JPH0375268B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0375268B2 JPH0375268B2 JP57205242A JP20524282A JPH0375268B2 JP H0375268 B2 JPH0375268 B2 JP H0375268B2 JP 57205242 A JP57205242 A JP 57205242A JP 20524282 A JP20524282 A JP 20524282A JP H0375268 B2 JPH0375268 B2 JP H0375268B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- brightness distribution
- groove
- wire
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶接現象すなわち溶接アークを利用
した視覚機能を基礎として、溶接部開先幅、開先
内でのワイヤ位置、アーク発生状況を直接検知
し、倣いすなわち溶接位置を制御する方法に関す
る。
した視覚機能を基礎として、溶接部開先幅、開先
内でのワイヤ位置、アーク発生状況を直接検知
し、倣いすなわち溶接位置を制御する方法に関す
る。
溶接工程の自動化には、溶接線の倣いが不可欠
である。この倣いには、溶接を行ないながら溶接
トーチを溶接線に倣うインプロセス制御と、溶接
前にテイーチング操作を行ない、溶接線の軌跡を
溶接ロボツトに記憶させ、それを再現させて溶接
線を倣う方法がある。
である。この倣いには、溶接を行ないながら溶接
トーチを溶接線に倣うインプロセス制御と、溶接
前にテイーチング操作を行ない、溶接線の軌跡を
溶接ロボツトに記憶させ、それを再現させて溶接
線を倣う方法がある。
溶接ロボツトを用いる方法は、制御ソフト技術
の進歩と相俟つて比較的高精度な倣いを行うこと
ができる。しかし溶接前に必ずテイーチング工程
が入るため、大型構造物で一つづつ寸法形状が異
なるものには不適当である。従つてこのような場
合、インプロセス制御が有利となる。
の進歩と相俟つて比較的高精度な倣いを行うこと
ができる。しかし溶接前に必ずテイーチング工程
が入るため、大型構造物で一つづつ寸法形状が異
なるものには不適当である。従つてこのような場
合、インプロセス制御が有利となる。
インプロセス制御をおこなう機器として、倣い
ローラー、探針等を用いた接触式センサーや磁
気・流体素子を用いた非接触式センサーなどが開
発され、一部実用化されている。しかし従来から
提案されている接触式センサは、被溶接物表面の
極端な凹凸には対処できない。また溶接時に生じ
るスパツタの影響を受け、しかも厚板開先内部の
狭い個所には適用し難いなどの欠点を有する。
ローラー、探針等を用いた接触式センサーや磁
気・流体素子を用いた非接触式センサーなどが開
発され、一部実用化されている。しかし従来から
提案されている接触式センサは、被溶接物表面の
極端な凹凸には対処できない。また溶接時に生じ
るスパツタの影響を受け、しかも厚板開先内部の
狭い個所には適用し難いなどの欠点を有する。
一方非接触式センサーも基本的には被溶接部表
面での溶接線倣いとなる。このため厚板狭開先溶
接のごとき板厚内部での溶接には正確な倣い精度
を期待することが難しい。またこの種センサー
は、一般的に耐熱性に乏しいため、溶接部からあ
る程度離れた位置での検出が必要となる。更にこ
れらセンサーはいずれも溶接ヘツド近傍に取付け
る必要があるため、溶接装置がそれだけ複雑にな
る。
面での溶接線倣いとなる。このため厚板狭開先溶
接のごとき板厚内部での溶接には正確な倣い精度
を期待することが難しい。またこの種センサー
は、一般的に耐熱性に乏しいため、溶接部からあ
る程度離れた位置での検出が必要となる。更にこ
れらセンサーはいずれも溶接ヘツド近傍に取付け
る必要があるため、溶接装置がそれだけ複雑にな
る。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、インプロセス制御がで
き、溶接ヘツド近傍に特別なセンサーを設けずに
かつ、薄板溶接、厚板多層溶接を問うことなく、
高精度な倣いをおこなえ、しかも溶接条件の適応
制御もおこなえる溶接位置制御方法を得んとする
ものである。
の目的とするところは、インプロセス制御がで
き、溶接ヘツド近傍に特別なセンサーを設けずに
かつ、薄板溶接、厚板多層溶接を問うことなく、
高精度な倣いをおこなえ、しかも溶接条件の適応
制御もおこなえる溶接位置制御方法を得んとする
ものである。
すなわち、本発明は、溶接ワイヤを含み溶接線
に対して直角方向の輝度分布及びアーク光を含み
溶接線に対して直角方向の輝度分布をそれぞれ検
知し、各輝度分布について二値化処理を行なつて
被溶接材の開先幅及び溶接ワイヤの相対位置を算
出して、これら算出値にもとづいてトーチ位置を
制御することを特徴とする。
に対して直角方向の輝度分布及びアーク光を含み
溶接線に対して直角方向の輝度分布をそれぞれ検
知し、各輝度分布について二値化処理を行なつて
被溶接材の開先幅及び溶接ワイヤの相対位置を算
出して、これら算出値にもとづいてトーチ位置を
制御することを特徴とする。
以下本発明を図面にもとづいて説明する。
まず第１図に示すように溶接部の前方又は後方
にテレビカメラ１を配置し、このテレビカメラ１
でフイルター２を通して溶接線方向とほぼ直角な
映像を撮影してその輝度分布を検知する。この場
合検知する輝度分布は、第２図に示すように溶接
ワイヤ３を含む横方向Ａ−A′線と、アーク光部
４を含むＢ−B′線上の輝度分布である。次いで
検知した輝度分布を画像処理装置５に入力して二
値化処理し、被溶接材６の開先巾Ｗ及び溶接ワイ
ヤ３の相対位置Ｄを演算で求め、これら算出値に
もとづいて演算制御装置７でトーチ位置を制御
し、開先部の必要な位置に溶接トーチ８を配する
ようにする。
にテレビカメラ１を配置し、このテレビカメラ１
でフイルター２を通して溶接線方向とほぼ直角な
映像を撮影してその輝度分布を検知する。この場
合検知する輝度分布は、第２図に示すように溶接
ワイヤ３を含む横方向Ａ−A′線と、アーク光部
４を含むＢ−B′線上の輝度分布である。次いで
検知した輝度分布を画像処理装置５に入力して二
値化処理し、被溶接材６の開先巾Ｗ及び溶接ワイ
ヤ３の相対位置Ｄを演算で求め、これら算出値に
もとづいて演算制御装置７でトーチ位置を制御
し、開先部の必要な位置に溶接トーチ８を配する
ようにする。
すなわちテレビカメラ１により溶接部前方から
溶接部を撮影すれば、第２図に示すように溶接線
とは直角な面の映像を撮影することができる。こ
のとき左右の被溶接材６，６は暗く、開先内部は
アーク光のため比較的明るく映し出されるが、開
先内の溶接ワイヤ３は暗く映し出される。ワイヤ
部を含む溶接ワイヤ３と直角なラインAA′の輝度
分布を検出すると例えば第３図にイのAA′に示す
ような輝度分布が得られる。このとき開先内がア
ーク光により十分明るければ開先巾ａ，ｂ間に亘
つて十分な輝度分布が得られる。しかし例えば第
４図のように前方正面から溶接部を撮影すると、
AA′ラインのごときアーク光より比較的上部では
後方の開先内やすでに凝固した溶接部が背景とな
る。このためその部分の輝度は低く、溶接ワイヤ
３との間に明暗（温度差）を得ることができな
い。
溶接部を撮影すれば、第２図に示すように溶接線
とは直角な面の映像を撮影することができる。こ
のとき左右の被溶接材６，６は暗く、開先内部は
アーク光のため比較的明るく映し出されるが、開
先内の溶接ワイヤ３は暗く映し出される。ワイヤ
部を含む溶接ワイヤ３と直角なラインAA′の輝度
分布を検出すると例えば第３図にイのAA′に示す
ような輝度分布が得られる。このとき開先内がア
ーク光により十分明るければ開先巾ａ，ｂ間に亘
つて十分な輝度分布が得られる。しかし例えば第
４図のように前方正面から溶接部を撮影すると、
AA′ラインのごときアーク光より比較的上部では
後方の開先内やすでに凝固した溶接部が背景とな
る。このためその部分の輝度は低く、溶接ワイヤ
３との間に明暗（温度差）を得ることができな
い。
又第５図に示すようにテレビカメラ１を前方約
30〜50°上方から斜め下方に溶接部を撮影すると
AA′ラインの背景には未凝固の溶融池９が映る。
このため高温の溶融池からの光を受けて開先内部
は比較的輝度が高く、ワイヤ部のみ暗く映し出さ
れ、その輝度差から開先内のワイヤ位置を知るこ
とができる。ただしこの場合でも左右の被溶接材
側壁近傍は、すでに低温あるいは凝固しはじめて
いる部分であるため、その部分の輝度は中央に比
べて暗く、第３図イのAA′に示すように山形の輝
度分布となる。すなわち開先側壁部ａ，ｂ点近傍
の輝度分布は極めて弱く、例えばこのような輝度
分布をしきい値Ｐで二値化処理すれば、第３図ロ
のAA′に示すような信号を得る。この結果、ワイ
ヤ位置点ｃを検知できるが、開先側壁部ａ，ｂ点
を明確に検知できない。このため正確な開先巾が
わからずワイヤ位置の高精度な倣いを行うことが
できない。
30〜50°上方から斜め下方に溶接部を撮影すると
AA′ラインの背景には未凝固の溶融池９が映る。
このため高温の溶融池からの光を受けて開先内部
は比較的輝度が高く、ワイヤ部のみ暗く映し出さ
れ、その輝度差から開先内のワイヤ位置を知るこ
とができる。ただしこの場合でも左右の被溶接材
側壁近傍は、すでに低温あるいは凝固しはじめて
いる部分であるため、その部分の輝度は中央に比
べて暗く、第３図イのAA′に示すように山形の輝
度分布となる。すなわち開先側壁部ａ，ｂ点近傍
の輝度分布は極めて弱く、例えばこのような輝度
分布をしきい値Ｐで二値化処理すれば、第３図ロ
のAA′に示すような信号を得る。この結果、ワイ
ヤ位置点ｃを検知できるが、開先側壁部ａ，ｂ点
を明確に検知できない。このため正確な開先巾が
わからずワイヤ位置の高精度な倣いを行うことが
できない。
そこで本発明ではAA′ラインを検知するととも
に、これにより下方のアーク光を含む横方向ライ
ンBB′を同時に検知する。この部分は、強力なア
ーク光のため開先内全幅に亘つて強い輝度分布を
有している。このため例えば第３図イのBB′のよ
うな輝度を得ることができる。この輝度分布は、
開先側壁部ａ，ｂから少し内側でも強い輝度を有
している。これを例えばしきい値Ｑで二値化処理
すれば、同図ロのBB′に示すような信号が得ら
れ、側壁部ａ，ｂの位置を正確に知ることがで
き、その結果開先巾Ｗを検知することができる。
に、これにより下方のアーク光を含む横方向ライ
ンBB′を同時に検知する。この部分は、強力なア
ーク光のため開先内全幅に亘つて強い輝度分布を
有している。このため例えば第３図イのBB′のよ
うな輝度を得ることができる。この輝度分布は、
開先側壁部ａ，ｂから少し内側でも強い輝度を有
している。これを例えばしきい値Ｑで二値化処理
すれば、同図ロのBB′に示すような信号が得ら
れ、側壁部ａ，ｂの位置を正確に知ることがで
き、その結果開先巾Ｗを検知することができる。
従つてこの開先巾Ｗと先に検知したAA′ライン
からの信号によるワイヤ位置ｃとから、側壁の一
方から溶接ワイヤ３までの距離Ｄを知ることがで
き、距離Ｄと開先巾Ｗとから開先内でのワイヤ位
置を制御することができる。例えばＤ＝1/2Ｗと
なるようにトーチ位置制御装置に連結したモータ
を作動させることにより溶接ワイヤは常に開先巾
中央を倣うことができる。
からの信号によるワイヤ位置ｃとから、側壁の一
方から溶接ワイヤ３までの距離Ｄを知ることがで
き、距離Ｄと開先巾Ｗとから開先内でのワイヤ位
置を制御することができる。例えばＤ＝1/2Ｗと
なるようにトーチ位置制御装置に連結したモータ
を作動させることにより溶接ワイヤは常に開先巾
中央を倣うことができる。
また開先巾Ｗの絶対値自体も検出することがで
きるため、溶接中の熱変形による被溶接物の挙動
すなわち開先巾の収縮、拡大をも知ることができ
る。従つてその値に応じた溶接条件制御を行うこ
ともでき、融合不良等の欠陥を防止することもで
きる。
きるため、溶接中の熱変形による被溶接物の挙動
すなわち開先巾の収縮、拡大をも知ることができ
る。従つてその値に応じた溶接条件制御を行うこ
ともでき、融合不良等の欠陥を防止することもで
きる。
なお、溶接アークから発せられる光には多くの
紫外線を含んでいる。このため本発明ではテレビ
カメラ１及びフイルタ２に赤外線カメラや赤外フ
イルターを採用して紫外線をできるだけ除去する
のが望ましい。
紫外線を含んでいる。このため本発明ではテレビ
カメラ１及びフイルタ２に赤外線カメラや赤外フ
イルターを採用して紫外線をできるだけ除去する
のが望ましい。
また本発明の画像演算処理には、マイクロコン
ピユータを利用して検知信号を予じめインプツト
した開先巾等の値とを比較演算して、オンライン
でトーチ位置を制御することができる。トーチ位
置制御用モータとしては、パルスモータ、サーボ
モータのいずれも適用することができる。
ピユータを利用して検知信号を予じめインプツト
した開先巾等の値とを比較演算して、オンライン
でトーチ位置を制御することができる。トーチ位
置制御用モータとしては、パルスモータ、サーボ
モータのいずれも適用することができる。
更に信号の検知は連続的でなくてもよい。例え
ば10秒、20秒、30秒に１回検知してトーチ位置を
制御しても、実際的には精度にほとんど悪影響を
受けない。
ば10秒、20秒、30秒に１回検知してトーチ位置を
制御しても、実際的には精度にほとんど悪影響を
受けない。
またある時間分の検知信号を積分し、その平均
値で制御してもよい。この場合トーチ位置を始終
左右に動かせる必要がなく、実際的となる場合も
ある。
値で制御してもよい。この場合トーチ位置を始終
左右に動かせる必要がなく、実際的となる場合も
ある。
以上の如く本発明によれば、溶接ワイヤを含む
横方向の輝度分布と、アーク光を含む横方向の輝
度分布とから開先幅と溶接ワイやの相対位置を算
出し、これら算出値にもとづいてトーチ位置を制
御するので、溶接ヘツド近傍に特別なセンサーを
設けず、しかも被溶接材の厚板を問うことなく、
インプロセス制御により高精度な倣いをおこなう
ことができる。また溶接条件の適応制御も行うこ
とができるなど顕著な効果を奏する。
横方向の輝度分布と、アーク光を含む横方向の輝
度分布とから開先幅と溶接ワイやの相対位置を算
出し、これら算出値にもとづいてトーチ位置を制
御するので、溶接ヘツド近傍に特別なセンサーを
設けず、しかも被溶接材の厚板を問うことなく、
インプロセス制御により高精度な倣いをおこなう
ことができる。また溶接条件の適応制御も行うこ
とができるなど顕著な効果を奏する。
図面は本発明方法の一例を示し、第１図は溶接
位置制御装置の説明図、第２図は輝度分布の検出
位置を示す図、第３図イは輝度分布の一例を示す
線図、同図ロは第３図イの輝度分布を２値処理し
た一例を示す線図、第４図はテレビカメラを横方
向に設置した状態を示す説明図、第５図はテレビ
カメラを斜め上方に設置した状態を示す説明図で
ある。 １……テレビカメラ、２……フイルター、３…
…溶接ワイヤ、４……アーク光部、５……画像処
理装置、６……被溶接材、７……演算制御装置、
８……溶接トーチ、９……溶融池。
位置制御装置の説明図、第２図は輝度分布の検出
位置を示す図、第３図イは輝度分布の一例を示す
線図、同図ロは第３図イの輝度分布を２値処理し
た一例を示す線図、第４図はテレビカメラを横方
向に設置した状態を示す説明図、第５図はテレビ
カメラを斜め上方に設置した状態を示す説明図で
ある。 １……テレビカメラ、２……フイルター、３…
…溶接ワイヤ、４……アーク光部、５……画像処
理装置、６……被溶接材、７……演算制御装置、
８……溶接トーチ、９……溶融池。
Claims (1)
- １ 溶接ワイヤを含み溶接線に対して直角方向の
輝度分布及びアーク光を含み溶接線に対して直角
方向の輝度分布をそれぞれ検知し、各輝度分布に
ついて二値化処理を行なつて被溶接材の開先幅及
び溶接ワイヤの相対位置を算出して、これら算出
値にもとづいてトーチ位置を制御することを特徴
とする溶接位置制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20524282A JPS5994583A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 溶接位置制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20524282A JPS5994583A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 溶接位置制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5994583A JPS5994583A (ja) | 1984-05-31 |
| JPH0375268B2 true JPH0375268B2 (ja) | 1991-11-29 |
Family
ID=16503747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20524282A Granted JPS5994583A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 溶接位置制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5994583A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169452A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-16 | Nippon Steel Corp | Yosetsukaisakinaraihoho |
| JPS595071B2 (ja) * | 1977-03-18 | 1984-02-02 | 株式会社神戸製鋼所 | 可視ア−ク溶接の倣い方法 |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP20524282A patent/JPS5994583A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5994583A (ja) | 1984-05-31 |
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