JP3408749B2 - 自動溶接装置 - Google Patents
自動溶接装置Info
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- JP3408749B2 JP3408749B2 JP25213298A JP25213298A JP3408749B2 JP 3408749 B2 JP3408749 B2 JP 3408749B2 JP 25213298 A JP25213298 A JP 25213298A JP 25213298 A JP25213298 A JP 25213298A JP 3408749 B2 JP3408749 B2 JP 3408749B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、狭開先のアーク溶
接（ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接）において、開先壁がなく
なっていく状態で高品質に溶接線倣いを行って溶接する
ことができる自動溶接装置に関する。
接（ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接）において、開先壁がなく
なっていく状態で高品質に溶接線倣いを行って溶接する
ことができる自動溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の狭開先溶接において、溶接線の左
右方向を自動倣いする方法については、いくつかの方法
が存在する。
右方向を自動倣いする方法については、いくつかの方法
が存在する。
【０００３】その１つに、開先内で溶接トーチを左右に
ウィービング若しくは回転させて、その開先の位置との
関係で電流や電圧の変化により、溶接線を倣う方法があ
る。この場合、開先壁との距離に比例して電流や電圧変
化が現れ、左右の電流の差又は電圧の差が等しくなるよ
うに制御することで、溶接線倣いが行われる。
ウィービング若しくは回転させて、その開先の位置との
関係で電流や電圧の変化により、溶接線を倣う方法があ
る。この場合、開先壁との距離に比例して電流や電圧変
化が現れ、左右の電流の差又は電圧の差が等しくなるよ
うに制御することで、溶接線倣いが行われる。
【０００４】しかしながら、開先の表層部に溶接が進
み、開先壁が少なくなってくると、開先壁が融けて、そ
の一部がなくなってしまう場合がある。このような場
合、電流や電圧の変化は不規則なものとなり、開先の表
層部では、溶接線倣いをすることができない。
み、開先壁が少なくなってくると、開先壁が融けて、そ
の一部がなくなってしまう場合がある。このような場
合、電流や電圧の変化は不規則なものとなり、開先の表
層部では、溶接線倣いをすることができない。
【０００５】また、別の溶接線倣いの方法として、溶接
箇所をＣＣＤカメラにより、直接撮像し、得られた画像
の画像処理を行い、画像処理結果に基づいて、溶接線倣
いを行う方法がある。
箇所をＣＣＤカメラにより、直接撮像し、得られた画像
の画像処理を行い、画像処理結果に基づいて、溶接線倣
いを行う方法がある。
【０００６】図６は、従来の画像処理による溶接線倣い
の画像を説明するための図である。さらに具体的には、
狭開先内を溶接中に、それを溶接箇所前方から撮像した
画像の例である。図６において、開先壁１の中で溶接が
行われるとき、溶融池２は、開先壁１に囲まれている。
さらに、溶接ワイヤ３は、溶融池２に挿入されている。
溶融池２は高温なので、画像での溶融池２に相当する部
分の輝度は高い。一方、溶接ワイヤ３は、溶融池２より
低温である。そして、高温の溶融池２に、比較的低温の
溶接ワイヤ３が挿入されるので、画像での溶接ワイヤ３
に相当する部分の輝度は、溶融池２の部分よりも低い。
従って、輝度の差より、溶融池２と溶接ワイヤ３の識別
が可能となる。また、開先内での溶接においては、溶融
池１の左端位置XL及び右端位置XRは、開先壁の左右端位
置と一致するので、開先壁の左右端位置を、輝度が相対
的に高い溶融池２の左右端位置XL、XRとして識別するこ
とが可能である。
の画像を説明するための図である。さらに具体的には、
狭開先内を溶接中に、それを溶接箇所前方から撮像した
画像の例である。図６において、開先壁１の中で溶接が
行われるとき、溶融池２は、開先壁１に囲まれている。
さらに、溶接ワイヤ３は、溶融池２に挿入されている。
溶融池２は高温なので、画像での溶融池２に相当する部
分の輝度は高い。一方、溶接ワイヤ３は、溶融池２より
低温である。そして、高温の溶融池２に、比較的低温の
溶接ワイヤ３が挿入されるので、画像での溶接ワイヤ３
に相当する部分の輝度は、溶融池２の部分よりも低い。
従って、輝度の差より、溶融池２と溶接ワイヤ３の識別
が可能となる。また、開先内での溶接においては、溶融
池１の左端位置XL及び右端位置XRは、開先壁の左右端位
置と一致するので、開先壁の左右端位置を、輝度が相対
的に高い溶融池２の左右端位置XL、XRとして識別するこ
とが可能である。
【０００７】このように、この輝度に基づいた画像処理
により、開先壁１に囲まれた溶融池２の左端位置XL、右
端位置XR、さらに、溶融池２に挿入された溶接ワイヤ３
の先端位置XWが求められる（ウィービングしていた場合
は、ウィービング中央部で画像入力）。従来は、この溶
接ワイヤ３の先端位置XWが開先の中央位置に来るよう
に、溶接線倣いが行われていた。
により、開先壁１に囲まれた溶融池２の左端位置XL、右
端位置XR、さらに、溶融池２に挿入された溶接ワイヤ３
の先端位置XWが求められる（ウィービングしていた場合
は、ウィービング中央部で画像入力）。従来は、この溶
接ワイヤ３の先端位置XWが開先の中央位置に来るよう
に、溶接線倣いが行われていた。
【０００８】具体的には、上記求められた位置から、溶
接ワイヤ３の先端位置XWと開先の中央位置とのズレ量Δ
Ｘ ΔＸ＝XW−（XL＋XR）／２ を求める。そして、ズレ量ΔＸがゼロになるように、溶
接トーチの位置を制御して、溶接線倣いが行われる。
接ワイヤ３の先端位置XWと開先の中央位置とのズレ量Δ
Ｘ ΔＸ＝XW−（XL＋XR）／２ を求める。そして、ズレ量ΔＸがゼロになるように、溶
接トーチの位置を制御して、溶接線倣いが行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合にも、開先壁１の表層部に溶接が進み、開先壁１が少
なくなってくると、開先壁１の一部溶融などにより、開
先壁の左右端位置が不明となり、溶融池２の左右端位置
を求めることができなくなるので、開先の表層部では、
溶接線倣いを行うことができない。
合にも、開先壁１の表層部に溶接が進み、開先壁１が少
なくなってくると、開先壁１の一部溶融などにより、開
先壁の左右端位置が不明となり、溶融池２の左右端位置
を求めることができなくなるので、開先の表層部では、
溶接線倣いを行うことができない。
【００１０】従って、本発明の目的は、開先壁の表層部
においても、溶接線倣いを行うことができる自動溶接装
置を提供することにある。
においても、溶接線倣いを行うことができる自動溶接装
置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の自動溶接装置の第一の構成は、溶接対象物の
開先内及び開先表層部を、溶接ワイヤにより溶接線倣い
を行って溶接する自動溶接装置において、溶接池を含む
溶接部分の画像を前後方向から撮像する撮像部と、画像
の輝度差に基づいて、開先内における溶融池の左端位置
と右端位置及び開先表層部における溶融池の左端位置と
右端位置を求める画像処理部と、開先内における溶融池
の左端位置と開先表層部における溶融池の左端位置との
差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先表層部
における溶融池の右端位置との差に基づいて、左右方向
における溶接ワイヤの先端位置を調節し、開先表層部に
おける溶接線倣いを制御することを特徴とする。
の本発明の自動溶接装置の第一の構成は、溶接対象物の
開先内及び開先表層部を、溶接ワイヤにより溶接線倣い
を行って溶接する自動溶接装置において、溶接池を含む
溶接部分の画像を前後方向から撮像する撮像部と、画像
の輝度差に基づいて、開先内における溶融池の左端位置
と右端位置及び開先表層部における溶融池の左端位置と
右端位置を求める画像処理部と、開先内における溶融池
の左端位置と開先表層部における溶融池の左端位置との
差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先表層部
における溶融池の右端位置との差に基づいて、左右方向
における溶接ワイヤの先端位置を調節し、開先表層部に
おける溶接線倣いを制御することを特徴とする。
【００１２】本発明の自動溶接装置の第二の構成は、上
記第一の構成において、画像処理部が、開先内の画像の
輝度差から、開先内の溶融池の輪郭位置を画像の上下方
向にわたって求め、複数の輪郭位置の値を所定幅単位で
左右別々にカウントし、左右それぞれのカウント数の最
も多い所定幅に含まれる複数の輪郭位置に基づいて、そ
れぞれ開先内における溶融池の左端位置及び右端位置を
求めることを特徴とする。
記第一の構成において、画像処理部が、開先内の画像の
輝度差から、開先内の溶融池の輪郭位置を画像の上下方
向にわたって求め、複数の輪郭位置の値を所定幅単位で
左右別々にカウントし、左右それぞれのカウント数の最
も多い所定幅に含まれる複数の輪郭位置に基づいて、そ
れぞれ開先内における溶融池の左端位置及び右端位置を
求めることを特徴とする。
【００１３】本発明の第三の構成は、上記第一の構成に
おいて、画像処理部が、開先内の画像の輝度差から、開
先内の溶融池の輪郭位置を画像の上下方向にわたって求
め、所定間隔毎の２つの輪郭位置を通る直線の傾きと切
片を求め、直線の傾きと切片を所定幅毎で左右別々にカ
ウントし、左右それぞれのカウント数の最も多い所定幅
に含まれる傾きと切片を有する直線を通る複数の輪郭位
置に基づいて、それぞれ開先内における溶融池の左端位
置及び右端位置を求めることを特徴とする。
おいて、画像処理部が、開先内の画像の輝度差から、開
先内の溶融池の輪郭位置を画像の上下方向にわたって求
め、所定間隔毎の２つの輪郭位置を通る直線の傾きと切
片を求め、直線の傾きと切片を所定幅毎で左右別々にカ
ウントし、左右それぞれのカウント数の最も多い所定幅
に含まれる傾きと切片を有する直線を通る複数の輪郭位
置に基づいて、それぞれ開先内における溶融池の左端位
置及び右端位置を求めることを特徴とする。
【００１４】本発明の第四の構成は、上記第一乃至第三
の構成のいずれかにおいて、制御部が、開先内における
溶融池の左端位置と右端位置との中間位置に対する溶接
ワイヤの先端位置の左右方向のずれ量に基づいて、左右
方向における溶接ワイヤの先端位置を調節し、開先内に
おける溶接線倣いを制御することを特徴とする。
の構成のいずれかにおいて、制御部が、開先内における
溶融池の左端位置と右端位置との中間位置に対する溶接
ワイヤの先端位置の左右方向のずれ量に基づいて、左右
方向における溶接ワイヤの先端位置を調節し、開先内に
おける溶接線倣いを制御することを特徴とする。
【００１５】本発明の第五の構成は、上記第一乃至第四
の構成のいずれかにおいて、画像処理部が、画像の輝度
差から、開先表層部の溶融池の輪郭位置を画像の上下方
向にわたって求め、複数の輪郭位置のうちの最小値及び
最大値をそれぞれ開先表層部における溶融池の左端位置
及び右端位置として求めることを特徴とする。
の構成のいずれかにおいて、画像処理部が、画像の輝度
差から、開先表層部の溶融池の輪郭位置を画像の上下方
向にわたって求め、複数の輪郭位置のうちの最小値及び
最大値をそれぞれ開先表層部における溶融池の左端位置
及び右端位置として求めることを特徴とする。
【００１６】本発明の第六の構成は、上記第一乃至第五
の構成のいずれかにおいて、制御部が、開先内における
溶融池の左端位置と開先表層部における溶融池の左端位
置との差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先
表層部における溶融池の右端位置との差に基づいて、開
先内での溶接、或いは、開先表層部での溶接を判断する
ことを特徴とする。
の構成のいずれかにおいて、制御部が、開先内における
溶融池の左端位置と開先表層部における溶融池の左端位
置との差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先
表層部における溶融池の右端位置との差に基づいて、開
先内での溶接、或いは、開先表層部での溶接を判断する
ことを特徴とする。
【００１７】本発明の第七の構成は、上記第一乃至第五
の構成のいずれかにおいて、制御部が、開先内における
溶融池の左端位置と開先表層部における溶融池の左端位
置との差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先
表層部における溶融池の右端位置との差に基づいて、開
先表層部における溶融池の左右方向のずれ量を求めるこ
とを特徴とする。
の構成のいずれかにおいて、制御部が、開先内における
溶融池の左端位置と開先表層部における溶融池の左端位
置との差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先
表層部における溶融池の右端位置との差に基づいて、開
先表層部における溶融池の左右方向のずれ量を求めるこ
とを特徴とする。
【００１８】本発明の第八の構成は、上記第七の構成に
おいて、制御部が、開先表層部における溶融池のずれ量
より小さい値に基づいて、左右方向における溶接ワイヤ
の先端位置を調節し、開先表層部における溶接線倣いを
制御することを特徴とする。
おいて、制御部が、開先表層部における溶融池のずれ量
より小さい値に基づいて、左右方向における溶接ワイヤ
の先端位置を調節し、開先表層部における溶接線倣いを
制御することを特徴とする。
【００１９】本発明の第九の構成は、上記第七の構成に
おいて、制御部が、複数の開先表層部における溶融池の
ずれ量と、複数の溶接ワイヤの先端位置のずれ量とのマ
トリックスに対してそれぞれ設定された所定量に基づい
て、左右方向における溶接ワイヤの先端位置を調節し、
開先表層部における溶接線倣いを制御することを特徴と
する。
おいて、制御部が、複数の開先表層部における溶融池の
ずれ量と、複数の溶接ワイヤの先端位置のずれ量とのマ
トリックスに対してそれぞれ設定された所定量に基づい
て、左右方向における溶接ワイヤの先端位置を調節し、
開先表層部における溶接線倣いを制御することを特徴と
する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本
実施の形態に限定されるものではない。
て説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本
実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】図１は、本発明の実施の形態における自動
溶接装置の概略構成図である。図１において、母材であ
る溶接対象物１５の開先内に配置された溶接トーチ６か
ら溶加材である溶接ワイヤ３が開先内に挿入され、溶接
機１３により溶接対象物１５の溶接が行われる。そし
て、溶接中において、開先壁１に囲まれた溶融池２や溶
接ワイヤ３を干渉フィルタ８を通して溶接前方位置から
撮像するＣＣＤカメラ７が設けられる。ＣＣＤカメラ７
から出力される画像信号は、カメラ制御盤９を通して、
画像処理装置１０に入力される。そして、画像処理装置
１０は、後述するように、溶融池２の輪郭位置などの画
像処理データを求める所定の画像処理を実行する。
溶接装置の概略構成図である。図１において、母材であ
る溶接対象物１５の開先内に配置された溶接トーチ６か
ら溶加材である溶接ワイヤ３が開先内に挿入され、溶接
機１３により溶接対象物１５の溶接が行われる。そし
て、溶接中において、開先壁１に囲まれた溶融池２や溶
接ワイヤ３を干渉フィルタ８を通して溶接前方位置から
撮像するＣＣＤカメラ７が設けられる。ＣＣＤカメラ７
から出力される画像信号は、カメラ制御盤９を通して、
画像処理装置１０に入力される。そして、画像処理装置
１０は、後述するように、溶融池２の輪郭位置などの画
像処理データを求める所定の画像処理を実行する。
【００２２】そして、画像処理装置１０における画像処
理データは、コンピュータなどにより構成される演算機
能を有する全体制御装置１１に入力される。全体制御装
置１１は、画像処理データに基づいて、溶接機１３を制
御することにより、溶接トーチ６上に配置された左右倣
いＸ軸１４を動作させて、溶接線倣いを実行する。
理データは、コンピュータなどにより構成される演算機
能を有する全体制御装置１１に入力される。全体制御装
置１１は、画像処理データに基づいて、溶接機１３を制
御することにより、溶接トーチ６上に配置された左右倣
いＸ軸１４を動作させて、溶接線倣いを実行する。
【００２３】ＴＶモニタ１２は、溶接制御上、必須のも
のではないが、溶接状況や画像処理結果を確認するため
に設置される。
のではないが、溶接状況や画像処理結果を確認するため
に設置される。
【００２４】溶接機１３は、全体制御装置１１からの開
始指示、若しくは溶接機１３に設けられた開始スタート
ボタンにより溶接を開始する（ワーク回転は、溶接前に
回転するランニングスタート法と、溶接と同時にスター
トさせる方法がある）。その後、溶接ビード５の品質を
保つために、溶接が安定する一定時間経過後、全体制御
装置１１は、ＣＣＤカメラ７からの画像に基づいた以下
に説明する本発明の実施の形態による倣い制御を行い、
溶接トーチ６上に取り付けられた左右倣いＸ軸１４を動
作させる。
始指示、若しくは溶接機１３に設けられた開始スタート
ボタンにより溶接を開始する（ワーク回転は、溶接前に
回転するランニングスタート法と、溶接と同時にスター
トさせる方法がある）。その後、溶接ビード５の品質を
保つために、溶接が安定する一定時間経過後、全体制御
装置１１は、ＣＣＤカメラ７からの画像に基づいた以下
に説明する本発明の実施の形態による倣い制御を行い、
溶接トーチ６上に取り付けられた左右倣いＸ軸１４を動
作させる。
【００２５】図２は、本発明の実施の形態における開先
表層部の溶融池の画像を説明するための図である。図２
は、図６と同様に、溶接箇所前方から撮像した画像の例
であって、開先内の溶融池２の左右端位置XL、XR及び溶
接ワイヤ３の先端位置XWが示されている。
表層部の溶融池の画像を説明するための図である。図２
は、図６と同様に、溶接箇所前方から撮像した画像の例
であって、開先内の溶融池２の左右端位置XL、XR及び溶
接ワイヤ３の先端位置XWが示されている。
【００２６】図２に示されるように、開先表層部を溶接
すると、溶融池２の上部が開先壁１や開先表面４を溶か
し、垂れたように見える。このとき、開先表面４上の溶
融池２の左右端位置をそれぞれXpL、XpR及び溶融池２の
左右の垂れ幅をWpl、WpRとする。また、先端位置XWの開
先中央位置からのズレをΔX1、開先表面４の目違い量を
ΔＧとする。
すると、溶融池２の上部が開先壁１や開先表面４を溶か
し、垂れたように見える。このとき、開先表面４上の溶
融池２の左右端位置をそれぞれXpL、XpR及び溶融池２の
左右の垂れ幅をWpl、WpRとする。また、先端位置XWの開
先中央位置からのズレをΔX1、開先表面４の目違い量を
ΔＧとする。
【００２７】表層部でない開先内を溶接する場合は、図
６に示したように、溶融池２は開先壁１に囲まれるた
め、溶融池２の左右端の形状は、開先壁１に沿って比較
的垂直に立ち上がる。それゆえ、溶融池２の左右端位置
XL、XRは、開先壁１の左右端位置と同じである。従っ
て、この場合は、溶接ワイヤ３の先端位置XWが開先壁１
の位置に対して中央に位置するようするために、開先壁
１の位置に代わって、溶融池２の左右端位置XL、XRを求
め、それらの中央に先端位置XWが位置するように、溶接
トーチ６上の左右倣い軸１４を制御すればよい。
６に示したように、溶融池２は開先壁１に囲まれるた
め、溶融池２の左右端の形状は、開先壁１に沿って比較
的垂直に立ち上がる。それゆえ、溶融池２の左右端位置
XL、XRは、開先壁１の左右端位置と同じである。従っ
て、この場合は、溶接ワイヤ３の先端位置XWが開先壁１
の位置に対して中央に位置するようするために、開先壁
１の位置に代わって、溶融池２の左右端位置XL、XRを求
め、それらの中央に先端位置XWが位置するように、溶接
トーチ６上の左右倣い軸１４を制御すればよい。
【００２８】具体的には、従来の画像処理方法と同様
に、溶融池２の左右端位置XL、XRと、溶接ワイヤ３の先
端位置XWを求め、求められた位置から、溶接ワイヤ３の
先端位置XWと開先中央位置（（XL＋XR）／２）とのズレ
量ΔＸ ΔＸ＝XW−（XL＋XR）／２ を求める。そして、ズレ量ΔＸがゼロになるように、溶
接トーチの位置を−ΔＸ方向に動かすことにより、溶接
線倣い制御が行われる。
に、溶融池２の左右端位置XL、XRと、溶接ワイヤ３の先
端位置XWを求め、求められた位置から、溶接ワイヤ３の
先端位置XWと開先中央位置（（XL＋XR）／２）とのズレ
量ΔＸ ΔＸ＝XW−（XL＋XR）／２ を求める。そして、ズレ量ΔＸがゼロになるように、溶
接トーチの位置を−ΔＸ方向に動かすことにより、溶接
線倣い制御が行われる。
【００２９】一方、開先表層部を溶接する場合は、図２
に示すように、溶融池２の開先表面４上の部分が、開先
壁１の位置からはみ出した膨れた形状になる。このと
き、目違い量ΔＧなどの影響により、溶接ワイヤ３が開
先中央位置に位置していても、溶融池２の開先表面４上
の部分が、開先中央位置から左右両側へ均等に垂れず、
どちらかにずれてしまう場合がある。
に示すように、溶融池２の開先表面４上の部分が、開先
壁１の位置からはみ出した膨れた形状になる。このと
き、目違い量ΔＧなどの影響により、溶接ワイヤ３が開
先中央位置に位置していても、溶融池２の開先表面４上
の部分が、開先中央位置から左右両側へ均等に垂れず、
どちらかにずれてしまう場合がある。
【００３０】従って、本発明の実施の形態の自動溶接装
置は、この溶融池２の開先表面４上の部分が、左右両側
に均等になるように、溶接ワイヤ３の先端位置XWを制御
して、溶接線倣いを実行する。
置は、この溶融池２の開先表面４上の部分が、左右両側
に均等になるように、溶接ワイヤ３の先端位置XWを制御
して、溶接線倣いを実行する。
【００３１】図３は、本発明の実施の形態における倣い
制御のフローチャートである。また、図４は、本発明の
実施の形態における溶接線倣いを説明するための図であ
る。以下、図４を参照しながら、図３のフローチャート
に従って、本発明の実施の形態について説明する。
制御のフローチャートである。また、図４は、本発明の
実施の形態における溶接線倣いを説明するための図であ
る。以下、図４を参照しながら、図３のフローチャート
に従って、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】図３のステップＳ１において、ワーク回転
が始まって、溶接が開始すると、ステップＳ２におい
て、画像処理装置１０は、ＣＣＤカメラ７からの画像を
入手する。
が始まって、溶接が開始すると、ステップＳ２におい
て、画像処理装置１０は、ＣＣＤカメラ７からの画像を
入手する。
【００３３】図４（ａ）は、マスク（画像処理の対象領
域）が描かれた本発明の実施の形態における開先表層部
の画像の例を示す図である。まず、図４（ａ）の画像に
おける溶融池２の部分を、溶接ワイヤ３の先端位置XW又
は溶融池２の半分高さで、溶融池上部Umと溶融池下部Bm
の２つのマスク（画像処理の対象領域）に分割する。さ
らに、溶融池２内の溶接ワイヤ３の先端位置XWを含むマ
スクWmも設けられる。
域）が描かれた本発明の実施の形態における開先表層部
の画像の例を示す図である。まず、図４（ａ）の画像に
おける溶融池２の部分を、溶接ワイヤ３の先端位置XW又
は溶融池２の半分高さで、溶融池上部Umと溶融池下部Bm
の２つのマスク（画像処理の対象領域）に分割する。さ
らに、溶融池２内の溶接ワイヤ３の先端位置XWを含むマ
スクWmも設けられる。
【００３４】そして、図３のステップＳ３、Ｓ５におい
て、まず、図４の溶融池上部Um及び溶融池下部Bmそれぞ
れにおける溶融池２の左右輪郭位置を求める。左右輪郭
位置は、例えば、溶融池２を２値化して求める方法、
又は、輝度の変化から求める方法により求められる。
ここで、図４（ａ）における上下方向であるＹ座標(K)
に対する溶融池上部Um内の左右輪郭位置のＸ座標をそれ
ぞれXLU(K)、XPU(K)とし、溶融池下部Bmにおける左右輪
郭位置のＸ座標をそれぞれXLC(K)、XRC(K)とする。
て、まず、図４の溶融池上部Um及び溶融池下部Bmそれぞ
れにおける溶融池２の左右輪郭位置を求める。左右輪郭
位置は、例えば、溶融池２を２値化して求める方法、
又は、輝度の変化から求める方法により求められる。
ここで、図４（ａ）における上下方向であるＹ座標(K)
に対する溶融池上部Um内の左右輪郭位置のＸ座標をそれ
ぞれXLU(K)、XPU(K)とし、溶融池下部Bmにおける左右輪
郭位置のＸ座標をそれぞれXLC(K)、XRC(K)とする。
【００３５】図４（ｂ）は、溶融池２を２値化して求
める方法を説明するための図、図４（ｃ）は、輝度の
変化から求める方法を説明するための図である。
める方法を説明するための図、図４（ｃ）は、輝度の
変化から求める方法を説明するための図である。
【００３６】図４（ｂ）では、YkラインにおけるＸ座標
の輝度レベルが表されている。そして、あらかじめ所定
レベルのしきい値である２値化値が設定され、輝度レベ
ルが２値化値となるＸ座標のうちの両端座標を、Ｙ座標
(K)におけるそれぞれ左右輪郭位置のＸ座標XLU(K)、XPU
(K)、又は、XLC(K)、XRC(K)とする。
の輝度レベルが表されている。そして、あらかじめ所定
レベルのしきい値である２値化値が設定され、輝度レベ
ルが２値化値となるＸ座標のうちの両端座標を、Ｙ座標
(K)におけるそれぞれ左右輪郭位置のＸ座標XLU(K)、XPU
(K)、又は、XLC(K)、XRC(K)とする。
【００３７】さらに、図４（ｂ）のグラフを微分する
と、図４（ｃ）が得られ、輝度レベルが大きく変化する
位置に突出部が現れる。そして、Ｘ軸における両端の突
出部の頂点のＸ座標を、Ｙ座標(K)におけるそれぞれ左
右輪郭位置のＸ座標XLU(K)、XPU(K)、又は、XLC(K)、XR
C(K)としてもよい。
と、図４（ｃ）が得られ、輝度レベルが大きく変化する
位置に突出部が現れる。そして、Ｘ軸における両端の突
出部の頂点のＸ座標を、Ｙ座標(K)におけるそれぞれ左
右輪郭位置のＸ座標XLU(K)、XPU(K)、又は、XLC(K)、XR
C(K)としてもよい。
【００３８】そして、ステップＳ４において、上部マス
クUmにおける溶融池左右端位置XpL、XpRは、上部マスク
Um内で求められた左右輪郭位置のＸ座標XLU(K)、XPU(K)
のうち、それぞれ最小値、最大値として認識される。こ
のとき、ノイズによる輝度の大きな変化が発生する恐れ
があるので、最大値及び最小値の上位数点を除いて、溶
融池左右端位置を認識してもよい。
クUmにおける溶融池左右端位置XpL、XpRは、上部マスク
Um内で求められた左右輪郭位置のＸ座標XLU(K)、XPU(K)
のうち、それぞれ最小値、最大値として認識される。こ
のとき、ノイズによる輝度の大きな変化が発生する恐れ
があるので、最大値及び最小値の上位数点を除いて、溶
融池左右端位置を認識してもよい。
【００３９】一方、ステップＳ６において、下部マスク
Bmにおける溶融池左右端位置XL、XRを求める際に、上部
マスクUmの場合と同様、左右輪郭位置のＸ座標の最小
値、最大値を左右端位置とする認識方法を適用すると、
次のような問題点があり、適用できない。即ち、溶接ワ
イヤ先端位置XWを基準にしてマスク範囲を設定した場
合、マスク範囲は多少上下に移動するため、必ずしも、
上部マスクUmと下部マスクBmを、開先表面４と開先壁１
の境界できれいに分割することができず、下部マスクBm
内に、開先表面４より上の領域が含まれ場合がある。こ
のような場合、左右輪郭位置のＸ座標XLC(K)、XRC(K)の
最小値、最大値が、開先表面４より上における溶融池２
の左右輪郭位置XLU(K)、XPU(K)となり、開先壁１におけ
る溶融池２の左右端位置XL、XRを求めることができな
い。
Bmにおける溶融池左右端位置XL、XRを求める際に、上部
マスクUmの場合と同様、左右輪郭位置のＸ座標の最小
値、最大値を左右端位置とする認識方法を適用すると、
次のような問題点があり、適用できない。即ち、溶接ワ
イヤ先端位置XWを基準にしてマスク範囲を設定した場
合、マスク範囲は多少上下に移動するため、必ずしも、
上部マスクUmと下部マスクBmを、開先表面４と開先壁１
の境界できれいに分割することができず、下部マスクBm
内に、開先表面４より上の領域が含まれ場合がある。こ
のような場合、左右輪郭位置のＸ座標XLC(K)、XRC(K)の
最小値、最大値が、開先表面４より上における溶融池２
の左右輪郭位置XLU(K)、XPU(K)となり、開先壁１におけ
る溶融池２の左右端位置XL、XRを求めることができな
い。
【００４０】そこで、下部マスクBmにおける溶融池２の
左右端位置XL、XRは、以下の方法により求められる。第
一の方法では、まず、開先中央位置を基準に溶融池２を
左側と右側に分ける。そして、各Ｙ座標における左右輪
郭位置のＸ座標の数を所定のピッチ（例えば1mm）毎に
カウントする。さらに、左右それぞれ単独に、そのカウ
ント数の多いＸ座標の値を左右端位置XL、XR近傍と見な
し、カウント数の多いＸ座標の値のみを平均化すること
により、左右端位置XL、XRを高い精度で求めることがで
きる。この方法は、画像処理の技術分野で、一般に、ヒ
ストグラム法と呼ばれる。
左右端位置XL、XRは、以下の方法により求められる。第
一の方法では、まず、開先中央位置を基準に溶融池２を
左側と右側に分ける。そして、各Ｙ座標における左右輪
郭位置のＸ座標の数を所定のピッチ（例えば1mm）毎に
カウントする。さらに、左右それぞれ単独に、そのカウ
ント数の多いＸ座標の値を左右端位置XL、XR近傍と見な
し、カウント数の多いＸ座標の値のみを平均化すること
により、左右端位置XL、XRを高い精度で求めることがで
きる。この方法は、画像処理の技術分野で、一般に、ヒ
ストグラム法と呼ばれる。
【００４１】また、第二の方法は、まず、第一の方法と
同様に、開先中央位置を基準に溶融池２を左右に分け
る。そして、左右それぞれにおいて、各Ｙ座標(K)に対
応する複数の左輪郭位置XLC(K)のうちの所定の２点、同
様に複数の右輪郭位置XRC(K)のうちの所定の２点を選択
して、垂直な直線LL、RRを求める。具体的には、直線の
傾きと切片を求める。なお、所定の２点が互いに隣接す
る点であると、画像が１ドットしか離れていないため、
４５度単位のデータしか得られないので、所定間隔離れ
た２点を選択する必要がある。
同様に、開先中央位置を基準に溶融池２を左右に分け
る。そして、左右それぞれにおいて、各Ｙ座標(K)に対
応する複数の左輪郭位置XLC(K)のうちの所定の２点、同
様に複数の右輪郭位置XRC(K)のうちの所定の２点を選択
して、垂直な直線LL、RRを求める。具体的には、直線の
傾きと切片を求める。なお、所定の２点が互いに隣接す
る点であると、画像が１ドットしか離れていないため、
４５度単位のデータしか得られないので、所定間隔離れ
た２点を選択する必要がある。
【００４２】例えば、間隔が５ドットの場合は、最初の
直線の傾きと切片は、０番目と５番目の座標に基づいて
求められ、次は、１番目と６番目の座標、同様に、最後
の直線の傾きと切片は、ｎ番目とｎ−５番目の座標に基
づいて求められる。
直線の傾きと切片は、０番目と５番目の座標に基づいて
求められ、次は、１番目と６番目の座標、同様に、最後
の直線の傾きと切片は、ｎ番目とｎ−５番目の座標に基
づいて求められる。
【００４３】このようにして求められる複数の傾きと切
片は、所定幅単位（例えば１度、1mm単位、又は２度、
２mm単位）にカウントされる。そして、カウント数の最
も多い傾きと切片の直線を求める。このようにして直線
を求める方法は、ハフ変換法と呼ばれる。
片は、所定幅単位（例えば１度、1mm単位、又は２度、
２mm単位）にカウントされる。そして、カウント数の最
も多い傾きと切片の直線を求める。このようにして直線
を求める方法は、ハフ変換法と呼ばれる。
【００４４】次に、求められた直線の傾きと切片に対し
て、所定の誤差範囲内の傾きと切片の直線を構成する左
右輪郭位置XLC(K)、XRC(K)のみを平均化し、求められた
平均値を溶融池左右端位置のＸ座標XL、XRとする。
て、所定の誤差範囲内の傾きと切片の直線を構成する左
右輪郭位置XLC(K)、XRC(K)のみを平均化し、求められた
平均値を溶融池左右端位置のＸ座標XL、XRとする。
【００４５】また、マスクを上下に分けずに、第二の方
法で、開先下部の溶融池左右端位置を求め、溶融池２の
幅の広い位置を開先表面４より上の溶融池左右端位置と
して求めることも可能である。
法で、開先下部の溶融池左右端位置を求め、溶融池２の
幅の広い位置を開先表面４より上の溶融池左右端位置と
して求めることも可能である。
【００４６】さらに、ステップＳ７において、溶接ワイ
ヤ３の先端位置XWが、次のようにして求められる。即
ち、マスクWmにおいて、上述同様の２値化により、溶接
ワイヤ３の左右端位置を求め、これらの中央位置をワイ
ヤ挿入位置とする。そして、このワイヤ挿入位置を画像
の上方向から求めていき、最後に求められたワイヤ挿入
位置を先端位置XWとする。
ヤ３の先端位置XWが、次のようにして求められる。即
ち、マスクWmにおいて、上述同様の２値化により、溶接
ワイヤ３の左右端位置を求め、これらの中央位置をワイ
ヤ挿入位置とする。そして、このワイヤ挿入位置を画像
の上方向から求めていき、最後に求められたワイヤ挿入
位置を先端位置XWとする。
【００４７】次のステップＳ８に進むと、このようにし
て求められた下部溶融池左右端XL、XR及び表層部溶融池
左右端XpL、XpRに基づいて、上層垂れ溶融池幅Wpl、WpR Wpl＝XL−XpL WpR＝XR−XpR を求める。
て求められた下部溶融池左右端XL、XR及び表層部溶融池
左右端XpL、XpRに基づいて、上層垂れ溶融池幅Wpl、WpR Wpl＝XL−XpL WpR＝XR−XpR を求める。
【００４８】次に、ステップＳ９において、開先内を溶
接しているか、又は、開先表層部を溶接しているかの判
断が行われる。これは、 │(XL−XpL)＋(XR−XpR)│＞０（又は誤差Wa） …（１） を用いて判断することができる。即ち、開先表層部を溶
接している場合は、溶融池４が垂れるので、(1)式の左
辺は、ゼロ（又は誤差Wa）より大きくなる。反対に、開
先内を溶接している場合は、(1)式の左辺は、ほぼゼロ
（誤差Wa以内）となる。
接しているか、又は、開先表層部を溶接しているかの判
断が行われる。これは、 │(XL−XpL)＋(XR−XpR)│＞０（又は誤差Wa） …（１） を用いて判断することができる。即ち、開先表層部を溶
接している場合は、溶融池４が垂れるので、(1)式の左
辺は、ゼロ（又は誤差Wa）より大きくなる。反対に、開
先内を溶接している場合は、(1)式の左辺は、ほぼゼロ
（誤差Wa以内）となる。
【００４９】また、開先内の溶接か、開先表層部の溶接
かは、溶融池２が左右どちらかに垂れているかを示す次
の式 │(XL−XpL)−(XR−XpR)│＞０（又は誤差Wb） …（２） によっても判断することができる。
かは、溶融池２が左右どちらかに垂れているかを示す次
の式 │(XL−XpL)−(XR−XpR)│＞０（又は誤差Wb） …（２） によっても判断することができる。
【００５０】即ち、開先内を溶接している場合、若しく
は、開先表層部を溶接していて、その開先表面４の溶融
池２がずれていない場合は、(2)式の左辺は、ほぼゼロ
（又は誤差Wb以内）となる。一方、開先表層部を溶接し
ていて、その開先表面４の溶融池２が左右いずれかにず
れている場合は、(2)式の左辺は、ゼロ（又は誤差Wb）
より大きくなる。
は、開先表層部を溶接していて、その開先表面４の溶融
池２がずれていない場合は、(2)式の左辺は、ほぼゼロ
（又は誤差Wb以内）となる。一方、開先表層部を溶接し
ていて、その開先表面４の溶融池２が左右いずれかにず
れている場合は、(2)式の左辺は、ゼロ（又は誤差Wb）
より大きくなる。
【００５１】まず、開先内を溶接している場合、若しく
は、開先表層部を溶接していて、その開先表面４の溶融
池２がずれていない場合の溶接倣いについて説明する。
は、開先表層部を溶接していて、その開先表面４の溶融
池２がずれていない場合の溶接倣いについて説明する。
【００５２】ステップＳ１０において、溶接ワイヤ３の
先端位置XWの開先中央位置に対するズレ量ΔX1を次式を
用いて計算する。
先端位置XWの開先中央位置に対するズレ量ΔX1を次式を
用いて計算する。
【００５３】
ワイヤ位置ズレ量ΔX1＝XW−(XL＋XR)／２ …（３）
そして、ステップＳ１１において、│ΔX1│が、あらか
じめ決められた左右軸不感帯幅値Ex（例えば、0.5mm）
より大きいときは、ステップＳ１２において、左右倣い
X軸を動作させて、左右倣い制御が行われる。具体的に
は、溶接ワイヤ３は、開先中央位置よりΔX1だけプラス
方向にあるので、−ΔX1だけ左右倣いX軸１４を移動さ
せて、溶接ワイヤ３の先端位置XWを開先中央位置に戻し
て溶接線倣いを行う。また、ステップＳ１１において、
│ΔX1│が、左右軸不感帯幅値Ex以下のときは、左右倣
いX軸を動作させず、溶接ワイヤ３の位置をそのままに
保つ。
じめ決められた左右軸不感帯幅値Ex（例えば、0.5mm）
より大きいときは、ステップＳ１２において、左右倣い
X軸を動作させて、左右倣い制御が行われる。具体的に
は、溶接ワイヤ３は、開先中央位置よりΔX1だけプラス
方向にあるので、−ΔX1だけ左右倣いX軸１４を移動さ
せて、溶接ワイヤ３の先端位置XWを開先中央位置に戻し
て溶接線倣いを行う。また、ステップＳ１１において、
│ΔX1│が、左右軸不感帯幅値Ex以下のときは、左右倣
いX軸を動作させず、溶接ワイヤ３の位置をそのままに
保つ。
【００５４】次に、開先表層部を溶接していて、その開
先表面４の溶融池２が左右いずれかにずれている場合の
溶接線倣いについて説明する。
先表面４の溶融池２が左右いずれかにずれている場合の
溶接線倣いについて説明する。
【００５５】まず、ステップＳ１３において、開先表層
部の溶融池２の左右ズレ量ΔX2を、 ΔX2＝WpR−WpL …（３） により求める。このとき、このズレ量ΔX2分だけ、溶接
ワイヤ３をずらすと、溶接池２は、それ以上にずれる可
能性がある。これは、開先表層部における溶接は、溶融
池２の表面張力、熱エネルギー及び開先の段差などの影
響で、溶融池２は、ズレ量ΔX2の移動に対して、その分
だけ定量的にずれるとは限らないからである。
部の溶融池２の左右ズレ量ΔX2を、 ΔX2＝WpR−WpL …（３） により求める。このとき、このズレ量ΔX2分だけ、溶接
ワイヤ３をずらすと、溶接池２は、それ以上にずれる可
能性がある。これは、開先表層部における溶接は、溶融
池２の表面張力、熱エネルギー及び開先の段差などの影
響で、溶融池２は、ズレ量ΔX2の移動に対して、その分
だけ定量的にずれるとは限らないからである。
【００５６】このように、開先表層部においては、溶接
ワイヤ３を移動させたときの溶融池のズレ量を予測する
ことができないため、溶接ワイヤ３をズレ量ΔX2より小
さい量に基づいて、少しずつ移動させる。
ワイヤ３を移動させたときの溶融池のズレ量を予測する
ことができないため、溶接ワイヤ３をズレ量ΔX2より小
さい量に基づいて、少しずつ移動させる。
【００５７】従って、ステップＳ１４において、ワイヤ
位置ズレ量ΔX1を、溶融池ズレ量ΔX2に所定係数Ratを
掛けることにより補正する。即ち、ワイヤ位置ズレ量Δ
X1は、 ΔX1＝ΔX2×Rat …（４） により求められる。係数Ratは、例えば0.5のような数字
である。
位置ズレ量ΔX1を、溶融池ズレ量ΔX2に所定係数Ratを
掛けることにより補正する。即ち、ワイヤ位置ズレ量Δ
X1は、 ΔX1＝ΔX2×Rat …（４） により求められる。係数Ratは、例えば0.5のような数字
である。
【００５８】そして、上述同様に、│ΔX1│が、あらか
じめ決められた左右軸不感帯幅値Exより大きいときは、
左右倣いX軸を動作させて、左右倣い制御が行われる。
具体的には、溶接ワイヤ３は、開先中央位置よりΔX1だ
けプラス方向にあるので、−ΔX1だけ左右倣いX軸１４
を移動させて、溶接ワイヤ３の先端位置XWを開先中央位
置に戻して溶接線倣いを行う。また、│ΔX1│が、左右
軸不感帯幅値Ex以下のときは、左右倣いX軸を動作させ
ず、溶接ワイヤ３の位置をそのままに保つ。
じめ決められた左右軸不感帯幅値Exより大きいときは、
左右倣いX軸を動作させて、左右倣い制御が行われる。
具体的には、溶接ワイヤ３は、開先中央位置よりΔX1だ
けプラス方向にあるので、−ΔX1だけ左右倣いX軸１４
を移動させて、溶接ワイヤ３の先端位置XWを開先中央位
置に戻して溶接線倣いを行う。また、│ΔX1│が、左右
軸不感帯幅値Ex以下のときは、左右倣いX軸を動作させ
ず、溶接ワイヤ３の位置をそのままに保つ。
【００５９】また、係数Ratの決定方法は、一般に難し
いので、以下に説明するいわゆるファジィ制御により、
ワイヤ移動量が与えられてもよい。
いので、以下に説明するいわゆるファジィ制御により、
ワイヤ移動量が与えられてもよい。
【００６０】具体的には、開先内におけるワイヤ位置ズ
レ量ΔX1と開先表層部の溶融池ズレ量ΔX2のマトリック
スにより、ワイヤ移動量が求められる。
レ量ΔX1と開先表層部の溶融池ズレ量ΔX2のマトリック
スにより、ワイヤ移動量が求められる。
【００６１】図５は、開先内のワイヤ位置ズレ量ΔX1と
開先表層部の溶融池ズレ量ΔX2とのマトリックスの例を
示す図である。図５において、ズレ量ΔX1、ΔX2の大き
さはそれぞれ５段階に分類され、各ズレ量の大きさの組
み合わせに対応するワイヤ移動量の大きさがマトリック
ス表示されている。図中、NL(Negative Large)は、マイ
ナス方向に第一の所定量より大きい量、NM(Negative Me
dium)は、マイナス方向に第一の所定量以下で、第一の
所定量より小さい第二の所定量より大きい量、NS(Negat
ive Small)は、マイナス方向に第二の所定量以下で、第
二の所定量より小さい第三の所定量より大きい量、ZRは
ゼロを示す。さらに、NSMは、NLとNMとの中間の量、NSS
は、NSとZRとの中間の量を示す。
開先表層部の溶融池ズレ量ΔX2とのマトリックスの例を
示す図である。図５において、ズレ量ΔX1、ΔX2の大き
さはそれぞれ５段階に分類され、各ズレ量の大きさの組
み合わせに対応するワイヤ移動量の大きさがマトリック
ス表示されている。図中、NL(Negative Large)は、マイ
ナス方向に第一の所定量より大きい量、NM(Negative Me
dium)は、マイナス方向に第一の所定量以下で、第一の
所定量より小さい第二の所定量より大きい量、NS(Negat
ive Small)は、マイナス方向に第二の所定量以下で、第
二の所定量より小さい第三の所定量より大きい量、ZRは
ゼロを示す。さらに、NSMは、NLとNMとの中間の量、NSS
は、NSとZRとの中間の量を示す。
【００６２】また、プラス方向に対する量についても、
マイナス方向に対する量にそれぞれ対応するPL(Positiv
e Large)、PM(Positive Medium)、PS(Positive Smal
l)、PSM及びPSSが設定されている。
マイナス方向に対する量にそれぞれ対応するPL(Positiv
e Large)、PM(Positive Medium)、PS(Positive Smal
l)、PSM及びPSSが設定されている。
【００６３】例えば、ズレ量ΔX1とΔX2が両方ともZR
（ゼロ）であるならば、ワイヤ移動量もZRなので、左右
倣いX軸１４を動かさない。また、ΔX1、ΔX2ともにNL
の場合は、ワイヤ移動量は、PLなので、左右倣いX軸１
４をプラス方向に大きく移動させる。実際には、上記各
ズレ量ΔX1及びΔX2、ワイヤ移動量は、例えば、1mmの
量を１２８ビット又は２５６ビットのデジタル値に置換
して、デジタル処理される。
（ゼロ）であるならば、ワイヤ移動量もZRなので、左右
倣いX軸１４を動かさない。また、ΔX1、ΔX2ともにNL
の場合は、ワイヤ移動量は、PLなので、左右倣いX軸１
４をプラス方向に大きく移動させる。実際には、上記各
ズレ量ΔX1及びΔX2、ワイヤ移動量は、例えば、1mmの
量を１２８ビット又は２５６ビットのデジタル値に置換
して、デジタル処理される。
【００６４】そして、ステップＳ１５において、溶接が
終了するまで、上述の本発明の実施の形態の溶接線倣い
制御が繰り返される。
終了するまで、上述の本発明の実施の形態の溶接線倣い
制御が繰り返される。
【００６５】なお、本発明の実施の形態では、溶接の左
右に対する倣い制御のみを説明したが、溶接の上下倣い
も必要である。この上下倣いは、既知の技術であるアー
ク電流倣いや画像上で溶接ワイヤ３の先端位置高さを認
識することで可能である。
右に対する倣い制御のみを説明したが、溶接の上下倣い
も必要である。この上下倣いは、既知の技術であるアー
ク電流倣いや画像上で溶接ワイヤ３の先端位置高さを認
識することで可能である。
【００６６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、溶接池を含む溶
接部分の画像を前後方向から撮像する撮像部と、画像の
輝度差に基づいて、開先内における溶融池の左端位置と
右端位置及び開先表層部における溶融池の左端位置と右
端位置を求める画像処理部と、開先内における溶融池の
左端位置と開先表層部における溶融池の左端位置との
差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先表層部
における溶融池の右端位置との差に基づいて、左右方向
における溶接ワイヤの先端位置を調節し、開先表層部に
おける溶接線倣いを制御する自動溶接装置が提供され
る。
接部分の画像を前後方向から撮像する撮像部と、画像の
輝度差に基づいて、開先内における溶融池の左端位置と
右端位置及び開先表層部における溶融池の左端位置と右
端位置を求める画像処理部と、開先内における溶融池の
左端位置と開先表層部における溶融池の左端位置との
差、及び開先内における溶融池の右端位置と開先表層部
における溶融池の右端位置との差に基づいて、左右方向
における溶接ワイヤの先端位置を調節し、開先表層部に
おける溶接線倣いを制御する自動溶接装置が提供され
る。
【００６７】これにより、開先表層部における溶接池が
開先表面で膨れて垂れた状態であっても、高精度の溶接
線倣いが可能となる。
開先表面で膨れて垂れた状態であっても、高精度の溶接
線倣いが可能となる。
【００６８】そして、画像処理部は、いわゆるヒストグ
ラム法又はハフ変換法などを用いることにより、高精度
に開先内の溶融池の左右端位置を求めることが可能とな
る。
ラム法又はハフ変換法などを用いることにより、高精度
に開先内の溶融池の左右端位置を求めることが可能とな
る。
【００６９】そして、制御部は、開先内の溶融池の左端
位置と右端位置との中間位置に対する溶接ワイヤの先端
位置のずれ量に基づいて、溶接ワイヤの先端位置を調節
する。これにより、溶接ワイヤの先端位置を精度高く位
置決めできるので、開先内における高品質な溶接線倣い
が実現される。
位置と右端位置との中間位置に対する溶接ワイヤの先端
位置のずれ量に基づいて、溶接ワイヤの先端位置を調節
する。これにより、溶接ワイヤの先端位置を精度高く位
置決めできるので、開先内における高品質な溶接線倣い
が実現される。
【００７０】また、画像処理部は、さらに、画像の輝度
差から、開先表層部の溶融池の輪郭位置を画像の上下方
向にわたって求め、複数の輪郭位置のうちの最大値及び
最小値をそれぞれ開先表層部における溶融池の左端位置
及び右端位置として求める。これにより、開先表層部に
おける溶融池の左端位置及び右端位置を精度高く求める
ことができる。
差から、開先表層部の溶融池の輪郭位置を画像の上下方
向にわたって求め、複数の輪郭位置のうちの最大値及び
最小値をそれぞれ開先表層部における溶融池の左端位置
及び右端位置として求める。これにより、開先表層部に
おける溶融池の左端位置及び右端位置を精度高く求める
ことができる。
【００７１】そして、制御部は、開先表層部と開先内に
おけるそれぞれ溶融池の左端位置の差と、開先表層部と
開先内におけるそれぞれ溶融池の右端位置の差とに基づ
いて、開先内での溶接、或いは、開先表層部での溶接を
判断する。即ち、開先表層部における溶融池の垂れの有
無を識別することが可能となる。
おけるそれぞれ溶融池の左端位置の差と、開先表層部と
開先内におけるそれぞれ溶融池の右端位置の差とに基づ
いて、開先内での溶接、或いは、開先表層部での溶接を
判断する。即ち、開先表層部における溶融池の垂れの有
無を識別することが可能となる。
【００７２】また、制御部は、開先表層部と開先内にお
けるそれぞれ溶融池の左端位置の差と、開先表層部と開
先内におけるそれぞれ溶融池の右端位置の差とに基づい
て、開先表層部における溶融池の左右方向のずれ量を求
め、このずれ量より小さい値に基づいて、左右方向にお
ける溶接ワイヤの先端位置を調節する。
けるそれぞれ溶融池の左端位置の差と、開先表層部と開
先内におけるそれぞれ溶融池の右端位置の差とに基づい
て、開先表層部における溶融池の左右方向のずれ量を求
め、このずれ量より小さい値に基づいて、左右方向にお
ける溶接ワイヤの先端位置を調節する。
【００７３】これにより、開先表層部における溶接線倣
いが可能となる。そして、このずれ量より小さい値を用
いるのは、溶接ワイヤの先端位置をこのずれ量分だけ左
右方向に移動させると、このずれ量より大きくずれる可
能性があり、これを回避するためである。
いが可能となる。そして、このずれ量より小さい値を用
いるのは、溶接ワイヤの先端位置をこのずれ量分だけ左
右方向に移動させると、このずれ量より大きくずれる可
能性があり、これを回避するためである。
【００７４】さらに、制御部は、複数の開先表層部にお
ける溶融池のずれ量と、複数の溶接ワイヤの先端位置の
ずれ量とのマトリックスに対してそれぞれ設定された所
定量に基づいたファジールールにより、溶接ワイヤの先
端位置を調節する。
ける溶融池のずれ量と、複数の溶接ワイヤの先端位置の
ずれ量とのマトリックスに対してそれぞれ設定された所
定量に基づいたファジールールにより、溶接ワイヤの先
端位置を調節する。
【００７５】これにより、開先表層部における溶融池の
ずれ量に対する溶接ワイヤの先端位置の移動量を容易に
決定することができる。
ずれ量に対する溶接ワイヤの先端位置の移動量を容易に
決定することができる。
【図１】本発明の実施の形態における自動溶接装置の概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における開先表層部の溶融
池の画像を説明するための図である。
池の画像を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態における倣い制御のフロー
チャートである。
チャートである。
【図４】本発明の実施の形態における溶接線倣いを説明
するための図である。
するための図である。
【図５】開先内のワイヤ位置ズレ量ΔX1と開先表層部の
溶融池ズレ量ΔX2とのマトリックスの例を示す図であ
る。
溶融池ズレ量ΔX2とのマトリックスの例を示す図であ
る。
【図６】従来の画像処理による溶接線倣いの画像を説明
するための図である。
するための図である。
１ 開先壁
２ 溶融池
３ 溶接ワイヤ
４ 開先表面
６ 溶接トーチ
７ ＣＣＤカメラ
９ カメラ制御盤
１０ 画像処理装置
１１ 全体制御装置
１３ 溶接機
１４ 左右倣いＸ軸
１５ 溶接対象物
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−94583（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−29489（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−150475（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−293648（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−104833（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−156875（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−60445（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 9/127
B23K 9/028
B23K 9/12
B23K 9/173
Claims (9)
- 【請求項１】溶接対象物の開先壁に囲まれた開先内及び
該開先壁に囲まれていない開先表層部を、該開先表層部
側から挿入される溶接ワイヤにより、該開先内から該開
先表層部に向かって溶接線倣いを行いながら溶接対象物
を溶接する自動溶接装置において、 溶融池を含む溶接部分の画像を該開先表層部側から撮像
する撮像部と、 該画像の輝度差に基づいて、開先内における溶融池の左
端位置と右端位置及び開先表層部における溶融池の左端
位置と右端位置を求める画像処理部と、 該開先内における溶融池の左端位置と該開先表層部にお
ける溶融池の左端位置との差、及び該開先内における溶
融池の右端位置と該開先表層部における溶融池の右端位
置との差に基づいて、左右方向における該溶接ワイヤの
先端位置を調節し、開先表層部における溶接線倣いを制
御する制御部とを備えることを特徴とする自動溶接装
置。 - 【請求項２】請求項１において、 前記画像処理部は、開先内の前記画像の輝度差から、開
先内の溶融池の輪郭位置を前記画像の上下方向にわたっ
て求め、複数の該輪郭位置の値を所定幅単位で左右別々
にカウントし、左右それぞれのカウント数の最も多い所
定幅に含まれる複数の輪郭位置に基づいて、それぞれ開
先内における溶融池の左端位置及び右端位置を求めるこ
とを特徴とする自動溶接装置。 - 【請求項３】請求項１において、 前記画像処理部は、開先内の前記画像の輝度差から、開
先内の溶融池の輪郭位置を前記画像の上下方向にわたっ
て求め、所定間隔毎の２つの該輪郭位置を通る直線の傾
きと切片を求め、該直線の傾きと切片を所定幅毎で左右
別々にカウントし、左右それぞれのカウント数の最も多
い所定幅に含まれる傾きと切片を有する直線を通る複数
の輪郭位置に基づいて、それぞれ開先内における溶融池
の左端位置及び右端位置を求めることを特徴とする自動
溶接装置。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかおいて、 前記制御部は、前記開先内における溶融池の左端位置と
右端位置との中間位置に対する前記溶接ワイヤの先端位
置の左右方向のずれ量に基づいて、左右方向における前
記溶接ワイヤの先端位置を調節し、開先内における溶接
線倣いを制御することを特徴とする自動溶接装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、 前記画像処理部は、前記画像の輝度差から、開先表層部
の溶融池の輪郭位置を前記画像の上下方向にわたって求
め、複数の該輪郭位置のうちの最小値及び最大値をそれ
ぞれ開先表層部における溶融池の左端位置及び右端位置
として求めることを特徴とする自動溶接装置。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、 前記制御部は、前記開先内における溶融池の左端位置と
前記開先表層部における溶融池の左端位置との差、及び
前記開先内における溶融池の右端位置と前記開先表層部
における溶融池の右端位置との差に基づいて、開先内で
の溶接、或いは、開先表層部での溶接を判断することを
特徴とする自動溶接装置。 - 【請求項７】請求項１乃至５のいずれかにおいて、 前記制御部は、前記開先内における溶融池の左端位置と
前記開先表層部における溶融池の左端位置との差、及び
前記開先内における溶融池の右端位置と前記開先表層部
における溶融池の右端位置との差に基づいて、開先表層
部における溶融池の左右方向のずれ量を求めることを特
徴とする自動溶接装置。 - 【請求項８】請求項７において、 前記制御部は、前記開先表層部における溶融池のずれ量
より小さい値に基づいて、左右方向における前記溶接ワ
イヤの先端位置を調節し、開先表層部における溶接線倣
いを制御することを特徴とする自動溶接装置。 - 【請求項９】請求項７において、 前記制御部は、複数の前記開先表層部における溶融池の
ずれ量と、複数の前記溶接ワイヤの先端位置のずれ量と
のマトリックスに対してそれぞれ設定された所定量に基
づいて、左右方向における前記溶接ワイヤの先端位置を
調節し、開先表層部における溶接線倣いを制御すること
を特徴とする自動溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25213298A JP3408749B2 (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 自動溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25213298A JP3408749B2 (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 自動溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000079476A JP2000079476A (ja) | 2000-03-21 |
| JP3408749B2 true JP3408749B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=17232931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25213298A Expired - Fee Related JP3408749B2 (ja) | 1998-09-07 | 1998-09-07 | 自動溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3408749B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019208054A1 (ja) | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 三菱重工業株式会社 | 溶接制御装置、溶接制御方法、および溶接制御プログラム |
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|---|---|---|---|---|
| JP4701655B2 (ja) * | 2004-08-17 | 2011-06-15 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 溶接制御方法及び溶接装置 |
| CN102814574B (zh) * | 2012-09-06 | 2014-09-10 | 江苏科技大学 | 基于红外视觉传感的窄间隙焊接监控及焊缝偏差检测方法 |
| CN104551347B (zh) * | 2014-12-30 | 2016-05-25 | 江苏科技大学 | 窄间隙焊缝偏差的红外视觉传感检测方法及装置 |
| JP2019206007A (ja) * | 2016-08-30 | 2019-12-05 | 株式会社日立製作所 | 溶接システム |
| JP7330645B2 (ja) * | 2019-11-19 | 2023-08-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 自動溶接システム、自動溶接方法、溶接支援装置、及びプログラム |
-
1998
- 1998-09-07 JP JP25213298A patent/JP3408749B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019208054A1 (ja) | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 三菱重工業株式会社 | 溶接制御装置、溶接制御方法、および溶接制御プログラム |
| US11958143B2 (en) | 2018-04-25 | 2024-04-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Welding control device, welding control method, and welding control program |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000079476A (ja) | 2000-03-21 |
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