JPS594976A - 溶接倣い制御方法 - Google Patents

溶接倣い制御方法

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JPS594976A
JPS594976A JP11272382A JP11272382A JPS594976A JP S594976 A JPS594976 A JP S594976A JP 11272382 A JP11272382 A JP 11272382A JP 11272382 A JP11272382 A JP 11272382A JP S594976 A JPS594976 A JP S594976A
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JP
Japan
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welding
imaging device
data
point
welding torch
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Pending
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JP11272382A
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English (en)
Inventor
Nobuyoshi Tasaka
田坂 延義
Takaaki Kato
高明 加藤
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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 JPS594976A publication Critical patent/JPS594976A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Machine Tool Copy Controls (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、例えば水平隅肉溶接に適用して好適な溶接倣
い制御方法に関する。
光切断法を用いた溶接倣い制御方法は、非接触、高精度
という点で有効なものでアシ、その実用化例も多い。そ
の実用化例の1つとして、照明器からのスリ、ト光を溶
接部に照射し、撮像装置の結像面上の偉の大きさに応じ
て倣いをかける溶接倣い制御方法がある。
しかし、この方法は高い精度の溶接を行なうことは難し
い。その理由について第1図を参照して説明すると、撮
像装置の結像面B′に焦点を結ぶ被写体面Bの前後の面
A−C上の被写体像は結像面B′上においである許容範
囲δ内で不鮮明な大きな径の錯乱円を形成する。hは被
写体深度を示す。この結果、撮像装置は、A−C上にあ
る被写体像が同一位置にあると認識してしまうので、被
写体像の大きさを結像面B′に高精度に結像させること
ができない。
本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、基準デ
ータと溶接開始後に動いた撮像装置で取込んだ光学像を
画像処理して得た位置ずれデータとから撮像装置と溶接
部との2次元方向の位置ずれ量を検出し、これを零とす
るように撮像装置およびとの撮像装置と一体的に動く溶
接トーチを駆動し、精度の高い自動倣い溶接を行なう溶
接倣い制御方法を提供することを目的とする。
以下、本発明方法の一実施例を説明するにあたシ、先ず
、本発明方法の適用W[について第2図ないし第4図を
参照して説明し、次に動作原理について第5図ないし菓
11図を参照して説明する。8g2図は装置全体の概要
構成を示す図であって、この装置は2つの溶接量@’ 
10 m +10bを突き合せた水平隅肉溶接の溶接部
(溶接#jりに照明器11よシ例えばレーザのスリット
光12を照射してスリ、ト像12′を形成する。
このスリ、ト像12′は撮像装置13でスリット画像デ
ータとして取込んだ後、信号処理部14で画像処理を行
って基準データと位置ずれデータとを得、これら両デー
タからずれ隈を検出し、このずれ毒を溶接トーチ駆動装
置15に供給し、撮像装置13と一体的に動く溶接トー
チ16を溶接部に設定する構成である。なお、スリット
像12′は撮像装M1.9の設定位置で鼻像面の中に十
分大るような長さとし、また撮像装@13と照明器11
とは第3図のように両光軸が90’となるように設定さ
れている。溶接トーチ駆動装置15は第4図のようにレ
ール架台151と、X軸駆動用モータ152と、Y軸駆
動用モータ153と、2軸駆動用モータ154などから
なり、このZ軸系に溶接トーチ16が設けられている。
17はψ(スリット光ff@射角度)軸駆動用モータで
ある。
而して、照明器11および撮像装置13を第2図および
第3図のように設定したとき、水平隅肉溶接での溶接部
は撮像装置13の撮像面上に第5図のようなスリ、ト画
像データとして表われる。この第5図の状態からX軸方
向の距離のみが変ると、A点はA′点に変化し、B点は
そのままの位置を維持して第6図に示すA’−Bのよう
に表われる。また、2軸方向の距mが変ると、A点はそ
の位置を維持し、B点はB′点に変イヒして第7図に示
すA −B’のように表われる。
X+を軸方向の距離が変ると、A点、B点とも変化して
A′点 B/点となり、第8図に示すA / −B′の
ように表われる。このことは、撮像装置13の撮像面に
得られる像から溶接部18に対する撮像装置13のX 
+ z軸方向の位置が基準位置からx、2°軸方向にど
れだけずれているか知ることができ、ひいてはこのずれ
量を検出して溶接倣い制御に用いることができる。
従って、第2図に示す装置の溶接倣いは、y軸方向に溶
接速度で走行しながら溶接トーチ16と溶接部18との
x、f軸方向のずれを撮像装置13および信号処理部1
4で検出し、第4図のX軸駆動用モータ152および2
軸駆動用モータ154を駆動し、それらの位置ずれを修
正しながら行われる。つまシ、X軸方向の距離のみが変
化した場合は、第6図のA′点がA点V(なるようにX
軸駆動用モータ152を駆動する。2軸方向の距離のみ
が変化した場合は、1π7図のB′点がB点になるよう
に2軸駆動用モータ154を駆動する。K、Z両軸方向
の距離が変化した場合は、Xa駆動用モータ152を駆
動して第8図のA′点がA点になるように、次に2軸駆
動用モータ154を駆動してB′点がB点になるように
して溶接トーチ16を倣い制御する。
また、開先のある溶接の場合は、撮像面上に第9図のよ
うに表われる。この場合も同様にA点、B点を倣えばよ
く、これは多層盛溶接にも適用できる。第3図におけす
る設定角θが鋭角の場合は第1θ図のようになシ、A点
、B点を倣える。
次に、A点、B点の検出方法について第11図を参照し
て説明する。例えば有効走査紳数をn、−水平走査ビデ
オ信号をA/D変換したときのサンプリング数5PTh
512点とする。こnはA/D変換器の速度によって決
まる。まず、垂直同期信号によ多画面の一番上の水平走
査ビデオ信号をA/Di換し、512点の輝度を記憶す
る。
512点のアドレス内容を相互に比較することによって
一水平走査問の最大輝度アドレスを求める。この最大輝
度アドレスにしきい値をもうけることによって、A点が
存在するa木目の水平走査ビデオ信号は2値化回路で無
視される。
A点が決まると、次の水平同期信号からのA/D変換は
A点の近傍において最大輝度アドレスを求める。この方
法によって検出速度が短縮さn。
る。同様にしてB点の存在するb本口の水平走査ビデオ
信号が求まり、5本めの信号に限って、−水平走査信号
を全てA/D変換して、2値化によってB点が求まる第
10図のように設定角θが鋭角の場合、B点はA点と全
く同様にして求める。
次に、以上のような動作原理に基づいて実際に溶接倣い
を行なう溶接倣い制御方法を第12図ないし第14図を
参照して説明する。なお、第12図は第2図の信号処理
部の具体的構成例全示し、第13図は較正動作の70−
、第14図は実際の溶接倣い動作のフローを示す。即ち
、この溶接倣い制御方法は、第2図に示すように照明器
1ノからレーザのスリ、ト光12f照射して隅肉溶接の
溶接部にスリット像12′ヲ形成した後、このスリット
像12′が撮像装H13の撮像面に第5図のような状頭
でおさまるように撮像装置13と溶接母材10m、10
bとの位置関係を適宜に設定する。このときの設定条件
としては次のような点が考えられる。その1つは、撮像
装置13と溶接母材10 a r 10 bとの距離を
近づけると、A点、B点のずれ量が大きくなシ、結果的
に精度が上る。但し、画面のゆがみの影響が無視しうる
程度に近づける。他の1つは、ス・ぐツタ、アーク磁気
等溶接時の外乱の影響をなるべく受けない位置に設定す
ること等である。
そして、以上のようにして撮像装置13および溶接母材
70a、Job等を設定し念後、撮像装置13の撮像面
に得られる第5図の像のA点、B点のアドレスは、信号
処理部14の垂直・水平同期検出回路141、A/D変
換回路142、記憶回路143、比較回路144、記憶
回路145および2値(1j又は平滑化微分回路(以下
、2値化回路等と指称する)146を用いて求め、この
アドレス奪基準データとして予め記憶回路147に記憶
する。これらの一連の動作を述べると、撮像装置13よ
シ出力されているビデオ信号から垂直・水平同期検出回
路141が垂直同期信号、水平同期信号を検出し、−水
平走査ビデオ信号の開始と終了の信号′ff:A/D変
換回路142に与える。このA/D変換回路142は一
水平走査ビデオ信号の開始から終了までA/D変換を行
い、A/D変換の速度に応じてそのA/D変換したサン
プリング数がアドレスとなり、各アドレスの輝度レベル
が記憶回路143に記憶される。そして、各アドレスの
輝度レベルを比較回路144によって比較し一水平走査
ごとの最大輝度レベルのアドレスを求める。このように
して全ての水平走査について最大輝度アドレスと最大輝
度レベルを求めこれらを記憶回路145に記憶する。そ
の後、各水平走査信号に対する最大輝度アドレスと最大
輝度レベルを2値化又は平滑化微分回路(以下、2値化
回路等と指称する)146によって基準設定された第5
図のA点、B点のアドレスを求め、このアドレス全基準
データとして予め記憶回路147に記憶しておく。なお
、図中、147′は記憶回路、148゜148′は減算
回路、149はxIllI駆動回路、149′は2軸駆
動回路である。
而して、以上のように基準データを設定した後、次に溶
接トーチ16および撮像装置13とを一体的に駆動して
溶接を開始する。このとき、撮像装置13が溶接部18
に対してx、z軸方向に位置がずれると、スリ、ト両像
データは第8図のようにA′点、B′点のようになる。
従って、信号処理部14の各回路141〜146は前述
同様に画像処理を行なってA′点、B′点のアドレスを
求め、これらを画像処理データとして記憶回路147′
に記憶する。そして、減算回路148でA点のずれ量、
(A’−A )を求め、A点のずれ量に相当する撮像装
置13の位置をX軸駆動回路149で求める。同様に、
減算回路148′でB点のずれ1−(B’−B)k求め
、B点のずれ量に相当する撮像装置13の位置を2軸駆
動回路149′で芹出する。そして、その算出値に基づ
いてX軸および2軸駆動用モータ152゜154を駆動
制御し、A′点をA点へ、B′点をB点へ近づくように
倣いをかける。この結果、溶接中に撮像装置13が動い
ても常に溶接トーチ16を溶接部に設定することができ
る。
以上詳記したように本発明方法によれば、撮像装置と一
体に動く溶接トーチと溶接部との2次元方向(奥行き及
び高さ方向)の位置ずれ債を検出し7て溶接トーチを常
に高精度に溶接部に設定して自動溶接倣いを行なうこと
ができる。
ま念、2次元方向の倣い動作をそ11それ独立して行う
ことができるので倣い制御が非常に容易である等の効果
を有する溶接倣い制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を説明する光学系の概念図、第2図ない
し第14図は本発明に係る溶接倣い制御方法の一実施例
を説明するための図であって、第2図は本発明方法を適
用した装置の全体構成図、第3図は照明器と撮像装置の
設定状態舎示す図、第4図は溶接トーチ駆動装置の構成
図、第5図ないし第1θ図は撮像装置の撮像面に表われ
る種々の像を示す図、811図は撮像装置から出力する
信号をA/D変換する場合の説明図、@12図は信号処
理部の一具体的を示す構成図、第13図は較正動作を行
なう場合のフローチャート、第14図は溶接倣い動作を
行なう場合のフローチャートである。 10a 、 10h・・・溶接母材、1ノ・・・照明器
、12′・・スリ、ト像、13・・・撮像装置、14・
・・信号処理部、15・・・駆動装置、142・・A/
D変換回路、143.145.147.147′・・・
記憶回路、144・・・比較回路、146・・・2値化
回路又は平滑化微分回路、148.148′・・・減算
回路、149− x @ML動回路、149’−Z t
ill駆動回路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 IK2図 第3図 第5図 第7図 第6 図 第8図 第9図     第10図 第11図 $  12  図 第13図 第14  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶接部に対し照明器と撮像装置とを所要の角度で設定し
    、該照明器にょシ溶接部を照射して得られる光学像を前
    記撮像装置により取シ込んで各−水平走査上の最大輝度
    アドレスを検出しこれを2値化又は平滑化微分して2次
    元方向の基準データを得る手段と、溶接開始後に溶接ト
    ーチとともに動く撮像装置で光学像を取込んで各−水平
    走査上の最大輝度アドレスを検出しこれを2値化又は平
    滑化微分して2次元方向の位置ずれデータを得る手段と
    、前記基準データと位置ずれデータとからずれ量を検出
    しこのずれ量を消去するように溶接トーチおよび搬像装
    置を駆動する手段とを備え、溶接トーチを常に位置ずれ
    なく溶接部に設定して溶接倣いを行なうことを特徴とす
    る溶接倣い制御方法。
JP11272382A 1982-06-30 1982-06-30 溶接倣い制御方法 Pending JPS594976A (ja)

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