JPS6030578A - 溶接開先肩部の断面形状検出装置 - Google Patents
溶接開先肩部の断面形状検出装置Info
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- JPS6030578A JPS6030578A JP13873683A JP13873683A JPS6030578A JP S6030578 A JPS6030578 A JP S6030578A JP 13873683 A JP13873683 A JP 13873683A JP 13873683 A JP13873683 A JP 13873683A JP S6030578 A JPS6030578 A JP S6030578A
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
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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】
〔発明の技術分野〕゛
本発明は、被溶接母材の開先肩部の断面形状又は開先中
心位置を′光学的に自動検出する装置に関する。
心位置を′光学的に自動検出する装置に関する。
従来のこの種の装置は、第１図に示す検出原理に基づい
ている。同図において、（１）はレーザ等の照明装置、
（２）は被溶接母材、（３）は光切断線、（４）は撮像
装置、そして、ＧＷは開先幅方向、Ｇｔは開先線方向、
Ｇαは左側開先肩部、Ｇｂは右開先肩部、Ｌは開先左肩
部の検出位置、Ｒは開先右肩部の検出位置、Ｃは開先中
心の位置をそれぞれ示す。次に、第１図の検出原理の概
要を各ステップごとに説明する。
ている。同図において、（１）はレーザ等の照明装置、
（２）は被溶接母材、（３）は光切断線、（４）は撮像
装置、そして、ＧＷは開先幅方向、Ｇｔは開先線方向、
Ｇαは左側開先肩部、Ｇｂは右開先肩部、Ｌは開先左肩
部の検出位置、Ｒは開先右肩部の検出位置、Ｃは開先中
心の位置をそれぞれ示す。次に、第１図の検出原理の概
要を各ステップごとに説明する。
ステップ１；照明装置（１）を用いて被溶接母材（２）
の開先部分に線状光束（スリット光）ｆ：、溶接線に対
して直交するように適切な角度から照射する。
の開先部分に線状光束（スリット光）ｆ：、溶接線に対
して直交するように適切な角度から照射する。
ステップ２；ＩＴＶカメラ等の撮像装置（４） ′ｆｃ
用いて、開先部分に展開された光切断線（３）の形状、
すなわち開先断面形状を検出する。
用いて、開先部分に展開された光切断線（３）の形状、
すなわち開先断面形状を検出する。
ステップ６；検出された画像情報に基づいて、左右の開
先部Ｇα、 Ｇｂ（母材表面と開先斜面との交点）の位
置り、Ｒｔ−検出し、左右の開先部間の中央位置Ｃ（（
Ｌ十Ｒ）／２）ｆ：算出する。
先部Ｇα、 Ｇｂ（母材表面と開先斜面との交点）の位
置り、Ｒｔ−検出し、左右の開先部間の中央位置Ｃ（（
Ｌ十Ｒ）／２）ｆ：算出する。
このような検出原理を応用した装置としては特開昭５５
−２０６３１号公報に提案のものや、比較的類似した装
置として特開昭５２−１３３０５０号公報に提案のもの
がある。
−２０６３１号公報に提案のものや、比較的類似した装
置として特開昭５２−１３３０５０号公報に提案のもの
がある。
しかしながら、上記の装置の対象となっている「溶接開
先」は、一般に「７字開先」あるいは「Ｖ型開光」と称
される形状を指すものであり、従って、上記装置の適用
に際しては、左右の開先部及びその近傍の開先斜面が鮮
明に観察し得る被溶接母材のみに限定される。
先」は、一般に「７字開先」あるいは「Ｖ型開光」と称
される形状を指すものであり、従って、上記装置の適用
に際しては、左右の開先部及びその近傍の開先斜面が鮮
明に観察し得る被溶接母材のみに限定される。
しかし、現実問題として、金属加工業における溶接構造
物の製造工程には、「本溶接」の前工程として、「プレ
ス加工」、「仮付は溶接」等の工程が有り、本溶接時に
供される被溶接母材には、プレス加工時に開先肩部が押
し潰されてしまった開先断面形状を有するものや、仮付
は溶接時の溶接ビードによって開先肩部が俊い隠されて
しまった開先断面形状を有するものが多々含まれている
。
物の製造工程には、「本溶接」の前工程として、「プレ
ス加工」、「仮付は溶接」等の工程が有り、本溶接時に
供される被溶接母材には、プレス加工時に開先肩部が押
し潰されてしまった開先断面形状を有するものや、仮付
は溶接時の溶接ビードによって開先肩部が俊い隠されて
しまった開先断面形状を有するものが多々含まれている
。
また、本溶接に一般的に用いられている多層盛溶接法で
は、開先内面に溶接ビードを累層していくため、溶接ビ
ードの盛り具合によっては、開先肩部が溶接ビードで覆
い隠されてしまう事が最終層に至る過程において起り得
る。
は、開先内面に溶接ビードを累層していくため、溶接ビ
ードの盛り具合によっては、開先肩部が溶接ビードで覆
い隠されてしまう事が最終層に至る過程において起り得
る。
第２図に本溶接の被溶接母材の開先断面形状の一例を示
す。同図において、（、）は溶接ビードｗＢによって右
側の開先肩部Ｇｂが覆い隠された被溶接母材の例、（ｂ
）は溶接ビードＷＢによって左右の開先肩部Ｇａ、 Ｇ
ｂが覆い隠された被溶接母材の例であり、そして、（ｃ
）は溶接の前工程において、右側の開先肩部Ｇｂが押し
潰された被溶接母材の例である。
す。同図において、（、）は溶接ビードｗＢによって右
側の開先肩部Ｇｂが覆い隠された被溶接母材の例、（ｂ
）は溶接ビードＷＢによって左右の開先肩部Ｇａ、 Ｇ
ｂが覆い隠された被溶接母材の例であり、そして、（ｃ
）は溶接の前工程において、右側の開先肩部Ｇｂが押し
潰された被溶接母材の例である。
なお、同図において、ＷＢＣはビードエッヂである。
従って、本溶接時及び本溶接の仕上げの段階では、被溶
接母材の開先肩部が必ずしも鮮明に観察し得る状態とは
言い難く、従来技術では検出原理そのものにおいて欠点
があるため、開先肩部の断面形状及び開先中心位置を精
度良（検出することができなかった。
接母材の開先肩部が必ずしも鮮明に観察し得る状態とは
言い難く、従来技術では検出原理そのものにおいて欠点
があるため、開先肩部の断面形状及び開先中心位置を精
度良（検出することができなかった。
本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するものであ
り、開先肩部が覆い隠されてしまったり、押し潰された
りした種々の開先断面形状又は開先中心位置を検出する
装置を提供するものである。
り、開先肩部が覆い隠されてしまったり、押し潰された
りした種々の開先断面形状又は開先中心位置を検出する
装置を提供するものである。
本発明に係る溶接開先肩部の断面形状検出装置は、照明
手段、光電変換手段、マクロ２階差分回路、マクロ２階
差分回路及び開先肩部の形状検出手段を備えている。
手段、光電変換手段、マクロ２階差分回路、マクロ２階
差分回路及び開先肩部の形状検出手段を備えている。
照明手段は、溶接開先部に線状光を照射し、光電変換手
段は、前記照明手段によって得られる光切断像を撮像し
て反射輝度に対応［７た電気信号を得る。そして、マク
ロ２階差分回路は、前記電気信号から得られる光切断線
に対して、広い差分幅で２階差分演算を行なう。一方、
マクロ２階差分回路は、前記マクロ２階差分回路から得
られる測定範囲データに基づいて、所定の範囲について
のみ狭い差分幅で２階差分を行なう。断面形状検出手段
は、このようにして得られた２つの２階差分回路の出力
信号の各、々一定のしきい値レベルを越える信号波形の
正負の組合せにより、開先部の形状を判定すると共に、
信号波形の最大位置を開先部の位はとして険出し、この
ようにして開先肩部の断面形状を検出する。
段は、前記照明手段によって得られる光切断像を撮像し
て反射輝度に対応［７た電気信号を得る。そして、マク
ロ２階差分回路は、前記電気信号から得られる光切断線
に対して、広い差分幅で２階差分演算を行なう。一方、
マクロ２階差分回路は、前記マクロ２階差分回路から得
られる測定範囲データに基づいて、所定の範囲について
のみ狭い差分幅で２階差分を行なう。断面形状検出手段
は、このようにして得られた２つの２階差分回路の出力
信号の各、々一定のしきい値レベルを越える信号波形の
正負の組合せにより、開先部の形状を判定すると共に、
信号波形の最大位置を開先部の位はとして険出し、この
ようにして開先肩部の断面形状を検出する。
また、本発明に係る開先中心位置検出装置は、上記の回
路及び手段に加えて、開先中心位置検出手段を備えてい
る。この開先中心位置検出手段は、断面形状検出手段で
得られた左右の開先部の形状及び開先肩位置に基づいて
開先中心位置を演算する。
路及び手段に加えて、開先中心位置検出手段を備えてい
る。この開先中心位置検出手段は、断面形状検出手段で
得られた左右の開先部の形状及び開先肩位置に基づいて
開先中心位置を演算する。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第６図及び第４図は本発明の一実施例に係る装置の一部
を示す構造説明図である。第ろ図において、０１は照明
影像装置、α■は信号処理装置、（ロ）はイメージガイ
ド（光ファイバー）、Ｃ１はライガイド（光ファイバー
）、α◆は光源、０うはタッチロール、αＱは溶接位置
制御装置、そして、αりは溶接トーチである。第４図に
おいて、照明撮像装置←Ｑにおける（１０１）は投光装
置、（１０２）は受光装置、（１０３）は撮像装置、（
１０４）は照明・撮像装置収納筐体、そして、（１０５
）は外乱光透へい材である。
を示す構造説明図である。第ろ図において、０１は照明
影像装置、α■は信号処理装置、（ロ）はイメージガイ
ド（光ファイバー）、Ｃ１はライガイド（光ファイバー
）、α◆は光源、０うはタッチロール、αＱは溶接位置
制御装置、そして、αりは溶接トーチである。第４図に
おいて、照明撮像装置←Ｑにおける（１０１）は投光装
置、（１０２）は受光装置、（１０３）は撮像装置、（
１０４）は照明・撮像装置収納筐体、そして、（１０５
）は外乱光透へい材である。
光源αゆから発せられるレーザー光を、ライトガイドＣ
１ｉ介して照明撮像装置α・の投光器（１０１）に導き
、線状光束（スリット光）′ｆ：生じせしめ、これを被
溶接母材（２）の開先部に照射（溶接線に直交し、適切
な照射角度を持たせて）して開先表面に展開される光切
断像を、受光装置（１０２）とイメージガイド（イ）と
を用いて、撮ＰＲ装置（１０３）の撮像面に結像せしめ
、得られるビデオ信号を信号処理装置αρにて処理を施
し、溶接開先肩部の断面形状及び開先中心位置を検出す
る。
１ｉ介して照明撮像装置α・の投光器（１０１）に導き
、線状光束（スリット光）′ｆ：生じせしめ、これを被
溶接母材（２）の開先部に照射（溶接線に直交し、適切
な照射角度を持たせて）して開先表面に展開される光切
断像を、受光装置（１０２）とイメージガイド（イ）と
を用いて、撮ＰＲ装置（１０３）の撮像面に結像せしめ
、得られるビデオ信号を信号処理装置αρにて処理を施
し、溶接開先肩部の断面形状及び開先中心位置を検出す
る。
溶接位置制御装置００は、検出された溶接開先中心位置
に基づいて、溶接トーチθηが常に溶接開先中心位置を
指す様に位置決め制御を行なうとともに、照明・撮像装
置α０の位置決め制御を行なうものである。照明嚇撮像
装置収納筐体（１０４）は、例えばタッチロール（ト）
等のセンサーを用いて、撮像距離１１及び照明距離ｔ２
が常に一定となるように、溶接位置制御装置αＱにより
制御される。また、溶接アーク等の外乱光は、外乱光透
へい材（１０５）により遮へいされて常に安定した光切
断像を得ることができる。
に基づいて、溶接トーチθηが常に溶接開先中心位置を
指す様に位置決め制御を行なうとともに、照明・撮像装
置α０の位置決め制御を行なうものである。照明嚇撮像
装置収納筐体（１０４）は、例えばタッチロール（ト）
等のセンサーを用いて、撮像距離１１及び照明距離ｔ２
が常に一定となるように、溶接位置制御装置αＱにより
制御される。また、溶接アーク等の外乱光は、外乱光透
へい材（１０５）により遮へいされて常に安定した光切
断像を得ることができる。
以上が本実施例の装置構成例であり、次に第５図に基づ
いて信号処理装置α■について説明する。
いて信号処理装置α■について説明する。
この信号処理装置ａカは、大別して、光切断位置検出部
（１１１）、開先肩部の断面形状検出部（１１５）及び
開先中心位置演算回路（１２０）から構成されている。
（１１１）、開先肩部の断面形状検出部（１１５）及び
開先中心位置演算回路（１２０）から構成されている。
光切断位置検出部（１１１）は、ビデオ信号ノイズ除去
回路（１１２）、光切断位置検出回路（１１５）及び断
線・異常形状データ補正回路（１１４）から構成されて
いる。撮像装置（１０３）からのビデオ信号（光切断画
像）は、ビデオ信号ノイズ除去回路（１１２）により溶
接線方向にのみ移動平均処理を施され、光切断画像に含
まれるノイズ成分が除去される。
回路（１１２）、光切断位置検出回路（１１５）及び断
線・異常形状データ補正回路（１１４）から構成されて
いる。撮像装置（１０３）からのビデオ信号（光切断画
像）は、ビデオ信号ノイズ除去回路（１１２）により溶
接線方向にのみ移動平均処理を施され、光切断画像に含
まれるノイズ成分が除去される。
ビデオ信号ノイズ除去回路（１１２）の出力信号は、光
切断位置検出回路（１１３）により陽光幅方向に順次、
溶接線方向の最明点（最大ビデオ信号レベルを示す位置
）を繰り返し検出し、第６Ａ図に示すような光切断位置
情報を得る。このとき、光切断位置検出回路（１１３）
により検出された光切断位置情報には、被溶接母材の表
面性状等の悪影響により、光切断線の断線や異常形状の
情報が含まれる場合があり、このよう々場合には、断線
・異常形状データ補正回路（１１４）において、異常部
左右の正常なデータを用いて補間処理を施し、第６Ｂ図
に示すような光切断位置情報を作り出す。
切断位置検出回路（１１３）により陽光幅方向に順次、
溶接線方向の最明点（最大ビデオ信号レベルを示す位置
）を繰り返し検出し、第６Ａ図に示すような光切断位置
情報を得る。このとき、光切断位置検出回路（１１３）
により検出された光切断位置情報には、被溶接母材の表
面性状等の悪影響により、光切断線の断線や異常形状の
情報が含まれる場合があり、このよう々場合には、断線
・異常形状データ補正回路（１１４）において、異常部
左右の正常なデータを用いて補間処理を施し、第６Ｂ図
に示すような光切断位置情報を作り出す。
開先肩部の断面形状検出部（１１５）は、移動平均回路
（１１６）、開先部概略断面形状検出回路（１１７）、
開先部詳細断面形状検出回路（１１８）及び開先肩部断
面形状検出回路（１２０）から構成されており、光切断
位置検出部（１１１）によって検出された光り断位置情
報に基づいて左右の開先肩部の断面形状及び位置情報、
すなわち開先断面形状を検出する。
（１１６）、開先部概略断面形状検出回路（１１７）、
開先部詳細断面形状検出回路（１１８）及び開先肩部断
面形状検出回路（１２０）から構成されており、光切断
位置検出部（１１１）によって検出された光り断位置情
報に基づいて左右の開先肩部の断面形状及び位置情報、
すなわち開先断面形状を検出する。
ここで、開先断面形状検出部（１１５）の詳細説明に先
だって、開先肩部の断面形状について説明する。
だって、開先肩部の断面形状について説明する。
開先肩部の断面形状は、大別すると次の６腫に分類され
る。
る。
〔１〕開先肩形状：第２図（α）に示す様に、溶接母材
表面と開先斜面との交点が観察し得る断面形状を言い、
便宜上溶接母材表面と開先斜面との交点を「開先部」と
称す。
表面と開先斜面との交点が観察し得る断面形状を言い、
便宜上溶接母材表面と開先斜面との交点を「開先部」と
称す。
〔２〕ダレ肩形状：第２図（ｃ）に示す様処、開先部が
プラス加工等溶接の前工程において押し潰されてしまっ
た形の断面形状を言い、便宜上、押し潰された開先部を
「ダレ肩」と称す。
プラス加工等溶接の前工程において押し潰されてしまっ
た形の断面形状を言い、便宜上、押し潰された開先部を
「ダレ肩」と称す。
〔３〕ビ一ド形状二第２図（ｂ）に示す様に、溶接ビー
ドによって開先部が覆い隠され℃しまった形の断面形状
を言い、便宜上溶接母材表面と溶接ビードとの交点をビ
ードエッヂと称す。
ドによって開先部が覆い隠され℃しまった形の断面形状
を言い、便宜上溶接母材表面と溶接ビードとの交点をビ
ードエッヂと称す。
実際の被溶接母材の開先断面形状は、左右の開先肩部に
おいて上記６細類の形状が組み合わさった形で存在する
。
おいて上記６細類の形状が組み合わさった形で存在する
。
なた、溶接υ；Ｊ先中心位置の検出精度は、開先肩部の
断面形状に左右される。即ち、溶接開先中心位置検出の
際に用いられる情報によって評価することができ、その
信頼性は、〔１〕開先肩部置情報〉〔２〕ダレ肩位置情
報〉〔６〕ビ一ドエツヂ位置情報の順に高い。
断面形状に左右される。即ち、溶接開先中心位置検出の
際に用いられる情報によって評価することができ、その
信頼性は、〔１〕開先肩部置情報〉〔２〕ダレ肩位置情
報〉〔６〕ビ一ドエツヂ位置情報の順に高い。
ここで再び第５図に戻って、開先肩部の断面形状検出部
（１１５）の詳細を説明する。
（１１５）の詳細を説明する。
光切断位置検出部（１１１）からの光切断位置検出部、
移動平均回路（１１６）によりノイズ成分が移動平均処
理によって除去される。ここで移動平均幅は、開先肩部
の位置検出精度を損なわない範囲で設定するものとする
。この移動平均回路（１１６）の出力信号は、第６Ｃ図
に示すとおりである。
移動平均回路（１１６）によりノイズ成分が移動平均処
理によって除去される。ここで移動平均幅は、開先肩部
の位置検出精度を損なわない範囲で設定するものとする
。この移動平均回路（１１６）の出力信号は、第６Ｃ図
に示すとおりである。
移動平均回路（１１６）の出力信号か供給される開先部
概略断面形状検出回路（１１７）及び開先部詳細断面形
状検出回路（−１１８）は、ともに移動平均処理が施さ
れた光切断位置情報に対して、２階差分処理を施すこと
により、左右の開先肩部の断面形状と位置とを検出する
ものでちる。
概略断面形状検出回路（１１７）及び開先部詳細断面形
状検出回路（−１１８）は、ともに移動平均処理が施さ
れた光切断位置情報に対して、２階差分処理を施すこと
により、左右の開先肩部の断面形状と位置とを検出する
ものでちる。
この検出原理は次のとおりである。２階差分処理によっ
て、開先肩位置及びビードエッチ位置において、マイナ
スあるいはプラスの大きな波形が現われる事を応用した
もので、マイナスあるいはプラスの波形パターンを判定
する事により、開先肩部の断面形状がわかり、また、そ
のピーク位置をめる事による位置情報が得られる。ここ
で、２階差分処理を施す際のパラメータ（差分幅）が非
常に重要な意味を持つ。即ち、幅の広い差分幅をパラメ
ータとした場合には、ビード形状の様なマクロ形状の検
出能が高く、Ｓ／Ｎが良いという利点がある反面、第２
図（ｇ）に示す様な開先部が僅かにしか観察されない形
状、いわゆるミクロ形状の検出能が低く、位置検出精度
が悪いという欠点がるる。逆に、幅の狭い差分幅をパラ
メータとした場合に社、ミクロ形状の検出能が高く、位
置検出精度が良いという利点がある反面、マクロ形状の
検出能が低く、Ｓ／Ｎが悪いという欠点がちる。
て、開先肩位置及びビードエッチ位置において、マイナ
スあるいはプラスの大きな波形が現われる事を応用した
もので、マイナスあるいはプラスの波形パターンを判定
する事により、開先肩部の断面形状がわかり、また、そ
のピーク位置をめる事による位置情報が得られる。ここ
で、２階差分処理を施す際のパラメータ（差分幅）が非
常に重要な意味を持つ。即ち、幅の広い差分幅をパラメ
ータとした場合には、ビード形状の様なマクロ形状の検
出能が高く、Ｓ／Ｎが良いという利点がある反面、第２
図（ｇ）に示す様な開先部が僅かにしか観察されない形
状、いわゆるミクロ形状の検出能が低く、位置検出精度
が悪いという欠点がるる。逆に、幅の狭い差分幅をパラ
メータとした場合に社、ミクロ形状の検出能が高く、位
置検出精度が良いという利点がある反面、マクロ形状の
検出能が低く、Ｓ／Ｎが悪いという欠点がちる。
本発明では、２階差分処理を施す際の差分幅によって前
述の様な相反する長所と短所が現われるという特徴に着
目して、相互の長所のみを用いて、相互の短所を補なう
べく２系列の２階差分回路を設けた。それが開先部概略
断面形状検出回路（１１７）及び開先部詳細断面形状検
出回路（１１８）である。
述の様な相反する長所と短所が現われるという特徴に着
目して、相互の長所のみを用いて、相互の短所を補なう
べく２系列の２階差分回路を設けた。それが開先部概略
断面形状検出回路（１１７）及び開先部詳細断面形状検
出回路（１１８）である。
まず、開先部概略断面形状検出回路（１１７）において
、幅の広い差分幅をパラメータとして２階差分処理を施
し第６Ｄ図に示す様な、開先部概略断面形状情報を得る
。この情報に現われるプラスあるいはマイナスの大きな
波形は、左右の開先肩部の断面形状を示唆するものであ
り、その波形をなす開先幅方向の位置情報は、その範囲
を更に詳しく検出していけば、精度の高い断面形状検出
ができ得る事を示している。ここで、差分幅はダレ肩形
状あるいはビード形状の様なゆるやかな変化を示す形状
を充分に検出し得る幅に設定する。
、幅の広い差分幅をパラメータとして２階差分処理を施
し第６Ｄ図に示す様な、開先部概略断面形状情報を得る
。この情報に現われるプラスあるいはマイナスの大きな
波形は、左右の開先肩部の断面形状を示唆するものであ
り、その波形をなす開先幅方向の位置情報は、その範囲
を更に詳しく検出していけば、精度の高い断面形状検出
ができ得る事を示している。ここで、差分幅はダレ肩形
状あるいはビード形状の様なゆるやかな変化を示す形状
を充分に検出し得る幅に設定する。
開先部詳細断面形状検出回路（１１８）では１幅の狭い
差分幅をパラメータとして２階差分処理を行うが、この
時前述の開先部概略断面形状検出回路（１１７）で得た
大きな波形をなす開先幅方向の位置情報に基づいて、２
階差分の処理範囲を限定する事により、８７Ｎの改善を
はかり、第６Ｅ図に示す様な開先部詳細断面形状情報を
得る。ここで、差分幅は、第２図（、）に示す様な、開
先部が僅かにしか観察されない形状をも充分に検出し、
なおかつ位置検出精度を損なわない範囲で設定する。
差分幅をパラメータとして２階差分処理を行うが、この
時前述の開先部概略断面形状検出回路（１１７）で得た
大きな波形をなす開先幅方向の位置情報に基づいて、２
階差分の処理範囲を限定する事により、８７Ｎの改善を
はかり、第６Ｅ図に示す様な開先部詳細断面形状情報を
得る。ここで、差分幅は、第２図（、）に示す様な、開
先部が僅かにしか観察されない形状をも充分に検出し、
なおかつ位置検出精度を損なわない範囲で設定する。
開先肩部断面形状検出回路（１１９）は、開先部詳細断
面形状検出回路（１１８）で得た情報に現われた波形の
パターンを判定して左右それぞれの開先肩部の形状が「
開先部」なのか「ダレ肩」なのかあるいは「ビードエッ
ヂ」なのかを識別し、位置検出を行なう。但し、開先部
詳細断面形状検出回路（１１８）では、検出し得ないゆ
るやかな変化を示す形状（ダレ肩形状及びビード形状）
については、開先部概略断面形状検出回路（１１７）の
検出結果を用いて補なう事により、種々の断面形状を有
する開先肩部の断面形状と位置検出を行なう。第７Ａ図
及び第７Ｂ図に２階差分処理による波形パターンと開先
肩部の断面形状との関係を示す。前記開先肩部の断面形
状と位置検出情報は、次の開先中心位置演算回路検出部
（１２０）に供給される他、他の情報処理にも適宜利用
されるものである。
面形状検出回路（１１８）で得た情報に現われた波形の
パターンを判定して左右それぞれの開先肩部の形状が「
開先部」なのか「ダレ肩」なのかあるいは「ビードエッ
ヂ」なのかを識別し、位置検出を行なう。但し、開先部
詳細断面形状検出回路（１１８）では、検出し得ないゆ
るやかな変化を示す形状（ダレ肩形状及びビード形状）
については、開先部概略断面形状検出回路（１１７）の
検出結果を用いて補なう事により、種々の断面形状を有
する開先肩部の断面形状と位置検出を行なう。第７Ａ図
及び第７Ｂ図に２階差分処理による波形パターンと開先
肩部の断面形状との関係を示す。前記開先肩部の断面形
状と位置検出情報は、次の開先中心位置演算回路検出部
（１２０）に供給される他、他の情報処理にも適宜利用
されるものである。
開先中心位置演算回路（１２０）は、前述の開先肩部断
面形状検出回路（１１９）の検出結果に基づいて開先中
心位置を演算する。演算方法は、ｉず左右それぞれの開
先肩部の検出位置が「開先肩位置」なのか「ダレ肩位置
」なのか「ビードエッヂ位置」なのかを判別し、もし左
右の開先肩部共に同一断面形状であれば、左右の検出位
置の中央を開先中心位置とし、左右で開先肩部の断面形
状が異なる場合には、開先中心位置の検出精度をだすう
えで、信頼性の高い断面形状の検出位置（〔１〕開先肩
部置〉〔２〕ダレ肩位置〉ビードエッヂ位置）と予め入
力された開先幅標準値を用いて開先中心位置を演算する
。第８図に溶接開先中心位置の計算法を示す。
面形状検出回路（１１９）の検出結果に基づいて開先中
心位置を演算する。演算方法は、ｉず左右それぞれの開
先肩部の検出位置が「開先肩位置」なのか「ダレ肩位置
」なのか「ビードエッヂ位置」なのかを判別し、もし左
右の開先肩部共に同一断面形状であれば、左右の検出位
置の中央を開先中心位置とし、左右で開先肩部の断面形
状が異なる場合には、開先中心位置の検出精度をだすう
えで、信頼性の高い断面形状の検出位置（〔１〕開先肩
部置〉〔２〕ダレ肩位置〉ビードエッヂ位置）と予め入
力された開先幅標準値を用いて開先中心位置を演算する
。第８図に溶接開先中心位置の計算法を示す。
なお、第８図において、Δｄは開先幅標準値であり、信
頼性を示す数字１，２．３は小さいほど高い。
頼性を示す数字１，２．３は小さいほど高い。
また、同図のＡ１は第７Ａ図のＡ！又はＢ１に対応し、
Ａ２は第７Ｂ図のＡ２又はＢ２に対応する。
Ａ２は第７Ｂ図のＡ２又はＢ２に対応する。
例えば第９図に示すように、右肩のマクロ検出信号（１
１７の出力）が正の正弦波状の信号で、ミクロ検出信号
（１１８の出方）がない場合には、第７図において、立
上がりのゆるやかなビード形状であることが認識され、
ここで、アドレスＡｌ＝１４４とする。また、左肩のマ
クロ検出信号が正負の正弦波信号で、ミクロ検出信号が
負の正弦波信号の場合には、第７図において、鮮明に観
察できる開先部形状であることが認識され、ここで、ア
ドレスＡ２＝１０２、Δｄ−２３であるものとする。従
って、開先中心位置は、第８図により、開先中心位置＝
Ａ、＋△ｄ／２＝ １０２＋２３＝ １２５としてめら
れる。
１７の出力）が正の正弦波状の信号で、ミクロ検出信号
（１１８の出方）がない場合には、第７図において、立
上がりのゆるやかなビード形状であることが認識され、
ここで、アドレスＡｌ＝１４４とする。また、左肩のマ
クロ検出信号が正負の正弦波信号で、ミクロ検出信号が
負の正弦波信号の場合には、第７図において、鮮明に観
察できる開先部形状であることが認識され、ここで、ア
ドレスＡ２＝１０２、Δｄ−２３であるものとする。従
って、開先中心位置は、第８図により、開先中心位置＝
Ａ、＋△ｄ／２＝ １０２＋２３＝ １２５としてめら
れる。
この開先中心位置情報は、誤検出防止回路（１２１）に
供給される。この回路（１２１）は、同一溶接母材の開
先炉中心位置情報を記憶する機能を有しており、新たに
検出された溶接開先中心位置と前回あるいはそれより以
前に検出された位置情報とを比較して、新たに検出され
た溶接開先中心位置が適切なものか否かを判定し、適切
な位置情報を溶接位置制御装置α０に出力する。
供給される。この回路（１２１）は、同一溶接母材の開
先炉中心位置情報を記憶する機能を有しており、新たに
検出された溶接開先中心位置と前回あるいはそれより以
前に検出された位置情報とを比較して、新たに検出され
た溶接開先中心位置が適切なものか否かを判定し、適切
な位置情報を溶接位置制御装置α０に出力する。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る装置は、
被溶接母材の開先断面形状に制約されることなく、溶接
開先肩部の断面形状及び位置、さらにその中心位置の検
出が可能となった。
被溶接母材の開先断面形状に制約されることなく、溶接
開先肩部の断面形状及び位置、さらにその中心位置の検
出が可能となった。
なお、上記実施例において、本発明の有用性を裏付ける
次の事項が確認できている。
次の事項が確認できている。
開先肩部の検出能に関しては次のとおりである。
（ｉ） 開先肩部は、ミクロ２階微分により、開先肩幅
（第１０図（、）参照） Ｗ ０．５ ｍ以上のものに
ついて検出可能である。
（第１０図（、）参照） Ｗ ０．５ ｍ以上のものに
ついて検出可能である。
（１１）ピッドエツジ部は、ミクロ２階微分では十分な
検出能が得られないが、マクロ２階倣分を用いれば、少
な（ともビード傾斜度（ビード高さ／ビード幅／ ２
＝ ｂ／ａ 、第１０図（ｂ）参照）０．２以上のもの
について検出可能である。
検出能が得られないが、マクロ２階倣分を用いれば、少
な（ともビード傾斜度（ビード高さ／ビード幅／ ２
＝ ｂ／ａ 、第１０図（ｂ）参照）０．２以上のもの
について検出可能である。
開先中心位置検出精度に関しては次のとおりである。
（１）開先部の左右いずれかでＱ、 ５ ｔｎｍ以上の
開先部が見えていれば、±０．３ ｔａの積置で開先中
心位置の検出が可能である。
開先部が見えていれば、±０．３ ｔａの積置で開先中
心位置の検出が可能である。
（１１） ビードエツジ部及びダレ肩部では、これらの
形状によって開先中心位置検出精度が影響を受けるが、
上記実施例において用いたサンプルに関しては、ビード
エツジ部及びダレ肩部における検出精度は、±０．５〜
０，７聾以内であった。
形状によって開先中心位置検出精度が影響を受けるが、
上記実施例において用いたサンプルに関しては、ビード
エツジ部及びダレ肩部における検出精度は、±０．５〜
０，７聾以内であった。
第１図は従来の溶接開先中心位置検出原理の説明図、第
２図（α）、（ｂ）＋ （Ｃ）は被溶接母材の開先断面
形状の説明図、第３図は本発明の一実施例に係る装置の
構造説明図、第４図は第３図の照明撮像装置の拡大断面
説明図、第５図は第６図の信号処理装置のブロック図、
第６Ａ図〜第６Ｅ図はそれぞれ第５図の各部の出力信号
波形図、第７Ａ図及び第７Ｂ図は２階差分処理による波
形パターンと開先肩部の断面形状の説明図、第８図は開
先肩部の断面形状と開先中心位置の計算説明図、第９図
は開先検出位置の計算例のフローチャート、第１０図（
α）、 （ｂ）は被溶接母材の開先断面形状の説明図で
ある。 ０Ｑ・・・照明・撮像装置、（ＩＮ）・・・信号処理回
路、（ロ）・・・イメージガイド、０１・・・ライトガ
イド、α炉・・光源、（へ）・・・タッチロール、αＱ
・・・溶接位置制御装置、α力・・・（１０１）・・・
投光装置、（１［］２）・・・受光装置、（ＩＱ３）・
・・撮像装置。 （１１１）・・・光切断位置検出部、（１１５）・・・
開先肩部断面形状検出手段、（１１７）・・・開先部概
略断面形状検出回路、（１１８）・・・開先部詳細断面
形状検出回路、（１１９）・・・開先肩部断面形状検出
回路、（１２０）・・・開先中心位置演算回路。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 と 第２図 Ｇｏ Ｇｂ Ｗ日 第３図 ど 第４図 第６Ａ図 第６Ｂ図 第６Ｃｔ’、ｉ 第６Ｄ図 第６Ｅ図 第７Ａ図 第７Ｂ図 第８図 第９図 第１０図 （０） （ｂ） 手続補正書（自発） ！を芋許庁長′自゛殿 昭和５８年１２月８′ぐＬｌｌ
、事件の表示 特願昭５８−１３８７３６号 ２、発明の名称 溶接開先肩部の断面形状及び開先中心位置検出装置３、
補正をする者 事件との関係 特許 出願人 名 称 （４１２目」本鋼管株式会社 ４、代理人 ７、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄の記載を別紙のとお
り補正する。 （２）明細書を次のとおり補正する。 特許請求の範囲（補正） （１）溶接開先部に線状光を照射する照明手段と；該照
明手段によって得られる光切断像を撮像して反射輝度に
対応した電気信号を得る光電変換手段と；該光電変換手
段によって得られた電気信号による光切断線に対して広
い差分幅で２階差分演算を行なうマクロ２階差分回路と
；前記光切断線に対して狭い差分幅で２階差分演算を行
なうミクロ２階差分回路と；これら２つの２階差分回路
の出力信号の各々一定のしきい値レベルを越える信号波
形の組合せに基づいて、開先部の断面形状を判定すると
ともに、信号波形の最大位置を開先肩位置として検出す
る開先肩部の断面形状検出手段と；を備えたことを特徴
とする溶接開先肩部の断面形状検出装置。 （２）溶接開先部に線状光を照射する照明手段と；該照
明手段によって得られる光切断像を撮像して反射輝度に
対応した電気信号を得る光電変換手段と：該光電変換手
段によって得られた電気信号による光切断線に対して広
い差分幅で２階差分演算を行なうマクロ２階差分回路と
；前記光切断線に対して狭い差分幅で２階差分演算を行
なうミクロ２階差分回路と：これら２つの２階差分回路
の出力信号の各々一定のしきい値レベルを越える信号波
形の組合せに基づいて、開先部の断面形状を判定すると
ともに、信号波形の最大位置を開先肩位置として検出す
る開先肩部の断面形状検出手段と：該開先肩部の断面形
状検出手段で検出された左右の開先部の形状及び検出位
置に基づいて開先中心位置を演算する開先中心位置検出
手段と；を備えたことを特徴とする溶接開先中心位置検
出装置。
２図（α）、（ｂ）＋ （Ｃ）は被溶接母材の開先断面
形状の説明図、第３図は本発明の一実施例に係る装置の
構造説明図、第４図は第３図の照明撮像装置の拡大断面
説明図、第５図は第６図の信号処理装置のブロック図、
第６Ａ図〜第６Ｅ図はそれぞれ第５図の各部の出力信号
波形図、第７Ａ図及び第７Ｂ図は２階差分処理による波
形パターンと開先肩部の断面形状の説明図、第８図は開
先肩部の断面形状と開先中心位置の計算説明図、第９図
は開先検出位置の計算例のフローチャート、第１０図（
α）、 （ｂ）は被溶接母材の開先断面形状の説明図で
ある。 ０Ｑ・・・照明・撮像装置、（ＩＮ）・・・信号処理回
路、（ロ）・・・イメージガイド、０１・・・ライトガ
イド、α炉・・光源、（へ）・・・タッチロール、αＱ
・・・溶接位置制御装置、α力・・・（１０１）・・・
投光装置、（１［］２）・・・受光装置、（ＩＱ３）・
・・撮像装置。 （１１１）・・・光切断位置検出部、（１１５）・・・
開先肩部断面形状検出手段、（１１７）・・・開先部概
略断面形状検出回路、（１１８）・・・開先部詳細断面
形状検出回路、（１１９）・・・開先肩部断面形状検出
回路、（１２０）・・・開先中心位置演算回路。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 と 第２図 Ｇｏ Ｇｂ Ｗ日 第３図 ど 第４図 第６Ａ図 第６Ｂ図 第６Ｃｔ’、ｉ 第６Ｄ図 第６Ｅ図 第７Ａ図 第７Ｂ図 第８図 第９図 第１０図 （０） （ｂ） 手続補正書（自発） ！を芋許庁長′自゛殿 昭和５８年１２月８′ぐＬｌｌ
、事件の表示 特願昭５８−１３８７３６号 ２、発明の名称 溶接開先肩部の断面形状及び開先中心位置検出装置３、
補正をする者 事件との関係 特許 出願人 名 称 （４１２目」本鋼管株式会社 ４、代理人 ７、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄の記載を別紙のとお
り補正する。 （２）明細書を次のとおり補正する。 特許請求の範囲（補正） （１）溶接開先部に線状光を照射する照明手段と；該照
明手段によって得られる光切断像を撮像して反射輝度に
対応した電気信号を得る光電変換手段と；該光電変換手
段によって得られた電気信号による光切断線に対して広
い差分幅で２階差分演算を行なうマクロ２階差分回路と
；前記光切断線に対して狭い差分幅で２階差分演算を行
なうミクロ２階差分回路と；これら２つの２階差分回路
の出力信号の各々一定のしきい値レベルを越える信号波
形の組合せに基づいて、開先部の断面形状を判定すると
ともに、信号波形の最大位置を開先肩位置として検出す
る開先肩部の断面形状検出手段と；を備えたことを特徴
とする溶接開先肩部の断面形状検出装置。 （２）溶接開先部に線状光を照射する照明手段と；該照
明手段によって得られる光切断像を撮像して反射輝度に
対応した電気信号を得る光電変換手段と：該光電変換手
段によって得られた電気信号による光切断線に対して広
い差分幅で２階差分演算を行なうマクロ２階差分回路と
；前記光切断線に対して狭い差分幅で２階差分演算を行
なうミクロ２階差分回路と：これら２つの２階差分回路
の出力信号の各々一定のしきい値レベルを越える信号波
形の組合せに基づいて、開先部の断面形状を判定すると
ともに、信号波形の最大位置を開先肩位置として検出す
る開先肩部の断面形状検出手段と：該開先肩部の断面形
状検出手段で検出された左右の開先部の形状及び検出位
置に基づいて開先中心位置を演算する開先中心位置検出
手段と；を備えたことを特徴とする溶接開先中心位置検
出装置。
Claims (2)
- （１） 溶接開先部に線状光を照射する照明手段と；該
照明手段によって得られる光切断像を撮像して反射輝度
に対応した電気信号を得る光電変換手段と；該光電変換
手段によって得られた電気信号による光切断線に対して
広い差分幅で２階差分演算を行なうマクロ２階差分回路
と；前記光切断線に対して狭い差分幅で２階差分演算を
行なうミクロ２階差分回路と；これら２つの２階差分回
路の出力信号の各々一定のしきい値レベルを越える信号
波形の組合せに基づいて、開先部の断面形状を判定する
とともに、信号発波形の最大位置を開先肩位置として検
出する開先肩部の断面形状検出手段と；を備えたことを
特徴とする溶接開先肩部の断面形状検出装置。 - （２）溶接開先部に線状光を照射する照明手段と；該照
明手段によって得られる光切断像を撮像して反射輝度に
対応した電気信号を得る光電変換手段と；該光電変換手
段によって得られた電気信号による光切断線に対して広
い差分幅で２階差分演算を行なうマクロ２階差分回路と
；前記光切断線に対して狭い差分幅で２階差分演算を行
なうミクロ２階差分回路と；これら２つの２階差分回路
の出力信号の各々一定のしきい値レベルを越える信号波
形の組合せに基づいて、開先部の断面形状を判定すると
ともに、信号発波形の最大位置を開先肩位置として検出
する開先肩部の断面形状検出手段と；該開先肩部の断面
形状検出手段で検出された左右の開先部の形状及び検出
位置に基づいて開先中心位置を演算する開先中心位置検
出手段と；を備えたことを特徴とする溶接開先中心位置
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13873683A JPS6030578A (ja) | 1983-07-30 | 1983-07-30 | 溶接開先肩部の断面形状検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13873683A JPS6030578A (ja) | 1983-07-30 | 1983-07-30 | 溶接開先肩部の断面形状検出装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30423488A Division JPH021510A (ja) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | 溶接開先中心位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030578A true JPS6030578A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0120957B2 JPH0120957B2 (ja) | 1989-04-19 |
Family
ID=15228966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13873683A Granted JPS6030578A (ja) | 1983-07-30 | 1983-07-30 | 溶接開先肩部の断面形状検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030578A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861049A (ja) * | 1981-10-06 | 1983-04-11 | Mizuno Kogeisha:Goushi | 車輛の制動装置 |
| JPS62166949A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-23 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 自動溶接ならい装置 |
-
1983
- 1983-07-30 JP JP13873683A patent/JPS6030578A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861049A (ja) * | 1981-10-06 | 1983-04-11 | Mizuno Kogeisha:Goushi | 車輛の制動装置 |
| JPS62166949A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-23 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 自動溶接ならい装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0120957B2 (ja) | 1989-04-19 |
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