JPH0438510B2 - - Google Patents
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- JPH0438510B2 JPH0438510B2 JP17493784A JP17493784A JPH0438510B2 JP H0438510 B2 JPH0438510 B2 JP H0438510B2 JP 17493784 A JP17493784 A JP 17493784A JP 17493784 A JP17493784 A JP 17493784A JP H0438510 B2 JPH0438510 B2 JP H0438510B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- welding
- detection device
- main body
- welding member
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
- B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
- B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
- B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
- B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
- B23Q35/127—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using non-mechanical sensing
- B23Q35/128—Sensing by using optical means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶接部材の開先部分に対しスリツト
光を照射し、これによつて得られる開先像を撮像
し、該撮像された開先像により溶接部材に対する
検出装置本体の位置、姿勢を求める開先位置検出
方法に関する。
光を照射し、これによつて得られる開先像を撮像
し、該撮像された開先像により溶接部材に対する
検出装置本体の位置、姿勢を求める開先位置検出
方法に関する。
従来のこの種検出方法は、例えば、特開昭55−
50984号公報に記載されているように、一本のス
リツト状光線を溶接部材に照射し、溶接部材表面
から散乱された光をスリツト光の照射方向と異な
る角度に設置したカメラで観測し、この観測画像
に基づいて溶接部材の開先位置を求めている。こ
れは、光切断法と呼ばれる方法であり、更に、ス
リツト状光線の先端を太くし、カメラの位置を斜
めにとりつけることにより、検出精度の向上を図
つている。
50984号公報に記載されているように、一本のス
リツト状光線を溶接部材に照射し、溶接部材表面
から散乱された光をスリツト光の照射方向と異な
る角度に設置したカメラで観測し、この観測画像
に基づいて溶接部材の開先位置を求めている。こ
れは、光切断法と呼ばれる方法であり、更に、ス
リツト状光線の先端を太くし、カメラの位置を斜
めにとりつけることにより、検出精度の向上を図
つている。
しかし、従来の検出方法では、スリツト状の光
線が１本であつたため、溶接部材の開先位置は検
出できるが、溶接部材と検出装置の相対的姿勢を
検出できず、光切断像の変化が溶接部材の開先形
状が変化したために生じたものであるのか、ある
いは溶接部材に対する検出装置の姿勢が相対的に
変化したために生じたのかを判別することができ
ない。このため、多数の部材を組み上げた際に生
じる累積誤差、あるいは、溶接時の発熱による熱
ひずみにより溶接部材と検出装置の相対的な姿勢
が変わつたことを検出できず、溶接部材にたいし
て最適な溶接姿勢を保つことができない。
線が１本であつたため、溶接部材の開先位置は検
出できるが、溶接部材と検出装置の相対的姿勢を
検出できず、光切断像の変化が溶接部材の開先形
状が変化したために生じたものであるのか、ある
いは溶接部材に対する検出装置の姿勢が相対的に
変化したために生じたのかを判別することができ
ない。このため、多数の部材を組み上げた際に生
じる累積誤差、あるいは、溶接時の発熱による熱
ひずみにより溶接部材と検出装置の相対的な姿勢
が変わつたことを検出できず、溶接部材にたいし
て最適な溶接姿勢を保つことができない。
さらに、曲面部分の溶接では、曲面上の各溶接
部で溶接トーチが最適な溶接姿勢となるよう予め
多数の点で教示しておく必要があり、教示作業が
複雑になるという欠点があつた。
部で溶接トーチが最適な溶接姿勢となるよう予め
多数の点で教示しておく必要があり、教示作業が
複雑になるという欠点があつた。
本発明は、溶接部材と検出装置との相対的な位
置、ならびに姿勢を検出する開先位置検出方法を
提供することを目的とするものである。
置、ならびに姿勢を検出する開先位置検出方法を
提供することを目的とするものである。
本発明は、上記目的を達成するために、溶接ト
ーチに検出装置本体を取付け、該検出装置本体
は、溶接部材の溶接開先部分にスリツト光を照射
するスリツト光線照射系と、該スリツト光により
該溶接部材表面に形成された開先像を結像させる
ためのレンズと、該レンズによつて結像された該
開先像を撮像する二次元光検出器とを有してお
り、該二次元光検出器で得られた該開先像を用い
て前記溶接部材の開先部分と前記検出装置本体と
の相対的な位置を検出する開先位置検出方法にお
いて、 前記スリツト光線照射系を、照射角度が異なる
２本のスリツト光を前記溶接部材の開光部分に照
射するよう構成し、前記二次元光検出器により２
本の開先像を撮像し、該２本の開先像の位置から
前記溶接部材と前記検出装置本体との相対的位置
を求めると共に、該２本の開先像の間隔により前
記溶接部材と前記検出装置本体との相対的姿勢を
求めることを特徴とする。
ーチに検出装置本体を取付け、該検出装置本体
は、溶接部材の溶接開先部分にスリツト光を照射
するスリツト光線照射系と、該スリツト光により
該溶接部材表面に形成された開先像を結像させる
ためのレンズと、該レンズによつて結像された該
開先像を撮像する二次元光検出器とを有してお
り、該二次元光検出器で得られた該開先像を用い
て前記溶接部材の開先部分と前記検出装置本体と
の相対的な位置を検出する開先位置検出方法にお
いて、 前記スリツト光線照射系を、照射角度が異なる
２本のスリツト光を前記溶接部材の開光部分に照
射するよう構成し、前記二次元光検出器により２
本の開先像を撮像し、該２本の開先像の位置から
前記溶接部材と前記検出装置本体との相対的位置
を求めると共に、該２本の開先像の間隔により前
記溶接部材と前記検出装置本体との相対的姿勢を
求めることを特徴とする。
以下、本発明を具体的実施例に基づき詳細に説
明する。
明する。
第１図〜第３図により、本発明の一実施例にお
ける検出装置本体の構造を説明する。第１図は本
体の構成を示す断面図、第２図は要部の概略的斜
視図、第３図は第１図、第２図における光照射光
学系のみを平面図で示したものである。
ける検出装置本体の構造を説明する。第１図は本
体の構成を示す断面図、第２図は要部の概略的斜
視図、第３図は第１図、第２図における光照射光
学系のみを平面図で示したものである。
検出装置本体１は、溶接トーチ２と一体化した
構成としており、移動支持体３に取付けられてい
る。
構成としており、移動支持体３に取付けられてい
る。
レーザ光発射部材としてレーザダイオード４，
５，６，７は、縦方向、横方向に一定の発散角を
持つたレーザ光B4，B5，B6，B7を発射する。シ
リンドリカルレンズ８及び９は、レーザ光B4，
B6及びB5，B7の発射位置からの距離がシリンド
リカレンズ８及び９の焦点距離と等しくなる位置
に配設される。本実施例では、上記のレーザダイ
オード４，６とシリンドリカルレンズ８は検出装
置本体１に固定された取付部材１０に位置関係が
変動しないように取付けられ、レーザダイオード
５，７とシリンドリカルレンズ８も、取付部材１
０に位置関係が変動しないように取付けられてい
る。これらレーザダイオード４，６とシリンドリ
カルレンズ８及びレーザダイオード５，７とシリ
ンドリカルレンズ９との位置関係により、縦方向
のビームの広がりのないシート状のレーザ光（ス
リツト光）が作られる。また前述のレーザダイオ
ード４，６とシリンドリカレンズ８の取付け位置
及びレーザダイオード５，７とシリンドリカルレ
ンズ９の取付け位置は、前述の溶接トーチ２の両
側に設定されている。
５，６，７は、縦方向、横方向に一定の発散角を
持つたレーザ光B4，B5，B6，B7を発射する。シ
リンドリカルレンズ８及び９は、レーザ光B4，
B6及びB5，B7の発射位置からの距離がシリンド
リカレンズ８及び９の焦点距離と等しくなる位置
に配設される。本実施例では、上記のレーザダイ
オード４，６とシリンドリカルレンズ８は検出装
置本体１に固定された取付部材１０に位置関係が
変動しないように取付けられ、レーザダイオード
５，７とシリンドリカルレンズ８も、取付部材１
０に位置関係が変動しないように取付けられてい
る。これらレーザダイオード４，６とシリンドリ
カルレンズ８及びレーザダイオード５，７とシリ
ンドリカルレンズ９との位置関係により、縦方向
のビームの広がりのないシート状のレーザ光（ス
リツト光）が作られる。また前述のレーザダイオ
ード４，６とシリンドリカレンズ８の取付け位置
及びレーザダイオード５，７とシリンドリカルレ
ンズ９の取付け位置は、前述の溶接トーチ２の両
側に設定されている。
水平方向にのみ曲率をもつ凹面鏡１１は、検出
装置本体１に支持され、レーザダイオード４，６
からのレーザ光を反射し、かつ、横方向のビーム
を集光し、溶接トーチ２を避け溶接部材１３の開
先部にスリツト光を照射する。同じように、水平
方向にのみ曲率をもつ凹面鏡１２は、検出装置本
体１に支持され、レーザダイオード５，７からの
レーザ光を反射し、かつ、横方向のビームを集光
し、溶接トーチ２を避け溶接部材１３の開先部ス
リツト光を照射する。レーザダイオード４と５
は、同一の照射角となるように調整されており、
これらから発射されるレーザ光B4，B5は、溶接
部材１３上に、お互いに溶接トーチ２により影に
なる部分を補いながら照射するような１組のスリ
ツト光１４を形成している。
装置本体１に支持され、レーザダイオード４，６
からのレーザ光を反射し、かつ、横方向のビーム
を集光し、溶接トーチ２を避け溶接部材１３の開
先部にスリツト光を照射する。同じように、水平
方向にのみ曲率をもつ凹面鏡１２は、検出装置本
体１に支持され、レーザダイオード５，７からの
レーザ光を反射し、かつ、横方向のビームを集光
し、溶接トーチ２を避け溶接部材１３の開先部ス
リツト光を照射する。レーザダイオード４と５
は、同一の照射角となるように調整されており、
これらから発射されるレーザ光B4，B5は、溶接
部材１３上に、お互いに溶接トーチ２により影に
なる部分を補いながら照射するような１組のスリ
ツト光１４を形成している。
また、レーザダイオード６と７は、前述のレー
ザダイオード４，５とは異なる角度で溶接部材１
３上にスリツト光を照射し、かつ互いに同一な照
射角となるように調整されており、これらから発
射されるレーザ光B6，B7は、溶接部材１３上に
お互いに溶接トーチ２により影になる部分を補い
ながら照射するような１組のスリツト光線１５を
形成している。
ザダイオード４，５とは異なる角度で溶接部材１
３上にスリツト光を照射し、かつ互いに同一な照
射角となるように調整されており、これらから発
射されるレーザ光B6，B7は、溶接部材１３上に
お互いに溶接トーチ２により影になる部分を補い
ながら照射するような１組のスリツト光線１５を
形成している。
前述の２本のスリツト光線１４及び１５は、ガ
ラス窓などの透過孔１６及び１７を透過し、溶接
ワイヤ１８の前方の溶接部材１３を照射してい
る。
ラス窓などの透過孔１６及び１７を透過し、溶接
ワイヤ１８の前方の溶接部材１３を照射してい
る。
溶接部材１３上に投影された２本のスリツト光
線１４，１５による２つの開先像は検出装置本体
１に設けられた窓ガラスなどの透過孔１９を通
り、検出装置本体１に設けられたレンズ２０によ
り、同じく検出装置本体１に設けられた例えば、
ITVカメラや固体センサなどの二次元光検出器
２１上に結像する。レンズ２０と固定センサ２１
との間の光路中には、レーザダイオードの光の波
長に合わせた干渉フイルタ２２が設置されてお
り、溶接時のアーク光による影響を受けにくくし
ている。検出装置本体１に設けられた前段電気回
路２３は、前述の二次元光検出器２１からの信号
を処理し、画像信号に変換するもので、この画像
信号は、コネクタ２４を介して、外部に取出され
る。２５はコンジツトチユーブで、前述の溶接ト
ーチ２への溶接ワイヤ２６の送給並びにシールド
ガスの供給を行う。
線１４，１５による２つの開先像は検出装置本体
１に設けられた窓ガラスなどの透過孔１９を通
り、検出装置本体１に設けられたレンズ２０によ
り、同じく検出装置本体１に設けられた例えば、
ITVカメラや固体センサなどの二次元光検出器
２１上に結像する。レンズ２０と固定センサ２１
との間の光路中には、レーザダイオードの光の波
長に合わせた干渉フイルタ２２が設置されてお
り、溶接時のアーク光による影響を受けにくくし
ている。検出装置本体１に設けられた前段電気回
路２３は、前述の二次元光検出器２１からの信号
を処理し、画像信号に変換するもので、この画像
信号は、コネクタ２４を介して、外部に取出され
る。２５はコンジツトチユーブで、前述の溶接ト
ーチ２への溶接ワイヤ２６の送給並びにシールド
ガスの供給を行う。
次に、本実施例における検出動作原理を第４図
により説明する。第４図は光学系を簡略化して示
したものであり、図中２７は第１図〜第３図で説
明したスリツト光線１４，１５を照射する各構成
を含んだスリツト光線照射系を表している。
により説明する。第４図は光学系を簡略化して示
したものであり、図中２７は第１図〜第３図で説
明したスリツト光線１４，１５を照射する各構成
を含んだスリツト光線照射系を表している。
第４図に示すように、２本のスリツト光線１
４，１５の面がレンズ２０の面となす角をθ1、
θ2、レンズ２０の中心と検出器２１の中心を結ぶ
線２８と２本のスリツト光線１４，１５の面の交
点O1、O2からレンズ２０の中心までの距離をそ
れぞれa1、a2、レンズ２０の中心から検出器２１
の検出面までの距離をｂ、レンズ２０の焦点距離
をｆとすると、レンズ２０の中心から開先面１３
ａまでの距離ｐによつて、検出器２１上での２本
のスリツト光線１４，１５による開先像位置x1、
x2は、次式(1)に従い、変化する。
４，１５の面がレンズ２０の面となす角をθ1、
θ2、レンズ２０の中心と検出器２１の中心を結ぶ
線２８と２本のスリツト光線１４，１５の面の交
点O1、O2からレンズ２０の中心までの距離をそ
れぞれa1、a2、レンズ２０の中心から検出器２１
の検出面までの距離をｂ、レンズ２０の焦点距離
をｆとすると、レンズ２０の中心から開先面１３
ａまでの距離ｐによつて、検出器２１上での２本
のスリツト光線１４，１５による開先像位置x1、
x2は、次式(1)に従い、変化する。
２つの開先像の間隔Δxは、第４図に示した如
く溶接部材の開先面１３ａが検出器２１とレンズ
２０の中心を結ぶ直線２８に対し直角であると仮
定すると次式で与えられる。
く溶接部材の開先面１３ａが検出器２１とレンズ
２０の中心を結ぶ直線２８に対し直角であると仮
定すると次式で与えられる。
Δx＝｜x1−x2｜ ……(2)
ここで、２本のスリツト光線１４，１５を次式
の関係が成り立つように設置する。
の関係が成り立つように設置する。
a1tanθ2＝a2tanθ1 ……(3)
(3)式が成り立つようにスリツト光を設置する
と、２つの開先像の間隔Δxは次式で与えられる。
と、２つの開先像の間隔Δxは次式で与えられる。
Δx＝｜a1−a2／a2tanθ1・ｂ ……(4)
すなわち、(3)式が成り立つように、２本のスリ
ツト光線１４，１５を設置すると、検出器２１上
での２つの開先像の間隔Δxは、レンズ２０の中
心から開先面１３ａまでの距離ｐによらず常に一
定となる。
ツト光線１４，１５を設置すると、検出器２１上
での２つの開先像の間隔Δxは、レンズ２０の中
心から開先面１３ａまでの距離ｐによらず常に一
定となる。
次に、第５図に示した如く、溶接部材の開先面
１３ａが検出器２１に対して、角度αを成す場合
を考える。この場合の検出器２１上での２つの開
先像の間隔Δxは次式で与えられる。ここで、距
離ｐは、レンズ２０の中心から角度θ1をなすスリ
ツト光線１４と開先面１３ａとの交点O3までの
距離である。
１３ａが検出器２１に対して、角度αを成す場合
を考える。この場合の検出器２１上での２つの開
先像の間隔Δxは次式で与えられる。ここで、距
離ｐは、レンズ２０の中心から角度θ1をなすスリ
ツト光線１４と開先面１３ａとの交点O3までの
距離である。
Δx＝｜１／a2tanθ1−a1tanα／a2ptanθ
1（tanα＋tanθ1）｜・｜a1−a2｜・ｂ……(5) 第６図は、上記の式(5)において、a1＝120mm、
a2＝130mm、θ1＝60°、θ2＝62°、ｂ＝25mmとし、距
離ｐをパラメータとして、角度αと開先像の間隔
Δxとの関係を示したものであり、図中P1，P2，
P3，P4及びP5はそれぞれ、距離Ｐが105mm、115
mm、125mm、135mm及び145mmにおける角度αと間
隔Δxとの関係を示す。この第６図から、α＝０
ではΔxは、距離ｐによらず一定になることがわ
かる。一方、角度αが変化すると、開先像の間隔
Δxが変わる。開先像の間隔Δxと角度αとの関係
は、溶接部材の開先面１３ａまでの距離ｐにより
変化する。この距離ｐは、検出器２１上における
角度θ1を成して照射されるスリツト光線１４の像
位置x1を用い次式の計算により求まる。
1（tanα＋tanθ1）｜・｜a1−a2｜・ｂ……(5) 第６図は、上記の式(5)において、a1＝120mm、
a2＝130mm、θ1＝60°、θ2＝62°、ｂ＝25mmとし、距
離ｐをパラメータとして、角度αと開先像の間隔
Δxとの関係を示したものであり、図中P1，P2，
P3，P4及びP5はそれぞれ、距離Ｐが105mm、115
mm、125mm、135mm及び145mmにおける角度αと間
隔Δxとの関係を示す。この第６図から、α＝０
ではΔxは、距離ｐによらず一定になることがわ
かる。一方、角度αが変化すると、開先像の間隔
Δxが変わる。開先像の間隔Δxと角度αとの関係
は、溶接部材の開先面１３ａまでの距離ｐにより
変化する。この距離ｐは、検出器２１上における
角度θ1を成して照射されるスリツト光線１４の像
位置x1を用い次式の計算により求まる。
ｐ＝ｂ／ｂ−x1tanθ1a1 ……(6)
従つて、開先像の間隔Δxが一定の間隔（第６
図では1.21mm）と異なる場合には、開先面１３ａ
が検出装置に対して傾斜していると判断すること
ができ、この時の開先像の検出面上での位置x1か
ら(6)式により溶接部材の開先面１３ａまでの距離
ｐを予め求めておけば、第６図及び(5)式に示した
関係により、開先面１３ａが検出器２１に対して
成す角αが求まる。
図では1.21mm）と異なる場合には、開先面１３ａ
が検出装置に対して傾斜していると判断すること
ができ、この時の開先像の検出面上での位置x1か
ら(6)式により溶接部材の開先面１３ａまでの距離
ｐを予め求めておけば、第６図及び(5)式に示した
関係により、開先面１３ａが検出器２１に対して
成す角αが求まる。
第７図は、上記の実施例で説明した溶接トーチ
一体形の検出装置により、Ｖ形の開先を持つ溶接
部材１３と検出装置との相対的な位置および姿勢
を検出している様子を示している。そして、第８
図は、前述の実施例における検出器２１即ち溶接
トーチ２と溶接部材１３との相対的位置および姿
勢の変化に対応して得られる光切断面像を示して
いる。第８図中の下向きの方向が、第４図中のｘ
軸正方向に対応する。第８図ａは位置関係が正常
状態の場合、第８図ｂは、溶接トーチ２が左ずれ
状態の場合、第８図ｃは、溶接トーチ２が上ずれ
状態の場合、第８図ｄは、溶接トーチ２が倒れ状
態の場合、第８図ｅは溶接トーチ２が傾き状態の
場合、第８図ｆは溶接トーチ２が捩り状態の場合
をそれぞれ示している。第８図ａ，ｂ，ｃ，ｅで
は、溶接トーチ２の倒れ、捩れがないため、２つ
の開先像の開隔は前述した1.21mmである。これに
対し、第８図ｄでは、溶接トーチ２が倒れている
ため、２つの開先像の間隔が狭くなつている。ま
た、第８図ｆでは溶接トーチ２が捩れているた
め、２つの開先像の間隔が左右で相違する。図か
らもわかるように、検出器２１により得た２つの
開先像をもとに、処理を行うと、溶接トーチ２と
溶接部材１３との相対的な位置および姿勢を検出
することができる。すなわち、位置についての正
常位置からの左右、上下方向のずれ、および姿勢
についての正常姿勢からの捩れ、傾きの状態を得
ることができる。
一体形の検出装置により、Ｖ形の開先を持つ溶接
部材１３と検出装置との相対的な位置および姿勢
を検出している様子を示している。そして、第８
図は、前述の実施例における検出器２１即ち溶接
トーチ２と溶接部材１３との相対的位置および姿
勢の変化に対応して得られる光切断面像を示して
いる。第８図中の下向きの方向が、第４図中のｘ
軸正方向に対応する。第８図ａは位置関係が正常
状態の場合、第８図ｂは、溶接トーチ２が左ずれ
状態の場合、第８図ｃは、溶接トーチ２が上ずれ
状態の場合、第８図ｄは、溶接トーチ２が倒れ状
態の場合、第８図ｅは溶接トーチ２が傾き状態の
場合、第８図ｆは溶接トーチ２が捩り状態の場合
をそれぞれ示している。第８図ａ，ｂ，ｃ，ｅで
は、溶接トーチ２の倒れ、捩れがないため、２つ
の開先像の開隔は前述した1.21mmである。これに
対し、第８図ｄでは、溶接トーチ２が倒れている
ため、２つの開先像の間隔が狭くなつている。ま
た、第８図ｆでは溶接トーチ２が捩れているた
め、２つの開先像の間隔が左右で相違する。図か
らもわかるように、検出器２１により得た２つの
開先像をもとに、処理を行うと、溶接トーチ２と
溶接部材１３との相対的な位置および姿勢を検出
することができる。すなわち、位置についての正
常位置からの左右、上下方向のずれ、および姿勢
についての正常姿勢からの捩れ、傾きの状態を得
ることができる。
この情報を基に、溶接作業中溶接トーチ２と溶
接部材１３が常に第８図ａに示す正常状態にある
ように、図示はしていないが、制御回路を操作し
て溶接トーチ２の位置制御を行う。
接部材１３が常に第８図ａに示す正常状態にある
ように、図示はしていないが、制御回路を操作し
て溶接トーチ２の位置制御を行う。
なお、上記の情報を基に、溶接トーチ２の位置
制御を行うかわりに、情報に基づく溶接トーチ２
と溶接部材１３の位置関係に対応した溶接ワイヤ
の送り、シールドガスの供給量、溶接電流等の制
御を行うようにしてもよい。
制御を行うかわりに、情報に基づく溶接トーチ２
と溶接部材１３の位置関係に対応した溶接ワイヤ
の送り、シールドガスの供給量、溶接電流等の制
御を行うようにしてもよい。
このように、検出器２１で得られた２つの開先
像の位置および間隔が一定となるように、溶接ト
ーチと一体化した検出装置本体１と、溶接部材と
の相対的な位置および姿勢を制御することで、溶
接トーチを溶接部材に対して適切な位置、姿勢に
することができる。
像の位置および間隔が一定となるように、溶接ト
ーチと一体化した検出装置本体１と、溶接部材と
の相対的な位置および姿勢を制御することで、溶
接トーチを溶接部材に対して適切な位置、姿勢に
することができる。
また、開先像の位置と間隔から式(5)および式(6)
により溶接部材の開先面と検出装置本体との傾斜
が求まり、この傾斜を用いた補正演算を行うこと
により、正確な開先の断面形状を得ることができ
る。
により溶接部材の開先面と検出装置本体との傾斜
が求まり、この傾斜を用いた補正演算を行うこと
により、正確な開先の断面形状を得ることができ
る。
第９図は、本発明の開先位置検出方法を用いて
溶接トーチの姿勢及び位置を制御する溶接ロボツ
トの全体構成図を示す。ロボツト本体３０はF1，
F3，F4，F5及びF6の６自由度を有し、その手首
部分に取付けた移動支持体３に前述の溶接トーチ
一体形の検出装置２９が配設されている。１３は
溶接されるべき溶接部剤である。
溶接トーチの姿勢及び位置を制御する溶接ロボツ
トの全体構成図を示す。ロボツト本体３０はF1，
F3，F4，F5及びF6の６自由度を有し、その手首
部分に取付けた移動支持体３に前述の溶接トーチ
一体形の検出装置２９が配設されている。１３は
溶接されるべき溶接部剤である。
溶接ワイヤ１８はワイヤ供給リール３１からガ
イド３２を経て、シールドガスはガスボンベ３３
からチユーブ３４を経てそれぞれコンジツトチユ
ーブ２５に供給される。
イド３２を経て、シールドガスはガスボンベ３３
からチユーブ３４を経てそれぞれコンジツトチユ
ーブ２５に供給される。
上記のような構成において、検出装置２９から
の画像の処理は、画像処理装置３５により行い、
処理過程及び処理結果は、モニタ３６上に表示す
る。また、ロボツト本体３０の制御は、ロボツト
制御回路３７を用いて行う。ロボツト制御回路３
７は、検出装置２９から得られた画像をもとに画
像処理３５により処理を行い、この処理結果に基
づき、溶接トーチ一体形の検出装置２９の姿勢及
び位置を補正するようロボツト本体３０の制御を
行う。また、同時に溶接用電源のON、OFFある
いは電流の制御も行う。このようにして、溶接ロ
ボツトは、溶接トーチを溶接部材の開先部に対し
最適な姿勢を保ちながら溶接作業を行う。
の画像の処理は、画像処理装置３５により行い、
処理過程及び処理結果は、モニタ３６上に表示す
る。また、ロボツト本体３０の制御は、ロボツト
制御回路３７を用いて行う。ロボツト制御回路３
７は、検出装置２９から得られた画像をもとに画
像処理３５により処理を行い、この処理結果に基
づき、溶接トーチ一体形の検出装置２９の姿勢及
び位置を補正するようロボツト本体３０の制御を
行う。また、同時に溶接用電源のON、OFFある
いは電流の制御も行う。このようにして、溶接ロ
ボツトは、溶接トーチを溶接部材の開先部に対し
最適な姿勢を保ちながら溶接作業を行う。
以上説明したように、本発明によれば、２つの
スリツト光により溶接部材の開先位置の変化だけ
でなく、検出器上に形成される像の間隔の変化か
ら溶接部材の開先の姿勢を検出することができる
という効果がある。
スリツト光により溶接部材の開先位置の変化だけ
でなく、検出器上に形成される像の間隔の変化か
ら溶接部材の開先の姿勢を検出することができる
という効果がある。
第１図は本発明の一実施例における検出装置本
体の構成を示す断面図、第２図は第１図における
要部の概略的斜視図、第３図は第１図、第２図に
おける光照射光学系のみを平面にて示す図、第４
図及び第５図は第１図〜第３図に示した実施例の
検出動作原理を説明するための光学系図、第６図
は、第４図、第５図において、開先面までの距離
をパラメータとしたときの開先面のなす角と開先
像の間隔との関係を示す図、第７図は第１図〜第
３図に示した実施例において、Ｖ形の開先をもつ
溶接部材の溶接線を検出している様子の一例を示
す図、第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、溶接部
材と溶接トーチ一体形の検出器との相対位置関係
の変化に対する光切断画像を示す図、第９図は本
発明の検出装置を利用した溶接ロボツトの全体構
成図を示す図である。 １……検出装置本体、２……溶接トーチ、３…
…移動支持体、４，５，６，７……レーザダイオ
ード、８，９……シリンドリカルレンズ、１１，
１２……凹面鏡、１３……溶接部材、１４，１５
……スリツト光線、１８……溶接ワイヤ、２０…
…レンズ、２１……二次元光検出器、２２……干
渉フイルタ、２３……前段電気回路、２４……コ
ネクタ、２５……コンジツトチユーブ、２６……
溶接ワイヤ、２９……検出装置、３０……ロボツ
ト本体、３１……溶接ワイヤ供給装置、３５……
画像処理装置、３６……モニタ、３７……ロボツ
ト制御回路。
体の構成を示す断面図、第２図は第１図における
要部の概略的斜視図、第３図は第１図、第２図に
おける光照射光学系のみを平面にて示す図、第４
図及び第５図は第１図〜第３図に示した実施例の
検出動作原理を説明するための光学系図、第６図
は、第４図、第５図において、開先面までの距離
をパラメータとしたときの開先面のなす角と開先
像の間隔との関係を示す図、第７図は第１図〜第
３図に示した実施例において、Ｖ形の開先をもつ
溶接部材の溶接線を検出している様子の一例を示
す図、第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、溶接部
材と溶接トーチ一体形の検出器との相対位置関係
の変化に対する光切断画像を示す図、第９図は本
発明の検出装置を利用した溶接ロボツトの全体構
成図を示す図である。 １……検出装置本体、２……溶接トーチ、３…
…移動支持体、４，５，６，７……レーザダイオ
ード、８，９……シリンドリカルレンズ、１１，
１２……凹面鏡、１３……溶接部材、１４，１５
……スリツト光線、１８……溶接ワイヤ、２０…
…レンズ、２１……二次元光検出器、２２……干
渉フイルタ、２３……前段電気回路、２４……コ
ネクタ、２５……コンジツトチユーブ、２６……
溶接ワイヤ、２９……検出装置、３０……ロボツ
ト本体、３１……溶接ワイヤ供給装置、３５……
画像処理装置、３６……モニタ、３７……ロボツ
ト制御回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶接トーチに検出装置本体を取付け、該検出
装置本体は、溶接部材の溶接開先部分にスリツト
光を照射するスリツト光線照射系と、該スリツト
光により該溶接部材表面に形成された開先像を結
像させるためのレンズと、該レンズによつて結像
された該開先像を撮像する二次元光検出器とを有
しており、該二次元光検出器で得られた該開先像
を用いて前記溶接部材の開先部分と前記検出装置
本体との相対的な位置を検出する開先位置検出方
法において、 前記スリツト光線照射系を、照射角度が異なる
２本のスリツト光を前記溶接部材の開先部分に照
射するよう構成し、前記二次元光検出器により２
本の開先像を撮像し、撮像された該２本の開先像
の位置から前記溶接部材と前記検出装置本体との
相対的位置を求めると共に、該２本の開先像の間
隔により前記溶接部材と前記検出装置本体との相
対的姿勢を求めることを特徴とする開先位置検出
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17493784A JPS6152987A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 開先位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17493784A JPS6152987A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 開先位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152987A JPS6152987A (ja) | 1986-03-15 |
| JPH0438510B2 true JPH0438510B2 (ja) | 1992-06-24 |
Family
ID=15987332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17493784A Granted JPS6152987A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 開先位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152987A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107486624A (zh) * | 2016-06-13 | 2017-12-19 | 长沙华恒机器人系统有限公司 | 一种蝶眼激光焊接智能寻位装置 |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP17493784A patent/JPS6152987A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6152987A (ja) | 1986-03-15 |
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