JPS6039964B2 - 溶接開先中心位置検出装置 - Google Patents
溶接開先中心位置検出装置Info
- Publication number
- JPS6039964B2 JPS6039964B2 JP55020631A JP2063180A JPS6039964B2 JP S6039964 B2 JPS6039964 B2 JP S6039964B2 JP 55020631 A JP55020631 A JP 55020631A JP 2063180 A JP2063180 A JP 2063180A JP S6039964 B2 JPS6039964 B2 JP S6039964B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slit
- circuit
- slit image
- center position
- groove
- Prior art date
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- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、溶接関先中心位置検出装置に関するもので
ある。
ある。
溶接を自動化する上で、溶接開先（以下、単に開先とい
う）の中心位置を正確に検出することは、非常に重要な
ことである。
う）の中心位置を正確に検出することは、非常に重要な
ことである。
これは、特に、多層盛溶接を行なう場合に重要である。
従って、従釆から種々の開先中心位置検出装置が提案さ
れ、実施されている。従釆の開先中心位置検出装置とし
て、特開昭５２−１３３０５ぴ号に記載されている装置
がある。
従って、従釆から種々の開先中心位置検出装置が提案さ
れ、実施されている。従釆の開先中心位置検出装置とし
て、特開昭５２−１３３０５ぴ号に記載されている装置
がある。
この開先中心位置検出装置は、開先部分にスリット光を
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、前記撮像装
置により撮像されたスリット画像を記憶する記憶装置と
、前記記憶装置に記憶されたスリット画像データのうち
必要なスリット画像データの座標を抽出する座標抽出装
置と、前記座標抽出装置により抽出された座標値に対し
て開先形状及び位置を推定する推定装置とを備えたもの
でなり、推定装置により開先斜辺部のスリット画像デー
タを最小２乗法により直線近似し、その交点を開先中心
位置とするものである。しかし、上記従来の開先中心位
置検出装置には、以下のような種々の問題点がある。
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、前記撮像装
置により撮像されたスリット画像を記憶する記憶装置と
、前記記憶装置に記憶されたスリット画像データのうち
必要なスリット画像データの座標を抽出する座標抽出装
置と、前記座標抽出装置により抽出された座標値に対し
て開先形状及び位置を推定する推定装置とを備えたもの
でなり、推定装置により開先斜辺部のスリット画像デー
タを最小２乗法により直線近似し、その交点を開先中心
位置とするものである。しかし、上記従来の開先中心位
置検出装置には、以下のような種々の問題点がある。
■ 開先面は、溶接欠陥を防ぐために、精密に機械加工
されている。
されている。
このため、撮像装置により撮像されたスリット画像には
、関先面でのスリット光の多重反射による不要反射像が
存在する。また、開先面を伝わるアーク光により、開先
斜辺部のスリット画像のＳ／Ｎは著しく低下する。これ
らの原因により、関先斜辺部を謀検出する結果、関先中
心位置の検出精度が低下する。■ 多層盛溶接時の後半
には「関先斜辺部の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。
、関先面でのスリット光の多重反射による不要反射像が
存在する。また、開先面を伝わるアーク光により、開先
斜辺部のスリット画像のＳ／Ｎは著しく低下する。これ
らの原因により、関先斜辺部を謀検出する結果、関先中
心位置の検出精度が低下する。■ 多層盛溶接時の後半
には「関先斜辺部の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。
■ 滋後装置により撮像されたスリット画像は、一担、
記憶装置に記憶されるが、通常、画像は多量のメモリー
を必要とするので、装置が高価かつ複雑となる。
記憶装置に記憶されるが、通常、画像は多量のメモリー
を必要とするので、装置が高価かつ複雑となる。
この発明は、上述のような従来の開先中心位置検出装置
の有する種々の問題点を解決するためになされたもので
あって、開先面でのスリット光の多重反射による不要反
射像が存在する関先中心位置から関先斜辺部にかけての
スリット画像データを使用せず、水平部と関先斜辺部上
端におけるスリット画像データのみで、関先中心位魔を
検出するようにしたことに特徴を有する。
の有する種々の問題点を解決するためになされたもので
あって、開先面でのスリット光の多重反射による不要反
射像が存在する関先中心位置から関先斜辺部にかけての
スリット画像データを使用せず、水平部と関先斜辺部上
端におけるスリット画像データのみで、関先中心位魔を
検出するようにしたことに特徴を有する。
この発明を実施例により図面を参照しながら説明する。
第１図は、この発明の実施例の関先中心位置検出装置の
概略構成図である。図面において、１は、溶接母材２，
２の溶接関先（以下、単に関先という）３部分にスリッ
ト光４を照射する光学装置である。
概略構成図である。図面において、１は、溶接母材２，
２の溶接関先（以下、単に関先という）３部分にスリッ
ト光４を照射する光学装置である。
５は、関先３部分に照射したスリット光４による開先断
面形状を示すスリット像４′を溶接母村２，２の直上か
ら滋磯する撮像装置である。
面形状を示すスリット像４′を溶接母村２，２の直上か
ら滋磯する撮像装置である。
６は「撮像装置５からのスリット画像信号のうち、後述
するように、総１ラインのスリット画像データのみを取
込む（サンプリングする）画像取込み制御回路である。
するように、総１ラインのスリット画像データのみを取
込む（サンプリングする）画像取込み制御回路である。
画像取込み制御回路６により取込むスリット画像デー夕
は主制御回路（図示せず）からの指令により、順次取込
まれるようになっている。７は、画像取込み制御回路６
により取込まれた縦１ラインのスリット画像データを記
億する画像縦１ライン記憶回路である。
は主制御回路（図示せず）からの指令により、順次取込
まれるようになっている。７は、画像取込み制御回路６
により取込まれた縦１ラインのスリット画像データを記
億する画像縦１ライン記憶回路である。
８は、画像縦１ライン記憶回路７に記憶されたスリット
画像データから、スリット像４′の画像上位層を検出し
、これを記憶する最明点検出回路であり、後述する平滑
化微分回路により、スリット画像データを平滑化するた
めに、し、くつかのスリット位置検出データが記憶され
るようになっている。
画像データから、スリット像４′の画像上位層を検出し
、これを記憶する最明点検出回路であり、後述する平滑
化微分回路により、スリット画像データを平滑化するた
めに、し、くつかのスリット位置検出データが記憶され
るようになっている。
９は、最明点検出回路８からのいくつかのスリリット位
置検出データを平滑化して微分する平滑化微分回路であ
る。
置検出データを平滑化して微分する平滑化微分回路であ
る。
１０‘ま、平滑化微分回路９により演算された平滑化微
分値に基づいて、スリット像４′の肩を判定し「検出す
る肩判定回路である。
分値に基づいて、スリット像４′の肩を判定し「検出す
る肩判定回路である。
１１‘ま、肩判定回路ににより検出したスＩＪット像の
肩信号に基づいて、関先の中心位置を演算する関先中心
位置演算回路である。
肩信号に基づいて、関先の中心位置を演算する関先中心
位置演算回路である。
１２は、開先中心位置演算回路１１により演算した演算
結果に基づも、て、溶接トーチ１４の必要移動量を演算
する溶接トーチ駆動制御演算回路である。
結果に基づも、て、溶接トーチ１４の必要移動量を演算
する溶接トーチ駆動制御演算回路である。
１３はｔ溶接トーチ駆動制御演算回路１２により演算し
た演算結果に基づいて、溶接ト−チｉ傘、を移動させる
溶接トーチ駆動装置である。
た演算結果に基づいて、溶接ト−チｉ傘、を移動させる
溶接トーチ駆動装置である。
この発明の溶接開先位置検出装置は、上述のように構成
されているので、光学装置１から開先３部分に照射され
たスリット光４により「関先３部分には、開先断面形状
を示すスリット像４′ができる。
されているので、光学装置１から開先３部分に照射され
たスリット光４により「関先３部分には、開先断面形状
を示すスリット像４′ができる。
スリット像亀′は、撮像装置５により緑像される。この
スリット画像は、第３図に示されるように、ある中△ｄ
を持つたスリット画像４″として撮像される。画像取込
み制御回路６では、主制御回路（図示せず）からの指令
により「第２図に示されるように、図中の，で示される
開先水平部の中の１′３程度に当るｗ２だけ、スリット
画像４″の左端より内側によったｘｉで示される座標の
縦１ラインのスリット画像データを撮像装置５からのス
リット画像信号の中から取込む。取込まれた縦１ライン
のスリット画像データは、画像縦１ライン記憶回路７に
記憶される。最明′点検出回路８では、画像縦１ライン
記憶回路７に記憶されている縦１ラインのスリット画像
データに基づいて、スリット像４′を示す、第２図中Ａ
点のｙ座標位置ｙｉを最明点として検出し、記憶する。
次に、前託主制御回路からの指令に従って、画像取込み
制御御回路６により取込むスリット画像データのｘ座標
を１つ進めてｘＭなる縦１ラインのスリット画像データ
を取込み、これを画像縦１ライン記憶回路７に記憶する
。技明点検出回路８では、前記縦１ラインのスリット画
像データに基づき最明点を検出するが、この検出に際し
ては、前回検出し、記憶されているｙ座標位置ｙｉを中
心に、スリット画像４″の中△ｄの３倍程度である中ｄ
（第２図参照）の間のみで最明点を検出する。このよう
に、最明点検出回路８によりスリット画像４″を追跡し
て検出するに際し、不要光が存在しない制限範囲を設け
ることによって、スリット像４′の謀検出を碧止してい
る。
スリット画像は、第３図に示されるように、ある中△ｄ
を持つたスリット画像４″として撮像される。画像取込
み制御回路６では、主制御回路（図示せず）からの指令
により「第２図に示されるように、図中の，で示される
開先水平部の中の１′３程度に当るｗ２だけ、スリット
画像４″の左端より内側によったｘｉで示される座標の
縦１ラインのスリット画像データを撮像装置５からのス
リット画像信号の中から取込む。取込まれた縦１ライン
のスリット画像データは、画像縦１ライン記憶回路７に
記憶される。最明′点検出回路８では、画像縦１ライン
記憶回路７に記憶されている縦１ラインのスリット画像
データに基づいて、スリット像４′を示す、第２図中Ａ
点のｙ座標位置ｙｉを最明点として検出し、記憶する。
次に、前託主制御回路からの指令に従って、画像取込み
制御御回路６により取込むスリット画像データのｘ座標
を１つ進めてｘＭなる縦１ラインのスリット画像データ
を取込み、これを画像縦１ライン記憶回路７に記憶する
。技明点検出回路８では、前記縦１ラインのスリット画
像データに基づき最明点を検出するが、この検出に際し
ては、前回検出し、記憶されているｙ座標位置ｙｉを中
心に、スリット画像４″の中△ｄの３倍程度である中ｄ
（第２図参照）の間のみで最明点を検出する。このよう
に、最明点検出回路８によりスリット画像４″を追跡し
て検出するに際し、不要光が存在しない制限範囲を設け
ることによって、スリット像４′の謀検出を碧止してい
る。
以上のようにして、いくつかのスリット位置検出データ
、すなわち、後述する平滑化微分計算に必要なスリット
画像データが得られたら、平滑化微分回路９では、前記
スリット位置検出データを平滑化微分し、関先の肩に当
たる屈折点を強調する。
、すなわち、後述する平滑化微分計算に必要なスリット
画像データが得られたら、平滑化微分回路９では、前記
スリット位置検出データを平滑化微分し、関先の肩に当
たる屈折点を強調する。
以下、平滑化微分回路９における平滑化微分について説
明する。
明する。
第４図Ａには、最明点検出回路８により検出したスリッ
ト像４′を表わす線図形が示されているが、あるｘ座標
ｘｊにおける平滑化微分値ｄｙｊ／■は、叢ゴＩＫＦん
．ｙｋ−ｉ手２ｙｋｌ ．．．．．仙Ｋ〒ｉ＋１で表わ
される。
ト像４′を表わす線図形が示されているが、あるｘ座標
ｘｊにおける平滑化微分値ｄｙｊ／■は、叢ゴＩＫＦん
．ｙｋ−ｉ手２ｙｋｌ ．．．．．仙Ｋ〒ｉ＋１で表わ
される。
検出されたスリット像４′の水平部の線図形は、その中
方向の明度分布が不均一であるために、揺動している。
方向の明度分布が不均一であるために、揺動している。
しかし、｛１｝式で明らかなように、微分動作に平滑化
を加えているので、第４図Ｂに示されるように、関先３
の肩部分のみが強調される。従って、前記水平部の揺動
の影響がなくなり、関先３の肩の判定の際の検出精度が
大中に向上する。次に、開先３の肩を判定するために、
撮像条件、開先中、関先角度等によって、予め計算でき
る開先斜辺部の微分値の半分程度の値をしきし、値＠（
第４図Ｂ参照）とし、これと、平滑化微分回路９により
演算された演算結果ｄｙ／ｄｘとの大小を肩判定回路１
０によって比較する。
を加えているので、第４図Ｂに示されるように、関先３
の肩部分のみが強調される。従って、前記水平部の揺動
の影響がなくなり、関先３の肩の判定の際の検出精度が
大中に向上する。次に、開先３の肩を判定するために、
撮像条件、開先中、関先角度等によって、予め計算でき
る開先斜辺部の微分値の半分程度の値をしきし、値＠（
第４図Ｂ参照）とし、これと、平滑化微分回路９により
演算された演算結果ｄｙ／ｄｘとの大小を肩判定回路１
０によって比較する。
もし、ｄｙ／ｄｘが８より少さげれば、まだ、水平部で
あると判定して、画像取込み制御回路６により更に先の
ｘ座標のスリット画像データを取込み、前述の一連の操
作をくり返す。これに対して、ｄｙ／ｄｘが＠以上にな
った時には、第２図中Ｓし点で示される開先３の左肩と
判定し、検出する。
あると判定して、画像取込み制御回路６により更に先の
ｘ座標のスリット画像データを取込み、前述の一連の操
作をくり返す。これに対して、ｄｙ／ｄｘが＠以上にな
った時には、第２図中Ｓし点で示される開先３の左肩と
判定し、検出する。
左肩を検出した後、主制御回路（図示せず）からの指令
により、右水平部に移り、今度は第２図中ｘｍで示され
る座標を始点として、開先３の中心に向って、前述と同
様な操作をくり返し、第２図中ＳＲ点で示される関先３
の右肩を検出する。次に、関先３の両肩ＳＬ点とＳＲ点
とが検出されたら、Ｓし点とＳＲ点との中心位贋を、閥
先中心位置演算回路１１により演算する。
により、右水平部に移り、今度は第２図中ｘｍで示され
る座標を始点として、開先３の中心に向って、前述と同
様な操作をくり返し、第２図中ＳＲ点で示される関先３
の右肩を検出する。次に、関先３の両肩ＳＬ点とＳＲ点
とが検出されたら、Ｓし点とＳＲ点との中心位贋を、閥
先中心位置演算回路１１により演算する。
（第４図Ｂ中Ｐ点）開先中心位置が演算されたから、こ
の演算結果に基づいて、溶接トーチ駆動制御演算回路１
２により、溶接トーチ１４の必要移動量が演算され、こ
の演算結果に基づいて、溶接トーチ駆動装置１３により
溶接トーチ１４が、関先中心位置に移動される。
の演算結果に基づいて、溶接トーチ駆動制御演算回路１
２により、溶接トーチ１４の必要移動量が演算され、こ
の演算結果に基づいて、溶接トーチ駆動装置１３により
溶接トーチ１４が、関先中心位置に移動される。
なお、第５図に示されるように、スリット光変換レンズ
１５を光ファイバー１６を介して光学装置１に取付ける
とともに対物レンズ１７を光ファイバー１８を介して撮
像装層５に取付けることによって、関先３が非常に狭い
場所にある場合であっても、この発明の装置により熔接
トーチを常に開先に合わせて自動溶接することが可能と
なる。
１５を光ファイバー１６を介して光学装置１に取付ける
とともに対物レンズ１７を光ファイバー１８を介して撮
像装層５に取付けることによって、関先３が非常に狭い
場所にある場合であっても、この発明の装置により熔接
トーチを常に開先に合わせて自動溶接することが可能と
なる。
以上説明したように、この発明によれば、スリット画像
データのうち水平部のスＩＪット画像デー夕のみに基づ
いて関先中心位置を検出するので、開先面での不要反射
像やアーク光による影響を受けない。この結果、多層盛
熔接において、例えば「第４図Ｂ中Ｃ線で示されるよう
な断面形状になっても精度高く開先中心位魔の検出が行
なてる。また「画像メモリーは、常に縦１ラインのスリ
ット画像データを記憶するだけで良いので、画像記憶装
置を安価かつ小型化できる等有用な効果がもたされる。
データのうち水平部のスＩＪット画像デー夕のみに基づ
いて関先中心位置を検出するので、開先面での不要反射
像やアーク光による影響を受けない。この結果、多層盛
熔接において、例えば「第４図Ｂ中Ｃ線で示されるよう
な断面形状になっても精度高く開先中心位魔の検出が行
なてる。また「画像メモリーは、常に縦１ラインのスリ
ット画像データを記憶するだけで良いので、画像記憶装
置を安価かつ小型化できる等有用な効果がもたされる。
第１図は、この発明の実施例の溶接開先中心位置検出装
置の概略構成図、第２図は、スリット画像の最明点の揺
動を示す説明図、第３図は、スリット画像データの取込
み方法の説明図、第４図Ａ，Ｂは、平滑化微分演算によ
る肩判定方法を示す説明図、第５図は、他の実施例の要
部斜視図である。 図面において、１・・・・・・光学装瞳「 ２・・・・
・・溶接母村、３・・・・・・溶接開先、４・・・…ス
リット光、４′・・・・・・スｌｉット像、５・・・・
・・撮像装置、６…・・・画像取込み制御回路、４″・
・・・・・スリット画像、７・・・・・・画像縦１ライ
ン記憶回路、８・・…・最明点検出回路、９…・・・平
滑化微分回路、１０…・・・肩判定回路、１１・・・・
・・関先中心位置演算回路、１２・・・・・・溶接トー
チ駆動制御演算回路、１３……溶接トーチ駆動装層、１
４・・・・・・溶接トーチ、１５・・・・・・スリット
光変換レンズ、１６・・・・・・光ファイバー、１７・
…・・対物レンズ、１８……光ファイバー。 策↑図 第２図 第３図 第４図 第５図
置の概略構成図、第２図は、スリット画像の最明点の揺
動を示す説明図、第３図は、スリット画像データの取込
み方法の説明図、第４図Ａ，Ｂは、平滑化微分演算によ
る肩判定方法を示す説明図、第５図は、他の実施例の要
部斜視図である。 図面において、１・・・・・・光学装瞳「 ２・・・・
・・溶接母村、３・・・・・・溶接開先、４・・・…ス
リット光、４′・・・・・・スｌｉット像、５・・・・
・・撮像装置、６…・・・画像取込み制御回路、４″・
・・・・・スリット画像、７・・・・・・画像縦１ライ
ン記憶回路、８・・…・最明点検出回路、９…・・・平
滑化微分回路、１０…・・・肩判定回路、１１・・・・
・・関先中心位置演算回路、１２・・・・・・溶接トー
チ駆動制御演算回路、１３……溶接トーチ駆動装層、１
４・・・・・・溶接トーチ、１５・・・・・・スリット
光変換レンズ、１６・・・・・・光ファイバー、１７・
…・・対物レンズ、１８……光ファイバー。 策↑図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- １ 溶接母材の溶接開先部分にスリツト光を照射する光
学装置と、 前記スリツト光による開先断面形状を示す
スリツト像を撮像する撮像装置と、 前記撮像装置によ
り得られたスリツト画像信号から縦１ラインのスリツト
画像データのみを取込む画像取込み制御回路と、 前記
画像取込み制御回路により取込まれた縦１ラインのスリ
ツト画像データを記憶する画像縦１ライン記憶回路と、
前記画像縦１ライン記憶回路に記載されたスリツト画
像データから、スリツト像の画像上位置を検出し、記憶
する最明点検出回路と、 前記最明点検出回路により検
出したスリツト画像データを平滑化して微分する平滑化
微分回路と、 前記平滑化微分回路により演算した演算
結果に基づいて、スリツト像の肩を判定し、検出する肩
判定回路と、 前記肩判定回路により検出した、スリツ
ト像の肩信号に基づいて、溶接開先の中心位置を演算す
る開先中心位置演算回路とを備えてなることを特徴とす
る溶接開先中心位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55020631A JPS6039964B2 (ja) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | 溶接開先中心位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55020631A JPS6039964B2 (ja) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | 溶接開先中心位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56118604A JPS56118604A (en) | 1981-09-17 |
| JPS6039964B2 true JPS6039964B2 (ja) | 1985-09-09 |
Family
ID=12032572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55020631A Expired JPS6039964B2 (ja) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | 溶接開先中心位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039964B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5968515U (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-09 | 株式会社トプコン | 医用機器用スタンド |
| US4666303A (en) * | 1983-07-11 | 1987-05-19 | Diffracto Ltd. | Electro-optical gap and flushness sensors |
| JPS6127178A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-06 | Nippon Steel Corp | 開先エツジ部の検出方法 |
| JPH0560671U (ja) * | 1992-01-09 | 1993-08-10 | 本田技研工業株式会社 | スタット溶接装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4939445A (ja) * | 1972-08-15 | 1974-04-12 | ||
| JPS52133050A (en) * | 1976-04-30 | 1977-11-08 | Hitachi Shipbuilding Eng Co | Automatic welder |
-
1980
- 1980-02-22 JP JP55020631A patent/JPS6039964B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56118604A (en) | 1981-09-17 |
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