JP5744933B2 - Welding sensor - Google Patents

Welding sensor Download PDF

Info

Publication number
JP5744933B2
JP5744933B2 JP2013022265A JP2013022265A JP5744933B2 JP 5744933 B2 JP5744933 B2 JP 5744933B2 JP 2013022265 A JP2013022265 A JP 2013022265A JP 2013022265 A JP2013022265 A JP 2013022265A JP 5744933 B2 JP5744933 B2 JP 5744933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
unit
welding
slit
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013022265A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014153155A (en
Inventor
達郎 淺野
達郎 淺野
陽 岡本
陽 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Kobelco Cranes Co Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Kobelco Cranes Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd, Kobelco Cranes Co Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2013022265A priority Critical patent/JP5744933B2/en
Publication of JP2014153155A publication Critical patent/JP2014153155A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5744933B2 publication Critical patent/JP5744933B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本発明は、投光部から溶接ワークへ照射されたスリット光を撮像した画像に基づいて、溶接ワークの開先形状や溶接線の位置を計測する溶接センサに関するものであり、特に、撮像したスリット光の画像を用いて、センサ自体に発生した異常を検出することが可能な溶接センサに関する。   The present invention relates to a welding sensor that measures a groove shape of a welding workpiece and a position of a welding line based on an image obtained by imaging a slit light irradiated to a welding workpiece from a light projecting unit. The present invention relates to a welding sensor capable of detecting an abnormality occurring in the sensor itself using an image of light.

従来より、産業用ロボットなどに溶接トーチを取り付け、この溶接トーチの周囲から不活性ガス等のシールドガスを出しながら自動溶接が行なわれている。自動溶接を行なう際には、溶接ワークの位置、開先形状、溶接線の位置などを計測するために溶接センサが用いられる。この溶接センサは、溶接トーチと一緒に産業用ロボットのアームに取り付けられることが多い。   Conventionally, a welding torch is attached to an industrial robot or the like, and automatic welding is performed while a shielding gas such as an inert gas is emitted from the periphery of the welding torch. When performing automatic welding, a welding sensor is used to measure the position of the welding workpiece, the groove shape, the position of the weld line, and the like. This welding sensor is often attached to the arm of an industrial robot together with a welding torch.

溶接センサとしては、投光器から出射したスリット光を溶接ワーク上に照射し、そのスリット光の反射(光切断線)を撮像部(カメラ)で撮像することで、溶接部位の形状データを得る画像センサが用いられている。
このような画像センサは、ケーシングの内部に上述した投光器や撮像部を格納していて、ケーシングの前面(溶接ワークを向く側)には、透光性を有する窓板(防護体)が設けられている。この窓板は、溶接に伴い発生するスパッタ、ヒューム、粉塵などから、投光器や撮像部を保護する役目を有している。
As a welding sensor, an image sensor that obtains the shape data of a welded part by irradiating the welding work with slit light emitted from a projector and capturing the reflection (light cutting line) of the slit light with an imaging unit (camera) Is used.
Such an image sensor stores the above-described projector and imaging unit inside a casing, and a translucent window plate (protective body) is provided on the front surface of the casing (the side facing the welding workpiece). ing. This window plate has a role of protecting the projector and the imaging unit from spatter, fume, dust and the like generated by welding.

さて、このような画像センサを用いて溶接ワークの形状を検出しつつ溶接を行った場合、溶接が進むにつれて、窓板の表面が、スパッタやヒュームの附着及び堆積により汚れてゆく。この汚れによって、投光器から出射されたスリット光が遮られて溶接ワークに届かなくなり、また、溶接ワークで反射したスリット光が遮られて撮像部に届かなくなるため、正確な溶接部位の形状データを得ることができなくなる。この不都合を回避すべく、溶接トーチと溶接センサとの間にスパッタやヒュームを遮る遮蔽板などを設けるようにしているが、その遮蔽効果は万全とは言えない。   Now, when welding is performed while detecting the shape of the welding workpiece using such an image sensor, the surface of the window plate becomes dirty due to spatter and fume deposition and deposition as welding progresses. Due to this dirt, the slit light emitted from the projector is blocked and does not reach the welding workpiece, and the slit light reflected by the welding workpiece is blocked and does not reach the imaging unit, so accurate shape data of the welding site is obtained. I can't do that. In order to avoid this inconvenience, a shielding plate for shielding spatter and fume is provided between the welding torch and the welding sensor, but the shielding effect is not perfect.

従って、溶接センサでは、溶接により発生するスパッタ・ヒューム・粉塵・アーク光から投光器や撮像部を保護する窓板の汚れに対して、窓板の交換時期を判断する技術の開発が必要とされている。
特許文献1は、アークセンサ保護窓(窓板)の交換時期を判断する技術を開示している。
Therefore, in the welding sensor, it is necessary to develop a technology for judging the replacement timing of the window plate against the contamination of the window plate that protects the projector and the imaging unit from spatter, fume, dust, and arc light generated by welding. Yes.
Patent Document 1 discloses a technique for determining the replacement time of an arc sensor protection window (window plate).

特許文献1に開示のアークセンサ保護窓の交換方式は、アークセンサに取り付けられた前記アークセンサ保護窓の前面から所定距離の位置に標準反射面を設け、前記アークセンサ保護窓の未使用時に、前記標準反射面にレーザビームを走査して反射光の第1の受光量を検出し、前記アークセンサ保護窓がアーク溶接に供試された後、前記標準反射面にレーザビームを走査して反射光の第2の受光量を検出し、前記第1の受光量及び前記第2の受光量に基づいて、前記アークセンサ保護窓の交換時期を判別することを特徴とする。   The arc sensor protection window replacement method disclosed in Patent Document 1 is provided with a standard reflecting surface at a predetermined distance from the front surface of the arc sensor protection window attached to the arc sensor, and when the arc sensor protection window is not used, A laser beam is scanned on the standard reflecting surface to detect a first received light amount of the reflected light. After the arc sensor protective window is used for arc welding, the laser beam is scanned on the standard reflecting surface and reflected. A second received light amount of light is detected, and a replacement time of the arc sensor protection window is determined based on the first received light amount and the second received light amount.

特開平4−307339号公報JP-A-4-307339

特許文献1に開示の技術は、あらかじめ用意された基準面としての標準反射面に対してレーザビーム(ポイントレーザ)を照射し、その標準反射面での輝度を受光素子にて検出し、さらに溶接作業後に、照射されたポイントレーザの輝度を受光素子にて検出し、溶接前後での輝度を比較することでアークセンサ保護窓(窓板)の汚れ度合いを検出するものである。   The technique disclosed in Patent Document 1 irradiates a standard reflection surface as a reference surface prepared in advance with a laser beam (point laser), detects the luminance at the standard reflection surface with a light receiving element, and further welds. After the operation, the brightness of the irradiated point laser is detected by a light receiving element, and the brightness before and after welding is compared to detect the degree of contamination of the arc sensor protection window (window plate).

しかしながら、特許文献1の技術では、ポイントレーザを用いると共に、受光素子としてPD(フォトダイオード)を使用しているため、窓板における狭い領域での輝度変化を検出するのみであって、撮像画面全体の輝度変化、すなわち窓板の広い領域での汚れを検出できないといった問題を有している。
加えて、特許文献1の技術では、検出精度の重要な要素となるレーザ光の太さ(光幅)の確認や、遮蔽板等のゆがみ等その他の不具合の検知ができないという問題もある。
However, in the technique of Patent Document 1, since a point laser is used and a PD (photodiode) is used as a light receiving element, only a change in luminance in a narrow region of the window plate is detected, and the entire imaging screen is detected. Brightness change, that is, contamination in a wide area of the window plate cannot be detected.
In addition, the technique of Patent Document 1 has a problem that it is impossible to check the thickness (light width) of laser light, which is an important element of detection accuracy, and to detect other problems such as distortion of a shielding plate.

すなわち、投光器自体の劣化に伴って、レーザ光の輝度が落ちたり、レーザ光の太さや幅が広がったりして、レーザ光自体の質が低下した場合、相対的にスパッタ・ヒュームによる散乱輝度との区別が難しくなり光切断線の検出率が落ちるという問題も引き起こす。しかしながら、特許文献1の技術は、このようなレーザ光自体の質の低下を検知できるものとはなっていない。そもそもこれまで、溶接センサにおいて、レーザ光自体の質の低下に代表されるセンサ自体の故障を検知する技術が存在しなかった。   That is, when the brightness of the laser beam decreases or the thickness or width of the laser beam widens due to the deterioration of the projector itself, the quality of the laser beam itself decreases. This makes it difficult to distinguish between them and causes a problem that the detection rate of the light cutting line is lowered. However, the technique of Patent Document 1 cannot detect such a deterioration in the quality of the laser beam itself. In the first place, until now, there has been no technique for detecting a failure of the sensor itself represented by a deterioration in the quality of the laser beam itself in the welding sensor.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、光切断法の技術を用いた溶接センサであって、溶接センサが撮像したスリット光の画像を用いて溶接センサ自体に発生した異常を検出することが可能な溶接センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a welding sensor using a technique of a light cutting method, and an abnormality that has occurred in the welding sensor itself using an image of slit light captured by the welding sensor. It is an object of the present invention to provide a welding sensor capable of detecting the above.

上記課題を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を採用した。
本発明に係る溶接センサは、溶接ワークにスリット光を照射する投光部と前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像する撮像部とを有し、前記投光部及び撮像部と溶接ワークとの間には、前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像可能とすべく透過性を有する窓板が設けられ、前記撮像部が撮像したスリット光を含む画像を基に溶接ワークの形状計測が可能な溶接センサであって、前記撮像部が撮像したスリット光を積算して得られた積算画像と、基準となるスリット光を積算して得られた基準積算画像とを作成する合成画像作成部と、前記合成画像作成部で作成された積算画像と前記基準積算画像との差分をとることで、差分画像を生成する差分画像生成部と、前記差分画像生成部が生成した差分画像の輝度情報に基づいて、前記窓板の異常を判別する異常判別部と、を備えており、前記撮像部の視野の一方側から他方側に亘るいずれかの位置にスリット光が存在する複数の画像をそれぞれ蓄積する画像蓄積部を有し、前記合成画像作成部は、前記画像蓄積部に蓄積された複数の画像を積算して積算画像及び/又は基準積算画像を作成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
A welding sensor according to the present invention includes a light projecting unit that irradiates a welding work with slit light, and an imaging unit that images the welding work irradiated with the slit light. In the meantime, a transparent window plate is provided so that the welded workpiece irradiated with the slit light can be imaged, and the shape measurement of the welded workpiece is performed based on the image including the slit light imaged by the imaging unit. A composite image creating unit that is a possible welding sensor and creates an integrated image obtained by integrating the slit light imaged by the imaging unit and a reference integrated image obtained by integrating the reference slit light And a difference image generation unit that generates a difference image by taking a difference between the integrated image generated by the composite image generation unit and the reference integrated image, and luminance information of the difference image generated by the difference image generation unit Based on An abnormality determination unit that determines an abnormality of the plate, provided with a, an image storage section for storing a plurality of images existing slit light at any position across the other side from the one side of the field of view of the imaging unit, respectively And the synthesized image creating unit accumulates a plurality of images accumulated in the image accumulating unit to create an accumulated image and / or a reference accumulated image .

ここで、前記基準積算画像は、正常な状態での窓板において、前記撮像部が撮像した検出光を積算して得られる画像であってもよい。 Here, the reference accumulated image, the window plate in the normal state, the imaging unit but it may also be an image obtained by integrating the detection light captured.

また、本発明に係る溶接センサは、溶接ワークにスリット光を照射する投光部と前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像する撮像部とを有し、前記投光部及び撮像部と溶
接ワークとの間には、前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像可能とすべく透過性を有する窓板が設けられ、前記撮像部が撮像したスリット光を含む画像を基に溶接ワークの形状計測が可能とされた溶接センサであって、前記撮像部の視野の一方側から他方側に亘るいずれかの位置にスリット光が存在する複数の画像をそれぞれ蓄積する画像蓄積部と、前記画像蓄積部に蓄積された画像を基に、画像上のスリット光の線幅に沿った方向の輝度分布を取得する輝度分布取得部と、前記輝度分布取得部で取得した輝度分布を基に、前記画像上のスリット光の直線度を検出する直線度検出部と、前記直線度検出部が検出した直線度に基づいて、前記窓板及び/又は投光部の異常を判別する異常判別部と、が備えられることを特徴とする。
The welding sensor according to the present invention includes a light projecting unit that irradiates a welding work with slit light and an imaging unit that images the welding work irradiated with the slit light, and the light projecting unit, the imaging unit, and the weld Between the workpieces, a window plate having transparency is provided so that the welded workpiece irradiated with the slit light can be imaged, and the shape of the welded workpiece is based on the image including the slit light imaged by the imaging unit. A welding sensor capable of measurement, an image accumulating unit for accumulating a plurality of images each having slit light at any position from one side to the other side of the field of view of the imaging unit, and the image accumulating unit A luminance distribution acquisition unit that acquires a luminance distribution in a direction along the line width of the slit light on the image based on the image accumulated in the unit, and the image based on the luminance distribution acquired by the luminance distribution acquisition unit Upper slit light linearity A linear degree detecting unit for detecting, based on the straightness of the straight line detecting unit detects the abnormality determination unit that determines an abnormality of the window pane and / or the light projecting unit, characterized in that is provided.

ここで、前記輝度分布取得部で取得した輝度分布を基に、前記画像上のスリット光の線幅を検出する線幅検出部を有し、前記異常判別部は、前記線幅検出部が検出した線幅に基づいて、前記窓板及び/又は投光部の異常を判別するとよい。   Here, based on the luminance distribution acquired by the luminance distribution acquisition unit, there is a line width detection unit that detects the line width of the slit light on the image, and the abnormality determination unit is detected by the line width detection unit The abnormality of the window plate and / or the light projecting unit may be determined based on the line width.

本発明の溶接センサによると、光切断法の技術を用いた溶接センサにおいて、溶接センサが撮像したスリット光の画像を用いて溶接センサ自体に発生した異常を検出することが可能となる。   According to the welding sensor of the present invention, in the welding sensor using the technique of the optical cutting method, it is possible to detect an abnormality occurring in the welding sensor itself using an image of slit light imaged by the welding sensor.

本発明による溶接センサ及び溶接トーチの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the welding sensor and welding torch by this invention. 溶接センサに設けられた信号処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the signal processing part provided in the welding sensor. 差分画像の生成順序を説明する図である。It is a figure explaining the production | generation order of a difference image. 使用前画像及び使用後画像を撮像する手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the procedure which images the image before use and the image after use. レーザ出力と輝度値の関係を表すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph showing the relationship between a laser output and a luminance value. 差分画像を用いた異常判定の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the abnormality determination using a difference image. 輝度分布カーブの導出順序を説明する図である。It is a figure explaining the derivation order of a luminance distribution curve. 輝度分布カーブを用いた異常判定の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of abnormality determination using a luminance distribution curve.

以下、本発明の実施形態を、図1〜図8に基づき説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。従って、本発明の技術的範囲は、本実施形態に開示内容に限定されるものではない。
本実施形態による溶接センサ1についての説明を行う前に、まずは、溶接センサ1が取り付けられる溶接マニピュレータ(溶接ロボット)について説明を行う。なお、本実施形態による溶接センサ1は、溶接ロボットではなく溶接専用機械などに取り付けられてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
In addition, embodiment described below is an example which actualized this invention, Comprising: The structure of this invention is not limited with the specific example. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the contents disclosed in the present embodiment.
Before describing the welding sensor 1 according to the present embodiment, first, a welding manipulator (welding robot) to which the welding sensor 1 is attached will be described. Note that the welding sensor 1 according to the present embodiment may be attached to a welding-dedicated machine or the like instead of the welding robot.

溶接センサ1が取り付けられる溶接マニピュレータは、溶接ワークWを溶接する溶接トーチTを先端部に備えた垂直6軸多関節ロボットであって、2つの溶接ワークWによって形成される開先の溶接線(溶接進行方向)に沿ってアーク溶接を行うものである。溶接マニピュレータの溶接トーチT近傍には、2つの溶接ワークWが形成する開先の形状を計測するための溶接センサ1が配置されている。この溶接センサ1によって溶接ワークWの開先の形状が計測され、計測された開先の形状データに基づいて、2つの溶接ワークW同士をアーク溶接によって接合する。   The welding manipulator to which the welding sensor 1 is attached is a vertical 6-axis multi-joint robot having a welding torch T for welding the welding workpiece W at the tip, and a weld line of a groove formed by two welding workpieces W ( Arc welding is performed along the welding direction. In the vicinity of the welding torch T of the welding manipulator, a welding sensor 1 for measuring the shape of the groove formed by the two welding workpieces W is arranged. The shape of the groove of the welding workpiece W is measured by the welding sensor 1, and two welding workpieces W are joined to each other by arc welding based on the measured shape data of the groove.

図1に示すように、溶接トーチTによるアーク溶接時には、溶接トーチTによるアーク点X(先端)からスパッタやフューム等の飛散物が飛び散る。
したがって、溶接トーチTの近傍に配置された溶接センサ1は、スパッタやヒュームなどの存在する雰囲気に曝されることとなるため、溶接センサ1は投光器11及び撮像部12を内蔵するケーシング(センサハウジング)10を有し、このセンサハウジング10の前面(投光器11及び撮像部(カメラ)12から溶接ワークWの間)には、アーク溶接時の溶接トーチTからの飛散物を遮蔽する防護窓板13と、同じく溶接トーチTからの飛散物を遮断して防護窓板13を保護する防護遮蔽板14とが、防護体として設けられている。
As shown in FIG. 1, during arc welding by the welding torch T, scattered matter such as spatter and fume scatters from the arc point X (tip) by the welding torch T.
Therefore, since the welding sensor 1 arranged in the vicinity of the welding torch T is exposed to an atmosphere in which spatter and fume exist, the welding sensor 1 has a casing (sensor housing) in which the projector 11 and the imaging unit 12 are built. ) 10 and on the front surface of the sensor housing 10 (between the projector 11 and the imaging unit (camera) 12 and the welding workpiece W), a protective window plate 13 that shields scattered objects from the welding torch T during arc welding. Similarly, a protective shielding plate 14 that protects the protective window plate 13 by blocking scattered matter from the welding torch T is provided as a protective body.

以下に、図1及び図2を参照しながら、溶接センサ1の詳細を説明する。
図1は、溶接トーチT及び溶接センサ1を示しており、溶接センサ1は、溶接マニピュレータの手先で且つ溶接トーチTの近傍に取り付けられている。
この溶接センサ1は、溶接ワークWにシート光を照射する投光器(レーザ光源)11及び溶接ワークWに照射されたシート光の反射であるライン光を撮像する撮像部(カメラ)12を有していて、溶接ワークWの開先形状や溶接線の位置を三次元に計測することができる。
Below, the detail of the welding sensor 1 is demonstrated, referring FIG.1 and FIG.2.
FIG. 1 shows a welding torch T and a welding sensor 1, and the welding sensor 1 is attached to the hand of the welding manipulator and in the vicinity of the welding torch T.
The welding sensor 1 has a projector (laser light source) 11 that irradiates the welding work W with sheet light and an imaging unit (camera) 12 that captures line light that is reflection of the sheet light irradiated onto the welding work W. Thus, the groove shape of the welding workpiece W and the position of the welding line can be measured three-dimensionally.

さらに、溶接センサ1は、投光器11及びカメラ12を内蔵するセンサハウジング10と、投光器11及びカメラ12を内蔵したセンサハウジング10内を外部から隔絶するように閉じるべく溶接ワークW側に取り付けられた防護窓板13(以下、単に窓板13という)と、センサハウジング10の外で溶接トーチT側の窓板13近傍に設けられて溶接トーチTのアーク点Xからの飛散物を遮蔽する防護遮蔽板14(以下、単に遮蔽板14という)と、を有している。   Furthermore, the welding sensor 1 includes a sensor housing 10 incorporating the projector 11 and the camera 12, and a protection attached to the welding workpiece W side so as to close the sensor housing 10 incorporating the projector 11 and the camera 12 so as to be isolated from the outside. A window plate 13 (hereinafter simply referred to as a window plate 13) and a protective shielding plate that is provided outside the sensor housing 10 in the vicinity of the window plate 13 on the welding torch T side and shields scattered objects from the arc point X of the welding torch T. 14 (hereinafter simply referred to as a shielding plate 14).

センサハウジング10に内蔵された投光器11は、レーザ半導体素子を光源とするシート状の検出光(スリット光)を窓板13に向かって所定の角度で出力する。出射されたスリット光は、窓板13を通ってセンサハウジング10の外へ出射され、溶接ワークWの開先部分に照射される。
カメラ12は、CCD(電荷結合素子)カメラ等のエリアカメラであって、溶接ワークWの開先に交差するように照射されたスリット光を含む溶接ワークWの表面を撮像するものである。つまり、溶接ワークWで反射した検出光(開先部分を光切断したスリット光)は、窓板13を通ってセンサハウジング10内に進入しカメラ12によって撮像される。このように、カメラ12に入射した検出光は、画像データとして取り込まれる。
The projector 11 built in the sensor housing 10 outputs sheet-like detection light (slit light) having a laser semiconductor element as a light source toward the window plate 13 at a predetermined angle. The emitted slit light is emitted to the outside of the sensor housing 10 through the window plate 13 and irradiated to the groove portion of the welding workpiece W.
The camera 12 is an area camera such as a CCD (charge coupled device) camera, and images the surface of the welding workpiece W including slit light irradiated so as to intersect the groove of the welding workpiece W. That is, the detection light reflected by the welding workpiece W (slit light obtained by optically cutting the groove portion) enters the sensor housing 10 through the window plate 13 and is imaged by the camera 12. Thus, the detection light incident on the camera 12 is captured as image data.

なお、投光器11とカメラ12は、投光器11から出力されたスリット光が溶接ワークW上で反射して検出光としてカメラ12に入射するように設けられており、投光器11の照射軸とカメラ12の光軸とが所定角度となっている。そのため、カメラ12で撮像した検出光に対して光切断法を用いれば、画像データ内における検出光の長手方向に沿った座標の変位を検出することで、溶接ワークWの開先形状を三次元で計測することができる。   The projector 11 and the camera 12 are provided such that the slit light output from the projector 11 is reflected on the welding workpiece W and is incident on the camera 12 as detection light. The irradiation axis of the projector 11 and the camera 12 The optical axis is at a predetermined angle. Therefore, if the optical cutting method is used for the detection light imaged by the camera 12, the groove shape of the welding workpiece W is three-dimensionally detected by detecting the displacement of the coordinates along the longitudinal direction of the detection light in the image data. Can be measured.

投光器11とカメラ12とを内蔵するセンサハウジング10は、略直方体状の筐体であって、内蔵する投光器11及びカメラ12の前面側(溶接ワークW側)が開口となっている。
図1に示すように、このセンサハウジング10に対して、防護窓板(窓板)13が、投光器11及びカメラ12の直前でセンサハウジング10の開口を覆うように設けられ、防護遮蔽板14(遮蔽板14)が、センサハウジング10の溶接ワークW側で溶接トーチTに最も近接した位置に設けられている。
The sensor housing 10 containing the projector 11 and the camera 12 is a substantially rectangular parallelepiped housing, and the front side (welding workpiece W side) of the projector 11 and the camera 12 incorporated therein is an opening.
As shown in FIG. 1, a protective window plate (window plate) 13 is provided on the sensor housing 10 so as to cover the opening of the sensor housing 10 immediately before the projector 11 and the camera 12, and the protective shielding plate 14 ( A shielding plate 14) is provided at a position closest to the welding torch T on the welding workpiece W side of the sensor housing 10.

窓板13は、例えば、投光器11から出たスリット光をセンサハウジング10の外側へ向かって透過させると共に、溶接ワークWで反射した検出光をセンサハウジング10の内側へ向かって透過させる光学フィルタ等からなる部材である。
遮蔽板14は、透明樹脂等からなる板状の部材であり、溶接トーチTのアーク点Xから直接に窓板13へ飛んでくる飛散物等を遮断できる形状及び大きさを有している。例えば、遮蔽板14は、側面視で溶接トーチTから離れる方向に略「く」字形状に屈曲した板体である。
The window plate 13 is, for example, an optical filter that transmits the slit light emitted from the projector 11 toward the outside of the sensor housing 10 and transmits the detection light reflected by the welding workpiece W toward the inside of the sensor housing 10. It is a member.
The shielding plate 14 is a plate-like member made of a transparent resin or the like, and has a shape and a size that can block scattered matter and the like flying directly from the arc point X of the welding torch T to the window plate 13. For example, the shielding plate 14 is a plate that is bent in a substantially “<” shape in a direction away from the welding torch T in a side view.

これによって、アーク点Xから窓板13を見ると、窓板13が遮蔽板14の陰に隠れるので、アーク点Xからの飛散物が窓板13に到達することを防ぐことができる。
図1に示すように、上述の構成を有する溶接センサ1は、カメラ12が撮像したスリット光の反射画像に基づいて、溶接センサ1の窓板13、遮蔽板14、投光器11などの異常(つまり、溶接センサ1自体に発生した異常)を検出する信号処理部2を備えている。
As a result, when the window plate 13 is viewed from the arc point X, the window plate 13 is hidden behind the shielding plate 14, so that scattered objects from the arc point X can be prevented from reaching the window plate 13.
As shown in FIG. 1, the welding sensor 1 having the above-described configuration is based on the reflected image of the slit light captured by the camera 12, such as abnormalities (that is, the window plate 13, the shielding plate 14, and the projector 11). And a signal processing unit 2 for detecting an abnormality occurring in the welding sensor 1 itself.

上述のとおり、溶接センサ1は、溶接ワークWの開先形状を三次元で計測するものであるので、信号処理部2には、三次元計測部(図示せず)が備えられている。
三次元計測部は、溶接ワークWの開先の三次元形状を、光切断法の原理に基づいて非接触で計測する。光切断法とは、溶接ワークWの表面形状が変化すれば、該表面の上下方向の変位に応じてカメラ12の撮像エリア内における検出光の位置が変化することを利用して、該検出光の位置の変化量、投光器11の照射軸とカメラ12の光軸とがなす角度、及び溶接ワークWからカメラ12までの距離を用いた三角測量によって、該表面の変位量を取得し溶接ワークWの三次元形状を計測する方法である。
As described above, since the welding sensor 1 measures the groove shape of the welding workpiece W in three dimensions, the signal processing unit 2 includes a three-dimensional measurement unit (not shown).
The three-dimensional measuring unit measures the three-dimensional shape of the groove of the welding workpiece W in a non-contact manner based on the principle of the optical cutting method. The light cutting method uses the fact that when the surface shape of the welding workpiece W changes, the position of the detection light in the imaging area of the camera 12 changes according to the vertical displacement of the surface. The amount of displacement of the surface is obtained by triangulation using the amount of change in the position of the projector 11, the angle formed by the irradiation axis of the projector 11 and the optical axis of the camera 12, and the distance from the welding workpiece W to the camera 12. This is a method for measuring the three-dimensional shape.

図2は、信号処理部2の構成のうち、溶接センサ1自体に発生した異常を検出する構成を示すブロック図である。
図2を参照すると、信号処理部2は、カメラ12が撮像した溶接センサ1の使用前の画像(使用前画像)と溶接センサ1の使用後の画像(使用後画像)とを蓄積する画像蓄積部20、画像蓄積部20によって蓄積された使用前画像を合成すると共に、使用後画像を合成する合成画像作成部21、合成画像作成部21が合成した使用前画像と使用後画像を蓄積する合成画像蓄積部22、使用前画像と使用後画像の差分である差分画像を生成する差分画像生成部23、及び差分画像生成部23が生成した差分画像を基に窓板13、遮蔽板14及びセンサアーク点Xの異常を判別する異常判別部24を有している。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration for detecting an abnormality occurring in the welding sensor 1 itself among the configurations of the signal processing unit 2.
Referring to FIG. 2, the signal processing unit 2 accumulates an image before use of the welding sensor 1 (image before use) captured by the camera 12 and an image after use of the welding sensor 1 (image after use). 20, a pre-use image stored by the image storage unit 20, and a composite image creation unit 21 that composites the post-use image, and a composite that stores the pre-use image and the post-use image synthesized by the composite image creation unit 21. An image storage unit 22, a difference image generation unit 23 that generates a difference image that is a difference between the pre-use image and the post-use image, and the window plate 13, the shielding plate 14, and the sensor based on the difference image generated by the difference image generation unit 23 An abnormality determination unit 24 for determining abnormality of the arc point X is provided.

このような、画像蓄積部20から差分画像生成部23を経て異常判別部24までの処理経路を差分画像判別経路という。差分画像判別経路については、後に詳しく説明する。
さらに、信号処理部2は、画像蓄積部20が蓄積した使用前画像及び使用後画像からスリット光である検出光を抽出するスリット抽出部25、スリット抽出部25が抽出した検出光をスリット抽出画像として蓄積するスリット抽出画像蓄積部26、スリット抽出画像蓄積部26が蓄積したスリット抽出画像におけるスリット位置の画素の輝度を記録するスリット位置画素記録部27、スリット位置画素記録部27が記録した画素毎の輝度に基づいてスリット抽出画像を横切る方向での輝度分布カーブを導出する輝度分布カーブ導出部28、及び輝度分布カーブ導出部28が導出した輝度分布カーブに基づいてスリット抽出画像の線幅をレーザ線幅として導出するレーザ線幅導出部29を有している。
Such a processing path from the image storage unit 20 to the abnormality determination unit 24 through the difference image generation unit 23 is referred to as a difference image determination path. The difference image discrimination path will be described in detail later.
Further, the signal processing unit 2 is a slit extraction unit 25 that extracts detection light that is slit light from the pre-use image and the post-use image stored by the image storage unit 20, and the detection light extracted by the slit extraction unit 25 is the slit extraction image. For each pixel recorded by the slit position pixel recording unit 27, the slit position pixel recording unit 27 for recording the luminance of the pixel at the slit position in the slit extraction image stored by the slit extraction image storage unit 26, A luminance distribution curve deriving unit 28 for deriving a luminance distribution curve in a direction crossing the slit extracted image based on the luminance of the slit, and a line width of the slit extracted image based on the luminance distribution curve derived by the luminance distribution curve deriving unit 28 A laser line width deriving unit 29 for deriving the line width is provided.

異常判別部24は、輝度分布カーブ導出部28が導出した輝度分布カーブに基づいてスリット抽出画像の直線度を評価することで窓板13や投光器11のレンズの異常を判別し、レーザ線幅導出部29が導出したレーザ線幅を評価することでレーザ線幅の異常を判別する。
このような、画像蓄積部20から輝度分布カーブ導出部28を経て異常判別部24までの処理経路を輝度分布判別経路という。輝度分布判別経路については、後に詳しく説明する。
The abnormality determination unit 24 determines the abnormality of the lens of the window plate 13 and the projector 11 by evaluating the linearity of the slit extracted image based on the luminance distribution curve derived by the luminance distribution curve deriving unit 28, and derives the laser line width. An abnormality in the laser line width is determined by evaluating the laser line width derived by the unit 29.
Such a processing path from the image storage unit 20 through the luminance distribution curve deriving unit 28 to the abnormality determination unit 24 is referred to as a luminance distribution determination path. The luminance distribution determination path will be described in detail later.

図2〜図6を参照しながら、画像蓄積部20から差分画像生成部23を経て異常判別部24までの処理経路である差分画像判別経路について説明する。
図2に示すように、画像蓄積部20は、溶接センサ1を使用する前であって、窓板13、遮蔽板14及び投光器11に異常がない状態で溶接ワークW上の基準面を撮像した画像を使用前画像(基準画像)として蓄積する第1蓄積部、及び溶接センサ1を使用した後に、溶接ワークW上の同じ基準面を撮像した画像を使用後画像(判断画像)として蓄積する第2蓄積部を有するものである。
With reference to FIGS. 2 to 6, the difference image determination path that is a processing path from the image storage unit 20 to the abnormality determination unit 24 through the difference image generation unit 23 will be described.
As shown in FIG. 2, the image accumulating unit 20 images the reference plane on the welding workpiece W before using the welding sensor 1 and without any abnormality in the window plate 13, the shielding plate 14, and the projector 11. A first accumulator that accumulates an image as a pre-use image (reference image) and a first sensor that accumulates an image obtained by imaging the same reference surface on the welding workpiece W as a post-use image (determination image) after using the welding sensor 1. 2 It has a storage part.

第1蓄積部が蓄積する使用前画像は、次のようにして撮像される。
溶接ワークWの面上に基準面を設けて、カメラ12の視野(フレーム)に基準面を捉える。図3には、N行M列に配置されたカメラ画素が捉えた画像G(0)、画像G(m)、画像G(M)が示されている。画像G(0)〜画像G(M)の各画像には、0行目からN行目にわたって伸びる検出光が撮像されているが、例えば、画像G(m)は、検出光が第m列のカメラ画素によって撮像されたときの画像であるので、画像K(m)として図示されている。
The pre-use image stored in the first storage unit is captured as follows.
A reference plane is provided on the surface of the welding workpiece W, and the reference plane is captured in the field of view (frame) of the camera 12. FIG. 3 shows an image G (0), an image G (m), and an image G (M) captured by camera pixels arranged in N rows and M columns. In each of the images G (0) to G (M), detection light extending from the 0th row to the Nth row is captured. For example, in the image G (m), the detection light is in the m-th column. Since the image is captured by the camera pixel, it is shown as an image K (m).

このような画像Kは、溶接センサ1を以下のように動作させることによって撮像される。
図4に示すように、画像Kは、カメラ12の視野(フレーム)に基準面を捉えた溶接センサ1を、基準面に対して垂直方向に移動させつつ基準面を撮像することによって得られる。つまり、投光器11の照射軸がカメラ12の光軸に対して所定角度をなしていることによって、カメラ12と基準面との距離が変化すれば、カメラ12の視野における検出光の位置が変化する。これによって、溶接センサ1を基準面に対して垂直方向に移動させつつ連続的に基準面を撮像すれば、画像G(0)〜画像G(M)の各画像を撮像することができる。
Such an image K is imaged by operating the welding sensor 1 as follows.
As shown in FIG. 4, the image K is obtained by imaging the reference plane while moving the welding sensor 1 capturing the reference plane in the field of view (frame) of the camera 12 in a direction perpendicular to the reference plane. That is, if the irradiation axis of the projector 11 is at a predetermined angle with respect to the optical axis of the camera 12 and the distance between the camera 12 and the reference plane changes, the position of the detection light in the field of view of the camera 12 changes. . Accordingly, if the reference surface is continuously imaged while moving the welding sensor 1 in the direction perpendicular to the reference surface, each of the images G (0) to G (M) can be imaged.

具体的には、まず、図4(a)に示すように、溶接センサ1を、投光器11からのスリット光が基準面上のカメラ12の視野の一端に照射され、該基準面で反射したスリット光がカメラ画素の第0列で検出光として捉えられる位置に移動させる。この後、溶接センサ1を、図4(a)に示す位置から降下させ、図4(b)に示すように、検出光がカメラ画素の第m列で捉えられる位置を経て、図4(c)に示すように、投光器11からのスリット光がカメラ12の視野の他端に照射されて、基準面で反射したスリット光がカメラ画素の第M列で検出光として捉えられる位置まで降下させる。   Specifically, first, as shown in FIG. 4 (a), the slit which the welding sensor 1 is irradiated with the slit light from the projector 11 to one end of the visual field of the camera 12 on the reference plane and reflected by the reference plane. The light is moved to a position where it is captured as detection light in the 0th row of camera pixels. Thereafter, the welding sensor 1 is lowered from the position shown in FIG. 4A, and as shown in FIG. 4B, the detection light passes through a position where the detection light is captured in the m-th column of the camera pixels, and then FIG. ), The slit light from the projector 11 is applied to the other end of the field of view of the camera 12, and the slit light reflected by the reference plane is lowered to a position where it can be captured as detection light in the Mth column of the camera pixels.

この過程で、溶接センサ1のカメラ12は、カメラ画素の第0列から第M列の各列が検出光を捉えるタイミング(周波数)で基準面を撮像し、検出光がカメラ画素の第0列〜第M列の各列にあるときの画像K(0)〜画像K(M)の各々を、使用前画像として第1蓄積部に蓄積する。
第2蓄積部が蓄積する使用後画像は、以下のようにして撮像される。
In this process, the camera 12 of the welding sensor 1 images the reference plane at a timing (frequency) at which each of the 0th to Mth columns of camera pixels captures the detection light, and the detection light is in the 0th column of the camera pixels. Each of the image K (0) to the image K (M) in each column of the Mth column is stored in the first storage unit as a pre-use image.
The after-use image stored in the second storage unit is captured as follows.

すなわち、所定時間に亘り溶接作業を行った後、使用前画像を撮像した基準面に対して、同様の方法(溶接センサ1を上下方向に移動させつつ、スリット光が写り込んだ画像を連続的に撮像する)でカメラ画素の第0列から第M列の各列が検出光を捉えるタイミング(周波数)で基準面を撮像し、検出光がカメラ画素の第0列〜第M列の各列にあるときの画像K’(0)〜画像K’(M)を、使用後画像として第2蓄積部に蓄積する。   That is, after performing a welding operation for a predetermined time, a similar method (an image in which slit light is reflected while the welding sensor 1 is moved in the vertical direction is continuously applied to a reference surface obtained by imaging a pre-use image. The reference plane is imaged at a timing (frequency) at which each of the 0th to Mth columns of the camera pixels captures the detection light, and each of the 0th to Mth columns of the camera pixels is detected by the detection light. The images K ′ (0) to K ′ (M) are stored in the second storage unit as post-use images.

図3を参照して、合成画像作成部21は、画像蓄積部20の第1蓄積部が蓄積した使用前画像である画像K(0)〜画像K(M)を積算して、画像K(0)〜画像K(M)の各検出光が第0列から第M列まで並んだ基準面画像(基準積算画像)G(b)を生成する。また、合成画像作成部21は、画像蓄積部20の第2蓄積部が蓄積した使用後画像である画像K’(0)〜画像K’(M)を積算して、画像K’(0)〜画像K’(M)の各検出光が第0列から第M列まで並んだ輝度画像(積算画像)G(a)を生成する。なお、ここでいう積算とは、各画像間でOR演算を行い、より明るい画素を有効にした画像を作成することである。   Referring to FIG. 3, the composite image creation unit 21 integrates the images K (0) to K (M) that are the pre-use images accumulated by the first accumulation unit of the image accumulation unit 20 to obtain an image K ( A reference plane image (reference integrated image) G (b) in which the detection lights of 0) to K (M) are arranged from the 0th column to the Mth column is generated. In addition, the composite image creation unit 21 integrates the images K ′ (0) to K ′ (M), which are the used images accumulated by the second accumulation unit of the image accumulation unit 20, and obtains the image K ′ (0). A luminance image (integrated image) G (a) in which the detection lights of the images K ′ (M) are arranged from the 0th column to the Mth column is generated. The term “integration” used herein refers to creating an image in which brighter pixels are enabled by performing an OR operation between the images.

図3に示すように、基準面画像G(b)は、使用前輝度情報として1つの画像であり、輝度画像G(a)は、使用後輝度情報として1つの画像である。
基準面画像G(b)において、図3の紙面に向かって右側には、部分的に輝度が低く又は高くなった領域である輝度むらが存在している。これに対して、輝度画像G(a)においては、基準面画像G(b)にも存在した輝度むらの左側に、島状の輝度むらが存在している。この島状の輝度むらは、溶接センサ1を使用した後の防護窓板13の汚れや変形などに起因して発生する輝度むらの一例である。
As shown in FIG. 3, the reference plane image G (b) is one image as pre-use luminance information, and the luminance image G (a) is one image as post-use luminance information.
In the reference plane image G (b), on the right side of the plane of FIG. 3, there is luminance unevenness that is a region where the luminance is partially low or high. On the other hand, in the luminance image G (a), an island-shaped luminance unevenness is present on the left side of the luminance unevenness also existing in the reference plane image G (b). This island-shaped brightness unevenness is an example of brightness unevenness generated due to dirt or deformation of the protective window plate 13 after the welding sensor 1 is used.

合成画像蓄積部22は、上述の手順を経て合成画像作成部21が生成した基準面画像G(b)及び輝度画像G(a)を蓄積するものである。
差分画像生成部23は、合成画像蓄積部22が蓄積した基準面画像G(b)と輝度画像G(a)の差分をとり、差分輝度画像D(a)を生成する。図3に示すように、差分輝度画像D(a)は、基準面画像G(b)と輝度画像G(a)の輝度値(輝度情報)の差分である輝度差分を示す1つの画像として得られる。
The composite image storage unit 22 stores the reference plane image G (b) and the luminance image G (a) generated by the composite image creation unit 21 through the above-described procedure.
The difference image generation unit 23 takes the difference between the reference plane image G (b) and the luminance image G (a) accumulated by the composite image accumulation unit 22 and generates a difference luminance image D (a). As shown in FIG. 3, the difference luminance image D (a) is obtained as one image showing a luminance difference that is a difference between luminance values (luminance information) between the reference plane image G (b) and the luminance image G (a). It is done.

差分輝度画像D(a)の各列の輝度値は基準画像G(b)と輝度画像G(a)の輝度値の差分であるので、差分輝度画像D(a)が示す輝度値が大きければ、基準画像G(b)の輝度値よりも輝度画像G(a)の輝度値が小さいと判断できる。このことは、窓板13の汚れが原因で、輝度画像G(a)の輝度値が基準画像G(b)よりも小さくなっていると考えることができる。   Since the luminance value of each column of the difference luminance image D (a) is the difference between the luminance values of the reference image G (b) and the luminance image G (a), the luminance value indicated by the difference luminance image D (a) is large. It can be determined that the luminance value of the luminance image G (a) is smaller than the luminance value of the reference image G (b). This can be considered that the luminance value of the luminance image G (a) is smaller than that of the reference image G (b) due to contamination of the window plate 13.

異常判別部24は、差分画像生成部23が生成した差分輝度画像D(a)のピークの輝度値が255階調に対して137階調以上であるか否かを判定する。その上で異常判別部24は、該輝度値が137階調未満であれば、基準画像G(b)と輝度画像G(a)の輝度値の差分が小さいので、窓板13に異常がないと判定し、輝度値が137階調以上であれば、基準画像G(b)と輝度画像G(a)の輝度値の差分が大きいので、窓板13に異常があると判定する。このように、窓板13の異常を判断するために輝度値の階調を用い、その判断の基準として階調値に137を選択する理由を以下に説明する。   The abnormality determination unit 24 determines whether or not the peak luminance value of the difference luminance image D (a) generated by the difference image generation unit 23 is 137 gradations or more with respect to 255 gradations. In addition, if the luminance value is less than 137 gradations, the abnormality determination unit 24 has no abnormality in the window plate 13 because the difference between the luminance values of the reference image G (b) and the luminance image G (a) is small. If the luminance value is 137 gradations or more, the difference between the luminance values of the reference image G (b) and the luminance image G (a) is large, and it is determined that the window plate 13 is abnormal. The reason why the gradation of the luminance value is used in order to determine the abnormality of the window plate 13 and 137 is selected as the gradation value as the reference for the determination will be described below.

図5は、実験によって得られた投光器11のレーザ出力と255階調の輝度値との関係を示すグラフである。図5のグラフは、機械加工面に照射するスリット光の出力を変化させつつ該機械加工面を撮像し、検出光が撮像された各撮像画像の輝度値のピークを検出した上で、各撮像画像のレーザ出力に対する輝度値のピークを示している。
図5に示す実験結果によると、輝度値のピークが全255階調において91階調以上であれば、撮像画像中の検出光の像を弁別できることが示されている。この実験結果に基づけば、基準面画像G(b)と輝度画像G(a)との差分である差分輝度画像D(a)における輝度値のピークが91階調以上であれば、基準面画像G(b)と輝度画像G(a)との間に有意な輝度値の差が生じていると考えることができる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the laser output of the projector 11 and the luminance value of 255 gradations obtained by experiment. The graph of FIG. 5 shows the image of the machined surface while changing the output of the slit light applied to the machined surface, detects the peak of the luminance value of each captured image in which the detection light is imaged, and then captures each imaged image. The peak of the luminance value with respect to the laser output of the image is shown.
According to the experimental result shown in FIG. 5, it is shown that the detection light image in the captured image can be discriminated if the peak of the luminance value is 91 gradations or more in all 255 gradations. Based on this experimental result, if the peak of the luminance value in the difference luminance image D (a) that is the difference between the reference surface image G (b) and the luminance image G (a) is 91 gradations or more, the reference surface image It can be considered that there is a significant difference in luminance value between G (b) and the luminance image G (a).

つまり、差分輝度画像D(a)の輝度値を判定することによって輝度値のピークが91階調以上であれば、使用後画像である画像K’(0)〜画像K’(M)を積算した輝度画像G(a)が基準面画像G(b)から大きく変化しており、溶接センサ1の窓板13に何らかの変化が生じている可能性があると判定できる。
そこで、異常判別部24は、91階調に対して余裕度を50%分確保して、差分輝度画像D(a)の輝度値のピークが全255階調において137階調(91階調の150%)未満であれば、窓板13に異常がないと判定する。
That is, by determining the luminance value of the difference luminance image D (a), if the luminance value peak is 91 gradations or more, the images K ′ (0) to K ′ (M) that are the used images are integrated. It can be determined that the luminance image G (a) thus obtained has changed significantly from the reference plane image G (b), and that there is a possibility that some change has occurred in the window plate 13 of the welding sensor 1.
Therefore, the abnormality determination unit 24 secures a margin of 50% with respect to the 91 gradations, and the luminance value peaks of the difference luminance image D (a) are 137 gradations (91 gradations) in all 255 gradations. Less than 150%), it is determined that there is no abnormality in the window plate 13.

また、異常判別部24は、輝度値が137階調以上であれば、差分輝度画像D(a)の第0列から第M列までの輝度値のばらつきを検出し、各列の輝度値が均等に低下しているのか(差分輝度画像D(a)においてほぼ一定の輝度値が検出されているか)、又は一部の列のみに輝度値の低下が偏っているのか(差分輝度画像D(a)において部分的に大きな輝度値変化が検出されているか)を判定し、偏りがなければ、溶接アーク点X、パージエア、又は遮蔽板14の異常を通知する。   Further, if the luminance value is 137 gradations or more, the abnormality determination unit 24 detects a variation in the luminance value from the 0th column to the Mth column of the difference luminance image D (a), and the luminance value of each column is Whether the luminance values are evenly reduced (whether a substantially constant luminance value is detected in the differential luminance image D (a)), or is the luminance value reduction biased only in some columns (differential luminance image D ( Whether or not a large luminance value change is partially detected in a) is determined, and if there is no deviation, an abnormality in the welding arc point X, purge air, or shielding plate 14 is notified.

さらに、異常判別部24は、差分輝度画像D(a)において各列の輝度値の低下に偏りがある場合、前回の板窓の交換からの経過時間を判別する。前回の板窓の交換からの数分しか経過していなければ通常の溶接により窓板13が汚れることはあり得ないので、パージエア流量か投光器11の出力異常であると判定する。
以下、図6のフローチャートを参照しながら、信号処理部2における差分画像判別経路の動作を説明する。
Further, the abnormality determination unit 24 determines the elapsed time from the previous replacement of the window pane when there is a bias in the decrease in the luminance value of each column in the difference luminance image D (a). If only a few minutes have passed since the previous replacement of the plate window, the window plate 13 cannot be contaminated by normal welding, so it is determined that the purge air flow rate or the output of the projector 11 is abnormal.
Hereinafter, the operation of the difference image determination path in the signal processing unit 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.

信号処理部2は、溶接センサ1を図4(a)に示す基準面上の位置に移動させて、カメラ12のフレームの第m列(画素の第m列)で検出光を捉えた画像K(m)を撮像し、使用前画像として画像K(m)を画像蓄積部20の第1蓄積部に保存する(ステップS10、以下、S10と表記する)。
信号処理部2は、溶接センサ1を、図4(a)に示す位置から図4(b)に示す位置を経て図4(c)に示す位置まで移動させつつ、次の画像である画像K(m+1)を撮像し、画像蓄積部20の第1蓄積部に保存する(S11)。
The signal processing unit 2 moves the welding sensor 1 to a position on the reference plane shown in FIG. 4A and captures the detection light in the m-th column (m-th column of pixels) of the frame of the camera 12. (M) is imaged, and the image K (m) is stored in the first accumulation unit of the image accumulation unit 20 as a pre-use image (step S10, hereinafter referred to as S10).
The signal processing unit 2 moves the welding sensor 1 from the position shown in FIG. 4A to the position shown in FIG. 4C through the position shown in FIG. (M + 1) is imaged and stored in the first storage unit of the image storage unit 20 (S11).

信号処理部2は、カメラ12のフレームの第M列(画素の第M列)で検出光を捉えた画像K(M)の撮像まで終了したか否かを判定する(S12)。
ステップS12において、画像K(M)の撮像が終了していなければ、信号処理部2は、ステップS10に戻って次の画像Kを撮像する。画像K(M)の撮像が終了していれば、使用前画像の取得を終了し、次の処理であるステップS13に進む。
The signal processing unit 2 determines whether or not the imaging of the image K (M) in which the detection light is captured in the Mth column (Mth column of pixels) of the frame of the camera 12 is finished (S12).
If the imaging of the image K (M) is not completed in step S12, the signal processing unit 2 returns to step S10 and captures the next image K. If the imaging of the image K (M) has been completed, the acquisition of the pre-use image is terminated, and the process proceeds to step S13, which is the next process.

合成画像作成部21は、画像蓄積部20の第1蓄積部が保存した画像K(0)〜画像K(M)を積算して、基準画像G(b)を合成し、合成画像蓄積部22に保存する(S13)。
信号処理部2は、溶接作業の終了後、溶接センサ1を、再び図4(a)に示す基準面上の位置に移動させて、カメラ12のフレームの第m列(画素の第m列)で検出光を捉えた画像K’(m)を撮像し、使用後画像として画像K’(m)を画像蓄積部20の第2蓄積部に保存する(S14)。
The composite image creation unit 21 integrates the images K (0) to K (M) stored by the first storage unit of the image storage unit 20 to synthesize the reference image G (b), and the composite image storage unit 22. (S13).
After the welding operation is completed, the signal processing unit 2 moves the welding sensor 1 to the position on the reference plane shown in FIG. 4A again, and the m-th column (m-th column of pixels) of the frame of the camera 12. The image K ′ (m) capturing the detection light is captured, and the image K ′ (m) is stored in the second storage unit of the image storage unit 20 as a post-use image (S14).

信号処理部2は、溶接センサ1を、図4(a)に示す位置から図4(b)に示す位置を経て図4(c)に示す位置まで移動させつつ、次の画像である画像K’(m+1)を撮像し、画像蓄積部20の第1蓄積部に保存する(S15)。
信号処理部2は、カメラ12のフレームの第M列(画素の第M列)で検出光を捉えた画像K’(M)の撮像まで終了したか否かを判定する(S16)。
The signal processing unit 2 moves the welding sensor 1 from the position shown in FIG. 4A to the position shown in FIG. 4C through the position shown in FIG. '(M + 1) is imaged and stored in the first storage unit of the image storage unit 20 (S15).
The signal processing unit 2 determines whether or not the imaging of the image K ′ (M) in which the detection light is captured in the M-th column (M-th column of pixels) of the frame of the camera 12 is finished (S16).

ステップS16において、画像K’(M)の撮像が終了していなければ、信号処理部2は、ステップS14に戻って次の画像K’を撮像する。画像K’(M)の撮像が終了していれば、使用後画像の取得を終了し、次の処理であるステップS17に進む。
合成画像作成部21は、画像蓄積部20の第2蓄積部が保存した画像K’(0)〜画像K’(M)を積算して、輝度画像G(a)を合成し、合成画像蓄積部22に保存する(S17)。
If the imaging of the image K ′ (M) has not been completed in step S16, the signal processing unit 2 returns to step S14 and images the next image K ′. If the imaging of the image K ′ (M) has been completed, the acquisition of the used image is terminated, and the process proceeds to step S17 which is the next process.
The composite image creation unit 21 integrates the images K ′ (0) to K ′ (M) stored by the second storage unit of the image storage unit 20 to synthesize the luminance image G (a), and stores the composite image. The data is stored in the unit 22 (S17).

ステップS17での使用後画像の取得を終了すると、異常判断部は、溶接センサ1の異常を判断する異常判断処理を開始する(S18)。
異常判断部が異常判断処理を開始すると、差分画像生成部23は、基準画像G(b)と輝度画像G(a)の差分画像である差分輝度画像D(a)を生成する(S180)。
異常判断部は、差分輝度画像D(a)における輝度値のピークを検出し、137階調以上であるか否かを判断する(S181)。
When the acquisition of the after-use image in step S17 is completed, the abnormality determination unit starts an abnormality determination process for determining an abnormality of the welding sensor 1 (S18).
When the abnormality determination unit starts the abnormality determination process, the difference image generation unit 23 generates a difference luminance image D (a) that is a difference image between the reference image G (b) and the luminance image G (a) (S180).
The abnormality determination unit detects the peak of the luminance value in the difference luminance image D (a), and determines whether or not there are 137 gradations or more (S181).

ステップS181において137階調以上であると判断されなければ、異常判断部は、窓板13に異常はないと判断し、ステップS180からの一連の処理を終了する(S182)。
ステップS181において137階調以上であると判断されれば、異常判断部は、差分輝度画像D(a)の各列の輝度値を参照し、窓板13の汚れに偏りがあるか否かを判断する(S183)。異常判断部は、差分輝度画像D(a)の各列の輝度値がほぼ等しい値を示していれば、使用後画像である輝度画像G(a)の輝度値が画像全体にわたってほぼ均等に低下しており、窓板13の汚れに偏りがないと判断する。また、異常判断部は、差分輝度画像D(a)の一部の列のみに輝度値の低下が偏っていれば、窓板13の汚れに偏りがあると判断する。
If it is not determined in step S181 that the gradation is 137 or more, the abnormality determination unit determines that there is no abnormality in the window plate 13, and ends the series of processes from step S180 (S182).
If it is determined in step S181 that there are 137 gradations or more, the abnormality determination unit refers to the luminance value of each column of the difference luminance image D (a) and determines whether or not the dirt on the window plate 13 is biased. Judgment is made (S183). If the luminance value of each column of the difference luminance image D (a) indicates a substantially equal value, the abnormality determining unit decreases the luminance value of the luminance image G (a), which is a post-use image, almost uniformly over the entire image. Therefore, it is determined that the dirt on the window plate 13 is not biased. In addition, the abnormality determination unit determines that the dirt on the window plate 13 is biased if the decrease in the brightness value is biased only in a part of the columns of the difference luminance image D (a).

ステップS183において、窓板13の汚れに偏りがあると判断すると、異常判断部は、溶接センサ1とアーク点Xの位置関係に異常がある、又は遮蔽板14に異常があると判定する(S184)。窓板13の汚れの偏りを判断する際に、差分輝度画像D(a)の遮蔽板14側の輝度値の変化に着目すれば、遮蔽板14の異常をより的確に判定することができる。   In step S183, when it is determined that the dirt on the window plate 13 is biased, the abnormality determination unit determines that the positional relationship between the welding sensor 1 and the arc point X is abnormal or the shielding plate 14 is abnormal (S184). ). When judging the unevenness of the dirt on the window plate 13, if attention is paid to the change in the luminance value on the shielding plate 14 side of the differential luminance image D (a), the abnormality of the shielding plate 14 can be determined more accurately.

つまり、通常の状態でカメラ12の視野内に遮蔽板14が写らない場合において、差分輝度画像D(a)の遮蔽板14側の輝度値が大きくなっていれば、ワークWとの接触などにより遮蔽板14が変形し、変形した遮蔽板14が輝度画像G(a)に写っている可能性がある。このとき、異常判断部は、遮蔽板14に異常があると判定することができる。また、通常の状態でカメラ12の視野内に遮蔽板14が写る場合において、差分輝度画像D(a)の遮蔽板14側で輝度値が大きくなる領域があれば、輝度画像G(a)写っている遮蔽板14の位置と基準画像G(b)に写っている遮蔽板14の位置が異なっている可能性がある。これは、遮蔽板14がワークWとの接触などにより変形して通常の位置とは異なる位置に存在していることに起因すると考えられるので、異常判断部は、遮蔽板14に異常があると判定することができる。   That is, when the shielding plate 14 is not captured in the field of view of the camera 12 in a normal state, if the luminance value on the shielding plate 14 side of the difference luminance image D (a) is large, contact with the workpiece W or the like. There is a possibility that the shielding plate 14 is deformed and the deformed shielding plate 14 is reflected in the luminance image G (a). At this time, the abnormality determination unit can determine that the shielding plate 14 is abnormal. Further, when the shielding plate 14 is captured in the field of view of the camera 12 in a normal state, if there is a region where the luminance value increases on the shielding plate 14 side of the difference luminance image D (a), the luminance image G (a) is captured. There is a possibility that the position of the shielding plate 14 is different from the position of the shielding plate 14 shown in the reference image G (b). This is considered to be caused by the fact that the shielding plate 14 is deformed by contact with the workpiece W and is present at a position different from the normal position. Can be determined.

異常判断部は、ステップS184で異常があると判定すると、オペレータに対して、異常の発生と異常の内容を含む異常情報を送信(出力)する(S188)。
ステップS183において、窓板13の汚れに偏りがないと判断すると、異常判断部は、前回の窓板13の交換からの経過時間が、所定時間(例えば5分程度)以内であるか否かを判定する(S185)。
If the abnormality determination unit determines that there is an abnormality in step S184, the abnormality determination unit transmits (outputs) abnormality information including the occurrence of the abnormality and the content of the abnormality to the operator (S188).
If it is determined in step S183 that the dirt on the window plate 13 is not biased, the abnormality determination unit determines whether or not the elapsed time since the previous replacement of the window plate 13 is within a predetermined time (for example, about 5 minutes). Determination is made (S185).

ステップS185において、前回の窓板13の交換から所定時間以上の時間が経過していると判定されれば、窓板13の汚れに偏りがなく、前回の窓板13の交換からの経過時間が極端に短いということもない。したがって、異常判断部は、輝度画像G(a)の輝度値の低下が溶接ロボットの使用による通常の窓板13の汚れに起因すると判断し、窓板13の交換を要求する(S186)。   If it is determined in step S185 that a predetermined time or more has elapsed since the previous replacement of the window plate 13, the dirt on the window plate 13 is not biased, and the elapsed time since the previous replacement of the window plate 13 It is not extremely short. Therefore, the abnormality determination unit determines that the decrease in the luminance value of the luminance image G (a) is caused by the contamination of the normal window plate 13 due to the use of the welding robot, and requests replacement of the window plate 13 (S186).

ステップS186において窓板13の交換を要求することを決定すると、異常判断部は、オペレータに対して、窓板13の交換を要求する異常情報を出力する(S188)。
また、ステップS185において、前回の窓板13の交換から所定時間以上の時間が経過していないと判定されれば、窓板13の汚れに偏りはないが、前回の窓板13の交換からの経過時間が極端に短いということになる。したがって、異常判断部は、窓板13の汚れを反映する輝度画像G(a)の輝度値の低下が、溶接ロボットの異常、つまりパージエアの流量の異常やレーザ出力の異常などに起因すると判断する(S187)。
If it is determined in step S186 that the replacement of the window plate 13 is requested, the abnormality determination unit outputs abnormality information requesting the replacement of the window plate 13 to the operator (S188).
If it is determined in step S185 that the predetermined time or more has not passed since the previous replacement of the window plate 13, the dirt on the window plate 13 is not biased. The elapsed time is extremely short. Therefore, the abnormality determination unit determines that the decrease in the luminance value of the luminance image G (a) reflecting the dirt on the window plate 13 is caused by the abnormality of the welding robot, that is, the abnormality of the purge air flow rate or the abnormality of the laser output. (S187).

ステップS186において、窓板13の汚れがパージエアの流量の異常やレーザ出力の異常に起因すると判断されると、異常判断部は、パージエアの流量の異常やレーザ出力の異常を示す異常情報を出力する(S188)。
上述の差分画像判別経路によれば、溶接センサ1は、差分輝度画像D(a)が示す輝度値のピーク、差分輝度画像D(a)が示す輝度値の不均一性の評価、及び前回の窓板13の交換からの経過時間などを考慮することで、溶接センサ1自体に発生した異常であって、主に窓板13に関する異常を検出することが可能となる。
If it is determined in step S186 that the dirt on the window plate 13 is caused by an abnormality in the flow rate of the purge air or an abnormality in the laser output, the abnormality determination unit outputs abnormality information indicating an abnormality in the flow rate of the purge air or an abnormality in the laser output. (S188).
According to the above-described difference image determination path, the welding sensor 1 performs the evaluation of the luminance value peak indicated by the difference luminance image D (a), the nonuniformity of the luminance value indicated by the difference luminance image D (a), and the previous time. By taking into account the elapsed time since the replacement of the window plate 13, it is possible to detect an abnormality that has occurred in the welding sensor 1 itself and that is mainly related to the window plate 13.

次に、図2、図7及び図8を参照しながら、画像蓄積部20から輝度分布カーブ導出部28を経て異常判別部24までの処理経路を輝度分布判別経路について説明する。
スリット抽出部25は、画像蓄積部20の第1蓄積部が蓄積した画像K(0)〜画像K(M)、及び第2蓄積部が蓄積した画像K’(0)〜画像K’(M)から、それぞれ行方向に幅を有する検出光を抽出する。
Next, the processing route from the image storage unit 20 through the luminance distribution curve deriving unit 28 to the abnormality determination unit 24 will be described with reference to FIGS. 2, 7, and 8.
The slit extraction unit 25 includes the images K (0) to K (M) accumulated by the first accumulation unit of the image accumulation unit 20 and the images K ′ (0) to K ′ (M) accumulated by the second accumulation unit. ), Detection lights each having a width in the row direction are extracted.

スリット抽出画像蓄積部26は、スリット抽出部25が抽出した各検出光を、画像K(0)〜画像K(M)及び画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像として蓄積する。
スリット位置画素記録部27は、スリット抽出画像蓄積部26が蓄積した画像K(0)〜画像K(M)及び画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の各々について、第0行から第N行までの各行での幅方向における輝度重心を導出して、導出した各行の輝度重心を結ぶことでスリット抽出画像の中心位置を抽出する。スリット位置画素記録部27は、抽出したスリット抽出画像の中心位置、及びスリット抽出画像の全画素の輝度値を記録する。
The slit extracted image accumulating unit 26 uses each detection light extracted by the slit extracting unit 25 as a slit extracted image of the image K (0) to the image K (M) and the image K ′ (0) to the image K ′ (M). accumulate.
The slit position pixel recording unit 27, for each of the slit extracted images of the images K (0) to K (M) and the images K ′ (0) to K ′ (M) accumulated by the slit extracted image accumulation unit 26. The luminance centroid in the width direction in each row from the 0th row to the Nth row is derived, and the center position of the slit extraction image is extracted by connecting the derived luminance centroids of each row. The slit position pixel recording unit 27 records the center position of the extracted slit extraction image and the luminance values of all the pixels of the slit extraction image.

図7に示すように、スリット位置画素記録部27によって、行方向に線幅を有するスリット抽出画像の列方向に沿った中心位置が得られ記録される。
輝度分布カーブ導出部28は、スリット位置画素記録部27が記録したスリット抽出画像の全画素の輝度値に基づいて、第0行から第N行までの各行でスリット抽出画像を横切る方向(行方向)での輝度分布カーブを導出する。
As shown in FIG. 7, the slit position pixel recording unit 27 obtains and records the center position along the column direction of the slit extracted image having a line width in the row direction.
The luminance distribution curve deriving unit 28 crosses the slit extraction image in each row from the 0th row to the Nth row based on the luminance values of all pixels of the slit extraction image recorded by the slit position pixel recording unit 27 (row direction). ) To derive the luminance distribution curve.

図7に示すように、行方向に線幅を有する1つのスリット抽出画像から、スリット抽出画像のほぼ中心位置にピークを有する輝度値の分布である輝度分布カーブが、第0行から第N行までの各行について得られる。
レーザ線幅導出部29は、画像K(0)〜画像K(M)のスリット抽出画像の各々について、スリット位置画素記録部27が抽出した中心位置をN行分集計して、中心位置のばらつき(直線度許容値)Lptを導出し、同様に、画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の各々についても、スリット位置画素記録部27が抽出した中心位置をN行分集計して、中心位置のばらつき(直線度)Lpを導出する。
As shown in FIG. 7, from one slit extracted image having a line width in the row direction, a luminance distribution curve that is a distribution of luminance values having a peak at substantially the center position of the slit extracted image is represented by the 0th to Nth rows. Is obtained for each line up to.
The laser line width deriving unit 29 totals N lines of the center positions extracted by the slit position pixel recording unit 27 for each of the slit extracted images of the images K (0) to K (M), and the variation in the center position is detected. (Linearity tolerance) Lpt is derived, and similarly, for each of the slit extracted images of the images K ′ (0) to K ′ (M), the center position extracted by the slit position pixel recording unit 27 is set to N rows. The total is calculated to derive the center position variation (linearity) Lp.

また、レーザ線幅導出部29は、輝度分布カーブ導出部28が導出した画像K(0)〜画像K(M)の各スリット抽出画像に関する輝度分布カーブにおいて、例えば、輝度分布カーブのピーク輝度値の1/eの位置での幅(一般的に100μm程度)をスリット光のレーザ線幅許容値Lwtとして導出し、画像K’(0)〜画像K’(M)の各スリット抽出画像に関する輝度分布カーブにおける、輝度分布カーブのピーク輝度値の1/eの位置での幅をスリット光のレーザ線幅Lwとして導出する。 Further, the laser line width deriving unit 29 uses, for example, the peak luminance value of the luminance distribution curve in the luminance distribution curve regarding each slit extracted image of the images K (0) to K (M) derived by the luminance distribution curve deriving unit 28. width at the position of 1 / e 2 of the (typically about 100 [mu] m) is derived as the laser linewidth tolerance Lwt slit light, for each slit extracted image of the image K '(0) ~ image K' (M) In the luminance distribution curve, the width at the position of 1 / e 2 of the peak luminance value of the luminance distribution curve is derived as the laser line width Lw of the slit light.

異常判別部24は、レーザ線幅導出部29が導出した直線度許容値Lptと直線度Lpを比較して、直線度Lp>直線度Lptとなった場合、画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の中心位置のばらつきが大きいので、窓板13の面の精度及びレーザレンズに異常があると判別する。
また、異常判別部24は、レーザ線幅導出部29が導出したレーザ線幅許容値Lwtとレーザ線幅Lwを比較して、レーザ線幅Lw>レーザ線幅許容値Lwtとなった場合、画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の線幅が許容値を超えて大きいので、投光器11のレーザ線幅に異常があると判別する。
The abnormality determination unit 24 compares the linearity tolerance Lpt derived by the laser line width deriving unit 29 with the linearity Lp, and when linearity Lp> linearity Lpt is satisfied, the image K ′ (0) to the image K '(M) Since the variation in the center position of the slit extracted image is large, it is determined that there is an abnormality in the accuracy of the surface of the window plate 13 and the laser lens.
Further, the abnormality determining unit 24 compares the laser line width allowable value Lwt derived by the laser line width deriving unit 29 with the laser line width Lw, and when the laser line width Lw> the laser line width allowable value Lwt, Since the line width of the slit extracted images of K ′ (0) to K ′ (M) exceeds the allowable value, it is determined that the laser line width of the projector 11 is abnormal.

直線度Lp(中心位置のばらつき)が大きくなることと、窓板13の面の精度及びレーザレンズに異常が発生していることとの相関は、本出願の発明者らが実験及び経験を通じて知見している事実である。また、レーザ線幅Lwが大きくなることと、投光器11のレーザ線幅に異常が発生していることとの相関も、本出願の発明者らが実験及び経験を通じて知見している事実である。   The correlation between the increase in the linearity Lp (center position variation) and the accuracy of the surface of the window plate 13 and the occurrence of an abnormality in the laser lens has been found by the inventors of the present application through experiments and experience. That is the fact. The correlation between the increase in the laser line width Lw and the occurrence of an abnormality in the laser line width of the projector 11 is also a fact that the inventors of the present application have found through experiments and experiences.

以下、図8のフローチャートを参照しながら、信号処理部2における輝度分布判別経路の動作を説明する。
信号処理部2のスリット抽出部25は、図6のステップS10からステップS16の処理によって画像蓄積部20に蓄積された画像K(0)〜画像K(M)及び画像K’(0)〜画像K’(M)から、スリット抽出画像である検出光を抽出し、スリット位置画素記録部27が、抽出したスリット抽出画像の中心位置を抽出する(S20)。
Hereinafter, the operation of the luminance distribution determination path in the signal processing unit 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
The slit extraction unit 25 of the signal processing unit 2 performs the image K (0) to image K (M) and the image K ′ (0) to image stored in the image storage unit 20 by the processing from step S10 to step S16 in FIG. Detection light that is a slit extraction image is extracted from K ′ (M), and the slit position pixel recording unit 27 extracts the center position of the extracted slit extraction image (S20).

スリット位置画素記録部27は、抽出したスリット抽出画像の中心位置と、スリット抽出画像の全画素の輝度値を記録する(S21)。
輝度分布カーブ導出部28は、ステップS21でスリット位置画素記録部27が記録したスリット抽出画像の全画素の輝度値を基にして、画像K(0)〜画像K(M)及び画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の輝度分布カーブを導出する(S22)。
The slit position pixel recording unit 27 records the center position of the extracted slit extraction image and the luminance values of all the pixels of the slit extraction image (S21).
The luminance distribution curve deriving unit 28, based on the luminance values of all pixels of the slit extracted image recorded by the slit position pixel recording unit 27 in step S21, the image K (0) to the image K (M) and the image K ′ ( 0) to luminance distribution curves of the slit extracted images of the image K ′ (M) are derived (S22).

レーザ線幅導出部29は、スリット位置画素記録部27が抽出した中心位置を集計して、画像K(0)〜画像K(M)のスリット抽出画像の中心位置のばらつき(直線度許容値)Lptを導出し、同様に、画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の各々についても、中心位置のばらつき(直線度)Lpを導出する(S23)。
レーザ線幅導出部29は、輝度分布カーブ導出部28が導出した輝度分布カーブに基づいて、画像K(0)〜画像K(M)のスリット抽出画像によるレーザ線幅許容値Lwtを導出し、同様に、画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像によるレーザ線幅Lwを導出する(S24)。
The laser line width deriving unit 29 aggregates the center positions extracted by the slit position pixel recording unit 27, and the variation in the center positions of the slit extracted images of the images K (0) to K (M) (linearity tolerance). Similarly, Lpt is derived, and similarly, for each of the slit extracted images of the images K ′ (0) to K ′ (M), the center position variation (linearity) Lp is derived (S23).
The laser line width deriving unit 29 derives the laser line width allowable value Lwt based on the slit extracted images of the images K (0) to K (M) based on the luminance distribution curve derived by the luminance distribution curve deriving unit 28, Similarly, the laser line width Lw is derived from the slit extracted images of the images K ′ (0) to K ′ (M) (S24).

ステップS23で直線度許容値Lpt及び直線度Lpが導出され、ステップS24でレーザ線幅許容値Lwt及びレーザ線幅Lwが導出されると、異常判断部は、溶接センサ1の異常を判断する異常判断処理を開始する(S25)。
異常判断処理が開始されると、異常判断部は、直線度許容値Lptと直線度Lpを比較し、直線度Lpが直線度許容値Lptより大きいか否かを判定する(S250)。
When the allowable linearity value Lpt and the linearity Lp are derived in step S23, and the allowable laser line width value Lwt and the laser line width Lw are derived in step S24, the abnormality determination unit determines whether the welding sensor 1 is abnormal. Judgment processing is started (S25).
When the abnormality determination process is started, the abnormality determination unit compares the linearity allowable value Lpt with the linearity Lp and determines whether or not the linearity Lp is larger than the linearity allowable value Lpt (S250).

ステップS250において、直線度Lpが直線度許容値Lpt以下であると判定されると、異常判断部は、溶接センサ1に異常は生じていないと決定する(S251)。
ステップS250において、直線度Lpが直線度許容値Lptより大きいと判定されると、異常判断部は、画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の中心位置のばらつきである直線度Lpが大きくなった原因が、窓板13の面精度の低下や投光器11のレーザレンズの異常であると決定し、窓板13の面精度の低下や投光器11のレーザレンズの異常を示す異常情報を出力する(S252)。
If it is determined in step S250 that the linearity Lp is equal to or less than the linearity allowable value Lpt, the abnormality determination unit determines that no abnormality has occurred in the welding sensor 1 (S251).
If it is determined in step S250 that the linearity Lp is greater than the linearity tolerance Lpt, the abnormality determination unit is the variation in the center position of the slit extracted images of the images K ′ (0) to K ′ (M). It is determined that the cause of the increase in the linearity Lp is a decrease in the surface accuracy of the window plate 13 or an abnormality in the laser lens of the projector 11, indicating a decrease in the surface accuracy of the window plate 13 or an abnormality in the laser lens of the projector 11. Abnormal information is output (S252).

異常判断部は、ステップS251又はステップS252に続いて、レーザ線幅許容値Lwtとレーザ線幅Lwを比較し、レーザ線幅Lwがレーザ線幅許容値Lwtより大きいか否かを判定する(S253)。
ステップS253において、レーザ線幅Lwがレーザ線幅許容値Lwt以下であると判定されると、異常判断部は、レーザ線幅に異常はないと決定する(S254)。
Following step S251 or step S252, the abnormality determination unit compares the laser line width allowable value Lwt with the laser line width Lw, and determines whether the laser line width Lw is larger than the laser line width allowable value Lwt (S253). ).
If it is determined in step S253 that the laser line width Lw is equal to or smaller than the laser line width allowable value Lwt, the abnormality determination unit determines that there is no abnormality in the laser line width (S254).

ステップS253において、レーザ線幅Lwがレーザ線幅許容値Lwtより大きいと判定されると、異常判断部は、投光器11から射出されるレーザ光の線幅に異常が生じていると決定し、レーザ光の線幅異常を示す異常情報を出力する(S254)。
上述の輝度分布判別経路によれば、溶接センサ1は、画像K(0)〜画像K(M)及び画像K’(0)〜画像K’(M)のスリット抽出画像の直線度及びレーザ線幅などを考慮することで、溶接センサ1自体に発生した異常であって、主にスリット光(レーザ光)を照射する投光器11に関する異常を検出することが可能となる。
If it is determined in step S253 that the laser line width Lw is greater than the laser line width allowable value Lwt, the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred in the line width of the laser light emitted from the projector 11, and the laser Abnormal information indicating an abnormal line width of light is output (S254).
According to the above-described luminance distribution determination path, the welding sensor 1 uses the linearity and laser beam of the slit extracted images of the image K (0) to the image K (M) and the image K ′ (0) to the image K ′ (M). By considering the width and the like, it is possible to detect an abnormality that has occurred in the welding sensor 1 itself and that is related to the projector 11 that mainly emits slit light (laser light).

なお、ステップS22において輝度分布カーブ導出部28は、画像K(0)〜画像K(M)及び画像K’(0)〜画像K’(M)の全てのスリット抽出画像の輝度分布カーブを導出していたが、画像K(0)〜画像K(M)及び画像K’(0)〜画像K’(M)のうち数枚〜数十枚のスリット抽出画像を選択して輝度分布カーブを導出してもよい。この場合、ステップS22以降の処理は、導出した数枚〜数十枚のスリット抽出画像の輝度分布カーブに対して行う。   In step S22, the luminance distribution curve deriving unit 28 derives luminance distribution curves of all slit extracted images of the image K (0) to the image K (M) and the image K ′ (0) to the image K ′ (M). However, several to tens of slit extracted images are selected from the images K (0) to K (M) and the images K ′ (0) to K ′ (M), and the luminance distribution curve is set. It may be derived. In this case, the processing after step S22 is performed on the derived luminance distribution curves of several to several tens of slit extracted images.

以上をまとめれば、本発明の実施形態による溶接センサ1は、光切断法の技術を用いることで、溶接部位の三次元形状を検出できるだけでなく、溶接センサ1が撮像したスリット光の画像を用いて溶接センサ1自体に発生した異常を確実に検出できるものとなっている。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
In summary, the welding sensor 1 according to the embodiment of the present invention not only detects the three-dimensional shape of the welded part by using the technique of the optical cutting method, but also uses the image of the slit light imaged by the welding sensor 1. Thus, an abnormality occurring in the welding sensor 1 itself can be reliably detected.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

1 溶接センサ
2 信号処理部
10 センサハウジング
11 投光器
12 撮像部
13 防護窓板
14 防護遮蔽板
20 画像蓄積部
21 合成画像作成部
22 合成画像蓄積部
23 差分画像生成部
24 異常判別部
25 スリット抽出部
26 スリット抽出画像蓄積部
27 スリット位置画素記録部
28 輝度分布カーブ導出部
29 レーザ線幅導出部
W 溶接ワーク
T 溶接トーチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding sensor 2 Signal processing part 10 Sensor housing 11 Floodlight 12 Imaging part 13 Protection window board 14 Protection shielding board 20 Image storage part 21 Composite image creation part 22 Composite image storage part 23 Difference image generation part 24 Abnormality determination part 25 Slit extraction part 26 Slit Extracted Image Storage Unit 27 Slit Position Pixel Recording Unit 28 Luminance Distribution Curve Deriving Unit 29 Laser Line Width Deriving Unit W Welding Work T Welding Torch

Claims (4)

溶接ワークにスリット光を照射する投光部と前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像する撮像部とを有し、前記投光部及び撮像部と溶接ワークとの間には、前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像可能とすべく透過性を有する窓板が設けられ、前記撮像部が撮像したスリット光を含む画像を基に溶接ワークの形状計測が可能な溶接センサであって、
前記撮像部が撮像したスリット光を積算して得られた積算画像と、基準となるスリット光を積算して得られた基準積算画像とを作成する合成画像作成部と、
前記合成画像作成部で作成された積算画像と前記基準積算画像との差分をとることで、差分画像を生成する差分画像生成部と、
前記差分画像生成部が生成した差分画像の輝度情報に基づいて、前記窓板の異常を判別する異常判別部と、
を備えており、
前記撮像部の視野の一方側から他方側に亘るいずれかの位置にスリット光が存在する複数の画像をそれぞれ蓄積する画像蓄積部を有し、
前記合成画像作成部は、前記画像蓄積部に蓄積された複数の画像を積算して積算画像及び/又は基準積算画像を作成する
ことを特徴とする溶接センサ。
A light projecting unit that irradiates the welding work with slit light, and an image capturing unit that images the welding work irradiated with the slit light, and the slit light between the light projecting part and the imaging unit and the welding work. A welding sensor capable of measuring the shape of the welding workpiece based on an image including slit light imaged by the imaging unit, in order to be able to image the welding workpiece irradiated with
A composite image creation unit for creating an integrated image obtained by integrating the slit light imaged by the imaging unit and a reference integrated image obtained by integrating the slit light serving as a reference;
A difference image generation unit that generates a difference image by taking a difference between the accumulated image created by the composite image creating unit and the reference accumulated image;
Based on the luminance information of the difference image generated by the difference image generation unit, an abnormality determination unit that determines abnormality of the window plate,
Equipped with a,
An image accumulating unit for accumulating a plurality of images each having slit light in any position from one side to the other side of the field of view of the imaging unit;
The welding sensor, wherein the composite image creation unit creates a cumulative image and / or a reference cumulative image by integrating a plurality of images stored in the image storage unit .
前記基準積算画像は、正常な状態での窓板において、前記撮像部が撮像した検出光を積算して得られる画像であることを特徴とする請求項1に記載の溶接センサ。   2. The welding sensor according to claim 1, wherein the reference integrated image is an image obtained by integrating detection light captured by the imaging unit in a window plate in a normal state. 溶接ワークにスリット光を照射する投光部と前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像する撮像部とを有し、前記投光部及び撮像部と溶接ワークとの間には、前記スリット光が照射された溶接ワークを撮像可能とすべく透過性を有する窓板が設けられ、前記撮像部が撮像したスリット光を含む画像を基に溶接ワークの形状計測が可能とされた溶接センサであって、
前記撮像部の視野の一方側から他方側に亘るいずれかの位置にスリット光が存在する複数の画像をそれぞれ蓄積する画像蓄積部と、
前記画像蓄積部に蓄積された画像を基に、画像上のスリット光の線幅に沿った方向の輝度分布を取得する輝度分布取得部と、
前記輝度分布取得部で取得した輝度分布を基に、前記画像上のスリット光の直線度を検出する直線度検出部と、
前記直線度検出部が検出した直線度に基づいて、前記窓板及び/又は投光部の異常を判別する異常判別部と、
が備えられることを特徴とする溶接センサ。
A light projecting unit that irradiates the welding work with slit light, and an image capturing unit that images the welding work irradiated with the slit light, and the slit light between the light projecting part and the imaging unit and the welding work. The welding sensor is provided with a transparent window plate so as to be able to image the welded workpiece irradiated with the image, and is capable of measuring the shape of the welded workpiece based on the image including the slit light imaged by the imaging unit. And
An image accumulating unit for accumulating a plurality of images each having slit light at any position from one side to the other side of the field of view of the imaging unit;
A luminance distribution acquisition unit that acquires a luminance distribution in a direction along the line width of the slit light on the image based on the image stored in the image storage unit ;
Based on the luminance distribution acquired by the luminance distribution acquisition unit, a linearity detection unit that detects the linearity of slit light on the image;
Based on the linearity detected by the linearity detection unit, an abnormality determination unit that determines abnormality of the window plate and / or the light projecting unit,
A welding sensor.
前記輝度分布取得部で取得した輝度分布を基に、前記画像上のスリット光の線幅を検出する線幅検出部を有し、
前記異常判別部は、前記線幅検出部が検出した線幅に基づいて、前記窓板及び/又は投光部の異常を判別することを特徴とする請求項に記載の溶接センサ。
Based on the luminance distribution acquired by the luminance distribution acquisition unit, having a line width detection unit that detects the line width of the slit light on the image,
The welding sensor according to claim 3 , wherein the abnormality determining unit determines an abnormality of the window plate and / or the light projecting unit based on the line width detected by the line width detecting unit.
JP2013022265A 2013-02-07 2013-02-07 Welding sensor Active JP5744933B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013022265A JP5744933B2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Welding sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013022265A JP5744933B2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Welding sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014153155A JP2014153155A (en) 2014-08-25
JP5744933B2 true JP5744933B2 (en) 2015-07-08

Family

ID=51575164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013022265A Active JP5744933B2 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Welding sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5744933B2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03218422A (en) * 1989-11-20 1991-09-26 Tokico Ltd Sensor
JPH0419502A (en) * 1990-05-11 1992-01-23 Toyota Motor Corp Weld line detector of welding machine
JPH04307339A (en) * 1991-04-02 1992-10-29 Fanuc Ltd Replacement method of arc sensor protecting window
JPH05133743A (en) * 1991-11-12 1993-05-28 Mitsubishi Electric Corp Optical type position measuring device
JP3417708B2 (en) * 1994-04-04 2003-06-16 日立金属株式会社 Cross-sectional shape measuring method and measuring device
JP2001165867A (en) * 1999-12-14 2001-06-22 Nkk Corp Surface inspection device
JP4907428B2 (en) * 2006-05-18 2012-03-28 新日本製鐵株式会社 Surface inspection system and diagnostic method for inspection performance of surface inspection system
NL2005570C2 (en) * 2009-12-31 2011-07-04 Volkerrail Nederland B V Train with optical measuring implement and method.

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014153155A (en) 2014-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10092977B2 (en) Welding head and method for joining a workpiece
KR20210091789A (en) Laser Machining Process Monitoring System and Method Using Deep Convolutional Neural Network
Nguyen et al. Laser-vision-based quality inspection system for small-bead laser welding
KR102056076B1 (en) Apparatus for weld bead detecting and method for detecting welding defects of the same
JP6680751B2 (en) Laser processing equipment that warns of dirt on the protective window during laser processing
CN106052591A (en) Measurement device and method for measuring the shape of an object to be measured, system, and article production method
CA3034292A1 (en) Systems and methods for z-height measurement and adjustment in additive manufacturing
JP2008267836A (en) Surface flaw shape detection method for welded part, and computer program
TW201446386A (en) Laser processing system
JP2017205789A (en) Welding apparatus and welding method
JP7385768B2 (en) Method and device for determining the actual state of the support bar of a base material support, as well as a machine tool having a device of this kind
JP3823871B2 (en) Method and apparatus for measuring bead cutting shape of ERW welded pipe
JP2015148570A (en) Optical probe, fitting cover and shape measurement apparatus
JP5744933B2 (en) Welding sensor
TWI542430B (en) Laser processing method
JP2018205011A (en) Screw shape measurement device and method
Wang et al. Feature information extraction method for narrow gap U-type groove based on laser vision
KR102530974B1 (en) A device for measuring real-time flow and concentration of abnormal fumes generated during the powder bed fusion process, and a method for measuring real-time flow and concentration of abnormal fumes using the same
TW201809592A (en) Automated 3-D measurement
Mnich Development of a synchronized, high-speed, stereovision system for in situ weld pool measurement
JP5019507B2 (en) Laser processing apparatus and position detection method of workpiece
JP7296769B2 (en) Spatter detection device, laser processing device, and method for detecting spatter
Neill The application of 3D reconstruction by stereo vision for the purpose of assessing weld quality
JP2017015572A (en) Shape measurement device
JP2019028004A (en) Three-dimensional measuring device and method for detecting abnormality in three-dimensional measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150327

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150414

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150430

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5744933

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250