JP2007054879A - Hybrid welding equipment, and image processing method and image processing program of hybrid welding equipment - Google Patents

Hybrid welding equipment, and image processing method and image processing program of hybrid welding equipment Download PDF

Info

Publication number
JP2007054879A
JP2007054879A JP2005245818A JP2005245818A JP2007054879A JP 2007054879 A JP2007054879 A JP 2007054879A JP 2005245818 A JP2005245818 A JP 2005245818A JP 2005245818 A JP2005245818 A JP 2005245818A JP 2007054879 A JP2007054879 A JP 2007054879A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
image
hybrid
image processing
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005245818A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Maeda
剛 前田
Yasuhiro Kawai
康博 河合
Norimitsu Baba
則光 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Nippon Steel Engineering Co Ltd filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2005245818A priority Critical patent/JP2007054879A/en
Publication of JP2007054879A publication Critical patent/JP2007054879A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/346Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
    • B23K26/348Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that image processing in hybrid welding equipment is not sufficiently conducted so that highly precise control of welding is hard to perform. <P>SOLUTION: In the hybrid welding equipment, welding work is conducted in a combination of a 1st welding and a 2nd welding. The hybrid welding equipment is provided with: an image capturing means 3, 41 for capturing the image of a material to be welded; an image processing means 42 for integrating and smoothing a plurality of images captured by the image processing means; and a welding controlling means for controlling the 1st welding and the 2nd welding according to the image processed by the image processing means. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハイブリッド溶接装置、並びに、ハイブリッド溶接装置の画像処理方法および画像処理プログラムに関し、特に、レーザ溶接とアーク溶接を組み合わせて行うハイブリッド溶接装置、並びに、ハイブリッド溶接装置の画像処理方法および画像処理プログラムに関する。   The present invention relates to a hybrid welding apparatus, and an image processing method and an image processing program for the hybrid welding apparatus, and in particular, a hybrid welding apparatus that combines laser welding and arc welding, and an image processing method and an image processing for the hybrid welding apparatus. Regarding the program.

近年、例えば、レーザ溶接とアーク溶接を組み合わせて、レーザ溶接の高エネルギーによる溶け込み深さおよび高速性、並びに、アーク溶接(供給するフィラーワイヤ)による十分な溶着量といった両者の長所を取り入れたハイブリッド溶接が研究・開発されている。   In recent years, for example, by combining laser welding and arc welding, hybrid welding that incorporates the advantages of both laser welding depth and high-speed penetration due to high energy, and sufficient amount of welding by arc welding (filler wire supplied) Has been researched and developed.

ここで、ハイブリッド溶接は、主としてレーザ溶接およびアーク溶接を組み合わせるものであるが、これに限定されず、本発明は、例えば、電子ビーム溶接や誘導加熱溶接等の他の方式の溶接を組み合わせたハイブリッド溶接にも適用することが可能である。また、実際の厚板(例えば、パイプ)等の溶接において、レーザ溶接とアーク溶接を組み合わせたハイブリッド溶接を行った後、アーク溶接を行うというように、本発明に係るハイブリッド溶接に加えて、さらに、他の方式の溶接を行うこともあり得る。   Here, hybrid welding is mainly a combination of laser welding and arc welding, but is not limited to this, and the present invention is a hybrid that combines other types of welding such as electron beam welding and induction heating welding. It can also be applied to welding. In addition to hybrid welding according to the present invention, in addition to hybrid welding according to the present invention, after performing hybrid welding combining laser welding and arc welding in actual thick plate (eg, pipe) welding, etc. Other types of welding may be performed.

ところで、従来、レーザ溶接とMIG(Metal Inert Gas)溶接を組み合わせたハイブリッド溶接において、高速域の溶接において溶接ビードが不安定になるのを防止するために、溶接時に被溶接物に形成された溶融池を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像した画像に基づいてレーザ光の照射点から溶融池の輪郭までの距離を求める距離算出手段と、距離算出手段で求めた距離に基づいて、照射点と溶接ワイヤ(フィラーワイヤ)の供給ノズルの相対的な位置を変化させる移動手段を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   By the way, in the past, in hybrid welding combining laser welding and MIG (Metal Inert Gas) welding, in order to prevent the weld bead from becoming unstable during high-speed welding, the melt formed on the workpiece during welding An imaging means for imaging the pond, a distance calculating means for obtaining a distance from the laser light irradiation point to the contour of the molten pool based on an image taken by the imaging means, and an irradiation point based on the distance obtained by the distance calculating means And a welding means (filler wire) has been proposed (see Patent Document 1, for example).

また、従来、開先幅を高精度で測定し、開先幅の変動に応じて必要溶着量を適正に制御するアーク溶接の自動溶着量制御方法が提案されている。すなわち、本件の発明者達により、基準溶接では初層から最終層2層前までの基準溶融池幅を計測し、初層平滑化溶融池幅と基準溶融池幅データとの比および予め設定された2層目基準溶接速度を基に2層目目標溶接速度を算出し、この速度で2層目溶接を行なうと共に溶融池幅を計測し、同様に次の3層目から最終層1層前までの溶接を行い、最終層溶接は最終層2層前平滑化溶融池幅データと基準溶融池幅データとの比および予め設定された最終層基準溶接速度を基に算出した目標溶接速度により行なう狭開先多層盛りアーク溶接の自動溶着量制御方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Conventionally, there has been proposed an automatic welding amount control method for arc welding in which the groove width is measured with high accuracy and the required welding amount is appropriately controlled according to the variation of the groove width. That is, the inventors of the present invention measure the reference weld pool width from the first layer to the last two layers in the reference welding, and the ratio between the initial layer smoothed weld pool width and the reference weld pool width data is set in advance. The second layer target welding speed is calculated based on the second layer reference welding speed, the second layer welding is performed at this speed, and the weld pool width is measured. Similarly, from the next third layer to the last layer one layer before The final layer welding is performed at the target welding speed calculated based on the ratio of the smoothed weld pool width data before the final layer and the reference weld pool width data and the preset final layer reference welding speed. An automatic welding amount control method for narrow gap multi-layer arc welding has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

さらに、従来、輝度レベルが異なる溶接電極、溶融池、開先壁および溶接ワイヤを撮像画像から安定して分離、検出でき、画像計測値を基に安定して制御を行うことができるTIG(Tungsten Inert Gas)アーク溶接の自動制御方法も提案されている。すなわち、本発明者達により、溶接電極、溶融池、開先壁、溶接ワイヤを含む領域を撮像した輝度画像において、溶接電極と溶融池との輝度差、溶融池と開先壁との輝度差、溶接ワイヤと溶融池との輝度差がそれぞれ相対的に大きくなるような露光時間で撮像した溶接電極、開先壁、溶融池、および、溶接ワイヤの輝度画像の計測値を基に溶接電極の中心線倣い制御、揺動幅制御、および、溶接ワイヤ挿入位置制御を行うTIGアーク溶接の自動制御方法も提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Furthermore, conventionally, a TIG (Tungsten) that can stably separate and detect welding electrodes, weld pools, groove walls, and welding wires having different luminance levels from a captured image, and can perform stable control based on image measurement values. Inert Gas) An automatic control method for arc welding has also been proposed. That is, in the luminance image obtained by imaging the region including the welding electrode, the molten pool, the groove wall, and the welding wire by the present inventors, the luminance difference between the welding electrode and the molten pool, the luminance difference between the molten pool and the groove wall. Based on the measured values of the welding electrode, groove wall, molten pool, and welding wire brightness images captured at exposure times such that the brightness differences between the welding wire and the weld pool are relatively large, respectively. An automatic control method of TIG arc welding that performs center line scanning control, swing width control, and welding wire insertion position control has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).

特開2003−181664号公報JP 2003-181664 A 特開2005−081418号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-081418 特開2005−081419号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-081419

上述したように、従来、レーザ溶接とMIG溶接を組み合わせたハイブリッド溶接において、撮像手段により被溶接物に形成された溶融池を撮像し、距離算出手段によりその画像を画像処理して溶融池の輪郭とレーザ光の照射点を検出し、さらに、レーザ光の照射点から溶融池の輪郭までの距離を求め、そして、移動手段により距離算出手段で求めた距離に基づいて、レーザ光の照射点と溶加材ワイヤの供給ノズルの相対的な位置を変化させるものが提案されている。   As described above, conventionally, in hybrid welding in which laser welding and MIG welding are combined, the molten pool formed on the workpiece is imaged by the imaging means, and the image is processed by the distance calculating means, and the contour of the molten pool is obtained. And a laser beam irradiation point, and a distance from the laser beam irradiation point to the outline of the molten pool is obtained, and the laser beam irradiation point is determined based on the distance obtained by the distance calculation unit by the moving unit. There has been proposed one that changes the relative position of the supply nozzle of the filler wire.

すなわち、被溶接物の板厚により決定される溶接速度に対して、レーザ光の照射点と供給ノズル(溶接ワイヤ)の間隔を最適に制御して照射点を溶融池内に位置させることにより、溶接速度の大小に左右されることなく常に安定した溶接ビードを形成し、高品質の溶接部を得るようにしたハイブリッド溶接技術が提案されている。   In other words, for the welding speed determined by the plate thickness of the workpiece, the distance between the laser beam irradiation point and the supply nozzle (welding wire) is optimally controlled so that the irradiation point is positioned in the molten pool. There has been proposed a hybrid welding technique in which a stable weld bead is always formed regardless of the speed, and a high-quality weld is obtained.

しかしながら、例えば、レーザ溶接とアーク溶接を組み合わせたハイブリッド溶接装置において、溶融部の画像処理を行ってレーザ溶接およびアーク溶接のそれぞれを適切に制御するようにしたものは実用化されていない。   However, for example, in a hybrid welding apparatus that combines laser welding and arc welding, an apparatus that performs image processing of a melted part and appropriately controls each of laser welding and arc welding has not been put to practical use.

ところで、例えば、アーク溶接と、レーザ溶接とアーク溶接を組み合わせたハイブリッド溶接との大きな違い(狭開先多層盛溶接初層の場合)は、溶け込み深さと溶接速度である。特に、溶接速度は、アーク溶接では20cm/min前後であるのに対して、ハイブリッド溶接では2m/min前後が可能である。従って、ハイブリッド溶接における制御速度は、アーク溶接に比べてかなり高速であることが必要となる。   By the way, for example, the major difference between arc welding and hybrid welding combining laser welding and arc welding (in the case of the first layer of narrow groove multi-layer welding) is the penetration depth and welding speed. In particular, the welding speed is around 20 cm / min in arc welding, whereas it can be around 2 m / min in hybrid welding. Therefore, the control speed in hybrid welding needs to be considerably higher than that in arc welding.

図1は関連技術としてのハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶融池画像取り込みタイミングの例を説明するための図である。図1において、参照符号10はレーザ照射点(レーザ加工点発光)、20は溶接ワイヤ(フィラーワイヤ)、そして、100は溶融池を示している。   FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a molten pool image capturing timing in an image processing method of a hybrid welding apparatus as a related technique. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a laser irradiation point (laser processing point emission), 20 denotes a welding wire (filler wire), and 100 denotes a molten pool.

まず、アーク溶接トーチ(溶接ワイヤ20)が揺動している場合、揺動端における画像計測が必要となる。すなわち、溶接トーチの揺動幅は、左右1対の画像計測により算出することができ、例えば、揺動周波数が30Hzの場合、左端から右端までは16.7msであるが、外部トリガによるシャッターの場合は33.3ms以上間隔を空ける必要がある。そのため、溶接トーチの左右端計測間隔MPは、1周期遅らせて50msとなり、計測サイクルは20回/秒となる。さらに、アーク変動の影響を避けるためには、例えば、最低3フレーム程度の積算平滑化処理が必要となり、その結果、計測サイクルは6.7回/秒となる。   First, when the arc welding torch (welding wire 20) is swinging, image measurement at the swing end is required. That is, the rocking width of the welding torch can be calculated by a pair of left and right image measurements. For example, when the rocking frequency is 30 Hz, the distance from the left end to the right end is 16.7 ms. In this case, an interval of 33.3 ms or more is necessary. Therefore, the measurement interval MP of the left and right ends of the welding torch is delayed by one cycle to 50 ms, and the measurement cycle is 20 times / second. Furthermore, in order to avoid the influence of arc fluctuations, for example, an integrated smoothing process of at least about 3 frames is required, and as a result, the measurement cycle is 6.7 times / second.

さらに、このようにして得た計測値を溶接の制御に使用するには、誤検知の影響を排除しなければならず、例えば、5点(5回)の計測値を使用して中央値処理等の平滑化処理を行う必要があり、その結果、制御サイクルは1秒前後となってしまう。ここで、アーク溶接の溶接長は、例えば、1秒間で約3mm程度であるが、ハイブリッド溶接の溶接長は、例えば、1秒間で約30mm程度であるため、1秒程度の制御サイクルではハイブリッド溶接の制御を行うことは困難である。   Furthermore, in order to use the measured values obtained in this way for controlling welding, it is necessary to eliminate the influence of false detection. For example, the median value processing is performed using the measured values of 5 points (5 times). Etc., and as a result, the control cycle is about 1 second. Here, the welding length of arc welding is, for example, about 3 mm per second, but the welding length of hybrid welding is, for example, about 30 mm per second. Therefore, in a control cycle of about 1 second, hybrid welding is performed. It is difficult to perform control.

さらに、図1に示されるように、例えば、溶接トーチが左端に移動しているときの画像L1,L2およびL3の3つの画像を積算平滑化処理して左端平滑画像LA0とし、また、溶接トーチが右端に移動しているときの画像R1,R2およびR3の3つの画像を積算平滑化処理して右端平滑画像RA0とする。   Further, as shown in FIG. 1, for example, three images L1, L2, and L3 when the welding torch is moving to the left end are integrated and smoothed to obtain a left end smooth image LA0. The three images R1, R2 and R3 when moving to the right end are integrated and smoothed to obtain a right end smoothed image RA0.

このとき、右端平滑画像RA0に関して、例えば、積算平滑化処理に使用した3つの画像R1,R2,R3が正常(適正露出)だった場合、右端平滑画像RA0も正常となる。しかしながら、左端平滑画像LA0に関して、例えば、画像L2だけが正常で画像L1およびL3はアーク光量過大時(オーバー露出)だった場合、左端平滑画像LA0ではワイヤ先端部分が不鮮明になり、溶接の制御を高精度で行うことが困難となる。   At this time, regarding the right end smoothed image RA0, for example, when the three images R1, R2, and R3 used for the integration smoothing process are normal (appropriate exposure), the right end smoothed image RA0 is also normal. However, regarding the left-end smoothed image LA0, for example, when only the image L2 is normal and the images L1 and L3 are over-exposed (overexposure), the wire end portion becomes unclear in the left-end smoothed image LA0, and welding control is performed. It becomes difficult to carry out with high accuracy.

本発明は、高精度の溶接制御を行うことのできるハイブリッド溶接装置、並びに、ハイブリッド溶接装置の画像処理方法および画像処理プログラムの提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a hybrid welding apparatus capable of performing high-precision welding control, and an image processing method and an image processing program for the hybrid welding apparatus.

本発明の第1の形態によれば、第1の溶接と第2の溶接を組み合わせて行うハイブリッド溶接装置であって、被溶接材の画像を取り込む画像取り込み手段と、該画像取り込み手段により取り込まれた複数の画像を積算平滑化処理する画像処理手段と、該画像処理手段により処理された画像に従って、前記第1の溶接および前記第2の溶接を制御する溶接制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド溶接装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a hybrid welding apparatus that combines the first welding and the second welding, the image capturing unit capturing an image of the material to be welded, and the image capturing unit. Image processing means for integrating and smoothing a plurality of images, and welding control means for controlling the first welding and the second welding in accordance with the images processed by the image processing means. A hybrid welding apparatus is provided.

本発明の第2の形態によれば、第1の溶接と第2の溶接を組み合わせて行うハイブリッド溶接装置の画像処理方法であって、被溶接材の複数の画像を取り込み、該取り込まれた複数の画像を積算平滑化処理して、前記第1の溶接および前記第2の溶接の制御に用いる画像を生成することを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, there is provided an image processing method for a hybrid welding apparatus that performs a combination of the first welding and the second welding. The image processing method captures a plurality of images of a material to be welded. An image processing method for a hybrid welding apparatus is provided, in which an image used for control of the first welding and the second welding is generated by performing an integration smoothing process on the first image and the second welding.

本発明の第3の形態によれば、第1の溶接と第2の溶接を組み合わせて行うハイブリッド溶接装置の画像処理プログラムであって、コンピュータに、被溶接材の複数の画像を取り込ませ、該取り込ませた複数の画像を積算平滑化処理させて、前記第1の溶接および前記第2の溶接の制御に用いる画像を生成させることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理プログラムが提供される。   According to the third aspect of the present invention, there is provided an image processing program for a hybrid welding apparatus that performs a combination of the first welding and the second welding, and causes a computer to capture a plurality of images of a material to be welded. An image processing program for a hybrid welding apparatus is provided, wherein an image used for controlling the first welding and the second welding is generated by subjecting a plurality of captured images to integration smoothing processing.

本発明の第4の形態によれば、コンピュータによって実行させるプログラムを記録した媒体であって、該プログラムは、前記コンピュータに、被溶接材の複数の画像を取り込ませ、該取り込ませた複数の画像を積算平滑化処理させて、前記第1の溶接および前記第2の溶接の制御に用いる画像を生成させることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理プログラムを記録した媒体が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a medium on which a program to be executed by a computer is recorded. The program causes the computer to capture a plurality of images of a material to be welded, and the plurality of captured images. Is provided for a medium on which an image processing program of a hybrid welding apparatus is recorded, wherein an image used for controlling the first welding and the second welding is generated.

本発明によれば、高精度の溶接制御を行うことのできるハイブリッド溶接装置、並びに、ハイブリッド溶接装置の画像処理方法および画像処理プログラムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hybrid welding apparatus which can perform highly accurate welding control, the image processing method and image processing program of a hybrid welding apparatus can be provided.

以下、本発明に係るハイブリッド溶接装置、並びに、ハイブリッド溶接装置の画像処理方法および画像処理プログラムの実施例を、添付図面を参照して詳述する。   Embodiments of a hybrid welding apparatus, an image processing method of the hybrid welding apparatus, and an image processing program according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図2は本発明に係るハイブリッド溶接装置におけるCMOSカメラの画像の一例を示す図である。図2において、参照符号10はレーザ照射点(レーザ加工点発光)、20は溶接ワイヤ(フィラーワイヤ)、そして、100は溶融池を示している。   FIG. 2 is a view showing an example of an image of a CMOS camera in the hybrid welding apparatus according to the present invention. In FIG. 2, reference numeral 10 indicates a laser irradiation point (laser processing point emission), 20 indicates a welding wire (filler wire), and 100 indicates a molten pool.

ここで、CMOSカメラは、後に詳述するように、例えば、被溶接材にレーザ光を照射して行うレーザ溶接部(溶融池)の画像を、照射されるレーザ光に対して同軸上に設けられている。   Here, as will be described in detail later, the CMOS camera provides, for example, an image of a laser welded portion (molten pool) formed by irradiating a workpiece with laser light on the same axis with respect to the irradiated laser light. It has been.

図2に示されるように、本発明に係るハイブリッド溶接装置のCMOSカメラにより取り込まれた画像における検知項目としては、レーザ加工点位置(X座標)LX、レーザ加工点位置(Y座標)LY、溶融池両端位置(X座標)PL,PRおよび溶融池中心PXC(=(PL+PR)/2)、溶接ワイヤ突込位置(Y座標)WY、並びに、溶接ワイヤ位置(X座標)WXL、WXRおよび揺動中心WXC(=(WXR+WXL)/2)である。   As shown in FIG. 2, the detection items in the image captured by the CMOS camera of the hybrid welding apparatus according to the present invention include laser processing point position (X coordinate) LX, laser processing point position (Y coordinate) LY, melting Pond end positions (X coordinate) PL, PR and weld pool center PXC (= (PL + PR) / 2), welding wire entry position (Y coordinate) WY, and welding wire position (X coordinate) WXL, WXR and oscillation center WXC (= (WXR + WXL) / 2).

図3は本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例を模式的に示す図である。図3において、参照符号1はレーザヘッド、11はレーザ光、2は溶接トーチ、20は溶接ワイヤ、そして、3はCMOSカメラを示している。なお、図3における溶接方向は、レーザ溶接部(レーザヘッド1)およびアーク溶接部(溶接トーチ2)が設けられたハイブリッド溶接装置と被溶接材(母材)との相対的な移動方向を示し、例えば、被溶接材が固定されている場合には、ハイブリッド溶接装置が図3において左奥から右手前方向へ移動する。   FIG. 3 is a view schematically showing an embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention. In FIG. 3, reference numeral 1 is a laser head, 11 is a laser beam, 2 is a welding torch, 20 is a welding wire, and 3 is a CMOS camera. In addition, the welding direction in FIG. 3 shows the relative moving direction of the hybrid welding apparatus provided with the laser welded part (laser head 1) and the arc welded part (welding torch 2) and the workpiece (base material). For example, when the material to be welded is fixed, the hybrid welding apparatus moves from the left back to the right front in FIG.

図3に示されるように、CMOSカメラ3は、レーザヘッド1から被溶接材へ照射されるレーザ光11と同軸上に配置されている。なお、CMOSカメラ3には、アーク光の影響を排除して溶融池輻射光およびレーザ加工点発光をより良く捉えるために干渉フィルタ(透過主波長955nm)が設けられており、溶融池全体、溶接ワイヤ20およびレーザ照射点(レーザ加工点)10を高速に(例えば、毎秒2000コマ)撮像することができるようになっている。   As shown in FIG. 3, the CMOS camera 3 is arranged coaxially with the laser beam 11 irradiated from the laser head 1 to the workpiece. In addition, the CMOS camera 3 is provided with an interference filter (transmission main wavelength 955 nm) in order to better capture the molten pool radiation light and the laser processing point emission by eliminating the influence of the arc light. The wire 20 and the laser irradiation point (laser processing point) 10 can be imaged at high speed (for example, 2000 frames per second).

図4は本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例を概略的に示すブロック図である。図4において、参照符号4は制御用コンピュータ(制御PC)、42は画像処理ボード、そして、43はシリアルインターフェース(シリアルI/F)を示している。   FIG. 4 is a block diagram schematically showing one embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention. In FIG. 4, reference numeral 4 denotes a control computer (control PC), 42 denotes an image processing board, and 43 denotes a serial interface (serial I / F).

図4に示されるように、CMOSカメラ3の映像は、画像処理ボード42に入力される。また、非同期シャッター用トリガは、レーザヘッド左右軸サーボコントローラ(揺動制御部)から出力されて画像処理ボード42に入力され、CMOSカメラ3へのシャッタートリガは画像処理ボード42から出力される。そして、画像処理ボード42で処理された画像データは、シリアルインターフェース43(例えば、RS−232C)を介して制御装置へ出力される。   As shown in FIG. 4, the video from the CMOS camera 3 is input to the image processing board 42. The asynchronous shutter trigger is output from the laser head left-right axis servo controller (swing controller) and input to the image processing board 42, and the shutter trigger for the CMOS camera 3 is output from the image processing board 42. Then, the image data processed by the image processing board 42 is output to the control device via the serial interface 43 (for example, RS-232C).

図5は本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例におけるレーザ溶接線中心倣い制御を説明するための図である。   FIG. 5 is a view for explaining laser welding line center scanning control in one embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

図5に示されるように、レーザ溶接線中心倣いは、CMOSカメラ3で捉えた溶接部画像内のレーザ加工点10の中心LXと溶接線の中心PXC(すなわち、開先中心=溶融池100の中心)が一致するように加工点位置を制御する。なお、本実施例のハイブリッド溶接装置では、レーザ光11と同軸上に設けられたCMOSカメラ3はレーザヘッド1と連動しているため(図3参照)レーザ加工点10の方が静止し、溶融池100(開先)が移動しているように見える。そして、溶融池100の中心PXCとレーザ加工点10の中心LXの差δXを求め、これが零となるようにレーザヘッド1の位置を制御する。   As shown in FIG. 5, the laser welding line center copying is performed by the center LX of the laser processing point 10 in the welded portion image captured by the CMOS camera 3 and the center PXC of the welding line (that is, the groove center = the molten pool 100). The processing point position is controlled so that the (center) matches. In the hybrid welding apparatus of this embodiment, since the CMOS camera 3 provided coaxially with the laser beam 11 is interlocked with the laser head 1 (see FIG. 3), the laser processing point 10 is stationary and melted. The pond 100 (groove) appears to move. Then, a difference δX between the center PXC of the molten pool 100 and the center LX of the laser processing point 10 is obtained, and the position of the laser head 1 is controlled so that this becomes zero.

δX=LX−PXC=LX−(PR−PL)/2
ここで、計測サイクル時間をΔt、制御遅れ時間をtdとすると、本実施例では、Δt>tdであるが、対象ワーク(被溶接材)が直線であるため倣い制御としては十分である。
δX = LX−PXC = LX− (PR−PL) / 2
Here, assuming that the measurement cycle time is Δt and the control delay time is td, in this embodiment, Δt> td. However, since the target work (material to be welded) is a straight line, it is sufficient for the copying control.

この中心位置ずれ量δXに水平方向画素分解能(mm/画素)を掛けたものをレーザ加工点の位置制御量として送信する。なお、水平方向分解能は、例えば、0.015mm/画素であり、10画素程度のばらつきを見積もると、精度は±0.15mmとなる。   A value obtained by multiplying the center position deviation amount δX by the horizontal pixel resolution (mm / pixel) is transmitted as the position control amount of the laser processing point. Note that the horizontal resolution is, for example, 0.015 mm / pixel, and when a variation of about 10 pixels is estimated, the accuracy is ± 0.15 mm.

図6は本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例におけるアーク溶接線中心倣い制御を説明するための図である。   FIG. 6 is a view for explaining arc welding line center scanning control in one embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

まず、アーク溶接線中心倣い制御は、CMOSカメラ3で撮像した溶融池100(溶接ワイヤ20)の画像を用いたレーザヘッド1の制御とは独立した制御である。   First, the arc welding line center scanning control is independent of the control of the laser head 1 using the image of the molten pool 100 (welding wire 20) imaged by the CMOS camera 3.

図6に示されるように、アーク溶接線中心倣い制御は、揺動左端時画像(図6(a)参照)から溶接ワイヤ突込位置WXL、右端時画像(図6(b)参照)からWXRを計測し、これらから溶接ワイヤ20(アーク溶接トーチ)の揺動中心位置WXCを算出する。   As shown in FIG. 6, the arc welding line center scanning control is performed by changing the welding wire intrusion position WXL from the swing left end image (see FIG. 6A) and the WXR from the right end image (see FIG. 6B). Measure and calculate the swing center position WXC of the welding wire 20 (arc welding torch) from these.

WXC=(WXL+WXR)/2
これと同時に溶融池100の中心PXC(揺動左端、右端時における溶融池中心の平均値)も算出し、揺動中心位置WXCと溶融池中心PXCの差分値すなわちアーク溶接線中心倣いずれ量δXを求める。
δX=PXC−WXC
WXC = (WXL + WXR) / 2
At the same time, the center PXC of the weld pool 100 (average value of the center of the weld pool at the left and right ends of the swing) is also calculated, and the difference value between the swing center position WXC and the weld pool center PXC, that is, the arc welding line center displacement δX. Ask for.
δX = PXC-WXC

図7は本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例におけるレーザ・アーク間距離制御を説明するための図である。   FIG. 7 is a view for explaining laser / arc distance control in one embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

図7に示されるように、レーザ・アーク間距離制御は、CMOSカメラ3で撮像した画像を用いてレーザ溶接とアーク溶接との間の距離を一定に保つために、アーク溶接トーチ(溶接ワイヤ20)の位置制御を行う必要がある。揺動左端時に撮像した画像(図7(a)参照)からワイヤ突込位置WYLを計測し、揺動左端時のレーザ・アーク間距離δLA-Lを算出する(レーザ溶接先行時)。   As shown in FIG. 7, the laser-arc distance control is performed by using an arc welding torch (welding wire 20) in order to keep the distance between laser welding and arc welding constant using an image captured by the CMOS camera 3. ) Position control is required. The wire entry position WYL is measured from the image captured at the left end of the swing (see FIG. 7A), and the laser-arc distance δLA-L at the left end of the swing is calculated (before laser welding).

δLA-L=LY−WYL
次に、揺動右端時に撮像した画像(図7(b)参照)からワイヤ突込位置WYRを計測し、揺動左端時のレーザ・アーク間距離δLA-Rを算出する。
δLA-L = LY-WYL
Next, the wire entry position WYR is measured from the image captured at the right end of the swing (see FIG. 7B), and the laser-arc distance δLA-R at the left end of the swing is calculated.

δLA-R=LY−WYR
そして、揺動左端時、右端時に算出したレーザ〜アーク間距離の平均δLAが所望の値となる。
δLA-R = LY-WYR
Then, the average δLA of the distance between the laser and the arc calculated at the left end of the swing and at the right end becomes a desired value.

δLA=(δLA-L+δLA-R)/2
ここで、基準のレーザ・アーク間距離をLAstdとし、溶接トーチが前進する方向(レーザ加工点に近づく方向)を+とすると、制御量ΔLは、
ΔL=δLA−LAstd
となる。なお、ΔLが負(−)ならば、溶接トーチ2(溶接ワイヤ20)をレーザ加工点10から後退させることになる。
δLA = (δLA-L + δLA-R) / 2
Here, when the reference laser-arc distance is LAstd, and the direction in which the welding torch advances (the direction approaching the laser processing point) is +, the control amount ΔL is
ΔL = δLA−LAstd
It becomes. If ΔL is negative (−), the welding torch 2 (welding wire 20) is retracted from the laser processing point 10.

図8は本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例における揺動幅制御を説明するための図であり、図8(a)は基準溶融池幅および揺動幅を示し、図8(b)は現在溶融池幅および揺動幅を示している。   FIG. 8 is a view for explaining the swing width control in one embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention. FIG. 8 (a) shows the reference molten pool width and swing width, and FIG. Indicates the current weld pool width and rocking width.

揺動幅制御は、開先幅(ルートギャップ)の変動に応じた揺動幅となるように制御し、予め基準開先で溶接したときの溶融池幅PWstd(=PRstd−PLstd:図8(a)参照)と溶接ワイヤ揺動幅EWstd(=WXRstd−WXLstd:図8(b)参照)との差分値を記録しておく。そして、実際の溶融池幅をPWcur(=PRcur−PLcur)とすると共に、実際の揺動幅をEWcurとすると、
ΔW=(PWcur−EWcur)−(PWstd−EWstd)
となるΔWを揺動幅増減値として制御装置に送信する。
The rocking width control is performed so as to have a rocking width corresponding to the fluctuation of the groove width (root gap), and the weld pool width PWstd (= PRstd−PLstd: FIG. 8 ( a) and a difference value between the welding wire swinging width EWstd (= WXRstd−WXLstd: see FIG. 8B) is recorded. When the actual weld pool width is PWcur (= PRcur-PLcur) and the actual oscillation width is EWcur,
ΔW = (PWcur−EWcur) − (PWstd−EWstd)
ΔW is transmitted to the control device as the fluctuation range increase / decrease value.

本発明のハイブリッド溶接装置の画像処理方法では、例えば、高速度CMOSカメラ3を用いて溶融池100の画像を撮影(撮像)するが、アーク溶接トーチ2の揺動中心および揺動幅の計測を行うために、揺動端における溶融池画像(溶接ワイヤ画像)が必要となる。さらに、高速度CMOSカメラ3で撮像した揺動端近傍での複数フレームの画像を積算平滑化処理するために、例えば、積算開始を知らせるトリガを揺動軸(左右軸)サーボコントーラよりワイヤ揺動端手前1.5msの位置で出力する。   In the image processing method of the hybrid welding apparatus of the present invention, for example, an image of the weld pool 100 is taken (imaged) using the high-speed CMOS camera 3, and the oscillation center and oscillation width of the arc welding torch 2 are measured. In order to do this, a weld pool image (welding wire image) at the swing end is required. Furthermore, in order to integrate and smooth a plurality of frames in the vicinity of the swing end imaged by the high-speed CMOS camera 3, for example, a trigger for notifying the start of integration is used to swing the wire from the swing axis (left and right axis) servo controller. Output at a position of 1.5 ms before the end.

図9は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における画像積算平滑化処理の一例を説明するための図である。   FIG. 9 is a view for explaining an example of the image integration smoothing process in the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

図9に示されるように、例えば、CMOSカメラ3により撮像された原画像I-1〜I-nは、カメラの撮像タイミングによってアーク光200やレーザプルーム光等の影響により溶接ワイヤ20の画像が不鮮明となったり、或いは、アーク短絡により画像全体の輝度が低下して溶接ワイヤ20の判別が困難となる場合がある。そこで、本発明のハイブリッド溶接装置の画像処理方法では、加算器401により複数の画像を輝度積算(例えば、3つの画像を積算)し、さらに、ビットシフト回路402でビットシフトして平滑化処理を行い、3つの画像を積算平滑化処理した画像I-Aを生成する。   As shown in FIG. 9, for example, the original images I−1 to In captured by the CMOS camera 3 are images of the welding wire 20 due to the influence of arc light 200, laser plume light, or the like depending on the imaging timing of the camera. In some cases, the image becomes unclear or the brightness of the entire image decreases due to an arc short circuit, making it difficult to distinguish the welding wire 20. Therefore, in the image processing method of the hybrid welding apparatus of the present invention, luminance is integrated (for example, three images are integrated) by the adder 401, and further, bit shift is performed by the bit shift circuit 402 for smoothing processing. Then, an image IA obtained by integrating and smoothing the three images is generated.

図9から明らかなように、この積算平滑化処理した画像I-Aにおいては、溶融池100および溶接ワイヤ20等を明確に認識でき、この積算平滑化処理した画像I-Aを使用することにより前述したレーザ溶接およびアーク溶接の各制御を正確に行うことが可能になる。   As is clear from FIG. 9, in the image IA that has been subjected to the integrated smoothing process, the weld pool 100, the welding wire 20, and the like can be clearly recognized, and by using the image IA that has been subjected to the integrated smoothing process, Each control of the laser welding and arc welding described above can be performed accurately.

図10は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法におけるアーク光量の変化の例を説明するための図であり、図10(a)はアーク光量適正時の画像、図10(b)はアーク光量過大時の画像、そして、図10(c)はアーク光量過小時の画像を示している。   10A and 10B are diagrams for explaining an example of the change in the arc light amount in the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention. FIG. 10A is an image when the arc light amount is appropriate, and FIG. FIG. 10C shows an image when the light intensity is excessive, and FIG. 10C shows an image when the arc light intensity is excessive.

まず、図10(a)に示されるように、アーク光量適正時の画像は、アーク光量および溶融池輻射光が適正な場合のものであり、発光が開先内に均一に拡がっていて、レーザ加工点発光(レーザ照射点)10、溶接ワイヤ20および溶融池輻射光(溶融池100)が明瞭に識別できる。これに対して、図10(b)に示されるように、アーク光量過大時の画像は、アーク光200が偏ったり、溶接ワイヤ20の端部を塞いだりすることがあり、また、図10(c)に示されるように、アーク光量過小時の画像は、発光が弱すぎて溶接ワイヤ20および開先壁が不明瞭となる。   First, as shown in FIG. 10A, the image when the arc light amount is appropriate is that when the arc light amount and the molten pool radiation light are appropriate, and the light emission is uniformly spread in the groove, and the laser Processing point light emission (laser irradiation point) 10, welding wire 20, and molten pool radiation (molten pool 100) can be clearly identified. On the other hand, as shown in FIG. 10B, in the image when the arc light amount is excessive, the arc light 200 may be biased or the end of the welding wire 20 may be blocked. As shown in c), in the image when the arc light quantity is too small, the light emission is too weak and the welding wire 20 and the groove wall become unclear.

そこで、本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法(ハイブリッド溶接装置)では、複数の画像を積算平滑化処理してレーザ溶接およびアーク溶接の制御に用いる画像を生成する。   Therefore, in the image processing method (hybrid welding apparatus) of the hybrid welding apparatus according to the present invention, an image used for control of laser welding and arc welding is generated by integrating and smoothing a plurality of images.

図11は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶融池画像取り込みタイミングの例を説明するための図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the molten pool image capturing timing in the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

上述したように、本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法は、複数の画像を積算平滑化処理してレーザ溶接およびアーク溶接の制御に用いる画像を生成する。   As described above, the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention generates an image used for control of laser welding and arc welding by integrating and smoothing a plurality of images.

しかしながら、例えば、アーク光量の大小によって積算する画像の多数が不明瞭である場合(例えば、積算する3画面のうち2画面が暗くワイヤ画像が不明瞭である等)には、積算平滑化処理を行っても画質改善の効果が得られない。そこで、図11に示されるように、例えば、溶接トーチ2(溶接ワイヤ20)の揺動端の前後±1.5msにおいて0.5ms毎に7つの画面L11〜L17を取り込み、適正な明るさの3画面L12,L14,L17のみを積算平滑化処理を行って左端平滑画像LAを生成する。同様に、右端平滑画像RAも、適正な明るさの画面のみを積算平滑化処理して生成する。   However, for example, when many of the images to be integrated are unclear due to the magnitude of the arc light amount (for example, 2 of the 3 screens to be integrated are dark and the wire image is unclear), the integration smoothing process is performed. Even if it goes, the effect of improving the image quality is not obtained. Therefore, as shown in FIG. 11, for example, seven screens L11 to L17 are captured every 0.5 ms in ± 1.5 ms before and after the rocking end of the welding torch 2 (welding wire 20), and the appropriate brightness is obtained. Only the three screens L12, L14, and L17 are subjected to integration smoothing processing to generate a left-end smoothed image LA. Similarly, the right-end smoothed image RA is also generated by performing integration smoothing processing only on a screen with appropriate brightness.

なお、図11において、画面L11およびL13はアーク光量過小時(アーク短絡時:NG1)のものであり、また、画面L15およびL16はアーク光量過大時(NG2)のものであり、これらの画面L11,L13,L15,L16は、積算平滑化処理には使用しない。   In FIG. 11, screens L11 and L13 are those when the arc light quantity is too low (arc short circuit: NG1), and screens L15 and L16 are those when the arc light quantity is excessive (NG2). , L13, L15, and L16 are not used for the integration smoothing process.

ここで、アーク変動が十分速いものとすれば、高速取り込みが可能なカメラ(CMOSカメラ等)を使用することで、揺動端近傍(±1.5ms)において0.5ms程度の間隔で画像を取り込んで積算平滑化処理を行えば、例えば、アーク溶接トーチ2が30Hzで揺動している場合、計測サイクルは30回/秒(左右1対)となる。ここで、計測サイクルは揺動周期で律せられ、揺動幅2mm、揺動振幅30Hzのとき左右揺動端から±1.5msにおける溶接ワイヤ20の位置は、±0.04mm程度となり、ワイヤ径を1.2mmとすると±3.3%のずれに過ぎず、積算平滑化処理には十分であることが分かる。   Here, if the arc fluctuation is sufficiently fast, a camera capable of high-speed capture (such as a CMOS camera) is used, and images are captured at intervals of about 0.5 ms in the vicinity of the swing end (± 1.5 ms). If the integrated smoothing process is performed by taking in, for example, when the arc welding torch 2 is swinging at 30 Hz, the measurement cycle is 30 times / second (a pair of left and right). Here, the measurement cycle is determined by the oscillation cycle. When the oscillation width is 2 mm and the oscillation amplitude is 30 Hz, the position of the welding wire 20 at ± 1.5 ms from the left and right oscillation ends is about ± 0.04 mm. When the diameter is 1.2 mm, the deviation is only ± 3.3%, and it can be seen that the integration smoothing process is sufficient.

なお、計測値を制御に使うためには、誤検知の影響を排除するために5〜10(或いは、2〜5)点の計測値から中央値処理等の平滑化処理が必要であり、制御サイクルは0.17〜0.33(或いは、0.07〜0.17)秒程度となる。また、積算平滑化処理に不適な画像(アーク光量が過小または過大)を輝度積算値の大きさで除外することにより、良好な平滑化処理画像が得られる。さらに、平滑化処理画像の画質が向上するため、誤検知の影響を低減するための中央値処理点数を減らすことができ、制御サイクルを短くすることが可能である。   In order to use the measured value for control, smoothing processing such as median value processing is required from the measured value of 5 to 10 (or 2 to 5) points in order to eliminate the influence of false detection. The cycle is about 0.17 to 0.33 (or 0.07 to 0.17) seconds. Further, by excluding an image unsuitable for the integration smoothing process (the arc light amount is excessively small or excessive) by the magnitude of the luminance integrated value, a good smoothed image can be obtained. Furthermore, since the image quality of the smoothed image is improved, the number of median processing points for reducing the influence of erroneous detection can be reduced, and the control cycle can be shortened.

以上において、積算平滑化処理に使用する画像(画面)は、溶接ワイヤ20の揺動端前後の画像であるが、揺動端の前後±1.5msの画像に限定されるものではなく、また、積算平滑化処理に使用する画像の枚数も3枚に限定されるものではない。   In the above, the images (screens) used for the integrated smoothing process are images before and after the rocking end of the welding wire 20, but are not limited to images of ± 1.5 ms before and after the rocking end. The number of images used for the integration smoothing process is not limited to three.

図12は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における画像輝度積算値による適正画像判定の例を説明するための図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining an example of appropriate image determination based on an integrated image luminance value in the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

図12に示されるように、適正な明るさを決定するには、画像内の設定矩形範囲における輝度積算値SUM-Pが予め設定してあるしきい値Th1およびTh2に対して、
Th1<SUM-P<Th2
を満たしているかどうかを判断する処理が必要である。
As shown in FIG. 12, in order to determine an appropriate brightness, the luminance integrated value SUM-P in the set rectangular range in the image is set to threshold values Th1 and Th2 that are set in advance.
Th1 <SUM-P <Th2
It is necessary to determine whether or not

すなわち、矩形領域(Xs,Ys)〜(Xe,Ye)内の輝度積算値を算出し、その値が予め設定されたしきい値Th1〜Th2の範囲内にあれば有効画像とし、平滑化データ生成に用いる。なお、矩形領域(Xs,Ys)〜(Xe,Ye)内の輝度積算値がしきい値Th1未満またはTh2を越えた場合は無効画像とする。   That is, the luminance integrated value in the rectangular area (Xs, Ys) to (Xe, Ye) is calculated, and if the value is within the range of preset threshold values Th1 to Th2, an effective image is obtained, and the smoothed data Used for generation. In addition, when the luminance integrated value in the rectangular areas (Xs, Ys) to (Xe, Ye) is less than the threshold value Th1 or exceeds the threshold value Th2, it is determined as an invalid image.

すなわち、CMOSカメラ3により撮影された複数の画像のうち、その画像において溶融池100の両端および溶接ワイヤ20の画像を含み、且つ、レーザ照射点(レーザ加工発光点)10の画像を含まない矩形領域内の輝度積算値SUM-Pを算出する。そして、算出された輝度積算値SUM-Pが予め定められた範囲内(Th1<SUM-P<Th2)にある画像を積算平滑化処理に使用する。   That is, out of a plurality of images taken by the CMOS camera 3, the image includes the images of both ends of the weld pool 100 and the welding wire 20, and does not include the image of the laser irradiation point (laser processing light emission point) 10. The luminance integrated value SUM-P in the area is calculated. Then, an image in which the calculated luminance integrated value SUM-P is within a predetermined range (Th1 <SUM-P <Th2) is used for the integration smoothing process.

そして、矩形領域内の輝度積算値Pが予め定められた範囲内にある画像を積算平滑化処理して生成された画像に基づいて、レーザ溶接におけるレーザ溶接線の中心倣い制御、レーザ溶接のレーザ照射点とアーク溶接の溶接ワイヤ先端との距離の制御、アーク溶接のアーク溶接線中心倣い制御、並びに、溶接ワイヤの揺動幅制御等を行うことになる。   Then, based on an image generated by integrating and smoothing an image in which the luminance integrated value P in the rectangular region is within a predetermined range, the center scanning control of the laser welding line in laser welding, the laser of laser welding Control of the distance between the irradiation point and the welding wire tip of arc welding, arc welding line center scanning control of arc welding, swing width control of the welding wire, and the like are performed.

図13は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶融池端部検知処理の一例を説明するための図である。   FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a molten pool end detection process in the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

図13に示されるように、溶融池100の中心を求めるには、溶融池100の左右端を、開先が計測ラインを横切るように設定しておいて、そのライン上の輝度変化を調べることにより検知する。ここで、計測ラインは、DL1〜DL3の3本設定し、各ラインDL1〜DL3で検知されたX座標3点のうち中央値を溶融池100の端部とする。   As shown in FIG. 13, in order to obtain the center of the molten pool 100, the left and right ends of the molten pool 100 are set so that the groove crosses the measurement line, and the luminance change on the line is examined. Detect by. Here, three measurement lines DL <b> 1 to DL <b> 3 are set, and the median value among the three X coordinate points detected by the lines DL <b> 1 to DL <b> 3 is the end of the molten pool 100.

また、左側端点の場合、計測ラインDL1〜DL3上の輝度データに対して溶融池100の外側から中央に向かって1次微分および2次微分を行う。そして、1次微分値が予め設定されたしきい値Th10を初めて越え、且つ、その直後で2次微分値が零クロス(+→−)する点を検知し、これを溶融池100の左端点とする。ただし、零クロス点における1次微分値がしきい値Th10以上であることが必要である。なお、検索点が設定範囲を超えたら検出エラーとする。また、右側端点の場合も、同様に溶融池100の外側から中央に向かって処理を行う。   In the case of the left end point, primary differentiation and secondary differentiation are performed on the luminance data on the measurement lines DL1 to DL3 from the outside of the weld pool 100 toward the center. A point at which the primary differential value exceeds the preset threshold value Th10 for the first time and the secondary differential value crosses zero (+ → −) immediately after that is detected. And However, it is necessary that the first-order differential value at the zero cross point is equal to or greater than the threshold value Th10. If the search point exceeds the set range, a detection error is assumed. In the case of the right end point, the process is similarly performed from the outside of the molten pool 100 toward the center.

なお、レーザ加工点(レーザ照射点)は、CMOSカメラ3により同軸上で見ているため、画像内ではその位置は固定であり、溶接前に予めその座標を知ることができる。   Since the laser processing point (laser irradiation point) is seen on the same axis by the CMOS camera 3, its position is fixed in the image, and its coordinates can be known in advance before welding.

このようにして、レーザ溶接線中心倣いに必要な同軸カメラ(CMOSカメラ3)の画像における溶融池端部およびレーザ加工点を検知することができる。   Thus, the molten pool edge part and laser processing point in the image of the coaxial camera (CMOS camera 3) required for laser welding line center copying can be detected.

図14は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶接ワイヤ検知処理の一例を説明するための図である。   FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a welding wire detection process in the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

溶接ワイヤ20の位置検知は、アーク溶接線中心倣い制御および揺動幅倣い制御に必要である。まず、溶接ワイヤ突込位置を検知するための計測ラインを設定する。   Detection of the position of the welding wire 20 is necessary for arc welding line center scanning control and oscillation width scanning control. First, a measurement line for detecting the welding wire entry position is set.

図14に示されるように、溶接ワイヤ20の位置検知には、図13を参照して説明した溶融池100の左右端を検知するために使用した計測ラインDL1〜DL3を利用し、溶接ワイヤ20のX方向(進行方向に垂直)の位置を検知する。   As shown in FIG. 14, the position of the welding wire 20 is detected by using the measurement lines DL1 to DL3 used to detect the left and right ends of the weld pool 100 described with reference to FIG. The position in the X direction (perpendicular to the traveling direction) is detected.

計測ラインDL1の輝度データを移動平均処理し、溶融池100の左右端の内側範囲内の最小値を求め、これを溶接ワイヤ20のX座標候補とする。さらに、残り2本の計測ラインDL2およびDL3においても同様の処理を実行し、得られたX座標値のうち中央値を取るものを溶接ワイヤ20のX座標WXL(揺動左端時)とする。また、そのときの輝度値をP(WXL)なお、揺動右端時の溶接ワイヤ20のX座標はWXRとし、そのときの輝度値をP(WXR))とする。   The luminance data of the measurement line DL1 is subjected to moving average processing to obtain the minimum value in the inner range of the left and right ends of the weld pool 100, and this is set as the X coordinate candidate of the welding wire 20. Further, the same processing is performed on the remaining two measurement lines DL2 and DL3, and the X coordinate value obtained that has the median value is defined as the X coordinate WXL (at the left end of the swing) of the welding wire 20. Further, the luminance value at that time is P (WXL). Note that the X coordinate of the welding wire 20 at the right end of the swing is WXR, and the luminance value at that time is P (WXR)).

このX座標をワイヤ突込位置計測ラインDL4として設定し、画像の下側からレーザ加工点方向へ輝度データを調べ、その値が設定しきい値(=P(WXL)*α)を越えた点をワイヤ突込位置候補WYL(またはWYR)とする。さらに、ワイヤ突込位置WYは、WYLとWYRの平均値[(WYL+WYR)/2]とする。また、揺動幅EWは、EW=WYR−WYLである。   This X coordinate is set as the wire penetration position measurement line DL4, the luminance data is examined from the lower side of the image toward the laser machining point, and the point where the value exceeds the set threshold value (= P (WXL) * α). The wire entry position candidate WYL (or WYR) is used. Furthermore, the wire entry position WY is an average value of WYL and WYR [(WYL + WYR) / 2]. The swinging width EW is EW = WYR−WYL.

図15および図16は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図15および図16のフローチャートは、計測値から誤検知の影響を排除して溶接の制御に使用するために5点(5回:M=5)の計測値を使用して中央値処理等の平滑化処理を行い、且つ、溶接トーチ2(溶接ワイヤ20)の揺動端の前後±1.5msにおいて0.5ms毎に画面を取り込む場合を例として示している。   15 and 16 are flowcharts for explaining an example of image processing of the hybrid welding apparatus according to the present invention. Note that the flowcharts of FIGS. 15 and 16 use the five-point (five times: M = 5) measurement values to remove the influence of false detection from the measurement values and use it for welding control. An example is shown in which a smoothing process such as the above is performed and a screen is captured every 0.5 ms within ± 1.5 ms before and after the rocking end of the welding torch 2 (welding wire 20).

まず、ハイブリッド溶接装置の画像処理が開始すると、ステップST1において、計測回数M=1とし、ステップST2へ進んで、溶接トーチ2が揺動端の1.5ms前であるかどうかを判別する。ステップST2において、揺動端の1.5ms前であると判別されると、さらに、ステップST3へ進んで、揺動右端側かどうかを判別し、また、揺動端の1.5ms前ではないと判別されると、ステップST2に戻って、揺動端の1.5ms前であると判別されるまで処理を繰り返す。   First, when image processing of the hybrid welding apparatus is started, in step ST1, the number of times of measurement M is set to 1, and the process proceeds to step ST2 to determine whether or not the welding torch 2 is 1.5 ms before the swing end. If it is determined in step ST2 that it is 1.5 ms before the swing end, the process further proceeds to step ST3 to determine whether it is the swing right end side, and is not 1.5 ms before the swing end. If it is determined, the process returns to step ST2, and the process is repeated until it is determined that it is 1.5 ms before the swing end.

ステップST3において、揺動右端側であると判別されると、ステップST4へ進んで、1画面を取り込み、さらに、ステップST5へ進み、また、揺動右端側ではないと判別されると、ステップST9へ進んで、1画面を取り込み、さらに、ステップST10へ進む。   If it is determined in step ST3 that it is on the right side of the swing, the process proceeds to step ST4, and one screen is captured. Further, the process proceeds to step ST5. To go to step ST10.

ステップST5では、図12を参照して説明したように、ステップST4で取り込まれた画面の輝度積算値が設定範囲内かどうかを判別し、輝度積算値が設定範囲内であると判別されると、ステップST6へ進んで、画像積算・平滑化処理を行い、さらに、ステップST7へ進む。同様に、ステップST10でも、ステップST9で取り込まれた画面の輝度積算値が設定範囲内かどうかを判別し、輝度積算値が設定範囲内であると判別されると、ステップST11へ進んで、画像積算・平滑化処理を行い、さらに、ステップST12へ進む。   In step ST5, as described with reference to FIG. 12, it is determined whether or not the integrated luminance value of the screen captured in step ST4 is within the set range, and if it is determined that the integrated luminance value is within the set range. Then, the process proceeds to step ST6, image integration / smoothing processing is performed, and the process proceeds to step ST7. Similarly, in step ST10, it is determined whether or not the luminance integrated value of the screen captured in step ST9 is within the setting range. If it is determined that the luminance integrated value is within the setting range, the process proceeds to step ST11, Integration / smoothing is performed, and the process proceeds to step ST12.

ステップST7では、揺動端1.5ms後かどうかを判別し、揺動端1.5ms後であると判別されると、ステップST14へ進み、また、揺動端1.5ms後ではないと判別されると、ステップST8へ進んで、0.5ms遅延してステップST4へ戻り、ステップST7で揺動端1.5ms後であると判別されるまで同様の処理を繰り返す。同様に、ステップST12では、揺動端1.5ms後かどうかを判別し、揺動端1.5ms後であると判別されると、ステップST14へ進み、また、揺動端1.5ms後ではないと判別されると、ステップST13へ進んで、0.5ms遅延してステップST9へ戻り、ステップST12で揺動端1.5ms後であると判別されるまで同様の処理を繰り返す。   In step ST7, it is determined whether or not the swing end is 1.5 ms later. If it is determined that the swing end is 1.5 ms later, the process proceeds to step ST14, and it is determined that the swing end is not 1.5 ms later. Then, the process proceeds to step ST8, is delayed by 0.5 ms, returns to step ST4, and the same process is repeated until it is determined in step ST7 that the swing end is 1.5 ms later. Similarly, in step ST12, it is determined whether or not the swing end is 1.5 ms later. If it is determined that the swing end is 1.5 ms later, the process proceeds to step ST14. If it is determined that there is not, the process proceeds to step ST13, and after a delay of 0.5 ms, the process returns to step ST9, and the same processing is repeated until it is determined in step ST12 that the oscillation end is 1.5 ms later.

ステップST14では、揺動端の左右でM組のペアがあるかどうかを判別し、M組のペアがあると判別されると、ステップST15へ進み、また、M組のペアがないと判別されると、ステップST2へ戻って、M組のペアがあると判別されるまで同様の処理を繰り返す。   In step ST14, it is determined whether there are M pairs on the left and right of the swing end. If it is determined that there are M pairs, the process proceeds to step ST15, and it is determined that there are no M pairs. Then, the process returns to step ST2, and the same processing is repeated until it is determined that there are M pairs.

ステップST15では、前述したような、M組目の溶融池中心、溶融池幅、揺動幅、ワイヤ突込位置とレーザ加工点との間の距離等を算出し、ステップST16へ進む。ステップST16では、Mが5以上(M≧5)であるかどうかを判別し、Mが5以上ではない(M=1,2,3,4)と判別されると、ステップST17へ進んで、M=M+1としてステップST2へ戻り、また、Mが5以上である(M=5)と判別されると、ステップST18へ進む。   In step ST15, as described above, the center of the Mth molten pool, the molten pool width, the swinging width, the distance between the wire entry position and the laser processing point, and the like are calculated, and the process proceeds to step ST16. In step ST16, it is determined whether M is 5 or more (M ≧ 5). If it is determined that M is not 5 or more (M = 1, 2, 3, 4), the process proceeds to step ST17. The process returns to step ST2 with M = M + 1, and if it is determined that M is 5 or more (M = 5), the process proceeds to step ST18.

ステップST18では、溶融池中心、溶融池幅、揺動幅、ワイヤ突込位置とレーザ加工点との間の距離等の算出値の平滑化処理(算出値5組の平均:積算平滑化処理)を行って、ステップST19へ進む。ステップST19では、ステップST18で複数の画像を積算平滑化処理した画像に従って、各制御量を算出および送信し、ステップST20に進んで、処理を終了するかどうかを判別し、処理を終了すると判別されるまで、上述したステップST1からの処理を繰り返す。   In step ST18, smoothing processing of the calculated values such as the molten pool center, the molten pool width, the swinging width, the distance between the wire entry position and the laser processing point (average of five calculated values: integrated smoothing processing) is performed. Go to step ST19. In step ST19, each control amount is calculated and transmitted according to the image obtained by integrating and smoothing a plurality of images in step ST18, and the process proceeds to step ST20 to determine whether or not to end the process, and to determine that the process is to end. Until the above-described step ST1 is repeated.

なお、ステップST19における各制御量とは、例えば、レーザ溶接におけるレーザ溶接線の中心倣い制御、レーザ照射点と前記アーク溶接の溶接ワイヤ先端との距離の制御、アーク溶接のアーク溶接線中心倣い制御、および、溶接ワイヤの揺動幅制御等に使用する制御量である。   The control amounts in step ST19 are, for example, laser beam welding line center scanning control in laser welding, distance control between the laser irradiation point and the arc welding welding wire tip, and arc welding arc welding line center scanning control. And a control amount used for controlling the swinging width of the welding wire.

ここで、計測値から誤検知の影響を排除するために行う計測回数(M)は5回に限定されるものではなく、また、画面と取り込むタイミングも揺動端前後±1.5msにおいて0.5ms毎に取り込むのに限定されないのはもちろんである。   Here, the number of times of measurement (M) performed to eliminate the influence of false detection from the measured value is not limited to five, and the screen and the timing of capturing are set to 0. Of course, it is not limited to fetching every 5 ms.

図17は本発明に係るハイブリッド溶接装置の他の実施例を模式的に示す図である。
図17と前述した図3との比較から明らかなように、本実施例のハイブリッド溶接装置は、図3に示すハイブリッド溶接装置に対して、さらに、CCDカメラ5を設けたものに相当する。
FIG. 17 is a view schematically showing another embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention.
As is clear from a comparison between FIG. 17 and FIG. 3 described above, the hybrid welding apparatus of the present embodiment corresponds to a hybrid welding apparatus shown in FIG.

CCDカメラ5は、溶接方向斜め前(例えば45°前後の角度)に配置され、CMOSカメラ3と同様の干渉フィルタ(透過主波長が955nm)が設けられていて、レーザ加工点位置を計測する。   The CCD camera 5 is arranged obliquely in front of the welding direction (for example, an angle of about 45 °), and is provided with an interference filter (transmission main wavelength is 955 nm) similar to that of the CMOS camera 3, and measures the laser processing point position.

図18は本発明に係るハイブリッド溶接装置の他の実施例を概略的に示すブロック図である。図18において、参照符号4は制御用コンピュータ(制御PC)、42は画像処理ボード、そして、43はシリアルインターフェース(シリアルI/F)を示している。   FIG. 18 is a block diagram schematically showing another embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention. In FIG. 18, reference numeral 4 is a control computer (control PC), 42 is an image processing board, and 43 is a serial interface (serial I / F).

図18に示されるように、CMOSカメラ3の映像は、画像処理ボード42のCH1に入力され、また、CCDカメラ5の映像は、画像処理ボード42のCH0に入力されている。非同期シャッター用トリガは、レーザヘッド左右軸サーボコントローラから出力されて画像処理ボード42に入力される。CMOSカメラ3へのシャッタートリガは、画像処理ボード42から出力される。   As shown in FIG. 18, the video of the CMOS camera 3 is input to CH1 of the image processing board 42, and the video of the CCD camera 5 is input to CH0 of the image processing board 42. The asynchronous shutter trigger is output from the laser head left / right axis servo controller and input to the image processing board 42. A shutter trigger for the CMOS camera 3 is output from the image processing board 42.

図19は本発明に係るハイブリッド溶接装置におけるCCDカメラの画像の一例を示す図である。   FIG. 19 is a view showing an example of an image of a CCD camera in the hybrid welding apparatus according to the present invention.

図19に示されるように、本発明に係るハイブリッド溶接装置のCCDカメラ5により取り込まれた画像における検知項目としては、レーザ加工点位置(X座標)lx、および、レーザ加工点位置(Y座標)lyである。   As shown in FIG. 19, detection items in an image captured by the CCD camera 5 of the hybrid welding apparatus according to the present invention include a laser processing point position (X coordinate) lx and a laser processing point position (Y coordinate). ly.

図20は本発明に係るハイブリッド溶接装置の他の実施例におけるレーザヘッド高さ倣い制御を説明するための図である。   FIG. 20 is a view for explaining laser head height tracking control in another embodiment of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

図20に示されるように、レーザヘッド高さ倣い制御は、CCDカメラ5で捉えた溶接部画像内のレーザ加工点中心座標ly画像計測し、基準座標値lystdからの差分値δlyにより、レーザヘッド高さ変動値△dを算出する。   As shown in FIG. 20, the laser head height scanning control is performed by measuring the laser processing point center coordinate ly image in the welded portion image captured by the CCD camera 5 and using the difference value δly from the reference coordinate value lystd to determine the laser head. A height fluctuation value Δd is calculated.

y−resを画像分解能とすると、
△d=δly*cosθ*yres
=(lystd−ly)*cosθ*yres
ここで、画像分解能yresは0.03mm/画素であり、θを45°とすると、高さ検知分解能は,0.04mm/画素となる。
If y-res is the image resolution,
Δd = δly * cos θ * yres
= (Lystd−ly) * cos θ * yres
Here, the image resolution yres is 0.03 mm / pixel, and when θ is 45 °, the height detection resolution is 0.04 mm / pixel.

このように、CCDカメラ5を設けることにより、レーザヘッド高さ倣い制御を行うことが可能になる。   Thus, by providing the CCD camera 5, it is possible to perform laser head height copying control.

図21は本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における水平・垂直投影処理の一例を説明するための図である。   FIG. 21 is a diagram for explaining an example of horizontal / vertical projection processing in the image processing method of the hybrid welding apparatus according to the present invention.

CCDカメラ5によるレーザ加工点検知処理は、CCDカメラ5の画像におけるレーザ加工点位置は、高さ計測に使用する。近赤外波長である955nm干渉フィルタを通した画像においてレーザ加工点発光はアーク光よりも明るく撮像されるため、二値化処理を行うことで検知が可能である。ただし、場合によってはアーク発光が強いときがあるため、同軸カメラ(CMOSカメラ3)と同様に画像を複数枚積算平滑化処理することでアーク光の影響を低減することができる。   In the laser processing point detection processing by the CCD camera 5, the laser processing point position in the image of the CCD camera 5 is used for height measurement. Since laser processing point emission is picked up brighter than arc light in an image that has passed through a 955 nm interference filter having a near infrared wavelength, it can be detected by performing binarization processing. However, since the arc emission may be strong depending on the case, the influence of the arc light can be reduced by performing the integration smoothing processing on a plurality of images as in the coaxial camera (CMOS camera 3).

図21に示されるように、位置検出は、水平方向投影処理(プロジェクション)を利用する。この処理は、水平方向の1ライン上における輝度値を積算するものである。これを垂直方向に順に行うと投影値の垂直方向分布ΣP(i,Y)が分かる。図21から明らかなように、例えば、水平方向に明るい部分が長い個所は、輝度の積算値(濃淡値投影データ)が大きく現れ、この投影データが最大となる点がレーザ加工点の垂直方向座標である。   As shown in FIG. 21, the position detection uses horizontal direction projection processing (projection). This process is to integrate the luminance values on one line in the horizontal direction. If this is sequentially performed in the vertical direction, the vertical distribution ΣP (i, Y) of the projection values can be obtained. As is clear from FIG. 21, for example, in a portion where the bright part is long in the horizontal direction, the integrated value of luminance (gray value projection data) appears large, and the point where this projection data is maximum is the vertical coordinate of the laser processing point. It is.

同様に、垂直方向投影処理は、垂直方向の1ライン上における輝度値を積算するものであり、この垂直方向投影処理を垂直方向に順に行うと投影値の水平方向分布ΣP(X,j)が分かり、投影データが最大となる点がレーザ加工点の水平方向座標である。   Similarly, the vertical direction projection process is to integrate luminance values on one line in the vertical direction. When this vertical direction projection process is sequentially performed in the vertical direction, a horizontal distribution ΣP (X, j) of projection values is obtained. As can be seen, the point where the projection data is maximum is the horizontal coordinate of the laser processing point.

以上により、レーザ加工点の垂直・水平方向座標(X座標:lx、および、Y座標:ly)を検出することができる。   As described above, the vertical and horizontal coordinates (X coordinate: lx and Y coordinate: ly) of the laser processing point can be detected.

図22は本発明に係るレーザ溶接部の品質判定プログラムを記録した媒体の例を説明するための図である。図22において、参照符号310は処理装置、320はプログラム(データ)提供者、そして、330は可搬型記憶媒体を示している。   FIG. 22 is a diagram for explaining an example of a medium on which a quality determination program for a laser weld according to the present invention is recorded. In FIG. 22, reference numeral 310 denotes a processing device, 320 denotes a program (data) provider, and 330 denotes a portable storage medium.

上述した本発明に係るレーザ溶接部の品質判定方法は、例えば、図22に示すような処理装置310に対するプログラム(データ)として与えられ、処理装置310により実行される。処理装置310は、プロセッサを含む演算処理装置本体311、および、演算処理装置本体311に対してプログラム(データ)を与えたり或いは処理された結果を格納する処理装置側メモリ(例えば、RAM(Random Access Memory)やハードディスク)312等を備える。処理装置310に提供されたプログラム(データ)は、ローディングされて処理装置310のメインメモリ上で実行される。   The above-described laser weld quality determination method according to the present invention is given as a program (data) for the processing device 310 as shown in FIG. 22 and executed by the processing device 310, for example. The processing device 310 includes an arithmetic processing device main body 311 including a processor, and a processing device side memory (for example, a RAM (Random Access) for storing a result of giving a program (data) to the arithmetic processing device main body 311 or processing. Memory), hard disk) 312 and the like. The program (data) provided to the processing device 310 is loaded and executed on the main memory of the processing device 310.

プログラム(データ)提供者320は、プログラム(データ)を格納する手段(回線先メモリ:例えば、DASD(Direct Access Storage Device))321を有し、例えば、インターネット等の回線を介してプログラム(データ)を処理装置310に提供したり、或いは、CD−ROMや光ディスクまたはフロッピィディスク等の可搬型記憶媒体330を介して処理装置310に提供する。本発明に係るレーザ溶接部の品質判定プログラムを記録した媒体は、上記の処理装置側メモリ312、回線先メモリ321、および、可搬型記憶媒体330等の様々なものを含むのはいうまでもない。   The program (data) provider 320 has means (line-destination memory: for example, DASD (Direct Access Storage Device)) 321 for storing the program (data). For example, the program (data) is provided via a line such as the Internet. Is provided to the processing device 310, or is provided to the processing device 310 via a portable storage medium 330 such as a CD-ROM, an optical disk, or a floppy disk. Needless to say, the medium on which the quality determination program for the laser welded portion according to the present invention is recorded includes the processing device side memory 312, the line destination memory 321, the portable storage medium 330, and the like. .

本発明は、主としてレーザ溶接およびアーク溶接を組み合わせたハイブリッド溶接に適用されるが、これに限定されず、様々な方式の溶接を組み合わせたハイブリッド溶接に対して適用することができる。また、本発明が適用されるハイブリッド溶接は、従来から知られている他の方式の溶接と併用することも可能である。   The present invention is mainly applied to hybrid welding in which laser welding and arc welding are combined, but is not limited thereto, and can be applied to hybrid welding in which various types of welding are combined. Moreover, the hybrid welding to which the present invention is applied can be used in combination with other types of welding that are conventionally known.

関連技術としてのハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶融池画像取り込みタイミングの例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the molten pool image taking-in timing in the image processing method of the hybrid welding apparatus as related technology. 本発明に係るハイブリッド溶接装置におけるCMOSカメラの画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image of the CMOS camera in the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例を模式的に示す図である。It is a figure showing typically one example of a hybrid welding device concerning the present invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an embodiment of a hybrid welding apparatus according to the present invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例におけるレーザ溶接線中心倣い制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating laser welding line center scanning control in one Example of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例におけるアーク溶接線中心倣い制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arc welding line center scanning control in one Example of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例におけるレーザ・アーク間距離制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser-arc distance control in one Example of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の一実施例における揺動幅制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rocking | swiveling width control in one Example of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における画像積算平滑化処理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the image integration smoothing process in the image processing method of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法におけるアーク光量の変化の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the change of the arc light quantity in the image processing method of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶融池画像取り込みタイミングの例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the molten pool image taking-in timing in the image processing method of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における画像輝度積算値による適正画像判定の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the appropriate image determination by the image luminance integrated value in the image processing method of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶融池端部検知処理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the molten pool edge part detection process in the image processing method of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における溶接ワイヤ検知処理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the welding wire detection process in the image processing method of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理の一例を説明するためのフローチャート(その1)である。It is a flowchart (the 1) for demonstrating an example of the image processing of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理の一例を説明するためのフローチャート(その2)である。It is a flowchart (the 2) for demonstrating an example of the image processing of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の他の実施例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the other Example of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の他の実施例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram showing roughly other examples of a hybrid welding device concerning the present invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置におけるCCDカメラの画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image of the CCD camera in the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の他の実施例におけるレーザヘッド高さ倣い制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser head height copy control in the other Example of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るハイブリッド溶接装置の画像処理方法における水平・垂直投影処理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the horizontal and vertical projection process in the image processing method of the hybrid welding apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ溶接部の品質判定プログラムを記録した媒体の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the medium which recorded the quality determination program of the laser welding part which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザヘッド
2 溶接トーチ
3 CMOSカメラ
4 制御コンピュータ
5 CCDカメラ
10 レーザ照射点(レーザ加工点)
11 レーザ光
20 溶接ワイヤ(フィラーワイヤ)
42 画像処理ボード
43 シリアルインターフェース
100 溶融池
310 処理装置
311 演算処理装置本体
312 処理装置側メモリ
320 プログラム(データ)提供者
330 可搬型記憶媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser head 2 Welding torch 3 CMOS camera 4 Control computer 5 CCD camera 10 Laser irradiation point (laser processing point)
11 Laser light 20 Welding wire (filler wire)
42 image processing board 43 serial interface 100 molten pool 310 processing device 311 arithmetic processing device main body 312 processing device side memory 320 program (data) provider 330 portable storage medium

Claims (22)

第1の溶接と第2の溶接を組み合わせて行うハイブリッド溶接装置であって、
被溶接材の画像を取り込む画像取り込み手段と、
該画像取り込み手段により取り込まれた複数の画像を積算平滑化処理する画像処理手段と、
該画像処理手段により処理された画像に従って、前記第1の溶接および前記第2の溶接を制御する溶接制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド溶接装置。
A hybrid welding apparatus that combines the first welding and the second welding,
Image capturing means for capturing an image of a material to be welded;
Image processing means for integrating and smoothing a plurality of images captured by the image capturing means;
A hybrid welding apparatus, comprising: a welding control unit that controls the first welding and the second welding according to an image processed by the image processing unit.
請求項1に記載のハイブリッド溶接装置において、
前記第1の溶接はレーザ溶接であり、且つ、
前記第2の溶接はアーク溶接であることを特徴とするハイブリッド溶接装置。
The hybrid welding apparatus according to claim 1,
The first welding is laser welding; and
The hybrid welding apparatus, wherein the second welding is arc welding.
請求項2に記載のハイブリッド溶接装置において、前記画像取り込み手段は、画像の高速撮影が可能なCMOSカメラを備えることを特徴とするハイブリッド溶接装置。   The hybrid welding apparatus according to claim 2, wherein the image capturing unit includes a CMOS camera capable of high-speed image capturing. 請求項2に記載のハイブリッド溶接装置において、前記CMOSカメラは、前記レーザ溶接において照射されるレーザ光に対して同軸上で前記被溶接材の画像を撮影する位置に設けられていることを特徴とするハイブリッド溶接装置。   3. The hybrid welding apparatus according to claim 2, wherein the CMOS camera is provided at a position for taking an image of the welded material coaxially with respect to a laser beam irradiated in the laser welding. Hybrid welding equipment. 請求項2に記載のハイブリッド溶接装置において、前記画像取り込み手段は、前記アーク溶接に使用する溶接ワイヤの揺動端前後の画像を取り込むことを特徴とするハイブリッド溶接装置。   3. The hybrid welding apparatus according to claim 2, wherein the image capturing means captures images before and after a rocking end of a welding wire used for the arc welding. 請求項2に記載のハイブリッド溶接装置において、前記画像処理手段は、前記画像取り込み手段により取り込まれた複数の画像のうち、当該画像における所定領域内の輝度積算値を算出し、該算出された輝度積算値が予め定められた範囲内にある画像を前記積算平滑化処理に使用することを特徴とするハイブリッド溶接装置。   3. The hybrid welding apparatus according to claim 2, wherein the image processing unit calculates a luminance integrated value in a predetermined region in the image among the plurality of images captured by the image capturing unit, and calculates the calculated luminance. A hybrid welding apparatus characterized in that an image having an integrated value within a predetermined range is used for the integrated smoothing process. 請求項6に記載のハイブリッド溶接装置において、前記輝度積算値を算出する前記画像における所定領域は、溶融池の両端および溶接ワイヤの画像を含み、且つ、レーザ照射点の画像を含まない矩形領域であることを特徴とするハイブリッド溶接装置。   7. The hybrid welding apparatus according to claim 6, wherein the predetermined area in the image for calculating the luminance integrated value is a rectangular area that includes images of both ends of the weld pool and the welding wire and does not include an image of the laser irradiation point. A hybrid welding apparatus characterized in that there is. 請求項7に記載のハイブリッド溶接装置において、前記溶接制御手段は、前記レーザ溶接におけるレーザ溶接線の中心倣い制御、該レーザ溶接のレーザ照射点と前記アーク溶接の溶接ワイヤ先端との距離の制御、該アーク溶接のアーク溶接線中心倣い制御、または、該溶接ワイヤの揺動幅制御を行うことを特徴とするハイブリッド溶接装置。   The hybrid welding apparatus according to claim 7, wherein the welding control means includes a center scanning control of a laser welding line in the laser welding, a control of a distance between a laser irradiation point of the laser welding and a welding wire tip of the arc welding. A hybrid welding apparatus that performs arc welding line center scanning control of the arc welding or swing width control of the welding wire. 請求項4に記載のハイブリッド溶接装置において、さらに、
前記被溶接材の表面に対して所定の角度で該被溶接材の画像を撮影するCCDカメラを備えることを特徴とするハイブリッド溶接装置。
The hybrid welding apparatus according to claim 4, further comprising:
A hybrid welding apparatus comprising a CCD camera that captures an image of the material to be welded at a predetermined angle with respect to the surface of the material to be welded.
請求項9に記載のハイブリッド溶接装置において、前記CCDカメラは、前記レーザ溶接によるレーザ加工点位置を計測することを特徴とするハイブリッド溶接装置。   10. The hybrid welding apparatus according to claim 9, wherein the CCD camera measures a laser processing point position by the laser welding. 第1の溶接と第2の溶接を組み合わせて行うハイブリッド溶接装置の画像処理方法であって、
被溶接材の複数の画像を取り込み、
該取り込まれた複数の画像を積算平滑化処理して、前記第1の溶接および前記第2の溶接の制御に用いる画像を生成することを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。
An image processing method for a hybrid welding apparatus that combines first welding and second welding,
Capture multiple images of the material to be welded,
An image processing method for a hybrid welding apparatus, characterized in that an integrated smoothing process is performed on the plurality of captured images to generate an image used for controlling the first welding and the second welding.
請求項11に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、
前記第1の溶接はレーザ溶接であり、且つ、
前記第2の溶接はアーク溶接であることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。
In the image processing method of the hybrid welding apparatus of Claim 11,
The first welding is laser welding; and
The image processing method for a hybrid welding apparatus, wherein the second welding is arc welding.
請求項12に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、前記被溶接材の複数の画像は、画像の高速撮影が可能なCCDカメラを使用して取り込まれることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。   13. The hybrid welding apparatus image processing method according to claim 12, wherein the plurality of images of the welded material are captured using a CCD camera capable of high-speed imaging. Processing method. 請求項12に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、前記CCDカメラは、前記レーザ溶接において照射されるレーザ光に対して同軸上で前記被溶接材の画像を撮影する位置に設けられていることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。   13. The image processing method for a hybrid welding apparatus according to claim 12, wherein the CCD camera is provided at a position for taking an image of the material to be welded coaxially with respect to a laser beam irradiated in the laser welding. An image processing method for a hybrid welding apparatus. 請求項12に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、前記被溶接材の複数の画像は、前記アーク溶接に使用する溶接ワイヤの揺動端前後の画像を含むことを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。   13. The hybrid welding apparatus image processing method according to claim 12, wherein the plurality of images of the workpiece include images before and after a rocking end of a welding wire used for the arc welding. Image processing method. 請求項12に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、前記レーザ溶接および前記アーク溶接の制御に用いる画像は、前記取り込まれた複数の画像のうち、当該画像における所定領域内の輝度積算値を算出し、該算出された輝度積算値が予め定められた範囲内にある画像を前記積算平滑化処理して生成することを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。   The image processing method of the hybrid welding apparatus according to claim 12, wherein an image used for controlling the laser welding and the arc welding is an integrated luminance value in a predetermined region in the image among the plurality of captured images. An image processing method for a hybrid welding apparatus, characterized in that an image in which the calculated luminance integrated value is within a predetermined range is generated by the integrated smoothing process. 請求項16に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、前記輝度積算値を算出する前記画像における所定領域は、溶融池の両端および溶接ワイヤの画像を含み、且つ、レーザ照射点の画像を含まない矩形領域であることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。   17. The image processing method for a hybrid welding apparatus according to claim 16, wherein the predetermined area in the image for calculating the integrated luminance value includes images of both ends of the weld pool and a welding wire, and includes an image of a laser irradiation point. An image processing method for a hybrid welding apparatus, wherein the image processing method is a rectangular region having no shape. 請求項17に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、前記レーザ溶接および前記アーク溶接の制御は、該レーザ溶接におけるレーザ溶接線の中心倣い制御、該レーザ溶接のレーザ照射点と該アーク溶接の溶接ワイヤ先端との距離の制御、該アーク溶接のアーク溶接線中心倣い制御、または、該溶接ワイヤの揺動幅制御を含むことを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。   18. The image processing method for a hybrid welding apparatus according to claim 17, wherein the laser welding and the arc welding are controlled by center scanning control of a laser welding line in the laser welding, a laser irradiation point of the laser welding, and the arc welding. An image processing method for a hybrid welding apparatus, comprising: control of a distance to a welding wire tip, arc welding line center scanning control of arc welding, or swing width control of the welding wire. 請求項14に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、さらに、
前記被溶接材の表面に対して所定の角度に設けられたCCDカメラで撮影された該被溶接材の画像を取り込むことを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。
The image processing method for a hybrid welding apparatus according to claim 14, further comprising:
An image processing method for a hybrid welding apparatus, wherein an image of the material to be welded captured by a CCD camera provided at a predetermined angle with respect to the surface of the material to be welded is captured.
請求項19に記載のハイブリッド溶接装置の画像処理方法において、前記CCDカメラで撮影された画像は、前記レーザ溶接によるレーザ加工点位置の計測に使用することを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理方法。   20. The image processing method for a hybrid welding apparatus according to claim 19, wherein the image photographed by the CCD camera is used for measurement of a laser processing point position by the laser welding. . 第1の溶接と第2の溶接を組み合わせて行うハイブリッド溶接装置の画像処理プログラムであって、
コンピュータに、
被溶接材の複数の画像を取り込ませ、
該取り込ませた複数の画像を積算平滑化処理させて、前記第1の溶接および前記第2の溶接の制御に用いる画像を生成させることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理プログラム。
An image processing program for a hybrid welding apparatus that combines first welding and second welding,
On the computer,
Capture multiple images of the material to be welded,
An image processing program for a hybrid welding apparatus, wherein an image used for controlling the first welding and the second welding is generated by performing an integration smoothing process on the plurality of captured images.
コンピュータによって実行させるプログラムを記録した媒体であって、該プログラムは、前記コンピュータに、
被溶接材の複数の画像を取り込ませ、
該取り込ませた複数の画像を積算平滑化処理させて、前記第1の溶接および前記第2の溶接の制御に用いる画像を生成させることを特徴とするハイブリッド溶接装置の画像処理プログラムを記録した媒体。
A medium recording a program to be executed by a computer, the program being stored in the computer
Capture multiple images of the material to be welded,
A medium on which an image processing program of a hybrid welding apparatus is recorded, wherein an image used for controlling the first welding and the second welding is generated by subjecting the plurality of captured images to an integration smoothing process. .
JP2005245818A 2005-08-26 2005-08-26 Hybrid welding equipment, and image processing method and image processing program of hybrid welding equipment Withdrawn JP2007054879A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005245818A JP2007054879A (en) 2005-08-26 2005-08-26 Hybrid welding equipment, and image processing method and image processing program of hybrid welding equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005245818A JP2007054879A (en) 2005-08-26 2005-08-26 Hybrid welding equipment, and image processing method and image processing program of hybrid welding equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007054879A true JP2007054879A (en) 2007-03-08

Family

ID=37918804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005245818A Withdrawn JP2007054879A (en) 2005-08-26 2005-08-26 Hybrid welding equipment, and image processing method and image processing program of hybrid welding equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007054879A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012207045A1 (en) 2011-04-28 2012-10-31 Suzuki Motor Corporation Image processing apparatus, useful for detecting a shape of a weld bead, comprises a reference line laying unit for laying reference lines, a contour point image unit forming contour points at locations, and a midpoint formation unit
JPWO2011024904A1 (en) * 2009-08-27 2013-01-31 株式会社Ihi検査計測 Laser welding quality determination method and quality determination device
WO2014030325A1 (en) * 2012-08-20 2014-02-27 株式会社 東芝 Welding system and welding method
WO2015151574A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 Laser weld quality determination method and laser welding device provided with quality determination mechanism
US10079891B2 (en) 2014-05-20 2018-09-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Clusterhead device that functions as a gateway between vehicular ad-hoc network and cellular network
RU2775635C1 (en) * 2020-03-23 2022-07-05 Кабусики Кайся Тосиба Monitoring and measuring apparatus and welding apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2011024904A1 (en) * 2009-08-27 2013-01-31 株式会社Ihi検査計測 Laser welding quality determination method and quality determination device
JP5819727B2 (en) * 2009-08-27 2015-11-24 株式会社Ihi検査計測 Laser welding quality determination method and quality determination device
DE102012207045A1 (en) 2011-04-28 2012-10-31 Suzuki Motor Corporation Image processing apparatus, useful for detecting a shape of a weld bead, comprises a reference line laying unit for laying reference lines, a contour point image unit forming contour points at locations, and a midpoint formation unit
DE102012207045B4 (en) 2011-04-28 2021-12-23 Suzuki Motor Corporation Image processing apparatus and method
WO2014030325A1 (en) * 2012-08-20 2014-02-27 株式会社 東芝 Welding system and welding method
JP2014036995A (en) * 2012-08-20 2014-02-27 Toshiba Corp Welding system and welding method
EP2886241A4 (en) * 2012-08-20 2016-06-01 Toshiba Kk Welding system and welding method
WO2015151574A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 Laser weld quality determination method and laser welding device provided with quality determination mechanism
JP2015188938A (en) * 2014-03-31 2015-11-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 Laser welding quality determination method and laser welding quality determination device
US20170095885A1 (en) * 2014-03-31 2017-04-06 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Laser Welding Quality Determination Method and Laser Welding Apparatus Equipped with Quality Determination Mechanism
US10079891B2 (en) 2014-05-20 2018-09-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Clusterhead device that functions as a gateway between vehicular ad-hoc network and cellular network
RU2775635C1 (en) * 2020-03-23 2022-07-05 Кабусики Кайся Тосиба Monitoring and measuring apparatus and welding apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Luo et al. Vision-based weld pool boundary extraction and width measurement during keyhole fiber laser welding
US10113981B2 (en) Real-time analysis and control of electron beam manufacturing process through x-ray computed tomography
CA3034292A1 (en) Systems and methods for z-height measurement and adjustment in additive manufacturing
JP2007054879A (en) Hybrid welding equipment, and image processing method and image processing program of hybrid welding equipment
JP2001191187A (en) Method and device for measuring process parameter in material working process
Ma et al. Gas metal arc weld pool surface imaging: modeling and processing
WO2020039948A1 (en) Welding control device, display control device, welding system, welding control method, and program
Näsström et al. Measuring the effects of a laser beam on melt pool fluctuation in arc additive manufacturing
Chen et al. Dynamic reflection behaviors of weld pool surface in pulsed GTAW
JP4240220B2 (en) Laser welding quality inspection method and apparatus
Lu et al. Detection of reinforcement of multi-bead and multi-layer weld in additive manufacturing based on on-line visual information of weld pool
JP2004219154A (en) Surface shape measuring method of object and automatic welding device
JP2000210781A (en) Laser beam welding method and its equipment
CN110616427A (en) System and method for controlling laser cladding height of inner hole
JP3463142B2 (en) Welding equipment
Nilsen et al. Adaptive control of the filler wire rate during laser beam welding of squared butt joints with varying gap width
JP2008260043A (en) Welding method, and apparatus for detecting stepped portion
Wu et al. Sensing weld pool geometrical appearance in gas—metal arc welding
JP5200872B2 (en) Slab surface defect detection method and slab surface defect detection apparatus
JP7170223B2 (en) Welding determination device, welding device, and welding determination method
JPH08276269A (en) Copy welding method
JPH07108390A (en) Cladding-machining method and cladding machine
JP2895289B2 (en) Automatic welding copying machine
JPH0220661A (en) Automatic welding process for cylindrical vessel
Ma Vision-sensing and bead width control of the first layer of multi-layered part in GTAW based Additive Manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20061221

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20070717

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20071012

A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20081104