JPH08193811A - Apparatus and method for detecting welding part - Google Patents

Apparatus and method for detecting welding part

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JPH08193811A
JPH08193811A JP296795A JP296795A JPH08193811A JP H08193811 A JPH08193811 A JP H08193811A JP 296795 A JP296795 A JP 296795A JP 296795 A JP296795 A JP 296795A JP H08193811 A JPH08193811 A JP H08193811A
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JP
Japan
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signal
deviation
index
light
center
Prior art date
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Application number
JP296795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Takamatsu
繁男 高松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08193811A publication Critical patent/JPH08193811A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To simplify a processing circuit of an apparatus in comparison with an apparatus using a CCD camera device and make the apparatus resistive to mechanical vibrations and inexpensive in comparison with an apparatus using a rotary mirror by obtaining the displacement amount an direction of a groove part, based on the photodetecting quantity of a photodiode. CONSTITUTION: A laser light is cast to a welding groove part 3 through a projecting lens 5 to spread with a predetermined degree. The reflected laser light is detected by a photodiode 14 through a bundle of optical fibers 13 formed by arranging a plurality of optical fibers 12 in a predetermined arrangement. The position of the photodetecting center of gravity in a lateral cross section of the groove part 3 is detected on the basis of direct current signals from the photodiodes 14. A displacement index is calculated based on the position, and compared with a reference index indicating the normal position of the groove part. The amount and direction of a displacement obtained by the comparison are judged.

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、自動溶接装置による溶
接において、被溶接物の設置誤差や、溶接中の熱歪みに
よる溶接部のずれを検出するための溶接部検出装置およ
び溶接部検出方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding portion detecting device and a welding portion detecting method for detecting an installation error of a workpiece to be welded and a displacement of a welding portion due to thermal strain during welding in welding by an automatic welding device. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自動溶接装置(溶接ロボット装置
も含む)により自動溶接を行う際に、被溶接物の設置誤
差や、溶接中の熱歪みによる溶接部(溶接線)のずれを
検出する装置としては、例えばレーザ光を扇状に広げ
て、被測定対象物に照射した際のレーザ切断像をCCD
カメラ装置で撮像するものが提案されている(例えば、
神戸製鋼技報:VOL 37,NO.2 1987に開示されてい
る)。
2. Description of the Related Art Conventionally, when performing automatic welding by an automatic welding device (including a welding robot device), a deviation of a welded portion (welding line) due to an installation error of a workpiece to be welded or a thermal strain during welding is detected. As an apparatus, for example, a laser cut image when a laser beam is spread in a fan shape and irradiated on a measurement object is a CCD.
What is imaged by a camera device is proposed (for example,
Kobe Steel Technical Report: VOL 37, NO.2 1987).

【0003】また、レーザ光を扇状に広げる方法とし
て、特公平4−30524号公報に示されるように、ミ
ラーを走査させるようにしたものがある。
Further, as a method of spreading the laser light in a fan shape, there is a method of scanning a mirror as disclosed in Japanese Patent Publication No. 30524/1992.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した前者のよう
に、レーザ切断像をCCDカメラ装置で撮像する構成に
よると、CCDカメラ装置の性格上、撮像速度をビデオ
レート以上にすることが困難であるとともに、画像処理
による位置検出処理を行う必要があるため、高速演算回
路を必要とし、装置が高価になるという問題があった。
According to the configuration in which the laser cutting image is picked up by the CCD camera device as in the former case described above, it is difficult to set the image pickup speed higher than the video rate due to the nature of the CCD camera device. At the same time, since it is necessary to perform position detection processing by image processing, there is a problem that a high-speed arithmetic circuit is required and the device becomes expensive.

【0005】また、後者のように、ミラーを回転させる
場合には、その回転機構部のために、センサ自体を小型
化することが困難であるとともに、機械的振動に弱いと
いう欠点がある。
When the mirror is rotated as in the latter case, it is difficult to miniaturize the sensor itself due to its rotating mechanism portion, and it is vulnerable to mechanical vibration.

【0006】そこで、本発明は上記問題を解消し得る溶
接部検出装置および溶接部検出方法を提供することを目
的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a welding portion detecting device and a welding portion detecting method which can solve the above problems.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の溶接部検出装置は、溶接部にレーザ光を投
光レンズを介して所定の広がりを有するように照射する
照射器と、溶接部で反射したレーザ光を受光する光ファ
イバ束と、この光ファイバ束の各光ファイバからの光を
検出するフォトダイオードと、これら各フォトダイオー
ドからの電気信号を直流信号に変換する信号処理装置
と、この信号処理装置で得られた直流信号に基づき溶接
部の位置を検出するとともに基準溶接部に対するずれ量
を演算する演算処理装置とから構成し、この演算処理装
置を、上記信号処理装置から入力された直流信号に基づ
き溶接部の横断面において受光重心位置を検出するする
重心検出回路と、この重心検出回路で得られた重心位置
に基づきずれ指標を算出する指標算出回路と、この指標
算出回路で得られたずれ指標と正常な溶接部位置を示す
基準指標とを比較する比較演算回路と、この比較演算回
路で得られたずれ量およびずれ方向を判定するずれ判定
回路とから構成したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a welding portion detecting apparatus of the present invention comprises an irradiator for irradiating a welding portion with a laser beam so as to have a predetermined spread through a light projecting lens. An optical fiber bundle that receives the laser light reflected at the weld, a photodiode that detects the light from each optical fiber of this optical fiber bundle, and a signal processing device that converts the electrical signal from each photodiode into a DC signal And a processing unit that detects the position of the welded portion based on the DC signal obtained by this signal processing device and that calculates the amount of deviation with respect to the reference welding portion. A center of gravity detection circuit that detects the position of the center of gravity of the received light on the cross section of the weld based on the input DC signal, and a shift index is calculated based on the position of the center of gravity obtained by this center of gravity detection circuit. Index calculation circuit, a comparison calculation circuit that compares the deviation index obtained by this index calculation circuit with a reference index indicating a normal weld position, and the deviation amount and deviation direction obtained by this comparison calculation circuit are determined. And a shift discriminating circuit.

【0008】また、上記課題を解決するため、本発明の
溶接部検出方法は、溶接部にレーザ光を投光レンズを介
して所定の広がりを有するように照射し、この反射した
レーザ光を、複数本の光ファイバが所定の配列でもって
並べられてなる光ファイバ束を介してフォトダイオード
により検出し、これら各フォトダイオードからの電気信
号を直流信号に変換し、この変換された直流信号に基づ
き溶接部の横断面において受光重心位置を検出し、この
重心位置に基づきずれ指標を算出し、このずれ指標と正
常な溶接部位置を示す基準指標とを比較し、この比較に
より得られたずれ量およびずれ方向を判定する方法であ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the welding portion detecting method of the present invention irradiates the welding portion with a laser beam so as to have a predetermined spread through a light projecting lens, and reflects this laser beam. Detected by a photodiode through an optical fiber bundle in which a plurality of optical fibers are arranged in a predetermined array, convert the electric signal from each of these photodiodes into a DC signal, and based on this converted DC signal The position of the light receiving center of gravity in the cross section of the weld is detected, a displacement index is calculated based on this position of the center of gravity, and this displacement index is compared with a reference index indicating a normal weld position, and the displacement amount obtained by this comparison And a method of determining the deviation direction.

【0009】[0009]

【作用】上記の検出装置および検出方法において、溶接
部にレーザ光を照射してその反射したレーザ光を検出す
る際に、所定方向に配列されたフォトダイオードを使用
するとともに、各フォトダイオードの受光量に基づき、
その受光重心位置を求め、そしてこの重心位置と正常な
溶接部の基準位置とを比較することにより、そのずれ量
が求められるとともに、どの方向にずれているかが判定
される。
In the above-described detection device and detection method, when the laser light is applied to the welded portion and the reflected laser light is detected, the photodiodes arranged in the predetermined direction are used and the light received by each photodiode is received. Based on quantity
By obtaining the light receiving center of gravity position and comparing the center of gravity position with the reference position of the normal welded portion, the amount of the deviation is obtained and in which direction the deviation is made is determined.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1〜図5に
基づき説明する。図1において、1は例えば鋼板2A,
2B同士を溶接する際の溶接線(溶接部で例えば溶接開
先溝)3を検出するための溶接線検出装置で、レーザド
ライバ4により駆動されて溶接線3に投光レンズ5を介
してレーザ光を照射する照射器(例えば半導体レーザ素
子が使用される)6と、このレーザ光の反射光を受光レ
ンズ7を介して受光するとともに電気信号を出力する受
光器8と、この受光器8で得られた電気信号に所定の処
理を施す信号処理装置9と、この信号処理装置9で処理
された信号に基づき溶接線3の位置を検出するとともに
基準溶接線とのずれを求めそして自動溶接装置(勿論、
溶接ロボット装置も含む)の溶接トーチを駆動する駆動
制御部11に制御信号を出力する演算処理装置10とか
ら構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1, 1 is, for example, a steel plate 2A,
A welding line detection device for detecting a welding line (for example, a welding groove at the welded portion) 3 when welding 2B to each other. It is driven by a laser driver 4 and a laser beam is applied to the welding line 3 via a light projecting lens 5. An irradiator 6 for irradiating light (for example, a semiconductor laser element is used), a light receiver 8 for receiving reflected light of this laser light via a light receiving lens 7 and outputting an electric signal, and this light receiver 8 A signal processing device 9 for subjecting the obtained electric signal to a predetermined process, a position of the welding line 3 is detected based on the signal processed by the signal processing device 9, a deviation from a reference welding line is obtained, and an automatic welding device is provided. (Of course,
(Including a welding robot apparatus) and an arithmetic processing unit 10 that outputs a control signal to a drive control unit 11 that drives a welding torch.

【0011】上記光学レンズ5は、照射器6から発射さ
れるレーザ光を扇状のスリット光に広げるためのもので
あり、またレーザドライバ4により、照射器6から発射
されるレーザ光には、デューティ比が50%で、455
kHzのパルス変調がかけられている。
The optical lens 5 is used to spread the laser light emitted from the irradiator 6 into a fan-shaped slit light. The laser driver 4 causes the laser light emitted from the irradiator 6 to have a duty cycle. Ratio is 50%, 455
Pulse modulation of kHz is applied.

【0012】なお、455kHzに変調しているのは、
溶接時に発生するアーク光が、DC〜100kHz程度
の周波数成分であり、このアーク光の影響を抑えるため
である。
Note that the modulation to 455 kHz is
This is because the arc light generated during welding has a frequency component of about DC to 100 kHz and suppresses the influence of this arc light.

【0013】上記受光器8は、図4に示すように、一列
に15本(勿論、15本に限るものではなく、15本以
上またはそれより少なくても良い。後述するが、溶接線
3の許容ずれ量をカバーし得る本数があれば良い。)の
光ファイバ12が並べて配置されてなる光ファイバ束1
3と、この光ファイバ束13の各光ファイバ12に対応
して配置されたフォトダイオード14とから構成されて
いる。なお、これらの光ファイバ12は一列に並べて配
置されており、また上述したように、溶接線3の横断面
を十分に検出し得るような幅でもって設けられている。
As shown in FIG. 4, the number of the light receivers 8 is 15 in a row (of course, the number is not limited to 15 and may be 15 or more or less. The optical fiber bundle 1 is formed by arranging the optical fibers 12 of which the number is enough to cover the allowable deviation amount.
3 and a photodiode 14 arranged corresponding to each optical fiber 12 of the optical fiber bundle 13. The optical fibers 12 are arranged side by side in a line and, as described above, are provided with a width that can sufficiently detect the cross section of the welding line 3.

【0014】上記信号処理装置9は、上記フォトダイオ
ード14で光信号から電気信号に、すなわち電流に変換
された信号のうち、455kHz成分の信号を抽出する
同調回路21と、この同調回路21で抽出された抽出信
号を100kHzの応答可能な直流信号に変換する信号
変換回路22と、この変換された直流信号の光強度をそ
れぞれ光ファイバ12ごとに検出する光強度検出回路2
3と、この光強度検出回路23で検出された光強度の信
号レベルすなわち受光量をA/D変換するA/D変換器
24とから構成されている。
The signal processing device 9 includes a tuning circuit 21 for extracting a signal having a 455 kHz component from a signal converted from an optical signal into an electric signal by the photodiode 14, that is, a current, and the tuning circuit 21. A signal conversion circuit 22 for converting the extracted signal into a DC signal capable of responding at 100 kHz, and a light intensity detection circuit 2 for detecting the light intensity of the converted DC signal for each optical fiber 12.
3 and an A / D converter 24 for A / D converting the signal level of the light intensity detected by the light intensity detection circuit 23, that is, the amount of received light.

【0015】上記演算処理装置10は、図2に示すよう
に、上記信号処理装置9から入力されたデータに統計処
理を施してノイズを除去する統計処理回路(例えば、溶
接時のスパッタや、ヒュームなどの外乱により一回だけ
の測定の場合に、誤差が大きくなり、これを防止するた
めに設けられる)31と、この統計処理回路31で処理
された光強度データの重心位置を求める重心検出回路3
2と、この重心検出回路32で求められた重心位置から
全体の中心位置を示す指標を算出する指標算出回路33
と、この指標算出回路33で求められた指標および正常
な溶接線の位置を示す基準指標を入力して、両指標の差
を演算する比較演算回路34と、この比較演算回路34
で演算されたずれ量に基づき開先溝3がどのようにずれ
ているかを判定し、そしてその修正用データを自動溶接
装置の溶接トーチの駆動制御部11に出力するずれ判定
回路35とから構成されている。
As shown in FIG. 2, the arithmetic processing unit 10 performs statistical processing on the data inputted from the signal processing unit 9 to remove noise, for example, a statistical processing circuit (for example, spatter at welding or fumes). Error caused by a disturbance such as when the measurement is performed only once, and is provided to prevent this from occurring) 31 and a centroid detection circuit for obtaining the centroid position of the light intensity data processed by the statistical processing circuit 31. Three
2 and an index calculation circuit 33 for calculating an index indicating the overall center position from the position of the center of gravity obtained by the center of gravity detection circuit 32.
And a comparison calculation circuit 34 for calculating the difference between the indexes by inputting the index calculated by the index calculation circuit 33 and a reference index indicating the position of a normal welding line, and the comparison calculation circuit 34.
And a deviation determination circuit 35 that determines how the groove 3 is displaced based on the displacement calculated in step S1 and outputs correction data to the drive control unit 11 of the welding torch of the automatic welding apparatus. Has been done.

【0016】次に、上記の溶接線検出装置1に基づき、
V字形の溶接線を検出する方法について説明する。ここ
で、溶接線3の検出原理について説明する。
Next, based on the above welding line detection device 1,
A method of detecting a V-shaped welding line will be described. Here, the principle of detecting the welding line 3 will be described.

【0017】例えば、溶接開先溝(溶接線)にレーザ光
を斜め上方から照射した場合、その深さに応じてレーザ
光の照射位置が異なるため、この反射光が開先溝の形状
を反映したものとなる。これは、一般に、レーザ切断像
と呼ばれるもので、このことを利用して、開先溝3を検
出するものである。
For example, when a laser beam is radiated obliquely from above to a welding groove (welding line), since the irradiation position of the laser beam differs depending on the depth, this reflected light reflects the shape of the groove. It will be what you did. This is generally called a laser cut image, and this is used to detect the groove groove 3.

【0018】まず、図1に示すように、照射器6より4
55kHzの周波数にパルス変調されたレーザ光を、図
3(a)および(b)に示すようなV字形の開先溝3に
照射し、そしてその反射光を、光ファイバ束13を介し
て、光ファイバ12に対応して設けられたフォトダイオ
ード14により受光する。
First, as shown in FIG.
Laser light pulse-modulated at a frequency of 55 kHz is applied to the V-shaped groove 3 as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), and the reflected light is passed through the optical fiber bundle 13. The light is received by a photodiode 14 provided corresponding to the optical fiber 12.

【0019】各フォトダイオード14から得られた受光
量と各光ファイバ12の位置との関係をグラフに示すと
図4のようになる。なお、開先溝3の形状がV字形であ
るため、フォトダイオード14から得られる信号は、こ
のV字形の途中を水平方向に切断したものとなり、した
がって2箇所においてその受光量が大きくなる。
The relationship between the amount of light received from each photodiode 14 and the position of each optical fiber 12 is shown in the graph of FIG. Since the groove 3 has a V-shape, the signal obtained from the photodiode 14 is a signal obtained by cutting the V-shape in the middle in the horizontal direction, and therefore the amount of light received increases at two locations.

【0020】すなわち、図4のグラフにおいては、A点
とB点との2箇所で、受光量が多くなっており、すなわ
ち4番目と12番目との光ファイバ12の位置で、開先
溝3が交わっていることが分かる。
That is, in the graph of FIG. 4, the amount of received light is large at two points A and B, that is, at the positions of the fourth and twelfth optical fibers 12, the groove 3 You can see that

【0021】そして、A点とB点を使用して、この開先
溝3の基準位置(正常な状態の位置)に対するずれ量お
よびずれ方向を、下記の式および式に示すような演
算式に基づく、左右のずれ指標および上下のずれ指標と
して求める。
Then, using the points A and B, the deviation amount and the deviation direction of the groove 3 with respect to the reference position (the position in the normal state) are converted into the following equations and equations. Based on this, a horizontal shift index and a vertical shift index are obtained.

【0022】 (LA +LB )/2=左右のずれ指標・・・・ LB −LA =上下のずれ指標・・・・・・・ 次に、式および式により求められた各ずれ指標と、
予め、正しい位置にある時の基準指標とを、比較演算回
路34にて比較演算する。
[0022] (L A + L B) / 2 = horizontal deviation indicator ···· L B -L A = vertical displacement indicator ....... Next, each misalignment indicator determined by the formula and the formula When,
In advance, the comparison calculation circuit 34 compares and calculates the reference index when it is in the correct position.

【0023】例えば、開先溝3の位置が、上方にずれる
と、図5(b)に示すような状態となり、下方にずれる
と、図5(c)に示すような状態となり、右側にずれる
と、図5(d)に示すような状態となり、左側にずれる
と、図5(e)に示すような状態となる。なお、図5
(a)は、開先溝3が正しい位置にある状態を示してい
る。
For example, if the position of the groove 3 is shifted upward, the state shown in FIG. 5B is obtained, and if it is shifted downward, the state shown in FIG. 5C is obtained, and the groove 3 is shifted to the right. Then, the state becomes as shown in FIG. 5D, and when it shifts to the left side, the state becomes as shown in FIG. 5E. Note that FIG.
(A) has shown the state where the groove groove 3 exists in a correct position.

【0024】この図5から分かるように、上方にずれる
と、(LB −LA )の指標が小さくなり、下方にずれる
と、(LB −LA )の指標が大きくなり、右側にずれる
と、[(LA +LB )/2]の指標が小さくなり、左側
にずれると、[(LA +LB)/2]の指標が大きくな
る。すなわち、この2種類の指標を、基準指標と比較す
ることにより、開先溝3がどれくらいの量でもってかつ
どの方向にずれているかを判定することができる。
[0024] As can be seen from FIG. 5, deviates upward, the index is small (L B -L A), deviates downward, increases the index of (L B -L A), displaced to the right Then, the index of [(L A + L B ) / 2] becomes smaller, and when it shifts to the left, the index of [(L A + L B ) / 2] becomes larger. That is, by comparing these two types of indexes with the reference indexes, it is possible to determine how much the groove groove 3 is and in which direction the groove 3 is displaced.

【0025】したがって、光ファイバ束13により受光
されたレーザ光の反射光の受光量を測定して上述した各
ずれ指標を求めるとともに基準指標と比較し、この求め
られたずれ指標と基準指標とが一致するように、溶接ト
ーチを移動させるための制御信号が、ずれ判定回路35
からその駆動制御部11に出力される。すなわち、溶接
トーチを、開先溝3に正確に沿わせることができる。
Therefore, the received light amount of the reflected light of the laser light received by the optical fiber bundle 13 is measured to obtain each of the above-mentioned deviation indices and also to compare with the reference index, and the obtained deviation index and the reference index are The control signal for moving the welding torch so that they coincide with each other is the deviation determination circuit 35.
Is output to the drive control unit 11. That is, the welding torch can be accurately aligned with the groove groove 3.

【0026】次に、本発明の第2の実施例を、図6〜図
11に基づき説明する。本第2の実施例においては、図
6(a)および(b)に示すように、溶接部が重ね合わ
せ部3である場合について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, a case where the welded portion is the overlapping portion 3 will be described.

【0027】この場合、溶接線すなわち重ね合わせ部3
を検出するには、二次元的に、すなわち平面として検出
する必要があるため、受光器8において使用される光フ
ァイバ束13は、図7に示すように、例えば光ファイバ
12が1列に6個(X方向)並べられたものを3列(Y
方向に3列)配置した光ファイバ束13が使用される。
なお、この場合にも、光ファイバ束13が6個×3列の
配置に限定されるものでは無く、やはり溶接部がずれた
場合でも、その溶接部をカバーし得る配列のものであれ
ば良い。
In this case, the welding line, that is, the overlapping portion 3
Since it is necessary to detect in a two-dimensional manner, that is, as a plane, the optical fiber bundle 13 used in the photodetector 8 has, for example, 6 optical fibers 12 arranged in a row as shown in FIG. 3 (Y direction)
The optical fiber bundle 13 arranged in three rows) is used.
Also in this case, the arrangement of the optical fiber bundles 13 is not limited to the arrangement of 6 pieces × 3 rows, and the arrangement may be such that the welded portions can be covered even when the welded portions are displaced. .

【0028】また、演算処理装置41としては、図8に
示すような構成のものが使用される。なお、上記第1の
実施例では、X方向だけの受光量の変化位置を検出した
のに対して、この第2の実施例では、X方向の他に、Y
方向についても受光量の変化位置を検出する必要があ
り、このための回路が新たに設けられている。
Further, as the arithmetic processing unit 41, one having a structure as shown in FIG. 8 is used. In the first embodiment, the change position of the received light amount only in the X direction is detected, whereas in the second embodiment, in addition to the X direction, the Y position is detected.
It is necessary to detect the change position of the received light amount in the direction as well, and a circuit for this is newly provided.

【0029】すなわち、この演算処理装置41は、ノイ
ズを除去する統計処理回路51と、この統計処理回路5
1で処理された光強度データのY方向およびX方向重心
位置をそれぞれ求めるY方向重心検出回路52Aおよび
X方向重心検出回路52Bと、これら重心検出回路52
A,52Bで求められたY方向およびX方向の重心位置
から全体の中心位置を示す指標を算出する指標算出回路
53と、この指標算出回路53で求められた指標および
正常な溶接線の位置を示す基準指標を入力して、両指標
の差を演算する比較演算回路54と、この比較演算回路
54で演算されたずれ量に基づき重ね合わせ部3がどの
ようにずれているかを判定し、そしてその修正用データ
を自動溶接装置の溶接トーチの駆動制御部11に出力す
るずれ判定回路55とから構成されている。
That is, the arithmetic processing unit 41 includes a statistical processing circuit 51 for removing noise and the statistical processing circuit 5.
Y-direction center-of-gravity detection circuit 52A and X-direction center-of-gravity detection circuit 52B for obtaining the Y-direction and X-direction center-of-gravity positions of the light intensity data processed in 1 and these center-of-gravity detection circuits 52, respectively.
The index calculation circuit 53 that calculates an index indicating the overall center position from the barycentric positions in the Y and X directions obtained by A and 52B, and the index obtained by this index calculation circuit 53 and the position of a normal welding line are displayed. By inputting the reference index shown, the comparison calculation circuit 54 for calculating the difference between the two indexes and how the superposition section 3 is displaced based on the deviation amount calculated by the comparison calculation circuit 54 are determined, and The correction data is output to the drive control unit 11 of the welding torch of the automatic welding device, and the shift determination circuit 55 is provided.

【0030】以下、重ね合わせ部3の検出方法について
説明する。まず、照射器6から重ね合わせ部3にレーザ
光が照射され、その反射光が光ファイバ束13にて受光
される。
The method of detecting the overlapping portion 3 will be described below. First, the overlapping unit 3 is irradiated with laser light from the irradiator 6, and the reflected light is received by the optical fiber bundle 13.

【0031】そして、統計処理回路51にて受光量のデ
ータに統計処理が施され、ノイズが除去される。次に、
図9(a)〜(f)に示すように、同一位置(X位置)
における各列(Y方向)の光ファイバ12にて受光され
た受光量、すなわち光強度からY方向における重心位置
が、Y方向重心検出回路52Aにて検出される。
Then, the statistical processing circuit 51 statistically processes the received light amount data to remove noise. next,
As shown in FIGS. 9A to 9F, the same position (X position)
In the Y direction center of gravity detection circuit 52A, the amount of received light received by the optical fibers 12 in each row (Y direction), that is, the center of gravity position in the Y direction is detected from the light intensity.

【0032】そして、これと同じく、図10(a)〜
(c)に示すように、各列(Y方向)におけるX方向で
の重心位置(正確には、境界位置という)が、境界判定
レベル(しきい値)を参照することにより、X方向重心
検出回路52Bにて検出される。
Then, similarly to this, FIG.
As shown in (c), the barycentric position (correctly referred to as a boundary position) in the X direction in each column (Y direction) refers to the boundary determination level (threshold value) to detect the barycentric direction in the X direction. It is detected by the circuit 52B.

【0033】次に、これら各重心検出回路52A,52
Bにて検出された重心位置および境界位置が、指標算出
回路53に入力され、ここで左右の位置ずれ指標および
上下の位置ずれ指標が求められる。
Next, each of these centroid detection circuits 52A, 52
The center-of-gravity position and the boundary position detected in B are input to the index calculation circuit 53, where the left and right position shift indices and the upper and lower position shift indices are obtained.

【0034】例えば第2列目のF点と第3列目のG点と
の平均が求められて、左右の位置ずれ指標とされる。ま
た、図9の(a)〜(f)にて示すように、各X位置に
おけるY方向での受光量すなわち光強度を求め、そして
これらの平均を演算し、この平均値を上下方向のずれ指
標とする。
For example, the average of the point F in the second column and the point G in the third column is obtained and used as the left and right position shift index. Further, as shown in (a) to (f) of FIG. 9, the received light amount in the Y direction, that is, the light intensity at each X position is obtained, and the average of these is calculated, and this average value is shifted in the vertical direction. Use as an index.

【0035】例えば、重ね合わせ部3の位置が、上方に
ずれると、図11(b)に示すような状態となり、下方
にずれると、図11(c)に示すような状態となり、右
側にずれると、図11(d)に示すような状態となり、
左側にずれると、図11(e)に示すような状態とな
る。なお、図11(a)は、重ね合わせ部3が正しい位
置にある状態を示している。
For example, if the position of the overlapping portion 3 is shifted upward, the state shown in FIG. 11B is obtained, and if it is shifted downward, the state shown in FIG. 11C is obtained, and the state is shifted to the right. Then, the state becomes as shown in FIG.
If it shifts to the left side, the state shown in FIG. In addition, FIG. 11A shows a state in which the overlapping portion 3 is in the correct position.

【0036】そして、これらの各ずれ指標と、正常状態
を示す基準指標とが比較演算回路54で比較され、この
比較された指標値、すなわちずれ量およびずれ方向がず
れ判定回路55に入力され、ここでそのずれ量およびど
の方向にずれているかが判定されるとともに、このずれ
判定回路55から、修正用データが自動溶接装置の溶接
トーチの駆動制御部11に出力されて、溶接トーチが、
常に、重ね合わせ部すなわち溶接線3を倣うように制御
される。
Then, each of these deviation indexes and the reference index indicating the normal state are compared by the comparison operation circuit 54, and the compared index values, that is, the deviation amount and deviation direction are input to the deviation judgment circuit 55, Here, the amount of deviation and the direction in which the deviation is made are determined, and correction data is output from the deviation determination circuit 55 to the drive control unit 11 of the welding torch of the automatic welding apparatus, and the welding torch is
Control is always performed so as to follow the overlapping portion, that is, the welding line 3.

【0037】このように、溶接部からの反射したレーザ
光を、所定方向に配列された複数個のフォトダイオード
で受光し、その受光量に基づき、溶接部である溶接線の
位置を検出するようにしているので、CCDカメラ装置
を使用するとともにその撮影画像を画像処理するものに
比べて、非常に、高速にそのずれ量およびずれ方向を検
出することができ、また投光レンズでレーザ光を広げる
ようにしているので、例えば回転ミラーにより、レーザ
光を広げるものに比べて、その構成を簡単にすることが
できるとともに、機械的振動にも非常に強い装置とな
る。
As described above, the laser light reflected from the welded portion is received by the plurality of photodiodes arranged in the predetermined direction, and the position of the weld line, which is the welded portion, is detected based on the received light amount. Therefore, it is possible to detect the shift amount and the shift direction at a much higher speed than the one that uses a CCD camera device and image-processes the captured image, and the laser light is emitted by the light projecting lens. Since it is designed to expand, the structure can be made simpler than that of expanding the laser beam by, for example, a rotating mirror, and the device is very strong against mechanical vibration.

【0038】ところで、上記各実施例においては、ずれ
判定回路で、修正用データを出力するようにしたが、例
えばずれ量およびずれ方向のデータだけを、溶接トーチ
の駆動制御部に出力し、この駆動制御部にて、修正用デ
ータを作成するようにしても良い。
By the way, in each of the above embodiments, the deviation determining circuit outputs the correction data. However, for example, only the deviation amount and the deviation direction data are output to the drive control unit of the welding torch, The drive control unit may create correction data.

【0039】また、溶接部として、上記各実施例におい
ては、V字形の開先溝および重ね合わせ部を示したが、
この他の溶接部、例えばすみ肉溶接部にも適用し得る。
As the welded portion, the V-shaped groove and the overlapping portion are shown in the above-mentioned embodiments.
It can also be applied to other welds such as fillet welds.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように本発明の検出装置および検
出方法によると、溶接部にレーザ光を照射してその反射
したレーザ光を検出するのに、所定方向に配列されたフ
ォトダイオードを使用するとともに、各フォトダイオー
ドの受光量に基づき、その受光重心位置を求め、この重
心位置と正常な溶接部の基準位置とを比較して、そのず
れ量およびずれ方向を求めるようにしているので、例え
ばCCDカメラ装置を使用する場合に比べて、その演算
処理回路が非常に簡単となり、また回転ミラーのよう
に、レーザ光を振る必要が無く、したがってその構成に
おいて、機械的な振動に強いとともに、装置自体が安価
となる。
As described above, according to the detecting device and the detecting method of the present invention, the photodiodes arranged in the predetermined direction are used for irradiating the laser beam on the welded portion and detecting the reflected laser beam. At the same time, based on the amount of light received by each photodiode, the position of the light receiving center of gravity is obtained, and the position of the center of gravity is compared with the reference position of the normal welded portion, so that the amount of deviation and the direction of deviation are obtained. For example, as compared with the case of using a CCD camera device, the arithmetic processing circuit becomes very simple, and it is not necessary to shake the laser light like a rotating mirror, and therefore, the structure is strong against mechanical vibration and The device itself becomes inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における溶接線検出装置
の概略全体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic overall configuration of a welding line detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同第1の実施例の溶接線検出装置における演算
処理装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an arithmetic processing unit in the welding line detection apparatus of the first embodiment.

【図3】同第1の実施例における溶接部の具体例を示す
もので、(a)は斜視図、(b)はその断面図である。
FIG. 3 shows a concrete example of a welded portion in the first embodiment, wherein (a) is a perspective view and (b) is a sectional view thereof.

【図4】同第1の実施例における溶接部からのレーザ光
の受光状態を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing how a laser beam is received from a welded portion in the first embodiment.

【図5】同第1の実施例における溶接部のずれ状態を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a displaced state of a welded portion in the first embodiment.

【図6】本発明の第2の実施例における溶接部の具体例
を示すもので、(a)は斜視図、(b)はその断面図で
ある。
FIG. 6 shows a specific example of a welded portion in the second embodiment of the present invention, (a) is a perspective view and (b) is a sectional view thereof.

【図7】同第2の実施例における溶接部からのレーザ光
の受光状態を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing how a laser beam is received from a welded portion in the second embodiment.

【図8】同第2の実施例の溶接線検出装置における演算
処理装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an arithmetic processing unit in the welding line detection apparatus according to the second embodiment.

【図9】同第2の実施例における溶接部からのレーザ光
の受光状態を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing how a laser beam is received from a welded portion in the second embodiment.

【図10】同第2の実施例における溶接部からのレーザ
光の受光状態を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a light receiving state of laser light from a welded portion in the second embodiment.

【図11】同第2の実施例における溶接部のずれ状態を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a displaced state of a welded portion in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶接線検出装置 3 溶接線 5 投光レンズ 6 照射器 7 受光レンズ 8 受光器 9 信号処理装置 10 演算処理装置 11 駆動制御部 12 光ファイバ 13 光ファイバ束 14 フォトダイオード 31 統計処理回路 32 重心検出回路 33 指標算出回路 34 比較演算回路 35 ずれ判定回路 41 演算処理装置 51 統計処理回路 52A Y方向重心検出回路 52B X方向重心検出回路 53 指標算出回路 54 比較演算回路 55 ずれ判定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding line detection device 3 Welding line 5 Light emitting lens 6 Irradiator 7 Light receiving lens 8 Light receiver 9 Signal processing device 10 Arithmetic processing device 11 Drive control unit 12 Optical fiber 13 Optical fiber bundle 14 Photodiode 31 Statistical processing circuit 32 Centroid detection Circuit 33 Index calculation circuit 34 Comparison calculation circuit 35 Deviation determination circuit 41 Calculation processing device 51 Statistical processing circuit 52A Y direction centroid detection circuit 52B X direction centroid detection circuit 53 Index calculation circuit 54 Comparison calculation circuit 55 Deviation determination circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】溶接部にレーザ光を投光レンズを介して所
定の広がりを有するように照射する照射器と、溶接部で
反射したレーザ光を受光する光ファイバ束と、この光フ
ァイバ束の各光ファイバからの光を検出するフォトダイ
オードと、これら各フォトダイオードからの電気信号を
直流信号に変換する信号処理装置と、この信号処理装置
で得られた直流信号に基づき溶接部の位置を検出すると
ともに基準溶接部に対するずれ量を演算する演算処理装
置とから構成し、この演算処理装置を、上記信号処理装
置から入力された直流信号に基づき溶接部の横断面にお
いて受光重心位置を検出するする重心検出回路と、この
重心検出回路で得られた重心位置に基づきずれ指標を算
出する指標算出回路と、この指標算出回路で得られたず
れ指標と正常な溶接部位置を示す基準指標とを比較する
比較演算回路と、この比較演算回路で得られたずれ量お
よびずれ方向を判定するずれ判定回路とから構成したこ
とを特徴とする溶接部検出装置。
1. An irradiator for irradiating a welded portion with a laser beam so as to have a predetermined spread through a light projecting lens, an optical fiber bundle for receiving the laser beam reflected by the welded portion, and an optical fiber bundle for the optical fiber bundle. A photodiode that detects the light from each optical fiber, a signal processing device that converts the electrical signal from each of these photodiodes into a DC signal, and the position of the welded portion is detected based on the DC signal obtained by this signal processing device. And a processing unit that calculates the amount of deviation with respect to the reference weld, and this processing unit detects the position of the center of gravity of light reception in the transverse section of the weld based on the DC signal input from the signal processing unit. The center of gravity detection circuit, an index calculation circuit that calculates a displacement index based on the position of the center of gravity obtained by this center of gravity detection circuit, and the displacement index obtained by this index calculation circuit A comparison operation circuit for comparing the reference index indicating the part position, weld detection apparatus characterized by being composed of a determined deviation determination circuit The resulting shift amount and shift direction in this comparison operation circuit.
【請求項2】溶接部にレーザ光を投光レンズを介して所
定の広がりを有するように照射し、この反射したレーザ
光を、複数本の光ファイバが所定の配列でもって並べら
れてなる光ファイバ束を介してフォトダイオードにより
検出し、これら各フォトダイオードからの電気信号を直
流信号に変換し、この変換された直流信号に基づき溶接
部の横断面において受光重心位置を検出し、この重心位
置に基づきずれ指標を算出し、このずれ指標と正常な溶
接部位置を示す基準指標とを比較し、この比較により得
られたずれ量およびずれ方向を判定することを特徴とす
る溶接部検出方法。
2. A laser beam irradiating a welded portion through a light projecting lens so as to have a predetermined spread, and the reflected laser beam is a light beam in which a plurality of optical fibers are arranged in a predetermined array. It is detected by the photodiode through the fiber bundle, the electric signal from each of these photodiodes is converted into a DC signal, and the light receiving center of gravity position is detected in the cross section of the welded part based on this converted DC signal. A welding part detecting method, characterized in that a deviation index is calculated based on the above, the deviation index is compared with a reference index indicating a normal weld portion position, and the deviation amount and deviation direction obtained by this comparison are determined.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007073023A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Posco Apparatus and method for on-line detecting welding part of strip

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007073023A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Posco Apparatus and method for on-line detecting welding part of strip
US8149409B2 (en) 2005-12-23 2012-04-03 Posco Apparatus and method for on-line detecting welding part of strip

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