JPH085350A - Weld groove position and shape measurement method - Google Patents

Weld groove position and shape measurement method

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Publication number
JPH085350A
JPH085350A JP6163299A JP16329994A JPH085350A JP H085350 A JPH085350 A JP H085350A JP 6163299 A JP6163299 A JP 6163299A JP 16329994 A JP16329994 A JP 16329994A JP H085350 A JPH085350 A JP H085350A
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JP
Japan
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groove
image
data
slit
bright line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6163299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Ishii
秀明 石井
Noboru Fukuhara
昇 福原
Kazuo Akusa
一男 阿草
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To stably and accurately measure a groove position and a groove shape even if the groove is provided with a surface state which is subjected to grinding finish by synthesizing emission line position data from left and right directions of a slit image. CONSTITUTION:A slit light projector 8 and a CCD camera 9 are installed at a welding head 7 at a certain angle, thus picking up the image of the reflection light of slit light 13 which is applied to a groove 12. An obtained slit image 14 is taken into an image processing device. Then, an emission line position is determined by tracking a right direction from the left edge of the image 14 and the emission line position is determined by tracking a left direction from the right edge of the image 14. The emission line position data from the left and right directions are synthesized and proper emission line position data are determined. The emission line position data are changed to curvature data by operation and a feature point is extracted from emission line curvature data and the brightness distribution data at the bottom of the groove 12. Then, the position and shape (groove width, route gap, dislocation between plates etc.) of the groove 12 can be calculated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、鋼材の自動溶接に関
し、詳しくは溶接を施す所謂開先部の形状を迅速且つ自
動的に測定する方法に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to automatic welding of steel materials, and more particularly to a method for rapidly and automatically measuring the shape of a so-called groove portion where welding is performed.

【0002】[0002]

【従来の技術】別々の鋼材を突合わせて溶接し一体とな
す場合、その突合わせ部は通常V、KあるいはI形状等
をしており、開先部(以下、開先という)と称する。V
形状の開先例で説明すると、それは、図15(a)及び
(b)に示すように、開先幅1、開先深さ2、開先角度
3、目違い4、4’と呼ばれる部位からなり、この他に
鋼材同士の所謂ルートフェイス5という接合面、ルート
ギャップ6という接合面の隙間がある。そして、近年の
ロボットによる自動溶接の普及に供ない、その上記開先
位置及び形状をいち早く確実に知ることが、自動溶接を
成功させる上で重要になっている。そこで、従来より、
自動的に開先の位置及び形状を測定する方法及び装置に
関する開発、研究が行われ、そのいくつかは実用化され
ている。
2. Description of the Related Art When different steel materials are butted and welded together, the butted portion usually has a V, K or I shape and is called a groove (hereinafter referred to as a groove). V
Explaining with an example of a groove of a shape, as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), it is from a portion called groove width 1, groove depth 2, groove angle 3, misalignment 4, 4 '. In addition to this, there is a so-called root face 5 joining surface between steel materials and a joint surface gap called a root gap 6. Further, it is important for the success of automatic welding to know the groove position and the shape thereof promptly and surely, which is not widely used in recent years. So, conventionally,
A method and apparatus for automatically measuring the position and shape of the groove have been developed and studied, and some of them have been put into practical use.

【0003】例えば、初期の技術として、特開昭52−
133050号公報は、開先にスリット光を照射する光
学装置と、前記スリット光による開先断面形状を示すス
リット像を撮像する撮像装置と、前記撮像されたスリッ
ト画像を記憶する記憶装置と、前記記憶されたスリット
画像データのうち必要なデータをコンピュータを用いて
2次元のX−Y座標系に置き替える座標抽出装置と、前
記座標値から開先位置及び形状を推定する推定装置とで
構成したものである。しかし、その装置で測定したスリ
ット画像には、開先面でのスリット光の多重反射による
不要反射像、とか開先面を伝わるアーク光により、開先
傾斜部を誤検出する問題がある。また、多層盛溶接時の
後半には、スリット画像データが非常に少なくなる結
果、直線近似の精度は低下し、開先中心位置の検出精度
が低下する。
For example, as an early technique, Japanese Patent Laid-Open No. 52-
JP-A-133050 discloses an optical device for irradiating a groove with slit light, an image pickup device for picking up a slit image showing a groove cross-sectional shape by the slit light, a storage device for storing the taken slit image, and It is composed of a coordinate extraction device that replaces necessary data among the stored slit image data into a two-dimensional XY coordinate system using a computer, and an estimation device that estimates the groove position and shape from the coordinate values. It is a thing. However, in the slit image measured by the device, there is a problem that a groove inclined portion is erroneously detected by an unnecessary reflection image due to multiple reflection of slit light on the groove surface or an arc light transmitted through the groove surface. In the latter half of the multi-layer welding, the slit image data becomes very small, so that the accuracy of the linear approximation decreases and the accuracy of detecting the groove center position decreases.

【0004】そこで、特願昭56−118604号公報
は、これらの問題点を解消するため、上記装置にスリッ
ト画像の最明点検出回路と、この回路で検出した画像デ
ータを平滑化して微分する回路とを加えた。つまり、最
明点検出回路でスリット画像を追跡して不要光が存在し
ない制限範囲を設け、開先の水平部と斜辺部上端におけ
るスリット画像のみで、開先中心位置を検出するように
した。
To solve these problems, Japanese Patent Application No. 56-118604 discloses a slit image brightest point detection circuit in the above apparatus and smoothes and differentiates the image data detected by this circuit. Circuit and added. That is, the slit image is tracked by the brightest point detection circuit to provide a limited range in which unnecessary light does not exist, and the groove center position is detected only by the slit images at the horizontal part of the groove and the upper end of the hypotenuse part.

【0005】しかしながら、上記測定装置を、溶接欠陥
を防止するためにグラインダ仕上げされた表面状態の開
先に適用すると、該開先の特異な表面状態により、撮影
した画像は次のような状態になる。 1)スリット光照射方向に対し傾斜角をもつ開先面で
は、スリット輝線画像のかすれが生じ易い。なお、スリ
ット輝線は、スリット光の複数のスポット(以下、画素
という)で形成されている。 2)スリット輝線にエリア毎に輝度のムラが生じる。 3)開先斜面には多重反射像が映り込む。特に開先のル
ートギャップを狭くしたり開先角を小さくして狭開先化
し、左右の開先面が接近した場合にこの傾向が顕著とな
る。
However, when the above measuring device is applied to a groove having a surface state that has been grinder-finished in order to prevent welding defects, the photographed image has the following state due to the unique surface state of the groove. Become. 1) On the groove surface having an inclination angle with respect to the slit light irradiation direction, the blur of the slit bright line image is likely to occur. The slit bright line is formed by a plurality of spots of slit light (hereinafter, referred to as pixels). 2) The brightness of the slit bright line varies from area to area. 3) A multiple reflection image is reflected on the slope of the groove. In particular, this tendency becomes remarkable when the root gap of the groove is narrowed or the groove angle is narrowed to narrow the groove, and the left and right groove surfaces approach each other.

【0006】そのため、上記特開昭56−118604
号公報記載の装置は、開先中心位置しか測定できない
他、以下のような問題が存在する。 a)上記1)及び3)のような状態の開先面上のスリッ
ト輝線画像から開先下端部の特徴点を決定するのは困難
である。従って、ルートギャップの測定は行なえない。 b)画像中のスリット輝線の位置(各画素の2次元座標
で決める)情報決定を追跡法により行う場合、開先底部
で多重反写像を誤って追跡してしまい、正しいスリット
輝線位置データ取得が不能となる場合が多発する。ただ
し追跡法を用いないと、画像中の全画素を処理対象画素
とすることになるため演算所要時間が長くなる、あるい
は画像のノイズをひろう頻度が高くなるといった問題が
生じる。 c)スリット輝線画像の位置決定を画像縦方向に設置し
た走査線上の最明点として行った場合、スリット輝線幅
方向の明度分布は不均一であるため、決定された輝線位
置データは細かい揺動を含む。この揺動は、輝線位置デ
ータから開先特徴点を抽出する際のノイズとなる。 d)輝線位置データからの特徴点抽出用データ処理とし
て用いられている平滑化微分方式は、スパッタの付着や
母材表面の疵などにより生じる輝線位置データのノイズ
の影響を受けやすい。
Therefore, the above-mentioned JP-A-56-118604 is used.
The device disclosed in the publication has the following problems in addition to being able to measure only the groove center position. a) It is difficult to determine the feature point at the lower end of the groove from the slit bright line image on the groove surface in the state of 1) and 3). Therefore, the root gap cannot be measured. b) When the information of the position of the slit bright line in the image (determined by the two-dimensional coordinates of each pixel) is determined by the tracking method, the multiple anti-mapping is erroneously tracked at the bottom of the groove, and correct slit bright line position data acquisition is performed. It often becomes impossible. However, if the tracking method is not used, all the pixels in the image are set as the processing target pixels, which causes a problem that the time required for the calculation becomes long, or the noise of the image becomes frequent. c) When the position of the slit bright line image is determined as the brightest point on the scanning line installed in the vertical direction of the image, the brightness distribution in the width direction of the slit bright line is non-uniform, and thus the determined bright line position data fluctuates finely. including. This fluctuation becomes noise when the groove feature points are extracted from the bright line position data. d) The smoothing differentiating method used as the data processing for extracting the characteristic points from the bright line position data is easily affected by the noise of the bright line position data generated by the adhesion of spatter or the flaws on the surface of the base material.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、スリット光照射を併用したイメージセンサの適
用が困難なグラインダ仕上げされた表面状態を有する開
先であっても、イメージセンサにより開先位置及び開先
形状(開先幅、ルートギャップ、目違い、開先角度等)
の測定を安定して高精度で行なえる溶接開先位置及び形
状の測定方法の提供を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above situation, the present invention provides a method for opening even a groove having a grinder-finished surface state which makes it difficult to apply an image sensor combined with slit light irradiation. Tip position and groove shape (groove width, root gap, misalignment, groove angle, etc.)
It is an object of the present invention to provide a welding groove position and shape measuring method capable of stably measuring with high accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、従来から行っているスリット画像処理方法
を見直し、該画像からのノイズ除去を鋭意検討した。本
発明は、その努力の成果としてなされたものであり、す
なわち、溶接母材が形成する開先にスリット光を照射
し、該開先表面からの反射光を撮影し、得られたスリッ
ト画像を画像処理する溶接開先位置及び形状の測定方法
において、上記スリット画像を、以下に示す工程で順次
処理することを特徴とする溶接開先位置及び形状の測定
方法である。 工程1.画像処理装置へのスリット画像の取り込み 工程2.スリット画像左端から右方向追跡による輝線位
置の決定 工程3.スリット画像右端から左方向追跡による輝線位
置の決定 工程4.上記左右方向からの輝線位置データを合成し、
適正な輝線位置データの決定 工程5.輝線位置データから曲率データへの変更演算 工程6.輝線曲率データ及び開先底部の輝度分布データ
から開先底部の特徴点抽出 工程7.開先位置及び開先形状の演算
In order to achieve the above object, the inventor reviewed the conventional slit image processing method, and earnestly studied the noise removal from the image. The present invention has been made as a result of the efforts, namely, irradiating the groove formed by the welding base metal with slit light, photographing the reflected light from the groove surface, and obtaining the slit image. In the method for measuring the position and shape of the welding groove to be image-processed, the slit image is sequentially processed in the steps described below, which is a method for measuring the position and shape of the welding groove. Step 1. Step 2. Capture of slit image in image processing device 2. Determine the bright line position by tracing from the left edge of the slit image to the right. 3. Determine the bright line position by tracing from the right end of the slit image to the left. Synthesize the bright line position data from the left and right directions,
Determination of appropriate bright line position data Step 5. Calculation of change from bright line position data to curvature data Step 6. Feature point extraction of groove bottom from bright line curvature data and luminance distribution data of groove bottom Step 7. Calculation of groove position and groove shape

【0009】[0009]

【作用】本発明では、溶接母材が形成する開先にスリッ
ト光を照射し、該開先表面からの反射光を撮影し、得ら
れたスリット画像を画像処理する溶接開先位置及び形状
の測定方法において、上記スリット画像を、以下に示す
工程で順次処理するようにしたので、従来よりも高精度
で正確な溶接開先位置及び形状が測定できるようにな
る。その結果、自動溶接が円滑に行えるようになった。 工程1.スリット画像処理装置への画像の取り込み 工程2.スリット画像左端から右方向追跡による輝線位
置の決定 工程3.スリット画像右端から左方向追跡による輝線位
置の決定 工程4.上記左右方向からの輝線位置データを合成し、
適正な輝線位置データの決定 工程5.輝線位置データから曲率データへの変更演算 工程6.輝線曲率データ及び開先底部の輝度分布データ
から開先底部の特徴点抽出 工程7.開先位置及び開先形状の演算 以下、実施例において、図1〜16に基づき、本発明の
内容を具体的に説明する。
According to the present invention, the groove formed by the welding base material is irradiated with slit light, the reflected light from the groove surface is photographed, and the slit image thus obtained is subjected to image processing. In the measuring method, since the slit images are sequentially processed in the steps described below, it becomes possible to measure the welding groove position and shape with higher accuracy and accuracy than conventional ones. As a result, automatic welding can be performed smoothly. Step 1. Step 2. Importing the image into the slit image processing device 2. Determine the bright line position by tracing from the left edge of the slit image to the right. 3. Determine the bright line position by tracing from the right end of the slit image to the left. Synthesize the bright line position data from the left and right directions,
Determination of appropriate bright line position data Step 5. Calculation of change from bright line position data to curvature data Step 6. Feature point extraction of groove bottom from bright line curvature data and luminance distribution data of groove bottom Step 7. Calculation of groove position and groove shape The contents of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明に係る溶接開先位置及び形状
の測定方法を実施した装置の構成図であり、本装置は、
溶接ヘッド7、スリット光投光器8、CCDカメラ9及
び画像処理装置10から構成されている。スリット光投
光器8とCCDカメラ9とは一定の角度(ここでは、開
先表面からの反射光をスリット光平面に対して45°傾
けた)をなすように設置されており、開先12に照射さ
れたスリット光13の反射光をこの角度で撮像し、得ら
れたスリット画像14(以下、単に画像という)から開
先の位置及び断面形状を測定した。本発明に係る測定方
法は、この装置を用い図2に示す複数の工程を順次実施
することで行った。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for carrying out a welding groove position and shape measuring method according to the present invention.
It comprises a welding head 7, a slit light projector 8, a CCD camera 9 and an image processing device 10. The slit light projector 8 and the CCD camera 9 are installed so as to form a certain angle (here, the reflected light from the groove surface is inclined by 45 ° with respect to the slit light plane), and the groove 12 is irradiated with the light. The reflected light of the slit light 13 thus formed was imaged at this angle, and the position and sectional shape of the groove were measured from the obtained slit image 14 (hereinafter, simply referred to as image). The measuring method according to the present invention was performed by sequentially performing a plurality of steps shown in FIG. 2 using this apparatus.

【0011】まず、第1工程として、上記スリット画像
14を画像処理装置10に取込んだが、そのスリット画
像14は図3の如きものである(実際の撮影画像を図1
6に写真で示す)。そして、第2工程では、このスリッ
ト画像14の左側から追跡法により輝線の位置データが
取得される。追跡法とは、画像処理における輝線データ
の抽出法の一種であり、この場合、X−Y座標において
X軸方向に隣接している輝線位置画素(座標Xi ,Y
i )をつないで輝線位置データ(図4参照)を作る。こ
こで、iは1、2、3・・、nの自然数、nは画像のx
方向の構成画素数を表わす。そして、輝線位置を決定し
ながら、追跡を続行する具体的な方法は、図9のフロー
チャート及び図10、11に示す通りであり、この方法
によれば輝線周辺の画像データのみを効率よく取り扱う
ことができる。図9、図11で明らかなように、本発明
では、輝度が最明点の80%の画素(Xi,i80U),
(Xi,Yi80D)を輝線のエッジ(輪郭)とし、その中
点を輝線位置(Xi ,Yi )としている。なお、図11
の「しきい値」とは、光切断法において画像上の位置を
認識するために、2値化処理、すなわち画像上の輝度が
ある設定値を越えた場合を「白」、それ以外は「黒」と
判断するが、この設定値のことである。図11では、こ
の値を最明点の80%とした。しかし、図9の追跡法
は、画像を仮に中心線で2分すると、右側開先面上の真
のスリット輝線でなく、散乱光を追跡してしまい誤検出
を起こす場合がある。第3工程では、第2工程と同様の
原理で画像の右側から輝線の位置データを取得する(図
5参照)。
First, as the first step, the slit image 14 is taken into the image processing apparatus 10. The slit image 14 is as shown in FIG. 3 (actual photographed image is shown in FIG.
6 is shown in the photograph). Then, in the second step, the position data of the bright line is acquired from the left side of the slit image 14 by the tracking method. The tracking method is a kind of extraction method of bright line data in image processing, and in this case, bright line position pixels (coordinates X i , Y) that are adjacent in the X-axis direction in the X-Y coordinates.
i ) are connected to create bright line position data (see FIG. 4). Here, i is a natural number of 1, 2, 3, ..., N, and n is x of the image.
It represents the number of constituent pixels in the direction. A specific method of continuing the tracking while determining the position of the bright line is as shown in the flowchart of FIG. 9 and FIGS. 10 and 11. According to this method, only the image data around the bright line is efficiently handled. You can As is apparent from FIGS. 9 and 11, in the present invention, the pixel (X i, Y i80U ) whose brightness is 80% of the brightest point,
(X i , Y i80D ) is the edge (outline) of the bright line, and the midpoint thereof is the bright line position (X i , Y i ). Note that FIG.
The "threshold value" is a "binary process" in order to recognize the position on the image in the light-section method, that is, "white" when the brightness on the image exceeds a certain set value, and "white" otherwise. It is judged as "black", but this setting value. In FIG. 11, this value was set to 80% of the brightest point. However, in the tracking method of FIG. 9, if the image is bisected by the center line, scattered light may be tracked instead of the true slit bright line on the right groove surface, resulting in erroneous detection. In the third step, the position data of the bright line is acquired from the right side of the image according to the same principle as in the second step (see FIG. 5).

【0012】次に、第4工程では、第2工程、第3工程
で得られた左右に輝線位置データを組み合わせる。その
際、図6の点線で明らかなように、X軸上に輝線データ
が重複する領域では、Y値の大きい方の輝線データを真
のデータとして判定する。これは、上記した図9の追跡
法の誤検出を是正するもので、スリット光照射部上側に
は散乱光が発生しないという条件に基づく判断である。
Next, in the fourth step, the bright line position data is combined with the left and right obtained in the second step and the third step. At that time, as is apparent from the dotted line in FIG. 6, in the area where the bright line data overlaps on the X axis, the bright line data having the larger Y value is determined as the true data. This corrects the erroneous detection of the tracking method of FIG. 9 described above, and is a judgment based on the condition that scattered light does not occur above the slit light irradiation unit.

【0013】引続き、第5工程では、以後のデータ処理
の便宜を図るため、第4工程で得た輝線位置データに曲
率演算処理を施し、曲率データを作成する(図7参
照)。処理対象の画素データ(Xi ,Yi )のm個前後
のデータをそれぞれ(Xi+m ,Yi+m )及び(Xi-m
i-m )としたとき、処理対象点における曲率データθ
iは、図12に示すように、3点のデータの内積法によ
り数式1で求まる。ここで、mは開先形状に応じて設定
される整数である。
Subsequently, in the fifth step, in order to facilitate the subsequent data processing, the bright line position data obtained in the fourth step is subjected to curvature calculation processing to create curvature data (see FIG. 7). The data before and after m pieces of pixel data (X i , Y i ) to be processed are (X i + m , Y i + m ) and (X im ,
Y im ), the curvature data θ at the processing target point
As shown in FIG. 12, i can be obtained by Equation 1 by the inner product method of the data of three points. Here, m is an integer set according to the groove shape.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】第6工程では、図7に示すように、上記曲
率データθi の極大値をとるX値を,左開先下端部特徴
点p1 ,右開先下端部特徴点p2 の存在する開先底部代
表位置p0 と判断する。そして、該p0 周辺の輝度分布
情報(明暗情報)に基づき上記p1 ,p2 の正確な位置
は決定される。上記p1 ,p2 の位置を決定する方法
は、図13及び図14に示す開先底部特徴点位置決定方
法のフローチャートと説明図に示す通りである。また、
図8(a)に示す曲率データにおいて、p0 よりも左側
で極小点をとるX値を左開先肩部特徴点p3 が存在する
X値と判断し、p0 よりも右側の極小点をとるX値を右
開先肩部特徴点p4 が存在するX値と判断する。
In the sixth step, as shown in FIG. 7, the X value, which is the maximum value of the curvature data θ i , is determined as the existence of the left groove lower end feature point p 1 and the right groove lower end feature point p 2 . It is determined to be the groove bottom representative position p 0 . Then, the accurate positions of p 1 and p 2 are determined based on the luminance distribution information (brightness / darkness information) around the p 0 . The method of determining the positions of p 1 and p 2 is as shown in the flowchart and explanatory diagram of the groove bottom feature point position determining method shown in FIGS. 13 and 14. Also,
In the curvature data shown in FIG. 8A, the X value having the minimum point on the left side of p 0 is determined as the X value at which the left groove shoulder feature point p 3 exists, and the minimum point on the right side of p 0 is determined. It is determined that the X value that takes is the X value at which the right groove shoulder feature point p 4 exists.

【0016】最後に、以上のようにして決定された図8
(b)に示すような画像上の各特徴点p1 ,p2 ,p
3 ,p4 から、開先位置及び開先形状としての開先幅
1、ルートギャップ6、目違い4、開先角度3等が算出
される。そして、溶接中は、これらの値に応じてトーチ
位置決めの制御がなされ自動溶接が実行される。
Finally, FIG. 8 determined as described above
Each feature point p 1 , p 2 , p on the image as shown in (b)
From 3 and p 4 , the groove position and the groove width 1 as the groove shape, the root gap 6, the misalignment 4, the groove angle 3 and the like are calculated. During welding, torch positioning is controlled according to these values and automatic welding is executed.

【0017】本実施例では、肉厚15.3mmの鋼管継
手部を突合わせて自動MAG溶接を行ったが、その際両
者の端部は山形に研削し、且つグラインダ研磨仕上げを
行い、所謂X開先とした。なお、開先角度は約40°、
ルートギャップ6は0〜0.5mmであった。スリット
光投光器8は、鋼管表面に対して垂直に照射し、CCD
カメラ9とスリット光平面は45°をなすように設置し
た。その結果、従来のように反射光やアーク光による開
先位置及び形状の誤検出は防止され、溶接中の開先測定
はほぼ100%成功した。また、ルートギャップ6の検
出能は0.2mm、開先位置及び形状の測定精度は約
0.1mmであり、さらに、1画像に対する測定所要時
間は約0.2秒と非常に短かくて済んだ。
In the present embodiment, automatic MAG welding was carried out by abutting steel pipe joints having a wall thickness of 15.3 mm. At that time, both ends were ground into a chevron shape, and a so-called X-grinder polishing was performed. It was a bevel. The groove angle is about 40 °,
The root gap 6 was 0 to 0.5 mm. The slit light projector 8 irradiates the surface of the steel pipe perpendicularly, and the CCD
The camera 9 and the slit light plane were set at 45 °. As a result, erroneous detection of the groove position and shape due to reflected light or arc light as in the past was prevented, and the groove measurement during welding was almost 100% successful. Further, the detectability of the root gap 6 is 0.2 mm, the measurement accuracy of the groove position and shape is about 0.1 mm, and the time required for measurement for one image is about 0.2 seconds, which is very short. It is.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、溶接
部の開先位置及び開先形状が高精度、迅速に測定できる
ようになった。その結果、これらの値を用いて溶接トー
チ位置が正確に制御できるようになり、欠陥が少なく且
つビード外観の良好な優れた溶接部を有する自動溶接が
可能となった。
As described above, according to the present invention, the groove position and groove shape of the welded portion can be measured with high accuracy and speed. As a result, the welding torch position can be accurately controlled by using these values, and automatic welding having excellent welds with few defects and good bead appearance has become possible.

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

【図1】本発明に係る溶接開先位置及び形状の測定方法
を実施した装置の構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an apparatus for carrying out a welding groove position and shape measuring method according to the present invention.

【図2】本発明に係る溶接開先位置及び形状の測定方法
を示す工程図である。
FIG. 2 is a process drawing showing a method for measuring a welding groove position and a shape according to the present invention.

【図3】画像処理装置に記憶させた溶接開先の測定画像
例である。
FIG. 3 is an example of a measurement image of a welding groove stored in an image processing device.

【図4】図3の測定画像を左側から走査して得た輝線位
置データを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing bright line position data obtained by scanning the measurement image of FIG. 3 from the left side.

【図5】図3の測定画像を右側から走査して得た輝線位
置データを示す図である。
5 is a diagram showing bright line position data obtained by scanning the measurement image of FIG. 3 from the right side.

【図6】図4、図5の輝線位置データを合成して得た適
正なデータを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing appropriate data obtained by combining the bright line position data of FIGS. 4 and 5;

【図7】図6の合成データを曲率データに変換したデー
タを示す図である。
7 is a diagram showing data obtained by converting the combined data of FIG. 6 into curvature data.

【図8】図7の曲率データで溶接開先の各特徴点を示す
図であり、(a)は曲率データ、(b)は画像データで
ある。
8 is a diagram showing each characteristic point of a welding groove in the curvature data of FIG. 7, where (a) is curvature data and (b) is image data.

【図9】画像処理における所謂追跡法を説明するフロー
チャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a so-called tracking method in image processing.

【図10】所謂追跡法における走査を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing scanning in a so-called tracking method.

【図11】画像処理における輝線位置の決定方法を説明
する図であり、座標位置Xi において鉛直方向に存在す
る画素の輝度分布を示す。
FIG. 11 is a diagram illustrating a method of determining a bright line position in image processing, showing a luminance distribution of pixels existing in a vertical direction at a coordinate position X i .

【図12】画像処理で得た輝線データを曲率データに変
換する内積法の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of an inner product method for converting bright line data obtained by image processing into curvature data.

【図13】開先底部の特徴点位置を決定する方法のフロ
ーチャートである。
FIG. 13 is a flowchart of a method for determining a feature point position of a groove bottom.

【図14】図14の方法を実施した結果を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing a result of carrying out the method of FIG.

【図15】溶接開先の各部特徴点を示す図であり、
(b)は(a)の左右が上下に若干ずれた状態を示して
いる。
FIG. 15 is a diagram showing characteristic points of each portion of a welding groove,
(B) shows a state in which the left and right sides of (a) are slightly shifted vertically.

【図16】図3のスリット画像の写真例である。16 is a photograph example of the slit image of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 開先幅 2 開先深さ 3 開先角度 4 目違い 5 ルートフェイス 6 ルートギャップ 7 溶接ヘッド 8 スリット光投光器 9 CCDカメラ 10 画像処理装置 11 溶接対象材 12 開先 13 スリット光 14 スリット画像 15 輝線 16 散乱光 17 走査幅 1 groove width 2 groove depth 3 groove angle 4 misalignment 5 root face 6 root gap 7 welding head 8 slit light projector 9 CCD camera 10 image processing device 11 welding target material 12 groove 13 slit light 14 slit image 15 Bright line 16 Scattered light 17 Scanning width

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶接母材が形成する開先にスリット光を
照射し、該開先表面からの反射光を撮影し、得られたス
リット画像を画像処理する溶接開先位置及び形状の測定
方法において、 上記スリット画像を、以下に示す工程で順次処理するこ
とを特徴とする溶接開先位置及び形状の測定方法。 工程1.画像処理装置へのスリット画像の取り込み 工程2.スリット画像左端から右方向追跡による輝線位
置の決定 工程3.スリット画像右端から左方向追跡による輝線位
置の決定 工程4.上記左右方向からの輝線位置データを合成し、
適正な輝線位置データの決定 工程5.輝線位置データから曲率データへの変更演算 工程6.輝線曲率データ及び開先底部の輝度分布データ
から開先底部の特徴点抽出 工程7.開先位置及び開先形状の演算
1. A method for measuring the position and shape of a welding groove by irradiating a groove formed by a welding base material with slit light, photographing reflected light from the surface of the groove, and image-processing the obtained slit image. In the method of measuring the welding groove position and shape, the slit images are sequentially processed in the following steps. Step 1. Step 2. Capture of slit image in image processing device 2. Determine the bright line position by tracing from the left edge of the slit image to the right. 3. Determine the bright line position by tracing from the right end of the slit image to the left. Synthesize the bright line position data from the left and right directions,
Determination of appropriate bright line position data Step 5. Calculation of change from bright line position data to curvature data Step 6. Feature point extraction of groove bottom from bright line curvature data and luminance distribution data of groove bottom Step 7. Calculation of groove position and groove shape
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