JPH05200556A - Ｔｉｇ溶接電極の寿命判断方法及び電極形状検出装置 - Google Patents
Ｔｉｇ溶接電極の寿命判断方法及び電極形状検出装置Info
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- JPH05200556A JPH05200556A JP18126692A JP18126692A JPH05200556A JP H05200556 A JPH05200556 A JP H05200556A JP 18126692 A JP18126692 A JP 18126692A JP 18126692 A JP18126692 A JP 18126692A JP H05200556 A JPH05200556 A JP H05200556A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、ＴＩＧ溶接の溶接電極を撮影するＩ
ＴＶカメラと同カメラで撮影した画像を処理する画像処
理装置とを有して、ＴＩＧ溶接の電極の消耗度合を検出
し使用限界に達したことを判断する機構に於いて、溶接
に影響のない範囲で電流をパルス的に低電流にしてアー
ク光を軽減させ、その低電流への切換タイミングで上記
カメラにより撮影した電極の赤熱状態画像から電極の消
耗度合を判断することをことを特徴とする。 【構成】溶接に影響のない範囲で電極１の溶接電流をパ
ルス的に低電流に切り替える溶接機制御装置１０と、こ
の低電流への溶接電流切り替えに伴うアーク光が軽減さ
れたタイミングでＩＴＶカメラ６が撮影した電極１の先
端画像を処理し、その電極先端形状から電極の寿命を判
断する画像処理装置９とを具備してなることを特徴とす
る。
ＴＶカメラと同カメラで撮影した画像を処理する画像処
理装置とを有して、ＴＩＧ溶接の電極の消耗度合を検出
し使用限界に達したことを判断する機構に於いて、溶接
に影響のない範囲で電流をパルス的に低電流にしてアー
ク光を軽減させ、その低電流への切換タイミングで上記
カメラにより撮影した電極の赤熱状態画像から電極の消
耗度合を判断することをことを特徴とする。 【構成】溶接に影響のない範囲で電極１の溶接電流をパ
ルス的に低電流に切り替える溶接機制御装置１０と、こ
の低電流への溶接電流切り替えに伴うアーク光が軽減さ
れたタイミングでＩＴＶカメラ６が撮影した電極１の先
端画像を処理し、その電極先端形状から電極の寿命を判
断する画像処理装置９とを具備してなることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＴＩＧ溶接の自動化装置
に適用される溶接電極の寿命判断方法及び電極形状計測
装置に関する。
に適用される溶接電極の寿命判断方法及び電極形状計測
装置に関する。
【０００２】
［従来の技術その１］
【０００３】従来、ＴＩＧ溶接に於ける溶接電極は、オ
ペレータがアークの出方の異常を見つけ、あるいは溶接
開始前に電極先端の消耗度合を見て、その目視による状
況により溶接をストップして電極を交換していた。
ペレータがアークの出方の異常を見つけ、あるいは溶接
開始前に電極先端の消耗度合を見て、その目視による状
況により溶接をストップして電極を交換していた。
【０００４】また、上記した目視によるＴＩＧ溶接電極
の寿命判断手段以外に、制御装置に電極の使用最大時間
を覚え込ませておき、その時間が来たらオペレータに交
換を施すようにする電極寿命管理方法等が存在する。
の寿命判断手段以外に、制御装置に電極の使用最大時間
を覚え込ませておき、その時間が来たらオペレータに交
換を施すようにする電極寿命管理方法等が存在する。
【０００５】上記した各電極交換管理手段のうち、前者
の目視によるＴＩＧ溶接電極の寿命判断手段に於いて
は、常にオペレータが溶接器に付いていなければなら
ず、無人運転ができないという問題がある。
の目視によるＴＩＧ溶接電極の寿命判断手段に於いて
は、常にオペレータが溶接器に付いていなければなら
ず、無人運転ができないという問題がある。
【０００６】また、後者の電極使用最大時間を記憶して
管理する電極寿命管理手段に於いては、その寿命時間の
設定が難しく、使用電流等によって寿命が異なり万全と
は言えない。 ［従来の技術その２］一方、ＴＩＧ溶接作業は熟練が必
要とされる作業であり、優良な溶接を行なうためには十
分な経験を要する。しかしながら、溶接作業に従事する
作業員が年々不足する傾向にあり、溶接作業の自動化を
行なう必要が出てきた。溶接作業者が優良な溶接を行な
うためには、溶接状況を監視し、そこから適正な溶接電
流、速度等の調整を行なわなければならない。溶接作業
を自動化するためには、溶接作業者と同様に、溶接状況
を監視する必要がある。この際、電極の形状も監視対象
の１つに含まれ、電極先端の欠損や、異物の付着などを
検出する必要がある。
管理する電極寿命管理手段に於いては、その寿命時間の
設定が難しく、使用電流等によって寿命が異なり万全と
は言えない。 ［従来の技術その２］一方、ＴＩＧ溶接作業は熟練が必
要とされる作業であり、優良な溶接を行なうためには十
分な経験を要する。しかしながら、溶接作業に従事する
作業員が年々不足する傾向にあり、溶接作業の自動化を
行なう必要が出てきた。溶接作業者が優良な溶接を行な
うためには、溶接状況を監視し、そこから適正な溶接電
流、速度等の調整を行なわなければならない。溶接作業
を自動化するためには、溶接作業者と同様に、溶接状況
を監視する必要がある。この際、電極の形状も監視対象
の１つに含まれ、電極先端の欠損や、異物の付着などを
検出する必要がある。
【０００７】しかしながら、従来の技術では、溶接中に
電極の形状を自動的に計測することは行なっておらず、
溶接状況をテレビカメラで撮像し、操作員が目視により
確認しているのみである。
電極の形状を自動的に計測することは行なっておらず、
溶接状況をテレビカメラで撮像し、操作員が目視により
確認しているのみである。
【０００８】
［発明が解決しようとする課題その１］
【０００９】上記したように従来の目視によるＴＩＧ溶
接電極の寿命判断手段に於いては、常にオペレータが溶
接器に付いていなければならず、従って無人運転ができ
ないという問題があり、また、電極使用最大時間を記憶
して管理する電極寿命管理手段に於いては、その寿命時
間の設定が難しく、使用電流等によって寿命が異なり正
しい寿命判断ができないという問題があった。
接電極の寿命判断手段に於いては、常にオペレータが溶
接器に付いていなければならず、従って無人運転ができ
ないという問題があり、また、電極使用最大時間を記憶
して管理する電極寿命管理手段に於いては、その寿命時
間の設定が難しく、使用電流等によって寿命が異なり正
しい寿命判断ができないという問題があった。
【００１０】そこで、ＩＴＶカメラで電極を写し画像処
理をして、真の電極の消耗度合を調べ、その形状により
交換することが考えられた。しかし、単純にＩＴＶカメ
ラで電極を写し画像処理をしても、アークの影響で電極
先端を明確に見ることができなかった。また、電流を落
として画像を入力する方法が考えられるが、この場合に
は、電極が暗くなってしまい、電極としての正しい画像
処理が難しかった。また、照明を用いて電極を強調する
ことも考えられたが、この場合も後方の背景との関係で
電極先端の認識は正確には行なえず実用化に至っていな
い。 ［発明が解決しようとする課題その２］
理をして、真の電極の消耗度合を調べ、その形状により
交換することが考えられた。しかし、単純にＩＴＶカメ
ラで電極を写し画像処理をしても、アークの影響で電極
先端を明確に見ることができなかった。また、電流を落
として画像を入力する方法が考えられるが、この場合に
は、電極が暗くなってしまい、電極としての正しい画像
処理が難しかった。また、照明を用いて電極を強調する
ことも考えられたが、この場合も後方の背景との関係で
電極先端の認識は正確には行なえず実用化に至っていな
い。 ［発明が解決しようとする課題その２］
【００１１】又、従来の技術では、操作員の目視確認の
みであったため、溶接作業中に操作員がモニタテレビを
監視しておく必要があり、操作員の作業負担は軽減され
ず、かつ、モニタテレビの画面から電極の欠損や、異物
の付着を検出する必要があるため、操作員に熟練が必要
であるという問題があった。 ［目的その１］
みであったため、溶接作業中に操作員がモニタテレビを
監視しておく必要があり、操作員の作業負担は軽減され
ず、かつ、モニタテレビの画面から電極の欠損や、異物
の付着を検出する必要があるため、操作員に熟練が必要
であるという問題があった。 ［目的その１］
【００１２】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
電極を撮影する工業用ＴＶ（ＩＴＶ）カメラと同カメラ
で撮影した画像を処理する画像処理装置とを用いて電極
先端の処理画像から電極の消耗度合（寿命）を判断する
際に、鮮明な電極先端の画像を得ることができ、電極寿
命を正確に判断できるＴＩＧ溶接電極の寿命判断方法を
提供することを目的とする。 ［目的その２］
電極を撮影する工業用ＴＶ（ＩＴＶ）カメラと同カメラ
で撮影した画像を処理する画像処理装置とを用いて電極
先端の処理画像から電極の消耗度合（寿命）を判断する
際に、鮮明な電極先端の画像を得ることができ、電極寿
命を正確に判断できるＴＩＧ溶接電極の寿命判断方法を
提供することを目的とする。 ［目的その２］
【００１３】又、本発明は、溶接電流を一時的に減少さ
せた後、一定時間後に撮像された画像のうち、赤色成分
の画像から溶接電極の形状を検出する機構を備えて、電
極の形状が操作員の労力や経験を必要とすることなく、
安定して、かつ高精度に認識でき、ＴＩＧ溶接の自動化
が、より精度の高い制御により行なえるＴＩＧ溶接の電
極形状検出装置を提供することを目的とする。
せた後、一定時間後に撮像された画像のうち、赤色成分
の画像から溶接電極の形状を検出する機構を備えて、電
極の形状が操作員の労力や経験を必要とすることなく、
安定して、かつ高精度に認識でき、ＴＩＧ溶接の自動化
が、より精度の高い制御により行なえるＴＩＧ溶接の電
極形状検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
［課題を解決するための手段その１］
【００１５】本発明は、ＴＩＧ溶接電極を撮影するＩＴ
Ｖカメラと同カメラで撮影した画像を処理する画像処理
装置とを備えて、上記溶接電極の消耗度合を検出し、使
用限界に達したことを判断したとき、例えばアラームを
発生し、オペレータに電極を交換するなり、自動交換さ
せる機構を実現する際に、溶接に影響のない範囲で電流
をパルス的に低電流にし、アーク光を軽減させるととも
に、低電圧に移る瞬間の電極が赤熱した画像を撮ること
を目的として、高電圧から低電圧に移行する間に画像を
取り込み、画像処理して電極先端形状を幾何学的に得、
電極寿命を判断することを特徴とする。
Ｖカメラと同カメラで撮影した画像を処理する画像処理
装置とを備えて、上記溶接電極の消耗度合を検出し、使
用限界に達したことを判断したとき、例えばアラームを
発生し、オペレータに電極を交換するなり、自動交換さ
せる機構を実現する際に、溶接に影響のない範囲で電流
をパルス的に低電流にし、アーク光を軽減させるととも
に、低電圧に移る瞬間の電極が赤熱した画像を撮ること
を目的として、高電圧から低電圧に移行する間に画像を
取り込み、画像処理して電極先端形状を幾何学的に得、
電極寿命を判断することを特徴とする。
【００１６】即ち、本発明は、ＴＩＧ溶接電極を撮影す
るＩＴＶカメラと同カメラで撮影した画像を処理する画
像処理装置とを用いて電極先端の処理画像から電極寿命
を判断する機構に於いて、画像処理に邪魔となるアーク
光をなくし、電極が明るく見える状態となるようにした
ものである。つまり、溶接に影響のない範囲で溶接電流
をパルス状に短時間に低電流（数ｍＡ）とし、アーク光
の発光を極少化し、かつ電極が冷え切るまでの電流立下
り時に電極が赤熱している間に画像を取り込むことで鮮
明な電極先端の画像を得ることができる。 ［課題を解決するための手段その２］
るＩＴＶカメラと同カメラで撮影した画像を処理する画
像処理装置とを用いて電極先端の処理画像から電極寿命
を判断する機構に於いて、画像処理に邪魔となるアーク
光をなくし、電極が明るく見える状態となるようにした
ものである。つまり、溶接に影響のない範囲で溶接電流
をパルス状に短時間に低電流（数ｍＡ）とし、アーク光
の発光を極少化し、かつ電極が冷え切るまでの電流立下
り時に電極が赤熱している間に画像を取り込むことで鮮
明な電極先端の画像を得ることができる。 ［課題を解決するための手段その２］
【００１７】又、本発明は、溶接電流を一時的に減少さ
せるための溶接電流制御回路と、溶接電流が減少してか
ら予め設定した時間だけ時間を計るタイマと、同タイマ
からの指令により溶接電流減少後、一定時間経過したと
きの溶接電極を撮像するための１台のカラーテレビカメ
ラと、同カメラの前面に設置される光学バンドパスフィ
ルタと、上記カラーテレビカメラから得られる画像信号
を赤、青、緑の３原色に分解する画像信号デコーダと、
上記３原色のうち、赤色の成分のみを記憶する画像メモ
リを有して、電極の形状が操作員の労力や経験を必要と
することなく安定して高精度に認識できる構成とした。
せるための溶接電流制御回路と、溶接電流が減少してか
ら予め設定した時間だけ時間を計るタイマと、同タイマ
からの指令により溶接電流減少後、一定時間経過したと
きの溶接電極を撮像するための１台のカラーテレビカメ
ラと、同カメラの前面に設置される光学バンドパスフィ
ルタと、上記カラーテレビカメラから得られる画像信号
を赤、青、緑の３原色に分解する画像信号デコーダと、
上記３原色のうち、赤色の成分のみを記憶する画像メモ
リを有して、電極の形状が操作員の労力や経験を必要と
することなく安定して高精度に認識できる構成とした。
【００１８】
［作用その１］
【００１９】本発明による画像取り込みタイミングを図
３に示す。この図３から明らかなように、電極寿命判断
の画像取り込みに際し、あるタイミングで画像を取り込
むため溶接電流を下げる。
３に示す。この図３から明らかなように、電極寿命判断
の画像取り込みに際し、あるタイミングで画像を取り込
むため溶接電流を下げる。
【００２０】この溶接電流を下げたときからＴ1 秒後
に、画像を取り込むトリガをＩＴＶカメラに送り、カメ
ラからビデオ信号として画像情報を得る（実際には、ビ
デオ信号送信のタイミングがあるため最大１／６０秒は
遅れる可能性がある）。
に、画像を取り込むトリガをＩＴＶカメラに送り、カメ
ラからビデオ信号として画像情報を得る（実際には、ビ
デオ信号送信のタイミングがあるため最大１／６０秒は
遅れる可能性がある）。
【００２１】取り込んだ画像は図２のように電極の消耗
度合を、先端チップの消耗Ｈおよび片減りＫを画像デー
タから求め、予め設定しておいたそれぞれの指示量より
大きくなった際に、電極の消耗が大きいと判断して、溶
接をストップし、またはオペレータにアラーム表示して
知らせる。さらには、溶接トーチ２または電極１を交換
することも可能である。 ［作用その２］又、本発明の電極形状検出装置に於いて
は、溶接電流制御回路が溶接作業中の一定時間ごとに溶
接に不具合の発生しない時間だけ、溶接電流を減少させ
る。この際、タイマは溶接電流が減少してから、予め設
定された時間を計測し、その時間に達すれば、カラーテ
レビカメラに撮像指令信号を発する。カラーテレビカメ
ラは撮像指令を受信すると、電極付近の画像を撮像す
る。
度合を、先端チップの消耗Ｈおよび片減りＫを画像デー
タから求め、予め設定しておいたそれぞれの指示量より
大きくなった際に、電極の消耗が大きいと判断して、溶
接をストップし、またはオペレータにアラーム表示して
知らせる。さらには、溶接トーチ２または電極１を交換
することも可能である。 ［作用その２］又、本発明の電極形状検出装置に於いて
は、溶接電流制御回路が溶接作業中の一定時間ごとに溶
接に不具合の発生しない時間だけ、溶接電流を減少させ
る。この際、タイマは溶接電流が減少してから、予め設
定された時間を計測し、その時間に達すれば、カラーテ
レビカメラに撮像指令信号を発する。カラーテレビカメ
ラは撮像指令を受信すると、電極付近の画像を撮像す
る。
【００２２】このとき、アーク光は、溶接電流を減少す
ることにより速やかに消滅するが、電極は高温に加熱さ
れているため、熱の時定数に従って緩やかに冷却され
る。即ち、アーク光が消滅した後も、電極のみが比較的
長時間赤熱した状態を維持し、赤く観測される。
ることにより速やかに消滅するが、電極は高温に加熱さ
れているため、熱の時定数に従って緩やかに冷却され
る。即ち、アーク光が消滅した後も、電極のみが比較的
長時間赤熱した状態を維持し、赤く観測される。
【００２３】この状況をカラーテレビカメラが光学バン
ドパスフィルタを介して撮像する。ここで、光学バンド
パスフィルタは外部からの外乱光を除き、電極付近の画
質を安定して撮像させる働きを持つ。
ドパスフィルタを介して撮像する。ここで、光学バンド
パスフィルタは外部からの外乱光を除き、電極付近の画
質を安定して撮像させる働きを持つ。
【００２４】カラーテレビカメラにより撮像された画像
信号は、画像信号デコーダにより赤成分、青成分、緑成
分の３原色に分離され、赤成分のみが画像メモリに記憶
される。この結果、画像メモリには撮像された画像のう
ち、赤く撮像されている部分のみが記録されていること
になる。即ち、赤熱している電極が明瞭に得られる。こ
の画像メモリに記憶された画像から、正常時の電極形状
との差異を検出することにより、電極の欠損や異物の付
着を容易に認識できる。
信号は、画像信号デコーダにより赤成分、青成分、緑成
分の３原色に分離され、赤成分のみが画像メモリに記憶
される。この結果、画像メモリには撮像された画像のう
ち、赤く撮像されている部分のみが記録されていること
になる。即ち、赤熱している電極が明瞭に得られる。こ
の画像メモリに記憶された画像から、正常時の電極形状
との差異を検出することにより、電極の欠損や異物の付
着を容易に認識できる。
【００２５】
［実施例１］以下図１乃至図３を参照して本発明の第１
実施例を説明する。図１は本発明の第１実施例に係る溶
接電極の寿命判断方法を適用した装置の構成を示す図で
ある。
実施例を説明する。図１は本発明の第１実施例に係る溶
接電極の寿命判断方法を適用した装置の構成を示す図で
ある。
【００２６】図１に於いて、電極１の溶接方向前方に配
設された視覚センサ（ＩＴＶカメラ）６は、電極１の先
端部を中心とした電極画像を撮影する。このＩＴＶカメ
ラ６によって撮影された電極画像は画像処理装置９に供
給される。
設された視覚センサ（ＩＴＶカメラ）６は、電極１の先
端部を中心とした電極画像を撮影する。このＩＴＶカメ
ラ６によって撮影された電極画像は画像処理装置９に供
給される。
【００２７】画像処理装置９はＩＴＶカメラ６により撮
影した画像情報８を取り込み、図２に示す電極画像を得
て、同画像を対象に所定の画像処理を施し、図２の如
く、電極先端消耗量Ｈ、および片減りＫを認識する。そ
して、この処理により得られたＨ，Ｋと、予め設定され
た消耗最大量Ｈmax 、Ｋmax とを比較し、Ｈ≦Ｈmax 又
はＫ≧Ｋmax になったら溶接ストップさせる。
影した画像情報８を取り込み、図２に示す電極画像を得
て、同画像を対象に所定の画像処理を施し、図２の如
く、電極先端消耗量Ｈ、および片減りＫを認識する。そ
して、この処理により得られたＨ，Ｋと、予め設定され
た消耗最大量Ｈmax 、Ｋmax とを比較し、Ｈ≦Ｈmax 又
はＫ≧Ｋmax になったら溶接ストップさせる。
【００２８】この際の画像の取り込みは、通常、溶接機
制御装置１０により、溶接電流を図３の如く出力してい
るのに対し、電極１の消耗度を検査する際は、図３に如
く溶接電流をパルス的にＴ3 秒だけ下げる。この溶接電
流を下げてからＴ1 秒後に、ＩＴＶカメラ６の画像取り
込みトリガが出力され、そのときの画像を画像処理装置
９が取り込み上記した電極１先端の画像処理及び寿命判
断を行なう。
制御装置１０により、溶接電流を図３の如く出力してい
るのに対し、電極１の消耗度を検査する際は、図３に如
く溶接電流をパルス的にＴ3 秒だけ下げる。この溶接電
流を下げてからＴ1 秒後に、ＩＴＶカメラ６の画像取り
込みトリガが出力され、そのときの画像を画像処理装置
９が取り込み上記した電極１先端の画像処理及び寿命判
断を行なう。
【００２９】この際、溶接電流をパルス的に下げること
で、電極１の溶接電流がパルス的に低電流になりアーク
光が軽減される。その電極印加電圧が低電圧へ移行する
瞬間の電極１が赤熱した時点の電極先端の撮影画像をも
とに上記画像処理装置９が電極寿命を判断する。これに
より、アーク光に影響されない鮮明な電極先端の画像を
得ることができ、電極の消耗度合いを常に正確に判断す
ることができる。尚、図中、３はアーク、４は溶融池、
５は母材、７はスライドを示す。 ［実施例２］次に図４乃至図６を参照して本発明の第２
実施例を説明する。図４は本発明の第２実施例に於ける
電極形状計測装置の構成を示すブロック図である。電極
１の形状を計測するときには、アーク光が存在すると、
その光量が非常に大きいため、電極の先端まで撮像する
ことができない。
で、電極１の溶接電流がパルス的に低電流になりアーク
光が軽減される。その電極印加電圧が低電圧へ移行する
瞬間の電極１が赤熱した時点の電極先端の撮影画像をも
とに上記画像処理装置９が電極寿命を判断する。これに
より、アーク光に影響されない鮮明な電極先端の画像を
得ることができ、電極の消耗度合いを常に正確に判断す
ることができる。尚、図中、３はアーク、４は溶融池、
５は母材、７はスライドを示す。 ［実施例２］次に図４乃至図６を参照して本発明の第２
実施例を説明する。図４は本発明の第２実施例に於ける
電極形状計測装置の構成を示すブロック図である。電極
１の形状を計測するときには、アーク光が存在すると、
その光量が非常に大きいため、電極の先端まで撮像する
ことができない。
【００３０】このため、図６に示すように、溶接電流制
御回路５３が溶接作業中の一定時間毎に溶接に不具合の
発生しない時間、例えば１００msecだけ、溶接電流を減
少させる。
御回路５３が溶接作業中の一定時間毎に溶接に不具合の
発生しない時間、例えば１００msecだけ、溶接電流を減
少させる。
【００３１】この際、タイマ５４は、溶接電流が減少し
てから、予め設定された電流減少時間より短い時間（例
えば３０msec）を計測し、その時間に達すれば、カラー
テレビカメラ４２に撮像指令信号を発生する。カラーテ
レビカメラ４２は撮像指令を受信すると、光学バンドパ
スフィルタ４１を介して、電極１付近の画像を撮像す
る。
てから、予め設定された電流減少時間より短い時間（例
えば３０msec）を計測し、その時間に達すれば、カラー
テレビカメラ４２に撮像指令信号を発生する。カラーテ
レビカメラ４２は撮像指令を受信すると、光学バンドパ
スフィルタ４１を介して、電極１付近の画像を撮像す
る。
【００３２】光学バンドパスフィルタ４１は、ここでは
６００〜７００ｍｍの赤色領域の波長を持ち、赤外線を
遮断する特性を有して、外部からの外乱光を除去し、電
極１付近の画像を安定して撮像させる働きを持つ。ま
た、アーク光が存在するときは、アーク光の光量を減少
させ、溶融池４やフィラーワイヤ５１を明瞭に撮像させ
ることも可能である。
６００〜７００ｍｍの赤色領域の波長を持ち、赤外線を
遮断する特性を有して、外部からの外乱光を除去し、電
極１付近の画像を安定して撮像させる働きを持つ。ま
た、アーク光が存在するときは、アーク光の光量を減少
させ、溶融池４やフィラーワイヤ５１を明瞭に撮像させ
ることも可能である。
【００３３】このとき、図６に示すように、アーク光は
溶接電流が減少することにより、速やかにその輝度が低
下するが、電極１は高温に加熱されているため、熱の時
定数に従って緩やかに冷却される。即ち、アーク光の輝
度が低下した後も、電極１のみが比較的長時間赤熱した
状態を維持し、赤く観測される。
溶接電流が減少することにより、速やかにその輝度が低
下するが、電極１は高温に加熱されているため、熱の時
定数に従って緩やかに冷却される。即ち、アーク光の輝
度が低下した後も、電極１のみが比較的長時間赤熱した
状態を維持し、赤く観測される。
【００３４】また、溶融池４も赤熱しているが、溶融池
４は熱容量の大きい溶接対象母材５０の冷却用のため、
比較的速やかに温度が低下し、発光量が小さくなる。或
いは、溶融池４が赤熱状態であっても、電極１とは画像
上の位置が離れているため、十分に分離可能であり、こ
の領域を無視することができる。
４は熱容量の大きい溶接対象母材５０の冷却用のため、
比較的速やかに温度が低下し、発光量が小さくなる。或
いは、溶融池４が赤熱状態であっても、電極１とは画像
上の位置が離れているため、十分に分離可能であり、こ
の領域を無視することができる。
【００３５】このようにして、カラーテレビカメラ４２
により撮像された画像信号は画像信号デコーダ４３によ
り赤成分、青成分、緑成分の３原色に分離され、分離さ
れた画像のうち、赤成分の画像のみをＡ／Ｄ変換器４４
を介して画像メモリ４５に書き込む。
により撮像された画像信号は画像信号デコーダ４３によ
り赤成分、青成分、緑成分の３原色に分離され、分離さ
れた画像のうち、赤成分の画像のみをＡ／Ｄ変換器４４
を介して画像メモリ４５に書き込む。
【００３６】このとき、他の色成分の画像、例えば、青
成分の画像は、アーク光の存在する時のアーク光の検出
や、フィラーワイヤ５１の検出に利用でき、緑成分の画
像を溶融池４の検出に利用する等、色ごとに他の溶接状
況の検出に利用できる。
成分の画像は、アーク光の存在する時のアーク光の検出
や、フィラーワイヤ５１の検出に利用でき、緑成分の画
像を溶融池４の検出に利用する等、色ごとに他の溶接状
況の検出に利用できる。
【００３７】この結果、画像メモリ４５には撮像された
画像のうち、赤く撮像されている部分のみが記録されて
いることになる。即ち、赤熱している電極１が明瞭に得
られる。
画像のうち、赤く撮像されている部分のみが記録されて
いることになる。即ち、赤熱している電極１が明瞭に得
られる。
【００３８】画像メモリ４５のデータは二値化回路４６
により予め設定された閾値と比較され、閾値より大きけ
れば“Ｈ”に、小さければ“Ｌ”になる二値化画像２１
に変換される。二値化回路４６は閾値レジスタと比較器
で構成される。二値化回路４６から出力される画像２０
は照合回路４８に入力される。照合回路４８の他方の入
力には基準画像メモリ４７のデータが入力される。基準
画像メモリ４７には、予め、正常な形状の電極１の二値
化画像２３が記憶されている。
により予め設定された閾値と比較され、閾値より大きけ
れば“Ｈ”に、小さければ“Ｌ”になる二値化画像２１
に変換される。二値化回路４６は閾値レジスタと比較器
で構成される。二値化回路４６から出力される画像２０
は照合回路４８に入力される。照合回路４８の他方の入
力には基準画像メモリ４７のデータが入力される。基準
画像メモリ４７には、予め、正常な形状の電極１の二値
化画像２３が記憶されている。
【００３９】ここで、カラーテレビカメラ４２と電極１
との位置関係が常に変化しないように撮像すると、基準
画像メモリ４７にある正常な形状の電極１の二値化画像
２３と二値化回路４６から出力される二値化画像２１の
位置は常に一致する。
との位置関係が常に変化しないように撮像すると、基準
画像メモリ４７にある正常な形状の電極１の二値化画像
２３と二値化回路４６から出力される二値化画像２１の
位置は常に一致する。
【００４０】照合回路４８では、図５に示すように、入
力される２つの画像データを比較し、基準画像２３では
“Ｈ”であるが、二値化画像２１では“Ｌ”である領域
については、欠損領域として画素数を計数する。また、
逆に基準画像２３では“Ｌ”であるが、二値化画像２１
では“Ｈ”である領域は、付着領域として、その画素数
を計数する。ここでは、照合回路４８の機能として上記
機能を考えたが、同様に２つの画像の差異を検出できる
回路であれば、他の機能の回路であっても問題はない。
力される２つの画像データを比較し、基準画像２３では
“Ｈ”であるが、二値化画像２１では“Ｌ”である領域
については、欠損領域として画素数を計数する。また、
逆に基準画像２３では“Ｌ”であるが、二値化画像２１
では“Ｈ”である領域は、付着領域として、その画素数
を計数する。ここでは、照合回路４８の機能として上記
機能を考えたが、同様に２つの画像の差異を検出できる
回路であれば、他の機能の回路であっても問題はない。
【００４１】電極１の欠損領域の付着領域の大きさが検
出されると、その値を溶接機制御装置４９に出力し、異
常であると判断される程度であれば、電極１を交換する
ように制御されるか、又は操作員に警告を発する。
出されると、その値を溶接機制御装置４９に出力し、異
常であると判断される程度であれば、電極１を交換する
ように制御されるか、又は操作員に警告を発する。
【００４２】
［発明の効果その１］
【００４３】以上詳記したように本発明によれば、ＴＩ
Ｇ溶接電極を撮影するビデオカメラと同カメラで撮影し
た画像を処理する画像処理装置とを用いて電極先端の処
理画像から電極の寿命を判断する機構に於いて、溶接に
影響のない範囲で溶接電流をパルス的に低電流にしてア
ーク光を軽減させるため、電極印加電圧を瞬時的に高電
圧から低電圧に移行せしめ、上記電極印加電圧が高電圧
から低電圧へ移行する瞬間の電極が赤熱した時点の電極
先端の撮影画像をもとに上記画像処理装置が電極寿命を
判断することにより、、鮮明な電極先端の画像を得るこ
とができ、これにより電極の消耗度合いを常に正確に判
断でき、作業者が溶接器から離れていても、自動的に電
極の消耗度合いをチェックして、溶接機をストップ制御
する等の機構が実現できるため、工数の低減化が図れる
とともに、高い溶接品質を保つことができる。 ［発明の効果その２］
Ｇ溶接電極を撮影するビデオカメラと同カメラで撮影し
た画像を処理する画像処理装置とを用いて電極先端の処
理画像から電極の寿命を判断する機構に於いて、溶接に
影響のない範囲で溶接電流をパルス的に低電流にしてア
ーク光を軽減させるため、電極印加電圧を瞬時的に高電
圧から低電圧に移行せしめ、上記電極印加電圧が高電圧
から低電圧へ移行する瞬間の電極が赤熱した時点の電極
先端の撮影画像をもとに上記画像処理装置が電極寿命を
判断することにより、、鮮明な電極先端の画像を得るこ
とができ、これにより電極の消耗度合いを常に正確に判
断でき、作業者が溶接器から離れていても、自動的に電
極の消耗度合いをチェックして、溶接機をストップ制御
する等の機構が実現できるため、工数の低減化が図れる
とともに、高い溶接品質を保つことができる。 ［発明の効果その２］
【００４４】又、本発明によれば、電極の形状を操作員
の労力や経験を必要とすることなく、安定して、かつ高
精度に認識することができ、ＴＩＧ溶接の自動化が、よ
り精度の高い制御により行なえるようになるため、省力
化が図れ、かつ熟練作業員不足に影響されることがなく
なるなど、産業上の利用効果は極めて大きい。
の労力や経験を必要とすることなく、安定して、かつ高
精度に認識することができ、ＴＩＧ溶接の自動化が、よ
り精度の高い制御により行なえるようになるため、省力
化が図れ、かつ熟練作業員不足に影響されることがなく
なるなど、産業上の利用効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る溶接電極の寿命判断
方法を適用した装置の構成を示す図。
方法を適用した装置の構成を示す図。
【図２】図１の実施例に於ける電極形状を例示する斜視
図。
図。
【図３】図１の実施例に於ける画像取り込みタイミング
を説明するための図。
を説明するための図。
【図４】本発明の第２実施例に係る電極形状検出装置の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図５】図４の実施例に於ける電極形状計測手段を説明
するための図。
するための図。
【図６】図４の実施例に於ける動作を説明するためのタ
イムチャート。
イムチャート。
１…電極、２…溶接トーチ、３…アーク、４…溶融池、
５…母材、６…視覚センサ（ＩＴＶカメラ）、７…スラ
イド、８…画像情報、９…画像処理装置、１０…溶接機
制御装置、２０…原画像、２１…二値化画像、２２…形
状計測結果、２３…基準画像、３１…電極像、３３…溶
融池像、３４…ワイヤ像、３５…ワイヤ添加装置像、３
６…開先像、４１…光学バンドパスフィルタ、４２…カ
ラーテレビカメラ、４３…画像信号デコーダ、４４…Ａ
／Ｄ変換器、４５…画像メモリ、４６…二値化回路、４
７…基準画像メモリ、４８…照合回路、４９…溶接機制
御装置、５０…溶接対象、５１…フィラーワイヤ、５２
…ワイヤ添加装置、５３…溶接電流制御回路、５４…タ
イマ。
５…母材、６…視覚センサ（ＩＴＶカメラ）、７…スラ
イド、８…画像情報、９…画像処理装置、１０…溶接機
制御装置、２０…原画像、２１…二値化画像、２２…形
状計測結果、２３…基準画像、３１…電極像、３３…溶
融池像、３４…ワイヤ像、３５…ワイヤ添加装置像、３
６…開先像、４１…光学バンドパスフィルタ、４２…カ
ラーテレビカメラ、４３…画像信号デコーダ、４４…Ａ
／Ｄ変換器、４５…画像メモリ、４６…二値化回路、４
７…基準画像メモリ、４８…照合回路、４９…溶接機制
御装置、５０…溶接対象、５１…フィラーワイヤ、５２
…ワイヤ添加装置、５３…溶接電流制御回路、５４…タ
イマ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 憲 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 小岩 正己 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 池田 孝夫 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 河合 幸博 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 ＴＩＧ溶接電極を撮像するビデオカメラ
と同カメラで撮像した画像を処理する画像処理装置とを
用いて電極先端の処理画像から電極の寿命を判断する機
構に於いて、溶接に影響のない範囲で溶接電流をパルス
的に低電流にしてアーク光を軽減させるため、電極印加
電圧を瞬時的に高電圧から低電圧に移行せしめ、上記電
極印加電圧が高電圧から低電圧へ移行する瞬間の電極が
赤熱した時点の電極先端の撮像画像を取り込み画像処理
して電極寿命を判断することを特徴とした溶接電極の寿
命判断方法。 - 【請求項２】 ＴＩＧ溶接自動化装置に於いて、溶接電
流を一時的に減少させるための溶接電流制御回路と、同
回路の制御により溶接電流が減少してから予め設定した
時間だけ計時を行なうタイマと、同タイマからの指令に
より溶接電流減少後、一定時間経過したときの溶接電極
を撮像するための１台のカラーテレビカメラと、同カメ
ラの前面に設置される光学バンドパスフィルタと、上記
カメラから得られる画像信号を赤、青、緑の３原色に分
解する画像信号デコーダと、同デコーダで分解された３
原色のうち、赤色の成分のみを記憶する画像メモリとを
有し、電極先端形状を検出するために、溶接電流を減少
させた後、一定時間後に撮像された画像のうち、赤色成
分の画像から溶接電極の形状を検出することを特徴とす
るＴＩＧ溶接の電極形状検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18126692A JP2891593B2 (ja) | 1991-11-26 | 1992-07-08 | Ｔｉｇ溶接電極形状検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-310746 | 1991-11-26 | ||
| JP31074691 | 1991-11-26 | ||
| JP18126692A JP2891593B2 (ja) | 1991-11-26 | 1992-07-08 | Ｔｉｇ溶接電極形状検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200556A true JPH05200556A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2891593B2 JP2891593B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=26500518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18126692A Expired - Lifetime JP2891593B2 (ja) | 1991-11-26 | 1992-07-08 | Ｔｉｇ溶接電極形状検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2891593B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525777A (en) * | 1994-08-19 | 1996-06-11 | Allen-Bradley Company, Inc. | Apparatus and method for flexible point-to-point soldering |
| CN102126068A (zh) * | 2011-03-05 | 2011-07-20 | 上海交通大学 | 基于焊接机器人焊缝自主跟踪的被动视觉传感器 |
| WO2014023721A1 (de) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur standzeitbeurteilung einer wolfram-elektrode |
| JP2018503515A (ja) * | 2014-12-19 | 2018-02-08 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | 溶接用視覚及び制御システム |
| EP3957427A1 (de) * | 2020-08-20 | 2022-02-23 | FRONIUS INTERNATIONAL GmbH | Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer nichtabschmelzenden schweisselektrode einer automatisierten lichtbogenschweissvorrichtung |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP18126692A patent/JP2891593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525777A (en) * | 1994-08-19 | 1996-06-11 | Allen-Bradley Company, Inc. | Apparatus and method for flexible point-to-point soldering |
| CN102126068A (zh) * | 2011-03-05 | 2011-07-20 | 上海交通大学 | 基于焊接机器人焊缝自主跟踪的被动视觉传感器 |
| WO2014023721A1 (de) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur standzeitbeurteilung einer wolfram-elektrode |
| JP2018503515A (ja) * | 2014-12-19 | 2018-02-08 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | 溶接用視覚及び制御システム |
| EP3957427A1 (de) * | 2020-08-20 | 2022-02-23 | FRONIUS INTERNATIONAL GmbH | Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer nichtabschmelzenden schweisselektrode einer automatisierten lichtbogenschweissvorrichtung |
| WO2022038210A1 (de) | 2020-08-20 | 2022-02-24 | Fronius International Gmbh | VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ÜBERWACHUNG EINER NICHTABSCHMELZENDEN SCHWEIßELEKTRODE EINER AUTOMATISCHEN LICHTBOGENSCHWEIßVORRICHTUNG |
| US11813705B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-14 | Fronius International Gmbh | Method and apparatus for monitoring a non-melting welding electrode of an automatic arc welding apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2891593B2 (ja) | 1999-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990119 |