JPH08108276A - Automatic welding method - Google Patents

Automatic welding method

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JPH08108276A
JPH08108276A JP27064494A JP27064494A JPH08108276A JP H08108276 A JPH08108276 A JP H08108276A JP 27064494 A JP27064494 A JP 27064494A JP 27064494 A JP27064494 A JP 27064494A JP H08108276 A JPH08108276 A JP H08108276A
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welding
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Zenzo Yamaguchi
善三 山口
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Nippon Steel Corp
新日本製鐵株式会社
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Abstract

PURPOSE: To provide an automatic welding method capable of automatically welding plural defected parts continuously generated at the peripheral edge of a heat exchanger of a combuster, etc., corresponding to the shape of defected part, etc. CONSTITUTION: When the groove part generated at the peripheral edge of a combuster 2 is repair welded, a height from a welding torch 22 to the peripheral edge of combuster 2 is measured by using a distance sensor 24. Successively, a picture processor 50 specifies a groove group based on the picture of the peripheral edge of combuster 2. A central controller 60 obtains the welding position information of groove group based on shape, etc., of the specified groove group and obtains the welding condition of groove group and a number of picture over the groove group. A robot controller 40 actuates a welding robot 10 based on the height information, welding position information and the information about welding condition and a number of picture, the group part is welded for each groove group respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特に、航空機エンジン
部品であるコンバスター(combustor )の円周端縁に亀
裂等の欠陥が発生した場合に、その欠陥部分を自動的に
補修溶接する自動溶接方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is particularly suitable for automatic repair welding when a defect such as a crack is generated at the circumferential edge of a combustor which is an aircraft engine part. It relates to a welding method.
【0002】[0002]
【従来の技術】航空機エンジン部品であるコンバスター
(燃焼筒)、ガスタービンの燃焼室、原子炉の熱交換装
置、冷蔵器などには、細管が通る部分に規則的な配列で
多数の穴が設けられた円筒形状のパネルが使用される。
このようなパネルは高温、高圧、極低温の条件下で、又
は大きな温度差があるような過酷な条件下で使用される
ことが多いので、細管が通る穴の周囲に亀裂が生じるこ
とがある。このような亀裂をそのままにしておくと重大
事故につながるおそれがある。このため、亀裂が発生し
た場合には、その部分を溶接して補修するという作業が
行われる。かかる亀裂は非常に細いため肉眼では見えな
い場合も多く、したがってパネルを洗浄した後に特殊な
液に浸けるなどして亀裂部分を見やすくし、更にその部
分にグラインダなどで溶接するための開先部を形成す
る。従来は、このような開先部を形成した後、人間が手
作業で各開先部について溶接していた。
2. Description of the Related Art Aircraft engine parts such as a combustor, a combustion chamber of a gas turbine, a heat exchanger of a nuclear reactor, and a refrigerator are provided with a large number of holes in a regular arrangement in a portion through which a thin tube passes. A provided cylindrical panel is used.
Such panels are often used under conditions of high temperature, high pressure, very low temperature, or under severe conditions where there is a large temperature difference, so that cracks may occur around the holes through which the capillaries pass. . Leaving such cracks in place can lead to serious accidents. For this reason, when a crack occurs, the work of welding and repairing that portion is performed. Since such cracks are very thin, they are often invisible to the naked eye.Therefore, after cleaning the panel, make it easier to see the cracks by immersing them in a special liquid, and then add a groove for welding with a grinder etc. Form. Conventionally, after forming such a groove, a person manually welds each groove.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
人間が手作業で各開先部について溶接していたので、作
業効率が悪く、また作業の質を均一化できず、亀裂の再
発を有効に防止できないという問題があった。特に、コ
ンバスターの円周端縁には、その構造上、複数の欠陥が
短い間隔で連続して発生することがあり、したがって、
開先部も複数連続して形成される。この連続して形成さ
れた開先部は、コンバスターの円周端縁の一周にわたっ
て形成されたり、一定の長さで連続して複数形成された
りすることが多い。そして、このような複数連続した開
先部については、人間が手作業で溶接することとする
と、溶接トーチの姿勢を一定にしてならっていかなけれ
ばならないので、作業が非常に難しく、一日がかりの仕
事になる。このため、かかる溶接作業を溶接ロボットに
自動的に行わせる自動溶接システムの実現が望まれてい
る。しかしながら、補修溶接の場合は、亀裂はさまざま
な位置にいろいろな形状で発生するため、各開先部もそ
の発生位置や形状等が異なり、また、過去に何度も補修
溶接を繰り返していると、パネルの表面が変形してしま
うことがあるので、溶接ロボットに開先部についての溶
接条件や開先部までの距離を教示する際に困難が伴う。
As described above, conventionally,
Since humans manually weld each groove, there is a problem that work efficiency is poor, work quality cannot be made uniform, and recurrence of cracks cannot be effectively prevented. In particular, on the circumferential edge of the combustor, due to its structure, multiple defects may occur consecutively at short intervals, and therefore,
A plurality of groove portions are also formed continuously. The groove portion formed continuously is often formed over the entire circumference of the circumferential edge of the combustor, or a plurality of groove portions are formed continuously with a constant length. For such a plurality of continuous groove portions, if humans are to weld them by hand, the posture of the welding torch must be kept constant, which makes the work extremely difficult and takes a day. Becomes the job of. Therefore, it is desired to realize an automatic welding system that allows a welding robot to automatically perform such welding work. However, in the case of repair welding, cracks occur at various positions and in various shapes, so the position and shape of the occurrence of each groove also differ, and if repair welding is repeated many times in the past, However, since the surface of the panel may be deformed, it is difficult to teach the welding robot the welding conditions for the groove and the distance to the groove.
【0004】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、コンバスター等の熱交換器の円周端縁に連続し
て発生した複数の欠陥部分をその欠陥部分の形状等に応
じて自動で溶接することができる自動溶接方法を提供す
ることを目的とするものである。
The present invention has been made based on the above circumstances, and automatically detects a plurality of defective portions continuously generated at the circumferential edge of a heat exchanger such as a combustor according to the shape of the defective portions. It is an object of the present invention to provide an automatic welding method capable of welding by.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項1記載の発明は、略円筒形状の熱交換器の円
周端縁に発生した欠陥部分に開先部を形成し、溶接ロボ
ットを用いて補修溶接する自動溶接方法であって、前記
溶接ロボットに取着される溶接トーチから前記開先部ま
での距離情報を得る工程と、前記熱交換器の円周端縁を
撮像して得られた各画像に所定の処理を施すことによ
り、前記開先部についての画像情報を得る工程と、前記
開先部の画像情報に基づいて、隣合う前記開先部間の間
隔が所定の値以下であって連続して形成されている前記
開先部の集まりを開先群として特定する工程と、前記開
先部の画像情報に基づいて、前記特定された開先群につ
いての、溶接開始位置と溶接終了位置とを含む溶接位置
情報を得る工程と、前記特定された開先群についての溶
接条件を得る工程と、前記距離情報と前記溶接位置情報
と前記溶接条件とに基づいて前記溶接ロボットを動作さ
せ、前記開先群毎に前記開先部を溶接する工程と、を具
備することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 forms a groove portion at a defective portion generated at a circumferential edge of a substantially cylindrical heat exchanger, An automatic welding method for repair welding using a welding robot, the step of obtaining distance information from a welding torch attached to the welding robot to the groove portion, and imaging the circumferential edge of the heat exchanger. By performing a predetermined process on each image obtained by, the step of obtaining image information about the groove portion, based on the image information of the groove portion, the interval between the adjacent groove portions is Based on image information of the groove portion, and a step of specifying a group of groove portions that are continuously formed with a predetermined value or less, based on image information of the groove portion, A step of obtaining welding position information including a welding start position and a welding end position, The step of obtaining the welding condition for the specified groove group, operating the welding robot based on the distance information, the welding position information and the welding condition, and the groove portion for each groove group. And a step of welding.
【0006】請求項2記載の発明に係る自動溶接方法
は、請求項1記載の発明において、前記溶接ロボットは
前記熱交換器を傾動及び回転するポジショナーを有し、
前記ポジショナーによって前記熱交換器を回転して溶接
を行うことを特徴とするものである。
The automatic welding method according to a second aspect of the present invention is the automatic welding method according to the first aspect, wherein the welding robot has a positioner that tilts and rotates the heat exchanger,
It is characterized in that the heat exchanger is rotated by the positioner to perform welding.
【0007】請求項3記載の発明に係る自動溶接方法
は、請求項1又は2記載の発明において、前記開先群を
特定する場合、前記各画像について隣合う前記開先部間
の間隔が所定の値以下であるかどうかを調べた後、連続
する前後の前記画像についてそれぞれの境界近傍に位置
する前記開先部又は前記開先部の集まりが一つの前記開
先群とみなせるかどうかを調べることを特徴とするもの
である。
According to the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or 2, when the groove group is specified, an interval between adjacent groove portions of each image is predetermined. After checking whether it is less than or equal to the value of, it is checked whether or not the groove portion or the group of groove portions located in the vicinity of each boundary of the images before and after successive can be regarded as one groove group. It is characterized by that.
【0008】請求項4記載の発明に係る自動溶接方法
は、請求項1、2又は3記載の発明において、隣合う前
記開先群間の間隔が所定の値以上であるかどうかを判定
する工程を具備することを特徴とするものである。
The automatic welding method according to a fourth aspect of the present invention is the automatic welding method according to the first, second or third aspect of the present invention, wherein the step of determining whether the interval between the adjacent groove groups is a predetermined value or more. It is characterized by including.
【0009】請求項5記載の発明に係る自動溶接方法
は、請求項1、2、3又は4記載の発明において、前記
開先部までの距離情報を得る場合、前記各画像に対応す
る前記熱交換器の領域における任意の一点を計測するこ
とにより、前記開先部までの距離を求めることを特徴と
するものである。
The automatic welding method according to a fifth aspect of the present invention is the automatic welding method according to the first, second, third or fourth aspect of the invention, wherein when the distance information to the groove portion is obtained, the heat corresponding to each of the images is obtained. It is characterized in that the distance to the groove portion is obtained by measuring an arbitrary point in the area of the exchanger.
【0010】請求項6記載の発明に係る自動溶接方法
は、請求項1、2、3、4又は5記載の発明において、
前記熱交換器は、航空機エンジン部品であるコンバスタ
ーであることを特徴とするものである。
An automatic welding method according to a sixth aspect of the present invention is the automatic welding method according to the first, second, third, fourth or fifth aspect,
The heat exchanger is a combustor which is an aircraft engine component.
【0011】[0011]
【作用】請求項1記載の発明は前記の構成によって、熱
交換器の円周端縁に形成された開先群について、熱交換
器の円周端縁を撮像して得られた各画像に基づいて開先
群を特定することにより、この特定した開先群の形状等
に基づいて、開先群についての溶接位置情報を容易に得
ることができる。また、距離情報と溶接位置情報と溶接
条件とに基づいて溶接ロボットを動作させることによ
り、自動で開先部を開先群毎に確実に溶接することがで
きると共に、常に一定の条件での溶接が可能であり、溶
接の品質を一定に保つことができる。
According to the invention as set forth in claim 1, each of the images obtained by imaging the circumferential edge of the heat exchanger in the groove group formed at the circumferential edge of the heat exchanger is constructed as described above. By specifying the groove group based on this, it is possible to easily obtain welding position information about the groove group based on the shape of the specified groove group and the like. Further, by operating the welding robot based on the distance information, the welding position information, and the welding conditions, it is possible to automatically and reliably weld the groove portion for each groove group, and at the same time, always perform welding under constant conditions. The welding quality can be kept constant.
【0012】請求項2記載の発明は前記の構成によっ
て、溶接ロボットが熱交換器を傾動及び回転するポジシ
ョナーを有するものであることにより、ポジショナーに
よって熱交換器を傾動及び回転して、開先部を溶接しや
すい位置に移動しながら溶接を行うことができる。
According to a second aspect of the present invention, since the welding robot has a positioner for tilting and rotating the heat exchanger according to the above configuration, the heat exchanger is tilted and rotated by the positioner, and the groove portion is rotated. Welding can be performed while moving to a position where welding is easy.
【0013】請求項3記載の発明は前記の構成によっ
て、開先群を特定する場合、各画像について隣合う開先
部間の間隔が所定の値以下であるかどうかを調べた後、
連続する前後の画像についてそれぞれの境界近傍に位置
する開先部が一つの集まりとみなせるかどうかを調べる
ことにより、各画像毎に開先群を特定するのではなく、
熱交換器の全円周について開先群を特定することがで
き、連続して溶接できる範囲が大きくなる。
According to the third aspect of the present invention, when the groove group is specified by the above configuration, after checking whether the interval between the adjacent groove portions for each image is less than or equal to a predetermined value,
Rather than specifying a groove group for each image by checking whether the groove portions located near each boundary can be regarded as one group for consecutive front and back images,
The groove group can be specified for the entire circumference of the heat exchanger, and the continuous welding range becomes large.
【0014】請求項4記載の発明は前記の構成によっ
て、隣合う開先群間の間隔が所定の値以上であるかどう
かを判定する工程を具備することにより、一の開先群に
ついてその隣合った他の開先群との位置関係を考慮し
て、溶接ロボットがその開先群について実際に開先部を
溶接できるかどうかを判断することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, according to the above configuration, a step of determining whether or not the interval between the adjacent groove groups is equal to or more than a predetermined value is provided, so that one groove group is adjacent to the adjacent groove group. In consideration of the positional relationship with another groove group that matches, it is possible to determine whether the welding robot can actually weld the groove portion to the groove group.
【0015】請求項5記載の発明は前記の構成によっ
て、開先部までの距離情報を得る場合、各画像に対応す
る熱交換器の領域における任意の一点を計測することに
より、距離情報を容易に得ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, when the distance information to the groove portion is obtained by the above configuration, the distance information can be easily obtained by measuring an arbitrary point in the area of the heat exchanger corresponding to each image. Can be obtained.
【0016】請求項6記載の発明は前記の構成によっ
て、熱交換器が、航空機エンジン部品であるコンバスタ
ーであることにより、欠陥の部分を一定の高い品質で溶
接して、欠陥の再発を有効に防止することができるの
で、航空機事故の発生を効果的に防止することができ
る。
According to the sixth aspect of the present invention, since the heat exchanger is a combustor which is an aircraft engine component, the defective portion is welded with a constant high quality, and the recurrence of the defect is effective. Therefore, the occurrence of an aircraft accident can be effectively prevented.
【0017】[0017]
【実施例】以下に本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例である自動溶接
方法を適用した自動溶接システムの概略構成図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic welding system to which an automatic welding method according to an embodiment of the present invention is applied.
【0018】図1に示す自動溶接システムは、溶接ロボ
ット10と、ロボットコントローラ40と、画像処理装
置50と、中央制御部60と、記憶部70と、CRT表
示装置80とを備えるものである。
The automatic welding system shown in FIG. 1 comprises a welding robot 10, a robot controller 40, an image processing device 50, a central control unit 60, a storage unit 70, and a CRT display device 80.
【0019】本実施例では、被溶接物として、航空機エ
ンジン部品であるコンバスター(combustor )を用いる
場合について考える。図2にコンバスターの一部の概略
平面図、図3にコンバスターのA−A矢視方向概略断面
図を示す。コンバスター2は、図2及び図3に示すよう
に、たとえば6つの円筒形状のパネル4a,4b,・・・
,4fからなり、各パネル4a,4b,・・・ ,4eに
は穴6が一定間隔で多数形成されている。ここで、パネ
ル4aの側を「上側」、またパネル4fの側を「下側」
と称することにする。そして、パネル4fの下側のエッ
ジを、コンバスターの円周端縁とも称する。また、隣合
うパネル同士は、下側のパネルの端部が上側のパネルの
端部の外に位置するように一部を重ねて接合されてい
る。そして、隣合うパネル同士では穴6が千鳥状になる
ように、各パネル4a,4b,・・・ ,4fを配置してい
る。一つのパネルにおいて、その中心軸上の点に対する
隣合う穴6の中心間の角度は12°である。すなわち、
一つのパネルには、穴6が30個形成されている。ま
た、この穴6の形状としては、円と楕円の二種類があ
る。たとえばパネル4aからパネル4dまでは穴6を円
形状に形成し、パネル4eでは穴6を楕円形状に形成し
ている。尚、各パネル4a,4b,・・・ ,4eの幅は約
50mm、パネル4fの幅は約30mmである。
In this embodiment, the case where a combustor which is an aircraft engine component is used as the object to be welded will be considered. FIG. 2 shows a schematic plan view of a part of the combustor, and FIG. 3 shows a schematic sectional view of the combustor taken along the line AA. As shown in FIGS. 2 and 3, the combustor 2 includes, for example, six cylindrical panels 4a, 4b, ...
, 4f, and each panel 4a, 4b, ..., 4e has a large number of holes 6 formed at regular intervals. Here, the side of the panel 4a is "upper side", and the side of the panel 4f is "lower side".
I will call it. The lower edge of the panel 4f is also referred to as the circumferential edge of the combustor. In addition, adjacent panels are partially joined to each other so that the end of the lower panel is located outside the end of the upper panel. The panels 4a, 4b, ..., 4f are arranged so that the holes 6 are arranged in a staggered manner in the adjacent panels. In one panel, the angle between the centers of adjacent holes 6 with respect to a point on the central axis is 12 °. That is,
30 holes 6 are formed in one panel. Further, there are two types of shapes of the hole 6, that is, a circle and an ellipse. For example, from the panel 4a to the panel 4d, the hole 6 is formed in a circular shape, and in the panel 4e, the hole 6 is formed in an elliptical shape. The width of each panel 4a, 4b, ..., 4e is about 50 mm, and the width of the panel 4f is about 30 mm.
【0020】ところで、コンバスター2を高温、高圧等
の条件下で使用していくと、その構造の関係上、図2に
示すように、主に、穴6の周囲や各パネル4a,4b,
・・・,4fの下側のエッジの部分に亀裂8が生じる。一
方、かかる亀裂8は、穴6のない部分に単独で生じた
り、パネルの上側のエッジに達したりすることはあまり
ない。かかる亀裂8が生じた場合、その亀裂8をそのま
ま放置しておくと重大事故につながるおそれがある。こ
のため、この亀裂8が生じた部分を溶接によって補修す
ることが行われる。図2では亀裂8を誇張して示してあ
るが、実際の亀裂8は非常に細く、肉眼でもなかなか見
ることができない。このため、溶接によって補修する場
合は、まず、グラインダを用いて、亀裂8が生じた部分
に開先部を形成する。開先部は、ある程度の幅、たとえ
ば3mm程度で形成される。このとき、特殊なグライン
ダを使用しているので、亀裂8が長いと、開先部におい
て、グラインダを最初にあてた部分の近傍に、パネルの
裏面まで貫通した貫通部ができる。そして、亀裂8が長
くなるほど、開先部にできる貫通部も大きくなる。一
方、亀裂8が短ければ、開先部には、貫通部ができな
い。図4は亀裂8が生じた部分に形成された開先部の一
例を示す図である。同図(a)はその開先部の概略平面
図、同図(b)はその開先部のB−B矢視方向概略断面
図である。この開先部110は、一のパネル4の下側の
エッジの部分に生じた亀裂を削り取って形成したもので
ある。この開先部110の左側には、グラインダの先端
部の曲面形状によって生じる傾斜部112がある。また
開先部110の右側には、パネル4の裏面まで貫通した
貫通部114がある。このように開先部を形成した後、
その開先部を上から溶接する。
By the way, when the combustor 2 is used under conditions of high temperature, high pressure, etc., due to its structure, as shown in FIG. 2, mainly around the hole 6 and each of the panels 4a, 4b ,.
..., cracks 8 occur at the lower edge portion of 4f. On the other hand, such a crack 8 rarely occurs alone in a portion without the hole 6 or reaches the upper edge of the panel. If such a crack 8 occurs, leaving the crack 8 as it is may lead to a serious accident. Therefore, the portion where the crack 8 has occurred is repaired by welding. Although the crack 8 is exaggerated in FIG. 2, the actual crack 8 is very thin and hard to see with the naked eye. Therefore, in the case of repairing by welding, first, a grinder is used to form a groove portion in a portion where the crack 8 is generated. The groove portion is formed with a certain width, for example, about 3 mm. At this time, since a special grinder is used, if the crack 8 is long, a penetrating portion that penetrates to the back surface of the panel is formed in the vicinity of the portion where the grinder is initially applied in the groove portion. Then, the longer the crack 8 is, the larger the penetrating portion formed in the groove portion is. On the other hand, if the crack 8 is short, a penetration portion cannot be formed in the groove portion. FIG. 4 is a diagram showing an example of a groove portion formed in a portion where the crack 8 is generated. The figure (a) is a schematic plan view of the groove part, and the figure (b) is a schematic cross-sectional view of the groove part in the BB arrow direction. The groove 110 is formed by scraping off a crack generated in the lower edge portion of the one panel 4. On the left side of the groove portion 110, there is an inclined portion 112 formed by the curved shape of the tip of the grinder. On the right side of the groove portion 110, there is a penetrating portion 114 that penetrates to the back surface of the panel 4. After forming the groove in this way,
The groove is welded from above.
【0021】特に、本実施例では、過去において何度も
補修溶接されたコンバスターを、再度溶接により補修す
る場合を考える。かかる場合、何度も開先部を形成して
溶接することを繰り返していると、当然、パネルの表面
に図5に示すような凹凸が生じる。このため、溶接の
際、開先部までの距離に応じて溶接トーチと母材との間
隔を決定しないと、確実な溶接をすることができない。
しかも、亀裂はさまざまな部分に発生するため、補修溶
接を行う毎に、開先部の位置やその形状等を特定し、そ
れに基づいて各開先部についての溶接条件を決定する必
要がある。かかる事情のために、補修溶接を行う場合に
は困難が伴う。
Particularly, in the present embodiment, a case is considered in which a combiner, which has been repair-welded many times in the past, is repaired by welding again. In such a case, if the groove is repeatedly formed and welded repeatedly, the surface of the panel naturally has irregularities as shown in FIG. Therefore, during welding, reliable welding cannot be performed unless the distance between the welding torch and the base metal is determined according to the distance to the groove.
Moreover, since cracks occur in various portions, it is necessary to specify the position of the groove portion, its shape, etc. every time repair welding is performed, and to determine the welding conditions for each groove portion based on that. Due to such circumstances, it is difficult to perform repair welding.
【0022】溶接ロボット10は、図1に示すように、
ロボット本体12と、ポジショナー32とを有する。ポ
ジショナー32は、コンバスター2を保持するもので、
コンバスター2を傾動したり、コンバスター2をその中
心軸の回りに回転することができる。また、ロボット本
体12のアームには、溶接トーチ22、距離センサ2
4、撮像手段としてのCCDカメラ26、照明装置28
が設けられている。溶接トーチ22は、たとえばTIG
肉盛り溶接を行うためのものである。距離センサ24
は、溶接の際に溶接トーチ22とコンバスター2との距
離をたとえば0.5mm程度の一定距離に保つために、
コンバスター2までの距離(以下、高さとも称する。)
を計測するものである。CCDカメラ26は、コンバス
ター2を撮像するためのものである。照明装置28は、
コンバスター2に照射する光源であり、この照明下でコ
ンバスター2が撮像される。CCDカメラ26によって
得られた画像は、画像処理装置40に送られ、所定の画
像処理がなされる。また、ロボット本体12のアームを
回転することにより、溶接トーチ22、距離センサ2
4、CCDカメラ26を、必要に応じて別々にコンバス
ター2に対向する位置に移動させることができる。ここ
では、各パネル毎に、高さの検知、画像認識、溶接の各
動作を順に行う。
The welding robot 10, as shown in FIG.
It has a robot body 12 and a positioner 32. The positioner 32 holds the combustor 2,
The combustor 2 can be tilted or the combustor 2 can be rotated about its central axis. In addition, the arm of the robot body 12 includes a welding torch 22, a distance sensor 2
4. CCD camera 26 as image pickup means, lighting device 28
Is provided. The welding torch 22 is, for example, TIG.
It is for overlay welding. Distance sensor 24
In order to maintain the distance between the welding torch 22 and the combustor 2 at the time of welding at a constant distance of, for example, about 0.5 mm,
Distance to Combustor 2 (hereinafter also referred to as height)
Is to measure. The CCD camera 26 is for capturing the image of the combustor 2. The lighting device 28 is
It is a light source that illuminates the combustor 2, and the combustor 2 is imaged under this illumination. The image obtained by the CCD camera 26 is sent to the image processing device 40 and subjected to predetermined image processing. Further, by rotating the arm of the robot body 12, the welding torch 22, the distance sensor 2
4. The CCD camera 26 can be separately moved to a position facing the combustor 2 as needed. Here, each operation of height detection, image recognition, and welding is sequentially performed for each panel.
【0023】各パネルを撮像する場合には、ポジショナ
ー32はコンバスター2を約6°ずつ回転し、たとえば
50mm×50mmの画像視野で撮像する。図6に撮像
した画像の例を示す。かかる視野寸法としたことによ
り、一つの穴6全体が画像視野に入る画像と、穴6が全
く画像視野に入らない画像とが順に得られる。ここで、
連続する前後の画像では、パネル4の一部が重複して撮
像されている。また、各パネルについて高さを計測する
場合には、ポジショナー32はコンバスター2を2°ず
つ回転して、図6に示すように、パネル4の上下2点の
計測ポイントにおいて計測する。すなわち、一つの画像
視野の中で、上下それぞれ3点、合計6点の計測ポイン
トにおいて高さを計測する。ここで得られた高さについ
てのデータは中央制御部60に送られる。
When picking up an image of each panel, the positioner 32 rotates the combustor 2 by about 6 ° and picks up an image in a field of view of, for example, 50 mm × 50 mm. FIG. 6 shows an example of the captured image. With such a field size, an image in which one hole 6 is entirely in the image field and an image in which the hole 6 is not in the image field at all are obtained in order. here,
In the continuous images before and after, a part of the panel 4 is overlapped and imaged. In addition, when measuring the height of each panel, the positioner 32 rotates the combustor 2 by 2 ° and measures the height at two upper and lower measurement points of the panel 4, as shown in FIG. 6. That is, the height is measured at three measurement points in each of the upper and lower sides, that is, six measurement points in total in one image visual field. The height data obtained here is sent to the central control unit 60.
【0024】画像処理装置50は、開先位置検出部52
と、第一開先パターン認識部54a及び第二開先パター
ン認識部54bとを有する。開先位置検出部52は、C
CDカメラ26で撮像して得られた入力画像に所定の処
理を施して、各開先部の位置及びその形状を検出するも
のである。たとえば、具体的には、図7(a)に示すよ
うに、開先部の外接長方形の左上座標(x1 ,y1 )、
その外接長方形の右下座標(x2 ,y2 )、開先部の面
積、開先部の重心座標、開先部の主軸等を計測する。こ
こで、x軸は水平方向、y軸はx軸に垂直な方向であ
る。また、これらの開先部の特徴量から、図7(b)に
示すように、外接長方形の境界線と主軸の直線との交点
であるPS 点及びPE 点(ここでは、画像の上側にある
点をPS 点とする。)と、PS 点とPE 点との中点であ
るPM 点と、開先部の角度θ(主軸がy軸となす角度)
とを算出する。
The image processing device 50 includes a groove position detector 52.
And a first groove pattern recognition unit 54a and a second groove pattern recognition unit 54b. The groove position detector 52 is C
The input image obtained by the CD camera 26 is subjected to a predetermined process to detect the position and shape of each groove. For example, specifically, as shown in FIG. 7A, the upper left coordinates (x 1 , y 1 ) of the circumscribed rectangle of the groove portion,
The lower right coordinates (x 2 , y 2 ) of the circumscribed rectangle, the area of the groove portion, the barycentric coordinates of the groove portion, the main axis of the groove portion, and the like are measured. Here, the x-axis is the horizontal direction and the y-axis is the direction perpendicular to the x-axis. In addition, from these feature values of the groove portion, as shown in FIG. 7B, points P S and P E that are the intersections of the boundary line of the circumscribing rectangle and the straight line of the main axis (here, the upper side of the image). points a and P S point in. and), and P M points is a midpoint between P S point and P E point, the angle of the groove portion theta (angle spindle makes with the y axis)
And calculate.
【0025】ところで、コンバスターを補修溶接する場
合、開先部の位置やその形状、開先部における貫通部の
有無等に応じて、その開先部を溶接する際の溶接条件が
異なる。このため、本実施例では、予めかなりの頻度で
発生する開先部に対して溶接条件が同じであるもの毎に
分類した複数の開先パターンを用意している。第一開先
パターン認識部54a及び第二開先パターン認識部54
bは、各開先部がどの開先パターンに該当するのかを認
識するものである。
By the way, when repair welding a combustor, welding conditions for welding the groove portion differ depending on the position and shape of the groove portion, presence or absence of a through portion in the groove portion, and the like. For this reason, in the present embodiment, a plurality of groove patterns are prepared which are classified in advance for the groove portions that occur at a considerable frequency and have the same welding conditions. First groove pattern recognition unit 54a and second groove pattern recognition unit 54
b recognizes which groove pattern each groove corresponds to.
【0026】図8は開先パターンを説明するための図で
ある。本実施例では、開先パターンとして十個用いてい
る。開先パターン1,2は、開先部が穴6の上部から伸
びているものであって、開先部がy軸に対して±45°
の角度範囲にあるものである。開先パターン1は円形の
穴の場合、開先パターン2は楕円形の穴の場合である。
開先パターン3,4は、開先部が穴の下部から伸びてい
て、パネルの下側のエッジに達していないものであっ
て、開先部がy軸に対して±45°の角度範囲にあるも
のである。開先パターン3は円形の穴の場合、開先パタ
ーン4は楕円形の穴の場合である。開先パターン5,6
は、開先部が穴の下部から伸びていて、パネルの下側の
エッジに達しているものであって、開先部がy軸に対し
て±5°の角度範囲にあるものである。開先パターン5
は円形の穴の場合、開先パターン6は楕円形の穴の場合
である。また、開先パターン7,8,9は、開先部がパ
ネルの下側のエッジから伸びていて、穴に達していない
ものであって、開先部がy軸に対して±5°の角度範囲
にあるものである。開先パターン7,8,9は、PS
とPE 点との距離により分けられる。すなわち、開先パ
ターン7は、PS 点とPE 点との距離が5〜10mmで
あるもの、開先パターン8は、PS 点とPE 点との距離
が10〜13mmであるもの、開先パターン9は、PS
点とPE 点との距離が13〜25mmであるものであ
る。各開先部が上記開先パターン1〜9のいずれに該当
するかの認識は、第一開先パターン認識部54aが行
う。
FIG. 8 is a diagram for explaining the groove pattern. In this embodiment, ten groove patterns are used. In the groove patterns 1 and 2, the groove portion extends from the upper portion of the hole 6, and the groove portion is ± 45 ° with respect to the y axis.
Is in the angular range of. The groove pattern 1 is a circular hole, and the groove pattern 2 is an elliptical hole.
The groove patterns 3 and 4 are those in which the groove portion extends from the lower portion of the hole and does not reach the lower edge of the panel, and the groove portion has an angle range of ± 45 ° with respect to the y-axis. Are in. The groove pattern 3 is a circular hole, and the groove pattern 4 is an elliptical hole. Groove pattern 5,6
Indicates that the groove portion extends from the lower portion of the hole and reaches the lower edge of the panel, and the groove portion is within an angle range of ± 5 ° with respect to the y-axis. Groove pattern 5
Indicates the case of a circular hole, and the groove pattern 6 indicates the case of an elliptical hole. The groove patterns 7, 8 and 9 are such that the groove portion extends from the lower edge of the panel and does not reach the hole, and the groove portion is ± 5 ° with respect to the y-axis. It is in the angular range. The groove patterns 7, 8 and 9 are divided according to the distance between the points P S and P E. Ie, groove pattern 7, as the distance between P S point and P E point is 5 to 10 mm, groove pattern 8, the distance between P S point and P E point is 10~13Mm, The groove pattern 9 is P S
The distance between the point and the P E point is 13 to 25 mm. The first groove pattern recognition unit 54a recognizes which of the groove patterns 1 to 9 each groove portion corresponds to.
【0027】開先パターン10は、開先群がコンバスタ
ー2の円周端縁、すなわちパネル4fの下側のエッジか
ら伸びているものである。ここで、開先群とは、隣合う
開先部間の間隔が所定の値以下であって連続して形成さ
れている開先部の集まりのことである。この開先パター
ン10がパネル4fでのみ見出されるのは、コンバスタ
ー2の構造上の理由による。また、開先パターン10を
構成する開先部は、パネル4fの下側のエッジから垂直
に伸びているものがほとんどである。しかも、開先パタ
ーン10は、パネル4fの一周にわたって形成された
り、パネル4fの中心軸上の点に対してたとえば約15
°の角度間隔で複数形成されたりすることが多く、この
ため、一つの開先群は複数の画像にわたって撮像される
場合が多い。ところで、開先パターン10については、
他の開先パターン1〜9の場合と溶接の仕方が異なり、
ロボット本体12を動かさず、ポジショナー32によっ
てコンバスター2を回転しながら、開先群毎に溶接を行
う。このため、開先群が開先パターン10に分類される
ためには、そのy方向の幅が、ウィービングしないで溶
接できる範囲、すなわち2.5mm〜3mmの範囲にあ
ることも条件とされる。また、かかる溶接を人間が手作
業で行うこととすると、溶接トーチの姿勢を一定にして
ならっていかなければならないので、作業が非常に難し
く、一日がかりの仕事になる。パネル4fに形成された
複数の開先部について開先パターン10に該当するか否
かの認識は、第二開先パターン認識部54bが行う。ま
た、第二開先パターン認識部54では、開先位置検出部
52からの情報に基づき、認識された開先パターン10
について、開先群の位置、たとえば開先群のx方向の左
端の座標xS 、その右端の座標xE を求める。
In the groove pattern 10, the groove group extends from the circumferential edge of the combustor 2, that is, the lower edge of the panel 4f. Here, the groove group is a group of groove portions that are continuously formed with an interval between adjacent groove portions being a predetermined value or less. This groove pattern 10 is found only in the panel 4f because of the structure of the combustor 2. Further, most of the groove portions forming the groove pattern 10 extend vertically from the lower edge of the panel 4f. Moreover, the groove pattern 10 is formed over the circumference of the panel 4f, or about 15 points with respect to a point on the central axis of the panel 4f.
In many cases, a plurality of grooves are formed at an angular interval of °. Therefore, one groove group is often imaged over a plurality of images. By the way, regarding the groove pattern 10,
The welding method is different from other groove patterns 1-9,
Welding is performed for each groove group while the combustor 2 is rotated by the positioner 32 without moving the robot body 12. Therefore, in order for the groove group to be classified into the groove pattern 10, it is also a condition that the width in the y direction is within a range that can be welded without weaving, that is, within a range of 2.5 mm to 3 mm. Further, if a human performs such welding manually, the welding torch must be kept in a constant posture, which makes the work extremely difficult and a one-day work. The second groove pattern recognition unit 54b recognizes whether the plurality of groove portions formed on the panel 4f correspond to the groove pattern 10. Further, the second groove pattern recognition unit 54 recognizes the groove pattern 10 based on the information from the groove position detection unit 52.
For, the position of the groove group, for example, the coordinate x S at the left end and the coordinate x E at the right end of the groove group in the x direction are obtained.
【0028】尚、貫通部は、通常、比較的長い開先部に
おいて生じるので、上記の開先パターンの分類において
は、貫通部の有無を開先部の長さで判定できる。すなわ
ち、これらの開先パターンのうち、開先パターン5,6
と開先パターン9の場合には、開先部に貫通部がある。
それ以外の開先パターンの場合には、貫通部がない。
Since the penetrating portion usually occurs in a relatively long groove portion, the presence or absence of the penetrating portion can be determined by the length of the groove portion in the above-described groove pattern classification. That is, among these groove patterns, the groove patterns 5, 6
In the case of the groove pattern 9 and, the groove portion has a penetrating portion.
In the other groove patterns, there is no through portion.
【0029】また、各開先部間の間隔が短い場合、開先
パターン9に分類された開先部については上端部と穴と
の間隔が短い場合、及び開先パターン10については隣
合う開先群間の間隔が短い場合、開先部を溶接できない
ことがあるので、第一開先パターン認識部54a及び第
二開先パターン認識部54bでは、これらの間隔がそれ
ぞれ所定の値以上であることを確認して、最終的に、各
開先部を十個の開先パターンのいずれかに分類してい
る。尚、開先部が、上記の十個の開先パターンのいずれ
にも該当しないと判定された場合には、人間が手作業で
溶接を行うことになる。
Further, when the gap between the groove portions is short, when the gap between the upper end portion and the hole is short for the groove portions classified into the groove pattern 9, and when the groove pattern is adjacent to the groove pattern 10. When the gap between the front groups is short, the groove portion may not be welded, so that in the first groove pattern recognition unit 54a and the second groove pattern recognition unit 54b, these distances are each a predetermined value or more. After confirming that, finally, each groove portion is classified into one of ten groove patterns. If it is determined that the groove portion does not correspond to any of the ten groove patterns described above, a human will manually perform welding.
【0030】記憶部70は、各開先パターンに対応する
溶接条件を記憶するものである。中央制御部60は、各
部を統括して制御したり、溶接を行う際に必要な情報を
求めたりするものである。この溶接を行う際に必要な情
報は、開先パターン1〜9と開先パターン10とで若干
異なる。開先パターン1〜9の場合には、距離センサ2
4から送られる各計測ポイントでの高さデータに基づい
て、各計測ポイント間を補間することによりパネルの各
開先部についての高さを特定する。この特定されたパネ
ルの高さデータが、開先パターン1〜9についての、溶
接を行う際に溶接トーチ22に教示する高さ方向(z方
向)の位置情報(高さ情報)となる。また、開先位置検
出部52から送られる開先部の位置及び形状についての
情報から、開先パターン1〜9についての、溶接平面
(xy平面)において溶接トーチ22を移動するための
情報である溶接位置情報(溶接開始点、溶接終了点、そ
の中間点等を)求める。更に、第一開先パターン認識部
54aから送られる開先パターン1〜9の情報から、各
開先部についての溶接条件(電流、電圧、速度等)を決
定する。このようにして得られた開先パターン1〜9に
ついての、高さ情報、溶接位置情報、及び溶接条件は、
ロボットコントローラ40に出力される。
The storage unit 70 stores welding conditions corresponding to each groove pattern. The central control unit 60 centrally controls each unit, and obtains information necessary for welding. The information required when performing this welding is slightly different between the groove patterns 1 to 9 and the groove pattern 10. In the case of the groove patterns 1 to 9, the distance sensor 2
Based on the height data at each measurement point sent from No. 4, the height for each groove portion of the panel is specified by interpolating between the measurement points. The height data of the specified panel becomes position information (height information) in the height direction (z direction) that is taught to the welding torch 22 when welding is performed for the groove patterns 1-9. Further, it is information for moving the welding torch 22 on the welding plane (xy plane) for the groove patterns 1 to 9 based on the information about the position and shape of the groove portion sent from the groove position detection unit 52. Obtain welding position information (welding start point, welding end point, intermediate point thereof, etc.). Further, the welding conditions (current, voltage, speed, etc.) for each groove are determined from the information on the groove patterns 1 to 9 sent from the first groove pattern recognition unit 54a. Height information, welding position information, and welding conditions for the groove patterns 1 to 9 thus obtained are
It is output to the robot controller 40.
【0031】一方、開先パターン10の場合には、他の
開先パターン1〜9の場合と溶接の仕方が異なるため、
一つの画像視野の中で所定の一点において計測した高さ
を、その画像に対応するパネル4fの高さデータとして
用いれば十分である。また、第二開先パターン54bか
ら送られる開先群のx方向の両端の座標についての情報
から、開先パターン10についての、溶接開始点と溶接
終了点とを含む溶接位置情報を求める。ここで、開先パ
ターン10についてはコンバスター2を回転しながら溶
接を行うため、溶接開始点及び溶接終了点は、開先群の
x方向の両端の座標xS ,xE をコンバスター2の回転
角度θS ,θE に換算して与えられる。また、この際
に、開先群がわたる画像の数についても求める。更に、
記憶部70から開先パターン10に対応する溶接条件
(電流、電圧、速度等)を取り出す。このようにして得
られた開先パターン10についての、高さ情報、溶接位
置情報、開先群がわたる画像の数、及び溶接条件は、ロ
ボットコントローラ40に出力される。
On the other hand, in the case of the groove pattern 10, the welding method is different from that of the other groove patterns 1 to 9,
It is sufficient to use the height measured at a predetermined point in one image field as the height data of the panel 4f corresponding to the image. Further, the welding position information including the welding start point and the welding end point for the groove pattern 10 is obtained from the information about the coordinates of both ends in the x direction of the groove group sent from the second groove pattern 54b. Here, since the welding is performed while rotating the combustor 2 for the groove pattern 10, the welding start point and welding end point are the coordinates x S , x E of both ends of the groove group in the x direction of the combustor 2. It is given in terms of rotation angles θ S and θ E. In addition, at this time, the number of images across the groove group is also obtained. Furthermore,
Welding conditions (current, voltage, speed, etc.) corresponding to the groove pattern 10 are retrieved from the storage unit 70. Height information, welding position information, the number of images across the groove group, and welding conditions for the groove pattern 10 thus obtained are output to the robot controller 40.
【0032】また、ロボットコントローラ40は、中央
制御部60からの命令にしたがって溶接ロボット10の
動作を制御するものである。CRT表示装置80は、必
要に応じて画像処理結果を表示するものである。
Further, the robot controller 40 controls the operation of the welding robot 10 in accordance with a command from the central controller 60. The CRT display device 80 displays the image processing result as needed.
【0033】次に、本実施例の自動溶接方法を適用した
自動溶接システムの動作について説明する。図9はその
自動溶接システムの全体の動作を説明するための図であ
る。まず、図9に示すように、コンバスター2をポジシ
ョナー32に取り付け(step 2)、その後、ポジショナ
ー32を制御し、コンバスター2を傾動して溶接できる
姿勢にもっていく(step 4)。次に、一のパネル4に対
して、コンバスター2を2°ずつ回転し、距離センサ2
4によりそのパネル4までの高さを計測する(step
6)。距離センサ24で得られた高さデータは中央制御
部60に出力され、中央制御部60は、高さデータに基
づいてパネル4の各開先部についての高さを算出する。
次に、ポジショナー32を制御し、コンバスター2を約
6°ずつ回転させ、CCDカメラ26によりそのパネル
4について60枚の画像を取り込む。そして、画像処理
装置50では、かかる入力画像に所定の画像処理を施
し、開先部の位置を検出したり、開先パターンを特定し
たりする(step 8)。
Next, the operation of the automatic welding system to which the automatic welding method of this embodiment is applied will be described. FIG. 9 is a diagram for explaining the overall operation of the automatic welding system. First, as shown in FIG. 9, the combustor 2 is attached to the positioner 32 (step 2), and then the positioner 32 is controlled so that the combustor 2 is tilted to a position where welding can be performed (step 4). Next, the combustor 2 is rotated by 2 ° with respect to the one panel 4, and the distance sensor 2
Measure the height up to panel 4 with 4 (step
6). The height data obtained by the distance sensor 24 is output to the central controller 60, and the central controller 60 calculates the height of each groove of the panel 4 based on the height data.
Next, the positioner 32 is controlled to rotate the combustor 2 by about 6 °, and the CCD camera 26 captures 60 images of the panel 4. Then, the image processing apparatus 50 performs predetermined image processing on the input image, detects the position of the groove portion, and specifies the groove pattern (step 8).
【0034】次に、画像処理装置50の開先位置検出部
52の動作について説明する。図10はその開先位置検
出部52の動作を説明するための図である。まず、開先
位置検出部52には、CCDカメラ26によってその原
画像が、たとえば256階調で取り込まれて送られる
(step22)。図11(a)にこの原画像の一例を示す。
この例では、三つの開先部があり、それらは開先パター
ン1,5,9の場合である。開先位置検出部52では、
まず、射影ヒストグラムを算出し(step24)、これか
ら、穴がある場合には穴の位置とパネルの二つのエッジ
の位置とを検出し、穴がない場合にはパネルの二つのエ
ッジの位置を検出する(step26)。尚、ここで検出され
た穴の位置とエッジの位置についての情報は、第一開先
パターン認識部54aにも出力される。
Next, the operation of the groove position detecting section 52 of the image processing apparatus 50 will be described. FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the groove position detector 52. First, the original image is captured by the CCD camera 26, for example, in 256 gradations and sent to the groove position detecting section 52 (step 22). FIG. 11A shows an example of this original image.
In this example, there are three groove portions, which are the case of groove patterns 1, 5, 9. In the groove position detector 52,
First, a projection histogram is calculated (step 24), and if there is a hole, the position of the hole and the positions of the two edges of the panel are detected, and if there is no hole, the positions of the two edges of the panel are detected. Yes (step26). The information about the position of the hole and the position of the edge detected here is also output to the first groove pattern recognition unit 54a.
【0035】パネルのエッジの位置や穴の位置を検出し
たら、それらの位置の補正をした後、ウインドウ処理を
行う(step28)。ウインドウ処理とは、開先部を穴やエ
ッジから分離するために、穴の部分と他のパネルの部分
にウインドウをかけるマスク処理をするものである。こ
れにより、たとえば、図11(a)に示す原画像の場合
には、同図(b)に示すように網かけで記したウインド
ウがかけられる。そして、同図(c)に示すように、穴
及びエッジがないものとして、三つの開先部だけが認識
される。
When the position of the edge of the panel and the position of the hole are detected, those positions are corrected and then the window processing is performed (step 28). The window processing is a mask processing for applying a window to a hole portion and another panel portion in order to separate the groove portion from the hole or the edge. As a result, for example, in the case of the original image shown in FIG. 11A, a hatched window is drawn as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7C, only three groove portions are recognized as having no holes or edges.
【0036】また、ウインドウ処理の前に位置の補正を
行うのは、過去の溶接時に熱の影響により、各パネルは
伸びたり縮んだりしており、したがって、たとえば穴の
位置がずれたり、穴の形状が変形したりしているからで
ある。ウインドウ処理の際には、かかる位置の補正量を
計測して、入力画像が所定のウインドウにはまるように
入力画像を移動する。これにより、ウインドウとしては
常に同じものを用いることができるという利点がある。
また、ウインドウのサイズは、穴の変形を考慮し、少し
大きめの値にしている。ただし、穴はパネルの円周方向
に沿ってずれる傾向があるので、たとえば円形の穴につ
いては、ウインドウとしてパネルの円周方向に少し膨ら
んだ楕円形状のものを用いる。開先部は上下方向に形成
されることが多いので、かかるウインドウによって開先
部が余分に切り取られる部分を少しでも少なくすること
ができる。更に、図11(b)に示すように、特に下側
のエッジの部分については少し大きめにウインドウを設
定している。これは、開先部が主にパネルの下側のエッ
ジで発生するため、かかる開先部の影響により、パネル
の下側のエッジの位置は大きく変動することがあるから
である。
Further, the position is corrected before the window processing because each panel is expanded or contracted due to the influence of heat at the time of past welding. Therefore, for example, the position of the hole is shifted or the position of the hole is changed. This is because the shape is deformed. In the window processing, the correction amount of such a position is measured, and the input image is moved so that the input image fits in a predetermined window. This has the advantage that the same window can always be used.
Also, the size of the window is set to a slightly larger value in consideration of the deformation of the hole. However, since the holes tend to shift along the circumferential direction of the panel, for example, for circular holes, an oval-shaped window slightly bulged in the circumferential direction of the panel is used. Since the groove portion is often formed in the vertical direction, it is possible to reduce the portion of the groove portion that is excessively cut off by such a window. Further, as shown in FIG. 11 (b), the window is set to be slightly larger especially for the lower edge portion. This is because the groove portion mainly occurs at the lower edge of the panel, and the position of the lower edge of the panel may greatly change due to the influence of the groove portion.
【0037】次に、ウインドウ処理により開先部だけが
抽出された画像を二値化する(step32)。図12はこの
二値化処理を説明するための図である。この図12で
は、図4に示す開先部を例にとって示している。
Next, the image in which only the groove portion is extracted by the window processing is binarized (step 32). FIG. 12 is a diagram for explaining this binarization processing. In FIG. 12, the groove portion shown in FIG. 4 is shown as an example.
【0038】図4に示す開先部110を撮影した原画像
を、たとえば256階調で表示すると、図12(a)に
示すようになる。この場合、開先部110の貫通部11
4の画像は最も階調が低く、ほとんど黒に近い状態で映
る。これは、貫通部114からの光の反射がないためで
ある。これに対し、開先部110の底の平坦部116か
らは照明の光が反射されるので、得られる画像の階調は
最も高く、ほぼ白く映る。また、図12(a)に梨地で
示したパネル4の地の部分は、グラインダで削り取られ
た平坦部116とは状態が異なり、256階調のほぼ中
間階調、すなわち灰色となる。ところで、グラインダで
開先部110を形成する場合、開先部110の左側の端
部には、図4(b)に示すようにグラインダの先端部の
形状に対応した形状の傾斜部112が生じる。この傾斜
部112では、光の反射の仕方がその傾斜角によって変
化するので、この部分を上から見ると、図12(a)に
示したように、最も左側が黒く映り、右に行くに従って
徐々に明るくなりながら平坦部116につながる。
When the original image obtained by photographing the groove portion 110 shown in FIG. 4 is displayed in 256 gradations, for example, it becomes as shown in FIG. In this case, the penetration part 11 of the groove part 110
The image of No. 4 has the lowest gradation and appears almost black. This is because there is no reflection of light from the penetrating portion 114. On the other hand, since the illumination light is reflected from the flat portion 116 at the bottom of the groove 110, the gradation of the obtained image is the highest and appears almost white. In addition, the background portion of the panel 4 shown in a matte finish in FIG. 12A is in a state different from that of the flat portion 116 cut off by the grinder, and is a substantially intermediate gradation of 256 gradations, that is, gray. By the way, when the groove portion 110 is formed by a grinder, an inclined portion 112 having a shape corresponding to the shape of the tip portion of the grinder is formed at the left end portion of the groove portion 110, as shown in FIG. 4B. . In this inclined portion 112, the way the light is reflected changes depending on its inclination angle. Therefore, when this portion is viewed from above, as shown in FIG. 12 (a), the leftmost portion appears black and gradually increases toward the right. It connects to the flat portion 116 while becoming brighter.
【0039】開先部110の位置及び形状を特定するた
めの二値化処理の際、普通の方法、すなわち一つのしき
い値を設定しこのしきい値よりも高い階調の画像は白又
は黒、このしきい値以下の階調の画像はこれとは反対の
色とする方法を用いると、地の部分の画像が開先部11
0の平坦部116又は貫通部114のうちのいずれかと
同じ色で表示される。また、傾斜部112は、黒く映る
部分と白く映る部分の境界がしきい値の設定の仕方によ
って左右に変動する。したがって、上記のように、一つ
のしきい値を設定して二値画像を得る方法では、開先部
110の形状が不明瞭となり、パネル4上における開先
部110の位置やその形状を認識することができない。
In the binarization process for specifying the position and shape of the groove portion 110, an ordinary method is used, that is, one threshold value is set, and an image with a gradation higher than this threshold value is white or For a black image having a gradation below the threshold value, if the method of making the color opposite to this is used, the image of the ground portion becomes the groove portion 11
It is displayed in the same color as either the flat portion 116 or the penetrating portion 114 of 0. Further, in the inclined portion 112, the boundary between the black-appearing portion and the white-appearing portion fluctuates left and right depending on how the threshold value is set. Therefore, as described above, in the method of obtaining a binary image by setting one threshold value, the shape of the groove portion 110 becomes unclear, and the position of the groove portion 110 on the panel 4 and its shape are recognized. Can not do it.
【0040】そこで、図13に示すように、二つのしき
い値を用いて、原画像を各画素毎に二値化する。図13
のグラフにおいて、横軸は入力される原画像の階調、縦
軸は出力であり、入力される画素はその階調によって黒
又は白で表示される。ここでは、第一のしきい値を10
0、第二のしきい値を165とする。すなわち、入力さ
れる原画像において、階調が100よりも小さい部分及
び165よりも大きい部分の画素は白として表示され、
階調が100以上165以下の部分の画素は黒として表
示される。この二つのしきい値100及び165は、パ
ネル4の地の部分の灰色がこの二つのしきい値の間に含
まれるようにすると共に、平坦部116の白が第二のし
きい値よりも大きくなり、かつ貫通部114の黒が第一
のしきい値よりも小さくなるよう選ばれている。尚、二
値化する際に、白の部分と黒の部分を反対に表示できる
ことは言うまでもない。
Therefore, as shown in FIG. 13, the original image is binarized for each pixel using two threshold values. FIG.
In the graph, the horizontal axis represents the gradation of the input original image and the vertical axis represents the output, and the input pixel is displayed in black or white depending on the gradation. Here, the first threshold is 10
0 and the second threshold is 165. That is, in the input original image, the pixels of the part where the gradation is smaller than 100 and the part where the gradation is larger than 165 are displayed as white,
Pixels in the part where the gradation is 100 or more and 165 or less are displayed as black. The two thresholds 100 and 165 ensure that the gray portion of the ground portion of panel 4 is contained between the two thresholds, and the white of the flat portion 116 is greater than the second threshold. It is selected to be larger and the black of the penetrating portion 114 to be smaller than the first threshold value. It is needless to say that the white part and the black part can be displayed in reverse when binarizing.
【0041】図12(b)は、図12(a)の原画像を
図13に示した特性で二値化したときの二値画像であ
る。図12(b)に示すように、図12(a)の開先部
110の貫通部114、平坦部116、及び傾斜部11
2の左側の端部は白く表示される。一方、パネル4の地
の部分は図12(b)に斜線でハッチングしたように黒
く表示される。これにより、二値化したときに開先部1
10の形状が明瞭に認識できる。尚、図12(b)のよ
うな画像を得るには、100より低い階調を白、100
以上の階調を黒とする二値画像を得ると共に、これとは
別に165以下の階調を黒、165より高い階調を白と
する二値画像を得て、後に両方の画像を画像加算すると
いう方法を用いても、同様の結果が得られる。しかしな
がら、このような方法を採用すると、図13に示す特性
で二値化する場合よりも処理に時間がかかる。
FIG. 12B is a binary image obtained by binarizing the original image of FIG. 12A with the characteristics shown in FIG. As shown in FIG. 12B, the penetration portion 114, the flat portion 116, and the inclined portion 11 of the groove portion 110 of FIG.
The left end of 2 is displayed in white. On the other hand, the ground portion of the panel 4 is displayed in black as shown by hatching in FIG. As a result, the groove portion 1 when binarized
The shapes of 10 can be clearly recognized. In order to obtain an image as shown in FIG. 12B, a gradation lower than 100 is white and 100 is
In addition to obtaining a binary image in which the above gradation is black, a binary image in which gradations of 165 or less are black and gradations higher than 165 are white are separately obtained, and both images are added later. Similar results can be obtained by using the method. However, if such a method is adopted, the processing takes longer than in the case of binarization with the characteristics shown in FIG.
【0042】開先部110の傾斜部114については、
その階調が徐々に変化するので、階調が100以上16
5以下の範囲にある部分は、二値化した場合に黒く表示
される。したがって、傾斜部114のうちこのような部
分は、図12(b)に示すすじ状の部分118として画
像に残る。しかし、開先部110を形成するのに使用す
るグラインダの形状は予め分かっているので、所定のグ
ラインダを使用する限りは、図12(b)のすじ状の部
分118の幅はほぼ一定となる。このため公知の膨張・
収縮処理を行うことによって、このすじ状の部分を画像
から除去することができる。このような処理を行った結
果、最終的には図12(c)に示すように、すじ状の部
分のない開先部だけが表示された二値画像が得られる。
Regarding the inclined portion 114 of the groove 110,
Since the gradation gradually changes, the gradation is 100 or more 16
The part in the range of 5 or less is displayed in black when binarized. Therefore, such a portion of the inclined portion 114 remains in the image as a stripe-shaped portion 118 shown in FIG. However, since the shape of the grinder used to form the groove portion 110 is known in advance, as long as a predetermined grinder is used, the width of the streak portion 118 in FIG. 12B is substantially constant. . Therefore, the known expansion
By performing the contraction processing, this streak-like portion can be removed from the image. As a result of performing such processing, finally, as shown in FIG. 12C, a binary image in which only the groove portion having no streak portion is displayed is obtained.
【0043】図12(c)に示すような、開先部110
だけが表示された画像が得られたら、次に各開先部11
0を区別するためにラベリングする(step34)。その
後、ラベリングされた各開先部110について、開先部
の外接長方形、開先部の面積、開先部の重心座標、開先
部の主軸等の特徴量を計測する。また、これらの開先部
の特徴量から、PS 点、PM 点、PE 点、開先部の角度
θを算出する(step36)。こうして得られた開先データ
は、第一開先パターン認識部54a、第二開先パターン
認識部54b及び中央制御部60に出力される。
A groove 110 as shown in FIG. 12 (c).
After obtaining the image in which only the
Label to distinguish 0 (step 34). Then, for each labeled groove 110, the feature amount such as the circumscribed rectangle of the groove, the area of the groove, the barycentric coordinate of the groove, and the main axis of the groove is measured. Further, the points P S , P M , P E , and the angle θ of the groove are calculated from these feature amounts of the groove (step 36). The groove data thus obtained is output to the first groove pattern recognition unit 54a, the second groove pattern recognition unit 54b, and the central control unit 60.
【0044】次に、第一開先パターン認識部54a及び
第二開先パターン認識部54bの動作について図14乃
至図18を用いて説明する。図14乃至図17は第一開
先パターン認識部54aの動作を説明するための図、図
18は第二開先パターン認識部54bの動作を説明する
ための図である。
Next, the operation of the first groove pattern recognition unit 54a and the second groove pattern recognition unit 54b will be described with reference to FIGS. 14 to 17 are diagrams for explaining the operation of the first groove pattern recognition unit 54a, and FIG. 18 is a diagram for explaining the operation of the second groove pattern recognition unit 54b.
【0045】最初に、第一開先パターン認識部54aに
おいて、パネル4a〜4eに形成された各開先部が開先
パターン1〜9のいずれに該当するかを認識する動作に
ついて説明する。まず、開先位置検出部52から第一開
先パターン認識部54aに開先部についての開先データ
が入力すると(step42)、穴が存在するかどうかを判定
する(step44)。穴が存在しないと判定された場合に
は、この開先部は開先パターン7,8,9のいずれかに
該当する可能性がある。そして、開先部がパネルの下端
のエッジまで達しているか(step46)、開先部の角度θ
がy軸に対して±5°の角度範囲にあるか(step48)を
判定する。いずれか一方でもNoと判定されると、その
開先部は、九つの開先パターン1〜9に該当しない(当
然、開先パターン10にも該当しない。)、すなわちN
Gであるとして、その開先部についてのデータは転送さ
れない。一方、step46、step48において、ともにYes
と判定されると、開先部の長さ、すなわちPS 点とPE
点との距離を算出し(step52)、その距離に基づいて、
開先部を開先パターン7,8,9のいずれかに分類する
(step54)。
First, the operation of the first groove pattern recognition section 54a for recognizing which of the groove patterns 1 to 9 the groove portions formed on the panels 4a to 4e correspond to will be described. First, when the groove position data is input from the groove position detecting unit 52 to the first groove pattern recognizing unit 54a (step 42), it is determined whether or not there is a hole (step 44). When it is determined that there is no hole, this groove portion may correspond to any of the groove patterns 7, 8 and 9. Whether the groove reaches the bottom edge of the panel (step 46), the angle θ of the groove
Is within ± 5 ° with respect to the y-axis (step 48). If either one of them is determined as No, the groove portion does not correspond to the nine groove patterns 1 to 9 (of course, does not correspond to the groove pattern 10), that is, N.
Assuming G, no data is transferred for that groove. On the other hand, in both step46 and step48, Yes
When it is determined that the length of the groove portion, that is, P S point and P E
Calculate the distance to the point (step52), and based on that distance,
The groove portion is classified into one of groove patterns 7, 8 and 9 (step 54).
【0046】また、step44において、穴が存在すると判
定されると、開先部が穴の中心より上側にあるかどうか
を判定する(step56)。開先部がその上側にあると判定
された場合には、開先部は開先パターン1又は2に該当
する可能性がある。この場合、まず、開先部が穴に入っ
ていないことを確認する(step58)。ウインドウをかけ
ているため、実際、開先部が穴に入っていることはない
が、しかし、たとえばウインドウがずれて設定された場
合には、開先部と穴の一部とが一体になって、この一体
となったものが開先部と認識されることがあり、誤動作
の原因となる。このため、step58では、ウインドウをか
けたときのエラーをチェックしている。次に、開先部の
角度θがy軸に対して±45°の角度範囲にあるかどう
かを判定する(step62)。開先部の角度θがこの角度範
囲になければ、NGとされ、一方、この角度範囲にあれ
ば、開先部は穴の形状に応じて開先パターン1,2に分
類される(step64)。
If it is determined in step 44 that there is a hole, it is determined whether the groove is above the center of the hole (step 56). If it is determined that the groove portion is above the groove portion, the groove portion may correspond to the groove pattern 1 or 2. In this case, first, make sure that the groove does not enter the hole (step 58). Since the window is used, the groove does not actually fit in the hole, but if the window is set to be misaligned, the groove and part of the hole will be integrated. As a result, the integrated body may be recognized as the groove portion, which causes malfunction. Therefore, in step58, the error when the window is applied is checked. Next, it is determined whether the angle θ of the groove portion is within an angle range of ± 45 ° with respect to the y axis (step 62). If the angle θ of the groove portion is not within this angle range, it is determined as NG, while if it is within this angle range, the groove portion is classified into groove patterns 1 and 2 according to the shape of the hole (step 64). .
【0047】step56において、開先部が穴の中心より上
側にないと判定されると、開先部は開先パターン3,
4,5,6,7,8,9のいずれかに該当する可能性が
ある。この場合にも、まず、開先部が穴に入っていない
ことを確認した後(step66)、穴の位置についての情報
に基づいてPS 点が穴に接しているかどうかを判定する
(step68)。PS 点が穴に接していると判定されると、
開先部は開先パターン3,4,5,6のいずれかに該当
する可能性がある。そして、開先部がパネルの下端のエ
ッジに達しているかどうかを判定する(step72)。開先
部がエッジまで達していない場合には、開先部の角度θ
がy軸に対して±45°の角度範囲にあるかどうかを判
定し(step74)、開先部の角度θがその角度範囲になけ
れば、NGとされ、一方、その角度範囲にあれば、開先
部は穴の形状に応じて開先パターン3又は4に分類され
る(step76)。また、step72において、開先部がパネル
の下端のエッジに達している場合には、開先部の角度θ
が±5°の角度範囲にあるかどうかを判定し(step7
8)、開先部の角度θがその角度範囲になければ、NG
とされ、一方、その角度範囲にあれば、開先部は穴の形
状に応じて開先パターン5又は6に分類される(step8
2)。
When it is determined in step 56 that the groove portion is not above the center of the hole, the groove portion has the groove pattern 3,
It may correspond to any of 4, 5, 6, 7, 8, and 9. Also in this case, first, after confirming that the groove portion does not enter the hole (step 66), it is determined whether or not the P S point is in contact with the hole based on the information on the position of the hole (step 68). . When it is determined that the P S point is in contact with the hole,
The groove portion may correspond to any of the groove patterns 3, 4, 5, and 6. Then, it is determined whether the groove portion has reached the lower edge of the panel (step 72). If the groove does not reach the edge, the angle θ of the groove
Is within the range of ± 45 ° with respect to the y-axis (step 74). If the angle θ of the groove portion is not within the range, it is determined as NG, while if it is within the range, The groove portion is classified into groove patterns 3 or 4 according to the shape of the hole (step 76). In step 72, if the groove reaches the bottom edge of the panel, the angle θ of the groove is
Is within ± 5 ° angle range (step7
8) If the angle θ of the groove is not within the range, NG
On the other hand, within the angular range, the groove portion is classified into groove patterns 5 or 6 according to the shape of the hole (step8).
2).
【0048】また、step68において、PS 点が穴に接し
ていないと判定されると、開先部は開先パターン7,
8,9のいずれかに該当する可能性がある。そして、開
先部がパネルの下端のエッジまで達しているか(step8
4)、開先部の角度θがy軸に対して±5°の角度範囲
にあるか(step86)を判定する。いずれか一方でもNo
と判定されると、NGとされ、一方、step84、step86に
おいて、ともにYesと判定されると、開先部の長さ、
すなわちPS 点とPE 点との距離を算出し(step88)、
その距離に基づいて、開先部を開先パターン7,8,9
のいずれかに分類する(step92)。
If it is determined in step 68 that the point P S is not in contact with the hole, the groove portion has the groove pattern 7,
It may correspond to either 8 or 9. Then, does the groove reach the bottom edge of the panel (step8
4) It is determined whether the groove angle θ is within ± 5 ° with respect to the y-axis (step 86). No on either side
If it is determined to be NG, on the other hand, if it is determined to be Yes in both step84 and step86, the length of the groove portion,
That is, the distance between the points P S and P E is calculated (step 88),
Based on the distance, the groove portion is formed with the groove patterns 7, 8, 9
(Step 92).
【0049】次に、上記のように個々の開先部の形状及
び位置に基づいて所定の開先パターン1〜9に分類され
た各開先部について、相互の位置関係や穴との位置関係
を調べる。まず、step54、step64、step76、step82、st
ep92においてそれぞれの開先パターンに分類された各開
先部に対して、それぞれのPS 点とPS 点との間、PS
点とPM 点との間、PS 点とPE 点との間、PM 点とP
M 点との間、PM 点とPE 点との間、PE 点とPE 点と
の間の距離を算出し、そのうちの最短距離を求める(st
ep94)。特に、step92において、開先パターン9に分類
された開先部については、そのPS 点、PM 点、PE
と穴との最短距離をも求める(step96)。そして、それ
らの最短距離が所定の値以上であるかどうかを調べ、最
短距離がその値よりも小さい場合には、溶接が困難であ
るので、その開先部をNGとし、一方、最短距離がその
値以上である場合には、その開先部については、開先パ
ターンの分類がそのまま確定する(step98)。以上によ
り、パネル4a〜4eに形成された各開先部を開先パタ
ーン1〜9に分類する動作が終了する。
Next, with respect to the respective groove portions classified into the predetermined groove patterns 1 to 9 based on the shape and the position of the individual groove portions as described above, the mutual positional relationship and the positional relationship with the holes. Find out. First, step54, step64, step76, step82, st
against respective holders destination unit classified in each of the groove patterns in the EP92, between the respective P S point and P S point, P S
Point and P M point, P S point and P E point, P M point and P
Between the point M, between the P M point and P E point, it calculates the distance between the P E point and the P E point, determining the shortest distance of which (st
ep94). Particularly, in step 92, the shortest distance between the P S point, the P M point, the P E point and the hole is also obtained for the groove part classified into the groove pattern 9 (step 96). Then, it is checked whether or not those shortest distances are greater than or equal to a predetermined value. If the shortest distance is smaller than that value, welding is difficult, so the groove is NG, while the shortest distance is If it is equal to or more than that value, the classification of the groove pattern is fixed as it is for the groove portion (step 98). As described above, the operation of classifying the groove portions formed on the panels 4a to 4e into the groove patterns 1 to 9 is completed.
【0050】次に、パネル4fに形成された各開先部に
ついて開先パターン1〜10のいずれに該当するかを認
識する動作について説明する。図19は、パネル4fに
形成された開先部の一例を示す図である。最初に、第二
開先パターン認識部54bにおいて、パネル4fに形成
された複数の開先部が開先パターン10に該当するかを
認識する。図18に示すフローチャートに従い、まず、
開先位置検出部52から第二開先パターン認識部54b
に開先部についての開先データが入力すると(step 10
2)、各画像In (n=1,2,・・・ ,60)について
隣合う開先部間の間隔を算出する(step 104)。そし
て、その画像In で隣合う開先部間の間隔が所定の値d
1 以下であって連続して形成されている開先部の集まり
S(n) j (j=1,2,・・・ )を特定する(step10
6)。かかる処理が一の画像について終了すると、すべ
ての画像について処理が終了したかを判定し(step 10
8)、処理すべき次の画像がある場合には、step104に移
行し、同様の処理を行う。たとえば、図19において
は、画像In に二つの開先部の集まりS(n) 1 ,S(n)
2 があり、画像In+1 にも二つの開先部の集まりS(n+
1) 1 ,S(n+1) 2 がある。すべての画像について処理
が終了すると、連続する前後の画像In ,In+1 につい
て、重複して撮像されたパネル4fの部分を考慮して、
それぞれの画像の境界近傍に位置する開先部間の間隔d
を算出する(step 112)。そして、その開先部間の間隔
dが所定の値d1 以下であるものについては、連続して
形成されている一つの開先群として特定し、一方、その
開先部間の距離dが所定の値d1 より大きいものについ
ては、各々の開先部の集まりをそれぞれ一の開先群とし
て特定する。このようにしてパネル4f全体について開
先群を特定すると共に、開先位置検出部52からの開先
部の位置情報に基づいて、この特定された開先群につい
てのx方向の両端の座標を求める(step 114)。図19
の例では、画像In における開先部の集まりS(n)
2 と、画像In+1 における開先部の集まりS(n+1) 1
が、二つの画像にわたった一つの開先群になる。この場
合、開先群がわたる画像の数は2となる。次に、こうし
て特定された各開先群について、隣合う開先群間の間隔
が所定の値d2 以上であるかを判定する(step 116)。
ここで、d2 はd1 よりも大きい値である。隣合う開先
群間の間隔が所定の値d2 より小さい場合には、溶接が
困難であるので、たとえば後ろの開先群についてはNG
とする。一方、隣合う開先群間の間隔が所定の値d2
上である場合には、その開先群を開先パターン10に分
類する(step 118)。尚、ある開先群がNGとされ、こ
のNGとされた開先群とその次の開先群との間隔が所定
の値d2 よりも小さい場合、その次の開先群を開先パタ
ーン10に分類することにしている。このように分類し
た開先パターン10に対する溶接方法は、前の開先群を
溶接していないので、通常の開先パターン10の溶接方
法と同様に自動溶接が可能となる。
Next, the operation of recognizing which of the groove patterns 1 to 10 the groove portions formed on the panel 4f correspond to will be described. FIG. 19 is a diagram showing an example of the groove portion formed on the panel 4f. First, the second groove pattern recognition portion 54b recognizes whether the plurality of groove portions formed on the panel 4f correspond to the groove pattern 10. According to the flowchart shown in FIG. 18, first,
From the groove position detecting unit 52 to the second groove pattern recognizing unit 54b
When the groove data about the groove is input to (step 10
2) Calculate the interval between adjacent groove portions for each image I n (n = 1, 2, ..., 60) (step 104). Then, the distance between the adjacent groove portions in the image I n is a predetermined value d.
A group S (n) j (j = 1, 2, ...) Of groove portions which is less than 1 and is formed continuously is specified (step 10).
6). When this process is completed for one image, it is determined whether the process is completed for all images (step 10
8) If there is a next image to be processed, move to step 104 and perform similar processing. For example, in FIG. 19, a group of two groove portions S (n) 1 and S (n) are included in the image I n.
2 and the image I n + 1 also has a group S (n +) of two groove portions.
There are 1) 1 and S (n + 1) 2 . When the processing is completed for all the images, regarding the consecutive images I n and I n + 1 before and after, considering the part of the panel 4f imaged in duplicate,
Interval d between the groove portions located near the boundary of each image
Is calculated (step 112). If the distance d between the groove portions is a predetermined value d 1 or less, it is specified as one groove group formed continuously, while the distance d between the groove portions is For those larger than the predetermined value d 1 , a group of each groove portion is specified as one groove group. In this way, the groove group is specified for the entire panel 4f, and the coordinates of both ends in the x direction of the specified groove group are determined based on the position information of the groove part from the groove position detecting unit 52. Ask (step 114). FIG.
In the example, the collection S (n) of the groove portions in the image I n
And 2, a collection of groove portions in the image I n + 1 S and (n + 1) 1 is in the open destination group one that over the two images. In this case, the number of images across the groove group is 2. Next, for each groove group thus identified, it is determined whether the interval between adjacent groove groups is a predetermined value d 2 or more (step 116).
Here, d 2 is a value larger than d 1 . If the gap between adjacent groove groups is smaller than the predetermined value d 2 , welding is difficult, and therefore, for example, the rear groove group is NG.
And On the other hand, when the interval between the adjacent groove groups is the predetermined value d 2 or more, the groove group is classified into the groove pattern 10 (step 118). It should be noted that if a certain groove group is NG and the interval between this groove group and the next groove group is smaller than a predetermined value d 2 , the next groove group is set to the groove pattern. We are going to classify it into 10. The welding method for the groove patterns 10 classified as described above does not weld the previous groove group, and therefore, automatic welding is possible like the welding method for the normal groove pattern 10.
【0051】次に、第二開先パターン認識部54bで開
先パターン10に分類されなかった単独の開先部につい
て、第一開先パターン認識部54aで、その開先部が開
先パターン1〜9のいずれに該当するかを認識する。か
かる認識動作は、パネル4a〜4eに形成された開先部
を認識する場合の動作と同様であるので、その詳細な説
明を省略する。以上により、パネル4fに形成された各
開先部を開先パターン1〜10に分類する動作が終了す
る。
Next, regarding the single groove portion which is not classified into the groove pattern 10 by the second groove pattern recognition portion 54b, the groove portion is detected by the first groove pattern recognition portion 54a. Recognize which one of ~ 9 is applicable. The recognition operation is the same as the operation for recognizing the groove portions formed on the panels 4a to 4e, and thus detailed description thereof will be omitted. As described above, the operation of classifying the groove portions formed on the panel 4f into the groove patterns 1 to 10 is completed.
【0052】次に、中央制御部60は、距離センサ24
から送られた高さデータに基づいて算出された高さ情報
や、画像処理装置50から出力された各種データに基づ
いて算出された溶接位置情報及び溶接条件を、ロボット
コントローラ40に出力する。ここで、開先パターン1
0の場合には、開先群がわたる画像の数についても、ロ
ボットコントローラ40に出力する。すると、ロボット
コントローラ40はこれらの情報に基づいて溶接ロボッ
ト10を制御して、溶接を開始する(step12)。
Next, the central controller 60 controls the distance sensor 24.
The height information calculated based on the height data sent from the robot, the welding position information calculated based on various data output from the image processing device 50, and the welding conditions are output to the robot controller 40. Here, groove pattern 1
In the case of 0, the number of images across the groove group is also output to the robot controller 40. Then, the robot controller 40 controls the welding robot 10 based on these pieces of information to start welding (step 12).
【0053】こうして、一のパネルについて溶接が終了
すると、溶接を終了するかどうかを判定し(step14)、
溶接すべき次のパネルがある場合には、step 6に移行
し、同様の処理を行う。そして、すべてのパネルについ
て溶接が終了すると、ポジショナー32を元の位置に戻
し(step16)、コンバスター2を取り外して、処理が終
了する。
In this way, when the welding of one panel is completed, it is judged whether or not the welding is completed (step 14),
If there is a next panel to be welded, move to step 6 and perform the same process. Then, when welding is completed for all the panels, the positioner 32 is returned to the original position (step 16), the combustor 2 is removed, and the process is completed.
【0054】本実施例の自動溶接方法では、開先部につ
いて予め分類した複数の開先パターンを用意しておき、
コンバスターを撮像して得られた画像に基づいて開先部
が開先パターンのいずれに該当するかを認識することに
より、この認識した開先パターンに基づいて、その開先
部についての溶接条件を容易に決定することができる。
また、高さ情報と溶接位置情報と溶接条件とに基づいて
溶接ロボットを動作させることにより、自動で開先部を
確実に溶接することができると共に、所定の開先パター
ンに該当する開先部については、常に一定の条件での溶
接が可能となり、溶接の品質を一定に保つことができ
る。特に、コンバスターの円周端縁に形成された開先群
については、コンバスターの円周端縁を撮像して得られ
た各画像に基づいて開先群を特定することにより、この
特定した開先群の形状等に基づいて、開先群についての
溶接位置情報を容易に得ることができるので、開先部を
開先群毎に短時間で溶接することができる。
In the automatic welding method of this embodiment, a plurality of groove patterns preliminarily classified for the groove portion are prepared,
By recognizing which of the groove patterns the groove portion corresponds to based on the image obtained by capturing the image of the converter, the welding condition for the groove portion is based on the recognized groove pattern. Can be easily determined.
In addition, by operating the welding robot based on the height information, the welding position information, and the welding conditions, it is possible to automatically and reliably weld the groove portion, and the groove portion corresponding to the predetermined groove pattern can be automatically welded. With respect to, it is possible to always weld under constant conditions, and it is possible to keep the quality of welding constant. In particular, regarding the groove group formed on the circumferential edge of the combustor, this is specified by specifying the groove group based on each image obtained by imaging the circumferential edge of the combustor. Since the welding position information about the groove group can be easily obtained based on the shape of the groove group, the groove portion can be welded for each groove group in a short time.
【0055】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可
能である。たとえば、上記の実施例では、被溶接物とし
て航空機エンジン部品であるコンバスターを用いた場合
について説明したが、冷蔵器などの熱交換器、原子炉の
細管部、タービンの熱交換部など、溶接によって亀裂の
補修を必要とするものに対しても、本発明の自動溶接方
法を適用して、確実に補修溶接を行うことができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made within the scope of the invention. For example, in the above-mentioned embodiment, the case where a combustor, which is an aircraft engine part, is used as the object to be welded has been described. Therefore, even for those requiring repair of cracks, the automatic welding method of the present invention can be applied to surely perform repair welding.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、熱交換器の円周端縁に形成された開先群につ
いて、熱交換器の円周端縁を撮像して得られた各画像に
基づいて開先群を特定することにより、この特定した開
先群の形状等に基づいて、開先群についての溶接位置情
報を容易に得ることができ、また、距離情報と溶接位置
情報と溶接条件とに基づいて溶接ロボットを動作させる
ことにより、自動で開先部を開先群毎に確実に溶接する
ことができると共に、常に一定の条件での溶接が可能で
あり、溶接の品質を一定に保つことができる自動溶接方
法を提供することができる。
As described above, according to the invention described in claim 1, the groove group formed on the circumferential edge of the heat exchanger is obtained by imaging the circumferential edge of the heat exchanger. By specifying the groove group based on each image obtained, based on the shape of the specified groove group, it is possible to easily obtain the welding position information about the groove group, and also the distance information By operating the welding robot based on the welding position information and welding conditions, it is possible to automatically weld the groove portion for each groove group automatically, and it is possible to always weld under constant conditions. It is possible to provide an automatic welding method capable of keeping the quality of welding constant.
【0057】請求項2記載の発明によれば、溶接ロボッ
トが熱交換器を傾動及び回転するポジショナーを有する
ものであることにより、ポジショナーによって熱交換器
を傾動及び回転して、開先部を溶接しやすい位置に移動
しながら溶接を行うことができる自動溶接方法を提供す
ることができる。
According to the second aspect of the invention, since the welding robot has the positioner for tilting and rotating the heat exchanger, the heat exchanger is tilted and rotated by the positioner to weld the groove portion. It is possible to provide an automatic welding method capable of performing welding while moving to a position where it is easy to perform.
【0058】請求項3記載の発明によれば、開先群を特
定する場合、各画像について隣合う開先部間の間隔が所
定の値以下であるかどうかを調べた後、連続する前後の
画像についてそれぞれの境界近傍に位置する開先部が一
つの集まりとみなせるかどうかを調べることにより、各
画像毎に開先群を特定するのではなく、熱交換器の全円
周について開先群を特定することができ、連続して溶接
できる範囲を大きくすることができる自動溶接方法を提
供することができる。
According to the third aspect of the present invention, when the groove group is specified, it is checked whether or not the interval between the adjacent groove portions of each image is equal to or less than a predetermined value, and then, before and after the continuous operation. Rather than specifying the groove group for each image by checking whether the groove portions located near each boundary in the image can be regarded as one group, the groove group for the entire circumference of the heat exchanger is not specified. Therefore, it is possible to provide an automatic welding method capable of increasing the range of continuous welding.
【0059】請求項4記載の発明によれば、隣合う開先
群間の間隔が所定の値以上であるかどうかを判定する工
程を具備することにより、一の開先群についてその隣合
った他の開先群との位置関係を考慮して、溶接ロボット
がその開先群について実際に開先部を溶接できるかどう
かを判断することができる自動溶接方法を提供すること
ができる。
According to the fourth aspect of the present invention, by providing the step of judging whether the interval between the adjacent groove groups is equal to or more than a predetermined value, the adjacent groove groups are adjacent to each other. It is possible to provide an automatic welding method capable of determining whether or not the welding robot can actually weld the groove portion with respect to the groove group in consideration of the positional relationship with other groove groups.
【0060】請求項5記載の発明によれば、開先部まで
の距離情報を得る場合、各画像に対応する熱交換器の領
域における任意の一点を計測することにより、距離情報
を容易に得ることができる自動溶接方法を提供すること
ができる。
According to the fifth aspect of the invention, when obtaining the distance information to the groove portion, the distance information can be easily obtained by measuring an arbitrary point in the area of the heat exchanger corresponding to each image. It is possible to provide an automatic welding method capable of performing the above.
【0061】請求項6記載の発明によれば、熱交換器
が、航空機エンジン部品であるコンバスターであること
により、欠陥の部分を一定の高い品質で溶接して、欠陥
の再発を有効に防止することができるので、航空機事故
の発生を効果的に防止することができる自動溶接方法を
提供することができる。
According to the invention of claim 6, since the heat exchanger is a combustor which is an aircraft engine component, the defective portion is welded with a constant high quality and the recurrence of the defect is effectively prevented. Therefore, it is possible to provide an automatic welding method capable of effectively preventing the occurrence of an aircraft accident.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の一実施例である自動溶接方法を適用し
た自動溶接システムの概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic welding system to which an automatic welding method according to an embodiment of the present invention is applied.
【図2】被溶接物であるコンバスターの一部の概略平面
図である。
FIG. 2 is a schematic plan view of a part of a combustor that is an object to be welded.
【図3】そのコンバスターのA−A矢視方向概略断面図
である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the combustor.
【図4】そのコンバスターに形成された開先部を説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a groove portion formed on the combustor.
【図5】そのコンバスターの表面に生じた凹凸状態を説
明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a concavo-convex state generated on the surface of the combustor.
【図6】そのコンバスターの撮像視野及び高さの計測ポ
イントを説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an imaging field of view and a height measurement point of the combustor.
【図7】図1に示す自動溶接システムの開先位置検出部
において計測される開先部の特徴量を説明するための図
である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the feature amount of the groove portion measured by the groove position detection unit of the automatic welding system shown in FIG.
【図8】開先パターンを説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a groove pattern.
【図9】図1に示す自動溶接システムの動作を説明する
ための図である。
FIG. 9 is a view for explaining the operation of the automatic welding system shown in FIG.
【図10】その自動溶接システムの開先位置検出部の動
作を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the groove position detecting portion of the automatic welding system.
【図11】その開先位置検出部におけるウインドウ処理
を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining window processing in the groove position detection unit.
【図12】その開先位置検出部における二値化処理を説
明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a binarization process in the groove position detection unit.
【図13】その二値化処理を行う際のしきい値の設定の
仕方を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining how to set a threshold value when performing the binarization process.
【図14】図1に示す自動溶接システムの第一開先パタ
ーン認識部の動作を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the first groove pattern recognition section of the automatic welding system shown in FIG.
【図15】図1に示す自動溶接システムの第一開先パタ
ーン認識部の動作を説明するための図である。
FIG. 15 is a view for explaining the operation of the first groove pattern recognition unit of the automatic welding system shown in FIG.
【図16】図1に示す自動溶接システムの第一開先パタ
ーン認識部の動作を説明するための図である。
16 is a diagram for explaining the operation of the first groove pattern recognition unit of the automatic welding system shown in FIG.
【図17】図1に示す自動溶接システムの第一開先パタ
ーン認識部の動作を説明するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the first groove pattern recognition unit of the automatic welding system shown in FIG.
【図18】図1に示す自動溶接システムの第二開先パタ
ーン認識部の動作を説明するための図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining the operation of the second groove pattern recognition unit of the automatic welding system shown in FIG. 1.
【図19】コンバスターの円周端縁に形成された開先部
の一例を示す図である。
FIG. 19 is a view showing an example of a groove portion formed on the circumferential edge of the combustor.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
2 コンバスター 4 パネル 6 穴 8 亀裂 10 溶接ロボット 12 ロボット本体 22 溶接トーチ 24 距離センサ 26 CCDカメラ 28 照明装置 32 ポジショナー 40 ロボットコントローラ 50 画像処理装置 52 開先位置検出部 54a 第一開先パターン認識部 54b 第二開先パターン認識部 60 中央制御部 70 記憶部 80 CRT表示装置 110 開先部 112 傾斜部 114 貫通部 116 平坦部 118 すじ状部分 2 Combustor 4 Panel 6 Hole 8 Crack 10 Welding robot 12 Robot body 22 Welding torch 24 Distance sensor 26 CCD camera 28 Lighting device 32 Positioner 40 Robot controller 50 Image processing device 52 Groove position detection part 54a First groove pattern recognition part 54b Second groove pattern recognition section 60 Central control section 70 Storage section 80 CRT display device 110 Groove section 112 Inclined section 114 Penetrating section 116 Flat section 118 Streak section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23K 31/00 D 37/047 501 D F02C 7/00 D F23R 3/42 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location B23K 31/00 D 37/047 501 D F02C 7/00 D F23R 3/42 Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 略円筒形状の熱交換器の円周端縁に発生
    した欠陥部分に開先部を形成し、溶接ロボットを用いて
    補修溶接する自動溶接方法であって、 前記溶接ロボットに取着される溶接トーチから前記開先
    部までの距離情報を得る工程と、 前記熱交換器の円周端縁を撮像して得られた各画像に所
    定の処理を施すことにより、前記開先部についての画像
    情報を得る工程と、 前記開先部の画像情報に基づいて、隣合う前記開先部間
    の間隔が所定の値以下であって連続して形成されている
    前記開先部の集まりを開先群として特定する工程と、 前記開先部の画像情報に基づいて、前記特定された開先
    群についての、溶接開始位置と溶接終了位置とを含む溶
    接位置情報を得る工程と、 前記特定された開先群についての溶接条件を得る工程
    と、 前記距離情報と前記溶接位置情報と前記溶接条件とに基
    づいて前記溶接ロボットを動作させ、前記開先群毎に前
    記開先部を溶接する工程と、 を具備することを特徴とする自動溶接方法。
    1. An automatic welding method in which a groove portion is formed in a defect portion generated at a circumferential end edge of a substantially cylindrical heat exchanger and repair welding is performed by using a welding robot. The step of obtaining distance information from the welding torch to be worn to the groove portion, and the groove portion by subjecting each image obtained by imaging the circumferential edge of the heat exchanger to the groove portion And a group of the groove portions that are continuously formed with an interval between the adjacent groove portions being a predetermined value or less based on the image information of the groove portions. Specifying a groove group, based on the image information of the groove portion, for the specified groove group, a step of obtaining welding position information including a welding start position and a welding end position, Obtaining welding conditions for the specified groove group, and the distance A step of operating the welding robot based on information, the welding position information, and the welding condition to weld the groove portion for each groove group, the automatic welding method.
  2. 【請求項2】 前記溶接ロボットは前記熱交換器を傾動
    及び回転するポジショナーを有し、前記ポジショナーに
    よって前記熱交換器を回転して溶接を行うことを特徴と
    する請求項1記載の自動溶接方法。
    2. The automatic welding method according to claim 1, wherein the welding robot has a positioner which tilts and rotates the heat exchanger, and the positioner rotates the heat exchanger to perform welding. .
  3. 【請求項3】 前記開先群を特定する場合、前記各画像
    について隣合う前記開先部間の間隔が所定の値以下であ
    るかどうかを調べた後、連続する前後の前記画像につい
    てそれぞれの境界近傍に位置する前記開先部又は前記開
    先部の集まりが一つの前記開先群とみなせるかどうかを
    調べることを特徴とする請求項1又は2記載の自動溶接
    方法。
    3. When the groove group is specified, it is checked whether or not an interval between the adjacent groove portions is less than or equal to a predetermined value for each of the images, and then, for each of the images before and after successive images. 3. The automatic welding method according to claim 1, wherein it is checked whether or not the groove portion or a group of the groove portions located near a boundary can be regarded as one groove group.
  4. 【請求項4】 隣合う前記開先群間の間隔が所定の値以
    上であるかどうかを判定する工程を具備することを特徴
    とする請求項1、2又は3記載の自動溶接方法。
    4. The automatic welding method according to claim 1, further comprising a step of determining whether or not the interval between adjacent groove groups is a predetermined value or more.
  5. 【請求項5】 前記開先部までの距離情報を得る場合、
    前記各画像に対応する前記熱交換器の領域における任意
    の一点を計測することにより、前記開先部までの距離を
    求めることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の
    自動溶接方法。
    5. When obtaining the distance information to the groove portion,
    The automatic welding method according to claim 1, wherein the distance to the groove portion is obtained by measuring an arbitrary point in the area of the heat exchanger corresponding to each image. .
  6. 【請求項6】 前記熱交換器は、航空機エンジン部品で
    あるコンバスターであることを特徴とする請求項1、
    2、3、4又は5記載の自動溶接方法。
    6. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is a combustor which is an aircraft engine component.
    The automatic welding method according to 2, 3, 4 or 5.
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JP2010260000A (en) * 2009-05-07 2010-11-18 Kinki:Kk Method of regenerating cutting blade, and regenerating equipment thereof
CN102451970A (en) * 2010-10-29 2012-05-16 株式会社近畿 Reproducing method and reproducing equipment for cutter blade
WO2020262049A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 Repair welding control device and repair welding control method

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