JP3675680B2

JP3675680B2 - Welding line position detection device

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Publication number: JP3675680B2
Application number: JP24340599A
Authority: JP
Inventors: 陽岡本; 正俊飛田; 晃平西川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-08-30
Also published as: JP2001062566A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク溶接ロボットに備えられて好適な溶接線位置検出装置に関し、溶接線を横切って延びるワーク表面の断面形状データを得る光学式のワーク断面形状計測手段を有し、そのワーク断面形状データに基づいて溶接線位置を自動検出するようにした溶接線位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記憶・再生型のアーク溶接ロボットでは、あらかじめ、基準となるワークの溶接線位置をティーチングしてメモリに記憶させておき、次いで、前記基準ワークと同形のワークを次々に溶接する際には、前記ティーチングされた溶接線位置データに基づき溶接トーチを溶接線に沿って移動させ、各ワークを自動溶接するようにしている。ところで、（イ）ワーク（溶接すべき溶接継手）には組立誤差があったり、また溶接すべきワークをポジショナに固定するときにワークの取付け誤差があったりすることから、基準ワークにてティーチングされた溶接線位置とこれから溶接しようとしているワークの溶接線位置との間に位置ずれが生じることがある。また、（ロ）溶接中のワークの熱歪みによる該ワークの変形により位置ずれが生じることがある。
【０００３】
そのため、前記位置ずれを解消するために、各ワーク毎にその溶接開始に先立ちワークの所要箇所（例えば溶接開始設定箇所及び溶接停止設定箇所）の溶接線位置を自動検出したり、アークが発生している溶接中において所要箇所におけるアーク発生点前方の溶接線位置を自動検出するための溶接線位置検出装置が備えられている。そして、アーク溶接ロボットでは、溶接線位置検出装置により検出した所要箇所の実際の溶接線位置データに基づいて前記ティーチングされている溶接線の位置データを修正することにより、これから溶接しようとしているワークの溶接線の正しい真の位置データを得るようにしている。
【０００４】
このような溶接線位置検出装置の一例として、従来、ワーク表面に該ワークＷの溶接線ＷＬを横切るようにレーザスポット光を走査しながら照射して照射方向と異なる方向においてその反射光を検出することにより、溶接線ＷＬを横切って延びるワーク表面の断面形状を示す２次元のワーク断面形状データを得るレーザ式形状計測器５１を有し、ワーク断面形状データに基づいて溶接線ＷＬの位置を検出するようにしたものが知られている。
【０００５】
この従来の溶接線位置検出装置は、ワーク断面形状データに基づいて２本の直線によりワークＷの断面形状を近似し、該２本の直線の交点を溶接線位置として検出するようにしたものである。したがって、すみ肉のＴ継手（下板と立板により構成されるすみ肉継手）の場合、図２０に示すように、ワーク断面形状は２本の直線で近似でき、この２本の直線の交点ｑを溶接線位置として求めることができる。なお、図２０（ｂ）に示すワーク断面形状データは、実際は２次元座標（Ｙ，Ｚ）を持つ点データの多数の集まりであるが（図２参照）、理解を容易にするため連続する実線で示してある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記従来の溶接線位置検出装置では、溶接ロボットの対象ワークとして最も多用されるすみ肉溶接を行う継手に適用するに際し、次のような▲１▼〜▲４▼の場合には溶接線位置を検出できないという問題点がある。
【０００７】
▲１▼ 図２１（ａ）に示すように、レーザ式形状計測器５１の視野内にワークＷの溶接線ＷＬの形成に関与しない無関係な第３部材Ｗ３が入るような場合には、図２１（ｂ）に示すように、ワーク断面形状が２本の直線により近似できず、２つの交点（屈曲点）ｑ，ｑ’が存在することとなり、ワークＷを構成する第１部材Ｗ１と第３部材Ｗ３との継ぎ目であって、偽りの溶接線位置を示す交点ｑ’を除外することができない。
【０００８】
▲２▼ 図２２（ａ）に示すように仮付け溶接部における溶接線位置を検出しようとする場合には、図２２の（ｂ）に示すように、ワーク断面形状データにおける仮付け溶接部の部分が曲線（上に凸の円弧）を示すものとなるので、溶接線位置を検出することができない。
【０００９】
▲３▼ 図２３（ａ）に示すように、すみ肉Ｔ継手（ワークＷ）において溶接部の強度を高めるために第１部材（立板）Ｗ１に開先面ＷＧが設けられている場合には、図２３の（ｂ）に示すように、ワーク断面形状が２本の直線により近似できず、２つの交点ｑ，ｑ’が存在することとなり、ワークＷを構成する第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２とにより形成される溶接線ＷＬの位置を示す交点ｑを検出することができない。また、鋼板表面の酸化皮膜を除去すべく開先面ＷＧがグラインダ等で磨かれて鏡面状態になっていると、レーザ式形状計測器５１の配置位置によっては計測器５１の２次元受光アレイに開先面ＷＧから十分な反射光が返ってこなくなり、図２３の（ｃ）に示すように、ワーク断面形状データにおける開先面ＷＧ部分のデータ欠落が発生する。このため、溶接線ＷＬの位置を検出することができない。
【００１０】
▲４▼ 図２４（ａ）に示すようにワークＷが円形パイプ材Ｗ１と平板Ｗ２とにより構成されている場合には、図２４の（ｂ）に示すように、ワーク断面形状データにおける円形パイプ材Ｗ１部分が直線でなく曲線（上に凸の円弧）を示すものとなるので、溶接線位置を検出することができない。また、図２５（ａ）に示すようにワークＷが第１部材である円形パイプ材Ｗ１と第２部材である円形パイプ材Ｗ２とにより構成されている場合には、図２５（ｂ）に示すように、ワーク断面形状データにおける両方の円形パイプ材Ｗ１，Ｗ２部分が直線でなく曲線（上に凸の円弧）を示すものとなるので、溶接線位置を検出することができない。
【００１１】
そこで本発明の目的は、前記従来の問題点を解消し、溶接線を横切って延びるワーク表面の断面形状データを得る光学式のワーク断面形状計測手段を有し、前記ワーク断面形状データに基づいて溶接線位置を検出する溶接線位置検出装置において、対象ワークとしてすみ肉溶接を行うワークに適用するに際し、前記光学式の計測手段の視野内にワークの溶接線の形成に関与しない無関係な第３の部材が入るような場合でも該第３の部材に邪魔されて誤ることなく溶接線位置を検出でき、また、仮付け溶接部がある箇所の場合でも該仮付け溶接部における溶接線位置を検出でき、また、開先が設けられている場合や該開先の断面形状データが得られないような場合でも溶接線位置を検出でき、さらにワークが中空あるいは中実の円柱状部材で構成され、ワーク断面形状が直線でなく上に凸の円弧を示すものになる場合でも溶接線位置を検出することができる溶接線位置検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１の発明は、（ａ）光を照射して照射方向と異なる方向においてその反射光を検出することにより、溶接線を横切って延びるワーク表面の断面形状を示す２次元の断面形状データを得るワーク断面形状計測手段と、（ｂ）前記ワーク断面形状計測手段により得られた２次元のワーク断面形状データに基づいて、複数個の線分によりワーク断面形状を近似する線分近似手段と、（ｃ）前記線分近似手段による前記複数個の線分を所定の規則に従ってグループ化する線分グルーピング手段と、（ｄ）前記線分グルーピング手段によりグループ化された線分グループから長さの長い順に２つの線分グループを抽出することにより、前記ワークの前記溶接線を形成する一方の部材の断面形状パターンを示す第１部材断面形状パターンと、前記溶接線を形成する他方の部材の断面形状パターンを示す第２部材断面形状パターンとを得る溶接線位置絞込み手段と、（ｅ）前記第１部材断面形状パターンの前記第２部材断面形状パターン側に位置する端点と、該端点近傍のワーク断面形状データと、前記第２部材断面形状パターンの前記第１部材断面形状パターン側に位置する端点と、該端点近傍のワーク断面形状データとに基づいて、前記溶接線の位置を演算し検出する溶接線位置演算検出手段と、を備えていることを特徴とする溶接線位置検出装置である。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載の溶接線位置検出装置において、前記溶接線演算検出手段は、前記第１部材断面形状パターンにおける前記端点の近傍部分に沿って延びる第１直線を演算するとともに、前記第２部材断面形状パターンにおける前記端点の近傍部分に沿って延びる第２直線を演算し、次いで前記両直線の交点を演算してから、前記２つの端点及び前記交点のこれら３点の位置関係を判定し、前記溶接線の位置を検出するものであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明による溶接線位置検出装置においては、まず、光学式のワーク断面形状計測手段により、ワークＷの溶接線ＷＬを横切って延びるワーク表面の断面形状を示す２次元断面形状データを得る。線分近似手段は、このワーク断面形状計測手段からの２次元断面形状データに基づいて、一連をなす複数個の線分により、ワーク断面形状を該ワーク断面形状の直線性はもとより屈曲性，曲線性をも反映しうる程度に近似する（図１０，図１１参照）。
【００１５】
次いで線分グルーピング手段は、前記線分近似手段にて求めた複数個の線分について、隣り合う２つの線分がなす角度差（屈曲度合い）と、隣り合う２つの線分が上あるいは下のいずれに凸をなしているかとを解析することにより、２つ以上の線分グループにグループ化する（図１２参照）。線分グループそれぞれは、一連をなす複数個の線分で構成される。これにより、線分近似手段にて求めた複数個の線分は、ワークＷの溶接線ＷＬを形成する一方の部材Ｗ１の断面形状を示す部分と、該溶接線ＷＬを形成する他方の部材Ｗ２の断面形状を示す部分と、これら以外の部位（溶接線ＷＬの形成に関与しない無関係な第３部材Ｗ３や、溶接線ＷＬの部位にある仮付け溶接部など）を示す部分とにグループ分けがなされる。このグループ化の際には、すみ肉溶接を行う継手を対象ワークとすると、溶接線ＷＬを形成する部材Ｗ１，Ｗ２の断面形状が、長さの長い直線、あるいは長さが長く上に凸の円弧になるという特性（性質）を利用している。
【００１６】
このグループ化の後、溶接線位置絞込み手段により、前記２つ以上の線分グループから長さの長い順に２つの線分グループを抽出することにより、溶接線ＷＬの位置検出に支障となる前記第３部材Ｗ３や仮付け溶接部などの部分を除外し、溶接線ＷＬを形成する一方の部材Ｗ１の断面形状パターンを示す第１部材断面形状パターンＰＳ１と、該溶接線ＷＬを形成する他方の部材Ｗ２の断面形状パターンを示す第２部材断面形状パターンＰＳ２とを得ることができる。
【００１７】
これにより、第１部材断面形状パターンＰＳ１の第２部材断面形状パターンＰＳ２側の端点（溶接線側に位置する端点）をＰ1Lとする一方、第２部材断面形状パターンＰＳ２の第１部材断面形状パターンＰＳ１側の端点（溶接線側に位置する端点）をＰ2Rとすると、検出すべき溶接線位置は、前記両方の端点Ｐ1L，Ｐ2Rが重なり同一位置にある場合にはこの位置となり、そうでない場合にはこれらの端点Ｐ1L，Ｐ2Rの近傍に存在することから、溶接線位置の存在範囲を絞り込むことができる。
【００１８】
次いで、溶接線位置演算検出手段は、第１部材断面形状パターンＰＳ１における端点Ｐ1L近傍部分に沿って延びる第１直線Ｌ１を演算するとともに、第２部材断面形状パターンＰＳ２における端点Ｐ2R近傍部分に沿って延びる第２直線Ｌ２を演算し、しかる後に前記両直線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｑを演算して求める。そして溶接線位置演算検出手段により、２つの端点Ｐ1L，Ｐ2R及び交点Ｑのこれら３点の位置関係を解析し判定することにより、ワークの溶接線位置を検出することができる（図１４〜図１９参照）。例えば、３点Ｐ1L，Ｐ2R，Ｑが同一位置にある場合、交点Ｑを溶接線位置とする。
【００１９】
なお、前記の線分近似手段、線分グルーピング手段、線分グルーピング手段、溶接線位置絞込み手段及び溶接線位置演算検出手段は、プログラムされたコンピュータにより実現することができる。
【００２０】
このように本発明による溶接線位置検出装置によると、溶接線を横切って延びるワーク表面の断面形状データを得る光学式のワーク断面形状計測手段を有し、前記ワーク断面形状データに基づいて溶接線位置を検出するに際し、前記光学式の計測手段の視野内にワークの溶接線の形成に関与しない無関係な第３の部材が入るような場合（図２１参照）でも該第３の部材に邪魔されて誤ることなく溶接線位置を検出でき、また、仮付け溶接部がある箇所の場合（図２２参照）でも該仮付け溶接部における溶接線位置を検出でき、また、開先が設けられている場合（図２３参照）や該開先の断面形状データが得られないような場合（図２３（ｃ）参照）でも溶接線位置を検出でき、さらにワークが中空あるいは中実の円柱状部材で構成され、ワーク断面形状が直線でなく上に凸の円弧を示すものになる場合（図２４，２５参照）でも溶接線位置を検出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態による溶接線位置検出装置の全体構成を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、溶接線位置検出装置は、レーザ式形状計測器（ワーク断面形状計測手段）１とコンピュータ２とにより構成されている。レーザ式形状計測器１は、後述するアーク溶接ロボット３の手先部に溶接トーチとともに搭載され、すみ肉溶接を行うワークＷの近くに位置決めされる。このレーザ式形状計測器１は、レーザスポット光を発射するレーザ投光器１１と、レーザ投光器１１からのレーザスポット光をワークＷの表面上を移動させるためのミラー１２付きの回動可能なスキャナ１３と、ミラー１２による照射方向とは異なる方向においてワーク表面からの反射光を受光レンズ１４を通して集めて検出するＣＣＤ（受光素子）よりなる２次元受光アレイ１５とを有している。ここで、ミラー１２を介してワークＷの表面にレーザスポット光を照射し、ワーク表面からのその反射光を２次元受光アレイ１５で検出すると、ミラー１２の角度，２次元受光アレイ１５におけるレーザスポット光の受光位置などから、三角測量法の原理により、ワーク表面における照射されたレーザスポット光の位置を求めることができる。このレーザ式形状計測器１では、スキャナ１３でミラー１２を回動させ、ワーク表面に該ワークＷの溶接線ＷＬを横切るようにレーザスポット光を移動させながら照射し、その反射光を検出することにより、溶接線ＷＬを横切って延びるワーク表面の断面形状を示す２次元のワーク断面形状データが得られるようになっている。
【００２３】
コンピュータ２は、線分近似手段、線分グルーピング手段、溶接線位置絞込み手段及び溶接線位置演算検出手段を構成し、レーザ式形状計測器１からのワーク断面形状データが入力され、出力として検出した溶接線ＷＬの位置データを後述のロボット制御盤４に出力するものである。
【００２４】
図２は図１におけるレーザ式形状計測器により得られ、２次元座標（Ｙ，Ｚ）を持つ点位置のデータよりなるワーク断面形状データを模式的に示す図である。ここでＹＺの座標系については、レーザ式形状計測器１に向かう方向にＺ軸、その直交方向にＹ軸を設定している。
【００２５】
図３は図１に示す溶接線位置検出装置が備えられたアーク溶接ロボットを説明するための図である。同図に示すように、アーク溶接ロボット３の手先部にレーザ式形状計測器１が搭載されている。溶接線位置検出装置のコンピュータ２により演算されて求められた溶接線位置データは、ロボット制御盤４に与えられる。ロボット制御盤４では、先に説明したように、溶接線位置検出装置のコンピュータ２からの溶接線位置データに基づいて、これから溶接しようとしているワークＷについて予めティーチングされている溶接線位置の誤差を修正し、アーク溶接ロボット３には位置ずれのない実際の溶接線位置を示す位置データが与えられるようになっている。
【００２６】
以下、図１に示すように構成される溶接線位置検出装置において、コンピュータ２による溶接線位置検出について図面を参照して説明する。図４は図１におけるコンピュータ２による溶接線位置検出手順を説明するための図であり、同図に示すように、コンピュータ２はレーザ式形状計測器１からの２次元ワーク断面形状データを受けて、線分近似処理、線分グルーピング処理、溶接線位置絞込み処理及び溶接線位置演算検出処理を実施し、溶接線位置の検出を行うようにしている。
【００２７】
まず、線分近似処理を図５及び図１０を参照して説明する。線分近似処理は、レーザ式形状計測器１により得られ、ＹＺ座標系の２次元座標値を持つ多数個の点である位置Pk，ｋ＝１〜ｎよりなるワーク断面形状データを処理し、複数個の線分（S1,S2,…）によりワーク断面形状をこれを倣うように近似する処理である。ここで、線分近似する手法としては、文献「T.Pavlidis and S.L.Horowitz ，“Segmentation of Planes Curves ”，IEEE Trans.Comput.，vol.c-23，pp.860-870，August 1974 」に開示されたものが知られており、この手法を利用している。図５は図４における線分近似処理の手順を示すフローチャートである。ここで図５、及び後記の図６〜図９中に使用されているＮ１，Ｎ２，…は手順（ステップ）の番号を示すものである。図１０は線分近似処理を説明するための図である。
【００２８】
本実施例ではワーク断面形状データは、ＹＺ座標系の２次元座標値を持つｎ個の位置Pk，ｋ＝１〜ｎのデータよりなっている。まず、ステップＮ１では、ｉ＝１、ｊ＝ｎという初期設定が行われる。次いでステップＮ２では、ワーク断面形状データにおける区間（Pi，Pj）の一方の端点Piと他方の端点Pj（PjのＹ座標値＞PiのＹ座標値）とを結ぶ直線Ｅの式が計算により求められる。１回目は始点P1と終点Pnとを結ぶ直線Ｅの式が求められる（図１０（ａ）参照）。次のステップＮ３では、各点ごとに各点から直線Ｅまでの距離Ｄ（Pk），ｋ＝ｉ〜ｊがそれぞれ算出される。ここでＤ（Pk）は位置Pkにおける直線Ｅまでの距離の値を示し、１回目は始点P1から直線Ｅまでの距離の値Ｄ（P1），点P2から直線Ｅまでの距離の値Ｄ（P2），……，終点Pnから直線Ｅまでの距離の値Ｄ（Pn）が算出される（図１０（ｂ）参照）。
【００２９】
次いでステップＮ４では、ステップＮ３で算出された距離Ｄ（Pk），ｋ＝ｉ〜ｊのうちから距離Ｄ（Pk）の最大値を求め、そのときの点をPkmax 、距離をＤ（Pkmax ）とする（図１０（ｃ）参照）。そしてステップＮ５において、最大距離Ｄ（Pkmax ）が予め定められた距離のしきい値Ｌthより大きいか否かが判定される。最大距離Ｄ（Pkmax ）がしきい値Ｌthより大きい場合にはステップＮ６に進み、点Pkmax を屈曲点として登録する（図１０（ｄ）参照）。
【００３０】
屈曲点が得られるとステップＮ７では、ｉ＝ｉ、ｊ＝kmaxとし、区間（Pi，Pkmax ）において前記のステップＮ２からステップＮ６までと同内容の処理がなされる一方、ステップＮ８では、ｉ＝kmax、ｊ＝ｊとし、区間（Pkmax ，Pj）において前記のステップＮ２からステップＮ６までと同内容の処理がなされる（図１０（ｅ）参照）。そして各区間での最大距離Ｄ（Pkmax ）がしきい値Ｌth以下であると、その区間には屈曲点は存在しないとして線分近似のための屈曲点の抽出は終了となる（ステップＮ９）。
【００３１】
このようにして抽出された屈曲点Pkmax を結ぶ複数個の線分S1，S2，…によりワーク断面形状が線分近似される（図１１参照）。前記のステップＮ１〜Ｎ９のようにレーザ式形状計測器１により得られた２次元座標値を持つワーク断面形状データ（Pk，ｋ＝１〜ｎ）に基づいて、複数個の線分によりワーク断面形状をこれを倣うように近似する手順を実行するのが線分近似手段である。
【００３２】
次に、ワーク断面形状を近似する図１１に示すような複数個の線分S1，S2，…について２つ以上の線分グループにグループ化する。グループ化の目的は、前記の線分近似処理で得られた複数個の線分S1，S2，…を、ワークＷの溶接線ＷＬを形成する一方の部材Ｗ１の断面形状を示す部分と、該溶接線ＷＬを形成する他方の部材Ｗ２の断面形状を示す部分と、これら以外の部位（溶接線ＷＬの形成に関与しない無関係な第３部材Ｗ３や、溶接線ＷＬの部位にある仮付け溶接部など）を示す部分とに分けることにある。グループ化においては、溶接線ＷＬを形成する部材Ｗ１，Ｗ２の断面形状が、長さの長い直線、あるいは長さが長く上に凸の円弧になるという性質を利用し、隣り合う２つの線分Si，Si+1の角度差Δθが小さいとき、又は隣り合う２つの線分Si，Si+1が上に凸をなしているときには、２つの線分Si，Si+1は同一グループに属するとしてグループ化している。
【００３３】
図６は図４における線分グルーピング処理の手順を示すフローチャート、図１２は線分グルーピング処理を説明するための図、図１３は線分Siと線分Si+1との角度差Δθの説明図である。以下、線分グルーピング処理について説明する。
【００３４】
はじめに、隣り合う２つの線分Si，Si+1がなす角度差Δθについて図１３を参照して説明しておく。図１３に示すように、線分Siを構成する点列を用いて最小二乗法にて直線Siを計算により求める。同様に、線分Si+1を構成する点列を用いて最小二乗法にて直線Si+1を求める。そして、求めた直線Siと直線Si+1との角度差Δθを算出する。角度差Δθの値は、図１３に示すように反時計回り方向を正（プラス）と定めている。このように求められた角度差Δθを線分Si，Si+1の角度差としている。
【００３５】
さてまず、ステップＮ１０では、ｉ＝１、ｇ＝１という初期設定が行われる。次のステップＮ１１では、線分Siが属する線分グループの番号をｇと定める初期設定が行われ、線分S1は線分グループ１に属するものとして設定される。
【００３６】
次いでステップＮ１２では、線分Siと線分Si+1との前記した角度差Δθが算出される。そして次のステップＮ１３において、角度差Δθが予め設定されたしきい値θthより小さいか否か、又は線分Siと線分Si+1とが上に凸（角度差Δθ≧０）をなしているか否かが判定される。ここで、角度差Δθ＜θth、又は角度差Δθ≧０を満足する場合（ステップＮ１３でＹＥＳ）には、線分Si+1が線分Siと同一グループに属するので、ステップＮ１４に進み、線分Si+1が属する線分グループの番号をｇとする。１回目（ｉ＝１）は線分S2は線分グループ１に属するものとなされる。一方、角度差Δθ＜θth、又は角度差Δθ≧０を満たさない場合（ステップＮ１３でＮＯ）には、線分Si+1は線分Siと同一グループに属さないので、ステップＮ１５において線分グループ番号ｇを＋１だけインクリメントしてから、前記のステップＮ１４に進む。例えば１回目（ｉ＝１）においてステップＮ１３でＮＯの場合には、線分S2は線分グループ２に属するものとなされる。
【００３７】
次いでステップＮ１６においてｉを＋１してからステップＮ１７に進み、ステップＮ１７で最終線分Snまで線分グループ番号を付与した否かをチェックしてステップＮ１２へ戻る。
【００３８】
このようにして線分S1，S2，…，Snのグループ化がなされる。例えば図１２に示す例では、線分S4と線分S5とは、前記した角度差Δθ＜θth、又は角度差Δθ≧０を満足しておらず、下に凸をなすことから同一グループに属さず、よって線分S1〜S6は、線分S1〜S4よりなる線分グループ１と、線分S5，S6よりなる線分グループ２との２つの線分グループにグループ化される。前記のＮ１０〜Ｎ１７のように線分近似処理による複数個の線分S1，S2，…，Snを所定の規則に従ってグループ化する手順を実行するのが線分グルーピング手段である。
【００３９】
次に溶接線位置絞込み処理について説明する。図７は図４における溶接線位置絞込み処理の手順を示すフローチャートである。溶接線位置絞込み処理は、前記線分グルーピング処理で得られた２つ以上の線分グループから長さの長い順に２つの線分グループを抽出することにより、溶接線ＷＬの位置検出に支障となる第３部材Ｗ３や仮付け溶接部などの部分を除外し、溶接線ＷＬを形成する一方の部材Ｗ１の断面形状パターンを示す第１部材断面形状パターンＰＳ１と、該溶接線ＷＬを形成する他方の部材Ｗ２の断面形状パターンを示す第２部材断面形状パターンＰＳ２とを得るための処理である。
【００４０】
まずステップＮ１８では、各線分グループの長さ（当該線分グループに属する線分の長さの総和）が算出される。次いでステップＮ１９では、予め所定長さの値のしきい値を設定し、各線分グループについて該しきい値との比較を行い、これらの線分グループのなかから所定長さ以上のものを抽出する。そして次のステップＮ２０において、前記ステップＮ１９で抽出された線分グループの数が２個以上であるか否かが判定される。ここで２個以上ある場合（ステップＮ２０でＹＥＳ）にはステップＮ２１に進む。
【００４１】
ステップＮ２１ではこれらの線分グループから長さの長い順に２つの線分グループを抽出する。そしてステップＮ２２において、前記抽出された２つの線分グループから、ワークＷの溶接線ＷＬを形成する一方の部材Ｗ１の断面形状パターンを示す第１部材断面形状パターンＰＳ１と、溶接線ＷＬを形成する他方の部材Ｗ２の断面形状パターンを示す第２部材断面形状パターンＰＳ２とを得る。本例ではＹ座標値の小さい方を第１部材断面形状パターンＰＳ１とし、これよりもＹ座標値が大きい方を第２部材断面形状パターンＰＳ２とする（図１４参照）。
【００４２】
一方、前記ステップＮ１９で抽出された線分グループの数が２個未満の場合（ステップＮ２０でＮＯ）には溶接線位置が存在しないこととなり、例えば、ワークＷに対するレーザ式形状計測器１の位置決めが不適切である場合を含めてレーザ式形状計測器１に不具合が発生していると考えられるので、本例ではエラー表示を行って処理を停止するようにしている。
【００４３】
前記のステップＮ１８〜Ｎ２２のように線分グルーピング処理によりグループ化された線分グループから長さの長い順に２つの線分グループを抽出することにより、溶接線ＷＬを形成する一方の部材Ｗ１の断面形状パターンを示す第１部材断面形状パターンＰＳ１と、溶接線ＷＬを形成する他方の部材Ｗ２の断面形状パターンを示す第２部材断面形状パターンＰＳ２とを得る手順を実行するのが溶接線位置絞込み手段である。そしてこれにより、第１部材断面形状パターンＰＳ１の第２部材断面形状パターンＰＳ２側の端点（溶接線側に位置する端点）をＰ1Lとし、第２部材断面形状パターンＰＳ２の第１部材断面形状パターンＰＳ１側の端点（溶接線側に位置する端点）をＰ2Rとすると、検出すべき溶接線位置は、前記両方の端点Ｐ1L，Ｐ2Rが重なり同一位置にある場合にはこの位置となり、そうでない場合にはこれらの端点Ｐ1L，Ｐ2Rの近傍に存在することから、溶接線位置の存在範囲を絞り込むことができる（図１４参照）。
【００４４】
図８及び図９は図４における溶接線位置演算検出処理の手順を示すフローチャートである。溶接線位置演算検出処理は、前記溶接線位置絞込み処理により得られた溶接線位置の存在範囲を解析し、該溶接線ＷＬの位置を検出する処理を行うものである。
【００４５】
ステップＮ２３〜Ｎ２７については図１４を参照しながら説明する。まず、ステップＮ２３では、第１部材断面形状パターンＰＳ１の前記パターンＰＳ２側の端点をＰ1Lとし、第２部材断面形状パターンＰＳ２の前記パターンＰＳ１側の端点をＰ2Rとする。次いでステップＮ２４では、第１部材断面形状パターンＰＳ１における端点Ｐ1Lの近傍部分Ｄthに沿って延びる第１直線Ｌ１（直線式：A1・Ｙ＋B1・Ｚ＝C1）を計算により求める。この第１直線Ｌ１の算出は所定長さの前記近傍部分Ｄthにおける断面形状データを用いて最小二乗法にてなされる。同様に、次のステップＮ２５では、第２部材断面形状パターンＰＳ２における端点Ｐ2Rの近傍部分Ｄth’に沿って延びる第２直線Ｌ２（直線式：A2・Ｙ＋B2・Ｚ＝C2）を計算により求める。第２直線Ｌ２の算出は所定長さの前記近傍部分Ｄth’における断面形状データを用いて最小二乗法にてなされる。ここでステップＮ２４，Ｎ２５において、部材断面形状パターンＰＳ１，ＰＳ２が曲線形状を線分近似してなるものの場合、近傍部分Ｄth，Ｄth’の長さは、大きな値にすると本来の断面形状との間に誤差が発生することになるので、該断面形状を反映し、かつ誤差が許容できる程度に小さな値に設定されている。また、近傍部分Ｄth，Ｄth’の長さは開先面幅よりも小さい値に設定される。
【００４６】
次いでステップＮ２６において第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２との交点Ｑを算出し、次のステップＮ２７に進む。ステップＮ２７では、第１部材断面形状パターンＰＳ１の端点Ｐ1Lと交点Ｑとの距離Ｄ１、及び、第２部材断面形状パターンＰＳ２の端点Ｐ2Rと交点Ｑとの距離Ｄ２が算出される。
【００４７】
次にステップＮ２８〜Ｎ３５において、このようにして求められた端点Ｐ1L、端点Ｐ2R及び交点Ｑの３点のついての位置関係を解析し、溶接線ＷＬの位置を検出する。まずステップＮ２８では、前記両距離Ｄ１，Ｄ２のうちの小さい方が予め設定されたしきい値ＬＥＮthより小さいか否かが判定される。ここでしきい値ＬＥＮthより小さい場合（ステップＮ２８でＹＥＳ）には、ステップＮ２９に進み、端点Ｐ1L、端点Ｐ2R及び交点Ｑの３点が極めて接近していることから（３点が重なっている場合を含む）、図１５に示すように、すみ肉Ｔ継手による溶接線ＷＬを有するワークＷ（図２０、図２１（ａ）参照）、円形パイプ材Ｗ１と円形パイプ材Ｗ２とによる溶接線ＷＬを有するワークＷ（図２５参照）又は円形パイプ材Ｗ１と平板Ｗ２とによる溶接線ＷＬを有するワークＷ（図２４参照）、あるいは、図１６に示すように、開先を有するすみ肉Ｔ継手（図２３（ａ）参照）よりなるワークＷ、であると判定する。そしてこれらの場合は先に算出された交点Ｑを溶接線位置とする。この交点Ｑを溶接線位置としてロボット制御盤４に出力する。
【００４８】
距離Ｄ１，Ｄ２のうちの小さい方がしきい値ＬＥＮth以上である場合（ステップＮ２８でＮＯ）にはステップＮ３０に進み、端点Ｐ1LのＹ座標値＜交点ＱのＹ座標値＜端点Ｐ2RのＹ座標値、という関係を満足しているか否かが判定される。ここで当該関係を満たしている場合（ステップＮ３０でＹＥＳ）には、ステップＮ３１に進み、図１７に示すように仮付け溶接部の箇所（図２２（ａ）参照）であると判定し、先に算出された交点Ｑを溶接線位置とする。この交点Ｑを溶接線位置としてロボット制御盤４に出力する。
【００４９】
一方、前記の関係を満たしていない場合（ステップＮ３０でＮＯ）にはステップＮ３２に進み、端点Ｐ2RのＹ座標値＜交点ＱのＹ座標値、という関係を満足しているか否かが判定される。ここで当該関係を満たしている場合（ステップＮ３２でＹＥＳ）にはステップＮ３３に進み、図１８に示すように、開先を有し且つ該開先の断面形状データが得られないワークＷであると判定し（図２３（ｃ）参照）、前記端点Ｐ2Rを溶接線位置とする。この端点Ｐ2Rを溶接線位置としてロボット制御盤４に出力する。
【００５０】
次いで、前記の関係を満たしていない場合（ステップＮ３２でＮＯ）にはステップＮ３４に進み、端点Ｐ1LのＹ座標値＞交点ＱのＹ座標値、という関係を満足しているか否かが判定される。ここで当該関係を満たしている場合（ステップＮ３４でＹＥＳ）にはステップＮ３５に進み、図１９に示すように、開先を有し且つ該開先の断面形状データが得られないワークＷであると判定し、前記端点Ｐ1Lを溶接線位置とする。この端点Ｐ1Lを溶接線位置としてロボット制御盤４に出力する。一方、ステップＮ３４でＮＯの場合には例えばレーザ式形状計測器１に不具合が発生していると考えられるので、本例ではエラー表示を行って処理を停止するようにしている。
【００５１】
前記のステップＮ２３〜Ｎ３５のように第１部材断面形状パターンＰＳ１の第２部材断面形状パターンＰＳ２側に位置する端点Ｐ1Lと、該端点Ｐ1L近傍のワーク断面形状データと、第２部材断面形状パターンＰＳ２の第１部材断面形状パターンＰＳ１側に位置する端点Ｐ2Rと、該端点Ｐ2R近傍のワーク断面形状データとに基づいて、溶接線ＷＬ位置を演算し検出する手順を実行するのが溶接線位置演算検出手段である。
【００５２】
このように以上説明した一実施形態による溶接線位置検出装置によると、対象ワークＷとしてすみ肉溶接を行うワークに適用するに際し、レーザ式形状計測器１の視野内にワークの溶接線ＷＬの形成に関与しない無関係な第３の部材Ｗ３が入るような場合（図２１参照）でも該第３の部材Ｗ３に邪魔されて誤ることなく溶接線ＷＬの位置を検出でき、また、仮付け溶接部がある箇所の場合（図２２参照）でも該仮付け溶接部における溶接線位置を検出でき、また、開先が設けられている場合（図２３参照）や該開先の断面形状データが得られないような場合（図２３（ｃ）参照）でも溶接線位置を検出でき、さらにワークが中空あるいは中実の円柱状部材で構成され、ワーク断面形状が直線でなく上に凸の円弧を示すものになる場合（図２４，２５参照）でも溶接線位置を検出することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による溶接線位置検出装置によると、溶接線を横切って延びるワーク表面の断面形状データを得る光学式のワーク断面形状計測手段を有し、前記ワーク断面形状データに基づいて溶接線位置を検出するに際し、前記光学式の計測手段の視野内にワークの溶接線の形成に関与しない無関係な第３の部材が入るような場合でも該第３の部材に邪魔されて誤ることなく溶接線位置を検出でき、また、仮付け溶接部がある箇所の場合でも該仮付け溶接部における溶接線位置を検出でき、また、開先が設けられている場合や該開先の断面形状データが得られないような場合でも溶接線位置を検出でき、さらにワークが中空あるいは中実の円柱状部材で構成され、ワーク断面形状が直線でなく上に凸の円弧を示すものになる場合でも溶接線位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による溶接線位置検出装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１におけるレーザ式形状計測器により得られ、２次元座標（Ｙ，Ｚ）を持つ点位置のデータよりなるワーク断面形状データを模式的に示す図である。
【図３】図１に示す溶接線位置検出装置が備えられたアーク溶接ロボットを説明するための図である。
【図４】図１におけるコンピュータによる溶接線位置検出手順を説明するための図である。
【図５】図４における線分近似処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図４における線分グルーピング処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図４における溶接線位置絞込み処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】図４における溶接線位置演算検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図４における溶接線位置演算検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】線分近似処理を説明するための図である。
【図１１】複数個の線分S1,S2,…により近似されたワーク断面形状を示す図である。
【図１２】線分グルーピング処理を説明するための図である。
【図１３】線分Siと線分Si+1との角度差Δθの説明図である。
【図１４】溶接線位置演算検出処理を説明するための図である。
【図１５】溶接線位置演算検出処理を説明するための図である（すみ肉Ｔ継手による溶接線を有するワーク、円形パイプ材と円形パイプ材とによる溶接線を有するワーク又は円形パイプ材と平板とによる溶接線を有するワークの場合）。
【図１６】溶接線位置演算検出処理を説明するための図である（開先を有するすみ肉Ｔ継手よりなるワークの場合）。
【図１７】溶接線位置演算検出処理を説明するための図である（仮付け溶接部での場合）。
【図１８】溶接線位置演算検出処理を説明するための図である（開先を有し且つ該開先の断面形状データが得られないワークの場合）。
【図１９】溶接線位置演算検出処理を説明するための図である（開先を有し且つ該開先の断面形状データが得られないワークの場合）。
【図２０】すみ肉Ｔ継手の場合においてレーザ式形状計測器によるワーク断面形状を説明するための図である。
【図２１】溶接線の形成に関与しない第３部材を有するすみ肉Ｔ継手の場合においてレーザ式形状計測器によるワーク断面形状を説明するための図である。
【図２２】仮付け溶接部での溶接線位置を検出しようとする場合においてレーザ式形状計測器によるワーク断面形状を説明するための図である。
【図２３】立板に開先面が設けられている場合においてレーザ式形状計測器によるワーク断面形状を説明するための図である。
【図２４】ワークが円形パイプ材と平板とにより構成されている場合においてレーザ式形状計測器によるワーク断面形状を説明するための図である。
【図２５】ワークが円形パイプ材と円形パイプ材とにより構成されている場合においてレーザ式形状計測器によるワーク断面形状を説明するための図である。
【符号の説明】
１…レーザ式形状計測器１１…レーザ投光器１２…ミラー１３…スキャナ１４…受光レンズ１５…２次元受光アレイ２…コンピュータ３…アーク溶接ロボット４…ロボット制御盤Ｗ…ワークＷ１…第１部材Ｗ２…第２部材Ｗ３…第３部材ＷＬ…溶接線ＷＧ…開先面ＰＳ１…第１部材断面形状パターンＰＳ２…第２部材断面形状パターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding line position detection apparatus suitable for use in an arc welding robot, and has an optical workpiece sectional shape measuring means for obtaining sectional shape data of a workpiece surface extending across the welding line, and the workpiece sectional shape. The present invention relates to a welding line position detection apparatus that automatically detects a welding line position based on data.
[0002]
[Prior art]
In the memory / regenerative type arc welding robot, the welding line position of a reference workpiece is taught in advance and stored in a memory, and then when welding workpieces having the same shape as the reference workpiece one after another, Each workpiece is automatically welded by moving the welding torch along the welding line based on the teaching line data of the teaching line. By the way, (a) There is an assembly error in the workpiece (welded joint to be welded), and there is an error in workpiece installation when fixing the workpiece to be welded to the positioner. There may be a displacement between the weld line position and the weld line position of the workpiece to be welded. In addition, (b) misalignment may occur due to deformation of the workpiece due to thermal distortion of the workpiece during welding.
[0003]
For this reason, in order to eliminate the positional deviation, a welding line position of a required part (for example, a welding start setting part and a welding stop setting part) of the work is automatically detected or an arc is generated for each work prior to the start of welding. A welding line position detecting device is provided for automatically detecting the position of the welding line ahead of the arc generation point at a required location during welding. Then, the arc welding robot corrects the position data of the teaching weld line based on the actual weld line position data detected by the welding line position detection device, so that the workpiece to be welded is corrected. The correct true position data of the weld line is obtained.
[0004]
As an example of such a weld line position detection device, conventionally, a laser beam is irradiated while scanning a workpiece surface across the weld line WL of the workpiece W, and the reflected light is detected in a direction different from the irradiation direction. Thus, it has a laser-type shape measuring instrument 51 that obtains two-dimensional workpiece cross-sectional shape data indicating the cross-sectional shape of the work surface extending across the weld line WL, and detects the position of the weld line WL based on the work cross-sectional shape data. What you do is known.
[0005]
This conventional weld line position detection device approximates the cross-sectional shape of the workpiece W by two straight lines based on the cross-sectional shape data of the workpiece, and detects the intersection of the two straight lines as the weld line position. is there. Therefore, in the case of a fillet T-joint (fillet joint composed of a lower plate and a standing plate), as shown in FIG. 20, the workpiece cross-sectional shape can be approximated by two straight lines, and the intersection of the two straight lines. q can be determined as a weld line position. The workpiece cross-sectional shape data shown in FIG. 20B is actually a large collection of point data having two-dimensional coordinates (Y, Z) (see FIG. 2), but continuous solid lines for easy understanding. It is shown by.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the conventional welding line position detecting device is applied to a joint that performs fillet welding most frequently used as a workpiece of a welding robot, in the following cases (1) to (4), the welding line position is There is a problem that cannot be detected.
[0007]
(1) As shown in FIG. 21A, when an unrelated third member W3 not involved in the formation of the weld line WL of the workpiece W enters the field of view of the laser type shape measuring instrument 51, FIG. As shown in (b), the workpiece cross-sectional shape cannot be approximated by two straight lines, and there are two intersections (bending points) q and q ′, and the first member W1 and the third member constituting the workpiece W are the same. It is a joint with the member W3, and an intersection point q ′ indicating a false weld line position cannot be excluded.
[0008]
(2) As shown in FIG. 22 (a), when trying to detect the position of the weld line in the tack welded portion, as shown in FIG. 22 (b), as shown in FIG. Since the portion shows a curved line (an upwardly convex arc), the weld line position cannot be detected.
[0009]
(3) As shown in FIG. 23 (a), when a groove surface WG is provided on the first member (standing plate) W1 in order to increase the strength of the welded portion in the fillet T joint (work W). 23 (b), the workpiece cross-sectional shape cannot be approximated by two straight lines, and there are two intersections q and q ', and the first member W1 constituting the workpiece W and the first The intersection point q indicating the position of the weld line WL formed by the two members W2 cannot be detected. Further, when the groove surface WG is polished by a grinder or the like to remove the oxide film on the steel plate surface, the two-dimensional light receiving array of the measuring instrument 51 may be changed depending on the arrangement position of the laser type measuring instrument 51. Sufficient reflected light does not return from the groove surface WG, and as shown in (c) of FIG. 23, data loss of the groove surface WG portion in the workpiece cross-sectional shape data occurs. For this reason, the position of the weld line WL cannot be detected.
[0010]
(4) When the workpiece W is constituted by the circular pipe material W1 and the flat plate W2 as shown in FIG. 24A, the circular pipe in the workpiece cross-sectional shape data is shown in FIG. Since the material W1 portion shows a curve (upwardly convex arc) instead of a straight line, the weld line position cannot be detected. In addition, as shown in FIG. 25 (a), when the work W is constituted by a circular pipe material W1 as a first member and a circular pipe material W2 as a second member, the workpiece W is shown in FIG. 25 (b). As described above, since both the circular pipe members W1 and W2 in the workpiece cross-sectional shape data indicate a curve (an upwardly convex arc) instead of a straight line, the position of the weld line cannot be detected.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical workpiece cross-sectional shape measuring means for solving the conventional problems and obtaining cross-sectional shape data of a work surface extending across a weld line, and based on the work cross-sectional shape data. In a welding line position detecting device for detecting a welding line position, when applied to a workpiece to be subjected to fillet welding as a target workpiece, an irrelevant third that does not participate in the formation of the welding line of the workpiece within the field of view of the optical measuring means. Even when a member is inserted, the position of the weld line can be detected without being disturbed by the third member, and the position of the weld line at the tack welded portion can be detected even when there is a tack welded portion. It is possible to detect the position of the weld line even when a groove is provided or when the cross-sectional shape data of the groove cannot be obtained, and the work is composed of a hollow or solid cylindrical member. It is to provide a weld line position detection device workpiece cross section can detect the weld line position even when made to show the arc upwardly convex rather than straight.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is as follows: (a) a cross-sectional shape of a workpiece surface extending across a weld line by irradiating light and detecting the reflected light in a direction different from the irradiation direction; Workpiece cross-sectional shape measuring means for obtaining two-dimensional cross-sectional shape data indicating: (b) a work cross-sectional shape by a plurality of line segments based on the two-dimensional work cross-sectional shape data obtained by the work cross-sectional shape measuring means Line segment approximating means, (c) line segment grouping means for grouping the plurality of line segments by the line segment approximating means according to a predetermined rule, and (d) grouped by the line segment grouping means. A first part showing a cross-sectional shape pattern of one member forming the weld line of the workpiece by extracting two line segment groups in order of length from the line segment group Welding line position narrowing means for obtaining a cross-sectional shape pattern and a second member cross-sectional shape pattern indicating the cross-sectional shape pattern of the other member forming the weld line; and (e) the second of the first member cross-sectional shape pattern. An end point located on the member sectional shape pattern side, a workpiece sectional shape data near the end point, an end point located on the first member sectional shape pattern side of the second member sectional shape pattern, and a workpiece sectional shape near the end point A welding line position detection device comprising welding line position calculation detection means for calculating and detecting the position of the welding line based on data.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the welding line position detecting device according to the first aspect, the welding line calculation detecting means calculates a first straight line extending along a portion in the vicinity of the end point in the first member sectional shape pattern. And calculating a second straight line extending along the vicinity of the end point in the second member cross-sectional shape pattern, calculating an intersection of the two straight lines, and then calculating the two end points and the three intersection points. The positional relationship is determined, and the position of the weld line is detected.
[0014]
In the welding line position detection apparatus according to the present invention, first, two-dimensional sectional shape data indicating the sectional shape of the workpiece surface extending across the welding line WL of the workpiece W is obtained by the optical workpiece sectional shape measuring means. Based on the two-dimensional cross-sectional shape data from the work cross-sectional shape measuring means, the line segment approximating means converts the work cross-sectional shape into a flexible, curved line as well as the linearity of the work cross-sectional shape by a series of line segments. Approximate to the extent that can also reflect the nature (see FIGS. 10 and 11).
[0015]
Next, the line segment grouping means, for a plurality of line segments obtained by the line segment approximation means, the angle difference (degree of bending) formed by two adjacent line segments, and the two adjacent line segments being above or below. By analyzing which is convex, it is grouped into two or more line segment groups (see FIG. 12). Each line segment group is composed of a plurality of line segments. As a result, the plurality of line segments obtained by the line segment approximating means include a portion indicating the cross-sectional shape of one member W1 forming the weld line WL of the workpiece W and the other member W2 forming the weld line WL. The section showing the cross-sectional shape and the other parts (the irrelevant third member W3 not involved in the formation of the weld line WL, the tack welded part at the site of the weld line WL, etc.) are grouped into groups. Made. In this grouping, if the joint for fillet welding is a target workpiece, the cross-sectional shape of the members W1 and W2 forming the weld line WL is a straight line having a long length or a long and convex upward shape. The characteristic (property) of becoming an arc is used.
[0016]
After this grouping, the two line segment groups are extracted in descending order from the two or more line segment groups by the welding line position narrowing means, thereby obstructing the position detection of the weld line WL. The first member cross-sectional shape pattern PS1 indicating the cross-sectional shape pattern of one member W1 forming the weld line WL, excluding the parts such as the three members W3 and the tack welded portion, and the other member forming the weld line WL The second member cross-sectional shape pattern PS2 showing the cross-sectional shape pattern of W2 can be obtained.
[0017]
Thus, the end point on the second member cross-sectional pattern PS2 side of the first member cross-sectional shape pattern PS1 (end point located on the welding line side) is set to P1L, while the first member cross-sectional shape pattern of the second member cross-sectional shape pattern PS2 Assuming that the end point on the PS1 side (end point located on the weld line side) is P2R, the weld line position to be detected is this position when both the end points P1L and P2R overlap and are at the same position, and otherwise Exists in the vicinity of these end points P1L and P2R, so that the existence range of the weld line position can be narrowed down.
[0018]
Next, the weld line position calculation detection means calculates the first straight line L1 extending along the vicinity of the end point P1L in the first member cross-sectional shape pattern PS1, and along the vicinity of the end point P2R in the second member cross-sectional shape pattern PS2. The extended second straight line L2 is calculated, and thereafter the intersection point Q of the two straight lines L1 and L2 is calculated. Then, the welding line position of the workpiece can be detected by analyzing and determining the positional relationship between the two end points P1L and P2R and the intersection point Q by the welding line position calculation detection means (FIGS. 14 to 19). reference). For example, when the three points P1L, P2R, and Q are at the same position, the intersection point Q is set as the weld line position.
[0019]
The line segment approximation means, line segment grouping means, line segment grouping means, weld line position narrowing means, and weld line position calculation detecting means can be realized by a programmed computer.
[0020]
As described above, according to the welding line position detecting device of the present invention, the apparatus has optical workpiece cross-sectional shape measuring means for obtaining cross-sectional shape data of the work surface extending across the weld line, and the welding line is based on the work cross-sectional shape data. When detecting the position, even when an irrelevant third member not involved in the formation of the weld line of the workpiece enters the field of view of the optical measuring means (see FIG. 21), the third member is obstructed. The position of the weld line can be detected without error, and the position of the weld line in the tack welded portion can be detected even in the case where there is a tack welded portion (see FIG. 22), and a groove is provided. In this case (see FIG. 23) or when the sectional shape data of the groove cannot be obtained (see FIG. 23 (c)), the weld line position can be detected, and the work is constituted by a hollow or solid cylindrical member. And work Cross section can detect the weld line position even when made to show the arc upwardly convex rather than straight (see FIG. 24 and 25).
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a welding line position detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0022]
As shown in FIG. 1, the welding line position detection apparatus is configured by a laser type shape measuring instrument (work section shape measuring means) 1 and a computer 2. The laser-type shape measuring instrument 1 is mounted together with a welding torch on a hand portion of an arc welding robot 3 to be described later, and is positioned near a workpiece W for performing fillet welding. The laser type shape measuring instrument 1 includes a laser projector 11 that emits laser spot light, a rotatable scanner 13 with a mirror 12 for moving the laser spot light from the laser projector 11 on the surface of the workpiece W, and the like. And a two-dimensional light receiving array 15 comprising a CCD (light receiving element) that collects and detects the reflected light from the work surface through the light receiving lens 14 in a direction different from the irradiation direction by the mirror 12. Here, when the laser spot light is irradiated onto the surface of the workpiece W via the mirror 12 and the reflected light from the workpiece surface is detected by the two-dimensional light receiving array 15, the angle of the mirror 12 and the laser spot in the two-dimensional light receiving array 15 are detected. The position of the irradiated laser spot light on the workpiece surface can be obtained from the light receiving position and the like by the principle of triangulation. In this laser type shape measuring instrument 1, a mirror 13 is rotated by a scanner 13, and a laser spot light is irradiated to the work surface while moving across the welding line WL of the work W, and the reflected light is detected. Thus, two-dimensional workpiece cross-sectional shape data indicating the cross-sectional shape of the workpiece surface extending across the weld line WL is obtained.
[0023]
The computer 2 constitutes line segment approximating means, line segment grouping means, weld line position narrowing means, and weld line position calculation detecting means, and workpiece cross-sectional shape data from the laser-type shape measuring instrument 1 is input and detected as output. The position data of the welding line WL is output to the robot control panel 4 described later.
[0024]
FIG. 2 is a diagram schematically showing workpiece cross-sectional shape data obtained from the laser-type shape measuring instrument in FIG. 1 and including point position data having two-dimensional coordinates (Y, Z). Here, regarding the YZ coordinate system, the Z axis is set in the direction toward the laser type shape measuring instrument 1, and the Y axis is set in the orthogonal direction.
[0025]
FIG. 3 is a view for explaining an arc welding robot provided with the welding line position detecting device shown in FIG. As shown in the figure, a laser-type shape measuring instrument 1 is mounted on the hand of the arc welding robot 3. The welding line position data calculated and calculated by the computer 2 of the welding line position detection device is given to the robot control panel 4. In the robot control panel 4, as described above, based on the welding line position data from the computer 2 of the welding line position detection device, the error of the welding line position taught in advance for the workpiece W to be welded is calculated. The correction is made so that the arc welding robot 3 is given position data indicating the actual welding line position without any positional deviation.
[0026]
Hereinafter, in the welding line position detection apparatus configured as shown in FIG. 1, the welding line position detection by the computer 2 will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram for explaining a welding line position detection procedure by the computer 2 in FIG. 1. As shown in the figure, the computer 2 receives the two-dimensional workpiece cross-sectional shape data from the laser-type shape measuring instrument 1. The line segment approximation process, the line segment grouping process, the weld line position narrowing process, and the weld line position calculation detection process are performed to detect the weld line position.
[0027]
First, line segment approximation processing will be described with reference to FIGS. The line segment approximation processing is obtained by the laser shape measuring instrument 1 and processes workpiece cross-sectional shape data including positions Pk, k = 1 to n which are a large number of points having two-dimensional coordinate values in the YZ coordinate system, This is a process of approximating the workpiece cross-sectional shape by copying a plurality of line segments (S1, S2,...). Here, a method for approximating a line segment is disclosed in the document “T. Pavlidis and SL Horowitz,“ Segmentation of Planes Curves ”, IEEE Trans. Comput., Vol. C-23, pp. 860-870, August 1974”. Is known and uses this technique. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the line segment approximation process in FIG. Here, N1, N2,... Used in FIG. 5 and FIGS. 6 to 9 described later indicate procedure numbers. FIG. 10 is a diagram for explaining line segment approximation processing.
[0028]
In the present embodiment, the workpiece cross-sectional shape data includes data of n positions Pk, k = 1 to n having a two-dimensional coordinate value in the YZ coordinate system. First, in step N1, initial setting i = 1 and j = n is performed. Next, at step N2, an equation of a straight line E connecting one end point Pi of the section (Pi, Pj) and the other end point Pj (Pj Y coordinate value> Pi Y coordinate value) in the workpiece cross-sectional shape data is obtained by calculation. It is done. In the first time, an equation of a straight line E connecting the start point P1 and the end point Pn is obtained (see FIG. 10A). In the next step N3, the distance D (Pk) from each point to the straight line E, k = i to j is calculated for each point. Here, D (Pk) indicates the distance value from the point Pk to the straight line E, and the first time is the distance value D (P1) from the starting point P1 to the straight line E, and the distance value D (P1) from the point P2 to the straight line E. P2),..., A distance value D (Pn) from the end point Pn to the straight line E is calculated (see FIG. 10B).
[0029]
Next, at step N4, the maximum value of the distance D (Pk) is obtained from the distance D (Pk), k = i to j calculated at step N3, the point at that time is Pkmax, and the distance is D (Pkmax). (See FIG. 10C). In step N5, it is determined whether or not the maximum distance D (Pkmax) is greater than a predetermined distance threshold value Lth. If the maximum distance D (Pkmax) is larger than the threshold value Lth, the process proceeds to step N6, and the point Pkmax is registered as a bending point (see FIG. 10D).
[0030]
When the inflection point is obtained, i = i, j = kmax is set in step N7, and the same processing as in steps N2 to N6 is performed in the section (Pi, Pkmax), while in step N8, i = kmax, j = j, and in the section (Pkmax, Pj), the same processing as in Step N2 to Step N6 is performed (see FIG. 10E). If the maximum distance D (Pkmax) in each section is equal to or less than the threshold value Lth, the inflection point extraction for the line segment approximation is terminated because there is no inflection point in that section (step N9).
[0031]
The workpiece cross-sectional shape is approximated by a plurality of line segments S1, S2,... Connecting the bending points Pkmax extracted in this way (see FIG. 11). Based on the workpiece cross-sectional shape data (Pk, k = 1 to n) having the two-dimensional coordinate values obtained by the laser type shape measuring instrument 1 as in steps N1 to N9, the workpiece cross-section is obtained by a plurality of line segments. The line segment approximating means executes a procedure for approximating the shape so as to follow the shape.
[0032]
Next, a plurality of line segments S1, S2,... That approximate the workpiece cross-sectional shape are grouped into two or more line segment groups. The purpose of the grouping is that a plurality of line segments S1, S2,... Obtained by the above-described line segment approximation process, a portion showing the cross-sectional shape of one member W1 forming the weld line WL of the workpiece W, A portion showing the cross-sectional shape of the other member W2 that forms the weld line WL, and other parts (an irrelevant third member W3 not involved in the formation of the weld line WL, or a temporary welded part at the site of the weld line WL Etc.). In grouping, using the property that the cross-sectional shape of the members W1 and W2 forming the weld line WL is a long straight line or a long long convex arc, two adjacent line segments are used. When the angle difference Δθ between Si and Si + 1 is small, or when two adjacent line segments Si and Si + 1 are convex upward, the two line segments Si and Si + 1 belong to the same group. Grouped.
[0033]
6 is a flowchart showing the procedure of the line segment grouping process in FIG. 4, FIG. 12 is a diagram for explaining the line segment grouping process, and FIG. 13 is an explanatory diagram of the angle difference Δθ between the line segment Si and the line segment Si + 1. It is. Hereinafter, the line segment grouping process will be described.
[0034]
First, the angle difference Δθ formed by two adjacent line segments Si and Si + 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13, a straight line Si is calculated by the least square method using a point sequence constituting the line segment Si. Similarly, a straight line Si + 1 is obtained by a least square method using a point sequence constituting the line segment Si + 1. Then, the angle difference Δθ between the obtained straight line Si and straight line Si + 1 is calculated. As for the value of the angle difference Δθ, the counterclockwise direction is defined as positive (plus) as shown in FIG. The angle difference Δθ obtained in this way is the angle difference between the line segments Si and Si + 1.
[0035]
First, in step N10, initial settings of i = 1 and g = 1 are performed. In the next step N11, initial setting is performed to set the line group number to which the line segment Si belongs to g, and the line segment S1 is set to belong to the line group 1.
[0036]
Next, at step N12, the aforementioned angle difference Δθ between the line segment Si and the line segment Si + 1 is calculated. In the next step N13, whether or not the angle difference Δθ is smaller than a preset threshold value θth, or the line segment Si and the line segment Si + 1 are convex upward (angle difference Δθ ≧ 0). It is determined whether or not there is. Here, when the angle difference Δθ <θth or the angle difference Δθ ≧ 0 is satisfied (YES in step N13), the line segment Si + 1 belongs to the same group as the line segment Si. Let g be the line group number to which the segment Si + 1 belongs. In the first time (i = 1), the line segment S2 belongs to the line segment group 1. On the other hand, when the angle difference Δθ <θth or the angle difference Δθ ≧ 0 is not satisfied (NO in step N13), the line segment Si + 1 does not belong to the same group as the line segment Si. After incrementing the number g by +1, the process proceeds to step N14. For example, in the first time (i = 1), if NO in step N13, the line segment S2 belongs to the line segment group 2.
[0037]
Next, in step N16, i is incremented by 1 and then the process proceeds to step N17. In step N17, it is checked whether or not the line segment group number has been assigned up to the final line segment Sn, and the process returns to step N12.
[0038]
In this way, the line segments S1, S2,..., Sn are grouped. For example, in the example shown in FIG. 12, the line segment S4 and the line segment S5 do not satisfy the angle difference Δθ <θth or the angle difference Δθ ≧ 0, and belong to the same group because they protrude downward. Therefore, the line segments S1 to S6 are grouped into two line segment groups, that is, a line segment group 1 composed of the line segments S1 to S4 and a line segment group 2 composed of the line segments S5 and S6. Line segment grouping means executes a procedure of grouping a plurality of line segments S1, S2,..., Sn by line segment approximation processing as in N10 to N17, according to a predetermined rule.
[0039]
Next, the welding line position narrowing process will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the welding line position narrowing process in FIG. The weld line position narrowing process hinders the position detection of the weld line WL by extracting two line segment groups in order of length from two or more line segment groups obtained by the line segment grouping process. The first member cross-sectional shape pattern PS1 indicating the cross-sectional shape pattern of one member W1 forming the weld line WL, excluding the third member W3 and the tack welded portion, and the other forming the weld line WL This is a process for obtaining the second member cross-sectional shape pattern PS2 indicating the cross-sectional shape pattern of the member W2.
[0040]
First, in step N18, the length of each line segment group (total length of line segments belonging to the line segment group) is calculated. Next, in step N19, a threshold value having a predetermined length is set in advance, each line segment group is compared with the threshold value, and those having a predetermined length or more are extracted from these line segment groups. . In the next step N20, it is determined whether or not the number of line segment groups extracted in step N19 is two or more. If there are two or more (YES in step N20), the process proceeds to step N21.
[0041]
In step N21, two line segment groups are extracted from these line segment groups in order of length. In Step N22, a first member cross-sectional shape pattern PS1 indicating a cross-sectional shape pattern of one member W1 forming the weld line WL of the workpiece W and a weld line WL are formed from the two extracted line segment groups. A second member cross-sectional shape pattern PS2 indicating the cross-sectional shape pattern of the other member W2 is obtained. In this example, the smaller Y coordinate value is defined as a first member sectional shape pattern PS1, and the larger Y coordinate value is defined as a second member sectional shape pattern PS2 (see FIG. 14).
[0042]
On the other hand, when the number of line segment groups extracted in step N19 is less than 2 (NO in step N20), no weld line position exists. For example, positioning of the laser-type shape measuring instrument 1 with respect to the workpiece W is determined. Since it is considered that a problem has occurred in the laser type shape measuring instrument 1 including the case where the value is inappropriate, in this example, an error is displayed and the process is stopped.
[0043]
A cross section of one member W1 forming the weld line WL by extracting two line segment groups in order of length from the line segment groups grouped by the line segment grouping process as in steps N18 to N22. The welding line position narrowing means executes the procedure of obtaining the first member sectional shape pattern PS1 showing the shape pattern and the second member sectional shape pattern PS2 showing the sectional shape pattern of the other member W2 forming the weld line WL. It is. As a result, the end point on the second member cross-sectional shape pattern PS2 side (end point located on the weld line side) of the first member cross-sectional shape pattern PS1 is defined as P1L, and the first member cross-sectional shape pattern PS1 of the second member cross-sectional shape pattern PS2 If the end point on the side (end point located on the weld line side) is P2R, the weld line position to be detected is this position when both of the end points P1L and P2R overlap and are in the same position, otherwise Since it exists in the vicinity of these end points P1L and P2R, the existence range of the weld line position can be narrowed down (see FIG. 14).
[0044]
8 and 9 are flowcharts showing the procedure of the welding line position calculation detection process in FIG. The weld line position calculation detection process analyzes the existence range of the weld line position obtained by the welding line position narrowing process and performs a process of detecting the position of the weld line WL.
[0045]
Steps N23 to N27 will be described with reference to FIG. First, in step N23, the end point on the pattern PS2 side of the first member cross-sectional pattern PS1 is set to P1L, and the end point on the pattern PS1 side of the second member cross-sectional shape pattern PS2 is set to P2R. Next, at step N24, a first straight line L1 (linear equation: A1 · Y + B1 · Z = C1) extending along the vicinity Dth of the end point P1L in the first member cross-sectional shape pattern PS1 is obtained by calculation. The calculation of the first straight line L1 is performed by the least square method using the cross-sectional shape data in the vicinity portion Dth having a predetermined length. Similarly, in the next step N25, a second straight line L2 (linear equation: A2 · Y + B2 · Z = C2) extending along the vicinity Dth ′ of the end point P2R in the second member cross-sectional shape pattern PS2 is obtained by calculation. The calculation of the second straight line L2 is performed by the least square method using the cross-sectional shape data in the vicinity portion Dth ′ having a predetermined length. Here, in step N24, N25, when the member cross-sectional shape patterns PS1, PS2 are obtained by approximating the curve shape to a line segment, if the lengths of the neighboring portions Dth, Dth ′ are large values, Therefore, the value is set to a value that is small enough to reflect the cross-sectional shape and tolerate the error. Further, the lengths of the adjacent portions Dth and Dth ′ are set to values smaller than the groove surface width.
[0046]
Next, at step N26, an intersection point Q between the first straight line L1 and the second straight line L2 is calculated, and the process proceeds to the next step N27. In step N27, the distance D1 between the end point P1L of the first member cross-sectional shape pattern PS1 and the intersection point Q, and the distance D2 between the end point P2R of the second member cross-sectional shape pattern PS2 and the intersection point Q are calculated.
[0047]
Next, in steps N28 to N35, the positional relationship of the three points of the end point P1L, the end point P2R, and the intersection point Q thus obtained is analyzed, and the position of the weld line WL is detected. First, in step N28, it is determined whether or not the smaller one of the distances D1 and D2 is smaller than a preset threshold value LENth. If it is smaller than the threshold value LENth (YES in step N28), the process proceeds to step N29, where the end point P1L, the end point P2R, and the intersection point Q are very close (when the three points overlap). 15), as shown in FIG. 15, a workpiece W (see FIGS. 20 and 21A) having a weld line WL by a fillet T joint, and a weld line WL by a circular pipe material W1 and a circular pipe material W2. The workpiece W (see FIG. 25) or the workpiece W (see FIG. 24) having the weld line WL by the circular pipe member W1 and the flat plate W2, or the fillet T joint having a groove as shown in FIG. 23 (a)). In these cases, the previously calculated intersection point Q is the weld line position. The intersection point Q is output to the robot control panel 4 as a welding line position.
[0048]
If the smaller one of the distances D1 and D2 is equal to or greater than the threshold value LENth (NO in step N28), the process proceeds to step N30, where the Y coordinate value of the end point P1L <the Y coordinate value of the intersection point Q <the Y coordinate of the end point P2R. It is determined whether or not the relationship of value is satisfied. Here, if the relationship is satisfied (YES in step N30), the process proceeds to step N31, where it is determined that it is a place of a tack welded portion (see FIG. 22A) as shown in FIG. Let the intersection point Q calculated in step 1 be the weld line position. The intersection point Q is output to the robot control panel 4 as a welding line position.
[0049]
On the other hand, if the above relationship is not satisfied (NO in step N30), the process proceeds to step N32 to determine whether or not the relationship of the Y coordinate value of the end point P2R <the Y coordinate value of the intersection point Q is satisfied. . If this relationship is satisfied (YES in step N32), the process proceeds to step N33, and as shown in FIG. 18, the workpiece W has a groove and the sectional shape data of the groove cannot be obtained. (See FIG. 23C), and the end point P2R is set as the weld line position. This end point P2R is output to the robot control panel 4 as a welding line position.
[0050]
Next, if the above relationship is not satisfied (NO in step N32), the process proceeds to step N34, and it is determined whether or not the relationship of Y coordinate value of the end point P1L> Y coordinate value of the intersection point Q is satisfied. . If the relationship is satisfied (YES in step N34), the process proceeds to step N35, and as shown in FIG. 19, the workpiece W has a groove and the sectional shape data of the groove cannot be obtained. And the end point P1L is set as the weld line position. This end point P1L is output to the robot control panel 4 as a welding line position. On the other hand, in the case of NO in step N34, for example, it is considered that a problem has occurred in the laser type shape measuring instrument 1. Therefore, in this example, an error is displayed and the processing is stopped.
[0051]
As in steps N23 to N35, the end point P1L located on the second member cross-sectional shape pattern PS2 side of the first member cross-sectional shape pattern PS1, the workpiece cross-sectional shape data near the end point P1L, and the second member cross-sectional shape pattern PS2 Based on the end point P2R positioned on the first member cross-sectional shape pattern PS1 side and the work cross-sectional shape data in the vicinity of the end point P2R, the procedure for calculating and detecting the position of the weld line WL is executed. Means.
[0052]
As described above, according to the welding line position detecting device according to the embodiment, when the workpiece W is applied to a workpiece to be subjected to fillet welding, the welding line WL of the workpiece is formed in the field of view of the laser-type shape measuring instrument 1. Even when an irrelevant third member W3 that does not participate in the case (see FIG. 21) enters, the position of the welding line WL can be detected without being interrupted by the third member W3, and the tack welded portion can be detected. Even in a certain place (see FIG. 22), the position of the weld line in the tack welded portion can be detected, and when a groove is provided (see FIG. 23) or the sectional shape data of the groove cannot be obtained. In such a case (see FIG. 23 (c)), the position of the weld line can be detected, and the workpiece is formed of a hollow or solid columnar member, and the workpiece cross-sectional shape is not a straight line but an upwardly convex arc. (Figure 24) It is possible to detect the weld line position 25 reference) even.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the welding line position detection device of the present invention, the apparatus has an optical workpiece sectional shape measuring means for obtaining sectional shape data of the workpiece surface extending across the welding line, and based on the workpiece sectional shape data. When detecting the position of the weld line, even if an irrelevant third member not involved in the formation of the weld line of the workpiece enters the field of view of the optical measuring means, the third member is disturbed and erroneous. The position of the weld line can be detected without being detected, and the position of the weld line in the tack welded portion can be detected even in the case where there is a tack welded portion. Even when shape data cannot be obtained, the position of the weld line can be detected, and the workpiece is composed of a hollow or solid cylindrical member, and the workpiece cross-sectional shape is not a straight line but an upwardly convex arc It is also possible to detect the weld line position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a welding line position detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically showing workpiece cross-sectional shape data obtained by the laser type shape measuring instrument in FIG. 1 and including point position data having two-dimensional coordinates (Y, Z). FIG.
FIG. 3 is a view for explaining an arc welding robot provided with the welding line position detection device shown in FIG. 1;
4 is a view for explaining a welding line position detection procedure by the computer in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of line segment approximation processing in FIG. 4;
6 is a flowchart showing a procedure of line segment grouping processing in FIG. 4; FIG.
7 is a flowchart showing a procedure of welding line position narrowing processing in FIG. 4;
8 is a flowchart showing a procedure of welding line position calculation detection processing in FIG. 4. FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of welding line position calculation detection processing in FIG. 4;
FIG. 10 is a diagram for explaining line segment approximation processing;
FIG. 11 is a diagram showing a workpiece cross-sectional shape approximated by a plurality of line segments S1, S2,.
FIG. 12 is a diagram for explaining line segment grouping processing;
FIG. 13 is an explanatory diagram of an angle difference Δθ between a line segment Si and a line segment Si + 1.
FIG. 14 is a diagram for explaining a welding line position calculation detection process;
FIG. 15 is a diagram for explaining welding line position calculation detection processing (a work having a weld line by a fillet T joint, a work having a weld line by a circular pipe material and a circular pipe material, or a circular pipe material and a flat plate; For workpieces with weld lines).
FIG. 16 is a diagram for explaining a welding line position calculation detection process (in the case of a workpiece made of a fillet T joint having a groove);
FIG. 17 is a diagram for explaining a welding line position calculation detection process (in the case of a tack welded portion).
FIG. 18 is a diagram for explaining a welding line position calculation detection process (in the case of a workpiece having a groove and from which the cross-sectional shape data of the groove cannot be obtained).
FIG. 19 is a diagram for explaining a welding line position calculation detection process (in the case of a workpiece having a groove and from which cross-sectional shape data of the groove cannot be obtained).
FIG. 20 is a view for explaining a workpiece cross-sectional shape by a laser type shape measuring instrument in the case of a fillet T joint.
FIG. 21 is a view for explaining a workpiece cross-sectional shape by a laser-type shape measuring instrument in the case of a fillet T joint having a third member not involved in the formation of a weld line.
FIG. 22 is a diagram for explaining a workpiece cross-sectional shape by a laser-type shape measuring instrument in a case where a weld line position in a tack welding portion is to be detected.
FIG. 23 is a diagram for explaining a workpiece cross-sectional shape by a laser-type shape measuring instrument when a groove surface is provided on a standing plate.
FIG. 24 is a diagram for explaining a cross-sectional shape of a workpiece by a laser-type shape measuring instrument when the workpiece is composed of a circular pipe material and a flat plate.
FIG. 25 is a diagram for explaining a cross-sectional shape of a workpiece by a laser-type shape measuring instrument when the workpiece is composed of a circular pipe material and a circular pipe material.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser type shape measuring instrument 11 ... Laser projector 12 ... Mirror 13 ... Scanner 14 ... Light receiving lens 15 ... Two-dimensional light receiving array 2 ... Computer 3 ... Arc welding robot 4 ... Robot control panel W ... Work W1 ... 1st member W2 ... 2nd member W3 ... 3rd member WL ... Welding line WG ... Groove surface PS1 ... 1st member cross-sectional shape pattern PS2 ... 2nd member cross-sectional shape pattern

Claims

(A) a workpiece cross-sectional shape measuring means for obtaining two-dimensional cross-sectional shape data indicating a cross-sectional shape of a work surface extending across the weld line by irradiating light and detecting the reflected light in a direction different from the irradiation direction; ,
(B) line segment approximating means for approximating the work cross-sectional shape by a plurality of line segments based on the two-dimensional work cross-sectional shape data obtained by the work cross-sectional shape measuring means;
(C) line segment grouping means for grouping the plurality of line segments by the line segment approximation means according to a predetermined rule;
(D) By extracting two line segment groups in order of length from the line segment groups grouped by the line segment grouping means, a sectional shape pattern of one member forming the weld line of the workpiece is obtained. Welding line position narrowing means for obtaining a first member cross-sectional shape pattern and a second member cross-sectional shape pattern indicating a cross-sectional shape pattern of the other member forming the weld line;
(E) An end point located on the second member cross-sectional shape side of the first member cross-sectional shape pattern, workpiece cross-sectional shape data in the vicinity of the end point, and the first member cross-sectional shape pattern of the second member cross-sectional shape pattern Welding line position comprising: a welding line position calculation detecting means for calculating and detecting the position of the welding line based on the end point located on the side and the workpiece cross-sectional shape data in the vicinity of the end point Detection device.

The weld line calculation detecting means calculates a first straight line extending along the vicinity of the end point in the first member cross-sectional shape pattern, and extends along the vicinity of the end point in the second member cross-sectional shape pattern. The second straight line is calculated, then the intersection of the two straight lines is calculated, the positional relationship between the two end points and the three points of the intersection is determined, and the position of the weld line is detected. The welding line position detection apparatus according to 1.