JPH0650740A - 水平度検出方法、３次元位置の検出方法、及び、３次元位置の補正方法 - Google Patents
水平度検出方法、３次元位置の検出方法、及び、３次元位置の補正方法Info
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- JPH0650740A JPH0650740A JP20497792A JP20497792A JPH0650740A JP H0650740 A JPH0650740 A JP H0650740A JP 20497792 A JP20497792 A JP 20497792A JP 20497792 A JP20497792 A JP 20497792A JP H0650740 A JPH0650740 A JP H0650740A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 水平度検出方法と、３次元位置の検出方法
と、及び、３次元位置の補正方法とに関する。 【構成】 支持台５に支持される弾性部材４を介して、
下面が平面である被測定物を平板３上に載置押圧し、支
持台５の周囲に少なくとも３個の光センサー６を垂直に
設けて、平板の水平面に対する傾きを検出する水平度検
出方法と、この水平度検出方法を使用して検出した傾き
にもとづいて被測定物の下面を水平になすように補正し
た後、被測定物の柱状部を垂直に支持し、柱状部によっ
て一部遮光されるように、少なくとも２条の光ビーム８
を柱状部に向かって水平に照射し、光ビーム８のそれぞ
れの断面積と受光される断面積との比にもとづいて被測
定物の水平位置を検出する３次元位置の検出方法と、こ
の３次元位置の検出方法を使用して検出した３次元位置
誤差にもとづいて被測定物の３次元位置を補正する３次
元位置の補正方法とである。
と、及び、３次元位置の補正方法とに関する。 【構成】 支持台５に支持される弾性部材４を介して、
下面が平面である被測定物を平板３上に載置押圧し、支
持台５の周囲に少なくとも３個の光センサー６を垂直に
設けて、平板の水平面に対する傾きを検出する水平度検
出方法と、この水平度検出方法を使用して検出した傾き
にもとづいて被測定物の下面を水平になすように補正し
た後、被測定物の柱状部を垂直に支持し、柱状部によっ
て一部遮光されるように、少なくとも２条の光ビーム８
を柱状部に向かって水平に照射し、光ビーム８のそれぞ
れの断面積と受光される断面積との比にもとづいて被測
定物の水平位置を検出する３次元位置の検出方法と、こ
の３次元位置の検出方法を使用して検出した３次元位置
誤差にもとづいて被測定物の３次元位置を補正する３次
元位置の補正方法とである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水平度検出方法と、３
次元位置の検出方法と、及び、３次元位置の補正方法と
に関する。特に、ロボットによる治具レス溶接システム
に使用される水平度検出方法と、３次元位置の検出方法
と、３次元位置の補正方法とに関する。
次元位置の検出方法と、及び、３次元位置の補正方法と
に関する。特に、ロボットによる治具レス溶接システム
に使用される水平度検出方法と、３次元位置の検出方法
と、３次元位置の補正方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の溶接システムでは多種の部品の溶
接に対応できるようにするため、ロボットによる治具レ
ス化を行うことが多い。ロボットによる治具レス化と
は、ロボットのハンドでワークを把持した状態のまゝ、
もう一台のロボットで溶接を行うものである。搬送を担
っているロボットのハンドを治具と見立てた方法であ
り、専用の治具を必要としないため、設備の簡略化が可
能である。しかし、部品のバラツキや溶接歪み等から溶
接部位がずれることもあり、溶接の品質や歩留りを上げ
るためには、位置の検出や位置の補正を行う必要があ
る。
接に対応できるようにするため、ロボットによる治具レ
ス化を行うことが多い。ロボットによる治具レス化と
は、ロボットのハンドでワークを把持した状態のまゝ、
もう一台のロボットで溶接を行うものである。搬送を担
っているロボットのハンドを治具と見立てた方法であ
り、専用の治具を必要としないため、設備の簡略化が可
能である。しかし、部品のバラツキや溶接歪み等から溶
接部位がずれることもあり、溶接の品質や歩留りを上げ
るためには、位置の検出や位置の補正を行う必要があ
る。
【０００３】治具レス溶接法における位置決め法とし
て、従来、画像処理による３次元位置の検出方法と、ス
トラクチャライトによる方法とが知られている。
て、従来、画像処理による３次元位置の検出方法と、ス
トラクチャライトによる方法とが知られている。
【０００４】まず、工業用テレビカメラを用いて行う画
像処理による３次元位置の検出方法は、例えば自動車の
組立ラインに使用され、この場合は、車体の下部に予め
設けられた少なくとも３個のゲージホールのそれぞれ
を、少なくとも３台のカメラを使用して観測し、演算装
置により３個のゲージホールのそれぞれについてカメラ
からの方向と距離を求め、車体の３次元位置を検出する
ものである。
像処理による３次元位置の検出方法は、例えば自動車の
組立ラインに使用され、この場合は、車体の下部に予め
設けられた少なくとも３個のゲージホールのそれぞれ
を、少なくとも３台のカメラを使用して観測し、演算装
置により３個のゲージホールのそれぞれについてカメラ
からの方向と距離を求め、車体の３次元位置を検出する
ものである。
【０００５】つぎに、ストラクチャライトによる方法
は、発光器よりレーザスリット光をホールに向けて照射
し、その反射光をＣＣＤカメラを使用して受け、カメラ
からの方向と距離とを求める方法である。この場合も、
発光器とＣＣＤカメラとを一体にしたセットを少なくと
も３組用意し３次元位置を検出することになる。
は、発光器よりレーザスリット光をホールに向けて照射
し、その反射光をＣＣＤカメラを使用して受け、カメラ
からの方向と距離とを求める方法である。この場合も、
発光器とＣＣＤカメラとを一体にしたセットを少なくと
も３組用意し３次元位置を検出することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術においては、いづれも設備費が高く、また、特に工
業用テレビカメラを用いて行う画像処理による方法は、
外乱光に弱く安定性に欠けている。ストラクチャライト
による方法は、システムが複雑である。より重要なこと
は、いずれの方法も精度が悪く、溶接では精度が０．５
ｍｍ以下でないと実用にならないが、工業用テレビカメ
ラを用いて行う画像処理による方法では０．８ｍｍ程
度、ストラクチャライトによる方法では、１．５ｍｍ程
度である。
技術においては、いづれも設備費が高く、また、特に工
業用テレビカメラを用いて行う画像処理による方法は、
外乱光に弱く安定性に欠けている。ストラクチャライト
による方法は、システムが複雑である。より重要なこと
は、いずれの方法も精度が悪く、溶接では精度が０．５
ｍｍ以下でないと実用にならないが、工業用テレビカメ
ラを用いて行う画像処理による方法では０．８ｍｍ程
度、ストラクチャライトによる方法では、１．５ｍｍ程
度である。
【０００７】本発明の目的は、この欠点を解消すること
にあり、精度が高く、設備費が安い実用価値の高い、水
平度検出方法と、３次元位置の検出方法と、３次元位置
の補正方法とを提供することにある。特に、フランジに
パイプを溶接するような場合、例えば自動車の排気ガス
音を処理するサイレンサの如く異形の部品の溶接位置検
出方法と補正方法とを提供することにある。
にあり、精度が高く、設備費が安い実用価値の高い、水
平度検出方法と、３次元位置の検出方法と、３次元位置
の補正方法とを提供することにある。特に、フランジに
パイプを溶接するような場合、例えば自動車の排気ガス
音を処理するサイレンサの如く異形の部品の溶接位置検
出方法と補正方法とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的のうち、第１
の目的（水平度検出方法）は、支持台（５）に支持され
る弾性部材（４）を介して、下面が平面である被測定物
を平板（３）上に載置押圧し、前記の支持台の周囲に少
なくとも３個の光センサー（６）を垂直に設けて、前記
の平板の水平面に対する傾きを検出する水平度検出方法
によって達成される。
の目的（水平度検出方法）は、支持台（５）に支持され
る弾性部材（４）を介して、下面が平面である被測定物
を平板（３）上に載置押圧し、前記の支持台の周囲に少
なくとも３個の光センサー（６）を垂直に設けて、前記
の平板の水平面に対する傾きを検出する水平度検出方法
によって達成される。
【０００９】上記の目的のうち、第２の目的（３次元位
置の検出方法）は、支持台（５）に支持される弾性部材
（４）を介して、下面が平面でありその上部に柱状部を
有する被測定物を平板（３）上に載置押圧し、前記の支
持台の周囲に少なくとも３個の光センサー（６）を垂直
に設けて、前記の平板の水平面に対する傾きを検出し、
この検出された傾きを使用して前記の被測定物の下面を
水平になすように補正し、前記の被測定物の柱状部を垂
直に支持し、この柱状部によって一部遮光されるよう
に、少なくとも２条の光ビーム（８）を前記の柱状部に
向かって水平に照射し、前記の光ビームのそれぞれの断
面積と受光される断面積との比にもとづいて前記の被測
定物の水平位置を検出する３次元位置の検出方法によっ
て達成される。
置の検出方法）は、支持台（５）に支持される弾性部材
（４）を介して、下面が平面でありその上部に柱状部を
有する被測定物を平板（３）上に載置押圧し、前記の支
持台の周囲に少なくとも３個の光センサー（６）を垂直
に設けて、前記の平板の水平面に対する傾きを検出し、
この検出された傾きを使用して前記の被測定物の下面を
水平になすように補正し、前記の被測定物の柱状部を垂
直に支持し、この柱状部によって一部遮光されるよう
に、少なくとも２条の光ビーム（８）を前記の柱状部に
向かって水平に照射し、前記の光ビームのそれぞれの断
面積と受光される断面積との比にもとづいて前記の被測
定物の水平位置を検出する３次元位置の検出方法によっ
て達成される。
【００１０】上記の目的のうち、第３の目的（３次元位
置の補正方法）は、支持台（５）に支持される弾性部材
（４）を介して、下面が平面でありその上部に柱状部を
有する被測定物を平板（３）上に載置押圧し、前記の支
持台の周囲に少なくとも３個の光センサー（６）を垂直
に設けて、前記の平板の水平面に対する傾きを検出し、
この検出された傾きを使用して前記の被測定物の下面を
水平になすように補正し、前記の被測定物の柱状部を垂
直に支持し、この柱状部によって一部遮光されるよう
に、少なくとも２条の光ビーム（８）を前記の柱状部に
向かって水平に照射し、前記の光ビームのそれぞれの断
面積と受光される断面積との比にもとづいて前記の被測
定物の水平位置を検出し、この検出値にもとづいて前記
の被測定物の柱状部を予め定められた位置に補正する３
次元位置の補正方法によって達成される。
置の補正方法）は、支持台（５）に支持される弾性部材
（４）を介して、下面が平面でありその上部に柱状部を
有する被測定物を平板（３）上に載置押圧し、前記の支
持台の周囲に少なくとも３個の光センサー（６）を垂直
に設けて、前記の平板の水平面に対する傾きを検出し、
この検出された傾きを使用して前記の被測定物の下面を
水平になすように補正し、前記の被測定物の柱状部を垂
直に支持し、この柱状部によって一部遮光されるよう
に、少なくとも２条の光ビーム（８）を前記の柱状部に
向かって水平に照射し、前記の光ビームのそれぞれの断
面積と受光される断面積との比にもとづいて前記の被測
定物の水平位置を検出し、この検出値にもとづいて前記
の被測定物の柱状部を予め定められた位置に補正する３
次元位置の補正方法によって達成される。
【００１１】
【作用】フランジにパイプを溶接するような場合、溶接
される位置を表すパラメータは、パイプが溶接されるフ
ランジの円周の傾きと、この円周の中心位置とから構成
される。
される位置を表すパラメータは、パイプが溶接されるフ
ランジの円周の傾きと、この円周の中心位置とから構成
される。
【００１２】溶接される円周の傾きすなわちフランジの
面の傾きは、３個の光センサーを垂直に設けて、光セン
サーからフランジの面までの距離を測定することによっ
て、検出することができる。さらに、フランジの面に並
行でフランジより大きい平板を用意し、フランジをこの
平板に押圧し、この平板の水平面に対する傾きを検出す
るようにすれば、フランジの位置が水平方向に多少ずれ
てもよいし、大きい面で測定できるので検出精度を高め
うる。
面の傾きは、３個の光センサーを垂直に設けて、光セン
サーからフランジの面までの距離を測定することによっ
て、検出することができる。さらに、フランジの面に並
行でフランジより大きい平板を用意し、フランジをこの
平板に押圧し、この平板の水平面に対する傾きを検出す
るようにすれば、フランジの位置が水平方向に多少ずれ
てもよいし、大きい面で測定できるので検出精度を高め
うる。
【００１３】溶接される円周の中心位置は、フランジの
面の水平面に対する傾きを使用して前記の平板を水平に
なすよう補正した後、パイプの軸位置を少なくとも２条
の光ビームをパイプに向かって水平に照射し、光ビーム
のそれぞれの断面積と受光される断面積との比にもとづ
いて求めることが出来る。
面の水平面に対する傾きを使用して前記の平板を水平に
なすよう補正した後、パイプの軸位置を少なくとも２条
の光ビームをパイプに向かって水平に照射し、光ビーム
のそれぞれの断面積と受光される断面積との比にもとづ
いて求めることが出来る。
【００１４】上記のフランジに上記のパイプを溶接する
には、パイプの水平位置を検出し、この検出値を使用し
てパイプを予め定められた位置に補正すればよい。
には、パイプの水平位置を検出し、この検出値を使用し
てパイプを予め定められた位置に補正すればよい。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例に係
る水平度検出方法、３次元位置の検出方法、及び、３次
元位置の補正方法について説明する。
る水平度検出方法、３次元位置の検出方法、及び、３次
元位置の補正方法について説明する。
【００１６】図１参照 図１は本発明に係る水平度検出方法を示す図である。１
はサイレンサであり、サイレンサのパイプ11にサイレン
サのフランジ12が仮溶接されている。この仮溶接部を正
規に溶接するためにサイレンサ１のフランジ12の水平度
を検出するところである。13は溶接部である。２はロボ
ットであり治具の役目を果たしている。21はロボットの
アームであり、22はロボットのハンドであり、サイレン
サ１の胴部を把持して、サイレンサのフランジ12を平板
３に押圧している。この平板３は弾性部材４を介して支
持部５に押圧されている。この弾性部材４により平板３
の面の傾きは、サイレンサ１のフランジ12の面の傾きと
同一になっている。６はレーザ変位センサであり、グラ
ンドレベルから前記の平板３の下面までの距離を測定で
きるように、上向きに設置されている。また、レーザ変
位センサ６は３個あり、ほゞ正三角形に配置されている
ので、それぞれのレーザ変位センサ６から平板３の下面
までの距離を測定すれば、容易に平板３の傾きを知るこ
とができる。また、同時に垂直方向のずれ量も知ること
ができる。
はサイレンサであり、サイレンサのパイプ11にサイレン
サのフランジ12が仮溶接されている。この仮溶接部を正
規に溶接するためにサイレンサ１のフランジ12の水平度
を検出するところである。13は溶接部である。２はロボ
ットであり治具の役目を果たしている。21はロボットの
アームであり、22はロボットのハンドであり、サイレン
サ１の胴部を把持して、サイレンサのフランジ12を平板
３に押圧している。この平板３は弾性部材４を介して支
持部５に押圧されている。この弾性部材４により平板３
の面の傾きは、サイレンサ１のフランジ12の面の傾きと
同一になっている。６はレーザ変位センサであり、グラ
ンドレベルから前記の平板３の下面までの距離を測定で
きるように、上向きに設置されている。また、レーザ変
位センサ６は３個あり、ほゞ正三角形に配置されている
ので、それぞれのレーザ変位センサ６から平板３の下面
までの距離を測定すれば、容易に平板３の傾きを知るこ
とができる。また、同時に垂直方向のずれ量も知ること
ができる。
【００１７】平板３の傾きを補正して水平にするには、
ロボット２のアーム21とハンド22とを動かして、サイレ
ンサ１をねじればよい。
ロボット２のアーム21とハンド22とを動かして、サイレ
ンサ１をねじればよい。
【００１８】図２参照 図２は本発明に係る水平位置の検出方法を示す図であ
る。図１を参照して説明した方法で得たサイレンサ１の
フランジ12の傾きと垂直方向のずれの補正値を使用して
ロボットのアーム21とハンド22とを駆動し傾きと垂直方
向のずれを補正した後、サイレンサ１のパイプ11を垂直
に且つ正しい高さに把持しておく。７は半導体レーザを
光源とする発光器であり、３０ｍｍ幅の平行な光ビーム
８を互いに直角に２組射出している。そして、サイレン
サ１のパイプ11を一部照射している。９は受光器であ
り、光ビーム８のサイレンサ１のパイプ11で遮光される
前と後との比を測定することによって水平位置の座標を
知ることができる。レーザビームを使うと、光の回折が
少なくなり、繰り返し精度が３０μｍと精度が高くな
る。
る。図１を参照して説明した方法で得たサイレンサ１の
フランジ12の傾きと垂直方向のずれの補正値を使用して
ロボットのアーム21とハンド22とを駆動し傾きと垂直方
向のずれを補正した後、サイレンサ１のパイプ11を垂直
に且つ正しい高さに把持しておく。７は半導体レーザを
光源とする発光器であり、３０ｍｍ幅の平行な光ビーム
８を互いに直角に２組射出している。そして、サイレン
サ１のパイプ11を一部照射している。９は受光器であ
り、光ビーム８のサイレンサ１のパイプ11で遮光される
前と後との比を測定することによって水平位置の座標を
知ることができる。レーザビームを使うと、光の回折が
少なくなり、繰り返し精度が３０μｍと精度が高くな
る。
【００１９】さらに、図２にて説明した方法で得た水平
位置の補正値を使用して、ロボット２のアーム21とハン
ド22とを駆動し正しい溶接位置に水平移動することがで
きる。
位置の補正値を使用して、ロボット２のアーム21とハン
ド22とを駆動し正しい溶接位置に水平移動することがで
きる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
３個の光センサーを使用して距離を測定することにより
水平度が充分な精度と安い設備費で得ることができる。
また、２組の光ビームの受光量を測定することにより水
平位置が充分な精度と安い設備費で得ることができる。
そのため、例えば自動車の排気ガス音を処理するサイレ
ンサの如く異形の部品でも、フランジにパイプを溶接す
るような場合非常に有効である。
３個の光センサーを使用して距離を測定することにより
水平度が充分な精度と安い設備費で得ることができる。
また、２組の光ビームの受光量を測定することにより水
平位置が充分な精度と安い設備費で得ることができる。
そのため、例えば自動車の排気ガス音を処理するサイレ
ンサの如く異形の部品でも、フランジにパイプを溶接す
るような場合非常に有効である。
【図１】本発明に係る水平度検出方法を示す図である。
【図２】本発明に係る水平位置の検出方法を示す図であ
る。
る。
１ サイレンサ ２ ロボット ３ 本発明に係る平板 ４ 本発明に係る弾性部材 ５ 本発明に係る支持部 ６ 本発明に係るレーザ変位センサ ７ 本発明に係る半導体レーザを光源とする発光器 ８ 本発明に係る光ビーム ９ 本発明に係る受光器 11 サイレンサのパイプ 12 サイレンサのフランジ 13 溶接部 21 ロボットのアーム 22 ロボットのハンド
Claims (3)
- 【請求項１】 支持台（５）に支持される弾性部材
（４）を介して、下面が平面である被測定物を平板
（３）上に載置押圧し、前記支持台の周囲に少なくとも
３個の光センサー（６）を垂直に設けて、前記平板の水
平面に対する傾きを検出することを特徴とする水平度検
出方法。 - 【請求項２】 支持台（５）に支持される弾性部材
（４）を介して、下面が平面でありその上部に柱状部を
有する被測定物を平板（３）上に載置押圧し、前記支持
台の周囲に少なくとも３個の光センサー（６）を垂直に
設けて、前記平板の水平面に対する傾きを検出し、 該検出された傾きを使用して前記被測定物の下面を水平
になすように補正し、 前記被測定物の柱状部を垂直に支持し、該柱状部によっ
て一部遮光されるように、少なくとも２条の光ビーム
（８）を前記柱状部に向かって水平に照射し、前記光ビ
ームのそれぞれの断面積と受光される断面積との比にも
とづいて前記被測定物の水平位置を検出することを特徴
とする３次元位置の検出方法。 - 【請求項３】 支持台（５）に支持される弾性部材
（４）を介して、下面が平面でありその上部に柱状部を
有する被測定物を平板（３）上に載置押圧し、前記支持
台の周囲に少なくとも３個の光センサー（６）を垂直に
設けて、前記平板の水平面に対する傾きを検出し、 該検出された傾きを使用して前記被測定物の下面を水平
になすように補正し、 前記被測定物の柱状部を垂直に支持し、該柱状部によっ
て一部遮光されるように、少なくとも２条の光ビーム
（８）を前記柱状部に向かって水平に照射し、前記光ビ
ームのそれぞれの断面積と受光される断面積との比にも
とづいて前記被測定物の水平位置を検出し、 該検出値にもとづいて前記被測定物の柱状部を予め定め
られた位置に補正することを特徴とする３次元位置の補
正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20497792A JPH0650740A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 水平度検出方法、３次元位置の検出方法、及び、３次元位置の補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20497792A JPH0650740A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 水平度検出方法、３次元位置の検出方法、及び、３次元位置の補正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650740A true JPH0650740A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16499431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20497792A Pending JPH0650740A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 水平度検出方法、３次元位置の検出方法、及び、３次元位置の補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650740A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3904911A1 (de) * | 1988-02-17 | 1989-08-31 | Hitachi Ltd | Kassettenartige magnetband-wechselvorrichtung |
| US8468908B2 (en) | 2005-03-30 | 2013-06-25 | Panasonic Corporation | Industrial robot |
| CN111257231A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-09 | 浙江大学 | 一种大口径平面光学元件自动调平方法 |
| CN113510689A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 日本电产三协（浙江）有限公司 | 工业用机器人和工业用机器人的控制方法 |
| US11734663B2 (en) | 2020-01-10 | 2023-08-22 | Teraoka Seiko Co., Ltd. | Product sales data processing system and weighing apparatus |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP20497792A patent/JPH0650740A/ja active Pending
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