JPS59501940A - 自動熔接の為の材料配置制御装置及び方法 - Google Patents

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】 自動溶接 本発明は表面間の接合個所に材料を配置する自動制御、より詳細に言えば表面間 を接合するため溶接を配置することにか力＼る。

上記材料とは、表面の接合個所に形成される溶接で良い。材料は表面の接合個所 に配置される接着剤または密閉剤であっても良い。自動制御は材料への接合個所 の位置および形状に正′確に応じるものである。本発明の１つの使用法として、 薄板金プレス加工品の自動アーク爆接がある。表面間の接合個所の形状と位置に 照らして溶着ビードなどの材料の配置を自動制御する事は、その表面が完全に規 則正しくて予測し得るものである場合以外、困雅な手順となる。熟練した溶接工 は、接合個所の表面間にある分離線の変化、表面の歪みなどを考慮に入れて溶接 を行ないながら、トーチの位置、速度などを何度もす早く変える。溶接工がこの ような変更操作を行なう基礎には数多くの情報があり、トーチを溶接に沿って移 動させながらこの情報をす早（取り出してトーチを制御するのに用いるのである 。このような丁早い変更操作を再生する自動方式では、人間の動作を模倣するた めに膨大な情報処理能力をもたなげればならない。溶接条件において適宜実時間 変更を行なえる程す早くこの大きな処理能力を操作することは高価につき、これ まで溶接工に十分に匹敵し得る自動溶接技術の導入が阻まれて来たのである。

１９８２年３月発表の論文において、金属プレス加工品をアーク溶接する方法が いろいろと検討された。（Ｃ１ｏｃｋｓｉｎ　。

Ｂａｒｒａｔｔ　、　Ｄａｖｅｙ　、　Ｍｏｒｇａｎ　、　Ｖｉｄｌｅｒ　、　 ［視覚誘導による薄板鋼プレス加工品のアーク溶接Ｊ　Ｐｒｏｃ、　Ｉｎｔ、　 Ｓｙｍｐ。

Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｒｏｂｏｔｓ、　１２　、　Ｐａｒｉｓ　）。各生産品 目につも・て−回のバスで溶接を達成することが望ましいことははっきりしてい るが、継目の変化や溶接環境の劣悪さにより制御上多くの問題が生じ得る。親加 工物に倣いながらこのようなワンノくス爆接を達成する装置の一般的な形式が上 記の論文に記載されており、加工物素面の三次元的寸法Ｙ測定するセンサの形成 につ（・では、加工物に一面の光を注ぐ円筒形レンズと共に赤外線ＧａＡｌＡｓ レーザを有するものとして略述されてｔする。固体カメラが光面との交点におけ る加工品すなわち工作物の光条を検視する。カメラ上のフィルタが可視的アーク 放出の効果を減少させる。カメラはアークから３のになっても電磁放出の影響を 受けることがなく、金属シールドが溶馳した金属から装置を保護している。この カメラシールドは、溶接のスノくツタ汚れを取つ除（必要のある時には清浄場へ 送られる。しかしながら親王作り精確ではあるが、効果的に使用するには動作が 遅すぎる。

本発明の目的は、表面間の接合部の位置および形状に関して、その接合部におけ る材料の自動的配置を制御するための装置と方法を提供することである。

特に狙いとするのが自動アーク爆接である。

本発明に拠って提供されるのは、表面間の接合部の位置と形状に関連してその接 合部に沿って自動的に材料を溶着するのを制御するための装置であって、この装 置は制御信号に応答して接合部に沿って連続的に材料を溶着するだめの制御運動 が可能な手段と、材料溶着手段の動きに連結されて表面と接合部の影像を作るた めの手段と、その影像から接合部の形状および位置を明確に限定する部分を抽出 するだめの手段と、前記影像部分に応答して前記材料溶着手段が前記接合部に沿 って要求される方法で動いて材料を溶着するよう制御する前記制御信号を誘導す るだめの手段とを含んでいる。

影像は１組の行インデックスと１組の列インデックスによって同定される画素エ レメントのアレーでも良く、また抽出された部分は前記インデックスの組の一方 のそれぞれについて画素１つという画素の配列であっても良い。影像はさらに、 アレーの中の終点により限定される少なくとも１本の直線部分にまで単線化でき る。

影像はフィルタにより処理されて、特定の波長以外で、イルミネーションにより 生み出される影像情報から取り除いても良く、この時フィルタは特定のインパル ス応答を与えるタップ付遅延を含んでいる。

装置は溶接トーチと共に、光源とカメラの軸に対し傾斜した光シールドを生み出 すべく構成された光源付きカメラとを含んでも良く、この時溶接トーチの軸とカ メラの軸は平行である。

本発明に依ると、表面接合部における自動アーク溶接プロセスを制御するための 方法も提供され、この方法は光面すなわち光シートにより照司される接合部を含 む溶接範囲の影像を作ることと、その影像から接合部の形状ならびに位置を表わ す部分を抽出することと、前記影像部分から制御情報を誘導して前記接合部に沿 って溶接プロセスが動作するように制御することを含んでいる。

次に添付図面を参照して、本発明の実施態様について説明することにする。

第１図は本発明を具体化するシステムのブロック略図を示している、 第２図はセンナを概略的に示している。

第３図は応答曲線を示しており、半導体レーザについては第３ａ図に、フィルタ については第３ｂ図に、カメラについては第３Ｃ図に示している。

第４図は第４ａ、４ｂ、４ｃ、４ａ図において、第２図の光シートにより照明さ れるいろいろな継手を見た時、第２図のセンナのカメラによって生み出される影 像を示している。

第５図はフィルタの応答を示している。

第６図は影像情報の処理における各段階を示している。

第７図は同定のために継手を表現するぺ（、「セグメント」が処理された影像に どのように合わせられるかを示している。

第８図はどのように重ね継手が同定されて分類されるかを示″′ｆ表である。

第９図は親アセンブリと製作アセンブリかどのように比較されるかを示している 。

第１０図はカメラと光源を備えた溶接トーチのアセンブリの軸方向断面図である 。

第１１図は第１０図に示したアセンブリの各部を示す図である。

第１２図は本発明を具体化する制御装置の、さらに別の概略的ブロック回路図で ある。

第１３図と第１４図は溶接領域とピックアップされたイルミネーション情報を表 現したものであり、本発明の動作を理屏する上で役に立つものである。

第１５図は本発明の１実施態様において使用されるフィルタの応答を示している 。

第１６図はこのようなフィルタの動作を示している。

第１図は本発明を具体化したシステムのブロック略図を示している。このシステ ムは自動式Ｍ工Ｇ爆接用にトーチアセンブＩＪＷＴ、制御用すプユニツ）Ｃ８， それにトーチＷＴ上に装着されたカメラと照明プロジェクタを組合せたものｃｐ とを備えた従来型ロボットＲと、ビジョンサブユニットＶＳとで構成されている 。トーチアセンブリは多重路ダクトＵＣを通じて電力。

溶接ワイヤ、溶接アークシールド用ガス、冷却液を供給される。

信号の接続も多重路ダクトＵＣに沿ってトーチアセンブリに達するようにするの が好都合である。カメラとプロジェクタは固定式に溶接トーチに取付けられてい る。ロボットは自由度が５で休止時のペイロード６ｋｇのＡＳＥＡ（ＲＴＭ）Ｉ Ｒｂ　−６エ業用ロボツトである。ｌＲｂ−６０ボツトはＡｇａ（ＲＴＭ）ＣＷ ９ＭＩＧ溶接セット爆接えており、ロボットとセットの両方がｌ８００８マイク 四プロセツサを内蔵する標準型Ａ８ＥＡコントローラにより制御されている。溶 接セットと８００８プログラムには小さなインタフェース修正が容易に行なわれ ることが必要である。

制御用サブユニットについては１手短かに説明するだけで良い。このサブユニッ トは９６００ボ一直列回線によりＡＳＥＡコントローラに接続されているＬＳＩ −１１／２３から構成されている。ＡＳＥＡコントローラは等位変換可能出力を 備えていないため、制御用サブユニットには運動学的モデルが含まれていて。

ＡＳＥＡプログラムを多数の異なるカーテシアン「世界」座標系でプログラムし 実行することが可能となっている。この座標変換の実施は実時間で作用し、連続 的な順方向・逆方向変換を通じて累積誤差を示さず、手首の周りで複式１具の任 意のオフセットを処理し、ユーザによって容易に誤差修正され、任意の幾何学的 変形と共に任意の空間曲線道を辿って世界座標に補間することを可能にしている 。ビジョンサブユニットがロボット上の工具とみなされているため、制御用サブ ユニットはまた影像座標、空間座標、対応するロボットの接合座標も処理する。

ビジョンサブユニットはセンサインタフェースを備えたＦＤＰ−１１／２３コン ピユータから構成されている。センサは第１図においては全体的にＣＰで指示さ れ、８３０　ｎｒＩＬで放出するＧａＡｌＡｓ　赤外線レーザダイオードＬＤと 狭帯域光学フルタＣＦを備えた長方形のＣＯＤカメラから構成されているが、第 ２図においてこれが概略的に示されている。レーザダイオードは狭いスリットと 円筒形レンズを通して放出して、工作物ｗｐに光シー）ＳＬを注ぐ。光シー）Ｓ Ｌと工作物ｗｐの交差部は、カメラと異なる関係から見た場合、曲線または直線 を形成しており、これが工作物の表面起伏のもつ個有の断面を描き出している。

カメラとダイオードおよびレンズは第２図に示すＹの角度で互いに配置されてお り、それらの軸がトーチが溶接する個所に近い工作物ｗｐの表面の総体的領域で 交わるようになっている。カメラがＰＡＬ標準ビデオ信号を発生し、この信号が 既知の方法で数字化されて８ピット画素の２５６Ｘ２５６配列として記憶される 。長さにして１０画素のラインが、その上にレーザが収束される検査表面ｗｐの ほぼＩＨに対応している。

センサは溶接アークに近いロボットの端効果装置に固定されている。ＣＯＤチッ プの出力は溶接アークから出される電磁放射のスプリアス・ピックアップからほ とんど影響を受けない。カメラは８’　３０　ｎ７ｒＬに集中した１　０　ｎｍ のスペクトル半値幅を有する狭帯域光学フィルタを備えており、フィルタが影像 から可視的アーク放出の多くを効果的に除去する。金属シールド（図示せず）が 溶融した金属のスパッタからセンナを保護しており。

またヒートシンクとしても作用する。レーザＬＤ、フィルタ、およびカメラの応 答曲線がそれぞれ第３ａ、３ｂ、３０図に示されている。

センサは能動トランギュレーション変動の原理で動作する。

この技術はある場面で表面の３次元的レイアウトについて情報を得るために多く の研究者が用いてきたものである（例えばＣ，Ｊ、Ａｇ１ｎ、　Ｔ、Ｏ，Ｂｉｎ ｆｏｒｄ　（１９７３）、「曲線状物体のコンピュータ描写Ｊ　Ｐｒｏｃ、　Ｉ ｎｔ、　Ｃｏｎｆ、　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ３　、 ５ｔａｎｆｏｒｄ、　Ｒ，Ｊ　、　、Ｐｏｐｐｌｅｓｔｏｎｅ、　Ａ、Ｐ、Ａｍ ｂｌｅｒ　（１９７７）「レンジデータからのボデーモデル形成法Ｊ　、Ｒｅ５ ｅａｒｃｈＲｅｐｏｒｔ　４６　、　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＡｒｔｉｆｉ ｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ。

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　ＥｄｉｎｂｕｒｇｈｏＪ　、’Ｈｉｌｌ　、　Ｗ 、Ｔ、Ｐａｒｋ　（１９７９）［可動カメラによるロボットの実時間制御Ｊ　、 Ｐｒｏｃ、　Ｉｎｔ。

Ｓｙｍｐ、工ｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｒｏｂｏｔｓ　９　、　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏ ｎ　Ｄ、Ｃ，）第４図に示すカメラ影像は、光シートＳＬがいろいろな型式の溶 接接合部と交差するのを矢印Ｘに沿って見た場合の結果である。ストライブ上の 点が存する影像の頂点に近付（はど、光が投射される表面は遠くなっている。Ｇ のような空隙も影像に示される。ここに記載されたセンサの目的は溶融した溶接 のたまりを検査することではなく、トーチと継目との間の幾何学的関係を決定す る手段を提供することである。実際に使用される影像処理操作については以下に 述べる。

この装置は常に明確に個別の動作とは限らない下記のような３つの段階を遂行イ ることによって、従来型ロボットの教示／溶接シーケンスを強化するために使用 できるものである。

第１段階 予め製作する親アセンブリ上の溶接継目を手作業で教示する段階。面線状継目は 、１対の終点を特定することによって比較的容易に教示できる。運動学的モデル は終点を結ぶ空間において、自動的に直線を引き出す。サブユニットを延長して ３つの点から円形バスを、また４つまたはそれ以上の点から曲りだスプライン線 を補うことは簡単である。より重要なことは、感知式サブユニットが手許にある 工作物に適合するように軌線を調整することができる場合、軌線を完全に教示す ることは不必要となる。さらにウィービングはウィービング振幅を特定すること で教示することができ、すると運動学的機ｌではトーチに対して直角を成す平面 に存する正弦ウィービング経路を誘導する。

第２段階 親アセンブリ上の教示された点を自動視覚調査する段階。

制御システムか教示されたロボットプログラムで、親アセンブリ上で実施されて いないものをランして、センササブユニットを使って各々の教示点についていく つかの基準情報項目を同定する・この項目には各点における溶接接合部の社訓、 継目近くの「領域」に関するトーチの位置、重ね謎合せについては金属の肉厚要 素が含まれる。空隙の幅は親アセンブリ上で無視できることが知られている。シ ステムはまた、トーチをどこに位置付けるべきかについてそれ自身の考えを生み 出すか、この可能力は本実施態様では使用していない。この段階全体が教示され た点１つにつき約２秒かかるものである。単一の直線状継目については、その継 目を調査するのに合わせてせいぜい５秒かかる。この点検段階は手作業の教示段 階と合併することもできる。

第３段階 教示された点と溶接パラメータを視覚補正しながら溶接する段階。この段階は各 製作アセンブリについて反復され、工作物上を点検（３ａ）と溶接（３ｂ）の２ バス行なうことが伴われる。段階３ａについては、制御サブユニットがロボット を教示された継目終点に駆動する。各終点において、センササブユニットが継目 空隙の幅と継目に関するトーチと位置を測定するだめの情報を提供する。予め製 作した親アセンブリから先に誘導された基準情報とこの情報が比較される。親ア センブリと製作アセンブリとの間の相違は誤差信号として処理される。誤差信号 は制御サブユニットに返送されて、制御サブユニットが自動的に新しく訂正した プログラムを誘導して継目を溶接する（３ｂ）。２バスが必要な場合は時間節約 のため、検査パスは継目に沿う教示されたプログラムにしたがうと共に、溶接パ スは逆方向に訂正されたプログラムに従う。

次の誤差信号は検出されて訂正される。丁なわちスタンドオフ誤差（トーチの釉 に沿う継目上のトーチの高さ）、横方向誤差（継目中心から継目を横切る偏向） 、空隙幅ＧＷである。空隙幅と一定の金属肉厚が使用されて、Ｊ、Ｊ、Ｈｕｎｔ ｅｒ、　Ｇ、Ｗ。

Ｂｒｙｃｅ、　Ｊ、Ｄｏｈｅｒｔｙ　（１９８０）　ｒアーク溶接プロセスのオ ンライン制御Ｊ　、　ｐｒｏｃ、Ｉｎｔ、　Ｃｏｎｆ、　Ｄｅｖｅｌｏｐｍ＝ｎ ｔｓ　ｉｎＭｅｃｈａｎｉｓｅｄ、　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ、　ａｎｄ　Ｒｏｂｏ ｔｉｃ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｌｏｎｄｏｎ（Ｗｅｌｄｉｎｇ　工ｎ５ｔｉｔｕｔｅ 　）に基（パラメトリック溶接モデルを使ってワイヤの送り速度とトーチのｓ勘 送度を計算する。ある実施態様においては、各継目にかかった時間は分析された 点１つにつき約２秒と実際の溶接に要、した時間とであった。

上記の手続きについては留意すべき点がいくつかある。

まず、金属の肉厚に関する情報は、オペレータがシステムに供給せねばならない 。アセンブリが指定される時金属の肉厚が特定されて、これがオペレータに知ら されているのであるから、これは妥当な条件である。上記の第２段階中に金属肉 厚の要素について視覚検出する事は、以下に説明するように重ね継合せ部の空隙 を検出する目的で使用される。

第２に、上記第３段階の経路訂正と溶接は単純な形でシステムが継目に関して検 査パス（３ａ）と爆接バス（３ｂ）の２つの別個のパスを行なうことを強制する 。その結果、爆接中生じる熱変形による変化は、無視されることになる。これは 試験段階では問題とならないことが証明されたが、生産環境においては正しく溶 接された継目の歩どまりを増すため、検査と溶接を同時に行なうことが必要とな ろう。別個のパスで訂正と溶接を行なう理由は、単純な形での影像処理アルゴリ ズムが全てソフトウェアで実行され、影像における分析に２秒ではこれは適当な 同時式閉ループ制御に遅すぎることである。最大移動速度２０−７秒で、継目に 沿って２−毎に訂正するためには、影像処理待間欠１００　ｍｓ　以下であるこ とが要求される。システムがこのサイクル時間に到達することを可能にするより 特殊化した影像プロセンサについて後に説明する。最後′に、影像処理アルゴリ ズムはほとんど悪影響のないアーク放出の存在するところでテストされたが、こ のアルゴリズムがもつとしつかりしたものである必要があるかどうか決定するた め、徹底したテストが必要かもしれない。

センササブユニット用のソフトウェアはほとんどＰａ５ｃａｌで書かれる（Ｋ、 　Ｊｅｎｓｏｎ、　Ｎ、　Ｗｉｒｔｎ　（１９７４）　ＰＡＳＣＡＬＵｓｅｒ　 Ｍａｎｎａｌ　ａｎｄ　Ｒｅｐｏｒｔ、　Ｌｅｃｔｕｒａ　Ｎｏｔｅｓ　ｉｎ　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ、　１８　（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　−Ｖｅｒｌａ ｇ　）　）。Ｐａ５ｃａｌコンパイラはＦＤＰ−１１の機械命令を生むが、シス テムの約１０パーセントは影像処理に消費される時間を短縮するためＦＤＰ−１ １命令でハンドコードされている。センナアルゴリズムによって３つのレベルの 表現が用いられる。最低のレベルは影像そのものであり、画素と呼ばれるＯから ２５５までの範囲にある整数の２５６Ｘ２５６アレーエとして表現される。画素 は行インデックスと列インデックスによりアドレスされ、行ｒ、列Ｃにある画素 はＩ［ｒ、ｃ：ｌと表示される。次の表現レベルは「ヒツトリスト」であり、Ｏ から２５５の範囲にある行インデックスのｌＸ２５６アレー■である。Ｈの１番 目のエレメントはＨ［ｉ　：１と表示される。影像上が先の部分で述べたような ストライプを含んでいるとすれば、Ｈ［ｉ）は影像の中のストラップが工？ドラ イブに列１と交差する部分が無ければ、Ｈ［ｉ］　は定義されない（独自の数値 と定められる）。ストライプは最高で１回しか一定の列に交差できないため、ア レー■はストライプを表現する１０部分的関数と見なすことができる。

最後の表現レベルはセグメントのアレーＳであり、ここでは各セグメントが工に ある直線セグメントを表現する。セグメントの構成要素は終点、長さ、およびス ロープの行インデックスと列インデックスである。影像のストライプはセグメン トのアレーとして表現される。終点を（ｒｌ、ｃｌ）と（ｒ２と０２）とすれば 、スロープは（ｒ２−ｒｌ）／（ｃ２−ｃｌ）と定義される。行インデックスは 影像が下がるのを増すためスロープの符号は通常の判読から逆にされることにな る。ストライプのスロープは１つの軸に沿う深さでの表面の勾配を示すものであ る。

２つの点（ｒｌ、ｃｌ）と（ｒ２．ｃ２）　がストライプの影像上にあれば、こ れらのｉ　数点が突出する工作物表面上の点の間の距離が計算できる。使用され るセンナの配置については、光軸に沿って工作物を変化させるとストライプの影 像が垂直に変位させることを思い出すこと。Ｓｒ、Ｓｃ　、Ｓｚをｎ／画素幅の 単位を有するスケーリング要素としてみる。Ｓｒは光軸に直角な空間における垂 直変位に対する行インデックスにおける相違に関連する。Ｓｃは光軸に直角な、 空間における水平変位に対する列インデックスにおける相違に関する。Ｓｚは光 軸に沿った空間的変位に対する行インデックスにお１する相違に関する。これら のスケーリング要素はシステムが校正されるとき自動的に計算され、またこれら は影像の一定の作用範囲内ではどこでも不変であると考えられる。両方共レーザ 光の反射に存する（ｒｌ、ｃｌ）と（ｒ２．ｃ２）　間の工作物上の距離（ｍＮ ）はほぼ（ｓｒ　（ｒ２−ｒｌ）　２＋Ｓｃ　（ｃ２−ＣＩ）　２＋ＳＺ　（ｒ ｚ−ｒｌ）　２）　（０，５）による。

センサのソフトウェアは、ストライブの影像を捕獲し、１つの表現を別のものに 変え、セグメントを記憶して比較し、制御コンピュータに送り返される誤差信号 を計算するための論能を提供する。まず継目の終点を指示するため実行される影 像処理操作（上記の第１段階）について考える。最初にロボットがカメラを駆動 して、継目の終点が影像の中心に来るようにする。

これはロボットを駆動する制御サブユニットに命令して、トーチの先端が終点に おいて継目に対し直角に配置されていれば溶接トーチがとるであろう軸とカメラ の光軸とが一直線になるようにすることで行なわれる。溶接トーチの軸と光軸と の間にある固定した関係が分かつていると仮定すれば、運動学的モデルがこの変 換とロボット運動を実行する上で責任を負う。次に影像がアレーエ内に捕獲され て、センササブユニットが今度はいくつかの計算を行なうと共にデータベースの 中に一定の端点ニ関連する情報を記憶せねばならない。この計算は５つのステッ プに分割されるが、それを要約すると次のようになる。

１、「ヒツトリスト」を構成する。これにより、ストライブを符号化する情報の 量が影像中の６５５３６の整数からヒツトリストの、２５６の整数にまで減少さ れる。

２　ヒツトリストを「きれいに」して、ノイズを取り欠如データを仮想する。

３、ａセグメントをヒツトリストに適合させる。これＫより情報はさらに減少し て、およそ１から１０のセグメントとなる。

屯　線セグメントの配置から継合せの種類を同定する。これが継目を捜し出して 、継合せを単一ラベルとして表示する。継合せのラベルは終点と関連する。

＆　トーチから継目までのベクトルのオフセットを決定スル。

この計算は１つの座標系から他への変換を伴なうため、実際には制御サブユニッ トにより遂行される。

第１段階（上記）が考慮されているから、ベクトルのオフセットは教示する間に 決定された関係であり、従ってそれは製作アセンブリについても反復されるべき 「理想的」オフセットとして終点と関連することになる。

溶接を行なうに先立って製作アセンブリを検査するには（上記の第３ａ段階）、 上に述べたのと同じステップが踏襲される。

しかしながら、一旦ベクトルのオフセットが計算されると、予め製作した親アセ ンブリ上で継目が教示された時（第１段階）、先に計算されたデータベースの「 理想的」オフセットとそれが比較される。どんな不合も計算されて１位置誤差と して制御サブユニットに送り戻される。この誤差は制御サブユニットにより、訂 正した溶接プログラムを組むために用いられる。次に影像処理ステップについて 、以下詳細に説明する。

ヒツトリストの構成 ニレメン）Ｈ（ｉ〕を得るため、影像の列１にある画素が個別の線形フィルタマ スクで畳み込まれる。マスクアレーＭをウエートと呼ばれる数のアレーで、−ｗ からＷまでの指標を付けたものとする。影像の列ｉの行ｊのコンポルージョン応 答Ｃ［ｊ　）ば として定義される。列ｉに関して屋大のコンポルージョン応答が生じる行インデ ックスはＨ〔１〕と定められる。この行程は影像の各列毎に繰返される。

フィルタマスクの選沢はいくつかの規準が支配している。重要な規準としては、 フィルタがストライブの断面に対して最大の応答を与えねばならないことがあり 、そうすることでノイズ、１つの鋼製シートからのレーザ光線の反射による別の 鋼製シートの相互照明、８２５ないし８３５　ｎ７７１の範囲でスペクトル成分 を有する視野を通って飛ぶ溶融金属のスパッタなど、他の明るさの源からストラ イブを弁別する。もう１つの要件は、ヒツト検出器のソフトウェアを完全に実行 することによって、影像を２，３秒を超えない時間で処理すると共に、ビデオフ レーム率で動（ような単純なハードウェア設計を可能にするということである。

典型的な影像を調べる際、影像のストライブ以外の領域の明るさがストライブの それと同じ位になることのあることが分かる。さらにまた、ストライブに沿う絶 対輝度が影像の輝度領域全体を動揺することもあり得る。このことが単純なしき い匝決定や、ヒストグラムを使ってしきい値を決定することを不可能にしている のである。ストライプの断面の幅（影像列に沿って標本抽出した）はかなり狭い 範囲に限定され、その幅はストライプのスロープがゼロでない場合それほど変化 しないと考えるのが妥当であることが分かつている。そこで我々は弁別技術を用 いることになったのであって、固定マスク幅を仮定することかできたｃ４つの技 術を実行、テストした上、そのうち１つが本システムに採用された。影像の各列 が、個別の近似値を用いてＤＯＧ（ガウス差）フィルタ（Ｄ、Ｍａｒｒ、Ｅ、Ｈ ｉｌｄｒｅｔｈ（１９８０）、［エツジ検出理論Ｊ　、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ 　ｏｆ　ｔｈｅＲｏｙａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　（Ｂ）　、　２０７　、１ｓ７− ２１７　）にたたみ込まれる。この個々の非連関近似値は正味利得ゼロの第二差 動フィルタに等しいものであり、負領域（２つあり、それぞれ幅３、利得−１） に取囲まれた中央正領域（幅３、利得２）で構成されている。ＤＯＧとその非連 関近似値族は、マスクの中央領域の幅より小さい幅を有するインパルスに感応す る。ＤＯＧフィルタの空間周波数応答が十分局部化されても、振幅の大きいイン パルスは高い空間周波数ばかりでなく、ＤＯＧフィルタが通常同調される空間周 波数スペクトルにおいても相当の力を持っている。このような制限があっても問 題を生じることもなかったので、この実施態様に用いるセンササブユニットの実 施にあたってはこのフィルタを使用している。近接ノイズパルス（相互照明によ る）を除去する上でこのフィルタの動作が第５図に示されている。

第５ａ図と５ｃ図は第５ｂ図と５ｄ図に示される個々の影像コラムの輝度の異な るパターン２つについて、フィルタの応答を概略的に示している。どちらの場合 も水平軸は影像性インデックスであり、垂直軸は任意の単位である。第５ｂ図は 中位のノイズバックグラウンドに対する、ストライプ影像に特徴的な影像列であ るスパイクを示している。このような影像に関するフィルタ応答が第５ａ図に示 されている。影像がノイズで汚される場合、典型的な影像輝度パターンは第５ｄ 図に示される通りである。矢印Ｐはストライプのスパイクを示しており、隣接す るスパイクがレーザ光源の周波数と類似の周波数のノイズである。第５ｃ図は、 フィルタが例えノイズの影響を受けてもなおストライプへの応答を最大化するこ とを示している。このマスクを与えられた場合、たたみ込みには積算が必要でな く、加算９回と二進シフト１回を要するのみとなる。このシステムはまた、所与 の影像列についてサブレンジの中心と長さを限定するために、先のヒツト値に基 く統計量を用いて、各影像列の一定サブレンジのみをたたみ込むことにより性能 を向上させていヒツトの掃除 例えば所与の列の中でストライプ以外のパルスが第６ａ図に示すようにストライ プパルス自体より「ストライプらしく」現われる場合など、ヒツトがヒツト検出 フィルタから誤って割当てられることがあり得る。このようなノイズの原因につ いては先に述べたが、このノイズの効果を制限するためにヒツトアレーを処理す ることが必要である。まず、ノイズポイントを取り除き、ストライプに小さな空 隙があるように見える場合はこれを接続することによって、ヒツトアレーがきれ いにされる。

ストライプの上に正しく置かれた画素と誤って置かれたもの（第６ｂ図）を区別 することは、ヒツトアレーが深さの情報を符号化し、また考えられる表面プロフ ィール上の許容値が分かつているため、より簡単に行なわれる。例えば、その近 隣のものからしきい値以上異なるＨ（ｉ〕は何れも「ノイズ」と見なされる。こ れは金属表面の滑らかさく連続性）が限界要素となっているからである。そして このようなノイズエレメントは「不確定」マーカと置き換えられる。さらに、１ ０画素以下（金属表面の１−）のヒツトの接続されたランは何れも、金属表面に あるいかなる物理的特徴もこのようなヒツトのパターンを生じさせることは不可 能であることから不確定としてマークされる。これら２つの動作の結果、不確定 エレメント（２空隙）の接続されたヒツトと接続されたランのパターンが残され る。

次のステップではストライプに沿ってドロップアウトの生じる可能性を説明する ため、各空隙を調査する。第６ｄ図に示されるように、空隙の２つの限定された 終点（Ｋ；に＋８）の画素の輝度値が調べられて、しきい値はこの２終点の最小 浮皮の７０係と定義される。次に終点と終点の間の直線上の各画素の輝度がしき い値と比較され（第６ｅ図）、もし画素の輝度がしきい値を超えていれば（第６ Ｃ図）再びヒツトとして分類される。この操作は空隙の中にあるヒツトをきれい にしたヒツトリストにおいて仮想する働きをし、これが影像アレーを調べる処理 シーケンスにおいて最後の操作である。実際問題として、この方法で調べられる 画素の数は無から約１２まで変化することが分かつている。

（荻硲旧） セグメントの調整 その次にシステムは、再帰注降ドアルゴリズムを用いてメットの残りの接続ラン に線セグメントを通合させる（上記ＰｏｐｐｌｅａｔｏｎｅとＡｍｂｌｅ　ｒ　 繍文（１９７７）にエフ報告ｇｎている）。ラインがヒツトの接続ランの２つの 褐黒の間に４成さｎるっランから直線までの最大偏向を有するランの位置が指示 さｎて、もしこの偏向がしきＤｏｌｔ超えていｎばランはこの地点で分割さｎ（ 新しい終点會示すハアルゴリズムは再帰的にスプリントの両側にあるランに適用 さｎる。どちらの最大偏向もしき多値を超えない場合（線セグメントの存在を示 ″ｊ）、あるいは残ジのランの長さがめるしきり値より小さい場合、再帰は終結 する。

この工うなし＠ρ１区ｌよこのタスクの既却の寸法上の許容渣から誘導さｎるも のでるるため、これｔ採用することが現実的である。その結果が１つまたはそｎ 以上のセグメント構造を同各とするアレーである。終点、スロープ、２工び谷セ グメントの長さがその構造の成分となるっ 姐壬９」ｊＬ セグメントのアレーが与えら扛ると、久のステップはセグメントに１９描かれる 継合せの億癲を同定することである。突合せ、Ｍね、°ｒ形の３つの２成手が考 えろｎる。空隙が存在することもあり、葦たｇ会せｔ作る金属シート間の角度が 変化することもある。盆法的、謎手が守らねばなりないいくつかの幾何字面、言 語的基準を明確にする沃定苧続きに、セグメントのアレーが応用さｎる。セグメ ントのリストが与えろｎると、システムはまず七ｎが法定のＭ／２　、話手を表 わしているかどう刀１を決定するっもし七ｔが菫Ｑ継手テストに洛ちｎば、シス テムは犬にそｎがＴ形継手２１１１）どうか全決定する。そのテストが失敗する と、今度は突合せ継手かどう７）ｈ　ｆ犬定する。そのテストにも失敗すると、 システムは継手を類別することができないので、別の影像が捕獲さｎてその千成 きｔ棟返す。４つ就けて影像が類別さｎない場合、システムはエラーを報舌する 。この順序でテス）ｋ実施する必要性は２つの菫要なｄ語釣拘束の結果から米る ものである。その拘束とｌますなわち、Ｈａ）重ね継手は小さなすみ肉様の形状 Ｆｉ＆み、そのためセグメントのリストのどこかに重Ｑ、ｌ＆１手かめ勺とその リストにｆ７し、−手が生じる町１目性ケ無くすることと、ｔｂ）突片せ謎手ｌ ：電ね筋子の付沫り−スでめるため、厘ね４乎かｆ形、筋子がりると突片ゼ、関 手が現わｎる町屈曲は失なわｎることでめる。

英陰せ海手（最もｄｇｒ’：Ｃもの）に関する規則について以下に述べる。この 規則が蓚拠するのはセグメントの特注と、システムが佼正さｎる時計舅されたい くつか所定の定数でるる。セグメントＡが与えろｎると、その６質が次のＬうに 指示さｎる。

スロープ（影鼠面における）がＡ、スロープとして表わさｎ（上記のアレイＳに 関する「上ドの」定義ｔ、しい出すこと）、長さはＡ、レンクスとして、圧の終 点は（Ａ、ｒｌ、Ａ、ｅｌ）として、右の終点は（んｒ２．Ａ、ｅ２）と表わさ ｎる。対（ＴＲ，ＴＣ）は溶接トーチの先端の位置に対応する画素の行アドレス と列アドレスである。先に述べたように、カメラとトーチｔよ必ずしも交差しな い軸を有する別個の道具であるため、トーチが影像の中に現わｎていなくとも（ ＴＲ，”ｒＣ）は、工作物が正しい位置にあｎばトーチがその工作物上でどこに めるかを表わしているのである。他の定数は工作物において許容さｎ得る寸法上 の変化とタスクのｆ−ｆ容差を表わすし通い】直でるる。し近い直はＴＩ、（金 属板曲上で２ｍの長さ）、ＴＡ（影塚平面に２灯る１５度の角度）、′Ｉ’Ｇ（ 最大許容空隙−を示す３＝の距雁、ｌ、ＴＴ（敦示さくＬ　ｆｃ：＋径路かうの 鼓大奸谷烏同を示ア５１の距−）。ストライプの影′ｄ上にめる２つの影豚点（ ｒｌ、ｃｌＪと（ｒ２　ｒ　ｃ２　）の間の距洛に工９示される空間的三次元距 離はＤ　（（ｒｌ、ｃｌ）。

（ｒ２．ｃ２））と表示さｎて、先に述べたのと同じ方法で耐昇さねる。

第７図は光条がどのように重ね１４手から反射してセグメントを形成するかを描 くと共に、継目の甲心はどの工うに構出できる刀ｈｆ示している。２つの代表回 なセグメン）ＡとＢで、重ね継手を表現するに十分でるる。セグメントＡの右側 終点ｆＰ１と呼び、セグメントＢの圧測侵点７ｅＰ２と叶ぶ。セグメントのリス トかめる時システムがどの工うに表現セグメントＡとＢを選択するかについて、 以下にａｎする。第７（ａ）図のセグメントＥは頂部表面のヘクから出た精米で るる。予備製作グロトタイプには空隙がないため、第４図の０１すなわちセグメ ン）Ｅは図示の工うに点Ｐ１と点Ｐ２を接脅しなげｎばなもない。しかしながら 金属シートの切＃嶽は厚さ２瓢以Ｆの正反射体でるる町馳注がめり、従ってセグ メン）Ｅの戊わｎるべき影像の中に人さな照点ンよσを生じ侍るっこの問題を回 避するために、システムはまず後に述べる工うにＡとＢ’ｌ−Ａ択し、ＰｌとＰ ２の間の距雁を便って、出現し侍るいかなる影像情報よりもｇ２表現するのでめ る。仝原の存在しない１汗のみ、セット仮説子がＰｌとＰ２の１司の１臓／Ｉ： りる全副梁に人几らルることになジ、こｒＬがｊ′ｔｌｌＪな坊作でめると刊明 丁ゐのでめるが、この場合清報は信用さｎない。予画製作アセンブリを伏責する 場合、Ｅの長さは金勇の肉厚に比例し、角ｉＺは製作アセンブリ（計容し得る空 隙全Ｍする９が検査さする時仮説ｔたてることが必要となる線を説明するのに用 いらねる。第７（ｂ）図は角度２が空隙のめる重ねにどのように１更用さＴＬる かｔ示している。

各セグメントのセットに２げる円は、＋ｄ目の中心がどこにめるη１についての 推定を表わしており、システムで作成さｎる。第７（ａ）図においてはこの中心 が一番丁の薄板と頂上の４板の嫌との間のかどにある。こｎは点Ｐ２で、セグメ ントＥとＢの父差点である。同じことがＪ　７　（ｂ）図についても言えるが、 点Ｐ２’の左側ｌｃ６るセグメントＢの部分に留意すること。このセグメント部 分は底表囲上にるる空隙２通してストライプが見える所にある。

重Ｑ継手は可能な方向２つからアプローチでき、空隙は可能な４つの榎煩の継手 の形状を与えながら戊わｎることがめる。

継手形状の僅類毎に異なる手続さ上用いて蛭目中心が見つげ出される。第８図は この＝Ｆ絖きｔ辰にして要約したものである。

影ぼ刀１も訪２４さｎたセグメントのリストは、Ｆ記の規則全満足する議大長の ２つのセグメン）ＡとＢが４在すｎｒｊ、ｘた存在する場片にのみ厘ね継手を辰 Ｖアベく定義さｔている。

１、′敢小便条注二（ルレンクス＞ＴＬ）および（Ｂ、レンクスンＰＬ）。こｎ は清報を与え侍るセグメントが使用さｎることｔ保証するためである。

２、（Ａ、スロープく０）かつ（Ｂ、ｒ　１　＞Ａ、ｒ　２　）または（Ａ、ス ロープ＞０）ｘｐつ（Ｂ、ｒ　１　＜Ａ、ｒ　２　）の何ｎか。ｒｌとｒ２は行 インデックスで６ジ％彫詠の頂上に同かつて１直を減少するものでめることｔ思 い出すこと、っもしこのテストに成功すｎば、我々は正しい方向から重ね継手に アプローチしていることが証明されるのである。離接の圧側が成功すｔば、接合 部のＡ側がトップ表面ということになる。右側が成功すｎば、Ｂ側がトップでる る。

３、ＡとＢの間の角度の絶対１直はＴＡ以下である。この規則がＴ形接合から砿 ね台せｔ区別している。

４−（Ａ、ｒ２Ｊから（Ｂ、ｒｌ）ｉでの距離はＴＧ′ｔ−超えてはならないが 、少なくとも金属の肉厚とｌｏＪ程度でなけｎばなうない。

この距離は影像の行の距雇で６１．光軸に沿う深さに２ける距離に相当するもの でめることに注意すること。

′ｆ形、１注苧と只８ぞ継手を翻別するためｌζｌま池の規則のセクトが１更用 さｎる。セグメントのリストが一旦４’ｉＨの継手の型式で同定さルると、Ａと Ｂのスロープ、継目中心がどこにめるかについての推定の清報ｌ工、教示さくＬ 之譜接プログラムに２ける適当な終点に関通しｔものとなる。厘ね１ｇ手につい ては金属の丙４係数（（Ａ、ｒ２）と（Ｂ、ｒｌ）の間の距４）と角ｉＺも記ｊ 意さｎる。

オフセットの決定 訂正段層においては、救示段１者で果めらｎｆｃ湾報（法定のＡとＢのセグメン トのスロープ、績目中心の推定等）は製作アセンブリを瑛査するｇ何Ｗ＝すべき η為についてのモデルと見なさする。システムは次に、戚アセンブリから誘導さ ｎ７′ｃモデルを製作アセンブリ上の接合部の影琢刀１も誘導されたセグメント と調和させようとする。第９図は親アセンブリＭＡお工び製作アセンブリＰＡＫ 関するセグメントを示している。ｆＬ己の用語はモデルの次の成分を示すものと する。左スロープ（Ａの教示されたスロープラ、右スロープ（Ｉ３の教示さ往た スロープ）、（ｃｒ、ｃｃＪ（継目中心の行インデックスと列インデックス）、 角度２（一番ドの４板と厘ね合せの嫌との間の一測角凝り。表作アセンブリ上の 接合部の影像からａ４ざｒたセグメントのリストが与えろｎると、システムは寸 彌はＦ記の規則ケ滴足するセグメントＡとＢｔ見つげ出そうとする。

１、　んスロープと圧スロープこの同の七対角度がｒＡｉ超えず、Ｂスロープと 右スロープとの同の絶対角度がｌ’Ａ２超えない。

２、琺目平心の油定（３ｒ＋３すｔ５を真するっ角度２は先て記載した工うに重 ね一手について廐目甲心’ｊｃ＃Ｉｔ成するために用いら匹る６　（Ｓｒ　ａ　 ｓ　ｅ　）　ｆ　（ｅ　ｒ　ｅ　ｅ　ｅ　）と比較して９ｄ、スタンドオフ誤差 、開方誤差を計算する。第９１ｔま電ね継手についてこｔがどの工うｌＣ或さｎ るかｔ示して２ジ、同様の構成がＴ形継手と突合せ、・迷子についても適用でき る。セグメントの表−ｊｔｉＣ＞ける垂１亘変位は深さでの変位を示すことを想 起せねばならない。寸法ｓ　（！：　Ｌはそｎぞｎトーチ／カメラ軸に沿う誤差 とトーチ軸に直角な平面で嘴刀同での誤差でらる。寸法りは金属の肉厚係数、す なわｆ：）Ａアセンブリの頂上面と底面の間の距離ｔトーチ軸に直角な平面に投 影したものでめる。寸法ｇはｈに寺しいが、製作アセンブリに関するものである 。笑際の金属内厚Ｍが分かっていｆＬは、製作アセンブリの空所はほぼＭ（、ｇ −ｂ）／ｈでめる。仝ｆｉ扁ｌまＴＧｔ超えてｌまなうず、スタンドオフおＬび 側力誤差は５ｍ’Ｊ超えてはならない。仝謙偏は水平影鎮蛸に沿って定義さｎて 、トーチに応じ直角の平面への空隙の投影を示すことｌＩ：注意すること。こｎ はＩｆ意の漣択でめる。他に採り得る刀云としてｒｌ、免原を例えば頂上囲の虚 〃）ら筋目の中心までの紺屋としてポ義することがか１ 表作アセ／ブリ上の一手とモテルτ歪片するセグメントが児つけらｎない；烏合 、システムＩま別の影鎮を用いて丹ひ試みる。４つの影諌について調べても歪合 が見つからない場合、システムはその継手についてエラーを報告する。

ここに説明したようなシステムｌまいついろな接合部ｔもっ数多くの工作物に使 用ざｎで米たが、工作物は全て約１〜２闘の肉厚の平担な７４板鋼プレス加工品 で購成さｎたものでめった。

自動車工業においてその使用が普及していることｔ灰吹して、はとんど全部の継 手がＴ形と重ね継手でめった。十／　−３ｍのスタンドオフ誤差と一刀誤差が必 ず＋／−０，３園以内となるよう訂正さｎ、約２０％の場寸については＋／　− ０，１ｍｍ以内にまで訂正さｎるが、こｎがシステムの分解症のリミットである 。

こｎは０．５　ｍというターゲット許容燈ｔはるかに下回る、誤りの安全余裕で ある。通常こ６７行なうことが期待ざ扛ることはないでろろうが、システムは＋ ／−３〜５膿の揺ｎでいくつか誤差の４計を訂正した。システムはアークに接近 させて（２゜３、：！！Ｌ）使用さｎたが今葦でのところ何ら問題が生じていな い。

システムは終点を訂正するたりにｌま使用ざｎて釆たが、訂遅上の限界により美 時間に寂い−Ｃ−ｉａＱ？ｒ−逼跡するたのには便、１さ几°Ｃいない。システ ムは訳た非公式の「デモンストレーション」モードに２いても使用さｎ、その甲 でｌま人の−Ｐに叉付さｎ−た小さな工作物を追跡している（整諌処嗜時間に工 ９２秒の丈−ボ遅れ時間で〕。処理速度二対するこの限界は以ＦＶＣ説明する実 施態様ｖｃｈいては取除かｎている。

第１０図と第１１図１ま託能を同上させると共にロボットに装着する都合上１つ のユニットに配置さｎたカメラ・浴接トーチ・光源を示している。先に説明した 光源とカメラの間の角度とトーチかうの固定オフセットは保たｎでいるが、この ユニットはよりコンパクトに、ま７（損傷や爆接区域日の悪条件に対する耐性も 頻くなっている。

４１０図のｄ面図に示さｎる工うに、アセンブリ１ｏｏはある実施慄様において は直径約６５ｍ、長さ２００ｍ＋の全体として円筒形の本体１０８の千にある。

第ｉｏ図の切除部分で示ざｎる工うに、本体１０８の部品は１４接する部品を均 等に伸長したものであるため省略さｎている。−刀の端部には図示さｎていない が電気的マルチウェイコネクタと冷却水丈−キュレイション１０１、アーク婚接 ３ｇ蔽ガス１０２、＃工ひ浴接ワイヤ案内口１ｔ）３用の頑、腺がめる。冷却水 の接部ｌま圧縮仝気を洪、、１台するためにも備えらｎでいるのであるが、ここ では図示さｎてぃない。このようにメ給さｔｙｃ窒気は円筒形不休の＠Ｊ壁部分 を通ってＭ櫨し、次に図示されていない出口から併出さｎる。円筒形不休の甲心 部分はいろいろなり−ラントその他の供給器で占めらｎでいるが、周壁部分の力 は電気的、丸学的成分で占めろ扛でいる。カラー１０４により、不休１１３０は 先に述べたカメラとトーチの組甘せと同じ方法でロボットに袋層さｔＬゐのｔ可 能にしている。いろいろな孜本、週接ワイヤ、颯カ２工び信号は先に述べたよう な多重径路ダクトＵＣに寂いて遜ばＧる。

この工うに統合さｎたカメラ、光源、浴接トーチＣま容易にロボットに表層さｎ て、浴接に必安な操作を行なうことができる。３アセンブリの重量ｌまわずか数 キログラムでめるっ結線から遠い力の肩部は爆接ガス囲いｉｏｓと全体的に従来 形状の浴接ノーズ１０６ｉ、ｉｌ、ている。この４部は後に秤述する透明の窓円 板１０７と、先細になって円板１０７に父わる円筒形本陣１０８の円Ａ−分とに 工って閉基さｎている。透明円板１０７はスパッタ窓ケ形成して象り、こｎが浴 接のスパッタに抵抗してアセンブリの内部を株ｄする一刀、光源からの泳夕を線 照明を両刀回に通過させる。円板１０７は匣亘上例えｒ［′登緑商標ＰＹＲＥＸ などの耐熱ガラス材料で作らｎ、少なくとも７時間の過伏眉接礫作に耐えるもの であり、クリア領域を与えるべく回伝町距に４ｔｙｉさｎている３円・仮１ま例 えば８時間母の咋莱シフトの開始時などに取り替えのため容易に層７悦でさる。

同様に囲い１０５とノーズ１０６も必要に応じ収シ替えることがでさる）例えば 戚工作吻に関して装置の段取りｔする間に爆接路ケ「追跡する」た６ｏｆ−は、 図示さｎていないが火打がノーズと囲いの適所に配置さＧてその先端でトーチの 鋤に沿う浴接の位置を与える。愼数のガスダクト１０９が既刊の方法で、浴接領 域の周９に：＠接遮蔽ガスケ運姻する。

円筒形不休１０８の中にｔよ２つの固体カメラ１１０，１１１と２つの光源かめ ジ、全体的に１２０で示さｎる光源が第１１図に示さｎている。カメラと光源と ｌよ発録トーチのコアの周囲にほぼ号間隔で配置さｎている。カメラは既に説明 した実施態様に２いては既却のオフセットでトーチ軸に平行に並べられているが 、各々の光源はそｎ−ｅｔｔの位置に２いてこの軸に対し２力同に１頃科してい る。第１０図に２いては、軸１３０がトーチｎていないが、帽１３０を言みかつ 第１０図の断囲の平面に対し垂直ｆ（照準子図にめ９、この斯囲士囲から１５度 上９傾斜してアセンブリの溶接端部かも出ている。２つの光Ｈｘ２ｏ、、、−１ ２１＋！トーチ軸て対し相４市な反対ｊ１科で刀同灯σら扛てい谷光源は七往ぞ ｎの軸１４０に沿って円筒形レンズ１２２に同げらｎた１坏Ｇａ、ｖＡｓ　レー ザｔさむ。軸１４Ｌ）と一致させるためにレーザの正確な位置は、円筒形本体１ ０８内の全体的に円形の隔壁１３１上に形成さ扛る梢＃辰囲にエフセントさｎる 。

梢督辰囲上に装層さ几た案内グレートがレーザの位置を軸１４０に沿ってレンズ １２２に関してル′４整することｔ可能７Ｃ′Ｔる。円筒形レンズ１２２は図示 さｎていない別の１．４壁に装層さｎて、レンズの円筒形の軸は上述の照準平面 内にめり翔１４に対し垂直となる。レンズ１２２の効果は軸１４０ｉ含みかつ＠ １３０と１４０を言ひ照準平面に対し垂直な平面に２いて亦外巌元シートを生み 出すことである。この光学装置の生む光シートは窓円板１０７全通って拡散し、 複合角度で囲い１０５全通過して視野の中心で、また纒接位置にある作業表面上 でそ扛ぞｎのカメラ１１０’［７（は１１１に対し可視的な幅約０．３　Ｍの光 条を生み出す０１更宜上、光条が最小限の漂讐で囲いｔ通過して、正確に「食い 違い」できるようにするため、囲いの半はどでくびｎさぞても艮い。レーザ１２ ０用の監視装置會レーザの出力と目的としてレンズ１２２の一ドの、レンズＦ− の切尿部分ｔＣ衾層しても艮い。

図示のアセンブリではカメラ軸がトーチアセンブリの軸力ｈ５約１”９ｎｍオフ ｔットさｎでいる。アセンブリ全体がｍ１図と第２図１ｃ関遅して説明した安素 のコンパクトな配置を生み出している。ｄい１０５はアセンブリケアー２元とｆ Ｊ溶接パッタから遮蔽している。カメラと光源を二重に・備えることによって、 力−メラと光源を軸の周りに回転させる必要なくアセンブリを両力〕たは後刃に 動かすことができ、葦ｆｃ溶接の仕上シを見るため最後尾てめるカメラを使うこ とができる。円板１０７は視野からスパッタの付いた部分ｉ＝かすために、必要 に応じて回転させることができる。斜光源について２つのレーザを用いても良い 。

固体カメラ用の′シ気回路＠溝はそｎぞｎのカメラの後方にあるプリン、ト回路 カードの上と１３１．１３２のように１４壁から突出している出張りの上に、ア センブリの長さに沿って展層すする。ＧａＡＺＡｓ　レーザダイオードはＬａ５ ｅｒ　１）ｉｏｄｅ　Ｌａｂ、　Ｉｎｃ、のＬＣＶＶ−１０型で、８３０ｍ＋で 放出する証人ダイオードでめる。

円筒形レンズは正平面円面形状のもので、ｍｅｌｌｅｓ　−Ｇｒｉｓｔ　０１Ｌ ＣＰ　００　Ｌ）型ｆ　８　ｍに７妬小したものでろる。カメラｌま前述のよう な光学フィルタと４８８Ｘ３８０エレメント？ｊ’ｆｆするＦａｉｒｃｈｉｌｄ ＣＣＬ）　Ａｒｅａ　Ａｒｒａｙ半４体チップ２２２４全Ｍ：Ｌｒ、ｖこの工う なチップから！！１ｉ索情報全情報するに適当な成子回路慎４は既刊で入手可能 なもので６９、ここで４言説明しないことにするが、成分の詰め刀に注意丁ｎは アセンブリ内部にはするはど小型のプリント回層カード上に作ることができる。

圧縮仝気の供給にＬり電子回層を冷却すると共に汚ｎから保護する。

アセンブリに城する構成上の仮術は例えは軽合金を機械造型して鋼製の円筒形本 体と共に部品を表作するなど、容易に明ら刀為となろう。

ここｌで、・よ影像処理に時間がかがるため装置の反応適度に限界があることｔ 参考にして釆たっ仄に説明する冥滝悪様でＩま影像の処理時間全短縮して、溶接 が実際の溶接速度で継目を追えるほど反応が早めろするっ ｌｆ第１３図全参照すると、熔媛碩域が概略的に示さｎている。２つの金＄に部 分ＰＩ　、Ｐ２は、図示さｎてぃない溶接ヘッドから出さｎるアークＡｋＬｉＣ 工って何与さｎるアーク雇接ＡｖＶのすみ内により継目母ＳＬに沿って遇接さｎ る。溶接ヘッドは筋目媚ＳＬＫ恢う工うに副脚さ扛る。金属重分ｌま通渚列えは 車軸ケースなど、重両用の４板金プレス刀日工品でめる。

雇目祿の位ｉは：１さ目を父差すゐ元来ＳＬｔ照射し、テレビジョンビックアッ グ装置を用・・て髄城ＳＡ會足責して矢印りの力量に沿う線次足丘で影渾を生み 出丁ことに工って演出さｎる。

第１４図１ま矢印りと同じ同さでの定食２７）り侍たビナ４１５号の典型的な葎 形を示している。圧倒の同期パルスのｉ鎌にアークＡＲ刀１らの高イルミネーシ ョン籟４ＡＬがるる。石側の１司期パルスに同かつて金属スパッタに工９生まｎ る低イルミネーション碩域工ＶＩＬがめる。向にめるのが光条ＬＳＫよる。信号 １．ＳＬである）継目の立直を決定して溶接ヘッドを制御する之めには、ビデオ 富含に２げるＬＳＬの発生ｔビデオ信号に基く時間によって表わさｎ／）時間的 地点と関連させ、そこから部分Ｐｉ　、Ｐ２上の位置と関連させることが必要で める。

その池のイルミネーションもピックアップさｎるため、信号り、ＳＬの位置イま 必ずしもう暑く定義さｎるとは限らない。ビデオ清報を谷ラインに沿った個別の １累として、標準的に２５６のラインの否々に２５６の画素として生み出すこと が−Ｃき、その目的ｌまＬＳＬの発生倉できるだけ正確に谷ラインの考定画素に 関遅つσることである。−分ＰＬ、Ｐ２の形状により、ＬｓＬの位置はライン母 に変化するでりろう。

第１２−を多照すると、タイムベースのビデオ溝槽ｔろ波して清報の褥定厩分ｔ ＋識Ｔると共にこの成分の％生ｔビデオの時間剤と相関させるための回路が、ブ ロック層図形式で示さｎているっ 第１２図に２いては、ビデオ清報が入力■で供給さｎる。ビチオ清報は便宜上そ ｎぞｎ２５６の画素がら成る２５６のラインの形ｔとる。ビデオ情報ｌままたｍ １ｒＪＦＢ’ｉ介してフレーム緩衝記憶にも付与さｎるっ ビデオ情禮は一紫ごとに、ラインごとに実時間でフィルタＦにノ蹟久供霜さｎる 。

フィルタＦは遅延線ＤＬ會百む。この実流、西様に２σる遅延線ＤＬはバフラリ レー型式の３２タツプ遅延線である。香にアメリカ会衆−カリフォルニア用、Ｅ 、　Ｇ、　＆　Ｒｅｔｉｃｏｎ　Ｌｔｄ、によるＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｏ ｔｅ　１０５、「標本化したデータ１ｇ号処理のためのタッグ付アナログ遅延」 に記載さｎた遅延線が用いらｎている。

いろいろなタップが飴曾的に１）ＬＴとして指示されて２ム各タツグはα８．α １．・・・αｉ・・・αｎとして示さｎる選択された係数’に一！Ｌ、ここでｎ はタップの飴武である。タップη為らの出力がエメレントＳσにおいて片針ざｎ て、要求さｎる成分の発生を指示する出力を生み出丁。

この出力がサンプルホールド回路５Ａｆ（ｌこ灯与さｎる。遅延線ベースのフィ ルタＦ　ｃ）ｊｍｆ巨とサンプルホールド回路ＳＡＨは、タロツク信号ＣＫにニ ジ訓ｍさ扛る。本実施、襟、床ｌｃ２いてｆ工このクロック−１８号は５．５ｉ １ｄｚ　Ｋ　６る。谷クロックパルスについてビデ第１言号の特定成分に対する 振・晶１直が、サンプルホールド回路の出力に提供さｎ、こｎが８レベル信号Ｌ ＳＳとして、カウンタＣＴＫよシ駆励さｎるカウンタラッチＬＡの出力に出現す る。ビデオラインに２ける信号ＬｓＬに関連するストライプＬＳ（１）位置ｌま 、こうして時間抛信号ＬＳｓとして谷ビデオラ、インについてＩ請書に生み出さ ｎる。

冥際的ｉ地で１も見ると、クロック信号は２倍のクロック周波数で妥いスパイク としてフィルタ７貫くことができる。これらは刀口舅装置Ｓ［Ｊの出方に１つす ぐな第二次または第三次低域フィルタｔ・謔えることで除去でさる。ＳＵでの出 方の帯域・晶ｌまこｎまでにもすでに、低域フィルタがその地に問題を生じるの ｔ防ぐためにそｎとは別に制限さ往て米た。各タップに付与さする負荷インピー ダンスもまたタップ間の漏話ｋｔ２しるほど低いものでなりｆｎばｌよらない。

約３　Ｋｏｈｍ　のタップ出力インピーダンスについてはＩ　Ｋｏｈｍ　または そｎ以上の負荷インピーダンスが望ｌしい）最終Ｆ３ｇ駒歪シタンプ保数を調歪 することで行なゎＣるっクロンクレートは遅延線の千にめる信号劣化が無視でさ る程度となるようなものでめる。

タップ遅延線にニジ提供さｎるフィルタの効禾は第１５図と第１６図に示さｎて い＠。ｇ１５図１工フイルメについて典型的なインパルス応答を示しているっフ イルメＣ工１）ｏＧ型式、スナわ５ガクス差型式でら９、ソフトウェア技術とハ ードウェア技術のどちらにＬっでも作り出すことができる。し刀為しながらソフ トウェア技術で己・まズ時間で正確な谷えｔ与える程運くなく、少なくともフィ ルタの動作を制限することがないので、不十分な空間周波数応答と劣化した信号 対ノイズ比を生じるもととなる。

１廻用さｎるフィルタ応答の重要な特数は、そｎに、・まインパルス応答の大き い正のピークが１つだｖｙｈることでめる。もし所望の識別を与えるためん従来 型の帯域の非常に沃いフィルタを用いれば、応答のピークは数個になるでめろう 。こｒ′Ｌはストライプ信号ＬＳＬについてビデオラインに沿って１つ以上の位 置が指示さｎているといつ話釆になりえ、明らかに間ｊでめる。

別の′＃畝ｌよフィルタの時間積分ｔゼロにアレンジすることができ、こうして 信号のゆっくりとした変化に対しては応答がなくなるということである。

、ＦＴ限のインパルス応答を有する遅延線フィルタは、図示のフィルタがその一 グリでめるが、そのインパルス７ど谷が４易て一夏でさる７ｃの荷に通するもの でめるうインパルス応４　”　ｄ　ｊｌＥ　ｄ　、）Ｌのタッグα！からαｎの 係数と対応する。仝；＠同及武（工作物上の水平力量に３いて）η）ら時間面周 波数（゛【む９ビデ第１Ｂ号に２いて）へのマツピングはビックアンプ装置のｉ ！定ｆ　ＶＣニジ遍成さＣる。

以上説明した装置はこうして碩＠ｓＡ２慣切るライン毎の足置のビデオ信号を処 理して、各ライン（ついてストライプＬＳの巌に沿う位置を決定すると共に、ラ イン上に間隔ｔおいて２つの画紫認字があるといった凌娠ざｔ生じることなくこ の位置ｔラインに沿って一話数字として提供する。

装置は処４ＩさＧる信号が〃かしい性質のもので必るにもかかわらず、干渉に対 して相当の抵抗力ｔもつ。また−刀２５６の画素ラインを考えるとストライプＬ Ｓはぞのラインの幻６つの画素を刀バーし得る信号ＬＳＬｉ生み出している。（ 工作物上のストライプＬＳの輝度プロフィールはそのほぼガウス釣分亜の手高Ｊ 工で縮約３０（ｌマイクロメートルである。）ノイズは空間周波数の帝域槽が広 いために、帯域の非常に扶いフィルタが有効となるのｔ切げるでのろうっノイズ Ｃまストライプ１百号のほとんどのスペクトルのｆに・醪任すると思ゎｎる。し で）しながら低い刀の望＋ｊｆ１周彼式、倚に拝眉に低いものは昇にに多くの不 要な清報を書むことがでさるりで、こｎらｌまろ彼ざ扛ねばならない。

第１６図は典型的ｌよビデオラインの波ルについて通量とじての配置の動きｔ示 している。上側の曲線はろ彼する前のライン波形でり９、下ｉＩ！ｌｊの曲線は る及した鏝の波形で、ストライプ信号はその他の信号やバンクグラウンドノイズ から識別さｎている。

以上説明した装置はこうして、領域ＳＡの定量の各ラインについて信号ＬＳＬ、 の画紮故によって、領域ＳＨ円のストライプＬＳの位置についての清報を実時間 で提供する。この清報を実時間で準備することは「ヒツトリスト」と呼ば扛、目 脚割御さｎた継目追跡溶接ヘッド用の制御ループが、薄板金プレス加工品などの ようにその形状やはめ合いｔ変え易い禰かしいｄ分を塔接する際将に閉じらルる ことを回加にしている。フィルタを使用することによる応答速度における利得は 、ストライプのジメメトリー罠関するその後の計算が榎錐Ｉ；お３ユｊ−ｔ＝上 り失なりｎることはない。こｎりの計４＜は大して多くの、ｉＴＸ、時間がかか らないかりである。

本来施悪様は浴接に関連して説ｃ３Ａざｎて米たが、この仮術は他の滋目ｌた７ エ嫌の迫；＃Ｊ≠絖さにも応用でさるものである。例えばめる吻面の荷駆が、例 えば実鉱幻な製造上の奸容彊などにエフ時定ざ几た形状η為ら夏化す、る揚檜で ｔｌその舟畝に関連してにかわ一′Ｐそ開削を直くのｔ制御するために応用でさ る。

国際調査゛報告 第１頁の続き 優先権主張　＠１９８２年１１月８日■イギリス（ＧＢ）■８２３１７７２ ・ホートン−カム−スタッドレイ・アシニイム・コテイジ（番地なし） ０発　明　者　モーガン・コリン・ジョージイギリス国オックスフォード・オー ・エックス９１アール・ニス・ホースパス イギリス国オクソン・オー・エックス８５ジエイ・ピー・ウィツトニー・スコ ツイールド・アヴエニュー２３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 υ　表面と表面の間′の接合部の形状２工び装置を参照しながら当該機８部に沿 って自動的に材料を配置するのｔ制御するための装置で６って、制御信号に応答 して接合部に沿って徐々に材料を浴着するために制御運動が可能な手段と、辰面 と接合部の影１砿を生むたりに材＃Ｊｒ浴涜手戎の運動と運結さｔた手段と、影 像から接合部の形状２工ひ位ＩＬＩＳｊ１確に定義している部分を抽出するため の手段と、前記影像部分に６谷して灯科浴看手段が前記接合部に沿って所望の方 法で動いて材料を浴着するべくこｎを制御する前記制御信号を誘導するための手 段とｔ言ひこと金特威とする装置。 ２）影像が１組の行インデ゛ツクスとし組のタリインテツクスにエフ同定される 画素エンメントのアレーでろ夛、抽出さｎた一分は１１ｉ］ｄ己インデツクスの 組の一力のそｎ−ｅｎについて１つの１累という画業のアレーであることｔ特徴 とする請求の詭ｄ第１項に占ピ域の製置。 ３）彫ＩＪ！が佃出さｎたアＶ−に３いて終点によって眠足される少ｒ！＜と％ １本のイーセグメントにｌでさらに率禰化さｎることｉｎ呟とする請求の４ｄ第 ２項に記４の装置。 ４）爵足の彼長以外でイルミネーションにニジ生み出さｎた形像清報かう除去す るために影像がフィルタにより処理され、そのフィルタは′＃定のインパルス応 答を与えるタップ遅延を官んでいることｔ荷載とする請求の−４４１項に記載の 装置。 ５ノ　浴看さｎるべき材料がガス遥漱されたアーク浴接ビードでるることｔ′＃ 虞とする請求の軛ｄ第１項に記載の装置。 リ　彫は生成手段が時定反差の元シートを生み出丁元謙と、元シートの入射緑を 言む接合部と表面の領域の稼を形成するカメラを含んで２ρ、元シートはカメラ の軸に対し１頃科していることｔ替象とする請求の４１第１項に記載の製置。 ７）着接トーチｔさんで２９、カメラの軸と爆接トーチの軸は平行でめ９かつ時 定の空間ｔ２いていることｔ特鐵とする請求の範囲４６項に記載の装置。 ８）元シートτ形成する元諒の軸が平行ｌよトーチ軸とカメラ軸とｔ貧む子図に おいて、ｆたそｎＩＣ河し直角な半回に２いて力致とする請求の４２４７項に６ 己域の装置。 ９）表面の一片郡に４？Ｖｆ／ｂ目力アーク溶接行程τ副御する方法でりって、 接合部ｔさφかつ元シートにニジ照明さｎる塔檄区域の影啄を生み出丁ことと、 接筺翻の形状と世直を表ｖ丁部分τ影Ｉ３Ｒかう佃田することと、削記媛ｄ部に 沿って動作するように爆接行程盆制御するための制岬慣報七前記影像部分力１ら 誘導することとｔ冨むことｔ特赦とする方法。