JPH10277743A - エレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した開先位置検出および溶接ワイヤ位置
検出の実現。信頼性および安定性が高い開先倣い制御方
法を提供。 【解決手段】 ワイヤ像７ｍと摺動板像２ｍの輝度平均
値をＤ１、開先像３ｍの輝度平均値をＤ２、上，下板表
面像（横向き溶接）又は左，右板表面像（立向き溶接）
と摺動板像２ｍの輝度の平均値をＤ１とすると、Ｄmin
＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄmaxを満すような、溶接ワイヤおよび
開先の教示パタ−ンＫ１，下板（左板）表面，摺動板お
よび開先の教示パタ−ンＫ２ならびに上板（右板）表
面，摺動板および開先の教示パタ−ンＫ３を比較画像メ
モリ１３ｒ上に、予め倣い制御前に書込んでおき、溶接
中の開先３，ワイヤ７および摺動板２をカメラ２０で撮
影し、教示パタ−ンＫ１，Ｋ２，Ｋ３との相関値算出に
より、開先位置，ワイヤ位置および開先幅を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロガスア
ーク溶接の近傍をテレビカメラで撮影し、テレビカメラ
の画像信号に基づいて開先とト−チとの相対位置を認識
して自動溶接機を開先倣い制御する装置と方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】横向姿勢のエレクトロガスアーク溶接を
図２に、立向姿勢のエレクトロガスアーク溶接を図３に
示す。両図面において、ｚ方向が垂直方向（高さ方向）
である。図２と図３に示すように、図示しない走行台車
に搭載された溶接トーチの先端のチップ１を開先３に挿
入し、板厚方向ｘに揺動するとともに、溶接アークを覆
うように冷却摺動板２を開先３に当て、溶接運棒（ｙ方
向又はｚ方向）に応じて摺動させる。冷却摺動板２に
は、図示しないシールドガス排出口が有り、開先と冷却
摺動板２に囲まれた溶接アークと溶融金属をシールドガ
スによって被包するとともに、溶融金属の垂れを防止し
ビード形成を補助する機能がある。台車走行速度は、所
定の溶接電流値を超えた場合に高速に、所定の溶接電流
値未満の場合に低速に制御され、これにより溶接ワイヤ
７の突き出し長さがほぼ一定に保たれるように運棒され
る。

【０００３】エレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御
は、横向姿勢（図２）では下エッジ９とワイヤ７の距離
を一定に保つ必要があり、立向姿勢（図３）では左エッ
ジと右エッジの中央にワイヤ７を保つ必要がある。倣い
制御のために溶接ト−チは台車上で電動倣い軸で支持し
て、開先幅方向（図２でｚ方向、図３でｙ方向）に溶接
トーチと冷却摺動板を電動駆動する倣い機構がある。倣
い制御する場合、電気モ−タで駆動される電動倣い軸に
て所定の距離移動させるが、冷却摺動板２の摺動負荷に
より、電動倣い軸が撓み、溶接トーチ（チップ１）と冷
却摺動板２が、必ずしも倣い軸駆動量分の移動をしな
い。すなわち、倣い軸駆動量に対して溶接トーチおよび
冷却摺動板の移動量にばらつきを生ずる。

【０００４】一般的に開先倣い制御では、溶接アークの
前方にローラ式等の接触式センサー等を取り付けて開先
位置を検出し、検出した開先位置に応じて溶接トーチ位
置を修正する。この場合、溶接トーチ位置を検出してい
ないため、倣い制御開始時のセンサー／溶接トーチ間の
相対位置関係が、そのまま倣い制御中のいずれの時点で
も保たれていることが必要である。しかし、エレクトロ
ガスアーク溶接では、冷却摺動板２の摺動負荷による倣
い軸等の撓みとその変動から、センサー／溶接トーチ間
の相対位置関係を一定に保つことができない。このた
め、開先のみの位置検出では良好な倣い制御ができなか
った。

【０００５】この問題点を改善する方法として特開昭５
９−９４５８３号公報では、狭開先溶接のアーク溶接中
の溶接ワイヤおよび開先をテレビカメラにて撮影し、撮
影画面の画像データを処理して開先に対する溶接ワイヤ
の位置を判定して、開先に対する溶接ワイヤの位置ずれ
を修正するように溶接ト−チ位置を調節する開先倣い制
御方法が提案されている。アークや溶融プール輻射光に
対し画面の両側（鋼板表面相当部）が陰となって開先が
明るく撮影されるとともに、開先のほぼ中央に陰となっ
て溶接ワイヤが撮影されることがしめされている。

【０００６】したがって、撮影した画像データの開先幅
方向に輝度データを適当なしきい値を設け判別すること
により、開先位置と幅およびワイヤ位置を計測できると
している。このように、適当な輝度しきい値を設け判別
する方法は２値化法と呼ばれる。

【０００７】このように、溶接ワイヤおよび開先をテレ
ビカメラにて撮影した画像データを用い開先倣い制御す
る方法であれば、開先とワイヤ位置が同時に検出できる
ため、開先とワイヤ位置の相対距離を一定に保つように
倣い制御することが可能で、倣い軸等の撓みがあって
も、良好な倣い制御が可能となるはずである。

【０００８】この方法をエレクトロガスアーク溶接の横
向姿勢に適用した場合について説明する。エレクトロガ
スアーク溶接される溶接トーチ先端のチップ１、冷却摺
動板２、開先３付近を開先上方からＴＶカメラ２０にて
図４に示すように撮影して得た撮影画面を図１に示す。
図１の走査線Ｌ１における線上の輝度分布を図５に示
す。

【０００９】図１および図５から、走査線Ｌ１上のａ−
ｂ点間とｅ−ｆ点間は、鋼板表面で陰となり輝度が低
く、ｂ−ｃ点間とｄ−ｅ点間は、アーク光や溶融プール
輻射光に照らされた開先内部又は開先斜辺で輝度が高
く、ｃ−ｄ点間は背景の輝度が高い開先内部又は開先斜
辺がワイヤで遮られてワイヤの陰となり輝度が低い。

【００１０】図６は、溶滴移行中に短絡してアークが消
え溶融プールの輻射光のみの暗い画像における、走査線
Ｌ１上の輝度分布を示す。図７は、アーク長が長くアー
ク炎が大きくワイヤを包み全体が明るく、また、ワイヤ
の陰が薄くなった場合の画像の走査線Ｌ１における輝度
分布を示す。

【００１１】図５では、輝度のしきい値Ｂ１を設定して
画像デ−タを２値化することにより（ワイヤの両側の開
先高輝度部ＳＵ，ＳＤを切出すことにより）、ＳＵ，Ｓ
Ｄの位置とＺ方向幅から開先位置および幅が求まり、Ｓ
Ｕ，ＳＤの間の低輝度部（ワイヤ相当）のＳＵ，ＳＤに
対するＺ方向相対位置を求めることにより、開先に対す
るワイヤの位置（Ｚ方向）が求まる。しかし、アークが
消え図６では、しきい値をＢ１からＢ２に下げなけれ
ば、ＳＵ，ＳＤを切出すことができない。アーク長が長
い図７では、しきい値をＢ１からＢ３に上げなければ、
ワイヤ相当の低輝度部を高輝度部（ＳＵ〜ＳＤ）から切
出すことができない。すなわちワイヤ位置を測定できな
い。

【００１２】このように２値化法では、撮影画像の明る
さの変動に応じて適切なしきい値を設定する必要があ
る。溶接アーク現象では明るさの変動が頻繁で大きく、
しきい値の決定が大きな課題であり、安定した計測が困
難であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】 前述のように、エレクトロガスアーク溶接では冷却摺
動板の摺動負荷による倣い軸等の撓みは避けられないた
め、開先のみの位置検出では良好な倣い制御はできな
い。 アーク溶接中の溶接ワイヤおよび開先をテレビカメラ
にて撮影した画像データを用い、２値化法により開先お
よび溶接ワイヤを検出する方法は、アーク光の輝度が激
しく変動するため、輝度のしきい値の設定が困難であ
る。

【００１４】本発明はこの様な条件下であっても、安定
した開先位置検出および溶接ワイヤ位置検出を実現し、
信頼性および安定性が高い開先倣い制御方法を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

（１）開先(3)，溶接ワイヤ(7)および冷却摺動板(2)を
同時にテレビカメラ(20)にて撮影した画像データを用い
横向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御す
る方法において、前記テレビカメラ(20)の撮影画面上
の、溶接ワイヤ(7m)と冷却摺動板(2m)の輝度の平均値を
Ｄ１、開先(3m)内の輝度の平均値をＤ２、下板表面と冷
却摺動板(2m)の輝度の平均値をＤ１とすると、 Ｄmin＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・(1) ただし、Ｄmax：輝度に対応した画像データとして取り
うる最大値 Ｄmin：輝度に対応した画像データとして取りうる最小
値 を満すように、比較画像メモリ(13ｒ)上の、溶接ワイヤ
(7m)を含む第１領域(P1)に対応する領域に溶接ワイヤお
よび開先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ１として、開先
下エッジと冷却摺動板を含む第２領域(P2)に下板表面，
冷却摺動板および開先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ２
として、予め倣い制御前に書込んでおき；倣い制御中に
前記テレビカメラ(20)で撮影した画像データから、教示
パターンＫ１と相関が高い領域Ｉ１(P1)を検索して溶接
ワイヤ位置を決定し、教示パターンＫ２と相関が高い領
域Ｉ２(P2)を検索して開先下エッジ位置を決定し、決定
したワイヤ位置と下エッジ位置に応じて溶接トーチ(1)
および冷却摺動板(2)を上下位置制御する；ことを特徴
とする。

【００１６】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項
の符号を、参考までに付記した。

【００１７】開先倣い制御における開先やワイヤ，チッ
プ位置の検出は、できるだけ溶接ア−クに近い位置で検
出できることが倣い精度から望ましい。しかし、溶接ア
−クは冷却摺動板に隠れ、検出可能な溶接ア−クに最も
近い位置は、冷却摺動板と開先、および、冷却摺動板と
ワイヤの交点である。ワイヤ像(7m)と冷却摺動板の像(2
m)とは、画面上の位置(分布)および明るかに顕著な相違
があり、画像処理による相対的な識別が容易である。

【００１８】本発明では、冷却摺動板の像(2m)をワイヤ
像(7m)を含む画像領域の特定(認識)に利用するので、該
画像領域の認識精度が高く、冷却摺動板とワイヤの交点
でのワイヤ位置(z/y)の正確な検出が実現する。

【００１９】開先倣い制御中の撮影画像は、アーク光の
変動，スパッタやヒュームの飛散、開先エッジの変化，
ワイヤの曲がり等の変動がある。教示パターンＫ１，Ｋ
２は、開先倣い制御中に撮影される、平均的な画像であ
ることが望ましい。しかし、倣い制御前に溶接しながら
撮影した画像にも開先倣い制御中と同様の変動があり、
安定した教示パターンを得るには手間がかかる。

【００２０】教示パターンＫ１，Ｋ２と一致する領域Ｉ
１(P1)，Ｉ２(P2)を決定する方法の１つでは、後述する
ように、撮影画像データと教示パタ−ンとの相関係数を
(2)式を用いて算出する。この場合、教示パタ−ンは、
必ずしも溶接しながら撮影した画像である必要はない。
そこで次のように、教示パタン−ン設定する。

【００２１】輝度に対応した数値をメモリーに書き込
む方法：教示パターンは輝度Ｄ１，Ｄ２に対応した数値
（画像データ）を、比較画像メモリ(13r)上の、溶接ワ
イヤ，下板表面，冷却摺動板および開先に対応するメモ
リ番地に書き込む。

【００２２】疑似開先を撮影する方法：溶接しながら
撮影した画像データとほぼ等しい画像データが得られる
疑似開先（図２１）をテレビカメラで撮影して、比較画
像メモリ(13r)に書込む。疑似開先は、それをテレビカ
メラ(20)で撮影したとき、溶接ワイヤ，冷却摺動板およ
び下板表面の輝度Ｄ１は低く（暗く）、開先内の輝度Ｄ
２はＤ１に比べ高く（明るく）なるように、かつ(1)式
を満すように、平面上に描いたものである。また、溶接
ワイヤ，冷却摺動板および下板エッジの位置が、溶接し
ながら撮影した画像とほぼ同じ位置になるように、疑似
開先描きかつ撮影する。

【００２３】上記又はで画像デ−タを書込んだ比較
画像メモリのデ−タが表わす教示パターンＫ１，Ｋ２の
画像データは、溶接しながら撮影した画像の画像データ
とほぼ等しいため、教示パタ−ンＫ１，Ｋ２との照合で
検出した溶接ワイヤ，冷却摺動板および下板エッジの位
置は、比較画像メモリ上のそれらに対応するものの位置
を、ｙ，ｚ方向に平行移動したものとなる。さらに、教
示パターンにバラツキが少ないため、安定した検出結果
が得られる。

【００２４】（２）前記(1)式を満すように描いた疑似
開先を予め倣い制御前に撮影し、得た画像データの中か
ら、溶接ワイヤを含む領域の画像データを教示パターン
Ｋ１として、下エッジと冷却摺動板を含む領域の画像デ
ータを教示パターンＫ２として、前記比較画像メモリに
書込む。これは上記の態様である。

【００２５】（３）開先，溶接ワイヤおよび冷却摺動板
を同時にテレビカメラにて撮影した画像データを用い横
向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する
方法において、前記テレビカメラの撮影画面上の、溶接
ワイヤと冷却摺動板の輝度の平均値をＤ１、開先内の輝
度の平均値をＤ２、下板表面と冷却摺動板の輝度の平均
値をＤ１、かつ上板表面と冷却摺動板の輝度の平均値を
Ｄ１とすると、 Ｄmin＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・(1) ただし、Ｄmax：輝度に対応した画像データとして取り
うる最大値 Ｄmin：輝度に対応した画像データとして取りうる最小
値 を満すように、比較画像メモリ上の、溶接ワイヤを含む
第１領域に対応する領域に溶接ワイヤおよび開先の画像
デ−タを教示パタ−ンＫ１として、開先下エッジと冷却
摺動板を含む第２領域に下板表面，冷却摺動板および開
先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ２として、かつ開先上
エッジと冷却摺動板を含む第３領域に上板表面，冷却摺
動板および開先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ３とし
て、予め倣い制御前に書込んでおき；倣い制御中に前記
テレビカメラで撮影した画像データから、教示パターン
Ｋ１と相関が高い領域Ｉ１を検索して溶接ワイヤ位置を
決定し、教示パターンＫ２と相関が高い領域Ｉ２を検索
して開先下エッジ位置を決定し、教示パターンＫ３と相
関が高い領域Ｉ３を検索して開先上エッジ位置を決定
し、決定したワイヤ位置と下エッジ位置に応じて溶接ト
ーチおよび冷却摺動板を上下位置制御するとともに、決
定した下エッジ位置と上エッジ位置に応じて溶接条件を
切り替える；ことを特徴とする。

【００２６】これは上記（１）の態様に、上板表面，冷
却摺動板および開先の画像デ−タでなる教示パタ−ンＫ
３を加え、そして、教示パタ−ンＫ３を参照して開先上
エッジ位置を求めて、下エッジ位置と上エッジ位置に応
じて溶接条件をも切り替えるものである。下エッジ位置
と上エッジ位置との位置差は開先幅に対応し、開先幅対
応に溶接条件を切り替える。これによれば、溶接ワイヤ
および冷却摺動板の、開先に対する上下位置倣い制御
と、開先幅に対する溶接条件の自動制御が同時に行なわ
れ、開先に対して正確な溶接が施される。

【００２７】（４）上記（３）において、前記(1)式を
満すように描いた疑似開先を予め倣い制御前に撮影し、
得た画像データの中から、溶接ワイヤを含む領域の画像
データを教示パターンＫ１として、下エッジと冷却摺動
板を含む領域の画像データを教示パターンＫ２として、
かつ上エッジと冷却摺動板を含む領域の画像デ−タを教
示パタ−ンＫ３として、前記比較画像メモリに書込む。
これは、上記（３）を上記の態様としたものである。

【００２８】（５）開先，溶接ワイヤおよび冷却摺動板
を同時にテレビカメラにて撮影した画像データを用い立
向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する
方法において、前記テレビカメラの撮影画面上の、溶接
ワイヤと冷却摺動板の輝度の平均値をＤ１、開先内の輝
度の平均値をＤ２、左板表面と冷却摺動板の輝度の平均
値をＤ１、かつ右板表面と冷却摺動板の輝度の平均値を
Ｄ１とすると、 Ｄmin＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・(1) ただし、Ｄmax：輝度に対応した画像データとして取り
うる最大値 Ｄmin：輝度に対応した画像データとして取りうる最小
値 を満すように、比較画像メモリ上の、溶接ワイヤを含む
第１領域に対応する領域に溶接ワイヤおよび開先の画像
デ−タを教示パタ−ンＫ１として、開先左エッジと冷却
摺動板を含む第２領域に左板表面，冷却摺動板および開
先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ２として、かつ開先右
エッジと冷却摺動板を含む第３領域に右板表面，冷却摺
動板および開先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ３とし
て、予め倣い制御前に書込んでおき；倣い制御中に前記
テレビカメラで撮影した画像データから、教示パターン
Ｋ１と相関が高い領域Ｉ１を検索して溶接ワイヤ位置を
決定し、教示パターンＫ２と相関が高い領域Ｉ２を検索
して開先左エッジ位置を決定し、教示パターンＫ３と相
関が高い領域Ｉ３を検索して開先右エッジ位置を決定
し、決定したワイヤ位置，左エッジ位置および右エッジ
位置に応じて溶接トーチおよび冷却摺動板を左右位置制
御する；ことを特徴とする。これは、上記（３）の横向
姿勢の態様を立向姿勢に適合するものに変換した態様で
ある。

【００２９】（６）上記（５）において、前記(1)式を
満すように描いた疑似開先を予め倣い制御前に撮影し、
得た画像データの中から、溶接ワイヤを含む領域の画像
データを教示パターンＫ１として、左エッジと冷却摺動
板を含む領域の画像データを教示パターンＫ２として、
かつ右エッジと冷却摺動板を含む領域の画像デ−タを教
示パタ−ンＫ３として、前記比較画像メモリに書込む。
これは、上記（５）を上記の態様としたものである。

【００３０】上記（１）〜（６）において、倣い制御溶
接中のテレビカメラ(20)の撮影画面上の、相関検索によ
り検出された領域Ｉ１は、予め比較画像メモリ(13r)に
書込まれている教示パターンＫ１(P１)と同様に、溶接
ワイヤを含むものであり、領域Ｉ１内でのワイヤ像(7m)
の位置は、教示パターンＫ１(P1)内のワイヤ像(7m)の位
置と実質上同一である。同様に、相関検索により検出さ
れた領域Ｉ２は、予め比較画像メモリ(13r)に書込まれ
ている教示パターンＫ２(P2)と同様に、撮影画面上の開
先相当像および開先に連なる鋼板表面相当像を含むもの
であり、領域Ｉ２内での開先下エッジ又は左エッジの位
置は、教示パターンＫ２(P2)内の開先像の位置と実質上
同一となる。教示パターンＫ２(P2)と領域Ｉ２の相互間
の位置関係は撮影画面上の両領域の位置により分かり、
教示パターンＫ１(P1)と教示パターンＫ２(P2)の位置関
係が所定のものであるので、領域Ｉ１／領域Ｉ２間相対
位置関係と、教示パターンＫ１(P1)／Ｋ２(P2)間相対位
置関係に基づいて、領域Ｉ２に現われた開先エッジに対
する領域Ｉ１に現われたワイヤの位置を算出することが
できる。

【００３１】例えば、図１に示す領域Ｐ１相当の画像を
教示パターンＫ１として、領域Ｐ２相当の画像を教示パ
ターンＫ２として比較画像メモリ１３ｒ上に、図１に示
す領域間位置関係で定めた場合、パタ−ンＫ１とＫ２と
の開先幅方向Ｚ（図２ではｚが、図３ではｙが対応）の
領域中心間距離をＺｔとし、溶接中の撮影画面上の領域
Ｉ１と領域Ｉ２との領域中心線距離をＺｒとすると、領
域中心間距離Ｚｔよりも、撮影画像上の領域中心線距離
Ｚｒが、Ｚｒ−Ｚｔ分、開先３に対して溶接ワイヤ７が
開先幅方向Ｚでずれたことになり、この関係に基づい
て、比較画像メモリ１３ｒ上の画像上の開先３ｍ／溶接
ワイヤ７ｍ間の相対位置（Ｚｔ）に対する、現在の相対
位置（Ｚｔ）の差（ワイヤ位置差）が求まる。以下、更
に詳細に説明する。

【００３２】一般にテレビカメラが出力する画像信号は
輝度に応じたアナログ電圧であるが、画像信号出力順序
は、図１において上端から下端にいたる水平方向Ｚの輝
度信号が、画面の左端から右端にいたる垂直方向Ｙに順
番に出力される。従がって、画像データとして取り扱う
には、あらかじめ、水平方向Ｚの画素数（ｓ画素）およ
び垂直方向Ｙの画素数（ｔ画素）を決め全画素数に応じ
たメモリ数（ｓ×ｔ画素）を用意し、画面上の任意の位
置の輝度がメモリの所定の番地のデータに対応付けられ
るように、上記の順番で出力される輝度信号のアナログ
電圧（画像信号）をタイミングを取りながらデジタルデ
−タ（画像デ−タ）に変換し、メモリの所定の番地にデ
ータを記憶する。すなわち、上記又はの態様で、比
較画像メモリ１３ｒに、教示パタ−ンＫ１（Ｐ１），Ｋ
２（Ｐ２），Ｋ３（Ｐ３）を、パタ−ン毎に分離して書
込む。あるいは、教示パタ−ンＫ１（Ｐ１），Ｋ２（Ｐ
２），Ｋ３（Ｐ３）を含む一画面（ｓ×ｔ画素）全体の
画像デ−タを比較画像メモリ１３ｒに記憶すると共に、
教示パタ−ンＫ１〜Ｋ３として切出すべき領域情報（該
領域の対角コ−ナのアドレス）を、制御情報としてメモ
リに記憶する。

【００３３】倣い制御中に撮影した画面（ｓ×ｔ）は開
先，ワイヤおよびアークの位置の変動および明るさの変
動はあるが、図１に類似した画像を有するものとなる。
この撮影画面の先ず左上コ−ナＺ＝１，Ｙ＝１すなわち
（１，１）を左上コ−ナとし、（ｍ，ｎ）を右下コ−ナ
とする領域（教示パターンＫ１と同一サイズの領域）の
画像デ−タを入力パターン（ｍ×ｎ）Ｉ１と定めて、教
示パタ−ンＫ１および入力パタ−ンＩ１それぞれのパタ
ーンの左上コ−ナを（１，１）とし横方向にｍ番目まで
縦方向にｎ番目まで番号を付け、横方向ｉ番目、縦方向
ｊ番目の位置の教示パタ−ンＫ１および入力パタ−ンＩ
１の画像デ−タが表わす輝度を、それぞれＷ（ｉ，ｊ）
およびＵ（ｉ，ｊ）とすると、教示パターンＫ１の輝度
Ｗと入力パターンＩ１の輝度Ｕの相関係数Ｒ１１を下記
の(2)式で計算する。

【００３４】

【数２】

【００３５】教示パターンＫ１と入力パターンＩ１の相
関係数Ｒ１１が得られる。次に、倣い制御中に撮影した
画面左上コ−ナ（１，１）からの１画素下の画素（２，
１）を左上コ−ナとする入力パタ−ンＩ１の相関係数Ｒ
２１を同様に(2)式で計算する。このように相関係数Ｒ
ＩＪを求める計算を、倣い制御中の一画面の左上コ−ナ
（１，１）から（ｓ−ｍ，１）まで１ライン分実行する
と、同様にこれをライン（Ｚ方向画素）を右方（Ｙが増
大する方向）に繰返して、ｔ−ｎのラインまで実行す
る。そしてこれを終了すると、最も相関係数ＲＩＪが大
きい位置（Ｉ＝Ｚc，Ｊ＝Ｙc）を求めれば、（Ｚc，Ｙ
c）を左上コ−ナとし、（Ｚc＋ｍ−１，Ｙc＋ｎ−１）
を右下コ−ナとする、ｍ×ｎ画素の領域が、教示パター
ンＫ１と同等又は相似の、ワイヤ像を含む領域Ｉ１（抽
出パタ−ン）である。

【００３６】このとき図８に示すように、教示パターン
Ｋ１（Ｐ１）の輝度を横軸に、これに相当するものとし
て上述のように求めた抽出パタ−ンの輝度を縦軸にと
り、両パタ−ンｍ×ｎの各画素の輝度を対応づけてプロ
ットすれば教示パターンＫ１と入力パターンＩ１がほぼ
同じ明るさの場合は、約４５°の線を中心に分布する
（Ｑ１）。しかし、抽出パターンＩ１の方が暗い場合
は、Ｑ２として示すように、４５度線より下側に分布
し、抽出パタ−ンの方が明るい場合は、Ｑ３として示す
ように、４５度線より上側に分布する。

【００３７】ここで重要なことは、図８のＱ１，Ｑ２，
Ｑ３に分布した輝度プロットの広がりは相関係数Ｒに相
当するが、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のプロットの広がりには差
が少ない。すなわち、相関係数Ｒは明るさの変動による
影響は少ないことである。

【００３８】図１に示す領域Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれを、
拡大して図９〜図１３に示す。領域Ｐ１〜Ｐ５を教示パ
ターンとすれば、各領域内の各像の位置が上記方法で同
様に位置検出できる。

【００３９】したがって、開先内のワイヤ位置を求める
方法として、横向姿勢（図２）では、ワイヤ像７ｍを含
む領域Ｐ１又はＰ５あるいはチップ像１ｍを含む領域Ｐ
４を上記方法で同様に検出し、開先下エッジ像９ｍを含
む領域Ｐ２を上記方法で同様に検出し、検出した領域Ｐ
１，Ｐ５あるいはＰ４とＰ２とのＺ方向位置差により開
先下エッジに対するワイヤ又はチップの位置を算出す
る。

【００４０】立向姿勢（図３）では、開先の左エッジを
含む領域Ｐ２のみならず右エッジを含む領域Ｐ３を上記
方法で同様に検出して、それらの領域Ｐ２，Ｐ１のＺ方
向位置を算出して、それらの位置の中間点を開先中心と
して算出し、この中間点に対するワイヤ又はチップの位
置を算出する。

【００４１】開先幅を求める方法として、横向姿勢（図
２）では下エッジ領域Ｐ２と、ワイヤ領域Ｐ１，Ｐ５又
はＰ４とを摘出して、下エッジに対するワイヤ位置を算
出する。立向姿勢（図３）では、左エッジ領域Ｐ２およ
び右エッジ領域Ｐ３と、ワイヤ領域Ｐ１，Ｐ５又はＰ４
とを摘出して、開先中心に対するワイヤ位置を算出す
る。

【００４２】画像摘出領域を図１および図９〜図１３に
示すＰ２，Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５とした理由について
説明する。開先倣い制御における開先やワイヤ，チップ
位置の検出は、できるだけ溶接アークに近い位置で検出
できることが倣い精度から望ましい。しかし、溶接アー
クは冷却摺動板２に隠れ、検出可能な溶接アークに最も
近い位置は、冷却摺動板２と開先３、および、冷却摺動
板２とワイヤ７の交点である。

【００４３】下エッジ，上エッジの摘出領域を、仮に図
１４に示すＰ２，Ｐ３のように冷却摺動板２の像２ｍを
含まない領域とした場合は、領域Ｐ２は図１４のア−イ
間、Ｐ３はウ−エ間の任意の位置Ｚを検出する。撮影は
必ずしも開先に平行直角でないため、図１４に示すよう
に、画面のＹ軸に対してチップ像１ｍ，ワイヤ像７ｍが
傾斜している場合には、ワイヤ下エッジ検出がアに近い
位置、上エッジがウに近い位置の場合は開先幅を求める
場合に大きな誤差になる。また、図１４のＰ２がチップ
の上辺キ−ク、Ｐ３がチップの下辺オ−カを検出する場
合もあり、安定した検出ができない。したがって、下エ
ッジ，上エッジの摘出領域Ｐ２，Ｐ３（教示パタ−ンＫ
２，Ｋ３）は、図１および図９，図１１に示すように冷
却摺動板２の像２ｍを含む領域が望ましい。

【００４４】仮に、図１４に示すようにチップの教示パ
ターンをＰ４とした場合、チップの挿入角度は必ずしも
開先に平行ではないため、チップのオ−ク−カ−キ間の
任意の位置を検出した場合、下エッジとチップの距離が
変動し、安定した検出ができない。したがって、チップ
の摘出領域Ｐ４（教示パタ−ン）はチップとワイヤを含
む、図１２が望ましい。

【００４５】ワイヤの教示パターンは、仮に図１４のＰ
１のように冷却摺動板２の像２ｍを含まない場合でも、
ワイヤ２が撮影されている長さが短いため、検出位置の
変動は少ない。したがって、ワイヤ７の像７ｍを含む図
１３あるいは、ワイヤの像７ｍと冷却摺動板２の像２ｍ
を含む図１０でも安定した検出ができる。

【００４６】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００４７】

【実施例】本発明の実施例に用いた自動溶接装置の構成
を図１５に、制御装置の構成を図１６に示す。溶接トー
チの揺動軸モータ３４と冷却摺動板２、ＴＶカメラ２０
が取り付けられた電動倣い軸３３は、回転軸３５を介し
て開先３に並設されたレール３１を走行する走行台車３
２に取付けられている。冷却摺動板２は、一定の荷重で
開先３に押しつけられ、溶接中のビードを形成させる。
倣い軸３３の修正により溶接トーチと冷却摺動板２、Ｔ
Ｖカメラ２０は、一体に開先幅方向移動する。ＴＶカメ
ラ２０は、図４に示す位置に設置され図１に示す範囲を
撮影した。ＣＰＵおよびメモリを含むマイクロコンピュ
ータ１０は、溶接トーチの揺動の手前位置を検出するリ
ミットスイッチ１５の信号を検出して、このスイッチ１
５が閉となっている期間の実質上中間時点に、ＴＶカメ
ラ２０からのアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換器１４でデ
ジタルに変換し、１画面分の画像データとして画面の縦
４８０画素×横５１２画素の画像データを画像メモリ１
３に記憶する。なお、リミットスイッチ１５は、揺動軸
３４の往復動の各行程で一回閉となる。

【００４８】マイクロコンピュータ１０は画像メモリ１
３の画像データ（１画面）より、比較画像メモリ１３ｒ
に記憶している教示パタ−ンＫ１（Ｐ１，Ｐ４又はＰ
５），Ｋ２（Ｐ２）およびＫ３（Ｐ３）に対して相関関
数値が高い領域Ｉ１（Ｐ１，Ｐ４又はＰ５），Ｉ２（Ｐ
２）およびＩ３（Ｐ３）を抽出し、抽出した領域間相対
位置より、開先に対するワイヤのＺ位置を算出して、そ
れに応じた信号をサーボアンプ１１に指令し、倣い軸３
３の倣い軸モータ１２を制御した。また、ＴＶカメラ２
０からのアナログ画像信号は分配器２３を介してＶＴＲ
２１に入力し、倣い制御中の開先３，ワイヤ７，チップ
１，冷却摺動板２等が撮影された画像を記憶した。

【００４９】なお、鋼板表面における距離が１画素当た
り０．０６ｍｍとなるように撮影範囲を調整した。

【００５０】また、倣い制御性の確認方法としては、溶
接中の倣い制御画像をＶＴＲ２１で録画し、溶接終了後
再生してモニタＴＶ２２に写しだした撮影画面をスケー
ルで実測し換算した。

【００５１】〔実施例１〕横向エレクトロガスアーク溶
接で、本発明のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制
御方法と装置を用いた一実施例について説明する。使用
した溶接試験板に裏当材４を取り付けたものを用い、図
１８に示すようにレ型開先で、板厚２５ｍｍ，表面ギャ
ップ１０〜１５ｍｍ，裏ギャップ４〜９ｍｍ，長さ５０
０ｍｍの試験板を用い、溶接条件は、溶接電流３５０
（Ａ），溶接電圧３１（Ｖ），フラックス入りワイヤ
１．６（ｍｍφ），溶接速度１０．４（ｃｍ／ｍｉ
ｎ），揺動回数４２（回／ｍｉｎ）の条件を用いた。

【００５２】これらの条件で溶接中のテレビカメラ２０
で撮影した画像データを分析したところ、溶接ワイヤ，
冷却摺動板，上板表面，下板表面およびチップのＤ１値
は２０〜６０、開先内のＤ２値は８０〜１４０であっ
た。なお、アナログ画像信号のＡ／Ｄ変換は８ビットで
画像データの取りうる範囲は０〜２５５である。

【００５３】これに対応して、図２１に示す疑似開先
を、上述の実際の開先と等倍率に表面ギャップ間隔１
２．５ｍｍ、溶接ワイヤ幅を１．６ｍｍ、下エッジとワ
イヤ間距離を６ｍｍとし、摺動銅板とチップを描き、Ｄ
１は３０〜５０、Ｄ２は１００〜１２０となるように濃
淡を調整し紙に描くとともに撮影条件を調整した。

【００５４】教示パターンは、疑似開先を溶接試験板の
開先位置に貼り、テレビカメラ２０で撮影した。撮影画
像デ−タを比較画像メモリ１３ｒに書込み、その画像上
の領域Ｐ４，Ｐ２およびＰ３を指定し、それぞれ教示パ
ターンＫ１，Ｋ２およびＫ３として登録した。

【００５５】１−１ 実験方法 オペレ−タが、溶接を開始し走行台車３２を走行さ
せ、 揺動軸３４の駆動を開始するとともに、開先下エッジ
に対するワイヤのＺ方向位置を最適に設定し、 倣い制御開始をマイクロコンピュータ１０に指令し
た。

【００５６】マイクロコンピュータ１０は、リミット
スイッチ１５の閉信号に応じて、撮影された１画面分の
画像データを画像メモリ１３に書き込み、そして画像メ
モリ１３から、ワイヤ教示パターンＫ１（Ｐ４）と同サ
イズの入力パターンを位置を変えて順次取り出し、教示
パターンとの相関係数を(2)式に従って算出した。最も
大きい相関係数が０．６以上の場合はワイヤ位置と判断
し、その開先幅方向の位置ＺＰ４を記憶した。同様に画
像メモリ１３の画像の下エッジ教示パターンＫ２（Ｐ
２）および上エッジ教示パターンＫ３（Ｐ３）と相関が
高い領域（Ｐ２，Ｐ３）を摘出してそれらの位置ＺＰ１
およびＺＰ３を検出し、ワイヤ／下エッジ間距離Ｚｔ＝
ＺＰ４−ＺＰ１およびＺｗ＝ＺＰ３−ＺＰ１を算出し、 この１画面分の画像データから得たワイヤ／下エッジ
間距離Ｚｔの、基準値Ｚｓに対する偏差をマイクロコン
ピュータ１０が算出して、この偏差対応分、倣い軸３３
をｚ方向に駆動して、溶接ト−チおよび冷却摺動銅板を
開先に対する基準位置Ｚｓに修正し、 また、Ｚｗに応じて表１の条件に従って溶接条件を切
り換えた。

【００５７】マイクロコンピュ−タ１０は、上記〜
を繰り返し、ワイヤ／下エッジ間距離Ｚｔが基準値Ｚ
ｓとなる方向に、サーボモータ１２にト−チおよび冷却
摺動銅板の駆動を指令して倣い軸３３のｚ位置を修正
し、かつ、Ｚｗ＝ＺＰ３−ＺＰ１と表１に従って溶接条
件を修正した。

【００５８】

【表１】

【００５９】１−２ 実験結果 ワイヤ／下エッジ間距離の倣い制御が、±０．３ｍｍの
範囲で良好に制御できる事を確認した。また、開先の上
エッジと下エッジ間の幅に応じた溶接条件切り換え制御
は、表面ギャップの変動に応じて表１に示す切り換え設
定値通り、±０．３ｍｍの範囲で精度良く切り換えでき
ることを確認した。図２３に溶接条件の切り替え制御状
態の結果を示すが、溶接距離２３０ｍｍのところで条件
１→条件２に切り替わり、溶接距離４００ｍｍのところ
で条件２から条件３に切り替わっており、表面ギャップ
の変動と条件切り替わりが的確に精度良く行なえたこと
を確認した。

【００６０】〔実施例２〕溶接条件は上述の実施例１と
同じである。しかし、教示パターンは次のように設定し
た。すなわち、実施例１で得た、比較画像メモリ上の教
示パタ−ンの画像データを分析し、その結果Ｄ１＝４
０、Ｄ２＝１１０と定めて、操作ボ−ドを介したオペレ
−タ入力によりマイクロコンピュータ１０を操作して、
比較画像メモリ１３ｒ上の、溶接ワイヤ領域，冷却摺動
板領域，上板表面領域，下板表面領域およびチップ領域
の各領域に、領域内全体にＤ１を書き込み、開先領域内
全体にＤ２を書き込んだ。

【００６１】２−１ 実験方法 実験方法は実施例１の実験方法で行った。

【００６２】２−２ 実験結果 ワイヤ／下エッジ間距離の倣い制御が、±０．３ｍｍの
範囲で良好に制御できる事を確認した。また、実施例１
と同様に、上エッジと下エッジ間の幅に応じた溶接条件
切り換え制御は、表面ギャップの変動に応じて表１に示
す切り換え設定値通り、±０．３ｍｍの範囲で精度良く
切り換えできることを確認した。図２４に溶接後の条件
切り替え制御状態の結果を示すが、溶接距離２６０ｍｍ
のところで条件１→条件２に切り替わり、溶接距離４４
０ｍｍのところで条件２から条件３に切り替わってお
り、表面ギャップの変動と条件切り替わりが的確に精度
良く行なえたことを確認した。

【００６３】〔実施例３〕立向上進エレクトロガスアー
ク溶接で、本発明のエレクトロガスアーク溶接の開先倣
い制御方法と装置を用いた一実施例について説明する。
使用した溶接試験板は図２０に示すようにＶ型開先で、
板厚２５ｍｍ，表面ギャップ１７〜２５ｍｍ，裏ギャッ
プ５〜１０ｍｍ，長さ７００ｍｍの試験板を用い、溶接
条件としては、溶接電流４２０（Ａ），溶接電圧４１
（Ｖ），フラックス入りワイヤ１．６（ｍｍφ），溶接
速度１１．０（ｃｍ／ｍｉｎ），揺動幅８ｍｍ，揺動回
数３０（回／ｍｉｎ）の条件を用いた。また、倣い制御
条件としては、図３に示すように立向溶接姿勢なので、
カメラを右９０度回して設置させることで図１に示す撮
影画面と同じ態様の撮影画面が得られるようにした。こ
の場合、画面のＺ方向が、図３に示すｘ方向であり、図
面のＹ方向が図３に示すｚ方向である。

【００６４】これらの条件で溶接中のテレビカメラ２０
で撮影した画像データを分析したところ、溶接ワイヤ，
冷却摺動板，右板表面，左板表面およびチップのＤ１値
は２０〜６０、開先内のＤ２値は８０〜１４０であっ
た。なおこの例でも、テレビカメラ２０のアナログ画像
信号のＡ／Ｄ変換は８ビットで、画像データの取りうる
範囲は０〜２５５である。

【００６５】これに対応して、図２２に示す疑似開先
を、上述の実際の開先と等倍率に表面ギャップ間隔２
１．０ｍｍ、溶接ワイヤ幅を１．６ｍｍ、左右エッジと
ワイヤとの間隔を１０．５ｍｍ下エッジとワイヤ間距離
を６ｍとし、摺動銅板とチップを描き、Ｄ１は３０〜５
０、Ｄ２は１００〜１２０となるように濃淡を調整し紙
に描くとともに撮影条件を調整した。

【００６６】教示パターンは、疑似開先を溶接試験板の
開先位置に貼り、テレビカメラ２０で撮影した。撮影画
像デ−タを比較画像メモリ１３ｒに書込み、その画像上
の領域Ｐ４，Ｐ２およびＰ３を指定し、それぞれ教示パ
ターンＫ１，Ｋ２およびＫ３として登録した。

【００６７】３−１ 実験方法 オペレ−タが、溶接を開始し走行台車３２を走行さ
せ、 揺動軸３４の駆動を開始するとともに、開先左エッ
ジ，右エッジに対するワイヤのＸ，Ｚ方向位置を最適に
設定し、 倣い制御開始をマイクロコンピュータ１０に指令し
た。

【００６８】マイクロコンピュータ１０はリミットス
イッチ１５の閉信号に応じて、撮影された１画面分の画
像データを画像メモリ１３に書き込み、そして画像メモ
リ１３から、比較画像メモリ１３ｒ上のワイヤ教示パタ
ーンＫ１（Ｐ２）と同サイズの入力パターンの位置を変
え順次取り出し、教示パターンＫ１との相関係数を(2)
式に従って算出する。最も大きい相関係数が０．６以上
の場合はワイヤ位置と判断し、その開先幅方向の座標位
置ＺＰ２を記憶する。同様に画像メモリ１３の画像の、
左エッジ教示パターンＫ２（Ｐ１）及び右エッジ教示パ
ターンＫ３（Ｐ３）と、相関が高い領域を摘出してその
位置ＺＰ１及びＺＰ３を検出し、それらの位置差（開先
幅）Ｚｗ＝ＺＰ３−ＺＰ１を算出し、その中間点の位置
Ｚｗｐ＝ＺＰ３＋Ｚｗ／２を算出し、そして、Ｚｗｐに
対する指定領域Ｐ２の位置差（ワイヤ／開先中心間距
離）Ｚｔ＝Ｚｗｐ−ＺＰ２を算出し、 この１画面分の画像デ−タから得たワイヤ／開先中心
間距離Ｚｔの、基準値Ｚｓに対する偏差を算出して、こ
の偏差対応分、倣い軸３３を駆動して、溶接ト−チおよ
び冷却摺動銅板を開先に対する基準位置Ｚｓに修正し、 また、開先幅Ｚｗに対応して表２の条件に従って溶接
条件を切り換えた。

【００６９】マイクロコンピュ−タ１０は、上記〜
を繰り返し、倣い制御中のワイヤ／開先中心間距離Ｚ
ｔ＝Ｚｗｐ−ＺＰ２と倣い制御基準Ｚｓを比較して、差
が小さくなる方向にサーボモータ１２に指令を与え、倣
い軸３３の修正を行い、かつ、開先幅Ｚｗに対応して表
２の条件に従って溶接条件を修正した。

【００７０】

【表２】

【００７１】３−２ 実験結果 図３に示すように立向溶接姿勢なので、カメラを右９０
度回して図２２に示す撮影画面で制御を実施した結果、
ワイヤ／開先中心間距離の倣い制御において、±０．３
ｍｍの範囲で良好に制御できる事を確認した。また、表
２に示す切り換え条件通り条件１から条件２に精度良く
切り換わり、表面ギャップの変動に応じて的確に切り換
えできる事を確認した。図２５に溶接後の条件切り替え
制御状態の結果を示すが、溶接距離２２０ｍｍのところ
で条件１→条件２に切り替わっており、表面ギャップの
変動と条件切り替わりが的確に精度良く行なえたことを
確認した。

【００７２】〔実施例４〕溶接条件は上述の実施例３と
同じである。しかし、教示パターンは次のように設定し
た。すなわち、実施例３で得た、比較画像メモリ上の教
示パタ−ンの画像データを分析し、その結果Ｄ１＝４
０、Ｄ２＝１１０と定めて、操作ボ−ドを介したオペレ
−タ入力によりマイクロコンピュータ１０を操作して、
比較画像メモリ１３ｒ上の、溶接ワイヤ領域，冷却摺動
板領域，左板表面領域，右板表面領域およびチップ領域
の各領域に、領域内全体にＤ１を書き込み、開先領域内
全体にＤ２を書き込んだ。

【００７３】４−１ 実験方法 実験方法は、実施例３の実験方法で行った。

【００７４】４−２ 実験結果 実施例３と同様に、ワイヤ／開先中心間距離の倣い制御
において、±０．３ｍｍの範囲で良好に制御できる事を
確認した。また、表２に示す切り換え条件通り条件１か
ら条件２に精度良く切り換わり、表面ギャップの変動に
応じて的確に切り換えできる事を確認した。図２６に溶
接後の条件切り替え制御状態の結果を示すが、溶接距離
２６０ｍｍのところで条件１→条件２に切り替わってお
り、表面ギャップの変動と条件切り替わりが的確に精度
良く行なえたことを確認した。

【００７５】

【発明の効果】本発明方法は、エレクトロガス溶接のア
ーク光の明るさの変動による影響を受けにくい基本的な
特性があり、良好な倣い制御ができるため、テレビカメ
ラを利用した自動倣い制御の信頼性が飛躍的に高くな
り、溶接工程の自動化，無人化に大きな貢献ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図４に示すＴＶカメラ２０の撮影画面と、該
画面上に設定した領域Ｐ１〜Ｐ５を示す平面図である。

【図２】 横向エレクトロガス溶接状態を示す図面であ
り、（ａ）は開先中心部での水平横断面図、（ｂ）は正
面図、（ｃ）は垂直縦断面図である。

【図３】 立向エレクトロガス溶接状態を示す図面であ
り、（ａ）は水平横断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は
垂直縦断面図である。

【図４】 横向エレクトロガス溶接状態と溶接ワイヤ部
を撮影するＴＶカメラ２０を示す、開先中心部での拡大
水平横断面図である。

【図５】 図１に示す水平走査線Ｌ１での、図４に示す
ＴＶカメラ２０の、溶接ア−クが標準的な明るさのとき
の、ビデオ信号レベルを示すグラフである。

【図６】 図１に示す水平走査線Ｌ１での、図４に示す
ＴＶカメラ２０の、溶接ア−クが、溶滴移行中に短絡て
消えた時の、ビデオ信号レベルを示すグラフである。

【図７】 図１に示す水平走査線Ｌ１での、図４に示す
ＴＶカメラ２０の、溶接ア−クのア−ク長が長くなって
アーク炎で開先全体が明るくなった時の、ビデオ信号レ
ベルを示すグラフである。

【図８】 図１６に示すマイクロコンピュ−タ１０の内
部メモリーに書込んでいる教示パターンと、図１６に示
すＴＶカメラ２０で撮影した画面上の入力パターンの、
対応した各画素の輝度分布を示すグラフである。

【図９】 図１に示す領域Ｐ２を拡大して示す平面図で
ある。

【図１０】 図１に示す領域Ｐ１を拡大して示す平面図
である。

【図１１】 図１に示す領域Ｐ３を拡大して示す平面図
である。

【図１２】 図１に示す領域Ｐ４を拡大して示す平面図
である。

【図１３】 図１に示す領域Ｐ５を拡大して示す平面図
である。

【図１４】 開先に対するワイヤ位置検出が不正確とな
る領域設定の一例を示す平面図である。

【図１５】 本発明を一態様で実施する溶接装置の機構
部の概要を示す左側面図であり、鋼板は垂直縦断面を示
す。

【図１６】 図１５に示す溶接装置の電動倣い軸３３を
倣い駆動する電気制御系の構成を示すブロック図であ
る。

【図１７】 横向姿勢のエレクトロガスア−ク溶接の溶
接対象材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であ
る。溶接対象材の下板と上板の相対向するエッジ（開先
下エッジ，上エッジ）は実質上平行である。

【図１８】 横向姿勢のエレクトロガスア−ク溶接の溶
接対象材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であ
る。溶接対象材の下板と上板の相対向するエッジ（開先
下エッジ，上エッジ）は非平行である。

【図１９】 横向姿勢のエレクトロガスア−ク溶接の溶
接対象材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であ
る。溶接対象材の下板と上板の相対向するエッジ（開先
下エッジ，上エッジ）は非平行である。

【図２０】 立向姿勢のエレクトロガスア−ク溶接の溶
接対象材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であ
る。

【図２１】 第１実施例で使用した疑似開先の平面図で
ある。

【図２２】 第３実施例で使用した疑似開先の平面図で
ある。

【図２３】 第１実施例において設定した、開先幅と溶
接条件領域との関係を示すグラフである。

【図２４】 第２実施例において設定した、開先幅と溶
接条件領域との関係を示すグラフである。

【図２５】 第３実施例において設定した、開先幅と溶
接条件領域との関係を示すグラフである。

【図２６】 第４実施例において設定した、開先幅と溶
接条件領域との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１：チップ ２：冷却摺動板 ３：開先 ４：裏当材 ５：溶融金属 ６：アーク ７：ワイヤ ８：ビード １０：マイクロコンピュータ １１：サーボア
ンプ １２：倣い軸モータ １３：画像メモ
リ １３ｒ：比較画像メモリ １４：Ａ／Ｄ変
換器 １５：リミットスイッチ ２０：ＴＶカメ
ラ ２１：ＶＴＲ ２２：モニタＴ
ＶＣ ２３：分配器 ３１：レール ３２：走行台車 ３３：電動倣い
軸 ３４：揺動軸モータ ３５：回転軸

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開先，溶接ワイヤおよび冷却摺動板を同時
   にテレビカメラにて撮影した画像データを用い横向姿勢
   のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する方法に
   おいて、 前記テレビカメラの撮影画面上の、溶接ワイヤと冷却摺
   動板の輝度の平均値をＤ１、開先内の輝度の平均値をＤ
   ２、下板表面と冷却摺動板の輝度の平均値をＤ１とする
   と、 Ｄmin＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・(1) ただし、Ｄmax：輝度に対応した画像データとして取り
   うる最大値 Ｄmin：輝度に対応した画像データとして取りうる最小
   値 を満すように、比較画像メモリ上の、溶接ワイヤを含む
   第１領域に対応する領域に溶接ワイヤおよび開先の画像
   デ−タを教示パタ−ンＫ１として、開先下エッジと冷却
   摺動板を含む第２領域に下板表面，冷却摺動板および開
   先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ２として、予め倣い制
   御前に書込んでおき；倣い制御中に前記テレビカメラで
   撮影した画像データから、教示パターンＫ１と相関が高
   い領域Ｉ１を検索して溶接ワイヤ位置を決定し、教示パ
   ターンＫ２と相関が高い領域Ｉ２を検索して開先下エッ
   ジ位置を決定し、決定したワイヤ位置と下エッジ位置に
   応じて溶接トーチおよび冷却摺動板を上下位置制御す
   る；ことを特徴とする横向姿勢のエレクトロガスアーク
   溶接の開先倣い制御方法。
2. 【請求項２】前記(1)式を満すように描いた疑似開先を
   予め倣い制御前に撮影し、得た画像データの中から、溶
   接ワイヤを含む領域の画像データを教示パターンＫ１と
   して、下エッジと冷却摺動板を含む領域の画像データを
   教示パターンＫ２として、前記比較画像メモリに書込
   む；請求項１記載の横向姿勢のエレクトロガスアーク溶
   接の開先倣い制御方法。
3. 【請求項３】開先，溶接ワイヤおよび冷却摺動板を同時
   にテレビカメラにて撮影した画像データを用い横向姿勢
   のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する方法に
   おいて、 前記テレビカメラの撮影画面上の、溶接ワイヤと冷却摺
   動板の輝度の平均値をＤ１、開先内の輝度の平均値をＤ
   ２、下板表面と冷却摺動板の輝度の平均値をＤ１、かつ
   上板表面と冷却摺動板の輝度の平均値をＤ１とすると、 Ｄmin＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・(1) ただし、Ｄmax：輝度に対応した画像データとして取り
   うる最大値 Ｄmin：輝度に対応した画像データとして取りうる最小
   値 を満すように、比較画像メモリ上の、溶接ワイヤを含む
   第１領域に対応する領域に溶接ワイヤおよび開先の画像
   デ−タを教示パタ−ンＫ１として、開先下エッジと冷却
   摺動板を含む第２領域に下板表面，冷却摺動板および開
   先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ２として、かつ開先上
   エッジと冷却摺動板を含む第３領域に上板表面，冷却摺
   動板および開先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ３とし
   て、予め倣い制御前に書込んでおき；倣い制御中に前記
   テレビカメラで撮影した画像データから、教示パターン
   Ｋ１と相関が高い領域Ｉ１を検索して溶接ワイヤ位置を
   決定し、教示パターンＫ２と相関が高い領域Ｉ２を検索
   して開先下エッジ位置を決定し、教示パターンＫ３と相
   関が高い領域Ｉ３を検索して開先上エッジ位置を決定
   し、決定したワイヤ位置と下エッジ位置に応じて溶接ト
   ーチおよび冷却摺動板を上下位置制御するとともに、決
   定した下エッジ位置と上エッジ位置に応じて溶接条件を
   切り替える；ことを特徴とする横向姿勢のエレクトロガ
   スアーク溶接の開先倣い制御方法。
4. 【請求項４】前記(1)式を満すように描いた疑似開先を
   予め倣い制御前に撮影し、得た画像データの中から、溶
   接ワイヤを含む領域の画像データを教示パターンＫ１と
   して、下エッジと冷却摺動板を含む領域の画像データを
   教示パターンＫ２として、かつ上エッジと冷却摺動板を
   含む領域の画像デ−タを教示パタ−ンＫ３として、前記
   比較画像メモリに書込む；請求項３記載の横向姿勢のエ
   レクトロガスアーク溶接の開先倣い制御方法。
5. 【請求項５】開先，溶接ワイヤおよび冷却摺動板を同時
   にテレビカメラにて撮影した画像データを用い立向姿勢
   のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する方法に
   おいて、 前記テレビカメラの撮影画面上の、溶接ワイヤと冷却摺
   動板の輝度の平均値をＤ１、開先内の輝度の平均値をＤ
   ２、左板表面と冷却摺動板の輝度の平均値をＤ１、かつ
   右板表面と冷却摺動板の輝度の平均値をＤ１とすると、 Ｄmin＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・(1) ただし、Ｄmax：輝度に対応した画像データとして取り
   うる最大値 Ｄmin：輝度に対応した画像データとして取りうる最小
   値 を満すように、比較画像メモリ上の、溶接ワイヤを含む
   第１領域に対応する領域に溶接ワイヤおよび開先の画像
   デ−タを教示パタ−ンＫ１として、開先左エッジと冷却
   摺動板を含む第２領域に左板表面，冷却摺動板および開
   先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ２として、かつ開先右
   エッジと冷却摺動板を含む第３領域に右板表面，冷却摺
   動板および開先の画像デ−タを教示パタ−ンＫ３とし
   て、予め倣い制御前に書込んでおき；倣い制御中に前記
   テレビカメラで撮影した画像データから、教示パターン
   Ｋ１と相関が高い領域Ｉ１を検索して溶接ワイヤ位置を
   決定し、教示パターンＫ２と相関が高い領域Ｉ２を検索
   して開先左エッジ位置を決定し、教示パターンＫ３と相
   関が高い領域Ｉ３を検索して開先右エッジ位置を決定
   し、決定したワイヤ位置，左エッジ位置および右エッジ
   位置に応じて溶接トーチおよび冷却摺動板を左右位置制
   御する；ことを特徴とする立向姿勢のエレクトロガスア
   ーク溶接の開先倣い制御方法。
6. 【請求項６】前記(1)式を満すように描いた疑似開先を
   予め倣い制御前に撮影し、得た画像データの中から、溶
   接ワイヤを含む領域の画像データを教示パターンＫ１と
   して、左エッジと冷却摺動板を含む領域の画像データを
   教示パターンＫ２として、かつ右エッジと冷却摺動板を
   含む領域の画像デ−タを教示パタ−ンＫ３として、前記
   比較画像メモリに書込む、請求項５記載の立向姿勢のエ
   レクトロガスアーク溶接の開先倣い制御方法。