JPS59100804A - 平面光切断法を用いたロボツト用計測ヘツド - Google Patents
平面光切断法を用いたロボツト用計測ヘツドInfo
- Publication number
- JPS59100804A JPS59100804A JP21066982A JP21066982A JPS59100804A JP S59100804 A JPS59100804 A JP S59100804A JP 21066982 A JP21066982 A JP 21066982A JP 21066982 A JP21066982 A JP 21066982A JP S59100804 A JPS59100804 A JP S59100804A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- receiving element
- line
- plane
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、作業用ロボットにおいて、作業対象物とロボ
ットとの関係位１ｔｔ測定する平面光切断法を用いたｉ
ｔ側ヘッドに関するものであって、特に作業対象物の表
面が平面あるいは緩やかな曲面で構成されている場合、
例えば厚い板の浴接作業等で有効に使用される。
ットとの関係位１ｔｔ測定する平面光切断法を用いたｉ
ｔ側ヘッドに関するものであって、特に作業対象物の表
面が平面あるいは緩やかな曲面で構成されている場合、
例えば厚い板の浴接作業等で有効に使用される。
アーク浴接ロボットで、浴接線に溢うて、浴接を進める
場合の従来の例を第１図、第２図・第３図に示す。図に
おいてＧ、ＩＧ、は被溶接物（Ｇｔ。
場合の従来の例を第１図、第２図・第３図に示す。図に
おいてＧ、ＩＧ、は被溶接物（Ｇｔ。
Ｇ富の区別を要しない場合は単にＧとかり）、その表面
をＪ＋、Ｊｔ（Ｊｌ、Ｊ、の区別を観しない場合は単に
Ｊとかく）、Ｔは浴接トーチ、Ｗは溶接すべき線状部（
以下浴接線と称す）である。
をＪ＋、Ｊｔ（Ｊｌ、Ｊ、の区別を観しない場合は単に
Ｊとかく）、Ｔは浴接トーチ、Ｗは溶接すべき線状部（
以下浴接線と称す）である。
第１図は浴接トーチ・ｒの両側にとりつけた磁気センサ
、４．・イ、によってＴとＪ１＋Ｊｔとの関係位置を検
出し、浴接トーチＴを正しい溶接作業位置に保つもので
ある。
、４．・イ、によってＴとＪ１＋Ｊｔとの関係位置を検
出し、浴接トーチＴを正しい溶接作業位置に保つもので
ある。
第λ図ビ）は光ビーム投光器りから光ビームＬ′を被測
物表面Ｊｌ＋Ｊ１１１Ｃ投射し、その方向を左右ＶＣ＠
ったとぎ生ずる輝線ＡをイメージカメラＩでとらえ、そ
の画像を処理して溶接線を検出して１作業を進めるもの
である。図仲）にこの場合得られる画像を示す。この場
合、測定点と浴接点との距、離痔は、ｆ６接アーク光に
よる妨害防止のため約１ｏｏｎｂ程展以上を観し、′ｒ
を正しい位置に保つ上で好ましくない。
物表面Ｊｌ＋Ｊ１１１Ｃ投射し、その方向を左右ＶＣ＠
ったとぎ生ずる輝線ＡをイメージカメラＩでとらえ、そ
の画像を処理して溶接線を検出して１作業を進めるもの
である。図仲）にこの場合得られる画像を示す。この場
合、測定点と浴接点との距、離痔は、ｆ６接アーク光に
よる妨害防止のため約１ｏｏｎｂ程展以上を観し、′ｒ
を正しい位置に保つ上で好ましくない。
第３図は、浴接トーチ″ｒを左右（矢印方向）に一定角
だけ振り動かして、浴接を進め、この場合・左右におし
するアーク電ＭＥが等しくなるようにトーチＴの位置を
制御しながら、溶接線Ｗｖｃ溢うて浴接作業を進めるよ
うにしたものである。図（イ）ｔまトーチＴの位置が止
しく制御ｌＩ４１されない時の状態乞、図（ロ）は正し
い制御が行なわれている時の状態を示す。
だけ振り動かして、浴接を進め、この場合・左右におし
するアーク電ＭＥが等しくなるようにトーチＴの位置を
制御しながら、溶接線Ｗｖｃ溢うて浴接作業を進めるよ
うにしたものである。図（イ）ｔまトーチＴの位置が止
しく制御ｌＩ４１されない時の状態乞、図（ロ）は正し
い制御が行なわれている時の状態を示す。
上記の第１図、第３図は、浴接トーチＴを正しい溶接作
業位置においてからの制御であり、完全自動作業には適
しない。第２図の場合は溶接トーチＴと溶接点との距離
が太き（なり精度がおちるのが欠点である。
業位置においてからの制御であり、完全自動作業には適
しない。第２図の場合は溶接トーチＴと溶接点との距離
が太き（なり精度がおちるのが欠点である。
本発明は比較的簡単な惨敗で、物体表面の測定を可能に
し、溶接線の自勧恢田、浴接最逸位置′＼の適合馨可能
にすることによって、浴接作業の全自動化を可能にする
ものである。以下、これについて詳細に説明する。
し、溶接線の自勧恢田、浴接最逸位置′＼の適合馨可能
にすることによって、浴接作業の全自動化を可能にする
ものである。以下、これについて詳細に説明する。
第μ図に本発明の平面光切断法？用いたロボット用計測
ヘッドの基本構成図を示す。図においてＭは計測ヘッド
で、それに固定の直交軸ξ、η、（のまわりに回転可能
で、かつ、空間軸Ｘ、）’＋Ｚに関して平行移動される
。したがって、Ｍは平行移動と回転により空間内の任意
の位置で任意の姿勢をとることができる。また、Ｍの下
側には、薄板状の光ＳＸ、（以下平面光と称する）を発
する投光器りと受光器Ｒが取付けられ、その構造は図か
られかるように、面ξ（に対して対称で、平面光ＳＩと
ξ軸とはＯＬで交わり、そのなす角をｕＬとする。
ヘッドの基本構成図を示す。図においてＭは計測ヘッド
で、それに固定の直交軸ξ、η、（のまわりに回転可能
で、かつ、空間軸Ｘ、）’＋Ｚに関して平行移動される
。したがって、Ｍは平行移動と回転により空間内の任意
の位置で任意の姿勢をとることができる。また、Ｍの下
側には、薄板状の光ＳＸ、（以下平面光と称する）を発
する投光器りと受光器Ｒが取付けられ、その構造は図か
られかるように、面ξ（に対して対称で、平面光ＳＩと
ξ軸とはＯＬで交わり、そのなす角をｕＬとする。
また、図の（Ｊ、ＡＭ＆工ξη面と平面光Ｓ１−との交
線であって、乙０ＲＯＬ、ＡＭ＝ＯＬである。平面光Ｓ
Ｌを被測物Ｇ上に投射すると、物体Ｇの表面Ｊ上には明
るい輝線Ａ・Ａ、ＡＭを生ずる。但し １、＝パノ、・
・・ である。筺た、ＯＬＡ、 ＝ ｔ、Ｑ で表わす
。また、ＯＬは測定上の必要に応じて、２ないし数段階
に変えることができる。これを示す必要のあるとぎはＯ
Ｌ？。
線であって、乙０ＲＯＬ、ＡＭ＝ＯＬである。平面光Ｓ
Ｌを被測物Ｇ上に投射すると、物体Ｇの表面Ｊ上には明
るい輝線Ａ・Ａ、ＡＭを生ずる。但し １、＝パノ、・
・・ である。筺た、ＯＬＡ、 ＝ ｔ、Ｑ で表わす
。また、ＯＬは測定上の必要に応じて、２ないし数段階
に変えることができる。これを示す必要のあるとぎはＯ
Ｌ？。
ト＝ｌ・コ・３．・・・で示す。
受光器几はξ軸上の点ＯＲに取付けられ、第５図（イ）
に示すように、レンズ刀と受光素子Ｂとからなり、レン
ズの中心は常に惺に一致し、その前方の物体の像をレン
ズＺの後方に結び、この像とレンズんとの距離なｒとす
る。ｒは前号の物体上の点Ａ、、 Ｋ対応させる場合は
（Ｌ、（Ｌ−ハコ、・・・）とかく、受光素子Ｂは像を
結ぶ位置すなわちレンズよりｒの距離におくように調整
する。受光素子Ｂの受光部は点とみなせる程度の小面積
で、光が入射するとＢの電気端子から電気出力が得られ
る。
に示すように、レンズ刀と受光素子Ｂとからなり、レン
ズの中心は常に惺に一致し、その前方の物体の像をレン
ズＺの後方に結び、この像とレンズんとの距離なｒとす
る。ｒは前号の物体上の点Ａ、、 Ｋ対応させる場合は
（Ｌ、（Ｌ−ハコ、・・・）とかく、受光素子Ｂは像を
結ぶ位置すなわちレンズよりｒの距離におくように調整
する。受光素子Ｂの受光部は点とみなせる程度の小面積
で、光が入射するとＢの電気端子から電気出力が得られ
る。
受光器几のレンズ／、−と受光素子Ｂの関係位置は正規
状態ではＢは図のようにレンズ／４の光軸ＯＲＡＭの後
方・＼の延長上にある。今、受光素子Ｂを光軸上から外
れた位置、例えば図のｂｌに移せば、受光器に入る光の
方向はｂｌＯＲａｌのように変る。つまり、受光素子の
位置の変化によって受光素子の視線方向を変えることが
できる。
状態ではＢは図のようにレンズ／４の光軸ＯＲＡＭの後
方・＼の延長上にある。今、受光素子Ｂを光軸上から外
れた位置、例えば図のｂｌに移せば、受光器に入る光の
方向はｂｌＯＲａｌのように変る。つまり、受光素子の
位置の変化によって受光素子の視線方向を変えることが
できる。
受光素子Ｂ、が正確に像を結ふ位置に３かれ、レンズＬ
の元軸に対して第６図に示すごとき位置を占めているも
のとする。第６図において、ＢＭＯＲＡＭはレンズんの
光軸、ＯＲはレンズ／の中心、ｐ・、ｑ・。
の元軸に対して第６図に示すごとき位置を占めているも
のとする。第６図において、ＢＭＯＲＡＭはレンズんの
光軸、ＯＲはレンズ／の中心、ｐ・、ｑ・。
ｒはＯＲヲ原点とする座標軸で、レンズの中心面はｐｑ
面と一致するものとする。金板測定物上の輝線上の点Ａ
、をとうえたときの受光素子の位置Ｂ。
面と一致するものとする。金板測定物上の輝線上の点Ａ
、をとうえたときの受光素子の位置Ｂ。
の座標をｐ＋、 ｑ＋、 ｒとし、受光器のピントがよ
く合っているものとすれば、レンズ／、−と点Ａ、との
距離ｔＲおよび、点ＡＩの方向φ（ｔ）、ψ（ｔ＋は次
により求められる。（φ（ｔ）、ψ（１）は８４図参照
１、）受光器几の写像のピント合せが十分正確でな（・
場合は像がぼけ℃（る。したがつ℃、例えば視線方向が
変化して被測定物上の輝線？よぎる場合は、視線の移動
δ（角あるいは距離）に対する受光器の′電気出力ｅＢ
は第５図（ロ）のようになるから、この出力を一定レベ
ルでスライスしてその中央１直Ｏをとれば、はぼ正確な
δの値が求められる。視線が時間的に運動する場合は、
δン間抜でおぎかえても同様のことが成立している。
く合っているものとすれば、レンズ／、−と点Ａ、との
距離ｔＲおよび、点ＡＩの方向φ（ｔ）、ψ（ｔ＋は次
により求められる。（φ（ｔ）、ψ（１）は８４図参照
１、）受光器几の写像のピント合せが十分正確でな（・
場合は像がぼけ℃（る。したがつ℃、例えば視線方向が
変化して被測定物上の輝線？よぎる場合は、視線の移動
δ（角あるいは距離）に対する受光器の′電気出力ｅＢ
は第５図（ロ）のようになるから、この出力を一定レベ
ルでスライスしてその中央１直Ｏをとれば、はぼ正確な
δの値が求められる。視線が時間的に運動する場合は、
δン間抜でおぎかえても同様のことが成立している。
上記においては、受光器の視線方向を変えるために、受
光素子Ｂの座標を変えたのであるが、受光器几全体の方
向な変えて視線方向を変えてもよ（、また、第６図の受
光素子Ｂのｐ成分による視線方向の変化ケ座標ｐの変化
に依存し、ｑ成分に相当１−る視線方向の変化を受光器
全体の回転によってもよく、また、この逆でもよい。視
線の方向変化をイ０」によって行なうかは、実際の機構
を構成する場合の便宜の問題である。さらにまｊこ、第
６図では直交座標系ｐ＋ ｑ、 ｒを用いたが、斜交軸
をとっても、取扱いは面倒になるが原理的には同様のこ
とが成立っている。
光素子Ｂの座標を変えたのであるが、受光器几全体の方
向な変えて視線方向を変えてもよ（、また、第６図の受
光素子Ｂのｐ成分による視線方向の変化ケ座標ｐの変化
に依存し、ｑ成分に相当１−る視線方向の変化を受光器
全体の回転によってもよく、また、この逆でもよい。視
線の方向変化をイ０」によって行なうかは、実際の機構
を構成する場合の便宜の問題である。さらにまｊこ、第
６図では直交座標系ｐ＋ ｑ、 ｒを用いたが、斜交軸
をとっても、取扱いは面倒になるが原理的には同様のこ
とが成立っている。
受光器几の写像のピント合せが十分正確に行ない難い場
合は式（υにより難いが、上述により、Ｑ／ｒ・ｐ ／
ｒ ｔま比較的正確に求められるのでφ、ψの値がほ
ぼ正確に求められる０ 今、第弘図に示すように投光器りかもの平面光ＳＬが被
測定物体上につくる輝線Ａ、ｈＡＭケ受光器几の視線Ｏ
ＲＡ、がＡＬにおいてとらえたとする。
合は式（υにより難いが、上述により、Ｑ／ｒ・ｐ ／
ｒ ｔま比較的正確に求められるのでφ、ψの値がほ
ぼ正確に求められる０ 今、第弘図に示すように投光器りかもの平面光ＳＬが被
測定物体上につくる輝線Ａ、ｈＡＭケ受光器几の視線Ｏ
ＲＡ、がＡＬにおいてとらえたとする。
視線０ＲＡＬ の方向は、計測ヘッドの正面方向すな
わち８９面と八〇、Ａ、ＯＲの面とのなす角ψＲ１、お
よびＡＬ よりξ（面に下した垂線の足Ａ’、３ とＯ
Ｒとを結ぶ線がξ軸となす角（とがわかれば、矢の関係
により、計測ヘッドと測定される点Ａ５、との関係が求
められる。
わち８９面と八〇、Ａ、ＯＲの面とのなす角ψＲ１、お
よびＡＬ よりξ（面に下した垂線の足Ａ’、３ とＯ
Ｒとを結ぶ線がξ軸となす角（とがわかれば、矢の関係
により、計測ヘッドと測定される点Ａ５、との関係が求
められる。
ここに、Ｈ，はＡ、からξ軸に丁した光線の足である。
被測定物表面の輝線と受光器凡の視線との交叉点Ａ、を
求めるには次の２つの方法がある。
求めるには次の２つの方法がある。
（１） ＢＸ、’ｌ一定値θ、とし、視線の左右方向
ψＲを時間的にかなり速い速度で変化させ、１ｌｌＲを
緩やかに変えるか、または階段的にゆっ（り変化させる
場合ＵＲを適当な値にとってψＲを時間的に速い周波数
で振動させ、その振巾が輝線上の測定したい点を十分蔽
うようにすると、視線と輝線の交点Ａ・において、受光
器から電気出力が得られる。この場合、輝線と視線を含
む面との交叉の状況は、第７図に示すごとくで、９＋Ｒ
（ｔ）によって視線は破線で示すようになり、θＲ（１
，）を、、＝／、２．・・・と変えることによって、視
線と輝線の交叉点はＡ、ＩＡ、ｌ・・・ＡＬと変る。こ
の場合、受光器の電気出力をタイミング信号として用い
ればＡ、）に相当する勉（ｔ、）、θＨ（ｔ。）を求め
ることができる。例えばψＲ（ｔｌ−ψＨａ ｓｉｎω
ψ１、θＲ（ｔｌ ＝ ＵＲＯ＋φ０ｇ１ｎ％ｔとし、
’９．Ｒ＞６）ｒｐ とスレハヨい。ここに、φ（ｔ）
＝φ。Ｓ石ωφ（１）。
ψＲを時間的にかなり速い速度で変化させ、１ｌｌＲを
緩やかに変えるか、または階段的にゆっ（り変化させる
場合ＵＲを適当な値にとってψＲを時間的に速い周波数
で振動させ、その振巾が輝線上の測定したい点を十分蔽
うようにすると、視線と輝線の交点Ａ・において、受光
器から電気出力が得られる。この場合、輝線と視線を含
む面との交叉の状況は、第７図に示すごとくで、９＋Ｒ
（ｔ）によって視線は破線で示すようになり、θＲ（１
，）を、、＝／、２．・・・と変えることによって、視
線と輝線の交叉点はＡ、ＩＡ、ｌ・・・ＡＬと変る。こ
の場合、受光器の電気出力をタイミング信号として用い
ればＡ、）に相当する勉（ｔ、）、θＨ（ｔ。）を求め
ることができる。例えばψＲ（ｔｌ−ψＨａ ｓｉｎω
ψ１、θＲ（ｔｌ ＝ ＵＲＯ＋φ０ｇ１ｎ％ｔとし、
’９．Ｒ＞６）ｒｐ とスレハヨい。ここに、φ（ｔ）
＝φ。Ｓ石ωφ（１）。
このようにすることによって、被測定物の平面光Ｓ１．
による断面の形が求められる。θ１．は通常π４に選ぶ
のが最も簡単であり、θ１キ二ｆ り の値は測定中の計測ヘッドの姿勢制御に用いる。
による断面の形が求められる。θ１．は通常π４に選ぶ
のが最も簡単であり、θ１キ二ｆ り の値は測定中の計測ヘッドの姿勢制御に用いる。
（２） θ、を一定値とし、θＲＹはぼ輝線方向に向
けて、高い周期の時間的変化を与え、顔を緩やかに変化
する場合、 例えば、ψ迫−ψＲｏＳｋ％Ｈｔ、θＲ（１戸〜。＋φ
−％ ｌ 。
けて、高い周期の時間的変化を与え、顔を緩やかに変化
する場合、 例えば、ψ迫−ψＲｏＳｋ％Ｈｔ、θＲ（１戸〜。＋φ
−％ ｌ 。
Ｏ＋ｐＲ＜％
とすれば、視線と輝線との交叉は第ｇ図に示すようにな
り、交点Ａ、における受光器几の電気出力をタイミング
信号として用いれば−（ｔ） １０Ｒ（１）が求められ
、これによって被測定物の平面光５Ｌｖｒ−よる断面形
状が求められる。
り、交点Ａ、における受光器几の電気出力をタイミング
信号として用いれば−（ｔ） １０Ｒ（１）が求められ
、これによって被測定物の平面光５Ｌｖｒ−よる断面形
状が求められる。
光切断によって物体の形を測定する場合は、測定に用い
る平面光、すなわち信号光の他に雑音光が測定妨害とし
て入ってくる。特にアーク溶接では溶接アークの強い光
が妨害となる。これを防ぐためには、信号光として用い
る光の波長を溶接アーク光のスペクトル中のなるべく弱
い波長に選ぶようにし、受光器の入り口に信号光の波長
だけを通すフィルタを用いる等の工夫をすることは当然
であるが、さらに、浴接アーク光には含まれない形の変
調を信号光に加え、受光器几の゛電気出力を復調して、
変調信号の存否によって、受光器が輝線を捕捉している
かどうかを識別するようにすれば、雑音光の妨害を軽減
することができる。
る平面光、すなわち信号光の他に雑音光が測定妨害とし
て入ってくる。特にアーク溶接では溶接アークの強い光
が妨害となる。これを防ぐためには、信号光として用い
る光の波長を溶接アーク光のスペクトル中のなるべく弱
い波長に選ぶようにし、受光器の入り口に信号光の波長
だけを通すフィルタを用いる等の工夫をすることは当然
であるが、さらに、浴接アーク光には含まれない形の変
調を信号光に加え、受光器几の゛電気出力を復調して、
変調信号の存否によって、受光器が輝線を捕捉している
かどうかを識別するようにすれば、雑音光の妨害を軽減
することができる。
信号光に加える変調形式としては、簡単な正弦波変調、
あるいはパルス変調等、いろいろの形式のものがある。
あるいはパルス変調等、いろいろの形式のものがある。
倒れにしても溶接アーク光に含まれない形の変調形式で
あればよい。
あればよい。
次に、計測↓ヘッドの測定回路を第り図について説明す
る。図において、Ｌは投光器、几は受光器、Ｆ（ｔ）は
投光器の光源駆動用電源で、変調された電気信号を発生
する。ＳＴＹはＦ （ｔ）を復調して変調波の標準電圧
Ｖ、を発生する回路。ＤＭは復調器で、受光器出力から
変調信号を抽出して信号に比例した電圧鳳を出力する。
る。図において、Ｌは投光器、几は受光器、Ｆ（ｔ）は
投光器の光源駆動用電源で、変調された電気信号を発生
する。ＳＴＹはＦ （ｔ）を復調して変調波の標準電圧
Ｖ、を発生する回路。ＤＭは復調器で、受光器出力から
変調信号を抽出して信号に比例した電圧鳳を出力する。
ＲＡＴはｖＲ／ｖｓを求めるための比測定回路で■Ｒ／
／ｖＳを出力する。ＡＭＰ、・ＡＭＰ。
／ｖＳを出力する。ＡＭＰ、・ＡＭＰ。
は増巾器、ＴＰはＶＲ／’Ｖｌと一定値（でとの差をと
る回路であり、ＶＲ／ＶＳＫ＞０ なる場合に電気パ
ルスを出力し、ｖＲ／Ｖ、 −／Ｃ＜０ なる場合は
伺叫の出力もない。ｖＲ／Ｖｓ Ｋ ＞ ０ なる
ときの出力パルスはタイミングパルスとして用いしれる
。つまり、受光量比が被測定物Ｇ上の輝線を捕捉してい
る間ハｖＲ／ｖｓが、実験的に定められる。ある一定値
ノ（より大きくなり、受光量比が輝線を捕捉していない
時はＶＲ／ｖ、が１（より小さい値になるので、回路′
ｒＰの出力は輝線と受光器の視線との父わる時刻の信号
とじ−〔用いることができる。回路ＵＬ は第≠図の投
光器りの平面光ＳＬの方向０１を所定の値に保持するだ
めの出力？投光器に与える回路で、マイコンμｍ００Ｍ
Ｐにより制御される。
る回路であり、ＶＲ／ＶＳＫ＞０ なる場合に電気パ
ルスを出力し、ｖＲ／Ｖ、 −／Ｃ＜０ なる場合は
伺叫の出力もない。ｖＲ／Ｖｓ Ｋ ＞ ０ なる
ときの出力パルスはタイミングパルスとして用いしれる
。つまり、受光量比が被測定物Ｇ上の輝線を捕捉してい
る間ハｖＲ／ｖｓが、実験的に定められる。ある一定値
ノ（より大きくなり、受光量比が輝線を捕捉していない
時はＶＲ／ｖ、が１（より小さい値になるので、回路′
ｒＰの出力は輝線と受光器の視線との父わる時刻の信号
とじ−〔用いることができる。回路ＵＬ は第≠図の投
光器りの平面光ＳＬの方向０１を所定の値に保持するだ
めの出力？投光器に与える回路で、マイコンμｍ００Ｍ
Ｐにより制御される。
回路ψＲ（１）は受光量比を駆動して視線方向にψ（１
）を与えるとともにψ（１）の値を出力して回路Ｓ Ｐ
（ｐＨ”’入力する。回路８１’ψ、は回路′ｒＰから
のタイミングパルスによって、その時刻におけるψＲ（
１） の値をテンプルして、その値をディジタル化し
て／’ −００Ａ４Ｆに入力する。回路θＲ（１）は受
光器ａの視線方向に０Ｒ（ｔ）＝ＯＲｏ＋φ。ｓｉｎ怜
ｔを与えるための出力を発生するとともに、回路５ｐｏ
ＲにｕＲ（１）の値を入力する回路である。ｕＲ（【）
はθ、。の値を適当な値にするためにμｍ００Ｍ）’か
ら制−御される。回路５ＰＯＲは回路ＵＲ（１）の出力
＃、（１）のイ直から、回路′ｒＰ の出力のタイミン
グパルスによって、その時刻の０．（ｔ）Ｙサンプリン
グし、その値をディジタル化してそれをμｍ００Ｍ）’
に入力する。μｍ００Ｍ）’は、同時刻におけるθＨ（
ｔ） ＋ ψＢ（ｔｌ＋０１、およびｄを用い式（２
）と、あらかじめ準備されたプログラムによって式（２
）のｔｌ。
）を与えるとともにψ（１）の値を出力して回路Ｓ Ｐ
（ｐＨ”’入力する。回路８１’ψ、は回路′ｒＰから
のタイミングパルスによって、その時刻におけるψＲ（
１） の値をテンプルして、その値をディジタル化し
て／’ −００Ａ４Ｆに入力する。回路θＲ（１）は受
光器ａの視線方向に０Ｒ（ｔ）＝ＯＲｏ＋φ。ｓｉｎ怜
ｔを与えるための出力を発生するとともに、回路５ｐｏ
ＲにｕＲ（１）の値を入力する回路である。ｕＲ（【）
はθ、。の値を適当な値にするためにμｍ００Ｍ）’か
ら制−御される。回路５ＰＯＲは回路ＵＲ（１）の出力
＃、（１）のイ直から、回路′ｒＰ の出力のタイミン
グパルスによって、その時刻の０．（ｔ）Ｙサンプリン
グし、その値をディジタル化してそれをμｍ００Ｍ）’
に入力する。μｍ００Ｍ）’は、同時刻におけるθＨ（
ｔ） ＋ ψＢ（ｔｌ＋０１、およびｄを用い式（２
）と、あらかじめ準備されたプログラムによって式（２
）のｔｌ。
ＺＲ： 、 ａ ；、 ＋ ｈ ｊ ｌξｊ ’ ｈ’
ｉ を算出し、その値を用いてロボット全体の制御１
６号を送出する。
ｉ を算出し、その値を用いてロボット全体の制御１
６号を送出する。
上述におりては、受光器の視線の方向を変えるために、
受光素子ＢＫ変位を与えているが、この変位の代りに、
多数の受光素子を直線上に稠密に並べたラインセンサを
用いることによって、受光素子Ｂの運動方向を減するこ
とができる。第ｉ。
受光素子ＢＫ変位を与えているが、この変位の代りに、
多数の受光素子を直線上に稠密に並べたラインセンサを
用いることによって、受光素子Ｂの運動方向を減するこ
とができる。第ｉ。
図に示すように、受光器のラインセンサＳＸ２を例えば
（，２１１＋／ ）個の受光素子Ｂ 、 （Ｌ ＝−
ｎ ｒ −ｎ＋１＋−ｎ＋Ｌ ・・・−１＋ Ｌ ＋１
＋ ＋Ｌ −・−＋ ｎ ） ？：直線状に等間隔に配
置し、光が入射した場合、Ｂ、の出力をそれぞれ独立に
散出せるようにしておけば、被測定物Ｇの表面上の輝線
上の点ＡＬ の像は、図のＡ。
（，２１１＋／ ）個の受光素子Ｂ 、 （Ｌ ＝−
ｎ ｒ −ｎ＋１＋−ｎ＋Ｌ ・・・−１＋ Ｌ ＋１
＋ ＋Ｌ −・−＋ ｎ ） ？：直線状に等間隔に配
置し、光が入射した場合、Ｂ、の出力をそれぞれ独立に
散出せるようにしておけば、被測定物Ｇの表面上の輝線
上の点ＡＬ の像は、図のＡ。
に対応して、ライン七ンサＳｔ上ではＢ、に結像し、Ｂ
５ から電気出力が得られる。したがって、受光素子Ｂ
、 と中央九との距離と、レンズにの中心へと鳥との
距離の比から角ＢＩＯＲＢＭすなわちＬＡＭＯＲＡＬ（
視線方向）を知ることが出来る。
５ から電気出力が得られる。したがって、受光素子Ｂ
、 と中央九との距離と、レンズにの中心へと鳥との
距離の比から角ＢＩＯＲＢＭすなわちＬＡＭＯＲＡＬ（
視線方向）を知ることが出来る。
あるいは、前に述べた受光素子Ｂを一方向に振る代りに
、その振動方向にラインセンサＳｔをおけば、Ｂを振動
させることなく、輝線上の点Ａ。
、その振動方向にラインセンサＳｔをおけば、Ｂを振動
させることなく、輝線上の点Ａ。
を捕捉することができる。ここで８１を前に述べた視線
の運動に対応させると、第６図を参照して。
の運動に対応させると、第６図を参照して。
（１） ｓｔの方向なφ（１）に対応させておけばφ
（１）なる変化は不要となる。
（１）なる変化は不要となる。
（ｔｉｔ ｓｔの方向なψＲ（ｔｌに対応させておけ
ばψＲ（１）なる変化は不要になる。
ばψＲ（１）なる変化は不要になる。
上記（１）（ｉｉ）何れの場合でも、受光により電気出
力を得た受光素子の位置がφ（１）あるいはψ儂）の値
に対応している。実際には、第７図の場合にはψＲ（ｔ
）の代りにラインセンサ８ｚを用い、第ｇ図の場合には
φ（１）の代りにラインセンサＳｔヲ用いれば、受光器
の構成が容易になる。また上記例れの場合にも、他方向
の振動の必要であることはいうまでもないことである。
力を得た受光素子の位置がφ（１）あるいはψ儂）の値
に対応している。実際には、第７図の場合にはψＲ（ｔ
）の代りにラインセンサ８ｚを用い、第ｇ図の場合には
φ（１）の代りにラインセンサＳｔヲ用いれば、受光器
の構成が容易になる。また上記例れの場合にも、他方向
の振動の必要であることはいうまでもないことである。
上記（１１（ｌｉｌの場合の測定回路は容易であるから
省略する。
省略する。
また、第７図の場合には、信号光（平面光）と視線の立
場を入れかえても測定 可能である。すなわち、視線を
左右に振った時、その視ている点が被測定物の表面をＡ
、 ＡＩ ＡｗＡ、、 Ａ□、のよ５にたどるとする。
場を入れかえても測定 可能である。すなわち、視線を
左右に振った時、その視ている点が被測定物の表面をＡ
、 ＡＩ ＡｗＡ、、 Ａ□、のよ５にたどるとする。
あるいはラインセンサ８１に入っている物体表面がＡ、
Ａ、・・・Ａ□、のような線になっているとする。、こ
の時、平面光な破線ｌ・コ・、、、、ｌ・・・・のよう
に移動すれば、すなわち０１を変えれば、Ａ、 Ａ、・
・・Ａｌｌと破線の交る時に受光素子から電気出力が得
られる。したがって、この信号をタイミング信号として
利用すればｂ ＣｐＲ（ｔ） ＋θＬ（１）が求められ
るから、これらの値と、あらかじめ設定されていたθＨ
＋ｄを用い、式（２）により、計測ヘッドと被測定物と
の関係位置を算出することができる。
Ａ、・・・Ａ□、のような線になっているとする。、こ
の時、平面光な破線ｌ・コ・、、、、ｌ・・・・のよう
に移動すれば、すなわち０１を変えれば、Ａ、 Ａ、・
・・Ａｌｌと破線の交る時に受光素子から電気出力が得
られる。したがって、この信号をタイミング信号として
利用すればｂ ＣｐＲ（ｔ） ＋θＬ（１）が求められ
るから、これらの値と、あらかじめ設定されていたθＨ
＋ｄを用い、式（２）により、計測ヘッドと被測定物と
の関係位置を算出することができる。
また、本ロボットで溶接を自動的に行うには、面交叉の
型（表面Ｊ、とＪ、とのＶ字形交叉またはこれと逆形の
△字形交叉）を識別し、浴接線Ｗを確め、マイコンμｍ
００ＭＰによって計測ヘッドな正しい作業位置におくこ
とによって行なわれる。
型（表面Ｊ、とＪ、とのＶ字形交叉またはこれと逆形の
△字形交叉）を識別し、浴接線Ｗを確め、マイコンμｍ
００ＭＰによって計測ヘッドな正しい作業位置におくこ
とによって行なわれる。
上述のように本発明の計測ヘッドを用いれば、光切断法
によって、比較的容易に被測定物体の表面が自動的に測
定される。特にマイコンとの組合せによって、ロボット
作業の自動化が可能になる。
によって、比較的容易に被測定物体の表面が自動的に測
定される。特にマイコンとの組合せによって、ロボット
作業の自動化が可能になる。
さらにまた、光に特別な変調を加えることによって、雑
音光の妨害を著しく軽減することが可能である。
音光の妨害を著しく軽減することが可能である。
第１図、第２図、第３図は従来のアーク溶接用ロボット
の測定法の説明図、第≠図は本発明のロボット用計測ヘ
ッドの基本構成図、第５図（イ）は本発明の計測ヘッド
の受光６几の基本構成図、（ロ）は受光６几の受光素子
Ｂの位置に結ぶ輝線上の点の像の形と受光素子の電気出
力との関係を示す図。 第６図は受光器の受光素子の変位に対する受光器視線方
向の変化を示す図、第７図および第ｇ図は被測定物体表
面における輝線と視線の移動軌跡との関係を示す図で第
７図は視線の方向ψ（１）がθＲ（１＋よりも遥に速く
変化する場合、第ｇ図は視線の方向ψ（１＞が（／Ｒ（
１）よりも遥かに遅（菱化する場合、第り図は計枳１」
ヘッドの測定回路の一例、第１Ｏ図は視線の移動をライ
ンセンサに置きかえた場合の様子を示す図である。 Ｇｌ ＋ ０１ ：被測定物、Ｊｔ 、Ｊｔ ：Ｇ１
、Ｇ２の表面、Ｗ ： Ｊ、とＪ、との父線、Ｔ：溶接
トーチ、Ｍ：計測ヘッドの本体、Ｌ：投光器、几：受光
器、ＪＶ：受光器のレン、ズ、Ｂ：受光素子、Ａ・ 二
平面光が物体上につくる輝線上の点、０Ｒ（ｔｌ・ψ、
、（１） ：視線の方向を示す角、θ１゛：平面光Ｓ１
．の方向を示１−角、ｄ：投光器りと受光６几との距離
、ξ、η・（：計測ヘッドに固定した座標軸、Ｘ＋
ｚ： 空間Ｉ 座標軸、 Ｓｚ ニラインセンサ、Ｆ（ｔ） ：投光器
の駆動用゛電源、 ８ＴＶ ：標準電圧発生回路、ＤＭ
：復調器。 ＲＡＴ ： 比６１１Ｊ定ＯｏＭ、ＴＰ ： Ｖｕ／ｙ
、、 ト／ＣトＯ差？ トリＡＲ／Ｖ、 ＞ ／Ｃのと
きにのみタイミングパルスな発生する回路、μｍ００Ｍ
Ｐ ：マイコン。 特許出願人 Ｂム、Ｉｈ信姑缶匝−・ム知 ７１２、＋３図
の測定法の説明図、第≠図は本発明のロボット用計測ヘ
ッドの基本構成図、第５図（イ）は本発明の計測ヘッド
の受光６几の基本構成図、（ロ）は受光６几の受光素子
Ｂの位置に結ぶ輝線上の点の像の形と受光素子の電気出
力との関係を示す図。 第６図は受光器の受光素子の変位に対する受光器視線方
向の変化を示す図、第７図および第ｇ図は被測定物体表
面における輝線と視線の移動軌跡との関係を示す図で第
７図は視線の方向ψ（１）がθＲ（１＋よりも遥に速く
変化する場合、第ｇ図は視線の方向ψ（１＞が（／Ｒ（
１）よりも遥かに遅（菱化する場合、第り図は計枳１」
ヘッドの測定回路の一例、第１Ｏ図は視線の移動をライ
ンセンサに置きかえた場合の様子を示す図である。 Ｇｌ ＋ ０１ ：被測定物、Ｊｔ 、Ｊｔ ：Ｇ１
、Ｇ２の表面、Ｗ ： Ｊ、とＪ、との父線、Ｔ：溶接
トーチ、Ｍ：計測ヘッドの本体、Ｌ：投光器、几：受光
器、ＪＶ：受光器のレン、ズ、Ｂ：受光素子、Ａ・ 二
平面光が物体上につくる輝線上の点、０Ｒ（ｔｌ・ψ、
、（１） ：視線の方向を示す角、θ１゛：平面光Ｓ１
．の方向を示１−角、ｄ：投光器りと受光６几との距離
、ξ、η・（：計測ヘッドに固定した座標軸、Ｘ＋
ｚ： 空間Ｉ 座標軸、 Ｓｚ ニラインセンサ、Ｆ（ｔ） ：投光器
の駆動用゛電源、 ８ＴＶ ：標準電圧発生回路、ＤＭ
：復調器。 ＲＡＴ ： 比６１１Ｊ定ＯｏＭ、ＴＰ ： Ｖｕ／ｙ
、、 ト／ＣトＯ差？ トリＡＲ／Ｖ、 ＞ ／Ｃのと
きにのみタイミングパルスな発生する回路、μｍ００Ｍ
Ｐ ：マイコン。 特許出願人 Ｂム、Ｉｈ信姑缶匝−・ム知 ７１２、＋３図
Claims (5)
- （１） ロボット用計測ヘッドの軸ξ上で一定距離ｄ
ｆｆニア＼だてたλ点九およびＯＲにそれぞれ投光器お
よび受光器を設け、投光器は、ＯＬを通り軸ξとＯＬを
なす平面光を発射し、この平面光を被測定物表面に投射
して輝線を生ずるようにし、受光器はレンズと受光素子
よりなり、レンズの光軸はＯＲを通りその方向をほぼ被
測定物表面の輝線に向けた場合、輝線像が受光素子を含
む平面上に結ばれるように配置し、受光素子にその平面
内で、コ方向の成分をもつような周期的運動を与え、一
方向運動成分の周期を他方向の運動成分の周期よりも遥
に速く１−ることによって、受光器の視線が視野を掃引
するようにし、視線が被測定物体上の輝線と交る時化ず
る受光素子の電気出力をタイミング信号として用いて、
受光器の視線方向を求め、この方向と、平面光と軸ξと
のなす角ＯＬと、０１とＯＲとの距離ｄとから、輝線と
視線の交点位置を算出することによって、被測定物の表
面を測定するようにしたことを％似とする平面光切断法
を用いたロボット用計測ヘッド。 - （２）前記％許請求の範囲第１項において、受光素子を
含、む写像面内に直線上に稠密に多数個の受光素子を配
置し、受光素子の配列に、写１象面内において、受光素
子と直角方向に周期的運動を与え、輝線の像と受光素子
配列との交点の受光素子の出力から、受光素子の位置お
よび受光素子配列の変位を求めて、その素子に対応する
被測定物体上の輝線上の点の方向を求め、この方向と、
平面光が軸ξとなす角θｂと、ＯＲとＯＬとの距離ｄと
を用いて、その輝線上の点の位置を算出するようにした
ことを特徴とする平面光切断法を用いたロボット用計測
ヘッド。 - （３）前記特許請求の範囲第２項において、平面光とξ
軸とのなす角θｂｋ周期的に変化し、受光器の受光素子
配列を平面光の回転軸方向に平行とし、受光素子配列の
、配列方向と直交方向の運動な０とし、輝線の映像と受
光素子配列との交点の受光素子より出る電気出力によっ
て、受光素子の位置および平面光の方向を求め、これら
の値と０．とＯＲとの距離ｄかも、平面光で励起された
受光素子に対応する輝線上の点の位置を算出するように
したことを特徴とする平面光切断法を用いたロボット用
計測ヘッド。 - （４）前記特許請求の範囲第１項、第２項、第３項にお
いて、受光器の受光方向すなわち、視線方向を変えるた
めの受光器の受光素子あるいは受光素子配列の運動変位
の一部あるいは全部を、受光器全体の回転によって行な
って測定を行なうようにしたことを特徴とする平面光切
断法を用いたロボット用計測ヘッド。 - （５）前記特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第
μ項におい℃、平面光の強度を、雑音光に含まれない特
性の時間的波で変調し、受光器の受光した時の電気出力
を復調するようにすることにより℃、雑音光の測定に対
する妨害を軽減するようにしたことを特徴とする平面光
切断法ケ用いたロボット用計測ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21066982A JPS59100804A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 平面光切断法を用いたロボツト用計測ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21066982A JPS59100804A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 平面光切断法を用いたロボツト用計測ヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59100804A true JPS59100804A (ja) | 1984-06-11 |
Family
ID=16593145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21066982A Pending JPS59100804A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 平面光切断法を用いたロボツト用計測ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59100804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6067087A (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-17 | トキコ株式会社 | 工業用ロボツト |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5542185A (en) * | 1978-09-22 | 1980-03-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Detecting device for arc welding or the like |
| JPS5587283A (en) * | 1978-12-25 | 1980-07-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Recognizing method and servo unit with recognizing function |
-
1982
- 1982-12-02 JP JP21066982A patent/JPS59100804A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5542185A (en) * | 1978-09-22 | 1980-03-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Detecting device for arc welding or the like |
| JPS5587283A (en) * | 1978-12-25 | 1980-07-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Recognizing method and servo unit with recognizing function |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6067087A (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-17 | トキコ株式会社 | 工業用ロボツト |
| JPH0425118B2 (ja) * | 1983-09-20 | 1992-04-28 | Tokico Ltd |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2685947B2 (ja) | 参照光、特にレーザ光に関して対象物の参照軸の相対位置を確定するための装置 | |
| WO2018082184A1 (zh) | 距离测量方法、装置、摄像头和移动终端 | |
| JPS60128304A (ja) | 溶接機計測ヘツド | |
| JPH1114357A (ja) | 測量機の自動追尾装置 | |
| JP2007010354A (ja) | 物体の表面形状を観察測定する装置 | |
| US4790660A (en) | Shape measuring instrument | |
| JPH10197212A (ja) | 光式変位センサ、光式厚さセンサ、変位検出方法及び厚さ検出方法 | |
| JPS59100804A (ja) | 平面光切断法を用いたロボツト用計測ヘツド | |
| JPS60117102A (ja) | 溶接線倣い検出装置 | |
| JP3600763B2 (ja) | ウェッジプリズムの照射位置制御方法および装置 | |
| JPS5927843B2 (ja) | 光学的角度検出方法 | |
| JPH05203431A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JPS61104202A (ja) | 光変位計 | |
| JPS63314403A (ja) | 平面の傾斜・距離検出装置 | |
| JPS581120A (ja) | テレセントリツク光線を発生する装置および物体の寸法または位置を測定する方法 | |
| JPS63225108A (ja) | 距離・傾斜角測定器 | |
| JPH08122021A (ja) | 寸法測定器 | |
| JPS635208A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JPH0117524B2 (ja) | ||
| JPS62287107A (ja) | 中心位置測定装置 | |
| JPS63191010A (ja) | 表面粗さ計測方法 | |
| JP2004170437A (ja) | 光式変位センサ及び光式厚さセンサ | |
| JPS59104502A (ja) | 受光素子アレ−を用いたロボツト用計測ヘツド | |
| JPH08233535A (ja) | 距離計測装置 | |
| JPS60128330A (ja) | 薄膜の屈折率測定装置 |