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JPH0790482B2 - Method of detecting groove position at the beginning of processing line - Google Patents
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JPH0790482B2 - Method of detecting groove position at the beginning of processing line - Google Patents

Method of detecting groove position at the beginning of processing line

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JPH0790482B2
JPH0790482B2 JP62084870A JP8487087A JPH0790482B2 JP H0790482 B2 JPH0790482 B2 JP H0790482B2 JP 62084870 A JP62084870 A JP 62084870A JP 8487087 A JP8487087 A JP 8487087A JP H0790482 B2 JPH0790482 B2 JP H0790482B2
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welding
groove
teaching
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信雄 柴田
正道 富田
恭一 川崎
安規 志村
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、加工線始端の開先位置検出方法に係り、特
に、例えば溶接ロボットの位置制御に際して、加工すべ
き開先位置の加工線始端の位置ずれを検出するのに好適
な加工線始端の開先位置検出方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a groove position detecting method of a machining line starting end, and particularly to a machining line starting end of a groove position to be machined, for example, in position control of a welding robot. The present invention relates to a groove position detection method of a processing line starting end suitable for detecting the positional deviation of the.

[従来の技術] 物体面上の溶接線を溶接する従来の技術としては、特開
昭58−209481号公報記載の倣い制御方法が知られてい
る。
[Prior Art] As a conventional technology for welding a welding line on an object surface, a copying control method described in JP-A-58-209481 is known.

当該技術は、加工線方向に対して直交する方向に線状光
束すなわちスリット光を照射し、スリット光源と一体に
構成されている撮像装置により得た光切断画像から開先
部の三次元座標位置を検出していた。そして、この検出
位置と、教示位置との偏差ベクトル方向に加工線の始終
端を平行移動し、この加工線上を倣うように溶接トーチ
を移動していた。
The technique is to irradiate a linear light flux, that is, a slit light in a direction orthogonal to the processing line direction, and to obtain a three-dimensional coordinate position of the groove from a light-section image obtained by an imaging device integrally configured with the slit light source. Had been detected. Then, the welding torch is moved in parallel along the deviation vector direction between the detected position and the teaching position, and the welding torch is moved along the machining line.

[発明が解決しようとする問題点] 上記従来技術になる視覚センサでは、スリット光が照射
された面内における開先位置しか検出できず、検出を行
う際の姿勢、あるいは被加工部材の高さ方向の位置ずれ
によりスリット光の照射位置が加工線方向の前後に移動
するという点について配慮がされておらず、加工を行う
べき始端の位置が加工線方向にずれるという問題があっ
た。
[Problems to be Solved by the Invention] With the above-described conventional visual sensor, only the groove position in the plane irradiated with the slit light can be detected, and the posture at the time of detection or the height of the workpiece No consideration has been given to the fact that the irradiation position of the slit light moves back and forth in the processing line direction due to the positional shift in the direction, and there is a problem that the position of the starting end to be processed is displaced in the processing line direction.

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、加工線方向に検出位置をずらすことなく、
加工線始端の開先位置ずれを検出しうる加工線始端の開
先位置検出方法の提供を、その目的とするものである。
The present invention was made in order to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques, without shifting the detection position in the processing line direction,
It is an object of the present invention to provide a method for detecting a groove position of a processing line starting end capable of detecting a groove position deviation of the processing line starting end.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明に係る加工線始端の
開先位置検出方法の構成は、教示・再生機能をもつロボ
ットおよびロボット制御装置と、前記ロボットの支持軸
に固定され加工線始端部における開先の位置を検出する
視覚センサと、前記ロボットの支持軸の軸心に対して傾
斜して固定した加工手段とを備え、上記ロボット制御装
置の演算機能を用いて、教示位置と加工位置との位置ず
れを補正して加工を行う方法において、加工線始端の教
示位置から加工手段の軸心方向に一定距離だけ退避した
退避点を演算する第一のステップと、該退避点に加工手
段先端部を移動する第二のステップと、前記視覚センサ
を作動させて加工始端の開先位置を検出する第三のステ
ップと、視覚センサの検出基準点に対する前記第三のス
テップで検出された開先部の位置偏差ベクトルを演算す
る第四のステップと、前記位置偏差ベクトルのうち、ロ
ボットの支持軸の回転中心軸と前記加工手段の軸心とが
成す平面内の位置偏差ベクトル成分を演算する第五のス
テップと、前記第四のステップで得られる位置偏差ベク
トル方向にロボットの支持軸を移動する第六のステップ
とを備え、前記第四のステップにおける位置偏差ベクト
ルが零になるまで前記第三のステップないし前記第六の
ステップを順次繰返し、前記位置偏差ベクトルが零とな
った時点での前記第五のステップで得られる位置偏差ベ
クトル成分を開先位置のずれ量にしたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the structure of the groove position detecting method of the machining line starting end according to the present invention has a robot having a teaching / reproducing function, a robot controller, and the robot. Of the robot controller, which includes a visual sensor fixed to the supporting shaft of the robot for detecting the position of the groove at the starting end of the machining line, and a machining means inclined and fixed with respect to the axis of the supporting shaft of the robot. In a method of performing a machining by correcting a positional deviation between a teaching position and a machining position using a function, first calculating a retreat point retracted from a teaching position of a machining line start end in a axial direction of a machining means by a constant distance. Step, a second step of moving the processing means tip to the retreat point, a third step of activating the visual sensor to detect the groove position of the processing start end, and a detection reference point of the visual sensor. Against In the fourth step of calculating the position deviation vector of the groove portion detected in the third step, among the position deviation vector, the rotation center axis of the robot support shaft and the axis of the processing means are Comprising a fifth step of calculating a position deviation vector component in the plane formed, and a sixth step of moving the support axis of the robot in the position deviation vector direction obtained in the fourth step, the fourth step The third step to the sixth step are sequentially repeated until the position deviation vector at zero becomes zero, and the position deviation vector component obtained at the fifth step at the time when the position deviation vector becomes zero is opened. This is the amount of deviation of the previous position.

[作用] 上記の方法によれば、視覚センサは、検出した加工線始
端の開先の三次元位置偏差ベクトルのうち、ロボットの
支持軸の回転中心軸と加工手段の軸心とが成す平面内の
位置偏差ベクトル成分のみをロボット制御装置に送るよ
うにしているので、ロボットの支持軸は、前記平面内で
のみ移動し、したがって、位置偏差ベクトルが零になっ
た時点で視覚センサの基準点は、前記平面と一致する。
[Operation] According to the method described above, the visual sensor is arranged in the plane formed by the rotation center axis of the robot support shaft and the axis of the machining means in the detected three-dimensional position deviation vector of the groove at the machining line start end. Since only the position deviation vector component of is transmitted to the robot controller, the support axis of the robot moves only in the plane, and therefore, when the position deviation vector becomes zero, the reference point of the visual sensor is , Coincides with the plane.

これによって、本視覚センサでは、前記平面内における
開先位置の検出が行えるようになるので、加工線の開始
点が加工線の前後方向にずれることがない。
As a result, the present visual sensor can detect the groove position in the plane, so that the starting point of the machining line does not shift in the front-back direction of the machining line.

[実施例] 以下、本発明の一実施例を、溶接加工を行う場合を例に
とり、第1図ないし第11図を参照して説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 11, taking the case of performing welding as an example.

まず、溶接ロボットの位置制御装置の構成を第1図ない
し第4図を参照して説明する。
First, the configuration of the position control device for the welding robot will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は、本発明の一実施例に係る溶接ロボットの、視
覚センサを取付けたロボット支持部の側面図、第2図
は、第1図の正面図、第3図は、視覚センサを備えた溶
接ロボットシステムの機器構成図、第4図は、その制御
系のハードウエア構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a side view of a robot supporting part of a welding robot according to an embodiment of the present invention, to which a visual sensor is attached, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the hardware configuration of the control system of the welding robot system.

第1,2図において、1は、溶接線始端部における開先位
置を検出する視覚センサ、2は、加工手段に係る溶接ト
ーチ、3は、溶接トーチ2の位置制御手段であるロボッ
トの支持軸、4は、溶接トーチ2をロボットの支持軸3
に固定するための取付治具である。
In FIGS. 1 and 2, 1 is a visual sensor for detecting a groove position at a welding line starting end portion, 2 is a welding torch related to a processing means, 3 is a support shaft of a robot which is a position control means of the welding torch 2. Reference numeral 4 denotes the welding torch 2 and the support shaft 3 of the robot.
It is a mounting jig for fixing to.

6は、スリット状の光線5を照射する、例えば半導体レ
ーザなどのスリット光源、10は、レンズ7、ミラー8、
および固定撮像素子9を備えてなる観測用光学系であ
り、この観測用光学系10は、スリット光源6照射時に被
測定物である被加工部材11上に形成される光切断像を観
測するものである。前記スリット光源6および観測用光
学系10によって前記視覚センサ1が構成されている。
6 is a slit light source for irradiating a slit-shaped light beam 5, for example, a semiconductor laser, 10 is a lens 7, a mirror 8,
And an optical system for observation, which is provided with a fixed image pickup device 9. The optical system for observation 10 observes a light section image formed on a member 11 to be measured, which is an object to be measured when the slit light source 6 is irradiated. Is. The slit light source 6 and the observation optical system 10 constitute the visual sensor 1.

スリット光線5の中心軸と観測用光学系10の中心軸で形
成される平面は、加工手段の軸心、すなわち溶接トーチ
2の中心軸と所定の角度を成すように構成され、さらに
スリット光線5の中心軸と観測用光学系10の中心軸とが
成す角度を等分する線と、溶接トーチ2の軸心およびロ
ボット手首に相当する支持軸3の回転中心軸は一致し、
溶接トーチ2に組込まれた溶接ワイヤーの先端位置Oか
らの退避量(例えば10mm)分だけ溶接トーチ2の軸心方
向に延長した点に観測用光学系10の基準点O′を置き、
スリット光線5もこの基準点O′を通るように調整して
いる。
The plane formed by the central axis of the slit light beam 5 and the central axis of the observation optical system 10 is configured to form a predetermined angle with the axial center of the processing means, that is, the central axis of the welding torch 2, and the slit light beam 5 The line that equally divides the angle formed by the central axis of the and the central axis of the observation optical system 10 and the axis of the welding torch 2 and the rotation center axis of the support shaft 3 corresponding to the robot wrist coincide,
A reference point O ′ of the observation optical system 10 is placed at a point extended in the axial direction of the welding torch 2 by an amount (for example, 10 mm) retracted from the tip position O of the welding wire incorporated in the welding torch 2.
The slit ray 5 is also adjusted so as to pass through this reference point O ′.

第3図に示す溶接ロボットシステムにおいて、12はロボ
ット、13はロボット制御装置、14は教示操作盤、18は画
像処理装置、19は、コンソール形式のティーチングボッ
クス、23は溶接機である。
In the welding robot system shown in FIG. 3, 12 is a robot, 13 is a robot control device, 14 is a teaching operation panel, 18 is an image processing device, 19 is a console type teaching box, and 23 is a welding machine.

ロボット12、ロボット制御装置13、および教示操作盤14
はケーブルで接続されている。ロボットの支持軸3に
は、視覚センサ1と溶接トーチ2とが固定され、視覚セ
ンサ1は信号ケーブル15により画像処理装置18に接続さ
れ、この画像処理装置18はテイーチングボックス19と接
続されている。
Robot 12, robot controller 13, and teaching pendant 14
Are connected by a cable. A visual sensor 1 and a welding torch 2 are fixed to a support shaft 3 of the robot, the visual sensor 1 is connected to an image processing device 18 by a signal cable 15, and the image processing device 18 is connected to a teaching box 19. .

溶接用のワイヤは、ワイヤリール20からコンジットケー
ブル22を介して溶接トーチ2に供給されている。また、
ワイヤは同時にコンジットケーブル22を介して溶接機23
にもつながっており、ガスボンベ25から溶接機23へ、ケ
ーブル24を介してシールドガスが供給され、シールドガ
スはコンジットケーブル22を経て溶接トーチ2へ導かれ
る。
The welding wire is supplied from the wire reel 20 to the welding torch 2 via the conduit cable 22. Also,
Wires are simultaneously welded through conduit cable 22 to welder 23
The shield gas is supplied from the gas cylinder 25 to the welding machine 23 via the cable 24, and the shield gas is guided to the welding torch 2 via the conduit cable 22.

ロボット12は、回転関節による5自由度を有する垂直多
関節形であり、基部に近い関節から水平旋回、上腕回
転、前腕回転、手首曲げ、手首ひねりの各動作を行う。
各関節には、図示しないがモータの動力が減速機を介し
て伝達されるものである。視覚センサ1で得られた光切
断像は、画像処理装置18に送られ、画像処理装置18は、
前記光切断像から溶接線の画面内での位置とこれに基づ
く手首座標系での位置を求めるようになっている。
The robot 12 is a vertical multi-joint type having five degrees of freedom due to rotary joints, and performs horizontal turning, upper arm rotation, forearm rotation, wrist bending, and wrist twisting from a joint near the base.
Although not shown, the power of the motor is transmitted to each joint via a speed reducer. The light section image obtained by the visual sensor 1 is sent to the image processing device 18, and the image processing device 18
The position of the welding line in the screen and the position in the wrist coordinate system based on the position are obtained from the light section image.

このような溶接ロボットシステムの制御系のハードウエ
ア構成を第4図を参照して説明する。
The hardware configuration of the control system of such a welding robot system will be described with reference to FIG.

第4図の図中、第3図と同一符号のものは同一機器、部
品を示す。
In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same devices and parts.

第4図に示すロボット制御装置13は、メカインタフェー
ス26によりロボット12と、また溶接機インタフェース27
により溶接機23と接続されている。ロボット制御装置13
の中のコンピュータ間通話ボート28と画像処理装置18と
はシリアル信号線により接続されている。視覚センサ1
内にスリット光源6および固体撮像素子9は信号ケーブ
ル15によりそれぞれセンサインタフェース29を介して画
像処理装置18に接続されている。
The robot controller 13 shown in FIG. 4 uses the mechanical interface 26 to communicate with the robot 12 and the welder interface 27.
Is connected to the welding machine 23. Robot controller 13
The inter-computer communication boat 28 and the image processing device 18 are connected by a serial signal line. Visual sensor 1
The slit light source 6 and the solid-state image sensor 9 are connected to the image processing device 18 via a sensor interface 29 by a signal cable 15 therein.

次に、このような視覚センサを備えた溶接ロボットによ
り、溶接開始点における開先位置の位置偏差ベクトルを
検出する方法について、第1ないし第4図にあわせて、
第5図ないし第11図を参照して説明する。
Next, a method for detecting a position deviation vector of a groove position at a welding start point by a welding robot equipped with such a visual sensor will be described with reference to FIGS.
A description will be given with reference to FIGS. 5 to 11.

第5図は、溶接径路の教示方法を示す説明斜視図、第6
図は、再生動作を示す説明斜視図、第7図は、退避動作
の説明図で、(a)は斜視図、(b)は、ワイヤ先端部
の拡大図、第8図は、光切断像検出画面を示す説明図、
第9図は、溶接開始点の開先検出位置と溶接トーチの移
動位置の説明斜視図、第10図は、検出点でのロボット動
作のフローチャート図、第11図は、検出点での検出経
過、溶接トーチの移動経路を示す説明斜視図である。
FIG. 5 is an explanatory perspective view showing a method of teaching a welding path, and FIG.
FIG. 7 is an explanatory perspective view showing the reproducing operation, FIG. 7 is an explanatory view of the retracting operation, (a) is a perspective view, (b) is an enlarged view of the wire tip portion, and FIG. 8 is a light section image. Explanatory diagram showing the detection screen,
FIG. 9 is a perspective view for explaining the groove detection position at the welding start point and the moving position of the welding torch. FIG. 10 is a flowchart of robot operation at the detection point. FIG. 11 is detection progress at the detection point. FIG. 3 is an explanatory perspective view showing a movement path of the welding torch.

まず、ロボット12の手首に相当する溶接トーチ2が作動
すべき加工線すなわち溶接径路をテイチングボックス19
を用いて教示する。すなわち、第5図(a)に示すアプ
ローチ点を教示したのち、第5図(b)の溶接開始点で
は、視覚センサ1による検出のためのセンサON、開先形
状、溶接トーチのシフトなどの教示を行う。すなわち、
溶接継手の種類、開先部の位置ずれの検出、検出に基づ
く溶接径路の補正などの各条件をロボット制御装置13内
の記憶部(バブルメモリ)に、予め記憶されているテイ
ーチデータ(例えば溶接位置,姿勢、溶接速度、溶接電
流など)に加えて記憶させる。
First, the processing line, that is, the welding path, on which the welding torch 2 corresponding to the wrist of the robot 12 is to be operated is set in the teaching box 19
To teach. That is, after teaching the approach point shown in FIG. 5 (a), at the welding start point in FIG. 5 (b), the sensor ON for detection by the visual sensor 1, the groove shape, the welding torch shift, etc. Teach. That is,
Teach data (for example, welding position) stored in advance in the storage unit (bubble memory) in the robot controller 13 such as types of welded joints, detection of positional deviation of the groove portion, and correction of the welding path based on the detection. , Posture, welding speed, welding current, etc.).

第5図(c)に示す溶接終了点では、同様にシフトの教
示を加え、溶接開始点で得た検出データに基づき、溶接
終了点に到る径路の位置補正を行うことを記憶させる。
At the welding end point shown in FIG. 5 (c), the shift instruction is similarly added, and it is stored that the position of the path reaching the welding end point is corrected based on the detection data obtained at the welding start point.

このような教示操作を行ったのち、再生動作を行うこと
になる。
After performing such a teaching operation, the reproducing operation is performed.

ロボット12は、視覚センサ1による検出すなわちセンサ
ONが設定された溶接開始点に到るまで、予め教示された
径路に従って移動する。
The robot 12 detects by the visual sensor 1, that is, a sensor.
It moves according to a previously taught path until the welding start point set to ON is reached.

センサONの点では、センサONを教示した位置データを基
に、第6図(a)に示す退避点を創成し、この点に溶接
トーチ2のワイヤ先端を位置決めする(第10図ステップ
)。
At the sensor ON point, a retracting point shown in FIG. 6 (a) is created based on the position data for teaching the sensor ON, and the tip of the wire of the welding torch 2 is positioned at this point (step in FIG. 10).

この退避点を決める方法を第7図を参照して説明する。A method of determining this retreat point will be described with reference to FIG.

第7図(b)において、O′は観測系の基準点となる教
示点、Oは、教示点O′から溶接トーチ2の軸心方向に
ワイヤ先端を退避させた退避点である。
In FIG. 7 (b), O'is a teaching point serving as a reference point of the observation system, and O is a retracting point at which the tip of the wire is retracted from the teaching point O'in the axial direction of the welding torch 2.

図示したように、退避後の溶接トーチ2のワイヤ先端の
位置、すなわち退避点Oを原点として、この原点を通る
ロボットの支持軸3の回転中心軸方向をZ′軸とし、こ
のZ′軸と溶接トーチ2の軸心とを含む平面内でZ′軸
に直交する方向にX′軸を設定した溶接トーチ2(ロボ
ット12の手首)の座標系O−X′Y′Z′を考える。
As shown in the figure, the position of the wire tip of the welding torch 2 after retreat, that is, the retreat point O is the origin, and the rotation center axis direction of the support shaft 3 of the robot passing through this origin is the Z'axis. Consider the coordinate system O-X'Y'Z 'of the welding torch 2 (wrist of the robot 12) in which the X'axis is set in the direction orthogonal to the Z'axis in the plane including the axis of the welding torch 2.

前記座標系に対する溶接トーチ2の取付角が45゜である
とすると、教示点O′から退避点Oへの退避ベクトル は、退避量をLとして、 で与えられる。
Assuming that the mounting angle of the welding torch 2 with respect to the coordinate system is 45 °, the retraction vector from the teaching point O ′ to the retreat point O Is the amount of evacuation, and Given in.

この退避ベクトル は、このときのロボットの各関節角情報をもとに次式に
より、ロボット座標系 O−XYZ における退避ベクト
に変換できる。
This evacuation vector Is the save vector in the robot coordinate system O-XYZ based on the following information based on the joint angle information of the robot. Can be converted to.

ここで、座標変換行列Tは、テイーチ時における各関節
角情報から以下のように与えられる。
Here, the coordinate conversion matrix T is given as follows from each joint angle information at the time of teaching.

nx=C1C234C5−S1S5 ny=S1C234C5+C1S5 nz=−S234C5 θ=−C1C234S5−S1C5 θ=−S1C234S5+C1C5 θ=S234S5 dx=C1S234 dy=S1S234 dz=C234 Px=C2(d5・D234+a3・C23+a2・C2) p=S1(d5・D234+a3・C23+a2・C2) pz=d5・C234−a3・S23−a2S2 ここに、 Ci=cosθi(i=1,…,5) Si=sinθi(i=1,…,5) Cijk=cos(θi+θj+θk) Sijk=sin(θi+θj+θk) θ1:旋回関節回転角 θ2:上腕関節回転角 θ3:前腕関節回転角 θ4:手首曲げ関節回転角 θ5:手首ひねり関節回転角 a2:上腕長さ a3:前腕長さ d5:手先部長さ である。 n x = C 1 C 234 C 5 -S 1 S 5 n y = S 1 C 234 C 5 = + C 1 S 5 n z = -S 234 C 5 θ x -C 1 C 234 S 5 -S 1 C 5 θ y = −S 1 C 234 S 5 + C 1 C 5 θ z = S 234 S 5 d x = C 1 S 234 dy = S 1 S 234 d z = C 234 P x = C 2 (d 5 · D 234 + a 3 · C 23 + a 2 · C 2) p = S 1 (d 5 · D 234 + a 3 · C 23 + a 2 · C 2) p z = d 5 · C 234 -a 3 · S 23 -a 2 S 2 Where Ci = cos θi (i = 1, ..., 5) Si = sin θi (i = 1, ..., 5) Cijk = cos (θi + θj + θk) Sijk = sin (θi + θj + θk) θ 1 : Rotating joint rotation angle θ 2 : Upper arm joint rotation angle theta 3: forearm joint rotation angle theta 4: wrist bending joint rotation angle theta 5: wrist twist joint rotation angle a 2: upper arm length a 3: forearm length d 5: a hand portion length.

ロボット12は、(1)式で計算した退避点Oに、テイー
チング時のロボット座標系における姿勢を保ったまま溶
接トーチ2を移動させ、画像処理装置18に開先形状に関
する情報とともに検出指令を送る。
The robot 12 moves the welding torch 2 to the retreat point O calculated by the equation (1) while maintaining the posture in the robot coordinate system at the time of teaching, and sends a detection command to the image processing device 18 together with information on the groove shape. .

画像処理装置18は、スリット光源6からのスリット光線
5の照射により固体撮像素子9から得られた光切断画像
を取り込み、第8図に示すように、開先形状により決ま
る認識アルゴリズムに従って、すなわち、画像における
線の勾配が変る位置を溶接線の位置つまり開先位置と認
識して、画面内での開先位置(u,v)を求める。
The image processing device 18 captures the light section image obtained from the solid-state imaging device 9 by irradiating the slit light beam 5 from the slit light source 6, and as shown in FIG. 8, according to the recognition algorithm determined by the groove shape, that is, The position where the gradient of the line in the image changes is recognized as the position of the welding line, that is, the groove position, and the groove position (u, v) on the screen is obtained.

視覚センサ1は、第7図(b)に示した教示点O′を観
測系の基準点にしているため、第9図に示すように、ス
リット光線が照射されている点Sまでの位置偏差ベクト
を求めることができる(第10図ステップ)。
Since the visual sensor 1 uses the teaching point O ′ shown in FIG. 7 (b) as the reference point of the observation system, as shown in FIG. 9, the positional deviation up to the point S where the slit ray is radiated is shown. vector Can be obtained (step in FIG. 10).

ここで、スリット光線5の照射中心軸および光切断像の
撮像系の中心軸が、溶接トーチ2およびロボットの支持
軸3の回転中心軸が作る面に対して成す角が等しく、角
α(図示せず)で表わされ、照射中心軸と撮像系の中心
軸とが作る面がZ軸すなわちロボットの支持軸3の回転
中心軸と成す角をθ(図示せず)とし、撮像系の倍率を
Aとすると位置偏差ベクトル は次式で与えられる。
Here, the irradiation center axis of the slit light beam 5 and the center axis of the imaging system of the light section image form an equal angle with respect to a plane formed by the rotation center axis of the welding torch 2 and the support shaft 3 of the robot, and an angle α (Fig. The angle formed by the irradiation center axis and the center axis of the image pickup system with the Z axis, that is, the rotation center axis of the support shaft 3 of the robot is θ (not shown), and the magnification of the image pickup system is shown. Let A be the position deviation vector Is given by

画像処理装置18は、このデータのうち、Y′=0とした
位置偏差ベクトル成分 によって演算し、ロボット制御装置13に送る(第10図ス
テップ)。
The image processing device 18 uses the position deviation vector component of this data with Y ′ = 0. Is calculated and sent to the robot controller 13 (step in FIG. 10).

ロボット制御装置13は、検出時の各関節角情報を基に
(1)式に座標変換を行い、ロボット座標系における溶
接トーチ2のワイヤ先端位置のシフトベクトル を求め、この位置に前記ワイヤ先端を移動する(第10図
ステップ)。
The robot control device 13 performs coordinate conversion according to the equation (1) based on each joint angle information at the time of detection, and shift vector of the wire tip position of the welding torch 2 in the robot coordinate system. Then, the tip of the wire is moved to this position (step in FIG. 10).

第10図は、このときのロボットの動作をフローチャート
で示したものである。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the robot at this time.

フローチャートで示したように、ロボットは、視覚セン
サ1による検出とロボットの支持軸3の移動とを一連の
動作として、位置偏差ベクトルが零となるまで、すなわ
ち、 になるまで、換言すれば、視覚センサ1の基準点である
教示点0′と開先位置とが一致するまで、この一巡の動
作を繰り返す。
As shown in the flowchart, the robot performs the detection by the visual sensor 1 and the movement of the support shaft 3 of the robot as a series of operations until the position deviation vector becomes zero, that is, Until the teaching point 0 ', which is the reference point of the visual sensor 1, coincides with the groove position, this cycle of operation is repeated.

そして、 となった最終的な溶接トーチ2の現在位置からセンシン
グ(検出)開始位置までの差ベクトル を計算し、これを開先位置のずれ量とする(第10図ステ
ップ)。
And Difference vector from the current position of the final welding torch 2 to the sensing start position Is calculated and used as the amount of deviation of the groove position (step in FIG. 10).

第11図は、この繰返し動作により、視覚センサ1の検出
ベクトルである位置偏差ベクトル および溶接トーチ2のワイヤ先端のベクトル が変化し、零に収束する様子を図示したものである。
FIG. 11 shows the position deviation vector which is the detection vector of the visual sensor 1 by this repetitive operation. And welding torch 2 wire tip vector The figure shows how the value changes and converges to zero.

Oにおける添字1,2,3…は繰返し動作回数を示し、ベク
トルの零に収束する変化を明らかにしている。
The subscripts 1, 2, 3, ... In O indicate the number of repetitive operations, and clarify the change of the vector that converges to zero.

ロボット12は、この検出動作後、第6図(b)および
(c)に示す溶接開始および終了点からなる溶接径路、
すなわち溶接の始,終端ティチラインを上記差ベクトル 分のずれ量で修正を加え、その修正ラインに溶接トーチ
2を移動させて溶接を行う(第10図ステップ)。
After this detecting operation, the robot 12 has a welding path consisting of welding start and end points shown in FIGS. 6 (b) and (c).
That is, the start and end Titi lines of welding are Correction is made with the amount of deviation, and welding torch 2 is moved to the correction line to perform welding (Fig. 10 step).

前述の動作により、溶接線始端の開先部がX′,Z′方向
にそれぞれずれ、しかもY′軸と溶接線とが一致してい
ない状態であっても、ロボットの手首である支持軸3の
回転中心軸と溶接トーチ2の軸心とが成す面内における
開先位置を示す差ベクトル を検出することが可能となる。
By the above-described operation, even if the groove portions at the start of the welding line are displaced in the X'and Z'directions, respectively, and the Y'axis and the welding line are not aligned, the support shaft 3 which is the wrist of the robot. Difference vector indicating the groove position in the plane formed by the rotation center axis of the welding torch 2 and the axis of the welding torch 2. Can be detected.

このように本実施例によれば、溶接開始点で、溶接トー
チ2の軸心とロボットの支持軸3の回転中心軸とが成す
面内における開先位置を検出できるので、視覚センサ1
の検出を行う際の姿勢、あるいは被加工部材11の高さ方
向のずれがあっても、検出位置が溶接線方向の前後に移
動することがないという効果がある。
As described above, according to this embodiment, since the groove position in the plane formed by the axis of the welding torch 2 and the rotation center axis of the robot support shaft 3 can be detected at the welding start point, the visual sensor 1 can be detected.
There is an effect that the detection position does not move back and forth in the direction of the welding line even if there is a posture in the detection of or the deviation of the workpiece 11 in the height direction.

また、検出を、データが収束する方向に繰返し行うた
め、検出誤差の評価が可能となり、高精度で検出を行う
ことができるという効果もある。
Further, since the detection is repeated in the direction in which the data converges, the detection error can be evaluated, and the detection can be performed with high accuracy.

さらに、退避した点で上記動作を行うため、溶接トーチ
2のワイヤ先端と被加工部材11とが衝突することなく検
出を行うことができるという効果もある。
Further, since the above operation is performed at the retracted point, there is an effect that the detection can be performed without the collision of the wire tip of the welding torch 2 and the workpiece 11.

なお、前述の実施例は、溶接加工を行う場合の溶接ロボ
ットシステムの溶接線始端部における開先位置検出方法
について説明したが、本発明は、溶接加工のみに限ら
ず、例えば自動車のシールなどシーリング加工等にも適
用可能であり、教示・再生機能をもち、視覚センサを備
えたロボットによる加工ラインの加工開先部位置検出に
汎用的に適用できる方法である。
In addition, although the above-mentioned embodiment explained the groove position detection method at the welding line starting end of the welding robot system when performing welding, the present invention is not limited to only welding, and for example, sealing of automobiles, such as sealing. This method is also applicable to machining, has a teaching / reproducing function, and is a method that can be generally applied to detecting the machining groove position of a machining line by a robot equipped with a visual sensor.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、加工線方向に検出
位置をずらすことなく、加工線始端の開先位置ずれを検
出しうる加工線始端の開先位置検出方法を提出すること
ができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, there is provided a method for detecting the groove position of the processing line starting end capable of detecting the groove position deviation of the processing line starting end without shifting the detection position in the processing line direction. You can submit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の一実施例に係る溶接ロボットの、視
覚センサを取付けたロボット支持部の側面図、第2図
は、第1図の正面図、第3図は、視覚センサを備えた溶
接ロボットシステムの機器構成図、第4図は、その制御
系のハードウエア構成を示す模式図、第5図は、溶接径
路の教示方法を示す説明斜視図、第6図は、再生動作を
示す説明斜視図、第7図は、退避動作の説明図で、
(a)は斜視図、(b)は、ワイヤ先端部の拡大図、第
8図は、光切断像検出画面を示す説明図、第9図は、溶
接開始点の開先位置と溶接トーチの移動位置の説明斜視
図、第10図は、検出点でのロボット動作のフローチャー
ト図、第11図は、検出点での検出経過、溶接トーチの移
動経過を示す説明斜視図である。 1……視覚センサ、2……溶接トーチ、3……ロボット
の支持軸、6……スリット光源、10……観測用光学系、
11……被加工部材、12……ロボット、13……ロボット制
御装置、14……教示操作盤、18……画像処理装置、19…
…ティーチングボックス。
FIG. 1 is a side view of a robot supporting part of a welding robot according to an embodiment of the present invention, to which a visual sensor is attached, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the hardware configuration of the control system, FIG. 5 is an explanatory perspective view showing a welding path teaching method, and FIG. 6 is a reproduction operation. 7 is an explanatory perspective view showing the retracting operation, and FIG.
(A) is a perspective view, (b) is an enlarged view of the wire tip portion, FIG. 8 is an explanatory view showing a light cutting image detection screen, and FIG. 9 is a groove position of a welding start point and a welding torch. 10 is an explanatory perspective view of the moving position, FIG. 10 is a flowchart of the robot operation at the detection point, and FIG. 11 is an explanatory perspective view showing the progress of detection at the detection point and the progress of movement of the welding torch. 1 ... Vision sensor, 2 ... Welding torch, 3 ... Robot support axis, 6 ... Slit light source, 10 ... Observation optical system,
11 ... Workpiece member, 12 ... Robot, 13 ... Robot control device, 14 ... Teaching operation panel, 18 ... Image processing device, 19 ...
… Teaching box.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 正道 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 川崎 恭一 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社日立製作所習志野工場内 (72)発明者 志村 安規 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 日立京葉エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−87603(JP,A) 特開 昭60−37273(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masamichi Tomita 502 Jinritsucho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Prefecture, Ritsumeisho Co., Ltd. Mechanical Research Institute (72) Inventor Kyoichi Kawasaki 7-1-1 Higashi Narashino, Narashino, Chiba Co., Ltd. Hitachi Narashino Factory (72) Inventor Yasushi Shimura 7-1-1 Higashi Narashino, Narashino City, Chiba Prefecture Hitachi Keiyo Engineering Co., Ltd. (56) Reference JP-A-58-87603 (JP, A) JP-A-60- 37273 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】教示・再生機能をもつロボットおよびロボ
ット制御装置と、前記ロボットの支持軸に固定され加工
線始端部における開先の位置を検出する視覚センサと、
前記ロボットの支持軸の軸心に対して傾斜して固定した
加工手段とを備え、上記ロボット制御装置の演算機能を
用いて、教示位置と加工位置との位置ずれを補正して加
工を行う方法において、 加工線始端の教示位置から加工手段の軸心方向に一定距
離だけ退避した退避点を演算する第一のステップと、 該退避点に加工手段先端部を移動する第二のステップ
と、 前記視覚センサを作動させて加工始端の開先位置を検出
する第三のステップと、 視覚センサの検出基準点に対する前記第三のステップで
検出された開先部の位置偏差ベクトルを演算する第四の
ステップと、 前記位置偏差ベクトルのうち、ロボットの支持軸の回転
中心軸と前記加工手段の軸心とが成す平面内の位置偏差
ベクトル成分を演算する第五のステップと、 前記第四のステップで得られる位置偏差ベクトル方向に
ロボットの支持軸を移動する第六のステップとを備え、 前記第四のステップにおける位置偏差ベクトルが零にな
るまで前記第三のステップないし前記第六のステップを
順次繰返し、前記位置偏差ベクトルが零となった時点で
の前記第五のステップで得られる位置偏差ベクトル成分
を開先位置のずれ量にしたことを特徴とする加工線始端
の開先位置検出方法。
1. A robot having a teaching / reproducing function, a robot controller, and a visual sensor fixed to a support shaft of the robot for detecting a position of a groove at a starting end of a machining line.
A method for performing machining by correcting the positional deviation between the teaching position and the machining position by using the arithmetic function of the robot control device, which comprises a machining means that is inclined and fixed with respect to the axis of the support shaft of the robot. In the first step, a first step of calculating a retreat point retracted from the teaching position of the machining line start end in the axial direction of the machining means by a constant distance, a second step of moving the machining means tip to the retreat point, The third step of operating the visual sensor to detect the groove position at the machining start end, and the fourth step of calculating the position deviation vector of the groove portion detected in the third step with respect to the detection reference point of the visual sensor. A fifth step of calculating a position deviation vector component in a plane formed by the rotation center axis of the robot support shaft and the axis of the processing means among the position deviation vectors; and the fourth step. And a sixth step of moving the support axis of the robot in the direction of the position deviation vector obtained in step 4, the third step to the sixth step are sequentially performed until the position deviation vector in the fourth step becomes zero. A groove position detecting method for a machining line starting end, wherein the position deviation vector component obtained in the fifth step at the time when the position deviation vector becomes zero is repeatedly set as the deviation amount of the groove position.
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