JPH0459180A - 溶接線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ティーチング・プレイバック方式のロボット
を用いた自動溶接装置に係り、特に隅肉溶接、■開先溶
接に好適な溶接線検出装置に関する。

［従来の技術］ ロボットを用いた自動溶接装置では、ロボットの位置制
御精度やワークの設置位置精度を考慮して、プレイバッ
ク時にワークの開先中心線などの溶接線位置を検出し、
これにより所定の位置補正を施しながら溶接処理を進め
て行くように構成するのが一般的である。

そこで、従来の装置では、例えば特開昭５８１８７２６
５号公報に記載のように、溶接トーチが取り付けられて
いるロボットの手先に距離計を設置し、この距離計を溶
接線と直角方向に走査させながら一定ピッチごとに、−
足回数、距離データ検出動作を実行させ、これを溶接線
に沿って所定のピッチごとに繰返し、こうして得られた
距離データの中で走査方向の検出位置が同一のデータの
集合の平均値を求め、これを走査方向の各検出位置につ
いて行ない、各検出位置ごとの平均値の集合を走査方向
での真値とし、これにより溶接線の位置や開先形状を検
出して補正するようにしていた。

また、他の従来装置、例えば特開昭５９−２１２１７９
号公報に記載の装置では、ロボットの手先に２個の検出
器を設け、一方の検出器で溶接線に垂直な方向から検出
を行ない、他方の検出器では溶接線を垂直から外れた方
向から検出するようにしている。

こうすると、一方の検出器は、垂直方向から溶接線を眺
めることになので、溶接線の継目状態を成る程度、見通
すことができ、他方の検出器では、斜め方向から見るこ
とになるので、あまり溶接線の状態が反映されない。

そこで、これら２個の検出器からの信号の差分をとると
ノイズ成分が除かれるので、溶接線を表わす信号を良好
なＳＮ比で得ることができ１位置補正を精度よく行なう
ことができるのである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術のうち、まず前者では、同期加算（アベレージ
ング）の手法を用い、被検体表面粗さに起因する誤差や
白色雑音の影響を除去するようにしているが、このため
には複数回の走査が必要になるという点について配慮が
されておらず、１回の検出にかなりの時間を要するとい
う問題があった。

次に、後者の従来技術では、複数個の検出器が必要であ
る点について配慮がされておらず、装置が大規模になる
という問題があった。

また、これらの従来技術では、誤差や雑音を除去する方
法として、例えば、前者では走査方向で同一位置の複数
のデータを平均化する方法が、また、後者では複数個の
検出器からの信号に差分をとる方法がそれぞれ採用され
ているが、これらの方法では、走査方向の検出データ列
に対して極めて局所的な平滑化が得られに過ぎず、充分
な除去機能が期待出来ないという問題もあった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、妥当
な規模で、しかも充分に短い時間で精度良く溶接線の検
出が可能な、ロボットによる自動溶接装置における溶接
線検出装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、走査方向の各検出点でのデー
タ毎にたたみ込み積分処理を施し、このとき、被たたみ
込み値として、ティーチング時に取り込んでおいたデー
タを使用するようにしたものである。

実施例に即して、さらに詳しく説明すると、溶接トーチ
に取付けた距離検出器を用い、ワークの溶接線に対して
ほぼ直角に走査しながら、この走査方向に沿って一定の
ピッチ毎にデータを取り込み、これを溶接線に沿って異
なる位置で順次繰返し、複数個のデータ結果を得る。

この複数個のデータを時系列的に並べた数列として見る
と、数列全体としては開先の存在をうかがわせる傾向は
見えても、各々の数値にはかなりのバラツキが見られ、
このままでは開先形状の精密な検出は不可能に近い。な
お、この数値のバラツキの原因としては、ノイズの混入
やワークの表面が粗面であること、或いは検出器自体の
精度に限度があること等が考えられる。

そこで、このようなデータの不規則な誤差や変動による
成分を取り除き、ワークの表面形状の広域的特徴を代表
する点を求めるため、たたみ込み積分処理を施すのであ
る。

〔作用〕

たたみ込み積分処理により、以下の働きが得られる。

ティーチング時（教示時）、予め一走査分のデータ検出
処理を行ない、距離データ列を求め、記憶しておいて基
準値（被たたみ込み値）とする。

一般に、教示時のトーチ位置は、溶接に最適な位置に教
示される筈なので、このようにしである。

この基準値に、計測によって得られた複数個の検出結果
からなる時系列数列を、第２図（ｃ）に示すように、時
間軸に沿って入力してゆくと、時間の経過とともに２系
列の数列が重なり合ってゆく。

そこで、任意の時刻において、これら２系列の数列の重
なり合う部分の各点で乗算を行なった結果を、その時刻
におけるたたみ込み積分値とすると、各サンプリング時
刻について同じ処理を行なうことにより、１系列の時系
列的数列が求められることになる。

こうして得られた時系列的数列の各点の値は、検出結果
そのものではなく、積分値として表現されているので、
データ値に対する誤差やノイズ成分は相対的に抑えられ
たものとなる。つまり、平滑化されることになるのであ
る。

また、教示時に求めておいたデータ列に、プレイバック
時に計測したデータ列を乗算によってたたみ込んでいる
ので、２数列の重なりが多くなればなる程、増幅の度合
いが増し、強調化が強く得られる。

なお、ノイズ成分の除去方法として、よく使用される手
法に、移動平均法がある。

この移動平均法の原理は以下のとおりである。

すなわち、対象ワークの広域的な形状の変化は、微視的
にはゆっくりとした変化であるの対して、雑音成分は比
較的早い変動として現われる。つまり、雑音成分は一般
に高周波成分として現われる。

そこで、この高周波成分をカットすれば、雑音成分の除
去が可能になるとする考えに基づくものである。

具体的にいえば、この移動平均法では、計測対象位置に
隣接する複数の位置での検出距離値のを加重平均した値
を、この対象とする位置での検出距離値の代表値とする
のであり、従って、対象位置近傍のみを反映させるだけ
の局所的（微分的）な手法にすぎず、高周波成分以外の
周波数成分をも含む広域的なノイズ成分の除去には、あ
まり有効ではない。例えば、第３図（ａ）は、実際の計
測値に、比較的低周波と高周波のノイズ成分（Ｓｉｎ波
）を加算して作成したグラフであるが、これを対象とし
て、５点の移動平均をとった結果は同図（ｂ）のように
なり、従って、これらの図を比較してみると明らかなよ
うに、第３図（ｂ）のグラフでは、同図（ａ）のグラフ
に表われている高周波成分は除去されているが、比較的
低周波のＳｉｎ波からなるノイズ成分については、はと
んどそのまま残ってしまっていることがわかる。

これを隅肉・■開先溶接の場合についてみると、センサ
から見たとき、開先中心位置は最深部になるから、理論
的には、センサ・ワーク間距離が最大値を示す点を開先
位置と見做すことが出来る筈であるが、上記したノイズ
のため、第３図（ｂ）のグラフに表われているように、
開先位置と最大値を示す位置とは一致しない。

また、この第３図（ｂ）から理解出来るように、極値を
示す点も複数項われてしまい、微分の手法も殆ど効果な
いことが判る。

以上のように、局所的（微分的）な手法では、高周波域
のノイズ以外の除去には殆ど効果が無いといえる。

［実施例］ 以下、本発明による溶接線検出装置について、図示の実
施例により詳細に説明する。

第５図は本発明の一実施例の全体構成を示したもので、
本発明をティーチング・プレイバック方式の溶接ロボッ
トにより具体化した実施例の全体構成を示している。な
お、この実施例では、溶接法として消耗電極式のアーク
溶接法を用いているが、他の溶接法も含まれている。

この第５図において、１はロボット本体を表わし、６個
のサーボモータにより駆動される。

２はロボット制御装置を示し、ロボット制御用のＣＰＵ
ボード、サーボモータ駆動回路等を内蔵し、上部はデー
タ表示用のＣＲＴ画面と起動、停止等の各種スイッチが
設けられており、操作盤を形成している。

３はセンサコントローラで、内部にはセンサから送られ
てくる情報を処理するためのＣＰＵボード、ロボットと
の通信を行う通信ボード、センサの走査、センサ部の回
転機構を駆動させるための駆動部などが備えられている
。

４はセンサ部を示したもので、その拡大図を第６図に示
す。すなわち、このセンサ部４には、超音波式距離セン
サ２１を中心とし、その他に、溶接線探索用のセンサ走
査機構２２、センサ部４全体を溶接トーチまわりに回転
させるための回転機８２３、サーボモータ２４．２Ｓ、
センサ走査位置検出用エンコーダ２６などが組み込まれ
ている。

そして、このセンサ部４は溶接トーチ２ｏにアタッチメ
ントされており、着脱可能となっている。

なお、１０はワークを表わし、１２は距離測定用の走査
線を示す。

５はティーチングボックスで、ロボットに作業を教示す
る際に用いる。

第５ｒｇＪに戻り、６は溶接機、７はシールドガスボン
ベ、８はワイヤ供給装置、９はワイヤ送給装置を示して
いる。なお、これらはすべて、ロボット制御装置２から
の指令により動作する。

１０は上記したように、被溶接接物（ワーク）であり、
１１はワーク置き台である。

第７図はセンサコントローラ３とセンサ部４のブロック
図で、３０はＣＰＵ　（中央処理装置）を表わし、セン
サ関係の処理やフィードバックの処理を行うもの、３１
はＲＯＭを表わし、ＣＰＬ７３０で行う処理手順を示す
プログラムが格納されている。

３２はＲＡＭで、ＣＰＵの処理の途中結果などを一時保
持するためにある。

３３は通信用ＬＳＩを示し、センサ部とロボット部との
間の情報のやりとりの仲介を行っている。

３５はＩ１０ボートであり、ＣＰＵ３０からの指令で３
８の送受信切替制御部にセンサ○Ｎ／○ＦＦ信号を送る
。そして、この送受信切替制御部３８は、Ｉ１０ボート
３５から送られてくるセンサ○Ｎ信号によって送受信の
実行を開始し、センサ○ＦＦ信号によって実行が終了す
る。

３６はサーボ制御部を表わし、センサ部４のトーチまわ
りの回転を行うサーボモータ（Ｍ、）　２５とセンサを
直線走査させるサーボモータ（Ｍ、）２４の制御を行な
うようになっている。

超音波式距離センサ２１には一体型の超音波送受信器４
０．３９が内蔵されている。

ここで、この超音波式距離センサ２１による距離測定の
原理について以下に説明する。まず、送信状態で超音波
送信器４０から超音波を１パルス、対象ワークに向かっ
て発信する。発信後、受信状態に切替え、ワークに当っ
て反射されてくる超音波を超音波受信器３９で捉える。

この発信から受信までの所要時間を計測すれば、超音波
の速度と所要時間の積からセンサとワークとの間の距離
が求められるのである。

この反射波の受信の際に３７の位置検出器によってサー
ボモータ（Ｍ、、　Ｍ、）の位置が計測され、Ｉ１０ボ
ート３５へ送られる。このサーボモータの位置よりロボ
ットとセンサとの位置関係が規定される。

超音波の送受信は、センサＯＦＦ信号がＩ１０ボート３
５から送受信切替制御部３８に入るまで繰り返し行われ
ている。受信されたデータは３４のＡ／Ｄ変換器によっ
てディジタル化され、ＲＡＭ３２上へ格納される。同時
にサーボモータの位置データも、このＲＡＭ３２上へ格
納される。

この超音波の送受信による距離計測は、第６図の走査線
１２の方向に、順次走査して、各走査ごとに行われ、Ｒ
ＡＭ３２上のバッファへデータが蓄積されていく。

サーボモータ（Ｍ、）２４によって、センサ２１による
走査が１スキャン終えると、ＣＰＵ３０によってデータ
が一括処理され、溶接線位置が計算される。そして、結
果が通信用ＬＳｒ３３を介してロボット側に送信され、
ロボットの動作へと反映される。

第８図は、ロボット本体の制御ブロック図を示したもの
である。

２−１はロボット制御部で、第５図に示されているロボ
ット制御装置２の内部に格納されているものである。

このロボット制御部２−１の中で、５０はＣＰＵ−Ａを
示し、ロボットの動作制御を主に行っている。５１はＣ
ＰＵ−Ｂを示し、マンマシンインタフェース関係の処理
を主に行っている。

５３は共有ＲＡＭで、ＣＰＩｊ−Ａ５０とＣＰＵ−Ｂ５
１の双方のデータの交換や、計算用のワークエリアとし
て用いられる。５４はＲＡＭ−Ａを示し、ＣＰＵ−Ａ３
０の処理手順を記述したプログラムが格納されている。

５５はＲＡ　Ｍ−Ｂを示し、ＣＰＵ−８５１の処理手順
を記述したプログラムが格納されている。

５６のＲＯＭには、電源ＯＮ時、・５７のバブルメモリ
よりプログラムをＲＡＭ−Ａ３０、ＲＡＭ−８５１にロ
ーディングする為の処理プログラムが格納されている。

上記したバブルメモリ５７は不揮発性の外部記憶装置で
、電源遮断時においても消されたくないプログラムやデ
ータが格納されている。

５８は溶接機インタフェースを示し、溶接機６に対する
ワイヤ送給量や、電圧、アークＯＮなどの指令の受は渡
しを行っている。

５９は通信用ＬＳＩで、ＣＰｔＪ−８５１とのティーチ
ングボックス５．６９の操作盤、６７のＣＲＴコントロ
ーラとの通信によるインタフェースを行っている。

ここで、ティーチングボックス５ではロボットの動作教
示を行うことができ、操作盤６９ではロボットの起動、
停止の他、教示・プレイバックなとのモード切替等の操
作を行う。そして、ＣＲＴコントローラ６７では、通信
用ＬＳＩ５９から送られてくる情報に基づいてＣＲＴ６
８に各種の情報を表示する。

また、５２の通信用ＬＳＩは、ＣＰＵ−Ａ３０で算出さ
れたロボットの位置情報をセンサ側に送り、センサ側か
ら送られてくる溶接線の位置情報を取り込む役目をして
いる。

６０のサーボ制御部では、ＣＰＵ−Ａ３０から送られた
データに従って、ロボット本体１にあるサーボモータＭ
、〜Ｍ、（６１〜６６）を制御している。

本実施例では、ティーチングによってセンサ制御を指定
したときにセンサ関係の制御プログラムが動作するよう
になっている。

次に、センサ部分を中心に、この実施例の動作の様子を
説明していく。

第９図は、第７図のＣＰＵ３０が処理する内容を処理手
順に従ってフローチャートにしたものである。

この処理がスタートすると、まず判定１００によりロボ
ットがセンシング開始点に到達するまで、ＣＰＵ３０は
待ち状態にいる。この処理１００でのセンシング開始点
かどうかの判定は、ロボット制御部２−１から送られて
くる信号により判断する。

ロボットがセンシング開始点に到達すると、次に１０１
の処理に入る。処理１０１では、ＣＰＵ３ｏが位置検出
器３７よりセンサ部４の現在位置を取り出し、ティーチ
ング時のセンサ部位置と比較する。そして、ティーチン
グ時の位置（姿勢）と一致していなければ１０２の処理
に入る。この処理１０２では、サーボモータ（Ｍ、）２
５を駆動することによってセンサ部４をトーチ２０のま
わりに回転させる。

こうしてセンシング姿勢が完了したら１０３．１０４の
処理に入る。まず、処理１０３ではサーボモータ（Ｍ、
）２４を超音波センサ２１による直線走査を始める。こ
し走査によって、超音波式距離センサ２１は、トーチ２
０を基準にして成る一定の範囲を可動することになる。

センサ走査が開始されると１０５の処理に入り、溶接線
の検出が行われる。ニーの処理については後で詳しく説
明することにする。

処理ｌ○６では検出された溶接線がセンシング区間、言
い換えれば、溶接すべき区間であるがどうかを判定する
。そして、判定の結果、センシング区間外であれば処理
１０８でセンサ走査を中止し、次のセンシング区間に入
るまでＣＰＵ３０は待機状態に戻る。しかして、溶接す
べき箇所ならば処理１０７でロボット側に、いま求めた
溶接位置を送信し、再び、１０４の処理から繰り返す。

次に第１０図によりセンシング処理の内容を詳しく説明
する。

まず、処理１１０でセンサに内蔵された送信器４０から
超音波が１パルス、ワークに向かって発信される。発信
後、センサは受信器３９に切替えられ、受信待ち状態と
なる。発信された超音波はワークにぶつかると反射され
、戻ってくる。

処理１１１では、反射波が超音波受信器３９に捉えられ
るまで受信完了待ちを行う。この超音波の発信から受信
までの所要時間をタイマでカウントしておけば、上記し
たように、超音波の速度と所要時間との積からセンサと
ワークとの距離が測定される。

受信が完了したら、処理１１２でセンサの走査が１スキ
ヤンしたかどうかを判定し、再び処理１３で超音波が発
信される。

ここで、ＣＰＵ３０は、超音波の発信の指令を出してか
ら受信するまでの間、実質的に空き時間となっている。

そこで、この空き時間を利用して、たたみ込み（コンボ
リューション）処理を行う。

第１図（ａ）は、■開先形状のワーク１０を対象として
、それに対するセンサの位置関係を示したもので、ワー
ク１０の溶接線に超音波式距離センサ２１を向け、溶接
線に直交する方向に走査している状態を表わしているも
のであるが、こうして走査（サンプリング点数＝２５６
）して得られた２５６個のデータを時系列的に並べで示
したのが同図（ｂ）で、この図において、各データは、
計測時のセンサ走査位置からワークまでの距離を示して
いる。

この第１図（ｂ）データ列を、サンプリング順番１を変
数とする開数ｆ（１）とすると、第１図（ａ）、（ｂ）
に示されているとおり、開数ｆ（１）が最大値をとる点
が開先位置となっている。

走査機構２２は、第１図（ａ）に示すように、トーチ位
置を中心にして成る一定の範囲で直動走査を行う。

そこで、トーチと超音波センサがクロスするときのセン
サ走査位置を基準位置とすると、走査基準位置とＶ開先
位置がトーチ方向で一致、すなわち最適なる溶接位置に
あれば、データ列は最大点に対して線対称をなす筈であ
るが、第１図（ｂ）の例では、開先位置に対して基準位
置が走査方向に距離εだけズしているために線対称とは
ならない。

また、実際に計測されるデータには、ワーク表面粗さや
ノイズ等の誤差分が含まれてしまうために、データ列に
バラツキが現われている。そのため、関数ｆ　（ｉ）の
波形はなまっているのが普通で、このため、最大点の位
置はきわめて不安定になり、従って、この最大点から開
先位置を求めたのでは正確な位置が求まらない可能性が
高い。

ここで、もう−度第１図（ｂ）を見ると、個々の隣接す
るサンプリング点での計測値は離散的でバラツキが見ら
れるが、データ全体を見渡せば、全体的な傾向から１つ
の連続的な関数が浮かび上がってくる。

そこで、この実施例では、データ間のバラツキを平滑化
し、データ列の特徴量を強調化する処理として、たたみ
込み（コンボリューション）の手法を用いる。言い換え
れば、広域的な特徴量を抽出し、副次的な誤差分を取り
除くことを行う。

まず、第１図（ｂ）のデータ列についてみると、これは
、■開先近傍で凸形状を呈している。このことから、容
易に理解されるように、一般に開先形状に応じてデータ
列は独自の特徴を有している。

そこで、この特徴のみを取り出し、モデル化した関数ｈ
（１）を事前に作成し、用意しておくのである。

しかしながら、この間数ｈ　（ｉ）はモデルであり、実
際に存在するものではない。

そこで、■開先の場合には、凸形状に特徴があるので、
これを強調化して、第１図（Ｃ）に示す関数ｈ（１）を
、この実施例では用意した。ここで、関数ｈ　（ｉ）を
フィルタ関数と称することにする。

上記説明のように、一般には、あらかじめ事前にフィル
タ間数ｈ（１）を検出対象の形状に応じて用意する必要
があるが、本実施例のように、ティーチング・プレイバ
ック型ロボットに適用する場合には、検出開始点での位
置は、ティーチングにより、正確に溶接線（検出対象の
特徴点）上に溶接トーチがあり、トーチに取り付けられ
た走査型距離検出センサも、そこに位置していることが
判っている。そこで、溶接開始点で、溶接を行う前に１
度だけ、ｌパス走査・距離検出を行い、得られたデータ
列をフィルタ間数ｈ（１）として取り込めば、事前に検
出対象に応じたフィルタ関数ｈ　（ｉ）を用意する必要
がない。

まず、フィルタ関数ｈ　（ｉ）で表わされるシステムに
入力間数ｆ（１）をたたみ込む。このとき、離散的な時
系列信号に対して、コンボリューションは次式のように
表わされる。

Ｃ０ＮＶ（ｉ）＝ｆ（ｉ）＊ｈ（ｉ） ｉニスキャニング開始から１番目の サンプリング点 τ、遅延時間 （サンプリング時間の整数倍） 実際には、入力信号列ｆ（１）は有限時間に定義された
データであるから、（１）は次のように表わされる。

経過時刻ｉ＝ｏ、１，２．−，２ｍ−１ま ただし、ｍは入力信号総数（サンプリング点数）を表わ
し、１≧ｍでは関数の値をＯに定義する。

この（２）式の内容を図式化したものが第２図である。

第２図では、フィルタ間数ｈ（ｉ）を１つのシステムの
特性を表わすものと考え、このフィルタシステムに時系
列的に信号ｆ（１）を入力し、出力信号Ｃ０ＮＶ（ｉ）
が得られるものとする。ここで、第１図（ｂ）の入力信
号ｆ（１）は、フィルタシステムへ時間の早いほうから
順に入力して出力を計算しなければならない。そこで、
第２図（ａ）のように入力関数（入力信号）ｆ（ｉ）の
時間軸を逆転させ、フィルタ関数ｈ　（ｉ）と同じ時間
軸上に描くようにする。そして、第２図（Ｃ）に示すよ
うに、入力信号ｆ　（ｉ）を時間の正方向へ移動させな
がら、フィルタ間数ｈ（１）と掛は合わせる。

このとき、入力信号ｆ（１）をずらした量が出力信号の
時間軸、つまり、フィルタシステムへ入力した時刻から
の経過時間を表わしている。

第２図（Ｃ）のように、モデル波形（フィルタ関数）ｈ
　（ｉ）に入力波形（入力信号）ｆ（ｉ）を正方向にず
らしていってたたみ込み積分を行うと、モデル波形ｈ　
（ｉ）のパターンと入力波形ｆ　（ｉ）のパターンがほ
ぼ一致するときに積分値が最大値となる。

この最大値を示すときの超音波センサ２１の走査線上の
位置についてみると、第４図の走査位置２０３に開先位
置がある。

第１１図は、たたみ込む積分の処理の流れをフローチャ
ート化したものである。

いま、サンプリング時刻を処理１３０における１２０の
１とすると、時刻１におけるたたみ込み演算は第２図（
Ｃ）に示されるように、フィルタシステムを表わす関数
ｈ（１）に計測された関数ｆ（１）が入力し始めてから
、時刻ｉだけ経過したときの２つの関数の積和を表わす
。

区間［０，ｉ］までの各点での乗算は、処理１３０での
１２１に示す遅延時間τを、時間軸上を動く変数として
行われ、各点で求められた乗算結果を処理１３２でのｓ
ｕｍ１２２に加算していく。

こうして、区間〔○、ｉ〕のすべての点での積和が終了
すると、積和結果ｓｕｎをたたみ込み積分値として処理
１３４のＣＯＮ　Ｖ　（ｉ）に代入され、この値を時刻
ｌにおけるたたみ込み積分値とするのである。

第１図（Ｃ）で示されたモデルでは、開先位置が、まさ
しく第４図の２０２で示す走査範囲の中央線上にあると
想定したものである。このときの走査範囲は、トーチを
中央にして超音波センサが直動走査するよう機構的に構
築されているので、言い換えれば、第１図（Ｃ）は溶接
トーチがちょうど開先位置にある場合を想定したもので
ある。

もしトーチが実際に開先位置にあったとすれば、第１図
（ｄ）の出力関数の最大点はグラフの中央に現われるは
ずである。逆に言えば、最大値点の現われる位置が中央
からズしていたときには、そのズレ量ε　（第１図（ｄ
））に比例して、トーチも開先位置からズしていること
を示す。

このとき、求められるズレは、必ず走査方向であるとい
う拘束条件があるので、ズレ量は第４図のベクトルＴ、
とじて求められる。

開先位置を検出したときのセンサの走査位置が上記によ
って求まるので、そのときの計測データからセンサと開
先位置との間の距離もわかる。よって、センサから開先
位置までのベクトル量は第４図のベクトル丁、とじて求
められる。ここで、トーチ先端を、第４図のロボット制
御点２０１に設定すれば、制御点と走査範囲中央との関
係は機構的に固定関係にあるので、ベクトル↑、は容易
に求められる。

従って、ロボットの修正ベクトル３００は、第４図のベ
クトルＴ９〜Ｔ、の合成ベクトルとして求まる。

なお、この第４図で、２００はロボット座標系での原点
を表わし、２０４は開先位置を示している。

従って、この実施例によれば、以上の手順を採用したこ
とにより、ロボットの溶接トーチ先端の溶接線への位置
制御が安定的に行える効果がある。

また、検出データの取り込みは、Ａ／Ｄコンバータによ
ってハード的に取り込むことができるので、空いたＣＰ
Ｕをたたみ込み処理に十分に活用できる利点がある。

なお、以上の実施例では、超音波式距離センサを用いて
いるが、本発明はセンサの種類を問わず実施可能なこと
はいうまでもなく、例えば光学式の距離センサにより実
施例するようにしもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、検出誤差やノイズ等の影響を受けずに
開先位置が検出できるので、溶接トーチの倣い制御が安
定的に行える。

また、たたみ込み積分の手法はソフトウェアで実現する
ことができるので、演算に特別の装置を必要としない。

よって経済的にも安価であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はたたみ込み積分の手法を開先位置の検出に適用
した本発明による溶接線検出装置の一実施例の説明図、
第２図はたたみ込み積分の概念を図式化した説明図、第
３図は移動平均の手法を開先位置の検出に適用した従来
技術の説明図、第４図は本発明の一実施例の動作説明図
、第６図は本発明の一実施例におけるトーチ付近の拡大
図、第５図は本発明の一実施例の全体構成図、第７図及
び第８図は本発明の一実施例におけるハードウェアのブ
ロック図、第９図及び第１０図は本発明の一実施例にお
けるセンシング処理を示すフローチャート、第１１［１
ではたたみ込み積分の処理の一例を示すフローチャート
である。 ｌ・・・・・・ロボット本体、２・・・・・・ロボット
制御装置、３−・・・・・センサコントローラ、４・・
・・・・センサ部、１０・・・・・・ワーク、２０・・
・・・・溶接トーチ、２１・・・・・・超音波式距離セ
ンサ、２２・・・・・・センサ部走査機構、２３センサ
部回転機構、２４．２５・・・・・・サーボモ第１図 第２図 ｈ（１） たた２ｆ込升 ｆ（ｉ）＊ｈ（ｔ） 第４図 １３図 ａ：＃す１す（配と［者Ａ′分の含Ａ忘ア０ットしたり
”ラフｂ：り”ラフａ（こ５．、Ｗ、ｎｆｈｔ’ｔ’Ｗ
方已しｒ−７”ラフ第５図 ０沫°“ット制獲円（置 第６図 第８図 １７図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ティーチング・プレイバック方式のロボットを用い
   、ティーチングされているワークの溶接線と直角方向に
   走査して取り込んだ距離データにより、溶接線位置補正
   量を算出する方式の自動溶接装置において、たたみ込み
   積分によるデータ演算手段を設け、上記ティーチングに
   より与えられているデータを被たたみ込み値とする上記
   距離データのたたみ込み積分により溶接線位置を検出す
   るように構成したことを特徴とする溶接線検出装置。 ２、請求項１の発明において、上記被たたみ込み値が、
   ティーチング時にワークの溶接線と直角方向に走査して
   取り込んでおいた距離データとなるように構成したこと
   を特徴とする溶接線検出装置。 ３、請求項１の発明において、上記溶接線位置がワーク
   の開先中心位置であり、上記たたみ込み積分の結果とし
   て与えられるデータがピーク値を示す位置、又は上記た
   たみ込み積分の回数の少なくとも一方により上記開先中
   心位置を求めるように構成したことを特徴とする溶接線
   検出装置。