JPH0825040A

JPH0825040A - 溶接状態監視方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0825040A
Application number: JP6186649A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Suzuki; 康幸鈴木
Original assignee: KILONY SANGYO KK
Current assignee: KILONY SANGYO KK
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】アーク溶接又はガス溶接等の溶接作業の自動
化に伴い、溶接状態の監視を容易に行なう。【構成】溶接部６を照射する赤外光発生手段７と、上
記溶接部を撮影する監視カメラ８と、該監視カメラと上
記赤外光発生手段との間に配設され、赤外光のみを透過
する赤外光透過フィルタ９と、該監視カメラから出力さ
れる映像信号を出するモニタ１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接又はガス溶
接等の溶接作業の自動化に伴い、溶接状態の監視を容易
に行なうことができる新規な溶接状態監視方法及びその
装置を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】溶接作業はその溶接状態を監視しながら
行う必要がある。

【０００３】しかし、溶接作業において、アーク又は溶
接炎により発生する可視光は非常に強いため、溶接時
（アーク又は溶接炎の発生時）においてはアーク又は溶
接炎と他の部位との照度の差が極端にありすぎ、相対的
にトーチの位置、アークの状態、溶接ビートの状態、溶
融池の位置等の部分が暗くなってしまう。

【０００４】そして、自動溶接機において溶接部を監視
カメラにより監視しようとするとき、溶接時にはアーク
が強すぎて、他の部位を映像として写し出すことができ
ず、従って、監視カメラによる監視はできなかった。

【０００５】即ち、監視カメラにより溶接時において溶
接部を撮影しようとする場合、アーク又は溶接炎により
発生する可視光が非常に強いため、監視カメラの絞りを
絞り込んで撮影をしなければならず、このようにする
と、相対的に暗くなったアーク又は溶接炎以外の溶接部
位を撮影することができない。

【０００６】そこで、溶接時においてもアーク以外の溶
接部を監視カメラで撮影するために、次のような手段が
考えられる。

【０００７】第１の手段としては、アーク電流又はアー
ク電圧やトーチと母材との間隔等を制御することにより
アークを弱めて、このような溶接状態で監視カメラで溶
接部を撮影してその監視をすることが考えられる。

【０００８】この場合、アークを弱めることにより、溶
接部におけるアークとそれ以外の部分との照度の極端な
差を無くし、溶接時における両者の撮影を可能にするこ
とができる。

【０００９】また、第２の手段としては、溶接部及び溶
接トーチ先端の周辺を高容量ライトで照明し、これら
を、高性能な監視カメラで透光率の低いＮＤフィルタを
介して撮影することも考えられる。

【００１０】この場合、溶接部全体を高照度にし、アー
ク又は溶接炎と他の部位との間の照度に、高照度ではあ
るが極端な差が生じないようにして、これらをＮＤフィ
ルタで光量を減少させてその撮影を可能にすることがで
きる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の手段にあっては、溶接状態を監視するためだけにア
ーク又は溶接炎を弱める等の溶接条件の変更をしなけれ
ばならず、溶接状態が不均一となると共に溶接時のアー
ク又は溶接炎そのものを監視することができないという
問題がある。

【００１２】また、上記第２の手段にあっては、高容量
ライトが必要であり、かつ、ＮＤフィルターで光量を絞
るため高感度の特殊な監視カメラが必要となり、設備の
大型化及びそのための設備費の増大を招来するという問
題がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、溶接
のアーク及び溶接炎には赤外光を含むこと、赤外光のみ
を透過する赤外光透過フィルタがあること及び固体撮像
素子（ＣＣＤ）は赤外光にも感応し、これを輝度信号と
して出力することができること等に着目して為されたも
のである。

【００１４】そして、本発明溶接状態監視方法は、上記
した問題を解決するために、赤外光発生手段で溶接部を
照射すると共に、赤外光透過フィルタを通して溶接部か
ら来る光のうち赤外光のみを透過し、上記溶接部を赤外
光により監視カメラで撮影し、該監視カメラから出力さ
れる映像信号をモニタで出力して溶接部の監視を行うよ
うにしたものである。

【００１５】また、本発明溶接状態監視装置は、溶接部
を照射する赤外光発生手段と、上記溶接部を撮影する監
視カメラと、該監視カメラと上記赤外光発生手段との間
に配設され、赤外光のみを透過する赤外光透過フィルタ
材と、該監視カメラから出力される映像信号を出するモ
ニタと、を備えたものである。

【００１６】

【作用】従って、本発明溶接状態監視方法及びその装置
によれば、溶接部をその赤外光のみにより監視カメラで
撮影するため、溶接時（アーク又は溶接炎の発生後）に
おいて監視カメラで撮影した溶接部の映像をモニタで見
た場合、アーク又は溶接炎とそれ以外の部位を識別する
ことができ、これにより、溶接時の溶接部の監視を行う
ことができる。

【００１７】これは、溶接時に発生するアーク又は溶接
炎からは極端に強い赤外光は発生せず、そのため、溶接
時においてアーク又は溶接炎とそれ以外の部分との赤外
光の光量に極端な差が生じないためである。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明溶接状態監視方法及び装置の
詳細を図示した各実施例に従って説明する。尚、図示し
た各実施例は本発明を自動アーク溶接装置に適用した例
を示すものである。

【００１９】図１は本発明溶接状態監視装置の第１の実
施例を示すものである。

【００２０】１は自動アーク溶接装置であり、その溶接
トーチ２が溶接母材３、３の溶接開先４に対向して適宜
間隔を空けて配設されており、該溶接トーチ２は図示し
ないスライド機構により溶接開先４による溶接線に沿っ
て移動可能とされている。

【００２１】５は溶接状態を監視するための監視装置で
あり、溶接部６、即ち、溶接トーチ２の先端及び溶接母
材３、３の溶接開先４の周辺等へ赤外光を照射するため
の赤外光発生手段７と、溶接部６を撮影するための監視
カメラ８と、溶接部６の赤外光のみを透過し上記監視カ
メラ８に入光させるための赤外光透過フィルタ９等から
成る。

【００２２】赤外光発生手段７は、例えば、赤外ランプ
等であり、主に溶接部６を照射するように配置されてい
る。かかる赤外光発生手段７により照射される赤外光の
波長は、例えば、１０００ｎｍくらいとされており、こ
れは監視カメラ８の固体撮像素子（ＣＣＤ）の分光感度
特性及びアーク１０により発生する赤外光の帯域等によ
る。

【００２３】監視カメラ８はＣＣＤをイメージセンサと
するものであり、溶接部６を被写体として配置され、溶
接開先４による溶接線に対して直交する向きに配置され
ている。このような監視カメラ８は家庭用の通常のビデ
オカメラで良く、かかるビデオカメラに使用されている
ＣＣＤは分光感度特性が４００ｎｍから１２００ｎｍく
らいである。尚、監視カメラ８は赤外光に感応するもの
であれば良く、イメージセンサとしてＣＣＤ以外のもの
を使用するものであっても良い。

【００２４】赤外光透過フィルタ９は監視カメラ８のレ
ンズ鏡筒の前端部に取着されており、赤外光のみを透過
するものである。この赤外光透過フィルタ９の透過波長
は１０００ｎｍ以上とされている。

【００２５】１１は溶接部６の周囲を囲うように設けら
れた円筒体の一部が切り欠かれた形状をした反射鏡であ
り、該反射鏡１１の内面が反射面とされており、溶接時
において発生したアーク１０の光を溶接部６に反射さ
せ、溶接部６を照射する光量の増加を図るためのもので
ある。

【００２６】また、反射鏡１１の切欠部１１ａに対応し
て上記赤外光発生手段７及び監視カメラ８が配置され、
それぞれ、溶接部６を照射又は撮影できるようになって
いる。

【００２７】尚、上記赤外光発生手段７、監視カメラ８
及び反射鏡１１は上記溶接トーチ２と共に移動されるよ
うになっており、溶接トーチ２が母材３、３の開先４、
４に沿って移動したときに、これら赤外光発生手段７、
監視カメラ８及び反射鏡１１が溶接部６に対して追従す
るようになっている。

【００２８】しかして、溶接開始前には赤外光発生手段
７により照射された赤外光が溶接部６にて反射され、赤
外光透過フィルタ９を介して監視カメラ８に入光され
る。

【００２９】また、溶接時には溶接トーチ２と母材３、
３との間で発生したアーク１０による赤外光と上記赤外
光発生手段７とによる赤外光が溶接部６にて反射して、
また、アーク１０から発生する赤外光が直接赤外光透過
フィルタ９を介して監視カメラ８に入光される。

【００３０】溶接時において、アーク１０により発生さ
れる赤外光と赤外光発生手段７及び反射鏡１１により反
射された赤外光との間に光量の極端な差がないため、ア
ーク１０以外の溶接部６が相対的に暗くなることはな
い。

【００３１】また、監視カメラ８に入光した赤外光はＣ
ＣＤにより撮像され、その映像が映像信号とされる。か
かる映像信号は、赤外光をＣＣＤにより感知したもので
あり、色信号はなく、輝度信号だけとされる。

【００３２】そして、該監視カメラ８のＣＣＤにて撮像
した溶接部６の赤外光による映像が映像信号として監視
カメラから出力され、かかる映像信号をモニタ１２に映
像として写し出すとき、アーク１０とそれ以外の溶接部
６とを識別することができる。

【００３３】尚、上記実施例においては、反射鏡１１を
用いたので、溶接時に発生するアーク１０の赤外光を溶
接部６を照射する光として利用することができ、溶接部
６における全体の赤外光の光量を増大させることがで
き、溶接時において上記赤外光発生手段７による赤外光
の照射を抑制することができ、電力の消費を削減するこ
とができる。

【００３４】また、この赤外光発生手段７の点灯・消灯
をアーク１０の発生に同期して制御しても良い。

【００３５】図２は本発明溶接状態監視装置の第２の実
施例１Ａを示すものである。

【００３６】この第２の実施例が前記第１の実施例と比
較して相違する点は、溶接部６を赤外光透過フィルタか
ら成る箱体で覆い、上記実施例におけるカメラレンズの
前部に取着した赤外光透過フィルタに代えた点のみであ
るので、図面には要部のみを示し、また、その説明は上
記相違点についてのみ行い、他の部分については図面の
各部に前記第１の実施例に係る溶接状態監視装置におけ
る同様の部分に付した符号と同じ符号を付することによ
りその説明を省略する。

【００３７】１３は赤外光のみを透過する赤外光透過フ
ィルタ材から成る箱体であり、該箱体１３は溶接トーチ
２を含む溶接部６全体を覆うように配設されている。

【００３８】上記赤外光発生手段７及び反射鏡１１は上
記箱体１３の外側に位置されている。

【００３９】尚、これら赤外光発生手段７及び反射鏡１
１の配置位置は箱体１３の外側でも内側でも良いが、溶
接時におけるスパッタの付着を防止するためには箱体１
３の外側に位置させる方が好ましい。

【００４０】１４、１４は監視カメラであり、一方の監
視カメラ１４はその撮影方向が溶接トーチ２の進行方向
に対して直交する方向に、また、他方の監視カメラ１４
は溶接トーチ２の進行方向における正面側から溶接部６
を撮影するようにそれぞれ配置されている。

【００４１】しかして、この第２の実施例における監視
装置５Ａにあっても、上記第１の実施例における監視装
置５と同様に、赤外光により溶接部６を撮影し、これを
モニタ１２に写し出すようにしたので、写し出された映
像はアーク１０とそれ以外の溶接部６との識別をするこ
とができ、溶接部６を監視することができると共に、溶
接部６を赤外光透過フィルタ材から成る箱体１３で覆っ
たので、該箱体１３に可視光及び紫外線が吸収され、従
って、外部にこれらが漏れないため、溶接作業の雰囲気
を良好にすることができる。

【００４２】尚、上記各実施例において撮影に使用する
赤外光の波長はアーク又は溶接炎の種類及び監視カメラ
のＣＣＤの感度特性により決定される。

【００４３】即ち、アーク又は溶接炎から照射される赤
外光のうち比較的弱いものの周波数帯域を選択すると共
に、監視カメラのＣＣＤの感度特性との関係でより感度
の良い帯域を選択することが望ましい。前者は、溶接時
におけるアーク又は溶接炎とそれ以外の溶接部における
赤外光の光量の格差が少ないものの方が監視カメラによ
り撮影した映像において両者の識別が容易だからであ
り、後者は、ＣＣＤによりより多く感応する帯域の方
が、映像としては鮮明になるからである。

【００４４】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明溶接状態監視方法によれば、溶接部の溶接状
態を監視する方法であって、赤外光発生手段で上記溶接
部を照射すると共に、赤外光透過フィルタを通して溶接
部から来る光のうち赤外光のみを透過し、上記溶接部を
赤外光により監視カメラで撮影し、該監視カメラから出
力される映像信号をモニタで出力して溶接部の監視を行
うようにしたことを特徴とする。

【００４５】また、本発明溶接状態監視装置によれば、
溶接部の溶接状態を監視する装置であって、上記溶接部
を照射する赤外光発生手段と、上記溶接部を撮影する監
視カメラと、該監視カメラと上記赤外光発生手段との間
に配設され、赤外光のみを透過する赤外光透過フィルタ
材と、該監視カメラから出力される映像信号を出するモ
ニタと、を備えたことを特徴とする。

【００４６】従って、本発明溶接状態監視方法及びその
装置によれば、溶接部をその赤外光のみにより監視カメ
ラで撮影するため、溶接時（アーク又は溶接炎の発生
後）において監視カメラで撮影した溶接部の映像をモニ
タで見た場合、アーク又は溶接炎とそれ以外の部位を識
別することができ、これにより、溶接時の溶接部の監視
を行うことができる。

【００４７】尚、上記各実施例において、本発明溶接状
態監視装置をアーク溶接機の監視装置として使用する場
合の例として説明したが、本発明はこれに限らず、ガス
溶接機の監視装置等にも使用することができる。

【００４８】また、上記した各実施例に示した各部の構
造や形状は、本発明の実施に際しての具体化のほんの一
例を示したものに過ぎず、これらによって、本発明の技
術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明溶接状態監視装置をアーク溶接機の監視
装置に適用した第１の実施例を示す概略斜視図である。

【図２】本発明溶接状態監視装置をアーク溶接機の監視
装置に適用した第２の実施例を示す概略斜視図である。

【符号の説明】

２溶接トーチ５監視装置６溶接部７赤外光発生手段８監視カメラ９赤外光透過フィルタ１１反射鏡１２モニタ５Ａ監視装置１３箱体１４監視カメラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチの先端部及びその周辺（以下
「溶接部」という。）の溶接状態を監視する方法であっ
て、赤外光発生手段で上記溶接部を照射すると共に、赤
外光透過フィルタを通して溶接部から来る光のうち赤外
光のみを透過し、上記溶接部を赤外光により監視カメラ
で撮影し、該監視カメラから出力される映像信号をモニ
タで出力して溶接部の監視を行うようにしたことを特徴
とする溶接状態監視方法。
【請求項２】溶接トーチの先端部及びその周辺（以下
「溶接部」という。）の溶接状態を監視する装置であっ
て、上記溶接部を照射する赤外光発生手段と、上記溶接
部を撮影する監視カメラと、該監視カメラと上記赤外光
発生手段との間に配設され、赤外光のみを透過する赤外
光透過フィルタ材と、該監視カメラから出力される映像
信号を出するモニタと、を備えたことを特徴とする溶接
状態監視装置。
【請求項３】請求項２に記載した溶接状態監視装置に
おいて、赤外光透過フィルタ材が監視カメラのレンズ前
部に取着された赤外光透過フィルタであることを特徴と
する溶接状態監視装置。
【請求項４】請求項２に記載した溶接状態監視装置に
おいて、赤外光透過フィルタ材が箱状を為し、該赤外光
透過フィルタにより上記溶接部が略覆われたことを特徴
とする溶接状態監視装置。
【請求項５】請求項２、請求項３又は請求項４に記載
した溶接状態監視装置において、上記溶接部近傍に反射
鏡が配置され、溶接時にアーク又は溶接炎の光を反射し
て該反射光で溶接部を照射するようにしたことを特徴と
する溶接状態監視装置。