JP3029954B2 - 溶接線自動倣い方法及びその装置 - Google Patents
溶接線自動倣い方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接線自動倣い方法及
びその装置に関する。
びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接線の倣い制御では、溶接部の情報を
得る手段として、図７に示すように、工業用テレビカメ
ラ（ＩＴＶカメラ）１を利用したものや、図８に示すよ
うに、レーザ変位センサ１７を利用したものなどが知ら
れている。
得る手段として、図７に示すように、工業用テレビカメ
ラ（ＩＴＶカメラ）１を利用したものや、図８に示すよ
うに、レーザ変位センサ１７を利用したものなどが知ら
れている。
【０００３】図７に示したＩＴＶカメラ１を利用したも
のでは、ＩＴＶカメラ１から得られる溶接部視覚情報８
で示す画像情報を画像処理装置９により処理し、開先面
７の開先左右端位置ＧＬ1 ，ＧＲ1 、溶接トーチ４（溶
接ワイヤ５）の位置ＴＣ及び前ビード１５の左右端位置
ＢＬ1 ，ＢＲ1 の溶接情報を得る。得られた溶接情報を
溶接機駆動装置１０に入力し、溶接台車３、溶接トーチ
４、溶接ワイヤ５を制御して溶接線の倣い制御を行なっ
ている。尚、ＩＴＶカメラ１に代えて赤外線カメラを用
いた場合もある。
のでは、ＩＴＶカメラ１から得られる溶接部視覚情報８
で示す画像情報を画像処理装置９により処理し、開先面
７の開先左右端位置ＧＬ1 ，ＧＲ1 、溶接トーチ４（溶
接ワイヤ５）の位置ＴＣ及び前ビード１５の左右端位置
ＢＬ1 ，ＢＲ1 の溶接情報を得る。得られた溶接情報を
溶接機駆動装置１０に入力し、溶接台車３、溶接トーチ
４、溶接ワイヤ５を制御して溶接線の倣い制御を行なっ
ている。尚、ＩＴＶカメラ１に代えて赤外線カメラを用
いた場合もある。
【０００４】また図８で示したレーザ変位センサ１７を
利用したものでは、レーザ変位センサ１７を開先面７上
で左右にトラバースさせ、もしくは回転ミラーを用いて
開先面７内をセンシングし、開先内形状１８を形状検出
処理装置１９に入力し、開先左右端位置ＧＬ2 ，Ｇ
Ｒ2 、の溶接情報を得る。得られた溶接情報を前述同様
溶接機制御装置１０に入力し、溶接台車３、溶接トーチ
４、溶接ワイヤ５を制御して溶接線の倣い制御を行なっ
ている。
利用したものでは、レーザ変位センサ１７を開先面７上
で左右にトラバースさせ、もしくは回転ミラーを用いて
開先面７内をセンシングし、開先内形状１８を形状検出
処理装置１９に入力し、開先左右端位置ＧＬ2 ，Ｇ
Ｒ2 、の溶接情報を得る。得られた溶接情報を前述同様
溶接機制御装置１０に入力し、溶接台車３、溶接トーチ
４、溶接ワイヤ５を制御して溶接線の倣い制御を行なっ
ている。
【０００５】尚、図７、図８中の符号で６はワーク、１
６は後ビードである。
６は後ビードである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶接線の倣い制
御は、開先左右端位置ＧＬ1 ，ＧＲ1 ，ＧＬ2 ，ＧＲ2
に対する溶接トーチ４の位置ＴＣを中心に移動させる制
御となっている。しかし、電極の劣化状態（位置）や磁
気吹き、前ビード１５の状態によっては、アークの方向
が変わってしまい、溶接トーチ４の位置ＴＣを開先面７
の中心に制御しても、左右均一な肉盛り状態の溶接ビー
ドを得ることは困難であった。
御は、開先左右端位置ＧＬ1 ，ＧＲ1 ，ＧＬ2 ，ＧＲ2
に対する溶接トーチ４の位置ＴＣを中心に移動させる制
御となっている。しかし、電極の劣化状態（位置）や磁
気吹き、前ビード１５の状態によっては、アークの方向
が変わってしまい、溶接トーチ４の位置ＴＣを開先面７
の中心に制御しても、左右均一な肉盛り状態の溶接ビー
ドを得ることは困難であった。
【０００７】また、図７で示したＩＴＶカメラ１を用い
る制御では、平面的に溶接ビードを監視するため、溶接
ビードの傾きまでは検出することはできなかった。溶接
ビードの傾きを検出できたとしても、溶接トーチ４の位
置ＴＣをどの程度ずらしたら良いかを計算で求めること
は困難で、実験により傾きと溶接トーチ４の位置との関
係を求めることも可能であるが、パラメータ（電流、電
圧、ワイヤ径、ワイヤ送給速度、開先幅、前ビード形状
等）が多すぎ、手間と精度を考慮すると、実験により傾
きと溶接トーチ４の位置との関係を求める手法の実現性
は殆んどなかった。
る制御では、平面的に溶接ビードを監視するため、溶接
ビードの傾きまでは検出することはできなかった。溶接
ビードの傾きを検出できたとしても、溶接トーチ４の位
置ＴＣをどの程度ずらしたら良いかを計算で求めること
は困難で、実験により傾きと溶接トーチ４の位置との関
係を求めることも可能であるが、パラメータ（電流、電
圧、ワイヤ径、ワイヤ送給速度、開先幅、前ビード形状
等）が多すぎ、手間と精度を考慮すると、実験により傾
きと溶接トーチ４の位置との関係を求める手法の実現性
は殆んどなかった。
【０００８】また、図８で示したレーザ変位センサ１７
を用いる制御では、レーザ光を開先面７内で走査させる
ための回転ミラーやウィービング装置等の機構を必要と
し、装置が大型になってしまう。また、レーザ変位セン
サ１７では、１層１パス溶接のような狭開先の場合、開
先角度が垂直に立っているため、レーザの反射光が戻ら
ずに認識不良となってしまう確率が高く制御が困難であ
った。
を用いる制御では、レーザ光を開先面７内で走査させる
ための回転ミラーやウィービング装置等の機構を必要と
し、装置が大型になってしまう。また、レーザ変位セン
サ１７では、１層１パス溶接のような狭開先の場合、開
先角度が垂直に立っているため、レーザの反射光が戻ら
ずに認識不良となってしまう確率が高く制御が困難であ
った。
【０００９】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、装置が大型化することなく高精度な倣い制御を可能
にした溶接線自動倣い方法及びその装置を提供すること
を目的とする。
で、装置が大型化することなく高精度な倣い制御を可能
にした溶接線自動倣い方法及びその装置を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の溶接線自動倣い方法は、１層１パスの溶接に
おいて、溶接トーチの進行方向後側の溶接ワイヤ位置ま
たは電極位置、及び開先左右端からアーク中心位置とト
ーチ中心位置とのずれ量を求め、また、開先内の溶接ビ
ード形状において開先とビードとの接点から開先内の内
側に一定距離離れた所の前記溶接ビード表面上の点を２
点導出してこの２点から溶接ビードの傾きを求め、ファ
ジィ推論により溶接トーチの移動方向及び移動速度を求
め、求めた溶接トーチの移動方向及び移動速度に基づい
て溶接ビードが左右均一な肉盛となる状態に溶接トーチ
を移動させることを特徴とする。
の本発明の溶接線自動倣い方法は、１層１パスの溶接に
おいて、溶接トーチの進行方向後側の溶接ワイヤ位置ま
たは電極位置、及び開先左右端からアーク中心位置とト
ーチ中心位置とのずれ量を求め、また、開先内の溶接ビ
ード形状において開先とビードとの接点から開先内の内
側に一定距離離れた所の前記溶接ビード表面上の点を２
点導出してこの２点から溶接ビードの傾きを求め、ファ
ジィ推論により溶接トーチの移動方向及び移動速度を求
め、求めた溶接トーチの移動方向及び移動速度に基づい
て溶接ビードが左右均一な肉盛となる状態に溶接トーチ
を移動させることを特徴とする。
【００１１】また、上記目的を達成するための本発明の
溶接線自動倣い装置は、１層１パスの溶接において、溶
接トーチを任意の状態に移動させる溶接機駆動装置と、
溶接トーチの進行方向後側の開先内の光切断画像を得る
レーザスリット光発光部と、レーザスリット光発光部よ
り進行方向後側にあって光切断画像及び溶接トーチを含
む溶接情報としての光切断画像を撮影する工業用テレビ
カメラと、工業用テレビカメラにて撮影した溶接情報に
基づいて、溶接ワイヤ位置または電極位置、開先左右端
からアーク中心位置とトーチ中心位置とのずれ量を求
め、また、開先内の溶接ビード形状において開先とビー
ドとの接点から開先内の内側に一定距離離れた所の前記
溶接ビード表面上の点を２点導出してこの２点から溶接
ビードの傾きを求め、さらに、これらから溶接ビードが
水平に左右均一な肉盛となる状態の溶接トーチの移動方
向及び移動速度を求めるファジィ推論を行なう画像処理
装置と、画像処理装置により求めた移動方向及び移動速
度で溶接トーチが移動するよう溶接機駆動装置に駆動指
令を出力する制御装置とからなることを特徴とする。
溶接線自動倣い装置は、１層１パスの溶接において、溶
接トーチを任意の状態に移動させる溶接機駆動装置と、
溶接トーチの進行方向後側の開先内の光切断画像を得る
レーザスリット光発光部と、レーザスリット光発光部よ
り進行方向後側にあって光切断画像及び溶接トーチを含
む溶接情報としての光切断画像を撮影する工業用テレビ
カメラと、工業用テレビカメラにて撮影した溶接情報に
基づいて、溶接ワイヤ位置または電極位置、開先左右端
からアーク中心位置とトーチ中心位置とのずれ量を求
め、また、開先内の溶接ビード形状において開先とビー
ドとの接点から開先内の内側に一定距離離れた所の前記
溶接ビード表面上の点を２点導出してこの２点から溶接
ビードの傾きを求め、さらに、これらから溶接ビードが
水平に左右均一な肉盛となる状態の溶接トーチの移動方
向及び移動速度を求めるファジィ推論を行なう画像処理
装置と、画像処理装置により求めた移動方向及び移動速
度で溶接トーチが移動するよう溶接機駆動装置に駆動指
令を出力する制御装置とからなることを特徴とする。
【００１２】
【作用】工業用テレビカメラによる一つの画像情報内に
レーザスリット光による光切断画像（光切断線）が現わ
れることになり、溶接部内の視覚情報とレーザスリット
光が開先内に屈曲して写った光切断線より得られる溶接
後の開先内形状とから、溶接ビード形状が左右均一にな
るように溶接トーチの位置制御を行なって溶接線倣いを
行なう。溶接トーチの位置制御は、開先内の絶対位置に
移動させるのではなく、後ビードの状態に応じて溶接ト
ーチの左右軸の移動方向と移動速度を指令し、毎回認識
される溶接ビードの傾きが水平になるように制御する。
レーザスリット光による光切断画像（光切断線）が現わ
れることになり、溶接部内の視覚情報とレーザスリット
光が開先内に屈曲して写った光切断線より得られる溶接
後の開先内形状とから、溶接ビード形状が左右均一にな
るように溶接トーチの位置制御を行なって溶接線倣いを
行なう。溶接トーチの位置制御は、開先内の絶対位置に
移動させるのではなく、後ビードの状態に応じて溶接ト
ーチの左右軸の移動方向と移動速度を指令し、毎回認識
される溶接ビードの傾きが水平になるように制御する。
【００１３】
【実施例】図１には本発明の一実施例に係る溶接線自動
倣い装置の概略構成、図２には制御フローチャート、図
３にはＩＴＶカメラによる監視状況、図４には開先断面
形状と溶接トーチの関係を示してある。
倣い装置の概略構成、図２には制御フローチャート、図
３にはＩＴＶカメラによる監視状況、図４には開先断面
形状と溶接トーチの関係を示してある。
【００１４】図１に示すように、開先面２７に沿って
（溶接方向Ｙ軸に沿って）溶接台車２３が移動自在に設
けられ、溶接台車２３にはＸ軸及びＺ軸方向に移動自在
な溶接トーチ２４及び溶接ワイヤ２５が備えられてい
る。溶接トーチ２４の溶接方向後側にはレーザスリット
光発光部２２が備えられ、更にレーザスリット光発光部
２２の溶接方向後側には工業用テレビカメラ（ＩＴＶカ
メラ）２１が備えられている。溶接台車２３及び溶接ト
ーチ２４は制御装置としての溶接機制御装置３０の指令
に基づいて移動される。
（溶接方向Ｙ軸に沿って）溶接台車２３が移動自在に設
けられ、溶接台車２３にはＸ軸及びＺ軸方向に移動自在
な溶接トーチ２４及び溶接ワイヤ２５が備えられてい
る。溶接トーチ２４の溶接方向後側にはレーザスリット
光発光部２２が備えられ、更にレーザスリット光発光部
２２の溶接方向後側には工業用テレビカメラ（ＩＴＶカ
メラ）２１が備えられている。溶接台車２３及び溶接ト
ーチ２４は制御装置としての溶接機制御装置３０の指令
に基づいて移動される。
【００１５】レーザスリット光発光部２２では、レーザ
スリット光３７を開先に直交して向けて照射し、開先面
溶接部の光切断画像（光切断線）を得る。即ち、図１及
び図３に示すＩＴＶカメラ２１による溶接部視覚情報２
８にあって光切断線ＧＬ1 ，ＧＲ1 ，ＢＬ1 ，ＢＲ1 を
得る。また、ＩＴＶカメラ２１は溶接ワイヤ２５（溶接
トーチ２４）及び開先面２７を溶接部視覚情報２８とし
て得る。画像処理装置２９及び溶接機制御装置３０で
は、溶接部視覚情報２８を画像処理し、ワーク２６の開
先面２７に対する溶接ワイヤ２５（溶接トーチ２４）の
位置を制御する溶接適応制御が行なわれる。
スリット光３７を開先に直交して向けて照射し、開先面
溶接部の光切断画像（光切断線）を得る。即ち、図１及
び図３に示すＩＴＶカメラ２１による溶接部視覚情報２
８にあって光切断線ＧＬ1 ，ＧＲ1 ，ＢＬ1 ，ＢＲ1 を
得る。また、ＩＴＶカメラ２１は溶接ワイヤ２５（溶接
トーチ２４）及び開先面２７を溶接部視覚情報２８とし
て得る。画像処理装置２９及び溶接機制御装置３０で
は、溶接部視覚情報２８を画像処理し、ワーク２６の開
先面２７に対する溶接ワイヤ２５（溶接トーチ２４）の
位置を制御する溶接適応制御が行なわれる。
【００１６】画像処理装置２９では、図４に示すよう
に、レーザスリット光発光部２２より投影された光切断
線より、その屈曲した位置を検出し、開先左右端Ｇ
Ｌ1 ，ＧＲ1 及びビード接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 を求める。
次にビード接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 より一定距離離れたＢＬ
1 Ｋ，ＢＲ1 Ｋを求め（導出し）、この２点に基づいて
溶接ビードの傾きθを求める。ビード形状から傾きθを
求める手法を補足すると、図９に詳しく示したように、
開先とビードの接点（ＢＬ 1 ，ＢＲ 1 ）から一定距離
（ΔＬ）離れたビード上の点（ＢＬ 1 Ｋ＝ｘ 1, ｙ 1 、Ｂ
Ｒ 1 Ｋ＝ｘ 2, ｙ 2 ）を求め、この２点の傾きを概略溶接
ビードの傾きとし、ビードの傾きθを求める（θ＝tan
-1 ( ｙ 2 -ｙ 1 /ｘ 2 -ｘ 1 ）。また、開先左右端ＧＬ1 ，Ｇ
Ｒ1 の中点、即ち開先中央に対する溶接トーチ２４の位
置ＴＣの位置ずれΔＸを計算する。次に傾きθと位置ず
れΔＸ及び前回の溶接トーチ２４の左右軸（Ｘ軸）を移
動速度ＴS-1 （初期値は０）の入力により新たな左右移
動軸移動速度Ｖを求め、これにより溶接トーチ２４をＸ
軸方向に移動させる。即ち、画像処理装置２９は、光切
断画像から得られる溶接ビードの開先との接点を基準と
して求められる溶接ビードの傾きと、溶接状況をモニタ
する画像から得られる溶接左右端と、アーク形状から得
られる溶接トーチ位置と、溶接トーチ位置の情報から得
られる溶接トーチ２４のずれ量とその方向に基づいて、
溶接トーチ２４の移動方向及び移動速度を求める。そし
て、以下に示すルールによるファジィ推論を行い、溶接
ビードが水平に左右均一な肉盛となる状態に溶接トーチ
２４を移動させる。
に、レーザスリット光発光部２２より投影された光切断
線より、その屈曲した位置を検出し、開先左右端Ｇ
Ｌ1 ，ＧＲ1 及びビード接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 を求める。
次にビード接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 より一定距離離れたＢＬ
1 Ｋ，ＢＲ1 Ｋを求め（導出し）、この２点に基づいて
溶接ビードの傾きθを求める。ビード形状から傾きθを
求める手法を補足すると、図９に詳しく示したように、
開先とビードの接点（ＢＬ 1 ，ＢＲ 1 ）から一定距離
（ΔＬ）離れたビード上の点（ＢＬ 1 Ｋ＝ｘ 1, ｙ 1 、Ｂ
Ｒ 1 Ｋ＝ｘ 2, ｙ 2 ）を求め、この２点の傾きを概略溶接
ビードの傾きとし、ビードの傾きθを求める（θ＝tan
-1 ( ｙ 2 -ｙ 1 /ｘ 2 -ｘ 1 ）。また、開先左右端ＧＬ1 ，Ｇ
Ｒ1 の中点、即ち開先中央に対する溶接トーチ２４の位
置ＴＣの位置ずれΔＸを計算する。次に傾きθと位置ず
れΔＸ及び前回の溶接トーチ２４の左右軸（Ｘ軸）を移
動速度ＴS-1 （初期値は０）の入力により新たな左右移
動軸移動速度Ｖを求め、これにより溶接トーチ２４をＸ
軸方向に移動させる。即ち、画像処理装置２９は、光切
断画像から得られる溶接ビードの開先との接点を基準と
して求められる溶接ビードの傾きと、溶接状況をモニタ
する画像から得られる溶接左右端と、アーク形状から得
られる溶接トーチ位置と、溶接トーチ位置の情報から得
られる溶接トーチ２４のずれ量とその方向に基づいて、
溶接トーチ２４の移動方向及び移動速度を求める。そし
て、以下に示すルールによるファジィ推論を行い、溶接
ビードが水平に左右均一な肉盛となる状態に溶接トーチ
２４を移動させる。
【００１７】このルールを図５に基づいて説明する。
尚、図５（ａ）（ｂ）中で、ＮＬはNegative Large, Ｎ
ＭはNegative Medium,ＮＳはNegative Small, ＺＲはAp
prox Zero,ＰＳはPositive Small, ＰＭはPositive Med
ium,ＰＬはPositive Largeである。
尚、図５（ａ）（ｂ）中で、ＮＬはNegative Large, Ｎ
ＭはNegative Medium,ＮＳはNegative Small, ＺＲはAp
prox Zero,ＰＳはPositive Small, ＰＭはPositive Med
ium,ＰＬはPositive Largeである。
【００１８】図５（ａ）は、溶接トーチ２４の位置ずれ
Δｘと溶接ビードの傾きθによって溶接トーチ２４の移
動速度Ｔｓａを求めるものである。つまり、の例で
は、位置ずれΔｘがＮＳで傾きθがＮＳであれば、移動
速度ＴｓａはＰＬである（ＩＦΔｘ＝ＮＳ ａｎｄ θ
＝ＮＳ ＴＨＥＮ Ｔｓａ＝ＰＬ）、というルールであ
り、溶接トーチ２４の位置ずれΔｘがマイナスで、傾き
θがマイナス（図４中左上がり）の場合、溶接トーチ２
４をプラス方向に高速で移動させるルールである。この
場合、位置ずれΔｘ及び傾きθ共にＮＳ，ＺＲ，ＰＳの
３レベルの入力であるが、これを更に細かくすることも
可能である。図には９個のルールを設定した例を示して
ある。尚、図５（ａ）中−はルールが無いことを示して
ある。
Δｘと溶接ビードの傾きθによって溶接トーチ２４の移
動速度Ｔｓａを求めるものである。つまり、の例で
は、位置ずれΔｘがＮＳで傾きθがＮＳであれば、移動
速度ＴｓａはＰＬである（ＩＦΔｘ＝ＮＳ ａｎｄ θ
＝ＮＳ ＴＨＥＮ Ｔｓａ＝ＰＬ）、というルールであ
り、溶接トーチ２４の位置ずれΔｘがマイナスで、傾き
θがマイナス（図４中左上がり）の場合、溶接トーチ２
４をプラス方向に高速で移動させるルールである。この
場合、位置ずれΔｘ及び傾きθ共にＮＳ，ＺＲ，ＰＳの
３レベルの入力であるが、これを更に細かくすることも
可能である。図には９個のルールを設定した例を示して
ある。尚、図５（ａ）中−はルールが無いことを示して
ある。
【００１９】図５（ｂ）は、溶接トーチ２４の位置ずれ
Δｘと前回の溶接トーチ２４の移動速度ＴS-1 によって
溶接トーチ２４の移動速度Ｔｓｂを求めるものである。
つまり、の例では、位置ずれΔｘがＮＳで移動速度Ｔ
S-1 がＮＳであれば、移動速度ＴｓｂはＰＬである（Ｉ
Ｆ Δｘ＝ＮＳ ａｎｄ ＴS-1 ＝ＮＳ ＴＨＥＮＴｓ
ｂ＝ＰＬ）、というルールであり、溶接トーチ２４の位
置ずれΔｘがマイナスで、前回の溶接トーチ２４の移動
速度ＴS-1 がマイナスの場合、溶接トーチ２４をプラス
方向に高速で移動させるルールである。
Δｘと前回の溶接トーチ２４の移動速度ＴS-1 によって
溶接トーチ２４の移動速度Ｔｓｂを求めるものである。
つまり、の例では、位置ずれΔｘがＮＳで移動速度Ｔ
S-1 がＮＳであれば、移動速度ＴｓｂはＰＬである（Ｉ
Ｆ Δｘ＝ＮＳ ａｎｄ ＴS-1 ＝ＮＳ ＴＨＥＮＴｓ
ｂ＝ＰＬ）、というルールであり、溶接トーチ２４の位
置ずれΔｘがマイナスで、前回の溶接トーチ２４の移動
速度ＴS-1 がマイナスの場合、溶接トーチ２４をプラス
方向に高速で移動させるルールである。
【００２０】図５（ａ）で示したルールは、溶接トーチ
２４の位置ずれΔｘと溶接ビードの傾きθによって溶接
トーチ２４の移動方向と速度を決定し、溶接ビードを水
平にしようとするものである。 図５（ｂ）で示したル
ールは、溶接トーチ２４の位置ずれΔｘと前回の溶接ト
ーチ２４の移動速度ＴS-1 によって溶接トーチ２４の移
動方向と速度を決定し、オーバーシュート（行き過ぎ）
やハンチングの原因を未然に防ぐようにしたものであ
る。
２４の位置ずれΔｘと溶接ビードの傾きθによって溶接
トーチ２４の移動方向と速度を決定し、溶接ビードを水
平にしようとするものである。 図５（ｂ）で示したル
ールは、溶接トーチ２４の位置ずれΔｘと前回の溶接ト
ーチ２４の移動速度ＴS-1 によって溶接トーチ２４の移
動方向と速度を決定し、オーバーシュート（行き過ぎ）
やハンチングの原因を未然に防ぐようにしたものであ
る。
【００２１】図５（ａ）（ｂ）で示したルールによりフ
ァジィ制御を行なう手法を図６に基づいて説明する。
ァジィ制御を行なう手法を図６に基づいて説明する。
【００２２】ルールＮｏ１は、位置ずれΔｘがＮＳで0.
７の確率でＯＮになり、傾きθがＰＳで0.５の確率でＯ
Ｎするのであれば（三角形の頂点は1.０で完全にルール
に適合した時を示す）、移動速度Ｔｓａの出力は、0.７
×0.５＝0.３５を頂点とする三角形となる。同様にルー
ルＮｏ２では、移動速度Ｔｓａの出力は、0.８を頂点と
する三角形となり、ルールＮｏ３では、移動速度Ｔｓａ
の出力は、0.２を頂点とする三角形となる。
７の確率でＯＮになり、傾きθがＰＳで0.５の確率でＯ
Ｎするのであれば（三角形の頂点は1.０で完全にルール
に適合した時を示す）、移動速度Ｔｓａの出力は、0.７
×0.５＝0.３５を頂点とする三角形となる。同様にルー
ルＮｏ２では、移動速度Ｔｓａの出力は、0.８を頂点と
する三角形となり、ルールＮｏ３では、移動速度Ｔｓａ
の出力は、0.２を頂点とする三角形となる。
【００２３】これらのルールＮｏ１〜Ｎｏ３で、少しで
も適合したものを全て加算して重ね合わせ、その図形の
重心を求める。これが求める溶接トーチ２４の新たな移
動速度Ｔｓａとなる。ただし、入出力の値は全て−１〜
１の間の値で説明したが、入出力の値は現実の制御量に
見合ったものに置き換えて制御される。例えば、溶接ト
ーチ２４の位置ずれΔｘが±２mmであれば、この半分の
値でファジィ推論することになり、溶接トーチ２４の移
動速度Ｔｓａが±５Ｖで制御されるのであれば、ファジ
ィ推論した結果の５倍で速度制御するとになる。
も適合したものを全て加算して重ね合わせ、その図形の
重心を求める。これが求める溶接トーチ２４の新たな移
動速度Ｔｓａとなる。ただし、入出力の値は全て−１〜
１の間の値で説明したが、入出力の値は現実の制御量に
見合ったものに置き換えて制御される。例えば、溶接ト
ーチ２４の位置ずれΔｘが±２mmであれば、この半分の
値でファジィ推論することになり、溶接トーチ２４の移
動速度Ｔｓａが±５Ｖで制御されるのであれば、ファジ
ィ推論した結果の５倍で速度制御するとになる。
【００２４】ここで、図５（ｃ）に示すように、0.２５
の値が入力された場合、ＮＳではルールが必ず無視され
（偽）、ＺＲでは0.５の確率でルールが真になり、ＰＳ
では0.５の確率でルールが真になる。
の値が入力された場合、ＮＳではルールが必ず無視され
（偽）、ＺＲでは0.５の確率でルールが真になり、ＰＳ
では0.５の確率でルールが真になる。
【００２５】次に、図３で示した監視状況及び図４で示
した開先断面形状と溶接トーチの関係を参照し、図２に
基づいて溶接線自動倣い装置の動作を説明する。
した開先断面形状と溶接トーチの関係を参照し、図２に
基づいて溶接線自動倣い装置の動作を説明する。
【００２６】アークスタート後、ＩＴＶカメラ２１で撮
影された溶接部視覚情報２８が画像処理装置２９に送ら
れる。画像処理装置２９では、レーザスリット光３７の
光切断線の画像から開先左右端ＧＬ1 ，ＧＲ1 及びビー
ド接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 が求められると共に、その他の画
像から溶接トーチ２４の現在位置ＴＣが求められる。次
に開先中央（ＧＬ1 （ｘ）＋ＧＲ1 （ｘ）／２）（また
はＢＬ1 （ｘ）＋ＢＲ 1 （ｘ）／２）と溶接トーチ２４
の現在の位置ＴＣより溶接トーチ２４のずれ量Δｘ（Ｇ
Ｌ1 （ｘ）＋ＧＲ1 （ｘ））／２−ＴＣが求められる。
また、ビード接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 より、図４に示すよう
に、ΔＬだけ開先内に入った溶接ビードの点ＢＬ1 Ｋ，
ＢＲ1 Ｋを求め、この２点より溶接ビードの傾きθが求
められる。これと前回の溶接トーチ２４の移動速度Ｔ
S-1 をファジィボード４０に入力し、ファジィ推論によ
って溶接トーチ２４の新たな移動速度Ｔｓを得る。新た
な移動速度Ｔｓが溶接機制御装置３０に入力され、溶接
機制御装置３０では、Ｘ軸制御３１として出力し溶接ト
ーチ２４を移動させる。更に、次の画像情報を取り込ん
で同様の制御を繰り返すことにより、自動倣い制御を溶
接完了まで繰り返す。
影された溶接部視覚情報２８が画像処理装置２９に送ら
れる。画像処理装置２９では、レーザスリット光３７の
光切断線の画像から開先左右端ＧＬ1 ，ＧＲ1 及びビー
ド接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 が求められると共に、その他の画
像から溶接トーチ２４の現在位置ＴＣが求められる。次
に開先中央（ＧＬ1 （ｘ）＋ＧＲ1 （ｘ）／２）（また
はＢＬ1 （ｘ）＋ＢＲ 1 （ｘ）／２）と溶接トーチ２４
の現在の位置ＴＣより溶接トーチ２４のずれ量Δｘ（Ｇ
Ｌ1 （ｘ）＋ＧＲ1 （ｘ））／２−ＴＣが求められる。
また、ビード接点ＢＬ1 ，ＢＲ1 より、図４に示すよう
に、ΔＬだけ開先内に入った溶接ビードの点ＢＬ1 Ｋ，
ＢＲ1 Ｋを求め、この２点より溶接ビードの傾きθが求
められる。これと前回の溶接トーチ２４の移動速度Ｔ
S-1 をファジィボード４０に入力し、ファジィ推論によ
って溶接トーチ２４の新たな移動速度Ｔｓを得る。新た
な移動速度Ｔｓが溶接機制御装置３０に入力され、溶接
機制御装置３０では、Ｘ軸制御３１として出力し溶接ト
ーチ２４を移動させる。更に、次の画像情報を取り込ん
で同様の制御を繰り返すことにより、自動倣い制御を溶
接完了まで繰り返す。
【００２７】尚、図１中の符号で、３２はＹ軸制御、３
３はＺ軸制御を示してある。
３はＺ軸制御を示してある。
【００２８】上述した溶接線自動倣い装置では、光切断
線と溶接部内の視覚情報とにより溶接トーチ２４の移動
方向と移動速度を求め、溶接ビード形状が左右均一にな
るように溶接トーチ２４の位置制御を行なっているの
で、水平な肉盛り状態の溶接ビードを得ることができ
る。
線と溶接部内の視覚情報とにより溶接トーチ２４の移動
方向と移動速度を求め、溶接ビード形状が左右均一にな
るように溶接トーチ２４の位置制御を行なっているの
で、水平な肉盛り状態の溶接ビードを得ることができ
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明の溶接線自動倣い方法及びその装
置によると、ＩＴＶカメラとレーザスリット光発光部に
より溶接部の状態をリアルタイムに検出制御することに
より、溶接部の変形や台車のガタなどに的確に反応し、
装置を大型化することなく正確に溶接線倣い制御が行な
え、また、溶接ビード形状に対応した溶接条件にフィー
ドバックでき、品質の高い溶接を提供することができ
る。
置によると、ＩＴＶカメラとレーザスリット光発光部に
より溶接部の状態をリアルタイムに検出制御することに
より、溶接部の変形や台車のガタなどに的確に反応し、
装置を大型化することなく正確に溶接線倣い制御が行な
え、また、溶接ビード形状に対応した溶接条件にフィー
ドバックでき、品質の高い溶接を提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る溶接線自動倣い装置の
概略構成図。
概略構成図。
【図２】制御のフローチャート。
【図３】ＩＴＶカメラによる監視状況説明図。
【図４】開先断面形状と溶接トーチの関係を表わす説明
図。
図。
【図５】ファジィルール説明図。
【図６】ファジィルール説明図。
【図７】従来のＩＴＶカメラによる溶接線自動倣い装置
の概略構成図。
の概略構成図。
【図８】従来のレーザ変位センサによる溶接線自動倣い
装置の概略構成図。
装置の概略構成図。
【図９】
開先断面形状と溶接トーチの関係を詳細に表わ
す説明図。
す説明図。
２１ 工業用テレビカメラ（ＩＴＶカメラ） ２２ レーザスリット光発光部 ２３ 溶接台車 ２４ 溶接トーチ ２５ 溶接ワイヤ ２７ 開先面 ２８ 溶接部視覚情報 ２９ 画像処理装置 ３０ 溶接機制御装置 ３７ レーザスリット光 ４０ ファジィボード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−173102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−33064（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177353（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−70476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−49774（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−138349（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−71932（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/127 B23K 9/095 H01S 3/00 H04N 7/18
Claims (2)
- 【請求項１】 １層１パスの溶接において、 溶接トーチの進行方向後側の溶接ワイヤ位置または電極
位置、及び開先左右端からアーク中心位置とトーチ中心
位置とのずれ量を求め、 また、 開先内の溶接ビード形状において開先とビードと
の接点から開先内の内側に一定距離離れた所の前記溶接
ビード表面上の点を２点導出してこの２点から溶接ビー
ドの傾きを求め、 ファジィ推論により溶接トーチの移動方向及び移動速度
を求め、 求めた溶接トーチの移動方向及び移動速度に基づいて溶
接ビードが左右均一な肉盛となる状態に溶接トーチを移
動させることを特徴とする溶接線自動倣い方法。 - 【請求項２】 １層１パスの溶接において、 溶接トーチを任意の状態に移動させる溶接機駆動装置
と、 溶接トーチの進行方向後側の開先内の光切断画像を得る
レーザスリット光発光部と、 レーザスリット光発光部より進行方向後側にあって光切
断画像及び溶接トーチを含む溶接情報としての光切断画
像を撮影する工業用テレビカメラと、 工業用テレビカメラにて撮影した溶接情報に基づいて、
溶接ワイヤ位置または電極位置、開先左右端からアーク
中心位置とトーチ中心位置とのずれ量を求め、また、開
先内の溶接ビード形状において開先とビードとの接点か
ら開先内の内側に一定距離離れた所の前記溶接ビード表
面上の点を２点導出してこの２点から溶接ビードの傾き
を求め、さらに、これらから溶接ビードが水平に左右均
一な肉盛となる状態の溶接トーチの移動方向及び移動速
度を求めるファジィ推論を行なう画像処理装置と、 画像処理装置により求めた 移動方向及び移動速度で溶接
トーチが移動するよう溶接機駆動装置に駆動指令を出力
する制御装置とからなることを特徴とする溶接線自動倣
い装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229887A JP3029954B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 溶接線自動倣い方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229887A JP3029954B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 溶接線自動倣い方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0780646A JPH0780646A (ja) | 1995-03-28 |
| JP3029954B2 true JP3029954B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=16899275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5229887A Expired - Fee Related JP3029954B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 溶接線自動倣い方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3029954B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4813505B2 (ja) * | 1997-02-25 | 2011-11-09 | 三洋機工株式会社 | 溶接状態の検査方法 |
-
1993
- 1993-09-16 JP JP5229887A patent/JP3029954B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0780646A (ja) | 1995-03-28 |
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|---|---|---|---|
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