JPS6138785A - 自動多層溶接法 - Google Patents
自動多層溶接法Info
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- JPS6138785A JPS6138785A JP16062184A JP16062184A JPS6138785A JP S6138785 A JPS6138785 A JP S6138785A JP 16062184 A JP16062184 A JP 16062184A JP 16062184 A JP16062184 A JP 16062184A JP S6138785 A JPS6138785 A JP S6138785A
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- Japan
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- welding
- image
- layer
- target position
- bead
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- 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
- B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (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。
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、たとえば水平隅肉・多層盛溶接に適用して好
適な自動多層溶接法に関し、特に溶接トーチの狙い位置
を制御する手段の改良に関する。
適な自動多層溶接法に関し、特に溶接トーチの狙い位置
を制御する手段の改良に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕従来、たとえば
水平隅肉・多層盛溶接に適用されている自動多層溶接法
には、大きく分けて次の二つの方法がある。その一つは
人手による実験によってトーチの位置、姿勢および溶接
電圧、溶接電流を決定し、その値を自動溶接機にプリセ
ットして溶接を行なう方法である。なお上述した実験は
対象部材が変わるたびに行なわれる。
水平隅肉・多層盛溶接に適用されている自動多層溶接法
には、大きく分けて次の二つの方法がある。その一つは
人手による実験によってトーチの位置、姿勢および溶接
電圧、溶接電流を決定し、その値を自動溶接機にプリセ
ットして溶接を行なう方法である。なお上述した実験は
対象部材が変わるたびに行なわれる。
もう一つの方法は、各種情報を実験経験的に求めた式に
入力して、その結果に基いて溶接を行なう方法である。
入力して、その結果に基いて溶接を行なう方法である。
たとえば、益本、篠田著：「溶接技術の社会的合理化」
溶接学会誌に記載のものは、継手形状１種類、板厚１脚
長９層数、溶接方法。
溶接学会誌に記載のものは、継手形状１種類、板厚１脚
長９層数、溶接方法。
使用ワイヤ直径を情報として実験的に求めた式に入力し
、溶接電圧、溶接電流、溶接速度、溶込み深さ等を決定
して溶接を行なうものとなっており、藤原、三宅著：「
ポータプルロボットの開発（第３報）多層溶接アルゴリ
ズム」第１回ロボット学会学術講演会予稿集に記載のも
のは、開先形状。
、溶接電圧、溶接電流、溶接速度、溶込み深さ等を決定
して溶接を行なうものとなっており、藤原、三宅著：「
ポータプルロボットの開発（第３報）多層溶接アルゴリ
ズム」第１回ロボット学会学術講演会予稿集に記載のも
のは、開先形状。
溶接電流、溶接速度、トーチ角度を情報として実験的に
求めた式に入力し、溶接電圧、溶接位置等を決定して溶
接を行なうものとなっている。
求めた式に入力し、溶接電圧、溶接位置等を決定して溶
接を行なうものとなっている。
しかるに上述した各溶接方法は、いずれも溶接による熱
歪み等の影響を考慮していないため、大変精度の悪いも
のであった。
歪み等の影響を考慮していないため、大変精度の悪いも
のであった。
本発明の目的は、水平隅肉・多層盛溶接を自動的に、か
つ精度よく行なうことができる自動多層溶接法を提供す
ることにある。
つ精度よく行なうことができる自動多層溶接法を提供す
ることにある。
本発明は上記目的を達成するために次の如く構成したこ
とを特徴としている。すなわち、溶接部に対し照明装置
と撮像装置とを所要の角度で設置し、前記照明装置によ
り溶接部を照射して得られるビード画像を前記撮像装置
により取り込み、この撮像装置により取り込まれたビー
ド画像の形状計測を画像処理装置およびコンピュータに
より行ない、これら画像処理装置およびコンピュータに
より求められたビード画像の形状から溶接トーチの狙い
位置を制御するようにしたことを特徴としている。
とを特徴としている。すなわち、溶接部に対し照明装置
と撮像装置とを所要の角度で設置し、前記照明装置によ
り溶接部を照射して得られるビード画像を前記撮像装置
により取り込み、この撮像装置により取り込まれたビー
ド画像の形状計測を画像処理装置およびコンピュータに
より行ない、これら画像処理装置およびコンピュータに
より求められたビード画像の形状から溶接トーチの狙い
位置を制御するようにしたことを特徴としている。
以下、本発明方法の一実施例として、本発明方法を水平
隅肉・多層盛溶接に適用した場合について説明する。
隅肉・多層盛溶接に適用した場合について説明する。
第１図は本発明方法を適用した装置全体の概略構成を示
す図である。この装置は、二つの溶接部材１０ａ、１０
ｂを突き合せた水平隅肉・多層盛溶接の溶接部（溶接線
）に、照明装置としての半導体レーザ（または＠ｅ−Ｊ
ｌｅレーザ）１１によリレーザのスリット光を照射して
スリット像すなわちビード画像１２を形成させ、このビ
ード画像１２を撮像装置としてのＣＣＤカメラ１３に画
像データとして取込んだ後、高速画像処理装置１４およ
びコンピュータ１５により画像処理手段に基いてビード
画像１２の形状計測を行ない、計測されたビード画像の
形状によって溶接トーチ（不図示）の狙い位置を制御す
るものとなっている。なお、画像処理手段としては、特
願昭５７−１１２７２３号公報、特願昭５８−７７３１
２号公報記載の画像処理手段を用いればよい。
す図である。この装置は、二つの溶接部材１０ａ、１０
ｂを突き合せた水平隅肉・多層盛溶接の溶接部（溶接線
）に、照明装置としての半導体レーザ（または＠ｅ−Ｊ
ｌｅレーザ）１１によリレーザのスリット光を照射して
スリット像すなわちビード画像１２を形成させ、このビ
ード画像１２を撮像装置としてのＣＣＤカメラ１３に画
像データとして取込んだ後、高速画像処理装置１４およ
びコンピュータ１５により画像処理手段に基いてビード
画像１２の形状計測を行ない、計測されたビード画像の
形状によって溶接トーチ（不図示）の狙い位置を制御す
るものとなっている。なお、画像処理手段としては、特
願昭５７−１１２７２３号公報、特願昭５８−７７３１
２号公報記載の画像処理手段を用いればよい。
ところで、スリット像として上記ビード画像１２を得る
には、溶接開先１６の垂直断面をスリット像としなけれ
ばならない。そのためには、前記半導体レーザ１１をレ
ーザの光軸が溶接線に対し垂直となるように設置すると
共に、ＣＣＤカメラ１３をＣＣＤの光軸が上記溶接線に
対し斜めになるように設置することが必要である。また
、光切断像（Ｘ、Ｙ、０．Ｚ）がＣＣＤカメラ１３の撮
像面内に入るように設定することも必要である。
には、溶接開先１６の垂直断面をスリット像としなけれ
ばならない。そのためには、前記半導体レーザ１１をレ
ーザの光軸が溶接線に対し垂直となるように設置すると
共に、ＣＣＤカメラ１３をＣＣＤの光軸が上記溶接線に
対し斜めになるように設置することが必要である。また
、光切断像（Ｘ、Ｙ、０．Ｚ）がＣＣＤカメラ１３の撮
像面内に入るように設定することも必要である。
次に開先のある水平隅肉・多層盛溶接の溶接トーチの狙
い位置について第２図（ａ）〜（ｆ）を参照して説明す
る。第２図（ａ）は初層の狙い位置（１１，θ１）を示
す図で、以下同図（ｂ）は第２層の狙い位置（１２，θ
２）、同図（Ｃ）は第３層の狙い位置（１３，θ３）、
同図（ｄ）は第４層の狙い位置（１４，θ４）、同図（
ｅ）は第５層の狙い位置（１５，θ５）、同図（ｆ）は
第６層の狙い位置（１６，θ６）を示す図である。
い位置について第２図（ａ）〜（ｆ）を参照して説明す
る。第２図（ａ）は初層の狙い位置（１１，θ１）を示
す図で、以下同図（ｂ）は第２層の狙い位置（１２，θ
２）、同図（Ｃ）は第３層の狙い位置（１３，θ３）、
同図（ｄ）は第４層の狙い位置（１４，θ４）、同図（
ｅ）は第５層の狙い位置（１５，θ５）、同図（ｆ）は
第６層の狙い位置（１６，θ６）を示す図である。
まず、初層は０点から（１１，θ１）を決定する。
次いで第２層は溶接部材１０ｂと第１層との交点Ａを狙
って（１２，θ２）を決定する。第３層は溶接部材１０
ａと第１層との交点Ｂの少し下の点Ｃを狙って（１３，
θ３）を決定する。第４層は溶接部材１０ｂと第２層と
の交点Ｅを狙って（１４、θ４）を決定する。第５層は
溶接部材１０ａと第３層との交点りの少し下方の点Ｆを
狙って（１５，θ５）を決定する。第６層は第４層と第
５層との交点Ｇを狙って（１６，θ６）を決定する。具
体的には、溶接部材１″Ｏａ、１０ｂの厚みが１０＃１
ＩＩ１．開先角度４５°、θ１＝θ３＝θ５＝θ６＝３
０’ 、θ２＝６５＝４５°１区間ＢＣ＝ＤＦ＝２＃１
ｌ１１である。
って（１２，θ２）を決定する。第３層は溶接部材１０
ａと第１層との交点Ｂの少し下の点Ｃを狙って（１３，
θ３）を決定する。第４層は溶接部材１０ｂと第２層と
の交点Ｅを狙って（１４、θ４）を決定する。第５層は
溶接部材１０ａと第３層との交点りの少し下方の点Ｆを
狙って（１５，θ５）を決定する。第６層は第４層と第
５層との交点Ｇを狙って（１６，θ６）を決定する。具
体的には、溶接部材１″Ｏａ、１０ｂの厚みが１０＃１
ＩＩ１．開先角度４５°、θ１＝θ３＝θ５＝θ６＝３
０’ 、θ２＝６５＝４５°１区間ＢＣ＝ＤＦ＝２＃１
ｌ１１である。
実際の溶接時においては、まずＸ、Ｙ、Ｏ，Ｚ点を画像
処理によって求め、０点から（１１，θ１）の位置に溶
接トーチを制御して溶接を行なう。
処理によって求め、０点から（１１，θ１）の位置に溶
接トーチを制御して溶接を行なう。
そうすると、初層の溶接は仮付けによる板の歪みや溶接
部材１０ａ、１０ｂのセツティング誤差に対して精度の
よい倣いが可能となる。第２層以後はＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、
Ｇ点をそれぞれ画像処理することによって、溶接ビード
の形状計測を行ない、この溶接ビードの形状から次の溶
接トーチの狙い６一 位置を制御して溶接を行なう。かくして精度のよい水平
隅肉・多層盛溶接が可能となる。
部材１０ａ、１０ｂのセツティング誤差に対して精度の
よい倣いが可能となる。第２層以後はＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、
Ｇ点をそれぞれ画像処理することによって、溶接ビード
の形状計測を行ない、この溶接ビードの形状から次の溶
接トーチの狙い６一 位置を制御して溶接を行なう。かくして精度のよい水平
隅肉・多層盛溶接が可能となる。
次に第２図（ａ）〜（ｆ）に示した例とは異なる開先形
状を有する開先のある水平隅肉・多層盛溶接の溶接トー
チの狙い位置について第３図（ａ）〜（ｄ）を参照して
説明する。第３図（ａ）は初層の狙い位置（１１，θ１
）を示す図で、以下同図（ｂ）は第２層の狙い位置（１
２，θ２）、同図（Ｃ）は第３層の狙い位置（１３，θ
３）、同図（ｄ）は第４層の狙い位置（１４，θ４）を
示す図である。まず、初層は０点から（１１，θ１）を
決定する。次いで第２層は溶接部材１０ａ、１ｏｂと初
層との交点ＡおよびＢの区間ＡＢの中心点を狙って（１
２，θ２）を決定する。第３層は溶接部材１０ｂと第２
層との交点Ｃの少し下方の点りを狙って（１３，θ３）
を決定する。第４層は溶接部材１０ａと第２層との交点
Ｅと、第２層と第３層との交点Ｆとの区間ＥＦの中心点
を狙って（１４，θ４）を決定する。具体的には、溶接
部材１０Ｍ、開先角度４５°、θ１＝８２＝θ４＝３０
’ 、θ３−４０°である。
状を有する開先のある水平隅肉・多層盛溶接の溶接トー
チの狙い位置について第３図（ａ）〜（ｄ）を参照して
説明する。第３図（ａ）は初層の狙い位置（１１，θ１
）を示す図で、以下同図（ｂ）は第２層の狙い位置（１
２，θ２）、同図（Ｃ）は第３層の狙い位置（１３，θ
３）、同図（ｄ）は第４層の狙い位置（１４，θ４）を
示す図である。まず、初層は０点から（１１，θ１）を
決定する。次いで第２層は溶接部材１０ａ、１ｏｂと初
層との交点ＡおよびＢの区間ＡＢの中心点を狙って（１
２，θ２）を決定する。第３層は溶接部材１０ｂと第２
層との交点Ｃの少し下方の点りを狙って（１３，θ３）
を決定する。第４層は溶接部材１０ａと第２層との交点
Ｅと、第２層と第３層との交点Ｆとの区間ＥＦの中心点
を狙って（１４，θ４）を決定する。具体的には、溶接
部材１０Ｍ、開先角度４５°、θ１＝８２＝θ４＝３０
’ 、θ３−４０°である。
実際の溶接時においては、前記第２図（ａ）〜（ｆ）の
場合と同様にＸ、Ｏ，Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ。
場合と同様にＸ、Ｏ，Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ。
Ｃ，Ｅ、Ｆ点の画像処理をそれぞれ行ない、溶接トーチ
の狙い位置を制御して溶接を行なう。かくして精度のよ
い水平隅肉・多層盛溶接が可能となる。
の狙い位置を制御して溶接を行なう。かくして精度のよ
い水平隅肉・多層盛溶接が可能となる。
次に、開先角度のない水平隅肉・多層盛溶接の溶接トー
チの狙い位置について第４図（ａ）〜（Ｃ）を参照して
説明する。第４図（ａ）は初層の狙い位置（１１，θ１
）を示す図で、以下同図（ｂ）は第２層の狙い位置（１
２，θ２）、同図（Ｃ）は第３層の狙い位置（１３，θ
３）を示す図である。まず、初層は０点から（１１，θ
１）を決定する。次いで第２層は溶接部材１０ｂと初層
との交点Ａの少し上方の点Ｃを狙って（Ｉ２゜θ２）を
決定する。第３層は溶接部材１０ａと第１層との交点Ｂ
と、第１層の溶接部材と第２層との交点りとの区間ＢＤ
の中心点を狙って（１４゜θ４）を決定する。具体的に
は、溶接部材１０ａ。
チの狙い位置について第４図（ａ）〜（Ｃ）を参照して
説明する。第４図（ａ）は初層の狙い位置（１１，θ１
）を示す図で、以下同図（ｂ）は第２層の狙い位置（１
２，θ２）、同図（Ｃ）は第３層の狙い位置（１３，θ
３）を示す図である。まず、初層は０点から（１１，θ
１）を決定する。次いで第２層は溶接部材１０ｂと初層
との交点Ａの少し上方の点Ｃを狙って（Ｉ２゜θ２）を
決定する。第３層は溶接部材１０ａと第１層との交点Ｂ
と、第１層の溶接部材と第２層との交点りとの区間ＢＤ
の中心点を狙って（１４゜θ４）を決定する。具体的に
は、溶接部材１０ａ。
１０ｂの厚み１０＃９区間ＯＥ＝１０ｍ＋、区間ＡＣ＝
ａ＝３！ｌｌ１ｎ、 θ１＝θ３＝４５° 、θ２＝
３５°である。
ａ＝３！ｌｌ１ｎ、 θ１＝θ３＝４５° 、θ２＝
３５°である。
実際の溶接時においては、前記第２図（ａ）〜（ｆ）お
よび第３図（ａ）〜（ｄ）の場合と同様にＸ、０．Ｚ、
Ａ、Ｂ、Ｄ点の画像処理をそれぞれ行ない、溶接トーチ
の狙い位置を制御して溶接を行なう。かくして精度のよ
い水平隅肉・多層盛溶接が可能となる。
よび第３図（ａ）〜（ｄ）の場合と同様にＸ、０．Ｚ、
Ａ、Ｂ、Ｄ点の画像処理をそれぞれ行ない、溶接トーチ
の狙い位置を制御して溶接を行なう。かくして精度のよ
い水平隅肉・多層盛溶接が可能となる。
以上説明したように本発明によれば、溶接部に対し照明
装置と撮像装置とを所要の角度で設置し、前記照明装置
により溶接部を照射して得られるビード画像を前記撮像
装置により取り込み、この撮像装置により取り込まれた
ビード画像の形状計測を画像処理装置およびコンピュー
タにより行ない、これら画像処理装置およびコンピュー
タにより求められたビード画像の形状から溶接トーチの
狙い位置を制御するようにしたので、水平隅肉・多層盛
溶接を自動的に、かつ精度よく行なうことかできる自動
多層溶接法を提供できる。
装置と撮像装置とを所要の角度で設置し、前記照明装置
により溶接部を照射して得られるビード画像を前記撮像
装置により取り込み、この撮像装置により取り込まれた
ビード画像の形状計測を画像処理装置およびコンピュー
タにより行ない、これら画像処理装置およびコンピュー
タにより求められたビード画像の形状から溶接トーチの
狙い位置を制御するようにしたので、水平隅肉・多層盛
溶接を自動的に、かつ精度よく行なうことかできる自動
多層溶接法を提供できる。
第１図〜第４図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を示
す図で、第１図は本発明方法を適用した装置全体の概略
構成図、第２図（ａ）〜（ｆ）は開先のある水平隅肉・
多層盛溶接の溶接トーチの狙い位置を説明するための図
、第３図（ａ）〜（ｄ）は第２図（ａ）〜（ｆ）に示し
た例とは異なる開先形状を有する開先のある水平隅肉・
多層盛溶接の溶接トーチの狙い位置を説明するための図
、第４図（ａ）〜（Ｃ）は開先のない水平隅肉・多層盛
溶接の溶接トーチの狙い位置を説明するための図である
。 １Ｑａ、１０ｂ・・・溶接部材、１１・・・半導体レー
ザ（照明装置）、１２・・・ビード画像、１３・・・Ｃ
ＣＤカメラ（Ｒ像装置）、１４・・・画像処理装置、１
５・・・コンピュータ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第３図 特開昭Ｇ１−３８７８５（５） 第４図 手続補正書 昭和５９年９．８５日 帽祈長官 志賀 学 殿 １、事件の表示 特願昭５９−１６０６２１ 号 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （４１２）日本鋼管株式会社 ４、代理人
す図で、第１図は本発明方法を適用した装置全体の概略
構成図、第２図（ａ）〜（ｆ）は開先のある水平隅肉・
多層盛溶接の溶接トーチの狙い位置を説明するための図
、第３図（ａ）〜（ｄ）は第２図（ａ）〜（ｆ）に示し
た例とは異なる開先形状を有する開先のある水平隅肉・
多層盛溶接の溶接トーチの狙い位置を説明するための図
、第４図（ａ）〜（Ｃ）は開先のない水平隅肉・多層盛
溶接の溶接トーチの狙い位置を説明するための図である
。 １Ｑａ、１０ｂ・・・溶接部材、１１・・・半導体レー
ザ（照明装置）、１２・・・ビード画像、１３・・・Ｃ
ＣＤカメラ（Ｒ像装置）、１４・・・画像処理装置、１
５・・・コンピュータ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第３図 特開昭Ｇ１−３８７８５（５） 第４図 手続補正書 昭和５９年９．８５日 帽祈長官 志賀 学 殿 １、事件の表示 特願昭５９−１６０６２１ 号 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （４１２）日本鋼管株式会社 ４、代理人
Claims (1)
- 溶接部に対し照明装置と撮像装置とを所要の角度で設置
し、前記照明装置により溶接部を照射して得られるビー
ド画像を前記撮像装置により取り込み、この撮像装置に
より取り込まれたビード画像の形状計測を画像処理装置
およびコンピュータにより行ない、これら画像処理装置
およびコンピュータにより求められたビード画像の形状
から溶接トーチの狙い位置を制御することを特徴とする
自動多層溶接法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16062184A JPS6138785A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 自動多層溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16062184A JPS6138785A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 自動多層溶接法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138785A true JPS6138785A (ja) | 1986-02-24 |
Family
ID=15718886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16062184A Pending JPS6138785A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 自動多層溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138785A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6849821B2 (en) * | 2000-05-11 | 2005-02-01 | Hokkaido University | Laser welding head-controlling system, a laser welding head and a method for controlling a laser welding head |
| JP2017024062A (ja) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 株式会社Ihi | 溶接装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594975A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-11 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 開先溶接倣い制御方法 |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16062184A patent/JPS6138785A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594975A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-11 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 開先溶接倣い制御方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6849821B2 (en) * | 2000-05-11 | 2005-02-01 | Hokkaido University | Laser welding head-controlling system, a laser welding head and a method for controlling a laser welding head |
| JP2017024062A (ja) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 株式会社Ihi | 溶接装置 |
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