JPH059224B2 - - Google Patents

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JPH059224B2
JPH059224B2 JP25847286A JP25847286A JPH059224B2 JP H059224 B2 JPH059224 B2 JP H059224B2 JP 25847286 A JP25847286 A JP 25847286A JP 25847286 A JP25847286 A JP 25847286A JP H059224 B2 JPH059224 B2 JP H059224B2
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JP
Japan
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welding
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Toshihiko Nishimura
Nobuyuki Oodera
Kohei Nishikawa
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は溶接ロボツトに代表される自動加工
装置、特に、センサによる加工線自動倣いを行う
自動加工装置に関する。
〔従来の技術〕
この種の自動加工装置としては、従来、文献
「Visually Guided Arc−Welding Robot With
Self−Training Features」(TECNICAL
PAPER,1983,Society of Manufacturing
Engineers)に記載されたものがある。第5図a
は該文献に開示されている溶接ロボツトの制御装
置を示すブロツク図であつて、1はロボツト、2
はロボツト1のアームに取着されたトーチホル
ダ、3は加工具である溶接トーチ、4はワイヤ、
5は溶接線位置検出器の視覚センサ(CCDカメ
ラ等)あつて、トーチホルダ2に回転可能に支持
されており、常時、溶接トーチ3より先行する。
上記溶接線位置検出器は視覚センサ5の他に第6
図aに示すように、レーザ投光器5Aを備えてお
り、該レーザ投光器5AはワークWの加工線であ
る溶接線WLに対してスリツト光と投光し、視覚
センサ5はスリツト光Osが作る光切断線を撮像
する。第6図bに視覚センサ5の撮像画面を示
す。6は画像処理装置であつて、上記視覚センサ
5が送出するビデオ信号をあるサンプリング周期
で取り込んで画像処理し、撮像面(2次元)の溶
接線WL上の点Ps(Xs,Ys)(第6図bにおける
曲折点位置)を検出する。7は座標変換装置であ
つて、画像処理装置6が送出する溶接線WLの検
出点(上記曲折点位置)の位置データPs(Xs,
Ys)をロボツト座標系(3次元)上の位置デー
タP*s(Xs,Ys,Zs)に変換する。8は先入先
出方式の記憶装置(FIF0装置)であつて、座標
変換装置7が検出周期毎に送出する検出点位置デ
ータP*を順次蓄積して、最先に格納した検出点
位置データを順次再生してロホツト制御装置9に
送出する。ロボツト制御装置9は格納されている
制御アルゴリズムに従い、FIFO装置8から検出
点位置データP*を順次読み出し、次の目標点を
演算する。10は関節角変換装置であつて、ロボ
ツト制御装置9が演算した目標点を溶接ロボツト
1の関節角ベクトルθに変換して関節角指令θ1
θ6を溶接ボツト1に送出する。11はモデルメモ
リである。なお、上記溶接ロボツト1は6軸のロ
ボツトであつて、第6軸はトーチ軸を中心に上記
視覚センサ5を回転させるために用いられてい
る。
この装置では、最初、溶接を行わずに、視覚セ
ンサ5によつて、溶接開始点〜溶接終点間を倣わ
せ、その間の検出点を順次モデルメモリ11に格
納させ、溶接線WLの自動教示を行わせる(トレ
ーニングモード)。モデルメモリ11に格納した
位置データは溶接時の溶接開始点P* 0の算出のた
めに、また、視覚センサ5が溶接線WLをその視
野内に捕捉するように該視覚センサ5の回転角
(第6軸)を制御するために使用される。
視覚センサ5は上記のように溶接線WLを視野
内に捕捉するように制御されつつ溶接トーチ3に
先行して移動し、該視覚センサ5が送出した溶接
線WL上の点が、ある検出周期でロボツト座標系
上の溶接線位置データP*として検出され、FIF0
装置8に順次格納される。溶接線WL上の1点が
上記のようにして検出されると、FIFO装置8に
格納されている検出点位置データP* oのうち最先
に格納された検出点位置データ、例えば、P*
がロボツト制御装置9に読み込まれて、次の目標
点が決定され、関節角指令(θ1〜θ6)が溶接ロボ
ツト1に供給される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように上記した従来のものでは、検出線位
置データP*の検出周期毎に最先に格納された検
出点位置データを読み出して次の目標点を決定
し、関節角指令(θ1〜θ6)を溶接ロボツト1に与
える構成となつているので、相隣なる検出点間、
即ち、P* o-1とP* o間を溶接トーチ3が移動する
際、その移動軌跡が最適な移動経路、例えば、直
線あるいは曲線になつている保証がない。この
為、薄板溶接の場合のように、溶接速度が高速に
なる場合には、検出点間距離が大きくなるので、
実際の溶接線WLと溶接トーチ3の移動の軌跡と
のずれ(誤差)が大きくなる。また、検出周期
は、画像処理装置の処理速度が種々の状況、例え
ば、ノイズの有無等によつて変わるので、不定期
であり、上記従来のものでは、ロボツト制御周期
が該不定期な検出周期に依存しているため、関節
角の軌跡制御が定期的に行われず、検出周期を一
定にして関節角の制御を全パスで一様に行うため
には、全体のハードウエア、ソフトウエアが複雑
化し、高価なものにならざるを得ないという問題
があつた。
この発明は上記問題を解消するためになされた
もので、複雑化することなく、かつ、価格の大幅
な上昇を招くことなく、加工具の倣い精度を従来
に比して高めることができる上、上記加工具の経
路制御を常に一様い行うことができるセンサ付自
動加工装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は上記目的を達成するため、相隣なる
2つの検出点間の加工具移動経路を演算により特
定して該経路上に複数の移動目標点を設定し、検
出周期より短い所定の制御周期で該移動目標点に
加工具を位置制御する構成としたものである。
〔作用〕
この発明では、加工具が特定された移動経路に
沿つて移動し、検出周期より短い制御周期で該移
動経路上に設定された移動目標点に制御されなが
ら移動するので、従来のものに簡単なアルゴリズ
ムを追加するだけで、加工具の倣い精度を従来に
比して大幅に高めることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
この発明を第5図aに示した溶接ロボツト装置
に適用する場合について説明する。
第1図aは、視覚センサ5が捕捉した溶接線
WL上の検出点P1、P2、P3……PJ……Poを示して
おり、これら検出点は前記座標変換装置7によ
り、ロボツト座標系上の位置データ(説明の便宜
上、添字(*)を省き、P1、P2、P3……PJ……
Poとする)に座標変換されて第5図aで説明し
たFIFO装置8に第1図bに示すように格納され
ている。この格納に際しては移動経路補間情報
(前記教示の際に指定する)、LNR(直線)或いは
CIR(曲線)が付加される。今、溶接トーチ3は
検出点P1に到着したところであるとし、この時
刻をt1、溶接トーチ3の移動速度をv(mm/sec)
とする。溶接トーチ3が検出点P1に到着すると、 ロボツト制御装置9は、次の検出点の位置デ
ータP2をFIFO装置8から読み込み、移動経路
補間情報がLNRであるので、検出点P1−P2
の溶接トーチ3の移動経路L12を所定の直線補
間式に基づき第1図cに示すように特定する。
上記移動経路L12が特定されると、該移動経
路L12を第1図cに示すように1、2、3……
NのN個の移動目標点にN分割する。各分割点
の座標をP1、P2、P3、……PNとする。この分
割数Nはロボツト位置の制御周期(T0=一
定)、溶接トーチ3の移動速度vおよび移動経
路L12の距離によつて決まる。なお、この制御
周期T0は検出周期の最小値より小さい値であ
つて、例えばこの検出周期が200msであるとし
た場合、T0=20ms程度に設定する。
移動経路L12上の移動目標点P1、P2、P3、…
…PN(=P)の設定が終わると、1制御周期T0
毎に次に溶接トーチ3が進むべき分割経路(以
下、移動ベクトルという)−→Δl(Δx,Δy,
Δz)(=一定)、即ち、移動ベクトル−→Δl=
p1・p11223……、N-1Nを演算
する。
上記移動ベクトル−→Δlの演算が終わると、現
在位置P=P1に移動ベクトル−→Δlを加算した
位置ベクトル−→P2=P→+−→Δlを次の移動目標

として関節角変換装置10に送出する。関節角
変換装置10は位置ベクトル−→P2を関節角変換
マトリクスM(−→P2)によつて関節角ベクトル
θ→に変換する。
このようにして、溶接トーチ3が検出点P2
に到着すると、次の溶接線位置データP3
FIFO装置8から読み込み、上記〜の演算
を実行する。以後、この動作が繰り返される。
第2図に上記直線補間時の演算アルゴリズムを
示す。該図においては、溶接トーチ3の現在位置
をP、移動目標点をPiで示している。
次に、上記直線補間の場合を第2図について具
体的に説明する。今、P1〜P2間の距離:10m、溶
接トーチ3の設定速度:50mm/sec、ロボツト制
御周期T0:20msecであるとする。
ロボツト関節角は制御周期毎に関節角ベクトル
θ→に従い制御される。設定速度vが50mm/secで
あるので、1制御周期にロボツトの移動すべき距
離は1mmである。今、P1〜P2間の距離は10mであ
るから、この区間で制御回数(関節角ベクトルθ→
による制御が何回されるか)すなわちNはN=10
となる。
分割数Nが決まると、1制御周期に移動すべき
移動ベクトルΔlが下記式に基づき演算される。
−→Δl=−→/P2−−→/P1/N ……(1) (1)式は検出点P1出発時のみに計算される。次
に、 −→Pi=−→P1+−→Δl ……(2) が計算され、−→Piが関節角マトリクスMによつて
関節角ベクトルθ→に変換され、 θ→=M(−→Pi) ……(3) 溶接ロボツト位置がこのθ→により制御される。以
後、制御周期毎に、P→=−→Piすなわち溶接トーチ
3が現在位置Pから目標位置Piに到着するまで、
以下の処理が繰り返される。
−→Pi=P→+−→Δl、θ→=M(Pi) ……(4) 本実施例で云えば、検出周期200msに対して制
御周期T0が20msecであるので、検出周期をロボ
ツト制御周期とする従来の場合に比して、10倍細
かいピツチで経路制御を行うことができ、それだ
け、溶接トーチ3の移動経路と溶接線WLとのず
れを少なくすることができる。
次に、検出点間を第3図aに示す如く曲線、例
えば、円弧状曲線Cで曲線補間を行う場合につい
て説明する。第3図bはこの場合のFIFO装置8
の内容を、また、第4図は演算アルゴリズムを示
したものである。この曲線補間を行う場合は、直
線補間の場合と異なり、前記した移動ベクトル
−→Δlが一定でなく可変となる。溶接トーチ3が検
出点P1に到着した場合には、曲線Cを特定し得
る数の位置データ、この例では、位置データP2
とP3をFIFO装置8から読み込み、移動経路とし
て曲線C=P1P2P3を特定し、該曲線P1P2P3をN
分割し、この分割数に従い、曲線P1P2間の1制
御周期毎に移動すべき移動ベクトル−→Δli(i=
1、2、3、……)を算出する。但し、|−→Δl1
=|−→Δl2|=……=|−→ΔlN|。以後は、直線

間の場合と同様に、移動目標点Piが計算され、Pi
が関節角マトリクスMによつて関節角ベクトルθ→
に変換されて溶接ロボツト1がこのθ→により制御
される。
なお、上記実施例では、溶接ロボツト装置につ
いて説明したが、本発明は自動シーリング装置等
の他の自動加工装置に実施して同様の効果を得る
ことができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、加工線の検出周
期に対してその制御周期を小さくしことにより、
加工具の経路制御を細かいピツチで行うことがで
きるので、加工具の倣い精度を従来に比して高め
ることができる上、上記制御周期を上記検出周期
に対して独立させることができるので、上記経路
制御を常に一様に行うことができ、また、検出部
のハードウエア・ソフトウエアを構築する場合に
上記制御周期を考慮する必要がないので、装置の
簡単化を図り、コスト低減を行うことができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図aはこの発明の実施例の動作を説明する
ための溶接トーチ・視覚センサと検出点との関係
図、第1図bは上記実施例におけるFIFO装置の
内容を説明するための図、第1図cは上記実施例
における補間直線と移動目標点を示す図、第2図
は上記実施例における演算アルゴリズムを示す
図、第3図aはこの発明の他の実施例の動作を説
明するための補間曲線と移動ベクトルとを示す
図、第3図bは上記他の実施例におけるFIFO装
置の内容を説明するための図、第4図は上記他の
実施例における演算アルゴリズムを示す図、第5
図aは従来の装置を示すブロツク図、第5図bは
上記従来例の動作を説明するための図、第6図a
は光切断線法による溶接線位置検出を説明するた
めの図、第6図bは視覚センサの画像を示す図で
ある。 1……溶接ロボツト、3……溶接トーチ、5…
…視覚センサ、6……画像処理装置、7……座標
変換装置、8……先入先出方式の記憶装置、9…
…ロボツト制御装置、10……関節角変換装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 加工具に対して先行する位置にあつて加工線
    を検出するセンサ、該センサの出力をある周期で
    取り込んで検出点位置データを作成する装置、該
    装置からの上記検出点位置データを蓄積する先入
    先出方式の記憶装置、該記憶装置から上記検出点
    位置データを順次読み出して該検出点位置データ
    が与える目標点へ上記加工具を制御する制御装置
    を具えたセンサ付自動加工装置において、上記制
    御装置が、相隣なる2つの上記検出点間の加工具
    移動経路を演算により特定して該経路上に複数の
    移動目標点を設定し、上記周期より短い所定の制
    御周期で該移動目標点に加工具を位置制御するこ
    とを特徴とするセンサ付自動加工装置。
JP25847286A 1986-10-31 1986-10-31 センサ付自動加工装置 Granted JPS63114853A (ja)

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JP25847286A JPS63114853A (ja) 1986-10-31 1986-10-31 センサ付自動加工装置

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JPS63114853A JPS63114853A (ja) 1988-05-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08280223A (ja) * 1995-04-12 1996-10-29 Itsuo Miyazaki 動力式草刈機

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