JPH07266043A - 開先位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮づけ溶接された開先をテレビカメラの画像
信号電圧を用いて良好に検出できる開先位置検出方法を
提供する。 【構成】 倣い制御前に撮影した開先と溶接板表面から
なる領域の濃淡画像データを教示パターンとして記憶
し、倣い制御中の開先近傍濃淡画像データから教示パタ
ーンと等しいサイズの領域を順次取り出し入力パターン
とし、該教示パターンと該入力パターンの画像信号電圧
の相関を算出し、相関係数が0.6〜1.0で相関係数の最も
大きい領域を開先位置とする。開先幅の異なる複数の教
示パターンを用いる。線倣いズレの異なる複数の教示パ
ターンを用いる。鋼板表面濃淡の異なる複数の教示パタ
ーンを用いる。疑似開先を教示パターンとして用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接の開先をテレビカ
メラで撮影し、テレビカメラの画像信号を用いて自動溶
接機を倣い制御するための開先位置検出方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】テレビカメラの画像信号を用いて自動溶
接機を倣い制御するための開先位置検出方法は、特開昭
５２−８５０４４号公報あるいは特開昭５３−９２３５
３号公報に示すように、スポット光に照らされた開先と
溶接板表面の濃淡の違いを利用し開先を検出する方法が
提案されている。テレビカメラの画像信号は被写体の輝
度が高く白い（淡い）部分は電圧が高い。また、輝度が
低く黒い（濃い）部分は電圧が低い。図３の（ａ）およ
び図３の（ｂ）のように、明暗（濃淡）に応じて画像信
号電圧が変化する。開先およびその周辺の画像において
開先内は濃く（暗く）、溶接板表面は淡い（明るい）た
め、適当な電圧しきい値を用いて２値化し、低い電圧部
分を開先、高い電圧部分を溶接板表面と判別することが
できる。特開昭５２−８５０４４号公報および特開昭５
３−９２３５３号公報では、スポット光に照らし出され
た領域を、検出するパターンとして２値化し、開先に対
応する低い電圧部がパターンの中心にくるようにスポッ
トライトと溶接トーチを移動し倣い制御できるとされて
いる。

【０００３】２値化の目的は、目的の像だけを背景と分
離する手段の１つで、目的の像の輝度が背景と異なる場
合に有効である。しかし、溶接板表面には錆，ペイン
ト，グラインダ研磨，仮づけ溶接ビード，スパッタ付着
などがあり、開先内面もグラインダ研磨，仮づけ溶接ビ
ード，、スパッタ付着などにより、必ずしも一定の明る
さではない。したがって、スポット光に照らし出され
た、検出するパターン内に、これらの明るさの変動が入
る場合には、２値化した画像では必ずしも良好に開先を
分離し判別できず、安定した開先の検出が困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の開先位
置検出方法の問題点のポイントは、錆，ペイント，グラ
インダ研磨，仮づけ溶接ビード，スパッタ付着などの明
るさの変動のために、開先を背景から分離し摘出する方
法として２値化処理することが問題であった。本発明
は、開先を判別する方法として２値化処理以外方法を適
用し、外乱の影響を除去し、安定した倣い制御を行う開
先検出方法を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、テレビカメラの画像信号を用いて溶接用開
先の位置を検出する方法において、 (1) 倣い制御前に撮影した開先近傍の濃淡画像をアナロ
グ／デジタル変換し、２次元の画像信号電圧からなる倣
い制御前開先近傍濃淡画像データを記憶し、該倣い制御
前開先近傍濃淡画像データの中から開先と溶接板表面か
らなる領域の濃淡画像データを教示パターンとして記憶
し、倣い制御中に撮影した開先近傍の濃淡画像をアナロ
グ／デジタル変換し、２次元の画像信号電圧からなる倣
い制御中開先近傍濃淡画像データを記憶し、該倣い制御
中開先近傍濃淡画像データから該教示パターンと等しい
サイズの領域を順次取り出し入力パターンとし、該教示
パターンと該入力パターンの画像信号電圧の相関を算出
し、相関係数が0.6〜1.0で相関係数の最も大きい領域を
開先位置とする。

【０００６】(2) 倣い制御前に撮影した開先近傍の開先
幅方向の濃淡画像をアナログ／デジタル変換し、１次元
の画像信号電圧からなる倣い制御前開先幅方向濃淡画像
データを記憶し、該倣い制御前開先幅方向濃淡画像デー
タの中から開先と溶接板表面からなる区間の濃淡画像デ
ータを教示パターンとして記憶し、倣い制御中に撮影し
た開先近傍の開先幅方向の濃淡画像をアナログ／デジタ
ル変換し、１次元の画像信号電圧からなる倣い制御中開
先幅方向濃淡画像データを記憶し、該倣い制御中開先幅
方向濃淡画像データの中から該教示パターンと等しい大
きさの区間を順次取り出し入力パターンとし、該教示パ
ターンと該入力パターンの画像信号電圧の相関を算出
し、相関係数が0.6〜1.0で相関係数の最も大きい領域を
開先位置とする。

【０００７】(3) 前記(1)または(2)記載の開先位置検出
方法において、倣い制御前開先近傍濃淡画像データの中
から開先と溶接板表面からなる領域の濃淡画像データを
教示パターンとして記憶する処理をギャップの異なる開
先毎に行い、ギャップの異なる開先の教示パターンをそ
れぞれ１つずつ記憶し、該教示パターンと入力パターン
の画像信号電圧の相関を算出し、相関係数が0.6〜1.0で
相関係数の最も大きい領域を求める処理を教示パターン
の数だけ複数回実行し、相関係数の最も大きい領域を開
先位置とする。

【０００８】(4) 前記(1)記載の開先位置検出方法にお
いて、倣い制御前開先近傍濃淡画像データの中から開先
と溶接板表面からなる領域の濃淡画像データを教示パタ
ーンとして記憶する処理を線倣いズレ量または線倣いズ
レ量およびギャップの異なる開先毎に行い、線倣いズレ
量または線倣いズレ量およびギャップの異なる開先の教
示パターンをそれぞれ１つずつ記憶し、該教示パターン
と入力パターンの画像信号電圧の相関を算出し、相関係
数が0.6〜1.0で相関係数の最も大きい領域を求める処理
を教示パターンの数だけ複数回実行し、相関係数の最も
大きい領域を開先位置とする。

【０００９】(5) 前記(4)記載の開先位置検出方法にお
いて、横ｔ画素、縦（走行方向）ｓ画素のｔ×ｓ画素で
構成された倣い制御中開先近傍濃淡画面と同一平面上の
一点にあらかじめ基準点Ｏを設け、基準点Ｏから画素で
換算した時に検出した開先位置の座標位置を（ｔ１，ｓ
１）、補正前の制御点Ｐの座標位置を（ｔ２，ｓ２）、
相関係数の最も大きい教示パターンの線倣いズレ量をＴ
とすれば、補正後の制御点Ｐにおける開先位置の座標位
置（ｔ３，ｓ２）を ｔ３＝ｔ１−（ｓ２−ｓ１）×Ｔ とする。

【００１０】(6) 前記(1)，(2)，(3)または(4)記載の開
先位置検出方法において、倣い制御前に記憶する教示パ
ターンの開先を構成する２枚の板の表面の濃淡画像のア
ナログ／デジタル変換後のデジタル値の平均値をＤ１お
よびＤ２とし、開先内の濃淡画像のアナログ／デジタル
変換後のデジタル値をＤｂとすれば、下記（１），
（２）および（３）式を満たすように描いた擬似開先を
撮影し、濃淡画像をアナログ／デジタル変換し、２次元
あるいは１次元の画像信号電圧からなる倣い制御前開先
近傍濃淡画像データを記憶し、該倣い制御前開先近傍濃
淡画像データの中から擬似開先部分の濃淡画像データを
教示パターンとして記憶するか或いは（１），（２）お
よび（３）式を満たす擬似開先、（２），（３）および
（４）式を満たす擬似開先または（２），（３）および
（５）式を満たすように描いた複数の擬似開先をそれぞ
れ撮影し、濃淡画像をアナログ／デジタル変換し、２次
元あるいは１次元の画像信号電圧からなる倣い制御前開
先近傍濃淡画像データを記憶し、該倣い制御前開先近傍
濃淡画像データの中から擬似開先部分の濃淡画像データ
を教示パターンとして複数のパターンを記憶する； −０．１６≦（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）≦０．１６ ・・・（１） Ｄmin＜Ｄｂ＜Ｄ１＜Ｄmax ・・・（２） Ｄmin＜Ｄｂ＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・（３） ０．１６＜（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）＜１．００ ・・・（４） −１．００＜（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）＜−０．１６・・・（５） ただし、 Ｄmax：画像信号のアナログ→デジタル変換で可能なデ
ジタル値の最大値 Ｄmin：画像信号のアナログ→デジタル変換で可能なデ
ジタル値の最小値。(7) 前記(1)，(2)，(3)または(4)記
載の開先位置検出方法において、開先を構成する２枚の
板の表面の濃淡画像を示すデジタル値をＤ１，Ｄ２と
し、開先内の濃淡画像を示すデジタル値をＤｂとすれ
ば、上記（１），（２）および（３）式を満たすデジタ
ル値を擬似開先部分の濃淡画像データとして教示パター
ンの開先を構成する２枚の板の表面に相当するメモリー
番地にＤ１，Ｄ２を、また、開先内に相当するメモリー
番地にＤｂを書き込み記憶するか或いは、（１），
（２）および（３）式を満たすデジタル値、（２），
（３）および（４）式を満たすデジタル値または
（２），（３）および（５）式を満たすデジタル値を、
複数の擬似開先部分の濃淡画像データとしてそれぞれの
教示パターンの開先を構成する２枚の板の表面に相当す
るメモリー番地にＤ１，Ｄ２を、また、開先内に相当す
るメモリー番地にＤｂを書き込み記憶する。ここで、開
先近傍とは具体的には、開先およびその周辺約５〜１７
５ｍｍ四方をさす。また、開先の線倣いズレ量とは走行
方向に対する開先の幅方向のズレ量であり、次のよう
に、単位走行距離に対する開先幅方向の開先位置の変化
量と定義する： 線倣いズレ量＝開先幅方向の開先位置の変化距離／単位
走行距離 開先位置とは開先の幅方向の中央とする。

【００１１】

【作用】以下、本発明について詳細に説明する。一般
に、テレビカメラの画像信号は輝度に応じたアナログ電
圧が出力されるが、画像信号出力順序は画面の左端から
右端にいたる水平方向の輝度信号が、画面の垂直方向の
上方から下方に順番に出力される。従って、画像信号を
アナログ／デジタル変換し、画像データとして取リ扱う
には、あらかじめ、水平方向の画素数および垂直方向の
画素数を決め全画素数に応じたメモリー数を用意し、画
面上の任意の位置の輝度がメモリーの所定の番地のデー
タに対応付けられるように、上記の順番で出力される輝
度信号のアナログ電圧をタイミングを取りながらデジタ
ルデ−タに変換し、メモリーの所定の番地にデータを記
憶する。倣い制御前および倣い制御中に撮影した画像は
画像信号をアナログ／デジタル変換し、縦横ｓ×ｔ画素
で構成されたメモリーに記憶する（ｓ，ｔは正の整
数）。

【００１２】まず、上記(1)(請求項１対応)に示す２次
元の開先位置検出方法は、倣い制御前に縦方向に開先を
撮影しメモリーに記憶した濃淡画像（図２）の中から、
開先２１と溶接板表面２２を含む縦横ｎ×ｍ画素（ｎ，
ｍは正の整数、ｓ＞ｎ，ｔ＞ｍ）で構成された濃淡画像
の２次元の教示パターン５０（図２および図３の
（ａ））を記憶する。

【００１３】倣い制御中に撮影した縦方向の開先２１お
よび周辺の画像のなかにスパッタ２３，ペイント文字２
４，仮づけ溶接２５が撮影されている縦横ｓ×ｔ画素で
構成された画像を図１に示す。図１の中の、教示パター
ン５０と同じ２次元の縦横ｎ×ｍ画素の大きさの、スパ
ッタ付近の入力パターン５１を図４の（ａ）に、ペイン
ト文字付近の入力パターン５２を図５の（ａ）に、仮づ
け溶接付近の入力パターン５３を図６の（ａ）に、ま
た、開先付近の入力パターン５４を図７の（ａ）に示
す。

【００１４】図８に示すように、教示パターンの左上を
１とし横方向にｍ番目まで縦方向にｎ番目まで番号を付
け、横方向ｉ番目、縦方向ｊ番目の位置の輝度をＷ
（ｉ，ｊ）とする。同様に入力パターン５１，５２，５
３および５４の左上を１とし横方向にｍ番目まで縦方向
にｎ番目まで番号を付け、横方向ｉ番目、縦方向ｊ番目
の位置の輝度をそれぞれＵ１（ｉ，ｊ），Ｕ２（ｉ，
ｊ），Ｕ３（ｉ，ｊ）およびＵ４（ｉ，ｊ）とする。教
示パターン輝度Ｗと入力パターン輝度Ｕの相関係数Ｒ
を、

【００１５】

【数６】

【００１６】で計算する。

【００１７】教示パターンと入力パターン５１〜５４の
それぞれとの相関係数Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４は、 Ｒ４＞Ｒ１， Ｒ４＞Ｒ２， Ｒ４＞Ｒ３ となり、開先付近の入力パターン５４（図１，図７）の
相関係数が最も大きく、開先を良好に判別することがで
きる。

【００１８】これは、教示パターン５０（図２，図３）
のａ０，ｂ０間の輝度波形（図３の（ｂ））と、スパッ
タ付近の入力パターン５１（図１，図４）のａ１，ｂ１
間の輝度波形（図４の（ｂ）），ペイント文字付近の入
力パターン５２（図１，図５）のａ２，ｂ２間の輝度波
形（図５の（ｂ）），仮づけ溶接付近の入力パターン５
３（図１，図６）のａ３，ｂ３間の輝度波形（図６の
（ｂ））および開先付近の入力パターン５４（図１，図
７）のａ４，ｂ４間の輝度波形（図７の（ｂ））のそれ
ぞれとを比較すれば、教示パターン５０に対し入力パタ
ーン５４がもっとも類似し、相関係数が高いことがわか
る。

【００１９】つぎに、上記(2)(請求項２に対応)に示す
１次元の開先位置検出方法は、倣い制御前に縦方向に開
先を撮影しメモリーに記憶（ｓ×ｔ画素）した濃淡画像
（図２）中から開先と溶接板表面からなる区間の濃淡画
像データを摘出する（図９）。摘出領域（図９）の左上
を１とし横方向にｔ番目まで縦方向にｓ番目まで番号を
付け、横方向ｘ番目、縦方向ｙ番目の位置の輝度をＢ
（ｘ，ｙ）と表わすと、縦方向ｙ番目の横方向（ｘ方
向）の輝度分布Ｃ（ｘ）は Ｃ（ｘ）＝Ｂ（ｘ，ｙ） ・・・（７） となる。また、縦方向（ｙ方向）に輝度を平均したとき
の横方向（ｘ方向）の輝度分布Ｃ（ｘ）は

【００２０】

【数８】

【００２１】となる。ｘ＝１からｔまでの輝度分布Ｃ
（ｘ）の波形を図１０に示す。輝度が低い開先部が中央
になるようにｐを選び、図１０の左端からｐ番目からｐ
＋ｍ番目までの輝度波形デ−タを教示パターンＤ（ｉ） Ｄ（ｉ）＝Ｃ（ｐ＋ｉ） ・・・（９） ただしｉ＝１〜ｍ とする。教示パターンＤ（ｉ）を図１１に示す。

【００２２】同様に、倣い制御中に撮影した縦方向の開
先２１および周辺の画像（図１）のなかにスパッタ２
３，ペイント文字２４，仮づけ溶接２５が撮影されてい
る縦横ｓ×ｔ画素で構成された画像（図１）の左上を１
とし横方向にｔ番目まで縦方向にｓ番目まで番号を付
け、それらの画像を摘出する。これらの画像の中の横方
向ｘ番目，縦方向ｙ番目の位置の輝度をＢ（ｘ，ｙ）と
すると（図９）、縦方向ｙ番目のｘ方向の輝度分布Ｃ
（ｘ）は（７）式となる。また、縦方向（ｙ方向）に輝
度を平均したときのｘ方向の輝度分布Ｃ（ｘ）は（８）
式となる。ｘ＝１からｔまでの輝度分布Ｃ（ｘ）の波形
を図１２に示す。

【００２３】図１２の左端から任意のｑ番目からｑ＋ｍ
まで輝度波形データを入力パターン（教示パタ−ンＤ
（ｉ）対応）とすれば、教示パターンと入力パターンの
相関係数は、

【００２４】

【数１０】

【００２５】となり、図１２にしめすｘ＝ｑからｑ＋ｍ
までの入力パターンが最も相関係数が大きい。これは図
１１と図１２の波形を比較すれば、図１２のｘ＝ｑから
ｑ＋ｍまでの波形が図１１の波形に最も類似しているこ
とからわかる。

【００２６】この様に、画面に開先が撮影されていれ
ば、相関係数の最高値は高く、この入力パターンを選べ
ば開先を検出できる。しかし、仮付け溶接が長い場合な
ど画面に開先が撮影されてないときは、相関係数の最高
値は低く、この入力パターンを選んでも開先にはならな
い。したがって、相関係数の基準値を設け、相関係数の
最高値が基準値より低い場合は”開先なし”と判断す
る。

【００２７】この相関係数の基準値を決定するために次
のような基礎実験を行った。図１８に示すようなＩ開先
の開先上に約３０mm長、約１００mm間隔で仮づけ溶接２
５をした１０００mm長の試験板の直上からテレビカメラ
にて２５mm×２５mmの視野で開先をスタートからエンド
まで連続的に撮影し、ビデオテープレコーダにて録画し
た。録画したスタートの画面の開先部１０×１０mmを教
示パターンとした。以後のエンドまでの３９画面（２５
×２５mmの視野が重ならないように）の各画面について
１０×１０mmの入力パターンの相関係数の最高値とその
入力パターンの位置を求めた結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から相関係数が0.6以上は開先位置を
検出し、0.6未満は主に仮付けビード，スパッタ跡傷の
位置を示していた。したがって、相関係数の基準値は0.
6とし、0.6以上を”開先”、0.6未満を”開先なし”と
した。

【００３０】つぎに、制御中のギャップの幅が、教示し
たギャップの幅と異なる場合（図３りの（ａ）および図
１３）の相関係数の変化を調査した。図１８に示す、上
述のサイズの、仮づけ溶接２５のない試験板で、表面ギ
ャップ幅0.2mm（ほぼ密着）の開先の任意の位置の直上
から、テレビカメラにて２５mm×２５mmの視野で開先を
撮影し、画面の開先部１０×１０mm（開先が中央になる
ように）を第１教示パターンとした。同様に、図１８に
示すサイズの仮づけ溶接のない試験板で、表面ギャップ
幅2.7mmの開先の任意の位置の直上からテレビカメラに
て２５mm×２５mmの視野で開先を撮影し、画面の開先部
１０×１０mm（開先が中央になるように）を第２教示パ
ターンとした。

【００３１】図１８に示すサイズの、仮づけ溶接２５の
ない試験板で、表面ギャップ幅0.2mm，0.7mm，1.2mm，
1.7mm，2.2mmおよび2.7mmの試験板を作成し、これら５
種類の試験板の任意の位置の直上から、テレビカメラに
て２５mm×２５mmの視野で開先を撮影し、画面の任意の
位置の１０×１０mmの視野を入力パターンとした。

【００３２】各画面内で入力パターンの位置を移動させ
ながら第１教示パターンの相関係数の最高値を求め、各
ギャップ幅に応じた相関係数の最高値を求めた結果を、
表２に示す。同様に、各画面内で入力パターンの位置を
移動させながら第２教示パターンの相関係数の最高値を
求め、各ギャップ幅に応じた相関係数の最高値を求め
た。その結果を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から、教示パターンのギャップ幅に対
し入力パターンのギャップ幅が変化すると相関係数が低
下したことが分かる。ギャップ幅の違いが2.0mmを超え
る増加あるいは減少で相関係数が0.6未満になった。

【００３５】前記仮つけ溶接２５をした開先の試験結果
から、ギャップの変化に対し、相関係数は0.6未満にな
らないようにしなければならない。そこで、教示パター
ンのギャップの幅が異なる複数の教示パターンを用いる
方法において、表２の開先の場合は、ギャップ0.2mmと
2.7mmの２つの教示パターンについて相関係数を算出
し、相関係数の高い方を採用すれば0.7〜1.0の相関係数
で開先位置検出がより正確にできる。

【００３６】また、制御中の入力パターンの線倣いズレ
量が教示パターンの線倣いズレ量と異なる場合（図１
４）の相関係数の変化を調査した。図１８に示す上述の
サイズの試験板で、表面ギャップ幅0.2mmの開先を線倣
いズレ量なしにて試験板の任意の位置の直上からテレビ
カメラにて２５mm×２５mmの視野で開先を撮影し、画面
の開先部１０×１０mm（開先が中央になるように）を第
１教示パターンとした。同様に、図１８に示す上述のサ
イズで仮づけ溶接のない試験板で表面ギャップ幅0.2mm
の開先を線倣いズレ量１６０／１０００にて試験板の任
意の位置の直上からテレビカメラにて２５mm×２５mmの
視野で開先を撮影し、画面の開先部１０×１０mm（開先
が中央になるように）を第２教示パターンとした。

【００３７】図１８に示す上述のサイズの試験板で、表
面ギャップ幅0.2mmの開先を線倣いズレ量０，40/1000，
80/1000，120/1000および160/1000の、５種類の試験板
の任意の位置の直上からテレビカメラにて、２５mm×２
５mmの視野で開先を撮影し、画面の任意の位置の１０×
１０mmの視野を入力パターンとした。各画面内で入力パ
ターンの位置を移動させながら第１教示パターンの相関
係数の最高値を求め、各線倣いズレ量に応じた相関係数
の最高値を求めた結果を、表３に示す。同様に、各画面
内で入力パターンの位置を移動させながら第２教示パタ
ーンの相関係数の最高値を求め、各線倣いズレ量に応じ
た相関係数の最高値を求めた。その結果を表３に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】表３から、教示パターンの線倣いズレ量に
対し入力パターンの線倣いズレ量が変化すると相関係数
が低下したことが分かる。第１教示パターン（線倣いズ
レ量＝０）は入力パターンが120/1000までは相関係数の
最高値は0.6以上であったが、160/1000では0.6未満であ
った。第２教示パターン（線倣いズレ量＝160/1000）は
入力パターンが40/1000以上は相関係数の最高値は0.6以
上であったが、０では0.6未満であった。

【００４０】前記仮つけ溶接をした開先の試験結果か
ら、相関係数は0.6未満にならないようにしなければな
らない。そこで、線倣いズレ量が異なる複数の教示パタ
ーンを用いる方法では、表３の開先の場合は、第１教示
パターンの線倣いズレ量＝０と、第２教示パターンの線
倣いズレ量＝160/1000、さらに線倣いズレ方向を考慮し
第３教示パターンとして線倣いズレ量＝−160/1000、の
３つの教示パターンについて入力パターンとの相関係数
を算出し、相関係数の高い方を採用する。線倣いズレ量
０と40/1000は、第１教示パターンとの相関係数が高く
0.8以上、線倣いズレ量120/1000と160/1000は、第２教
示パターンの相関係数が高く0.8以上、80/1000は、第１
教示パターンおよび第２教示パターンの相関係数は等し
く0.7〜0.8となり、線倣いズレ量０〜160/1000の全体と
して0.7〜1.0の大きい相関係数で開先位置検出がより正
確にできる。

【００４１】以上のように、教示パターンと入力パター
ンの相関係数からパターンの一致度を判定する方法は、
目的の像の大きさや傾きの変化に対し相関係数が低下
し、判断を誤る本質的な問題がある。この問題を避ける
ため、目的の像の大きさ（開先のギャップの幅）や傾き
（線倣いズレ量）の変動範囲を考慮し、あらかじめ用意
した複数の教示パターンについて相関係数を算出し、判
断する方法が非常に有効である。

【００４２】線倣いズレした開先は、画面上で斜め線状
に描かれる（図１５）。線倣いズレ量が160/1000の開先
を２５×２５mmの視野で撮影すれば、画面の上端と下端
では開先位置が約４mm異なる。したがって、図１５に示
すように撮影された場合、検出した開先位置の画面上の
上下方向の位置に応じて溶接トーチの左右方向の位置を
補正する必要がある。開先倣い制御しながら溶接する場
合は、溶接トーチ（アーク発生点）での開先位置を求め
る必要がある。通常、溶接トーチ３の前方を撮影するの
で、画面上で検出した開先位置付近の入力パターン５３
が制御点Ｐ（溶接トーチ３）における開先位置付近の入
力パターンとなるよう補正する。すなわち図１５に示す
ように、横ｔ、縦（走行方向）ｓ画素で構成された倣い
制御中開先近傍濃淡画面（図１５の１８）を設定し、同
一平面上の任意の位置に基準点Ｏを、画面１８の横方向
に平行にｔ軸、縦方向に平行にｓ軸を設け、画面１８の
横画素ピッチと縦画素ピッチに対応させて画面１８の左
上座標を（ｔ０，ｓ０）、右上座標を(ｔ０＋ｔ，ｓ
０)、左下座標を（ｔ０，ｓ０＋ｓ）、右下座標を（ｔ
０＋ｔ，ｓ０＋ｓ）とする。また、制御点Ｐ（溶接トー
チ３）の座標を（ｔ２，ｓ２）とする。画面１８で検出
した開先を、制御点Ｐでの開先位置となるように補正す
る方法は、検出した開先位置の座標を（ｔ１，ｓ１）と
すれば教示パターンの線倣いズレ量Ｔはあらかじめ判っ
ているので、制御点Ｐにおける補正後の開先位置の座標
（ｔ３，ｓ２）は ｔ３＝ｔ１−（ｓ２−ｓ１）×Ｔ ・・・（１１） となるように制御しなければならない。

【００４３】さらに、開先を構成する２枚の板の表面の
濃淡に違いがある場合（膜厚の異なるペイントが塗装さ
れている、または、塗装後の保存状態が異なる等）を教
示パターンしたときの相関係数の影響を調査した。板の
表面の濃淡は前述のように濃淡に応じて画像信号電圧が
変化するため、これをアナログ／デジタル変換したあと
のデジタル値は、淡い板表面は大きく、濃い開先内は小
さい。このデジタル値はアナログ／デジタル変換時のビ
ット数で異なるが、一例として８ビットで変換すれば、
最も明るい（白い）デジタル値は２５５、最も暗い（黒
い）デジタル値は０となり、０〜２５５の間の値とな
る。調査に先立ち、ペイント塗装後の放置期間および塗
装膜厚の異なる鋼板を用意し、鋼板表面を一定の明るさ
に照明しながら撮影し、画像信号をアナログ／デジタル
変換した。このとき鋼板Ａはデジタル値が平均で1１
０、鋼板Ｂは平均が１５０、鋼板Ｃは平均が１６０を示
した。

【００４４】まず、２枚の鋼板ともに鋼板Ａを用い、図
１８に示す上述のサイズの試験板で、表面ギャップ幅1.
0mmのＩ開先を作成し、開先の任意の位置の直上からテ
レビカメラにて２５mm×２５mmの視野で開先を撮影し、
画面の開先部１０×１０mm（開先が中央になるように）
を第１教示パターンとした。同様に、鋼板ＡとＢを用い
図１８に示す上述のサイズの試験板で、表面ギャップ幅
1.0mmのＩ開先を作成し、開先の任意の位置の直上から
テレビカメラにて２５mm×２５mmの視野で開先を撮影
し、画面の開先部１０×１０mm（開先が中央になるよう
に）を第２教示パターンとした。さらに、鋼板ＡとＣを
用い、図１８に示す上述のサイズの試験板で表面ギャッ
プ幅1.0mmのＩ開先を作成し、開先の任意の位置の直上
からテレビカメラにて２５mm×２５mmの視野で開先を撮
影し、画面の開先部１０×１０mm（開先が中央になるよ
うに）を第３教示パターンとした。２枚の鋼板ともに鋼
板Ｃを用い、図１８に示すサイズの試験板で表面ギャッ
プ幅1.0mmのＩ開先を作成し、開先の任意の位置の直上
からテレビカメラにて２５mm×２５mmの視野で開先を撮
影し、画面の開先部１０×１０mm（開先が中央になるよ
うに）を第４教示パターンとした。

【００４５】つぎに、２枚の鋼板ともに鋼板Ａを用い、
図１８に示すサイズの試験板で表面ギャップ幅1.0mmの
開先を作成し、開先の任意の位置の直上からテレビカメ
ラにて２５mm×２５mmの視野で開先を撮影し、画面の任
意の位置の１０×１０mmの視野を入力パターンとした。
画面内で入力パターンの位置を移動させながら第１教示
パターンの相関係数の最高値を求めた結果を、表４の実
験No．１に示す。ここで、教示パターンの開先を構成す
る２枚の板表面のアナログ／デジタル変換後のデジタル
値の平均値をＤ１およびＤ２とした。ただし、アナログ
／デジタル変換は８ビットで行い、最も明るい（白い）
デジタル値は２５５、最も暗い（黒い）デジタル値は０
の、０〜２５５の間の値となるように、濃淡画像をアナ
ログ／デジタル変換した。

【００４６】同様に、第２教示パターン，第３教示パタ
ーン，第４教示パターンの相関係数の最高値を求めた結
果を、表４に、実験No．２，No．３およびNo．４として
示す。さらに、２枚の鋼板ともに鋼板Ｃを用い、図１８
に示すサイズの試験板で表面ギャップ幅の1.0mmの開先
を作成し、開先の任意の直上からテレビカメラにて２５
mm×２５mmの視野で開先を撮影し、画面の任意の位置の
１０×１０mmの視野を入力パターンとした。画面内で入
力パターンの位置を移動させながら第１教示パターンの
相関係数の最高値を求めた結果を、表４の実験No．１に
示す。同様に、第２教示パターン，第３教示パターンお
よび第４教示パターンの相関係数の最高値を求めた結果
を、表４に、No．２，No．３およびNo．４として示す。

【００４７】

【表４】

【００４８】表４のNo．１のデ−タから、教示パターン
が２枚の鋼板ともに鋼板Ａで、鋼板表面の濃淡の差が０
の場合は、入力パターンが２枚の鋼板ともに鋼板Ａで
も、２枚の鋼板ともに鋼板Ｃでも、鋼板表面の濃淡の差
が０なら相関係数は高い。表４のNo．４から、教示パタ
ーンが２枚の鋼板ともに鋼板Ｃで鋼板表面の濃淡の差が
０の場合、および、入力パターンが２枚の鋼板ともに鋼
板Ａでも２枚の鋼板ともに鋼板Ｃでも、鋼板表面の濃淡
の差が０なら相関係数は高い。しかし、表４のNo．２お
よびNo．３から、開先を構成する２枚の鋼板表面の濃淡
の差が0.16および0.20の教示パターンと、２枚の鋼板表
面の濃淡の差が０の入力パターンでは、相関係数は低下
した。したがって、２枚の鋼板が等しく淡く或いは濃く
なる場合は、相関係数は低下しないが、濃淡の差が変化
すれば低下する特性があった。

【００４９】実際の溶接では、数ｍから数十ｍの鋼板で
構成された開先は、塗装膜厚のバラツキや保存状態の違
い、また、長さ方向の途中で板が継いである場合など、
鋼板表面の濃淡は２枚の鋼板とも違ってくる。しかし、
どちらが濃くあるいは淡くなるかは予想できない。した
がって、教示パターンは２枚の鋼板表面の濃淡の違いが
少ない開先がよいが、実際の開先では濃淡のバラツキの
ため必ずしも良好な教示パターンは得られない場合があ
る。そこで、２枚の鋼板表面の濃淡に相当する淡い背景
に、開先に相当する濃い線を描いた疑似開先を用意し、
これを開先の代わりに撮影し教示パターンとすることに
より、安定した倣い制御が可能になる。あるいは、溶接
板表面と開先の濃淡に相当するデジタル値を溶接板表面
と開先の場所に相当する教示パターンのメモリー番地に
直接書き込み教示パターンとする方法を用いることによ
り、安定した倣い制御が可能になる。

【００５０】また、開先を構成する２枚の鋼板表面の濃
淡の違いが大きく変化する、０．１６＜（Ｄ１−Ｄ２）
／２５５ 或いは （Ｄ１−Ｄ２）／２５５＜−０．１６ ・・・（１２） の場合に、相関係数を0.6未満にならないようにするに
は、教示パターンとして２枚の鋼板表面の濃淡の違いが
少ないものとした（１３）式を満たすものを用意し、 −０．１６≦（Ｄ１−Ｄ２）／２５５≦０．１６ ・・・（１３） 教示パターンと違いが大きいものとして（１４）式を満
たすものを用意し、０．１６＜（Ｄ１−Ｄ２）／２５５
および Ｄ１−Ｄ２／２５５＜−０．１６ ・・・（１４） 複数の教示パターンについて相関係数を算出し、相関係
数の高い方を採用すれば相関係数が低下しない範囲で開
先検出ができる。

【００５１】画素の数は３〜１００画素/mmが望まし
い。アーク溶接の倣い精度は±１mm以内が必要で、３画
素／mm未満では分解能が低く倣い精度が得られない。一
般のテレビカメラの１画面の走査線は５２５本である。
したがって、１画面の垂直方向の画素数は最大で５２５
となるから、３画素／mmでは垂直方向の撮影視野は１７
５mmである。画素の数を１００画素／mmを超える場合に
は撮影視野が５．２５mmと狭くなる。教示パターンや入
力パターンは開先と溶接板表面の両方がパターンの中に
入る必要がある。Ｉ開先でもガス切断，プラズマ切断，
レーザー切断など切断方法や切断条件によって開先の表
面ギャップが広がり、視野の中に開先と溶接板表面の両
方が入らなくなることを避ける。

【００５２】一般のテレビカメラの１画面の走査線は５
２５本で画面の縦横比が３：４であるため画素の総数は
縦横５２５×７００以下が望ましい。コンピュータの特
性から２のｎ乗である縦横２５６×２５６や５１２×５
１２の画素の総数とする場合が多い。

【００５３】

【実施例】本発明の実施例に用いた自動溶接装置の構成
を図１６に、制御装置の構成図を図１７に示す。テレビ
カメラ２と溶接トーチ３をとりつけた倣い軸４を搭載し
た走行台車１と、テレビカメラ２からの画像信号を取り
込みＡ／Ｄ変換器１１で変換し１画面分の画像データと
して画面の縦２５６画素×横２５６画素、合計６５５３
６画素分の画像データを記憶する画像メモリー１２、画
像データを処理するとともに倣い軸４の駆動モータ１３
を制御するサーボアンプ１４に指令するマイクロコンピ
ュータ１５で構成した。なお、画像メモリー１２のデー
タは必要に応じてＤ／Ａ変換器１６を介してモニタテレ
ビ１７で観察した。

【００５４】−実施例１− 開先２１を画面１８（図１７）の中央に撮影すると
ともに、画像メモリ１２に記憶した。画面１８の中央の
縦５０画素×横５０画素の画像データをマイクロコンピ
ュータ１５内に教示パターンとして記憶した， 開先は図１８に示すようにＩ開先で開先上に約３０
ｍm長、約１００mm間隔で仮づけ溶接２５し、長さ１０
００mmに対し線倣いズレを１０mmさせて開先を作成し
た，走行台車１を走行させ溶接を開始した。

【００５５】 マイクロコンピュータ１５の指令に応
じて撮影された開先画像を、画像メモリー１２に記憶し
た， マイクロコンピュータ１５は画像メモリー１２から
縦５０画素×横５０画素の入力パターンを順次取り出
し、教示パターンとの相関係数を(６)式に従って算出し
た， 最も大きい相関係数が0.6未満の入力パタ−ンは開先
なしと判別し、該入力パタ−ンは倣い制御に参照しな
い， 最も大きい相関係数が0.6以上の入力パタ−ンは開先
と判断し、該入力パタ−ンの開先２１が画面１８の中央
になる方向に倣い制御した。

【００５６】−実施例２− 開先２１を画面１８の中央に撮影し画像メモリー１
２に記憶した。画面１８の縦方向に画像データを加算
し、開先幅方向（ｘ方向）の輝度波形としマイクロコン
ピュータ１５内に記憶した。さらに、画面１８開先幅方
向（ｘ方向）の中央の５０画素分の輝度波形を開先の教
示パターンとしてマイクロコンピュータ１５内に記憶し
た， 開先は図１８に示すようにＩ開先で開先上に約３０m
m長、約１００mm間隔で仮づけ溶接２５し、長さ１００
０mmに対し線倣いズレを１０mmさせて開先を作成した，
走行台車１を走行させ溶接を開始した。

【００５７】 マイクロコンピュータ１５の指令に応
じて撮影された開先画像を画像メモリー１２に記憶し
た。画面の縦方向に画像データを(８)式に従って加算
し、開先幅方向（ｘ方向）の輝度波形としマイクロコン
ピュータ１５内に記憶した， マイクロコンピュータ１５は、記憶したｘ方向の輝
度波形の左端から５０画素分の波形データを入力パター
ンとし取り出し、順次１画素右へずらしては５０画素分
の波形データを入力パターンとして取り出し、教示パタ
ーンとの相関係数を(１０)式に従って算出した， 最も大きい相関係数が0.6未満の入力パタ−ンは開先
なしと判別し、倣い制御に利用しない， 最も大きい相関係数が0.6以上の入力パタ−ンは開先
と判断し、該入力パタ−ンの開先２１が画面１８の中央
になる方向に倣い制御した。

【００５８】−実施例３− 教示パターンの設定：図１８に示す試験板でギャッ
プ幅0.2mmのＩ開先を用意し、開先２１を画面１８の中
央で垂直（線倣いズレ量＝０）に撮影するとともに画像
メモリー１２に記憶し、画面１２の中央に縦５０画素×
横５０画素の画像データをマイクロコンピュータ１５内
に第１教示パターンとして記憶した。さらに、開先２１
を画面１８の中央で線倣いズレ量を160/1000とし撮影す
るとともに画像メモリー１２に記憶し、画面１２の中央
に縦５０画素×横５０画素の画像データをマイクロコン
ピュータ１５内に第２教示パターンとして記憶した。さ
らに、開先２１を画面１８の中央で線倣いズレ量を−16
0/1000とし撮影するとともに画像メモリー１２に記憶
し、画面１２の中央に縦５０画素×横５０画素の画像デ
ータをマイクロコンピュータ１５内に第３教示パターン
として記憶した。

【００５９】同様に、図１８に示す試験板でギャップ幅
2.7mmのＩ開先を用意し、開先２１を画面１８の中央で
垂直（線倣いズレ量＝０）に撮影するとともに画像メモ
リー１２に記憶し、画面１２の中央に縦５０画素×横５
０画素の画像データをマイクロコンピュータ１５内に第
４教示パターンとして記憶した。さらに、開先２１を画
面１８の中央で線倣いズレ量を160/1000とし撮影すると
ともに画像メモリー１２に記憶し、画面１２の中央に縦
５０画素×横５０画素の画像データをマイクロコンピュ
ータ１５内に第５教示パターンとして記憶した。さら
に、開先２１を画面１８の中央で線倣いズレ量を−160/
1000とし撮影するとともに画像メモリー１２に記憶し、
画面１２の中央に縦５０画素×横５０画素の画像データ
をマイクロコンピュータ１５内に第６教示パターンとし
て記憶した。

【００６０】 図１８に示す試験板でギャップ幅が連
続的に０から３mmと変化し、長さ約３０mmで１００mmピ
ッチに仮付け溶接したＩ開先を用意し、線倣いズレ量が
160/1000となるように試験板をセットし、走行台車１を
走行させ溶接を開始した， マイクロコンピュータ１５の指令に応じて撮影され
た開先画像を画像メモリー１２に記憶した， マイクロコンピュータ１５は画像メモリー１２から
縦５０画素×横５０画素の入力パターンを順次取り出
し、教示パターンとの相関係数を（６）式に従って算出
した， 最も大きい相関係数値とその画面上のパターン位置
を記憶した， からまでの処理を第１教示パターンから第６教
示パターンまで繰り返した。

【００６１】 第１教示パターンから第６教示パター
ンまでの相関係数の最も大きい値が0.6未満の入力パタ
−ンは開先なしと判別し、倣い制御に利用しない。最も
大きい値が0.6以上の入力パタ−ンは開先と判断し、
（１１）式に従って補正し、画面１８の開先２１の長さ
方向の中央が画面１８の幅方向の中央になる方向に倣い
制御した。

【００６２】−実施例４− 教示パターンの設定：擬似開先として教示パターン
のメモリーにアナログ／デジタル変換後のデジタル値を
直接書き込む方法で作成した。２枚の鋼板表面の濃淡に
相当するデジタル値として１４０を２枚の鋼板表面に相
当するメモリー番地に記憶した。同様に開先内の濃淡に
相当するデジタル値として４０を開先内に相当するメモ
リー番地に記憶した。なお、開先のギャップ幅は実際の
１mmに相当するように１０画素の幅とした。

【００６３】 鋼板Ａと鋼板Ｂを用いて図１８に示す
試験板でギャップ幅が１mm、長さ約３０mmで１００mmピ
ッチに仮付け溶接したＩ開先を用意し、線倣いズレ量が
10/1000となるように試験板をセットし、走行台車１を
走行させ溶接を開始した， マイクロコンピュータ１５の指令に応じて撮影され
た開先画像を画像メモリー１２に記憶した， マイクロコンピュータ１５は画像メモリー１２から
縦５０画素×横５０画素の入力パターンを順次取り出
し、教示パターンとの相関係数を（６）式に従って算出
した， 最も大きい相関係数が0.6未満の入力パタ−ンは開先
なしと判別し倣い制御しない， 最も大きい相関係数が0.6以上の入力パタ−ンは開先
と判断し、開先２１が画面１８の中央になる方向に倣い
制御した。

【００６４】−比較例１− これは従来方法の２値化による方法であり、 開先２１を画面１８の中央に撮影するとともに、画
像信号は比較器１９を介して２値化し、画像メモリー１
２に記憶した。比較器１９のしきい値を調整し、開先が
黒く周辺が白くなるよう調整した， 開先は図１８に示すようにＩ開先で開先上に約３０m
m長、約１００mm間隔で仮づけ溶接２５し、長さ１００
０mmに対し線倣いズレとして１０mm変化させて開先を作
成した，走行台車１を走行させ溶接を開始した。

【００６５】 マイクロコンピュータ１５の指令に応
じて撮影された開先画像を比較器１９を介して２値化
し、画像メモリー１２に記憶した， マイクロコンピュータ１５は画面の左端から開先の
黒に相当する画素まで中央に画像データを画像メモリー
１２から読みだし左端からの画素数ＮＬを数え、同様
に、右端から開先の黒に相当する画素まで中央に画像デ
ータを画像メモリー１２から読みだし右端からの画素数
ＮＲを数えた， ＮＬ＋ＮＲ＞２５６の場合は開先なしと判断し倣い
制御しない， ＮＬ＋ＮＲ＜２５６の場合は開先ありと判断しＮＬ
−ＮＲ＝０となる方向に倣い制御した。

【００６６】−比較例２− これは実施例３の第１教示パターンだけを用い実施例と
同じ開先を同じ条件で倣い制御したものである。

【００６７】上述の実施例および比較例で、溶接は潜弧
溶接と炭酸ガスシールドアーク溶接でおこなった。潜弧
溶接は溶接トーチ５をフラックス散布が可能な潜弧溶接
用を用い、炭酸ガスシールドアーク溶接ではガスシール
ドアーク溶接用の溶接トーチを用いた。開先は図１８に
示すようにＩ開先で開先上に約３０mm長、約１００mm間
隔で仮づけ溶接２５し、長さ１０００mmに対し倣いズレ
として１０mm変化させて開先を作成した。評価方法は、
倣い軸４に取り付けたポテンシオ５に定電圧電源とペン
レコーダ接続し、溶接中の倣い制御過程を記録した。こ
のとき、最大倣いズレが±１mm以内を良好と評価した。

【００６８】実施結果を表５に示す。本発明方法は、実
施例１，実施例２，実施例３および実施例４について、
潜弧溶接および炭酸ガスシールドアーク溶接ともに良好
だった。しかし、２値化を用いた比較例１では、溶接中
に溶接板の明るさの変化、仮づけ溶接時のスパッタなど
の焼け焦げ跡などにより開先が不明瞭になり、開先位置
認識を誤っていた。炭酸ガスシールドアーク溶接はアー
ク光の影響が大きく、良好な開先位置計測は不可能だっ
た。比較例２は、開先のギャップ幅の変動や線倣いズレ
により相関係数の最高値が低下すると共に最高値を示す
位置が開先以外のスパッタなどの焼け焦げ跡や傷など誤
った開先位置検出を行っていた。

【００６９】

【表５】

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば画像による開先位置検出
が従来方法と全く異なる方法で良好検出できるため、テ
レビカメラを利用した自動倣い制御を飛躍的に信頼性が
高くなるため、溶接工程の自動化，無人化に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 開先部をテレビカメラで撮影した画面の一例
を示す平面図である。

【図２】 外乱が無い開先部をテレビカメラで撮影した
画面を示す平面図である。

【図３】 （ａ）は撮影画面より切り出した教示パタ−
ンを示す平面図、（ｂ）は該教示パタ−ンのａ０，ｂ０
間の輝度分布を示すグラフである。

【図４】 （ａ）は撮影画面より切り出したスパッタ付
近の入力パターンを示す平面図、（ｂ）は該入力パタ−
ン上のａ１，ｂ１間の輝度分布を示すグラフである。

【図５】 （ａ）は撮影画面より切り出したペイント文
字付近の入力パターンを示す平面図、（ｂ）は該入力パ
タ−ン上のａ２，ｂ２間の輝度分布を示すグラフであ
る。

【図６】 （ａ）は撮影画面より切り出した仮づけ溶接
付近の入力パターンを示す平面図、（ｂ）は該入力パタ
−ンのａ３，ｂ３間の輝度分布を示すグラフである。

【図７】 （ａ）は撮影画面より切り出した、開先付近
の入力パタ−ンを示す平面図、（ｂ）は該入力パタ−ン
のａ４，ｂ４間の輝度分布を示すグラフである。

【図８】 教示パターンおよび入力パターンに共通の画
像領域（サイズ）を示す平面図である。

【図９】 倣い制御中に撮影した画面上に設定する処理
対象画像領域（サイズ）を示す平面図である。

【図１０】 倣い制御前に撮影した開先近傍の濃淡画像
データを縦方向に加算した輝度波形Ｃ（ｘ）を示すグラ
フである。

【図１１】 図１０に示すグラフより切り出した教示パ
タ−ンＤ（ｉ）を示すグラフである。

【図１２】 倣い制御中に撮影した画像データを縦方向
に加算した輝度波形Ｃ（ｘ）を示すグラフである。

【図１３】 開先のギャップ幅が広い入力パターンを示
す平面図である。

【図１４】 線倣いズレした入力パターンを示す平面図
である。

【図１５】 線倣いズレした開先画像を示す平面図であ
る。

【図１６】 本発明を一態様で実施する装置の機構部外
観を示す斜視図である。

【図１７】 図１６に示す倣い溶接装置に結合された倣
い制御システムを示すブロック図である。

【図１８】 実験に使用した２枚の鋼板を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１：走行台車 ２：テレビカメラ ３：溶接トーチ ４：倣い軸 ５：ポテンシオ １１：Ａ／Ｄコンバー
タ １２：画像メモリー １３：倣い軸モータ １４：サーボアンプ １５：マイクロコン
ピュータ １６：Ｄ／Ａコンバータ １７：モニターテレ
ビ １８：画面 １９：比較器 ２１：開先 ２２：溶接板表面 ２３：スパッタ ２４：ペイント文字 ２５：仮づけ溶接 ２６：錆 ５０：教示パターン ５１：倣い制御中に撮影したスパッタ付近の入力パター
ン ５２：倣い制御中に撮影したペイント文字付近の入力パ
ターン ５３：倣い制御中に撮影した仮づけ溶接付近の入力パタ
ーン ５４：倣い制御中に撮影した開先付近の入力パターン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テレビカメラの画像信号電圧を用いて溶
   接用開先の位置を検出する開先位置検出方法において、 倣い制御前に撮影した開先近傍の濃淡画像をアナログ／
   デジタル変換し、２次元の画像信号電圧からなる倣い制
   御前開先近傍濃淡画像データを記憶し、該倣い制御前開
   先近傍濃淡画像データの中から開先と溶接板表面からな
   る領域の濃淡画像データを教示パターンとして記憶し、 倣い制御中に撮影した開先近傍の濃淡画像をアナログ／
   デジタル変換し、２次元の画像信号電圧からなる倣い制
   御中開先近傍濃淡画像データを記憶し、該倣い制御中開
   先近傍濃淡画像データから該教示パターンと等しいサイ
   ズの領域を順次取り出し入力パターンとし、 該教示パターンと該入力パターンの画像信号電圧の相関
   を算出し、相関係数が0.6〜1.0で相関係数の最も大きい
   領域を開先位置とすることを特徴とする開先位置検出方
   法。
2. 【請求項２】 テレビカメラの画像信号電圧を用いて溶
   接用開先の位置を検出する開先位置検出方法において、 倣い制御前に撮影した開先近傍の開先幅方向の濃淡画像
   をアナログ／デジタル変換し、１次元の画像信号電圧か
   らなる倣い制御前開先幅方向の濃淡画像データを記憶
   し、該倣い制御前開先幅方向濃淡画像データの中から開
   先と溶接板表面からなる区間の濃淡画像データを教示パ
   ターンとして記憶し、 倣い制御中に撮影した開先近傍の開先幅方向の濃淡画像
   をアナログ／デジタル変換し、１次元の画像信号電圧か
   らなる倣い制御中開先幅方向濃淡画像データを記憶し、 該倣い制御中開先幅方向濃淡画像データの中から該教示
   パターンと等しい大きさの区間を順次取り出し入力パタ
   ーンとし、 該教示パターンと該入力パターンの画像信号電圧の相関
   を算出し、相関係数が0.6〜1.0で相関係数の最も大きい
   領域を開先位置とすることを特徴とする開先位置検出方
   法。
3. 【請求項３】 倣い制御前開先近傍濃淡画像データの中
   から開先と溶接板表面からなる領域の濃淡画像データを
   教示パターンとして記憶する処理を、ギャップの異なる
   開先毎に行い、ギャップの異なる開先の教示パターンを
   それぞれ１つずつ記憶し、 該教示パターンと入力パターンの画像信号電圧の相関を
   算出し、相関係数が0.6〜1.0で相関係数の最も大きい領
   域を求める処理を教示パターンの数だけ複数回実行し、
   相関係数の最も大きい領域を開先位置とすることを特徴
   とする請求項１または請求項２記載の開先位置検出方
   法。
4. 【請求項４】 倣い制御前開先近傍濃淡画像データの中
   から開先と溶接板表面からなる領域の濃淡画像データを
   教示パターンとして記憶する処理を、線倣いズレ量また
   は線倣いズレ量およびギャップの異なる開先毎に行い、
   線倣いズレ量または線倣いズレ量およびギャップの異な
   る開先の教示パターンをそれぞれ１つずつ記憶し、 該教示パターンと入力パターンの画像信号電圧の相関を
   算出し、相関係数が0.6〜1.0で相関係数の最も大きい領
   域を求める処理を教示パターンの数だけ複数回実行し、
   相関係数の最も大きい領域を開先位置とすることを特徴
   とする請求項１記載の開先位置検出方法。
5. 【請求項５】 走行方向である縦にｓ画素、横ｔ画素の
   ｔ×ｓ画素で構成された倣い制御中開先近傍濃淡画面と
   同一平面上の一点にあらかじめ基準点Ｏを設け、基準点
   Ｏから画素で換算した時に検出した開先位置の座標位置
   を（ｔ１，ｓ１）、補正前の制御点Ｐの座標位置を（ｔ
   ２，ｓ２）、相関係数の最も大きい教示パターンの線倣
   いズレ量をＴとすれば、補正後の制御点Ｐにおける開先
   位置の座標位置（ｔ３，ｓ２）を ｔ３＝ｔ１−（ｓ２−ｓ１）×Ｔ とすることを特徴とする請求項４記載の開先位置検出方
   法。
6. 【請求項６】 倣い制御前に記憶する教示パターンの開
   先を構成する２枚の板の表面の濃淡画像のアナログ／デ
   ジタル変換後のデジタル値の平均値をＤ１およびＤ２と
   し、開先内の濃淡画像のアナログ／デジタル変換後のデ
   ジタル値をＤｂとすれば、下記（１），（２）および
   （３）式を満たすように描いた擬似開先を撮影し、濃淡
   画像をアナログ／デジタル変換し、２次元あるいは１次
   元の画像信号電圧からなる倣い制御前開先近傍濃淡画像
   データを記憶し、該倣い制御前開先近傍濃淡画像データ
   の中から擬似開先部分の濃淡画像データを教示パターン
   として記憶するか或いは（１），（２）および（３）式
   を満たす擬似開先、（２），（３）および（４）式を満
   たす擬似開先または（２），（３）および（５）式を満
   たすように描いた複数の擬似開先をそれぞれ撮影し、濃
   淡画像をアナログ／デジタル変換し、２次元あるいは１
   次元の画像信号電圧からなる倣い制御前開先近傍濃淡画
   像データを記憶し、該倣い制御前開先近傍濃淡画像デー
   タの中から擬似開先部分の濃淡画像データを教示パター
   ンとして複数のパターンを記憶することを特徴とする、
   請求項１，請求項２，請求項３，請求項４又は請求項５
   記載の開先位置検出方法； −０．１６≦（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）≦０．１６ ・・・（１） Ｄmin＜Ｄｂ＜Ｄ１＜Ｄmax ・・・（２） Ｄmin＜Ｄｂ＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・（３） ０．１６≦（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）≦１．００ ・・・（４） −１．００≦（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）≦−０．１６・・・（５） ただし、 Ｄmax：画像信号のアナログ／デジタル変換で可能なデ
   ジタル値の最大値 Ｄmin：画像信号のアナログ／デジタル変換で可能なデ
   ジタル値の最小値。
7. 【請求項７】 開先を構成する２枚の板の表面の濃淡画
   像を示すデジタル値をＤ１，Ｄ２とし、開先内の濃淡画
   像を示すデジタル値をＤｂとすれば、（１），（２）お
   よび（３）式を満たすデジタル値を擬似開先部分の濃淡
   画像データとして教示パターンの開先を構成する２枚の
   板の表面に相当するメモリー番地にＤ１，Ｄ２を、ま
   た、開先内に相当するメモリー番地にＤｂを書き込み記
   憶するか或いは、（１），（２）および（３）式を満た
   すデジタル値、（２），（３）および（４）式を満たす
   デジタル値または（２），（３）および（５）式を満た
   すデジタル値を、複数の擬似開先部分の濃淡画像データ
   としてそれぞれの教示パターンの開先を構成する２枚の
   板の表面に相当するメモリー番地にＤ１，Ｄ２を、ま
   た、開先内に相当するメモリー番地にＤｂを書き込み記
   憶することを特徴とする請求項１，請求項２，請求項
   ３，請求項４または請求項５記載の開先位置検出方法； −０．１６≦（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）≦０．１６ ・・・（１） Ｄmin＜Ｄｂ＜Ｄ１＜Ｄmax ・・・（２） Ｄmin＜Ｄｂ＜Ｄ２＜Ｄmax ・・・（３） ０．１６≦（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）≦１．００ ・・・（４） −１．００≦（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄmax−Ｄmin）≦−０．１６・・・（５） ただし、 Ｄmax：画像信号のアナログ／デジタル変換で可能なデ
   ジタル値の最大値 Ｄmin：画像信号のアナログ／デジタル変換で可能なデ
   ジタル値の最小値。