JPS632564A

JPS632564A - 溶接状況の監視方法

Info

Publication number: JPS632564A
Application number: JP14413786A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Iida; 飯田　泰久; Masahiro Fujiwara; 正弘藤原; Takashi Ishide; 孝石出; Takamichi Tanaka; 敬通田中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1988-01-07

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）本発明は溶接中の状況を監視する方法に関し、特に溶接
中の画像を自１？１０１可能とし得る鮮明な監視画像の
提供に関する。

〔従来の技術〕

溶接部の監視はには、従来ＪＩＳに規定された遮光プレ
ートを用いて紫外光の透過率を００ＯＯＯ３％程度にま
で下る方法が採用されている。この遮光プレートにおけ
る可視光域は略均−に透過率を下げるＮＤフィルタ的な
もので、アーク近傍と７−クから離れた開先端を同時に
可視化するのは難かしかった。

また、最近では可視光域のみを透過させるバンドパスフ
ィルターを用い、溶接対象箇所を可視化する手法により
比較的鮮明な画像を得る方法が行なわれている。しかし
、この場合にも溶融池、前に置かれたビード形状を画像
処理により自動認識し得るほど充分な輝度コントラスト
を得ることはできなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の方法における問題を更に詳細に説明れば次の
通りである。

まず、高強度アーク下ではアーク強度が強すぎることか
ら、アーク光を減光するためのＮＤフィルタを用いると
、アーク光強度のみでなく開先周囲からの光も減光され
てしまう。このため溶接の制御に必要な開先形状、前に
おかれたビード形状等については、カメラを通してモニ
タ上で監視することが困難である。

また、可視光域に透過率のピークをもつバンドパスフィ
ルタを用いると、溶融池が暗く見える一方、他のアーク
光からの反射光による開先側壁、ワイヤ、及びアーク光
は明るく見える。このため可視化することは可能である
が、溶融池形状（溶融池幅）、前ビード形状（前ビード
端）を画像の輝度信号から自動ｍＷできるほど充分なコ
ントラストは得られない。

上記事情に鑑み、本発明は溶接アーク直下における溶接
状況の監視に必要な種々の情報を全て可視化し、充分な
コントラストを有する鮮明な画像により監視できる方法
を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では一枚のフィルター中に、溶融池形状（幅）を
自動認識するための８５００Å〜１０５０人に透過率の
ピークをもつ領域と、それ以外の開先形状（幅）、′Ｒ
極形状、ワイヤ位置、前に置かれたビード形状（幅）を
自動認識するための５５００Å〜６５００人に透過率の
ピークをもつ領域とを有する複合フィルタを用いること
で、溶接アーク直下の棒々の情報を全て可視化し、自動
認識して監視することを可能とした。

〔作用〕

本発明においては、第２図（Ａ）のＴＩＧ溶接状況模式
図に示した高品質溶接を行なうに必要とされる検出対象
、即ち電極１、アーク２、開先３、溶融池４、前ビード
形状（幅）５及びワイヤ位置６を認識するため、第１図
に示す５５００〜６５００人に透過率のピークをもつ一
枚の干渉フィルタ■と。

８５００Å〜１０５０人に透過率のピークをもつ二枚の
干渉フィルタ■とを、第２図（Ｂ）のように組合せた一
枚のフィルタを用いる。これにより、第１図に示すごと
く、溶融池先のピークが生じる赤外域の光は干渉フィル
タ■を用いて充分な輝度コントラストを得ることにより
鮮明に可視化し、他のアーク光の反射光により写される
検出情報については干渉フィルタ■により可視化する。

この複合フィルタを用いれば、第３図（Ａ＞のごとく、
α、β、γのライン上の輝度分布を走査することにより
、電極は第３図（Ｂ）のαライン操作による輝度分布ｆ
　　ｘ、ｙ　　に対し、ある閾値（電極）によりこの交
点のＸ座標ＥＬ、ＥＲとして認識できる。また、アーク
幅、溶融池幅は、第３図（Ｃ）のβライン走査により、
閾値（アーク幅、溶融池幅）との交点のＸ座標から認識
できる。

開先端、前ビード端、ワイヤ位置についても、第３図（
Ｄ）のγライン走査により同様に自動認識可能となる。

〔実施例〕

第４ｚば本発明を実施するために用いる視覚センサ部の
装置構成説明図、第５図は本発明によるモニタリング系
と溶接トーチとの関係および画像処理装置を含めたシス
テムの全体図である。ここでは、ＴＩＧ溶接に適用した
例を示す。

この実施例では、第１図および第２図で説明した二種以
上のバントを透過する一枚の複合フィルタと、固体撮像
素子とを用いることにより、高品質溶接実施のための検
出項目を鮮明な画像として提供できると共に、画像処理
による自動認識が可能となる。

第４図の視覚センサ構成において、同図（Ａ）に示すよ
うに固体ｍ像素子のみによるカメラ１１にカメラ光学系
１２が取付けられている。該カメラ光学系１２は、同図
（Ｂ）に示すようにレンズ系絞り１６．アダプタ１７か
ら成っている。また、カメラ光学系１２の前にはフィル
タ１３が設けられており、これは同図（Ｃ）に示すよう
に複合干渉フィルタ１８および干渉フィルタホルダ１つ
から成っている。フィルタ１３はフィルタ回転モータ１
４に接続されている。該モータの駆動によって、溶接中
にはカメラ光軸にフィルタ１３が入った状態で監視が行
なわれる。また、非溶接時にはフィルタ１３がカメラ光
軸上から回転除去され、溶接後のビード形状の監視が行
なえる礪構となっている。

更に、第５図の全体構成について説明すると、２ｏは溶
接トーチ、２１は溶接ワイヤ、２２゜２３はポテンショ
メータ、２４は制御部、２５はカメラボックス駆動用モ
ータ、２６はワイヤ左右位置駆動モータ、２７はワイヤ
上下位置駆動モータ、１８はモニタＴＶ、２つは画像入
力装置、３０は画像処理用コンピュータである。

上記の構成において、カメラボックス１５は溶接トーチ
２０に対し、ポテンショメータ２２゜２３により常にア
ーク発光部と視覚センサの相対関係が一定に保たれるよ
うになっている。また、カメラボックス〈視覚センサ）
１５により得られた像は、モニターＴＶ１８上に写され
ると共に、画像入出力装置１９に取込まれ、画像処理用
コンピュータ２０により画像処理されて各検出対象が認
識される。

（発明の効果〕以上詳述したように、本発明によれば溶接高輝度アーク
下で開先形状（幅）、アーク形状、溶融池形状（幅）、
前ピード形状（幅）、電極形状、ワイヤを全て可視化し
て溶接状況を監視でき、しかも画像処理による自ａ認識
が可能で遠隔走査および自動制御に好適である等、顕著
な効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の作用を示す説明図、第４図非
−争奔か廿は本発明の一実施例に用いる視覚センサの説
明図であり、第５図はこの視覚センサを用いてＴＩＧ♂
接状況の監視に適用したシステムの全体を示す説明図で
ある。１・・・電極、２・・・アーク、３・・・開先、４・・
・溶融池、５・・・前ピード、６・・・ワイヤ、７．９
・・・干渉フィルタ■、８・・・干渉フィルタ■、１１
・・・カメラ、１２・・・カメラ光学系、１３・・・フ
ィルタ、１４・・・フィルタ回転モータ、１５・・・カ
メラボックス、１６・・・レンズ絞り、１７・・・アダ
プタ、１８・・・複合干渉フィルタ１８．１つ・・・干
渉フィルタホルダ１９．２０・・・溶接トーチ、２１・
・・溶接ワイヤ、２２．２３・・・ポテンショメータ、
２４・・・制御部、２５・・・カメラボックス駆動用モ
ータ、２６・・・ワイヤ左右位置駆動モータ、２７・・
・ワイヤ上下位置駆動モータ、１８・・・モニタＴＶ、
２つ・・・画像入力装置、３０・・・画像処理用コンピ
ュータ出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦第１図（Ａ）　　　　　　（Ｂ）第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

溶接中のアーク直下の状況を可視化して監視するに際し
、アーク形状、溶融池形状および電極形状の可視化には
８５００Å〜１０５０Åに透過率の最大値をもつバンド
パスフィルタを用い、その他の開先形状、ワイヤ挿入位
置および前に置かれたビード形状の可視化には５５００
Å〜６５００Åに透過率の最大値をもつバンドパスフィ
ルタを用い、これにカメラ系を組合せることにより明確
に可視化して観察することを特徴とする溶接状況の監視
方法。