JPS59125272A - 溶接線検出装置 - Google Patents

溶接線検出装置

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Publication number
JPS59125272A
JPS59125272A JP23112982A JP23112982A JPS59125272A JP S59125272 A JPS59125272 A JP S59125272A JP 23112982 A JP23112982 A JP 23112982A JP 23112982 A JP23112982 A JP 23112982A JP S59125272 A JPS59125272 A JP S59125272A
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JP
Japan
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image
line
welding
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address
Prior art date
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Pending
Application number
JP23112982A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Nishida
敏彦 西田
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.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui Zosen KK
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui Zosen KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd, Mitsui Zosen KK filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP23112982A priority Critical patent/JPS59125272A/ja
Publication of JPS59125272A publication Critical patent/JPS59125272A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動溶接装置の視覚センサ如月いる溶接線検出
装置に関するものである。
この種の溶接線検出装置としては旧来の探触子(プロー
ブ)に代えて画像処理技術を駆使したものが各vi折案
されている。例えば、第11回国際産業上ロボットシン
ポジウム(1981年10月)において発表されたよう
に1溶接部付近の形状によって生じた光パターン(隅肉
溶接ならばV型)を撮像装置で読取り、この光パターン
と基準パターンとの相関関係が最大になるように溶接位
置の補正信号を出力するものが提案されている。
ところが、このような基準画像と実画像の相関関係を利
用したものでは、溶接部の形状(例えば7字形)に合せ
て基準画像を交換しなければなら□ず、逆に交換しない
場合には検出可能な対象ワークの形状が制限されてしま
うという欠点がある。
丑た、溶接部に輝線、汚れ、傷あるいは仮付は部分があ
ると、誤動作し易いという欠点がある。
本発明はこのような欠点に鑑みなされたもので、その目
的は対象ワークの形状に制限がなく、かつ輝線あるいは
仮利は部分があっても誤動作しない溶接線検出装置を提
供することにある。
このために本発明は溶接部の濃淡に応じた画像情報を取
出し、この画像情報を複数組積算して原画像情報とし、
この原画像情報に基づき溶接線に和尚する線画像アドレ
スを検出し、この線画像アドレスと基準溶接線アドレス
との偏差に応じた溶接位置補正信号を送出するようにし
たものである。
以下、図示する実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。   。
第1図(a)および(b)は隅肉溶接部およびV字形溶
接部の一例を示す斜視図である。本発明において隅肉溶
接部については線分1aが、またV字形溶接部について
は線分2ap2bのうちいずれかが溶接線として検出さ
れる。
このような溶接線1a+2a、2bは、溶接部の濃淡に
応じた画像情報を撮像装置によって取出し、この画像情
報を演算処理することによって検出される。例えばV字
形溶接部における溶接線2aは次のようにして検出され
る。すなわち、検出対象の溶接線2aの近傍の溶接部2
cが第2図の破線で示すように所定サイズ(1×j画素
)の2次元平面上で溶接方向WK沿って順次走査される
。すると、非溶接部2dには暗褐色の保護塗料が塗布さ
れ、溶接部2cにおいてはその保護塗料が研磨された状
態となっているため、非溶接部2dKついては1暗〃の
画像情報が、また溶接部2cについては1明〃 の画像
情報が取出される。そこで、このような所定サイズの2
次元平面上における画像情報に対してたたみ込み演算な
どの演算処理が加えられるとと傾より、1暗〃部分から
気門〃部分への境界線が抽出され、この境界線が溶接線
2&として検出される。第3図はこのようにして検出き
れた溶接線2aの表示画像を示す図である。
このようにして検出対象の溶接線2aが検出されると、
基準の溶接線WLi+of (第3図)との偏差Δjが
算出された後、この偏差Δjに対応した時間幅の溶接位
置補正信号が出力される。なお、隅肉溶接部の場合は線
分1aの両側の面がしずれも暗褐色となっているため、
光源の角度θを約30度以下に設定し、線分1aの部分
が他の部分よシ明るくなるようにして検出する。
第4図は本発明の一実施例を示す全体ブロック図である
。同図において、1゛0は検出対象となる溶接線近傍の
溶接部を順次走査し、その濃淡に応じたレベルの画像信
号Gを出力する撮像装置である。この撮像装置10は例
えばCCDイメージセンサで構成され、その水平走査線
は概略25鉢で構成されている。11は画像信号Gをこ
れに対応するにビット構成の画像情報GDに変換するA
D変換器、12および13は画像情報GDに対したたみ
込み演算などの各種演算処理を加えるための演算器およ
び乗算器である。この場合、演算器12は加減演算処理
のみを担当し、乗算処理は乗算器13によって行なわれ
る。乗算処理を専用の乗算器Bによって行々うようにま
たのは、たたみ込み演算などの処理時間を短くするため
である。
次に14は画像情報GDおよび各種演算処理後の画像情
報等を記憶するメモリである。このメモリ14には第5
図(、)に示すように、溶接部の原画像A。に対応した
画像情報GD(Ao)y原画像A。
の1次微分画像A□に対応した画像情報GD(AI )
原画像Aoの2次微分画像A2に対応した画像情報GD
(A2)  をそれぞれ記憶するメモリ領域MEM(A
o) 、 MEM(At ) v MEM(Ax )が
設けられると共に、各種の演算処理結果を一時記憶する
ための作業データメモリ領域MEM(W)が設けられて
いる。
さらに第5図(b)に示すように、たたみ込み演算に使
用する演算パラメータP1〜P4を記憶したメモリ領域
MEM(Pl)〜MEM(P4)と、位置検出用の定数
等を記憶したメモリ領域MEM(CD )が設けられて
いる。
15は溶接位置調整用のサーボ装置(図示せず)からの
各種信号を入力すると共に、リレー回路16を介して溶
接位置調整用の信号ADJを出力する入出力インタフェ
ースである。
1Tは溶接線を検出するためのプログラム情報を記憶し
たプログラムメモリ、18はプログラムメモリー7から
読出されたプログラム情報に基づき演算器12などの演
算動作制御あるいはメモリ14における情報の読出し・
書込み制御を行なうプログラムコントローラである。
19は撮像装置10から得られた画像信号Gに対して溶
接線の検出位置を示すビデオマーカ信号を重畳させて表
示装置20に表示させるビデオマーカ発生器である。
なお、B@BUSは演算器12の入力バスラインを構成
し、ここにはAD変換器111乗算器13゜メモリー4
、入出力インタフェース15の各出力が結合されている
。また、C−BUSは演算器12の出力バスラインを構
成し、ここには乗算器13゜メモリー4.入出力インタ
フェース15.プログラムメモリーTの入力が結合され
ている。
次に以上のように構成された溶接線検出装置の動作を舘
6図に示すフローチャートおよび第7回に示す溶接部画
像の変遷図を用いて説明する。
検出動作が開始はれると、第6図のステップ100にお
いて撮像装置10とAD変換器11との協働によって取
出された溶接部近傍の画像情報GDの入力処理がプログ
ラムコントローラ18の制御によって実行される。この
画像情報GDの入力処理は、溶接時に瞬間的に発生する
スパッタなどの不要画像成分を除去するためにN(Nン
2)回実行される。
このような複数回の入力処理によって読込まれた同一溶
接部に関する8画面分の画像情報GD1〜GDNはステ
ップ101において積算される。これにより、スパッタ
などの不要画像成分は抑圧される。
すなわち、第7図(a) K示すようなiXj画素の溶
接部画像の中忙、同図(b)の濃度分布グラフに記号S
Pで示すスパッタの気門4圃像が存在したとしても、8
画面分の画像情報GD1〜GDNを積算すると、スパッ
タに対応する気門4圃像は非溶接部の気晴〃画像によシ
抑圧される。この結果、積算処理後の画像は第7図(c
)に示すように非溶接部に対応する部分がさらに暗い方
向に強調され、その濃度分布は第7図(d)に示すよう
に非溶接部と溶接部との境界で急峻な変化を示すものと
なる。
なお、第7図において斜線部分は非溶接部に対応する暗
画像を示している。
ステップ101における画像情報GD1〜GDy(Di
算処理は演算器12によって行なわれ、その積算結果は
メモリ14の内部のメモリ領域MEM(Ao)に原画像
情報GD(Ao)に原画像情報GD(AO)として記憶
される。
ステップ101の積算処理が終了すると、次のステップ
102において原画像情報GD(Ao)に基づきその微
分画像がフィルタリング処理によって形成され為。この
フィルタリング処理においては、まずステップ1021
において第7図(f)に示すような濃度分布を示す原画
像A。の1次微分画像A1がたたみ込み演錯によって形
成される。次にステップ1022において、第7図(g
) K示すような濃度分布022次微画像A、がたたみ
込み演算によって形成される。さらにステップ1023
において、1次微分画像A1の最大明度近傍の画像が2
次微分画像A2を用いて抽出される。これによって、第
7図(h)K示すように1次微分画像A1を尖鋭化した
シャープニング画像A!′が形成される。この場合、1
次微分画像A!はメモリ領域MEM(Al)Ic一時記
憶され、また2次微分画像A2はメモリ領域MEM(A
2)に一時記憶される。さらにシャープニング画像A 
、/は1次微分画像A1を消去した後メモリ領域MEM
(A1)に一時記憶される。
ところで、1次微分画像八1は、例えば水平走査方向(
1方向)が8画素、垂直走沓方向(j方向)が8画素の
フィルタリング操作窓を順次設定し、この操作窓の中に
存在する画素の画像情報を演算パラメータP1を用いて
たたみ込み演算することによって形成される。2次微分
画像A2も同様にして演算パラメータP2を用いてたた
み込み演算することによって形成される。
このようなフィルタリング処理の結果、第7図(e)に
示すように溶接部と非溶接部の境界に対応した位置に気
門〃の画像が尖鋭化されて抽出される。
次にステップ103において、シャープニング画像A、
/に基づき溶接方向(水平走査方向)とほぼ平行に分布
している線画像の2次元平面上におけるアドレスが検出
される。この線画像アドレス検出処理においては、オず
ステップ1030においてシャープニング画像A1′の
水平走査方向における平均化処理が実行される。この平
均化処理は、シャープニング画像Al′を第7図Q)の
破線で示すように8区画の画像区画に分割し、各区画に
おいて同一水平走査線上に存在する例えば4画素のシャ
ープニング画像A 、Iを加算することによって行なわ
れる。これによって、各画像区画においては水平走査方
向における平均的なシャープニング画像Arが抽出され
る。このシャープニング画像A 1yは第7図(J)に
^すように各画像区画における垂直走査方向の濃度分布
を表わしており、次のステップ1031において演算パ
ラメータP3を用いてたたみ込み演算される。これによ
シ、溶接方向とほぼ平行に分布している線画像A3が抽
出され、平行で力い線画像は消去される。この後、ステ
ップ1032において線画像A3の2次元平面上におけ
るアドレスが検出される。
このようにして溶接方向とほぼ平行に分布している線画
像A3が抽出されると、ステップ104において溶接線
に相当する線画像のみを抽出するフィルタリング処理が
実行される。
このフィルタリング処理においては、寸ずステップ10
40において線画像A3の周囲における原画像A。の濃
度分布が算出される。この濃度分布は線画像A3を中心
とする±20本の水平走差線上に存在する原画像AOを
、第8図に示すようにA、B、Cの画像区画に分割し、
各区画における原画像A0の各画像情報に演算パラメー
タP3を 。
乗算し、この各乗算値を積算することによって算出され
る。
なお、第8図において16Hは16本の水平走査期間を
表わし、8Hは8本の水平走査期間を表わしている。
線画像A3の周囲における原画像A。の濃度分布が算出
されると、次のステップ1041において溶接線とは無
関係の不要線画像を除去する処理が実行される。この処
理はステップ1040において算出したA、B、Cの各
区画如おける濃度分布DA、DB、DCを相互に比較す
ることにより行なわれ、まずDn)D*+aでかつDi
>Dc十aの関係が成立する線画像成分は除去され、残
りの線分の中からD c )D aの関係の線画像成分
のみが抽出される。
す々わち、非溶接部と溶接部との境界に汚れ、あるいは
傷または理線外どの線分が存在しない揚台、溶接部境界
の濃度分布は溶接部(第8図の区画Cに相当)は明るく
、非溶接部(第8図の区画Aに相当)は暗く、また区画
Bが区画A、Cに比べて柄だって明るいことはない。従
って、とのよ゛うな関係を満足し力い線分は賞の溶接線
とは無関係の不要な線分と見做すことができる。そこで
、上述したような比較処理を行なうことにより、第9図
に示すように真の溶接線に相当する線画像A4のみが抽
出される。
この後ステップ105において、線画像A4 のアドレ
スと基準溶接線WL Re f のアドレスとの偏差Δ
jが算出された後、この偏差Δjに対応した時間幅の溶
接位置補正信号ADJがリレー回路16から送出される
なお、ステップ1041においてDi+>D*十a。
D B>D C十a  の関係を比較する場合の「a」
は定数であり、メモリ領域MEM(CD)から読出され
る。
また、比較処理は演算器12を用いて一方の比較値から
他方の比較値を減算することによって実現される。
以上の説明から明らかなように本発明においては、同一
溶接部に関する複数組の画像情報を積算した後溶接線の
検出処理に移行しているため、スパッタなどの瞬時的な
不要画像成分による誤動作を防止することができる。ま
た、溶接方向と平行に存在する線画像を検出した後、そ
の周囲における原画像の濃度分布との関係を比較してい
るため、輝線、汚れ、傷あるいは仮付は部分があっても
真の溶接線に相当する線画像のみを抽出することができ
、輝線などの不要8分による誤動作を防止することかで
きる。さらに、溶接部の光パターンでなく線画像を抽出
するものであるため、溶接部の形状に制限がないなどの
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶接部の一例を示す斜視図、第2図は溶接部画
像の入力形式を示す図、第3図は検出された溶接線の表
示画像を示す図、第4図は本発明の一実施例を示す全体
ブロック図、第5図はメモリの内部構成を示すメモリマ
ツプ、第6図は溶接線検出処理を示すフローチャート、
第7図は溶接部画像の変遷を示す図、第8図は不要a画
像成分を除去する場合の原画像の濃度分布算出区画を示
す図、第9図は溶接線として検出された線画像を示す図
である。 1 a * 2 a p 2b・・・・溶接部の外縁線
、2C@Φ・・溶接部、2de・・・非溶接部、10・
・ ・・撮像装置、12働・・・演算器、13・・・・
乗算器、14−・・・メモリ)17・・・・プログラム
メモリ、18・・・・プログラムコントローラ、20・
・・・表示装置。 特許出願人 三井造船株式会社 代理人 山川政樹(#丘か1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 所定サイズの2次元画像平面上で酒接部の濃淡に応じた
    画像情報を取出す撮像装置と、との撮像装置から取出さ
    れる同一溶接部に関する2次元画イぼ平面の画像情報を
    複数組積算し、原画像情報として保持する画像積算手段
    と)上耐原画像情報をたたみ込み演算し、版接部の碑分
    画像を抽出する第1の画像フィルタと、上記微分画像の
    画体情■1を溶接方向と平行な方向でD「定数単位毎に
    加勢した後たたみ込み演pし、溶接方向とほぼ平行に分
    布している線画像の2次元画1f平面(でおりるアドレ
    スを検出する録画像アドレス検出手段と、 上記紗画告のアドレスを中心として上記原画像情報を溶
    接方向と垂直な方向領域で3分割した各領域における原
    画像情報の平均値を算出し、この算出値と上記線画像の
    画像情報とに基づき溶接線に相当する線画像を抽出する
    第2の画像フィルタと、 上記溶接物の溶接線に相当するa!動画像アドレスと基
    準溶接線のアドレスとの偏差を求め、その偏差に応じた
    時間幅の溶接位置補正信号を送出する補正信号発生手段
    とを備えた溶接線検出装置。
JP23112982A 1982-12-29 1982-12-29 溶接線検出装置 Pending JPS59125272A (ja)

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JP23112982A JPS59125272A (ja) 1982-12-29 1982-12-29 溶接線検出装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6240975A (ja) * 1985-08-20 1987-02-21 Nippon Steel Corp 鋼板の突合せ状態検出方法
WO1988000508A1 (en) * 1986-07-15 1988-01-28 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho Method of detecting position data in arc welding
JPH02104476A (ja) * 1988-10-08 1990-04-17 Nkk Corp 狭開先溶接における開先倣い方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6240975A (ja) * 1985-08-20 1987-02-21 Nippon Steel Corp 鋼板の突合せ状態検出方法
WO1988000508A1 (en) * 1986-07-15 1988-01-28 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho Method of detecting position data in arc welding
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