JPH0818133B2 - All posture automatic welding equipment - Google Patents

All posture automatic welding equipment

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Publication number
JPH0818133B2
JPH0818133B2 JP2142440A JP14244090A JPH0818133B2 JP H0818133 B2 JPH0818133 B2 JP H0818133B2 JP 2142440 A JP2142440 A JP 2142440A JP 14244090 A JP14244090 A JP 14244090A JP H0818133 B2 JPH0818133 B2 JP H0818133B2
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JP
Japan
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groove
welding
image
slit light
welding torch
Prior art date
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Application number
JP2142440A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH0437476A (en
Inventor
昇 福原
Original Assignee
川崎製鉄株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 川崎製鉄株式会社 filed Critical 川崎製鉄株式会社
Priority to JP2142440A priority Critical patent/JPH0818133B2/en
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Publication of JPH0818133B2 publication Critical patent/JPH0818133B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、溶接対象の開先に対して溶接トーチを正確
に位置決めすることにより安定したアーク状態で高精度
の溶接を行うことができる全姿勢自動溶接装置に関す
る。
The present invention relates to an all-position automatic welding apparatus capable of performing highly accurate welding in a stable arc state by accurately positioning a welding torch with respect to a groove to be welded.

【従来の技術】[Prior art]

管端の突合せ部の溶接に用いる従来の自動溶接装置で
は、管周囲を巻回する走行レールを、管の突合せ継手
(開先)の溶接線に対して平行に、且つ同芯上に取付け
る必要があるが、それは、管に変形等があるため極めて
困難であった。 そこで、溶接の施行中に、溶接トーチの位置を管等の
溶接線に合わせるために追随補正を行う自動溶接技術が
開発されている。 上記自動溶接技術としては、アークセンサを利用する
システムでトーチ位置の補正量を検出する方法、イメー
ジセンサの映像画面の座標系により溶接部の形状を検出
する方法(特開昭58-181476)、溶接部の形状を画像デ
ータとして取込んで開先倣いに利用する方法(特公昭64
-155)等がある。
In the conventional automatic welding equipment used for welding the butt joints of pipe ends, it is necessary to mount the traveling rail that winds around the pipes parallel to and concentric with the welding line of the butt joint (groove) of the pipes. However, it was extremely difficult due to deformation of the tube. Therefore, an automatic welding technique has been developed in which the position of the welding torch is adjusted to follow the welding line of a pipe or the like while welding is being performed. As the automatic welding technique, a method of detecting the correction amount of the torch position in a system using an arc sensor, a method of detecting the shape of the welded portion by the coordinate system of the image screen of the image sensor (JP-A-58-181476), A method of capturing the shape of the welded part as image data and using it for groove tracking (Japanese Patent Publication No.
-155) etc.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、上記のアークセンサを利用して補正量
を検出する方法では、アークセンサを精度良く機能させ
るために、溶接条件、溶接姿勢等に合せて多数の制御パ
ラメータを設定する必要があり、条件設定に多くの時間
を費やすという問題があった。 又、特開昭58-181476号公報に開示されている方法で
は、溶接トーチの上下位置補正が行われていないため、
エクステンションに変動が生じ、アークの安定性を欠く
という問題があった。 更に、特公昭64-155号公報に開示されている方法で
は、焦点距離の較正を必要とするために算出に長時間を
要するという問題があった。 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされた
もので、溶接部に対する適切な位置に、溶接トーチを正
確且つ迅速に位置合せすることができる簡単な構成から
なる全姿勢自動溶接装置を提供することを課題とする。
However, in the method of detecting the correction amount using the above arc sensor, it is necessary to set a large number of control parameters in accordance with the welding conditions, the welding posture, etc. in order to make the arc sensor function with high accuracy. There was a problem of spending a lot of time on. Further, in the method disclosed in JP-A-58-181476, since the vertical position correction of the welding torch is not performed,
There is a problem in that the fluctuation of the extension occurs and the stability of the arc is lost. Further, the method disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 64-155 has a problem that it takes a long time for calculation because it requires calibration of the focal length. The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides an all-position automatic welding apparatus having a simple configuration capable of accurately and quickly aligning a welding torch at an appropriate position with respect to a welded portion. The challenge is to provide.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

溶接トーチを開先に位置決めし、該開先に沿って移動
させて自動溶接を行う全姿勢自動溶接装置において、上
記溶接トーチと一体的に移動するビデオカメラ及びスリ
ット光源が設置され、上記ビデオカメラの撮像面には、
開先に直交する横方向及び開先に対して上下の縦方向そ
れぞれに対応する2次元座標が形成されていると共に、
上記ビデオカメラの光軸を、上記スリット光源から開先
に照射するスリット光線に所定の角度で交差させた状態
で、該ビデオカメラの撮像面に形成される開先形状を表
わすスリット光線照射像を画像処理し、該スリット光源
照射像の特定位置について撮像面上の実際の2次元座標
値を算出し、算出された上記実際の2次元座標値と、該
特定位置について上記溶接トーチが目標位置に一致する
ように、予め設定してある基準位置の2次元座標値との
差を求め、撮像面上の上記2次元座標値の差が0になる
ように上記溶接トーチ、ビデオカメラ及びスリット光源
を一体的に縦方向又は横方向に移動させ、上記スリット
光線像の特定位置を上記基準位置に一致させることによ
り、上記溶接トーチへの目標位置への位置決めを可能と
したことにより、前記課題を達成したものである。
In an all-position automatic welding apparatus that positions a welding torch at a groove and moves along the groove to perform automatic welding, a video camera and a slit light source that move integrally with the welding torch are installed. The imaging surface of
Two-dimensional coordinates corresponding to the horizontal direction orthogonal to the groove and the vertical direction above and below the groove are formed, and
In the state where the optical axis of the video camera is intersected with the slit ray irradiated from the slit light source to the groove at a predetermined angle, a slit ray irradiation image showing the groove shape formed on the imaging surface of the video camera is displayed. Image processing is performed to calculate an actual two-dimensional coordinate value on the imaging surface for a specific position of the slit light source irradiation image, and the calculated actual two-dimensional coordinate value and the welding torch at the target position for the specific position. The difference between the preset reference position and the two-dimensional coordinate value is determined so that they match, and the welding torch, video camera, and slit light source are adjusted so that the difference between the two-dimensional coordinate values on the imaging surface becomes zero. By moving integrally in the vertical direction or the horizontal direction, and by matching the specific position of the slit ray image with the reference position, by enabling positioning to the target position on the welding torch, It is those that have achieved the serial task.

【作用及び効果】[Action and effect]

本発明においては、ビデオカメラの撮像面に形成され
る開先形状を表わすスリット光線照射像の特定位置が、
同撮像面に予め定めてある基準位置に一致するまで、溶
接トーチ、ビデオカメラ及びスリット光源を一体的に移
動させることにより、開先形状に見合った任意の位置に
上記溶接トーチを正確且つ迅速に位置合せを行うことが
できる。従って、装置の構成は簡単であるが、開先に対
して横方向と共に、縦方向(上下方向)に関しても適切
な位置に上記溶接トーチを位置合せすることができるた
め、該開先の自動溶接を精度良く、しかも能率良く行う
ことができる。
In the present invention, the specific position of the slit ray irradiation image representing the groove shape formed on the imaging surface of the video camera,
By moving the welding torch, video camera, and slit light source integrally until they match a predetermined reference position on the imaging surface, the welding torch can be accurately and quickly moved to an arbitrary position corresponding to the groove shape. Alignment can be done. Therefore, although the structure of the device is simple, the welding torch can be aligned not only in the lateral direction with respect to the groove but also in the vertical direction (vertical direction), so that the automatic welding of the groove is possible. Can be performed accurately and efficiently.

【実施例】【Example】

以下、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、使用状態にある第1実施例の全姿勢自動溶
接装置の要部を示す、正面方向から見た概略構成図、第
2図は上記全姿勢自動溶接装置の概略側面図である。 本実施例の全姿勢自動溶接装置は、溶接対象である鋼
管Sの上方に配置された溶接トーチ10と、該トーチ10を
中間にして略対称に配置されているレーザ・スリット光
源12及びCCDカメラ等のITV(Industrial Television)1
4を備え、更に、上記溶接トーチ10の駆動やITV14の画像
処理等を行う制御装置(図示せず)を備えている。 上記溶接トーチ10、スリット光源12及びITV14は、何
れも第2図に示す溶接ヘッド16に取付けられており(IT
V14のみ図示)、これらの三者は一体として縦方向(開
先に対して上下方向)及び横方向(開先に対して直交方
向)に往復動可能になされている。そして、上記ITV14
は、光軸14Aが上記スリット光源12の照射軸12Aと所定の
角度で交差するように配置されている。 又、上記溶接ヘッド16は、走行レール18に取付けられ
ている。この走行レール18は、鋼管S1の周囲に巻回さ
れ、該鋼管S1の周囲を回転走行するようになされてお
り、該回転走行に従って上記溶接ヘッド16が鋼管S1の周
囲を回転するようになされている。従って、上記溶接ヘ
ッド16に取付けられている前記溶接トーチ10、スリット
光源12及びITV14の三者は、上記走行レール18が回転走
行すると、鋼管S1及びS2の突合せ継手である開先20に沿
って周回する。 次に、本実施例の作用を説明する。 まず、上記スリット光源12から開先20に対してスリッ
ト光線を照射し、そのときの照射像を上記ITV14で撮像
し、該ITV14の撮像面に、第3図に示すような開先20の
形状に対応するスリット光線照射像22を形成する。な
お、Aは撮像領域を示し、上記撮像面には、予め溶接ト
ーチ10の目標位置を示す(x,y)座標が形成されてお
り、その原点が該目標位置に対応するようになされてい
る。 上記撮像面に形成されたスリット光線照射像22は、V
字形状部が開先20の形状に対応し、その下端部22Aが溶
接線20Aに対応している。 第3図では、y軸方向が開先20とITV14との図中上下
方向(縦方向)のずれ量を、x軸方向が横方向のずれ量
をそれぞれ表わし、上記照射像22がx軸上にある場合
は、その対応する開先部位に対して上記ITV14が縦方向
について目標位置にあることを示し、同様にy軸上にあ
る場合は、横方向について目標位置にあることを示して
いる。 ここで、上記関係のうち縦方向の位置関係を、第4図
を参照して判り易く説明する。今、ITV14の光軸14Aとス
リット光源12の照射軸12Aとが所定の角度αで交差して
いる場合を考えると、高さHの表面レベルにある照射点
P1は、高さがH′になると照射点P2となり、P1位置から
δ1だけずれる。そして、上記照射点P2の位置が、前記
第3図に示した下端部22Aに相当し、P1位置がx軸上に
相当している。 従って、前記V字形状の開先を溶接するに際しては、
前記スリット光線照射像22を画像解析し、例えば下端部
22Aの位置(特定位置)を(x,y)座標値として算出し、
次いでx=0、y=0となるようにITV14等を横方向及
び縦方向に移動させ、上記下端部22Aを撮像面の中心、
即ち原点(0,0)に一致させることにより、前記溶接線2
0Aに対する適切な溶接位置に溶接トーチ10を自ずと位置
決めすることが可能となる。 上述のように、ITV14で得られた上記照射像22につい
て画像解析を行い、その結果に基づいて溶接ヘッド16を
移動させ、該照射像22の特定位置22Aを、撮像面上の原
点(基準位置)に一致させることにより、スリット光源
12及びITV14と一体的に移動する上記溶接トーチ10を、
上記特定位置に対応する開先部位、例えば前記溶接線20
Aに対して適切な溶接位置に正確に位置合せすることが
できる。その結果、走行レール18と開先20の溶接線20A
とが平行でない場合や、該走行レール18が鋼管と同芯上
にない場合等であっても、上記開先20に対して精度良く
且つ迅速に自動溶接を行うことが可能となる。 次に、本発明の第2実施例について説明する。 本実施例は、第5図に示すようなルートギャップを有
する開先を溶接する場合に係り、装置の基本構成は、上
記開先に沿って溶接ヘッドを直線移動可能とした以外
は、前記第1実施例と同様である。 上記開先は、両側に位置する鋼板S3及びS4の傾斜端面
で形成され、該鋼板S3及びS4間に幅RGのルートギャップ
を有している。なお、上記開先の裏側には当金30が配さ
れている。 上記開先を溶接する場合は、溶接ヘッド16に取付けら
れている溶接トーチ10、スリット光源12及びITV14を上
記開先の上方に配置し、上記溶接トーチ10を該開先に倣
って移動させる。その際、開先に対する溶接トーチ10の
位置決めは基本的には前記第1実施例の場合と同様にし
て行う。 従って、以下の本実施例の説明では、ルートギャップ
幅RGの検出方法を中心に説明する。 上記開先にスリット光線を照射し、その照射像を、第
7図に示すように配置されているITV14で撮像し、画像
処理を行うことにより、第8図に示す開先形状に対応し
たスリット光線照射像32を得る。 ここで、上記画像処理について、第5図及び第6図を
用いて説明する。第5図に示すように、スリット光線を
開先に照射すると、該開先には同幅の照射像が形成され
るが、この照射像では、平坦面における照度が斜面のそ
れより大きくなる。第6図はこの関係を示したもので、
平坦面がルートギャップの当金30である場合(A視)、
斜面が右側の開先である場合(B視)についての照度を
示している。そして、照度に一定の閾値を設け、その閾
値に対応する照度幅をもって照射像幅とすると、第5図
に示すような、平坦部では広く、斜面部では狭い照射像
が形成されていると表現できる。 前記光源12から開先にスリット光線を照射し、該開先
に形成された照射像をITV14に画像入力し、その入力に
対して上述のような画像処理を行い、閾値以上の照度を
有する画像領域として表示したのが、前記第8図のスリ
ット光線照射像32である。 第8図において、a点及びb点を特定することによ
り、ルートギャップ幅RGは、次式で求められる。 RG=(a点のx値)−(b点のx値) 上記a点及びb点の特定は、ルートギャップを中心と
する関心領域を抽出し、第9図に示すステップ(1)〜
(3)の手順でx max及びx minを求め、それぞれをa点
及びb点のx値とする(なお、便宜上、第9図以後で
は、ルートギャップを縦方向に図示する)。 その際、ステップ(2)の2値化処理では、第10図
(A)のC-C位置における照度を同図(B)に示すよう
に、照度の閾値をv又はv′とすると、それぞれルート
ギャップ幅RG又はRG′となり、閾値の設定如何によっ
て、測定精度が左右されることになるため、閾値の設定
は適切に行う。 又、測定の信頼性を上げるために、前記2値化処理に
加えて、第11図にステップ(1)〜(3)で示すような
画像の縮退・膨張処理を行い、ステップ(3)でa点を
求めてもよい。又、上記の画像の縮退・膨張処理を数回
繰返して測定精度を更に向上させることもできる。 以上詳述したルートギャップRGの検出では、ルートギ
ャップ位置、即ち当金30の上面にITV14のピントを正確
に一致させて行う必要がある。 即ち、第12図の光学系において、被写体Mにレンズの
ピントを合せるとm位置に結像するとした場合、被写体
M′は、適正にピント合せを行えばm′位置に結像する
が、ピント合せをしなければm″位置にピンボケの状態
で結像し、像の境界があいまいになる。その結果、前記
第10図(B)に相当する第13図の部分図で示す現象が現
われる。 第13図(A)にピントが合っている正常な場合の照度
曲線、同図(B)にピンボケの場合の照度曲線をそれぞ
れ示すが、2値化の閾値を一定にしてピンボケの画像を
処理すると、同図(A)に示す特定すべきa点が、同図
(B)に示すa′点へと変わり、ルートギャップの値が
RG′へと縮小されることになる。従って、測定精度を高
めるためには、ピント合せ(ITV14の位置合せ)精度が
重要になる。 本実施例の溶接装置では、前記第1実施例と同機に、
ITV14の撮像面上に(x,y)座標が形成され(第8図には
図示せず)、y座標値及びx座標値が、対象とITV14と
の間の縦方向及び横方向のずれ量を表わし、該対象に対
応するスリット光線照射像32の特定位置をx座標軸に一
致させることにより、ピント合せを正確に行うことがで
きる。 従って、前記第5図に示す開先のルートギャップRGを
検出する場合には、ルートギャップ、即ち当金30の上面
が撮像面上のx座標軸に一致するようにITV14の位置決
めを行うことにより、該ルートギャップをピントが合っ
た状態で検出することができ、ルートギャップ幅RGの高
精度に求めることができる。こうして求めたルートギャ
ップRGを初めとする開先に関する情報は、制御装置の記
憶部に記憶させ、次の溶接作業に反映させる。 又、本実施例の溶接装置は、溶接対象位置に対応する
スリット光線照射像32の特定位置を前記撮像面上の座標
原点(0,0)に一致させると、ITV14と一体的に移動する
溶接トーチ10が、上記溶接対象位置に対して適切な配置
をとるように調整してある。従って、前記開先の溶接対
象位置に対応する上記スリット光線照射像22の特定位置
を画像解析により求め、その座標位置が上記座標原点
(0,0)に一致するまでITV14を移動させ、その一致した
位置で溶接トーチ10を作動させることにより、上記溶接
対象位置に目標通りの溶接を正確に行うことができる。
そして、上記溶接動作を開先の目標位置について順次繰
返して行うことにより、開先形状に合った高精度の溶接
を自動的に行うことができる。 以上、本発明を具体的に説明したが、本発明は、前記
実施例に示したものに限られるものでなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration view showing a main part of the all-posture automatic welding apparatus according to the first embodiment in use, and FIG. 2 is a schematic side view of the all-posture automatic welding apparatus. . The all-position automatic welding apparatus according to the present embodiment includes a welding torch 10 arranged above a steel pipe S to be welded, a laser / slit light source 12 and a CCD camera arranged substantially symmetrically with the torch 10 in the middle. ITV (Industrial Television) such as 1
4, and a control device (not shown) that drives the welding torch 10, performs image processing on the ITV 14, and the like. The welding torch 10, slit light source 12 and ITV 14 are all mounted on the welding head 16 shown in FIG. 2 (IT
Only V14 is shown), and these three members are integrally reciprocally movable in the vertical direction (vertical direction with respect to the groove) and the horizontal direction (direction orthogonal to the groove). And above ITV14
Are arranged so that the optical axis 14A intersects the irradiation axis 12A of the slit light source 12 at a predetermined angle. The welding head 16 is attached to the traveling rail 18. The running rail 18 is wound around the steel tube S 1, being adapted to rotate the running around the steel tube S 1, so that the welding head 16 is rotated around the steel tube S 1 in accordance with the rotational travel Has been done. Therefore, the welding torch 10, the slit light source 12, and the ITV 14 mounted on the welding head 16 are rotated to the groove 20 which is a butt joint of the steel pipes S 1 and S 2 when the traveling rail 18 rotates. Orbit along. Next, the operation of this embodiment will be described. First, the slit light source 12 irradiates the groove 20 with a slit light beam, the irradiation image at that time is imaged by the ITV 14, and the shape of the groove 20 as shown in FIG. 3 is formed on the imaging surface of the ITV 14. To form a slit ray irradiation image 22 corresponding to. In addition, A indicates an imaging area, and (x, y) coordinates indicating a target position of the welding torch 10 are formed in advance on the imaging surface, and the origin thereof corresponds to the target position. . The slit ray irradiation image 22 formed on the imaging surface is V
The character-shaped portion corresponds to the shape of the groove 20, and the lower end portion 22A thereof corresponds to the welding line 20A. In FIG. 3, the y-axis direction represents the amount of deviation between the groove 20 and the ITV 14 in the vertical direction (vertical direction) in the figure, and the x-axis direction represents the amount of lateral deviation, and the irradiation image 22 is on the x-axis. If it is, it means that the ITV 14 is at the target position in the vertical direction with respect to the corresponding groove portion, and if it is on the y-axis, it means that it is in the target position in the horizontal direction. . Here, the positional relationship in the vertical direction among the above relationships will be described in an easy-to-understand manner with reference to FIG. Considering now that the optical axis 14A of the ITV 14 and the irradiation axis 12A of the slit light source 12 intersect at a predetermined angle α, the irradiation point at the surface level of height H
P 1 becomes the irradiation point P 2 when the height becomes H ′, and it is deviated by δ 1 from the P 1 position. The position of the irradiation point P 2 corresponds to the lower end 22A shown in FIG. 3, and the position P 1 corresponds to the x-axis. Therefore, when welding the V-shaped groove,
Image analysis of the slit beam irradiation image 22, for example, the lower end
Calculate the 22A position (specific position) as (x, y) coordinate values,
Next, the ITV 14 or the like is moved in the horizontal direction and the vertical direction so that x = 0 and y = 0, and the lower end portion 22A is moved to the center of the imaging surface.
That is, by matching the origin (0,0), the welding line 2
The welding torch 10 can be naturally positioned at an appropriate welding position with respect to 0A. As described above, image analysis is performed on the irradiation image 22 obtained by the ITV 14, the welding head 16 is moved based on the result, and the specific position 22A of the irradiation image 22 is set to the origin (reference position on the imaging surface. ) To match the slit light source
The welding torch 10 that moves integrally with 12 and ITV 14,
A groove portion corresponding to the specific position, for example, the welding line 20.
It can be precisely aligned with the proper welding position for A. As a result, the welding line 20A between the traveling rail 18 and the groove 20
Even when and are not parallel, or when the traveling rail 18 is not concentric with the steel pipe, it is possible to perform automatic welding on the groove 20 accurately and quickly. Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment relates to the case of welding a groove having a root gap as shown in FIG. 5, and the basic structure of the apparatus is the same as that of the first embodiment except that the welding head is linearly movable along the groove. This is the same as in the first embodiment. The groove is formed in the inclined end face of the steel plate S 3 and S 4 located on both sides, and has a root gap width RG between the steel plate S 3 and S 4. In addition, a prize 30 is arranged on the back side of the groove. When welding the groove, the welding torch 10, the slit light source 12 and the ITV 14 attached to the welding head 16 are arranged above the groove, and the welding torch 10 is moved following the groove. At that time, the welding torch 10 is positioned with respect to the groove basically in the same manner as in the case of the first embodiment. Therefore, in the following description of the present embodiment, the method of detecting the root gap width RG will be mainly described. Slits corresponding to the groove shape shown in FIG. 8 are obtained by irradiating the above-mentioned groove with a slit light beam, imaging the irradiation image with the ITV14 arranged as shown in FIG. 7, and performing image processing. A light beam irradiation image 32 is obtained. Here, the image processing will be described with reference to FIGS. 5 and 6. As shown in FIG. 5, when the groove is irradiated with the slit light beam, an irradiation image having the same width is formed in the groove, but in this irradiation image, the illuminance on the flat surface is larger than that on the slope. Figure 6 shows this relationship.
If the flat surface is the root gap of 30 (view A),
The illuminance when the slope is the groove on the right side (view B) is shown. If a certain threshold is set for the illuminance and the illuminance width corresponding to the threshold is taken as the irradiation image width, it is expressed that an irradiation image is formed that is wide in the flat portion and narrow in the slope portion as shown in FIG. it can. Irradiating a slit ray from the light source 12 to the groove, inputting an irradiation image formed in the groove to the ITV 14, performing the image processing as described above on the input, and an image having an illuminance of a threshold value or more. The slit beam irradiation image 32 shown in FIG. 8 is displayed as a region. In FIG. 8, by specifying points a and b, the root gap width RG can be calculated by the following equation. RG = (x value of point a)-(x value of point b) The points a and b are specified by extracting a region of interest centered on the root gap and performing steps (1) to (1) shown in FIG.
X max and x min are obtained by the procedure of (3), and they are respectively taken as the x values of the points a and b (for convenience, the root gap is shown in the vertical direction in FIG. 9 and subsequent figures). At that time, in the binarization process of step (2), when the illuminance threshold is set to v or v ′ as shown in FIG. 10B, the illuminance at the CC position in FIG. The width becomes RG or RG ′, and the measurement accuracy depends on how the threshold is set. Therefore, the threshold is set appropriately. In addition, in order to improve the reliability of the measurement, in addition to the binarization processing, image degeneration / expansion processing as shown in steps (1) to (3) in FIG. 11 is performed, and in step (3). The point a may be obtained. Further, it is possible to further improve the measurement accuracy by repeating the above-described image shrinkage / expansion process several times. In the detection of the root gap RG described in detail above, it is necessary to accurately match the focus of the ITV 14 with the root gap position, that is, the upper surface of the dough 30. That is, in the optical system shown in FIG. 12, if the subject M is imaged at the m position when the lens is focused, the subject M'is imaged at the m'position if the focus is properly performed. If they are not aligned, the image is formed in the out-of-focus state at the m ″ position and the boundary of the image becomes vague. As a result, the phenomenon shown in the partial view of FIG. 13 corresponding to FIG. 10 (B) appears. FIG. 13 (A) shows the illuminance curve in the normal case where the image is in focus, and FIG. 13 (B) shows the illuminance curve in the case of defocused image. Then, the point a to be specified shown in FIG. 9A is changed to the point a ′ shown in FIG.
It will be reduced to RG '. Therefore, in order to improve the measurement accuracy, focus adjustment (ITV14 alignment) accuracy is important. In the welding device of the present embodiment, the same machine as the first embodiment,
(X, y) coordinates are formed on the image pickup surface of the ITV14 (not shown in FIG. 8), and the y coordinate value and the x coordinate value are the amount of vertical and horizontal displacement between the target and the ITV14. By aligning the specific position of the slit light beam irradiation image 32 corresponding to the target with the x coordinate axis, the focusing can be accurately performed. Therefore, in the case of detecting the root gap RG of the groove shown in FIG. 5, by positioning the ITV 14 so that the root gap, that is, the upper surface of the metal 30 is aligned with the x coordinate axis on the imaging surface, The root gap can be detected in focus, and the root gap width RG can be obtained with high accuracy. The information about the groove including the root gap RG thus obtained is stored in the storage unit of the control device and is reflected in the next welding operation. Further, the welding apparatus of the present embodiment, when the specific position of the slit light beam irradiation image 32 corresponding to the welding target position is made coincident with the coordinate origin (0,0) on the imaging surface, the welding moves integrally with the ITV14. The torch 10 is adjusted so as to have an appropriate arrangement with respect to the welding target position. Therefore, the specific position of the slit beam irradiation image 22 corresponding to the welding target position of the groove is obtained by image analysis, ITV14 is moved until the coordinate position matches the coordinate origin (0,0), and the match By operating the welding torch 10 at this position, it is possible to accurately perform the target welding at the welding target position.
Then, by repeating the above-mentioned welding operation sequentially for the target position of the groove, it is possible to automatically perform high-precision welding matching the shape of the groove. Although the present invention has been specifically described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the one shown in the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、使用状態になる第1実施例の全姿勢自動溶接
装置の要部を示す、正面方向から見た概略構成図、 第2図は、上記全姿勢自動溶接装置の概略側面図、 第3図は、ITVの撮像面を示す概略説明図、 第4図は、実施例の作用を説明するための概略説明図、 第5図は、第2実施例の適用対象である開先を示す斜視
図、 第6図は、第5図の開先に形成された照射像における照
度曲線を示す線図、 第7図は、ITVで開先を撮像している状態を示す説明
図、 第8図は、上記ITVの撮像面に形成された画像を、閾値
を超える照度領域として表わしたスリット光線照射像を
示す説明図、 第9図は、ルートギャップ幅を特定する手順を示す説明
図、 第10図は、ルートギャップ幅と照度閾値との関係を示す
説明図、 第11図は、画像の縮退・膨張処理の手順を示す説明図、 第12図は、光学系における被写体と結像の関係を示す説
明図、 第13図は、ピントの具合による照度の変化を示す説明図
である。 10……溶接トーチ、12……スリット光源、14……ITV、1
8……走行レール、20……開先、22、32……スリット光
線照射像。
FIG. 1 is a schematic configuration view showing a main part of the all-position automatic welding apparatus according to the first embodiment which is in a use state, and FIG. 2 is a schematic side view of the all-position automatic welding apparatus. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing the image pickup surface of the ITV, FIG. 4 is a schematic explanatory view for explaining the operation of the embodiment, and FIG. 5 shows a groove to which the second embodiment is applied. 6 is a perspective view showing the illuminance curve in the irradiation image formed in the groove of FIG. 5, and FIG. 7 is an explanatory view showing a state in which the groove is imaged by the ITV. FIG. 8 is an explanatory view showing a slit ray irradiation image in which the image formed on the image pickup surface of the ITV is represented as an illuminance region exceeding a threshold value, and FIG. 9 is an explanatory view showing a procedure for specifying a root gap width, FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the root gap width and the illuminance threshold value, and FIG. 11 is a procedure of image degeneration / expansion processing. Explanatory view showing, Fig. 12 is an explanatory diagram showing a relationship between the subject and the imaging in the optical system, FIG. 13 is an explanatory view showing a change of illuminance by Pinto condition. 10 …… Welding torch, 12 …… Slit light source, 14 …… ITV, 1
8 …… Traffic rail, 20 …… Groove, 22,32 …… Slit beam irradiation image.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】溶接トーチを開先に位置決めし、該開先に
沿って移動させて自動溶接を行う全姿勢自動溶接装置に
おいて、 上記溶接トーチと一体的に移動するビデオカメラ及びス
リット光源が設置され、上記ビデオカメラの撮像面に
は、開先に直交する横方向及び開先に対して上下の縦方
向それぞれに対応する2次元座標が形成されていると共
に、 上記ビデオカメラの光軸を、上記スリット光源から開先
に照射するスリット光線に所定の角度で交差させた状態
で、該ビデオカメラの撮像面に形成される開先形状を表
わすスリット光線照射像を画像処理し、該スリット光源
照射像の特定位置について撮像面上の実際の2次元座標
値を算出し、 算出された上記実際の2次元座標値と、該特定位置につ
いて上記溶接トーチが目標位置に一致するように、予め
設定してある基準位置の2次元座標値との差を求め、撮
像面上の上記2次元座標値の差が0になるように上記の
溶接トーチ、ビデオカメラ及びスリット光源を一体的に
縦方向又は横方向に移動させ、上記スリット光線像の特
定位置を上記基準位置に一致させることにより、上記溶
接トーチの目標位置への位置決めを可能としたことを特
徴とする全姿勢自動溶接装置。
1. An all-posture automatic welding apparatus that positions a welding torch at a groove and moves along the groove to perform automatic welding, in which a video camera and a slit light source that move integrally with the welding torch are installed. The image pickup surface of the video camera is formed with two-dimensional coordinates corresponding to the horizontal direction orthogonal to the groove and the vertical direction above and below the groove, and the optical axis of the video camera is In the state where the slit light beam irradiated from the slit light source to the groove intersects at a predetermined angle, a slit light beam irradiation image representing the groove shape formed on the imaging surface of the video camera is image-processed, and the slit light source irradiation is performed. An actual two-dimensional coordinate value on the imaging surface is calculated for the specific position of the image, and the calculated actual two-dimensional coordinate value and the welding torch for the specific position match the target position. , The difference between the preset reference position and the two-dimensional coordinate value is obtained, and the welding torch, the video camera and the slit light source are integrated so that the difference between the two-dimensional coordinate values on the imaging surface becomes zero. An all-position automatic welding apparatus, which is capable of positioning the welding torch at a target position by moving the welding beam in a vertical direction or in a horizontal direction and matching a specific position of the slit ray image with the reference position.
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JPS6149774A (en) * 1984-08-14 1986-03-11 Kawasaki Steel Corp Outside surface welding method of weld pipe

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