JPH0619258B2

JPH0619258B2 - 光切断像位置検出装置

Info

Publication number: JPH0619258B2
Application number: JP6488489A
Authority: JP
Inventors: 明平井; 信雄柴田; 佐知枝佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPH02243909A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光切断像位置検出装置に係り、特に、被溶接
部材の開先位置を光学的手段により検出し、検出結果に
基づき溶接経路を補正しながら自動的に溶接する視覚セ
ンサ搭載型溶接ロボットのような機械に搭載される光切
断像位置検出装置の光切断像画像信号の前処理装置に関
するものである。

〔従来の技術〕従来の光切断像位置検出装置は、例えば特開昭６２−２
６７６０７号公報に記載のように、画像信号の立ち上が
り勾配および立ち下がり勾配を検出し、その勾配の絶対
値が予め設定した光切断線勾配の閾値よりも大きい場
合、それぞれ、信号立ち上がり信号および信号立ち下が
り信号を出力し、この立ち上がり信号と立ち下がり信号
の期間内における画像信号のピーク値を光切断線の画像
位置として取り込んでいた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、光切断線よりも幅の広いスパ
ッタ光等が、光切断線と一定の関係をもって入射するこ
とを予定してはいるが、アーク光等の不規則な照射形状
の光が外乱光として入り、入力画素が部分的明るくなる
点についての配慮がなかった。

例えば、アーク光が入ると、この部分でも明るさの勾配
が光切断像のために設定した閾値を越えることもある。
そして、明るさの勾配の立ち上がりおよび立ち下がりの
位置の間隔が大きくなり過ぎるため、立ち上がりと立ち
下がりの間隔を規定する閾値を越えるから、アーク光の
立ち上がりと立ち下がりとの間に光切断像が存在して
も、この像は無視され、検出されないことになる。

このアーク光の影響を避けるため、立ち上がりと立ち下
がり勾配を検出する際の勾配の閾値を上げると、被溶接
部材の反射率が低下し光切断像の勾配が比例的に低下す
るような場合には、この位置では光切断像を検出できな
いという欠点があった。

本発明の目的は、光切断像中にアーク光等が外乱光とし
て入射しても、これに影響されることなく、また、被溶
接部材の反射率が変化しても、光切断像の位置を確実に
検出できる光切断像位置検出装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、外乱光が存在す
る環境下でまたは反射率が一定でない表面を有する被検
出物にスリット光を照射する光源と、被検出物上に生ず
る光切断像を取り込む撮像手段と、この撮像手段からの
画像信号を処理し光切断像の被検出物上の位置を検出す
る画像処理装置とを備えた光切断像位置検出装置におい
て、画像処理装置が、撮像手段からの画像信号を平滑化
するとともにその明るさの微分値を求める平滑化微分処
理手段と、微分値が極大および極小となる画像位置を符
号とともに記憶する圧縮処理手段と、記憶された画像位
置のうち極大位置から極小位置に移る組の間隔が所定の
閾値以内にある組を光切断像の位置と判定する手段とを
含む光切断像位置検出装置を提案するものである。

前記平滑化微分処理手段は、具体的には、撮像手段から
のＡ／Ｄ変換器を介して画像データを取り込み次々に転
送する複数のシフトレジスタと、これらのシフトレジス
タから前後２組の画素データを選択して各組の平均値を
求める第１および第２加算手段と、第１加算手段の出力
の符号を反転し第２加算手段の出力と加算し前２画素と
後２画素の各平均値の微分値を求める第３加算手段とか
らなる。

また、前記圧縮処理手段は、具体的には、平滑化微分処
理手段の出力の局部極大値または極小値を記憶する局値
記憶レジスタと、平滑化微分処理手段の出力を局値レジ
スタの出力と比較する第１比較手段と、微分値の閾値を
記憶する閾値レジスタと、この閾値レジスタの出力と平
滑化微分処理手段の出力とを比較する第２比較手段と、
局値およびこの局値のアドレスを記憶する局値アドレス
記憶レジスタと、クロック信号を計数するアドレスカウ
ンタと、平滑化微分処理手段の微分値符号出力と第１比
較手段の出力と第２比較手段の出力とに基づき、局値記
憶レジスタを平滑化微分処理手段の出力で更新する更新
指令とアドレスカウンタの出力および平滑化微分手段の
微分値の符号を局値アドレス記憶レジスタに記憶する記
憶指令とを出す制御論理回路とからなり、光切断像の明
るさの勾配が閾値以上となる勾配の局部極大位置および
局部極小位置を前記勾配の符号とともに記憶する手段で
ある光切断像位置検出装置。

上記いずれかの光切断像位置検出装置の光源と撮像手段
とを溶接トーチとともに溶接アームの手首に固定し、溶
接トーチを目標位置に倣い制御すると、溶接ロボツトが
得られる。

また、光切断像位置検出装置の光源と撮像手段とをシー
リングヘッドに固定し、シーリングヘッドを目標位置に
倣い制御すると、シーリング機も実現可能である。

光切断像位置検出装置の前記光源と前記撮像手段とをグ
ラインダディスクの近傍に固定し、グラインダディスク
を目標位置に倣い制御すると、削る作業のときに発生す
る火花等に影響されることがないグラインダが得られ
る。

本発明は、さらに、外乱光が存在する境環下でまたは反
射率が一定でない表面を有する被検出物にスリット光を
照射して得られる光切断像の明るさの立ち上がり勾勾配
および立ち下がり勾配がそれぞれ極大および極小となる
位置を記憶する手段と、その勾配の符号を前記極大およ
び極小位置に対応させて記憶する手段とからなる光切断
像データ圧縮処理回路を提案するものである。

〔作用〕

本発明において、平滑化微分処理部は、入力画像信号を
平均化しながら、微分処理を実行する。その結果、平滑
化微分回路の出力は、入力画像信号の細かい変化および
緩やかな変化の間の周波数帯域に在る信号となるので、
ノイズの影響を除去され、しかも光切断像の立ち上がり
および立ち下がり勾配が強調される。

制御論理回路は、平滑化微分処理部の出力および符号と
第１比較器の出力と第２比較器の出力とにより、局値記
憶レジスタを平滑化微分処理部の出力で更新する更新指
令を出力し、局値アドレス記憶番地レジスタと平滑化微
分処理部の符号とを局値アドレス記憶レジスタに記憶す
る記憶指令を出力する。

第２比較器は、閾値レジスタの値と平滑化微分処理部の
出力とを比較し、平滑化微分処理で完全にゼロにならな
いノイズ成分による局部的な極大値または極小値を除去
し、圧縮後の情報量をより小さくする。第２比較器の出
力により、平滑化微分処理部の出力が極大値よりも大き
い場合には局値記憶レジスタの極大値を絶えず更新しな
がら比較し、しかも、比較結果に基づき記憶位置を変え
ながら局値アドレス記憶レジスタへの記憶指令を出して
いるため、局値アドレスレジスタに極大値および極小値
を更新記憶できる。

また、局値アドレス記憶レジスタには、平滑化微分処理
部で得られる出力の符号も同時に記憶するので、記憶位
置が局部極大か極小かの区別ができる。これにより、例
えば、アーク光と光切断像とが重なりアーク光の部分で
立ち上がり勾配が現れた後に再び光切断像の部分で勾配
が立ち上がるような場合でも、圧縮処理後の結果から、
この状態を誤りなく判断できる。。

さらに、位置の記憶は、平滑化微分処理部の出力のみで
行い、明るさに対する制限を設けていないので、光切断
像の明るさが検出対象物の反射率により変化しても、光
切断像の立ち上がりおよび立ち下がり位置を確実に検出
できる。

〔実施例〕

次に、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明による光切断位置検出装置を備えた溶
接ロボットシシステムの構成の一例を示す概略図であ
る。本システムは、溶接ロボット１と、溶接用電源２
と、ロボット制御装置３と、光学的センサヘッド４と、
本発明の対象である画像処理装置５と、溶接トーチ６と
を含んでいる。

第２図は、溶接ロボット１の手首の下に溶接トーチ６と
ともに固定したセンサヘッド４の構造の一例を示す図で
ある。センサヘッド４の光学系は、半導体レーザ７と、
この半導体レーザ７からの光ビームをスリット光１０に
変える非球面レンズ８およびシリンドリカルレンズ９
と、図示しない溶接対象物表面で反射されたスリット光
１０による光切断像等を取り込む際の透過光帯域を定め
る干渉フイルタ１２と、取り込まれれた反射光を結像さ
せる対物レンズ１３と、絞り１４と、前記対物レンズ１
３により結像したスリット光１０等を撮像する撮像素子
１５とからなる。なお、半導体レーザ７と、非球面レン
ズ８と、シリンドリカルレンズ９とは、一体に組み立
て、スリット光照射ブロック１１および１１Ａとして供
給してもよい。センサヘッド４は溶接対象物にスリット
光１０を照射して得られる光切断像を観測し、電気信号
に変換する。

センサヘッド４の観測領域を常に溶接トーチの前方の位
置に観測方向を最適に制御するために、センサヘッド４
全体を軸受１６および１６Ａを介して溶接ロボット１の
手首の下に取り付け、溶接トーチ６の周りに回転できる
構造を採用している。その観測方向は、直流モータ１７
と歯車１８とタイミングベルト１９とで制御している。

画像処理装置５は、センサヘッド４により形成された画
像を処理し、画像中で溶接位置を検出する。次に、スリ
ット光の照射角度、光切断像の観測方向，倍率のデータ
から、三角測量の原理により、前記溶接位置を溶接対象
物の三次元位置情報に変換する。画像処理装置５は、こ
の溶接対象物の位置情報をロボット制御装置３に転送す
る。

ロボット制御装置３は、センサヘッド４の位置および姿
勢情報をもとに、前記位置情をロボット座標に変換し、
溶接の目標位置として記憶し、予め教示された溶接経路
を補正し、溶接トーチ６を倣い制御する。

第３図は、画像処理装置５における画像データ処理の手
順を示すフローチヤート、第４図は、第３図の各段階に
おけるデータの一例を示す図である。

画像データ処理は、本発明の圧縮回路による前処理と、
その前処理結果を用いた後処理とからなる。前処理の結
果には、微分値の局部極大または極小位置が、それが極
大値か極小値かを示す微分値の符号とともに含まれてい
る。後処理は、前処理の結果から、最初に極大となり、
次に極小となる位置データの対を探し、さらにこの対の
うちで極大と極小との間の距離が閾値以下の位置データ
を光切断像による明るさの立ち上がり位置および立ち下
がり位置として再記憶する。この状態のデータが、第４
図(a)である。

次に、画面横方向の明るさの立ち上がりおよび立ち下が
り位置の画面縦方向における連続性を判定し、連続性を
満足する立ち上がりおよび立ち下がり要素の対を次々に
同一線領域にあると判定するセグメント化処理を行う。
その結果が第４図(b)である。

求めた各セグメントの骨格をなす中心線を二乗近似直線
で近似し、撮像素子１５の原に対する距離ｒと撮像素子
１５の横軸に対する角度ψとを計算する。距離ｒと角度
ψとは第４図(c)のように定義する。

次に、各隣接セグメントについて、距離ｒと角度ψとを
比較し、それぞれの差が所定閾値以内であれば、同一直
線上にあると判定し、セグメントを統合する。その結果
は第４図(d)のようになる。

これら一連の処理により、重ね継手または隅肉継手モデ
ルに対応した基本線要素を抽出する。

最後に、重ね継手の場合は上下の被溶接部材のうち下板
表面から得られる光切断像の端点を、また、隅肉継手の
場合はＴ字形をなすそれぞれの被溶接部材から得られる
光切断像の交点を求める。これらの点が、撮像素子１５
の面上における溶接像位置となる。第４図(e)のＸ印が
その点である。

ところで、溶接中に光切断法を用いて溶接位置を検出す
ると、撮像素子５からは、光切断像とスパッタと溶接ア
ーク光とが重なり合った画像信号が出力される。この他
に、ロボットのサーボ系からの電気ノイズが混入するこ
ともある。

第５図は、前記ノイズ成分を効果的に除去するための前
処理回路の具体的構成を示す回路図である。画像処理装
置５は、種々のノイズ成分を含む入力画像から光切断像
以外のノイズ成分を除去し、光切断像を選択的に強調す
る平滑化微分処理部２０と、この強調された入力画像か
ら光切断像の位置を特定するために必要な情報を抽出す
る圧縮処理部２１とからなる。

平滑化微分処理部２０と、シフトレジスタ２３〜２７
と、第１加算器２８と、第２加算器２９と、反転回路３
０と、第３加算器３１とを含んでいる。

圧縮処理部２１は、レジスタ３２と、局値記憶レジスタ
３３と、第１比較器３４と、閾値レジスタ３５と、第２
比較器３６と、レジスタ３７と、制御論理回路３８と、
局値アドレス記憶番地レジスタ３９と、局値アドレス記
憶レジスタ４０と、画像水平方向アドレスレジスタ４１
とを含んでいる。

平滑化微分処理部２０においては、撮像素子１５より得
られＡ／Ｄ変換器２２でサンプリングされクロック信号
に同期してデジタル量に変換されたデータを取り込み、
前記クロック信号に同期してシフトレジスタ２３〜２７
に次々と送る。次に、隣接する５画素の各シフトレジス
タ２３〜２７のデータを用い、第１加算器２８で前２画
素の平均値Ａｖｆを計算し、第２加算器２９で後２画素
の平均値Ａｖｂを計算する。さらに、反転回路３０によ
り、第１加算器２８の出力の符号を反転し、第３加算器
３１により、第２加算器２９の出力と反転回路３０の出
力とを加算する。すなわち、前２画素と後２画素の各平
均値の差分値（微分値）Ｄｆを求める。第３加算器３１
の出力は、微分値の絶対値Ｄｆａとなる。第３加算器３
１の桁上げの有無が微分値の符号Ｓを表している。

平滑化微分処理部２０は、急速な明るさの変化を緩和す
る平滑化機能と、緩やかな変化を除去する微分機能とを
併せて持っている。この平滑化微分処理部２０通過後の
出力がピーク周波数のになる空間周波数領域を帯域幅とすると、本例では、１
周期約４．４画素〜約１２８画素の範囲が出力信号の帯
域幅となる。

圧縮処理部２１では、第３加算器３１の微分絶対値Ｄｆ
ａをクロック信号に同期して記憶レジスタ３２に記憶す
る。同時に、微分絶対値Ｄｆａと局値記憶レジスタ３３
の出力とを第１比較器３４により比較し、微分絶対値Ｄ
ｆａと閾値レジスタ３５に記憶した閾値とを第２比較器
３６により比較する。この比較結果と第３加算器３１の
符号出力Ｓとを、クロック信号に同期して、記憶レジス
タ３７に記憶する。これらの演算および比較は、クロッ
クの立ち上がりから次のクロックの立ち上がりまでの１
クロック同期で終了するように回路を構成してある。記
憶レジスタ３２および記憶レジスタ３７には、同一時点
の平滑化微分値の絶対値Ｄｆａおよび符号Ｓと、前記絶
対値Ｄｆａと局値記憶レジスタ３３のデータとの比較結
果ＣＭと、前記絶対値Ｄｆａと閾レジスタのデータとの
比較結果ＣＲとが記憶され、次のクロックの立ち上がり
まで保持される。

制御論理回路３８は、記憶レジスタ３７に記憶された比
較結果ＣＭ，ＣＲ，符号Ｓ，撮像素子１５の水平走査線
の切替わり信号ＣＺを入力信号とし、アドレスデータの
記入指令ＬＷと、局値記憶レジスタ３３の更新指令ＬＭ
と、局値アドレス記憶レジスタ４０の記憶を移すカウン
タ増加指令ＬＣの各指令信号を出力する。

この制御論理回路３８の更に具体的な回路構成の一例を
第６図に示す。制御論理回路３８には、クロックの立ち
上がりエッジで入力データを出力データにセットし保持
するＤフリップフロップを用いており、クロック周期単
位で以前の内部データ状態を参照している。

制御論理回路３８の各出力指令条件は以下のようにな
る。

[1]アドレスデータの記入指令ＬＷを出力する条件 (a)微分値が閾値レジスタ３５および局値記憶レジスタ
３３の出力の双方よりも大きく、符号Ｓが＋から−に移
らない。

(b)微分値が前回，前々回とも閾値より大きく、符号Ｓ
が前々回＋，前回−となったとき。

（ただし、前々回にカウンタ増加指令ＬＣを出していな
い。）［２］カウンタ増加指令ＬＣを出力する条件 (a)微分値が前回閾値よりも大きく、今回閾値以下とな
ったとき。（ただし、前回カウンタ増加指令ＬＣを出し
ていない。） (b)微分値が今回前回とも閾値より大きく、符号Ｓが＋
から−に移ったとき。（ただし、前回カウンタ増加指令
ＬＣを出していない。） [3]局値レジスタの更新指令ＬＭを出力する条件 (a)微分値が閾値および最大値の双方より大きいとき。

(b)前回[2](b)が成立したとき。

(c)前回閾値より大きく、今回閾値以下となったとき。

この他、水平走査信号の切り替わり部分では、アドレス
データを記入し、次のクロックでカウンタ増加指令を出
している。

制御論理回路３８は、閾値３５および局値記憶レジスタ
３３の双方よりも微分値が大きい場合は、常に局値アド
レス記憶番地レジスタ３９の示す同一番地の局値アドレ
ス記憶レジスタ４０上に、画像水平方向アドレスレジス
タ４１の出力を局値記憶レジスタ３３を更新しながら書
き込む。そして、微分値が閾値より小さくなったとき、
または符号が＋から−に変化したとき、局値アドレス記
憶番地レジスタ３９を増加させ、局値アドレス記憶レジ
スタ４０上の記憶位置を変える。この動作により、局値
アドレス記憶レジスタ４０には、微分値が閾値以上で同
一の符号を保った区間において微分値が最大となる位置
の水平方向アドレスが、この微分値の符号Ｓとともに記
憶される。

また、微分絶対値の極大値を示す局値記憶レジスタ３３
の値は、微分値が閾値レジスタの値および局値記憶レジ
スタ３３の値の双方よりも大きい場合に更新される他、
次の閾値以上の区間における極大位置検出のため、この
ときの微分値すなわち閾値以下の値を設定する。

さらに、微分値が閾値よりも大きい状態で符号が＋から
−に変化した場合は、局値アドレス記憶番地レジスタ３
９の値を増加し、１クロック遅れて、局値アドレス記憶
レジスタ４０への画像水平方向アドレスレジスタ４１の
出力の書き込みと局値記憶レジスタ３３の更新とを実行
し、極大または極小位置のいずれかが記憶されない状態
を防止している。

第７図は、撮像素子１５から得られる光切断像を妨害光
としてのスパッタおよびアークの照明光とともに示す図
である。

第８図および第９図は、それぞれ、第７図のVIII−VIII
走査線およびIX−IX走査線上の明るさの変化と、平滑化
微分処理部２０の出力と、アドレスデータが記憶される
位置の近傍での各入力信号および出力信号の変化を示し
たものである。

第８図は、光切断像に右方向からアーク光が照明光とし
て照射され、左端にもハレーション等の妨害光がある状
態を示している。このような撮像素子１５からの信号を
平滑化微分処理部２０に通すと、緩やかな照明光の変化
の影響は除去される。また、局値アドレス記憶レジスタ
３３には、光切断像の立ち上がり勾配が極大となる位置
および立ち下がり勾配が極小となる位置が符号とともに
記憶される。

第９図は、光切断像に溶接に伴うスパッタおよび強いア
ーク照明光が重なった状態を示している。平滑化微分処
理部２０の出力には、その外乱による勾配のピークに続
き、本来の検出対象である光切断像による勾配のピーク
が現れている。この場合立ち下がり勾配は、外乱光と光
切断像の立ち下がり部分とが重なっているために、１個
所のみとなる。局値記憶レジスタ３３には、これら立ち
上がりおよび立ち下がり勾配の各ピーク値が微分値の符
号とともに記憶される。

これらの前処理の結果は、次に、画像処理装置５内の図
示しないデータ処理部に送られ、光切断像を検出され
る。その際に、従来例では、第８図のような場合、閾値
をどこに設定するかにより、アーク光やスパックの影響
をまともに受けて、これらの外乱光のある部分を光切断
像が在る位置と認識してしまうおそれがあった。

一方、第９図の場合も、外乱光と重なりあっているの
で、光切断像自体の立ち上がりまたは立ち下がり部分を
特定できない結果となり、光切断像の正確な位置を自動
的に高速検出することは不可能であった。

本実施例においては、第８図および第９図の最下段に示
すように、光切断像のアーク光またはスパッタが重なっ
た状態でも、光切断像の部分で明るさが変化していれ
ば、勾配の極大および極小位置を更新しながら記憶し、
外乱光の妨害を排除して、光切断像の正確な位置をとぎ
れなしに検出できる。

また、微分値が極大または極小となる位置をこのときの
微分値の符号とともに記憶する圧縮処理を、画像信号を
サンプリングするクロック信号に同期して、実行してい
るため、画像データを高速処理して圧縮でき、溶接線等
の検出処理が高速化される。

さらに、被検出対象物表面でスリット光が２回反射して
できる二次反射により光切断像の線幅が見掛け上変化す
る場合にも、勾配の極大位置および極小位置の間隔の変
化から、この状態を判定できる。

したがって、外乱光の状態が変化する溶接電流の小さい
薄板から溶接電流の大きい中厚板までの広い範囲に亙っ
て、一種類の小型ヘッドを用いて溶接線の位置を高速検
出し倣い制御できる溶接ロボット等が得られる。

なお、本発明は溶接ロボットのみならず、外乱光が存在
するシーリング機やグラインダ等にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光切断像にアーク光またはスパッタが
重なった状態でも、光切断像の部分で明るさが変化して
いれば、勾配の極大および極小位置を記憶し、外乱光の
妨害を排除して、光切断像の正確な位置を十分に検出で
きる。

また、微分値が極大または極小となる位置をその微分値
の符号とともに記憶する圧縮処理を行うため、画像デー
タを高速圧縮でき、溶接線等の検出処理が高速化され
る。

さらに、被検出対象物表面でのスリット光の二次反射に
より光切断像の線幅が変化する場合も、勾配の極大位置
および極小位置の間隔の変化により、この状態を判定
し、その影響の排除を促すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光切断像位置検出装置を備えた溶
接ロボットシステムの構成の一例を示す概略図、第２図
は第１図溶接ロボットの手首の下に溶接トーチとともに
固定したセンサヘッドの構造の一例を示す図、第３図は
第１図システムの画像処理装置における画像データ処理
の手順を示すフローチャート、第４図は第３図の各段階
におけるデータの一例を示す図、第５図はノイズ成分を
効果的に除去するための前処理回路の具体的構成を示す
回路図、第６図は第５図回路内の制御論理回路の構成の
一例を更に具体的に示す回路図、第７図は撮像素子から
得られる光切断像を妨害光としてのアーク照明光ととも
に示す図、第８図および第９図はそれぞれ第７図の線VI
II−VIII，IX−IXに沿った明るさの変化と平滑化微分処
理部の出力とアドレスデータが記憶される近傍での各入
力信号および出力信号の変化とを示す図である。１……溶接ロボット、２……溶接用電源、３……ロボット制御装置、４……センサヘッド、５……画像処理装置、６……溶接トーチ、７……半導体レーザ、８……非球面レンズ、９……シリンドリカルレンズ、１０……スリット光、１１……スリット光照射ブロック、１２……干渉フィルタ、１３……対物レンズ、１４……絞り、１５……撮像素子、１６……軸受、１７……直流モータ、１８……歯車、１９……タイミン
グベルト、２０……平滑化微分処理部、２１……圧縮処理部、２２……Ａ／Ｄ変換器、２３〜２７……シフトレジスタ、２８……第１加算器、２９……第２加算器、３０……反転回路、３１……第３加算器、３２……レジスタ、３３……局値記憶レジスタ、３４……第１比較器、３５……閾値レジスタ、３６……第２比較器、３７……レジスタ、３８……制御論理回路、３９……局値アドレス番地レジ
スタ、４０……局値アドレス記憶レジスタ、４１……画像水平方向アドレスレジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外乱光が存在する環境下でまたは反射率が
一定でない表面を有する被検出物にスリット光を照射す
る光源と、前記被検出物上に生ずる光切断像を取り込む
撮像手段と、当該撮像手段からの画像信号を処理し光切
断像の前記被検出物上の位置を検出する画像処理装置と
を備えた光切断像位置検出装置において、前記画像処理装置が、前記撮像手段からの画像信号を平滑化するとともにその
明るさの微分値を求める平滑化微分処理手段と、前記微分値が極大および極小となる画像位置を符号とと
もに記憶する圧縮処理手段と、前記記憶された画像位置のうち極大位置から極小位置に
移る組の間隔が所定の閾値以内にある組を光切断像の位
置と判定する手段とを含むことを特徴とする光切断像位置検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の光切断像位置検出装置に
おいて、前記平滑化微分処理手段が、前記撮像手段からＡ／Ｄ変換器を介して画像データを取
り込み次々に転送する複数のシフトレジスタと、これらのシフトレジスタから前後２組の画素データを選
択して各組の平均値を求める第１および第２加算手段
と、第１加算手段の出力の符号を反転し第２加算手段の出力
と加算し前２画素と後２画素の各平均値の微分値を求め
る第３加算手段とからなることを特徴とする光切断像位置検出装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の光切断像位置検
出装置において、前記圧縮処理手段が、前記平滑化微分処理手段の出力の局部極大値または極小
値を記憶する局値記憶レジスタと、前記平滑化微分処理手段の出力を前記局値レジスタの出
力と比較する第１比較手段と、前記微分値の閾値を記憶する閾値レジスタと当該閾値レジスタの出力と前記平滑化微分処理手段の出
力とを比較する第２比較手段と、前記局値および当該局値のアドレスを記憶する局値アド
レス記憶レジスタと、クロック信号を計数するアドレスカウンタと、前記平滑化微分処理手段の微分値符号出力と第１比較手
段の出力と第２比較手段の出力とに基づき、前記局値記
憶レジスタを平滑化微分処理手段の出力で更新する更新
指令と前記アドレスカウンタの出力および平滑化微分手
段の微分値の符号を前記局値アドレス記憶レジスタに記
憶する記憶指令とを出す制御論理回路とからなり、前記光切断像の明るさの勾配が閾値以上となる勾配の局
部極大位置および局部極小位置を前記勾配の符号ととも
に記憶する手段であることを特徴とする光切断像位置検
出装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の光切
断像位置検出装置の前記光源と前記撮像手段とを溶接ト
ーチとともに溶接アームの手首に固定し、溶接トーチを
目標位置に倣い制御することを特徴とする溶接ロボッ
ト。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか一項に記載の光切
断像位置検出装置の前記光源と前記撮像手段とをシーリ
ングヘッドに固定し、シーリングヘッドを目標位置に傲
い制御することを特徴とするシーリング機。
【請求項６】請求項１〜３のいずれか一項に記載の光切
断像位置検出装置の前記光源と前記撮像手段とをグライ
ンダディスクの近傍に固定し、グラインダディスクを目
標位置に倣い制御することを特徴とするグラインダ。
【請求項７】外乱光が存在する境環下でまたは反射率が
一定でない表面を有する被検出物にスリット光を照射し
て得られる光切断像の明るさの立ち上がり勾配および立
ち下がり勾配がそれぞれ極大および極小となる位置を記
憶する手段と、当該勾配の符号を前記極大および極小位置に対応させて
記憶する手段とからなる光切断像データ圧縮処理回路。