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JP2012135781A - Method and device for teaching laser machining robot - Google Patents

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JP2012135781A
JP2012135781A JP2010288558A JP2010288558A JP2012135781A JP 2012135781 A JP2012135781 A JP 2012135781A JP 2010288558 A JP2010288558 A JP 2010288558A JP 2010288558 A JP2010288558 A JP 2010288558A JP 2012135781 A JP2012135781 A JP 2012135781A
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JP
Japan
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laser
workpiece
irradiation position
measurement
robot
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JP2010288558A
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Japanese (ja)
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Junichi Shirao
純一 白尾
Atsuichi Hiratsuka
充一 平塚
Shogo Hasegawa
省吾 長谷川
Takayuki Murata
隆行 村田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

【課題】レーザ加工ロボットの教示作業を容易且つ正確に行えるようにする。
【解決手段】測定レーザと加工レーザとを出力するレーザスキャナを有し、加工レーザをワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工ロボットの教示方法が、ワーク上の基準照射位置を基準として予め定められた基準図形に基づき測定レーザをワーク上に照射する際に、測定レーザの照射位置を制御する制御手順S4と、レーザスキャナから照射された測定レーザが、ワークにおいて反射された反射光を測定する測定手順S5と、反射光と基準図形を比較し、基準照射位置におけるワークの表面の傾斜を算出する傾斜算出手順S6と、傾斜算出部が算出した傾斜から前記ロボットの姿勢に関する教示データを作成するデータ作成手順S7と、を有する。
【選択図】図3
To teach a laser processing robot easily and accurately.
A teaching method for a laser processing robot having a laser scanner for outputting a measurement laser and a processing laser and performing laser processing by irradiating the processing laser onto the workpiece is predetermined with reference to a reference irradiation position on the workpiece. When irradiating the workpiece with the measurement laser based on the reference pattern, the control procedure S4 for controlling the irradiation position of the measurement laser, and the measurement laser emitted from the laser scanner measures the reflected light reflected from the workpiece. The measurement procedure S5 is compared with the reflected light and the reference figure, and the inclination calculation procedure S6 for calculating the inclination of the surface of the workpiece at the reference irradiation position, and the teaching data relating to the posture of the robot is created from the inclination calculated by the inclination calculation unit. And a data creation procedure S7.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、ワークにレーザ光を照射して溶接、切断及び穿孔等の加工を行うレーザ加工ロボットの教示方法及び教示装置に関する。   The present invention relates to a teaching method and teaching apparatus for a laser processing robot that performs processing such as welding, cutting, and drilling by irradiating a workpiece with laser light.

近年、レーザ発振器の高効率化を受けて、ワークにレーザ光を離れた位置から照射してリモート溶接を行うレーザ溶接ロボットが提案されている。レーザ溶接ロボットは、ロボットのアーム先端に照射方向を可変にしてレーザ光を照射するスキャナヘッドを取り付けて成る。レーザ溶接ロボットの各軸は、他の産業用ロボットと同様、予め制御装置に記憶された教示データに従って駆動される。このため、作業現場では、実機とワークを使って教示データを作成する教示作業が行われる(例えば、特許文献1及び2参照)。   2. Description of the Related Art In recent years, a laser welding robot that performs remote welding by irradiating a workpiece with laser light from a remote position has been proposed in response to higher efficiency of a laser oscillator. The laser welding robot is configured by attaching a scanner head that irradiates a laser beam with a variable irradiation direction to the tip of a robot arm. Each axis of the laser welding robot is driven in accordance with teaching data stored in advance in the control device, like other industrial robots. For this reason, teaching work for creating teaching data using an actual machine and a workpiece is performed at the work site (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、教示作業を行うときに、スキャナヘッドから、レーザ光の照射可能範囲を表す可視光の枠をワーク表面に投影することが開示されている。この場合、教示作業者は、投影された枠を目視して、ワーク上のレーザ光が照射されるべき溶接点が枠内に収まるようにロボットを操作しながら、ロボットの動作経路に関する教示データを作成することができる。また、教示作業者は、ワークに投影される枠の形状が正方形となるようにロボットを操作しながら、ロボット及びスキャナヘッドの姿勢に関する教示データを作成することができる。このように特許文献1においては、ロボットの教示位置と溶接点とが一対一で対応しないリモート溶接ロボットにおいて、教示作業者による最適動作経路の教示作業を支援することが図られている。   Patent Document 1 discloses that when performing a teaching operation, a visible light frame representing a laser light irradiable range is projected from a scanner head onto a work surface. In this case, the teaching worker looks at the projected frame and operates the robot so that the welding point to be irradiated with the laser beam on the workpiece is within the frame, while teaching data on the robot operation path. Can be created. In addition, the teaching operator can create teaching data related to the postures of the robot and the scanner head while operating the robot so that the shape of the frame projected onto the workpiece is a square. As described above, in Patent Document 1, it is intended to support teaching work of an optimum operation path by a teaching worker in a remote welding robot in which the teaching position of the robot and the welding point do not correspond one-to-one.

特許文献2には、教示作業を行うときに、レーザ光の光束の外周を通過するような複数の可視光パイロットレーザをワークに照射し、スキャナヘッド内の焦点位置調整手段を動作させてワークに投影されるパイロットレーザが一つとなるように焦点距離を調整することが開示されている。この場合、教示作業者は、ワークに投影されるパイロットレーザの点状の像を目視して、パイロットレーザが一つに重なるように焦点距離を調整することができる。このように特許文献2においては、長い焦点距離のレーザ光が使われがちでレーザスキャナとワークとの間に大きな距離が確保されるリモート溶接ロボットにおいて、教示作業者による焦点距離の調整作業を支援することが図られている。   In Patent Document 2, when teaching work is performed, a workpiece is irradiated with a plurality of visible light pilot lasers that pass through the outer circumference of the laser beam, and the focus position adjusting means in the scanner head is operated to apply to the workpiece. It is disclosed that the focal length is adjusted so that one pilot laser is projected. In this case, the teaching worker can visually adjust the dot-like image of the pilot laser projected onto the workpiece and adjust the focal length so that the pilot lasers overlap each other. As described above, in Patent Document 2, a laser beam having a long focal length tends to be used, and a remote welding robot in which a large distance is ensured between the laser scanner and the workpiece supports the adjustment of the focal length by the teaching worker. It is planned to do.

特開2006−346740号公報JP 2006-346740 A 特開2007−253200号公報JP 2007-253200 A

しかし、特許文献1及び2の何れにおいても、教示作業が、教示作業者の目視と、教示作業者による実機操作とに頼るものとなっているので、教示作業者に高い熟練が要求されることに変わりはない。熟練が足りなければ、ロボット及びスキャナヘッドの姿勢を適切に教示したり、レーザ光の焦点距離を適切に調整したりすることができない。また、適切な教示作業を行うには長時間を要するおそれがあるので、教示作業者の負担が大きくなるだけでなく、実機とワークが作業現場に搬入されてから実際に溶接作業を行えるまでに長時間を要することになる。これは、ワークにレーザ光を離れた位置から照射して切断及び穿孔等の加工を行うロボットにおいても同様にして生じる問題である。   However, in either of Patent Documents 1 and 2, the teaching work depends on the visual observation of the teaching worker and the actual machine operation by the teaching worker, so that the teaching worker is required to have high skill. There is no change. If the skill is insufficient, it is impossible to properly teach the postures of the robot and the scanner head and to properly adjust the focal length of the laser beam. In addition, it may take a long time to perform proper teaching work, which not only increases the burden on the teaching worker, but also allows the actual machine and work to be carried into the work site before the actual welding work can be performed. It will take a long time. This is a problem that also occurs in a robot that performs processing such as cutting and drilling by irradiating a workpiece with a laser beam from a remote position.

そこで本発明は、ワークにレーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工ロボットにおいて、容易且つ正確に教示作業を行えるようにすることを目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to enable easy and accurate teaching work in a laser processing robot that processes a work by irradiating the work with laser light.

本発明は上記目的を達成すべくなされたものであり、本発明に係るレーザ加工ロボットの教示方法は、測定レーザと加工レーザとを出力するレーザスキャナを有し、前記加工レーザをワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工ロボットの教示方法であって、前記ワーク上の基準照射位置を基準として予め定められた基準図形に基づき前記測定レーザを前記ワーク上に照射する際に、前記測定レーザの照射位置を制御する制御手順と、前記レーザスキャナから照射された前記測定レーザが、前記ワークにおいて反射された反射光を測定する測定手順と、前記反射光と前記基準図形を比較し、前記基準照射位置における前記ワークの表面の傾斜を算出する傾斜算出手順と、前記傾斜算出手順において算出された傾斜から前記ロボットの姿勢に関する教示データを作成するデータ作成手順とを有することを特徴としている。   The present invention has been made to achieve the above object, and a laser machining robot teaching method according to the present invention includes a laser scanner that outputs a measurement laser and a machining laser, and irradiates the workpiece with the machining laser. A laser processing robot teaching method for performing laser processing, wherein when the measurement laser is irradiated on the workpiece based on a reference figure predetermined with reference to a reference irradiation position on the workpiece, A control procedure for controlling the irradiation position, a measurement procedure in which the measurement laser emitted from the laser scanner measures the reflected light reflected from the workpiece, the reflected light and the reference figure are compared, and the reference irradiation is performed. An inclination calculation procedure for calculating the inclination of the surface of the workpiece at the position, and from the inclination calculated in the inclination calculation procedure to the posture of the robot It is characterized by having a data creation procedure for creating teaching data.

前記方法によれば、レーザが照射されたワーク上の反射光と基準図形とを比較して、ワーク表面の傾斜が自動的に算出される。そして、算出された傾斜に基づいて教示データが自動的に作成される。このため、ワークとレーザスキャナとが離れた位置にあっても、ロボットに対するワークの姿勢を容易且つ正確に把握することができ、そのように把握された教示データに従って溶接作業を良好に行うことができる。   According to the above method, the inclination of the workpiece surface is automatically calculated by comparing the reflected light on the workpiece irradiated with the laser and the reference pattern. Then, teaching data is automatically created based on the calculated inclination. For this reason, even if the workpiece and the laser scanner are separated from each other, the posture of the workpiece with respect to the robot can be easily and accurately grasped, and the welding operation can be favorably performed according to the teaching data thus grasped. it can.

前記制御手順において、前記ワーク上の前記基準照射位置を基準として予め定められた前記基準図形に基づき前記測定レーザを前記ワーク上に照射する際に、前記測定レーザの照射位置の変更を連続して行い、前記測定手順において、前記ワーク上における前記反射光の軌跡が測定されてもよい。この場合、レーザスキャナ内に、教示作業時にのみ用いられる基準形状の像を作成するための光学部品を設けなくてもよく、測定レーザの軌跡を代替とすることができるので、レーザスキャナの構成を簡素にすることができる。   In the control procedure, the irradiation position of the measurement laser is continuously changed when the measurement laser is irradiated on the workpiece based on the reference figure determined in advance with the reference irradiation position on the workpiece as a reference. In the measurement procedure, the locus of the reflected light on the workpiece may be measured. In this case, it is not necessary to provide an optical component for creating an image of a reference shape that is used only during teaching work in the laser scanner, and the locus of the measurement laser can be substituted. It can be simplified.

前記基準図形は、前記加工レーザの光軸と直交する平面において、前記基準照射位置を中心とする円であってもよい。   The reference figure may be a circle centered on the reference irradiation position on a plane orthogonal to the optical axis of the processing laser.

前記レーザスキャナは、前記加工レーザと基準照射位置が同一の第1案内レーザと、前記第1案内レーザから離間した箇所から前記第1案内レーザの光軸と交差する光軸を有する第2案内レーザとを出力し、前記測定手順において、前記第1案内レーザおよび第2案内レーザの反射光を測定し、前記レーザスキャナを前記第1案内レーザの光軸方向に移動させて、前記第2案内レーザの照射位置を前記第1案内レーザの照射位置へ移動させてもよい。前記方法によれば、第1案内レーザ及び加工レーザの光軸方向において、レーザスキャナと基準照射位置との間の距離が交差位置に応じた所望の距離に調整される。このため、加工レーザを照射して溶接作業を行うときには、当該所望の距離と加工レーザの焦点距離を、当該調整された所望の距離に基づいて調整することが可能となり、加工レーザをワークに良好に作用させて適切な溶接作業を行うことができる。   The laser scanner includes a first guide laser having the same reference irradiation position as the processing laser, and a second guide laser having an optical axis that intersects with the optical axis of the first guide laser from a location separated from the first guide laser. In the measurement procedure, the reflected light of the first guide laser and the second guide laser is measured, the laser scanner is moved in the optical axis direction of the first guide laser, and the second guide laser is May be moved to the irradiation position of the first guide laser. According to the method, the distance between the laser scanner and the reference irradiation position is adjusted to a desired distance corresponding to the intersection position in the optical axis directions of the first guide laser and the processing laser. For this reason, when performing a welding operation by irradiating a machining laser, the desired distance and the focal length of the machining laser can be adjusted based on the adjusted desired distance, and the machining laser is good for a workpiece. This makes it possible to perform an appropriate welding operation.

本発明に係るレーザ加工ロボットの教示装置は、加工レーザをワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工ロボットの教示装置であって、測定レーザと前記加工レーザとを出力するレーザスキャナと、前記ワーク上の基準照射位置を基準として予め定められた基準図形に基づき前記測定レーザを前記ワーク上に照射する際に、前記測定レーザの照射位置を制御する制御部と、前記レーザスキャナから照射された前記測定レーザが、前記ワークにおいて反射された反射光を測定する測定部と、前記反射光と前記基準図形を比較し、前記基準照射位置における前記ワークの表面の傾斜を算出する傾斜算出部と、前記傾斜部が算出した傾斜から、前記ロボットの姿勢に関する教示データを作成するデータ作成部と、を備えていることを特徴としている。   A teaching device for a laser processing robot according to the present invention is a teaching device for a laser processing robot that performs laser processing by irradiating a workpiece with a processing laser, the laser scanner for outputting a measurement laser and the processing laser, and the workpiece When irradiating the workpiece with the measurement laser on the basis of a reference figure determined in advance with reference to the reference irradiation position on the upper side, a control unit that controls the irradiation position of the measurement laser, and the laser beam irradiated from the laser scanner A measuring laser that measures reflected light reflected by the workpiece, an inclination calculating unit that compares the reflected light with the reference figure, and calculates an inclination of the surface of the workpiece at the reference irradiation position; and A data creation unit that creates teaching data related to the posture of the robot from the tilt calculated by the tilt unit. That.

本装置を用いることで、前述した教示方法と同様に、容易且つ正確に教示作業を行うことができるようになる。   By using this apparatus, the teaching operation can be performed easily and accurately as in the teaching method described above.

以上のように、本発明によれば、ワークにレーザ光を照射するレーザ加工ロボットにおいて、容易且つ正確に教示作業を行うことができる。   As described above, according to the present invention, teaching work can be easily and accurately performed in a laser processing robot that irradiates a workpiece with laser light.

本発明の実施形態に係るレーザ加工ロボットの全体構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the whole structure of the laser processing robot which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すレーザ加工ロボットの制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the laser processing robot shown in FIG. 図2に示す制御装置により実行される教示方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the teaching method performed by the control apparatus shown in FIG. 図3のステップS1〜S3の説明図である。図4(a)は、ステップS1を終えた時点におけるレーザスキャナとワークとの配置の関係を示す図、図4(b)は、図4(a)に示す状態からレーザスキャナを移動させた状態を示す図、図4(c)は、図4(b)に示す状態からレーザスキャナを更に移動させたことによって第1案内レーザと第2案内レーザとが基準照射位置で交差している状態を示す図である。It is explanatory drawing of step S1-S3 of FIG. FIG. 4A is a diagram showing the arrangement relationship between the laser scanner and the workpiece at the time when step S1 is completed, and FIG. 4B is a state in which the laser scanner is moved from the state shown in FIG. FIG. 4C shows a state in which the first guide laser and the second guide laser intersect at the reference irradiation position by further moving the laser scanner from the state shown in FIG. 4B. FIG. 図3のステップS4,S5の説明図である。図5(a)は、測定レーザをワークに照射した状態を図4と同じ要領で模式的に示した図、図5(b)は、図5(a)に示された状態を幾何学的に示す図であり、レーザスキャナが投影しようとしている基準形状と、カメラで撮像される像の形状と、基準照射位置におけるワーク表面の法線方向との関係を幾何学的に示す図である。It is explanatory drawing of step S4, S5 of FIG. FIG. 5A is a diagram schematically showing the state in which the workpiece is irradiated with the measuring laser in the same manner as in FIG. 4, and FIG. 5B is a diagram illustrating the state shown in FIG. It is a figure shown in figure, It is a figure which shows geometrically the relationship between the reference | standard shape which the laser scanner is going to project, the shape of the image imaged with a camera, and the normal direction of the workpiece | work surface in a reference | standard irradiation position. カメラで撮像された測定レーザの像の基準軸方向に対する傾斜の算出手法の説明図である。It is explanatory drawing of the calculation method of the inclination with respect to the reference-axis direction of the image of the measurement laser imaged with the camera. ワーク表面の楕円長軸方向における光軸直交平面に対する傾斜角の算出手法の説明図である。It is explanatory drawing of the calculation method of the inclination angle with respect to the optical axis orthogonal plane in the ellipse major axis direction of the workpiece | work surface. (a)〜(c)は、ステップS5を終えた時点でロボット制御部にとって既知の値を用いてワーク表面の傾斜角を算出可能である旨説明するための説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing for demonstrating that the inclination-angle of a workpiece | work surface is computable using a known value for a robot control part at the time of finishing step S5.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、全ての図を通じて同一の又は対応する要素には同一の符号を付して重複する詳細な説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same or respond | corresponds through all the figures, and the detailed description which overlaps is abbreviate | omitted.

(レーザ溶接ロボット)
図1は、本発明の実施形態に係るレーザ溶接ロボット1の全体構成を示す概念図である。図1に示すレーザ溶接ロボット1は、自動車の車体を製造する設備など、金属製のワーク10を溶接する作業を行う設備で好適に利用されるものであり、ロボット2、レーザスキャナ3、レーザ発振器4及び制御装置5を備える。ロボット2は、複数のモータ21a〜21f(図2参照)を有する多軸ロボットである。複数のモータ21a〜21fが動作すると、ロボット2の姿勢が変化してロボット2のアーム先端が様々な方向に移動する。レーザ発振器4は、レーザ光を発生するレーザ光源である。レーザ発振器4によって発生されたレーザ光は、光ファイバケーブル8を介してレーザスキャナ3へと導かれる。
(Laser welding robot)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of a laser welding robot 1 according to an embodiment of the present invention. A laser welding robot 1 shown in FIG. 1 is preferably used in equipment for performing work of welding a metal workpiece 10 such as equipment for manufacturing a car body of an automobile, and includes a robot 2, a laser scanner 3, a laser oscillator. 4 and a control device 5. The robot 2 is a multi-axis robot having a plurality of motors 21a to 21f (see FIG. 2). When the plurality of motors 21a to 21f operate, the posture of the robot 2 changes, and the arm tip of the robot 2 moves in various directions. The laser oscillator 4 is a laser light source that generates laser light. The laser light generated by the laser oscillator 4 is guided to the laser scanner 3 through the optical fiber cable 8.

レーザスキャナ3は、略直方体状の筐体を有している。レーザスキャナ3の筐体はロボット2のアーム先端に固定されるので、ロボット2のアーム先端の位置及び姿勢が決まれば、レーザスキャナ3の位置及び姿勢が決まる。レーザスキャナ3は、レーザ光を筐体外に照射する第1及び第2射出部31,32(図4参照)を有している。第1射出部31は、溶接作業時に使用する溶接レーザを照射するために利用される。本実施形態に係る第1射出部31は、教示作業時に使用する測定レーザ及び第1案内レーザを照射するためにも利用される。第2射出部32は、教示作業時に使用される第2案内レーザを照射するために利用される。   The laser scanner 3 has a substantially rectangular parallelepiped casing. Since the housing of the laser scanner 3 is fixed to the arm tip of the robot 2, if the position and posture of the arm tip of the robot 2 are determined, the position and posture of the laser scanner 3 are determined. The laser scanner 3 includes first and second emission units 31 and 32 (see FIG. 4) that irradiate laser light outside the housing. The 1st injection part 31 is utilized in order to irradiate the welding laser used at the time of welding operation. The 1st injection part 31 concerning this embodiment is used also for irradiating the measurement laser and the 1st guidance laser used at the time of teaching work. The second injection unit 32 is used to irradiate a second guide laser used during teaching work.

少なくとも第1射出部31から照射されるレーザ光については、その光軸方向(すなわち、照射方向)及び焦点距離が可変である。そのため、レーザスキャナ3は、その筐体内に、第1射出部31へと導かれるレーザ光の光軸方向を変更するための方向変更機構(図示せず)及び第1射出部31へと導かれるレーザ光の焦点距離を変更する焦点調整機構(図示せず)を有している。   At least the laser beam irradiated from the first emitting unit 31 has a variable optical axis direction (that is, irradiation direction) and focal length. Therefore, the laser scanner 3 is guided to the first emitting unit 31 and a direction changing mechanism (not shown) for changing the optical axis direction of the laser beam guided to the first emitting unit 31 in the housing. A focus adjustment mechanism (not shown) for changing the focal length of the laser light is provided.

制御装置5は、通信ケーブル9a,9b,9cを介してロボット2、レーザスキャナ3及びレーザ発振器4とそれぞれ接続されている。制御装置5は、レーザ発振器4の動作を制御し、また、予め記憶している教示データに従ってロボット2及びレーザスキャナ3の動作を制御し、それにより、ワーク10に、所謂オンザフライ方式によるリモートレーザ溶接作業が行われる。つまり、ロボット2のアーム先端を適宜姿勢で適宜経路に沿って移動させながら、レーザ発振器4により発生される所要波長及び所要エネルギー密度を有する溶接レーザが、ワーク10から離れた位置にあるレーザスキャナ3より適宜タイミングで適宜方向に照射される。溶接レーザが照射された位置においては、ワーク10がレーザ光の作用で変質してワーク10を溶接することができる。なお、溶接レーザは、溶接すべき位置に点状に照射されてもよいし、当該位置の周囲に線状又は周状の図形を描くように照射されてもよい。   The control device 5 is connected to the robot 2, the laser scanner 3 and the laser oscillator 4 via communication cables 9a, 9b and 9c, respectively. The control device 5 controls the operation of the laser oscillator 4 and also controls the operations of the robot 2 and the laser scanner 3 in accordance with the pre-stored teaching data, so that remote laser welding by the so-called on-the-fly method is performed on the workpiece 10. Work is done. That is, the laser scanner 3 in which the welding laser having the required wavelength and the required energy density generated by the laser oscillator 4 is located away from the workpiece 10 while moving the arm tip of the robot 2 along the path in an appropriate posture. Irradiation is performed in an appropriate direction at an appropriate timing. At the position irradiated with the welding laser, the workpiece 10 can be altered by the action of the laser beam and the workpiece 10 can be welded. In addition, the welding laser may be irradiated to the position to be welded in a dot shape, or may be irradiated so as to draw a linear or circumferential figure around the position.

なお、教示データは、ロボット2の動作経路に関するデータ、ロボット2の動作経路上におけるアーム先端の姿勢に関するデータ、ロボット2の動作経路上の移動速度に関するデータ、レーザスキャナ3より照射される溶接レーザの光軸方向に関するデータ(すなわち、前述の方向変更機構の動作に関するデータ)、レーザスキャナ3より照射される溶接レーザの焦点距離に関するデータ(すなわち、前述の焦点調整機構の動作に関するデータ)、溶接レーザがワーク表面10a上で照射されるべき位置である基準照射位置(更に言えば、照射された溶接レーザが合焦すべき位置)に関するデータ、溶接レーザの出力強度に関するデータ、溶接レーザが基準照射位置に照射される時間に関するデータ、溶接レーザの照射位置の移動速度に関するデータなどを含み得る。   The teaching data includes data relating to the movement path of the robot 2, data relating to the posture of the arm tip on the movement path of the robot 2, data relating to the moving speed on the movement path of the robot 2, and the welding laser irradiated from the laser scanner 3. Data relating to the optical axis direction (that is, data relating to the operation of the above-described direction changing mechanism), data relating to the focal length of the welding laser irradiated from the laser scanner 3 (ie, data relating to the operation of the above-described focus adjusting mechanism), welding laser Data on the reference irradiation position (in other words, the position where the irradiated welding laser should be focused), which is the position to be irradiated on the workpiece surface 10a, data on the output intensity of the welding laser, and the welding laser at the reference irradiation position Data on irradiation time and moving speed of welding laser irradiation position Data, and the like.

教示データは、レーザ溶接ロボット1を設備内に設置した後に、実際のワーク10を用いて作成される。なお、レーザ溶接ロボット1を設置する前に、オフラインティーチングで作成された教示データを制御装置5に予め記憶させておくことも可能である。この場合にも、当該作成された教示データは、実際のワークを用いて修正される必要がある。本書中実施形態の説明においては、特に断らない限り、「教示作業」が、現場で教示データを作成する作業と、オフラインティーチングで作成した教示データを現場で修正する作業とを含むものとする。   The teaching data is created using the actual workpiece 10 after the laser welding robot 1 is installed in the facility. Note that teaching data created by off-line teaching can be stored in the control device 5 in advance before the laser welding robot 1 is installed. Also in this case, the created teaching data needs to be corrected using an actual work. In the description of the embodiments in this document, unless otherwise specified, the “teaching work” includes a work for creating teaching data on-site and a work for correcting teaching data created by offline teaching on-site.

以下、この教示作業の自動化に資する本実施形態に係る教示装置及び教示方法について説明する。   Hereinafter, a teaching apparatus and a teaching method according to the present embodiment that contribute to the automation of the teaching work will be described.

(教示装置)
図2は、図1に示すレーザ溶接ロボット1の制御系の構成を示す概念図である。図2に示すように、制御装置5は、ロボット制御部51、レーザスキャナ制御部52及びレーザ発振器制御部53を有している。ロボット制御部51は、教示データを記憶しており、ロボット2のモータ21a〜21fの動作を教示データに従って制御する。ロボット制御部51は、後述する教示方法の処理手順を指示する制御プログラムを記憶しており、当該制御プログラムに従ってロボット2のモータ21a〜21fの動作を制御する。ロボット制御部51は、教示作業者によって操作されるティーチペンダント7と通信可能に接続され、ティーチペンダント7において教示作業者によって入力された指令に従ってロボット2のモータ21a〜21fの動作を制御する。また、ロボット制御部51は、上記制御プログラムを実行可能であることにより、傾斜算出部56及びデータ作成部57をその機能部として有している。
(Teaching device)
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the control system of the laser welding robot 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the control device 5 includes a robot control unit 51, a laser scanner control unit 52, and a laser oscillator control unit 53. The robot control unit 51 stores teaching data and controls the operation of the motors 21a to 21f of the robot 2 according to the teaching data. The robot control unit 51 stores a control program that instructs a processing procedure of a teaching method to be described later, and controls the operations of the motors 21a to 21f of the robot 2 according to the control program. The robot control unit 51 is communicably connected to the teach pendant 7 operated by the teaching worker, and controls the operation of the motors 21a to 21f of the robot 2 in accordance with a command input by the teaching worker in the teach pendant 7. Moreover, the robot control part 51 has the inclination calculation part 56 and the data preparation part 57 as the function part by being able to run the said control program.

レーザスキャナ制御部52は、ロボット制御部51に記憶されている教示データ若しくは制御プログラム、又はティーチペンダント7で入力された指令に従って、レーザスキャナ3の動作を制御する。レーザ発振器制御部53は、レーザ発振器4の動作を制御する。レーザ発振器制御部53は、溶接作業時には、溶接するために十分に大きいエネルギー密度を有する溶接レーザを発生するようにレーザ発振器4を制御する。教示作業時には、レーザ光の作用でワーク10を変質させないために十分に小さいエネルギー密度を有する測定レーザ又は案内レーザを発生するようにレーザ発振器4を制御する。   The laser scanner control unit 52 controls the operation of the laser scanner 3 according to teaching data or a control program stored in the robot control unit 51 or a command input from the teach pendant 7. The laser oscillator control unit 53 controls the operation of the laser oscillator 4. The laser oscillator control unit 53 controls the laser oscillator 4 so as to generate a welding laser having a sufficiently high energy density for welding during welding work. During the teaching operation, the laser oscillator 4 is controlled so as to generate a measurement laser or a guide laser having a sufficiently small energy density so as not to alter the work 10 by the action of the laser light.

レーザ溶接ロボット1には、少なくとも教示作業を行うときに、カメラ6が設けられる。カメラ6は、CCD等の光電変換素子を撮像素子として有しており、当該撮像素子に結像された画像に係る電子的なデータ(以下、「画像データ」と称す)をロボット制御部51に供給する。ロボット制御部51は、カメラ6からの画像データを処理する画像処理機能を有している。なお、画像データには、撮像素子を成す各画素の位置を特定する情報、各画素における輝度を表す情報、各画素における色を表す情報などが含まれ得る。   The laser welding robot 1 is provided with a camera 6 at least when performing teaching work. The camera 6 has a photoelectric conversion element such as a CCD as an imaging element, and electronic data (hereinafter referred to as “image data”) related to an image formed on the imaging element is sent to the robot control unit 51. Supply. The robot control unit 51 has an image processing function for processing image data from the camera 6. Note that the image data may include information for specifying the position of each pixel constituting the image sensor, information representing the luminance at each pixel, information representing the color at each pixel, and the like.

カメラ6は、少なくとも教示作業を行うときに、レーザスキャナ3の筐体外面にアタッチメントを介して取外し可能に固定される。このため、カメラ6の視野は、レーザスキャナ3を基準にすると固定されたものとなり、設備の床面に据え付けられたロボット2の基部を基準にするとロボット2のアーム先端の位置及び姿勢に応じて移動するものとなる。カメラ6は、教示作業を終えて溶接作業を行う段階では、レーザスキャナ3から取り外されていてもよい。これにより、カメラ6が溶接時に発生するスパッタやヒュームで汚損するのを防止することができる。後述する教示方法によれば、カメラ6の撮像結果にレーザ溶接ロボット1の絶対位置との関係性を持たせなくてもよい。したがって、教示作業を行う事前に、絶対位置を測定する等してカメラ6を校正する手間を省くことができる。   The camera 6 is detachably fixed to the outer surface of the housing of the laser scanner 3 via an attachment at least when teaching work is performed. For this reason, the field of view of the camera 6 is fixed when the laser scanner 3 is used as a reference, and the base of the robot 2 installed on the floor of the facility is used as a reference according to the position and posture of the arm tip of the robot 2. It will move. The camera 6 may be removed from the laser scanner 3 at the stage of completing the teaching operation and performing the welding operation. Thereby, it is possible to prevent the camera 6 from being contaminated by spatter and fumes generated during welding. According to the teaching method described later, the imaging result of the camera 6 may not have a relationship with the absolute position of the laser welding robot 1. Therefore, it is possible to save the trouble of calibrating the camera 6 by measuring the absolute position before performing the teaching work.

このように、レーザ溶接ロボット1の教示装置は、溶接作業を行う装置としてのレーザ溶接ロボット1の構成要素(すなわち、ロボット2、レーザスキャナ3、レーザ発振器4及び制御装置5)と、カメラ6と、ティーチペンダント7とを備えている。逆に、溶接作業を行う装置としてのレーザ溶接ロボット1は、カメラ6及びティーチペンダント7を必ずしも備えていない。   As described above, the teaching device of the laser welding robot 1 includes components of the laser welding robot 1 (ie, the robot 2, the laser scanner 3, the laser oscillator 4, and the control device 5) as a device for performing a welding operation, the camera 6, and the like. The teach pendant 7 is provided. On the contrary, the laser welding robot 1 as an apparatus for performing a welding operation does not necessarily include the camera 6 and the teach pendant 7.

(レーザスキャナの配置)
図3は、制御装置5により実行される教示方法の処理手順を示すフローチャートである。図4〜図8は、図3に示す処理をそれぞれ説明するための概念図である。図3に示すように、教示方法の最初には、ロボット制御部51が、レーザスキャナ3がワーク10の表面上の基準照射位置と距離をおいて対向して配置されるように、ロボット2のモータを制御する(ステップS1)。ここで、ワーク10の基準照射位置は、リモート溶接を行うにあたって溶接レーザを照射するときの基準となる位置である。溶接レーザを点状に照射して溶接を行う場合には、溶接レーザが照射されるべき位置が正にこの基準照射位置であってもよい。溶接レーザを周状の図形を描くように照射して溶接を行う場合には、当該図形の中心位置が基準照射位置であってもよいし、当該図形上の任意の点が基準照射位置であってもよい。また、溶接レーザを線状の図形を描くように照射して溶接を行う場合には、当該図形の始点、中間点又は終点が基準照射位置であってもよい。
(Laser scanner placement)
FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the teaching method executed by the control device 5. 4 to 8 are conceptual diagrams for explaining the processing shown in FIG. As shown in FIG. 3, at the beginning of the teaching method, the robot control unit 51 is arranged so that the laser scanner 3 is placed opposite to the reference irradiation position on the surface of the workpiece 10 at a distance. The motor is controlled (step S1). Here, the reference irradiation position of the workpiece 10 is a position serving as a reference when irradiating a welding laser when performing remote welding. When welding is performed by irradiating the welding laser in a dot shape, the position to be irradiated with the welding laser may be exactly the reference irradiation position. When welding is performed by irradiating a welding laser so as to draw a peripheral figure, the center position of the figure may be the reference irradiation position, or an arbitrary point on the figure is the reference irradiation position. May be. Further, when welding is performed by irradiating a welding laser so as to draw a linear figure, the start point, the intermediate point, or the end point of the figure may be the reference irradiation position.

ステップS1では、第1射出部31からレーザ光が照射されたならばそのレーザ光の光軸上に基準照射位置が位置するように、ロボット2のアーム先端の位置及び姿勢(すなわち、レーザスキャナ3の位置及び姿勢)と、レーザ光の光軸方向とが調整される。この調整は、ロボット制御部51によるロボット2のモータの位置制御及びスキャナ制御部52によるレーザスキャナ3の動作制御を通じて実行される。   In step S1, the position and posture of the arm tip of the robot 2 (that is, the laser scanner 3) so that the reference irradiation position is positioned on the optical axis of the laser light when the first emitting portion 31 is irradiated with the laser light. And the optical axis direction of the laser light are adjusted. This adjustment is executed through the position control of the motor of the robot 2 by the robot control unit 51 and the operation control of the laser scanner 3 by the scanner control unit 52.

基準照射位置に対するレーザ光の光軸の位置合わせを行うにあたって、少なくとも教示作業時には、ワーク10の基準照射位置に、教示作業者によって目視可能な及び/又はカメラ6によって測定可能なマークが付される。そこで、レーザ発振器制御部53は、可視光域の波長を有する案内レーザを発生するようにレーザ発振器4を制御し、当該案内レーザがレーザスキャナ3の第1射出部31より照射される。この場合、教示作業者は、ワーク10に投影された案内レーザの反射光(又は像)を目視し、当該反射光がマーク上に位置するようにティーチペンダント7でロボット2及び/又はレーザスキャナ3を操作することにより、上記位置合わせを行うことができる。また、カメラ6で、ワーク10に投影された案内レーザの像と、基準照射位置に付されたマークの像とを撮像しながら、ロボット制御部51がカメラ6からの画像データに基づいて2つの像が重なるようにモータ21a〜21fの動作を制御するようにしてもよい。これにより、上記位置合わせを自動化することができる。なお、オフラインティーチングで作成された教示データを制御装置5が記憶している場合には、当該教示データに従ってロボット2のアーム先端を基準照射位置と対向する位置で停止させたうえで、上記位置合わせを行うべくロボット2のアーム先端の位置及び/又は案内レーザの光軸方向が微調整される。   When aligning the optical axis of the laser beam with respect to the reference irradiation position, at least at the time of teaching work, a mark that can be viewed by the teaching operator and / or measured by the camera 6 is attached to the reference irradiation position of the work 10. . Therefore, the laser oscillator control unit 53 controls the laser oscillator 4 so as to generate a guide laser having a wavelength in the visible light range, and the guide laser is emitted from the first emitting unit 31 of the laser scanner 3. In this case, the teaching worker visually observes the reflected light (or image) of the guide laser projected on the workpiece 10 and the robot 2 and / or the laser scanner 3 with the teach pendant 7 so that the reflected light is positioned on the mark. The above alignment can be performed by operating. In addition, while the camera 6 captures the image of the guide laser projected on the workpiece 10 and the image of the mark attached to the reference irradiation position, the robot controller 51 performs two operations based on the image data from the camera 6. You may make it control operation | movement of motor 21a-21f so that an image may overlap. Thereby, the alignment can be automated. If the control device 5 stores teaching data created by off-line teaching, the robot 2 is stopped at a position facing the reference irradiation position according to the teaching data, and then the positioning is performed. The position of the arm tip of the robot 2 and / or the optical axis direction of the guide laser is finely adjusted to perform the above.

(レーザスキャナとワークとの間の距離の調整)
このようにレーザスキャナ3がワーク10の表面から距離をおいて配置された後には、図4(a)に示すように、第1射出部31より第1案内レーザL1を照射すると共に第2射出部32より第2案内レーザL2を照射し、ワーク10に投影された第1及び第2案内レーザL1,L2の像IL1,IL2をカメラ6で撮像する。また、ロボット制御部51が、カメラ6からの画像データに基づき、第1及び第2案内レーザL1,L2の像IL1,IL2が基準照射位置pで交差しているか否かを判断する(ステップS2)。なお、第1案内レーザL1は、溶接作業時に使用される溶接レーザと、光軸方向が同一である。なお、第1射出部31から交差点fまでの距離Zについては、第1案内レーザと溶接レーザとで同一であっても異なっていてもよい。ここでは、説明の簡略化のため、同一であるものとして説明する。第2案内レーザL2は、第1案内レーザL1の光軸に対して傾いた光軸を有し、且つ第1案内レーザL1と交差するように光学設計されている。
(Adjusting the distance between the laser scanner and the workpiece)
After the laser scanner 3 is arranged at a distance from the surface of the workpiece 10 as described above, as shown in FIG. 4A, the first guide laser L1 is emitted from the first emission unit 31 and the second emission is performed. The second guide laser L2 is irradiated from the unit 32, and images I L1 and I L2 of the first and second guide lasers L1 and L2 projected on the workpiece 10 are captured by the camera 6. Further, the robot control unit 51 determines whether the images I L1 and I L2 of the first and second guide lasers L1 and L2 intersect at the reference irradiation position p based on the image data from the camera 6 ( Step S2). The first guide laser L1 has the same optical axis direction as the welding laser used during welding work. Note that the distance Z f from the first injection unit 31 to the intersection f, may be the same or different in the first guide laser and welding laser. Here, for simplification of description, the description will be made assuming that they are the same. The second guide laser L2 has an optical axis that is inclined with respect to the optical axis of the first guide laser L1, and is optically designed to intersect the first guide laser L1.

ステップS2の処理をより詳細に説明する。このステップS2に先立つステップS1において、アーム先端の位置及び姿勢と第1射出部31より照射されるレーザ光の光軸方向が調整されているので、ステップS2においても、第1射出部31から照射される第1案内レーザL1は、基準照射位置pに投影される。ただし、ステップS1では、交差点fの位置をも調整してはいないので(ステップS2で自動調整を行うためその必要性がない)、第1案内レーザL1の交差点fが基準照射位置pに位置している蓋然性は極めて低い。また、オフラインティーチングで教示データが作成されていた場合においても、ワーク10の据付け誤差等に起因して、交差点fが基準照射位置pに位置していない可能性がある。   The process of step S2 will be described in more detail. In step S 1 prior to step S 2, the position and posture of the arm tip and the optical axis direction of the laser light emitted from the first emitting unit 31 are adjusted. Therefore, the irradiation from the first emitting unit 31 is also performed in step S 2. The first guiding laser L1 is projected onto the reference irradiation position p. However, since the position of the intersection f is not adjusted in step S1 (it is not necessary because automatic adjustment is performed in step S2), the intersection f of the first guide laser L1 is located at the reference irradiation position p. Probability is very low. Even when the teaching data is created by off-line teaching, the intersection f may not be located at the reference irradiation position p due to an installation error of the workpiece 10 or the like.

図4(a)に示すように、交差点fが基準照射位置pに位置していなければ、第2案内レーザL2は、ワーク10の表面上において基準照射位置pから離れた位置に投影される。他方、カメラ6は、その視野内に基準照射位置pの周辺を収めることができるような配置及び光学設計がなされているので、カメラ6は、基準照射位置pに投影された第1案内レーザL1の点状像と、基準照射位置pから離れた位置に投影された第2案内レーザL2の点状像との2つの像を撮像する。なお、図4(a)は、交差点fが基準照射位置pから見てレーザスキャナ3と遠ざかる側に位置する場合(Z<Z)を例示しているが、これと逆の場合には、照射された第2案内レーザL2がワーク10の表面に到達する前に基準照射位置pよりも紙面右側に進行するので、第1及び第2案内レーザL1,L2は、ワーク表面10a上の離れた2つの位置にそれぞれ投影される。 As shown in FIG. 4A, if the intersection f is not located at the reference irradiation position p, the second guide laser L2 is projected on the surface of the workpiece 10 at a position away from the reference irradiation position p. On the other hand, since the camera 6 is arranged and optically designed so that the periphery of the reference irradiation position p can be accommodated in the field of view, the camera 6 projects the first guide laser L1 projected to the reference irradiation position p. And a point image of the second guide laser L2 projected at a position distant from the reference irradiation position p. FIG. 4A illustrates the case where the intersection f is located on the side away from the laser scanner 3 when viewed from the reference irradiation position p (Z 0 <Z f ), but in the opposite case Since the irradiated second guide laser L2 travels to the right side of the paper before the reference irradiation position p before reaching the surface of the workpiece 10, the first and second guide lasers L1 and L2 are separated from each other on the workpiece surface 10a. Are projected at two positions.

カメラ6の撮像素子を成す画素のうち、レーザ光の像IL1,IL2が結像した画素における輝度は、結像されなかった画素と比べて格段に高い。そこで、ロボット制御部51は、カメラ6からの画像データに含まれる輝度の情報を参照して、レーザ光の像IL1,IL2が結像した箇所を特定し、これら2つの像IL1,IL2の間の距離dを算出する。ここで算出される距離dは、ワーク10の表面上の2つの像IL1,IL2の間の実際の距離である必要はなく、カメラ6の視野内での距離であればよい。 Among the pixels constituting the image sensor of the camera 6, the luminance of the pixels on which the laser light images I L1 and I L2 are formed is much higher than that of the pixels on which the images are not formed. Therefore, the robot control unit 51 refers to the luminance information included in the image data from the camera 6 to identify the location where the laser light images I L1 and I L2 are formed, and the two images I L1 , It calculates the distance d between the I L2. The distance d calculated here does not need to be an actual distance between the two images I L1 and I L2 on the surface of the workpiece 10, and may be a distance within the field of view of the camera 6.

ロボット制御部51は、カメラ6からの画像データに含まれる輝度及び色の情報を参照して、2つの点状像が所定の許容範囲を超えて離れているか否かを判断する。これにより、第1及び第2案内レーザL1,L2の像が基準照射位置pで交差しているか否かが判断されることとなる。   The robot control unit 51 refers to the luminance and color information included in the image data from the camera 6 and determines whether or not the two point images are separated beyond a predetermined allowable range. Thereby, it is determined whether or not the images of the first and second guide lasers L1 and L2 intersect at the reference irradiation position p.

なお、交差点fが基準照射位置pに位置していれば、図4(c)に示すように、第2案内レーザL2も基準照射位置pに投影されるので、カメラ6は、基準照射位置pに重なって投影された1つの点状像を撮像することとなる。そこで、第1案内レーザL1が第1色(例えば赤)の可視光レーザ、第2案内レーザL2が第1色とは異なる第2色(例えば緑)の可視光レーザ、これらが交差するとその交差位置にて第1色及び第2色の何れとも異なる第3色(例えば橙)となるように、第1案内レーザL1及び第2案内レーザL2の波長を決めることが好ましい。すると、ロボット制御部51は、ステップS1を終えた直後のステップS2の処理において、カメラ6からの画像データを参照してもレーザ光の像と推定される像が1つしか存在しないと判断した場合に、その像の色に係る情報に基づいて2つのレーザ光が重なった像であるのか否かを良好に認識することができる。   If the intersection f is located at the reference irradiation position p, the second guide laser L2 is also projected onto the reference irradiation position p as shown in FIG. One point-like image projected on the screen is captured. Therefore, the first guide laser L1 is a visible light laser of a first color (for example, red), the second guide laser L2 is a visible light laser of a second color (for example, green) different from the first color, and when these intersect, It is preferable to determine the wavelengths of the first guide laser L1 and the second guide laser L2 so that the third color (for example, orange) is different from both the first color and the second color at the position. Then, the robot controller 51 determines that there is only one image that is estimated to be a laser beam image even if the image data from the camera 6 is referred to in the process of step S2 immediately after step S1. In this case, it is possible to satisfactorily recognize whether or not the two laser beams are overlapped based on the information relating to the color of the image.

交差していないと判断した場合(S2:NO)、ロボット制御部51は、アーム先端及びレーザスキャナ3を第1案内レーザL1の光軸方向に移動させる(ステップS3)。そして、交差しているか否かを再び判断し(ステップS2)、交差していない間は(S2:NO)、レーザスキャナ3を移動させ続ける(ステップS3)。   When it is determined that they do not intersect (S2: NO), the robot control unit 51 moves the arm tip and the laser scanner 3 in the optical axis direction of the first guide laser L1 (step S3). Then, it is determined again whether or not they intersect (step S2). While not intersecting (S2: NO), the laser scanner 3 is continuously moved (step S3).

図4(b)は、ステップS3の処理を行う前のアーム先端及びレーザスキャナ3の位置及び姿勢(二点鎖線参照)と、ステップS3の処理を行った後のアーム先端及びレーザスキャナ3の位置及び姿勢(実線参照)とを示している。図4(b)に示すように、ステップS3では、ロボット制御部51が、アーム先端及びレーザスキャナ3の姿勢を維持させつつレーザスキャナ3を第1案内レーザL1の光軸方向に移動させるようにロボット2のモータの動作を制御し、それにより第1案内レーザL1のワーク10に対する光軸方向を変更させないようにしている。これにより、第1案内レーザL1の光軸上に基準照射位置pが位置する状態を維持することができる。   FIG. 4B shows the position and posture of the arm tip and the laser scanner 3 before the process of step S3 (see the two-dot chain line), and the position of the arm tip and the laser scanner 3 after the process of step S3. And the posture (see solid line). As shown in FIG. 4B, in step S3, the robot control unit 51 moves the laser scanner 3 in the optical axis direction of the first guide laser L1 while maintaining the posture of the arm tip and the laser scanner 3. The operation of the motor of the robot 2 is controlled so that the direction of the optical axis of the first guide laser L1 relative to the workpiece 10 is not changed. Thereby, the state where the reference irradiation position p is located on the optical axis of the first guide laser L1 can be maintained.

レーザスキャナ3がこのように移動すると、移動方向に応じて第2案内レーザL2がワーク10の表面に投影される位置が基準照射位置pに近づき又は遠ざかる。図4(b)は、交差点fが基準照射位置pに近付くようにしてレーザスキャナ3が移動した場合を例示しており、この場合、第2案内レーザL2が投影される位置は基準照射位置pに近付いていく。レーザスキャナ3を微小な距離だけ移動させるたびに、ロボット制御部51が判断処理を行うという繰返し処理が実行されることにより、最終的には図4(c)に示すように、第2案内レーザL2を基準照射位置pに投影させることができる。このとき、ロボット制御部51は、第1及び第2案内レーザL1,L2の像IL1,IL2が交差したものと判断し、このように判断すると(S2:YES)、図示略するがレーザスキャナ3の移動が止まる。 When the laser scanner 3 moves in this way, the position at which the second guide laser L2 is projected onto the surface of the workpiece 10 approaches or moves away from the reference irradiation position p in accordance with the moving direction. FIG. 4B illustrates a case where the laser scanner 3 is moved so that the intersection f approaches the reference irradiation position p. In this case, the position where the second guide laser L2 is projected is the reference irradiation position p. Get closer to. Each time the laser scanner 3 is moved by a minute distance, the robot control unit 51 performs a repetitive process of performing a determination process. As a result, as shown in FIG. L2 can be projected onto the reference irradiation position p. At this time, the robot control unit 51 determines that the images I L1 and I L2 of the first and second guide lasers L1 and L2 intersect each other. If this determination is made (S2: YES), the laser is omitted although not shown. The movement of the scanner 3 stops.

ここで、図4(b)に示すように、基準照射位置pの周辺が平面である又は平面と近似可能であることが事前に把握されている場合、前述の繰返し処理を簡略化可能である。つまり、このような場合には、レーザスキャナ3の移動量は、カメラ6の視野内における第2案内レーザL2の像IL2の移動量と比例する。このことに着眼すれば、ステップS1を終えた後にレーザスキャナ3を僅かに移動させた後、その後交差点fを基準照射位置pに位置させるために必要となるレーザスキャナ3の移動量Zは、次式(1)より求められる。 Here, as shown in FIG. 4B, when it is known in advance that the periphery of the reference irradiation position p is a flat surface or can be approximated to a flat surface, the above-described repetitive processing can be simplified. . That is, in such a case, the amount of movement of the laser scanner 3 is proportional to the movement amount of the image I L2 of the second guide laser L2 in the field of view of the camera 6. If attention is paid to this, after moving the laser scanner 3 slightly after step S1, the amount of movement Z of the laser scanner 3 necessary for positioning the intersection f at the reference irradiation position p is as follows. It is calculated | required from Formula (1).

Figure 2012135781
Figure 2012135781

ここで、Δzは、ステップS1終えた後に僅かに移動したレーザスキャナ3の移動量、Δdは、レーザスキャナ3が移動量Δzだけ移動したときにおける第2案内レーザL2の像IL2の第1案内レーザL1の像IL1に対する相対移動量、dは、前述したステップS1を終えた時点における2つの像IL1,IL2の間の距離である。なお、相対移動量Δdは、距離dから、レーザスキャナ3が移動量Δzだけ移動した後における2つの像IL1,IL2の間の距離を減算することによって測定することができる。 Here, Delta] z is the moving amount of the laser scanner 3 which is slightly moved after finishing step S1, [Delta] d is, the first guide image I L2 of the second guide laser L2 in the case where the laser scanner 3 is moved by the movement amount Delta] z The relative movement amount d of the laser L1 with respect to the image I L1 is a distance between the two images I L1 and I L2 when step S1 described above is finished. The relative movement amount Δd can be measured by subtracting the distance between the two images I L1 and I L2 after the laser scanner 3 has moved by the movement amount Δz from the distance d.

すると、ステップS1を終えた後に、僅かな移動量Δdだけレーザスキャナ3を移動し、上記式(1)に従って移動量Zを算出し、算出された移動量Zだけレーザスキャナ3を移動させると、第2案内レーザL2の像IL2を基準照射位置pに位置させる、すなわち交差点fを基準照射位置pに位置させることができる。レーザスキャナ3を移動量Zだけ移動させている間は、画像処理を省略可能になり、それによりレーザスキャナ3の移動速度を高くすることも可能となるので、交差点fを基準照射位置pに位置させるために要する時間が短縮される。 Then, after finishing step S1, the laser scanner 3 is moved by a slight movement amount Δd, the movement amount Z is calculated according to the above equation (1), and the laser scanner 3 is moved by the calculated movement amount Z. positioning the image I L2 of the second guide laser L2 to the reference irradiation position p, i.e. it is possible to locate the intersection f the reference irradiation position p. While the laser scanner 3 is moved by the movement amount Z, image processing can be omitted, and thus the moving speed of the laser scanner 3 can be increased. Therefore, the intersection f is positioned at the reference irradiation position p. The time required to do this is shortened.

(傾斜算出)
ロボット制御部51が第1及び第2案内レーザL1,L2の像IL1,IL2が基準照射位置pで交差していると判断してレーザスキャナ3の移動が止まると(S2:YES)、スキャナ制御部52が、第1射出部31より測定レーザLを照射してワーク10の表面上に投影し、当該測定レーザLでワーク10の表面上に、予め定められた基準形状の基準図形が描画されるように、レーザスキャナ3の動作を制御し(ステップS4)、カメラ6で実際にワーク表面10a上に投影されている測定レーザLの図形像を撮像する(ステップS5)。
(Inclination calculation)
When the robot controller 51 determines that the images I L1 and I L2 of the first and second guide lasers L1 and L2 intersect at the reference irradiation position p and the movement of the laser scanner 3 stops (S2: YES). The scanner control unit 52 irradiates the measurement laser L from the first emitting unit 31 and projects the measurement laser L onto the surface of the workpiece 10, and a reference figure having a predetermined reference shape is formed on the surface of the workpiece 10 by the measurement laser L. The operation of the laser scanner 3 is controlled so as to be drawn (step S4), and a graphic image of the measurement laser L actually projected on the workpiece surface 10a is captured by the camera 6 (step S5).

ここで、基準形状とは、ワーク10の表面10aのうち基準照射位置pの周辺が、前述した第1案内レーザの光軸A1と直交する平面(以下、単に「光軸直交平面」と称す)を成していれば、この基準照射位置pの周辺に投影されるべき形状であり、好ましくは、閉ループ形状(例えば円状又は多角形状)である。基準照射位置pの周辺が前記光軸直交平面に対して傾いていれば、基準形状の基準図形を描画すべく測定レーザLを照射しても、ワーク10の表面上には、基準形状を歪ませた形状の図形が投影される。ステップS4以降の処理においては、これに着眼して、ワーク10の表面のうち基準照射位置p周辺の光軸直交平面に対する傾斜角、言い換えれば、基準照射位置pにおけるワーク10の表面の法線方向が算出される。   Here, the reference shape is a plane in which the periphery of the reference irradiation position p in the surface 10a of the workpiece 10 is orthogonal to the optical axis A1 of the first guide laser (hereinafter simply referred to as “optical axis orthogonal plane”). Is a shape to be projected around the reference irradiation position p, and preferably a closed loop shape (for example, a circular shape or a polygonal shape). If the periphery of the reference irradiation position p is tilted with respect to the plane orthogonal to the optical axis, the reference shape is distorted on the surface of the workpiece 10 even if the measurement laser L is irradiated to draw the reference figure of the reference shape. A figure with the wrong shape is projected. In the processing after step S4, paying attention to this, the inclination angle with respect to the optical axis orthogonal plane around the reference irradiation position p of the surface of the workpiece 10, in other words, the normal direction of the surface of the workpiece 10 at the reference irradiation position p. Is calculated.

ステップS4において、測定レーザLでワーク10の表面に図形を投影するためには、前記光軸直交平面上に投影されるべき形状をなぞるように、測定レーザLの照射位置(すなわち、光軸方向)を高速で連続して変更させればよい。言い換えれば、第1射出部31からワーク10に向けて進行する測定レーザLによって、前記光軸直交平面上の基準形状の図形を底面とし第1射出部31を頂点とする錐の側面が描かれるように、測定レーザLの光軸方向を高速で連続して変更させればよい。この高速とは、ステップS5において、ワーク10の表面に投影された測定レーザLをカメラ6で撮像するにあたって、カメラ6の撮像素子に基準形状に対応する図形の軌跡が測定レーザLの残像となって結像するために十分に高い速度である。   In step S4, in order to project a figure onto the surface of the workpiece 10 with the measuring laser L, the irradiation position of the measuring laser L (that is, the optical axis direction) so as to trace the shape to be projected on the optical axis orthogonal plane. ) Can be changed continuously at high speed. In other words, the measurement laser L traveling from the first emitting portion 31 toward the workpiece 10 draws the side surface of the cone having the reference figure on the plane orthogonal to the optical axis as the bottom and the first emitting portion 31 as the apex. Thus, the optical axis direction of the measurement laser L may be changed continuously at a high speed. This high speed means that when the measurement laser L projected on the surface of the workpiece 10 is imaged by the camera 6 in step S5, the trace of the figure corresponding to the reference shape becomes an afterimage of the measurement laser L on the image sensor of the camera 6. The speed is high enough to form an image.

図5(b)では、制御上ワーク10の表面10aに投影するはずだった基準形状RFの基準図形が点線で示され、実際にワーク10の表面10aに投影されてカメラ6で撮像される測定形状MFの図形が実線で示されている。本実施形態に係る基準形状RFは、前記光軸直交平面内において基準照射位置pを中心とした半径rを有する真円である。このため、ステップS4では、第1射出部31から照射された測定レーザLで円錐の側面が描かれるように、測定レーザLの光軸方向を高速で連続して変更させることとなる(図5(b)には、測定レーザLで描かれるべき当該円錐の母線が示されている)。基準形状RFが真円である場合、ワーク10の表面10aが傾いていれば、測定形状MFは、真円を歪ませた楕円となる。   In FIG. 5B, the reference figure of the reference shape RF that was supposed to be projected onto the surface 10a of the workpiece 10 for control is indicated by a dotted line, and is actually projected onto the surface 10a of the workpiece 10 and captured by the camera 6. A figure of the shape MF is indicated by a solid line. The reference shape RF according to the present embodiment is a perfect circle having a radius r centered on the reference irradiation position p in the plane orthogonal to the optical axis. For this reason, in step S4, the optical axis direction of the measurement laser L is continuously changed at a high speed so that the side surface of the cone is drawn by the measurement laser L irradiated from the first emitting unit 31 (FIG. 5). (B) shows the generatrix of the cone to be drawn with the measuring laser L). When the reference shape RF is a perfect circle, if the surface 10a of the workpiece 10 is tilted, the measurement shape MF is an ellipse obtained by distorting the perfect circle.

このようにカメラ6で測定形状の図形が撮像されると、ロボット制御部51が、基準形状と測定形状とを比較して、基準照射位置pにおけるワーク表面10aの傾斜、より詳細にはワーク表面10aの法線方向を算出する(ステップS6)。   When the figure of the measurement shape is captured by the camera 6 in this way, the robot control unit 51 compares the reference shape with the measurement shape, and the inclination of the workpiece surface 10a at the reference irradiation position p, more specifically, the workpiece surface. The normal direction of 10a is calculated (step S6).

図5(b)及び図6を参照して、法線方向の算出にあたっては、まず、測定形状MFである楕円の長軸方向の基準軸方向に対する傾斜角θを算出する。ここで、基準軸方向とは、レーザ溶接ロボット1の教示装置内に設定された座標系を成す或る軸と平行の方向である。当該或る軸は、ロボット座標系、レーザスキャナ座標系を成す軸であってもよいし、カメラ6が計測する二次元直交座標系を構成するX軸及びY軸のいずれか一方であってもよい。当該X軸及びY軸のいずれか一方と平行の方向を基準軸方向とした場合、基準照射位置pを中心にして基準軸方向に対する楕円長軸方向の傾斜角がθとなる。X軸と平行な方向が基準軸方向であるとした場合の傾斜角θは、次式(2)に従って求めることができる。 With reference to FIGS. 5B and 6, when calculating the normal direction, first, an inclination angle θ 1 with respect to the reference axis direction of the major axis direction of the ellipse that is the measurement shape MF is calculated. Here, the reference axis direction is a direction parallel to a certain axis forming a coordinate system set in the teaching device of the laser welding robot 1. The certain axis may be an axis forming a robot coordinate system or a laser scanner coordinate system, or may be any one of an X axis and a Y axis constituting a two-dimensional orthogonal coordinate system measured by the camera 6. Good. When the direction parallel to one of the X axis and the Y axis is the reference axis direction, the inclination angle of the elliptical long axis direction with respect to the reference axis direction around the reference irradiation position p is θ 1 . The tilt angle θ 1 when the direction parallel to the X axis is the reference axis direction can be obtained according to the following equation (2).

Figure 2012135781
Figure 2012135781

ここで、xは、基準照射位置pと測定形状MFと楕円長軸との交点Aとの間の距離のうち、カメラ6の視野内における基準軸方向成分の長さ、yは、当該距離のうち、カメラ6の視野内における基準軸方向に直交する方向の成分の長さである。傾斜角θを算出するうえでは、x及びyの正確な値(すなわち、ワーク表面10a上における実際値)を求める必要はなく、xのyに対する割合を求めることができれば十分である。 Here, x is the length of the reference axis direction component in the field of view of the camera 6 among the distances between the reference irradiation position p, the measurement shape MF, and the intersection A of the elliptical long axis, and y is the distance of the distance Of these, the length of the component in the direction orthogonal to the reference axis direction in the field of view of the camera 6 is shown. In calculating the inclination angle θ 1 , it is not necessary to obtain accurate values of x and y (that is, actual values on the workpiece surface 10a), and it is sufficient if the ratio of x to y can be obtained.

ロボット制御部51はカメラ座標系とロボット座標系との位置関係を把握可能であるので、このようにして傾斜角θに基づいて基準照射位置pのロボット座標系での座標を求めることができる。 Since the robot control unit 51 can grasp the positional relationship between the camera coordinate system and the robot coordinate system, the coordinates of the reference irradiation position p in the robot coordinate system can be obtained based on the inclination angle θ 1 in this way. .

なお、X軸と直交するY軸と平行な方向が基準軸方向であるとした場合、算出される傾斜角は、90−θ[deg]となる。そこで、ロボット制御部51は、X軸及びY軸のうち傾斜角が小さくなる側の軸、すなわち傾斜角が45度以下となる側の軸を、基準軸方向に適用する。このようにすれば、補正量が高々45度になり、姿勢の変動を極力抑えることができる。 When the direction parallel to the Y axis perpendicular to the X axis is the reference axis direction, the calculated tilt angle is 90−θ 1 [deg]. Therefore, the robot control unit 51 applies the axis on the side where the inclination angle is smaller among the X axis and the Y axis, that is, the axis on the side where the inclination angle is 45 degrees or less, in the reference axis direction. In this way, the correction amount is at most 45 degrees, and the posture variation can be suppressed as much as possible.

このようにして傾斜角θを考慮した座標補正を行うと、図7に示すように、ワーク表面10aが楕円長軸方向に沿って線で表わされる二次元平面内で傾斜角θを幾何学的に算出することができる。この算出手法の説明の便宜上、特徴点にA〜Hの符号を付すこととする。「点A」は第1射出部31の位置、「点E」は基準照射位置、「点F」は測定レーザLが描く円錐の母線とワーク表面10aとの交点のうち線分AE方向において点Aに近い側の交点、「点G」は点Fとは逆に線分AE方向において遠い側の交点、「点D」は点Eを通過して線分AEと直交する直線と線分AGとの交点(すなわち、前記光軸直交平面と測定レーザLとの交点)、「点B」は点Fを通過して線分EDと平行な直線と線分AGとの交点、「点C」は線分FBと線分AEとの交点、「点H」は半直線DEと点Fを通過して半直線DEと直交する直線との交点である。 When coordinate correction is performed in consideration of the inclination angle θ 1 in this manner, the inclination angle θ 2 is geometrically defined in a two-dimensional plane in which the workpiece surface 10a is represented by a line along the ellipse major axis direction, as shown in FIG. Can be calculated scientifically. For convenience of description of this calculation method, reference numerals A to H are attached to feature points. “Point A” is the position of the first emitting portion 31, “Point E” is the reference irradiation position, and “Point F” is a point in the direction of the line segment AE among the intersections of the cone generating line drawn by the measurement laser L and the workpiece surface 10 a. An intersection on the side close to A, “point G” is an intersection on the far side in the direction of the line segment AE opposite to the point F, and “point D” is a straight line and line segment AG passing through the point E and orthogonal to the line segment AE (Point B) is an intersection of a straight line passing through the point F and parallel to the line segment ED and the line segment AG, and “point C”. Is the intersection of the line segment FB and the line segment AE, and “Point H” is the intersection of the half line DE and the line passing through the point F and orthogonal to the half line DE.

ここで、ステップS5を終えた時点において、ロボット制御部51は、次式(3)〜(5)で表わされる関係を既知として取り扱うことができる。   Here, at the time when step S5 is completed, the robot control unit 51 can handle the relationships expressed by the following equations (3) to (5) as known.

Figure 2012135781
Figure 2012135781

上記式(3)に関し、線分AEは、ステップS1において調整された値である。上記式(4)に関し、線分DEは、当該教示方法の処理手順を指示する制御プログラムにおいて予め定められた値である。上記式(5)に関し、線分GEの線分EFに対する比は、ステップS5においてカメラ6で撮像された画像に係るデータから測定可能である。傾斜角θは、ロボット制御部51にとって既知の値Z,r,Kのみを用いて算出され得る。以下、この点について図8を参照して説明する。 Regarding the above equation (3), the line segment AE is the value adjusted in step S1. Regarding the above equation (4), the line segment DE is a value determined in advance in the control program that instructs the processing procedure of the teaching method. Regarding the above formula (5), the ratio of the line segment GE to the line segment EF can be measured from the data relating to the image captured by the camera 6 in step S5. The inclination angle θ 2 can be calculated using only values Z f , r, and K known to the robot control unit 51. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG.

図8(a)に示すように、三角形FBGは、二角相等により三角形EDGと相似関係にある。よって、線分BCの長さr′は、r及びKを用いて、次式(6)に従って算出される。   As shown in FIG. 8A, the triangle FBG has a similar relationship with the triangle EDG due to a biphasic phase or the like. Therefore, the length r ′ of the line segment BC is calculated according to the following equation (6) using r and K.

Figure 2012135781
Figure 2012135781

図8(b)に示すように、三角形ABCは、二角相等により三角形ADEと相似関係にある。よって、線分ACの長さZは、Z及びKを用いて次式(7)に従って算出される。それにより、線分FHの長さZは、Z及びKを用いて次式(8)に従って算出される。 As shown in FIG. 8B, the triangle ABC is similar to the triangle ADE due to a binary phase or the like. Therefore, the length Z 1 of the line segment AC is calculated according to the following equation (7) using Z f and K. Thereby, the length Z 2 of the line segment FH is calculated according to the following equation (8) using a Z f and K.

Figure 2012135781
Figure 2012135781

図8(c)に示すように、直角三角形FEHに着目すると、辺EHの長さがr′であり、辺HFの長さがZであるので、傾斜角θは、Z,r及びKを用いて次式(9)に従って算出される。 As shown in FIG. 8C, when attention is paid to the right triangle FEH, the length of the side EH is r ′ and the length of the side HF is Z 2 , so that the inclination angle θ 2 is Z f , r. And K are calculated according to the following equation (9).

Figure 2012135781
Figure 2012135781

このように、傾斜角θは、ロボット制御部51にとって既知の値Z,r,Kを用いて算出することができる。しかも、これら値は、カメラ6がレーザ溶接ロボット1の絶対位置を測定しておかなくてもロボット制御部51が把握可能な値である。このため、傾斜角θを算出するためにカメラ6を校正する必要はない。 Thus, the inclination angle θ 2 can be calculated using the values Z f , r, and K known to the robot control unit 51. Moreover, these values are values that can be grasped by the robot controller 51 even if the camera 6 does not measure the absolute position of the laser welding robot 1. Therefore, it is not necessary to calibrate the camera 6 to calculate the inclination angle theta 2.

(教示データの決定)
このように、第1射出部31から基準照射位置pまでの距離Z、基準軸方向に対する測定形状の楕円長軸方向の傾斜角θ、及び基準照射位置pにおけるワーク表面10の光軸直交平面に対する傾斜角θ(すなわち、基準照射位置pにおけるワーク表面の法線方向)が算出されると、これら算出値Z,θ,θに基づき、ステップS2,S3において調整されたロボット2のアーム先端及びレーザスキャナ3の位置及び姿勢のデータや基準照射位置pのデータが補正され、当該補正後のデータが教示データとして決定される(ステップS7)。
(Determination of teaching data)
As described above, the distance Z f from the first emitting unit 31 to the reference irradiation position p, the inclination angle θ 1 in the elliptical long axis direction of the measurement shape with respect to the reference axis direction, and the optical axis orthogonal to the workpiece surface 10 at the reference irradiation position p. When the tilt angle θ 2 with respect to the plane (that is, the normal direction of the workpiece surface at the reference irradiation position p) is calculated, the robot adjusted in steps S2 and S3 based on these calculated values Z f , θ 1 , and θ 2. The position and orientation data of the arm tip 2 and the laser scanner 3 and the data of the reference irradiation position p are corrected, and the corrected data is determined as teaching data (step S7).

これにより、溶接作業を行うときに、溶接レーザの光軸を、基準照射位置pに向けて基準照射位置pにおけるワーク表面の法線方向に対して所要の角度だけ傾けることができる。なお、当該角度は0度を含み、光軸と法線とが一致する概念を含む。また、溶接レーザを基準照射位置pにおいて合焦させることができる。したがって、溶接レーザをワーク10に最適に作用させることができ、溶接作業を良好に行うことができる。しかも、このような溶接作業を実現するための教示データが、カメラ6を利用して自動化される。このため、教示作業を容易且つ正確に行うことができる。   Thereby, when performing a welding operation, the optical axis of the welding laser can be tilted toward the reference irradiation position p by a required angle with respect to the normal direction of the workpiece surface at the reference irradiation position p. The angle includes 0 degree and includes a concept in which the optical axis and the normal line coincide. Further, the welding laser can be focused at the reference irradiation position p. Therefore, the welding laser can be optimally applied to the workpiece 10, and the welding operation can be performed satisfactorily. In addition, teaching data for realizing such a welding operation is automated using the camera 6. For this reason, teaching work can be performed easily and accurately.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の装置の構成及び方法の手順は本発明の範囲内において適宜変更可能である。   The embodiment of the present invention has been described above, but the configuration of the apparatus and the procedure of the method can be appropriately changed within the scope of the present invention.

例えば、ステップS2,S3において、3本以上の案内レーザを照射してもよい。ステップS4において、基準形状は真円に限らず、正方形枠など、その他の形状であってもよい。この場合、ステップS5の傾斜角の算定式は適宜変更される。また、本発明の教示装置及び教示方法は、リモート溶接を行うロボットに限定されず、ワークの切断や穿孔等のその他のレーザ加工を行うロボットにも好適に適用可能である。   For example, three or more guide lasers may be irradiated in steps S2 and S3. In step S4, the reference shape is not limited to a perfect circle but may be other shapes such as a square frame. In this case, the calculation formula of the tilt angle in step S5 is changed as appropriate. Further, the teaching apparatus and teaching method of the present invention are not limited to a robot that performs remote welding, and can be suitably applied to a robot that performs other laser processing such as cutting and drilling of a workpiece.

本発明は、教示作業を容易且つ正確に行うことができるという作用効果を奏し、リモート溶接作業を行うレーザ溶接ロボットに適用すると有益である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an advantageous effect that teaching work can be performed easily and accurately, and is useful when applied to a laser welding robot that performs remote welding work.

1 レーザ溶接ロボット
2 ロボット
3 レーザスキャナ
4 レーザ発振器
5 制御装置
6 カメラ
10 ワーク
31 第1射出部
32 第2射出部
L1 第1案内レーザ
L2 第2案内レーザ
L 測定レーザ
A1 (溶接レーザ及び第1案内レーザの)光軸
p 基準照射位置
f (溶接レーザ及び第1案内レーザの)交差点
(第1射出部から焦点までの光軸方向における)距離
θ 第1傾斜角
θ 第2傾斜角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding robot 2 Robot 3 Laser scanner 4 Laser oscillator 5 Control apparatus 6 Camera 10 Workpiece | work 31 1st injection | emission part 32 2nd injection | emission part L1 1st guide laser L2 2nd guide laser L Measurement laser A1 (Welding laser and 1st guide Laser optical axis p Reference irradiation position f Intersection Z f (welding laser and first guide laser) intersection Z f (in the optical axis direction from the first emitting part to the focal point) Distance θ 1 First tilt angle θ 2 Second tilt angle

Claims (8)

測定レーザと加工レーザとを出力するレーザスキャナを有し、前記加工レーザをワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工ロボットの教示方法であって、
前記ワーク上の基準照射位置を基準として予め定められた基準図形に基づき前記測定レーザを前記ワーク上に照射する際に、前記測定レーザの照射位置を制御する制御手順と、
前記レーザスキャナから照射された前記測定レーザが、前記ワークにおいて反射された反射光を測定する測定手順と、
前記反射光と前記基準図形を比較し、前記基準照射位置における前記ワークの表面の傾斜を算出する傾斜算出手順と、
前記傾斜算出手順において算出された傾斜から前記ロボットの姿勢に関する教示データを作成するデータ作成手順と、を有することを特徴とするレーザ加工ロボットの教示方法。
A laser processing robot having a laser scanner that outputs a measurement laser and a processing laser, and irradiating the workpiece with the processing laser to perform laser processing,
A control procedure for controlling the irradiation position of the measurement laser when irradiating the measurement laser on the workpiece based on a reference figure predetermined with reference to a reference irradiation position on the workpiece;
A measurement procedure in which the measurement laser emitted from the laser scanner measures reflected light reflected from the workpiece;
An inclination calculation procedure for comparing the reflected light with the reference graphic and calculating an inclination of the surface of the workpiece at the reference irradiation position;
And a data creating procedure for creating teaching data relating to the posture of the robot from the tilt calculated in the tilt calculating procedure.
前記制御手順において、前記ワーク上の前記基準照射位置を基準として予め定められた前記基準図形に基づき前記測定レーザを前記ワーク上に照射する際に、前記測定レーザの照射位置の変更を連続して行い、
前記測定手順において、前記ワーク上における前記反射光の軌跡が測定される、請求項1に記載のレーザ加工ロボットの教示方法。
In the control procedure, the irradiation position of the measurement laser is continuously changed when the measurement laser is irradiated on the workpiece based on the reference figure determined in advance with the reference irradiation position on the workpiece as a reference. Done
The laser processing robot teaching method according to claim 1, wherein in the measurement procedure, a locus of the reflected light on the workpiece is measured.
前記基準図形は、前記加工レーザの光軸と直交する平面において、前記基準照射位置を中心とする円である、請求項1又は2に記載のレーザ加工ロボットの教示方法。   The laser processing robot teaching method according to claim 1, wherein the reference graphic is a circle centered on the reference irradiation position in a plane orthogonal to the optical axis of the processing laser. 前記レーザスキャナは、前記加工レーザと基準照射位置が同一の第1案内レーザと、前記第1案内レーザから離間した箇所から前記第1案内レーザの光軸と交差する光軸を有する第2案内レーザとを出力し、
前記測定手順において、前記第1案内レーザおよび第2案内レーザの反射光を測定し、前記レーザスキャナを前記第1案内レーザの光軸方向に移動させて、前記第2案内レーザの照射位置を前記第1案内レーザの照射位置へ移動させる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーザ加工ロボットの教示方法。
The laser scanner includes a first guide laser having the same reference irradiation position as the processing laser, and a second guide laser having an optical axis that intersects with the optical axis of the first guide laser from a location separated from the first guide laser. And
In the measurement procedure, the reflected light of the first guide laser and the second guide laser is measured, the laser scanner is moved in the optical axis direction of the first guide laser, and the irradiation position of the second guide laser is The method for teaching a laser processing robot according to claim 1, wherein the laser beam is moved to the irradiation position of the first guide laser.
加工レーザをワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工ロボットの教示装置であって、
測定レーザと前記加工レーザとを出力するレーザスキャナと、
前記ワーク上の基準照射位置を基準として予め定められた基準図形に基づき前記測定レーザを前記ワーク上に照射する際に、前記測定レーザの照射位置を制御する制御部と、
前記レーザスキャナから照射された前記測定レーザが、前記ワークにおいて反射された反射光を測定する測定部と、を備え、
前記反射光と前記基準図形を比較し、前記基準照射位置における前記ワークの表面の傾斜を算出する傾斜算出部と、
前記傾斜部が算出した傾斜から、前記ロボットの姿勢に関する教示データを作成するデータ作成部と、を有していることを特徴とするレーザ加工ロボットの教示装置。
A laser processing robot teaching apparatus that performs laser processing by irradiating a workpiece with a processing laser,
A laser scanner for outputting a measurement laser and the processing laser;
A control unit that controls the irradiation position of the measurement laser when irradiating the measurement laser on the work based on a reference figure predetermined with reference to the reference irradiation position on the work;
The measurement laser emitted from the laser scanner includes a measurement unit that measures reflected light reflected from the workpiece,
An inclination calculator that compares the reflected light with the reference graphic and calculates the inclination of the surface of the workpiece at the reference irradiation position;
A teaching device for a laser processing robot, comprising: a data creation unit that creates teaching data related to the posture of the robot from the tilt calculated by the tilt unit.
前記制御部は、前記ワーク上の前記基準照射位置を基準として予め定められた前記基準図形に基づき前記測定レーザを前記ワーク上に照射する際に、前記測定レーザの照射位置の変更を連続して行い、前記測定部は、前記ワーク上における前記反射光の軌跡を測定する、請求項5に記載のレーザ加工ロボットの教示装置。   The control unit continuously changes the irradiation position of the measurement laser when irradiating the workpiece with the measurement laser based on the reference figure predetermined with the reference irradiation position on the workpiece as a reference. 6. The teaching device for a laser processing robot according to claim 5, wherein the measuring unit measures a locus of the reflected light on the workpiece. 前記基準図形は、前記加工レーザの光軸と直交する平面において、前記基準照射位置を中心とする円である、請求項5又は6に記載のレーザ加工ロボットの教示装置。   The laser processing robot teaching apparatus according to claim 5 or 6, wherein the reference graphic is a circle centered on the reference irradiation position on a plane orthogonal to the optical axis of the processing laser. 前記レーザスキャナは、前記加工レーザと基準照射位置が同一の第1案内レーザと、前記第1案内レーザから離間した箇所から前記第1案内レーザの光軸と交差する光軸を有する第2案内レーザとを出力し、
前記測定部は、前記第1案内レーザおよび第2案内レーザの反射光を測定し、
前記制御部は、前記レーザスキャナを前記第1案内レーザの光軸方向に移動させて、前記第2案内レーザの照射位置を前記第1案内レーザの照射位置へ移動させる、請求項5乃至7のいずれか1項に記載のレーザ加工ロボットの教示装置。
The laser scanner includes a first guide laser having the same reference irradiation position as the processing laser, and a second guide laser having an optical axis that intersects with the optical axis of the first guide laser from a location separated from the first guide laser. And
The measuring unit measures reflected light of the first guide laser and the second guide laser;
8. The control unit according to claim 5, wherein the control unit moves the laser scanner in an optical axis direction of the first guide laser to move an irradiation position of the second guide laser to an irradiation position of the first guide laser. 9. The teaching apparatus of the laser processing robot of any one of Claims 1.
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