JPS614907A - 溶接開先断面積検出装置 - Google Patents
溶接開先断面積検出装置Info
- Publication number
- JPS614907A JPS614907A JP12601484A JP12601484A JPS614907A JP S614907 A JPS614907 A JP S614907A JP 12601484 A JP12601484 A JP 12601484A JP 12601484 A JP12601484 A JP 12601484A JP S614907 A JPS614907 A JP S614907A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance data
- welding
- sectional area
- scanning
- spot light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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】
産業上の利用分野
本発明は、アーク溶接の高品質・高能率・低コスト化を
目的とする自動溶接機器もしくは溶接ロボットなどの非
接触センサとして利用される溶接開先断面積検出装置に
関するものである。
目的とする自動溶接機器もしくは溶接ロボットなどの非
接触センサとして利用される溶接開先断面積検出装置に
関するものである。
従来例の構成とその問題点
アーク溶接、特に中・厚板ワークの溶接では、第１図に
示すように開先をとって溶接が行われる。
示すように開先をとって溶接が行われる。
この場合、溶接ワーク１の設定精度や仮付は精度あるい
は開先の加工精度のバラツキにより開先の断面積や開先
中心線（溶接線：第１図の２）位置は変動する。したが
って、開先溶接の自動化のためには、開先の断面積を検
出して、適正な溶接条件の制御を行うことと、開先中心
線を検出して溶接トーチを溶接線に倣わせることが必要
である。
は開先の加工精度のバラツキにより開先の断面積や開先
中心線（溶接線：第１図の２）位置は変動する。したが
って、開先溶接の自動化のためには、開先の断面積を検
出して、適正な溶接条件の制御を行うことと、開先中心
線を検出して溶接トーチを溶接線に倣わせることが必要
である。
従来の溶接用センサは、例えば接触式のセンナでは、こ
の溶接線を検出することは、比較的容易であって、種々
実用化されている。しかしながら、開先断面積を精度よ
く検出するセンサは開発されておらず、第２図に示すよ
うに、接触子３を開先内に挿入し、接触子３に接続した
センサ４で、その上下方向の変位置を検出し、そのデー
タをもとにして演算回路５で、近似的に開先断面積を求
めている例がある程度である（特開昭５７−２９９０４
号公報参照）。しかし、このような接触式近似演算処理
による方法では、開先内のゴミやスパッタあるいは仮付
ビードなどの障害物や開先の目違いやランド差などによ
シ開先断面積を必要とする精度で検出することは困難で
、かつ信頼性面でも問題が多かった。
の溶接線を検出することは、比較的容易であって、種々
実用化されている。しかしながら、開先断面積を精度よ
く検出するセンサは開発されておらず、第２図に示すよ
うに、接触子３を開先内に挿入し、接触子３に接続した
センサ４で、その上下方向の変位置を検出し、そのデー
タをもとにして演算回路５で、近似的に開先断面積を求
めている例がある程度である（特開昭５７−２９９０４
号公報参照）。しかし、このような接触式近似演算処理
による方法では、開先内のゴミやスパッタあるいは仮付
ビードなどの障害物や開先の目違いやランド差などによ
シ開先断面積を必要とする精度で検出することは困難で
、かつ信頼性面でも問題が多かった。
発明の目的
本発明は、このような従来例に鑑みてなされたて、アー
ク溶接の自動化・ロボット化に役立てようとするもので
ある。
ク溶接の自動化・ロボット化に役立てようとするもので
ある。
発明の構成
本発明装置は、スポット光を溶接ワークに投光する投光
手段と、前記溶接ワークに投光されたスポット光を受光
する受光手段とから構成したセンサヘッドと、前記受光
手段のスポット光像位置をサヘソドを前記溶接ワークの
溶接線にほぼ直角に走査する走査手段と、前記走査の単
位ピッチ毎に前記スポット光像位置検出手段の出力を距
離データとして記憶する”距離データ変換記憶手段と、
記憶したデータを前記溶接ワークの母板面を基準にする
距離データに変換する距離データ変換手段と、前記距離
データ変換手段の出力を積分して前記溶接ワークの開先
断面積を求める積分手段とから構成した溶接開先断面積
検出装置である。
手段と、前記溶接ワークに投光されたスポット光を受光
する受光手段とから構成したセンサヘッドと、前記受光
手段のスポット光像位置をサヘソドを前記溶接ワークの
溶接線にほぼ直角に走査する走査手段と、前記走査の単
位ピッチ毎に前記スポット光像位置検出手段の出力を距
離データとして記憶する”距離データ変換記憶手段と、
記憶したデータを前記溶接ワークの母板面を基準にする
距離データに変換する距離データ変換手段と、前記距離
データ変換手段の出力を積分して前記溶接ワークの開先
断面積を求める積分手段とから構成した溶接開先断面積
検出装置である。
実施例の説明
以下本発明装置を、第３図に示す一実施例にもとすいて
説明する。投光手段は、半導体レーザとそのレーザ光（
λ＝ｓ３ｏｎｍ） を０．４ ｍｍφの平行ビームに
絞るコリメータレンズとで構成した投光器６および半導
体レーザに１０ＫＨ２の変調をかけ、センサ７上の受光
光量が一定になるよう光量制御を行うレーザドライブ回
路（、光源制御回路）８とから構成する。受光手段は、
集光レンズ９と前記半導体レーザ光を通す干渉フィルタ
（通過波長λ＝８００〜ａ６ｏｎｍ）を表面にコーゲイ
ングした半導体装置検出素子（ＰＳＤ ）７とで構成す
る。センサヘッド１０ｉｔ、この投、受光手段により構
成される。この光学系では、スポット光１１は、ＰＳＤ
Ｙ上に結像され、スポット光の投光軸方向の変位は、Ｐ
ＳＤＴ上のスポット光像の結像位置変位に対応するので
、ＰＳＤＴ上のスポット光像位置を検出すれば、ワーク
面までの距離を検出することができる。スポット光像位
置検出手段は、ＰＳＤ７の両電極から流れ出る光電流出
力（工＋、工ｚ） （これらは、結像位置によってその
比が決まる）を電圧値（ｖ４．ｖ２）に変換する電流・
電圧変換回路１２、Ｑ ＝７ 、１０ＫＨ２のバンドパ
スフィルタ１３、バンドパスフィルタ１３の出力（ｖ；
、ｖり）の和と差を求め、差を和で割算する演算回路１
４とから構成する。これら回路１２゜１３．１４は、オ
ペアンプなどによシ容易に構成することができる。走査
手段は、パルスモータとポールネジとから構成したスラ
イダーユニット１５と、パルスモータの制御をする走査
モータ制御回路１６とからなり、前記センサヘッド１０
を走査する。走査は、溶接線にほぼ直角方向に、０．１
ｍＩｎヒツチで３０ｍｍの走査中をもつようにし、走査
速度は、２回／秒である。距離データ変換記憶手段は、
前記パルスモータ制御回路１６の信号から、単位走査ピ
ッチ（ｏ、１ｍｍ）毎にパルスを設定する回路（マイク
ロコンピュータ）１７と、前記回路１７の出力に同期し
て、前記回路１４の出力をＡ／Ｄ変換してメモリ内に格
納する。さらに（予め測定してＲＯＭ内に格納しておい
た）回路１４の出力とセンサヘッドからワーク面までの
距離との関係を示す距離変換テーブルを参照にして、こ
のＡ／Ｄ変換値を距離データに変換して（第４図のＺ
（ｉ） ）、メモリ内に記憶する回路１７（これは、Ａ
／Ｄ変換機能付きのマイクロコンピュータ、例えば、イ
ンテル８０２２などで実現可能である。）とにより構成
する。さらに、溶接ワークの母板表面（第４図の１８）
を基準面とする距離データに変換する距離データ変換手
段と、その距離データを積分する積分手段とは、同じく
、回路１７によって容易に可能である。例えば、第４図
の１８で示すワークの母板面は、距離データＺ（λ）の
差分値がほぼゼロになるところとして検出され、その位
置でのＺ （ｉｌをＺＴＡＢとして求めておき、前記Ｚ
（ｉ）からこのＺＴＡＲを引き算すれば、前記ワーク
の母板面を基準にした開先の距離データＺＫ（ｉ）が得
られる。断面積の演算は、このＺ Ｋ （ｉ＋をｉ＝１
から３００まで加算すること（すなわち積分すること）
で可能である。本実施例では、これらの演算をマイクロ
コンピュータ１７で実施したが、熱論アナログ回路でも
容易に可能である。本実施例では、開先内にゴミやスパ
ッタ、仮付ビードあるいは目違いやランド差があった場
合でも開先断面積を、２％以内の精度で、高速に（２回
／秒）検出することができた。
説明する。投光手段は、半導体レーザとそのレーザ光（
λ＝ｓ３ｏｎｍ） を０．４ ｍｍφの平行ビームに
絞るコリメータレンズとで構成した投光器６および半導
体レーザに１０ＫＨ２の変調をかけ、センサ７上の受光
光量が一定になるよう光量制御を行うレーザドライブ回
路（、光源制御回路）８とから構成する。受光手段は、
集光レンズ９と前記半導体レーザ光を通す干渉フィルタ
（通過波長λ＝８００〜ａ６ｏｎｍ）を表面にコーゲイ
ングした半導体装置検出素子（ＰＳＤ ）７とで構成す
る。センサヘッド１０ｉｔ、この投、受光手段により構
成される。この光学系では、スポット光１１は、ＰＳＤ
Ｙ上に結像され、スポット光の投光軸方向の変位は、Ｐ
ＳＤＴ上のスポット光像の結像位置変位に対応するので
、ＰＳＤＴ上のスポット光像位置を検出すれば、ワーク
面までの距離を検出することができる。スポット光像位
置検出手段は、ＰＳＤ７の両電極から流れ出る光電流出
力（工＋、工ｚ） （これらは、結像位置によってその
比が決まる）を電圧値（ｖ４．ｖ２）に変換する電流・
電圧変換回路１２、Ｑ ＝７ 、１０ＫＨ２のバンドパ
スフィルタ１３、バンドパスフィルタ１３の出力（ｖ；
、ｖり）の和と差を求め、差を和で割算する演算回路１
４とから構成する。これら回路１２゜１３．１４は、オ
ペアンプなどによシ容易に構成することができる。走査
手段は、パルスモータとポールネジとから構成したスラ
イダーユニット１５と、パルスモータの制御をする走査
モータ制御回路１６とからなり、前記センサヘッド１０
を走査する。走査は、溶接線にほぼ直角方向に、０．１
ｍＩｎヒツチで３０ｍｍの走査中をもつようにし、走査
速度は、２回／秒である。距離データ変換記憶手段は、
前記パルスモータ制御回路１６の信号から、単位走査ピ
ッチ（ｏ、１ｍｍ）毎にパルスを設定する回路（マイク
ロコンピュータ）１７と、前記回路１７の出力に同期し
て、前記回路１４の出力をＡ／Ｄ変換してメモリ内に格
納する。さらに（予め測定してＲＯＭ内に格納しておい
た）回路１４の出力とセンサヘッドからワーク面までの
距離との関係を示す距離変換テーブルを参照にして、こ
のＡ／Ｄ変換値を距離データに変換して（第４図のＺ
（ｉ） ）、メモリ内に記憶する回路１７（これは、Ａ
／Ｄ変換機能付きのマイクロコンピュータ、例えば、イ
ンテル８０２２などで実現可能である。）とにより構成
する。さらに、溶接ワークの母板表面（第４図の１８）
を基準面とする距離データに変換する距離データ変換手
段と、その距離データを積分する積分手段とは、同じく
、回路１７によって容易に可能である。例えば、第４図
の１８で示すワークの母板面は、距離データＺ（λ）の
差分値がほぼゼロになるところとして検出され、その位
置でのＺ （ｉｌをＺＴＡＢとして求めておき、前記Ｚ
（ｉ）からこのＺＴＡＲを引き算すれば、前記ワーク
の母板面を基準にした開先の距離データＺＫ（ｉ）が得
られる。断面積の演算は、このＺ Ｋ （ｉ＋をｉ＝１
から３００まで加算すること（すなわち積分すること）
で可能である。本実施例では、これらの演算をマイクロ
コンピュータ１７で実施したが、熱論アナログ回路でも
容易に可能である。本実施例では、開先内にゴミやスパ
ッタ、仮付ビードあるいは目違いやランド差があった場
合でも開先断面積を、２％以内の精度で、高速に（２回
／秒）検出することができた。
なお、第３図の回路８は、ＰＳＤｙの出力（工、。
Ｉ２）を電圧に変換した値を全波整流して加算し、基準
電圧と比較することによシ、半導体レーザの出力を操作
して、ＰＳＤ７の受光光量が一定になるよう制御するも
ので、オペアンプなどで容易に構成できる。
電圧と比較することによシ、半導体レーザの出力を操作
して、ＰＳＤ７の受光光量が一定になるよう制御するも
ので、オペアンプなどで容易に構成できる。
発明の効果
以上のような本発明の装置によれば、開先断面積を高速
・高精度・高信頼に検出できるので、開先溶接の自動化
・ロボット化のためのセンサとしてきわめて有用なもの
である。
・高精度・高信頼に検出できるので、開先溶接の自動化
・ロボット化のためのセンサとしてきわめて有用なもの
である。
第１図は開先ワークの一例の断面図、第２図は従来の接
触式開先断面積検出装置の一例の正面図、第３図は本発
明装置の一実施例のブロック図、第４図は本発明装置に
よる開先距離データ検出例を示す図である。 １・・・・・・溶接ワーク、６・・・・・・投光器、７
・・・・・・センサ（半導体装置検出素子）、８・・・
・・・光源制御回路、９・・・・・・集光レンズ、１ｏ
・川・・センサヘッド、１１・・・・・・スポット光、
１２・・・・・・電流・電圧変換回路、１３・・・・・
・バンドパスフィルタ、１４・・・・・・演ｉ回路、１
５・・・・・・スライダーユニット、１６・・・・・・
走査モータ制御回路、１７・・・・・・マイクロコンピ
ュータ、１８・・・・・溶接ワークの母板表面。 第１図 ？ 第２図 稼３図 乙 Ｑ−
触式開先断面積検出装置の一例の正面図、第３図は本発
明装置の一実施例のブロック図、第４図は本発明装置に
よる開先距離データ検出例を示す図である。 １・・・・・・溶接ワーク、６・・・・・・投光器、７
・・・・・・センサ（半導体装置検出素子）、８・・・
・・・光源制御回路、９・・・・・・集光レンズ、１ｏ
・川・・センサヘッド、１１・・・・・・スポット光、
１２・・・・・・電流・電圧変換回路、１３・・・・・
・バンドパスフィルタ、１４・・・・・・演ｉ回路、１
５・・・・・・スライダーユニット、１６・・・・・・
走査モータ制御回路、１７・・・・・・マイクロコンピ
ュータ、１８・・・・・溶接ワークの母板表面。 第１図 ？ 第２図 稼３図 乙 Ｑ−
Claims (1)
- スポット光を溶接ワークに投光する投光手段と、前記溶
接ワークに投光されたスポット光を受光する受光手段と
から構成したセンサヘッドと、前記受光手段のスポット
光像位置を演算するスポット光像位置検出手段と、前記
センサヘッドを前記溶接ワークの溶接線にほぼ直角に走
査する走査手段と、前記走査の単位ピッチ毎に前記スポ
ット光像位置検出手段の出力を距離データとして記憶す
る距離データ変換記憶手段と、記憶したデータを前記溶
接ワークの母板面を基準にする距離データに変換する距
離データ変換手段と、前記距離データ変換手段の出力を
積分して前記溶接ワークの開先断面積を求める積分手段
とから構成した溶接開先断面積検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12601484A JPS614907A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 溶接開先断面積検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12601484A JPS614907A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 溶接開先断面積検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614907A true JPS614907A (ja) | 1986-01-10 |
Family
ID=14924587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12601484A Pending JPS614907A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 溶接開先断面積検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS614907A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119768A (ja) * | 1975-02-18 | 1986-01-28 | 古河電気工業株式会社 | 熱回復可能物品の処理方法 |
| JPH0293317A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Anritsu Corp | 三角測量方式の光学式変位測定装置 |
| JP2008221281A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Daihen Corp | 自動溶接機の位置検出システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54123969A (en) * | 1978-03-17 | 1979-09-26 | Shimadzu Corp | Rotary type sectional shape measuring apparatus |
| JPS5636010A (en) * | 1979-08-31 | 1981-04-09 | Shimadzu Corp | Method and apparatus for three-dimensional measurement of tangible object |
| JPS58187265A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶接線の位置および形状の検出方法 |
-
1984
- 1984-06-19 JP JP12601484A patent/JPS614907A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54123969A (en) * | 1978-03-17 | 1979-09-26 | Shimadzu Corp | Rotary type sectional shape measuring apparatus |
| JPS5636010A (en) * | 1979-08-31 | 1981-04-09 | Shimadzu Corp | Method and apparatus for three-dimensional measurement of tangible object |
| JPS58187265A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 溶接線の位置および形状の検出方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119768A (ja) * | 1975-02-18 | 1986-01-28 | 古河電気工業株式会社 | 熱回復可能物品の処理方法 |
| JPH0411617B2 (ja) * | 1975-02-18 | 1992-03-02 | Furukawa Electric Co Ltd | |
| JPH0293317A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Anritsu Corp | 三角測量方式の光学式変位測定装置 |
| JP2008221281A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Daihen Corp | 自動溶接機の位置検出システム |
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