JPS6233064A

JPS6233064A - 自動多層溶接装置

Info

Publication number: JPS6233064A
Application number: JP17206085A
Authority: JP
Inventors: Koichi Wada; 宏一和田; Yukio Manabe; 幸男真鍋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1985-08-05
Publication date: 1987-02-13

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〕本発明は、自動多１溶接装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、自動多層溶接装置としては、例えば第２図に示す
ものが知られている。

前に設けられたフィルタ系２、スリット光投光器３、前
記ｍ機器１と電気的に接続する画像処理・比較演算器４
、及び溶接トーチ５を駆動するトーチ位置制御モータ６
とから構成され、母材７ａ、７ｂの開先部に投光された
スリット光８のパターン９よりトーチ位置の制御を行う
ものである。なお、図中の１０は溶融池、１１はアーク
を夫々示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来技術によれば以下に示す欠点を有す
る。

■、母材７ａ、７ｂに投光されたスリット光８のパター
ン９は近傍にある強力なアーク１１に妨害されて、詳細
な開先形状を検出することが困難である。なお、検出可
能と言われる例もあるが、非常に強力なスリット光源を
必要とされる。

■、ススリット光とアーク１１の位置を大きく取る必要
が有り、実用スペース及び制御の時間遅れ等が問題とな
る。

■、溶融池１０、アーク１１の状態を情報として取入れ
ないため、各種の倣い、リアルタイムの条件制御が不可
能となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、母材の開先
形状を詳細に検出するとともに、実用スペース及び制御
の時間遅れの問題を回避し、かつアーク・溶融池の状態
、開先形状の検出によりリアルタイムの溶接条件制御を
可能にし得る多層自動溶接装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、溶融池、アーク及びその前方を撮像するｍｓ
器、この撮像器の前に設けられフィルタ群及び母材に対
してスリット光を斜めに投光するスリット光投光器から
なるセンサ系と、投光したスリット光の形状を搬像・記
憶して溶融池の形状を読み取る画像処理系と、この画像
処理系に接続され、読取った開先形状特性値を演算する
演算系と、前記開先形状特性値とアーク、溶融池の特性
値を比較して、倣い及び溶接条件を制御する制御対象系
とを具備することを特徴とする自動多層溶接装置であり
、前述した目的を達成することを図ったものである。

〔作用〕

本発明によれば、アーク・溶融池からの強力な放射光を
除去する装置（具体的には電気的に開閉する電動フィル
タ）を取付け、このフィルタはスリット光での開先形状
情報取り込み時に演算器のタイミング信号により同期し
て開閉する。したがって、従来の問題点■、■は解決さ
れる。

また、本発明によれば、１個の撮像器でアーク・溶融池
の状態、開先形状が検出できるため、従来法で不可能で
あった１個のセンサで倣い、リアルタイムの溶接条件制
御が可能となる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図、第３図、及び第６図
〜Ｍ１０図を参照して説明する。なお、従来と同部材の
ものは同符号を付して説明を省略する。

本発明に係る自動多層溶接装置は、制御対象系２１、演
算系２２、画像処理系２３及びセンサ系から構成される
。

前記制御対象系２１は、主として走行台車２４上に搭載
された台車駆動モータ２５、溶接トーチ５、これを支持
・駆動するトーチ駆動部２６、前記溶接トーチ５に溶接
電流を供給する溶接型２１！２７より構成される。なお
、２８はアンプである。

前記演算系２２は、演算器２９、不感域設定器３０、基
準データ設定器３１より構成される。なお、３２は、前
記基準データ設定器３１より演算器２９に送られる基準
値を示す。

前記画像処理系２３は、センサデータ用ＲＡＭ３３、レ
ベル設定器３４、画像処理器３５より構成されれる。画
像処理系２３は、画像特性測定器３６を介して前記演算
系２２と電気的に接続される。ここで、前記演算系２２
、画像処理系２３及び画像特性測定器３６を総称して演
算・画像処理系と呼ぶ。なお、３７は画像処理器３５よ
り画像特性測定器３６に送られる２ｍ化画像である。

前記センサ系は、ａｌｌ（［３８１，：（７）ｌｆｉ懺
１ｆｆ１３８の前に設けられたフィルタ群３９よりなる
視覚センサ系と、母材７ａ、７ｂに対しスリット光４゜
を斜めに投光（溶接線方向では平行）するスリット光投
光器４１より構成される。前記フィルタ群３９は、第３
図に示す如く、撮像Ｂ３８の前面に設置され、固定フィ
ルタ３９ａ（アークのピーク波長より長波長側を透過す
るローパスフィルタ又はアークのピーク波長〜撮機器３
８の感度域内の最長波長の光を透過するバンドパスフィ
ルタ）と、電動フィルタ３９ｂより構成される。ここで
、前記固定フィルタ３９ａはＩｌ像機器８の視野全体を
カバーする様設置されており、電動フィルタ３９ａは視
野を部分的にカバーする様に設置されている（電動フィ
ルタ３９ａの視野は、アーク、溶融池の放射光をカバー
する様に設置する）。また、光源としては、強度、波長
の単一性、応答性の点より半導体レーザが好ましい。更
に、電動フィルタ３９ｂとしては、応答性、スペース省
略、駆動の容易性より液晶フィルタが好ましい。

なお、第１図及び第３図において、４２は電動フィルタ
コントローラ、４３は投光器コントローラ、４４は母材
７ａ、７ｂに投影したスリット光パターン、４５撮影像
である。

次に、本発明装置の動作について第９図に冶って説明す
る。

（ア）、まず、演算器２９の開先形状検出支持によりス
リット光投光器４１．Ｉｆａフィルタコントローラ４２
の回路が導通され、スリット光４０が投光されるととも
に、電動フィルタ３９ｂが閉の状態（液晶フィルタの場
合は着色され、光が透過し難くなる）となる。この時の
撮像例は第６図に示す通りである。同図において、電動
フィルタ３９ｂが閏となって７−ク１１、溶融池１０か
らの放射光を弱めることにより、スリット光４０のパタ
ーン４４が観察しやすい状態となる。

（イ）、つづいて、スリット光パターン４４を画像処理
系２３で２値化処理し、画像特性測定器３６により開先
及び前層の溶接形状を測定する。

例えば、第６図で、スリット光平行棒の段差により目違
い量（０）が、θ１、θ２により開先角度が、開先直線
部の変曲点より前層のピード幅（Ｗ）又は開先ギャップ
（Ｇ）が夫々演算可能である。

〈つ）０次に、演算器２９への溶融池１０．アーク１１
検出支持信号にもとずき、投光回路をＯＦＦとし、Ｎ＠
フィルタ３９ｂを開とすると第７図の如く溶融池１０．
アーク１１のみが明瞭に！ｌ像可能となり、特願昭５９
−１３７８３３　（弊社出願）に示した方法で、溶融池
１０、アーク１１の形状、位置が測定可能となる。

（工）０次いで、これらの画像情報をもとにして、開先
中心Ｘとアーク位ｌｘａとのズレ量及びｙｌを検出して
溶接倣いを行う（第１０図参照）。

また、前層のビードＩ！Ｗとオシレート幅ｄを比較して
オシレート幅の制御を行う。そして、初層溶接時の溶接
条件制御については、前記特願昭５９−１３７８３３に
示した方法で溶融池形状（Ｓ、ｄ１β等）を利用して行
う。更に、２層以降の溶接条件制御については一例とし
て次の如く行う。

一層での溶着面積は、ここで、β、αは撮像管、スリット光中心の母材となる
角（第８図参照）。

また、ＤＢ−ｆｔ　　（Ｖｆ）　／ＶＷ　−（２）この
両者の関係より、但し、ｆｔ（Ｖｆ　）はワイヤ送給速度をＶｆ　（ｍ７
分）として時の溶着速度（値３／分）、■は溶接速度＜
ｍ７分）。式（３より、多層溶接において溶着深ざを一
定の深さにする場合には、開先、ビード形状値Ｗ、θ１
、θ２を利用してワイヤ送給速度Ｖｊ　　又は溶接速度
Ｖ−を制御する。

しかして、本発明によれば、以下に示す効果を有する。

■、センサ系にアーク１１、溶融池１０からの強力な放
射光を除去する装置、即ち電気的に開閉する電動フィル
タ３９ｂを取付け、該電動フィルタ３９ｂはスリット光
での開先形状情報取り込み時に演算器２９のタイミング
信号により同期して開閉するため、詳細な開先形状を検
出することができるとともに、従来生じた実用スペース
及び制御の時間遅れ等の問題を解消できる。

０．１１ｍ（７）［ＩＩｉ器３８ｒ７−り１１１Ｍ１１
０の状態、開先形状が検出できるため、１個のセンサ系
で従来困難であった各種の倣い、リアルタイムの条件制
御がコンパクトにかつ実用的に行なえるようになった。

即ち、初層及び第２層以降で多層溶接の倣いが非接触で
、かつインプロセスで可能となった。また、初層溶接の
微妙な裏波の溶接条件制御及び２層以降の積層溶接の条
件制御が非接触、インプロセスで可能となった。

なお、センサ系におけるフィルタ群は上記実施例の場合
に限らず、例えば第４図及び第５図に示す如く、固定フ
ィルタ３９ａと液晶フィルタ５１を組込み一枚にした構
造でもよい。なお、この際、液晶フィルタ５１側にスリ
ット光の反射光が入射する様セットする。ただし、第５
図は第４図を正面からみた略平面図である。

また、上記実施例において、スリット投光器は搬像器よ
り離して設置し、光はファイバーケーブルで伝送し、ケ
ーブルの端面を第１図中の投光位置に設置しても良い。

これにより、センサ系のスペースが省略できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如（本発明によれば、母材の開先形状を詳
細に検出するとともに、実用スペース及び制御の時間遅
れの問題を回避し、かつアーク・溶融池の状態、開先形
状の検出によりリアルタイムの溶接条件制御を可能にし
得る自動多層溶接装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る自動多層溶接装置の説
明図、第２図は従来の自動溶接装置の説明図、第３図は
第１図の装置に係る撮像器の詳細図、第４図は本発明に
係る自動多層溶接装置に係るｍ像画の他の例を示す図、
第５図は第４図の略平面図、第６図は第１図の装置にお
いて電動フィルタが開の場合のスリット光パターンの説
明図、第７図は第１図の装置において電動フィルタが開
の場合のスリット光パターンの説明図、第８図は第１図
の装置において２層以降の溶接条件−１１１１１を説明
するための図、第９図は第１図の装置の動作を説明する
ためのブロック図、第１０図は第１図の装置の溶接倣い
を説明するためのブロック図である。５・・・溶接トーチ、７ａ、７ｂ・・・母材、１ｏ・・
・溶融池、１１・・・アーク、２１・・・制御対象系、
２２・・・演算系、２３・・・画像処理系、２４・・・
走行台車、２５・・・台車駆動モータ、２６・・・トー
チ駆動部、２７・・・溶接電源、２８・・・アンプ、２
９・・・演算器、３０・・・不感域設定器、３１・・・
基準データ設定器、３２・・・基準値、３３・・・セン
サデータＲＡＭ、３４・・・レベル設定器１．３５・・
・画像処理器、３６・・・画像特性測定器、３７・・・
２値化画像、３８・・・撮像器、３９・・・フィルタ群
、３９ａ・・・固定フィルタ、３９ｂ・・・電動フィル
タ、４ｏ・・・スリット光、４１・・・スリット光投光
器、４２・・・電動フィルタコントローラ、４３・・・
投光器コントローラ、４４・・・スリット光パターン、
４５・・・撮影像、５１・・・液晶フィルタ。第３図第４図第５図句に　０ｒＱＩ第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

溶融池、アーク及びその前方を撮像する撮像器、この撮
像器の前に設けられたフィルタ群及び母材に対してスリ
ット光を斜めに投光するスリット光投光器からなるセン
サ系と、投光したスリット光の形状を撮像・記憶して溶
融池の形状特性を読取る画像処理系と、この画像処理系
に接続され、読み取った開先形状特性値を演算する演算
系と、前記開先形状特性値とアーク、溶融池の特性値を
比較して、倣い及び溶接条件を制御する制御対象系とを
具備することを特徴とする自動多層溶接装置。