JPH08276269A

JPH08276269A - 倣い溶接方法

Info

Publication number: JPH08276269A
Application number: JP7099791A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Maeda; 剛前田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】開先の熱変形による倣いずれを防止すること
ができ、且つ、画像処理に伴うアーク光及びスパッタの
影響を完全に回避することができ、極めて精密な溶接倣
いを行うことができる倣い溶接方法を提供する。【構成】溶接前の開先特徴点座標を抽出すると共に、
溶接後の開先特徴点座標を抽出し、溶接前と溶接後の開
先特徴点座標を差分処理して、その差を溶接トーチ３の
ワイヤ先端位置の補正値とし、溶接倣いを行うようにし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、横向き姿勢や下向き姿
勢の継手開先を倣いながら溶接する倣い溶接方法に係
り、特にレーザ光及び光学系等を利用して溶接倣いを自
動で行う倣い溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉の炉体強度は鉄皮強度に依存してい
るため、高炉改修工事において、鉄皮溶接を高品質に行
うことが要望される。しかし、近年、熟練溶接工の確保
は難しく、且つ高炉鉄皮は厚板であるので、溶接品質を
均一化し、溶接能率を向上させるため、鉄皮溶接の自動
化が図られている。

【０００３】従来より、この種の自動化技術として、レ
ーザ光及び光学系等により開先位置・形状を検出し、溶
接倣いを自動で行う技術が種々提案されており、例え
ば、特開昭６１−１９９０５号公報（以下、「引用例
１」という。）に開示されている「開先位置検出装置」
に関する発明と、特開平３−４７６８０号公報（以下、
「引用例２」という。）に開示されている「開先倣い制
御装置」に関する発明が挙げられる。

【０００４】引用例１には、「被溶接材表面に開先を横
断するスリット光を照射し、スリット光像をラスタスキ
ャン型の撮像装置にて撮像し、そのスリット画像を含む
画像信号に基づいて開先位置を検出する装置において、
撮像装置が出力する画像信号の２値化回路と、該２値化
回路の出力のうち時間幅が所定値以下である明部を暗部
に変換する雑音除去回路と、該雑音除去回路出力に基づ
きスリット画像の開先以外の部分を近似する線を特定す
る線決定手段と、前記雑音除去回路出力に基づきスリッ
ト画像が前記線から偏位する線の延在方向位置を特定す
る開先端縁検知手段とを具備する。」旨が開示されてい
る。

【０００５】即ち、引用例１は、開先の各走査線上にお
ける明部の広狭に基づいてスパッタノイズ等の雑音成分
を除去し、また開先部分以外の明部の位置を近似する仮
想基準線を算出し、その仮想基準線と明部の中心位置と
の距離を算出し、この距離変化に基づき肩の位置を求め
ることにより、開先位置を正確に検出し得るようにした
ものである。

【０００６】また、引用例２には、「溶接トーチの前方
に配設され、開先内の形状を検出するレーザ変位センサ
と、開先左右端内の溶接情報及び溶接ワイヤ先端位置情
報を検出するＩＴＶカメラと、これらの情報を演算して
溶接トーチ位置を制御する溶接機制御装置とを具備す
る。」旨が開示されている。

【０００７】即ち、引用例２は、開先内形状情報を検出
すると共に、開先左右端内の溶接情報及び溶接ワイヤ先
端位置情報を検出し、これらの情報により溶接トーチ位
置を演算することにより、ビード形状に対応した溶接条
件にフィードバックして品質の高い溶接を行うものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、引用例１に
あっては、溶接前における計測のみを行っているため、
溶接熱による形状変形が顕著に生じ得る開先において
は、倣いずれが起こる可能性が高いという問題があっ
た。

【０００９】また、引用例２にあっては、アーク光の影
響を完全に取り除くことが困難であった。即ち、アーク
光の影響を回避するために、レーザ照射部と溶接部とを
ある程度離す必要があり、その反面、これらの間の距離
が増大すると開先の熱変形やワイヤ先端の曲がり等に対
応し難くなり、精密な倣い溶接を行うことができないと
いう問題があった。

【００１０】本発明の目的は、上記課題に鑑み、開先の
熱変形による倣いずれを防止することができ、且つ、開
先の熱変形やワイヤ先端の曲がり等に対応させるべくレ
ーザ照射部と溶接部とを近接させても、アーク光及びス
パッタの影響を完全に回避することができ、極めて精密
な溶接倣いを行うことができる倣い溶接方法及びこれに
使用する倣い溶接装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明に係る倣い溶接方法は、溶接前の開先に対してレ
ーザ線状光を照射し、光切断像を撮像して溶接前の開先
特徴点座標を抽出し、これを上記溶接トーチの進行方向
に行って溶接軌跡データを作成し、この溶接軌跡データ
に基づいて１パス１レア溶接を開始し、その溶接中に、
上記進行方向前方の直近に位置する開先にレーザ線状光
を照射し、溶接電流を低下させて溶滴短絡移行状態にな
った時に、干渉フィルタを備えた第１の撮像装置で光切
断像を撮像し、近似処理により溶接後の開先特徴点座標
を抽出し、溶接前と溶接後の開先特徴点座標を差分処理
し、その差に基づいて溶接トーチのワイヤ先端位置を補
正するようにしたものである。

【００１２】好ましくは、上記溶滴短絡移行状態の溶接
電流が、開先手前位置で２００Ａ以下に設定されるもの
である。

【００１３】また、好ましくは、上記溶滴短絡移行状態
において、短絡移行の間に前記光切断像を２回以上撮像
し、これらの光切断像を２値化後、論理積演算処理によ
り開先特徴点座標を抽出するようにしたものである。

【００１４】或いは、１パス１レア溶接中に、レーザ照
射装置をオンして溶接トーチの進行方向前方の直近に位
置する開先にレーザ線状光を照射し、干渉フィルタを備
えた第１の撮像装置でレーザ光オン画像を取り込むと共
に、レーザ照射装置をオフして同一部位のレーザ光オフ
画像を取り込み、これらレーザ光オン画像とレーザ光オ
フ画像とを差分処理し、この差分処理画像を２組取り込
んだ後、各々の差分処理画像を２値化後、論理積演算処
理により開先特徴点座標を抽出するようにしたものであ
る。

【００１５】好ましくは、上記溶接中に照射されるレー
ザ線状光が、溶接トーチの進行方向前方３０〜１００ｍ
ｍに位置する開先に照射されるものである。

【００１６】また、好ましくは、上記干渉フィルタが、
当該レーザ光の波長±２０ｎｍ以下に設定されるもので
ある。

【００１７】さらに、好ましくは、減光フィルタを備え
た第２の撮像装置でアーク光を撮像し、アーク光の画像
の重心点に初期設定値を加えた点をワイヤ先端位置と
し、これに基づいて溶接トーチのワイヤ先端位置を補正
するようにしたものである。

【００１８】そして、好ましくは、開先手前および開先
奥における溶接電流の平均値の比が所定値以上になった
場合にワイヤ先端位置が開先奥にあると判定し、これに
基づいて溶接トーチのワイヤ先端位置を補正するように
したものである。

【００１９】

【作用】上記倣い溶接方法の構成によれば、溶接前に開
先の光切断像を撮像するので、外乱光の影響が無く、容
易に溶接前の開先特徴点座標を抽出することができ、溶
接軌跡データの作成を正確に行うことができる。

【００２０】この溶接軌跡データに基づいて１パス１レ
ア溶接を開始するが、溶接熱により開先の形状変形が生
じるため、溶接トーチの狙い位置がずれる可能性があ
る。そこで、溶接中には、レーザ線状光を溶接トーチの
進行方向前方の直近に位置する開先に照射している。こ
れは、レーザ光照射部と溶接部とを近接させて、溶接熱
による開先の形状変形等に対応させるためである。この
ようにレーザ光照射部と溶接部とを近接させても、溶接
電流を低下させて溶滴短絡移行状態とし、アーク光が低
減した時に、レーザ光の相対強度を上げる干渉フィルタ
を備えた第１の撮像装置で光切断像を撮像するので、ア
ーク光の影響を完全に回避することができる。

【００２１】このようにして撮像した溶接中の光切断像
から近似処理、即ち、直線近似及び／又は曲線近似によ
り溶接後開先特徴点座標を抽出し、これと上記溶接前開
先特徴点座標とを差分処理し、その差を溶接トーチのワ
イヤ先端位置の補正値とすることにより、精密な溶接倣
いを行うことができるものである。

【００２２】特に、溶接中のレーザ線状光を、溶接トー
チの進行方向前方３０〜１００ｍｍに位置する開先に照
射するようにすれば、開先の熱変形等に確実に対応する
ことができる。溶接進行方向前方３０〜１００ｍｍに設
定したのは、３０ｍｍ未満であるとアーク光の影響が強
過ぎるからであり、１００ｍｍを超えると溶接熱による
開先の形状変形等に対応し難くなるからである。

【００２３】また、上記溶滴短絡移行状態の溶接電流を
２００Ａ以下に設定するのは、強烈なアーク光の影響を
避けるために、溶滴短絡移行時にアーク光が低減するこ
とに着目したからである。そして、溶接電流を２００Ａ
以下に設定するのを開先手前位置としたのは、溶接品質
に比較的影響のない位置だからである。

【００２４】さらに、上記干渉フィルタを当該レーザ光
の波長±２０ｎｍ以下に設定するのは、半導体レーザの
波長は±２０程度の変動があるため、フィルタにも同様
の半値幅が必要だからである。

【００２５】そして、上記溶滴短絡移行状態において、
短絡移行の間に前記光切断像を撮像するのは、短絡移行
の際にはアークが瞬間的に切れるからである。この短絡
移行の間に光切断像を２回以上撮像し、これらの光切断
像を２値化後、論理積演算処理により開先特徴点座標を
抽出するのは、溶接中における光切断像はスパッタ等の
ノイズ画像成分を多く含んでいるため、複数面の２値化
画像間において論理積演算処理を行うことにより不特定
箇所に現れるこれらのノイズを除去するためである。

【００２６】或いは、１パス１レア溶接中に、溶接トー
チの進行方向前方の直近に位置する開先のレーザ光オン
画像を取り込むと共に、同一部位のレーザ光オフ画像を
取り込み、これらレーザ光オン画像とレーザ光オフ画像
とを差分処理している。これは、レーザ光オン画像とレ
ーザ光オフ画像との差分をとることにより、アーク光及
び溶融池の影響を低減するためである。

【００２７】また、この差分処理画像を２組取り込んだ
後、各々の差分処理画像を２値化後、論理積演算処理を
行っている。これは、スパッタのように画像内にランダ
ムに出現するノイズを除去するためである。従って、ア
ーク光及び溶融池の影響が低減されると共に、ノイズが
除去されるので、正確な開先特徴点座標を抽出すること
ができるものである。

【００２８】このようにして開先特徴点座標を抽出する
場合にも、レーザ線状光は溶接トーチの進行方向前方３
０〜１００ｍｍに位置する開先に照射され、干渉フィル
タは当該レーザ光の波長±２０ｎｍ以下に設定される。

【００２９】また、上記第２の撮像装置は減光フィルタ
を介してアーク光を撮像するので、強烈なアーク光を点
形状に撮像することができる。このアーク光画像の重心
点に初期設定値を加えて、アーク点であるワイヤ先端位
置を算出し、この算出値を上記光切断像より求めた開先
特徴点座標と比較して、そのずれ分を補正値としてトー
チ狙い位置に加えれば、精密な溶接倣いを行うことがで
きるものである。

【００３０】さらに、開先手前および開先奥における溶
接電流の平均値の比が所定値以上になった場合に、ワイ
ヤ先端位置が開先奥にあると判定している。即ち、開先
手前から奥に移動する際の溶接電流の平均値を記録す
る。次に、開先奥での溶接電流の平均値と開先手前での
平均値とを比較し、その比率がある設定値以内であれば
ワイヤ先端位置が開先奥にあると判定する。この判定に
基づいて、精密な溶接倣いが行われることになる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明に係る倣い溶接方法の好適実施
例を添付図面に基づいて詳細に説明する。本実施例の倣
い溶接方法は、図１に示すような倣い溶接装置を使用し
て行われる。図示するように、倣い溶接装置１の溶接台
車２は、溶接トーチ３を支持しながら走行レール４に沿
って走行移動するように成っている。

【００３２】上記走行レール４は、被溶接物（図示せ
ず）の横向き姿勢や下向き姿勢の継手開先と略平行に設
置される。従って、溶接台車２は、走行レール４の長手
方向に沿って略水平に走行移動することになる。この走
行レール４には直状走行レールと円弧状走行レールとを
使用することができ、曲面を有する被溶接物をも溶接対
象にすることができる。従って、円弧状走行レールを使
用すれば、この倣い溶接装置１を高炉鉄皮の周方向継手
の溶接に適用することができる。

【００３３】また、溶接台車２の下方には、溶接アーム
５に支持されて、溶接トーチ３が配置されている。溶接
アーム５は、溶接台車２に配置されている前後移動手段
６、上下移動手段７及び水平回動手段８を介して溶接台
車２と接続されている。

【００３４】前後移動手段６は溶接トーチ３を被溶接物
の板厚方向に移動させ、上下移動手段７は溶接トーチ３
を上下方向に移動させ、水平回動手段８は溶接トーチ３
を水平面内で回動させる手段であり、それぞれ溶接機制
御装置９に接続されている。

【００３５】よって、前後移動手段６、上下移動手段７
及び水平回動手段８は、溶接機制御装置９で演算した回
転速度・位置に従ってモータ駆動される歯車機構（図示
せず）により作動されるように成っている。特に、水平
回動手段８は、被溶接物の曲率軸と溶接トーチ３の軸と
が常に平行になるようにモータの回転速度・位置の制御
が行われる。

【００３６】即ち、前後移動手段６により溶接トーチ３
を前後に、上下移動手段７により溶接トーチ３を上下に
動作させることができ、さらに、これらを溶接機制御装
置９によって制御することにより、溶接トーチ３の狙い
を上下左右自由に決定することができる。

【００３７】また、水平回動手段８により、溶接トーチ
３を水平面内で回動することができる。従って、走行レ
ール４と被溶接物との曲率が違う場合には、水平回動手
段８を動作させることで、溶接トーチ３の向きを被溶接
物に対して常に一定方向に保つことができる。これによ
って、被溶接物の曲率に合わせて数種類の走行レール４
を準備する必要がなく、１種類の走行レール４で異なっ
た曲率を有する被溶接物の溶接が可能である。

【００３８】そして、溶接アーム５のトーチ取付部に
は、円弧状を呈する鉛直回動手段１０が設けられてい
る。この鉛直回動手段１０は溶接トーチ３を鉛直面内で
回動させる手段であり、溶接機制御装置９で演算した回
転速度・位置に従ってモータ駆動される歯車機構（図示
せず）により作動されるように成っている。この鉛直回
動手段１０により、溶接トーチ３が、溶接ワイヤ先端
（溶接アーク点）を中心に円弧を描いて回動するので、
溶接アークが振れることなく、鉛直面内で溶接トーチ３
の傾き角度を変化させることができる。

【００３９】また、溶接台車２には、図２に示すセンサ
ユニット１１が連結装備され、上記継手の開先形状や上
記溶接トーチ３のワイヤ先端位置を検出するように成っ
ている。図示するように、センサユニット１１内には、
継手開先に向けてレーザ線状光を照射するレーザ照射装
置１２と、レーザ線状光の光切断像を撮像する第１の撮
像装置１３と、溶接トーチ３のアーク光を撮像する第２
の撮像装置１４とが収納されている。

【００４０】レーザ照射装置１２は、波長６８０±１０
ｎｍ、出力３５ｍＷの半導体レーザによって構成されて
おり、レーザ光を線状にするためのコリメートレンズ、
シリンドリカルレンズが使用されている。

【００４１】上記レーザ光の波長を６８０ｎｍに設定し
たのは、次のような理由による。即ち、アーク光のスペ
クトルは、Ｆｅやシールドガス（Ａｒ等）の特性スペク
トル強度分布に近く、６００〜７００ｎｍ近辺の波長に
おいて強度が減少する。また、溶融池放射光のスペクト
ルは、可視光から赤外光波長域にかけて波長が長くなる
にしたがって強度が増加する。そこで、本実施例では、
計測に用いるレーザ光の波長を、アーク光や溶融池放射
光の影響を受けにくい６８０ｎｍに設定することとし
た。

【００４２】第１の撮像装置１３は、レーザ線状光の光
切断像を撮像するが、外部からのトリガ信号に対して約
１μＳの遅れ後、電子ランダムシャッタを設定時間内に
おいて開くことが可能なＣＣＤカメラが採用されてい
る。

【００４３】この第１の撮像装置１３の撮像レンズ１３
ａの手前には、レーザ光の波長（６８０ｎｍ）±１０ｎ
ｍの波長を有する干渉フィルタ１５が備えられている。
干渉フィルタ１５の波長をレーザ波長±１０ｎｍに設定
したのは、レーザ光の相対強度を上げるために干渉フィ
ルタを使用しているが、半導体レーザの波長には±１０
ｎｍ程度の変動があるため、干渉フィルタ１５にも同様
の半値幅が必要だからである。

【００４４】また、第２の撮像装置１４もＣＣＤカメラ
によって構成されており、その撮像レンズ１４ａの手前
には減光フィルタ１６が備えられている。第２の撮像手
段１４は強烈なアーク光を点形状に撮像するため、透過
率０．１％以下の減光フィルタ１６を使用している。

【００４５】本実施例にあっては、第１の撮像装置１３
及び第２の撮像装置１４としてＣＣＤカメラを採用して
いるが、ＣＣＤカメラは撮像管カメラに比べ、小型かつ
取扱いが容易であり、焼き付け等の不具合が無いという
利点がある。また、２次元ＣＣＤ素子を使用した場合に
は、１次元のものに比して、機械式のレーザ光スキャン
が不要であるため故障が少なく、２次元情報を扱うた
め、形状認識等の画像処理を行うことが容易であるとい
う利点がある。

【００４６】第１の撮像装置１３及び第２の撮像装置１
４は、撮像したレーザ線状光の光切断像やアーク光の画
像を演算処理する画像処理装置１７と接続されている。
この画像処理装置１７は、光切断像から開先特徴点座標
を近似処理、即ち、直線近似及び／又は曲線近似により
抽出すると共に、アーク光の画像の重心点に初期設定値
を加えてワイヤ先端位置を算出する演算手段である。ま
た、画像処理装置１７は、溶接電圧が設定しきい値より
低下するか否かを監視して画像取り込み位置を制御する
画像取り込み制御装置１８と接続されている。

【００４７】そして、画像処理装置１７及び画像取り込
み制御装置１８は、画像処理装置１７の算出値に基づい
て溶接トーチ３を制御し、ワイヤ先端位置を補正する溶
接機制御手段９とそれぞれ接続されている。

【００４８】また、上記レーザ照射装置１２は、上記溶
接トーチ３の進行方向前方３０〜１００ｍｍに位置する
開先に対して垂直にレーザ線状光を照射するように、セ
ンサユニット１１内で位置設定されている。さらに、第
１の撮像装置１３又は第２の撮像装置１４は、光切断像
又はアーク光を溶接トーチ３の斜め前方からそれぞれ撮
像するように、センサユニット１１内で位置設定されて
いる。

【００４９】上記倣い溶接装置１を使用して、本実施例
の倣い溶接方法は以下のように行われる。本実施例の倣
い溶接方法は、例えば、高炉鉄皮の周継手開先を溶接す
る際に採用され、１パス・１レア・トーチ角度変化の横
向き溶接法により行う。即ち、本実施例の倣い溶接方法
は、まず溶接に先立って、センサユニット１１内に収納
されたレーザ照射装置１２から溶接前の開先にレーザ線
状光を照射し、第１の撮像装置１３により光切断像を撮
像する。

【００５０】次に、画像処理装置１７が、この光切断像
から図３に示すような溶接前の開先特徴点座標を抽出す
る。この計測は、溶接台車２及びセンサユニット１１を
走行レール４に沿って走行移動させながら行われ、さら
に溶接前の開先特徴点座標を３次元座標変換することに
より、溶接ウィービング軌跡データを作成する。このよ
うに、溶接前に開先の光切断像を撮像するので、外乱光
の影響を受けることが無く、容易に溶接前の開先特徴点
座標を抽出することができ、溶接軌跡データの作成を正
確に行うことができる。

【００５１】そして、この溶接軌跡データに基づいて、
溶接トーチ３の狙い位置、ウィービング幅及び積層厚等
を決定し、溶接を開始する。その際、溶接台車２を走行
レール４に沿って走行移動させ、溶接機制御装置９で前
後移動手段６、上下移動手段７、水平回動手段８及び鉛
直回動手段１０を４軸制御して溶接トーチ３をウィービ
ング動作させることにより、自動倣い溶接を行う。

【００５２】また、溶接中にも、上記レーザ照射装置１
２から溶接トーチ３の進行方向前方の直近に位置する開
先にレーザ線状光を照射する。具体的には、レーザ照射
装置１２は、溶接トーチ３の溶接点から溶接進行方向前
方に３０〜１００ｍｍ程度離れた位置の開先に対して垂
直にレーザ線状光を照射する。レーザ線状光の照射位置
を溶接トーチ３の進行方向前方３０〜１００ｍｍに設定
したのは、３０ｍｍ未満であるとアーク光の影響が強過
ぎるからであり、１００ｍｍを超えると高炉鉄皮のよう
な極厚板長尺の開先では溶接熱による形状変形等に対応
し難くなるからである。

【００５３】次に、溶接電流を低下させて溶接トーチ３
から繰り出される溶接ワイヤを溶滴短絡移行状態にす
る。具体的には、開先手前位置で溶接電流を２００Ａ以
下に下げて、溶接ワイヤを溶滴短絡移行状態にする。溶
接電流を２００Ａ以下に設定するのは、強烈なアーク光
の影響を避けるために、溶滴短絡移行時にアーク光が低
減することに着目したからである。

【００５４】即ち、本実施例で採用するマグ溶接の場
合、溶接電流が２００Ａを超えると溶接ワイヤの溶滴が
スプレー移行状態となり、アーク光が低減しない。その
ため、図４に示すように、ウィービング軌跡Ｗが開先手
前部Ａ〜Ｂの位置（Ａは溶接電流低下開始点、Ｂは溶接
電流低下終了点）で溶接電流を２００Ａ以下に落とすこ
とにより、計測を可能としている。開先手前部Ａ〜Ｂの
位置で溶接電流を低下させるのは、溶接品質に比較的影
響の無い部位だからである。

【００５５】溶滴短絡移行状態になることによって、
Ａ’の位置近辺でアーク光が低減する瞬間、すなわち画
像取り込み制御装置１８で溶接電圧を監視し、設定しき
い値より低下した瞬間に、干渉フィルタ１５を備えた第
１の撮像装置１３の電子ランダムシャッターを開いてレ
ーザ線状光の光切断像を撮像する。干渉フィルタ１５の
波長は、強烈なアーク光の影響を避けるべく、レーザ光
の波長（６８０ｎｍ）±１０ｎｍ以下に設定されてお
り、第１の撮像装置１３で撮像した光切断像は画像処理
装置１７に入力される。

【００５６】即ち、図５に示すように、開先手前電圧設
定値をＶａ、しきい値を０．６Ｖａとすると、溶接電圧
Ｖ≦０．６Ｖａとなる信号の立ち下がりに同期してトリ
ガパルスＴＰ（１ｍｓ以上負論理）を出力する。このト
リガパルスＴＰに対して約１μＳの遅れ後、第１の撮像
装置１３の電子ランダムシャッタが設定時間内において
開くことになる。

【００５７】さらに詳述すると、図６に示すように、短
絡期間は溶接電流を低下させる開先手前部においてであ
るが、第１の撮像装置１３が溶接方向に対して停止して
いる期間を撮像取り込み可（イネーブル）とする。

【００５８】そして、図７に示すように、画像取り込み
制御装置（外部トリガコントローラ）１８で溶接電源１
９の溶接電圧Ｖを監視し、溶接電圧Ｖがしきい値０．６
Ｖａまで低下したら、その立ち下がりに同期してトリガ
パルスＴＰを発生する。

【００５９】トリガパルスＴＰはカメラコントローラ２
０のＲ．Ｒ．入力（リセット・リスタート）に入り、電
子ランダムシャッタを切ると同時にホストコンピュータ
２１において割り込みを発生し、それがイネーブル期間
ならば画像処理装置１７に画像取り込みを指令するもの
である。尚、溶接電源１９は、溶接機制御装置（ロボッ
トコントローラ）９を介して、ホストコンピュータ２１
と接続されている。

【００６０】干渉フィルタ１５や電子ランダムシャッタ
による撮像のみでは画像計測には不十分であるため、画
像処理による画質改善を行う。即ち、溶滴短絡移行状態
において、短絡移行の間に第１の撮像装置１３により光
切断像を２回撮像する。光切断像を２回撮像するのは、
溶接中におけるレーザ線状光の光切断像は、画像内にス
パッタ等のノイズ画像成分を多く含んでいるため、複数
面の２値化処理（白黒・濃淡処理）した画像間において
論理積演算処理を行うことにより不特定箇所に現れるこ
れらのノイズを除去するためである。

【００６１】具体的には、図４において、Ａ’の位置で
撮像した光切断像（図８（ａ）に示す。）を画像メモリ
に記録しておき、Ａ’の次に短絡した瞬間Ａ''の光切断
像（図８（ｂ）に示す。）を取り込み、記録した画像と
共に２値化処理及び平滑化処理を行った後、２つの画像
間で画素毎の論理積（ＡＮＤ）処理を行い、ノイズ画像
を除去する（図８（ｃ）に示す。）。必要であれば、そ
の次の画像とも同様の論理積演算を行う。

【００６２】次に、ＡＮＤ処理画像に対して、孤立点・
端点除去を行う。即ち、２値化画像に対して３×３平滑
化フィルタ処理（平滑化オペレータ）を施した後、２回
目の２値化処理を行う。平滑化後の２値化画像に対して
Ｘ方向微分処理（差分オペレータ）を行い線画像変換を
行う。そして、直線近似法を用いて図８（ｄ）に示す開
先内特徴点（初層）を抽出し、これを３次元座標変換す
ることにより、所望の座標値を得る。

【００６３】第２層目以降については、図８（ｅ）に示
すように直線部の延長線上にある点を特徴点として抽出
する。

【００６４】具体的には、開先特徴点を検出するため
に、分割・合成法（始点・終点近似）および追跡法（コ
ーン交差法）と呼ばれる直線近似法及び／又は曲線近似
法を用いて算出する。尚、この近似処理の詳しい内容
は、大沢裕ほか著作の「図面の認識と理解」（株）昭晃
堂に記述されている。

【００６５】即ち、図９に示す特徴点抽出フローに基づ
いて、開先特徴点の抽出を行う。図示するように、ま
ず、ステップ（ＳＴ）１でサーチウインドウを設定し、
ウインドウ内始点・終点を検出する（ＳＴ２）。

【００６６】具体的には、図１０に示すように、追跡法
によってＰ１，Ｐ２，Ｐ２’を検出する場合、Ｐｓ（始
点）、Ｐｅ（終点）を決定し、図１１に示すサーチウイ
ンドウによって画素を追跡する。即ち、Ｐｓからは図１
１（ａ）に示す下向きサーチウインドウを使用し、Ｐｅ
からは図１１（ｂ）に示す上向きサーチウインドウを使
用する。

【００６７】そして、画素Ｃから見た近傍における画素
連結状態を調べ、最も優先度の高いものを次の追跡画素
とする。下向き優先順位はＰＤ＞ＰＲＤ＞ＰＬＤ＞ＰＲ
＞ＰＬであり、上向き優先順位はＰＵ＞ＰＲＵ＞ＰＬＵ
＞ＰＲ＞ＰＬである。

【００６８】また、連結が途切れた場合は、図１２に示
すように、サーチウインドウをシフトする。即ち、ウイ
ンドウ中心画素ＣをＣ１，Ｃ２，Ｃ３の位置にシフト
し、そこを新たに中心Ｃとしたウインドウを生成する。
この場合の優先順位は、Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３である。シフ
トしても連結が見つからない場合は、元の中心画素を特
異点とする。

【００６９】サーチウインドウで画素を検出した後、そ
れが直線に当てはまるか否かを調べるが、最初にＰｓよ
り下向きに画素を追跡し、次のようにＰ１を求める（Ｓ
Ｔ３）。まず、ステップ３は、図１３に示すように、
始点画素Ｐｓと次に追跡する画素Ｑ１を選択する。この
場合、Ｑ１は次に連結している画素とは限らない。ま
た、中心がＱ１で半径ｒの円に対してＰｓより２本の接
線を引き、その囲まれた領域をＳ１とする。尚、Ｑ１は
半径ｒの値によって決定し、線分ＰｓＱ１＞ｒである。
そして、Ｑ１をＱｉ、Ｓ１をＳｉとし、次のステップ３
へ進む。

【００７０】ステップ３は、Ｑｉの次に連結する画素
Ｑｉ＋１をサーチウインドウで検索し、これが領域Ｓｉ
の中にあればステップ３へ進む。一方、Ｑｉ＋１が存
在しないか、或いは領域Ｓｉの中に無ければ、Ｑｉを特
徴点Ｐ１とする。

【００７１】ステップ３は、中心Ｑｉ＋１で半径ｒの
円に対してＰｓより２本の接線を引く。そして、これら
に囲まれた領域をＳｉ＋１とし、ＳｉとＳｉ＋１の共通
領域をＳｉ、Ｑｉ＋１をＱｉとしてステップ３に戻
る。

【００７２】同様に、Ｐｅより上向きに画素を追跡し、
Ｐ２を求める（ＳＴ４）。この処理は、上記ステップ３
〜と同様のステップを繰り返す。但し、サーチウイ
ンドウは、上向きのものを使用する。

【００７３】次に、図１４に示すように、Ｐ０の検出を
行うが、開先奥部分は線画像が途切れる場合が多く追跡
法が使えないため、分割・合成法（始点・終点近似法）
を用いる。追跡法で求めたＰ１，Ｐ２を始点・終点とし
た線分に対するユークリッド距離が最大となる画素を求
め、これをＰ０とする（ＳＴ５，ＳＴ６）。即ち、Ｐ
１，Ｐ２の座標を各々（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）
とすると、画素Ｐｊ（Ｘｊ，Ｙｊ）からの線分Ｐ１Ｐ２
への距離Ｅｊは、次式で表される。

【数１】

【００７４】また、図１５に示すように、Ｘ方向はＷＸ
１からＷＸ２まで、Ｙ方向はＹ１からＹ２までの距離計
算を行う。そして、ノイズ等の影響を避けるため、画素
検出を順方向と逆方向から行い、座標が一致したものだ
けを有効とする。この場合、Ｘ方向微分により、１画素
／１ＬＩＮＥとなっている。

【００７５】次に、初回溶接であれば（ＳＴ７）、半径
ｒを大きめに設定し、Ｐｅを始点として追跡法によりＰ
２’を検出する（ＳＴ８）。点Ｐｓ（Ｘｓ，Ｙｓ）から
点Ｐｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）を中心とする半径ｒの円への接線
の式は以下の通りである。

【数２】また、点（ａ，ｂ）が上記接線の式で囲まれた領域の中
にあるためには、以下の式が成立する。

【数３】

【００７６】次に、図１６に示すように、Ｐ０’の検出
を行う。即ち、変形追跡法により、線分Ｐ１Ｐ２とＰ
２’Ｐ０に対する近似直線（Ｐ１，Ｐ２’を通る）を求
め、その交点をＰ０’とする（ＳＴ９，ＳＴ１０）。即
ち、Ｐ１を始点とし、Ｐ０まで画素を検出し（分割・合
成法と同様に順方向・逆方向で行い、サーチウインドウ
は使用しない。）、次のように直線上に当てはまるか否
かを調べる。

【００７７】まず、ステップ９は、Ｐ０を中心とした
半径ｒ０の円を描き、Ｐ１からこの円に対して２本の接
線を引く。そして、Ｐ１の次の画素Ｑ１が接線で囲まれ
た領域Ｓ０の中に入っているか否かを調べる。これをＱ
１が検出されるまで繰り返す。ただし、線分Ｐ０Ｑ１＞
ｒであり、ステップ９で使用する。

【００７８】ステップ９は、中心がＱ１で半径ｒの円
にＰ１より２本の接線を引き、その囲まれた領域をＳ１
とする。そして、Ｑ１をＱｉ、Ｓ１をＳｉとし、次のス
テップ９へ進む。

【００７９】ステップ９は、Ｑｉの次の画素Ｑｉ＋１
を探し、これが領域Ｓｉの中にあればステップ９へ進
む。一方、領域Ｓｉの中に入っていなければ、このステ
ップ９を繰り返す。そして、Ｙ方向がＹ０（Ｐ０のＹ
座標）となったら、後述するステップ９へ進む。

【００８０】ステップ９は、Ｑｉ＋１を中心として半
径ｒの円を描き、Ｐｓよりこの円へ２本の接線を引く。
これらに囲まれた領域をＳｉ＋１とし、ＳｉとＳｉ＋１
の共通領域をＳｉ、Ｑｉ＋１をＱｉとして、ステップ９
に戻る。

【００８１】ステップ９は、線分Ｐ１Ｑｉの直線式を
求める。同様に、Ｐ２を始点とし、線分Ｐ２Ｑｉ’の直
線式を求め、線分Ｐ１Ｑｉと線分Ｐ２Ｑｉ’の交点をＰ
０’とする（ＳＴ１０）。

【００８２】そして、座標データを送信した後（ＳＴ１
１）、ステップ２に戻る。また、上記ステップ７におい
て、初回溶接でない場合は、直ちに座標データが送信さ
れる（ＳＴ１１）。

【００８３】次に、以上のようにして抽出した溶接前と
溶接後の開先特徴点座標を差分処理し、その差を溶接ト
ーチのワイヤ先端位置の補正値とする。即ち、開先特徴
点座標を溶接前と溶接中で比較し、その差分値が設定範
囲内であるならば、溶接前計測値を基に開先手前・奥に
おけるトーチ狙・揺動幅をオンラインで変更し、次から
のウィービング制御データにこの差分値を補正値として
計測データに加える。

【００８４】差分値が設定範囲を越えた場合は、溶接中
計測データを無効とし、溶接前計測を基に倣い制御を行
う。また、積層厚の変化分を次層溶接に反映させるた
め、ウィービングピッチを変更する。その際、溶接機制
御装置９で前後移動手段６、上下移動手段７、水平回動
手段８及び鉛直回動手段１０を４軸制御することによ
り、溶接熱による開先の形状変化に応じた精密な溶接倣
いを行うことができるものである。

【００８５】或いは、図１７に示す光切断像入力フロー
によっても、開先内特徴点を抽出することができる。こ
のフローは、トリガパルスに同期させてレーザ照射手段
１２から照射されるレーザ線状光をオン・オフさせ、レ
ーザ光オン画像とレーザ光オフ画像との差分をとること
により、アーク光や溶融池放射光の影響を回避する。ま
た、図１８（ａ）（ｂ）に示す濃度変換テーブルにおい
て高輝度（輝度が高く飽和している状態）の部分を０デ
ータとし、スパッタ等の影響を極力抑えるものである。
尚、テーブル入出力ともに８ビットであるため、とり得
る値は０〜２５５である。

【００８６】図示するように、まず、ステップ（ＳＴ）
２１で、２値化ウインドウメモリ・濃度変換テーブルを
設定する。

【００８７】次に、図１９（ａ）（ｂ）、図２０及び図
２１に示すように、第１の撮像手段１３によりレーザ光
オン画像〔Ａ〕を取り込むと共に（ＳＴ２２）、レーザ
光オフ画像〔Ｂ〕を取り込み（ＳＴ２３）、これらの画
像〔Ａ〕〔Ｂ〕の差分処理〔Ａ−Ｂ〕を行った画像
〔Ｅ〕を得る（ＳＴ２４）。この場合、レーザ光オン画
像〔Ａ〕にはアーク光、スパッタ及び光切断像が撮像さ
れ、レーザ光オフ画像〔Ｂ〕にはアーク光及びスパッタ
が撮像されている。そして、差分処理画像〔Ｅ〕では、
アーク光は消失するが、最初のスパッタ等のノイズは残
存する。

【００８８】同様にして、第１の撮像手段１３によりレ
ーザ光オン画像〔Ｃ〕を取り込むと共に（ＳＴ２５）、
レーザ光オフ画像〔Ｄ〕を取り込み（ＳＴ２６）、取り
込んだ画像〔Ｃ〕〔Ｄ〕の差分処理〔Ｃ−Ｄ〕を行った
画像〔Ｆ〕を得る（ＳＴ２７）。

【００８９】そして、差分処理画像〔Ｅ〕〔Ｆ〕を２値
化処理した後（ＳＴ２８）、２値化処理画像〔Ｅ’〕
〔Ｆ’〕をＡＮＤ処理した画像〔Ｇ〕では、スパッタが
ランダムに出現するという前提の下に、スパッタ等のノ
イズが消失する（ＳＴ２９）。

【００９０】その後、ＡＮＤ処理画像に対して、図２２
に示すように、３×３平滑化フィルタ処理を施して孤立
点・端点除去を行う（ＳＴ３０）。さらに、図２３
（ａ）又は（ｂ）に示すように、平滑化後の２値化画像
に対してＸ方向微分処理（差分オペレータ）を行って線
画像変換を行った後（ＳＴ３１）、特徴点抽出処理を行
う。この特徴点抽出処理は、図９に示した特徴点抽出フ
ローに基づいて行うものである。

【００９１】一方、第２の撮像装置１４では、減光フィ
ルタ１６を使ってアーク光輝度を減少させ、点状画像と
なるようにアーク光を撮像する。この減光フィルタ１６
には、前述のように透過率０．１％以下のものを使用し
ており、強烈なアーク光を点形状に撮像することができ
る。具体的には、図４に示したように、ウィービング軌
跡が開先手前部Ｂ’および開先奥部Ｃの位置にあるとき
に、第２の撮像装置１４がアーク光を撮像し、これを画
像処理装置１７に取り込む。

【００９２】画像処理装置１７は、第２の撮像装置１４
で撮像した点形状のアーク光画像を２値化処理した後、
これの重心点を検出する。この重心点にある初期設定値
を加えることにより、アーク点であるワイヤ先端位置を
算出し、これを３次元座標変換することにより、所望の
座標値を得る。

【００９３】ここで、アーク光画像に加える初期設定値
について説明する。図２４（ａ）に示すように、溶接開
始点における開先手前・奥に接触するワイヤ先端のカメ
ラ画像上の座標を各々（Ｘａ，Ｙａ）、（Ｘｂ，Ｙｂ）
とし、また図２４（ｂ）に示すように、溶接開始直後の
開先手前・奥におけるアーク光画像の重心点を各々（Ｘ
ａ’，Ｙａ’）、（Ｘｂ’，Ｙｂ’）とすると、初期設
定値は以下のようになる。

【００９４】即ち、開先手前初期設定値は、ＤＸａ＝Ｘ
ａ−Ｘａ’、ＤＹａ＝Ｙａ−Ｙａ’となる。一方、開先
奥初期設定値は、ＤＸｂ＝Ｘｂ−Ｘｂ’、ＤＹｂ＝Ｙｂ
−Ｙｂ’となる。

【００９５】このとき、図２５に示すように、アーク光
画像の最大径が５０画素程度になるように画像調整を行
うため、これらの上下限は次の数式の通りとする。

【数４】このように溶接中（１回目ウィービング）において初期
設定値を算出し、２回目ウィービング以降に加えてゆ
き、所望の座標値を得る。

【００９６】そして、この算出座標値を光切断像より求
めた開先特徴点座標と比較して、そのずれ分を補正値と
してトーチ狙い位置に加え、その結果に基づいて、溶接
機制御装置９が溶接トーチ３のワイヤ先端位置を補正す
る。

【００９７】具体的には、溶接機制御装置９は、算出し
た開先特徴点座標を基に開先手前・奥におけるトーチ狙
い位置や揺動幅をオンラインで変更する。このとき、図
８（ｄ）に示したように、ワイヤ先端位置座標と開先手
前Ｐ２点又は開先奥Ｐ０点とをそれぞれ比較し、ずれが
ある場合はその差を補正値として溶接トーチ３の制御を
行う。さらに、積層厚の変化分を次層溶接に反映させる
ため、ウィービングピッチを変更する。

【００９８】また、開先手前および開先奥における溶接
電流の平均値の比が所定値以上になった場合に、ワイヤ
先端位置が開先奥にあると判定する。具体的には、開先
手前から開先奥に移動する際の溶接電流の平均値を取り
記録する。

【００９９】次に、開先奥での溶接電流の平均値を取
り、記録している開先手前での平均値と開先奥での平均
値を比較し、その比率がある設定値以内であればワイヤ
先端位置が開先奥にあると判定する。

【０１００】具体的には、図２６に示す開先手前Ａ〜
Ａ’位置の溶接電流の平均値Ｉａは、次のような数式で
表される。

【数５】また、図２６に示す開先奥Ｂ〜Ｂ’位置の溶接電流の平
均値Ｉｂは、次のような数式で表される。

【数６】これら実績値（平均値）の比であるＫ（Ｋ＝Ｉｂ／Ｉ
ａ）が設定値ｋ（ｋ＝ｉｂ／ｉａ、ｉａ：開先手前電流
設定値、ｉｂ：開先奥電流設定値）の０．９倍以上のと
きに、ワイヤ先端位置が開先奥にあると判定する。

【０１０１】ワイヤ先端位置を判定した場合、溶接トー
チのワイヤ先端位置を次のように補正する。即ち、ワイ
ヤ先端位置が開先奥でないと判定した場合、アーク画像
重心からワイヤ先端座標点を算出するための初期設定値
に予め設定しておいた補正値を加え、これを次からのワ
イヤ先端位置の算出に使用することにより、極めて精密
な倣い溶接を行うことができるものである。

【０１０２】以上のように本実施例の倣い溶接方法は、
溶接前と溶接後の開先特徴点座標を差分処理し、その差
を溶接トーチ３のワイヤ先端位置の補正値とすることに
より、開先の熱変形による倣いずれを防止することがで
きる。また、レーザ光オン画像とレーザ光オフ画像とを
差分処理することにより、アーク光の影響を回避するこ
とができる。さらに、論理積演算処理をすることによ
り、スパッタ等のノイズを除去することができる。

【０１０３】以上の点に加えて、ワイヤ先端位置の正確
な算出により、開先の熱変形やワイヤ先端の曲がり等に
対応し、極めて精密な溶接倣いを行うことができるもの
である。

【０１０４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る倣い溶
接方法によれば、開先の熱変形による倣いずれを防止す
ることができ、且つ、開先の熱変形やワイヤ先端の曲が
り等に対応させるべくレーザ照射部と溶接部とを近接さ
せても、アーク光及びスパッタの影響を完全に回避する
ことができ、極めて精密な溶接倣いを行うことができる
という優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の倣い溶接方法に使用する倣い溶接装
置の全体構造を示す概略図である。

【図２】倣い溶接装置におけるセンサユニットの内部構
造を示す平面図である。

【図３】本実施例の倣い溶接方法において、溶接前の開
先特徴点座標を示す説明図である。

【図４】本実施例の倣い溶接方法において、ウィービン
グ状況及び溶接電流低下位置を示す概略図である。

【図５】本実施例の倣い溶接方法において、溶接電圧と
設定しきい値との関係を示す説明図である。

【図６】本実施例の倣い溶接方法において、ウィービン
グでの電子シャッタ作動期間を示す説明図である。

【図７】本実施例の倣い溶接方法において、トリガパル
スによる電子シャッタ作動の装置ブロックを示す概略図
である。

【図８】本実施例の倣い溶接方法において、開先内特徴
点の抽出状況を示し、（ａ）はＡ’における光切断像の
説明図、（ｂ）はＡ''における光切断像の説明図、
（ｃ）は論理積演算後の画像の説明図、（ｄ）は初層特
徴点の説明図、（ｅ）は２層目以降の特徴点の説明図で
ある。

【図９】本実施例の倣い溶接方法において、開先特徴点
の抽出フローを示す説明図である。

【図１０】本実施例の倣い溶接方法において、開先内特
徴点の抽出概念を示す説明図である。

【図１１】本実施例の倣い溶接方法において、開先内特
徴点の抽出に使用するサーチウインドウを示し、（ａ）
は上向きサーチウインドウの説明図、（ｂ）は下向きサ
ーチウインドウの説明図である。

【図１２】本実施例の倣い溶接方法において、開先内特
徴点の抽出に使用するサーチウインドウのシフト状況を
示す説明図である。

【図１３】本実施例に採用する開先内特徴点の抽出にお
いて、追跡法によるＰ１の検出状況を示す説明図であ
る。

【図１４】本実施例に採用する開先内特徴点の抽出にお
いて、分割・合成法によるＰ０の検出状況を示す説明図
である。

【図１５】本実施例に採用する開先内特徴点の抽出にお
いて、距離計算によるＰ０の検出状況を示す説明図であ
る。

【図１６】本実施例に採用する開先内特徴点の抽出にお
いて、変形追跡法によるＰ０’の検出状況を示す説明図
である。

【図１７】本実施例の倣い溶接方法において、光切断像
入力フローを示す説明図である。

【図１８】本実施例の倣い溶接方法において、濃度変換
テーブルを示し、（ａ）はリニアの説明図、（ｂ）はス
ライスの説明図である。

【図１９】本実施例の倣い溶接方法において、第１の撮
像装置により画像を取り込む状況を示し、（ａ）はレー
ザ光オン画像の撮像状況の概略図、（ｂ）はレーザ光オ
フ画像の撮像状況の概略図である。

【図２０】本実施例の倣い溶接方法において、溶接前と
溶接後の開先特徴点座標の差分処理、２値化処理及びＡ
ＮＤ処理を示す説明図である。

【図２１】本実施例の倣い溶接方法において、溶接前と
溶接後の開先特徴点座標の差分処理、２値化処理及びＡ
ＮＤ処理を示す説明図である。

【図２２】本実施例の倣い溶接方法において、平滑化フ
ィルタを示す説明図である。

【図２３】本実施例の倣い溶接方法において、差分オペ
レータを示す説明図である。

【図２４】本実施例に採用するワイヤ先端位置の検出に
おいて、初期設定値の算出状況を示し、（ａ）は溶接前
ワイヤ先端位置の説明図、（ｂ）は溶接中アーク光画像
重心の説明図である。

【図２５】本実施例に採用するワイヤ先端位置の検出に
おいて、アーク光の最大径と画素との関係を示す説明図
である。

【図２６】本実施例に採用するワイヤ先端位置の検出に
おいて、開先奥と判定する溶接電流・電圧の平均値及び
標準偏差の範囲を説明するための図である。

【符号の説明】

１倣い溶接装置２溶接台車３溶接トーチ４走行レール５溶接アーム６前後移動手段７上下移動手段８水平回動手段９溶接機制御装置（ロボットコントローラ）１０鉛直回動手段１１センサユニット１２レーザ照射装置１３第１の撮像装置１３ａ撮像レンズ１４第２の撮像装置１４ａ撮像レンズ１５干渉フィルタ１６減光フィルタ１７画像処理装置１８画像取り込み制御装置（外部トリガコン
トローラ）１９溶接電源２０カメラコントローラ２１ホストコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接前の開先に対してレーザ線状光を照
射し、光切断像を撮像して溶接前の開先特徴点座標を抽
出し、これを上記溶接トーチの進行方向に行って溶接軌
跡データを作成し、該溶接軌跡データに基づいて１パス１レア溶接を開始
し、その溶接中に、上記進行方向前方の直近に位置する
開先にレーザ線状光を照射し、溶接電流を低下させて溶
滴短絡移行状態になった時に、干渉フィルタを備えた第
１の撮像装置で光切断像を撮像し、近似処理により溶接
後の開先特徴点座標を抽出し、溶接前と溶接後の開先特徴点座標を差分処理し、その差
に基づいて溶接トーチのワイヤ先端位置を補正するよう
にしたことを特徴とする倣い溶接方法。
【請求項２】前記溶滴短絡移行状態の溶接電流が、開
先手前位置で２００Ａ以下に設定される請求項１に記載
の倣い溶接方法。
【請求項３】前記溶滴短絡移行状態において、短絡移
行の間に前記光切断像を２回以上撮像し、これらの光切
断像を２値化後、論理積演算処理により開先特徴点座標
を抽出するようにした請求項１または請求項２のいずれ
かに記載の倣い溶接方法。
【請求項４】１パス１レア溶接中に、レーザ照射装置
をオンして溶接トーチの進行方向前方の直近に位置する
開先にレーザ線状光を照射し、干渉フィルタを備えた第
１の撮像装置でレーザ光オン画像を取り込むと共に、レ
ーザ照射装置をオフして同一部位のレーザ光オフ画像を
取り込み、これらレーザ光オン画像とレーザ光オフ画像
とを差分処理し、該差分処理画像を２組取り込んだ後、各々の差分処理画
像を２値化後、論理積演算処理により開先特徴点座標を
抽出するようにしたことを特徴とする倣い溶接方法。
【請求項５】前記溶接中に照射されるレーザ線状光
が、溶接トーチの進行方向前方３０〜１００ｍｍに位置
する開先に照射される請求項１乃至請求項４のいずれか
に記載の倣い溶接方法。
【請求項６】前記干渉フィルタが、当該レーザ光の波
長±２０ｎｍ以下に設定される請求項１乃至請求項５の
いずれかに記載の倣い溶接方法。
【請求項７】減光フィルタを備えた第２の撮像装置で
アーク光を撮像し、該アーク光の画像の重心点に初期設
定値を加えた点をワイヤ先端位置とし、これに基づいて
溶接トーチのワイヤ先端位置を補正するようにした請求
項１乃至請求項６のいずれかに記載の倣い溶接方法。
【請求項８】開先手前および開先奥における溶接電流
の平均値の比が所定値以上になった場合にワイヤ先端位
置が開先奥にあると判定し、これに基づいて溶接トーチ
のワイヤ先端位置を補正するようにした請求項１乃至請
求項７のいずれかに記載の倣い溶接方法。