CN108628258B - 扫描器控制装置、机器人控制装置以及远程激光焊接机器人*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种扫描器控制装置、机器人控制装置以及远程激光焊接机器人***，该扫描器控制装置具有对指令速度进行加减速控制的加减速计算部，根据指令速度以及加减速控制的结果控制激光输出。该扫描器控制装置还具有将与加减速控制后的速度相关的信息输出到外部的机器人减速比例计算/判定部。

Description

扫描器控制装置、机器人控制装置以及远程激光焊接机器人 ***
技术领域
本发明涉及扫描器控制装置、机器人控制装置以及远程激光焊接机器人***，尤其涉及在这些装置以及***中提高加工路径精度的技术。
背景技术
将通过从远离工件的位置照射激光束进行焊接的技术称为远程激光焊接。在远程激光焊接中，在控制加工路径的单元之一中具有检流计扫描器。如图1所示，检流计扫描器10(以下，简称为扫描器)是指，通过在激光用光学***中使1个以上的反射镜20(例如，进行XY方向的激光控制时为2个反射镜)进行动作从而以任意的路径扫描激光的装置。将该扫描器10安装于机器人30的前端即机械手部分而得的远程激光焊接机器人***，已经投入实际使用中。在该图1例示的远程激光焊接机器人***中，在操纵机器人30的同时使扫描器10进行动作，因而与单个扫描器的情况相比，能够以复杂的加工路径进行焊接。
通常，用于控制机器人30的机器人控制装置31基于机器人30的移动指令的程序来控制机器人30的电动机(未图示)。另一方面，控制扫描器10的扫描器控制装置41基于记载了激光的照射位置和激光的输出条件(功率)的程序，控制扫描器10的电动机12和激光的输出。为了实现上述的远程激光焊接机器人***，机器人控制装置31将动作中的机器人30的位置或者速度发送到扫描器控制装置，扫描器控制装置41需要耗费功夫以便一边考虑机器人30的动作一边制成实际的加工路径(参考日本特开2007-283402号公报)。另外，在图1中，符号21是驱动反射镜的电动机，22是玻璃罩，13是工件，14是激光振荡器。
在现有的远程激光焊接机器人***中具有如下问题：在拐角部等发生减速的路径中无法实现按照指令的加工路径。其原因在于，机器人的路径运算处理和扫描器的路径运算处理分别独立实施，机器人在扫描器产生减速时不能追随它。
使用图2，对产生该问题的机理进行说明。
机器人控制装置31的程序解析部311对程序进行解析，插补部312通过进行插补处理，来计算机器人30的移动路径以及移动速度。并且，机器人控制装置31的加减速计算部313鉴于诸条件，对机器人30的移动速度施加适当的加减速。由此，最终决定某一时间点的机器人30的位置和速度，并且将这些被决定的机器人30的位置以及速度通知到扫描器控制装置41。
另一方面，在扫描器控制装置41中，程序解析部411对程序进行解析，插补部412通过进行插补处理来计算激光的扫描路径以及扫描速度。并且，机器人移动考虑计算部413考虑从机器人控制装置31通知的当前的机器人30的位置或者移动速度，对激光的扫描路径以及扫描速度进行修正。之后，扫描器控制装置41的加减速计算部414鉴于诸条件，对激光扫描速度施加适当的加减速。
由此，在扫描器控制装置41中，在考虑了机器人30的移动的修正计算结束后，施加加减速。在图3A-图3C中表示此时产生的问题。
在图3A中，实线箭头表示激光扫描的指令路径。即使在机器人30正在移动的情况下，扫描器10通常通过机器人移动考虑计算部413的工作能够如指令路径所述向工件13照射激光。
另一方面，例如当在指令路径中包含拐角部时，扫描器控制装置41的加减速计算部414在拐角部的前后进行减速然后进行加速。机器人移动考虑计算部413所涉及的上述的修正计算由于未考虑此种加减速，因而若由扫描器控制装置41进行加减速控制，则机器人30的移动会影响加工路径。例如，如图3A所示，机器人30沿X轴方向以匀速移动时，若扫描器控制装置41在拐角部进行加减速控制，则如图3B所示，实际的加工路径不同于指令路径。即，由于激光扫描沿Y轴方向减速中机器人30沿X轴方向匀速移动，因而在拐角部中产生内转。并且，在实际的加工路径的终点和指令路径的终点之间产生偏差。该现象使远程激光焊接机器人***中的加工路径精度降低。
为了避免此种问题，具有如下方法：通过将图3C所示的空切(不输出光束的路径)***到指令路径中，而不产生拐角部等的加减速。然而，在该方法中，程序变得复杂。另外，这种方法难以在事前判定究竟在哪个部分实施加减速。
发明内容
本发明为了解决此种问题点而制成，目的在于提供一种能够提高加工路径精度的扫描器控制装置、机器人控制装置以及远程激光焊接机器人***。
本发明的一实施方式的扫描器控制装置具有对指令速度进行加减速控制的加减速计算部，根据所述指令速度以及所述加减速控制的结果，控制激光输出。该扫描器控制装置还具备将与所述加减速控制后的速度相关的信息输出到外部的机器人减速比例计算/判定部。
所述机器人减速比例计算/判定部可以构成为输出所述加减速控制后的速度相对于所述指令速度的比例所相关的信息。
所述指令速度可以是根据安装有扫描器的机器人的移动来修正被程序指令的加工速度而得到的指令速度。
本发明的一实施方式的机器人控制装置具有对指令速度进行加减速控制的加减速计算部，根据所述指令速度以及所述加减速控制的结果来控制机器人的移动。该机器人控制装置还具备倍率部，该倍率部从外部输入与安装于所述机器人的扫描器输出的激光的扫描速度相关的信息，并基于与所述激光的扫描速度相关的信息来变更所述指令速度。另外，所述加减速计算部构成为对所述变更后的指令速度进行所述加减速控制。
本发明的一实施方式的远程激光焊接机器人***具备：第1加减速计算部，其对第1指令速度进行第1加减速控制；机器人减速比例计算/判定部，其输出与所述第1加减速控制后的速度相关的信息；扫描器控制装置，其根据所述第1指令速度以及所述第1加减速控制的结果来控制激光输出；第2加减速计算部，其对第2指令速度进行第2加减速控制；倍率部，其输入与所述第1加减速控制后的速度相关的信息，基于与所述第1加减速控制后的速度相关的信息来变更所述第2指令速度；机器人控制装置，其控制机器人的移动。并且，所述第2加减速计算部对所述变更后的第2指令速度进行所述第2加减速控制。另外，所述的机器人控制装置根据所述变更后的第2指令速度以及所述第2加减速控制的结果来控制机器人的移动。
根据本发明，能够提供一种可提高加工路径精度的扫描器控制装置、机器人控制装置以及远程激光焊接机器人***。
附图说明
图1是表示现有的远程激光焊接机器人***的一例的图。
图2是说明现有技术的问题点的图。
图3A、图3B以及图3C是说明现有技术的问题点的图。
图4是表示本发明的实施方式涉及的远程激光焊接机器人***的结构的框图。
图5是表示远程激光焊接机器人***的结构的示意图。
图6是表示远程激光焊接机器人***的动作的流程图。
具体实施方式
图4是表示本发明的实施方式涉及的远程激光焊接机器人***100的结构的框图。另外，图5是表示远程激光焊接机器人***100的结构的示意图。
远程激光焊接机器人***100包括机器人控制装置110、扫描器控制装置120。机器人控制装置110是控制机器人的数值控制装置。扫描器控制装置120是控制扫描器10的数值控制装置。
机器人控制装置110具有程序解析部111、插补部112、加减速计算部113、电动机输出部114以及倍率部115。
程序解析部111对记述机器人30的移动指令的程序进行解析，计算机器人30的移动路径、移动速度。插补部112进行程序解析部111计算出的移动路径的插补处理。例如在移动路径中含有拐角部等时，加减速计算部113进行对程序解析部111计算出的移动速度施加加减速的控制。另外，加减速计算部113将加减速后的机器人30的位置或者速度输出到扫描器控制装置120的机器人移动考虑计算部123。电动机输出部114根据从插补部112以及加减速计算部113输出的移动路径以及移动速度来控制电动机输出，从而实际上使机器人30移动。这些程序解析部111、插补部112、加减速计算部113、以及电动机输出部114是一般的机器人控制装置的典型的结构要素。
倍率部115是根据来自外部的信号使机器人30的移动速度变化的处理部。在本实施方式中，倍率部115接收从扫描器控制装置120的机器人减速比例计算/判定部128(后述)输出的减速比例，并且基于该减速比例对程序解析部111计算出的移动速度进行修正。即，以与该减速比例相同的比例使机器人30的移动速度减速。该倍率部115是本实施方式涉及的机器人控制装置110的特征性结构要素。
扫描器控制装置120具有：程序解析部121、插补部122、机器人移动考虑计算部123、加减速计算部124、电动机输出部125、激光指令计算部126、激光指令输出部127以及机器人减速比例计算/判定部128。
程序解析部121对记述激光的照射位置和激光的输出条件(功率)的程序进行解析，计算激光的扫描路径、扫描速度、功率。插补部122对程序解析部121计算出的扫描路径进行插补处理。机器人移动考虑计算部123接收从机器人控制装置110的加减速计算部113输出的机器人30的位置或者速度，来修正程序解析部121计算出的扫描路径、扫描速度，以便消除机器人30的移动的影响。例如在扫描路径中含有拐角部等时，加减速计算部124进行对机器人移动考虑计算部123所修正后的扫描速度进一步施加加减速的控制。电动机输出部125根据从插补部122以及加减速计算部124输出的扫描路径以及扫描速度来控制电动机输出，从而实际上移动激光照射点。激光指令计算部126以及激光指令输出部127根据程序解析部121计算出的功率(power)，使激光振荡器14(参考图5。图4中未记载)输出光束。这些程序解析部121、插补部122、机器人移动考虑计算部123、加减速计算部124、电动机输出部125、激光指令计算部126是一般的扫描器控制装置的典型结构要素。
机器人减速比例计算/判定部128计算减速比例，该减速比例为机器人移动考虑计算部123计算出的扫描速度和加减速计算部124输出的扫描速度之比。减速比例还能够表现为程序中记述的指令速度和在工件13上被观察的激光扫描速度之比。机器人减速比例计算/判定部128将该减速比例通知到上述机器人控制装置110的倍率部115。另外，机器人减速比例计算/判定部128还可以在通知前实施是否将减速比例通知到倍率部115的判定。例如，可以当减速比例不在预定的阈值以下时不进行通知。该机器人减速比例计算/判定部128是本实施方式涉及的扫描器控制装置120的特征性结构要素。
如此，本实施方式涉及的远程激光焊接机器人***100具有用于从扫描器控制装置120朝向机器人控制装置110将在扫描器侧产生了减速的信息告知机器人侧的路径。作为该路径的接口，在本实施方式中，新设立倍率部115以及机器人减速比例计算/判定部128。
以往，机器人侧由于不知道扫描器侧的加减速的动作，因而在指令路径与实际的加工路径之间产生偏差。另一方面，根据本实施方式，机器人侧能够检测扫描器侧的加减速，使扫描器10的加减速追随于机器人30的动作。由此，即使在扫描器侧产生加减速，也能够使指令路径与实际的加工路径一致。
使用图6的流程图，进一步详细说明远程激光焊接机器人***100的扫描器控制装置120侧的动作。
步骤S1：程序解析部121解析程序，计算激光的扫描速度(指令速度)。机器人移动考虑计算部123考虑机器人30的移动对指令速度进行修正(将其设为指令速度A)。
步骤S2：加减速计算部124例如在扫描路径中含有拐角部等时，进行用于使指令速度A减速的控制(将减速后的速度设为速度B)。
步骤S3：机器人减速比例计算/判定部128计算指令速度A和减速后的速度B之比即减速比例。例如能够将以百分率表现减速后的速度B与指令速度A的比例的值作为减速比例，但是本发明并不限定于此，还能够以其他的任意的表现方式来定义减速比例。
步骤S4：当减速比例为预先设定的阈值以下时，转移到步骤S5。其他情况下转移到步骤S6。
步骤S5：机器人减速比例计算/判定部128将在步骤S3中计算的减速比例决定为应当发送到机器人控制装置110的值。
步骤S6：机器人减速比例计算/判定部128将表示不减速的值(例如100％)决定为应当发送到机器人控制装置110的值。
步骤S7：机器人减速比例计算/判定部128将在步骤S5或者步骤S6中决定的值发送到机器人控制装置110的倍率部115。
如此，在本实施方式涉及的扫描器控制装置120中，机器人减速比例计算/判定部128实施是否使机器人侧减速的判定，在判定为要减速的情况下，将减速比例通知到机器人控制装置110。由此，在不需要使机器人侧减速时，能够调整成不进行不必要的减速。例如在允许某一程度的加工路径精度的劣化而反而想要改善周期时间情况下等，通过适当设定阈值，能够调整精度劣化的允许度。
根据本实施方式，在远程激光焊接机器人***中，不需要在扫描器侧的程序中追加空切部等的事前对策，也能够提高加工路径精度。
另外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离宗旨的范围中能够适当变更。本发明在该范围内能够对实施方式的任意的结构要素进行变形，或者能够省略实施方式的任意的结构要素。例如，在本实施方式中，扫描器控制装置120向机器人控制装置110通知减速比例，但是本发明并不一定限定于此。例如，扫描器控制装置120能够变形成对在机器人控制装置110侧能够在减速比例的计算中使用的任意的值(指令速度、当前的扫描速度等)进行输出。

Claims (5)

1.一种扫描器控制装置，其具有对指令速度进行加减速控制的加减速计算部，并根据所述指令速度以及所述加减速控制的结果来控制激光输出，其特征在于，
所述扫描器控制装置还具备机器人减速比例计算/判定部，该机器人减速比例计算/判定部将与机器人控制装置中用于变更所述指令速度的所述加减速控制后的速度相关的信息输出到所述机器人控制装置。
2.根据权利要求1所述的扫描器控制装置，其特征在于，
所述机器人减速比例计算/判定部输出所述加减速控制后的速度相对于所述指令速度的比例所相关的信息。
3.根据权利要求1所述的扫描器控制装置，其特征在于，
所述指令速度是根据安装有扫描器的机器人的移动对由程序指令的加工速度进行修正而得的指令速度。
4.一种机器人控制装置，具有对指令速度进行加减速控制的加减速计算部，并根据所述指令速度以及所述加减速控制的结果来控制机器人的移动，其特征在于，
所述机器人控制装置还具备倍率部，该倍率部从外部输入与安装于所述机器人的扫描器所输出的激光的扫描速度相关的信息，并基于与所述激光的扫描速度相关的信息来变更所述指令速度，
所述加减速计算部对变更后的所述指令速度进行所述加减速控制。
5.一种远程激光焊接机器人***，其特征在于，
该远程激光焊接机器人***具有：
第1加减速计算部，其对第1指令速度进行第1加减速控制；
机器人减速比例计算/判定部，其输出与所述第1加减速控制后的速度相关的信息；
扫描器控制装置，其根据所述第1指令速度以及所述第1加减速控制的结果来控制激光输出；
第2加减速计算部，其对第2指令速度进行第2加减速控制；
倍率部，其输入与所述第1加减速控制后的速度相关的信息，并基于与所述第1加减速控制后的速度相关的信息来变更所述第2指令速度；以及
机器人控制装置，其根据变更后的所述第2指令速度以及所述第2加减速控制的结果来控制机器人的移动，
所述第2加减速计算部对变更后的所述第2指令速度进行所述第2加减速控制。
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