JPS59202006A - 溶接位置形状測定装置 - Google Patents

溶接位置形状測定装置

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JPS59202006A
JPS59202006A JP7731283A JP7731283A JPS59202006A JP S59202006 A JPS59202006 A JP S59202006A JP 7731283 A JP7731283 A JP 7731283A JP 7731283 A JP7731283 A JP 7731283A JP S59202006 A JPS59202006 A JP S59202006A
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JP
Japan
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signal
processing section
circuit
welding
video signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP7731283A
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English (en)
Inventor
Nobuyoshi Tasaka
田坂 延義
Toshio Okawa
大川 登志男
Kenji Horiguchi
堀口 健次
Takaaki Kato
高明 加藤
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.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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、溶接倣いを行なう溶接位置の形状を測定する
溶接位置形状測定装置の改良に関する。
従来船舶やエンジン、プレス等の箱型構造物の溶接はほ
とんど人手によるものであった。このため、品質にムラ
が生じやすく、またコストが高くなシ、各種の方法によ
る溶接の自動化が試みられてきた。
このうち、光切断法を用いた溶接開先形状の測定は、非
接触・高精度な溶接倣い全可能とする有力な方法として
、その災用化例も多い。第1図はこの光切断法を用いて
溶接倣いを行なう装置の全体構成図である。この装置は
、浴接母材1a、lbを突き合せた開先のない水平隅肉
溶接の溶接部(溶接線)2にスリット光源器3からスリ
ット光3a’i7照射してスリット像3bを形成し、こ
のスリット像3bf撮像装置4で撮像してそのビデオ信
号を信号処理部5へ送シ、さらに信号処理部5において
入力されたビデオ信号から最輝度レベルのアドレスを求
め、このアドレスに基づいて前記溶接部2の形状を得、
この形状と予め記憶された基準形状データとの差に基づ
いて駆動装置6が溶接トーチ7の位置全溶接部2からず
れないように設定して溶接を行なう構成となっている。
ここで、前記スリット像3bを撮像したスリット画像は
、開先のない場合第2図に示す如くA−B−Cとして現
われる。また、開先のある場合は第3図のようにA−B
−C−Dとして現われ、一層溶接した場合は第4図のよ
うにA−B−C−D−Eとして現われる。そして、この
ようなスリット画像はビデオ信号にのせて信号処理部5
へ送られる。
第5図は従来における信号処理部5の具体的な構成図を
示し、この信号処理部5では次のような信号処理が行な
われる。すなわち、撮像装置戊4からのビデオ信号から
垂直・水平同期検出回路5ノによって垂直同期信号およ
び水平同期信号が検出され、−水平走査ビデオ信号の開
始と終了の信号をめ変換回路52に与える。このA/D
変換回路52は一水平走査ビデオ信号ごとに高速にA7
’D変換を行なって記憶回路53へ送る。そして、比較
回路54は、記憶回路53に記憶されたデータから一水
平走査ビデオ信号における最輝度レベルのアドレスを相
互に比較することによって求め、このアドレスを記憶回
路55に記憶させる。その後、演算処理回路(2値化回
路又は平滑化微分回路)56は、最輝度レベルに基づい
て溶接トーチ7の位置を設定する信号を駆動装置6へ出
力する。
しかしながら、上記のような信号処理部5では、次のよ
うな不具合があり、高速な溶接、精度を要する溶接には
使えない。
(1)  A/D変換回路52に最高速のものを用いて
もφ変換が完了するごとにA74)変換値を記憶回路5
3に格納するため、A/D変換回路52のめ変換速度に
よって測定分解能が大きく影Vを受ける。
(2)甘た、め変換回路52でのめ変換回数が少ないと
、スリ、ト画像におけるスリット像の位置を求めるため
に相互比較するデータの量が少なくなり、精度の低下に
つながる。
(3)  A/I)変換回路52からのデータおよび最
輝度レベルのアドレスを記憶するために大容量の記憶回
路53.55が必要となり、このため装置は複雑な構成
となり、かつ高価なものとなる。
(4)また、この信号処理部5では、処理時間が長いと
いう欠点がある。
本発明は、上記実情に基づいてなされたもので、その目
的とするところは、大容量の記憶回路を用いず小容量の
記憶回路を用いて高速で精度の高い形状測定ができる溶
接位置形状測定装置を提供することにある。
以下、本発明の一実施例について、特に従来装置と比較
して構成を異にする信号処理部について第6図を参照し
て説明する。同図において信号処理部1oは、信号前処
理部11と演算処理部12とから構成されている。水平
向11.Il信号発生回路13および垂直同期信号発生
回路14は、それぞれ水平同期信号および垂直同期信号
をf最像装僅4と(M号処理部10内の各回路へ出力し
て、撮像装置4と信号処理部10との同期をとるもので
ある。低域通過回路15は撮像装置4からのビデオ信号
に含1れる高周波ノイズ等を除去し、ピーク・ホールド
回路16に供給する。このピーク・ホールド回路16は
低域通過回路13を通ってきたビデオ信号から、−水平
走査終了時のホールド値により最輝度レベルを検出し、
この最輝度レベルを示す信号音め変換器17およびX座
標検出用位置カウンク18へ出力するものである。この
A/D変換器17でA/I)変換されたディジクルビデ
オ信号は比較回路19へ送られる。この比較回路19は
、入力されたディジタルのビデオ信号に基づいて前記最
輝度レベルが予め設定された前記スリット画f’lにお
けるスリ、ト像の輝度レベルとなる閾値を越えた場合に
前記X座標検出用位置カウシタ18ヘトリガ信号を出力
して、X座標検出用位置カウンタ18のカウントを停止
させるものである。ここで、閾値は測定時の周囲環境に
おいてスリット像とそれ以外の背景の違いから設定され
る0このX座標検出用位置カウンタ18は例えば−水平
走査間に512個のノクルスを発生するパルス発生回路
20からのノ々ルス信号をカウントし、前記トリガの入
力でそのカラントラ停止してこのカウント値を最輝度レ
ベル点のX座標アドレスとして演算処理部12へ出力す
るとともに、前記ピーク・ホールド回路16からの最輝
度レベル信号をディジタル信号に変換して演算処理部1
2に出力する機能を持っている。なお、この位置カウン
タ18は、水平同期信号発生回路13からの水平同期信
号によυ−水平走査ごとにクリアされる。一方、X座標
検出用位置カウンタ21は、水平同期信号のパルス数を
カウントし、このカウント値を演算処理部12へ出力す
るものであり、このカウント値は垂直同期信号によって
クリアされる。
演算処理部12はX座標およびX座標検出用位置カウン
タ16.20からのカウント値に基づいて溶接部2の形
状に関する・やラメークを抽出するもので、第7図にス
リット画像におけるスリット像の変曲点位置(例えば第
2図に示すB点)を検出する一構成例を示す。第7図に
おいて記憶回路12aはX座標検出用位置カウンタ18
からのX座標アドレスを記憶し、差分回路12bは記憶
回路12aに記憶されたX座標アドレスから隣り合うア
ドレス間の差分値を求めるものである。さらに、比較回
路12cは予め設定された基準値と前記差分値とを比較
して、差分値が基準値を起えた場合に前記変曲点位置と
してその変曲点Xアドレス信号を出力するものである。
次に−F記の如く構成された信号処理部10を用いた溶
接位置形状測定装置の動作について説明する。まず、第
1図に示すスリット光源器3からスリット光3aが溶接
母材1a、1bにおける溶接部(溶接線)2に照射され
てスリット像3bが形成される。撮像装置4は、水平同
期信号および垂直同期信号発生回路13.14からの水
平同期信号、垂直同期信号を受けてスリット像3bf撮
像する。ここで、形状測定の前に撮像して得られたスリ
ッ)i&ffJ面上において、スリットf夕と水平走査
線との交点が1点のみとなるように撮像装置4の位置、
角度が調整されて設置される。
との撮像装置4からのビデオ信号は低域通過回路15で
高周波ノイズ等が除かれてピーク・ホールド回路16に
送られる。このピーク・ホールド回路16は、水平同期
信号発生回路13からの水平同期信号によシー水平走査
間におけるビデオ信号の最輝度レベルを検出し、この最
輝度レベルを示す信号をA/D変換器17およびX座標
検出用位置カウンタ18へ送る。これと同時に、X座標
検出用位置カウンタ18は、−水平走査ごとにパルス発
生回路20からの・ぐルス信号をカウントしている。前
記N勺変換器17に入力された信号は、ディジタル信号
に変換され翫比較回路19へ送られ、この比較回路19
において予め設定された閾値と比較されるOこの比較に
よシ前記最輝度しベル値が閾値を起えると比較回路19
はX座標検出用位置カウンタ18ヘトリガ信号を出力す
る。これによ・すX座標検出用位置カウンタ18のカウ
ントは停止し、このカウント値f:x座標のアドレスと
して演算処理部12へ出力する。
一方、y座標検出用位置カウンタ2ノは、垂直同期信号
の発生間における水平同期イz号のAルス数をカウント
し、そのカウント値ky座標のアドレスとして演算処理
部12へ出力する。
演算処理部12は、これらX座標およびyJI標検出用
位置カウンタ1B、21からのアドレス信号によシ撮像
装置4による1フレ一ム周期終了時点での形状演算に必
要なデータは全て内蔵の記憶部に格絡され、これらアド
レス信号に基づいてスリット像の始終端すなわち第2図
ではA、C点が求められ前記溶接線2の形状が求められ
る。つまシ、溶接部2が開先をもたない場合には前記し
た如く第2図に示すスリット像A−B−Cとなシ、開先
がある場合には第3図に示すスリット像A−B−C−D
となシ、さらに一層溶接した場合には第4図に示すスリ
ット像A −B−C−D −Eとなる。したがって、こ
れらスリット像の各変曲点位置すなわち第2図ではB点
、第3図ではB、C点、第4図ではB。
C、DAを求めれば、溶癲部2の形状が求められる。例
えば、開先の々い第2図におけるB点を求める場合につ
いて説明する。演算処理部12の記憶回路12aには、
スリット画像におけるA−B−Cまでのアドレスが格納
されている。差分回路12bはこれらアドレスの隣シ合
うものどうしの差分値を求め、この差分値を示すイg号
を比較回路12cに送り、この比較回路12cにおいて
予め設定された基準値とこの差分値とが比較される。そ
こで、この差分値が基準値以上であればこの場合におけ
るX座標のアドレスを変曲点Bのアドレスとする。
しかして、信号処理部1oから形状計測アドレス信号が
駆動装置6へ送られ、1駆動装置6はこの形状計測アド
レス信号に基づいて溶接トーチ7の位置を調節して溶接
全行なっていく。
また、溶接部2が開先を持たない場合には、上記した動
作と同様にして第3図に示すスリット画像のA、B、C
,D点、溶接音一層盛った場合には第4図に示すスリ、
ト画像のA、B。
C,D、B点を求めればよい。
このように本装置によれは、溶接部2に照射されて形成
されたスリット像を」1メ像する撮像装置4からのビプ
゛オ信号を信号処理部lOにおいて、その−水平走置ビ
デオ信号における最輝度レベル全ピーク・ホールド回路
16によシ検出し、さらに、そのXアドレスをX座標検
出用位置カウンタ18で求め、またXアドレスをX座標
検出用位置カウンタ2ノで求め、これらX。
Xアドレスから溶接部2の形状t 81i1定するので
、溶接部2の形状を高速で開先のあるものか、開先のな
いものか、あるいは一層溶接を盛ったものかが測定でき
、この測定結果に基づ1八て溶接を精度高く行なうこと
ができる。また、従来の装置における記憶回路よシも小
容量の記憶回路12aで形状を測定することができる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではない
。たとえば、測定対象に応じて本発明を逸脱しない範囲
で演算処理部12の構成を変更することによシ、形状開
側が可能な、例えばネジ山の測定、板・パイプの曲げの
計測等に応用することができる。
本発明によれば、撮像装置からのビデオ信号における一
水平走査ビデオ信号の最輝度レベルのアドレスを信号処
理部でX座標、y座標として求めて溶接部の形状を測定
するので、大容量の記憶回路を用いず小容量の記憶回路
を用いて高速で精度の高い形状測定ができる溶接位置形
状測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光切断法を用いて溶接倣いを行なう装置の全体
構成図、第2図ないし第4図は第1図に示す装置におけ
る撮像装置によって得られるスリット画像を示す図、第
5図は第1図に示す装置における従来の信号処理部の構
成図、第6図は本発明に係る溶接位置形状測定装置の一
実施例を示す構成図、第7図は本装置における演算処理
部の一構成例図である。 1&、1b・・・溶接母材、2・・・溶接部、3・スリ
ット光源器、4・・・撮像装置、6・・・駆動装置、訃
・・溶接トーチ、1o・・・信号処理部、11・・信号
前処理部、12・・・演算処理部、12a・・・記憶回
路、12b・・差分回路、12c・・・比較回路、13
・・・水平同期信号発生回路、14・・・垂直同期信号
発生回路、15・・・低域通過回路、16・・・ピーク
・ホールド回路、17・Aβ変換器、ノ8・・・X座標
検出用位置カウンタ、ノ9・・比較回路、20・・パル
ス発生回路、21・−・X座標検出用位置カウンタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶接母材を溶接する溶接位置にスリット光を照射して形
    成されたスリット像を撮像する撮像装置と、この撮像装
    置からのビデオ信号に含まれる一水平走青における前記
    ビデオ信号の最輝度レベルの検出がなされた時に前記−
    水平走査間に所定のノ?ルス数を発生するパルスのカウ
    ントを停止させ、このカウント値fx座標アドレスとす
    るX座標カウンタと前記ビデオ信号における水平同期信
    号全垂直同期信号の発生間ごとにカウントし、このカウ
    ント値k ya Fj+アドレスとするX座標カウンタ
    とがら構成される信号前処理部、このイd号前処理部で
    求められたX座標およびy座標アドレスを読み込み、こ
    れらX座標およびy座標アドレスに基づいて前記浴接位
    置の形状を倚る演典処理部から構成される信号処理部と
    を具備したことを%徴とする溶接位置形状測定装置。
JP7731283A 1983-04-30 1983-04-30 溶接位置形状測定装置 Pending JPS59202006A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0342289A2 (en) * 1988-05-17 1989-11-23 Nkk Corporation Method and apparatus for measuring a three-dimensional curved surface shape
JP2018519167A (ja) * 2015-05-11 2018-07-19 ウーハン リシノート テクノロジーズ カンパニー リミテッド Uリブ溶接装置及びその調節機構

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