JP2000009427A - 管穴自動探索方法、その装置、及び該検索方法を用いた管穴自動加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の穴を有する管板に対して、３軸のＮＣ
装置にて各管穴に自動位置決めし、管と管板のシール溶
接を円滑に行なうことが出来る発明の提供。 【解決手段】 多数の管穴を有する管板に対して、管板
距離方向（Ｚ軸）と管板面方向（Χ、Ｙ軸方向）の三軸
のＮＣ装置を移動制御しながら各管穴に自動位置決め
し、管と管板のシール溶接その他の加工を行なう管穴自
動加工方法において、前記シール溶接その他の加工をす
べき管穴の想定管穴位置にＮＣ装置を借り位置きめをし
た後、ＮＣ装置に設けた後記するＣＣＤカメラにより対
象とする管穴の画像認識を行ない、画像処理装置側で該
認識画像を画像処理した後、前記想定穴位置との位置ず
れを計算してそのずれ量をＮＣ装置側に送信して、該Ｎ
Ｃ装置装置側で前記ずれ量に対応した移動補正を行なっ
た後、前記加工装置で管穴の加工を行ない、以下該加工
時の管穴情報に、次の対象管穴ピッチ分だけシフトした
想定穴位置情報に基づいて前記動作を繰り返しながら次
の対象管穴の加工を行なうことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管穴自動探索方法、
その装置、及び該探索方法を用いた管穴加工方法に係
り、特に熱交換器等における管板の管穴シール溶接を行
なう際に使用される管穴自動探索方法、その装置、及び
該探索方法を用いた管穴溶接その他の加工方法に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より管板に多数の
伝熱管を溶接して構成される例えばシェルアンドチュー
ブ方式の熱交換器は公知であり、かかる熱交換器等にお
ける管板の管穴シール溶接を行なう際に溶接装置の管穴
への芯出しを行なう為の管穴への溶接装置芯出し手段と
して従来は、図面から作成した移動プログラムを、ＮＣ
テープによりＮＣ装置に入力して位置決めを行なってい
たが、かかる図面から移動プログラムを作成する方法で
は、穴の配列パターン（三角、四角等）やピッチが客
先、機種毎に異なる為に、その都度ＮＣテープを作成
し、予めＮＣ装置の動作確認を行なっていたためその段
取作業が極めて煩雑化する。

【０００３】又前記溶接装置の芯出し手段は、溶接装置
に付設されたテーパ付きセンターロッド等のセンター位
置決め機構や該センターロッドを上下、左右、前後方向
に移動させるフローティング機構等により溶接装置の管
穴への芯出しを行なって、前記センターロッドを固定し
て溶接装置を同心円上に周回させながらシール溶接をし
ていたがかかる芯出し方法では、作業者が常時監視し
て、ＮＣ装置で位置決め後、手動にて位置を微調整して
いた。

【０００４】本発明は、かかる技術的課題に鑑み、熱交
換器等の多数の穴を有する管板に対して、３軸のＮＣ装
置にて各管穴に自動位置決めし、管と管板のシール溶接
その他の加工を行なう場合において、管板の据え付け精
度、管板の歪み、管穴の加工位置精度等により生じるＮ
Ｃプログラム位置との位置ずれ（上下、左右、前後）を
非接触で管穴の３次元位置を計測してＮＣ装置を自動補
正し、さらに、順次、次の対象穴を自動探索する管穴自
動探索方法、その装置、及び該探索方法を用いた管穴溶
接その他の加工方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
多数の管穴を有する管板に対して、管板距離方向（Ｚ
軸）と管板面方向（Χ、Ｙ軸方向）の三軸のＮＣ装置を
移動制御しながら各管穴を順次探索する管穴位置自動探
索方法において、カメラ視野を狭視野と広視野に選択可
能なＣＣＤカメラを搭載したＮＣ装置と、ＣＣＤカメラ
で撮像した実際の管穴とマスタ画像（基準画像）とのパ
ターンマッチングを行なう画像処理部とを具え、予め最
適なＣＣＤカメラと管板面の距離（基準距離）にセット
し、管穴部の画像をマスタ画像として画像処理装置に登
録しておき、ＣＣＤカメラの視野を狭視野とした状態
で、画像処理部のパターンマッチング処理により前記マ
スタ画像と実際に撮像した対象管穴の位置のずれ量を求
め、該ずれ量に基づいて対象管穴に対するＮＣ装置のず
れ補正を行なうことを特徴とする。

【０００６】かかる発明によれば、管板の据え付け精
度、管板の歪み、管穴の加工位置精度等により生じるＮ
Ｃプログラム位置との位置ずれ（上下、左右、前後）を
非接触で管穴の３次元位置を計測してＮＣ装置を自動補
正することが可能となる。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記ＣＣＤカメラ
の視野を広視野に切換えて該ＣＣＤカメラで複数の管穴
を捕らえ、パターンマッチング処理により次段（隣、近
接）の管穴を見つけ現在の対象管穴位置からの移動量を
求め、移動量に基づいてＮＣ装置を所定ピッチ移動させ
た後、ＣＣＤカメラの視野を狭視野に切換え、前記請求
項１記載のずれ補正方法にて次段の管穴のずれ補正を行
なうことを特徴とする。

【０００８】かかる発明によれば、ＣＣＤカメラの視野
を狭視野と広視野に交互に切換えながら、対象管穴とマ
スタ画像とのずれ補正と、次の対象穴の自動探索を交互
に自動的に行なうことが出来る。

【０００９】請求項３記載の発明は、前記発明を効果的
に実施するための管穴位置自動探索装置に関するもの
で、カメラ視野を狭視野と広視野に選択可能なＣＣＤカ
メラと、該ＣＣＤカメラの受光方向に対し所定角度傾け
た方向にスリットレーザを出射するレーザ光源とを配置
したＮＣ装置と、ＣＣＤカメラで撮像した実際の管穴と
マスタ画像（基準画像）とのパターンマッチングを行な
う画像処理部とを具えたことを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の発明は、前記ＣＣＤカメラ
に対してほぼ同軸照明となるように照明を配置し、該照
明をＯＮした画像からＯＦＦした画像を引くことによ
り、背景や色の影響により管穴部の画像認識度が低下す
るのを防止可能に構成したことを特徴とする。かかる発
明によれば、管板背景部や色の影響を排除し、精度よい
パターンマッチングが可能となる。

【００１１】請求項５記載の発明は、多数の管穴を有す
る管板に対して、管板距離方向（Ｚ軸）と管板面方向
（Χ、Ｙ軸方向）の三軸のＮＣ装置を移動制御しながら
各管穴に自動位置決めし、管と管板のシール溶接その他
の加工を行なう管穴自動加工方法において、前記シール
溶接その他の加工をすべき管穴の想定管穴位置にＮＣ装
置を借り位置きめをした後、ＮＣ装置に設けたＣＣＤカ
メラにより対象とする管穴の画像認識を行ない、画像処
理装置側で該認識画像を画像処理した後、前記想定穴位
置との位置ずれを計算してそのずれ量をＮＣ装置側に送
信して、該ＮＣ装置装置側で前記ずれ量に対応した移動
補正を行なった後、前記加工装置で管穴の加工を行な
い、以下該加工時の管穴情報に、次の対象管穴ピッチ分
だけシフトした想定穴位置情報に基づいて前記動作を繰
り返しながら次の対象管穴の加工を行なうことを特徴と
する。

【００１２】かかる発明によれば、熱交換器等の多数の
穴を有する管板に対して、３軸のＮＣ装置にて各管穴に
自動位置決めし、管と管板のシール溶接その他の加工を
円滑に行なうことが出来る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１は管穴
自動探索方法がプログラムされた制御パソコンＰＣが内
蔵されているＮＣ装置２に溶接装置１を搭載した溶接シ
ステムにおける、管穴自動探索／溶接手順を示す基本作
用図で、より具体的には、制御パソコンＰＣ、ＮＣ装置
２、溶接装置１夫々の連係関係において管板に設けた管
穴の画像認識とシール溶接を行なうまでの手順を概略的
に示す。

【００１４】先ず図面から入手したプログラム情報に基
づいて、最初のシール溶接すべき想定管穴位置若しくは
シール溶接時の前段の管穴情報に、次の対象穴ピッチ分
だけシフトした想定穴位置情報を制御パソコンＰＣ側よ
りＮＣ装置２側に通信して（Ｔ１）、該ＮＣ装置２に設
けた後記するＣＣＤカメラ３により対象とする管穴６の
画像認識を行ない、該認識画像を制御パソコンＰＣ側で
画像処理した後（Ｔ２）、前記想定穴位置との位置ずれ
を計算して（Ｔ３）、そのずれ量をＮＣ装置２側に送信
して（Ｔ４）、該ＮＣ装置２側で前記ずれ量に対応した
移動補正を行ない（Ｔ５）、管穴６と溶接装置１の自動
位置決めを行なった後、制御パソコンＰＣ側で溶接位置
の監視（Ｔ７）を行ないながら管穴６のシール溶接（Ｔ
６）を行なう。

【００１５】その後シール溶接時の前段の管穴情報に、
次の対象穴ピッチ分だけシフトした想定穴位置情報を制
御パソコンＰＣ側よりＮＣ装置２側に通信して前記動作
を繰り返す。

【００１６】図２は前記システムに用いる管穴自動探索
装置における機器構成図を示す。図２において、管板距
離方向（Ｚ軸）と管板面方向（Χ、Ｙ軸方向）の三軸方
向（Χ、Ｙ、Ｚの三元座標軸）に移動可能なＮＣ装置２
に、Ｚ軸と平行に移動可能な溶接装置１を連結するとと
もに、該ＮＣ装置２にＺ軸方向に進退可能なＣＣＤカメ
ラ３、及びこれと同軸上に照明５（例えばリング型照
明）を、又ＣＣＤカメラ３の受光方向に対し所定角度傾
けた方向にスリットレーザ光を出射するレーザスリット
光源４を夫々配置する。

【００１７】照明５は、図４に示すように、ＣＣＤカメ
ラ３に対して同軸照明となる様にし、レーザスリット光
源４は、視野範囲の中央（例えば縦方向）にスリット光
が映るように所定角度ＣＣＤカメラ３の受光方向に対し
所定角度傾けて配置する（図３（Ａ）参照）。尚、１は
前記した通り、シール溶接を行なうための溶接装置、２
は近接穴位置（想定穴位置）決めと位置ずれ補正（ずれ
分移動）を行なうＮＣ装置、９は前記制御パソコンＰＣ
に組み込まれた画像処理装置で、基準画像と実際の管穴
６とのパターンマッチングを行なう。２０は前記制御パ
ソコンＰＣに組み込まれたモニタで、画像処理装置９の
パターンマッチング状況等を表示する。

【００１８】次に前記機器を用いて高さ計測を行なう際
の画像処理手順を図３の原理図に基づいて説明する。Ｎ
Ｃ装置２を作業者が手動で、ＣＣＤカメラ３に最初にシ
ール溶接を行なう管穴６（例えば図１及び図２に示す最
上段左端の管穴６ａ）が視野の中央に１個のみ映る（狭
視野）位置に位置決めする。この時、ＣＣＤカメラ３の
画像の分解能から、予め最適なＣＣＤカメラ３と管板７
の距離（基準距離）にセットし、管穴６とスリット光の
限定した範囲の画像をマスタ画像８として画像処理装置
９に登録しておく。この時のＣＣＤカメラ３はその視野
を狭視野に設定する。

【００１９】自動運転起動でまず、高さ（前後）計測
（ＣＣＤカメラ３と管板７との距離計測）を行なう。先
ず図３上段に示すように、ＣＣＤカメラ３とレーザスリ
ット光源４とは管板７に対し、αだけ傾けて配置されて
いるために、管板７が基準距離に対し前後にずれる事に
より、ＣＣＤカメラ３によるレーザスリット光の受光位
置は図上左右に変位する。これをモニタ２０上に表した
のが、図３下段のモニタ図である。即ち、同図において
管板７が前ずれしている場合は、モニタ２０上のスリッ
ト光はマスタ画像に対し右方向にずれる。又管板７が後
ずれしている場合は、モニタ２０上のスリット光はマス
タ画像に対し、左方向にずれる。

【００２０】従って、ＣＣＤカメラ３と管板７の距離の
変化に比例してＣＣＤカメラ３の視野上のレーザスリッ
ト光の位置が左右に変化することを用いて、予めレーザ
スリット光の左右移動量とＣＣＤカメラ３の前後移動量
の関係を求めておく。

【００２１】次に画像処理（パターンマッチング処理）
によりスリット光部のマスタ画像８と同じスリット光部
の画像を見つけ、マスタ画像８でのスリット光の位置と
現在の画像１０でのスリット光の位置のずれ量をＣＣＤ
カメラ３の前後のずれ量（距離の変化）として求める。
この時、必要に応じてフィルタ処理を行ない、認識度を
高める。このずれ量を画像処理装置９からＩ／Ｆ（イン
ターフェース）を介してＮＣ装置２の制御盤に送信し、
ＮＣ装置２の位置ずれ補正を行なう。

【００２２】または、前記図１に示したように、ＮＣ装
置２でおおまかに位置決めし（近接穴位置、想定穴位
置）、別に微調整用の３軸移動機構を設けて位置ずれ補
正（ずれ分移動）を行なっても良い。

【００２３】かかる点までをＮＣ装置２の動作を中心に
図６のフロー図に基づいて説明する。先ずオペレータが
スタート点のプログラム座標（Χ、Ｙ、Ｚ）にＮＣ装置
２を位置決めする。（Ｓ１） 次にＺ軸（高さ方向）を下降させ、ＮＣ装置２を画像処
理高さ位置に位置決めを行なう。（Ｓ２） そしてＮＣ装置２より高さ計測指示を出して前記図３に
示すように画像処理装置９側で高さ（Ｚ）計測を行ない
（Ｓ３）、計測完了通知をＮＣ装置２側に送信した後
（Ｓ４）、ＮＣ装置２側よりの結果コード送信要求（Ｓ
５）を受けて、画像処理装置９側より結果コードが送信
される。（Ｓ６）

【００２４】そしてＮＣ装置２側で前記計測結果の正常
／異常を判別し（Ｓ７）、異常の場合は一時停止を行な
う。正常の場合は、位置データ送信要求（Ｓ８、Ｓ１
０）を受けて、Ｚ上位データとＺ下位データをＮＣ装置
２側に送信して（Ｓ９、Ｓ１１）、該Ｚ計測データに基
づいてＺ軸高さ補正を行ない（Ｓ１２）、該補正が誤差
範囲（Ｓ１３）にあれば次のステップに進む。

【００２５】次に前記機器を用いて位置ずれ計測（左
右、上下）を行なう際の画像処理手順を図４の原理図に
基づいて説明する。ＣＣＤカメラ３の画像の分解能か
ら、予め最適なＣＣＤカメラ３と管板７の距離（基準距
離）にセットし、管穴部の画像をマスタ画像８として画
像処理装置９に登録しておくことは前記した通りであ
る。次にＣＣＤカメラ３の視野を狭視野とした状態で、
画像処理（パターンマッチング処理）により管穴部のマ
スタ画像８と同じ管穴部の画像を見つけ、マスタ画像８
での穴の位置と現在の画像１０での管穴の位置のずれ量
を求める。この時、必要に応じてフィルタ処理を行な
い、認識度を高める。

【００２６】このずれ量を画像処理装置９からＩ／Ｆ
（インターフェース）を介してＮＣ装置２の制御盤に送
信し、ＮＣ装置２のずれ補正を行なう。その後、ＣＣＤ
カメラ３と溶接装置１の組立上の間隔をオフセット量だ
けＮＣ装置２を移動させ、対象管穴位置に溶接装置１を
位置決めし、シール溶接を行なう。この時、管穴径も求
め、管の偏平、穴無し、ねじ穴（対象穴以外）等を判別
する。

【００２７】この場合、背景や色の影響により管穴部の
画像認識度が低下するのを防止するために、背景部や色
の消去を照明５やレーザスリット光源４のＯＮ／ＯＦＦ
画像により対処することが出来る。より具体的には照明
５をＯＮした画像からＯＦＦした画像を引くことによ
り、背景である後方の絵を映り込まさなくする（後方は
光が当たらないため、照明５がＯＮ状態でもＯＦＦ状態
でもほぼ同じ画像となるため背景部が消えてしまう）。
レーザスリット光も、レーザのＯＮした画像からＯＦＦ
した画像を引くことによりレーザ光のみが残ることにな
り、背景はもちろんのこと、前述の色の影響も除外する
ことが出来る。

【００２８】かかる点までをＮＣ装置２の動作を中心に
図７のフロー図に基づいて説明する。ＮＣ装置２より画
像処理装置９に位置ずれ計測（左右Χ、上下Ｙ）を指示
した後（Ｓ２０）、前記図４に示すように画像処理装置
９側で位置ずれ計測（Χ、Ｙ）計測を行ない（Ｓ２
１）、計測完了通知をＮＣ装置２側に送信した後（Ｓ２
２）、ＮＣ装置２側よりの結果コード送信要求（Ｓ２
３）を受けて、画像処理装置９側より結果コードが送信
される。（Ｓ２４） そしてＮＣ装置２側で前記計測結果の正常／異常を判別
し（Ｓ２５）、異常の場合はステップ（Ｓ３１）に飛
ぶ。

【００２９】正常の場合は、位置データ送信要求（Ｓ２
６Χ、Ｓ２６Ｙ）を受けて、（Χ、Ｙ）夫々の上位デー
タと下位データをＮＣ装置２側に送信して（Ｓ２７Χ、
Ｓ２７Ｙ）、該Ｚ計測データに基づいて（Χ、Ｙ）軸位
置補正を行ない（Ｓ２８）、該補正が誤差範囲にあれ
ば、ＣＣＤカメラ３と溶接装置１の組立上の間隔をオフ
セット量だけＮＣ装置２を移動させ（Ｓ２９）、対象管
穴位置に溶接装置１を位置決めし、シール溶接を行なう
（Ｓ３０）。その後、次の次段（隣、近接）の管穴６の
探索ステップに進む。

【００３０】探索ステップでは、先ず、次段（隣、近
接）の管穴６動作方法送信要求をＮＣ装置２より画像処
理装置９に出し（Ｓ３１）、これを受けて画像処理装置
９側より次管穴移動方法を送信し（Ｓ３２）次段探索の
図８のステップに進む。

【００３１】図８でＺ軸を次段探索位置まで上昇（Ｓ３
５）させ、具体的には、ＣＣＤカメラ３を後退させ、よ
り具体的にはカメラの視野を狭視野から広視野に後退さ
せて複数の管穴６を捕らえる。尚、狭視野から広視野に
なる際、ＣＣＤカメラ３の距離が離れることでピントが
甘くなり認識しにくい場合は、オートフォーカスレン
ズ、レンズ自動交換等を設けて対応する。画像として
は、図５に示すように、狭視野における対象管穴６を中
心として周囲（上下、左右、斜め）の管穴６が映る状態
とする。パターンマッチング処理により前述の狭視野で
の管穴６認識と同様に、次の段（隣、近接）の管穴６を
見つけ現在位置からの移動量（ピッチ）をΧ軸、Ｙ軸の
順に求め、夫々のデータをＮＣ装置２に送信する。（Ｓ
３６）

【００３２】そして、ＮＣ装置２を移動させて次の対象
管穴６位置におおまかに位置決めする。（Ｓ３７） 次にＣＣＤカメラ３を狭視野に前進させた後、ＮＣ装置
２側より次段穴探索指示を行なう（Ｓ３８）ことによ
り、次段の対象管穴６の位置ずれ（Χ、Ｙ）を、図４に
示す方法（（Ｓ２０）〜（Ｓ２８）の動作）で計測し、
位置補正動作を行なった（Ｓ３９）後、Ｚ軸を上昇させ
てシール溶接を行なう。（Ｓ４０） そして前記シール溶接を行なった管穴が最終段の管穴か
否かを判別し、最終段の場合は終了し、最終段でない場
合は図８のに進む。

【００３３】尚、隣、近接の管穴６を自動探索する際、
管穴６の配列（横方向）ピッチが一定で予め決まってい
る場合は、順次前述の広視野での管穴６探索をする手法
の代わりにＮＣ装置２を設計ピッチ量分移動させ、前述
の狭視野での位置ずれ計測で管穴６を認識し位置補正す
る手法を用いても良い。また、連続して管穴６が無い場
合は、それが何段目、何列目で有るかを画像処理装置９
に予め登録（範囲指定）しておき、対象部にきたら範囲
分の移動量を自動でとばすようにする。ある段、列以降
を溶接しない場合も同様にする。現在の段の端の管穴６
のシール溶接が終了し、それが本当に端であるかを判断
する為にさらに、狭視野で前述の穴認識による移動を繰
り返し、設定の穴ピッチ回数分、あるいは、移動量分管
６が無いと認識した時点で最後に認識した管穴６を端と
判断し、最後に認識した管穴６まで戻る。

【００３４】かかる管穴端の探索方法について図５に従
って説明する。図５は、特に円板状の管板７に管穴６を
円形パターン状に、散在配置した場合の右端の管穴探索
方法を示し、（Ａ）は管穴６の中央より上側に右端管穴
６が位置する場合の探索方法を示す。管穴端の探索方法
は、図５（Ａ）のに示すように、広視野においてまず
見える範囲の右端の穴位置６ａを求め、その後１ピッチ
右に移動し、に示すように、広視野において右下の見
える範囲の右端の穴６ｂ位置が前に求めた管穴６ａと同
じピッチ位置（ｘ方向位置＝前に求めた位置−１ピッ
チ）にある場合、それが右端と判断する。違う場合は、
さらに１ピッチずらすことを繰り返し、右端管穴位置を
求める。

【００３５】図５（Ｂ）は管穴６の中央より下側に右端
管穴６ａが位置する場合の探索方法を示す。管板７の中
央から下側は、逆に穴数が減っていく為、左斜め下に穴
が来る。従って（Ｂ）のに示すように、広視野におい
てまず見える範囲の右端の穴位置６ａを求め、その後１
ピッチ左に移動し、この場合、に示すように下の列に
穴が見つからない場合、更にｎピッチずつ（ｎピッチ＝
視野で見えている穴ピッチ、の場合はｎ＝２ピッチ）
左に移動して穴６ｂが求まるまで、これを繰り返す。

【００３６】尚、管板７の中央より上側、下側の認識は
本例では出来ない為、本実施例では、右方向にピッチ移
動して無いことを確認して、次に左方向にピッチ移動す
ることになる。前記探索方法は管穴６が右端の場合の探
索方法であるが、管穴６が管板７の左端にある部分の探
索方法も図５の左右反転した手順で前記と同様に行な
う。

【００３７】従って、管穴端の探索方法は、端の管穴６
から次の段に移動した場合、まず端の管穴６を探索する
為に前段での進行方向と同じ方向に、狭視野での前述の
穴認識による移動を繰り返し、設定の穴ピッチ回数分、
あるいは、移動量分管穴６が無いと認識した時点で最後
に認識した管穴６を端と判断し、最後に認識した管穴６
まで戻る。そして、求められた端穴から前段での進行方
向と逆方向に前述の穴認識、位置決め、シール溶接を繰
り返し、以降同様の手順にて最終管穴６まで行なう。

【００３８】次の段の求められた端穴探索にて、予め設
定した許容ピッチ移動数内で管穴６が求められない場合
は、現在の段を最終段と判断する。但し、予め入力して
ある連続穴無し部は、とばしてピッチ移動を続ける。な
お、画像処理装置９に総段数を登録しておき段数管理で
最終段と判断してもよい。

【００３９】又、シール溶接後手直しが生じた場合は、
画像処理装置９に各管穴６の認識補正後の位置を全ての
管穴６について登録、管理する様にしておき、手直しの
対象管穴位置に再度認識位置決めした際、誤差を考慮し
てある誤差範囲であれば登録済みの管穴６として判断す
る様にする。ある段の途中で中断し、再度その段の続き
から行なう場合は、スタート穴位置にて最初の奇数／偶
数段の指示で進行方向を判断するか、または、進行方向
を支持して自動運転を開始する様にする。

【００４０】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、各管
板毎にＮＣテープでプログラムを作成する必要が無くな
るとともに、ＮＣテープを無くすことで、工数低減、コ
スト低減を図ることが出来る。又画像処理により非接触
で高精度に位置決めすることで溶接装置の芯出しの為の
センターロッド等をなくすことが出来る。さらに、高精
度な三次元位置決めをすることで溶接装置のねらい位置
が適正となり、品質の向上を図ることが出来るととも
に、高精度な位置決めと溶接装置の狙い位置監視を行な
うことで無人運転化を図ることが出来る。さらに、別途
ＣＣＤカメラを設けることで溶接状況の監視、溶接装置
のフィラーワイヤやタングステン電極の位置認識や形状
の異常を検知することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 管穴自動探索方法における全体概要図を示
す。

【図２】 管穴自動探索方法における機器構成図を示
す。

【図３】 管穴自動探索方法における画像処理（高さ計
測）原理図を示す。

【図４】 管穴自動探索方法における画像処理（位置ず
れ計測）原理図を示す。

【図５】 円板状の管板に管穴を円形パターン状に、散
在配置した場合の右端の管穴探索方法を示し、（Ａ）は
管穴の中央より上側に右端管穴が位置する場合の探索方
法を、（Ｂ）は管穴の中央より下側に右端管穴が位置す
る場合の探索方法を夫々示す。

【図６】 図６乃至図８は管穴自動探索方法における処
理フローチャート図を示し、図６はＺ軸（高さ方向）方
向の位置補正手順を示すフローチャート図である。

【図７】 （左右Χ軸、上下Ｙ軸）方向の位置補正手順
を示すフローチャート図である。

【図８】 次段の対象管穴との位置（Χ、Ｙ）補正手順
を示すフローチャート図である。

【符号の説明】

１ 溶接装置 ２ ＮＣ装置 ３ ＣＣＤカメラ ４ レーザスリット光源 ５ 照明 ６ 管穴 ７ 管板 ８ マスタ画像 ９ 画像処理装置 １０ 現在の画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 正宏 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 長谷川 剛久 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA27 BB08 BB24 DD06 EE00 FF04 GG04 GG11 GG17 HH12 HH13 HH14 JJ03 JJ16 JJ26 LL28 MM03 QQ25 QQ38 RR09 4E081 AA12 EA33 EA47 EA54 EA56

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の管穴を有する管板に対して、管板
   距離方向（Ｚ軸）と管板面方向（Χ、Ｙ軸方向）の三軸
   のＮＣ装置を移動制御しながら各管穴を順次探索する管
   穴位置自動探索方法において、 カメラ視野を狭視野と広視野に選択可能なＣＣＤカメラ
   を搭載したＮＣ装置と、 ＣＣＤカメラで撮像した実際の管穴とマスタ画像（基準
   画像）とのパターンマッチングを行なう画像処理部とを
   具え、 予め最適なＣＣＤカメラと管板面の距離（基準距離）に
   セットし、管穴部の画像をマスタ画像として画像処理装
   置に登録しておき、 ＣＣＤカメラの視野を狭視野とした状態で、画像処理部
   のパターンマッチング処理により前記マスタ画像と実際
   に撮像した対象管穴の位置のずれ量を求め、該ずれ量に
   基づいて対象管穴に対するＮＣ装置のずれ補正を行なう
   ことを特徴とする管穴位置自動探索方法。
2. 【請求項２】 前記ＣＣＤカメラの視野を広視野に切換
   えて該ＣＣＤカメラで複数の管穴を捕らえ、パターンマ
   ッチング処理により次段（隣、近接）の管穴を見つけ現
   在の対象管穴位置からの移動量を求め、移動量に基づい
   てＮＣ装置を所定ピッチ移動させた後、ＣＣＤカメラの
   視野を狭視野に切換え、前記請求項１記載のずれ補正方
   法にて次段の管穴のずれ補正を行なうことを特徴とする
   管穴位置自動探索方法。
3. 【請求項３】 多数の管穴を有する管板に対して、管板
   距離方向（Ｚ軸）と管板面方向（Χ、Ｙ軸方向）の三軸
   のＮＣ装置を移動制御しながら各管穴を順次探索する管
   穴位置自動探索装置において、 カメラ視野を狭視野と広視野に選択可能なＣＣＤカメラ
   と、該ＣＣＤカメラの受光方向に対し所定角度傾けた方
   向にスリットレーザを出射するレーザ光源とを配置した
   ＮＣ装置と、 ＣＣＤカメラで撮像した実際の管穴とマスタ画像（基準
   画像）とのパターンマッチングを行なう画像処理部とを
   具えたことを特徴とする管穴位置自動探索装置。
4. 【請求項４】 前記ＣＣＤカメラに対してほぼ同軸照明
   となるように照明を配置し、該照明をＯＮした画像から
   ＯＦＦした画像を引くことにより、背景や色の影響によ
   り管穴部の画像認識度が低下するのを防止可能に構成し
   たことを特徴とする管穴位置自動探索装置。
5. 【請求項５】 多数の管穴を有する管板に対して、管板
   距離方向（Ｚ軸）と管板面方向（Χ、Ｙ軸方向）の三軸
   のＮＣ装置を移動制御しながら各管穴に自動位置決め
   し、管と管板のシール溶接その他の加工を行なう管穴自
   動加工方法において、 前記シール溶接その他の加工をすべき管穴の想定管穴位
   置にＮＣ装置を借り位置きめをした後、ＮＣ装置に設け
   た後記するＣＣＤカメラにより対象とする管穴の画像認
   識を行ない、画像処理装置側で該認識画像を画像処理し
   た後、前記想定穴位置との位置ずれを計算してそのずれ
   量をＮＣ装置側に送信して、該ＮＣ装置装置側で前記ず
   れ量に対応した移動補正を行なった後、前記加工装置で
   管穴の加工を行ない、以下該加工時の管穴情報に、次の
   対象管穴ピッチ分だけシフトした想定穴位置情報に基づ
   いて前記動作を繰り返しながら次の対象管穴の加工を行
   なうことを特徴とする管穴自動加工方法。