JPH05293670A - 電縫管溶接の監視方法およびその装置および電縫管溶接の制御方法 - Google Patents
電縫管溶接の監視方法およびその装置および電縫管溶接の制御方法Info
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- JPH05293670A JPH05293670A JP4099372A JP9937292A JPH05293670A JP H05293670 A JPH05293670 A JP H05293670A JP 4099372 A JP4099372 A JP 4099372A JP 9937292 A JP9937292 A JP 9937292A JP H05293670 A JPH05293670 A JP H05293670A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接点近傍に発生するプリアークの特徴量を
捕らえて溶接状態を監視することにより、溶接不良品の
続出を防止する。 【構成】 電縫管溶接において、溶接点１ａ近傍に発生
するプリアークの特徴量を画像処理部１０で解析し、そ
の解析信号Ｓ5と他の溶接条件信号Ｓ9を基に溶接状態を
推論部１６によって推論し、その推論結果を基に監視部
１７で警報・表示する。
捕らえて溶接状態を監視することにより、溶接不良品の
続出を防止する。 【構成】 電縫管溶接において、溶接点１ａ近傍に発生
するプリアークの特徴量を画像処理部１０で解析し、そ
の解析信号Ｓ5と他の溶接条件信号Ｓ9を基に溶接状態を
推論部１６によって推論し、その推論結果を基に監視部
１７で警報・表示する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波溶接における溶接
状態の監視制御方法およびその装置に関する。
状態の監視制御方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電縫管はストリップを成型機で円筒状に
成形しながら、そのＶ字状両エッジに高周波電流を流し
て加熱溶融し、スクイズロールで加圧接着して製管され
る。
成形しながら、そのＶ字状両エッジに高周波電流を流し
て加熱溶融し、スクイズロールで加圧接着して製管され
る。
【０００３】図８は誘導式高周波電縫管溶接を示し、図
９は接触式高周波電縫管溶接を示す。図中、３ａは電磁
誘導のためのワークコイル、３ｂ，３ｃは接触通電のた
めのチップ（接触子）、２ａ，２ｂはスクイズロール、
１は溶接される管素材、１ｂ，１ｃはＶ字状ギャップを
形成する縁部、１ａは溶接点、３ｄは高周波発振装置で
ある。
９は接触式高周波電縫管溶接を示す。図中、３ａは電磁
誘導のためのワークコイル、３ｂ，３ｃは接触通電のた
めのチップ（接触子）、２ａ，２ｂはスクイズロール、
１は溶接される管素材、１ｂ，１ｃはＶ字状ギャップを
形成する縁部、１ａは溶接点、３ｄは高周波発振装置で
ある。
【０００４】ワークコイル３ａ又はチップ３ｂ，３ｃは
スクイズロール２ａ，２ｂの前段部に配置されており、
これらにより多段の成形ロール（図示省略）によって管
素材１に作られたＶ字状ギャップの対向する縁部１ｂ，
１ｃに高周波電流ｉを流すと、対向する縁部１ｂ，１ｃ
が高周波電流によって加熱され溶接点１ａにおいて最高
温度に達するとともにスクイズロール２ａ，２ｂによっ
て加圧溶接される。
スクイズロール２ａ，２ｂの前段部に配置されており、
これらにより多段の成形ロール（図示省略）によって管
素材１に作られたＶ字状ギャップの対向する縁部１ｂ，
１ｃに高周波電流ｉを流すと、対向する縁部１ｂ，１ｃ
が高周波電流によって加熱され溶接点１ａにおいて最高
温度に達するとともにスクイズロール２ａ，２ｂによっ
て加圧溶接される。
【０００５】入熱量が高い場合は、図６に示すように、
縁部１ｂ，１ｃ間において収束点１ａから管素材１の後
方に向けて金属溶融部４ａが発生するとともに、収束点
１ａの近傍にプリアーク４ｂが飛んで発光する。
縁部１ｂ，１ｃ間において収束点１ａから管素材１の後
方に向けて金属溶融部４ａが発生するとともに、収束点
１ａの近傍にプリアーク４ｂが飛んで発光する。
【０００６】適正な溶接はＶスロート進入角がある範囲
内になければならない。進入角が広すぎると材料が残
り、図７に示すように、狭ければ衝合点の前でプリアー
クが飛び縁部１ｂと１ｃ間がアークにより短絡されるい
わゆるプリアーク４ｃが発生する。このプリアーク４ｃ
により収束点１ａには電流が流れなくなり、プリアーク
発生部分で溶接されて管素材に穴あきが発生する。これ
は入熱の大小によるもので、適正な溶接は得られない。
適正に角度を選ぶとプリアークが衝合点に連続的に発生
するようになる。
内になければならない。進入角が広すぎると材料が残
り、図７に示すように、狭ければ衝合点の前でプリアー
クが飛び縁部１ｂと１ｃ間がアークにより短絡されるい
わゆるプリアーク４ｃが発生する。このプリアーク４ｃ
により収束点１ａには電流が流れなくなり、プリアーク
発生部分で溶接されて管素材に穴あきが発生する。これ
は入熱の大小によるもので、適正な溶接は得られない。
適正に角度を選ぶとプリアークが衝合点に連続的に発生
するようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の入熱制
御方法において、目視による制御の場合には、高度の熟
練度を必要とし、オペレータが長期間監視を続けること
は事実上不可能で、不良を多発するような運転であっ
た。また、溶接の不適は温度だけではなく、成形具合
（シワ，段差，突合わせ角度），素材（スリット幅，バ
リ，板厚），運転条件（速度，コイルセット位置など）
等の総合的な結果であって、殆ど計測が難しく監視でき
ないでいた。
御方法において、目視による制御の場合には、高度の熟
練度を必要とし、オペレータが長期間監視を続けること
は事実上不可能で、不良を多発するような運転であっ
た。また、溶接の不適は温度だけではなく、成形具合
（シワ，段差，突合わせ角度），素材（スリット幅，バ
リ，板厚），運転条件（速度，コイルセット位置など）
等の総合的な結果であって、殆ど計測が難しく監視でき
ないでいた。
【０００８】本発明は上記従来の技術の問題点に鑑みて
なされたもので、その目的は溶接点近傍に発生するプリ
アークの特徴量を捕らえて溶接状態を監視することによ
り、溶接不良品の続出を防止することである。
なされたもので、その目的は溶接点近傍に発生するプリ
アークの特徴量を捕らえて溶接状態を監視することによ
り、溶接不良品の続出を防止することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】溶接状態はほぼ適度な溶
接温度と適度な成形具合、適正素材および運転レベルに
反映される。ここで、計測可能な要素の変化を捕らえ
て、溶接適否を判別すること、不適原因を判別すること
及び投入電力量をフィードフォワード的に抑制し、更に
他の要因による変化を包括的に適正量で捕らえてフィー
ドバック的に設定しようとするのが溶接監視及び入熱制
御の基本的な考え方である。
接温度と適度な成形具合、適正素材および運転レベルに
反映される。ここで、計測可能な要素の変化を捕らえ
て、溶接適否を判別すること、不適原因を判別すること
及び投入電力量をフィードフォワード的に抑制し、更に
他の要因による変化を包括的に適正量で捕らえてフィー
ドバック的に設定しようとするのが溶接監視及び入熱制
御の基本的な考え方である。
【００１０】本発明は、上記目的を達成するために、管
素材をＶ字状ギャップを有する管状に成形し、該Ｖ字状
ギャップの対向する縁部をその縁部同志が接合する溶接
点で連続的に溶接する電縫管溶接において、撮像手段に
より前記溶接点近傍で発生するプリアークを輝度レベル
又はその輝度分布としての画像信号として捕らえ、前記
プリアークの面積，楕円軸長，重心位置，傾斜，輝度レ
ベル，および周長等の特徴量を画像処理し、予め作成し
ておいた判定ロジックによって溶接状態の適否を判別す
るとともに、前記特徴量にもとづいて溶接不良原因の判
別を行うことを特徴とする。
素材をＶ字状ギャップを有する管状に成形し、該Ｖ字状
ギャップの対向する縁部をその縁部同志が接合する溶接
点で連続的に溶接する電縫管溶接において、撮像手段に
より前記溶接点近傍で発生するプリアークを輝度レベル
又はその輝度分布としての画像信号として捕らえ、前記
プリアークの面積，楕円軸長，重心位置，傾斜，輝度レ
ベル，および周長等の特徴量を画像処理し、予め作成し
ておいた判定ロジックによって溶接状態の適否を判別す
るとともに、前記特徴量にもとづいて溶接不良原因の判
別を行うことを特徴とする。
【００１１】
【作用】撮像手段により溶接点近傍に発生するプリアー
クの輝度レベル又は輝度分布を検出して画像信号を得、
この画像信号と予め設定された基準の輝度レベル又は輝
度分布によって前記プリアークの特徴量を画像処理部に
よって捕らえ、この画像処理部の解析信号と予め設定さ
れた判定ロジックによって推論部で溶接状態を推論し、
この推論部の推論結果に基づいて溶接状態を監視する。
クの輝度レベル又は輝度分布を検出して画像信号を得、
この画像信号と予め設定された基準の輝度レベル又は輝
度分布によって前記プリアークの特徴量を画像処理部に
よって捕らえ、この画像処理部の解析信号と予め設定さ
れた判定ロジックによって推論部で溶接状態を推論し、
この推論部の推論結果に基づいて溶接状態を監視する。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図１〜図５によって
説明する。
説明する。
【００１３】図１は本発明の実施例に係る電縫管溶接装
置の入熱制御方法およびその装置を示し、２０は電縫管
溶接における溶接部位を側面より見たものである。図２
は溶接部位２０を上方より見た平面図である。図１およ
び図２において、５はＣＣＤ素子を備えたカメラで、管
素材１の溶接点１ａ上に配設されている。６はカメラ５
からアナログ画像信号Ｓ1をデイジタル画像信号Ｓ2に変
換するアナログ／デイジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、
７はデイジタル画像信号Ｓ2を格納する画像メモリ、８
は予め設定された画像パターンを格納しておくための設
定メモリ、９は演算処理部（ＣＰＵ）で、画像メモリ７
の画像メモリ信号Ｓ3と設定信号Ｓ4をもとに演算処理し
て画像解析を行う。これらのＡ／Ｄ変換器６，画像メモ
リ７，設定メモリ８および演算処理部（ＣＰＵ）９によ
って画像処理部１０が構成され、この画像処理部１０の
処理信号をもとに種々の制御を実行する。
置の入熱制御方法およびその装置を示し、２０は電縫管
溶接における溶接部位を側面より見たものである。図２
は溶接部位２０を上方より見た平面図である。図１およ
び図２において、５はＣＣＤ素子を備えたカメラで、管
素材１の溶接点１ａ上に配設されている。６はカメラ５
からアナログ画像信号Ｓ1をデイジタル画像信号Ｓ2に変
換するアナログ／デイジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、
７はデイジタル画像信号Ｓ2を格納する画像メモリ、８
は予め設定された画像パターンを格納しておくための設
定メモリ、９は演算処理部（ＣＰＵ）で、画像メモリ７
の画像メモリ信号Ｓ3と設定信号Ｓ4をもとに演算処理し
て画像解析を行う。これらのＡ／Ｄ変換器６，画像メモ
リ７，設定メモリ８および演算処理部（ＣＰＵ）９によ
って画像処理部１０が構成され、この画像処理部１０の
処理信号をもとに種々の制御を実行する。
【００１４】１１は信号補正部で、ＣＰＵ９の解析信号
Ｓ5に基づいて適正な電気制御信号を得るものである。
すなわち、信号補正部１１は、補正量演算回路１２と、
信号変換回路１３および信号制御回路１４によって構成
される。
Ｓ5に基づいて適正な電気制御信号を得るものである。
すなわち、信号補正部１１は、補正量演算回路１２と、
信号変換回路１３および信号制御回路１４によって構成
される。
【００１５】補正量演算回路１２は画像処理部１０から
の画像解析信号Ｓ5と、溶接条件信号Ｓ9および溶接基準
設定値信号Ｓ0を入力として補正すべき補正量の演算を
行う。溶接条件信号Ｓ9としては、成形中心のずれ，座
屈・波状現象，段差・ラップ，変形があり、このような
状態の変化は溶接欠陥を発生させる。また、溶接基準値
設定信号Ｓ0としては、基本的には温度，素材，環境お
よび突合わせ状態がある。
の画像解析信号Ｓ5と、溶接条件信号Ｓ9および溶接基準
設定値信号Ｓ0を入力として補正すべき補正量の演算を
行う。溶接条件信号Ｓ9としては、成形中心のずれ，座
屈・波状現象，段差・ラップ，変形があり、このような
状態の変化は溶接欠陥を発生させる。また、溶接基準値
設定信号Ｓ0としては、基本的には温度，素材，環境お
よび突合わせ状態がある。
【００１６】信号変換回路１３は補正量演算回路１２の
補正量信号Ｓ6を電気信号に変換し、信号制御回路１４
は信号変換回路１３の電気信号Ｓ7に基づいて電力制御
信号Ｓ8を電力制御部に入力する。電力制御部１５は電
力制御信号Ｓ8に基づいてワークコイル３ａに電力を供
給する。
補正量信号Ｓ6を電気信号に変換し、信号制御回路１４
は信号変換回路１３の電気信号Ｓ7に基づいて電力制御
信号Ｓ8を電力制御部に入力する。電力制御部１５は電
力制御信号Ｓ8に基づいてワークコイル３ａに電力を供
給する。
【００１７】本発明の特徴とするところは、画像処理部
１０によって解析された解析信号Ｓ5を基に溶接状態を
推論する推論部１６と、この推論部１６の推論結果に基
づいて警報と表示を行う監視部１７を設けたことであ
る。
１０によって解析された解析信号Ｓ5を基に溶接状態を
推論する推論部１６と、この推論部１６の推論結果に基
づいて警報と表示を行う監視部１７を設けたことであ
る。
【００１８】推論部１６は画像処理部１０によって金属
溶融部４ｃの面積，軸長，周長，傾斜などの特徴量を推
論する。監視部１７は、推論部１６の推論結果に基づい
て警報を発する警報回路１８、および画像処理部１０の
画像解析結果と推論部１６の推論結果を基に視覚的に表
示する表示回路１９によって構成されている。
溶融部４ｃの面積，軸長，周長，傾斜などの特徴量を推
論する。監視部１７は、推論部１６の推論結果に基づい
て警報を発する警報回路１８、および画像処理部１０の
画像解析結果と推論部１６の推論結果を基に視覚的に表
示する表示回路１９によって構成されている。
【００１９】さらに、本発明の特徴とするところは、ノ
イズレベルを下げるために検出端の振動を１０μｍ以下
とし、１００画素数以上の分解能を持たせることであ
る。
イズレベルを下げるために検出端の振動を１０μｍ以下
とし、１００画素数以上の分解能を持たせることであ
る。
【００２０】図１に示す装置の動作をさらに詳しく説明
すると、まず横×縦方向にｎ×ｍ個のＣＣＤ素子を備え
たカメラ５は図７に代表例を示した溶接点の溶接現象モ
ード等を各ＣＣＤ素子ごとにその対応する位置の輝度レ
ベル（従って全体としては輝度分布パターン）としてと
らえ、スキャニングによる画像信号Ｓ1を出力する。画
像信号Ｓ1は輝度信号であって、ｎ×ｍ個のＣＣＤ素子
よりなるカメラ５の受光体からの電気信号である。この
電気信号は、Ａ／Ｄ変換器６によってデイジタル信号Ｓ
2に変換された後、ｎ×ｍ個の各画素ごとの輝度Ｃｄ／
Ｍ2を例えば１２８の段階のレベルに解析したデイジタ
ル量として画像メモリ７に格納される。画像メモリ７内
の画像データＳ3はＣＰＵ９に入力される。ＣＰＵ９
は、画像データＳ3を受け入れ、図３に示す、横×縦方
向にｎ×ｍ個の各画素の輝度レベルに従って、例えば図
３のパターンＰ1，Ｐ2に示すようにデイジタル計測を行
う。図３の各パターンＰ1，Ｐ2は各画素ごとの輝度分布
をＸ，Ｙ軸方向の位置関係で示したものである。
すると、まず横×縦方向にｎ×ｍ個のＣＣＤ素子を備え
たカメラ５は図７に代表例を示した溶接点の溶接現象モ
ード等を各ＣＣＤ素子ごとにその対応する位置の輝度レ
ベル（従って全体としては輝度分布パターン）としてと
らえ、スキャニングによる画像信号Ｓ1を出力する。画
像信号Ｓ1は輝度信号であって、ｎ×ｍ個のＣＣＤ素子
よりなるカメラ５の受光体からの電気信号である。この
電気信号は、Ａ／Ｄ変換器６によってデイジタル信号Ｓ
2に変換された後、ｎ×ｍ個の各画素ごとの輝度Ｃｄ／
Ｍ2を例えば１２８の段階のレベルに解析したデイジタ
ル量として画像メモリ７に格納される。画像メモリ７内
の画像データＳ3はＣＰＵ９に入力される。ＣＰＵ９
は、画像データＳ3を受け入れ、図３に示す、横×縦方
向にｎ×ｍ個の各画素の輝度レベルに従って、例えば図
３のパターンＰ1，Ｐ2に示すようにデイジタル計測を行
う。図３の各パターンＰ1，Ｐ2は各画素ごとの輝度分布
をＸ，Ｙ軸方向の位置関係で示したものである。
【００２１】図３に例示したパターンは溶接点１ａの近
傍における前記の図７に示した溶接現象モードに相当す
るものであって図３におけるＰ1で囲まれた部位は最も
輝度レベルの高い部分であって図７のプリアーク４ｃに
相当する。また図３におけるＰ1の外側でＰ2で囲まれた
部位は２番目に輝度レベルの高い部分であって、図７の
プリアーク４ｃに相当し、Ｇはプリアーク４ｃの重心に
相当する。ＣＰＵ９は、輝度レベルおよび輝度分布デー
タＳ4を受け入れ、画像メモリ７からの信号Ｓ3にもとづ
く前記の図３のパターンを基準データＳ4と比較演算し
てその形状（輝度分布）や輝度レベルから溶接状態が適
正レベルに対してどのようなレベルにあるかを判断する
ことによってＶシームを形成する対向エッジ部への投入
電力の適否を判断して画像識別信号Ｓ5を信号補正部１
１に入力する。
傍における前記の図７に示した溶接現象モードに相当す
るものであって図３におけるＰ1で囲まれた部位は最も
輝度レベルの高い部分であって図７のプリアーク４ｃに
相当する。また図３におけるＰ1の外側でＰ2で囲まれた
部位は２番目に輝度レベルの高い部分であって、図７の
プリアーク４ｃに相当し、Ｇはプリアーク４ｃの重心に
相当する。ＣＰＵ９は、輝度レベルおよび輝度分布デー
タＳ4を受け入れ、画像メモリ７からの信号Ｓ3にもとづ
く前記の図３のパターンを基準データＳ4と比較演算し
てその形状（輝度分布）や輝度レベルから溶接状態が適
正レベルに対してどのようなレベルにあるかを判断する
ことによってＶシームを形成する対向エッジ部への投入
電力の適否を判断して画像識別信号Ｓ5を信号補正部１
１に入力する。
【００２２】なおＣＰＵ９において、カメラ５がとらえ
た溶接現象モードに基づく輝度レベル，輝度分布および
周長等のデータ（Ｓ3）を複数の基準データ（Ｓ4）と比
較せしめるには、例えば最も単純な方法の１例としては
前記の図３のパターンにおけるＰ1で囲まれた部分のＸ
方向の長さを基準データの基準長と比較することでよ
い。即ちこれによって前記の図７におけるプリアーク４
ｃの存在する部位の長さから溶接状態（レベル）の適否
を判断することができる。
た溶接現象モードに基づく輝度レベル，輝度分布および
周長等のデータ（Ｓ3）を複数の基準データ（Ｓ4）と比
較せしめるには、例えば最も単純な方法の１例としては
前記の図３のパターンにおけるＰ1で囲まれた部分のＸ
方向の長さを基準データの基準長と比較することでよ
い。即ちこれによって前記の図７におけるプリアーク４
ｃの存在する部位の長さから溶接状態（レベル）の適否
を判断することができる。
【００２３】信号補正部１１においては、補正量演算回
路１２が、ＣＰＵ９からの解析信号Ｓ5を補正し、信号
変換回路１３が補正信号Ｓ6電気信号Ｓ7に変換する。信
号制御回路１４は信号変換回路１３の電気信号Ｓ7と電
力設定基準信号を比較して電力制御信号Ｓ8を電力制御
部１５に入力する。電力制御部１５は電力制御信号Ｓ8
に応じてワークコイル３への供給電力の電圧を調整す
る。
路１２が、ＣＰＵ９からの解析信号Ｓ5を補正し、信号
変換回路１３が補正信号Ｓ6電気信号Ｓ7に変換する。信
号制御回路１４は信号変換回路１３の電気信号Ｓ7と電
力設定基準信号を比較して電力制御信号Ｓ8を電力制御
部１５に入力する。電力制御部１５は電力制御信号Ｓ8
に応じてワークコイル３への供給電力の電圧を調整す
る。
【００２４】なお前記の画像処理部１０内のＣＰＵ９で
の比較判断処理に際しての設定メモリ８に予め記憶せし
める基準値の数を増やすほど高精度で溶接電力の補正を
行うことができる。または基準値の数を増やす代わりに
リニアライザーによる処理を行わせることによってもよ
い。
の比較判断処理に際しての設定メモリ８に予め記憶せし
める基準値の数を増やすほど高精度で溶接電力の補正を
行うことができる。または基準値の数を増やす代わりに
リニアライザーによる処理を行わせることによってもよ
い。
【００２５】画像処理部１０は、図４に示すように、プ
リアーク部４ｃの等価楕円主軸長，等価楕円副軸長およ
び等価楕円傾斜角を求めて画像処理、すなわち、該当エ
リアの同一の面積、同一の２次モーメントを持つ楕円の
主軸長，副軸長および楕円の方向を検出して制御要素と
する。
リアーク部４ｃの等価楕円主軸長，等価楕円副軸長およ
び等価楕円傾斜角を求めて画像処理、すなわち、該当エ
リアの同一の面積、同一の２次モーメントを持つ楕円の
主軸長，副軸長および楕円の方向を検出して制御要素と
する。
【００２６】図４に示すように、プリアーク部４ｃを楕
円３０として捕らえ、その楕円３０の主軸長ａ，副軸長
ｂ重心位置を演算処理するとともに、楕円３０の傾き角
θを演算処理してプリアーク部４ｃの方向を算出する。
円３０として捕らえ、その楕円３０の主軸長ａ，副軸長
ｂ重心位置を演算処理するとともに、楕円３０の傾き角
θを演算処理してプリアーク部４ｃの方向を算出する。
【００２７】推論部１６においては、画像処理部１０の
ＣＰＵ９によって算出されたプリアーク部４ｃの面積，
等価楕円主軸長，等価楕円副軸長，等価楕円傾斜角，重
心位置，および周長等の各２値化値信号を入力として判
定し、これらが許容上限，下限になれば警報回路１７に
警報を発生させる。表示回路１８はプリアーク部４ｃの
面積，重心，等価楕円主軸長，等価楕円副軸長，等価楕
円傾斜角を視覚的に表示する。表示回路１７の視覚的な
表示により、面積によって入熱量の大小を判別でき、傾
斜角によって材料（帯板）の円形成形の対称性を判別で
き、重心によってＶスロートの進入角の大小の判別がで
きる。また、夫々の数値の短時間変動は溶接の安定性を
示し、長時間変動は加工具（ロールやガイド）や材料の
摩耗劣化を示す。
ＣＰＵ９によって算出されたプリアーク部４ｃの面積，
等価楕円主軸長，等価楕円副軸長，等価楕円傾斜角，重
心位置，および周長等の各２値化値信号を入力として判
定し、これらが許容上限，下限になれば警報回路１７に
警報を発生させる。表示回路１８はプリアーク部４ｃの
面積，重心，等価楕円主軸長，等価楕円副軸長，等価楕
円傾斜角を視覚的に表示する。表示回路１７の視覚的な
表示により、面積によって入熱量の大小を判別でき、傾
斜角によって材料（帯板）の円形成形の対称性を判別で
き、重心によってＶスロートの進入角の大小の判別がで
きる。また、夫々の数値の短時間変動は溶接の安定性を
示し、長時間変動は加工具（ロールやガイド）や材料の
摩耗劣化を示す。
【００２８】図５は監視部１７の最も単純な動作の一例
を示すもので、画像重心Ｘ位置に対する動作状態を示す
ものである。図５において曲線Ｃ0は許容範囲内の重心
Ｘ位置の変動を示し、曲線Ｃ1は現実の変化状態を示し
ている。また、Ｃ2は監視下限のアラーム信号、Ｃ3は監
視上限のアラーム信号を示し、直線Ｌ1は下限値で、Ｌ1
は画素数が８０.０に対応し、Ｌ2は画素数１００.０に
対応する。また、直線Ｌ3とＬ4は上限値で、Ｌ3は画素
数３５０.０に対応し、Ｌ4は画素数４００.０に対応す
る。直線Ｌ1以下の帯域と直線Ｌ4以上の帯域は溶接状態
が悪いことを示している。
を示すもので、画像重心Ｘ位置に対する動作状態を示す
ものである。図５において曲線Ｃ0は許容範囲内の重心
Ｘ位置の変動を示し、曲線Ｃ1は現実の変化状態を示し
ている。また、Ｃ2は監視下限のアラーム信号、Ｃ3は監
視上限のアラーム信号を示し、直線Ｌ1は下限値で、Ｌ1
は画素数が８０.０に対応し、Ｌ2は画素数１００.０に
対応する。また、直線Ｌ3とＬ4は上限値で、Ｌ3は画素
数３５０.０に対応し、Ｌ4は画素数４００.０に対応す
る。直線Ｌ1以下の帯域と直線Ｌ4以上の帯域は溶接状態
が悪いことを示している。
【００２９】図５に示すように、直線Ｌ1とＬ2間の帯域
は監視下限ヒステリシスであり、直線Ｌ3とＬ4間の帯域
は監視上限ヒステリシスを示している。また、時刻ｔ0
〜ｔ3間の時間Ｔｓは画像処理周期である。重心Ｘ位置
が時刻ｔ3で監視下限になると、推論部１６がこれを推
論し警報回路１８を動作させてアラーム信号を発生させ
る。また、時刻ｔ5で重心Ｘ位置が監視上限ヒステリシ
ス帯域を越えると、判別回路１６がこれを検出し、警報
回路１８がアラーム信号を発生する。
は監視下限ヒステリシスであり、直線Ｌ3とＬ4間の帯域
は監視上限ヒステリシスを示している。また、時刻ｔ0
〜ｔ3間の時間Ｔｓは画像処理周期である。重心Ｘ位置
が時刻ｔ3で監視下限になると、推論部１６がこれを推
論し警報回路１８を動作させてアラーム信号を発生させ
る。また、時刻ｔ5で重心Ｘ位置が監視上限ヒステリシ
ス帯域を越えると、判別回路１６がこれを検出し、警報
回路１８がアラーム信号を発生する。
【００３０】さらに、監視部１７において、表示部は図
５に示す画像モードを時系列的に常時表示する。これに
より、操作員が変わっても、溶接状態の良否を常に判別
でき、人間の主観から解放された監視が可能になる。
５に示す画像モードを時系列的に常時表示する。これに
より、操作員が変わっても、溶接状態の良否を常に判別
でき、人間の主観から解放された監視が可能になる。
【００３１】監視上限値，監視下限値，監視上限ヒステ
リシス幅および監視下限ヒステリシス幅は監視部１５の
推論部１６において任意の値に設定できる。また、ヒス
テリシス幅は、アラーム信号の必要以上のオン，オフを
防ぐために必要である。
リシス幅および監視下限ヒステリシス幅は監視部１５の
推論部１６において任意の値に設定できる。また、ヒス
テリシス幅は、アラーム信号の必要以上のオン，オフを
防ぐために必要である。
【００３２】図５に示す良否判別法では画像重心Ｘ位置
についての一例について示したが、画像重心Ｙ位置，面
積，等価楕円主軸長，等価楕円副軸長，等価楕円周長お
よび重心についても行うことができる。
についての一例について示したが、画像重心Ｙ位置，面
積，等価楕円主軸長，等価楕円副軸長，等価楕円周長お
よび重心についても行うことができる。
【００３３】本発明は、高周波溶接のうちプリアークが
溶接衝合点近くに連続的に発生する場合に有効であっ
て、プリアーク発光部をＣＣＤカメラ観測する。カメラ
で検出した発光状態を画像処理するに当たって、発光部
の画素数を１４６〜５４７４まで種々観察した。一例で
は、入熱過小で１４６、過大で９５０であった。画素数
はレンズで拡大することにより実用的には１０，０００
画素程度にすることが可能になった。
溶接衝合点近くに連続的に発生する場合に有効であっ
て、プリアーク発光部をＣＣＤカメラ観測する。カメラ
で検出した発光状態を画像処理するに当たって、発光部
の画素数を１４６〜５４７４まで種々観察した。一例で
は、入熱過小で１４６、過大で９５０であった。画素数
はレンズで拡大することにより実用的には１０，０００
画素程度にすることが可能になった。
【００３４】また、プリアークする白光部の放射エネル
ギーとし、白光部の発光エネルギーを輝度分布としてＣ
ＣＤカメラを通して観測し、画像処理により各画素の２
値化処理を行う。この場合、白光部に対応する画素数を
１００以上になるように分解能を設定する。
ギーとし、白光部の発光エネルギーを輝度分布としてＣ
ＣＤカメラを通して観測し、画像処理により各画素の２
値化処理を行う。この場合、白光部に対応する画素数を
１００以上になるように分解能を設定する。
【００３５】また、本発明においては、ＣＣＤカメラ５
によって光のエネルギーを観測するので、発光点と検出
部との間にエネルギーをしゃ弊ないし吸収する要素（ガ
ス，水蒸気，水）や発光点以外から入射する光のエネル
ギーが測定値を乱す。これを防止するために、一般的に
検出端からエアパージを行う。外光しゃ弊のために光の
透過しない材料によってカバーすることによって、外光
のエネルギーレベルのあるレベル以下の変化に対し、一
定のバイアスを加えノイズレベルの変動を減ずるように
する。
によって光のエネルギーを観測するので、発光点と検出
部との間にエネルギーをしゃ弊ないし吸収する要素（ガ
ス，水蒸気，水）や発光点以外から入射する光のエネル
ギーが測定値を乱す。これを防止するために、一般的に
検出端からエアパージを行う。外光しゃ弊のために光の
透過しない材料によってカバーすることによって、外光
のエネルギーレベルのあるレベル以下の変化に対し、一
定のバイアスを加えノイズレベルの変動を減ずるように
する。
【００３６】さらに、本発明においては、実使用例の場
合、発光点はスクイズロール中心点から平均的に入側に
さかのぼって１〜２ミリの辺りとする。検出端は機械に
固定するが、検出視野がブレないように固定機構を用意
する。視野ブレの原因の固定ブレは大きくとも０.１ミ
リ以内に抑えるようにする。最も実用的な固定方法は、
スクイズロールスタンドと切削スタンドとの間に画像検
出用のセンサスタンドを専用に配置する。検出端の軸心
は溶接フラッシュがパイプ進行方向に向かって飛び出す
ので、垂直ないし入側にセッティング角度を倒す。さら
に、測定検出器自体の振動による観測点の絶対位置の変
動によるノイズを１００μｍ以下にする。
合、発光点はスクイズロール中心点から平均的に入側に
さかのぼって１〜２ミリの辺りとする。検出端は機械に
固定するが、検出視野がブレないように固定機構を用意
する。視野ブレの原因の固定ブレは大きくとも０.１ミ
リ以内に抑えるようにする。最も実用的な固定方法は、
スクイズロールスタンドと切削スタンドとの間に画像検
出用のセンサスタンドを専用に配置する。検出端の軸心
は溶接フラッシュがパイプ進行方向に向かって飛び出す
ので、垂直ないし入側にセッティング角度を倒す。さら
に、測定検出器自体の振動による観測点の絶対位置の変
動によるノイズを１００μｍ以下にする。
【００３７】
【発明の効果】本発明は電縫管溶接の際の溶接電力を適
正な溶接条件（温度，成形，材料，運転レベル）を維持
するものにおいて、前述のように被加工物である管素材
の板厚の変動や移送速度の変動等の外乱要因による影響
はすべて包含し、最終的な溶接レベルに直接的に対応す
る現象である溶接点近傍でのプリアークの発光の輝度レ
ベルおよびその輝度分布としてとらえて画像処理を行う
ことにより、この溶接状態を測定することができるの
で、従来より高精度のかつ総合的な適／不適判定を行う
ことができると共に適確な異常警報および表示を行うこ
とができ、併せて入熱については適正な自動入熱制御を
行うことができる。
正な溶接条件（温度，成形，材料，運転レベル）を維持
するものにおいて、前述のように被加工物である管素材
の板厚の変動や移送速度の変動等の外乱要因による影響
はすべて包含し、最終的な溶接レベルに直接的に対応す
る現象である溶接点近傍でのプリアークの発光の輝度レ
ベルおよびその輝度分布としてとらえて画像処理を行う
ことにより、この溶接状態を測定することができるの
で、従来より高精度のかつ総合的な適／不適判定を行う
ことができると共に適確な異常警報および表示を行うこ
とができ、併せて入熱については適正な自動入熱制御を
行うことができる。
【００３８】従って常に最適溶接条件で高品質の電縫管
溶接を実施できるので、安定して高品質の電縫管を製造
できると共に製品の歩留まりを向上できる効果が大き
い。
溶接を実施できるので、安定して高品質の電縫管を製造
できると共に製品の歩留まりを向上できる効果が大き
い。
【００３９】本発明は、さらにまた温度測定が難しく、
このため従来正確な自動入熱制御を実施することが難し
かったアルミ系や銅系の管材の電縫管溶接にも適用して
溶接電力の自動入熱制御に寄与するという効果を有す
る。
このため従来正確な自動入熱制御を実施することが難し
かったアルミ系や銅系の管材の電縫管溶接にも適用して
溶接電力の自動入熱制御に寄与するという効果を有す
る。
【図１】本発明の実施例による電縫管溶接の監視制御装
置のブロック図。
置のブロック図。
【図２】電縫管溶接における溶接部位を示す平面図。
【図３】プリアークのパターン測定図。
【図４】プリアークの測定方式を示す説明図。
【図５】溶接点近傍における良否判別法を示す説明図。
【図６】溶接モードを示す説明図。
【図７】溶接モードを示す説明図。
【図８】誘導式高周波電縫管溶接を示す斜視図。
【図９】溶解式高周波電縫管溶接を示す斜視図。
１…管素材 １ａ…溶接点 １ｂ，１ｃ…縁部 ３ａ…ワークコイル ４ｂ，４ｃ…プリアーク ５…カメラ ６…アナログ／デイジタル変換回路 ７…画像メモリ ８…設定メモリ ９…演算処理部 １０…画像処理部 １１…信号補正部 １２…補正量演算回路 １３…信号変換回路 １４…信号制御回路 １５…電力制御部 １６…推論部 １７…監視部 １８…警報回路 １９…表示回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 21/88 Ｊ 8304−2Ｊ
Claims (3)
- 【請求項１】 管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
成形し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志が接合する溶接点で連続的に溶接する電縫管溶接にお
いて、撮像手段により前記溶接点近傍で発生するプリア
ークを輝度レベル又はその輝度分布としての画像信号と
して捕らえ、前記プリアークの面積，楕円軸長，重心位
置，傾斜，輝度レベル，および周長の特徴量を画像処理
し、予め作成しておいた判定ロジックによって溶接状態
の適否を判別するとともに、前記特徴量にもとづいて溶
接不良原因の判別を行うことを特徴とする電縫管溶接の
監視方法。 - 【請求項２】 管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
成形し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志の接合点で連続的に溶接する電縫管溶接装置におい
て、 前記溶接点近傍で発生するプリアークの輝度レベル又は
その輝度分布を検出して画像信号を得る撮像手段と、 該撮像手段により得られた画像信号と予め設定された基
準の輝度レベル又は輝度分布のうちの少なくともいずれ
かをもとに前記プリアークの面積，楕円軸長，重心位
置，傾斜，輝度レベル，周長の特徴量を捕らえる画像処
理部と、 該画像処理部の処理信号と予め作成された判定ロジック
によって溶接状態を推論する推論部と、 前記推論部の推論結果を基に溶接状態を監視する監視部
からなり、 前記監視部は、前記推論部の推論結果に基づいて警報を
発する警報回路と、前記画像処理部の解析信号に基づく
前記プリアークの特徴量と前記推論部の推論信号を基に
判別結果を表示する表示回路によって構成されているこ
とを特徴とする、 電縫管溶接の監視装置。 - 【請求項３】 管素材をＶ字状ギャップを有する管状に
成形し、該Ｖ字状ギャップの対向する縁部をその縁部同
志が接合する溶接点で連続的に溶接する電縫管溶接にお
いて、前記溶接点近傍で発生するプリアークの各輝度レ
ベル又は輝度分布を撮像手段により画像信号として捕ら
え、前記各プリアークの面積，楕円軸長，重心位置，傾
斜および輝度レベルおよび周長からなる特長量を捕らえ
て溶接入熱量の適否判断をすると共に適正入熱量の演算
を行うことにより得られた入熱信号を入熱量の基準設定
信号と比較補正演算して補正量信号を得、この補正量信
号を基に前記管素材への入熱量を制御することを特徴と
する電縫管溶接の制御方法。
Priority Applications (15)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4099372A JPH05293670A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 電縫管溶接の監視方法およびその装置および電縫管溶接の制御方法 |
| ES95108472T ES2108516T3 (es) | 1992-03-25 | 1993-02-11 | Aparato para el direccionado de la soldadura. |
| DE69309763T DE69309763T2 (de) | 1992-03-25 | 1993-02-11 | Vorrichtung zur Herstellung von Rohren |
| EP95108472A EP0670194B1 (en) | 1992-03-25 | 1993-02-11 | Welding management apparatus |
| DE69314052T DE69314052T2 (de) | 1992-03-25 | 1993-02-11 | Schweissführungsvorrichtung |
| ES93102179T ES2103387T3 (es) | 1992-03-25 | 1993-02-11 | Maquina para la produccion de tubos. |
| EP93102179A EP0566834B1 (en) | 1992-03-25 | 1993-02-11 | Tube production machine |
| TW082101046A TW221384B (ja) | 1992-03-25 | 1993-02-15 | |
| CA002150873A CA2150873C (en) | 1992-03-25 | 1993-02-16 | Welding management apparatus |
| MYPI96000124A MY113115A (en) | 1992-03-25 | 1993-02-18 | Tube production machine |
| CA002089849A CA2089849C (en) | 1992-03-25 | 1993-02-18 | Welding management apparatus |
| MYPI93000277A MY109636A (en) | 1992-03-25 | 1993-02-18 | Welding management apparatus |
| US08/020,373 US5265787A (en) | 1992-03-25 | 1993-02-22 | Welding management apparatus |
| KR1019930003601A KR960016155B1 (ko) | 1992-03-25 | 1993-03-11 | 관 제조기 및 관 제조기용 용접 제어장치 |
| US08/104,505 US5360156A (en) | 1992-03-25 | 1993-08-09 | Welding management apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4099372A JPH05293670A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 電縫管溶接の監視方法およびその装置および電縫管溶接の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05293670A true JPH05293670A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14245712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4099372A Pending JPH05293670A (ja) | 1992-03-25 | 1992-04-20 | 電縫管溶接の監視方法およびその装置および電縫管溶接の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05293670A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207322A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Aida Engineering Co Ltd | 画像検査システム |
| JP2009072788A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-09 | Jfe Steel Kk | 溶接のスパーク検出方法及びスパーク検出装置ならびに溶接製品の製造方法 |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP4099372A patent/JPH05293670A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003207322A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Aida Engineering Co Ltd | 画像検査システム |
| JP2009072788A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-09 | Jfe Steel Kk | 溶接のスパーク検出方法及びスパーク検出装置ならびに溶接製品の製造方法 |
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