JP2895289B2 - 溶接自動倣い装置 - Google Patents
溶接自動倣い装置Info
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- JP2895289B2 JP2895289B2 JP30871091A JP30871091A JP2895289B2 JP 2895289 B2 JP2895289 B2 JP 2895289B2 JP 30871091 A JP30871091 A JP 30871091A JP 30871091 A JP30871091 A JP 30871091A JP 2895289 B2 JP2895289 B2 JP 2895289B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接自動倣い装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】溶接線の倣い制御では、溶接部の情報を
得る手段として図６に示すように工業用テレビ（ＩＴ
Ｖ）カメラ１を利用したもの、あるいは、図７に示すよ
うにレーザ変位センサ１７Ｓを利用したものなどがあ
る。前者の図６に示すＩＴＶカメラ１を利用したもので
は、ＩＴＶカメラ１から得られる溶接部視覚情報８で示
す画像情報を画像処理装置９により処理し、開先左右端
位置ＧＬ１，ＧＲ１、トーチ位置（ワイヤ位置）ＴＣ、
前ビード形状ＢＬ等を得て、溶接機制御装置１０に入力
し、溶接台車３、溶接トーチ４、溶接ワイヤ５を制御し
て溶接線の倣い制御を行っている。なお、ここでＩＴＶ
カメラ１の代りに赤外線カメラを用いる場合もある。
得る手段として図６に示すように工業用テレビ（ＩＴ
Ｖ）カメラ１を利用したもの、あるいは、図７に示すよ
うにレーザ変位センサ１７Ｓを利用したものなどがあ
る。前者の図６に示すＩＴＶカメラ１を利用したもので
は、ＩＴＶカメラ１から得られる溶接部視覚情報８で示
す画像情報を画像処理装置９により処理し、開先左右端
位置ＧＬ１，ＧＲ１、トーチ位置（ワイヤ位置）ＴＣ、
前ビード形状ＢＬ等を得て、溶接機制御装置１０に入力
し、溶接台車３、溶接トーチ４、溶接ワイヤ５を制御し
て溶接線の倣い制御を行っている。なお、ここでＩＴＶ
カメラ１の代りに赤外線カメラを用いる場合もある。
【０００３】また、図７に示すレーザ変位センサ１７Ｓ
を利用したものでは、レーザ変位センサ１７Ｓを開先上
を左右にトラバースさせて、もしくは回転ミラーを用い
て開先内をセンシングして、開先内形状１８を入力し、
形状検出処理装置１９により、開先左右端位置ＧＬ２，
ＧＲ２、ビード変曲点位置ＢＬ等を検出し、溶接機制御
装置１０により溶接台車３、溶接トーチ４、溶接ワイヤ
５または溶接電極を制御し、溶接線（ビード接点）の倣
い制御をしている。
を利用したものでは、レーザ変位センサ１７Ｓを開先上
を左右にトラバースさせて、もしくは回転ミラーを用い
て開先内をセンシングして、開先内形状１８を入力し、
形状検出処理装置１９により、開先左右端位置ＧＬ２，
ＧＲ２、ビード変曲点位置ＢＬ等を検出し、溶接機制御
装置１０により溶接台車３、溶接トーチ４、溶接ワイヤ
５または溶接電極を制御し、溶接線（ビード接点）の倣
い制御をしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すＩＴＶカメラ１による方式では、溶接部視覚情報８
のうち、図６に示す開先左右端ＧＬ１，ＧＲ１および溶
接ワイヤ５先端ＴＣ（ＴＩＧ溶接では電極先端位置）
は、かなりの高確度で認識されるものの、画像上判別し
にくい前ビード端ＢＬ１，ＢＲ１やビード接点ＢＬ（ビ
ードとビードの継ぎ目）を求めるのは容易ではない。
示すＩＴＶカメラ１による方式では、溶接部視覚情報８
のうち、図６に示す開先左右端ＧＬ１，ＧＲ１および溶
接ワイヤ５先端ＴＣ（ＴＩＧ溶接では電極先端位置）
は、かなりの高確度で認識されるものの、画像上判別し
にくい前ビード端ＢＬ１，ＢＲ１やビード接点ＢＬ（ビ
ードとビードの継ぎ目）を求めるのは容易ではない。
【０００５】このため画像処理の結果溶接トーチ４を開
先面７中央に位置させるという制御は、あるパーセンテ
ージで狂う事になり、また、図８に示すような多パス多
層盛を行おうとする場合は、図９のように前ビード接点
（左右）ＢＬ１，ＢＲ１を求め、その中央に溶接トーチ
４を位置させたいが、このＢＬ１，ＢＲ１を視覚情報８
から得るのは非常に難しく、多パス多層盛の制御は困難
であった。
先面７中央に位置させるという制御は、あるパーセンテ
ージで狂う事になり、また、図８に示すような多パス多
層盛を行おうとする場合は、図９のように前ビード接点
（左右）ＢＬ１，ＢＲ１を求め、その中央に溶接トーチ
４を位置させたいが、このＢＬ１，ＢＲ１を視覚情報８
から得るのは非常に難しく、多パス多層盛の制御は困難
であった。
【０００６】また、レーザ変位センサ１７Ｓに頼る場合
は、これら開先左右端ＧＬ２，ＧＲ２や前ビード端ＢＬ
やビード接点は求まるものの、溶接ワイヤ５（または電
極）位置は認識出来ないため、溶接ワイヤ５（または電
極）は、最初にセットした位置に対しての相対的なずれ
として制御せざるを得ず溶接台車３のガタ等により位置
ずれが起きてもこれをフィードバック出来なかった。ま
た、レーザ変位センサ１７Ｓの場合は、開先内を走査す
るための回転ミラーやウィービング装置等の機構を必要
とし、装置が大型になっている。
は、これら開先左右端ＧＬ２，ＧＲ２や前ビード端ＢＬ
やビード接点は求まるものの、溶接ワイヤ５（または電
極）位置は認識出来ないため、溶接ワイヤ５（または電
極）は、最初にセットした位置に対しての相対的なずれ
として制御せざるを得ず溶接台車３のガタ等により位置
ずれが起きてもこれをフィードバック出来なかった。ま
た、レーザ変位センサ１７Ｓの場合は、開先内を走査す
るための回転ミラーやウィービング装置等の機構を必要
とし、装置が大型になっている。
【０００７】また、レーザ変位センサ１７ＳとＩＴＶカ
メラ１を併用する場合では、レーザ変位センサ１７Ｓか
ら求める開先形状（開先左右端ＧＬ２，ＧＲ２）とＩＴ
Ｖカメラ１から求める開先形状（開先左右端ＢＬ１，Ｂ
Ｒ１）とを同じ座標単位系に変換してやる必要があり、
このときＩＴＶカメラ１から得られる開先左右端ＢＬ
１，ＢＲ１は、誤差が含まれているもので高精度な倣い
制御が出来なかった。
メラ１を併用する場合では、レーザ変位センサ１７Ｓか
ら求める開先形状（開先左右端ＧＬ２，ＧＲ２）とＩＴ
Ｖカメラ１から求める開先形状（開先左右端ＢＬ１，Ｂ
Ｒ１）とを同じ座標単位系に変換してやる必要があり、
このときＩＴＶカメラ１から得られる開先左右端ＢＬ
１，ＢＲ１は、誤差が含まれているもので高精度な倣い
制御が出来なかった。
【０００８】本発明は、上述の問題に鑑み高精度な倣い
制御を多層盛制御を可能とし大型装置とすることなく行
なうようにした溶接自動倣い装置の提供を目的とする。
制御を多層盛制御を可能とし大型装置とすることなく行
なうようにした溶接自動倣い装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、溶接トーチの進行方向前方の開先内の光切断画
像を得るレーザスリット光発光部と、このレーザスリッ
ト発光部より進行方向前方にあって上記溶接トーチや光
切断像を含む溶融池を含む溶接情報を検出するＩＴＶカ
メラと、このＩＴＶカメラの溶接情報により開先左右端
及びビード接点を求めて溶接トーチ狙い位置を求めつい
で溶接トーチずれ量を求めると共に、ビード高さを計算
し、そしてビード最大山高さと開先の交点を加えて溶接
断面積を求める演算手段とを有し、 上記溶接トーチずれ
量からトーチ左右位置制御、上記ビード高さからトーチ
下端位置制御、上記溶接断面積から溶接工事の速度制御
を行なうようにしたことを特徴とする。
発明は、溶接トーチの進行方向前方の開先内の光切断画
像を得るレーザスリット光発光部と、このレーザスリッ
ト発光部より進行方向前方にあって上記溶接トーチや光
切断像を含む溶融池を含む溶接情報を検出するＩＴＶカ
メラと、このＩＴＶカメラの溶接情報により開先左右端
及びビード接点を求めて溶接トーチ狙い位置を求めつい
で溶接トーチずれ量を求めると共に、ビード高さを計算
し、そしてビード最大山高さと開先の交点を加えて溶接
断面積を求める演算手段とを有し、 上記溶接トーチずれ
量からトーチ左右位置制御、上記ビード高さからトーチ
下端位置制御、上記溶接断面積から溶接工事の速度制御
を行なうようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】ＩＴＶカメラによる一つの画像情報内にレーザ
スリット光による光切断画像（光切断線）が現われるこ
とになり、溶接部内の視覚情報及びレーザスリット光が
開先内に屈曲して写った光切断線より得られる開先内形
状とから、トーチ位置ずれ量を検出しトーチ位置制御を
可能としたものである。
スリット光による光切断画像（光切断線）が現われるこ
とになり、溶接部内の視覚情報及びレーザスリット光が
開先内に屈曲して写った光切断線より得られる開先内形
状とから、トーチ位置ずれ量を検出しトーチ位置制御を
可能としたものである。
【００１１】
【実施例】ここで、図１ないし図５を参照して本発明の
実施例を説明する。図１において、開先面７に沿って
（溶接方向Ｙに沿って）移動する溶接台車３（又は溶接
ロボット先端）には、溶接トーチ４及び溶接ワイヤ５が
備えられており、またこの溶接ワイヤ５の進行方向前方
にレーザスリット光発光部２が備えられ、更にこのレー
ザスリット光発光部２の進行方向前方にＩＴＶカメラ１
が備えられている。
実施例を説明する。図１において、開先面７に沿って
（溶接方向Ｙに沿って）移動する溶接台車３（又は溶接
ロボット先端）には、溶接トーチ４及び溶接ワイヤ５が
備えられており、またこの溶接ワイヤ５の進行方向前方
にレーザスリット光発光部２が備えられ、更にこのレー
ザスリット光発光部２の進行方向前方にＩＴＶカメラ１
が備えられている。
【００１２】このうち、レーザスリット光発光部２で
は、レーザスリット光１７を開先に向けて照射して、開
先面溶接部の光切断画像（光切断線）を得る。すなわ
ち、図１および図３に示すＩＴＶカメラ１による溶接部
視覚情報８にあって光切断線ＧＬ１，ＢＬ，ＧＲ１を得
る。また、ＩＴＶカメラ１は、上述の光切断線、溶接ワ
イヤ５（溶接トーチ４）、及び開先面７を溶接部視覚情
報８として得る。
は、レーザスリット光１７を開先に向けて照射して、開
先面溶接部の光切断画像（光切断線）を得る。すなわ
ち、図１および図３に示すＩＴＶカメラ１による溶接部
視覚情報８にあって光切断線ＧＬ１，ＢＬ，ＧＲ１を得
る。また、ＩＴＶカメラ１は、上述の光切断線、溶接ワ
イヤ５（溶接トーチ４）、及び開先面７を溶接部視覚情
報８として得る。
【００１３】画像処理装置９及び溶接機制御装置１０で
は、溶接部視覚情報８を画像処理し被溶接物６の開先面
７に対する溶接ワイヤ（溶接トーチ４）位置を制御する
溶接適応制御が行なわれる。
は、溶接部視覚情報８を画像処理し被溶接物６の開先面
７に対する溶接ワイヤ（溶接トーチ４）位置を制御する
溶接適応制御が行なわれる。
【００１４】画像処理装置９では、図４の如くまず、レ
ーザスリット光発光部２より投影された光切断線より、
その屈曲した位置を検出し、開先左右端ＧＬ１，ＧＲ１
及びビード接点ＢＬを求める。さらにこれより、溶接ト
ーチ狙い位置ＸＣを求める。これらの情報よりトーチず
れ量△Ｘを計算し、トーチ左右位置制御（Ｘ軸制御１
１）を行う。また、この開先内の光切断線より、ビード
高さを計算し、トーチ下端位置を制御（Ｚ軸制御１３）
し、アーク長制御する事も可能である。また図５の如く
例えば、開先面７とビードの交点ＢＬ１，ＢＲ１、ビー
ド接点ＢＬおよびビード最大山高さＢＬ１と開先の交点
ＢＡより台形近似等により溶接断面積Ａを求め、このＡ
の大小により溶接台車の速度制御（Ｖ∝Ａ、としてＹ軸
制御１２を行う）も可能とするものである。
ーザスリット光発光部２より投影された光切断線より、
その屈曲した位置を検出し、開先左右端ＧＬ１，ＧＲ１
及びビード接点ＢＬを求める。さらにこれより、溶接ト
ーチ狙い位置ＸＣを求める。これらの情報よりトーチず
れ量△Ｘを計算し、トーチ左右位置制御（Ｘ軸制御１
１）を行う。また、この開先内の光切断線より、ビード
高さを計算し、トーチ下端位置を制御（Ｚ軸制御１３）
し、アーク長制御する事も可能である。また図５の如く
例えば、開先面７とビードの交点ＢＬ１，ＢＲ１、ビー
ド接点ＢＬおよびビード最大山高さＢＬ１と開先の交点
ＢＡより台形近似等により溶接断面積Ａを求め、このＡ
の大小により溶接台車の速度制御（Ｖ∝Ａ、としてＹ軸
制御１２を行う）も可能とするものである。
【００１５】次に、図３に示すＩＴＶカメラ１による溶
接部視覚情報及び図４に示す開先断面形状と溶接トーチ
の関係図から図２に示す溶接機制御装置のフローチャー
トを説明する。図２において、溶接機制御装置１０は、
アークスタート後、ＩＴＶカメラ１で撮影した溶接部視
覚情報が画像処理装置９に送られる。画像処理装置９で
は、この画像から、レーザスリット光１７の光切断線よ
りＧＬ１，ＧＲ１，ＢＬが求められ、その他視覚情報よ
りトーチ現在位置ＴＣの座標が求められる。次に、ビー
ド接点ＢＬを元にして溶接トーチ狙い位置ＸＣのＸ座標
が求められる。以上よりトーチ現在位置ＴＣと溶接トー
チ狙い位置ＸＣのずれ量△Ｘ＝ＸＣ−ＴＣを計算する。
制御装置１０はこの求められた△Ｘだけトーチ４をＸ軸
上に移動させる。さらに次の画像情報を取り込んで同様
の制御を繰返す事により自動制御を継続させる。これを
溶接完了まで繰り返す事になる。
接部視覚情報及び図４に示す開先断面形状と溶接トーチ
の関係図から図２に示す溶接機制御装置のフローチャー
トを説明する。図２において、溶接機制御装置１０は、
アークスタート後、ＩＴＶカメラ１で撮影した溶接部視
覚情報が画像処理装置９に送られる。画像処理装置９で
は、この画像から、レーザスリット光１７の光切断線よ
りＧＬ１，ＧＲ１，ＢＬが求められ、その他視覚情報よ
りトーチ現在位置ＴＣの座標が求められる。次に、ビー
ド接点ＢＬを元にして溶接トーチ狙い位置ＸＣのＸ座標
が求められる。以上よりトーチ現在位置ＴＣと溶接トー
チ狙い位置ＸＣのずれ量△Ｘ＝ＸＣ−ＴＣを計算する。
制御装置１０はこの求められた△Ｘだけトーチ４をＸ軸
上に移動させる。さらに次の画像情報を取り込んで同様
の制御を繰返す事により自動制御を継続させる。これを
溶接完了まで繰り返す事になる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明の本発明の溶接自動倣い装置に
よれば、溶接部の状態をＩＴＶカメラとレーザスリット
光発光部によりリアルタイムに検出制御する事により、
溶接部の変形や台車のガタ等に適確に反応し、正確に溶
接線倣い制御が行えるようになり、またビード形状に対
応した溶接条件にフィードバック出来、より品質の高い
溶接を提供することができる。
よれば、溶接部の状態をＩＴＶカメラとレーザスリット
光発光部によりリアルタイムに検出制御する事により、
溶接部の変形や台車のガタ等に適確に反応し、正確に溶
接線倣い制御が行えるようになり、またビード形状に対
応した溶接条件にフィードバック出来、より品質の高い
溶接を提供することができる。
【図１】本発明の実施例に係る溶接自動倣い装置の構成
図。
図。
【図２】本実施例の制御装置のフローチャート。
【図３】本実施例のＩＴＶカメラによる視覚情報の説明
図。
図。
【図４】開先断面形状と溶接トーチの関係を示した説明
図。
図。
【図５】開先断面形状と肉盛断面積を示した説明図。
【図６】従来のＩＴＶカメラによる制御方法を示した斜
視図。
視図。
【図７】従来のレーザ変位センサによる制御方法を示し
た斜視図。
た斜視図。
【図８】溶接の積層順序の断面図。
【図９】溶接の積層順序の断面図。
１ ＩＴＶカメラ ２ レーザスリット光発光部 ３ 溶接台車 ４ 溶接トーチ ５ 溶接ワイヤ ６ 被溶接物 ７ 開先面 ８ 溶接部視覚情報 ９ 画像処理装置 １０ 溶接機制御装置 １１ Ｘ軸制御 １２ Ｙ軸制御 １３ Ｚ軸制御 １４ 溶接方向 １５ 前ビード １６ 後ビード １７ レーザスリット光 １８ 開先内形状 １９ 形状検出処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−121072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−49774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−156077（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136004（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 9/095,9/127
Claims (1)
- 【請求項１】 溶接トーチの進行方向前方の開先内の光
切断画像を得るレーザスリット光発光部と、 このレーザスリット光発光部より進行方向前方にあって
上記溶接トーチや光切断像を含む溶融池を含む溶接情報
を検出するＩＴＶカメラと、 このＩＴＶカメラの溶接情報により開先左右端及びビー
ド接点を求めて溶接トーチ狙い位置を求めついで溶接ト
ーチずれ量を求めると共に、ビード高さを計算し、そし
てビード最大山高さと開先の交点を加えて溶接断面積を
求める演算手段とを有し、 上記溶接トーチずれ量からトーチ左右位置制御、上記ビ
ード高さからトーチ下端位置制御、上記溶接断面積から
溶接工事の速度制御を行なうようにした 溶接自動倣い装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30871091A JP2895289B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 溶接自動倣い装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30871091A JP2895289B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 溶接自動倣い装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05138354A JPH05138354A (ja) | 1993-06-01 |
| JP2895289B2 true JP2895289B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=17984346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30871091A Expired - Fee Related JP2895289B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 溶接自動倣い装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895289B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3323028B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2002-09-09 | 株式会社日立製作所 | 自動溶接装置及び溶接方法 |
| JP4761689B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2011-08-31 | 株式会社日立製作所 | 多層盛溶接方法および多層盛自動溶接装置 |
| JP4788094B2 (ja) * | 2003-05-06 | 2011-10-05 | 株式会社日立製作所 | 自動溶接装置 |
| JP2019209339A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | 大同特殊鋼株式会社 | 加工・検査装置および加工・検査方法 |
| CN113042862A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-29 | 湖北文理学院 | 基于主被动视觉结合的焊接偏差检测系统及检测方法 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30871091A patent/JP2895289B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05138354A (ja) | 1993-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990209 |
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