JP3051632B2 - 溶接部材開先倣い制御方法 - Google Patents
溶接部材開先倣い制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接部材の開先形状や
電極の位置からなる自動倣いを行う場合に必要な認識と
開先倣い制御を行なう方法に関するもので、溶接の自動
化や無人化に利用されるものである。 【０００２】 【従来の技術】溶接時に溶接線の開先倣いを行う場合、
電極のウィービングもしくは回転させて、そのときの電
圧もしくは電流の変化から開先に対してのずれ量を計測
する方法や、タッチプローブ又は非接触センサにより部
材との距離を一定に保って開先倣いをする方法が一般的
に採られている。また、溶接オペレータは溶接状況を目
で見て判断しており、視覚情報により多くの情報が得ら
れる。しかし、情報収集に当りセンサをいくつも設置す
るのでは無く、工業用カメラなどで構成された視覚セン
サ１つで対応できるならそれに越したことはない。この
ため、溶接状況をカメラで捕らえ、それを画像処理する
方法も今まで幾つか提案され、採用されている。このと
きにレーザスリット光を補助光として開先面に照射し、
これを光切断像として得て、開先形状を得る方法も採ら
れている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶接部材の開先倣いでは、スリット光を溶接位置からア
ーク光の影響のない離れた所までずらした位置で開先倣
いを行ったり、あるいは、溶接の影響を受けないように
溶接前に溶接箇所を計測して、その情報からロボットの
動く動作のためのティーチングデータを作り出して、そ
のティーチング位置データに基づき溶接を行っていた。
この場合、前者では、溶接部と距離がかなり離れるた
め、溶接位置とスリット光の位置とのずれ分を位置補正
する必要があり、高精度な開先倣いが困難であり、ま
た、装置構成上コンパクト化が図れず、溶接対象製品の
形状，寸法などの制約を受ける。また後者は、溶接中に
生じた溶接部材歪みの補正は出来ない。 【０００４】仮に、アーク光や溶接の影響を除去でき
て、溶接部直近にスリット光を設置できたとしても、ス
リット光のみを見ていたのでは電極の位置関係が分ら
ず、この場合は、最初にセットした位置状態を正常とし
て、その後はスリット光の画像上のずれを電極のずれと
仮定して相対的に動かすことになる。こうした場合、も
しカメラが溶接姿勢の違いなどによりずれた場合も電極
の位置のずれと判断してしまうことになり正常な溶接倣
いを提供できない。 【０００５】更に、仮に電極とスリット光を同一の画像
上に撮像出来たとすると、その画像より電極位置と開先
上面の左右端位置から電極が開先中央に位置するように
計算処理することが考えられる。しかしながら、この場
合も、磁気の影響があった場合、最終的なビード形状と
しては、微妙に狂うことが予想された。こうして、電極
の位置の正確な特定は容易でない。 【０００６】また、出来上がったビード形状から開先倣
いをどう行うかは定量化出来ず、仮に定量化出来ても、
これを制御化するのは従来の制御方法では困難であっ
た。 【０００７】本発明は、従来の問題点を軽減し、溶接部
直近にスリット光を設置して電極とスリット光を同一の
画面上に撮像すると共に、アーク光などの外乱を除去し
てスリット光のみを強調し、高精度な開先形状を得て、
かつ、出来上がったビード形状を考慮して、装置上もコ
ンパクト化が図れる溶接部材開先倣い制御方法を提供す
る。 【０００８】 【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、 １） 溶接部材の開先倣い時において、レーザスリット
光を開先内に照射するための溶接電流を溶接に影響のな
い範囲で一時的に低下させるとともにこの時レーザスリ
ット光源を入・切し、それぞれの場合の溶接状況の画像
を電極先端部の画像とともに干渉フィルタを介して工業
用カメラにて撮像し、このときの撮像画像に基づき、レ
ーザスリット光が写った画面から写ってない画面を差し
引く差分処理をしてレーザスリット光のみの画像情報を
得、 さらにこのレーザスリット光のみの画像情報を基
に、開先上面、開先壁面、ビード形状の情報を得て、正
規の角度に対するビードの傾きΔθ及び開先左右端を求
め、 次に開先左右端から開先中央位置を求めるとともに
上記工業用カメラにて撮影した撮像画像に基づき電極の
先端位置を求め、 次にこれら開先中央位置と電極先端位
置の情報をもとに開先中央位置に対する電極先端位置の
ずれ量ΔＸを求め、 さらに現在の電極の移動方向と速度
Ｖ f を求め、 これら３つのパラメータ（ΔＸ、Δθ、Ｖ
f ）に基づき電極の移動方向も含めた速度Ｖ n を出力し
て開先倣いを自動的に行うことを特徴とする。 ２） 上記１）に記載する溶接開先倣い方法において、
３つのパラメータ（ΔＸ、Δθ、Ｖ f ）に基づきファジ
ー制御により電極の移動方向も含めた速度Ｖ n を出力し
て開先倣いを自動的に行うことを特徴とする。 【０００９】 【作用】レーザ光をスリット上の平行光線束としてレー
ザスリット光を溶接部材に溶接線と直角に照射し、開先
形状に応じて得た光切断像を上記レーザ光と同じ波長を
透過する干渉フィルタを介してＩＴＶカメラにい受光
し、得られた画像を画像処理して開先形状を得る。この
際、パルス溶接電源を用い、溶接電流を瞬間的に数アン
ペアまで落として、アーク光の影響を極小化し、この間
に電極とスリット光を同時に撮像し、スリット光はそれ
が入の画像と切の画像を２枚取りこみ、それぞれの画像
から差もしくは２値化後の画像では排他的処理の条件で
合成画像を得て、レーザスリット光のみの画像を取り出
す画像処理を行うことができる。また電極に関しても、
アーク光が消えた画像を得ることが出来、電極先端まで
正確に画像処理にて求めることが出来る。さらに得られ
た開先形状から、ビードの傾きを画像処理にて求め、こ
の傾きと、電極の開先に対する位置ずれ、及び電極の移
動速度（方向を含む）を入力として、次の電極の移動速
度（方向を含む）をファジィ推論にて求めて開先倣い制
御を行うことができる。 【００１０】 【実施例】ここで、図１〜図３を用いて本発明の実施例
を説明する。図１は本発明の全体の構成図であり、溶接
部材１３の開先面５に溶接ビード１２を形成するための
溶接トーチ１の近傍の溶接進行方向に対し、後方には、
ＩＴＶカメラ２及びレーザスリット光源３が配置されて
いる。このレーザスリット光源３は、波長６００〜８０
０ｎｍの光をシリンドリカルレンズを通してスリット状
の平行光線束（レンズスリット光４）を放射するもので
ある。この場合、波長６００〜８００ｎｍのレーザスリ
ット光４としたのは、アーク光１５に対してレーザスリ
ット光４が見やすい波長であり、また、小型かつ安価な
レーザダイオードにて発光が出来るためである。レーザ
スリット光源３によるレーザスリット光４は、溶接線と
直角に照射され開先面５の形状に沿って光切断画像を写
し出す。この光切断像は、レーザ光と同一波長光を透過
する干渉フィルタ１４を介してＩＴＶカメラ２により取
り込まれ、画像処理装置６によって開先形状が求められ
処理状況がＴＶモニタ７により確認される。 【００１１】詳細には、溶接トーチ１による溶接電流
は、図２に示すように、本電流ＩB から数アンペアの電
流Ｉへ溶接品質に影響のない短時間Δｔ（例えば、５０
０ｍｓ以内）だけ極少の低電流としてアーク光の強度を
減少させる。この時、レーザスリット光源３を入・切す
る事により図３に示す左側の図であるレーザスリット光
４が写った画像と写っていない画像の２つの画面を連続
的に取り込む。具体的には溶接電源側にて極小電流値を
設定しておき、この極小電流になったときの同期信号に
てレーザスリット光の入切を行なう。ここで、レーザス
リット光４がよく認識できるような開先形状や電流が低
い場合などは、溶接電流を極小にまでする必要はない。
そして、画像処理装置６によりこの２つの画面からレー
ザスリット光４のみを取り出すため、レーザスリット光
４が写った画面から写ってない画面をマイナスすること
でスリット光切断像のみを得る。なお、２つの画像を先
に２値化して、その画像を処理する場合は排他的論理和
により画像合成しても同様にスリット光切断画像のみを
得ることが出来る。以上の情報を基に、開先上面と開先
壁面，ビード形状を得て、これから、開先左右端，ビー
ド左右端，ビードコーナや中央部のビードの凹凸，ビー
ドの傾きΔθなどが求められ、溶接の適否を判断し、し
いては、溶接条件までフィードバックすることができ
る。また、上記のどちらかの画像を基に電極８の先端を
求める。これと、先ほど求めた開先左右端から求まる開
先中央とのずれ量ΔＸを求める。なお、Δθは正規の角
度に対するもので、水平下向き溶接なら水平，隅肉溶接
なら通常は４５度に対しての向きのずれである。 【００１２】以上の説明をまとめれば次のようになる。
パルス溶接電源により、溶接中に電流を数アンペアまで
落として、かつ、レーザスリット光の出力と同じ波長の
干渉フィルタを介してＩＴＶカメラにより、この間に画
像を取り込むことにより、アーク光の影響のないスリッ
ト光画像を得る。さらに、この電流が極小化されている
間にスリット光を入・切して、レーザスリット光が写っ
た画像と写っていない画像を画像処理装置に取り込み、
差もしくは２値化後の画像では排他的論理和等の演算則
を適用して画像合成を行うことにより、２つの画面の中
で共に同じ画像は完全に除去され、一方のみに写ったレ
ーザスリット光のみの画像を残す。このことによりレー
ザスリット光だけを強調して正確な開先形状が得られ
る。これらによりレーザスリット光が溶接部直近で得る
ことが出来るため、同時に電極も同一画像内に入れて処
理が可能となり、前述したスリット光の相対的な処理で
なく、電極の開先に対する絶対的なずれを得ることが可
能となる。かつ電極も電流が極少化されているため電極
の先端まで写った画像を得られ、正確な電極位置を得る
ことが出来る。 【００１３】次に、レーザスリット光から得られる開先
左右端の中央と電極位置から電極の位置ずれが求めら
れ、また、開先下部の形状からビードの傾きを得る。こ
れと電極の移動速度（これは例えばプラスが右方向，マ
イナスが左方向で、絶対値が速度に値する）の三つのパ
ラメータを入力として、ファジィ推論により次の電極の
移動速度を求め開先倣いを行う。つまり、現在の電極８
の溶接線に直角、すなわち左右に動作する左右倣い軸９
の移動速度Ｖ（最初は、ずれがないと判断できるため、
移動速度は０と設定しておく）をも含めた計三つのパラ
メータΔθ，ΔＸ，Ｖを入力としてファジィ推論して、
次の左右倣い軸の移動速度Ｖ′を求め、それで電極８を
動かして開先倣いを行うことが出来る。［表１］のよう
なルールによりファジィ倣いを行うものである。 【００１４】 【表１】表中、ラベルの意味は、ＮＬ；Negativc Large，ＮＭ；
Negativc Medium , ＮＳ；Negative，Small,ＺＲ；Zer
o，ＰＳ；Positive Small，ＰＭ；Positivc Medium ,Ｐ
Ｌ；Positive Largeで、やや大きい、すごく大きいとい
うように７種類の意味付けがしてあり、これでルール設
定を行う。つまり、［表１］にあって１〜７のルール
は、トーチ（電極）１のずれに対する制御で、１の例で
は、「ＩＦトーチ位置ずれ＝“ＮＬ”ＴＨＥＮトーチ速
度（左右倣い軸９）＝“ＰＬ”」つまり「トーチ位置ず
れが大きく左にずれているなら、トーチ速度を右にかな
り早い速度で動かす。」４の例では、「ＩＦトーチ位置
ずれ＝“ＺＲ”ＴＨＥＮトーチ速度＝“ＺＲ”」つまり
「トーチ位置ずれがないなら、トーチ速度を０にする」
８−１６のルールは、トーチのずれとビードの傾きに対
する制御で、１１の例は、「ＩＦトーチ位置ずれ＝“Ｚ
Ｒ”ＡＮＤビードの傾き＝“ＮＭ”ＴＨＥＮトーチ速度
＝“ＰＳ”」つまり「トーチ位置ずれが殆んど無く、ビ
ードの傾きがマイナスなら（左側が高い）なら、トーチ
を右にゆっくりの速度で動かす。」１６の例では、「Ｉ
Ｆトーチ位置ずれ＝“ＰＭ”ＡＮＤビードの傾き＝“Ｐ
Ｍ”ＴＨＥＮトーチ速度＝“ＮＭ”」つまり「トーチ位
置が右にずれており、ビードの傾きがプラスなら（右側
が高い）なら、トーチを左に早い速度で動かす。」ま
た、１７〜２２のルール例では、トーチのずれと前に動
かしたトーチの移動方向を含めた速度に対しての制御
で、１９の例は、「ＩＦトーチ位置ずれ＝“ＺＲ”ＡＮ
Ｄ前回のトーチ速度＝“ＮＭ”ＴＨＥＮトーチ速度＝
“ＰＳ”」つまり「トーチ位置ずれが殆んど無く、前回
のトーチ速度が左に動いているなら、トーチを右にゆっ
くりの速度で動かす。」２２の例では、「ＩＦトーチ位
置ずれ＝“ＰＭ”ＡＮＤ前回のトーチ速度＝“ＰＭ”Ｔ
ＨＥＮトーチ速度＝“ＮＭ”」つまり「トーチ位置が右
にずれており、前回のトーチ速度が右に動いているな
ら、トーチを左に早い速度で動かす。」というようなル
ール設定となっている。これらのルール設定で、「ＭＩ
Ｎ−ＭＡＸ−重心方法」や「代数積−加算−重心方法」
により、ファジィ推論を行い、次のトーチ速度を求め、
これを制御装置１１を介して制御することで正確な開先
倣いを行うことが出来る。なお、このルールは、状況に
応じてラベル設定を変更出来る。 【００１５】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザスリット光による光切断像のみを容易に取り出すこ
とが出来、正確な開先形状を得られ、高精度な溶接線倣
い制御を行うことが出来る。また、溶接状況をビード形
状から判断でき、この形状から溶接条件にまでフィード
バックすることが出来、より品質の高い溶接を提供する
ことが出来る。
電極の位置からなる自動倣いを行う場合に必要な認識と
開先倣い制御を行なう方法に関するもので、溶接の自動
化や無人化に利用されるものである。 【０００２】 【従来の技術】溶接時に溶接線の開先倣いを行う場合、
電極のウィービングもしくは回転させて、そのときの電
圧もしくは電流の変化から開先に対してのずれ量を計測
する方法や、タッチプローブ又は非接触センサにより部
材との距離を一定に保って開先倣いをする方法が一般的
に採られている。また、溶接オペレータは溶接状況を目
で見て判断しており、視覚情報により多くの情報が得ら
れる。しかし、情報収集に当りセンサをいくつも設置す
るのでは無く、工業用カメラなどで構成された視覚セン
サ１つで対応できるならそれに越したことはない。この
ため、溶接状況をカメラで捕らえ、それを画像処理する
方法も今まで幾つか提案され、採用されている。このと
きにレーザスリット光を補助光として開先面に照射し、
これを光切断像として得て、開先形状を得る方法も採ら
れている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶接部材の開先倣いでは、スリット光を溶接位置からア
ーク光の影響のない離れた所までずらした位置で開先倣
いを行ったり、あるいは、溶接の影響を受けないように
溶接前に溶接箇所を計測して、その情報からロボットの
動く動作のためのティーチングデータを作り出して、そ
のティーチング位置データに基づき溶接を行っていた。
この場合、前者では、溶接部と距離がかなり離れるた
め、溶接位置とスリット光の位置とのずれ分を位置補正
する必要があり、高精度な開先倣いが困難であり、ま
た、装置構成上コンパクト化が図れず、溶接対象製品の
形状，寸法などの制約を受ける。また後者は、溶接中に
生じた溶接部材歪みの補正は出来ない。 【０００４】仮に、アーク光や溶接の影響を除去でき
て、溶接部直近にスリット光を設置できたとしても、ス
リット光のみを見ていたのでは電極の位置関係が分ら
ず、この場合は、最初にセットした位置状態を正常とし
て、その後はスリット光の画像上のずれを電極のずれと
仮定して相対的に動かすことになる。こうした場合、も
しカメラが溶接姿勢の違いなどによりずれた場合も電極
の位置のずれと判断してしまうことになり正常な溶接倣
いを提供できない。 【０００５】更に、仮に電極とスリット光を同一の画像
上に撮像出来たとすると、その画像より電極位置と開先
上面の左右端位置から電極が開先中央に位置するように
計算処理することが考えられる。しかしながら、この場
合も、磁気の影響があった場合、最終的なビード形状と
しては、微妙に狂うことが予想された。こうして、電極
の位置の正確な特定は容易でない。 【０００６】また、出来上がったビード形状から開先倣
いをどう行うかは定量化出来ず、仮に定量化出来ても、
これを制御化するのは従来の制御方法では困難であっ
た。 【０００７】本発明は、従来の問題点を軽減し、溶接部
直近にスリット光を設置して電極とスリット光を同一の
画面上に撮像すると共に、アーク光などの外乱を除去し
てスリット光のみを強調し、高精度な開先形状を得て、
かつ、出来上がったビード形状を考慮して、装置上もコ
ンパクト化が図れる溶接部材開先倣い制御方法を提供す
る。 【０００８】 【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、 １） 溶接部材の開先倣い時において、レーザスリット
光を開先内に照射するための溶接電流を溶接に影響のな
い範囲で一時的に低下させるとともにこの時レーザスリ
ット光源を入・切し、それぞれの場合の溶接状況の画像
を電極先端部の画像とともに干渉フィルタを介して工業
用カメラにて撮像し、このときの撮像画像に基づき、レ
ーザスリット光が写った画面から写ってない画面を差し
引く差分処理をしてレーザスリット光のみの画像情報を
得、 さらにこのレーザスリット光のみの画像情報を基
に、開先上面、開先壁面、ビード形状の情報を得て、正
規の角度に対するビードの傾きΔθ及び開先左右端を求
め、 次に開先左右端から開先中央位置を求めるとともに
上記工業用カメラにて撮影した撮像画像に基づき電極の
先端位置を求め、 次にこれら開先中央位置と電極先端位
置の情報をもとに開先中央位置に対する電極先端位置の
ずれ量ΔＸを求め、 さらに現在の電極の移動方向と速度
Ｖ f を求め、 これら３つのパラメータ（ΔＸ、Δθ、Ｖ
f ）に基づき電極の移動方向も含めた速度Ｖ n を出力し
て開先倣いを自動的に行うことを特徴とする。 ２） 上記１）に記載する溶接開先倣い方法において、
３つのパラメータ（ΔＸ、Δθ、Ｖ f ）に基づきファジ
ー制御により電極の移動方向も含めた速度Ｖ n を出力し
て開先倣いを自動的に行うことを特徴とする。 【０００９】 【作用】レーザ光をスリット上の平行光線束としてレー
ザスリット光を溶接部材に溶接線と直角に照射し、開先
形状に応じて得た光切断像を上記レーザ光と同じ波長を
透過する干渉フィルタを介してＩＴＶカメラにい受光
し、得られた画像を画像処理して開先形状を得る。この
際、パルス溶接電源を用い、溶接電流を瞬間的に数アン
ペアまで落として、アーク光の影響を極小化し、この間
に電極とスリット光を同時に撮像し、スリット光はそれ
が入の画像と切の画像を２枚取りこみ、それぞれの画像
から差もしくは２値化後の画像では排他的処理の条件で
合成画像を得て、レーザスリット光のみの画像を取り出
す画像処理を行うことができる。また電極に関しても、
アーク光が消えた画像を得ることが出来、電極先端まで
正確に画像処理にて求めることが出来る。さらに得られ
た開先形状から、ビードの傾きを画像処理にて求め、こ
の傾きと、電極の開先に対する位置ずれ、及び電極の移
動速度（方向を含む）を入力として、次の電極の移動速
度（方向を含む）をファジィ推論にて求めて開先倣い制
御を行うことができる。 【００１０】 【実施例】ここで、図１〜図３を用いて本発明の実施例
を説明する。図１は本発明の全体の構成図であり、溶接
部材１３の開先面５に溶接ビード１２を形成するための
溶接トーチ１の近傍の溶接進行方向に対し、後方には、
ＩＴＶカメラ２及びレーザスリット光源３が配置されて
いる。このレーザスリット光源３は、波長６００〜８０
０ｎｍの光をシリンドリカルレンズを通してスリット状
の平行光線束（レンズスリット光４）を放射するもので
ある。この場合、波長６００〜８００ｎｍのレーザスリ
ット光４としたのは、アーク光１５に対してレーザスリ
ット光４が見やすい波長であり、また、小型かつ安価な
レーザダイオードにて発光が出来るためである。レーザ
スリット光源３によるレーザスリット光４は、溶接線と
直角に照射され開先面５の形状に沿って光切断画像を写
し出す。この光切断像は、レーザ光と同一波長光を透過
する干渉フィルタ１４を介してＩＴＶカメラ２により取
り込まれ、画像処理装置６によって開先形状が求められ
処理状況がＴＶモニタ７により確認される。 【００１１】詳細には、溶接トーチ１による溶接電流
は、図２に示すように、本電流ＩB から数アンペアの電
流Ｉへ溶接品質に影響のない短時間Δｔ（例えば、５０
０ｍｓ以内）だけ極少の低電流としてアーク光の強度を
減少させる。この時、レーザスリット光源３を入・切す
る事により図３に示す左側の図であるレーザスリット光
４が写った画像と写っていない画像の２つの画面を連続
的に取り込む。具体的には溶接電源側にて極小電流値を
設定しておき、この極小電流になったときの同期信号に
てレーザスリット光の入切を行なう。ここで、レーザス
リット光４がよく認識できるような開先形状や電流が低
い場合などは、溶接電流を極小にまでする必要はない。
そして、画像処理装置６によりこの２つの画面からレー
ザスリット光４のみを取り出すため、レーザスリット光
４が写った画面から写ってない画面をマイナスすること
でスリット光切断像のみを得る。なお、２つの画像を先
に２値化して、その画像を処理する場合は排他的論理和
により画像合成しても同様にスリット光切断画像のみを
得ることが出来る。以上の情報を基に、開先上面と開先
壁面，ビード形状を得て、これから、開先左右端，ビー
ド左右端，ビードコーナや中央部のビードの凹凸，ビー
ドの傾きΔθなどが求められ、溶接の適否を判断し、し
いては、溶接条件までフィードバックすることができ
る。また、上記のどちらかの画像を基に電極８の先端を
求める。これと、先ほど求めた開先左右端から求まる開
先中央とのずれ量ΔＸを求める。なお、Δθは正規の角
度に対するもので、水平下向き溶接なら水平，隅肉溶接
なら通常は４５度に対しての向きのずれである。 【００１２】以上の説明をまとめれば次のようになる。
パルス溶接電源により、溶接中に電流を数アンペアまで
落として、かつ、レーザスリット光の出力と同じ波長の
干渉フィルタを介してＩＴＶカメラにより、この間に画
像を取り込むことにより、アーク光の影響のないスリッ
ト光画像を得る。さらに、この電流が極小化されている
間にスリット光を入・切して、レーザスリット光が写っ
た画像と写っていない画像を画像処理装置に取り込み、
差もしくは２値化後の画像では排他的論理和等の演算則
を適用して画像合成を行うことにより、２つの画面の中
で共に同じ画像は完全に除去され、一方のみに写ったレ
ーザスリット光のみの画像を残す。このことによりレー
ザスリット光だけを強調して正確な開先形状が得られ
る。これらによりレーザスリット光が溶接部直近で得る
ことが出来るため、同時に電極も同一画像内に入れて処
理が可能となり、前述したスリット光の相対的な処理で
なく、電極の開先に対する絶対的なずれを得ることが可
能となる。かつ電極も電流が極少化されているため電極
の先端まで写った画像を得られ、正確な電極位置を得る
ことが出来る。 【００１３】次に、レーザスリット光から得られる開先
左右端の中央と電極位置から電極の位置ずれが求めら
れ、また、開先下部の形状からビードの傾きを得る。こ
れと電極の移動速度（これは例えばプラスが右方向，マ
イナスが左方向で、絶対値が速度に値する）の三つのパ
ラメータを入力として、ファジィ推論により次の電極の
移動速度を求め開先倣いを行う。つまり、現在の電極８
の溶接線に直角、すなわち左右に動作する左右倣い軸９
の移動速度Ｖ（最初は、ずれがないと判断できるため、
移動速度は０と設定しておく）をも含めた計三つのパラ
メータΔθ，ΔＸ，Ｖを入力としてファジィ推論して、
次の左右倣い軸の移動速度Ｖ′を求め、それで電極８を
動かして開先倣いを行うことが出来る。［表１］のよう
なルールによりファジィ倣いを行うものである。 【００１４】 【表１】表中、ラベルの意味は、ＮＬ；Negativc Large，ＮＭ；
Negativc Medium , ＮＳ；Negative，Small,ＺＲ；Zer
o，ＰＳ；Positive Small，ＰＭ；Positivc Medium ,Ｐ
Ｌ；Positive Largeで、やや大きい、すごく大きいとい
うように７種類の意味付けがしてあり、これでルール設
定を行う。つまり、［表１］にあって１〜７のルール
は、トーチ（電極）１のずれに対する制御で、１の例で
は、「ＩＦトーチ位置ずれ＝“ＮＬ”ＴＨＥＮトーチ速
度（左右倣い軸９）＝“ＰＬ”」つまり「トーチ位置ず
れが大きく左にずれているなら、トーチ速度を右にかな
り早い速度で動かす。」４の例では、「ＩＦトーチ位置
ずれ＝“ＺＲ”ＴＨＥＮトーチ速度＝“ＺＲ”」つまり
「トーチ位置ずれがないなら、トーチ速度を０にする」
８−１６のルールは、トーチのずれとビードの傾きに対
する制御で、１１の例は、「ＩＦトーチ位置ずれ＝“Ｚ
Ｒ”ＡＮＤビードの傾き＝“ＮＭ”ＴＨＥＮトーチ速度
＝“ＰＳ”」つまり「トーチ位置ずれが殆んど無く、ビ
ードの傾きがマイナスなら（左側が高い）なら、トーチ
を右にゆっくりの速度で動かす。」１６の例では、「Ｉ
Ｆトーチ位置ずれ＝“ＰＭ”ＡＮＤビードの傾き＝“Ｐ
Ｍ”ＴＨＥＮトーチ速度＝“ＮＭ”」つまり「トーチ位
置が右にずれており、ビードの傾きがプラスなら（右側
が高い）なら、トーチを左に早い速度で動かす。」ま
た、１７〜２２のルール例では、トーチのずれと前に動
かしたトーチの移動方向を含めた速度に対しての制御
で、１９の例は、「ＩＦトーチ位置ずれ＝“ＺＲ”ＡＮ
Ｄ前回のトーチ速度＝“ＮＭ”ＴＨＥＮトーチ速度＝
“ＰＳ”」つまり「トーチ位置ずれが殆んど無く、前回
のトーチ速度が左に動いているなら、トーチを右にゆっ
くりの速度で動かす。」２２の例では、「ＩＦトーチ位
置ずれ＝“ＰＭ”ＡＮＤ前回のトーチ速度＝“ＰＭ”Ｔ
ＨＥＮトーチ速度＝“ＮＭ”」つまり「トーチ位置が右
にずれており、前回のトーチ速度が右に動いているな
ら、トーチを左に早い速度で動かす。」というようなル
ール設定となっている。これらのルール設定で、「ＭＩ
Ｎ−ＭＡＸ−重心方法」や「代数積−加算−重心方法」
により、ファジィ推論を行い、次のトーチ速度を求め、
これを制御装置１１を介して制御することで正確な開先
倣いを行うことが出来る。なお、このルールは、状況に
応じてラベル設定を変更出来る。 【００１５】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザスリット光による光切断像のみを容易に取り出すこ
とが出来、正確な開先形状を得られ、高精度な溶接線倣
い制御を行うことが出来る。また、溶接状況をビード形
状から判断でき、この形状から溶接条件にまでフィード
バックすることが出来、より品質の高い溶接を提供する
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る溶接開先倣い方法の全体
構成図。 【図２】溶接電流の制御パターンを示した溶接電流特性
図。 【図３】画像処理による画像合成の手法の説明図。 【符号の説明】 １ 溶接トーチ ２ ＩＴＶカメラ ３ レーザスリット光源 ４ レーザスリット光 ５ 開先面 ６ 画像処理装置 ７ ＴＶモニタ ８ 電極 ９ 左右倣い軸 １０ 溶接電源 １１ 制御装置 １２ 溶接ビード １３ 溶接部材 １４ 干渉フィルタ １５ アーク １６ 溶融池
構成図。 【図２】溶接電流の制御パターンを示した溶接電流特性
図。 【図３】画像処理による画像合成の手法の説明図。 【符号の説明】 １ 溶接トーチ ２ ＩＴＶカメラ ３ レーザスリット光源 ４ レーザスリット光 ５ 開先面 ６ 画像処理装置 ７ ＴＶモニタ ８ 電極 ９ 左右倣い軸 １０ 溶接電源 １１ 制御装置 １２ 溶接ビード １３ 溶接部材 １４ 干渉フィルタ １５ アーク １６ 溶融池
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−158980（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−197810（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−182069（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−33064（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−173102（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−177353（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−71932（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−40049（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−204178（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−49774（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−5880（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 9/127
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 溶接部材の開先倣い時において、 レーザスリット光を開先内に照射するための溶接電流を
溶接に影響のない範囲で一時的に低下させるとともにレ
ーザスリット光源を入・切し、それぞれの場合の溶接状
況の画像を電極先端部の画像とともに干渉フィルタを介
して工業用カメラにて撮像し、このときの撮像画像に基
づき、レーザスリット光が写った画面から写ってない画
面を差し引く差分処理をしてレーザスリット光のみの画
像情報を得、 さらにこのレーザスリット光のみ画像情報を基に、開先
上面、開先壁面、ビード形状の情報を得て、正規の角度
に対するビードの傾きΔθ及び開先左右端を求め、 次に開先左右端から開先中央位置を求めるとともに上記
工業用カメラにて撮影した撮像画像に基づき電極の先端
位置を求め、 次にこれら開先中央位置と電極先端位置との情報をもと
に開先中央位置に対する電極先端位置のずれ量ΔＸを求
め、 さらに現在の電極の移動方向と速度Ｖ f を求め、 これら３つのパラメータ（ΔＸ、Δθ、Ｖ f ）に基づき
電極の移動方向も含めた速度Ｖ n を出力して開先倣いを
自動的に行うことを 特徴とする溶接開先倣い方法。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載する溶接開先倣い方
法において、 ３つのパラメータ（ΔＸ、Δθ、Ｖ f ）に基づきファジ
ー制御により電極の移動方向も含めた速度Ｖ n を出力し
て開先倣いを自動的に行うことを 特徴とする溶接開先倣
い方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6009447A JP3051632B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 溶接部材開先倣い制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6009447A JP3051632B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 溶接部材開先倣い制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07214322A JPH07214322A (ja) | 1995-08-15 |
| JP3051632B2 true JP3051632B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=11720555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6009447A Expired - Fee Related JP3051632B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 溶接部材開先倣い制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051632B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4813505B2 (ja) * | 1997-02-25 | 2011-11-09 | 三洋機工株式会社 | 溶接状態の検査方法 |
| CN110064819B (zh) * | 2019-05-14 | 2021-04-30 | 苏州实创德光电科技有限公司 | 基于结构光的柱面纵向焊缝特征区域提取、焊缝跟踪方法及系统 |
| CN114749849B (zh) * | 2022-06-01 | 2023-09-01 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 焊接控制方法、装置和系统 |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP6009447A patent/JP3051632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07214322A (ja) | 1995-08-15 |
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