JP2008260043A - Welding method, and apparatus for detecting stepped portion - Google Patents

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JP2008260043A JP2007104936A JP2007104936A JP2008260043A JP 2008260043 A JP2008260043 A JP 2008260043A JP 2007104936 A JP2007104936 A JP 2007104936A JP 2007104936 A JP2007104936 A JP 2007104936A JP 2008260043 A JP2008260043 A JP 2008260043A
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Katsumi Matsuoka
勝己 松岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus capable of easily, quickly and accurately detecting a stepped portion for defining a welding work line with a simple configuration. <P>SOLUTION: In the method of welding a stepped portion D, first, workpieces 1, 2 are overlapped, and, next, stepped portion D is detected. Then, a welding work line W for welding the stepped portion D is defined. The stepped portion D is welded according to the defined welding work line W. In this case, a plurality of light beams L<SB>n</SB>crossing the stepped portion D are radiated from the stepped portion D at a required angle α. Respective light cut lines l<SB>n</SB>, l<SB>n</SB>' to be cut by the stepped portion D are photographed from the stepped portion D. The photographed respective light cut lines l<SB>n</SB>, l<SB>n</SB>' are treated by image processing in order to extract the coordinates (X<SB>n</SB>, Y<SB>n</SB>) or (X<SB>n</SB>', Y<SB>n</SB>'). The stepped portion D is detected based on the respective coordinates (X<SB>n</SB>, Y<SB>n</SB>), (X<SB>n</SB>', Y<SB>n</SB>') of the end portions of the extracted light cut lines l<SB>n</SB>, l<SB>n</SB>'. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接方法、および段差部の検出装置に関し、特に、ワークを重ねることにより一方のワークの端面と他方のワークの表面との間に生じる段差部を検出して、該段差部を溶接するための溶接作業線を規定し、該規定された溶接作業線に従って前記段差部を溶接する方法、および、ワークを重ねることにより一方のワークの端面と他方のワークの表面との間に生じ、規定された溶接作業線に従って溶接する段差部を検出するための装置に関するものである。   The present invention relates to a welding method and a stepped portion detection device, and in particular, detects a stepped portion generated between the end surface of one workpiece and the surface of the other workpiece by overlapping the workpieces, and welds the stepped portion. A welding work line to be defined, and a method of welding the stepped portion according to the defined welding work line, and by overlapping the workpieces, occurs between the end surface of one workpiece and the surface of the other workpiece, The present invention relates to an apparatus for detecting a stepped portion to be welded according to a prescribed welding work line.

たとえば板状のワークを重ねて接合する重ね継手においては、図６に参照されるように、一方のワークの端面と他方の板状ワークの表面との間に生じる段差部をアーク溶接などにより肉盛溶接している。そして、このような段差部を溶接するために、位置決めした状態の一方のワークの端面と他方の板状ワークの表面の位置（つまり、段差部の位置）を設定して、一方のワークの端面と他方の板状ワークの表面とからそれぞれ所定の距離だけ離間させた溶接作業線を段差部に沿って規定し、この溶接作業線に従ってロボットのアームに保持された溶接トーチの移動を教示（ティーチング）して、ロボットを制御し自動的に溶接することが一般に行われている。   For example, in a lap joint that overlaps and joins plate-like workpieces, as shown in FIG. 6, a step formed between the end surface of one workpiece and the surface of the other plate-like workpiece is formed by arc welding or the like. Welding is performed. And in order to weld such a step part, the position (namely, position of a level | step difference part) of the end surface of one workpiece | work of the positioned state and the other plate-shaped workpiece is set, and the end surface of one workpiece | work A welding work line spaced apart from the surface of the other plate-like workpiece by a predetermined distance is defined along the stepped portion, and the movement of the welding torch held by the robot arm is taught according to this welding work line (teaching In general, welding is automatically performed by controlling the robot.

ここで、両ワークのそれぞれの板厚の誤差や、一方のワークの端面の成形精度あるいは位置決め、変形などにより両ワークが互いに離れた状態となるなどにより、段差部を構成する一方のワークの端面と他方の板状ワークの表面との位置が溶接するワークによって異なることがある。そのため、ワーク毎に段差部を検出して、上述したように規定された溶接作業線に従って移動される溶接トーチの移動軌跡を補正することが従来から行われている（特許文献１を参照）。   Here, the end surfaces of one workpiece constituting the stepped portion due to the difference in the thickness of each workpiece, the forming accuracy of the end surface of one workpiece, positioning, deformation, etc. And the position of the other plate-like workpiece may differ depending on the workpiece to be welded. For this reason, it has been conventionally performed to detect a step portion for each workpiece and to correct the movement trajectory of the welding torch that is moved according to the welding work line defined as described above (see Patent Document 1).

特許文献１には、溶接線部に対して所定の線幅のスリット光を照射する投光部と、前記投光部からの照射光に対し一定の角度をなす角度から前記スリット光を撮像する撮像部と、前記投光部の光量を調節する光量調節部と、前記撮像部からの画像信号をディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像部からの画像信号から分離した同期信号を基に画像データ制御用の同期信号を発生する同期信号発生部と、前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル画像信号を前記同期信号発生部からの同期信号を基に画像データとして記憶する画像データ記憶部と、前記光量調節部や前記同期信号発生部や前記画像データ記憶部などを統合制御したり前記画像データを基に２値化および細線化などの画像処理を実行して溶接線位置を算出する全体制御部と、前記全体制御部で算出した溶接線検出データをロボット制御装置などに送出するための外部通信インターフェース部と、前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル画像信号と前記同期信号発生部からの同期信号を基に水平方向ならびに垂直方向の濃淡投影値を算出するための水平方向加算器および水平方向投影値記憶部ならびに垂直方向加算器および垂直方向投影値記憶部を有する濃淡投影値処理部とを備えた溶接線検出装置が開示されている。   In Patent Literature 1, a light projecting unit that irradiates a welding line part with slit light having a predetermined line width, and the slit light is imaged from an angle that forms a certain angle with respect to the light emitted from the light projecting part. An imaging unit, a light amount adjusting unit that adjusts the light amount of the light projecting unit, an A / D converter that converts an image signal from the imaging unit into a digital quantity, and a synchronization signal separated from the image signal from the imaging unit A sync signal generator for generating a sync signal for image data control based on the image data, and storing the digital image signal from the A / D converter as image data based on the sync signal from the sync signal generator Integrated control of the storage unit, the light amount adjustment unit, the synchronization signal generation unit, the image data storage unit, and the like, or image processing such as binarization and thinning based on the image data is performed to determine the position of the weld line Total control unit to calculate and previous Based on the external communication interface unit for sending the welding line detection data calculated by the overall control unit to a robot control device, the digital image signal from the A / D converter, and the synchronization signal from the synchronization signal generation unit A welding line comprising a horizontal adder and a horizontal projection value storage unit for calculating horizontal and vertical grayscale projection values, and a grayscale projection value processing unit having a vertical adder and a vertical projection value storage unit A detection device is disclosed.

また、特許文献１には、上記の溶接線検出装置を用い、その濃淡投影値処理部での処理結果より得られる水平方向濃淡投影値の変曲点と垂直方向濃淡投影値の変曲点とを算出することにより溶接線を検出する第１の手法と、画像データ記憶部の画像データを２値化し細線化した上でその線上の屈曲点を算出し溶接線を検出する第２の手法とを、濃淡投影値の大きさや濃淡投影値の形状に応じて、前記第１の手法と前記第２の手法とを全体制御部にて選択的に切換える溶接線検出方法が開示されている。   Further, Patent Document 1 uses the above-described weld line detection device, and the inflection point of the horizontal direction gradation projection value and the inflection point of the vertical direction gradation projection value obtained from the processing result in the gradation projection value processing unit. A first method for detecting a weld line by calculating the value, and a second method for detecting a weld line by calculating a bending point on the line after binarizing and thinning the image data in the image data storage unit A welding line detection method is disclosed in which the first method and the second method are selectively switched by the overall control unit in accordance with the magnitude of the grayscale projection value and the shape of the grayscale projection value.

また、特許文献１に開示されているように溶接作業線を検出しながらロボットによるトーチの移動をフィードバック制御して、ロボットの教示を補正する手法も一般に行われている。この手法はリアルタイムトラッキングと呼ばれている。   In addition, as disclosed in Patent Document 1, a technique for correcting the teaching of the robot by feedback control of the movement of the torch by the robot while detecting the welding work line is generally performed. This method is called real-time tracking.

特開平９−２９４３６号公報JP 9-29436 A

上記従来の技術のうち、特許文献１にあっては、投光部からの照射光に対し一定の角度をなす角度からスリット光を撮像するものであるため、前記投光部の光量を調節する光量調節部と、前記撮像部からの画像信号をディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像部からの画像信号から分離した同期信号を基に画像データ制御用の同期信号を発生する同期信号発生部と、前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル画像信号を前記同期信号発生部からの同期信号を基に画像データとして記憶する画像データ記憶部と、前記光量調節部や前記同期信号発生部や前記画像データ記憶部などを統合制御したり前記画像データを基に２値化および細線化などの画像処理を実行して溶接線位置を算出する全体制御部と、前記全体制御部で算出した溶接線検出データをロボット制御装置などに送出するための外部通信インターフェース部と、前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル画像信号と前記同期信号発生部からの同期信号を基に水平方向ならびに垂直方向の濃淡投影値を算出するための水平方向加算器および水平方向投影値記憶部ならびに垂直方向加算器および垂直方向投影値記憶部を有する濃淡投影値処理部とを備える必要があり、構造が複雑となり、溶接作業線を検出するための処理内容が煩雑であるという問題があった。そして、特許文献１にあっては、撮像投光部の光量を調節した上でスリット光を撮像して、水平方向ならびに垂直方向の濃淡投影値を算出するものであるため、撮像投光部の光量を適切に調節することは困難であり、調節した光量によっては溶接作業線を精度良く検出することができないなど、溶接作業線の検出精度を向上させることが容易でないという問題があった。   Among the conventional techniques described above, in Patent Document 1, the slit light is imaged from an angle that forms a certain angle with respect to the irradiation light from the light projecting unit, so the light amount of the light projecting unit is adjusted. A sync signal for controlling image data is generated based on a light amount adjusting unit, an A / D converter that converts an image signal from the imaging unit into a digital quantity, and a synchronization signal separated from the image signal from the imaging unit A synchronization signal generation unit; an image data storage unit that stores a digital image signal from the A / D converter as image data based on the synchronization signal from the synchronization signal generation unit; and the light amount adjustment unit and the synchronization signal generation unit. A central control unit that calculates the weld line position by performing image processing such as binarization and thinning based on the image data, and the overall control unit Weld line detection An external communication interface unit for sending data to a robot control device, etc., and a grayscale projection in the horizontal and vertical directions based on the digital image signal from the A / D converter and the synchronization signal from the synchronization signal generation unit It is necessary to include a horizontal adder and a horizontal projection value storage unit for calculating a value, and a grayscale projection value processing unit having a vertical adder and a vertical projection value storage unit, which makes the structure complicated and welding work There is a problem that the processing content for detecting a line is complicated. And in patent document 1, after adjusting the light quantity of an imaging light projection part, slit light is imaged and the grayscale projection value of a horizontal direction and a perpendicular direction is calculated, Therefore It is difficult to adjust the amount of light appropriately, and there is a problem that it is not easy to improve the detection accuracy of the welding work line, for example, the welding work line cannot be accurately detected depending on the adjusted light quantity.

また、一般に照射するスリット光のピッチを細かく設定することにより溶接作業線の検出精度を向上させることができるが、上記特許文献１にあっては、上述したように溶接作業線を検出するための処理内容が煩雑であることから、照射するスリット光のピッチを細かく設定すると、溶接作業線の検出に時間がかかることとなる。そのため、特許文献１では、溶接作業に要する時間を短縮してコストを低減させることが困難であるという問題があった。   In general, it is possible to improve the detection accuracy of the welding work line by finely setting the pitch of the slit light to be irradiated. However, in the above-mentioned Patent Document 1, as described above, for detecting the welding work line. Since the processing content is complicated, if the pitch of the slit light to be irradiated is set finely, it takes time to detect the welding work line. Therefore, in patent document 1, there existed a problem that it was difficult to shorten the time which welding operation requires and to reduce cost.

そして、上記特許文献１にあっては、「濃淡投影値データより水平方向および垂直方向の屈曲点を全体制御部にて算出し、この屈曲点を元に溶接線位置を算出」するなどと記載されていることから（００１２）、重ねられた２枚の板の寸法誤差により板厚が変化したり変形誤差により隙間が生じた場合に、適切な溶接作業線を検出することができないという問題があった。   And in the said patent document 1, it describes that "the bending point of a horizontal direction and a vertical direction is calculated in the whole control part from grayscale projection value data, and a welding line position is calculated based on this bending point" etc. Therefore, there is a problem in that an appropriate welding work line cannot be detected when the plate thickness changes due to the dimensional error of the two stacked plates or a gap occurs due to the deformation error. there were.

一方、上記従来の技術で述べたようなリアルタイムトラッキングにあっては、たとえばアーク溶接などのように溶接の際にスパッタが発生すると、溶接作業線を検出するための装置（以下、センサという）がスパッタを被ってダメージを受け、溶接作業線を精度良く長期にわたって検出することが困難となり、また、センサの寿命が短くなるなどの問題が生じることとなるという問題や、溶接作業線を検出するためのセンサを適用できる範囲が限定されるなどの問題があった。さらに、リアルタイムトラッキングにあっては、上述したように溶接作業線の検出精度を向上させるために照射するスリット光のピッチを細かく設定すると、検出回数が増加することとなることから、溶接作業線の検出と並行して行われる溶接速度が低下するため、溶接速度調整の自由度が小さいという問題もあった。   On the other hand, in the real-time tracking as described in the above prior art, when spatter occurs during welding, such as arc welding, an apparatus (hereinafter referred to as a sensor) for detecting a welding work line is provided. In order to detect problems such as damage caused by spattering, making it difficult to detect welding work lines accurately over a long period of time, and causing problems such as shortening the sensor life, and welding work lines There is a problem that the range in which this sensor can be applied is limited. Furthermore, in real-time tracking, as described above, if the pitch of the slit light to be irradiated is set finely in order to improve the detection accuracy of the welding work line, the number of detections will increase. Since the welding speed performed in parallel with the detection is lowered, there is a problem that the degree of freedom in adjusting the welding speed is small.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、溶接作業線を規定するための段差部を容易に短時間で精度良く検出することができる方法および装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、溶接作業線を規定するための段差部を三次元的に検出することができる方法および装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、溶接速度調整の自由度を大きくすることが可能な溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a method and an apparatus capable of easily and accurately detecting a stepped portion for defining a welding work line with a simple configuration in a short time. With the goal.
Another object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of three-dimensionally detecting a stepped portion for defining a welding work line.
Furthermore, this invention aims at providing the welding method which can enlarge the freedom degree of welding speed adjustment.

本発明の溶接方法は、上記の課題を解決するために、ワークを重ねてその段差部を検出することにより該段差部を溶接するための溶接作業線を規定し、該規定された溶接作業線に従って前記段差部を溶接する方法であって、
前記段差部を横切る複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射して、前記段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像し、
該撮像された各光切断線を画像処理することにより前記段差部を検出することを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the welding method of the present invention defines a welding work line for welding the stepped portion by overlapping the workpieces and detecting the stepped portion, and the defined welding work line According to the method of welding the stepped portion,
Irradiating a plurality of linear lights crossing the stepped portion at a predetermined angle from above the stepped portion, and imaging each light cutting line cut by the stepped portion from above the stepped portion,
The step portion is detected by performing image processing on each of the captured light cutting lines.

また、本発明の段差部の検出装置は、上記の課題を解決するために、ワークを重ねることにより生じ、溶接作業線を規定するための段差部を検出する装置であって、前記段差部を横切るように複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射する投光手段と、前記段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像する撮像手段と、該撮像された各光切断線を画像処理することにより前記段差部を演算する演算処理手段と、を備えたことを特徴とするものである。   In addition, a step difference detection device according to the present invention is an apparatus for detecting a step portion for defining a welding work line, which is generated by overlapping workpieces, in order to solve the above-described problem. A light projecting means for irradiating a plurality of linear lights at a predetermined angle from above the stepped portion, an imaging means for imaging each light cutting line cut by the stepped portion from above the stepped portion, And an arithmetic processing means for calculating the stepped portion by subjecting each light cutting line to image processing.

本発明の溶接方法によれば、段差部を横切る複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射して、段差部により切断される各光切断線を段差部上から撮像し、この撮像された各光切断線を画像処理することにより段差部を検出するという簡単な構成で、溶接作業線を規定するための段差部を容易に精度良く検出することができる。   According to the welding method of the present invention, a plurality of linear lights traversing the stepped portion are irradiated from above the stepped portion at a predetermined angle, and each light cutting line cut by the stepped portion is imaged from above the stepped portion. The stepped portion for defining the welding work line can be easily and accurately detected with a simple configuration in which the stepped portion is detected by performing image processing on each imaged light cutting line.

また、本発明の段差部の検出装置によれば、段差部を横切るように複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射する投光手段と、前記段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像する撮像手段と、該撮像された各光切断線を画像処理することにより前記段差部を演算する演算処理手段と、を備えたという簡単な構成で、ワークを重ねることにより一方のワークの端面と他方のワークの表面との間に生じる段差部を容易に精度良く検出することができ、もって、かかる段差部を溶接するための溶接作業線を容易に精度良く規定することができる。   According to the stepped portion detection device of the present invention, the light projecting means for irradiating a plurality of linear lights from above the stepped portion at a predetermined angle so as to cross the stepped portion, and each light cut by the stepped portion. With a simple configuration comprising: an imaging means for imaging a cutting line from above the stepped portion; and an arithmetic processing means for calculating the stepped portion by performing image processing on each captured optical cutting line. By overlapping, it is possible to easily and accurately detect the stepped portion generated between the end surface of one workpiece and the surface of the other workpiece, so that the welding work line for welding the stepped portion can be easily and accurately detected. Can be prescribed.

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（７）項が請求項２に相当する。 (Aspect of the Invention)
In the following, the invention that is claimed to be claimable in the present application (hereinafter referred to as “claimable invention”. The claimable invention is at least the “present invention” to the invention described in the claims. Some aspects of the present invention, including subordinate concept inventions of the present invention, superordinate concepts of the present invention, or inventions of different concepts) will be illustrated and described. As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is for the purpose of facilitating the understanding of the claimable invention, and is not intended to limit the combinations of the constituent elements constituting the claimable invention to those described in the following sections. In other words, the claimable invention should be construed in consideration of the description accompanying each section, the description of the embodiments, etc., and as long as the interpretation is followed, another aspect is added to the form of each section. In addition, an aspect in which constituent elements are deleted from the aspect of each item can be an aspect of the claimable invention. In each of the following items, item (1) corresponds to claim 1, and item (7) corresponds to claim 2.

（１） ワークを重ねてその段差部を検出することにより該段差部を溶接するための溶接作業線を規定し、該規定された溶接作業線に従って前記段差部を溶接する方法であって、
前記段差部を横切る複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射して、前記段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像し、
該撮像された各光切断線を画像処理することにより前記段差部を検出することを特徴とする溶接方法。 (1) A method of prescribing a welding work line for welding the step part by overlapping the workpieces and detecting the step part, and welding the step part according to the prescribed welding work line,
Irradiating a plurality of linear lights crossing the stepped portion at a predetermined angle from above the stepped portion, and imaging each light cutting line cut by the stepped portion from above the stepped portion,
A welding method, wherein the stepped portion is detected by performing image processing on each of the captured light cutting lines.

（１）項の発明では、段差部を横切る複数の線状光を段差部上から所定の角度で、両ワークの表面の位置が異なる段差部に対して複数照射することにより、各線状光を段差部上から撮像した画像は、段差部を境界として切断された光切断線となる。この撮像された各光切断線を画像処理することにより、その処理結果に基づいて段差部を短時間で容易に精度良く検出することができる。
ここで、本発明でいう「段差部を横切る複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射」するとは、段差部を構成する一方のワークの端面と他方のワークの表面とが交差する位置において、他方のワークの表面とほぼ鉛直な平面上であって、一方のワークの端面に沿った方向へ所定の角度で傾斜させた状態で、段差部に沿った方向の異なる位置に対して、段差部を横切る方向に所定の長さを有するとともに段差部に沿った方向に所定の幅を有するスリット光を照射したり、所定の径を有するスポット状の光を、段差部を横切る方向に所定の長さだけ走査させる場合などが含まれる。
また、本発明でいう「段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像」するとは、線状光を段差部上から所定の角度で照射することにより段差部で途切れる線状光を、段差部を構成する一方のワークの端面と他方のワークの表面とが交差する位置において、他方のワークの表面とほぼ鉛直な位置から撮像することをいう。上記のスポット状の光を走査させる場合には、その走査させたスポット状の光の軌跡を記憶することにより、線状光として扱うことができる。 In the invention of the item (1), a plurality of linear lights crossing the stepped portions are irradiated to the stepped portions having different positions on the surfaces of the workpieces at a predetermined angle from above the stepped portions. An image captured from above the stepped portion becomes a light cutting line cut with the stepped portion as a boundary. By performing image processing on each of the captured light cutting lines, it is possible to easily and accurately detect the stepped portion in a short time based on the processing result.
Here, “irradiating a plurality of linear lights across the step portion from the step portion at a predetermined angle” as used in the present invention means that the end surface of one workpiece constituting the step portion intersects the surface of the other workpiece. In a position that is substantially perpendicular to the surface of the other workpiece and is inclined at a predetermined angle in the direction along the end surface of the one workpiece, the position along the step portion is different from that of the other workpiece. A direction having a predetermined length in the direction crossing the step portion and a slit light having a predetermined width in the direction along the step portion or a spot-like light having a predetermined diameter in a direction crossing the step portion Includes a case where a predetermined length is scanned.
In addition, “imaging each light cutting line cut by the stepped portion from above the stepped portion” in the present invention means a linear shape that is interrupted at the stepped portion by irradiating linear light from above the stepped portion at a predetermined angle. It means that light is imaged from a position substantially perpendicular to the surface of the other workpiece at the position where the end surface of one workpiece constituting the step portion and the surface of the other workpiece intersect. When scanning the spot-shaped light, it is possible to treat the scanned spot-shaped light as linear light by storing the locus of the scanned spot-shaped light.

（２） 前記画像処理により撮像された各光切断線の端部の座標を抽出し、該抽出された光切断線の端部の座標に基づいて前記段差部を検出することを特徴とする（１）項に記載の溶接方法。   (2) It is characterized by extracting the coordinates of the end of each light cutting line imaged by the image processing, and detecting the stepped portion based on the coordinates of the end of the extracted light cutting line ( The welding method according to item 1).

（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、撮像された各光切断線を画像処理してその段差部で切断された各光切断線の端部の座標を抽出することにより、この抽出された光切断線の端部の座標に基づいて段差部を容易に精度良く検出することができる。   In the invention of the item (2), in the invention described in the item (1), image processing is performed on each captured light cutting line, and the coordinates of the end of each light cutting line cut at the stepped portion are extracted. Thus, the stepped portion can be easily and accurately detected based on the coordinates of the end of the extracted light section line.

（３） 前記光切断線の抽出された端部の各座標を関数として近似させることにより、前記段差部のワークの表面に沿った位置を検出することを特徴とする（２）項に記載の溶接方法。   (3) The position along the surface of the workpiece of the stepped portion is detected by approximating each coordinate of the extracted end portion of the light section line as a function. Welding method.

（３）項の発明では、（２）項に記載の発明において、光切断線の抽出された端部の、ワークの表面と平行な平面上に位置する各座標をたとえばＸ、Ｙとし、この座標Ｘ、Ｙの関数として近似させることにより、一方のワークの端面の位置、すなわち、段差部のワークの表面に沿った位置を容易に精度良く検出することができる。   In the invention of the item (3), in the invention described in the item (2), each coordinate located on a plane parallel to the surface of the workpiece of the end portion from which the light cutting line is extracted is defined as X, Y, for example. By approximation as a function of the coordinates X and Y, the position of the end face of one workpiece, that is, the position of the step portion along the surface of the workpiece can be detected easily and accurately.

（４） 前記各線状光における光切断線の抽出された端部の、前記段差部に沿った方向の各座標間の差を関数として近似させることにより、前記段差部の高さを検出することを特徴とする（２）または（３）項に記載の溶接方法。   (4) Detecting the height of the stepped portion by approximating, as a function, the difference between the coordinates in the direction along the stepped portion of the extracted light cutting line in each linear light. The welding method as described in (2) or (3) characterized by these.

（４）項の発明では、（２）または（３）項に記載の発明において、各線状光における光切断線の抽出された端部の段差部に沿った方向の座標の差、たとえば一の光切断線の抽出された一方のワークにおける端部の座標Ｘnと他方のワークの端部の座標Ｘn’との差ΔＸn−Ｘn’や、異なる光切断線の抽出された一方のワークにおける端部の座標Ｘn-1とＸnの差ΔＸn-1−Ｘn、または他方のワークにおける端部の座標Ｘn-1’とＸn’の差ΔＸn-1’−Ｘn’をそれぞれ関数として近似させることにより、一方のワークの表面や他方のワークの表面の高さＨ方向の相対的な変移や、それぞれの高さＨ方向の変移を三次元的に容易に精度良く検出することができる。 In the invention of the item (4), in the invention described in the item (2) or (3), the difference in coordinates in the direction along the stepped portion of the extracted end portion of the light cutting line in each linear light, for example, one and 'difference [Delta] X n -X n of the' coordinates X n end of the coordinates X n and the other of the work end at one of the work extracted light section lines, one of the extracted different light section line The difference ΔX n-1 -X n between the end coordinates X n-1 and X n of the workpiece or the difference ΔX n-1 '-X between the end coordinates X n-1 ' and X n 'of the other workpiece By approximating n 'as a function, the relative displacement in the height H direction of the surface of one workpiece and the surface of the other workpiece, and the displacement in the height H direction can be easily and easily measured in three dimensions. It can be detected well.

（５） 前記複数の線状光を同時に照射することを特徴とする（１）〜（４）項のいずれかに記載の溶接方法。   (5) The welding method according to any one of (1) to (4), wherein the plurality of linear lights are simultaneously irradiated.

（５）項に記載の発明では、（１）〜（４）項のいずれかに記載の発明において、複数のスリット光を同時に照射したり、複数のスポット状の光を同時に走査させることにより、段差部の検出を短時間で行うことができる。   In the invention described in item (5), in the invention described in any one of items (1) to (4), by simultaneously irradiating a plurality of slit lights or simultaneously scanning a plurality of spot-like lights, The step portion can be detected in a short time.

（６） 検出された段差部により規定される溶接作業線を、トーチを保持したロボットの制御パラメータとして入力し、その後、前記制御パラメータに従ってロボットを制御して重ねられたワークの段差部をトーチにより溶接することを特徴とする（１）〜（５）項のいずれかに記載の溶接方法。   (6) A welding work line defined by the detected stepped portion is input as a control parameter for the robot holding the torch, and then the robot is controlled according to the control parameter so that the stepped portion of the stacked workpiece is moved by the torch. The welding method according to any one of (1) to (5), wherein welding is performed.

（６）項に記載の発明では、（１）〜（５）項のいずれかに記載の発明において、段差部の検出を行って溶接作業線を規定して、ロボットに保持されたトーチの移動軌跡の制御パラメータとして溶接作業線を入力し、線状光を照射するための投光手段や、光切断線を撮像するための手段を退避させた後に、段差部の溶接を開始することができるため、線状光を照射するための投光手段や、光切断線を撮像するための手段が溶接時に発生するスパッタなどによるダメージを受けることがなく、したがって、溶接作業線を精度良く長期にわたって検出することができるとともに、線状光を照射するための投光手段や、光切断線を撮像するための手段の寿命を長くすることができる。   In the invention described in item (6), in the invention described in any one of items (1) to (5), the step portion is detected to define the welding work line, and the torch held by the robot is moved. A welding work line is input as a trajectory control parameter, and welding of a stepped portion can be started after retracting a light projecting means for irradiating linear light or a means for imaging a light cutting line. Therefore, the light projecting means for irradiating the linear light and the means for imaging the light cutting line are not damaged by spatter generated during welding, and therefore the welding work line can be accurately detected over a long period of time. In addition, the lifetime of the light projecting means for irradiating the linear light and the means for imaging the light cutting line can be extended.

（７） ワークを重ねることにより生じ、溶接作業線を規定するための段差部を検出する装置であって、
前記段差部を横切るように複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射する投光手段と、
前記段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像する撮像手段と、
該撮像された各光切断線を画像処理することにより前記段差部を演算する演算処理手段と、
を備えたことを特徴とする段差部の検出装置。 (7) A device for detecting a step portion for defining a welding work line, which is generated by stacking workpieces,
A light projecting means for irradiating a plurality of linear lights at a predetermined angle from above the stepped portion so as to cross the stepped portion;
Imaging means for imaging each light cutting line cut by the step portion from above the step portion;
Arithmetic processing means for calculating the stepped portion by performing image processing on each imaged light cutting line;
An apparatus for detecting a stepped portion.

（７）項に記載の発明では、投光手段により段差部を横切る複数の線状光を段差部上から所定の角度で、両ワークの表面の位置が異なる段差部に対して複数照射すると、段差部を境界として切断された光切断線となる。この光切断線を撮像手段により段差部上から撮像して、演算処理手段により撮像された各光切断線を画像処理することにより、その画像処理結果に基づいて段差部を求めるための演算を短時間で容易に行って精度良く検出することができる。
なお、本発明でいう「段差部を横切るように複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射する」とは、段差部を構成する一方のワークの端面と他方のワークの表面とが交差する位置において、他方のワークの表面とほぼ鉛直な平面上であって、一方のワークの端面に沿った方向へ所定の角度で傾斜させた状態で、段差部に沿った方向の異なる位置に対して、段差部を横切る方向に所定の長さを有するとともに段差部に沿った方向に所定の幅を有するスリット光を照射したり、所定の径を有するスポット状の光を、段差部を横切る方向に所定の長さだけ走査させることなどが含まれる。
また、本発明でいう「段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像する」とは、線状光を段差部上から所定の角度で照射することにより段差部で途切れる線状光を、段差部を構成する一方のワークの端面と他方のワークの表面とが交差する位置において、他方のワークの表面とほぼ鉛直な位置から撮像することをいう。上記のスポット状の光を走査させる場合には、演算処理手段が走査させたスポット状の光の画像の軌跡を記憶することにより、線状光として扱うことができる。 In the invention described in item (7), when a plurality of linear lights crossing the stepped portion by the light projecting means are irradiated to the stepped portions having different positions on the surfaces of both workpieces at a predetermined angle from above the stepped portion, The light cutting line is cut with the step portion as a boundary. The optical cutting line is imaged from above the stepped portion by the imaging means, and each optical cutting line imaged by the arithmetic processing means is image-processed, thereby shortening the calculation for obtaining the stepped portion based on the image processing result. It can be easily performed in time and accurately detected.
In the present invention, “irradiating a plurality of linear lights at a predetermined angle from above the stepped portion so as to cross the stepped portion” means that the end surface of one work and the surface of the other work constituting the stepped portion. At a position where the crossing points are on a plane substantially perpendicular to the surface of the other workpiece and are inclined at a predetermined angle in the direction along the end surface of the one workpiece, and in different directions along the step. In contrast, the slit light having a predetermined length in the direction crossing the step portion and having a predetermined width in the direction along the step portion, or spot-shaped light having a predetermined diameter is applied to the step portion. For example, scanning a predetermined length in the transverse direction is included.
In addition, “imaging each light cutting line cut by the stepped portion from above the stepped portion” in the present invention means a line that is interrupted at the stepped portion by irradiating linear light from above the stepped portion at a predetermined angle. That is, imaging is performed from a position substantially perpendicular to the surface of the other workpiece at a position where the end surface of one workpiece constituting the step portion intersects the surface of the other workpiece. When the spot-like light is scanned, it can be handled as linear light by storing the locus of the spot-like light image scanned by the arithmetic processing means.

（８） 前記演算処理手段は、撮像された各光切断線を画像処理することにより、その端部の座標を抽出し、該抽出された光切断線の端部の座標に基づいて前記段差部を検出するものであることを特徴とする（７）項に記載の段差部の検出装置。   (8) The arithmetic processing means performs image processing on each captured light section line to extract the coordinates of the end portions, and the stepped portion based on the coordinates of the end portions of the extracted light section lines. The step difference detecting device according to item (7), wherein the stepped portion is detected.

（８）項に記載の発明では、（７）項に記載の発明において、演算処理手段が画像処理して撮像された各光切断線の端部の座標を抽出することにより、抽出された光切断線の端部の座標を容易に短時間で演算して、段差部を精度良く検出することができる。   In the invention described in item (8), in the invention described in item (7), the light extracted by extracting the coordinates of the end of each light cutting line imaged by the arithmetic processing means. The stepped portion can be detected with high accuracy by easily calculating the coordinates of the end of the cutting line in a short time.

（９） 前記演算処理手段は、撮像された各光切断線を画像処理することにより、その端部の座標を抽出し、該抽出された光切断線の端部の座標を関数として近似させることにより、前記段差部のワークの表面に沿った位置を検出するものであることを特徴とする（８）項に記載の段差部の検出装置。   (9) The arithmetic processing means performs image processing on each imaged light section line to extract the end coordinates, and approximates the extracted end section coordinates as a function. Thus, the step portion detecting device according to the item (8), wherein the step portion detects the position along the surface of the workpiece.

（９）項に記載の発明では、（８）項に記載の発明において、演算処理手段は、画像処理により抽出された光切断線の端部の、ワークの表面と平行な平面上に位置する各座標をたとえばｘ、ｙとし、この座標ｘ、ｙの関数として近似させる。これにより、一方のワークの端面の位置、すなわち、段差部のワークの表面に沿った位置を容易に精度良く検出することができる。   In the invention described in item (9), in the invention described in item (8), the arithmetic processing means is located on a plane parallel to the surface of the workpiece at the end of the light section line extracted by image processing. Each coordinate is, for example, x and y, and approximated as a function of the coordinates x and y. Thereby, the position of the end surface of one workpiece, that is, the position of the step portion along the surface of the workpiece can be easily detected with high accuracy.

（１０） 前記演算処理手段は、撮像された光切断線群を画像処理することにより、その端部の各座標を抽出し、
前記各線状光における光切断線の抽出された端部の、前記段差部に沿った方向の各座標間の差を関数として近似させることにより、前記段差部の高さを検出するものであることを特徴とする（８）または（９）項に記載の段差部の検出装置。 (10) The arithmetic processing means extracts each coordinate of the end portion by performing image processing on the captured optical cutting line group,
The height of the stepped portion is detected by approximating the difference between the coordinates in the direction along the stepped portion of the extracted end portion of the light cutting line in each linear light as a function. (9) The step difference detecting device according to item (8) or (9).

（１０）項に記載の発明では、（８）または（９）項に記載の発明において、演算処理手段は、各線状光における光切断線の抽出された端部の段差部に沿った方向の座標の差、たとえば一の光切断線の抽出された一方のワークにおける端部の座標Ｘnと他方のワークの端部の座標Ｘn’との差ΔＸn−Ｘn’や、異なる光切断線の抽出された一方のワークにおける端部の座標Ｘn-1とＸnの差ΔＸn-1−Ｘn、または他方のワークにおける端部の座標Ｘn-1’とＸn’の差ΔＸn-1’−Ｘn’をそれぞれ関数として近似させることにより、一方のワークの表面や他方のワークの表面の高さＨ方向の相対的な変移や、それぞれの高さＨ方向の変移を三次元的に容易に精度良く検出することができる。 In the invention described in the item (10), in the invention described in the item (8) or (9), the arithmetic processing means may be arranged in a direction along the stepped portion of the end portion where the light section line is extracted in each linear light. A difference in coordinates, for example, a difference ΔX n −X n ′ between an end coordinate X n of one workpiece from which one optical cutting line is extracted and an end coordinate X n ′ of the other workpiece, or different optical cutting The difference ΔX n-1 −X n between the end coordinates X n−1 and X n of one workpiece from which a line has been extracted, or the difference between the end coordinates X n−1 ′ and X n ′ of the other workpiece By approximating ΔX n-1 '-X n ' as a function, the relative shift in the height H direction of the surface of one workpiece and the surface of the other workpiece, and the shift in the respective height H direction It can be detected easily and accurately in three dimensions.

（１１） 前記投光手段は、複数の線状光を同時に照射するものであることを特徴とする（７）〜（１０）項のいずれかに記載の段差部の検出装置。   (11) The stepped portion detecting device according to any one of (7) to (10), wherein the light projecting means irradiates a plurality of linear lights simultaneously.

（１１）項に記載の発明では、（７）〜（１０）項のいずれかに記載の発明において、投光手段が、複数のスリット光を同時に照射したり、複数のスポット状の光を同時に走査させるものであることにより、段差部の検出を短時間で行うことができる。   In the invention described in item (11), in the invention described in any one of items (7) to (10), the light projecting means irradiates a plurality of slit lights at the same time, or simultaneously applies a plurality of spot-like lights. By scanning, the stepped portion can be detected in a short time.

最初に、本発明による段差部の検出装置について、図１に基づいて詳細に説明する。同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の段差の検出装置は、概略、ワーク１、２を重ね溶接するための溶接作業線Ｗを規定する段差部Ｄを検出するもので、段差部Ｄを横切るように複数の線状光Ｌnを照射する投光手段３と、段差部Ｄにより各線状光Ｌnが切断された光切断線ｌn、ｌn’を撮像する撮像手段４と、撮像された各光切断線ｌn、ｌn’を画像処理して段差部Ｄを演算する演算処理手段５とを備えており、投光手段３は、段差部Ｄ上から段差部Ｄに沿って所定の角度αで線状光Ｌnを照射するよう配設されており、撮像手段４は、段差部Ｄ上にワーク１、２の表面に対して鉛直な方向に向けて配設されており、演算処理手段５は、撮像された各光切断線ｌn、ｌn’の端部の座標（Ｘn，Ｙn）あるいは（Ｘn’，Ｙn’）を抽出して、各座標（Ｘn，Ｙn）、（Ｘn’，Ｙn’）に基づいて段差部Ｄを検出するものである。 First, a stepped portion detection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. The same reference numerals indicate similar or corresponding parts.
The step detecting device of the present invention generally detects a stepped portion D that defines a welding work line W for lap welding workpieces 1 and 2, and a plurality of linear lights L so as to cross the stepped portion D. a light projecting means 3 for irradiating n, the light section line each linear light L n by the step portion D is cut l n, the imaging means (4) for imaging the l n ', the optical cutting line l n imaged, and a processing unit 5 that calculates the stepped portion D by performing image processing on l n ′. The light projecting unit 3 includes the linear light L at a predetermined angle α from the stepped portion D along the stepped portion D. n is disposed so as to irradiate, and the imaging unit 4 is disposed on the step portion D in a direction perpendicular to the surfaces of the workpieces 1 and 2, and the arithmetic processing unit 5 captures images. Further, the coordinates (X n , Y n ) or (X n ′, Y n ′) of the ends of the respective light cutting lines l n , l n ′ are extracted, and the coordinates (X n , Y n ), (X n ', Y n ') is used to detect the stepped portion D.

この実施の形態において重ね溶接されるワーク１、２は、それぞれ板状に形成されており、所定の板厚（図における垂直方向Ｈの高さ）を有している。ワーク１の端面１ｂとワーク２の表面２ａとによって構成される段差部Ｄがアーク溶接される。ここで、本発明でいう溶接作業線Ｗとは、溶接トーチに保持された溶接棒の先端を移動させるための軌跡をいい、図６に参照されるように、段差部Ｄを構成するワーク１の端面１ｂとワーク２の表面２ａとからそれぞれ所定の距離ＳＹ、ＳＨを離して設定された座標が初期教示座標として、段差部Ｄに沿って規定されている。溶接トーチはロボットのアームに支持されており、ロボットは溶接棒の先端が溶接作業線Ｗ上を移動するよう制御されて溶接トーチを移動させる。   In this embodiment, the workpieces 1 and 2 to be lap welded are each formed in a plate shape and have a predetermined plate thickness (height in the vertical direction H in the figure). A step portion D constituted by the end surface 1b of the workpiece 1 and the surface 2a of the workpiece 2 is arc-welded. Here, the welding work line W referred to in the present invention refers to a locus for moving the tip of the welding rod held by the welding torch, and as shown in FIG. Coordinates set at predetermined distances SY and SH from the end surface 1b of the workpiece 2 and the surface 2a of the workpiece 2 are defined along the step portion D as initial teaching coordinates. The welding torch is supported by the arm of the robot, and the robot moves the welding torch by being controlled such that the tip of the welding rod moves on the welding work line W.

投光手段３は、この実施の形態の場合、レーザ発振器３ａと、レーザ発振器３ａによりスリット光として照射するレーザビームＬnの強度や所定のピッチＰで照射するためのタイミング、および後述するように移動する軌跡などを制御する投光部制御部３ｂとを含んでいる。レーザ発振器３ａは、図１に示したように、線状光として段差部Ｄを横切る所定長さ（Ｙ方向）および所定幅（Ｘ方向）のスリット光Ｌnを照射するよう調整されている。そして、レーザ発振器３ａは、溶接トーチが設けられたロボットまたはこれとは別のロボットに支持されて、段差部Ｄを構成するワーク１の端面１ｂとワーク２の表面２ａとが交差する位置において、ワーク２の表面２ａに対してほぼ鉛直な平面上に配置されている。そして、レーザ発振器３ａは、ワーク１の端面１ｂに沿った方向に一定の角度α、たとえばワーク１、２の表面１ａ、２ａに対して４５度の角度で傾斜させた状態で（α＝４５度）、段差部Ｄを跨いでワーク１、２の表面１ａ、２ａに所定のピッチＰ（図３を参照）で複数の位置にスリット光Ｌnを縞状のパターンに照射し得るように移動される。各スリット光Ｌnは、上述したように所定の角度αで傾斜していることにより、段差部Ｄを境界にして切断されて、ワーク１と２の表面１ａ、２ａに対して図１のＸ方向にずれて照射された光切断線ｌn、ｌn’となる。 Light projecting means 3, in this embodiment, the laser oscillator 3a, the timing for irradiating with a laser beam L n of the intensity and the predetermined pitch P is irradiated as a slit beam by the laser oscillator 3a, and as described below And a light projecting unit control unit 3b for controlling a moving locus and the like. As shown in FIG. 1, the laser oscillator 3a is adjusted so as to irradiate slit light L n having a predetermined length (Y direction) and a predetermined width (X direction) across the step portion D as linear light. The laser oscillator 3a is supported by a robot provided with a welding torch or another robot, and at a position where the end surface 1b of the workpiece 1 and the surface 2a of the workpiece 2 that form the stepped portion D intersect. It is disposed on a plane that is substantially perpendicular to the surface 2 a of the workpiece 2. The laser oscillator 3a is tilted at a constant angle α in the direction along the end face 1b of the workpiece 1, for example, an angle of 45 ° with respect to the surfaces 1a and 2a of the workpieces 1 and 2 (α = 45 °). ), is moved surface 1a of the workpiece 1, the slit light L n to a plurality of positions at a predetermined pitch P (see FIG. 3) to the 2a so as to irradiate the striped pattern across the step portion D The Each slit light L n is cut at the step portion D as a boundary by being inclined at a predetermined angle α as described above, so that X in FIG. 1 is applied to the surfaces 1 a and 2 a of the workpieces 1 and 2. The light cutting lines l n and l n ′ are emitted with a deviation in the direction.

撮像手段４は、レーザ発信器３ａから段差部Ｄを跨いでワーク１、２の表面１ａ、２ａに所定の角度αで照射されたスリット光Ｌnを撮影するカメラ４ａと、カメラ４ａの感度や絞り、および後述するように移動する軌跡などを制御する撮像部制御部４ｂとを含んでいる。カメラ４ａは、レーザ発振器３ａと同様に、溶接トーチが設けられたロボットまたはこれとは別のロボットに支持されている。そして、カメラ４ａは、段差部Ｄを構成するワーク１の端面１ｂとワーク２の表面２ａとが交差する位置において、各スリット光Ｌnが照射されたワーク１および２の表面１ａ、２ａに対する鉛直線上に位置して、照射されたスリット光Ｌnの画像をそれぞれ撮影するよう移動される。 Imaging means 4, and a camera 4a for photographing the surface 1a of the workpiece 1 and 2 across the stepped portion D from the laser oscillator 3a, the slit light L n irradiated at a predetermined angle α to the 2a, the sensitivity of the camera 4a Ya It includes an aperture, and an imaging unit control unit 4b that controls a moving locus and the like as will be described later. Similarly to the laser oscillator 3a, the camera 4a is supported by a robot provided with a welding torch or another robot. The camera 4a, at a position where the surface 2a of the end surface 1b and the workpiece 2 in the workpiece 1 constituting the step portion D intersect, the work 1 and 2 on the surface 1a of the slit beam L n is irradiated, vertical with respect to 2a Positioned on the line, it is moved so as to take images of the irradiated slit light L n .

演算処理手段５は、カメラ４ａによる各スリット光Ｌnの撮像位置などを記録する撮像記録部５ａと、カメラ４ａから出力された画像データを記録する画像データ記録部５ｂと、後述するように画像データを演算処理するデータ処理部５ｃとを含んでいる。画像データは、スリット光Ｌnが段差部Ｄに対して複数の位置に所定のピッチＰで照射されることにより、図１の画像データ記録部５ｂから下方に矢印で示したように、縞状パターンとして画像データ記録部５ｂに記録されることとなる。なお、データ処理部５ｃが行う処理内容については、後述する本発明の溶接方法において、段差部Ｄを検出することにより溶接作業線Ｗを規定する工程で併せて説明することとする。 The arithmetic processing means 5 includes an imaging recording unit 5a that records the imaging position of each slit light L n by the camera 4a, an image data recording unit 5b that records image data output from the camera 4a, and an image as described later. And a data processing unit 5c for processing data. As the image data is irradiated with slit light L n at a predetermined pitch P at a plurality of positions with respect to the stepped portion D, the image data is striped as indicated by arrows downward from the image data recording portion 5b in FIG. It is recorded in the image data recording unit 5b as a pattern. The contents of the processing performed by the data processing unit 5c will be described together with the step of defining the welding work line W by detecting the stepped portion D in the welding method of the present invention described later.

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、投光手段３として上述したスリット光Ｌnを照射するものに替えて、所定の径を有するレーザビームなどのスポット状の光を、段差部Ｄを横切る方向に所定の長さだけ走査させ、カメラ４ａにより撮像されたスポット状の光の軌跡を撮像記録部５ａに記録させることにより線状光とすることもできる。また、本発明は単一の線状光Ｌnを照射するものであることに限定されることなく、たとえばレーザ発振器３ａに回折格子と必要に応じてレンズとを設けて、図５に示すように複数の線状光Ｌnを同時に複数箇所へ照射するよう構成することもできる。この場合には、各線状光Ｌnがワーク１、２の表面１ａ、２ａに対して所定のピッチＰで、同じ傾斜角度αで照射されるよう構成することが望ましい。しかしながら、各線状光Ｌｎのワーク１、２の表面１ａ、２ａに対する傾斜角度αの差が無視できる程に小さい場合には、そのまま撮像した画像に基づいて段差部Ｄを検出するための画像処理を行うこともできる。また、かかる傾斜角度αの差を無視できない場合であっても、各線状光Ｌnのワーク１、２の表面１ａ、２ａに対する傾斜角度を求めて、各傾斜角度に応じて抽出された座標を補正するよう構成することもできる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, instead irradiates the slit light L n described above as the light emitting means 3, a spot-like light, such as a laser beam having a predetermined diameter Further, linear light can be obtained by scanning a predetermined length in a direction crossing the step portion D, and recording the locus of the spot-like light imaged by the camera 4a in the imaging recording unit 5a. Further, the present invention is not limited to irradiating a single linear light L n , and for example, a laser oscillator 3a is provided with a diffraction grating and a lens as required, as shown in FIG. It is also possible to irradiate a plurality of linear lights L n simultaneously to a plurality of locations. In this case, it is desirable that each linear light L n is irradiated to the surfaces 1a and 2a of the workpieces 1 and 2 at a predetermined pitch P and at the same inclination angle α. However, when the difference of the inclination angle α of the linear light Ln with respect to the surfaces 1a and 2a of the workpieces 1 and 2 is so small as to be negligible, image processing for detecting the stepped portion D based on the captured image as it is is performed. It can also be done. Even when the difference in the inclination angle α cannot be ignored, the inclination angle of each linear light L n with respect to the surfaces 1a and 2a of the workpieces 1 and 2 is obtained, and the coordinates extracted according to each inclination angle are obtained. It can also be configured to correct.

次に、本発明の溶接方法を、上述したように構成された段差部の検出装置が含まれる溶接装置を使用する場合により、主に図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
本発明の溶接方法は、概略、ワーク１、２を重ねてその段差部Ｄを検出することによりこの段差部Ｄを溶接するための溶接作業線Ｗを規定し、この規定された溶接作業線Ｗに従って段差部Ｄを溶接する方法であって、段差部Ｄを横切る複数の線状光Ｌnを段差部Ｄ上から所定の角度αで照射して、段差部Ｄにより切断される各光切断線ｌn、ｌn’を段差部Ｄ上から撮像し、この撮像された各光切断線ｌn、ｌn’を画像処理して段差部Ｄにおける座標（Ｘn，Ｙn）あるいは（Ｘn’，Ｙn’）を抽出し、抽出された光切断線ｌn、ｌn’の端部の各座標（Ｘn，Ｙn）、（Ｘn’，Ｙn’）に基づいて段差部Ｄを検出するものである。 Next, the welding method of the present invention will be described in detail mainly based on FIGS. 1 to 4 by using a welding device including the stepped portion detection device configured as described above.
The welding method of the present invention generally defines a welding work line W for welding the stepped portion D by overlapping the workpieces 1 and 2 and detecting the stepped portion D, and the defined welding work line W is defined. a method of welding a stepped portion D in accordance with a plurality of linear light L n crossing the step portion D is irradiated from the stepped portion D at an angle alpha, the optical cutting line is cut by the step portion D l n and l n ′ are imaged from above the stepped portion D, and each of the captured light cutting lines l n and l n ′ is subjected to image processing to obtain the coordinates (X n , Y n ) or (X n ) at the stepped portion D. ', Y n ') is extracted, and the stepped portion is based on the coordinates (X n , Y n ), (X n ', Y n ') of the ends of the extracted light cutting lines l n , l n ' D is detected.

ワーク１、２を重ね溶接するに際して、ロボットに支持された溶接トーチの溶接棒の先端が設定された段差部Ｄに対する溶接作業線Ｗに従って移動するように、ロボットの軌跡が予め教示（ティーチング）され、その初期教示座標としてロボット制御部またはデータ処理部５ｃに記憶されている。溶接作業線Ｗを規定するための段差部Ｄを検出するためには、データ処理部５ｃにより、画像データ記録部５ｂに記録された各光切断線ｌn、ｌn’の縞状パターンの画像データから、各光切断線ｌn、ｌn’の段差部Ｄにおける端部の水平方向の不連続な座標、すなわち図２に平面図で示すように、ワーク１の表面１ａと端面１ｂとの角部において段差部Ｄに沿った方向の座標Ｘn、と、段差部Ｄと交差する方向の座標Ｙnとをそれぞれ抽出し（図１のＳ１）、これらの座標点群（Ｘn，Ｙn）を関数近似させる（図１および図２のＳ２）。なお、ワーク２の表面２ａとワーク１の端面１ｂとの角部における段差部Ｄに沿った方向の座標Ｘn’、と、段差部Ｄと交差する方向の座標Ｙn’とをそれぞれ抽出して、これらの座標点群（Ｘn’，Ｙn’）を関数近似させることもできる。 When the workpieces 1 and 2 are lap welded, the robot trajectory is taught (teaching) in advance so that the tip of the welding rod of the welding torch supported by the robot moves according to the welding line W for the set stepped portion D. The initial teaching coordinates are stored in the robot control unit or the data processing unit 5c. In order to detect the step portion D for defining the welding work line W, the image of the striped pattern of each light cutting line l n , l n ′ recorded in the image data recording unit 5b by the data processing unit 5c. From the data, the horizontal discontinuous coordinates of the end portions of the step portions D of the respective light cutting lines l n and l n ′, that is, as shown in a plan view in FIG. 2, are the surface 1a and the end surface 1b of the workpiece 1. The coordinates X n in the direction along the step D at the corner and the coordinates Y n in the direction intersecting the step D are extracted (S1 in FIG. 1), and these coordinate point groups (X n , Y n ) is approximated by function (S2 in FIGS. 1 and 2). Note that a coordinate X n ′ in the direction along the step portion D and a coordinate Y n ′ in the direction intersecting with the step portion D at the corner between the surface 2 a of the workpiece 2 and the end surface 1 b of the workpiece 1 are extracted. Thus, these coordinate point groups (X n ′, Y n ′) can be approximated by a function.

また、データ処理部５ｃにより、画像データ記録部５ｂに記録された各光切断線ｌn、ｌn’の縞状パターンの画像データから、各光切断線ｌn、ｌn’の段差部Ｄにおける端部の垂直方向の不連続な座標を抽出する。すなわち図３に示すように、両ワーク１、２の表面１ａ、２ａに対して照射された各スリット光Ｌnにおける段差部Ｄに沿った方向の座標ＸnとＸn’との差（距離ということもできる）ΔＸnをそれぞれ求める。また、この差ΔＸnとスリット光Ｌの傾斜角度αとから算出することができる両ワーク１、２の表面１ａ、２ａ間の高さ方向Ｈの差ΔＨnをそれぞれ求める。そして、この実施の形態の場合、溶接作業線Ｗの高さＨ方向の位置を中間の高さΔＨn／２に設定するために、ΔＸn／２と、ΔＸn／２およびスリット光の傾斜角度αとから算出することができるΔＨn／２をそれぞれ求め（図１のＳ３を参照）、これらの不連続な座標点群（ΔＸn／２，ΔＨn／２）を関数近似させる（図１および図３のＳ４）。なお、溶接作業線Ｗの高さＨ方向の位置は、表面１ａ、２ａの中間に限定されることはなく、任意に規定することができ、ΔＸnとΔＨnを除算する数値を変更することにより、容易に規定することができる。また、演算を省略するために、溶接作業線Ｗを中間の高さΔＨn／２に規定するこの実施の形態の場合、ΔＨを求めることなく、ΔＸn／２とスリット光の傾斜角度αとからΔＨn／２を直接算出することができる（図１のＳ３）。 Further, the data processing unit 5c, the stepped portion D of the light section line l n stored in the image data recording unit 5b, 'the image data of the striped pattern of the optical cutting line l n, l n' l n Extract the vertical discontinuous coordinates of the edge at. That is, as shown in FIG. 3, the difference (distance) between the coordinates X n and X n ′ in the direction along the step D in each slit light L n irradiated to the surfaces 1a and 2a of both the workpieces 1 and 2 It is also possible to obtain ΔX n . Further, a difference ΔH n in the height direction H between the surfaces 1a and 2a of the workpieces 1 and 2 that can be calculated from the difference ΔX n and the inclination angle α of the slit light L is obtained. In this embodiment, in order to set the position in the height H direction of the welding work line W to the intermediate height ΔH n / 2, ΔX n / 2, ΔX n / 2, and the inclination of the slit light ΔH n / 2 that can be calculated from the angle α is obtained (see S3 in FIG. 1), and these discontinuous coordinate points (ΔX n / 2, ΔH n / 2) are approximated by function (FIG. 1 and S4 in FIG. The position of the welding work line W in the height H direction is not limited to the middle between the surfaces 1a and 2a, and can be arbitrarily defined, and the numerical value dividing ΔX n and ΔH n can be changed. Can be easily defined. Further, in this embodiment in which the welding work line W is defined to an intermediate height ΔH n / 2 in order to omit the calculation, ΔX n / 2 and the inclination angle α of the slit light can be obtained without obtaining ΔH. ΔH n / 2 can be directly calculated from (S3 in FIG. 1).

ここで、図４に基づいて、ワーク１の肉厚が設定よりも厚いなどの理由によりスリット光Ｌn-1を照射される表面１ａが設定よりも高い位置にある場合Ａと、ワークの肉厚が設定よりも薄いなどの理由によりスリット光Ｌn-1を照射される表面１ａが設定よりも低い位置にある場合Ｂとを説明する。ワーク１が設定された肉厚を有する場合（図４の実線）における抽出される座標をＸn-1とし、ワーク２に傾斜角度αが一定で照射されるスリット光の座標をＸn-1’とする。そして、ワーク１が設定された肉厚よりも厚い場合（図４の一点鎖線）Ａに抽出される座標をＸＡn-1とし、また、ワーク１が設定された肉厚よりも薄い場合（図４の二点鎖線）Ｂに抽出される座標をＸＢn-1とする。ワーク１が設定された肉厚よりも厚い場合Ａには、ＸＡn-1とＸn-1’との距離ΔＸＡn-1は、設定された肉厚の場合の距離ΔＸn-1よりも長くなり、また、ワーク１が設定された肉厚よりも薄い場合には、ＸＢn-1とＸn-1’との距離ΔＸＢn-1は、設定された肉厚の場合の距離ΔＸn-1よりも短くなる。上述したようにスリット光Ｌn-1が傾斜角度α＝一定で照射されているため、距離ΔＸn-1、ＸＡn-1、ＸＢn-1からそれぞれの板厚ΔＨn-1、ΔＨＡn-1、ΔＨＢn-1を容易に短時間の演算より算出することができる。そして、上述したようにスリット光Ｌn-1の傾斜角度αを４５度とした場合には、距離ΔＸn-1からΔＸＡn-1あるいはΔＸＢn-1にそれぞれ変化した差、換言すれば、設定され抽出されるはずの座標Ｘn-1に対する実際に抽出された座標ＸＡn-1あるいはＸＢn-1までの距離を求めることにより、その求められた値を高さΔＨn-1からΔＨＡn-1あるいはΔＨＢn-1にそれぞれ変化した量とすることができる。 Here, based on FIG. 4, when the surface 1 a irradiated with the slit light L n-1 is at a position higher than the setting because the thickness of the workpiece 1 is thicker than the setting, A and the thickness of the workpiece A case B will be described in which the surface 1a irradiated with the slit light L n-1 is at a lower position than the setting because the thickness is thinner than the setting. When the workpiece 1 has a set thickness (solid line in FIG. 4), the extracted coordinates are X n−1, and the coordinates of the slit light irradiated to the workpiece 2 with a constant inclination angle α are X n−1. 'And. If the workpiece 1 is thicker than the set thickness (the one-dot chain line in FIG. 4), the coordinate extracted to A is XA n-1 , and if the workpiece 1 is thinner than the set thickness (FIG. (4 dash-dot line 4) The coordinates extracted to B are XB n-1 . When the workpiece 1 is thicker than the set thickness, the distance ΔXA n-1 between XA n-1 and X n-1 'is greater than the distance ΔX n-1 in the case of the set thickness. becomes longer and, when the workpiece 1 is thinner than the thickness that has been set, the XB n-1 and X n-1 distance .DELTA.XB n-1 and 'the distance [Delta] X n when the wall thickness is set Shorter than -1 . As described above, since the slit light L n-1 is irradiated with the inclination angle α = constant, the plate thicknesses ΔH n-1 and ΔHA n are determined from the distances ΔX n−1 , XA n−1 , and XB n−1. −1 and ΔHB n−1 can be easily calculated by a short time calculation. As described above, when the inclination angle α of the slit light L n-1 is set to 45 degrees, the difference changed from the distance ΔX n-1 to ΔXA n-1 or ΔXB n-1 , in other words, by obtaining the set distance to coordinates X coordinate is actually extracted for n-1 XA n-1 or XB n-1, which should be extracted, the determined value of the height ΔH n-1 ΔHA The amount can be changed to n-1 or ΔHBn -1 .

なお、ワーク２の肉厚が設定よりも厚いなどの理由によりスリット光Ｌn-1を照射される表面２ａが設定よりも高い位置にある場合や、ワーク２の肉厚が設定よりも薄い厚いなどの理由によりスリット光Ｌn-1を照射される表面２ａが設定よりも低い位置にある場合も、上述した説明と同様の考え方で、抽出される座標Ｘn-1’の変化に基づいて容易に短時間の演算より算出することができる。このように、各スリット光Ｌnの段差部Ｄにおいて抽出された座標ＸnおよびＸn’の差ΔＸnとスリット光Ｌの傾斜角度αとから、両ワーク１、２の表面１ａ、２ａ間の高さ方向Ｈの差ΔＨnを求めることができる。 In addition, when the surface 2a irradiated with the slit light L n-1 is at a position higher than the setting due to the thickness of the workpiece 2 being thicker than the setting, the thickness of the workpiece 2 is thicker than the setting. Even when the surface 2a irradiated with the slit light L n-1 is at a position lower than the setting for reasons such as the above, based on the change of the extracted coordinate X n-1 ′ in the same way as described above. It can be easily calculated by a short time calculation. Thus, from the difference ΔX n between the coordinates X n and X n ′ extracted at the step portion D of each slit light L n and the inclination angle α of the slit light L, the distance between the surfaces 1a and 2a of the workpieces 1 and 2 is determined. The difference ΔH n in the height direction H can be obtained.

さらに、図４に基づいて、ワーク１の表面上で互いに隣接するスリット光Ｌn-1、Ｌnの抽出される座標Ｘn-1、Ｘnの差により、ワーク１の肉厚が厚く変化した場合（図４の一点鎖線）と、ワーク１の肉厚が薄く変化した場合（図４の二点鎖線）を検出する方法について説明する。ワーク１の座標Ｘn-1、Ｘn間が設定された肉厚で変化しない場合（図４の実線）に、ワーク１に傾斜角度αが一定で照射されるスリット光Ｌn-1の光切断線ｌn-1の端部の座標をＸn-1とし、これに隣接して傾斜角度αが一定で照射されるスリット光Ｌnの光切断線ｌnの端部の座標をＸnとする。そして、ワーク１の肉厚が厚く変化した場合にスリット光Ｌnの抽出される座標をＸＡnとし、また、ワーク１の肉厚が薄く変化した場合にスリット光Ｌnの抽出される座標をＸＢnとする。ワーク１の肉厚が厚く変化した場合には、座標Ｘn-1と座標ＸＡnとの距離ΔＸn-1−ＸＡnは、変化しない場合の距離ΔＸn-1−Ｘnと比較して短くなり、また、ワーク１の肉厚が薄く変化した場合には、座標Ｘn-1および座標ＸＢnの距離ΔＸn-1−ＸＢnは、変化しない場合の距離ΔＸn-1−Ｘnと比較して長くなる。上述したようにスリット光Ｌn-1、Ｌnがともに傾斜角度α一定で照射されているため、距離ΔＸn-1−Ｘn、ΔＸn-1−ＸＡn、ΔＸn-1−ＸＢnに基づいて、座標Ｘn-1を基準とした板厚の増減変化を容易に短時間の演算より算出することができる。そして、スリット光Ｌn-1、Ｌnの傾斜角度αを４５度とした場合には、距離ΔＸn-1−ＸnからΔＸn-1−ＸＡnあるいはΔＸn-1−ＸＢnにそれぞれ変化した差の値、換言すれば、設定され抽出されるはずの座標Ｘnに対する実際に抽出された座標ＸＡnあるいはＸＢnまでの距離を求めることにより、その求められた値をワーク１の表面の座標Ｘn-1から隣接する座標位置Ｘnでの高さＨ方向に変化した量とすることができる。このように、隣接するスリット光Ｌn-1、Ｌnの傾斜角度αと、段差部Ｄにおいて抽出された座標Ｘn-1およびＸnの距離ΔＸn-1−Ｘnの変化とから、ワーク１の段差部Ｄにおける表面１ａの高さ方向Ｈの変動を求めることができる。 Further, based on FIG. 4, the thickness of the workpiece 1 is increased due to the difference between the extracted coordinates X n−1 and X n of the slit lights L n−1 and L n adjacent to each other on the surface of the workpiece 1. A method of detecting the case (the one-dot chain line in FIG. 4) and the case where the thickness of the workpiece 1 is changed thinly (the two-dot chain line in FIG. 4) will be described. The light of the slit light L n-1 that irradiates the workpiece 1 with a constant inclination angle α when the coordinate between the coordinates X n-1 and X n of the workpiece 1 does not change with the set thickness (solid line in FIG. 4). the coordinates of the ends of the cutting line l n-1 and X n-1, which the coordinates X n end of the optical cutting line l n of the slit light L n inclination angle α adjacent is irradiated at a constant And Then, the coordinate from which the slit light L n is extracted when the thickness of the workpiece 1 changes thickly is XA n, and the coordinate from which the slit light L n is extracted when the thickness of the workpiece 1 changes thinly. Let XBn. If the thickness of the workpiece 1 is changed thick, the distance [Delta] X n-1 -XA n with coordinates X n-1 and the coordinates XA n, compared with the distance [Delta] X n-1 -X n in the case where no change becomes short and, when the thickness of the workpiece 1 is changed thin, coordinates X n-1 and the coordinate XB n distance [Delta] X n-1 -XB n of the distance when no change [Delta] X n-1 -X n Longer than As described above, since the slit lights L n-1 and L n are both irradiated at the constant inclination angle α, the distances ΔX n-1 -X n , ΔX n-1 -XA n , ΔX n-1 -XB n Based on the above, it is possible to easily calculate the increase / decrease change of the plate thickness based on the coordinate X n-1 by a short time calculation. When the inclination angle α of the slit lights L n−1 and L n is 45 degrees, the distance ΔX n−1 −X n changes to ΔX n−1 −XA n or ΔX n−1 −XB n , respectively. By calculating the value of the changed difference, in other words, the distance to the actually extracted coordinate XA n or XB n with respect to the coordinate X n that should be set and extracted, the calculated value is used as the surface of the workpiece 1. The amount of change in the height H direction at the adjacent coordinate position Xn from the coordinate Xn-1 can be made. Thus, from the inclination angle α of the adjacent slit lights L n−1 and L n and the change in the distance ΔX n−1 −X n between the coordinates X n−1 and X n extracted in the step portion D, The fluctuation in the height direction H of the surface 1a in the step portion D of the workpiece 1 can be obtained.

これと同様に、ワーク２の表面上で互いに隣接するスリット光Ｌn-1、Ｌnの抽出される座標Ｘn-1’、Ｘn’の差により、ワーク２の肉厚が厚く変化した場合（図４の一点鎖線）と、ワーク２の肉厚が薄く変化した場合（図４の二点鎖線）を検出する方法について説明する。ワーク２の座標Ｘn-1’、Ｘn’間が設定された肉厚で変化しない場合（図４の実線）に、ワーク２に傾斜角度αが一定で照射されるスリット光Ｌn-1の光切断線ｌn-1の端部座標をＸn-1’とし、これに隣接して傾斜角度αが一定で照射されるスリット光Ｌnの光切断線ｌnの端部の座標をＸn’とする。そして、ワーク２の肉厚が厚く変化した場合にスリット光Ｌnの抽出される座標をＸＡn’とし、また、ワーク２の肉厚が薄く変化した場合にスリット光Ｌnの抽出される座標をＸＢn’とする。ワーク２の肉厚が厚く変化した場合には、座標Ｘn-1’および座標ＸＡn’の距離ΔＸn-1’−ＸＡ n’は、変化しない場合の距離ΔＸn-1’−Ｘ n’と比較して短くなり、また、ワークの肉厚が薄く変化した場合には、座標Ｘn-1’および座標ＸＢn’の距離ΔＸn-1’−ＸＢ n’は、変化しない場合の距離ΔＸn-1’−Ｘ n’と比較して長くなる。上述したようにスリット光Ｌn-1、Ｌnがともに傾斜角度α一定で照射されているため、距離ΔＸn-1’−Ｘ n’、ΔＸn-1’−ＸＡ n’、ΔＸn-1’−ＸＢ n’に基づいて、座標Ｘn-1’を基準とした板厚の変化を容易に短時間の演算より算出することができる。そして、スリット光Ｌn-1、Ｌnの傾斜角度αを４５度とした場合には、距離ΔＸn-1’−Ｘ n’からΔＸn-1’−ＸＡ n’あるいはΔＸn-1’−ＸＢ n’にそれぞれ変化した差の値、換言すれば、抽出されるはずの座標Ｘnに対する実際に抽出された座標ＸＡn’あるいはＸＢn’までの距離を求めることにより、その求められた値をワーク２の表面の座標Ｘn-1’から隣接する座標位置Ｘn’での高さＨ方向に変化した量とすることができる。このように、隣接するスリット光Ｌn-1、Ｌnの傾斜角度αと、段差部Ｄにおいて抽出された座標Ｘn-1’およびＸn’の距離ΔＸn-1’−Ｘn ’の変化とから、ワーク２の段差部Ｄにおける表面２ａの高さ方向Ｈの変動を求めることができる。 Similarly, the thickness of the workpiece 2 is increased due to the difference in the coordinates X n-1 'and X n ' from which the slit lights L n-1 and L n adjacent to each other on the surface of the workpiece 2 are extracted. A method for detecting the case (the one-dot chain line in FIG. 4) and the case where the thickness of the workpiece 2 changes thinly (the two-dot chain line in FIG. 4) will be described. When the thickness between the coordinates X n-1 ′ and X n ′ of the workpiece 2 does not change with the set thickness (solid line in FIG. 4), the slit light L n-1 irradiates the workpiece 2 with a constant inclination angle α. of the end coordinates of the light section line l n-1 and X n-1 ', the coordinates of the end of the optical cutting line l n of the slit light L n inclination angle α and adjacent thereto is irradiated with a constant Let X n '. Then, the coordinate at which the slit light L n is extracted when the thickness of the workpiece 2 is increased is XA n ′, and the coordinate at which the slit light L n is extracted when the thickness of the workpiece 2 is decreased. Is XB n ′. If the thickness of the work 2 changes thickened, coordinates X n-1 the distance [Delta] X n-1 'of and coordinates XA n' '-XA n' is the distance when no change ΔX n-1 '-X n 'shorter as compared to, also, when the thickness of the workpiece changes thin, coordinates X n-1' and the coordinates XB n -XB n 'distance [Delta] X n-1 of the''is when no change It becomes longer than the distance ΔX n-1 '−X n '. As described above, since the slit lights L n-1 and L n are both irradiated at the constant inclination angle α, the distances ΔX n-1 '-X n ', ΔX n-1 '-XA n ', ΔX n- based on 1 '-XB n', the thickness change relative to the coordinates X n-1 'can be calculated more easily short operations. When the inclination angle α of the slit lights L n-1 and L n is 45 degrees, the distance ΔX n-1 '-X n ' to ΔX n-1 '-XA n ' or ΔX n-1 ' -XB n 'was obtained by determining the value of the difference respectively changed, in other words, the distance to the actually extracted coordinate XA n ' or XB n 'with respect to the coordinate X n to be extracted. The value can be an amount changed from the coordinate X n-1 ′ on the surface of the workpiece 2 in the height H direction at the adjacent coordinate position X n ′. As described above, the inclination angle α of the adjacent slit lights L n− 1 and L n and the distance ΔX n−1 ′ −X n ′ between the coordinates X n−1 ′ and X n ′ extracted in the step portion D are as follows. From the change, the fluctuation in the height direction H of the surface 2a at the step portion D of the workpiece 2 can be obtained.

図１に再び戻ると、データ処理部５ｃでは、上述したように検出された段差部Ｄに基づいて、溶接作業線Ｗの三次元座標を算出する（Ｓ５）。すなわち、各光切断線ｌn、ｌn’の端部の水平方向の不連続な座標点群（Ｘn，Ｙn）を関数近似させることにより検出された段差部Ｄを構成するワーク１の端面１ｂから図６に示したように水平方向Ｙに距離ＷＹだけ移動させるとともに、上述したように求められた高さ方向ＨにＷＨ（＝ΔＨn／２）だけ移動させた溶接作業線Ｗの三次元座標を容易に短時間で算出し、予め記憶された溶接トーチの移動軌跡の初期教示座標を補正してこれを制御パラメータとしてロボットの制御部へ出力する。 Returning to FIG. 1 again, the data processing unit 5c calculates the three-dimensional coordinates of the welding work line W based on the step portion D detected as described above (S5). That is, the workpiece 1 constituting the stepped portion D that is detected by function approximation of the horizontal discontinuous coordinate point group (X n , Y n ) at the ends of the light cutting lines l n and l n ′. The welding work line W is moved from the end face 1b by the distance WY in the horizontal direction Y as shown in FIG. 6 and moved by WH (= ΔH n / 2) in the height direction H obtained as described above. The three-dimensional coordinates are easily calculated in a short time, and the initial teaching coordinates of the movement trajectory of the welding torch stored in advance are corrected and output as control parameters to the control unit of the robot.

本発明では、段差部Ｄを横切る複数の線状光Ｌnを段差部Ｄ上から所定の角度αで照射して、段差部Ｄにより切断される各線状光Ｌnの光切断線ｌn、ｌn’を段差部Ｄ上から撮像し、この撮像された各光切断線ｌn、ｌn’を画像処理して、その端部の座標（Ｘn，Ｙn）あるいは（Ｘn’，Ｙn’）を抽出することにより、容易に精度良く短時間で段差部を検出することができ、したがって、重ね溶接するワーク１、２の形状などの状態に応じて正確な溶接作業線Ｗを規定することができる。
また、図５に示したように、複数の線状光Ｌnを同時に照射する場合には、さらに短時間で段差部Ｄを検出することができる。 In the present invention, a plurality of linear lights L n traversing the stepped portion D are irradiated from above the stepped portion D at a predetermined angle α, and the optical cutting lines l n of the respective linear lights L n cut by the stepped portion D, l n ′ is imaged from above the stepped portion D, the imaged light cutting lines l n and l n ′ are image-processed, and the coordinates (X n , Y n ) or (X n ′, By extracting Y n ′), it is possible to easily detect the stepped portion with high accuracy in a short time, and accordingly, an accurate welding work line W can be obtained according to the state of the workpieces 1 and 2 to be lap welded. Can be prescribed.
Further, as shown in FIG. 5, the case of irradiating a plurality of linear light L n at the same time, can detect the stepped portion D in a shorter time.

その後、レーザ発信器３ａとカメラ４ａを段差部Ｄ上から退避させて、溶接作業線Ｗの予め設定された各初期教示座標を補正した溶接作業線Ｗに従って、溶接トーチの溶接棒の先端が移動するように、溶接トーチを支持しているロボットを制御する。溶接作業線Ｗを補正してレーザ発信器３ａとカメラ４ａを段差部Ｄ上から退避させた後に溶接を開始するため、溶接時に発生するスパッタを被ることによるダメージをレーザ発信器３ａとカメラ４ａが受けないことから、長期にわたって安定して精度良く段差部Ｄを検出して溶接作業線Ｗを規定することができる。また、溶接と並行して段差部Ｄを検出するリアルタイムトラッキングとは異なるので、ロボットによる溶接速度調整の自由度が大きくなる。   After that, the laser transmitter 3a and the camera 4a are retracted from the step portion D, and the tip of the welding rod of the welding torch moves according to the welding work line W obtained by correcting each preset initial teaching coordinate of the welding work line W. The robot supporting the welding torch is controlled. Since welding is started after the welding work line W is corrected and the laser transmitter 3a and the camera 4a are retracted from the stepped portion D, the laser transmitter 3a and the camera 4a are damaged by the spatter generated during welding. Therefore, the welding work line W can be defined by detecting the step portion D stably and accurately over a long period of time. Moreover, since it differs from the real-time tracking which detects the level | step-difference part D in parallel with welding, the freedom degree of the welding speed adjustment by a robot becomes large.

本発明の段差部の検出装置を説明するために示した概念図である。It is the conceptual diagram shown in order to demonstrate the detection apparatus of the level | step-difference part of this invention. 本発明の水平方向の座標を抽出した状態を説明するために示した平面図である。It is the top view shown in order to demonstrate the state which extracted the coordinate of the horizontal direction of this invention. 本発明の垂直方向の座標を抽出する状態を説明するために示した正面図である。It is the front view shown in order to demonstrate the state which extracts the coordinate of the perpendicular direction of this invention. 本発明の段差部の検出方法において、段差部に沿った方向の各座標間の差を関数として近似させることにより、段差部の高さを検出することを説明するために概念的に示した部分拡大正面図である。The part shown notionally in order to explain detecting the height of a level difference part by approximating as a function the difference between each coordinate of the direction along a level difference part in the level difference part detection method of the present invention. It is an enlarged front view. 複数の線状光を同時に照射するように構成した場合を説明するために示した斜視図である。It is the perspective view shown in order to demonstrate the case where it comprised so that several linear light might be irradiated simultaneously. ワークを重ね溶接するための段差部に対する溶接作業線を示した側面図である。It is the side view which showed the welding work line with respect to the level | step-difference part for carrying out the lap welding of a workpiece | work.

符号の説明Explanation of symbols

１：一方のワーク、 ２：他方のワーク、 ３：投光手段、 ４：撮像手段、 ５：データ処理部（演算処理手段）、 Ｗ：溶接作業線、 Ｄ段差部、 １ａ：一方のワークの表面、１ｂ：一方のワークの端面、 ２ａ：他方のワークの表面、 Ｌn：スリット光（線状光）、 ｌn：光切断線、 ｌn’：光切断線、 α：線状光の傾斜角度、 Ｐ：線状光のピッチ、 Ｘn：段差部の、一方のワークの表面における端面に沿った方向の座標、 Ｘn’：段差部の他方の表面における端面に沿った方向の座標、Ｙn：段差部の、他方のワークの表面における端面と直交する方向の座標、 Ｙn’：段差部の、他方のワークの表面における端面と直交する方向の座標 1: one work, 2: the other work, 3: light projecting means, 4: imaging means, 5: data processing section (arithmetic processing means), W: welding work line, D step, 1a: one work surface, 1b: end face of one of the work, 2a: surface of the other workpiece, L n: the slit light (linear light), l n: optical cutting line, l n ': light section line, alpha: a linear light Inclination angle, P: Pitch of linear light, X n : Coordinates in the direction along the end surface of the surface of one step of the stepped portion, X n ′: Coordinates in the direction along the end surface of the other surface of the stepped portion , Y n : Coordinates in the direction perpendicular to the end surface of the other workpiece surface of the stepped portion, Y n ′: Coordinates of the stepped portion in the direction orthogonal to the end surface of the other workpiece surface

Claims (2)

ワークを重ねてその段差部を検出することにより該段差部を溶接するための溶接作業線を規定し、該規定された溶接作業線に従って前記段差部を溶接する方法であって、
前記段差部を横切る複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射して、前記段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像し、
該撮像された各光切断線を画像処理することにより前記段差部を検出することを特徴とする溶接方法。 A method of prescribing a welding work line for welding the step by overlapping the workpiece and detecting the step, and welding the step according to the prescribed welding work line,
Irradiating a plurality of linear lights crossing the stepped portion at a predetermined angle from above the stepped portion, and imaging each light cutting line cut by the stepped portion from above the stepped portion,
A welding method, wherein the stepped portion is detected by performing image processing on each of the captured light cutting lines. ワークを重ねることにより生じ、溶接作業線を規定するための段差部を検出する装置であって、
前記段差部を横切るように複数の線状光を段差部上から所定の角度で照射する投光手段と、
前記段差部により切断される各光切断線を前記段差部上から撮像する撮像手段と、
該撮像された各光切断線を画像処理することにより前記段差部を演算する演算処理手段と、
を備えたことを特徴とする段差部の検出装置。
An apparatus for detecting a stepped portion for defining a welding work line, which is caused by stacking workpieces,
A light projecting means for irradiating a plurality of linear lights at a predetermined angle from above the stepped portion so as to cross the stepped portion;
Imaging means for imaging each light cutting line cut by the step portion from above the step portion;
Arithmetic processing means for calculating the stepped portion by performing image processing on each imaged light cutting line;
An apparatus for detecting a stepped portion.
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