JPH0647541A - アークの状況判断方法 - Google Patents
アークの状況判断方法Info
- Publication number
- JPH0647541A JPH0647541A JP20794492A JP20794492A JPH0647541A JP H0647541 A JPH0647541 A JP H0647541A JP 20794492 A JP20794492 A JP 20794492A JP 20794492 A JP20794492 A JP 20794492A JP H0647541 A JPH0647541 A JP H0647541A
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- Japan
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- arc
- welding
- electrode
- itv camera
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接自動倣い装置にあって電極位置の制御の
みならずアークの不安定性を加味したアーク状況判断方
法を得る。 【構成】 溶接トーチ２の進行方向前方に配して、溶接
電極１やアークを含む溶接情報を可視域の干渉フィルタ
４を介してＩＴＶカメラ６にて検出し、このＩＴＶカメ
ラ６の溶接情報を画像処理装置９に取り込んで、電極１
に対するアークの方向（位置）や大きさ（面積）を計算
し溶接の自動倣いや正常／異常の判断をして溶接を自動
停止させるものである。
みならずアークの不安定性を加味したアーク状況判断方
法を得る。 【構成】 溶接トーチ２の進行方向前方に配して、溶接
電極１やアークを含む溶接情報を可視域の干渉フィルタ
４を介してＩＴＶカメラ６にて検出し、このＩＴＶカメ
ラ６の溶接情報を画像処理装置９に取り込んで、電極１
に対するアークの方向（位置）や大きさ（面積）を計算
し溶接の自動倣いや正常／異常の判断をして溶接を自動
停止させるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク自動溶接装置に
適用される溶接状況監視のためのアークの状況判断方法
に関する。
適用される溶接状況監視のためのアークの状況判断方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動溶接の倣い装置では、その一
として、電極をウィービングさせてその得られた電流も
しくは電圧の変化度合をみつつ、左右端の電流（または
電圧）値を同じように制御したり、または左右端での前
後のある時間分の電流（または電圧）値を積分してその
積分値が同じになるように電極を左または右に動かして
溶接倣いする方式があり、また、その二として工業用テ
レビ（ＩＴＶ）カメラを利用し、画像処理にて電極先端
位置と開先形状を得て開先の中央に電極を持って来るよ
うに制御して開先を倣う方式がある。
として、電極をウィービングさせてその得られた電流も
しくは電圧の変化度合をみつつ、左右端の電流（または
電圧）値を同じように制御したり、または左右端での前
後のある時間分の電流（または電圧）値を積分してその
積分値が同じになるように電極を左または右に動かして
溶接倣いする方式があり、また、その二として工業用テ
レビ（ＩＴＶ）カメラを利用し、画像処理にて電極先端
位置と開先形状を得て開先の中央に電極を持って来るよ
うに制御して開先を倣う方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のその
一の方法にあっては、磁気吹きの影響等でアークが偏向
されていた場合、この偏向検出は困難でアークの偏向と
反対方向に電極を動かして自動倣いしてしまう事にな
り、出来上った溶接ビードは、品質上不具合となる可能
性がある。また、前述のその二の方法でも開先と電極の
相対位置関係のみで制御するため、磁気吹きの影響は全
く考慮されていないので、前述と同様の問題が生じる。
一の方法にあっては、磁気吹きの影響等でアークが偏向
されていた場合、この偏向検出は困難でアークの偏向と
反対方向に電極を動かして自動倣いしてしまう事にな
り、出来上った溶接ビードは、品質上不具合となる可能
性がある。また、前述のその二の方法でも開先と電極の
相対位置関係のみで制御するため、磁気吹きの影響は全
く考慮されていないので、前述と同様の問題が生じる。
【０００４】そこで、本発明はＩＴＶカメラを利用して
開先と電極の相対位置関係を制御しつつアークの幾何学
的形状をとらえ、電極の位置倣いとともに磁気吹きの影
響や電極の劣化等に伴なうアークの不安定さを検出した
アークの状況判断方法の提供を目的とする。
開先と電極の相対位置関係を制御しつつアークの幾何学
的形状をとらえ、電極の位置倣いとともに磁気吹きの影
響や電極の劣化等に伴なうアークの不安定さを検出した
アークの状況判断方法の提供を目的とする。
【０００５】
【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、 （１）ＴＩＧ溶接方法又は消耗電極溶接方法において、
溶接トーチの進行方向前方にあって可視域の干渉フィル
タを有するＩＴＶカメラにより溶接部を撮影し、上記Ｉ
ＴＶカメラにより撮影した画像を画像処理装置にて処理
しアーク輪郭と中心及び電極位置を求める、ことを特徴
とし、
発明は、 （１）ＴＩＧ溶接方法又は消耗電極溶接方法において、
溶接トーチの進行方向前方にあって可視域の干渉フィル
タを有するＩＴＶカメラにより溶接部を撮影し、上記Ｉ
ＴＶカメラにより撮影した画像を画像処理装置にて処理
しアーク輪郭と中心及び電極位置を求める、ことを特徴
とし、
【０００６】（２）ＴＩＧ溶接方法又は消耗電極溶接方
法において、溶接トーチの進行方向前方にあって可視域
の干渉フィルタを有するＩＴＶカメラにより溶接部を撮
影し、上記ＩＴＶカメラにより撮影した画像を画像処理
装置にて処理しアーク輪郭より面積を求めて一定期間平
均化した面積と新たに得た面積との差分をとり正常・異
常を判断することを特徴とする。
法において、溶接トーチの進行方向前方にあって可視域
の干渉フィルタを有するＩＴＶカメラにより溶接部を撮
影し、上記ＩＴＶカメラにより撮影した画像を画像処理
装置にて処理しアーク輪郭より面積を求めて一定期間平
均化した面積と新たに得た面積との差分をとり正常・異
常を判断することを特徴とする。
【０００７】
【作用】アーク輪郭やアーク中心位置と電極位置とによ
り、電極とアーク中心との相対位置もしくはアーク輪郭
が把握されることにより、アークの偏向や楕円形の異常
の検出にてアーク異常も判別できる。また、アークの面
積異常にてアーク異常を検出できる。このため、電極位
置検出のみならず、アーク不安定性も検出することがで
きて溶接の自動倣いや正常／異常の判断ができ、必要に
応じて溶接の自動停止を行なうことができる。
り、電極とアーク中心との相対位置もしくはアーク輪郭
が把握されることにより、アークの偏向や楕円形の異常
の検出にてアーク異常も判別できる。また、アークの面
積異常にてアーク異常を検出できる。このため、電極位
置検出のみならず、アーク不安定性も検出することがで
きて溶接の自動倣いや正常／異常の判断ができ、必要に
応じて溶接の自動停止を行なうことができる。
【０００８】
【実施例】ここで、図１〜図５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、電極１、溶
接トーチ２、スライド７及びこれらを制御する溶接機制
御装置１０からなり、溶接進行方向前方に配した視覚セ
ンサ（ＩＴＶカメラ）６により、干渉フィルタ４を介し
て溶接状況を画像情報８としてモニタしつつ画像処理装
置９に取り込む。このうち、画像情報８のモニタは、電
極１、溶接トーチ２、母材５、アーク３などが写し出さ
れている。
例を説明する。図１は全体の構成図であり、電極１、溶
接トーチ２、スライド７及びこれらを制御する溶接機制
御装置１０からなり、溶接進行方向前方に配した視覚セ
ンサ（ＩＴＶカメラ）６により、干渉フィルタ４を介し
て溶接状況を画像情報８としてモニタしつつ画像処理装
置９に取り込む。このうち、画像情報８のモニタは、電
極１、溶接トーチ２、母材５、アーク３などが写し出さ
れている。
【０００９】画像の取り込みは、干渉フィルタ４を介在
させているため可視域の画像に限られ、しかも溶接機制
御装置１０と連動して図３にて示すように通常の溶接電
流では画像Ａを取り込み、アーク光を消す溶接に支障の
ない範囲で溶接電流をパルス状の短時間の低電流（数ｍ
Ａ）とした場合には画像Ｂを取り込む。したがって、通
常の高輝度画像Ａでは全体画像が得られ、画像Ｂでは赤
熱した電極部分のみが取り込まれる。
させているため可視域の画像に限られ、しかも溶接機制
御装置１０と連動して図３にて示すように通常の溶接電
流では画像Ａを取り込み、アーク光を消す溶接に支障の
ない範囲で溶接電流をパルス状の短時間の低電流（数ｍ
Ａ）とした場合には画像Ｂを取り込む。したがって、通
常の高輝度画像Ａでは全体画像が得られ、画像Ｂでは赤
熱した電極部分のみが取り込まれる。
【００１０】次に不要な部位を消すため、予め設定して
おいた閾値で、これらの画像を二値化し、画像Ａ′，
Ｂ′を得る。この閾値は、Ａ′の画像は、アーク光の
み、Ｂ′は電極のみを取り出すような値を設定してお
く。しかしＡ′には、アーク光だけでなく電極も同程度
の輝度レベル（濃度）であるため重なって写ってしま
う。そこで、この２枚の画像を合成してアーク光のみを
次に取り出す。つまりＡ′よりＢ′をマイナスする。こ
れによりＣに示すアーク光のみを強調した画像を得る事
が出来る。
おいた閾値で、これらの画像を二値化し、画像Ａ′，
Ｂ′を得る。この閾値は、Ａ′の画像は、アーク光の
み、Ｂ′は電極のみを取り出すような値を設定してお
く。しかしＡ′には、アーク光だけでなく電極も同程度
の輝度レベル（濃度）であるため重なって写ってしま
う。そこで、この２枚の画像を合成してアーク光のみを
次に取り出す。つまりＡ′よりＢ′をマイナスする。こ
れによりＣに示すアーク光のみを強調した画像を得る事
が出来る。
【００１１】さて、かかる画像Ｃにより電極位置及びア
ークの判定をする必要がある。電極位置は図４に示すよ
うに電極先端位置ＴＣ（ＸTC，ＹTC）として直ちに求め
られる。一方、アーク中心位置ＡＣ（ＸAC，ＹAC）を求
めるのであるが、アーク中心位置ＡＣの求め方はいくつ
かあり、その一つとして重心位置を求める方法がある。
つまり、 ＸAC＝∬ｆ（ｘ，ｙ）・ｘ・ｄｘ・ｄｙ／∬ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ ＹAC＝∬ｆ（ｘ，ｙ）・ｙ・ｄｘ・ｄｙ／∬ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ として求まる。
ークの判定をする必要がある。電極位置は図４に示すよ
うに電極先端位置ＴＣ（ＸTC，ＹTC）として直ちに求め
られる。一方、アーク中心位置ＡＣ（ＸAC，ＹAC）を求
めるのであるが、アーク中心位置ＡＣの求め方はいくつ
かあり、その一つとして重心位置を求める方法がある。
つまり、 ＸAC＝∬ｆ（ｘ，ｙ）・ｘ・ｄｘ・ｄｙ／∬ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ ＹAC＝∬ｆ（ｘ，ｙ）・ｙ・ｄｘ・ｄｙ／∬ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ として求まる。
【００１２】また、図５に示すように、アークの水平方
向、垂直方向の最小／最大値（Ｘmi n ，Ｙmin ），（Ｘ
max ，Ｙmax ）より、この中心点をアーク中心とする方
法がる。 ＸAC＝（Ｘmin ＋Ｘmax ）／２ ＹAC＝（Ｙmin ＋Ｙmax ）／２ より求まる。
向、垂直方向の最小／最大値（Ｘmi n ，Ｙmin ），（Ｘ
max ，Ｙmax ）より、この中心点をアーク中心とする方
法がる。 ＸAC＝（Ｘmin ＋Ｘmax ）／２ ＹAC＝（Ｙmin ＋Ｙmax ）／２ より求まる。
【００１３】更に、アークの輪郭を楕円とみなした時、
その長軸ＤL と短軸ＤS の交わる点をアーク中心とする
方法も考えられる。このようにして、アーク中心位置Ａ
Ｃが求まる。ついで、図４に示す如く電極に対するアー
クの方向ＶA もしくはθA と電極のずれΔＸとを求め、
このΔＸ，θA （又はＶA ）、ＤL ／ＤS によって溶接
状況の監視が行なわれる。
その長軸ＤL と短軸ＤS の交わる点をアーク中心とする
方法も考えられる。このようにして、アーク中心位置Ａ
Ｃが求まる。ついで、図４に示す如く電極に対するアー
クの方向ＶA もしくはθA と電極のずれΔＸとを求め、
このΔＸ，θA （又はＶA ）、ＤL ／ＤS によって溶接
状況の監視が行なわれる。
【００１４】すなわち、角度θA が予め設定したθS よ
り小さい場合正常、大きい場合異常で磁気吹きの影響が
あると判断する。また、θA が正常でもＤL ／ＤS の比
が予め設定した最低値ＲSminと最大値ＲSmaxの間にない
場合、アーク異常（電極劣化もしくは磁気吹きの影響あ
り）と判断する。更に、これらが異常でない場合、電極
とアークとの位置ずれΔＸにより、これも予め設定した
ΔＸS と比較して、これより大きくずれていた場合、電
極を反対方向にずらす動作をして開先倣いを行う。これ
以下の場合は、正常と判断して溶接を続ける。
り小さい場合正常、大きい場合異常で磁気吹きの影響が
あると判断する。また、θA が正常でもＤL ／ＤS の比
が予め設定した最低値ＲSminと最大値ＲSmaxの間にない
場合、アーク異常（電極劣化もしくは磁気吹きの影響あ
り）と判断する。更に、これらが異常でない場合、電極
とアークとの位置ずれΔＸにより、これも予め設定した
ΔＸS と比較して、これより大きくずれていた場合、電
極を反対方向にずらす動作をして開先倣いを行う。これ
以下の場合は、正常と判断して溶接を続ける。
【００１５】また、正常なアーク光について複数個の面
積を求め、これを平均化しておき、これと新たに求めた
アーク光との面積を比較し、これが設定値ＡS 以上の誤
差を生んだ時、アーク異常（アーク不安定）として溶接
を停止させる。以上を繰り返し、溶接状況の監視を行
い、自動溶接させるものである。
積を求め、これを平均化しておき、これと新たに求めた
アーク光との面積を比較し、これが設定値ＡS 以上の誤
差を生んだ時、アーク異常（アーク不安定）として溶接
を停止させる。以上を繰り返し、溶接状況の監視を行
い、自動溶接させるものである。
【００１６】
【発明の効果】以上説明の本発明のアークの状況判断方
法によれば、従来の溶接倣いよりも更に多くの情報をア
ークから取り込む事が出来、より自動化レベルの高い、
かつ、より品質の高い溶接を提供する事が出来る。
法によれば、従来の溶接倣いよりも更に多くの情報をア
ークから取り込む事が出来、より自動化レベルの高い、
かつ、より品質の高い溶接を提供する事が出来る。
【図１】溶接状況自動判断装置の一例の図。
【図２】画像情報を示す図。
【図３】画像取り込みタイミングとその画像内容の説明
図。
図。
【図４】アーク形状から得られる情報の説明図。
【図５】アーク中心位置を求めるための説明図。
１ 電極 ２ 溶接トーチ ３ アーク ４ 干渉フィルタ 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
───────────────────────────────────────────────────── 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 (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
Claims (2)
- 【請求項１】 ＴＩＧ溶接方法又は消耗電極溶接方法に
おいて、 溶接トーチの進行方向前方にあって可視域の干渉フィル
タを有するＩＴＶカメラにより溶接部を撮影し、 上記ＩＴＶカメラにより撮影した画像を画像処理装置に
て処理しアーク輪郭と中心及び電極位置を求める、 ことを特徴とするアークの状況判断方法。 - 【請求項２】 ＴＩＧ溶接方法又は消耗電極溶接方法に
おいて、 溶接トーチの進行方向前方にあって可視域の干渉フィル
タを有するＩＴＶカメラにより溶接部を撮影し、 上記ＩＴＶカメラにより撮影した画像を画像処理装置に
て処理しアーク輪郭より面積を求めて一定期間平均化し
た面積と新たに得た面積との差分をとり正常・異常を判
断することを特徴とするアークの状況判断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207944A JP2989384B2 (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | アークの状況判断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207944A JP2989384B2 (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | アークの状況判断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0647541A true JPH0647541A (ja) | 1994-02-22 |
| JP2989384B2 JP2989384B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=16548127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4207944A Expired - Fee Related JP2989384B2 (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | アークの状況判断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2989384B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2013188790A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | アーク溶接における溶接状態監視装置及び溶接状態監視方法 |
| CN109807431A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-28 | 江苏申阳电梯部件有限公司 | 一种扶梯侧板及侧板的焊接成型工艺优化方法 |
| KR20230016092A (ko) * | 2021-07-22 | 2023-02-01 | 한국생산기술연구원 | 영상처리를 기반으로 한 아크쏠림 방지 및 제어 방법 |
| CN116984771A (zh) * | 2023-08-16 | 2023-11-03 | 广州盛美电气设备有限公司 | 一种配电柜自动化焊接控制方法、装置、设备及介质 |
-
1992
- 1992-08-04 JP JP4207944A patent/JP2989384B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2013188790A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | アーク溶接における溶接状態監視装置及び溶接状態監視方法 |
| CN109807431A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-28 | 江苏申阳电梯部件有限公司 | 一种扶梯侧板及侧板的焊接成型工艺优化方法 |
| KR20230016092A (ko) * | 2021-07-22 | 2023-02-01 | 한국생산기술연구원 | 영상처리를 기반으로 한 아크쏠림 방지 및 제어 방법 |
| CN116984771A (zh) * | 2023-08-16 | 2023-11-03 | 广州盛美电气设备有限公司 | 一种配电柜自动化焊接控制方法、装置、设备及介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2989384B2 (ja) | 1999-12-13 |
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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: 19990907 |
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