JPS60255270A - 溶接ア−ク位置制御装置 - 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】

〔発明の利用分野〕 本発明は溶接アーク位置制御装置に係り、特に溶接中の
アークと被溶接部（以下母材と略）の形状をモニタする
ことにより溶接トーチの位置を制御する溶接アーク位置
制御装置に関する。

【発明の背景〕

従来公知の光学系を用いた溶接線検出装置には第１図お
よび第２図に示すものがある。第１図のものは、たとえ
ばレーザ光を用いた投光手段１より母材２の開先面３に
斜方からスリット状のレーザ光を照射し、開先面３から
の反射光を固体カメラ等の受光手段４で検出し、この時
得られた画像を解析することによって溶接位置をめる方
法である。この方法には、溶接前に一度開先面３を倣っ
て外部に設けた記憶手段に開先情報を記憶させ（２） 溶接時にこの情報にもとづいて溶接トーチ５を制御する
場合と、溶接ワイヤ６に電力を供給しアーク７を発生し
ながら開先面３を倣いトーチ５の位置制御を行う場合が
ある。しかし、いずれの方法も溶接中のワイヤ先端を直
接観測していないため、ワイヤの曲がり、あるいはワイ
ヤの突出し量の変化等を検出できず、このため正確に溶
接線に対してトーチを倣わせることができない。−力筒
２図は、溶接中のアーク７をフィルタ群８を介してＩＴ
Ｖカメラ等の受光手段にとりこみ、得られた画像を解析
してワイヤ先端のアーク発生位置をめる方法である。し
かしこの方法ではアーク光の強度変化が大きいため観測
系のレベル設定が困難であることや、アーク自体を光源
としているため、アークの輝度の影響を受けてアーク周
辺の開先形状の検出が困難であるなどの問題があった。 このような欠点を解消するには第１図と第２図の両者を
備えた光学系を用いることで対策できるが、装置が大型
になり複雑になり、実用−ヒ好ましくない。 〔発明の目的〕 （３） 本発明の目的は、溶接中のワイヤ先端位置と開先形状の
関係を正確に検出し、特に全自動溶接口゛ポットに好適
な溶接アーク位置制御装置を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は溶接アーク位置に先行した位置の開先形状と現
アーク位置のアーク形状の両者の画像をハーフミラ−を
介して一ケの受光手段にとりこみ、アーク情報および開
先情報のそれぞれにつき画像処理を行った後、開先情報
に遅延をかけ、溶接トーチ位置を制御するものである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を説明する。第３図は本発明に
よる溶接アーク位置制御装置の構成および原理を示した
ものである。第３図において９は透過率が低く反射率の
高いハーフミラ−であり、アーク検出点Ｐのアーク画像
Ｐ′は前記ハーフミラ−９を介してイメージセンサ１０
にとりこまれる。一方これと同時に、たとえば半導体レ
ーザ装置等の投光手段１１より開先面３に投射されて得
（４） られる、アーク検出点Ｐより先行した位置Ｑにおける開
先画像Ｑ′は同様に前記ハーフミラ−９で反射され前記
イメージセンサ１０にとりこまれる。 前記ハーフミラ−９、イメージセンサ１０および半導体
レーザ装置１１で構成される視覚センサ検出部１２より
同一画像中に重なり合って得られるアーク画像と開先画
像（Ｐ’　＋Ｑ’　と図示）は画像分離装置１３でノイ
ズ除去、細線除去あるいは画像減算処理等により、それ
ぞれ分離され、画像処理装置１４にとりこまれる。前記
画像処理装置１４は前記開先画像Ｑ′からたとえばパタ
ーンマツチングにより開先の種類を判断し、その後、必
要な開先情報を演算し、ロボット系から見た座標位置に
変換する開先画像処理部１５と、前記アーク画像Ｐ′か
らアーク点あるいはワイヤの突き出し量をめるアーク画
像処理部１６より構成される。前記開先画像処理部１５
よりめられた開先情報は遅延処理部】７で一定の遅延を
行った後、ロボット制御装置１８および溶接機制御装置
１９へ伝送される。前記ロボット制御装置１８は前記（
５） 遅延処理後の開先情報と前記アーク画像処理部１６から
のアーク情報を元に溶接トーチ５の位置を制御する。同
様に前記溶接機制御装［１，９は同一の開先およびアー
ク情報にもとづき、溶接電流、アーク電圧の制御を実行
するものである。このように本実施例によれば１ケのイ
メージセンサでアーク画像と開先画像をとりこむことが
できるほか、遅延処理によってアーク光の影響を受けに
くい部分の開先情報を利用しているため、従来問題とな
っていた装置の大型化あるいはアーク光の強度変化に伴
う観測系のレベル設定の困難さを解消しており、全自動
溶接ロボットに特に好適である。第３図は第２図の視覚
センサ検出部１２を溶接ロボットに適用した場合の一実
施例を示すものである。 溶接ロボット２０に設けられたイメージセンサ２１は半
導体レーザ発生器２２からシリンドリカルレンズ２３で
母材２の開先面に扇状に投射され、その後ハーフミラ−
２５で反射した開先像と、前記ハータミラー２５の前面
（溶接トーチ側）に設けられたスパッタ防止用ネット２
６および粉塵防（６） 化エアー２７を介して入光するアーク像を同時にとりこ
むことができる。 上述の如−く、本発明の溶接アーク位置制御装置はコン
パクトでしかも高機能であるため、前述の如く全自動型
の溶接ロボットには最適である。 また、第３図のような構成により、溶接線の始端、終端
の検出も可能となり、高機能型の溶接ロボットが実現で
きる。 さらに、ハーフミラ−を用いず同一のイメージセンサに
アーク画像と開先画像を同時にとりこむ方法でもよい。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば１ケの受光手段に
より、アーク画像と開先画像を同時にとりこむことが可
能なため検出装置の軽量化が図れるという効果がある。 また、アーク光に先行した箇所の開先形状を予め検出し
ているためアーク光に影響されず、精度の高い自動溶接
を実施でき、溶接品質の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

（７） 第１図および第２図は従来の光学系を用いた溶接線検出
装置を示す図、第３図は本発明による溶接アーク位置制
御装置の構成および原理を示す図、第４図は本発明を溶
接ロボットに適用した場合の一実施例を示す図である。 ９・・・ハーフミラ−１１０・・・イメージセンサ、１
１・・・半導体レーザ装置、１２・・・視覚センサ検出
部、１３・・・画像分離装置、１４・・・画像処理装置
、１５（８） ′）ｒ　１　凶 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接アークおよび被溶接物の開先形状を検出する検
   出部と、前記検出部より得られた画像信号を処理しアー
   ク位置を制御するための信号に変換する画像処理装置よ
   り成る溶接アーク位置制御装置において、−組の投光・
   受光手段でアーク画像とアークより先行した位置の開先
   画像の両者を同時に検出し、この検出信号を画像処理装
   置に入力処理する構成とすることを特徴とする溶接アー
   ク位置制御装置。 ２、前記アーク画像と前記開先画像をハーフミラ−によ
   って同一受光面上に投影する構成としたことを特徴とす
   る特許請求範囲第１項記載の溶接アーク位置制御装置。 ３、前記検出部で同時に検出したアーク画像および開先
   画像信号は画像分離手段によりアークおよび開先形状の
   各々について分離され、その後前記画像処理装置内で所
   定の画像処理を行い、（１） 開先画像信号は一定の遅延を経た後、出力しアーク位置
   の制御するよう構成したことを特徴とする特許請求範囲
   第１項記載の溶接アーク位置制御装置。