JPS5874283A - マニピユレ−タ溶接装置用イメ−ジ検出装置 - 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】 本発明は一般的には溶接線トラッキング用の可視（ビジ
ョン）検出装置を備えたマニピュレータ溶接装置に関し
、詳細にはハンド・装置の改良を含むマニピュレータ溶
接装置に関する。

これまで種々の溶接装置と可視検出装置が提案されてき
た。例えば１９８１年３月２日本発明者が出願した、米
国特願第２３９．６２１号と、１９８１年１１月１２日
本発明者が出願した米国特願第２０６、２７．９号とは
可視検出装置とイメージプロセッサとにより基準位置が
らの加工物の位置偏位を検出する方法と装置とを提供し
ており、がっ補正された作業軌道データに基いて溶接を
行う装置と方法とを提供している。さらに、前記米国特
願第２０６，２７９号は溶接を行いかつ溶接線のトラッ
キングを行うための検出ハンドと溶接ハンドとの改良を
提供している。

前記米国特願第２０６．２７９号で開示され、かつ説明
されているように、投影装置と、イメージーピュレータ
アτムに支持され た溶接゛ガンとを提供し、前・記マニビュレータアーム
カ溶接カンあるいは、投影装置とカメラとのい２０６．
２．７９号は選択的に装着可能な検出ハンドと溶接ハン
ドとを開示している。

したがって、本発明の主要な目的は加工物の溶接軌道を
トラッキングする能力を備えたマニピュレータ装置用の
検出および溶接ハンドを改良することで鼠る。

本発明の別の目的は、検出ハンドと溶接ハンドとがハン
ドホルダーステーションにおいてマニピュレータ装置に
より選択的に装着、かつ交換可能であり、前記ハンドホ
ルダーステーションがマニピュレータ装置によるハンド
の装着、解放に同調して、それぞれのハンドを選択的に
、保持、解放・する制御装置を含んでいる、マニピュレ
ータ装置することである。

本発明の別の目的は検出ハンドが、溶接トーチの方向を
変えることなく検出作動位置と非作動位置トの間でマニ
ピュレータ装置によって制御可能であって溶接トーチを
支持した、マニピュレータ装置用検出ハンドを提供する
ことである。

さらに別の本発明の目的は、検出装置が投影装置と、対
物レンズと光フアイバケーブルとを有スるイメージ検出
装置とを含み、前記光７アイバケーブルがマニピュレー
タアームと検出ハンドとから遠隔位置されたカメラに接
続されている、可視装置付きの、マニピュレータ装置用
検出ノ１ンドを提供することである。

、本発明のさらに別の目的は、比較的低電力の光源を含
み、その光源のフィラメントを投影装置の軸線に対して
垂直に配置させ、光学的なスリットパターンを投影する
、マニピュレータ装置用検出ハンドを提供することであ
る。

本発明のこれらおよびその他の目的はマニピュレータア
ームに装着された検出ハンドを提供することにより、溶
接線をトラッキングする能力を備えたマニピュレータを
提供するために効果的に達成される。マニピュレータ装
置は、マニピュレータの接続部で検出されたエンコーダ
の値から計算可能な、加工物の軌道と検出中のマニピュ
レータの実際の軌道との間、９何らかの偏位を検出する
ために、教示された溶接゛軌道を運動する。検出ハンド
は加工物上に光学的なスリットパターンを投影する投影
装置を含む。また、検出ハンドは対物レンズと、加工物
から投影されたスリットパターンの反射を受取る光フア
イバケーブルとを含む軌道検出装置を含む。前記光フア
イバケーブルは検出ハンドから遠隔位置のカメラに接続
されている。

カメラが受像したイメージはマニピュレータの実際の軌
道と加工物の実際の軌道との間の偏位を検出するためマ
ニピュレータ装置によって使用され　８る。次に、前記
偏位は加工物の軌道データを計算するために使用される
。次に、補正された軌道データはマニピュレータアーム
に装着された溶接ノ蔦ンドにより希望する溶接線を溶接
するようマニピュレータ装置によって使用される。第１
の実施例において、溶接ハンドと検出ハンドとは加工物
に隣接する作業ステーションにおけるノ１ンドホルダー
ステーションに配設される。マニピュレータは実施すべ
き特定のプログラムされた作動にしたがってハンドホル
ダーステーションにおいてノ１ンドを自、動的、かつ選
択的に取替える。別の実施例においては、マニピュレー
タアームは溶接ノ＼ンド、と検出ハンドとを支持してい
る。検出ノ＼ンドは検出作動位置と溶接非作動位置との
間でマニピュレータ装置によって運動可能に制御される
。

前記第１の実施例におけるノ＼ンドホルダーステーショ
ンはマニピュレータアームによるノ１ンドの装着と解放
とに同調して各／’１ンドを選択的に保持、解放スるよ
う、マニピュレータ装置によって制御可能な制御装置を
含む。好適配置例における／％ンドホルダーステーショ
ンはマニピュレータアームがハンドホルダーステーショ
ンで保持されたノ１ンドを装着するよう運動する際、ノ
１ンドにある程度の運動、即ち適合性を提供するようノ
１ンドを装着している。

本発明のその他の目的や利点と共に、本発明の統合性な
らびに作動方法の双方に関し、本発明は添付図面と関連
して以下の説明を参照することにより最もよく理解され
よう。

さて第１図を参照する。マニピュレータ装置、即ちロボ
ット１０は、本発明の原理に基き、プレー）１４，１．
６のラップ溶接のような、加工物に対する溶接を行うた
めに作業ステーション１２に一接した状態で示されてい
る。マニピュレータ装）ｎ１０は複数の軸線において制
御可能なマニピュレータアーム１８を含む。　　　− 第１図に示す実施例において、リスト部２１にアルマニ
ピュレータアーム１８は検出ハンド２２、あるいは溶接
ハンド２４を選択的に装着する、ノ１ンド受入れソケッ
ト２０を含む。検出ハンド２２と溶接ハンド２４とは、
全体的２６で指示するノ１ンドホルダーステーションに
おいてマニピュレータアーム１８に対して自動的、かつ
選択的に装着可能である。マニピュレータ装置１０は実
施すべき特定のプログラム化された作動に基いてノ）ン
ドホルダーステーション２６において、ノ）ンド２２゜
２４を自動的、かつ選択的に取替える。ノ＼ンドホルダ
ーステーション２６はさらに詳細に後述する゛ように、
マニピュレータアーム１日のハン、ド受取りソケット２
０におけるノ・シ“ドの装着、解放に同調して、各ノ・
ンド２２．２”４Ｇ選択的に保持、解放する制御装置を
含む。

加〒物を溶接するためのマニピュレータ装置１０の作動
については、詳細説明のために参照すればよい、前述の
米国特願第２０６．２７９号と同第２３９、６２１号と
に説明寄れている。要約すれば、マニピュレータの教示
制御装置を通して、溶接ハンド２４を装着したマニピュ
レータアーム１８を運動させることにより、教示作動中
に希望する溶接軌道が教示される。教示作動中に、教示
された軌道を表わす位置データ信号が記録される。また
、基準の、即ちテンプレートイメージ（ｔｅ、ｍｐｌａ
ｔｅｉｍａｇｅ　）も記録される。

繰返し作、業サイクルモードにおいて溶接すべく一連の
加工物がマニピュレータに持ってこられるにつれて、マ
ニピュレータアーム１８は、その装着した検出ハンド２
２を教示された軌道上を運動れ、溶接軌道の・イメージ
が軌道に沿った所定の点において検出さ：書る。この目
的に対して、検出ハンド２２は溶接すべき溶接軌道を横
切って光学的なスリットパターン２７のイメージを反射
により検出する。　　　　゛ イメージプロセッサ３０とカメラ３２とによりマニピュ
レータ装置１０は検出されたイメージを利用してマニピ
ュレータの実際の軌道と加工物の溶接軌道との間の偏位
を検出し、さらに溶接軌道データを補正するよう計算す
る。

溶接ハンド２４を装着して第２の繰返し溶接作業運動中
、マニピュレータアーム１８は補正された溶接軌道デー
タにより加工物の溶接軌道に沿って希ｉする溶接を行う
ように制御される。前記第１の検出運動と第２の溶接−
動とは各加工物番と対して繰返される。マニピュレータ
アーム１８は第１の検出運動中は比較的高速度で、第２
の溶接運動中は比較的低速で運動するよう制御されてい
る。

このように、前の加工物が溶接された後、マニビュレ＝
り装置１０は溶接ハンド２４をハンドホルダーステーシ
ョン２６へ運動さ獣該溶接ハンド２４をそれぞれの溶接
ハンド保持具に位置させる。次いで、ハンドホルダース
テーション２６における制御装置が溶接ハンド２４を保
持するよう制御すれ、マニピュレータアーム１８が溶接
ハンド２４を解放するよう制御される。次にマニピュレ
ータアームはハンドホルダーステーション２６における
検出ハンドの位置まで運動し、該検出ハンドを把持、即
ち装着する。次に、ハンドホルダーステーション２６に
おける制御装置は検出ハンド保持具が検出ハンド２２を
解放するよう制御される。マニピュレータアーム１８は
ハンドホルダーステーシヨン２６から離れ、次の加工物
に対して第１の検出運動を行う。

最初の検出運動が完了した後、マニピュレータアームは
検出ハンド２２をハンドホルダーステーション２６にお
ける検出ハンド保持固定位置へ戻す。次にハンドホルダ
ーステーション２６における制御装置が検出ハンド２２
を固、定するよう制御され、マニピュレータアーム１８
が検出ハンドを解放する。

この点において、マニピュレータ装置１０は第２の溶接
運動を行う状態となる。マニピュレータアーム１８はハ
ンドホルダーステー、シーヨン２６の溶接ハンド固定位
置において溶接ハンド２４を把持、即ち装着するよう運
動する。溶接ハンド２４が々ニピュレータアーム１８に
装着された後、ハンドホルダーステーションにおける制
御装戸は溶接ハンド保持具に溶接ハンド２４を解放させ
る。

次いで溶接ハンド２４を装着したマニピュレータアーム
１８は加工物まで運動し、第２の溶接運動を行う。

さて第２図を参照する。ハンドホルダ−ステーション２
６は基準固定板４４に固定された検出ハンド保持具４０
と溶接ハンド保持具４２とを含む。

前記固定基準板４４はねじ、あるいはボルトのような複
数の適当な取付は装置４８により加工ステージョン１２
の加工ステージョン面４６のｌ上゛方に適当に装着され
ている。一実施例においては前記取付は装置４８に対し
て約１０１．−６ミリ（４インチ）のねじが使用されて
いる。このように、前記固定基準板４４は面４６に適合
している。

検出ハンド保持具４０により保持された検−出ハ　。

ンド２２は、好適実施例において、検出中加工ステージ
ョンの基準面４６に対して４５度の角度を形成する投影
軸線５２を備え、ハンド２２に配設された投影装置５０
を含む。第２図に示すように、投影軸線５２は検出ハン
ドの軸線５４に対して平行である。また−１検出ハンド
２２は、好適実施例において、検出中の前記ハンド２２
の方向が加工ステージョン基準面４６に対して９０度の
角度を形成する光学検出軸線５８を有する検出装置５６
を含む。第２図に示すように、検出軸線５８はハンドの
軸線５４に対して４５度の角度を形成する。

検出装置５６は光軸が光学検出軸５８と整容した対物レ
ンズ６０を含む。また検出装置５６は検出軸５８に沿っ
た対物レンズ６０１からの反射光を受取るよう配設され
た光ファイバの束、即ちケーブル６２を含む。光ファイ
バの束、即ちケーブル６２はカメラ３２に接続されてい
る゛。検出装置は適当なハウジング６４によって囲まれ
、光学検出軸５８と整合してい夕い好ましくない浮遊光
が検出されるのを減少する。

また−検出ハンド２２は、該検出ハンド２２上で検出装
置５６と投影装置５０とを適当に支持し、相互に接続し
、かつ方向づける装着支持フレームータアーム１８に対
して接続するために、ハンドの軸線５４に沿って延びる
スタ′ツド６８を含む。

マニピュレータアーム１８に対して接続するためハンド
の軸５４に沿って延ｑたスタツド６８にはテーパ付きの
整合孔７０が設けられている。前記整合孔７”　、ｏは
マニピュレータアーム１８と整合するよう前記スタッド
６８に設けられている。スタッド６８の反対側で舌部７
２が検出ハンド２２から延びている。第６図を参照すれ
ば、前記舌部７２は検出ハンド取付具４０に嵌入してお
り、円形断面の通路７４を含む。

ハンドホルダーステーション２６における検出ハンド保
持具４０仲固定基準板４４の頂部に固定された直立の固
定ブロック７６を含む。固定ブロック７６にはン１ンド
２２の舌部７２を受入れる溝７７が設けられている。ま
た７、検出ハンド保持具は軸８０に沿って前記溝７７内
で運動可能で、かつエアシリンダ作動器８２によって作
動するテーパ付きの保持ピン、即ちラッチビン７８を含
む。

前記保持ビン７８は第１の延びたハンド保持位置と、第
２の後退したハンド解放位置との間で運動可能である。

保持ピン７８を前記溝７７からハンド解放位置まで後退
させると、検出ハンド２２は前記溝７７に受入れられた
舌部７２により固定具４０内で位置決めできる。次いで
、エアシリンダ作動器８２の作動により保持ピン７８を
舌部７２の通路７４を貫通して延すことにより保持ピン
７８はハンド保持位置へ運動する＠ このように、検出ハンド２２は所定位置と方向とにおい
て、検出ハンド固定具４０により保持、即ち掛止される
。前記エアシリンダ作動器８２は電勲の電磁弁８８によ
り、空気配管８４．８６を介して作動する。前記電磁弁
８８は９０で指示する空気源に接続され、導電体９１に
より作動する。

溶接ハンド２４を考察する。溶接ハンド２４は、好適実
施例において、溶接ハンドの軸線９４から９０度の角度
で、全体的に六面体状−の体部材９６から延びた溶接ト
ーチ９２を含む。溶接ハンドは、またマニピュレータア
ーム１８に接続するため溶接ハンドの軸線９４に沿って
延びたスタッド９６を含む。スタッド９６にはマニピュ
レータアーム１８と整合するテーパ付き整合孔９８が毀
けられている。　　　７　　　　　− 溶接ハンド保持具４２は固定基準面４４から延びた直立
の壁部材１００を含む。壁部材１００と可動のクランプ
部材１０２とは固定具４２の内部仝溶接ハンド２４を所
定の適正な方向に向ける。可動クランプ部材１０２は溶
接ハンド２４を保持するためにクランプの軸線１０４に
沿つ′た２つの位置の間で制御可能である。溶接ハンド
の体部材９茗はテーパ孔１０５を含み、該孔はクランプ
部材１０２のテーパ部分１０７と嵌合するよう配置され
ているＪ可動のクランプ部材１０２は作動アーム１０６
に接続されている。作動アーム１０６はエアシリンダの
作動器１０８が作動すると運動可能である。エアシリン
ダの作動器１０８は電動の電磁弁１１４によって、空気
配管１１’０．１１２を介して作動する。前記電磁弁１
１４は１１６で指示する空気源に接続され、導電体１１
８によって作動する。

前述のように、マニどユレータアーム１日は検出ハンド
２２と溶接ハンド２４とを一時に１個のハンドの割合い
で選択的に装着するよう該マニピュレータアームの最外
端においてハンド、即ちリスト２１を含む。第２図に票
す特定実施例においては、リスト２１は円周方向に配置
されたクラン＼ プ部材１２４を備えたハンド受取りソケット２０を含む
。クランプ部材１２４はハンド２２．２４をそれぞれ解
放、あるいは保持するよう外周位置と内周位置との間で
作動可能である。ハンド受取りソケット２０とクランプ
部材１２４とはハンド２２．２４のスタッド６８と９６
左に嵌合するよう配置されている。種々の特定実施例に
おけるクランプ部材１２′４はハンド解放位置と、ハン
ド固定位置との間で、油圧、空気□、あるいは電気のい
づれかで作動する。　　　　１ 検出ソケット−〇は軸線５４．９４に対するハンド２２
．２４の軸線方向の適正な整合と、ハンド受取りソケッ
ト２０に対する円周方向の整合とを確実にするために、
ハンド２２，２４の孔７０，９８と嵌合するようテーパ
のつけられた作動可能な整合。

ピン１２６をさらに含む。整合ピン１２６はエアシリン
ダの作動器によって制御される。さらに、代替実施例に
おいては、ピン１２６はばね弾圧され、かつハンド２２
．２４が適正に整−合し、かつ装着されたことを確実に
するためピン１２６の整合位置り（検出される。別の代
替実施例においては、ハンド受取りソケット２０には受
入れ孔が設けられ、かつハンド２２．２４に１１整合ピ
、ン途設けられている。

このように、マニピュレータリスト２１がハンド２２、
または２４のスタッド６８または９６上にあれば、スタ
ッド６８、あるいは９６は受取りソケット２０内に受取
られる。クランプ部材がハンド保持位置まで運動し、ハ
ンド２２、あるいは２４がマニピュレータアーム１８に
装着される。

本明細書で使用する把持や保持という用語は、マニピュ
レータアーム１８９検出ソケツト２０に対してハンド２
２、あるいは２４を動かすことなく希望する加工作業を
遂行しうるに十分な保持力でハンド２２、あるいは２４
がマニピュレータアームによって保持されることを意味
するために使用している。

゛　したがって１加エステ−ジョン２６においてハンド
を交換するにはマニピュレータアーム１８が現在保持、
即ち装着しているハンド、例えば溶接ハンド２４を溶接
ハンド保持具４２に位置させる。

次いで、マニピュレータ装置１０が電磁弁１１４とエア
シリンダ作動器１０８とを介してクランプ部材１０２を
作動させる一０次に、マニピュレータアーム１８が溶接
ハンド２４を解放する。

さらに、検出ハンド２２を装着するには、マニピュレー
タアーム１８が検出ヘッド２２のスタッド６゛８上方の
解放位置に受取りソケッ）２０を位置させる。次いでマ
ニピュレータアームがピン１２６による整合完了後クラ
ンプ部材１２４を介シテへンド２２を保持する。次にマ
ニピュレータ装置１０が電磁弁８８とエアシリンダ作動
器８２とを制御して、保持ピン７８を舌部７２の通路７
４−と干渉しない後退位−へ運動させることにより検出
ハンド２２を解放する。その後、マニピュレータアーム
１８が装着したハンド２２と共にハンドホルダーステー
ション２６を離れる。

亨らに第４図を参照し、かつ検出ハンド２２の投影装置
５０の好適実施例を考察する。投影装置５０は投影軸線
５２に対して概ね垂直に配置された細長い投光フィラメ
ント１３２を含む投影源１６０を含む。全体的に１３６
で指示する、フィラメント１３２からの投光は１個以上
のレンズ要素を含む投影レンズ組立体１３８を通過する
。投光源１３０が光反射ケーシング１３４を含む特定実
施例において＆讐マスク１４０がレンズ組立体の後ろに
設けられている。ハウジング６５内に光源１６０からの
投光の反射が何らない場合はマスク１４０は不要である
。このように、投影装置５０におけるフィラメント１３
２の方向にはって希望する投影スリットパターンを提供
する効果的な方法を提供する。投影装置５０の望ましい
作動においては、加工物に適当な光学ス？ットパターン
を投影し、かつ本発明を実施するには電力消費の低い１
２ＶＤＣのオートランプにより光源が提供されうろこと
が判明した。このように、投影装置５０は、スリットパ
ターン投影機において通常そうであるように、レンズ組
立体１５Ｂと光源１３０との間にマスクを必要としない
。例示であるが、ＧＥのタイプ２１１−２電球が光源１
３０として適当であることが判明した。

本発明の代替的実施例を考察し、第５図と第６図とを参
照する。第１図に示すマニピュレータアーム１８はその
リスト部分２１において、溶接および検出ハンド装置１
４４が設けられており、該ハンド装置１４４は方向固定
の溶接トーチ１４６と、検出作動位置１５４と非作動位
置１５６との間を円弧１５２に沿って回転するよう１５
０で装着された検出組立体１４８とを含む。

検出作動位置１５′４において、検出組立体１４８は前
述のよ、うに、溶接軌道に沿って検出されたイメージデ
ータを提供するよう機能する。非作動位置１５６１にお
いて、検出組立体１４８は溶接場所から外され、溶接ト
ーチ１４６が検出組立体１４８によって邪魔されること
なく溶接作業を行う。

溶接、検出ハンド１４４は単一の組合せハンドとして言
及しているが、前記ハンド装置１４４は溶接トーチハン
ド１４６と検出ハンド１４８とを含むマルチハンド１４
４としてもよい。この場合検出ハンド１４Ｂは２つの位
置の間工回転可能に制御され、溶接ハンド１４６は固定
している。

検出ハンド１４８は前述の投影装置５０と検出装置５６
とを含む。前□述のように、検出装置５６はカメラ６２
に遠隔接続された光フアイバケーブル６２を含む。

検出ハンＦ１４Ｂは、本発明を実施するため、前述のよ
うｃ三投影装置５０と検出装置５６とを支持する支持ア
ーム１５８を含む。支持アーム１５８はベアリング１６
５によりバンドバウシング１６０上で、１５０において
回転可能に装着され−ている。

回転可能の軸１６４がベアリング１６３．を貫通して延
び、かつ支持アーム１５８に固着されている。

回転可能の軸１６４は連結されたピニオン１６６により
駆動される。ピニオン１６６はラック１６８により回転
駆動される。ラック１６８はエアアクチュエータ１７０
により駆動される。エアアクチュエータ１７０はラック
１６８を作動させるための空気配管１７２，１７４を含
む。ラック１６８はアクチュエータ１７６に支持されて
いる。エアアクチュエータ１７０は、例えば、アクチュ
エータ１７６を運動させるためにソレノイド１７９によ
って作動するエアシリンダ１７７を含む。

マニピュレータ装置１０は、溶接シ、かつ溶接軌道を教
示するために検出作動位置１５４と非作動位置１５６と
の間で検出ハンド１４８を回転させるため、配管１７２
，１７４における空気圧を適当に制御する。

このように、第１の検出運動の間、マニピュレータ装置
は教示された・軌道に沿って運動するにつれて、溶接軌
道を検出するよう検出ハンド１４８を作動位置１５４に
位置させる。溶接の間、あるいは教示している間、検出
ハンド１４８は非作動位置１５６に位置される。

エアアクチュエータ１７０は非作動位置１５６において
、検出ハンド１４８を１５６の位置に保持する。検出ハ
ンド１４８が作動位置１５４まで降下すると、支持アー
ム１５８が停止部材１６２・と当接し、検出ハンド１４
８を適度に位置づけ、かつ整合させる。停止部材１６２
は溶接ハンド１４６に装着されている。特定の実施例に
おいては、停止部材はゴム、あるいは合成弾性材からつ
°：二瓦５１．５゜２．６゜ｋ　ｋ−ｙＦ＝７１８１ｊ
’　＃□び検出用のマルチハンド装置１４４を用いて、
マニピュレータ装置はそのプログラム化された作動の間
、第１図と第２図に示す２個のハンド装置に、　関して
前述したように、ホンドホルーーステーション２６にお
いて検出ハンド２２と溶接ハンド２４とを交換すること
なく、位置１５４と１５６との間−で検出・・ンド１４
ｓ７懸回転させるだ各−であ−る。

第１図と第２図とに示す２個のノ１ンド装置は、例えば
４個のマニピュレータアーム１８の中心にハンドホルダ
ーステーションを設けることにより複数のマニピュレー
タアーム１８と共に使用できる。この実施例において、
溶接ハンド２４としてハンドホルダーステーションにお
いてＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄを設けている。ハンドホルダーステーションは、溶接
ハンド２４の各々に対して溶接ハンド保持具４２を含ん
でいる。さらに、関連した検出ハンド保持具を備えた単
一の検出ハンド２２がノＡンドホルダーステーションに
設けられている。このように、４個のマニピュレータア
ーム１８が単一の検出ハンド２２を共用する。

この実施例は、第１の検出運動が、比較的遅い溶接速度
に比べ、本発明によりはるかに高速で行ワレルノテ）効
率的で、かつ実用的である。特定実施例においては、マ
ニピュレータアーム１８は、４個のマニピュレータアー
ム１８により行われる拠Ｊ運動が１．１相互にジグザグ
で行われるようプログラムすれば□よい。勿論、４個の
マニピュレータアーム１８について述べたが、その数を
増減して単一の検出ヘッドを共用するようにしてもよい
ことを理解すべきである。

例示的な作業サイクルにおける第１の検出運動と第２の
溶接運動とを検討すれば、溶接速度は毎　　（秒１０ミ
リ、検出速度は毎秒５００ミリで−ある。

このように、代表的な１００ミリの溶接軌道に対　　　
１して、第１の検出運動は０２秒のみであり、溶接連動
は１０秒を要す。

本発明の好適実施例によれば、マニピュレータ１０はフ
ォトダイオードアレイを用いた高速走査カメラと特徴づ
けられる遠隔位置カメラを使用し　　　。

ている。例えば、本発明の実施にグした高速走査カメラ
６２の１つの形式はカリフォルニアのレチコン会社（Ｒ
ｅｔｉｃｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ　）から入手可能なレチ
コンタイブ（ＲＥＴＩＣＯＮ　Ｔｙｐｅ　）　ＮＣ５２
０カメラである。高速走査カメラ３２により、それぞれ
第１の走査がセルの掃去、第２の走査がイメージを表わ
すチャージを記憶するために使用される、２−３ミリセ
カンドの２回の走査において適当ケイメージを得ること
ができる。前述の米国特願第２５９、６２１　号に詳細
に述べられているように所定の臨界に対してイメージの
絵素が黒あるいは白色のいづむかで検出され２だめ適当
なカメラを用ハても高速走査が可能で、ある。勿論、も
し種々の照度（灰色の影部分〜）も検出すべき場合は走
査時間は長くなる。

前述の米国特願第２０４２７９号に説明し、かつ該特願
の第６図のフローダイアダラムで示すように、第１の検
出運動におけるマニピュレータ装置１０のプログラム化
された作動に関して、本発明による遠隔位置の高速走査
カメラ３２はさらに効果的な第１の検出運動を提供する
。例えば、第１の検出運動の間、マニピュレータアーム
１８は、教示された軌道に沿った点を表わす記憶データ
によって画定される軌道上を制御されて運動する。

詳扁にはイメージデータは軌道に沿った多数の点におい
て検出、即ち得られ、検出されたイメージデータは教示
された点、あるいは軌道に沿ったその他の所定の点にお
いて得られる。

本発明の重要な局面によれば、短い間隔、即ち高速走査
速度においてカメラ３２が満足な一イメージを得ること
ができるとすれば、マニピュレータアームは所定のイメ
ージ検出点においてイメージデータを得るためにアーム
を停止させることなく、比較的高速で教示された軌道上
を連続的に運動するようプログラム化できる。このよう
に、本発明による高速走査カメラ３２を備えたマニピュ
レータ装置、１０は、マニピュレータアーム１８が軌道
上を連続的に運動している間、「即座に」正確な溶接軌
道の偏位データを得ることができる。高速走査カメラ３
２を使用することにより、連続運動の高速検出運動が提
供される。本発明の実施において、検出ハンド２２にお
ける光フアイバケーブル６２の使用と、カメラ３２の遠
隔配置とにより高速走査カメラ３２の使用が可能とされ
る。米国特願第２０６．２７９号に説明されているよう
にカメラ３２が検出ヘッドに装着されると、カメラ３２
の寸法は作業環境におけるハンドの位置関係と障害関係
とにより制限される。さｄに、カメラ３２が遠隔位置さ
れていて、ハンド２２に支持されていないとすれば、ハ
ンドホルダーステーション２６におけるハンド２２の交
換は簡単となる。

本発明の実施により、第１の検出運動中にマニピュレー
タアームを連続運動させることによりマニピュレータの
実際の軌道と溶接軌道との間の正確な偏位データを得る
には２−３ミリセカンドのイメージ獲得時間と５００ミ
リ／秒の検出速度が適当であることが判明した。これは
イメージデータ獲得時のアームの運動が約１−１．５ミ
リであることを表わす。別のイメージを記憶するために
カメラ３２を掃去するのにさらに１から１．５ミリの軌
道運動を要する。しかしながら、通常溶接通路は６ミリ
以上離れた点で検出されるので、明確な走査時間はプロ
セスに対する制限を示さない。このように、本発明の実
施に対して、イメージの走査獲得時間中のアニムの１−
１．ｓミリの運動は全％（ｆ３ｆｌイｙｔ　−’；　ｆ
′Ｌ、Ｉ、イｌ−９ｆ−ａＯ：）精ｒ、あるいは偏位デ
ース１夕精度に著しく影響を及＆ｆさ検出のために高速
検出運動を実現できる別の理由は第２の溶接運動軌道の
終点位置が偏位データと検出中のマニピュレータの実際
の軌道データとから計算されることである。マニピュレ
ータが高速運動すると、教示された軌道とマニピュレー
タの実際の軌道との間の位置上の差異を除去することは
不可能である。計算用に教示された軌道でなく、実際の
軌道を用いたので、教示された軌道メ実際の軌道との位
置上の差異を考慮することなく軌道速度を増加させるこ
とができた。

本発明の数種の実施例をデし、かつ説明してきたが、当
該技術分野の専問家には種々の変更や修正が想起される
ことは明らかである。例えば投影装置と適合する検出装
置とにより、種々形態の電磁波を用いて種々形式の可視
装置が種々の特定実施例において使用される。特許請求
の範囲で、本発明の真正な精神と範囲内に入る全ての変
更や修正を網罹することが意図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による、マニピュレータ装置と、検出ハ
ンドと溶接ハンドとを保持するために作業ステーション
において加工物に隣接したハンドホルダーステーション
とを示す斜視図、 第２図は第１図に示す検出ノ１ンドと、溶接ノ１ントト
ハンドホルダーステーションとを示す側面図、第３図は
ハンドホルダーステーションにおける検出ハンド保持装
置の詳細を示す、第２図の線３−３に沿ってみた断面図
、 第４図は第１図と第２図とに示す本発明の検出ハンドの
投影装置の線図、 第５図は一部を切断し、かつ判りやすくするために断面
図で示す、溶接トーチと回転可能な検出図において、 １０・・・ロボット　　　　　１２・・・作業ステーシ
ョン１８・・・マニピュレータアーム ２０・・・ハンド受取りソケット ２１・・・リスト部　　　　２２・・・検出ハンド２４
・・・溶接ハンド ２６・・・ハンドホルダーステーション２７・・・スリ
ットパターン　３０・・・イメージプロセッサ３２・・
・カメラ　　　　　　４０・・・検出ハンド保持具４２
・・・溶接ハンド保持具　５０・・・投影装置５２・・
・投影軸線　　　　　５６・・・検出装置６０・・・レ
ンズ　　　　　　　６２・・・ケーブル６４・・・ハウ
ジング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マニピュレータアームを有スるマニピュレータ溶接
   装置用イメージ検出装置において、マニピュレータアー
   ムによって支持された投影源と、 マニピュレータアームによって支持され、対物レンズと
   光フアイバ伝導装置とを含む検出装置と、 ＩＪ’Ｊ　記マニピュレータアームから遠隔に位置され
   たカメラとを含み、前記光フアイバ伝導装置が前記検出
   装置から前記カメラに接続され前記検出装置により検出
   されたイメージが前記カメラに提供され、前記投影源が
   加工物に光梅を投影するよう配設されており、前記検出
   装置が前により受取るよう配置ぞれていることを特徴と
   するマニピュレータ溶接装置用のイメージ検出装置。 ２）前記カメ−ラが高速走査−カメラであり、前記マニ
   ピュレータアームが、所定の軌道上を連続的に運動して
   いる間に前記検出装置とカメラとがイメージを獲得する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイメー
   ジ検出装置。 ３）前記検出装置が検出ハンドニよって支持され、前記
   マニピュレータがハンド受取りソケットを含み、前記検
   出ハ１ン下が前記ハンド受取りソケットに嵌入する装置
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   イメージ検出装置。 ４）溶接トーチハンドをさらに含み、該ｉ接トーチハン
   ドが前記ハンド受取り装置に嵌入する装置を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のイメージ検出
   装置。 ５）前記溶接トーチハンドと前記検出ハンドとを選択的
   に着脱するために前記マニピュレータと協働する装置を
   さらに含むことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載のイメージ検出装置。 ６）前記の選択的に着脱する装置が前記トーチハンドと
   前記検出ハンドとの”前記嵌入装置を選択ごとを特徴と
   する特許請求の範囲第５項に記載のイメージ検出装置。 　　　　　　　　　　　７）　前記の選択的に着脱する
   装置が前記溶接トーチハンドと前記門出ハンドとを保持
   するハンドホルダーステーションをさらに含みことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載のイメージ門出装
   置。 ８）前記ハンドホルダーステーションが前記溶接トーチ
   ハンドを選択的に掛止したり外したりする溶接ハンド取
   前は装置と、前記検出ノ１ンドを選択的に掛止したり外
   したりする検出ハンド取付は装置を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載のイメーし検出装置。 ９）前記検出ハンドが前記検出ノ１ンドを掛止したり外
   したりする装置と協働し、かつ嵌入する装置を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載のイメージ検
   出装置。 １０）　　Ｈ記マニピュレータアームに固定支持された
   溶接トーチをさらに含み、前記マニピュレータアームは
   複数の軸線において制御可能であり、前記溶接トーチが
   前記複数の軸線の中の最外側の軸線上で運動可能に装着
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のイメージ検出装置。 １１）前記検出装置と前記投影源とを支持するための検
   出装置支持構造体をさらに含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１０項に記載のイメー１２）前記複数の軸線
   の中の最外側の軸線で・運動可能なるように前記溶接ト
   ーチの近傍で前記マニピュレータアームの最外側部分で
   前記検出装置含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   １項に記載のイメージ検出装置。 １３）検単、投影作動位置と非作動位置との間で前記検
   出装置支持構造体を回転させる選択的に作動可能な駆動
   装置をさらに含み、前記検出装置支持構造体が前記マニ
   ピュレータアームの前記の最外側軸線とは興る軸線の周
   りを回転可能であり、かつ前記溶接トーチに対して回転
   可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に
   記載のイメージ検出装置。 １４）光学スリットパターンを投影する、イメー　ジ検
   出装置用の投影装置において、 ゛　細長いフイラメン、ト構造を含む投光源と、投影軸
   線を画定するハウジングと、 前記投影軸線に光軸を整合させたレンズとを含み、 前記の細長いフィラメント構造が前記投影軸線に対して
   概゛ね垂直に方向づけられていることを特徴とする投影
   装置、。 １５）投影源とイメージ検出ユニットと、複数の軸線に
   おいて制御可能なマニピュレータアームを含むマニピュ
   レータ装置とを含むイメージ検出装置において、該イメ
   ージ検出装置がマニピュレータアームの制御可能な最外
   側軸線において運動可能に装着され、 ｆｅＪ記マニピュレータアームの制御可能な最外側の軸
   線において該マニピュレータアームによって支持された
   溶接トーチと、 ゛前記溶接トーチを前記マニピュレータアームに装着す
   る装置と、 前記検出装置を前記溶接トーチと前記マニピュレータア
   ームの制御可能な最外側軸・線とに関−連して回転可能
   に装着する装置と、 前記検出装置を検出作動位置と非作動位置との間で選択
   的に回転させる装置とを含み、前記溶接トーチが前記検
   出装置を前記非作動位置Ｇこ位置させて溶接を行うこと
   を特徴とするイメージ検出装置。、 １６）前記の選択的に回転する装置がラックとビニオン
   による駆動装置とエアアクチュエータ装置とを含み、前
   記ラックとビニオンによる駆動装置が前記制御可能の最
   、外側の軸線で運動するよう装着され、かつ前記エアア
   クチ により駆動されるラック装置を含み、さらに前記検出装
   置によって運動するよう装着されたビニオン装置を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載のイメ
   二に検出装置。 １７）複数の軸線において制御可能であり、かつ掛止お
   よびその解放作用を行うために選択的に作動可能なハン
   ド受取り装置を含むマニピュレータアームと、 溶接トーチと、前記ハンド受取り装置と協働する装置と
   、所定の溶接ハンド固定構造体に嵌入する溶接ハンド装
   置とを含む溶接ハンドと、゛投影装置と、イメージ検出
   装置と、前記ノ１ンド受取り装置と協働する装置と、所
   定の検出ハンド固定構造体に嵌入する装置とを含む検出
   ハンドと、 前記溶接ハンドと前記受取りハンドとを支持するハンド
   ホルダーステーションとの組合せを含み、該ハンドホル
   ダーステーションは前記溶接ハンド嵌入装置に嵌入すｉ
   接ハンド固定装置と前記検出ハンド嵌入装置に嵌入する
   検出ノ１ンド固定装置とを含むことを特徴とするマニピ
   ュレータ溶接装置。 １Ｂ）前記ハンドホルダーステーション装置カ少’！く
   とも１つの適合平面を提供するよう前記溶接ハン、ド固
   定装置と前記検ｆｉ　／％ンド固定装置とをｉ度に装着
   する装置を育・らに含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１７項に記載のマニピュレータ溶接装置。 １９）前記溶接ハンド固定嵌入装置が前記溶接ハンド嵌
   入装置を掛止めたり、解放する可動の溶接ハンド固定装
   置を含み、前記検出ハンド固定嵌入装置が前記検出ハン
   ド嵌入装置を掛止めたり、解放する可勤め検出ハ１ンド
   固定装置を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１７
   項に記載のマニピュレータ溶接装置。 ２０）前記く＼ンドホルダーステーションが前記可動の
   溶接ハンド固定掛止め装置を作動させるためのアクチェ
   ータと、前記可動の検出ハンド固定掛止め装置を作動さ
   せる装置とをさらに含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１９項に記載のマニピュレータ溶接装置。 ２１）前記の選択的に作動可能なハンド受取りクランプ
   装置と、前記溶接ハンド固定装置の作動装置と、前記検
   出ハンド固定装置の作動ｉ置との作動を制御する制御装
   置をさらに含むことを特徴とする特許請求の範囲第２０
   項に記載のマニピュレータ溶接装置。 ２２）前記検出ハンド固定クランプ装置が可動のテーパ
   付きピンを含み、−前記検出ハンド嵌入装置が、貫通し
   た通路を形成した細長い平担な部材を含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第２０項に記載のマニピュレータ溶
   接装置。 ２３）前記溶接・パン２．−固定クランプ装置が可動の
   クランプアームを含み、前記溶接ノＡンド嵌入装置が前
   記可動のクランプアームと協働するテーパ孔を形成した
   溶接′ノ＼ンド体部を含み、前記可動のクランプアーム
   が前記孔と嵌合烹るテーバ付きの細長い部分を前記アー
   ムの端部において含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第２０項に記載のマニピュレータ溶接装置。 ２４）前記ハンドホルダーステーションが全体的に平坦
   な固定面を含み、前記溶接／１ンド固定嵌入装置が前記
   平坦固定面に対して概ね垂直に延びた直立の壁部分を含
   み、前記雨接ハンドの体部・が前記直立の壁部材と前記
   クランプアームとの間に位置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２６項に記載のマニピュレータ溶接
   装置。 ２５）前記ハンドホルダーステーションが前記溶接ハン
   ド固定嵌入装置と、前記検出ハンド固定嵌入装置とを支
   持する全体的に平坦な支持部材を含み、前記の適合装着
   装置が前記平坦な支持部材を基準平面に対して支持する
   ため前記平坦な支持部材の平面に対して全体的に平行の
   平面において適合する装置を含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１８゛項に記載のマニピュレータ゛溶接装
   置。 ２６）前記適合支持装置が一端において前記基準面に固
   定され、第２の端部において前記平坦な支持部材に固定
   されている複数の細長い部材を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第２５項に記載のマニピュレータ溶接装置
   。 ２７）加工物を支持する平坦な加工物支持部材をさ句に
   含□み、前記の細長い適合部材が前記で端において前記
   の平瑣な加工物支持部材に固定されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２６項に記載のマニビュ −２８）前記溶接ハンドと前記検出ハンドとを受入れる
   装置と協働する装置が細長いスタンドを含み、かつ前記
   ハンドを受入れ〜る装置が円周方向にクランプ装置を含
   むこ 範囲第１７〜項に記載のマニピュ （２）・・前記の細長いスタッドが受入れ孔を含み、前
   記ハンド受入れ装置が前記スタッドを受入れ、かつ前記
   円周方向のクランプ装置を支持するソケットを含み、該
   ソケットが可動のピンを含み、前記ハンド受入れ装置が
   前詰ビンの位置を制御する装置をさらに含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第２８項に記載ｉｖ’＝ピー 装＠。′ ６０）前記受入れ孔にテーパがつけられ、可動のピンも
   テーバがつけられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２９項に記載のマニピュレータ溶接装置。 ３１）前記ハンド受入れ装置と前記スタッドとは、その
   細長いスタッドに沿った第１の軸線方向において１かつ
   前記円周方向のクランプ装置によって画定される第２の
   円周方向において前記スタッドを前記ハンド受入れ装置
   に整合させる装置を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第２８項に記載のマニピュレータ溶接装置。 ツキングーする能力を有する可視 装置を有するマニピュレータ溶接装置で加工物を溶接す
   る方法において、 最初の教示作動中、基準となる加工物に対する希望する
   溶接軌道上を前記マニピュレータアームを運動させ、教
   示された溶接軌道を表わすデータを記憶し２、 記憶された前ｍｌデ き加工物に対して教示された溶門軌道上で前記マニピュ
   レータアームを連続的に運動させるよう該マニピュレー
   タアームを制御し、 前記の制御中溶接すべき加工物の溶接軌道へ光学パター
   ンを投影し、 前記の制御過程の間前記溶接軌道に沿った所定、の点に
   おいて投影されたパターンの反射イメージにより検出し
   １ 前記の制御過程の間得られた検出イメージのデータに基
   き教示された溶接軌道と溶接すべき加工物の溶接軌道と
   の間の偏位を検出し、前記の検出された偏位と記憶され
   た教示ずみの溶接軌道のデータとにしたがって溶接すべ
   き加工物に対して前記溶接軌道により溶接する過程とを
   含むことを特徴とする加工物の溶接方法。