JPH0221202A - 画像処理による開先検出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は例えば自動アーク溶接のための開先を溶接トー
チに先行して撮像し、画像情報の中からルートギャップ
端を検出する方法に関するものである。

［従来の技術〕 溶接アークを所定の状態に保持する溶接条件を設定する
ために必要な開先に関する情報を、開先の画像の輝度か
ら積分・微分処理を行い検出する開先検出装置は本願発
明者らによって特願昭６２８９９０８号で既に出願され
ている。

第６図は上記開先検出装置の構成を示す説明図、第７図
は同装置の処理工程のフローチャト、第８図は処理工程
のタイムチャートである。

第６図において、撮像装置２の視野内に母材２６と開先
面３０とルートギャップ幅２８が入るように、初期設定
が行われる（第７図ステップＳＡ参照）。尚、２４は溶
接時に発生するヒユームを除去するためのエアーノズル
である。

撮像装置２からの画像信号は、制御部４に人力されるよ
うになっている（ステップＳＣ参照）。

この制御部４は、メモリ６と、演算処理部８に各々接続
されている。この演算処理部８は、積分手段１０、微分
手段１２、検出手段１４、演算手段１６を各々有してい
る。また、検出手段１４には、誤検出による大幅な変動
を抑制するリミッタ１８が設けられている。

制御部４では、通常は情報処理の高速化・簡略化のため
、撮像装置２の画像に対して、第８図（Ａ）の−点鎖線
で示すような微小領域のみが処理領域として設定ないし
限定され、これらの領域内の画素データがメモリ６から
読み出されて、以後の信号処理が行われる。また、各領
域は溶接進行と共にルートギャップ１ｉｉｆ３ＧＡ、Ｇ
Ｂ、ショルダＫＡ、ＫＢの位置を追尾するようになって
いる。

第８図（Ｃ）には、適宜のＸ座標値における各画素の輝
度データが示されている。この図に示すように、輝度は
ルートギャップ部で低い。しかし、光学ノイズの影習に
より、ルートギャップ端ＧＡＧＢ、ショルダＫＡ、ＫＢ
の位置を良好に検出することは困難である。

そこで、′かかる画素の輝度に対して、積分手段１０に
より、Ｙ座標のものをＸ方向に加算する位置積分が行わ
れる（ステップＳＣ参照）。

Ｘ方向の位置積分が、第８図（Ａ）の−点鎖線で示され
ている指定領域内の画素について行われ、その結果、同
図（Ｄ）に示すような輝度の積分データが得られる（図
中、破線は積分処理されなかった部分を示す）。

次に、以上のような積分データに対して、微分手段１２
により微分が行われる（ステップＳＣ参照）。この微分
は、微分値を求める画素の左右２つ又は１つ目に各々位
置する画素間の輝度差の絶対値を求めることによって行
われる。

微分値＝　ｌ　ＱＡ−ＱＢ 第８図（Ｅ）には、以上のようにして求められた微分デ
ータが示されており、ルートギャップＧＡＧＢ、ショル
ダＫＡ、ＫＢに対応するピークが鮮明に表れている。

次に以上のようにして求められた微分輝度データに対し
て、検出手段１４によってルートギャップＧＡ、ＧＢ、
ショルダＫＡ、ＫＢの位置検出、ルートギャップ幅の言
」測が行われる（ステップＳＣ参照）。

すなわち、第８図（Ａ）に示す指定領域内で同図（Ｅ）
の微分値が最大の画素の位置が求められ、ルートギャッ
プＧＡ、ＧＢ、ショルダＫＡ、ＫＢの位置として検出さ
れる。検出されたルートギヤツブＧＡ、ＧＢから、ルー
トギャップ幅２８が計測される。

次に、所定の換算式を用いて、前記計測されたギャップ
幅２８から、溶接電流指令値と溶接速度が、演算手段１
６によって行われる（ステップＳＣ参照）。この溶接デ
ータは、−度メモリ６に格納され、所定の遅延の後、制
御部４から溶接制御装置２０に出力され（ステップＳＣ
参照）、溶接トーチ２２の溶接電流指令値と溶接速度等
を制御する。

以上の動作が繰返し行われ、すべての溶接が終了すると
、装置の動作も終了する（ステップＳＣ参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記構成では第８図（八）に示す指定領
域内で同図（Ｅ）の微分値が最大の画素の位置が求めら
れるので、ルートギャップ幅がある定置上存在する場合
は問題ないが、ルートギャップＧＡ、ＧＢ間が狭くなっ
た場合、ＧＡ、ＧＢを追尾している２領域が重なってし
まい、１つの領域に２つの大きなピークが生じる。上述
のようにいずれか高いほうのピークにより位置を決定し
てしまうので、２つの領域で同一のピークをＧＡ及びＧ
Ｂの位置と誤って判断してしまう問題があった。また、
重なった領域は両側の領域で処理されるため処理の無駄
があった。

そこで本発明は、ルートギャップ幅が狭くなっても正確
にかつ高速にルートギャップ幅を検出し、誤作動するこ
とのない画像処理による開先検出法を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る画像処理による開先検出法では、）画像手
段によって撮像された開先画像の画像情報に対して、積
分処理を行う積分工程１．積分された画像情報に対して
、微分処理を行う微分工程、；微分された画像情報から
、該開先の位置に閏する情報を得る検出工程を含み、開
先に対して溶接アークを所定の状態に保持するための溶
接条件を制御するために必要な２つのルートギャップ端
ＧＡ、ＧＢ、２つのショルダＫＡ、ＫＢの位置に関する
情報を各々に対応する二次元的な検出領域を限定して得
る画像処理による開先検出法において、 前記２つのルートギャップ端ＧＡ、ＧＢを追尾する２つ
の前記検出領域が少なくとも部分的に重なるか否かを９
判断する判断工程を有し、前記判断工程で重ならないと
判断した場合各４つの領域で前記２つのルートギャップ
端ＧＡ。

ＧＢと２つのショルダＫＡ、ＫＢの位置を各々の検出領
域内のピーク値検出により求め、前記判断工程で重なる
と判断した場合２つのルトギャップ端ＧＡ、ＧＢを追尾
する２つの前記検出領域を１領域とみなして、この１領
域内にて、２つのルートギャップ端ＧＡ、ＧＢの位置を
極性が異なる隣接ピーク値検出により求めるものである
。

［作用］ 本発明においては、ルートギャップ端ＧＡ。

ＧＢを追尾する２つの前記画素の二次元的領域が重なる
か否かを判断する判断工程を加え、重なった場合には２
領域を１領域として、微分し極性の異なるピークによっ
てルートギャップ端ＧＡＧＢの位置を検出する。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例を説明する。

ｙ、１図は本願検出法による開先検出装置の構成を示す
説明図、第２図は処理工程のフローヂャト、第３図は処
理工程のタイムチャート、第４図は別の処理工程のタイ
ムチャート、第５図は積分・微分処理の説明図である。

第１図において、撮像装置４２の視野内に母材６６と開
先面７０とルートギャップ幅６８が入るように、初期設
定が行われる（第２図ステップＳａ参照）。尚、６４は
溶接時に発生するヒユームを除去するだめのエアーノズ
ルである。

撮像装置４２からの画像信号は、制御部４４に入力され
るようになっている（ステップｓｂ参照）。

この制御部４４は、メモリ４６と、演算処理部４８に各
々接続されている。この演算処理部４８は、積分手段５
０、微分手段５２、判断手段５３、検出手段５４、演算
手段５６を各々有している。また、検出手段５４には、
誤検出による大幅な変動を抑制するリミッタ５８が設け
られている。

制御部４４では、通常は情報処理の高速化・簡略化のた
め、撮像装置４２の画像に対して、第３図（員及び第４
図（Ａ）の−点鎖線で示すような微小領域のみが処理領
域として設定ないし限定され、これらの領域内の画素デ
ータがメモリ４６から読み出されて、以後の信号処理が
行われる。また、各領域は溶接進行と共にルートギャッ
プ端ＧＡ。

ＧＢ、ショルダＫＡ、ＫＢの位置を追尾するようになっ
ている。

第３図（Ｃ）及び第４図（Ｃ）　には、適宜のＸ座標値
における各画素の輝度データが示されている。

この図に示すように、輝度はルートギャップ部で低い。

しかし、光学ノイズの影響により、ルートギヤツブ端Ｇ
Ａ、ＧＢ、ショルダＫＡ、にＢの位置を良好に検出する
ことは困難である。

そこで、積分手段５０において、第５図に示すような積
分が行われる（ステップＳｃ参照）。

第５図において、（八）は、ショルダＫＡの部分に該当
する各画素の輝度データの一例が示されている。積分は
、同−Ｙ座標のものを、Ｘ方向に加算することによって
行われる。例えば、画素Ｑ１の積分値は、画素Ｑ、□〜
Ｑ＋ｓの輝度を合計したものとなる。他の画素Ｑ２、Ｑ
３、Ｑ４・・・についても同様である。

以上のようなＸ方向の位置積分が、第３図（八）及び第
４図（八）の−点鎖線で示されている指定領域について
行われ、各図（Ｄ）に示すような輝度の積分データが得
られる（図中、破線は積分処理されなかった部分を示す
）。

次に、以上のような積分データに対して、微分手段５２
により各領域において微分をおこなう（ステップＳｃ参
照）。

この微分は、ルートギャップ端ＧＡ、ＧＢでは微分値を
求める画素の左右１つ又は２つ目に各々位置する画素の
右側の値から左側の値を引いて求める（第５図ＣＢ）参
照）。

微分値＝ＱＢ−ＱＡ なお、ショルダＫＡ、ＫＢは開先面７０の輝度が母材２
６表面の輝度より大きいとは必ずしも限らないので、従
来の絶対値の微分値を用いている。

第３図（Ｅ）及び第４図（Ｅ）には、以上のようにして
求められた微分データが示されており、ルートギャップ
ＧＡ、ＧＢに対応する交互に極性を変えた２つのピーク
とショルダＫＡ、ＫＢに対応する２つのピークが鮮明に
表れている。

次に以上のようにして求められた微分輝度データに対し
て、検出手段５４によるルートギャップＧＡ　　ＧＢ、
ショルダＫＡ、ＫＢの位置検出、ルートギャップ幅の計
測が行われる（ステップ５ｅｔＳｅ２参照）のであるが
、第４図のようにルートギャップＧＡ、ＧＢ間が狭くな
ったり、殆ど零になる場合、各々の指定領域が重なって
しまっているので、重なった部分が両側の領域で処理さ
れるため、処理の無騒があった。

そこで、検出手段５４により検出が行われる前に、判断
手段５３により上記２つの領域が、重なっているか否か
を判断する（ステップＳｃ参照）工程を行う。

重なっていないと判断された場合、即ち第３図（八）で
はＧＡ、ＧＢの２つの指定領域内毎に同図（Ｅ）に示す
微分値が各々最大及び最小の画素の位置を求めしかも該
最大・最小が交互になることをも認識して位置を求める
。つまり、ＧＡの領域では負の最大ピークを求めＧＢの
領域では正の最大ピークを検出する。検出されたルート
ギャップＧＡ、ＧＢから、ルートギャップ幅６８が計測
される。これにより、溶接時のヒユーム、溶接面のキズ
等によって誤った情報を得ることが少なくなり、信碩性
も大幅に高まるようになった。

重なっていると判断された場合、即ち第４図（八）では
２つのルートギャップ領域ＧＡ、ＧＢを１つのルートギ
ャップ領域と見なしその領域にて同図（Ｅ）に示す微分
値が最大及び最小の画素の位置を求める。しかも上記と
同様に最大・最小が交互になることをも認識して極性が
異なる２つの隣接ピークによりルートギャップＧＡ、Ｇ
Ｂの位置を検出する。つまり、左側に負の最大ピーク右
側に正の最大ピークが位置していることを確認してＧＡ
、ＧＢの位置を検出する。上記の関係が得られない場合
は検出不能として前回の検出位置を保持する。検出され
たルートギャップＧＡ、ＧＢから、ルートギャップ幅６
８が計測される。これにより、ルートギャップ幅６８が
狭い場合でも、正確にかつ高速にルートギャップ幅６８
が得られるようになり、誤動作も少なく信頼性も大幅に
高まるようになった。

尚、本実施例では判断工程を微分工程の後に行ったが、
積分処理の前でも、積分処理と微分処理の間で行っても
、本実施例と同様に作動することは言うまでもない。

次に、所定の換算式を用いて、前記計測されたルートギ
ャップ幅６８から、溶接電流指令値と溶接速度等の溶接
データが、演算手段５６によって求められる（ステップ
Ｓｃ参照）。この熔接データは、−度メモリ−４６に格
納され、所定の遅延の後、制御部４４から溶接制御装置
６０に出力され（ステップ３ｇ参照）、溶接トーチ６２
の溶接電流指令値と溶接速度等を制御する。

以上の動作が繰返し行われ、すべての溶接が終了すると
、装置の動作も終了する（ステップｓｈ参照）。

分・微分処理の説明図、第６図は上記開先検出装置の構
成を示す説明図、第７図（よ同装置の処理工程のフロー
チャト、第８図は処理工程のタイムチャートである。

図において、５０は積分手段、５２は微分手段、５３は
判断手段、５４は検出手段、５６は演算手段である。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したとおり、ルートギャップ幅か狭い
場合でも、正確にかつ高速にルートギャップ幅が得られ
るようになり、溶接条件制御等を正確に行えるようにな
り、誤動作も少なく信頼性ら大幅に高まるという効果が
ある。

代理人　弁理士　佐　藤　正　年

【図面の簡単な説明】

第１図は本願検出法による開先検出装置の構成を示す説
明図、第２図は処理工程のフローチャト、第３図は処理
工程のタイムチャート、第４図は別の処理工程のタイム
チャート、第５図は積手続補′正書（放） 昭和６３年１０月２６０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像手段によって撮像された開先画像の画像情報に対し
   て、積分処理を行う積分工程、；積分された画像情報に
   対して、微分処理を行う微分工程、；微分された画像情
   報から、該開先の位置に関する情報を得る検出工程を含
   み、開先に対して溶接アークを所定の状態に保持するた
   めの溶接条件を制御するために必要な２つのルートギャ
   ップ端ＧＡ、ＧＢ、２つのショルダＫＡ、ＫＢの位置に
   関する情報を各々に対応する二次元的な検出領域を限定
   して得る画像処理による開先検出法において、 前記２つのルートギャップ端ＧＡ、ＧＢを追尾する２つ
   の前記検出領域が少なくとも部分的に重なるか否かを判
   断する判断工程を有し、 前記判断工程で重ならないと判断した場合各４つの領域
   で前記２つのルートギャップ端ＧＡ、ＧＢと２つのショ
   ルダＫＡ、ＫＢの位置を各々の検出領域内のピーク値検
   出により求め、 前記判断工程で重なると判断した場合２つのルートギャ
   ップ端ＧＡ、ＧＢを追尾する２つの前記検出領域を１領
   域とみなして、この１領域内にて、２つのルートギャッ
   プ端ＧＡ、ＧＢの位置を極性が異なる隣接ピーク値検出
   により求める画像処理による開先検出法。