JP3434423B2 - Groove tracking control apparatus and method for electrogas arc welding - Google Patents

Groove tracking control apparatus and method for electrogas arc welding

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JP3434423B2
JP3434423B2 JP27087696A JP27087696A JP3434423B2 JP 3434423 B2 JP3434423 B2 JP 3434423B2 JP 27087696 A JP27087696 A JP 27087696A JP 27087696 A JP27087696 A JP 27087696A JP 3434423 B2 JP3434423 B2 JP 3434423B2
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木 雄 二 鈴
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロガスア
ーク溶接の近傍をテレビカメラで撮影し、テレビカメラ
の画像信号に基づいて開先とト−チとの相対位置を認識
して自動溶接機を開先倣い制御する装置と方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention opens an automatic welding machine by photographing the vicinity of electrogas arc welding with a television camera and recognizing the relative position between the groove and the torch based on the image signal of the television camera. The present invention relates to a device and a method for controlling the copy-ahead.

【0002】[0002]

【従来の技術】横向姿勢のエレクトロガスアーク溶接を
図2に、立向姿勢のエレクトロガスアーク溶接を図3に
示す。両図面において、z方向が垂直方向(高さ方向)
である。図2と図3に示すように、図示しない走行台車
に搭載された溶接トーチの先端のチップ1を開先3に挿
入し、板厚方向xに揺動するとともに、溶接アークを覆
うように冷却摺動板2を開先3に当て、溶接運棒(y方
向又はz方向)に応じて摺動させる。冷却摺動板2に
は、図示しないシールドガス排出口が有り、開先と冷却
摺動板2に囲まれた溶接アークと溶融金属をシールドガ
スによって被包するとともに、溶融金属の垂れを防止し
ビード形成を補助する機能がある。台車走行速度は、所
定の溶接電流値を超えた場合に高速に、所定の溶接電流
値未満の場合に低速に制御され、これにより溶接ワイヤ
7の突き出し長さがほぼ一定に保たれるように運棒され
る。
2. Description of the Related Art Electrogas arc welding in a horizontal position is shown in FIG. 2, and electrogas arc welding in a vertical position is shown in FIG. In both drawings, the z direction is the vertical direction (height direction)
Is. As shown in FIGS. 2 and 3, the tip 1 of the welding torch mounted on a traveling carriage (not shown) is inserted into the groove 3, rocks in the thickness direction x, and cools so as to cover the welding arc. The sliding plate 2 is applied to the groove 3 and slid according to the welding rod (y direction or z direction). The cooling sliding plate 2 has a shield gas discharge port (not shown), which encloses the welding arc and the molten metal surrounded by the groove and the cooling sliding plate 2 with the shield gas and prevents the molten metal from dripping. There is a function to assist the bead formation. The carriage traveling speed is controlled to be high when the welding current value exceeds a predetermined value and low when the welding current value is less than the predetermined welding current value, so that the protruding length of the welding wire 7 can be kept substantially constant. Be lucked.

【0003】エレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御
は、横向姿勢(図2)では下エッジ9とワイヤ7の距離
を一定に保つ必要があり、立向姿勢(図3)では左エッ
ジと右エッジの中央にワイヤ7を保つ必要がある。倣い
制御のために溶接ト−チは台車上で電動倣い軸で支持し
て、開先幅方向(図2でz方向、図3でy方向)に溶接
トーチと冷却摺動板を電動駆動する倣い機構がある。倣
い制御する場合、電気モ−タで駆動される電動倣い軸に
て所定の距離移動させるが、冷却摺動板2の摺動負荷に
より、電動倣い軸が撓み、溶接トーチ(チップ1)と冷
却摺動板2が、必ずしも倣い軸駆動量分の移動をしな
い。すなわち、倣い軸駆動量に対して溶接トーチおよび
冷却摺動板の移動量にばらつきを生ずる。
In the groove tracing control of electrogas arc welding, it is necessary to keep the distance between the lower edge 9 and the wire 7 constant in the horizontal posture (FIG. 2), and the left edge and the right edge in the vertical posture (FIG. 3). It is necessary to keep the wire 7 in the center. The welding torch is supported by an electric copying shaft on the carriage for copying control, and the welding torch and the cooling slide plate are electrically driven in the groove width direction (z direction in FIG. 2, y direction in FIG. 3). There is a copying mechanism. When the copying control is performed, the electric copying shaft driven by the electric motor is moved by a predetermined distance, but the sliding load of the cooling slide plate 2 causes the electric copying shaft to bend, cooling the welding torch (tip 1) and cooling. The sliding plate 2 does not necessarily move by the scanning shaft drive amount. That is, the amount of movement of the welding torch and the cooling slide plate varies with the amount of drive of the scanning shaft.

【0004】一般的に開先倣い制御では、溶接アークの
前方にローラ式等の接触式センサー等を取り付けて開先
位置を検出し、検出した開先位置に応じて溶接トーチ位
置を修正する。この場合、溶接トーチ位置を検出してい
ないため、倣い制御開始時のセンサー/溶接トーチ間の
相対位置関係が、そのまま倣い制御中のいずれの時点で
も保たれていることが必要である。しかし、エレクトロ
ガスアーク溶接では、冷却摺動板2の摺動負荷による倣
い軸等の撓みとその変動から、センサー/溶接トーチ間
の相対位置関係を一定に保つことができない。このた
め、開先のみの位置検出では良好な倣い制御ができなか
った。
Generally, in the groove copying control, a contact type sensor such as a roller type is attached in front of the welding arc to detect the groove position, and the welding torch position is corrected according to the detected groove position. In this case, since the welding torch position is not detected, it is necessary that the relative positional relationship between the sensor and the welding torch at the start of the copying control is maintained as it is at any point during the copying control. However, in electrogas arc welding, the relative positional relationship between the sensor and the welding torch cannot be kept constant due to the bending of the copying shaft and the like due to the sliding load of the cooling sliding plate 2 and its fluctuation. Therefore, good scanning control cannot be performed by detecting the position of only the groove.

【0005】この問題点を改善する方法として特開昭5
9−94583号公報では、狭開先溶接のアーク溶接中
の溶接ワイヤおよび開先をテレビカメラにて撮影し、撮
影画面の画像データを処理して開先に対する溶接ワイヤ
の位置を判定して、開先に対する溶接ワイヤの位置ずれ
を修正するように溶接ト−チ位置を調節する開先倣い制
御方法が提案されている。アークや溶融プール輻射光に
対し画面の両側(鋼板表面相当部)が陰となって開先が
明るく撮影されるとともに、開先のほぼ中央に陰となっ
て溶接ワイヤが撮影されることがしめされている。
As a method for solving this problem, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 5
In 9-94583, a welding wire and a groove during arc welding of narrow groove welding are photographed by a television camera, image data of a photographing screen is processed, and a position of the welding wire with respect to the groove is determined, A groove tracking control method has been proposed in which the welding torch position is adjusted so as to correct the positional deviation of the welding wire with respect to the groove. Both sides of the screen (corresponding to the surface of the steel plate) are shaded against the arc or molten pool radiant light so that the groove is brightly photographed, and the welding wire is photographed in the shade almost at the center of the groove. Has been done.

【0006】したがって、撮影した画像データの開先幅
方向に輝度データを適当なしきい値を設け判別すること
により、開先位置と幅およびワイヤ位置を計測できると
している。このように、適当な輝度しきい値を設け判別
する方法は2値化法と呼ばれる。
Therefore, it is said that the groove position, the width and the wire position can be measured by discriminating the luminance data by setting an appropriate threshold value in the groove width direction of the photographed image data. A method of providing an appropriate luminance threshold value and making a discrimination in this way is called a binarization method.

【0007】このように、溶接ワイヤおよび開先をテレ
ビカメラにて撮影した画像データを用い開先倣い制御す
る方法であれば、開先とワイヤ位置が同時に検出できる
ため、開先とワイヤ位置の相対距離を一定に保つように
倣い制御することが可能で、倣い軸等の撓みがあって
も、良好な倣い制御が可能となるはずである。
As described above, in the method of controlling the groove profile using the image data obtained by photographing the welding wire and the groove with the television camera, the groove and the wire position can be detected at the same time. It is possible to perform the scanning control so as to keep the relative distance constant, and it should be possible to perform the satisfactory scanning control even if the scanning shaft or the like is bent.

【0008】この方法をエレクトロガスアーク溶接の横
向姿勢に適用した場合について説明する。エレクトロガ
スアーク溶接される溶接トーチ先端のチップ1、冷却摺
動板2、開先3付近を開先上方からTVカメラ20にて
図4に示すように撮影して得た撮影画面を図1に示す。
図1の走査線L1における線上の輝度分布を図5に示
す。
The case where this method is applied to the horizontal orientation of electrogas arc welding will be described. FIG. 1 shows a photographing screen obtained by photographing the tip 1 of the welding torch to be electrogas arc welded, the cooling sliding plate 2, and the vicinity of the groove 3 with the TV camera 20 from above the groove as shown in FIG. .
FIG. 5 shows the luminance distribution on the scanning line L1 in FIG.

【0009】図1および図5から、走査線L1上のa−
b点間とe−f点間は、鋼板表面で陰となり輝度が低
く、b−c点間とd−e点間は、アーク光や溶融プール
輻射光に照らされた開先内部又は開先斜辺で輝度が高
く、c−d点間は背景の輝度が高い開先内部又は開先斜
辺がワイヤで遮られてワイヤの陰となり輝度が低い。
From FIG. 1 and FIG. 5, a- on the scanning line L1
Between the points b and ef, the brightness is low due to the shadow on the surface of the steel sheet, and between the points bc and de, the inside or groove of the groove illuminated by arc light or molten pool radiant light. The brightness is high on the hypotenuse, and the background brightness is high between the points c and d. The inside of the groove or the hypotenuse of the groove is shielded by the wire and the brightness is low.

【0010】図6は、溶滴移行中に短絡してアークが消
え溶融プールの輻射光のみの暗い画像における、走査線
L1上の輝度分布を示す。図7は、アーク長が長くアー
ク炎が大きくワイヤを包み全体が明るく、また、ワイヤ
の陰が薄くなった場合の画像の走査線L1における輝度
分布を示す。
FIG. 6 shows the luminance distribution on the scanning line L1 in a dark image of only the radiant light of the molten pool, where the arc is extinguished due to a short circuit during droplet transfer. FIG. 7 shows a luminance distribution on the scanning line L1 of an image when the arc length is long, the arc flame is large, the wire is wrapped, the whole is bright, and the shadow of the wire is thin.

【0011】図5では、輝度のしきい値B1を設定して
画像デ−タを2値化することにより(ワイヤの両側の開
先高輝度部SU,SDを切出すことにより)、SU,S
Dの位置とZ方向幅から開先位置および幅が求まり、S
U,SDの間の低輝度部(ワイヤ相当)のSU,SDに
対するZ方向相対位置を求めることにより、開先に対す
るワイヤの位置(Z方向)が求まる。しかし、アークが
消え図6では、しきい値をB1からB2に下げなけれ
ば、SU,SDを切出すことができない。アーク長が長
い図7では、しきい値をB1からB3に上げなければ、
ワイヤ相当の低輝度部を高輝度部(SU〜SD)から切
出すことができない。すなわちワイヤ位置を測定できな
い。
In FIG. 5, by setting the threshold value B1 of the brightness and binarizing the image data (by cutting out the groove high brightness parts SU and SD on both sides of the wire), SU, S
The groove position and width are obtained from the position of D and the width in the Z direction, and S
The position of the wire with respect to the groove (Z direction) is found by finding the relative position of the low brightness portion (corresponding to the wire) between U and SD with respect to SU and SD in the Z direction. However, the arc disappears, and in FIG. 6, SU and SD cannot be cut out unless the threshold value is lowered from B1 to B2. In FIG. 7 where the arc length is long, unless the threshold value is raised from B1 to B3,
It is not possible to cut out the low-luminance portion corresponding to the wire from the high-luminance portion (SU to SD). That is, the wire position cannot be measured.

【0012】このように2値化法では、撮影画像の明る
さの変動に応じて適切なしきい値を設定する必要があ
る。溶接アーク現象では明るさの変動が頻繁で大きく、
しきい値の決定が大きな課題であり、安定した計測が困
難であった。
As described above, in the binarization method, it is necessary to set an appropriate threshold value according to the variation in the brightness of the captured image. In the welding arc phenomenon, fluctuations in brightness are frequent and large,
The determination of the threshold is a big issue, and stable measurement is difficult.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】 前述のように、エレクトロガスアーク溶接では冷却摺
動板の摺動負荷による倣い軸等の撓みは避けられないた
め、開先のみの位置検出では良好な倣い制御はできな
い。 アーク溶接中の溶接ワイヤおよび開先をテレビカメラ
にて撮影した画像データを用い、2値化法により開先お
よび溶接ワイヤを検出する方法は、アーク光の輝度が激
しく変動するため、輝度のしきい値の設定が困難であ
る。
As described above, in electrogas arc welding, since bending of the scanning shaft and the like due to the sliding load of the cooling sliding plate is unavoidable, good scanning control is not possible by position detection of only the groove. Can not. The method of detecting the groove and the welding wire by the binarization method using the image data of the welding wire and the groove during arc welding taken by a TV camera is because the brightness of the arc light fluctuates drastically. It is difficult to set the threshold value.

【0014】本発明はこの様な条件下であっても、安定
した開先位置検出および溶接ワイヤ位置検出を実現し、
信頼性および安定性が高い開先倣い制御方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention realizes stable groove position detection and welding wire position detection even under such conditions.
It is an object of the present invention to provide a groove tracking control method with high reliability and stability.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)テレビカメラにて撮影した画像データを用いエレ
クトロガスアーク溶接の開先倣い制御する装置におい
て、溶接中の開先(3),ワイヤ(7)および冷却摺動板(2)
を視野内に撮影するテレビカメラ(20),撮影により得た
画像デ−タを書込む画像メモリ(13),画像デ−タが表わ
す撮影画面上のワイヤ像(7m)とそれに連なる冷却摺動板
の像(2m)を含む領域を抽出してワイヤ位置(z/y)を検出
する像認識手段(10),溶接トーチと冷却摺動板を開先幅
方向(z/y)に駆動するための電動倣い軸(33)、および、
検出されたワイヤ位置(z/y)に応じて電動倣い軸(33)を
介して溶接トーチと冷却摺動板の開先幅方向(z/y)の位
置を調整する制御手段(10〜11)、を備えることを特徴と
する。
(1) A groove (3) during welding, a wire (7), and a cooling slide plate (2) in a device for controlling the groove copying of electrogas arc welding using image data taken by a TV camera
A television camera (20) that shoots in the field of view, an image memory (13) that writes the image data obtained by shooting, a wire image (7 m) on the shooting screen represented by the image data, and a cooling slide that is continuous with it. Image recognition means (10) that detects the wire position (z / y) by extracting the area containing the plate image (2m), and drives the welding torch and cooling slide plate in the groove width direction (z / y) Electric copying shaft (33) for
Control means (10 to 11) for adjusting the positions of the welding torch and the cooling slide plate in the groove width direction (z / y) via the electric copying shaft (33) according to the detected wire position (z / y). ), Is provided.

【0016】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参
考までに付記した。
In order to facilitate understanding, the reference numerals of corresponding elements in the embodiments shown in the drawings and described later are added for reference.

【0017】開先倣い制御における開先やワイヤ、チッ
プ位置の検出は、できるだけ溶接アークに近い位置で検
出できることが倣い精度から望ましい。しかし、溶接ア
ークは冷却摺動板に隠れ、検出可能な溶接アークに最も
近い位置は、冷却摺動板と開先、および、冷却摺動板と
ワイヤの交点である。ワイヤ像(7m)と冷却摺動板の像(2
m)とは、画面上の位置(分布)および明るさに顕著な相違
があり、画像処理による相対的な識別が容易である。
It is desirable that the detection of the groove, the wire, and the tip position in the groove copying control can be performed at a position as close to the welding arc as possible from the accuracy of the copying. However, the welding arc is hidden by the cooling sliding plate, and the positions closest to the detectable welding arc are the cooling sliding plate and the groove, and the intersections of the cooling sliding plate and the wire. Wire image (7 m) and cooling slide plate image (2
The position (distribution) and brightness on the screen are significantly different from m), and relative identification by image processing is easy.

【0018】本発明では、冷却摺動板の像(2m)をワイヤ
像(7m)を含む画像領域の特定(認識)に利用するので、該
画像領域の認識精度が高く、冷却摺動板とワイヤの交点
でのワイヤ位置(z/y)の正確な検出が実現する。
In the present invention, since the image (2m) of the cooling slide plate is used to identify (recognize) the image area including the wire image (7m), the recognition accuracy of the image area is high and Accurate detection of the wire position (z / y) at the wire intersection is achieved.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

(2)テレビカメラにて撮影した画像データを用い横向
姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する方
法(図2)において、予め倣い制御前に溶接しながら撮影
した、倣い制御前画像データの中から、溶接ワイヤを含
む領域(P2)の画像データを教示パターンK1として、下
エッジと冷却摺動板を含む領域(P1)の画像データを教示
パターンK2として記憶し、倣い制御中に溶接トーチの
揺動に同期して撮影した、溶接ワイヤと開先と冷却摺動
板を含む画像データから成る倣い制御中画像データか
ら、教示パターンK1と相関が高い領域I1を検索して
溶接ワイヤ位置を決定し、教示パターンK2と相関が高
い領域I2を検索して溶接下エッジ位置を決定し、決定
したワイヤ位置と下エッジ位置の相対位置に応じて溶接
トーチと冷却摺動板位置を上下(z)位置制御することを
特徴とする。
(2) In the pre-copy control image data that was taken while welding was performed before the copy control in the method for controlling the groove copy of the electrogas arc welding in the horizontal position using the image data taken by the TV camera (Fig. 2). From the above, the image data of the region (P2) including the welding wire is stored as the teaching pattern K1, and the image data of the region (P1) including the lower edge and the cooling slide plate is stored as the teaching pattern K2. A region I1 having a high correlation with the teaching pattern K1 is searched for from the welding control image data including the welding wire, the groove, and the image data including the cooling sliding plate, which is photographed in synchronization with the swing, to determine the welding wire position. Then, the region I2 having a high correlation with the teaching pattern K2 is searched to determine the welding lower edge position, and the welding torch and the cooling slide plate position are determined according to the determined relative position between the wire position and the lower edge position. And controlling the vertical (z) position.

【0020】(3)テレビカメラにて撮影した画像デー
タを用い横向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣
い制御する方法(図2)において、予め倣い制御前に溶接
しながら撮影した、溶接ワイヤと開先と冷却摺動板を含
む画像データから成る倣い制御前画像データの中から、
溶接ワイヤを含む領域(P2)の画像データを教示パターン
K1として、開先下エッジと冷却摺動板を含む領域(P1)
の画像データを教示パターンK2として、また開先上エ
ッジと冷却摺動板を含む領域(P3)の画像データを教示パ
ターンK3として記憶し、倣い制御中に溶接トーチの揺
動に同期して撮影した、溶接ワイヤと開先と冷却摺動板
を含む画像データから成る倣い制御中画像データから、
教示パターンK1と相関が高い領域I1を検索して溶接
ワイヤ位置を決定し、教示パターンK2と相関が高い領
域I2を検索して溶接下エッジ位置を決定し、教示パタ
ーンK3と相関が高い領域I3を検索して上エッジ位置
を決定し、決定したワイヤ位置と下エッジの相対位置に
応じて溶接トーチと冷却摺動板位置を上下位置制御する
とともに、決定した下エッジと上エッジの相対位置に応
じて溶接条件を切り替えることを特徴とする。 (4)テレビカメラにて撮影した画像データを用い立向
姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する方
法(図3)において、溶接中で倣い制御前に撮影した、溶
接ワイヤと開先と冷却摺動板を含む画像データから成る
倣い制御前画像データの中から、溶接ワイヤを含む領域
(P2)の画像データを教示パターンK1として、開先左エ
ッジと冷却摺動板を含む領域(P1)の画像データを教示パ
ターンK2として、また開先右エッジと冷却摺動板を含
む領域(P3)の画像データを教示パターンK3として記憶
し、倣い制御中に溶接トーチの揺動に同期して撮影し
た、溶接ワイヤと開先と冷却摺動板を含む画像データか
ら成る倣い制御中画像データから、教示パターンK1と
相関が高い領域I1を検索して溶接ワイヤ位置を決定
し、教示パターンK2と相関が高い領域I2を検索して
溶接左エッジ位置を決定し、教示パターンK3と相関が
高い領域I3を検索して右エッジ位置を決定し、決定し
たワイヤ位置と左エッジ,右エッジ位置の相対位置に応
じて溶接トーチ位置と冷却摺動板を左右位置制御するこ
とを特徴とする。
(3) In the method of controlling the groove profile of the electrogas arc welding in the horizontal position using the image data captured by the television camera (FIG. 2), the welding wire and the wire which were captured while welding were performed before the profile control. From the image data before copy control consisting of the image data including the tip and the cooling sliding plate,
The image data of the region (P2) including the welding wire is used as the teaching pattern K1 and the region (P1) including the lower groove edge and the cooling slide plate is used.
The image data of the image is stored as the teaching pattern K2, and the image data of the region (P3) including the groove upper edge and the cooling sliding plate is stored as the teaching pattern K3, and the image is taken in synchronization with the swing of the welding torch during the scanning control. From the image data during the copying control consisting of the image data including the welding wire, the groove and the cooling sliding plate,
A region I1 having a high correlation with the teaching pattern K1 is searched to determine a welding wire position, a region I2 having a high correlation with the teaching pattern K2 is searched to determine a welding lower edge position, and a region I3 having a high correlation with the teaching pattern K3. To determine the upper edge position, control the welding torch and cooling slide plate position up and down according to the determined relative position of the wire position and the lower edge, and determine the relative position of the determined lower edge and upper edge. It is characterized in that the welding conditions are switched according to the conditions. (4) Welding wire, groove and cooling taken before welding control in welding in the method of controlling the groove tracing of vertical electrogas arc welding using image data taken by a TV camera (Fig. 3). Area including welding wire from the image data before copy control that consists of image data including sliding plate
The image data of (P2) is the teaching pattern K1, the area of the left edge of the groove and the cooling sliding plate is the teaching pattern K2, and the area of the right edge of the groove and the cooling sliding plate is ( The image data of P3) is stored as a teaching pattern K3, and the image data during the copying control is composed of the image data including the welding wire, the groove and the cooling sliding plate, which is photographed in synchronization with the swing of the welding torch during the copying control. , A region I1 having a high correlation with the teaching pattern K1 is determined to determine a welding wire position, a region I2 having a high correlation with the teaching pattern K2 is determined to determine a welding left edge position, and a high correlation with the teaching pattern K3 is obtained. The region I3 is searched to determine the right edge position, and the welding torch position and the cooling slide plate are laterally controlled according to the determined relative positions of the wire position and the left edge and right edge positions.

【0021】これらの実施態様において、テレビカメラ
(20)の撮影画面上の、相関検索により検出された領域I
1は、予めメモリ(10)に書込まれている教示パターンK
1(P2)と同様に、溶接ワイヤを含むものであり、領域I
1内でのワイヤ像(7m)の位置は、教示パターンK1(P2)
内のワイヤ像(7m)の位置と実質上同一である。同様に、
相関検索により検出された領域I2は、予めメモリ(10)
に書込まれている教示パターンK2(P1)と同様に、撮影
画面上の開先相当像および開先に連なる鋼板表面相当像
を含むものであり、領域I2内での開先下エッジ又は左
エッジの位置は、教示パターンK2(P1)内の開先像の位
置と実質上同一となる。教示パターンK2(P1)と領域I
2の相互間の位置関係は撮影画面上の両領域の位置によ
り分かる。一方、教示パターンK1(P2)と教示パターン
K2(P1)の位置関係が所定のものであるので、領域I1
/領域I2間相対位置関係と、教示パターンK1(P2)/
K2(P1)間相対位置関係に基づいて、領域I2に現われ
た開先エッジに対する領域I1に現われたワイヤの位置
を算出することができる。
In these embodiments, the television camera
Region I detected by correlation search on the shooting screen of (20)
1 is the teaching pattern K written in the memory (10) in advance.
Similar to 1 (P2), it includes welding wire,
The position of the wire image (7m) in 1 is the teaching pattern K1 (P2)
It is substantially the same as the position of the wire image (7m) inside. Similarly,
The area I2 detected by the correlation search is previously stored in the memory (10).
Similarly to the teaching pattern K2 (P1) written in, the image includes an image corresponding to the groove on the photographing screen and an image corresponding to the surface of the steel plate continuous to the groove, and the lower edge of the groove or the left in the region I2. The position of the edge is substantially the same as the position of the groove image in the teaching pattern K2 (P1). Teaching pattern K2 (P1) and area I
The positional relationship between the two can be seen from the positions of both areas on the shooting screen. On the other hand, since the positional relationship between the teaching pattern K1 (P2) and the teaching pattern K2 (P1) is predetermined, the area I1
/ Relative positional relationship between areas I2 and teaching pattern K1 (P2) /
The position of the wire appearing in the region I1 with respect to the groove edge appearing in the region I2 can be calculated based on the relative positional relationship between K2 (P1).

【0022】例えば、テレビカメラ(20)の撮影画面上
に、図1に示す領域P2を教示パターンK1に、領域P
1を教示パターンK2に定めた場合、P2とP1との開
先幅方向Z(図2ではzが、図3ではyが対応)の領域
中心間距離をZtとし、画面上の領域I1と領域I2と
の領域中心線距離をZrとすると、メモリに領域P2,
P1の画像デ−タを書込んだとき(基準時)よりも、Z
r−Zt分、開先3に対して溶接ワイヤ7が開先幅方向
Zでずれたことになり、この関係に基づいて、基準時の
開先3/溶接ワイヤ7間の相対位置に対する、現在の相
対位置が求まる。以下、更に詳細に説明する。
For example, on the photographing screen of the television camera (20), the area P2 shown in FIG.
When 1 is set as the teaching pattern K2, the distance between the center of the regions in the groove width direction Z between P2 and P1 (z corresponds to z in FIG. 2 and y in FIG. 3) is set to Zt, and the region I1 and the region on the screen are set. If the area center line distance from I2 is Zr, the area P2 in the memory is
Compared to when the P1 image data was written (reference time), Z
The welding wire 7 is displaced in the groove width direction Z with respect to the groove 3 by r−Zt, and based on this relationship, the relative position between the groove 3 / welding wire 7 at the time of the reference is calculated. The relative position of is obtained. The details will be described below.

【0023】一般にテレビカメラが出力する画像信号は
輝度に応じたアナログ電圧であるが、画像信号出力順序
は、図1において上端から下端にいたる水平方向Zの輝
度信号が、画面の左端から右端にいたる垂直方向Yに順
番に出力される。従がって、画像データとして取り扱う
には、あらかじめ、水平方向Zの画素数(s画素)およ
び垂直方向Yの画素数(t画素)を決め全画素数に応じ
たメモリー数(s×t画素)を用意し、画面上の任意の
位置の輝度がメモリーの所定の番地のデータに対応付け
られるように、上記の順番で出力される輝度信号のアナ
ログ電圧(画像信号)をタイミングを取りながらデジタ
ルデ−タ(画像デ−タ)に変換し、メモリーの所定の番
地にデータを記憶する。すなわち、倣い制御開始までに
ア−ク溶接状態で、倣い制御中と同様に開先を撮影し
て、基準又は標準と見なしうる画面(s×t画素)か
ら、その中の、所定サイズ(m×n画素(m,nは正の
整数、s>m、t>n)であって所定位置に特定の像が
表われた領域の画像デ−タを切出して、教示パタ−ンK
1(P2),K2(P1),K3(P3)としてメモリ
ーに記憶する。あるいは、画面(s×t画素)の全画像
デ−タをメモリーに記憶すると共に、教示パタ−ンK1
〜K3として切出すべき領域情報(該領域の対角コ−ナ
のアドレス)をメモリーに記憶する。
Generally, the image signal output from the television camera is an analog voltage according to the brightness, but the image signal output order is that the brightness signal in the horizontal direction Z from the upper end to the lower end in FIG. 1 changes from the left end to the right end of the screen. The signals are sequentially output in the vertical direction Y. Therefore, in order to handle it as image data, the number of pixels in the horizontal direction Z (s pixels) and the number of pixels in the vertical direction Y (t pixels) are determined in advance, and the number of memories corresponding to the total number of pixels (s × t pixels) is determined. ) Is prepared, and the analog voltage (image signal) of the luminance signal output in the above order is digitalized while timing so that the luminance at an arbitrary position on the screen is associated with the data at a predetermined address in the memory. The data is converted into data (image data) and the data is stored in a predetermined address of the memory. That is, in the arc welding state before the start of the copying control, the groove is photographed in the same manner as during the copying control, and a predetermined size (m) is selected from the screen (s × t pixels) that can be regarded as a reference or standard. The image data of a region of × n pixels (m and n are positive integers, s> m, t> n) in which a specific image appears at a predetermined position is cut out to teach pattern K.
1 (P2), K2 (P1), K3 (P3) are stored in the memory. Alternatively, all the image data of the screen (s × t pixels) is stored in the memory and the teaching pattern K1 is used.
Area information (diagonal corner address of the area) to be cut out as K3 is stored in the memory.

【0024】教示パタ−ンK1(P2)を、溶接ワイヤ
像7mを所定位置に含むワイヤ教示パタ−ンとする場
合、まず、倣い制御の開始までに、図1に示す領域P2
の画像デ−タを教示パターンK1(m×n画素)として
メモリーに記憶する。倣い制御中に撮影した画面(s×
t)は開先,ワイヤおよびアークの位置の変動および明
るさの変動はあるが、図1のP2に類似した画像を有す
るものとなる。この撮影画面の先ず左上コ−ナZ=1,
Y=1すなわち(1,1)を左上コ−ナとし、(m,
n)を右下コ−ナとする領域(教示パターンK1と同一
サイズの領域)の画像デ−タを入力パターン(m×n)
I1と定めて、教示パタ−ンK1および入力パタ−ンI
1それぞれのパターンの左上コ−ナを(1,1)とし横
方向にm番目まで縦方向にn番目まで番号を付け、横方
向i番目、縦方向j番目の位置の教示パタ−ンK1およ
び入力パタ−ンI1の画像デ−タが表わす輝度を、それ
ぞれW(i,j)およびU(i,j)とすると、教示パ
ターンK1の輝度Wと入力パターンI1の輝度Uの相関
係数R11を下記の(1)式で計算する。
When the teaching pattern K1 (P2) is a wire teaching pattern including the welding wire image 7m at a predetermined position, first, the region P2 shown in FIG.
Image data is stored in a memory as a teaching pattern K1 (m × n pixels). Screen shot during copy control (s ×
t) has an image similar to P2 in FIG. 1 although there are variations in the positions of the groove, wire and arc and variations in brightness. At the top left corner of this shooting screen Z = 1,
Y = 1, that is, (1,1) is the upper left corner, and (m,
n) is the lower right corner of the area (the same size as the teaching pattern K1) image data input pattern (m × n)
I1 is defined, and teaching pattern K1 and input pattern I
1 The upper left corner of each pattern is set to (1, 1), numbers are given up to the mth in the horizontal direction and up to the nth in the vertical direction, and the teaching pattern K1 at the i-th position in the horizontal direction and the j-th position in the vertical direction. Assuming that the brightness represented by the image data of the input pattern I1 is W (i, j) and U (i, j), respectively, the correlation coefficient R11 between the brightness W of the teaching pattern K1 and the brightness U of the input pattern I1. Is calculated by the following formula (1).

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】教示パターンK1と入力パターンI1の相
関係数R11が得られる。次に、倣い制御中に撮影した
画面左上コ−ナ(1,1)からの1画素下の画素(2,
1)を左上コ−ナとする入力パタ−ンI1の相関係数R
21を同様に(1)式で計算する。このように相関係数
RIJを求める計算を、倣い制御中の一画面の左上コ−
ナ(1,1)から(s−m,1)まで1ライン分実行す
ると、同様にこれをライン(Z方向画素)を右方(Yが
増大する方向)に繰返して、t−nのラインまで実行す
る。そしてこれを終了すると、最も相関係数RIJが大
きい位置(I=Zc,J=Yc)を求めれば、(Zc,Y
c)を左上コ−ナとし、(Zc+m−1,Yc+n−1)
を右下コ−ナとする、m×n画素の領域が、教示パター
ンK1と同等又は相似の、ワイヤ像を含む領域I1(抽
出パタ−ン)である。
A correlation coefficient R11 between the teaching pattern K1 and the input pattern I1 is obtained. Next, a pixel (2, 1 pixel below the upper left corner (1, 1) of the screen imaged during the scanning control is selected.
Correlation coefficient R of input pattern I1 with 1) as the upper left corner
21 is similarly calculated by the equation (1). In this way, the calculation for obtaining the correlation coefficient RIJ is performed in the upper left corner of one screen during the scanning control.
When one line from (1,1) to (s-m, 1) is executed, this is similarly repeated for the line (pixels in the Z direction) to the right (the direction in which Y increases), and the line of t-n. To run. When this is finished, if the position (I = Zc, J = Yc) having the largest correlation coefficient RIJ is obtained, (Zc, Y
c) is the upper left corner, (Zc + m-1, Yc + n-1)
Is an area I1 (extraction pattern) including a wire image, which is similar to or similar to the teaching pattern K1.

【0027】このとき図8に示すように、教示パターン
K1(P2)の輝度を横軸に、これに相当するものとし
て上述のように求めた抽出パタ−ンの輝度を縦軸にと
り、両パタ−ンm×nの各画素の輝度を対応づけてプロ
ットすれば教示パターンK1と入力パターンI1がほぼ
同じ明るさの場合は、約45°の線を中心に分布する
(Q1)。しかし、抽出パターンI1の方が暗い場合
は、Q2として示すように、45度線より下側に分布
し、抽出パタ−ンの方が明るい場合は、Q3として示す
ように、45度線より上側に分布する。
At this time, as shown in FIG. 8, the brightness of the teaching pattern K1 (P2) is plotted on the abscissa, and the brightness of the extracted pattern obtained as described above corresponding to this is plotted on the ordinate. If the luminance of each pixel of m × n is plotted in association with each other, when the teaching pattern K1 and the input pattern I1 have almost the same brightness, the luminance is distributed around a line of about 45 ° (Q1). However, when the extraction pattern I1 is darker, it is distributed below the 45-degree line as indicated by Q2, and when the extraction pattern is brighter, it is above the 45-degree line as indicated by Q3. Distributed in.

【0028】ここで重要なことは、図8のQ1,Q2,
Q3に分布した輝度プロットの広がりは相関係数Rに相
当するが、Q1,Q2,Q3のプロットの広がりには差
が少ない。すなわち、相関係数Rは明るさの変動による
影響は少ないことである。
What is important here is Q1, Q2 in FIG.
The spread of the brightness plot distributed in Q3 corresponds to the correlation coefficient R, but there is little difference in the spread of the plots of Q1, Q2, and Q3. That is, the correlation coefficient R is little affected by the change in brightness.

【0029】図1に示す領域P1〜P5のそれぞれを、
拡大して図9〜図13に示す。領域P1,P3,P4お
よびP5を教示パターンとすれば、各領域内の像の位置
が上記方法で同様に位置検出できる。
Each of the areas P1 to P5 shown in FIG.
It is enlarged and shown in FIGS. If the areas P1, P3, P4 and P5 are used as the teaching pattern, the position of the image in each area can be similarly detected by the above method.

【0030】したがって、開先内のワイヤ位置を求める
方法として、横向姿勢(図2)では、ワイヤ像7mを含
む領域P2又はP5あるいはチップ像1mを含む領域P
4を上記方法で同様に検出し、開先下エッジ像9mを含
む領域P1を上記方法で同様に検出し、検出した領域P
2,P5あるいはP4とP1とのZ方向位置差により開
先下エッジに対するワイヤ又はチップの位置を算出す
る。
Therefore, as a method for obtaining the wire position in the groove, in the lateral posture (FIG. 2), the area P2 or P5 containing the wire image 7m or the area P containing the chip image 1m is obtained.
4 is similarly detected by the above method, the area P1 including the lower edge image 9m of the groove is similarly detected by the above method, and the detected area P is detected.
2, The position of the wire or chip with respect to the lower edge of the groove is calculated from the difference in the Z direction between P5 or P4 and P1.

【0031】立向姿勢(図3)では、開先の左エッジを
含む領域P1のみならず右エッジを含む領域P3を上記
方法で同様に検出して、それらの領域P1,P2のZ方
向位置を算出して、それらの位置の中間点を開先中心と
して算出し、この中間点に対するワイヤ又はチップの位
置を算出する。
In the vertical posture (FIG. 3), not only the area P1 including the left edge of the groove but also the area P3 including the right edge are detected by the above method, and the positions of these areas P1 and P2 in the Z direction are detected. Is calculated and the midpoint of those positions is calculated as the groove center, and the position of the wire or the tip with respect to this midpoint is calculated.

【0032】開先幅を求める方法として、横向姿勢(図
2)では下エッジ領域P1と、ワイヤ領域P2,P5又
はP4とを摘出して、下エッジに対するワイヤ位置を算
出する。立向姿勢(図3)では、左エッジ領域P1およ
び右エッジ領域P3と、ワイヤ領域P2,P5又はP4
とを摘出して、開先中心に対するワイヤ位置を算出す
る。
As a method of obtaining the groove width, the lower edge region P1 and the wire region P2, P5 or P4 in the horizontal orientation (FIG. 2) are extracted and the wire position with respect to the lower edge is calculated. In the vertical posture (FIG. 3), the left edge region P1 and the right edge region P3, and the wire region P2, P5 or P4.
And are extracted, and the wire position with respect to the groove center is calculated.

【0033】画像摘出領域を図1および図9〜図13に
示すP1,P2,P3,P4,P5を図9、10、1
1、12、13とした理由について説明する。開先倣い
制御における開先やワイヤ,チップ位置の検出は、でき
るだけ溶接アークに近い位置で検出できることが倣い精
度から望ましい。しかし、溶接アークは冷却摺動板2に
隠れ、検出可能な溶接アークに最も近い位置は、冷却摺
動板2と開先3、および、冷却摺動板2とワイヤ7の交
点である。
The image extraction region is shown in FIGS. 1 and 9 to 13, and P1, P2, P3, P4 and P5 are shown in FIGS.
The reasons for setting 1, 12, and 13 will be described. It is desirable that the detection of the groove, wire, and tip positions in the groove tracking control can be performed at a position as close to the welding arc as possible from the scanning accuracy. However, the welding arc is hidden by the cooling slide plate 2, and the position closest to the detectable welding arc is the cooling slide plate 2 and the groove 3, and the intersection of the cooling slide plate 2 and the wire 7.

【0034】下エッジ,上エッジの摘出領域を、仮に図
14に示すP1,P3のように冷却摺動板2の像2mを
含まない領域とした場合は、領域P1は図14のア−イ
間、P3はウ−エ間の任意の位置Zを検出する。撮影は
必ずしも開先に平行直角でないため、図14に示すよう
に、画面のY軸に対してチップ像1m,ワイヤ像7mが
傾斜している場合には、ワイヤ下エッジ検出がアに近い
位置、上エッジがウに近い位置の場合は開先幅を求める
場合に大きな誤差になる。また、図14のP1がチップ
の上辺キ−ク、P3がチップの下辺オ−カを検出する場
合もあり、安定した検出ができない。したがって、下エ
ッジ,上エッジの摘出領域P1,P3(教示パタ−ンK
2,K3)は、図1および図9,図11に示すように冷
却摺動板2の像2mを含む領域が望ましい。
If the extraction areas of the lower edge and the upper edge are areas not including the image 2m of the cooling slide plate 2 as shown by P1 and P3 in FIG. 14, the area P1 is the area in FIG. Meanwhile, P3 detects an arbitrary position Z between W and W. Since the image capturing is not necessarily parallel and right angle to the groove, as shown in FIG. 14, when the chip image 1m and the wire image 7m are inclined with respect to the Y axis of the screen, the wire lower edge detection is close to A. , If the upper edge is located at a position close to c, a large error will occur when obtaining the groove width. In some cases, P1 in FIG. 14 detects the upper side of the chip and P3 detects the lower side of the chip, and stable detection cannot be performed. Therefore, the extraction regions P1 and P3 of the lower edge and the upper edge (the teaching pattern K
2, K3) is preferably a region including the image 2m of the cooling slide plate 2 as shown in FIGS. 1, 9 and 11.

【0035】仮に、図14に示すようにチップの教示パ
ターンをP4とした場合、チップの挿入角度は必ずしも
開先に平行ではないため、チップのオ−ク−カ−キ間の
任意の位置を検出した場合、下エッジとチップの距離が
変動し、安定した検出ができない。したがって、チップ
の摘出領域P4(教示パタ−ン)はチップとワイヤを含
む、図12が望ましい。
Assuming that the teaching pattern of the tip is P4 as shown in FIG. 14, the insertion angle of the tip is not necessarily parallel to the groove, so an arbitrary position between the oak and the rake of the tip is set. If detected, the distance between the lower edge and the chip fluctuates, and stable detection cannot be performed. Therefore, it is preferable that the extraction region P4 (teaching pattern) of the chip includes the chip and the wire as shown in FIG.

【0036】ワイヤの教示パターンは、仮に図14のP
2のように冷却摺動板2の像2mを含まない場合でも、
ワイヤ2が撮影されている長さが短いため、検出位置の
変動は少ない。したがって、ワイヤ7の像7mを含む図
13あるいは、ワイヤの像7mと冷却摺動板2の像2m
を含む図10でも安定した検出ができる。
The teaching pattern of the wire is assumed to be P in FIG.
Even if the image 2m of the cooling slide plate 2 is not included as in 2,
Since the length of the image of the wire 2 is short, the fluctuation of the detection position is small. Therefore, FIG. 13 including the image 7m of the wire 7 or the image 7m of the wire and the image 2m of the cooling slide plate 2
Stable detection can be performed also in FIG.

【0037】[0037]

【実施例】本発明の実施例に用いた自動溶接装置の構成
を図15に、制御装置の構成を図16に示す。溶接トー
チの揺動軸モータ34と冷却摺動板2、TVカメラ20
が取り付けられた電動倣い軸33は、回転軸35を介し
て開先3に並設されたレール31を走行する走行台車3
2に取付けられている。冷却摺動板2は、一定の荷重で
開先3に押しつけられ、溶接中のビードを形成させる。
倣い軸33の修正により溶接トーチと冷却摺動板2、T
Vカメラ20は、一体に開先幅方向移動する。TVカメ
ラ20は、図4に示す位置に設置され図1に示す範囲を
撮影した。CPUおよびメモリを含むマイクロコンピュ
ータ10は、溶接トーチの揺動の手前位置を検出するリ
ミットスイッチ15の信号を検出して、このスイッチ1
5が閉となっている期間の実質上中間時点に、TVカメ
ラ20からのアナログ画像信号をA/D変換器14でデ
ジタルに変換し、1画面分の画像データとして画面の縦
480画素×横512画素の画像データを画像メモリー
13に記憶した。なお、リミットスイッチ15は、揺動
軸34の往復動の各行程で一回閉となる。
FIG. 15 shows the construction of an automatic welding apparatus used in the embodiment of the present invention, and FIG. 16 shows the construction of a control apparatus. Swing shaft motor 34 of welding torch, cooling slide plate 2, TV camera 20
The electric copying shaft 33 to which is attached the traveling carriage 3 that travels on the rail 31 arranged in parallel in the groove 3 via the rotating shaft 35.
It is attached to 2. The cooling slide plate 2 is pressed against the groove 3 with a constant load to form a bead during welding.
Welding torch and cooling slide plate 2, T
The V camera 20 integrally moves in the groove width direction. The TV camera 20 was installed at the position shown in FIG. 4 and shot the range shown in FIG. A microcomputer 10 including a CPU and a memory detects a signal from a limit switch 15 for detecting the position before the swing of the welding torch, and the switch 1
The analog image signal from the TV camera 20 is converted into a digital signal by the A / D converter 14 at substantially the midpoint of the period when 5 is closed, and the image data for one screen is 480 pixels vertically by 480 pixels horizontally. The image data of 512 pixels was stored in the image memory 13. The limit switch 15 is closed once in each stroke of the reciprocating motion of the swing shaft 34.

【0038】マイクロコンピュータ10は画像メモリー
13の画像データ(1画面)より、その内部メモリに記
憶している教示パタ−ンK1(P2,P4又はP5),
K2(P1)およびK3(P3)に対して相関関数値が
高い領域I1(P2,P4又はP5),I2(P1)お
よびI3(P3)を抽出し、抽出した領域間相対位置よ
り、開先に対するワイヤのZ位置を算出して、それに応
じた信号をサーボアンプ11に指令し、倣い軸33の倣
い軸モータ12を制御した。また、TVカメラ20から
のアナログ画像信号は分配器23を介してVTR21に
入力し、倣い制御中の開先3,ワイヤ7,チップ1,冷
却摺動板2等が撮影された画像を記憶した。
The microcomputer 10 uses the image data (one screen) of the image memory 13 to read the teaching pattern K1 (P2, P4 or P5) stored in its internal memory.
Regions I1 (P2, P4 or P5), I2 (P1) and I3 (P3) having high correlation function values with respect to K2 (P1) and K3 (P3) are extracted, and the groove is calculated from the extracted relative position between the regions. The Z position of the wire with respect to is calculated, and a signal corresponding thereto is commanded to the servo amplifier 11 to control the copying shaft motor 12 of the copying shaft 33. The analog image signal from the TV camera 20 is input to the VTR 21 via the distributor 23, and the image of the groove 3, the wire 7, the chip 1, the cooling sliding plate 2 and the like during the copying control is stored. .

【0039】なお、鋼板表面における距離が1画素当た
り0.06mmとなるように撮影範囲を調整した。
The photographing range was adjusted so that the distance on the steel plate surface was 0.06 mm per pixel.

【0040】また、倣い制御性の確認方法としては、溶
接中の倣い制御画像をVTR21で録画し、溶接終了後
再生してモニタTV22に写しだした撮影画面をスケー
ルで実測し換算した。
As a method of confirming the copying controllability, the copying control image during welding was recorded by the VTR 21, and after the completion of welding, the image was reproduced on the monitor TV 22 and was actually measured on a scale for conversion.

【0041】〔実施例1〕横向エレクトロガスアーク溶
接で、本発明のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制
御方法と装置を用いた一実施例について説明する。使用
した溶接試験板は図17に示すようにレ型開先で、板厚
16mm,表面ギャップ12mm,裏ギャップ6mm,
長さ500mmの試験板に裏当材4を取り付けたものを
用い、溶接条件は、溶接電流360(A),溶接電圧3
2(V),フラックス入りワイヤ1.6(mmφ),溶
接速度14.7(cm/min),揺動回数42(回/
min)の条件を用いた。
[Example 1] In horizontal electrogas arc welding, an example of using the groove profile control method and apparatus of electrogas arc welding according to the present invention will be described. The welding test plate used was a die groove as shown in FIG. 17, with a plate thickness of 16 mm, a surface gap of 12 mm, a back gap of 6 mm,
A test plate having a length of 500 mm and a backing material 4 attached was used. The welding conditions were welding current 360 (A) and welding voltage 3
2 (V), flux-cored wire 1.6 (mmφ), welding speed 14.7 (cm / min), rocking frequency 42 (times / time)
min) was used.

【0042】1−1 実験方法 走行台車32を走行させ溶接を開始。 オペレータが、開先下エッジに対するワイヤのz方向
位置を最適に設定し揺動軸34の駆動を開始した。 マイクロコンピュータ10はリミットスイッチ15の
閉信号に応じて、撮影された画像の中から領域P2およ
びP1を指定し領域を設定し、教示パタ−ンK1および
K2として内部メモリーに記憶した。そして指定領域P
2およびP1の位置差(ワイヤ/下エッジ間位置差)Z
s=ZP2−ZP1を算出し、倣い制御基準としてZs
を内部メモリに保存した。
1-1 Experimental Method The traveling carriage 32 is caused to travel and welding is started. The operator optimally set the position of the wire in the z direction with respect to the lower edge of the groove, and started driving the swing shaft 34. In response to the closing signal of the limit switch 15, the microcomputer 10 designates areas P2 and P1 in the photographed image, sets the areas, and stores them in the internal memory as teaching patterns K1 and K2. And the designated area P
2 and P1 position difference (wire / lower edge position difference) Z
s = ZP2-ZP1 is calculated, and Zs is used as the scanning control reference.
Stored in the internal memory.

【0043】その後マイクロコンピュータ10は、リ
ミットスイッチ15の閉信号に応じて、撮影された1画
面分の画像デ−タを画像メモリー13に書込み、そして
画像メモリー13から、ワイヤ教示パタ−ンK1(P
2)と同サイズの入力パターンを位置を変え順次取り出
し、教示パターンとの相関係数を式1に従って算出し
た。 最も大きい相関係数が0.6以上の場合はワイヤ位置
と判断しその開先幅方向の座標位置ZP2を記憶した。
After that, the microcomputer 10 writes the image data of one shot image in the image memory 13 in response to the closing signal of the limit switch 15, and then from the image memory 13, the wire teaching pattern K1 ( P
The input pattern of the same size as 2) was taken out sequentially while changing the position, and the correlation coefficient with the teaching pattern was calculated according to equation 1. When the largest correlation coefficient is 0.6 or more, the wire position is determined and the coordinate position ZP2 in the groove width direction is stored.

【0044】同様に画像メモリー13の画像の、下エ
ッジ教示パタ−ンK2(P1)と相関が高い領域を摘出
してその位置ZP1を検出し、ワイヤ/下エッジ間距離
Zt=ZP2−ZP1を算出した。そして、算出した距
離Ztが、内部メモリーに保存している倣い制御基準Z
sと合致する方向に、サーボモータ12に指令し倣い軸
33の位置を修正した(倣い制御の開始)。
Similarly, a region having a high correlation with the lower edge teaching pattern K2 (P1) in the image of the image memory 13 is extracted, its position ZP1 is detected, and the wire / lower edge distance Zt = ZP2-ZP1 is determined. It was calculated. Then, the calculated distance Zt is the scanning control reference Z stored in the internal memory.
The position of the copying shaft 33 was corrected by instructing the servo motor 12 in the direction that coincides with s (start of copying control).

【0045】以後、,,を繰り返し、倣い制御
中のワイヤ/下エッジ間距離Zt=ZP2−ZP1と倣
い制御基準Zsを比較して、差が小さくなる方向にサー
ボモータ12に指令し倣い軸33を修正した(倣い制御
の継続)。
After that, the above steps are repeated to compare the wire / lower edge distance Zt = ZP2−ZP1 during the scanning control with the scanning control reference Zs, and the servo motor 12 is instructed to reduce the difference, and the scanning shaft 33 is scanned. Was corrected (continuation of copying control).

【0046】1−2 実験結果 結果は±0.3mmの範囲で倣い制御が良好に行える事
を確認した。
1-2 Experimental Results It was confirmed that the scanning control can be satisfactorily performed within a range of ± 0.3 mm.

【0047】〔実施例2〕横向エレクトロガスアーク溶
接で、本発明のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制
御方法と装置を用いた一実施例について説明する。使用
した溶接試験板に裏当材4を取り付けたものを用い、図
18に示すようにレ型開先で、板厚25mm,表面ギャ
ップ10〜15mm,裏ギャップ4〜9mm,長さ50
0mmの試験板を用い、溶接条件は、溶接電流350
(A),溶接電圧31(V),フラックス入りワイヤ
1.6(mmφ),溶接速度10.4(cm/mi
n),揺動回数42(回/min)の条件を用いた。
[Embodiment 2] An embodiment in which the method and apparatus for controlling the groove profile of electrogas arc welding according to the present invention is used in horizontal electrogas arc welding will be described. Using the welding test plate used with the backing material 4 attached, as shown in FIG. 18, with a die groove, plate thickness 25 mm, surface gap 10 to 15 mm, back gap 4 to 9 mm, length 50.
Using a 0 mm test plate, the welding conditions are welding current 350
(A), welding voltage 31 (V), flux-cored wire 1.6 (mmφ), welding speed 10.4 (cm / mi)
n) and the number of times of rocking 42 (times / min) were used.

【0048】2−1 実験方法 走行台車32を走行させ溶接を開始。 オペレータが、開先下エッジに対するワイヤのz方向
位置を最適に設定し揺動軸34の駆動を開始した。 マイクロコンピュータ10はリミットスイッチ15の
閉信号に応じて、撮影された画像の中から領域P4,P
3およびP1を指定し領域を設定し、教示パタ−ンK
1,K2およびK3として内部メモリーに記憶した。そ
して指定領域P4およびP1の位置差(ワイヤ/下エッ
ジ間位置差)Zs=ZP4−ZP1を算出し、倣い制御
基準としてZsを内部メモリに保存した。
2-1 Experimental method The traveling carriage 32 is caused to travel and welding is started. The operator optimally set the position of the wire in the z direction with respect to the lower edge of the groove, and started driving the swing shaft 34. In response to the closing signal of the limit switch 15, the microcomputer 10 selects areas P4 and P from the captured image.
3 and P1 are designated and the area is set, and teaching pattern K
1, K2 and K3 stored in internal memory. Then, a positional difference (wire / lower edge positional difference) Zs = ZP4-ZP1 between the designated areas P4 and P1 was calculated, and Zs was stored in the internal memory as a scanning control reference.

【0049】その後マイクロコンピュータ10は、リ
ミットスイッチ15の閉信号に応じて、撮影された1画
面分の画像デ−タを画像メモリー13に書込み、そして
画像メモリー13から、ワイヤ教示パタ−ンK1(P
4)と同サイズの入力パターンを位置を変え順次取り出
し、教示パターンとの相関係数を式1に従って算出し
た。 最も大きい相関係数が0.6以上の場合はワイヤ位置
と判断しその開先幅方向の座標位置ZP4を記憶した。
After that, the microcomputer 10 writes the image data of one shot image in the image memory 13 in response to the closing signal of the limit switch 15, and then, from the image memory 13, the wire teaching pattern K1 ( P
The input pattern of the same size as 4) was sequentially taken out by changing the position, and the correlation coefficient with the teaching pattern was calculated according to the equation 1. When the largest correlation coefficient is 0.6 or more, the wire position is determined and the coordinate position ZP4 in the groove width direction is stored.

【0050】同様に画像メモリー13の画像の、下エ
ッジ教示パタ−ンK2(P1)および上エッジ教示パタ
−ンK3(P3)と相関が高い領域(P1,P3)を摘
出してそれらの位置ZP1およびZP3を検出し、ワイ
ヤ/下エッジ間距離Zt=ZP4−ZP1および開先幅
Zw=ZP3−ZP1を算出した。そして、算出した距
離Ztが、内部メモリーに保存している倣い制御基準Z
sと合致する方向に、サーボモータ12に指令し倣い軸
33の位置を修正した(倣い制御および溶接条件制御の
開始)。また、Zwに応じて、表1の条件に従って溶接
条件を切換えた。 以後、,,を繰り返し、倣い制御中のワイヤ/
下エッジ間距離Zt=ZP2−ZP1と倣い制御基準Z
sを比較して、差が小さくなる方向にサーボモータ12
に指令し倣い軸33を修正し、かつ、Zw=ZP3−Z
P1と表1に従って溶接条件を修正した(倣い制御およ
び溶接条件制御の継続)。
Similarly, areas (P1, P3) having a high correlation with the lower edge teaching pattern K2 (P1) and the upper edge teaching pattern K3 (P3) of the image in the image memory 13 are extracted and their positions are extracted. ZP1 and ZP3 were detected, and the wire / lower edge distance Zt = ZP4-ZP1 and the groove width Zw = ZP3-ZP1 were calculated. Then, the calculated distance Zt is the scanning control reference Z stored in the internal memory.
The position of the copying shaft 33 was corrected by instructing the servo motor 12 in the direction that coincides with s (start of copying control and welding condition control). Further, the welding conditions were switched according to the conditions shown in Table 1 according to Zw. After that, the wire under control of copying /
Distance between lower edges Zt = ZP2-ZP1 and scanning control reference Z
s, and the servo motor 12
To correct the scanning axis 33, and Zw = ZP3-Z
The welding conditions were modified according to P1 and Table 1 (continuation of copying control and welding condition control).

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】2−2 実験結果 結果は±0.3mmの範囲で倣い制御が良好に行える事
を確認した。図21に溶接後の条件切り替え制御状態の
結果を示すが、溶接距離200mmのところで条件1→
条件2に切り替わり、溶接距離400mmのところで条
件2から条件3に切り替わっており、表面ギャップの変
動と条件切り替わりが的確に精度良く行なえたことを確
認した。
2-2 Experimental Results The results confirm that the scanning control can be satisfactorily performed within a range of ± 0.3 mm. FIG. 21 shows the result of the condition switching control state after welding. At the welding distance of 200 mm, the condition 1 →
The condition was switched to the condition 2, and the condition 2 was switched to the condition 3 at the welding distance of 400 mm, and it was confirmed that the fluctuation of the surface gap and the condition switching could be performed accurately and accurately.

【0053】〔実施例3〕横向エレクトロガスアーク溶
接で、本発明のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制
御方法と装置を用いた一実施例について説明する。使用
した溶接試験板は図19に示すようにレ型開先で、板厚
12mm,表面ギャップ15〜10mm,裏ギャップ9
〜4mm,長さ500mmの試験板に裏当材4を取り付
けたものを用い、溶接条件は、溶接電流340(A),
溶接電圧31(V),フラックス入りワイヤ1.6(m
mφ),溶接速度15.1(cm/min),揺動回数
42(回/min)の条件を用いた。開先はレールに対
し10/500mmの傾斜を付けて設置した。
[Embodiment 3] An embodiment in which the method and apparatus for controlling the groove profile of electrogas arc welding according to the present invention are used in horizontal electrogas arc welding will be described. The welding test plate used was a die groove as shown in FIG. 19, with a plate thickness of 12 mm, a surface gap of 15 to 10 mm, a back gap of 9 mm.
A test plate having a length of up to 4 mm and a length of 500 mm with the backing material 4 attached is used. The welding conditions are welding current 340 (A),
Welding voltage 31 (V), flux cored wire 1.6 (m
mφ), welding speed 15.1 (cm / min), and rocking frequency 42 (times / min). The groove was installed with an inclination of 10/500 mm with respect to the rail.

【0054】3−1 実験方法 実施例2と同様に実施したが、ワイヤの教示パターンK
1はP5に変更し実施した。
3-1 Experimental Method The experiment was carried out in the same manner as in Example 2, but the teaching pattern K of the wire was used.
1 was changed to P5 and carried out.

【0055】3−2 実験結果 結果は±0.3mmの範囲で倣い制御が良好に行える事
を確認した。図22に溶接後の条件切り替え制御状態の
結果を示すが、溶接距離100mmのところで条件3か
ら条件2に切り替わり、溶接距離300mmのところで
条件2から条件1に切り替わっており、表面ギャップの
変動と条件切り替わりが的確に精度良く行なえたことを
確認した。
3-2 Experimental Results The results confirmed that scanning control could be favorably performed within a range of ± 0.3 mm. FIG. 22 shows the result of the condition switching control state after welding. The condition 3 is switched to the condition 2 when the welding distance is 100 mm, and the condition 2 is switched to the condition 1 when the welding distance is 300 mm. It was confirmed that the switching could be done accurately and accurately.

【0056】〔実施例4〕立向上進エレクトロガスアー
ク溶接で、本発明のエレクトロガスアーク溶接の開先倣
い制御方法と装置を用いた一実施例について説明する。
使用した溶接試験板は図20に示すようにV型開先で、
板厚25mm,表面ギャップ17〜25mm,裏ギャッ
プ5〜10mm,長さ700mmの試験板を用い、溶接
条件としては、溶接電流420(A),溶接電圧41
(V),フラックス入りワイヤ1.6(mmφ),溶接
速度11.0(cm/min),揺動幅8mm,揺動回
数30(回/min)の条件を用いた。また、倣い制御
条件としては、図3に示すように立向溶接姿勢なので、
カメラを右90度回して設置させることで図1に示す撮
影画面と同じ態様の撮影画面が得られるようにした。こ
の場合、画面のZ方向が、図3に示すx方向であり、図
面のY方向が図3に示すz方向である。
[Embodiment 4] An embodiment in which the method and apparatus for controlling the groove tracking of electrogas arc welding according to the present invention is used in the upright electrogas arc welding will be described.
The welding test plate used was a V-shaped groove as shown in FIG.
Using a test plate having a plate thickness of 25 mm, a surface gap of 17 to 25 mm, a back gap of 5 to 10 mm, and a length of 700 mm, the welding conditions are welding current 420 (A) and welding voltage 41.
(V), flux-cored wire 1.6 (mmφ), welding speed 11.0 (cm / min), swing width 8 mm, swing frequency 30 (times / min) were used. Further, as the copying control condition, since the vertical welding posture is as shown in FIG. 3,
By rotating the camera 90 degrees clockwise and installing it, a photographing screen in the same manner as the photographing screen shown in FIG. 1 can be obtained. In this case, the Z direction of the screen is the x direction shown in FIG. 3, and the Y direction of the drawing is the z direction shown in FIG.

【0057】4−1 実験方法 走行台車32を走行させ溶接を開始。 オペレータが、開先下エッジに対するワイヤのx,y
方向位置を最適に設定し揺動軸34の駆動を開始した。 マイクロコンピュータ10はリミットスイッチ15の
閉信号に応じて、撮影された画像の中から領域P2なら
びにP1およびP3を指定し領域を設定し、教示パタ−
ンK1ならびにK2およびK3として内部メモリーに記
憶した。そして指定領域P1とP3の位置差(開先幅)
Zw=ZP3−ZP1を算出し、その中間点の位置Zw
p=ZP3+Zw/2を算出し、そしてZwpに対する
指定領域P2の位置差Zs=Zwp−ZP2を算出し
て、これを倣い制御基準Zsとして内部メモリに保存し
た。
4-1 Experimental method The traveling carriage 32 is caused to travel and welding is started. The operator determines the x, y of the wire with respect to the lower edge of the groove.
The directional position was optimally set and driving of the swing shaft 34 was started. In response to the closing signal of the limit switch 15, the microcomputer 10 designates areas P2 and P1 and P3 in the photographed image, sets the areas, and sets the teaching pattern.
Stored in internal memory as K1 and K2 and K3. The positional difference between the designated areas P1 and P3 (groove width)
Zw = ZP3-ZP1 is calculated and the position Zw of the intermediate point is calculated.
p = ZP3 + Zw / 2 was calculated, and the positional difference Zs = Zwp−ZP2 of the designated area P2 with respect to Zwp was calculated, and this was stored in the internal memory as the scanning control reference Zs.

【0058】その後マイクロコンピュータ10は、リ
ミットスイッチ15の閉信号に応じて、撮影された1画
面分の画像デ−タを画像メモリー13に書込み、そして
画像メモリー13から、ワイヤ教示パタ−ンK1(P
2)と同サイズの入力パターンを位置を変え順次取り出
し、教示パターンとの相関係数を式1に従って算出し
た。 最も大きい相関係数が0.6以上の場合はワイヤ位置
と判断しその開先幅方向の座標位置ZP2を記憶した。
After that, the microcomputer 10 writes the image data of one screen shot in the image memory 13 in response to the closing signal of the limit switch 15, and then from the image memory 13, the wire teaching pattern K1 ( P
The input pattern of the same size as 2) was taken out sequentially while changing the position, and the correlation coefficient with the teaching pattern was calculated according to equation 1. When the largest correlation coefficient is 0.6 or more, the wire position is determined and the coordinate position ZP2 in the groove width direction is stored.

【0059】同様に画像メモリー13の画像の、左エ
ッジ教示パタ−ンK2(P1)および右エッジ教示パタ
−ンK3(P3)と相関が高い領域を摘出してそれらの
位置ZP1およびZP3を検出し、それらの位置差(開
先幅)Zw=ZP3−ZP1を算出し、その中間点の位
置Zwp=ZP3+Zw/2を算出し、そしてZwpに
対する指定領域P2の位置差(ワイヤ/開先中心間距
離)Zt=Zwp−ZP2を算出して、算出した距離Z
tが、内部メモリーに保存している倣い制御基準Zsと
合致する方向に、サーボモータ12に指令し倣い軸33
の位置を修正した。また、開先幅Zwに対応して表2の
条件に従って溶接条件を切換えた(倣い制御および溶接
条件制御の開始)。
Similarly, areas of the image in the image memory 13 having a high correlation with the left edge teaching pattern K2 (P1) and the right edge teaching pattern K3 (P3) are extracted and their positions ZP1 and ZP3 are detected. Then, the positional difference (groove width) Zw = ZP3-ZP1 is calculated, the position Zwp = ZP3 + Zw / 2 of the intermediate point is calculated, and the positional difference of the designated region P2 with respect to Zwp (wire / groove center). Distance) Zt = Zwp-ZP2 is calculated, and the calculated distance Z
In the direction in which t matches the scanning control reference Zs stored in the internal memory, the servo motor 12 is instructed to scan the scanning axis 33.
The position of was corrected. In addition, the welding conditions were switched according to the conditions shown in Table 2 in accordance with the groove width Zw (start of copying control and welding condition control).

【0060】以後、,,を繰り返し、倣い制御
中のワイヤ/開先中心間距離Zt=Zwp−ZP2と倣
い制御基準Zsを比較して、差が小さくなる方向にサー
ボモータ12に指令し倣い軸33を修正し、開先幅Zw
に対応して表2の条件に従って溶接条件を切換えた(倣
い制御および溶接条件制御の継続)。
After that, the above steps are repeated to compare the wire / groove center distance Zt = Zwp-ZP2 during the scanning control with the scanning control reference Zs, and the servo motor 12 is instructed to reduce the difference. 33 is corrected, groove width Zw
Corresponding to, the welding conditions were switched according to the conditions of Table 2 (continuation of copying control and welding condition control).

【0061】[0061]

【表2】 [Table 2]

【0062】4−2 実験結果 結果は±0.3mmの範囲で倣い制御が良好に行える事
を確認した。図23に溶接後の条件切り替え状態を示す
が、溶接距離180mmのところで条件1から条件2に
切り替わり、表面ギャップの変動と条件切り替わりが適
確に精度良く行なえたことを確認した。
4-2 Experimental Results As a result, it was confirmed that scanning control can be favorably performed within a range of ± 0.3 mm. FIG. 23 shows the condition switching state after welding. It was confirmed that the condition 1 was switched to the condition 2 at the welding distance of 180 mm, and the fluctuation of the surface gap and the condition switching could be performed accurately and accurately.

【0063】なお、本実施例では、溶接毎に実験方法
に示す各教示パターンの記憶を行ったが、繰り返し溶接
を行う場合は、すでに記憶されている教示パターンを用
いて、倣い制御開始時(オペレータが最適に設定した状
態が保たれている間)実験方法の手順で求めたZ
tを倣い制御基準Zsとした後、実験方法に示すその
後の倣い制御を実施しても同様の倣い制御性が得られる
ことを確認している。
In this embodiment, each teaching pattern shown in the experimental method is stored for each welding, but when repeating welding is performed, the teaching pattern that has already been stored is used to start the copying control ( Z obtained by the procedure of the experimental method (while the operator keeps the optimum setting)
It has been confirmed that similar scanning controllability can be obtained even if the subsequent scanning control shown in the experimental method is performed after t is set as the scanning control reference Zs.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明方法は、エレクトロガス溶接のア
ーク光の明るさの変動による影響を受けにくい基本的な
特性があり、良好な倣い制御ができるため、テレビカメ
ラを利用した自動倣い制御の信頼性が飛躍的に高くな
り、溶接工程の自動化,無人化に大きな貢献ができる。
The method of the present invention has the basic characteristic that it is not easily affected by the fluctuation of the brightness of the arc light in electrogas welding, and good scanning control can be performed. Therefore, automatic scanning control using a television camera can be performed. The reliability is dramatically increased, which can greatly contribute to automation and unmanned welding process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図4に示すTVカメラ20の撮影画面と、該
画面上に設定した領域P1〜P5を示す平面図である。
1 is a plan view showing a shooting screen of the TV camera 20 shown in FIG. 4 and regions P1 to P5 set on the screen.

【図2】 横向エレクトロガス溶接状態を示す図面であ
り、(a)は開先中心部での水平横断面図、(b)は正
面図、(c)は垂直縦断面図である。
FIG. 2 is a drawing showing a horizontal electrogas welding state, in which (a) is a horizontal cross-sectional view at the groove center, (b) is a front view, and (c) is a vertical vertical cross-sectional view.

【図3】 立向エレクトロガス溶接状態を示す図面であ
り、(a)は水平横断面図、(b)は正面図、(c)は
垂直縦断面図である。
FIG. 3 is a drawing showing a vertical electrogas welding state, in which (a) is a horizontal cross-sectional view, (b) is a front view, and (c) is a vertical vertical cross-sectional view.

【図4】 横向エレクトロガス溶接状態と溶接ワイヤ部
を撮影するTVカメラ20を示す、開先中心部での拡大
水平横断面図である。
FIG. 4 is an enlarged horizontal cross-sectional view at the center of the groove, showing the TV camera 20 for photographing the horizontal electrogas welding state and the welding wire portion.

【図5】 図1に示す水平走査線L1での、図4に示す
TVカメラ20の、溶接ア−クが標準的な明るさのとき
の、ビデオ信号レベルを示すグラフである。
5 is a graph showing a video signal level on the horizontal scanning line L1 shown in FIG. 1 when the welding arc of the TV camera 20 shown in FIG. 4 has a standard brightness.

【図6】 図1に示す水平走査線L1での、図4に示す
TVカメラ20の、溶接ア−クが、溶滴移行中に短絡て
消えた時の、ビデオ信号レベルを示すグラフである。
6 is a graph showing a video signal level on the horizontal scanning line L1 shown in FIG. 1 when the welding arc of the TV camera 20 shown in FIG. 4 is short-circuited and disappears during transfer of droplets. .

【図7】 図1に示す水平走査線L1での、図4に示す
TVカメラ20の、溶接ア−クのア−ク長が長くなって
アーク炎で開先全体が明るくなった時の、ビデオ信号レ
ベルを示すグラフである。
FIG. 7 is a view showing a case where the arc length of the welding arc of the TV camera 20 shown in FIG. 4 along the horizontal scanning line L1 shown in FIG. It is a graph which shows a video signal level.

【図8】 図16に示すマイクロコンピュ−タ10の内
部メモリーに書込んでいる教示パターンと、図16に示
すTVカメラ20で撮影した画面上の入力パターンの、
対応した各画素の輝度分布を示すグラフである。
8 is a diagram showing the teaching pattern written in the internal memory of the microcomputer 10 shown in FIG. 16 and the input pattern on the screen photographed by the TV camera 20 shown in FIG.
It is a graph which shows the brightness | luminance distribution of each corresponding pixel.

【図9】 図1に示す領域P1を拡大して示す平面図で
ある。
9 is an enlarged plan view showing a region P1 shown in FIG. 1. FIG.

【図10】 図1に示す領域P2を拡大して示す平面図
である。
10 is an enlarged plan view showing a region P2 shown in FIG. 1. FIG.

【図11】 図1に示す領域P3を拡大して示す平面図
である。
FIG. 11 is a plan view showing a region P3 shown in FIG. 1 in an enlarged manner.

【図12】 図1に示す領域P4を拡大して示す平面図
である。
12 is an enlarged plan view showing a region P4 shown in FIG. 1. FIG.

【図13】 図1に示す領域P5を拡大して示す平面図
である。
13 is an enlarged plan view showing a region P5 shown in FIG. 1. FIG.

【図14】 開先に対するワイヤ位置検出が不正確とな
る領域設定の一例を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing an example of region setting in which the wire position detection with respect to the groove is inaccurate.

【図15】 本発明を一態様で実施する溶接装置の機構
部の概要を示す左側面図であり、鋼板は垂直縦断面を示
す。
FIG. 15 is a left side view showing an outline of a mechanical portion of a welding device for carrying out the present invention in one aspect, in which a steel plate shows a vertical longitudinal section.

【図16】 図15に示す溶接装置の電動倣い軸33を
倣い駆動する電気制御系の構成を示すブロック図であ
る。
16 is a block diagram showing a configuration of an electric control system for copyingly driving an electric copying shaft 33 of the welding apparatus shown in FIG.

【図17】 本発明の実施例1で溶接対象として用いた
試験板を示し、(a)は正面図、(b)は右側面図であ
る。
FIG. 17 shows a test plate used as a welding target in Example 1 of the present invention, (a) is a front view and (b) is a right side view.

【図18】 本発明の第2実施例で溶接対象として用い
た試験板を示し、(a)は正面図、(b)は右側面図で
ある。
FIG. 18 shows a test plate used as a welding target in the second embodiment of the present invention, (a) is a front view and (b) is a right side view.

【図19】 本発明の第3実施例で溶接対象として用い
た試験板を示し、(a)は正面図、(b)は右側面図で
ある。
FIG. 19 shows a test plate used as a welding target in the third embodiment of the present invention, (a) is a front view and (b) is a right side view.

【図20】 本発明の第4実施例で溶接対象として用い
た試験板を示し、(a)は正面図、(b)は右側面図で
ある。
FIG. 20 shows a test plate used as a welding target in the fourth example of the present invention, (a) is a front view and (b) is a right side view.

【図21】 第2実施例において設定した、開先幅と溶
接条件領域との関係を示すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the groove width and the welding condition area set in the second embodiment.

【図22】 第3実施例において設定した、開先幅と溶
接条件領域との関係を示すグラフである。
FIG. 22 is a graph showing the relationship between the groove width and the welding condition area set in the third embodiment.

【図23】 第4実施例において設定した、開先幅と溶
接条件領域との関係を示すグラフである。
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the groove width and the welding condition region set in the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:チップ 2:冷却摺動板 3:開先 4:裏当材 5:溶融金属 6:アーク 7:ワイヤ 8:ビード 10:マイクロコンピュータ 11:サーボア
ンプ 12:倣い軸モータ 13:画像メモ
リー 14:A/D変換器 15:リミット
スイッチ 20:TVカメラ 21:VTR 22:モニタTVC 23:分配器 31:レール 32:走行台車 33:電動倣い軸 34:揺動
軸モータ 35:回転軸
1: Chip 2: Cooling Sliding Plate 3: Groove 4: Backing Material 5: Molten Metal 6: Arc 7: Wire 8: Bead 10: Microcomputer 11: Servo Amplifier 12: Copy Axis Motor 13: Image Memory 14: A / D converter 15: Limit switch 20: TV camera 21: VTR 22: Monitor TVC 23: Distributor 31: Rail 32: Traveling carriage 33: Electric copying shaft 34: Swing shaft motor 35: Rotation shaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B23K 37/06 B23K 37/06 K G01B 11/00 G01B 11/00 H G06T 7/00 G06F 15/62 400 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/127 508 B23K 9/035 B23K 9/095 505 B23K 9/173 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B23K 37/06 B23K 37/06 KG01B 11/00 G01B 11/00 H G06T 7/00 G06F 15/62 400 (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 9/127 508 B23K 9/035 B23K 9/095 505 B23K 9/173

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】テレビカメラにて撮影した画像データを用
いエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御する装置に
おいて、 溶接中の開先,ワイヤおよび冷却摺動板を視野内に撮影
するテレビカメラ,撮影により得た画像デ−タを書込む
画像メモリ,画像デ−タが表わす撮影画面上のワイヤ像
とそれに連なる冷却摺動板の像を含む領域を抽出してワ
イヤ位置を検出する像認識手段,溶接トーチと冷却摺動
板を開先幅方向に駆動するための電動倣い軸、および、
検出されたワイヤ位置に応じて電動倣い軸を介して溶接
トーチと冷却摺動板の開先幅方向の位置を調整する制御
手段、を備えることを特徴とするエレクトロガスアーク
溶接用開先倣い制御装置。
Claim: What is claimed is: 1. An apparatus for controlling a groove profile of electrogas arc welding using image data captured by a television camera, the television camera capturing a groove, a wire and a cooling sliding plate during welding within a field of view. An image memory for writing the obtained image data, an image recognizing means for detecting the wire position by extracting a region containing the image of the wire on the photographing screen represented by the image data and the image of the cooling slide plate connected to the image, welding An electric copying shaft for driving the torch and the cooling sliding plate in the groove width direction, and
A groove profile control device for electrogas arc welding, comprising: a control means for adjusting the positions of the welding torch and the cooling sliding plate in the groove width direction via an electric profile axis according to the detected wire position. .
【請求項2】テレビカメラにて撮影した画像データを用
い横向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御
する方法において、 予め倣い制御前に溶接しながら撮影した、倣い制御前画
像データの中から、溶接ワイヤを含む領域の画像データ
を教示パターンK1として、下エッジと冷却摺動板を含
む領域の画像データを教示パターンK2として記憶し、
倣い制御中に溶接トーチの揺動に同期して撮影した、溶
接ワイヤと開先と冷却摺動板を含む画像データから成る
倣い制御中画像データから、教示パターンK1と相関が
高い領域I1を検索して溶接ワイヤ位置を決定し、教示
パターンK2と相関が高い領域I2を検索して溶接下エ
ッジ位置を決定し、決定したワイヤ位置と下エッジ位置
の相対位置に応じて溶接トーチと冷却摺動板位置を上下
位置制御することを特徴とする横向姿勢のエレクトロガ
スアーク溶接の開先倣い制御方法。
2. A method for controlling a groove profile of electrogas arc welding in a horizontal position using image data captured by a television camera, wherein from among image data before profile control captured while welding is performed before profile control in advance, Image data of a region including a welding wire is stored as a teaching pattern K1, image data of a region including a lower edge and a cooling slide plate is stored as a teaching pattern K2,
A region I1 having a high correlation with the teaching pattern K1 is searched from the image data in the copying control which is imaged in synchronization with the swing of the welding torch during the copying control and includes the welding wire, the groove, and the cooling sliding plate. The welding wire position is determined, the region I2 having a high correlation with the teaching pattern K2 is searched to determine the welding lower edge position, and the welding torch and cooling slide are determined according to the determined relative position between the wire position and the lower edge position. A groove tracking control method for electrogas arc welding in a horizontal posture, characterized in that the plate position is controlled up and down.
【請求項3】テレビカメラにて撮影した画像データを用
い横向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御
する方法において、 予め倣い制御前に溶接しながら撮影した、溶接ワイヤと
開先と冷却摺動板を含む画像データから成る倣い制御前
画像データの中から、溶接ワイヤを含む領域の画像デー
タを教示パターンK1として、開先下エッジと冷却摺動
板を含む領域の画像データを教示パターンK2として、
また開先上エッジと冷却摺動板を含む領域の画像データ
を教示パターンK3として記憶し、倣い制御中に溶接ト
ーチの揺動に同期して撮影した、溶接ワイヤと開先と冷
却摺動板を含む画像データから成る倣い制御中画像デー
タから、教示パターンK1と相関が高い領域I1を検索
して溶接ワイヤ位置を決定し、教示パターンK2と相関
が高い領域I2を検索して溶接下エッジ位置を決定し、
教示パターンK3と相関が高い領域I3を検索して上エ
ッジ位置を決定し、決定したワイヤ位置と下エッジの相
対位置に応じて溶接トーチと冷却摺動板位置を上下位置
制御するとともに、決定した下エッジと上エッジの相対
位置に応じて溶接条件を切り替えることを特徴とする横
向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御方
法。
3. A method of controlling a groove profile of electrogas arc welding in a horizontal position using image data captured by a television camera, wherein a welding wire, a groove, and a cooling slide are captured while welding is performed before the profile control. Of the pre-copy control image data including the image data including the plate, the image data of the region including the welding wire is used as the teaching pattern K1, and the image data of the region including the groove lower edge and the cooling sliding plate is used as the teaching pattern K2. ,
Further, the image data of the region including the groove upper edge and the cooling sliding plate is stored as a teaching pattern K3, and is photographed in synchronization with the swing of the welding torch during the scanning control. The region I1 having a high correlation with the teaching pattern K1 is determined from the image data under the scanning control including the image data including the position of the welding wire to determine the welding wire position, and the region I2 having a high correlation with the teaching pattern K2 is searched to find the welding lower edge position. Decide
A region I3 having a high correlation with the teaching pattern K3 is searched to determine the upper edge position, and the welding torch and the cooling slide plate position are vertically controlled and determined according to the determined relative position between the wire position and the lower edge. A groove tracking control method for electrogas arc welding in a horizontal posture, characterized in that welding conditions are switched according to the relative positions of the lower edge and the upper edge.
【請求項4】テレビカメラにて撮影した画像データを用
い立向姿勢のエレクトロガスアーク溶接の開先倣い制御
する方法において、 溶接中で倣い制御前に撮影した、溶接ワイヤと開先と冷
却摺動板を含む画像データから成る倣い制御前画像デー
タの中から、溶接ワイヤを含む領域の画像データを教示
パターンK1として、開先左エッジと冷却摺動板を含む
領域の画像データを教示パターンK2として、また開先
右エッジと冷却摺動板を含む領域の画像データを教示パ
ターンK3として記憶し、倣い制御中に溶接トーチの揺
動に同期して撮影した、溶接ワイヤと開先と冷却摺動板
を含む画像データから成る倣い制御中画像データから、
教示パターンK1と相関が高い領域I1を検索して溶接
ワイヤ位置を決定し、教示パターンK2と相関が高い領
域I2を検索して溶接左エッジ位置を決定し、教示パタ
ーンK3と相関が高い領域I3を検索して右エッジ位置
を決定し、決定したワイヤ位置と左エッジ,右エッジ位
置の相対位置に応じて溶接トーチ位置と冷却摺動板を左
右位置制御することを特徴とする立向姿勢のエレクトロ
ガスアーク溶接の開先倣い制御方法。
4. A method for controlling a groove profile of an electrogas arc welding in a vertical position by using image data captured by a television camera, wherein a welding wire, a groove and a cooling slide are photographed before the profile control during welding. Of the pre-copy control image data consisting of the image data including the plate, the image data of the region including the welding wire is used as the teaching pattern K1, and the image data of the region including the groove left edge and the cooling sliding plate is used as the teaching pattern K2. Further, the image data of the area including the groove right edge and the cooling slide plate is stored as the teaching pattern K3, and the image is taken in synchronization with the swing of the welding torch during the copying control. From the image data during scanning control consisting of image data including the plate,
A region I1 having a high correlation with the teaching pattern K1 is determined to determine a welding wire position, a region I2 having a high correlation with the teaching pattern K2 is determined to determine a welding left edge position, and a region I3 having a high correlation with the teaching pattern K3. To determine the right edge position and control the horizontal position of the welding torch position and the cooling slide plate according to the determined relative positions of the wire position and the left edge and right edge positions. A groove tracking control method for electrogas arc welding.
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