワイヤ自体を検出プローブとし、
これを被溶接物の一部を検出対象壁として接触させるワ
イヤアース法或いはタッチセンサ法が知られているが、
これらは接触式であるので検出対象壁を取れない場合は
、使用することができず、検出対象壁があっても、検出
に必要な大きさがなければ誤検出を招くという問題があ
る他、上記検出対象壁表面を清浄する前作業が必要な場
合があり、更に、被溶接物の材質によっても、例えば、
被溶接物が絶縁物であるような場合には使用することが
できず、汎用性が大きくないという問題があった。

この発明は上記した問題を解消するためになされたもの
で、非接触で作業開始点を高い精度をもって検出するこ
とができ、従来に比して汎用性を高めることかで−きる
作業開始点検出方法を得ることを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

作業線を教示し、該教示作業線上の作業開始点から一定
距離だけ、加工動作することなく加工具を移動させ、こ
の時視覚センサにより実作業線上の少なくとも２つの点
を検出し、この少なくとも２つの点を通る直線もしくは
曲線を演算し、上記作業開始点に対する上記直線もしく
は曲線上の最寄り点を演算により求めて該最寄り点を実
作業線の作業開始点として加工動作を開始させる構成と
したもので、実作業線が円もしくは円弧である場合には
、教示作業線の中心と演算により求めた円もしくは円弧
の中心との距離ベクトルにより教示作業線上の作業開始
点を修正して実作業開始点を特定する構成としたもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、この発明の実施に使用する視覚センサを備え
た作業線自動倣い方式の自動アーク溶接ロボットのトー
チ部分を示したもので、１はトーチブラケット、２はト
ーチ、３はワイヤ、４は光切断線方式の作業線検出器５
を支持するフレームであって、減速装置６を介してトー
チブラケット１に支持されており、トーチ軸Ｔを回転中
心として、減速装置６を介しモータ７により回転駆動さ
れる。作業線検出器５は被溶接物Ｗ上にレーザ光（スリ
ット光）を投光する投光器５１と該レーザ光が被溶接物
Ｗ上に結ぶ光像（光切断線）を撮像する視覚センサ（例
えば、ＣＯＤリニアセンサ）５２からなり、投光器５１
はトーチ軸Ｔ（ワイヤ３先端）に対して所定距離り離れ
た位置に上記光像が結像するようにレーザ光を投光する
。視覚センサ５２が出力する映像信号は所定のサンプリ
ング間隔で第２図に示す主制御装置８に取り込まれ、該
主制御装置（ＣＰＵ）８は上記映像信号がら光切断位置
すなわち実作業線（溶接線）ＧＬを検出し、演算により
溶接線上の検出点ＰＫの座標位置を算出した後、モータ
制御装置９に供給すると同時に、この座標位置をロボッ
ト座標に変換してロボット制御装置１０に供給する。モ
ータ制御装置９は溶接線ＧＬ上の検出点ＰＫが視覚セン
サ５２の視野Ａ（後述する）の中心にくるように作業線
検出器５の位置を制御する。

次に、この発明の一実施例を第３図および第４図（ａ）
および（ｂｌの動作説明図を参照して、主制御装置８に
プログラムされている制御のステップに従い説明する。

本実施例では、先づ、溶接ロボットを遠隔操作により駆
動して、作業線ＴＬを教示する。即ち、溶接ロボットを
遠隔操作により駆動して、先ず、第３図に示す如く、ト
ーチ２（厳密には、トーチ軸Ｔの指向光）を教示すべき
作業開始点（溶接始点）Ｐ＋まで移動させ、この教示す
べき作業開始点（教示作業開始点）Ｐ＋におけるロボッ
トの姿勢および視覚センサ５２の回転角を主制御装置８
の記憶部に記憶させると同時に必要なコマンド（作業開
始命令や溶接線検出開始命令等）を上記記憶部に書き込
み、次いで、溶接ロボットを遠隔操作して、そのトーチ
２を、教示すべき作業線（この例では、直線）ＴＬに沿
って所望の作業終了点（溶接終点）Ｐ３まで移動させて
該作業線ＴＬを記憶させ、作業終了点Ｐ３の位置と必要
なコマンド（作業終了命令や溶接線検出終了命令等）を
上記記憶部に記憶させる。

上記ティーチング作業が終わると、プレイバックさせる
が、この時は、溶接ロボットに溶接動作は行わせない。

このプレイバック時には、溶接ロボットは、ロボット制
御装置１０が主制御装置８が上記記憶部から再生する上
記教示作業＆？ｉＴＬの位置情報を受けてトーチ２を、
第４図（ａ）に示す如く、教示作業開始点Ｐ、まで移動
させる。このトーチ２の位置決めが終わると、作業線検
出器５がセンシング動作を開始し、視覚センサ５２がト
ーチ軸Ｔのまわりを周回して実作業線（溶接線）ＧＬを
探し、溶接線ＧＬがその視野Ａ内に入ると、主制御装置
８が視覚センサ５２が送出する映像信号から光切断点の
位ｌ　Ｐ　Ｋ　Ｉを検出して上記記憶部に記憶する。

次いで、溶接ロボットのトーチ２は教示作業開始点Ｐ１
から点Ｐ２まで一定距離（この距離は溶接線全長に対し
ては微少距離であって、例えば１０　ｍｍ〜２０　ｍｍ
）　ＩＩだけ教示作業線ＴＬ上を移動して停止し、主制
御装置８がこの位置Ｐ２における視覚センサ５２からの
映像信号から検出した光切断点の位Ｗ　Ｐ　Ｋｚを前記
記憶部に記憶する。

上記２つの位置ＰＫＩ％ＰＫＺが検出されると、主制御
装置８がこの２点ＰＫＩｓＰｘｚの座標から直線を演算
し該直線を実作業線ＧＬとして規定して、教示作業開始
点ｐ、に対する上記演算により規定した実作業線ＧＬ上
の最寄り点Ｐ。を演算により算出し、該最寄り点ＰＫ３
を実作業＆ＩＧＬの実作業開始点として記憶する。第４
図（８１０例では、この最寄り点ＰＸ３は、第４図ｆｂ
ｌに示すように、教示作業開始点Ｐ、から上記演算によ
り規定した実作業線ＯＬに下ろした垂線との交点として
いる。

トーチ２は教示作業′４ＩＡＴＬ上の点ＰＩの座標にあ
るので、実作業開始点Ｐ。の検出が終わると、ロボット
制御装置１０が主制御装置８から実作業開始点ＰＸ３の
位置情報を受けてトーチ２をこの実作業開始点ＰＸ３ま
で移動させ、この点から溶接線自動倣いによる溶接作業
が開始される。

このように、本実施例では、作業開始点Ｐ、と他の一点
Ｐ２を教示し、両点にトーチ２を移動させて、それぞれ
の点で実溶接線ＧＬを視覚センサ５２で探索させて検出
し、この検出点ＰＫＩ％　ＰＫ２から実作業線ＧＬを演
算により求め、該実作業線ＧＬ上の作業開始点Ｐ１に対
する最寄り点を検出してこれを実作業開始点しており、
非接触による位置検出と演算により実作業開始点を検出
するから、従来のような検出対象壁は不要であり、被溶
接物の表面状態や材質による使用制限は無い。

また、上記実作業開始点Ｐ。は演算による近似点であっ
て、実際の作業開始点に対してずれる場合があるが、ト
ーチ２の軸線Ｔとスリット光の結像点との距離は、一般
に、溶接線全長に比べると微小距離であるので、上記ず
れは許容誤差範囲内に収めることができ、この点からす
れば、最寄り点は、必ずしも、実施例のように教示作業
開始点１からの垂線と演算により求めた実作業線ＧＬと
の交点である必要はない。

上記実施例では、実作業線ＧＬが直線である場合の作業
開始点を検出する方法について説明したが、実作業線Ｇ
Ｌがその実作業開始点近傍で非直線である場合には、作
業線検出装置５による検出間隔を細かくして２点以上を
検出し非直線を直線補間により近似するようにする。

次に、実作業線ＧＬが円弧、例えば、円である場合に作
業開始点を検出する方法を第５図Ｆａｔ及び山）を参照
して説明する。

この場合も、前記直線の場合と同様に、円作業線を教示
したのち該教示作業線ＴＬ上の教示作業開始点ＴＰ、ま
でトーチ２を移動させて位置決めし、作業線検出器５に
よるセンシング動作を行わせて実作業線ＧＬを検出させ
、その検出点Ｐｃｌの座標を主制御装置８の前記記憶部
に記憶させた後、教示円作業線ＴＬに沿ってトーチ２を
所定円弧長だけ点ＴＰＺまで移動させて位置決めし、再
び、作業線検出器５によるセンシング動作による実作業
線ＧＬの検出を行わせ、セ；この検出点ＰＣＺの座標を
上記記憶部に記憶させる。

なお、主制御装置８により、教示作業線ＴＬの位置情報
ぶら該教示作業線ＴＬの円弧方程式を算出して、円中心
の位置Ｏと半径ｒを演算により求めておく。

次いで、上記２つの検出点Ｐ　ｃ＋、　　Ｐ　ＣＺと半
径ｒから主制御装置８により実作業線ＧＬの円中心０・
を算出させたのち、最寄り点ＴＰ、、を算出させる。こ
の場合、先づ、ベクトル距離ｖ＝００゜を演算させ、該
ベクトル距離Ｖにより教示作業開始点ＴＰ、を補正した
位置ＴＰ＋＋ＯＯを最寄り点ＴＰ□として算出させ、咳
点を実作業開始点と特定する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、教示作業線の複数点に加
工具を位置めして該それぞれの点で視覚センサにより実
作業線を検出させ、この検出点と教示作業線上の位置情
報から演算により作業開始点を検出構成としたことによ
り、非接触で該作業開始点を検出することができるので
、従来方法による場合に比して高い汎用性を得ることが
でき、特に、溶接の場合には、検出対象壁がなくても、
に当たって検出対象壁の洗浄等の前作業が不要になるの
で、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施に使用される溶接ロボットのト
ーチ部分の一例を示す側面図、第２図は上記溶接ロボッ
トの制御部のブロック図、第３図、第４図（ａ）、（ｂ
）は作業線が直線である場合の上記実施例の動作を説明
するための上記トーチ部分の移動経路を示す図、第５図
（ａ）は作業線が円である場合の上記実施例の動作を説
明するための上記トーチ部分の移動経路を示す図、第５
図山）は第５図（ａ）の部分拡大図である。 ２−）−チ、５−・作業線検出器、７−モータ、８−・
・主制御装置、５工・−レーザ投光器、５２・−視覚セ
ンサ。 第　　２　　図 第　　３　　図 （ａ） （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）視覚センサを有する作業線自動倣い方式の加工装
   置を用いる加工方法において、作業線を教示したのちプ
   レイバックさせて加工具を上記作業線上の作業開始点か
   ら一定距離だけ、加工動作することなく移動させ、この
   プレイバック時に、実作業線を視野に収める上記視覚セ
   ンサを通して該実作業線上の少なくとも２つの点を検出
   し、この少なくとも２つの点を通る直線もしくは曲線を
   演算し、上記作業開始点に対する上記直線もしくは曲線
   上の最寄り点を演算により求めて該最寄り点を上記自動
   倣いされる実作業線の作業開始点として加工動作を開始
   することを特徴とする作業開始点検出方法。
2. （２）視覚センサが、加工具の軸心まわりに回転可能で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の作業
   開始点検出方法。
3. （３）視覚センサを有する作業線自動倣い方式の加工装
   置を用いる加工方法において、円弧作業線を教示したの
   ちプレイバックさせて加工具を上記円弧作業線上の作業
   開始点から一定距離だけ、加工動作することなく移動さ
   せ、このプレイバック時に、実円弧作業線を視野に収め
   る上記視覚センサを通して該円弧実作業線上の少なくと
   も２つの点を検出し、上記教示した円弧作業線の半径を
   半径とし上記の少なくとも２点を通る円弧の中心を演算
   し、該中心と上記円弧作業線の中心とのベクトル距離を
   算出して該ベクトル距離により上記教示した円弧作業線
   上の上記作業開始点を修正して該修正点を実円弧作業線
   上の実作業開始点とすることを特徴とする作業開始点検
   出方法。
4. （４）視覚センサが、加工具の軸心まわりに回転可能で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の作業
   開始点検出方法。