JPH08257750A - 開先位置検出方法 - Google Patents
開先位置検出方法Info
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- JPH08257750A JPH08257750A JP9193395A JP9193395A JPH08257750A JP H08257750 A JPH08257750 A JP H08257750A JP 9193395 A JP9193395 A JP 9193395A JP 9193395 A JP9193395 A JP 9193395A JP H08257750 A JPH08257750 A JP H08257750A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 開先形状の違いに対応して開先検出プログラ
ムの変更を伴わない開先倣い制御方法を確立することを
目的とする。 【構成】 倣い制御前にセンサを開先幅方向に揺動さ
せ、センサから検出した開先および溶接ビードの一方ま
たは両方の位置までの距離信号を教示パターンとして記
憶し、倣い制御中にセンサを開先幅方向に揺動させ、該
倣い制御中開先幅方向の距離信号から該教示パターンと
等しい領域の距離信号を位置を変えて順次取り出し入力
パターンとし、該教示パターンと該入力パターンの相関
係数が０．６以上を示す領域から開先および溶接ビード
の一方または両方の位置を決定する開先位置検出方法。
ムの変更を伴わない開先倣い制御方法を確立することを
目的とする。 【構成】 倣い制御前にセンサを開先幅方向に揺動さ
せ、センサから検出した開先および溶接ビードの一方ま
たは両方の位置までの距離信号を教示パターンとして記
憶し、倣い制御中にセンサを開先幅方向に揺動させ、該
倣い制御中開先幅方向の距離信号から該教示パターンと
等しい領域の距離信号を位置を変えて順次取り出し入力
パターンとし、該教示パターンと該入力パターンの相関
係数が０．６以上を示す領域から開先および溶接ビード
の一方または両方の位置を決定する開先位置検出方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶接の開先をセンサで計
測し、センサから得られたデータを基に自動溶接機を倣
い制御させるための開先位置検出方法に関するものであ
る。
測し、センサから得られたデータを基に自動溶接機を倣
い制御させるための開先位置検出方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光学式および磁気式距離測定用センサを
用いセンサ・開先間の距離を測定した信号から開先を検
出する従来技術として特許登録１７９６０９３、特公平
６−９７４３が挙げられる。特許登録１７９６０９３で
は図２（ａ）に示すように光学式距離センサ２を開先幅
方向に揺動させ、微小ピッチで連続的にセンサ・開先間
の距離を測定した信号から例えば開先形状がＶ型開先な
らば、開先の特徴となる特徴点ｄ，ｅ，ｆを検出し、開
先位置を求めている。Ｖ型開先を例とした特徴点の検出
方法は図２（ｂ）に示すように以下のような手段を用い
ている。
用いセンサ・開先間の距離を測定した信号から開先を検
出する従来技術として特許登録１７９６０９３、特公平
６−９７４３が挙げられる。特許登録１７９６０９３で
は図２（ａ）に示すように光学式距離センサ２を開先幅
方向に揺動させ、微小ピッチで連続的にセンサ・開先間
の距離を測定した信号から例えば開先形状がＶ型開先な
らば、開先の特徴となる特徴点ｄ，ｅ，ｆを検出し、開
先位置を求めている。Ｖ型開先を例とした特徴点の検出
方法は図２（ｂ）に示すように以下のような手段を用い
ている。
【０００３】開先両肩部の求め方 （１）左肩ａ点からｂ点までの平均距離（Ｌ1 ）とｂ点
からｃ点までの平均距離（Ｌ2 ）から、直線Ｌ1 −Ｌ2
の傾きを求める。なお、Ｌ1 ，Ｌ2 は何れも１ｍｍ〜１
０ｍｍの長さである。 （２）次に直線Ｌ1 −Ｌ2 を任意に設定した距離ｘ（数
ｍｍ程度）だけ図の下方にスライドさせ開先２１との交
点ｄを求め、これを仮の開先左肩とする。 （３）さらにｄ点の先（図の右側）の数ポイントを同時
に比較し、ｄ点のセンサ値（ｙ軸値）よりも小さい（図
の下方にある）という条件が満たされることを確認した
上で、このｄ点を最終的に開先左肩とする。開先右肩ｆ
点についても同様の手段で求める。
からｃ点までの平均距離（Ｌ2 ）から、直線Ｌ1 −Ｌ2
の傾きを求める。なお、Ｌ1 ，Ｌ2 は何れも１ｍｍ〜１
０ｍｍの長さである。 （２）次に直線Ｌ1 −Ｌ2 を任意に設定した距離ｘ（数
ｍｍ程度）だけ図の下方にスライドさせ開先２１との交
点ｄを求め、これを仮の開先左肩とする。 （３）さらにｄ点の先（図の右側）の数ポイントを同時
に比較し、ｄ点のセンサ値（ｙ軸値）よりも小さい（図
の下方にある）という条件が満たされることを確認した
上で、このｄ点を最終的に開先左肩とする。開先右肩ｆ
点についても同様の手段で求める。
【０００４】開先最深部の求め方 （１）左肩ａ点から順にセンサ値を比較して小さい値を
残す処理を行い、最小センサ値を求める。 （２）次に求めたｄ点およびｆ点の中間値を求める。 （３）最小センサ値のｘ座標が、両肩ｄ，ｆ間の中間の
ｘ座標を中心に任意に設定した±数ｍｍの範囲内であれ
ば、最小センサ値の座標（ｘ，ｙ）を最深部ｅとする。
また、前記中点のｘ座標が前記範囲外であれば、当該中
点と開先線２１との交点を最深部ｅとする。
残す処理を行い、最小センサ値を求める。 （２）次に求めたｄ点およびｆ点の中間値を求める。 （３）最小センサ値のｘ座標が、両肩ｄ，ｆ間の中間の
ｘ座標を中心に任意に設定した±数ｍｍの範囲内であれ
ば、最小センサ値の座標（ｘ，ｙ）を最深部ｅとする。
また、前記中点のｘ座標が前記範囲外であれば、当該中
点と開先線２１との交点を最深部ｅとする。
【０００５】しかし、上記の開先の特徴点検出による開
先検出方法では開先中にうねりや傷、仮付け溶接時のス
パッタ等により特徴点の検出に誤差の生ずる場合があ
る。さらにＶ型開先においてもルートギャップを持つ場
合やレ型開先やＩ型開先では特徴点の検出を行う場合、
図３の開先断面図において（ａ），（ｂ），（ｃ）とし
てそれぞれ示すように特徴点が増えたり、または開先最
下点の検出条件が異なるため、開先を変更する度に検出
用プログラムを随時変更する必要があり、溶接条件の変
更に柔軟に対処できない欠点がある。
先検出方法では開先中にうねりや傷、仮付け溶接時のス
パッタ等により特徴点の検出に誤差の生ずる場合があ
る。さらにＶ型開先においてもルートギャップを持つ場
合やレ型開先やＩ型開先では特徴点の検出を行う場合、
図３の開先断面図において（ａ），（ｂ），（ｃ）とし
てそれぞれ示すように特徴点が増えたり、または開先最
下点の検出条件が異なるため、開先を変更する度に検出
用プログラムを随時変更する必要があり、溶接条件の変
更に柔軟に対処できない欠点がある。
【０００６】特公平６−９７４３では光学式距離センサ
を用い、光学式距離センサ内のレーザ発振器から０．７
μｍ以上の波長のスポット光を照射することにより溶接
中のアーク光の影響を受けない開先検出方法を開示して
いるが、光学式距離センサから得られたセンサ・開先間
の距離を測定した信号から開先を自動的に検出するまで
には及んでいない。
を用い、光学式距離センサ内のレーザ発振器から０．７
μｍ以上の波長のスポット光を照射することにより溶接
中のアーク光の影響を受けない開先検出方法を開示して
いるが、光学式距離センサから得られたセンサ・開先間
の距離を測定した信号から開先を自動的に検出するまで
には及んでいない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来技術の問題点に鑑み、開先形状の違いに対応して開
先検出プログラムの変更を伴わない開先倣い制御方法を
確立することを目的とする。
従来技術の問題点に鑑み、開先形状の違いに対応して開
先検出プログラムの変更を伴わない開先倣い制御方法を
確立することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、開先および溶接ビードの一方または
両方を検出する方法において、倣い制御前にセンサを開
先幅方向に揺動させ、センサから検出した開先および溶
接ビードの一方または両方の位置までの距離信号を教示
パターンとして記憶し、倣い制御中にセンサを開先幅方
向に揺動させ、該倣い制御中開先幅方向の距離信号から
該教示パターンと等しい領域の距離信号を位置を変えて
順次取り出し入力パターンとし、該教示パターンと該入
力パターンの相関係数が０．６以上を示す領域から開先
および溶接ビードの一方または両方の位置を決定するこ
とを特徴とする開先位置検出方法である。
するものであって、開先および溶接ビードの一方または
両方を検出する方法において、倣い制御前にセンサを開
先幅方向に揺動させ、センサから検出した開先および溶
接ビードの一方または両方の位置までの距離信号を教示
パターンとして記憶し、倣い制御中にセンサを開先幅方
向に揺動させ、該倣い制御中開先幅方向の距離信号から
該教示パターンと等しい領域の距離信号を位置を変えて
順次取り出し入力パターンとし、該教示パターンと該入
力パターンの相関係数が０．６以上を示す領域から開先
および溶接ビードの一方または両方の位置を決定するこ
とを特徴とする開先位置検出方法である。
【０００９】
【作用】以下、本発明について詳細に説明する。通常、
光学式および磁気式距離測定用センサはトーチ前方に配
置され開先幅方向に揺動するセンサから得られるセンサ
・開先間、センサ・溶接ビード間の一方または両方の距
離信号とセンサ揺動位置を対応付けてタイミングをとり
ながらデジタル変換し、メモリ内部の所定の番地にデー
タを記憶させる。
光学式および磁気式距離測定用センサはトーチ前方に配
置され開先幅方向に揺動するセンサから得られるセンサ
・開先間、センサ・溶接ビード間の一方または両方の距
離信号とセンサ揺動位置を対応付けてタイミングをとり
ながらデジタル変換し、メモリ内部の所定の番地にデー
タを記憶させる。
【００１０】センサ・開先間の距離データを出力する光
学式距離センサ２を用いた場合の倣い制御方法について
述べる。図４は開先表面の一例である。図中には開先２
１の他にスパッタ像２３、仮付け溶接ビード２４があ
る。ここにおいて図８の倣い制御システムのブロック図
に示すように、倣い制御前に光学式距離センサ２を開先
幅方向に揺動幅ｗだけ揺動させ、光学式距離センサ２か
ら出力された距離データを左端から第１番目とし、第Ｓ
番目まで番号を付けメモリ１２内に記憶させた距離デー
タをｎ0 とし、これを距離データ分布Ｃ（ｘ）とする。
メモリ１２内に記憶された距離データ分布Ｃ（ｘ）を図
５に示す。
学式距離センサ２を用いた場合の倣い制御方法について
述べる。図４は開先表面の一例である。図中には開先２
１の他にスパッタ像２３、仮付け溶接ビード２４があ
る。ここにおいて図８の倣い制御システムのブロック図
に示すように、倣い制御前に光学式距離センサ２を開先
幅方向に揺動幅ｗだけ揺動させ、光学式距離センサ２か
ら出力された距離データを左端から第１番目とし、第Ｓ
番目まで番号を付けメモリ１２内に記憶させた距離デー
タをｎ0 とし、これを距離データ分布Ｃ（ｘ）とする。
メモリ１２内に記憶された距離データ分布Ｃ（ｘ）を図
５に示す。
【００１１】マイクロコンピュータ１７においてメモリ
１２内に記憶された距離データ分布Ｃ（ｘ）からセンサ
・開先間の距離が大きい（図では下方が距離大）開先が
中央になるようにｐ（ただし、１＜ｐ＜Ｓ−ｍ）を選択
し、図５の距離データ分布のグラフにおいて左端からｐ
＋ｍ番目（ただし、ｍ＞０）までの距離データを教示パ
ターンＤ（ｉ）としてメモリ１８に記憶させる。メモリ
１８に記憶された教示パターンＤ（ｉ）を図６に示す。
１２内に記憶された距離データ分布Ｃ（ｘ）からセンサ
・開先間の距離が大きい（図では下方が距離大）開先が
中央になるようにｐ（ただし、１＜ｐ＜Ｓ−ｍ）を選択
し、図５の距離データ分布のグラフにおいて左端からｐ
＋ｍ番目（ただし、ｍ＞０）までの距離データを教示パ
ターンＤ（ｉ）としてメモリ１８に記憶させる。メモリ
１８に記憶された教示パターンＤ（ｉ）を図６に示す。
【００１２】次に入力パターンの例として開先２１、ス
パッタ像２３を含む光学式距離センサ２を開先幅方向に
揺動幅ｗだけ揺動させ、光学式距離センサ２から出力さ
れた距離データを左端から第１番目とし、第Ｓ番目まで
番号を付けメモリ１２に記憶させたものをｎ1 とし、そ
の距離データ分布をＣ1 （ｘ）とする。図７（ａ）にお
いてスパッタ像２３が中央になるようにｑ1 （ただし、
１＜ｑ1 ＜Ｓ−ｍ）を選択し、図７（ａ）の左端からｑ
1 ＋ｍ番目（ただし、ｍ＞０）までの距離データを入力
パターンとする。
パッタ像２３を含む光学式距離センサ２を開先幅方向に
揺動幅ｗだけ揺動させ、光学式距離センサ２から出力さ
れた距離データを左端から第１番目とし、第Ｓ番目まで
番号を付けメモリ１２に記憶させたものをｎ1 とし、そ
の距離データ分布をＣ1 （ｘ）とする。図７（ａ）にお
いてスパッタ像２３が中央になるようにｑ1 （ただし、
１＜ｑ1 ＜Ｓ−ｍ）を選択し、図７（ａ）の左端からｑ
1 ＋ｍ番目（ただし、ｍ＞０）までの距離データを入力
パターンとする。
【００１３】開先２１、仮付け溶接ビード２４を含む光
学式距離センサ２を開先幅方向に揺動幅ｗだけ揺動さ
せ、光学式距離センサ２から出力された距離データを左
端から第１番目とし、第Ｓ番目まで番号を付けメモリ１
２に記憶させたものをｎ2 とし、その距離データ分布を
Ｃ2 （ｘ）とする。図７（ｂ）において仮付け溶接ビー
ドが中央になるようにｑ2 （ただし、１＜ｑ2 ＜Ｓ−
ｍ）を選択し、図７（ｂ）の左端からｑ2 ＋ｍ番目（た
だし、ｍ＞０）までの距離データを入力パターンとす
る。
学式距離センサ２を開先幅方向に揺動幅ｗだけ揺動さ
せ、光学式距離センサ２から出力された距離データを左
端から第１番目とし、第Ｓ番目まで番号を付けメモリ１
２に記憶させたものをｎ2 とし、その距離データ分布を
Ｃ2 （ｘ）とする。図７（ｂ）において仮付け溶接ビー
ドが中央になるようにｑ2 （ただし、１＜ｑ2 ＜Ｓ−
ｍ）を選択し、図７（ｂ）の左端からｑ2 ＋ｍ番目（た
だし、ｍ＞０）までの距離データを入力パターンとす
る。
【００１４】同様に開先２１を含む光学式距離センサ２
を開先幅方向に揺動幅ｗだけ揺動させ、光学式距離セン
サ２から出力された距離データを左端から第１番目と
し、第Ｓ番目まで番号を付けメモリ１２に記憶させたも
のをｎ3 とし、その距離データ分布をＣ3 （ｘ）とす
る。同様に図７（ｃ）において開先２１が中央になるよ
うにｑ3 （ただし、１＜ｑ3 ＜Ｓ−ｍ）を選択し、図７
（ｃ）の左端からｑ3 ＋ｍ番目（ただし、ｍ＞０）まで
の距離データを入力パターンとする。教示パターンＤ
（ｉ）と入力パターンとの相関係数Ｒは数１より求めら
れる。
を開先幅方向に揺動幅ｗだけ揺動させ、光学式距離セン
サ２から出力された距離データを左端から第１番目と
し、第Ｓ番目まで番号を付けメモリ１２に記憶させたも
のをｎ3 とし、その距離データ分布をＣ3 （ｘ）とす
る。同様に図７（ｃ）において開先２１が中央になるよ
うにｑ3 （ただし、１＜ｑ3 ＜Ｓ−ｍ）を選択し、図７
（ｃ）の左端からｑ3 ＋ｍ番目（ただし、ｍ＞０）まで
の距離データを入力パターンとする。教示パターンＤ
（ｉ）と入力パターンとの相関係数Ｒは数１より求めら
れる。
【００１５】
【数１】
【００１６】教示パターンＤ0 （ｉ）とＣ1 （ｘ）（た
だし、ｑ1 ≦ｘ≦ｑ1 ＋ｍ）との相関係数をＲ1 、教示
パターンＤ0 （ｉ）とＣ2 （ｘ）（ただし、ｑ2 ≦ｘ≦
ｑ2＋ｍ）との相関係数をＲ2 、教示パターンＤ0
（ｉ）とＣ3 （ｘ）（ただし、ｑ3 ≦ｘ≦ｑ3 ＋ｍ）と
の相関係数をＲ3 とすると、 Ｒ3 ＞Ｒ2 ＞Ｒ1 となり、開先２１を含んだＣ3 （ｘ）（ただし、ｑ3 ≦
ｘ≦ｑ3 ＋ｍ）との相関係数が最も大きく、開先を良好
に認識することができる。
だし、ｑ1 ≦ｘ≦ｑ1 ＋ｍ）との相関係数をＲ1 、教示
パターンＤ0 （ｉ）とＣ2 （ｘ）（ただし、ｑ2 ≦ｘ≦
ｑ2＋ｍ）との相関係数をＲ2 、教示パターンＤ0
（ｉ）とＣ3 （ｘ）（ただし、ｑ3 ≦ｘ≦ｑ3 ＋ｍ）と
の相関係数をＲ3 とすると、 Ｒ3 ＞Ｒ2 ＞Ｒ1 となり、開先２１を含んだＣ3 （ｘ）（ただし、ｑ3 ≦
ｘ≦ｑ3 ＋ｍ）との相関係数が最も大きく、開先を良好
に認識することができる。
【００１７】また、図７（Ｃ）においてｑ3 の位置をｑ
3 −５からｑ3 ＋５まで１データずつずらして入力パタ
ーンを取り出し相関係数を求めれば、表１に示すように
入力パターンが開先の中央となるｑ3 が相関係数が最大
となり、入力パターンを左右にずらすと相関係数は徐々
に減少する。溶接の倣いは一定の範囲内の倣いずれであ
れば溶接欠陥が発生することはない。従って、相関係数
が最大値となる入力パターンの位置を開先位置とするこ
とが望ましいが、相関係数値が第２位から第５位を示す
ｑ3 −１≦ｘ≦ｑ3 ＋ｍ−１からｑ3 −２≦ｘ≦ｑ3 ＋
ｍ−２の位置を選択しても一定の範囲内の倣いずれなら
ば良好な溶接が可能である。
3 −５からｑ3 ＋５まで１データずつずらして入力パタ
ーンを取り出し相関係数を求めれば、表１に示すように
入力パターンが開先の中央となるｑ3 が相関係数が最大
となり、入力パターンを左右にずらすと相関係数は徐々
に減少する。溶接の倣いは一定の範囲内の倣いずれであ
れば溶接欠陥が発生することはない。従って、相関係数
が最大値となる入力パターンの位置を開先位置とするこ
とが望ましいが、相関係数値が第２位から第５位を示す
ｑ3 −１≦ｘ≦ｑ3 ＋ｍ−１からｑ3 −２≦ｘ≦ｑ3 ＋
ｍ−２の位置を選択しても一定の範囲内の倣いずれなら
ば良好な溶接が可能である。
【００１８】
【表１】
【００１９】このように開先２１が光学式距離センサ２
により測定されていれば相関係数が高い領域が検出さ
れ、この領域の入力パターン位置から開先位置を決定す
ることができる。しかし、仮付け溶接ビード２４等が光
学式距離センサ２により測定されている場合は相関係数
は低く、低い相関係数領域の入力パターン位置から開先
位置を決定することはできない。従って、相関係数の基
準を設け、この基準値よりも低い場合は「開先なし」と
判断し、確実な判断で倣い制御を行う。
により測定されていれば相関係数が高い領域が検出さ
れ、この領域の入力パターン位置から開先位置を決定す
ることができる。しかし、仮付け溶接ビード２４等が光
学式距離センサ２により測定されている場合は相関係数
は低く、低い相関係数領域の入力パターン位置から開先
位置を決定することはできない。従って、相関係数の基
準を設け、この基準値よりも低い場合は「開先なし」と
判断し、確実な判断で倣い制御を行う。
【００２０】この相関係数の基準値を決定するために次
のような基礎実験を行った。図４に示すようなＶ型開先
に開先上に約３０ｍｍ、約１００ｍｍ間隔で仮付け溶接
を行った長さ３００ｍｍ、板厚１６ｍｍ、開先角度３０
度の試験板の上で、図中上端から５ｍｍ、溶接板表面２
２の上面３００ｍｍの位置に光学式距離センサ２を揺動
幅１００ｍｍで揺動させ、距離データ数４００個の距離
データ分布をメモリ１２に記憶させ、マイクロコンピュ
ータ１７内部において開先および開先近傍を含む約５０
個の距離データ分布を選択し教示パターンとしてメモリ
１８に記憶させた。
のような基礎実験を行った。図４に示すようなＶ型開先
に開先上に約３０ｍｍ、約１００ｍｍ間隔で仮付け溶接
を行った長さ３００ｍｍ、板厚１６ｍｍ、開先角度３０
度の試験板の上で、図中上端から５ｍｍ、溶接板表面２
２の上面３００ｍｍの位置に光学式距離センサ２を揺動
幅１００ｍｍで揺動させ、距離データ数４００個の距離
データ分布をメモリ１２に記憶させ、マイクロコンピュ
ータ１７内部において開先および開先近傍を含む約５０
個の距離データ分布を選択し教示パターンとしてメモリ
１８に記憶させた。
【００２１】また、入力パターンとして図中上端から約
１０ｍｍ間隔で光学式距離センサ２を揺動幅１００ｍｍ
で揺動させ、距離データ数４００個の距離データ分布を
メモリ１２に記憶させ、図中の左端から教示パターンと
同じデータ数５０個ずつの距離データ分布を順次取り出
し、これを入力パターンとした。さらに教示パターンと
図中左端から順次５０個ずつ取り出される入力パターン
の相関係数をマイクロコンピュータ１７で計算し、最も
相関係数の大きい位置を開先位置とした。その結果を表
２に示す。
１０ｍｍ間隔で光学式距離センサ２を揺動幅１００ｍｍ
で揺動させ、距離データ数４００個の距離データ分布を
メモリ１２に記憶させ、図中の左端から教示パターンと
同じデータ数５０個ずつの距離データ分布を順次取り出
し、これを入力パターンとした。さらに教示パターンと
図中左端から順次５０個ずつ取り出される入力パターン
の相関係数をマイクロコンピュータ１７で計算し、最も
相関係数の大きい位置を開先位置とした。その結果を表
２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２から相関係数が０．６以上は開先位置
を検出し、０．６未満では開先以外の仮付け溶接ビード
やスパッタの位置を示していた。従って、相関係数の基
準値は０．６とし、０．６以上を「開先」とし、０．６
未満を「開先なし」とした。
を検出し、０．６未満では開先以外の仮付け溶接ビード
やスパッタの位置を示していた。従って、相関係数の基
準値は０．６とし、０．６以上を「開先」とし、０．６
未満を「開先なし」とした。
【００２４】
【実施例】本発明の実施例に用いた自動溶接機の構成を
図１に、制御装置の構成を図８に示す。制御装置は走行
台車１に搭載され、溶接トーチ３および溶接トーチ位置
調整ネジ７を取り付けた倣い軸４に支持されたセンサ揺
動用レール６およびセンサ揺動用レール上に取り付けら
れた光学式距離センサ２、センサを揺動させるためのセ
ンサ揺動モータ１５およびセンサ揺動モータ１５を制御
するサーボアンプ１６、センサ２からの信号をデジタル
変換するためのＡ／Ｄ変換器１１、デジタル変換された
データを記憶するためのメモリ１２、メモリ１２に記憶
されたデータから教示パターン部分のデータを記憶する
ためのメモリ１８、倣い軸４の駆動モータ１３を制御す
るサーボアンプ１４、およびメモリ１２のデータから開
先位置を算出し、算出した開先位置へトーチ駆動をサー
ボアンプに指令するマイクロコンピュータ１７で構成し
た。
図１に、制御装置の構成を図８に示す。制御装置は走行
台車１に搭載され、溶接トーチ３および溶接トーチ位置
調整ネジ７を取り付けた倣い軸４に支持されたセンサ揺
動用レール６およびセンサ揺動用レール上に取り付けら
れた光学式距離センサ２、センサを揺動させるためのセ
ンサ揺動モータ１５およびセンサ揺動モータ１５を制御
するサーボアンプ１６、センサ２からの信号をデジタル
変換するためのＡ／Ｄ変換器１１、デジタル変換された
データを記憶するためのメモリ１２、メモリ１２に記憶
されたデータから教示パターン部分のデータを記憶する
ためのメモリ１８、倣い軸４の駆動モータ１３を制御す
るサーボアンプ１４、およびメモリ１２のデータから開
先位置を算出し、算出した開先位置へトーチ駆動をサー
ボアンプに指令するマイクロコンピュータ１７で構成し
た。
【００２５】実施例１ （１）開先２１を含む溶接板表面２２の上面から３００
ｍｍ離れた位置に光学式距離センサ２を設置し、開先中
心から開先幅方向に毎秒１回の割合で１００ｍｍ揺動さ
せ、センサ・開先間の距離データ４００個をメモリ１２
に記憶させ、開先および開先近傍を含む５０個の距離デ
ータ分布を教示パターンとし、メモリ１８に記憶させ
た。
ｍｍ離れた位置に光学式距離センサ２を設置し、開先中
心から開先幅方向に毎秒１回の割合で１００ｍｍ揺動さ
せ、センサ・開先間の距離データ４００個をメモリ１２
に記憶させ、開先および開先近傍を含む５０個の距離デ
ータ分布を教示パターンとし、メモリ１８に記憶させ
た。
【００２６】（２）走行台車１を走行させ、溶接を開始
させた。 （３）走行台車１が１０ｍｍ移動するに従い、マイクロ
コンピュータ１７の指令に応じて、開先および開先近傍
のデータをメモリ１２に記憶させた。 （４）マイクロコンピュータ１７はメモリ１２から距離
分布データ５０個ずつの入力パターンを順次取り出し、
教示パターンとの相関係数を数１に基づいて算出した。
させた。 （３）走行台車１が１０ｍｍ移動するに従い、マイクロ
コンピュータ１７の指令に応じて、開先および開先近傍
のデータをメモリ１２に記憶させた。 （４）マイクロコンピュータ１７はメモリ１２から距離
分布データ５０個ずつの入力パターンを順次取り出し、
教示パターンとの相関係数を数１に基づいて算出した。
【００２７】（５）最も大きい相関係数が０．６未満の
場合は「開先なし」と判断し、倣い制御は行わず、倣い
軸４は前倣い制御位置に固定した状態で溶接を行う。 （６）相関係数が０．６以上でなおかつ最大値を検出し
た入力パターン位置を開先２１と判断し、開先２１が光
学式距離センサ２の揺動の中心になる方向に倣い軸４を
倣い制御させ溶接を行う。
場合は「開先なし」と判断し、倣い制御は行わず、倣い
軸４は前倣い制御位置に固定した状態で溶接を行う。 （６）相関係数が０．６以上でなおかつ最大値を検出し
た入力パターン位置を開先２１と判断し、開先２１が光
学式距離センサ２の揺動の中心になる方向に倣い軸４を
倣い制御させ溶接を行う。
【００２８】実施例２ （１）開先２１を含む溶接板表面２２上面から３００ｍ
ｍ離れた位置に光学式距離センサ２を設置し、開先中心
から開先幅方向に毎秒１回の割合で１００ｍｍ揺動さ
せ、センサ・開先間の距離データ４００個をメモリ１２
に記憶させ、開先および開先近傍を含む５０個の距離デ
ータ分布を教示パターンとし、メモリ１８に記憶させ
た。
ｍ離れた位置に光学式距離センサ２を設置し、開先中心
から開先幅方向に毎秒１回の割合で１００ｍｍ揺動さ
せ、センサ・開先間の距離データ４００個をメモリ１２
に記憶させ、開先および開先近傍を含む５０個の距離デ
ータ分布を教示パターンとし、メモリ１８に記憶させ
た。
【００２９】（２）走行台車１を走行させ、溶接を開始
させた。 （３）走行台車１が１０ｍｍ移動するに従い、マイクロ
コンピュータ１７の指令に応じて、開先および開先近傍
のデータをメモリ１２に記憶させた。 （４）マイクロコンピュータ１７はメモリ１２から距離
分布データ５０個ずつの入力パターンを順次取り出し、
教示パターンとの相関係数を数１に基づいて算出した。
させた。 （３）走行台車１が１０ｍｍ移動するに従い、マイクロ
コンピュータ１７の指令に応じて、開先および開先近傍
のデータをメモリ１２に記憶させた。 （４）マイクロコンピュータ１７はメモリ１２から距離
分布データ５０個ずつの入力パターンを順次取り出し、
教示パターンとの相関係数を数１に基づいて算出した。
【００３０】（５）最も大きい相関係数が０．６未満の
場合は「開先なし」と判断し、倣い制御は行わず、倣い
軸４は前倣い制御位置に固定した状態で溶接を行う。 （６）相関係数が最初に０．６以上を検出した入力パタ
ーン位置を開先２１と判断し、開先２１が光学式距離セ
ンサ２の揺動の中心になる方向に倣い軸４を倣い制御さ
せ溶接を行う。
場合は「開先なし」と判断し、倣い制御は行わず、倣い
軸４は前倣い制御位置に固定した状態で溶接を行う。 （６）相関係数が最初に０．６以上を検出した入力パタ
ーン位置を開先２１と判断し、開先２１が光学式距離セ
ンサ２の揺動の中心になる方向に倣い軸４を倣い制御さ
せ溶接を行う。
【００３１】実施例３ （１）溶接ビードを含む溶接板表面２２上面から３００
ｍｍ離れた位置に光学式距離センサ２を設置し、溶接ビ
ード中心から溶接ビード幅方向に毎秒１回の割合で揺動
幅１００ｍｍで揺動させ、センサ・溶接ビード間の距離
データ４００個をメモリ１２に記憶させ、溶接ビードお
よび溶接ビード近傍の距離データ分布を含む５０個の教
示パターンとし、メモリ１８に記憶させた。
ｍｍ離れた位置に光学式距離センサ２を設置し、溶接ビ
ード中心から溶接ビード幅方向に毎秒１回の割合で揺動
幅１００ｍｍで揺動させ、センサ・溶接ビード間の距離
データ４００個をメモリ１２に記憶させ、溶接ビードお
よび溶接ビード近傍の距離データ分布を含む５０個の教
示パターンとし、メモリ１８に記憶させた。
【００３２】（２）走行台車１を走行させ、溶接を開始
させた。 （３）走行台車１が１０ｍｍ移動するに従い、マイクロ
コンピュータ１７の指令に応じて、溶接ビードおよび溶
接ビード近傍のデータをメモリ１２に記憶させた。 （４）マイクロコンピュータ１７はメモリ１２から距離
データ分布５０個ずつの入力パターンを順次取り出し、
教示パターンとの相関係数を数１に基づいて算出した。
させた。 （３）走行台車１が１０ｍｍ移動するに従い、マイクロ
コンピュータ１７の指令に応じて、溶接ビードおよび溶
接ビード近傍のデータをメモリ１２に記憶させた。 （４）マイクロコンピュータ１７はメモリ１２から距離
データ分布５０個ずつの入力パターンを順次取り出し、
教示パターンとの相関係数を数１に基づいて算出した。
【００３３】（５）最も大きい相関係数が０．６未満の
場合は「溶接ビードなし」と判断し、倣い制御は行わ
ず、倣い軸４は前倣い制御位置に固定した状態で溶接を
行う。 （６）最も大きい相関係数が０．６以上の場合は溶接ビ
ードと判断し、溶接ビードが光学式距離センサ２の揺動
の中心になる方向に倣い軸４を倣い制御させ、溶接を行
う。
場合は「溶接ビードなし」と判断し、倣い制御は行わ
ず、倣い軸４は前倣い制御位置に固定した状態で溶接を
行う。 （６）最も大きい相関係数が０．６以上の場合は溶接ビ
ードと判断し、溶接ビードが光学式距離センサ２の揺動
の中心になる方向に倣い軸４を倣い制御させ、溶接を行
う。
【００３４】比較例（従来方法の特徴点検出方法） （１）開先幅方向にセンサ２を揺動させ微小ピッチで連
続的にセンサ・開先間の距離を測定した信号をマイクロ
コンピュータ１７で演算処理し、開先の特徴点となる
ｄ，ｅ，ｆ点を検出し、開先位置とした。 （２）特徴点ｄ，ｅ，ｆ点が検出できない場合は「開先
なし」と判断し、倣い制御は行わず、倣い軸４は前倣い
制御位置に固定した状態で溶接を行う。 （３）特徴点ｄ，ｅ，ｆ点が検出できた場合は開先２１
と判断し、特徴点ｅがセンサの揺動の中心となる方向に
倣い制御させ、溶接を行った。
続的にセンサ・開先間の距離を測定した信号をマイクロ
コンピュータ１７で演算処理し、開先の特徴点となる
ｄ，ｅ，ｆ点を検出し、開先位置とした。 （２）特徴点ｄ，ｅ，ｆ点が検出できない場合は「開先
なし」と判断し、倣い制御は行わず、倣い軸４は前倣い
制御位置に固定した状態で溶接を行う。 （３）特徴点ｄ，ｅ，ｆ点が検出できた場合は開先２１
と判断し、特徴点ｅがセンサの揺動の中心となる方向に
倣い制御させ、溶接を行った。
【００３５】上記実施例１ないし３および比較例の倣い
制御を行ったときの溶接は炭酸ガスシールドアーク溶接
で行い、溶接姿勢は下向き溶接とした。開先は図９、図
１０、図１１に示すようにＶ型開先、レ型開先および振
り分け溶接ビードを持つ開先を作成し、溶接時開先倣い
変化は幅方向変化／台車進行方向距離を１０ｍｍ／３０
０ｍｍとした。溶接開始前に、溶接開始位置の開先に対
して倣い制御を行うとともに、手動でワイヤ先端を開先
位置に合わせた。なお図１１において符号２５は上記の
溶接において溶接すべき箇所を示す。
制御を行ったときの溶接は炭酸ガスシールドアーク溶接
で行い、溶接姿勢は下向き溶接とした。開先は図９、図
１０、図１１に示すようにＶ型開先、レ型開先および振
り分け溶接ビードを持つ開先を作成し、溶接時開先倣い
変化は幅方向変化／台車進行方向距離を１０ｍｍ／３０
０ｍｍとした。溶接開始前に、溶接開始位置の開先に対
して倣い制御を行うとともに、手動でワイヤ先端を開先
位置に合わせた。なお図１１において符号２５は上記の
溶接において溶接すべき箇所を示す。
【００３６】評価方法は倣い軸４に取り付けたポテンシ
ョンメータ５に定電圧電源とレコーダを接続し、溶接中
の倣い制御過程を記録した。このとき、最大倣いずれが
±１．５ｍｍ以内を倣い制御良好とした。各実施例およ
び比較例の結果をまとめて表３に示す。
ョンメータ５に定電圧電源とレコーダを接続し、溶接中
の倣い制御過程を記録した。このとき、最大倣いずれが
±１．５ｍｍ以内を倣い制御良好とした。各実施例およ
び比較例の結果をまとめて表３に示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】本発明においては良好な倣い制御が行われ
た。従来方法では開先がＶ型開先の場合は倣い制御は良
好な結果が得られた。しかし、レ型開先は特徴点ｅの検
出が困難なため、また溶接ビードでは振り分けビードの
止端部が開先エッジに近く、特徴点ｄの検出が不安定な
ため開先の検出は不良であった。
た。従来方法では開先がＶ型開先の場合は倣い制御は良
好な結果が得られた。しかし、レ型開先は特徴点ｅの検
出が困難なため、また溶接ビードでは振り分けビードの
止端部が開先エッジに近く、特徴点ｄの検出が不安定な
ため開先の検出は不良であった。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、開先位置検出が従来技
術と異なり開先形状、溶接姿勢の変化に柔軟に対応して
いるため、簡易にあらゆる溶接条件に対応が可能であ
る。
術と異なり開先形状、溶接姿勢の変化に柔軟に対応して
いるため、簡易にあらゆる溶接条件に対応が可能であ
る。
【図１】本発明を実施する装置の機構部外観を示す斜視
図
図
【図２】（ａ）はセンサ・開先間距離の測定方法の概念
図、（ｂ）は従来技術における開先検出方法の概念図
図、（ｂ）は従来技術における開先検出方法の概念図
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は各種開先の例を示す
断面図
断面図
【図４】開先部を上面から見た平面図
【図５】倣い制御前に測定したセンサ・開先間距離の距
離データ分布Ｃ（ｘ）を示すグラフ
離データ分布Ｃ（ｘ）を示すグラフ
【図６】図５に示す距離データ分布Ｃ（ｘ）より切り出
した教示パターンＤ（ｉ）を示すグラフ
した教示パターンＤ（ｉ）を示すグラフ
【図７】図４における開先近傍の距離データ分布を示す
グラフであって、（ａ）はスパッタを含むとき、（ｂ）
は仮付け溶接ビードを含むとき、（ｃ）は開先のみのと
きを示す。
グラフであって、（ａ）はスパッタを含むとき、（ｂ）
は仮付け溶接ビードを含むとき、（ｃ）は開先のみのと
きを示す。
【図８】本発明における倣い制御システムを示すブロッ
ク図
ク図
【図９】実施例に用いたＶ型開先の寸法を示す、（ａ）
平面図と（ｂ）側面図
平面図と（ｂ）側面図
【図１０】実施例に用いたレ型開先の寸法を示す、
（ａ）平面図と（ｂ）側面図
（ａ）平面図と（ｂ）側面図
【図１１】実施例に用いた溶接ビード開先の寸法を示
す、（ａ）平面図と（ｂ）側面図
す、（ａ）平面図と（ｂ）側面図
１ 走行台車 ２ 光学式距離センサ ３ 溶接トーチ ４ 倣い軸 ５ ポテンショメータ ６ センサ揺動用レール ７ 溶接トーチ位置調整ネジ ２１ 開先 ２２ 溶接板表面 ２３ スパッタ ２４ 仮付け溶接ビード ２５ 溶接すべき箇所
Claims (1)
- 【請求項１】 開先および溶接ビードの一方または両方
を検出する方法において、倣い制御前にセンサを開先幅
方向に揺動させ、センサから検出した開先および溶接ビ
ードの一方または両方の位置までの距離信号を教示パタ
ーンとして記憶し、倣い制御中にセンサを開先幅方向に
揺動させ、該倣い制御中開先幅方向の距離信号から該教
示パターンと等しい領域の距離信号を位置を変えて順次
取り出し入力パターンとし、該教示パターンと該入力パ
ターンの相関係数が０．６以上を示す領域から開先およ
び溶接ビードの一方または両方の位置を決定することを
特徴とする開先位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193395A JPH08257750A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 開先位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193395A JPH08257750A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 開先位置検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08257750A true JPH08257750A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=14040403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9193395A Pending JPH08257750A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 開先位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08257750A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500876A (zh) * | 2011-11-23 | 2012-06-20 | 南昌工程学院 | 一种焊缝跟踪系统双十字滑块调节机构及其控制方法 |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP9193395A patent/JPH08257750A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500876A (zh) * | 2011-11-23 | 2012-06-20 | 南昌工程学院 | 一种焊缝跟踪系统双十字滑块调节机构及其控制方法 |
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