JPH0455704A - ギャップ検出装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はギャップ検出装置に係り、特に金属自動溶接機
に利用されるギャップ検出装置に関する。

（従来の技術） 一般に、金属の突合せ溶接では接合する母材間に、一定
の隙間をあけた突合せ部を形成し、この部分を溶融凝固
させて母材の結合を行っている。

このため、自動溶接ではあらかじめ突合せ部を検出して
溶接熱源を正確に突合せ部に誘導する必要がある。この
種の突合せ部を判定する装置としては、スリット光源や
一定の振幅で振動する点光源を被加工物の表面に照射し
、この反射光をＣＣＤカメラで受光して反射光強度分布
の強弱を求め、ギャップ位置を検出するギャップ検出装
置が知られている。

第６図はこの種の線光源を利用したギャップ検出装置の
センサ部を示している。このセンサ部２０は線光源２Ｏ
Ａと受光部２０Ｂとから構成されており、この線光源２
ＯＡと受光部２０Ｂとは被加工物２１の表面に対して入
反射の位置関係にある。このとき、被加工物２１．２１
の間にはギャップ２２が形成されており、この部分に線
光源２ＯＡからスリット光２３が照射されている。この
スリット光２３は被加工物２１の表面で反射し、この幅
ｐの反射したスリット光２３が受光部２０Ｂに入射する
ようになっている。第７図はこのときのスリット光２３
の反射光強度分布１ａを示しており、このギャップ検出
範囲は上記スリット幅ｇに一致している。このギヤ・ノ
ブ検出範囲において、反射光強度分布１ａはギヤ・ノブ
位置ｇで急激に減少する。このようにギャップ検出装置
は、反射光強度が弱く所定のしきい値を下回る位置を検
出し、その位置をギャップ位置として判定するようにな
っている。すなわち、この種のギャップ検出装置を備え
た自動溶接機では上記線光源２ＯＡと受光部２０Ｂ又は
被加工物２１を矢印の方向に少しずつ移動させてスリッ
ト光２３を走査し、このギャップ位置を順次溶接方向に
記憶していく。そして、この位置データに従って溶接熱
源を追従させていくようになっている。

（発明が解決しようとする［ｉ） しかしながら、上述のようなギャップ検出装置では、通
常設定されているギャップ値が３ｍｍ以下とかなり狭い
上、母材表面に傷がついていたり、錆が付着したりして
いるため、これらがノイズ源として作用して同程度の弱
い反射光強度が複数ケ所発生してしまう場合がある。こ
のため、ギャップ位置とノイズ源との区別が困難となり
、被加工物の表面状態によって誤検出を生じやすいとい
う問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、被加工物の表面状態に影響されること
なくギャップ位置を検出できるようにしたギャップ検出
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は反射光強度分布か
ら仮ギャップ位置信号を検出する検出部と、この仮ギャ
ップ位置信号を受信し、この信号と基準ギャップ位置信
号との差分を算出する比較部と、この結果信号を受信し
、上記基準ギャップ位置と最小距離にある仮ギャップ位
置を正規ギャップ位置と判定するとともに、この正規ギ
ャップ位置を上記比較部の新たな基準ギャップ位置とし
て順次更新させる判定部と、上記正規ギャップ位置を基
準ギャップ位置として順次記憶する記憶器とから構成さ
れていることを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、反射光強度分布から仮ギャップ位置を
検出し、この検出した仮ギャップ位置信号と基準ギャッ
プ位置信号とを比較し、この比較の結果信号を受信し、
上記基準ギャップ位置と最小距離にある仮ギャップ位置
を正規ギャップ位置と判定する判定部を設けるとともに
、この正規ギャップ位置を上記比較部の新たな基準ギャ
ップ位置として順次更新させ、さらに記憶器に基準ギャ
ップ位置として順次記憶させるようにしたので、ノイズ
源の存在により複数の仮ギャップ位置が検出されても、
それらの中から基準ギャップ位置との比較により正規ギ
ャップ位置を順次判定して記憶させていくことができる
。

（実施例） 以下本発明によるギャップ検出装置の一実施例を第１図
乃至第４図を参照して説明する。

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。

第１図において図中符号１は反射光強度分布信号を示し
ている。この反射光強度分布信号１はすでに第６図に示
したような受光部に人力されたスリット光の幅に等しい
検出範囲を有する連続信号である。この反射光強度分布
信号１は検出部２に入力され、ここで所定のしきい値以
下となる不連続な複数の仮ギャップ位置信号３が検出さ
れる。次いで、この仮ギャップ位置信号３は比較部４に
出力される。この比較部４にはあらかじめ判定部５から
受信したに準ギャップ位置信号６が入力されており、こ
こで上記複数の仮ギャップ位置信号３と基準ギャップ位
置信号６との差分が算出される。

さらにこの結果信号７は上記判定部５に出力される。こ
の判定部５では上記結果信号７のうち、仮ギャップ位置
と基準ギャップ位置との距離が最小となるような仮ギャ
ップ位置を正規ギャップ位置と判定する。そして、この
正規ギャップ位置は上記比較部４に送信され、ここで新
たな基準ギャップ位置として順次更新される。これと同
時にこの正規ギャップ位置は記憶器８に順次記憶されて
いく。

次に、以上のように構成されたギャップ検出装置による
ギャップ位置を検出する検出サイクルを説明する。

第２図は細幅のスリット９を設けた板状の治具１０を示
している。この治具１０は表面が十分研磨され、傷や錆
のない極めて平滑な状態に仕上げられた平板である。こ
の治具１０はあらかじめ被加工物上に載置されており、
このスリット９と母材のギャップ位置とがほぼ重なるよ
うに調整される。この状態で初期ギャップ位置を設定す
るために初期検出サイクルが行われる。

スリット光は上記治具１０に照射され、その反射光強度
分布は受光部を介して検出部２に出力される。このとき
、治具１０の表面はノイズ源となる傷や錆がなく平滑な
ため、第３図に示したような反射光強度分布信号１ｂが
得られる。検出部２ではこの反射光強度分布信号１ｂが
検出範囲ｇにわたり走査され、その結果、スリット９の
位【である位１ｇＯのみで、しきい値を下回る信号が検
出される。そして、この位置ｇｏを仮ギャップ位置とす
る初期信号が比較部４に出力される。さらに判定部５を
経由して記憶部８に基準ギャップ位置として上記初期信
号が記憶される。

上記治具１０を被加工物上から除去し、以後、実検出サ
イクルが実施される。

実検出サイクルでは直接被加工物の表面にスリット光が
照射されるので、検出部２は第４図に示したようなノイ
ズを含んだ反射光強度分布信号ＩＣを受信する。そして
、この信号１ｃが検出範囲ｐにわたり走査されると、し
きい値を下回る信号ｇｌ、ｇ２、ｇ３が検出される。次
いで、これらの信号ｇ１、ｇ２、ｇ３は仮ギャップ位置
信号として比較部４に出力される。この比較部４は上記
判定部５から基準ギャップ位置信号を受信しており、こ
こで基準ギャップ位置信号ｇｏと仮ギャップ位置信号ｇ
１、ｇ２、ｇ３との差分を算出する。次いで判定部５で
は差分の結果信号７を受信し、その最小値、すなわち信
号ｇ２を正規ギャップ位置として判定する。そして、次
の検出サイクルのためにこの正規ギャップ位置信号ｇ２
は新たな基準ギャップ位置信号６として比較部４に送信
され、比較部４において、順次更新される。さらに、こ
の正規ギャップ位置信号ｇ２は記憶部８に出力される。

以下、この検出処理を反復することにより最初に治具１
０を用いて設定された正規ギャップ位置のみを順次検出
することができる。

第５図は本発明によるギャップ検出装置の他の実施例を
示しており、この実施例は上述の実施例における判定部
５が、入力された判定式信号１１を認識して各種の判定
処理を行えるようにしたものである。この判定式信号１
１の人力のために上記判定部５には入力器１２が接続さ
れている。この判定部５によれば以下のような判定処理
が可能である。

たとえば、更新された基準ギャップ位置信号と入力され
た仮ギャップ位置信号との差分を上記比較部４で求め、
この差分が上記入力器１２から入力された設定値より大
きい場合には仮ギャップ位置信号３を無効にして前回の
検出サイクルで更新された基準ギャップ位置信号をその
検出サイクルでもそのまま保持するという処理を行える
。

また、−旦、正規ギャップ位置が更新されて新たな基準
ギャップ位置信号が設定された後は入力された反射光強
度分布信号の検出範囲をこの正規ギャップ位置を中心位
置とした所定の範囲に狭め、走査時間の短縮を図ること
が可能である。

さらに、上記基準ギャップ位置信号と仮ギャップ位置信
号との差分の度合いにより加重平均の重み付けによりデ
ータの内挿を行い、正規ギャップ位置を算出することも
できる。たとえば、基準ギャップ位置信号の重みを９０
％とし、仮ギャップ位置信号の重みを１０％として内挿
により正規ギャップ位置を算出することもできる。

加えて上記差分の度合いが数回の検出サイクルにおいて
、連続して入力した判定値を越えるような場合は、その
ときの仮ギャップ位置信号を正規ギャップ位置に置き換
えるという処理も可能である。

なお、上述の実施例に示された治具１０に代え、入力器
１２によって初期ギャップ位置の入力や登録を行うこと
も可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、反射
光強度分布から仮ギャップ位置を検出し、この検出した
仮ギャップ位置信号と基準ギャップ位置信号とを比較し
、この比較の結果信号を受信し、上記基準ギャップ位置
と最小距離にある仮ギャップ位置を正規ギャップ位置と
判定する判定部を設けるとともに、この正規ギャップ位
置を上記比較部の新たな基準ギャップ位置として順次更
新させ、さらに記憶器に基準ギャップ位置として順次記
憶させるようにしたので、被加工物の表面状態の影響を
受けることなく正確にギャップ位置を検出することがで
き、また、従来の検出装置のセンサ部を何ら改造するこ
となく実現できるので、低摩で精度の高いギャップ検出
装置を提供できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるギャップ検出装置の一実施例を示
したブロック図、第２図は本発明によるギャップ検出装
置に用いる治具を示した斜視図、第３図は初期検出サイ
クルにおいて検出された反射光強度を示した分布図、第
４図は実検出サイクルにおいて検出された反射光強度を
示した分布図、第５図は本発明によるギャップ検出装置
の他の実施例を示したブロック図、第６図は従来のギャ
ップ検出装置のセンサ部を示した斜視図、第７図は従来
の検出サイクルにおいて検出された反射光強度の一例を
示した分布図である。 １・・・反射光強度分布信号、２・・・検出部、３・・
・仮ギャップ位置信号、４・・・比較部、５・・・判定
部、６・・・基準ギャップ位置信号、７・・・結果信号
、８・・・記憶器、１０・・・治具、１１・・・判定式
信号、１２・・・入力器。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被加工物に光線を照射し、この光線による反射光強
   度分布を走査して、この反射光強度分布の強弱によりギ
   ャップ位置を判定するギャップ検出装置において、 上記反射光強度分布から仮ギャップ位置信号を検出する
   検出部と、この仮ギャップ位置信号を受信し、この信号
   と基準ギャップ位置信号との差分を算出する比較部と、
   この結果信号を受信し、上記基準ギャップ位置と最小距
   離にある仮ギャップ位置を正規ギャップ位置と判定する
   とともに、この正規ギャップ位置を上記比較部の新たな
   基準ギャップ位置として順次更新させる判定部と、上記
   正規ギャップ位置を基準ギャップ位置として順次記憶す
   る記憶器とから構成されたことを特徴とするギャップ検
   出装置。 ２、上記仮ギャップ位置信号が反射光強度分布を走査し
   た際、１つのみ検出されるようにした治具を備えたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のギャップ検出
   装置。 ３、上記検出部は上記基準ギャップ位置を中心位置とし
   て所定範囲内の反射光強度分布のみ走査されるようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のギャッ
   プ検出装置。