JPH10272566A - 隅肉継手開先のルートギャップ検出方法 - Google Patents
隅肉継手開先のルートギャップ検出方法Info
- Publication number
- JPH10272566A JPH10272566A JP7722497A JP7722497A JPH10272566A JP H10272566 A JPH10272566 A JP H10272566A JP 7722497 A JP7722497 A JP 7722497A JP 7722497 A JP7722497 A JP 7722497A JP H10272566 A JPH10272566 A JP H10272566A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- gap
- arc
- groove
- edge point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アーク光を外乱として取り扱うのではなく、
ギャップ検出のための有力な情報源として利用し、しか
も高速回転アーク溶接法を用いることにより、リアルタ
イムに精度よくギャップの検出ができるようにする。 【解決手段】 高速回転アーク溶接により隅肉継手を溶
接中に、２次元イメージセンサ（ＣＣＤカメラ１０）に
より溶融池６部分を、溶接トーチ３の回転位置の溶接進
行方向前方Ｃf 点またはその近傍位置の信号にタイミン
グを合わせて撮像し、その画像データを処理してエッジ
点１６を抽出し、このエッジ点１６から予め設定された
基準線１５までの距離を算出することにより隅肉継手開
先のルートギャップＧを検出する。
ギャップ検出のための有力な情報源として利用し、しか
も高速回転アーク溶接法を用いることにより、リアルタ
イムに精度よくギャップの検出ができるようにする。 【解決手段】 高速回転アーク溶接により隅肉継手を溶
接中に、２次元イメージセンサ（ＣＣＤカメラ１０）に
より溶融池６部分を、溶接トーチ３の回転位置の溶接進
行方向前方Ｃf 点またはその近傍位置の信号にタイミン
グを合わせて撮像し、その画像データを処理してエッジ
点１６を抽出し、このエッジ点１６から予め設定された
基準線１５までの距離を算出することにより隅肉継手開
先のルートギャップＧを検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２次元イメージセ
ンサを用いて、高速回転アーク溶接により溶接中に隅肉
継手開先のルートギャップを検出する方法に関する。
ンサを用いて、高速回転アーク溶接により溶接中に隅肉
継手開先のルートギャップを検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】船体外板ブロックのような大型長尺部材
の隅肉溶接にあっては、とかくワークの加工精度や取付
精度が悪く、局所的にギャップが生じる場合が多い。こ
のようなギャップが変動する箇所を同一溶接条件で溶接
すると、溶接品質を損なうことは必定であるから、隅肉
継手開先のルートギャップをリアルタイムに検出し、検
出したギャップの大きさに応じて最適な溶接条件で溶接
する溶接条件適応制御のもとで溶接を施工する必要があ
る。
の隅肉溶接にあっては、とかくワークの加工精度や取付
精度が悪く、局所的にギャップが生じる場合が多い。こ
のようなギャップが変動する箇所を同一溶接条件で溶接
すると、溶接品質を損なうことは必定であるから、隅肉
継手開先のルートギャップをリアルタイムに検出し、検
出したギャップの大きさに応じて最適な溶接条件で溶接
する溶接条件適応制御のもとで溶接を施工する必要があ
る。
【０００３】溶接状況やビード形状をリアルタイムに検
出する方法としては、例えば、特開平８−１５０４７５
号公報や特開平８−１５０４７６号公報に記載されたも
のがあり、これらの方法は主に突き合わせ継手に対する
ものであり、開先のギャップそのものを検出するもので
はないが、ＣＣＤカメラ等で溶接部位の状態を撮像し、
これを画像処理して開先内情報やビード形状等の情報を
得るようにしている。
出する方法としては、例えば、特開平８−１５０４７５
号公報や特開平８−１５０４７６号公報に記載されたも
のがあり、これらの方法は主に突き合わせ継手に対する
ものであり、開先のギャップそのものを検出するもので
はないが、ＣＣＤカメラ等で溶接部位の状態を撮像し、
これを画像処理して開先内情報やビード形状等の情報を
得るようにしている。
【０００４】しかしながら、上記の従来技術はアーク光
を外乱として取り扱っているものであるから、特開平８
−１５０４７５号公報のように、特定の波長域の光をカ
ットするフィルタをＣＣＤカメラに取り付け、シャッタ
ースピードを可変にし、なおかつアーク電圧や溶接電流
が指定値より低下したときに開先内情報を得るようにし
ている。または、特開平８−１５０４７６号公報のよう
に、アーク光とは別のレーザ等の光源を用いて、その光
源から発する検査光線を溶接部位の周囲を回転走査する
などの方法をとっている。
を外乱として取り扱っているものであるから、特開平８
−１５０４７５号公報のように、特定の波長域の光をカ
ットするフィルタをＣＣＤカメラに取り付け、シャッタ
ースピードを可変にし、なおかつアーク電圧や溶接電流
が指定値より低下したときに開先内情報を得るようにし
ている。または、特開平８−１５０４７６号公報のよう
に、アーク光とは別のレーザ等の光源を用いて、その光
源から発する検査光線を溶接部位の周囲を回転走査する
などの方法をとっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようにアーク光を
外乱として取り扱うときには、アーク電圧や溶接電流が
指定値より低下したときに溶接部位の画像を取り込んだ
り、アーク光とは別の光源を用いて検査光線を走査した
りしなければならない。しかしながら、開先にギャップ
がある場合には、ギャップがないときに比べてアーク電
圧や溶接電流のバラツキも大きくなるため、撮像タイミ
ングを規定するアーク電圧や溶接電流の指定値の決め方
が極めて困難となる。したがって、特開平８−１５０４
７５号公報のような方法ではギャップの検出はほとんど
不可能である。また、特開平８−１５０４７６号公報の
ようにアーク光とは別の光源を用いれば、ギャップの検
出は可能であるが、光源となるレーザやビームを機械的
に走査させるための走査機構を取り付ける必要があり、
溶接トーチの周りが複雑になって望ましくない。特に、
船体外板ブロックのように複雑な立体形状をしたワーク
の隅肉継手のギャップ検出には適していない。
外乱として取り扱うときには、アーク電圧や溶接電流が
指定値より低下したときに溶接部位の画像を取り込んだ
り、アーク光とは別の光源を用いて検査光線を走査した
りしなければならない。しかしながら、開先にギャップ
がある場合には、ギャップがないときに比べてアーク電
圧や溶接電流のバラツキも大きくなるため、撮像タイミ
ングを規定するアーク電圧や溶接電流の指定値の決め方
が極めて困難となる。したがって、特開平８−１５０４
７５号公報のような方法ではギャップの検出はほとんど
不可能である。また、特開平８−１５０４７６号公報の
ようにアーク光とは別の光源を用いれば、ギャップの検
出は可能であるが、光源となるレーザやビームを機械的
に走査させるための走査機構を取り付ける必要があり、
溶接トーチの周りが複雑になって望ましくない。特に、
船体外板ブロックのように複雑な立体形状をしたワーク
の隅肉継手のギャップ検出には適していない。
【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、アーク光を外乱として取り
扱うのではなく、むしろギャップ検出のための有力な情
報源として利用し、しかも高速回転アーク溶接法を用い
ることにより、リアルタイムに精度よくギャップの検出
ができるようにすることを課題としている。
ためになされたものであり、アーク光を外乱として取り
扱うのではなく、むしろギャップ検出のための有力な情
報源として利用し、しかも高速回転アーク溶接法を用い
ることにより、リアルタイムに精度よくギャップの検出
ができるようにすることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係る隅肉継手開先のルートギャップ検出方
法は、高速回転アーク溶接により隅肉継手を溶接中に、
ＣＣＤカメラにより溶融池部分を、溶接トーチの回転位
置の溶接進行方向前方Ｃf 点またはその近傍位置の信号
に同期させて撮像し、得られた画像データを画像処理し
てエッジ点を抽出し、このエッジ点から予め設定された
基準線までの距離を算出することにより隅肉継手開先の
ルートギャップを検出することとしたものである。
め、本発明に係る隅肉継手開先のルートギャップ検出方
法は、高速回転アーク溶接により隅肉継手を溶接中に、
ＣＣＤカメラにより溶融池部分を、溶接トーチの回転位
置の溶接進行方向前方Ｃf 点またはその近傍位置の信号
に同期させて撮像し、得られた画像データを画像処理し
てエッジ点を抽出し、このエッジ点から予め設定された
基準線までの距離を算出することにより隅肉継手開先の
ルートギャップを検出することとしたものである。
【０００８】また、エッジ点と基準線との距離を算出す
る際に、ＣＣＤカメラの傾斜角度（カメラ中心線の水平
面、鉛直面に対する傾斜角度）に基づく補正を加える。
る際に、ＣＣＤカメラの傾斜角度（カメラ中心線の水平
面、鉛直面に対する傾斜角度）に基づく補正を加える。
【０００９】アーク光は紫外光から赤外光まで一様に高
輝度で分布しているので、開先状態を鮮明に撮像するた
めには、可視光波長帯域カットフィルタとＣＣＤカメラ
を使用する。また、高速回転アーク溶接では、高速回転
の溶接トーチすなわち高速回転アークセンサの回転位置
に対応するパルス信号が出力されており、開先状態を最
もよく現す位置として、溶接進行方向前方の回転位置Ｃ
f 点またはその近傍位置とし、Ｃf 点またはその近傍位
置の信号に同期させて上記可視光波長帯域カットフィル
タとＣＣＤカメラで溶融池部分を撮像する。
輝度で分布しているので、開先状態を鮮明に撮像するた
めには、可視光波長帯域カットフィルタとＣＣＤカメラ
を使用する。また、高速回転アーク溶接では、高速回転
の溶接トーチすなわち高速回転アークセンサの回転位置
に対応するパルス信号が出力されており、開先状態を最
もよく現す位置として、溶接進行方向前方の回転位置Ｃ
f 点またはその近傍位置とし、Ｃf 点またはその近傍位
置の信号に同期させて上記可視光波長帯域カットフィル
タとＣＣＤカメラで溶融池部分を撮像する。
【００１０】隅肉継手の溶接中に開先にギャップが存在
すると、アークおよび溶融池の先端部がギャップ内にも
ぐり込むようになり、該先端部が湾曲するため、垂直面
内でエッジ部を形成する。そこで、画像処理装置におい
て、画像データを２値化処理し、エッジ点を抽出し、そ
のエッジ点と予め設定された基準線（溶接進行方向と平
行なギャップ零の線）との距離を算出することにより、
隅肉継手開先のギャップを検出する。このため、溶接部
位におけるギャップをリアルタイムに高精度に検出する
ことができる。
すると、アークおよび溶融池の先端部がギャップ内にも
ぐり込むようになり、該先端部が湾曲するため、垂直面
内でエッジ部を形成する。そこで、画像処理装置におい
て、画像データを２値化処理し、エッジ点を抽出し、そ
のエッジ点と予め設定された基準線（溶接進行方向と平
行なギャップ零の線）との距離を算出することにより、
隅肉継手開先のギャップを検出する。このため、溶接部
位におけるギャップをリアルタイムに高精度に検出する
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明による隅肉継手開先
のルートギャップ検出方法を示す説明図である。図１に
示すように、立板１と下板２との間にギャップＧがある
隅肉継手を高速回転する溶接トーチ３で高速回転アーク
溶接を行っている場合である。図中、４は溶接ワイヤ、
５はアーク、６は溶融池、７は溶接ビードである。そし
て、２次元イメージセンサとして、前面に可視光カット
フィルタ９を取り付けたＣＣＤカメラ１０を溶接ヘッド
（図示せず）に取り付け、溶融池６の部分を側方から撮
像する。本実施例では、可視光カットフィルタ９によ
り、７００ｎｍ以下の光をカットし、またシャッタース
ピードを１／１００ｓｅｃにして撮像しており、これに
より鮮明な画像が得られる。
のルートギャップ検出方法を示す説明図である。図１に
示すように、立板１と下板２との間にギャップＧがある
隅肉継手を高速回転する溶接トーチ３で高速回転アーク
溶接を行っている場合である。図中、４は溶接ワイヤ、
５はアーク、６は溶融池、７は溶接ビードである。そし
て、２次元イメージセンサとして、前面に可視光カット
フィルタ９を取り付けたＣＣＤカメラ１０を溶接ヘッド
（図示せず）に取り付け、溶融池６の部分を側方から撮
像する。本実施例では、可視光カットフィルタ９によ
り、７００ｎｍ以下の光をカットし、またシャッタース
ピードを１／１００ｓｅｃにして撮像しており、これに
より鮮明な画像が得られる。
【００１２】この画像データは、ＣＣＤカメラドライバ
ー１１を経由して画像処理装置１２に取り込まれ、また
画像処理装置１２には溶接トーチ３の高速回転アークド
ライバー１３から回転位置信号が与えられる。ＣＣＤカ
メラ１０の撮像タイミングは、溶接トーチ３の回転モー
タに取り付けられているエンコーダから出力されるパル
ス信号に対応して、図３に示すように、溶接進行方向の
前方Ｃf 点またはＣf 点の近傍位置ＣfLもしくはＣfRの
信号と同期をとり、これによりアーク５および溶融池６
の先端部の状況を正確に把握することができる。１４は
制御装置で、ＣＣＤカメラ１０のシャッタースピード、
画像処理装置１２におけるデータ処理、ギャップ算出等
を行う。
ー１１を経由して画像処理装置１２に取り込まれ、また
画像処理装置１２には溶接トーチ３の高速回転アークド
ライバー１３から回転位置信号が与えられる。ＣＣＤカ
メラ１０の撮像タイミングは、溶接トーチ３の回転モー
タに取り付けられているエンコーダから出力されるパル
ス信号に対応して、図３に示すように、溶接進行方向の
前方Ｃf 点またはＣf 点の近傍位置ＣfLもしくはＣfRの
信号と同期をとり、これによりアーク５および溶融池６
の先端部の状況を正確に把握することができる。１４は
制御装置で、ＣＣＤカメラ１０のシャッタースピード、
画像処理装置１２におけるデータ処理、ギャップ算出等
を行う。
【００１３】画像処理装置１２においては、ＣＣＤカメ
ラドライバー１１から入力された画像データに２値化処
理を施し、エッジ抽出を行う。図２は画像処理装置１２
における抽出画像の模式図である。溶接部位においてギ
ャップＧがあると、アーク５の先端部５ａおよび溶融池
６の先端部６ａはギャップＧ内にもぐり込むようにな
る。そのため、これらの先端部５ａ、６ａは湾曲し、エ
ッジ部が形成される。そこで、予め溶接進行方向と平行
に基準線（ギャップＧ＝０の線）１５を定めておき、こ
の基準線１５とエッジ点１６との距離Ｇ1を算出する。
基準線１５とエッジ点１６との距離Ｇ1 は立板１の表面
の垂直線１７上を走査することにより算出することがで
きる。また、距離Ｇ1 はＣＣＤカメラ１０の取付位置に
より厳密にはギャップＧと等しくはないが、ＣＣＤカメ
ラ１０のカメラ中心線１８の水平面および鉛直面に対す
る傾斜角度に基づく補正を加えることにより、ギャップ
Ｇをより正確に算出することができる。
ラドライバー１１から入力された画像データに２値化処
理を施し、エッジ抽出を行う。図２は画像処理装置１２
における抽出画像の模式図である。溶接部位においてギ
ャップＧがあると、アーク５の先端部５ａおよび溶融池
６の先端部６ａはギャップＧ内にもぐり込むようにな
る。そのため、これらの先端部５ａ、６ａは湾曲し、エ
ッジ部が形成される。そこで、予め溶接進行方向と平行
に基準線（ギャップＧ＝０の線）１５を定めておき、こ
の基準線１５とエッジ点１６との距離Ｇ1を算出する。
基準線１５とエッジ点１６との距離Ｇ1 は立板１の表面
の垂直線１７上を走査することにより算出することがで
きる。また、距離Ｇ1 はＣＣＤカメラ１０の取付位置に
より厳密にはギャップＧと等しくはないが、ＣＣＤカメ
ラ１０のカメラ中心線１８の水平面および鉛直面に対す
る傾斜角度に基づく補正を加えることにより、ギャップ
Ｇをより正確に算出することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速回転アークセンサ（溶接トーチ）の回転位置の溶接
進行方向前方Ｃf 点またはその近傍位置にタイミングを
合わせて、２次元イメージセンサにより溶融池部分を撮
像し、その画像処理によって、ギャップが存在するとき
にはギャップ内にアークおよび溶融池の先端部がもぐり
込むことにより、エッジ点を抽出することが可能となる
ので、そのエッジ点から基準線までの距離を算出するこ
とで、隅肉継手開先のルートギャップを精度よくリアル
タイムに検出することができる。このため、溶接条件適
応制御を精度よく行えることになり、さらなる、溶接品
質の安定化を図ることが期待される。
高速回転アークセンサ（溶接トーチ）の回転位置の溶接
進行方向前方Ｃf 点またはその近傍位置にタイミングを
合わせて、２次元イメージセンサにより溶融池部分を撮
像し、その画像処理によって、ギャップが存在するとき
にはギャップ内にアークおよび溶融池の先端部がもぐり
込むことにより、エッジ点を抽出することが可能となる
ので、そのエッジ点から基準線までの距離を算出するこ
とで、隅肉継手開先のルートギャップを精度よくリアル
タイムに検出することができる。このため、溶接条件適
応制御を精度よく行えることになり、さらなる、溶接品
質の安定化を図ることが期待される。
【図１】本発明による隅肉継手のギャップ検出方法の説
明図である。
明図である。
【図２】画像処理装置における抽出画像の模式図であ
る。
る。
【図３】アーク回転位置の定義図である。
１ 立板 ２ 下板 ３ 溶接トーチ ４ 溶接ワイヤ ５ アーク ６ 溶融池 ７ 溶接ビード ９ 可視光カットフィルタ １０ ＣＣＤカメラ １１ ＣＣＤカメラドライバー １２ 画像処理装置 １３ 高速回転アークドライバー １４ 制御装置 １５ 基準線 １６ エッジ点 １７ 垂直線 １８ カメラ中心線
Claims (2)
- 【請求項１】 高速回転アーク溶接により隅肉継手を溶
接中に、２次元イメージセンサにより溶融池部分を、溶
接トーチの回転位置の溶接進行方向前方Ｃf点またはそ
の近傍位置の信号に同期させて撮像し、得られた画像デ
ータを画像処理してエッジ点を抽出し、このエッジ点か
ら予め設定された基準線までの距離を算出することによ
り隅肉継手開先のルートギャップを検出することを特徴
とする隅肉継手開先のルートギャップ検出方法。 - 【請求項２】 前記距離の算出の際に、前記２次元イメ
ージセンサの傾斜角度に基づく補正を加えることを特徴
とする請求項１記載の隅肉継手開先のルートギャップ検
出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7722497A JPH10272566A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 隅肉継手開先のルートギャップ検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7722497A JPH10272566A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 隅肉継手開先のルートギャップ検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10272566A true JPH10272566A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13627893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7722497A Pending JPH10272566A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 隅肉継手開先のルートギャップ検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10272566A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101885102A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-11-17 | 哈尔滨工业大学 | 应用于铝合金tig焊反面熔池检测的背面摄像机与焊枪随动的控制装置及方法 |
| JP2017032308A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 三菱重工業株式会社 | 隙間計測装置、及び、隙間管理システム |
| CN114910256A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-08-16 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种快速确定搭接焊接头匹配间隙临界值的试验方法 |
| CN114910257A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-08-16 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种快速确定t型角接接头匹配间隙设计临界值的试验方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP7722497A patent/JPH10272566A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101885102A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-11-17 | 哈尔滨工业大学 | 应用于铝合金tig焊反面熔池检测的背面摄像机与焊枪随动的控制装置及方法 |
| JP2017032308A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 三菱重工業株式会社 | 隙間計測装置、及び、隙間管理システム |
| CN114910256A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-08-16 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种快速确定搭接焊接头匹配间隙临界值的试验方法 |
| CN114910257A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-08-16 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种快速确定t型角接接头匹配间隙设计临界值的试验方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0532257B1 (en) | Weld bead quality determining apparatus | |
| US10870162B2 (en) | Adaptive control method and equipment of arc swing in narrow gap welding | |
| Fan et al. | Visual sensing and penetration control in aluminum alloy pulsed GTA welding | |
| CN112756783A (zh) | 一种激光焊接跟踪过程中焊接匙孔偏移量确定方法 | |
| Guangjun et al. | Reconstructing a three-dimensional P-GMAW weld pool shape from a two-dimensional visual image | |
| JP2005014027A (ja) | 溶接部のイメージ処理方法、溶接管理システム、溶接機のためのフィードバックシステム、突合わせ線検出システム | |
| JP4324052B2 (ja) | レーザ溶接品質評価方法 | |
| JPH06344167A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH10272566A (ja) | 隅肉継手開先のルートギャップ検出方法 | |
| JP2885040B2 (ja) | レーザ溶接の溶接品質管理方法 | |
| JP2004216418A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP3994276B2 (ja) | レーザ溶接品質検査方法及び装置 | |
| Wu et al. | Sensing weld pool geometrical appearance in gas—metal arc welding | |
| JPH091338A (ja) | 溶接線自動認識法及び装置 | |
| JP4147390B2 (ja) | レーザ溶接品質検査方法及び装置 | |
| JP3051632B2 (ja) | 溶接部材開先倣い制御方法 | |
| JPH11309576A (ja) | 自動溶接加工装置 | |
| JP3949076B2 (ja) | レーザ溶接品質評価装置および方法 | |
| JPH05146885A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH08276269A (ja) | 倣い溶接方法 | |
| JP2001012907A (ja) | 鋼構造物のボルト孔位置の計測方法およびその計測装置 | |
| JPH0413070B2 (ja) | ||
| JP3950351B2 (ja) | レーザー溶接における重ね継手の形成方法 | |
| JPH03118975A (ja) | 溶接装置 | |
| JP2006055858A (ja) | 溶接制御方法及び溶接装置 |