JPH11207462A - 開先倣い装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ト−チ直近で開先位置を検出し開先倣いを行
なう。ト−チ直近で、開先に対する、ト−チ，ワイヤ又
はア−クの相対位置を同時に検出し開先倣いを行なう。 【解決手段】 ｙ走行台車６，ト−チ駆動器８，７，溶
接中の開先４を撮影するＣＣＤカメラ３，撮影画面上
の、溶融プール像のｙ先端像を含む教示領域Ｐｊ、ｊ＝
４，５，６，７，８又は９、の画像デ−タを格納するメ
モリ２５ｃ，次々に発生する撮影画面上の、教示領域の
画像と相関が高い画像を含む対応領域と位置を検索する
情報処理手段２５〜２７、および、検索した位置が教示
領域の位置となる方向にト−チ駆動器を介してト−チ１
をｘ，ｚ駆動する倣い制御器２６，１９、を含む開先倣
い装置。更に、ワイヤ下端像，ワイヤ主部像又はト−チ
下端像を含む教示領域Ｐ１〜Ｐ３の画像デ−タをメモリ
２５ｃに格納し、これらの対応領域も検索して、開先／
ワイヤ間相対位置差を設定値とするようにト−チ１を
ｘ，ｚ駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接対象材の開先
に対して、溶接ト−チ，溶接ワイヤ，溶接ア−クあるい
は他のこれらに相当すものなど、溶接対象材に溶接作用
をするもの（溶接作用手段）、を位置合せする開先倣い
装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、溶
接ト−チによって溶接熱が加えられる領域を２次元撮影
器で撮影し、撮影画像を表わす画像デ−タに基づいて溶
接対象材に対する、溶接作用手段の相対位置を算出し、
この相対位置が設定値になるように溶接ト−チを駆動す
る開先倣い装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の倣い装置の一例が、特開昭６２
−３３０６４号公報に開示されている。該公報に開示さ
れた倣い装置は、溶接ト−チ前方の開先にそれを横切る
スリット光を投射するレーザスリット光源、および、溶
接トーチ前方から溶接箇所およびスリット光像を撮影す
るテレビカメラを含む。撮影画面上には、溶接ア−クお
よびスリット光像が現われる。画像処理により、画面上
のスリット光像が切出されてその形状が演算され、開先
位置および形状が把握される。また、画面上のア−ク像
が切出されてその位置が把握される。

【０００３】ア−ク光の輝度はきめわて高く、これが直
接にテレビカメラに入ると、画面が真白になって画像認
識が不可能である。ア−ク光像を摘出しうるように光フ
ィルタを通して撮影すると、ア−ク光像の摘出に適した
フィルタを通した場合にはスリット光像が見えない。し
たがって前記特開昭６２−３３０６４号公報の倣い装置
は、スリット光像摘出用のものを含む複数の光フィルタ
と、１つの光フィルタを選択的にカメラの対物レンズの
直前に挿入する電動機構を備える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フィルタを選択的に撮
影光路に介挿する電動機構が必要であり、付加機構が多
くなり、コスト高になる。のみならず、フィルタの切換
に時間がかかるため、溶接ア−ク位置検出と開先位置検
出の間に時間差を生じ、位置検出周期（サンプリング周
期）を短くできない。

【０００５】１つの光フィルタをテレビカメラに固定設
置してスリット光像の摘出を容易にするためには、溶接
箇所よりかなり前方にスリット光像を投射し、溶接ア−
ク光が直接に視野に入らない位置でテレビカメラにてス
リット光像を撮影することにより、撮影画面上のスリッ
ト光像を正確に摘出することは可能である。しかしこの
場合には、別のカメラ又は他の位置検出手段にて溶接ア
−ク光位置，溶接ワイヤ又は溶接ト−チの位置を検出又
は把握する必要があるのみならず、開先が延びるｙ方向
で、溶接箇所（ア−ク位置）からスリット光像位置まで
の距離ＬＭが長くなり、該距離ＬＭと溶接速度（溶接ト
−チのｙ方向移動速度）に応じた時間分、スリット光像
を利用して計測した開先位置検出データを保持し、すな
わち開先位置検出デ−タに、溶接ト−チのＬＭ走行時間
相当の遅延を与えてア−ク位置と照合して溶接トーチ位
置を制御する遅延制御が必要となる。

【０００６】アーク光からの外乱を少なくし、スリット
光像の識別を向上させるには、距離ＬＭは大きくするこ
とが望ましい。しかし、距離ＬＭが大きくなれば、その
分溶接速度や溶接方向の変動による同期ずれが大きくな
って倣い精度が悪くなり、また、遅延時間経過中に開先
が変形すると、更に倣い精度が悪化する。また、溶接ス
タート位置近くに壁がある場合は、スタート位置から距
離ＬＭの開先計測が不可能なため、アークスタートから
距離ＬＭは倣い制御できない。これらの理由から距離Ｌ
Ｍは小さいことが望ましい。

【０００７】したがって、遅延制御の精度と光切断線の
識別が両立できる距離ＬＭがあれば、倣い制御が可能と
なる。しかし、アーク光の強さは、溶接条件，溶接材
料，シールドガス成分などに影響され、スリット光像は
開先表面の反射特性，レーザスリット光の強さ，波長な
どに影響され、テレビカメラの光感度特性，光学フィル
タ特性を選択しても、必ずしも適正な距離ＬＭを設定で
きず、充分な開先倣いの信頼性が得られない場合が多
い。

【０００８】特開平７−２１４３２３号公報には、溶接
箇所よりかなり前方の開先を、真上から見降ろすように
テレビカメラで撮影して、撮影画面上の開先を摘出して
その位置を演算する開先位置検出が開示されている。開
先の識別に適した状態で撮影した画面上の開先領域（教
示領域）の画像デ−タが教示デ−タとしてメモリに書込
まれ、その後は、テレビカメラの撮影画面上の、教示デ
−タとの相関が高く相関係数が０．６以上の領域が検索
されて、該領域の画面上の位置が、開先位置と把握され
る。この開先位置検出を用いる開先倣い溶接の場合も、
溶接ア−ク光がテレビカメラの撮影視野に入らないよう
に、溶融箇所よりかなり前方を撮影するので、上述の遅
延制御と同様な倣い制御が必要であり、上述の問題を生
ずることになる。

【０００９】本発明は、溶接入熱部の開先位置を正確か
つ簡易に検出して信頼性が高い開先倣いを実現すること
を第１の目的とし、溶接入熱部の直近で溶接対象材に対
する溶接作用手段の相対位置を実質上同時に正確に検出
して信頼性が高い開先倣いを実現することを第２の目的
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）開先が延びるｙ方
向に直交する方向に溶接ト−チ(1)を駆動するト−チ駆
動器(8,7)，該溶接ト−チによる溶接中の開先(4)を撮影
する２次元撮影器(3)，その撮影画面上の光像を表わす
画像デ−タに基づいて開先(4)の位置を算出する情報処
理手段(27,25,26)，算出した位置に対する溶接ト−チの
位置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト
−チを駆動する倣い制御器(26,19)、を含む開先倣い装
置において、前記情報処理手段(27,25,26)は、前記２次
元撮影器(3)の撮影画面上の、溶融プール像のｙ方向先
端像領域(Pjに対応する領域;j=4,5,6,7,8又は9)および
その位置を検索し、前記倣い制御器(26,19)は、検索し
た位置に対して溶接ト−チが設定位置となる方向に前記
駆動器を介して溶接ト−チを駆動する、ことを特徴とす
る開先倣い装置。

【００１１】（２）前記２次元撮影器(3)は溶接ト−チ
(1)と連動し、前記倣い制御器(26,19)は、前記２次元撮
影器(3)の撮影画面上の、前記情報処理手段(27,25,26)
が検索した位置が該画面上の設定位置(Pj領域の位置)と
なる方向に溶接ト−チ(1)を駆動する、上記（１）の開
先倣い装置。

【００１２】（３）開先が延びるｙ方向に直交する方向
に溶接ト−チ(1)を駆動するト-チ駆動器(8,7)，該溶接
ト−チによる溶接中の開先(4)を撮影する２次元撮影器
(3)，その撮影画面上の光像を表わす画像デ−タに基づ
いて開先(4)の位置を算出する情報処理手段(27,25,2
6)，算出した位置に対する溶接ト−チの位置が設定位置
となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動する
倣い制御器(26,19)、を含む開先倣い装置において、前
記情報処理手段(27,25,26)は、前記２次元撮影器(3)の
撮影画面上の、溶融プール像のｙ方向先端像の、一部で
ある第１領域(P4に対応する領域)およびそれより開先を
横切る方向にずれた第２領域(P5に対応する領域)ならび
に各領域の位置を検索し、前記倣い制御器(26,19)は、
それらの位置差に対応してそれが大きいと広く溶接ト−
チの揺動幅を変更する、ことを特徴とする開先倣い装
置。

【００１３】（４）前記倣い制御器(26,19)は、第１領
域と第２領域の位置に対して溶接ト-チが設定位置とな
る方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動する、上
記（３）の開先倣い装置。

【００１４】（５）前記情報処理手段(27,25,26)は、溶
融プール像のｙ方向先端領域(Pj/P4,P5)の画像デ−タを
書込むための教示メモリ(25c)；前記２次元撮影器(3)の
撮影画面の画像デ−タを書込む一時メモリ(25c)；およ
び、該一時メモリ(25c)の一画面の画像デ−タの、前記
教示メモリ(25c)の画像デ−タと相関が高い対応領域(Pj
に対応する領域/P4,P5に対応する領域)およびその位置
を検索する検索手段(25a)；を含む、上記（１），
（２），（３）又は（４）の開先倣い装置。

【００１５】（６）前記２次元撮影器(3)は、溶接ア−
ク光を減光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタ(18)
を装備したＣＣＤカメラである、上記（１），（２），
（３），（４）又は（５）の開先倣い装置。

【００１６】（７）開先が延びるｙ方向に直交する方向
に溶接ト−チ(1)を駆動するト-チ駆動器(8,7)，該溶接
ト−チ(1)による溶接中の開先(4)を撮影する２次元撮影
器(3)，その撮影画面上の光像を表わす画像デ−タに基
づいて溶接対象(4)に対する溶接作用手段(29/2/1)の位
置を算出する情報処理手段(27,25,28)、および、算出し
た位置が設定位置となる方向に前記駆動器(8,7)を介し
て溶接ト−チ(1)を駆動する倣い制御器(26,19)、を含む
開先倣い装置において、前記情報処理手段(27,25,26)
は、前記２次元撮影器(3)の撮影画面上の、溶融プール
像(35)のｙ方向先端(35t)に対する溶接作用手段(29/2/
1)の像位置(33,32,31)を算出し、前記倣い制御器(26,1
9)は算出した位置が設定位置となる方向に前記駆動器
(8,7)を介して溶接ト−チ(1)を駆動する、ことを特徴と
する開先倣い装置。

【００１７】（８）前記情報処理手段(27,25,26)は、溶
融プール像(35)のｙ方向先端(35t)を含む第１領域(P4〜
P9)と、溶接作用手段(29/2/1)の像(33,32,31)の少くと
も一部を含む第２領域(P1〜P3)の画像デ−タを書込むた
めの教示メモリ(25c)；前記２次元撮影器(3)の撮影画面
の画像デ−タを書込む一時メモリ(25b)；該一時メモリ
(25b)の一画面の画像デ−タの、前記教示メモリ(25c)の
第１領域(P4〜P9)および第２領域(P1〜P3)の画像デ−タ
と相関が高い第３領域および第４領域を検索する検索手
段(25a)；および、第３領域と第４領域の画面上の位置
差を算出する相対位置演算手段(25a)；を含み、前記倣
い制御器(26,19)は、算出された位置差が設定値となる
方向に前記駆動器(8,7)を介して溶接ト−チ(1)を駆動す
る、上記（７）の開先倣い装置。

【００１８】（９）前記情報処理手段(27,25,26)は、溶
融プール像(35)のｙ方向先端(35t)を含む領域をｘ方向
に分割した第１Ｒ領域(P5)および第１Ｌ領域(P4)と、溶
接作用手段(29/2/1)の像の少くとも一部を含む第２領域
(P1〜P3)の画像デ−タを書込むための教示メモリ(25
c)；前記２次元撮影器(3)の撮影画面の画像デ−タを書
込む一時メモリ(25b)；該一時メモリ(25b)の一画面の画
像デ−タの、前記教示メモリ(25c)の第１Ｒ領域，第１
Ｌ領域および第２領域の画像デ−タと相関が高い第３Ｒ
領域，第３Ｌおよび第４領域を検索する検索手段(25
a)；および、第３Ｒ領域と第３Ｌ領域の中間点と第４領
域との画面上の位置差を算出する相対位置演算手段(25
a)；を含み、前記倣い制御器(26,19)は、算出された位
置差が設定値となる方向に前記駆動器(8,7)を介して溶
接ト−チ(1)を駆動する、上記（７）の開先倣い装置。

【００１９】（１０）前記検索手段(25a)は、第３Ｒ領
域と第３Ｌ領域のｘ方向位置差を算出して前記倣い制御
器(26,19)に与え、該倣い制御器(26,19)は該位置差に対
応してそれが増大すると台車(6)の走行速度を低く溶接
ト−チ(1)の揺動幅を広く変更し該位置差が減少すると
走行速度を高く溶接ト−チの揺動幅を狭く変更する、上
記（９）の開先倣い装置。

【００２０】（１１）溶接作用手段(29/2/1)は、溶接ア
−ク(29)，それを発生する溶接ワイヤ(2)、および、溶
接ワイヤを保持する溶接ト−チ(1)、の少くとも一者で
ある、上記（７），（８），（９）又は（１０）の開先
倣い装置。

【００２１】（１２）前記２次元撮影器(3)は、溶接ア
−ク光を減光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタ(1
8)を装備したＣＣＤカメラである、上記（１１）の開先
倣い装置。

【００２２】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記号を、参
考までに付記した。

【００２３】

【発明の実施の形態】溶接アーク光は、３００〜７００
ｎｍで広い輝度分布の波長成分があるが、３００〜４５
０ｎｍの短波長に強い輝度成分がある。また、溶融プー
ルからの輻射光は約６００ｎｍ以上の長波長の輝度成分
がある。したがって、約６００ｎｍ以上の長波長成分を
透過し、約６００未満の短波長成分を減光する光学フィ
ルタを用いて撮影すれば、強烈なアーク光は減光でき明
瞭に溶融プールが撮影できる。図７に示すように、具体
的には図１７に示す水平すみ肉開先４を、ソリッドワイ
ヤ（溶接ワイヤ）２でガスシールドアーク溶接し、溶接
トーチ１に取り付けたＣＣＤカメラ３に上記の光透過性
能の光学フィルタ１８を装着して、約４５°斜め前方か
ら撮影したときの、モニタテレビ画像を図８に示す。ま
た、溶接ト−チ１（カメラ３）を、溶接方向Ａｙとは逆
方向（図７の（ｂ））から見て、２ｍｍ左下側にずらし
た画像を図９に、２ｍｍ右上側にずらした画像を図１０
に示す。２ｍｍ右下側にずらした画像を図１１に、２ｍ
ｍ左上側にずらした画像を図１２に示す。

【００２４】モニタテレビ画像の観察から、図８に示す
ように溶融プール３５の先端３５ｔは開先３４上にある
ことが分かる。したがって、溶融プ−ル３５の先端３５
ｔは、溶接ト−チ１（カメラ３）を左下側にずらして得
た画像である図９においては画面の右側に、右上側にず
らして得た画像である図１０においては画面の左側に位
置する。右下側にずらして得た画像である図１１におい
ては画面の上側に、左上側にずらして得た画像である図
１２においては画面の下側に位置する。したがって、、
画面上の溶融プ−ル３５の先端３５ｔの位置を検出する
ことにより、テレビカメラの視野（撮影画面枠）に対す
る開先４の位置、すなわち、この例の場合には、溶接ト
ーチ１の位置に対する開先位置が検出でき、画面上の溶
融プ−ル３５の先端３５ｔの位置に応じて、溶接トーチ
１位置を修正すれば、開先３４に対して、左右と上下の
倣い制御ができる。

【００２５】溶接ワイヤ２の像３２およびト−チ１の先
端像３１は、図８に示すように、溶融プールの像３５の
領域に影のように現われる。溶接アーク像３３は高輝度
のため、白く現われる。

【００２６】図７に示すように、溶接トーチにテレビカ
メラが取り付けられていれば、テレビカメラが溶接ト−
チと連動し、図９，図１０に示すように、溶接ト−チ１
（カメラ３）を右，左側にずらしても、画面に対するト
−チ像３１，ワイヤ像３２およびア−ク像３３の位置は
ほとんど変化しない。つまり、溶接トーチ１の左右
（ｘ）と上下（ｙ）の位置修正によってト−チ像３１，
ワイヤ像３２およびア−ク像３３の位置は変化しない。
しかし、カメラ３が走行台車に固定支持され、溶接ト−
チが駆動器を介して走行台車に支持されていれば、溶接
トーチの左右と上下の位置修正に応じて、カメラ３の撮
影画面上のト−チ像３１，ワイヤ像３２およびア−ク像
３３の位置は変化する。しかしいずれにしても、溶融プ
ールの先端像３５ｔの位置（開先位置）と、ト−チ像３
１，ワイヤ像３２又はア−ク像３３の位置を検出し、両
位置の差をト−チ駆動器の座標軸値の値に変換し、位置
差が設定値となるようにト−チの位置を修正すれば、開
先４に対する溶接ト−チ１の位置を実質上一定に維持し
うる。

【００２７】重ねすみ肉開先（図１８）をソリッドワイ
ヤでガスシールドアーク溶接し、溶接トーチに取り付け
たテレビカメラで約４５°斜め前方から撮影したとき
の、モニタテレビ画像を図１３に示す。モニタテレビ画
像の観察から、図１３に示すように、溶融プール像３５
の先端３５ｔは開先像３４と重なる。すなわち、溶融プ
ール３５の先端３５ｔは開先３４と同一位置である。上
述の水平すみ肉溶接の場合（図７）と同様に、溶融プー
ル像３５の先端３５ｔの位置と、ト−チ像３１，ワイヤ
像３２又はア−ク像３３の位置を画面上で算出して、両
位置の差をト−チ駆動器の座標軸値の値に変換し、位置
差を設定値とするように溶接ト−チ１の位置を修正する
ことにより、開先４に対する溶接ト−チ１の位置を実質
上一定に維持しうる。

【００２８】具体的には図１９に示すＶ開先を、ソリッ
ドワイヤでガスシールドアーク溶接し、溶接トーチに取
り付けたテレビカメラで前方から約４５°の角度で開先
部を撮影したときの、モニタテレビ画像を、図１４に示
す。モニタテレビ画像の観察から、図１４に示す、溶融
プール像３５の先端３５ｔは開先像３４と重なる。開先
のルートギャップが大きい場合は、先端３５ｔは幅広に
なる。

【００２９】カメラ３のビデオ信号（アナログ画像信
号）のレベルは、ア−ク像３３（白）の位置で最高であ
り、次に溶融プ−ル像３５のレベルが高く、開先に連な
る面のレベルは低く、ト−チ像３１およびワイヤ像３２
のレベルは更に低い。溶接ワイヤ２の先端から溶接対象
材（ワ−ク：母材）への溶滴移行中に溶滴によってワ−
クに溶接ワイヤが短絡してアークが消え溶融プールの輻
射光のみの暗い画像となり、溶滴移行が終わるとア−ク
が生長して、アーク炎が長く大きくなってワイヤを包み
全体が明るく、また、ワイヤの陰が薄くなる。溶接中は
これが繰返えされる。また、溶接アークの強さは、溶接
条件，溶接材料，シールドガス成分などによって、溶接
中に大きく変動する場合がある。例えば、ＣＯ₂ガスシ
ールドアーク溶接やＭＩＧ，ＭＡＧの低電流溶接では大
きく変動し、ＭＩＧ，ＭＡＧの高電流溶接では変動が少
ない。したがってカメラ３のビデオ信号のレベルは時系
列で動揺し、仮にしきい値を設定しビデオ信号を２値化
しても、開先像３４とア−ク像３３又はワイヤ像３２と
を、安定して摘出することができない場合が多い。

【００３０】本発明の第１実施態様では、開先位置を検
出する場合、まず、倣い制御を開始するまでに、溶接中
の開先部をカメラ３で撮影し、溶接状態が適のときに、
撮影画面上の溶融プール像３５の先端３３ｔを含む領域
Ｐ７（図８），Ｐ８（図１３），Ｐ９（図１３），Ｐ４
（図１４），Ｐ５（図１４）もしくはＰ６（図１４）の
画像デ−タ（ビデオ信号をＡ／Ｄ変換したデジタルデ−
タ）を、教示デ−タとして教示メモリ(25b)に記憶す
る。

【００３１】本発明の第２実施態様では、第１実施態様
と同様に溶融プール像３５の先端３３ｔを含む領域（Ｐ
４〜Ｐ９のいずれか）の画像デ−タを教示デ−タとして
教示メモリ(25b)に記憶するのに加えて、更に、ワイヤ
下端像を含む領域Ｐ１（図８，図１３，図１４），ワイ
ヤ主部像３２を含む領域Ｐ２（図８，図１３，図１４）
又はト−チ下端像３１を含む領域Ｐ３（図８，図１３，
図１４）の画像デ−タを、教示デ−タとして教示メモリ
(25b)に記憶する。

【００３２】その後倣い制御を開始すると、第１実施態
様では、カメラ３の撮影画面（１画面分の画像デ−タ）
の中の、教示デ−タを摘出した領域Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，
Ｐ４，Ｐ５もしくはＰ６と同一サイズの、教示デ−タと
相関が高い画像デ−タが含まれる領域（対応領域）を検
索し、その位置を開先位置とし、これがカメラ３の撮影
画面上で設定位置（例えば教示デ−タ摘出領域Ｐ７，Ｐ
８，Ｐ９，Ｐ４，Ｐ５もしくはＰ６の位置）に合致する
ように溶接ト−チを駆動する。

【００３３】第２実施態様では、カメラ３の撮影画面
（１画面分の画像デ−タ）の中の、教示デ−タを摘出し
た領域Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ４，Ｐ５もしくはＰ６、な
らびに、Ｐ１，Ｐ２又はＰ３と同一サイズの、教示デ−
タと相関が高い画像デ−タが含まれる領域（対応領域）
を検索し、Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ４，Ｐ５もしくはＰ
６、に対応する領域の画面上の位置を開先位置とし、Ｐ
１，Ｐ２又はＰ３に対応する領域の画面上の位置を溶接
ト−チ位置とする。そして、開先位置に対して溶接ト−
チ位置が設定位置となるように溶接ト−チを駆動する。

【００３４】対応領域の検索の内容について説明する。
例えば図８に示す領域Ｐ７を溶融プ−ル像３５の先端領
域と設定し、該領域（教示領域）Ｐ７の画像デ−タを教
示デ−タとして教示メモリに格納している場合、倣い制
御を開始すると、カメラ３の撮影画面の中の、教示領域
Ｐ７と同一サイズの、その中の画像デ−タが教示デ−タ
に対して最も高い相関を示す対応領域を次のように検索
する。すなわち、領域Ｐ７のサイズをｍ×ｎ（画素数）
とすると、撮影画面の先ず左上を左上コ−ナとするｍ×
ｎ領域の画像デ−タの、教示デ−タに対する相関係数Ｒ
を、次のように算出する。

【００３５】

【数１】

【００３６】次に画像デ−タ摘出領域（ｍ×ｎ）の左上
コ−ナを画面上の主走査方向Ｘに１画素分右シフトし
て、シフトした領域（ｍ×ｎ）の画像デ−タの、教示デ
−タに対する相関係数Ｒを同様に算出する。この相関係
数の算出を、摘出領域（ｍ×ｎ）の右下コ−ナが画面の
右端になるまで繰返す。そして右端まで行なうと、摘出
領域（ｍ×ｎ）の左上コ−ナを副走査方向Ｙに１画素分
ずらしかつ画面の左端に戻して同様に相関係数Ｒを算出
する。このようにして、摘出領域（ｍ×ｎ）の右下コ−
ナが画面の右下コ−ナに合致するまで、相関係数Ｒ７の
算出を繰返し、これが終わると、算出した相関係数群の
中の最高値Ｒ７ｍを摘出しかつ最高値Ｒ７ｍをもたらし
た摘出領域（対応領域）の画面上の位置Ｐ７ca（Ｘｂ，
Ｙｂ）を摘出して、最高値Ｒ７ｍと位置Ｐ７ca（Ｘｂ，
Ｙｂ）をメモリにセ−ブ（記憶）する。この位置Ｐ７ca
（Ｘｂ，Ｙｂ）を、現在の開先４の位置（カメラ３から
見た位置）と推定する。

【００３７】なお、教示領域Ｐ７の位置をＰ７（Ｘｂ，
Ｙｂ）とすると、この位置Ｐ７（Ｘｂ，Ｙｂ）および対
応領域の位置Ｐ７ca（Ｘｂ，Ｙｂ）は、画面上の位置で
あるのでこれをト−チ駆動系座標値に変換して両位置の
差を算出し、位置差が零になる方向に位置差の絶対値分
ト−チを駆動することにより、開先に対するト−チの相
対位置が、教示デ−タを摘出したときの相対位置と実質
上同一となる。この倣い制御が、教示領域Ｐｊ（ｊ＝４
〜９の１つ）を用いる第１実施態様の開先倣い制御の一
態様（ｊ＝７）である。

【００３８】第２実施態様の開先倣い制御では、教示領
域Ｐｊの対応領域の位置に加えて、もう１つの教示領域
Ｐ１，Ｐ２又はＰ３、例えばＰ１、の対応領域の位置も
同様に検索して、教示領域Ｐｊの対応領域の位置に対す
る、もう１つの教示領域Ｐ１の対応領域の位置の差（検
出位置差）を算出して、検出位置差が設定値（教示領域
Ｐｊ／Ｐ１間の位置差）に合致するようにト−チを駆動
する。

【００３９】図１５に示すように、教示領域（例えばＰ
７）の各画素の画像デ−タが表わす輝度を横軸に、対応
領域（相関係数が最大の入力パタ−ン）の対応画素の画
像デ−タが表わす輝度を縦軸にとりプロットすれば、教
示領域と対応領域がほぼ同じ明るさの場合は、約４５°
の直線Ｑ１の近辺にプロットが分布する。しかし、対応
領域が暗い場合は直線Ｑ２の近辺に分布し、明るい場合
は直線Ｑ３の近辺に分布する。各直線の勾配が、教示領
域の明るさに対する対応領域の明るさの比に対応する。

【００４０】ここで重要なことは、図１５の直線Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ３の近辺に分布した輝度プロットの広がりは相
関係数Ｒに相当するが、プロット群間でプロットの広が
りには差が少ない。すなわち、相関係数Ｒは明るさの変
動による影響は少ないことである。

【００４１】教示領域Ｐ１〜Ｐ９を、図８，図１３ある
いは図１４に示す位置に設定し、上述の相関係数Ｒの算
出と、最高値の相関係数を得た領域（対応領域）の位置
の摘出により、ワイヤ下端位置，ワイヤ位置，ト−チ位
置および溶接プールの先端位置（開先位置）を知ること
ができる。図１６に、図８，図１３および図１４に示す
教示領域Ｐ１〜Ｐ９とその中の画像を拡大して示す。

【００４２】すみ肉溶接（図１７，図８）の場合に溶融
プ−ルの先端を検索するに適した教示領域Ｐ７は、輝度
の高い溶融プール像３５の先端３５ｔと輝度の低い開先
像３４（およびその近辺の鋼板表面）を含む領域であ
る。重ねすみ肉溶接（図１８，図１３）の場合に溶融プ
−ルの先端を検索するに適した教示領域Ｐ８は、輝度の
高い溶融プール像３５の先端３５ｔの湾曲部と輝度の低
い開先像（鋼板表面）を含む領域である。教示領域Ｐ９
は、教示領域Ｐ８の教示デ−タに基づいた溶融プ−ル先
端検索が不成功の場合に、該先端検索に使用する予備領
域である。

【００４３】Ｖ形開先（図１９）の溶接（図１４）に適
した教示領域Ｐ４，Ｐ５は、幅が広い先端３５ｔの幅端
部と開先（およびその近辺の鋼板表面）を含む領域であ
り、Ｐ４とＰ５の幅方向位置差が開先幅に対応するの
で、これらの領域Ｐ４，Ｐ５の教示デ−タを用いる対応
領域の検索により、開先幅を算出することができる。教
示領域Ｐ６は、教示領域Ｐ４とＰ５の教示デ−タに基づ
いた溶融プ−ル先端検索の少くとも一方が不成功の場合
に、該先端検索に使用する予備領域である。この教示領
域Ｐ６の教示デ−タを用いる溶融プ−ル先端検索によっ
ては、開先幅を算出することはできない。

【００４４】レ形開先（図２０）および仕口開先（図２
１）の溶接の場合も、撮影画像は図１４に示す、Ｖ形開
先（図１９）の溶接の場合と類似の画像となる。ただ
し、レ形開先および仕口開先は開先がその中心位置に関
して非対象であるので、溶融プ−ルの先端像は、図１４
に示すものと類似ではあるが、開先像３４に関して非対
称となる。しかし、Ｖ形開先（図１９）の溶接の場合と
同様に、教示領域Ｐ４，Ｐ５に対応する領域の検索によ
り、開先幅を算出することができる。

【００４５】教示領域Ｐ１は、図８，図１３および図１
４に示すように、輝度の高い溶融プール像３５を背景と
し輝度の低いワイヤ下端像および高輝度のア−ク像３３
を含む領域である。教示領域Ｐ２は、輝度の高い溶融プ
ール像３５を背景とし輝度の低いワイヤ像３２のみを含
む領域である。教示領域Ｐ３は、輝度の高い溶融プール
像３５を背景として輝度の低いト−チ像３１およびワイ
ヤ３２を含む領域である。

【００４６】すみ肉，重ねすみ肉，Ｖ形開先，レ形開
先，仕口開先における左右（ｘ），上下（ｚ）および幅
倣い（ト−チ揺動幅）制御に必要な教示パターンを、表
１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】なお、開先倣いは、開先に対する溶接ア−
ク，ワイヤ又はト−チのｘ方向位置合せ（左右倣い），
高さ合せ（ｚ方向距離調整：上下倣い）、および、開先
幅変化に対する溶接トーチの揺動幅，溶接速度（台車走
行速度），溶接電流および又は溶接ア−ク電圧の調整
（幅倣い）の少くとも一者が含まれる。本発明の、次に
説明する実施例は、上述の第１実施態様および第２実施
態様を実行しうるものであり、左右倣い，上下倣いおよ
び幅倣いを行なうことができる。

【００４９】なお、次に説明する実施例は、撮像器(3)
を用いて検出する溶融プ−ル先端(P4〜P9の少くとも１
つに対応する画像領域)および必要に応じて検出する溶
接ワイヤ下端(P1)，溶接ワイヤ主部(P2)あるいは溶接ト
−チ下端(P3)の、撮影画面上の直交２軸Ｘ，Ｙ平面上の
位置と、溶接対象材が置かれた直交３軸ｘ，ｙ，ｚ空間
の位置との対応関係を簡易にし、かつ、Ｘ，Ｙ平面上の
位置を３軸ｘ，ｙ，ｚ空間の位置に変換する演算を簡易
にするために、直交３軸ｘ，ｙ，ｚ空間のｙ軸と実質上
平行に走行する台車(6)ならびにそれに搭載されて溶接
ト−チ(1)を支持しｘ，ｚ軸と実質上平行にト−チ(1)を
駆動するｘ，ｚ駆動器(8,7)を用いて、これらにより溶
接ト−チ(1)をｙ軸に沿って駆動しかつ開先(4)に対して
ｘ，ｚ軸方向に位置決めするものである。しかしなが
ら、台車(6)上のｘ，ｚ駆動器(8,7)を汎用ロボット又は
ロボットア−ムに代えてもよいし、台車(6)およびｘ，
ｚ駆動器(8,7)を汎用自走ロボットに代えることもでき
る。また、台車(6)を自走ガントリ−とし、又は、天井
レ−ルに装着した吊り下げ型のキャリッジとしてもよ
い。また、ｙ方向は水平に限らず水平面に対して傾斜し
たあるいは直交する方向であってもよく、本発明は下向
き溶接のみならず立向き溶接にも適用しうる。

【００５０】更には、開先(4)が延びる方向ｙには、ト
−チを駆動するのに代えて、溶接対象材を駆動するよう
にしてもよい。すなわち、ト−チを必ずしもｙ方向に駆
動する必要はない。溶接対象材がｙ方向に駆動される態
様では、基台が固定の汎用ロボットを本発明で採用する
ト−チ駆動器として用いることができる。ロボットを用
いる場合、開先長（ｙ方向長さ）が短い場合には、ロボ
ットおよび溶接対象材を静止のままロボットにてｙ方向
にも溶接ト−チを駆動すればよい。ロボットが極座標空
間および又は回転軸周りにト−チを駆動するものであっ
ても、その系での検出位置を、ｙ方向に延びる開先が存
在する３軸ｘ，ｙ，ｚ空間のｘ，ｚ値および必要に応じ
てｙ値に変換して、ｘ，ｙ，ｚ空間で溶接ト−チ(1)を
開先(4)に位置合せし必要に応じてｙ方向にも駆動する
ように溶接ト−チを駆動すればよい。 また、次に説明
する実施例では、溶接ト−チに撮像器を固定して一体連
動としている。この態様では、撮像器から見た開先の溶
融プ−ル先端位置が、溶接ト−チから見た溶融プ−ル先
端位置に対応する。正確に言うと、撮像器から見た開先
の溶融プ−ル先端位置に、撮像器／溶接ト−チ間相対位
置差（固定値）分の補正を加えることによ、溶接ト−チ
から見た溶融プ−ル先端位置が得られる。撮像器の撮影
画面上で溶融プ−ル先端位置が一定位置となるように溶
接ト−チを駆動することにより、溶融プ−ル先端に対す
るト−チ位置が一定となり、溶融プ−ル先端に対して溶
接ト−チを所定位置に維持するためのデ−タ処理および
ト−チ駆動制御を、きわめて簡易に行なうことができ
る。

【００５１】しかし、溶接ト−チ支持系とは別の系で撮
像器を支持し、常時撮像器と溶接ト−チの相対位置差を
把握して、該相対位置差分、撮像器の撮影画面上で求め
た溶融プ−ル先端位置に補正を加えることにより、溶融
プ−ル先端位置に対する溶接ト−チの相対位置を求める
ことができる。したがって、必ずしも撮像器を溶接ト−
チと一体連動関係に支持する必要はない。

【００５２】本発明の他の目的および特徴は、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。

【００５３】

【実施例】図１に本発明の一実施例の機構概観を示す。
図１の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。溶接ト
−チ１の溶接ワイヤ２（溶接電極）の下端を中心とする
所定領域を撮影する撮像器（ＣＣＤカメラ）３から見
て、溶接対象材である右側鋼板ＷＲと左側鋼板ＷＬとの
間に、ｙ方向に延びる開先４があり、この開先４に略平
行に台車レ−ル５が配置されて、このレ−ル５に走行台
車６が載っている。台車６にｚ駆動器７（図２）が搭載
され、このｚ駆動器７でｘ駆動器８（図２）が支持され
ている。このｘ駆動器８でｘ方向に延びるト−チ支持軸
９が支持されその先端に、ｘ方向に延びるスライドア−
ム１０の後端が挿入され、ト−チ支持軸９に対してｘ方
向にスライドしうるが、ｘスライドロック摘子１１でト
−チ支持軸９に固定されている。

【００５４】スライドア−ム１０の先端にはｙ方向に延
びるスリ−ブがあり、このスリ−ブに、スリ−ブの中心
軸（ｙ軸平行線）を中心に、図１上ではｙ方向に延びる
回動ア−ム１２の後端が回転自在に支持されているが、
ｙ回転ロック摘子１３でア−ム１０の先端のスリ−ブに
固定されている。回動ア−ム１２の先端側は２股に分れ
ており、分岐脚の間にト−チ固定ブロック１４が挿入さ
れ、図１上ではｘ方向に延びるピン１５で、回動ア−ム
１２に、それに対してピン１５を中心に回動自在に支持
されているが、ｘ回転ロック摘子１６で回転ア−ム１２
に固定されている。ト−チ固定ブロック１４に溶接ト−
チ１が固定されている。

【００５５】ト−チ固定ブロック１４にはカメラ支持ア
−ム１７が固着されており、このア−ム１７に撮像器
（ＣＣＤカメラ）３が固定されている。撮像器３の対物
端に、約６００ｎｍ未満の短波長光を減光し６００ｎｍ
以上の長波長光を透過する光フィルタ１８が装着されて
おり、この光フィルタ１８が、ア−ク光を減光し開先の
溶融プ−ルの発光を透過する。これにより、撮像器３の
撮影画像は、ア−ク光が弱く溶融プ−ルの発光が明瞭な
画像となる。撮像器３の視野中心線は、溶接中の溶接ワ
イヤ２の下端と略交叉し、溶接ト−チ軸（中心軸）に対
して４５°傾斜している。

【００５６】図１は、溶接ト−チ１を、水平Ｖ型開先４
を溶接する姿勢に設定した状態を示し、溶接ト−チ１の
中心軸は垂直軸ｚに平行であり、撮像器３の視野中心線
は水平ワ−ク（溶接対象材：被溶接材）に対して、すな
わち水平面ｘｙに対して４５度の角度をなす。

【００５７】すみ肉溶接，重ねすみ肉溶接，レ型開先お
よび仕口開先のときには、溶接ト−チ１の中心軸は、開
先４の中心線（ｙ方向に延びる）に対して例えば９０°
（α＝０）あるいはその前後に、また水平面ｘｙに対し
て所要の角度β°（例えば４５°）に、溶接ト−チ１の
姿勢が設定される。この場合、垂直面ｙｚに対しては
（９０−β）°、ｘｚ面に対しては平行又はその前後の
角度となる。このようにト−チ姿勢を設定するときに
は、ｘ回転ロック摘子１６を緩めて回動ア−ム１２に対
してト−チ固定ブロック１４をピン１５を中心に角度α
まで廻わし、ｘ回転ロック摘子１６を締め込む。次に、
ｙ回転ロック摘子１３を緩めてア−ム１０の先端のスリ
−ブに対して回動ア−ム１２を回転可としてそれを角度
βまで廻わし、ｙ回転ロック摘子１３を締め込む。次に
ｘスライドロック摘子１１を緩めてア−ム１０をト−チ
支持軸９に対してｘ方向にスライド可として、溶接ト−
チ１の溶接ワイヤ２の先端を開先の真上とするようにア
−ム１０のｘ位置を調整し、ｘスライドロック摘子１１
を締め込む。

【００５８】溶接ト−チ１のｚ位置設定および調整は、
後述の操作盤２０（図２）上のｚ位置調整スイッチを操
作して台車６上のｚ駆動器７（図２）に上，下駆動指示
を与えて行ない、ｘ位置調整もｘ位置調整スイッチを操
作してｘ駆動器８（図２）に左，右駆動指示を与えて行
なう。角度α，βの調整は、上述の角度設定の作業と同
様な作業で行なう。なお、溶接ト−チ１の姿勢（α，
β）をどのように変更しても、溶接ト−チ１に対する撮
像器３の相対位置関係は不変であり、撮像器３の撮影画
面上におけるト−チ像の位置は変わらない。図１に示す
溶接ト−チ１の姿勢は、α＝０，β＝０のものである。

【００５９】図２に、図１に示す溶接装置の倣い制御系
のシステム構成を示す。走行台車６に搭載されたｚ駆動
器７は、ｘ駆動器８を支持しこれをｚ方向に昇，降駆動
する駆動機構７ａ，支持物（ｘ駆動器８）が上リミット
位置にあるか否を検出する位置センサ７ｂ，駆動機構７
ａの電気モ−タＭ１を正，逆転駆動するモ−タドライバ
７ｃ、および、位置センサ７ｂが上リミット位置を検出
したときこれを表わす電気信号を発生する信号処理回路
７ｄが備わっており、電気モ−タＭ１が正回転するとｘ
駆動器８をｚ方向で、下方に駆動し、逆回転すると上方
に駆動する。

【００６０】ｘ駆動器８には、ト−チ支持軸９を支持し
これをｘ方向に進，退駆動する駆動機構８ａ，ト−チ支
持軸９が引込みリミット位置にあるか否を検出する位置
センサ８ｂ，駆動機構８ａの電気モ−タＭ２を正，逆転
駆動するモ−タドライバ８ｃ、および、位置センサ８ｂ
が引込みリミット位置を検出したときこれを表わす電気
信号を発生する信号処理回路８ｄが備わっており、電気
モ−タＭ２が正回転するとト−チ支持軸９をｘ方向で、
鋼板ＷＬに近付く方向に突き出し、逆回転すると鋼板Ｗ
Ｌから離れる方向に引き込む。

【００６１】走行台車６には、車輪を回転駆動する駆動
機構６ａ，車輪の所定小角度回転あたり１パルスの電気
パルスを発生するパルス発生器６ｂ，その電気パルスを
カウントして台車６の所定短距離のｙ方向走行あたり１
パルスの走行同期パルスＰｍを発生する信号処理回路６
ｃ、および、操作盤２０からの往，復移動指令および速
度指令に応じて駆動機構６ａの電気モ−タＭ３を正，逆
回転駆動するモ−タドライバ６ｄが備わっており、電気
モ−タＭ３が正回転すると台車６はｙ方向に往移動し
（図１上の矢印Ａｙ）、逆回転すると復移動する。

【００６２】溶接電源２２は、操作盤２０からの溶接オ
ン指令および溶接電流指令に応じて溶接ト−チ１の溶接
ワイヤ（溶接電極）２に＋電圧を印加して溶接電流を給
電する。母材である鋼板ＷＲ，ＷＬは溶接電源２２の接
地線に接続されている。

【００６３】操作盤２０は、溶接条件（溶接電流，溶接
電圧，溶接速度，ワイヤ送給速度）を設定し制御するコ
ントロ−ラを含み、溶接機構と作業者とのインタ−フェ
−スであり、台車６の往，復駆動指令，自動走行スタ−
ト／停止指令，速度指令，ｚ駆動器７およびｘ駆動器８
の昇降，進退指令，溶接開始／停止指令，溶接電流指
令，ア−ク電圧指令および開先倣い開始／停止指令を作
業者が入力又は設定するための操作スイッチおよび摘
子、ならびに、指令状態表示灯および溶接状態（台車走
行速度，溶接電流値，ア−ク電圧値）表示用のメ−タ等
が備わっている。操作盤２０には溶接条件設定ユニット
２１が接続されている。

【００６４】溶接条件設定ユニット２１は、溶接モ−ド
（開先種別：Ｖ型，すみ肉，重ねすみ肉，レ型，仕口）
指定デ−タ，撮影画像サンプリング周期，教示領域パタ
−ン指定デ−タ，設定しているト−チ姿勢（α，β），
揺動有／無指定デ−タ，揺動パタ−ンデ−タ，揺動速
度，揺動幅および揺動基点を、作業者との対話形式で、
２次元ディスプレイ上のテ−ブルに入力するものであ
り、登録（設定）キ−入力があると、該テ−ブル（の上
記デ−タ）が、倣いコントロ−ラ２６に転送され、コン
トロ−ラ２６のマイクロコンピュ−タ２６ａは、受け取
ったテ−ブル（のデ−タ）を内部メモリに書込み、教示
領域パタ−ン指定デ−タを領域設定＆モニタユニット２
８に転送する。

【００６５】倣いコントロ−ラ２６は、受け取ったテ−
ブルの「揺動有／無」デ−タが「揺動無」を表わすもの
であるときには、このデ−タを揺動コントロ−ラ１９に
転送する。揺動コントロ−ラ１９のマイクロコンピュ−
タ１９ａはこれを内部メモリに書込む。テ−ブルの「揺
動有／無」デ−タが「揺動有」であると、倣いコントロ
−ラ２６は、溶接モ−ド指定デ−タを参照する。

【００６６】溶接モ−ド指定デ−タがＶ型開先溶接（図
１）を指定するものであるときには、倣いコントロ−ラ
２６は、揺動パタ−ン，揺動速度，揺動幅および揺動基
点を水平面ｘｙ上のものとして、「揺動有」デ−タと共
に、揺動コントロ−ラ１９に転送する。すなわち、揺動
パタ−ンが時系列の振りパタ−ンであると時間軸値およ
び振り値をそのまま時間値およびｘ軸値として与え、揺
動パタ−ンがｙ（台車移動量）系列の振りパタ−ンであ
ると、振り値およびｙ値をそのままｘ軸値およびｙ軸値
として与える。揺動速度はｘ方向の速度として、揺動幅
はｘ方向の幅として、また揺動基点は開先中心線のｘ位
置（本実施例では溶融プ−ルの先端のｘ位置を開先中心
線のｘ位置と見なす）からのｘ距離として与える。これ
らが、溶接モ−ドがＶ型開先溶接のときの揺動パラメ−
タである。

【００６７】溶接モ−ドが、溶接ト−チ１の中心軸が水
平ｘｙ面に対して９０°未満で傾斜したものとなる傾斜
姿勢（例えばα＝０°，β＝４５°）となるすみ肉溶
接，重ねすみ肉溶接，レ型開先溶接又は仕口開先溶接で
あったときには、倣いコントロ−ラ２６は、揺動パタ−
ン，揺動速度，揺動幅および揺動基点を、ｘ，ｙ，ｚ成
分にベクトル分解して揺動コントロ−ラ１９に転送す
る。すなわち、揺動パタ−ンが時系列の振りパタ−ンで
あると、振り値を角度α，βに基づいてｘ成分値とｚ成
分値にベクトル分解してこれらを時間軸値と共に与え
る。揺動パタ−ンがｙ（台車移動量）系列の振りパタ−
ンであると、振り値を角度α，βに基づいてｘ成分値と
ｚ成分値にベクトル分解してこれらをｙ軸値と共に与え
る。揺動速度は角度α，βに基づいてｘ成分値とｚ成分
値にベクトル分解して、揺動幅もｘ成分値とｚ成分値に
ベクトル分解して、また揺動基点も角度α，βに基づい
てｘ成分値とｚ成分値にベクトル分解して、開先中心線
のｘ，ｚ位置からのｘ距離，ｚ距離として与える。これ
らが、溶接モ−ドがすみ肉溶接，重ねすみ肉溶接，レ型
開先溶接又は仕口開先溶接のときの揺動パラメ−タであ
る。

【００６８】揺動コントロ−ラ１９は、操作盤２０から
溶接スタ−ト指令を受けると、内部メモリの「揺動有／
無」デ−タを参照して、それが「揺動無」であるときに
は、揺動タイミング信号ＰｔをＨ（位置検出指示レベ
ル）とし、これを保持して、倣いコントロ−ラ２６が与
える倣いずれ修正量デ−タ（ｘ位置修正量および又はｚ
位置修正量）に対応してｘ駆動器８，ｚ駆動器７を駆動
する。これにより、溶接ワイヤ２の下端が溶融プ−ルの
先端に対して、所定（教示デ−タを摘出し教示メモリに
書込んだとき）の位置（ｘおよびｚ方向）となるよう
に、溶接ト−チ１が、ｘ駆動および又はｚ駆動される。
「揺動無」のときには、溶接ト−チ１を揺動駆動しな
い。

【００６９】「揺動有／無」デ−タが「揺動有」を指示
するものであるときには、揺動コントロ−ラ１９は、上
述の揺動パラメ−タに従ってｘ駆動器８を介して溶接ト
−チ１をｘ方向のみに揺動駆動し（Ｖ型開先溶接のと
き）、又は、溶接ト−チ１をｘ駆動器８およびｚ駆動器
７を介してｘ，ｚ方向に同時に揺動駆動し（すみ肉溶
接，重ねすみ肉溶接，レ型開先溶接又は仕口開先溶接の
とき）、この揺動が揺動基点を中心とする所定狭幅内に
ある間揺動タイミング信号ＰｔをＨ（位置検出指示レベ
ル）として該狭幅外にある間はＬ（位置検出不可）と
し、かつ、倣いコントロ−ラ２６が与える倣いずれ修正
量デ−タに対応してその分、揺動基点をずらす。これに
より、溶接ワイヤ２の下端が揺動しつつその揺動基点
が、溶融プ−ルの先端に対して、所定（教示パタ−ンを
摘出したとき）の位置（ｘおよびｚ方向）となるように
溶接ト−チ１が、ｘ駆動および又はｚ駆動される。

【００７０】ビデオコントロ−ラ２３は、定周期で、撮
像器３をリセットして１フレ−ムの撮影を開始しそして
設定されているシャッタ速度対応の露光時間の後に撮像
器３からビデオ信号を読出して分配器２４に与える。分
配器２４はビデオ信号を画像処理装置２７に与え、ＶＴ
Ｒ（録画装置）および又はモニタＴＶが接続されている
ときにはそれらにもビデオ信号を与える。

【００７１】画像処理装置２７は、ビデオ信号に増幅処
理およびデジタル変換処理を施してビデオ信号を画像デ
−タ（多階調デジタルデ−タ）に変換して画像処理装置
２７内の多階調フレ−ムメモリに書込み、これを終える
毎にレディ（１フレ−ム分の画像デ−タ読出し可）を位
置検出器２５に報知する。

【００７２】位置検出器２５のマイクロコンピュ−タ２
５ａは、溶接条件設定ユニット２１に作業者が入力した
画像サンプリング周期で、画像デ−タをメモリ２５ｂに
読込む。すなわち、該画像サンプリング周期で定まる画
像デ−タ読込みタイミングになると、揺動コントロ−ラ
１９が与える揺動タイミング信号ＰｔがＨ（位置検出指
示レベル）かをチェックして、それがＬ（位置検出不
可）であるとＨに立上るのを待って、Ｈになると、画像
処理装置２７の報知信号がビジィからレディに変わるの
を待って、レディに切換わると、画像処理装置２７に１
フレ−ム分の画像デ−タの転送を要求し、画像処理装置
２７が送って来る画像デ−タをメモリ２５ｂに書込む。
そして、書込んだ画像デ−タに基づいて撮影画面上の溶
融プ−ル像の先端位置と溶接ワイヤ下端像の位置とを検
索し、そして溶融プ−ル像の先端位置に対する溶接ワイ
ヤ下端像の位置の差（位置差）を算出して倣いコントロ
−ラ２６に与える。

【００７３】画像処理装置２７は、位置検出器２５から
の画像デ−タ転送要求に応答して１フレ−ム分の画像デ
−タを位置検出器２５に転送すると、同じ１フレ−ム分
の画像デ−タを領域設定＆モニタユニット２８にも転送
する。

【００７４】領域設定＆モニタユニット２８は、転送が
あった１フレ−ム分の画像デ−タを画像メモリに書込
み、２次元ディスプレイ（ＣＲＴ）に表示する。領域設
定＆モニタユニット２８には、該画像メモリ，その画像
デ−タを読出してＤ／Ａ変換して２次元ディスプレイに
与えるコントロ−ラ，表示画面（開先撮影画面）上に領
域を指定（入力）するためのキ−ボ−ドおよびマウス、
ならびに、画像メモリから読出すデ−タを、入力された
領域を表わす領域線図の位置で領域線を表わすものに置
換する画像合成器を含み、コントロ−ラは、倣いコント
ロ−ラ２６から教示領域パタ−ン指定デ−タを受けて内
部メモリに書込み、位置検出器２５には領域指定デ−タ
を転送する。すなわち、教示領域パタ−ンには、次の表
２に示す５種があり、各パタ−ン内の各教示領域の、撮
像器５の画面上のサイズおよび位置は基準値（固定値）
であり、コントロ−ラは教示領域パタ−ン指定デ−タが
表わす教示領域パタ−ンを、２次元ディスプレイ上の開
先撮影画面上に重ね表示する。

【００７５】 表２ 教示領域 適用 パタ−ンＮｏ． 含まれる教示領域 推奨モ−ド 備考 １ Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３， Ｖ型開先溶接 第２実施態様 Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ レ型開先溶接 仕口開先溶接 ２ Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３， すみ肉溶接 第２実施態様 Ｐ７ ３ Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３， 重ねすみ肉溶接 第２実施態様 Ｐ８，Ｐ９ ４ Ｐｊ （モ−ド不問） 第１実施態様 （ｊ＝４，５，６，７， ８又は９の１つのみ） ５ Ｐ４，Ｐ５ Ｖ型開先溶接 第１実施態様 レ型開先溶接 仕口開先溶接。

【００７６】この２次元ディスプレイに表示された教示
領域パタ−ンの各領域のサイズおよび位置は、キ−ボ−
ドおよびマウスを使用して、作業者が変更および調整を
することができる。また、複数の領域を含むパタ−ンで
は、領域（の表示）を選択的に消去（領域除去）するこ
とができる。作業者が登録（設定）キ−を操作すると、
領域設定＆モニタユニット２８のコントロ−ラは、教示
領域パタ−ンの表示中の領域を特定するデ−タ（各領域
Ｎｏ．，その表示位置＆サイズ，消去された領域はその
領域Ｎｏ．と消去（不存在）を示すデ−タ）を内部メモ
リに書込み、かつ、位置検出器２５に、領域指定デ−タ
として、教示領域パタ−ンＮｏ．と共に、転送する。位
置検出器２５はこれらのデ−タを内部メモリにセ−ブす
ると共に、位置検出タイミング信号ＰｔがＨであると即
座に、ＬであるとＨに立上るのを待ってかつ画像処理装
置２７から１フレ−ムの画像デ−タを受け取った後に、
領域デ−タに基づいて各領域の画像デ−タを切出して領
域別に教示メモリ２５ｃに書込む。これら各領域の画像
デ−タが、その後画面上から各領域を切出す領域検索に
おいて参照する教示デ−タとなる。

【００７７】このように各領域の画像デ−タ（教示デ−
タ）をメモリ２５ｃに書込むと位置検出器２５は、倣い
コントロ−ラ２６に教示デ−タを格納したことを表わす
信号を転送する。この信号に応答して倣いコントロ−ラ
２６は、揺動コントロ−ラ１９に、ｚ駆動器７，ｘ駆動
器８の現在位置デ−タおよび揺動基点デ−タの転送を要
求し、それらを受けると、参照位置レジスタに書込む。

【００７８】次に、作業者の操作と、それに対応する図
２に示すシステム各要素の動作概要を説明する。

【００７９】１．準備作業 作業者は、開先４と実質上平行となり、しかも開先４と
の距離が実質上基準距離（固定値）となるように、台車
レ−ル５を鋼板ＷＲ上に設置し、レ−ル５上に台車６を
載せて、操作盤２０のキ−およびスイッチを操作して走
行台車６を溶接開始位置又はその前，後に駆動する。そ
して、待機姿勢設定キ−を押す。

【００８０】２．待機姿勢設定 操作盤２０が、待機姿勢設定キ−のオンを表わす信号
（待機姿勢指示信号）を揺動コントロ−ラ１９に与え、
揺動コントロ−ラ１９のコンピュ−タ１９ａがこの信号
に応答して、ｚ駆動器７およびｘ駆動器８を待機位置に
設定する。すなわち、ｚ駆動器７の位置センサ７ｂの上
リミット位置にあるか否かを表わす位置信号を参照し
て、上リミット位置にないと電気モ−タＭ１を逆回転駆
動し、上リミット位置になるとこの駆動を停止し、ｚ位
置レジスタをクリアする。そして電気モ−タＭ１を正回
転ステップ駆動して１ステップ駆動毎にｚ位置レジスタ
のデ−タを１インクレメントし、ｚ位置レジスタのデ−
タが待機位置（上，下リミット位置の中間位置）になる
と、そこでモ−タ駆動を停止する。

【００８１】次にｘ駆動器８の位置センサ８ｂの引込み
リミット位置にあるか否かを表わす位置信号を参照し
て、引込みリミット位置にないと電気モ−タＭ２を逆回
転駆動し、引込みリミット位置になるとこの駆動を停止
し、ｘ位置レジスタをクリアする。そして電気モ−タＭ
２を正回転ステップ駆動して１ステップ駆動毎にｘ位置
レジスタのデ−タを１インクレメントし、ｘ位置レジス
タのデ−タが待機位置（引込みリミット位置と突出しリ
ミット位置の中間位置）になると、そこでモ−タ駆動を
停止する。

【００８２】なお、マイクロコンピュ−タ１９ａは、そ
の後モ−タＭ１を駆動するとき、１ステップ正回転駆動
のたびにｚ位置レジスタのデ−タを１インクレメント
し、１ステップ逆回転駆動のたびにｚ位置レジスタのデ
−タを１デクレメントする。これにより、ｚ位置レジス
タのデ−タは常時、台車６に対するト−チ支持軸９の高
さ（ｚ位置）を表わす。同様に、モ−タＭ２を駆動する
とき、１ステップ正回転駆動のたびにｘ位置レジスタの
デ−タを１インクレメントし、１ステップ逆回転駆動の
たびにｘ位置レジスタのデ−タを１デクレメントする。
これにより、ｘ位置レジスタのデ−タは常時、台車６に
対するト−チ支持軸９の突出し長（ｘ位置）を表わす。

【００８３】３．ト−チ姿勢，位置の設定 作業者は上述の待機姿勢設定が終わると、実行しようと
する溶接モ−ド（Ｖ型開先溶接，すみ肉溶接，重ねすみ
肉溶接，レ型開先溶接，仕口溶接）に対応して溶接ト−
チ１の姿勢（角度α，β）を設定する。そして操作盤２
０のキ−およびスイッチを操作して溶接ト−チ１（支持
軸９）をｘ方向およびｚ方向に駆動して、溶接ワイヤ２
の先端を開先の基準位置に合わせ、そして、台車ｙを駆
動して溶接ワイヤ２を溶接開始位置に合わせる。

【００８４】４．溶接条件の設定 作業者は、台車走行速度（溶接速度），溶接電流および
溶接ア−ク電圧（ワイヤ突出長）は操作盤２０に設定す
る。溶接モ−ド（開先種別：Ｖ型，すみ肉，重ねすみ
肉，レ型，仕口），画像サンプリング周期，教示領域パ
タ−ンＮｏ．，設定しているト−チ姿勢（α，β），揺
動有／無、ならびに、揺動有と指定したときは揺動パタ
−ン，揺動速度，揺動幅および揺動基点、を溶接条件設
定ユニット２１に入力する。作業者が溶接モ−ド以下を
ユニット２１に入力しそして登録キ−を操作すると、ユ
ニット２１が、入力デ−タを倣いコントロ−ラ２６に転
送する。コントロ−ラ２６のマイクロコンピュ−タ２６
ａは、受け取ったデ−タを内部メモリに書込み、撮影画
像サンプリング周期および教示領域パタ−ンＮｏ．をそ
れぞれ位置検出器２５および領域設定＆モニタユニット
２８に転送する。

【００８５】倣いコントロ−ラ２６は、「揺動有／無」
デ−タを揺動コントロ−ラ１９に転送し、「揺動有」の
ときには更に溶接モ−ドに対応して揺動パラメ−タを生
成してそれも揺動コントロ−ラ１９に転送し、揺動コン
トロ−ラ１９はこれらを内部メモリにセ−ブする。

【００８６】領域設定＆モニタユニット２８は、受取っ
た教示領域パタ−ンＮｏ．に対応する領域表示パタ−ン
を内部メモリから読出して、ユニット２８内の２次元デ
ィスプレイに表示する。この段階で画像処理装置２７か
らの画像デ−タを読込んでいるときには、画像デ−タが
表わす画像と領域表示パタ−ンとの重ね画像が２次元デ
ィスプレイに表示される。

【００８７】５．溶接の開始 作業者が操作盤２０の溶接スタ−トキ−を操作すると、
操作盤２０が溶接電源２２に溶接電源オンを指示し、溶
接ア−クが発生すると安定時間後に溶接電源２２がア−
クオンを操作盤２０に報知し、操作盤２０がこれに応答
して台車６の走行を開始し、同時に揺動コントロ−ラ１
９に溶接スタ−トを報知する。これに応答して揺動コン
トロ−ラ１９は、内部メモリの「揺動有／無」デ−タを
参照してそれが「揺動有」であれば、内部メモリの揺動
パラメ−タに従った揺動制御を開始する。

【００８８】溶接がスタ−トすると、画像処理装置２７
が与える画像デ−タが、撮像器３の、溶接中の開先部の
画像を表わすものになるので、領域設定＆モニタユニッ
ト２８の２次元ディスプレイの表示が、該開先部画像に
領域表示パタ−ンを重ねた画像となり、開先部画像上の
溶融プ−ル，溶接ワイヤ，ア−ク，ト−チ等の像に対す
る領域表示パタ−ンの各領域（例えば図８，図１３，図
１４のＰ１〜Ｐ９）の位置関係を明瞭に視認しうる。

【００８９】６．教示デ−タの設定 作業者は、必要ならば操作盤２０もしくは溶接条件設定
ユニット２１を用いて溶接条件を調整して好ましい溶接
状態とし、そして領域設定＆モニタユニット２８の２次
元ディスプレイに表示されている領域表示パタ−ンの各
領域の位置およびサイズを、画像認識精度を高くするよ
うに調整する。また、不要な領域は消去する。そして溶
接状態が好ましく、しかも開先部画像に対する領域表示
パタ−ンの各領域（Ｐ１〜Ｐ９）の分布が適のときに、
領域設定＆モニタユニット２８の参照値設定キ−を操作
する。領域設定＆モニタユニット２８はこれに応答し
て、位置検出器２５および倣いコントロ−ラ２６に、参
照デ−タ摘出指示信号と、教示領域パタ−ンＮｏ．，教
示領域表示パタ−ン上の各領域Ｎｏ，位置およびサイズ
も与える。

【００９０】位置検出器２５および倣いコントロ−ラ２
６はこの信号を受けると、教示領域パタ−ンＮｏ．等の
デ−タを内部メモリにセ−ブする。そして位置検出器２
５は、揺動コントロ−ラ１９が与える揺動タイミング信
号ＰｔがＨかをチェックして、それがＬであるとＨに立
上るのを待って、Ｈになると、画像処理装置２７の報知
信号がビジィからレディに変わるのを待って、レディに
切換わると、画像処理装置２７に１フレ−ム分の画像デ
−タの転送を要求し、画像処理装置２７が送って来る画
像デ−タをメモリ２５ｂに書込む。そして領域表示パタ
−ンＮｏ．および各領域Ｎｏ，位置およびサイズによっ
て特定される各領域の画像デ−タをメモリ２５ｂから切
出して、各領域Ｎｏ．宛てに、教示メモリ２５ｃに書込
む。このように教示メモリ２５ｃに書込んだ画像デ−タ
が教示デ−タである。

【００９１】倣いコントロ−ラ２６は、教示領域パタ−
ンＮｏ．，教示領域表示パタ−ン上の各領域Ｎｏ．およ
び位置に基づいて、開先幅基準値および開先／ト−チ間
距離基準値を算出し基準値レジスタに格納する。

【００９２】すなわち、まず表示中の教示領域Ｐｉ（ｉ
＝１〜９）の画面上の位置Ｐｉ（Ｘ，Ｙ）を、溶接ト−
チ１の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する面上の
位置に変換し、更に溶接ト−チ１のｘ，ｙ，ｚ座標軸系
のｘ位置およびｚ位置に分解して、Ｐｉ基準値レジスタ
に書込む。

【００９３】そして、領域パタ−ンＮｏ．１（表２）の
場合には、教示領域Ｐ５／Ｐ４間の画面上のＸ距離Ｘ５
４＝Ｘ５−Ｘ４および中間位置Ｘｃ５４＝（Ｘ５＋Ｘ
４）／２を算出して、これらを溶接ト−チ１の座標軸系
の、カメラ視野中心線に直交する面上の値ｘｚ５４およ
びｘｚｃ５４に変換し、これらのｘｚ５４，ｘｚｃ５４
を、角度α，βに対応して、溶接ト−チ１の座標軸系の
ｘ軸開先幅値ｘ５４およびｚ軸開先幅値ｚ５４，ｘ軸開
先基準位置ｘｃ５４およびｚ軸開先基準位置ｚｃ５４に
分解して、ｘ軸開先幅値ｘ５４およびｚ軸開先幅値ｚ５
４を、Ｐ５／Ｐ４（開先幅）基準値レジスタに格納す
る。次に、ｘ軸開先基準位置ｘｃ５４およびｚ軸開先基
準位置ｚｃ５４と、Ｐ１基準値レジスタ，Ｐ２基準値レ
ジスタおよびＰ３基準値レジスタそれぞれの、ｘ位置お
よびｚ位置との、それぞれの差ｘｄＰ５４／Ｐ１および
ｚｄＰ５４／Ｐ１，ｘｄＰ５４／Ｐ２およびｚｄＰ５４
／Ｐ２、ならびに、ｘｄＰ５４／Ｐ３およびｚｄＰ５４
／Ｐ３、を算出して、Ｐ１／（Ｐ５＋Ｐ４）位置差レジ
スタ，Ｐ２／（Ｐ５＋Ｐ４）位置差レジスタならびにＰ
３／（Ｐ５＋Ｐ４）位置差レジスタ、に書込む。

【００９４】領域パタ−ンＮｏ．２の場合には、倣いコ
ントロ−ラ２６は、教示領域Ｐ７の画面上の位置を、溶
接ト−チ１の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の位置に変換し、更に溶接ト−チ１のｘ，ｙ，ｚ座
標軸系のｘ位置およびｚ位置に分解して、Ｐ７基準値レ
ジスタに書込む。そしてＰ７基準値レジスタのｘ位置お
よびｙ位置と、Ｐ１基準値レジスタ，Ｐ２基準値レジス
タおよびＰ３基準値レジスタそれぞれの、ｘ位置および
ｚ位置との、それぞれの差ｘｄＰ７／Ｐ１およびｚｄＰ
７／Ｐ１，ｘｄＰ７／Ｐ２およびｚｄＰ７／Ｐ２、なら
びに、ｘｄＰ７／Ｐ３およびｚｄＰ７／Ｐ３、を算出し
て、Ｐ１／Ｐ７位置差レジスタ，Ｐ２／Ｐ７位置差レジ
スタならびにＰ３／Ｐ７位置差レジスタ、に書込む。

【００９５】また、領域パタ−ンＮｏ．３の場合には、
教示領域Ｐ８の画面上の位置を、溶接ト−チ１の座標軸
系の、カメラ視野中心線に直交する面上の位置に変換
し、更に溶接ト−チ１のｘ，ｙ，ｚ座標軸系のｘ位置お
よびｚ位置に分解して、Ｐ８基準値レジスタに書込む。
そしてＰ８基準値レジスタのｘ位置およびｙ位置と、Ｐ
１基準値レジスタ，Ｐ２基準値レジスタおよびＰ３基準
値レジスタそれぞれの、ｘ位置およびｚ位置との、それ
ぞれの差ｘｄＰ８／Ｐ１およびｚｄＰ８／Ｐ１，ｘｄＰ
８／Ｐ２およびｚｄＰ８／Ｐ２、ならびに、ｘｄＰ８／
Ｐ３およびｚｄＰ８／Ｐ３、を算出して、Ｐ１／Ｐ８位
置差レジスタ，Ｐ２／Ｐ８位置差レジスタならびにＰ３
／Ｐ８位置差レジスタ、に書込む。加えて、教示領域Ｐ
９の画面上の位置を、溶接ト−チ１の座標軸系の、カメ
ラ視野中心線に直交する面上の位置に変換し、更に溶接
ト−チ１のｘ，ｙ，ｚ座標軸系のｘ位置およびｚ位置に
分解して、Ｐ９基準値レジスタに書込む。そしてＰ９基
準値レジスタのｘ位置およびｙ位置と、Ｐ１基準値レジ
スタ，Ｐ２基準値レジスタおよびＰ３基準値レジスタそ
れぞれの、ｘ位置およびｚ位置との、それぞれの差ｘｄ
Ｐ９／Ｐ１およびｚｄＰ９／Ｐ１，ｘｄＰ９／Ｐ２およ
びｚｄＰ９／Ｐ２、ならびに、ｘｄＰ９／Ｐ３およびｚ
ｄＰ９／Ｐ３、を算出して、Ｐ１／Ｐ９位置差レジス
タ，Ｐ２／Ｐ９位置差レジスタならびにＰ３／Ｐ９位置
差レジスタ、に書込む。

【００９６】領域パタ−ンＮｏ．５の場合も、領域パタ
−ンＮｏ．１の場合と同様に、教示領域Ｐ５／Ｐ４間の
画面上のＸ距離Ｘ５４＝Ｘ５−Ｘ４および中間位置Ｘｃ
５４＝（Ｘ５＋Ｘ４）／２を算出して、これらを溶接ト
−チ１の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する面上
の値ｘｚ５４およびｘｚｃ５４に変換し、これらのｘｚ
５４，ｘｚｃ５４を、角度α，βに対応して、溶接ト−
チ１の座標軸系のｘ軸開先幅値ｘ５４およびｚ軸開先幅
値ｚ５４，ｘ軸開先基準位置ｘｃ５４およびｚ軸開先基
準位置ｚｃ５４に分解して、ｘ軸開先幅値ｘ５４および
ｚ軸開先幅値ｚ５４を、Ｐ５／Ｐ４（開先幅）基準値レ
ジスタに格納する。

【００９７】７．倣い制御 作業者が操作盤２０の倣い指示キ−をオンすると、操作
盤２０がこれを表わす信号を位置検出器２５および倣い
コントロ−ラ２６に与える。位置検出器２５は、この信
号に応答して、画像デ−タ読取りを開始し、領域パタ−
ンＮｏ．が、４又は５のときには、所定周期で、撮影画
面上の溶融プ−ル像の先端位置を検索して倣いコントロ
−ラ２６に与える。領域パタ−ンＮｏ．が、１，２又は
３のときには、所定周期で、撮影画面上の溶融プ−ル像
の先端位置と溶接ワイヤ下端像の位置とを検索し、そし
て溶融プ−ル像の先端位置に対する溶接ワイヤ下端像の
位置の差（位置差）を算出して加えて、教示領域パタ−
ンＮｏ．が、１又は５（Ｖ型開先溶接：図１９，レ型開
先溶接：図１８、および、仕口開先溶接：図２１、のと
きに推奨される領域分布パタ−ン：Ｐ１〜Ｐ６の分布：
図１４）のときには、開先幅に対応する、教示領域Ｐ４
とＰ５の各対応領域間の位置差も算出して倣いコントロ
−ラ２６に与える。

【００９８】図３，図４および図５に、位置検出器２５
のマイクロコンピュ−タ２５ａの位置検出処理ＡＰＤの
概要を示す。コンピュ−タ２５ａは、撮影画像サンプリ
ング周期で定まる画像読取タイミングになると、揺動コ
ントロ−ラ１９が与える揺動タイミング信号ＰｔがＨか
をチェックして、それがＬであるとＨに立上るのを待っ
て、Ｈになると、画像処理装置２７の報知信号がビジィ
からレディに変わるのを待って（ステップ１，２，
３）、レディに切換わると、画像処理装置２７に１フレ
−ム分の画像デ−タの転送を要求し、画像処理装置２７
が送って来る画像デ−タを一時メモリ２５ｂに書込む
（ステップ４ａ）。以下においてカッコ内には、ステッ
プという語を省略して、ステップＮｏ．数字のみを記
す。

【００９９】次にコンピュ−タ２５ａは、領域パタ−ン
Ｎｏ．が４であるかをチェックして（４ｂ）、領域パタ
−ンＮｏ．４であると、一時メモリ２５ｂの画像デ−タ
群で表わされる一画面上の、教示領域Ｐｊ、ｊ＝４〜９
のいずれか１つ、の教示デ−タが表わす画像と最も相関
が高い対応領域を検索し、その相関係数Ｒｊｍと、画面
上の位置Ｐｊ（Ｘｂ，Ｙｂ）をメモリにセ−ブ（保存，
記憶）する（４ｃ）。この対応領域の検索の内容は、前
記（１）式の直前から直後にかけて説明した対応領域の
検索の内容と同様である。次にコンピュ−タ２５ａは、
最高相関係数Ｒｊｍが０．６以上であるかをチェックし
て（４ｄ）、０．６以上（検索した対応領域が、Ｐｊ画
像と同一画像である確信度が高い）であると、開先位置
レジスタＲＧＣ（内部メモリの一領域）に教示領域Ｐｊ
の対応領域であることを示しかつその対応領域の位置を
示すデ−タＰｊ（Ｘｂ，Ｙｂ）を書込み（４ｅ）、領域
パタ−ンＮｏ．および開先位置レジスタＲＧＣのデ−タ
を、倣いコントロ−ラ２６に転送する（図５の２３）。

【０１００】領域パタ−ンＮｏ．が４でなかったときに
は、それが５であるかをチェックして（４ｆ）、領域パ
タ−ンＮｏ．５であると、コンピュ−タ２５ａは、教示
領域Ｐ４が領域パタ−ンＮｏ．４に含まれているかをチ
ェックして、含まれているとその対応領域を検索し（４
ｇ）、それに成功すると教示領域Ｐ４の対応領域である
ことを示しその対応領域の画面上の位置を示すデ−タＰ
４（Ｘｂ，Ｙｂ）を開先左位置レジスタＲＧＬに書込む
（４ｈ，４ｉ）。そして次に、教示領域Ｐ５が領域パタ
−ンＮｏ．４に含まれているかをチェックして含まれて
いるとその対応領域を検索し（４Ｌ）、それに成功する
と教示領域Ｐ５の対応領域であることを示しその対応領
域の画面上の位置を示すデ−タＰ５（Ｘｂ，Ｙｂ）を開
先右位置レジスタＲＧＲに書込み（４ｍ，４ｎ）、レジ
スタＦＷＤに開先左右端検出に成功したことを表わす
「１」を書込む（４ｊ）。教示領域Ｐ４が領域パタ−ン
Ｎｏ．４に含まれていなかったとき、ならびに教示領域
Ｐ４の対応領域検索が不成功のときは、それを示すデ−
タを開先左位置レジスタＲＧＬに書込み、教示領域Ｐ５
が領域パタ−ンＮｏ．４に含まれていなかったとき、な
らびに教示領域Ｐ５の対応領域検索が不成功のときは、
それを示すデ−タを開先右位置レジスタＲＧＲに書込
む。そしてレジスタＦＷＤをクリアする（４ｋ，４
ｏ）。領域パタ−ンＮｏ．および開先左，右位置レジス
タＲＧＲＧＬ，ＲＧＲおよびレジスタＦＷＤのデ−タ
は、倣いコントロ−ラ２６に転送する（図５の２３）。

【０１０１】領域パタ−ンＮｏ．が４でも５でもない
と、コンピュ−タ２５ａは、教示領域Ｐ１が領域パタ−
ンに含まれているかをチェックして、含まれていると、
一時メモリ２５ｂの画像デ−タ群で表わされる一画面上
の、教示領域Ｐ１の教示デ−タが表わす画像と最も相関
が高い対応領域を検索し、その相関係数Ｒ１ｍと、画面
上の位置Ｐ１（Ｘａ，Ｙａ）をメモリにセ−ブ（保存，
記憶）する（５）。

【０１０２】次にコンピュ−タ２５ａは、最高相関係数
Ｒ１ｍが０．６以上であるかをチェックして（６）、
０．６以上（検索した対応領域が、Ｐ１画像と同一画像
である確信度が高い）であると、ト−チ位置レジスタＲ
ＴＰ（内部メモリの一領域）に教示領域Ｐ１であること
を示しかつその対応領域の位置を示すデ−タＰ１（Ｘ
ａ，Ｙａ）を書込み（７）、教示領域Ｐ２およびＰ３の
対応領域検索は行なわず、開先位置の検出（図５の１４
〜２２，２４〜３６）に進む。

【０１０３】教示領域Ｐ１が領域パタ−ンに含まれてい
なかった場合、ならびに、含まれていても、上述のよう
に算出した相関係数Ｒ１ｍが０．６未満（対応領域の検
索失敗）であると、コンピュ−タ２５ａは、教示領域Ｐ
２が領域パタ−ンに含まれているかをチェックして、含
まれていると、教示領域Ｐ２の教示デ−タが表わす画像
と最も相関が高い対応領域を上述のＰ１対応領域の検索
と同様に検索し（８）、これに成功すると（最高相関係
数Ｒ２ｍが０．６以上であると）、教示領域Ｐ２の対応
領域であることを示しその対応領域の画面上の位置を示
すデ−タＰ２（Ｘａ，Ｙａ）をト−チ位置レジスタＲＴ
Ｐに書込み（９，１０）、教示領域Ｐ３の対応領域検索
は行なわず、開先位置の検出に進む。

【０１０４】教示領域Ｐ２が領域パタ−ンに含まれてい
なかった場合、ならびに、含まれていても、上述のよう
に算出した相関係数Ｒ２ｍが０．６未満であると、コン
ピュ−タ２５ａは、教示領域Ｐ３が領域パタ−ンに含ま
れているかをチェックして、含まれていると、教示領域
Ｐ３の教示デ−タが表わす画像と最も相関が高い対応領
域を上述のＰ１対応領域の検索と同様に検索し（１
１）、これに成功すると（最高相関係数Ｒ３ｍが０．６
以上であると）、デ−タＰ３（Ｘａ，Ｙａ）をト−チ位
置レジスタＲＴＰに書込む（１２，１３）。

【０１０５】したがって、教示領域Ｐ１，Ｐ２又はＰ３
の対応領域の検索に成功すると、ト−チ位置レジスタＲ
ＴＰのデ−タが最新検出値に更新される。教示領域Ｐ
１，Ｐ２およびＰ３の対応領域の検索がいずれも不成功
であったときには、ト−チ位置レジスタＲＴＰは、前の
検索成功時のものに留まる。

【０１０６】次に図５を参照する。開先位置の検出に進
むとコンピュ−タ２５ａは、領域パタ−ンが、教示領域
Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ８，Ｐ９の分布のもの（図１３）である
「領域パタ−ンＮｏ．３」か、教示領域Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ
７の分布のもの（図８）である「領域パタ−ンＮｏ．
２」か、あるいは、教示領域Ｐ１〜Ｐ６の分布もの（図
１４）である「領域パタ−ンＮｏ．１」かをチエックす
る（１４，１５）。

【０１０７】「領域パタ−ンＮｏ．１」であるとコンピ
ュ−タ２５ａは、教示領域Ｐ４が領域パタ−ンに含まれ
ているかをチェックして、含まれていると教示領域Ｐ４
の対応領域を検索し（１６）、それに成功すると、教示
領域Ｐ４の対応領域であることを示しかつその位置を示
すデ−タＰ４（Ｘｂ，Ｙｂ）を開先左位置レジスタＲＧ
Ｌに書込む（１７，１８）。次に教示領域Ｐ５が領域パ
タ−ンに含まれているかをチェックして、含まれている
と教示領域Ｐ５の対応領域を検索し（１９）、それに成
功すると、教示領域Ｐ５の対応領域であることを示しか
つその位置を示すデ−タＰ５（Ｘｂ，Ｙｂ）を開先右位
置レジスタＲＧＲに書込み（２０，２１）、開先左右端
検出に成功したことを表わす「１」をレジスタＦＷＤに
書込む（２２）。

【０１０８】教示領域Ｐ４又はＰ５が領域パタ−ンに含
まれていなかった場合、ならびに、含まれていても少く
とも一方の対応領域検索が不成功のときは、レジスタＦ
ＷＤをクリアする（２４）。

【０１０９】次に、教示領域Ｐ６が領域パタ−ンに含ま
れているかをチェックして、含まれていると教示領域Ｐ
６の対応領域を検索し（２５）、それに成功すると、教
示領域Ｐ６の対応領域であることを示しかつその位置を
示すデ−タＰ６（Ｘｂ，Ｙｂ）を開先位置レジスタＲＧ
Ｃに書込む（２６，２７）。

【０１１０】「領域パタ−ンＮｏ．２」であった場合
は、コンピュ−タ２５ａは、教示領域Ｐ７の対応領域を
検索し（２８）、それに成功すると、教示領域Ｐ７の対
応領域であることを示しかつその位置を示すデ−タＰ７
（Ｘｂ，Ｙｂ）を開先位置レジスタＲＧＣに書込む（２
９，３０）。

【０１１１】「領域パタ−ンＮｏ．３」であった場合
は、コンピュ−タ２５ａは、教示領域Ｐ８が領域パタ−
ンに含まれているかをチェックして、含まれていると教
示領域Ｐ８の対応領域を検索し（３１）、それに成功す
ると教示領域Ｐ８の対応領域であることを示しかつその
位置を示すデ−タＰ８（Ｘｂ，Ｙｂ）を開先位置レジス
タＲＧＣに書込む（３２，３３）。教示領域Ｐ８が領域
パタ−ンに含まれていなかった場合、ならびに、含まれ
ていてもその対応領域の検索が不成功であると、教示領
域Ｐ９が領域パタ−ンに含まれているかをチェックし
て、含まれているとその対応領域を検索し（３４）、そ
れに成功すると、教示領域Ｐ９の対応領域であることを
示しかつその位置を示すデ−タＰ９（Ｘｂ，Ｙｂ）を開
先位置レジスタＲＧＣに書込む（３５，３６）。

【０１１２】開先位置検出（１４〜２２，２４〜３６）
を終えるとコンピュ−タ２５ａは、レディ（位置検出デ
−タ発生）を倣いコントロ−ラ２６に報知し、これに応
答して倣いコントロ−ラ２６がデ−タ転送要求を与える
と、位置検出器２５のコンピュ−タ２５ａは、領域パタ
−ンＮｏ．およびト−チ位置レジスタＲＴＰのデ−タ
と、それが領域パタ−ンＮｏ．１であるときには開先
左，右位置レジスタＲＧＬ，ＲＧＲ，レジスタＦＷＤお
よび開先位置レジスタＲＧＣのデ−タとを、倣いコント
ロ−ラ２６に転送し（２３）、コントロ−ラ２６はこれ
らのデ−タを内部メモリに書込む。領域パタ−ンＮｏ．
２又は３であるときには、コンピュ−タ２５ａは、領域
パタ−ンＮｏ．およびト−チ位置レジスタＲＴＰのデ−
タと、開先位置レジスタＲＧＣのデ−タを倣いコントロ
−ラ２６に転送する（２３）。

【０１１３】そして入力読取（１）に戻り、撮影画像サ
ンプリングの一周期時間が経過するのを待って、経過す
ると信号ＰｄがＨかつ画像処理装置２７が１フレ−ム画
像レディを報知して来るのを待つ（１〜３）。このレデ
ィが到来すると、上述のステップ４〜３６の処理を行な
う。これにより、倣いコントロ−ラ２６には略定周期
で、位置検出器２５が検出した位置デ−タが転送され
る。

【０１１４】図６に、倣いコントロ−ラ２６の倣い制御
の概要を示す。倣いコントロ−ラ２６のマイクロコンピ
ュ−タ２６ａは、位置検出器２５がレディ（位置検出デ
−タ発生）を報知して来るのを待ち（４１）、レディが
来ると、位置検出器２５にデ−タ転送を要求して、送ら
れて来るデ−タを内部メモリに書込む（４２，４３）。
次にコンピュ−タ２６ａは、位置ずれ量を算出する（４
４）。

【０１１５】すなわち、まず領域パタ−ンＮｏ．デ−タ
をチェックする。そして、それが「領域パタ−ンＮｏ．
４」であると、受信したデ−タに、開先位置レジスタＲ
ＧＣのデ−タＰｊ（Ｘｂ，Ｙｂ）があるので、これを溶
接ト−チ１の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α，βに対
応して、溶接ト−チ１の座標軸系のｘ位置およびｚ位置
に分解し、これらの位置の、Ｐｉ基準値レジスタ群の中
のＰｊレジスタのｘ位置およびｚ位置（前記「６．教示
デ−タの設定」で設定された値）との差ｄｘおよびｄｚ
を算出して出力レジスタに書込む（４４）。そして、出
力レジスタのデ−タは、揺動コントロ−ラ１９に転送す
る（４５）。揺動コントロ−ラ１９は、「揺動無」のと
きには、位置差ｄｘ，ｄｚ分、ト−チ支持軸９を、それ
らの位置差を零とする方向に、ｘ，ｚ駆動する。「揺動
有」のときには、位置差ｄｘ，ｄｚ分、それらの位置差
を零とする方向に、揺動基点を変更する。

【０１１６】「領域パタ−ンＮｏ．５」であったときに
は、受信したデ−タに、開先左，右位置レジスタＲＧ
Ｌ，ＲＧＲおよびレジスタＦＷＤのデ−タがあるので、
レジスタＦＷＤのデ−タが「１」であるかをチェックし
て、「１」であると、撮影画面上の開先幅ＲＧＲ−ＲＧ
Ｌと、開先中央位置（ＲＧＲ＋ＲＧＬ）／２を算出す
る。ここでＲＧＲは、開先右位置レジスタのデ−タＰ５
（Ｘｂ，Ｙｂ）が示すＰ５対応領域のＸ位置，ＲＧＬは
開先左位置レジスタのデ−タＰ４（Ｘｂ，Ｙｂ）が示す
Ｐ４対応領域のＸ位置である。次にこれらの算出値を溶
接ト−チ１の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α，βに対
応して、溶接ト−チ１の座標軸系のｘ軸開先幅検出値お
よびｚ軸開先幅検出値，ｘ軸開先中心位置およびｚ軸開
先中心位置に分解して、ｘ軸開先幅検出値およびｚ軸開
先幅検出値の、Ｐ５／Ｐ４（開先幅）基準値レジスタ
の、ｘ軸開先幅基準値ｘ５４およびｚ軸開先幅基準値ｚ
５４に対するずれ量（開先幅偏差）を算出し、出力レジ
スタに書込み、そしてずれ量（開先幅偏差）に対応する
台車走行速度（溶接速度）補正値および「揺動有」のと
きには揺動幅補正値、「揺動無」のときは溶接電流補正
値を算出し、揺動幅補正値は出力レジスタに書込み、台
車走行速度補正値および溶接電流補正値を、溶接条件補
正指令として操作盤２０のコントロ−ラに転送する。こ
れらの補正値は、教示デ−タを摘出して教示メモリ２５
ｃに書込んだときの値（参照値）に対する補正量を意味
する。操作盤２０のコントロ−ラは、目標速度を、台車
走行速度参照値に補正値を加えた値に変更して、台車６
の走行速度が目標速度に合致するように、フィ−ドバッ
ク速度制御を行なう。また、目標溶接電流を溶接電流参
照値に補正値を加えた値に変更して溶接電源２２に与
え、溶接電源２２が溶接電流を該目標溶接電流に変更す
る。

【０１１７】コンピュ−タ２６ａはまた、Ｐｉ基準値レ
ジスタ群の中のＰ４基準値レジスタおよびＰ５基準値レ
ジスタのｘ値の中間値、および、ｚ値の中間値を算出し
て、この中間値に対する、前記開先中央位置（ＲＧＲ＋
ＲＧＬ）／２のｘ値およびｚ値のずれ量（ト−チ位置偏
差）を算出して出力レジスタに書込む（４４）。そして
出力レジスタのデ−タを、揺動コントロ−ラ１９に転送
する（４５）。揺動コントロ−ラ１９は、「揺動無」の
ときには、ト−チ位置偏差分、ト−チ支持軸９をｘ，ｚ
駆動する。「揺動有」のときには、受信したデ−タの中
の、開先幅偏差分揺動幅を変更し、かつ、ト−チ位置偏
差分、揺動基点を変更する。

【０１１８】「領域パタ−ンＮｏ．５」であっても、受
信したレジスタＦＷＤのデ−タが「０」（Ｐ４および又
はＰ５対応領域の検索が不成功）であった場合には、一
方の対応領域Ｐｊ（ｊ＝４又は５）の検索に成功してい
ると、これを溶接ト−チ１の座標軸系の、カメラ視野中
心線に直交する面上の値に変換し、変換して得た値を、
角度α，βに対応して、溶接ト−チ１の座標軸系のｘ位
置およびｚ位置に分解し、これらの位置の、Ｐｉ基準値
レジスタ群の中のＰｊレジスタのｘ位置およびｚ位置と
の差ｄｘおよびｄｚを算出して出力レジスタに書込む
（４４）。そして、出力レジスタのデ−タを、揺動コン
トロ−ラ１９に転送する（４５）。揺動コントロ−ラ１
９は、「揺動無」のときには、位置差ｄｘ，ｄｚ分、ト
−チ支持軸９を、それらの位置差を零とする方向に、
ｘ，ｚ駆動する。「揺動有」のときには、位置差ｄｘ，
ｄｚ分、それらの位置差を零とする方向に、揺動基点を
変更する。

【０１１９】位置ずれ量の算出（４４）に進んだときに
領域パタ−ンＮｏ．デ−タが「領域パタ−ンＮｏ．１」
であった場合は、受信したデ−タに、開先左，右位置レ
ジスタＲＧＬ，ＲＧＲ，レジスタＦＷＤおよび開先位置
レジスタＲＧＣのデ−タがあるので、コンピュ−タ２６
ａは、レジスタＦＷＤのデ−タが「１」であるかをチェ
ックして、「１」であると、撮影画面上の開先幅ＲＧＲ
−ＲＧＬと、開先中央位置（ＲＧＲ＋ＲＧＬ）／２を算
出する。ここでＲＧＲは、開先右位置レジスタのデ−タ
Ｐ５（Ｘｂ，Ｙｂ）が示すＰ５対応領域のＸ位置，ＲＧ
Ｌは開先左位置レジスタのデ−タＰ４（Ｘｂ，Ｙｂ）が
示すＰ４対応領域のＸ位置である。次にこれらの算出値
を溶接ト−チ１の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交
する面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α，β
に対応して、溶接ト−チ１の座標軸系のｘ軸開先幅検出
値およびｚ軸開先幅検出値，ｘ軸開先中心位置およびｚ
軸開先中心位置に分解して、ｘ軸開先幅検出値およびｚ
軸開先幅検出値の、Ｐ５／Ｐ４（開先幅）基準値レジス
タの、ｘ軸開先幅基準値ｘ５４およびｚ軸開先幅基準値
ｚ５４に対するずれ量（開先幅偏差）を算出し、出力レ
ジスタに書込む。

【０１２０】次に、受信したト−チ位置レジスタＲＴＰ
のデ−タ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３対応領域のいずれであるか
を示す領域Ｎｏ．デ−タと、対応領域の画面上位置（Ｘ
ａ，Ｘｂ）を示す位置デ−タ）を参照して、領域Ｎｏ．
デ−タをｉ（ｉ＝１，２又は３）とすると、対応領域ｉ
の画面上位置（Ｘａ，Ｘｂ）を溶接ト−チ１の座標軸系
のｘ値ｘｉおよびｚ値ｚｉに変換し、これらと上記ｘ軸
開先中心位置およびｚ軸開先中心位置とのそれぞれの位
置差ｘｄ５４／ｉおよびｚｄ５４／ｉを算出し、これら
の、Ｐｉ／（Ｐ５＋Ｐ４）位置差レジスタの位置差ｘｄ
Ｐ５４／Ｐｉ，ｚｄＰ５４／Ｐｉに対するずれ量（ト−
チ位置偏差）を算出し、出力レジスタに書込む。そして
ずれ量に対応する台車走行速度（溶接速度）補正値およ
び「揺動有」のときには揺動幅補正値、「揺動無」のと
きは溶接電流補正値を算出し、揺動幅補正値は出力レジ
スタに書込み、台車走行速度補正値および溶接電流補正
値を、溶接条件補正指令として操作盤２０のコントロ−
ラに転送する。これらの補正値は、教示デ−タを摘出し
て教示メモリ２５ｃに書込んだときの値（参照値）に対
する補正量を意味する。操作盤２０のコントロ−ラは、
目標速度を、台車走行速度参照値に補正値を加えた値に
変更して、台車６の走行速度が目標速度に合致するよう
に、フィ−ドバック速度制御を行なう。また、目標溶接
電流を溶接電流参照値に補正値を加えた値に変更して溶
接電源２２に与え、溶接電源２２が溶接電流を該目標溶
接電流に変更する。

【０１２１】出力レジスタのデ−タは、揺動コントロ−
ラ１９に転送する（４５）。揺動コントロ−ラ１９は、
「揺動無」のときには、ト−チ位置偏差分、ト−チ支持
軸９をｘ，ｚ駆動する。「揺動有」のときには、受信し
たデ−タの中の、開先幅偏差（ｘ軸開先幅検出値および
ｚ軸開先幅検出値の、Ｐ５／Ｐ４（開先幅）基準値レジ
スタの、ｘ軸開先幅基準値ｘ５４およびｚ軸開先幅基準
値ｚ５４に対するずれ量）分揺動幅を変更し、かつ、ト
−チ位置偏差分、揺動基点を変更する。

【０１２２】「領域パタ−ンＮｏ．１」であっても、受
信したレジスタＦＷＤのデ−タが「０」（Ｐ４，Ｐ５対
応領域の検索が不成功）であったときには、受信した、
開先位置レジスタＲＧＣのデ−タ（教示領域Ｐ６の対応
領域の位置）を溶接ト−チ１の座標軸系のｘ位置ｘ６お
よびｚ位置ｚ６に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
ＲＴＰのデ−タを参照して、対応領域ｉ（ｉ＝１，２又
は３）の画面上位置を溶接ト−チ１の座標軸系のｘ値ｘ
ｉおよびｚ値ｚｉに変換し、これらと上記ｘ位置ｘ６お
よびｚ位置ｚ６とのそれぞれの位置差ｘｄ６／ｉおよび
ｚｄ６／ｉを算出し、これらの、Ｐｉ／Ｐ６位置差レジ
スタの位置差ｘｄＰ６／Ｐｉ，ｚｄＰ６／Ｐｉに対する
ずれ量（ト−チ位置偏差）を算出し、出力レジスタに書
込む。

【０１２３】そして出力レジスタのデ−タ（ト−チ位置
偏差）を揺動コントロ−ラ１９に転送する（４５）。こ
の場合、揺動コントロ−ラ１９は、ト−チ位置偏差分、
「揺動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のとき
は揺動基点を、変更する。

【０１２４】位置ずれ量の算出（４４）に進んだときに
領域パタ−ンＮｏ．デ−タが「領域パタ−ンＮｏ．２」
であった場合には、コンピュ−タ２６ａは、受信した、
開先位置レジスタＲＧＣのデ−タ（教示領域Ｐ７の対応
領域の位置）を溶接ト−チ１の座標軸系のｘ位置ｘ７お
よびｚ位置ｚ７に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
ＲＴＰのデ−タを参照して、対応領域ｉ（ｉ＝１，２又
は３）の画面上位置を溶接ト−チ１の座標軸系のｘ値ｘ
ｉおよびｚ値ｚｉに変換し、これらと上記ｘ位置ｘ７お
よびｚ位置ｚ７とのそれぞれの位置差ｘｄ７／ｉおよび
ｚｄ７／ｉを算出し、これらの、Ｐｉ／Ｐ７位置差レジ
スタの位置差ｘｄＰ７／Ｐｉ，ｚｄＰ７／Ｐｉに対する
ずれ量（ト−チ位置偏差）を算出し、出力レジスタに書
込む。そして出力レジスタのデ−タ（ト−チ位置偏差）
を揺動コントロ−ラ１９に転送する（４５）。この場
合、揺動コントロ−ラ１９は、ト−チ位置偏差分、「揺
動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のときは揺
動基点を、変更する。

【０１２５】位置ずれ量の算出（４４）に進んだときに
領域パタ−ンＮｏ．デ−タが「領域パタ−ンＮｏ．３」
であった場合には、コンピュ−タ２６ａは、受信した領
域Ｎｏ．に対応して、それがＰ８対応領域を示すもので
あると、開先位置レジスタＲＧＣのデ−タ（教示領域Ｐ
８の対応領域の位置）を溶接ト−チ１の座標軸系のｘ位
置ｘ８およびｚ位置ｚ８に変換し、受信したト−チ位置
レジスタＲＴＰのデ−タを参照して、対応領域ｉ（ｉ＝
１，２又は３）の画面上位置を溶接ト−チ１の座標軸系
のｘ値ｘｉおよびｚ値ｚｉに変換し、これらと上記ｘ位
置ｘ８およびｚ位置ｚ８とのそれぞれの位置差ｘｄ８／
ｉおよびｚｄ８／ｉを算出し、これらの、Ｐｉ／Ｐ８位
置差レジスタの位置差ｘｄＰ８／Ｐｉ，ｚｄＰ８／Ｐｉ
に対するずれ量（ト−チ位置偏差）を算出し、出力レジ
スタに書込む。そして出力レジスタのデ−タ（ト−チ位
置偏差）を揺動コントロ−ラ１９に転送する（４５）。
この場合、揺動コントロ−ラ１９は、ト−チ位置偏差
分、「揺動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」の
ときは揺動基点を、変更する。

【０１２６】「領域パタ−ンＮｏ．３」の場合でも、受
信した領域Ｎｏ．がＰ９対応領域を示すものであると、
開先位置レジスタＲＧＣのデ−タ（教示領域Ｐ９の対応
領域の位置）を溶接ト−チ１の座標軸系のｘ位置ｘ９お
よびｚ位置ｚ９に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
ＲＴＰのデ−タを参照して、対応領域ｉ（ｉ＝１，２又
は３）の画面上位置を溶接ト−チ１の座標軸系のｘ値ｘ
ｉおよびｚ値ｚｉに変換し、これらと上記ｘ位置ｘ９お
よびｚ位置ｚ９とのそれぞれの位置差ｘｄ９／ｉおよび
ｚｄ９／ｉを算出し、これらの、Ｐｉ／Ｐ９位置差レジ
スタの位置差ｘｄＰ９／Ｐｉ，ｚｄＰ９／Ｐｉに対する
ずれ量（ト−チ位置偏差）を算出し、出力レジスタに書
込む。そして出力レジスタのデ−タ（ト−チ位置偏差）
を揺動コントロ−ラ１９に転送する（４５）。この場
合、揺動コントロ−ラ１９は、ト−チ位置偏差分、「揺
動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のときは揺
動基点を、変更する。

【０１２７】以上のようにずれ量を算出してそれを揺動
コントロ−ラ１９に転送すると倣いコントロ−ラ２６の
コンピュ−タ２６ａは、位置検出器２５がまた位置検出
を行なってレディを報知して来るのを待って、すなわ
ち、先に報知して来たレディがビジイ（位置検出処理
中）に変化し、そしてまたレディ（位置検出デ−タ生
成）に変化するのを待つ（４６−４１）。そしてビジイ
からレディに切換わると、上述の「デ−タ転送要求」
（４２）〜「ずれ量の転送」（４５）を実行する。

【０１２８】次に、上述の溶接装置（図１，図２）を用
いた溶接実験の結果を記す。開先倣い制御中、撮像器３
の撮影画像デ−タは、約２秒の周期で、ト−チ揺動駆動
の場合には、ト−チが揺動基点にあるときのタイミング
信号Ｐｔ＝Ｈに同期して位置検出器２５に読込んだ。し
たがって位置検出器２５の位置検出（図３〜図５）の実
行周期ならびに倣いコントロ−ラ２６の倣い制御周期も
約２秒である。倣い制御中は撮像器３のビデオ信号をＶ
ＴＲにて記録した。実験供試材は、次の通りである。

【０１２９】−溶接対象１− 図１７に示す、すみ肉開先４。下鋼板は、ｙ方向長さＬ
＝１０００ｍｍ，ｚ方向板厚Ｔ＝１５ｍｍ。上鋼板のｙ
方向長さも１０００ｍｍ。レール５は、開先４に平行な
直線に対して、そのｙ方向１０００ｍｍにつきｘ方向１
０ｍｍ，ｚ方向１０ｍｍの割合で傾斜した態様で、下鋼
板上に載置した。

【０１３０】−溶接対象２− 図１８に示す、重ねすみ肉開先４。上，下鋼板共に、ｙ
方向長さＬ＝１０００ｍｍ，ｚ方向板厚Ｔ＝３ｍｍ。レ
ール５は、開先４に平行な直線に対して、そのｙ方向１
０００ｍｍにつきｘ方向１０ｍｍ，ｚ方向１０ｍｍの割
合で傾斜した態様で、下鋼板上に載置した。

【０１３１】−溶接対象３− 図１９に示す、Ｖ型開先４。左右鋼板ＷＬ，ＷＲのｙ方
向長さＬ＝１０００ｍｍ，ｘ方向幅Ｗ＝４００ｍｍ，ｚ
方向板厚Ｔ＝１５ｍｍ，開先角度θ＝４０°，溶接スタ
ート側ルートギャップＧ＝６ｍｍ，溶接エンド側ルート
ギャップＧ＝１０ｍｍ。レール５は、開先４に平行な直
線に対して、そのｙ方向１０００ｍｍにつきｘ方向１０
ｍｍ，ｚ方向１０ｍｍの割合で傾斜した態様で、鋼板上
に載置した。

【０１３２】−溶接対象４− 図２０に示す左，右鋼板ＷＬ，ＷＲ間のレ形開先４。
左，右鋼板ＷＬ，ＷＲのｙ方向長さＬ＝１０００ｍｍ，
ｘ方向幅Ｗ＝４００ｍｍ，ｚ方向板厚Ｔ＝１５ｍｍ，左
鋼板ＷＬの開先角度θ＝３５°，溶接スタート側ルート
ギャップＧ＝６ｍｍ，溶接エンド側ルートギャップＧ＝
１０ｍｍで、レール５は、開先４に平行な直線に対し
て、そのｙ方向１０００ｍｍにつきｘ方向１０ｍｍ，ｚ
方向１０ｍｍの割合で傾斜した態様で、鋼板上に載置し
た。

【０１３３】−溶接対象５− 図２１に示す、左，右鋼板ＷＬ，ＷＲ間の仕口開先４。
左，右鋼板ＷＬ，ＷＲのｙ方向長さＬ＝１０００ｍｍ，
ｘ方向幅Ｗ＝４００ｍｍ，ｚ方向板厚Ｔ＝１５ｍｍ，左
鋼板ＷＬの開先角度θ＝３０°，溶接スタート側ルート
ギャップＧ＝６ｍｍ，溶接エンド側ルートギャップＧ＝
１０ｍｍで、レール５は、開先４に平行な直線に対し
て、そのｙ方向１０００ｍｍにつきｘ方向１０ｍｍ，ｚ
方向１０ｍｍの割合で傾斜した態様で、鋼板上に載置し
た。

【０１３４】溶接は、次の表３に示す条件にて１パス実
施した。

【０１３５】

【表３】

【０１３６】溶接状態は、倣い制御中の撮像器３のビデ
オ信号をＶＴＲにて記録したビデオテープを、溶接後に
コマ送りで再生し、モニタＴＶ画面にスケールを当て肉
眼でワイヤ位置と開先位置を計測し位置差をスケ−ルフ
ァクタに従って実距離に換算し、開先中央に対するワイ
ヤ先端の最大左右倣いズレが±１ｍｍ以内を左右（ｘ方
向）倣い良好と評価した。また、ト−チ下端とワイヤ先
端距離が実距離に換算し２５ｍｍ±２ｍｍ以内を上下
（ｚ方向）倣い良好と評価した。ワイヤ先端の揺動幅を
実距離に換算して、「Ｇ−１」ｍｍから「Ｇ−２」ｍｍ
を幅倣い良好と評価した。

【０１３７】評価結果を次の表４に示す。表４上の丸印
が良好を意味する。

【０１３８】

【表４】

【０１３９】従来の、ビデオ信号を２値化して、２値デ
−タに基づいて開先位置又はア−ク位置を算出する位置
検出によれば、アーク光の輝度変動が少ないＡｒ−ＣＯ
₂の高溶接電流ではＰ４〜Ｐ９の領域内の溶融プ−ルの
位置を認識でき、左右倣いおよび上下倣い制御ができ
た。しかし、アーク光の輝度変動が大きなＣＯ₂溶接で
は、Ｐ４〜Ｐ９の領域内の溶融プ−ルの位置認識エラ−
が多く、左右倣いおよび上下倣い制御が不安定であっ
た。上述の本発明の開先倣い装置によれば、領域パタ−
ンＮｏ．４又は５の、開先対応物の像を含む教示領域Ｐ
４〜Ｐ９の位置（基準値）に対する、検索した対応領域
の位置（検出値）の差に従った左右倣いおよび上下倣い
の精度および信頼性が高く、また、領域パタ−ンＮｏ．
１，２又は３の、ワイヤ下端，ワイヤ主部又はト−チ下
端の像を含む領域（教示領域Ｐ１〜Ｐ３の対応領域）
と、開先対応物の像を含む領域（教示領域Ｐ４〜Ｐ９の
対応領域）の摘出と、それらの領域の位置差に従った左
右倣いおよび上下倣いならびに開先幅倣いの精度および
信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の外観を示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は正面図である。

【図２】 図１に示す実施例の電気系システムを示すブ
ロック図である。

【図３】 図２に示す位置検出器２５のコンピュ−タ２
５ａの位置検出処理ＡＰＤの一部を示すフロ−チャ−ト
である。

【図４】 図２に示す位置検出器２５のコンピュ−タ２
５ａの位置検出処理ＡＰＤの他の一部を示すフロ−チャ
−トである。

【図５】 図２に示す位置検出器２５のコンピュ−タ２
５ａの位置検出処理ＡＰＤの残部を示すフロ−チャ−ト
である。

【図６】 図２に示す倣いコントロ−ラ２６の倣い制御
ＦＤＣの概要を示すフロ−チャ−トである。

【図７】 （ａ）は、図１に示す溶接ト−チ１の、すみ
肉溶接中の溶接対象材に対する姿勢を示す簡略化した斜
視図、（ｂ）は正面図である。

【図８】 図１に示す撮像器３の、すみ肉溶接中の撮影
画面を示す平面図である。

【図９】 図１に示す撮像器３の、すみ肉溶接中の撮影
画面を示す平面図であり、図８に示す画像を撮影してい
るときの位置から溶接ト−チ１が、溶接方向Ａｙの方向
から見て右側にずれたときの撮影画面を示す。

【図１０】 図１に示す撮像器３の、すみ肉溶接中の撮
影画面を示す平面図であり、図８に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ１が、溶接方向Ａｙの方
向から見て左側にずれたときの撮影画面を示す。

【図１１】 図１に示す撮像器３の、すみ肉溶接中の撮
影画面を示す平面図であり、図８に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ１が、溶接方向Ａｙの方
向から見て左上側にずれたときの撮影画面を示す。

【図１２】 図１に示す撮像器３の、すみ肉溶接中の撮
影画面を示す平面図であり、図８に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ１が、溶接方向Ａｙの方
向から見て右下側にずれたときの撮影画面を示す。

【図１３】 図１に示す撮像器３の、重ねすみ肉溶接中
の撮影画面を示す平面図である。

【図１４】 図１に示す撮像器３の、Ｖ型開先を溶接中
の撮影画面を示す平面図である。

【図１５】 図１に示す撮像器３で撮影し図２に示す教
示メモリ２５ｃに書込んでいる、教示領域の各画素の教
示デ−タが表わす輝度（横軸）と、その後撮像器３で撮
影し図２に示す一時メモリ２５ｂに書込んだ、教示領域
に対応する領域の対応画素の画像デ−タが表わす輝度
（縦軸）の分布を示すグラフである。

【図１６】 図８，図１３および図１４に示す教示領域
Ｐ１〜Ｐ９を示す拡大平面図である。

【図１７】 すみ肉溶接対象材を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は右側面図である。

【図１８】 重ねすみ肉溶接対象材を示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は右側面図である。

【図１９】 Ｖ型開先の溶接対象材を示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は右側面図である。

【図２０】 レ型開先の溶接対象材を示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は右側面図である。

【図２１】 仕口開先の溶接対象材を示し、（ａ）は平
面図、（ｂ）は右側面図である。

【符号の説明】

１：溶接ト−チ ２：溶接ワイヤ ３：撮像器 ４：開先 ５：レ−ル ６：走行台車 ９：ト−チ支持軸 １０：スライドア−ム １１：ｘスライドロック摘子 １２：回動ア−ム １３：ｙ回転ロック摘子 １４：ト−チ固定ブロッ
ク １５：ピン １６：ｘ回転ロック摘子 １７：カメラ支持ア−ム １８：光フィルタ ＷＲ：右鋼板 ＷＬ：左鋼板 Ａｙ：溶接方向（溶接中の台車走行方向） ３１：溶接ト−チの下端像 ３２：ワイヤ主部の像 ３３：ア−ク像 ３４：開先像 ３５：溶融プ−ル像 ３５ｔ：溶融プ−ル像の
先端 Ｐ１〜Ｐ９：教示領域

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開先が延びるｙ方向に直交する方向に溶接
   ト−チを駆動するト−チ駆動器，該溶接ト−チによる溶
   接中の開先を撮影する２次元撮影器，その撮影画面上の
   光像を表わす画像デ−タに基づいて開先の位置を算出す
   る情報処理手段，算出した位置に対する溶接ト−チの位
   置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−
   チを駆動する倣い制御器、を含む開先倣い装置におい
   て、 前記情報処理手段は、前記２次元撮影器の撮影画面上
   の、溶融プール像のｙ方向先端像領域およびその位置を
   検索し、前記倣い制御器は、検索した位置に対して溶接
   ト−チが設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接
   ト−チを駆動する、ことを特徴とする開先倣い装置。
2. 【請求項２】前記２次元撮影器は溶接ト−チと連動し、
   前記倣い制御器は、前記２次元撮影器の撮影画面上の、
   前記情報処理手段が検索した位置が該画面上の設定位置
   となる方向に溶接ト−チを駆動する、請求項１記載の開
   先倣い装置。
3. 【請求項３】開先が延びるｙ方向に直交する方向に溶接
   ト−チを駆動するト−チ駆動器，該溶接ト−チによる溶
   接中の開先を撮影する２次元撮影器，その撮影画面上の
   光像を表わす画像デ−タに基づいて開先の位置を算出す
   る情報処理手段，算出した位置に対する溶接ト−チの位
   置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−
   チを駆動する倣い制御器、を含む開先倣い装置におい
   て、 前記情報処理手段は、前記２次元撮影器の撮影画面上
   の、溶融プール像のｙ方向先端像の、一部である第１領
   域およびそれより開先を横切る方向にずれた第２領域な
   らびに各領域の位置を検索し、前記倣い制御器は、それ
   らの位置差に対応してそれが大きいと広く溶接ト−チの
   揺動幅を変更する、ことを特徴とする開先倣い装置。
4. 【請求項４】前記倣い制御器は、第１領域と第２領域の
   位置に対して溶接ト−チが設定位置となる方向に前記駆
   動器を介して溶接ト−チを駆動する、請求項３記載の開
   先倣い装置。
5. 【請求項５】前記情報処理手段は、溶融プール像のｙ方
   向先端領域の画像デ−タを書込むための教示メモリ；前
   記２次元撮影器の撮影画面の画像デ−タを書込む一時メ
   モリ；および、該一時メモリの一画面の画像デ−タの、
   前記教示メモリの画像デ−タと相関が高い対応領域およ
   びその位置を検索する検索手段；を含む、請求項１，請
   求項２，請求項３又は請求項４記載の開先倣い装置。
6. 【請求項６】前記２次元撮影器は、溶接ア−ク光を減光
   し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタを装備したＣＣ
   Ｄカメラである、請求項１，請求項２，請求項３，請求
   項４又は請求項５記載の開先倣い装置。
7. 【請求項７】開先が延びるｙ方向に直交する方向に溶接
   ト−チを駆動するト−チ駆動器，該溶接ト−チによる溶
   接中の開先を撮影する２次元撮影器，その撮影画面上の
   光像を表わす画像デ−タに基づいて溶接対象に対する溶
   接作用手段の位置を算出する情報処理手段、および、算
   出した位置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して
   溶接ト−チを駆動する倣い制御器、を含む開先倣い装置
   において、 前記情報処理手段は、前記２次元撮影器の撮影画面上
   の、溶融プール像のｙ方向先端に対する溶接作用手段の
   像位置を算出し、前記倣い制御器は算出した位置が設定
   位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動
   する、ことを特徴とする開先倣い装置。
8. 【請求項８】前記情報処理手段は、溶融プール像のｙ方
   向先端を含む第１領域と、溶接作用手段の像の少くとも
   一部を含む第２領域の画像デ−タを書込むための教示メ
   モリ；前記２次元撮影器の撮影画面の画像デ−タを書込
   む一時メモリ；該一時メモリの一画面の画像デ−タの、
   前記教示メモリの第１領域および第２領域の画像デ−タ
   と相関が高い第３領域および第４領域を検索する検索手
   段；および、第３領域と第４領域の画面上の位置差を算
   出する相対位置演算手段；を含み、前記倣い制御器は、
   算出された位置差が設定値となる方向に前記駆動器を介
   して溶接ト−チを駆動する；請求項７記載の開先倣い装
   置。
9. 【請求項９】前記情報処理手段は、溶融プール像のｙ方
   向先端を含む領域をｘ方向に分割した第１Ｒ領域および
   第１Ｌ領域と、溶接作用手段の像の少くとも一部を含む
   第２領域の画像デ−タを書込むための教示メモリ；前記
   ２次元撮影器の撮影画面の画像デ−タを書込む一時メモ
   リ；該一時メモリの一画面の画像デ−タの、前記教示メ
   モリの第１Ｒ領域，第１Ｌ領域および第２領域の画像デ
   −タと相関が高い第３Ｒ領域，第３Ｌおよび第４領域を
   検索する検索手段；および、第３Ｒ領域と第３Ｌ領域の
   中間点と第４領域との画面上の位置差を算出する相対位
   置演算手段；を含み、前記倣い制御器は、算出された位
   置差が設定値となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−
   チを駆動する；請求項７記載の開先倣い装置。
10. 【請求項１０】前記検索手段は、第３Ｒ領域と第３Ｌ領
    域のｘ方向位置差を算出して前記倣い制御器に与え、該
    倣い制御器は該位置差に対応してそれが増大すると台車
    の走行速度を低く溶接ト−チの揺動幅を広く変更し該位
    置差が減少すると走行速度を高く溶接ト−チの揺動幅を
    狭く変更する、請求項９記載の開先倣い装置。
11. 【請求項１１】溶接作用手段は、溶接ア−ク，それを発
    生する溶接ワイヤ、および、溶接ワイヤを保持する溶接
    ト−チ、の少くとも一者である、請求項７，請求項８，
    請求項９又は請求項１０記載の開先倣い装置。
12. 【請求項１２】前記２次元撮影器は、溶接ア−ク光を減
    光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタを装備したＣ
    ＣＤカメラである、請求項１１記載の開先倣い装置。