JPH0630814B2 - 溶接位置の決定方法および溶接方法 - Google Patents

溶接位置の決定方法および溶接方法

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JPH0630814B2
JPH0630814B2 JP10487790A JP10487790A JPH0630814B2 JP H0630814 B2 JPH0630814 B2 JP H0630814B2 JP 10487790 A JP10487790 A JP 10487790A JP 10487790 A JP10487790 A JP 10487790A JP H0630814 B2 JPH0630814 B2 JP H0630814B2
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welding
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尚人 谷脇
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は板材の角継ぎ手溶接における溶接位置の決定方
法および溶接方法に関わる。
(従来の技術) 従来、自動溶接機を用いて角継ぎ手溶接を行うには、被
溶接部に対する溶接トーチ位置を予め設定しておく、教
示通りの動作を繰り返す方式のものと、位置センサを有
しそこから得られるデータにより溶接トーチ位置を補正
しながら溶接を行う方法のものがあった。
近年では、位置センサを有する自動溶接機が主流とな
り、位置検出のための各種方法には被溶接部の形状等に
より多くの方法が案出されていた。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、従来にない溶接位置の決定方法と、この溶接
位置決定方法に基づく簡便な溶接方法を提供することを
目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の溶接位置の決定方法お
よび溶接方法は、 第1に、一対の板材の端部で互いに交差して配置した板
材の継ぎ手溶接で、光切断方式を用いて継ぎ手部分の位
置座標を検出すると同時に、該板材の側面に投影される
光切断線像の画像処理平面上での方程式を決め、これら
のデータと該板材の板厚および板材の交差角のデータと
より、該板材の継ぎ手部分の隙間、段差、交差位置等の
データを算出することにより、板材の溶接位置を決定す
るものである。
第2は、一対の板材の端部で互いに交差して配置した板
材の継ぎ手溶接で、光切断方式を用いて継ぎ手部分の位
置座標を検出すると同時に、該板材の側面に投影される
光切断線像の画像処理平面上での方程式を求め、これら
のデータと該板材の板厚および板材の交差角のデータと
より、該板材の継ぎ手部分の隙間、段差、交差位置等の
データを算出することにより、板材の溶接位置を決定す
ることを特徴とする溶接位置の決定方法において、 前記位置座標の検出に際し、それぞれの光切断線像を板
材のそれぞれの位置(板材1と板材2)に配置して、2
本の光切断線像を用いることを特徴とする請求項1記載
の方法である。
第3は、前記位置座標の検出に際し、得られた光切断線
像に微分処理を施し、その変曲点から端像部の位置座標
を求めることを特徴とする請求項1および2記載の方法
である。
第4は、前記位置座標の検出に際し、通常光源で得られ
た,継ぎ手部分の画像から、空間フィルタリング等の手
段により板材の端縁部の画像を抽出し、この画像と光切
断線像の交点とから板材端縁部の位置座標を求めること
を特徴とする請求項1および2記載の方法である。
そして第5に、前記1、2、3および4の方法におい
て、得られた板材の継ぎ手部分の隙間、段差のデータよ
り最適な溶接条件としての溶接電流値、フィラー送り量
等を決定し、交差位置データより溶接トーチを最適位置
に制御して溶接を行う溶接方法を提供しようとするもの
である。
(作用) 上記のように光切断方式を用いて継ぎ手部分の開光形状
や位置ずれを検出し、(1)光切断線像の画像処理面での
方程式を求める。(2)光切断線像に微分処理を行う。(3)
通常光源による画像から空間フィルタリング等によって
画像を抽出し、光切断線像を重ねて交点を得る等のこと
により端縁部の位置座標P、Qを正確に求め、板材の板
厚および交差角のデータとより隙間、段差、交差位置を
算出するので、最適な溶接位置が決定される。したがっ
て、前記隙間、段差によって溶接電流値やフィラー送り
量を決定し、交差位置により溶接トーチを最適位置に制
御して完全な溶接を行うことができる。
(実施例1) 以下、本発明の実施例1を第1図ないし第8図によって
説明する。
第1図において図中1および2は板材で、この板材1お
よび2を角継ぎ手(コーナジョイント)溶接するには、
第2図に示すように、板材1および2を所定の交差角に
て組合せ、この組合せた上方(交差角の2等分線上)に
CCDカメラ3を配置し、このCCDカメラ3の光軸に
対し45゜方向で前記交差角の2等分線上に半導体レーザ
4を設けて半導体レーザ光を照射する光切断方式で計測
する。第3図は光切断方式による要部の拡大図で、なら
びに、前記光切断線像で板材1の端縁部との交点をPと
し、板材2の端縁部との交点をQとする。また、板材1
の端面と板材2の側面との隙間をaとし、板材1と板材
2の交差部に設けられる段差をbとする。そして、板材
1と板材2上に現れた光切断線像の方程式をそれぞれ次
のようにおく。
y=f(x)=Ax+B y=f(x)=Ax+B ここに、A、B、A、Bは任意の常数である。
次に、板材の端縁部の位置座標P、Qの求め方について
説明する。この位置座標P、Qを求めるには次の2つの
方法が考えられる。
第1の方法は、半導体レーザ光を照射したことにより得
られた光切断線像に微分処理を施し、第4図に示すよう
な変曲点から端縁部の位置座標P、Qを求める方法であ
る。
第2の方法は、通常光源で得られた継ぎ手部の画像から
例えば空間フィルタリングをかけて第5図に示す板材の
端縁部の像を抽出し、この画像と光切断線像の交点から
端縁部の位置座標P、Qを求める方法である。
以上により求めた光切断線像の方程式と、PおよびQの
座標とより、以下、板材の隙間a、段差bおよび交差位
置Rの求め方について第6図によって説明する。第6図
において、前記板材1と板材2との光切断線の延長上の
交点をRとすると、R(L:L)で表される。そし
てLは隙間aのプラス板材2の板厚tで表され、L
は板材1と板材2との段差bとなる。また、板材1と板
材2との交差角をθとすれば、θとtは事前に測定可能
であり既知の値である。さらに端縁部のラインと直交す
る面と前記光切断線との交差角をそれぞれθ、θ
すると、 Tan θ=A/Sin(θ/2) Tan θ=A/Sin(θ/2) である。
ここで第6図のA矢視図である第7図およびB矢視図で
ある第8図より L=|y−y|/Tanθ=|y−y|/Tanθで表され ここに、y:P点のy座標 y:Q点のy座標 y:R点のy座標 である。
しかして、a=L−t で b=L であることから 隙間a、段差bが計算できる。また、交差位置Rは端縁
部のP点およびQ点であることから容易に求めることが
できる。
以上述べた溶接位置の決定方法に従い、継ぎ手部の隙間
aの値により溶接のアーク電流を段階的に制御決定し段
差bと交差位置Rの値により溶接トーチの位置を制御決
定することにより、信頼性の高い角継ぎ手溶接ができ
る。
(実施例2) 以下、本発明の実施例2を第9図ないし第16図によって
説明する。
第9図において図中1および2は板材で、この板材1お
よび2を角継ぎ手(コーナジョイント)溶接するには、
第10図に示すように、板材1および2を所定の交差角に
て組合せ、この組合わせ上方(交差角の2等分線上)に
CCDカメラ3を配し、このCCDカメラ3の光軸に対
しそれぞれθθ方向で前記交差角の2等分線上に2
台の半導体レーザ4を設けて半導体レーザ光を照射する
光切断方式で計測する。第11図は光切断方式による要部
の拡大図で、ならびに、前記光切断線像で板材1の端縁
部との交点をP1、P2とし、板材2の端縁部との交点を
1、Q2とする。また、板材1の端面と板材2の側面と
の隙間をaとし、板材1と板材2の交差部に設けられる
段差をbとする。そして、板材1と板材2上に現れた光
切断線像の方程式をそれそれ次のようにおく。
y=f(x)=Ax+B y=f(x)=Ax+B y=f(x)=Ax+B y=f(x)=Ax+B ここに、A、B、A、B、A、B、A
は任意の常数である。
次に、板材の端縁部の位置座標P、Qの求め方について
説明する。この位置座標P、Qを求めるには次の2つの
方法が考えられる。
第1の方法は、半導体レーザ光を照射したことにより得
られた光切断線像に微分処理を施し、第12図に示すよう
な変曲点から端縁部の位置座標P、Qを求める方法であ
る。
第2の方法は、通常光源で得られた継ぎ手部の画像から
例えば空間フィルタリングをかけて第13図に示す板材の
端縁部の像を抽出し、この画像と光切断線像の交点から
端縁部の位置座標P、Qを求める方法である。
以上により求めたP、P、Q、Qの座標より、
板材の隙間a、段差b、交差位置の求め方について第14
図(a)(b)によって説明する。前記板材1と板材2との光
切断線の延長上の交点をR、Sとし、隙間a、段差bが
0のときP10、P20、Q10、Q20とする。
とすれば 第15図より となる。
とすれば 第16図より となる。
θ1、θ2およびP10、P20の距離 10、Q20の距離 が既知であるため、P12の距離 12の距離 を測定すれば、隙間a、段差bが求まる。また交差位置
は端縁部のP点およびQ点であることから容易に求める
ことができる。
以上述べた溶接位置の決定方法に従い、継ぎ手部の隙間
aの値により溶接のアーク電流を段階的に制御決定し段
差bと交差位置Rの値により溶接トーチの位置を制御決
定することにより、信頼性の高い角継ぎ手溶接ができ
る。この実施例2の方法は、実施例1に述べた半導体レ
ーザー4の1本方式における交点Rを求める必要がな
く、 の距離を測定することにより、隙間a、段差bを求める
ことができるので、複雑な計算を行うことなく測定でき
る特徴がある。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明の溶接位置の決定方
法および溶接方法は、 第1に、一対の板材の端部で互いに交差して配置した板
材の継ぎ手溶接で、光切断方式を用いて継ぎ手部分の位
置座標を検出すると同時に、該板材の側面に投影される
光切断線像の画像処理平面上での方程式を決め、これら
のデータと該板材の板厚および板材の交差角のデータと
より、該板材の継ぎ手部分の隙間、段差、交差位置等の
データを算出することにより、 第2は、一対の板材の端部で互いに交差して配置した板
材の継ぎ手溶接で、光切断方式を用いて継ぎ手部分の位
置座標を検出すると同時に、該板材の側面に投影される
光切断線の画像処理平面上での方程式を求め、これらの
データと該板材の板厚および板材の交差角のデータとよ
り、該板材の継ぎ手部分の隙間、段差、交差位置等のデ
ータを算出することにより、板材の溶接位置を決定する
ことを特徴とする溶接位置の決定方法において、 前記位置座標の検出に際し、それぞれの光切断線像を板
材のそれぞれの位置(板材1と板材2)に配置して、2
本の光切断線像を用いることにより、 第3は、前記位置座標の検出に際し、得られた光切断線
剤に微分処理を施し、その変曲点から端縁部の位置座標
を求めることにより、 第4は、前記位置座標の検出に際し、通常光源で得られ
た継ぎ手部分の画像から、空間フィルタリング等の手段
により板材の端縁部の位置座標を求めることにより、簡
単に正確な溶接位置を決定することができる。
また、このように決定された溶接位置における板材の継
ぎ手部の隙間、段差のデータより最適な溶接条件として
の溶接電流値、フィラー送り量等を決定し、交差位置デ
ータより溶接トーチを最適位置に制御して溶接を行う溶
接方法により信頼性の高い角継ぎ手溶接が行える利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第8図は本発明の実施例1で、第1図は板
材の角継ぎ手部の斜視図、第2図は同板材に光切断方式
を行っている斜視図、第3図は光切断した要部の斜視
図、第4図は微分処理による変曲点の求め方の要図、第
5図は端縁部と光切断像の要図、第6図は溶接位置の決
定方法の斜視図、第7図は第6図のA矢視図、第8図は
第6図のB矢視図、第9図ないし第16図は本発明の実施
例2で、第9図は板材の角継ぎ手部の斜視図、第10図は
同板材に2台の半導体レーザを用いて光切断方式を行っ
ている斜視図、第11図は光切断した要部の斜視図、第12
図は微分処理による変曲点の求め方の要図、第13図は端
縁部と光切断線像の要図、第14図(a)は溶接位置の決定
方法の斜視図、第14図(b)は同座標図、第15図は第14図
(a)のA矢視図、第16図は第14図(a)の矢視図である。 1……板材1 2……板材2 a……隙間 b……段差 P、Q……位置座標

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の板材の端部で互いに交差して配置し
    た板材の継ぎ手溶接で、光切断方式を用いて継ぎ手部分
    の位置座標を検出すると同時に、該板材の側面に投影さ
    れる光切断線像の画像処理平面上での方程式を決め、こ
    れらのデータと該板材の板厚および板材の交差角のデー
    タとより、該板材の継ぎ手部分の隙間、段差、交差位置
    等のデータを算出することにより、板材の溶接位置を決
    定することを特徴とする溶接位置の決定方法。
  2. 【請求項2】一対の板材の端部で互いに交差して配置し
    た板材の継ぎ手溶接で、光切断方式を用いて継ぎ手部分
    の位置座標を検出すると同時に、該板材の側面に投影さ
    れる光切断線像の画像処理平面上での方程式を決め、こ
    れらのデータと該板材の板厚および板材の交差角のデー
    タとより、該板材の継ぎ手部分の隙間、段差、交差位置
    等のデータを算出することにより、板材の溶接位置を決
    定することを特徴とする溶接位置の決定方法において、 前記位置座標の検出に際し、それぞれの光切断線像を板
    材のそれぞれの位置(板材1と板材2)に配置して、2
    本の光切断線像を用いることを特徴とする請求項1記載
    の溶接位置の決定方法。
  3. 【請求項3】前記位置座標の検出に際し、得られた光切
    断像に微分処理を施し、その変曲点から端像部の位置座
    標を求めることを特徴とする請求項1および2記載の溶
    接位置の決定方法。
  4. 【請求項4】前記位置座標の検出に際し、通常光源で得
    られた継ぎ手部の画像から空間フィルタリング等の手段
    により板材の端縁部の画像を抽出し、この画像と光切断
    線像の交点とから板材端縁部の位置座標を求めることを
    特徴とする請求項1および2記載の溶接位置の決定方
    法。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3および4記載の溶接位置
    の決定方法において、得られた板材の継ぎ手部の隙間、
    段差のデータより最適な溶接条件としての溶接電流値、
    フィラー送量等を決定し、交差位置データより溶接トー
    チを最適位置に制御して溶接を行うことを特徴とする溶
    接方法。
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CN101492015B (zh) 2009-03-02 2011-08-24 浙江师范大学 网状层压碳-铜复合材料受电弓滑板及其制造方法
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