JPH054605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶接継手等の対象物にスリツト光
を投光する投光器と対象物上に展開されたスリツ
ト光像を撮像する撮像装置をセンサヘツドとして
備える視覚センサを用いて、光切断法により溶接
線等の作業線を検出する作業線自動検出方法に関
する。

〔従来の技術〕

第６図は、この種の装置の従来の基本的なシス
テム構成例を示す図であつて、１ａ，１ｂは重ね
溶接される溶接母材、２は溶接線（作業線）であ
る。３はスリツト光投光器、４は撮像装置であつ
て、両者は視覚センサのセンサヘツド５を構成し
ており、撮像装置４が送出する画像信号（ビデオ
信号）はマイクロプロセツサを含む信号処理装置
６に供給される。スリツト光投光器３はスリツト
光３ａを溶接線２に対して交叉する向きに投射
し、溶接母材上にスリツト光像３ｂを作成する。
撮像装置４は上記スリツト光像３ｂを撮像して、
画像信号を信号処理装置６に供給する。信号処理
装置６は、例えば、撮像装置４から、所定の検
出周期（センサ検出周期）で送出される撮影画像
（第７図に示す。図中、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄはスリツ
ト光像３ｂの画像３ｃ）Ｆの画像データを取り込
み、取り込んだ上記画像データから、撮像画像
Ｆ中の最明点を光切断線位置として順次ｘ方向に
繰り返し検出して最明点検出データ（スリツト光
画像３ｃの位置データ）を作成し、この位置デ
ータから屈曲点Ｂの位置を溶接線２の位置として
検出して、図示しないトーチ駆動装置に送出す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来の視覚センサを用いる作業線
検出は、例えば、撮影画像Ｆ内の最明点を、光切
断線として検出し、この光切断検出位置データに
基づき作業線を検出するが、光切断線位置の検出
処理を、撮影画像Ｆの全域について、即ち、取り
込んだ画像データの全てについて行うようにして
いるので、撮影画像Ｆの画像データを取り込んで
から作業線を検出するまでに時間がかかり、自動
溶接装置の場合、溶接の高速化を妨げる原因とな
つていた他、スパツタ光等の外乱光が撮像装置の
視野内に入つて撮影画像Ｆにスパツタ軌跡Ｓ（第
８図）が現れた場合、光切断線３ｃとスパツタ軌
跡Ｓとの交差部では誤検出が発生しやすく、信頼
性の向上を妨げる要因となつていた。

この発明は上記した従来の問題を解消するため
になされたもので、自動加工装置の加工速度を大
巾に高めることができる上、信頼性を高めること
ができる作業線検出方法を提供することを目的と
する。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、今回取り
込み撮影画像に対し、作業線検出処理領域を限定
するウインドウを、前回取り込み撮影画像におい
て検出し記憶した作業線位置があることを条件と
して、該作業線位置を囲む位置に設定し、第２の
発明では、更に、センサヘツドを、これが搭載さ
れる自動加工装置の加工具軸線まわりに旋回可能
とし、今回検出し記憶した作業線位置が予め設定
された位置しきい値を超えて撮影画像中心線から
ずれている場合には、上記センサヘツドを旋回し
て上記ずれを解消するとともに、上記今回検出し
記憶した作業線位置を旋回位置における撮影画像
上の作業線位置に書き換える構成としたものであ
る。

〔作用〕

この発明では、撮影画像全体に比して小領域で
あるウインドウ内の画像データに対してのみ作業
線検出処理が行われるので、光切断線検出位置デ
ータ（スリツト光画像の位置データ）を作成する
に要する時間が少なくて済み、これに伴い、最明
点検出データから作業線位置を検出するのに要す
る時間も短縮されるので、自動加工装置の加工速
度が従来に比して大幅に向上される。また、ウイ
ンドウの設定により、光切断線とスパツタ軌跡の
交差部等を光切断線位置検出処理対象外とするこ
とができ、外乱光の検出精度への影響を低減する
ことができるので、信頼性を高めることができ
る。また、作業線が撮影画像中心線から位置しき
い値を越えてずれると、センサヘツドがこのずれ
をなくすように旋回するので、作業線が曲線作業
線である場合にも上記効果を得ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第１図ａにおいて、１０は溶接トーチ、１１は
ワイヤ、１２は視覚センサのセンサヘツドであつ
て、スリツト光投光器３と撮像装置４を有し、第
１図ｂに示す如くトーチホルダ１３に、溶接トー
チ１０のトーチ軸Ｔを回転中心として旋回可能に
支持されている。１４は撮像装置４から画像信号
を信号処理して溶接線位置を検出する信号処理装
置、１５はセンサヘツド１２を旋回させるための
センサ回転機構である。１６はセンサ回転機構１
５を駆動するための駆動装置であつて、信号処理
装置１４から駆動信号を受けてセンサ回転機構１
５を駆動する。

次ぎに、この装置の動作を第２図に示す処理フ
ローを参照して説明する。

開始点検出時、信号処理装置１４は、撮像装置
４の視野全域に対応する撮影画像全域を「溶接線
検出処理領域」に設定して、溶接線検出処理を開
始する。これは、溶接線２の始点（第７図のＡ
点）の検出に際しては、溶接母材のセツテイング
誤差等により、撮像装置４の視野が溶接始点Ａを
視野内のどの位置で捕捉するかわからないためで
ある。信号処理装置１４は、取り込んだ撮影画像
F_iの画像データに対し後述する溶接線検出処理を
実行して溶接線２の始点（溶接始点）を検出する
と、この溶接始点の位置を記憶すると共に、溶接
トーチ１０の位置を制御するロボツト等に制御信
号として供給する。これにより溶接トーチ１０が
溶接線の始点Ａへ制御され、溶接作業が開始され
る。

上記溶接始点を検出・記憶した信号処理装置１
４は続いて新たな撮影画像F_iを取り込むが、撮像
画面F_i（ｉ＝１，２，３……）に対しては、第３
図に示すように、「溶接線検出限定処理域」（以
下、ウインドウと云う）Ｗを設定する。このウイ
ンドウＷは、例えば、撮像装置４の視野枠を相似
的に縮小したような小領域であつて、母材形状、
ロボツト等の移動速度、視覚センサの検出周期、
該検出周期における母材の熱変形歪み等を考慮し
て決定され、前回取り込んだ撮影画像F_i-1で検出
し、記憶している溶接線２の位置を基準として該
位置もしくは近傍にウインドウＷの中心がくるよ
うに設定される。この様子を第３図にａ，ｂの２
つの図で示してある。溶接線２は連続性を有し、
前記センサ検出周期毎の撮影画像における溶接線
の位置変化は微小であるので、ウインドウＷは撮
影画像F_iにおける溶接線２を確実に囲む位置に設
定される。信号処理装置１４はこのウインドウＷ
を設定したのち、このウインドウＷ内で溶接線検
出処理を実行する。即ち、ウインドウＷ内にある
画像データについて、予め設定した光切断線抽出
明度しきい値以上の明部として光切断線位置を順
次ｘ方向に繰り返し検出してスリツト光像３ｂの
ウインドウＷ内にある画像部分の位置データを作
成し、この位置データから前記した屈折点Ｂの位
置を溶接線２の位置として検出して記憶する。信
号処理装置１４は、以後、溶接線２の終点を検出
するまで、今回取り込んだ撮影画像F_i（ｉ＝ｎ）
に対して、前回取り込んだ撮影画像F_i（ｉ＝ｎ−
１）で検出した溶接線２の位置の近傍にウインド
ウＷを設定し、このウインドウＷ内の画像データ
に対して溶接線検出処理を実行する。

このように、本実施例では、撮影画像を取り込
む毎に、ウインドウＷを設定して溶接線検出処理
領域を小領域に限定するので、光切断線検出処理
に要する処理時間を短縮することができ、光切断
線検出位置検出データも少なくなることにより、
光切断線検出位置検出データを処理して溶接線を
求める溶接線検出処理時間も短縮されるので、全
体の処理時間が従来に比して大幅に短くなり、溶
接速度の著しい高速化を可能とする。それだけで
なく、ウインドウＷを設定することにより、外乱
光画像Ｓとスリツト光画像３ｃとの交差部を光切
断線位置検出処理の対象外とすることができるの
で、外乱光の影響を受ける確率が低くなり、外乱
光による検出精度の低下が防止される。

また、信号処理装置１４は、撮影画像毎の各溶
接線の位置を監視し、溶接線２の位置が位置しき
い値を超えて撮影画像Ｆの画像中心線Ｍ（撮像装
置４の視野中心線）からずれた場合に、該ずれを
無くす向きにセンサヘツド１２を回転させて溶接
線２を中心線Ｍ上もしくは近傍に位置させる。即
ち、第４図に示すように、撮影画像F_iで検出した
溶接線２位置の視野中心線Ｍに対してなす角度θ_i
が仮想線で示す予め設定された位置しきい値｜
θ_TH｜を超えている場合には、溶接線２の方向に
角度θ_iだけセンサヘツド１２を回転させるための
旋回指令（信号）を作成して駆動装置１６に送出
する。これによりセンサヘツド１２が旋回される
ので、第５図に示すように、溶接線２が中心線Ｍ
上もしくは近傍に位置するようになる。

従つて、溶接が溶接線の曲線部に進み、溶接の
進行に伴い撮像装置４の視野内の溶接線２が次
第々に該視野内を片側に偏倚してゆき、そのまま
では、すなわち、センサヘツド１２が固定の場合
には、溶接線２がウインドウＷから逸脱してしま
うようなケースでも、本実施例によれば、溶接線
２をウインドウＷ内に確実に捕捉することができ
る。

このように、センサヘツド１２を旋回させた場
合、母材に対する撮像装置４の視野の位置が変わ
るので、ヘツド旋回前の撮影画像F_i（第５図に点
線図示）における溶接線２の位置がヘツド旋回後
の撮影画像F_i+1内のどの位置に対応するかを溶接
線位置と旋回角度θ_iに基づき求めて、記憶した位
置（ヘツド旋回前の撮影画像F_iにおける溶接線２
の位置）を、新たに求めた上記位置に書き換え、
次に取り込んだ撮影画像F_i+1のウインドウＷの設
定はこの書き換えた位置に基づいて行う。上記実
施例は溶接線を検出する場合について説明した
が、この発明は自動シーリング装置等他の自動加
工装置の作業線の検出に適用して同時の効果を得
ることができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、自動加工装置の
倣い加工中は、各撮影画像に対して作業線検出処
理領域を小領域に限定するウインドウを設定する
ので、従来に比して、高速に作業線位置検出を行
うことができる上、検出精度を高めることがで
き、更に、作業線位置が位置しきい値を超えた場
合にはセンサヘツドを回転させて視野修正を行う
構成としたことにより、作業線が直線である場合
だけでなく曲線もしくは曲線部を含む場合でも、
上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはこの発明の実施例を示すブロツク構
成図、第１図ｂは上記実施例におけるセンサヘツ
ドの支持構造を示す図、第２図は上記実施例にお
ける溶接線位置検出処理フローを示すフロー図、
第３図は上記実施例におけるウインドウを説明す
るための図、第４図及び第５図は上記実施例にお
けるセンサヘツド正解作用を説明するための撮影
画像を示す図、第６図は従来の作業線位置検出方
法を説明するためのブロツク図、第７図及び第８
図は撮影画像の例を示す図である。 ３……スリツト投光器、４……撮像装置、１０
……溶接トーチ、１２……センサヘツド、１４…
…信号処理装置、１５……センサヘツド回転機
構、１６……センサヘツド回転機構の駆動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象物にスリツト光を投光する投光器と対象
   物上に展開されたスリツト光像を撮像する撮像装
   置を有するセンサヘツドを用い、撮像装置から所
   定の周期で撮影画像を取り込んで、上記センサヘ
   ツドが搭載される自動加工装置の作業線を検出す
   る作業線自動検出方法において、今回取り込み撮
   影画像に対し、作業線検出処理領域を小領域に限
   定するウインドウを、前回取り込み撮影画像にお
   いて検出し記憶した作業線位置があることを条件
   として該作業線位置を囲む位置に設定し、該ウイ
   ンドウ内のデータについて作業線検出処理を実行
   することを特徴とする作業線検出方法。 ２ 対象物にスリツト光を投光する投光器と対象
   物上に展開されたスリツト光像を撮像する撮像装
   置を有するセンサヘツドを用い、撮像装置から所
   定の周期で撮影画像を取り込んで、上記センサヘ
   ツドが搭載される自動加工装置の作業線を検出す
   る作業線自動検出方法において、上記センサヘツ
   ドを上記自動加工装置の加工具軸線まわりに旋回
   可能とした上、今回取り込み撮影画像に対し、作
   業線検出処理領域を小領域に限定するウインドウ
   を、前回取り込み撮影画像において検出し記憶し
   た作業線位置があることを条件として、該作業線
   位置を囲む位置に設定するとともに、更に、今回
   検出し記憶した作業線位置に予め設定された位置
   しきい値を超えて撮影画像中心線からずれている
   場合には、上記センサヘツドを旋回して上記ずれ
   を解消するとともに上記今回検出し記憶した作業
   線位置を旋回位置における撮影画像上の作業線位
   置に書き換えることを特徴とする作業線自動検出
   方法。