JPS62101379A - 溶接線倣い検出装置 - Google Patents

溶接線倣い検出装置

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JPS62101379A
JPS62101379A JP23764085A JP23764085A JPS62101379A JP S62101379 A JPS62101379 A JP S62101379A JP 23764085 A JP23764085 A JP 23764085A JP 23764085 A JP23764085 A JP 23764085A JP S62101379 A JPS62101379 A JP S62101379A
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明 平井
Nobuo Shibata
信雄 柴田
Toshio Akatsu
赤津 利雄
Tsugio Udagawa
宇田川 次男
Etsuichi Kawasaki
川崎 悦一
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、溶接線倣い検出装置に係り、特に、自動溶接
ロボットに好適で、溶接線の位置を高速に検出すること
のできる溶接線倣い検出装置に関するものである。
〔発明の背景〕
溶接ロボット用視覚センサは、溶接中の熱ひずみ等によ
り時々刻々変化する開先の位置を倣うため、カメラ等で
撮像した開先部分の入力画像を連続的に取り込み、高速
で処理を行ない追尾情報を得る必要がある。この処理も
溶接中のスパッタ。
ヒユーム等がランダムに現われる中で行なうためノイズ
が発生し、これらのノイズを消すよう工夫がいる。
また、この種の視覚センサとして次のような文献が公知
である。rW、F、クロックソン、P。
G、ディビイ、et、alニブログレス、イン。
ビジュアル フィードバック フォア アーク。
ウェルディング オブ シン シート スチール:プロ
シーチング オブ コンファレンス オンビジョアル 
アンド センサリイ コントロールス、 P P 、 
189−200.スタッフカルト、 1982J(II
l、F、C1ocksin、P、G、Davey、et
、al:Progress in VisualFee
dback  for  Robot  Arc−リa
iding  of  Th1n  5heetSte
el;Proc、Conf、on Vision an
d 5ensory Controls。
PP、189−200.Stuffgart、1982
)。
すなわち、上記の文献に示されているシステムは、観測
装置から得られた光切断像を、256 X 256の画
素に分割し、各画素での明るさをro、IJの1ビツト
の情報に変換した後計算機のメモリに書込み、メモリに
書込まれた情報を用いて計算機による計算処理で線の検
出、線の始点、勾配、長さの検出、溶接開先の種類の判
定、開先位置の検出を行なうものであった。
しかし、同システムの情報処理では256 X 256
の全画面情報を用いて処理を行なっているため、高速で
開先位置を検出できないこと、溶接中に発生するスパッ
タあるいは電気的なノイズ等により画。
像中に混入するノイズ成分のがあり、そのノイズ成分の
判断を行なうための情報処理手順が複雑になり、この結
果処理に時間を要するという欠点が有った。
゛ 〔発明の目的〕 本発明は、前記した従来技術における問題点に鑑みなさ
れたものであって、溶接部材と検出装置との相対的な位
置関係が変化しても、この変化を高速に検出することが
できる溶接線倣い検出装置を提供することを目的とする
ものである。
〔発明の概要〕
本発明による溶接線倣い検出装置は、スリット光線照射
系、*測用光学系及び観測用光学系から得られた画像を
ディジタル量に変換し、計算処理を行なう処理系を備え
た溶接線倣い検出装置において、予め処理系に記憶して
おいた光切断像情報あるいは直前に得られた光切断像情
報をもって基準の溶接線位置と求め、その基準位置を中
心とする検出領域内で溶接線位置の検出処理を行なうよ
うに成したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の溶接線倣い検出装置の一実施例を添付図
に従って詳述する。
第1図、第2図は溶接線倣い検出装置の光学系の構成を
示したもので、溶接トーチ部を示してある。第1図、第
2図に示すように、検出装置の光学系は、溶接トーチ1
と一体化した構成としており、移動支持体2に取付けら
れている。光源3゜4は、溶接トーチ1の中心軸に対し
て所定の角度を成して取付けられ、平面内にシート状の
レーザ光5,6を照射する。そして、光源3,4は、溶
接部材7の溶接線上にお互いに溶接トーチ1により影に
なる部分を照射するような1本のスリット光線8を形成
する。
溶接部材7の溶接線上に投影されたスリット光線8によ
る像は、トーチ1に固定されたa測用光学装置9により
電気信号に変換される。観測用光学装置19は、例えば
、ITVカメラや固定センサなどの二次元光位置検出器
を内蔵している。
第3図は、第1図、第2図に示した観測用光学装置9に
より得られた画像信号をディジタル情報に変換し計算処
理する電気回路の構成を示したものである。*測用光学
装置9を構成する二次元光位置検出9′は、同期回路1
0から得られる同期信号に同期して、検出器上の光切断
像を順次走査し、ビデオ信号に変換する。同期信号は、
クロック回路11のクロック信号を分周することにより
発生する。
12はA/D変換器を示し、二次元光位置検出器9′よ
り得られるビデオ信号を入力とし、クロック回路11か
ら与えられるパルス信号により、アナログ入力をディジ
タル量に変換する。そして、クロック回路11のパルス
信号はアドレスカウンタ13により計数される。
14はデータセレクタ、15はアドレスセレクタを示し
、それぞれA/D変換器12の出力及びアドレスカウン
タ13の出力を選択している場合には、メモリ16上に
ビデオ信号ディジタル量に変換した情報が随時書込まれ
る 17は計算機を示し、1画面の取込みが終了した時点で
チップセレクト回路18により、データセレクタ14及
び、アドレスレジスタ15の入出力を切換え、それぞれ
計算機17のデータバス及びアドレスバスに接続し、メ
モリ16上に記憶したディジタル情報を用いて溶接線の
位置を求める。
また、第4図は、画面上における番地の割付力の一例を
示したもので、この例では、縦横で「256X 256
Jに画像を分割し、各分割点における入力画像の明るさ
を8ビツトのディジタル量に変換した後、第3図に示し
たメモリ16にこれらのディジタル情報を記憶している
以下、第5図〜第10図に示す重ね継手に対して得られ
る光切断像を例にとり順を追って処理方法を説明する。
第5図〜第10図は重ね板継手の溶接線の位置をトーチ
一体型視覚センサにより検出している様子を示したもの
である。
重ね板継手を検出対象とした場合には、ワークの上板が
溶接用トーチの進行方向に対して左側にある場合(第5
図〜第7図で示す)と、左側にある場合(第8図〜第1
0図に示す)の2通りが考えられ、いずれの場合にも上
板の側面下端が下板と接する線が求めるべき溶接線とな
る。
この2つの場合に得られる代表的な光切断像を示すと第
7図及び第10図に示すようになる。そして、この2つ
の切断像において、各々の画像中のA点及びB点が溶接
線の位置を示している。
なお、第5図、第6図は第7図の光切断像におけるトー
チの進行方向を説明するための図で、トーチ進行方向左
手にワークがある場合のトーチ部の側面図、正面図であ
る。
また、第8図、第9図は第1O図の光切断像におけるト
ーチの進行方向を説明するための図で、トーチ進行方向
右手にワークがある場合のトーチ部の側面図、正面図で
ある。
第7図、第10図それぞれは、トークの上板が溶接トー
チの進行方向に対して左側にあるか右側にあるかの違い
だけで、倣い検出は全く同じであるが、その−例をとっ
て説明する。
溶接線の画像検出は前述の如く第1図〜第3図で説明し
たとおりであるが、まず、第3図に示す二次元光位置検
出器9′で得た光切断像をA/D変換器I2によりディ
ジタル量に変換し、メモリ16に記憶する・。そして、
メモリ16に記憶したディジタル情報と、予め計算機1
7に記憶しておいた閾値を比較し1画像データをro、
IJの2値情報に変換する。次に、2値化した画像情報
が「0」から「1」、「1」から「0」に切換わる点の
アドレスを計算機17に内蔵されたメモリに記憶する。
第11図(a)〜(e)は倣い溶接線の光切断像から得
られる変化点アドレス検出について説明したものであっ
て、前述の画像情報が切換ねる点のアドレス、すなわち
、変化点アドレスは第11図(b)のようになる。図中
、rO−Jが「0」から「1」に、また「×−」が「1
」から「0」にそれぞれ切換わることを示している。以
下では、各画像のアドレスを(m、n)で表わす。ここ
では、(nX256+m)が第4図の絶対番地に相当す
る。
次に、直前に得た処理結果、あるいは予め決めておいた
設定値を基に基準の溶接線位置(m(1゜no)を定め
、この点を中心に例えばr50 X 50」の領域内に
変化点を持つ要素を全て選び、選択した線要素の中心点
、ならびに線長を求める。
そして、上下に隣り合う線要素で、中心点のm座標が線
長の例えば1/4以上相違せず、且つ線長も、例えば1
/4以上相違しないものは同一の線群に属するという条
件(同条件は予め計算機により設定しておくものとする
)を用い、同一の線群に属する線要素の中心点を連結す
ると第11図(d)を得る。次に、これらの線群の各々
について左右の端点をとり、この端点の上下方向につい
て画像情報の変化点を求め、この上下方向線要素につい
ても同様にして中心点を求める。こうして得た左右方向
の中心点と、上下方向の中心点の各々について、元の8
ビツトの画像データを読み出し明るさの比較を行なう。
そして、より明るい中心点を真の中心点とし、左右の端
点の真の中心点をそれぞれの線群において求め、線群内
の真の中心点を結び中心線とする。そして、最後に各線
群の中心線について交点を計算する。
このようにして、各線の勾配及び交点の位置関係から第
11図(a)の光切断像は第8図、第9図に示したトー
チ進行方向に対し右側に溶接線がある場合に相当するこ
とが判定でき、第10図のB点に相当する交点座標(r
rld、nd)を溶接線の位置として検出する。
この座標値(md、nd)に、観測用光学系の像倍率を
掛けると、溶接線の左右;前後方向の位置が、またスリ
ット光の照射角度を考慮すると上下方向の位置がそれぞ
れ計算により求まる。
また、第12図は1本発明の倣い検出装置を利用して構
成した溶接ロボットの全体構成図を示したものである。
ロボット本体19は、Fly F2t F3tF4+F
5及びF6の自由度を有し、その手首部分に取付けた移
動支持体2に前述の溶接トーチ一体形の検出装置が配設
されている。7は溶接されるべき溶接部材ワークである
図中、20は溶接ワイヤを示し、ワイヤ供給り一ル21
からガイド22を経て、シールドガスはガスボンベ23
からチューブ24を経てそれぞれコンジットチューブ′
25に供給される。
このような溶接ロボット構成において、トーチ部に設け
られた検出装置!26からの画像情報の処理゛゛は、前
述第3図に示した制御回路を内蔵する画像処理装置27
により行なう。また、ロボット本体19の制御は、ロボ
ット制御回路28を用いて行う。このロボット制御回路
28は、画像処理装置27の処理結果に基づき、溶接ト
ーチ一体形の検出装置26の姿勢及び位置を補正するよ
うロボット本体19の制御を行なう。また、同時に溶接
用電源のオン、オフあるいは電流の制御も行う。
このようにして、溶接ロボットは、溶接トーチを溶接部
材の溶接線を倣いながら高精度の溶接作業を行なう。
〔発明の効果〕
上述の実施例からも明らかなように本発明によれば、溶
接線の画像検出処理を行なう領域を狭くし、溶接線のみ
の画像検出処理を行なうものであるから溶接線の検出処
理時間が短時間で済み、高速溶接が実現できる。また、
溶接中に発生するスパッタによる光学的ノイズの影響も
受は雛くなる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
添付図は本発明の一実施例を説明するための図であって
、第1図、第2図は溶接線倣い検出装置の光学系の構成
図で、溶接トーチ部の正面図並びに側面図である。第3
図は画像処理回路のブロック図、第4図は画像メモリの
番地割付は例を説明するための図、第5図、第6図並び
に第7図は、トーチ進行方向左手にワークがある場合の
トーチ部の側面図、正面図並びに光切断像である。第8
図、第9図並びに第10図は、トーチ進行方向右手にワ
ークがある場合のトーチ部の側面図、正面図並びに光切
断像である。第11は検出画像処理過程を説明するため
の図、第12図は本発明の検出装置を利用した溶接ロボ
ットの全体構成を説明するための図である。 1・・・溶接トーチ、2・・・移動支持体、3,4・・
・スリット光源、5,6・・・シート状レーザ光、7・
・・溶接部材、8・・・スリット光線、9・・・1ll
lll用光学系、9′・・・二次元光位置検出器、10
・・・同期回路、11・・・クロック回路、12・・・
A/D変換器、13・・・アドレスカウンタ、 14・
・・データセレクタ、15・・・アドレスセレクタ、1
6・・・メモリ、17・・・計算機、18・・・チップ
セレクタ、19・・・ロボット本体。 代理人 弁理士   秋 本  正 実第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図 第  12  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被溶接物の溶接線に対して光照射する光源と、該光源か
    らの照射光のなす面に対し、一定の角度をなす方向から
    反射光を検出するための観測用光検出器と、該光検出器
    で検出した反射光の形成する像をディジタル情報に変換
    し、計算処理する計算システムとを具備して成る溶接ロ
    ボットにおける溶接線倣い検出装置において、前記計算
    システムの処理系に予め記憶してある光切断像情報、あ
    るいは直前に得られた光切断像処理情報を、基準の溶接
    線位置と定め、該基準位置を中心とする検出領域内で溶
    接線位置の検出処理を行なうように構成したことを特徴
    とする溶接線倣い検出装置。
JP23764085A 1985-10-25 1985-10-25 溶接線倣い検出装置 Expired - Lifetime JPH0694071B2 (ja)

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JPH0694071B2 JPH0694071B2 (ja) 1994-11-24

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02104476A (ja) * 1988-10-08 1990-04-17 Nkk Corp 狭開先溶接における開先倣い方法
KR20030089052A (ko) * 2002-05-16 2003-11-21 현대중공업 주식회사 다이오드 레이저를 장착한 절단기의 정도측정 방법

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