SE455281B - DEVICE BY INDUSTRIROBOT - Google Patents

DEVICE BY INDUSTRIROBOT

Info

Publication number
SE455281B
SE455281B SE8302153A SE8302153A SE455281B SE 455281 B SE455281 B SE 455281B SE 8302153 A SE8302153 A SE 8302153A SE 8302153 A SE8302153 A SE 8302153A SE 455281 B SE455281 B SE 455281B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
robot
sensor
distance
search
workpiece
Prior art date
Application number
SE8302153A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8302153L (en
SE8302153D0 (en
Inventor
G Edling
K Lundberg
Original Assignee
Asea Ab
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asea Ab filed Critical Asea Ab
Priority to SE8302153A priority Critical patent/SE455281B/en
Publication of SE8302153D0 publication Critical patent/SE8302153D0/en
Priority to DE19843413731 priority patent/DE3413731A1/en
Priority to JP7746384A priority patent/JPS6062487A/en
Publication of SE8302153L publication Critical patent/SE8302153L/en
Publication of SE455281B publication Critical patent/SE455281B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • B25J19/021Optical sensing devices
    • B25J19/022Optical sensing devices using lasers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • B25J19/021Optical sensing devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1694Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697Vision controlled systems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37425Distance, range

Description

455 281 ' 10 15 20 25 30 Det är ett ytterligare önskemål att före varje svetsning eller kontinuerligt under svetsningen kunna avkänna t ex bredden hos en spalt som skall svetsas eller volymen hos en fog för att med ledning därav kunna ställa in lämpliga svetsparametrar, t ex svetsströmmen. 455 281 ' 10 15 20 25 30 It is an additional desire to before each welding or continuously during welding be able to sense, for example, the width of a gap to be welded or the volume of a joint in order to be able to set suitable ones accordingly welding parameters, eg welding current.

Ett ytterligare krav är att detekteringen av fogen skall ske med hög upplös- ning så att fogar även i tunn plåt säkert kan detekteras.A further requirement is that the detection of the joint must take place with high resolution. so that joints even in thin sheet metal can be safely detected.

Det är tidigare känt att använda olika slag av optiska givare för att av- känna läget av en svetsfog. Dessa har fördelen att medge beröringsfri avkän- ning av fogens läge, men vid robotsvetsning tidigare använda givare av detta slag - se t ex USA-patentskriften U 306 1HU - har nackdelar i form av låg upplösning, långsam avkänning eller så hög känslighet för störande ljus från en svetsljusbåge att givaren blir oanvändbar under själva svetsförloppet.It is previously known to use different types of optical sensors to feel the position of a weld. These have the advantage of allowing non-contact sensing. of the position of the joint, but in robot welding previously used sensors of this types - see for example the U.S. patent specification U 306 1HU - have disadvantages in the form of low resolution, slow sensing or so high sensitivity to disturbing light from a welding arc that the sensor becomes unusable during the actual welding process.

Uppfinningen avser att åstadkomma en anordning av inledningsvis angivet slag, vilken har följande fördelaktiga egenskaper: 1) den möjliggör snabb och noggrann positionering av roboten till en önskad startpunkt för en arbetsoperatíon även vid stora variationer mellan succes- siva arbetsstycken i fråga om t ex läge och orientering, 2) den möjliggör kontinuerlig avkänning även under pågående arbetsoperation, t ex bågsvetsning och därmed noggrann följning i två eller tre dimensioner av t ex en svetsfog.The invention intends to provide a device of the kind initially indicated, which has the following advantageous properties: 1) it enables fast and accurate positioning of the robot to a desired one starting point for a work operation even with large variations between success workpieces in terms of, for example, position and orientation, 2) it enables continuous sensing even during ongoing work operation, eg arc welding and thus accurate tracking in two or three dimensions of, for example, a weld.

Vad som kännetecknar en anordning enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.What characterizes a device according to the invention is stated in the accompanying patent claims.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-10. Fig 1 visar schematiskt en industrirobot enligt uppfinningen anordnad att utföra en svetsoperation på ett arbetsstycke. Pig 2 visar ett exempel på hur sammankopplingen mellan robotens styrsystem och avståndsgivaren enligt uppfinningen kan göras. Pig 3 visar principen för en avståndsgivare av den enligt uppfinningen använda arten. Fig U visar hur givaren enligt fig 3 kan anordnas för sökning av en svetsfog. Fig Sa och Sb visar utsignalen från giva- ren vid följning av en svetsfog respektive principen för alstrandet av en korrektionssignal för robotens styrsystem. Fig 6a och 6b visar utseendet av utsignalerna från avståndsgivaren vid passage av en kantfog respektive en 15 20 25 30 455 281 kä1f0g_ Fig 7 visar principen för ett aöknings- och följningsförlopp vid svetsning av en fog på ett arbetsstycke. Fig 8 visar principen för hur mät- signalerna från avståndssensorn filtreras och lagras. Fig 9 visar ett flödes- schema för styrning av höjdsökningen enligt fig 7. Fig 10 visar på samma sätt ett flödesschema för den första sidsökningsfasen enligt fig 7.The invention will be described in the following in connection with the accompanying figures 1-10. Fig. 1 schematically shows an industrial robot according to the invention arranged to perform a welding operation on a workpiece. Pig 2 shows an example of how the connection between the robot's control system and the distance sensor according to the invention can be made. Pig 3 shows the principle of a distance sensor of it according to the invention use the species. Fig. U shows how the sensor according to Fig. 3 can arranged for searching for a weld. Figs. Sa and Sb show the output signal from the sensor. clean when following a weld and the principle of generating one correction signal for the robot's control system. Figures 6a and 6b show the appearance of the output signals from the distance sensor when passing an edge joint and a 15 20 25 30 455 281 kä1f0g_ Fig. 7 shows the principle of an increase and follow-up process at welding of a joint on a workpiece. Fig. 8 shows the principle of how to measure the signals from the distance sensor are filtered and stored. Fig. 9 shows a flow diagram for controlling the height increase according to Fig. 7. Fig. 10 shows in the same way a flow chart for the first page search phase according to Fig. 7.

Pig 1 visar en industrirobot av tidigare känt slag med ett fundament 1, på vilket en runt en lodrät axel roterbar pelare 2 är anordnad. I pelarens övre ände är en underarm U lagrad i en led 3, runt vilken armen kan vridas runt en horisontell vridningsaxel. I underarmens andra ände finns en led 5, runt vil- ken en överarm 6 kan vridas runt en likaså horisontell vridningsaxel. I över- armens 6 ytterände finns en led 7, kring vilken robothanden 8 kan vridas runt en horisontell vridningsaxel. Robothanden är alltså i det visade exemplet rör- lig i endast en frihetsgrad relativt överarmen 6, men på känt sätt kan robot- handen göras rörlig i ytterligare en eller tvâ frihetsgrader relativt över- armen. Roboten är på i och för sig känt sätt försedd med drivorgan för de olika rörelserna, exempelvis elektriska likströmsmotorer. Robothanden uppbär en schematiskt visad svetselektrod 9 för ljusbågssvetsning samt en avstånds- sensor S, vilken nedan skall beskrivas närmare.Pig 1 shows an industrial robot of previously known type with a foundation 1, on which a column 2 rotatable about a vertical axis is arranged. In the upper pillar end, a forearm U is mounted in a joint 3, around which the arm can be rotated around one horizontal axis of rotation. At the other end of the forearm there is a joint 5, around the an upper arm 6 can be rotated about an equally horizontal axis of rotation. In over- the outer end of the arm 6 is a joint 7, around which the robot hand 8 can be rotated a horizontal axis of rotation. The robot hand is thus in the example shown in only a degree of freedom relative to the upper arm 6, but in a known manner the hand is made movable in one or two more degrees of freedom relative to armen. The robot is in a manner known per se provided with drive means for them different movements, such as electric DC motors. The robot hand carries a schematically shown welding electrode 9 for arc welding and a spacer welding sensor S, which will be described in more detail below.

Roboten är anordnad för utförande av svetsning av en eller flera svetsfogar pâ ett arbetsstycke 10. Vid en typisk tillämpning kan arbetsstycket utgöras av en bilkaross, varvid ett antal sinsemellan i huvudsak lika bilkarosser en efter en transporteras fram till roboten och hålls stationära vid denna under utförandet av svetsförloppet.The robot is arranged for performing welding of one or more welds on a workpiece 10. In a typical application, the workpiece may be formed of a car body, a number of substantially identical car bodies one by one is transported to the robot and kept stationary at it during the execution of the welding process.

Roboten har ett i och för sig känt styrsystem RC, vilket via en flerkanalig förbindelse 11 är anslutet till drivmotorerna för de olika robotaxlarna samt till på dessa anordnade läges- och hastighetsgivare.The robot has a per se known control system RC, which via a multi-channel connection 11 is connected to the drive motors for the various robot shafts as well to position and speed sensors arranged on these.

Sensorn S är via en förbindelse 12 ansluten till sensorns styrdon SC. Via led- ningen 12 tillförs styrdonet SC en signal m, som utgör ett mått på avståndet d mellan sensorn och arbetsstycket 10. Förbindelsen 12 mellan sensorn och styr- donet kan, som nedan skall beskrivas, även innehålla ledningar för matning av sensorn och för styrning och avkänning av en pendlingsrörelse hos sensorn underfogföljning.Sensorns styrdon SC är förbundet med robotens styrdon RC via en förbindelse 13 via vilken sensorn och roboten bringas att samarbeta på nedan närmare beskrivet sätt. 455 10 15 20 25 30 35 2281 fl Industriroboten och dess styrorgan är tidigare i och för sig välkänd typ. Exempelvis kan styrorganen vara utförda på något av de sätt som beskrivs 1 USA-patentskrifterna 3 TRÄ 032, 3 661 051, 3 306 H71, 4 1H0 953 eller 3 9H3 3N3. Roboten programmeras genom att operatören styr den till en efter en av ett flertal punkter utefter den önskade rörelsebanan, varvid dessa punkter lagras in i robotens programminne, och under drift bringas roboten sedan av sitt styrdon att flytta sig mellan de inprogrammerade punkterna, eventuellt med interpolation mellan punkterna.The sensor S is connected via a connection 12 to the sensor controller SC. Via led- 12, a signal m is applied to the control device SC, which is a measure of the distance d between the sensor and the workpiece 10. The connection 12 between the sensor and the control The device may, as will be described below, also contain lines for feeding the sensor and for controlling and sensing a oscillating movement of the sensor sub-joint tracking. The sensor control unit SC is connected to the robot control unit RC via a connection 13 via which the sensor and the robot are made to cooperate in the manner described in more detail below. 455 10 15 20 25 30 35 2281 The industrial robot and its control means are previously well known per se type. For example, the control means may be designed in any of the ways that described in U.S. Patents 3 WOOD 032, 3,661,051, 3,306 H71, 4 1H0953 or 39H3 3N3. The robot is programmed by the operator to control it one by one of a plurality of points along the desired path of movement, wherein these points are stored in the robot's program memory, and brought into operation the robot then by its controller to move between the programmed the points, possibly with interpolation between the points.

Fig 2 visar ett blockschema över sensorns styrdon och signalbehandlingsenhet SC och dess sammankoppling med sensorn och robotens styrorgan RC. Sensorn S är som visats i fig 1 placerad på robothanden och mäter avståndet mellan sen- sorn och ett arbetsstycke 10, vilket har en svetsfog 22 som skall svetsas av roboten. Sensorn avger en analog mätsignal m, som är ett mått på avståndet d mellan sensorn och arbetsstycket. I en analog-digitalomvandlare 21 omvandlas signalen m till en digital mätsignal M, vilken tillförs en centralenhet MP, vilken kan bestå av en mikroprocessor samt ett halvledarminne. Centralenheten analyserar på sätt som nedan skall beskrivas mätsignalen M för att detektera när robothanden och sensorn under sökning passerar över en svetsfog. Vid passage av svetsfogen avger centralenheten en sökstoppsignal SS till robotens styrorgan för avbrytande av sökningen. Centralenheten avger vidare ett filt- rerat medelvärde Ma av mätsignalen M, som kan användas direkt av roboten.Fig. 2 shows a block diagram of the sensor controllers and signal processing unit SC and its interconnection with the sensor and the robot's control means RC. Sensor S is as shown in Fig. 1 placed on the robot hand and measures the distance between and a workpiece 10, which has a weld 22 to be welded off the robot. The sensor emits an analog measurement signal m, which is a measure of the distance d between the sensor and the workpiece. In an analog-to-digital converter 21 is converted the signal m to a digital measuring signal M, which is applied to a central unit MP, which may consist of a microprocessor and a semiconductor memory. The central unit analyzes in the manner to be described below the measurement signal M to detect when the robot hand and the sensor during search pass over a weld. At passage of the weld joint, the central unit emits a search stop signal SS to the robot control means for interrupting the search. The central unit further emits a filter rated average Ma of the measurement signal M, which can be used directly by the robot.

För att möjliggöra automatisk följning av en svetsfog under själva svets- förloppet är sensorn försedd med en pendlingsgivare PM, vilken är förbunden med sensorn via en axel 210. Pendlingsgivaren bibringar mätfläcken en fram- och återgående rörelse med en frekvens av någon eller några Hz. Under pend- lingen flyttas sensorns mätpunkt 23 fram och åter i en riktning som har en komponent vinkelrätt mot svetsfogens 22 längdriktning. Amplituden hos mät- punktens periodiska rörelse kan exempelvis vara några mm eller något tiotal mm. Sensorns styrdon SC avger en styrsignal PC till pendlingsgivaren för tillslag av denna under följning av en svetsfog. Från pendlingsgivaren lämnas en återkopplingssignal PP, som i varje ögonblick är ett mått på mät-' punktens 23 läge i sidled relativt ett neutralläge. Denna signal tillförs lägesdetektorn LD, vilken nedan närmare skall beskrivas, och vilken avger korrektionssignaler ds och dh för korrektion av robothandens läge i sidled och höjdled relativt svetsfogen.To enable automatic tracking of a weld joint during the actual welding In the process, the sensor is equipped with a oscillating sensor PM, which is connected with the sensor via a shaft 210. The oscillation sensor imparts to the measuring spot a and reciprocating motion with a frequency of one or a few Hz. Under pend- The sensor measuring point 23 is moved back and forth in a direction having one component perpendicular to the longitudinal direction of the weld 22. The amplitude of the the periodic movement of the point can be, for example, a few mm or a few tens mm. The sensor's controller SC emits a control signal PC to the oscillation sensor for switching on this following a weld. From the commuter sensor a feedback signal PP is provided, which at any given moment is a measure of the position of the point 23 laterally relative to a neutral position. This signal is applied the position detector LD, which will be described in more detail below, and which emits correction signals ds and dh for correction of the lateral position of the robot hand and height relative to the weld.

Anordningen fungerar i korthet på följande sätt. Vid ankomsten av ett arbets- objekt till robotens arbetsplats startas en sökrörelse av robotens styrorgan RC. Sökrörelsen kan bestå av ett första skede, i vilket roboten för handen och sensorn i en i figuren vertikal riktning mot arbetsobjektet till dess att 10 20 25 30 35 455 281 sensorn och handen befinner sig på ett förutbestämt avstånd från objektet.The device works briefly in the following way. On arrival at a objects to the robot's workplace, a search operation is started by the robot's control means RC. The search operation may consist of a first stage, in which the robot moves the hand and the sensor in a vertical direction in the figure towards the work object until 10 20 25 30 35 455 281 the sensor and the hand are at a predetermined distance from the object.

I ett följande skede förs robothanden i huvudsak parallellt med arbetsobjek- tets yta, varvid i ett eller flera steg objektets läge och svetsfogens läge fastställs genom att sensorn och dess signalbehandlingsorgan detekterar de avståndsdiskontinuiteter som uppträder vid en kant eller en svetsfog. Vid detektering av en sådan avståndsdiskontinuitet avger centralenheten MP en sökstoppsignal Sš till robotens styrorgan RC, vilka då avbryter sökrörelsen och initierar en ny sökrörelse i en annan riktning eller också initierar själva arbetsoperationen. När genom sökning på detta sätt en punkt har nåtts när arbetsoperationen skall påbörjas startas denna av robotens styrorgan RC.In a subsequent stage, the robot hand is moved substantially parallel to the work object. surface, wherein in one or more steps the position of the object and the position of the weld determined by the sensor and its signal processing means detecting them distance discontinuities that occur at an edge or a weld. At detecting such a distance discontinuity, the central unit MP emits one search stop signal Sš to the robot's control means RC, which then interrupt the search movement and initiates a new search movement in another direction or also initiates the work operation itself. When by searching in this way a point has been reached when the work operation is to be started, it is started by the robot's control means RC.

Om erforderligt, t ex vid längre svetsfogar, kan roboten under arbetsopera- tionen bringas att automatiskt följa svetsfogen. Sensorns styrdon SC avger därvid en signal PC, som startar sensorns pendlingsrörelse. Från centralen-- hetenMPerhålles en signal ds, som är ett mått på robothandens avvikelse i sidled från svetsfogen. Denna signal tillförs robotens styrorgan, vilka an- vänder den för att korrigera robothandens läge i sidled relativt en förpro- grammerad bana som approximativt anger svetsfogens riktning. Centralenheten MP avger vidare en höjdkorrektionssignal dh, som är ett mått på robothandens avvikelse i höjdled från ett önskat arbetsavstând relativt arbetsstycket. Även denna signal tillförs robotens styrorgan RC, vilka på i och för sig känt sätt använder den för att korrigera robothandens läge i höjdled relativt en förprogrammerad bana.If necessary, for example with longer welds, the robot can during work is brought to follow the weld automatically. The sensor's controller SC emits thereby a signal PC, which starts the oscillating movement of the sensor. From the center-- The signal ds is obtained, which is a measure of the deviation of the robot hand in laterally from the weld. This signal is applied to the control means of the robot, which turns it to correct the position of the robot hand laterally relative to a pre- programmed path that approximately indicates the direction of the weld. The central unit MP further emits a height correction signal dh, which is a measure of the robot hand deviation in height from a desired working distance relative to the workpiece. This signal is also applied to the robot's control means RC, which on themselves known method uses it to correct the position of the robot hand in height relative a pre-programmed path.

Styrorganen avger vidare en styrsignal LC till sensorn, vilken signal slår till sensorn vid början av ett arbetsförlopp och slår ifrån den när arbets- förloppet är avslutat.The control means further outputs a control signal LC to the sensor, which signal strikes to the sensor at the beginning of a workflow and switches it off when the the process is complete.

Fig 3 visar mera i detalj uppbyggnaden av själva sensorn S. Sensorn består av ett hus, i vilket en ljuskälla 30, en fotodetektor 33, en förstärkare 35 samt två linser 31 och 32 sitter anbringade. Ljuskällan 30 kan lämpligen be- stå av en lysdiod eller laserdiod. Det från ljuskällan utsända ljuset foku- seras med hjälp av en lins 31 till en liten ljusfläck 23. Det reflekterade ljuset från denna ljusfläck projiceras av en lins 32 på fotodetektorn 33.Fig. 3 shows in more detail the construction of the sensor itself S. The sensor consists of a housing, in which a light source 30, a photodetector 33, an amplifier 35 and two lenses 31 and 32 are mounted. The light source 30 may conveniently be stand by an LED or laser LED. The light emitted from the light source focuses by means of a lens 31 to a small light spot 23. It reflected the light from this spot of light is projected by a lens 32 onto the photodetector 33.

Denna utgörs i en föredragen utföringsform av en s k endimensionell lateral fotodetektor. En sådan kan lämpligen bestå av en smal och långsträckt foto- diod, exempelvis av fabrikat Hamamatsu 81352. Detektorns mittpunkt är anslu- ten till en fast spänning uo, och dess ändpunkter är anslutna till plus- och minusingångarna hos en förstärkare 35. Utsignalen m från förstärkaren 35 ut- gör på känt sätt ett mått på den projicerade ljusfläckens BU läge på detek- torn 33. Om arbetsstyckets 10 avstånd från sensorn ändras, kommer den proji- 10 15 20 25 30 35 455 281 cerade ljusfläckens 3U läge på detektorn även att ändras. För att illustrera detta har i fig 3 med streckade linjer angivits ett annat läge 10' hos arbets- stycket. Ljusfläcken 23 från ljuskällan 30 kommer därvid att vara belägen i den med 23' betecknade punkten, och den projicerade ljusfläcken kommer att be- finna sig i det med 3U' markerade läget på detektorn 33. Utsignalen m från för- stärkaren 35 kommer därmed att utgöra ett entydigt mått på avståndet mellan sensorn och arbetsstycket 10. Detta förfaringssätt brukar benämnas optisk tri- angulering. Användandet av en detektor 33 av den ovan beskrivna typen ger flera väsentliga fördelar. Eftersom detektorn är endimensionell kan den göras mycket smal och tar därmed in ett minimum av störande ljus, dvs sådant ljus som inte kommer från den projicerade ljusfläcken 23. Detta är av mycket stor betydelse i vissa tillämpningar, t ex ljusbågssvetsning, där ett intensivt ljus alstras under själva arbetsoperationen. För att ytterligare minska käns- ligheten för störande ljus kan om så önskas ljuset från ljuskällan 30 moduleras med en viss moduleringsfrekvens. Därvid anordnas ett bandpassfilter, som filt- rerar mätsignalen m så att endast komponenter med en frekvens lika med module- ringsfrekvensen släpps igenom. Detta förfarande för minskande av störkänslig- heten är icke möjligt att använda vid vissa andra detektortyper, t ex sådana där detektorn utgörs av ett antal i rad utefter varandra anordnade separata fotodioder, eftersom dessa dioder måste avsökas periodiskt med en viss frek- vens, och denna avsökning lätt ger konflikter med den använda modulerings- frekvensen. Störningskänsligheten kan på känt sätt ytterligare minskas genom att ljuskällan 30 antingen i sig själv eller med hjälp av ett optiskt filter bringas att utsända ljus inom ett smalt frekvensintervall. Ett filter, som endast genomsläpper ljus med detta frekvensintervall, anordnas därvid framför detektorn 33.In a preferred embodiment, this consists of a so-called one-dimensional lateral photodetector. Such may suitably consist of a narrow and elongate photo- diode, for example made by Hamamatsu 81352. The center of the detector is the ten to a fixed voltage uo, and its endpoints are connected to plus- and the negative inputs of an amplifier 35. The output signal m from the amplifier 35 is output makes known in a known manner the position of the projected light spot BU on the If the distance of the workpiece 10 from the sensor is changed, the projector 10 15 20 25 30 35 455 281 The 3U position of the light spot on the detector is also to be changed. To illustrate this is indicated in Fig. 3 by broken lines by another position 10 'of the working paragraph. The light spot 23 from the light source 30 will then be located in the point denoted by 23 ', and the projected light spot will be find themselves in the position marked with 3U 'on the detector 33. The output signal m from the the amplifier 35 will thus constitute an unambiguous measure of the distance between sensor and workpiece 10. This procedure is commonly referred to as optical angulation. The use of a detector 33 of the type described above provides several significant benefits. Because the detector is one-dimensional, it can be made very narrow and thus takes in a minimum of disturbing light, ie such light which does not come from the projected light spot 23. This is of very large importance in certain applications, such as arc welding, where an intensive light is generated during the actual work operation. In order to further reduce the The similarity of interfering light can, if desired, be modulated from the light source 30 with a certain modulation frequency. In this case, a bandpass filter is provided, which measures the measurement signal m so that only components with a frequency equal to the modulus the ring frequency is passed through. This procedure for reducing noise sensitivity is not possible to use with certain other detector types, e.g. wherein the detector consists of a number of separate arranged in a row one after the other photodiodes, as these diodes must be scanned periodically at a certain frequency and this scan easily conflicts with the modulation used. the frequency. The sensitivity to interference can be further reduced in a known manner by that the light source 30 either by itself or by means of an optical filter caused to emit light within a narrow frequency range. A filter, which only transmits light with this frequency range, is arranged in front the detector 33.

En ytterligare fördel med denna föredragna typ av detektor är att den analoga mätsignalen m i varje ögonblick ger omedelbar information om mätavståndet, varigenom den fördröjning undgås som uppstår på grund av avsökningen av t ex sådana detektorer som innehåller en rad separata fotodioder.An additional advantage of this preferred type of detector is that the analog the measuring signal m at any moment gives immediate information about the measuring distance, thereby avoiding the delay that arises due to the scanning of e.g. such detectors containing a series of separate photodiodes.

Som ovan nämnts är sensorn S fast monterad på robothanden. Under sökning för fastställande av läget hos ett arbetsobjekt eller t ex en svetsfog relativt robothanden förflyttas robothanden och därmed sensorn i förhållande till arbetsstycket under avkänning av avståndet mellan sensorn och arbetsstycket.As mentioned above, the sensor S is permanently mounted on the robot hand. Searching for determining the position of a work object or, for example, a weld joint relative the robot hand moves the robot hand and thus the sensor in relation to the workpiece while sensing the distance between the sensor and the workpiece.

Under själva arbetsoperationen måste emellertid robothanden noggrant följa en viss bana, t ex följa en svetsfog, och detta förfaringssätt kan därför 10 15 20 25 30 35 HO 7 455 281 inte användas om automatisk följning av en kant eller t ex en svetsfog krävs under själva arbetsoperationen. Om automatisk följning är önskvärd, kan detta åstadkommas genom att sensorn anordnas att periodiskt avsöka avståndet ut- efter en riktning som bildar en vinkel med den fog ellerkant som skall följas under arbetsoperationen. Som visas i fíg H kan detta göras genom att hela sensorhuset bibríngas en periodisk fram- och âtergâende rörelse med hjälp av en pendlingsgivare PM. Pendlingsgivaren är förbunden med sensorn via en axel 210, och den ger sensorhuset en fram- och återgående rörelse så att ljusfläcken 23, som visas i figuren med streckade linjer, rör sig t ex vinkelrätt mot en svetsfogs 22 längdriktning. Frekvensen hos denna rörelse kan vara någon Hz och amplituden hos ljusfläckens 23 rörelse kan vara några eller något tiotal mm. När ljusfläcken 23 sveps fram och åter över den i fig U visade svetsfogen 22 uppstår vid varje passage av fogen en diskontinuitet i det av- kända avståndet d. Pig 5a visar hur det avkända avståndet d varierar med ljus- fläckens läge s, vilket exempelvis kan vara så definierat att det har sin nollpunkt då ljusfläcken befinner sig lodrätt under sensorns ljuskälla 30.During the actual work operation, however, the robot hand must carefully follow a certain path, for example following a weld, and this procedure can therefore 10 15 20 25 30 35 HO 7 455 281 not be used if automatic tracking of an edge or eg a weld is required during the work operation itself. If automatic tracking is desired, this can is achieved by arranging the sensor to periodically scan the distance following a direction that forms an angle with the joint or edge to be followed during the work operation. As shown in Fig. H, this can be done by healing the sensor housing is imparted a periodic reciprocating motion by means of a commuting transmitter PM. The oscillating sensor is connected to the sensor via a shaft 210, and it gives the sensor housing a reciprocating motion so that the light spot 23, which is shown in the figure in broken lines, moves, for example, perpendicular to one longitudinal direction of welds 22. The frequency of this movement may be any Hz and the amplitude of the motion of the light spot 23 may be a few or some tens mm. When the light spot 23 is swept back and forth over the one shown in Fig. U. weld joint 22, at each passage of the joint a discontinuity occurs in the known distance d. Fig. 5a shows how the sensed distance d varies with light the position s of the spot, which for example may be so defined that it has its zero point when the light spot is vertically below the light source 30 of the sensor.

Pendlingsrörelsen kan åstadkommas exempelvis genom en elektrisk motor, som via en excenterskiva påverkar sensorn, eller med hjälp av en fram- och åter- gående elektrisk motor.The oscillating movement can be effected, for example, by an electric motor, which via an eccentric disc affects the sensor, or by means of a reciprocating running electric motor.

Fig Bb visar hur i centralenheten MP korrektionssignaler i sida och höjd kan alstras för uppnående av automatisk följning under utförande av en arbets- operation. En signal PP från pendlingsgivaren, startar vid varje cykels början en klocka CL, vars utsignal via en grind Ä1 tillförs en buffert UH.Fig. Bb shows how in the central unit MP correction signals in side and height can generated to achieve automatic tracking during the performance of a Operation. A signal PP from the commuting sensor, starts at each cycle start a clock CL, whose output signal via a gate Ä1 is supplied to a buffer UH.

När sökstoppsignal SS erhålles från centralenheten MP avläses klockan. Vid varje passage av den aktuella kanten eller fogen tillförs alltså klockans utsignal bufferten NU där den lagras till nästa passage. Samtidigt matas det tidigare lagrade värdet från bufferten HU till en andra buffert Uü'. Skillnaden 1 tiden mellan två successiva passager av fogen i olika riktningar bildas i en skillnadsbildare ÄH". Utsignalen från skillnadsbildaren UN” kommer där- igenom att kontinuerligt utgöra ett mâtt på avvikelsen mellan den kant eller fog, som skall följas, och sensorns neutral- eller nolläge. Denna signal ds tillförs robotens styrorgan och används på känt sätt för att korrigera robot handens läge i sidled så att signalen ds bringas att gå mot noll. En filt- rerad och medelvärdesbildad mätsignal Ma tillförs en andra grind Å2, vars utsignal via en buffert US tillförs en negerande ingång hos en förstärkare H3. Till en icke negerad ingång hos förstärkaren matas ett referensvärde Mr, som motsvarar det önskade avståndet mellan sensor och arbetsstycke under ut- förandet av arbetsoperationen. Grinden H2 styrs av sökstoppssignalen SS, vilket medför att mätvärdet Ma vid varje passage av t ex svetsfogen 22 i fig Ä läses in till och lagras i bufferten H5. Buffertens utsignal motsvarar 10 20 25 30 35 455 281 8 därvid det senaste värdet på sensorns avstånd från arbetsstycket. Skillnaden mellan detta värde och referensvärdet Mr bildas i förstärkaren H3 och utgörs av dess utsignal dh. Denna signal tillförs robotens styrorgan RC på sådant sätt att den styr robothandens läge i höjdled relativt arbetsstycket på så- dant sätt att sensorn hålles på ett avstånd lika med Mr från arbetsstycket under utförandet av arbetsoperationen. En alternativ metod är att lagra mät- värdena under en halvperiod och vid dess slut beräkna sido- och höjdläge.When the search stop signal SS is obtained from the central unit MP, the clock is read. At each passage of the current edge or joint is thus added to that of the clock output the buffer NOW where it is stored for the next passage. At the same time it is fed previously stored the value from the buffer HU to a second buffer Uü '. The difference In the time between two successive passages of the joint in different directions are formed in a difference generator ÄH ". The output signal from the difference generator UN" will then by continuously constituting a measure of the deviation between the edge or joint, to be followed, and the neutral or zero position of the sensor. This signal ds is applied to the robot's control means and is used in a known manner to correct the robot the position of the hand laterally so that the signal ds is brought to zero. A blanket- measured and averaged measurement signal Ma is applied to a second gate Å2, whose output signal via a buffer US is applied to a negative input of an amplifier H3. To a non-negated input of the amplifier a reference value Mr, corresponding to the desired distance between the sensor and the workpiece during conducting the work operation. Gate H2 is controlled by the search stop signal SS, which means that the measured value Ma at each passage of, for example, the weld joint 22 in fig Ä is loaded to and stored in buffer H5. The output of the buffer corresponds to 10 20 25 30 35 455 281 8 thereby the latest value of the sensor's distance from the workpiece. The difference between this value and the reference value Mr is formed in the amplifier H3 and constitutes of its output signal dh. This signal is applied to the robot's controller RC on such way that it controls the position of the robot hand in height relative to the workpiece on the way that the sensor is kept at a distance equal to Mr from the workpiece during the execution of the work operation. An alternative method is to store the the values over a half period and at the end calculate the side and height position.

Vid följning krävs nämligen ingen omedelbar åtgärd. Felkänsligheten minskas på detta sätt.No immediate action is required for follow-up. The sensitivity is reduced In this way.

Ovan har beskrivits hur under följning sensorn hålls i konstant läge relativt arbetsstycket, och på detta sätt kommer även det på robothanden placerade arbetsverktyget, t ex en svetselektrod, att bringas att noggrant följa den önskade arbetsvägen, t ex svetsfogen 22 i fig U.It has been described above how during tracking the sensor is kept in a relatively constant position the workpiece, and in this way also the one placed on the robot hand the work tool, such as a welding electrode, to be closely monitored desired working path, e.g. the weld 22 in Fig. U.

Ovan har beskrivits hur under följning den erforderliga avsökningen kan åstad- kommas genom att hela sensorn S bibringas en periodisk rörelse. Alternativt kan sensorn vara fast monterad på robothanden, varvid på i och för sig känt sätt den periodiska sökrörelsen hos mätpunkten (ljusfläcken 23) kan åstad- kommas genom speglar eller prismor, vilka bibringas en periodisk fram- och återgående eller kontinuerligt roterande rörelse.It has been described above how, during follow-up, the required scan can be accomplished. is obtained by imparting a periodic movement to the entire sensor S. Alternatively the sensor can be fixedly mounted on the robot hand, whereby per se known the periodic search movement of the measuring point (light spot 23) can come through mirrors or prisms, which are imparted a periodic forward and reciprocating or continuously rotating motion.

Fig 6a visar längst till vänster schematískt sensorn S under mätning av av- ståndet till ett arbetsstycke. Det senare består av t ex två plåtar 10' och 10", vilka vid 22 bildar en överlappsfog. Förhållandena blir analoga i det fall sensorn används för detektering av en kant hos en plåt eller annat före- mål 10", som är placerat på ett underlag 10'. Det med SM markerade diagrammet visar det uppmätta avståndet m som funktion av tiden t under utrustningens sökmod, dvs då sensorn av roboten förs utefter arbetsstyckets yta i den med pilen visade sökriktningen. Vid tiden tï passeras kanten hos plåten 10', dvs fogen 22, och en diskontinuitet erhålles hos det uppmätta avståndet. Som nedan skall beskrivas avges vid t1 en s k sökstoppsignal, vilken stoppar den med hjälp av robotarmen utförda sökrörelsen. Diagrammet till höger, vilket är mar- kerat med TM, visar sensorns utsignal m som funktion av tiden t under automa- tisk följníng, t ex då roboten under utförande av en svetsning rör sig längs sitt t och t 1' 2 3 markerade tidpunkterna betecknar de ögonblick då mätstället passerar fogen 22 fogen 22 i en riktning vinkelrätt mot papperets plan och sveper mätställe periodiskt fram och tillbaka över fogen 22. De med t varvid diskontinuiteter erhålles i det uppmätta avståndet. Under följning kan som beskrivits i anslutning till fig H och 5 en korrektionssignal utvinnas som automatiskt bringar robothanden att följa fogen 22. 15 20 25 30 35 455 281 Fig ób visar motsvarande figur och diagram för det fall då roboten är anord- nad att detektera en kälfog 22mellan två plåtar 10' och 10". Det vänstra, med SM markerade diagrammet visar det uppmätta avståndet m som funktion av tiden under sökningsmoden, dvs när sensorn S av robotarmen förs i pilens riktning.Fig. 6a schematically shows the far left of the sensor S during measurement of stand for a workpiece. The latter consists of, for example, two plates 10 'and 10 ", which at 22 form an overlap joint. The conditions become analogous in it In this case, the sensor is used to detect an edge of a sheet or other material. goal 10 ", which is placed on a base 10 '. The diagram marked with SM shows the measured distance m as a function of the time t during the equipment search mode, ie when the sensor of the robot is moved along the surface of the workpiece in it with the arrow showed the search direction. At time t1 the edge of the plate 10 'is passed, i.e. joint 22, and a discontinuity is obtained at the measured distance. As below to be described, a so-called search stop signal is emitted at t1, which stops it with using the robot arm performed the search operation. The diagram to the right, which is marked with TM, shows the output signal m of the sensor as a function of time t during technical follow-up, eg when the robot moves along during the execution of a weld his t and t 1 '2 3 marked times denote the moments when the measuring point passes the joint 22 the joint 22 in a direction perpendicular to the plane of the paper and sweeps measuring point periodically back and forth over the joint 22. Those with t whereby discontinuities are obtained in the measured distance. Under follow-up as described in connection with Figs. H and 5, a correction signal can be recovered which automatically causes the robot hand to follow the joint 22. 15 20 25 30 35 455 281 Fig. 6b shows the corresponding figure and diagram for the case where the robot is arranged. detecting a keel joint 22 between two plates 10 'and 10 ". The left, with The SM marked diagram shows the measured distance m as a function of time during the search mode, ie when the sensor S is moved by the robot arm in the direction of the arrow.

Sensorns mätställe placerar fogen vid tidpunkten tï och som nedan skall be- skrivas avges därvid en sökstoppsignal. Det högra diagrammet visar sensorns mätsígnal som funktion av tiden under följningsmoden på samma sätt som i fíg Ba. Vid tidpunkterna t1, t2 och t3 Även i detta fall kan givetvis som ovan beskrivits en korrektionssignal här- passerar sensorns mätställe fogmitten. ledas och tillföras roboten för automatisk styrning av robothanden längs fogen.The measuring point of the sensor places the joint at time t1 and which is to be determined below. is written, a search stop signal is emitted. The right diagram shows the sensor measurement signal as a function of time during the tracking mode in the same way as in fig Ba. At times t1, t2 and t3 Also in this case, of course, as described above, a correction signal can be the sensor's measuring point passes the joint center. is guided and supplied to the robot for automatic control of the robot hand along the joint.

Fig 7 visar schematiskt ett fullständigt sökningsförlopp vid en utrustning enligt uppfinningen. Utrustningen är anordnad att uppsöka en överlappsfog 22 mellan två på ett underlag anbringade plåtar 10' och 10". Av roboten är en- dast den på robothanden monterade sensorn S visad. Roboten är programmerad att förflytta sig till en startpunkt, sådan att sensorns mätställe befinner sig i den med I markerade punkten. När denna punkt nåtts går robotens styrorgan vi- dare i programmet till det första sökningsskedet, vid vilket robotarmen rör sig i huvudsak vertikalt ned mot ytan hos arbetsstycket utefter den med en streckad linje betecknade banan. I den med II betecknade punkten har sensorn och därmed robothanden nått ett förutbestämt önskat avstånd från arbetsstycket, varvid en första sökstoppsignal avges. Sökstoppsignalen avbryter robotens rörelse, roboten gör en översväng men går tillbaka till punkten II.Fig. 7 schematically shows a complete search process for an equipment according to the invention. The equipment is arranged to seek out an overlap joint 22 between two plates 10 'and 10 "mounted on a substrate. Of the robot, one the sensor S mounted on the robot hand is shown. The robot is programmed to move to a starting point, such that the sensor's measuring point is in the point marked with I. When this point is reached, the control means of the robot in the program to the first search stage, to which the robot arm touches substantially vertically down towards the surface of the workpiece along it with a dashed line denoted the path. At the point indicated by II, the sensor has and thus the robot hand has reached a predetermined desired distance from the workpiece, whereby a first search stop signal is emitted. The search stop signal interrupts the robot movement, the robot makes a jump but goes back to point II.

Sökstoppsignalen bringar vidare robotens styrorgan att fortsätta till nästa sökningsskede. I detta bringas robothanden att röra sig i en för- programmerad riktning från punkten II. Denna riktning är i huvudsak paral- lell med arbetsstyckets yta och vinkelrät mot fogen 22. När sensorns mät- ställe i punkten III när fogen avges en andra sökstoppsignal. Denna sökstopp- signal avbryter robotens rörelse. Mätfläcken flyttas in ett stycke på ytan till punkten IV. Sökstoppsignalen initierar vidare nästa sökskede, i vilket roboten rör sig utefter en förprogrammerad riktning från punkten IV. Denna riktning är lämpligen i huvudsak parallell med fogens 22 längdriktning. När sensorns mätställe i punkten V når arbetsstyckets kant avges en tredje sök- stoppsignal, vilken avbryter robotens rörelse. Mätfläcken befinner sig i punkt V. Från denna punkt görs en programmerad rörelse så att svetselektroden positioneras till punkt VI. 10 15 20 25 30 -35 455 281 10 Den tredje, i punkten V avgivna sökstoppsignalen initierar (eventuellt efter vidtagen korrektion av utgångsläget) påbörjandet av arbetsoperationen. Robotens styrorgan är därvid anordnade att styra robothanden så att denna följer en för- programmerad riktning som i huvudsak överensstämmer med längdríktningen hos fogen 22. Om svetsfogen är kort och/eller avvikelserna i orientering mellan på varandra följande arbetsobjekt är små kan operationen utföras längs den för- programmerade banan utan användande av automatisk följning. Vid längre svets- fogar eller vid större variationer mellan arbetsstyckena i fråga om oriente- ringen kan däremot automatisk följning användas. I det senare fallet är robot- programmet anordnat att starta pendling av sensorn och att korrigera den för- programmerade banan med de från sensorns signalbehandlingsenhet mottagna korrek- tionssignalerna (se beskrivningen ovan i anslutning till fig 4-6).The search stop signal further causes the robot's control means to continue next search stage. In this, the robot hand is caused to move in a programmed direction from point II. This direction is essentially parallel. with the surface of the workpiece and perpendicular to the joint 22. When the sensor place in point III when the joint gives a second search stop signal. This search stop- signal interrupts the robot's movement. The measuring spot is moved in a piece on the surface to point IV. The search stop signal further initiates the next search stage, in which the robot moves along a pre-programmed direction from point IV. This direction is suitably substantially parallel to the longitudinal direction of the joint 22. When the measuring point of the sensor at point V reaches the edge of the workpiece, a third search stop signal, which interrupts the robot's movement. The measuring spot is in point V. From this point a programmed motion is made so that the welding electrode positioned to point VI. 10 15 20 25 30 -35 455 281 10 The third search stop signal emitted in point V initiates (possibly after correction of the initial position) commencement of the work operation. Robots control means are then arranged to control the robot hand so that it follows a programmed direction which substantially corresponds to the longitudinal direction of the joint 22. If the weld is short and / or the deviations in orientation between on successive work objects are small, the operation can be performed along the programmed the course without the use of automatic tracking. For longer welding joints or in the case of major variations between the workpieces in However, automatic tracking can be used. In the latter case, robotic the program is arranged to start oscillating the sensor and to correct the programmed path with the corrections received from the sensor signal processing unit. the signals (see description above in connection with Figs. 4-6).

I det följande skall närmare arbetssättet hos centralenheten MP beskrivas i anslutning till fig 8. Den till enheten inkommande digitala mätsignalen M underkastas först en filtrering. De H0 senaste filtrerade mätvärdena finns hela tiden lagrade i ett minne MU, vilket innehåller de filtrerade mätsignalerna Mo, Mi, räè. Värdet M0 är därvid det senaste filtrerade mät- värdet. Minnet MU visas schematiskt i fig Bb. Fig 8a visar schematiskt ett flödesschema för filtreringen. Denna utförs med intervall på 0,6 ms dvs varannan ms erhålles en startsignal. M är därvid aktuellt mätvärde och u är en konstant, som exempelvis kan vara 0,6.In the following, the working method of the central unit MP will be described in more detail in connection with Fig. 8. The digital measuring signal incoming to the unit M is first subjected to a filtration. The H0 most recently filtered measured values are constantly stored in a memory MU, which contains the filtered ones the measurement signals Mo, Mi, räè. The value M0 is then the latest filtered measurement. the value. The memory MU is shown schematically in Fig. Bb. Fig. 8a schematically shows one flow chart for the filtration. This is performed at intervals of 0.6 ms, ie every other ms a start signal is obtained. M is the current measured value and u is a constant, which can be 0.6, for example.

Med intervall på 3,5 ms utförs i centralenheten MP en beräkning för att detektera höjdläge, en kant eller en fog. Grundval för denna beräkning är därvid innehållet i minnet MU. Fig 9 visar centralenhetens MP arbetssätt vid höjdsökning (sträcken I-II i fig 7). Var 3,5 ms erhålles en startsignal.At intervals of 3.5 ms, a calculation is performed in the central unit MP to detect height, an edge or a joint. The basis for this calculation is thereby the contents of the memory MU. Fig. 9 shows the MP operating mode of the central unit at height increase (distances I-II in Fig. 7). Every 3.5 ms a start signal is obtained.

Först görs därvid en beräkning av medelvärdet MV2 av de fem senaste mätvärdena i minnet MU. Detta medelvärde jämförs därefter med ett höjdreferensvärde do.First, a calculation is made of the average value MV2 of the five most recent measured values in memory MU. This mean value is then compared with a height reference value do.

Om det beräknade medelvärdet MV2 är större än referensvärdet återgår central- enheten och väntar på en ny startsignal. Om däremot medelvärdet MV2 är mindre än eller lika med referensvärdet avges en sökstoppsignal SS.If the calculated mean value MV2 is greater than the reference value, the central device and waiting for a new start signal. If, on the other hand, the mean value MV2 is smaller than or equal to the reference value, a search stop signal SS is emitted.

Fig 10 visar centralenhetens arbetssätt under sidsökning (sträckan II~III eller IV-V i fig 7). Även denna beräkning genomförs med intervall på 3,5 ms.Fig. 10 shows the operation of the central unit during side search (section II ~ III or IV-V in Fig. 7). This calculation is also performed at intervals of 3.5 ms.

Var 3,5 ms erhålles alltså en startsignal, som startar beräkningsförloppet.Every 3.5 ms, a start signal is thus obtained, which starts the calculation process.

Först beräknas de båda medelvärdena MV2 och MV17 och därefter med ledning av dessa medelvärden en riktningssignal RI och därefter ett prognosvärde PR.First, the two mean values MV2 and MV17 are calculated and then based on these averages a direction signal RI and then a forecast value PR.

Prognosvärdet är det mätvärde som kan förväntas i det aktuella ögonblicket om arbetsstyckets yta är plan, dvs om det uppmätta avståndet är en linjär 10 15 20 25 30 35 455 281' 11 _ och kontinuerlig funktion av tiden. Genom att riktningssignalen RI beräknas tas hänsyn även till det fall då sensorn under sökningen inte rör sig paral- lellt med arbetsstyckets yta. Därefter undersöks om prognosvärdet PR avviker med mer än ett förutbestämt belopp K från det senaste mätvärdet M. Om avvikel- sen än mindre än K sätter centralenheten en storhet N till noll och återgår och väntar på att efter 3,5ms fåen ny startsignal. Storheten K väljes så att den ej överskrides vid mindre oregelbundenheter 1 arbetsstyckets yta men så liten att den med säkerhet kommer att överskridas vid uppträdandet av en kant, fog e d. Om absolutvärdet av avvikelsen PR - M är större än K går programmet vidare och ökar storheten N med ett. Därefter undersökes om N har nått talet 5. Om så inte är fallet uppdateras minnesarean MU med prognosvärdet PR i stället för med det senaste mätvärdet och programmet återgår för att vänta på en ny startsignal. Om den avkända avvikelsen mellan prognosvärde och mätvärde endast varit tillfällig, t ex orsakad av en repa i arbetsstycket eller en smutspartikel, kommer vid nästa beräkning avvikelsen mellan prognosvärde och mätvärde att vara mindre än K, storheten N att minskas med 1 till lägst O och minnesarean MU uppdateras med mätvärdet M. Om avvikelsen i stället beror på att en kant eller fog detekterats, kommer även vid påföljande beräkningar en avvikelse att uppträda mellan prognosvärde och mätvärde, storheten N kommer att ökas med ett vid varje beräkning och när storheten N når värdet 5 avges en sökstoppsignal.The forecast value is the measured value that can be expected at the current moment if the surface of the workpiece is flat, ie if the measured distance is linear 10 15 20 25 30 35 455 281 ' 11 _ and continuous operation of time. By calculating the direction signal RI account is also taken of the case where the sensor does not move in parallel during the search. lellt with the surface of the workpiece. It is then examined whether the forecast value PR deviates with more than a predetermined amount K from the most recent measured value M. If the then even less than K sets the central unit a quantity N to zero and returns and waiting to get a new start signal after 3.5ms. The quantity K is chosen so that it is not exceeded for minor irregularities in the surface of the workpiece but so small that it will certainly be exceeded in the occurrence of an edge, fog e d. If the absolute value of the deviation PR - M is greater than K, the program runs further and increases the quantity N by one. It is then examined whether N has reached the number 5. If this is not the case, the memory area MU is updated with the forecast value PR i instead of with the latest measured value and the program returns to wait a new start signal. About the detected deviation between forecast value and measured value only been temporary, eg caused by a scratch in the workpiece or a dirt particle, the deviation between the forecast value and measured value to be less than K, the quantity N to be reduced by 1 to at least 0 and the memory area MU is updated with the measured value M. If the deviation is instead due to an edge or joint is detected, a deviation will also occur in subsequent calculations to occur between forecast value and measured value, the quantity N will be increased by one at each calculation and when the quantity N reaches the value 5, a search stop signal is emitted.

Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till en för bågsvetsning använd robot, men en anordning enligt uppfinningen är givetvis tillämpbar även för andra ändamål. En anordning enligt uppfinningen är användbar i allmänhet där det finns ett krav på att noggrant kunna fastställa läge och orientering hos arbetsstycken för att på så sätt bestämma den punkt och/eller den bana där en arbetsoperation skall påbörjas eller utföras.The invention has been described above in connection with one used for arc welding robot, but a device according to the invention is of course also applicable to other purposes. A device according to the invention is generally useful there there is a requirement to be able to accurately determine the position and orientation of workpieces in order to determine the point and / or the path there a work operation must be started or performed.

I vissa svetstillämpningar utgörs svetsfogen av en spalt. Det är därvid ofta av vikt att kunna fastställa spaltens dimensioner eller tvärsnittsarea för att kunna välja optimala svetsparametrar. Anordningen enligt uppfinningen kan användas för detta ändamål. Eftersom den i anordningen ingående sensorn är en avståndskännande sensor, erhålles enkelt ett mått på spaltens djup, och på ovan beskrivet sätt kan såväl under sökning som följníng läget hos spaltens kanter och därmed dess bredd bestämmas. - En anordning enligt uppfinningen erbjuder väsentliga fördelar gentemot tidi- gare kända anordningar av motsvarande slag. Genom att sensorn är anordnad på robothanden och genom att roboten utnyttjas för den inledande sökningen, kan på enkelt sätt snabbt även stora ytor avsökas. När robothanden når det efter- sökta stället på arbetsstycket befinner sig såväl robothand som sensor direkt 10 15 20 25 455 281 12 i rätt läge, antingen för inledande av en ytterligare sökfas eller för påbörj- ande av en arbetsoperation. Härigenom kan roboten arbeta med minimala tidsför- dröjningar. Genom att anordningen enligt uppfinningen innefattar en avstånds- kännande sensor blir anordningens funktion i mycket stor utsträckning oberoende av ytbeskaffenhet, reflexionsförmåga etc hos arbetsstycket. Anordningen har därför mycket stor flexibilitet och ett stort användningsområde och kan använ- das vid operationer på arbetsstyeken av de mest skilda typer och utförda av de mest skilda material. Den avståndsmätande sensorn medför även som ovan nämnts den väsentliga fördelen, att vid behov svetsvolymen hos en spaltfog eller mot- svarande enkelt kan beräknas och användas för inställning av svetsparametrar.In some welding applications, the weld joint consists of a gap. That is often the case of importance to be able to determine the dimensions or cross-sectional area of the gap for to be able to choose optimal welding parameters. The device according to the invention can be used for this purpose. Since the sensor included in the device is a distance sensing sensor, a measure of the depth of the gap is easily obtained, and of The method described above can be used during both searching and tracking the position of the column edges and thus its width is determined. - A device according to the invention offers significant advantages over known devices of a similar kind. Because the sensor is arranged on the robot hand and by using the robot for the initial search, can in a simple way, even large areas are quickly scanned. When the robot hand reaches the the searched place on the workpiece is both the robot hand and the sensor directly 10 15 20 25 455 281 12 in the right position, either to initiate an additional search phase or to start spirit of a work operation. This allows the robot to work with minimal time delays. In that the device according to the invention comprises a spacer sensing sensor, the function of the device becomes to a very large extent independent of surface condition, reflectivity etc of the workpiece. The device has therefore a great deal of flexibility and a wide range of uses and can be used das during operations on the workpieces of the most diverse types and performed by the most diverse materials. The distance measuring sensor also entails, as mentioned above the essential advantage that, if necessary, the welding volume of a gap joint or corresponding can easily be calculated and used for setting welding parameters.

Genom att den använda sensorns detekterande organ bara "betraktar" den mycket lilla ljusfläck som sensorn alstrar på arbetsstycket, blir sensorn mycket okänslig för störande ljus. Till denna okänslighet bidrar i väsentlig grad det faktum, att enligt en föredragen utföringsform en endimensionell fotodetek- tor användes. Härigenom blir anordningen enligt uppfinningen användbar vid t ex elektrisk ljusbâgssvetsning eller andra operationer, vilka alstrar ett kraftigt störande ljus. Anordningen enligt uppfinningen medför härigenom mycket väsentliga fördelar gentemot tidigare kända utrustningar, vilka icke har varit användbara vid svetsning eller andra operationer, som alstrar ett kraftigt störande ljus.Because the detecting means of the sensor used only "consider" it a lot small light spot that the sensor generates on the workpiece, the sensor becomes a lot insensitive to disturbing light. This insensitivity contributes significantly the fact that according to a preferred embodiment a one-dimensional photodetector tor was used. Hereby the device according to the invention becomes useful in e.g. electric arc welding or other operations, which produce a powerful disturbing light. The device according to the invention hereby entails very essential advantages over prior art equipment, which have not been useful during welding or other operations, which produce a highly disturbing light.

En ytterligare väsentlig fördel, som härigenom erhålles, är att sensorns mät- punkt kan anordnas mycket nära arbetspunkten hos t ex den av roboten burna svetsutrustningen, varigenom dels uppnås att dimensionerna hos den av robot- handen burna utrustningen blir mindre och därvid vikt och åtkomlighet större, dels att noggrannheten vid sökning och följning blir stor. Anordningen enligt uppfinningen har vid försök visat sig vara mycket tillförlitlig och användbar.A further significant advantage thus obtained is that the measurement of the sensor point can be arranged very close to the working point of, for example, the one carried by the robot welding equipment, whereby on the one hand it is achieved that the dimensions of the hand-carried equipment becomes smaller, thereby increasing weight and accessibility, partly that the accuracy of search and tracking will be great. The device according to the invention has been found in experiments to be very reliable and useful.

Den kan sålunda t ex med stor säkerhet detektera kantfogar i mycket tunn plåt, vilket har varit ett stort problem med tidigare kända utrustningar.It can thus, for example, with great certainty detect edge joints in very thin sheet metal, which has been a major problem with prior art equipment.

Claims (9)

- 455 281 13 PATENTKRAV- 455 281 13 PATENT REQUIREMENTS 1. Anordning vid en industrirobot, vilken är anordnad att utföra en arbets- operation på ett arbetsstycke (10)- Anordningen k ä n n e t e c k n a s av att roboten är försedd med en på robothanden (8) placerad sensor (S), vilken är anordnad att avkänna avståndet mellan robothanden och arbetsstycket med hjälp av optisk triangulering. Roboten är försedd med styrorgan (RC) anord- nade att styra robothanden i två efter varandra följande förprogrammerade sökrörelser (t ex II-IV; IV-V) i skilda riktningar. Åtminstone den ena sök- rörelsens riktning har en komponent parallell med arbetsstyckets mot robot- handen vända yta. Anordningen har signalbehandlingsorgan (SC) anordnade att med ledning av det av sensorn under sökning avkända avståndet bestämma arbets- styckets läge i sökriktningen relativt roboten. De signalbehandlande organen (SC) innefattar organ (MP) anordnade att detektera den diskontinuitet 1 det av sensorn avkända avståndet som uppträder när robothanden (8) under en sök- rörelse med en komponent parallellt med ytan passerar en kant, fog eller mot- svarande (22) hos arbetsstycket (10) och att därvid avge en indikatlonssignal (SS). Sensorn (S) innefattar en ljuskälla (30) anordnad att projioera en ljus- fläck (23) på arbetsstycket (10), samt optiska organ (32) anordnade att på en endimensionell detektor (33) alstra en bild (3H) av ljusfläcken, varvid sen- sorn är anordnad att avge en utsignal (m) som är beroende av läget på detek- torn av nämnda bild (3ß) och därmed av avståndet mellan sensorn och arbets- stycket.Device in an industrial robot, which is arranged to perform a work operation on a workpiece (10) - The device is characterized in that the robot is provided with a sensor (S) placed on the robot hand (8), which is arranged to sense the distance between the robot hand and the workpiece using optical triangulation. The robot is provided with control means (RC) arranged to control the robot hand in two successive pre-programmed search movements (eg II-IV; IV-V) in different directions. At least one direction of the search movement has a component parallel to the surface of the workpiece facing the robot hand. The device has signal processing means (SC) arranged to determine the position of the workpiece in the search direction relative to the robot on the basis of the distance sensed by the sensor during the search. The signal processing means (SC) comprises means (MP) arranged to detect the discontinuity in the distance sensed by the sensor which occurs when the robot hand (8) during an search movement with a component parallel to the surface passes an edge, joint or equivalent ( 22) of the workpiece (10) and thereby emit an indicator signal (SS). The sensor (S) comprises a light source (30) arranged to project a light spot (23) onto the workpiece (10), and optical means (32) arranged to generate on a one-dimensional detector (33) an image (3H) of the light spot, wherein the sensor is arranged to emit an output signal (m) which is dependent on the position of the detector of said image (3ß) and thus on the distance between the sensor and the workpiece. 2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att de signalbehandlande organen är anordnade att med ledning av under sökrörelsen avkända värden på avståndet beräkna ett prognosvärde (PR) för avståndet, att jämföra det avkända avståndet (M) med detta prognosvärde och att, om det av- kända avståndet (M) avviker från prognosvärdet (PR) med mera än ett förut- bestämt belopp (K), avge nämnda indikeríngssignal (SS).Device according to claim 1, characterized in that the signal processing means are arranged to calculate a forecast value (PR) for the distance on the basis of values sensed during the search operation, to compare the sensed distance (M) with this forecast value and that , if the sensed distance (M) deviates from the forecast value (PR) by more than a predetermined amount (K), emit said indication signal (SS). 3. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att in- dikeringssignalen (SS) är anordnad att tillföras robotens styrorgan (RC) för avbrytande av en pågående sökrörelse.Device according to claim 1, characterized in that the indication signal (SS) is arranged to be supplied to the robot's control means (RC) for interrupting an ongoing search operation. U. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att robotens styrorgan är anordnade att efter avbrytandet av en första sökrörelse 455 281 ' 14 « (t ex II-IV) utföra en andra förprogrammerad sökrörelse (IV-V) med en rikt- ning som bildar en vinkel med riktningen hos nämnda första sökrörelse, samt att de signalbehandlande organen (SC) är anordnade att till styrorganen avge en indikeringssignal (SS) för avbrytande av den andra sökrörelsen vid detek- tering av en avståndsdískontinuitet.U. Device according to claim 3, characterized in that the control means of the robot are arranged to perform a second pre-programmed search movement (IV-V) with a direction after the interruption of a first search movement 455 281 '14 «(e.g. II-IV). forming an angle with the direction of said first search movement, and that the signal processing means (SC) are arranged to output to the control means an indication signal (SS) for interrupting the second search movement when detecting a distance discontinuity. 5. Anordning enligt patentkrav 1 eller H, k ä n n e t e c k n a d därav, att robotens styrorgan (RC) är anordnade att efter avbrytandet av sökrörelsen styra roboten att utföra nämnda arbetsoperation.Device according to claim 1 or H, characterized in that the robot's control means (RC) are arranged to control the robot to perform said work operation after the interruption of the search operation. 6, Anordning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att styrorganen är anordnade att under arbetsoperationen styra roboten längs en förprogrammerad bana.Device according to claim 5, characterized in that the control means are arranged to control the robot along a pre-programmed path during the working operation. 7. Anordning enligt patentkrav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att sensorn (S) är anordnad att under arbetsoperationen periodiskt avsöka avståndet mellan robothanden och arbetsstycket utefter en söklinje som bildar en vinkel med robothandens rörelse, att de signalbehandlande organen (SC) är anordnade att avkänna läget utefter söklinjen av en av t ex en kant eller en a fog orsakad avståndsdiskontinuitet och att tillföra robotens styrorgan en av nämnda läge beroende korrektionssignal (ds) för att bringa roboten att följa nämnda avståndsdiskontinuitet.Device according to claim 5 or 6, characterized in that the sensor (S) is arranged to periodically scan the distance between the robot hand and the workpiece along the search operation which forms an angle with the movement of the robot hand, that the signal processing means (SC) are arranged to sense the position along the search line of a distance discontinuity caused by, for example, an edge or a joint and to supply the robot control means a correction signal (ds) dependent on said position to cause the robot to follow said distance discontinuity. 8. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det av sensorn (S) under arbetsoperationen avkända avstån- det tillförs organ (MP) anordnade att bilda avvikelsen mellan det avkända av- ståndet (Ma) och ett referensvärde (Mr) och att tillföra robotens styrorgan (RC) nämnda avvikelse för styrning av avståndet mellan robothanden och arbets- stycket till nämnda referensvärde.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance sensed by the sensor (S) during the working operation is supplied with means (MP) arranged to form the deviation between the sensed distance (Ma) and a reference value. (Mr) and to supply the deviation of the robot (RC) with said deviation for controlling the distance between the robot hand and the workpiece to said reference value. 9. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att de- tektorn (33) är en analog lateral fotodetektor.Device according to claim 1, characterized in that the detector (33) is an analog lateral photodetector.
SE8302153A 1983-04-18 1983-04-18 DEVICE BY INDUSTRIROBOT SE455281B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8302153A SE455281B (en) 1983-04-18 1983-04-18 DEVICE BY INDUSTRIROBOT
DE19843413731 DE3413731A1 (en) 1983-04-18 1984-04-12 Arrangement on an industrial robot
JP7746384A JPS6062487A (en) 1983-04-18 1984-04-17 Industrial robot device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8302153A SE455281B (en) 1983-04-18 1983-04-18 DEVICE BY INDUSTRIROBOT

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8302153D0 SE8302153D0 (en) 1983-04-18
SE8302153L SE8302153L (en) 1984-10-19
SE455281B true SE455281B (en) 1988-07-04

Family

ID=20350846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8302153A SE455281B (en) 1983-04-18 1983-04-18 DEVICE BY INDUSTRIROBOT

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS6062487A (en)
DE (1) DE3413731A1 (en)
SE (1) SE455281B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111215800A (en) * 2020-02-10 2020-06-02 武汉理工大学 Maintenance amount detection device and detection method for welding maintenance robot

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2151350A (en) * 1983-11-25 1985-07-17 Vs Eng Ltd Sensing arrangement
JP2599709B2 (en) * 1986-10-28 1997-04-16 サペル Force and / or couple sensor device
JPS63175204U (en) * 1987-04-30 1988-11-14
DE3714776A1 (en) * 1987-05-04 1988-11-24 Dietmar Klinger Optoelectronic measuring arrangement
DE9001451U1 (en) * 1990-02-08 1991-06-06 Kuka Schweissanlagen + Roboter Gmbh, 8900 Augsburg, De
DE4040222A1 (en) * 1990-12-15 1992-06-17 Ind Rheinboellen Gmbh Path control for object handling robots - is carried out by flexible program based on analysis of optical data
DE4124261C2 (en) * 1991-07-22 1994-05-26 Kaercher Gmbh & Co Alfred Cleaning device for cleaning jagged surfaces, especially in motor vehicles
JP2764485B2 (en) * 1991-08-27 1998-06-11 ファナック株式会社 Diagnosis method of real-time sensor
DE4236057A1 (en) * 1992-10-26 1994-04-28 Tox Pressotechnik Gmbh Distance sensor for press. converter - has immersion piston, pneumatic controller, working piston displacement detector and electronic controller
AUPM570694A0 (en) * 1994-05-19 1994-06-09 O'Brien, Brian Jonathan Shape variable structure
DE4425879A1 (en) * 1994-07-09 1996-01-11 Ges Zur Foerderung Angewandter Optik Optoelektronik Quantenelektronik & Spektroskopie Ev Scoring system for separating components is essentially single crystal substrates
DE102004040345B4 (en) * 2004-08-20 2007-07-26 Intelligendt Systems & Services Gmbh & Co Kg Method and device for checking the impact area next to each other laid on a substrate sheets of a fiber composite material
DE102005009526A1 (en) * 2005-03-02 2006-09-07 Böllhoff Verbindungstechnik GmbH Method and device for controlling / regulating the feed movement of a joining tool
EP2132008B1 (en) * 2007-03-08 2010-10-06 Smv S.R.L. A method and a device for recognising, collecting and repositioning objects
FI124602B (en) * 2012-10-26 2014-10-31 Oy Langh Ship Ab Goods Transport Unit
DE102019103570B4 (en) * 2019-02-13 2022-12-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for manufacturing a traction battery for a motor vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111215800A (en) * 2020-02-10 2020-06-02 武汉理工大学 Maintenance amount detection device and detection method for welding maintenance robot

Also Published As

Publication number Publication date
SE8302153L (en) 1984-10-19
JPS6062487A (en) 1985-04-10
SE8302153D0 (en) 1983-04-18
DE3413731A1 (en) 1984-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE455281B (en) DEVICE BY INDUSTRIROBOT
JP2610276B2 (en) Industrial robot equipment
EP0118439B1 (en) Adaptive welding system
WO1991008861A1 (en) Noncontact profile controller
JPH03208105A (en) Method of disposing floor space and induction system of machine
KR100312799B1 (en) Welder with automatic extrapolation control, for automatic “in situ” welding along the contour of the curve
JPH0914921A (en) Non-contact three-dimensional measuring instrument
JP2542653B2 (en) Non-contact copying method
JPH0755439A (en) Three-dimensional shape measuring equipment
JP2594578B2 (en) Non-contact profile control device
JPH0665438B2 (en) Adaptive welding equipment with fill control correction function for curved weld groove
JP2661034B2 (en) A processing machine with a surface detection function
JPH0146275B2 (en)
JPS5584275A (en) Weld line searching follow-up sensor for welding robot tracing apparatus
JPH01240260A (en) Non-contact type digitizer
JP2672953B2 (en) Boundary line automatic sensing method
JP2604625B2 (en) Method and apparatus for detecting groove shape in narrow groove welding
JPH0516059A (en) Cutting edge position detecting device for cutting tool
TW202317292A (en) Device for measuring wear amount of welding tip, control device, robot system, method, and computer program
JP2004012431A (en) Noncontact measuring method and apparatus
JPH01191002A (en) Multi-sensor for automatic working machine
JP2564738B2 (en) Method and apparatus for detecting welding groove shape
JPS63286276A (en) Position detecting system for arc welding
WO1988008359A1 (en) Wrist mechanism and method for operating it
JPH02224989A (en) Industrial robot having machining starting point detecting function

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8302153-5

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed