JPH07185810A - 溶接状況監視装置及び自動溶接システム - Google Patents
溶接状況監視装置及び自動溶接システムInfo
- Publication number
- JPH07185810A JPH07185810A JP33101693A JP33101693A JPH07185810A JP H07185810 A JPH07185810 A JP H07185810A JP 33101693 A JP33101693 A JP 33101693A JP 33101693 A JP33101693 A JP 33101693A JP H07185810 A JPH07185810 A JP H07185810A
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- JP
- Japan
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- welding
- monitoring device
- condition monitoring
- welding condition
- arc light
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Abstract
(57)【要約】
【構成】撮影は電極と同軸上に配置した可視域に感度を
有する光電検出器からなるカメラ本体５により、前方に
配置したレンズ６及び減光フィルタ８を通して行う。撮
影時期は電流値がベース電流に下がったときとし、ベー
ス電流時間に同期させて画像を取り込む。このとき、カ
メラ本体の周囲に配置した光源７で溶接部を照射するこ
とにより、アーク光を抑制してアーク光直下の溶融池を
可視化する。また、カメラ本体の前方に可動式反射鏡及
び固定式反射鏡を設置することでアーク光周辺の状況を
可視化する。 【効果】高輝度のアーク光の影響を抑制しアーク光直下
及びアーク光周辺の状態を可視化でき、遠隔から溶接状
況を把握することが可能になる。また、溶接施工の自動
化が可能な溶接システムを構成することができる。
有する光電検出器からなるカメラ本体５により、前方に
配置したレンズ６及び減光フィルタ８を通して行う。撮
影時期は電流値がベース電流に下がったときとし、ベー
ス電流時間に同期させて画像を取り込む。このとき、カ
メラ本体の周囲に配置した光源７で溶接部を照射するこ
とにより、アーク光を抑制してアーク光直下の溶融池を
可視化する。また、カメラ本体の前方に可動式反射鏡及
び固定式反射鏡を設置することでアーク光周辺の状況を
可視化する。 【効果】高輝度のアーク光の影響を抑制しアーク光直下
及びアーク光周辺の状態を可視化でき、遠隔から溶接状
況を把握することが可能になる。また、溶接施工の自動
化が可能な溶接システムを構成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶接施工中の溶接状況を
可視化することにより監視する溶接状況監視装置及び自
動溶接システムに関する。
可視化することにより監視する溶接状況監視装置及び自
動溶接システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】アーク溶接において施工中の溶接状況を
認識することは、施工の信頼性を把握するために必要で
あり、特に溶融池，ビード，開先形状，電極及びフィラ
ワイヤ送給の状態を監視することは重要である。また、
溶接施工を自動化するためには、溶接状況を明確に認識
することが不可欠である。しかし、アーク光直下に位置
する溶融池は常に高輝度のアーク光に覆われ、また、ア
ーク光周辺に位置するビード、開先形状及び電極の輝度
はアーク光の影響で相対的に低くなるため、これらを同
時に可視化することは非常に困難である。
認識することは、施工の信頼性を把握するために必要で
あり、特に溶融池，ビード，開先形状，電極及びフィラ
ワイヤ送給の状態を監視することは重要である。また、
溶接施工を自動化するためには、溶接状況を明確に認識
することが不可欠である。しかし、アーク光直下に位置
する溶融池は常に高輝度のアーク光に覆われ、また、ア
ーク光周辺に位置するビード、開先形状及び電極の輝度
はアーク光の影響で相対的に低くなるため、これらを同
時に可視化することは非常に困難である。
【０００３】一般に施工中の溶接状況を監視する技術の
一つとして、アーク光を減光するためのフィルタを使用
する方法が公知となっている。例えば、特開昭51−7293
8 号公報では、テレビカメラで監視するとともに、その
テレビカメラの撮像管の前方に透過光量を制限するフィ
ルタを設け、溶接部からの入射光を可視域及び赤外域で
透過制限する例が開示されている。また、特開昭62−17
6674号公報では、特定の波長域のみを透過する帯域フィ
ルタを複数設けた例が開示されている。
一つとして、アーク光を減光するためのフィルタを使用
する方法が公知となっている。例えば、特開昭51−7293
8 号公報では、テレビカメラで監視するとともに、その
テレビカメラの撮像管の前方に透過光量を制限するフィ
ルタを設け、溶接部からの入射光を可視域及び赤外域で
透過制限する例が開示されている。また、特開昭62−17
6674号公報では、特定の波長域のみを透過する帯域フィ
ルタを複数設けた例が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例は、フィル
タによって高輝度のアーク光部分からの入射光を減光す
ることはできるが、アーク光周辺の低輝度部分からの入
射光も減光してしまうため、溶接部全体を同時に可視化
することが困難である。また、溶接前後のアークが発生
していないときは視野が暗くなり見えなくなるという不
都合も生じる。
タによって高輝度のアーク光部分からの入射光を減光す
ることはできるが、アーク光周辺の低輝度部分からの入
射光も減光してしまうため、溶接部全体を同時に可視化
することが困難である。また、溶接前後のアークが発生
していないときは視野が暗くなり見えなくなるという不
都合も生じる。
【０００５】特開昭57−202189号公報では、減光フィル
タを回転操作で入射光線上から着脱できるようにした例
が開示されているが、この従来例では、溶接前後のアー
クが発生していないときには上記不都合を解消できる
が、アークが発生しているときには従来例と同様に、ア
ーク光周辺の低輝度部からの入射光も減光してしまうこ
とになり可視化することが困難になる。
タを回転操作で入射光線上から着脱できるようにした例
が開示されているが、この従来例では、溶接前後のアー
クが発生していないときには上記不都合を解消できる
が、アークが発生しているときには従来例と同様に、ア
ーク光周辺の低輝度部からの入射光も減光してしまうこ
とになり可視化することが困難になる。
【０００６】本発明の目的は、高輝度のアーク光の影響
を抑制することによりアーク光直下及びアーク光周辺を
低輝度とし、溶融池，ビード，開先形状，電極及びフィ
ラワイヤ送給の状態を容易に可視化するための溶接状況
監視装置及びこの監視装置を適用した自動溶接システム
を提供することにある。
を抑制することによりアーク光直下及びアーク光周辺を
低輝度とし、溶融池，ビード，開先形状，電極及びフィ
ラワイヤ送給の状態を容易に可視化するための溶接状況
監視装置及びこの監視装置を適用した自動溶接システム
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による溶接状況監
視装置は、施工中の溶接状況を溶接部に対して光を照射
しながら、光電検出器からなるカメラ本体及び前記カメ
ラ本体の前方に設けた減光フィルタを用いて、パルス溶
接のベース電流時に同期して撮影を行い可視化するもの
である。また、前記溶接状況監視装置は、電極と同軸上
に設置した一台の前記カメラ本体の前方に前記減光フィ
ルタ、前記可動式反射鏡及び前記固定式反射鏡を設ける
ことにより、アーク光直下及びアーク光周辺の状況を可
視化するものである。
視装置は、施工中の溶接状況を溶接部に対して光を照射
しながら、光電検出器からなるカメラ本体及び前記カメ
ラ本体の前方に設けた減光フィルタを用いて、パルス溶
接のベース電流時に同期して撮影を行い可視化するもの
である。また、前記溶接状況監視装置は、電極と同軸上
に設置した一台の前記カメラ本体の前方に前記減光フィ
ルタ、前記可動式反射鏡及び前記固定式反射鏡を設ける
ことにより、アーク光直下及びアーク光周辺の状況を可
視化するものである。
【０００８】
【作用】パルス溶接ではベース電流時にアーク光が減光
するが、ベース電流をアーク放電が維持できる最小限の
電流値に減少させることにより、アーク光をさらに減光
することができるため、ベース電流時に同期させて撮影
することでアーク光の影響を大幅に除去することが可能
である。このとき、溶接部全体の輝度が低くなるため、
撮影時に光源を用いて適当な光量を照射することによ
り、アーク光直下の状態を明確に可視化することが可能
である。また、カメラ本体を電極と同軸上に配置するこ
とで、溶融池の形状全体を認識することができる。ま
た、カメラ本体の前方に可動式反射鏡及び固定式反射鏡
を設け、可動式反射鏡を遠隔操作によって動かすことに
より、一台のカメラによって溶融池，ビード，開先形
状，電極及びフィラワイヤ送給の状態を監視することが
可能である。さらに、この監視装置より得られた画像を
二値化等の処理を行い、処理結果から得られた情報から
現在の溶接状態の良否を判定し、フィードバック制御等
の方法で現行の溶接条件を制御することにより、溶接施
工を自動化することが可能である。
するが、ベース電流をアーク放電が維持できる最小限の
電流値に減少させることにより、アーク光をさらに減光
することができるため、ベース電流時に同期させて撮影
することでアーク光の影響を大幅に除去することが可能
である。このとき、溶接部全体の輝度が低くなるため、
撮影時に光源を用いて適当な光量を照射することによ
り、アーク光直下の状態を明確に可視化することが可能
である。また、カメラ本体を電極と同軸上に配置するこ
とで、溶融池の形状全体を認識することができる。ま
た、カメラ本体の前方に可動式反射鏡及び固定式反射鏡
を設け、可動式反射鏡を遠隔操作によって動かすことに
より、一台のカメラによって溶融池，ビード，開先形
状，電極及びフィラワイヤ送給の状態を監視することが
可能である。さらに、この監視装置より得られた画像を
二値化等の処理を行い、処理結果から得られた情報から
現在の溶接状態の良否を判定し、フィードバック制御等
の方法で現行の溶接条件を制御することにより、溶接施
工を自動化することが可能である。
【０００９】
【実施例】 ＜実施例１＞図１に本発明における溶接状況監視装置の
パルスＴＩＧ溶接への適用例を示す。１は溶接状況監視
装置と一体に成ったトーチであり、２は電力，冷却水，
シールドガスのケーブル、３はアーク長を一定に保持す
るためのＡＶＣ(Arc VoltageController）ユニット、４
は走行機能を備えた溶接ヘッドである。図２に溶接状況
監視装置の側面図を示す。撮影は電極と同軸上に配置し
た可視域に感度を有する光電検出器からなるカメラ本体
５により、前方に配置したレンズ６及び減光フィルタ８
を通して行う。このとき通常のトーチでは電極と同軸上
に電力等のケーブルが配置しているため、電極と同軸上
にカメラ本体を設置することが困難である。そこで本発
明では、図２に示すような直角に曲がったコレット９を
使用し、電力等のケーブルを図に示す位置に配置するこ
とにより、電極と同軸上にカメラ本体を設置することを
可能にしている。
パルスＴＩＧ溶接への適用例を示す。１は溶接状況監視
装置と一体に成ったトーチであり、２は電力，冷却水，
シールドガスのケーブル、３はアーク長を一定に保持す
るためのＡＶＣ(Arc VoltageController）ユニット、４
は走行機能を備えた溶接ヘッドである。図２に溶接状況
監視装置の側面図を示す。撮影は電極と同軸上に配置し
た可視域に感度を有する光電検出器からなるカメラ本体
５により、前方に配置したレンズ６及び減光フィルタ８
を通して行う。このとき通常のトーチでは電極と同軸上
に電力等のケーブルが配置しているため、電極と同軸上
にカメラ本体を設置することが困難である。そこで本発
明では、図２に示すような直角に曲がったコレット９を
使用し、電力等のケーブルを図に示す位置に配置するこ
とにより、電極と同軸上にカメラ本体を設置することを
可能にしている。
【００１０】図３にパルス溶接における溶接電流の波形
を示す。撮影時期は電流値がベース電流に下がったとき
とし、ベース電流時間に同期させて画像を取り込む。こ
のとき、カメラ本体の周囲に配置した図２の光源７で溶
接部を照射することにより、アーク光直下の溶融池を可
視化することができる。図４にアーク光を抑制し可視化
したアーク光直下の説明図を示す。図に示すように、通
常アーク光に覆われて認識することができない溶融池の
形状を真上より可視化することができる。また、電力等
のケーブルの位置を変えることにより、監視装置と電極
上部との距離を短くできるので、トーチ全体を小型化で
きる。
を示す。撮影時期は電流値がベース電流に下がったとき
とし、ベース電流時間に同期させて画像を取り込む。こ
のとき、カメラ本体の周囲に配置した図２の光源７で溶
接部を照射することにより、アーク光直下の溶融池を可
視化することができる。図４にアーク光を抑制し可視化
したアーク光直下の説明図を示す。図に示すように、通
常アーク光に覆われて認識することができない溶融池の
形状を真上より可視化することができる。また、電力等
のケーブルの位置を変えることにより、監視装置と電極
上部との距離を短くできるので、トーチ全体を小型化で
きる。
【００１１】＜実施例２＞図５に電極と同軸上に配置し
たカメラ本体前方に、二枚の可動式反射鏡１０ａ，１０
ｂ及び二枚の固定式反射鏡１１を設けた溶接状況監視装
置のパルスＴＩＧ溶接への適用例を示す。本監視装置は
可動式反射鏡１０ａをその回転移動を表す矢印の終点位
置に動かし溶接部からの入射光を直接撮影することによ
り、アーク光を抑制した状態でアーク光直下の溶融池の
状態を監視することができる。この時の可視化の状態は
図４と同様である。また、可動式反射鏡１０ａを矢印の
始点位置、すなわち、カメラの軸に対して４５゜をなす
位置に回転移動させ、固定式反射鏡１１及び可動式反射
鏡１０ｂからの反射光を撮影することにより、アーク光
周辺のビード，開先形状，電極及びフィラワイヤ送給の
状態を監視することができる。このとき、可動式反射鏡
１０ｂを動かすことにより、監視する視野を変化させる
ことができる。
たカメラ本体前方に、二枚の可動式反射鏡１０ａ，１０
ｂ及び二枚の固定式反射鏡１１を設けた溶接状況監視装
置のパルスＴＩＧ溶接への適用例を示す。本監視装置は
可動式反射鏡１０ａをその回転移動を表す矢印の終点位
置に動かし溶接部からの入射光を直接撮影することによ
り、アーク光を抑制した状態でアーク光直下の溶融池の
状態を監視することができる。この時の可視化の状態は
図４と同様である。また、可動式反射鏡１０ａを矢印の
始点位置、すなわち、カメラの軸に対して４５゜をなす
位置に回転移動させ、固定式反射鏡１１及び可動式反射
鏡１０ｂからの反射光を撮影することにより、アーク光
周辺のビード，開先形状，電極及びフィラワイヤ送給の
状態を監視することができる。このとき、可動式反射鏡
１０ｂを動かすことにより、監視する視野を変化させる
ことができる。
【００１２】図６に可視化したアーク光周辺の説明図を
示す。図に示すように、電極の先端形状，ビード形状等
を可視化することができる。
示す。図に示すように、電極の先端形状，ビード形状等
を可視化することができる。
【００１３】＜実施例３＞図７に実施例１，２に示した
溶接状況監視装置を適用したパルスＴＩＧ溶接の自動化
システムの実施例を示す。本システムは本監視装置を搭
載した溶接ヘッド４，本監視装置のコントローラ１２，
パルスＴＩＧ電源１３，画像処理装置１４，パソコン１
５で構成される。本監視装置により得られた画像を画像
処理装置に取り込み、そこから二値化等の手法で監視対
象物（例えば溶融池の面積）を認識する。画像処理結果
から得られた情報をパソコンに転送し、パソコンにあら
かじめ入力してある基準データと現在の監視対象物のデ
ータとを比較し誤差の判定を行う。このとき基準データ
と現在の監視対象物のデータに誤差がある場合は、誤差
を補正するように溶接条件（例えば溶接電流）を変更
し、常に監視対象物が一定の状態になるようにフィード
バック等の制御を行う。本システムでは本監視装置によ
りアーク光の影響を抑制して明確に監視対象物を認識す
ることが可能であるため、作業者の手を介さずに自動溶
接することができる。
溶接状況監視装置を適用したパルスＴＩＧ溶接の自動化
システムの実施例を示す。本システムは本監視装置を搭
載した溶接ヘッド４，本監視装置のコントローラ１２，
パルスＴＩＧ電源１３，画像処理装置１４，パソコン１
５で構成される。本監視装置により得られた画像を画像
処理装置に取り込み、そこから二値化等の手法で監視対
象物（例えば溶融池の面積）を認識する。画像処理結果
から得られた情報をパソコンに転送し、パソコンにあら
かじめ入力してある基準データと現在の監視対象物のデ
ータとを比較し誤差の判定を行う。このとき基準データ
と現在の監視対象物のデータに誤差がある場合は、誤差
を補正するように溶接条件（例えば溶接電流）を変更
し、常に監視対象物が一定の状態になるようにフィード
バック等の制御を行う。本システムでは本監視装置によ
りアーク光の影響を抑制して明確に監視対象物を認識す
ることが可能であるため、作業者の手を介さずに自動溶
接することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、高輝度のアーク光の影
響を抑制することができるため、アーク光直下及びアー
ク光周辺の状況を可視化することができ、遠隔から明確
に溶接状況を監視することが可能な溶接状況監視装置を
提供できる。また、本監視装置を適用することにより、
自動溶接システムを提供できる。
響を抑制することができるため、アーク光直下及びアー
ク光周辺の状況を可視化することができ、遠隔から明確
に溶接状況を監視することが可能な溶接状況監視装置を
提供できる。また、本監視装置を適用することにより、
自動溶接システムを提供できる。
【図１】溶接状況監視装置のパルスＴＩＧ溶接への適用
例を示した側面図。
例を示した側面図。
【図２】溶接状況監視装置の構成を示した側面図。
【図３】パルス溶接における溶接電流の波形図。
【図４】溶接状況監視装置により可視化したアーク光直
下の状態の説明図。
下の状態の説明図。
【図５】可動式反射鏡及び固定式反射鏡を設置した溶接
状況監視装置のパルスＴＩＧ溶接への適用例を示した説
明図。
状況監視装置のパルスＴＩＧ溶接への適用例を示した説
明図。
【図６】可動式反射鏡及び固定式反射鏡を設置した溶接
状況監視装置により可視化したアーク光周辺の状態の説
明図。
状況監視装置により可視化したアーク光周辺の状態の説
明図。
【図７】溶接状況監視装置を適用したパルスＴＩＧ溶接
の自動化システムの実施例を示したブロック図。
の自動化システムの実施例を示したブロック図。
５…カメラ本体、６…レンズ、７…光源、８…減光フィ
ルタ、９…コレット。
ルタ、９…コレット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 俊美 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 舟本 孝雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小林 正宏 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 唐津 義憲 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 山口 祐治 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小倉 慧 茨城県勝田市堀口832番地の２ 日立マテ リアルエンジニアリング株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】パルス電流を用いるアーク溶接において、
アーク光直下及びアーク光周辺の状況を、可視域に感度
を有する光電検出器からなる一台のカメラ本体，レン
ズ，減光フィルタ及び光源を用いて、アーク光が減光す
るベース電流時に同期して撮影を行い可視化することを
特徴とする溶接状況監視装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記溶接状況監視装置
を電極と同軸上に設置し、アーク光直下の状況を可視化
する溶接状況監視装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記溶接状況
監視装置の前方に可動式反射鏡及び固定式反射鏡を設置
してアーク光直下及びアーク光周辺の状況を可視化する
溶接状況監視装置。 - 【請求項４】請求項１において、前記カメラ本体，前記
レンズ，前記光源及び前記可動式反射鏡を遠隔操作する
溶接状況監視装置。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
溶接状況監視装置から得られた画像を処理し、画像から
得られた情報を判定することにより、実時間で溶接条件
を制御する自動溶接システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33101693A JPH07185810A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 溶接状況監視装置及び自動溶接システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33101693A JPH07185810A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 溶接状況監視装置及び自動溶接システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185810A true JPH07185810A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18238891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33101693A Pending JPH07185810A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 溶接状況監視装置及び自動溶接システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07185810A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109709453A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-03 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种紫外光超声波复合电弧放电检测系统 |
| CN111818268A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-10-23 | 哈尔滨博实自动化股份有限公司 | 一种工业窑炉图像采集装置及方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33101693A patent/JPH07185810A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109709453A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-03 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种紫外光超声波复合电弧放电检测系统 |
| CN111818268A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-10-23 | 哈尔滨博实自动化股份有限公司 | 一种工业窑炉图像采集装置及方法 |
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