JPS5994583A - 溶接位置制御方法 - Google Patents
溶接位置制御方法Info
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- JPS5994583A JPS5994583A JP20524282A JP20524282A JPS5994583A JP S5994583 A JPS5994583 A JP S5994583A JP 20524282 A JP20524282 A JP 20524282A JP 20524282 A JP20524282 A JP 20524282A JP S5994583 A JPS5994583 A JP S5994583A
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- wire
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- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 5
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶接現象すなわち溶接アークを利用した視覚
機能を基礎として、溶接部開先幅、開先内でのワイヤ位
置、アーク発生状況を直接検知し、倣いすなわち溶接位
置を制御する方法に関する。
機能を基礎として、溶接部開先幅、開先内でのワイヤ位
置、アーク発生状況を直接検知し、倣いすなわち溶接位
置を制御する方法に関する。
溶接工程の自動化には、溶接線の倣いが不可欠である。
この倣いには、溶接を行ないながら溶接トーチを溶接線
に倣うインプロセス制御と、溶接前にティーチング操作
を行ない、溶接線の軌跡を溶接ロボットに記憶させ、そ
れを再現させて溶接線を倣う方法がある。
に倣うインプロセス制御と、溶接前にティーチング操作
を行ない、溶接線の軌跡を溶接ロボットに記憶させ、そ
れを再現させて溶接線を倣う方法がある。
溶接ロボットを用いる方法は、制御ソフト技術の進歩と
相俟って比較的高精度な倣いを行うことができる。しか
し溶接前に必ずティーチング工程が入るため、大型構造
物で一つづつ寸法形状が異匁るものには不適尚である。
相俟って比較的高精度な倣いを行うことができる。しか
し溶接前に必ずティーチング工程が入るため、大型構造
物で一つづつ寸法形状が異匁るものには不適尚である。
従ってこのような場合、インプロセス制御が有利となる
。
。
インプロセス制御をおこなう機器として、倣いローラー
、探針等を用いた接触式センサーや磁気、流体素子を用
いた非接触式センサーなどが開発され、一部実用化され
ている。しかし従来から提案されている接触式センサは
、被溶接物表面の他端な凹凸には対処できない。また溶
接時に生じるス・母ツタの影響を受け、しかも厚板開先
内部の狭い個所には適用し難いなどの欠点を有する。
、探針等を用いた接触式センサーや磁気、流体素子を用
いた非接触式センサーなどが開発され、一部実用化され
ている。しかし従来から提案されている接触式センサは
、被溶接物表面の他端な凹凸には対処できない。また溶
接時に生じるス・母ツタの影響を受け、しかも厚板開先
内部の狭い個所には適用し難いなどの欠点を有する。
一方非接触式センサーも基本的には被溶接部表面での溶
接線倣いとなる。このため厚板狭開光溶接のごとき板厚
内部での溶接には正確な倣い精度を期待することが難し
い。またこの種センサーは、一般的に耐熱性に乏しいた
め、溶接部からある程度能れた位置での検出が必要とな
る。更にこれらセンサーはいずれも溶接ヘッド近傍に取
付ける必要があるため、溶接装置がそれだけ複雑になる
。
接線倣いとなる。このため厚板狭開光溶接のごとき板厚
内部での溶接には正確な倣い精度を期待することが難し
い。またこの種センサーは、一般的に耐熱性に乏しいた
め、溶接部からある程度能れた位置での検出が必要とな
る。更にこれらセンサーはいずれも溶接ヘッド近傍に取
付ける必要があるため、溶接装置がそれだけ複雑になる
。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、インプロセス制御ができ、溶接ヘッド近
傍に特別なセンサーを設けずにかつ、薄板溶接、厚板多
層溶接を問うことなく、高精度な倣いをおこなえ、しか
も溶接条件の適応制御もおこなえる溶接位置制御方法を
得んとするものである。
するところは、インプロセス制御ができ、溶接ヘッド近
傍に特別なセンサーを設けずにかつ、薄板溶接、厚板多
層溶接を問うことなく、高精度な倣いをおこなえ、しか
も溶接条件の適応制御もおこなえる溶接位置制御方法を
得んとするものである。
すなわち、本発明は、溶接ワイヤを含み溶接線に対して
直角方向の輝度分布及びアーク光を含み溶接線に対して
直角方向の輝度分布をそれぞれ検知し、各輝度分布につ
いて二値化処理を行なって被溶接材の開先幅及び溶接ワ
イヤの相対位置を算出して、これら算出値にもとづいて
トーチ位置を制御することを特徴とする。
直角方向の輝度分布及びアーク光を含み溶接線に対して
直角方向の輝度分布をそれぞれ検知し、各輝度分布につ
いて二値化処理を行なって被溶接材の開先幅及び溶接ワ
イヤの相対位置を算出して、これら算出値にもとづいて
トーチ位置を制御することを特徴とする。
以下本発明を図面にもとづいて説明する。
まず第１図に示すように溶接部の前方又は後方にテレビ
カメラ１を配置し、このテレビカメラ１でフィルター２
を通して溶接線方向とほぼ直角外映像を撮影してその輝
度分布を検知する。
カメラ１を配置し、このテレビカメラ１でフィルター２
を通して溶接線方向とほぼ直角外映像を撮影してその輝
度分布を検知する。
この場合検知する輝度分布は、第２図に示すように溶接
ワイヤ３を含む横方向Ａ −Ａ’線と、アーク光部４を
含むＢ −Ｂ’線上の輝度分布である。
ワイヤ３を含む横方向Ａ −Ａ’線と、アーク光部４を
含むＢ −Ｂ’線上の輝度分布である。
次いで検知した輝度分布を画像処理装置５に入力して二
値化処理し、被溶接材６の開先部Ｗ及び溶接ワイヤ３の
相対位置りを演算で求め、これら算出値にもとづいて演
算制御装置７でトーチ位置を制御し、開先部の必要な位
置に溶接トーチ８を配するようにする。
値化処理し、被溶接材６の開先部Ｗ及び溶接ワイヤ３の
相対位置りを演算で求め、これら算出値にもとづいて演
算制御装置７でトーチ位置を制御し、開先部の必要な位
置に溶接トーチ８を配するようにする。
すなわちテレビカメラ１によシ溶接部前方から溶接部を
撮影すれば、第２図に示すように溶接線とは直角な面の
映像を撮影することができる。このとき左右の被溶接材
６，６は暗く、開先内部はアーク光のため比較的間るく
映し出されるが、開先内の溶接ワイヤ３は暗く吠し出で
れる。ワイヤ部を含む溶接ワイヤ３と直角なラインＡ
Ａ’の輝度分布を検出すると例えば第３図（ｆ）のＡ
Ａ’に示すような輝度分布が得られる。このとき開先内
がアーク光によシ士分明るければ開先中ａ、ｂ間に亘っ
て十分な輝度分布が得られる。しかし例えば第４図のよ
うに前方正面から溶接部を撮影すると、Ａへ′ラインの
ごときアーク光よシ比較的上部では後方の開先内やすで
に凝固した溶接部が背景となる。このためその部分の輝
度は低く、溶接ワイヤ３との間に明暗（温度差）を得る
ことができない。
撮影すれば、第２図に示すように溶接線とは直角な面の
映像を撮影することができる。このとき左右の被溶接材
６，６は暗く、開先内部はアーク光のため比較的間るく
映し出されるが、開先内の溶接ワイヤ３は暗く吠し出で
れる。ワイヤ部を含む溶接ワイヤ３と直角なラインＡ
Ａ’の輝度分布を検出すると例えば第３図（ｆ）のＡ
Ａ’に示すような輝度分布が得られる。このとき開先内
がアーク光によシ士分明るければ開先中ａ、ｂ間に亘っ
て十分な輝度分布が得られる。しかし例えば第４図のよ
うに前方正面から溶接部を撮影すると、Ａへ′ラインの
ごときアーク光よシ比較的上部では後方の開先内やすで
に凝固した溶接部が背景となる。このためその部分の輝
度は低く、溶接ワイヤ３との間に明暗（温度差）を得る
ことができない。
又第５図に示すようにテレビカメラ１を前方約３０〜５
０°上方から斜め下方に溶接部を撮影するとＡ Ａ’ラ
インの背景には未凝固の溶融池９が映る。このため高温
の溶融池からの光を受けて開先内部は比較的輝度が高く
、ワイヤ部のみ暗く映し出され、その輝度差から開先内
のワイヤ位置を知ることができる。ただしこの場合でも
左右の被溶接材側壁近傍は、すでに低温あるいは凝固し
はじめている部分であるため、その ゛部分の輝
度は中央に比べて暗く、第３図（イ）のＡ Ａ’に示す
ように山形の輝度分布となる。すなわち開先側壁部ａｎ
ｂ点近傍の輝度分布は極めて弱く、例えばこのような輝
度分布をしきい値Ｐで二値化処理すれば、第３図（ロ）
のＡ Ａ’に示すような信号を得る。この結果ワイヤ位
置点Ｃを検知できるが、開先側壁部ａ ｒ ｂ点を明確
に検知できない。このため正確な開先部がわからずワイ
ヤ位置の高精度な倣いを行うことができない。
０°上方から斜め下方に溶接部を撮影するとＡ Ａ’ラ
インの背景には未凝固の溶融池９が映る。このため高温
の溶融池からの光を受けて開先内部は比較的輝度が高く
、ワイヤ部のみ暗く映し出され、その輝度差から開先内
のワイヤ位置を知ることができる。ただしこの場合でも
左右の被溶接材側壁近傍は、すでに低温あるいは凝固し
はじめている部分であるため、その ゛部分の輝
度は中央に比べて暗く、第３図（イ）のＡ Ａ’に示す
ように山形の輝度分布となる。すなわち開先側壁部ａｎ
ｂ点近傍の輝度分布は極めて弱く、例えばこのような輝
度分布をしきい値Ｐで二値化処理すれば、第３図（ロ）
のＡ Ａ’に示すような信号を得る。この結果ワイヤ位
置点Ｃを検知できるが、開先側壁部ａ ｒ ｂ点を明確
に検知できない。このため正確な開先部がわからずワイ
ヤ位置の高精度な倣いを行うことができない。
そこで本発明ではＡ Ａ’ラインを検知するとともに、
これよシ下方のアーク光を含む横方向ラインＢ Ｂ’を
同時に検知する。この部分は、強力なアーク光のため開
先内金幅に亘って強い輝度分布を有している。このため
例えば第３図（イ）のＢ Ｂ’のような輝度分布を得る
ことができる。この輝度分布は、開先側壁＠ ａ 、
ｂから少し内側でも強い輝度を有している。これを例え
ばしきい値Ｑで二値化処理すれは、同図（ロ）のＢ Ｂ
’に示すような信号が得られ、側壁部ａ、ｂの位置を正
確に知ることができ、その結果開先中Ｗを検知すること
ができる。
これよシ下方のアーク光を含む横方向ラインＢ Ｂ’を
同時に検知する。この部分は、強力なアーク光のため開
先内金幅に亘って強い輝度分布を有している。このため
例えば第３図（イ）のＢ Ｂ’のような輝度分布を得る
ことができる。この輝度分布は、開先側壁＠ ａ 、
ｂから少し内側でも強い輝度を有している。これを例え
ばしきい値Ｑで二値化処理すれは、同図（ロ）のＢ Ｂ
’に示すような信号が得られ、側壁部ａ、ｂの位置を正
確に知ることができ、その結果開先中Ｗを検知すること
ができる。
従ってこの開先中Ｗと先に検知したＡ Ａ’ラインから
の信号によるワイヤ位置Ｃとから、側壁の一方から溶接
ワイヤ３までの距離りを知ることができ、距離りと開先
中Ｗとから開先内でのワイヤ位置を制御することができ
る。例えばＤ＝］４Ｗとなるようトーチ位置制御装置に
連結したモータを作動させることによシ溶接ワイヤは常
に開先中中央を倣うことができる。
の信号によるワイヤ位置Ｃとから、側壁の一方から溶接
ワイヤ３までの距離りを知ることができ、距離りと開先
中Ｗとから開先内でのワイヤ位置を制御することができ
る。例えばＤ＝］４Ｗとなるようトーチ位置制御装置に
連結したモータを作動させることによシ溶接ワイヤは常
に開先中中央を倣うことができる。
また開先中Ｗの絶対値自体も検出することができるため
、溶接中の熱変形による被溶接物の挙動すなわち開先中
の収縮、拡大をも知ることができる。従ってその値に応
じた溶接条件制御を行うこともでき、融合不良等の欠陥
を防止することもできる。
、溶接中の熱変形による被溶接物の挙動すなわち開先中
の収縮、拡大をも知ることができる。従ってその値に応
じた溶接条件制御を行うこともでき、融合不良等の欠陥
を防止することもできる。
なお、溶接アークから発せられる光には多くの紫外線を
含んでいる。このため本発明ではテレビカメラ１及びフ
ィルタ２に赤外線カメラや赤外フィルターを採用して紫
外線をできるだけ除去するのが望ましい。
含んでいる。このため本発明ではテレビカメラ１及びフ
ィルタ２に赤外線カメラや赤外フィルターを採用して紫
外線をできるだけ除去するのが望ましい。
また本発明の画像演算処理には、マイクロコンピュータ
を利用して検知信号を予じめインプ、トシた開先中等の
値とを比較演算して、オンラインでトーチ位置を制御す
ることができる。
を利用して検知信号を予じめインプ、トシた開先中等の
値とを比較演算して、オンラインでトーチ位置を制御す
ることができる。
トーチ位置制御用モータとしては、・クルスモータ、サ
ーブモータのいずれも適用することができる。
ーブモータのいずれも適用することができる。
更に信号の検知は連続的でなくてもよい。例えば１０秒
、２０秒、３０秒に１回検知してトーチ位置を制御して
も、実際的には精度にほとんど悪影響を受けない。
、２０秒、３０秒に１回検知してトーチ位置を制御して
も、実際的には精度にほとんど悪影響を受けない。
またある時間分の検知信号を積分し、その平均値で制御
してもよい。この場合トーチ位置を始終左右に動かせる
必要がなく、実際的となる場合もある。
してもよい。この場合トーチ位置を始終左右に動かせる
必要がなく、実際的となる場合もある。
以上の如く本発明によれば、溶接ワイヤを含む横方向の
輝度分布と、アーク元を含む横方向の輝度分布とから開
先幅と溶接ワイヤの相対位置を算出し、これら算出値に
もとづいてトーチ位置を制御するので、溶接ヘッド近傍
に特別なセンサーを設けず、しかも被溶接材の板厚を問
つコトなく、インプロセス制御によシ高精度な倣いをお
こなうことができる。また溶接条件の適応制御も行うこ
とができるなど顕著な効果を奏する。
輝度分布と、アーク元を含む横方向の輝度分布とから開
先幅と溶接ワイヤの相対位置を算出し、これら算出値に
もとづいてトーチ位置を制御するので、溶接ヘッド近傍
に特別なセンサーを設けず、しかも被溶接材の板厚を問
つコトなく、インプロセス制御によシ高精度な倣いをお
こなうことができる。また溶接条件の適応制御も行うこ
とができるなど顕著な効果を奏する。
図面は本発明方法の一例を示し、第１図は溶接位置制御
装置の説明図、第２図は輝度分布の検出位置を示す図、
第３図０）は輝度分布の一例を示す線図、同図（ロ）は
第３図（イ）の輝度分布を２値処理した一例を示す線図
、第４図はテレビカメラを横方向に設置した状態を示す
説明図、第５図はテレビカメラを斜め上方に設置した状
態を示す説明図である。 １・・・テレビカメラ、２・・・フィルター、３・・・
溶接ワイヤ、４・・・アーク光部、５・・・画像処理装
置、６・・・被溶接材、７・・・演算制御装置、８・・
・溶接トーチ、９・・・溶融池。
装置の説明図、第２図は輝度分布の検出位置を示す図、
第３図０）は輝度分布の一例を示す線図、同図（ロ）は
第３図（イ）の輝度分布を２値処理した一例を示す線図
、第４図はテレビカメラを横方向に設置した状態を示す
説明図、第５図はテレビカメラを斜め上方に設置した状
態を示す説明図である。 １・・・テレビカメラ、２・・・フィルター、３・・・
溶接ワイヤ、４・・・アーク光部、５・・・画像処理装
置、６・・・被溶接材、７・・・演算制御装置、８・・
・溶接トーチ、９・・・溶融池。
Claims (1)
- 溶接ワイヤを含み溶接線に対して直角方向の輝度分布及
びアーク光を含み溶接線に対して直角方向の輝度分布を
それぞれ検知し、各輝度分布について二値化処理を行な
りて被溶接材の開先幅及び溶接ワイヤの相対位置を算出
して、これら算出値にもとづいてトーチ位置を制御する
ことを特徴とする溶接位置制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20524282A JPS5994583A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 溶接位置制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20524282A JPS5994583A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 溶接位置制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5994583A true JPS5994583A (ja) | 1984-05-31 |
| JPH0375268B2 JPH0375268B2 (ja) | 1991-11-29 |
Family
ID=16503747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20524282A Granted JPS5994583A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 溶接位置制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5994583A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169452A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-16 | Nippon Steel Corp | Yosetsukaisakinaraihoho |
| JPS53115644A (en) * | 1977-03-18 | 1978-10-09 | Kobe Steel Ltd | Profiling method in visible arc welding |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP20524282A patent/JPS5994583A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169452A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-16 | Nippon Steel Corp | Yosetsukaisakinaraihoho |
| JPS53115644A (en) * | 1977-03-18 | 1978-10-09 | Kobe Steel Ltd | Profiling method in visible arc welding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0375268B2 (ja) | 1991-11-29 |
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