JPS61223505A - 鋳ばりの位置検出装置 - 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〕 この発明は、鋳ばりの位置検出装置、特にぼり取りロボ
ット等の軌跡制御において、対象物である鋳ばりの位置
および方向等を光学的に正確に検出する装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

鋳物等のぼり取りは、粉塵、騒音などによる悪環境下で
なされる作業であるため、産業用ロボットなどの自動機
械による機械化が要求されていもしかしながら、このよ
うな作業を行なうロボットにグラインダ等の研削工具の
動作を最適に行なわせるためｌこは、鋳物上に出来たば
りの位置および形状等を正確に検出することが必要とな
る。

第５図は従来の鋳ばりの位置検出装置の斜視図で、これ
はエッチ、ジエイ、ワーネックその他により°センサー
制御の産業用ロボットによる鋳物の平滑”の題名で、１
９８０年の第１０回産業用ロボットに関する国際シンポ
ジウム（Ｈ＊Ｊ、％ｒｎｅｃｋｅ　ｅｔａＡ＠ＣｔＡａ
ｎｅａｍｉｎｇ　ｏｆ　Ｃａｓｔｉｎｇ　ｍｔｈ　５ｅ
ｎｓｅｒ−Ｏｏｎｔｒ疎ｄ　ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＲｏ
ｂｏｔｓ　’　、　１０ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｊ　栖ｐｏａｉｕｎ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｊ　
Ｂｏｂｏ−ｔｓ　Ｓ　１９８０）において発表されたも
のである。

図において、（１）は鋳物母材、（１ａ）は鋳物母材（
１）上に発生したぼり、（２）は鋳はりの位置検出装置
の全体、（４）は枠（３）、（３ａ）間に並設されたポ
テンショメータ、（５）はそれぞれのボテンシミメータ
（４）のロツド、（６）はそれぞれのロッド（５）の先
端に取付けた接触子、（７）はポテンショメータ（４）
と接触子（６）の間にそれぞれ介装されたコイルバネで
ある。

従来の鋳ばりの位置検出装置（２）は上記のように構成
され、それぞれの接触子（６）を鋳物母材（１）に押し
つけると、ロッド（５）は鋳ばり（１ａＸＤ形状Ｃζ対
応して後退し、それぞれの接触子（６）の位置は鋳ぼり
（１ａ）の形状に倣うことになる。そして、鋳ば咲１ａ
）の突起の先端に接触子（６）が当接するロッド（５）
が最大に変位するから、そのポテンショメータ（４）が
変位出力の最大値を示すものを同定すれば、鋳ぼり（１
０の位置を検出できる。

また、このポテンショメータ（４）の変化出力の最大値
と、他のポテンショメータ（４）の差を検出すると、鋳
ぼり（１ａ）の鋳物母材（１）からの高さを検出するこ
とができる。

（発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来の接触法による鋳ばりの位置検出装置
（２）は、構成が簡単で安価である長所があるが、長期
使用により接触子（６）が摩耗し、しかもそれぞれの接
触子（６）は並設されたポテンショメータ（４）のロッ
ド（５）の先端に取付けられているため、接触子（６）
間に一定の距離が必要となり分解能が非常に粗くなる。

また鋳ぼり（１ａ）の発生している方向が検出できない
等１種々の問題がある。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもの
で、鋳ぼり（１＆沖形状と位置は勿論、その発生方向を
非接触で高精度に検出可能な鋳ばりの位置検出装置を得
ることを目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段） 仁の発明に係る鋳はりの位置検出装置は、複数の光源と
、これらの光源からの集光ビームを対象物体の表面に斜
上方向から投射しつつ偏向走査する偏向走査装置と、こ
の走査により対象物体の表面に結像された光像の２次元
の位置を連続的に検出して位置信号を出力する手段と、
この出力信号からピーク信号を弁別し、この弁別した信
号をもとに対象物の突起の断面積と位置および方向を算
出する判断処理部とを備えたものである。

〔作用〕

との発明においては、複数の光源からの集光ビームを同
一の偏向走査装置で対象物上を走査させるため、走査の
一周期分では複数の光切断線が対象物上に生成する。し
たがって光切断線の位置検出およびその検出された位置
間の距離像から、対象物上の突起の位置、断面積および
方向等を算出することができる。

第１図はこの発明の一実施例の説明図である。

図において、（８ｍ）、（８ｂ）は対向して配設され、
かつ相補的に点灯するようにした半導体レーザ等の光源
、（９ａ）＝（９ｂ）、（１０ｍ）、（１０ｂ）は光源
（８ｍ）、（８ｂ）から放射されるそれぞれのビームを
平行光に変換する＝リメードレンズ、　（１１）は光源
（８ａ）、（８ｂ）から放射されるビームを同一方向に
投射するミラー。

ａ湯は複数のビームを同時に走査する偏向走査装置。

峙は偏向走査装置ａりより反射された複数のビームを斜
上方向から対象物へ投射する投射ミラー、　（１４ａ）
（１４ｂ）は光源（９ａ）、（９ｂ）および偏向走査装
置（２）により鋳物母材（１）の表面上に生成される光
切断線。

ａ！９は集光レンズ、αｅは２次元半導体装置検出装置
。

ａカは各装置類（８＆）〜αｅが収納されている形状検
出ヘッド、舖は一偏向走査装置ａカを駆動する走査駆動
装置％（１１は光源（８ｍ）、（８ｂ）を相補的に点滅
させる光源駆動装置、翰は２次元半導体装置検出装置ａ
０の出力からの像位置を演算するアナログ回路により構
成されたインタフェース回路、（財）は光源駆動装置部
の点滅動作信号に同期してインタフニー　　　゛−ス向
路翰の出力をサンプルするサンプルホールド。

（２）はマルチプレクサ、（至）はアナログデジタル変
換４Ｓ、（財）は記憶装置、（ハ）は判断処理部である
。

上記のように構成された鋳ばりの位置検出装置は、次に
説明する動作により鋳ばりの位置あるいは形状停を検出
する。

半導体レーザ等の光源（８ａ）、（８ｂ）から放射され
たビームは、＝リメートレンズ（９ａ）、（９ｂ）ｓ（
１０ａ）ｓ（１０ｂ）により平行光に変換されて投射ミ
ラー（１１）により同一方向に投射され、走査駆動装置
ａＱからの高速（１００ｆ（Ｚ）の正弦信号により駆動
される偏向走査装置αりにより投射ミラー（１１を介し
て鋳物母材（１）上に投射され、第１図に示すような光
切断線（１４ａ）。

（１４ｂ）を生成する１、第２図は以上のように半導体
レーザ光等が投射される光源（８ａ）、（８ｂ）の経時
変化に応じて点灯する状況を示した線図である。図にお
いて、記号Ｔａは光源（８ａＸＤ光源駆動装置翰を経時
変化に応じて０Ｎ−ＯＦＦする駆動信号を示し。

また記号Ｔ鴨ま光源（８ｂ）Ｉ７）光源駆動装置α１（
７）ｏｎ−ｏｆｆする駆動信号を示すものである。この
ように光源（８ａ珀１ｏｆｆの場合には、光源（８ｂ岸
ｏｎになっており、光源（８ａ）、（８ｂ）は相補的に
点灯される。このようにして相補的に点灯された光源（
８ａ）、（８ｂ）からレーザ光等のビームにより結像す
る光切断線（１４ａ）、（１４ｂ）の光像は、レンズ（
へ）により２次元半導体装置検出器ａｅの受光面上に集
光され、インターフェース回路−において光スポットと
してＸ軸およびＹ軸の位置信号Ｘおよびｙが出力される
。

この時の出力信号ｙを示したのが８２図の記号ｙの線で
ある。この記号ｙの線が示す出力信号には。

光源（８ａ）と光源（８ｂ）のそれぞれに応答する成分
が混在しているので、出力信号ｙはサンプルホールド０
１）で光源（８＆）と光源（８ｂ）に以存する成分疹こ
分離して抽出される。なおサンプルホールド（２１）で
出力信号ｙを分離および抽出するには、光源（８ａ）、
（８ｂ）の光源駆動信号が必要となるので、光源駆動装
置←ｌから光源（８ａ）、（８ｂ）に対応する光源駆動
信号Ｔ＆およびＴｂを出力させ、その光源駆動信号Ｔａ
、Ｔｂのｏｎの状態からの立下りで２次元半導体装置検
出器ａｅの出力信号Ｘおよびｙをサンプルする。

第２図で示す記号ｅは、サンプルホールド（２１）で光
源駆動信号Ｔａがｏｎからｏｆｆに変る立下りの時点で
、出力信号ｙをサンプルした状態を示すものである。ま
た記号ｆは、光源駆動信号ＴｂがｏｎからｏｆｆＩこ変
る立下りの時点で出力信号ｙをサンプルする状態を示し
たものである。またｅ’、　ｆｌは記号ｅ、ｆに対応す
るものである。このようにしてサンプルホールドＱ力で
分離して抽出された信号は、８２図の記号１＆ｅ’ｌｂ
のパターンに示すような位置信号となる。なお２次元半
導体装置検出装置ａｅの出力信号Ｘも同様に分離して抽
出され、位置信号Ｘａ　、Ｘｂが得られる。このように
して得られた位置信号罵。

””　＃　３’ａ　＃　）’ｂｉｔ　ｗルチプレクサ（
２）に送られ、判断処理部（至）より与えられる選択信
号により適当なタイミングで選択され、その選択された
位置信号はアナログ−デジタル変換器（至）に送られて
デジタル値に変換される。そしてデジタル値の位置デー
タは。

記憶装置（財）により格納され１判断処理部（至）によ
り一走査分のデータとして解析し丸環される。

上記の場合においで、第１図の鋳ぼり（１＆）を検出し
た位置信号ｙａ、ｙｂは、記憶装置Ｑ４内において第３
図ｃ〜に示すパターンｊｙｌ＊１）ｊ’ｈで示される。

判断処理部（ハ）は、その検出信号ｙａ、ｙｂについて
微分値を演算し、あらかじめ与えられた閾値りを比較す
ることにより鋳ぼり（１ａ）に対応した位置を算出する
。第３図（Ｂ）は判断処理部（ハ）により微分された検
出信号の第３図（Ａｌの信号波形Ｙａに対応する微分波
形を示したものである。なお、図において、Ｘｍ。

Ｘｎ＋ｍは鋳ばり（１ａ）Ｉζ対応した微分波形の両端
位置を示すものである。

次に判断処理部（ハ）は両端位置−、Ｘｍ＋２から鋳ぼ
り（１０の断面積を算出するため、波形ｙａに対して譲
ＩＬｋ＃ｆ−−＋１　　　　！−ｔｒ−ｒ　港１：Ｌｈ
ｌｔＯｔ−ソーｅｒｒ（伯＝Ｐ　”７８　ｍ　Ｊ、され
るものである。

なおムｘｔ＝ｘ％＋ｉ　＋　１−Ｘ３十１ｌ＝ｏ・・・
路である。

さらに判断処理部（ハ）は区間〔Ｘル、Ｘｓ十寓〕の波
形ｙａの重心を次の■式、■式より演算し、重心値（Ｘ
区、■）を算出する。

ＸＳ　＝ｃ、ｘ、ｏ＾Ｘｉ）／ＩＩ　−・・・−・・・
・・・・・・・・・・■第４図はこの鋳ぼり（１ａ）の
重心値（ＸａＪＳ）を演算する方法を示したものである
。

また同様の演算および算出が波形ｙｂについても行なわ
れ、波形ｙｂｔｃｂける鋳ばり（１ａ）ζ対応した波形
の重心値（ＸＳ　、ｙｉ　）が算出される。その結果鋳
ぼり（１０の位置は波形ｙａにおける鋳ばり（１ａ）の
重心値（Ｘｉ　、ＹＣ）によって求められ、かつ鋳ぼり
（１ａ）の方向は検出座標のｙ軸からの角度をθとする
と。

次式（４）より求められる。

上記実施例では、鋳ばり（１ａ〕の位置と方向を検出す
る場合についてｖｉ明したが、この発明は他の凹凸形状
を有する対象物についても同様に検出することができる
。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、複数の光源からの集光
ビームを同一の偏向走査装置で対象物上を走査させるた
め、走査の一周期分では複数の光切断線が対象物上に生
成させ、この光切断線の位置検出およびその検出された
位置間の距離像から対象物上の突起の位置断面積および
方向等を算出することができるようにした対象物の位置
および方向を短時間にかつ高精能に検出することができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

＃１１図はこの発明の一実施例の駅間図、第２図は光源
駆動装置の駆動信号等の線図、第３図（ＡＩはは記憶装
置内において示される位置信号のパターンを示す線図、
第３図（Ｅｌは判断処理部で微分された検出信号の微分
波形を示す線図、第４図は鋳ばりの重心位置の演算方法
を示す線図、第５図は従来の鋳ばりの位置検出装置の一
例の斜視図である。 図において、（１）は鋳物母材、（１ａ）は鋳ぼり、　
（８ａ〕（８ｂ）は光源、（９ａ）、（９ｂ）、（１０
ａ）、（１０ｂ）はコリメートレンズ、ａｌ）はミラー
％υは偏向走査装置、　（ｌ誇は投射ミラー、　（１４
ａ）、（１４ｂ）は光切断線、１啼は集光レンズ、ａＱ
は２次元半導体装置検出器、ａηは形状検出ヘッド、　
ａＳは走査駆動装置、ａ場は光源駆動装置、（至）はイ
ンターフェース回路、ａｌ）はサンプルホールド、＠は
マルチプレクサ、（２）はアナログ−デジタル変換器、
（財）は記憶装置、（ハ）は判断処理部である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す・ 代理人　弁理士　木　村　三　朗 第１図 第２１！１ 時藺

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の光源と、 該光源からの集光ビームを対象物の表面に斜上方向から
   投射しつつ偏向走査する偏向走査手段と、上記対象物の
   表面に結像された光像の２次元の位置を連続的に検出し
   、位置信号を出力する手段と、 この出力信号から信号のピークを弁別し、この弁別した
   信号をもとに上記対象物上の突起の断面積と位置および
   方向を算出する判断処理部と、を備えた鋳ばりの位置検
   出装置。