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JPS63251182A - Method of detecting position of bevel of working-line start end - Google Patents

Method of detecting position of bevel of working-line start end

Info

Publication number
JPS63251182A
JPS63251182A JP8487087A JP8487087A JPS63251182A JP S63251182 A JPS63251182 A JP S63251182A JP 8487087 A JP8487087 A JP 8487087A JP 8487087 A JP8487087 A JP 8487087A JP S63251182 A JPS63251182 A JP S63251182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
welding
support shaft
point
groove
Prior art date
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Granted
Application number
JP8487087A
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Japanese (ja)
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JPH0790482B2 (en
Inventor
明 平井
信雄 柴田
正道 富田
川崎 恭一
志村 安規
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Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62084870A priority Critical patent/JPH0790482B2/en
Publication of JPS63251182A publication Critical patent/JPS63251182A/en
Publication of JPH0790482B2 publication Critical patent/JPH0790482B2/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for detecting the groove position at the starting end of a processing line, and in particular, for example, when controlling the position of a welding robot, detecting the starting position of the processing line at the groove position to be processed. The present invention relates to a method for detecting the groove position of the starting end of a processed line, which is suitable for detecting positional deviation of the machined line.

[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 technique for welding a weld line on an object surface, a tracing 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
楕成されている撮像装近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。
This technology irradiates a linear beam of light, that is, slit light, in a direction perpendicular to the processing line direction, and generates a three-dimensional image of the groove from a light-cut image obtained by an imaging device that is integrally formed with the slit light source. The coordinate position was detected. Then, the starting and ending ends of the processing line are moved in parallel in the direction of the deviation vector between this detected position and the taught position, and the welding torch is moved so as to follow this processing 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ぞおらず、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] The vision sensor according to the prior art described above can only detect the groove position within the plane irradiated with the slit light, and cannot detect the position of the groove at the time of detection or the height of the workpiece. No consideration was given to the fact that the irradiation position of the slit light moves back and forth in the direction of the processing line due to positional deviation in the direction, and there was a problem that the position of the starting end to be processed was shifted in the direction of the processing line.

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つる加工線始端の開
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 prior art described above, and it is possible to
It is an object of the present invention to provide a method for detecting the groove position of the starting end of a working line by detecting a deviation in the groove position of the starting end of the working line.

[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偏差ベクトルを検
出すべき視覚センサと、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
ト制御装置の演算制御機能を用いて、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
避点を演算により創成し、この退避点に対する、退避前
の点を基準点とする加工線始端部における開先部の位置
偏差ベクトルを上記視覚センサにより検出し、この位置
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
成分を用い、この位置偏差ベクトルの方向にロボットの
支持軸を移動する一連の動作を、当該位置偏差ベクトル
が零になるまで繰返して行い、検出を開始した時点での
ロボットの支持軸の位置と、最終的に位置偏差ベクトル
が零となった時点でのロボットの支持軸の位置との差ベ
クトルを開先位置のずれ量にするようにしている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the method for detecting the groove position at the starting end of a processed line according to the present invention includes a robot having a teaching/reproducing function, a robot control device, and a support for the robot. The robot controller comprises a visual sensor fixed to the shaft and configured to detect the positional deviation vector of the groove at the starting end of the processing line, and a processing means fixed at an angle with respect to the axis of the support shaft of the robot. Using the arithmetic control function, a retraction point is calculated that is retracted by a certain distance in the axial direction of the processing means from the teaching position of the starting end of the machining line, and a machining line with the point before retraction as the reference point is created with respect to this retraction point. The positional deviation vector of the groove at the starting end is detected by the visual sensor, and of this positional deviation vector, the positional deviation vector component in the plane formed by the rotational center axis of the support shaft of the robot and the axis of the processing means is detected. Using , a series of operations to move the robot's support shaft in the direction of this position deviation vector is repeated until the position deviation vector becomes zero, and the position of the robot's support shaft at the time when detection starts is determined. The difference vector from the position of the support shaft of the robot at the time when the positional deviation vector finally becomes zero is set as the amount of deviation of the groove 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。
[Operation] According to the above method, the visual sensor detects the detected three-dimensional positional deviation vector of the groove at the starting end of the machining line within the plane formed by the rotation center axis of the robot's support shaft and the axis of the machining means. Since only the position deviation vector component of is sent to the robot control device, the support shaft of the robot moves only within the plane.

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。
Therefore, the reference point of the visual sensor coincides with the plane when the positional deviation vector becomes zero.

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。
This allows the present visual sensor to detect the groove position within the plane, so that the starting point of the machining line does not shift in the front-rear direction of the machining line.

[実施例] 以下、本発明のゴ実施例を、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。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11, taking a welding process 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 a position control device for a welding robot will be explained with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は1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
のハードウェア構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a side view of a robot support part equipped with a visual sensor of a welding robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. FIG. 4, which is an equipment configuration diagram of the welding robot system, is a schematic diagram showing the hardware configuration of its control 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 that detects the groove position at the starting end of the welding line, 2 is a welding torch that is a processing means, and 3 is a robot support shaft that is a position control means for the welding torch 2. , 4 is a mounting jig for fixing the welding torch 2 to the support shaft 3 of the robot.

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
、および固体撮像素子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上形成される光切断像を
wt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 such as a semiconductor laser, which emits a slit-shaped light beam 5; 10 is a lens 7 and a mirror 8;
, and a solid-state image sensor 9. This observation optical system 10 measures a light section image formed on a workpiece 11, which is an object to be measured, when irradiated with a slit light source 6. It is something. 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
○からの退避量(例えばlomn+)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1゜の基準点
O′を置き、スリット光線5もこの基準点○′を通るよ
うに調整している。
The plane formed by the central axis of the slit beam 5 and the central axis of the observation optical system 10 is configured to form a predetermined angle with the axis of the processing means, that is, the central axis of the welding torch 2. The line that equally divides the angle formed by the central axis of The reference point O' of the observation optical system 1° is placed at a point extended in the axial direction of the welding torch 2 by the amount of retraction (for example, lomn+) from the tip position ○ of the incorporated welding wire, and the slit beam 5 is also set at this point. It is adjusted so that it passes through the reference point ○'.

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はティーチングボッ
クス19と接続されている。
The robot 12, robot control device 13, and teaching pendant 14 are connected by a cable. A visual sensor 1 and a welding torch 2 are fixed to the support shaft 3 of the robot, and the visual sensor 1 is connected to an image processing device 18 by a signal cable 15.
The image processing device 18 is connected to a teaching box 19 .

ン容接用のワイヤは、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。
A wire for welding is supplied from a wire reel 20 to a welding torch 2 via a conduit cable 22.

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 wire is also connected to a welding machine 23 via a conduit cable 22, and shielding gas is supplied from a gas cylinder 25 to the welding machine 23 via a cable 24, and the shielding gas passes through the conduit cable 22 to a welding torch 23. be led to.

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。
The robot 12 is a vertical multi-jointed robot having five degrees of freedom through rotary joints, and performs horizontal rotation, upper arm rotation, forearm rotation, wrist bending, and wrist twisting from the joints near the base.

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。
Although not shown, the power of the motor is transmitted to each joint via a speed reducer. The optically sectioned image obtained by the visual sensor 1 is sent to the image processing device 18.
The position of the weld line in the screen and the position in the wrist coordinate system based on the position of the weld line are determined from the optically sectioned 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ェ
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 explained 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 symbols as in FIG. 3 indicate the same equipment 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内のスリット光源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
ニー久29を介して画像処理装置18に接続され″。
The robot control device 13 shown in FIG. 4 is connected to the robot 12 through a mechanical interface 26 and to the welding machine 23 through a welding machine interface 27. The computer-to-computer communication boat 28 in the robot control device 13 and the image processing device 18 are connected by a serial signal line. The slit light source 6 and the solid-state image sensor 9 in the visual sensor 1 are connected to the image processing device 18 by a signal cable 15 via a sensor tough knee connector 29, respectively.

ている。ing.

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 the positional deviation vector of the groove position at the welding start point using a welding robot equipped with such a visual sensor will be explained in accordance with FIGS. 1 to 4.
This will be explained 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、i8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 welding path teaching method;
The figure is an explanatory perspective view showing the reproduction operation, FIG. 7 is an explanatory view of the evacuation operation, (a) is a perspective view, (b) is an enlarged view of the tip of the wire, and FIG. 8 is an optically sectioned image. An explanatory diagram showing the detection screen,
Fig. 9 is an explanatory perspective view of the groove detection position at the welding start point and the moving position of the welding torch, Fig. 10 is a flowchart of the robot operation at the detection point, and Fig. 11 is the detection progress at the detection point. , is an explanatory perspective view showing the moving path of the i8 contact 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(、)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
いるティーチデータ(例えば溶接位置。
First, the teaching box 19 is used to teach the processing line, that is, the welding path in which the welding torch 2, which corresponds to the wrist of the robot 12, should operate. That is, after teaching the approach point shown in FIG. 5(,), at the welding start point shown in FIG. 5(b), the sensor for detection by the visual sensor 1 is turned ON;
Provides instructions on groove shape, welding torch shifting, etc. That is, various conditions such as the type of weld joint, detection of positional deviation of the groove, and correction of the welding path based on the detection are stored in advance in the storage unit (bubble memory) in the robot control device 13 using teach data ( For example, welding position.

姿勢、溶接速度、溶接電流など)に加えて記憶させる。position, 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), a shift instruction is similarly added, and it is stored that the position of the path to the welding end point will be 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, a 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○N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 moves along a previously taught path until it reaches the welding start point detected by the visual sensor 1, that is, by the sensor ○N.

センサ○N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 point of sensor ○N, a retreat point shown in FIG. 6(a) is created based on the position data indicating that the sensor is ON, and the wire tip of the welding torch 2 is positioned at this point (Step 1 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 for determining this evacuation point will be explained with reference to FIG.

第7図(b)において、○′は観測系の基準点となる教
示点、0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), ○' is a teaching point serving as a reference point of the observation system, and 0 is a retraction point where the wire tip is retracted in the axial direction of the welding torch 2 from the teaching point O'.

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。
As shown in the figure, the position of the wire tip of the welding torch 2 after retraction, that is, the retraction point O, is the origin.

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2′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。
The direction of the rotation center axis of the robot's support shaft 3 passing through this origin is defined as the Z' axis, and the X' axis is set in a direction perpendicular to the 2' axis within a plane that includes this Z' axis and the axis of the welding torch 2. Coordinate system o-x'y' of welding torch 2 (wrist of robot 12)
Consider z'.

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○への退避ベクトル
ρ′、は、退避量をLとして、(4,= (−L/2.
O,L/2) 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 ρ' from the teaching point O' to the retraction point ○ is expressed as (4,= (-L/2 ..
O, L/2).

この退避ベクトルa′、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−x
yz  における退避ベクトル乙、に変換できる。
This retraction vector a' is calculated from the robot coordinate system ox by the following formula based on the information on each joint angle of the robot at this time.
It can be converted into the evacuation vector B at yz.

ここで、座標変換行列Tは、ティ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 transformation matrix T is given as follows from each joint angle information at the time of teaching.

n、=C1C2,4Cs  s、s。n, =C1C2,4Cs s,s.

ny = S 1C2J4 C5+ Cx S 5nz
=−82,4C3 θ−”  Cx C234S s  S z C5By
=  5lc234ss+clcsOz=s234ss d、=Cl52,4 d3=SiS234 d2=62,4 p、=C2< ds ・S 234+43 ・C23+
 ’?2 ・cz)p  =s工(d、・S2,4十〇
、・C2,−Za、・c z )pz=ds” C23
4−a3’ Sza  (22Szここに、 Ci = c o s D i  (i = 1 、−
 、5 )S i =si nθi (i=1.・・・
、5)Cijk= c o s  (θi+θj+θk
)Sijk=si n  (θi + Oj+θk)θ
1:旋回関節回転角 0□:上腕関節回転角 θ、:前腕関節回転角 042手首曲げ関節回転角 θ5:手首ひねり関節回転角 C2:上腕長さ q、:前腕長さ C5:手先部長さ である。
ny = S 1C2J4 C5+ Cx S 5nz
=-82,4C3 θ-” Cx C234S s S z C5By
= 5lc234ss+clcsOz=s234ss d, =Cl52,4 d3=SiS234 d2=62,4 p, =C2< ds ・S 234+43 ・C23+
'? 2 ・cz) p = s 工 (d, ・S2, 400, ・C2, -Za, ・cz)pz=ds” C23
4-a3' Sza (22Sz here, Ci = cos D i (i = 1, -
, 5) S i =sinθi (i=1....
, 5) Cijk=cos (θi+θj+θk
)Sijk=sin (θi + Oj+θk)θ
1: Swivel joint rotation angle 0□: Humeral joint rotation angle θ,: Forearm joint rotation angle 042 Wrist bending joint rotation angle θ5: Wrist twist joint rotation angle C2: Upper arm length q,: Forearm length C5: Hand length be.

ロボット12は、(1)式で計算した退避点0に、ティ
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 0 calculated using equation (1) while maintaining its posture in the robot coordinate system at the time of teaching, and sends a detection command to the image processing device 18 along with information regarding 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 a light section image obtained from the solid-state image sensor 9 by irradiation with the slit light beam 5 from the slit light source 6, and as shown in FIG. 8, according to a recognition algorithm determined by the groove shape, that is, The position where the slope of the line changes in the image is recognized as the position of the welding line, that is, the groove position, and the groove position (u, v) in the screen is determined.

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
ル〜1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, the positional deviation to the point S where the slit beam is irradiated is as shown in FIG. The vector ˜1 can be obtained (Step ① in Figure 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1・−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O(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a′、は次式で与えられ
る。
Here, the angles that the irradiation center axis of the slit beam 5 and the center axis of the optically sectioned image imaging system make with the plane formed by the welding 1/-chi 2 and the rotation center axis of the robot support shaft 3 are equal;
It is represented by an angle α (not shown), and the angle between the plane formed by the central axis of irradiation and the central axis of the imaging system and the Z axis, that is, the central axis of rotation of the support shaft 3 of the robot, is O (not shown), Assuming that the magnification of the imaging system is A, the positional deviation vector a' is given by the following equation.

画像処理装置18は、このデータのうち、Y’=Oとし
た位置偏差ベクトル成分a′をによって演算し、ロボッ
ト制御装置13に送る(第10図ステップ■)。
The image processing device 18 calculates a positional deviation vector component a' with Y'=O out of this data, and sends it to the robot control device 13 (step 2 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)式の座標変換を行い、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a4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 the coordinate transformation of equation (1) based on the joint angle information at the time of detection, obtains a shift vector a4 of the wire tip position of the welding torch 2 in the robot coordinate system, and moves the wire tip to this position. (Step ■ in Figure 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1−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、4.’=o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−巡の動作を繰り返す。
As shown in the flowchart, the robot 1- 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, 4. This cycle of operations is repeated until '=o, in other words, until the teaching point 0', which is the reference point of the visual sensor 1, matches the groove position.

そして、θ;=0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
Aを計算し、これを開先位置のずれ量とする(第1o図
ステップ■)。
Then, calculate the difference vector A from the final current position of the welding torch 2 where θ=0 to the sensing (detection) start position, and use this as the deviation amount of the groove position (Step 1 in Figure 1o) ).

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4′1が変化し、零に収
束する様子を図示したものである。
FIG. 11 illustrates how the positional deviation vector, which is the detection vector of the visual sensor 1, and/or the vector 4'1 of the wire tip of the welding torch 2 change and converge to zero due to this repeated operation. .

a:、 tag’、 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。
a:, tag', subscript 1.2' in o, 3...
・ indicates the number of repetitions, and clarifies the change in 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
6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 detection operation, the robot 12 follows the welding path consisting of the welding start and end points shown in FIGS. 6(b) and 6(c),
That is, the start and end teach lines of welding are corrected by a shift amount of 6 times the difference vector, and the welding torch 2 is moved to the corrected line to perform welding (step 2 in FIG. 10).

前述の動作により、溶接線始端の開先部がX′。Due to the above-mentioned operation, the groove at the starting end of the welding line becomes X'.

Z′力方向それぞれずれ、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6を検出することが
可能となる。
Even if there are deviations in the Z' force direction and the Y' axis and the welding line do not match, the rotation center axis of the support shaft 3, which is the wrist of the robot, and the axis of the welding torch 2 will remain in the plane. It becomes possible to detect a difference vector 6 indicating the groove position at .

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, the groove position in the plane formed by the axis of the welding torch 2 and the rotation center axis of the support shaft 3 of the robot can be detected at the welding start point, so the visual sensor 1
Even if there is a deviation in the posture at the time of detection or in the height direction of the workpiece 11, there is an effect that the detection position does not move back and forth in the welding line 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。
Furthermore, since detection is performed repeatedly in the direction in which the data converges, it is possible to evaluate detection errors, and there is also the effect that 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。
Furthermore, since the above operation is performed at the retracted point, there is an effect that detection can be performed without collision between 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。
The above-mentioned embodiment describes a method for detecting the groove position at the starting end of a weld line in a welding robot system when welding, but the present invention is applicable not only to welding but also to seals such as automobile seals. This method can also be applied to machining, etc., and can be applied generally to detecting the position of a machining groove on a machining line by a robot equipped with a teaching/reproduction function and 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 at the starting end of a processing line, which can detect a deviation in the groove position at the starting end of the processing line without shifting the detection position in the direction of the processing line. Can be submitted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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
のハードウェ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
、光切断伝検出画面を示す説明図、第9図は、溶接DF
J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、1o・・・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 support part equipped with a visual sensor of a welding robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. 3 is a welding robot equipped with a visual sensor. 4 is a schematic diagram showing the hardware configuration of the control system, FIG. 5 is an explanatory perspective view showing the welding path teaching method, and FIG. 6 is a diagram showing the regeneration operation. The explanatory perspective view shown in FIG. 7 is an explanatory diagram of the evacuation operation, and (a)
is a perspective view, (b) is an enlarged view of the wire tip, FIG. 8 is an explanatory diagram showing the optical cutting wire detection screen, and FIG. 9 is a welding DF.
An explanatory perspective view of the groove position at the J starting point and the moving position of the welding torch, Fig. 10 is a flowchart of the robot operation at the detection point, and Fig. 11 shows the progress of detection at the detection point and the progress of the movement of the welding torch. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Visual sensor, 2... Welding torch, 3... Support shaft of robot, 6... Slit light source, 1o... Observation optical system, 11... Workpiece member, 12... - Robot, 13... Robot control device, 14... Teaching operation panel, 18... Image processing device, 19... Teaching box.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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偏差ベクトルを検出すべき視覚セン
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
制御機能を用いて、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により
創成し、この退避点に対する、退避前の点を基準点とす
る加工線始端部における開先部の位置偏差ベクトルを上
記視覚センサにより検出し、この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用い、この
位置偏差ベクトルの方向にロボットの支持軸を移動する
一連の動作を、当該位置偏差ベクトルが零になるまで繰
返して行い、検出を開始した時点でのロボットの支持軸
の位置と、最終的に位置偏差ベクトルが零となった時点
でのロボットの支持軸との差ベクトルを開先位置のずれ
量にするよう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 with teaching/reproduction functions, a robot control device, a visual sensor fixed to the support shaft of the robot to detect the positional deviation vector of the groove at the starting end of the processing line, and an axial center of the support shaft of the robot. The robot controller is equipped with a machining means that is fixed at an angle to the machining means, and uses the arithmetic control function of the robot control device to calculate and calculate a retraction point that is retracted by a certain distance in the axial direction of the machining means from the teaching position of the starting end of the machining line. The visual sensor detects the position deviation vector of the groove at the starting end of the machining line with respect to this retraction point using the point before retraction as the reference point, and among this position deviation vector, the rotation of the robot's support shaft is detected. Using the positional deviation vector component in the plane formed by the central axis and the axis of the processing means, a series of operations to move the support axis of the robot in the direction of this positional deviation vector are performed until the positional deviation vector becomes zero. Repeat this process and use the difference vector between the position of the robot's support shaft at the time detection starts and the robot support shaft at the time when the position deviation vector finally becomes zero as the amount of groove position deviation. A method for detecting a groove position at a starting end of a machining line, characterized in that:
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