JPH0818133B2 - 全姿勢自動溶接装置 - Google Patents
全姿勢自動溶接装置Info
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- 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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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142440A JPH0818133B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 全姿勢自動溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142440A JPH0818133B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 全姿勢自動溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0437476A JPH0437476A (ja) | 1992-02-07 |
| JPH0818133B2 true JPH0818133B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=15315364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2142440A Expired - Lifetime JPH0818133B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 全姿勢自動溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818133B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58184071A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶接線検出装置 |
| JPS6149774A (ja) * | 1984-08-14 | 1986-03-11 | Kawasaki Steel Corp | 溶接管の外面溶接方法 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2142440A patent/JPH0818133B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437476A (ja) | 1992-02-07 |
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