JPH0781823B2 - ギャップ検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はギャップ検出装置に係り、特に金属自動溶接機
に利用されるギャップ検出装置に関する。

（従来の技術） 一般に、金属の突合せ溶接では接合する母材間に、一定
の隙間をあけた突合せ部を形成し、この部分を溶融凝固
させて母材の結合を行っている。このため、自動溶接で
はあらかじめ突合せ部を検出して溶接熱源を正確に突合
せ部に誘導する必要がある。この種の突合せ部を判定す
る装置としては、スリット光源や一定の振幅で振動する
点光源を被加工物の表面に照射し、この反射光をCCDカ
メラで受光して反射光強度分布の強弱を求め、ギャップ
位置を検出するギャップ検出装置が知られている。

第６図はこの種の線光源を利用したギャップ検出装置の
センサ部を示している。このセンサ部20は線光源20Aと
受光部20Bとから構成されており、この線光源20Aと受光
部20Bとは被加工物21の表面に対して入反射の位置関係
にある。このとき、被加工物21、21の間にはギャップ22
が形成されており、この部分に線光源20Aからスリット
光23が照射されている。このスリット光23は被加工物21
の表面で反射し、この幅ｌの反射したスリット光23が受
光部20Bに入射するようになっている。第７図はこのと
きのスリット光23の反射光強度分布1aを示しており、こ
のギャップ検出範囲は上記スリット幅ｌに一致してい
る。このギャップ検出範囲において、反射光強度分布1a
はギャップ位置ｇで急激に減少する。このようにギャッ
プ検出装置は、反射光強度が弱く所定のしきい値を下回
る位置を検出し、その位置をギャップ位置として判定す
るようになっている。すなわち、この種のギャップ位置
検出装置を備えた自動溶接機では上記線光源20Aと受光
部20B又は被加工物21を矢印の方向に少しずつ移動させ
てスリット光23を走査し、このギャップ位置を順次溶接
方向に記憶していく。そして、この位置データに従って
溶接熱源を追従させていくようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のようなギャップ検出装置では、通
常設定されているギャップ値が3mm以下とかなり狭い
上、母材表面に傷がついていたり、錆が付着したりして
いるため、これらがノイズ源として作用して同程度の弱
い反射光強度が複数ケ所発生してしまう場合がある。こ
のため、ギャップ位置とノイズ源との区別が困難とな
り、被加工物の表面状態によって誤検出を生じやすいと
いう問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、被加工物の表面状態に影響されること
なくギャップ位置を検出できるようにしたギャップ検出
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は反射光強度分布か
ら仮ギャップ位置信号を検出する検出部と、この仮ギャ
ップ位置信号を受信し、この信号と基準ギャップ位置信
号との差分を算出する比較部と、この結果信号を受信
し、上記基準ギャップ位置と最小距離にある仮ギャップ
位置を正規ギャップ位置と判定するとともに、この正規
ギャップ位置を上記比較部の新たな基準ギャップ位置と
して順次更新させる判定部と、上記正規ギャップ位置を
基準ギャップ位置として順次記憶する記憶器とから構成
されていることを特徴とするものである。

（作用） 本発明によれば、反射光強度分布から仮ギャップ位置を
検出し、この検出した仮ギャップ位置信号と基準ギャッ
プ位置信号とを比較し、この比較の結果信号を受信し、
上記基準ギャップ位置と最小距離にある仮ギャップ位置
を正規ギャップ位置と判定する判定部を設けるととも
に、この正規ギャップ位置を上記比較部の新たな基準ギ
ャップ位置として順次更新させ、さらに記憶器に基準ギ
ャップ位置として順次記憶させるようにしたので、ノイ
ズ源の存在により複数の仮ギャップ位置が検出されて
も、それらの中から基準ギャップ位置との比較により正
規ギャップ位置を順次判定して記憶させていくことがで
きる。

（実施例） 以下本発明によるギャップ検出装置の一実施例を第１図
乃至第４図を参照して説明する。

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第１図
において図中符号１は反射光強度分布信号を示してい
る。この反射光強度分布信号１はすでに第６図に示した
ような受光部に入力されたスリット光の幅に等しい検出
範囲を有する連続信号である。この反射光強度分布信号
１は検出部２に入力され、ここで所定のしきい値以下と
なる不連続な複数の仮ギャップ位置信号３が検出され
る。次いで、この仮ギャップ位置信号３は比較部４に出
力される。この比較部４にはあらかじめ判定部５から受
信した基準ギャップ位置信号６が入力されており、ここ
で上記複数の仮ギャップ位置信号３と基準ギャップ位置
信号６との差分が算出される。さらにこの結果信号７は
上記判定部５に出力される。この判定部５では上記結果
信号７のうち、仮ギャップ位置と基準ギャップ位置との
距離が最小となるような仮ギャップ位置を正規ギャップ
位置と判定する。そして、この正規ギャップ位置は上記
比較部４に送信され、ここで新たな基準ギャップ位置と
して順次更新される。これと同時にこの正規ギャップ位
置は記憶器８に順次記憶されていく。

次に、以上のような構成されたギャップ検出装置による
ギャップ位置を検出する検出サイクルを説明する。

第２図は細幅のスリット９を設けた板状の治具10を示し
ている。この治具10は表面が十分研磨され、傷や錆のな
い極めて平滑な状態に仕上げられた平板である。この治
具10はあらかじめ被加工物上に載置されており、このス
リット９と母材のギャップ位置とがほぼ重なるように調
整される。この状態で初期ギャップ位置を設定するため
に初期検出サイクルが行われる。

スリット光は上記治具10に照射され、その反射光強度分
布は受光部を介して検出部２に出力される。このとき、
治具10の表面はノイズ源となる傷や錆がなく平滑なた
め、第３図に示したような反射光強度分布信号1bが得ら
れる。検出部２ではこの反射光強度分布信号1bが検出範
囲ｌにわたり走査され、その結果、スリット９の位置で
ある位置g0のみで、しきい値を下回る信号が検出され
る。そして、この位置g0を仮ギャップ位置とする初期信
号が比較部４に出力される。さらに判定部53を経由して
記憶部８に基準ギャップ位置として上記初期信号が記憶
される。

上記治具10を被加工物上から除去し、以後、実検出サイ
クルが実施される。

実検出サイクルでは直接被加工物の表面にスリット光が
照射されるので、検出部２は第４図に示したようなノイ
ズを含んだ反射光強度分布信号1cを受信する。そして、
この信号1cが検出範囲ｌにわたり走査されると、しきい
値を下回る信号g1、g2、g3が検出される。次いで、これ
らの信号g1、g2、g3は仮ギャップ位置信号として比較部
４に出力される。この比較部４は上記判定部５から基準
ギャップ位置信号を受信しており、ここで基準ギャップ
位置信号g0と仮ギャップ位置信号g1、g2、g3との差分を
算出する。次いで判定部５では差分の結果信号７を受信
し、その最小値、すなわち信号g2を正規ギャップ位置と
して判定する。そして、次の検出サイクルのためにこの
正規ギャップ位置信号g2は新たな基準ギャップ位置信号
６として比較部４に送信され、比較部４において、順次
更新される。さらに、この正規ギャップ位置信号g2は記
憶部８に出力される。

以下、この検出処理を反復することにより最初に治具10
を用いて設定された正規ギャップ位置のみを順次検出す
ることができる。

第５図は本発明によるギャップ検出装置の他の実施例を
示しており、この実施例は上述の実施例における判定部
５が、入力された判定式信号11を認識して各種の判定処
理を行えるようにしたものである。この判定式信号11の
入力のために上記判定部５には入力器12が接続されてい
る。この判定部５によれば以下のような判定処理が可能
である。

たとえば、更新された基準ギャップ位置信号と入力され
た仮ギャップ位置信号との差分を上記比較部４で求め、
この差分が上記入力器12から入力された設定値より大き
い場合には仮ギャップ位置信号３を無効にして前回の検
出サイクルで更新された基準ギャップ位置信号をその検
出サイクルでもそのまま保持するという処理を行える。

また、一旦、正規ギャップ位置が更新されて新たな基準
ギャップ位置信号が設定された後は入力された反射光強
度分布信号の検出範囲をこの正規ギャップ位置を中心位
置とした所定の範囲に狭め、走査時間の短縮を図ること
が可能である。

さらに、上記基準ギャップ位置信号と仮ギャップ位置信
号との差分の度合いにより加重平均の重み付けによりデ
ータの内挿を行い、正規ギャップ位置を算出することも
できる。たとえば、基準ギャップ位置信号の重みを90％
とし、仮ギャップ位置信号の重みを10％として内挿によ
り正規ギャップ位置を算出することもできる。

加えて上記差分の度合いが数回の検出サイクルにおい
て、連続して入力した判定値を越えるような場合は、そ
のときの仮ギャップ位置信号を正規ギャップ位置に置き
換えるという処理も可能である。

なお、上述の実施例に示された治具10に代え、入力器12
によって初期ギャップ位置の入力や登録を行うことも可
能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかないように、本発明によれば、反
射光強度分布から仮ギャップ位置を検出し、この検出し
た仮ギャップ位置信号と基準ギャップ位置信号とを比較
し、この比較の結果信号を受信し、上記基準ギャップ位
置と最小距離にある仮ギャップ位置を正規ギャップ位置
と判定する判定部を設けるとともに、この正規ギャップ
位置を上記比較部の新たな基準ギャップ位置として順次
更新させ、さらに記憶器に基準ギャップ位置として順次
記憶させるようにしたので、被加工物の表面状態の影響
を受けることなく正確にギャップ位置を検出することが
でき、また、従来の検出装置のセンサ部を何ら改造する
ことなく実現できるので、低廉で精度の高いギャップ検
出装置を提供できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるギャップ検出装置の一実施例を示
したブロック図、第２図は本発明によるギャップ検出装
置に用いる治具を示した斜視図、第３図は初期検出サイ
クルにおいて検出された反射光強度を示した分布図、第
４図は実検出サイクルにおいて検出された反射光強度を
示した分布図、第５図は本発明によるギャップ検出装置
の他の実施例を示したブロック図、第６図は従来のギャ
ップ検出装置のセンサ部を示した斜視図、第７図は従来
の検出サイクルにおいて検出された反射光強度の一例を
示した分布図である。 １……反射光強度分布信号、２……検出部、３……仮ギ
ャップ位置信号、４……比較部、５……判定部、６……
基準ギャップ位置信号、７……結果信号、８……記憶
器、10……治具、11……判定式信号、12……入力器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物に光線を照射し、この光線による
   反射光強度分布を走査して、この反射光強度分布の強弱
   によりギャップ位置を判定するギャップ検出装置におい
   て、 上記反射光強度分布から仮ギャップ位置信号を検出する
   検出部と、この仮ギャップ位置信号を受信し、この信号
   と基準ギャップ位置信号との差分を算出する比較部と、
   この結果信号を受信し、上記基準ギャップ位置と最小距
   離にある仮ギャップ位置を正規ギャップ位置と判定する
   とともに、この正規ギャップ位置を上記比較部の新たな
   基準ギャップ位置として順次更新させる判定部と、上記
   正規ギャップ位置を基準ギャップ位置として順次記憶す
   る記憶器とから構成されたことを特徴とするギャップ検
   出装置。
2. 【請求項２】上記仮ギャップ位置信号が反射光強度分布
   を走査した際、１つのみ検出されるようにした治具を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のギャ
   ップ検出装置。
3. 【請求項３】上記検出部は上記基準ギャップ位置を中心
   位置として所定範囲内の反射光強度分布のみ走査される
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のギャップ検出装置。