JPH04266480A - 溶接位置検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接位置検出方法およ
びその装置に係り、特に、例えば全自動溶接ロボットに
使用される溶接線倣い作業に好適な溶接位置検出方法お
よびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のウィービングによる溶接施工方法
の一例を図１４，１５を参照して説明する。図１４は、
従来のウイービングによる溶接施工方法を示す説明図、
図１５は、従来の光学式の開先検出方法を示す斜視図で
ある。図１４において、８は隅肉継手の下板、９は縦板
、Ａは溶接開始点、Ｂは溶接終了点、ＡＢを結ぶ線分は
溶接ラインである。

【０００３】いま、溶接ラインＡＢを溶接ロボットによ
るティーチング・プレーバックで溶接する場合は、溶接
開始点のＡ点、ウィービング幅を示すＨ１およびＨ２点
、さらに溶接終了点Ｂ点をあらかじめティーチングによ
り教示しておく。このように教示させたのち、プレーバ
ック動作を起動させ、このとき前記４つの教示データを
用いたウィービング経路計算を実行させて、同図の破線
に示した如き経路でウィービング溶接が実行される。 以上は、実際の溶接ワークが教示された位置に正確に設
置されたときのみ正常な溶接作業が行われるが、そうで
ないときには溶接が正しく施工されない。このため、セ
ンサにより実際の溶接線を検出し、その信号を使ってテ
ィーチングラインを補正する方法がとられている。

【０００４】センサには各種の方式のものがこれまでに
開発されているが、従来の光学的に溶接線を検出する代
表的なものとして、例えば、図１５に示したようにスリ
ット光と二次元受光手段によるものがある。投光手段２
からスリット状に鋭く集光されたレーザ光１１を被溶接
部材である下板８、縦板９のアーク点に先行する開先部
に照射し、開先部からの反射光１２をＩＴＶカメラなど
の二次元の受光手段３で検出し、得られた光切断線像か
らＱ１、Ｑ２、Ｑ３を画像処理して解析することにより
、溶接すべき位置Ｑ２を求めるものである。

【０００５】このような装置を溶接ロボットに適用し、
溶接トーチを制御する場合には、例えば図１６に示すよ
うに溶接トーチ１と投光手段２と受光手段３が一体とな
った検出装置付きトーチとしてロボット５のアームの先
端に取付けられる。図１６は、一般的な、検出部が溶接
ロボットに取付けられた装置の外観図である。図１６に
おいて、４は画像処理装置、６はロボット制御装置、７
は溶接機を示す。なお、このような技術については、溶
接学会、第１２８回溶接法委員会資料（平成２年８月７
日刊）「視覚センシングを応用した厚板溶接の自動化に
ついて」に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
を図１７を参照して説明する。図１７は、教示ワークと
実ワークとの位置関係がずれている場合を示す説明図で
ある。上記従来の方法では、図１７に示す溶接ワークの
ティーチングラインＡ−Ｂに対する実際の溶接ラインＡ
´−Ｂ´を検出できるが、Ａ´−Ｂ´を軸として実ワー
クがどれだけ回転しているのかを知ることができない。 この結果、溶接ロボットにより溶接ティーチングライン
Ａ−ＢのみをＡ´−Ｂ´に単に位置補正しただけでウィ
ービング溶接を実行したのでは、縦板および下板側での
ねらい位置がずれ正確な溶接ができないため、溶接品質
が低下するという問題があった。

【０００７】また、溶接ビードが多層盛で、かつウィー
ビング溶接を適用させる場合、上述した光学式の検出方
法による開先位置検出方法を用いて、第２層以降での検
出時には溶接された各層で得られる開先光切断画像が変
化するので単一な処理では溶接すべき開先位置を検出で
きないため、ウィービングした際のねらい位置を正確に
して溶接ができないといった問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、開先中心位置のみならずウィ
ービング位置（振幅と方向）もセンシングして倣い制御
ができる、倣い精度の良いウィービング溶接を可能とす
る溶接位置検出方法およびその装置を提供することを、
第１の目的とするものである。また、本発明の第２の目
的は、複雑な多層盛溶接に対しても、ウィービング動作
に影響されることなく、自動的に、かつ高精度の倣い溶
接を実現しうる溶接位置検出方法およびその装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る溶接位置検出方法の構成は、溶接トー
チに装備された投光手段と、反射光を検出する二次元の
受光手段とを備えた開先位置検出装置を有し、被溶接物
の溶接線に対して投光手段からスリット状の光を照射し
、その照射光のなす面に対し一定の角度をなす方向から
の反射光を受光手段により受光し、この受光手段で検出
した開先光切断画像を計算処理して、溶接線の位置を検
出する溶接位置検出方法において、溶接開始点で被溶接
物の開先を構成する各面について溶接線を含む任意の３
点の三次元位置を前記開先位置検出装置により各々求め
、該３点の三次元位置から該開先面に関するウィービン
グ溶接のウィービングベクトルを各々演算により求め、
これによって開始点位置教示データとウィービングベク
トル教示データとの修正を行うようにしたものである。

【００１０】また、上記目的を達成するために、本発明
に係る溶接位置検出装置の構成は、被溶接物の溶接線に
対して溶接トーチと一体に取り付けられスリット状の光
を照射する投光手段と、その光源からの照射光のなす面
に対し、一定の角度をなす方向からの反射光を検出する
ための二次元の受光手段とを備えた開先位置検出装置を
有する溶接位置検出装置において、前記受光手段で観測
された映像信号から画像処理して開先位置を検出する画
像処理装置と、溶接トーチを移動するトーチ位置制御装
置と、前記画像処理装置、トーチ位置制御装置とのそれ
ぞれの間を通信制御回路で接続し、制御データ、処理デ
ータを通信する積層条件発生装置とを備えたものである
。

【００１１】さらに、上記第２の目的を達成するために
、本発明に係る溶接位置検出装置における積層条件発生
装置は、記憶媒体を介して多層盛溶接の作業管理データ
を入力する知識ベースローダと、前記溶接管理データの
うち溶接条件に関係するデータを記憶する溶接条件テー
ブルおよび積層条件に関係するデータを記憶する積層条
件テーブルと、多層盛溶接の積層条件を作成するＣＰＵ
と、その作成された積層条件を記憶するワーキングメモ
リとからなるものである。

【００１２】

【作用】本発明の作用を隅肉継手を一例にして説明する
。まず隅肉継手を形成する縦板表面の平面の方程式を求
めるために、縦板の任意の２点におけるワーク位置を上
述の光学式検出装置を作動させて検出する。次に、隅肉
継手を形成するもう一つの部材である下板の任意の２点
におけるワーク位置を光学式検出装置を作動させて検出
する。その後、あらかじめティーチングしておいた溶接
開始点まで該検出装置を誘導して開先位置を検出する。 ここでの検出位置は隅肉継手を形成する縦板および下板
の各々の表面のうちの１測定点に相当する。以上により
縦板および下板で各々合計３点の位置を検出できたこと
になる。任意の３点の位置（座標）がわかれば、詳細は
後述するが縦板および下板の各々の表面の式を決定する
ことができる。

【００１３】後述する図１１に示す溶接ワークにおいて
、縦板および下板の各々の表面の平面式が既知であれば
、ウィービングを実行させるときの縦板および下板方向
ウィービングのベクトルを求めることができ、これによ
って前に教示した狙い位置を補正することが可能となる
。また、ウィービング溶接を使った多層盛溶接に対して
は、開先中心位置とウィービングの振幅を示す第１と第
２のコーナ点を検出して、この結果を用いて倣い制御す
ることにより溶接すべき位置をあやまりなく倣うことが
可能となる。多層盛溶接における各層の溶接線での画像
処理ソフト（検出すべき位置、検出点数等）はあらかじ
め設けたターブル（メモリ）内の作業データを参照して
決定するので、複雑な多層盛溶接を自動的に倣い制御す
ることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図１３
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係る
溶接位置検出装置のブロック構成図、図２は溶接施工方
法の一例を示す斜視図、図３は、本発明を適用した溶接
施工方法の一実施例を示す斜視図である。図１において
、１５は溶接ワーク、１６はトーチ位置制御機構、１７
はトーチ位置制御装置、１８は溶接機、１９は開先位置
検出装置、２０は画像処理装置、２１は積層条件発生装
置である。このうち、トーチ位置制御機構１６は、例え
ば図１６に示した溶接ロボットの如きものである。開先
位置検出装置１９は、例えば図１５に示したスリット光
の投光手段２と二次元の受光手段３からなるもので、ト
ーチ位置制御機構１６に装備される溶接トーチと一体に
取付けられている。画像処理装置２０は、受光手段３で
観測された映像信号をディジタル信号に変換して得られ
る画像を処理して所望とする開先位置を検出するもので
ある。

【００１５】また、トーチ位置制御装置１７と画像処理
装置２０、溶接機１８と積層条件発生装置２１、積層条
件発生装置２１と画像処理装置２０間は、互いに通信制
御回路（２８ａ〜２８ｆ）を介して、制御データ，処理
データ等を通信しあう。図１において２２〜２７は、積
層条件発生装置２１の構成要素でありこれらについては
後述する。

【００１６】本発明の実施例のうち、まずウィービング
溶接をする際のウィービング中心位置、振幅のティーチ
ングデータを補正して溶接倣いを実施する方法について
説明する。図２は、溶接施工方法の例として隅肉継手を
ウィービング溶接する場合を示したものである。この図
で前述の図１４と同等部品については同一符号を記した
。すなわち、Ａは溶接開始点、Ｂは溶接終了点、ＡＢを
結ぶ線は溶接ライン、Ｈ１，Ｈ２はウィービング幅を各
々示す。Ａ，Ｂ，Ｈ１，Ｈ２の各点はあらかじめティー
チングにより教示しておき、プレーバック動作時にはこ
の４点の教示データを用いてウィービング経路計算によ
り同図の破線に示した如き経路で溶接が実行される。 本発明は、実際の溶接ワークが教示された位置に正確に
設置されていない場合にも正常な溶接作業が施工される
ようにするものであるが、これを図３を用いて説明する
。

【００１７】図３において、二点鎖線で示したワークは
、図２で示した教示位置でのワークである。ここでは、
実線で示す位置にワークがずれた場合に適用する例を用
いて説明する。まず隅肉継手を形成する縦板９および下
板８表面の平面の方程式を求める。このために、縦板９
については図３の任意の２点（Ｓ１，Ｓ２）における実
際のワーク位置を前述した光学式検出装置を作動させて
検出する（Ｓ１，Ｓ２点はあらかじめ教示しておくもの
とする）。図３では、Ｓ１点の三次元位置検出時の外観
を示している。すなわちスリット光をＳ１近傍に照射し
、このとき得られる光切断像を観測し画像処理し光切断
像の屈曲点を認識してＳ１点の三次元位置を検出する。 縦板９の２点を検出したのち、次に隅肉継手を形成する
もう一つの部材である下板８の任意の２点（Ｓ４，Ｓ５
）について、上述と同様に光学式位置検出装置を作動さ
せて三次元位置を検出する。その後、あらかじめティー
チングしておいた溶接開始点まで該検出装置を誘導して
開先位置を検出する。ここでの検出位置（Ａ´）は隅肉
継手を形成する縦板９および下板８の各々の表面のうち
の１測定点に相当する。以上、縦板および下板で各々合
計３点の位置を検出できたことになる。

【００１８】いま、縦板９の３点Ｓ１，Ｓ２，Ａ´の三
次元位置座標を各々（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１），（Ｘ２，Ｙ
２，Ｚ２），（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とするとこの３点を
通る平面の式（Ｐ１）は次式で表される。

【数１】

【数２】 　　または　　　　ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ＋ｄ＝０　　……
…（２）　　ここで 　　　　ａ＝Ｙ１Ｚ２＋Ｙ２Ｚ３＋Ｙ３Ｚ１−（Ｙ１Ｚ
３＋Ｙ２Ｚ１＋Ｙ３Ｚ３）………（３） 　　　　ｂ＝Ｘ１Ｚ３＋Ｘ２Ｚ１＋Ｘ３Ｚ２−（Ｘ１Ｚ
２＋Ｘ２Ｚ３＋Ｘ３Ｚ１）………（４） 　　　　ｃ＝Ｘ１Ｙ２＋Ｘ２Ｙ３＋Ｘ３Ｙ１−（Ｘ１Ｙ
３＋Ｘ２Ｙ１＋Ｘ３Ｙ３）………（５） 　　　　ｄ＝Ｘ１Ｙ３Ｚ２＋Ｘ２Ｙ１Ｚ３＋Ｘ３Ｙ２Ｚ
１−（Ｘ１Ｙ２Ｚ３＋Ｘ２Ｙ　　　　　　　　３Ｚ１＋
Ｘ３Ｙ１Ｚ２）………（６）

【００１９】同様に、下板
８の３点Ｓ４，Ｓ５，Ａ´の三次元位置座標を各々（Ｘ
４，Ｙ４Ｚ４），（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５），（Ｘ３，Ｙ３
，Ｚ３）とすると、この３点を通る下板８の平面の式（
Ｐ２）は上述と同様に（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１），（Ｘ２，
Ｙ２，Ｚ２）の検出値を（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４），（Ｘ５
，Ｙ５，Ｚ５）の値で置き換えた形で表わされる。次に
、プレイバック動作を実行させてウィービング溶接を行
う際には、溶接開始点（およびウィービング中心位置）
の教示データＡを検出点Ａ´の位置に位置補正するとと
もに、ウィービングの振幅Ｈ１，Ｈ２についてはＡ´の
座標位置と各々の平面式Ｐ１，Ｐ２を使ってＨ１´，Ｈ
２´を計算する。こうして、縦板および下板側でウィー
ビングの狙い位置を実際に設置されたワーク位置に合わ
せて倣い溶接をすることが可能となる。

【００２０】次に、多層盛等におけるウィービング溶接
をする際のウィービング中心位置、振幅のティーチング
データを補正して溶接倣いを実施する方法について図４
を参照して説明する。図４は、多層盛溶接の溶接施工法
の一例を示す説明図であり、最終溶接ビードまで形成さ
れた状態でのビートの断面である。図４において、８Ａ
，９Ａは被溶接部材、３５は裏金であり、数字の■〜■
は溶接パスナンバーである。また、この溶接施工におけ
る溶接条件の一例を表１に示す。 この溶接条件の例では表１に示したように、■，■パス
は第５層を形成している。また、ウィービングの有無に
ついては、■，■パスがウィービング無、■パスから最
終の■パスまでがウィービングによる溶接となっている
。

【００２１】以下、多層盛溶接を自動的に倣う場合を例
に、図１，図４，表１に合わせて図５ないし図１３を参
照して説明する。図５は、画像処理装置における画像処
理フローチャート、図６は、開先位置検出時の外観を示
す模式図、図７〜１０は、開先画像および画像処理後の
画像を示す説明図、図１１は、多層盛溶接の第４層目の
溶接方法を示す説明図、図１２および図１３は、多層盛
溶接の第４層目における画像の処理方法を示す説明図で
ある。本実施例では、図４および表１に示した多層盛溶
接条件によって、あらかじめ各溶接パスに応じた前述の
開先位置検出方法を決め、これに従って認識と溶接倣い
制御を実行させる。

【００２２】まず、第１層目の溶接倣い制御を実行させ
たときを例に、図５に従って処理フローを説明する。ま
た、開先位置検出時の外観を模式的に図６に示し（溶接
トーチは省略して図示）、この場合の光切断像の例を図
７に示す。図５のステップＦ１に示したように、トーチ
位置制御装置１７から検出ＯＮの指令を受けたときに画
像処理装置２０は、検出ＯＮの指令を受けたことを応答
し（ステップＦ３）、まず検出指令とともに送信されて
きた中の溶接条件データからウィービングの有無を判定
する（ステップＦ４）。第１層目のパス■は、ウィービ
ングが無い条件なので、ステップＦ６に進み画像処理装
置２０では開先画像を取り込みその画像を記憶する。以
下、ステップＦ７からステップＦ１０までの処理の概略
を図７，８，９，１０に示した画像を参照して説明する
。

【００２３】ステップＦ７では図７に示した記憶画像の
中に含まれた光切断像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３以外の光学的な
ノイズ（ヒューム像Ｈ１、空気中を飛散するスパッター
像Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４、ワーク表面に付着したスパッター
像ＳＰ）を除去する処理と２値化処理を行い、図８に示
したように光切断像Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３だけを抽出する。 次に、ステップＦ８では、光切断線の水平方向の中心線
を求め、さらにこのデータを使って画面の垂直方向の連
続性を判定して光切断線が連続しているか不連続なのか
を求め、これによって得られる同一線要素となるものに
分類して、図９に示すようにラベル付けを行う。次に、
ステップＦ９では、このラベル付けした線要素データを
用い、前記表１の多層盛溶接条件に対応させて予め作成
しておいた画像認識条件テーブル３３内のこの溶接パス
ナンバーに関するデータを参照して開先画像の基本線を
統合する。この結果を図１０に示す。この場合は、直線
部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の３本に構成されている。

【００２４】さらに、ステップＦ１０では、前記画像認
識条件テーブル３３内に予め作成しておいた処理手順を
参照して開先のコーナ点Ｗ１，Ｗ２を検出する。この開
先コーナ点の検出結果は、二次元光検出器の撮像面上の
座標データであるので、このデータを使って光学系の諸
定数（スリット光投光手段と二次元光検出器の光学系配
置、撮像倍率等）によって決まる座標変換パラメータを
用いてトーチ位置制御機構部の座標系に変換する（ステ
ップＦ１１）。次のステップＦ１２では、認識条件テー
ブル３３内に予め作成しておいた計算手順を参照して、
この溶接パスナンバーでの溶接トーチの狙い位置を計算
する。そして、溶接トーチの狙い位置の計算結果をステ
ップＦ１３でトーチ位置制御装置１７に転送する。トー
チ位置制御装置１７ではこのデータを用いてトーチ位置
の制御を行う。溶接トーチの狙い位置の計算結果をステ
ップＦ１３でトーチ位置制御装置１７に転送したのち、
プレイバック中のプログラムステップが次のステップナ
ンバーに切り替わっているか否かをチェックし、新しい
ステップナンバーに切り替わっているときはステップＦ
１に戻り、そうでないときはステップＦ４に戻り、上述
と同様の処理動作を繰り返す。以上は、図４の第１層目
（パスナンバー■）の溶接倣い制御を行う場合である。

【００２５】次に、図４の第４層目（パスナンバー■）
を例に、ウィービング溶接を使って倣い制御を行う場合
について、図１１を参照して説明する。図１１に示した
ように、この場合はワーク９Ａと第３層のビードのコー
ナＣ１点、さらにワーク８Ａと第３層のビードのコーナ
Ｃ２点付近を狙い位置として、矢印Ａに示す如く溶接進
行方向に対して直角方向にトーチが振られて倣いを行う
。本実施例では、図５のフローチャートに示したように
ウィービング溶接がある溶接パスでの開先画像の検出は
、トーチ位置制御装置１７側からウィービング中のどこ
で開先画像を入力するかをトーチ位置制御装置１７側か
ら発せられる検出指令を受けて実施する。すなわち、こ
の場合は溶接トーチがウィービング溶接の最大の振幅位
置（コーナー点Ｃ１とＣ２の２ヵ所に相当する位置）に
到達した点でトーチ位置制御装置１７が検出指令を与え
るようにする。この検出指令によって、処理はステップ
Ｆ６に進み開先画像を取り込む動作を開始する。図１２
，１３は、コーナー点Ｃ１とＣ２近傍で得られる画像の
概略図（外乱光は省略）を各々示す。

【００２６】前述のフローチャートでの処理の中で基本
線の統合（ステップＦ９）、開先位置の検出（ステップ
Ｆ１０）については、画像認識条件テーブル３３内に予
め作成しておいた、このパスナンバー■用の処理方法を
参照して開先のコーナー点Ｗ１，Ｗ２を検出する。例え
ば、コーナー点Ｗ１については図１２の開先画像から検
出し、コーナー点Ｗ２については図１３の開先画像から
検出するようにする。このため、基本線の統合（ステッ
プＦ９）において、図１２の開先画像に対してはＬ１と
Ｌ２のみを抽出し、図１３の開先画像に対してはＬ２と
Ｌ３のみを抽出するといったこのパスナンバー■用の処
理方法を画像認識条件テーブル３３内に予め作成してお
けば良い。受光手段３の撮像部の視野の大きさにも制限
があるので、開先の底の部分Ｌ２が広くなった場合（図
１３の長さＢが大きい）には、上述したように光切断画
像全体を１画面内に記憶できないので、二つの画像を別
々に入力して処理することは不可欠な条件である。これ
によって、ウィービング溶接のあるワークに対しても溶
接線を倣うことが可能となる。

【００２７】次に、ウィービングを用いた他の倣い溶接
の処理方法について説明する。それは、図４のパスナン
バー■あるいは■に示されるようなビード形状のウィー
ビング溶接をする場合である。この場合は、前述のパス
ナンバー■の処理の中でＣ１点（画像に対応させればＷ
１）に相当するＣ１´点あるいはＣ１´´点は検出でき
るが、反対側のＣ２点に相当する個所が（ａ）視野から
外れてしまう場合（Ｃ２´点の場合）（ｂ）ワーク表面
の段差が滑らかで画像処理で検出できない場合（Ｃ２´
´点の場合）等である。このような場合には、片側（Ｗ
１）だけの検出データとウィービング振幅長（画像認識
条件テーブル３３内に予め作成しておく）とから、検出
ができないもう一方の位置も計算して（ステップＦ１２
）溶接を実施させる。以上の如く各パスナンバーについ
て、処理ステップＦ９，Ｆ１０およびＦ１２での各処理
方法を画像認識条件テーブル３３内に予め作成しておく
ことにより、複雑な多層盛溶接についても倣い溶接が可
能となる。また、教示位置から溶接ワークがずれても精
度良く溶接が可能となる。

【００２８】次に、本発明での多層盛溶接の積層条件を
決定する積層条件発生装置２１について図１を用いて説
明する。積層条件発生装置２１は、図示したようにＣＰ
Ｕ２２、ワーキングメモリ２３、溶接条件テーブル２５
、積層条件テーブル２６、知識ベースローダ２７および
入出力インターフェース２９により構成される。作業者
は、積層条件発生装置２１に例えばフロッピーディスク
等の記憶媒体を介して知識ベースローダ２７に多層盛溶
接の作業管理データをまず入力する。作業管理データと
しては、例えば以下に示す内容のものである。 （１）多層盛総数 （２）各層でのパス数 （３）ウィービングの有無 （４）各溶接パスでの開先画像処理ソフト（開先形状お
よび検出個所） （５）各溶接パスでの狙い位置の修正量（６）各溶接パ
スでの溶接電流、アーク電圧以上の作業管理データのう
ち、（１）〜（５）については積層条件テーブル２６に
記憶し、（６）の溶接機１８に関係するデータは溶接条
件テーブル２５に記憶する。

【００２９】ＣＰＵ２２は、作業管理データの内容を参
照して多層盛溶接の積層溶接条件を作成し、さらにワー
キングメモリ２３に伝送して記憶される。プレーバック
動作時には、画像処理装置２０，積層条件発生装置２１
間は通信制御回路２８ｅ，２８ｄを介し、溶接機１８，
積層条件発生装置２１間は通信制御回路２８ａ，２８ｆ
を介して互いに必要とする制御データ等を通信しあい、
溶接倣い作業を実施する。

【００３０】図１に示したように、本実施例の装置は、
従来のトーチ位置制御機構１６、トーチ位置制御装置１
７および溶接機１８からなる装置構成に、開先位置検出
装置１９、画像処理装置２０、および積層条件発生装置
２１を付加した構成となっている。したがって、溶接位
置を検出して倣う機能、多層盛溶接の積層条件を決定す
る機能を作動させなければ、従来のティーチング，プレ
ーバックの方法でもそのまま使うことが可能になる。

【００３１】また、多層盛溶接の積層条件を決定するた
めに、作業者がフロッピーディスク等の記憶媒体を介し
て多層盛溶接の作業管理データを入力して行うようにし
た。これに対して、ティーチング時に多層盛溶接の作業
管理データをトーチ位置制御装置１７内のワーキングメ
モリ（図示せず）に記憶させ、プレーバック時にはこの
データをそのまま使用して実行、あるいは一部を入力デ
ータとして使用し多層盛溶接の積層条件を決定する方法
も可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ウィービング溶接に対しては縦板および下板の各
面を表わす平面の方程式を求める検出機能と開先位置を
検出する機能とを複合させて作動させ、開先中心位置の
みならずウィービング位置（振幅と方向）もセンシング
して倣い制御できるので、倣い精度の良いウィービング
溶接を可能とする溶接位置検出方法およびその装置を提
供することができる。

【００３３】また、ウィービング溶接を使った多層盛溶
接に対しては、ウィービング動作に影響されずにウィー
ビング中心位置、ウィービング上側、下側の各点でトー
チ制御機構からの検出指令に同期して得られる開先画像
を処理して溶接線位置結果を得ることができるので、こ
の結果を用いて倣い制御することにより溶接すべき位置
をあやまりなく倣い制御することが可能となる。さらに
本発明は、多層盛溶接における多層盛層数、各層でのパ
ス数、各層でのウィービングの有無、溶接すべき位置等
の作業管理データをあらかじめ設けられたテーブル（メ
モリ）内に記憶し、プレーバック動作時にはこれを参照
し、上述と同様の開先検出結果を基に倣うので、複雑な
多層盛溶接に対しても、自動的にかつ高精度の倣い溶接
を実現しうる溶接位置検出方法およびその装置を提供す
ることができる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る溶接位置検出装置のブ
ロック構成図である。

【図２】溶接施工方法の一例を示す斜視図である。

【図３】本発明を適用した溶接施工方法の一実施例を示
す斜視図である。

【図４】多層盛溶接の溶接施工法の一例を示す説明図で
ある。

【図５】画像処理装置における画像処理フローチャート
である。

【図６】開先位置検出時の外観を示す模式図である。

【図７】画像処理装置における開先画像を示す説明図で
ある。

【図８】図７の画像から光学的なノイズを除去した画像
を示す説明図である。

【図９】図８の画像から線要素を示した画像の説明図で
ある。

【図１０】図９の画像から開先画像の基本線を統合した
画像の説明図である。

【図１１】多層盛溶接の第４層目の溶接方法を示す説明
図である。

【図１２】多層盛溶接の第４層目における画像の処理方
法を示す説明図である。

【図１３】多層盛溶接の第４層目における画像の処理方
法を示す説明図である。

【図１４】従来のウィービングによる溶接施工方法を示
す説明図である。

【図１５】従来の光学式の開先検出方法を示す斜視図で
ある。

【図１６】一般的な、検出部が溶接ロボットに取付けら
れた装置の外観図である。

【図１７】教示ワークと実ワークとの位置関係がずれて
いる場合を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　溶接トーチ ２　　投光手段 ３　　受光手段 ４　　画像処理装置 １５　　溶接ワーク １６　　トーチ位置制御機構 １７　　トーチ位置制御装置 １８　　溶接機 １９　　開先位置検出装置 ２０　　画像処理装置 ２１　　積層条件発生装置 ２２　　ＣＰＵ ２３　　ワーキングメモリ ２５　　溶接条件テーブル ２６　　積層条件テーブル ２７　　知識ベースローダ ３３　　画像認識条件テーブル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶接トーチに装備された投光手段と、
   反射光を検出する二次元の受光手段とを備えた開先位置
   検出装置を有し、被溶接物の溶接線に対して投光手段か
   らスリット状の光を照射し、その照射光のなす面に対し
   一定の角度をなす方向からの反射光を受光手段により受
   光し、この受光手段で検出した開先光切断画像を計算処
   理して、溶接線の位置を検出する溶接位置検出方法にお
   いて、溶接開始点で被溶接物の開先を構成する各面につ
   いて溶接線を含む任意の３点の三次元位置を前記開先位
   置検出装置により各々求め、該３点の三次元位置から該
   開先面に関するウィービング溶接のウィービングベクト
   ルを各々演算により求め、これによって開始点位置教示
   データとウィービングベクトル教示データとの修正を行
   うことを特徴とする溶接位置検出方法。
2. 【請求項２】　　溶接トーチを移動する装置を有し、該
   装置は、ウィービングの中心あるいは最大振幅位置で開
   先画像の検出指令を発し、この画像検出指令によって開
   先位置検出装置を作動させて溶接線を検出することを特
   徴とする請求項１記載の溶接位置検出方法。
3. 【請求項３】　　多層盛溶接における各溶接パスに応じ
   た画像処理認識条件テーブルを作成し、これに従って画
   像処理認識を実行するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の溶接位置検出方法。
4. 【請求項４】　　画像処理認識条件テーブルが、開先光
   切断画像の基本線とその統合方法、検出個所と検出点数
   および検出位置に対する溶接トーチの狙い位置からなる
   ことを特徴とする請求項３記載の溶接位置検出方法。
5. 【請求項５】　　被溶接物の溶接線に対して溶接トーチ
   と一体に取り付けられスリット状の光を照射する投光手
   段と、その光源からの照射光のなす面に対し、一定の角
   度をなす方向からの反射光を検出するための二次元の受
   光手段とを備えた開先位置検出装置を有する溶接位置検
   出装置において、前記受光手段で観測された映像信号か
   ら画像処理して開先位置を検出する画像処理装置と、溶
   接トーチを移動するトーチ位置制御装置と、前記画像処
   理装置、トーチ位置制御装置とのそれぞれの間を通信制
   御回路で接続し、制御データ、処理データを通信する積
   層条件発生装置とを備えたことを特徴とする溶接位置検
   出装置。
6. 【請求項６】　　積層条件発生装置は、記憶媒体を介し
   て多層盛溶接の作業管理データを入力する知識ベースロ
   ーダと、前記溶接管理データのうち溶接条件に関係する
   データを記憶する溶接条件テーブルおよび積層条件に関
   係するデータを記憶する積層条件テーブルと、多層盛溶
   接の積層条件を作成するＣＰＵと、その作成された積層
   条件を記憶するワーキングメモリとからなることを特徴
   とする請求項５記載の溶接位置検出装置。