JPH10305378A - 突合せ位置検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接開始点，溶接線倣い位置，レ−ザト−チ
と溶接対象との距離等複数の計測を同時に、非接触かつ
省スペ−スで行なう。 【解決手段】 溶接線ＷＬを横切る横線方向と、溶接線
の両側の溶接線と実質上平行な２つの縦線方向のそれぞ
れで、所定の長さに渡って、突合せ鋼板Ｗ１，Ｗ２の表
面レベルを非接触で計測して、各方向に沿う計測レベル
の不連続点を検出して、横線方向で検出した不連続点位
置に基づいて溶接線のｙ位置および各鋼板のｚ位置を算
出し、１つの縦線方向で検出した不連続点位置に基づい
て鋼板Ｗ１の溶接開始側および溶接終了側端辺のｘ位置
を算出し、もう１つの縦線方向で検出した不連続点位置
に基づいて鋼板Ｗ２の溶接開始側および溶接終了側端辺
のｘ位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、突合わされた２物
体間の突合せ位置を検出する装置に関し、特に、これに
限定する意図ではないが、鋼板等の溶接に適した金属材
料あるいは樹脂材料等の突合せ位置を自動検出し、そこ
にレーザー，プラズマ，ア−ク等の高エネルギ−ビ−ム
を照射する自動倣い溶接に用いて好適な突合せ位置検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】倣い位置検出装置に関する公知の技術と
しては、例えば特開昭６０−１２１０７２号公報および
特開昭６３−８４８５１号公報がある。これら従来の倣
いセンサは、図２５に示すように、溶接トーチ１１４前
方の突合せ線１０１上に、１本あるいは複数本の計測用
のレーザースリット光１０２をレーザー発振器１０３か
ら斜めに投射し、その像を突合せ線の鉛直上方に設置し
た撮影装置１０６によって撮影する光切断方式を利用し
た構成となっている。一般に、溶接する部材は開先加工
を施こされ、溶接部位は開先端部１０５に示すようにＶ
字の形状をなしている。従って、撮影装置１０６の撮影
画面１０６ｉｆ上で、スリット光１０２の光像１０２ｉ
は、図２５に示すごとくＶ字形状をしており、Ｖ字型の
底の部分である点Ａｉ（撮影画面上）が溶接すべき目標
点Ａ（図２５）である。この点の位置（特にｘ方向位
置，必要に応じてｙ，ｚ方向位置）は、撮影装置１０６
に接続された画像処理装置１１０によって算出される。

【０００３】一方、溶接トーチ１１４とレ−ザ−発振器
１０３および撮影装置１０６は、一体に結合されｙ方向
移動機構によって突合せ線が延びる方向すなわちｙ方向
に駆動される。なお、溶接ト−チ１１４はｘ方向移動機
構およびｚ方向昇降機構で支持され、これらの機構がｙ
方向移動機構で支持される。

【０００４】画像処理装置１１０は、溶接トーチ位置で
ある点Ｂから前記点Ａにいたるベクトルを求める。溶接
ト−チ１１４は、このベクトルを目標値とするｘ方向移
動機構の制御により、突合せ線に倣うように位置決めさ
れ、ｙ方向移動機構によって突合せ線に沿って駆動され
る。なお、突合せ線ＢＡに対してｘ方向に溶接ト−チ１
１４を繰返し往復駆動（ウィ−ビング）する溶接態様も
ある。

【０００５】上述の光切断式の突合せ位置（開先位置）
検出に類する技術としては、特開昭６１−２６２４６３
号公報にあるように、レーザースポット光を用いた１次
元の距離計をスキャンすることによって前記光切断式と
同様にして突合せ位置を計測するセンサが存在する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】板状の溶接対象をレ−
ザ−等により自動的に溶接する際には、溶接開始点や溶
接線倣い位置、あるいはレ−ザト−チと溶接対象との距
離などの複数の計測を、非接触かつ省スペ−スで行なう
ことが必要である。しかしながら、特開平０７−１７８
３４１号による方法ではこれらの要件を満足することが
出来なかった。

【０００７】本発明は、溶接開始点，溶接線倣い位置，
レ−ザト−チと溶接対象との距離等複数の計測を同時に
実施することを第１の目的とし、加えて、これらの計測
を非接触かつ省スペ−スで行なうことを第２の目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１）２つの溶接対象材(W1,W2)の突合せ線(WL)を横切
る横線方向と、突合せ線(WL)の両側の突合せ線(WL)と実
質上平行な縦線方向のそれぞれで、所定の長さに渡っ
て、各溶接対象材(W1,W2)のレベルを、溶接対象材に対
して非接触で計測して、各方向に沿う計測レベルの不連
続点を検出して、横線方向で検出した不連続点位置に基
づいて突合せ線(WL)の、それと直交する方向の位置(WLA
y)および各溶接対象材のレベル(dZ1,dZ2)を算出し、１
つの縦線方向で検出した不連続点位置に基づいて一方の
溶接対象材(W1)の、突合せ線(WL)と実質上直交する側端
辺の、突合せ線(WL)が延びる方向の位置(W1Sp)を算出
し、かつ、もう１つの縦線方向で検出した不連続点位置
に基づいて他方の溶接対象材(W2)の、突合せ線(WL)と実
質上直交する側端辺の、突合せ線(WL)が延びる方向の位
置(W2Sp)を算出する、突合せ位置検出方法(図2,図21)。

【０００９】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号又は対
応事項もしくは対応事項の符号を、参考までに付記し
た。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（２）２つの溶接対象材(W1,W2)の突合せ部に、溶接対
象材に対して斜め(θ)に光を投射して、横線が突合せ線
を横切り２つの縦線が突合せ線の両側にあるπ形の光像
(Ms/M1,M2)を形成し、この光像を撮影して画像信号を得
て、画像信号を処理してπ形の光像のレベルを計測し、
該レベルの不連続点を検出する(図2)。

【００１１】（３）走査型の非接触距離計により、２つ
の溶接対象材の突合せ線を横切る横線方向を所定長さに
渡って走査して溶接対象材のレベルを検出し、かつ、突
合せ線の両側のそれぞれで突合せ線と実質上平行な縦線
方向のそれぞれを所定の長さに渡って走査して各溶接対
象材のレベルを検出して、各方向に沿う計測レベルの不
連続点を検出する(図21)。

【００１２】（４）第１および第２溶接対象材(W1,W2)
のｘ方向に延びる突合せ部に、突合せ部を横切る横指標
光(Msの横線)ならびにこれと交叉する方向であって突合
せ部の両側に位置する第１および第２縦指標光(Msの1対
の縦線)を、溶接対象材(W1,W2)に対して斜め(θ)に投光
する投光手段(1a)；突合せ部で反射した光を撮影する撮
影手段(11)；および、撮影手段(11)の撮影信号が表わす
画像上の横指標光(Msの横線)の像から突合せ部のｙ方向
位置(WLAy)を算出し、第１縦指標光(Msの第1縦線)の像
から第１溶接対象材(W1)のｙ方向に延びる端辺の第１ｘ
方向位置(W1Sp)を算出し、第２縦指標光(Msの第2縦線)
の像から第２溶接対象材(W2)のｙ方向に延びる端辺の第
２ｘ方向位置(W2Sp)を算出する、突合せ位置検出手段(1
0,12)；を備える突合せ位置検出装置(図2)。

【００１３】これによれば、横指標光(Msの横線)が突合
せ部を横切るので、撮影手段(11)の撮影信号が表わす画
像上の横指標光(Msの横線)の像は、突合せ部のギャッ
プ，段差等で不連続となり、また、第１および第２溶接
対象材のレベルが異なると各溶接対象材上の像間にｘ方
向のずれを生ずる。この不連続点のｙ位置を求めること
により突合せ部のｙ方向位置(WLAy)が求まる。

【００１４】溶接対象材の溶接開始側端部あるいは終了
側端部が撮影画像上にあると、端辺を第１および第２縦
指標光(Msの1対の縦線)の像は、端辺で途切れたものと
なる。この途切れ端のｘ位置を求めることにより、第１
ｘ方向位置(W1Sp)および第２ｘ方向位置(W2Sp)が求ま
る。

【００１５】（５）突合せ位置検出手段(10,12)は、撮
影手段(11)の撮影信号が表わす輝度レベルをｘ方向に微
分して撮影画像上の像エッジにある画素すなわちｘエッ
ジ画素を検出し、ｘエッジ画素のｙ方向の並びの不連続
点のｙ位置を突合せ部のｙ方向位置(図17の(b)のWLAy)
として算出する。

【００１６】（６）突合せ位置検出手段(10,12)は、撮
影手段(11)の撮影信号が表わす輝度レベルをｙ方向に微
分して撮影画像上の像エッジにある画素すなわちｙエッ
ジ画素を検出し、撮影画面上のｙエッジ画素のｘ方向同
一位置に分布する数を累算したｘ累算値より、溶接対象
材上の第１および第２縦指標光のｙ位置１(図14の(b)の
Py1)およびｙ位置２(Py2)を算出し、これらの位置のｙ
エッジ画素のｘ方向分布の端部の各ｘ位置(図14の(a)の
dXb1,dXb2)に基づいて、前記第１ｘ方向位置(W1Sp)およ
び第２ｘ方向位置(W2Sp)を算出する。

【００１７】（７）突合せ位置検出手段(10,12)は、撮
影手段(11)の撮影信号が表わす画像上の横指標光の像
(図10の((a)のFM1,FM2)から第１および第２溶接対象材
(W1,W2)のｚ方向レベル(dZ1,dZ2)を算出する。

【００１８】（８）突合せ位置検出手段(10,12)は、撮
影手段(11)の撮影信号が表わす輝度レベルをｘ方向に微
分して撮影画像上の像エッジにある画素すなわちｘエッ
ジ画素を検出し、第１溶接対象材(W1)の像が主に存在す
る撮影画面上の第１設定領域のｘエッジ画素のｘ方向同
一位置に分布する数を累算した第１ｙ累算値(図16の
(b))より、第１溶接対象材上の横指標光のｘ位置１(dXt
1)を算出し、第２溶接対象材(W2)の像が主に存在する撮
影画面上の第２設定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位
置に分布する数を累算した第２ｙ累算値(図15の(b))よ
り、第２溶接対象材上の横指標光のｘ位置２(dXt2)を算
出し、上記ｘ位置１(dXt1)およびｘ位置２(dXt2)に基づ
いて第１溶接対象材(W1)および第２溶接対象材(W2)のｚ
方向レベル(dZ1,dZ2)を算出する。

【００１９】（６）突合せ位置検出手段(10,12)は、撮
影手段(11)の撮影信号が表わす輝度レベルをｘ方向に微
分して撮影画像上の像エッジにある画素すなわちｘエッ
ジ画素を検出し、第１溶接対象材(W1)の像が主に存在す
る撮影画面上の第１設定領域のｘエッジ画素のｘ方向同
一位置に分布する数を累算した第１ｙ累算値より、第１
溶接対象材上の横指標光のｘ位置１(dXt1)を算出し、第
２溶接対象材(W2)の像が主に存在する撮影画面上の第２
設定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数
を累算した第２ｙ累算値より、第２溶接対象材上の横指
標光のｘ位置２(dXt2)を算出し、上記ｘ位置１(dXt1)お
よびｘ位置２(dXt2)に基づいて第１溶接対象材(W1)およ
び第２溶接対象材(W2)のｚ方向レベル(dZ1,dZ2)を算出
すると共に、前記第１ｙ累算値および第２ｙ累算値のｘ
方向の立下り点より横指標光のｘエッジ画素の疑似不連
続点のｘ位置(図15の(a)のWLBx2)を算出し、撮影手段(1
1)の撮影信号が表わす輝度レベルをｙ方向に微分して撮
影画像上の像エッジにある画素すなわちｙエッジ画素を
検出し、撮影画面上のｙエッジ画素のｙ方向同一位置に
分布する数を累算したｘ累算値より、溶接対象材上の第
１および第２縦指標光のｙ位置１(Py1)およびｙ位置２
(Py2)を算出し、これらの位置のｙエッジ画素のｘ方向
分布の端部の各ｘ位置(dXb1,dXb2)に基づいて、前記第
１ｘ方向位置(W1Sp)および第２ｘ方向位置(W2Sp)を算出
すると共に、ｙ位置１(Py1)およびｙ位置２(Py2)の間の
ｘ累算値がピ−クとなるｙ位置(Py3)を算出し、このｙ
位置(Py3)と前記疑似不連続点のｘ位置(WLBx2)で表わさ
れる位置を含む所定サイズの領域内の、ｘエッジ画素の
ｙ方向の並びの不連続点のｙ位置(図17の(b)のWLAy)を
突合せ部のｙ方向位置として算出する。

【００２０】（１０）第１および第２溶接対象材(W1,W
2)のｘ方向に延びる突合せ部に、突合せ部を横切る横指
標光ならびにこれと交叉する方向であって突合せ部の両
側に位置する第１および第２縦指標光を、溶接対象材に
対して斜めに投光する投光手段(1a)；突合せ部で反射し
た光を撮影する撮影手段(11)；および、突合せ位置検出
手段(10,12)；を備え、該突合せ位置検出手段(10,12)
は、撮影手段(11)の撮影信号が表わす輝度レベルをｘ方
向に微分して撮影画像上の像エッジにある画素すなわち
ｘエッジ画素を検出し，ｘエッジ画素のｙ方向の並びの
不連続点のｙ位置(WLAy)を突合せ部のｙ方向位置として
算出し；第１溶接対象材(W1)の像が主に存在する撮影画
面上の第１設定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に
分布する数を累算した第１ｙ累算値より、第１溶接対象
材上の横指標光のｘ位置１(dXt1)を算出し，第２溶接対
象材(W2)の像が主に存在する撮影画面上の第２設定領域
のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数を累算し
た第２ｙ累算値より、第２溶接対象材上の横指標光のｘ
位置２(dXt2)を算出し，上記ｘ位置１(dXt1)およびｘ位
置２(dXt2)に基づいて第１溶接対象材(W1)および第２溶
接対象材(W2)のｚ方向レベル(dZ1,dZ2)を算出し；撮影
手段(11)の撮影信号が表わす輝度レベルをｙ方向に微分
して撮影画像上の像エッジにある画素すなわちｙエッジ
画素を検出し，撮影画面上のｙエッジ画素のｘ方向同一
位置に分布する数を累算したｘ累算値より、溶接対象材
上の第１および第２縦指標光のｙ位置１(Py1)およびｙ
位置２(Py2)を算出し、これらの位置のｙエッジ画素の
ｘ方向分布の端部の各ｘ位置(dXb1,dXb2)に基づいて、
第１溶接対象材(W1)のｙ方向に延びる端辺の第１ｘ方向
位置(W1Sp)および第２溶接対象材(W2)のｙ方向に延びる
端辺の第２ｘ方向位置(W2Sp)を算出する；突合せ位置検
出装置。

【００２１】（１１）第１および第２溶接対象材(W1,W
2)のｘ方向に延びる突合せ部を横切る方向に測定点を走
査して溶接対象材の表面レベル(L60)を検出する第１距
離計(60)；突合せ部を間に置いて突合せ部の外側を、第
１距離計(60)の走査方向(y)と交叉する方向(x)に走査し
て溶接対象材(W1,W2)の表面レベル(L70,L80)を検出する
第２および第３距離計(70,80)；および、第１距離計(6
0)の表面レベル信号(L60)から突合せ部のｙ方向位置(DS
Yc)および溶接対象材(W1,W2)のｚ方向レベルを算出し、
第２距離計(70)の表面レベル信号(L70)から第１溶接対
象材(W1)のｙ方向に延びる端辺の第１ｘ方向位置(W1Sp)
を算出し、第３距離計(80)の表面レベル信号(L80)から
第２溶接対象材(W2)のｙ方向に延びる端辺の第２ｘ方向
位置(W2Sp)を算出する、突合せ位置検出手段(10,66)；
を備える突合せ位置検出装置(図20)。

【００２２】（１２）突合せ位置検出手段(10,66)は、
第１距離計(60)の表面レベル信号(L60)から第１および
第２溶接対象材(W1,W2)のｚ方向レベルを算出する。

【００２３】本発明の他の目的及び特徴は、図面を参照
した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００２４】

【実施例】

−第１実施例− 図１に、第１実施例の構成を示す。この実施例は粗熱延
後の、突合わされている鋼板の溶接に適用するものであ
る。図１において、Ｗ１，Ｗ２は溶接ワ−クエリアに搬
入され、突合わされた溶接対象である２つの鋼板であ
る。これらの鋼板が、特に開先の機械加工は行わず、溶
接工程の前工程においてシャー設備にて端面をカットさ
れたそのままの端面形状となっていたものであるときに
は、鋼板Ｗ１，Ｗ２の突合せ線は直線である。この突合
せ線をレ−ザ−ト−チ２で溶接する。突合せ線が溶接す
べき線であるので、以下においてはこの意味で、突合せ
線を溶接線とも表現する。

【００２５】鋼板（Ｗ１，Ｗ２）のシャー刃先で剪断
（押下）される面側は下方に引き込まれる力を受けて丸
まるように下がるが、架台で下支えされる面側はシャー
刃先で引下げられるので下方にやや突出する。すなわち
シャーで切断直後の鋼板の切断端部の上面端は、図１３
に示すように、ア−ルがあるかのようにやや下り、下面
端はバリが起きたかのようにやや下っている（突起とな
っている）。したがって鋼板Ｗ１とＷ２の突合せ部には
微視的には厚み方向に山，谷となっており、また、鋼板
Ｗ１とＷ２は、高さ方向（厚み方向）に相対的に大なり
小なりずれている。

【００２６】図１において、溶接ワ−クエリアには門型
の架台２０が配置されている。架台２０は図示しないｙ
走行装置を備えており、ｙ方向に移動することが出来
る。この架台２０には、水平部（ビ−ム）に沿ってｘ方
向に走行可能なｘ移動ステ−ジ４０が装備されており、
更にｘ移動ステ−ジ４０にはｙ方向に走行可能なｙ移動
ステ−ジ３０が装備されている。

【００２７】ｙ移動ステ−ジ３０にはｚ移動ステ−ジ５
０が装備されており、ｚ移動ステ−ジ５０の下面には、
レ−ザ−ト−チ２及び本実施例の突合せ位置検出装置１
が垂下して取付けてある。

【００２８】レ−ザ−ト−チ２は、溶接対象Ｗ１及びＷ
２の突合わせ端面、即ち溶接線を溶接するためのもので
あり、ｘ移動ステ−ジ４０により溶接速度にてｘ方向に
走行する。突合せ位置検出装置１が溶接線のｚ位置（高
さ）およびｙ位置を検出し、該位置にレ−ザト−チ２の
加工指向線を合わすようにｙ移動ステ−ジ３０およびｚ
移動ステ−ジ５０のｙ方向移動およびｚ方向移動を制御
して、レ−ザト−チ２を溶接線に倣わせる。すなわち
ｙ，ｚの倣い駆動を行なう。

【００２９】溶接ワ−クエリアに搬入された溶接対象鋼
板Ｗ１及びＷ２を溶接する場合には、駆動モ−タのスイ
ッチを人が操作して架台２０のｘ方向に延びる中心線と
溶接対象Ｗ１及びＷ２の溶接線とが略一致する様に架台
２０をｙ方向に駆動する。そして溶接装置が溶接するに
適した速度でｘ移動ステ−ジ４０の駆動モ−タを制御し
て、ｘ移動ステ−ジ４０（レ−ザ−ト−チ２及び位置検
出装置１）をｘ方向に駆動しつつレ−ザ−ト−チ２で溶
接線を溶接する。この時位置検出装置１が溶接線位置
（ｙ位置＆ｚ位置）を検出し、レ−ザ−ト−チ２のレ−
ザ−ビ−ムが溶接線と一致する様にｙ移動ステ−ジ３
０，ｚ移動ステ−ジ５０を駆動する。

【００３０】図２に、鋼板Ｗ１及びＷ２を溶接する溶接
線ＷＬ、及びその位置を検出する位置検出装置１の配置
を示す。位置検出装置１は、投光器１ａ，撮影装置１
１，画像処理装置１２，コントロ−ラ１０及び遮光箱１
３で構成される。

【００３１】投光器１ａは、光軸と直交する切断面にお
いてπ型のスリット光（この実施例では光軸に平行な平
行光）を、溶接進行方向（ｘ）においてレ−ザ−ト−チ
２の前側から、撮影装置１１の、基準高さの基準面Ｓｓ
（図８）上の視野中心に、角度（入射角）θで投射す
る。

【００３２】撮影装置１１は、ｘ，ｙ方向を電子走査す
る２次元ＣＣＤカメラを備え、前面に配置されたレンズ
により、基準面Ｓｓに焦点を合わせてある。投光器１ａ
が投射したスリット光の鋼板Ｗ１，Ｗ２上の光像（投光
軸に対してθをなす切断面上の像）を撮影装置１１が撮
影する。撮影装置１１のビデオ信号（輝度レベル信号）
は、デジタル変換され、デジタルデ−タ（画像デ−タ）
として画像処理装置１２の画像メモリに、１画面分単位
で書込まれる。画像処理装置１２は１画面の画像デ−タ
の画像処理により、鋼板Ｗ１，Ｗ２の、基準面Ｓｓに対
するレベル偏差（高さ誤差）ｄＺ１，ｄＺ２，鋼板Ｗ
１，Ｗ２の端辺の、基準面Ｓｓのｙ方向に延びる基準辺
からのｘ方向距離Ｗ１Ｓｐ，Ｗ２Ｓｐ、および、溶接線
ｙ位置ＷＡＬｙ（基準面Ｓｓのｘ方向に延びる基準辺か
らのｙ方向距離）を算出して、これらのデ−タをコント
ロ−ラ１０に供給する。

【００３３】遮光箱１３は、直近で行なわれるレ−ザ−
ト−チ２による溶接の際に発生する光，煙を遮り、ある
いは発生するスパッタ−から撮影装置１１及び投光器１
ａを保護するためのものである。

【００３４】図３および図４に、コントロ−ラ１０の制
御機能を示し、コントロ−ラ１０が溶接線計測を指示し
たときにこれに応答して画像処理装置１２が行なう「溶
接線位置計測」の内容を図５〜図７に示す。以下におい
ては、コントロ−ラ１０および画像処理装置１２の処理
機能を説明するが、まず、撮影画像に基づいて上述のデ
−タｄＺ１，ｄＺ２，Ｗ１Ｓｐ，Ｗ２ＳｐおよびＷＡＬ
ｙを算出する原理を説明する。

【００３５】まず、説明を簡単にするために、図８に示
すように、撮影装置１１の焦点距離に撮影視野すなわち
基準面Ｓｓが定められ、この基準面Ｓｓに対して、角度
θでスリット投光器１ａが横断面形状がπ形の平行スリ
ット光を投射し、基準面Ｓｓ上その光像をＭｓとする。

【００３６】鋼板Ｗ１およびＷ２の突合せ端面は平らで
端面縁のエッジは正しく直角であって、両端面がぴった
りと接触しているが、鋼板Ｗ１およびＷ２の溶接開始側
端面は溶接方向ｘで相対的に位置がずれており、また、
鋼板Ｗ１およびＷ２の上面レベル（上面の高さ）は相対
的にずれており、それぞれ基準面Ｓｓのレベルに対して
ｄＺ１およびｄＺ２だけずれているとする。その結果、
撮影装置１１の、鋼板Ｗ１の上面レベルの撮影視野はＳ
１となって、その上でのスリット光の光像はＭ１とな
り、鋼板Ｗ２の上面レベルの撮影視野はＳ２となって、
その上でのスリット光の光像はＭ２となる。

【００３７】撮影装置１１のレンズ１１ａと基準面Ｓｓ
との距離はＺｓとし、撮影装置１１は、基準面Ｓｓをそ
れからＺｓ（ｚ方向の高さ）の位置にあるレンズ１１ａ
で、２次元ＣＣＤ１１ｂ上に投影するものとし、レンズ
１１ａ／ＣＣＤ１１ｂ間距離をＺｏとする。

【００３８】図８に示す鋼板Ｗ１，Ｗ２，各撮影視野Ｓ
１，Ｓｓ，Ｓ２およびスリット光像Ｍ１，Ｍｓ，Ｍ２
を、区分認識が容易なように、仮想上、鋼板Ｗ１，Ｗ２
をｙ方向に引き離した形で、図９に示す。図９の（ａ）
は鋼板Ｗ２側に関して、図９の（ｂ）は鋼板Ｗ１側に関
して示す。横断面がπ型のスリット光の光路に鋼板が存
在すると、鋼板上にスリット光像Ｍ１，Ｍ２が現われ、
これらが撮影装置１１で撮影されるが、鋼板を外れた位
置ではスリット光の反射点が撮影視野を外れるので、撮
影装置１１では撮影されない。図８，図９に示す態様で
は、スリット光像はＭ１，Ｍ２のみとなる。

【００３９】このような状態での、撮影装置１１の撮影
画面を図１０の（ａ）に示す。この図上のＦＳｓが、基
準面Ｓｓ対応の撮影画面領域であり、その内側のＦＰＡ
が実効視野領域（画像処理を施す領域：処理対象領域）
である。また、ＦＳ１は鋼板Ｗ１上の撮影視野Ｓ１に対
応する領域、ＦＳ２は鋼板Ｗ２上の撮影視野Ｓ２に対応
する領域である。ＦＭｓは、鋼板上面が基準面Ｓｓのレ
ベルにあって、しかも基準面Ｓｓの全体に鋼板上面が及
んでいると仮定したときの、仮想上のスリット光像（基
準光像）である。ＦＭ１およびＦＭ２は、実際に現われ
るスリット光像である。スリット光が入射角θで斜めに
入射し、しかも鋼板Ｗ１，Ｗ２がｚ方向（高さ方向）で
基準面Ｓｓのレベルよりずれているので、このずれが、
光像ＦＭ１，ＦＭ２の、基準光像ＦＭｓに対するｘ方向
の位置ずれとなる。なお、実効視野領域ＦＰＡ内におけ
る基準光像ＦＭｓのｘ，ｙ位置は固定である。すなわ
ち、実効視野領域ＦＰＡ内において、基準光像ＦＭｓの
ｘ，ｙ位置は、撮影装置１１とスリット投光器１ａの相
対的な位置，姿勢設定によって定まり既知である。

【００４０】図１０の（ａ）に示す画面の画像デ−タの
ｘ方向微分演算（ｘ方向で隣り合う画素の輝度レベルデ
−タの差分演算）を施すと、光像ＦＭ１，ＦＭ２の横線
（ｙ方向に平行な線）の像エッジ部の画素の微分値が大
きな値となる。この微分値をしきい値で２値化すると、
しきい値より大きい微分値の画素が、光像ＦＭ１，ＦＭ
２の横線エッジ画素（ｘエッジ画素）である。

【００４１】このようにして横線エッジ画素（ｘエッジ
画素）を識別し、このｘエッジ画素のｙ方向の連なり
の、実効視野領域ＦＰＡのｘ基準辺（左辺）からの距離
をプロットすると図１０の（ｂ）に示すように、鋼板
１，２上の領域ではｘエッジ画素の連なりはｘ基準辺に
実質上平行ではあるが、突合せ部（溶接線）で不連続と
なる。この不連続点のｙ位置（実効視野領域ＦＰＡのｘ
方向に延びる中心線ＦＹｃからｙ方向でｄＹｃの位置）
が溶接線のｙ位置（ＷＬＡｙ）である。これが溶接線の
ｙ位置の計測原理である。

【００４２】実効視野領域ＦＰＡのｘ方向に延びる中心
線（ＦＹｃ）の位置で画面を２分割（ｙ方向２分割）し
て、鋼板Ｗ１が主に存在する下半分画面（図１０の
（ｃ））上の、同一ｘ位置の横線エッジ画素の数を累算
すると、異算値は、図１０の（ｄ）に示すように、光像
ＦＭ１の横線があるｘ位置で累算値がピ−クを示す。し
たがって、累算値がピ−クのｘ位置を探索することによ
り、実効視野領域ＦＰＡ内の光像ＦＭ１の横線があるｘ
位置が分かる。このｘ位置の、基準光像ＦＭｓの横線の
ｘ位置ＦＸｍに対するずれ量ｄＸｔ１が、鋼板１の上面
の、基準面Ｓｓのレベルに対するレベル差ｄＺ１に対応
する。

【００４３】同様に、鋼板Ｗ２が主に存在する上半分画
面（図１１の（ａ））上の、同一ｘ位置の横線エッジ画
素の数を累算すると、異算値は、図１１の（ｂ）に示す
ように、光像ＦＭ１の横線があるｘ位置で累算値がピ−
クを示す。したがって、累算値がピ−クのｘ位置を探索
することにより、実効視野領域ＦＰＡ内の光像ＦＭ２の
横線があるｘ位置が分かる。このｘ位置の、基準光像Ｆ
Ｍｓの横線のｘ位置ＦＸｍに対するずれ量ｄＸｔ２が、
鋼板２の上面の、基準面Ｓｓのレベルに対するレベル差
ｄＺ２に対応する。

【００４４】図１２に、撮影装置１１のレンズ１１ａ，
ＣＣＤ素子１１ｂおよび光像ＦＭ１，ＦＭ２のｚ方向
（高さ方向）の相対位置関係を示す。この相対位置関係
により、 ｄｘＴ１＝(Ｚｓ＋ｄＺ１)・ｄＸｔ１／Ｚｏ ・・・(1) ｄＺ１≒ｄｘＴ１・ｔａｎθ ・・・(2) である。(1)式と(2)式より、 ｄＺ１≒〔(Ｚｓ＋ｄＺ１)・ｄＸｔ１・ｔａｎθ〕／Ｚｏ ・・・(3 ) となり、(3)式から、ｄＺ１を求めると、 ｄＺ１≒〔Ｚｓ・ｄＸｔ１・ｔａｎθ〕／(Ｚｏ−ｄＸｔ１・ｔａｎθ)・・・(4-1 ) が得られる。Ｚｓ，ｔａｎθおよびＺｏは既知の値（設
定値）であり、ｄＸｔ１を上述のように計測することに
より、鋼板１の、基準面Ｓｓのｚ位置（基準高さＺｓ）
からの偏差ｄＺ１を算出しうる。

【００４５】同様にして、 ｄＺ２≒〔Ｚｓ・ｄＸｔ２・ｔａｎθ〕／(Ｚｏ＋ｄＸｔ２・ｔａｎθ)・・・(4-2 ) により、鋼板２の、基準面Ｓｓのｚ位置（基準高さＺ
ｓ）からの偏差ｄＺ２を算出しうる。

【００４６】(4-1)式と(4-2)式を一般化して、表わす
と、鋼板（１又は２）の上面の、基準高さ（Ｚｓ）の偏
差ｄＺは、 ｄＺ≒〔Ｚｓ・ｄＸｔ・ｔａｎθ〕／(Ｚｏ−ｄＸｔ・ｔａｎθ) ・・・(4) で得られる。なお、ここでｄＺの正値は、鋼板が基準高
さ（Ｚｓ）より低いことを、負値は高いことを意味す
る。(4)式のｄＸｔに、上述のように計測したｄＸｔ１
（図１０の（ｃ）；ＦＸｍより右側のとき正値／左側の
とき負値）を与えて得られるｄＺ＝ｄＺ１は、鋼板１の
上面の、基準高さ（Ｚｓ）に対する偏差（正値が基準高
さより低いことを意味する）を示す。同様に、(4)式の
ｄＸｔに、上述のように計測したｄＸｔ２（図１１の
（ｂ）；ＦＸｍより右側のとき正値／左側のとき負値）
を与えて得られるｄＺ＝ｄＺ２は、鋼板２の上面の、基
準高さ（Ｚｓ）に対する偏差（正値が基準高さより低い
ことを意味する）を示す。以上が鋼板１，２のｚ方向レ
ベル（高さ）の計測原理である。

【００４７】次に、鋼板１，２の溶接開始側端辺のｘ位
置の計測原理を説明する。図１０の（ａ）に示す画面の
画像デ−タのｙ方向微分演算（ｙ方向で隣り合う画素の
輝度レベルデ−タの差分演算）を施すと、光像ＦＭ１，
ＦＭ２の縦線（ｘ方向に平行な線）の像エッジ部の画素
の微分値が大きな値となる。この微分値をしきい値で２
値化すると、しきい値より大きい微分値の画素が、光像
ＦＭ１，ＦＭ２の縦線エッジ画素（ｙエッジ画素）であ
る。

【００４８】このようにして縦線エッジ画素（ｙエッジ
画素）を識別し、ｙ方向各点において同一ｙ位置の縦線
エッジ画素の数を累算すると、異算値は、図１０の
（ｅ）に示すように、光像ＦＭ１の縦線があるｙ位置Ｐ
ｙ１と光像ＦＭ２の縦線があるｙ位置Ｐｙ２で累算値が
ピ−クを示す。したがって、累算値がピ−クのｙ位置Ｐ
ｙ１，Ｐｙ２を探索することにより、実効視野領域ＦＰ
Ａ内の光像ＦＭ１，ＦＭ２の縦線があるｙ位置が分か
る。これらのｙ位置Ｐｙ１，Ｐｙ２の、ｙエッジ画素の
ｘ方向の連なりの端のｘ位置（図１０の（ａ）のｄＸｂ
１，ｄＸｂ２）に、鋼板１，２の溶接開始側の端辺があ
る。したがって、ｙ位置Ｐｙ１，Ｐｙ２の、ｙエッジ画
素のｘ方向の連なりの端のｘ位置（ｄＸｂ１，ｄＸｂ
２）を求めることにより、鋼板１，２の溶接開始側の側
端辺のｘ位置を算出しうる。

【００４９】再度図１２を参照すると、図１２に示す相
対位置関係により、鋼板１の側端辺のｘ位置ｄＸＢ１
は、 ｄｘＢ１＝(Ｚｓ＋ｄＺ１)・ｄＸｂ１／Ｚｏ ・・・(5−1) であり、鋼板２の側端辺のｘ位置ｄＸＢ２は、 ｄｘＢ２＝(Ｚｓ＋ｄＺ２)・ｄＸｂ２／Ｚｏ ・・・(5−2) である。(5-1)式と(5-2)式を一般化して表わすと、鋼板
（１又は２）の側端辺の位置ｄＸＢは、 ｄｘＢ＝(Ｚｓ＋ｄＺ)・ｄＸｂ／Ｚｏ ・・・(5) で得られる。

【００５０】基準面Ｓｓの基準辺からの鋼板１の側端辺
のｘ方向の距離Ｗ１Ｓｐは、 Ｗ１Ｓｐ＝ ｄｘＢ１−〔(ＳＸｂ−ＳＸｃ)・(Ｚｓ＋ｄＺ１)／Ｚｓ −ｄＺ１・ｔａｎφ ・・・(6-1) となる。（ＳＸｂ−ＳＸｃ)は、基準面Ｓｓのｘ方向幅
の半分の値（既知の設定値）、φは、基準面Ｓｓ上の、
実効領域ＦＰＡ対応の領域の、ｘ方向幅に対する撮影装
置１１の視野角（既知の設定値）である。同様にして、
基準面Ｓｓの基準辺からの鋼板２の側端辺のｘ方向の距
離Ｗ２Ｓｐは、 Ｗ２Ｓｐ＝ ｄｘＢ２−〔(ＳＸｂ−ＳＸｃ)・(Ｚｓ＋ｄＺ２)／Ｚｓ ＋ｄＺ１・ｔａｎφ ・・・(6-2) となる。(6-1)式と(6-2)式を一般化して表わすと、鋼板
（１又は２）の側端辺の距離ＷＳｐは、 ＷＳｐ＝ ｄｘＢ−〔(ＳＸｂ−ＳＸｃ)・(Ｚｓ＋ｄＺ)／Ｚｓ −ｄＺ・ｔａｎφ ・・・(6) で得られる。

【００５１】以上の説明においては、鋼板１，２が突合
せ端面が平面でしかも端面縁が、通常は有り得ない直角
であるとして説明した。すでに言及したように、鋼板
１，２の突合せ端面がシャ−で切断されただけの場合に
は、図１３に示すように、突合せ部に凹凸があり、撮影
画像は図１４の（ａ）に示すものとなる。Ｖ型開先加工
を施していれば、図１８に示すように突合せ部がＶ型の
谷となり、撮影画像は図１９の（ａ）に示すものとな
る。

【００５２】次に、コントロ−ラ１０の制御機能ならび
に画像処理装置１２が行なう「溶接線位置計測」の内容
を、図３〜図７を参照して説明する。なお、以下の説明
においては、鋼板Ｗ１，Ｗ２は、図１３に示すようにシ
ャ−切断のまま突き合わされているものとして、図１３
〜図１７をも参照して説明する。

【００５３】オペレ−タが電源を投入すると、図２に示
すコントロ−ラ１０は初期設定を行なう（図３のステッ
プＡ。以後カッコ内ではステップなる語を省略してステ
ップ符号のみを記す）。門型架台２０，ｙ移動ステ−ジ
３０，ｘ移動ステ−ジ４０およびｚ移動ステ−ジ５０
は、オペレ−タが操作盤の各軸駆動，停止スイッチを操
作して、スタ−ト位置に設定する。すなわち、図１３お
よび図１４に示すように、鋼板Ｗ１，Ｗ２の溶接開始側
の側端辺および溶接線（鋼板Ｗ１とＷ２の境界）が撮影
装置１１の撮影視野に現われる位置に、撮影装置１１
（それと一体関係の位置検出装置１）を駆動する。そし
てオペレ−タは溶接スタ−トを指令する（Ｂ，Ｃ）。

【００５４】溶接スタ−トが指令されるとコントロ−ラ
１０は、投光器１ａをオンとし（Ｄ）、ｘ移動ステ−ジ
４０のｘ方向駆動を開始して（Ｅ）、撮影装置１１をオ
ンとする（Ｆ）。そして画像処理装置１２に位置計測を
指令する（Ｇ）。この指令に応答して画像処理装置１２
が図５〜図７に示す「溶接線位置計測」Ｇを実行する。

【００５５】図５を参照すると、「溶接線位置計測」Ｇ
に進むと画像処理装置１２は、まず撮影装置１１が発生
する１画面分の撮影信号（ビデオ信号）をデジタルデ−
タ（画像デ−タ）に変換して内部の画像デ−タメモリに
書込む（１）。

【００５６】次に、書込んだ画像デ−タにｘ方向差分処
理を施し（２）、差分値デ−タをしきい値で２値化し
て、しきい値以上の差分値を得た画素に「１」（ｘエッ
ジ画素）を、しきい値未満の差分値の画素に「０」を与
えた２値デ−タのうち、実効領域ＦＰＡ（以下において
ＦＰＡを１画面という）内のものを、各画素対応でｘエ
ッジ画像メモリに書込む（３）。これにより図１４の
（ａ）に示す画像上の、ｘ方向に輝度差が大きいｘエッ
ジ画素（π形スリット光像の横線（ｙ軸平行線）の像エ
ッジ）がデ−タ「１」で、他の画素がデ−タ「０」のｘ
エッジ画像が摘出されてｘエッジ画像メモリに格納され
たことになる。

【００５７】次に、ｘエッジ画像メモリの１画面分の前
半分（図１５の（ａ）の画像領域）の、ｘ方向各位置の
デ−タが「１」の画素の数（ｙ方向並び数）を算出す
る。すなわちｘエッジ画素の累算値を求めて、ｘ位置対
応でｘテ−ブル１（画像処理装置１２内のメモリの一領
域）に書込む（４）。この累算値は例えば図１５の
（ｂ）に示す分布となる。

【００５８】画像処理装置１２は次に、ｘエッジ画像メ
モリの１画面分の前半分（図１６の（ａ）の画像領域）
の、ｘ方向各位置のデ−タが「１」の画素の数（ｙ方向
並び数）を算出する。すなわちｘエッジ画素の累算値を
求めて、ｘ位置対応でｘテ−ブル２に書込む（５）。こ
の累算値は例えば図１６の（ｂ）に示す分布となる。次
に、画像デ−タメモリの画像デ−タにｙ方向差分処理を
施し（６）、差分値デ−タをしきい値で２値化して、し
きい値以上の差分値を得た画素に「１」（ｙエッジ画
素）を、しきい値未満の差分値の画素に「０」を与えた
２値デ−タのうち、実効領域ＦＰＡ内のものを、各画素
対応でｙエッジ画像メモリに書込む（７）。これにより
図１４の（ａ）に示す画像上の、ｙ方向に輝度差が大き
いｙエッジ画素（π形スリット光像の縦線（ｘ軸平行
線）の像エッジ）がデ−タ「１」で、他の画素がデ−タ
「０」のｘエッジ画像が摘出されてｙエッジ画像メモリ
に格納されたことになる。

【００５９】ｙエッジ画像メモリの１画面分の、ｙ方向
各位置のデ−タが「１」の画素の数（ｘ方向並び数）を
算出する。すなわちｙエッジ画素の累算値を求めて、ｙ
位置対応でｙテ−ブルに書込む（８）。この累算値は例
えば図１４の（ｂ）に示す分布となる。

【００６０】画像処理装置１２は次に、上述のｘテ−ブ
ル１，２およびｙテ−ブルのデ−タにスム−ジング処理
（フィルタリング）を施して、処理後のデ−タを各テ−
ブルに更新書込みする（９）。

【００６１】次に、ｘテ−ブル１の累算値のピ−ク位置
（図１５の（ｂ））の、設定位置ＦＸｍからのｘ方向の
ずれ量ｄＸｔ１（図１４の（ａ），図１５の（ｂ））を
算出する（１０）。そして該ピ−クの立下り点のｘ位置
ＷＬＢｘ１（図１５の（ｂ）を算出する（１１）。な
お、ピ−ク点が検出できなかったときには、これを示す
「１」をレジスタＦＲ１に書込む。

【００６２】図６を参照すると、次に、ｘテ−ブル２の
累算値のピ−ク位置（図１６の（ｂ））の、設定位置Ｆ
Ｘｍからのｘ方向のずれ量ｄＸｔ２（図１４の（ａ），
図１６の（ｂ））を算出する（１２）。そして該ピ−ク
の立下り点のｘ位置ＷＬＢｘ２（図１６の（ｂ）を算出
する（１３）。なお、ピ−ク点が検出できなかったとき
には、これを示す「１」をレジスタＦＲ２に書込む。

【００６３】次に画像処理装置１２はレジスタＦＲ１お
よびＦＲ２のデ−タをチェックして、π形スリット光像
ＦＭ１，ＦＭ２が画面上にあると（レジスタＦＲ１，Ｆ
Ｒ２のデ−タが共に「０」であると）、上述の(4)式に
基づいて、ｄＺ１およびｄＺ２を算出する（１５，１
６）。

【００６４】次に、ｙテ−ブルの累算値（図１４の
（ｂ））のピ−ク点３点Ｐｙ１〜Ｐｙ３を算出する（１
７）。ピ−ク点Ｐｙ１は鋼板１上のπ形スリット光像Ｆ
Ｍ１の横線位置にあるもの、ピ−ク点Ｐｙ２は鋼板２上
のπ形スリット光像ＦＭ２の横線位置にあるもの、ピ−
ク点Ｐｙ３は溶接線位置又はその前後にあるものであ
る。なお、ピ−ク点Ｐｙ１とＰｙ２の少くとも一方が検
出できないときにはレジスタＦＲ３に「１」を書込む。
またピ−ク点Ｐｙ３が検出できないときにはレジスタＦ
Ｒ４に「１」を書込む。

【００６５】次にレジスタＦＲ１〜ＦＲ３のデ−タがす
べて「０」である（ｄＺ１，ｄＺ２，ピ−ク点Ｐｙ１お
よびＰｙ２の検出に成功している）かをチェックして
（１８）、そうであると、ピ−ク点Ｐｙ１の、ｙエッジ
画素の連なりの端部の位置ｄＸｂ１（図１５の（ａ）)
を算出し（１９）、このｄＸｂ１と先に算出したｄＺ１
を上記(5)式に与えてｄｘＢ１を算出する（２０）。更
に、ピ−ク点Ｐｙ２の、ｙエッジ画素の連なりの端部の
位置ｄＸｂ２（図１６の（ａ）)を算出し（２１）、こ
のｄＸｂ２と先に算出したｄＺ２を上記(5)式に与えて
ｄｘＢ２を算出する（２２）。

【００６６】次に、図７を参照すると、ｄｘＢ１とｄＺ
１を上記(6)式に与えて、鋼板１の溶接開始側端辺の位
置Ｗ１Ｓｐを算出し（２３）、ｄｘＢ２とｄＺ２を上記
(6)式に与えて、鋼板２の溶接開始側端辺の位置Ｗ２Ｓ
ｐを算出する（２４）。

【００６７】次に、ｘエッジ画素の累算値のピ−クの立
下り点ＷＬＢｘ１とＷＬＢｘ２とを比較してＦＸｍより
遠い方の立下り点位置ＷＬＢｘ２を選択し、この点ＷＬ
Ｂｘ２（ｘ位置）とピ−ク点Ｐｙ３（ｙ位置）で規定さ
れる点を中心とした設定サイズの処理領域（図１７の
（ａ）の水平線で塗り潰した領域）をｘテ−ブル１およ
び２上に定める。そしてその領域内のｘエッジ画素の、
ＦＸａからの距離を算出して、ｘエッジ画素の距離分布
（図１７の（ｂ））を得て、これにスム−ジング処理
（フィルタリング）を施し、距離のピ−ク位置ＷＬＡｙ
（正確には、該ピ−ク位置が対応する、基準面Ｓｓ上の
ｙ位置）を求める（２５）。このピ−ク位置ＷＬＡｙ
は、ｘエッジ画素の連らなり（鋼板１，２上のπ形スリ
ット光像ＦＭ１，ＦＭ２の横線）の不連続点の位置であ
る。なお、レジスタＦＲ４のデ−タが「１」（ピ−ク点
Ｐｙ３の検出なし）のときには、実効領域ＦＰＡの始端
ＦＹａから終端ＦＹｂの全領域に渡って、上述のｘエッ
ジ画素の距離分布を得て、その中のピ−ク点を摘出し、
距離分布のピ−ク点（不連続点）を摘出する。この場合
は、図１０の（ｂ）に示す態様と同様な処理となる。

【００６８】次に画像処理装置１２は、レジスタＦＲ１
〜ＦＲ４のデ−タＦＲ１〜ＦＲ４，算出したｄＺ１，ｄ
Ｚ２，Ｗ１Ｓｐ，Ｗ２ＳｐおよびＷＬＡｙを、コントロ
−ラ１０に転送する（２６）。そしてレジスタＦＲ１〜
ＦＲ４をクリアして（２７）、コントロ−ラ１０から再
度指令が到来するのを待つ。

【００６９】再度図３を参照する。ステップＧで上述の
デ−タを画像処理装置１２から受信すると、コントロ−
ラ１０は、デ−タＦＲ１〜ＦＲ４に基づいて、π形スリ
ット光像ＦＭ１の横線が画面上にある（ＦＲ１＝
「０」）か否（ＦＲ１＝「１」）か、π形スリット光像
ＦＭ２の横線が画面上にある（ＦＲ２＝「０」）か否
（ＦＲ２＝「１」）か、π形スリット光像ＦＭ１，ＦＭ
２の縦線が共に画面上にある（ＦＲ３＝「０」）か否
（ＦＲ２＝「０」）か、を判定し、かつ、縦線が共に画
面上にあるときには、両縦線共に全長が画面上にある
（撮影装置１１の視野が鋼板１，２の溶接開始側端辺よ
り鋼板内側に入っている）か否かをＷ１Ｓｐ，Ｗ２Ｓｐ
の値から判定する（Ｈ）。

【００７０】そして両縦線の少くとも一方が画面から外
れている（撮影装置１１の視野に鋼板１又は２の溶接開
始側端辺がある）間は、所定周期で画像処理装置１２に
位置検出指令を与える。すなわちステップＧ，Ｈを繰返
す。

【００７１】両縦線共に全長が画面上に現われると、コ
ントロ−ラ１０は、そのときのｄＺ１，ｄＺ２およびＷ
ＬＡｙならびにｘ移動ステ−ジ４０の現在ｘ位置をレジ
スタにセ−ブし、ｘ移動ステ−ジ４０が現在ｘ位置か
ら、レ−ザ−ト−チ２の加工指向線２ｃと基準面Ｓｓと
のｙ方向距離Ｌｇ分進行したとき、レ−ザ−ト−チ２の
ｚ位置（高さ）を、基準面Ｓｓに対して（ｄＺ１＋ｄＺ
２）／２のｚ位置ずれがある鋼板の溶接に適したｚ位置
（基準距離）とし、かつ、撮影装置１１の視野中心線の
ｙ位置（＝レ−ザ−ト−チ２の加工指向線２ｃのｙ位
置）をＷＬＡｙ分ｙ方向シフトする（レ−ザ−ト−チ２
の加工指向線２ｃを溶接線位置に合わせる）ための、ｘ
移動量対ｚ移動量およびｘ移動量対ｙ移動量の関係を算
出し、これに従ってｚ移動ステ−ジ５０およびｙ移動ス
テ−ジ３０を駆動する（Ｉ）。

【００７２】そしてＬｇ分ｘ移動したときに、レ−ザ−
ト−チ２による溶接を開始し（Ｊ，Ｋ）、また画像処理
装置１２に位置計測を指令する。これに応答して画像処
理装置１２は、「溶接線位置計測」Ｌを行なう。この内
容はすでに説明した「溶接線位置計測」Ｇの内容と大部
分同一であるが、Ｇの中の鋼板１，２の溶接開始側端辺
の位置を計測するための処理が、溶接終了側端辺の位置
を計測するための処理に変わっている点が異なる。溶接
終了側端辺が画面上に現われるようになるとπ形スリッ
ト光像ＦＭ１，ＦＭ２の横線が画面に現われなくなる。
このようになると、画像処理装置１２は、溶接終了側端
辺の位置計測を開始して、ｙエッジ画素のｘ方向の連な
りの先端（前述の溶接開始側端辺の位置計測では後端）
の位置を探索し、この位置に基づいて溶接終了側端辺の
ｘ位置を算出する。算出したｘ位置がＦｘａとＦｘｂの
間であると溶接終了側端辺は画面上にあるが、Ｆｘｂを
越えたとき、撮影装置１１の視野が溶接終了側端辺を通
過した、ということになる。

【００７３】コントロ−ラ１０は、ステップＬにおいて
画像処理装置１２から検出デ−タを受信すると、溶接終
了側端辺が撮影装置１１の視野を通過したかをチェック
して（Ｍ）、通過していないと、そのときのｄＺ１，ｄ
Ｚ２およびＷＬＡｙならびにｘ移動ステ−ジ４０の現在
ｘ位置をレジスタにセ−ブし、ｘ移動ステ−ジ４０が現
在ｘ位置から、レ−ザ−ト−チ２の加工指向線２ｃと基
準面Ｓｓとのｙ方向距離Ｌｇ分進行したとき、レ−ザ−
ト−チ２のｚ位置（高さ）を、基準面Ｓｓに対して（ｄ
Ｚ１＋ｄＺ２）／２のｚ位置ずれがある鋼板の溶接に適
したｚ位置（基準距離）とし、かつ、撮影装置１１の視
野中心線のｙ位置（＝レ−ザ−ト−チ２の加工指向線２
ｃのｙ位置）をＷＬＡｙ分ｙ方向シフトする（レ−ザ−
ト−チ２の加工指向線２ｃを溶接線位置に合わせる）た
めの、ｘ移動量対ｚ移動量およびｘ移動量対ｙ移動量の
関係を算出し、これに従ってｚ移動ステ−ジ５０および
ｙ移動ステ−ジ３０を駆動する（Ｎ）。

【００７４】溶接終了側端辺が撮影装置１１の視野を通
過しない間は、コントロ−ラ１０は、上述のステップＬ
およびＮを、ｘ移動ステ−ジ４０のＬｇ分の移動毎に、
繰返して実行する。

【００７５】そして溶接終了側端辺が撮影装置１１の視
野を通過すると、それからｘ移動ステ−ジ４０がＬｇ分
移動するのを待って（Ｏ，Ｐ）、この移動が完了する
と、レ−ザ−溶接を停止し（Ｑ）、移動ステ−ジ３０，
４０，５０を停止し（Ｒ，Ｓ）、スリット投光器１ａお
よび撮影装置１１をオフにして（Ｔ，Ｕ）、ｘ移動ステ
−ジ４０をスタ−ト位置に戻す（Ｖ）。

【００７６】なお、鋼板１，２が、図１８に示すように
Ｖ開先を形成したものであるときには、図１７は図１９
のように変更したものとなる。

【００７７】なお、上述の第１実施例では、横断面形状
がπ形の平行スリット光（Ｍｓ）を鋼板Ｗ１，Ｗ２間の
突合せ部に投射するが、投影距離が長くなるに従がい横
断面サイズが拡大する横断面形状がπ形の放射スリット
光を投射しても、上述と同様に、溶接線ＷＬの３次元位
置デ−タ（ｄＺ１，ｄＺ２，Ｗ１Ｓｐ，Ｗ２Ｓｐ＆ＷＬ
Ａｙ））が得られる。ただし、ｄＺ１，ｄＺ２対応で、
標準面Ｓｓ上のスリット光像に対して鋼板Ｗ１，Ｗ２上
のスリット光像に拡大又は縮小を生ずるので、デ−タ算
出上、その分の補正演算が必要であり、計算が複雑にな
る。このように横断面形状がπ形の放射スリット光を投
射する態様の変形態様として、投光器１ａを、基準面Ｓ
ｓ上においてπ形の光像Ｍｓを描くように光線（例えば
計測用レ−ザ−ビ−ム）を走査するものとしてもよい。

【００７８】−第２実施例− 図２０に、本発明の第２実施例を示す。この第２実施例
は、第１実施例の撮影装置１１およびスリット投光器１
ａに代えて、３台の距離計６０，７０，８０を備えたも
のである。

【００７９】図２１に、鋼板１及びＷ２を溶接する溶接
線ＷＬ、及びその位置を検出する位置検出装置１の配置
を示す。位置検出装置１は、距離計６０，７０，８０，
距離測定装置６６，コントロ−ラ１０および遮光箱１３
で構成される。

【００８０】距離計６０は、ｙ方向に距離測定用のレ−
ザ−を振り走査する走査距離計である。距離計６０に接
続された距離測定装置６６は、走査位置（レ−ザ−振り
角）デ−タおよび該位置での測定距離Ｌ（距離計６０に
対する振り角θのワ−クＷ１，Ｗ２表面の距離）デ−タ
をコントロ−ラ１０に与える。

【００８１】図２２に距離計６０の主要機構の概要を示
す。距離計６０内のレ−ザ−ダイオ−ド６１が発生する
レ−ザ−が、図示しないスリットを通して、また反射鏡
６２を介して回転鏡６３に照射される。回転鏡６３は定
低速度で一方向に回転駆動され、これにより回転鏡６３
で反射されたレ−ザ−が所定角速度でｙ方向にワ−クＷ
１，Ｗ２を、繰返し走査する。ワ−クＷ１，Ｗ２上のレ
−ザ−照射点に輝点（レ−ザ−乱反射点）が現われる。
なお、ダイオ−ド６１，反射鏡６２，６３は、図２２の
紙面に対して表側上方に位置し、ワ−クＷ１，Ｗ２に対
して垂直よりやや傾斜した角度でレ−ザ−をワ−クＷ
１，Ｗ２に照射する。図２２の紙面に対して裏側下方に
位置するレンズ６４がワ−クＷ１，Ｗ２上のレ−ザ−走
査領域の光をリニアＣＣＤ６５に投影する。レ−ザ−照
射によりワ−クＷ１，Ｗ２上に現われる輝点がＣＣＤ６
５に投影されるので、ＣＣＤ６５の光電変換信号（ｙ方
向各点の光輝度レベルを表わす）において、該輝点に対
応する位置（ＣＣＤ６５の画素位置）で高レベルピ−ク
が現われる。この、ｘ方向輝点位置（ＣＣＤ６５上）と
そのときの走査角より、距離Ｌ（距離計６０からワ−ク
までのレ−ザ−光路長）が求まる。この距離Ｌは、距離
測定装置６６が算出して、走査角対応で内部メモリに書
込む。

【００８２】距離計７０および８０も、距離計６０と同
一構成および同一機能のものであるが、それらの走査方
向はｙ方向であって、距離計６０，７０および８０の
ｘ，ｙ平面に対する走査軌跡は、略π型をなし、ｚ方向
の基準レベルにある基準面Ｓｓ（図８に示すＳｓに相当
する面）上では、図２３の（ａ）に示すように、距離計
７０および８０の走査軌跡は基準面Ｓｓのｘ幅に及ぶ。
同図において、ＹＳ６０が距離計６０の走査軌跡、ＹＳ
７０およびＹＳ８０が距離計７０および８０の走査軌跡
である。

【００８３】距離計６０による鋼板１，２の距離計測値
Ｌ６０を図２３の（ｂ）に、距離計７０による鋼板１の
距離計測値Ｌ７０を図２３の（ｃ）に、また、距離計８
０による鋼板２の距離計測値Ｌ８０を図２３の（ｄ）に
示す。

【００８４】なお、図２３の（ｂ）に示す距離計測値Ｌ
６０には、図２１に示すように鋼板１，２の突合せ端面
が平面でその縁が直角の場合のもの，図１３に示すよ
うに鋼板１，２がシャ−切断面のまま突合せた場合のも
の、ならびに、図１８に示すように鋼板１，２の突合
せ部にＶ開先を形成した場合のもの、の３者を示す。
いずれの場合でも、距離計測値Ｌ６０は、溶接線位置
（ＤＳＹｃ）で不連続となっており、この不連続点を距
離計測値Ｌ６０に基づいて摘出することにより、溶接線
位置（距離計６０の走査中央点ＳＹｃからのｙ方向のず
れＤＳＹｃ）が求まる。

【００８５】更には、距離計測値Ｌ６０の、不連続領域
の外側の連続領域の、基準面Ｓｓの距離計測値Ｌ６０
（既知量）に対する偏差を求めることにより、各鋼板
１，２のレベル偏差ｄＺ１，ｄＺ２を算出することがで
きる。

【００８６】距離計７０による鋼板１の距離計測値Ｌ７
０（図２３の（ｃ））には、距離計７０の走査幅全体に
鋼板１が及んでいるときには不連続点は現われないが、
鋼板１の溶接開始側端辺又は溶接終了側端辺が距離計７
０の走査幅内にあるときには、距離計測値Ｌ７０に、図
２３の（ｃ）に示すように不連続点（Ｗ１Ｓｐ）が現わ
れる。これを摘出することにより、鋼板１の溶接開始側
端辺又は溶接終了側端辺のｘ位置を求めることができ
る。

【００８７】同様に、距離計８０による鋼板２の距離計
測値Ｌ８０（図２３の（ｄ））には、距離計８０の走査
幅全体に鋼板２が及んでいるときには不連続点は現われ
ないが、鋼板２の溶接開始側端辺又は溶接終了側端辺が
距離計８０の走査幅内にあるときには、距離計測値Ｌ８
０に、図２３の（ｄ）に示すように不連続点（Ｗ２Ｓ
ｐ）が現われる。これを摘出することにより、鋼板２の
溶接開始側端辺又は溶接終了側端辺のｘ位置を求めるこ
とができる。

【００８８】図２１に示すコントロ−ラ１０の制御機能
は、図３および図４に示すものと同じであるが、位置計
測指令を距離測定装置６６を与える。この指令に応答し
て距離測定装置６６は、図２４に示す「溶接線位置の計
測」Ｇ，Ｌを実行する。

【００８９】すなわち、位置計測指令がコントロ−ラ１
０から与えられると距離測定装置６６は、距離計６０，
７０および８０から、それぞれ一走査分の距離計測値Ｌ
６０，Ｌ７０およびＬ８０を取得して、テ−ブル（内部
メモリの一領域）Ｌ６０，テ−ブルＬ７０およびテ−ブ
ルＬ８０に書込む（３１）。次に距離測定装置６６は、
各テ−ブルの距離デ−タにスム−ジング処理（フィルタ
リング）を施し、処理デ−タを各テ−ブルに更新書込み
する（３２）。

【００９０】次に、テ−ブルＬ６０のデ−タの不連続点
を探索する。不連続点は１個又は複数個あるので、探索
した不連続点グル−プの中心位置を、不連続点（１点）
と決定して、そのｙ位置の、走査幅中央位置ＳＹｃ（図
２３の（ｂ））からの偏差値ＤＳＹｃを算出し（３
３）、そして計測デ−タＬ６０上の、探索した不連続点
グル−プの集合（不連続領域）の両外側の、基準面Ｓｓ
を走査したときの計測距離値（既知の設定値）に対する
偏差ｄＺ１，ｄＺ２を算出する（３３）。この偏差値Ｄ
ＳＹｃが、距離計６０の計測中心点（ＳＹｃ；レ−ザ−
ト−チ２の加工指向線２ｃのｙ位置）に対する溶接線Ｒ
Ｌのｙ方向ずれ量であり、ｄＺ１，ｄＺ２が鋼板１，２
の基準レベル（Ｓｓ）に対するレベル偏差値である。な
お、計測デ−タＬ６０が設定範囲を外れるとき（鋼板が
距離計６０直下にないとき）には、レジスタＦＲ１に
「１」（計測エラ−）を書込む。

【００９１】次に、テ−ブルＬ７０のデ−タの不連続点
を同様に探索して、不連続点（１点）を同様に決定し
て、そのｘ位置の、基準面Ｓｓのｙ軸平行線とのｘ距離
Ｗ１Ｓｐを算出する（３４）。同様に、テ−ブルＬ８０
のデ−タの不連続点を同様に探索して、不連続点（１
点）を同様に決定して、そのｘ位置の、基準面Ｓｓのｙ
軸平行線とのｘ距離Ｗ２Ｓｐを算出する（３５）。な
お、計測デ−タＬ７０が設定範囲を外れるとき（鋼板１
が距離計７０直下にないとき）には、レジスタＦＲ２に
「１」（計測エラ−）を書込み、計測デ−タＬ８０が設
定範囲を外れるとき（鋼板２が距離計８０直下にないと
き）には、レジスタＦＲ３に「１」（計測エラ−）を書
込む。

【００９２】次に、レジスタＦＲ１〜ＦＲ３のデ−タな
らびに算出したデ−タＤＳＹｃ，ｄＺ１，ｄＺ２，Ｗ１
ＳｐおよびＷ２Ｓｐをコントロ−ラ１０に転送し（３
６）、レジスタＦＲ１〜ＦＲ３をクリアする（３７）。
コントロ−ラ１０の制御動作は、図３および図４に示す
ものと同様である。

【００９３】以上に説明した第１実施例および第２実施
例のいずれにおいても、上述のように、溶接線を横切る
方向（横線方向）と、溶接線ＷＬの両側の溶接線ＷＬと
実質上平行な方向（２つの縦線方向）のそれぞれで、所
定の長さに渡って、突合せた鋼板Ｗ１および鋼板Ｗ２の
レベルを鋼板に対して非接触で計測して、各方向に沿う
計測レベルの不連続点を検出して、横線方向で検出した
不連続点位置に基づいて溶接線ＷＬのｙ位置（溶接線と
直交する方向の位置）および各鋼板のｚ位置（高さ）を
算出し、１つの縦線方向で検出した不連続点位置に基づ
いて鋼板Ｗ１の側端辺（溶接開始側端辺，溶接終了側端
辺）のｘ位置（溶接線が延びる方向の位置）を算出し、
もう１つの縦線方向で検出した不連続点位置に基づいて
鋼板Ｗ２の側端辺（溶接開始側端辺，溶接終了側端辺）
のｘ位置を算出する。

【００９４】これにより、鋼板Ｗ１，Ｗ２に非接触で、
溶接線ＷＬの３次元位置デ−タ（溶接線ＷＬのｘ，ｙ，
ｚ位置）が得られる。開先加工がある場合はもとより、
開先加工がなく突合せ形状が一定でない場合でも、上述
の不連続点の検出精度と検出の安定性が高いので、溶接
線ＷＬの３次元位置デ−タの精度と信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の概要を示す斜視図であ
り、一部は破断して示す。

【図２】 図１に示す突合せ位置検出装置１及びレ−ザ
−ト−チ２の光軸ならびにそれらの相対位置関係を示す
拡大斜視図である。

【図３】 図２に示すコントロ−ラ１０が実行する制御
の一部を示すフロ−チャ−トである。

【図４】 図２に示すコントロ−ラ１０が実行する制御
の残部を示すフロ−チャ−トである。

【図５】 図２に示す画像処理装置１２が実行する「溶
接線位置計測」Ｇ，Ｌの内容の一部を示すフロ−チャ−
トである。

【図６】 図２に示す画像処理装置１２が実行する「溶
接線位置計測」Ｇ，Ｌの内容の一部を示すフロ−チャ−
トである。

【図７】 図２に示す画像処理装置１２が実行する「溶
接線位置計測」Ｇ，Ｌの内容の残部を示すフロ−チャ−
トである。

【図８】 図２に示す鋼板１，２の一部分の拡大斜視図
である。

【図９】 図８に示す鋼板１，２を引き離して示す拡大
斜視図である。

【図１０】 （ａ）は、図２に示す撮影装置１１の撮影
像を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の撮影像の中の光像
ＦＭ１，ＦＭ２の横線部のエッジの、撮影画面の基準線
位置ＦＸａからの距離を示すグラフである。（ｃ）は、
（ａ）に示す画像の下半分を示す平面図、（ｄ）は下半
分の画像上の光像ＦＭ１の横線部のエッジ画素のｙ方向
分布数を示すグラフ、（ｅ）は（ａ）に示す画像上の光
像ＦＭ１，ＦＭ２の縦線部のエッジ画素のｘ方向分布数
を示すグラフである。

【図１１】 （ａ）は図１０の（ａ）に示す画像の上半
分を示す平面図、（ｂ）は上半分の画像上の光像ＦＭ２
の横線部のエッジ画素のｙ方向分布数を示すグラフであ
る。

【図１２】 図８に示す撮影装置１１と光像ＦＭ１，Ｆ
Ｍ２とのｘ，ｚ方向の相対位置関係を示す側面図であ
る。

【図１３】 図２に示す鋼板Ｗ１，Ｗ２を、シャ−切断
端を突合せた鋼板に置換した態様を示す拡大斜視図であ
る。

【図１４】 （ａ）は図１３に示す撮影装置１１の撮影
画像を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示す画像上の光像
ＦＭ１，ＦＭ２の縦線部のエッジ画素のｘ方向分布数を
示すグラフである。

【図１５】 （ａ）は図１４の（ａ）に示す画像の下半
分を示す平面図、（ｂ）は下半分の画像上の光像ＦＭ１
の横線部のエッジ画素のｙ方向分布数を示すグラフであ
る。

【図１６】 （ａ）は図１４の（ａ）に示す画像の上半
分を示す平面図、（ｂ）は上半分の画像上の光像ＦＭ１
の横線部のエッジ画素のｙ方向分布数を示すグラフであ
る。

【図１７】 （ａ）は図１４の（ａ）に示す画像の一部
を拡大して示す平面図、（ｂ）は、（ａ）に示す光像Ｆ
Ｍ１，ＦＭ２の横線部のエッジ画素の、画面基準位置Ｆ
Ｘａからの距離を示すグラフである。

【図１８】 図２に示す鋼板Ｗ１，Ｗ２を、Ｖ型開先加
工を施した鋼板に置換した態様を示す拡大斜視図であ
る。

【図１９】 （ａ）は図１８に示す撮影装置１１の撮影
画像の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示す光像Ｆ
Ｍ１，ＦＭ２の横線部のエッジ画素の、画面基準位置Ｆ
Ｘａからの距離を示すグラフである。

【図２０】 本発明の第２実施例の斜視図であり、一部
は破断して示す。

【図２１】 図２０に示す突合せ位置検出装置１及びレ
−ザ−ト−チ２の光軸ならびにそれらの相対位置関係を
示す拡大斜視図である。

【図２２】 図２１に示す距離計６０の横断面図であ
る。

【図２３】 （ａ）は、図２１に示す距離計６０〜８０
の全体としての計測領域を示す平面図である。（ｂ）は
距離計６０の測定距離を示すグラフ、（ｃ）は距離計７
０の測定距離を示すグラフ、（ｄ）は距離計８０の測定
距離を示すグラフである。

【図２４】 図２１に示す距離測定装置６６が実施する
「溶接線位置の計測」Ｇ，Ｌの内容を示すフロ−チャ−
トである。

【図２５】 従来の、光切断方式の溶接線倣いセンサの
配置概要を示す斜視図である。

【図２６】 図２１に示す撮影装置１０６の撮影画面を
示す平面図である。

【符号の説明】

１：突合せ位置検出装置 １ａ：スリッ
ト投光器 ２：レ−ザ−ト−チ ２ｃ：レ−ザ
−ビ−ム １０：コントロ−ラ １１：撮影装
置 １１ａ：レンズ １１ｂ：ＣＣ
Ｄ素子 １２：画像処理装置 １３：遮蔽箱 ２０：門型架台 ３０：ｙ移動
ステ−ジ ４０：ｘ移動ステ−ジ ５０：ｚ移動
ステ−ジ Ｗ１，２：鋼板 ６０，７０，
８０：距離計 ６１：レ−ザ−発光ダイオ−ド ６２：反射鏡 ６３：回転反射鏡 ６４：レンズ ６５：リニアＣＣＤ ６６：距離測
定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城 戸 基 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの溶接対象材の突合せ線を横切る横線
   方向と、突合せ線の両側の突合せ線と実質上平行な縦線
   方向のそれぞれで、所定の長さに渡って、各溶接対象材
   のレベルを、溶接対象材に対して非接触で計測して、各
   方向に沿う計測レベルの不連続点を検出して、 横線方向で検出した不連続点位置に基づいて突合せ線
   の、それと直交する方向の位置および各溶接対象材のレ
   ベルを算出し、 １つの縦線方向で検出した不連続点位置に基づいて一方
   の溶接対象材の、突合せ線と実質上直交する側端辺の、
   突合せ線が延びる方向の位置を算出し、かつ、 もう１つの縦線方向で検出した不連続点位置に基づいて
   他方の溶接対象材の、突合せ線と実質上直交する側端辺
   の、突合せ線が延びる方向の位置を算出する、突合せ位
   置検出方法。
2. 【請求項２】２つの溶接対象材の突合せ部に、溶接対象
   材に対して斜めに光を投射して、横線が突合せ線を横切
   り２つの縦線が突合せ線の両側にあるπ形の光像を形成
   し、この光像を撮影して画像信号を得て、画像信号を処
   理してπ形の光像のレベルを計測し、該レベルの不連続
   点を検出する、請求項１記載の突合せ位置検出方法。
3. 【請求項３】走査型の非接触距離計により、２つの溶接
   対象材の突合せ線を横切る横線方向を所定長さに渡って
   走査して溶接対象材のレベルを検出し、かつ、突合せ線
   の両側のそれぞれで突合せ線と実質上平行な縦線方向の
   それぞれを所定の長さに渡って走査して各溶接対象材の
   レベルを検出して、各方向に沿う計測レベルの不連続点
   を検出する、請求項１記載の突合せ位置検出方法。
4. 【請求項４】第１および第２溶接対象材のｘ方向に延び
   る突合せ部に、突合せ部を横切る横指標光ならびにこれ
   と交叉する方向であって突合せ部の両側に位置する第１
   および第２縦指標光を、溶接対象材に対して斜めに投光
   する投光手段；突合せ部で反射した光を撮影する撮影手
   段；および、撮影手段の撮影信号が表わす画像上の横指
   標光の像から突合せ部のｙ方向位置を算出し、第１縦指
   標光の像から第１溶接対象材のｙ方向に延びる端辺の第
   １ｘ方向位置を算出し、第２縦指標光の像から第２溶接
   対象材のｙ方向に延びる端辺の第２ｘ方向位置を算出す
   る、突合せ位置検出手段；を備える突合せ位置検出装
   置。
5. 【請求項５】突合せ位置検出手段は、撮影手段の撮影信
   号が表わす輝度レベルをｘ方向に微分して撮影画像上の
   像エッジにある画素すなわちｘエッジ画素を検出し、 ｘエッジ画素のｙ方向の並びの不連続点のｙ位置を突合
   せ部のｙ方向位置として算出する、請求項４記載の突合
   せ位置検出装置。
6. 【請求項６】突合せ位置検出手段は、撮影手段の撮影信
   号が表わす輝度レベルをｙ方向に微分して撮影画像上の
   像エッジにある画素すなわちｙエッジ画素を検出し、 撮影画面上のｙエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する
   数を累算したｘ累算値より、溶接対象材上の第１および
   第２縦指標光のｙ位置１およびｙ位置２を算出し、これ
   らの位置のｙエッジ画素のｘ方向分布の端部の各ｘ位置
   に基づいて、前記第１ｘ方向位置および第２ｘ方向位置
   を算出する、請求項４記載の突合せ位置検出装置。
7. 【請求項７】突合せ位置検出手段は、撮影手段の撮影信
   号が表わす画像上の横指標光の像から第１および第２溶
   接対象材のｚ方向レベルを算出する、請求項４記載の突
   合せ位置検出装置。
8. 【請求項８】突合せ位置検出手段は、撮影手段の撮影信
   号が表わす輝度レベルをｘ方向に微分して撮影画像上の
   像エッジにある画素すなわちｘエッジ画素を検出し、 第１溶接対象材の像が主に存在する撮影画面上の第１設
   定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数を
   累算した第１ｙ累算値より、第１溶接対象材上の横指標
   光のｘ位置１を算出し、 第２溶接対象材の像が主に存在する撮影画面上の第２設
   定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数を
   累算した第２ｙ累算値より、第２溶接対象材上の横指標
   光のｘ位置２を算出し、 上記ｘ位置１およびｘ位置２に基づいて第１溶接対象材
   および第２溶接対象材のｚ方向レベルを算出する、請求
   項４記載の突合せ位置検出装置。
9. 【請求項９】突合せ位置検出手段は、撮影手段の撮影信
   号が表わす輝度レベルをｘ方向に微分して撮影画像上の
   像エッジにある画素すなわちｘエッジ画素を検出し、 第１溶接対象材の像が主に存在する撮影画面上の第１設
   定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数を
   累算した第１ｙ累算値より、第１溶接対象材上の横指標
   光のｘ位置１を算出し、 第２溶接対象材の像が主に存在する撮影画面上の第２設
   定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数を
   累算した第２ｙ累算値より、第２溶接対象材上の横指標
   光のｘ位置２を算出し、 上記ｘ位置１およびｘ位置２に基づいて第１溶接対象材
   および第２溶接対象材のｚ方向レベルを算出すると共
   に、 前記第１ｙ累算値および第２ｙ累算値のｘ方向の立下り
   点より横指標光のｘエッジ画素の疑似不連続点のｘ位置
   を算出し、 撮影手段の撮影信号が表わす輝度レベルをｙ方向に微分
   して撮影画像上の像エッジにある画素すなわちｙエッジ
   画素を検出し、 撮影画面上のｙエッジ画素のｙ方向同一位置に分布する
   数を累算したｘ累算値より、溶接対象材上の第１および
   第２縦指標光のｙ位置１およびｙ位置２を算出し、これ
   らの位置のｙエッジ画素のｘ方向分布の端部の各ｘ位置
   に基づいて、前記第１ｘ方向位置および第２ｘ方向位置
   を算出すると共に、 ｙ位置１およびｙ位置２の間のｘ累算値がピ−クとなる
   ｙ位置を算出し、 このｙ位置と前記疑似不連続点のｘ位置で表わされる位
   置を含む所定サイズの領域内の、ｘエッジ画素のｙ方向
   の並びの不連続点のｙ位置を突合せ部のｙ方向位置とし
   て算出する、請求項１記載の突合せ位置検出装置。
10. 【請求項１０】第１および第２溶接対象材のｘ方向に延
    びる突合せ部に、突合せ部を横切る横指標光ならびにこ
    れと交叉する方向であって突合せ部の両側に位置する第
    １および第２縦指標光を、溶接対象材に対して斜めに投
    光する投光手段；突合せ部で反射した光を撮影する撮影
    手段；および、 突合せ位置検出手段；を備え、該突合せ位置検出手段
    は、 撮影手段の撮影信号が表わす輝度レベルをｘ方向に微分
    して撮影画像上の像エッジにある画素すなわちｘエッジ
    画素を検出し，ｘエッジ画素のｙ方向の並びの不連続点
    のｙ位置を突合せ部のｙ方向位置として算出し；第１溶
    接対象材の像が主に存在する撮影画面上の第１設定領域
    のｘエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数を累算し
    た第１ｙ累算値より、第１溶接対象材上の横指標光のｘ
    位置１を算出し，第２溶接対象材の像が主に存在する撮
    影画面上の第２設定領域のｘエッジ画素のｘ方向同一位
    置に分布する数を累算した第２ｙ累算値より、第２溶接
    対象材上の横指標光のｘ位置２を算出し，上記ｘ位置１
    およびｘ位置２に基づいて第１溶接対象材および第２溶
    接対象材のｚ方向レベルを算出し；撮影手段の撮影信号
    が表わす輝度レベルをｙ方向に微分して撮影画像上の像
    エッジにある画素すなわちｙエッジ画素を検出し，撮影
    画面上のｙエッジ画素のｘ方向同一位置に分布する数を
    累算したｘ累算値より、溶接対象材上の第１および第２
    縦指標光のｙ位置１およびｙ位置２を算出し、これらの
    位置のｙエッジ画素のｘ方向分布の端部の各ｘ位置に基
    づいて、第１溶接対象材のｙ方向に延びる端辺の第１ｘ
    方向位置および第２溶接対象材のｙ方向に延びる端辺の
    第２ｘ方向位置を算出する；突合せ位置検出装置。
11. 【請求項１１】第１および第２溶接対象材のｘ方向に延
    びる突合せ部を横切る方向に測定点を走査して溶接対象
    材の表面レベルを検出する第１距離計；突合せ部を間に
    置いて突合せ部の外側を、第１距離計の走査方向と交叉
    する方向に走査して溶接対象材の表面レベルを検出する
    第２および第３距離計；および、 第１距離計の表面レ
    ベル信号から突合せ部のｙ方向位置および溶接対象材の
    ｚ方向レベルを算出し、第２距離計の表面レベル信号か
    ら第１溶接対象材のｙ方向に延びる端辺の第１ｘ方向位
    置を算出し、第３距離計の表面レベル信号から第２溶接
    対象材のｙ方向に延びる端辺の第２ｘ方向位置を算出す
    る、突合せ位置検出手段；を備える突合せ位置検出装
    置。
12. 【請求項１２】突合せ位置検出手段は、第１距離計の表
    面レベル信号から第１および第２溶接対象材のｚ方向レ
    ベルを算出する、請求項１１記載の突合せ位置検出装
    置。