JPS61279481A - ロボツトの作業開始点検出制御方法 - Google Patents
ロボツトの作業開始点検出制御方法Info
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- JPS61279481A JPS61279481A JP60117711A JP11771185A JPS61279481A JP S61279481 A JPS61279481 A JP S61279481A JP 60117711 A JP60117711 A JP 60117711A JP 11771185 A JP11771185 A JP 11771185A JP S61279481 A JPS61279481 A JP S61279481A
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- robot
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1684—Tracking a line or surface by means of sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は補間機能と位置センサへの応答機能を有するロ
ボットの作業開始点検出制御方法に関する。
ボットの作業開始点検出制御方法に関する。
ティーチングプレイバック形ロボットでは、教示されて
いるロボットエンドエフェクタ先端の軌跡と作業対象物
の作業線とが一致するように精度良く作業対象物を位置
決めしなければならない。
いるロボットエンドエフェクタ先端の軌跡と作業対象物
の作業線とが一致するように精度良く作業対象物を位置
決めしなければならない。
その作業対象物そのものの寸法精度上のほらつきやその
位置決めが悪いと教示軌跡データでのロボット作業はで
きなくなる。その問題を解決するために位置誤差検出セ
ンサ付きロボットが研究。
位置決めが悪いと教示軌跡データでのロボット作業はで
きなくなる。その問題を解決するために位置誤差検出セ
ンサ付きロボットが研究。
開発され、一部実用化されている。
センサとして機械式、磁気式、アーク自身を情報源とす
るアークセンサ式、光学式と種々提案されている。Ｊａ
械式は対象物に接触することに起因する種々の欠点を有
し、磁気式は検出感度の点でロボットエンドエフェクタ
近傍に設置される種々の欠点を有し、アークセンサ式は
溶接条件の変動や溶接アーク自身の特性変動に対し十分
の精度が出ない欠点を有し、光学式は作業ワークの形状
を認識できるという点で優れている。光学式のうち、外
部発光源（例えば、レーザスリット光）の反射により画
像信号を得る方式は１作業ワークの作業点の線の認識は
できつも、作業工具と作業線の相対位置合わせを「セン
サと作業工具の相対位置は狂わない」という前提で演算
により実行するため次のような欠点を有している６作業
工具そのものが変形したり、センサを取り付けている機
構のガタ、変形、ずれが生じたときにはセンサと作業工
具の作業点との相対位置が変動し、作業ワークに対し正
確に位置合せができなくなる。生産技術的にみれば、作
業ワークサイドのずれとロボットサイドのずれ（センサ
のずれも含む）は等価のことである。「ロボット及びセ
ンサは絶対ずれない、しかし作業ワークはずれる」とい
う前提のもとでの位置補正センサロボットと「ロボット
及びセンサもずれる、しかも作業ワークもずれる」とい
う前提のもとての位置補正センサロボットのロボットに
よる自動化の生産技術的優秀は明白である。その点、作
業工具と作業ワークの相対位置を認識するセンサ方式の
方が外部発光源の反射により作業ワークの位置の認識の
み行なうセンサ方式より優れているのは明白である。
るアークセンサ式、光学式と種々提案されている。Ｊａ
械式は対象物に接触することに起因する種々の欠点を有
し、磁気式は検出感度の点でロボットエンドエフェクタ
近傍に設置される種々の欠点を有し、アークセンサ式は
溶接条件の変動や溶接アーク自身の特性変動に対し十分
の精度が出ない欠点を有し、光学式は作業ワークの形状
を認識できるという点で優れている。光学式のうち、外
部発光源（例えば、レーザスリット光）の反射により画
像信号を得る方式は１作業ワークの作業点の線の認識は
できつも、作業工具と作業線の相対位置合わせを「セン
サと作業工具の相対位置は狂わない」という前提で演算
により実行するため次のような欠点を有している６作業
工具そのものが変形したり、センサを取り付けている機
構のガタ、変形、ずれが生じたときにはセンサと作業工
具の作業点との相対位置が変動し、作業ワークに対し正
確に位置合せができなくなる。生産技術的にみれば、作
業ワークサイドのずれとロボットサイドのずれ（センサ
のずれも含む）は等価のことである。「ロボット及びセ
ンサは絶対ずれない、しかし作業ワークはずれる」とい
う前提のもとでの位置補正センサロボットと「ロボット
及びセンサもずれる、しかも作業ワークもずれる」とい
う前提のもとての位置補正センサロボットのロボットに
よる自動化の生産技術的優秀は明白である。その点、作
業工具と作業ワークの相対位置を認識するセンサ方式の
方が外部発光源の反射により作業ワークの位置の認識の
み行なうセンサ方式より優れているのは明白である。
本発明の目的は、ロボット手首に装着された作業工具を
作業対象物の作業開始点に正しく位置決めする。ロボッ
トの作業開始点検出制御方法を提供することである。
作業対象物の作業開始点に正しく位置決めする。ロボッ
トの作業開始点検出制御方法を提供することである。
本発明のロボットの作業開始点検出方法は、アームの先
端に作業工具を設け、その手首部に照明源と視覚センサ
を設けた補間機能を有するティーチングプレイバック制
御のロボットで、前記視覚センサからの位置修正信号に
応答してロボットを構成する複数の駆動軸を制御して前
記作業工具の位置を調整する方法において、次のステッ
プからなる。
端に作業工具を設け、その手首部に照明源と視覚センサ
を設けた補間機能を有するティーチングプレイバック制
御のロボットで、前記視覚センサからの位置修正信号に
応答してロボットを構成する複数の駆動軸を制御して前
記作業工具の位置を調整する方法において、次のステッ
プからなる。
（１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。
（２）作業対称物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
（３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１および第２の修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。
て第１および第２の修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。
（４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端との距離を減少
させるように前記作業工具の先端を前記第１の修正方向
に沿って移動させる。
像上で前記作業線と前記作業工具の先端との距離を減少
させるように前記作業工具の先端を前記第１の修正方向
に沿って移動させる。
（５）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端との
距離を減少させるように前記作業工具の先端を前記第２
の修正方向に沿って移動させる。
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端との
距離を減少させるように前記作業工具の先端を前記第２
の修正方向に沿って移動させる。
（６）認識された前記画像上で、前記作業線と前記作業
工具の先端と前記作業工具の陰の先端とがすべて一致す
るまで前患（４） （５）のステップをくりかえす。
工具の先端と前記作業工具の陰の先端とがすべて一致す
るまで前患（４） （５）のステップをくりかえす。
本発明のロボットの作業開始点検出方法は。
アームの先端に作業工具を設け、その手首部に照明源と
視覚センサを設けた補間機能を有するティーチングプレ
イバック制御のロボットで、前記視覚センサからの位置
修正信号に応答してロボットを構成する複数の駆動軸を
制御して前記作業工具の位置を調整する方法において、
次のステップからなる。
視覚センサを設けた補間機能を有するティーチングプレ
イバック制御のロボットで、前記視覚センサからの位置
修正信号に応答してロボットを構成する複数の駆動軸を
制御して前記作業工具の位置を調整する方法において、
次のステップからなる。
（１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。
（２）作業対象物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
（３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
てｍｌおよび第２の修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。
てｍｌおよび第２の修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。
（４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端との距離を減少
させるように前記作業工具の先端を前記第１の修正方向
に沿って移動させる。
像上で前記作業線と前記作業工具の先端との距離を減少
させるように前記作業工具の先端を前記第１の修正方向
に沿って移動させる。
（５）前記位置修正信号に応答して認識された前記画像
上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端との距
離を減少させるように、前記作業工具の先端を前記第２
の修正方向に沿って移動させる。
上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端との距
離を減少させるように、前記作業工具の先端を前記第２
の修正方向に沿って移動させる。
（６）認識された前記画像上で、前記作業線と前記作業
工具の先端と前記作業工具の陰の先端とがすべて一致す
るまで前記（４）（５）のステップをくりかえす。
工具の先端と前記作業工具の陰の先端とがすべて一致す
るまで前記（４）（５）のステップをくりかえす。
（７）前記ステップ（６）で得られた一致点と教示時の
作業開始点との変移ベクトルだけ教示時の作業終了点を
変位させた点と前記−散点とを結ぶ直線の延長上を教示
された作業方向と逆方向にたどりながら、認識された前
記画像上の作業線の急俊な屈商点を視覚センサが検出す
るまでステップ（４）（５）をくりかえす。
作業開始点との変移ベクトルだけ教示時の作業終了点を
変位させた点と前記−散点とを結ぶ直線の延長上を教示
された作業方向と逆方向にたどりながら、認識された前
記画像上の作業線の急俊な屈商点を視覚センサが検出す
るまでステップ（４）（５）をくりかえす。
本発明のロボットの作業開始点検出方法は、アームの先
端に作業工具を設け その手首部に視覚センサを設け、
更に前記作業工具の先端が作業対象物に接触すると接触
信号を発生する接触センサを備えた補間機能を有するテ
ィーチングプレイバック制御のロポッ］・で、前記視覚
センサからの位置修正信号に応答してロボットを構成す
る複数の駆動軸を制御して前記作業工具の位置を調整す
る方法において、次のステップからなる。
端に作業工具を設け その手首部に視覚センサを設け、
更に前記作業工具の先端が作業対象物に接触すると接触
信号を発生する接触センサを備えた補間機能を有するテ
ィーチングプレイバック制御のロポッ］・で、前記視覚
センサからの位置修正信号に応答してロボットを構成す
る複数の駆動軸を制御して前記作業工具の位置を調整す
る方法において、次のステップからなる。
（１）作業対象物の作業線と前記作業工具を前記視覚セ
ンサによって画像認識する。
ンサによって画像認識する。
（２）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１の修正方向に沿った前記位置修正信号を発生する
。
て第１の修正方向に沿った前記位置修正信号を発生する
。
（３）前記位置修正信号に応答して認識された前記画像
上で前記作業と作業工具のとが一致するまで前記作業工
具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動させる。
上で前記作業と作業工具のとが一致するまで前記作業工
具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動させる。
（４）前記作業工具の先端を前記接触センサが接触信号
を発生する方向に作業工具の軸方向に沿って一定量移動
させる。
を発生する方向に作業工具の軸方向に沿って一定量移動
させる。
（５）認識された前記画像上で、前記作業線と前記作業
工具の先端とが一致し、かつ前記接触信号が発生するま
で前記（３）（４） のステップをくりかえす。
工具の先端とが一致し、かつ前記接触信号が発生するま
で前記（３）（４） のステップをくりかえす。
本発明のロボットの作業開始点検出方法は、アームの先
端に作業工具を設け、その手首部に照明源と視覚センサ
を設けた補間機能を有するティーチングプレイバック制
御のロボットで、前記視覚センサからの位置修正信号に
応答してロボットを構成する複数の駆動軸を制御して前
記作業工具の位置を調整する方法において、次のステッ
プからなる。
端に作業工具を設け、その手首部に照明源と視覚センサ
を設けた補間機能を有するティーチングプレイバック制
御のロボットで、前記視覚センサからの位置修正信号に
応答してロボットを構成する複数の駆動軸を制御して前
記作業工具の位置を調整する方法において、次のステッ
プからなる。
（１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。
（２）作業対象物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
（３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１および第２修正方向それぞれに沿った前記位置修
正信号を発生する。
て第１および第２修正方向それぞれに沿った前記位置修
正信号を発生する。
（４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端と一致するまで
前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動
させる。
像上で前記作業線と前記作業工具の先端と一致するまで
前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動
させる。
（５）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端とが
一致するまで前記作業上具の先端を前記第２の修正方向
に沿って移動させると同時に、前記画像上の前記作業線
と前記作業工具の先端とのずれを減少させるように前記
第１の修正方向に沿って前記作業工具の先端の位置の修
正動作を行う。
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端とが
一致するまで前記作業上具の先端を前記第２の修正方向
に沿って移動させると同時に、前記画像上の前記作業線
と前記作業工具の先端とのずれを減少させるように前記
第１の修正方向に沿って前記作業工具の先端の位置の修
正動作を行う。
本発明のロボットの作業開始点検出方法は、アームの先
端に作業工具を設け、その手首部に°照明源と視覚セン
サを設けた補間機能を有するティーチングプレイバック
制御のロボットで、前記視覚センサからの位置修正信号
に応答してロボットを構成する複数の駆動軸を制御して
前記作業工具の位置を調整する方法において、次のステ
ップからなる。
端に作業工具を設け、その手首部に°照明源と視覚セン
サを設けた補間機能を有するティーチングプレイバック
制御のロボットで、前記視覚センサからの位置修正信号
に応答してロボットを構成する複数の駆動軸を制御して
前記作業工具の位置を調整する方法において、次のステ
ップからなる。
（１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。
（２）作業対象物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。
（３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第“１および第２修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。
て第“１および第２修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。
（４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端と一致するまで
前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動
させる。
像上で前記作業線と前記作業工具の先端と一致するまで
前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動
させる。
（５）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端とが
一致するまで前記作業工具の先端を前記第２の修正方向
に沿って移動させると同時に、前記画像上の前記作業線
と前記作業工具の先端とのずれを減少させるように前記
第１の修正方向に沿って前記作業工具の先端の位置の修
正動作を行う。
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端とが
一致するまで前記作業工具の先端を前記第２の修正方向
に沿って移動させると同時に、前記画像上の前記作業線
と前記作業工具の先端とのずれを減少させるように前記
第１の修正方向に沿って前記作業工具の先端の位置の修
正動作を行う。
（６）前記ステップ（５）で得られた一致点と教示時の
作業開始点との変位ベクトルだけ教示時の作業終了点を
変位させた点を前記−散点とを結ぶ直線の延長上を教示
された作業方向と逆方向にたどりながら認識された前記
画像上の作業線の急俊な屈曲点を視覚センサが検出する
までステップ（４）（５）をくりかえす。
作業開始点との変位ベクトルだけ教示時の作業終了点を
変位させた点を前記−散点とを結ぶ直線の延長上を教示
された作業方向と逆方向にたどりながら認識された前記
画像上の作業線の急俊な屈曲点を視覚センサが検出する
までステップ（４）（５）をくりかえす。
本発明のロボットの作業開始点検出方法は、アームの先
端に作業工具を設け、その手首部に視覚センサを設け、
更に前記作業工具の先端が作業対象物に接触すると接触
信号を発生する接触センサを備え、補間機能を有するテ
ィーチングプレイバック制御のロボットで、前記視覚セ
ンサからの位置修正信号に応答してロボットを構成する
複数の駆動軸を制御して前記作業工具の位置を調整する
方法において、次のステップからなる。
端に作業工具を設け、その手首部に視覚センサを設け、
更に前記作業工具の先端が作業対象物に接触すると接触
信号を発生する接触センサを備え、補間機能を有するテ
ィーチングプレイバック制御のロボットで、前記視覚セ
ンサからの位置修正信号に応答してロボットを構成する
複数の駆動軸を制御して前記作業工具の位置を調整する
方法において、次のステップからなる。
（１）作業対象物の作業線と前記作業工具を前記視覚セ
ンサによって画像認識する。
ンサによって画像認識する。
（２）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１の修正方向に沿った前記位置修正信号を発生する
。
て第１の修正方向に沿った前記位置修正信号を発生する
。
（３）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端とが一致するま
で前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移
動させる。
像上で前記作業線と前記作業工具の先端とが一致するま
で前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移
動させる。
（４）前記接触センサが接触信号を発生するまで前記作
業工具の先端を作業工具の軸方向に沿って移動させると
同時に、前記画像上の前記作業線と前記作業工具の先端
とのずれを減少させるように前記第１の修正方向に沿っ
て前記作業工具の先端の位置の修正動作を行う。
業工具の先端を作業工具の軸方向に沿って移動させると
同時に、前記画像上の前記作業線と前記作業工具の先端
とのずれを減少させるように前記第１の修正方向に沿っ
て前記作業工具の先端の位置の修正動作を行う。
本発明の実施例について図面を参照して説明する。
以下、作業工具として溶接トーチを例にあげ詳細説明を
行なうが、溶接トーチの代りにのり付はガン、パリとり
工具、ネジ締め工具、把みハンド等も使用可能であるた
め、本発明は溶接用に止まらないことをここで強調して
おく。
行なうが、溶接トーチの代りにのり付はガン、パリとり
工具、ネジ締め工具、把みハンド等も使用可能であるた
め、本発明は溶接用に止まらないことをここで強調して
おく。
第１図は、ワークずれにより溶接開始点がずれる様相を
重ね継手の例で示す図である。１は教示時のワーク位置
、２は実際のワーク位置、３は教示時の溶接開始点、４
は教示時の溶接線、３゛は実際の溶接開始点、４゛は実
際の溶接線、５゜５′は重ね継手を構成する下板、６，
６゛はそのＬ板、７，７′は溶接方向を示す矢印、８，
８゛は溶接終了点である。
重ね継手の例で示す図である。１は教示時のワーク位置
、２は実際のワーク位置、３は教示時の溶接開始点、４
は教示時の溶接線、３゛は実際の溶接開始点、４゛は実
際の溶接線、５゜５′は重ね継手を構成する下板、６，
６゛はそのＬ板、７，７′は溶接方向を示す矢印、８，
８゛は溶接終了点である。
第２図は教示時の溶接開始点３に溶接トーチがある時の
図である。ｌＯは溶接トーチ、１１はワイヤ電極、１２
はロボット手首、１３はロボットの上腕、１４は２次元
カメラ、１５はカメラの映像信号出力用ケーブル、１６
は照明源（例えばハロゲンランプ）、１７はワイヤ電極
１１の陰、１８はカメラコントローラ、２０はモニタテ
レビ、２１はイメージプロセッサである。照明源１６を
備えているのは１周囲光に影晋されず常にワイヤ電極１
１の陰１７を発生させるためである。２次元カメラ１４
で溶接線、ワイヤ電極１１及びその陰１７の相対位置関
係を認識しようとするものである。
図である。ｌＯは溶接トーチ、１１はワイヤ電極、１２
はロボット手首、１３はロボットの上腕、１４は２次元
カメラ、１５はカメラの映像信号出力用ケーブル、１６
は照明源（例えばハロゲンランプ）、１７はワイヤ電極
１１の陰、１８はカメラコントローラ、２０はモニタテ
レビ、２１はイメージプロセッサである。照明源１６を
備えているのは１周囲光に影晋されず常にワイヤ電極１
１の陰１７を発生させるためである。２次元カメラ１４
で溶接線、ワイヤ電極１１及びその陰１７の相対位置関
係を認識しようとするものである。
第３図（ａ）〜（ｇ）はワークが教示時の位置から３次
元的にずれを生じたときのカメラ映像信号出力をモニタ
テレビ２０で観察したときの模式図で、教示時点のワー
ク位置１の溶接開始点３からみた実際のワークの位置で
の溶接開始点３°のずれを示す図である。第３図ではワ
イヤ電極１１の先端は教示された溶接開始点３に位置し
ているものとする。なお、以下の説明では、左右方向と
は第２図のワークを左側面から見た場合を示す、第３図
（ａ）は溶接開始点３からみる溶接開始点３′が例えば
左側下方にずれた状態（第２図の状態）を示し、３図（
ｂ）は溶接開始点３′が左側にずれ、かつワイヤ電極１
１の先端がワークの下板５°の上面に接触している状態
を示している。第３図（Ｃ）は溶接開始点３からみて溶
接開始点３°が例えば右側下方にずれた状態で、第２図
の上板６°の上方にワイヤ電極１１の先端がある場合に
相当する。第３図（ｄ）は溶接開始点３′が右側にずれ
、かつワイヤ電極ＩＩの先端がワークの上板６°の上面
に接触している状態を示している。第３図（ｅ）は視覚
センサがとらえた画像上ではワイヤ電極１１の先端と溶
接線４との間の左右のずれはなれか、溶接開始点３′は
溶接開始点３の下方にある。
元的にずれを生じたときのカメラ映像信号出力をモニタ
テレビ２０で観察したときの模式図で、教示時点のワー
ク位置１の溶接開始点３からみた実際のワークの位置で
の溶接開始点３°のずれを示す図である。第３図ではワ
イヤ電極１１の先端は教示された溶接開始点３に位置し
ているものとする。なお、以下の説明では、左右方向と
は第２図のワークを左側面から見た場合を示す、第３図
（ａ）は溶接開始点３からみる溶接開始点３′が例えば
左側下方にずれた状態（第２図の状態）を示し、３図（
ｂ）は溶接開始点３′が左側にずれ、かつワイヤ電極１
１の先端がワークの下板５°の上面に接触している状態
を示している。第３図（Ｃ）は溶接開始点３からみて溶
接開始点３°が例えば右側下方にずれた状態で、第２図
の上板６°の上方にワイヤ電極１１の先端がある場合に
相当する。第３図（ｄ）は溶接開始点３′が右側にずれ
、かつワイヤ電極ＩＩの先端がワークの上板６°の上面
に接触している状態を示している。第３図（ｅ）は視覚
センサがとらえた画像上ではワイヤ電極１１の先端と溶
接線４との間の左右のずれはなれか、溶接開始点３′は
溶接開始点３の下方にある。
第３図（Ｄはワイヤ電極１１の先端と溶接線４゛との間
の左右のずれもなく、かつワイヤ電極１１の先端とその
陰の先端も一致しているが、溶接開始点３と溶接開始点
３°とは一致していない場合を示している。第３図（ｇ
）はワイヤ電極１１の先端と溶接線４′ との間の左右
のずれもなく、かつワイヤ電極１１の先端とその陰の先
端も一致し、なおかつ溶接開始点３と溶接開始点３′と
が一致している場合を示している。
の左右のずれもなく、かつワイヤ電極１１の先端とその
陰の先端も一致しているが、溶接開始点３と溶接開始点
３°とは一致していない場合を示している。第３図（ｇ
）はワイヤ電極１１の先端と溶接線４′ との間の左右
のずれもなく、かつワイヤ電極１１の先端とその陰の先
端も一致し、なおかつ溶接開始点３と溶接開始点３′と
が一致している場合を示している。
本発明の目的はこの動作を行なわせるロボットの作業開
始点検出制御方式を提供することにある。第４図は、イ
メージプロセッサ２１内での画像処理法の基本概念を説
明する図である。４０は２値化された映像信号のフレー
ムメモリ、４１はワイヤ電極信号１１”を画像認識する
ための窓、４２は陰信号！？”を認識するための窓、４
３は溶接線信号４”を認識するための窓、４４はワイヤ
電極信号１１”の軸線、４４″はその先端、４５は陰信
号１７“の軸線、４５”はその先端である。これらの窓
４１．４２．４３は作業ワークのばらつき、即ち溶接線
４゛のばらつきを勘案して軌跡データの教示時（第１図
のワーク位置ｌでの溶接開始点３．溶接線４の教示）オ
ペレータがモニタテレビ２０を見ながら設定する。
始点検出制御方式を提供することにある。第４図は、イ
メージプロセッサ２１内での画像処理法の基本概念を説
明する図である。４０は２値化された映像信号のフレー
ムメモリ、４１はワイヤ電極信号１１”を画像認識する
ための窓、４２は陰信号！？”を認識するための窓、４
３は溶接線信号４”を認識するための窓、４４はワイヤ
電極信号１１”の軸線、４４″はその先端、４５は陰信
号１７“の軸線、４５”はその先端である。これらの窓
４１．４２．４３は作業ワークのばらつき、即ち溶接線
４゛のばらつきを勘案して軌跡データの教示時（第１図
のワーク位置ｌでの溶接開始点３．溶接線４の教示）オ
ペレータがモニタテレビ２０を見ながら設定する。
ワークがばらついてもそれぞれの窓４１．４２．４３の
中にそれぞれが存在するように窓を設定する。
中にそれぞれが存在するように窓を設定する。
第５図はセンサ付きロボットの制御ブロック図である。
５０はイメージプロセッサ２１で画像処理された結果と
して発生される溶接開始点サーチ指令信号、５１はロボ
ット制御装置、５２〜５４は公知のロボット基本３軸（
図示せず）の位置サーボ回路、５５〜５６は公知のロボ
ット手首２軸（図示せずの位置サーボ回路、５７〜８１
は各軸の位置サーボ回路５２、５３．５４．５５．５８
への指令パルス、 ８１１．６２１゜［１３１，８４１
，８５１は偏差カウンタ、 ６１２．６２２゜１３３
２、６４２．８５２は Ｄ／Ａ変換器、６１３．１３２
３．８３３゜８４３、６５３はサーボアンプ、Ｅ１１４
． ｆ１２４．８３４゜６４４、８５４は各駆動軸モー
タ、８１５．６２５．８３５゜Ｅｉ４５．６５５は速度
ハープ補償用タフゼネレータ、６１６、６２８．８３８
．１３４８．８５８は各軸位置検出用パルスゼネレータ
である。各軸位置サーボ回路５２゜５３、５４．５５．
５８は、指令パルス５７．５８．５９．８０゜Ｂ１とパ
ルスゼネレータ ６１６．６２８．８３６． Ｅ１４６
．８５８からのフィードバックパルスとの差を偏差カウ
ンタ １３１１．８２１．６３１．６４１．８５１にた
め、その出力をＤ／Ａ変換し、その出力であるアナログ
速度指令とタコゼネレータ６１５．６２５．６３５．６
４５．８５５よりの速度フィードバック信号との差をサ
ーボアンプＥｉ１３．８２３．８３３．６４３．８５３
で補償、増幅し、モータ ８１４．６２４．６３４．８
４４．８５４を駆動制御する公知のサーボ制御により構
成されている。この位置サーボ等により、ロボット手首
１２に装着された溶接トーチｌＯ先端のワイヤ電極１１
の先端が指令パルス通りに追従制御される。
して発生される溶接開始点サーチ指令信号、５１はロボ
ット制御装置、５２〜５４は公知のロボット基本３軸（
図示せず）の位置サーボ回路、５５〜５６は公知のロボ
ット手首２軸（図示せずの位置サーボ回路、５７〜８１
は各軸の位置サーボ回路５２、５３．５４．５５．５８
への指令パルス、 ８１１．６２１゜［１３１，８４１
，８５１は偏差カウンタ、 ６１２．６２２゜１３３
２、６４２．８５２は Ｄ／Ａ変換器、６１３．１３２
３．８３３゜８４３、６５３はサーボアンプ、Ｅ１１４
． ｆ１２４．８３４゜６４４、８５４は各駆動軸モー
タ、８１５．６２５．８３５゜Ｅｉ４５．６５５は速度
ハープ補償用タフゼネレータ、６１６、６２８．８３８
．１３４８．８５８は各軸位置検出用パルスゼネレータ
である。各軸位置サーボ回路５２゜５３、５４．５５．
５８は、指令パルス５７．５８．５９．８０゜Ｂ１とパ
ルスゼネレータ ６１６．６２８．８３６． Ｅ１４６
．８５８からのフィードバックパルスとの差を偏差カウ
ンタ １３１１．８２１．６３１．６４１．８５１にた
め、その出力をＤ／Ａ変換し、その出力であるアナログ
速度指令とタコゼネレータ６１５．６２５．６３５．６
４５．８５５よりの速度フィードバック信号との差をサ
ーボアンプＥｉ１３．８２３．８３３．６４３．８５３
で補償、増幅し、モータ ８１４．６２４．６３４．８
４４．８５４を駆動制御する公知のサーボ制御により構
成されている。この位置サーボ等により、ロボット手首
１２に装着された溶接トーチｌＯ先端のワイヤ電極１１
の先端が指令パルス通りに追従制御される。
ロボット制御装置５１は公知の直線補間機能、即ち本出
願人による昭和５６年３月１８日出願の特願昭５６−３
８８７２ ｒ関節形産業用ロボットの制御装置」に記述
をしている機能を有し、しかも、本出願人による昭和５
６年１０月 ７日出願の特願昭５８−１５８６２７「溶
接ロポー、トの制御方式」記述の予め決められた第２の
修正方向、たとえばワイヤ電極方向（上下方向）及び予
め決められた第１の修正方向、たとえばワイヤ電極方向
に直行する方向（左右方向）へのロボット基本３軸制御
による移動機能（シフト機能と称す）を有している。即
ち、第１図に示す溶接開始点３．終了点８の２点で結ぶ
直線上を所望の速度でワイヤ電極１１の先端がロボット
軸制御により移動可能であり、また第６図に示す溶接方
向への垂直断面内での上下方向及び左右方向へのセンサ
指令に応答してワイヤ電極１１の先端をロボット基本３
軸を制御することによりセンサ指令通りにシフトさせる
ことができる機能を有している。
願人による昭和５６年３月１８日出願の特願昭５６−３
８８７２ ｒ関節形産業用ロボットの制御装置」に記述
をしている機能を有し、しかも、本出願人による昭和５
６年１０月 ７日出願の特願昭５８−１５８６２７「溶
接ロポー、トの制御方式」記述の予め決められた第２の
修正方向、たとえばワイヤ電極方向（上下方向）及び予
め決められた第１の修正方向、たとえばワイヤ電極方向
に直行する方向（左右方向）へのロボット基本３軸制御
による移動機能（シフト機能と称す）を有している。即
ち、第１図に示す溶接開始点３．終了点８の２点で結ぶ
直線上を所望の速度でワイヤ電極１１の先端がロボット
軸制御により移動可能であり、また第６図に示す溶接方
向への垂直断面内での上下方向及び左右方向へのセンサ
指令に応答してワイヤ電極１１の先端をロボット基本３
軸を制御することによりセンサ指令通りにシフトさせる
ことができる機能を有している。
イメージプロセッサ２１は、第４図で説明したワイヤ電
極信号の軸線先端４４”が陰信号１７”の軸線先端４５
゛ と一致していないとき（例えば第３図（ａ）（Ｇ）
（ｅ）及び第４図には”下”方向信号を、軸線先端４４
“が溶接線信号４”上にないときには”左“右“方向信
号のどちらかを（第３図（ａ） （ｂ）及び第４図では
”左”信号）を第３図（Ｃ） （ｄ）では”右”信号を
溶接開始点サーチ指令信号５０として発生する。イメー
ジプロセッサ２１は順次、カメラ１４より映像信号をと
り込み、前記画像処理を行ない“左”、 ”右”、 ”
上”、”下”信号をロボット制御装置５１へ順次送り出
す。ロボット制御装置５１はこの信号５０を受ける毎に
前記シフト動作を行なわせるようロボット基本３軸を駆
動制御する。
極信号の軸線先端４４”が陰信号１７”の軸線先端４５
゛ と一致していないとき（例えば第３図（ａ）（Ｇ）
（ｅ）及び第４図には”下”方向信号を、軸線先端４４
“が溶接線信号４”上にないときには”左“右“方向信
号のどちらかを（第３図（ａ） （ｂ）及び第４図では
”左”信号）を第３図（Ｃ） （ｄ）では”右”信号を
溶接開始点サーチ指令信号５０として発生する。イメー
ジプロセッサ２１は順次、カメラ１４より映像信号をと
り込み、前記画像処理を行ない“左”、 ”右”、 ”
上”、”下”信号をロボット制御装置５１へ順次送り出
す。ロボット制御装置５１はこの信号５０を受ける毎に
前記シフト動作を行なわせるようロボット基本３軸を駆
動制御する。
これらの追従制御により第３図（ａ）〜（ｅ）の状態か
ら＜ｒ）の状態にならしめることができる。
ら＜ｒ）の状態にならしめることができる。
なお、以北はワイヤ電極１１の先端の移動を第１の修正
方向（左右方向）、第２の修正方向（上下方向）へ交互
に行なうものであるが、第２の修正方向の移動を殺して
ワイヤ電極１１の先端を画像上で溶接線４°とワイヤ電
極１１の先端とが一致するまで第１の修正方向へ移動さ
せ、その後画像上でワイヤ電極１１の先端とワイヤ電極
１１の陰の先端とが一致するまでワイヤ電極１１の先端
を第２の修正方向になって移動させると同時に１画像上
の溶接線とワイヤ電極１１の先端とのずれを減少させる
ように第１の修正方向に沿ってワイヤ電極１１の先端の
位置の修正動作を行ってもよい。
方向（左右方向）、第２の修正方向（上下方向）へ交互
に行なうものであるが、第２の修正方向の移動を殺して
ワイヤ電極１１の先端を画像上で溶接線４°とワイヤ電
極１１の先端とが一致するまで第１の修正方向へ移動さ
せ、その後画像上でワイヤ電極１１の先端とワイヤ電極
１１の陰の先端とが一致するまでワイヤ電極１１の先端
を第２の修正方向になって移動させると同時に１画像上
の溶接線とワイヤ電極１１の先端とのずれを減少させる
ように第１の修正方向に沿ってワイヤ電極１１の先端の
位置の修正動作を行ってもよい。
また、この代り、
（＋）画像上で溶接線４°とワイヤ電極１１の先端とが
一致するまでワイヤ電極１１の先端を第１の修正方向に
沿って移動させる。
一致するまでワイヤ電極１１の先端を第１の修正方向に
沿って移動させる。
（２）画像上でワイヤ電極１１先端とワイヤ電極１１の
陰の先端との距離を減少させるようにワイヤ電極！１の
先端を第２の修正方向に沿って一定量移動させる。
陰の先端との距離を減少させるようにワイヤ電極！１の
先端を第２の修正方向に沿って一定量移動させる。
（３）画像上で、溶接線４゛とワイヤ電極１１の先端と
ワイヤ電極１１の陰の先端とがすべて一致するまで前記
（１）、 （２）のステップをくりかえす動作を行なう
こともできる。
ワイヤ電極１１の陰の先端とがすべて一致するまで前記
（１）、 （２）のステップをくりかえす動作を行なう
こともできる。
つぎに、第３図（ｆ）の状態から（ｇ）の状態への制御
について説明する。
について説明する。
第７図（ａ）はその説明図で、第７図（ｂ）は第７図（
ａ）のＡ部拡大図で、最初１点３にあったワイヤ電極１
１の先端が上記動作により溶接線４゛上の点９゛に到達
する（第３図（ｆ）に相当する）、教示時の溶接開始点
３と溶接終了点８の演算直交系の座標データＰ：５ （
Ｘ３ 、ｙ３． Ｚ３ ）、Ｐ８（Ｘｓ 、ｙｏ ＋
２８ ）はあらかじめ計算されている。ロボット制御装
置５１はイメージプロセッサ２１からの図示しない「（
ｆ）状態」信号を受けとると２そのときのロポト各軸の
現在値から第３図中の画像点９”に対応するワイヤ電極
１１の先端の点の演算直交系”Ｃ’（７）座標データＰ
９ ’ （Ｘ９°＋ ７９ ’ ＋ Ｚ９°）を計算す
ル、 Ｐ９ ’ （Ｘ９°、 ７９ ’、 ２９ ’
）トＰ３（Ｘ３！３１Ｚ３ ） トノ変位ヘク） ルΔ
ヲＰ８（Ｘｓ 、ｙａ２８） ニ加算した点８”′の座
標Ｐａ ” （ｘ８”。
ａ）のＡ部拡大図で、最初１点３にあったワイヤ電極１
１の先端が上記動作により溶接線４゛上の点９゛に到達
する（第３図（ｆ）に相当する）、教示時の溶接開始点
３と溶接終了点８の演算直交系の座標データＰ：５ （
Ｘ３ 、ｙ３． Ｚ３ ）、Ｐ８（Ｘｓ 、ｙｏ ＋
２８ ）はあらかじめ計算されている。ロボット制御装
置５１はイメージプロセッサ２１からの図示しない「（
ｆ）状態」信号を受けとると２そのときのロポト各軸の
現在値から第３図中の画像点９”に対応するワイヤ電極
１１の先端の点の演算直交系”Ｃ’（７）座標データＰ
９ ’ （Ｘ９°＋ ７９ ’ ＋ Ｚ９°）を計算す
ル、 Ｐ９ ’ （Ｘ９°、 ７９ ’、 ２９ ’
）トＰ３（Ｘ３！３１Ｚ３ ） トノ変位ヘク） ルΔ
ヲＰ８（Ｘｓ 、ｙａ２８） ニ加算した点８”′の座
標Ｐａ ” （ｘ８”。
７日”′、Ｚ８”°）を計算する０点８”′と点９°を
結んだ直線の延長線３”′−８”′を点９゛→点３゛
（第３図では（ｆ）→（ｇ））移動制御の基準線とする
。
結んだ直線の延長線３”′−８”′を点９゛→点３゛
（第３図では（ｆ）→（ｇ））移動制御の基準線とする
。
点９°で溶接開始点サーチ指令信号５０がイメージプロ
セッサ２１からかえられないときには、直線の移動は公
知の直線補間法により例えば前記特願５６−３８８７２
に記述されているように行なわれる。第７図（ｂ）の拡
大図に示されるように点９”まで進行するとワイヤ電極
ｌｌの先端が溶接線４′上にないから間欠的にサンプリ
ング画像処理された信号５０が第３図（ａ）〜（ｅ）の
うちいずれかの状態を示すように発生される。その信号
５０をロボット制御装置５１が受け、上記のようにロボ
ット基本３軸を制御して点９”′上にワイヤ電極１１の
先端をシフトさせる。その後、次の信号５０が与えられ
るまで直が進行するようにロボット基本３軸を制御する
。
セッサ２１からかえられないときには、直線の移動は公
知の直線補間法により例えば前記特願５６−３８８７２
に記述されているように行なわれる。第７図（ｂ）の拡
大図に示されるように点９”まで進行するとワイヤ電極
ｌｌの先端が溶接線４′上にないから間欠的にサンプリ
ング画像処理された信号５０が第３図（ａ）〜（ｅ）の
うちいずれかの状態を示すように発生される。その信号
５０をロボット制御装置５１が受け、上記のようにロボ
ット基本３軸を制御して点９”′上にワイヤ電極１１の
先端をシフトさせる。その後、次の信号５０が与えられ
るまで直が進行するようにロボット基本３軸を制御する
。
この平行移動モードの詳細は公知の技術として特願昭５
ｆｔ−１５８８２７に詳述されている０点９”′に到達
すると信号５０により上記と同様のシフト動作が行なわ
れる。以後このくり返しにより点３°に到達し、溶接開
始点検出動作は完了する。
ｆｔ−１５８８２７に詳述されている０点９”′に到達
すると信号５０により上記と同様のシフト動作が行なわ
れる。以後このくり返しにより点３°に到達し、溶接開
始点検出動作は完了する。
第８図（ａ）、 （ｂ）は溶接開始点３°の２値化画像
３”より溶接開始点３°の画像認識を行なう方法の説明
図である。第７図で説明した点９°→点３′へのワイヤ
電極１１の先端の移動に併い、第２図に示すようにワイ
ヤ電極１１とある幾何学的関係でロボット手首１２に固
定されたカメラ１４も溶接線４゛に沿って移動する。よ
って、第４図で説明した窓４３も溶接線４°、画面上で
は４”→３”に沿って移動する。第８図（ａ）から第８
図（ｂ）のように窓４３が点３“を含む債域に移動する
と４”に連なる画線が急しゅんに変化している点を溶接
開始点３”、即ち３“ と認識できる。溶接開始点３°
にワイヤ電極１１先端を位置決め後本溶接（１）９’
→３゛への逆行直線軌跡をメモリ（図示接終ｒ点８゛が
あると考え前記直線補間により求める方法、（２）溶接
開始点３゛から何らかのセンサで倣い溶接を実行する方
法が考えられるが、この溶接法は本発明の主旨には直接
関係がないため、ここではそれに触れないこととする。
３”より溶接開始点３°の画像認識を行なう方法の説明
図である。第７図で説明した点９°→点３′へのワイヤ
電極１１の先端の移動に併い、第２図に示すようにワイ
ヤ電極１１とある幾何学的関係でロボット手首１２に固
定されたカメラ１４も溶接線４゛に沿って移動する。よ
って、第４図で説明した窓４３も溶接線４°、画面上で
は４”→３”に沿って移動する。第８図（ａ）から第８
図（ｂ）のように窓４３が点３“を含む債域に移動する
と４”に連なる画線が急しゅんに変化している点を溶接
開始点３”、即ち３“ と認識できる。溶接開始点３°
にワイヤ電極１１先端を位置決め後本溶接（１）９’
→３゛への逆行直線軌跡をメモリ（図示接終ｒ点８゛が
あると考え前記直線補間により求める方法、（２）溶接
開始点３゛から何らかのセンサで倣い溶接を実行する方
法が考えられるが、この溶接法は本発明の主旨には直接
関係がないため、ここではそれに触れないこととする。
なお。
第１図、第２図、第７図のワークずれは説明の便宜上現
実のワークずれより誇張して大きいものとしているが、
現実には高々数１−のばらつき−であり１点９゛ と点
３′をとりだてて区別する必要のない場合も多い、その
ときは、第３図ｍ→（ｇ）への移動は不要で、点９°を
溶接開始点とし、第７、第８図で説明した動作を割愛し
てもよい、ここで強調しておきたいのは、ワークがずれ
なくてもカメラ１４とワイヤ電極１１の相対位置が何ら
かの理由でずれたとき（第２図でのロボット手首まわり
の取付は機構のガタ等でずれたとき）でもそれぞれの設
定窓間に４４．４５．４“が存在する限り第３図で説明
した（ｆ）、 （ｇ）への一連の正しい制御動作は可能
であるということである。即ち、ワークがずれてもセン
サとロボットの相対位置がずれてもワイヤ電極１１先端
の溶接開始点３°への位置決めを可能ならしめるのが本
発明の特徴の一つである。
実のワークずれより誇張して大きいものとしているが、
現実には高々数１−のばらつき−であり１点９゛ と点
３′をとりだてて区別する必要のない場合も多い、その
ときは、第３図ｍ→（ｇ）への移動は不要で、点９°を
溶接開始点とし、第７、第８図で説明した動作を割愛し
てもよい、ここで強調しておきたいのは、ワークがずれ
なくてもカメラ１４とワイヤ電極１１の相対位置が何ら
かの理由でずれたとき（第２図でのロボット手首まわり
の取付は機構のガタ等でずれたとき）でもそれぞれの設
定窓間に４４．４５．４“が存在する限り第３図で説明
した（ｆ）、 （ｇ）への一連の正しい制御動作は可能
であるということである。即ち、ワークがずれてもセン
サとロボットの相対位置がずれてもワイヤ電極１１先端
の溶接開始点３°への位置決めを可能ならしめるのが本
発明の特徴の一つである。
ここで多少のコメントが必要なのはカメラ１４がワイヤ
電極１１と溶接線４“の斜め前方に配され、第６図で説
明した溶接線方向７°に垂直な断面内の”上”、 ”下
１． “左”、 ”右”信号を厳密の意味では発生して
いないことである。映像信号４“、１１“、１７”は実
際の溶接線４“、実際のワイヤ電極１１．実際の陰１７
のカメラ面上への投影画像であり、カメラ面とそれらの
なす角度の正弦ないしは余弦角だけの減少はともなう、
しかし、これはセンサの感度上の問題であり、その大き
さ寸法値が変るだけで、その方向（左“、”右”、”上
”、 ”下”）弁別のカメラセンサ分解能がロボットの
必要位置決め精度以上であれば誤検出することはない、
即ち、第３図（ａ）〜（ｇ）の状態を正しく認識できる
だけのカメラセンサ分解能がありさえすれば、カメラ面
と溶接線４゛、ワイヤ電極１１、その陰１７とのなす角
の補正演算を必要としない、この条件を満足すれば、前
記特願昭５６−１５８６２７に詳述されている「センサ
から発生される”左”、 ”右”、 ”上”、 ”下”
方向指令に追従するロボット制御方式」を公知の技術と
して使用することにより、カメラセンサ指令に応答して
ゼロメソッド的にロボット駆動軸を制御して所望の溶接
線４°上にワイヤ電極１１の先端を位置決めすることが
できる。
電極１１と溶接線４“の斜め前方に配され、第６図で説
明した溶接線方向７°に垂直な断面内の”上”、 ”下
１． “左”、 ”右”信号を厳密の意味では発生して
いないことである。映像信号４“、１１“、１７”は実
際の溶接線４“、実際のワイヤ電極１１．実際の陰１７
のカメラ面上への投影画像であり、カメラ面とそれらの
なす角度の正弦ないしは余弦角だけの減少はともなう、
しかし、これはセンサの感度上の問題であり、その大き
さ寸法値が変るだけで、その方向（左“、”右”、”上
”、 ”下”）弁別のカメラセンサ分解能がロボットの
必要位置決め精度以上であれば誤検出することはない、
即ち、第３図（ａ）〜（ｇ）の状態を正しく認識できる
だけのカメラセンサ分解能がありさえすれば、カメラ面
と溶接線４゛、ワイヤ電極１１、その陰１７とのなす角
の補正演算を必要としない、この条件を満足すれば、前
記特願昭５６−１５８６２７に詳述されている「センサ
から発生される”左”、 ”右”、 ”上”、 ”下”
方向指令に追従するロボット制御方式」を公知の技術と
して使用することにより、カメラセンサ指令に応答して
ゼロメソッド的にロボット駆動軸を制御して所望の溶接
線４°上にワイヤ電極１１の先端を位置決めすることが
できる。
以上、第１図のワーク形状について第２図に示す機器配
置で説明した。つぎに複数の溶接開始点が存在する場合
につき説明する。第９図に教示のワーク位置１０１にセ
ットされたワーク例を示す。
置で説明した。つぎに複数の溶接開始点が存在する場合
につき説明する。第９図に教示のワーク位置１０１にセ
ットされたワーク例を示す。
１０３Ａ、 １０３Ｂが溶接開始点、１０４Ａ、 １０
４Ｂが溶接線、１０５が溶接線を形成する下板、 １０
ｅＡ、 １０ｆｔＢが上板ないしは上側母材、 １０７
Ａ、 １０７Ｂが溶接方向を示す矢印、 １０８Ａ、
１０８Ｂが溶接終了点、１１０がカメラ１４を手首まわ
りに回転させる回転モータ（以降Ｒ軸ないしＲ軸データ
と称す）及び位置検出器である。溶接方向１０７Ａと１
０７Ｂは大略反対方向であり、カメラ１４は溶接線方向
斜め前方から溶接線１０４Ａ、 １０４Ｂ、ワイヤ電極
１１．その陰１７を観察するので、溶接開始点１０３Ａ
と１０３Ｂ近傍でのカメラ位置はＲ軸モータ １１０に
より大略１８０′″回転されている。溶接線１０４Ａは
円孤状の曲線で構成されているので第７図で説明した９
゛→３°への追跡運動と等価な軌跡運動中の平行移動モ
ードが直線でなく円弧補間をベースに行なわれることを
除いて、溶接開始点１０３Ａ、 １０３Ｂへのワイヤ電
極１１の位置決め動作は前記動作と全く回−に可能であ
る。
４Ｂが溶接線、１０５が溶接線を形成する下板、 １０
ｅＡ、 １０ｆｔＢが上板ないしは上側母材、 １０７
Ａ、 １０７Ｂが溶接方向を示す矢印、 １０８Ａ、
１０８Ｂが溶接終了点、１１０がカメラ１４を手首まわ
りに回転させる回転モータ（以降Ｒ軸ないしＲ軸データ
と称す）及び位置検出器である。溶接方向１０７Ａと１
０７Ｂは大略反対方向であり、カメラ１４は溶接線方向
斜め前方から溶接線１０４Ａ、 １０４Ｂ、ワイヤ電極
１１．その陰１７を観察するので、溶接開始点１０３Ａ
と１０３Ｂ近傍でのカメラ位置はＲ軸モータ １１０に
より大略１８０′″回転されている。溶接線１０４Ａは
円孤状の曲線で構成されているので第７図で説明した９
゛→３°への追跡運動と等価な軌跡運動中の平行移動モ
ードが直線でなく円弧補間をベースに行なわれることを
除いて、溶接開始点１０３Ａ、 １０３Ｂへのワイヤ電
極１１の位置決め動作は前記動作と全く回−に可能であ
る。
このＲ軸回転角操作及び前記窓設定は教示時オペレータ
がモニタテレビ２０を見ながら、ワークのばらつきを勘
案して決定する。Ｒ軸を駆動すると第４図の映像信号４
”、１１”、１７”は回転する０回転後の映像信号４”
、１１“、１７”のばらつきを勘案して窓４１〜４３を
決定するのである。各溶接開始点１０３＾、 １０３Ｂ
近傍での第４図に記した窓４１．４２．４３の教示値は
特にここではふれないカメラ座標系に基づく座標値とし
てイメージプロセッサ２１のＲＡ）！メモリに格納され
る。プレイバック時教示された各溶接開始点１０３Ａ、
１０３Ｂに対応してＲＡＭメモリよりこれらの座標デ
ータが読出され、それぞれの窓４１〜４３内の実際の映
像信号４”、４４”、４５”が画像処理認識される。
がモニタテレビ２０を見ながら、ワークのばらつきを勘
案して決定する。Ｒ軸を駆動すると第４図の映像信号４
”、１１”、１７”は回転する０回転後の映像信号４”
、１１“、１７”のばらつきを勘案して窓４１〜４３を
決定するのである。各溶接開始点１０３＾、 １０３Ｂ
近傍での第４図に記した窓４１．４２．４３の教示値は
特にここではふれないカメラ座標系に基づく座標値とし
てイメージプロセッサ２１のＲＡ）！メモリに格納され
る。プレイバック時教示された各溶接開始点１０３Ａ、
１０３Ｂに対応してＲＡＭメモリよりこれらの座標デ
ータが読出され、それぞれの窓４１〜４３内の実際の映
像信号４”、４４”、４５”が画像処理認識される。
オペレータによる教示作業をより簡便化するために、オ
ペレータはモニタテレビ２０を見ながらフレームメモリ
４０上に溶接線信号１１”、 ワイヤ電極信号１１“、
その陰信号１７“が適正に存在するようにＲ軸の位置
のみを各溶接開始点近傍で教示するだけの方法も考えら
れる。その“際には窓４１〜４３の自動生成機能が要に
なる。
ペレータはモニタテレビ２０を見ながらフレームメモリ
４０上に溶接線信号１１”、 ワイヤ電極信号１１“、
その陰信号１７“が適正に存在するようにＲ軸の位置
のみを各溶接開始点近傍で教示するだけの方法も考えら
れる。その“際には窓４１〜４３の自動生成機能が要に
なる。
照明源１Ｂは第９図に図示したようにＲ軸に直結してい
るので、Ｒ軸回転により照明方向は変らない、よって、
Ｒ軸に連結されているカメラの光軸とロボット手首１２
に連結されているトーチ軸線方向（ワイヤ電極１１の方
向）と陰が生成されるワーク面との幾何学的関係からＲ
軸駆動によるフレームメモリ４０上の映像信号４”、
１１″、 １７”の位置を演算し、それに許容ばらつき
幅をもつ窓４１〜４３を演算する必要がある。この演算
は公知の数理技術を使えば可能であるので、ここではそ
の考え方を述べるにとどめその詳細は省略する。
るので、Ｒ軸回転により照明方向は変らない、よって、
Ｒ軸に連結されているカメラの光軸とロボット手首１２
に連結されているトーチ軸線方向（ワイヤ電極１１の方
向）と陰が生成されるワーク面との幾何学的関係からＲ
軸駆動によるフレームメモリ４０上の映像信号４”、
１１″、 １７”の位置を演算し、それに許容ばらつき
幅をもつ窓４１〜４３を演算する必要がある。この演算
は公知の数理技術を使えば可能であるので、ここではそ
の考え方を述べるにとどめその詳細は省略する。
なお、このＲ軸を必要とする時には、その制御回路とし
ては第５図にロボット５軸と同じ構成のＲ軸位置サーボ
回路を追加するだけでよい。カメラとワークの干渉問題
から、Ｒ軸動作範囲に制約が生じ、フレームメモリ４０
−ヒの適正な位置に陰信号１７″が生成されないときに
は、 ”左”、 ”右”方法の制Ｗ（第４図４１と４”
の位置合わせ制御）は前記と同様に行ない、 ”上”、
”下”方向の制御をワイヤ電極１１と母材との接触で
行なう公知の技術（例えば特開昭５５−２２４８８）を
使用すれば溶接開始点へのワイヤ電極の誘導は可箋とな
る。
ては第５図にロボット５軸と同じ構成のＲ軸位置サーボ
回路を追加するだけでよい。カメラとワークの干渉問題
から、Ｒ軸動作範囲に制約が生じ、フレームメモリ４０
−ヒの適正な位置に陰信号１７″が生成されないときに
は、 ”左”、 ”右”方法の制Ｗ（第４図４１と４”
の位置合わせ制御）は前記と同様に行ない、 ”上”、
”下”方向の制御をワイヤ電極１１と母材との接触で
行なう公知の技術（例えば特開昭５５−２２４８８）を
使用すれば溶接開始点へのワイヤ電極の誘導は可箋とな
る。
以上、本発明の説明をカメラを例に挙げて行なったが、
ファイバスコープ等の小形の軽量視覚機器をロボット手
首に装着し、ファイバスコープ先端の撮像信号を遠隔に
設置（例えばロボット上腕上に設置）したカメラに伝送
する方式をとってもよいことはち然である。
ファイバスコープ等の小形の軽量視覚機器をロボット手
首に装着し、ファイバスコープ先端の撮像信号を遠隔に
設置（例えばロボット上腕上に設置）したカメラに伝送
する方式をとってもよいことはち然である。
以上説明したことから明らかなように本発明は、作業対
象ワークがずれてもロボット手首サイドがずれても作業
Ｉ「具の作業点とワークの作業開始点との相対位置合わ
せが可能になり、ワークの精度上の厳密な管理や作業１
具の取替え時の厳密な位ａ Ｗ理が不要となり１作業の
自動化の簡便化がはかれる。
象ワークがずれてもロボット手首サイドがずれても作業
Ｉ「具の作業点とワークの作業開始点との相対位置合わ
せが可能になり、ワークの精度上の厳密な管理や作業１
具の取替え時の厳密な位ａ Ｗ理が不要となり１作業の
自動化の簡便化がはかれる。
第１図はワークずれにより溶接開始点がずれる様相を重
ね継手の例で示す図、第２図は第１図において教示時の
溶接開始点３に溶接トーチがある時の図、第３図（ａ）
〜（ｆ）はワークの種々の３次元ずれを生じたときのカ
メラ映像信号出力をモニタテレビ２０で観察した模式図
、第４図はイメージプロセッサ２１内での画像処理法の
基本概念を説明する図、第５図はセンサ伺ロボットの制
御プロッり図、第６図は溶接トーチの溶接方向への垂直
断面内での北下方向および左右方向への動きを示す図、
第７図は第３図（ｆ）の状態から第３図（ｇ）の状態へ
の制御についての説明図、第８図は溶接開始点３゛の２
値化画像３”より溶接開始点３′の画像認識を行なう方
法の説明図、第９図は複数の溶接開始点が存在する場合
の第２図に対応する図である。 １：教示時のワーク位置、 ２：実際のワーク位置、 ３：教示時の溶接開始点、 ３° ：実際の溶接開始点、 ４：教示時の溶接線、４゛ ：実際の溶接線。 ７“ ：溶接方向、 ８：教示時の溶接終了点、 ８° ：実際の溶接終了点。 １０：溶接トーチ、 １１：ワイヤ電極、１２：ロボ
ット手首、 １４：２次元カメラ、１５：ケーブル、
１Ｂ：照明源、１７：ワイヤ電極１１の陰。 １８：カメラコントローラ、 ２０：モニタテレビ ２Ｉ：イメージプロセッサ。 特許出願人 株式会社安川電機製作所 代 理 人 若 林 忠節 １
図 第 ２ 図 第４図 第 ６ 図 第 ８ 図
（ａ） 第７図
ね継手の例で示す図、第２図は第１図において教示時の
溶接開始点３に溶接トーチがある時の図、第３図（ａ）
〜（ｆ）はワークの種々の３次元ずれを生じたときのカ
メラ映像信号出力をモニタテレビ２０で観察した模式図
、第４図はイメージプロセッサ２１内での画像処理法の
基本概念を説明する図、第５図はセンサ伺ロボットの制
御プロッり図、第６図は溶接トーチの溶接方向への垂直
断面内での北下方向および左右方向への動きを示す図、
第７図は第３図（ｆ）の状態から第３図（ｇ）の状態へ
の制御についての説明図、第８図は溶接開始点３゛の２
値化画像３”より溶接開始点３′の画像認識を行なう方
法の説明図、第９図は複数の溶接開始点が存在する場合
の第２図に対応する図である。 １：教示時のワーク位置、 ２：実際のワーク位置、 ３：教示時の溶接開始点、 ３° ：実際の溶接開始点、 ４：教示時の溶接線、４゛ ：実際の溶接線。 ７“ ：溶接方向、 ８：教示時の溶接終了点、 ８° ：実際の溶接終了点。 １０：溶接トーチ、 １１：ワイヤ電極、１２：ロボ
ット手首、 １４：２次元カメラ、１５：ケーブル、
１Ｂ：照明源、１７：ワイヤ電極１１の陰。 １８：カメラコントローラ、 ２０：モニタテレビ ２Ｉ：イメージプロセッサ。 特許出願人 株式会社安川電機製作所 代 理 人 若 林 忠節 １
図 第 ２ 図 第４図 第 ６ 図 第 ８ 図
（ａ） 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）アームの先端に作業工具を設け、その手首部に照明
源と視覚センサを設けた補間機能を有するティーチング
プレイバック制御のロボットで、前記視覚センサからの
位置修正信号に応答してロボットを構成する複数の駆動
軸を制御して前記作業工具の位置を調整する方法におい
て、次のステップからなるロボットの作業開始点検出方
法。 （１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。 （２）作業対称物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。 （３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１および第２の修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。 （４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端との距離を減少
させるように前記作業工具の先端を前記第１の修正方向
に沿って移動させる。 （５）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端との
距離を減少させるように前記作業工具の先端を前記第２
の修正方向に沿って移動させる。 （６）認識された前記画像上で、前記作業線と前記作業
工具の先端と前記作業工具の陰の先端とがすべて一致す
るまで前記（４）（５）のステップをくりかえす。 ２）アームの先端に作業工具を設け、その手首部に照明
源と視覚センサを設けた補間機能を有するティーチング
プレイバック制御のロボットで、前記視覚センサからの
位置修正信号に応答してロボットを構成する複数の駆動
軸を制御して前記作業工具の位置を調整する方法におい
て、次のステップからなるロボットの作業開始点検出方
法。 （１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。 （２）作業対象物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。 （３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１および第２の修正方向それぞれに沿った前記位置
修正信号を発生する。 （４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端との距離を減少
させるように前記作業工具の先端を前記第１の修正方向
に沿って移動させる。 （５）前記位置修正信号に応答して認識された前記画像
上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端との距
離を減少させるように、前記作業工具の先端を前記第２
の修正方向に沿って移動させる。 （６）認識された前記画像上で、前記作業線と前記作業
工具の先端と前記作業工具の陰の先端とがすべて一致す
るまで前記（４）（５）のステップをくりかえす。 （７）前記ステップ（６）で得られた一致点と教示時の
作業開始点との変移ベクトルだけ教示時の作業終了点を
変位させた点と前記一致点とを結ぶ直線の延長上を教示
された作業方向と逆方向にたどりながら、認識された前
記画像上の作業線の急俊な屈曲点を視覚センサが検出す
るまでステップ（４）（５）をくりかえす。 ３）アームの先端に作業工具を設け、その手首部に視覚
センサを設け、更に前記作業工具の先端が作業対象物に
接触すると接触信号を発生する接触センサを備えた補間
機能を有するティーチングプレイバック制御のロボット
で、前記視覚センサからの位置修正信号に応答してロボ
ットを構成する１数の駆動軸を制御して前記作業工具の
位置を調整する方法において、次のステップからなるロ
ボットの作業開始点検出方法。 （１）作業対象物の作業線と前記作業工具を前記視覚セ
ンサによって画像認識する。 （２）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１の修正方向に沿った前記位置修正信号を発生する
。 （３）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業と作業工具のとが一致するまで前記作業
工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動させる。 （４）前記作業工具の先端を前記接触センサが接触信号
を発生する方向に作業工具の軸方向に沿って一定量移動
させる。 （５）認識された前記画像上で、前記作業線と前記作業
工具の先端とが一致し、かつ前記接触信号が発生するま
で前記（３）（４）のステップをくりかえす。 ４）アームの先端に作業工具を設け、その手首部に照明
源と視覚センサを設けた補間機能を有するティーチング
プレイバック制御のロボットで、前記視覚センサからの
位置修正信号に応答してロボットを構成する複数の駆動
軸を制御して前記作業工具の位置を調整する方法におい
て、次のステップからなるロボットの作業開始点検出方
法。 （１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。 （２）作業対象物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。 （３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１および第２修正方向それぞれに沿った前記位置修
正信号を発生する。 （４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端と一致するまで
前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動
させる。 （５）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端とが
一致するまで前記作業工具の先端を前記第２の修正方向
に沿って移動させると同時に、前記画像上の前記作業線
と前記作業工具の先端とのずれを減少させるように前記
第１の修正方向に沿って前記作業工具の先端の位置の修
正動作を行う。 ５）アームの先端に作業工具を設け、その手首部に照明
源と視覚センサを設けた補間機能を有するティーチング
プレイバック制御のロボットで、前記視覚センサからの
位置修正信号に応答してロボットを構成する複数の駆動
軸を制御して前記作業工具の位置を調整する方法におい
て、次のステップからなるロボットの作業開始点検出方
法。 （１）前記照明源により前記作業工具の陰を生成する。 （２）作業対象物の作業線と前記作業工具と前記作業工
具の陰を前記視覚センサによって画像認識する。 （３）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１および第２修正方向それぞれに沿った前記位置修
正信号を発生する。 （４）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端と一致するまで
前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移動
させる。 （５）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業工具先端と前記作業工具の陰の先端とが
一致するまで前記作業工具の先端を前記第２の修正方向
に沿って移動させると同時に、前記画像上の前記作業線
と前記作業工具の先端とのずれを減少させるように前記
第１の修正方向に沿って前記作業工具の先端の位置の修
正動作を行う。 （６）前記ステップ（５）で得られた一致点と教示時の
作業開始点との変位ベクトルだけ教示時の作業終了点を
変位させた点を前記一致点とを結ぶ直線の延長上を教示
された作業方向と逆方向にたどりながら認識された前記
画像上の作業線の急俊な屈曲点を視覚センサが検出する
までステップ（４）（５）をくりかえす。 ６）アームの先端に作業工具を設け、その手首部に視覚
センサを設け、更に前記作業工具の先端が作業対象物に
接触すると接触信号を発生する接触センサを備え、補間
機能を有するティーチングプレイバック制御のロボット
で、前記視覚センサからの位置修正信号に応答してロボ
ットを構成する複数の駆動軸を制御して前記作業工具の
位置を調整する方法において、次のステップからなるロ
ボットの作業開始点検出方法。 （１）作業対象物の作業線と前記作業工具を前記視覚セ
ンサによって画像認識する。 （２）前記視覚センサは認識された前記画像にもとずい
て第１の修正方向に沿った前記位置修正信号を発生する
。 （３）前記位置修正信号に応答して、認識された前記画
像上で前記作業線と前記作業工具の先端とが一致するま
で前記作業工具の先端を前記第１の修正方向に沿って移
動させる。 （４）前記接触センサが接触信号を発生するまで前記作
業工具の先端を作業工具の軸方向に沿って移動させると
同時に、前記画像上の前記作業線と前記作業工具の先端
とのずれを減少させるように前記第１の修正方向に沿っ
て前記作業工具の先端の位置の修正動作を行う。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60117711A JPS61279481A (ja) | 1985-06-01 | 1985-06-01 | ロボツトの作業開始点検出制御方法 |
| EP86304120A EP0208406B1 (en) | 1985-06-01 | 1986-05-30 | Method of detecting and controlling work start point of robot |
| US06/868,738 US4761596A (en) | 1985-06-01 | 1986-05-30 | Method of detecting and controlling work start point of robot |
| DE8686304120T DE3688221T2 (de) | 1985-06-01 | 1986-05-30 | Verfahren zur detektion und steuerung des anfangspunktes eines roboters. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60117711A JPS61279481A (ja) | 1985-06-01 | 1985-06-01 | ロボツトの作業開始点検出制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279481A true JPS61279481A (ja) | 1986-12-10 |
| JPH0431836B2 JPH0431836B2 (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=14718413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60117711A Granted JPS61279481A (ja) | 1985-06-01 | 1985-06-01 | ロボツトの作業開始点検出制御方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4761596A (ja) |
| EP (1) | EP0208406B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61279481A (ja) |
| DE (1) | DE3688221T2 (ja) |
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| JP2019077026A (ja) * | 2017-10-19 | 2019-05-23 | キヤノン株式会社 | 制御装置、ロボットシステム、制御装置の動作方法及びプログラム |
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| WO1988000508A1 (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho | Method of detecting position data in arc welding |
| JP2713899B2 (ja) * | 1987-03-30 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | ロボツト装置 |
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