JPH0199104A

JPH0199104A - 倣い制御システム

Info

Publication number: JPH0199104A
Application number: JP25686587A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Kabe; 明克可部; Takao Hattori; 服部　孝男
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、例えば、ロボットや自動工作機械等により
溶接や機械加工等の倣い加工をするのに好適な倣い制御
システムに関するものである。

〔従来の技術）第５図はこの種の従来の倣い制御システムの主要素の取
付状態を示し、ロボット（８）のロボットアーム（１４
）の先端にエンドエフェクタ（９）が取付けられており
、さらに、このエンドエフェクタ（９）に位置検出器（
１）が取付けられている。

第６図はこの倣い制御システムで倣い溶接を行う状態を
示し、位置制御対象としてのエンドエフェクタの先端部
（ｌＯ）を実際の溶接線（１１）に倣って移動させるた
めに位置検出器（１）が取付けられている。これは投光
器（１２）および受光器（１３）を備え、溶接線（１１
）上を走査してエンドエフェクタの先端部（ｌＯ）から
の位置を検出するようになっている。

第４図は上述した位置検出器（１）が検出した位置デー
タ（以下、位置データを車に位置とも言う）に基づいて
、ロボット（８）を操作する制御本体部の構成を示すブ
ロック図である。同図において（２）は位置検出器（１
）が検出した操作部座標系における位置を、倣い制御シ
ステムの絶対座標系の位置に変換する位置変換器、（３
）は変換された絶対座標系の位置データを記憶させる検
出位置メモリー、（４）はエンドエフェクタの先端部（
１０）の概略８勤経路を指定した、いわゆる、教示位置
を記憶させる教示位置メモリー、（５）は教示位置を補
間しながら教示目標位置を再生する教示位置管理器、（
６）は再生した教示目標位置と、検出位置メモリー（３
）の検出位置とを合成して目標位置を決定する目標位置
管理器、（７）は決定された目標位置にエンドエフェク
タの先端部（１０）を移動させる信号に変換する出力変
換器である。

次に、この倣い制御システムの動作について第７図の動
作説明図をも参照して以下に説明する。

目標位置管理器（６）が開先に相当する実際の溶接線（
１１）の形状を指定して、位置変換器（２）を介して位
置検出器（１）に位置検出指令を与える。位置検出器（
１）は投光部（１２）より光ビームを放射し、溶接材料
表面からの反射光を受光部（１３）で受けてその距離を
計測する。また、同時に位置検出器（１）を第６図の破
線のように操作させて材料表面までの距離パターンを得
、続いて、この距離パターンを解析して倣い対象として
の溶接線（１１）の操作部座標系の位置を決定する。位
置変換器（２）はこの操作部座標系の位置を、ロボット
の絶対座標系の位置に変換し、検出位置メモ’Ｊ　−（
３）に順次記憶させる。

また、教示位置管理器（５）は教示位置メモリー（４）
の教示位置を補間して教示目標位置を計算する。これと
平行して検出位置メモリー（３）の検出位置が読出され
る。目標位置管理器（６）はこの教示目標位置と検出位
置とを合成して最終的な目標位置を決定する。出力変換
器（７）はエンドエフェクタ（９）の先端部（１０）を
この目標位置に８勤させるような信号に変換してロボッ
ト（８）に与えてこれを移動させる。

そして、ある一定量移動させた後、位置検出器（１）の
次の検出位置に基いて新たな目標位置へロボット（８）
を移動させる。以下、同様な操作を繰返すことによって
、開先（１１）に沿った溶接が行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の倣い制御システムにおいては、位置制御
対象としての溶接トーチ（１０）に対して、位置検出器
（１）・が一定の距離だけ先行した位置を操作する。い
わゆるオフセットが存在するために倣いの精度が低下し
てしまうという問題点があった。

第７図はこのことを説明するための説明図であり、エン
ドエフェクタの先端部（１０）を実際の溶接線（１１）
に倣わせるために、位置検出器（１）の検出位置がＳＯ
で、このとき先端部（１０）が倣い開始点Ｐ。

にありたとする。次に、先端部（１０）が移動して位置
検出器（１）の検出位置が５１％　Ｓ２になったとする
とその変化分は僅かであるため先端部（１０）の位置Ｃ
Ｉ、　Ｃ２もそれほど大きく変化せず、倣い開始点Ｐ１
から曲がっている実際の溶接線（１１）に追随しなくな
る。これは、実際の溶接線（１１）の曲率が大きい部分
での状況を示したものであるか、湾曲方向が逆になるよ
うな部分でも同様な状況になり、これによって倣いの精
度が低下してしまう。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、位置制御対象と位置検出器との間にオフセットがあ
る場合でも、精度の高い倣い制御を可能にする倣い制御
システムを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る倣い制御システムは、位置制御対象の目
標位置を求めるために教示目標位置と合成される検出位
置を、操作体が位置制御対象と位置検出器に走査位置と
の間隔に対応する距離を移動するのに要する時間だけ順
次遅延させて送出する検出時間差補償器を備えたもので
ある。

〔作用〕

この発明においては、検出位置を遅延させて送出するこ
とにより、位置制御対象が検出位置に到達した時点で目
標位置を計算することになり、これによって位置制御対
象と位置検出器間のオフセットに伴う誤差を補償し得る
と同時に精度の高い倣い操作が可能となる。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、図中、第４図と同一の符号を付したものはそれぞ
れ同一の要素を示している。そして、検出位置メモリー
（３）と目標位置管理器（６）との間に、エンドエフェ
クタの先端部（１０）と位置検出器（１）の走査位置と
の離間距離をロボット（８）がＢ動するに要する時間だ
け遅延させる検出時間差補償器（１７）を新たに付加し
た構成になっている。

次に、この実施例の動作を第２図の動作軌跡を参照して
、第３図のフローチャートに従って説明する。

上述したように、目標位置管理器（６）が溶接線（１１
）の形状を指定して、位置変換器（２）を介して位置検
出器（１）に位置検出指令を送ると、位置検出器（１）
は発光、受光、走査を行って、溶接材料表面の距離パタ
ーンを得てこれを解析し、溶接線（１１）の位置を検出
する（ステップ３１）。

次に、位置変換器（２）は操作部座標系の検出位置をロ
ボット絶対座標系の位置に変換し、検出位置Ｓｎとして
検出位置メモリー（３）に記憶させる（ステップ３２）
。

そして、同様な手順で既に記憶させた検出位置５１〜５
Ｎ−２の中で先端部（１０）の進行方向側にあり、この
先端部（１０）に最も近い検出位置、例えば、Ｓｌが先
端部（１０）の近傍、すなわち、一定圧１ｉＩＬの範囲
内にあるか否かを検出時間差補償器（１７）が判定し、
−走用１１Ｌ以内になければ位置検出と記憶を繰返させ
、一定圧ｌｉＬ以内にあれば目標位置計算を実行する（
ステップ３３）。

この目標位置計算は制御位置に近い検出位置Ｓ１を出力
し、Ｓ２の位置にポインターを８動させ、Ｓ２〜Ｓｎを
新たに５１〜５ｎ−１とする（ステップ３４）。

これと並行して、教示位置管理器（５）より補間した教
示位置を出力する（ステップ３５）。

次に、目標位置管理器（６）により、検出位置Ｓ２と補
間した教示目標位置とをベクトル加算して目標位置とす
る（ステップ３６）。

また、目標位置管理器（６）は目標位置が倣い終了点Ｐ
ｎを越えているか否かを判定し、越えておれば動作を終
了し、越えていなければ位置検出動作からの処理を繰返
す（ステップ３７）。

かくして、この実施例によれば、エンドエフェクタの先
端部（１０）に対して位置検出器（１）が一定距離だけ
先行した位置を操作したとしても、先端部（１０）が位
置検出の走査点に到達したとき、この走査点での検出位
置に基いて目標位置が決定されることになり、この結果
、実際の溶接線の曲率が大きくとも、あるいは、湾曲方
向が異る部分があっても、第２図に示したように、エン
ドエフェクタの先端部（１０）を実際の溶接線に一致さ
せることができる。

なお、上記実施例では溶接ロボットに適用した場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく
、例えば、ＮＯ副制御工作機械にも適用することができ
る。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
位置検出と目標位置計算との時間差を補償する検出時間
差補償器を備えているので、位置制御対象と位置検出器
との間にオフセットがある場合でも精度の高い倣い制御
が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の動作を説明するための倣い軌跡図、
第３図は同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト、第４図は従来の倣い制御システムの制御部の構成を
示すブロック図、第５図は同システムの主要素の取付状
態を示す斜視図、第６図は同システムの位置検出部の詳
細な構成を示す斜視図、第７図は同システムの動作を説
明するための倣い軌跡図である。（１）：位置検出器　　　　（２）：位置変換器（３）
：検出位置メモリー　（４）：教示位置メモリー（５）
：教示位置管理器　　（６）二目標位置管理器（７）：
出力変換器　　　　（８）：ロボットなお、各図中、同
一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

操作体に位置制御対象を取付けると共に、この位置制御
対象よりも先行する位置を走査して倣い対象物の位置を
検出する位置検出器を取付け、前記位置検出器が検出し
た検出位置データを絶対座標系に変換して検出位置メモ
リーに記憶させる一方、前記倣い対象物の教示位置デー
タを教示位置メモリーに記憶させ、且、この教示位置デ
ータから求められた教示目標位置データと、前記検出位
置メモリに記憶させた検出位置データとを合成して前記
位置制御対象の目標位置データを求める倣い制御システ
ムにおいて、前記教示目標位置データと合成される前記
検出位置メモリーの検出位置データを、前記位置制御対
象と前記位置検出器の操作位置との間の距離だけ前記操
作体が移動するに要する時間、順次遅延させる検出時間
差補償器を備えたことを特徴とする倣い制御システム。