JP3658680B2 - Monitoring device and remote monitoring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業状況を監視する監視装置、特に、スパッタやヒューム等の物質や輻射熱が発生する溶接工程等の悪環境下で使用できる遠隔監視装置に関わる。
【0002】
【従来の技術】
特開平8―150475号公報には、溶融池、アーク、及び溶接中の開先の状態を撮像する溶接状況遠隔監視装置が記載されている。この装置では、中心波長が600〜800nm、波長幅が100nm以下の光を透過する干渉フィルターをCCDカメラの前面に配置するとともに、シャッタースピードを選択して切り替える制御装置により、上述の各対象に適したシャッタースピードによって撮像し、各対象物の画像を画像処理装置により合成・表示することにより、開先線倣いを含む溶接条件制御を可能にしている。
【0003】
また、特開平8―25040号公報は、溶接部を照射する赤外光発生手段、赤外光のみを透過する赤外光透過フィルターを備えた溶接部撮影用監視カメラ、及び該監視カメラから出力される映像信号を出力するモニタを備え、溶接状態を監視するシステムが示されている。
【0004】
また、特開平2−303679号公報には、溶接時と非溶接時の大きな輝度差に対応するため、カメラの前面に減光ガラスを出没自在に配置することを記載している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
鮮明な画像を得るためには、観測対象の輝度に応じて、CCD等に入射する光の量を調節する必要がある。上記の従来の装置では、このため、輝度の高い対象を撮像する場合は、特定の範囲の波長の光を透過するフィルターや減光ガラスをカメラの光軸に挿入することによりCCDに入射する光の量を減少させている。
【0006】
しかしながら、アーク光や溶融池のような高輝度の観測対象の輝度は一定ではなく、時間的に変化あるいは溶接条件により変動する。上記の従来技術の装置では、このような輝度の変動に対応してCCDに常に最適な光量を入射させることはできず、十分に鮮明な画像を得ることができない。
【0007】
本発明の課題は、観測対象物の輝度の変化の幅が大きく、且つ、時間や環境により輝度が変動しても、常に鮮明な画像を得ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、結像レンズを有するカメラ本体と、特定の波長範囲の光を透過させるフィルターと、該フィルターを前記結像レンズの光軸に挿入・離脱させて前記光軸に沿って進む光の量を2段階に変化させる第1のアクチュエータと、該光軸上に配置され、特定の偏波方向の直線偏光波を透過させる2つの偏光板と、一方の偏光板の偏光透過軸を他方の偏光板の偏光透過軸に対し回転させ前記光軸に沿って進む光の量を調節する第2のアクチュエータと、結像レンズを光軸に沿って移動させる第3のアクチュエータと、これらの構成部品を収納する筐体とがベース板に一体的に取り付けられ、第1乃至第3のアクチュエータは、光軸の周りに対称に配置され、ベース板は、冷却水路を有する冷却部材に接続されることにより、冷却部材からベース板を介して構成部品と筐体とに冷熱を伝達することを特徴とする監視装置によって解決される。
【0009】
この監視装置によれば、フィルターを光軸に挿入・離脱させることにより、結像レンズに入射する光量を2段階に調節し、更に2枚のフィルターの偏光軸のなす角度を変化させることにより、結像レンズに入射する光量を連続的に微調整することができる。従って、この監視装置を用いれば、観測対象物の輝度が大きく変化しても、瞬時にこれに対応して適切な光量を結像レンズに入射させることができ、且つ、観測対象物の輝度が変動してもこれに追従することができる。
【0010】
結像レンズを光軸に沿って移動させる第3のアクチュエータを備えれば、焦点が正確に合った鮮明な画像を得ることができる。また、監視装置の筐体内部に、シール用気体及び冷却用流体を供給する手段を備えれば、溶接工程のような過酷な環境で使用することができる。
【0011】
上記の監視装置と、該監視装置により得られる画像内の特定の監視対象物の位置が該画像内の予め定められた位置に一致するように該監視装置の位置を制御する手段とを備えた遠隔監視装置は、カメラの位置を自動的に観測対象物を最も良く観測できる位置に置くことが可能であり、例えば、溶接工程の遠隔監視に使用することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を、図1から図9を用いて説明する。図1は、本発明の監視装置の一実施形態の概略構成図である。該監視装置は、CCDカメラ1、CCDカメラ1を取り付けるベース2、円筒形状の筐体3、水冷式の冷却部材4、中央部に開孔(図示せず)を有するカバー5を含んで構成される。耐熱性ガラス等の透明な光学窓6が、カバー5に一体的に取り付けられている。筐体3は、熱伝導性のパッキン11を介してベース2に取り付けられる。また、カバー5は、同様のパッキン12を介して筐体3に取り付けられる。ベース2には、筐体内部を外部からシールするために、空気、CO2、Ar等のガスを注入するための注入孔13が設けられている。CCDカメラは、前方に配置された結像レンズ7、該結像レンズ7と一体的に取り付けた第1の偏光板8、特定の波長域の光のみを透過するバンドパスフィルター9、第2の偏光板10を備える。
【0013】
図2は、図1の矢印M方向から見た冷却部材4の平面図である。冷却部材4の後面には、冷却水注入口14、冷却水排水口15が設けられている。冷却部材内部には、水路13A、13B、及び13Cが設けられている。水路13Bの端部は蓋16により閉鎖されている。CCDカメラは制御信号ケーブル1aを介して外部から送られる信号により制御される。ベース2側のガス注入孔13は冷却部材側のガス注入孔17に連通する。冷却部材4にはベース2を固定するための貫通孔18、19が設けられている。この二つの貫通孔に対向するベース2側には、各々ネジ溝が設けられている(図示せず)。冷却部材4に冷却水を流すことにより、冷却部材4が冷却され、さらに冷却部材4とベース2の接触面からの伝熱によりベース2やCCDカメラ1が冷却される。
【0014】
図3は、図1に示した円筒状筐体3の中心軸(Z)線上の任意の位置での直交断面を示す図である。この図において、図1と同一の要素には同一の符号を付している。光軸の周りに第1のDCモータ21、第2のDCモータ22、第3のDCモータ23が配置されている。
【0015】
この実施形態の遠隔監視装置の結像レンズ7は、アクチュエータによってCCDカメラの光軸方向に移動可能である。以下、この機構及びその動作について図4を用いて説明する。図4は、図3のBB’に示す方向での円筒状筐体3の断面図であり、後述するバンドパスフィルター回転機構と偏光板回転機構を省略して示したものである。図4において、第1のDCモータ21は、結像レンズ7と非接触でベース2に固定されている(図示せず)。リニアアクチュエータ24は、ボールネジとローラガイドから構成されており、回転軸24aの回転によりスライドテーブル24bが直進運動を行う。リニアアクチュエータ24の支持体25、26はベース2に固定されている。Vプーリ27は回転軸24aに一体に取り付けられている。結像レンズ7の先端には第1の偏光板がリング28を介して一体的に取り付けられ、さらにこれらがアングル29に取り付けられている。アングル29はスライドテーブル24bに固定されている。一方、第1のDCモータ21の回転軸にはVプーリ31が一体的に取り付けられている。Vプーリ31の回転運動は、ベルト32によってVプーリ27の回転運動に伝達される。すなわち、第1のDCモータ21の正転、逆転の回転運動によって、結像レンズ7がCCDカメラ観測光軸上を直線移動することが可能となる。
【0016】
結像レンズ7の直線方向移動によって観測像の焦点位置が変化するので、何らかの原因で対象物体とCCDカメラの相対的な距離変化が生じた場合でもCCDカメラの取り付け位置を再調整すること無しに、遠隔でCCDカメラの映像を表示するモニタTV等を見ながら容易にピント位置を調整できる。
【0017】
図5は、図3のCC’に示す方向での円筒状筐体3の断面図であり、前述の結像レンズ7の直線運動機構と後述する偏光板回転機構を省略して示したものである。図5において、第2のDCモータ22の回転軸にはバンドパスフィルター9を配設したホルダー33が一体的に取り付けられている。第2のDCモータ22の支持体34、35はベース2に固定されている。
【0018】
図6はホルダー33の構造を示したものである。図6において、扇形状のホルダー33は、中心Mを対象に2個所の開孔が設けられている。一方の開孔側のみにバンドパスフィルター9を実装する。第2のDCモータ22の回転により、図で左側に回転するとバンドパスフィルター9がCCDカメラの観測軸(同図のセンタ)から外れ、さらに回転して扇形状の中心部が記号Nで示した位置で回転を停止すると開孔部33aがCCDカメラの観測軸と一致する。ホルダー33の回転後の停止の位置決めは、例えばリミットスイッチのようなもので行う(図示せず)。以上の機構によって、第2のDCモータ22の回転と位置決めによって、CCDカメラの観測光軸前面にバンドパスフィルター9をセットしたり、あるいは外したりすることが可能となる。
【0019】
CCDカメラを用いて遠隔により溶接作業を行う場合、溶接開始前に溶接すべき開先位置に溶接トーチ先端部を正確に合わせて行う必要がある。また、溶接中においては、溶接トーチ先端部が開先位置に正しく位置決めされて溶接が行われているか否かの監視を行い、不具合が生じたときに溶接トーチが取り付けられた機構系を操作して溶接トーチ先端の狙い位置修正を行う。さらに、溶接後のビードに欠陥が発生しているかどうかの確認作業を行って溶接品質を確保する。このような観測においては、溶接開始前、溶接中、及び溶接終了後において、バンドパスフィルターの取り外し、取り付け作業を繰り返す必要があるが、本発明の構成によって、この作業を遠隔操作により容易に行うことができる。
【0020】
図7は、図3のAA’に示す方向での円筒状筐体3の断面図であり、前述の結像レンズ7の直線運動機構とバンドパスフィルター回転機構を省略して示したものである。図7において、第3のDCモータ23の回転軸には歯車36が一体的に取り付けられている。第3のDCモータ23の支持体37、38はベース2に固定されている。歯車36には、プレート39の中心軸中心に回転可動に取り付けた歯車40が噛み合っている。第2の偏光板10は、歯車40の内側に一体的に取り付けられている。第3のDCモータ23の回転により、偏光板10がCCDカメラの観測光軸中心に回転する。
【0021】
偏光板は、互いに直交する偏光面を持つ2つの直線偏光の一方をほぼ透過させ、他方をほとんど透過させない材料でできている。従って、第1の偏光板と第2の偏光板を透過する光の光量は、2つの偏光板の偏光透過軸が互いに90°の角度をなすときに最も少なくなる。この透過光量が最も少ない状態から、第1の偏光板を固定し、第2の偏光板を回転させると徐々に透過光量が多くなり、0°(又は180°)で最大透過光量となる。すなわち、第2の偏光板を回転させることによって、CCDカメラで観測する画像の明るさを連続的に変化させることが可能となる。これによって、溶接作業等で溶接中に溶接電流等の溶接条件の変化により観測対象の明るさが変化しても、例えばCCDカメラで得られる映像の明るさを一定となるように調整することが可能となる。
【0022】
図8は、本発明の監視装置を用いた溶接システムの概略構成図である。このシステムは、タングステン電極等の被消耗溶接電極(以下、電極と略す)41の位置を制御するとともに、電極41、被溶接部材44、45、溶接開先(以下、溶接ビードも含む開先について開先と称す)43、電極先端部のアーク発生部46を、本発明の監視装置50で撮像する際、該監視装置50の位置を制御し、鮮明な画像を得るものである。
【0023】
監視装置50は、溶接進行方向側に配置され、開先の斜め前方から溶融池及び非消耗電極を観測(撮像)する。監視装置には、CCDカメラを制御し、外部にアナログ映像(画像)信号を出力する制御回路51、第1のDCモータ21を使用したCCDカメラ結像位置制御回路47、第2のDCモータ22を使用したフィルター切り替え制御回路48、第3のDCモータ23を使用した第2偏光板回転制御回路49が含まれる。
【0024】
該システムは電極位置制御機構54を含む。電極位置制御機構54は、X走行軸55と該X走行軸上を走行するX走行台車56と、X走行台車56上に一体的に配設されたZ走行軸57と、該Z走行軸上を走行するZ走行台車58と、Z走行台車58上に一体的に配設されたY走行軸59及び該Y走行軸上を走行するY走行台車60とで構成されている。
【0025】
電極41はY走行台車60と一体に配置され(図示せず)、かつ電極位置制御機構54を駆動することにより開先45の上方において溶接線方向:X、溶接線直交方向:Y、及び上下方向:Zに移動自在である。また、監視装置も電極41と同様に、X走行台車56に搭載され、電極41の可動軸と別にX方向、Y方向に自在に移動できる可動軸を備えている(図示せず)。
【0026】
該システムは更に、画像処理装置52を含み、該画像処理装置は、カメラ制御回路51から出力されるアナログ画像信号をデジタル量にA/D変換して多値画像データを入力する画像入力部、多値画像データを記憶する多値画像記憶部、多値画像記憶部に記憶された多値画像データから溶接電極先端位置及び溶融池の中心位置を抽出する画像特徴量抽出処理部、予め決めておいた画面基準位置から溶接電極先端位置及び溶融池の中心位置の位置ずれを検出する演算部処理部、及びこれらを統括的に制御する主制御部等で構成される。TVモニター53は、カメラ制御回路51からの出力映像信号の表示や画像処理装置からの処理結果を出力表示する。
【0027】
該システムは更に、電極位置制御機構54を駆動制御する電極位置制御装置61、溶接電源62、監視装置50をX方向、Y方向に移動制御する監視装置位置制御装置63を含む。
【0028】
上記した画像処理装置52、電極位置制御装置61、監視装置位置制御装置63、及び溶接電源62は、パーソナルコンピュータ等で構成される全体制御装置64で統括的に制御される。全体制御装置64は、多層盛溶接を行うための被溶接部材に対する各溶接パスでの電極の倣い目標位置を予め記憶しておく機能、及び電極位置と画像処理装置52から得られる電極ねらい位置ずれ情報から電極の移動量を電極位置制御装置61へ出力する溶接線倣い制御機能、画像処理装置52から得られる電極先端の画面位置ずれ情報から監視装置の移動量を監視ヘッド位置制御装置63へ出力する溶接線倣い制御機能を有する。さらに、開先深さ、開先角度、段違い等の開先基準形状の記憶、溶接パス数や各パス毎の基準溶接電流、電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度等の溶接計画データ等の記憶ができると共に、溶接開始前あるいは各溶接パスでの溶接開始前にこれらのデータの修正が可能である。
【0029】
図9は、図8に示す狭い開先で溶接する場合のCCDカメラで撮像して得られた溶融池及び電極画像の模式図であり、実際の画像とは白黒を反転、すなわち明るい(輝度が高い)部分を黒、暗い(輝度が低い)部分を白として表現している。図9には、電極の画像65、溶融池の画像66、アークの画像67、開先壁部の画像44、45、開先壁部における開先底部と開先斜面部の境界領域の画像44a、44b、開先壁部における開先斜面部と開先表面の境界領域の画像45a、45bが示されている。
【0030】
開先壁部44、45も、溶接中のアーク光に照らされるの輝度が高くなっている。図9は、電極像65の先端部65aが画面中心点Oから左上側にずれて観測される場合、即ち、CCDカメラの観測光軸中心と開先中心との間に相対的な位置ずれがある場合を示すものである。
【0031】
図8に示した被溶接部材の開先斜面部の傾斜角度は同一であるが、上記の位置ずれのため、画像中の開先壁部45の幅が狭く、開先壁部44の幅が広くなっている。このずれがさらに大きくなれば、開先壁部45が画面から消失すると共に溶融プール画像66の右側が欠けてしまう。このようになると、溶接電極を開先底部中心に正しく倣わせることが困難となり、溶接品質の低下につながる。
【0032】
図9の画像において、通常、アーク画像67が最も明るく、以下、溶融池画像66、電極画像65の順に明るい画像として撮像される。各画像の明るさの差に基づき、まず電極画像を抽出し、次に電極先端部の座標(i1,j1)を求める。そして、画面上の観測基準点(i0,j0)との差を計算し、この差をCCDカメラの位置ずれとする。この位置ずれ情報を利用し、監視装置位置制御装置63を用いてカメラ位置を逐次に修正・制御することで安定した画像を取得できる。観測基準点(i0,j0)は、画面中心O(i=0,j=0)としても良いがこれに限定されるものではない。また、上記では、溶接電極先端の位置ずれを基にカメラの倣い制御するようにしているが、溶融池の中心位置を使って倣い制御するようにすることもできる。監視装置の倣い制御を、溶接線に対する溶接電極の倣い制御から独立させることで常に良好な溶接現象をモニターすることが可能となる。
【0033】
以上説明した監視装置は、CCDカメラ本体と、CCDカメラ本体を取り付けるベースと、該ベースに取り付けられる光学窓とカバーを前面に備えた筐体とを備え、CCDカメラ本体を外気と遮断する構造である。また、筐体内部へのガス注入口から空気等のガスを注入することで内圧を高め外部からシールすることが可能である。この結果、溶接等のスパッタやヒューム等が内部に侵入しないため、内蔵部品が汚れることが無い。さらに、CCDカメラが取り付けられるベース、全体を覆っている筐体を冷却水により冷却される冷却部材を一体的に取り付けている構造を採用しているため、高温の溶接部材からの輻射熱を受ける場合でも耐久性に優れている。本発明の監視装置は、アーク溶接作業だけでなくレーザ溶接や切断作業、プラズマ切断作業等の高温や汚れ等が発生する悪環境下で使用可能である。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、観測対象物の輝度の変化の幅が大きく、且つ、時間や環境により輝度が変動しても、常に鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の監視装置の一実施形態の概略構成図である。
【図2】図1の装置の冷却部材の平面図である。
【図3】図1の装置の中心軸線上の直交断面図である。
【図4】図1の装置の結像レンズ直線移動機構を示す図である。
【図5】図1の装置のバンドパスフィルター回転機構を示す図である。
【図6】図1の装置のホルダー構造を示す図である。
【図7】図1の装置の偏光板回転機構を示す図ある。
【図8】本発明の監視装置を用いた溶接システムの概略構成図である。
【図9】CCDカメラで撮像した溶融池及び電極画像の模式図である。
【符号の説明】
1 CCDカメラ
2 取付けベース
3 筐体
4 冷却部材
5 カバー
6 光学窓
7 結像レンズ
8 第1の偏光板
9 バンドパスフィルター
10 第2の偏光板
14 冷却水注入口
15 冷却水排水口
17 ガス注入孔
21 第1のDCモータ
22 第2のDCモータ
23 第3のDCモータ
24 リニアアクチュエータ
27 Vプーリ
29 アングル
31 Vプーリ
32 ベルト
33 ホルダー
36 歯車
40 歯車
41 被消耗溶接電極
43 溶接開先
44 被溶接部材
45 被溶接部材
46 アーク発生部
47 CCDカメラ結像位置制御回路
48 フィルター切り替え制御回路
49 偏光板回転制御回路
50 監視ヘッド
51 CCDカメラ制御回路
52 画像処理装置
53 TVモニター
54 電極位置制御機構
55 X走行軸
56 X走行台車
57 Z走行軸
58 Z走行台車
59 Y走行軸
60 Y走行台車
61 電極位置制御装置
62 溶接電源
63 監視ヘッド位置制御装置
64 全体制御装置
65 電極画像
66 溶融プール画像
67 アーク画像
68 開先壁部画像
69 開先壁部画像[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a monitoring device that monitors a work situation, and more particularly, to a remote monitoring device that can be used in a bad environment such as a welding process in which a substance such as spatter or fume or radiant heat is generated.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-150475 describes a welding status remote monitoring device that images the state of a weld pool, an arc, and a groove during welding. In this device, an interference filter that transmits light having a center wavelength of 600 to 800 nm and a wavelength width of 100 nm or less is disposed on the front surface of the CCD camera, and is suitable for each of the above-described objects by a control device that selects and switches the shutter speed. Images are captured at the shutter speed, and the images of the objects are combined and displayed by the image processing apparatus, thereby enabling welding condition control including groove line copying.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-25040 discloses an infrared light generating means for irradiating a welded portion, a monitoring camera for photographing a welded portion provided with an infrared light transmitting filter that transmits only infrared light, and an output from the monitoring camera. A system for monitoring the welding state is shown, which includes a monitor for outputting a video signal.
[0004]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2-303679 describes that a light-reducing glass is arranged in a front and rear direction of the camera so as to cope with a large luminance difference between welding and non-welding.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to obtain a clear image, it is necessary to adjust the amount of light incident on the CCD or the like according to the luminance of the observation target. Therefore, in the above-described conventional apparatus, when an object with high luminance is imaged, light incident on the CCD is inserted by inserting a filter or a light reducing glass that transmits light in a specific range of wavelengths into the optical axis of the camera. The amount of is decreasing.
[0006]
However, the brightness of observation objects with high brightness, such as arc light or molten pool, is not constant, but varies with time or with welding conditions. In the above-described prior art device, it is impossible to always make the optimal amount of light incident on the CCD in response to such a variation in luminance, and a sufficiently clear image cannot be obtained.
[0007]
An object of the present invention is to obtain a clear image at all times even if the range of change in luminance of an observation object is large and the luminance varies depending on time and environment.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems include a camera body having an imaging lens, a filter that transmits light in a specific wavelength range, and light that travels along the optical axis by inserting and removing the filter from the optical axis of the imaging lens. A first actuator that changes the amount in two stages, two polarizing plates that are arranged on the optical axis and transmit linearly polarized waves in a specific polarization direction, and the polarizing transmission axis of one polarizing plate is the other A second actuator that adjusts the amount of light that is rotated with respect to the polarization transmission axis of the polarizing plate and that travels along the optical axis, a third actuator that moves the imaging lens along the optical axis, and components thereof The first to third actuators are arranged symmetrically around the optical axis, and the base plate is connected to a cooling member having a cooling water channel. From the cooling member. It is solved by a monitoring device, characterized in that transmits cold heat to the component and the housing through the scan plate.
[0009]
According to this monitoring device, by inserting / removing the filter to / from the optical axis, the amount of light incident on the imaging lens is adjusted in two stages, and further, the angle formed by the polarization axes of the two filters is changed, The amount of light incident on the imaging lens can be continuously finely adjusted. Therefore, by using this monitoring device, even if the luminance of the observation object changes greatly, an appropriate amount of light can be instantaneously incident on the imaging lens, and the luminance of the observation object can be reduced. Even if it fluctuates, it can follow this.
[0010]
If the third actuator for moving the imaging lens along the optical axis is provided, a clear image can be obtained that is accurately focused. Moreover, if a means for supplying a sealing gas and a cooling fluid is provided inside the housing of the monitoring device, it can be used in a harsh environment such as a welding process.
[0011]
The above monitoring device, and means for controlling the position of the monitoring device so that the position of the specific monitoring object in the image obtained by the monitoring device matches a predetermined position in the image The remote monitoring device can automatically place the position of the camera at a position where the observation object can be best observed, and can be used, for example, for remote monitoring of the welding process.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the monitoring apparatus of the present invention. The monitoring device includes a CCD camera 1, a
[0013]
FIG. 2 is a plan view of the
[0014]
FIG. 3 is a diagram showing an orthogonal cross section at an arbitrary position on the central axis (Z) line of the
[0015]
The
[0016]
Since the focal position of the observation image changes due to the linear movement of the
[0017]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
[0018]
FIG. 6 shows the structure of the
[0019]
When performing a welding operation remotely using a CCD camera, it is necessary to accurately align the tip of the welding torch with the groove position to be welded before starting welding. Also, during welding, it is monitored whether the welding torch tip is correctly positioned at the groove position and welding is being performed, and when a malfunction occurs, the mechanism system to which the welding torch is attached is operated. Correct the target position of the tip of the welding torch. Furthermore, the welding quality is ensured by confirming whether or not defects have occurred in the beads after welding. In such observation, it is necessary to repeat the removal and attachment of the bandpass filter before the start of welding, during welding, and after the end of welding. However, according to the configuration of the present invention, this operation is easily performed by remote control. be able to.
[0020]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
[0021]
The polarizing plate is made of a material that substantially transmits one of two linearly polarized light having polarization planes orthogonal to each other and hardly transmits the other. Accordingly, the amount of light transmitted through the first polarizing plate and the second polarizing plate is the smallest when the polarization transmission axes of the two polarizing plates make an angle of 90 ° with each other. When the first polarizing plate is fixed and the second polarizing plate is rotated from the state where the transmitted light amount is the smallest, the transmitted light amount gradually increases, and reaches the maximum transmitted light amount at 0 ° (or 180 °). That is, by rotating the second polarizing plate, it is possible to continuously change the brightness of the image observed by the CCD camera. This makes it possible to adjust the brightness of an image obtained by a CCD camera, for example, to be constant even if the brightness of an observation object changes due to a change in welding conditions such as a welding current during welding in a welding operation or the like. It becomes possible.
[0022]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a welding system using the monitoring device of the present invention. This system controls the position of a consumable welding electrode (hereinafter abbreviated as an electrode) 41 such as a tungsten electrode, as well as an
[0023]
The
[0024]
The system includes an electrode
[0025]
The
[0026]
The system further includes an
[0027]
The system further includes an electrode
[0028]
The
[0029]
FIG. 9 is a schematic diagram of a weld pool and electrode image obtained by imaging with a CCD camera in the case of welding with a narrow groove shown in FIG. The high part is expressed as black and the dark part (low brightness) is expressed as white. FIG. 9 shows an
[0030]
The
[0031]
Although the inclination angle of the groove slope portion of the member to be welded shown in FIG. 8 is the same, the width of the
[0032]
In the image of FIG. 9, the
[0033]
The monitoring apparatus described above includes a CCD camera body, a base to which the CCD camera body is attached, a housing having an optical window attached to the base and a cover on the front surface, and has a structure that blocks the CCD camera body from outside air. is there. Further, by injecting a gas such as air from the gas inlet into the housing, it is possible to increase the internal pressure and seal from the outside. As a result, since spatters such as welding and fumes do not enter the inside, the built-in components are not contaminated. In addition, when a structure that integrally attaches a cooling member that is cooled by cooling water to the base to which the CCD camera is attached and the housing that covers the entire case is used, it receives radiant heat from a high-temperature welding member But it has excellent durability. The monitoring device of the present invention can be used not only in arc welding work but also in adverse environments where high temperatures, dirt, etc. are generated such as laser welding, cutting work, and plasma cutting work.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a clear image at all times even if the range of change in luminance of the observation object is large and the luminance varies depending on time and environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a monitoring device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a cooling member of the apparatus of FIG.
3 is a cross-sectional view orthogonal to the central axis of the device of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an imaging lens linear movement mechanism of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is a view showing a band-pass filter rotation mechanism of the apparatus of FIG. 1;
6 is a view showing a holder structure of the apparatus of FIG. 1; FIG.
7 is a view showing a polarizing plate rotating mechanism of the apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a welding system using the monitoring device of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram of a molten pool and electrode image captured by a CCD camera.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記第1乃至第3のアクチュエータは、前記光軸の周りに対称に配置され、前記ベース板は、冷却水路を有する冷却部材に接続されることにより、該冷却部材から前記ベース板を介して前記構成部品と前記筐体とに冷熱を伝達することを特徴とする監視装置。A camera body having an imaging lens, a filter that transmits light in a specific wavelength range, and an amount of light that travels along the optical axis by inserting / removing the filter to / from the optical axis of the imaging lens. A first actuator to be changed to two, two polarizing plates arranged on the optical axis and transmitting linearly polarized waves in a specific polarization direction, and a polarizing transmission axis of one polarizing plate to a polarization of the other polarizing plate Contains a second actuator that rotates relative to the transmission axis and adjusts the amount of light traveling along the optical axis, a third actuator that moves the imaging lens along the optical axis, and the components Is integrally attached to the base plate,
The first to third actuators are arranged symmetrically around the optical axis, and the base plate is connected to a cooling member having a cooling water channel, so that the cooling plate is connected to the cooling plate through the base plate. A monitoring device that transmits cold heat to a component and the housing .
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