JPS62267607A - 光切断線位置検出方法及び装置 - Google Patents

光切断線位置検出方法及び装置

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JPS62267607A
JPS62267607A JP11067286A JP11067286A JPS62267607A JP S62267607 A JPS62267607 A JP S62267607A JP 11067286 A JP11067286 A JP 11067286A JP 11067286 A JP11067286 A JP 11067286A JP S62267607 A JPS62267607 A JP S62267607A
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JP
Japan
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signal
cutting line
light
image
optical
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JP11067286A
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English (en)
Inventor
Kohei Nishikawa
晃平 西川
Satoru Taniguchi
悟 谷口
Nobuyuki Odera
信行 大寺
Koichi Nishine
西根 浩一
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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】 (産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、溶接母材の開先肩部の断面形状又
は開先中心位置等を光学的に自動検出するために使用さ
れる光切断線位置検出装置に関する。
〔従来の技術〕
この種の装置としては、従来、特開昭60−30578
号公報に記載されたものがあり、そのその基本的構成を
第7図に示す。同図において、20はレーザ等の投光器
、21はITV等の撮像装置、22は信号処理装置、2
3は光切断線位置検出部、24は断面形状検出部、25
は溶接母材、26は光切断線である。
投光器20は溶接母材25の開先部分に線状光(スリッ
ト光)を溶接線に対して直交するように適切な角度から
照射し、撮像装置21は開先部分に展開された光切断線
26の形状(開先断面形状)を検出する。検出された光
切断線の画像信号(ビデオ信号)は信号処理装置22の
光切断線位置検出部23に導かれる。光切断線位置検出
部23は開先巾方向に、順次、溶接線方向の最明点を繰
り返し検出し、第9図に示すような光切断線位置情報を
作成する。この光切断線位置情報は、溶接母材25の表
面状態の悪影響により光切断線の断線や異常形状の情報
を含む場合があるので、このような場合には、異常部の
左右の正常部分のデータを用いて補間処理を行い、第1
0図に示すようなデータ補正をした光切断線位置情報を
作成して断面形状検出部24に送出する。断面形状検出
部24は光切断線位置情報に基づいて必要な開先断面形
状を検出し、この開先断面形状に基づいて図示しない溶
接位置制御装置が溶接線に追従して溶接トーチが移動す
るように該溶接トーチを位置決め制御する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、この種の光切断線位置検出装置では、ス
パッタ光等の外乱光がt造像装置21の視野内に入ると
、スパッタ軌跡が光切断線の画像中に高輝度な線状光と
して↑造像され、信号処理装置25がスパッタ軌跡の画
像信号を光切断線の画像信号と誤認識することがあるの
で、従来は、外乱光の侵入を防止するため、第8図に示
すように、投光器20、撮像装置21からなる視覚セン
サ一部を遮蔽体30で遮蔽するようにしている・31は
タッチロールであって、撮像距離11及び照明距離12
を一定にするためのセンサーとして設けられている。
このため、視覚センサ一部が大形となり、光切断位置検
出装置を溶接ロボット等の溶接トーチ近傍に搭載して自
動溶接を行う場合に、溶接対象物によっては、スペース
の面から全溶接線に亘る溶接が行えない場合が生じ、こ
の種の自動溶接を実施し得る範囲が制限されるいう問題
があった。
この発明は上記した従来の問題を解消するためになされ
たもので、外乱光遮蔽用の遮蔽体を設けなくても済み、
従来に比して、視覚センサーを利用する溶接の適用範囲
を拡大することができる光切断線位置検出方法及び装置
を得ることを目的とする。
〔問題を解決するための手段〕
この発明は、上記目的を達成するため、光切断線幅対応
設定時間内に、撮像装置が送出する画像信号波形の立上
り及び立下りが存在し、がっ、上記画像信号の立上りか
ら立下りまでの期間内における画像信号のピーク値が光
切断線照度しきい値1当電圧以上となる位置を撮像画像
における光切断線位置として検出する構成としたもので
あり、これを実現する一つの装置を、撮像装置が送出す
る画像信号の立上り勾配及び立下り勾配を検出して該勾
配の絶対値が光切断線勾配しきい値より大である場合に
それぞれ信号立上り検出信号及び信号立下り検出信号を
出力する勾配判定回路、上記信号立上り検出信号と信号
立上り検出信号との時間差を光切断線幅対応設定時間と
比較して前者が後者より小なる時に第1条件成立信号を
発生する第1判定回路、上記光切断線幅対応設定時間内
における画像信号のピーク値を光切断線照度しきい値1
0当電圧と比較して前者が後者より大であ゛る時に第2
条件成立信号を送出する第2判定回路を設けて、上記第
1及び第2条件成立信号が共に出力した場合の画像信号
だけを光切断線画像信号として選別するようにしたちで
ある。
〔発明の実施例〕
以下に、この発明の一実施例を図面を参照して説明する
第1図において、1は投光器、2は撮像装置、3は溶接
母材、4は光切断線、5は撮像装置2からビデオ信号■
が供給される信号判別装置、6は信号処理装置である。
7は撮像装置2により撮像された一つの画像を示したも
のである。信号判別装置5については後述する第2図に
ついて説明する。
・今、撮像装置2の視野内に、例えば、第3図の画像に
示すようにスパッタ光(斜線を施した部分)が侵入した
ものとすると、ビデオ信号Vは、第4図に示す如く、−
走査線(水平走査線)8内に、光切断線4の画像信号0
とスパッタ光軌跡9の画像信号Sを有する信号となる。
光切断線画像信号Oとスパッタ軌跡画像信号Sとの対比
から理解されるように、光切断線画像信号0の信号幅と
スパッタ軌跡画像信号Sの幅とが比較的大きく異なる。
これは、投光器1が溶接母材3に向けて投光する線状光
(スリット光)の幅を、光学系により、スパッタ光の標
準的な幅に比して相当に狭幅に調整しであるためである
本発明は、光切断線画像信号Oの信号幅がスパッタ軌跡
画像信号Sの信号幅に対し区別可能となる程度に投光器
1のスリット光を調整しておいて、両者の信号幅相違か
ら両者を識別し、且つ、上記スリット光の照度が予め判
明しているので光切断線画像信号0の信号レベルが上記
照度に対応するレベルを有しているか否かにより、光切
断線画像信号0であることを確認することをその基本構
構とするものである。即ち、 (11立上がった画像信号■が、第5図に示す如く、+
8)所定の光切断線幅相当時間η内に立下り、(b)立
上り傾度(ΔVu/Δt)が、(ΔVu/Δ1)>εで
あり、且つ 立下り傾度(ΔVd/Δt)が、(ΔVd
/Δ1)<−εであり、且つ(2)上記時間間隔η内に
おける信号レベルのピーク値V peakが、V pe
ak >δである、場合に、該画像信号Vが光切断線画
像信号0であると判定する。
ここで、上記ε、−8は光切断線勾配しきい値、δは光
切断線照度しきい値相当電圧あって、投光器1が投光す
るスリット光の幅と照度、光切断線4を撮像する撮像装
置2の光学系から決る値である。また、時間間隔ηは光
切断線4の幅に対応する時間である。
上記+11及び(2)の信号判別は信号判別回路5で行
われるが、該信号判別回路5の具体的構成を第2図に示
す。
第2図において、10は平滑化回路であって、ビデオ信
号Vに含まれる高周波ノイズを除去して該ビデオ信号■
を勾配判別回路11に送出する。
勾配判別回路11は微分回路12と微分値レベル判別回
路13を有し、微分回路12は、平滑化回路10を通し
て入力されるビデオ信号Vを微分する。微分回路12の
微分出力(dV/dt)は微分値レベル判定回路13で
光切断線勾配しきい値ε、−Cと比較され。微分値レベ
ル判定回路13は微分信号(dV/dL)がしきい値ε
を超えるとそのタイミングで信号立上り検出信号Uを、
また、微分信号(dV/dt)が光切断線勾配しきい値
−εより小さくなるとそのタイミングで信号立下り検出
信号dを、第1判定回路14とピーク検出回路15に送
出する。第1判定回路14は時間差検出機能を有し、信
号立上り検出信号Uを受けたのちビデオ信号立下り検出
信号dを受けるまでの時間差Tsを計測して、該時間差
Tsを予め設定した光切断線幅対応時間(光切断線幅対
応設定時間)ηと比較して、η>Tsの場合には第1条
件成立信号CI(レベルlの信号)を送出し、η<Ts
となった場合には、ピーク検出終了信号eを送出する。
ピーク検出回路15は、平滑化回路10を通過したビデ
オ信号■が導かれ、信号立上り検出信号Uを受けたのち
信号立下り検出信号dもしくはピーク検出終了信号eを
受けるまでの期間(ピーク値検出期間)内におけるビデ
オ信号Vのピーク値Vpeak (第6図に示す)とピ
ーク位置座標Xを検出する。検出されたピーク値Vpe
akは第2判定回路工6に導かれる。この第2判定回路
16はピーク値V peakを光切断線照度しきい値相
当電圧δと比較し、V peal(>δの場合には第2
条件成立信号C2(レベルlの信号)を出力する、この
第1条件成立信号C2と前記第1条件成立信号C1が共
に発生すると、アンド素子ANDが出力し、アドレスコ
ントローラ17によりコントロールゲート18が開かれ
、アドレスメモリ19に上記ピーク値V peakとピ
ーク位置座標Xが格納される。この格納が終わるとアド
レスコントローラ17は第1判定回路14と第2判定回
路16にリセット信号を送出する。
信号判別装置5は、以上の動作を水平走査線毎に繰り返
し行い、その都度、ピーク値V peakとピーク位置
座標Xがアドレスメモリ19に書込まれ、該アドレスメ
モリ19は、一画面が終了すると、第3図に示した画面
からスパッタ光軌跡Sを除去した光切断vA4の位置情
報を格納することになる。この位置情報は信号処理装置
6に読み込まれる。信号処理装置6は読み込んだ上記光
切断線の位置情報から、必要な開先断面形状を検出し、
断面形状に基づいて図示しない溶接位置制御装置が溶接
線に追従して溶接トーチが移動するように該溶接トーチ
を位置決め制御する。
第3図では、光切断線4の画像とスパッタ光8の軌跡と
が鎖交しているので、該鎖交部分で、光切断線の画像情
報に途切れが生ずることがあるが、この光切断線の画像
情報の途切れは、過去に検出した光切断線位置情報及び
光切断線形状情報を用いて信号処理装置6において、補
間・接続させればよい。この補間・接続は、時刻tに検
出された光切断線位置及び光切断線形状は時刻L−Δ仁
(ΔLは検出周期)に検出された光切断線位置及び光切
断線形状と高い類似性を有しているからであり、スパッ
タ光軌跡にはこのような類似性は無い。本実施例では、
光切断線の画像情報だけが入力されるので、上記補間・
接続のための信号処理は簡単であり、従来から知られて
いる手法により容易に可能である。
このように、本実施例では、撮像装置の出力がスパッタ
光軌跡の画像信号を含んでいても、この信号処理により
光切断線の画像信号と識別して該光切断線の画像信号だ
けを取出すことができるので、前記した遮蔽体30で視
覚センサ一部を遮蔽しなくても済む。
上記実施例では、平滑化回路10を通して入力されるビ
デオ信号■を微分して該ビデオ信号の立上り、立下りを
決め、この立上りと立下りの時間間隔をビデオ信号時間
幅として光切断線幅対応設定時間と比較するようにして
いるが、ビデオ信号の時間幅は、例えば、ビデオ信号が
適当なレベルを越えて上界したタイミング、該レベルを
越えて低下したタイミングを立上り、立下りとして求め
、両タイミングの時間間隔を光切断線幅対応設定時間と
比較するようにしても良い。
上記実施例では、スパッタ光を例にとって説明したが、
他の外乱光に対しても、同様の識別効果を得ることは容
易に可能であるので、本発明を使用することにより、光
切断線のきれいな画像信号を得ることができ、その後の
信号処理が簡単になえ、検出精度を容易に向上し得る利
点がある。
なお、上記実施例では、溶接ロボットに適用する場合に
ついて説明したが、本発明の装置の通用範囲は溶接ロボ
ットに限定されるものではない。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、光切断線の画像情報と、
塙像装置の視野内に侵入したスパッタ光等の外乱光の画
像情報を信号処理により識別して光切断線の画像情報だ
けを取出す構成としたことにより、視覚センサを構成す
る撮像装置等の光学系部分を遮蔽する遮蔽物を設ける必
要がなくなり、視覚センサ部が従来に比して小型になる
ので、視覚センサを用いる溶接の適用範囲を大幅に拡大
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第2図は上記
実施例における信号判別装置のブロック図、第3図は画
像の一例を示す図、第4図はビデオ信号の波形図、第5
図及び第6図は上記実施例の動作を説明するための波形
図、第7図及び第8図は従来の光切断位置検出装置の構
成図、第9図及び第10図は上記従来装置の信号処理装
置に人カされるビデオ信号の例を示す波形図である。 1−投光器、2・・−撮像装置、5−信号判別回路、6
−・・信号処理回路、11−・−勾配判定回路、14−
第1判別回路、15−・ピーク検出回路、16・−・第
2判別回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)対象物に線状光を投光する投光器、上記投光によ
    り上記対象物上に描かれる光切断線を撮像する撮像装置
    、該撮像装置が送出する画像信号を信号処理して所要の
    位置情報を作成する信号処理装置を有する光切断線位置
    検出装置において、光切断線幅対応設定時間内に、上記
    撮像装置が送出する画像信号波形の立上り及び立下りが
    存在し、かつ、上記画像信号の立上りから立下りまでの
    期間内における画像信号のピーク値が光切断線照度しき
    い値相当電圧以上となる位置を撮像画像における光切断
    線位置として検出することを特徴とする光切断線位置検
    出方法。
  2. (2)対象物に線状光を投光する投光器、上記投光によ
    り上記対象物上に描かれる光切断線を撮像する撮像装置
    、該撮像装置が送出する画像信号を信号処理して所要の
    位置情報を作成する信号処理装置を有する光切断線位置
    検出装置において、上記撮像装置が送出する画像信号の
    立上り勾配及び立下り勾配を検出して該勾配の絶対値が
    光切断線勾配しきい値より大である場合にそれぞれ信号
    立上り検出信号及び信号立下り検出信号を出力する勾配
    判定回路、上記信号立上り検出信号と信号立上り検出信
    号との時間差を光切断線幅対応設定時間と比較して前者
    が後者より小なる時に第1条件成立信号を発生する第1
    判定回路、上記光切断線幅対応設定時間内における画像
    信号のピーク値を光切断線照度しきい値相当電圧と比較
    して前者が後者より大である時に第2条件成立信号を送
    出する第2判定回路を有し、上記第1及び第2条件成立
    信号が共に出力した場合の画像信号が光切断線画像情報
    として上記信号処理装置に取込まれることを特徴とする
    光切断線位置検出装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142404A (ja) * 1987-11-30 1989-06-05 Hitachi Ltd 溶接装置
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JP2014163807A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 工具形状測定方法及び工具形状測定装置

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