JP2001259883A - Observing device, monitoring device, welding equipment, and method of welding work - Google Patents

Observing device, monitoring device, welding equipment, and method of welding work

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JP2001259883A
JP2001259883A JP2000072477A JP2000072477A JP2001259883A JP 2001259883 A JP2001259883 A JP 2001259883A JP 2000072477 A JP2000072477 A JP 2000072477A JP 2000072477 A JP2000072477 A JP 2000072477A JP 2001259883 A JP2001259883 A JP 2001259883A
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welding
electric signal
image
imaging device
light
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JP2000072477A
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Japanese (ja)
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Yasushi Kusaka
泰 草鹿
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • A61F9/06Masks, shields or hoods for welders

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  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Veterinary Medicine (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of welding work using a solid-state image pickup device equipped with a solid-state image pickup element which has a broad dynamic range and outputs an electric signal logarithmically transformed with respect to an incident light. SOLUTION: An area sensor 22 outputs an electric signal logarithmically transformed with respect to an incident light when a welding zone image is picked up by the area sensor 22 through an objective lens 21. A signal processing of the electric signal outputted from the area sensor 22 is carried out by a control unit 25 where an electric signal of a high intensity output representing a high luminance part in the vicinity of an arc light generation part is suppressed into a low luminance. An image is reproduced on a liquid crystal display part 23 on the basis of the processed electric signal and the reproduced image is observed by a worker through an eyepiece.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接部分を撮像す
るための撮像装置を使用した観察装置、監視装置、溶接
装置、及び溶接作業方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an observation device, a monitoring device, a welding device, and a welding method using an imaging device for imaging a welded portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、アーク溶接によって金属の溶接
を行う場合、溶融した金属やアーク光による強い光が発
生する。この光が直接作業者の目に入ると目を傷めるた
め、作業者は通常遮光眼鏡をかけて溶接作業を行う。し
かし、この遮光眼鏡はレンズを通過する光の強度を一定
の割合で弱めるだけである。又、溶接部分に発生するア
ーク光や溶融した金属から発生する強い光が弱くなる
が、その周辺の強い光のない暗い部分は見えにくくな
る。そこで、赤外線カメラやCCD(Charge CoupledDe
vice)カメラなどを用いて溶接部分を監視して溶接する
方法が提案されている。
2. Description of the Related Art For example, when a metal is welded by arc welding, strong light is generated by a molten metal or arc light. If this light enters the eyes of the worker directly, the eyes are hurt. Therefore, the worker usually wears light-shielding glasses to perform the welding operation. However, these shading glasses only weaken the intensity of light passing through the lens at a constant rate. In addition, the arc light generated at the welded portion and the strong light generated from the molten metal are weakened, but the dark portions around the periphery without strong light are hardly seen. Therefore, infrared cameras and CCDs (Charge Coupled
vice) A method of monitoring and welding a welded portion using a camera or the like has been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、赤外線
カメラでは溶融池の形を得ることができるが、実際に溶
接される部分となる開先内の状況を認識することができ
ない。又、CCDカメラなどは、入射光量に対して線形
的に変換された電気信号を出力する固体撮像装置が設け
られているが、この固体撮像装置のダイナミックレンジ
が狭く限りがあるため、監視可能な画像を得ることが不
可能となる。
However, although the infrared camera can obtain the shape of the molten pool, it cannot recognize the situation in the groove which is the part to be actually welded. In addition, a CCD camera or the like is provided with a solid-state imaging device that outputs an electric signal that is linearly converted with respect to the amount of incident light. However, since the dynamic range of this solid-state imaging device is narrow and limited, monitoring is possible. It becomes impossible to obtain an image.

【0004】上記の問題を鑑みて、本発明は、強い光を
発生する溶接部分などにおける溶融した金属やその周囲
と、更にその周囲の輝度の低い部分の状況とを同時に観
察することのできる観察装置及び監視装置を提供するこ
とを目的とする。又、本発明は、強い光を発生する溶接
部分などにおける溶融した金属やその周囲と、更にその
周囲の輝度の低い部分とを正確に認識して溶接作業を行
うことができる溶接装置及び溶接作業方法を提供するこ
とを目的とする。
[0004] In view of the above problems, the present invention provides an observation method capable of simultaneously observing a molten metal or its surroundings in a welded portion or the like that generates intense light and the surroundings of a low luminance portion. It is an object to provide a device and a monitoring device. Further, the present invention also provides a welding apparatus and a welding operation capable of performing a welding operation by accurately recognizing a molten metal or its surroundings in a welding part or the like that generates intense light, and a surrounding low-luminance part. The aim is to provide a method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の観察装置は、溶融金属及びその
周辺を撮像するとともに、入射光に対して対数変換した
電気信号を出力する撮像装置と、該撮像装置より出力さ
れる電気信号に基づいて、画像を再生する表示部とを有
することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an observation apparatus which captures an image of a molten metal and its periphery, and outputs an electric signal obtained by logarithmically converting incident light. And a display unit that reproduces an image based on an electric signal output from the imaging device.

【0006】このような観察装置によると、前記撮像装
置が入射光に対して対数変換した電気信号を出力するた
め、そのダイナミックレンジが広くなる。よって、例え
ば、アーク溶接する際に溶接部分周辺を撮像したとき、
溶融金属近辺の高輝度部分から溶接部分周辺部分に至る
までの輝度範囲の広い画像を高精細に撮像することが可
能となる。よって、このような撮像装置より出力される
電気信号に基づいて、前記表示部に画像再生したとき、
高輝度となる溶融金属周辺及び低輝度となる暗い部分ま
でがはっきりと映し出された高精細な画像が表示され
る。
According to such an observation device, the dynamic range is widened because the imaging device outputs an electric signal logarithmically converted with respect to the incident light. Therefore, for example, when imaging the periphery of the welded part when performing arc welding,
It is possible to capture an image with a wide luminance range from the high luminance portion near the molten metal to the peripheral portion of the welded portion with high definition. Therefore, when an image is reproduced on the display unit based on an electric signal output from such an imaging device,
A high-definition image in which the periphery of the molten metal having high luminance and the dark portion having low luminance are clearly displayed is displayed.

【0007】又、請求項2に記載の監視装置は、溶接部
分及びその周辺を撮像するとともに、入射光に対して対
数変換した電気信号を出力する固体撮像装置と、該固体
撮像装置より出力される電気信号に基づいて、画像を再
生する表示部とを有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a monitoring device which captures an image of a welded portion and its periphery, and outputs an electrical signal obtained by logarithmically converting incident light, and a signal output from the solid-state image capture device. And a display unit for reproducing an image based on the electric signal.

【0008】このような監視装置によると、前記固体撮
像装置が入射光に対して対数変換した電気信号を出力す
るため、そのダイナミックレンジが広くなる。よって、
例えば、アーク溶接する際に溶接部分周辺を撮像したと
き、アーク光発生部近辺の高輝度部分から溶接部分周辺
部分に至るまでの輝度範囲の広い画像を高精細に撮像す
ることが可能となる。よって、このような固体撮像装置
より出力される電気信号に基づいて、前記表示部に画像
再生したとき、高輝度となるアーク光及び低輝度となる
暗い部分までがはっきりと映し出された高精細な画像が
表示される。
According to such a monitoring device, the solid-state imaging device outputs an electric signal obtained by logarithmically converting incident light, so that the dynamic range is widened. Therefore,
For example, when an image of the periphery of the welded part is taken at the time of arc welding, it is possible to take an image with a wide luminance range from the high luminance part near the arc light generating part to the peripheral part of the welded part with high definition. Therefore, when an image is reproduced on the display unit based on an electric signal output from such a solid-state imaging device, a high-definition arc light having a high luminance and a high-definition dark part having a low luminance are clearly displayed. The image is displayed.

【0009】このような監視装置において、前記固体撮
像装置より出力される電気信号に信号処理を施し、所定
の輝度より高い高輝度出力となる電気信号を低くするこ
とで、例えば、アーク溶接を行う際に、そのアーク光発
生部近辺の高輝度部分を低輝度に抑えた電気信号とする
とともに、このような信号処理を施した電気信号に基づ
いて前記表示部に画像再生することで、再生画像を観察
する作業者の目に大光量が入るの避け、安全性を確保す
ることができる。
In such a monitoring device, for example, arc welding is performed by performing signal processing on an electric signal output from the solid-state imaging device and reducing an electric signal having a high luminance output higher than a predetermined luminance. At this time, a high-luminance portion in the vicinity of the arc light generating portion is converted into an electric signal with low luminance, and an image is reproduced on the display unit based on the electric signal on which such signal processing is performed. A large amount of light can be prevented from entering the eyes of the operator observing, and safety can be ensured.

【0010】又、請求項3に記載の監視装置は、被写体
からの光を集光するための光学系と、該光学系より集光
された光が入射され、入射光に対して対数変換した電気
信号を出力することにより撮像動作を行う固体撮像装置
と、該固体撮像装置から出力される電気信号に基づいて
画像を再生する液晶表示部と、を有することを特徴とす
る。
According to a third aspect of the present invention, an optical system for condensing light from a subject and light condensed from the optical system are incident and logarithmically converted with respect to the incident light. A solid-state imaging device that performs an imaging operation by outputting an electric signal and a liquid crystal display unit that reproduces an image based on the electric signal output from the solid-state imaging device are provided.

【0011】このような監視装置において、例えばアー
ク溶接などの溶接作業を行う際に、前記固体撮像装置が
光学系を通して溶接部分周辺の撮像を行う。そして、溶
接部分周辺の撮像を行った前記固体撮像装置より対数変
換された電気信号基づいて、前記接眼用レンズを介し
て、作業者に観察される。また、請求項4に記載するよ
うに、観察者の眼部に装着するための装着部材を設けて
もかまわない。
In such a monitoring apparatus, for example, when performing a welding operation such as arc welding, the solid-state image pickup device picks up an image of a periphery of a welded portion through an optical system. Then, based on the electric signal logarithmically converted by the solid-state imaging device that has taken an image of the periphery of the welded portion, it is observed by an operator via the eyepiece lens. Further, as described in claim 4, a mounting member for mounting on the eye of the observer may be provided.

【0012】又、請求項5に記載の溶接装置は、溶接を
行うために溶接の施される部分に挿入される溶接トーチ
と、該溶接トーチを溶接部分に移動させる移動機構と、
溶接部分を撮像して入射光に対して対数変換した電気信
号を出力する撮像装置とを有し、撮像装置で溶接部分を
監視するとともに移動機構で溶接トーチを移動させて溶
接を行うことを特徴とする。
A welding apparatus according to a fifth aspect of the present invention provides a welding torch inserted into a portion to be welded for performing welding, a moving mechanism for moving the welding torch to a welding portion,
An imaging device that images a welding portion and outputs an electrical signal that is logarithmically converted to incident light, monitors the welding portion with the imaging device, and moves the welding torch with a moving mechanism to perform welding. And

【0013】このような監視装置によると、前記撮像装
置が入射光に対して対数変換した電気信号を出力するた
め、そのダイナミックレンジが広くなる。よって、例え
ばアーク溶接を行う際に溶接部分周辺を撮像したとき、
アーク光発生部近辺の高輝度部分から溶接部分周辺部分
に至るまでの輝度範囲の広い画像を高精細に撮像するこ
とが可能となる。
According to such a monitoring device, the dynamic range is widened because the imaging device outputs an electric signal obtained by logarithmically converting the incident light. Therefore, for example, when imaging around the welded part when performing arc welding,
It is possible to take a high-definition image of an image having a wide luminance range from the high luminance portion near the arc light generating portion to the periphery of the welding portion.

【0014】このような溶接装置において、請求項6に
記載するように、前記撮像装置の出力から、溶接ライン
又は溶融池の位置を検出する検出回路を備えることによ
って、溶接部分の状態を検知し、その検知した状態に応
じて、前記溶接トーチや前記移動機構を駆動制御するこ
とができる。又、このような溶接装置において、請求項
7に記載するように、前記検出回路の検出結果に応じて
溶接条件を変化させるようにして、安定した溶接が行う
ことができる。
In such a welding apparatus, the state of the welded portion can be detected by providing a detection circuit for detecting the position of the welding line or the molten pool from the output of the imaging device. The drive of the welding torch and the moving mechanism can be controlled in accordance with the detected state. Further, in such a welding apparatus, stable welding can be performed by changing welding conditions according to the detection result of the detection circuit.

【0015】このような溶接装置において、前記撮像装
置より与えられる画像からエッジ検出を行うことによっ
て、溶接されるワーク同士の接合部を溶接ラインとして
検出することができる。又、前記撮像装置より与えられ
る画像からエッジ検出を行うことによって、溶融池の輪
郭を検出することで、前記溶融池の大きさによって、前
記溶接トーチからのワイヤの繰り出し量を変化させて良
好な溶接を行うようにすることができる。又、検出した
溶融池の輪郭より溶融池の中心を検出することで、前記
溶融池の中心が前記溶接ライン上に存在するように前記
移動機構を制御することができる。更に、例えばアーク
溶接を行う際に、高輝度出力となる電気信号を検出する
ことによって、アーク光の放電状態を検出することで、
該アーク光の放電状態によって、アーク電圧などを変化
させて、前記アーク光の長さを一定に保つことで、良好
な溶接を行うようにすることができる。
[0015] In such a welding apparatus, by performing edge detection from the image provided by the image pickup apparatus, a joint between the workpieces to be welded can be detected as a welding line. In addition, by detecting the edge of the weld pool by performing edge detection from an image given by the imaging device, the amount of wire fed from the welding torch can be changed according to the size of the weld pool, thereby improving the weld pool. Welding can be performed. Further, by detecting the center of the weld pool from the detected contour of the weld pool, the moving mechanism can be controlled such that the center of the weld pool is present on the welding line. Further, for example, when performing arc welding, by detecting an electric signal that becomes a high-luminance output, by detecting the discharge state of the arc light,
By changing the arc voltage or the like depending on the discharge state of the arc light and keeping the length of the arc light constant, it is possible to perform good welding.

【0016】請求項8に記載の溶接作業方法は、請求項
2〜請求項4のいずれかに記載の監視装置が使用される
ことによって、溶接部分が監視されることを特徴とす
る。
A welding operation method according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that a welding portion is monitored by using the monitoring device according to any one of the second to fourth aspects.

【0017】請求項9に記載の溶接作業方法は、請求項
5〜請求項7のいずれかに記載の溶接装置によって、溶
接作業が行われることを特徴とする。
A welding method according to a ninth aspect is characterized in that the welding operation is performed by the welding device according to any one of the fifth to seventh aspects.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】<溶接部分周辺について>溶接部
分周辺の状況について、アーク溶接による金属材料の溶
接を例にとり、図1を参照して説明する。図1は、2つ
のワークを溶接する際の溶接部分周辺の状況を示す図で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <Around a Welded Part> The situation around a welded part will be described with reference to FIG. 1 taking an example of welding a metal material by arc welding. FIG. 1 is a diagram showing a situation around a welded portion when two works are welded.

【0019】図1に示すように、それぞれ金属材料であ
るワーク1とワーク2とを溶接する際、アーク溶接の場
合、移動方向Aに沿ってトーチ3を移動させ、その接合
部分となる溶接ライン4にワイヤ5を挿入してワイヤ5
と、ワークの接合部との間にアークを発生させて溶接を
行う。このワイヤ5が挿入された部分には、ワイヤ5が
融解した溶融池6が発生するとともに、アーク光が発生
し、溶接部分及びその近傍に強い光を生じる。そして、
ワイヤ5が挿入された部分にアークが発生してアーク溶
接が行われると、溶接終了部分にビード7が形成され
る。このようにしてアーク溶接が行われる際、ワイヤ5
が挿入されて溶融池6の発生する部分及びその周辺が、
光の強いアーク光及び溶融池6によって、非常に眩しい
状態となっている。
As shown in FIG. 1, when welding a work 1 and a work 2 each made of a metal material, in the case of arc welding, the torch 3 is moved along a moving direction A, and a welding line serving as a joining portion is formed. 4. Insert wire 5 into wire 5
And welding is performed by generating an arc between the workpiece and the joint of the workpiece. In the portion where the wire 5 is inserted, a molten pool 6 in which the wire 5 is melted is generated, and arc light is generated, and strong light is generated in the welded portion and its vicinity. And
When an arc is generated at a portion where the wire 5 is inserted and arc welding is performed, a bead 7 is formed at a welding end portion. When arc welding is performed in this manner, the wire 5
Is inserted and the area where the molten pool 6 occurs and its surroundings are
A very dazzling state is caused by the strong arc light and the molten pool 6.

【0020】<固体撮像装置>本発明において使用する
固体撮像装置について、図面を参照して説明する。図2
は、固体撮像装置(以下、「エリアセンサ」とする)の
構成を示す回路ブロック図である。図3は、図2のエリ
アセンサの一部を示す回路図である。又、図4は、図2
のエリアセンサ内の画素の構成を示す回路図である。
<Solid-State Imaging Device> A solid-state imaging device used in the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
1 is a circuit block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device (hereinafter, referred to as an “area sensor”). FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the area sensor of FIG. FIG. 4 is similar to FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a pixel in the area sensor of FIG.

【0021】図2において、G11〜Gmnは行列配置
(マトリクス配置)された画素を示している。11は垂
直走査回路であり、行(ライン)13−1、13−2、
・・・、13−nを順次走査していく。12は水平走査
回路であり、画素から出力信号線15−1、15−2、
・・・、15−mに導出された光電変換信号を画素ごと
に水平方向に順次読み出す。14は電源ラインである。
各画素に対し、上記ライン13−1、13−2・・・、
13−nや出力信号線15−1、15−2・・・、15
−m、電源ライン14だけでなく、他のライン(例え
ば、クロックラインやバイアス供給ライン等)も接続さ
れるが、図2ではこれらについて省略する。
In FIG. 2, G11 to Gmn indicate pixels arranged in a matrix (matrix arrangement). Reference numeral 11 denotes a vertical scanning circuit, and rows (lines) 13-1, 13-2,
.., 13-n are sequentially scanned. Reference numeral 12 denotes a horizontal scanning circuit which outputs output signal lines 15-1, 15-2,
.., The photoelectric conversion signals derived in 15-m are sequentially read in the horizontal direction for each pixel. 14 is a power supply line.
For each pixel, the lines 13-1, 13-2,.
13-n and output signal lines 15-1, 15-2,.
−m, not only the power supply line 14 but also other lines (for example, a clock line and a bias supply line) are connected, but these are omitted in FIG.

【0022】出力信号線15−1、15−2、・・・、
15−mごとにNチャネルのMOSトランジスタQ1、
Q2が図示の如く1組ずつ設けられている。出力信号線
15−1を例にとって説明すると、MOSトランジスタ
Q1のゲートは直流電圧線16に接続され、ドレインは
出力信号線15−1に接続され、ソースは直流電圧VP
S’のライン17に接続されている。一方、MOSトラ
ンジスタQ2のドレインは出力信号線15−1に接続さ
れ、ソースは最終的な信号線18に接続され、ゲートは
水平走査回路12に接続されている。
The output signal lines 15-1, 15-2,...
Every 15-m, an N-channel MOS transistor Q1,
Q2 is provided for each pair as shown. Taking the output signal line 15-1 as an example, the gate of the MOS transistor Q1 is connected to the DC voltage line 16, the drain is connected to the output signal line 15-1, and the source is the DC voltage VP.
It is connected to line 17 of S ′. On the other hand, the drain of the MOS transistor Q2 is connected to the output signal line 15-1, the source is connected to the final signal line 18, and the gate is connected to the horizontal scanning circuit 12.

【0023】画素G11〜Gmnには、後述するように、
それらの画素で発生した光電荷に基づく信号を出力する
NチャネルのMOSトランジスタT2が設けられてい
る。MOSトランジスタT2と上記MOSトランジスタ
Q1との接続関係は図3(a)のようになる。ここで、
MOSトランジスタQ1のソースに接続される直流電圧
VPS’と、MOSトランジスタT2のドレインに接続さ
れる直流電圧VPD’との関係はVPD’>VPS’であり、
直流電圧VPS’は例えばグランド電圧(接地)である。
この回路構成は上段のMOSトランジスタT2のゲート
に信号が入力され、下段のMOSトランジスタQ1のゲ
ートには直流電圧DCが常時印加される。このため下段
のMOSトランジスタQ1は抵抗又は定電流源と等価で
あり、図3(a)の回路はソースフォロワ型の増幅回路
となっている。この場合、MOSトランジスタT2から
増幅出力されるのは電流であると考えてよい。
As will be described later, the pixels G11 to Gmn have
An N-channel MOS transistor T2 for outputting a signal based on the photocharge generated in those pixels is provided. The connection relationship between the MOS transistor T2 and the MOS transistor Q1 is as shown in FIG. here,
The relationship between the DC voltage VPS 'connected to the source of the MOS transistor Q1 and the DC voltage VPD' connected to the drain of the MOS transistor T2 is VPD '>VPS',
The DC voltage VPS 'is, for example, a ground voltage (ground).
In this circuit configuration, a signal is input to the gate of the upper MOS transistor T2, and the DC voltage DC is constantly applied to the gate of the lower MOS transistor Q1. Therefore, the lower MOS transistor Q1 is equivalent to a resistor or a constant current source, and the circuit in FIG. 3A is a source follower type amplifier circuit. In this case, what is amplified and output from the MOS transistor T2 may be a current.

【0024】MOSトランジスタQ2は水平走査回路1
2によって制御され、スイッチ素子として動作する。
尚、後述するように図4の画素内にはスイッチ用のNチ
ャネルのMOSトランジスタT3も設けられている。こ
のMOSトランジスタT3も含めて表わすと、図3
(a)の回路は正確には図3(b)のようになる。即
ち、MOSトランジスタT3がMOSトランジスタQ1
とMOSトランジスタT2との間に挿入されている。こ
こで、MOSトランジスタT3は行の選択を行うもので
あり、トランジスタQ2は列の選択を行うものである。
The MOS transistor Q2 is connected to the horizontal scanning circuit 1
2 and operates as a switch element.
As described later, an N-channel MOS transistor T3 for switching is also provided in the pixel of FIG. When this MOS transistor T3 is also included, FIG.
The circuit of FIG. 3A is exactly as shown in FIG. That is, the MOS transistor T3 is connected to the MOS transistor Q1.
And the MOS transistor T2. Here, the MOS transistor T3 is for selecting a row, and the transistor Q2 is for selecting a column.

【0025】このような構成のエリアセンサにおける画
素G11〜Gmnの構成について、図4を参照して以下に説
明する。図4において、pnフォトダイオードPDが感
光部(光電変換部)を形成している。そのフォトダイオ
ードPDのアノードはMOSトランジスタT1のドレイ
ン及びゲート、MOSトランジスタT2のゲートに接続
されている。MOSトランジスタT2のソースは行選択
用のMOSトランジスタT3のドレインに接続されてい
る。MOSトランジスタT3のソースは出力信号線15
(この出力信号線15は図3の15−1、15−2、・
・・、15−mに対応する)へ接続されている。尚、M
OSトランジスタT1〜T3は、それぞれ、Nチャネル
のMOSトランジスタでバックゲートが接地されてい
る。
The configuration of the pixels G11 to Gmn in the area sensor having such a configuration will be described below with reference to FIG. In FIG. 4, a pn photodiode PD forms a photosensitive section (photoelectric conversion section). The anode of the photodiode PD is connected to the drain and gate of the MOS transistor T1 and the gate of the MOS transistor T2. The source of the MOS transistor T2 is connected to the drain of the row selection MOS transistor T3. The source of the MOS transistor T3 is the output signal line 15
(This output signal line 15 corresponds to 15-1, 15-2,.
.., corresponding to 15-m). Note that M
Each of the OS transistors T1 to T3 is an N-channel MOS transistor and has a back gate grounded.

【0026】又、フォトダイオードPDのカソード及び
MOSトランジスタT2のドレインには直流電圧VPDが
印加されるようになっている。一方、MOSトランジス
タT1のソースには直流電圧VPSが印加され、MOSト
ランジスタT1がサブスレッショルド領域で動作するよ
うにバイアスされている。又、MOSトランジスタT3
のゲートには信号φVが入力される。
The DC voltage VPD is applied to the cathode of the photodiode PD and the drain of the MOS transistor T2. On the other hand, the DC voltage VPS is applied to the source of the MOS transistor T1, and the MOS transistor T1 is biased to operate in the sub-threshold region. Also, the MOS transistor T3
The signal φV is input to the gates of.

【0027】このような構成の画素において、フォトダ
イオードPDに光が入射されると、光電流が発生し、M
OSトランジスタのサブスレッショルド特性により、M
OSトランジスタT1,T2のゲートに光電流を自然対
数的に変換した値の電圧が発生する。そして、MOSト
ランジスタT3にパルス信号φVを与えることによっ
て、MOSトランジスタT2は、そのゲート電圧に応じ
てソース電流を、MOSトランジスタT3を介して信号
線15に出力電流として出力する。
In the pixel having such a configuration, when light is incident on the photodiode PD, a photocurrent is generated, and M
Due to the sub-threshold characteristic of the OS transistor, M
A voltage having a value obtained by converting the photocurrent into a natural logarithm is generated at the gates of the OS transistors T1 and T2. By applying the pulse signal φV to the MOS transistor T3, the MOS transistor T2 outputs a source current according to the gate voltage to the signal line 15 via the MOS transistor T3 as an output current.

【0028】このとき、MOSトランジスタT2がソー
スフォロワ型のMOSトランジスタとして動作するた
め、信号線15には出力信号が電圧信号として現れる。
その後、信号φVをローレベルにしてMOSトランジス
タT3をOFFにする。このように、MOSトランジス
タT2,T3を介して出力される出力信号は、MOSト
ランジスタT2のゲート電圧に比例した値となるため、
フォトダイオードPDへの入射光量が自然対数的に変換
された信号となる。
At this time, since the MOS transistor T2 operates as a source follower type MOS transistor, an output signal appears on the signal line 15 as a voltage signal.
Thereafter, the signal φV is changed to low level to turn off the MOS transistor T3. As described above, since the output signal output via the MOS transistors T2 and T3 has a value proportional to the gate voltage of the MOS transistor T2,
The amount of light incident on the photodiode PD is a signal obtained by natural logarithmic conversion.

【0029】このように入射光量に対して対数変換され
た出力信号を出力する図2のような構成のエリアセンサ
は、そのダイナミックレンジが広くなるため、アーク光
が発生する部分を撮像したときのその再生画像にハレー
ションやブルーミングが起きることがない。よって、こ
のエリアセンサでアーク光の発生部分を撮像し、作業者
がその再生画像を見ることによって、図1の溶融池6及
びその周辺の状況を観察することができる。又、図1の
溶融池6周辺の状態を十分に撮像することが可能となる
ため、画像情報を解析することによって、トーチ3(図
1)と挿入されるワイヤ5(図1)と溶接ライン4との
ずれ量を測定することが可能となる。
The area sensor having the configuration as shown in FIG. 2 which outputs the logarithmically converted output signal with respect to the incident light amount has a wide dynamic range. No halation or blooming occurs in the reproduced image. Thus, the area sensor captures an image of a portion where arc light is generated, and the operator views the reproduced image to observe the molten pool 6 in FIG. 1 and its surroundings. Further, since it is possible to sufficiently image the state around the molten pool 6 in FIG. 1, by analyzing the image information, the torch 3 (FIG. 1), the inserted wire 5 (FIG. 1), and the welding line 4 can be measured.

【0030】尚、エリアセンサの構成は図2に限定され
るものでなく、画素からの出力を一旦サンプルホールド
するホールド回路を有するものでも構わない。又、画素
の構成についても、図4の回路構成に限定されるもので
なく、対数変換動作が行える画素であればよい。例え
ば、積分回路や増幅回路を備えたような回路構成の画素
でも構わないし、その設けられたMOSトランジスタの
閾値特性が原因となる各画素の感度バラツキを検出する
ことができるような回路構成としても構わない。
Note that the configuration of the area sensor is not limited to that shown in FIG. 2, but may have a hold circuit for temporarily sampling and holding the output from the pixel. Also, the configuration of the pixel is not limited to the circuit configuration of FIG. 4 and may be any pixel that can perform a logarithmic conversion operation. For example, a pixel having a circuit configuration including an integration circuit or an amplification circuit may be used, or a circuit configuration that can detect sensitivity variation of each pixel due to a threshold characteristic of a MOS transistor provided therein may be used. I do not care.

【0031】<第1の実施形態>本発明の第1の実施形
態について、図面を参照して説明する。尚、本実施形態
においては、作業者がヘッドマウント型監視装置を通し
て、溶接部分を観察することによって行う溶接作業方法
について説明する。図5は、本実施形態におけるヘッド
マウント型監視装置の構成を示す斜視図である。又、図
6は、図5に示すヘッドマウント型監視装置の内部構成
を示すブロック図である。
<First Embodiment> A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a description will be given of a welding operation method performed by an operator observing a welding portion through a head-mounted monitoring device. FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of the head-mounted monitoring device according to the present embodiment. FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of the head-mounted monitoring device shown in FIG.

【0032】図5に示すヘッドマウント型監視装置20
は、対物レンズ21と、対物レンズ21を介して入射す
る光に対して上述したように対数変換を行った電気信号
を出力するエリアセンサ22と、エリアセンサ22が撮
像した画像を再生する液晶表示部23と、液晶表示部2
3の画像表示側に設けられる接眼用レンズ24と、エリ
アセンサ22より出力される電気信号を信号処理すると
ともにその電気信号に基づいて液晶表示部23に画像を
再生するよう制御するコントロールユニット25と、が
設けられる。また、このヘッドマウント型監視装置20
は、図5のように、眼鏡型となっており、その柄の部分
が作業者の耳にかけられることによって、前記接眼用レ
ンズ24が作業者の眼部に接眼されるように保持され
る。尚、この柄の部分が、請求の範囲における「装着部
材」に相当する。
The head-mounted monitoring device 20 shown in FIG.
Is an object lens 21, an area sensor 22 that outputs an electric signal obtained by performing logarithmic conversion on light incident through the object lens 21 as described above, and a liquid crystal display that reproduces an image captured by the area sensor 22. Unit 23 and liquid crystal display unit 2
3, an eyepiece lens 24 provided on the image display side, a control unit 25 for performing signal processing on an electric signal output from the area sensor 22 and controlling the liquid crystal display unit 23 to reproduce an image based on the electric signal. , Are provided. In addition, the head-mounted monitoring device 20
As shown in FIG. 5, the eyepiece is shaped like a spectacle, and the eyepiece lens 24 is held in such a manner that the eyepiece lens 24 is brought into contact with the eye of the worker when the handle is put on the ear of the worker. The handle portion corresponds to the “mounting member” in the claims.

【0033】このヘッドマウント型監視装置20は、対
物レンズ21を介してエリアセンサ22で被写体が撮像
され、そして、このエリアセンサ22よりその入射光量
に対して対数変換された電気信号がコントロールユニッ
ト25に出力される。このコントロールユニット25で
は、後述する画像処理装置36でエリアセンサ22より
出力される電気信号が信号処理される。この信号処理さ
れた信号に基づいて、コントロールユニット25が液晶
表示部23を制御して、エリアセンサ22で撮像された
画像が再生される。そして、作業者は、この液晶表示部
23に表示される画像を接眼用レンズ24を介して見る
ことができる。
In the head-mounted monitoring device 20, an object is imaged by an area sensor 22 via an objective lens 21, and an electric signal logarithmically converted by the area sensor 22 with respect to the amount of incident light is transmitted to a control unit 25. Is output to In the control unit 25, an electric signal output from the area sensor 22 is processed by an image processing device 36 described later. The control unit 25 controls the liquid crystal display unit 23 based on the processed signal, and the image captured by the area sensor 22 is reproduced. Then, the operator can see the image displayed on the liquid crystal display unit 23 through the eyepiece lens 24.

【0034】又、コントロールユニット25の内部構成
について説明する。図6のように、バス回線37を介し
て各ブロックを制御するCPU(Central Processing U
nit)31と、コントロールユニット25における信号
処理などの制御動作を行うためのソフトウェアなどを格
納したROM(Read Only Memory)32と、画像処理装
置36などで信号処理を行うデータなどを一時的に格納
するなどといった動作を行うRAM(Random Access Me
mory)33と、エリアセンサ22を制御するセンサコン
トローラ34と、液晶表示部23を制御する駆動回路3
5と、エリアセンサ22より送出される電気信号を信号
処理する画像処理装置36と、バス回線37とを有す
る。
The internal configuration of the control unit 25 will be described. As shown in FIG. 6, a CPU (Central Processing Unit) that controls each block via a bus line 37.
nit) 31, ROM (Read Only Memory) 32 storing software for performing control operations such as signal processing in the control unit 25, and data for performing signal processing in the image processing device 36 and the like are temporarily stored. RAM (Random Access Me)
mory) 33, a sensor controller 34 for controlling the area sensor 22, and a driving circuit 3 for controlling the liquid crystal display unit 23.
5, an image processing device 36 for performing signal processing on an electric signal transmitted from the area sensor 22, and a bus line 37.

【0035】このような構成のコントロールユニット2
5を備えたヘッドマウント型監視装置20は、作業者が
溶接部分を観察するために溶接部分の方向に向けられた
とき、エリアセンサ22が撮像した電気信号がセンサコ
ントローラ34に出力される。センサコントローラ34
に出力された電気信号は、バス回線37を介して画像処
理装置36に与えられる。
The control unit 2 having such a configuration
When the operator is directed to the welded part to observe the welded part, the electric signal captured by the area sensor 22 is output to the sensor controller 34 in the head-mounted type monitoring device 20 provided with 5. Sensor controller 34
Is supplied to the image processing device 36 via the bus line 37.

【0036】更に、画像処理装置36において信号処理
が施されたエリアセンサ22からの電気信号が、バス回
線37を介して、駆動回路35に与えられる。この駆動
回路35では、画像処理装置36より与えられる電気信
号に応じて液晶表示部23に画像が再生されるように、
液晶表示部23を制御する。又、センサコントローラ3
4は、エリアセンサ22の各画素の撮像するタイミング
を制御することによって、各画素に入射される光の露光
量などを制御することができる。更に、センサコントロ
ーラ34によってエリアセンサ22より出力される電気
信号がデジタル信号に変換される。
Further, the electric signal from the area sensor 22 that has been subjected to the signal processing in the image processing device 36 is given to the drive circuit 35 via the bus line 37. In the driving circuit 35, an image is reproduced on the liquid crystal display unit 23 in accordance with an electric signal given from the image processing device 36.
The liquid crystal display unit 23 is controlled. Also, the sensor controller 3
Reference numeral 4 controls the timing of imaging each pixel of the area sensor 22, thereby controlling the exposure amount of light incident on each pixel. Further, the electric signal output from the area sensor 22 is converted into a digital signal by the sensor controller 34.

【0037】このようにして、エリアセンサ22が入射
光量に対して対数変換した電気信号を出力するため、液
晶表示部23に再生された画像は、アーク光発生部近辺
の輝度が抑えられた画像として再生されるため、作業者
の目に誤って大光量が達することがない。又、アーク光
発生部近辺の輝度の高い部分以外については、そのまま
に近い形で画像が再生されるため、従来の遮光眼鏡のよ
うに溶接部分周辺が見えにくくなるということがない。
従って、作業者が溶接部分を正確に観察することができ
る。
As described above, since the area sensor 22 outputs an electric signal logarithmically converted with respect to the amount of incident light, the image reproduced on the liquid crystal display unit 23 is an image in which the luminance near the arc light generating unit is suppressed. Therefore, a large amount of light does not accidentally reach the eyes of the operator. In addition, since the image is reproduced in a form close to the part other than the high-luminance part near the arc light generating part, the periphery of the welded part does not become difficult to be seen unlike the conventional light-shielding glasses.
Therefore, the operator can accurately observe the welded portion.

【0038】尚、本実施形態の溶接作業方法において使
用されるヘッドマウント型監視装置において、作業者が
溶接部分を観察する際に、観察しやすくなるように画像
処理装置で電気信号を処理して変化させる輝度の度合い
を作業者が変更するための手動のスイッチを設けても構
わない。又、画像処理装置に画像の拡大・縮小機能を設
けることによって、作業者が、更に細かい部分を観察す
ることが可能となる。
In the head-mounted monitoring device used in the welding operation method of the present embodiment, when an operator observes a welded portion, an electric signal is processed by an image processing device so that the operator can easily observe the welded portion. A manual switch for the operator to change the degree of the luminance to be changed may be provided. Further, by providing the image processing apparatus with an image enlargement / reduction function, the operator can observe a finer portion.

【0039】<第2の実施形態>本発明の第2の実施形
態について、図面を参照して説明する。尚、本実施形態
においては、溶接部分を観察する固体撮像装置が設けら
れた溶接装置と、この装置を用いて行う溶接作業方法と
について説明する。図7は、本実施形態の溶接装置の外
観斜視図である。又、図8は、図7に示す溶接装置の内
部構成を示すブロック図である。
<Second Embodiment> A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a description will be given of a welding device provided with a solid-state imaging device for observing a welded portion, and a welding operation method using the device. FIG. 7 is an external perspective view of the welding device of the present embodiment. FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of the welding device shown in FIG.

【0040】図7の溶接装置40は、基台41と、基台
41上に設置されたアーム部42と、溶接部分を撮像す
るようにアーム部42の先端に設けられたセンサカメラ
43と、アーム部42の先端に設けられるとともにアー
ク溶接を行うために溶接ラインにワイヤを挿入するアー
ク溶接トーチ44と、を有する。又、アーム部42は、
関節部a,b,cが回動することによって、アーク溶接
トーチ44を目的とする溶接部分に移動させたり、溶接
ラインに沿って移動させることができる。
The welding apparatus 40 shown in FIG. 7 includes a base 41, an arm 42 installed on the base 41, a sensor camera 43 provided at the tip of the arm 42 so as to image the welded portion, An arc welding torch 44 provided at the tip of the arm portion 42 and for inserting a wire into a welding line for performing arc welding. Also, the arm portion 42
By rotating the joints a, b, and c, the arc welding torch 44 can be moved to a target welding portion or can be moved along a welding line.

【0041】又、この溶接装置40は、図8に示すよう
に、アーム部42やセンサカメラ43やアーク溶接トー
チ44を駆動制御する制御部50が設けられる。この制
御部50は、バス回線58を介して各ブロックを制御す
るCPU51と、制御部50における信号処理などの制
御動作を行うためのソフトウェアなどを格納したROM
52と、画像処理装置54などで信号処理を行うデータ
などを一時的に格納するなどといった動作を行うRAM
53と、センサカメラ43からの出力信号を信号処理す
る画像処理装置54と、アーム部42を駆動制御するア
ーム部駆動機構55と、アーク溶接トーチ44を制御す
る溶接トーチ制御部56と、外部のコントローラ62か
らの指示信号を受信する通信装置57と、バス回線58
とを有する。
As shown in FIG. 8, the welding device 40 is provided with a control unit 50 for controlling the driving of the arm unit 42, the sensor camera 43, and the arc welding torch 44. The control unit 50 includes a CPU 51 that controls each block via a bus line 58, and a ROM that stores software and the like for performing control operations such as signal processing in the control unit 50.
52 and a RAM for performing an operation such as temporarily storing data for signal processing in the image processing device 54 and the like.
53, an image processing device 54 for processing an output signal from the sensor camera 43, an arm driving mechanism 55 for driving and controlling the arm 42, a welding torch control unit 56 for controlling the arc welding torch 44, and an external A communication device 57 for receiving an instruction signal from the controller 62;
And

【0042】又、センサカメラ43に、対物レンズ59
と、上述したように入射光に対して対数変換した電気信
号を出力するエリアセンサ60と、エリアセンサ60を
制御するセンサコントローラ61とが設けられる。更
に、コントローラ62にはモニタ63が接続され、エリ
アセンサ60より出力される電気信号をもとに画像処理
装置54で処理されたデータが通信装置57を介して与
えられるとともに、このデータをもとに撮像した画像を
モニタ63に再生する。このようにモニタ63に再生さ
れた際、作業者によってアーク溶接トーチ44の位置が
観察され、目的とする位置にアーク溶接トーチ44を移
動させるように操作すると、コントローラ62より指示
データが通信装置57に与えられて、アーム部42が駆
動制御される。
The sensor camera 43 includes an objective lens 59.
And an area sensor 60 that outputs an electrical signal obtained by logarithmically converting incident light as described above, and a sensor controller 61 that controls the area sensor 60. Further, a monitor 63 is connected to the controller 62, and data processed by the image processing device 54 based on the electric signal output from the area sensor 60 is given via the communication device 57, and the data is Is reproduced on the monitor 63. When reproduced on the monitor 63 in this way, the operator observes the position of the arc welding torch 44, and when the operator moves the arc welding torch 44 to a target position, the instruction data is transmitted from the controller 62 to the communication device 57. And the drive of the arm unit 42 is controlled.

【0043】このような構成の溶接装置40の動作につ
いて説明する。溶接ラインに沿って、アーク溶接トーチ
44が移動するように、アーム部42がアーム駆動機構
55によって駆動制御される。センサカメラ43によっ
て、溶接部分が撮像されて、エリアセンサ60で対数変
換された電気信号がセンサコントローラ61でデジタル
信号に変換されて制御部50に与えられる。
The operation of the welding device 40 having such a configuration will be described. The arm section 42 is driven and controlled by an arm drive mechanism 55 so that the arc welding torch 44 moves along the welding line. The welded portion is imaged by the sensor camera 43, and the electrical signal logarithmically converted by the area sensor 60 is converted into a digital signal by the sensor controller 61 and provided to the control unit 50.

【0044】このようにセンサカメラ43で溶接部分が
撮像されて、その画像データとなる電気信号が制御部5
0に与えられると、画像処理装置54でこの電気信号よ
り溶接部分周辺の画像認識が行われる。即ち、エリアセ
ンサ60の各画素より出力される電気信号によって表さ
れる輝度よりアーク光を識別して、そのアーク光の放電
状態を認識する。又、エリアセンサ60から出力される
電気信号より得られる画像をフィルタリングすることに
よって、溶接ラインとなるワーク同士の接合部や溶融池
の輪郭をエッジ検出する。
As described above, the welding portion is imaged by the sensor camera 43, and the electric signal serving as the image data is transmitted to the control unit 5.
When given to 0, the image processing device 54 performs image recognition around the welded portion based on this electric signal. That is, the arc light is identified from the luminance represented by the electric signal output from each pixel of the area sensor 60, and the discharge state of the arc light is recognized. Further, by filtering an image obtained from the electric signal output from the area sensor 60, the edge of the joint between the works to be a welding line and the contour of the molten pool are detected.

【0045】この画像処理装置54で検出されたアーク
光によって、そのアーク光の長さを一定に保つようにア
ーク溶接トーチ制御部56によって、アーク溶接トーチ
44のワイヤに与えるアーク電流が制御される。又、同
様に検出された溶接ラインとアーク光との相対関係を検
知して、アーク溶接トーチ44が溶接ラインに対して近
づきすぎたり、また逆に、遠ざかりすぎたりしないよう
に、アーム部駆動機構55によってアーム部42の関節
部a,b,cを回動させるようアーム部42を制御す
る。
An arc current applied to the wire of the arc welding torch 44 is controlled by the arc welding torch control unit 56 so that the arc light detected by the image processing device 54 keeps the length of the arc light constant. . Similarly, by detecting the relative relationship between the detected welding line and the arc light, an arm driving mechanism is provided so that the arc welding torch 44 does not move too close to the welding line or, conversely, does not move too far. 55 controls the arm 42 to rotate the joints a, b, and c of the arm 42.

【0046】又、溶融池の輪郭が認識されることによっ
て、溶接部分に発生する溶融池の大きさが測定される。
このように測定された溶融池の大きさによって、アーク
溶接トーチ制御部56がアーク溶接トーチ44からのワ
イヤの繰り出し量を制御する。即ち、溶融池の大きさが
大きいときは、ワイヤの繰り出し量を少なくし、又、溶
融池の大きさが小さいときは、ワイヤの繰り出し量を多
くする。このようにして、正常にアーク溶接が行えるよ
うに、アーム部駆動機構55やアーク溶接トーチ制御部
56によってアーム部42の関節部a,b,cやアーク
溶接トーチ44が制御される。
Further, by recognizing the contour of the weld pool, the size of the weld pool generated at the welded portion is measured.
The arc welding torch control unit 56 controls the amount of wire fed from the arc welding torch 44 according to the size of the weld pool measured in this manner. That is, when the size of the molten pool is large, the amount of wire feeding is reduced, and when the size of the molten pool is small, the amount of wire feeding is increased. Thus, the joints a, b, and c of the arm 42 and the arc welding torch 44 are controlled by the arm drive mechanism 55 and the arc welding torch control unit 56 so that the arc welding can be performed normally.

【0047】更に、画像処理装置54では、以前に取り
込んだ画像より検出された溶接ラインと現在取り込んだ
画像より検出された溶接ラインとを照合させる。このよ
うに照合させたとき、現在取り込んだ画像より検出され
た溶融池の輪郭より溶融池の中心部を認識し、この溶融
池の中心部が以前に取り込んだ画像より検出された溶接
ライン上にあるか否かが判断される。
Further, the image processing device 54 compares the welding line detected from the previously captured image with the welding line detected from the currently captured image. When matched in this way, the center of the weld pool is recognized from the contour of the weld pool detected from the currently captured image, and the center of the weld pool is placed on the welding line detected from the previously captured image. It is determined whether there is.

【0048】即ち、以前に図9(a)のような画像が取
り込まれるとともに、現在、図9(b)のような画像が
取り込まれているものとする。尚、図9中において、9
1が溶接ライン、92及び93がそれぞれ溶融池、94
がビードを表す。尚、B点は図9(b)の撮像を行って
いる時点での溶融池93の中心を表している。図9
(a)にも、図9(b)との対応関係を説明するため
に、上記B点を示してある。アーク溶接トーチ44の移
動量より、現在撮像している位置を認識することによっ
て、図9(a)の画像と図9(b)の画像の座標を照合
させる。そして、図9(b)の溶接池93下に存在する
溶接ラインを、図9(c)のようにして認識することが
できる。このようにすることで、溶接池93の中心とな
るB点が溶接ライン91上にあるか否かが判定され、溶
接ライン91上にないときは、アーム部42がアーム部
駆動機構55によって駆動制御される。
That is, it is assumed that an image as shown in FIG. 9A has been captured before and an image as shown in FIG. 9B has been captured at present. In FIG. 9, 9
1 is a welding line, 92 and 93 are weld pools, 94
Represents a bead. Note that point B represents the center of the molten pool 93 at the time when the imaging in FIG. 9B is performed. FIG.
FIG. 9A also shows point B in order to explain the correspondence with FIG. 9B. By recognizing the current imaging position based on the amount of movement of the arc welding torch 44, the coordinates of the image in FIG. 9A and the image in FIG. 9B are collated. Then, the welding line existing below the welding pool 93 in FIG. 9B can be recognized as shown in FIG. 9C. In this way, it is determined whether or not point B, which is the center of the weld pool 93, is on the welding line 91. If not, the arm unit 42 is driven by the arm unit driving mechanism 55. Controlled.

【0049】上記のように制御部50によって、センサ
カメラ43より得られる画像データとなる電気信号に基
づいて、アーム部42やアーク溶接トーチ44を制御す
ることにより、溶接ラインに沿った良好な溶接を行うこ
とができる。又、溶接ラインが認識できるとともに溶接
池の中心部が認識できるため、複雑な形の溶接ラインに
おいても良好な溶接を行うことができる。
As described above, the control section 50 controls the arm section 42 and the arc welding torch 44 on the basis of the electric signal serving as image data obtained from the sensor camera 43, so that good welding along the welding line can be performed. It can be performed. Further, since the welding line can be recognized and the center of the weld pool can be recognized, good welding can be performed even in a complicated shape welding line.

【0050】又、この溶接装置40は、通信装置57よ
りコントローラ62に対して無線又は有線通信を行うこ
とができる。このとき、センサカメラ43より与えられ
る電気信号が画像データとして送信される。このような
画像データをコントローラ62が受信すると、まず、ア
ーク光発生部近辺の輝度の高い部分について、その輝度
を低くするように信号処理を施す。次に、このように信
号処理が施された画像データに基づいてモニタ63に画
像を再生する。
The welding device 40 can perform wireless or wired communication with the controller 62 from the communication device 57. At this time, an electric signal given from the sensor camera 43 is transmitted as image data. When such image data is received by the controller 62, first, signal processing is performed on a portion having a high luminance near the arc light generating portion so as to reduce the luminance. Next, an image is reproduced on the monitor 63 based on the image data on which the signal processing has been performed as described above.

【0051】そして、作業者がモニタ63に映し出され
た画像より、アーク光の放電状態や溶接部分の状態を把
握し、それぞれの状態に応じてコントローラ62を操作
することによって溶接装置40を駆動させる。このと
き、コントローラ62より作業者の操作命令を表す命令
信号を通信装置57に送信する。通信装置57がこの命
令信号を受信すると、アーム駆動機構55やアーク溶接
トーチ制御部56によって、アーム部42やアーク溶接
トーチ44を駆動制御する。尚、高輝度の画像データを
低輝度にする信号処理については、画像処理装置54で
行うようにしても構わない。
Then, the operator grasps the discharge state of the arc light and the state of the welding portion from the image displayed on the monitor 63, and operates the controller 62 in accordance with each state to drive the welding device 40. . At this time, a command signal representing an operator's operation command is transmitted from the controller 62 to the communication device 57. When the communication device 57 receives this command signal, the arm drive mechanism 55 and the arc welding torch control unit 56 control the drive of the arm unit 42 and the arc welding torch 44. The signal processing for reducing the high-luminance image data to low luminance may be performed by the image processing device 54.

【0052】このように通信装置とコントローラを設け
ることによって、作業者によってより正確で良好な溶接
作業が行われるとともに、アーク光発生部近辺の高輝度
部分を低輝度にしてモニタ63に再生するため、作業者
の目に誤って大光量が入ることを避けることができる。
By providing the communication device and the controller in this manner, a more accurate and favorable welding operation can be performed by the operator, and the high-luminance portion near the arc light generating portion is reproduced on the monitor 63 with low luminance. In addition, it is possible to prevent a large amount of light from entering the operator's eyes by mistake.

【0053】以上、アーク溶接を例にとって説明した
が、これに限らずガス溶接や、テルミット溶接、エレク
トロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接
などの他の溶接であっても構わない。
Although the above description has been made by taking arc welding as an example, the invention is not limited to this, and other welding such as gas welding, thermite welding, electroslag welding, electron beam welding, and laser beam welding may be used.

【0054】尚、上述したのはアーク溶接の場合である
が、他の溶接においても同様に溶接部分を観察して溶接
条件を変化させても良い。たとえば、ガス溶接の場合、
ガス流量などを変化させたり、ガスの成分を変化させた
りして溶接条件を変化させるようにすればよい。
Although the above is the case of arc welding, the welding conditions may be changed by observing the welded portion in other welding as well. For example, in the case of gas welding,
The welding conditions may be changed by changing the gas flow rate or the like, or changing the components of the gas.

【0055】以上、溶接を例にとって説明したが、本発
明は溶接に限らず、強い光を発生する溶融金属の観察全
般に適用可能であり、例えば、金属を溶融するための金
属溶融装置における溶融金属の観察装置や監視装置にも
適用可能である。この場合も、観察結果を金属溶融条件
にフィードバックさせ、金属の溶融条件を変化させるよ
うにしても良い。
Although the present invention has been described by taking welding as an example, the present invention is not limited to welding, but can be applied to general observation of molten metal that generates intense light. The present invention is also applicable to a metal observation device and a monitoring device. Also in this case, the observation result may be fed back to the metal melting condition to change the metal melting condition.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明の観察装置によると、入射光に対
して対数変換した電気信号を出力する撮像装置が用いら
れるので、輝度範囲の広い画像を高精細に撮像すること
が可能となるため、溶融金属及びその近辺の高輝度部分
から更にその周辺の暗い部分までが正確に撮像される。
又、観察者の目に大光量が入ることがなく、その安全性
を確保することができる。本発明の監視装置によると、
上記効果に加えて、高輝度の溶接部分と低輝度の溶接部
周辺との状況を同時に正確に把握できるため、溶接作業
の容易化及び正確化に大きく寄与する。又、本発明の溶
接装置及び溶接作業方法によると、溶接ライン及び実際
に溶接が施される溶接部分が正確に検知されるため、良
好で正確な溶接を行うことができる。
According to the observation apparatus of the present invention, since an image pickup apparatus which outputs an electric signal obtained by logarithmically converting incident light is used, an image having a wide luminance range can be taken with high definition. Thus, the molten metal and the high-luminance portion near the molten metal and the surrounding dark portion can be accurately imaged.
Moreover, a large amount of light does not enter the eyes of the observer, and the safety can be ensured. According to the monitoring device of the present invention,
In addition to the above effects, the situation of the high-brightness welded portion and the surroundings of the low-brightness welded portion can be simultaneously accurately grasped, which greatly contributes to facilitation and accuracy of the welding operation. Further, according to the welding apparatus and the welding operation method of the present invention, a welding line and a welding portion to be actually welded are accurately detected, so that good and accurate welding can be performed.

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

【図1】溶接部分周辺の概略説明図。FIG. 1 is a schematic explanatory view around a welded portion.

【図2】エリアセンサの構成を示すブロック回路図。FIG. 2 is a block circuit diagram showing a configuration of an area sensor.

【図3】図2のエリアセンサの一部を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the area sensor of FIG. 2;

【図4】図2のエリアセンサ内に設けられた画素の構成
を示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a pixel provided in the area sensor of FIG. 2;

【図5】ヘッドマウント型監視装置の構成を示す斜視
図。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a head-mounted monitoring device.

【図6】図5のヘッドマウント型監視装置の内部構成を
示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of the head-mounted monitoring device of FIG. 5;

【図7】溶接装置の外観斜視図。FIG. 7 is an external perspective view of the welding device.

【図8】図7の溶接装置の内部構成を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of the welding device of FIG. 7;

【図9】溶接部分を撮像した際の画像を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an image when a welded portion is imaged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 ワーク 3 トーチ 4 溶接ライン 5 ワイヤ 6 溶融池 7 ビード 20 ヘッドマウント型監視装置 21 対物レンズ 22 エリアセンサ 23 液晶表示部 24 接眼用レンズ 25 コントロールユニット 40 溶接装置 41 基台 42 アーム部 43 センサカメラ 44 アーク溶接トーチ Reference Signs List 1, 2 Work 3 Torch 4 Welding line 5 Wire 6 Weld pool 7 Bead 20 Head mounted monitoring device 21 Objective lens 22 Area sensor 23 Liquid crystal display unit 24 Eyepiece lens 25 Control unit 40 Welding device 41 Base 42 Arm unit 43 Sensor Camera 44 arc welding torch

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融金属及びその周辺を撮像するととも
に、入射光に対して対数変換した電気信号を出力する撮
像装置と、 該撮像装置より出力される電気信号に基づいて、画像を
再生する表示部とを有することを特徴とする観察装置。
1. An image pickup apparatus for picking up an image of a molten metal and its surroundings and outputting an electric signal obtained by logarithmically converting incident light, and a display for reproducing an image based on the electric signal output from the image pickup apparatus. An observation device comprising:
【請求項2】 溶接部分及びその周辺を撮像するととも
に、入射光に対して対数変換した電気信号を出力する固
体撮像装置と、 該固体撮像装置より出力される電気信号に基づいて、画
像を再生する表示部とを有することを特徴とする監視装
置。
2. A solid-state imaging device that images a welded portion and its periphery and outputs an electric signal obtained by logarithmically converting incident light, and reproduces an image based on the electric signal output from the solid-state imaging device. A monitoring device, comprising:
【請求項3】 被写体からの光を集光するための光学系
と、 該光学系より集光された光が入射され、入射光に対して
対数変換した電気信号を出力することにより撮像動作を
行う固体撮像装置と、 該固体撮像装置から出力される電気信号に基づいて画像
を再生する液晶表示部と、 を有することを特徴とする監視装置。
3. An optical system for condensing light from a subject, and light condensed from the optical system is incident thereon, and an electric signal obtained by logarithmically converting the incident light is output to perform an imaging operation. A monitoring device, comprising: a solid-state imaging device that performs the operation; and a liquid crystal display unit that reproduces an image based on an electric signal output from the solid-state imaging device.
【請求項4】 観察者の眼部に装着するための装着部材
を更に備えたことを特徴とする請求項3に記載の監視装
置。
4. The monitoring device according to claim 3, further comprising a mounting member for mounting on an eye of an observer.
【請求項5】 溶接を行うために溶接の施される部分に
挿入される溶接トーチと、 該溶接トーチを溶接部分に移動させる移動機構と、 溶接部分を撮像して入射光に対して対数変換した電気信
号を出力する撮像装置とを有し、 撮像装置で溶接部分を監視するとともに移動機構で溶接
トーチを移動させて溶接を行うことを特徴とする溶接装
置。
5. A welding torch inserted into a portion to be welded for performing welding, a moving mechanism for moving the welding torch to the welding portion, an image of the welding portion and logarithmic conversion of incident light. And a welding device for monitoring the welding portion with the imaging device and moving the welding torch with a moving mechanism to perform welding.
【請求項6】 前記撮像装置の出力から、溶接ライン又
は溶融池の位置を検出する検出回路を備えたことを特徴
とする請求項5に記載の溶接装置。
6. The welding apparatus according to claim 5, further comprising a detection circuit for detecting a position of a welding line or a molten pool from an output of the imaging device.
【請求項7】 前記検出回路の検出結果に応じて溶接条
件を変化させることを特徴とする請求項6に記載の溶接
装置。
7. The welding apparatus according to claim 6, wherein a welding condition is changed according to a detection result of the detection circuit.
【請求項8】 請求項2〜請求項4のいずれかに記載の
監視装置が使用されることによって、溶接部分が監視さ
れることを特徴とする溶接作業方法。
8. A welding operation method, wherein a welding portion is monitored by using the monitoring device according to any one of claims 2 to 4.
【請求項9】 請求項5〜請求項7のいずれかに記載の
溶接装置によって、溶接作業が行われることを特徴とす
る溶接作業方法。
9. A welding operation method, wherein the welding operation is performed by the welding apparatus according to claim 5. Description:
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