JPS63309376A - 画像処理による溶接ト−チ位置制御方法 - Google Patents

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、画像処理による溶接トーチ位置制御方法に係
り、特に厚板狭開先における１層１パス溶接に好適な溶
接トーチ位置制御方法に関する。

（従来の技術〕 従来の溶接トーチ位置制御方法は、特開昭６０−２４７
４７５号に記載のように、溶接部の等温度Ｗｉｎ域パタ
ーンを検出し、該パターンにおける各等温度線領域相互
の中心点の変位の有無を検知し、該変位が実質的に零と
なるようにトーチの位置を制御する制御方法となってい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、溶接トーチ位置制御処理時間および溶
接パルス電流の大きさの変化による等温度領域パターン
の形状変化については考慮されておらず、検出した等温
度線領域パターンにより、各々の等温度線領域の中心点
を求めるため制御に最適な等温度線領域パターンの等温
度間隔を予め決めなくてはならない。

さらに、等温度線領域の中心点の変位を求めるために、
最少二つの等温度線領域の中心点を算出しなければなら
ず、制御時間が大であり、開先形状および溶接速度に対
する溶接トーチの最適な位置への追従精度が悪く、開先
面への溶込みが悪いという問題があった。

また、パルス電流において、ピーク電流およびベース電
流での上記等温度線領域形状が異なるため、正確なトー
チ位置が決まらないという問題があった。

特に、１層１パス溶接においては、開先面への溶込み、
つまり、開先面と溶接ビート端がなめらかな形状でない
と欠陥が発生する可能性が大きい。

本発明の目的は、トーチ位置制御の溶接状態に対する追
従精度を高めることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は溶接トーチと、該溶接トーチによって行な
われる溶接状態を撮像する撮像装置と、該撮像装置の撮
像を画像処理する画像処理装置と。

該画像処理装置の処理した画像データに基づき前記溶接
トーチの溶接位置を制御する制御装置とを用いた画像処
理による溶接トーチ位置制御方法において、溶接状態に
おける溶接部の等温度線領域パターンを検出し；該等温
度線領域パターンから所定の温度領域を抽出して該温度
領域の図心の溶接線方向をＹ軸としこれと直交する方向
をＸ軸として該図心のＸ座標を算出し；該温度領域の該
Ｘ軸方向における最大幅部の２等分点のＸ座標を算出し
て前記図心のＸ座標と該２等分点のＸ座標とを一致させ
るように前記溶接トーチの位置を制御することによって
解決される。

〔作用〕

溶接状態における溶接部の等温度領域パターンを検出し
て、この等温度領域パターンからこの溶接状態に適した
予め定めた温度領域を抽出し、この温度領域の図心のＸ
座標と、この温度領域のＸ軸方向における最大幅の２等
分点のＸ座標とを一致させるように溶接トーチを移動さ
せる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の制御方法のフローチャートの例であ
る。溶接トーチ１に取付けられた撮像装置２により、溶
接状態における溶接部の温度分布を溶接パルス電流にお
けるピーク溶接電流と同期させ検出する。温度分布は等
温度線表示される。

予め溶接部の材質等によって定められる温度領域を抽出
し、白黒の２値化図とし、２値化図の図心の水平成分、
水平中心および面積を同時に算出する。トーチ位置制御
のための図心の水平成分と水平中心の偏差量および溶接
入熱制御のための２値化図面積を比較し、各々、必要な
修正量を計算し、トーチ位置、溶接入熱条件を適正な値
になるよう制御を行なう。

第４図は本発明の制御装置の実施例を示したものである
。溶接部温度の検出は溶接トーチ１に取付けられた撮像
装置２により検出を行なう。撮像装置２は、溶接部が溶
接中に移動しない場合、即ち、溶接部が移動し、溶接ト
ーチ１が固定された方法で溶接を行なう場合は、溶接ト
ーチに取付ける必要は無く、溶接部が監視可能な位置に
固定しても良い。撮像装置２は溶接物の板厚、開先形状
等により構造は異なる。第４図はファイバースコープ３
および赤外線カメラ４より構成される撮像装置を示すが
、板厚が小さい場合は、赤外線カメラで直接溶接部を監
視することも可能である。赤外線カメラ４より画像処理
装置５に信号が送られ、等温度線領域パターンから予め
定められた温度領域を抽出し、白黒の２値化図を作成し
、図心の水平成分、水平中心および入熱制御に必要な面
積を計算し制御信号を出力する。制御信号は溶接制御盤
６に伝達され、トーチ位置、あるいは溶接入熱条件の修
正を行なう。溶接入熱制御は通常等温度線領域パターン
の検出と同期した溶接パルス電流を変化させることによ
り制御を行なうが、溶接速度あるいは溶接電圧により制
御を行なうことも可能である。

次に本実施例における制御方法の概要を第２図および第
３図により説明する。第２図は等温度線領域パターンの
検出フローチャート図を示す。溶接パルス電流のピーク
電流時に同期信号を出力し、その信号を入力し、ピーク
電流での等温度線領域パターンを検出する。第３図ａ、
ｂは、等温度線領域パターンを示す。等温度線領域パタ
ーンは、溶接トーチと一体に設けられた赤外線撮像装置
によって、溶接線方向より検出されるため、該分布図の
水平方向が溶接開先内方向を示し、垂直方向が溶接線方
向を示す。第３図ａは、トーチ位置中心における等温度
線領域パターンを示すが、溶接開先内において溶接トー
チが変化し、左右何れかに移動すると上記パターンは、
第３図すに示すように等温度線領域パターンが歪み非対
象となる。

第３図ａ、ｂで、溶接トーチ位置制御を行うための予め
定められた最適な温度領域をハツチングで示す。

第３図ｃ、ｄは、ハツチングした温度領域を抽出した２
値化図である。第３図Ｃは、トーチ位置中心時の２値化
図であり、水平投影することにより算出した面積Ｓ１と
面積Ｓ２が等しくなる図心のＸ座標ＸＧと、上記２値化
図の水平方向の両端であるＸｌとＸ２の２分の１の位置
である水平中心ｘＣは一致する。トーチ位置が変化する
と、第３図ｄに示すように、２値化図は歪み非対称とな
り、図心のＸ座標ＸＧと水平中心ｘＣが一致しなくなる
。したがって、この図心のＸ座標ＸＧと水平中心ＸＣの
偏差量を検出し、常に、図心のＸ座標ＸＧを中心ＸＣに
一致させるように溶接トーチを補正することにより制御
を行なう。

以上述べたように、溶接パルス電流と同期した溶接部の
等温度線領域パターンから抽出した２値化図の図心のＸ
座標および水平中心ｘＣを算出することにより、溶接ト
ーチの制御を行なうことが可能である。

本発明を溶接物に適用する場合、まず、溶接物が固定さ
れた場合が考えられる。

この場合は、溶接トーチは初期条件で設定された速度で
動きながら、本発明により制御動作を行なう。一方、溶
接トーチを固定した場合においては溶接物を溶接中、溶
接トーチに対し、図心の水平成分と水平中心に一致させ
るように、位置制御を行なうことも可能である０以上溶
接トーチを制御動作させるか、溶接物を制御動作させる
かいずれでも、本発明は適用できる。更に両者を併用し
て使用しても良い。

本発明による溶接トーチ制御方法は、溶接部が外的エネ
ルギーの負荷で溶接させる溶接法に広く適用することが
可能である。

本実施例によれば、溶接パルス電流と同期した等温度線
領域パターンから定められた温度領域を抽出し、２値化
図にすることにより、各々の等温度線領域の中心点を計
算し、制御に必要な変化量を求める従来の制御方法では
なく、２値化図の図心の水平成分と水平中心の算出、お
よびその偏差を求めることにより制御が可能であり、制
御処理時間が従来方法の２分の１と短縮し、よりリアル
タイムでの制御が可能である。また、上記２値化図が、
溶接トーチ位置制御および溶接入熱制御するための最適
な温度領域を選択すれば、溶接入熱制御に必要な面積の
算出も可能であり、溶接制御システム全体からみても制
御処理時間の短縮となり、高精度の制御が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、溶接状態における溶接部の等温度領域
パターンを検出して、この等温度領域パターンからこの
溶接状態に適した予め定めた温度領域を抽出し、この温
度領域の図心のＸ座標と、この温度領域のＸ軸方向にお
ける最大幅部の２等分点のＸ座標とを一致させるよう溶
接トーチを移動させる制御を行なうが、前記の両Ｘ座標
の算出は算出内容が簡単なため短時間に演算でき溶接状
態に対し追従性のよい制御ができるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の溶接制御装置のフローチャ
ートによる説明図、第２図は等温度線領域パターンの検
出フローチャート図、第３図は溶接トーチ位置制御の説
明図、第４図は溶接制御システムの構成図である。 １・・・溶接トーチ、２・・・搬像装置、３・・・ファ
イバースコープ、４・・・赤外線カメラ、５・・・画像
処理装置、６・・・溶接制御盤、７・・・溶接電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接トーチと、該溶接トーチによつて行なわれる溶
   接状態を撮像する撮像装置と、該撮像装置の撮像を画像
   処理する画像処理装置と、該画像処理装置の処理した画
   像データに基づき前記溶接トーチの溶接位置を制御する
   制御装置とを用いた画像処理による溶接トーチ位置制御
   方法において、溶接状態における溶接部の等温度線領域
   パターンを検出し；該等温度線領域パターンから所定の
   温度領域を抽出して該温度領域の図心の溶接線方向をＹ
   軸としこれと直交する方向をＸ軸として該図心のＸ座標
   を算出し；該温度領域の該Ｘ軸方向における最大幅部の
   ２等分点のＸ座標を算出して前記図心のＸ座標と該２等
   分のＸ座標とを一致させるよう前記溶接トーチの位置を
   制御することを特徴とする画像処理による溶接トーチ位
   置制御方法。 ２、前記等温度線領域パターンの検出を溶接パルス電流
   と同期して検出することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。