(57)【要約】【課題】ＣＡＭデータを利用した溶接ロボットの自動補正システム及びその方法に関する。【解決手段】溶接ロボットの自動補正システムＳにおいて、ＣＡＭデ画像を利用し、パターンマッチング用のマスター情報を作成する手段と、パターンマッチングにより溶接点の検出を行い、前記溶接点に基づき加工の自動補正を行う手段とを備える。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ロボットの自動補正システムにおいて、ワークを撮像し、これにＣＡＭ画像を利用しパターンマッチング用のマスター情報を作成する手段と、パターンマッチングによる位置の検出に基づき生成された補正量で自動補正を行う手段とを備えたことを特徴とする自動補正システム。
【請求項２】
ワークの溶接点を撮影可能なカメラと、前記カメラを制御し、ワーク画像を取得する撮像部と、前記カメラでの見え方を仮想空間上に作成しＣＡＭ画像として出力するＣＡＭと、前記カメラと前記撮像部により撮影されたワークの溶接点画像から、線形フィルターによりエッジを抽出しエッジ画像を作成するエッジ抽出部と、前記ＣＡＭで取得された溶接点位置情報と、前記エッジ抽出部で取得されたエッジ画像から当該ワークの当該溶接点におけるマスター情報を作成するマスター情報作成部と、前記マスター情報作成部で作成されたマスター情報を使って、２つ目以降に加工される同一ワークの溶接点の位置を検出する検出部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動補正システム。
【請求項３】
前記ＣＡＭ画像に含まれる所定の線を予め決められた量だけ膨張させた膨張ＣＡＭ画像を作成することを特徴とする請求項２に記載の自動補正システム。
【請求項４】
溶接ロボットの自動補正方法において、ワークを撮像し、これにＣＡＭ画像を利用しパターンマッチング用のマスター情報を作成する工程と、パターンマッチングによる位置の検出に基づき生成された補正量で自動補正を行う工程とを有することを特徴とする自動補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動補正システム及びその方法に関し、詳細にはＣＡＭデータを利用した溶接ロボットの自動補正システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接加工において、同じ製品を複数作成する場合、ワークＷの設置位置が毎回ずれるので、このずれをＣＣＤカメラを使って自動的に補正する手法が考案されている。
【０００３】
特許文献１を参照。
【０００４】
一方、画像処理する場合に、対象ワークＷの画像は、表面のキズ、照明による影、映り込みなどにより、見え方が異なることが多い。よって、それぞれのエッジ画像を取得し、エッジ画像同士でパターンマッチングを行っていた。また、ＣＡＭが接続されている場合は、ＣＡＭから出力される輪郭線をマスター情報として、ワークＷのエッジ画像とパターンマッチングを行うこともあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４５８９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像からエッジを抽出する際に、前述のような様々な要因により、偽りのエッジが出力されてしまうことがある。そのようなエッジを使用してパターンマッチングを行うと、誤検出の原因となる。そのため、従来は、エッジ画像を手作業でマスク（除去）するなどして、マスター情報（当該ワークの当該溶接点のエッジ画像と溶接点の位置情報を持ち、二つ目以降のワークＷの溶接点検出の元となる情報のこと）を作成していた。そのため、エッジ画像中のノイズを手作業で除去する工数、溶接点の位置を指示する工数がかかり、作業者の段取り時間、加工時間を増加させてしまっているうえに、この間は、機械から全く離れることができない状況になってしまっていた。
【０００７】
ＣＡＭ画像（ＣＡＭデータ）を利用する場合も、ＣＡＭから出力される輪郭線を、そのままマスター情報のエッジ画像として使用していた。ＣＡＭ画像から出力される輪郭線は、理想的なエッジであり、実際には突合せの際に2本見える線が、1本しか見えなかったり、さらには、隙間や、被写界深度（レンズの遠近）による線のボケ具合なども考慮されていないため、パターンマッチング対象のワークＷの見え方とはかなり違ってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、ＣＡＭ画像を利用し、作業者の手を煩わすことなくパターンマッチング用のマスター情報を作成し、パターンマッチングにより溶接点の検出を行い、溶接ロボットの自動補正を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、溶接ロボットの自動補正システムにおいて、ワークを撮像し、これにＣＡＭ画像を利用しパターンマッチング用のマスター情報を作成する手段と、パターンマッチングによる位置の検出に基づき生成された補正量で自動補正を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、ワークの溶接点を撮影可能なカメラと、前記カメラを制御し、ワーク画像を取得する撮像部と、前記カメラでの見え方を仮想空間上に作成しＣＡＭ画像として出力するＣＡＭと、前記カメラと前記撮像部により撮影されたワークの溶接点画像から、線形フィルターによりエッジを抽出しエッジ画像を作成するエッジ抽出部と、前記ＣＡＭで取得された溶接点位置情報と、前記エッジ抽出部で取得されたエッジ画像から当該ワークの当該溶接点におけるマスター情報を作成するマスター情報作成部と、前記マスター情報作成部で作成されたマスター情報を使って、２つ目以降に加工される同一ワークの溶接点の位置を検出する検出部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項3に係る発明は、前記ＣＡＭ画像に含まれる所定の線を予め決められた量だけ膨張させた膨張ＣＡＭ画像を作成することを特徴とする。
【００１２】
請求項4に係る発明は、溶接ロボットの自動補正方法において、ワークを撮像し、これにＣＡＭ画像を利用しパターンマッチング用のマスター情報を作成する工程と、パターンマッチングによる位置の検出に基づき生成された補正量で自動補正を行う工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、CCDカメラ、撮像部、ＣＡＭ、エッジ抽出部、マスター情報作成部、検出部、からなるシステムである。そして、CCDカメラ、撮像部により、ワークＷの撮影を行い、CAM、エッジ抽出部、マスター情報作成部によりマスター情報の整備を行い、検出部によりワークＷの溶接点位置の検出を行う。
【００１４】
これにより、1つ目のワークＷにより自動的にマスター情報を作成し、2つ目以降のワークＷの溶接点の位置を自動的に補正することができる。
【００１５】
そして、ワークＷの治具へのセットのずれを、作業者の手を煩わすことなく、精度よく自動的に補正することが可能となリ、作業者はその作業にかかっていた時間・手間を、他の作業へ向けることができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】溶接ロボットの自動補正システムの概略を示す概略図である。
【図２】溶接ロボットの自動補正システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】溶接ロボットの自動補正システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】マスター画像の作成を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本願発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１を参照し自動補正システムＳの主な構成を説明する。
【００１９】
自動補正システムＳは、撮像した画像とＣＡＭ画像（ＣＡＭデータ）を利用し、パターンマッチング用のマスター情報を作成し、パターンマッチングに基づき自動補正を行う手段を備える。
【００２０】
本例でパターンマッチングとは、画像同士を比べて、溶接点の一致位置を検索することをいう。
【００２１】
詳細に説明する。前記自動補正システムＳは、溶接ヘッドＨの先端等に装着され、ワークＷの溶接点を撮影することができるＣＣＤカメラ１と、ＣＣＤカメラ１を制御し、必要な溶接点の画像を取得する撮像部２と、ＣＣＤカメラ１での見え方を仮想空間上に作成し、画像（陰線処理を施したワイヤーフレームとして出力され、ＣＣＤカメラ１での見え方に対する理想的なエッジを表現するもの）として出力する、さらに溶接点の位置情報も持っているため、画像上のどこが溶接点かも出力するＣＡＭ３と、ＣＣＤカメラ１、撮像部２により撮影されたワークＷの溶接点画像から、線形フィルターによりエッジを抽出しエッジ画像ｂを作成するエッジ抽出部４と、ＣＡＭ３で取得された溶接点位置情報と、エッジ抽出部４で取得されたエッジ画像ｂから当該ワークの当該溶接点におけるマスター情報ｇを作成するマスター情報作成部５と、マスター情報作成部５で作成されたマスター情報ｇを使って、2つ目以降に加工される同一ワークＷの溶接点の位置を検出する検出部６からなる。
【００２２】
なお、本例で、溶接点位置とは溶接を行う位置の座標であり、溶接の開始点と終了点の座標を含むものである。
【００２３】
ロボットＲは、溶接ヘッドＨを備え、ロボットアームの腕構造は、例えば６軸のものがある。体を回転させる旋回軸（Ｓ軸）、体を前後に動かす下腕軸（Ｌ軸）、腕を上下に動かす上腕軸（Ｕ軸）、腕を回転させる手首旋回軸（Ｒ軸）、手首を上下に振る手首曲げ軸（Ｂ軸）、および手首を回転させる手首回転軸（Ｔ軸）により構成される。
【００２４】
なお、自動補正システムＳは、コンピュータを備え、本体（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む）、入出力部（表示部、キーボード等を含む）を有する。
【００２５】
本実施の形態では、産業用ロボットの制御を例に説明するが、特に産業用ロボットに限定されるものではない。
【００２６】
上述のように構成された自動補正システムＳの動作を説明する。
【００２７】
図２を参照する。ステップＳＡ０１では、１つ目のワークＷの画像を撮影し、ワーク画像ａを作成する。
【００２８】
テップＳＡ０２では、ワーク画像ａにフィルター処理をかけ、エッジを抽出し、エッジ画像ｂを作成する。
【００２９】
ステップＳＡ０３では、CAM３は、CAM画像ｃ（CCDカメラと同じ位置から見たと仮定できる、陰線処理を施したワイヤーフレーム画像）と、溶接点位置ｄを出力する。
【００３０】
ステップＳＡ０４では、CAM画像ｃの線を、予め決められた量だけ膨張させ、膨張CAM画像ｅを作成する。
【００３１】
ステップＳＡ０５、ステップＳＡ０６では、エッジ画像ｂのノイズを除去し、最終エッジ画像ｆを作成する。すなわち、エッジ画像ｂと膨張CAM画像ｅをマージし、膨張ＣＡＭ画像ｅの膨張した線から外れた部分をマスク（除去）し、エッジ画像ｂを最終エッジ画像ｆとして出力する。
【００３２】
ステップＳＡ０７では、最終エッジ画像ｆと溶接点位置ｄを合わせて、マスター情報ｇとして保存する。
【００３３】
以上により、1つ目のワークＷから、自動的にマスター情報ｇを作成する。
【００３４】
次に、2つ目以降のワークＷを自動補正システムＳが自動補正する手順を示す。
【００３５】
ステップＳＢ０１では、2つ目（以降）のワークＷの画像を撮影し、ワーク画像ａを作成する。
【００３６】
ステップＳＢ０２では、ワーク画像ａにフィルター処理をかけ、エッジを抽出し、エッジ画像ｂを作成する。
【００３７】
ステップＳＢ０３では、1つ目のワークのときに保存されているマスター情報ｇを取得する。
【００３８】
ステップＳＢ０４では、エッジ画像ｂと、マスター情報ｇのエッジ画像でパターンマッチングを行い、マスター情報ｇの溶接点位置がエッジ画像ｂ上のどこにあたるかを検出する。
【００３９】
ステップＳＢ０５では、現在の画像の中心と、検出された点のズレ量が補正量となる。そして、この補正量に基づき補正を行う。
【００４０】
上述のようにエッジ抽出を行う際に、フィルターを用いると説明したが、エッジ抽出の方法は何であっても構わない。
【００４１】
図４を参照し、ワーク画像ａとＣＡＭ画像ｃのマージと、マスター情報ｇの作成について詳しく説明する。
【００４２】
画面Ｇ１では、ワーク画像ａから抽出されたエッジ画像ｂとして、隙間Ｓに仕切られ、板ＩＴ１、板ＩＴ２が表示されている。そして、板ＩＴ１にはキズＫ、板ＩＴ２には光による模様Ｍが表示されている。ＨＬ１からＨＬ３までで表示されている板厚の中心付近には破断線ＨＬ２が表示されている。
【００４３】
画面Ｇ２には、ＣＡＭ画像ｃとして、ラインＬ１、ラインＬ２、ラインＬ３が表示されている。画面Ｇ３には、ＣＡＭ画像ｃを膨張させた膨張ＣＡＭ画像ｅが表示されている。すなわち、ラインＬ１、ラインＬ２、ラインＬ３を巾Ｂ寸法に膨張させたラインＢＬ１、ラインＢＬ２、ラインＢＬ３より成る膨張ＣＡＭ画像ｅが表示されている。
【００４４】
エッジ画像ａと、膨張したＣＡＭ画像ｅをマージしたものが画面Ｇ４に表示されている。
【００４５】
膨張した膨張ＣＡＭ画像ｅの範囲（Ｂ寸法で示された範囲）内に含まれるエッジ画像ａを残す。この結果、画面Ｇ５に表示されているようにラインＨＬ１、ＨＬ３、隙間Ｓで仕切られた板ＩＴ１、板ＩＴ２から成る最終エッジ画像ｆが得られる。
【００４６】
この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【符号の説明】
【００４７】
Ｓ  自動補正システム
１  ＣＣＤカメラ
２  撮像部
３  ＣＡＭ
４  エッジ抽出部
５  マスター情報作成部
６  検出部
Ｒ  ロボット
Ｈ  溶接ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014233740.tif 000006