JPH0353798Y2 - - Google Patents
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- JPH0353798Y2 JPH0353798Y2 JP3054185U JP3054185U JPH0353798Y2 JP H0353798 Y2 JPH0353798 Y2 JP H0353798Y2 JP 3054185 U JP3054185 U JP 3054185U JP 3054185 U JP3054185 U JP 3054185U JP H0353798 Y2 JPH0353798 Y2 JP H0353798Y2
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- Japan
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- welding
- visual sensor
- welding machine
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- welded
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 73
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 31
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
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- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
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- Arc Welding In General (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、自動TIG溶接装置に関する。
従来の自動溶接法は、第３図に示すように被溶
接物１の開先溶接を行う際、三次元移動機構を有
する溶接機２を用いて左右倣い３、上下倣い４、
溶接送り５、溶接ワイヤ供給量、供給位置６等を
溶接士７が監視し、必要な条件を制御機構８から
操作入力して前述した左右倣い３、上下倣い４、
溶接送り５、溶接ワイヤ供給量、供給位置６等の
制御量を前記溶接機２にフイードバツクしてい
た。こうしたアイテムは、左右倣い、上下倣い、
溶接送り、溶接ワイヤ供給量、供給位置等がある
が、具体的には第４図に示すように被溶接物１の
開先幅１１に対する電極１２の位置とギヤツプ長
１３等が関係し、初層溶接では開先中心１４から
始まるものの、溶接が進むと、前溶接ビード幅と
電極１２の位置（左右ウイービング）及びギヤツ
プ長１３（アーク長）が適切に調節されていなけ
ればならない。
接物１の開先溶接を行う際、三次元移動機構を有
する溶接機２を用いて左右倣い３、上下倣い４、
溶接送り５、溶接ワイヤ供給量、供給位置６等を
溶接士７が監視し、必要な条件を制御機構８から
操作入力して前述した左右倣い３、上下倣い４、
溶接送り５、溶接ワイヤ供給量、供給位置６等の
制御量を前記溶接機２にフイードバツクしてい
た。こうしたアイテムは、左右倣い、上下倣い、
溶接送り、溶接ワイヤ供給量、供給位置等がある
が、具体的には第４図に示すように被溶接物１の
開先幅１１に対する電極１２の位置とギヤツプ長
１３等が関係し、初層溶接では開先中心１４から
始まるものの、溶接が進むと、前溶接ビード幅と
電極１２の位置（左右ウイービング）及びギヤツ
プ長１３（アーク長）が適切に調節されていなけ
ればならない。
しかしながら、上述したアイテムは溶接士７の
経験的技術によつて判断され、適切な操作を行つ
ているのが現状であり、完全な自動化が困難であ
つた。
経験的技術によつて判断され、適切な操作を行つ
ているのが現状であり、完全な自動化が困難であ
つた。
本考案は、上記事情に鑑みなされたもので、完
全な自動TIG溶接を遂行し得る自動TIG溶接装置
を提供しようとするものである。
全な自動TIG溶接を遂行し得る自動TIG溶接装置
を提供しようとするものである。
本考案は、被溶接物の溶接を行う溶接機と、
前記溶接機の倣いを制御するための溶接機倣い
制御系と、 前記被溶接物にスポツト状に照射する照明ラン
プと、 前記被溶接物を中心にして前記照明ランプと反
対側に配置され、被溶接物の溶接状況を全体的に
観測する光学レンズ又は光学フィルタを有する
ITVカメラからなる第１の視覚センサと、 前記被溶接物を中心にして前記照明ランプと反
対側に配置され、被溶接物の溶接状況を局所的に
観測するフアイバスコープと該スコープの後段に
配置される光学レンズ又は光学フイルタを有する
ITVカメラとからなる第２の視覚センサと、 前記第１の視覚センサからの電極位置認識画
像、及びアーク長認識画像と前記第２の視覚セン
サからの溶融池認識画像、開先幅認識画像、前ビ
ート幅認識画像及びワイヤ位置認識画像を処理す
る画像処理機構と、 前記画像処理機構に接続され、該機構からの信
号により前記溶接機及び溶接機倣い制御系を制御
するための制御機構と を具備したことを特徴とする自動TIG溶接装置で
ある。
制御系と、 前記被溶接物にスポツト状に照射する照明ラン
プと、 前記被溶接物を中心にして前記照明ランプと反
対側に配置され、被溶接物の溶接状況を全体的に
観測する光学レンズ又は光学フィルタを有する
ITVカメラからなる第１の視覚センサと、 前記被溶接物を中心にして前記照明ランプと反
対側に配置され、被溶接物の溶接状況を局所的に
観測するフアイバスコープと該スコープの後段に
配置される光学レンズ又は光学フイルタを有する
ITVカメラとからなる第２の視覚センサと、 前記第１の視覚センサからの電極位置認識画
像、及びアーク長認識画像と前記第２の視覚セン
サからの溶融池認識画像、開先幅認識画像、前ビ
ート幅認識画像及びワイヤ位置認識画像を処理す
る画像処理機構と、 前記画像処理機構に接続され、該機構からの信
号により前記溶接機及び溶接機倣い制御系を制御
するための制御機構と を具備したことを特徴とする自動TIG溶接装置で
ある。
上述した本考案の構成によれば、従来の溶接士
が観測している情報を視覚センサによつて観測
し、画像処理による必要情報の抽出と計測を行な
い、必要な制御情報として溶接機に自動的にコン
トロールできるため、完全な自動TIG溶接を遂行
できる。
が観測している情報を視覚センサによつて観測
し、画像処理による必要情報の抽出と計測を行な
い、必要な制御情報として溶接機に自動的にコン
トロールできるため、完全な自動TIG溶接を遂行
できる。
以下、本考案の実施例を第１図及び第２図を参
照して説明する。
照して説明する。
図中の２１は、被溶接物１を溶接するための溶
接機、２２は該溶接機２１を倣い制御する溶接機
倣い制御系である。図中の２３は、被溶接物にス
ポツト状のビームを照射するための照明ランプで
ある。この照明ランプ２３の反対側には、被溶接
物の溶接状況を全体的に観測するための第１の視
覚センサ２４1と、被溶接物の溶接状況を局所的
に観測するための第２の視覚センサ２４2がそれ
ぞれ配置されている。第１の視覚センサ２４1は、
被溶接物１側から順に配置された光学フイルタ
（又は光学レンズ）２５とITVカメラ２６とから
構成されている。また、前記第２の視覚センサ２
４2は被溶接物１側から順に配置されたフアイバ
ースコープ２７、光学フイルタ（又は光学レン
ズ）２５とITVカメラ２６とから構成されてい
る。前記各視覚センサ２４1、２４2は、これら視
覚センサ２４1、２４2からの画像を処理する画像
処理機構２８に接続されている。この画像処理機
構は、制御機構２９に接続されている。この制御
機構２９は、前記画像処理機構２８からの信号
（情報）を抽出、計測して必要な制御情報を前記
溶接機２１及び溶接機倣い制御系２２に出力し
て、それらを制御するものである。
接機、２２は該溶接機２１を倣い制御する溶接機
倣い制御系である。図中の２３は、被溶接物にス
ポツト状のビームを照射するための照明ランプで
ある。この照明ランプ２３の反対側には、被溶接
物の溶接状況を全体的に観測するための第１の視
覚センサ２４1と、被溶接物の溶接状況を局所的
に観測するための第２の視覚センサ２４2がそれ
ぞれ配置されている。第１の視覚センサ２４1は、
被溶接物１側から順に配置された光学フイルタ
（又は光学レンズ）２５とITVカメラ２６とから
構成されている。また、前記第２の視覚センサ２
４2は被溶接物１側から順に配置されたフアイバ
ースコープ２７、光学フイルタ（又は光学レン
ズ）２５とITVカメラ２６とから構成されてい
る。前記各視覚センサ２４1、２４2は、これら視
覚センサ２４1、２４2からの画像を処理する画像
処理機構２８に接続されている。この画像処理機
構は、制御機構２９に接続されている。この制御
機構２９は、前記画像処理機構２８からの信号
（情報）を抽出、計測して必要な制御情報を前記
溶接機２１及び溶接機倣い制御系２２に出力し
て、それらを制御するものである。
このような構成によれば、溶接機２１で被溶接
物１を溶接する際、アーク放電によるアーク光が
極端に強い場合でも、各視覚センサ２４1、２４2
には光学フイルタ２５を有するため、該フイルタ
２５を通すことにより前記強いアーク光を適当な
光量にしてITVカメラ２６に送ることができる。
一方、各視覚センサ２４1、２４2と反対型に配置
した照明ランプ２３からスポツト状のビームを被
溶接物１に照射することによつて、背景強調がな
され、アーク光の明るさを抑えても、各視覚セン
サ２４1、２４2による該アーク光と周辺の溶接状
況との識別が可能となる。
物１を溶接する際、アーク放電によるアーク光が
極端に強い場合でも、各視覚センサ２４1、２４2
には光学フイルタ２５を有するため、該フイルタ
２５を通すことにより前記強いアーク光を適当な
光量にしてITVカメラ２６に送ることができる。
一方、各視覚センサ２４1、２４2と反対型に配置
した照明ランプ２３からスポツト状のビームを被
溶接物１に照射することによつて、背景強調がな
され、アーク光の明るさを抑えても、各視覚セン
サ２４1、２４2による該アーク光と周辺の溶接状
況との識別が可能となる。
上述した構成において、第１の視覚センサ２４
１により観測される全体的な溶接状況の画像、つ
まり電極位置認識画像及びアーク長認識画像と、
第２の視覚センサ２４2により観測される局所的
な溶接状況の画像、つまり溶融池認識画像、開先
幅認識画像、前ビーム幅認識画像及びワイヤ位置
認識画像はそれぞれ画像処理機構２８に入力され
る。この場合、１台の視覚センサのみでは被溶接
物の溶接状況を正確に把握できず、前記溶接状況
を全体的に観測する第１の視覚センサ２４1及び
同状況を局所的に観測する第２の視覚センサ２４
２の両方を用いることによつて、始めて被溶接物
の溶接状況を正確に把握できるものである。前記
各画像が前記画像処理機構２８に入力されると、
ここでリアルタイムで処理されて電極位置、溶融
池幅、開先側壁情報、前ビート幅、ワイヤ位置、
アーク長を検出し、左右倣い、上下倣い、ワイヤ
供給位置の制御を行うための情報として制御機構
２９に出力される。この制御機構２９での制御情
報抽出は、TIG溶接法におけるパルスアーク溶接
法を用いること、及び前記照明ランプ２３のスポ
ツト状のビーム照射と前述した溶接状況を全体的
に観測する第１の視覚センサ２４1及び同状況を
局所的に観測する第２の視覚センサ２４2の組合
わせにより実現できる。
１により観測される全体的な溶接状況の画像、つ
まり電極位置認識画像及びアーク長認識画像と、
第２の視覚センサ２４2により観測される局所的
な溶接状況の画像、つまり溶融池認識画像、開先
幅認識画像、前ビーム幅認識画像及びワイヤ位置
認識画像はそれぞれ画像処理機構２８に入力され
る。この場合、１台の視覚センサのみでは被溶接
物の溶接状況を正確に把握できず、前記溶接状況
を全体的に観測する第１の視覚センサ２４1及び
同状況を局所的に観測する第２の視覚センサ２４
２の両方を用いることによつて、始めて被溶接物
の溶接状況を正確に把握できるものである。前記
各画像が前記画像処理機構２８に入力されると、
ここでリアルタイムで処理されて電極位置、溶融
池幅、開先側壁情報、前ビート幅、ワイヤ位置、
アーク長を検出し、左右倣い、上下倣い、ワイヤ
供給位置の制御を行うための情報として制御機構
２９に出力される。この制御機構２９での制御情
報抽出は、TIG溶接法におけるパルスアーク溶接
法を用いること、及び前記照明ランプ２３のスポ
ツト状のビーム照射と前述した溶接状況を全体的
に観測する第１の視覚センサ２４1及び同状況を
局所的に観測する第２の視覚センサ２４2の組合
わせにより実現できる。
次に、パルスアーク溶接について第２図を参照
して説明する。第２図のａはTIG溶接法のパルス
電流通電波形を示し、溶接電流の可変特性を示
す。図中の３１は、同図ｂに示す状況のように低
電流モードであり、前述した各視覚センサ２４1、
２４2による該アーク光と周辺の溶接状況との識
別が可能となる効果を一層助長する。即ち、アー
ク光が集束したかの如く小さくなり、種々の必要
情報の識別性が得られる条件となる。図中の３２
は、同図ｃに示す状況のように高電流時であり、
アーク光の強度が最大となつて必要情報の識別性
が低電流時３１に比べて低下する。
して説明する。第２図のａはTIG溶接法のパルス
電流通電波形を示し、溶接電流の可変特性を示
す。図中の３１は、同図ｂに示す状況のように低
電流モードであり、前述した各視覚センサ２４1、
２４2による該アーク光と周辺の溶接状況との識
別が可能となる効果を一層助長する。即ち、アー
ク光が集束したかの如く小さくなり、種々の必要
情報の識別性が得られる条件となる。図中の３２
は、同図ｃに示す状況のように高電流時であり、
アーク光の強度が最大となつて必要情報の識別性
が低電流時３１に比べて低下する。
従つて、低電流時３１では同図ｂの方向B1の
電極位置［同図ｄの映像信号例を持つ］を第１の
視覚センサ２４1により検出する。また、方向B2
の溶融池幅［同図ｅの映像信号を持つ］及び方向
B3の開先側壁幅、前ビート幅、ワイヤ位置［同
図ｆの映像信号例を持つ］を第２の視覚センサ２
４2によりそれぞれ検出する。一方、高電流時３
２では同図ｃの方向Ｃのアーク長［同図ｇの映像
信号例を持つ］を第１の視覚センサ２４1により
検出する。なお、同図ｂ，ｃ中の３３はトーチ、
３４は開先壁、３５は電極、３６はアーク光、３
７はワイヤ、３８は前肉盛ビードである。
電極位置［同図ｄの映像信号例を持つ］を第１の
視覚センサ２４1により検出する。また、方向B2
の溶融池幅［同図ｅの映像信号を持つ］及び方向
B3の開先側壁幅、前ビート幅、ワイヤ位置［同
図ｆの映像信号例を持つ］を第２の視覚センサ２
４2によりそれぞれ検出する。一方、高電流時３
２では同図ｃの方向Ｃのアーク長［同図ｇの映像
信号例を持つ］を第１の視覚センサ２４1により
検出する。なお、同図ｂ，ｃ中の３３はトーチ、
３４は開先壁、３５は電極、３６はアーク光、３
７はワイヤ、３８は前肉盛ビードである。
上述した各々の検出情報を画像処理機構２８で
画像処理（２値化処理及び位置算定処理）するこ
とにより、制御情報して使用できることが分る。
これら検出情報の具体的な関係は、以下のように
なる。
画像処理（２値化処理及び位置算定処理）するこ
とにより、制御情報して使用できることが分る。
これら検出情報の具体的な関係は、以下のように
なる。
上下倣い……アーク長（ギヤツプ長）
左右倣い……開先側壁幅、前肉盛ビートー幅、
電極位置、溶融池幅
ワイヤ供給位置……ワイヤ位置、電極位置
溶融池幅
こうした結果より制御機構２９は、溶接機倣い
制御系２２への制御コマンド送り最適制御を行う
ことができる。ここで、溶接機２１からはパルス
モードの判別信号と溶接電流異常信号等が出力さ
れ、制御機構２９からは溶接開始、停止コマンド
等が出力される。また、画像処理機構２８からは
前記制御情報を出力し、パルスモードの判別信号
及び制御情報出力制御コマンドが入力される。更
に、溶接機倣い制御系２２は上下倣い、左右倣い
の制御コマンドとワイヤ位置制御コマンドを入力
し、その制御量を制御機構２９にフイードバツク
する形となる。このような装置の構成及び各機能
の作用により自動TIG溶接が可能となる。
制御系２２への制御コマンド送り最適制御を行う
ことができる。ここで、溶接機２１からはパルス
モードの判別信号と溶接電流異常信号等が出力さ
れ、制御機構２９からは溶接開始、停止コマンド
等が出力される。また、画像処理機構２８からは
前記制御情報を出力し、パルスモードの判別信号
及び制御情報出力制御コマンドが入力される。更
に、溶接機倣い制御系２２は上下倣い、左右倣い
の制御コマンドとワイヤ位置制御コマンドを入力
し、その制御量を制御機構２９にフイードバツク
する形となる。このような装置の構成及び各機能
の作用により自動TIG溶接が可能となる。
以上詳述した如く、本考案によれば完全な自動
TIG溶接を遂行し得る自動TIG溶接装置を提供で
きる。
TIG溶接を遂行し得る自動TIG溶接装置を提供で
きる。
第１図は本考案の一実施例を示す自動TIG溶接
装置の概略図、第２図は本考案の自動TIG溶接装
置の作用を示す説明図、第３図は従来のTIG溶接
法を示す概略図、第４図は従来の溶接過程を示す
概略図である。 ２１……溶接機、２２……溶接機倣い制御系、
２３……照明ランプ、２４1，２４2……視覚セン
サ、２５……光学フイルタ（光学レンズ）、２６
……ITVカメラ、２７……フアイバースコープ、
２８……画像処理機構、２９……制御機構、３１
……低電流時、３２……高電流時、３３……トー
チ、３６……アーク光、３７……ワイヤ。
装置の概略図、第２図は本考案の自動TIG溶接装
置の作用を示す説明図、第３図は従来のTIG溶接
法を示す概略図、第４図は従来の溶接過程を示す
概略図である。 ２１……溶接機、２２……溶接機倣い制御系、
２３……照明ランプ、２４1，２４2……視覚セン
サ、２５……光学フイルタ（光学レンズ）、２６
……ITVカメラ、２７……フアイバースコープ、
２８……画像処理機構、２９……制御機構、３１
……低電流時、３２……高電流時、３３……トー
チ、３６……アーク光、３７……ワイヤ。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 被溶接物の溶接を行う溶接機と、 前記溶接機の倣いを制御するための溶接機倣い
制御系と、 前記被溶接物にスポツト状に照射する照明ラン
プと、 前記被溶接物を中心にして前記照明ランプと反
対側に配置され、被溶接物の溶接状況を全体的に
観測する光学レンズ又は光学フィルタを有する
ITVカメラからなる第１の視覚センサと、 前記被溶接物を中心にして前記照明ランプと反
対側に配置され、被溶接物の溶接状況を局所的に
観測するフアイバスコープと該スコープの後段に
配置される光学レンズ又は光学フイルタを有する
ITVカメラとからなる第２の視覚センサと、 前記第１の視覚センサからの電極位置認識画
像、及びアーク長認識画像と前記第２の視覚セン
サからの溶融池認識画像、開先幅認識画像、前ビ
ート幅認識画像及びワイヤ位置認識画像を処理す
る画像処理機構と、 前記画像処理機構に接続され、該機構からの信
号により前記溶接機及び溶接機倣い制御系を制御
するための制御機構と を具備したことを特徴とする自動TIG溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054185U JPH0353798Y2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054185U JPH0353798Y2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61148471U JPS61148471U (ja) | 1986-09-12 |
| JPH0353798Y2 true JPH0353798Y2 (ja) | 1991-11-26 |
Family
ID=30530328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3054185U Expired JPH0353798Y2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0353798Y2 (ja) |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP3054185U patent/JPH0353798Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61148471U (ja) | 1986-09-12 |
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