JPH1177308A

JPH1177308A - 溶接線検出方法およびその装置並びに溶接装置

Info

Publication number: JPH1177308A
Application number: JP9248793A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shibata; 信雄柴田; Akiyoshi Imanaga; 昭慈今永; Mitsuaki Haneda; 光明羽田; Kiyotsuyo Naruse; 聖剛鳴瀬; Kazutaka Hosokawa; 和孝細川; Takeshi Araya; 雄荒谷
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-23
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: JP3368492B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接ビードが盛られた開先内の溶接線を正確に
検出することができる溶接線検出方法およびその装置並
びにこの溶接線検出装置を用いた溶接装置を提供する。【解決手段】被溶接物１、２にスリット状の光１２を照
射する投光手段１１と、被溶接物１、２からの反射光を
受光してアナログ画像信号に変換する受光手段１４と、
このアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換して、アナログ信号
の大きさに対応するディジタル信号に変換して多値画像
データを出力し、この多値画像記憶部に記憶された多値
画像データを所定の閾値によって二値化して、二値画像
データから抽出された直線の線要素データを抽出し、こ
の線要素データに基づいて基準直線を創成するととも
に、極大点を算出し溶接線を検出する画像処理装置２０
とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層盛溶接におけ
る開先と溶接ビードの境界、溶接ビード間の境界を検出
し溶接線を高精度に検出するための溶接線検出方法およ
び溶接線検出装置並びに溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多層盛溶接において溶接トーチを移動さ
せる溶接線は、溶接ビードを盛る前の被溶接物の突合せ
位置、被溶接物と溶接ビードの境界線および溶接ビード
と溶接ビードの境界線（以下、これらの位置をビード境
界位置という）などがある。

【０００３】自動溶接装置において、溶接線を認識する
技術として、たとえば、特開平５−２２８６３４号公報
に開示されたものが提案されている。この技術は、表面
形状検出手段により被溶接物の表面の形状を検出し、こ
の検出された表面形状データに基づいて複数の直線によ
り被溶接物の表面の形状を近似した後、近似された直線
群のうち各継手形状にたいして予め設定された直線の交
点または端点より溶接線を認識するようにしている。

【０００４】そして、被溶接物の表面形状を検出する手
段として、被溶接物の溶接線と直交するスリット状の光
線を照射し、被溶接物からの反射光をエリアセンサで受
光することが開示されている。

【０００５】このような溶接線の認識技術は、被溶接物
あるいはその開先が直線で形成されている場合、すなわ
ち、溶接ビードを盛る前の被溶接物の突合せ位置を、そ
の溶接線として正確に検出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、溶接ビードが
盛られた開先内には、複雑な凹凸が形成されるため、そ
の形状を検出し直線化処理して、その直線の交点あるい
はその端点を溶接線として認識する方法では、直線化処
理した際に多数の直線が発生し、溶接線を正確に特定す
ることが困難になる。すなわち、溶接ビードが盛られた
開先内の溶接線を正確に検出することはできない。

【０００７】前記の事情に鑑み、本発明の目的は、溶接
ビードが盛られた開先内の溶接線を正確に検出すること
ができる溶接線検出方法およびその装置並びにこの溶接
線検出装置を用いた溶接装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本出願の第１の発明は、被溶接物の開先を含む表面
に照射されたスリット状の光の反射光を二次元の光切断
画像として受光し、直線化処理して溶接線を検出する溶
接線検出方法において、直線化処理された線要素群をそ
の始端の座標にしたがって配列し、その両端に相当する
最初と最後の線要素の外側の端点を結ぶ基準直線を創成
し、前記各線要素の始端および終端から前記基準直線に
垂線を仮定してその距離を算出し、算出された距離情報
に基づいて極大点を求め、この極大点の中から選択され
た一つの極大点を溶接線として検出するようにした。

【０００９】また、第２の発明は、被溶接物の開先を含
む表面に照射されたスリット状の光の反射光を二次元の
光切断画像として受光し、直線化処理して溶接線を検出
する溶接線検出方法において、直線化処理された線要素
群をその始端の座標にしたがって配列し、直線化処理さ
れた線要素に欠落部分があるか否かを確認し、欠落部分
があるときには、欠落部の直前の線要素の終端と直後の
線要素の始端とを結ぶ新たな線要素を発生させ、線要素
群を再配列した後、その両端に相当する最初と最後の線
要素の外側の端点を結ぶ基準直線を創成し、前記各線要
素の始端および終端から前記基準直線に垂線を仮定して
その距離を算出し、算出された距離情報に基づいて極大
点を求め、この極大点の中から選択された一つの極大点
を溶接線として検出するようにした。

【００１０】また、第３の発明においては、被溶接物に
スリット状の光を照射する投光手段と、被溶接物からの
反射光を受光してアナログ画像信号に変換する受光手段
と、このアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換して、アナログ
信号の大きさに対応するディジタル信号に変換して多値
画像データを出力する画像入力部と、多値画像データを
記憶する多値画像記憶部と、この多値画像記憶部に記憶
された多値画像データを所定の閾値によって二値化して
二値画像データを出力する二値化処理部と、この二値化
処理部によって得られた二値画像データを記憶する二値
画像記憶部と、この二値画像記憶部に記憶された二値画
像データから抽出された直線の線要素データを記憶する
線要素記憶部と、前記二値画像記憶部に記憶された二値
画像データから直線の線要素データを抽出し、線要素記
憶部に記憶された線要素データに基づいて基準直線を創
成するとともに、極大点を算出し溶接線を検出する演算
処理部とを設けた。

【００１１】また、第４の発明においては、前記演算処
理部を、前記二値画像記憶部に記憶された二値画像デー
タから直線の線要素データを抽出し、かつ、直線化処理
された線要素に欠落部分があるか否かを確認し、欠落部
分があるときには、欠落部の直前の線要素の終端と直後
の線要素の始端とを結ぶ新たな線要素を発生させ、線要
素記憶部に記憶された線要素データに基づいて基準直線
を創成するとともに、極大点を算出し溶接線を検出する
ようにした。

【００１２】さらに、第５の発明は、前記第３、もしく
は第４の発明による溶接線検出装置を備え、その投光手
段および受光手段を、溶接トーチを支持する可動部材に
溶接トーチと所定の間隔で支持させた。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１ないし図１３は、本発明の第
１の実施の形態を示すもので、図１は、本発明による溶
接線検出装置を用いた溶接装置を示す要部の構成図、図
２は、前記の溶接線検出装置における溶接線の検出方法
を示すフローチャート、図３ないし図１３は、溶接線の
検出過程を示す工程図である。

【００１４】図１において、１、２は被溶接物で、開先
３が形成され、その内部に溶接ビードｂ１〜ｂ９が盛ら
れている。そして、溶接ビードｂ７と溶接ビードｂ９の
境界を溶接線として矢印Ｗに沿って新たな溶接ビードｂ
１０を盛っている。

【００１５】４は全体制御装置。５は制御装置で、全体
制御装置４からの指令により溶接トーチの位置を制御す
る。６は溶接電源で、全体制御装置４からの指令により
溶接トーチに溶接電流を供給する。７は位置制御機構
で、平面上を自立して走行する自走式溶接ロボット、配
管の外周に設けられた走行軸上を走行するロボットある
いは、多間節溶接ロボットで構成される。

【００１６】制御装置５の指令に基づいて溶接トーチの
位置を制御する。

【００１７】８は溶接トーチで、溶接電源６に接続さ
れ、かつ位置制御機構７に支持されている。そして、位
置制御機構７の作動により被溶接物１、２に対して所要
の溶接姿勢をとる。９は溶接ワイヤで、図示しない送給
装置で送り出され、溶接トーチ８を通して溶接位置に供
給される。

【００１８】１０は投光手段の制御回路。１１は投光手
段で、ブラケットなどを介して位置制御機構７に溶接ト
ーチ８とともに一体に取り付けられ、制御回路１０から
の指令によりスリット状の光線１２を被溶接物１、２の
開先部に照射して、光切断線Ｑを形成する。

【００１９】１３は受光手段の制御回路。１４は干渉フ
ィルタ１４ａとＩＴＶなどの二次元受光カメラ１４ｂで
構成された受光手段で、ブラケットなどを介して位置制
御機構７に溶接トーチ８および投光手段１１とともに一
体に取り付けられ、被溶接物１、２上に形成された光切
断線Ｑを撮影する。

【００２０】２０は画像処理装置で、前記全体制御装置
４と各制御回路１０、１３に接続され、以下のように構
成されている。２１は画像入力部で、制御回路１３を通
して印加される二次元受光カメラ１４ｂからのアナログ
画像信号をＡ／Ｄ変換して、多値画像データとして出力
する。２２は多値画像記憶部で、画像入力部２１から出
力される多値画像データを記憶する。

【００２１】２３は二値化処理部で、多値画像記憶部２
２に記憶された多値画像データを、所定のしきい値に基
づいて二値化し、二値画像に変換する。２４は二値画像
記憶部で、二値化処理部２３で二値化された二値画像を
記憶する。

【００２２】２５は外部機器制御部。２６は線要素デー
タ記憶部で、二値画像を直線化処理することによって得
られた線要素を記憶する。２７は各種変数記憶部で、二
値化のためのしきい値、線要素抽出のパラメータなど、
処理に必要な各種のパラメータを記憶している。２８は
演算処理部で、多値画像データの二値化、線要素の抽
出、溶接線の検出などを行う。２９は主制御部で、画像
入力部２１から演算処理部２８を統括的に制御する。

【００２３】前記の溶接線検出装置の動作を、図２に示
すフローチャートおよび、図３ないし図１３に示す工程
図を用いて説明する。

【００２４】制御回路１０の指令により投光手段１１が
スリット状の光線１２を被溶接物１、２に照射して、光
切断像Ｑを形成する。この光切断像Ｑを受光手段１４で
撮像された多値画像データを、光切断画像として画像入
力部２１を介して多値画像記憶部２２に記憶させる（ス
テップＳ１）。

【００２５】この時、多値画像記憶部２２に記憶される
画像は、図３に示すように、光切断像Ｑと、二次反射像
（開先面に照射された光が溶接ビードなどに反射されて
他の部分に再照射されてできた像）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがあ
る。

【００２６】なお、図示では、輝度が高く明るい部分を
黒、輝度が低く暗い部分を白として表現してある。ま
た、各像の輝度は、像Ｑ、Ａ、Ｂが明るく、像Ｃ、Ｄが
暗いものとする。

【００２７】二値化処理部２３は、各種変数記憶部２７
に記憶されたしきい値に基づいて、多値画像記憶部２２
に記憶された多値画像データを二値化し、二値化画像デ
ータとして二値化画像記憶部２４に記憶する（ステップ
Ｓ２）。この時、二値化された画像は、図４に示すよう
に、輝度が低い像Ｃ、Ｄが消去され、輝度の高い像Ｑ、
Ａ、Ｂが抽出される。

【００２８】演算処理部２８は、二値化画像記憶部２４
に記憶された二値化画像データを矢印Ｘ方向に走査し、
光切断線部分と背景との境界位置の座標（２点）を求
め、その中心位置を算出して図５に示す線画像データＱ
を生成する（ステップＳ３）。

【００２９】さらに、線画像データＱを、各種変数記憶
部に記憶された線要素抽出のパラメータにしたがって直
線化し、図７に示すように、複数の直線を構成する線要
素データｑ１〜ｑ１３に分割し、ラベル（番号）付けを
行うとともに、図８に示すように、各線要素データｑ１
〜ｑ１３をデータテーブル上に配列する。（ステップＳ
４）。

【００３０】この時、ラベル付けは、図５における画面
の左上を原点として、始点のＹ座標の小さいものから順
番に番号を割り付ける。また、始点のＹ座標が同一のも
のが複数発生した場合には、その中で始点のＸ座標の小
さいものから順番に番号を割り付ける。

【００３１】なお、直線化処理における直線の定義につ
いては、例えば、ヘッセの標準形を用いる。各線要素に
ついて、ＸＹ座標系の原点を始点とし任意の直線に直交
するベクトルの距離ｒと、ＸＹ直交座標系のＸ軸に対す
る傾きθを計算して、ＸＹ直交座標系の距離ｒと傾きθ
のパラメータ空間に写像することになる。

【００３２】すなわち、図６に示すように、各線要素
は、ＸＹ直交座標系で座標原点を始点とし、任意の直線
Ｌに直交するベクトルをａとし、その距離をｒ、座標系
のＸ軸と成す角度をθとすると、この任意の直線Ｌは、Ｘ・ＣＯＳθ＋Ｙ・ＳＩＮθ＝ｒで表すことができる。

【００３３】また、各線要素データｑ１〜ｑ１３の特徴
量としては、線要素データｑ１〜ｑ１３の構成長さ（Ｘ
Ｙ座標系における垂直方向の長さ）、画面（ＸＹ座標
系）上での始点位置、終点位置、重心位置などの座標値
などがある。

【００３４】図７における各線要素データｑ１〜ｑ１３
に対してその評価を行い不要な線要素データを削除する
とともに、欠落部分が発生している場合にはその修正を
行う（ステップＳ５）。

【００３５】まず、図３に示すように、光切断像Ｑは、
ほぼ連続した線画像として得られることを前提として各
線要素データｑ１〜ｑ１３を追跡評価する。たとえば、
図７において、線要素データｑ４は、その始端位置のＹ
座標が線要素データｑ３の終端位置のＹ座標より小さい
ことから、線要素データｑ３につながる線ではなく二次
反射像として削除される。同様に、線要素データｑ８も
二次反射像として削除して、図９に示すように、線要素
データｑ１〜ｑ１１のラベルの付替を行う。同時に、図
８に示すデータテーブルの配列を訂正する。

【００３６】ついで、線要素データｑ１〜ｑ１１の連続
性をチェックする。線要素データｑ１を起点として、Ｘ
Ｙ座標のＹ軸方向に、線要素データｑ１の終点と線要素
データｑ２の始点、線要素データｑ２の終点と線要素デ
ータｑ３の始点のように対象とする線要素データｑｉの
始点とその直前の線要素データｑｉ_-1のＹ軸方向の座標
を比較し、その差が前記二次元受光カメラ１４ｂの１画
素以下であればその２つの線要素データｑｉ、ｑｉ_-1は
連続しているとみなし、２画素以上であればその２つの
線要素データｑｉ、ｑｉ_-1の間は欠落しているとみな
す。図９の例では、線要素データｑ３と線要素データｑ
４の間と、線要素データｑ９と線要素データｑ１０の間
が欠落している。

【００３７】対象とする線要素データｑｉとその直前の
線要素データｑｉ_-1の間に欠落が発生している場合、図
１０に示すように、直前の線要素データｑｉ_-1の終点の
座標を（ｅｘｉ_-1，ｅｙｉ_-1）とし、対象とする線要素
データｑｉの始点の座標を（ｓｘｉ，ｓｙｉ）としたと
き、その始点の座標を（ｅｘｉ_-1，ｅｙｉ_-1＋１）、そ
の終点の座標を（ｓｘｉ，ｓｙｉ−１）とする線要素デ
ータｑｏを新たに発生させる。

【００３８】新たに発生させた線要素データｑｏについ
て、それぞれの特徴量を算出するとともに、データテー
ブルに追加し線要素データの並べ替えを行い、図１１に
示すように、連続した線要素データｑ１〜ｑ１３を生成
する。

【００３９】図１２に示すように、連続した線要素デー
タｑ１〜ｑ１３のうち、線要素データｑ１の始点ｐｓと
線要素データｑ１３の終点ｐｅを結ぶ基準直線Ｐを生成
する（ステップＳ６）。この基準直線Ｐについて、ＸＹ
座標の原点からの距離ｒと傾きθを算出して記憶する。
なお、図１２は傾きθが０の場合を示している。

【００４０】前記基準直線Ｐと各線要素群を構成する各
画素との間隔ｌを算出し、極大値を求める（ステップＳ
７）。

【００４１】最大値の算出は、図１３に示すように、線
要素を構成する任意の点（画素）ｈｓから基準直線Ｐと
直角に交わる線を引き、基準直線Ｐとの交点をｈｅとす
る。そして、点ｈｓと交点ｈｅの距離ｌを求める。この
時、点ｈｓの座標を（Ｘｓ，Ｙｓ）とし、基準直線Ｐの
原点からの距離をｒｋ、傾きをθｋとすると距離ｌは、ｌ＝ｒｋ−Ｘｓ・ＣＯＳθｋ＋Ｙｓ・ＳＩＮθｋで算出することができる。

【００４２】線要素を構成するすべての画素に付いて基
準直線Ｐとの距離ｌを算出した後、図１３に示すよう
に、基準直線Ｐの右側に位置し、かつその前後に隣接す
る距離ｌより長い距離ｌをもつ位置（すなわち、基準直
線Ｐの右側で、凸の頂点に相当する位置）を極大点ＭＸ
と定義し、Ｙ軸方向の座標値の小さいものから順に極大
点ＭＸ１、ＭＸ２、ＭＸ３、ＭＸ４として抽出する（ス
テップ７）。

【００４３】これらの極大点ＭＸ１、ＭＸ２、ＭＸ３、
ＭＸ４をビード境界位置の候補点とし、これらの候補点
の中から、予め定められたルール（例えば、画面の中心
に最も近い極大点）にしたがって、例えば極大点ＭＸ３
をビード境界位置として確定する（ステップＳ８）。

【００４４】このようにして、二次元受光カメラ１４ｂ
の画面上で確定されたビード境界位置の座標（ｘ，ｙ）
を、光学系の取付け位置、角度、二次元受光カメラ１４
ｂの倍率等の諸定数からセンサ座標系（Ｙ，Ｚ）に変換
する（ステップＳ９）。

【００４５】画面上の中心位置の座標を（ｘｏ，ｙ
ｏ）、α１〜α６を定数とすると、座標系の変換は、Ｙ＝α１（ｙ−ｙｏ）／α２−α３（ｙ−ｙｏ）Ｚ＝α４（ｘ−ｘｏ）／α５−α６（ｘ−ｘｏ）で行うことができる。

【００４６】このようにして検出されたビード境界位置
が妥当であるか否かを評価する（ステップ１０）。例え
ば、検出されたビード境界位置が前回検出したビード境
界位置と比較して予め設定された範囲外にある時、検出
結果が異常であると判断する。そして異常が発生した場
合には、エラー表示を行い処理を終了する。

【００４７】なお、上記の手順では、開先の光切断像が
画面のＹ方向に延びる画像を入力した場合について説明
したが、光切断像が画面のＸ方向に延びる画像を入力し
た場合も、画面のＸ方向とＹ方向に関する処理を、画像
の方向にあわせて変えるだけで上記と同様にビード境界
位置の検出が可能である。

【００４８】図１４ないし図１６は、本発明の第２の実
施の形態を示すもので、図１４は、被溶接物と投光手段
および受光手段の配置を示す構成図、図１５および図１
６は、溶接線の検出過程を示す工程図である。なお、同
図において図１と同じものは同じ符号をつけて示してあ
る。

【００４９】この実施の形態は、被溶接物１、２を、被
溶接物１の溶接ビードｂ１の端点ｂｓと被溶接物２の溶
接ビードｂ２の端点ｂｅの間を矢印Ｗに沿って溶接して
接合するものである。投光手段１１からスリット状の光
線１２を矢印Ｗと平行に照射して光切断線Ｑを形成し、
この光切断線Ｑを受光手段１４で受光している。

【００５０】図１５は、このようにして受光された光切
断像Ｑを示す。ここで、Ｑｈは溶接ビードｂ１からの反
射画像。Ｑｂは溶接ビードｂ１の端点ｂｓ付近の被溶接
物１からの反射画像。Ｓは検出すべきビード境界位置で
ある。

【００５１】このような光切断像Ｑに対し、前記図２の
ステップＳ３からステップＳ７までの処理を行った結果
を図１６に示す。図１６においては、２つの極大点ＭＸ
１、ＭＸ２が得られている。そして、ステップＳ８にお
いて、例えば、画面の中心に最も近い極大点ＭＸ１を溶
接ビードｂ１の端点ｂｓとして検出することによりビー
ド境界位置を求めることができる。

【００５２】同様にして、被溶接物２側について溶接ビ
ードｂ２の端点ｂｅを求める。そして、前記端点ｂｓと
端点ｂｅを結ぶラインを溶接線として溶接を行う。

【００５３】図１７は、本発明の第３の実施の形態を示
すもので、図１に示すＶ形状の突合せ開先の溶接開始前
における溶接位置の検出状態を示し、前記図１３、図１
６に相当する工程図である。

【００５４】線要素群の始点ｐｓと終点ｐｅを結んだ基
準直線Ｐを基に、始点ｐｓを中心として前記基準直線Ｐ
からα度回転させた第２の基準直線ＰＰを生成し、この
第２の基準直線ＰＰに基づいて極大点ＭＸ１、ＭＸ２を
求めるようにしたものである。なお、基準直線Ｐに基づ
いて極大点ＭＸ２を求めるようにしてもよい。

【００５５】図１８は、本発明の第４の実施の形態を示
すもので、図１に示すＶ形状の突合せ開先で、突合せ部
にキャップがある場合の溶接開始前における溶接位置の
検出状態を示し、前記図１３、図１６、図１７に相当す
る工程図である。

【００５６】線要素群の始点ｐｓと終点ｐｅを結んだ基
準直線Ｐを基に、始点ｐｓを中心として前記基準直線Ｐ
からα度回転させた第２の基準直線ＰＰと、始点ｐｓを
中心として前記基準直線Ｐからα´度回転させた第３の
基準直線ＰＰ´を生成し、この第２の基準直線ＰＰ、第
３の基準直線ＰＰ´に基づいて極大点ＭＸ１、ＭＸ２、
ＭＸ１´、ＭＸ２´と、極小点ＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ１
´、ＭＮ２´を求めるようにしたものである。

【００５７】このように、第２、第３の２本の基準直線
ＰＰ、ＰＰ´を用いて極大点ＭＸ１、ＭＸ２、ＭＸ１
´、ＭＸ２´と、極小点ＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ１´、Ｍ
Ｎ２´を求めることにより、開先のギャップの大きさ
（極大点ＭＸ２と極大点ＭＸ１´間の基準直線Ｐと平行
な距離に相当）や、開先幅（極小点ＭＮ１と極小点ＭＸ
２´間の基準直線Ｐと平行な距離に相当）を検出するこ
とができる。

【００５８】なお、上記の実施の形態における投光手段
１１は、スリット状の光線１２を照射するものに限ら
ず、レーザビームをスキャンニングさせるものであって
もよい。また、溶接線の検出タイミングは、画像処理装
置２０の処理速度に合わせて適宜設定することができ
る。溶接線を間歇的に検出する場合には、新たに検出さ
れた溶接線の位置と、その直前に検出した溶接線の位置
の間を結ぶ直線を生成し、この直線を溶接線とするよう
に制御してもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、溶
接開始前だけでなく、溶接ビードを含む複雑な形状の幅
広い種類の開先に適用することができるので、被溶接物
の機械加工誤差、溶接による熱変形などによって生じる
溶接トーチの狙い位置とビード境界位置とのずれを精度
よく検出して補正することができ、作業者の技量に依存
することなく高品質の溶接ビードを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による溶接線検出装置を用いた溶接装置
を示す要部の構成図。

【図２】前記の溶接線検出装置における溶接線の検出方
法を示すフローチャート。

【図３】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図４】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図５】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図６】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図７】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図８】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図９】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１０】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１１】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１２】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１３】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１４】被溶接物と投光手段および受光手段の配置を
示す構成図。

【図１５】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１６】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１７】溶接線の検出過程を示す工程図。

【図１８】溶接線の検出過程を示す工程図。

【符号の説明】

１、２…被溶接物、１１…投光手段、１２…光、１４…
受光手段、２１…画像入力部、２２…多値画像記憶部、
２３…二値化処理部、２４…二値画像記憶部、２６…線
要素記憶部、２８…演算処理部Ｐ…基準直線、ｑ１〜ｑ１３…線要素データ、ＭＸ１〜
ＭＸ４…極大点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽田光明茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者鳴瀬聖剛茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社内 (72)発明者細川和孝茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者荒谷雄茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接物の開先を含む表面に照射されたス
リット状の光の反射光を二次元の光切断画像として受光
し、直線化処理して溶接線を検出する溶接線検出方法に
おいて、直線化処理された線要素群をその始端の座標に
したがって配列し、その両端に相当する最初と最後の線
要素の外側の端点を結ぶ基準直線を創成し、前記各線要
素の始端および終端から前記基準直線に垂線を仮定して
その距離を算出し、算出された距離情報に基づいて極大
点を求め、この極大点の中から選択された一つの極大点
を溶接線として検出することを特徴とする溶接線検出方
法。
【請求項２】被溶接物の開先を含む表面に照射されたス
リット状の光の反射光を二次元の光切断画像として受光
し、直線化処理して溶接線を検出する溶接線検出方法に
おいて、直線化処理された線要素群をその始端の座標に
したがって配列し、直線化処理された線要素に欠落部分
があるか否かを確認し、欠落部分があるときには、欠落
部の直前の線要素の終端と直後の線要素の始端とを結ぶ
新たな線要素を発生させ、線要素群を再配列した後、そ
の両端に相当する最初と最後の線要素の外側の端点を結
ぶ基準直線を創成し、前記各線要素の始端および終端か
ら前記基準直線に垂線を仮定してその距離を算出し、算
出された距離情報に基づいて極大点を求め、この極大点
の中から選択された一つの極大点を溶接線として検出す
ることを特徴とする溶接線検出方法。
【請求項３】被溶接物にスリット状の光を照射する投光
手段と、被溶接物からの反射光を受光してアナログ画像
信号に変換する受光手段と、このアナログ画像信号をＡ
／Ｄ変換して、アナログ信号の大きさに対応するディジ
タル信号に変換して多値画像データを出力する画像入力
部と、多値画像データを記憶する多値画像記憶部と、こ
の多値画像記憶部に記憶された多値画像データを所定の
閾値によって二値化して二値画像データを出力する二値
化処理部と、この二値化処理部によって得られた二値画
像データを記憶する二値画像記憶部と、この二値画像記
憶部に記憶された二値画像データから抽出された直線の
線要素データを記憶する線要素記憶部と、前記二値画像
記憶部に記憶された二値画像データから直線の線要素デ
ータを抽出し、線要素記憶部に記憶された線要素データ
に基づいて基準直線を創成するとともに、極大点を算出
し溶接線を検出する演算処理部とを設けたことを特徴と
する溶接線検出装置。
【請求項４】前記演算処理部は、前記二値画像記憶部に
記憶された二値画像データから直線の線要素データを抽
出し、かつ、直線化処理された線要素に欠落部分がある
か否かを確認し、欠落部分があるときには、欠落部の直
前の線要素の終端と直後の線要素の始端とを結ぶ新たな
線要素を発生させ、線要素記憶部に記憶された線要素デ
ータに基づいて基準直線を創成するとともに、極大点を
算出し溶接線を検出するようにしたことを特徴とする請
求項３に記載の溶接線検出装置。
【請求項５】請求項３もしくは請求項４に記載の溶接線
検出装置を備え、その投光手段および受光手段を、溶接
トーチを支持する可動部材に溶接トーチと所定の間隔で
支持させたことを特徴とする溶接装置。