JPH045924B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、継目の継目部分にスリツトを投光
してそのスリツトを撮像装置で撮像し、撮像装置
から画像信号を信号処理して上記継目部分の位置
を検出する継目検出方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の装置としては、従来、例えば、特開昭
59−202006号公報に記載されたものがあり、その
基本的構成を第７図に示す。同図は溶接母材１ａ
の平面上に溶接母材１ｂをＴ字形に溶接する開先
のない水平すみ肉溶接を行う場合を示している。
３はレーザ投光器の如きスリツト光投光器であつ
て、継目部（溶接線）２にスリツト光３ａを該溶
接線２と交叉する向きに投射し、溶接母材１ａ，
１ｂ上に溶接線２を切断する向きのスリツト光像
（光切断線像）３ｂを作成する。４は撮像装置で
あつて、上記スリツト光像３ｂを撮像してそのス
リツト光画像（第１０図に、１例をＡ−Ｂ−Ｃで
示す）を含む画像信号（ビデオ信号）を第８図に
示す信号処理部１０に送出する。この信号処理部
１０は信号前処理部１１と演算処理部１２からな
る。なお、第１０図のスリツト光画像は開先のな
い継目部に対するスリツト光画像であつて、屈曲
点Ｂが溶接線２の位置に対応する。

第８図に示した信号前処理部１１の水平同期信
号発生回路１３と垂直同期信号発生回路１４は撮
像装置４と信号処理部１０との同期を取るための
ものであり、ビデオ信号は低域ろか回路１５を通
して高周波ノイズ等を除去したのちピークホール
ド回路１６に供給される。ピークホールド回路１
６は一水平走査間におけるホールド値から最輝度
レベルを検出し、この最輝度レベルを示す信号を
Ａ／Ｄ変換回路１７およびｘ座標カウンタ１８へ
送出する。１９は比較回路であつて、Ａ／Ｄ変換
回路１７が出力するデジタルビデオ信号に基づい
て、前記最輝度レベルが予め設定された、スリツ
ト光画像における輝度レベルとなるしきい値を越
えた場合にｘ座標カウンタ１８へトリガ信号を出
力して該ｘ座標カウンタ１８の計数動作を停止さ
せる。このｘ座標カウンタ１８は一水平走査間に
所定数のパルスを発生するパルス発生回路２０の
パルスを計数する。ｘ座標カウンタ１８は上記停
止時の計数値を最輝度レベル点のｘ座標アドレス
として演算処理部１２に入力する他、ピークホー
ルド回路１６からの最輝度レベル信号をデジタル
信号に変換して演算処理部１２に入力する。ｙ座
標カウンタ２１は水平同期信号のパルス数を計数
し、この計数値を演算処理部１２に出力する。な
お、ｘ座標カウンタ１８は水平同期信号によつて
クリアされ、ｙ座標カウンタ２１は垂直同期信号
によつてクリアされる。演算処理部１２はｘ座標
カウンタ１８およびｙ座標カウンタ２１からの計
数値に基づいて溶接線２の形状に関するパラメー
タを抽出するもので、第９図に示すように、ｘ座
標アドレスを記憶する記憶回路１２ａ、上記ｘ座
標アドレスと隣り合うアドレス間の差分を演算す
る差分回路１２ｂおよび比較回路１２ｃを有して
いる。比較回路１２ｃは差分値が基準値を越えた
場合に、前記屈曲点Ｂのアドレス信号を送出す
る。第７図の２２はトーチ７の位置を制御するた
めの駆動装置である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来の継目検出は、撮像装置４が送
出するビデオ信号から第１０図に示す如きスリツ
ト光画像Ａ−Ｂ−Ｃを抽出し、抽出したスリツト
光画像Ａ−Ｂ−Ｃの屈曲点Ｂの位置を継目位置と
して検出するものであるため、スリツト光画像に
屈曲点がない場合、例えば、第１図に示すよう
に、溶接母材１ａ，１ｂを同面にルートギヤツプ
零に突き合わせて溶接するような場合には、これ
に照射したスリツト光像３０ａのスリツト光画像
３０ｂには撮像画像Ｆの一フレーム分を示す第３
図に見られるように屈曲点がなく、継目部２ａを
検出することができないという問題があつた。

この発明は上記した問題を解消するためになさ
れたもので、スリツト光画像に屈曲点が形成され
ない継手の継目を該スリツト光画像から信号処理
により容易に精度良く検出することができる継目
検出方法および装置を得ることを目的とする。

〔問題を解決するため手段〕

この発明は上記目的を達成するため、画像信号
が含むスリツト光画像をしきい値を用いて抽出し
てその抽出タイミングからｘ、ｙ座標位置を特定
することにより上記スリツト光画像の位置情報を
作成すると同時に上記ｘ、ｙ座標位置における明
度の大きさを検出して上記スリツト光画像の長手
方向の明度分布を作成し、上記継目位置を、上記
明度分布の最暗部位置として検出する構成とした
ものである。

〔作用〕

この発明では、上記したように、スリツト光画
像の長手方向の明度分布中の最暗部の位置が継目
部位置として検出されるから、スリツト光画像に
前記した屈曲を生ぜしめることができず、従来法
では検出不能であつたルートギヤツプ零の継手の
継目部位置を検出することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
るが、その前に、この発明の基本的な技術思想を
開示する。

上記第１図に示したルートギヤツプ零の突き合
せ継手では、そのスリツト光画像には前記したよ
うに形状変化が生じないが、該スリツト光画像の
長手方向の明度分布を見ると、第４図に示すよう
に、継目部に対応する部分に最暗部Ｐが生じてい
る。これは継目部において、母材切断部の微少変
形による反射強度の低下に起因する。この発明
は、画像信号を処理し、継目部２ａとしてこの最
暗部Ｐの位置を検出するものである。

第２図において、スリツト投光器３は、ルート
ギヤツプ零に突き合わせた第１図の継手の継目部
（溶接線）２ａにスリツト光３ａを投光してスリ
ツト光像３０ａを作る。撮像装置４はこのスリツ
ト光像を撮像して画像信号（ビデオ信号）を送出
する。第３図に撮像画像Ｆの一フレーム分を示
す。３０ｂはスリツト光像３０ａの画像である。
１００は信号処理部であり、該信号処理部１００
と撮像装置４との間の同期を取るために水平同期
信号発生回路１３、垂直同期信号発生回路１４を
有している。２０ａは前記したパルス発生回路と
同様のパルス発生回路であつて、そのパルスは後
述するｘ座標カウンタ３２に送出される。３１は
比較回路であつて、撮像装置４が送出するビデオ
信号Ivを取り込んで、一水平走査線毎に、その信
号レベルを、予め設定されたスリツト光画像抽出
用しきい値Ioと比較し、IvIoである間、Ｈレベ
ルの信号Vwを送出する。この比較回路３１の出
力信号Vwはｘ座標カウンタ３２、ｙ座標カウン
タ３３およびスリツト光画像３０ｂの巾方向明度
を加算平均する加算平均回路３４に導入される。
ｘ座標カウンタ３２およびｙ座標カウンタ３３は
比較回路３１からの出力信号Vwを受けると、そ
の立上りで、それまでの計数値ｘおよびｙをそれ
ぞれｘ座標アドレスおよびｙ座標アドレスとして
記憶回路３５に入力する。加算平均回路３４は、
撮像装置４が送出するビデオ信号Ivを取り込み、
一走査線毎に、上記出力信号Vwが到来している
間、入力であるビデオ信号Ivの信号レベル（明度
の大きさ）を加算平均して、即ち、スリツト光画
像３０ｂの巾方向の明度加算平均値を演算して記
憶回路３５に送出する。加算平均するのは、母材
表面性状やスペツクルパターンによる高周波ノイ
ズを除去するためである。この結果、記憶回路３
５は、撮像画像Ｆの一フレームにおけるスリツト
光画像の位置情報（ｘ座標アドレス、ｙ座標アド
レス）と各ｘ座標アドレスにおける明度、即ち、
スリツト光画像３０ｂの長手方向の明度分布（第
４図）を格納することになる。この記憶回路３５
に格納された上記明度分布は、信号として平滑化
回路３６と減算回路３７に読み出される。減算回
路３７は明度分布信号と平滑化回路３６で平滑化
された平滑化明度分布信号との差を演算してスリ
ツト投光器３の照度分布に起因する低周波ノイズ
を除去し、ノイズ除去後のスリツト光画像３０ｂ
の明度分布信号を最暗部検出回路３８に送出され
る。最暗部検出回路３８は入力された明度分布信
号の最少レベル位置（前記した最暗部Ｐの位置）
を検出し、該最少レベル位置を継目部２ａの位置
情報として出力する。

第５図はこの発明の他の実施例を示したもので
あつて、撮像装置４が送出するビデオ信号Ivを
Ａ／Ｄ変換回路４０を通してデジタルビデオ信号
（濃淡画像情報）に変換し、画像メモリ４１に格
納させる。この画像メモリ４１に格納された上記
濃淡画像情報をマイクロプロセツサ４２に読み出
させて該マイクロプロセツサ４２により、第６図
に示す継目検出フローを実行させる構成としたも
のである。

上記した実施例の装置では、スリツト光画像３
０ｂの座標位置を取り出す動作と、明度を取り出
す動作を有しているので、例えば、第５図のマイ
クロプロセツサを用いる装置では、第６図の検出
フローの他に、この座標位置を用いて前記した屈
曲点Ｂを検出するための検出フローを用意して置
けば、同じ装置で、第８図に示すＴ字継手や、ま
た、重ね継手の継目位置をも検出することが可能
となる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、スリツト光画像
の長手方向の明度分布を取り出し、該明度分布に
おける最暗部の座標位置を継目位置として検出す
るものであるから、スリツト光画像に屈曲点が生
じないルートギヤツプ零の突き合せ継手の継目位
置を容易に精度良く検出することができる上、ス
リツト光画像の明度を取り出すに際してｘ、ｙ座
標位置も取り出すので、上記最暗部を検出する検
出アルゴリズムの他に、このスリツト光画像の位
置情報を利用して上記屈曲点を検出するための検
出アルゴリズムを設けておけば、アルゴリズムを
切り換えるだけで、Ｔ字継手や重ね継手の継目位
置をも検出することが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を説明するためのルー
トギヤツプ零の突き合せ継手を示す図、第２図は
この発明の実施例を示すブロツク図、第３図は上
記実施例における撮像画像の一フレームを示す
図、第４図は上記実施例におけるスリツト光画像
の明度分布を示す図、第５図はこの発明の他の実
施例を示す図、第６図は上記他の実施例における
継目検出フローを示す図、第７図は従来の継目検
出装置を示すブロツク図、第８図は上記従来装置
における信号処理部のブロツク図、第９図は上記
信号処理部における演算処理部のブロツク図、第
１０図は上記従来例における撮像画像の一フレー
ムを示す図である。 １ａ，１ｂ……母材、２ａ……継目部（溶接
線）、４……撮像装置、１３……水平同期信号発
生回路、１４……垂直同期信号発生回路、２０ａ
……パルス発生回路、３０ｂ……スリツト光画
像、３１……比較回路、３２……ｘ座標カウン
タ、３３……ｙ座標カウンタ、３４……加算平均
回路、３５……記憶回路、３６……平滑化回路、
３７……減算回路、３８……最暗部検出回路、４
０……Ａ／Ｄ変換回路、４１……画像メモリ、４
２……マイクロプロセツサ、Ｐ……最暗部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 継手の継目位置部分に向けてスリツト光を投
   射するスリツト光投光器と、投射された上記スリ
   ツト光像を撮像する撮像装置と、該撮像装置が送
   出する画像信号を信号処理部で信号処理して所要
   の位置情報を作成する継目検出方法において、上
   記画像信号が含むスリツト光画像をしきい値を用
   いて抽出してその抽出タイミングからｘ、ｙ座標
   位置を特定することにより上記スリツト光画像の
   位置情報を作成すると同時に上記ｘ、ｙ座標位置
   における明度の大きさを検出して上記スリツト光
   画像の長手方向の明度分布を作成し、上記継目位
   置を、上記明度分布の最暗部位置として検出する
   ことを特徴とする継目検出方法。 ２ 継手の継目位置部分に向けてスリツト光を投
   射するスリツト光投光器と、投射された上記スリ
   ツト光像を撮像する撮像装置と、撮像装置が送出
   する画像信号を取り込みしきい値と比較して比較
   信号を送出する比較回路、一水平走査間に所定数
   のパルスを発生するパルス発生回路のパルスを計
   数し上記比較信号の到来により該到来タイミング
   における計数値を記憶回路に送出するｘ座標カウ
   ンタ、上記画像信号の水平同期信号を垂直同期信
   号の発生間毎に計数し上記比較信号の到来により
   計数値を上記記憶回路に送出するｙ座標カウン
   タ、撮像装置が送出する画像信号を取り込み上記
   比較信号の入力期間に亘つて上記画像信号の明度
   を加算平均しその加算平均値を上記記憶回路に送
   出する加算平均回路、上記記憶回路に格納された
   上記スリツト光画像の長手方向明度分布を該スリ
   ツト光画像の上記位置情報とともに取り込んでそ
   の最暗部を検出し、該最暗部の位置情報を上記継
   目の位置情報として送出することを特徴とする継
   目検出装置。