JPS6357149B2 - - Google Patents
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- JPS6357149B2 JPS6357149B2 JP7004182A JP7004182A JPS6357149B2 JP S6357149 B2 JPS6357149 B2 JP S6357149B2 JP 7004182 A JP7004182 A JP 7004182A JP 7004182 A JP7004182 A JP 7004182A JP S6357149 B2 JPS6357149 B2 JP S6357149B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 36
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
- B23K9/1276—Using non-contact, electric or magnetic means, e.g. inductive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光学式の距離計を用いた非接触方法
の溶接線の位置および形状の検出方法に関する。
の溶接線の位置および形状の検出方法に関する。
近年、小型・軽量の取扱い容易なスポツト光を
用いた光学式の距離計が開発され、位置や形状検
出のために積極的に使用されるようになつてき
た。
用いた光学式の距離計が開発され、位置や形状検
出のために積極的に使用されるようになつてき
た。
一例を述べると、第１図において、スポツト光
照射装置１はレーザダイオードやLED等の光源
２をレンズ系３で所定のサイズのスポツト光とし
て照射できるようになつており、スポツト光照射
装置１の光軸と受光装置４の光軸のなす角θと、
スポツト光照射装置１と受光装置４の位置関係が
既知になつている。いま面Ａ，Ｂの位置は受光装
置４のレンズ系５とポジシヨンセンサ（スポツト
光像の光量の重心の位置を出力するセンサ）等の
受光センサ６上に結像するスポツト光像の位置か
ら三角法の原理により求められる。受光装置４に
より得られた距離データを処理装置７に転送して
マイクロコンピユータ等で処理を行つて、位置が
形状検出を行つている。
照射装置１はレーザダイオードやLED等の光源
２をレンズ系３で所定のサイズのスポツト光とし
て照射できるようになつており、スポツト光照射
装置１の光軸と受光装置４の光軸のなす角θと、
スポツト光照射装置１と受光装置４の位置関係が
既知になつている。いま面Ａ，Ｂの位置は受光装
置４のレンズ系５とポジシヨンセンサ（スポツト
光像の光量の重心の位置を出力するセンサ）等の
受光センサ６上に結像するスポツト光像の位置か
ら三角法の原理により求められる。受光装置４に
より得られた距離データを処理装置７に転送して
マイクロコンピユータ等で処理を行つて、位置が
形状検出を行つている。
前記光学式の距離計を溶接線の位置や形状の検
出に適用しようとした場合、第２図の溶接ワーク
８のＶ開先部９の距離検出部１０の例について述
べると、次のような問題点がある。
出に適用しようとした場合、第２図の溶接ワーク
８のＶ開先部９の距離検出部１０の例について述
べると、次のような問題点がある。
第３図において、ａは溶接ワーク８の距離検出
部１０のＶパターンであり、エツジ点Ａ，Ｂ，Ｃ
の位置を検出することによつて溶接線の位置（点
Ｂ）や溶接条件すなわち溶融する鉄の量（三角形
ABCの面積）を決めることができる。ｂは距離
計を用いて溶接線とほぼ直角方向に溶接ワーク面
までの距離を検出した点をプロツトし、線を結ん
だものである。エツジ部は丸味をおびエツジ点
A′，B′，C′の位置が正確に検出できない。これ
は検出に用いるスポツト光径のサイズが0.5〜５
mmと面積ともつことに起因する。処理装置７にお
いて、エツジ部のデータを除いた適当な範囲のデ
ータを用いて、直線D′A′，A′B′，B′C′，C′E′，
の方程式を求め、前記直線の交点からA′，B′，
Ｃの位置を求めることができる。
部１０のＶパターンであり、エツジ点Ａ，Ｂ，Ｃ
の位置を検出することによつて溶接線の位置（点
Ｂ）や溶接条件すなわち溶融する鉄の量（三角形
ABCの面積）を決めることができる。ｂは距離
計を用いて溶接線とほぼ直角方向に溶接ワーク面
までの距離を検出した点をプロツトし、線を結ん
だものである。エツジ部は丸味をおびエツジ点
A′，B′，C′の位置が正確に検出できない。これ
は検出に用いるスポツト光径のサイズが0.5〜５
mmと面積ともつことに起因する。処理装置７にお
いて、エツジ部のデータを除いた適当な範囲のデ
ータを用いて、直線D′A′，A′B′，B′C′，C′E′，
の方程式を求め、前記直線の交点からA′，B′，
Ｃの位置を求めることができる。
しかし、ｃは距離検出部１０にスパツタやごみ
等のために凸部Ｆ、ノツチ（切欠）等のために凹
部Ｇがある。このため前記ｂの例のようにエツジ
点A″，B″，C″を正確に求めることができない。
等のために凸部Ｆ、ノツチ（切欠）等のために凹
部Ｇがある。このため前記ｂの例のようにエツジ
点A″，B″，C″を正確に求めることができない。
溶接ワーク８は一般に仮付溶接が行われるので
スパツタ等が多く付着しており、また一般に溶接
作業環境はよくないのでフラツクスや錆等のごみ
も多く、また溶接ワーク８自体に部分的なノツチ
等が多いので、距離計による溶接線の検出は非常
に限られた場合にしか適用できなかつた。
スパツタ等が多く付着しており、また一般に溶接
作業環境はよくないのでフラツクスや錆等のごみ
も多く、また溶接ワーク８自体に部分的なノツチ
等が多いので、距離計による溶接線の検出は非常
に限られた場合にしか適用できなかつた。
本発明は、前述のような点に留意してなされた
ものであり、溶接ワーク表面に付着したスパツタ
やごみ等の凸部的な障害およびノツチ等の凹部的
な障害を除去して正確に溶接線の位置および形状
を検出しようとするものである。
ものであり、溶接ワーク表面に付着したスパツタ
やごみ等の凸部的な障害およびノツチ等の凹部的
な障害を除去して正確に溶接線の位置および形状
を検出しようとするものである。
すなわち、光学的距離計を用い、溶接線とほぼ
直角方向（Ｘ軸方向）に溶接ワーク面までの距離
を一定ピツチ毎に検出し、前記検出動作を溶接線
方向（Ｚ軸方向）に一定ピツチ毎に一定回数行う
ことにより得られる検出データの集合で、かつＸ
軸方向の検出位置が同一のものの集合の平均値も
しくはそのうちの最大値のものと最小値のものま
たはいずれか一方を除外し残りのものの平均値と
順次とり、前記平均値の集合をＸ軸方向のデータ
とすることにより、第３図のｂのようなパターン
が得られる。一回のＸ軸方向の検出データ集合の
なかにはスパツタ等の影響を受けて正しく溶接ワ
ーク表面までの距離を検出していないものがある
が、溶接線のＸ軸方向の位置や溶接条件を同じと
みなしてよいＺ軸方向の一定ピツチ内の前記検出
位置と異つた位置で前記スパツタ等の影響を受け
たＸ軸の検出位置が同一の所で前記と同じように
スパツタの影響を受けることは少ないためであ
る。１個のスパツタ粒子の径は１mm以下のものが
多く、通常の場合、Ｚ軸方向の２ケ所以上の異つ
た位置での検出データに大きな影響を与えること
はほとんどない。
直角方向（Ｘ軸方向）に溶接ワーク面までの距離
を一定ピツチ毎に検出し、前記検出動作を溶接線
方向（Ｚ軸方向）に一定ピツチ毎に一定回数行う
ことにより得られる検出データの集合で、かつＸ
軸方向の検出位置が同一のものの集合の平均値も
しくはそのうちの最大値のものと最小値のものま
たはいずれか一方を除外し残りのものの平均値と
順次とり、前記平均値の集合をＸ軸方向のデータ
とすることにより、第３図のｂのようなパターン
が得られる。一回のＸ軸方向の検出データ集合の
なかにはスパツタ等の影響を受けて正しく溶接ワ
ーク表面までの距離を検出していないものがある
が、溶接線のＸ軸方向の位置や溶接条件を同じと
みなしてよいＺ軸方向の一定ピツチ内の前記検出
位置と異つた位置で前記スパツタ等の影響を受け
たＸ軸の検出位置が同一の所で前記と同じように
スパツタの影響を受けることは少ないためであ
る。１個のスパツタ粒子の径は１mm以下のものが
多く、通常の場合、Ｚ軸方向の２ケ所以上の異つ
た位置での検出データに大きな影響を与えること
はほとんどない。
以下本発明の具体的実施例について説明する。
実施例
溶接線の倣いを行いながら溶接を行つていく自
動溶接装置の倣い装置の一部として、溶接線方向
（Ｚ軸方向）すなわち自動溶接装置の進行方向に
対してほぼ直角方向（Ｘ軸方向）に揺動する揺動
装置を用いる。第４図において、Ｚ軸方向の距離
検出部１１のm1で溶接ワーク８に対して適当な
位置になるように前記揺動装置に取付けられた光
学的距離計１２を用い、Ｘ軸方向のx1〜xlまで
（10〜100mm）前記溶接ワーク８の表面までの距離
を一定ピツチ（Wx＝0.1〜５mm）毎に検出する。
前記検出動作をＺ軸方向にWz′（１〜10mm）進ん
だm2、さらにWz′進んだm3、…と前記検出動作
をＺ軸方向に一定ピツチ（Wz＝５〜50mm）毎に
一定回数（ｋ＝２回以上）行う。処理装置７にお
いて前記検出動作により得られる検出データ
（ｌ・ｋ個）の集合で、かつＸ軸方向の検出位置
が同一のものの集合（ｋ個）のうちスパツタ１
３、ごみ等の影響を受けたと考えられる最大値の
もの、ノツチ等の影響を受けたと考えられる最小
値のものを除去し、残りのものの平均値を順次と
つていく処理を行うことにより、Ｘ軸方向の代表
データを得ることができ、スパツタ等の障害があ
るときでも第３図のｂに近いデータが得られ、溶
接線の位置および形状の検出が容易にできるよう
になる。距離計のスポツト光径サイズを小さいも
の（１mm以下）を用いれば、前記処理によつて得
られた平均値のデータから、従来例のように直線
の方程式を求め、次に前記直線の交点を求めると
いう方法をとらなくても、微分を行つて極値を求
めるという方法によつても溶接線の位置および形
状を検出することができる。スパツタの粒子サイ
ズは２mmφ以下のものが大部分であり、１ケのス
パツタがＺ軸方向の距離検出部１１のm1とm2の
ように２ケ所以上でセンサ精度に影響を与えるこ
とは少ない。検出するために必要な距離情報は、
Ｘ軸方向のものは揺動装置のモータ等の回転軸部
に、Ｚ軸方向のものは自動溶接装置の台車の回転
軸部にパルスエンコーダ等を取付けることによつ
て得ることができる。また揺動装置に距離計を取
付けてＸ軸方向の距離を検出する代りに、ミラー
を制御してスポツト光のＸ軸方向の照射位置を変
えて距離検出するものでも同様に行えることは明
らかである。
動溶接装置の倣い装置の一部として、溶接線方向
（Ｚ軸方向）すなわち自動溶接装置の進行方向に
対してほぼ直角方向（Ｘ軸方向）に揺動する揺動
装置を用いる。第４図において、Ｚ軸方向の距離
検出部１１のm1で溶接ワーク８に対して適当な
位置になるように前記揺動装置に取付けられた光
学的距離計１２を用い、Ｘ軸方向のx1〜xlまで
（10〜100mm）前記溶接ワーク８の表面までの距離
を一定ピツチ（Wx＝0.1〜５mm）毎に検出する。
前記検出動作をＺ軸方向にWz′（１〜10mm）進ん
だm2、さらにWz′進んだm3、…と前記検出動作
をＺ軸方向に一定ピツチ（Wz＝５〜50mm）毎に
一定回数（ｋ＝２回以上）行う。処理装置７にお
いて前記検出動作により得られる検出データ
（ｌ・ｋ個）の集合で、かつＸ軸方向の検出位置
が同一のものの集合（ｋ個）のうちスパツタ１
３、ごみ等の影響を受けたと考えられる最大値の
もの、ノツチ等の影響を受けたと考えられる最小
値のものを除去し、残りのものの平均値を順次と
つていく処理を行うことにより、Ｘ軸方向の代表
データを得ることができ、スパツタ等の障害があ
るときでも第３図のｂに近いデータが得られ、溶
接線の位置および形状の検出が容易にできるよう
になる。距離計のスポツト光径サイズを小さいも
の（１mm以下）を用いれば、前記処理によつて得
られた平均値のデータから、従来例のように直線
の方程式を求め、次に前記直線の交点を求めると
いう方法をとらなくても、微分を行つて極値を求
めるという方法によつても溶接線の位置および形
状を検出することができる。スパツタの粒子サイ
ズは２mmφ以下のものが大部分であり、１ケのス
パツタがＺ軸方向の距離検出部１１のm1とm2の
ように２ケ所以上でセンサ精度に影響を与えるこ
とは少ない。検出するために必要な距離情報は、
Ｘ軸方向のものは揺動装置のモータ等の回転軸部
に、Ｚ軸方向のものは自動溶接装置の台車の回転
軸部にパルスエンコーダ等を取付けることによつ
て得ることができる。また揺動装置に距離計を取
付けてＸ軸方向の距離を検出する代りに、ミラー
を制御してスポツト光のＸ軸方向の照射位置を変
えて距離検出するものでも同様に行えることは明
らかである。
実施例
第５図において、上記実施例の場合でＺ軸方
向に一定ピツチ（Wz＝１〜10mm）毎に１回Ｘ軸
方向の溶接ワーク表面までの距離データを検出
し、前記検出動作を連続して３回以上奇数回行
い、前記連続した検出動作の中央のもののＸ軸方
向のデータとして、上記実施例の方法で得られ
る平均値のデータを用いる。例えばWz＝２mmピ
ツチ毎のZo-2、Zo-1、Zo、Zo+1、Zo+2の５回Ｘ軸
方向の距離データを検出し、Ｘ軸方向の検出位置
が最大値のものを除外して残りのものの平均値を
順次とつていくことによつて得られるデータを連
続した中央の位置ZoでのＸ軸方向の距離データと
する。このようにすることによつて上記実施例
と比べて検出データを何回も有効に使うことにな
るとともに、第６図に示すようにシフトレジスタ
１４を用い、コンパレータによりデータの最大値
を検出して除外する処理回路１５、カウンタによ
り残りのデータの平均値を計算する処理回路１６
を制御信号のもとに経てメモリの所定場所（第６
図の場合、ZoのX1に対応する場所）へ入れると
いうようにハードウエア化により処理速度を上げ
ることができる。
向に一定ピツチ（Wz＝１〜10mm）毎に１回Ｘ軸
方向の溶接ワーク表面までの距離データを検出
し、前記検出動作を連続して３回以上奇数回行
い、前記連続した検出動作の中央のもののＸ軸方
向のデータとして、上記実施例の方法で得られ
る平均値のデータを用いる。例えばWz＝２mmピ
ツチ毎のZo-2、Zo-1、Zo、Zo+1、Zo+2の５回Ｘ軸
方向の距離データを検出し、Ｘ軸方向の検出位置
が最大値のものを除外して残りのものの平均値を
順次とつていくことによつて得られるデータを連
続した中央の位置ZoでのＸ軸方向の距離データと
する。このようにすることによつて上記実施例
と比べて検出データを何回も有効に使うことにな
るとともに、第６図に示すようにシフトレジスタ
１４を用い、コンパレータによりデータの最大値
を検出して除外する処理回路１５、カウンタによ
り残りのデータの平均値を計算する処理回路１６
を制御信号のもとに経てメモリの所定場所（第６
図の場合、ZoのX1に対応する場所）へ入れると
いうようにハードウエア化により処理速度を上げ
ることができる。
なお、上記の実施例、においては、検出動
作により得られる検出データの集合で、かつＸ軸
方向の検出位置が同一のものの集合の、実施例
では最大値と最小値を、また実施例では最大値
を除外した残りのものの平均値をとつた例を示し
たが、これ以外に最小値のみを除外した残りのも
のの平均値をとつてもよく、また最大値または最
小値を全然除外しなくても、平均をとるときの検
出回数が多い等のために障害物の影響を無視でき
る場合は単に全データの平均値をとるだけでもよ
い。
作により得られる検出データの集合で、かつＸ軸
方向の検出位置が同一のものの集合の、実施例
では最大値と最小値を、また実施例では最大値
を除外した残りのものの平均値をとつた例を示し
たが、これ以外に最小値のみを除外した残りのも
のの平均値をとつてもよく、また最大値または最
小値を全然除外しなくても、平均をとるときの検
出回数が多い等のために障害物の影響を無視でき
る場合は単に全データの平均値をとるだけでもよ
い。
以上のように本発明の溶接線の位置および形状
の検出方法によれば、次のような効果がある。
の検出方法によれば、次のような効果がある。
(1) スパツタ、ごみ、ノツチ等の障害を除去して
正確な溶接線の位置および形状が検出できる。
正確な溶接線の位置および形状が検出できる。
(2) 高速に処理を行うための処理装置等のハード
ウエア化が容易に行える。
ウエア化が容易に行える。
第１図は光学的な距離計の概略構成を示す図、
第２図は溶接ワーク表面の距離検出部を示す斜視
図、第３図ａは実際の開先部パターンを示す図、
同ｂは溶接線の位置検出を行うことが可能な検出
パターンを示す図、同ｃは溶接線の位置検出が不
可能なパターンを示す図、第４図は本発明の溶接
線方向に１ピツチ分の距離検出部を示す斜視図、
第５図は本発明のデータの対応関係を示す図、第
６図は本発明の方法を実施する平均値を求めるた
めの回路の一例のブロツク図である。 ８……溶接ワーク、９……開先部、１０，１１
……距離検出部、１２……光学的距離計、１３…
…スパツタ、１４……シフトレジスタ、１５，１
６……処理回路。
第２図は溶接ワーク表面の距離検出部を示す斜視
図、第３図ａは実際の開先部パターンを示す図、
同ｂは溶接線の位置検出を行うことが可能な検出
パターンを示す図、同ｃは溶接線の位置検出が不
可能なパターンを示す図、第４図は本発明の溶接
線方向に１ピツチ分の距離検出部を示す斜視図、
第５図は本発明のデータの対応関係を示す図、第
６図は本発明の方法を実施する平均値を求めるた
めの回路の一例のブロツク図である。 ８……溶接ワーク、９……開先部、１０，１１
……距離検出部、１２……光学的距離計、１３…
…スパツタ、１４……シフトレジスタ、１５，１
６……処理回路。
Claims (1)
- １ 光学的距離計を用いて得られた距離情報をも
とに溶接線の位置および形状を検出する方法であ
つて、前記溶接線とほぼ直角方向（Ｘ軸方向）に
溶接ワーク面までの距離を一定ピツチ毎に検出
し、前記検出動作を溶接線方向（Ｚ軸方向）に一
定ピツチ毎に一定回数行い、前記検出動作により
得られる検出データの集合で、かつＸ軸方向の検
出位置が同一のものの集合の平均値、または最大
値または最小値または最大値と最小値を除外した
残りのものの平均値を順次とつていき、前記平均
値の集合を前記検出データの集合の代表としてＸ
軸方向のデータとすることを特徴とする溶接線の
位置および形状の検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070041A JPS58187265A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 溶接線の位置および形状の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070041A JPS58187265A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 溶接線の位置および形状の検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58187265A JPS58187265A (ja) | 1983-11-01 |
| JPS6357149B2 true JPS6357149B2 (ja) | 1988-11-10 |
Family
ID=13420095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57070041A Granted JPS58187265A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 溶接線の位置および形状の検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58187265A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614907A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶接開先断面積検出装置 |
| JPS61226182A (ja) * | 1985-03-31 | 1986-10-08 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 自動溶接傚い装置における傚い制御方法 |
| US5104216A (en) * | 1988-12-05 | 1992-04-14 | Igm Industriegerate- Und Maschinenfabriksgesellschaft Mbh | Process for determining the position and the geometry of workpiece surfaces |
| AT413954B (de) * | 2000-11-02 | 2006-07-15 | Fronius Int Gmbh | Erfassungselement für ein schweissgerät |
| KR101632342B1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-06-21 | 목포대학교산학협력단 | 비전카메라가 구비된 벨로우즈 용접장치 및 그 제어방법 |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP57070041A patent/JPS58187265A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58187265A (ja) | 1983-11-01 |
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