JPH06344144A - 溶接部材開先形状計測方法 - Google Patents
溶接部材開先形状計測方法Info
- Publication number
- JPH06344144A JPH06344144A JP13424593A JP13424593A JPH06344144A JP H06344144 A JPH06344144 A JP H06344144A JP 13424593 A JP13424593 A JP 13424593A JP 13424593 A JP13424593 A JP 13424593A JP H06344144 A JPH06344144 A JP H06344144A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザスリット光のみを抽出して高精度の開
先形状を得る溶接部材開先形状計測方法を提供する。 【構成】 波長６００〜８００nmのレーザスリット光４
の入、切を繰り返すことにより間欠的に開先に照射して
レーザスリット光が写っている画像と写っていない画像
の２つの画面をとり込む。この２つの画面を排他的論理
和にて合成してすなわち２つの画面の中で共通して写っ
ている画像は排除し一方の画面にのみ写っている画像を
残す処理を行い、レーザスリット光の画像をとり出し、
開先形状やワイヤ位置を得る。また、溶接電流が高い場
合には、よりレーザスリット光を強調するために溶接中
に溶接電流を溶接品質に影響を及ぼさない短時間だけ低
くしてアーク光の強度（輝度）が減少した間に、レーザ
スリット光の入、切を行って２つの画像を取り込んで前
述の処理を行う。
先形状を得る溶接部材開先形状計測方法を提供する。 【構成】 波長６００〜８００nmのレーザスリット光４
の入、切を繰り返すことにより間欠的に開先に照射して
レーザスリット光が写っている画像と写っていない画像
の２つの画面をとり込む。この２つの画面を排他的論理
和にて合成してすなわち２つの画面の中で共通して写っ
ている画像は排除し一方の画面にのみ写っている画像を
残す処理を行い、レーザスリット光の画像をとり出し、
開先形状やワイヤ位置を得る。また、溶接電流が高い場
合には、よりレーザスリット光を強調するために溶接中
に溶接電流を溶接品質に影響を及ぼさない短時間だけ低
くしてアーク光の強度（輝度）が減少した間に、レーザ
スリット光の入、切を行って２つの画像を取り込んで前
述の処理を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接部材の開先形状に
より溶接線の自動倣いを行なう場合、溶接条件を制御す
る場合、必要な開先形状計測方法に関する。
より溶接線の自動倣いを行なう場合、溶接条件を制御す
る場合、必要な開先形状計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接にあって、溶接線の自動倣いをする
場合等では、開先形状を計測する必要が生ずる。この場
合、非接触によるレーザ光の光切断法によって、開先形
状を計測する方法が採用され得る。光切断法は、レーザ
光をスリット状の平行光線束としたレーザスリット光を
被測定開先及びその近傍に照射して被測定外形断面を得
るものであるが、溶接にあってはアーク光の発生により
光切断画像を良好に把握できないことがある。
場合等では、開先形状を計測する必要が生ずる。この場
合、非接触によるレーザ光の光切断法によって、開先形
状を計測する方法が採用され得る。光切断法は、レーザ
光をスリット状の平行光線束としたレーザスリット光を
被測定開先及びその近傍に照射して被測定外形断面を得
るものであるが、溶接にあってはアーク光の発生により
光切断画像を良好に把握できないことがある。
【０００３】このため、従来では溶接部材の開先形状の
計測に当って、溶接部のアーク光の影響を受けない離れ
た位置にて計測したり、あるいは遮光板を配置してアー
ク光を除去して計測することにより、溶接中常時レーザ
スリット光を照射し開先形状を把握しようとしていた。
計測に当って、溶接部のアーク光の影響を受けない離れ
た位置にて計測したり、あるいは遮光板を配置してアー
ク光を除去して計測することにより、溶接中常時レーザ
スリット光を照射し開先形状を把握しようとしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
アーク光の影響を受けない位置での計測や遮光板を配置
することによるアーク光の除去を行なったとしても、レ
ーザスリット光を溶接中に常時照射している以上アーク
光等の外乱光を完全に除去できず、また、照射面の表面
状態変化に伴うハレーションや飛散したスパッタである
ノイズが除去できず、結果正確な開先形状はできにく
い。かかる外乱光やノイズを除く別の手段として、例え
ば２フレームの画像を加え合わせて平均をとることによ
り、同じ場所の得られた画像を残し外乱を減少させると
いう方式もあるが、外乱を減少することはできても求め
たいスリット光を強調する手段とはなり得ず、この点正
確な開先形状を得るには限界がある。更には、溶接部と
レーザ光の間に遮光板を設けアーク光を遮断しようとし
た場合、開先形状や多パス多層盛溶接においてはビード
形状が変化することにより常に遮光板が接触面に沿って
倣うことが出来ず、この点でもアーク光やスパッタを完
全に除去することは、困難である。また、レーザスリッ
ト光を溶接部からアーク光の影響を受けない離れた位置
にて照射する場合、溶接線の自動倣いにおいては、溶接
トーチとレーザ光との距離分の位置補正をしなければな
らず、精度の高い制御は困難である。また、倣い制御を
行う場合、開先に対する電極やワイヤの相対位置を検出
する必要があるが溶接部も同時に同じＩＴＶカメラによ
り撮ることは不可能である。また、装置構成上コンパク
ト化が図れず、溶接対象製品の形状、寸法等の制限が生
じる。
アーク光の影響を受けない位置での計測や遮光板を配置
することによるアーク光の除去を行なったとしても、レ
ーザスリット光を溶接中に常時照射している以上アーク
光等の外乱光を完全に除去できず、また、照射面の表面
状態変化に伴うハレーションや飛散したスパッタである
ノイズが除去できず、結果正確な開先形状はできにく
い。かかる外乱光やノイズを除く別の手段として、例え
ば２フレームの画像を加え合わせて平均をとることによ
り、同じ場所の得られた画像を残し外乱を減少させると
いう方式もあるが、外乱を減少することはできても求め
たいスリット光を強調する手段とはなり得ず、この点正
確な開先形状を得るには限界がある。更には、溶接部と
レーザ光の間に遮光板を設けアーク光を遮断しようとし
た場合、開先形状や多パス多層盛溶接においてはビード
形状が変化することにより常に遮光板が接触面に沿って
倣うことが出来ず、この点でもアーク光やスパッタを完
全に除去することは、困難である。また、レーザスリッ
ト光を溶接部からアーク光の影響を受けない離れた位置
にて照射する場合、溶接線の自動倣いにおいては、溶接
トーチとレーザ光との距離分の位置補正をしなければな
らず、精度の高い制御は困難である。また、倣い制御を
行う場合、開先に対する電極やワイヤの相対位置を検出
する必要があるが溶接部も同時に同じＩＴＶカメラによ
り撮ることは不可能である。また、装置構成上コンパク
ト化が図れず、溶接対象製品の形状、寸法等の制限が生
じる。
【０００５】本発明は上述の従来の問題点を軽減し外乱
を全く排除してスリット光を強調すると共に高精度の開
先形状を得てコンパクト化が図れる溶接部材開先形状計
測方法を提供する。
を全く排除してスリット光を強調すると共に高精度の開
先形状を得てコンパクト化が図れる溶接部材開先形状計
測方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、レーザ光をスリット状の平行光線束としたレー
ザスリット光を溶接部材に溶接線と直角に照射し開先形
状に応じて得た光切断像を上記レーザ光と同じ波長を透
過する干渉フィルタを介してＩＴＶカメラにて受光し、
得られた画像を処理して開先形状を求める溶接部材開先
形状計測方法において、上記レーザスリット光は６００
〜８００nmの波長を用い短時間にて間欠的に照射し、上
記間欠的なレーザスリット光の照射によってレーザスリ
ット光の有及び無のそれぞれの画像から差もしくは排他
的論理和の条件で合成画像を得て上記レーザスリット光
のみの画像をとり出す画像処理を行なう、ことを特徴と
する。
発明は、レーザ光をスリット状の平行光線束としたレー
ザスリット光を溶接部材に溶接線と直角に照射し開先形
状に応じて得た光切断像を上記レーザ光と同じ波長を透
過する干渉フィルタを介してＩＴＶカメラにて受光し、
得られた画像を処理して開先形状を求める溶接部材開先
形状計測方法において、上記レーザスリット光は６００
〜８００nmの波長を用い短時間にて間欠的に照射し、上
記間欠的なレーザスリット光の照射によってレーザスリ
ット光の有及び無のそれぞれの画像から差もしくは排他
的論理和の条件で合成画像を得て上記レーザスリット光
のみの画像をとり出す画像処理を行なう、ことを特徴と
する。
【０００７】
【作用】レーザスリット光を入、切して、レーザスリッ
ト光が写っている画像と写っていない画像の２つの画面
について画像処理装置にとり込み差又は排他的論理和の
演算則を適用して画面合成を行うことにより、２つの画
面の中で共に同じ画像は完全に排除され一方にのみ写っ
たレーザスリット光のみの画像を残す。これによりレー
ザスリット光だけを強調して正確な開先形状やワイヤ位
置が得られる。
ト光が写っている画像と写っていない画像の２つの画面
について画像処理装置にとり込み差又は排他的論理和の
演算則を適用して画面合成を行うことにより、２つの画
面の中で共に同じ画像は完全に排除され一方にのみ写っ
たレーザスリット光のみの画像を残す。これによりレー
ザスリット光だけを強調して正確な開先形状やワイヤ位
置が得られる。
【０００８】
【実施例】ここで、図１〜図４を参照して本発明の実施
例を説明する。図１は全体の構成図であり、溶接部材１
３の開先面５に溶接ビード１２を形成するための溶接ト
ーチ１の近傍には、ＩＴＶカメラ２およびレーザスリッ
ト光源３が配置されている。このレーザスリット光源３
は、波長６００nm〜８００nmの光をシリンドリカルレン
ズを通してスリット状の平行光線束（レーザスリット
光）を放射するものである。この場合、波長６００nm〜
８００nmのレーザスリット光としたのは、アーク光に対
してスリット光が見やすい波長であり、また、小型かつ
安価なレーザダイオードにて発光ができるためである。
レーザスリット光源３によるレーザスリット光は、溶接
線と直角に照射され開先面５の形状に沿って光切断像を
写し出す。この光切断像は、レーザ光と同一波長光を透
過する干渉フィルタ１４を介してＩＴＶカメラ２により
取り込まれ、画像処理装置６によって開先形状が求めら
れ処理状況がＴＶモニタ７により確認される。
例を説明する。図１は全体の構成図であり、溶接部材１
３の開先面５に溶接ビード１２を形成するための溶接ト
ーチ１の近傍には、ＩＴＶカメラ２およびレーザスリッ
ト光源３が配置されている。このレーザスリット光源３
は、波長６００nm〜８００nmの光をシリンドリカルレン
ズを通してスリット状の平行光線束（レーザスリット
光）を放射するものである。この場合、波長６００nm〜
８００nmのレーザスリット光としたのは、アーク光に対
してスリット光が見やすい波長であり、また、小型かつ
安価なレーザダイオードにて発光ができるためである。
レーザスリット光源３によるレーザスリット光は、溶接
線と直角に照射され開先面５の形状に沿って光切断像を
写し出す。この光切断像は、レーザ光と同一波長光を透
過する干渉フィルタ１４を介してＩＴＶカメラ２により
取り込まれ、画像処理装置６によって開先形状が求めら
れ処理状況がＴＶモニタ７により確認される。
【０００９】詳細には、溶接トーチ１による溶接電流
は、大溶接電流の場合、図２に示すように、本電流ＩB
から数アンペアの電流Ｉへ溶接品質に影響のない短時間
△ｔ（たとえば、０．１秒程度）だけ低電流としてアー
ク光の強度を減少させる。このとき、レーザスリット光
源３を入、切することにより図３に示す左側の図である
スリット光４が写っている画像と写っていない画像の二
つの画面を瞬間的に取り込む。なおスリット光が見える
場合には溶接電流を低くする必要はない。そして、画像
処理装置６によりこの二つの画面からレーザスリット光
４のみを取り出すため、図４に示すように、二つの入力
と一つの出力との関係が入力が同じ場合は、出力０と
し、異なる場合は出力１と定義する排他的論理和（ＥＸ
−ＯＲ）を適用し、画面を合成して、二つの画面中同一
画像は排除し一方のみに写った画像すなわちスリット光
切断像のみを得る。この結果、図３の右図に示すようレ
ーザスリット光４を強調して取り出すことにより開先形
状やワイヤ位置が得られる。また、電極８、溶融池９、
溶接ワイヤ１０およびアーク１１など溶接部の視覚情報
も同時に得ることができる。
は、大溶接電流の場合、図２に示すように、本電流ＩB
から数アンペアの電流Ｉへ溶接品質に影響のない短時間
△ｔ（たとえば、０．１秒程度）だけ低電流としてアー
ク光の強度を減少させる。このとき、レーザスリット光
源３を入、切することにより図３に示す左側の図である
スリット光４が写っている画像と写っていない画像の二
つの画面を瞬間的に取り込む。なおスリット光が見える
場合には溶接電流を低くする必要はない。そして、画像
処理装置６によりこの二つの画面からレーザスリット光
４のみを取り出すため、図４に示すように、二つの入力
と一つの出力との関係が入力が同じ場合は、出力０と
し、異なる場合は出力１と定義する排他的論理和（ＥＸ
−ＯＲ）を適用し、画面を合成して、二つの画面中同一
画像は排除し一方のみに写った画像すなわちスリット光
切断像のみを得る。この結果、図３の右図に示すようレ
ーザスリット光４を強調して取り出すことにより開先形
状やワイヤ位置が得られる。また、電極８、溶融池９、
溶接ワイヤ１０およびアーク１１など溶接部の視覚情報
も同時に得ることができる。
【００１０】以上の情報を基に溶接部の前方に於いて
は、開先壁面、被溶接面を求め、被溶接面の凹凸から溶
接の適否を判断し、さらに開先寸法を求める。また、開
先壁面、溶接ワイヤ１０の位置を求め溶接ワイヤ１０の
位置の適否を判断する。溶接部の後方に於いては、開先
壁面、溶接ビード１２形状を求め、ビード形状の凹凸か
ら溶接状況を判断する。一方、別手法により求めた電極
位置より開先との相対位置を計算し、溶接線倣いを行う
ことが出来る。
は、開先壁面、被溶接面を求め、被溶接面の凹凸から溶
接の適否を判断し、さらに開先寸法を求める。また、開
先壁面、溶接ワイヤ１０の位置を求め溶接ワイヤ１０の
位置の適否を判断する。溶接部の後方に於いては、開先
壁面、溶接ビード１２形状を求め、ビード形状の凹凸か
ら溶接状況を判断する。一方、別手法により求めた電極
位置より開先との相対位置を計算し、溶接線倣いを行う
ことが出来る。
【００１１】上述の説明では図３右図のレーザスリット
光４を得るためアーク光減光時スリット光オン画像とス
リット光ＯＦＦ画像のＥＸ−ＯＲを求めたのであるが、
図３左図の差をとりスリット光４のみを抽出するように
してもよい。
光４を得るためアーク光減光時スリット光オン画像とス
リット光ＯＦＦ画像のＥＸ−ＯＲを求めたのであるが、
図３左図の差をとりスリット光４のみを抽出するように
してもよい。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
リット光による光切断像のみを容易に得ることができ、
正確な開先形状やワイヤ位置および溶接部視覚情報によ
り、高精度な溶接線倣い制御を行うことが出来る。ま
た、溶接状況を判断し、溶接条件にフィードバックする
ことが出来、より品質の高い溶接が行える。
リット光による光切断像のみを容易に得ることができ、
正確な開先形状やワイヤ位置および溶接部視覚情報によ
り、高精度な溶接線倣い制御を行うことが出来る。ま
た、溶接状況を判断し、溶接条件にフィードバックする
ことが出来、より品質の高い溶接が行える。
【図１】本発明の第１実施例に係る溶接部材開先形状計
測方法の全体構成図。
測方法の全体構成図。
【図２】溶接電流の制御パターンを示した溶接電流特性
図。
図。
【図３】画像処理による合成画像の手法の説明図。
【図４】排他的論理和条件における入力と出力の関係
図。
図。
１ 溶接トーチ ２ ＩＴＶカメラ ３ レーザスリット光源 ４ レーザスリット光 ５ 開先面 ６ 画像処理装置 ７ ＴＶモニタ ８ 電極 ９ 溶接池 １０ 溶接ワイヤ １１ アーク １２ 溶接ビード １３ 溶接部材 １４ 干渉フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 博之 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 (1)
- 【請求項１】 レーザ光をスリット状の平行光線束とし
たレーザスリット光を溶接部材に溶接線と直角に照射し
開先形状に応じて得た光切断像を上記レーザ光と同じ波
長を透過する干渉フィルタを介してＩＴＶカメラにて受
光し、得られた画像を処理して開先形状を求める溶接部
材開先形状計測方法において、 上記レーザスリット光は６００〜８００nmの波長を用い
短時間にて間欠的に照射し、 上記間欠的なレーザスリット光の照射によってレーザス
リット光の有及び無のそれぞれの画像から差もしくは排
他的論理和の条件で合成画像を得て上記レーザスリット
光のみの画像をとり出す画像処理を行なう、 ことを特徴とする溶接部材開先形状計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13424593A JPH06344144A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 溶接部材開先形状計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13424593A JPH06344144A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 溶接部材開先形状計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06344144A true JPH06344144A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15123794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13424593A Pending JPH06344144A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 溶接部材開先形状計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06344144A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08244954A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-09-24 | Kajima Corp | ベルトコンベア上のズリ出し量計測装置 |
| WO1998036238A1 (fr) * | 1997-02-14 | 1998-08-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Telemetre pour l'exterieur |
| EP1312438A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of automatically repairing cracks and apparatus for use in such method |
| JP2014071094A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Denso Corp | 形状測定装置 |
| CN104816072A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-05 | 大连大学 | 复杂曲面薄壁板材细微拼缝激光测量焊接跟踪方法及系统 |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP13424593A patent/JPH06344144A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08244954A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-09-24 | Kajima Corp | ベルトコンベア上のズリ出し量計測装置 |
| WO1998036238A1 (fr) * | 1997-02-14 | 1998-08-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Telemetre pour l'exterieur |
| JPH10227609A (ja) * | 1997-02-14 | 1998-08-25 | Yaskawa Electric Corp | 屋外用距離計測装置 |
| EP1008831A1 (en) * | 1997-02-14 | 2000-06-14 | Kyushu Electric Power Co., Inc. | Outdoor range finder |
| EP1008831A4 (en) * | 1997-02-14 | 2001-02-07 | Kyushu Electric Power | UNIVERSAL DISTANCE KNIFE |
| US6331887B1 (en) * | 1997-02-14 | 2001-12-18 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Outdoor range finder |
| EP1312438A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of automatically repairing cracks and apparatus for use in such method |
| US6919956B2 (en) | 2001-11-19 | 2005-07-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of automatically repairing cracks and apparatus for use in such method |
| JP2014071094A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Denso Corp | 形状測定装置 |
| CN104816072A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-05 | 大连大学 | 复杂曲面薄壁板材细微拼缝激光测量焊接跟踪方法及系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991221 |