JPH11129083A - Cutting device - Google Patents

Cutting device

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Publication number
JPH11129083A
JPH11129083A JP9298364A JP29836497A JPH11129083A JP H11129083 A JPH11129083 A JP H11129083A JP 9298364 A JP9298364 A JP 9298364A JP 29836497 A JP29836497 A JP 29836497A JP H11129083 A JPH11129083 A JP H11129083A
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JP
Japan
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cutting
laser
cutting device
image processing
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP9298364A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Koike
康雄 小池
Hitoshi Ueno
等 上野
Akira Kojo
昭 古城
Heitetsu Kin
炳哲 金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
Original Assignee
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Koike Sanso Kogyo Co Ltd, Koike Sanso Kogyo KK filed Critical Koike Sanso Kogyo Co Ltd
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Publication of JPH11129083A publication Critical patent/JPH11129083A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately grasp and control a cutting condition of a cutting portion generating lights and high heat by installing a macrophotographing means to take the image near the cutting portion, or a macrophotographing and a microphotographing means, and a image processing part processing the taken image information in a gas, laser, or plasma cutting device. SOLUTION: A macrocamera 11 at the tip part of an arm 11a mounted to a movable laser torch 7 being connected to a laser oscillator 6 by a bellows optical path 8, photographs the proximity of the cutting portion, and the image information is made into multiple thresholdlevels at an image processing part 22. Furthermore, the image information of a molten pool inside the cutting portion taken by a microcamera being arranged beside a lens inside a laser torch 7, is made into multiple thresholdlevels and pattern matching treated at the image processing part 22. A control part 21 controls the cutting speed, laser light strength, pulse and the like of a cutting device 1 based on the judgement of the image processing part 22 so as to always carry out the optimum cutting automatically.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス、プラズマ又
はレーザーによる切断装置にあって、切断部位を監視す
ることにより切断状況を判断し制御を行う切断装置に関
する物である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting apparatus using gas, plasma, or laser, and more particularly to a cutting apparatus which monitors a cutting portion to judge and control a cutting state.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガス、プラズマ又はレーザー切断装置に
よって切断を行う場合、熱や気流などにより被切断材を
燃焼、溶解させ、また生成されたスラグを除去すること
により切断が行われる。以下、レーザー切断装置を例と
して図を用いて説明する。図8は従来のレーザー切断装
置の切断部位近傍を表す断面図、図9は切断部位近傍を
表す斜視図である。
2. Description of the Related Art When cutting with a gas, plasma or laser cutting device, cutting is performed by burning and melting a material to be cut by heat or air current, and removing generated slag. Hereinafter, a laser cutting apparatus will be described as an example with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the vicinity of a cutting portion of a conventional laser cutting device, and FIG. 9 is a perspective view showing the vicinity of a cutting portion.

【0003】図8(a)は正常に切断が行われている状態を
表し、レーザートーチ50により被切断材51を切断してい
る。このとき被切断材51の溶融した溶融池51aは被切断
材51の内部に生成され、燃焼、除去されることにより切
断が進行する。
FIG. 8A shows a state in which cutting is normally performed, and a material to be cut 51 is cut by a laser torch 50. At this time, the molten pool 51a in which the material to be cut 51 is melted is generated inside the material to be cut 51, and is burned and removed, whereby cutting proceeds.

【0004】しかし図8(b)に示すように切断不良が発生
してレーザーが被切断材51を貫通しなかった場合、溶融
したスラグ51bが被切断材表面に噴出し、いわゆるバー
ニング現象が発生する。このような事態が発生すると切
断が不完全であるのみならず被切断材51の表面、切断面
の品質を悪化してしまう。
However, as shown in FIG. 8 (b), when a cutting defect occurs and the laser does not penetrate the material to be cut 51, the molten slag 51b blows out to the surface of the material to be cut, and a so-called burning phenomenon occurs. I do. When such a situation occurs, not only the cutting is incomplete, but also the quality of the surface and cut surface of the cut material 51 deteriorates.

【0005】また図9に示すように被切断材51より切り
出された切断材52が落下せずに引っかかり、一端が被切
断材51の下方に傾き、他端が被切断材51の上方に突出す
る場合がある。このような状態の切断材52のある位置を
レーザートーチ50が通過しようとした場合、レーザート
ーチ50の先端が切断材52に接触して破損してしまう場合
がある。
Further, as shown in FIG. 9, a cut material 52 cut from the cut material 51 is caught without falling, one end of the cut material 52 is inclined below the cut material 51, and the other end projects above the cut material 51. May be. When the laser torch 50 attempts to pass through a certain position of the cutting material 52 in such a state, the tip of the laser torch 50 may come into contact with the cutting material 52 and be damaged.

【0006】これらのような切断不良や障害を回避する
ために、従来は作業者が常時切断部位を監視していた。
そしてバーニング現象が発生した場合には、直ちに切断
を中止して切断をやり直し、また引っかかった切断材52
がある場合にはレーザートーチ50を停止、迂回させてい
た。
In order to avoid such cutting failures and failures, conventionally, an operator has always monitored a cut portion.
When the burning phenomenon occurs, the cutting is immediately stopped and the cutting is restarted.
When there was, the laser torch 50 was stopped and bypassed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし切断部位は強い
光と高熱を発するため、切断状況を的確に把握するのは
困難があり、また作業員の疲労を招いて長時間これに従
事することは困難であったため多くの交代要員を要する
という問題があった。
However, since the cutting site emits strong light and high heat, it is difficult to accurately grasp the cutting state, and it is difficult to work for a long time due to fatigue of the worker. Because of the difficulty, there was a problem that many replacement personnel were required.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかる切断装置は、ガス、レーザー、又は
プラズマ切断装置に於いて、切断部位近傍の画像を取得
するマクロ撮影手段と、該マクロ撮影手段により取得し
た画像情報を多重閾値化する画像処理部とを有し、該画
像処理部の処理結果により前記切断装置を制御し得るよ
う構成したことを特徴とし、更に前記画像処理部は、前
記多重閾値化した画像情報をパターンマッチング処理す
るものであることが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, a cutting apparatus according to the present invention includes a gas, laser, or plasma cutting apparatus, and a macro photographing means for acquiring an image near a cut portion; An image processing unit for converting the image information obtained by the macro image capturing means into a multi-threshold, wherein the image processing unit is configured to be able to control the cutting device based on a processing result of the image processing unit. Preferably, the image information is subjected to a pattern matching process on the multi-threshold image information.

【0009】また前記切断装置とはレーザー切断装置で
あって、レーザートーチに切断部位を上方より撮影する
ミクロ撮影手段を設け、該ミクロ撮影手段により取得し
た画像情報を前記画像処理部にて多重閾値化及びパター
ンマッチング処理し、該画像処理部の処理結果により前
記切断装置を制御し得るよう構成したことを特徴とす
る。
The cutting device is a laser cutting device, and a laser torch is provided with micro-photographing means for photographing a cut portion from above, and image information obtained by the micro-photographing means is processed by the image processing unit at a multi-threshold. And a pattern matching process, and the cutting device can be controlled based on a processing result of the image processing unit.

【0010】また前記ミクロ撮影手段とは、前記レーザ
ートーチに内蔵するか、又は前記レーザートーチの側面
に撮影孔を有し、前記ミクロ撮影手段を前記レーザート
ーチ外部且つ前記撮影孔に対向させて配置させると共
に、前記レーザートーチ内部に前記撮影孔及びレーザー
光と45°を為す角度にハーフスプリットを配置したこと
を特徴とする。
The micro photographing means may be built in the laser torch or have a photographing hole on a side surface of the laser torch, and the micro photographing means may be arranged outside the laser torch and opposed to the photographing hole. And a half split is arranged inside the laser torch at an angle of 45 ° with the photographing hole and the laser light.

【0011】また前記パターンマッチング処理とはニュ
ーラルネットワークであることが好ましい。
Preferably, the pattern matching process is a neural network.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[第一実施形態]本発明にかかる切断装置の一実施形態
をレーザー切断装置を例にとって図を用いて説明する。
図1は本実施形態にかかるレーザー切断装置の全体斜視
図、図2はレーザートーチの断面図、図3はレーザー切
断装置の切断部位近傍を表す断面図、図4はマクロカメ
ラの画像処理を説明する図、図5はミクロカメラの画像
処理を説明する図、図6はニューラルネットワークを説
明する図、図7はレーザートーチの他の構成を示す図で
ある。
[First Embodiment] An embodiment of a cutting device according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking a laser cutting device as an example.
FIG. 1 is an overall perspective view of a laser cutting apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of a laser torch, FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vicinity of a cut portion of the laser cutting apparatus, and FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating image processing of the micro camera, FIG. 6 is a diagram illustrating a neural network, and FIG. 7 is a diagram illustrating another configuration of the laser torch.

【0013】本実施形態にかかるレーザー切断装置1
は、平行に敷設された二本のレール2上に移動可能に設
置されている。切断装置1のフレーム3上にはレーザー
発振器6、切断装置1の設定を行うための制御盤4、動
作を指示するための操作盤5が設けられ、該操作盤5か
らの指示により又は自動で切断装置1を制御する制御部
21、後述する画像処理部22等が搭載されている。
The laser cutting device 1 according to the present embodiment
Are movably installed on two rails 2 laid in parallel. On the frame 3 of the cutting device 1, a laser oscillator 6, a control panel 4 for setting the cutting device 1, and an operation panel 5 for instructing an operation are provided, and according to an instruction from the operation panel 5 or automatically. Control unit for controlling the cutting device 1
21, an image processing unit 22 described later and the like are mounted.

【0014】フレーム3の前面にはレーザートーチ7が
取り付けられており、フレーム3に沿ってレール2と直
行方向に移動可能に取り付けられている。このレーザー
トーチ7の移動とフレーム3の移動とをあわせることに
より、二本のレール2の間に敷設された架台9上の被切
断材10の任意の位置を切断することができる。
A laser torch 7 is mounted on the front surface of the frame 3 and is movably mounted in the direction perpendicular to the rail 2 along the frame 3. By adjusting the movement of the laser torch 7 and the movement of the frame 3, an arbitrary position of the workpiece 10 on the gantry 9 laid between the two rails 2 can be cut.

【0015】レーザートーチ7とレーザー発振器6とは
蛇腹にて構成された光路8によって接続されている。光
路8にはレーザー光の進行方向を反転させる光路長一定
装置8aが取り付けられており、レーザートーチ7の移
動に伴ってその半分の距離を移動するよう構成されてい
る。これにより光路8の全長は常に一定に保たれること
となり、レーザー光のエネルギー及び焦点を一定させて
高品位な切断を行うことができる。
The laser torch 7 and the laser oscillator 6 are connected by an optical path 8 constituted by a bellows. The optical path 8 is provided with a constant optical path length device 8a for reversing the traveling direction of the laser light, and is configured to move half the distance with the movement of the laser torch 7. As a result, the entire length of the optical path 8 is always kept constant, and high-quality cutting can be performed while keeping the energy and the focus of the laser light constant.

【0016】また、レーザートーチ7にはアーム11aが
取り付けられ、その先端にはマクロカメラ11が取り付け
られている。マクロカメラ11は切断による熱等の影響を
受けないようレーザートーチ7先端より上方に位置し、
切断部位を斜め上方より撮影するよう配置している。
An arm 11a is attached to the laser torch 7, and a macro camera 11 is attached to a tip of the arm 11a. The macro camera 11 is located above the tip of the laser torch 7 so as not to be affected by heat due to cutting,
The cut site is arranged to be photographed from obliquely above.

【0017】図2に示すように、レーザートーチ7の内
部先端にはレンズ12が取り付けられている。このレンズ
12によってレーザー発振器6より供給されたレーザー光
13を収束させ、被切断材10を燃焼により切断することが
できる。
As shown in FIG. 2, a lens 12 is attached to the inner end of the laser torch 7. This lens
Laser light supplied from laser oscillator 6 by 12
13 can be converged, and the material to be cut 10 can be cut by combustion.

【0018】またレーザートーチ7内部であってレンズ
12の脇にはミクロカメラ14が設置されており、レーザー
トーチ7先端に設けられた撮影孔15より切断部位を撮影
するよう構成されている。このように構成することによ
り、ミクロカメラ14は切断部位をほぼ直上から撮影する
ことができ、被切断材10の内部に形成された溶融池10a
を撮影することが可能となっている。
The lens inside the laser torch 7 and
A micro camera 14 is provided on the side of 12, and is configured to photograph a cut portion from a photographing hole 15 provided at the tip of the laser torch 7. With this configuration, the micro camera 14 can photograph the cut portion from almost immediately above, and the molten pool 10a formed inside the workpiece 10 is cut.
Can be taken.

【0019】切断及びレーザートーチ7を移動させるに
際しては、マクロカメラ11及びミクロカメラ14は常に撮
影を行い、後述の画像処理を行っている。ここで図3に
示すように、レーザー光が被切断材10を貫通しない切断
不良が発生した場合、スラグ10bが被切断材10表面に噴
出するいわゆるバーニング現象が発生する。また図3に
は引っかかって落下しない切断材16を併せて示してい
る。
When cutting and moving the laser torch 7, the macro camera 11 and the micro camera 14 always take pictures and perform image processing described later. Here, as shown in FIG. 3, when a cutting failure occurs in which the laser beam does not penetrate the workpiece 10, a so-called burning phenomenon occurs in which the slag 10b is ejected onto the surface of the workpiece 10. FIG. 3 also shows a cutting material 16 that does not fall due to being caught.

【0020】このとき、マクロカメラ11の撮影した画像
は図4(a)に示したようになる。すなわち被切断材10の部
分は暗く、バーニング現象によるスラグ10bの部分は著
しく明るい。また切断材16の部分は、角度が異なること
から異なる輝度を有することとなる。そこでこの画像を
m分割し、それぞれの位置、即ちスキャン層S1〜Sm
においてスキャンして、輝度レベルを取得する。
At this time, the image photographed by the macro camera 11 is as shown in FIG. That is, the portion of the material to be cut 10 is dark, and the portion of the slag 10b due to the burning phenomenon is extremely bright. Further, since the angle of the cut material 16 is different, the portions have different brightness. Therefore, this image is divided into m, and each position, that is, the scan layers S1 to Sm
Scan at to obtain a luminance level.

【0021】図4(b)は撮影した画像の輝度レベルVを表
す立体グラフの例であって、被切断材10の輝度レベルを
V1、切断材16の輝度レベルをV2、スラグ10bの輝度
レベルをV3としている。マクロカメラ11においてはス
ラグ10b又は切断材16の存在を検知すればよいため、輝
度レベルVを多重閾値化し、輝度レベルV1と輝度レベ
ルV2との間に閾値P1を設定し、輝度レベルV2と輝
度レベルV3との間に閾値P2を設定する。
FIG. 4B is an example of a three-dimensional graph showing the brightness level V of the photographed image. The brightness level of the cut material 10 is V1, the brightness level of the cut material 16 is V2, and the brightness level of the slag 10b. V3. In order to detect the presence of the slug 10b or the cut material 16 in the macro camera 11, the luminance level V is set to multiple thresholds, a threshold P1 is set between the luminance levels V1 and V2, and the luminance levels V2 and A threshold value P2 is set between the level and the level V3.

【0022】そして取得した撮影画像より閾値P2以上
の輝度レベルが検知された場合にはバーニング現象が発
生したとして切断を直ちに中止し、切断装置1を調整し
て切断不良が発生した部分から切断を再開する。また閾
値P1以上閾値P2以下の輝度レベルが検知された場合
にはレーザートーチ7の進路上に切断材16があるものと
して、レーザートーチ7の進行を停止させるか、または
迂回させることができる。
When a brightness level equal to or higher than the threshold value P2 is detected from the obtained photographed image, it is determined that a burning phenomenon has occurred and the cutting is immediately stopped. To resume. When a brightness level equal to or more than the threshold value P1 and equal to or less than the threshold value P2 is detected, it is determined that the cutting material 16 is on the path of the laser torch 7, and the progress of the laser torch 7 can be stopped or bypassed.

【0023】また、ミクロカメラ14の撮影した画像は、
図5(a)に示したように被切断材10内部の溶融池10aを捉
えることができる。この画像を上記マクロカメラ11によ
る画像と同様にスキャン層S1〜Smにおいてスキャン
し、輝度レベルV3を取得する。そして図5(b)に示すよ
うに閾値P3を設定し、閾値P3よりも大きい輝度レベ
ルV3を検出することにより溶融池10aの形状の座標X
を認識することができる。この認識した座標Xは画像処
理部22に送出されてパターンマッチング法にて評価され
る。パターンマッチング法として、本実施形態に於いて
はニューラルネットワーク(以下単にNNWという)を
用いる。
The image photographed by the micro camera 14 is
As shown in FIG. 5A, the molten pool 10a inside the workpiece 10 can be captured. This image is scanned on the scan layers S1 to Sm in the same manner as the image obtained by the macro camera 11, and a luminance level V3 is obtained. Then, as shown in FIG. 5 (b), a threshold value P3 is set, and a brightness level V3 larger than the threshold value P3 is detected, thereby obtaining the coordinates X of the shape of the molten pool 10a.
Can be recognized. The recognized coordinates X are sent to the image processing unit 22 and evaluated by the pattern matching method. In the present embodiment, a neural network (hereinafter simply referred to as NNW) is used as the pattern matching method.

【0024】溶融池10aが後方が凹状に湾曲しているた
め、一つのスキャン層Sにつき取得される形状の座標X
は最大四つである。そこでスキャン層S1において取得
される座標XをX11〜X14、スキャン層S2より取得さ
れる座標XをX21〜X24、スキャン層Smより取得され
る座標XをXm1〜Xm4とする。一枚の画像から得られる
全ての座標Xのデータを合わせて学習パターンと呼び、
この学習パターンによって溶融池10aの形状認識を行
う。
Since the rear side of the molten pool 10a is concavely curved, the coordinates X of the shape obtained for one scan layer S are obtained.
Is a maximum of four. Therefore, the coordinates X obtained from the scan layer S1 are X11 to X14, the coordinates X obtained from the scan layer S2 are X21 to X24, and the coordinates X obtained from the scan layer Sm are Xm1 to Xm4. The data of all the coordinates X obtained from one image is collectively called a learning pattern,
The shape of the molten pool 10a is recognized based on this learning pattern.

【0025】本実施形態に係るNNWは、図6に示すよ
うに三層のニューロンの層を有しており、入力層A、中
間層B、出力層Cから構成されている。NNWの学習則
にはバックプロパゲーション法を用い、また荷重Wの修
正法には一括修正法、荷重修正量の計算にはモーメント
法を用いる。一括修正法は学習パターン全体でその修正
量の総和をとり、これを用いて荷重を修正する方法であ
って、学習パターン全体一個毎に修正を行う逐次修正法
よりも修正回数が少なくなるので学習時間を短縮するこ
とができる。
The NNW according to the present embodiment has three neuron layers as shown in FIG. 6, and comprises an input layer A, an intermediate layer B, and an output layer C. The back propagation method is used for the learning rule of the NNW, the batch correction method is used for the correction method of the load W, and the moment method is used for calculation of the load correction amount. The batch correction method is a method in which the total amount of correction is calculated for the entire learning pattern, and the load is corrected using the total.The number of corrections is smaller than the sequential correction method in which correction is performed for each learning pattern individually, so that learning is performed. Time can be reduced.

【0026】入力層A及び出力層Cには学習パターンを
入力し、NNWを学習させる。また中間層Bには入力層
Aのデータの荷重Wつきの和を与える。入力層Aのニュ
ーロンは、夫々中間層Bの二つのニューロンに接続する
(生物体のシナプス結合を模倣している)。すなわちス
キャン層S1〜Smに対応して、中間層はB1〜B2mま
での要素を有している。このように入力層Aのニューロ
ンが二個の中間層Bのニューロンに接続することによ
り、非線形システムを構築することができる。
A learning pattern is input to the input layer A and the output layer C, and the NNW is learned. The intermediate layer B is given the sum of the data of the input layer A with the load W. Each neuron in the input layer A connects to two neurons in the intermediate layer B (which mimics the synaptic connections of the organism). That is, the intermediate layer has elements B1 to B2m corresponding to the scan layers S1 to Sm. In this way, by connecting the neurons of the input layer A to the two neurons of the intermediate layer B, a nonlinear system can be constructed.

【0027】例えばあるスキャン層Smに於ける各座標
Xのインデックスをi、中間層Bのインデックスをj(j
=2m or 2m-1)とすると、座標Xmiと中間層Bj との間に
課される荷重はWijと表される。これを用いて、中間層
Bjは次式で表される。
For example, the index of each coordinate X in a certain scan layer Sm is i, and the index of the intermediate layer B is j (j
= 2m or 2m-1), the load imposed between the coordinate Xmi and the intermediate layer Bj is expressed as Wij. Using this, the intermediate layer Bj is represented by the following equation.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】ここで荷重Wijは上記の如く一括修正法に
て修正されるが、その際の荷重修正量ΔW(k) はモーメ
ント法にて計算される。具体的には前回の荷重修正量を
ΔW(k-1) とし、誤差からの修正量をdとすると、次式
によって求める。
Here, the load Wij is corrected by the batch correction method as described above, and the load correction amount ΔW (k) at that time is calculated by the moment method. Specifically, assuming that the previous load correction amount is ΔW (k−1) and the correction amount from the error is d, the load correction amount is obtained by the following equation.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】ここでaは安定化係数である。Here, a is a stabilization coefficient.

【0032】中間層Bの各ニューロンは与えられた和を
シグモイド関数により実数あるいは0〜1の範囲に変換
して出力する。この中間層Bの出力は、上述と同様に、
荷重付き和として出力層Cに与えられる。
Each neuron of the intermediate layer B converts the given sum into a real number or a range of 0 to 1 by a sigmoid function and outputs the result. The output of the intermediate layer B is, as described above,
This is given to the output layer C as a weighted sum.

【0033】ここでバックプロパゲーション学習方法に
於いて、中間層と出力層を接続するシナプス荷重Vkjの
修正量ΔVkj、および出力層のニューロンの閾値γk の
修正量Δγk は、次式で与えられる。
Here, in the back propagation learning method, the correction amount ΔVkj of the synaptic load Vkj connecting the intermediate layer and the output layer and the correction amount Δγk of the threshold value γk of the neuron of the output layer are given by the following equations.

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】学習パターンがよいパターンである場合に
教師信号Tk は1.0 となり、その逆の場合には0.0 とな
る。このように出力層の出力Ok と教師信号Tk の差Δ
Vを小さくしていくことによりNNWが学習し、より正
しい出力層出力Ok を得ることができる。最終的に出力
層Cは中間層Bより与えられた和をシグモイド関数によ
り0〜1の範囲に変換して出力し、これが一定値以上な
らばその溶融池10aの形状は良とし、一定値以下ならば
否とする。
The teacher signal Tk is 1.0 when the learning pattern is a good pattern, and 0.0 when the learning pattern is good. Thus, the difference Δ between the output Ok of the output layer and the teacher signal Tk
By decreasing V, the NNW learns and a more correct output layer output Ok can be obtained. Finally, the output layer C converts the sum given from the intermediate layer B into a range of 0 to 1 by a sigmoid function and outputs the converted result. If not, it is not.

【0036】そしてこのNNWによる画像処理部22の判
断に基づき、制御部21が切断装置1を制御して、切断速
度、レーザー光の強さ、レーザー光のパルス等を制御す
る。このように常時切断状況を監視してこれに対応する
ことにより、常に最適な切断を実施することができる。
Based on the judgment of the image processing unit 22 by the NNW, the control unit 21 controls the cutting device 1 to control the cutting speed, the intensity of the laser beam, the pulse of the laser beam, and the like. In this way, by always monitoring the cutting state and responding to the situation, it is possible to always perform the optimum cutting.

【0037】なお、上記実施形態に於いてはレーザート
ーチ7の内部にミクロカメラ14を設けて示したが、レー
ザートーチ7のサイズや構造によっては内蔵することが
困難である場合も考えられる。図7に示すのはミクロカ
メラ14をレーザートーチ7の外に取り付けた例であっ
て、上記実施形態と説明の重複する部分については同一
の符号を付して説明を省略する。
Although the micro camera 14 is provided inside the laser torch 7 in the above embodiment, it may be difficult to incorporate the laser torch 7 depending on the size and structure of the laser torch 7. FIG. 7 shows an example in which the micro camera 14 is attached to the outside of the laser torch 7, and the same reference numerals are given to the same portions as those in the above embodiment, and the description is omitted.

【0038】図7に示すレーザートーチ17は側面に撮影
孔20を設けており、該撮影孔20に対向する位置に、ミク
ロカメラ14をレーザートーチ17内部を撮影し得るよう配
置している。またレーザートーチ17内部には、レーザー
光13及び撮影孔20に対し45°の角度を有するようハーフ
スプリット18を配置している。
The laser torch 17 shown in FIG. 7 has a photographing hole 20 on the side surface, and the micro camera 14 is arranged at a position facing the photographing hole 20 so as to photograph the inside of the laser torch 17. Further, a half split 18 is arranged inside the laser torch 17 so as to have an angle of 45 ° with respect to the laser beam 13 and the imaging hole 20.

【0039】これにより、レーザー発振器6より供給さ
れたレーザー光13は、ハーフスプリット18及びレンズ12
を通過して被切断材10を燃焼させる。そして切断部位に
て溶融池10aより発せられた光はレンズ12を通ってレー
ザー光13に対し平行となり、ハーフスプリット18に反射
してミクロカメラ14に撮影されることとなる。このとき
レーザー光13は不可視光線であるために、ミクロカメラ
14には撮影されない。
As a result, the laser beam 13 supplied from the laser oscillator 6 is split into the half split 18 and the lens 12.
To burn the material to be cut 10. Then, the light emitted from the molten pool 10a at the cut portion passes through the lens 12 and becomes parallel to the laser light 13, is reflected by the half split 18, and is photographed by the micro camera 14. At this time, since the laser light 13 is an invisible light,
14 will not be filmed.

【0040】[他の実施形態]上記各実施形態に於いて
はレーザー切断装置を例として説明したが、本発明はこ
れに限定するものではなく、ガス又はプラズマ切断装置
に対しても適用可能である。ただしガス又はプラズマ切
断装置に於いては溶融池を外部から観察することが可能
であることからミクロカメラを設ける必要が無く、マク
ロカメラのみによって上記切断状況の監視を行うことが
可能である。
[Other Embodiments] In each of the above embodiments, a laser cutting apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to a gas or plasma cutting apparatus. is there. However, in the gas or plasma cutting apparatus, the molten pool can be observed from the outside, so that there is no need to provide a micro camera, and the cutting state can be monitored only by the macro camera.

【0041】またガス火炎、プラズマアークが可視光線
を発するため、溶融池の形状のみでなくガス火炎等の形
状を直接認識し、パターンマッチング法にてその性状を
判断することでも良い。またこれにより着火確認を行う
ことも可能である。
Since a gas flame or a plasma arc emits visible light, it is also possible to directly recognize not only the shape of the molten pool but also the shape of the gas flame or the like and determine the properties thereof by a pattern matching method. In addition, it is possible to confirm ignition.

【0042】なお、一つのマクロカメラによって例えば
バーニング現象のスラグ10b、切断材16、ガス火炎の3
つを認識する場合には、閾値も3つ設定してこれらを認
識しすることでよい。
It is to be noted that, for example, a slag 10b of a burning phenomenon, a cut material 16, and a gas flame 3 are generated by one macro camera.
When recognizing one, three thresholds may be set and these may be recognized.

【0043】また、上記各実施形態に於いては光学カメ
ラによって画像を撮影して示したが、処理すべき画像を
得ることができれば良く、たとえば電子走査型画像、超
音波走査型画像、サーモグラフ画像、X線画像等を用い
ることでも良い。
In each of the above embodiments, an image is taken by an optical camera. However, it is sufficient that an image to be processed can be obtained. For example, an electronic scanning image, an ultrasonic scanning image, and a thermograph An image, an X-ray image, or the like may be used.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明に係る切断装置に於いては、上記
の如く構成したことにより、ガス切断、プラズマアーク
切断、及びレーザー切断における切断状況を監視するこ
とができ、これに基づいて切断装置を制御することによ
り常に最適な切断を行うことができる。またバーニング
現象等の切断不良が発生した場合には直ちに切断を中止
することができ、切断部位の品質を悪化させてしまう虞
がない。
In the cutting apparatus according to the present invention, the cutting conditions in the gas cutting, the plasma arc cutting, and the laser cutting can be monitored by the above-described configuration. , The optimum cutting can always be performed. Further, when a cutting failure such as a burning phenomenon occurs, the cutting can be immediately stopped, and there is no possibility that the quality of the cut portion is deteriorated.

【0045】また監視する必要が無くなることから、作
業者を労働から解放し、また使用者にしてみれば当該作
業に費やす人員を削減することができる。また、切断状
況の判断が個々の作業者の主観に依存することなく切断
品質を一定に保つことができ、また切断中に起きた障害
を自動処理することにより切断効率を高めることができ
る。
Further, since there is no need for monitoring, it is possible to relieve the worker from labor and to reduce the number of personnel who spend the work for the user. In addition, the cutting quality can be kept constant without the judgment of the cutting state depending on the subjectivity of each worker, and the cutting efficiency can be increased by automatically processing a fault that has occurred during the cutting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第一実施形態にかかるレーザー切断装置の全体
斜視図である。
FIG. 1 is an overall perspective view of a laser cutting device according to a first embodiment.

【図2】レーザートーチの断面略図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of a laser torch.

【図3】レーザー切断装置の切断部位近傍を表す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vicinity of a cut portion of the laser cutting device.

【図4】マクロカメラの画像処理を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating image processing of a macro camera.

【図5】ミクロカメラの画像処理を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating image processing of a micro camera.

【図6】ニューラルネットワークを説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a neural network.

【図7】レーザートーチの他の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another configuration of the laser torch.

【図8】従来のレーザー切断装置の切断部位近傍を表す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the vicinity of a cutting portion of a conventional laser cutting device.

【図9】切断部位近傍を表す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing the vicinity of a cut portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

P …閾値 S …スキャン層 V …輝度レベル W …荷重 1 …レーザー切断装置 2 …レール 3 …フレーム 4 …制御ボックス 5 …操作盤 6 …レーザー発振器 7 …レーザートーチ 8 …光路 8a …光路長一定装置 9 …架台 10 …被切断材 10a …溶融池 10b …スラグ 11 …マクロカメラ 11a …アーム 12 …レンズ 13 …レーザー光 14 …ミクロカメラ 15 …撮影孔 16 …切断材 17 …レーザートーチ 18 …ハーフスプリット 19 …反射光 20 …撮影孔 21 …制御部 22 …画像処理部 P: threshold value S: scan layer V: brightness level W: load 1: laser cutting device 2: rail 3: frame 4: control box 5: operation panel 6: laser oscillator 7: laser torch 8: optical path 8a: constant optical path length device 9 ... stand 10 ... material to be cut 10a ... molten pool 10b ... slug 11 ... macro camera 11a ... arm 12 ... lens 13 ... laser light 14 ... micro camera 15 ... shooting hole 16 ... cutting material 17 ... laser torch 18 ... half split 19 … Reflected light 20… Shooting hole 21… Control unit 22… Image processing unit

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G06T 7/00 G06F 15/62 400 (72)発明者 金 炳哲 東京都江戸川区西小岩3丁目35番16号 小 池酸素工業株式会社内Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI G06T 7/00 G06F 15/62 400 (72) Inventor Kim Bing-cheol 3-35-16 Nishi Koiwa, Edogawa-ku, Tokyo Koike Oxygen Industry Co., Ltd. Inside

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス、レーザー、又はプラズマ切断装置
に於いて、切断部位近傍の画像を取得するマクロ撮影手
段と、該マクロ撮影手段により取得した画像情報を多重
閾値化する画像処理部とを有し、該画像処理部の処理結
果により前記切断装置を制御し得るよう構成したことを
特徴とする切断装置。
In a gas, laser or plasma cutting apparatus, there is provided a macro photographing means for acquiring an image in the vicinity of a cut part, and an image processing unit for multiplying the image information acquired by the macro photographing means into a multi-threshold. A cutting device configured to control the cutting device based on a processing result of the image processing unit.
【請求項2】 前記画像処理部は、前記多重閾値化した
画像情報を更にパターンマッチング処理するものである
ことを特徴とする切断装置。
2. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the image processing unit further performs a pattern matching process on the image information that has been subjected to the multiple thresholding.
【請求項3】 前記切断装置とはレーザー切断装置であ
って、レーザートーチに切断部位を上方より撮影するミ
クロ撮影手段を設け、該ミクロ撮影手段により取得した
画像情報を前記画像処理部にて多重閾値化及びパターン
マッチング処理し、該画像処理部の処理結果により前記
切断装置を制御し得るよう構成したことを特徴とする請
求項1記載の切断装置。
3. The laser cutting device according to claim 1, wherein the laser torch is provided with a micro-photographing means for photographing a cut portion from above, and image information obtained by the micro-photographing means is multiplexed by the image processing unit. 2. The cutting device according to claim 1, wherein the cutting device is configured to perform thresholding and pattern matching processing and control the cutting device based on a processing result of the image processing unit.
【請求項4】 前記ミクロ撮影手段とは、前記レーザー
トーチに内蔵した光学カメラであることを特徴とする請
求項3記載の切断装置。
4. The cutting apparatus according to claim 3, wherein said micro photographing means is an optical camera built in said laser torch.
【請求項5】 前記レーザートーチは側面に撮影孔を有
し、前記ミクロ撮影手段を前記レーザートーチ外部且つ
前記撮影孔に対向させて配置させると共に、前記レーザ
ートーチ内部に前記撮影孔及びレーザー光と45°を為す
角度にハーフスプリットを配置したことを特徴とする請
求項3記載の切断装置。
5. The laser torch has a photographing hole on a side surface, and the micro photographing means is arranged outside the laser torch and opposed to the photographing hole, and the photographing hole and the laser light are arranged inside the laser torch. The cutting device according to claim 3, wherein the half split is disposed at an angle of 45 °.
【請求項6】 前記パターンマッチング処理とはニュー
ラルネットワークであることを特徴とする請求項1乃至
請求項5記載の切断装置。
6. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the pattern matching processing is a neural network.
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