JP2017205789A - 溶接装置及び溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施の形態の溶接装置は、複数の撮影装置、画像処理部、算出部及び狙い位置補正部を備えている。複数の撮影装置は、溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する。画像処理部は、前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する。算出部は、前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した3次元の座標位置を算出する。狙い位置補正部は、前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する。
【選択図】図1
Description
<第1の実施の形態>
図1及び図2A〜図2Cに示すように、本実施形態の溶接装置10は、溶接対象物2a、2bにおける開先の溶融池23に対する境界位置1a、1bと、溶接トーチの電極22の先端位置と、の相対的な位置関係に基づいて、溶接の狙い位置を自動制御(補正)する例えば非消耗電極式の自動溶接装置である。
次に、第2の実施の形態を図7に基づき説明する。本実施形態に係る溶接装置30は、第1の実施形態に係る溶接装置10の画像処理部18、3次元情報算出部15及び狙い位置補正部19に代えて、図7に示すように、画像処理部38、3次元情報算出部35、並びに誤検出判定部36及び溶接狙い位置演算部37を含む狙い位置補正部39を有すると共に、前層処理記憶部34をさらに備えている。
次に、第3の実施の形態を図8に基づき説明する。本実施形態に係る溶接装置50は、第1の実施形態に係る溶接装置10の3次元情報算出部15並びに狙い位置補正部19に代えて、図8に示すように、3次元情報算出部55、並びに誤検出判定部56及び溶接狙い位置演算部57を含む狙い位置補正部59を備えている。
次に、第4の実施の形態を図9、図10A及び図10Bに基づき説明する。本実施形態に係る溶接装置70は、第1の実施形態に係る溶接装置10の画像処理部18並びに狙い位置補正部19に代えて、図9に示すように、画像処理部78並びに誤検出判定部76及び溶接狙い位置演算部77を含む狙い位置補正部79を有すると共に、設計情報記憶部71及び開先境界位置推測部72をさらに備えている。
Claims (11)
- 溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する複数の撮影装置と、
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する画像処理部と、
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した3次元の座標位置を算出する算出部と、
前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する狙い位置補正部と、
を備える溶接装置。 - アーク長を設定する設定部をさらに備え、
前記算出部は、3次元座標上の開先の境界位置から前記各撮影装置までの当該各撮影装置の光軸方向に沿った第1の距離と、3次元座標上の電極の先端位置から前記各撮影装置までの前記光軸方向に沿った距離と前記設定されたアーク長とを加算した第2の距離と、を算出し、
前記狙い位置補正部は、前記算出された第1の距離と前記第2の距離との差が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された開先の境界位置を誤検出であると判定する判定部を備える、
請求項1に記載の溶接装置。 - アーク長を設定する設定部をさらに備え、
前記算出部は、3次元座標上の電極の先端位置から3次元座標系の開先の境界位置までの前記各撮影装置の光軸方向に沿った第3の距離を算出し、
前記狙い位置補正部は、前記算出された第3の距離と前記設定されたアーク長との差が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された電極の先端位置及び/又は開先の境界位置を誤検出であると判定する判定部を備える、
請求項1に記載の溶接装置。 - アーク長を設定する設定部をさらに備え、
前記算出部は、3次元座標上の電極の先端位置から3次元座標上の前記開先の境界位置までの前記各撮影装置の光軸方向に沿った第3の距離を算出し、
前記狙い位置補正部は、前記算出された第3の距離が前記設定されたアーク長と等しくなるように、前記光軸方向における前記電極の位置を移動制御する、
請求項1に記載の溶接装置。 - 前記複数の撮影装置は、溶接ワイヤをさらに含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影し、
前記画像処理部は、前記複数の撮影装置により撮影された各画像を画像処理することによって前記各画像上の溶接池に対する溶接ワイヤの挿入位置を検出し、
前記算出部は、前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記挿入位置に対応した3次元の座標位置を算出し、
前記狙い位置補正部は、算出された3次元座標上における、前記溶接ワイヤの挿入位置、前記電極の先端位置及び前記開先の境界位置に基づいて、前記溶接ワイヤを移動制御する、
請求項1に記載の溶接装置。 - 前層の溶接の狙い位置を記憶する記憶部をさらに備え、
前記狙い位置補正部は、前記記憶された前層の溶接の狙い位置に基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する、
請求項1に記載の溶接装置。 - 前記画像処理部によって検出された前層の開先の境界位置を記憶する記憶部をさらに備え、
前記狙い位置補正部は、前記記憶された前層の開先の境界位置に基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する、
請求項1に記載の溶接装置。 - 前記算出部は、溶融池に対する一方の開先の前層の境界位置から前記各撮影装置までの当該各撮影装置の光軸方向に沿った距離と、溶融池に対する他方の開先の前層の境界位置から前記各撮影装置までの前記光軸方向に沿った距離と、の差を算出し、
前記算出された前層の互いの距離の差と、前記互いの距離の差に応じた溶接の狙い位置の制御パターンと、を記憶する記憶部をさらに備え、
前記狙い位置補正部は、前記記憶された前層の互いの距離の差と前記制御パターンとに基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する、
請求項1に記載の溶接装置。 - 前記画像処理部は、前記画像処理によって各画像上の開先の上端縁の位置をさらに検出し、
前記開先の形状の設計値を含む設計情報を記憶する記憶部と、
前記画像処理によって各画像上に検出された前記開先の境界位置及び前記開先の上端縁の位置と前記記憶された設計情報とに基づいて、3次元座標上の開先の境界位置を推測する推測部と、
をさらに備え、
前記狙い位置補正部は、前記算出部によって算出された3次元座標上の開先の境界位置と前記推測された3次元座標上の開先の境界位置との間の離間距離が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された前記開先の境界位置を誤検出であると判定する判定部を備える、
請求項1に記載の溶接装置。 - 溶接条件を設定する設定部をさらに備え、
前記複数の撮影装置は、それぞれの前面に、特定の波長の光を透過させる光学フィルタを備え、
さらに、前記複数の撮影装置は、前記設定された溶接条件に応じて、しぼり、ゲイン、及びシャッタ速度の少なくともひとつを調整する、
請求項1に記載の溶接装置。 - 溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から複数の撮影装置で撮影するステップと、
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と前記開先の溶融池に対する境界位置とを検出するステップと、
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した3次元の座標位置を算出するステップと、
前記算出された3次元の各座標位置に基づいて、溶接の狙い位置を補正するステップと、
を有する溶接方法。
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