JP3191484B2 - 作業状況監視装置 - Google Patents

作業状況監視装置

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JP3191484B2 JP10472893A JP10472893A JP3191484B2 JP 3191484 B2 JP3191484 B2 JP 3191484B2 JP 10472893 A JP10472893 A JP 10472893A JP 10472893 A JP10472893 A JP 10472893A JP 3191484 B2 JP3191484 B2 JP 3191484B2
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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、肉眼では直接見ること
が出来ないような閃光等の高輝度な光が発生する作業領
域(例えば、電気、ガス、レーザ光等の高エネルギーを
用いて溶接、溶断、加工、修正、改質等を行う作業領
域)の監視を行う際に使用する作業状況監視装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、溶接ロボットにより、所定の溶
接予定ラインに沿って溶接を行う際等にその現場を監視
する場合、監視者又は作業者は通過光量を大幅にカット
する遮光板を顔と作業領域との間に配置して、溶接のア
ークの状態、位置等を監視していた。また、テレビカメ
ラで撮像した状況をCRTディスプレイ等に表示し、そ
の表示画面で作業領域の監視を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の監
視方法では、前記遮光板を顔の前に持ってくると、アー
クの閃光のみが見えて、溶接対象物の外観は見えなくな
る。また、テレビカメラの撮像画像をCRTディスプレ
イ等に表示する場合には、閃光が発生するとテレビカメ
ラに入射する光を大きく絞っても、画像検出素子(CC
Dや撮像管)の一部が飽和状態になり、溶接対象物の外
観形状が現れなくなるばかりか、クリアな閃光像を表す
ことも難しくなる。このため,溶接が正しく進められて
いるかどうかは溶接作業を中断して、遮光板を外して見
たり、テレビカメラの絞りを調節したりしなければなら
なかった。このため、溶接作業が中断したり、溶接状態
が明らかでないまま、溶接が進められることが生じると
いう不都合があった。
【0004】本発明は前述の事情(及び検討結果)に鑑
み、下記の記載内容を課題とする。 (O01) 作業中には高輝度の光により、作業対象物の
外観形状や、作業対象物のどの部分(位置)に作業が行
われているのか等を直接見ることができないような場合
に、それらの確認ができるようにすること。
【0005】
【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明の構成を説明するが、本発明の
構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を容易
にするため、実施例の構成要素の符号をカッコで囲んだ
ものを付記している。なお、本発明を後述の実施例の符
号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易に
するためであり、本発明の範囲を実施例に限定するため
ではない。
【0006】前記課題を解決するために、本発明の作業
状況監視装置は、前方の作業領域から出射する光の量を
減少させて後方の作業監視位置(P)に向かわせる手段
を備えた作業状況監視装置において、下記の要件を備え
たことを特徴とする、(Y01) 作業監視位置(P)か
ら見た作業領域を撮像する撮像装置(9)、(Y02)
前記撮像装置(9)で撮像された作業領域の画像を記憶
する画像信号記憶手段(13)、(Y03) 前記作業領
域の画像を表示する作業領域表示手段(D)、(Y04)
前記作業領域表示手段(D)から出射した作業領域画
像表示光(L)を所定の方向に投光する光学部材
(A)、(Y05) 前記作業領域から前記作業監視位置
(P)に向かう光の光路中で且つ前記作業領域画像表示
光(L)の光路中に配置されて、前記作業領域からの光
と前記作業領域画像表示光(L)とを合成して前記作業
監視位置(P)に向かわせるコンバイナ(C)。
【0007】
【作用】次に、前述の特徴を備えた本発明の作用を説明
する。前述の特徴を備えた本発明の作業状況監視装置で
は、前方の作業領域から出射して後方の作業監視位置
(P)に向かう光の量が減少させられるので、作業監視
位置(P)からは、作業中に発生する閃光等の状態を監
視することができる。また、作業状況監視装置の撮像装
置(9)が作業監視位置(P)から見た作業領域を撮像
する。前記撮像装置(9)で撮像された作業領域の画像
は、画像信号記憶手段(13)に記憶される。前記作業
領域の画像は作業領域表示手段(D)に表示される。前
記作業領域表示手段(D)から出射した作業領域画像表
示光(L)は光学部材(A)により所定の方向に投光さ
れる。前記作業領域から前記作業監視位置(P)に向か
う光の光路中で且つ前記作業領域画像表示光(L)の光
路中に配置されたコンバイナ(C)は、前記作業領域か
らの光と前記作業領域画像表示光(L)とを合成して前
記作業監視位置(P)に向かわせる。したがって、作業
監視位置(P)からは、作業中に発生する閃光等の肉眼
では直視できないような光の状態と、作業領域画像表示
光(L)とを重ね合わせた画像を見ることができる。こ
のため、作業監視位置(P)の作業者又は監視者は、作
業対象物のどの部分に対する作業が行われているのかを
容易に確認することができる。
【0008】
【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の作業状況
監視装置の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例
に限定されるものではない。
【0009】(実施例1)図1は本発明の作業状況監視
装置の実施例1の全体概略説明図、図2は同実施例の回
路図である。なお、本発明の実施例の説明中において、
「前方」は図中の矢印X1方向(図1参照)、「後方」
は図中の矢印X2方向を意味する。また、「左方」は図
中の矢印Y1方向を意味し、「右方」は図中の矢印Y2方
向を意味するものとする。さらに、「上方」は図中のZ
1方向を意味し、「下方」は図中のZ2方向を意味するも
のとする。
【0010】図1において、作業台1上には溶接対象物
Wが載置されている。溶接対象物Wは、鋼板製の基板2
および基板2上に溶接するためのL型鋼材3を有してい
る。溶接ロボット4は、前記L型鋼材3に沿って連続的
に溶接を行う機能を有している。前記溶接対象物Wに溶
接作業を行うと溶接アークが発生し、その溶接アーク発
生部分は肉眼では監視できない。仮に、前記溶接作業を
行う場所(作業領域)からの光の量を減少させる遮光板
を監視者の目の前に配置したとしても、アークの状態を
監視できるだけで、溶接対象物Wのどの位置を溶接して
いるかは分からない。特に溶接予定ラインに曲線部分が
有ったりすると、現在溶接している箇所は曲線部分なの
か、又は直線部分なのかを知ることは容易ではない。
【0011】前記作業領域を監視する作業監視位置Pに
隣接して、回転テーブル6が配置されている。この回転
テーブル6上には、ガイド装置7が配置されている。図
1に示す状態では、ガイド装置7は左右方向(Y1−Y2
方向)に延びている。前記ガイド装置7には、そのガイ
ド装置7に沿って左右に移動可能な支柱8が支持されて
いる。なお、前記支柱8の移動は手動で行うようになっ
ているが、左右方向に移動させる駆動装置を設けること
も可能である。
【0012】前記支柱8の上端部にはCCDカメラ(撮
像装置)9および遮光板10が配置されている。CCD
カメラ9は前記作業領域(溶接作業を行う場所)に向け
て配置されている。また、遮光板10は、前方(X1方
向)の作業領域で発生した溶接アークの状態を確認でき
る程度に光の量を減少させて後方(X2方向)の作業監
視位置Pに通過させる機能を有している。前記回転テー
ブル6上には、図1の状態(回転位置)で前記ガイド装
置7の後方位置に情報投光装置KおよびコンバイナCが
配置されている。
【0013】図2において、前記情報投光装置Kは、作
業領域表示手段としてのCRT(Cathode Ray Tube、陰
極線管)ディスプレイDとこのCRTディスプレイDの
表示面から出射した作業領域画像表示光Lを前記コンバ
イナCに投光する光学部材Aを備えている。前記CRT
ディスプレイDの表示面には前記CCDカメラ9で撮像
された前記作業領域の画像(作業領域画像)が表示され
るようになっている。前記CRTディスプレイDから出
射した作業領域画像表示光Lを前記コンバイナCに入射
させるように配置された前記光学部材Aは凹レンズ系A
1および凸レンズA2等から構成されており、前記CRT
ディスプレイDに表示された作業領域画像の虚像を前記
コンバイナC前方の作業領域(溶接作業を行う場所)の
位置に形成するような光学的パワーを有している。
【0014】前記コンバイナCおよび光学部材Aは、前
記作業領域表示手段Dから出射した作業領域画像表示光
LをコンバイナC後方の観察位置Pの方向に向かわせる
ように配置されている。なお、前記光学部材Aは、焦点
距離調節機構により前記表示画像(作業領域画像)の虚
像の形成位置を調節可能に構成することも可能である。
また、前記コンバイナCはハーフミラーまたは回折素子
等から構成することが可能である。また、前記コンバイ
ナCを上下移動装置またはチルト機構等により、上下移
動または傾斜動(すなわち、回転移動)させるようにし
て、前記表示画像(作業領域画像)の虚像の位置、すな
わち画像の視認位置を、調節することも可能である。さ
らに、前記CRTディスプレイDの代わりに、液晶ディ
スプレイ、プラズマディスプレイ等のフラットな作業領
域表示手段を採用することも可能である。
【0015】図2において、表示コントローラ12は、
前記CCDカメラ9で撮像された作業領域画像信号を、
画像信号記憶手段13に書き込む機能を有している。ま
た、表示コントローラ12は前記画像信号記憶手段13
に記憶された画像データを読出して前記作業領域表示手
段としての前記CRTディスプレイDに表示させる機能
を有している。
【0016】(実施例1の作用)前述の特徴を備えた本
発明の作業状況監視装置は、最初前記支柱8を手動で左
右方向に移動させて、CCDカメラ9をコンバイナCの
前方位置に移動させる。この位置で、CCDカメラ9に
より前記作業領域の画像(溶接作業が行われておらず、
溶接アークが発生していない状態の画像)を撮像する。
この作業領域画像は、前記表示コントローラ12を介し
て、画像信号記憶手段13に記憶される。
【0017】次に前記支柱8を移動させて、前記遮光板
10をコンバイナCの前方に移動させる。この状態で、
前記画像信号記憶手段13から作業領域画像信号を読出
して、前記CRTディスプレイDに表示させる。CRT
ディスプレイDから出射した作業領域画像表示光Lは前
記光学部材Aを通り、コンバイナCに入射する。コンバ
イナCに入射した作業領域画像表示光Lは、一部は透過
するが残部は反射して作業監視位置Pに向かう。そし
て、作業監視位置Pから見た場合、前記作業領域画像
は、前記光学部材Aの光学的パワーにより、前記実際の
作業領域の位置に虚像として表示される。すなわち、作
業監視位置Pからは、コンバイナCを通して、実際の作
業領域と同じ位置に、前記作業領域画像を見ることがで
きる。
【0018】前記作業領域において、溶接作業が開始さ
れると、作業位置(溶接位置)において溶接アークが発
生する。この溶接アークから出射した光輝度の光は、遮
光板10で光量が減少され、コンバイナCに入射する。
コンバイナCに入射した溶接アークからの出射光は、一
部反射するが残部は透過して前記作業監視位置Pに至
る。したがって、前記溶接アークからの出射光および前
記作業領域画像は、前記作業監視位置Pで同時に視認で
きる。そして、溶接対象物のどの箇所に対する作業が行
われているか、また、その部分の溶接アークの状態はど
のようであるか等を同時に監視することができる。
【0019】(実施例2)次に、図3により本発明の作
業状況監視装置の実施例2について説明する。なお、こ
の実施例2の説明において、前記実施例1の構成要素に
対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な
説明を省略する。この実施例2は、下記の点で前記実施
例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様
に構成されている。 (S01) CCDカメラ9がコンバイナC上方位置に固
定されている点。 (S02) 遮光板10がコンバイナCの前方位置で上下
位置調節可能に配置されている点。
【0020】(実施例2の作用)次に、前述の構成を備
えた本発明の実施例2の作用を説明する。溶接アークが
発生する溶接作業中の作業領域の監視を行う際には、前
記コンバイナCを上方の使用位置に移動させて使用す
る。この実施例2も前記実施例1と同様に、前記溶接ア
ークからの出射光および前記作業領域画像は、前記観察
位置Pで同時に視認できる。そして、溶接対象物のどの
箇所に対する作業が行われているか、また、その部分の
溶接アークの状態はどのようであるか等を同時に監視す
ることができる。 (変更例)以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明
は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更
を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に
例示する。
【0021】(H01) 前記CCDカメラ9で撮像した
画像をフレーム画像に変換する画像処理回路を設け、フ
レーム画像を前記作業領域表示手段Dに表示することも
可能である。 (H02) 前記実施例1において、回転テーブル6にエ
ンコーダを取付け、エンコーダデータに合わせてCCD
カメラ9の撮像画像を前記領域画像信号記憶手段13に
記憶させることにより、回転テーブル6の向きを変えて
も、回転テーブル6の回転位置に応じた作業領域画像を
表示することが可能となる。 (H03) 前記作業領域表示手段Dには、溶接時の電流
量やビードの進んだ長さ(溶接長さ)等を合わせて表示
することも可能である。 (H04) また、遮光板10とコンバイナCとを一体に
構成することも可能である。
【0022】
【発明の効果】前述の本発明の作業状況監視装置は、下
記の効果を奏することができる。 (E01) 作業中には高輝度の光により、作業対象物の
外観形状や、作業対象物のどの部分(位置)に作業が行
われているのか等を直接見ることができないような場合
に、それらを確認することができるようになる。例え
ば、溶接又は溶断作業の場合には、閃光の状態を作業領
域画像に重ねて見ることができるので、溶接作業の監視
が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の作業状況監視装置の実施例1
の全体概略説明図である。
【図2】 図2は同実施例の回路図である。
【図3】 図3は本発明の作業状況監視装置の実施例2
の説明図である。
【符号の説明】
A…光学部材、C…コンバイナ、D…作業領域表示手
段、L…作業領域画像表示光、9…撮像装置(CCDカ
メラ)、10…遮光部材、13…領域画像信号記憶手
段、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−53769(JP,A) 特開 昭63−130271(JP,A) 特開 昭62−11384(JP,A) 特開 昭58−38691(JP,A) 特開 昭50−159437(JP,A) 特開 平4−5611(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 B23K 9/095 515 B23K 26/02 H04N 7/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前方の作業領域から出射して後方の作業
    監視位置に向かう光の量を減少させる手段を備えた作業
    状況監視装置において、下記の要件を備えたことを特徴
    とする作業状況監視装置、(Y01) 作業監視位置から
    見た作業領域を撮像する撮像装置、(Y02) 前記撮像
    装置で撮像された作業領域の画像を記憶する画像信号記
    憶手段、(Y03) 前記作業領域の画像を表示する作業
    領域表示手段、(Y04) 前記作業領域表示手段から出
    射した作業領域画像表示光を所定の方向に投光する光学
    部材、(Y05) 前記作業領域から前記作業監視位置に
    向かう光の光路中で且つ前記作業領域画像表示光の光路
    中に配置されて、前記作業領域からの光と前記作業領域
    画像表示光とを合成して前記作業監視位置に向かわせる
    コンバイナ。
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