JPH0970664A - レーザスポット光による開先倣い方法と装置 - Google Patents
レーザスポット光による開先倣い方法と装置Info
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- JPH0970664A JPH0970664A JP23123295A JP23123295A JPH0970664A JP H0970664 A JPH0970664 A JP H0970664A JP 23123295 A JP23123295 A JP 23123295A JP 23123295 A JP23123295 A JP 23123295A JP H0970664 A JPH0970664 A JP H0970664A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲が明るい場所でも、溶接位置を精度良く
検出することができ、構造がシンプルであり、かつ開先
寸法や開先の中心を簡単な画像処理で正確に求めること
ができるレーザスポット光による開先倣い方法及装置を
提供する。 【解決手段】 溶接トーチ１２、横移動装置１４、溶接
台車１６、及び開先検出装置１８を備える。開先検出装
置１８は、レーザユニット１９とＣＣＤカメラ２０から
なり、電極１２ａの軸線、レーザスポット光１９ａ、及
びＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを通りかつ
同一のｙ−ｚ平面内に位置している。溶接トーチを開先
に沿って複数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置
で、溶接トーチを開先を横断して複数のｘ位置に横移動
させ、各ｘ位置におけるレーザスポット光の像を撮像
し、この像を画像処理して表面位置ｙを求め、ｘ，ｙ，
ｚの位置から開先の中心位置Ａを算出し、溶接時に溶接
トーチを算出した開先の中心位置Ａを通るように位置決
めする。
検出することができ、構造がシンプルであり、かつ開先
寸法や開先の中心を簡単な画像処理で正確に求めること
ができるレーザスポット光による開先倣い方法及装置を
提供する。 【解決手段】 溶接トーチ１２、横移動装置１４、溶接
台車１６、及び開先検出装置１８を備える。開先検出装
置１８は、レーザユニット１９とＣＣＤカメラ２０から
なり、電極１２ａの軸線、レーザスポット光１９ａ、及
びＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを通りかつ
同一のｙ−ｚ平面内に位置している。溶接トーチを開先
に沿って複数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置
で、溶接トーチを開先を横断して複数のｘ位置に横移動
させ、各ｘ位置におけるレーザスポット光の像を撮像
し、この像を画像処理して表面位置ｙを求め、ｘ，ｙ，
ｚの位置から開先の中心位置Ａを算出し、溶接時に溶接
トーチを算出した開先の中心位置Ａを通るように位置決
めする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザスポット光によ
る溶接用開先の倣い方法と装置に関する。
る溶接用開先の倣い方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ティグ溶接（ＴＩＧ溶接）は、図４に模
式的に示すように、不活性ガス雰囲気中でタングステン
電極と母材（被溶接材）との間にアークを発生させて溶
接棒を溶かし溶接する方法であり、溶接継手として極め
て優れており、船舶、化学プラント、橋梁等の大型構造
物において開先を有する厚板（例えば３０ｍｍ厚以上）
の溶接に広く用いられている。また、かかる開先を有す
る厚板を溶接する場合に、溶接作業の省力化、無人化の
手段として、開先を自動的に倣う自動溶接が種々提案さ
れており、その一部が既に実施されている。
式的に示すように、不活性ガス雰囲気中でタングステン
電極と母材（被溶接材）との間にアークを発生させて溶
接棒を溶かし溶接する方法であり、溶接継手として極め
て優れており、船舶、化学プラント、橋梁等の大型構造
物において開先を有する厚板（例えば３０ｍｍ厚以上）
の溶接に広く用いられている。また、かかる開先を有す
る厚板を溶接する場合に、溶接作業の省力化、無人化の
手段として、開先を自動的に倣う自動溶接が種々提案さ
れており、その一部が既に実施されている。
【０００３】図５（Ａ）は、レーザ光を用いた従来の開
先倣い装置の模式図であり、２枚の厚板（被溶接材６）
の端面にそれぞれ開先（隅を約４５度で切断した部分）
が設けられ、その開先を突き合わせて溶接する場合を示
している。この開先倣い装置は、溶接トーチ１による溶
接位置Ａに向けて、レーザユニット２とＣＣＤカメラ３
を斜めに配置し、溶接前に、レーザユニット２からスリ
ット状のレーザ光（レーザスリット光４）を照射して、
開先部分の表面に沿って山形に写るレーザスリット光の
像４ａ（図６Ｂ参照）をＣＣＤカメラ３で撮像し、画像
処理により開先の中心位置（溶接位置Ａ）を検出してこ
れを記憶し、溶接時に記憶した溶接位置Ａに沿って溶接
トーチ１を移動させて、開先を倣いながら溶接するよう
になっている。なお、図５において、１ａはタングステ
ン電極、５は溶接棒である。
先倣い装置の模式図であり、２枚の厚板（被溶接材６）
の端面にそれぞれ開先（隅を約４５度で切断した部分）
が設けられ、その開先を突き合わせて溶接する場合を示
している。この開先倣い装置は、溶接トーチ１による溶
接位置Ａに向けて、レーザユニット２とＣＣＤカメラ３
を斜めに配置し、溶接前に、レーザユニット２からスリ
ット状のレーザ光（レーザスリット光４）を照射して、
開先部分の表面に沿って山形に写るレーザスリット光の
像４ａ（図６Ｂ参照）をＣＣＤカメラ３で撮像し、画像
処理により開先の中心位置（溶接位置Ａ）を検出してこ
れを記憶し、溶接時に記憶した溶接位置Ａに沿って溶接
トーチ１を移動させて、開先を倣いながら溶接するよう
になっている。なお、図５において、１ａはタングステ
ン電極、５は溶接棒である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のレーザ光を用いた開先倣い装置は、レーザスリット
光４の像４ａが暗く、周囲が明るい場合には、画像処理
による識別が困難であり、開先の中心位置（溶接位置
Ａ）の検出精度が大幅に低下する問題点があった。すな
わち、レーザユニット２（例えば半導体レーザ素子）に
よるレーザ光の出力は、ＣＣＤカメラ３に隣接して設置
するため小さく、しかもこのレーザ光をスリット状に広
げて投射するために、レーザスリット光４の像は益々暗
くなってしまい、明るい屋外や照明下では、二値化によ
るパターン抽出が困難になる問題点があった。
のレーザ光を用いた開先倣い装置は、レーザスリット
光４の像４ａが暗く、周囲が明るい場合には、画像処理
による識別が困難であり、開先の中心位置（溶接位置
Ａ）の検出精度が大幅に低下する問題点があった。すな
わち、レーザユニット２（例えば半導体レーザ素子）に
よるレーザ光の出力は、ＣＣＤカメラ３に隣接して設置
するため小さく、しかもこのレーザ光をスリット状に広
げて投射するために、レーザスリット光４の像は益々暗
くなってしまい、明るい屋外や照明下では、二値化によ
るパターン抽出が困難になる問題点があった。
【０００５】この問題点を解決するために、レーザユニ
ットの前部にレーザ光を左右に振る光学系を備え、レー
ザユニットからスポット状のレーザ光（レーザスポット
光）を照射しながら、光学系によりこれを左右に振っ
て、開先部分の表面に写るレーザスポット光の像をＣＣ
Ｄカメラで撮像する開先倣い装置も提案されている。し
かし、この装置は、レーザスポット光の像は明るいが、
ミラーやプリズムからなる光学系とその駆動機構が複
雑であり、故障しやすい問題点があった。
ットの前部にレーザ光を左右に振る光学系を備え、レー
ザユニットからスポット状のレーザ光（レーザスポット
光）を照射しながら、光学系によりこれを左右に振っ
て、開先部分の表面に写るレーザスポット光の像をＣＣ
Ｄカメラで撮像する開先倣い装置も提案されている。し
かし、この装置は、レーザスポット光の像は明るいが、
ミラーやプリズムからなる光学系とその駆動機構が複
雑であり、故障しやすい問題点があった。
【０００６】更に、上述した従来の開先倣い装置では、
レーザ光の当たる位置とＣＣＤカメラの位置とが必ず
しも一致しないため、開先寸法や開先の中心（溶接位
置）を求める画像処理が複雑となる問題点があった。
レーザ光の当たる位置とＣＣＤカメラの位置とが必ず
しも一致しないため、開先寸法や開先の中心（溶接位
置）を求める画像処理が複雑となる問題点があった。
【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、周囲
が明るい場所でも、開先の中心位置（溶接位置）を精度
良く検出することができ、構造がシンプルであり、かつ
開先寸法や開先の中心（溶接位置）を簡単な画像処理で
正確に求めることができるレーザスポット光による開先
倣い方法と装置を提供することにある。
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、周囲
が明るい場所でも、開先の中心位置（溶接位置）を精度
良く検出することができ、構造がシンプルであり、かつ
開先寸法や開先の中心（溶接位置）を簡単な画像処理で
正確に求めることができるレーザスポット光による開先
倣い方法と装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ｙ軸に
平行な電極を有する溶接トーチと、溶接トーチを開先を
横断してｘ軸方向に横移動させる横移動装置と、溶接ト
ーチを開先に沿ってｚ軸方向に移動させる溶接台車と、
溶接トーチに固定された開先検出装置と、を備え、開先
検出装置は、被溶接材に向けてレーザスポット光を照射
するレーザユニットと、被溶接材の表面に写るレーザス
ポット光の像を撮像するＣＣＤカメラと、からなり、溶
接トーチの電極の軸線、レーザスポット光、及びＣＣＤ
カメラの撮像中心は、溶接位置Ａを通りかつ同一のｙ−
ｚ平面内に位置しており、溶接トーチを開先に沿って複
数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置で、溶接トー
チを開先を横断して複数のｘ位置に横移動させ、各ｘ位
置におけるレーザスポット光の像を撮像し、この像を画
像処理してレーザスポット光の像の位置する開先部分の
表面位置ｙを求め、ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位
置Ａを算出し、溶接時に溶接トーチを算出した開先の中
心位置Ａを通るように位置決めする、ことを特徴とする
レーザスポット光による開先倣い方法が提供される。本
発明の好ましい実施形態によれば、横軸にｘ位置、縦軸
にｙ位置を画像表示させ、ｙ位置の最大と最小の間の複
数位置でｙ座標を一定に保持して水平走査し、前記画像
と交差する２点の中間位置のｘ座標を求め、その平均値
を開先の中心位置とする。
平行な電極を有する溶接トーチと、溶接トーチを開先を
横断してｘ軸方向に横移動させる横移動装置と、溶接ト
ーチを開先に沿ってｚ軸方向に移動させる溶接台車と、
溶接トーチに固定された開先検出装置と、を備え、開先
検出装置は、被溶接材に向けてレーザスポット光を照射
するレーザユニットと、被溶接材の表面に写るレーザス
ポット光の像を撮像するＣＣＤカメラと、からなり、溶
接トーチの電極の軸線、レーザスポット光、及びＣＣＤ
カメラの撮像中心は、溶接位置Ａを通りかつ同一のｙ−
ｚ平面内に位置しており、溶接トーチを開先に沿って複
数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置で、溶接トー
チを開先を横断して複数のｘ位置に横移動させ、各ｘ位
置におけるレーザスポット光の像を撮像し、この像を画
像処理してレーザスポット光の像の位置する開先部分の
表面位置ｙを求め、ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位
置Ａを算出し、溶接時に溶接トーチを算出した開先の中
心位置Ａを通るように位置決めする、ことを特徴とする
レーザスポット光による開先倣い方法が提供される。本
発明の好ましい実施形態によれば、横軸にｘ位置、縦軸
にｙ位置を画像表示させ、ｙ位置の最大と最小の間の複
数位置でｙ座標を一定に保持して水平走査し、前記画像
と交差する２点の中間位置のｘ座標を求め、その平均値
を開先の中心位置とする。
【０００９】更に本発明によれば、開先の溶接位置に向
いた電極を有する溶接トーチと、溶接トーチを開先を横
断して横移動させる横移動装置と、溶接トーチを開先に
沿って移動させる溶接台車と、溶接トーチに固定された
開先検出装置と、画像処理装置及び溶接制御装置と、を
備え、開先検出装置は、溶接位置Ａに向けてレーザスポ
ット光を照射するレーザユニットと、開先部分の表面に
写るレーザスポット光の像を撮像するＣＣＤカメラと、
からなり、溶接制御装置により、溶接トーチを開先に沿
って複数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置で、溶
接トーチを開先を横断して複数のｘ位置に横移動させ、
各ｘ位置におけるレーザスポット光の像を撮像し、画像
処理装置により、撮像した像を画像処理してレーザスポ
ット光の像の位置する開先部分の表面位置ｙを求め、
ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位置を算出し、更に、
溶接制御装置により、溶接時に溶接トーチを算出した開
先の中心位置を通るように位置決めする、ことを特徴と
するレーザスポット光による開先倣い装置が提供され
る。本発明の好ましい実施形態によれば、溶接トーチに
レーザユニットとＣＣＤカメラが一体に取り付けられ、
かつ溶接トーチの電極、レーザユニットのレーザスポッ
ト光、及びＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを
通るｙ−ｚ平面内に位置し、かつ互いに少なくとも１５
〜３０°の角度をなしている。
いた電極を有する溶接トーチと、溶接トーチを開先を横
断して横移動させる横移動装置と、溶接トーチを開先に
沿って移動させる溶接台車と、溶接トーチに固定された
開先検出装置と、画像処理装置及び溶接制御装置と、を
備え、開先検出装置は、溶接位置Ａに向けてレーザスポ
ット光を照射するレーザユニットと、開先部分の表面に
写るレーザスポット光の像を撮像するＣＣＤカメラと、
からなり、溶接制御装置により、溶接トーチを開先に沿
って複数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置で、溶
接トーチを開先を横断して複数のｘ位置に横移動させ、
各ｘ位置におけるレーザスポット光の像を撮像し、画像
処理装置により、撮像した像を画像処理してレーザスポ
ット光の像の位置する開先部分の表面位置ｙを求め、
ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位置を算出し、更に、
溶接制御装置により、溶接時に溶接トーチを算出した開
先の中心位置を通るように位置決めする、ことを特徴と
するレーザスポット光による開先倣い装置が提供され
る。本発明の好ましい実施形態によれば、溶接トーチに
レーザユニットとＣＣＤカメラが一体に取り付けられ、
かつ溶接トーチの電極、レーザユニットのレーザスポッ
ト光、及びＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを
通るｙ−ｚ平面内に位置し、かつ互いに少なくとも１５
〜３０°の角度をなしている。
【００１０】上述した本発明の方法及び装置によれば、
各ｚ位置で、溶接トーチを開先を横断して複数のｘ位置
に横移動させ、各ｘ位置におけるレーザスポット光の像
を撮像するので、レーザスポット光を拡散せずに明るい
まま使用でき、周囲が明るい場所でも、開先の中心位置
（溶接位置）を二値化処理により精度良く検出すること
ができる。
各ｚ位置で、溶接トーチを開先を横断して複数のｘ位置
に横移動させ、各ｘ位置におけるレーザスポット光の像
を撮像するので、レーザスポット光を拡散せずに明るい
まま使用でき、周囲が明るい場所でも、開先の中心位置
（溶接位置）を二値化処理により精度良く検出すること
ができる。
【００１１】また、レーザユニットとＣＣＤカメラから
なる開先検出装置が、同一の溶接トーチに固定されお
り、溶接トーチの電極の軸線、レーザスポット光、及び
ＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを通りかつ同
一のｙ−ｚ平面内に位置しているので、各ｘ位置におけ
るレーザスポット光の像は、撮像された画像上ではＣＲ
Ｔの中心位置で上下に振れるだけであり、この振れ幅か
らレーザスポット光の像の表面位置ｙを簡単な演算処理
で求めることができる。従って、各ｘ位置における求め
たｙ位置をそのままｘ−ｙ座標上に画像表示すれば、こ
の画像は正確な開先寸法を表示しており、これを画像処
理することにより、開先寸法や開先の中心（溶接位置）
を正確に求めることができる。
なる開先検出装置が、同一の溶接トーチに固定されお
り、溶接トーチの電極の軸線、レーザスポット光、及び
ＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを通りかつ同
一のｙ−ｚ平面内に位置しているので、各ｘ位置におけ
るレーザスポット光の像は、撮像された画像上ではＣＲ
Ｔの中心位置で上下に振れるだけであり、この振れ幅か
らレーザスポット光の像の表面位置ｙを簡単な演算処理
で求めることができる。従って、各ｘ位置における求め
たｙ位置をそのままｘ−ｙ座標上に画像表示すれば、こ
の画像は正確な開先寸法を表示しており、これを画像処
理することにより、開先寸法や開先の中心（溶接位置）
を正確に求めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるレーザスポット光による開先
倣い装置の全体構成図であり、図５と同様に２枚の厚板
（被溶接材６）の端面にそれぞれ開先（隅を約４５度で
切断した部分）が設けられ、その開先を突き合わせて溶
接する場合を示している。本発明において、溶接線は直
線であっても曲線であってもよく、また、水平であって
も垂直であってもよい。なお、以下の説明では、説明の
明瞭化のため、溶接線が直線でかつ水平な場合について
説明する。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるレーザスポット光による開先
倣い装置の全体構成図であり、図５と同様に２枚の厚板
（被溶接材６）の端面にそれぞれ開先（隅を約４５度で
切断した部分）が設けられ、その開先を突き合わせて溶
接する場合を示している。本発明において、溶接線は直
線であっても曲線であってもよく、また、水平であって
も垂直であってもよい。なお、以下の説明では、説明の
明瞭化のため、溶接線が直線でかつ水平な場合について
説明する。
【００１３】図１において、本発明の開先倣い装置１０
は、溶接トーチ１２、横移動装置１４、溶接台車１６、
開先検出装置１８、画像処理装置２２、及び溶接制御装
置２４を備えている。溶接トーチ１２は、ｙ軸に平行な
電極１２ａを有し、この電極１２ａは、開先の溶接位置
Ａに向いている。横移動装置１４は、溶接トーチ１２を
開先を横断してｘ軸方向に横移動させるようになってい
る。この横移動は、溶接制御装置２４により数値制御さ
れる。溶接台車１６は、溶接トーチ１２を開先に沿って
ｚ軸方向に移動させるようになっており、この移動も溶
接制御装置２４により数値制御される。
は、溶接トーチ１２、横移動装置１４、溶接台車１６、
開先検出装置１８、画像処理装置２２、及び溶接制御装
置２４を備えている。溶接トーチ１２は、ｙ軸に平行な
電極１２ａを有し、この電極１２ａは、開先の溶接位置
Ａに向いている。横移動装置１４は、溶接トーチ１２を
開先を横断してｘ軸方向に横移動させるようになってい
る。この横移動は、溶接制御装置２４により数値制御さ
れる。溶接台車１６は、溶接トーチ１２を開先に沿って
ｚ軸方向に移動させるようになっており、この移動も溶
接制御装置２４により数値制御される。
【００１４】開先検出装置１８は、被溶接材６に向けて
レーザスポット光１９ａを照射するレーザユニット１９
と、被溶接材１８の表面に写るレーザスポット光１９ａ
の像を撮像するＣＣＤカメラ２０と、からなる。
レーザスポット光１９ａを照射するレーザユニット１９
と、被溶接材１８の表面に写るレーザスポット光１９ａ
の像を撮像するＣＣＤカメラ２０と、からなる。
【００１５】図２は、図１の溶接トーチ１２と開先検出
装置１８を示す側面図である。この図に示すように、溶
接トーチ１２にレーザユニット１９とＣＣＤカメラ２０
が一体に取り付けられ、かつ溶接トーチ１２の電極１２
ａ、レーザユニット１９のレーザスポット光１９ａ、及
びＣＣＤカメラ２０の撮像中心線が、溶接位置Ａを通る
ｙ−ｚ平面内に位置し、かつ互いに少なくとも１５〜３
０°の角度θをなしている。この角度θは、被溶接材１
８の表面に写るレーザスポット光１９ａの像の開先部分
における上下移動を正確に検出できるように、できる限
り９０°に近いことが望ましい。この構成により、レー
ザスポット光１２ａの像が、ＣＣＤカメラ２０による画
像の中心位置に位置し、この位置における上下の振れ幅
からレーザスポット光１２ａの像の表面位置ｙを簡単な
演算処理で求めることができる。
装置１８を示す側面図である。この図に示すように、溶
接トーチ１２にレーザユニット１９とＣＣＤカメラ２０
が一体に取り付けられ、かつ溶接トーチ１２の電極１２
ａ、レーザユニット１９のレーザスポット光１９ａ、及
びＣＣＤカメラ２０の撮像中心線が、溶接位置Ａを通る
ｙ−ｚ平面内に位置し、かつ互いに少なくとも１５〜３
０°の角度θをなしている。この角度θは、被溶接材１
８の表面に写るレーザスポット光１９ａの像の開先部分
における上下移動を正確に検出できるように、できる限
り９０°に近いことが望ましい。この構成により、レー
ザスポット光１２ａの像が、ＣＣＤカメラ２０による画
像の中心位置に位置し、この位置における上下の振れ幅
からレーザスポット光１２ａの像の表面位置ｙを簡単な
演算処理で求めることができる。
【００１６】なお、図２において、溶接トーチ１２の片
側にレーザユニット１９とＣＣＤカメラ２０の両方が取
り付けられているが、本発明はこれに限定されず、例え
ば、溶接トーチ１２の両側にレーザユニット１９とＣＣ
Ｄカメラ２０を別々に取り付けてもよい。
側にレーザユニット１９とＣＣＤカメラ２０の両方が取
り付けられているが、本発明はこれに限定されず、例え
ば、溶接トーチ１２の両側にレーザユニット１９とＣＣ
Ｄカメラ２０を別々に取り付けてもよい。
【００１７】図３は、本発明によるレーザスポット光に
よる開先倣い方法を示すフロー図である。この図におい
て、本発明の方法は、溶接トーチ１２を開先に沿って
複数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置で、溶接ト
ーチ１２を開先を横断して複数のｘ位置に横移動させ、
各ｘ位置におけるレーザスポット光１９ａの像を撮像す
る第１ステップＳ１と、撮像した像を画像処理してレ
ーザスポット光１９ａの像の位置する開先部分の表面位
置ｙを求め、ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位置Ａを
算出する第２ステップＳ２と、溶接時に溶接トーチ１
２を算出した開先の中心位置Ａを通るように位置決めす
る第３ステップＳ３とからなる。
よる開先倣い方法を示すフロー図である。この図におい
て、本発明の方法は、溶接トーチ１２を開先に沿って
複数のｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置で、溶接ト
ーチ１２を開先を横断して複数のｘ位置に横移動させ、
各ｘ位置におけるレーザスポット光１９ａの像を撮像す
る第１ステップＳ１と、撮像した像を画像処理してレ
ーザスポット光１９ａの像の位置する開先部分の表面位
置ｙを求め、ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位置Ａを
算出する第２ステップＳ２と、溶接時に溶接トーチ１
２を算出した開先の中心位置Ａを通るように位置決めす
る第３ステップＳ３とからなる。
【００１８】第１ステップＳ１は、溶接制御装置２４及
び画像処理装置２２により、第２ステップＳ２は、画像
処理装置２２により、第３ステップＳ３は、溶接制御装
置２４により、それぞれ制御される。
び画像処理装置２２により、第２ステップＳ２は、画像
処理装置２２により、第３ステップＳ３は、溶接制御装
置２４により、それぞれ制御される。
【００１９】更に、図３に示すように、第２ステップＳ
２の画像処理において、（ａ）各ｘ位置におけるレーザ
スポット光１９ａの振れ幅からレーザスポット光の像の
表面位置ｙを求め、各ｘ位置における求めたｙ位置をそ
のままｘ−ｙの直交座標上に画像表示すれば、この画像
は正確な開先寸法を表示しており、（ｂ）これを画像処
理することにより、開先寸法（開先の幅や深さ等）を正
確に求めることができる。
２の画像処理において、（ａ）各ｘ位置におけるレーザ
スポット光１９ａの振れ幅からレーザスポット光の像の
表面位置ｙを求め、各ｘ位置における求めたｙ位置をそ
のままｘ−ｙの直交座標上に画像表示すれば、この画像
は正確な開先寸法を表示しており、（ｂ）これを画像処
理することにより、開先寸法（開先の幅や深さ等）を正
確に求めることができる。
【００２０】また、（ｃ）横軸にｘ位置、縦軸にｙ位置
を画像表示させ、ｙ位置の最大と最小の間の複数位置で
ｙ座標を一定に保持して水平走査し、前記画像と交差す
る２点の中間位置のｘ座標を求め、その平均値を開先の
中心位置とする、ことにより、開先の中心位置すなわち
溶接位置を簡単な演算により正確に求めることができ
る。
を画像表示させ、ｙ位置の最大と最小の間の複数位置で
ｙ座標を一定に保持して水平走査し、前記画像と交差す
る２点の中間位置のｘ座標を求め、その平均値を開先の
中心位置とする、ことにより、開先の中心位置すなわち
溶接位置を簡単な演算により正確に求めることができ
る。
【００２１】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。例えば、前述のように溶接線が曲線
であっても垂直であってもよく、曲線の場合には、上述
した説明におけるｚ軸をその接線方向とすることにより
同様に適用できる。また、溶接方法も、ＴＩＧ溶接に限
定されず、その他の溶接手段、例えばアーク溶接、プラ
ズマ溶接等にも適用できる。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。例えば、前述のように溶接線が曲線
であっても垂直であってもよく、曲線の場合には、上述
した説明におけるｚ軸をその接線方向とすることにより
同様に適用できる。また、溶接方法も、ＴＩＧ溶接に限
定されず、その他の溶接手段、例えばアーク溶接、プラ
ズマ溶接等にも適用できる。
【００２２】
【発明の効果】上述したように、本発明のレーザスポッ
ト光による開先倣い方法と装置によれば、各ｚ位置で、
溶接トーチを開先を横断して複数のｘ位置に横移動さ
せ、各ｘ位置におけるレーザスポット光の像を撮像する
ので、レーザスポット光を拡散せずに明るいまま使用で
き、周囲が明るい場所でも、開先の中心位置（溶接位
置）を二値化処理により精度良く検出することができ
る。
ト光による開先倣い方法と装置によれば、各ｚ位置で、
溶接トーチを開先を横断して複数のｘ位置に横移動さ
せ、各ｘ位置におけるレーザスポット光の像を撮像する
ので、レーザスポット光を拡散せずに明るいまま使用で
き、周囲が明るい場所でも、開先の中心位置（溶接位
置）を二値化処理により精度良く検出することができ
る。
【００２３】また、レーザユニットとＣＣＤカメラから
なる開先検出装置が、同一の溶接トーチに固定されお
り、溶接トーチの電極の軸線、レーザスポット光、及び
ＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを通りかつ同
一のｙ−ｚ平面内に位置しているので、各ｘ位置におけ
るレーザスポット光の像は、撮像された画像上ではＣＲ
Ｔの中心位置で上下に振れるだけであり、この振れ幅か
らレーザスポット光の像の表面位置ｙを簡単な演算処理
で求めることができる。従って、各ｘ位置における求め
たｙ位置をそのままｘ−ｙ座標上に画像表示すれば、こ
の画像は正確な開先寸法を表示しており、これを画像処
理することにより、開先寸法や開先の中心（溶接位置）
を正確に求めることができる。
なる開先検出装置が、同一の溶接トーチに固定されお
り、溶接トーチの電極の軸線、レーザスポット光、及び
ＣＣＤカメラの撮像中心線が、溶接位置Ａを通りかつ同
一のｙ−ｚ平面内に位置しているので、各ｘ位置におけ
るレーザスポット光の像は、撮像された画像上ではＣＲ
Ｔの中心位置で上下に振れるだけであり、この振れ幅か
らレーザスポット光の像の表面位置ｙを簡単な演算処理
で求めることができる。従って、各ｘ位置における求め
たｙ位置をそのままｘ−ｙ座標上に画像表示すれば、こ
の画像は正確な開先寸法を表示しており、これを画像処
理することにより、開先寸法や開先の中心（溶接位置）
を正確に求めることができる。
【００２４】従って、本発明のレーザスポット光による
開先倣い方法と装置は、周囲が明るい場所でも、開先の
中心位置（溶接位置）を精度良く検出することができ、
構造がシンプルであり、かつ開先寸法や開先の中心（溶
接位置）を簡単な画像処理で正確に求めることができ
る、等の優れた効果を有する。
開先倣い方法と装置は、周囲が明るい場所でも、開先の
中心位置（溶接位置）を精度良く検出することができ、
構造がシンプルであり、かつ開先寸法や開先の中心（溶
接位置）を簡単な画像処理で正確に求めることができ
る、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明によるレーザスポット光による開先倣い
装置の全体構成図である。
装置の全体構成図である。
【図２】図１の溶接トーチと開先検出装置を示す側面図
である。
である。
【図３】本発明によるレーザスポット光による開先倣い
方法を示すフロー図である。
方法を示すフロー図である。
【図４】ティグ溶接（ＴＩＧ溶接）の模式図である。
【図５】レーザ光を用いた従来の開先倣い装置の模式図
である。
である。
１ 溶接トーチ １ａ タングステン電極 ２ レーザユニット ３ ＣＣＤカメラ ４ レーザスリット光 ４ａ 像 ５ 溶接棒 ６ 被溶接材 １０ 開先倣い装置 １２ 溶接トーチ １２ａ 電極 １４ 横移動装置 １６ 溶接台車 １８ 開先検出装置 １９ レーザユニット １９ａ レーザスポット光 ２０ ＣＣＤカメラ ２２ 画像処理装置 ２４ 溶接制御装置 Ａ 溶接位置
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｆ
Claims (4)
- 【請求項１】 ｙ軸に平行な電極を有する溶接トーチ
と、溶接トーチを開先を横断してｘ軸方向に横移動させ
る横移動装置と、溶接トーチを開先に沿ってｚ軸方向に
移動させる溶接台車と、溶接トーチに固定された開先検
出装置と、を備え、 開先検出装置は、被溶接材に向けてレーザスポット光を
照射するレーザユニットと、被溶接材の表面に写るレー
ザスポット光の像を撮像するＣＣＤカメラと、からな
り、溶接トーチの電極の軸線、レーザスポット光、及び
ＣＣＤカメラの撮像中心線は、溶接位置Ａを通りかつ同
一のｙ−ｚ平面内に位置しており、 溶接トーチを開先に沿って複数のｚ位置に移動させ、 それぞれのｚ位置で、溶接トーチを開先を横断して複数
のｘ位置に横移動させ、 各ｘ位置におけるレーザスポット光の像を撮像し、この
像を画像処理してレーザスポット光の像の位置する開先
部分の表面位置ｙを求め、 ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位置Ａを算出し、 溶接時に溶接トーチを算出した開先の中心位置Ａを通る
ように位置決めする、ことを特徴とするレーザスポット
光による開先倣い方法。 - 【請求項２】 横軸にｘ位置、縦軸にｙ位置を画像表示
させ、ｙ位置の最大と最小の間の複数位置でｙ座標を一
定に保持して水平走査し、前記画像と交差する２点の中
間位置のｘ座標を求め、その平均値を開先の中心位置と
する、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザスポッ
ト光による開先倣い方法。 - 【請求項３】 開先の溶接位置に向いた電極を有する溶
接トーチと、溶接トーチを開先を横断して横移動させる
横移動装置と、溶接トーチを開先に沿って移動させる溶
接台車と、溶接トーチに固定された開先検出装置と、画
像処理装置及び溶接制御装置と、を備え、 開先検出装置は、溶接位置Ａに向けてレーザスポット光
を照射するレーザユニットと、開先部分の表面に写るレ
ーザスポット光の像を撮像するＣＣＤカメラと、からな
り、 溶接制御装置により、溶接トーチを開先に沿って複数の
ｚ位置に移動させ、それぞれのｚ位置で、溶接トーチを
開先を横断して複数のｘ位置に横移動させ、各ｘ位置に
おけるレーザスポット光の像を撮像し、 画像処理装置により、撮像した像を画像処理してレーザ
スポット光の像の位置する開先部分の表面位置ｙを求
め、ｘ，ｙ，ｚの位置から開先の中心位置を算出し、 更に、溶接制御装置により、溶接時に溶接トーチを算出
した開先の中心位置を通るように位置決めする、ことを
特徴とするレーザスポット光による開先倣い装置。 - 【請求項４】 溶接トーチにレーザユニットとＣＣＤカ
メラが一体に取り付けられ、かつ溶接トーチの電極、レ
ーザユニットのレーザスポット光、及びＣＣＤカメラの
撮像中心線が、溶接位置Ａを通るｙ−ｚ平面内に位置
し、かつ互いに少なくとも１５〜３０°の角度をなして
いる、ことを特徴とする請求項３に記載のレーザスポッ
ト光による開先倣い装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23123295A JPH0970664A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | レーザスポット光による開先倣い方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23123295A JPH0970664A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | レーザスポット光による開先倣い方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0970664A true JPH0970664A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16920398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23123295A Pending JPH0970664A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | レーザスポット光による開先倣い方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0970664A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007237220A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Komatsu Ltd | 溶接ロボットの制御方法およびこれにより溶接された被溶接材、溶接ロボットの制御プログラム |
| JP2022018144A (ja) * | 2020-07-15 | 2022-01-27 | 日鉄エンジニアリング株式会社 | 開先形状測定方法、自動溶接方法、および自動溶接装置 |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP23123295A patent/JPH0970664A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007237220A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Komatsu Ltd | 溶接ロボットの制御方法およびこれにより溶接された被溶接材、溶接ロボットの制御プログラム |
| JP2022018144A (ja) * | 2020-07-15 | 2022-01-27 | 日鉄エンジニアリング株式会社 | 開先形状測定方法、自動溶接方法、および自動溶接装置 |
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