JPS6332301A - 光フアイバ−による溶接位置検出装置 - 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、溶接部における色、光沢２段差等の変化点を
検出する光ファイバーによる溶接位置検出装置だ関する
。

〔従来の技術〕

従来の溶接位置検出装置は、第４図斜視図に示すようだ
、スリット光投光部１７と、これと所定の関係で配設さ
れた撮像部１９と、撮像部１９で得られた画像から位置
信号を得るための画像処理部２０及びＴＶ表示部２１等
とからなシ、対象物２３に投光されたスリット光１８．
１８’のパターンによシ、關先２４等の位置を第５図（
ａ）、（ｂ）Ｋ示すように１憬２２．２２として検出し
溶接トーチの制御を行うものである。

しかしながらこのような装置では、次のような欠点があ
る。

（１）対象物て投光されたスリット光のパターンから形
状を得るものであるので、開先の位置、形状の検出はで
きるが、熱変質部。

溶接ビード等凹凸のない対象物の色、光沢の変化点の検
出はできない。

０）ＴＶ両画像信号処理が必要であるので、比較的処理
時間が長くか＼シ制御の時間遅れが生ずる。

已〕　スリット光の投光部と撮像部の間に一定のスペー
スが必要であるので、適用場所が制限される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
凹凸のない対象物の色、光沢の変化点の検出ができると
とも罠、処理速度が早く、かつスペースの制約がなく設
壺することができる光ファイバーてよる溶接位置検出装
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〕

そのために本発明は、光源とその光を複数本の投光ファ
イバー素子に順次振す分は送り込む手段とを有する投光
部と、上記投光部から投光した光を伝送する投光ファイ
バー束及び下記検出部から受光した光を伝送する受光フ
ァイバー束を有するケーブル部と、上記投光ファイバー
束及び受光ファイバー束の先端を、それぞれ光フアイバ
ー素子を適宜間隔で一列に並べて検出対象部に合わせた
巾の光フアイバー素子列対に形成するとともに、両光フ
ァイバー素子列を、投光ファイバー素子で投光した光の
反射を受光ファイバー素子で受光できる位置関係をもっ
て対設した検出部と、上記受光ファイバー束の他端部で
受光ファイバー素子毎の光信号を受ける撮像素子と同光
信号を電気信号に変換し所定のしきい値で処理して検出
対象部の表面状態を弁別して出力する信号処理装置とを
有する信号処理部とを具えたことを特徴とする。

〔作　用〕

一対の光フアイバー素子列からなる検出部で対象物表面
の反射光を、光フアイバー素子の径及び配列間隔による
微小ピッチで検出し、受光強度をもとに色、光沢１段差
等の変化点を位置情報として、撮像素子をもつ信号処理
部で出力する。

また投光部、検出部、ケーブル部、信号処理部からなる
装置の中、光フアイバー素子列からなる検出部のみを、
対象物の近傍にスペースの制約を伴うことなく取付ける
ことができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面てついて説明すると、第１図は
その斜視図、第２図は第１図の…−ＩＮＫ沿った矢視図
、第３図は第１図装置の作動要領を示すフコ−チャート
である・。

第１．２図において、投光部は、パルスコア　）　ｏ−
ル装置１と、こればよフパルス発光する光源２と、光源
２で投光された光を集光する集束レンズ３と、この光を
、投光ファイバー束７の中の個々の投光ファイバー７ａ
（以下投光ファイバー素子という）端面に振シ分は搬送
するための振動鏡４と、振動鏡４を駆動させ角度を制御
する振動鏡制御装置５と、投光ファイバー束７を所定の
配置に固定する投光ファイバ一台６からなっている。

次てケーブル部は、光を導く投光ファイバー束７及び受
光ファイバー束８と、両ファイバー束７，８を収めるフ
ァイバーケース９、分離する分離端１０とからなってい
る。

また検出部は、投光ファイバー束７先端の複数本の投光
ファイバー素子７ａと、受光ファイバー束８先端の複数
本の受光ファイバー素子８ａとを、それぞれ一定の間隔
で並べ一対の列を作シ、これを数羽離してファイバーケ
ース９の先端で固定したものからなっている。なお使用
環境、光源の種類（４−よっては、適当なフィルターを
受光ファイバー束８側：Ｃ設けることもある。

なお信号処理部は、受光ファイバー束８中の個々の受光
ファイバー素子８ａに対応して画素が配置され、各ファ
イバー素子の受光強度を検出するための固体撮像素子１
１と、得られた信号を必要な大きさに増巾するアンプ１
２と、投光部のパルスコントロール装置１の発光タイミ
ングと振動鏡制御装置５の振動鏡角度制御タイミングと
固体撮像素子１１の受光タイミングとを集中コントロー
ルするタイミングコントロール装置１３と、この結果得
られる投光、受光−ファイバー素子７ａｊ８ａを対にし
て反射光の強度を検出するパルス出力を、１週期−１走
査毎の時系列的に処理し、ファイバー素子列長さ相当の
一次元情報（第６図（ｂ））としてアナログ出力すると
ともに１　Ｌきい値を設はディジタル出力（第３図（ｃ
ン）　を出す一連の処理をする信号処理装置１４とから
なっている。

なお１５は検出対象物の溶接母材、１６は溶接母材１５
上の溶接ビード、熱変質部等の検出対象部である。

このような装置の作動を第３図のフローチャートを参照
して説明する。

ｉｆパルスコントロール装置１によシ、光源２を発光さ
せ、この光を集束レンズ３で集束して、角度制御された
振動鏡４を介して指定の投光ファイバー素子７ａ端面に
投光する。

この光をケーブル部の投光ファイバー束７てで検出部ま
で搬送し、各投光ファイバー素子７ａよシ対象物１５に
投光する。投光ファイバー束７端面には光の広がシを抑
えるためシリンドリカルレンズを装着することもある。

次に対象物１５からの反射光を受光用ファイバー素子８
ａにて受光する。投光ファイバー素子７ａと受光ファイ
バー素子８ａとの角度。

位置の関係を第３図（ａ）に示すように設定して、確実
な受光を行う。

さらに受光ファイバー素子８ａにて受光した光をケーブ
ル部の受光ファイバー束８にて信号処理部の固体撮像素
子１１−２で搬送し、投光ファイバー素子７ａと対にな
っている受光ファイバー素子８ａの端面の画素のみの出
力を取シ込む。

これらの処理を投光ファイバー素子７ａ全部に行い、１
回走査が終わったら全部の生データを出力する。また場
合によってはＮ回走査分のデータを平均値処理して取扱
う。式らに第３図（ｂ）　Ｋ示すように、この生データ
にしきい値を設定して、第３図（Ｃ）に示すように、対
象物表面状態の変化点をディジタル出力する。

なお本装置の精度を上げるためには光源。

フィルターの選定も重要であシ、通常はあらかじめ対象
物表面の色、光沢の状態が把握できるため、色の識別で
は例えば赤系統を検出するには、補色の関係となる緑色
の波長となる光源、フィルターを用い、光沢の識別の場
合は、反射率の高い短波長（紫外域・）の光源を用いる
など対象物下地との差が大きくなるように、光源、フィ
ルターを選定して使い分ける。

かくしてこのような装置によれば、明確な凹凸のない対
象物表面の色、光沢の違いを高精度に検知し、変化点の
位置、変化部の巾などの情報がリアルタイムで入手可能
となシ、従来困難であった鋼板表面の溶接ビードの位置
や巾等が検出できる。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、光源とその光を複数本の投光
ファイバー素子に順次振り分は送ル込む手段とを有する
投光部と、上記投光部から投光した光を伝送する投光フ
ァイバー束及び下記検出部から受光した光を伝送する受
光ファイバー束を有するケーブル部と、上記投光ファイ
バー束及び受光ファイバー束の先端を、それぞれ光フア
イバー素子を適宜間隔で一列に並べて検出対象部に合わ
せた巾の光フアイバー素子列対に形成するとともて、両
党ファイバー素子列を、投光ファイバー素子で投光した
光の反射を受光ファイバー素子で受光できる位置関係を
もって対設した検出部と、上記受光ファイバー束の池端
部で受光ファイバー素子毎の光信号を受ける撮像素子と
同光信号を電気信号て変換゛し所定のしきい値で処理し
て検出対象部の表面状態を弁別して出力する信号処理装
置とを有する信号処理部とを具えたことによシ、凹凸の
ない対象物の色、光沢の変化点の検出が゛できるととも
に、処理速度が早く、かつスペースの制約がなく設置す
ることができる光ファイバーによる溶接位置検出装置を
得るから、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光ファイバーによる溶接位置検出装置の
一実施例を示す斜視図、第２図は第１図のｎ−ｆｆに沿
った矢視図、第６図は第１図装置の作動要領を示すフロ
ーチャートである。 第４図は従来の溶接位置検出装置を示す斜視図、第５図
は第４図装置における画像を示す説明図である。 １９．パルスコントロール族ｆ、２・・・光源、３・・
・集束レンズ、４・・振動鏡、５・・・振動鏡角度制御
装置、６・・・ファイバ一台、７・・・投光ファイバー
束、７ａ・・・投光ファイバー素子、８・・・受光ファ
イバー束、８ａ・・・受光ファイバー素子、９・・・フ
ァイバーケース、１０・・・分離端、１１・・・固体撮
像素子、１２・・・アンプ、１６・・・タイミングコン
トロール装置、１４・・・信号処理装置、１５・・・溶
接母材、１６・・・溶接ピード。 復代理人　弁理士　塚　本　正　文 第３図 と で ア、θ７１ユ　九淋、ｆｔが宜Ｎ１表面具４；乙”Ｉ−
より危めう。 巾だ向の４江１４己号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源とその光を複数本の投光ファイバー素 子に順次振り分け送り込む手段とを有する投光部と、上
   記投光部から投光した光を伝送する投光ファイバー束及
   び下記検出部から受光した光を伝送する受光ファイバー
   束を有するケーブル部と、上記投光ファイバー束及び受
   光フアイバー束の先端を、それぞれ光フアイバー素子を
   適宜間隔で一列に並べて検出対象部に合わせた巾の光フ
   ァイバー素子列対に形成するとともに、両光ファイバー
   素子列を、投光ファイバー素子で投光した光の反射を受
   光ファイバー素子で受光できる位置関係をもって対設し
   た検出部と、上記受光ファイバー束の他端部で受光ファ
   イバー素子毎の光信号を受ける撮像素子と同光信号を電
   気信号に変換し所定のしきい値で処理して検出対象部の
   表面状態を弁別して出力する信号処理装置とを有する信
   号処理部とを具えたことを特徴とする光ファイバーによ
   る溶接位置検出装置。