JPS5928608A - 溶接線検出装置 - Google Patents
溶接線検出装置Info
- Publication number
- JPS5928608A JPS5928608A JP13880982A JP13880982A JPS5928608A JP S5928608 A JPS5928608 A JP S5928608A JP 13880982 A JP13880982 A JP 13880982A JP 13880982 A JP13880982 A JP 13880982A JP S5928608 A JPS5928608 A JP S5928608A
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- elliptical
- laser diode
- ellipticity
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、アーク溶接を自動化する装置、例えばアーク
溶接用ロボットや専用機の視覚センサとして溶接線の検
出を行い、溶接線の位置および形状情報を出力する溶接
線検出装置に関する。
溶接用ロボットや専用機の視覚センサとして溶接線の検
出を行い、溶接線の位置および形状情報を出力する溶接
線検出装置に関する。
従来例の構成とその問題点
従来の光学的な溶接線検出装置としては、第１図に示す
ように被溶接物１の開先溶接部２へ投光器３よりスリッ
ト状の光４を照射し、そのスリット状の光４の開先形状
像を撮像装置５により撮像し、第２図に示すように撮像
装（６５の視野６の中のスリット光４による開先形状イ
メージ４Ａからコンビーータによる画像処理により、溶
接線２１〒〒〒〒テを視野６の端からの距＃ＩＩ Ｘと
して求めるものである。しかしながら、この従来方法は
画像処理′を要し、認識アルゴリズムが複雑なため、コ
ンピュータのプログラムが複雑となるとともにその分解
能は受光センサ（固体撮像素子）の画素数に制限される
。現在入手可能な固体撮像素子の画素数は２６６（垂直
方向）×４００（水平方向）が最高であるため水平方向
で高々１／４００である。
ように被溶接物１の開先溶接部２へ投光器３よりスリッ
ト状の光４を照射し、そのスリット状の光４の開先形状
像を撮像装置５により撮像し、第２図に示すように撮像
装（６５の視野６の中のスリット光４による開先形状イ
メージ４Ａからコンビーータによる画像処理により、溶
接線２１〒〒〒〒テを視野６の端からの距＃ＩＩ Ｘと
して求めるものである。しかしながら、この従来方法は
画像処理′を要し、認識アルゴリズムが複雑なため、コ
ンピュータのプログラムが複雑となるとともにその分解
能は受光センサ（固体撮像素子）の画素数に制限される
。現在入手可能な固体撮像素子の画素数は２６６（垂直
方向）×４００（水平方向）が最高であるため水平方向
で高々１／４００である。
しかし、ノイズ、外乱光９階調のぼけ等により、少なく
とも２画素の誤差が発生することはさけられないことか
らデータ処理が複雑な割に精度が悪い。！、だアーク光
等の強い外乱光が発生した場合は認識不能なだめ、溶接
しながらのいわゆるリアルタイム制御は不可能である。
とも２画素の誤差が発生することはさけられないことか
らデータ処理が複雑な割に精度が悪い。！、だアーク光
等の強い外乱光が発生した場合は認識不能なだめ、溶接
しながらのいわゆるリアルタイム制御は不可能である。
発明の目的
本発明は、前記従来の欠点を解消し、溶接しながら高精
度の溶接線検出を可能とする装置である。
度の溶接線検出を可能とする装置である。
発明の構成
この目的を達成するだめに本発明は、レーザダイオード
と集光レンズとシリンドリカルな凹レンズとにより楕円
率３以上の楕円光を発する投光部を構成し、壕だ照射基
準距離での照射点において照射光軸と一定角度をなす受
光光軸を有するとともに前記楕円光の長軸方向と長手方
向軸が一致するように配置したラインセンサとそのライ
ンセンサの前面の結像レンズとにより受光部を構成し、
前記投光部と受光部とから構成される検出部を前記楕円
光の短軸方向に揺動して溶接線を検出するようにしたも
のである。
と集光レンズとシリンドリカルな凹レンズとにより楕円
率３以上の楕円光を発する投光部を構成し、壕だ照射基
準距離での照射点において照射光軸と一定角度をなす受
光光軸を有するとともに前記楕円光の長軸方向と長手方
向軸が一致するように配置したラインセンサとそのライ
ンセンサの前面の結像レンズとにより受光部を構成し、
前記投光部と受光部とから構成される検出部を前記楕円
光の短軸方向に揺動して溶接線を検出するようにしたも
のである。
実施例の説明
以下に本発明の実施例を第３図〜第６図を用い一ドアと
、そのレーザ光を集光する開口数０．６の集光レンズ８
より出射され九光をシリンドリカルな凹レンズ９により
長軸方向Ｂのみを拡大し楕円１１と２６度の角度をなす
受光光軸１５を有するとともに楕円光１２の長軸方向Ｂ
と長手方向軸１８Ｃが一致するように配置したラインセ
ンサ１８およびそのラインセンサ１８の前面に結像レン
ズ１６および透過波長帯７９０ ｎｍ −８３０ｎｍ
を有する干渉フィルタ１７とよりなる受光部１９とから
構成される検出部２０を楕円光１２の短軸方向Ａと一致
する方向Ｘに揺動装置２３により揺動しながら被溶接物
１３の開先部２１およびギャップ２２にし〜ザ変調光１
２を照射しその散乱光を２インセンサ１８で受光して、
第７図に示すようにその開先形状２１．２２を検出し、
制御装置部において演算処理し、ギャップＧおよびギャ
ップ中心位置Ｃを出力することを特徴とする溶接線検出
装置である。
、そのレーザ光を集光する開口数０．６の集光レンズ８
より出射され九光をシリンドリカルな凹レンズ９により
長軸方向Ｂのみを拡大し楕円１１と２６度の角度をなす
受光光軸１５を有するとともに楕円光１２の長軸方向Ｂ
と長手方向軸１８Ｃが一致するように配置したラインセ
ンサ１８およびそのラインセンサ１８の前面に結像レン
ズ１６および透過波長帯７９０ ｎｍ −８３０ｎｍ
を有する干渉フィルタ１７とよりなる受光部１９とから
構成される検出部２０を楕円光１２の短軸方向Ａと一致
する方向Ｘに揺動装置２３により揺動しながら被溶接物
１３の開先部２１およびギャップ２２にし〜ザ変調光１
２を照射しその散乱光を２インセンサ１８で受光して、
第７図に示すようにその開先形状２１．２２を検出し、
制御装置部において演算処理し、ギャップＧおよびギャ
ップ中心位置Ｃを出力することを特徴とする溶接線検出
装置である。
レーザダイオードより発せられる光は本来拡散光であり
、そのファーフィールドパターンは楕円率３程度の楕円
形状を呈する。一般的にはこの楕円光を開［口数０．２
程度の集光レンズで集光、コリメートし、円形光として
センシングに応用されている。円形光にすることは、楕
円の一部を使用するだめその本来のレーザ出力をかなり
削減することになると共に、光学的に小さい径の円形光
に絞られた場合は、受光面に平行てかつ平滑な面へ照射
しだ時の散乱光は方向性は均一であるが、受光面に対し
角度をもった（第６図の開先等）かつ凹凸のある粗面へ
照射した時の散乱光は凹凸の影響をうけ方向性をもち、
一定角度からの受光に対する受光量は激減し、受光部で
のＳＩＮ比が悪くなシ、そのセンシング精度は劣る。溶
接開先はガス切り面がほとんどであり、凹凸を有する粗
面がほとんどである。このため斜面でかつ粗面に影響さ
れず、かつ精度のよいセンシングをするだめの元形状が
要求される。この目的のために短軸方向は短かく、長軸
方向は長い、すなわち楕円率の大きい楕円光が有効とな
る。これはセンシング時の検出部の揺動方向、すなわち
小さな分解能を沙する方向は短軸方向とし、分解能を必
要としない揺動方向と直角方向に長軸を一致させ、面積
の大きい光の照射により傾きをもった凹凸面での方向性
をもつ散乱を防止し、大きい受光光量を確保し、精度の
よいセンシングを可能とするものである。寸だ凹凸をも
った斜面測定での散乱光受光方式に幻受光光がを増やす
必要から照射ビーム強度が大きくなければならない。こ
のためには開口数の大きい集光レンズが必要であり、最
低０．３の開口数をもたなければ楕円光すなわちレーザ
ダイオード本来のビーム強度は効率よく得られない。レ
ーザダイオード光の１／ｅ２における拡がり角、±１４
°（短軸方向）。
、そのファーフィールドパターンは楕円率３程度の楕円
形状を呈する。一般的にはこの楕円光を開［口数０．２
程度の集光レンズで集光、コリメートし、円形光として
センシングに応用されている。円形光にすることは、楕
円の一部を使用するだめその本来のレーザ出力をかなり
削減することになると共に、光学的に小さい径の円形光
に絞られた場合は、受光面に平行てかつ平滑な面へ照射
しだ時の散乱光は方向性は均一であるが、受光面に対し
角度をもった（第６図の開先等）かつ凹凸のある粗面へ
照射した時の散乱光は凹凸の影響をうけ方向性をもち、
一定角度からの受光に対する受光量は激減し、受光部で
のＳＩＮ比が悪くなシ、そのセンシング精度は劣る。溶
接開先はガス切り面がほとんどであり、凹凸を有する粗
面がほとんどである。このため斜面でかつ粗面に影響さ
れず、かつ精度のよいセンシングをするだめの元形状が
要求される。この目的のために短軸方向は短かく、長軸
方向は長い、すなわち楕円率の大きい楕円光が有効とな
る。これはセンシング時の検出部の揺動方向、すなわち
小さな分解能を沙する方向は短軸方向とし、分解能を必
要としない揺動方向と直角方向に長軸を一致させ、面積
の大きい光の照射により傾きをもった凹凸面での方向性
をもつ散乱を防止し、大きい受光光量を確保し、精度の
よいセンシングを可能とするものである。寸だ凹凸をも
った斜面測定での散乱光受光方式に幻受光光がを増やす
必要から照射ビーム強度が大きくなければならない。こ
のためには開口数の大きい集光レンズが必要であり、最
低０．３の開口数をもたなければ楕円光すなわちレーザ
ダイオード本来のビーム強度は効率よく得られない。レ
ーザダイオード光の１／ｅ２における拡がり角、±１４
°（短軸方向）。
±２５°（長軸方向）からすれば開口数０．５の集光レ
ンズを使用すれば８０％以上のビーム強度が得られる。
ンズを使用すれば８０％以上のビーム強度が得られる。
開口数０．５のレンズを使用しても得られる楕円光の楕
円率は高々３であり、前記の粗な斜面に対するセンシン
グには不足なだめ、シリンドリカルな凹レンズを用い、
短軸方向は拡大せずに、長軸方向のみを拡大し、楕円率
の太きい、すなわち照射点でのビーム面積が大きいレー
ザ光を形成する。粗面の程度により楕円率は異なるが、
最低３は必要である。以上のように、開口数の大きい集
光レンズにより、レーザ光強度を効率よく集光するとと
もにシリンドリカルを凹レンズによりビーム形状を楕円
率の大きい楕円光に変形することで、ビーム短軸を小さ
く絞るにも拘らず凹凸をもつ斜面の影響を受けない高精
度のセンシングが可能となる。本実施例においては、開
き角α−３００の急斜面開先を０゜１ ｍｍの精度でギ
ャップｒｉＪおよびギャップ中心位置の検出か可能であ
る。
円率は高々３であり、前記の粗な斜面に対するセンシン
グには不足なだめ、シリンドリカルな凹レンズを用い、
短軸方向は拡大せずに、長軸方向のみを拡大し、楕円率
の太きい、すなわち照射点でのビーム面積が大きいレー
ザ光を形成する。粗面の程度により楕円率は異なるが、
最低３は必要である。以上のように、開口数の大きい集
光レンズにより、レーザ光強度を効率よく集光するとと
もにシリンドリカルを凹レンズによりビーム形状を楕円
率の大きい楕円光に変形することで、ビーム短軸を小さ
く絞るにも拘らず凹凸をもつ斜面の影響を受けない高精
度のセンシングが可能となる。本実施例においては、開
き角α−３００の急斜面開先を０゜１ ｍｍの精度でギ
ャップｒｉＪおよびギャップ中心位置の検出か可能であ
る。
まだ、背景光およびアーク等の強い外乱光を防ぎ、Ｓ／
Ｎ比を向上するだめに、レーザ光には変調をかけ電気回
路的に変調光をとり出すとともに受光部に干渉フィルタ
を使用している。この干渉フィルタは透過波長としてレ
ーザダイオード光の波長を中心に±２０ｎｍの帯域Ｉ＋
］をもつことによりレーザダイオードの温度変化による
波長の変化およびレーザダイオード本来の波長のばらつ
きをすべてクリヤ可能としている。
Ｎ比を向上するだめに、レーザ光には変調をかけ電気回
路的に変調光をとり出すとともに受光部に干渉フィルタ
を使用している。この干渉フィルタは透過波長としてレ
ーザダイオード光の波長を中心に±２０ｎｍの帯域Ｉ＋
］をもつことによりレーザダイオードの温度変化による
波長の変化およびレーザダイオード本来の波長のばらつ
きをすべてクリヤ可能としている。
ラインセンサとしてはフォトダイオードの一種である位
置検出素子あるいは固体撮像素子がある。
置検出素子あるいは固体撮像素子がある。
位置検出素子はその特性上、光の重心位置が検出可能な
ため特別に楕円光の重心を求める演算は不要である。固
体撮像素子は楕円光は数画素分を金色するだめ楕円光の
重心を求める演算が必要である。本実施例においては前
記理由および高分解能の点より位置検出素子を適用して
いる。
ため特別に楕円光の重心を求める演算は不要である。固
体撮像素子は楕円光は数画素分を金色するだめ楕円光の
重心を求める演算が必要である。本実施例においては前
記理由および高分解能の点より位置検出素子を適用して
いる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、斜面の急な凹凸のある開
先を溶接しながらすなわちリアルタイムで精度よく認識
し、溶接線を高精度で検出することができる。
先を溶接しながらすなわちリアルタイムで精度よく認識
し、溶接線を高精度で検出することができる。
第１図は従来の溶接線検出装置の斜視図、第２図は同装
置における撮像装置の視野内の図、第３図は本発明によ
る溶接線検出装置の一実施例の概略構成図、第４図は同
装置における゛楕円光の正面図、第６図は同装置におけ
るラインセンサの正面図、第６図は本発明の溶接線検出
装置によるセンシング法を示す斜視図、第７図は本発明
の装置の出力により得られる開先形状のパターン図であ
る。 ７・・・・・・レーザダイオード、８・・・・・・集光
レンズ、９・・・・・・凹レンズ、１０・・・・・・投
光部、１１・・・・・・照射光軸、１２・・・・・・楕
円光、１３・・・・・・被溶接物、１４・・・・・・照
射点、１６・・・・・・受光光軸、１６・・・・・・結
像レンズ、１７・・・・・・干渉フィルタ、１８・・・
・・・ラインセンサ、１９・・・・・・受光部、２ｏ・
・・・・・検出部、２１・・・・・・開先部、２２・・
・・・・ギャップ、２３・・・・・揺動装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第３図 第４図 ／ｌ／ｃ
置における撮像装置の視野内の図、第３図は本発明によ
る溶接線検出装置の一実施例の概略構成図、第４図は同
装置における゛楕円光の正面図、第６図は同装置におけ
るラインセンサの正面図、第６図は本発明の溶接線検出
装置によるセンシング法を示す斜視図、第７図は本発明
の装置の出力により得られる開先形状のパターン図であ
る。 ７・・・・・・レーザダイオード、８・・・・・・集光
レンズ、９・・・・・・凹レンズ、１０・・・・・・投
光部、１１・・・・・・照射光軸、１２・・・・・・楕
円光、１３・・・・・・被溶接物、１４・・・・・・照
射点、１６・・・・・・受光光軸、１６・・・・・・結
像レンズ、１７・・・・・・干渉フィルタ、１８・・・
・・・ラインセンサ、１９・・・・・・受光部、２ｏ・
・・・・・検出部、２１・・・・・・開先部、２２・・
・・・・ギャップ、２３・・・・・揺動装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第３図 第４図 ／ｌ／ｃ
Claims (3)
- （１） レーザダイオードと開口数０．３以上の集光
レンズとシリンドリカルな凹レンズとにより楕円率３以
上の楕円光を発する投光部を構成するとともに、照射基
準距離での照射点において照射光軸とンセンザとそのラ
インセン°すの前面の結像レンズとにより受光部を構成
し、前記投光部と受光部とから構成される検出部を前記
楕円光の短軸方向に揺動するように構成したことを特徴
とする溶接線検出装置。 - （２） レーザダイオードの光を直接変調し、その変
調されだレーザダイオードの光の波長のみを透過する干
渉フィルタを受光部に設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項に記載の溶接線検出装置。 - （３）干渉フィルタがレーザダイオードの光の波長騨夕 ±２０＄の透過帯域＋１１を有する干渉フィルぶである
ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の溶
接線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13880982A JPS5928608A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | 溶接線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13880982A JPS5928608A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | 溶接線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5928608A true JPS5928608A (ja) | 1984-02-15 |
Family
ID=15230741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13880982A Pending JPS5928608A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | 溶接線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5928608A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60216209A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-29 | Nippon Tsushin Gijutsu Kk | 変形三角測量法によるロボツトセンサ |
| JPS6182209U (ja) * | 1984-11-02 | 1986-05-31 | ||
| WO2007073023A1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Posco | Apparatus and method for on-line detecting welding part of strip |
| CN111630342A (zh) * | 2018-08-29 | 2020-09-04 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 视觉焊接系统的缝隙检测方法以及系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53119074A (en) * | 1977-03-26 | 1978-10-18 | Nippon Chemical Ind | Edge detector |
| JPS5726706A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Detector for shape of body |
-
1982
- 1982-08-09 JP JP13880982A patent/JPS5928608A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53119074A (en) * | 1977-03-26 | 1978-10-18 | Nippon Chemical Ind | Edge detector |
| JPS5726706A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Detector for shape of body |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60216209A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-29 | Nippon Tsushin Gijutsu Kk | 変形三角測量法によるロボツトセンサ |
| JPS6182209U (ja) * | 1984-11-02 | 1986-05-31 | ||
| WO2007073023A1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Posco | Apparatus and method for on-line detecting welding part of strip |
| EP1969346A1 (en) * | 2005-12-23 | 2008-09-17 | Posco | Apparatus and method for on-line detecting welding part of strip |
| US8149409B2 (en) | 2005-12-23 | 2012-04-03 | Posco | Apparatus and method for on-line detecting welding part of strip |
| EP1969346A4 (en) * | 2005-12-23 | 2012-05-16 | Posco | DEVICE AND METHOD FOR ON-LINE DETECTION OF THE WELDING PART OF A STRIP |
| CN111630342A (zh) * | 2018-08-29 | 2020-09-04 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 视觉焊接系统的缝隙检测方法以及系统 |
| CN111630342B (zh) * | 2018-08-29 | 2022-04-15 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 视觉焊接系统的缝隙检测方法以及系统 |
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