JPH10311707A - 突合せ位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鏡面状の突合せ部でも、また開先加工がなさ
れておらず、突き合わせ形状が一定でない場合にも、高
い精度及び信頼性をもって突合せ線位置を検出する。 【解決手段】 突合せ部に可視光を投光する投光器１
ａ，１ｂ；突合せ部を撮影する撮影装置１１；撮影輝度
レベル信号を低輝度領域で高率、高輝度領域で低率で増
幅する非線形変換器１４；および、増幅した輝度レベル
信号が表わす画像の暗部を突合せ位置と検出する突合せ
位置検出手段１２，１０；を備える。熱間鋼材のスケ−
ルが除去され鏡面が露出した突合せ部にエア−を吹付け
るエア−ノズル；を更に備える。投光器１ａ，１ｂは、
突合せ線と直交するｘ方向で、突合せ線の両側にあっ
て、突合せ部を斜め方向から照明する。投光器の点灯を
切換えて、突合せ位置のエッジ明瞭度が高い投光器を突
合せ部の照明に定める。

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２１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２２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２１）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】あるいは、特開昭５９−９７７７３号公報
にあるように、溶接部の溶融金属部の先端部を２次元撮
影装置で撮影し、該画像を２値化してその位置を検出す
ることにより溶接位置を検出する技術も存在する。

【０００７】上述の計測用のレーザースリット光を用い
る光切断式の開先位置検出では、図２２のように開先の
形状を表わすスリット光像１０２ｉを獲得する必要があ
るため、突き合わせ位置と形状との相関があるような断
面形状にする必要があった。一般的には突き合わせ前に
角を落とし、突き合わせた際に断面形状がＶ字型になる
ような加工がなされていた。

【０００８】しかし、例えば鉄鋼製造又は加工ラインな
どでは開先部を機械加工せずに、シャーでカットされた
断面をそのまま溶接する場合がある。このような場合、
開先部に十分な開口幅がなく、突き合わせ部にはごく微
小なギャップしか存在せず、断面形状の測定では精度の
観点から正確な位置検出が不可能であった。

【０００９】加えて、溶接対象の表面に凹凸がある場
合、撮影されるスリット光の形状が変わってしまい、Ｖ
字型の底の点Ａの検出ができなくなったり、複数スリッ
トを用いた場合スリット間の間隔が変化し、近似曲線に
誤差が発生するという問題もある。

【００１０】以上の各種の問題により、従来の突合せ位
置倣いセンサでは、溶接対象材（ワーク）の形状が一定
であり、かつ開先加工がなされており、しかもワ−クと
センサがほぼ一定の位置関係に拘束されている条件の良
い対象にしか適用が不可能であった。

【００１１】これらの問題を解決するため、特願平０７
−１７８３４１号に突合せ位置倣いセンサが提案されて
いる。この提案によれば、突合せ線に対して略垂直な平
面上の、突合せ線を挾んで相対する位置に２個のスポッ
トライトを設け、該ライトに挾まれる位置に２次元画像
撮影カメラを配置する。このカメラによる撮影画面上
で、突合せ線と垂直な方向に長い、長方形のウインドウ
を３つ以上切り出し、各ウインドウ内で突合せ線の位置
の代表値を求め、これより突合せ線を近似する線を求め
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
０７−１７８３４１号による方法では、突合せ部が鏡面
に近い光散乱特性を持っている場合には、カメラ視野上
の光散乱位置によってカメラで受光される光量が著しく
異なる。このとき、突合せ部以外にも暗部が発生し、突
合せ部の検出ができなくなるという問題がある。

【００１３】例えば、熱間圧延した熱間鋼材を突合せて
溶接する場合、突合せ部のスケ−ルは、光学的な突合せ
線検出精度を下げ、また溶接中に溶融金属への巻き込み
を生じて溶接欠陥となる可能性があるので、突合せ部の
スケ−ルを溶接前に除去するが、このスケ−ル除去によ
り突合せ部が鏡面に近い光散乱特性を持つことになる。
突合せ部が鏡面に近い光散乱特性を持っており、例え
ば図２に示すように溶接対象材Ｗ１，Ｗ２の突合せ部に
段差がある場合に、高レベル側の溶接対象材Ｗ１の上方
にある投光器１ａで斜めから突合せ部を照明し、上方か
ら突合せ部をカメラ１１で撮影すると、撮影画面には図
３の（ａ）に示すように、照明光が遮られた影部が暗部
として現われ、突合せ部が鏡面に近い光散乱特性を持っ
ことにより、カメラ１１のビデオ信号（輝度レベル信
号）は図３の（ｂ）に示すように高レベル（反射光受光
部）と低レベル（影対応の暗部）とが共に飽和したもの
となり、影対応の暗部に含まれる突合せ線（Ｐ２位置）
の輝度レベルをビデオ信号からは摘出できない。これ
は、図１６の（ａ）に示すように照明光が熱間鋼材の表
面でｂ正反射し、検出方向に合致する反射光は効率良く
検出されるが、図１６の（ｂ）に「鏡面性」として示す
ように、検出方向に対する反射光の角度偏差に対して検
出光量が過敏に減少し、わずかな角度偏差で検出光量が
激減し、検出方向からの角度偏差が大きい反射点は画像
に暗部として現われる。

【００１４】本発明は、突合せ部が鏡面に近い光散乱特
性を持っている場合でも突合せ線を高い精度及び信頼性
をもって検出することを第１の目的とし、加えて、開先
加工がなされておらず突き合わせ形状が一定でない場合
にも、高い精度及び信頼性をもって突合せ線を検出する
ことを第２の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の突合せ位置検出装置(図1)は、溶接対象
材の突合せ部に可視光を投光する投光手段(1a,1b)；突
合せ部で反射した可視光を撮影する撮影手段(11)；撮影
手段の輝度レベル信号を低輝度領域では高率で高輝度領
域では低率で増幅した輝度レベル信号に変換する非線形
変換手段(14a)；および、該非線形変換手段が変換した
輝度レベル信号が表わす画像の暗部を突合せ位置と検出
する突合せ位置検出手段(12,10)；を備える。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又は対応事項の符号を、参考までに
付記した。

【００１６】これによれば、例えば図３の（ａ）に示す
画像を表わす、図３の（ｂ）に示す輝度レベル信号を撮
影手段(11)が発生すると、それを非線形変換手段(14a)
が、図１６の（ｃ）に実線で示す入力（横軸）対出力
（縦軸）の変換特性で、低輝度領域では高率で高輝度領
域では低率の増幅した輝度レベル信号に変換する。これ
により非線形変換手段(14a)が変換した輝度レベル信号
は図３の（ｄ）に示すように、低輝度領域が実質上飽和
レベル以上となって低輝度領域の分解能が高い信号とな
り、この変換信号によれば、図３の（ｃ）に示す画像が
表現されて、影対応の暗部領域（図３の（ａ）の黒部）
の輝度レベルが上昇してその中に突合せ線Ｐ２が現わ
れ、突合せ部が鏡面に近い光散乱特性を持っている場合
でも突合せ線を高い精度及び信頼性をもって検出しう
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（２）熱間鋼材(W1,W2)の、スケ−ルが除去され鏡面が
露出した突合せ部にエア−を吹付けるエア−ノズル(1
5)；上記エア−吹付けにより酸化した突合せ部に可視光
を投光する投光手段(1a,1b)；突合せ部で反射した可視
光を撮影する撮影手段(11)；および、撮影手段の輝度レ
ベル信号が表わす画像の暗部を突合せ位置と検出する突
合せ位置検出手段(12,10)；を備える突合せ位置検出装
置(図17)。

【００１８】これによればエア−吹き付けにより突き合
わせ部の酸化が促進されて散乱性が高い面に変化する。
これにより、検出方向に対する反射光の角度偏差の大小
に対して検出光量の変化が少い、図１６の（ｂ）に「散
乱性」として示す反射光量特性となり、角度偏差がかな
り大きい所でも検出方向で光量が検出される。これによ
り撮影手段(11)が発生する輝度レベル信号は全体的に低
下して、突合せ部全体高レベル飽和を生じにくいが、高
輝度部および低輝度部に実質上レベル飽和を生じない、
図２０の（ｂ）に示すような輝度レベル信号となる。こ
れが表わす画像は図２０の（ａ）に示すものとなり、突
合せ線（Ｐ２）が明瞭に現われる。スケ−ル除去によ
り、エア−吹付前には突合せ部が鏡面に近い光散乱特性
を持っている熱間鋼材の場合でも、突合せ線を高い精度
及び信頼性をもって検出しうる。

【００１９】（３）熱間鋼材の、スケ−ルが除去され鏡
面が露出した突合せ部にエア−を吹付けるエア−ノズル
(15)；上記エア−吹付けにより酸化した突合せ部に可視
光を投光する投光手段(1a,1b)；突合せ部で反射した可
視光を撮影する撮影手段(11)；撮影手段の輝度レベル信
号を低輝度領域では高率で高輝度領域では低率で増幅し
た輝度レベル信号に変換する非線形変換手段(14a)；お
よび、該非線形変換手段が変換した輝度レベル信号が表
わす画像の暗部を突合せ位置と検出する突合せ位置検出
手段(12,10)；を備える突合せ位置検出装置(図17)。

【００２０】これによれば、溶接対象材が熱間鋼材であ
ってその突合せ部のスケ−ルが除去されている場合に、
上記（１）と（２）の相乗効果が得られる。

【００２１】（４）投光手段(1a,1b)は、溶接対象材(W
1,W2)の突合せ部が延びるｙ方向と直交し溶接対象材の
表面に実質上平行な方向ｘで、突合せ部の手前側と向こ
う側にあって、前記突合せ部を溶接対象材の表面に対し
て斜め方向から照明するための複数個ｍの投光器(1a,1
b)を含み；装置は更に、突合せ部の手前側と向こう側の
投光器を選択点灯する照明モ−ドを切換えて、各照明モ
−ドのときに前記突合せ位置検出手段(12,10)が検出し
た画像上の突合せ位置のエッジ明瞭度を比較して高い明
瞭度を得た照明モ−ドを選択してこれを突合せ部の照明
に定める照明モ−ド選択手段(10)；を備える（図1,図1
7)。

【００２２】例えば投光手段(1a,1b)を点灯して斜めか
ら光を照射すると、溶接線すなわち溶接対象材(W1,W2)
の突合せ部に存在する段差あるいはア−ルによって、影
が生じる。今、図２に示す様に、突合せ部直近において
溶接対象材(W1)が溶接対象材(W2)より高い位置（高レベ
ル）にある場合には、投光手段(1a)を点灯すると溶接対
象材(W2)上に影が生じる。投光手段(1b)を点灯した時に
は影は発生しない。投光手段(1a)及び投光手段(1b)を共
に点灯した時には投光手段(1a)により発生した影の上を
投光手段(1b)で照らした状態となるので、薄い影とな
る。これらの状態を真上に設置した撮影手段(11)で撮影
すると、影が在る時にはコントラスト（明暗比）の明瞭
なエッジ画像が得られ、影の無い時には明部のみの画像
になる。

【００２３】図４の（ａ）のは、図２の投光手段(1a)
のみを点灯して影が発生した状態を撮影手段(11)で撮影
した画像を示す。画像上の位置Ｐ１からＰ２までの明部
は溶接対象材(W1)の表面を撮影したものであり、画像の
位置Ｐ２からＰ３までの暗部は影を撮影したものであ
り、画像の位置Ｐ３からＰ４までの明部は溶接対象材(W
2)の表面を撮影したものである。この場合には、影が強
く画像上に現われるので、溶接線対応のエッジの明瞭度
がきわめて高い。

【００２４】図４の（ａ）のは、図２の投光手段(1b)
のみを点灯した状態を撮影手段(11)で撮影した画像を示
す。この場合には影は生じないので、画像には位置Ｐ２
の溶接線が僅かに撮影されるのみで他は明部である。す
なわち溶接線対応のエッジの明瞭度は極く低い。

【００２５】図４の（ａ）のは、図２の投光手段(1a)
及び投光手段(1b)を同時に点灯した状態を撮影手段(11)
で撮影した画像を示す。投光手段(1a)により影が生じる
が、その影は投光手段(1b)により照らされるので薄くな
る。得られた画像は位置Ｐ１からＰ２までの明部と、位
置Ｐ２からＰ３までの薄暗部と、位置Ｐ３からＰ４まで
の明部となる。すなわち溶接線対応のエッジの明瞭度は
やや低い。

【００２６】図４の（ｂ）の〜は、（ａ）の〜
の時に撮影手段(11)で撮影して得られた画像信号を対応
して示す。図４の（ｂ）のに示す様に、明部に対応し
た画像信号は正（プラス）極性の高い値であり、暗部に
対応した画像信号は大略ゼロレベルである。即ち矩形波
状の画像信号が得られる。図４の（ｂ）のの画像信号
は、明部に対応した正極性の高い値の画像信号に、わず
かに値の減少したディップが現われる。図４の（ｂ）の
の画像信号は、に示す波形と類似であるが、暗部に
対応した画像信号のレベル低下が少ない。

【００２７】この様にして画像の明暗比すなわちエッジ
の明瞭度から最適な投光手段を選択することが出来る。
図２の例では、投光手段(1a)が選択される。選択された
投光手段(1a)が作る影の位置は、図３の（ｃ）に於いて
影の左端すなわち画像上のエッジが突合せ線と一致して
いる（位置Ｐ２）。従って撮影手段(11)が認識した影部
分画像の左端が突合せ位置を示す。影部分画像の突合せ
位置に対応するエッジ(P2)を選択したならば、ワ−ク上
の対応位置Ｐ２を求め、これに溶接レーザ−の照射位置
を合せることにより、突合せ線倣い溶接が実現する。開
先加工がなされておらず突き合わせ形状が一定でない場
合にも、突合せ位置検出の精度および信頼性が高い。

【００２８】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。

【００２９】

【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、突合わされ突合せ部のスケ−ルが除去されている
熱間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、突合せ部のスケ−ルが除去された溶接対象である２
つの熱間鋼板であり、この場合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る。従って
熱間鋼板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。

【００３０】熱間鋼板（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熱間鋼板の切断端部の上面端はア
−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
がって熱間鋼板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、熱間鋼板Ｗ１とＷ
２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。

【００３１】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ｘ
走行装置を備えており、ｘ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ｙ方
向に走行可能なｙ移動ステ−ジ３０が装備されており、
更にｙ移動ステ−ジ３０にはｘ方向に走行可能なｘ移動
ステ−ジ４０が装備されている。ｘ移動ステ−ジ４０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。レ−ザ−ト−チ２
は溶接対象Ｗ１及びＷ２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、ｙ移動ステ−ジ３０により
溶接速度にてｙ方向に走行する。突合せ位置検出装置１
が溶接線の位置を検出し、該位置にレ−ザト−チ２の加
工指向線を合わすようにｘ移動ステ−ジ４０のｘ方向移
動を制御して、レ−ザト−チ２を溶接線に倣わせる。

【００３２】溶接ワ−クエリアに搬入された溶接対象熱
間鋼板Ｗ１及びＷ２を溶接する場合には、架台２０のｘ
方向中心線と溶接対象Ｗ１及びＷ２の溶接線とが略一致
する様に架台２０をｘ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ｙ移動ステ−ジ３０の駆動モ
−タを制御して、ｙ移動ステ−ジ３０（レ−ザ−ト−チ
２及び位置検出装置１）をｙ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ｘ移動ステ−ジ４０を駆動す
る。

【００３３】図２に、熱間鋼板Ｗ１及びＷ２を溶接する
溶接線、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、第１投光器１ａ，第２投光
器１ｂ，撮影装置１１，輝度レベル変換器１４，画像処
理装置１２，コントロ−ラ１０及び遮光箱１３で構成さ
れる。第１投光器１ａ及び第２投光器１ｂの光源にはキ
セノンランプを使用しており、各投光器はコントロ−ラ
１０により、第１投光器１ａのみ点灯，第２投光器１ｂ
のみ点灯，第１投光器１ａ及び第２投光器１ｂ共に点
灯，全て消灯の何れかとされる。

【００３４】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
により溶接線に焦点を合わせてある。投光器１ａおよび
又は１ｂの光で照明された熱間鋼板Ｗ１，Ｗ２及び溶接
線を撮影装置１１が撮影する。撮影装置の１画面分のビ
デオ信号（輝度レベル信号）は輝度レベル変換器１４で
レベル変更およびデジタル変換され、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
書込まれる。画像処理装置１２は画像処理より、１画面
の画像上の溶接線Ｐ２のｘ位置を算出して、ｘ位置デ−
タをコントロ−ラ１０に供給する。

【００３５】輝度レベル変換器１４は、この実施例で
は、撮影装置１１が発生する輝度レベル信号（図１６の
（ｃ）の一点線鎖で示す輝度／ビデオ（輝度レベル）信
号変換特性）を、図１６の（ｃ）に実線で示す非線形変
換特性で、低輝度領域では高い増幅率で高輝度領域では
低い増幅率で増幅するものである。このようにレベル変
換を施した輝度レベル信号をＡ／Ｄコンバ−タ１４ｂが
デジタルデ−タ（画像デ−タ）に変換する。

【００３６】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，１ｂを保護するためのものである。

【００３７】図２に示す様に、撮影装置１１の撮影光
軸，第１投光器１ａの光軸及び第２投光器１ｂの光軸
は、溶接線が延びる方向ｙと直交するｘｚ垂直面上にあ
る。第１投光器１ａの光軸及び第２投光器１ｂの光軸
は、撮影装置１１の撮影光軸に関して対称に位置してお
り、ｘ軸に対して４５°の入射角で、熱間鋼板１，２間
の溶接線に光を投射する。撮像装置１１は、溶接線の上
方にある。なお、投光器の投光角度（図示例では４５
°）は、熱間鋼板１，２表面の状態，材質等により適当
なところに設定して良い。

【００３８】図６および図７に、コントロ−ラ１０の制
御フロ−を示す。電源を投入するとコントロ−ラ１０は
初期設定を行なう（ステップＡ。以後カッコ内に示す記
号にはステップなる語を省略する）。門型架台２０，ｙ
移動ステ−ジ３０及びｘ移動ステ−ジは、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。そしてオペレ−タは溶接スタ−トを指
令する（Ｂ，Ｃ）。

【００３９】溶接スタ−トが指令されるとコントロ−ラ
１０は、撮影装置１１をオンとし（Ｄ）、ｙステ−ジの
ｙ方向駆動をし（Ｅ）、第１投光器１ａを点灯し
（Ｆ）、画像処理装置１２に先端（側端）検出を指令
し、画像処理装置１２が、ワ−ク（鋼板）の先端（図５
の（ａ）から（ｂ）への変化）を検出したことを表わす
情報を転送して来るのを待つ（Ｇ）。

【００４０】図５は、熱間鋼板Ｗ１（Ｗ２）とその上方
をｙ移動ステ−ジによりｙ方向に移動する撮影装置１１
とレ−ザ−ト−チ２，及び撮影装置１１により撮影され
る画像の関係を示す。尚投光器による照明の表示は省略
してある。本実施例に於いて、ｙ移動ステ−ジのｙ方向
移動速度は３ｍ／分（５ｃｍ／秒）であり、また熱間鋼
板表面上での撮影装置１１の撮影光軸とレ−ザト−チの
ビ−ム軸のｙ方向距離は１０ｃｍである。従って熱間鋼
板表面上のある一点を撮影装置１１の撮影光軸が撮影し
てから、２秒後にレ−ザト−チのビ−ム軸が通過するこ
とになる。又、カメラ視野１１ｓの後端とレ−ザ−ト−
チ２のビ−ム中心は一致している。

【００４１】図５の（ａ）ではｙ移動ステ−ジ、於ち撮
影装置１１及びレ−ザ−ト−チ２が右側にあり、カメラ
視野１１ｓには熱間鋼板Ｗ１は存在しない。従って画像
に熱間鋼板Ｗ１は現われず、また投光器による照明の熱
間鋼板表面での反射も無いので画像は暗い。

【００４２】図５の（ｂ）では撮影装置１１のカメラ視
野１１ｓに、わずかに熱間鋼板Ｗ１の先端縁（溶接開始
側の側端）が差しかかった状態を示す。撮影画像の上部
にはｘ方向に連続する熱間鋼板Ｗ１の先端縁相当の直線
画像と、ｙ方向に延びる溶接線相当の直線画像が現われ
る。

【００４３】画像処理装置１２は、先端検出が指令され
ると、撮影装置１１が発生する画像信号の１画面分を所
定周期で、輝度レベル変換器１４で画像デ−タに変換し
て装置１２内部の画像メモリに書込む。そして１画面分
を書込む毎に、ｙ方向の画像デ−タの差分値（ｙ方向で
隣り合う画像の画像デ−タの差；微分値）を算出する。
この差分値は画像上のエッジ部で大きな値となるので、
差分演算はエッジ強調処理であり、差分値はエッジの明
瞭度を表わす。画像処理装置１２は、差分値のピ−クを
しきい値で２値化して、副走査方向ｙで同一アドレス
（位置）にあってしきい値以上の値となった同一主走査
ライン（ｘ方向）上の画素の数を、ｙアドレス（ライ
ン）毎にカウントする。すなわちｙ軸投影値を算出す
る。そしてカウント値が設定値以上となった主走査ライ
ン（アドレスｙ）があるかをチェックする。

【００４４】画像処理装置１２はこの処理を１画面の画
像読込み毎に実施して、カウント値が設定値以上となる
と、そのライン（図５の（ｂ）の画面上のｘ軸平行線）
がワ−クの先端縁（側端）であるとして、そのｙ位置デ
−タ（撮影装置１１の視野中心からｙ方向距離）と共
に、先端を検出したことをコントロ−ラ１０に報知す
る。

【００４５】この報知を受けるとコントロ−ラ１０は、
「溶接線画像確認」Ｈを実行する。この内容を図８に示
す。ここでコントロ−ラ１０は、画像処理装置１２に１
画面の溶接線検出を指令し、画像処理装置１２が、ワ−
ク（熱間鋼板）の溶接線（図５の（ｂ）の画面上のｙ軸
平行線）を検出したことを表わす情報を転送して来るの
を待つ。

【００４６】画像処理装置１２は、１画面の溶接線検出
が指令されると、撮影装置１１が発生する画像信号の１
画面分を、輝度レベル変換器１４で画像デ−タに変換し
て装置１２内部の画像メモリに書込む。そして１画面分
を書込むと、ｘ方向の画像デ−タの差分値（ｘ方向で隣
り合う画像の画像デ−タの差；微分値）を算出する。こ
の差分値は画像上のエッジ部（溶接線）で大きな値とな
る。この差分演算はエッジ強調処理であり、差分値はエ
ッジの明瞭度を表わす。画像処理装置１２は、差分値の
ピ−クをしきい値で２値化して、主査方向ｘで同一アド
レス（位置）にあってしきい値（設定値）以上の値とな
った画素の数をカウントする。すなわちｘ軸投影値を算
出する。そしてカウント値が設定値以上となった主走査
位置（ｘ＝Ｐ２，Ｐ３）があるかをチェックする。

【００４７】画像処理装置１２は、カウント値が設定値
以上のｘアドレスがあるとそこに溶接線があるとして、
そのｘ位置デ−タ（撮影装置１１の視野中心からｘ方向
距離）と共に、溶接線を検出したことをコントロ−ラ１
０に報知する。カウント値が設定値以上のｘアドレスが
無いと、溶接線非検出をコントロ−ラ１０に報知する
（Ｈ１）。

【００４８】溶接線を検出した報知を受けるとコントロ
−ラ１０は、「点灯方式の決定」Ｊに進む。この内容は
後述する。

【００４９】溶接線非検出の報知を受けると、コントロ
−ラ１０は、第１投光器１ａの代りに第２投光器１ｂを
点灯する（Ｈ２）。そして画像処理装置１２に１画面の
溶接線の検出を指令する。画像処理装置１２は上述と同
様にして溶接線検出処理を実行して、溶接線検出と検出
位置（ｘアドレス）、又は、溶接線非検出をコントロ−
ラ１０に報知する（Ｈ３）。溶接線を検出した報知を受
けるとコントロ−ラ１０は、「点灯方式の決定」Ｊに進
むが、溶接線非検出の報知を受けるとコントロ−ラ１０
は、第１投光器１ａ及び第２投光器１ｂを共に点灯する
（Ｈ４）。そして画像処理装置１２に１画面の溶接線の
検出を指令する。画像処理装置１２は上述と同様にして
溶接線検出処理を実行して、溶接線検出と検出位置（ｘ
アドレス）、又は、溶接線非検出をコントロ−ラ１０に
報知する（Ｈ５）。溶接線を検出した報知を受けるとコ
ントロ−ラ１０は、「点灯方式の決定」Ｊに進む。

【００５０】「点灯方式の決定」Ｊの内容を図９に示
す。ここでは、「溶接線位置の測定１」Ｊ１（後述）を
行ない、次に第１投光器１ａをオフとして（Ｊ２）、
「溶接線位置の測定２」Ｊ３（後述）を行なう。そして
第２投光器１ｂをオフとして（Ｊ４）、「溶接線位置の
測定３」Ｊ５を行ない、第１投光器１ａ及び第２投光器
１ｂをオフとして（Ｊ６）、これらの「溶接線位置の測
定１，２，３」Ｊ１，Ｊ３，Ｊ５の結果から最適な溶接
線を選択して（Ｊ７）、「溶接線トラッキング」Ｋに進
む。

【００５１】図１０，図１１および図１２に、「溶接線
位置の測定１」Ｊ１，「溶接線位置の測定２」Ｊ３およ
び「溶接線位置の測定」Ｊ５の内容を示す。図１０を参
照すると、「溶接線位置の測定１」Ｊ１でコントロ−ラ
１０は、まず第１投光器１ａをオンとして（Ｊ１１）、
画像処理装置１２に１画面の溶接線検出を指令する。こ
れに応答して画像処理装置１２は、その内部のレジスタ
Ｒ１ｄ，ｍ，ｎ，ｐ（メモリ上の領域）を０（クリア）
して（Ｊ１２）、撮影信号を１画面分画像デ−タに変換
して画像メモリに書込む（Ｊ１３）。画像処理装置１２
は次に、画像メモリの画像デ−タをｘ方向に差分演算
（微分）する（Ｊ１４）。すなわち画像上のエッジの強
調処理（差分演算）を行なって、エッジの明瞭度（差分
値）を得る。そして、差分値をしきい値（設定値）で２
値化し（Ｊ１５）、しきい値以上の差分値を得た画素数
を、ｘ各アドレス毎に、ｙ方向に累算カウント（ｙ方向
に投影：積算）して記憶する（Ｊ１６）。この様にして
得たカウント値の内、最大値を選択しレジスタＲ１ｍに
記憶し、また最小値をレジスタＲ１ｎに記憶する。そし
てレジスタＲ１ｍの値からレジスタＲ１ｎの値を差引
き、その値をレジスタＲ１ｄに記憶する（Ｊ１７）。差
分値の内、正値の最高値を選択し（Ｊ１８）、そのｘ方
向位置を算出してレジスタＲ１ｐに記憶して（Ｊ１
９）、コントロ−ラ１０に、これらのレジスタのデ−タ
を転送する。コントロ−ラ１０は次に「溶接線位置の測
定２」Ｊ３に進む。

【００５２】「溶接線位置の測定２」Ｊ３（図１１）の
内容は、前述の「溶接線位置の測定１」の内容と同様で
ある。ただし、第２投光器１ｂにて溶接線を照明する点
が異なる。「溶接線位置の測定２」Ｊ３の次に実行する
「溶接線位置の測定３」Ｊ５（図１２）の内容は、前述
の「溶接線位置の測定１」の内容と同様である。ただ
し、第１および第２投光器１ａ，１ｂにて溶接線を同時
に照明する点が異なる。図１３に、「最適溶接線位置の
選択」Ｊ７の内容を示す。ここでコントロ−ラは、レジ
スタＲ１ｄの値とレジスタＲ２ｄの値を比較し（Ｊ７
１）、レジスタＲ１ｄの値の方が大であれば、レジスタ
Ｒ１ｄの値とレジスタＲ３ｄの値を比較し（Ｊ７２）、
レジスタＲ１ｄの値の方が大であれば、レジスタＲｓに
１を書込む（Ｊ７３）。これは第１投光器１ａのみをオ
ンとした時に得られた画像上の像エッジ（溶接線）の明
瞭度（エッジ画素のｙ方向累算値の最大値と最小値の
差）が、他の投光器を点灯した時より高いことを示し、
従って第１投光器１ａのみオン（第１投光器１ａによる
照明モ−ド）を選択し、第１投光器１ａのみをオンにし
て（Ｊ７４）、「溶接線トラッキング」Ｋに進む。

【００５３】ステップＪ７１でレジスタＲ２ｄの値の方
が大と判定した時は、レジスタＲ２ｄの値とレジスタＲ
３ｄの値とを比較し（Ｊ７５）、レジスタＲ２ｄの値の
方が大であれば、レジスタＲｓに２を書込む（Ｊ７
６）。これは第２投光器１ｂのみをオンとした時に得ら
れた画像上の像エッジ（溶接線）の明瞭度が、他の投光
器を点灯した時より高いことを示し、従って第２投光器
１ｂのみオン（第２投光器１ｂによる照明モ−ド）を選
択し、第２投光器１ｂのみをオンして（Ｊ７７）、「溶
接線トラッキング」Ｋに進む。

【００５４】ステップＪ７２でレジスタＲ３ｄの値の方
が大と判定した時、及びステップＪ７５でレジスタＲ３
ｄの値の方が大と判定した時には、レジスタＲｓに３を
書込む（Ｊ７８）。これは第１投光器１ａ及び第２投光
器１ｂをオンとした時に得られた画像上の像エッジ（溶
接線）の明瞭度が、他の場合より高いことを示し、従っ
て第１投光器１ａ及び第２投光器１ｂのオン（第２投光
器１ｂによる照明モ−ド）を選択し、第１投光器１ａ及
び第２投光器１ｂをオンにして（Ｊ７９）、「溶接線ト
ラッキング」Ｋに進む。

【００５５】ここで、上述の照明モ−ドの選択および設
定について、説明を加える。図４の（ｃ）の〜は、
（ｂ）の〜に示す画像信号（即ち（ａ）の〜の
時に撮影装置１１で撮影して得られた画像信号）をｘ方
向に微分（差分演算）した波形を各々対応して示す。本
実施例に於いては画像処理装置１２が、撮影装置１１で
撮影して得られた画像信号を画像デ−タにデジタル変換
して、ｘ方向の画像デ−タの差分値（ｘ方向で隣り合う
画像の画像デ−タの差）を算出する。この差分値は図４
の（ｃ）のに示す様に、画像信号の立下がり時に大き
い正値（正極性のパルス）となり、画像信号の立上がり
時に絶対値が大きい負値（負極性のパルス）となる。
（ｃ）のでは大きなピ−ク値を持つ正極性及び負極性
のパルスが発生し、（ｃ）のではわずかに正極性及び
負極性のパルスが発生し、（ｃ）のでは低いピ−ク値
を持つ正極性及び負極性のパルスが発生する。

【００５６】ここで画像処理装置１２は、各パルス（差
分値のピ−ク）の絶対値をしきい値（設定値）で２値化
して、主走査方向ｘで同一アドレス（位置）にあってし
きい値以上の値となった画素の数を副走査方向ｙでカウ
ントする。そしてカウント値の最大値（あるいは平均
値）と最小値との差を計算する。この差値が投光器の３
種類の点灯方式すなわち照明モ−ド（第１投光器１ａの
み点灯，第２投光器１ｂのみ点灯，第１投光器１ａ及び
第２投光器１ｂ共に点灯）の内、何れが大であるかを比
較し、最大の差値が得られた点灯方式を自動選択する。

【００５７】上記方法の他、閾値ＴＨを定め閾値ＴＨを
越える微分パルスを発生する投光器を自動選択してもよ
いし、あるいは暗部に対応する画像信号の面積を計測
し、最大の面積を有する点灯条件を自動選択してもよ
い。

【００５８】図２〜図４に於いては熱間鋼板Ｗ１の表面
が熱間鋼板Ｗ２の表面より高い状態を示し説明したが、
逆に熱間鋼板Ｗ２の表面が熱間鋼板Ｗ１の表面より高い
状態に於いては、第２投光器１ｂのみを点灯した時に影
が明瞭に現われる。この影を撮影装置１１で撮影した時
の画像処理及びパルス選択は図２〜図４に於ける場合と
同様に行なうことが出来る。

【００５９】この様に投光器を順次切換えて点灯して行
くと、何れかの投光器を点灯した時に影（図４の（ａ）
の暗部）が明瞭に生ずるので、これを撮影して得られた
画像信号のレベル値から、最適な点灯条件を決定するこ
とが出来る。

【００６０】「溶接線トラッキング」Ｋの内容を図１４
および図１５に示す。ｙ移動ステ−ジ３０はｙ方向に５
ｃｍ／秒で走行する。以下の処理は溶接線トラッキング
の際、ｙ移動ステ−ジ３０が５ｍｍ走行する毎に、コン
トロ−ラ１０が新たに溶接線位置の測定を行い、溶接線
をトラッキングする為のものである。

【００６１】図１４を参照するとコントロ−ラ１０は、
レジスタＡｘ，Ａｙ，Ｅｘ，Ｅｙ，Ｙｓ及びカウンタ−
Ｅｎｘ，Ｅｎｙを０（クリア）して（Ｋ１）、レジスタ
Ｙｓに５を加算する（Ｋ２）。ｙ移動ステ−ジ３０が１
ｍｍ走行する毎にｙエンコ−ダが発生するパルスをカウ
ンタ−Ｅｎｙで計測し（Ｋ３）、レジスタＥｙに加算す
る（Ｋ４）。レジスタＹｓ（初回のル−プでは５）から
レジスタＥｙの値を減算し、その値をレジスタＡｙにセ
−ブし（Ｋ５）、レジスタＡｙの値が０になるまでステ
ップＫ３〜Ｋ６を繰返す。

【００６２】レジスタＡｙの値が０になると、コントロ
−ラ１０は、「最適溶接線の選択」Ｊ７（図１３）でセ
−ブしたレジスタＲｓの値を読込む（Ｋ７）。Ｒｓの値
が１であれば（Ｋ８）「溶接線位置の測定１」（図１
０）を行ない（Ｋ９）、溶接線位置をＲ１ｐにセ−ブし
ておく。

【００６３】カウンタ−Ｅｎｘによりｘ移動ステ−ジ駆
動モ−タにより駆動されるｘエンコ−ダが発生するパル
スを計測する（Ｋ１０）。溶接線位置Ｒ１ｐよりカウン
タ−Ｅｎｘ値を減算し、その結果をレジスタＲ１ｐにセ
−ブ（Ｋ１１）すると共に、この値をｘ移動ステ−ジ駆
動モ−タ入力Ａｘとして（Ｋ１２）、ｘ移動ステ−ジ駆
動モ−タを駆動する（Ｋ１３）。駆動モ−タ入力Ａｘの
値が０になるまでステップＫ１０〜Ｋ１４を繰返し、駆
動モ−タ入力Ａｘの値が０になると、「ワ−ク先端縁画
像無？」Ｌ（図６）を経て、ワ−ク先端縁画像有りの
間、「溶接線トラッキング」Ｋに戻り、ｙ移動ステ−ジ
３０が５ｍｍ走行後に上記処理を繰返す。ステップＫ７
で読み込むＲｓの値が「２」である時は（Ｋ１５）、コ
ントロ−ラ１０は「溶接線位置の測定２」（図１１）を
行ない（Ｋ１６）、溶接線位置をＲ２ｐにセ−ブしてお
く。カウンタ−Ｅｎｘによりｘ移動ステ−ジ駆動モ−タ
により駆動されるｘエンコ−ダが発生するパルスを計測
する（Ｋ１７）。溶接線位置Ｒ２ｐよりカウンタ−Ｅｎ
ｘ値を減算し、その結果をレジスタＲ２ｐにセ−ブ（Ｋ
１８）すると共に、この値をｘ移動ステ−ジ駆動モ−タ
入力Ａｘとして（Ｋ１９）、ｘ移動ステ−ジ駆動モ−タ
を駆動する（Ｋ２０）。駆動モ−タ入力Ａｘの値が０に
なるまでステップＫ１７〜Ｋ２１を繰返し、駆動モ−タ
入力Ａｘの値が０になるとステップＫ２に戻り、ｙ移動
ステ−ジ３０が５ｍｍ走行後に上記処理を繰返す。

【００６４】ステップＫ７で読み込むＲｓの値が「３」
である時は（Ｋ２２）、コントロ−ラ１０は、「溶接線
位置の測定３」（図１２）を行ない（Ｋ２３）、溶接線
位置をＲ３ｐにセ−ブしておく。カウンタ−Ｅｎｘによ
りｘ移動ステ−ジ駆動モ−タにより駆動されるｘエンコ
−ダが発生するパルスを計測する（Ｋ２４）。溶接線位
置Ｒ３ｐよりカウンタ−Ｅｎｘ値を減算し、その結果を
レジスタＲ３ｐにセ−ブ（Ｋ２５）すると共に、この値
をｘ移動ステ−ジ駆動モ−タ入力Ａｘとして（Ｋ２
６）、ｘ移動ステ−ジ駆動モ−タを駆動する（Ｋ２
７）。駆動モ−タ入力Ａｘの値が０になるまでステップ
Ｋ２４〜Ｋ２８を繰返し、駆動モ−タ入力Ａｘの値が０
になるとステップＫ２に戻り、ｙ移動ステ−ジ３０が５
ｍｍ走行後に上記処理を繰返す。

【００６５】以上の溶接線トラッキング中は、ｙ移動ス
テ−ジ３０が５ｍｍ走行毎に溶接線位置の測定を行な
う。点灯条件の自動選択に使用したピ−ク値の大きい正
負２個のパルスに於て、正極性のパルス位置はＰ２、即
ち溶接線の位置を示すので、この正極性パルスのｘ方向
位置を測定すれば溶接線のｘ方向位置を知ることが出来
る。すなわち、例えば第１投光器１ａを選択した場合に
は、図２に於いて影の左端は溶接線位置Ｐ２に一致す
る。この時の影の左端に対応する画像信号パルスは、図
４（ｃ）のより正極性パルスである。上述の溶接線の
検出においては、画像信号を微分した時発生する２個の
パルスの何れを選択するかの方法については、正極性パ
ルスを選択する方法を述べたが、投光器の点灯条件に応
じて何れかを選択する方法でも良い。例えば図２〜図４
に於いては熱間鋼板Ｗ１の表面が熱間鋼板Ｗ２の表面よ
り高い状態であるので第１投光器１ａを投光した時には
影は必ず熱間鋼板Ｗ２の表面上に発生するので、明部か
ら暗部に変化する位置Ｐ２、即ち溶接線位置に対応する
パルスは図面上左側のパルスであるから、これを選択す
ればよい。逆に熱間鋼板Ｗ２の表面が熱間鋼板Ｗ１の表
面より高い状態に於いては、第２投光器１ｂを投光した
時には影は必ず熱間鋼板Ｗ１の表面上に発生するので、
明部から暗部に変化する画像に対応するパルス、即ち溶
接線位置に対応するパルスは右側となるので、これを選
択すればよい。

【００６６】上述の「溶接線トラッキング」Ｋを実行す
る度にコントロ−ラ１０はそれに続して「ワ−ク先端縁
画像無し？」Ｌ（図６）を実行する。この「ワ−ク先端
縁画像無し？」Ｌにおいては、画像処理装置１２が、画
像メモリ上の画像デ−タに対してｙ方向の画像デ−タの
差分値を算出する。この差分値は画像上のｘ方向に長い
エッジ部で大きな値となる。画像処理装置１２は、差分
値のピ−クをしきい値で２値化して、副走査方向ｙで同
一アドレスにあってしきい値以上の値となった画素の数
を、副走査１ライン毎に主走査方向ｘでカウントする。
そしてカウント値が設定値以上となった走査ライン（ｙ
アドレス）があるかをチェックする。カウント値が設定
値以上となったｙアドレスがあるとワ−ク先端ありを、
無いとワ−ク先端なしをコントロ−ラ１０に報知する。
ワ−ク先端ありの間コントロ−ラ１０は、上述の「溶接
線トラッキング」Ｋおよび「ワ−ク先縁画像無し？」Ｌ
を繰返すが、ワ−ク先端なしに変わると、コントロ−ラ
１０は、倣い溶接を開始する（Ｍ：図７）。

【００６７】図５の（ｃ）では撮影装置１１のカメラ視
野１１ｓは、ほぼ熱間鋼板Ｗ１上にある。撮影画像の下
部にはｘ方向に連続する熱間鋼板Ｗ１の後端縁相当の直
線画像と、ｙ方向に延びる溶接線相当の直線画像が現わ
れている。カメラ視野１１ｓの後端とレ−ザ−ト−チ２
のビ−ム中心は一致しているので、先端縁画像（図５の
（ｃ）の画面上のｘ軸平行線）が、画面上から消えた
（通過した）ときにレ−ザ−ト−チ２を作動させれば、
レ−ザ−溶接の開始点が、溶接線の先端縁（側端）と合
致する。上述の「ワ−ク先縁画像無し？」は、このタイ
ミングを検出するものである。

【００６８】溶接を開始するとコントロ−ラ１０は、上
述の「溶接線トラッキング」Ｋ（図１４＆図１５）の内
容と同一の「溶接トラッキング」Ｎ，Ｒならびに上述の
「ワ−ク先縁画像無し？」Ｌ（図６）の内容と同一の
「ワ−ク先端縁画像有？」Ｐおよび「ワ−ク先端縁画像
無？」Ｒを実行して、溶接線の検出と検出した溶接線へ
のレ−ザト−チの位置合せならびにワ−ク先端縁検出を
繰返す（図７のＮ〜Ｒ）。そして、ワ−ク後端縁が撮影
画面に現われ、それが撮影画面から消えるときすなわち
レ−ザト−チの狙い位置がワ−クの後端縁を通過する
と、溶接を停止する（図７のＳ）。

【００６９】図５の（ｄ）には、撮影装置１１のカメラ
視野１１ｓに、わずかに熱間鋼板Ｗ１の後端縁が差しか
かった状態を示す。撮影画像の上部にはｘ方向に連続す
る熱間鋼板Ｗ１の後端縁相当の直線画像と、ｙ方向に延
びる溶接線相当の直線画像が現われる。

【００７０】図５の（ｅ）では撮影装置１１のカメラ視
野１１ｓはほぼ熱間鋼板Ｗ１を通過し、わずかに熱間鋼
板Ｗ１の後端縁が撮影されている。撮影画像の下部には
ｘ方向に連続する熱間鋼板Ｗ１の後端縁相当の直線画像
と、ｙ方向に延びる溶接線相当の直線画像が現われる。
該ｘ方向に連続する熱間鋼板Ｗ１の後端縁相当の直線画
像が画面上方に消え去った後に、上述のようにレ−ザ−
ト−チ２による溶接を停止させればよい。

【００７１】溶接を停止するとコントロ−ラ１０は、ｘ
ステ−ジの駆動を停止し（図７のＴ）、ｙ移動ステ−ジ
３０の駆動を停止し（図７のＵ）、投光器を消灯すると
共に撮影装置１１をオフとして（Ｖ，Ｗ）、ｘ移動ステ
−ジ４０およびｙ移動ステ−ジ３０をスタ−ト位置に戻
し（Ｘ）、次の溶接指令が与えられるのを待つ。

【００７２】−第２実施例− 図１７に、第２実施例の構成を示す。第２実施例は、第
１実施例と同様に遮蔽箱１３内に２個の投光器１ａ，１
ｂを収納したものであるが、更にエア−ノズル１５を遮
蔽箱１３の外に装着したものである。エア−ノズル１５
と図示しない高圧エア−源との間に電磁開閉弁（図示
略）があり、コントロ−ラ１０はこの電磁開閉弁の開
（エア−吹出し）／閉（エア−送給停止）を制御する。
その他のハ−ドウェア構成は、前述の第１実施例と同じ
である。

【００７３】図１８および図１９に、第２実施例のコン
トロ−ラ１０の制御フロ−を示す。電源を投入するとコ
ントロ−ラ１０は初期設定を行なう（ステップＡ。以後
カッコ内に示す記号にはステップなる語を省略する）。
門型架台２０，ｙ移動ステ−ジ３０及びｘ移動ステ−ジ
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。そしてオペレ−タは
溶接スタ−トを指令する（Ｂ，Ｃ）。

【００７４】溶接スタ−トが指令されるとコントロ−ラ
１０は、ノズル１５へのエア−送給を開始し（ＡＰ
Ｄ）、そして撮影装置１１をオンとする（Ｄ）。エア−
ノズル１５は高圧エア−を、突き合わせ部に向けてｘ方
向にあるいは若干進行方向前方に吹き出す。これにより
当間鋼板Ｗ１，Ｗ２に主に突合せ部の表面が酸化し、ス
ケ−ル除去により鏡面状となっていた表面が酸化により
光反射がにぶい光散乱面となる。

【００７５】これにより、エア−吹付け（鋼表面の酸
化）前には図４の（ａ）に示すように明暗のコントラス
トが高かった撮影画像が、図２０の（ａ）に示すように
全般的にはコントラストが低い画像となる。しかし突合
せ線Ｐ２から撮影装置１１への反射光は実質上無いの
で、突合せ線Ｐ２が明瞭に現われる。画像処理装置１２
に与えられる画像デ−タ（の元の輝度レベル信号）は、
図２０の（ｂ）に示すように突合せ線でのレベル低下が
大きいものとなり、そのｘ方向差分値は図２０の（ｃ）
に示すように突合せ線で高いピ−クを示す。以下のステ
ップＤ〜Ｘ（図１８，図１９）の内容は第１実施例のも
の（図６，図７）と同じである。突合せ線の倣い溶接を
終了すると、コントロ−ラ１０は、エア−ノズル１５へ
のエア−送給を停止する（図１９のＡＡＸ）。

【００７６】以上に説明した第１および第２実施例によ
れば、撮影装置１１の輝度レベル信号を、低輝度領域で
は高率に高輝度領域では低率に増幅した輝度レベル信号
に変換し、この変換後の信号に基づいて溶接線を検出す
るので、画像処理装置１２による溶接線検出精度と安定
性が高い。

【００７７】第２実施例では、熱間鋼板の、スケ−ルが
除去された突合せ部にエア−を吹付けて酸化させて鏡面
状の光反射特性を散乱反射特性に変えるので、画像上で
比較的に広幅の暗領域となる突合せ部の中の溶接線が明
瞭に現われ、画像処理装置１２による溶接線検出精度と
安定性が高い。

【００７８】また、いずれの実施例でも、以上の通り、
鋼板の突合せ部（溶接線）がわずかに持つ段差あるいは
ア−ルを、投光器から斜めに光を照射することにより突
合せ線の影を生じさせこの影を画像認識することにより
検出するので、例えばシャ−切断のままの、溶接用の特
別な端部加工のない突合せの場合でも、高精度で突合せ
線を検出することができ、突合せ線検出の安定性も高
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
る。

【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】 （ａ）および（ｂ）は、図２に示す撮影装置
１１の撮影画像および輝度レベル信号を示す平面図およ
びグラフであり、（ｃ）および（ｄ）は、輝度レベル変
換器１４で変換した輝度レベル信号により現われる画像
および変換後の輝度レベル信号を示す平面図およびグラ
フである。

【図４】 （ａ）は図２に示す投光器１ａ，１ｂを順次
点灯した時の、輝度レベル変換器１４で変換した輝度レ
ベル信号により現われる画像を示す平面図であり、
（ｂ）はこの時の変換後の輝度レベル信号を示す波形図
であり、（ｃ）はこの輝度レベル信号を微分した信号の
波形図である。

【図５】 図１に示すｙ移動ステ−ジ３０を順次移動し
た状態を示す側面図と、その位置に対応した撮影画面を
示す平面図であり、（ａ）は鋼板Ｗ１が視野に入る前，
（ｂ）は鋼板Ｗ１の先端縁が視野に入った時，（ｃ）は
鋼板Ｗ１の先端縁が視野から外れる時，（ｄ）は鋼板Ｗ
１の後端縁が視野に入った時，（ｅ）は鋼板Ｗ１の後端
縁が視野から外れる時を示す。

【図６】 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７】 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８】 図６に示す「溶接線画像確認」Ｈの内容を示
すフロ−チャ−トである。

【図９】 図６に示す「点灯方式の決定」Ｊの内容を示
すフロ−チャ−トである。

【図１０】 図９に示す「溶接線位置の測定１」Ｊ１の
内容を示すフロ−チャ−トである。

【図１１】 図９に示す「溶接線位置の測定２」Ｊ３の
内容を示すフロ−チャ−トである。

【図１２】 図９に示す「溶接線位置の測定３」Ｊ５の
内容を示すフロ−チャ−トである。

【図１３】 図９に示す「最適溶接線の選択」Ｊ７の内
容を示すフロ−チャ−トである。

【図１４】 図６に示す「溶接線トラッキング」Ｋの内
容の一部を示すフロ−チャ−トである。

【図１５】 図６に示す「溶接線トラッキング」Ｋの内
容の残部を示すフロ−チャ−トである。

【図１６】 （ａ）は図２に示す熱間鋼板Ｗ１，Ｗ２の
突合せ部の拡大側面図、（ｂ）は突合せ部が鏡面の反射
特性を示すときと散乱性のときの検出方向に対する反射
光の角度別差と検出光量との関係を示すグラフである。

【図１７】 本発明の第２実施例の概要を示す斜視図で
ある。

【図１８】 第２実施例で用いたコントロ−ラ（１０）
が実行する制御の一部を示すフロ−チャ−トである。

【図１９】 第２実施例で用いたコントロ−ラ（１０）
が実行する制御の一部を示すフロ−チャ−トである。

【図２０】 （ａ）はエアー吹付後の熱間鋼板の撮影画
像を示す平面図、（ｂ）は撮影画像の輝度レベルを示す
グラフ、（ｃ）は輝度レベル信号を微分した信号の波形
図である。

【図２１】 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２２】 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：第１投
光器 １ａｃ：第１投光器光軸 １ｂ：第２投
光器 １ｂｃ：第２投光器光軸 ２：レ−ザ−
ト−チ ２ｃ：レ−ザ−ビ−ム １０：コント
ロ−ラ １１：撮影装置 １１ｃ：撮影
光軸 １１ｓ：カメラ視野 １２：画像処
理装置 １３：遮蔽箱 １４：輝度レ
ベル変換器 １４ａ：非線形増幅器 １４ｂ：Ａ／
Ｄ変換器 １５：エア−ノズル ２０：門型架
台 ３０：ｙ移動ステ−ジ ４０：ｘ移動
ステ−ジ Ｗ１，２：熱間鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 37/04 Ｂ２３Ｋ 37/04 Ｅ Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接対象材の突合せ部に可視光を投光する
   投光手段；突合せ部で反射した可視光を撮影する撮影手
   段；撮影手段の輝度レベル信号を低輝度領域では高率で
   高輝度領域では低率で増幅した輝度レベル信号に変換す
   る非線形変換手段；および、 該非線形変換手段が変換した輝度レベル信号が表わす画
   像の暗部を突合せ位置と検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。
2. 【請求項２】熱間鋼材の、スケ−ルが除去され鏡面が露
   出した突合せ部にエア−を吹付けるエア−ノズル；上記
   エア−吹付けにより酸化した突合せ部に可視光を投光す
   る投光手段；突合せ部で反射した可視光を撮影する撮影
   手段；および、 撮影手段の輝度レベル信号が表わす画像の暗部を突合せ
   位置と検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。
3. 【請求項３】熱間鋼材の、スケ−ルが除去され鏡面が露
   出した突合せ部にエア−を吹付けるエア−ノズル；上記
   エア−吹付けにより酸化した突合せ部に可視光を投光す
   る投光手段；突合せ部で反射した可視光を撮影する撮影
   手段；撮影手段の輝度レベル信号を低輝度領域では高率
   で高輝度領域では低率で増幅した輝度レベル信号に変換
   する非線形変換手段；および、 該非線形変換手段が変換した輝度レベル信号が表わす画
   像の暗部を突合せ位置と検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。
4. 【請求項４】投光手段は、溶接対象材の突合せ部が延び
   るｙ方向と直交し溶接対象材の表面に実質上平行な方向
   ｘで、突合せ部の手前側と向こう側にあって、前記突合
   せ部を溶接対象材の表面に対して斜め方向から照明する
   ための複数個ｍの投光器を含み；装置は更に、突合せ部
   の手前側と向こう側の投光器を選択点灯する照明モ−ド
   を切換えて、各照明モ−ドのときに前記突合せ位置検出
   手段が検出した画像上の突合せ位置のエッジ明瞭度を比
   較して高い明瞭度を得た照明モ−ドを選択してこれを突
   合せ部の照明に定める照明モ−ド選択手段；を備える、
   請求項１，請求項２又は請求項３記載の突合せ位置検出
   装置。