JPH10308888A - 溶接用視覚センサ - Google Patents
溶接用視覚センサInfo
- Publication number
- JPH10308888A JPH10308888A JP9127865A JP12786597A JPH10308888A JP H10308888 A JPH10308888 A JP H10308888A JP 9127865 A JP9127865 A JP 9127865A JP 12786597 A JP12786597 A JP 12786597A JP H10308888 A JPH10308888 A JP H10308888A
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- Japan
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- hole
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- welding
- slit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接中のスパッタ、ヒュームがＴＶカメラ光
学系に付着することによる撮像性低下が少なく、安定し
た溶融池画像を撮像することが可能な撮像装置を提供す
る。 【解決手段】 筒内に主波長が８００ｎｍ〜１０００ｎ
ｍ、半値幅が５０ｎｍ以下の干渉フィルタを設置可能な
ピンホールレンズを具備した小型ＣＣＤカメラと前記ピ
ンホールレンズの前方に３φｍｍ以下の撮像用小径ホー
ル、位置検出用スリットおよびガラス面清掃ブラシを設
けた円形銅板と、前記円形銅板を回転させる直流モータ
および傘歯車による回転駆動機構と、前記撮像用小径ホ
ールの位置を検出するための透過型ホトセンサから成る
撮像装置である。
学系に付着することによる撮像性低下が少なく、安定し
た溶融池画像を撮像することが可能な撮像装置を提供す
る。 【解決手段】 筒内に主波長が８００ｎｍ〜１０００ｎ
ｍ、半値幅が５０ｎｍ以下の干渉フィルタを設置可能な
ピンホールレンズを具備した小型ＣＣＤカメラと前記ピ
ンホールレンズの前方に３φｍｍ以下の撮像用小径ホー
ル、位置検出用スリットおよびガラス面清掃ブラシを設
けた円形銅板と、前記円形銅板を回転させる直流モータ
および傘歯車による回転駆動機構と、前記撮像用小径ホ
ールの位置を検出するための透過型ホトセンサから成る
撮像装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアーク溶接を監視す
るモニターや画像処理による溶接制御に適したアーク溶
接撮像装置に関する。
るモニターや画像処理による溶接制御に適したアーク溶
接撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のアーク溶接で使用される溶接監視
モニターまたは溶接制御用の視覚センサーの課題の一つ
として、撮像光学系に溶接中のスパッタ、ヒュームの付
着を原因とする画像の輝度あるいは解像度の低下により
著しく撮像性が悪化するといった点が挙げられる。これ
を避けるためには、撮像レンズの前に交換可能な保護ガ
ラスを設置してスパッタ、ヒュームが付着するごとに取
り替える方法、また特開平５−１３８３５３号公報に示
されているようにレンズをピンホール型にし、スパッタ
が付着し難い構造にする方法、特開平７−２９９５６５
号公報に示されているように、レンズ保護ガラスの前面
からエアーまたはガスを噴出させ、ヒュームの影響を排
除する方法がある。
モニターまたは溶接制御用の視覚センサーの課題の一つ
として、撮像光学系に溶接中のスパッタ、ヒュームの付
着を原因とする画像の輝度あるいは解像度の低下により
著しく撮像性が悪化するといった点が挙げられる。これ
を避けるためには、撮像レンズの前に交換可能な保護ガ
ラスを設置してスパッタ、ヒュームが付着するごとに取
り替える方法、また特開平５−１３８３５３号公報に示
されているようにレンズをピンホール型にし、スパッタ
が付着し難い構造にする方法、特開平７−２９９５６５
号公報に示されているように、レンズ保護ガラスの前面
からエアーまたはガスを噴出させ、ヒュームの影響を排
除する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】撮像レンズの前に交換
可能な保護レンズを設置する方法では、かなりの頻度で
保護ガラスを取り替える必要があり、ランニングコスト
が高くなる欠点がある。光学系にピンホールレンズを用
いる方法では、スパッタがピンホールを直撃した場合、
撮像が出来なくなる可能性がある。またレンズ保護ガラ
スの前面からエアー、ガスを噴出する方法では、シール
ドガスの流れを乱す場合があり、溶接性に影響を与える
可能性があるといった課題がある。本発明はピンホール
レンズの前に撮像用小径ホールと位置検出用スリットを
設けた円形銅板を設置し、円形銅板を直流モータで回転
させ、前記撮像用小径ホールとピンホールが重なったと
きのみ映像を取り込み、さらにガラス面清掃ブラシによ
り保護ガラス面のヒュームを取り去ることにより、長時
間においても撮像性を低下させることなく使用すること
を可能とするものである。
可能な保護レンズを設置する方法では、かなりの頻度で
保護ガラスを取り替える必要があり、ランニングコスト
が高くなる欠点がある。光学系にピンホールレンズを用
いる方法では、スパッタがピンホールを直撃した場合、
撮像が出来なくなる可能性がある。またレンズ保護ガラ
スの前面からエアー、ガスを噴出する方法では、シール
ドガスの流れを乱す場合があり、溶接性に影響を与える
可能性があるといった課題がある。本発明はピンホール
レンズの前に撮像用小径ホールと位置検出用スリットを
設けた円形銅板を設置し、円形銅板を直流モータで回転
させ、前記撮像用小径ホールとピンホールが重なったと
きのみ映像を取り込み、さらにガラス面清掃ブラシによ
り保護ガラス面のヒュームを取り去ることにより、長時
間においても撮像性を低下させることなく使用すること
を可能とするものである。
【０００４】
【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、筒内に主波長が８００ｎｍ〜１００
０ｎｍ、半値幅が５０ｎｍ以下の干渉フィルタ２を設置
可能なピンホールレンズ３を具備した小型ＣＣＤカメラ
１と前記ピンホールレンズの前方に３φｍｍ以下の撮像
用小径ホール１２、位置検出用スリット１１およびガラ
ス面清掃ブラシ６を設けた円形銅板５と、前記円形銅板
を回転させる直流モータ９および傘歯車８による回転駆
動機構と、前記撮像用小径ホールの位置を検出するため
の透過型ホトセンサ７から成る撮像装置である。
するものであって、筒内に主波長が８００ｎｍ〜１００
０ｎｍ、半値幅が５０ｎｍ以下の干渉フィルタ２を設置
可能なピンホールレンズ３を具備した小型ＣＣＤカメラ
１と前記ピンホールレンズの前方に３φｍｍ以下の撮像
用小径ホール１２、位置検出用スリット１１およびガラ
ス面清掃ブラシ６を設けた円形銅板５と、前記円形銅板
を回転させる直流モータ９および傘歯車８による回転駆
動機構と、前記撮像用小径ホールの位置を検出するため
の透過型ホトセンサ７から成る撮像装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の目的は、撮像光学系に溶
接中のスパッタ、ヒューム付着を原因とする画像の輝度
あるいは解像度が低下することなく、溶融池画像を良好
に撮像し、溶接状態のモニタリングまたは倣い制御・溶
接条件制御に応用するものである。上記目的を達成する
ために、撮像用小径ホール、位置検出用スリットおよび
ガラス面清掃ブラシを設けた円形銅板を回転させる直流
モータと傘歯車を設置し、溶接中に前記円形銅板を回転
させて撮像用小径ホールとピンホールが重なったときの
み映像を取り込むことで、露出時間以外の期間をピンホ
ールレンズ用保護ガラスをスパッタ、ヒュームの影響を
排除することができる。
接中のスパッタ、ヒューム付着を原因とする画像の輝度
あるいは解像度が低下することなく、溶融池画像を良好
に撮像し、溶接状態のモニタリングまたは倣い制御・溶
接条件制御に応用するものである。上記目的を達成する
ために、撮像用小径ホール、位置検出用スリットおよび
ガラス面清掃ブラシを設けた円形銅板を回転させる直流
モータと傘歯車を設置し、溶接中に前記円形銅板を回転
させて撮像用小径ホールとピンホールが重なったときの
み映像を取り込むことで、露出時間以外の期間をピンホ
ールレンズ用保護ガラスをスパッタ、ヒュームの影響を
排除することができる。
【０００６】さらに前記円形銅板に設けられたガラス面
清掃ブラシが回転と共に保護ガラス面に接触し、ヒュー
ムによる汚れを清掃することにより、明瞭な撮像性を維
持することが可能である。また、位置検出用スリットを
透過型ホトセンサにより検出することにより、撮像用小
径ホールとピンホールレンズが重なる位置を検知するた
め、外部トリガーに対して撮像タイミングの同期を取る
ことができ、溶接トーチが高速にオシレートするような
溶接方法においても溶融池または溶接ワイヤ画像を静止
画像として撮像することも可能である。
清掃ブラシが回転と共に保護ガラス面に接触し、ヒュー
ムによる汚れを清掃することにより、明瞭な撮像性を維
持することが可能である。また、位置検出用スリットを
透過型ホトセンサにより検出することにより、撮像用小
径ホールとピンホールレンズが重なる位置を検知するた
め、外部トリガーに対して撮像タイミングの同期を取る
ことができ、溶接トーチが高速にオシレートするような
溶接方法においても溶融池または溶接ワイヤ画像を静止
画像として撮像することも可能である。
【０００７】干渉フィルタの透過主波長を８００ｎｍ〜
１０００ｎｍとしたのは、溶融池放射光のスペクトル特
性が１．２〜１．６μｍにピークがあること、またＣＣ
Ｄ素子の感度特性は１μｍ弱までであることを考慮する
とアーク光に対する溶融池輻射光の相対強度を上げるた
めにできるだけ１μｍ波長域に近いことが望ましく、さ
らに８００ｎｍ〜１０００ｎｍ波長付近はＡｒ等シール
ドガスのアーク光スペクトルピークの谷間があり、アー
ク光強度が比較的小さく、溶融池輻射光の相対強度を向
上させることが可能だからである。
１０００ｎｍとしたのは、溶融池放射光のスペクトル特
性が１．２〜１．６μｍにピークがあること、またＣＣ
Ｄ素子の感度特性は１μｍ弱までであることを考慮する
とアーク光に対する溶融池輻射光の相対強度を上げるた
めにできるだけ１μｍ波長域に近いことが望ましく、さ
らに８００ｎｍ〜１０００ｎｍ波長付近はＡｒ等シール
ドガスのアーク光スペクトルピークの谷間があり、アー
ク光強度が比較的小さく、溶融池輻射光の相対強度を向
上させることが可能だからである。
【０００８】また、半値幅を５０ｎｍ以下とした理由は
アーク光スペクトルピークの谷間の波長幅が狭く、半値
幅が大き過ぎるとスペクトルピークにある光も透過して
しまい、アーク光強度が大きくなってしまうからであ
る。
アーク光スペクトルピークの谷間の波長幅が狭く、半値
幅が大き過ぎるとスペクトルピークにある光も透過して
しまい、アーク光強度が大きくなってしまうからであ
る。
【０００９】円形銅板の撮像用小径ホールを３φｍｍ以
下としたのは、０．５〜１ｍｍ程度のピンホールレンズ
に対して保護ガラスの厚み、視野角の条件を加味し、か
つスパッタ粒の付着を避けるのに十分小さな大きさだか
らである。
下としたのは、０．５〜１ｍｍ程度のピンホールレンズ
に対して保護ガラスの厚み、視野角の条件を加味し、か
つスパッタ粒の付着を避けるのに十分小さな大きさだか
らである。
【００１０】ガラス面清掃ブラシを円形銅板に設けたの
は、ガラス面清掃ブラシが１回転毎に保護ガラス面と接
触することにより、ヒュームによる汚れを清掃すること
が可能だからである。
は、ガラス面清掃ブラシが１回転毎に保護ガラス面と接
触することにより、ヒュームによる汚れを清掃すること
が可能だからである。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係わる溶融池撮像方法の実施
例を添付図面に基づいて詳細に説明する。本発明方法は
図１に示すように、小型ＣＣＤカメラ１に主波長が８０
０ｎｍ〜１０００ｎｍ、半値幅が５０ｎｍ以下の干渉フ
ィルタ２を内蔵したピンホールレンズ３を設置し、前記
ピンホールレンズの前方に３φｍｍ以下の撮像用小径ホ
ール１２、位置検出用スリット１１およびガラス面清掃
ブラシ６を設けた円形銅板５を直流モータ９および傘歯
車８によって回転させ、撮像用小径ホールとピンホール
が重なったときに映像を取り込むものである。
例を添付図面に基づいて詳細に説明する。本発明方法は
図１に示すように、小型ＣＣＤカメラ１に主波長が８０
０ｎｍ〜１０００ｎｍ、半値幅が５０ｎｍ以下の干渉フ
ィルタ２を内蔵したピンホールレンズ３を設置し、前記
ピンホールレンズの前方に３φｍｍ以下の撮像用小径ホ
ール１２、位置検出用スリット１１およびガラス面清掃
ブラシ６を設けた円形銅板５を直流モータ９および傘歯
車８によって回転させ、撮像用小径ホールとピンホール
が重なったときに映像を取り込むものである。
【００１２】円形銅板５上の撮像用小径ホール１２と位
置検出用スリット１１は互いに対称位置にあり、撮像用
小径ホール１２とピンホールが重なるときに位置検出用
スリット１１が透過型ホトセンサ７を通過するため、透
過型ホトセンサ７の出力電圧の変化で露出タイミングを
知ることができ、画像取り込みタイミング信号として使
用することが可能である。
置検出用スリット１１は互いに対称位置にあり、撮像用
小径ホール１２とピンホールが重なるときに位置検出用
スリット１１が透過型ホトセンサ７を通過するため、透
過型ホトセンサ７の出力電圧の変化で露出タイミングを
知ることができ、画像取り込みタイミング信号として使
用することが可能である。
【００１３】直流モータ９の回転数は電圧で制御され、
通常はＣＣＤ白黒カメラ１の同期信号周波数である３０
Ｈｚに合わせるために１８００回転／分とするが、周期
的な外部トリガ信号に対しては、まず図４に示すような
外部トリガ信号の周期時間ｔ１と透過型ホトセンサ出力
信号の周期時間Ｔ１が一致する直流モータ入力電圧Ｖ１
を決定し、次に外部トリガ信号と透過型ホトセンサ出力
信号の遅れＴ２を０となるように一旦直流モータ入力電
圧を増減させ、Ｔ２が０となった時点で入力電圧をＶ１
に戻すことにより制御可能である。
通常はＣＣＤ白黒カメラ１の同期信号周波数である３０
Ｈｚに合わせるために１８００回転／分とするが、周期
的な外部トリガ信号に対しては、まず図４に示すような
外部トリガ信号の周期時間ｔ１と透過型ホトセンサ出力
信号の周期時間Ｔ１が一致する直流モータ入力電圧Ｖ１
を決定し、次に外部トリガ信号と透過型ホトセンサ出力
信号の遅れＴ２を０となるように一旦直流モータ入力電
圧を増減させ、Ｔ２が０となった時点で入力電圧をＶ１
に戻すことにより制御可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明の溶接用視覚セン
サーは溶接中のスパッタ、ヒューム等による劣悪な環境
においても溶接状態を良好に撮像することができるた
め、アーク溶接の監視や画像処理による倣い制御・溶接
条件制御を容易に行うことが可能でアーク溶接作業の省
力化・自動化に大いに貢献できる。
サーは溶接中のスパッタ、ヒューム等による劣悪な環境
においても溶接状態を良好に撮像することができるた
め、アーク溶接の監視や画像処理による倣い制御・溶接
条件制御を容易に行うことが可能でアーク溶接作業の省
力化・自動化に大いに貢献できる。
【図１】溶接用視覚センサの概要図
【図２】円形銅板表面図
【図３】円形銅板裏面図
【図４】外部トリガ信号とホンセンサ出力信号とのタイ
ミングを示す図
ミングを示す図
１ ＣＣＤ白黒カメラ ２ 干渉フィルタ ３ ピンホールレンズ ４ 保護ガラス ５ 円形銅板 ６ ガラス面清掃ブラシ ７ 透過型ホトセンサ ８ 傘歯車 ９ 直流モータ １０ センサボックス １１ 位置検出用スリット １２ 撮像用小径ホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 5/28 Ｇ０２Ｂ 5/28 // Ｂ２３Ｋ 9/32 Ｂ２３Ｋ 9/32 Ｅ
Claims (2)
- 【請求項１】 干渉フィルタ（２）が設置可能なピンホ
ールレンズ（３）を具備した小型ＣＣＤカメラ（１）と
前記ピンホールレンズの前方に３φｍｍ以下の撮像用小
径ホール（１２）、位置検出用スリット（１１）および
ガラス面清掃ブラシ（６）を設けた円形銅板（５）と、
前記円形銅板を回転させる直流モータ（９）および傘歯
車（８）による回転駆動機構と、前記撮像用小径ホール
の位置を検出するための透過型ホトセンサ（７）から成
ることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 ピンホールレンズ筒内に主波長が８００
ｎｍ〜１０００ｎｍ、半値幅が５０ｎｍ以下の干渉フィ
ルタを用いることを特徴とする請求項１記載の撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9127865A JPH10308888A (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 溶接用視覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9127865A JPH10308888A (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 溶接用視覚センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10308888A true JPH10308888A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14970574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9127865A Withdrawn JPH10308888A (ja) | 1997-05-02 | 1997-05-02 | 溶接用視覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10308888A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005044503A1 (de) * | 2003-11-05 | 2005-05-19 | Ses-Entwicklung Gmbh | Verfahren zur überprüfung von schweissnähten während eines schweissprozesses sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
| CN102506636A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-06-20 | 南通爱慕希机械有限公司 | 一种导板制造检测工装 |
| CN108810493A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-11-13 | 安徽汉淼安防科技有限公司 | 一种可除尘的监控装置 |
| CN112743198A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-04 | 华南理工大学 | 一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构 |
-
1997
- 1997-05-02 JP JP9127865A patent/JPH10308888A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005044503A1 (de) * | 2003-11-05 | 2005-05-19 | Ses-Entwicklung Gmbh | Verfahren zur überprüfung von schweissnähten während eines schweissprozesses sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
| CN102506636A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-06-20 | 南通爱慕希机械有限公司 | 一种导板制造检测工装 |
| CN108810493A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-11-13 | 安徽汉淼安防科技有限公司 | 一种可除尘的监控装置 |
| CN112743198A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-04 | 华南理工大学 | 一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构 |
| CN112743198B (zh) * | 2020-12-18 | 2022-04-22 | 华南理工大学 | 一种结构紧凑的焊缝跟踪传感器结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |