JPH0830319A

JPH0830319A - レーザセンサの検出角度制御方法

Info

Publication number: JPH0830319A
Application number: JP6183056A
Authority: JP
Inventors: Bunichi Terawaki; 文一寺脇
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-02-02
Also published as: US5668628A

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザセンサの検出角度をワークの位置決め
状態に即応して適正に設定すること。【構成】ロボット１をレーザセンサ検出角度調整位置
Ｐ0 へ移動させ、レーザビームＬＢＮＩよる走査を開始
する。その間に、レーザセンサＬＳのＣＣＤ光検出器の
読み出し走査を繰り返し実行し、最大検出出力を与える
セル番号ｉとその最大検出出力値βi を記憶する。レー
ザビーム走査が終了したら、各βi について基準値αと
の比較を行なう。すべてのβi が基準値αを上回ってい
なければ、ロボット姿勢を小角度変更し、レーザビーム
走査、ＣＣＤ光検出器の読み出し走査、大検出出力を与
えるセル番号ｉとその最大検出出力値βi の記憶、各β
i について基準値αとの比較を繰り返す。すべてのβi
が基準値αを上回った時点の姿勢φをロボットに教示
し、ロボット姿勢φを維持したまま、レーザセンサによ
る通常のリアルタイムトラッキング方式に従って教示経
路Ｐ1 〜Ｐ2 を補正しつつ、ロボットをワークＷ1 ，Ｗ
2 の段差部隅部ライン４に沿って移動させ、溶接作業を
遂行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、工場、生産ライン等
で使用される産業用ロボット（以下、単に「ロボット」
と言う。）の移動経路を制御する為に使用されるレーザ
センサの検出角度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットにロボット位置に対して進行方
向側の近傍領域をセンシングするレーザセンサを搭載
し、作業対象物の所定部位（稜線、溶接線等）の位置を
検出し、検出結果に応じて教示経路を補正する形で作業
線に対応したロボット経路を実現させる技術は既に知ら
れている。例えば、ロボットの動作プログラム再生運転
時に作業線位置を逐次的に検出し、検出結果に応じて教
示経路をリアルタイムに補正しながらロボットを溶接線
に沿って移動させる方式は、リアルタイムトラッキング
方式と呼ばれ、アーク溶接用のロボット等において利用
されている。

【０００３】このように、レーザセンサを用いた教示経
路補正方法を採用すれば、個々の作業対象物（以下、
「ワーク」でこれを代表させる。）の位置決めが正確に
なされていないケースであっても、個々のワークの位置
に対応してロボット経路を定めることが可能となるが、
その為には、当然、レーザセンサによるワークの位置検
出が正常に行なわれることが前提となる。

【０００４】レーザセンサは、後述するように、レーザ
ビームをワーク表面に投射して偏向走査し、その反射光
を光検出器で検出するものであるから、ビームワーク表
面の光反射特性（特に、角度特性）によっては、ワーク
位置検出時のレーザセンサの姿勢を適正に選択しなかれ
ば十分な反射光強度が得られない場合が生じ得る。

【０００５】そこで、レーザセンサを搭載したロボット
に対するティーチング・プレーバック方式による位置教
示に際しては、標準的と考えられるワーク位置に対して
最適のレーザセンサ姿勢を与えると思われるロボット位
置（姿勢を含む）の教示が行なわれることが通常であ
る。

【０００６】しかし、ロボットの再生運転時に作業対象
とされる個々のワークの位置決め状態には相当のバラツ
キがあることが多いから、上記のような教示方式はこれ
ら個々のワークとレーザセンサとの位置・姿勢関係を常
に良好に保つことは困難である。また、仮に、すべての
ワークに対して良好な関係を保ち得る姿勢があったとし
ても、それを見い出すには煩雑な調整作業を要し、極め
て不便であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の目
的は、レーザセンサの検出姿勢を適正なものとする為の
教示作業の負担を軽減し、個々のワークの位置決め精度
が余り高くない場合であっても、個々のワークに即応し
てレーザセンサの良好な検出姿勢を実現することが可能
なレーザセンサの検出角度制御方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本願発明は、上記技術
課題を解決する為の基本的な構成として「レーザセンサ
を搭載したロボットを作業対象物の検出角度を調整する
為のレーザセンサ検出角度調整位置へ移動させる段階
と、前記レーザセンサ検出角度調整位置において良好な
レーザセンサの光検出レベルを与えるロボット姿勢を定
め、これをロボットに教示するロボット姿勢調整段階
と、教示されたロボット姿勢を保持しながら前記作業対
象物に対するロボット作業を実行する段階を含むことを
特徴とするレーザセンサの検出角度制御方法」（請求項
１）を提案したものである。

【０００９】また、上記構成における「ロボット姿勢調
整段階」について、更に、「前記ロボット姿勢調整段階
１つのロボット姿勢において前記レーザセンサのレーザ
ビーム走査時の光検出手段の光検出レベルの良否を予め
定められた基準に照らして判定する段階と、判定結果が
否定的であった場合には前記ロボット姿勢を変更する段
階と、前記変更されたロボット姿勢において前記レーザ
センサのレーザビーム走査時の光検出手段の光検出レベ
ルの良否を予め定められた基準に照らして再び判定する
段階と、判定結果が肯定的であった場合に当該姿勢を前
記ロボットに教示する段階を含むことを特徴とする請求
項１に記載されたレーザセンサの検出角度制御方
法。」、（請求項２）という要件を課して、レーザセン
サ検出角度を定める為のプロセスをより具体化したもの
である。

【００１０】

【作用】本願発明は、ワーク乃至ワークの特定部位（溶
接線など）の位置・姿勢に応じてロボットの動作を制御
する為に搭載されたレーザセンサの検出角度を制御する
技術を提供するものである。レーザセンサは、良く知ら
れているように、レーザビームの偏向走査により被検面
（以下、ワーク面とする。）上に光点列を形成し、光点
像を光検出手段上に結像させて光点乃至光点列に関する
３次元的な位置情報を得るものである。

【００１１】本願発明では、本来のロボット作業（例え
ば、溶接線に沿った溶接作業）を実行するに先立ち、
（原則として）個々のワーク毎にレーザセンサ検出角の
調整が行なわれる。先ず、ロボットは予め教示されたレ
ーザセンサ検出角度調整位置へ移動し、レーザセンサ検
出角度調整が実行される。レーザセンサ検出角度の調整
は、レーザセンサの光検出手段の光検出レベルをチェッ
クしながらロボットの姿勢を変化させ、適正なロボット
姿勢を求める形で遂行される。

【００１２】例えば、レーザセンサが１次元ＣＣＤアレ
イ型の光検出器を使用するものである場合に、ロボット
をレーザセンサ検出角度調整位置においてある姿勢で静
止させ、ロボット制御装置からレーザセンサ検出角度調
整指令をレーザセンサの制御部に送り、レーザビームを
ワーク上で少なくとも１回走査させる。その間にＣＣＤ
光検出器の読み出し走査を多数回実行し、各走査周期毎
に各セルの光検出出力データを蓄積し、その結果に基づ
いてそのロボット姿勢における光検出レベルの適否を判
定する。

【００１３】光検出レベルの適否判定は、作業対象物に
応じて設定された判定基準に照らして行なわれる。例え
ば、ＣＣＤ光検出器を構成するセル数をＮ、レーザビー
ムの１走査当りのＣＣＤ読み出し走査回数をＭとした場
合、ＭがＮよりも十分に大きければ、１回のレーザビー
ム走査の間の読み出し走査で得られた各セルについての
最大出力値βi （ｉ＝１，２，３・・・Ｎ）の値を基準
値αと比較し、レーザビーム走査範囲に対応したすべて
のセルについてβi ＞αであれば、レーザセンサの検出
角度が適正であると判断し、その時点におけるロボット
姿勢をロボットに教示する。

【００１４】もし、判定結果が不適正な検出角を意味す
るものであった場合には、ロボット姿勢を変更して、再
度上記動作を繰り返す。このようにして、判定基準を満
たすレーザセンサ検出角度を探索し、対応したロボット
姿勢をロボットに教示する。ロボットは、この教示され
た姿勢を保って当該ワークに対する本来の作業（溶接線
に沿ったアーク溶接等）を実行する。

【００１５】上記プロセスは、原則として個々の作業対
象ワーク毎に繰り返し実行される。これにより、高い位
置決め精度を要求することなく、適正なレーザセンサ検
出角度が個々のワーク毎に設定されるので、レーザセン
サを利用して行なわれる各種ロボット作業の信頼性が向
上する。また、適正なレーザセンサの検出角度を与える
ロボット姿勢を教示する為の作業負担が著しく軽減され
る。

【００１６】

【実施例】図１は、レーザセンサの概略構成を例示した
もので、図１中１０は検出部で、レーザ発振器１１、レ
ーザビームＬＢをスキャンさせる揺動ミラー（ガルバノ
メータ）１２、反射光を捕らえて受光素子１４に像を作
る光学系１３を有している。一方、センサボードを構成
する制御部２０はマイクロプロセッサからなるＣＰＵ２
１を備え、ＣＰＵ２１にはバス２９を介して入出力装置
２８及びＲＯＭ及びＲＡＭからなるメモリ２５が接続さ
れている。

【００１７】そして、入出力装置２８には、レーザ発振
器１１を駆動しレーザビームＬＢを発生させるレーザ駆
動部２２、揺動ミラー１２を揺動させるミラー操作部２
３、受光素子１４で受光した位置から、位置を検出する
信号検出部２４が接続されている。また、入出力装置２
８はロボット制御装置（図示せず）との間で各種指令、
データ授受を行う回線２９’にも接続されている。な
お、この回線２９’はデータバスの場合もある。

【００１８】ロボット制御装置からのレーザセンサ起動
指令を受けると、メモリ２５に格納されたレーザセンサ
駆動プログラムが起動され、ＣＰＵ２１は、レーザ駆動
部２１にレーザ駆動指令を送り、レーザ発振器１１を駆
動し、レーザビームＬＢを発生させると共に、ミラー操
作部２２にミラー走査指令を送り、揺動ミラー１２を揺
動させて、レーザ発振器１１から発生するレーザビーム
ＬＢを対象物３０上に当て走査させる。

【００１９】対象物３０上で拡散反射したレーザビーム
ＬＢは光学系１３により、対象物上の反射位置に応じ
て、受光素子１４上に像を作ることになる。該受光素子
には、分割型素子のＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌ
ｅｄＤｅｖｉｃｅ）、非分割型・積分型素子のＰＳＤ
（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃ
ｔｏｒ）などが使用される。

【００２０】ここでは、受光素子１４として、Ｎ個（例
えばＮ＝５１２個）のセル１４-1〜１４-Nからなる１次
元ＣＣＤアレイが使用されているものとする。受光素子
１４のいずれかのセル１４-jに入射した光（または、隣
合ういくつかのセル）は光電子に変換され、そのセルに
蓄えられる。各セルに蓄積された電荷は、信号検出部２
４からのＣＣＤ走査信号に従って所定周期毎１番端１４
-1から順に出力され、信号検出部２４、入出力装置２８
を介し、ＡＤ変換等の処理を受けて最新のデータがメモ
リ２５に蓄積される。

【００２１】ＣＣＤの走査周期は、搖動ミラー１２の走
査周期よりも十分短く設定（例えば、数１００分の１）
されており、搖動ミラー１２の搖動角度の推移とＣＣＤ
素子出力状態の推移は、随時把握可能となっている。各
ＣＣＤ走査サイクルにおけるＣＣＤ素子１４の出力状態
は、先ず各セル１４-1〜１４-N毎の光検出出力で把握さ
れ、それに基づいて最大の光検出出力を与えるセル位置
（２つのセル位置の中間点で与えられる場合もある。）
が検出される。このセル位置により、センサから対象物
３０の位置（図１では、３０-jで例示）が算出される。

【００２２】図２は受光素子１４で検出した位置ｘａに
より、センサからの対象物３０の座標位置（Ｘ，Ｙ）を
求める説明図で、光学系の中心と受光素子１４の中央点
とを結ぶ線上にセンサ原点（０，０）があるとし、この
線をＹ軸、このＹ軸に直交する軸をＸ軸とし、原点から
光学系の中心までの距離をＬ1 、光学系の中心から受光
素子１４の中央点までの距離をＬ2 、センサ原点からＸ
軸方向への揺動ミラー１４の揺動中心までの距離をＤ、
センサ原点から揺動ミラーの揺動中心までのＹ軸距離を
Ｌ0 、揺動ミラー１２によるレーザビームＬＢの反射光
のＹ軸方向に対する角度をθ、受光素子１４での受光位
置をｘａとすると、レーザビームＬＢが対象物に当たり
反射した座標位置（Ｘ，Ｙ）は次の第２，第３式の演算
を行なって求めることが出来る。

【００２３】Ｘ＝ｘａ・［（Ｌ1 −Ｌ0 ）・tan θ＋Ｄ］／（ｘａ＋Ｌ2 ・tan θ）・・・（２）Ｙ＝［Ｌ1 ・ｘａ＋Ｌ2 ・（Ｌ0 ・tan θ−Ｄ）］／（ｘａ＋Ｌ2 ・tan θ）・・・（３）制御部２０のＣＰＵ２１は、ロボット制御装置から位置
検出動作指令に従ってメモリ２５に格納された位置計算
プログラムを起動させ、所定周期で上記（２），（３）
式の計算に相当する処理を実行する。計算結果は、ロボ
ット制御装置に転送される。ロボット制御装置に転送さ
れたデータは、ロボットの位置・姿勢データと併せて反
射位置の３次元位置の計算に利用される。

【００２４】また、本実施例では、本願発明を実施する
為に上記通常の位置検出動作の他に、レーザセンサの検
出角度を調整してロボットに教示する為の処理の一部を
ロボット制御装置からのレーザセンサ検出角度調整指令
を受けて実行する（処理内容は後述）。

【００２５】次に図３は、上記説明したレーザセンサを
用いて、本願発明を溶接ロボットによる段差部溶接作業
に適用する場合の配置例を説明する見取り図である。同
図において、Ｗ1 ，Ｗ2 は溶接対象ワークであり、ここ
では符号４で示した段差隅部ラインに沿って多層盛り溶
接が施されるものとする。溶接は、ロボット本体の大半
を省いて符号１で指示されたロボットアーム先端部に適
当な装着機構を介して取り付けられた溶接トーチ２によ
って行なわれる。符号３は溶接トーチ先端位置に設定さ
れたロボットのツール先端点を表わしている。ロボット
アーム先端部１には、溶接トーチ２と並んでレーザセン
サＬＳ（図１における検出部１０を内蔵）が搭載されて
おり、隅部ライン４を跨ぐようにレーザビームＬＢが偏
向走査される。符号５はレーザビームＬＢによって描か
れる光点軌跡を表わしている。

【００２６】溶接作業自体は、矢印で示したように、溶
接トーチ２を点火した状態で、隅部ライン４に沿って隅
部始端Ｐ1 から矢印の方向に隅部終端（Ｐ2 で表示）ま
で移動することによって段差部全長に亙って溶接が施さ
れるが、本実施例では個々のワーク毎（あるいは一定の
位置決め精度が保証された一連のワークを代表するワー
ク毎に、以下同様。）に、溶接作業の本作業を行なうに
先だって位置Ｐ0 においてレーザセンサの検出角度を調
整するプロセスが実行される。レーザセンサ検出角度調
整位置Ｐ0 は、ワークの標準的な位置決め状態を想定し
て予め教示しておくものとする。

【００２７】図４は、上記配置で段差部溶接を実施する
際に利用されるロボット制御装置を含むシステム全体の
構成を要部ブロック図で示したものである。これを説明
すると、４０はロボット制御装置で、中央演算処理装置
（以下、ＣＰＵという。）４１を有し、ＣＰＵ４１に
は、ＲＯＭからなるメモリ４２、ＲＡＭからなるメモリ
４３、不揮発性メモリ４４、液晶表示部４５を備えた教
示操作盤４６、サーボ回路４８を経て溶接ロボット本体
１に接続されたロボット軸制御部４７、レーザセンサＬ
Ｓの制御部２０（図１参照）及び溶接電源部２’に接続
された汎用インターフェイス４９が各々バスラインＢＬ
を介して接続されている。

【００２８】ＲＯＭ４２には、ＣＰＵ４１がロボット本
体１、レーザセンサ制御部２０、溶接電源部２’及びロ
ボット制御装置４０自身の制御を行なう為の各種のプロ
グラムが格納される。ＲＡＭ４３はデータの一時記憶や
演算の為に利用されるメモリである。不揮発性メモリ４
４には、各種パラメータ設定値やロボットの動作プログ
ラムが入力／格納される。

【００２９】動作プログラムで指定された教示経路とし
て、ここでは、図３におけるＰ0 点（レーザセンサ検出
角調整位置）、隅部始点Ｐ1 点及び隅部終端点Ｐ2 点が
プレイバック方式により、運動形式を「直線」として教
示されているものとする。なお、各位置Ｐ0 〜Ｐ2 にお
けるロボット姿勢は、溶接実行の観点から見て可能な範
囲のほぼ中央値に一致するように教示しておくものとす
る。

【００３０】作業実行時におけるワークＷ1 ，Ｗ2 の形
状、寸法及び位置決め状態がプレーバック方式による教
示に用いたワークと一致していれば、教示経路は隅部ラ
イン４と一致するが、そうでない場合（例えば、位置決
めが不正確な場合）には、教示経路と各ワークにおける
隅部ライン４との間には相当のずれが発生し得る。

【００３１】さて、本実施例では溶接本作業開始点Ｐ1
の近傍にレーザセンサ検出角度調整位置Ｐ0 が設定さ
れ、本来のロボット作業（ここでは溶接）に入る前にレ
ーザセンサの角度調整が実行されることに本願発明の特
徴が現われており、その為に上記Ｐ0 〜Ｐ2 の教示の他
に予め次のような準備がなされる。

【００３２】（１）レーザセンサの制御部２０のメモリ
２５には、ロボット制御装置から位置検出動作指令に従
って通常の位置検出動作の為の処理を行なうプログラム
の他に、ロボット制御装置からのレーザセンサ検出角度
調整指令を受けて起動し、レーザセンサの検出角度を調
整してロボットに教示する為の処理の一部を実行するプ
ログラム及び関連設定値を格納しておく（処理内容は図
５のフローチャート及び図６のグラフを参照して後
述）。

【００３３】（２）ロボット制御装置４０の不揮発性メ
モリ４４には、レーザセンサ検出角調整処理時に得られ
たレーザセンサ出力（レーザセンサの姿勢の適否）に基
づいて、ロボット姿勢を変更し、再度レーザセンサの制
御部２０にレーザセンサの姿勢の適否を判定する為のプ
ログラム、判定基準値（後述するα値）、その他関連設
定値（ロボット姿勢変更刻み量Δφ、溶接作業可能なロ
ボット姿勢範囲を表わすデータ等）を格納しておく。

【００３４】以上の前提と準備の下に、ロボット制御装
置４０及びレーザセンサの制御部２０で実行される処理
について、図５のフローチャート及び図６〜図８を参照
図に加えて説明する。

【００３５】ロボット姿勢調整指標ｉの初期値をｋ＝１
で処理を開始し、先ず、ロボット制御装置４０で動作プ
ログラムを１ブロック読み込んで、ロボットをレーザセ
ンサ検出角度調整位置Ｐ0 へ移動させる（ステップＳ
１）。そして、ロボット制御装置４０からレーザセンサ
の制御部２０へレーザセンサ検出角度調整指令を送る
（ステップＳ２）。これを受けたレーザセンサの制御部
２０は、レーザビーム走査を開始すると共に直ちに第１
回目のＣＣＤ光検出器の読み出し走査を行なう（ステッ
プＳ３）。

【００３６】読み出し走査によって得られた各セルの光
検出出力は、信号検出部２４（図１参照）でＡＤ変換等
の処理を施された上で、各セルに割り当てられたアドレ
ス番号のメモリ領域に一旦記憶され、更に、解析プログ
ラムに従ってＣＰＵ２１によって解析され、最大検出出
力を与えるセル番号ｉとその最大検出出力値βi が記憶
される（ステップＳ５）。

【００３７】続くステップＳ６でレーザビーム走査の未
終了を確認し、ステップ４〜ステップＳ５を繰り返す。
ＣＣＤ光検出器の読み出し走査周期はレーザビーム走査
周期に比べてはるかに短く設定されているから、極めて
多くの回数のＣＣＤ光検出器の読み出し走査が実行さ
れ、多数のβi 値が記憶される。なお、ＣＣＤ光検出器
の読み出し走査によって同じセル番号ｉについてより大
きなβi 値が検出されたならば、βi 値を更新するもの
とする。また、隣合う複数のセルに同時に相当のレーザ
ビーム光量が入射することが考えられるケースでは、そ
れら光量を積算した値をβi （セル番号ｉは最大検出出
力のあったセル番号）とする処理を行なえば良い。

【００３８】ステップＳ６で１回（またはそれ以上の適
宜設定回数）のレーザビーム走査が完了を検知すると、
ステップＳ７へ進み、各βi について基準値αとの比較
を行なう。図７、図８は、この判定基準を満たさないケ
ース（図７）と満たすケース（図８）の状況の差を概念
的に示したものであり、図６は各ケースにおけるβ値の
推移として考えられるパターンを例示したものである。

【００３９】即ち、図７（ロボット姿勢φ’）は、ワー
クＷ1 ，Ｗ2 の位置決め状態が原因でレーザセンサＬＳ
がワークＷ2 の表面方向に近づきすぎている為に、ワー
クＷ2 上の部分Ａ’で形成される光点からの反射光の内
レーザビーム側へ戻る成分が僅かとなり、小さなβ値し
か得られない状態を表わしている。図８には、基準値α
を下回る区間を含む部分ａ’としてこれが表わされてい
る。なお、図８において、θmin 〜θmax はＣＣＤ素子
の最小セル番号１から最大セル番号Ｎに対応したレーザ
ビームの走査角度範囲を表わしている。

【００４０】図７に示されたケースでも、レーザビーム
が垂直部Ｂ’及びワークＷ1 の表面部分Ｃ’に入射する
範囲では、部分Ａ’に比べてかなり大きなβ値が得られ
るから、図８に部分ｂ’〜ｃ’で示したように、基準値
αを余裕をもってクリヤする可能性が高くなる。

【００４１】もし、第１回目のステップＳ３（レーザビ
ーム走査）が、図７のような状況下で行なわれたものと
すると、ステップＳ８における判断は当然ノーとなる。
この場合には、ステップＳ９に進んでロボット姿勢を変
更する（ステップＳ９）。ロボット姿勢の変更ルールと
しては、種々のものが考えられるが、ここでは初期姿勢
（Ｐ0 で教示されている姿勢）から双方向へロボット姿
勢を徐々に大きく振っていくものとする。即ち、それま
でのロボット姿勢からの隅部ライン４とほぼ直交した面
内における新たな姿勢変更量をｋ×（−１）^k Δで定め
る。

【００４２】ロボット姿勢を変更したならば、ロボット
姿勢指標ｋを１カウントアップし（ステップＳ１０）、
ｋの限界値ｋmax （適宜十分大きな値を設定しておく）
を越えていないことを確認した上で（ステップＳ１
１）、ステップＳ３へ戻り、ステップＳ３〜ステップＳ
８の処理サイクルを再度実行する。以下、ステップＳ１
１でイエスの判断がなされない限り、順次ロボット姿勢
が変更され、ステップＳ８でイエスの判定が下されるま
でステップＳ３〜ステップＳ１１の処理サイクルが繰り
返される。

【００４３】何回かロボット姿勢を変更し、図６のグラ
フａｂｃで表わされるような状態に至ったものとする
と、すべてのβi 値がαを上回り、ステップＳ８でイエ
スの判断がなされる。図８は、図６のグラフａｂｃで表
わされた状態を概念的に例示したもので、図７の状態と
異なり、部分Ａにおいても比較的高い角度からレーザビ
ームが入射し、反射光の検出が行なわれることが判る。
なお、この時のロボット姿勢をφで表わすことにする。

【００４４】ステップＳ８でイエスの判断を得た場合に
は、ステップＳ１２へ進み、そのロボット姿勢φが本来
のロボット作業遂行上差し支えないものであることを確
認する。万一、支障ありとされた場合には、ステップＳ
９へ再び戻る。もし、ロボット姿勢指標ｋが限界値ｋma
x に達するまで、ステップＳ８及びステップＳ１２の両
者でイエスを得るロボット姿勢が全く見い出されなかっ
た場合には、異常事態（例えば、ワークの位置ずれが限
界を越えている等）と考え、ステップＳ１６でそのワー
クに対する溶接作業をとりあえず中止する指令を発して
処理を一旦終了させ、原因を究明し異常状態復旧等を行
なう。

【００４５】ロボット姿勢指標ｋが限界値ｋmax に達す
るまでに、ステップＳ８及びステップＳ１２の両者でイ
エスを得るロボット姿勢が見い出された場合には、ステ
ップＳ１３でそのロボット姿勢φを教示する（不揮発性
メモリ４４にデータ記憶）。

【００４６】そして、ロボット制御装置４０から通常の
位置検出指令をレーザセンサの制御部２０へ送り、ロボ
ット姿勢φを維持したまま、ロボットを位置Ｐ1 をレー
ザセンサの検出結果に応じて補正した位置へ移動させる
（ステップＳ１４）。これに前後した適当なタイミング
で溶接トーチ２を点火し、レーザセンサによる通常のリ
アルタイムトラッキング方式に従って、ロボットを位置
Ｐ2 をレーザセンサの検出結果に応じて補正した位置ま
で移動させながら溶接作業を遂行し（ステップＳ１
５）、１処理サイクルを終了する。

【００４７】以上、ＣＣＤ素子を用いたレーザセンサを
溶接ロボットに搭載したケースについて説明したが、レ
ーザセンサの光検出器がＰＳＤ、ＣＣＤカメラ等であっ
た場合にも、上記説明したのと同様の考え方を適用し
て、レーザセンサの検出角度を適正に設定出来ることは
言うまでもない。また、本願発明を適用し得るアプリケ
ーションが段差部のアーク溶接に限るものでないことも
明白であり、ロボット姿勢の適否判断の判定基準等を作
業内容に即して設定すれば、種々の応用事例につて本願
発明の特徴を発揮させることが出来る。

【００４８】

【発明の効果】本願発明によれば、高い位置決め精度を
要求することなく、適正なレーザセンサ検出角度が個々
のワーク毎に設定出来るので、レーザセンサを利用して
行なわれる各種ロボット作業の信頼性が向上する。ま
た、適正なレーザセンサの検出角度を与えるロボット姿
勢を教示する為の作業負担が著しく軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザセンサの概略構成を例示した図である。

【図２】レーザセンサの受光素子で検出した位置によ
り、センサからの対象物の座標位置（Ｘ，Ｙ）を求める
説明図である。

【図３】本願発明を溶接ロボットによる段差部溶接作業
に適用する場合の配置例を説明する見取り図である。

【図４】本実施例で使用されるシステムの構成を要部ブ
ロック図で示したものある。

【図５】実施例において、ロボット制御装置４０及びレ
ーザセンサの制御部２０で実行される処理の概要を記し
たフローチャートである。

【図６】レーザセンサの検出角度が不適正である状態及
び適正である状態について、β値（レーザセンサの光検
出器の光検出レベル）の推移として考えられるパターン
を例示したものである。

【図７】レーザセンサの検出角度が不適正である状態を
概念的に例示した図である。

【図８】レーザセンサの検出角度が適正である状態を概
念的に例示した図である。

【符号の説明】

１溶接ロボット本体（アーム先端部）２溶接トーチ２’ 溶接電源部３ツール先端点４隅部ライン５光点軌跡１０レーザセンサの検出部１１レーザ発振器１２搖動ミラー１３レンズ１４受光素子（ＣＣＤアレイまたはＰＳＤ）２０レーザセンサの制御部２１ＣＰＵ（レーザセンサ）２２レーザ駆動部２３ミラー走査部２４信号検出部２５メモリ（レーザセンサ）２８入出力装置２９バス（レーザセンサ）２９’ 回線３０対象物面４０ロボット制御装置４１ＣＰＵ（ロボット制御装置）４２メモリ（ＲＯＭ）４３メモリ（ＲＡＭ）４４不揮発性メモリ４５液晶表示部４６教示操作盤４７ロボット軸制御器４８サーボ回路４９汎用インターフェイスＢＬバス（ロボット制御装置）ＬＢレーザビームＬＳレーザセンサＰ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 教示点位置Ｗ1 ，Ｗ2 ワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザセンサを搭載したロボットを作業
対象物の検出角度を調整する為のレーザセンサ検出角度
調整位置へ移動させる段階と、前記レーザセンサ検出角
度調整位置において良好なレーザセンサの光検出レベル
を与えるロボット姿勢を定め、これをロボットに教示す
るロボット姿勢調整段階と、教示されたロボット姿勢を
保持しながら前記作業対象物に対するロボット作業を実
行する段階を含むことを特徴とするレーザセンサの検出
角度制御方法。
【請求項２】前記ロボット姿勢調整段階が、１つのロ
ボット姿勢において前記レーザセンサのレーザビーム走
査時の光検出手段の光検出レベルの良否を予め定められ
た基準に照らして判定する段階と、判定結果が否定的で
あった場合には前記ロボット姿勢を変更する段階と、前
記変更されたロボット姿勢において前記レーザセンサの
レーザビーム走査時の光検出手段の光検出レベルの良否
を予め定められた基準に照らして再び判定する段階と、
判定結果が肯定的であった場合に当該姿勢を前記ロボッ
トに教示する段階を含むことを特徴とする請求項１に記
載されたレーザセンサの検出角度制御方法。