JPS6188976A - Welding and cutting device for pipe tab plate - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To weld or cut automatically a tab plate by inputting an output signal of a steel pipe position calculating means and an image processor to a robot control device, and moving a robot along the boundary between of a steel pipe and the tab plate based on the signal. CONSTITUTION:An image processor 48 gives position information of a tab plate 12 to a robot control device 40 by an image of a television camera 18 and a detecting signal of a lower face measuring device 60. The device 40 operates and controls robot 26 based on the position information of the tab plate 12 and the teaching contents of a teaching box 64. In this case, the position of the tab plate 12 is confirmed by a sensor 34, and inputted to the robot control device 40. Also, the robot position is fed back to the image processor 48 from the robot control device 40. Also, the image processor 48 controls a shifting device 46, the lower face measuring device 60 and a roller table 16.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、いわゆるＵＯ鋼管のシーム部を溶接する時に
使用するタブ板の溶接または切断を行う管端のタブ板の
溶接・切断装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a welding/cutting device for a tab plate at a tube end, which welds or cuts a tab plate used when welding a seam portion of a so-called UO steel pipe.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

ＵＯ鋼管は、いわゆるＵ型プレスを用いて囲板をＵ字状
に曲げた後、いわゆるＯ型プレスを用いて円筒状にし、
対向した両側縁部を溶接したものでちる。この両側縁部
の溶接（シーム部溶接）の端部を良好に溶接するため、
第１５図に示すよう’Ｋ　Ｕ　Ｏ鋼管１０の両端にタブ
板１２と称するものを取シ付けている。タブ板１２は、
ＵＯ＠管１０の端部において、点Ａ、Ｂを結ぶ線に沿っ
て溶接されている。そして、シーム部１４を溶接した後
、点Ａ、Ｂを結ぶ線に沿って切断されている。従来、こ
のタブ板１２の溶接または切断は、作業者の手作業によ
って行なっていた。これは、搬送されてきた鋼管の端部
に取シ付けたタブ板は、常に一定の位置にならず、三次
元的に変位するため、タブ板の位１ｄ計測を機械化する
場合、非常に複雑となり、タイムスケジュールが増大し
て生産性を低下させ、保守が容易でない等の理由により
、自動化されていなかったことによる。例えば、三次元
平面上にある物体を認識する場合であっても、特公昭５
５−３１１８号公報に示されている如く、多くの駆動機
構と触覚とを必要としている。従って、三次元的に変位
するタブ板の位置を求めるには、よシム間に近い視覚機
能が要求される。UO steel pipes are made by bending the surrounding plate into a U-shape using a so-called U-type press, and then forming it into a cylindrical shape using a so-called O-type press.
Chilled by welding opposing edges on both sides. In order to weld the ends of both side edges (seam part welding) well,
As shown in FIG. 15, tab plates 12 are attached to both ends of the 'KUO steel pipe 10. The tab plate 12 is
At the end of the UO@tube 10, welding is made along the line connecting points A and B. After the seam portion 14 is welded, it is cut along a line connecting points A and B. Conventionally, the tab plate 12 was welded or cut manually by an operator. This is because the tab plate attached to the end of the transported steel pipe is not always in a fixed position and is displaced three-dimensionally, so it is extremely complicated to mechanize the 1d measurement of the tab plate position. This is due to the fact that it was not automated due to reasons such as an increase in the time schedule, lowering productivity, and difficulty in maintenance. For example, even when recognizing objects on a three-dimensional plane,
As shown in Japanese Patent No. 5-3118, many drive mechanisms and tactile senses are required. Therefore, in order to determine the position of a tab plate that is displaced three-dimensionally, a visual function close to that of a shim is required.

ところで、特公昭５８−３８７２１号公報には、カメラ
等によって物体を映像としてとらえ、これを画像処理装
置により２値化して物体の位置と面積とを求める方法が
開示されている。しかし、ＵＯ銅管のような大型のもの
を画像処理装置を用いて位置計測を行っても、画像は限
られた画素の集合によシ構成されているため、撮像Ａ「
α囲を拡げると１画素１の実寸法が大きくなり、６（す
定精度が大幅に低下してしまう。By the way, Japanese Patent Publication No. 58-38721 discloses a method in which an object is captured as an image using a camera or the like, and the image is binarized by an image processing device to determine the position and area of the object. However, even if you use an image processing device to measure the position of a large object such as a UO copper tube, the image is composed of a limited set of pixels, so the imaging A
If the α range is expanded, the actual size of one pixel 1 will increase, and the accuracy of 6(s) will be significantly reduced.

また、タブ板の溶接、切断を自動化するためにロボット
を使用する場合、ＵＯ鋼管のタブ板取付は部が同−公称
径のＵＯｆｉ管であっても、円筒形状が多様に変形して
いる。このため、ティーチングプレイバック式のロボッ
トでは、ロボットによる俗接、切断の軌跡がＵＯ／Ａ管
の形状と対応したものとならず、溶接、切断の不良を生
ずる欠点があった。Furthermore, when a robot is used to automate the welding and cutting of tab plates, the cylindrical shape of the UO steel pipe is variously deformed even when the tab plate is attached to a UO steel pipe with the same nominal diameter. Therefore, in the teaching playback type robot, the trajectory of the robot's general welding and cutting does not correspond to the shape of the UO/A pipe, resulting in defective welding and cutting.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、ＵＯｆ？Ｍ管のタブ板を自動的に溶接または
切断をすることができる管端タブ板の溶接・切断装置を
提供することを目的とする。The present invention is based on UOf? It is an object of the present invention to provide a tube end tab plate welding/cutting device that can automatically weld or cut the tab plate of an M pipe.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、撮像手段を用いて管端タブ板の例えば上方か
らの映像を得、この映像を画像処理手段によシ２値化し
て基準位置と比較し、水平面上に投影されたタブ板の位
置を求めるとともに、位置検出手段によυｍ管の周方向
位置を検出し、鋼管の中心位置と半径とを鎖管位置算出
手段を用いて求め、この鉋管位置算出手段と前記画像処
理装置の出力信号をロボット制御装置に入力し、これら
の信号に基づいてロボットを鋼管とタブ板との境界に沿
って移動させ、タブ板を溶接または切断できるように構
成したものである。The present invention uses an imaging means to obtain an image of the tube end tab plate, for example from above, and uses an image processing means to binarize this image and compare it with a reference position, and then the tab plate is projected onto a horizontal plane. In addition to determining the position, the position detection means detects the circumferential position of the υm pipe, and the center position and radius of the steel pipe are determined using the chain pipe position calculation means, and the planer pipe position calculation means and the image processing device The output signals are input to the robot control device, and based on these signals, the robot is moved along the boundary between the steel pipe and the tab plate to weld or cut the tab plate.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明に係る管端タブ板の溶接・切断装置の好ましい実
施例を、添付図面にくって詳説する。A preferred embodiment of the tube end tab plate welding/cutting device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第１図は、本発明に係る溶接−切断装置の概略構成図で
ある。第１図においてローラテーブル１６の上方には、
テレビカメラ１８が架台２０に取シ付けである。架台２
０に設けた照明２２゜２４は、タブ板１２を含むＵＯ鋼
管１０の端部を照らすようになっている。FIG. 1 is a schematic diagram of a welding-cutting device according to the present invention. In FIG. 1, above the roller table 16,
A television camera 18 is mounted on a pedestal 20. Frame 2
The lights 22 and 24 provided at the end of the UO steel pipe 10, including the tab plate 12, are illuminated at the end of the UO steel pipe 10.

ローラテーブル１６の側方には、ロボット２６が台車２
８上に搭載しである。ロボット２６は、アーム３０の先
端部にトーチ３２とセンサ３４とを有している。トーチ
３２は、ケーブル３６を介して溶接・切断装置３８に電
気的に接続しておる。A robot 26 is mounted on a cart 2 on the side of the roller table 16.
It is installed on 8. The robot 26 has a torch 32 and a sensor 34 at the tip of an arm 30. The torch 32 is electrically connected to a welding and cutting device 38 via a cable 36.

この溶接・切断装置３８は、ロボット２６と同様にロボ
ット制御装置４０に電気的に接続しである。This welding/cutting device 38 is electrically connected to a robot control device 40 similarly to the robot 26.

また、ロボット２６を搭載した台車２８は、レール４２
上を転動する車輪４４を有しておシ、シフ）ｉｆ４６に
よシローラテーブル１６に対して進退できるようになっ
ている。Further, the trolley 28 on which the robot 26 is mounted is mounted on the rail 42.
It has wheels 44 that roll on top and can move forward and backward with respect to the roller table 16 by means of a shift (if) 46.

テレビカメラ１８は、画像処理装置４８に′−電気的接
続しである。画像処理装置４８は、画像処理本体５０を
有している。まだ、画像処理装置４８は、テレビカメラ
１８の快作を映し出すモニタテレビ５２が設けられてい
るとともに、架台５４上に配置したコンソールディスプ
レイ５６とプリンタ５８とを有している。Television camera 18 is in electrical connection to image processing device 48 . The image processing device 48 has an image processing main body 50. The image processing device 48 is further provided with a monitor television 52 for displaying the work of the television camera 18, and also has a console display 56 and a printer 58 arranged on a pedestal 54.

前記したローラテーブル１６には、詳細を後述する下面
計測装置６０と、切り取ったタブ板１２を受けるシュー
ト６２とが設けである。下面計測装置６０は、ロボット
制御装置４ｏとともに画像処理本体ｆＯに電気的に接続
しである。The roller table 16 described above is provided with a lower surface measuring device 60, the details of which will be described later, and a chute 62 for receiving the cut tab plate 12. The lower surface measurement device 60 is electrically connected to the image processing main body fO together with the robot control device 4o.

第２図に示す如く画像処理装置４８は、テレビカメラ１
８の映像と下面計測装置６０の検出信号とより、タブ板
１２の位置情報をロボット制御装置４０に与える。ロボ
ット制御装置４０は、タブ板１２の位置情報とティーチ
ングボックス６４のティーチング内容に基づきロボット
２６を作動し、制御する。この際、センサ３４によシタ
プ板１２の位置が確認され、ロボット制御装置４０に入
力される。また、画像処理装置４８には、ロボット制御
装置４０からロボット位置がフィードバックされる。そ
して、画像処理装Ｒ４Ｂは、シフト装置４６、下面計測
装置６０、ローラテーブル１６を制御する。As shown in FIG. 2, the image processing device 48 includes the television camera 1
Position information of the tab plate 12 is provided to the robot control device 40 based on the image of 8 and the detection signal of the bottom surface measuring device 60. The robot control device 40 operates and controls the robot 26 based on the position information of the tab plate 12 and the teaching contents of the teaching box 64. At this time, the position of the tap plate 12 is confirmed by the sensor 34 and input to the robot control device 40. Further, the robot position is fed back to the image processing device 48 from the robot control device 40 . The image processing device R4B then controls the shift device 46, the bottom surface measuring device 60, and the roller table 16.

下面計測装置６０は、第３図に示すように点Ｏに対して
放射状に配置した４本の押し棒６６゜６８．７０．７２
を有している。これらの押し棒６６．６８，７０．７２
は、ロー２テーブル１６にフレーム７４を介して支持し
であるエンコーダ付シリンダ７６．７８，８０，８２に
より進退させられる。即ち、エンコーダ付シリンダ７６
゜７８．８０．８２は、下面計測制御部８４に電気的に
接続され、下面計測制御部８４の制御信号によシ押し棒
６６．６８，７０，７２を進退させるとともに、押し棒
６６．６８，７０．７２の先端位置を下面計測制御部８
４に入力する。The lower surface measuring device 60 includes four push rods 66°, 68, 70, and 72 radially arranged with respect to the point O, as shown in FIG.
have. These push rods 66.68, 70.72
are moved forward and backward by encoder-equipped cylinders 76, 78, 80, and 82, which are supported by the row 2 table 16 via a frame 74. That is, the cylinder 76 with encoder
゜78, 80, 82 is electrically connected to the bottom surface measurement control section 84, and moves the push rods 66.68, 70, 72 forward and backward according to the control signal of the bottom surface measurement control section 84. , 70. The lower surface measurement control unit 8 determines the tip position of 72.
Enter 4.

上記の如く構成した笑施例によるタブ板１２の切断は、
次のとうりである。Cutting of the tab plate 12 according to the embodiment configured as described above is as follows:
The following is true.

画像処理装置４８は、タブ板１２の位置を検出して演算
し、タブ板１２の座標値をロボット制御装置４０に転送
する。この座標値は、ベクトル量で表わされ、ロボット
制御装置４０が認識できるベクトル量としてロボット制
御装置４０にデータを転送する必要がある。一般にロボ
ット制御装置４０は、ロボット２６のおる方向を基準と
した座標系がとられ、この座標系を外部の座標系に合せ
る機能を持っていないため、ロボット側の座標系を画像
処理装置４８側で知るようにする。また、ロボット２６
は、絶対座標系を意識して動作するのではなく、ティー
チングされた点と点との間をプレイバックする賛造とな
っている。従って、外部からロボット２６に動作を指示
する時は、ティーチングした基準位置からの相対的な移
動量を教える必要がある。−即ち、第１にロボットの座
標系を画像処理側で知るためのティーチングと、第２に
タブ位置をロボット側に教示する基準点を設定するだめ
のティーチングとの２つの目的でティーチングを行う。The image processing device 48 detects and calculates the position of the tab plate 12, and transfers the coordinate values of the tab plate 12 to the robot control device 40. This coordinate value is expressed as a vector quantity, and the data needs to be transferred to the robot control device 40 as a vector quantity that the robot control device 40 can recognize. Generally, the robot control device 40 uses a coordinate system based on the direction in which the robot 26 is located, and does not have a function to match this coordinate system with an external coordinate system. Let's find out. Also, robot 26
does not operate with an absolute coordinate system in mind, but plays back between taught points. Therefore, when instructing the robot 26 to operate from the outside, it is necessary to teach the relative movement amount from the taught reference position. - That is, teaching is performed for two purposes: firstly, teaching is for the image processing side to know the coordinate system of the robot, and secondly, teaching is for setting a reference point for teaching the robot side the tab position.

第１のロボットの座標系を画像処理側で知るためのティ
ーチング方法は、次の如くして行なわれる。まず、ロー
ラテーブル１６の所定の位置にタブ板１２の形状（幅）
に合せた十字のマークをセットする。このマークは、例
えば黒色の平板上に白色の十字を描いたものである。そ
して、第４図に示す如く、例えば十字マークの中心コー
ナ部の点をロボット制御装置４０に教えるとともに、そ
のデータを画像処理装置４８に転送する。一方、画像処
理装置４８は、十字マークをテレビカメラ１８にて撮像
して画像処理本体５０に送り、画像処理本体５０におい
て入力画像を２値化して解析し、十字マークの中心点を
画像原点として得るとともに、画像の座標と実嗅の計測
座標の大きさとの比である画素サイズの決定を行う。そ
して、画像処理装置４８は、ロボット側のティーチング
結果を受けると、画像処理側の座標系とロボット側の座
標系とを、次の座標変換式゛により関係づける。A teaching method for knowing the coordinate system of the first robot on the image processing side is performed as follows. First, the shape (width) of the tab plate 12 is placed at a predetermined position on the roller table 16.
Set the cross mark to match. This mark is, for example, a white cross drawn on a black flat plate. Then, as shown in FIG. 4, for example, the point at the center corner of the cross mark is taught to the robot control device 40, and the data is transferred to the image processing device 48. On the other hand, the image processing device 48 takes an image of the cross mark with the television camera 18, sends it to the image processing main body 50, binarizes and analyzes the input image in the image processing main body 50, and uses the center point of the cross mark as the image origin. At the same time, the pixel size, which is the ratio between the coordinates of the image and the measured coordinates of the actual smell, is determined. When the image processing device 48 receives the teaching result on the robot side, it relates the coordinate system on the image processing side and the coordinate system on the robot side using the following coordinate transformation formula.

Ｐ＝Ｆ　＠Ｐ’　＋Ｔ　　　　　　　　　・・・・・・
（１）は座標回転マトリックス、Ｔは原点移動量（ベク
トル）である。P=F @P' +T ・・・・・・
(1) is a coordinate rotation matrix, and T is an origin movement amount (vector).

（１）式に相対応する２点を与えると、次式からＦが決
定できる。By giving two corresponding points to equation (1), F can be determined from the following equation.

ΔＰ＝Ｆ　＠ｄＰ’　　　　　　　　　・・・・・・（
２）Ｆ＝ΔＰ・（ΔＰ／）　−１・・・・・・０）また
Ｔは、 Ｔ＝Ｐ−Ｆ会Ｐ′ −Ｐ−ΔＰ・（Δｐ／　）　−１、ｐ／　　・・・・・
・（４）となる。これにより、両座検光の変換式を決定
するＦと〒とを得ることができる。ΔP=F @dP' ・・・・・・(
2) F=ΔP・(ΔP/) −1・・・・・・0) Also, T is T=PF meeting P′ −P−ΔP・(Δp/) −1, p/・・・・・
・(4) becomes. As a result, it is possible to obtain F and 〒 which determine the conversion formula for double-seated analysis.

詑２のタブ位置をロボット側に教示する基準点を設定す
るためのティーチングとは、ティーチングプレイバック
ロボットを使用する場合に必要とする操作で、動作基準
点を教示させるためにタブ板付きの標準管を用いて基本
動作を教示することにより行う。タブ板付き標準管は、
管径、タブ板幅、板厚ごとに準備し、動作基準点を画像
処理装置４８とロボット制御装置４０とのそれぞれにテ
ィーチングし、記憶させておく。Teaching to set a reference point to teach the robot the tab position of 2 is an operation required when using a teaching playback robot. This is done by teaching basic movements using a tube. Standard tube with tab plate is
It is prepared for each tube diameter, tab plate width, and plate thickness, and the operation reference point is taught and stored in each of the image processing device 48 and the robot control device 40.

上記のティーチングが終了すると、コンソールディスプ
レイ５２を介して画像処理本体５０に実行コマンドが入
力される。そして、画像処理装置４８は、ローラテーブ
ル１６の搬送ローラを駆動し、ＵＯ鋼管１０を搬送する
。ＵＯ鋼管１０は、図示しないリミットスイッチ等の作
動により、端部がテレビカメラ１８の下方にきたときに
停止させられる。テレビカメラ１８は、タブ板１２を撮
像して画像処理本体５０に画像信号を送る。画像処理本
体５０ば、タブ板１２の画像をモニタテレビ５２に映し
出すとともに、この画像を２値化する。テレビカメラ１
８が撮像した画像は、第５図に示すように照明２２．２
４の光を受けてタブ板１２とＵＯ＠管１０の端部との反
射光量が多く、高輝度部８６となシ、他の部分が反射光
量の少ない低輝度部８８となる。画像処理本体５０は、
この濃淡画像を適当な閾値によりｚ値化し、第６図に示
す如く高輝度部８６を′１＃で表わし、低輝度部８８を
１０＃で表わす。その後、画像処理本体５０は、記憶し
ている標準パターン、例えば第５図におけるタブ板１２
の付は根部Ｑｌ　、Ｑ２２通を第７図に示した如く′０
″と＠１”とにより表示したものを第６図中で走査し、
付は根部ＱｌｌＱ２の位置を見つけ、画像マツチングを
行う。When the above teaching is completed, an execution command is input to the image processing main body 50 via the console display 52. The image processing device 48 then drives the conveyance rollers of the roller table 16 to convey the UO steel pipe 10. The UO steel pipe 10 is stopped when the end thereof is below the television camera 18 by the operation of a limit switch (not shown) or the like. The television camera 18 images the tab plate 12 and sends an image signal to the image processing main body 50. The image processing main body 50 displays the image of the tab board 12 on the monitor television 52 and converts this image into a binary value. TV camera 1
The image taken by the illumination 22.2 is as shown in FIG.
4, the tab plate 12 and the end of the UO@tube 10 receive a large amount of reflected light, forming a high-brightness section 86, and the other portions become a low-brightness section 88, where the amount of reflected light is small. The image processing main body 50 is
This grayscale image is converted into a z-value using an appropriate threshold value, and as shown in FIG. 6, the high brightness portion 86 is represented by '1#' and the low brightness portion 88 is represented by 10#. Thereafter, the image processing main body 50 uses the stored standard pattern, for example, the tab plate 12 in FIG.
The root part is Ql, and Q22 is '0' as shown in Figure 7.
” and @1” are scanned in Fig. 6,
Then, the position of the root QllQ2 is found and image matching is performed.

他方、下面計測装置６０は、第３図に示した如くエンコ
ーダ付シリンダ７６．７８，８０，８２が作動し、押し
棒６６．６８，７０．７２の先端をＵ　Ｏ９！４管１０
の下面に当接させる。前記したように押し棒６６．６８
，７０，７２は、点０を中心に放射状に配置してあシ、
点Ｏから押し棒の先端までの距離ＯＰ１．ＯＰ２．ＯＰ
３　、ＯＦ２がエンコーダ付シリンダ７６．７８，８０
，８２により電気信号に変換され、下面計測制御部８４
を介して画像処理装置４８に送られる。画像処理装置４
８は、下面計測装置６０からの信号により、次の如くし
てＵＯ９”Ａ管１０の半径Ｒと中心軸ＯＰとを求める。On the other hand, in the lower surface measuring device 60, the cylinders 76, 78, 80, 82 with encoders operate as shown in FIG.
make contact with the bottom surface of the As mentioned above, the push rod 66.68
, 70, 72 are arranged radially around point 0,
Distance OP1 from point O to the tip of the push rod. OP2. OP
3, OF2 is cylinder with encoder 76, 78, 80
, 82 into an electrical signal, and the lower surface measurement control section 84
It is sent to the image processing device 48 via. Image processing device 4
8 determines the radius R and center axis OP of the UO9''A pipe 10 in the following manner based on the signal from the lower surface measuring device 60.

幾何学においてよく知られているように、円の軌跡は３
点の座標点があれば求めることができる。As is well known in geometry, the locus of a circle is 3
If you have the coordinates of a point, you can find it.

従って、本従ならば３本の押し棒によりＵＯ＠管１０の
半径Ｒを求めることができる。しかし、第８図またはｇ
９図に示す如く、押し棒の１つが溶接ビード９０に当る
場合がある。このため、第８図の場合にはＵ　Ｏｔａ＋
管１０の外径に等しい点ＰｉｎＰ２　、Ｐ４を通る円Ｃ
１と点ＰＩ　、Ｐｓ　、Ｐ４を通る円Ｃ２とが得られ、
第９図の場合にはＵＯ鋼管１０の外径に等しい点Ｐ１．
Ｐ３　、Ｐ４を通る円Ｃ３と、点ＰＨ、Ｐ２　、Ｐ４を
通る円Ｃ４とが得られる。このように２通の円が算出さ
れる場合には、必ず両者間の円径を比較し、円径が大き
い方を採用するようにしてＵＯＱＩ管１０の表面をとら
え、半径Ｒを求める。Therefore, in this case, the radius R of the UO@tube 10 can be determined using three push rods. However, Fig. 8 or g
As shown in FIG. 9, one of the push rods may hit the weld bead 90. Therefore, in the case of Fig. 8, U Ota+
A circle C passing through the points PinP2 and P4, which are equal to the outer diameter of the pipe 10
1 and a circle C2 passing through points PI, Ps, and P4 are obtained,
In the case of FIG. 9, the point P1 is equal to the outer diameter of the UO steel pipe 10.
A circle C3 passing through P3 and P4 and a circle C4 passing through points PH, P2 and P4 are obtained. When two circles are calculated in this way, the diameters of the two circles are always compared and the one with the larger diameter is used to capture the surface of the UOQI pipe 10 and calculate the radius R.

ＵＯ鋼管１０の中心軸Ｏｐの座標（Ｘｏ　ｌ　ｚｏ）は
、次の如くし求める。ただし、点ＰＩ　ｖ　Ｐｚ　ｐＰ
ｓ、Ｐ４の座標をそれぞれ（Ｘｚ　ｔ　ｚｌ）　ｔ（ｘ
２　ｔ　”Ｚ　）＋（Ｘ３　＊　”３　）＋　　（Ｘ４
１　ｚ４　　）とする。このとき、点Ｐ１．Ｐｚ　、Ｐ
４　を通る円の中心座標（Ｘｏ　ｖ　ｚｏ　）は、 ・・・（６） となる。また、半径Ｒは、 Ｒ−（ｘｔ　　ＸＱ　）ｔ　＋（ｚｌ　−ＺＱ　）”　
　　・”（７）により求めることができる。The coordinates (Xo l zo) of the central axis Op of the UO steel pipe 10 are determined as follows. However, point PI v Pz pP
Let the coordinates of s and P4 be (Xz t zl) t(x
2 t ”Z ) + (X3 * ”3 ) + (X4
1 z4). At this time, point P1. Pz, P
The center coordinates (Xovzo) of the circle passing through 4 are as follows: (6) Also, the radius R is R-(xtXQ)t+(zl-ZQ)"
・It can be obtained from (7).

同機に、点Ｐ１．Ｐｓ　、Ｐ４を通る円の中心座標（Ｘ
ｏ　、　ＺＱ　）は、 （寂・下か臼） ・・・・・・（９） となる。なお、この場合の半径Ｒを求める式は、前記し
た（７）式と同じである。On the aircraft, point P1. Ps, the center coordinates of the circle passing through P4 (X
o, ZQ) becomes (Jaku・Shikakausu) ......(9). Note that the formula for determining the radius R in this case is the same as the above-mentioned formula (7).

このようにしてＵＯ鋼管１０の中心座標（ｘｏ。In this way, the center coordinates (xo) of the UO steel pipe 10.

ｚ６　）が求まれば、第１０図に示す点Ｏに対する中心
軸ＯｐのＸ方向、２方向のずれ量ΔＸ、Δ２を容易に求
めることができる。そして、タブ板１２の付は根部Ｑ１
．Ｑ２がＵＯ鋼管１０の中心ＩＩ、となす角β１．β２
は、次の如くして求める。z6), it is possible to easily determine the deviations ΔX and Δ2 of the central axis Op from the point O shown in FIG. 10 in the X direction and in two directions. The tab plate 12 is attached to the base Q1.
．． The angle β1 that Q2 makes with the center II of the UO steel pipe 10. β2
is obtained as follows.

第１１図に示した付は根部Ｑｓ　、Ｑ２のＸ方向の位置
（水平面上の投影位置）は、前述のパターンマツチング
法により、基準点ＯＧからの距離Ｘ４１＋Ｘ　Ｌ、　　
として得られる。この時、管端の基準点ＯＧからの距離
ｙ１１　ｙ２　もパターンマツチング法によシ得ること
ができる。そして、前記ずれ量ΔＸ、Δ２が求まるので
、付は根部Ｑｌ　、Ｑ−の中心’！：ｌｌ］　Ｏｐから
のＸ方向の距離ｘＬ１　＋　ｘＬ２を求めることができ
る。従って、このＸＩ、１．ＸＬ２の値と半径Ｒとから
角β１．β２を求めることができ、タブ板１２の傾き、
位置を認識することができる。The mark shown in FIG. 11 is the root Qs, and the position of Q2 in the X direction (projected position on the horizontal plane) is determined by the distance X41+XL from the reference point OG using the pattern matching method described above.
obtained as. At this time, the distance y11 y2 of the tube end from the reference point OG can also be obtained by the pattern matching method. Then, since the deviation amounts ΔX and Δ2 are determined, the attachment is the center of the roots Ql and Q-'! :ll] The distance xL1 + xL2 in the X direction from Op can be found. Therefore, this XI, 1. From the value of XL2 and the radius R, the angle β1. β2 can be calculated, and the inclination of the tab plate 12,
Can recognize location.

画像処理装置４８は、タブ板１２の位置を認識すると、
ロボット制御装ｆｉｆ４’０に位置情報とじて入力する
とともに、シフト装置４６を枢動してロボット２６をレ
ール４２に沿って前進させ、作業位置に停止させる。一
方、ロボット制御装置４０は、アーム３０を駆動し、第
１２図の実線に示す如く、アーム３０の先端に設けたセ
ンサ３４によシＵＯ鋼管１０の端面位置を検知する。こ
れは、前記した如＜ＵＯ３１管１０のような大型のもの
を画像処理によシ計測する場合、１画素当シの実寸法が
大きくなり、前記した計測値Ｙｌ　ｅ　ｙ２を使用して
タブ板１２の切断線を決めた場合に、精度不足となるお
それがあるためである。When the image processing device 48 recognizes the position of the tab plate 12,
While inputting the position information to the robot control device fif4'0, the shift device 46 is pivoted to advance the robot 26 along the rail 42 and stop it at the working position. On the other hand, the robot control device 40 drives the arm 30 and detects the end face position of the UO steel pipe 10 using the sensor 34 provided at the tip of the arm 30, as shown by the solid line in FIG. This is because, as described above, when measuring a large object such as the UO31 tube 10 using image processing, the actual size per pixel becomes large, and the tab board is This is because if 12 cutting lines are determined, there is a risk of insufficient precision.

ロボット制御装置４０は、ＵＯ鋼管１０の端面位置を検
知するに当り、アーム３０を介してセンサ３４を第１３
図に示した如く移動させる。即ち、まず、タブ板１２の
一側の点Ａを検知した後、センサ３４を略コ字状に移動
させ、タブ板１２の他側の点Ｂを検知し、ＵＯ鋼管１０
の端面が傾斜しているか否かを判断する。点Ａ、Ｂの検
知が終了Ｂを結ぶ切断腺上に移動させる。次に、ロボッ
ト制御装置４０は、実際のＵＯ鋼管１０、タブ板１２の
種類に応じてティーチングデータ中からロボット２６の
動作パターンを選択し、トーチ３２を所定の切断ティー
チングパターンに従って作動し、作業を終了する。そし
て、鋼管の種類、作業内容等がプリンタ５８によシ打ち
出され記録される。In detecting the end face position of the UO steel pipe 10, the robot control device 40 connects the sensor 34 to the thirteenth sensor via the arm 30.
Move as shown in the figure. That is, first, after detecting point A on one side of the tab plate 12, the sensor 34 is moved in a substantially U-shape to detect point B on the other side of the tab plate 12, and the UO steel pipe 10 is detected.
Determine whether the end face of is inclined. After detection of points A and B, move to the cutting gland connecting point B. Next, the robot control device 40 selects an operation pattern for the robot 26 from the teaching data according to the types of the actual UO steel pipe 10 and tab plate 12, operates the torch 32 according to a predetermined cutting teaching pattern, and performs the work. finish. Then, the type of steel pipe, work details, etc. are printed out and recorded by the printer 58.

なお、タブ板１２をＵＯ鋼管１０の端部に溶接するとき
は、端部にタブ板１２を仮付けしたＵＯ鋼管１０をロー
ラテーブル１６で搬送し、トーチ３２として溶接トーチ
を用いることにより、前記切断と同様にして行うことが
できる。Note that when welding the tab plate 12 to the end of the UO steel pipe 10, the UO steel pipe 10 with the tab plate 12 temporarily attached to the end is conveyed by the roller table 16, and a welding torch is used as the torch 32. This can be done in the same way as cutting.

以上のように、本実施例においては、ＵＯ銅管１０の端
部を平面上に投影した状態で認識する画像処理装置４８
に、ＵＯ＠管１０の周方向位置を検出する管位置検出器
である簡単な下面計測装置４０を加えることにより、三
次元的に変動して位置するタブ板１２を認識することが
できる。このため、タブ板１２の溶接・切断装置の簡素
化が図れ、装置の自動化が可能となり、タブ板の針側時
間を短縮することができる。また、画像処理装置４８に
よるタブ板１２の位置認Ｑｌ精度の不十分さを、ロボッ
ト２６のアーム３０先端部に設けたセンサ３４によって
、溶接または切断の正確な軌跡が得られる。As described above, in this embodiment, the image processing device 48 recognizes the end of the UO copper tube 10 in a state projected onto a plane.
By adding a simple bottom surface measuring device 40, which is a tube position detector that detects the circumferential position of the UO@ tube 10, it is possible to recognize the tab plate 12 that is positioned while changing three-dimensionally. Therefore, the device for welding and cutting the tab plate 12 can be simplified, the device can be automated, and the time required for the needle side of the tab plate can be shortened. Furthermore, the sensor 34 provided at the tip of the arm 30 of the robot 26 can compensate for the insufficient accuracy of positioning Ql of the tab plate 12 by the image processing device 48, and obtain an accurate welding or cutting trajectory.

前記実施例においては、照明２２．２４をタブ板１２の
上方に配置した場合について説明したが、第１４図に示
すように照明２２．２４をタブ板１２の下方に設け、下
方から照射してもよい。また、前記実施例においては、
下面計測装置６０として押し棒とエンコーダ付シリンダ
とからなるものについて説明したが、リニヤセンサまた
はレーザセンサ、超音波センサを用いてもよい。そして
、センサは複数設けることなく、１つのセンサによυ管
の周方向複数点を計測したり、周方向に連続走査させて
もよい。このようにすることにより、管位置の認識端度
を向上させることができ、装置を簡素化できる。さらに
、下面計測装置６０は、管端近傍の形状を計測すること
が望ましいところから、ＵＯ鋼管１０の搬入時の停止位
置に応じて、管軸方向に移動できるように構成してもよ
い。In the above embodiment, the case where the illumination 22.24 was arranged above the tab plate 12 was explained, but as shown in FIG. Good too. Furthermore, in the above embodiment,
Although the lower surface measuring device 60 has been described as consisting of a push rod and a cylinder with an encoder, a linear sensor, a laser sensor, or an ultrasonic sensor may also be used. Instead of providing a plurality of sensors, one sensor may be used to measure multiple points in the circumferential direction of the υ tube, or may be caused to continuously scan in the circumferential direction. By doing so, the accuracy of recognizing the tube position can be improved and the apparatus can be simplified. Furthermore, since it is desirable to measure the shape near the tube end, the lower surface measuring device 60 may be configured to be movable in the tube axis direction depending on the stopping position when the UO steel tube 10 is carried in.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ＵＯ鋼管のタブ
板を自動的に溶接または切断することができ、タブ板の
溶接または切断作業の省力化が図れる。As described above, according to the present invention, the tab plate of a UO steel pipe can be automatically welded or cut, and the labor required for welding or cutting the tab plate can be saved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係る管端タブ板の溶接・切断装置の実
施例の概略Ｆ：＃成図、第２図は前記実施例のブロック
図、第３図は前記実施例の下面計測装置の詳細図、第４
図はロボット側、画像処理側間のＭＭＡ合せの手順を示
すフローチャート、第５図はテレビカメラが撮像した映
像の説明図、第６図は画像処理装置による２値化の例を
示す図、第７図は２値化した侃準パターンの例を示す図
、第８図および第９図は下面計測装置の押し棒が溶接ビ
ードに当ったときの管径の求め方の説明図、第１０図、
第１１図はタブ板の位置の求め方の説明図、第１２図は
ロボットの先端部に設けたセンナによる管端面検出方法
の説明図、第１３図は溶接線または切断線の決定方法の
説明図、第１４図はテレビカメラのための照明の配置例
の説明図、第１５図はＵＯｆｌ管の端部の斜視図、第１
６図はＵＯ鋼管の端部の一部を断面にした平面図である
。 １０・・・ＵＯ鋼’Ｉ、１２・・・タブ板、１８・・・
テレビカメラ、２６・・・ロボット、３２・・・トーチ
、３４・・・センサ、３８・・・溶接・切断装（、’ｊ
：、　　４０・・・ロボット制御装置、４８・・・画像
処理装置。Fig. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the tube end tab plate welding/cutting device according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the embodiment, and Fig. 3 is a bottom surface measuring device of the embodiment. Detailed drawing of 4th
The figure is a flowchart showing the procedure for MMA matching between the robot side and the image processing side. Figure 7 is a diagram showing an example of a binary standard pattern, Figures 8 and 9 are explanatory diagrams of how to determine the pipe diameter when the push rod of the bottom surface measuring device hits the weld bead, and Figure 10. ,
Fig. 11 is an explanatory diagram of how to determine the position of the tab plate, Fig. 12 is an explanatory diagram of a method for detecting the pipe end face using a sensor installed at the tip of the robot, and Fig. 13 is an explanatory diagram of a method for determining a welding line or cutting line. 14 is an explanatory diagram of an example of the arrangement of lighting for a television camera, and FIG. 15 is a perspective view of the end of the UOfl tube.
FIG. 6 is a plan view showing a part of the end of the UO steel pipe in cross section. 10...UO Steel'I, 12...Tab plate, 18...
TV camera, 26...Robot, 32...Torch, 34...Sensor, 38...Welding/cutting equipment (,'j
:, 40... Robot control device, 48... Image processing device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、端部にタブ板が取り付けてある鋼管の映像を得る撮
像手段と、この撮像手段の映像を２値化し、予め定めて
ある基準位置と比較して、前記タブ板の２次元平面上の
投影位置を求める画像処理手段と、前記鋼管の周方向表
面位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段の
出力信号に基づき、前記鋼管の中心位置と半径とを算出
する鋼管位置算出手段と、前記鋼管と前記タブ板との境
界部を溶接または切断するロボットと、前記画像処理手
段と前記鋼管位置算出手段との出力信号により、前記ロ
ボットを前記鋼管と前記タブ板との境界部に沿って移動
させるロボット制御手段と、を有する管端タブ板の溶接
・切断装置。 ２、前記ロボットは、前記鋼管の端面を確認する端面検
知手段と、この端面検知手段の出力信号に基づき、前記
タブ板を溶接または切断する軌跡を決定する軌跡決定手
段と、を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の管端タブ板の溶接・切断装置。 ３、前記位置検出手段は、放射状に配置した複数の押し
棒と、この押し棒を進退させる駆動装置と、前記押し棒
の先端位置を検知し、検知信号を前記銅管位置算出手段
に出力する先端位置検出器と、を備えたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の管端タブ
板の溶接・切断装置。[Scope of Claims] 1. An imaging means for obtaining an image of a steel pipe having a tab plate attached to its end, and a binarized image of the image capturing means, and a comparison with a predetermined reference position to determine the value of the tab plate. an image processing means for determining a projected position on a two-dimensional plane; a position detecting means for detecting a circumferential surface position of the steel pipe; and a center position and radius of the steel pipe based on the output signal of the position detecting means. a robot that welds or cuts the boundary between the steel pipe and the tab plate; and a robot that welds or cuts the boundary between the steel pipe and the tab plate based on output signals from the image processing unit and the steel pipe position calculation unit. a robot control means for moving the robot along the boundary between the pipe end tab plate and the pipe end tab plate. 2. The robot includes an end face detection means for checking the end face of the steel pipe, and a trajectory determining means for determining a trajectory for welding or cutting the tab plate based on an output signal of the end face detection means. A pipe end tab plate welding/cutting device according to claim 1. 3. The position detection means detects a plurality of push rods arranged radially, a drive device for moving the push rods back and forth, and a tip position of the push rods, and outputs a detection signal to the copper pipe position calculation means. The tube end tab plate welding/cutting device according to claim 1 or 2, further comprising a tip position detector.