JPH0230643B2 - - Google Patents

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JPH0230643B2
JPH0230643B2 JP58013167A JP1316783A JPH0230643B2 JP H0230643 B2 JPH0230643 B2 JP H0230643B2 JP 58013167 A JP58013167 A JP 58013167A JP 1316783 A JP1316783 A JP 1316783A JP H0230643 B2 JPH0230643 B2 JP H0230643B2
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JP
Japan
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noise
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JP58013167A
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English (en)
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JPS59137805A (ja
Inventor
Masakazu Kobayashi
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.)
Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Meiva Industry Ltd filed Critical Shin Meiva Industry Ltd
Priority to JP1316783A priority Critical patent/JPS59137805A/ja
Publication of JPS59137805A publication Critical patent/JPS59137805A/ja
Publication of JPH0230643B2 publication Critical patent/JPH0230643B2/ja
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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
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特に限定するものではないが例え
ば溶接線を自動的に倣うのに適した、光学式距離
計の改良に係り、特にノイズをほとんど完全に除
去するようにしたものに関する。
溶接線を自動的に倣つて溶接するために、例え
ば溶接用ロボツトなどが周知である。そしてこの
倣いのための光学式距離センサとしては、従来
種々の提案がなされている(例えば特開昭54−
46065号公報および特開昭57−511号公報)。しか
しながら従来の光学式のものにあつては、とりわ
け溶接時などの強いアーク光によるノイズに原因
する障害を除去することが常に課題となる。
ところで、光学式測定において、測定のための
光量が充分得られない場合、信号と雑音との識別
が困難である。そこで、場所的に大小のある周囲
の明るさと測定用光源の光量との差がないような
ところで測定するにあたり、光源を断続させ、光
源断のときの画像信号と光源続のときの画像信号
の差をとることによつて検出すべき信号を識別す
るものが、特開昭56−64605号公報で公知になつ
ている。しかしながら、こうした手法では溶接光
のように時間的に変動する強いノイズのある局所
に投光し、その受光量を測定するような場合には
不向きである。
この発明においては、このようなノイズの影響
をほとんど除去しうる、倣いのための光学式距離
計を提供しようとするものである。
この発明の概略は、距離計測方向とはその光軸
が傾斜し、かつその周期を2Tsとする光源断続手
段を含む投光手段、この投光手段による計測対象
物上の光点を視野に含みこの視野中t時における
点nの情報(St+Nt)nおよびt+Ts時におけ
る点nの情報(Nt+Ts)nを検出する手段を設け
た第1の受光手段、前記光点を視野に含まないそ
の近辺の視野を有しこの視野全体のt時における
情報NMtおよびt+Ts時における情報NMt+Ts
検出する手段を設けた第2の受光手段、ならびに
これら光学系を前記計測対象物にほぼ沿つてある
速さで移動させる手段を備え、さらに制御手段を
具備し、この制御手段は NMt+Ts/NMt(St+Nt)n−(Nt+Ts)n を演算する手段を最少限含んでなる、倣いのため
の光学式距離計である。
光点を視野に含む第1の受光手段の情報は、光
源の断続時の光点付近の情報であり、その中に含
まれるノイズは光源の断続のために変動するもの
ではないが、周囲状況の変化とともに時間的に変
化しているものであつて、その差をとることで信
号を検出できるものではない。一方、光点を視野
に含まない第2の受光手段の情報は、周囲のノイ
ズの変動のみを検出するものであるとともに、こ
のノイズの変動は光点部分についても同様であ
る。そこで、 Nt+Ts/Nt≒NMt+Ts/NMt=b と考えても差支えない。そして、この発明は単に
信号プラスノイズからノイズを差引いて信号を求
めるのではなく、信号プラスノイズにbを掛けた
ものからノイズを差引いて信号を求めている。
以下図面を参照しつつこの発明一実施例を詳述
する。第1図はこの発明の背景となる、かつこの
発明を実施して有効な溶接用ロボツトに実施した
形態を示すが、この発明をこの実施の形態に限定
するものではない。
Rは直角座標(XYZ)系のメカ構成を有する
溶接用ロボツトであり、エンドエフエクタとして
溶接トーチTを設ける。ロボツトRは制御手段と
しての公知のコンピユータ(CPUおよびメモリ
をその主要構成とする)COによつて、トーチT
の位置その他を公知の手段で制御するべく構成さ
れる。そしてワークWの開発溶接線WLに沿つて
トーチTが移動し、溶接を実行させるものであ
る。
Dはこの発明一実施例の光学式距離計の光学系
であり以下の構成になる。
1は光源である。光源1は特定の波長を含有す
る光源、例えばHe−Neレーザ発振器を使用す
る。
2は光源1の光を導く光フアイバーであり、そ
の先端2aはマイクロレンズ(例えば日本板ガラ
ス製の商品名SELFOC)として構成される。か
くして光フアイバー2およびマイクロレンズ2a
によつて、集束光投光手段L1が構成される。な
お、この投光手段L1は、その投光の方向が、距
離検出方向(この場合Z方向)とは傾斜して設け
られている。
投光手段L1にはさらに光源断続手段2bを含
む。この実施例における手段2bは、投光手段
L1における投光途中に円盤を動力2cによつて
回転させ、この円板上の穴によつてこの投光を周
期2Tsで断続するように構成される。この実施
例では断続手段2bの断および続の時間長さはほ
ぼ等しくしてある。
以下第1の受光手段L2の構成を述べる。
3は前方レンズ系としての集光レンズである。
レンズ3は、光源1によつて光フアイバー2を経
由して投光された集束光の溶接線WL上の直径A
の光点Pを視野に含みこれを結像するべく配設さ
れる。
4は一次元イメージガイドである。この一次元
イメージガイド4は、微小径(例えば直径0.05
mm)の光フアイバーを100本×6本の長方形の束
にしたものである。そして、ガイド4の前端4a
は、レンズ3は、結像面に位置させる。さらに前
端4aの長方形の長手方向(すなわち一次元の方
向)は、投光および受光を含む平面(この実施例
ではYZ平面に平行)上かつ受光と直角方向に構
成される。
5はガイド4の後端4bに対面して設けられた
後方レンズ系としての2組の集光レンズである。
6はこの2組のレンズの間にそう入された、光
源1の光の特定の波長のみ通過を許容するフイル
タである。レンズ5はこのフイルタ6に平行光線
を投光するように構成されている。
7は一次元イメージセンサであり、レンズ5に
よる結像面に設けられる。イメージセンサ7の一
次元の方向は、後端4bの長方形の長手方向と同
一に構成される。またこのイメージセンサ7は一
次元方向に例えば512個の受光素子を並べてある
ものとする。
8は公知のA/Dコンバータであり、イメージ
センサ7の出力を入力して、その情報を数値化す
るべく構成される。
以下さらに第2の受光手段L3の構成につき述
べる。
9はその先端9aをマイクロレンズとした受光
光学系の光フアイバーであり、距離計測範囲内に
おける光点Pがその視野に含まれないように構成
される。またこの視野の直径Bは直径Aの数倍程
度に定めるのが望ましい。
10は光フアイバー9の後端に接続された公知
のホトダイオードであり、光フアイバー9の視野
の明るさを計測するべく構成される。
11はA/Dコンバータであり、ホトダイオー
ド10の出力を入力してその情報を数値化するべ
く構成される。
以上の各構成中、手段2bの断続のタイミング
信号、A/Dコンバータ8および11の出力信号
は共にコンピユータCOに入力される。
そしてこれら手段L1,L2およびL3よなる光学
系Dは図示しない枠に取り付けられ、トーチTの
進行方向(図示X方向)に先行して、詳細は図示
しないが公知の構成によりトーチTに対して左右
方向(図示Y方向)に対称に揺動しうるように構
成されているものとする。
以下、前述実施例につき、その作用を述べる。
第2図も参照されたい。
光源1よりの光束はフアイバー2を経由してレ
ンズ2aで集光され、溶接線WLの面上に光点P
をむすぶ。
この光点Pはレンズ3により、ガイド4の前端
(4aにP′として結像する。そしてこの像はガイ
ド4を経由して後端4bに至る。この後端4bに
おける像はレンズ5により平行光線となりフイル
タ6を経由する。この際、フイルタ6は光源1の
波長のみ通過するから、トーチTが溶接作動中こ
のアーク光のごく一部だけがこのフイルタを通過
するから、S/N比をより高めうる。またフイル
タ6における光は平行であるから、その特性をそ
こなうこともない。
かくして、後端4bにおける像はセンサ7の受
光面上に結像し、その出力はA/Dコンバータ8
によつて数値化され、コンピユータCOに入力す
る。この入力した情報を(St+Nt)nであらわ
すこととする。ここでStはt時における光源1に
よる光点Pの映像の明るさ、Ntは同じt時にお
けるノイズ(例えばトーチTのアーク光)による
映像の明るさ、nはイメージセンサ7のn番目の
素子をあらわす数字である。
以下コンピユータCOによる各処理につき説明
する。
コンピユータCOは、光源断続手段2bによつ
て、投光手段L1の集束光が「続」の状態か否か
判断する(処理PR1)。
「続」の状態におけるt時において、コンピユ
ータCOはイメージセンサ7からの出力をA/D
コンバータ8を経由して入力して記憶する(処理
PR2)。この入力情報は前述したように(St+
Nt)nで、nは1ないし512である。この場合の
情報は、光点による明るさStとトーチTなどによ
るノイズの明るさNtとの和であることに留意さ
れるべきである。
同時にコンピユータCOは、フオトダイオード
10からの出力をA/Dコンバータ11を経由し
て入力し記憶する(処理PR3)。この入力情報は
NMtである。これはフオトダイオード10に連
なる光学系の視野は光点Pを含まないことによ
る。
次にTsだけ時間が経過したか否か判断する
(処理PR4)。
時間Tsだけ経過したときは、手段2bによつ
て投光が遮断されている状態であり、このときの
A/Dコンバータ11の出力を入力して記憶する
(処理PR5)。このときの入力情報はNMt+Tsであ
る。
同時にコンピユータCOはイメージセンサ7か
らの出力を入力して記憶する(処理PR6)。この
入力情報は(Nt+Ts)nである。
コンピユータCOは次に前述記憶した値により、 NMt+Ts/NMt(St+Nt)n−(Nt+Ts)n を演算する。この値をn=1ないし512の値とし
て求める(処理PR7)と、この値でノイズをほぼ
除去した各nにおける光の強さに関連した情報を
求めうる。
以下この理由を詳述する。
時間tとt+Tsとでは光点Pの位置が移動す
るので、当然反射率が若干異なるが、この移動距
離は一般に小さいので(例えば1mm)、表面の位
置により反射率が急激に変化する対象を除外すれ
ば、 b=NMt+Ts/NMt≒Nt+Ts/Ntであり、またNt+Ts≒ bNtであるから b(St+Nt)n−(Nt+Ts)n≒bSt となるのである。
このようにしてノイズをほぼ除去し得た情報に
より、n=1ないし512における各位置のどこに
明るさの極大があるかによつて、結局トーチTと
ワークW表面との距離を知る。すなわち、この実
施例装置とワークW上の面とのZ方向の距離が近
ければ、光点P1となり、前端4a上の像は図に
おいて右方のP′1となり、反対に遠ければ光点P2
となり、像は左方のP′2となる。従つて、センサ
7上の左右方向の像の位置によつてワークW上の
面迄の距離を計測しうるものである。
そしてこの実施例装置の前述した左右の揺動に
より、ワークWの表面のもつとも遠い個所が前記
揺動のどの位置で検出されるかによつて、前記揺
動の中心と、溶接線WLの中心(最深部)との左
右方向のずれを検出しうる。コンピユータCOは
このずれを無くする向きにY方向を制御しつつ、
またトーチTとワークWとの距離を最適ならしめ
るべくZ方向を制御しつつ、X方向にトーチTを
溶接線WLに倣つて進行させて、開先の溶接を実
行するものである。
かくしてトーチTの溶接線WLに対する倣いを
終了したか否か判断し(処理PR8)、終了する迄
処理PR1からPR7迄を循環実行する。
この発明は前述実施例以外に、下記する変形も
可能である。
(イ) 光源1としては、レーザ発振器以外に、例え
ば白色光に色フイルタを付けた色光光源として
もよい。
(ロ) 符号2a,2b,3,4aおよび9aの各構
成のみを一体に図示しない枠に取り付け左右に
揺動させ、符号1,2,4ないし7および9,
10の各構成は左右には揺動させないようにし
てもよい。
(ハ) この発明検出装置を揺動させるのに、トーチ
Tに対してではなく、トーチTと一体に揺動さ
せてもよい。
(ニ) 前方および後方レンズ系のレンズは、球面レ
ンズでなく、かまぼこ形レンズであつてもよ
い。
(ホ) フイルタはレンズ3側に設けてもよい。
(ヘ) 光学系を移動させる手段はその他の形式の産
業用ロボツトでもよく、またいわゆるロボツト
以外の構成であつてもよい。
(ト) 手段2bの断続の時間は同一とする以外に異
ならせてもよく、要するにセンサ7の機能上あ
まり短時間では正確な情報を取り出し得ないの
で、適宜に定めるべきである。
(チ) その他この発明の技術的思想の範囲内におけ
る各構成の均等物との置換も、またこの発明の
技術的範囲に含まれる。
この発明は前述したとおり、光点P近辺のノイ
ズを計測する第2の受光手段を設け、光点の発生
および消減時にこのノイズを計測してその比を求
め、光点迄の距離を求めるための第1の受光手段
の出力のうちのノイズを第2の受光手段によつて
計測したノイズとして、処理するようにしたか
ら、例えば溶接トーチなどのように強力なノイズ
が混入しても、正確な距離を計測しうるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
図面はいずれもこの発明一実施例を示し、第1
図は全体斜視図、第2図はフローチヤートであ
る。 1……光源、L1……集束光投光手段、2b…
…光源断続手段、WL……溶接線(計測対象物)、
P……光点、L2……第1の受光手段、L3……第
2の受光手段、R……ロボツト(光学系を移動さ
せる手段)、CO……コンピユータ(制御手段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 距離計測方向とはその光軸が傾斜し、かつそ
    の周期を2Tsとする光源断続手段を含む投光手
    段、この投光手段による計測対象物上の光点を視
    野に含みこの視野中t時における点nの情報(St
    +Nt)nおよびt+Ts時における点nの情報
    (Nt+Ts)nを検出する手段を設けた第1の受光手
    段、前記光点を視野に含まないその近辺の視野を
    有しこの視野全体のt時における情報NMtおよ
    びt+Ts時における情報NMt+Tsを検出する手段
    を設けた第2の受光手段、ならびにこれら光学系
    を前記計測対象物にほぼ沿つてある速さで移動さ
    せる手段を備え、さらに制御手段を具備し、この
    制御手段は NMt+Ts/NMt(St+Nt)n−(Nt+Ts)n を演算する手段を最少限含んでなる、倣いのため
    の光学式距離計。
JP1316783A 1983-01-28 1983-01-28 倣いのための光学式距離計 Granted JPS59137805A (ja)

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06100458B2 (ja) * 1984-10-29 1994-12-12 三菱電機株式会社 レ−ザ加工機用距離計測装置
JPH06100459B2 (ja) * 1984-10-29 1994-12-12 三菱電機株式会社 距離計測装置
JPS61105419A (ja) * 1984-10-29 1986-05-23 Mitsubishi Electric Corp 距離計測装置
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5446065A (en) * 1977-09-19 1979-04-11 Oki Electric Ind Co Ltd Non-contact type profile mesuring apparatus
JPS5664605A (en) * 1979-11-01 1981-06-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for sensing distribution of height of stored material

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JPS59137805A (ja) 1984-08-08

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