JP2006007303A - Visual sensor for welding - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably perform image pick-up over a long period by preventing the damage of an optical system caused by spatters and fumes during welding by a simple constitution, and to reduce the production cost. <P>SOLUTION: A shutter 16 composed of a pair of shutter blades 15a, 15b is arranged in front of a transparent protective board 10 provided at a photographing window in a photographing means 2, and the pair of shutter blades 15a, 15b are rocked right and left via link mechanisms 14a, 14b by the stroke of a plunger 17 when a solenoid 13 is driven, so that the shutter 16 is opened and shut. In this way, there is no need of narrowing light made incident on the photographing means 2 by a pinhole, and there is no need of using a special lens as a lens 6 in an optical system of the photographing means 2, thus the production cost of the photographing means 2 is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、アーク溶接を行うとき、溶接位置や溶接ワイヤ位置及び溶融池の大きさなどを求めて開先倣いや溶接条件の適応制御を行うために溶接部とその近傍の画像を撮像する溶接用視覚センサ、特に溶接中のスパッタやヒュームなどによる光学系の損傷防止に関するものである。   In this invention, when performing arc welding, the welding position and the position of the welding wire, the size of the weld pool, and the like are obtained. This relates to the prevention of optical system damage due to spatter and fumes during welding.

アーク溶接を行うとき、溶接トーチの溶接線倣いや溶融池の大きさなどを適正に保つように溶接条件を適応制御するため、CCDカメラなどを有する視覚センサを使用して溶接部とその近傍の画像を撮像するようにしている。この視覚センサで撮像した画像を処理して溶接線倣いや溶融池の大きさなどを高精度に制御するためには、視覚センサを溶接トーチ、すなわちアークの近傍に配置する必要がある。このように視覚センサを溶接トーチの近傍に配置した場合、溶接による外乱、例えばスパッタやヒュームに対する対策が必要である。   When performing arc welding, in order to adaptively control the welding conditions so that the welding line copy of the welding torch and the size of the molten pool are properly maintained, a visual sensor having a CCD camera or the like is used to detect the welding part and its vicinity. An image is taken. In order to process the image picked up by this visual sensor and control the welding line tracing and the size of the weld pool with high accuracy, it is necessary to arrange the visual sensor in the vicinity of the welding torch, that is, the arc. Thus, when a visual sensor is arrange | positioned in the vicinity of a welding torch, the countermeasure with respect to the disturbance by welding, for example, a sputter | spatter and a fume, is required.

この対策として例えば特許文献1に示すように、視覚センサの入射部に設けた保護ガラスの前に直径2mm以下のピンホールを設け、ピンホールの内側からエアー又はガスを噴出してスパッタやヒュームが侵入することを防止して、入射部のレンズや干渉フィルタに傷が付くことを防いだり、特許文献2に示すように視覚センサの入射部のレンズの前面に配置する保護板に、撮影用の孔であるピンホールと、ピンホールの周囲に多数のガス噴出口を設け、ガス噴出口からシールドガスを噴出してスパッタやヒュームが侵入することを防止している。また、特許文献3に示すように、ピンホールレンズの前面に設けた保護ガラスの前に、撮影用小径ホールと位置検出用スリット及びガラス面清掃ブラシを有する円形銅板を配置し、円形銅板を直流モータで回転させ、撮影用小径ホールとピンホールが重なったときだけ映像を取り込み、保護ガラス面のヒュームによる汚れをガラス面清掃ブラシで取り除くようにしている。
特開平7−299565号公報 特開平9−38774号公報 特開平10−308888号公報
As a countermeasure, for example, as shown in Patent Document 1, a pinhole having a diameter of 2 mm or less is provided in front of the protective glass provided at the incident portion of the visual sensor, and air or gas is ejected from the inside of the pinhole to cause spatter and fume. It prevents intrusion and prevents damage to the lens and the interference filter of the incident part, and as shown in Patent Document 2, a protective plate disposed on the front surface of the lens of the incident part of the visual sensor is used for photographing. A pinhole, which is a hole, and a large number of gas jets are provided around the pinhole, and a shield gas is jetted from the gas jet to prevent spatter and fumes from entering. In addition, as shown in Patent Document 3, a circular copper plate having a small hole for photographing, a slit for position detection, and a glass surface cleaning brush is disposed in front of the protective glass provided on the front surface of the pinhole lens, and the circular copper plate is connected to a direct current. It is rotated by a motor, and the image is captured only when the small hole for shooting and the pinhole overlap, and the dirt on the protective glass surface due to fumes is removed with a glass surface cleaning brush.
JP-A-7-299565 JP-A-9-38774 JP-A-10-308888

前記特許文献1〜3では、視覚センサの撮影窓ガラスやレンズを保護するため、ピンホールを利用して撮影窓の面積を小さくして溶接スパッタやヒュームなどが撮影窓ガラスやレンズに接触する機会を減らしている。このように撮影窓の面積を小さくして良好な画像を得るためには、通常のレンズは使用できず、特殊なレンズを使用する必要があり、視覚センサが高価になってしまう。   In Patent Documents 1 to 3, in order to protect the photographing window glass and lens of the visual sensor, the area of the photographing window is reduced using a pinhole, and welding spatter, fumes, etc. come into contact with the photographing window glass and lens. Is reduced. Thus, in order to reduce the area of the photographing window and obtain a good image, a normal lens cannot be used, and a special lens needs to be used, and the visual sensor becomes expensive.

また、特許文献1や特許文献2に示す視覚センサは、噴出するガスによりヒュームが保護ガラスやレンズの前に設けたピンホールから入り込むことは防止できるが、スパッタがピンホールから入り込むことを防止するためには、噴出するガスの圧力と流量を非常に大きくする必要がある。このように噴出するガスの圧力と流量を非常に大きくすると、アークと溶融池を保護する不活性ガスに対する外乱となり、不活性ガスの保護効果を損なってしまう。   Moreover, although the visual sensor shown in patent document 1 and patent document 2 can prevent a fume from entering from the pinhole provided in front of protective glass or a lens with the gas to eject, it prevents that a sputter | spatter enters from a pinhole. For this purpose, it is necessary to increase the pressure and flow rate of the gas to be ejected. If the pressure and flow rate of the gas to be ejected are made very large in this way, it becomes a disturbance to the inert gas that protects the arc and the molten pool, and the protective effect of the inert gas is impaired.

また、特許文献3に示す視覚センサのように、保護ガラスの前に回転する円形銅板を設けると、円形銅板を回転する直流モータや回転伝達機構を視覚センサの先端部に設ける必要があり、視覚センサが大型化してしまうという短所がある。   In addition, when a circular copper plate that rotates in front of the protective glass is provided as in the visual sensor shown in Patent Document 3, it is necessary to provide a DC motor or a rotation transmission mechanism that rotates the circular copper plate at the tip of the visual sensor. There is a disadvantage that the sensor becomes larger.

この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で溶接中のスパッタやヒュームなどによる光学系の損傷を防止し長期間安定して撮像することができるとともに小型で製作コストが安価な溶接用視覚センサを提供することを目的とするものである。   The present invention improves such disadvantages, prevents damage to the optical system due to spatters and fumes during welding with a simple configuration, and enables stable imaging for a long period of time, and is a compact and inexpensive manufacturing visual sensor. Is intended to provide.

この発明の溶接用視覚センサは、撮影手段とシャッター機構部を有し、撮影手段はCCDカメラと光学系及びハウジングの前面で、撮影に必要な開口を有する撮影窓に設けられた透明保護板を有し、シャッター機構部は、直動形ソレノイドと1対のリンク機構及び1対のシャッターブレードからなるシャッターを有し、1対のリンク機構は、一方の端部がソレノイドのプランジャに回転自在に連結されたリンクと、中間部がシャッター機構部のハウジングに回転自在に保持され、一方の端部がリンクの他方の端部に回転自在に連結され、他方の端部にシャッターブレードが固定された揺動アームとを有し、1対のシャッターブレードは、端部が撮影手段の撮影窓に設けられた透明保護板の前面で互いに重なり合うように配置され、プランジャのストロークによりリンク機構を介して左右に揺動して開閉することを特徴とする。   The welding visual sensor of the present invention has a photographing means and a shutter mechanism, and the photographing means has a transparent protective plate provided on a photographing window having an opening necessary for photographing on the front surface of the CCD camera, the optical system and the housing. The shutter mechanism section includes a direct-acting solenoid, a pair of link mechanisms, and a shutter including a pair of shutter blades, and one pair of link mechanisms is rotatable at one end to a solenoid plunger. The linked link and the intermediate portion are rotatably held by the shutter mechanism housing, one end portion is rotatably connected to the other end portion of the link, and the shutter blade is fixed to the other end portion. And a pair of shutter blades arranged so that the ends overlap each other on the front surface of the transparent protective plate provided in the photographing window of the photographing means, and the plunger Wherein the opening and closing swings to the right and left via the link mechanism by the stroke.

前記1対のシャッターブレードは、耐熱性を有する硬質樹脂で形成することが望ましい。   The pair of shutter blades is preferably formed of a hard resin having heat resistance.

また、撮影手段を収納したハウジングの撮影窓と反対側の面には冷却ガス供給口を有し、撮影窓に設けられた透明保護板の外周部には、透明保護板の表面に沿って冷却ガスを排出する複数の冷却ガス排出口を有する。   In addition, a cooling gas supply port is provided on the surface opposite to the photographing window of the housing containing the photographing means, and the outer periphery of the transparent protective plate provided in the photographing window is cooled along the surface of the transparent protective plate. A plurality of cooling gas discharge ports for discharging gas are provided.

さらに、撮影手段を収納したハウジングの撮影窓に設けられた透明保護板とシャッターの前面には、撮影用の開口を有する保護キャップを有し、保護キャップの側面には、前記冷却ガス排出口から排出された冷却ガス及び保護キャップ内に侵入してきたスパッタ粒子や粉末などを外部に排出するスリットを有することが望ましい。   Further, the front surface of the shutter and the transparent protective plate provided in the photographing window of the housing containing the photographing means has a protective cap having a photographing opening, and the side surface of the protective cap is provided with the cooling gas discharge port. It is desirable to have a slit for discharging the discharged cooling gas and sputter particles or powder that have entered the protective cap to the outside.

この発明は、撮影手段の撮影窓に設けられた透明保護板の前面に、1対のシャッターブレードからなるシャッターを配置し、ソレノイドを駆動したときのプランジャのストロークによりリンク機構を介して1対のシャッターブレードを左右に揺動してシャッターを開閉するから、撮影手段に入射する光をピンホールで絞る必要がなく、撮影手段の光学系のレンズに特殊なレンズを使用せずに、撮影手段の製作費を低減することができる。   According to the present invention, a shutter composed of a pair of shutter blades is arranged on the front surface of a transparent protective plate provided in a photographing window of a photographing means, and a pair of shutters via a link mechanism by a stroke of a plunger when a solenoid is driven. Since the shutter blade is swung left and right to open and close the shutter, there is no need to use a pinhole to squeeze the light incident on the photographing means, and there is no need to use a special lens for the optical system lens of the photographing means. Production costs can be reduced.

また、1対のシャッターブレードを、耐熱性を有する硬質樹脂で形成するから、シャッターブレードを軽量化して慣性モーメントを小さくし、ソレノイドが駆動開始してからシャッターが完全に開閉するまでの遅延時間をできるだけ短くするから、撮影手段の撮影窓に設けた透明保護板に飛翔するスパッタを大幅に低減して、透明保護板がスパッタやヒュームで汚れることを防いで、撮影手段の耐久性を高めることができる。   Also, since the pair of shutter blades are made of heat-resistant hard resin, the shutter blades are lightened to reduce the moment of inertia, and the delay time from when the solenoid starts to drive until the shutters are fully opened and closed Because it is as short as possible, the spatter flying on the transparent protective plate provided in the photographing window of the photographing means can be greatly reduced, preventing the transparent protective plate from becoming dirty with spatter and fume and improving the durability of the photographing means. it can.

さらに、シャッターブレードとして硬質樹脂を使用することにより、シャッターブレードの表面にスパッタが付着しにくくすることができる。   Furthermore, by using a hard resin as the shutter blade, it is possible to make it difficult for spatter to adhere to the surface of the shutter blade.

また、撮影手段の内部を冷却した冷却ガスを、撮影窓に設けられた透明保護板の外周部に有する複数の冷却ガス排出口から透明保護板に沿って排出するから、透明保護板の表面に付着したスパッタを除去して清掃することができ、透明保護板が汚れることを防いで視覚センサの耐久性を高めることができる。   In addition, the cooling gas that has cooled the inside of the photographing means is discharged along the transparent protective plate from a plurality of cooling gas discharge ports provided on the outer peripheral portion of the transparent protective plate provided in the photographing window. The adhering spatter can be removed and cleaned, and the durability of the visual sensor can be improved by preventing the transparent protective plate from becoming dirty.

さらに、透明保護板の表面から除去されたスパッタを、撮影窓に設けられた透明保護板とシャッターの前面に設けた保護キャップの側面に設けたスリットから冷却ガスとともに外部に排出するから、保護キャップ内にスパッタが滞留することを防ぐことができる。   Furthermore, since the spatter removed from the surface of the transparent protective plate is discharged to the outside together with the cooling gas from the transparent protective plate provided in the photographing window and the slit provided in the side surface of the protective cap provided in front of the shutter, the protective cap Spatter can be prevented from staying inside.

図1はこの発明の視覚センサの構成図である。図に示すように、視覚センサ1は、撮影手段2とシャッター機構部3を有する。撮影手段2は、ハウジング4に収納されたCCDカメラ5と、レンズ6と光波長帯域フィルター7と減光フィルタ8を有する光学系9及びハウジング4の前面で、撮影に必要な開口を有する撮影窓に設けられた透明保護板10を有する。ハウジング4の撮影窓と反対側の面には冷却ガス供給口11を有し、透明保護板10の外周部には、透明保護板10の表面に沿って冷却ガスを排出する複数の冷却ガス排出口12を有する。   FIG. 1 is a block diagram of a visual sensor according to the present invention. As shown in the figure, the visual sensor 1 includes a photographing unit 2 and a shutter mechanism unit 3. The photographing means 2 includes a CCD camera 5 housed in a housing 4, an optical system 9 having a lens 6, a light wavelength band filter 7 and a neutral density filter 8, and a photographing window having an opening necessary for photographing on the front surface of the housing 4. The transparent protective plate 10 is provided. A cooling gas supply port 11 is provided on the surface of the housing 4 opposite to the photographing window, and a plurality of cooling gas exhausts for discharging the cooling gas along the surface of the transparent protective plate 10 are provided on the outer periphery of the transparent protective plate 10. It has an outlet 12.

シャッター機構部3は、図2の側面図に示すように、直動形ソレノイド13と1対のリンク機構14a,14bと1対のシャッターブレード15a,15bを有するシャッター16で構成している。ソレノイド13はプランジャ17が撮影手段2の撮影方向に沿って直進運動するように、シャッター機構部3のハウジング18に固定され、プランジャ17の先端部が引張ばね19により撮影手段2の撮影方向に付勢されている。1対のリンク機構15a,15bは一方の端部がソレノイド13のプランジャ17の先端に回転自在に連結されたリンク20と、中間部がシャッター機構部3のハウジング18に回転自在に保持され、一方の端部がリンク20の他方の端部に回転自在に連結され、他方の端部にシャッターブレード15が固定された揺動アーム21とを有する。シャッターブレード15a,15bは耐熱性を有するアリル樹脂やポリイミド樹脂やFRP等の硬質樹脂で形成されている。このシャッター機構部3のハウジング18は撮影手段2のハウジング4の側面に固定され、シャッターブレード15a,15bは端部が撮影手段2の撮影窓に設けられた透明保護板10の前面で互いに重なり合うように、1対のリンク機構14a,14bの各揺動アーム21に固定されている。シャッター機構部3のハウジング18にはシャッター16の閉位置と開位置を規制するため、各揺動アーム21の揺動端を位置決めする閉位置規制部材22と開位置規制部材23を有する。シャッター16の前面には高耐熱性と断熱性を有する材料、例えばガラス繊維入りのエポキシ樹脂等で形成され、前面に撮影用の開口24を有する保護キャップ25で覆われている。保護キャップ25の側面には、撮影手段2の冷却ガス排出口12から排出された冷却ガス及び保護キャップ内に侵入してきたスパッタ粒子や粉末などを外部に排出するスリット26を有する。   As shown in the side view of FIG. 2, the shutter mechanism unit 3 includes a shutter 16 having a direct acting solenoid 13, a pair of link mechanisms 14 a and 14 b, and a pair of shutter blades 15 a and 15 b. The solenoid 13 is fixed to the housing 18 of the shutter mechanism unit 3 so that the plunger 17 linearly moves along the photographing direction of the photographing unit 2, and the distal end portion of the plunger 17 is attached to the photographing direction of the photographing unit 2 by a tension spring 19. It is energized. The pair of link mechanisms 15a and 15b is rotatably held at one end thereof by a link 20 that is rotatably connected to the tip of the plunger 17 of the solenoid 13 and at an intermediate portion thereof by the housing 18 of the shutter mechanism portion 3. And an oscillating arm 21 having a shutter blade 15 fixed to the other end. The shutter blades 15a and 15b are formed of a hard resin such as heat-resistant allyl resin, polyimide resin or FRP. The housing 18 of the shutter mechanism unit 3 is fixed to the side surface of the housing 4 of the photographing unit 2, and the shutter blades 15 a and 15 b overlap with each other on the front surface of the transparent protective plate 10 provided in the photographing window of the photographing unit 2. Further, it is fixed to each swing arm 21 of the pair of link mechanisms 14a, 14b. The housing 18 of the shutter mechanism unit 3 has a closed position restricting member 22 and an open position restricting member 23 for positioning the swing end of each swing arm 21 in order to restrict the closed position and the open position of the shutter 16. The front surface of the shutter 16 is formed of a material having high heat resistance and heat insulation, such as an epoxy resin containing glass fiber, and is covered with a protective cap 25 having an opening 24 for photographing on the front surface. On the side surface of the protective cap 25, there is a slit 26 for discharging the cooling gas discharged from the cooling gas discharge port 12 of the photographing means 2 and sputter particles or powder entering the protective cap to the outside.

この視覚センサ1を使用して、アーク溶接中の溶接部近傍の画像を撮影して溶接トーチの溶接線倣いや溶融池の大きさなどを適正に保つように溶接条件を適応制御するとき、図3の配置図に示すように、視覚センサ1を、母材30を溶接する溶接トーチ31の近傍に一定角度傾けて配置して溶接部とその近傍の画像を撮影する。この視覚センサ1で撮影した画像を画像処理装置32で画像処理して開先形状や溶融池状態の特徴量を求める。この開先形状や溶融池の状態に応じて溶接制御装置33で溶接トーチ31の倣いやウィービング幅や移動速度及びワイヤ34の送り量を制御する。   When this visual sensor 1 is used to adaptively control the welding conditions so as to capture an image of the vicinity of the welded part during arc welding and appropriately maintain the welding line tracing of the welding torch and the size of the molten pool, etc. As shown in FIG. 3, the visual sensor 1 is arranged at a certain angle in the vicinity of the welding torch 31 for welding the base material 30 and images of the welded portion and the vicinity thereof are taken. The image photographed by the visual sensor 1 is subjected to image processing by the image processing device 32, and the feature amount of the groove shape and the molten pool state is obtained. The welding control device 33 controls the copying of the welding torch 31, the weaving width, the moving speed, and the feed amount of the wire 34 according to the groove shape and the state of the molten pool.

視覚センサ1の撮影手段2で溶接部とその近傍を撮影しないときは、シャッター機構部3に有するソレノイド13のコイルには電流を流さないでプランジャ17を吸引せずにおく。このときプランジャ17は引張ばね19により撮影手段2の撮影方向に引っ張られ前面側に移動しているため、揺動アーム21のシャッターブレード15a,15bを固定した先端部はリンク20を介してそれぞれ中心側に揺動し、シャッターブレード15a,15bの端部を重ね合わせて閉位置規制部材22により位置決めされ、シャッター16を閉じた状態にしている。撮影手段2で溶接部とその近傍の画像を撮影するときは、ソレノイド13のコイルに電流を流してプランジャ17を吸引すると、プランジャ17のストロークによりリンク機構14a,14bのリンク20を介して揺動アーム21を左右に揺動し、この揺動アーム21を開位置規制部材23で位置決めしてシャッター16を開にする。このシャッター16が開の状態でソレノイド13のコイルに流している電流を遮断すると、プランジャ17は前面側に移動し、このプランジャ17のストロークによりリンク20を介して揺動アーム21を中心側に移動してシャッター16を閉にする。このようにしてソレノイド13を駆動することによりシャッター16を開閉することができ、撮影手段2に入射する光をピンホールで絞る必要がないから、撮影手段2のレンズ6に特殊なレンズを使用する必要がなく、撮影手段2の製作費を低減することができる。   When the photographing unit 2 of the visual sensor 1 does not photograph the welded portion and the vicinity thereof, the plunger 17 is not sucked without flowing current through the coil of the solenoid 13 included in the shutter mechanism unit 3. At this time, since the plunger 17 is pulled in the photographing direction of the photographing means 2 by the tension spring 19 and moved to the front side, the distal end portion of the swing arm 21 to which the shutter blades 15a and 15b are fixed is centered via the link 20, respectively. The shutter blades 15a and 15b are overlapped and positioned by the closed position restricting member 22 so that the shutter 16 is closed. When taking an image of the welded portion and the vicinity thereof with the photographing means 2, when the plunger 17 is sucked by passing a current through the coil of the solenoid 13, the plunger 17 swings via the link 20 of the link mechanisms 14 a and 14 b. The arm 21 is swung left and right, and the swing arm 21 is positioned by the open position restricting member 23 to open the shutter 16. When the current flowing through the coil of the solenoid 13 is interrupted while the shutter 16 is open, the plunger 17 moves to the front side, and the swing arm 21 moves to the center side via the link 20 by the stroke of the plunger 17. Then, the shutter 16 is closed. By driving the solenoid 13 in this way, the shutter 16 can be opened and closed, and it is not necessary to stop the light incident on the photographing means 2 with a pinhole. Therefore, a special lens is used for the lens 6 of the photographing means 2. This is unnecessary, and the production cost of the photographing means 2 can be reduced.

このソレノイド13を駆動してシャッター16を開閉するとき、ソレノイド13の特性と、リンク機構14a,14bとシャッターブレード15a,15bの慣性により、ソレノイド13のコイルに通電を開始してからシャッター16が完全に開の状態になるまでと、ソレノイド13のとコイルに対する通電を遮断してからシャッター16が完全に閉の状態になるまでに遅延時間が生じる。溶接部とその近傍の画像を撮影するとき、撮影手段2の透明保護板10に対するスパッタやヒュームの影響を少なくするためには、この遅延時間をできるだけ短くする必要がある。ソレノイド13の特性は、適正な特性のソレノイド13を選択することにより、その影響を低減できる。また、リンク機構14a,14bとシャッターブレード15a,15bの慣性は、慣性モーメントが大きいシャッターブレード15a,15bを軽量化することにより小さくすることができる。そこでシャッターブレード15a,15bとして耐熱性を有するアリル樹脂やポリイミド樹脂やFRP等の硬質樹脂を使用して軽量化を図り、慣性モーメントを小さくして、遅延時間をできるだけ短くしている。また、シャッターブレード15a,15bとしてFRP等の硬質樹脂を使用することにより、シャッターブレード15a,15bの表面にスパッタが付着しにくくすることができる。   When the solenoid 13 is driven to open and close the shutter 16, the shutter 16 is completely energized after the coil of the solenoid 13 is energized due to the characteristics of the solenoid 13 and the inertia of the link mechanisms 14a and 14b and the shutter blades 15a and 15b. Until the shutter 16 is completely closed after the energization of the solenoid 13 and the coil is cut off. When taking an image of the welded part and its vicinity, it is necessary to make this delay time as short as possible in order to reduce the influence of spatter and fumes on the transparent protective plate 10 of the photographing means 2. The influence of the characteristics of the solenoid 13 can be reduced by selecting the solenoid 13 having an appropriate characteristic. Further, the inertia of the link mechanisms 14a and 14b and the shutter blades 15a and 15b can be reduced by reducing the weight of the shutter blades 15a and 15b having a large moment of inertia. Therefore, the shutter blades 15a and 15b are made of a heat-resistant allyl resin, polyimide resin, FRP or other hard resin to reduce the weight, to reduce the moment of inertia and to shorten the delay time as much as possible. Further, by using a hard resin such as FRP as the shutter blades 15a and 15b, it is possible to make it difficult for spatter to adhere to the surfaces of the shutter blades 15a and 15b.

このシャッター16を開閉するときに生じる遅延時間内では撮影手段2のCCDカメラ5で撮影を開始しないため、画像処理装置32は、図4のブロック図に示すように、中央処理装置35とデジタル信号入出力部(DIO入出力部)36とシャッター制御部37と画像入力制御部38のほかに遅延回路39を有する。中央処理装置35は撮影した画像を処理するとともに装置全体の動作を制御し、溶接制御装置33から撮影を開始するための割込み信号を入力すると、入出力部36に撮影許可信号を出力する。入出力部36は中央処理装置35から出力される撮影許可信号をシャッター制御部37と遅延回路39に送る。シャッター制御部37は、図5のタイムチャートに示すように、撮影許可信号が送られるとソレノイド13のコイルに電流を流してシャッター16を開にする。遅延回路39は撮影許可信号が送られたとき、中央処理装置35に設定された遅延時間だけ遅らせた撮影トリガー信号を画像入力制御部38に送る。画像入力制御部38は送られた撮影トリガー信号によりCCDカメラ5の撮影を開始させ、撮影した画像信号を中央処理装置35に送る。シャッター制御部37は撮影トリガー信号によるCCDカメラ5の撮影が終了すると、ソレノイド13のコイルに流している電流を遮断してシャッター16を閉にする。   Since the photographing by the CCD camera 5 of the photographing means 2 is not started within the delay time generated when the shutter 16 is opened and closed, the image processing device 32 is connected to the central processing device 35 and the digital signal as shown in the block diagram of FIG. In addition to the input / output unit (DIO input / output unit) 36, the shutter control unit 37, and the image input control unit 38, a delay circuit 39 is provided. The central processing unit 35 processes the captured image and controls the operation of the entire apparatus. When an interrupt signal for starting imaging is input from the welding control unit 33, the central processing unit 35 outputs an imaging permission signal to the input / output unit 36. The input / output unit 36 sends a photographing permission signal output from the central processing unit 35 to the shutter control unit 37 and the delay circuit 39. As shown in the time chart of FIG. 5, the shutter control unit 37 opens the shutter 16 by supplying a current to the coil of the solenoid 13 when a photographing permission signal is sent. When the photographing permission signal is sent, the delay circuit 39 sends a photographing trigger signal delayed by a delay time set in the central processing unit 35 to the image input control unit 38. The image input control unit 38 starts photographing by the CCD camera 5 based on the sent photographing trigger signal, and sends the photographed image signal to the central processing unit 35. When the photographing of the CCD camera 5 by the photographing trigger signal is completed, the shutter control unit 37 cuts off the current flowing through the coil of the solenoid 13 and closes the shutter 16.

このように撮影手段2で溶接部の近傍を撮影するときだけシャッター16を開にするから、撮影手段2の透明保護板10に飛翔するスパッタを大幅に低減することができる。スパッタやヒュームで汚れることを防ぎ、撮影手段2の耐久性を高めることができる。   As described above, since the shutter 16 is opened only when the imaging unit 2 captures the vicinity of the welded portion, it is possible to greatly reduce the spatter flying on the transparent protective plate 10 of the imaging unit 2. It is possible to prevent contamination by spatter and fume and to improve the durability of the photographing means 2.

また、視覚センサ1を溶接トーチ31に近接して配置すると、撮影手段2内部の温度が上昇する。この温度上昇を抑えるために、ハウジング4の冷却ガス供給口11から冷却ガスを導入してハウジング4内を循環させ、この冷却ガスを透明保護板10の外周部の設けた複数の冷却ガス排出口12から透明保護板10に沿って排出する。この排出した冷却ガスを透明保護板10に沿って排出することにより、透明保護板10の表面に付着したスパッタや粉末などを除去して清掃するから、透明保護板10が汚れることを防ぎ、視覚センサ1の耐久性を高めることができる。さらに、除去されたスパッタや粉末などは保護キャップ25の側面に設けたスリット26から冷却ガスとともに外部に排出されるから、保護キャップ25内にスパッタや粉末などが滞留することを防ぐことができる。   Further, when the visual sensor 1 is arranged close to the welding torch 31, the temperature inside the photographing means 2 rises. In order to suppress this temperature rise, the cooling gas is introduced from the cooling gas supply port 11 of the housing 4 and circulated in the housing 4, and the cooling gas is supplied to a plurality of cooling gas discharge ports provided on the outer peripheral portion of the transparent protective plate 10. 12 is discharged along the transparent protective plate 10. The discharged cooling gas is discharged along the transparent protective plate 10 to remove and clean the spatter and powder adhering to the surface of the transparent protective plate 10. The durability of the sensor 1 can be increased. Further, since the removed spatter, powder and the like are discharged to the outside together with the cooling gas from the slit 26 provided on the side surface of the protective cap 25, it is possible to prevent the spatter, powder and the like from staying in the protective cap 25.

また、縦向き溶接や横向き溶接のときは、保護キャップ25内に入り込んだスパッタ等をスリット26から重力や振動により落下することもでき、保護キャップ25内に入り込んだスパッタ等を効率良く外部に排出することができる。   In addition, during vertical welding or horizontal welding, spatter or the like that has entered the protective cap 25 can be dropped from the slit 26 by gravity or vibration, and the spatter or the like that has entered the protective cap 25 can be efficiently discharged to the outside. can do.

この発明の視覚センサの構成図である。It is a block diagram of the visual sensor of this invention. シャッター機構部の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of a shutter mechanism part. 視覚センサで溶接部とその近傍を撮影するときの視覚センサの配置図である。It is an arrangement plan of a visual sensor when photographing a welded part and its vicinity with a visual sensor. 画像処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an image processing apparatus. 視覚センサで溶接部とその近傍を撮影するときの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement when image | photographing a welding part and its vicinity with a visual sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1;視覚センサ、2;撮影手段、3;シャッター機構部、4;撮影手段のハウジング、
5;CCDカメラ、6;レンズ、7;光波長帯域フィルター、8;減光フィルタ、
9;光学系、10;透明保護板、11;冷却ガス供給口、12;冷却ガス排出口、
13;ソレノイド、14;リンク機構、15;シャッターブレード、
16;シャッター、17;プランジャ、18;シャッタ機構のハウジング、
19;引張ばね、20;リンク、21;揺動アーム、22;閉位置規制部材、
23;開位置規制部材、24;撮影用の開口、25;保護キャップ、
26;スリット、30;母材、31;溶接トーチ、32;画像処理装置、
33;溶接制御装置、34;ワイヤ、35;中央処理装置、36;DIO入出力部、
38;画像入力制御部、36;遅延回路。

1; visual sensor, 2; photographing means, 3; shutter mechanism, 4; housing for photographing means,
5; CCD camera, 6; Lens, 7; Optical wavelength band filter, 8;
9; optical system, 10; transparent protective plate, 11; cooling gas supply port, 12; cooling gas discharge port,
13; Solenoid; 14; Link mechanism; 15; Shutter blade;
16; shutter; 17; plunger; 18; housing of shutter mechanism;
19; tension spring; 20; link; 21; swing arm; 22; closed position restricting member;
23: Open position restricting member, 24: Opening for photographing, 25;
26; slit, 30; base material, 31; welding torch, 32; image processing apparatus,
33; welding control device, 34; wire, 35; central processing unit, 36; DIO input / output unit,
38; Image input control unit 36; Delay circuit.

Claims (4)

撮影手段とシャッター機構部を有し、
撮影手段はCCDカメラと光学系及びハウジングの前面で、撮影に必要な開口を有する撮影窓に設けられた透明保護板を有し、
シャッター機構部は、直動形ソレノイドと1対のリンク機構及び1対のシャッターブレードからなるシャッターを有し、1対のリンク機構は、一方の端部がソレノイドのプランジャに回転自在に連結されたリンクと、中間部がシャッター機構部のハウジングに回転自在に保持され、一方の端部がリンクの他方の端部に回転自在に連結され、他方の端部にシャッターブレードが固定された揺動アームとを有し、1対のシャッターブレードは、端部が撮影手段の撮影窓に設けられた透明保護板の前面で互いに重なり合うように配置され、プランジャのストロークによりリンク機構を介して左右に揺動して開閉することを特徴とする溶接用視覚センサ。
Having photographing means and shutter mechanism,
The photographing means has a transparent protective plate provided in a photographing window having an opening necessary for photographing at the front surface of the CCD camera, the optical system and the housing,
The shutter mechanism unit has a shutter composed of a direct acting solenoid, a pair of link mechanisms and a pair of shutter blades, and one pair of link mechanisms is rotatably connected to a solenoid plunger. A swing arm in which a link and an intermediate part are rotatably held by a housing of a shutter mechanism part, one end part is rotatably connected to the other end part of the link, and a shutter blade is fixed to the other end part The pair of shutter blades are arranged so that the ends overlap each other on the front surface of the transparent protective plate provided in the photographing window of the photographing means, and swing left and right through the link mechanism by the plunger stroke A visual sensor for welding characterized by opening and closing.
前記1対のシャッターブレードは、耐熱性を有する硬質樹脂で形成された請求項1記載の溶接用視覚センサ。   The welding visual sensor according to claim 1, wherein the pair of shutter blades is formed of a hard resin having heat resistance. 前記撮影手段を収納したハウジングの撮影窓と反対側の面には冷却ガス供給口を有し、撮影窓に設けられた透明保護板の外周部には、透明保護板の表面に沿って冷却ガスを排出する複数の冷却ガス排出口を有する請求項1又は2記載の溶接用視覚センサ。   A cooling gas supply port is provided on the surface opposite to the photographing window of the housing containing the photographing means, and a cooling gas is provided along the surface of the transparent protective plate on the outer peripheral portion of the transparent protective plate provided on the photographing window. The welding visual sensor according to claim 1, further comprising a plurality of cooling gas discharge ports for discharging the gas. 前記撮影手段を収納したハウジングの撮影窓に設けられた透明保護板とシャッターの前面には、撮影用の開口を有する保護キャップを有し、該保護キャップの側面には、前記冷却ガス排出口から排出された冷却ガス及び保護キャップ内に侵入してきたスパッタ粒子や粉末などを外部に排出するスリットを有する請求項1,2又は3記載の溶接用視覚センサ。


A transparent protective plate provided in the photographing window of the housing housing the photographing means and a front face of the shutter have a protective cap having an opening for photographing, and a side surface of the protective cap is provided with the cooling gas discharge port. The visual sensor for welding according to claim 1, 2 or 3, further comprising a slit for discharging the discharged cooling gas and sputtered particles or powder entering the protective cap to the outside.


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