JPH0316226B2 - - Google Patents

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JPH0316226B2
JPH0316226B2 JP59273597A JP27359784A JPH0316226B2 JP H0316226 B2 JPH0316226 B2 JP H0316226B2 JP 59273597 A JP59273597 A JP 59273597A JP 27359784 A JP27359784 A JP 27359784A JP H0316226 B2 JPH0316226 B2 JP H0316226B2
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    • B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光学系を用いてアーク画像及び被溶
接部の開先光切断画像を検出し、溶接すべき位置
を検出する、全自動アーク溶接ロボツトの溶接線
倣い装置に好適な溶接位置検出装置に関するもの
である。
〔発明の背景〕
従来、光学系を用いた溶接位置検出装置には第
５図及び第６図に示すものがあつた。第５図に示
す装置は、投光手段１からの例えばレーザ光をス
リツト（図示せず）を通して線状に鋭く集光させ
た光（線状集光光線）を被溶接材２の開先面３に
斜め上方から照射し、開先面３からの反射光を
ITVカメラなどの受光手段４で検出し、得られ
た画像を解析することによつて溶接すべき位置を
求めるものであつた。
この装置を前記溶接ロボツトに適用し、溶接ト
ーチ５を制御する場合には、溶接前に一度開先面
３を倣つて外部記憶手段（図示せず）に開先情報
を記憶させ、溶接時に記憶情報に基づいてトーチ
５を制御する方法と、溶接ワイヤ６に電力を供給
し、アーク７を発生させて実際に溶接しながら開
先面３を倣い、トーチ５の位置制御を行う方法と
があつた。
しかしいずれの方法でも、上述従来装置はワイ
ヤ６先端を直接観測していないため、ワイヤ６の
曲がりや突出し量の変化などを検出できず、この
ため溶接線に対して正確にトーチ５を倣わせるこ
とができなかつた。
一方第６図に示す装置は、溶接中のアーク７点
からの光（アーク光）をフイルタ群８を介して受
光手段４に取込み、得られた画像を解析してワイ
ヤ６先端のアーク７発生位置を求めるものであつ
た。
しかしこの装置では、ワイヤ６の曲がりや突出
し量などを検出することはできるが、トーチ５と
被溶接材２の相対位置関係は検出できず、倣うべ
き溶接線の検出に適用できなかつた。このため、
この装置に、アーク光自体を光源として開先位置
を検出する装置を併用することが考えられるが、
アーク光強度は変動が大きいので観測系のレベル
設定が困難であつた。
そこで、上述諸問題を全て解消するために、第
５図及び第６図に示す両装置を用いて１つの溶接
位置検出装置を構成することが考えられるが、こ
れでは装置が大型かつ複雑化し、実用的でないと
いう問題点があつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような問題点を解消するために
なされたもので、ワイヤの曲がりや突出し量が検
出できると共に溶接線の検出にも適用でき、しか
もこれらが小型かつ簡単な構成で達成できる、全
自動アーク溶接ロボツトに好適な溶接位置検出装
置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明装置は、アークを観測用光学系で観測す
る一方で、アーク点に先行した、通常、アーク点
近傍の開先面に線状集光光線を照射させ、その反
射光を前記観測用光学系でアーク観測と同時に観
測するように光学系を配置することで、アーク画
像と開先光切断画像を１つの観測用光学系の２次
元光位置検出器の視野内に直接入るようにし、簡
易な構成で前記両画像が同時に検出されるように
してアーク溶接の自動化に便宜を計つたものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下第１図〜第４図を参照して本発明の実施例
を説明する。第１図は本発明による溶接位置検出
装置の一実施例を概略的に示す斜視図で、図中
２，３，５及び６は各々第５図と同様である。１
１は線状集光光線照射用光学系で、アーク点Ｐに
先行するアーク点Ｐ近傍位置の開先面３に線状集
光光線を照射する。１２は、例えばITVカメラ
あるいはCCDセンサなどからなる２次元光位置
検出器１２ａ、干渉フイルタ１２ｂ及び減光フイ
ルタ１２ｃなどで構成された観測用光学系で、ア
ーク点Ｐの光（アーク光）と前記線状集光光線の
開先面３での反射光との両方が前記検出器１２ａ
の受光面に入射すべく各部材１２ａ〜１２ｃの選
定やそれらの配置位置設定、光軸調整がなされて
いる。ここでは、検出器１２ａの光軸を開先面３
上のアーク点Ｐと線状集光光線の開先面での反射
部分との中央部に向け、かつその中央部と検出器
１２ａの間隔を適宜設定することで前記アーク光
と反射光が検出器１２ａ受光面に入射すべくなさ
れている。
線分Q1〜Q5は光学系１１からの線状集光光線
よつて開先面３上に生じる光切断線を表わす。
即ち本発明は、例えば上述したように構成する
ことで、アーク画像と開先光切断画像とが観測用
光学系１２の視野内に直接入るようになされ、そ
れら両画像が同時に検出されるようにしたもので
ある。ここでは、開先面３上の光切断画像は、前
記光切断線部分からの反射光を、前記線状集光光
線と同じ波長領域の光のみを透過する特性をもつ
た干渉フイルタ１２ｂを介して検出器１２ａに入
射させることにより、検出器１２ａで検出され
る。また開先光切断画像は、アーク光を減光フイ
ルタ１２ｃにより前記光切断線部分から反射され
る散乱光強度と同程度になるよう減光した後、干
渉フイルタ１２ｂを介して検出器１２ａに入射さ
れ、検出器１２ａで前記開先光切断画像検出と同
時に検出される。
第２図は上述本発明装置が適用された全自動ア
ーク溶接ロボツトの一例を概略構成図で、図中
２，５，６及び７は各々第５図と同様である。２
１は上記光学系１１，１２を一括内蔵してなる上
述本発明装置部（以下、センサ部という）であ
る。このセンサ部２１でアーク画像と開先光切断
画像が同時に検出されて得られた画像信号は、画
像処理装置２２に入力される。画像処理装置２２
では、アーク画像及び開先光切断画像の各々が記
録された特定領域の画像信号について所定の画像
処理を行なう。このうち開先光切断画像から開先
位置を検出し、この信号を遅延回路２３を介して
遅延処理をした後、ロボツト制御装置２４に出力
させる。また、アーク画像から溶接ワイヤ６の曲
がり、突出し量を検出し、この信号をロボツト制
御装置２４に出力させると共に、アーク情報を溶
接機制御装置２５に送る。前記ロボツト制御装置
２４は、前記遅延処理後の開先位置情報と前記ア
ーク情報（ワイヤ６の曲がり、突出し量）に基づ
いて溶接トーチ５の位置を制御する。同様に、前
記溶接機制御装置２５は、アーク情報に基づき、
溶接電流、アーク電圧の制御を実行するものであ
る。
上述ロボツトによれば、１つの検出器１２ａ
（第１図参照）を備えた１つのセンサ部２１で、
換言すれば小型かつ簡単な構成でアーク画像と開
先光切断画像を取込むことができる。そして、開
先光切断画像の観測によつて溶接線を検出でき、
また、アーク画像の観測によつて溶接中のワイヤ
６の曲がりや突出し量も同時に検出してトーチ５
位置を溶接線に倣つて制御できるため、位置決め
精度の高い溶接が可能となる。さらに、アーク情
報の検出によつて適正な溶接条件のもとでの溶接
が可能になる。
第３図は前述本発明装置（上記センサ部２１）
の具体例を示す断面図で、この図において第１図
及び第２図と同一符号は同一又は相当部分を示
す。１１ａは発光素子、１１ｂはこの発光素子１
１ａからの光線に指向性をもたせるための集光レ
ンズ、１１ｃはミラー、１１ｄはシリンドリカル
レンズで、これらは線状集光光線照用光学系１１
を構成する。この光学系１１は、ここではトーチ
５を挾んで対称位置に一対（一方は図示省略）、
設け、それらの光学系１１，１１からの各光線l1
が直線状に接がるよう配置されている。１２ｄは
レンズ、１２ｅは耐熱ガラス板で、検出器１２
ａ、干渉フイルタ１２ｂ及び減光フイルタ１２ｃ
とで観測用光学系１２を構成している。
上述本発明装置において、ワイヤ６の先端を含
むアーク画像は、アーク光が狭い開口３１を通
り、耐熱ガラス板１２ｅ、減光フイルタ１２ｃ、
干渉フイルタ１２ｂ及びレンズ１２ｄを介して検
出器１２ａに入射されることにより検出器１２ａ
で検出される。また開先光切断画像は、光切断線
Ｑ部分からの反射光が開口３２を通り、耐熱ガラ
ス板１２ｅ、干渉フイルタ１２ｂ及びレンズ１２
ｄを介して検出器１２ａに入射されることによ
り、検出器１２ａで前記アーク画像検出と同時に
検出される。ここで、検出器１２ａ及びレンズ１
２ｄは、その光軸がアーク点Ｐと光切断線Ｑとの
中央部と交叉し、前記画像が検出器１２ａの視野
内に直接入るように配置されている。なお図中３
３は、溶接中に発生するスパツタ、ヒユームなど
が開先光切断画像を検出する視野内に侵入するこ
とを防止するために設けられたもので、これによ
り鮮明な開先光切断画像を得ることができる。
上述第３図に示す例によれば、 (1) ワイヤ６先端部を含むアーク部分のみの像を
狭い開口３１を通し、それ以外の像は除去され
て観測されるので、アーク点Ｐ及びワイヤ６先
端位置を求める際の画像処理が容易になり、 (2) 検出器１２ａの観測視野内にアーク画像と開
先光切断画像が入るようにすることでアーク点
Ｐに近い開先光切断画像を得ることができ、か
つ装置（センサ部２１）全体を小型化でき、 (3) 検出器１２ａの受光面に結像される上記両面
像が互いに重なり合うことがなく分離された像
となつているので、画像処理の際には各々の画
像領域のみについて処理を行えばよく、処理構
成が容易となる、 などの効果がある。
第４図は前述本発明装置の他の具体例を示す断
面図で、この図において、第３図と同一符号は同
一又は相当部分を示す。１１ｅ，１２ｆは各々オ
プチカルフアイバを多数束ねてなる光フアイバケ
ーブル、１１ｆは光フアイバケーブル１１ｅの端
面１１ｇで広がる光線を平行光にするためのレン
ズ、１２ｇは光フアイバケーブル１２ｆで伝達さ
れた画像を検出器１２ａの受光面に結像させるた
めの接眼レンズである。
即ち上述例は、両光学系１１，１２の光線
（像）の伝送路に光フアイバケーブル１１ｅ，１
２ｆを用い、かつ検出器１２ａ及び発光素子１１
ａをトーチ５から離れた位置に設けたもので、こ
れによれば、検出器１２ａ及び発光素子１１ａが
熱や電気などによる外乱の影響を抑制できるとい
う効果もある。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、溶接ワイヤ
の曲がりや突出し量が検出できると共に溶接線の
検出にも適用でき、しかもこれらが小型かつ簡単
な構成で達成でき、従つて全自動アーク溶接ロボ
ツトに適用して大なる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の一実施例を概略的に示す
斜視図、第２図は本発明装置が適用された全自動
アーク溶接ロボツトの一例の概略構成図、第３図
及び第４図は各々本発明装置の具体例を示す断面
図、第５図及び第６図は各々従来装置の概略構成
図である。 ２……被溶接材、３……開先面、５……溶接ト
ーチ、６……溶接ワイヤ、７……アーク、１１…
…線状集光光線照射用光学系、１１ｅ，１２ｆ…
…光フアイバケーブル、１２……観測用光学系、
１２ａ……２次元光位置検出器、Ｐ……アーク
点、Ｑ……光切断線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接トーチから繰出される溶接ワイヤによつ
    て溶接される被溶接部材の溶接すべき位置を検出
    する溶接位置検出装置において、 線状集光光線を、該被溶接部材の開先面であつ
    て、溶接時に発生するアーク位置よりも先行する
    位置に照射し、該被溶接部材上に開先光切断画像
    を形成する集光光線照射用光学系と、 該開先光切断画像と溶接時に発生するアークお
    よび該溶接ワイヤ先端部を含むアーク画像とを画
    像信号として入力する観測用光学系とを備え、 該観測用光学系は、該溶接ワイヤ先端部を中心
    に該溶接トーチ軸から溶接進行方向に傾斜させて
    該溶接トーチ側方に形成され、該溶接ワイヤ先端
    部を含むアーク部分のみの該アーク画像を検出手
    段に入射させる第１の光通路と、該溶接トーチの
    側方でしかも該第１の光通路とは仕切壁を介して
    独立に形成され、該開先光切断画像を該検出手段
    に入射させる第２の光通路と、該第１の光通路を
    通過した該アーク画像および該第２の光通路を通
    過した該開先光切断画像を同一視野内で受光し、
    該画像信号に変換する前記検出手段とを含んでい
    る溶接位置検出装置。 ２ 前記線状集光光線照射用光学系及び観測用光
    学系は、溶接トーチと一体的に構成したことを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶接位置検
    出装置。 ３ 前記第１の光通路の途中に前記アーク画像の
    光強度を前記検出手段での変換に適した値に減光
    フイルタを設けたことを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の溶接位置検出装置。 ４ 前記線状集光光線照射用光学系及び観測用光
    学系は、その光線及び観測像の伝送路に各々光フ
    アイバケーブルを用いたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の溶接位置検出装置。
JP59273597A 1984-12-27 1984-12-27 溶接位置検出装置 Granted JPS61154771A (ja)

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