JPH0483105A - Method and apparatus for detecting welding position - Google Patents

Method and apparatus for detecting welding position

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JPH0483105A
JPH0483105A JP2196121A JP19612190A JPH0483105A JP H0483105 A JPH0483105 A JP H0483105A JP 2196121 A JP2196121 A JP 2196121A JP 19612190 A JP19612190 A JP 19612190A JP H0483105 A JPH0483105 A JP H0483105A
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JP
Japan
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image
images
discrete
slit light
welded
Prior art date
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Application number
JP2196121A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Shibata
信雄 柴田
Akira Hirai
明 平井
Toshio Akatsu
赤津 利雄
Kyoichi Kawasaki
川崎 恭一
Atsuhiko Kashima
鹿島 淳彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication of JPH0483105A publication Critical patent/JPH0483105A/en
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Abstract

PURPOSE:To generate entire images respectively and take a logic product of both entire images to remove optical noise by scanning discontinuous frames of an image pickup means using two times of time-series image pickup to obtain discrete images and interpolating discrete portions. CONSTITUTION:A first or a second groove light cross-sectional image data is A/D-converted 13 and output to a sequential smoothing circuit 14 serially. The circuit 14 removes an especially isolated noise component and outputs to a preprocessing circuit 15. The circuit 15 performs binary processing or a treatment of a differential filter, etc. with respect to the image signal output from the circuit 14 to remove rough disturbance light other than the groove light cross-sectional image, and finally compresses the image data by replacing it by a binary signal. The image data of only odd-numbered or even-numbered frames obtained here is stored in image memories 16, 17 respectively. A central processing unit 18 performs calculation such as interpolation, recovery, logic calculation, thinning and detection of a groove position of the image data, control of data transfer, control of a synchronous signal generating circuit 21, control of external input/output data, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は被溶接物上の溶接個所を光学的に自動検出する
溶接位置検出方法及びその装置に係り。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a welding position detection method and apparatus for optically automatically detecting a welding location on a workpiece.

特に、光学的ノイズによる誤検出を回避するに好適な溶
接位置検出方法及びその装置に関する。
In particular, the present invention relates to a welding position detection method and apparatus suitable for avoiding erroneous detection due to optical noise.

[従来の技術] 光学的に溶接すべき位置を検出する代表的な溶接位置検
出装置として、例えば第6図に示す様な、スリット光と
二次元受光手段を組み合わせたものがある。この溶接位
置検出装置では、投光手段2からスリット状に鋭く集光
させたレーザ光11を被溶接部材8,9のアーク点に先
行する開先部に照射し、開先部からの反射光12をIT
Vカメラなどの二次元受光手段3で検出し、得られた光
切断線像Q IQ Z Q 3を解析することにより、
溶接すべき位置Q2を求める。このような装置を溶接ロ
ボットに適用し、溶接トーチを制御する場合には、例え
ば第7図に示すように、溶接トーチ1と、投光手段2と
、受光手段3とを検出装置付トーチとしてロボット5の
アームの先端に取付ける。
[Prior Art] As a typical welding position detection device that optically detects the position to be welded, there is a device that combines a slit light and a two-dimensional light receiving means as shown in FIG. 6, for example. In this welding position detection device, a laser beam 11 sharply focused into a slit shape is irradiated from the light projecting means 2 to the groove portions of the workpieces 8 and 9 preceding the arc point, and the reflected light from the groove portions is emitted. IT 12
By detecting with a two-dimensional light receiving means 3 such as a V camera and analyzing the obtained light section line image Q IQ Z Q 3,
Find the position Q2 to be welded. When such a device is applied to a welding robot to control a welding torch, for example, as shown in FIG. Attach it to the tip of robot 5's arm.

斯かる光学的溶接位置横比装置では、溶接中に発生する
スパッタ等の外乱光が受光手段の視野内に入ると、スパ
ッタ軌跡が開先の光切断画像中に強い線状の像となって
撮像されてしまう。この結果、撮像された画像を処理す
る際に、スパッタ像等の光学的ノイズを実際の光切断像
と誤認識してしまうことがある。また、所望とする開先
の位置を精度良く検出できないといった問題もある。
In such an optical welding position aspect ratio device, when disturbance light such as spatter generated during welding enters the field of view of the light receiving means, the sputter trajectory becomes a strong linear image in the optically cut image of the groove. The image will be taken. As a result, when processing a captured image, optical noise such as a sputter image may be mistakenly recognized as an actual light-cut image. There is also the problem that the desired groove position cannot be detected with high accuracy.

斯かる光学的ノイズを除去する好適な方法として、対象
画像を時系列的に2回撮像し、夫々の撮像画像の論理積
をとる方法がある。光学的ノイズは非定常に発生するの
で、時間的にずれた両撮像画像中の同一個所に同一形状
の光学的ノイズかのこることはほとんど無く、この方法
を採用することで光学的ノイズの悪影響は除去できる。
A suitable method for removing such optical noise is to take a target image twice in chronological order and calculate the AND of each taken image. Since optical noise occurs irregularly, it is almost impossible for optical noise with the same shape to appear at the same location in both captured images that are temporally shifted, and by adopting this method, the negative effects of optical noise can be reduced. Can be removed.

しかし、この方法は、撮像手段から2回、全画像データ
を入力して夫々画像メモリに格納する関係上、画像入力
に時間がかかり、且つ、大容量の画像メモリが必要とな
る6従って、この方法の実機への適用は問題があり、実
際には採用されていない。
However, in this method, all image data is input from the imaging means twice and stored in the image memory respectively, so it takes time to input the image and requires a large capacity image memory6. There are problems in applying the method to actual equipment, and it has not been adopted in practice.

このため、溶接ワイヤ先端のアーク発生点と開先面との
間に遮蔽体を設け、外乱光の侵入を防止する方法が考え
られる。しかし、この方法は、溶接位置検出部先端に外
乱光遮蔽体を設置するため、検出部が大型となり、溶接
ロボット等による溶接においては溶接ワークとの衝突の
危険性があり、実施できる適用範囲が制限されてしまう
という問題がある。
For this reason, a method can be considered in which a shield is provided between the arc generation point at the tip of the welding wire and the groove surface to prevent the intrusion of ambient light. However, in this method, a disturbance light shield is installed at the tip of the welding position detection part, which increases the size of the detection part, and there is a risk of collision with the welding workpiece when welding with a welding robot, etc., and the applicable range is limited. The problem is that it is restricted.

そこで、実際には、特開昭62−267607号公報に
示されるように、撮像した画像信号を処理して外乱光が
含まれる画像から開先光切断像を選別するようにしてい
る。この従来方法では、画像データの水平走査線上にお
ける画像信号の立上りと立下がりの位置を検出して、立
上り部と立下がり部の勾配の大きさが予め定めた光切断
線勾配閾値以上になるか否かを先ず判定し、閾値以下で
あればノイズとみなし、閾値以上であれば次に光切断線
幅について判定している。すなわち、画像信号の線幅が
予め設定された光切断線幅より小なるときはノイズとし
て光切断画像信号とみなし、大なるときはノイズとして
光切断画像信号のみを選別するようにしている。
Therefore, in practice, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 62-267607, the captured image signal is processed to select the groove light cut image from the image containing the disturbance light. This conventional method detects the rising and falling positions of an image signal on a horizontal scanning line of image data, and determines whether the magnitude of the gradient of the rising and falling parts is equal to or greater than a predetermined light cutting line gradient threshold. If it is less than the threshold value, it is considered as noise, and if it is more than the threshold value, then the light cutting line width is determined. That is, when the line width of the image signal is smaller than a preset light-cutting line width, it is regarded as noise and the light-cutting image signal, and when it is larger, only the light-cutting image signal is selected as noise.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記の従来方法では、スパッタ光が光切
断像と重なった場合に、必要とする光切断線像そのもの
も欠落してしまい、画像処理による開先位置の検出に支
障をきたしてしまう。また、溶接中に発生するスパッタ
はワーク等に衝突し眺ね返って様々な方向に飛散するの
で、画面に記録されるスパッタ光像は光切断線像と直交
する方向だけに現われるだけでなく、光切断線像と同じ
方向(平行)に現われる場合もあり、このようなスパッ
タ光像に対しては上述の方法でも外乱光を光切断線と誤
認識してしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above conventional method, when the sputtering light overlaps the photocutting image, the necessary photocutting line image itself is also missing, and it is difficult to determine the groove position by image processing. This will impede detection. In addition, spatter generated during welding collides with the workpiece, etc., and is scattered in various directions, so the spatter light image recorded on the screen not only appears in the direction orthogonal to the light section line image, but also In some cases, the disturbance light appears in the same direction (parallel) as the light section line image, and for such a sputter light image, even with the above method, the disturbance light is mistakenly recognized as the light section line.

本発明の目的は、小容量の画像メモリを使用でき、且つ
、溶接中に発生するスパッタ、アーク光等の光学的ノイ
ズの影響を確実、短時間に除去できる溶接位置検出方法
及びその装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a welding position detection method and device that can use a small-capacity image memory and can reliably and quickly eliminate the effects of optical noise such as spatter and arc light generated during welding. It's about doing.

[課題を解決するための手段] 上記目的は、被溶接物に対してスリット光を照射し、該
被溶接物上のスリット光照射個所を撮像手段にて時系列
的に2回撮像し、両撮像画像の論理積をとって光学的ノ
イズを除去したスリット光画像を求め、該スリット光画
像から溶接すべき位置を検出する場合に1時系列的な2
回の撮像で、夫々、撮像手段の不連続なフレームを走査
して離散的画像を求め、離散個所を補間することで全体
画像を夫々生成し、両全体画像の論理積をとって光学的
ノイズを除去することで、達成される。
[Means for Solving the Problem] The above object is to irradiate a workpiece with slit light, image the slit light irradiation location on the workpiece twice in chronological order with an imaging means, and When detecting the position to be welded from the slit light image by calculating the logical product of the captured images and removing optical noise from the slit light image, 1.
In each imaging step, the discontinuous frames of the imaging means are scanned to obtain discrete images, the discrete points are interpolated to generate each whole image, and the two whole images are ANDed to eliminate optical noise. This is achieved by removing.

[作用] 溶接中に発生するスパッタは時間的に非定常に発生し、
その飛散速度も一般に毎秒数メートルと速い。このため
、画像入力毎に画面に表れる光学的ノイズの頻度、方向
等は一定していない。従って、時間的にずれた2つの画
像の論理積をとることで、光学的ノイズを効果的に除去
することが可能となる。しかし、この方法は、前述した
ように、そのままでは、2回の画像入力に時間がかかり
[Function] Spatter generated during welding occurs irregularly over time,
Its scattering speed is generally as fast as several meters per second. Therefore, the frequency, direction, etc. of optical noise appearing on the screen are not constant for each image input. Therefore, optical noise can be effectively removed by performing a logical product of two temporally shifted images. However, as described above, this method requires time to input images twice.

且つ大容量の画像メモリが必要となる。Moreover, a large capacity image memory is required.

しかるに本発明では、1回の撮像において、全画像デー
タを撮像手段から画像メモリに入力するのではなく、撮
像手段の例えば奇数或いは偶数フレームのみを走査して
離散的な画像データを入力する。これにより、短時間に
画像データの入力ができ、且つ画像メモリの容量も小さ
くて済む。
However, in the present invention, in one imaging operation, instead of inputting all image data from the imaging means to the image memory, discrete image data is input by scanning only odd or even frames of the imaging means. As a result, image data can be input in a short time, and the capacity of the image memory can be small.

そして、離散的画像から離散個所を補間した後で論理積
をとるので、光学的ノイズのみの除去が可能となる。
Since the logical product is performed after interpolating discrete locations from the discrete image, only optical noise can be removed.

[実施例] 以下1本発明の一実施例を図面を参照して説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例に係る溶接位置検出装置の
機能構成図である。第1図において、3はITV等の二
次元受光手段(以下、単に受光手段と呼ぶ)、4は画像
処理装置、6はロボット制御装置である。また、13は
A/D変換器、14は平滑化回路、15は前処理回路、
16と17は各々第1.第2画像メモリ、18は中央演
算処理部、19は第3画像メモリ、20は同期信号発生
回路、21は外部入出力インターフェース、22は表示
部であり、これらによって画像処理装置4が構成されて
いる。
FIG. 1 is a functional configuration diagram of a welding position detection device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 3 is a two-dimensional light receiving means such as an ITV (hereinafter simply referred to as a light receiving means), 4 is an image processing device, and 6 is a robot control device. Further, 13 is an A/D converter, 14 is a smoothing circuit, 15 is a preprocessing circuit,
16 and 17 are the 1st. The image processing device 4 is composed of a second image memory, 18 a central processing unit, 19 a third image memory, 20 a synchronization signal generation circuit, 21 an external input/output interface, and 22 a display unit. There is.

受光手段3は、被溶接物のスリット光画像を受光し、同
期信号発生回路21の指令によって受光手段3の奇数フ
レームのみあるいは偶数フレームのみの各々の画像デー
タを一定の時間間隔で作成しA/D変換器13に出力す
る。
The light receiving means 3 receives the slit light image of the object to be welded, and creates image data of only odd frames or only even frames of the light receiving means 3 at fixed time intervals according to commands from the synchronizing signal generating circuit 21. It is output to the D converter 13.

第2図は、受光手段3の受光面の各画素のスキャニング
方法を説明する図である。第2図に示すように、まず最
初の撮像画像については、垂直方向の各ラインのうち1
,3.・・・・・・、489と実線で示した順で水平走
査を繰返し、第1の開先光切断画面の離散的画像データ
を後述するように第1画像メモリ16に記憶する。その
後、同期信号発生回路21からの指令によって画面デー
タをクリアする。2回目の撮像画像については、垂直方
向の各ラインのうち2,4.・・・・・・、490と破
線で示した順で水平走査を繰返し、第2の開先光切断画
面の離散的画像データを後述するように第2画像メモリ
17に記憶する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of scanning each pixel on the light-receiving surface of the light-receiving means 3. As shown in Figure 2, for the first captured image, one of each line in the vertical direction
,3. ..., 489 and the horizontal scanning is repeated in the order shown by the solid line, and the discrete image data of the first groove light cutting screen is stored in the first image memory 16 as described later. Thereafter, the screen data is cleared by a command from the synchronization signal generation circuit 21. Regarding the second captured image, 2, 4, . ..., 490 and the horizontal scanning is repeated in the order shown by the broken line, and the discrete image data of the second groove light cutting screen is stored in the second image memory 17 as described later.

第1図に示すように、A/D変換器13に入力された第
1あるいは第2の開先光切断画面データは、各々ディジ
タル量に変換され、シリアルに順次平滑化回路14に出
力される。平滑化回路14では、特に孤立したノイズ成
分の除去を行い、前処理回路15に出力する。ここまで
の画像信号は多値信号であるが前処理回路15では、平
滑化回路14から出力された画像信号に2値化処理、あ
るいは微分フィルタ等の処理を施して開先光切断線像以
外のおおまかな外乱光の除去を行い、最終的に2値化し
た信号に置き換えて画像データを圧縮する。ここで得ら
れた奇数フレームのみあるいは偶数フレームのみの画像
データは、各々第1画像メモリ16あるいは第2画像メ
モリ17に記憶される。中央演算処理部18は、詳細は
後述するように、画像データの補間、復元、論理演算、
細線化、開先位置の検出等の演算やデータ転送の制御、
同期信号発生回路21の制御及び外部入出力データの制
御等を行う。
As shown in FIG. 1, the first or second bevel light cutting screen data input to the A/D converter 13 are each converted into digital quantities and serially output to the smoothing circuit 14. . The smoothing circuit 14 particularly removes isolated noise components and outputs the result to the preprocessing circuit 15. The image signal up to this point is a multi-level signal, but in the preprocessing circuit 15, the image signal output from the smoothing circuit 14 is subjected to binarization processing or processing using a differential filter, etc. The disturbance light is roughly removed, and the image data is finally replaced with a binary signal to compress the image data. The image data of only odd frames or only even frames obtained here is stored in the first image memory 16 or the second image memory 17, respectively. The central processing unit 18 performs image data interpolation, restoration, logical operations, as will be described in detail later.
Control of calculations and data transfer such as thinning, detection of groove position,
It controls the synchronization signal generation circuit 21 and external input/output data.

第3図は、中央演算処理部18の実行する処理手順を示
すフローチャートである。また、第4図(a)、 (b
)は、夫々第1画像メモリ16.第2画像メモリ17に
記憶された画像の一例で、第6図の開先が隅肉継手の場
合で且つ溶接中に得られた撮像画像である。前述したよ
うに、第1画像メモリ16に記憶された画像(第4図(
a))は、奇数フレームで構成されているので、開先光
切断線:Q1Q2Q3が連続した線分とならず、1ライ
ン毎に偶数フレームのデータが欠落している。また、第
2画像メモリに記憶された画像(第4図(b))は、偶
数フレームで構成されているので、開先光切断線QIQ
2Q3は1ライン毎に奇数フレームのデータが欠落して
いる。(尚、第4図ではこれを強調し破線で示したもの
であり、正確な図ではない)。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure executed by the central processing unit 18. In addition, Fig. 4 (a), (b
) are respectively stored in the first image memory 16. This is an example of an image stored in the second image memory 17, and is a captured image obtained during welding when the groove shown in FIG. 6 is a fillet joint. As mentioned above, the image stored in the first image memory 16 (see FIG.
Since a)) is composed of odd-numbered frames, the groove optical cutting lines: Q1Q2Q3 are not continuous line segments, and data of even-numbered frames is missing for each line. Furthermore, since the image stored in the second image memory (FIG. 4(b)) is composed of even frames, the groove light cutting line QIQ
In 2Q3, odd frame data is missing for each line. (In addition, this is emphasized and shown with a broken line in FIG. 4, and is not an accurate diagram).

なお、第4図(a)、(b)で夫々の線分N1〜N5は
、画像メモリ上に記憶されたスパッタ像である。
Note that each line segment N1 to N5 in FIGS. 4(a) and 4(b) is a sputter image stored on the image memory.

この場合も、各画像データは1ライン毎にデータが欠落
している。
In this case as well, each image data has data missing for each line.

中央演算処理部18は、この画像メモリ16゜17中の
格納データを用いて、第3図の処理を行う。先ずステッ
プ1で、第1画像メモリ16に記憶された画像データの
欠落したラインデータの補間を行い、全体画像の復元を
行う。この方法の詳細については後述する。第4図(c
)に復元後の画像を示す。次に、同様にステップ2で、
第2画像メモリ17に記憶された画像データから、欠落
したラインデータの補間を行い、全体画像の復元を行う
。復元した全体画像の例を第4図(b)に示す。
The central processing unit 18 performs the processing shown in FIG. 3 using the data stored in the image memories 16 and 17. First, in step 1, missing line data of the image data stored in the first image memory 16 is interpolated to restore the entire image. Details of this method will be described later. Figure 4 (c
) shows the restored image. Next, similarly in step 2,
Missing line data is interpolated from the image data stored in the second image memory 17, and the entire image is restored. An example of the restored entire image is shown in FIG. 4(b).

ステップ3では、ステップ1.ステップ2で得られた二
つの全体画像データを用い、両全体面像間の対応する画
素間の論理積演算を行う。ステップ1とステップ2で得
られた二つの画像データは、時間をわずかにずらして撮
像されたものであるが、その時間間隔は短かいので画面
上に形成される光切断像の位置はほとんど変化しない。
In step 3, step 1. Using the two whole image data obtained in step 2, a logical product operation is performed between corresponding pixels between the two whole images. The two image data obtained in step 1 and step 2 were captured with a slight time difference, but because the time interval is short, the position of the light-cut image formed on the screen hardly changes. do not.

これに対して、溶接中に発生するスパッタは時間的に非
定常に発生し、その飛散速度も一般に毎秒数メートルメ
と早いため、画像入力毎に画面に現われる頻度。
On the other hand, spatter that occurs during welding occurs irregularly over time, and its scattering speed is generally several meters per second, so it appears on the screen every time an image is input.

方向等も一定していない。つまり、第4図(a)。The direction is also not constant. In other words, FIG. 4(a).

(b)の両図において、線分QIQ2Q3は同一形状で
あるが、線分N1〜N5は異なる。従って、第4図(c
)、(d)の両全体面像の論理積を演算した際には、第
4図(e)に示すように、スパッタ像N1〜N5は消滅
し、開先光切断像QIQ2Q3のみが抽出されることに
なる。この画像データ第4図(e)を、ステップ4で第
3の画像メモリ19に記憶する。このとき、データ圧縮
を行う。
In both figures (b), line segments QIQ2Q3 have the same shape, but line segments N1 to N5 are different. Therefore, Fig. 4(c)
) and (d), as shown in FIG. 4(e), the sputter images N1 to N5 disappear and only the groove light-cut image QIQ2Q3 is extracted. That will happen. This image data (FIG. 4(e)) is stored in the third image memory 19 in step 4. At this time, data compression is performed.

次に、ステップ5で、厚みのある光切断線像を細線化処
理をした後、ステップ6で、所望とする開先位置(第4
図のQ2の位置)を計算する。この開先位置のカメラ座
標系での横比結果をさらに、ステップ7で、受光手段3
(及び投光手段2)が取付けられるロボットの座標系に
座標変換し、このデータをステップ8でロボット制御装
置に転送する。
Next, in step 5, after thinning the thick optically sectioned line image, in step 6, the desired groove position (fourth
Q2 position in the figure) is calculated. Further, in step 7, the lateral ratio result of this groove position in the camera coordinate system is determined by the light receiving means 3.
(and the light projecting means 2) is converted into the coordinate system of the robot to which it is attached, and this data is transferred to the robot control device in step 8.

次に、前述の第3図のステップ1,2で行う画像データ
の補間、復元方法について述べる。前述したように、第
1.第2画像メモリ16.17は、画面の垂直方向1ラ
イン毎にデータが欠落している。本実施例では、データ
がない中間ラインでの画像データの補間は、各中間ライ
ンで画像データが存在する一つ前と後の水平ラインのデ
ータの有無及びその配列関係から、必要に応じてデータ
を新たに発生されるようにしている。第5図は、その−
例を示したものである。第5図において、記号jのライ
ンは、データが存在しない垂直方向での中間ラインを示
し、記号j−1,j+1の各々は、その前後の水平ライ
ンを示す。第5図(a)〜(d)は1前後のラインj−
1,j+2に1画素づつ近接してデータがある場合で、
そのときにデータが存在していない中間ラインjのデー
タをどのように発生させて復元するかを示したものであ
る。
Next, a method for interpolating and restoring image data performed in steps 1 and 2 in FIG. 3 will be described. As mentioned above, the first. The second image memories 16 and 17 have data missing for each line in the vertical direction of the screen. In this embodiment, interpolation of image data on intermediate lines where there is no data is performed based on the presence or absence of data on the horizontal line before and after the horizontal line where image data exists on each intermediate line, and the arrangement of the data as necessary. We are trying to create a new one. Figure 5 shows the -
This is an example. In FIG. 5, a line with symbol j indicates a vertical intermediate line where no data exists, and symbols j-1 and j+1 each indicate horizontal lines before and after it. Figures 5(a) to (d) show the line j- around 1.
When there is data adjacent to 1 and j+2 by 1 pixel,
This shows how to generate and restore data on intermediate line j where no data exists at that time.

すなわち、前後のラインj−t、 j+1に存在する画
素が水平方向2画素以内で近接しているとき(同図(a
)〜(c)の場合)には、記号B1〜B4に示す領域に
新たにデータを発生させる。しかし、前後のラインj−
1,j+1に存在する画素が水平方向3画素以上離れて
いるとき(同図(d))には、前後のラインj−1,j
+1のデータはそれぞれ別の線要素とみなし、記号b1
〜b4に示す領域にはデータは発生させない。
In other words, when the pixels existing on the preceding and succeeding lines j-t and j+1 are adjacent to each other within two pixels in the horizontal direction (as shown in the same figure (a)
) to (c)), new data is generated in the areas indicated by symbols B1 to B4. However, the line before and after
When the pixels existing in 1,j+1 are separated by 3 pixels or more in the horizontal direction ((d) in the same figure), the pixels existing in the previous and succeeding lines j-1,j
+1 data are each considered as a separate line element, and the symbol b1
No data is generated in the area shown in ~b4.

第5図(e)〜(i)は、前後のラインj−1゜j+1
に2画素づつつながっているデータが近接して存在して
いる場合で、そのときの中間ラインjのデータの発生パ
ターンを示したものである。
Figures 5(e) to (i) show the front and rear lines j-1゜j+1
This figure shows the generation pattern of data on the intermediate line j in a case where data connected by two pixels each exist in close proximity to each other.

この場合も上述と同じように、前後のラインj −1、
j+1に存在する画素が水平方向にどれだけ離れている
かで、新たにデータを発生させたり(記号B1〜B7の
場合)、あるいは分離させる(記号b1〜b6の場合)
ようにしている。
In this case, as above, the previous and subsequent lines j −1,
New data is generated (in the case of symbols B1 to B7) or separated (in the case of symbols b1 to b6), depending on how far apart the pixels existing at j+1 are in the horizontal direction.
That's what I do.

以上の如く、本実施例では、前後の画素配列パターンと
中間データの発生2分離の法則を予め定めておく。そし
て、垂直方向のデータが欠落している各ラインについて
上記法則に従って逐次補間処理することにより、一つの
完全な画像として復元することができる。
As described above, in this embodiment, the rule of separation between the preceding and subsequent pixel arrangement patterns and the generation of intermediate data is predetermined. Then, by sequentially performing interpolation processing on each line in which vertical data is missing according to the above law, it is possible to restore one complete image.

本実施例によれば、時間をわずかにずらして撮像される
二つの画像を論理演算することにより、ノイズを低減し
、光切断像のみを確実に抽出できる。このため、精度の
良い開先位置の検出が可能となる。また、上述の二つの
画像は一行飛び越し走査による奇数フレームのみ及び偶
数フレームのみで二画面を作成し、次に欠落したフレー
ムの画像を補関し復元するようにしているので、従来の
撮像時間2分解能を低減すること無く開先位置の検出が
できる。更に、本実施例では、入力画像企画面と処理画
像1画面の合計3画面の記憶画像を要するが、いずれも
圧縮された2値画像データを記憶するようにしているの
で、記憶容量も少なくて実現できる。
According to this embodiment, by performing a logical operation on two images captured with a slight time difference, it is possible to reduce noise and reliably extract only a light section image. Therefore, it is possible to detect the groove position with high accuracy. In addition, the above two images are created by creating two screens using only odd frames and only even frames by single-line interlaced scanning, and then interpolating and restoring the image of the missing frame, so the conventional imaging time is 2 resolution. The groove position can be detected without reducing the Furthermore, in this embodiment, a total of three screens of storage images, an input image planning screen and one processing image screen, are required, but since compressed binary image data is stored in each screen, the storage capacity is also small. realizable.

[発明の効果] 本発明によれば、短かい処理時間で光学的ノイズを除去
し精度良く溶接位置が検出でき、且つ使用する画像メモ
リも小容量で済むという効果がある。
[Effects of the Invention] According to the present invention, optical noise can be removed in a short processing time, the welding position can be detected with high accuracy, and the capacity of the image memory used can be small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係る溶接位置検出装置の機
能構成図、第2図は撮像した受光画面のスキャニング説
明図、第3図は溶接位置検出方法の処理手順を示すフロ
ーチャート、第4図(a)〜(e)は溶接位置検出方法
の概念説明図、第5図(a)〜(i)は欠落したフレー
ムのデータ補間方法説明図、第6図は溶接ロボットの手
先の斜視図、第7図は溶接ロボットの全体図である。 1・・・溶接トーチ、2・・・投光手段、3・・・受光
手段。 4・・・画像処理装置、5・・・ロボット、6・・・ロ
ボット制御装置、7・・・溶接機、8,9・・・溶接ワ
ーク、11・・・スリット状光線、12・・・開先光切
断像。
FIG. 1 is a functional configuration diagram of a welding position detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of scanning of an imaged light receiving screen, and FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of a welding position detection method. Figures 4 (a) to (e) are conceptual illustrations of the welding position detection method, Figures 5 (a) to (i) are illustrations of the data interpolation method for missing frames, and Figure 6 is a perspective view of the welding robot's hand. 7 are general views of the welding robot. 1... Welding torch, 2... Light emitting means, 3... Light receiving means. 4... Image processing device, 5... Robot, 6... Robot control device, 7... Welding machine, 8, 9... Welding workpiece, 11... Slit-shaped light beam, 12... Bevel light section image.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被溶接物に対してスリット光を照射し、該被溶接物
上のスリット光照射個所を撮像手段にて時系列的に2回
撮像し、両撮像画像の論理積をとって光学的ノイズを除
去したスリット光画像を求め、該スリット光画像から溶
接すべき位置を検出する溶接位置検出方法において、時
系列的な2回の撮像で、夫々、撮像手段の不連続なフレ
ームを走査して離散的画像を求め、離散個所を補間する
ことで全体画像を夫々生成し、両全体画像の論理積をと
って光学的ノイズを除去することを特徴とする溶接位置
検出方法。 2、被溶接物に対してスリット光を照射し、該被溶接物
上のスリット光照射個所を撮像手段にて時系列的に2回
撮像し、両撮像画像の論理積をとって光学的ノイズを除
去したスリット光画像を求め、該スリット光画像から溶
接すべき位置を検出する溶接位置検出方法において、時
系列的な2回の撮像で、一回は撮像手段の奇数フレーム
のみを走査して離散的画像を求め偶数フレーム個所を補
間することで全体画像を復元し、一回は撮像手段の偶数
フレームのみを走査して離散的画像を求め奇数フレーム
個所を補間することで全体画像を復元し、両全体画像の
論理積をとることで光学的ノイズを除去することを特徴
とする溶接位置検出方法。 3、被溶接物に対してスリット光を照射する光源と、該
被溶接物上のスリット光照射個所を撮像する撮像手段と
、撮像手段の離散的フレームを走査して得た離散的画像
の画像データを格納する画像メモリと、該離散的画像の
離散個所を補間して全体画像を復元する補間手段と、前
記撮像手段にて時系列的に少なくとも2回撮像し夫々前
記補間手段にて復元された2つの全体画像の論理積をと
り光学的ノイズを除去するノイズ除去手段と、該ノイズ
除去手段にて得たスリット光画像から溶接すべき位置を
検出する位置検出手段とを備えることを特徴とする溶接
位置検出装置。 4、被溶接物に対してスリット光を照射する光源と、該
被溶接物上のスリット光照射個所を時系列的に2回撮像
する撮像手段と、一回目の撮像において該撮像手段の奇
数フレームのみを走査して得た離散的画像の画像データ
を格納する第1画像メモリと、二回目の撮像において前
記撮像手段の偶数フレームのみを走査して得た離散的画
像の画像データを格納する第2画像メモリと、前記第1
画像メモリに格納された離散的画像の偶数フレーム個所
を補間して全体画像を求める共に前記第2画像メモリに
格納された離散的画像の奇数フレーム個所を補間して全
体画像を求める補間手段と、両全体画像の論理積をとっ
て光学的ノイズを除去するノイズ除去手段と、該ノイズ
除去手段にて得たスリット光画像から溶接すべき位置を
検出する位置検出手段とを備えることを特徴とする溶接
位置検出装置。 5、溶接トーチと、被溶接物に対してスリット光を照射
する光源と、該被溶接物上のスリット光照射個所を撮像
する撮像手段と、撮像手段の離散的フレームを走査して
得た離散的画像の画像データを格納する画像メモリと、
該離散的画像の離散個所を補間して全体画像を復元する
補間手段と、前記撮像手段にて時系列的に少なくとも2
回撮像し夫々前記補間手段にて復元された2つの全体画
像の論理積をとり光学的ノイズを除去するノイズ除去手
段と、該ノイズ除去手段にて得たスリット光画像から溶
接すべき位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手
段が検出した位置に前記溶接トーチを移動させ溶接を行
う制御手段とを備えることを特徴とする溶接ロボット。 6、溶接トーチと、被溶接物に対してスリット光を照射
する光源と、該被溶接物上のスリット光照射個所を時系
列的に2回撮像する撮像手段と、一回目の撮像において
該撮像手段の奇数フレームのみを走査して得た離散的画
像の画像データを格納する第1画像メモリと、二回目の
撮像において前記撮像手段の偶数フレームのみを走査し
て得た離散的画像の画像データを格納する第2画像メモ
リと、前記第1画像メモリに格納された離散的画像の偶
数フレーム個所を補間して全体画像を求める共に前記第
2画像メモリに格納された離散的画像の奇数フレーム個
所を補間して全体画像を求める補間手段と、両全体画像
の論理積をとって光学的ノイズを除去するノイズ除去手
段と、該ノイズ除去手段にて得たスリット光画像から溶
接すべき位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手
段が検出した位置に前記溶接トーチを移動させ溶接を行
う制御手段とを備えることを特徴とする溶接ロボット。
[Claims] 1. A workpiece to be welded is irradiated with a slit light, a spot on the workpiece to be welded where the slit light is irradiated is imaged twice in chronological order by an imaging means, and the logical product of both taken images is In a welding position detection method in which a slit light image is obtained from which optical noise has been removed, and a position to be welded is detected from the slit light image, the discontinuity of the imaging means is detected by two times of time-series imaging. A welding position detection method characterized by scanning a frame to obtain discrete images, interpolating the discrete points to generate each whole image, and removing optical noise by performing a logical product of both whole images. . 2. Irradiate the object to be welded with slit light, take images of the irradiated part of the object with the slit light twice in chronological order using an imaging means, and calculate the optical noise by calculating the AND of both images. In the welding position detection method, which obtains a slit light image from which the slit light image is removed and detects the position to be welded from the slit light image, two time-series images are taken, and once only the odd frames of the imaging means are scanned. The entire image is restored by obtaining discrete images and interpolating the even-numbered frames, and the entire image is restored by scanning only the even-numbered frames of the imaging means once to obtain discrete images and interpolating the odd-numbered frames. , a welding position detection method characterized in that optical noise is removed by performing a logical product of both entire images. 3. A light source that irradiates the object to be welded with slit light, an imaging device that images the slit light irradiation location on the object to be welded, and a discrete image obtained by scanning the discrete frames of the imaging device. an image memory for storing data; an interpolation means for restoring the entire image by interpolating discrete parts of the discrete image; The present invention is characterized by comprising a noise removing means for removing optical noise by taking a logical product of two whole images, and a position detecting means for detecting a position to be welded from a slit light image obtained by the noise removing means. Welding position detection device. 4. A light source that irradiates the object to be welded with slit light, an imaging means that images the slit light irradiation location on the object to be welded twice in chronological order, and odd-numbered frames of the imaging means in the first imaging. a first image memory for storing image data of a discrete image obtained by scanning only an image; and a second image memory for storing image data of a discrete image obtained by scanning only an even-numbered frame of the imaging means in a second imaging. 2 image memories;
interpolation means for interpolating even frame locations of the discrete image stored in the image memory to obtain the entire image, and interpolating odd number frame locations of the discrete image stored in the second image memory to obtain the entire image; It is characterized by comprising a noise removing means for removing optical noise by taking a logical product of both whole images, and a position detecting means for detecting a position to be welded from a slit light image obtained by the noise removing means. Welding position detection device. 5. A welding torch, a light source that irradiates the workpiece with slit light, an imaging means that takes an image of the slit light irradiation location on the workpiece, and a discrete frame obtained by scanning the discrete frames of the imaging means. an image memory for storing image data of the target image;
interpolation means for restoring the entire image by interpolating discrete parts of the discrete image; and at least two
a noise removing means for removing optical noise by taking a logical product of two whole images each imaged twice and restored by the interpolating means, and detecting a position to be welded from the slit light image obtained by the noise removing means. 1. A welding robot comprising: a position detecting means for welding; and a control means for moving the welding torch to a position detected by the position detecting means to perform welding. 6. a welding torch, a light source that irradiates the object to be welded with slit light, an imaging means that images the slit light irradiation location on the object to be welded twice in chronological order; a first image memory for storing image data of discrete images obtained by scanning only odd frames of the imaging means; and image data of discrete images obtained by scanning only even frames of the imaging means in a second imaging. a second image memory for storing even frame portions of the discrete images stored in the first image memory, and obtaining a whole image by interpolating the even frame portions of the discrete images stored in the first image memory, and odd frame portions of the discrete images stored in the second image memory; interpolation means for interpolating to obtain a whole image; noise removal means for removing optical noise by performing a logical product of both whole images; and detecting a position to be welded from a slit light image obtained by the noise removal means. 1. A welding robot comprising: a position detecting means for welding; and a control means for moving the welding torch to a position detected by the position detecting means to perform welding.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010266308A (en) * 2009-05-14 2010-11-25 Kobe Steel Ltd Welding workpiece shape measuring device and program for the same
CN108072388A (en) * 2016-11-14 2018-05-25 约翰内斯.海德汉博士有限公司 Position-measurement device and the method for running position measuring device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010266308A (en) * 2009-05-14 2010-11-25 Kobe Steel Ltd Welding workpiece shape measuring device and program for the same
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