JPH029538B2 - - Google Patents

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JPH029538B2
JPH029538B2 JP59102588A JP10258884A JPH029538B2 JP H029538 B2 JPH029538 B2 JP H029538B2 JP 59102588 A JP59102588 A JP 59102588A JP 10258884 A JP10258884 A JP 10258884A JP H029538 B2 JPH029538 B2 JP H029538B2
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Japan
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welding
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torch
area
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Koji Kashiwakura
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Masahiro Kobayashi
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は画像処理による溶接制御方法に係り、
特に厚板狭開先における溶接に好適な溶接制御方
法に関する。
〔発明の背景〕
従来の溶接制御方法としては、溶接トーチの位
置制御および溶接における溶け込みを制御するた
めの溶接入熱制御がある。前者における制御方法
としては、溶接開先を倣いローラを利用しての接
触式制御、あるいは特開昭58−38669号に記載の
ようにアークを撮像し、アーク映像により、トー
チ位置を制御する方法がある。一方、後者におけ
る制御方法としては、予め溶接条件を設定し、溶
接状態において、該条件を再生制御する方法、あ
るいは特開昭56−102375号、同57−28679等での
溶融池の温度を検出し、溶接制御する方法があ
る。しかし、これら両者の制御は何れも、位置制
御あるいは入熱制御各々単独の制御しか行なえ
ず、同時に位置および入熱制御を行う制御方法は
無い。本発明によれば、前出の特開昭56−102375
号において考慮されていないトーチ位置制御を可
能にし、又特開昭58−38669号において考慮され
ていない溶接部近傍の温度状態を検出して、入熱
制御を可能にする。しかも、両者の制御を同一情
報源より、行うことにより、制御精度を向上させ
るとともに、制御のための検出装置を簡単化する
ことが可能となる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、先に述べた従来の制御方法の
欠点に克服し、トーチ位置制御と溶接入熱制御を
溶接部の温度検出により、両者同時制御可能とし
さらに溶接状態におけるリアルタイム制御も可能
とする、信頼性の高い溶接制御方法を提供するこ
とにある。
〔発明の概要〕
本発明の画像処理による溶接制御方法は、溶接
状態における溶接部を撮像装置により温度情報と
してとらえ、該温度情報の信号から温度分布を求
めて等温度線領域のパターンを検出してから、該
等温度線領域のパターンにおける各等温度線領域
相互の中心点の変位の有無を検出し、該中心点の
変位が生じたとき、該変位が実質的に零となるよ
うに溶接トーチの位置を制御し該溶接トーチが最
適位置を維持するように位置制御するとともに、
予め設定された等温度線領域の面積と前記検出し
た等温度線領域のパターンにおける等温度線領域
の面積とを比較し、それらが実質的に等しい面積
となるように溶接入熱量を制御することを特徴と
する。
本発明における制御方法の概要を第２図および
第３図により説明する。第２図はトーチ位置制御
における説明図である。溶接トーチが適正な位置
にある場合は、溶接状態の溶接部を溶接線の中心
を撮線中心として上方からその溶接部の温度分布
を撮像すると、溶接線にたいして対称の第２図ａ
に示す予め定められた標準等温度線パターンと同
等のパターンを示す。溶接アーク光の影響を極力
避けて正確なパターンを得るために撮像中心は溶
接方向の後方に置くか、溶接アーク光波長が撮像
溶接部の光波長とかけ離れている場合にはフイル
ターにより撮像溶接部の光を撮像装置に取り込む
ようにすることが好ましい。溶接開先内において
溶接トーチが溶接線の幅方向左右のいずれかに第
１図ｂは右方向へのずれを示す。移動すると、上
記パターンは第１図ｂに示す様に等温度線パター
ンが歪み、各々の等温度線の中心位置が変位す
る。従つて、この変位を検出することにより、ト
ーチ位置を適正位置に復帰させるような制御を行
う。第３図は溶接入熱制御における説明図であ
る。トーチ位置制御のための等温度線パターンを
用い制御を行うことが可能である。第３図ａは予
め定められた標準等温度線パターンで、溶接物の
材質、板厚等により溶接入熱制御するための最適
な温度範囲を予め決定し、その温度における等温
度線領域をハツチングで示す。溶接入熱が低下す
ると、第３図ｂに示す様に該領域が小さくなる。
従つて、標準パターンにおけるハツチングした面
積と、第３図ｂにおけるハツチング面積を比較す
ることにより溶接入熱制御を行う。以上述べた様
に、溶接部の等温度線パターンより、トーチ位置
および溶接入熱両者の制御を行うことが可能とな
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の制御方法のフロチヤートの例
である。溶接トーチ１に取付けられた撮像装置２
により溶接状態における溶接部の温度分布を検出
する。溶接部の各位置の温度は各位置から放射さ
れる分光放射パワーを撮像装置の赤外線センサー
により検知し、温度に変換し、溶接部全体の温度
分布は検知した各位置の温度から等温度位置を結
線した等温度線が線状のパターンとして作成さ
れ、表示される。予め溶接物の材質、板厚、開先
形状等を考慮して、最適制御等温度線を選定し
（標準等温度線パターン）、その標準等温度線パタ
ーンと溶接状態において得られたパターンと比較
を行う。トーチ位置制御のための等温度線中心位
置および溶接入熱制御のための等温度線領域面積
を比較し、各々必要な修正量を計算し、トーチ位
置、溶接入熱条件を適正な値になるよう制御を行
う。
トーチ位置の修正量を作成する手法としては、
例えば第１図ｂの様にトーチ位置が右に変化した
場合には、画像上の各等温度線パターンの中心の
水平方向位置を求め、最高温度の等温度線パター
ンの中心の水平方向位置を基準にして低温度の等
温度線パターンの中心の水平方向位置の水平方向
ずれ量の算出とそのずれ方向の検知とを変位とし
て演算し、トーチ位置の修正量としては検知した
方向とは逆水平方向であつて算出したずれ量相当
量をトーチ位置の修正量として作成する。この修
正量の作成は連続的に行うことにより修正量が零
に成るように連続制御されることが好ましい。
第４図は本発明の制御装置の実施例を示したも
のである。溶接部温度の検出は溶接トーチ１に取
付けられた撮像装置２により検出を行う。撮像装
置２は、溶接部が溶接中に移動しない場合、即
ち、溶接物が移動し、溶接トーチ１が固定された
方法で溶接を行う場合は、溶接トーチに取付ける
必要は無く、溶接部が監視可能な位置に固定して
も良い。撮像装置２は溶接物の板厚、開先形状等
により構造は異なる。第４図はフアイバースコー
プ３および赤外線カメラ４より構成される撮像装
置を示すが板厚が小さい場合は、赤外線カメラで
直接溶接部を監視することも可能である。また、
フアイバースコープの替りに、光学レンズ系によ
り、溶接部像を取り出し、赤外線カメラに伝達す
ることも可能である。赤外線カメラ４より画像処
理装置５に信号が送られ、等温度線パターンが標
準パターンと比較し、必要な修正量を計算し、制
御信号を出力する。制御信号は溶接制御盤６に伝
達され、トーチ位置あるいは溶接入熱条件の修正
を行う。溶接入熱制御は通常溶接電流を変化させ
ることにより制御を行うが、溶接速度あるいは溶
接電圧により制御を行うことも可能である。
本発明を溶接物に適用する場合、まず、溶接物
が固定された場合が考えられる。
この場合は、溶接トーチは初期条件で設定され
た速度で動きながら、本発明による制御動作を行
う。一方、溶接トーチを固定した場合において
は、溶接物を溶接中、溶接トーチに対し、標準等
温度線パターンを維持する様に、位置制御を行う
ことも可能である。以上、溶接トーチを制御動作
させるか、溶接物を制御動作させるか何れでも、
本発明は適用できる。更に、両者を並用して使用
しても良い。
本発明による溶接制御方法は、溶接部が外的エ
ネルギーの負荷で溶融させる溶接法に広く適用す
ることが可能である。入熱制御方法としては、電
子ビーム溶接においては、電子ビーム焦点位置、
溶接速度あるいは溶接電流を、ガス溶接において
は、ガス流量あるいは溶接速度を、アーク溶接と
同様に、等温度線パターン検出により、制御を行
うことが可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、溶接部の温度分布を検出する
ことにより、トーチ位置制御および溶接入熱制御
両者の制御が同時に可能となり、かつ、溶融状況
と制御情報とすることにより、信頼性の高い溶接
制御を実現することができる。
加えて、近年、ますます溶接に対しては省力
化、自動化による作業能率の向上が要求されてお
り、そのために、狭開先溶接の開発が進められて
きている。狭開先溶接の場合、開先面への溶け込
みが悪いと、多層溶接において欠陥が生じやす
い。従つて、高精度の溶接制御が必要となるが、
本発明によれば、完全な自動制御が可能となり、
ロボツトの溶接分野への適用拡大に必要なリアル
タイム制御を実現することになり、その寄与は大
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は溶接制御装置のフローチヤートによる
説明図、第２図はトーチ位置制御の説明図、第３
図は溶接入熱制御の説明図、第４図は溶接制御シ
ステムの構成図を示す。 １……溶接トーチ、２……撮像装置、３……フ
アイバースコープ、４……赤外線カメラ、５……
画像処理装置、６……溶接制御盤、７……溶接電
源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接状態における溶接部を撮像装置により温
    度情報としてとらえ、該温度情報の信号から温度
    分布を求めて等温度線領域のパターンを検出して
    から、該等温度線領域のパターンにおける各等温
    度線領域相互の中心点の変位の有無を検知し、該
    中心点の変位が生じたとき、該変位が実質的に零
    となるように溶接トーチの位置を制御し該溶接ト
    ーチが最適位置を維持するように位置制御すると
    ともに、予め設定された等温度線領域の面積と前
    記検出した等温度線領域のパターンにおける等温
    度線領域の面積とを比較し、それらが実質的に等
    しい面積となるように溶接入熱量を制御すること
    を特徴とする画像処理による溶接制御方法。 ２ 前記等温度線領域領域のパターンの検出を赤
    外線撮像装置を用いて行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の画像処理による溶接制御
    方法。
JP59102588A 1984-05-23 1984-05-23 画像処理による溶接制御方法 Granted JPS60247475A (ja)

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DE8585106386T DE3568146D1 (en) 1984-05-23 1985-05-23 Image processing welding control
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