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公開番号2025001948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023101761
出願日2023-06-21
発明の名称ワーク計測方法、および溶接システム
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類G01B 11/24 20060101AFI20241226BHJP(測定;試験)
要約【課題】従来よりも計測対象の計測時間を短縮化しつつ、計測対象の構成を精度良く計測可能にする。
【解決手段】柱状部材とダイアフラムとから構成され、ポジショナに保持されたワークを計測するためのワーク計測方法であって、所定の方向から撮影された、前記ポジショナにて保持された前記ワークの表面の点群データを取得する取得工程と、前記ポジショナの三次元座標系において、当該点群データの分布が変化している部分を特定し、前記柱状部材と前記ダイアフラムとの境界位置として検出する検出工程と、前記検出工程にて検出された境界位置に基づいて、前記ワークを構成する前記柱状部材と前記ダイアフラムの個数を導出する導出工程と、を有する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
柱状部材とダイアフラムとから構成され、ポジショナに保持されたワークを計測するためのワーク計測方法であって、
所定の方向から撮影された、前記ポジショナにて保持された前記ワークの表面の点群データを取得する取得工程と、
前記ポジショナの三次元座標系において、当該点群データの分布が変化している部分を特定し、前記柱状部材と前記ダイアフラムとの境界位置として検出する検出工程と、
前記検出工程にて検出された境界位置に基づいて、前記ワークを構成する前記柱状部材と前記ダイアフラムの個数を導出する導出工程と、
を有することを特徴とするワーク計測方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記検出工程において、前記所定の方向に対応する第１の軸と、前記第１の軸に直交する第２の軸とにより表され、かつ、前記所定の方向に平行な平面に前記点群データを投影し、当該点群データの変化点を、前記柱状部材と前記ダイアフラムとの境界位置として検出することを特徴とする請求項１に記載のワーク計測方法。
【請求項３】
前記検出工程にて検出された境界位置に基づいて、前記ワークの寸法および位置を算出する算出工程を更に有することを特徴とする請求項２に記載のワーク計測方法。
【請求項４】
前記算出工程において、前記ワークを構成する柱状部材の径および長さ、および前記ダイアフラムの板厚のうちの少なくとも１つが算出されることを特徴とする請求項３に記載のワーク計測方法。
【請求項５】
前記取得工程において、前記ポジショナにて前記ワークを前記第２の軸を中心として所定の回転角にて回転させることにより複数の点群データが取得され、
前記算出工程において、前記複数の点群データに基づいて前記ワークの寸法および位置が算出される、請求項３に記載のワーク計測方法。
【請求項６】
前記検出工程において、前記第２の軸と、前記第１の軸および前記第２の軸に直交する第３の軸とにより表され、かつ、前記所定の方向に直交する平面に投影される点群データのうち、前記第３の軸方向の中心から所定の範囲の点群データを用いて、前記境界位置の検出が行われる、請求項２に記載のワーク計測方法。
【請求項７】
前記算出工程において算出されたワークの寸法または位置の少なくとも一方をセンシングによって補正する補正工程を有する請求項３に記載のワーク計測方法。
【請求項８】
溶接トーチを有する溶接ロボットと、
前記溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、
柱状部材とダイアフラムとから構成されるワークを保持するポジショナと、
前記ワークを所定の方向から撮影して点群データを取得するセンサと、
を備える溶接システムであって、
前記溶接制御装置は、
前記所定の方向から前記センサにて撮影された、前記ポジショナにて保持された前記ワークの表面の点群データを取得する取得手段と、
前記ポジショナの三次元座標系において、当該点群データの分布が変化している部分を特定し、前記柱状部材と前記ダイアフラムとの境界位置として検出する検出手段と、
前記検出手段にて検出された境界位置に基づいて、前記ワークの寸法および位置を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする溶接システム。
【請求項９】
前記溶接トーチは第２のセンサを有し、
前記溶接制御装置は、前記算出手段にて算出されたワークの寸法または位置の少なくとも一方を前記第２のセンサによるセンシングにて補正する補正手段を有することを特徴とする請求項８に記載の溶接システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク計測方法、および溶接システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、予め定めた位置に被溶接部材（以下、「ワーク」とも称する）を準備し、溶接ロボットを用いてワークの溶接が行われている。このような場合に、ワークの自動溶接などを目的として、ワークの形状や設置状態の把握を容易にし、省力化することが求められている。ワークの位置を把握する際には、例えば、ＴｏＦ（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）センサを用いて取得される点群データが用いられている。
【０００３】
例えば、溶接システムにおいてワークの寸法を計測する例として、特許文献１では、計測対象の形状に応じて計測プログラムを選定して、溶接ロボットに備え付けられたセンサにより計測を行う構成が開示されている。また、被計測物を計測する例として、特許文献２では、ガラステーブル上に設置された被計測物などの三次元データをレーザ計測装置により計測し、複数の視点から見た被計測物全体の三次元形状を取得する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１０－１６２５５４号公報
特開２０１０－２７６４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１の手法では、センサとしてタッチセンサなどを利用することが想定されている。このとき、計測プログラムに従ってセンサを動作させる際に、センサによる計測開始位置と計測対象の実際の設置位置との距離が離れている場合、無駄な計測動作が生じてしまい、計測に時間がかかってしまう。また、特許文献１では、計測対象の形状に応じて計測プログラムを切り替える必要があり、その際に計測プログラムの選択は人手で行う必要がある。加えて、ポジショナにおいてワークの設置誤差が生じている場合には誤った寸法が計測されてしまう可能性がある。一方、特許文献２の構成では、多数のセンサが必要であるため、装置が高コストになり、また、装置の大型化が懸念される。
【０００６】
本発明は、従来よりも計測対象の計測時間を短縮化しつつ、計測対象の構成を精度良く計測可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。すなわち、柱状部材とダイアフラムとから構成され、ポジショナに保持されたワークを計測するためのワーク計測方法は、
所定の方向から撮影された、前記ポジショナにて保持された前記ワークの表面の点群データを取得する取得工程と、
前記ポジショナの三次元座標系において、当該点群データの分布が変化している部分を特定し、前記柱状部材と前記ダイアフラムとの境界位置として検出する検出工程と、
前記検出工程にて検出された境界位置に基づいて、前記ワークを構成する前記柱状部材と前記ダイアフラムの個数を導出する導出工程と、
を有する。
【０００８】
また、本発明の別の形態は以下の構成を有する。すなわち、溶接システムであって、
溶接トーチを有する溶接ロボットと、
前記溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、
柱状部材とダイアフラムとから構成されるワークを保持するポジショナと、
前記ワークを所定の方向から撮影して点群データを取得するセンサと、
を備え、
前記溶接制御装置は、
前記所定の方向から前記センサにて撮影された、前記ポジショナにて保持された前記ワークの表面の点群データを取得する取得手段と、
前記ポジショナの三次元座標系において、当該点群データの分布が変化している部分を特定し、前記柱状部材と前記ダイアフラムとの境界位置として検出する検出手段と、
前記検出手段にて検出された境界位置に基づいて、前記ワークの寸法および位置を算出する算出手段と、
を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、従来よりも計測対象の計測時間を短縮化しつつ、計測対象の構成を精度良く計測可能にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る溶接システムの全体概要を示す外観斜視図。
本発明の一実施形態に係る計測対象であるワークの構成例を示す外観斜視図。
本発明の一実施形態に係る溶接制御装置の構成例を示すブロック図。
本発明の一実施形態に係る溶接制御装置の機能構成の例を示すブロック図。
本発明の一実施形態に係るワークの構成例を説明するための概略図。
本発明の一実施形態に係るワークの計測を説明するための概略図。
本発明の一実施形態に係るワークの計測結果の例を示すグラフ図。
本発明の一実施形態に係るワークの計測結果の例を示すグラフ図。
本発明の一実施形態に係るワークの設置誤差の補正を説明するための概略図。
本発明の一実施形態に係るワークの設置誤差の補正を説明するための概略図。
本発明の一実施形態に係る溶接処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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