JP3204141B2 - 溶接におけるずれ量計測方法及び装置並びにシーム倣い制御方法及び装置 - Google Patents
溶接におけるずれ量計測方法及び装置並びにシーム倣い制御方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギビームを
用いて溶接管を製造する技術に関する。
用いて溶接管を製造する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年ではレーザ光等のエネルギビームを
用いて溶接管を製造することが行われている。レーザ光
を用いるレーザ溶接は、他の溶接方法と比較して熱源の
エネルギが高いので溶接管への溶け込みが深く、高速な
溶接が可能である。また、総入熱量が他の溶接方法より
も少ないので、溶接部分の状態が良好になる。
用いて溶接管を製造することが行われている。レーザ光
を用いるレーザ溶接は、他の溶接方法と比較して熱源の
エネルギが高いので溶接管への溶け込みが深く、高速な
溶接が可能である。また、総入熱量が他の溶接方法より
も少ないので、溶接部分の状態が良好になる。
【０００３】図３は、レーザ溶接により溶接管を製造す
る一般的な状態を示す模式的斜視図である。帯状金属板
からなる被溶接材５１を矢符で示すその長手方向に移動
させ、被溶接材５１を幅方向の両側端縁が相対向するよ
う湾曲させて、オープンパイプ状に形成し、形成された
オープンパイプを挾んで対向しているスクイズロール５
２，５２を回転させて、オープンパイプの両側端縁の端
面を衝合させる。また被溶接材５１の端面衝合部Ｗから
被溶接材５１の移動方向上流側（矢符と反対方向）へ適
長離隔した位置を、加熱コイルＨＣにより高周波加熱し
て被溶接材５１の端面に入熱して予熱する。そして被溶
接材５１の端面衝合部Ｗにレーザ光ＬＢを照射し、その
端面衝合部Ｗを高温度に加熱して溶着させて、溶接管を
連続的に製造する。
る一般的な状態を示す模式的斜視図である。帯状金属板
からなる被溶接材５１を矢符で示すその長手方向に移動
させ、被溶接材５１を幅方向の両側端縁が相対向するよ
う湾曲させて、オープンパイプ状に形成し、形成された
オープンパイプを挾んで対向しているスクイズロール５
２，５２を回転させて、オープンパイプの両側端縁の端
面を衝合させる。また被溶接材５１の端面衝合部Ｗから
被溶接材５１の移動方向上流側（矢符と反対方向）へ適
長離隔した位置を、加熱コイルＨＣにより高周波加熱し
て被溶接材５１の端面に入熱して予熱する。そして被溶
接材５１の端面衝合部Ｗにレーザ光ＬＢを照射し、その
端面衝合部Ｗを高温度に加熱して溶着させて、溶接管を
連続的に製造する。
【０００４】このようなレーザ溶接による溶接管の製造
方法においては、レーザ光のスポット径が小さいため、
ＭＩＧ，ＴＩＧ等の一般的な溶融溶接法と比較して、溶
融ビード幅が狭い溶接管を製造することができる。しか
しながら、溶融ビード幅が狭いので、レーザ光を端面衝
合部に正確に照射できない場合には、シームずれのため
に端面衝合部が完全に溶着しないで溶接欠陥が発生し易
い。そこで、レーザ光の照射位置を正確に端面衝合部に
追従させる必要がある。
方法においては、レーザ光のスポット径が小さいため、
ＭＩＧ，ＴＩＧ等の一般的な溶融溶接法と比較して、溶
融ビード幅が狭い溶接管を製造することができる。しか
しながら、溶融ビード幅が狭いので、レーザ光を端面衝
合部に正確に照射できない場合には、シームずれのため
に端面衝合部が完全に溶着しないで溶接欠陥が発生し易
い。そこで、レーザ光の照射位置を正確に端面衝合部に
追従させる必要がある。
【０００５】板状の被溶接材を溶接する場合には基準線
からの平行ずれだけに留意すれば良いが、管状の被溶接
材を溶接する場合には管の捻じれを考慮する必要があ
り、溶接端面の一点を検出するだけではシームずれを完
全に防止することは不可能である。そこで、レーザ光の
照射位置を被溶接材の端面衝合部に追従させる方法、つ
まりシーム倣い制御方法が、特公平４−３１７９９号公
報に示されている。このシーム倣い制御方法では、溶接
位置より上流側で被溶接材の２ヵ所の端面を検出し、そ
れぞれの位置ベクトルに基づいて溶接基準線からの端面
衝合部のずれ量を算出し、そのずれ量に応じてレーザヘ
ッドを移動させる。
からの平行ずれだけに留意すれば良いが、管状の被溶接
材を溶接する場合には管の捻じれを考慮する必要があ
り、溶接端面の一点を検出するだけではシームずれを完
全に防止することは不可能である。そこで、レーザ光の
照射位置を被溶接材の端面衝合部に追従させる方法、つ
まりシーム倣い制御方法が、特公平４−３１７９９号公
報に示されている。このシーム倣い制御方法では、溶接
位置より上流側で被溶接材の２ヵ所の端面を検出し、そ
れぞれの位置ベクトルに基づいて溶接基準線からの端面
衝合部のずれ量を算出し、そのずれ量に応じてレーザヘ
ッドを移動させる。
【０００６】図４は、そのシーム倣い溶接制御方法を実
施する模式的斜視図である。オープンパイプ状に湾曲さ
れた被溶接材５１の端面をスクイズロール５２，５２に
より衝合させながら被溶接材５１を矢符方向へ移動さ
せ、またレーザヘッド５３から被溶接材５１の端面衝合
部へレーザ光ＬＢを照射する。また端面衝合部より被溶
接材５１の移動方向上流側であって、その移動方向に所
定間隔を離隔している２箇所の位置を検出位置とし、こ
の検出位置での端縁Ａ1 ，Ｂ1 の中間点Ｍ1 、端縁
Ａ2 ，Ｂ2 の中間点Ｍ2 夫々について溶接基準線Ｌから
のずれベクトルを測定し、夫々のずれベクトルと夫々の
検出位置の端面衝合部からの距離Ｄ1 ，Ｄ1 ＋Ｄ2 とに
基づき、端面衝合部の溶接基準線Ｌからのずれを算出
し、それに応じて端面衝合部にレーザ光ＬＢの照射位置
を一致させる制御を行う。
施する模式的斜視図である。オープンパイプ状に湾曲さ
れた被溶接材５１の端面をスクイズロール５２，５２に
より衝合させながら被溶接材５１を矢符方向へ移動さ
せ、またレーザヘッド５３から被溶接材５１の端面衝合
部へレーザ光ＬＢを照射する。また端面衝合部より被溶
接材５１の移動方向上流側であって、その移動方向に所
定間隔を離隔している２箇所の位置を検出位置とし、こ
の検出位置での端縁Ａ1 ，Ｂ1 の中間点Ｍ1 、端縁
Ａ2 ，Ｂ2 の中間点Ｍ2 夫々について溶接基準線Ｌから
のずれベクトルを測定し、夫々のずれベクトルと夫々の
検出位置の端面衝合部からの距離Ｄ1 ，Ｄ1 ＋Ｄ2 とに
基づき、端面衝合部の溶接基準線Ｌからのずれを算出
し、それに応じて端面衝合部にレーザ光ＬＢの照射位置
を一致させる制御を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、上述の特
公平４−３１７９９号公報に示されたシーム倣い制御方
法では、カメラ等の撮影装置を用いて被溶接材の幅方向
の両端縁を検出し、溶接点を連ねた溶接基準線Ｌを算出
し、レーザヘッド５３の中心がこの溶接基準線Ｌに一致
するように制御している。しかしながら、レーザヘッド
５３の中心とレーザ光ＬＢのスポット中心との位置ずれ
が考慮されておらず、このずれ分だけ常にオフセット値
としてのシームずれが発生する。このように従来の技術
では、計算上の溶接基準線とレーザヘッドの中心とを一
致させるような制御を行っているので、レーザヘッドの
中心とレーザ光のスポット中心との位置ずれを含む初期
設定のシームずれが考慮されておらず、そのシームずれ
が常に存在して、レーザ光の照射位置を端面衝合部に正
確に追従できないことになるという問題がある。
公平４−３１７９９号公報に示されたシーム倣い制御方
法では、カメラ等の撮影装置を用いて被溶接材の幅方向
の両端縁を検出し、溶接点を連ねた溶接基準線Ｌを算出
し、レーザヘッド５３の中心がこの溶接基準線Ｌに一致
するように制御している。しかしながら、レーザヘッド
５３の中心とレーザ光ＬＢのスポット中心との位置ずれ
が考慮されておらず、このずれ分だけ常にオフセット値
としてのシームずれが発生する。このように従来の技術
では、計算上の溶接基準線とレーザヘッドの中心とを一
致させるような制御を行っているので、レーザヘッドの
中心とレーザ光のスポット中心との位置ずれを含む初期
設定のシームずれが考慮されておらず、そのシームずれ
が常に存在して、レーザ光の照射位置を端面衝合部に正
確に追従できないことになるという問題がある。
【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であって、溶接時における実質的なエネルギビームのず
れ量である、端面衝合部とエネルギビームのスポットと
のずれ量をオンラインで計測することができるずれ量計
測方法及び装置、並びに、エネルギビームの照射位置を
端面衝合部に正確に追従できて、溶接部の欠陥を防止で
きるシーム倣い制御方法及び装置を提供することを目的
とする。
であって、溶接時における実質的なエネルギビームのず
れ量である、端面衝合部とエネルギビームのスポットと
のずれ量をオンラインで計測することができるずれ量計
測方法及び装置、並びに、エネルギビームの照射位置を
端面衝合部に正確に追従できて、溶接部の欠陥を防止で
きるシーム倣い制御方法及び装置を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る溶接にお
けるずれ量計測方法は、帯状金属板をその長手方向に移
動させ、該帯状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向
するように湾曲させてオープンパイプ状に形成し、両側
端縁の端面衝合部にスポット状のエネルギビームを照射
して該端面衝合部を溶接する際に、前記エネルギビーム
のスポットと前記端面衝合部とのずれ量を計測する方法
であって、前記帯状金属板の移動方向と交差する方向の
一方向へエネルギビームを所定距離移動させてエネルギ
ビーム照射による第１照射瘢痕を形成し、前記方向の他
方向へエネルギビームを所定距離移動させてエネルギビ
ーム照射による第２照射瘢痕を形成し、端面衝合部及び
形成された第１，第２照射瘢痕を撮影してその撮影画像
データを得、該撮影画像データの画像解析により前記エ
ネルギビームのスポットと前記端面衝合部とのずれ量を
計測することを特徴とする。
けるずれ量計測方法は、帯状金属板をその長手方向に移
動させ、該帯状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向
するように湾曲させてオープンパイプ状に形成し、両側
端縁の端面衝合部にスポット状のエネルギビームを照射
して該端面衝合部を溶接する際に、前記エネルギビーム
のスポットと前記端面衝合部とのずれ量を計測する方法
であって、前記帯状金属板の移動方向と交差する方向の
一方向へエネルギビームを所定距離移動させてエネルギ
ビーム照射による第１照射瘢痕を形成し、前記方向の他
方向へエネルギビームを所定距離移動させてエネルギビ
ーム照射による第２照射瘢痕を形成し、端面衝合部及び
形成された第１，第２照射瘢痕を撮影してその撮影画像
データを得、該撮影画像データの画像解析により前記エ
ネルギビームのスポットと前記端面衝合部とのずれ量を
計測することを特徴とする。
【００１０】請求項２に係る溶接におけるずれ量計測方
法は、請求項１において、前記第１照射瘢痕と端面衝合
部との距離、及び、前記第２照射瘢痕と端面衝合部との
距離に基づいて前記ずれ量を計測することを特徴とす
る。
法は、請求項１において、前記第１照射瘢痕と端面衝合
部との距離、及び、前記第２照射瘢痕と端面衝合部との
距離に基づいて前記ずれ量を計測することを特徴とす
る。
【００１１】請求項３に係る溶接におけるずれ量計測装
置は、帯状金属板をその長手方向に移動させ、該帯状金
属板をその幅方向の両側端縁が相対向するように湾曲さ
せてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端面衝合部
にスポット状のエネルギビームを照射して該端面衝合部
を溶接する際に、前記エネルギビームのスポットと前記
端面衝合部とのずれ量を計測する装置であって、前記帯
状金属板の移動方向と交差する方向の一方向へエネルギ
ビームを所定距離移動させてエネルギビーム照射による
第１照射瘢痕を形成する手段と、前記方向の他方向へエ
ネルギビームを所定距離移動させてエネルギビーム照射
による第２照射瘢痕を形成する手段と、端面衝合部及び
形成された第１，第２照射瘢痕を撮影してその撮影画像
データを得る手段と、該撮影画像データを画像解析して
前記エネルギビームのスポットと前記端面衝合部とのず
れ量を計測する手段とを備えることを特徴とする。
置は、帯状金属板をその長手方向に移動させ、該帯状金
属板をその幅方向の両側端縁が相対向するように湾曲さ
せてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端面衝合部
にスポット状のエネルギビームを照射して該端面衝合部
を溶接する際に、前記エネルギビームのスポットと前記
端面衝合部とのずれ量を計測する装置であって、前記帯
状金属板の移動方向と交差する方向の一方向へエネルギ
ビームを所定距離移動させてエネルギビーム照射による
第１照射瘢痕を形成する手段と、前記方向の他方向へエ
ネルギビームを所定距離移動させてエネルギビーム照射
による第２照射瘢痕を形成する手段と、端面衝合部及び
形成された第１，第２照射瘢痕を撮影してその撮影画像
データを得る手段と、該撮影画像データを画像解析して
前記エネルギビームのスポットと前記端面衝合部とのず
れ量を計測する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】請求項４に係る溶接におけるシーム倣い制
御方法は、帯状金属板をその長手方向に移動させ、該帯
状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するように湾
曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端面衝
合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端面衝
合部を溶接する際に、前記端面衝合部の位置を算出し、
算出した位置に前記エネルギビームを追従させるシーム
倣い制御方法において、前記帯状金属板の移動方向と交
差する方向の一方向へエネルギビームを所定距離移動さ
せてエネルギビーム照射による第１照射瘢痕を形成し、
前記方向の他方向へエネルギビームを所定距離移動させ
てエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を形成し、端
面衝合部及び形成された第１，第２照射瘢痕を撮影して
その撮影画像データを得、該撮影画像データの画像解析
により前記エネルギビームのスポットと前記端面衝合部
とのずれ量を計測し、計測したずれ量に応じてエネルギ
ビームの照射位置を前記移動方向と交差する方向へ移動
することを特徴とする。
御方法は、帯状金属板をその長手方向に移動させ、該帯
状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するように湾
曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端面衝
合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端面衝
合部を溶接する際に、前記端面衝合部の位置を算出し、
算出した位置に前記エネルギビームを追従させるシーム
倣い制御方法において、前記帯状金属板の移動方向と交
差する方向の一方向へエネルギビームを所定距離移動さ
せてエネルギビーム照射による第１照射瘢痕を形成し、
前記方向の他方向へエネルギビームを所定距離移動させ
てエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を形成し、端
面衝合部及び形成された第１，第２照射瘢痕を撮影して
その撮影画像データを得、該撮影画像データの画像解析
により前記エネルギビームのスポットと前記端面衝合部
とのずれ量を計測し、計測したずれ量に応じてエネルギ
ビームの照射位置を前記移動方向と交差する方向へ移動
することを特徴とする。
【００１３】請求項５に係る溶接におけるシーム倣い制
御方法は、請求項４において、算出した前記端面衝合部
の位置情報に応じたエネルギビームの照射位置の移動制
御に、計測したずれ量に応じたエネルギビームの照射位
置の移動制御を加えることを特徴とする。
御方法は、請求項４において、算出した前記端面衝合部
の位置情報に応じたエネルギビームの照射位置の移動制
御に、計測したずれ量に応じたエネルギビームの照射位
置の移動制御を加えることを特徴とする。
【００１４】請求項６に係る溶接におけるシーム倣い制
御装置は、帯状金属板をその長手方向に移動させ、該帯
状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するように湾
曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端面衝
合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端面衝
合部を溶接する際に、前記端面衝合部の位置を算出し、
算出した位置に前記エネルギビームを追従させるシーム
倣い制御装置において、エネルギビームを出射するエネ
ルギビーム出射手段と、前記端面衝合部より前記帯状金
属板の移動方向上流側における帯状金属板の両側端縁を
撮像して撮影画像データを得る第１撮像手段と、該第１
撮像手段により得られた撮影画像データに基づいて前記
端面衝合部の位置を算出する算出手段と、前記帯状金属
板の移動方向と交差する方向の一方向へ前記エネルギビ
ーム出射手段を所定距離移動させてエネルギビーム照射
による第１照射瘢痕を形成させる手段と、前記方向の他
方向へ前記エネルギビーム出射手段を所定距離移動させ
てエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を形成させる
手段と、端面衝合部及び形成された第１，第２照射瘢痕
を撮像して撮影画像データを得る第２撮像手段と、該第
１撮像手段により得られた撮影画像データの画像解析に
より前記エネルギビームのスポットと前記端面衝合部と
のずれ量を計測する計測手段と、前記算出手段の算出結
果と前記計測手段の計測結果とに基づいて前記エネルギ
ビーム出射手段を前記帯状金属板の移動方向と交差する
方向へ移動させる手段とを備えることを特徴とする。
御装置は、帯状金属板をその長手方向に移動させ、該帯
状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するように湾
曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端面衝
合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端面衝
合部を溶接する際に、前記端面衝合部の位置を算出し、
算出した位置に前記エネルギビームを追従させるシーム
倣い制御装置において、エネルギビームを出射するエネ
ルギビーム出射手段と、前記端面衝合部より前記帯状金
属板の移動方向上流側における帯状金属板の両側端縁を
撮像して撮影画像データを得る第１撮像手段と、該第１
撮像手段により得られた撮影画像データに基づいて前記
端面衝合部の位置を算出する算出手段と、前記帯状金属
板の移動方向と交差する方向の一方向へ前記エネルギビ
ーム出射手段を所定距離移動させてエネルギビーム照射
による第１照射瘢痕を形成させる手段と、前記方向の他
方向へ前記エネルギビーム出射手段を所定距離移動させ
てエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を形成させる
手段と、端面衝合部及び形成された第１，第２照射瘢痕
を撮像して撮影画像データを得る第２撮像手段と、該第
１撮像手段により得られた撮影画像データの画像解析に
より前記エネルギビームのスポットと前記端面衝合部と
のずれ量を計測する計測手段と、前記算出手段の算出結
果と前記計測手段の計測結果とに基づいて前記エネルギ
ビーム出射手段を前記帯状金属板の移動方向と交差する
方向へ移動させる手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】本発明では、部分的にエネルギビーム出射
手段（レーザヘッド）を所定距離だけ被溶接材の移動方
向と交差する方向へ移動させてエネルギビームを被溶接
材に照射してエネルギビーム照射による第１照射瘢痕を
強制的に形成し、また、被溶接材の移動方向と交差する
方向の前記方向と反対の方向にエネルギビーム出射手段
を所定距離だけ移動させてエネルギビームを被溶接材に
再び照射してエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を
形成する。そして、ＣＣＤカメラ等の撮像手段にて端面
衝合部と第１，第２照射瘢痕とを撮影してそれらの画像
を得、この画像に対する解析処理によって、溶接時の実
質的なエネルギビームのずれ量である、端面衝合部とエ
ネルギビームのスポットとのずれ量を計測する。なお、
具体的には、第１，第２照射瘢痕と端面衝合部との夫々
の距離に基づき、両距離の平均値を求めることにより上
記ずれ量を計測する。
手段（レーザヘッド）を所定距離だけ被溶接材の移動方
向と交差する方向へ移動させてエネルギビームを被溶接
材に照射してエネルギビーム照射による第１照射瘢痕を
強制的に形成し、また、被溶接材の移動方向と交差する
方向の前記方向と反対の方向にエネルギビーム出射手段
を所定距離だけ移動させてエネルギビームを被溶接材に
再び照射してエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を
形成する。そして、ＣＣＤカメラ等の撮像手段にて端面
衝合部と第１，第２照射瘢痕とを撮影してそれらの画像
を得、この画像に対する解析処理によって、溶接時の実
質的なエネルギビームのずれ量である、端面衝合部とエ
ネルギビームのスポットとのずれ量を計測する。なお、
具体的には、第１，第２照射瘢痕と端面衝合部との夫々
の距離に基づき、両距離の平均値を求めることにより上
記ずれ量を計測する。
【００１６】そして、計算で算出した被溶接材の端面衝
合部の位置情報だけでなく、この計測した実質的なエネ
ルギビームのずれ量も考慮して、エネルギビームのスポ
ットを端面衝合部に追従させるためのエネルギビーム出
射手段に対する制御信号求め、この制御信号に基づいて
エネルギビーム出射手段を被溶接材の移動方向と交差す
る方向へ移動させて、シーム倣い制御を行う。
合部の位置情報だけでなく、この計測した実質的なエネ
ルギビームのずれ量も考慮して、エネルギビームのスポ
ットを端面衝合部に追従させるためのエネルギビーム出
射手段に対する制御信号求め、この制御信号に基づいて
エネルギビーム出射手段を被溶接材の移動方向と交差す
る方向へ移動させて、シーム倣い制御を行う。
【００１７】このように、本発明では、エネルギビーム
出射手段の中心を端面衝合部に追従させる従来のシーム
倣い制御に加えて、初期設定のシームずれ量も鑑みてエ
ネルギビーム出射手段を移動制御することにより、エネ
ルギビーム出射手段の中心とエネルギビームのスポット
中心との位置ずれ等に代表される初期設定誤差が取り除
かれ、エネルギビームの被溶接材の端面衝合部に対する
高い追従精度が得られる。
出射手段の中心を端面衝合部に追従させる従来のシーム
倣い制御に加えて、初期設定のシームずれ量も鑑みてエ
ネルギビーム出射手段を移動制御することにより、エネ
ルギビーム出射手段の中心とエネルギビームのスポット
中心との位置ずれ等に代表される初期設定誤差が取り除
かれ、エネルギビームの被溶接材の端面衝合部に対する
高い追従精度が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。
示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１９】図１は、本発明の実施の形態の模式的構成
図である。溶接管１０を製造する際の原材としての帯状
金属板からなる被溶接材１は、その長手方向（移動方
向）に直列に配置された図示しない各種ロール成形スタ
ンドにて搬送され、この間に搬送方向に直交する幅方向
の両端面が対向する断面円形のオープンパイプ状に曲成
されながら白抜矢符方向（図面左方向）へ移動されるよ
うになっている。曲成された被溶接材１の端面衝合部Ｗ
の上方には、端面衝合部Ｗに向けてスポット状のレーザ
光を照射するレーザヘッド２が配設されている。このレ
ーザヘッド２は、サーボモータ８の駆動により、被溶接
材１の移動方向と直交する方向に移動可能になしてあ
る。なお、サーボモータ８はパーソナルコンピュータＰ
Ｃ内の出力部７からの制御信号に応じて駆動する。
図である。溶接管１０を製造する際の原材としての帯状
金属板からなる被溶接材１は、その長手方向（移動方
向）に直列に配置された図示しない各種ロール成形スタ
ンドにて搬送され、この間に搬送方向に直交する幅方向
の両端面が対向する断面円形のオープンパイプ状に曲成
されながら白抜矢符方向（図面左方向）へ移動されるよ
うになっている。曲成された被溶接材１の端面衝合部Ｗ
の上方には、端面衝合部Ｗに向けてスポット状のレーザ
光を照射するレーザヘッド２が配設されている。このレ
ーザヘッド２は、サーボモータ８の駆動により、被溶接
材１の移動方向と直交する方向に移動可能になしてあ
る。なお、サーボモータ８はパーソナルコンピュータＰ
Ｃ内の出力部７からの制御信号に応じて駆動する。
【００２０】端面衝合部Ｗの位置から被溶接材１の移動
方向の上流側へ適長離隔した位置の上方には、撮像領域
Ｘを例えば縦，横数十ｍｍの矩形領域に調整した数十万
画素の２次元の第１ＣＣＤカメラ３が、その受光面を被
溶接材１側に向けて設置されている。なお、第１ＣＣＤ
カメラ３の水平走査方向を被溶接材１の移動方向と直交
する方向に一致させて、第１ＣＣＤカメラ３は固定され
ている。これにより、第１ＣＣＤカメラ３は一水平走査
で被溶接材１の左右の端縁の各データが得られるように
なっており、例えば水平走査線を４８０本とすれば、左
右の端縁夫々について４８０点の端縁データが得られる
ようになっている。
方向の上流側へ適長離隔した位置の上方には、撮像領域
Ｘを例えば縦，横数十ｍｍの矩形領域に調整した数十万
画素の２次元の第１ＣＣＤカメラ３が、その受光面を被
溶接材１側に向けて設置されている。なお、第１ＣＣＤ
カメラ３の水平走査方向を被溶接材１の移動方向と直交
する方向に一致させて、第１ＣＣＤカメラ３は固定され
ている。これにより、第１ＣＣＤカメラ３は一水平走査
で被溶接材１の左右の端縁の各データが得られるように
なっており、例えば水平走査線を４８０本とすれば、左
右の端縁夫々について４８０点の端縁データが得られる
ようになっている。
【００２１】第１ＣＣＤカメラ３の左，右側方には光源
４，４が配設されており、光源４，４の出射光は撮像領
域Ｘ及びその付近を照明するようになっている。第１Ｃ
ＣＤカメラ３が撮像した撮像データはパーソナルコンピ
ュータＰＣの第１画像処理部５へ入力される。第１画像
処理部５は、入力された撮像データによる画像に対して
前処理，微分処理等の画像処理を施し、撮像した被溶接
材１の端縁の所要点数（左右夫々４８０点ずつ）の端縁
データを抽出するようになっている。この第１画像処理
部５で抽出された端縁データは第１演算部６へ入力され
る。
４，４が配設されており、光源４，４の出射光は撮像領
域Ｘ及びその付近を照明するようになっている。第１Ｃ
ＣＤカメラ３が撮像した撮像データはパーソナルコンピ
ュータＰＣの第１画像処理部５へ入力される。第１画像
処理部５は、入力された撮像データによる画像に対して
前処理，微分処理等の画像処理を施し、撮像した被溶接
材１の端縁の所要点数（左右夫々４８０点ずつ）の端縁
データを抽出するようになっている。この第１画像処理
部５で抽出された端縁データは第１演算部６へ入力され
る。
【００２２】第１演算部６は、入力された端縁データに
より、左，右各端縁の端縁近似直線を示す直線データま
たは端縁近似曲線を示す曲線データを算出すると共に、
左端縁の端縁近似直線または端縁近似曲線と右端縁の端
縁近似直線または端縁近似曲線との交点のデータを算出
するようになっている。交点のデータは第１演算部６か
ら出力部７へ送られ、出力部７は、入力された交点のデ
ータに相応する制御信号ＣＳをサーボモータ８へ出力す
る。そして、この制御信号ＣＳに従ったサーボモータ８
の駆動により、レーザヘッド２が被溶接材１の移動方向
と直交する方向へ移動されるようになっている。
より、左，右各端縁の端縁近似直線を示す直線データま
たは端縁近似曲線を示す曲線データを算出すると共に、
左端縁の端縁近似直線または端縁近似曲線と右端縁の端
縁近似直線または端縁近似曲線との交点のデータを算出
するようになっている。交点のデータは第１演算部６か
ら出力部７へ送られ、出力部７は、入力された交点のデ
ータに相応する制御信号ＣＳをサーボモータ８へ出力す
る。そして、この制御信号ＣＳに従ったサーボモータ８
の駆動により、レーザヘッド２が被溶接材１の移動方向
と直交する方向へ移動されるようになっている。
【００２３】また、端面衝合部Ｗの位置から被溶接材１
の移動方向の下流側へ適長離隔した位置の上方には、撮
像領域Ｙを例えば縦，横数十ｍｍの矩形領域に調整した
第１ＣＣＤカメラ３と同様の第２ＣＣＤカメラ１３が、
その受光面を被溶接材１側に向けて設置されている。な
お、第２ＣＣＤカメラ１３の水平走査方向を被溶接材１
の移動方向と直交する方向に一致させて、第２ＣＣＤカ
メラ１３は固定されている。これにより、第２ＣＣＤカ
メラ１３は、端面衝合部と後述する母材に形成されたレ
ーザ照射瘢痕との画像データが得られるようになってい
る。
の移動方向の下流側へ適長離隔した位置の上方には、撮
像領域Ｙを例えば縦，横数十ｍｍの矩形領域に調整した
第１ＣＣＤカメラ３と同様の第２ＣＣＤカメラ１３が、
その受光面を被溶接材１側に向けて設置されている。な
お、第２ＣＣＤカメラ１３の水平走査方向を被溶接材１
の移動方向と直交する方向に一致させて、第２ＣＣＤカ
メラ１３は固定されている。これにより、第２ＣＣＤカ
メラ１３は、端面衝合部と後述する母材に形成されたレ
ーザ照射瘢痕との画像データが得られるようになってい
る。
【００２４】第２ＣＣＤカメラ１３の左，右側方には光
源１４，１４が配設されており、光源１４，１４の出射
光は撮像領域Ｙ及びその付近を照明するようになってい
る。第２ＣＣＤカメラ１３が撮像した撮像データはパー
ソナルコンピュータＰＣの第２画像処理部１５へ入力さ
れる。第２画像処理部１５は、微分処理等の画像処理を
行い、被溶接材１の端面衝合部と形成されたレーザ照射
瘢痕との間の距離データを抽出する。この第２画像処理
部１５で抽出された距離データは第２演算部１６へ出力
される。第２演算部１６は、入力された距離データに基
づいて、端面衝合部とレーザ光のスポット中心とのずれ
量Ｚ（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）を演算する。この第
２演算部１６で演算されたずれ量Ｚ（ｉ）は、出力部７
へ送られ、第１演算部６からの交点データに基づく制御
信号ＣＳに加算される。そして、その加算結果ＣＳ
（ｎ）が出力部７からサーボモータ８へ出力されるよう
になっている。なお１９は、実シームずれ量を計測する
際に、母材にレーザ照射瘢痕を形成するべく、レーザヘ
ッド２を被溶接材１の移動方向と直交する方向へ移動さ
せるための制御信号をサーボモータ８へ出力するモータ
制御部である。
源１４，１４が配設されており、光源１４，１４の出射
光は撮像領域Ｙ及びその付近を照明するようになってい
る。第２ＣＣＤカメラ１３が撮像した撮像データはパー
ソナルコンピュータＰＣの第２画像処理部１５へ入力さ
れる。第２画像処理部１５は、微分処理等の画像処理を
行い、被溶接材１の端面衝合部と形成されたレーザ照射
瘢痕との間の距離データを抽出する。この第２画像処理
部１５で抽出された距離データは第２演算部１６へ出力
される。第２演算部１６は、入力された距離データに基
づいて、端面衝合部とレーザ光のスポット中心とのずれ
量Ｚ（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）を演算する。この第
２演算部１６で演算されたずれ量Ｚ（ｉ）は、出力部７
へ送られ、第１演算部６からの交点データに基づく制御
信号ＣＳに加算される。そして、その加算結果ＣＳ
（ｎ）が出力部７からサーボモータ８へ出力されるよう
になっている。なお１９は、実シームずれ量を計測する
際に、母材にレーザ照射瘢痕を形成するべく、レーザヘ
ッド２を被溶接材１の移動方向と直交する方向へ移動さ
せるための制御信号をサーボモータ８へ出力するモータ
制御部である。
【００２５】次に、このように構成したレーザ溶接装置
の動作について説明する。帯状金属板からなる被溶接材
１をオープンパイプ状に曲成しつつ白抜矢符方向へ移動
させて、レーザ光の照射位置で被溶接材１の端面を衝合
させ、端面衝合部Ｗを形成する。必要に応じて光源４，
４から光を投射し、撮像領域Ｘを照明して被溶接材１の
端縁を明瞭に判別できるようにした状態で、第１ＣＣＤ
カメラ３により撮像領域Ｘを撮影し、その撮影画像デー
タを第１画像処理部５へ入力する。第１画像処理部５
は、入力された撮影画像データに対してまず、平滑化処
理等を含む前処理を施し、その後、明暗を強調する効果
がある微分処理を施し、被溶接材１の左右の端縁Ａ，Ｂ
夫々について端縁データを抽出する。抽出された端縁デ
ータは、第１演算部６へ入力される。
の動作について説明する。帯状金属板からなる被溶接材
１をオープンパイプ状に曲成しつつ白抜矢符方向へ移動
させて、レーザ光の照射位置で被溶接材１の端面を衝合
させ、端面衝合部Ｗを形成する。必要に応じて光源４，
４から光を投射し、撮像領域Ｘを照明して被溶接材１の
端縁を明瞭に判別できるようにした状態で、第１ＣＣＤ
カメラ３により撮像領域Ｘを撮影し、その撮影画像デー
タを第１画像処理部５へ入力する。第１画像処理部５
は、入力された撮影画像データに対してまず、平滑化処
理等を含む前処理を施し、その後、明暗を強調する効果
がある微分処理を施し、被溶接材１の左右の端縁Ａ，Ｂ
夫々について端縁データを抽出する。抽出された端縁デ
ータは、第１演算部６へ入力される。
【００２６】第１演算部６では、この端縁Ａ，Ｂ夫々に
ついての端縁データに基づいて、端縁Ａ，Ｂ夫々の近似
直線または近似曲線を算出し、算出した両近似直線また
は近似曲線の交点を求める。この交点は、被溶接材１の
左右の端縁Ａ，Ｂの交点であり、レーザ光を照射すべき
被溶接材１の端面衝合部Ｗに対応する。得られた交点デ
ータは出力部７へ入力され、出力部７は交点データに応
じた制御信号ＣＳをサーボモータ８へ出力する。そし
て、この制御信号ＣＳに従ってサーボモータ８が駆動さ
れ、レーザヘッド２が被溶接材１の移動方向と直交する
方向へ移動されて、レーザヘッド２からのレーザ光が被
溶接材１の端面衝合部Ｗへ照射される。
ついての端縁データに基づいて、端縁Ａ，Ｂ夫々の近似
直線または近似曲線を算出し、算出した両近似直線また
は近似曲線の交点を求める。この交点は、被溶接材１の
左右の端縁Ａ，Ｂの交点であり、レーザ光を照射すべき
被溶接材１の端面衝合部Ｗに対応する。得られた交点デ
ータは出力部７へ入力され、出力部７は交点データに応
じた制御信号ＣＳをサーボモータ８へ出力する。そし
て、この制御信号ＣＳに従ってサーボモータ８が駆動さ
れ、レーザヘッド２が被溶接材１の移動方向と直交する
方向へ移動されて、レーザヘッド２からのレーザ光が被
溶接材１の端面衝合部Ｗへ照射される。
【００２７】上述した端面衝合部Ｗの位置算出方法は、
本発明と同一出願人による特願平７−３５３８８４号に
て提案した手法と同じである。なお、端面衝合部Ｗの位
置算出方法は、この方法に限定されるものではなく、例
えば本発明と同一出願人による特開平６−１７０５６９
号に既に開示された手法のような他の方法を使用しても
良いことは勿論である。
本発明と同一出願人による特願平７−３５３８８４号に
て提案した手法と同じである。なお、端面衝合部Ｗの位
置算出方法は、この方法に限定されるものではなく、例
えば本発明と同一出願人による特開平６−１７０５６９
号に既に開示された手法のような他の方法を使用しても
良いことは勿論である。
【００２８】このようなシーム倣い制御を行うことによ
り、レーザヘッド２の中心を被溶接材１の端面衝合部に
正確に追従することは可能である。しかしながら、レー
ザ光のスポット中心とレーザヘッド２の中心とが必ず一
致しているとは限らない。そこで、本発明では、以下に
説明するような手法にて、照射するレーザ光のスポット
中心とレーザヘッド２の中心との位置ずれを含めた、端
面衝合部とレーザ光のスポット中心とのずれ量を計測し
て、この計測したずれ量も考慮して、端面衝合部へのレ
ーザ光の追従を制御する。以下、本発明の特徴部分であ
る、このずれ量の計測手法、及び、そのずれ量も考慮し
たレーザ光の追従制御の動作について説明する。
り、レーザヘッド２の中心を被溶接材１の端面衝合部に
正確に追従することは可能である。しかしながら、レー
ザ光のスポット中心とレーザヘッド２の中心とが必ず一
致しているとは限らない。そこで、本発明では、以下に
説明するような手法にて、照射するレーザ光のスポット
中心とレーザヘッド２の中心との位置ずれを含めた、端
面衝合部とレーザ光のスポット中心とのずれ量を計測し
て、この計測したずれ量も考慮して、端面衝合部へのレ
ーザ光の追従を制御する。以下、本発明の特徴部分であ
る、このずれ量の計測手法、及び、そのずれ量も考慮し
たレーザ光の追従制御の動作について説明する。
【００２９】第１ＣＣＤカメラ３，第１画像処理部５，
第１演算部６及び出力部７により、上述したようなシー
ム倣い制御がなされている状態、つまりサーボモータ８
が出力部７からの制御信号ＣＳで制御されている状態に
おいて、モータ制御部１９から制御信号をサーボモータ
８へ出力して、レーザヘッド２を被溶接材１の移動方向
と直交する方向へ所定時間、所定量だけオフセットさ
せ、被溶接材１の端面衝合部からずれた位置にレーザ光
を照射して第１レーザ照射瘢痕（以下、第１レーザ痕と
いう）を強制的に形成する。例えば、５秒間だけレーザ
ヘッド２を前方向へ１ｍｍだけオフセットさせる。ここ
でのオフセット１ｍｍとは、第１ＣＣＤカメラ３の撮影
画像に基づいて得られた制御信号ＣＳに対して＋１ｍｍ
だけ加えることを意味する。
第１演算部６及び出力部７により、上述したようなシー
ム倣い制御がなされている状態、つまりサーボモータ８
が出力部７からの制御信号ＣＳで制御されている状態に
おいて、モータ制御部１９から制御信号をサーボモータ
８へ出力して、レーザヘッド２を被溶接材１の移動方向
と直交する方向へ所定時間、所定量だけオフセットさ
せ、被溶接材１の端面衝合部からずれた位置にレーザ光
を照射して第１レーザ照射瘢痕（以下、第１レーザ痕と
いう）を強制的に形成する。例えば、５秒間だけレーザ
ヘッド２を前方向へ１ｍｍだけオフセットさせる。ここ
でのオフセット１ｍｍとは、第１ＣＣＤカメラ３の撮影
画像に基づいて得られた制御信号ＣＳに対して＋１ｍｍ
だけ加えることを意味する。
【００３０】次に、被溶接材１の移動方向と直交する方
向であって前記方向とは逆の方向へレーザヘッド２を所
定時間、所定量だけオフセットさせ、被溶接材１の端面
衝合部からずれた位置にレーザ光を照射して第２レーザ
照射瘢痕（以下、第２レーザ痕という）を強制的に形成
する。例えば、５秒間だけレーザヘッド２を奥方向へ１
ｍｍだけオフセットさせる。ここでのオフセット１ｍｍ
とは、第１ＣＣＤカメラ３の撮影画像に基づいて得られ
た制御信号ＣＳに対して−１ｍｍだけ加えることを意味
する。
向であって前記方向とは逆の方向へレーザヘッド２を所
定時間、所定量だけオフセットさせ、被溶接材１の端面
衝合部からずれた位置にレーザ光を照射して第２レーザ
照射瘢痕（以下、第２レーザ痕という）を強制的に形成
する。例えば、５秒間だけレーザヘッド２を奥方向へ１
ｍｍだけオフセットさせる。ここでのオフセット１ｍｍ
とは、第１ＣＣＤカメラ３の撮影画像に基づいて得られ
た制御信号ＣＳに対して−１ｍｍだけ加えることを意味
する。
【００３１】図２は、このようして母材にレーザ照射瘢
痕が形成された被溶接材１の模式図である。太線はレー
ザ光照射跡を示しており、端面衝合部から両側に約１ｍ
ｍずつ離れた位置に第１レーザ痕ＰA ，第２レーザ痕Ｐ
B が夫々形成されている。なお、Ａ（ｉ），Ｂ（ｉ）は
夫々後述する、端面衝合部と各第１レーザ痕ＰA ，第２
レーザ痕ＰB との距離データの平均を示す。
痕が形成された被溶接材１の模式図である。太線はレー
ザ光照射跡を示しており、端面衝合部から両側に約１ｍ
ｍずつ離れた位置に第１レーザ痕ＰA ，第２レーザ痕Ｐ
B が夫々形成されている。なお、Ａ（ｉ），Ｂ（ｉ）は
夫々後述する、端面衝合部と各第１レーザ痕ＰA ，第２
レーザ痕ＰB との距離データの平均を示す。
【００３２】レーザヘッド２をオフセットさせて強制的
に第１レーザ痕ＰA ，第２レーザ痕ＰB を形成した後
は、第１ＣＣＤカメラ３，第１画像処理部５，第１演算
部６及び出力部７による上述したようなシーム倣い制御
によって、レーザヘッド２の移動を制御する。
に第１レーザ痕ＰA ，第２レーザ痕ＰB を形成した後
は、第１ＣＣＤカメラ３，第１画像処理部５，第１演算
部６及び出力部７による上述したようなシーム倣い制御
によって、レーザヘッド２の移動を制御する。
【００３３】なお、被溶接材１の前，奥の両方向の母材
へレーザ光を照射するのは、レーザ光の照射位置で被溶
接材１の前，奥の端縁Ａ，Ｂの端面が衝合していない場
合、片側のみでは後述するような手法によりずれ量を計
測できないためである。
へレーザ光を照射するのは、レーザ光の照射位置で被溶
接材１の前，奥の端縁Ａ，Ｂの端面が衝合していない場
合、片側のみでは後述するような手法によりずれ量を計
測できないためである。
【００３４】第１レーザ痕ＰA ，第２レーザ痕ＰB が形
成された被溶接材１を含む撮像領域Ｙを第２ＣＣＤカメ
ラ１３により撮影し、その撮影画像を第２画像処理部１
５へ入力する。なお、必要に応じて光源１４，１４から
光を投射し、撮像領域Ｙを照明して被溶接材１の端縁を
明瞭に判別できるようにする。第２画像処理部１５は、
入力された撮影画像データに対して明暗を強調する効果
がある微分処理を施し、被溶接材１の端面衝合部と各第
１，第２レーザ痕ＰA ，ＰB との距離データを、例えば
１０点において抽出する。抽出された距離データは、第
２演算部１６へ入力される。
成された被溶接材１を含む撮像領域Ｙを第２ＣＣＤカメ
ラ１３により撮影し、その撮影画像を第２画像処理部１
５へ入力する。なお、必要に応じて光源１４，１４から
光を投射し、撮像領域Ｙを照明して被溶接材１の端縁を
明瞭に判別できるようにする。第２画像処理部１５は、
入力された撮影画像データに対して明暗を強調する効果
がある微分処理を施し、被溶接材１の端面衝合部と各第
１，第２レーザ痕ＰA ，ＰB との距離データを、例えば
１０点において抽出する。抽出された距離データは、第
２演算部１６へ入力される。
【００３５】第２演算部１６では、まず、各第１，第２
レーザ痕ＰA ，ＰB において入力された１０点の距離デ
ータを平均化して各平均距離データＡ（ｉ），Ｂ（ｉ）
（図２参照）を求める。そして、下記（１）式に示すよ
うに、両平均距離データＡ（ｉ），Ｂ（ｉ）を更に平均
化して、端面衝合部とレーザ光のスポット中心とのずれ
量Ｚ（ｉ）を演算する。 Ｚ（ｉ）＝｛Ａ（ｉ）＋Ｂ（ｉ）｝／２ …（１）
レーザ痕ＰA ，ＰB において入力された１０点の距離デ
ータを平均化して各平均距離データＡ（ｉ），Ｂ（ｉ）
（図２参照）を求める。そして、下記（１）式に示すよ
うに、両平均距離データＡ（ｉ），Ｂ（ｉ）を更に平均
化して、端面衝合部とレーザ光のスポット中心とのずれ
量Ｚ（ｉ）を演算する。 Ｚ（ｉ）＝｛Ａ（ｉ）＋Ｂ（ｉ）｝／２ …（１）
【００３６】第２演算部１６で演算されたずれ量Ｚ
（ｉ）は出力部７へ送られる。そして、下記（２）式に
示すように、元の制御信号ＣＳにこのずれ量Ｚ（ｉ）を
加算することにより、制御信号ＣＳ（ｎ）を求めて、サ
ーボモータ８へ出力する。
（ｉ）は出力部７へ送られる。そして、下記（２）式に
示すように、元の制御信号ＣＳにこのずれ量Ｚ（ｉ）を
加算することにより、制御信号ＣＳ（ｎ）を求めて、サ
ーボモータ８へ出力する。
【００３７】
【数１】
【００３８】そして、この制御信号ＣＳ（ｎ）に従って
サーボモータ８が駆動され、レーザヘッド２が被溶接材
１の移動方向と直交する方向へ移動されて、レーザヘッ
ド２からのレーザ光が被溶接材１の端面衝合部Ｗへ照射
される。ここで、本実施の形態では、レーザヘッド２の
中心と照射したレーザ光のスポット中心との位置ずれを
含む初期設定誤差を補償しているので、レーザヘッド２
から出射されるレーザ光のビームスポットが正確に被溶
接材１の端面衝合部Ｗへ照射されることになる。
サーボモータ８が駆動され、レーザヘッド２が被溶接材
１の移動方向と直交する方向へ移動されて、レーザヘッ
ド２からのレーザ光が被溶接材１の端面衝合部Ｗへ照射
される。ここで、本実施の形態では、レーザヘッド２の
中心と照射したレーザ光のスポット中心との位置ずれを
含む初期設定誤差を補償しているので、レーザヘッド２
から出射されるレーザ光のビームスポットが正確に被溶
接材１の端面衝合部Ｗへ照射されることになる。
【００３９】ところで、このように強制的にレーザヘッ
ド２をオフセットさせて実質的なレーザ光のずれ量を計
測する処理は、レーザ溶接管の製造開始時、及び、溶接
管同士の中継ぎ部近傍で実施することが好ましい。溶接
管同士の中継ぎ部での実施が好ましい理由は、溶接管の
中継ぎ部は、元来、内外面ビード切削不安定部分，成形
不安定部分で廃棄される部分であるので、上述したよう
に強制的にレーザ照射瘢痕を形成しても、歩留りの低下
を引き起こさないためである。
ド２をオフセットさせて実質的なレーザ光のずれ量を計
測する処理は、レーザ溶接管の製造開始時、及び、溶接
管同士の中継ぎ部近傍で実施することが好ましい。溶接
管同士の中継ぎ部での実施が好ましい理由は、溶接管の
中継ぎ部は、元来、内外面ビード切削不安定部分，成形
不安定部分で廃棄される部分であるので、上述したよう
に強制的にレーザ照射瘢痕を形成しても、歩留りの低下
を引き起こさないためである。
【００４０】
【実施例】上述したようなずれ量補正を伴うシーム倣い
制御方法を適用して、実際にレーザ溶接製管を実施し
た。また、比較例として、このようなずれ量補正を伴わ
ないシーム倣い制御方法（前述した特願平７−３５３８
８４号に開示したレーザヘッドが溶接基準線に一致する
ように制御する方法）を適用して、レーザ溶接製管を実
施した。なお、この際のレーザ溶接の条件は、何れの場
合とも以下のように設定した。 製管寸法：外径（４５７．２ｍｍ），肉厚（９．５３ｍ
ｍ），長さ（１１０ｍ） 溶接速度：１０ｍ／分 予熱温度：８００℃ レーザ光：レーザ出力（２５ｋＷ） また、本発明例におけるずれ量補正は、１０ｍ毎に各１
回ずつ計１０回実施した。また、本発明例，比較例にお
けるシームずれ量を１０ｍ間隔で１１地点で計測した。
その計測結果を下記表１に示す。
制御方法を適用して、実際にレーザ溶接製管を実施し
た。また、比較例として、このようなずれ量補正を伴わ
ないシーム倣い制御方法（前述した特願平７−３５３８
８４号に開示したレーザヘッドが溶接基準線に一致する
ように制御する方法）を適用して、レーザ溶接製管を実
施した。なお、この際のレーザ溶接の条件は、何れの場
合とも以下のように設定した。 製管寸法：外径（４５７．２ｍｍ），肉厚（９．５３ｍ
ｍ），長さ（１１０ｍ） 溶接速度：１０ｍ／分 予熱温度：８００℃ レーザ光：レーザ出力（２５ｋＷ） また、本発明例におけるずれ量補正は、１０ｍ毎に各１
回ずつ計１０回実施した。また、本発明例，比較例にお
けるシームずれ量を１０ｍ間隔で１１地点で計測した。
その計測結果を下記表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】ずれ量補正を行わない比較例ではいつまで
も初期設定誤差が残存している。これに対して、表１の
結果から明らかなように、ずれ量補正を行う本発明例で
は、そのずれ量補正を行った後（計測位置１５ｍ以降）
では、計測位置５ｍで見られた初期設定誤差を完全に解
消できている。
も初期設定誤差が残存している。これに対して、表１の
結果から明らかなように、ずれ量補正を行う本発明例で
は、そのずれ量補正を行った後（計測位置１５ｍ以降）
では、計測位置５ｍで見られた初期設定誤差を完全に解
消できている。
【００４３】なお、上述した実施の形態では、エネルギ
ビームとしてレーザ光を利用する場合について説明した
が、電子ビーム等、他のエネルギビームを用いる場合に
ついても同様に行えることは勿論である。
ビームとしてレーザ光を利用する場合について説明した
が、電子ビーム等、他のエネルギビームを用いる場合に
ついても同様に行えることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明のずれ量計測
方法及び装置では、部分的にエネルギビーム出射手段
（レーザヘッド）を所定距離だけ被溶接材の移動方向と
交差する２方向へ移動させてエネルギビームを被溶接材
に照射して照射瘢痕を強制的に形成し、撮像手段にて端
面衝合部と形成した照射瘢痕とを撮影してそれらの画像
を得、この画像に対する解析処理によって、端面衝合部
とエネルギビームのスポットとのずれ量を計測するよう
にしたので、エネルギビーム出射手段（レーザヘッド）
の中心とエネルギビームのスポット中心との位置ずれ量
を含む初期設定のシームずれ量を把握することでき、シ
ームずれ量に基づくミル制御が可能となる。
方法及び装置では、部分的にエネルギビーム出射手段
（レーザヘッド）を所定距離だけ被溶接材の移動方向と
交差する２方向へ移動させてエネルギビームを被溶接材
に照射して照射瘢痕を強制的に形成し、撮像手段にて端
面衝合部と形成した照射瘢痕とを撮影してそれらの画像
を得、この画像に対する解析処理によって、端面衝合部
とエネルギビームのスポットとのずれ量を計測するよう
にしたので、エネルギビーム出射手段（レーザヘッド）
の中心とエネルギビームのスポット中心との位置ずれ量
を含む初期設定のシームずれ量を把握することでき、シ
ームずれ量に基づくミル制御が可能となる。
【００４５】また、本発明のシーム倣い制御方法及び装
置では、上述した手法にて計測したエネルギビームの実
質的なずれ量を考慮して、エネルギビーム出射手段（レ
ーザヘッド）の位置を制御するようにしたので、エネル
ギビーム出射手段（レーザヘッド）の中心とエネルギビ
ームのスポット中心との位置ずれを含む初期設定誤差を
解消することができ、エネルギビームの照射位置を端面
衝合部に正確に追従できて、溶接部の欠陥を防止でき
る。
置では、上述した手法にて計測したエネルギビームの実
質的なずれ量を考慮して、エネルギビーム出射手段（レ
ーザヘッド）の位置を制御するようにしたので、エネル
ギビーム出射手段（レーザヘッド）の中心とエネルギビ
ームのスポット中心との位置ずれを含む初期設定誤差を
解消することができ、エネルギビームの照射位置を端面
衝合部に正確に追従できて、溶接部の欠陥を防止でき
る。
【図１】本発明の実施の形態の模式的構成図である。
【図２】本発明の母材に対する強制レーザ照射瘢痕の形
成状態を示す模式図である。
成状態を示す模式図である。
【図３】レーザ光を用いて溶接管を製造する状態を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図４】従来のシーム倣い制御方法の説明図である。
１ 被溶接材 ２ レーザヘッド ３ 第１ＣＣＤカメラ ５ 第１画像処理部 ６ 第１演算部 ７ 出力部 ８ サーボモータ １３ 第２ＣＣＤカメラ １５ 第２画像処理部 １６ 第２演算部 １９ モータ制御部 Ａ，Ｂ 端縁 Ｗ 端面衝合部 ＰA 第１レーザ照射瘢痕（第１レーザ痕） ＰB 第２レーザ照射瘢痕（第２レーザ痕）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−310793（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−138242（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−31799（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭53−48502（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/04 B21C 37/08 B23K 26/00 G01B 11/00
Claims (6)
- 【請求項１】 帯状金属板をその長手方向に移動させ、
該帯状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するよう
に湾曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端
面衝合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端
面衝合部を溶接する際に、前記エネルギビームのスポッ
トと前記端面衝合部とのずれ量を計測する方法であっ
て、前記帯状金属板の移動方向と交差する方向の一方向
へエネルギビームを所定距離移動させてエネルギビーム
照射による第１照射瘢痕を形成し、前記方向の他方向へ
エネルギビームを所定距離移動させてエネルギビーム照
射による第２照射瘢痕を形成し、端面衝合部及び形成さ
れた第１，第２照射瘢痕を撮影してその撮影画像データ
を得、該撮影画像データの画像解析により前記エネルギ
ビームのスポットと前記端面衝合部とのずれ量を計測す
ることを特徴とする溶接におけるずれ量計測方法。 - 【請求項２】 前記第１照射瘢痕と端面衝合部との距
離、及び、前記第２照射瘢痕と端面衝合部との距離に基
づいて前記ずれ量を計測することを特徴とする請求項１
記載の溶接におけるずれ量計測方法。 - 【請求項３】 帯状金属板をその長手方向に移動させ、
該帯状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するよう
に湾曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端
面衝合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端
面衝合部を溶接する際に、前記エネルギビームのスポッ
トと前記端面衝合部とのずれ量を計測する装置であっ
て、前記帯状金属板の移動方向と交差する方向の一方向
へエネルギビームを所定距離移動させてエネルギビーム
照射による第１照射瘢痕を形成する手段と、前記方向の
他方向へエネルギビームを所定距離移動させてエネルギ
ビーム照射による第２照射瘢痕を形成する手段と、端面
衝合部及び形成された第１，第２照射瘢痕を撮影してそ
の撮影画像データを得る手段と、該撮影画像データを画
像解析して前記エネルギビームのスポットと前記端面衝
合部とのずれ量を計測する手段とを備えることを特徴と
する溶接におけるずれ量計測装置。 - 【請求項４】 帯状金属板をその長手方向に移動させ、
該帯状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するよう
に湾曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端
面衝合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端
面衝合部を溶接する際に、前記端面衝合部の位置を算出
し、算出した位置に前記エネルギビームを追従させるシ
ーム倣い制御方法において、前記帯状金属板の移動方向
と交差する方向の一方向へエネルギビームを所定距離移
動させてエネルギビーム照射による第１照射瘢痕を形成
し、前記方向の他方向へエネルギビームを所定距離移動
させてエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を形成
し、端面衝合部及び形成された第１，第２照射瘢痕を撮
影してその撮影画像データを得、該撮影画像データの画
像解析により前記エネルギビームのスポットと前記端面
衝合部とのずれ量を計測し、計測したずれ量に応じてエ
ネルギビームの照射位置を前記移動方向と交差する方向
へ移動することを特徴とする溶接におけるシーム倣い制
御方法。 - 【請求項５】 算出した前記端面衝合部の位置情報に応
じたエネルギビームの照射位置の移動制御に、計測した
ずれ量に応じたエネルギビームの照射位置の移動制御を
加えることを特徴とする請求項４記載の溶接におけるシ
ーム倣い制御方法。 - 【請求項６】 帯状金属板をその長手方向に移動させ、
該帯状金属板をその幅方向の両側端縁が相対向するよう
に湾曲させてオープンパイプ状に形成し、両側端縁の端
面衝合部にスポット状のエネルギビームを照射して該端
面衝合部を溶接する際に、前記端面衝合部の位置を算出
し、算出した位置に前記エネルギビームを追従させるシ
ーム倣い制御装置において、エネルギビームを出射する
エネルギビーム出射手段と、前記端面衝合部より前記帯
状金属板の移動方向上流側における帯状金属板の両側端
縁を撮像して撮影画像データを得る第１撮像手段と、該
第１撮像手段により得られた撮影画像データに基づいて
前記端面衝合部の位置を算出する算出手段と、前記帯状
金属板の移動方向と交差する方向の一方向へ前記エネル
ギビーム出射手段を所定距離移動させてエネルギビーム
照射による第１照射瘢痕を形成させる手段と、前記方向
の他方向へ前記エネルギビーム出射手段を所定距離移動
させてエネルギビーム照射による第２照射瘢痕を形成さ
せる手段と、端面衝合部及び形成された第１，第２照射
瘢痕を撮像して撮影画像データを得る第２撮像手段と、
該第１撮像手段により得られた撮影画像データの画像解
析により前記エネルギビームのスポットと前記端面衝合
部とのずれ量を計測する計測手段と、前記算出手段の算
出結果と前記計測手段の計測結果とに基づいて前記エネ
ルギビーム出射手段を前記帯状金属板の移動方向と交差
する方向へ移動させる手段とを備えることを特徴とする
溶接におけるシーム倣い制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00040097A JP3204141B2 (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | 溶接におけるずれ量計測方法及び装置並びにシーム倣い制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00040097A JP3204141B2 (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | 溶接におけるずれ量計測方法及び装置並びにシーム倣い制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10193155A JPH10193155A (ja) | 1998-07-28 |
| JP3204141B2 true JP3204141B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=11472761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00040097A Expired - Fee Related JP3204141B2 (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | 溶接におけるずれ量計測方法及び装置並びにシーム倣い制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204141B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4583955B2 (ja) * | 2005-02-08 | 2010-11-17 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP5633311B2 (ja) * | 2010-11-02 | 2014-12-03 | トヨタ自動車株式会社 | 金属円管の製造装置及び製造方法 |
| CN103846606B (zh) * | 2014-02-17 | 2015-09-02 | 华南理工大学 | 基于机器视觉的焊接轨迹校正专用测试装置及方法 |
| US20240017358A1 (en) * | 2020-12-03 | 2024-01-18 | Jfe Steel Corporation | Position detection apparatus for seam portion and heating portion of welded steel pipe, manufacturing equipment for welded steel pipe, position detection method for seam portion and heating portion of welded steel pipe, manufacturing method for welded steel pipe, and quality control method for welded steel pipe |
-
1997
- 1997-01-06 JP JP00040097A patent/JP3204141B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10193155A (ja) | 1998-07-28 |
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