JPH03181812A - Rotary scanning type distance sensor - Google Patents

Rotary scanning type distance sensor

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JPH03181812A
JPH03181812A JP32059789A JP32059789A JPH03181812A JP H03181812 A JPH03181812 A JP H03181812A JP 32059789 A JP32059789 A JP 32059789A JP 32059789 A JP32059789 A JP 32059789A JP H03181812 A JPH03181812 A JP H03181812A
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JP
Japan
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light
data
distance
scanning
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP32059789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobutoshi Torii
信利 鳥居
Hiroshi Wakio
脇尾 宏志
Masahiro Hagiwara
萩原 雅裕
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.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the reliability for measuring the distance by using the distance data from a photodetecting element and the scanning/rotating position data of a rotating amount detector as the triangulating data. CONSTITUTION:A light emitting element 14 and a light receiving element 18 are kept in a housing 12 with a predetermined distance. The detecting light from the element 14 is irradiated to a surface W to be detected through a condensing lens 16. The reflecting light is received by the element 18 through a focus lens 20. The receiving position of the element 18 is changed in accordance with the change of a distance L between the lens 20 and the surface W. A signal of the distance data showing the distance L is sent out from the element 18. When the housing 12 is rotated around an axial center of a shaft 22 by a driving motor 36, the detecting light from the element 14 is turned around the axial center of the shaft 22 and therefore the detecting light is rotated and scanned. In other words, the distance data fed from the element 18 and the scanning position data of a rotating position detector 38 of the motor 36 are obtained, making it possible to obtain three-dimensional data of each measuring point along the scanning locus on the surface W according to the triangulation principle. The measuring data is analyzed through a controlling part 40.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、検査光を被検面へ照射すると共にその検査光
を所定の軌跡に沿って走査し、その検査光を受光素子に
よって受光することにより、走査位置データと反射面か
ら受光面までの距離データにより三角測量データを得て
測距を行う走査形測距センサーに関し、特に、検査光を
一定軸線の周りに回転走査させることにより回転軌跡に
沿う走査位置データを得るようにし、産業用溶接ロボッ
トのアークセンサー等に適用される回転走査形測距セン
サーに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention irradiates an inspection light onto a surface to be inspected, scans the inspection light along a predetermined trajectory, and receives the inspection light with a light receiving element. Regarding scanning distance measuring sensors that measure distance by obtaining triangulation data from scanning position data and distance data from the reflecting surface to the light receiving surface, in particular, rotation scanning is performed by rotating and scanning the inspection light around a fixed axis. The present invention relates to a rotary scanning distance measuring sensor that obtains scanning position data along a trajectory and is applied to arc sensors of industrial welding robots.

〔従来技術〕[Prior art]

ワーク等の加工位置までの距離を測距センサーにより検
出して加工具を加工位置に対して位置決めする場合があ
る。例えば、産業用溶接ロボットのエンドエフェクタで
あるアーク溶接用トーチを溶接対象ワークの連続する各
溶接点に位置決めする場合には、これから溶接すべき溶
接線を検出するアーク溶接センサーが従来から用いられ
ている。
There are cases where the distance to a processing position of a workpiece or the like is detected by a distance sensor and the processing tool is positioned with respect to the processing position. For example, when positioning an arc welding torch, which is the end effector of an industrial welding robot, at each successive welding point on a workpiece to be welded, an arc welding sensor has traditionally been used to detect the weld line to be welded. There is.

この産業用溶接ロボットに用いられる従来のアーク溶接
センサーは、溶接トーチに装着したアーク溶接センサー
の検出部に発光素子と受光素子を備え、発光素子を適宜
の走査装置によって溶接ラインに対して交叉する方向へ
走査変位させることにより該走査装置から走査位置デー
タを得るようにし、また受光素子から距離データを得る
ようにする構成を有し、これらの走査位置データと距離
データとから三角測量原理に従って受光素子の受光面か
ら溶接位置までの測距を行い、受光素子とトーチ先端の
アーク発生位置との間の所定の距離を該測距データに加
算して溶接トーチと溶接位置との正確な距離データを求
め、該距離データに従ってトーチの位置をロボットアー
ム、手首等の可動部により制御して所望の溶接作業を行
うようにしている。 ここで、従来のアーク溶接センサ
ーの構成と作用とを第3図及び第4図に示すブロック図
に従って説明する。
The conventional arc welding sensor used in this industrial welding robot is equipped with a light emitting element and a light receiving element in the detection part of the arc welding sensor attached to the welding torch, and the light emitting element is crossed with the welding line by an appropriate scanning device. It has a configuration in which scanning position data is obtained from the scanning device by scanning displacement in the direction, and distance data is obtained from the light receiving element, and light is received according to the triangulation principle from these scanning position data and distance data. Measure the distance from the light-receiving surface of the element to the welding position, and add a predetermined distance between the light-receiving element and the arc generation position at the tip of the torch to the measured distance data to obtain accurate distance data between the welding torch and the welding position. is determined, and the position of the torch is controlled by movable parts such as a robot arm and wrist according to the distance data to perform the desired welding work. Here, the structure and operation of a conventional arc welding sensor will be explained with reference to block diagrams shown in FIGS. 3 and 4.

第3図を参照すると、この従来のアーク溶接センサー1
00はハウジング102内に検査光を発する発光素子1
04、同発光素子104からの検査光を集光するレンズ
106、同レンズ106を透過した検査光を被検面Wへ
指向させる揺動形ミラー112、被検面Wで反射した検
査光をフォーカスレンズ110を透過させて受光する受
光素子108、上記揺動形ミラー112を直線軌跡に沿
って走査させる、例えば、ガルバノメータ・スキャナ、
レゾナント・スキャナ等によって形成された走査装置1
14、同走査装置114の動作量から揺動形ミラー11
2の走査位置データを送出する走査位置データ検出器1
16が組み込まれて形成されており、ハウジング102
は図示されていない結合ブラケットにより産業用溶接ロ
ボットのトーチ部に取付けられるように成っている。こ
こで、上記の受光素子108は被検面Wからの検査光を
固定位置に配置されたフォーカスレンズ110を介して
受光するから、同レンズ110と被検面Wとの間の距離
“し”に対応した電気信号を送出する距離データ検出手
段として機能するようになっている。
Referring to FIG. 3, this conventional arc welding sensor 1
00 is a light emitting element 1 that emits inspection light inside the housing 102
04. A lens 106 that collects the inspection light from the light emitting element 104, an oscillating mirror 112 that directs the inspection light that has passed through the lens 106 toward the test surface W, and focuses the test light reflected from the test surface W. A light-receiving element 108 that transmits light through a lens 110 and receives the light, and a galvanometer scanner that scans the swinging mirror 112 along a linear trajectory, for example.
Scanning device 1 formed by a resonant scanner etc.
14. From the amount of movement of the scanning device 114, the oscillating mirror 11
Scanning position data detector 1 that sends out scanning position data of 2
16 is incorporated into the housing 102.
is adapted to be attached to the torch section of an industrial welding robot by means of a coupling bracket (not shown). Here, since the above-mentioned light receiving element 108 receives the inspection light from the surface W to be inspected via the focus lens 110 arranged at a fixed position, the distance between the lens 110 and the surface W to be inspected is small. It functions as a distance data detection means that sends an electric signal corresponding to the distance.

上述の構成を有するアーク溶接センサー100は制御装
置120と結合され、同制御装置120は走査指令部1
22、走査位置データ受信部124、距離データ受信部
126、総合位置データ受・送信部128等を備え、走
査位置データ検出器116の走査位置データと受光素子
108の距離データとが制御部120の走査位置データ
受信部124と距離データ受信部126へ入力される結
合が威されている。 制御1120は上記の走査位置デ
ータと距離データとを総合位置データ受・送信部128
において、被検面Wの各測定点の三次元空間における測
距データを三角測量法により演算、検出して総合データ
化し、解析装置に送出する。
The arc welding sensor 100 having the above-described configuration is coupled to a control device 120, which controls the scanning command unit 1.
22, is equipped with a scanning position data receiving section 124, a distance data receiving section 126, a comprehensive position data receiving/transmitting section 128, etc., and the scanning position data of the scanning position data detector 116 and the distance data of the light receiving element 108 are The data is coupled to the scanning position data receiving section 124 and the distance data receiving section 126. The control 1120 sends the above-mentioned scanning position data and distance data to the comprehensive position data receiving/transmitting unit 128.
In this step, distance measurement data in three-dimensional space at each measurement point on the surface to be inspected W is calculated and detected by the triangulation method, converted into comprehensive data, and sent to an analysis device.

同解析装置は、総合データを基にして溶接線の位置を演
算、検出して溶接ロボットの制御装置へ伝達する。従っ
て、ロボット制御装置はこの検出された測距データに基
づいて予め設定されているトーチとセンサー100との
距離分を加算補正してトーチの先罐を測距した各測定点
へ指向させるように制御するものであり、この制御動作
は被検面の各測定点を先行して測距することにより、ロ
ボットのオンライン制御において実現される。
The analysis device calculates and detects the position of the weld line based on the comprehensive data and transmits it to the welding robot's control device. Therefore, the robot control device adds and corrects the preset distance between the torch and the sensor 100 based on the detected distance measurement data, and directs the torch nozzle to each measured point. This control operation is realized in online control of the robot by measuring the distance of each measurement point on the surface to be inspected in advance.

上述の第3図に示した従来のアーク溶接センサー100
は溶接ロボットのトーチに対して結合ブラケットにより
固定状態に装着するものであるが、固定装着であるがた
めに、所望の溶接方向が走査方向と直交する場合はよい
が、走査方向と平行に溶接方向が変化する場合等は溶接
線が視野に入らなくなる。このために、第4図に示す他
の従来のアーク溶接センサー200はそのハウジング1
02を別に設けた回転駆動機構202に結合し、この回
転駆動機構202は、ロータリエンコーダ等の回転位置
検出器204を備えた電動モータ206から歯車機構等
の伝動機構208を介してアーク溶接センサー200を
溶接ロボットのトーチに対して回転可能に構成し、以て
、上述した走査方向の条件による視野制限を受けたとき
には、アーク溶接センサー200をトーチの周りに回転
させ、視野を確保してから、第3図のアーク溶接センサ
ー100と同じように測距作用を行う構成に戒っている
ものである。このとき、制御部120には、視野制限に
応じて電動モータ206に視野確保位置まで回転指令を
発する回転指令部130と、上記電動モータ206の回
転位置検出器204からセンサー200の回転量データ
を受信して総合位置データ受送信部128へ該回転量デ
ータを送出する回転位置データ受信部132が設けられ
ている。即ち、総合位置データの演算、検出時にセンサ
ー200の回転量を補正し得る構成に戊っている。
Conventional arc welding sensor 100 shown in FIG. 3 above
is fixedly attached to the torch of a welding robot using a coupling bracket. However, since it is fixedly attached, it is fine if the desired welding direction is perpendicular to the scanning direction, but it is better to weld parallel to the scanning direction. If the direction changes, etc., the weld line will no longer be visible. To this end, another conventional arc welding sensor 200 shown in FIG.
02 is connected to a separately provided rotary drive mechanism 202, and this rotary drive mechanism 202 connects an electric motor 206 equipped with a rotational position detector 204 such as a rotary encoder to an arc welding sensor 200 via a transmission mechanism 208 such as a gear mechanism. The arc welding sensor 200 is configured to be rotatable relative to the torch of the welding robot, so that when the field of view is limited by the scanning direction conditions described above, the arc welding sensor 200 is rotated around the torch to secure the field of view, and then, This sensor is designed to perform a distance measurement function in the same way as the arc welding sensor 100 shown in FIG. At this time, the control unit 120 includes a rotation command unit 130 that issues a rotation command to the electric motor 206 to a position where the field of view is secured according to the field of view restriction, and a rotation amount data of the sensor 200 from the rotation position detector 204 of the electric motor 206. A rotation position data receiving section 132 is provided which receives the rotation amount data and sends the rotation amount data to the comprehensive position data receiving and transmitting section 128. That is, the configuration is such that the amount of rotation of the sensor 200 can be corrected during calculation and detection of comprehensive position data.

〔発明が解決すべき課題〕[Problem to be solved by the invention]

然しなから、上述した2つのアーク溶接センサー100
または200においては、検査光を走査装置114によ
り走査する方式であり、従って、走査指令に対する実際
の走査動作には遅れが存在し、その遅れ量を検出する機
構(走査位置データ検出器116)が必要になり、故に
それらの機構がアーク溶接センサー自体の小型化と簡略
化の阻害となり、トーチの動作機能に悪影響を与える不
具合がある。また、走査装置114には必ず、揺動ミラ
ー112を揺動させる機構として機械的可動部分を持つ
ため、ロボット動作中に生ずる外部機器との接触による
外部からの衝撃やロボット自体の加減速に伴う衝撃等に
弱く、故に、機能上、信頼性に欠ける欠点が有る。
However, the two arc welding sensors 100 described above
200 is a method in which the inspection light is scanned by the scanning device 114. Therefore, there is a delay in the actual scanning operation with respect to the scanning command, and a mechanism (scanning position data detector 116) that detects the amount of delay is required. Therefore, these mechanisms impede miniaturization and simplification of the arc welding sensor itself, and there is a problem that adversely affects the operating function of the torch. In addition, since the scanning device 114 always has a mechanically movable part as a mechanism for swinging the swinging mirror 112, external shocks caused by contact with external equipment that occur during robot operation and acceleration/deceleration of the robot itself may occur. It is weak against shock, etc., and therefore has the disadvantage of lacking functional reliability.

また、第4図に示したアーク溶接センサー200では、
総合位置データに作成段階で回転駆動機構202からの
回転位置データを補正加算する方式を採られているため
に、誤差が介入する余地が増加し、走査位置データ、距
離データに含まれる誤差分等との累積誤差により、測距
データを得る性能上からは分解能が低下すると言う欠点
も生じる。
Furthermore, in the arc welding sensor 200 shown in FIG.
Since a method is adopted in which the rotational position data from the rotational drive mechanism 202 is corrected and added to the comprehensive position data at the creation stage, there is more room for errors to intervene, and errors included in the scanning position data, distance data, etc. Due to the cumulative error, there is also the disadvantage that the resolution decreases in terms of the performance of obtaining distance measurement data.

依って、本発明は上述した従来の欠点を解消し得る共に
アーク溶接ロボットのトーチの測距センサーとしてばか
りでなく、材料切断、パリ取り作業、シール作業等を遂
行する周知の各種産業用ロボットにも装着して適用可能
な走査形測距センサーを提供せんとするものである。
Therefore, the present invention can solve the above-mentioned conventional drawbacks, and can be used not only as a distance measuring sensor for the torch of an arc welding robot, but also for various well-known industrial robots that perform material cutting, deburring work, sealing work, etc. It is an object of the present invention to provide a scanning distance measuring sensor that can be attached to a vehicle.

また、本発明の他の目的は、検査光の走査動作を複雑な
走査装置の内蔵により遂行することなく検査光の発光素
子、検査光の受信素子を固定状態で内蔵したセンサーハ
ウジングを外部から回転動作させることにより検査光を
被検面上で円軌跡に沿って走査させる回転走査形測距セ
ンサーを提供することにある。
Another object of the present invention is to rotate the sensor housing from the outside, in which the test light emitting element and the test light receiving element are fixedly incorporated, without performing the scanning operation of the test light by incorporating a complicated scanning device. An object of the present invention is to provide a rotary scanning type distance measuring sensor that scans an inspection light along a circular locus on a surface to be inspected when operated.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上述の発明目的に鑑み、本発明は、検査光の発光要素と
、被検面からの反射検査光を受光する受光要素とを固定
取付けでハウジング内に保持させ、同ハウジングを駆動
モータで一定軸線周りに往復動作式に回転動作させるこ
とにより、検査光の走査作用を遂行し、同駆動モータは
回転位置データの検出器を備えた電動モータにより形成
し、回転位置データの検出器から走査位置データを得る
ようにし、これを受光要素から得る距離データと総合し
て各測定点の測距データを得るようにするものである。
In view of the above-mentioned object of the invention, the present invention has a light-emitting element for emitting inspection light and a light-receiving element for receiving reflected inspection light from a surface to be inspected, which are fixedly held in a housing, and the housing is moved along a constant axis by a drive motor. The scanning action of the inspection light is achieved by reciprocating rotation around the periphery, and the drive motor is formed by an electric motor equipped with a rotational position data detector, and the scanning position data is detected from the rotational position data detector. This is then combined with distance data obtained from the light-receiving element to obtain distance measurement data for each measurement point.

即ち、本発明によれば、検出光を発する発光要素と、そ
の検出光の被検面からの反射光を受光する受光要素とを
備え、定点から該被検面上の各測定点までの測距用三角
測量データを得る回転走査形測距センサーであって、 上記発光要素と受光要素とを離間した一定の固定位置に
取付けて保持するセンサー保持手段と、紫衣センサー保
持手段を回転可能に保持する回転軸と、 上記センサー保持手段を上記回転軸の周りに走査回転さ
せると共にその回転量の検出器を備えた回転駆動手段と
、 上記回転軸を保持すると共に所望の機械への取付は部を
有したブラケットとを具備して構成され、上記受光要素
からの距離データと上記回転量検出器の走査回転位置デ
ータとを測距用三角測量データにする回転走査形測距セ
ンサーを提供するものである。これにより、測距センサ
ーに結合される制御部の構成も簡略化することができる
。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づき、更に
詳細に説明する。
That is, according to the present invention, the light-emitting element that emits detection light and the light-receiving element that receives the reflected light of the detection light from the surface to be measured are provided, and measurement from a fixed point to each measurement point on the surface to be measured is performed. A rotary scanning distance measuring sensor for obtaining distance triangulation data, comprising a sensor holding means for attaching and holding the light emitting element and the light receiving element at fixed fixed positions separated from each other, and a purple sensor holding means for rotatably holding the light emitting element and the light receiving element. a rotating shaft that scans and rotates the sensor holding means around the rotating shaft and is equipped with a detector for the amount of rotation thereof; The present invention provides a rotary scanning type distance measuring sensor, which is configured to include a bracket having a bracket, and converts distance data from the light receiving element and scanning rotational position data of the rotational amount detector into distance measuring triangulation data. be. Thereby, the configuration of the control section coupled to the distance measuring sensor can also be simplified. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明による回転走査形測距センサーの基本
的構成ど制御部との結合関係を示したブロック図、第2
図は同センサーの具体的構造を示した斜視図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a rotary scanning distance measuring sensor according to the present invention and its connection relationship with a control section.
The figure is a perspective view showing the specific structure of the sensor.

第1r!!Jを参照すると、本発明による回転走査形測
距センサー10はハウジング12を有し、このハウジン
グ12内には予め既知の離間距離を匿いて固定配置によ
り設けた発光要素14と受光要素18とが保持されてい
る。発光要素14は、集光レンズ16を介して検査光を
被検面Wへ照射するように、例えば、図示のごとく一定
の傾き姿勢により取り付けられている。他方、受光要素
18は被検面Wから反射した検査光をフォーカスレンズ
20を介して受光するように設けられている。このとき
、受光要素18とフォーカスレンズ20の距離は固定距
離に設定されているから、該フォーカスレンズ20と被
検面Wとの間の距離“L″の変化に応じて、受光要素1
8の受光位置が変化する。故に、同受光要素18からは
変化する都度の距離“L”を示す距離データの信号が送
出される。
1st r! ! Referring to Fig. J, the rotary scanning distance measuring sensor 10 according to the present invention has a housing 12 in which a light emitting element 14 and a light receiving element 18 are fixedly arranged with a predetermined distance between them. Retained. The light emitting element 14 is attached, for example, in a fixed tilted posture as shown in the figure, so as to irradiate the inspection light onto the surface W to be inspected via the condensing lens 16. On the other hand, the light receiving element 18 is provided so as to receive the inspection light reflected from the surface W to be inspected via the focus lens 20. At this time, since the distance between the light receiving element 18 and the focus lens 20 is set to a fixed distance, the light receiving element 18
The light receiving position of 8 changes. Therefore, the light receiving element 18 sends out a distance data signal indicating the distance "L" each time it changes.

他方、本発明によれば、センサーハウジング12は軸2
2を介して回転駆動装置30の筐体32に回転可能に保
持され、かつ、歯車機構又はベルトブーり機構等の適宜
の伝動機構34を介して駆動モータ36に結合され、し
かも、この駆動モータ36は回転位置検出器38を有し
て構成されている。つまり、駆動モータ36と回転検出
器38とは、周知のロータリエンコーダを備えた電動サ
ーボモータによって形成されている。従って、駆動モー
タ36によりセンサーハウジング12を軸22の軸心周
りに回転させると、発光要素14から出射される検査光
は軸22の軸心周りに旋回することになり、検査光は回
転走査作用を受けることになる。このとき、走査量、つ
まり、走査位置データは駆動モータ36に備えられた回
転位置検出器38の位置検出データが直接、走査位置デ
ータを形成することになる。つまり、受光要素18から
送出される距離データと、駆動モータ36の回転位置検
出器38の走査位置データとが得られることになり、こ
れらの両データは三角測量原理により被検面W上の走査
軌跡に沿う各測定点の三次元位置データを測距できるの
である。
On the other hand, according to the invention, the sensor housing 12 is connected to the shaft 2
2, and is rotatably held in the housing 32 of the rotary drive device 30, and is coupled to a drive motor 36 via a suitable transmission mechanism 34, such as a gear mechanism or a belt boolean mechanism. is configured with a rotational position detector 38. That is, the drive motor 36 and the rotation detector 38 are formed by electric servo motors equipped with a well-known rotary encoder. Therefore, when the sensor housing 12 is rotated around the axis of the shaft 22 by the drive motor 36, the inspection light emitted from the light emitting element 14 will rotate around the axis of the shaft 22, and the inspection light will have a rotational scanning effect. will receive. At this time, the scanning amount, that is, the scanning position data, is the position detection data of the rotational position detector 38 provided in the drive motor 36 directly forming the scanning position data. In other words, the distance data sent from the light receiving element 18 and the scanning position data of the rotational position detector 38 of the drive motor 36 are obtained, and both of these data are scanned on the surface W to be inspected using the triangulation principle. It is possible to measure the three-dimensional position data of each measurement point along the trajectory.

上記センサー10は制御部40に結合されており、この
制御部10は、実質的に従来の制御部120 (第3図
、第4図〉と略同機能を有するが、受光要素I8から距
離データを受信する距離データ受信部42、駆動モータ
36に回転指令信号を送出する回転指令部44、回転位
置検出器3Bから回転走査位置データを受信する走査位
置データ受信部46、上記距離データと回転走査位置デ
ータとを総合する総合位置データ受・送信部48とを有
して構成されている。そして、この制御部40の総合位
置データ受・送信部48からの総合位置データが解析装
置(図示なし)に送られて測距データを解析を得る構成
にある点は従来と変わりはない。なお、回転駆動装置3
0によりセンサーハウジング12を回転駆動するときは
、検査光を走査する目的から、往復回転動作により、被
検面Wの各測定点(例えば、アーク溶接センサーにおけ
るトーチの中心点から被検面に下ろした直線と該被検面
との交点)の周りに所定の基準点に対して360°回転
させる。その結果、回転走査軌跡の位置データから被検
面Wにおける軌跡の2次元形状データ(平面上の直交座
標系における座標値)を得、かつ、軌跡上の各点からフ
ォーカスレンズ20までの距離“L”を得る。そして、
このような2次元形状データと距離データとから上記各
測定点の3次元座標値を解析装置で演算、検出して測距
データを得るのである。
The sensor 10 is coupled to a control section 40, which has substantially the same function as the conventional control section 120 (FIGS. 3 and 4), but uses distance data from the light receiving element I8. a distance data receiving section 42 that receives the rotation command signal, a rotation command section 44 that sends a rotation command signal to the drive motor 36, a scanning position data receiving section 46 that receives rotational scanning position data from the rotational position detector 3B, and a scanning position data receiving section 46 that receives the rotational scanning position data from the rotational position detector 3B. The integrated position data receiving/transmitting unit 48 of the control unit 40 is sent to an analysis device (not shown). ) is sent to the rotary drive device 3 for analysis, which is the same as before.
When the sensor housing 12 is rotationally driven by 0, for the purpose of scanning the inspection light, a reciprocating rotation operation is performed to rotate the sensor housing 12 at each measurement point on the test surface W (for example, from the center point of a torch in an arc welding sensor to the test surface). The test surface is rotated 360° around a predetermined reference point (the intersection of the straight line and the test surface). As a result, two-dimensional shape data (coordinate values in the orthogonal coordinate system on the plane) of the trajectory on the surface to be inspected W is obtained from the position data of the rotational scanning trajectory, and the distance from each point on the trajectory to the focus lens 20 is obtained. Obtain "L". and,
From such two-dimensional shape data and distance data, an analysis device calculates and detects the three-dimensional coordinate values of each of the measurement points to obtain distance measurement data.

第2図は、溶接ロボットのトーチによるアーク溶接セン
サーとして使用する場合の具体的実施例の構造を示して
いる。
FIG. 2 shows the structure of a specific embodiment when used as an arc welding sensor using a torch of a welding robot.

第2図において、回転走査形測距センサー10のハウジ
ング12が箱形に形式され、駆動装置30のハウジング
を威すブラケット32′ に対してセンサーlOは軸2
2の周りに軸受35を介して回転可能に設けられ、故に
、ベルト・ブーり機構から戒る伝動機構34を介して駆
動モータ36により回転作動されるように設けられてい
る。駆動モータ36は回転検出器38を有した上述の如
くロータリエンコーダ付き電動サーボモータ等により形
成されている。また、上記の軸22には溶接用トーチ5
0が取付けられ、このトーチ50がワーク(被検面)W
の溶接線“A″または“B”に沿う溶接動作を行うとき
に、センサー10が溶接線“A”または“B”の各点の
座標を測距するものである。
In FIG. 2, the housing 12 of the rotary scanning distance measuring sensor 10 is shaped like a box, and the sensor lO is attached to the shaft 2 with respect to the bracket 32' that encloses the housing of the drive device 30.
2 through a bearing 35, and is therefore rotatably operated by a drive motor 36 through a transmission mechanism 34 that is separated from the belt-boot mechanism. The drive motor 36 is formed of an electric servo motor with a rotary encoder or the like, as described above, which has a rotation detector 38. Further, a welding torch 5 is attached to the shaft 22.
0 is attached, and this torch 50 is the workpiece (surface to be inspected) W.
When performing a welding operation along welding line "A" or "B", sensor 10 measures the coordinates of each point on welding line "A" or "B".

上記ブラケット32° にはロボットとの結合用の取付
は部33が設けられている。
The bracket 32° is provided with a mounting portion 33 for connection to a robot.

このような構造を有する回転走査形測距センサー10は
上記取付は部33を介して産業用溶接ロボットの機体の
適所に簡単に取付けて使用することができる。この実施
例の測距センサー10の作用は第1図に基づいて上述し
た測距原理に従って遂行されることは言うまでもない。
The rotary scanning distance measuring sensor 10 having such a structure can be easily attached to a suitable position on the body of an industrial welding robot via the attachment part 33 and used. It goes without saying that the distance measuring sensor 10 of this embodiment operates according to the distance measuring principle described above with reference to FIG.

以上の説明から明らかなように、本発明による回転走査
形測距センサーは、従来の発光要素からの検査光を揺動
式に直線路に沿って走査させるものと異なり、ハウジン
グ等の取付は手段の固定位置に保持した発光要素と受光
要素とを該取付は手段共々に一定の軸線の周りに旋回さ
せ、以て発光要素からの検査光に走査作用を付与するも
のである。なお、第2図に示した回転走査形測距センサ
ー10は単に、溶接ロボットのトーチに対してアーク溶
接センサーとして使用するに限らず、その他の例えば、
周知のシールロボットのシールガンによるシール位置や
レーザロボットのレーザ光出射ガンのレーザ光照射位置
を測距するセンサー等として使用することも可能である
ことは言うまでもない。
As is clear from the above description, the rotary scanning distance measuring sensor according to the present invention differs from the conventional one in which the inspection light from the light emitting element is scanned along a straight path in an oscillating manner. The light-emitting element and the light-receiving element, which are held in a fixed position, are mounted by rotating the light-emitting element and the light-receiving element together around a fixed axis, thereby imparting a scanning effect to the inspection light from the light-emitting element. Note that the rotary scanning distance measuring sensor 10 shown in FIG. 2 is not only used as an arc welding sensor for the torch of a welding robot, but also for other purposes such as
Needless to say, it can also be used as a sensor for measuring the sealing position by a seal gun of a well-known seal robot or the laser beam irradiation position of a laser beam emitting gun of a laser robot.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、上述から明らかなように、センサー自
体の内部に揺動走査装置を設ける構成ではなく、固定さ
れた発光要素、受光要素を保持した保持手段を回転させ
て検査光の走査作用を得るようにしたから、従来必要と
された走査装置(第3図、第4図の走査装置114)は
不要になり、発光要素、受光要素を内蔵したセンサ一部
分を小型化でき、トーチやレーザガンの作用に邪魔にな
らない利点が得られる。また、回転駆動装置の回転位置
検出器(駆動モータに具備されたもの)が走査位置デー
タを送出するから、走査位置データの検出器が不要とな
り、しかも、誤差累積が無くなることでセンサーとして
の分解能の向上が得られると言う効果を奏する。更に、
外部からの衝撃等で機能劣化を来たし易い走査装置が不
要に戒ったから、測距センサーの測距作用における信頼
性を向上させることができると言う効果も得ることがで
きるのである。この結果、延いては、溶接ロボットやそ
の他の産業用ロボット等の機械の作用精度を向上させる
ことに寄与することもできるのである。
According to the present invention, as is clear from the above description, instead of providing a swing scanning device inside the sensor itself, the holding means holding the fixed light emitting element and the light receiving element is rotated to perform scanning of the inspection light. As a result, the conventionally required scanning device (scanning device 114 in FIGS. 3 and 4) is no longer necessary, and the sensor part containing the light-emitting element and light-receiving element can be miniaturized, making it possible to reduce the size of the sensor with a built-in light-emitting element and light-receiving element. This has the advantage of not interfering with the action of In addition, since the rotational position detector (equipped in the drive motor) of the rotary drive device sends out the scanning position data, there is no need for a detector for scanning position data, and since there is no accumulation of errors, the resolution of the sensor can be improved. This has the effect of improving the Furthermore,
This eliminates the need for a scanning device that is susceptible to functional deterioration due to external shocks, etc., and can also provide the effect of improving the reliability of the distance measurement function of the distance measurement sensor. As a result, it can also contribute to improving the operational accuracy of machines such as welding robots and other industrial robots.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による回転走査形測距センサーの基本
的構成と制御部との結合関係を示したブロック図、第2
図は同センサーの具体的構造を示した斜視図、第3図は
従来の走査形測距センサーの第1の方式の例を示す機構
ブロック図、第4図は同第2の方式の例を示す機構ブロ
ック図。 10・・・回転走査形測距センサー 12・・・ハウジ
ング、14・・・発光要素、18・・・受光要素、20
・・・フォーカスレンズ、22・・・軸、30・・・駆
動装置、36・・・駆動モータ、38・・・回転位置検
出器。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the rotary scanning distance measuring sensor according to the present invention and the connection relationship between the control unit and the controller.
The figure is a perspective view showing the specific structure of the sensor, Figure 3 is a mechanical block diagram showing an example of the first method of a conventional scanning distance measuring sensor, and Figure 4 is an example of the second method. The mechanism block diagram shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10...Rotary scanning distance sensor 12...Housing, 14...Light emitting element, 18...Light receiving element, 20
... Focus lens, 22... Axis, 30... Drive device, 36... Drive motor, 38... Rotational position detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、検出光を発する発光要素と、その検出光の被検面か
らの反射光を受光する受光要素とを備え、定点から該被
検面上の各測定点までの測距用三角測量データを得る回
転走査形測距センサーであって、 前記発光要素と受光要素とを離間した一定の固定位置に
取付けて保持するセンサー保持手段と、前記センサー保
持手段を回転可能に保持する回転軸と、 前記センサー保持手段を前記回転軸の周りに回転走査さ
せると共にその回転量の検出器を備えた回転駆動手段と
、 前記回転軸を保持すると共に所望の機械への取付け部を
有したブラケットとを 具備して構成され、前記受光要素からの距離データと前
記回転量検出器の走査回転位置データとを測距用三角測
量データにすることを特徴とした回転走査形測距センサ
ー。 2、前記ブラケットの取付け部は、溶接ロボットのトー
チへの取付け部であり、該トーチのアーク出射点を前記
定点とする請求項1に記載の回転走査形測距センサー。 3、前記回転駆動手段はロータリエンコーダを備えた電
動モータから成る請求項1に記載の回転走査形測距セン
サー。
[Claims] 1. A light-emitting element that emits detection light and a light-receiving element that receives the reflected light of the detection light from the surface to be measured, and is capable of measuring from a fixed point to each measurement point on the surface to be measured. A rotary scanning distance measuring sensor for obtaining distance triangulation data, comprising: a sensor holding means for attaching and holding the light emitting element and the light receiving element at fixed fixed positions separated from each other; and a rotatable holding means for holding the sensor holding means. a rotational shaft for rotating the sensor holding means around the rotational shaft; a rotational driving means for rotationally scanning the sensor holding means around the rotational shaft and having a detector for the amount of rotation thereof; What is claimed is: 1. A rotary scanning type distance measuring sensor, comprising: a bracket, wherein the distance data from the light receiving element and the scanning rotation position data of the rotation amount detector are used as distance measuring triangulation data. 2. The rotary scanning distance measuring sensor according to claim 1, wherein the attachment part of the bracket is an attachment part to a torch of a welding robot, and the arc emission point of the torch is the fixed point. 3. The rotary scanning distance measuring sensor according to claim 1, wherein the rotational drive means comprises an electric motor equipped with a rotary encoder.
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