JPS595071B2 - 可視ア−ク溶接の倣い方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可視アークによる自動溶接において、その溶
接線への倣いを光学的に行う倣い制御方法に関するもの
である。

５ 自動溶接において、その溶接部の品質は、溶接トー
チが溶接ねらい位置に正確に指向しているか否かによつ
て大きく左右され、ねらい位置不良によつて、溶込み不
良、ビードの偏向、スラグ巻込みなど、種々の欠陥が発
生する。

１０この事はＩ型開先で溶接する厚板の狭開先溶接で特
に著しく、倣い不良による欠陥が多々発生する。

このため、従来溶接トーチを溶接線に追従させる倣い方
法として機械的方法、光学的方法、電磁１５気的方法な
どが種々提案されているが、アーク発生位置で、開先部
を検出し倣い制御する方法は、ほとんどなく、溶接トー
チと検出位置は溶接線方向に離れておりしかも、被溶接
材表面での検出しかできないのでその精度は悪く、又厚
板の溶接に２０は被溶接材表面での検出では使用できな
い事が多い。

そこで近年、溶接時に発生するアーク光を利用して、溶
接線を検出する手段が提案されている。

例えば特公昭５１−１７３８のように投影器の投２５影
面に光電素子群を設け、受光した溶接時のアーク光量を
演算して、光量の偏りにより倣い制御する手段が提案さ
れている。しかしながらアーク光は、かなり不安定なも
ので、フィルターを最適に選んでも溶接電極を境に３０
した両側の光量と溶接電極位置との相関関係は一定しな
い。

例えば溶接電極が一方の開先壁に偏つていても、アーク
ブローのはねかえり、電極の傾き、陰極点・陽極点の移
動により溶接電極を境にして右側が明るいこともあれば
、左側が明るいこ３５ともある。さらに、特殊な溶接方
法として２本の溶接ワイヤをあるピッチでよじつてＭＩ
Ｇ溶接する場合があるが、そのアークはよじつたピツチ
に従い回転し電極位置とそれを境にした左右の光量を関
連づけることは不可能である。

そのうえ、送給される溶接電極を矯正ローラで修正する
にしてもある程度の曲りは避けられずその曲り具合は時
間的に変動する。

よつて溶接前に光電素子群の中心線と溶接電極とを合致
させていても、溶接中に両者の相対位置がずれてしまい
、たとえ光電素子群の中心線と開先中心線とが一致して
いても溶接電極が開先中心線に一致しないことがあり、
所望の倣い制御を行えない。また、アーク光によつて照
らされる開先部の映像を、デイジイタルコンピユータ一
によつて処理し、開先形状を検出する方法もあるが前記
と同様の理由により、その検出形状は不安定であり、特
に前記２本のワイヤをあるピツチでよじつてＭＩＧ溶接
するような画像の急激に変化する溶接方法では検出不可
能である。

又画像の全点のサンプリングにかなりの時間を要し、し
かも複雑・高価なものとなる。この発明は上述の種々の
欠点を排除し、簡単でしかも極めて正確に開先ねらい位
置に一定基準線或いは溶接電極を倣わしめ、良品質の溶
接を行なえる可視アーク溶接の倣い方法を提供すること
を目的とするものである。

以下にこの発明の一実施例を図面とともに説明する。

第１図において、１は互いに溶接される被溶接物（一方
のそを示す。）で本例では開先２はＩ開先に形成してい
る。３は開先２に沿つて進行する台車（図示せず）に載
置された溶接トーチ、４は溶接電極で、この溶接電極４
は公知のものと同様に所定量ずつ溶接電極指向方向、即
ちたとえば垂直方向に送給され、被溶接物１上に溶接５
を形成しつつたとえば矢印イ方向に進行する。

６は溶接点監視用のテレビカメラでたとえば溶接ヘツド
３に一体的に装着され、この溶接ヘツド３とともに進行
する。

本例ではテレビカメラ６は前方斜上から溶接部を撮像し
ているが、後方など随意の位置から撮像してもよい。テ
レビカメラ６はその走査線が溶接電極４の送給方向（垂
直方向）、すなわち溶接電極の指向方向にほぼ一致する
ように配設されてあり、かつテレビカメラ３の１つのフ
イールドの撮像画面中に、少なくとも溶接電極４先端、
アーク部、アークが作用している近傍の開先２の両壁が
撮像されるように、カメラ６の向きを配置している。

その結果、このテレビカメラ６で撮像した溶接部のテレ
ビモニタ上の再生画像は第２図に示すように溶接電極４
、開先２の両側２ａ，２ｂ、溶接アーク部７がそれぞれ
表示される。なおモニタ上の走査線（図示せず）も第２
図の図上でほぼ上下方向に走つている。第２図のモニタ
画像で判るように、溶接アーク７はテレビカメラ６の撮
像角度等の影響で、下方（Ｉで示す）まで垂延している
が、このＩ点より一定距離上方の特定水平線Ｎの線上で
は、アーク７は両側の開先壁２ａ，２ｂに制限され、画
像上に暗明の急変部分が生じている。

それ故、この発明ではテレビ画像の映像信号からこの暗
、明の変化位置を抽出して、開先位置を検出する。第３
図は上述の検出を行なう回路図である。

第３図において、６は上述のテレビカメラで、レンズ面
には溶接アークの撮像に適したフイルタ（図示せず）を
装着しているとともに、撮像光の明暗に対して絞りを自
動的に変化するＥＥレンズシステムを装備してなる。１
０はモニタ受像機である。

テレビカメラ６の映像信号はバツフアアンプ１１を介し
て直流分再生回路、即ちクランパ１２に送られ、ここで
映像信号のうちの直流分再生された信号を２値化回路、
即ちスライサ１３に供給して２値化し、２値化映像検出
ゲート回路１４および映像検出位置発生回路１５に出力
する。映像検出位置発生回路１５は後述のごとく、アー
ク部分７を通り画面を水平に横切る映像検出線Ｎを発生
するもので、この映像検出線Ｎ上での映像信号から、開
先壁２ａ，２ｂを示す位置情報を発生する。又バツフア
・アンプ１１より同期分離回路１６ａを介してタイミン
グ・パルス発生回路１６ｂより、タイミング・パルスを
クランパ１２あるいは左右の開先位置を記憶する位置記
憶回路１８，１８′，１９などに出力し所要の同期を取
る。２０は第２図の画像上、たとえば溶接電極４の中心
線を通る基準線Ｍを設定するための溶接トーチ位置設定
回路でこの溶接トーチ位置設定回路２０で設定した信号
を溶接トーチ位置記憶回路１９に送り、記憶する。

一方、スライサ１３からの映像信号の２値化信号と溶接
トーチ位置記憶回路１９からの信号は映像検出位置発生
回路１５に送られ、映像検出線Ｎを発生する。この映像
検出線信号は検出線Ｎ上の映像信号を抽出するための２
値化映像検出ゲート回路１４に人力される。２１は検出
線Ｎ上の映像信号の明暗が急変するか否かを検出するこ
とにより、開先壁２ａ，２ｂとアーク７部分の境界を識
別する連続判定回路で、この回路２１は２値化映像検出
ゲート回路１４からの２値化信号を入力として受けて、
該入力から後述の作用により、開先２の左端および右端
を示す信号を左端検出回路２２および右端検出回路２２
′に送出する。

２３はモニタ画面上で左側の開先端が存在すると予想さ
れる初期位置を予じめ設定する左端設定回路、２３７は
右側の開先端を上記と同様に設定する右端設定回路で、
それぞれの回路２３，２３′の設定信号は左端位置記憶
回路１８、右端位置記憶回路１８′を介して左端検出ゲ
ート発生回路２５、右端検出ゲート発生回路２ｙに送ら
れる。

一方検出ゲート幅設定回路２４の出力信号も左端、右端
検出ゲート発生回路２５，２５′に送り、この２５，２
５′の出力信号をそれぞれ左端検出回路２２、右端検出
回路２２′に送る。上記左端検出回路２２、右端検出回
路２？で得られた信号、即ち開先位置データは開先の左
端位置および右端位置をそれぞれを平均する左端位置平
均回路２６、および右端位置平均回路２６′に送り、さ
らに検出良否判定回路２７にも送る。

検出良否判定回路２７は後述のごとく検出された開先壁
２ａ，２、ｂの位置が第２図のＨ−Ｊ，Ｋ−Ｌの各区間
内に入つているか否かを検出判定するもので、検出され
た開先壁の位置が上記範囲内にあれば検出良の信号を発
し、左端位置平均回路２６、右端位置平均回路２６′、
計数回路２８に送り、各々の回路２６，２６′，２８を
作動させる。２９は左端位置平均回路２６、右端位置平
均回路２６′の各データから開先壁２ａ，２ｂ間の中心
位置を演算する開先幅中心位置演算回路でこの中心位置
は、溶接トーチ位置記憶回路１９の出力信号とともに偏
位演算回路３０に送り、溶接トーチあるいは溶接電極４
の開先中心位置からの偏位を演算し、偏位データＡと計
数回路２８からの読み取り指令パルスＣを第４図に示す
溶接ヘツドスライドユニツトに出力する。

第４図は溶接ヘツドスライドユニツトを示し、４０は第
３図における溶接電極の偏位演算回路３０から送られる
データを計数するアツプダウンカウンタでその出力はゲ
ート４１を介して禁止ゲート４２に送られる。

４３はパルス発振回路、４４はトーチ移動用パルスモー
タ、４５はパルスモータ４４の位置制御用のパルスモー
タ駆動部である。

次に本発明の溶接方法につき、上述の各部の作動ととも
に詳細に説明する。なお被溶接物の開先形状はＩ型開先
であるとする。もちろん他の開先形状でもよい。。いま
、テレビカメラ６で溶接のアーク部開先部を含めて映像
すると、第２図に示すごとき映像が得られる。

この場合モニタ１０の画面上では走査線は上下方向に走
査されている。なお実際の画面は開先の上端面２ｃ等は
１点さ線のごとく斜め方向に表示されるが簡単化のため
に図上では水平線状にして表示している。テレビカメラ
６で得られた映像信号はバツフアアンプ１１でインピー
ダノス変換されクランパ１２で直流分再生される。

この直流分再生は、入力映像の平均階調の大小により映
像信号の直流レベルが変動するためその変動を防止する
ためのもので、いわばここで映像の黒レベルを一定値に
固定するためのものである。クランパ１２で直流分再生
された映像信号はスライサ１３により適当なレベルでス
ライスされ２値化信号に変換される。

第５図においてＳはクランパ１２の出力映像の波形を示
し破線ＳＯは２値化するためのスライス電位を示し、Ｔ
はスライサ１３によりクランパ出力Ｓを２値化した信号
を示す。

一方、テレビ画面上において、溶接トーチあるいは溶接
電極４の中心線に一致した位置（第２図Ｍ）をあらかじ
め溶接トーチ位置設定回路２０で手動設定しておき、そ
の位置がテレビ画面上の走査線で端から何番目であるか
を、溶接トーチ位置記憶回路１９で記憶しておく。

映像検出位置発生回路１５ではクランパ１３で２値化さ
れた映像信号から、溶接トーチ位置記憶回路１９で記憶
した位置を通る１本の走査線分の映像信号を抜き出して
第２図に示すアーク７の先端部１点を、映像が明から暗
に急変する位置から検出する。そしてこのＩ点から一・
定値だけ土方の映像検出位置を通り、上記Ｍ線に対し、
いいかえると溶接電極の指向方向と直角に画面を横切る
映像検出線Ｎを発生させる。この映像検出線Ｎはテレビ
画面を見ながら、アーク７の横幅が被溶接物の開先壁２
ａ，２ｂでほぼ直線状に制限される位置のうちのいずれ
かの点に選ぶものである。この映像検出線Ｎはアーク７
がたとえば溶接線の傾斜等何らかの原因で画面上で上下
に移動しても自動的に追従することになる。

なお、Ｉ点からＮ線までの長さは適当に設定できるもの
である。もちろんアークの位置が安定な場合は自動追従
させる必要はなく、検出線Ｎを手動にて画面内の特定の
位置に固定させてもかまわない。クランバ１２で２値化
された信号Ｔ（第５図）と映像検出位置発生回路１５で
発生された検出線信号Ｓ′（第５図）とは２値化映像検
出ゲート回路１４に印加され、ここで両者の論理積を取
り２値化映像検出信号′Ｆｆ（第５図）を得る。

信号丁は映像検出線Ｎ上にアークが存在しており、映像
が明るい状態の場合のみ正極性のパルスとなる。即ち、
いま画面上、上下方向に走る走査線が左から右へ順次走
査されているとすると、走査線が左側の開先壁２ａに対
応する位置に達するまでは、アークがないため映像は暗
く検出線Ｎ上の映像信号は暗状態であり、信号Ｔは発生
しない。そして走査線が２ａを過ぎてアーク部７に入る
と、映像一が明かるくなつて検出線Ｎ土での映像信号に
は明部が生じ信号Ｔが生ずる。同様にして、走査線が右
側の開先壁２ｂを通過したのちは映像は再び暗となり、
検出線Ｎ上での映像信号も暗状態となり信号Ｔは無くな
る。２値化映像検出ゲート回路１４で得られた信号Ｔ′
は連続判定回路２１に入力される。

この連続判定回路２１は信号Ｔ′をトリガ−パルスとす
る時定数が一走査線より少しだけ大きいモノステーブル
・マルチバイブレータを含むもので再トリカーの可△能
なものであり該マルチバイブレータの出力Ｕ（第５図）
の立ち上りおよび立ち丁りの縁を検出し第５図のＶの如
きパルスを発生ざせる。上記したで示されるパルスは第
２図の検出線Ｎ上の開先２の左端と右端の位置に相当す
る。 ４一方あらかじめアーク７の左端と右
端が検出されるであろうと思われる画面上の場所に、左
端設定回路２３、右端設定回路２３′で左端および右端
の検出線ＢＯを手動設定しておき、その位置を左ノ端位
置記憶回路１８、右端位置記憶回路１５でそれぞれ記憶
しておく。

手動設定された位置を第２図にＤおよびＥで示す。検出
ゲート幅設定回路２４では、適当な幅を発生させこの幅
値を左端検出ゲート発生回路２５および右端検出ゲート
発生回路２５′に送り、左端記憶回路１８および右端記
憶回路１８′での左、右両端位置を示す値に加算又は減
算し、左端側については検出線Ｐの両側の位置Ｈ，Ｊ右
端側については検出線０の両側のＫ，Ｌの位置を得る。

この位置Ｈ，ＪのデータからＨで立ち上りＪで立ち下る
パルスＷを左端検出ゲート発生回路２５から出力し同様
に位置Ｋ，ＬのデータによりパルスＹを右端検出ゲート
回路２５から出力する。左端検出回路２２では連続判定
回路２１で得られたパルス信号Ｖと左端検出ゲート回路
２５で得られた信号Ｗ（第５図）との論理積を取る。

もし信号Ｗの１のレベルの間にパルスＶの１のレベル（
パルス）が存在した時は、Ｘの如きパルスが検出良否判
定回路２７に出力されるとともにパルスＸ、即ち左側の
開先が何本目の走査線上に表われたかを検出して、その
値を左端位置平均回路２６に出力する。右端検出回路２
Ｚも同様に、連続判定回路２１で得られた信号Ｖと左端
検出回路２５′で得られた信号Ｙとの論理積を取りＹの
１のレベルの間にパルスＶの１のレベルが存在した時は
Ｚの如きパルスを検出良否判定回路２７に出力するとと
もにそのパルスＺの位置を右端位置平均回路２６′に出
力する。

ここで信号ＷやＹと開先位置を示す信号Ｖとの論理積を
取るのはアーク７の左端および右端を単に区別するだけ
でなく溶接電極の短絡などに起因するアーク光の変動や
、ノイズ等で予想される範囲内から外れた位置を示すデ
ータがアークの端部即ち開先端として検出されることを
禁止するためである。検出良否判定回路２ｒは左端検出
回路２２、右端検出回路２Ｚの両方からパルスＸ，Ｚを
受けると、即ち開先の左端および右端が予想された検出
位置の範囲内Ｈ−Ｊ，Ｋ−Ｌの間に存在したとき、計数
回路２８にパルスを１個だけ送ると同時に、左端位置平
均回路２６、右端位置平均回路２σに上記パルスＸ，Ｚ
の位置を示すデータパルスを送る。

もし左端ならびに右端検出回路２２，２７のいずれから
もまたは、いずれか一方からパルスが送られない場合は
、検出良否判定回路２７からはパルスが出ない〇左端位
置平均回路２６では左端検出回路２２からの開先位置デ
ータを検出良否判定回路２７からパルスが出た場合のみ
該平均回路２６の内部のレジスタに加算する。

もちろん検出良否判定回路２７からパルスが出ない場合
、即ち所定範囲内に開先位置が検出されなかつた場合は
何もレジスタには加算されない。右端位置平均回路２６
′でも同様、右端検出回路２２′からの位置データを検
出良否判定回路２７からパルスが出た場合のみ内部のレ
ジスタに加算する。

計数回路２８では検出良否判定回路２７からのパルスを
計数し、適当に設定されたα（例えば２０回）に一致し
た場合、一致パルスを左端位置平均回路２６、右端位置
平均回路２６′に出力する。

左端位置平均回路２６、右端位置平均回路２６′は一致
パルスを計数回路２８から受け取ると、内部の加算レジ
スタの内容をαで除算する。α回平均された位置データ
は開先幅中心位置演算回路２９に送ると同時に左端位置
記憶回路１８、右端位置記憶回路１８′に送られる。左
端ならびに右端位置記憶回路１８，１８／のデータは手
動セツトされた初期値のかわりにα回平均された検出左
端、右端のデータに置き換る。即ち、次の左端、右端検
出は、このα回平均した左端と右端のデータをもとに、
検出ゲート発生回路２８，２５で検出ゲートを発生させ
検出する。位置平均回路２６，２６′はα回出力された
データを出力した後、内部レジスタをゼロにりセツトす
る。また、開先幅中心位置演算回路２９では左端位置平
均回路２２からの左端の開先壁位置のα回平均データと
、右端位置平均回路２２′からの右側の開先壁のα回平
均データとの１／２の位置を演算しこれを開先壁２ａ，
２ｂの間の中心位置とする。

この演算された開先の中心位置のデータは偏位演算回路
３０に送られ、溶接トーチ位置記憶回路１９からの溶接
トーチあるいは溶接電極４の中心位置との差を演算する
。すなわちこの差が溶接トーチあるいは溶接電極の開先
中心位置からのずれ量となり、偏位データＡを出力する
。なお偏位データＡが出力された直後計数回路２８から
読み取り指令パルスＣが出力される。なおテレビ・モニ
タ１０には左端位置記憶回路１８、右端位置記憶回路１
８／、溶接トーチ位置記憶回路１９、映像検出位置発生
回路１５で得られる位置信号をミキシング・アンプ３２
により、テレビ・カメラ６で得られた映像に混合し、映
像出力回路３３を介して表示することができる。

即ち、第２図に示すＰ，Ｑ，Ｍ，Ｎなどの検出線を映像
信号と混合してテレビ・モニタに表示することができる
。さらに、Ｐ，Ｑ，Ｍなどの位置は溶接中補正すること
も可能である。ここでもし、溶接電極中心位置と開先中
心との間にずれがあると、偏位データＡおよび読み取り
指令パルスＧは第４図に示す溶接ヘツド・スライド・ユ
ニツトに送られアツプ・ダウン・カウンタ４０の内容が
ゼロの時に計数回路２８からの読み取り指令パルスＣが
入るとアツプ・ダウン・カウンタ４０に偏位データＡを
入力してシフトする。

一方、カウンタ４０に偏位データＡが入るとパルスモー
タ駆動回路４５に発振器４３のパルス信号が入り偏位デ
ータＡに含まれる正負信号に従つてパルスモータ４４を
１駆動する。そして溶接トーチをこのパルスモータ４４
により溶接トーチと開先中心位置の偏位がなくなる方向
に変位させて、開先中心位置に修正する。パルスモータ
４４の１パルスに対する動作距離と入力偏位データ信号
Ａの１ｂ１ｔの絶対値が異なる為、発信器４３の信号を
分周回路４６を通してカウンタ４０の記憶値を低減して
いき、カウンタ４０の値がＯになると発振器４３の信号
がパルスモーター駆動部４５に入るのを禁止ゲート４２
で禁止してパルスモータ４４を停止させ、所定の修正を
終了する。以下、本実施例の方法で行つた溶接実験結果
について述べる。

溶接方法は非常に光強度変動の大きい２本のワイヤ（２
ｍｍφ）をより合せた電極によるＭＩＧ溶接で実験した
。

被溶接材は１００７１ｔ１×１０００ｍｍ１で型狭開先
とし、溶接装置走行レールと溶接線とは平行でなく開先
間隔は１２〜１８１１と変化させた。

溶接電流は６００Ａ１溶接電圧は３２Ｖであつた。結果
は溶接ワイヤの矯正不良箇所を除いも全層にわたつて完
全に開先の中心位置を倣い、十分満足すべき倣い性能を
発揮した。

なお、第３図のプロツク図に示す溶接トーチ位置設定回
路２０の設定位置を溶接トーチ中心位置でなく、その中
心から、ある適当量かたよらせて設定することにより、
広い開先幅の場合振り分け溶接することが可能であり、
その場合も十分良好な倣い性能を発揮した。

ただしこれは溶接トーチ位置設定を溶接トーチ中心位置
に合せ、第３図に示す開先幅中心位置演算回路２９の演
算係数を１／２でなく、適当な係数、例えば１／３，２
／３というふうに変えても可能である。第６図は溶接電
極中心位置を映像信号から得て、この電極位置と開先中
心位置との間の偏位にもとずいて電極位置を修正する実
施例を示す。

なお、この実施例において前述の実施例と均等な部分は
同一符合を付している。第６図において、５０は電極位
置初期値設定回路、５１は電極位置記憶回路、５２は電
極検出ゲート発生回路、５３は電極の右端および左端検
出回路、５４は電極中心位置演算回路、５５は電極位置
検出ゲート幅設定回路である。

次に動作について説明する。

この実施例においても走査線は画像上縦方向、即ち溶接
電極４の指向方向に向いもいるとする。まず第６図に示
す映像処理ユニツトについて説明する。

テレビ・カメラ６で得られた映像信号はバツフアーアン
プ１１でインピーダンス変換され、クランパ１２で直流
分再生される。

この直流分再生は入力映像の平均階調の大小により映像
信号の直流レベルが変動するためその変動を防止するた
めのもので、いわばここで映像の黒レベルを一定値に固
定するためのものである。クランパ１２で直流分再生さ
れた映像信号はスライサ１３により適当なレベルでスラ
イスされ２値化信号に変換される。一方、溶接電極４の
初期値を与えるべくテレビ画面内において、溶接電極の
中心線に一致した位置（第７図Ｍ）をあらかじめ電極位
置初期設定回路５０で手動設定しておき、その位置がテ
レビの走査線で何本目であるかを電極位置記憶回路５１
で記憶しておく。映像検出位置発生回路１５ではクラン
パ１３で２値化された映像信号から電極位置記憶回路５
１で記憶した位置の１走査線分の映像信号を抜き出し第
７図に示すアークの先端部１点、および電極４の先端部
１′点を検出する。このＩ点，Ｉ′点は映像信号が明か
ら暗或いはその逆に転する点を検出すればよい。そして
映像検出位置発生回路１５はこのアークの先端部１点、
電極の先端部１′点から一定値上方の映像検出位置に第
７図に示す映像検出線Ｎ，Ｎ／を発生させる。

すなわち、この映像検出線Ｎ，Ｎ′はアークが何らかの
原因で土下に移動しても自動的に追従することになる。
なおＩ点からＮ線までの長さおよび２点からＮ／線まで
の長さは適当に設定できるものである。もちろんアーク
の位置が安定な場合は自動追従させる必要はなく、映像
検出線Ｎ，Ｎ′を手動にて画面内の特定の位置に固定さ
せてもかまわない。クランパ１３で２値化された信号と
映像検出位置発生回路１５で発生された検出線信号とは
２値化映像検出ゲート回路１４で論理積を取り２値化映
像検出信号を得る。

この２値化映像検出信号は映像検出線ＮあるいはＮ牛に
アーク光が存在している場合のみ正極性のパルスとなる
。それ故、映像検出線Ｎ任において、溶接電極４の両端
で、アーク部７から溶接電極に移る位置で映像は明から
暗になるから、映像信号上の明暗レベルの変化から前述
の開先壁２ａ，２ｂの検出と同様の方法で溶接電極４の
両端を検出できる。

２値化映像検出ゲート回路１４で得られた信号は連続判
定回路２１に入力される。

連続判定回路２１は２値化映像検出ゲート回路１４の出
力信号をトリガ−パルスとする時定数が一走査線より少
しだけ大きい単安定モノステーブル・マルチパイプレー
ダーで再トリカーの可能なものであり、その出力の立ち
上りおよび立ち下りの縁を検出し、映像検出上線Ｎ（第
７図）の開先の左端と右端の位置に相当する２ケのパル
スおよび上記と同様にして映像検出線Ｎ牛の電極４の左
側と右側の位置に相当する２ケのパルスを得る。一方、
あらかじめ開先の左端と右端が検出されるであろうと思
われる場所に、初期値を与えるために開先位置初期設定
回路２３，２３′で開先の左端と右端の検出線を手動設
定しておき、その位置を開先位置記憶回路１８，１８′
でそれぞれ記憶しておく。

手動設定された位置を第７図ＤおよびＥとする。開先位
置検出ゲート幅設定回路２６では適当な幅を発生させこ
の幅値を開先位置検出ゲート発生回路２５，２５に送り
開先位置記憶回路１８，１８′の値に加算又は減算し、
左端についてはＨ，Ｊ（第７図）右端についてはＫ，Ｌ
（第７図）の位置を得る。

このＨ，ＪからＨで立ち上りＪで立ち下るパルスおよび
Ｋ，ＬからＫで立ち上りＪで立下るパルスをゲート発生
回路２５，２５′から出力する。開先左端、右端検出回
路２２，２Ｚでは連続判定回路２１で得られた信号とゲ
ート発生回路２５，２５′で得られた信号との論理積を
取る。

もし第７図のＨ，Ｊの間にパルスが存在した時はその位
置を開先２の左端２ａとして検出する。

同様に第７図Ｋ，Ｌの間にパルスが存在した時はその位
置を開先２の右端２ｂとして検出する。上記のごとくゲ
ート発生回路２５，２５′の出力と連続判定回路２１の
出力との論理積をとる理由は第３図の実施例におけると
同様である。上記のごとくして、開先２の右端、左端と
もに検出されたときのみ、開先中心演算回路２９で開先
壁２ａ，２ｂの間の中心位置を演算する。

それと同時にその中心位置信号を開先位置記憶回路１８
に送り、初期値を入れかえる。同様にして、映像検出線
Ｎ／Ｆ．での溶接電極４の両端位置を電極左端、右端検
出回路５３から検出するとともに、電極位置検出ゲート
幅発生回路５５で設定された範囲内に上記電極左端位置
および右端位置があることを確認して、その電極の両端
位置データを電極中心演算回路５４に送り、溶接電極４
の中心位置を演算する。そして、電極中心位置演算回路
５４からの電極中心位置データおよび開先中心演算回路
２９の開先中心データとを偏位演算回路３０に送り、こ
の偏位演算回路３０は開先中心と溶接電極中心との間の
偏位量を演算し、その偏位データＢを読み取り指令パル
スててもに出力する。

この偏位データＢは第４図の溶接ヘツドスライドユニツ
トのアツプダウンカウンタ４０に送られ、前述の実施例
で説明したのと同様の作動で、溶接電極４は開先の中心
に一致するように修正される。なお、上述の実施例にお
いては映像検出線をＮ，Ｎ′の２ケ所で発生させて、開
先位置と電極位置とをそれぞれ別位置で検出したが、電
極先端部により定まる特定の１本の検出線Ｎ任のみで開
先位置と電極位置とを検出してもよい。

以上詳述したようにこの発明によればテレビカメラの撮
像信号から、アーク発生部分での被溶接物の開先中心を
求めて、この開先中心に一定基準線或いは溶接電極を倣
わるようにサーボ制御するので、極めて正確に開先状態
に倣わしめることができ、高品質の溶接を行なうことが
できるとともに、電極先端直下の最もアーク輝度の安定
な位置で映像信号を解析し、暗部から明部へとシヤープ
に変化する開先壁そのものを検出しているので、電極中
心を境にしたアーク全体の光量が変化しても、その検出
位置は安定である。

しかも、電極先端位置下の開先中心位置をもとに倣い動
作させているので精度が高い溶接が行なえる。また本発
明は溶接電極指向方向と、テレビカメラの走査線が略一
致する方向に配置して溶接アーク部及びその開先部を撮
像するようにしたので、各走査線の映像信号を単に２値
化処理するだけでよく映像信号の処理が簡易化できると
ともに、テレビカメラ又はモニタテレビ上の走査線の位
置と開先位置、電極位置とが対応し、また走査線の本数
と開先間隔や検出すべき偏差が対応するので演算処理が
簡易化できる。

さらに溶接アーク部分と開先部分の映像情報は電極直下
のアーク先端部から電極側方向にあり、アークが安定し
ていてかつ走査線と直交する特定の検出線上での信号か
ら得ているので、上述のごとくアーク光強度の変動によ
る影響がなく、また溶接電極が曲一つていても正確に電
極位置が検出され、この面からも開先中心への倣いを正
確化でき、溶接を高品質化し得る。

また特定の検出線上のみの映像信号を処理すればよいか
ら、信号処理系を簡単化し、高速処理し得る等種々の利
点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の配置を示す図、第２図は第
１図の実施例における映像の→０を示す図、第３図は本
発明の一実施例の映像信号の処理部のプロツク回路図、
第４図は本発明の一実施例の溶接ヘツドスライドユニツ
トの一例を示すプロツク図、第５図は第３図の回路の要
部の波形図、第６図は本発明の他の実施例を示すプロツ
ク回路図、第７図は第６図の実施例における映像の一例
を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被溶接物と相対的に移動する基台に設けられた溶接
   ヘッドと一体的にテレビカメラを設け、そのテレビカメ
   ラを溶接電極の指向方向とテレビカメラの走査線が略一
   致する方向に配置し、テレビカメラにより可視アーク溶
   接のアークおよびその近倣を適宜な方向より撮像し、走
   査フィールド上のアーク先端部から一定値だけ電極側に
   位置し、かつアーク部を含み走査線と略直交する特定な
   映像検出線上での映像信号から開先壁を検出して、その
   開先壁を演算することにより得られた開先壁間の中心位
   置と予め画像上に設定した基準線とを一致させるように
   溶接ヘッドを駆動することを特徴とする可視アーク溶接
   の倣い方法。