JP3166624B2 - シーム位置検出装置及び溶接管の製造方法 - Google Patents
シーム位置検出装置及び溶接管の製造方法Info
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- JP3166624B2 JP3166624B2 JP18096096A JP18096096A JP3166624B2 JP 3166624 B2 JP3166624 B2 JP 3166624B2 JP 18096096 A JP18096096 A JP 18096096A JP 18096096 A JP18096096 A JP 18096096A JP 3166624 B2 JP3166624 B2 JP 3166624B2
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
- B23K26/044—Seam tracking
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーレーザ、電
気アーク等を用いてオープンパイプのシーム部を連続的
に溶接することにより、溶接管を製造するために用いら
れるシーム位置検出装置及びその検出装置を利用した溶
接管の製造方法に関するものである。
気アーク等を用いてオープンパイプのシーム部を連続的
に溶接することにより、溶接管を製造するために用いら
れるシーム位置検出装置及びその検出装置を利用した溶
接管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パワーレーザを用いたレーザ溶接製管
は、帯状鋼板を筒状に曲成したオープンパイプの両エッ
ジが衝合するシーム部に、大出力レーザビーム（パワー
レーザビーム）を照射し、そのシーム部を溶融させるこ
とにより溶接して、鋼管を製造する製管方法である。こ
の製管方法において、レーザビームを溶接点であるシー
ム部に正確に照射させるために、両エッジが衝合するシ
ーム部の位置を正確に検出する技術が不可欠である。
は、帯状鋼板を筒状に曲成したオープンパイプの両エッ
ジが衝合するシーム部に、大出力レーザビーム（パワー
レーザビーム）を照射し、そのシーム部を溶融させるこ
とにより溶接して、鋼管を製造する製管方法である。こ
の製管方法において、レーザビームを溶接点であるシー
ム部に正確に照射させるために、両エッジが衝合するシ
ーム部の位置を正確に検出する技術が不可欠である。
【０００３】従来、シーム位置を検出する方法として、
特公平４−３１７９９号公報に記載された「レーザ溶接
におけるシーム倣い制御方法」が知られている。この方
法は、溶接点直前に２箇所以上の検出位置を設け、その
検出位置で反射されたレーザスリット光をＣＣＤカメラ
にて受光し、レーザスリット光の形状より求めた、検出
位置でのそれぞれのギャップ（両エッジの間隔）の中間
点の、溶接基準線からのずれからシーム位置を算出する
方法である。この場合、シーム部の上方にカメラ等のセ
ンサを設置し、オープンパイプのエッジ部分の表面状態
を撮影し、画像処理を行うことによって溶接線（点）を
検出している。
特公平４−３１７９９号公報に記載された「レーザ溶接
におけるシーム倣い制御方法」が知られている。この方
法は、溶接点直前に２箇所以上の検出位置を設け、その
検出位置で反射されたレーザスリット光をＣＣＤカメラ
にて受光し、レーザスリット光の形状より求めた、検出
位置でのそれぞれのギャップ（両エッジの間隔）の中間
点の、溶接基準線からのずれからシーム位置を算出する
方法である。この場合、シーム部の上方にカメラ等のセ
ンサを設置し、オープンパイプのエッジ部分の表面状態
を撮影し、画像処理を行うことによって溶接線（点）を
検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、カメラ等の撮像装置を用いてオープンパイプの両エ
ッジを検出し、溶接線（点）を検出しているが、精度良
く検出するための問題点として、以下の点が挙げられ
る。撮影面に照明光を照射しない場合、光量が不足し良
好な画像が得られない。また、受光感度を増加させた場
合、レーザビームにより発生するプラズマ等の外乱光の
影響が増大し、良好な画像が得られない。
は、カメラ等の撮像装置を用いてオープンパイプの両エ
ッジを検出し、溶接線（点）を検出しているが、精度良
く検出するための問題点として、以下の点が挙げられ
る。撮影面に照明光を照射しない場合、光量が不足し良
好な画像が得られない。また、受光感度を増加させた場
合、レーザビームにより発生するプラズマ等の外乱光の
影響が増大し、良好な画像が得られない。
【０００５】オープンパイプの上方から照明光を照射し
た場合、エッジ近傍の鋼板面の凹凸での乱反射により、
エッジの境界線が曖昧となり、エッジの検出が困難であ
る。レーザ溶接製管の過程でエッジを予熱する場合があ
るが、このような場合には、照明光が予熱による放射光
と相殺され、エッジの検出が困難である。また、予熱に
よるゆらぎ等も発生するため、良好な画像が得られな
い。
た場合、エッジ近傍の鋼板面の凹凸での乱反射により、
エッジの境界線が曖昧となり、エッジの検出が困難であ
る。レーザ溶接製管の過程でエッジを予熱する場合があ
るが、このような場合には、照明光が予熱による放射光
と相殺され、エッジの検出が困難である。また、予熱に
よるゆらぎ等も発生するため、良好な画像が得られな
い。
【０００６】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであり、第１〜６発明では、外乱光、鋼板面
の乱反射及び予熱によるゆらぎ等の影響を抑制し、オー
プンパイプの良好なエッジ画像を得ることができるシー
ム位置検出装置を提供することを目的とする。第７発明
では、シーム部を正確に溶接することができる溶接管の
製造方法を提供することを目的とする。
されたものであり、第１〜６発明では、外乱光、鋼板面
の乱反射及び予熱によるゆらぎ等の影響を抑制し、オー
プンパイプの良好なエッジ画像を得ることができるシー
ム位置検出装置を提供することを目的とする。第７発明
では、シーム部を正確に溶接することができる溶接管の
製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
シーム位置検出装置は、マンドレルバーが嵌入されたオ
ープンパイプの両エッジが衝合されたシーム部を連続的
に溶接するために、前記シーム部の位置を検出するシー
ム位置検出装置において、前記マンドレルバーに埋設さ
れ、前記オープンパイプの内部から前記両エッジへ光を
照射する発光面と、前記両エッジの隙間を通過した前記
光と前記両エッジとにより形成された像を撮影し、その
画像信号を出力する撮像手段と、該画像信号から前記シ
ーム部の位置を演算する演算手段とを備えることを特徴
とする。
シーム位置検出装置は、マンドレルバーが嵌入されたオ
ープンパイプの両エッジが衝合されたシーム部を連続的
に溶接するために、前記シーム部の位置を検出するシー
ム位置検出装置において、前記マンドレルバーに埋設さ
れ、前記オープンパイプの内部から前記両エッジへ光を
照射する発光面と、前記両エッジの隙間を通過した前記
光と前記両エッジとにより形成された像を撮影し、その
画像信号を出力する撮像手段と、該画像信号から前記シ
ーム部の位置を演算する演算手段とを備えることを特徴
とする。
【０００８】第２発明に係るシーム位置検出装置は、前
記発光面の前記両エッジ側に設けられ、光透過性を有
し、前記発光面を覆う保護面を備えることを特徴とす
る。
記発光面の前記両エッジ側に設けられ、光透過性を有
し、前記発光面を覆う保護面を備えることを特徴とす
る。
【０００９】第３発明に係るシーム位置検出装置は、前
記保護面を水パージする水パージ手段を備えることを特
徴とする。
記保護面を水パージする水パージ手段を備えることを特
徴とする。
【００１０】第４発明に係るシーム位置検出装置は、前
記保護面は水平に対して傾きを有することを特徴とす
る。
記保護面は水平に対して傾きを有することを特徴とす
る。
【００１１】第５発明に係るシーム位置検出装置は、検
出すべき前記シーム部の位置と前記発光面との間に遮蔽
板を備えることを特徴とする。
出すべき前記シーム部の位置と前記発光面との間に遮蔽
板を備えることを特徴とする。
【００１２】第６発明に係るシーム位置検出装置は、検
出すべき前記シーム部の位置と前記保護面との間に遮蔽
板を備えることを特徴とする。
出すべき前記シーム部の位置と前記保護面との間に遮蔽
板を備えることを特徴とする。
【００１３】第７発明に係る溶接管の製造方法は、マン
ドレルバーが嵌入されたオープンパイプの両エッジが衝
合されたシーム部を、連続的にエネルギービームにより
溶接して溶接管を製造する溶接管の製造方法において、
前記マンドレルバーに埋設された発光面から前記オープ
ンパイプの内側の前記両エッジへ光を照射し、前記両エ
ッジの隙間を通過した前記光と前記両エッジとにより形
成された像を撮影することにより得た画像信号から前記
シーム部の位置を検出し、この検出した位置へ溶接位置
を追随させながら、シーム部を溶接することを特徴とす
る。
ドレルバーが嵌入されたオープンパイプの両エッジが衝
合されたシーム部を、連続的にエネルギービームにより
溶接して溶接管を製造する溶接管の製造方法において、
前記マンドレルバーに埋設された発光面から前記オープ
ンパイプの内側の前記両エッジへ光を照射し、前記両エ
ッジの隙間を通過した前記光と前記両エッジとにより形
成された像を撮影することにより得た画像信号から前記
シーム部の位置を検出し、この検出した位置へ溶接位置
を追随させながら、シーム部を溶接することを特徴とす
る。
【００１４】本発明の発明者らは、前述したような問題
点を解決するために、照明光をオープンパイプの内部か
らオープンパイプの両エッジへ照射することを考案し、
特願平８−６２８９０号「溶接管製造用シームセンター
検出装置および溶接管の製造方法」として出願してい
る。照明光をオープンパイプの内部からオープンパイプ
の両エッジへ照射するに当たり、以下のような条件があ
る。
点を解決するために、照明光をオープンパイプの内部か
らオープンパイプの両エッジへ照射することを考案し、
特願平８−６２８９０号「溶接管製造用シームセンター
検出装置および溶接管の製造方法」として出願してい
る。照明光をオープンパイプの内部からオープンパイプ
の両エッジへ照射するに当たり、以下のような条件があ
る。
【００１５】即ち、照明と撮像装置との中間にオープン
パイプの両エッジが存在するため、エッジ位置が挙動す
ることも考慮すると、ある程度の大きさを有する面状の
照明光源が必要である。画像を撮影するに当たり、発光
面を直接撮影するため、発光面の輝度が概ね均一である
必要がある。照明光を発生させるためのエネルギーを、
オープンパイプの外部から供給する必要がある。
パイプの両エッジが存在するため、エッジ位置が挙動す
ることも考慮すると、ある程度の大きさを有する面状の
照明光源が必要である。画像を撮影するに当たり、発光
面を直接撮影するため、発光面の輝度が概ね均一である
必要がある。照明光を発生させるためのエネルギーを、
オープンパイプの外部から供給する必要がある。
【００１６】ところで、最近、多数を束ねた光ファイバ
と、この束ねた光ファイバの一方の端面側に設けた光源
と、光ファイバの他方の端面側周辺に設けた拡散板とで
構成し、光源から光ファイバを介して光を搬送すること
により、輝度が概ね均一である面状の光源を実現した面
光源が開発され市販されている。本発明は、このような
面光源を用いることにより、上述した条件を満足させる
ことができた。
と、この束ねた光ファイバの一方の端面側に設けた光源
と、光ファイバの他方の端面側周辺に設けた拡散板とで
構成し、光源から光ファイバを介して光を搬送すること
により、輝度が概ね均一である面状の光源を実現した面
光源が開発され市販されている。本発明は、このような
面光源を用いることにより、上述した条件を満足させる
ことができた。
【００１７】しかし、このような面光源（発光面）をオ
ープンパイプ内に設置するには、以下のような実施上の
課題がある。即ち、オープンパイプ内のエッジ近傍に
は、内面ビード切削用バイトの取り付け及びインピーダ
の配置のための心棒であるマンドレルバーが存在し、あ
る程度の大きさを有する発光面を設置するスペースが無
い。インピーダは、予熱のための誘導加熱を効率的に行
うために、オープンパイプ内面側のインピーダンスを高
めるための磁性酸化物（フェライトコア）である。レー
ザの照射に伴い、スパッタが発生、飛来するため、発光
面が破損、劣化する。また、エッジからもスケール等が
落下し、発光面が破損、劣化する。
ープンパイプ内に設置するには、以下のような実施上の
課題がある。即ち、オープンパイプ内のエッジ近傍に
は、内面ビード切削用バイトの取り付け及びインピーダ
の配置のための心棒であるマンドレルバーが存在し、あ
る程度の大きさを有する発光面を設置するスペースが無
い。インピーダは、予熱のための誘導加熱を効率的に行
うために、オープンパイプ内面側のインピーダンスを高
めるための磁性酸化物（フェライトコア）である。レー
ザの照射に伴い、スパッタが発生、飛来するため、発光
面が破損、劣化する。また、エッジからもスケール等が
落下し、発光面が破損、劣化する。
【００１８】そこで、上述したような解決するための手
段を施すことにより、耐久性がある均一な発光面を得る
ことができる。即ち、マンドレルバーの上下方向に穴を
開け、その穴の内部に発光面を設置する。これにより、
十分な大きさを有する発光面を設置することが可能とな
った。
段を施すことにより、耐久性がある均一な発光面を得る
ことができる。即ち、マンドレルバーの上下方向に穴を
開け、その穴の内部に発光面を設置する。これにより、
十分な大きさを有する発光面を設置することが可能とな
った。
【００１９】例えば、外径１８インチ程度の中径溶接管
の場合、シーム位置は最大±１０ｍｍ程度動くことが考
えられる。また、両エッジ間の隙間幅は最大±２０ｍｍ
程度となる。さらに、ミル芯と発光面の芯とのズレ等の
誤差要因を考慮すると、発光面は、ライン進行方向に対
して直角方向へ少なくとも６０ｍｍ程度の幅が必要とな
る。
の場合、シーム位置は最大±１０ｍｍ程度動くことが考
えられる。また、両エッジ間の隙間幅は最大±２０ｍｍ
程度となる。さらに、ミル芯と発光面の芯とのズレ等の
誤差要因を考慮すると、発光面は、ライン進行方向に対
して直角方向へ少なくとも６０ｍｍ程度の幅が必要とな
る。
【００２０】マンドレルバーの上下方向に穴を開け、そ
の穴の内部に発光面を設置することを、マンドレルバー
と発光面との関係を示した図３のオープンパイプの断面
図で説明すると、オープンパイプである鋼管１０の内部
に嵌入されたマンドレルバー１２の上方に発光面１６ａ
を設置しようとしても、鋼管１０の内面に発光面１６ａ
が接触して不可能である。しかし、マンドレルバー１２
の上下方向に穴３５を設けて、その中に発光面１６を埋
設することにより、発光面１６に十分な幅を確保するこ
とが可能となる。
の穴の内部に発光面を設置することを、マンドレルバー
と発光面との関係を示した図３のオープンパイプの断面
図で説明すると、オープンパイプである鋼管１０の内部
に嵌入されたマンドレルバー１２の上方に発光面１６ａ
を設置しようとしても、鋼管１０の内面に発光面１６ａ
が接触して不可能である。しかし、マンドレルバー１２
の上下方向に穴３５を設けて、その中に発光面１６を埋
設することにより、発光面１６に十分な幅を確保するこ
とが可能となる。
【００２１】尚、穴３５は、マンドレルバー１２の上部
に穿ったくぼみ状のものでも、上下に貫通するものでも
良い。また、光ファイバーは、マンドレルバー１２の軸
芯付近に軸芯に平行に貫通穴を設け、その内部に通す
か、マンドレルバー１２の底面に配線することにより、
鋼管１０の外部へ導くことができる。
に穿ったくぼみ状のものでも、上下に貫通するものでも
良い。また、光ファイバーは、マンドレルバー１２の軸
芯付近に軸芯に平行に貫通穴を設け、その内部に通す
か、マンドレルバー１２の底面に配線することにより、
鋼管１０の外部へ導くことができる。
【００２２】発光面を硬質アクリル等の光透過性を有す
る保護面にて覆い、その表面に水パージを行うことによ
り、発光面上に飛来するスパッタ及び落下するスケール
を除去し、発光面及び保護面の破損、劣化を防止する。
その際、保護面を水平方向に設置すると、スケールを除
去し切らないため、保護面をやや傾ける方が実用的であ
る。
る保護面にて覆い、その表面に水パージを行うことによ
り、発光面上に飛来するスパッタ及び落下するスケール
を除去し、発光面及び保護面の破損、劣化を防止する。
その際、保護面を水平方向に設置すると、スケールを除
去し切らないため、保護面をやや傾ける方が実用的であ
る。
【００２３】スパッタが直接発光面及び保護面に飛来し
ないように、発光面及び保護面と溶接点との間に遮蔽板
を設置した。スパッタは、その殆どが両エッジが初めて
衝合する点と、レーザが照射されている点とから発生す
ることが分かった。そのため、この処置により、スパッ
タが直接的に発光面に飛来することを略防止できるよう
になった。
ないように、発光面及び保護面と溶接点との間に遮蔽板
を設置した。スパッタは、その殆どが両エッジが初めて
衝合する点と、レーザが照射されている点とから発生す
ることが分かった。そのため、この処置により、スパッ
タが直接的に発光面に飛来することを略防止できるよう
になった。
【００２４】上述したような解決するための手段を施し
た結果、外乱の少ない良好な照明光を安定して与えるこ
とが可能となり、明部と暗部との輝度比が大きく、ま
た、輝度レベルが安定した画像を得ることができた。こ
の画像を画像処理することにより、撮影画像上の両エッ
ジの位置を正確に検出し、シーム部の位置を演算により
検出することが可能となった。さらに、その検出結果に
基づいてレーザの照射位置を移動させることにより、シ
ームに正確に倣わして溶接することが可能となった。
た結果、外乱の少ない良好な照明光を安定して与えるこ
とが可能となり、明部と暗部との輝度比が大きく、ま
た、輝度レベルが安定した画像を得ることができた。こ
の画像を画像処理することにより、撮影画像上の両エッ
ジの位置を正確に検出し、シーム部の位置を演算により
検出することが可能となった。さらに、その検出結果に
基づいてレーザの照射位置を移動させることにより、シ
ームに正確に倣わして溶接することが可能となった。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、その実施の形
態を示す図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る
シーム位置検出装置及び溶接管の製造方法の実施の形態
の構成を示す横断面図である。この実施の形態では、以
下の条件の下に記述した。即ち、製管サイズは、外径１
８５ｍｍ〜６１０ｍｍの中径溶接管。カメラは、４１万
画素ＣＣＤカメラ。光源は、メタルハライド光源。光フ
ァイバは、多成分ガラス系ファイバ（高耐水タイプ）。
発光面は、６０ｍｍ×６０ｍｍサイズ拡散板。
態を示す図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る
シーム位置検出装置及び溶接管の製造方法の実施の形態
の構成を示す横断面図である。この実施の形態では、以
下の条件の下に記述した。即ち、製管サイズは、外径１
８５ｍｍ〜６１０ｍｍの中径溶接管。カメラは、４１万
画素ＣＣＤカメラ。光源は、メタルハライド光源。光フ
ァイバは、多成分ガラス系ファイバ（高耐水タイプ）。
発光面は、６０ｍｍ×６０ｍｍサイズ拡散板。
【００２６】図１に示したシーム位置検出装置は、オー
プンパイプである鋼管１０に嵌入されるマンドレルバー
１２に幅約１００ｍｍ、長さ幅約１５０ｍｍの長方形状
の貫通穴３５を上下方向に開け、その貫通穴３５内部
の、マンドレルバー１２の軸芯付近に発光面１６を上方
へ向けて、固定座１３の上に固定して設置してある。発
光面１６はケース（図４、３７）に収納されて完全防水
されている。ケース３７の上面は、光透過性を有した保
護面である硬質アクリル板１８にて形成されている。硬
質アクリル板１８は、水平面に対して約２０°傾斜させ
てある。
プンパイプである鋼管１０に嵌入されるマンドレルバー
１２に幅約１００ｍｍ、長さ幅約１５０ｍｍの長方形状
の貫通穴３５を上下方向に開け、その貫通穴３５内部
の、マンドレルバー１２の軸芯付近に発光面１６を上方
へ向けて、固定座１３の上に固定して設置してある。発
光面１６はケース（図４、３７）に収納されて完全防水
されている。ケース３７の上面は、光透過性を有した保
護面である硬質アクリル板１８にて形成されている。硬
質アクリル板１８は、水平面に対して約２０°傾斜させ
てある。
【００２７】発光面１６は、多数を束ねた光ファイバ１
５の一方の端面側周辺に設けた拡散板であり、光ファイ
バ１５は、マンドレルバー１２の軸に沿って開けられた
穴を挿通して、その他方の端面側が鋼管１０の外部に設
けられた光源１４に接続されている。
５の一方の端面側周辺に設けた拡散板であり、光ファイ
バ１５は、マンドレルバー１２の軸に沿って開けられた
穴を挿通して、その他方の端面側が鋼管１０の外部に設
けられた光源１４に接続されている。
【００２８】マンドレルバー１２の上下方向に穴３５を
開け、その穴３５の内部に発光面を設置するのは、例え
ば、図３に示した鋼管１０の断面図において、鋼管１０
の内部に嵌入されたマンドレルバー１２の上方に発光面
１６ａを設置しようとしても、鋼管１０の内面に発光面
１６ａが接触して不可能であるが、穴３５を設けて、そ
の中に発光面１６を埋設すれば、発光面１６に十分な幅
を確保することが可能となるからである。尚、穴３５
は、マンドレルバー１２の上部に穿ったくぼみ状のもの
でも、上下に貫通するものでも良い。
開け、その穴３５の内部に発光面を設置するのは、例え
ば、図３に示した鋼管１０の断面図において、鋼管１０
の内部に嵌入されたマンドレルバー１２の上方に発光面
１６ａを設置しようとしても、鋼管１０の内面に発光面
１６ａが接触して不可能であるが、穴３５を設けて、そ
の中に発光面１６を埋設すれば、発光面１６に十分な幅
を確保することが可能となるからである。尚、穴３５
は、マンドレルバー１２の上部に穿ったくぼみ状のもの
でも、上下に貫通するものでも良い。
【００２９】硬質アクリル板１８の表面は、鋼管１０外
部から水導管１７を通じて供給される水によりパージさ
れている。水導管１７は、光ファイバ１５同様にマンド
レルバー１２の軸に沿って開けられた穴を挿通するか、
マンドレルバー１２の底面に配管されることにより、鋼
管１０の外部の水供給源（図示せず）に接続されてい
る。鋼管１０上部のシーム部の後述する溶接されるべき
溶接点と硬質アクリル板１８との間には両者間を遮るよ
うにスパッタ遮蔽板３８が設けられている。マンドレル
バー１２の上部の溶接点直下付近から発光面１６にかけ
ては、レーザ照射による熱でマンドレルバー１２が溶解
することを防止するために、貫通穴又は溝が設けられて
おり、スパッタ遮蔽板３８は、この貫通穴又は溝内を飛
来するスパッタを遮蔽する。
部から水導管１７を通じて供給される水によりパージさ
れている。水導管１７は、光ファイバ１５同様にマンド
レルバー１２の軸に沿って開けられた穴を挿通するか、
マンドレルバー１２の底面に配管されることにより、鋼
管１０の外部の水供給源（図示せず）に接続されてい
る。鋼管１０上部のシーム部の後述する溶接されるべき
溶接点と硬質アクリル板１８との間には両者間を遮るよ
うにスパッタ遮蔽板３８が設けられている。マンドレル
バー１２の上部の溶接点直下付近から発光面１６にかけ
ては、レーザ照射による熱でマンドレルバー１２が溶解
することを防止するために、貫通穴又は溝が設けられて
おり、スパッタ遮蔽板３８は、この貫通穴又は溝内を飛
来するスパッタを遮蔽する。
【００３０】発光面１６の、鋼管１０上部の両鋼板エッ
ジ（エッジ）１１，１１を隔てて約５００ｍｍ上方に
は、撮像手段であるカメラ１９が設けられている。カメ
ラ１９が撮影して出力した画像信号は、中継ボックス２
０を経て、パーソナルコンピュータ２４へ与えられる。
パーソナルコンピュータ２４内では、画像処理部２１
が、与えられた画像信号の画像処理を行い、その処理結
果から、演算部２２が、シーム位置を検出する。検出さ
れたシーム位置の位置情報は、デジタル信号に変換され
て、パーソナルコンピュータ２４の出力部２３からシー
ケンサ２５へ与えられる。シーケンサ２５は、与えられ
たシーム位置の位置情報に基づいて、サーボモータ２６
を駆動制御することにより、レーザヘッド２７の位置制
御を行う。
ジ（エッジ）１１，１１を隔てて約５００ｍｍ上方に
は、撮像手段であるカメラ１９が設けられている。カメ
ラ１９が撮影して出力した画像信号は、中継ボックス２
０を経て、パーソナルコンピュータ２４へ与えられる。
パーソナルコンピュータ２４内では、画像処理部２１
が、与えられた画像信号の画像処理を行い、その処理結
果から、演算部２２が、シーム位置を検出する。検出さ
れたシーム位置の位置情報は、デジタル信号に変換され
て、パーソナルコンピュータ２４の出力部２３からシー
ケンサ２５へ与えられる。シーケンサ２５は、与えられ
たシーム位置の位置情報に基づいて、サーボモータ２６
を駆動制御することにより、レーザヘッド２７の位置制
御を行う。
【００３１】カメラ１９とマンドレルバー１２とレーザ
ヘッド２７とは、鋼管１０上部の両鋼板エッジ１１，１
１が衝合したシーム部に沿って、溶接が進行する方向へ
同様に、オープンパイプ１０に対して相対的に移動し、
カメラ１９の、この移動方向の下流側約１５０ｍｍ付近
に、レーザヘッド２７が設けられ、このレーザヘッド２
７の直下のシーム部１１ａが溶接点となる。溶接点の溶
接済み側の、マンドレルバー１２の上部には、鋼管１０
のシーム部内面のビードを切削するための内面ビード切
削用バイト１２ａが取り付けられている。
ヘッド２７とは、鋼管１０上部の両鋼板エッジ１１，１
１が衝合したシーム部に沿って、溶接が進行する方向へ
同様に、オープンパイプ１０に対して相対的に移動し、
カメラ１９の、この移動方向の下流側約１５０ｍｍ付近
に、レーザヘッド２７が設けられ、このレーザヘッド２
７の直下のシーム部１１ａが溶接点となる。溶接点の溶
接済み側の、マンドレルバー１２の上部には、鋼管１０
のシーム部内面のビードを切削するための内面ビード切
削用バイト１２ａが取り付けられている。
【００３２】図２は、鋼管１０、マンドレルバー１２、
シーム位置検出装置及びレーザヘッド２７の、溶接が進
行する方向に垂直な面による断面図である。鋼管１０
は、左右両側からスクイズロール３１，３１により押圧
され、左右の斜め上方からは、トッププレッシャー３
０，３０により押圧されている。左右のトッププレッシ
ャー３０，３０は、左右のスクイズロール３１，３１の
それぞれ上方にある左右の架台３３，３３により、それ
ぞれ固定されている。左右の架台３３，３３に挟まれた
位置に、レーザトーチ３２とカメラ１９が設置され、レ
ーザトーチ３２の最下部がレーザヘッド２７となってい
る。鋼管１０内に嵌入されたマンドレルバー１２の上部
の、カメラ１９の真下に当たる部分には、発光面１６が
埋設されている。
シーム位置検出装置及びレーザヘッド２７の、溶接が進
行する方向に垂直な面による断面図である。鋼管１０
は、左右両側からスクイズロール３１，３１により押圧
され、左右の斜め上方からは、トッププレッシャー３
０，３０により押圧されている。左右のトッププレッシ
ャー３０，３０は、左右のスクイズロール３１，３１の
それぞれ上方にある左右の架台３３，３３により、それ
ぞれ固定されている。左右の架台３３，３３に挟まれた
位置に、レーザトーチ３２とカメラ１９が設置され、レ
ーザトーチ３２の最下部がレーザヘッド２７となってい
る。鋼管１０内に嵌入されたマンドレルバー１２の上部
の、カメラ１９の真下に当たる部分には、発光面１６が
埋設されている。
【００３３】図４は、発光面１６とその周辺を示した横
断面図である。発光面１６のケース３７は、サポート金
具１３ａにより、下方の固定座１３に固定されている。
発光面１６は、ケース３７の底部に嵌め込まれており、
その上方は硬質アクリル板１８が覆っている。傾斜した
硬質アクリル板１８の最上部には、水パージ用のノズル
１７ａが設けられている。硬質アクリル板１８の最下部
からは、スパッタ遮蔽板３８が立ち上がっている。スパ
ッタ遮蔽板３８の下部と硬質アクリル板１８との間に
は、水及びスケール等を流し出すための隙間が設けられ
ている。
断面図である。発光面１６のケース３７は、サポート金
具１３ａにより、下方の固定座１３に固定されている。
発光面１６は、ケース３７の底部に嵌め込まれており、
その上方は硬質アクリル板１８が覆っている。傾斜した
硬質アクリル板１８の最上部には、水パージ用のノズル
１７ａが設けられている。硬質アクリル板１８の最下部
からは、スパッタ遮蔽板３８が立ち上がっている。スパ
ッタ遮蔽板３８の下部と硬質アクリル板１８との間に
は、水及びスケール等を流し出すための隙間が設けられ
ている。
【００３４】このような構成のシーム位置検出装置で
は、カメラ１９が撮影して出力した画像信号は、中継ボ
ックス２０を経て、パーソナルコンピュータ２４へ与え
られる。パーソナルコンピュータ２４内では、画像処理
部２１が、与えられた画像信号の画像処理を行い両鋼板
エッジ１１，１１のエッジ線を検出する。演算部２２
は、これらのエッジ線の延長上の交点をシーム位置とし
て検出する。
は、カメラ１９が撮影して出力した画像信号は、中継ボ
ックス２０を経て、パーソナルコンピュータ２４へ与え
られる。パーソナルコンピュータ２４内では、画像処理
部２１が、与えられた画像信号の画像処理を行い両鋼板
エッジ１１，１１のエッジ線を検出する。演算部２２
は、これらのエッジ線の延長上の交点をシーム位置とし
て検出する。
【００３５】検出されたシーム位置の位置情報は、デジ
タル信号に変換されて、パーソナルコンピュータ２４の
出力部２３からシーケンサ２５へ与えられる。シーケン
サ２５は、与えられたシーム位置の位置情報に基づい
て、サーボモータ２６を駆動制御することにより、レー
ザヘッド２７の位置制御を行い、レーザ照射点（溶接
点）をシーム位置に倣わして溶接を行わせる。
タル信号に変換されて、パーソナルコンピュータ２４の
出力部２３からシーケンサ２５へ与えられる。シーケン
サ２５は、与えられたシーム位置の位置情報に基づい
て、サーボモータ２６を駆動制御することにより、レー
ザヘッド２７の位置制御を行い、レーザ照射点（溶接
点）をシーム位置に倣わして溶接を行わせる。
【００３６】図５（ｂ）にこのシーム位置検出装置の撮
影画像を示す。図５（ａ）に示す、従来の検出装置の撮
影像では、鋼板面の凹凸及び光沢等の材質と、光線の向
き等との要因により、鋼板部の輝度が安定せず、まだら
状になり易い。そのため、鋼板の外面エッジ及び内面エ
ッジの境界線が曖昧になり、判定が難しく画像処理が困
難となる。しかし、このシーム位置検出装置の撮影像で
は、照明光が鋼管内部から照射されることにより、明暗
がはっきりし、画像処理に適した画像となる。
影画像を示す。図５（ａ）に示す、従来の検出装置の撮
影像では、鋼板面の凹凸及び光沢等の材質と、光線の向
き等との要因により、鋼板部の輝度が安定せず、まだら
状になり易い。そのため、鋼板の外面エッジ及び内面エ
ッジの境界線が曖昧になり、判定が難しく画像処理が困
難となる。しかし、このシーム位置検出装置の撮影像で
は、照明光が鋼管内部から照射されることにより、明暗
がはっきりし、画像処理に適した画像となる。
【００３７】さらには、スケール等が付着するため、図
６（ａ）に示す、従来の検出装置の撮像画面では、まと
もにスケールが鋼板エッジの境界線に影響をあたえてい
るが、図６（ｂ）に示す、このシーム位置検出装置の撮
像画面では、スケール及び鋼板の色は略同色なので、ス
ケールの影響をうけない。このようなシーム位置検出装
置を用いることにより、精度の良いシーム位置検出がで
きるようになる。図７（ａ）は従来の検出装置による溶
接線の演算結果を、図７（ｂ）はこのシーム位置検出装
置による溶接線の演算結果を示しているが、図７（ｂ）
の演算結果が格段に精度が良いことが分かる。また、ス
ペース、耐久性、外乱及び環境対策等の課題も解決でき
るため、有効なシーム位置検出装置として作動すること
ができる。
６（ａ）に示す、従来の検出装置の撮像画面では、まと
もにスケールが鋼板エッジの境界線に影響をあたえてい
るが、図６（ｂ）に示す、このシーム位置検出装置の撮
像画面では、スケール及び鋼板の色は略同色なので、ス
ケールの影響をうけない。このようなシーム位置検出装
置を用いることにより、精度の良いシーム位置検出がで
きるようになる。図７（ａ）は従来の検出装置による溶
接線の演算結果を、図７（ｂ）はこのシーム位置検出装
置による溶接線の演算結果を示しているが、図７（ｂ）
の演算結果が格段に精度が良いことが分かる。また、ス
ペース、耐久性、外乱及び環境対策等の課題も解決でき
るため、有効なシーム位置検出装置として作動すること
ができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明に係るシーム位置検出装置によれ
ば、外乱の少ない良好な照明光を安定して与えることが
可能となり、明部と暗部との輝度比が大きく、また、輝
度レベルが安定した画像を得ることができる。この画像
を画像処理することにより、撮影画像上の両エッジの位
置を正確に検出し、シーム部の位置を演算により検出す
ることが可能となる。
ば、外乱の少ない良好な照明光を安定して与えることが
可能となり、明部と暗部との輝度比が大きく、また、輝
度レベルが安定した画像を得ることができる。この画像
を画像処理することにより、撮影画像上の両エッジの位
置を正確に検出し、シーム部の位置を演算により検出す
ることが可能となる。
【００３９】本発明に係る溶接管の製造方法によれば、
シームに正確に倣わして溶接することが可能となる。
シームに正確に倣わして溶接することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシーム位置検出装置及び溶接管の
製造方法の実施の形態の構成を示す横断面図である。
製造方法の実施の形態の構成を示す横断面図である。
【図２】鋼管、マンドレルバー、シーム位置検出装置及
びレーザヘッドの、溶接が進行する方向に垂直な面によ
る断面図である。
びレーザヘッドの、溶接が進行する方向に垂直な面によ
る断面図である。
【図３】マンドレルバーと発光面との関係を示したオー
プンパイプの断面図である。
プンパイプの断面図である。
【図４】発光面とその周辺を示した横断面図である。
【図５】シーム位置検出装置の撮影画像を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図６】シーム位置検出装置の撮像画面を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図７】シーム位置検出装置による溶接線の演算結果を
示すグラフである。
示すグラフである。
１０ 鋼管（オープンパイプ） １１ 鋼板エッジ（エッジ） １１ａ シーム部 １２ マンドレルバー １４ 光源 １５ 光ファイバ １６ 発光面 １７ 水導管 １８ 硬質アクリル板（保護面） １９ カメラ（撮像手段） ２１ 画像処理部 ２２ 演算部（演算手段） ２４ パーソナルコンピュータ ２５ シーケンサ ２６ サーボモータ ２７ レーザヘッド ３８ スパッタ遮蔽板（遮蔽板）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/02 Ｂ２３Ｋ 26/02 Ａ (56)参考文献 特開 昭59−120375（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−277706（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/127 508 B23K 9/127 501 B23K 9/025 B23K 26/00 310 B23K 26/02 B23K 26/00
Claims (7)
- 【請求項１】 マンドレルバーが嵌入されたオープンパ
イプの両エッジが衝合されたシーム部を連続的に溶接す
るために、前記シーム部の位置を検出するシーム位置検
出装置において、 前記マンドレルバーに埋設され、前記オープンパイプの
内部から前記両エッジへ光を照射する発光面と、前記両
エッジの隙間を通過した前記光と前記両エッジとにより
形成された像を撮影し、その画像信号を出力する撮像手
段と、該画像信号から前記シーム部の位置を演算する演
算手段とを備えることを特徴とするシーム位置検出装
置。 - 【請求項２】 前記発光面の前記両エッジ側に設けら
れ、光透過性を有し、前記発光面を覆う保護面を備える
請求項１記載のシーム位置検出装置。 - 【請求項３】 前記保護面を水パージする水パージ手段
を備える請求項２記載のシーム位置検出装置。 - 【請求項４】 前記保護面は水平に対して傾きを有する
請求項２又は３記載のシーム位置検出装置。 - 【請求項５】 検出すべき前記シーム部の位置と前記発
光面との間に遮蔽板を備える請求項１記載のシーム位置
検出装置。 - 【請求項６】 検出すべき前記シーム部の位置と前記保
護面との間に遮蔽板を備える請求項２〜４の何れかに記
載のシーム位置検出装置。 - 【請求項７】 マンドレルバーが嵌入されたオープンパ
イプの両エッジが衝合されたシーム部を、連続的にエネ
ルギービームにより溶接して溶接管を製造する溶接管の
製造方法において、 前記マンドレルバーに埋設された発光面から前記オープ
ンパイプの内側の前記両エッジへ光を照射し、前記両エ
ッジの隙間を通過した前記光と前記両エッジとにより形
成された像を撮影することにより得た画像信号から前記
シーム部の位置を検出し、この検出した位置へ溶接位置
を追随させながら、シーム部を溶接することを特徴とす
る溶接管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18096096A JP3166624B2 (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | シーム位置検出装置及び溶接管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18096096A JP3166624B2 (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | シーム位置検出装置及び溶接管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1024371A JPH1024371A (ja) | 1998-01-27 |
| JP3166624B2 true JP3166624B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=16092297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18096096A Expired - Fee Related JP3166624B2 (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | シーム位置検出装置及び溶接管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166624B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103008881A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-04-03 | 中国电子科技集团公司第四十五研究所 | 一种基于模板匹配的焊缝跟踪方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2774319B1 (fr) * | 1998-02-05 | 2000-02-25 | Lorraine Laminage | Procede de reglage de la position d'une camera de controle thermographique d'une soudure |
| JP5978107B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2016-08-24 | 三菱電線工業株式会社 | 造管装置及びそれを用いた造管方法 |
-
1996
- 1996-07-10 JP JP18096096A patent/JP3166624B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103008881A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-04-03 | 中国电子科技集团公司第四十五研究所 | 一种基于模板匹配的焊缝跟踪方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1024371A (ja) | 1998-01-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |