JPH11226766A - Method for controlling laser welding position - Google Patents

Method for controlling laser welding position

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Publication number
JPH11226766A
JPH11226766A JP10034812A JP3481298A JPH11226766A JP H11226766 A JPH11226766 A JP H11226766A JP 10034812 A JP10034812 A JP 10034812A JP 3481298 A JP3481298 A JP 3481298A JP H11226766 A JPH11226766 A JP H11226766A
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JP
Japan
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welding
keyhole
welding position
laser beam
laser
Prior art date
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Application number
JP10034812A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Takahashi
雅伸 高橋
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11226766A publication Critical patent/JPH11226766A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a welding position by optically detecting an object to be welded, in butt welding by a laser beam. SOLUTION: A keyhole 4 or a molten pool 5 formed in a weld zone and a butt groove 2 are irradiated with an ultraviolet laser as a measuring laser beam, detecting an image consisting of wavelength components in the ultraviolet region containing the wavelength of the ultraviolet laser, determining from this image the position of the butt groove 2 and the keyhole 4 or the molten pool 5, and controlling the welding position. By the irradiation of the ultraviolet laser, not only the welding laser beam (infrared region) but also the reflected light from the weld zone (melting part), for which a visible ray region is the main body, and the reflected light of the ultraviolet laser beam are separated by a filter. In the reflected light beams, by detecting the components in the ultraviolet region, an image in the part irradiated with the welding laser beam and in its neighborhood can be directly obtained, enabling the welding position to be measured.

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】この発明は、レーザビームに
よる突合せ溶接において、溶接対象を光学的に検出して
溶接位置を制御するためのレーザ溶接位置制御方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser welding position control method for controlling a welding position by optically detecting an object to be welded in butt welding using a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ溶接法は、ガス溶接法と比べて、
溶け込みが深く高速な溶接が可能であり、また、溶接部
の幅(「溶け込み幅」という)が狭いので溶接に必要な
総入熱量が少なくて済む。そこで、鋼管の製造において
も、このレーザ溶接法の適用が試みられている。その場
合、レーザ溶接法においては、ガス溶接法と比べて溶け
込み幅が狭いことから、溶接位置の精密な制御が必要で
ある。そこで、レーザ溶接位置の制御方法において、い
くつかの技術が提案されている。
2. Description of the Related Art Laser welding is more efficient than gas welding.
High-speed welding with deep penetration is possible, and the total heat input required for welding can be reduced because the width of the welded portion (referred to as “penetration width”) is narrow. Therefore, application of this laser welding method has been attempted also in the production of steel pipes. In that case, in the laser welding method, since the penetration width is narrower than in the gas welding method, precise control of the welding position is required. Therefore, several techniques have been proposed for controlling the laser welding position.

【0003】特開平8−57667号公報は、面温度計
およびCCDカメラを用いたシームずれ量検出方法を開
示する(以下、「先行技術1」という)。先行技術1で
は、金属帯をオープンパイプに成形してその端面を高周
波加熱し、衝合点付近の温度分布を面温度計により測定
している。更に、これより上流側で金属帯の端面をCC
Dカメラで検出し、これらの面温度計およびCCDカメ
ラの測定結果に基づき、衝合点位置を算出するというも
のである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-57667 discloses a seam shift amount detection method using a surface thermometer and a CCD camera (hereinafter referred to as “prior art 1”). In Prior Art 1, a metal strip is formed into an open pipe, the end face of which is heated by high frequency, and the temperature distribution near the abutment point is measured by a surface thermometer. Further, the end face of the metal band is
The position of the collision point is calculated based on the results detected by the surface thermometer and the CCD camera.

【0004】特開平8−323477号公報は、オープ
ンパイプの内側に光源を設け、2つの端面の隙間から出
てくる光をCCDカメラで検出し、この測定結果を画像
処理することにより、衝合点位置を算出する発明を開示
する(以下、「先行技術2」という)。先行技術2で
は、光源に用いる光としては、0.5〜0.7μmの波
長域に高強度の発光輝線を有することが好ましく、これ
により、溶接用レーザの反射光や予備加熱により赤熱し
たシームエッジ部からの放射等の外乱を除去できると記
載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-323377 discloses a method in which a light source is provided inside an open pipe, light coming out of a gap between two end faces is detected by a CCD camera, and the measurement result is image-processed to obtain a collision point. An invention for calculating a position is disclosed (hereinafter, referred to as “prior art 2”). In Prior Art 2, the light used for the light source preferably has a high-intensity luminescent line in a wavelength range of 0.5 to 0.7 μm, whereby the seam edge that is glowed by the reflected light of the welding laser or preheating. It is described that disturbance such as radiation from a part can be removed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、先行技
術は、いずれも金属帯の端面の衝合点(溶接位置)をそ
こから離れた位置の端面の画像から、画像処理により推
定する方法である。これらの方法は、金属帯の端面の形
状が直線状または常に一定の曲線を描くことを前提とし
ている。しかし、実際には、金属帯の端面は多少なりと
も波打っており、それに伴い、衝合点の推定位置も波打
つことになる。そのため、溶接位置が実際の衝合点から
外れる。
As described above, the prior arts all use a method of estimating an abutting point (welding position) of an end face of a metal strip from an image of the end face at a position away from the end face by image processing. is there. These methods are based on the premise that the shape of the end face of the metal strip draws a straight line or a constant curve. However, actually, the end face of the metal band is somewhat wavy, and accordingly, the estimated position of the abutment point is also wavy. Therefore, the welding position deviates from the actual abutment point.

【0006】先行技術で、衝合点の推定位置の誤差を解
消するには、衝合点(溶接位置)の近くで金属帯の端面
の検出を行うことが必要である。しかし、先行技術1で
は、溶接位置の近くで金属帯の端面を検出すると、溶接
熱の影響が強くなり、高周波加熱による温度分布が変化
する。その結果、温度分布に基づき金属帯の端面の検出
を行うことも不可能となり、衝合点の位置を推定するた
めのデータが得られなくなる。
In the prior art, in order to eliminate the error of the estimated position of the abutting point, it is necessary to detect the end face of the metal strip near the abutting point (welding position). However, in the prior art 1, when the end face of the metal band is detected near the welding position, the influence of welding heat increases, and the temperature distribution due to high-frequency heating changes. As a result, it becomes impossible to detect the end face of the metal strip based on the temperature distribution, and data for estimating the position of the collision point cannot be obtained.

【0007】先行技術2では、溶接位置近くで金属帯の
端面を検出するには、光源を溶接位置の近くに設置する
必要がある。しかし、溶接位置の近くでは溶接のスパッ
タ等により光源が汚損し、測定ができなくなる。
In the prior art 2, in order to detect the end face of the metal strip near the welding position, it is necessary to install a light source near the welding position. However, near the welding position, the light source is stained by welding spatter or the like, and measurement cannot be performed.

【0008】また、この技術で光源に用いている光の波
長域(0.5〜0.7μm)は可視光領域である。高温
の溶接部(溶融部)からの光は、肉眼では直視できない
ことからも分かるように、可視光領域の波長の成分が強
い。このように溶接部から熱放射される光は、測定用の
光源の波長域を含んでいるため、その光が反射して測定
器に入射すると、金属帯の端面の検出における外乱とな
る。また、溶接部からの光が測定用の波長域に入るた
め、溶接部を直接観察することは不可能であった。
The wavelength range (0.5 to 0.7 μm) of light used as a light source in this technique is a visible light range. As can be seen from the fact that light from a high-temperature welded portion (melted portion) cannot be directly seen with the naked eye, the wavelength component in the visible light region is strong. Since the light thermally radiated from the welding portion includes the wavelength range of the light source for measurement, when the light is reflected and enters the measuring instrument, it becomes disturbance in detecting the end face of the metal band. Further, since the light from the welded portion enters the wavelength range for measurement, it was impossible to directly observe the welded portion.

【0009】従って、この発明の目的は、上述の問題を
解決し、金属帯の端面の形状によらず、溶接位置を精度
良く制御することが可能なレーザ溶接位置制御方法を提
供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a laser welding position control method capable of controlling a welding position with high accuracy irrespective of the shape of the end face of a metal strip. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
レーザビームによる突合せ溶接の際、溶接対象を光学的
に検出して溶接位置を制御する溶接位置制御方法におい
て、レーザビームの照射により溶接部に形成されるキー
ホールまたは溶融池、および、その近傍の突合せ開先
に、測定用のレーザ光として紫外レーザを照射し、前記
突合せ開先、および、前記キーホールまたは前記溶融池
からの反射光の内、前記紫外レーザの波長を含む紫外領
域の波長成分からなる画像を検出して、この画像から前
記突合せ開先、および、前記キーホールまたは前記溶融
池の位置を求めることにより、溶接位置を制御すること
に特徴を有するものである。
According to the first aspect of the present invention,
In a butt welding by a laser beam, in a welding position control method for optically detecting a welding target and controlling a welding position, a keyhole or a weld pool formed in a welded portion by irradiation of a laser beam, and the vicinity thereof. The butt groove is irradiated with an ultraviolet laser as a laser beam for measurement, and the butt groove, and of the reflected light from the keyhole or the molten pool, wavelength components in the ultraviolet region including the wavelength of the ultraviolet laser. The welding position is controlled by detecting an image consisting of: and obtaining the butt groove and the position of the keyhole or the molten pool from the image.

【0011】この発明では、溶接部に形成されるキーホ
ール等および突合せ開先に紫外レーザを照射している。
測定用のレーザ光として紫外レーザを照射することによ
り、溶接用のレーザビーム(赤外領域)はもとより、可
視光領域が主体の溶接部(溶融部)からの反射光と測定
用のレーザ光の反射光とを分離することができる。紫外
領域を分離することは、フィルタにより容易に実現でき
る。
According to the present invention, an ultraviolet laser is applied to a keyhole or the like formed in a welded portion and a butt groove.
By irradiating an ultraviolet laser as a measuring laser beam, not only a welding laser beam (infrared region) but also a reflected light from a welding portion (fused portion) mainly in a visible light region and a measuring laser beam. The reflected light can be separated. Separating the ultraviolet region can be easily realized by a filter.

【0012】反射光の内、紫外領域の成分を検出するこ
とにより、溶接用のレーザビームが照射されている部分
およびその近傍の画像を直接得ることができる。このよ
うに、溶接位置を直接観察して測定することができるの
で、金属帯の端面の形状が不良であっても溶接位置が正
確に求まり、溶接位置の制御の精度が向上する。
By detecting a component in the ultraviolet region of the reflected light, an image of the portion irradiated with the welding laser beam and the vicinity thereof can be directly obtained. As described above, since the welding position can be directly observed and measured, the welding position can be accurately obtained even if the shape of the end face of the metal strip is defective, and the accuracy of the welding position control is improved.

【0013】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、キーホールまたは溶融池、および、その近
傍の突き合わせ開先を含む画像について、各画素を走査
して輝度のプロファイルを作成し、この輝度プロファイ
ルの形状の変化から前記突合せ開先と前記キーホールと
の境界および前記キーホールと前記溶融池との境界を判
別し、前記突合せ開先、および、前記キーホールまたは
前記溶融池のプロファイルからそれぞれの位置を算定す
ることにより、溶接位置を制御することに特徴を有する
ものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a brightness profile is created by scanning each pixel with respect to an image including a keyhole or a molten pool and a butt groove in the vicinity thereof. The boundary between the butt groove and the keyhole and the boundary between the keyhole and the molten pool are determined from the change in the shape of the luminance profile, and the butt groove and the keyhole or the molten pool are determined. The feature is that the welding position is controlled by calculating each position from the profile.

【0014】この発明では、輝度プロファイルの形状
は、溶接対象の場所により次のように変化する。まず、
突合せ開先の部分においては、開先加工された面の画像
は、金属帯の表面に比べて輝度が低くなる。これは、開
先加工面(面取り加工面)が金属帯の表面に対して急角
度(45°以上)の角度で傾斜してV字溝状となってい
ることにより、この面での反射光量は著しく減少するた
めである。これに比べて金属帯の表面は、表面酸化物に
よる乱反射により全方向への反射光が得られ、ある程度
の輝度を示すことになる。
According to the present invention, the shape of the brightness profile changes as follows depending on the location of the welding target. First,
In the butt groove, the image of the groove-processed surface has lower brightness than the surface of the metal strip. This is because the grooved surface (chamfered surface) is inclined at a steep angle (45 ° or more) with respect to the surface of the metal strip to form a V-shaped groove, and the amount of reflected light on this surface Is significantly reduced. On the other hand, the surface of the metal band has reflected light in all directions due to irregular reflection by the surface oxide, and exhibits a certain level of luminance.

【0015】突合せ開先とキーホールとの境界には溶融
金属があり、金属帯の表面の輝度と同等またはそれ以上
の輝度となる。これは、この溶融金属が突合せ開先によ
るV字溝を埋めることにより、平面に近づき反射光が得
られるためである。
There is a molten metal at the boundary between the butt groove and the keyhole, and the brightness is equal to or higher than the brightness of the surface of the metal strip. This is because the molten metal fills the V-shaped groove formed by the butt groove and approaches a flat surface to obtain reflected light.

【0016】キーホールの部分は、金属帯の表面に垂直
な壁により囲まれた開口部であり、壁面の可視光領域の
輝度は高い。しかし、一般にレーザ光は直進性が強く測
定用の紫外レーザ光は、キーホールの壁面で反射して金
属帯の裏側に抜けて行く。従って、この部分からの反射
光はほとんど画像には検出されないため、キーホールの
部分の輝度は低くなる。
The portion of the keyhole is an opening surrounded by a wall perpendicular to the surface of the metal strip, and the wall has high luminance in the visible light region. However, in general, the laser light has high straightness, and the ultraviolet laser light for measurement is reflected on the wall surface of the keyhole and passes through the back side of the metal band. Therefore, the reflected light from this portion is hardly detected in the image, so that the brightness of the keyhole portion is low.

【0017】溶融池の部分では、測定用の紫外レーザ光
は溶融金属の表面で反射するので、金属帯の表面の輝度
と同等またはそれ以上の輝度となる。特に紫外レーザ光
の正反射の位置で画像を検出する場合、溶融池の輝度は
高くなる。これは、酸化物等に覆われた金属帯の表面よ
りも、溶融金属である溶融池の表面の方が反射率が高
く、反射の指向性も強い(正反射の方向が特に強くな
る)ためである。
In the molten pool portion, the ultraviolet laser beam for measurement is reflected on the surface of the molten metal, so that the luminance is equal to or higher than the luminance of the surface of the metal band. In particular, when an image is detected at the position of specular reflection of ultraviolet laser light, the brightness of the molten pool increases. This is because the surface of the molten pool, which is a molten metal, has higher reflectivity and stronger directivity of reflection (particularly the direction of specular reflection) than the surface of the metal band covered with oxide or the like. It is.

【0018】このように、金属帯の各部分からの輝度プ
ロファイルが順次変化するので、得られた輝度プロファ
イルがどの部分に相当するのか判別できる。それらの輝
度プロファイルから、突合せ開先、および、キーホール
または溶融池のそれぞれの位置を算定する。次いで、算
定された位置の差が0となるよう、レーザビーム装置の
制御、即ち、溶接位置の制御を行う。
As described above, since the brightness profile from each portion of the metal strip changes sequentially, it is possible to determine to which portion the obtained brightness profile corresponds. From these brightness profiles, the butt groove and the position of each keyhole or weld pool are calculated. Next, control of the laser beam device, that is, control of the welding position, is performed so that the calculated position difference becomes zero.

【0019】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、突合せ開先、および、キーホールまたは溶
融池を含む画像の輝度プロファイルをそれぞれ複数の走
査線について測定し、得られた複数の輝度プロファイル
の平均値を算出し、この輝度プロファイルの平均値から
それぞれの位置を算定することに特徴を有するものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in accordance with the first aspect of the present invention, the brightness profile of an image including a butt groove and a keyhole or a molten pool is measured for each of a plurality of scanning lines, and the plurality of obtained profiles are obtained. Is calculated, and the respective positions are calculated from the average value of the luminance profiles.

【0020】この発明では、得られた輝度プロファイル
の平均値(平均輝度プロファイル)は、個々の走査線に
ついての輝度プロファイルのノイズが、平均化処理によ
り互いに打ち消し合い低減されている。従って、位置検
出にこの平均輝度プロファイルを用いることにより、位
置検出対象の検出精度が向上する。
According to the present invention, in the average value (average luminance profile) of the obtained luminance profiles, the noise of the luminance profile for each scanning line is canceled out by the averaging process. Therefore, by using this average luminance profile for position detection, the detection accuracy of the position detection target is improved.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図1は、この発明の溶接位
置の検出方法における検出器の配置を示す正面図であ
る。金属帯1の端面の突合せ部に、溶接用のレーザビー
ム10が照射されている。レーザビーム10の照射位置
3の前後に、紫外レーザ光源7およびカメラ9が配置さ
れている。紫外レーザ光源7から出た紫外レーザ光は、
金属帯1の表面で反射し、カメラ9に入射する。カメラ
9の前には、紫外光のみを透過する光学フィルタ8が取
り付けられており、赤外領域および可視光領域の成分が
除去される。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing an arrangement of detectors in the method for detecting a welding position according to the present invention. A laser beam 10 for welding is applied to the butted portion of the end face of the metal strip 1. An ultraviolet laser light source 7 and a camera 9 are arranged before and after the irradiation position 3 of the laser beam 10. The ultraviolet laser light emitted from the ultraviolet laser light source 7 is
The light is reflected by the surface of the metal strip 1 and enters the camera 9. An optical filter 8 that transmits only ultraviolet light is attached in front of the camera 9 to remove components in an infrared region and a visible light region.

【0022】紫外レーザ光源7とカメラ9との位置関係
は、特に限定されるものではなく、溶接装置の部品等の
設備配置から決めればよい。ただし、紫外レーザ光源7
またはカメラ9の位置が、金属帯1の表面に対して低角
度になり過ぎると、溶接位置が検出し難くなる。これ
は、レーザビーム10の照射位置3、即ち、溶接位置
が、溶接ビードの陰に隠れることがあるためである。従
って、紫外レーザ光源7またはカメラ9の位置は、金属
帯1の表面に対して溶接位置を見込む角度が、ある程度
確保できる位置とする必要がある。
The positional relationship between the ultraviolet laser light source 7 and the camera 9 is not particularly limited, and may be determined from the arrangement of equipment such as parts of a welding device. However, the ultraviolet laser light source 7
Alternatively, if the position of the camera 9 is too low with respect to the surface of the metal strip 1, it is difficult to detect the welding position. This is because the irradiation position 3 of the laser beam 10, that is, the welding position may be hidden behind the welding bead. Therefore, it is necessary that the position of the ultraviolet laser light source 7 or the camera 9 is set to a position at which an angle for the welding position with respect to the surface of the metal strip 1 can be secured to some extent.

【0023】図2は、カメラ9により得られる紫外領域
の波長成分による画像を模式的に示す図である。開先2
の部分は両側の部分(金属帯1の表面)より輝度が低
く、キーホール4の部分は更に輝度が低くなっている。
溶融池5の部分は金属帯1の表面と同等またはそれ以上
の輝度となり、溶接ビード6の部分は金属帯1の表面に
近い輝度となる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an image obtained by the camera 9 using wavelength components in the ultraviolet region. Groove 2
Is lower in brightness than the portions on both sides (the surface of the metal strip 1), and the portion of the keyhole 4 is further lower in brightness.
The portion of the molten pool 5 has a luminance equal to or higher than the surface of the metal band 1, and the portion of the weld bead 6 has a luminance close to the surface of the metal band 1.

【0024】この図2に示した線(走査線)a−a’〜
d−d’に沿って画像を走査すると、図3(a)〜
(d)に示す輝度プロファイルが得られる。図3(a)
の輝度プロファイルは、図の中央部に輝度の低い部分が
あり、これが開先2(斜面)に対応している。走査線a
−a’をキーホール4側に移動しても、開先2の部分を
通過する限りは輝度プロファイルの形状はあまり変化せ
ず、いずれも一定幅の輝度の低い部分を有している。
The lines (scanning lines) aa 'to-shown in FIG.
When the image is scanned along the line dd ′, FIG.
The luminance profile shown in (d) is obtained. FIG. 3 (a)
Has a low luminance portion at the center of the figure, which corresponds to groove 2 (slope). Scan line a
Even if −a ′ is moved to the keyhole 4 side, the shape of the luminance profile does not change much as long as it passes through the groove 2, and each has a low-luminance part with a constant width.

【0025】走査線b−b’においては、輝度プロファ
イルは図3(b)に示すようになり、輝度の低い部分が
消滅し多少の凹凸はあるものの比較的平坦な形状とな
る。これより、この走査線b−b’の位置が、突合せ開
先2とキーホール4との境界を通過していると判定す
る。
In the scanning line bb ', the luminance profile is as shown in FIG. 3 (b). The low-luminance portion disappears and has a relatively flat shape with some irregularities. Thus, it is determined that the position of the scanning line bb ′ passes through the boundary between the butt groove 2 and the keyhole 4.

【0026】次いで、図3(c)の輝度プロファイルで
は、再び図の中央部に輝度の低い部分が現れる。走査線
c−c’を更に(図の下方に)移動すると、この輝度の
低い部分は、幅が広がるが最大幅となった後は狭くな
る。最終的には、輝度プロファイルから輝度の低い部分
が消滅する。これより、輝度の低い部分が、キーホール
4に対応していると判定する。
Next, in the luminance profile of FIG. 3C, a low luminance portion appears again in the center of the figure. When the scanning line cc ′ is further moved (downward in the figure), the low-luminance portion increases in width but becomes narrower after reaching the maximum width. Eventually, the low luminance portion disappears from the luminance profile. From this, it is determined that the portion with low luminance corresponds to the keyhole 4.

【0027】このようにして得られた開先2およびキー
ホール4に対応する輝度プロファイル(図3(a)、
(c)を用いて、それぞれの位置を決定する。位置の決
定については、輝度の低い部分の中心の位置を、閾値の
設定等により求めればよい。
The luminance profile corresponding to the groove 2 and the keyhole 4 obtained in this manner (FIG. 3A,
Each position is determined using (c). Regarding the determination of the position, the position of the center of the low luminance portion may be obtained by setting a threshold value or the like.

【0028】更に位置決定の精度を上げるには、走査線
の数を増やして輝度プロファイルを加算(平均)すれば
よい。開先2またはキーホール4を通過する走査線の数
をM本、走査線の番号をj、走査方向の画素の番号をi
とし、座標(i,j)における輝度をIijとすれば、
輝度プロファイルの加算値(ヒストグラム)Piは、次
式(1)のように表される。
To further improve the accuracy of position determination, the number of scanning lines may be increased and the luminance profile may be added (averaged). The number of scanning lines passing through the groove 2 or the keyhole 4 is M, the number of scanning lines is j, and the number of pixels in the scanning direction is i.
And the luminance at coordinates (i, j) is Iij,
The added value (histogram) Pi of the luminance profile is represented by the following equation (1).

【0029】Pi=ΣIij・・・(1) ここで、記号Σは添字jについての1からMまでの和を
表す。なお、このヒストグラムPiをMで割れば、平均
値Pi/M(平均輝度プロファイル)となることは言う
までもない。
Pi = ΣIij (1) Here, the symbol Σ represents the sum of 1 to M for the subscript j. It is needless to say that dividing the histogram Pi by M results in an average value Pi / M (average luminance profile).

【0030】得られたヒストグラムPiについては、個
々の走査線による輝度プロファイルのノイズが走査線同
士で互いに打ち消し合うため、ノイズが低減されてい
る。従って、このヒストグラムPiを位置検出に用いる
ことにより、検出精度が向上する。このヒストグラムP
iから、対象となる部分の位置を決定する方法は、Pi
の値に閾値(ただし、個々の輝度プロファイルの閾値の
M倍)を設けて両端の位置を求めその中央とする方法、
積分により重心の位置を決定する方法、または、簡単な
方法として最小値となる位置を見つける方法等、適宜用
いることができる。
In the obtained histogram Pi, the noise in the luminance profile due to the individual scanning lines cancels each other between the scanning lines, so that the noise is reduced. Therefore, by using the histogram Pi for position detection, detection accuracy is improved. This histogram P
The method of determining the position of the target portion from i is Pi
A threshold value (however, M times the threshold value of each luminance profile) is provided for the value of, and the positions of both ends are obtained and set as the center thereof,
A method of determining the position of the center of gravity by integration, or a method of finding a position having a minimum value as a simple method can be used as appropriate.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、金
属帯等の溶接対象を光学的に検出するための測定用のレ
ーザ光として、紫外レーザを使用しその波長を含む紫外
領域の波長成分からなる画像を検出しているので、赤外
領域および可視光領域の波長成分を画像から除去するこ
とができる。従って、溶接用のレーザビーム、および、
キーホール(溶接位置)または溶融池からの熱放射光に
邪魔されることなく、溶接位置そのものを求めることが
できるので、金属帯等の端面の形状によらず、精度良く
溶接位置を制御することがき、かくして、有用な効果が
もたらされる。
As described above, according to the present invention, an ultraviolet laser is used as a measuring laser beam for optically detecting an object to be welded such as a metal band, and the wavelength component in the ultraviolet region including the wavelength is used. Since the image composed of is detected, the wavelength components in the infrared region and the visible light region can be removed from the image. Therefore, a laser beam for welding, and
Since the welding position itself can be obtained without being disturbed by the heat radiation from the keyhole (welding position) or the molten pool, the welding position can be accurately controlled irrespective of the shape of the end face such as a metal band. Postcards and thus useful effects are provided.

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

【図1】この発明の溶接位置の検出方法における検出器
の配置を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing an arrangement of detectors in a method for detecting a welding position according to the present invention.

【図2】紫外領域の波長成分による画像を模式的に示す
図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image based on wavelength components in an ultraviolet region.

【図3】走査線に沿った輝度プロファイルを示す図であ
る。(a)〜(d)は、走査線a−a’〜d−d’に沿
った輝度プロファイルである。
FIG. 3 is a diagram illustrating a luminance profile along a scanning line. (A) to (d) are luminance profiles along the scanning lines aa 'to dd'.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:金属帯 2:開先 3:照射位置 4:キーホール 5:溶融池 6:溶接ビード 7:紫外レーザ光源 8:フィルタ 9:カメラ 10:レーザビーム 1: metal strip 2: groove 3: irradiation position 4: keyhole 5: weld pool 6: welding bead 7: ultraviolet laser light source 8: filter 9: camera 10: laser beam

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザビームによる突合せ溶接の際、溶
接対象を光学的に検出して溶接位置を制御する溶接位置
制御方法において、レーザビームの照射により溶接部に
形成されるキーホールまたは溶融池、および、その近傍
の突合せ開先に、測定用のレーザ光として紫外レーザを
照射し、前記突合せ開先、および、前記キーホールまた
は前記溶融池からの反射光の内、前記紫外レーザの波長
を含む紫外領域の波長成分からなる画像を検出して、こ
の画像から前記突合せ開先、および、前記キーホールま
たは前記溶融池の位置を求めることにより、溶接位置を
制御することを特徴とするレーザ溶接位置制御方法。
1. A welding position control method for controlling a welding position by optically detecting an object to be welded in a butt welding by a laser beam, wherein a keyhole or a weld pool formed in a welding portion by irradiation of a laser beam is provided. And, in the vicinity of the butt groove, irradiate an ultraviolet laser as a laser beam for measurement, the butt groove, and, of the reflected light from the keyhole or the molten pool, including the wavelength of the ultraviolet laser A laser welding position characterized by controlling a welding position by detecting an image composed of wavelength components in an ultraviolet region and obtaining a position of the butt groove and the keyhole or the molten pool from the image; Control method.
【請求項2】 キーホールまたは溶融池、および、その
近傍の突き合わせ開先を含む画像について、各画素を走
査して輝度のプロファイルを作成し、この輝度プロファ
イルの形状の変化から前記突合せ開先と前記キーホール
との境界および前記キーホールと前記溶融池との境界を
判別し、前記突合せ開先、および、前記キーホールまた
は前記溶融池のプロファイルからそれぞれの位置を算定
することにより、溶接位置を制御することを特徴とする
請求項1記載のレーザ溶接位置制御方法。
2. An image including a keyhole or a weld pool and a butt groove in the vicinity thereof is scanned with each pixel to create a luminance profile. By determining the boundary between the keyhole and the boundary between the keyhole and the weld pool, calculating the respective positions from the butt groove, and the profile of the keyhole or the weld pool, the welding position is determined. The laser welding position control method according to claim 1, wherein the control is performed.
【請求項3】 突合せ開先、および、キーホールまたは
溶融池を含む画像の輝度プロファイルをそれぞれ複数の
走査線について測定し、得られた複数の輝度プロファイ
ルの平均値を算出し、この輝度プロファイルの平均値か
らそれぞれの位置を算定することを特徴とする請求項1
記載のレーザ溶接位置制御方法。
3. A brightness profile of an image including a butt groove and a keyhole or a weld pool is measured for each of a plurality of scanning lines, and an average value of the obtained brightness profiles is calculated. 2. The method according to claim 1, wherein each position is calculated from an average value.
The laser welding position control method according to the above.
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