JPS6345911B2 - - Google Patents
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- JPS6345911B2 JPS6345911B2 JP53006229A JP622978A JPS6345911B2 JP S6345911 B2 JPS6345911 B2 JP S6345911B2 JP 53006229 A JP53006229 A JP 53006229A JP 622978 A JP622978 A JP 622978A JP S6345911 B2 JPS6345911 B2 JP S6345911B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T1/00—General purpose image data processing
- G06T1/0014—Image feed-back for automatic industrial control, e.g. robot with camera
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
- B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
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- Arc Welding Control (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、テレビカメラ等の光学装置を用いて
アーク溶接部の光学情報を取込み、画像処理装置
を用いて前記光学情報に基いてアーク溶接装置の
溶接条件を自動制御するアーク溶接の自動制御方
法及び装置に関する。
アーク溶接部の光学情報を取込み、画像処理装置
を用いて前記光学情報に基いてアーク溶接装置の
溶接条件を自動制御するアーク溶接の自動制御方
法及び装置に関する。
アーク溶接を自動化するには、開先形状、溶接
トーチの設定状況、溶融プールの形状及びアーク
の状態等の溶接部の情報を取込み、これらの情報
に基いてアーク溶接装置を動作させる溶接条件の
変更を自動制御する必要がある。
トーチの設定状況、溶融プールの形状及びアーク
の状態等の溶接部の情報を取込み、これらの情報
に基いてアーク溶接装置を動作させる溶接条件の
変更を自動制御する必要がある。
この種の従来技術として、テレビカメラ等の光
学装置を用いて前記開先形状等の光学情報を取込
むものがある。しかし、アーク溶接の場合、アー
クは輝度が非常に高い。そのためコントラスト比
が高く、そのような光学情報に基いて画像処理装
置で画像処理しても明瞭な画像を得ることはでき
ない。明瞭な画像が得られなければアーク溶接の
自動制御を適切に行うことができない。
学装置を用いて前記開先形状等の光学情報を取込
むものがある。しかし、アーク溶接の場合、アー
クは輝度が非常に高い。そのためコントラスト比
が高く、そのような光学情報に基いて画像処理装
置で画像処理しても明瞭な画像を得ることはでき
ない。明瞭な画像が得られなければアーク溶接の
自動制御を適切に行うことができない。
そこで、各種のフイルタ、照明等を組合せて前
記コントラスト比を低下させ、良好な画像をうる
操作が一般に行われている（特開昭51−72938号
公報等）。この従来技術は、光量制限フイルタを
設けて溶接部から放射される光を可視領域および
近赤外線領域で制限通過させるものである。
記コントラスト比を低下させ、良好な画像をうる
操作が一般に行われている（特開昭51−72938号
公報等）。この従来技術は、光量制限フイルタを
設けて溶接部から放射される光を可視領域および
近赤外線領域で制限通過させるものである。
上記従来技術は、光量制限フイルタを介して光
学装置に取込まれた光学情報を画像処理して得ら
れる画像が、開先形状、溶接トーチの設定状況、
溶融プールの形状、更にアーク形状等の全体を写
す。従つて、作業者がテレビモニタの画像を目で
見て、溶接状況を判断することは可能である。
学装置に取込まれた光学情報を画像処理して得ら
れる画像が、開先形状、溶接トーチの設定状況、
溶融プールの形状、更にアーク形状等の全体を写
す。従つて、作業者がテレビモニタの画像を目で
見て、溶接状況を判断することは可能である。
しかしながら、開先及び溶融プール等のすべて
が一つの画像となつていることは、アーク溶接の
自動制御に必要な物理量を電気的に取り出すため
には、必ずしも適切なことではない。その理由
は、溶接部から輻射される光は、異なる波長分布
特性をもつており、それらを同時に光学装置に取
込むと例えばテレビカメラの撮像部を前記異なる
波長域の各光学情報で分割することになるため、
解像度が低下する。解像度が低下すれば、前記自
動制御に必要な物理量も正確に求め難くなるから
である。更に、従来技術では光学スパツタ等の光
学ノイズが多く、又、画像の鮮明度が悪いため、
正確な情報が得にくい。以上のように、従来技術
では、アーク溶接の自動制御に必要な物理量を正
確に求めにくい欠点があり、自動制御の信頼性の
点で問題があつた。
が一つの画像となつていることは、アーク溶接の
自動制御に必要な物理量を電気的に取り出すため
には、必ずしも適切なことではない。その理由
は、溶接部から輻射される光は、異なる波長分布
特性をもつており、それらを同時に光学装置に取
込むと例えばテレビカメラの撮像部を前記異なる
波長域の各光学情報で分割することになるため、
解像度が低下する。解像度が低下すれば、前記自
動制御に必要な物理量も正確に求め難くなるから
である。更に、従来技術では光学スパツタ等の光
学ノイズが多く、又、画像の鮮明度が悪いため、
正確な情報が得にくい。以上のように、従来技術
では、アーク溶接の自動制御に必要な物理量を正
確に求めにくい欠点があり、自動制御の信頼性の
点で問題があつた。
本発明の目的は、アーク溶接の自動制御に必要
な物理量を正確に求めることができ、以つて自動
制御の信頼性を高めることのできるアーク溶接の
自動制御方法及び装置を提供せんとするものであ
る。
な物理量を正確に求めることができ、以つて自動
制御の信頼性を高めることのできるアーク溶接の
自動制御方法及び装置を提供せんとするものであ
る。
上記目的を達成するために本発明に係るアーク
溶接の自動制御方法は、光学装置を用いてアーク
溶接部の光学情報を取込み、画像処理装置を用い
て前記光学情報に基いてアーク溶接装置の溶接条
件を自動制御するアーク溶接の自動制御方法にお
いて、前記光学装置を用いて500〜600nｍの波長
域からの第１の光学情報と1000nｍ以上の波長域
からの第２の光学情報を前記光学装置と画像処理
装置とを同期させる同期信号に同期させて交互に
切り換えて取込み、前記画像処理装置を用いて前
記第１の光学情報及び第２の光学情報を標本化及
び２値化してアーク溶接部の特徴量を個別に求
め、第１の光学情報及び第２の光学情報に対応す
る各特徴量を組合せて制御要素を演算し、この制
御要素に基いて前記溶接条件の適否を判定すると
共に該溶接条件を適とする方向に制御することを
特徴とするものである。
溶接の自動制御方法は、光学装置を用いてアーク
溶接部の光学情報を取込み、画像処理装置を用い
て前記光学情報に基いてアーク溶接装置の溶接条
件を自動制御するアーク溶接の自動制御方法にお
いて、前記光学装置を用いて500〜600nｍの波長
域からの第１の光学情報と1000nｍ以上の波長域
からの第２の光学情報を前記光学装置と画像処理
装置とを同期させる同期信号に同期させて交互に
切り換えて取込み、前記画像処理装置を用いて前
記第１の光学情報及び第２の光学情報を標本化及
び２値化してアーク溶接部の特徴量を個別に求
め、第１の光学情報及び第２の光学情報に対応す
る各特徴量を組合せて制御要素を演算し、この制
御要素に基いて前記溶接条件の適否を判定すると
共に該溶接条件を適とする方向に制御することを
特徴とするものである。
また、本発明に係るアーク溶接の自動制御装置
は、アーク溶接部の光学情報を取り込む光学装置
と、前記光学情報を標本化及び２値化する処理を
経て制御要素を演算し、その制御要素に基いて溶
接条件の適否を判定し、その判定結果である判定
信号を出力する画像処理装置と、前記判定信号を
受けてアーク溶接装置の溶接条件を適とする方向
に制御する溶接装置制御部とを有するアーク溶接
の自動制御装置において、前記光学装置は、該光
学装置と前記画像処理装置とを同期させる同期信
号に同期して切り換えられ且つ通過波長域が500
〜600nｍの第１のフイルタと1000nｍ以上の第２
のフイルタからなる通過波長域の異なるフイルタ
をレンズ系部分に有し、前記画像処理装置は、前
記第１のフイルタ及び第２のフイルタで各々とら
れた第１光学情報及び第２光学情報を個別に標本
化及び２値化する画像入力回路と、前記標本化及
び２値化された各フイルタ毎の個別情報からアー
ク溶接部の特徴量を個別に算出し、該特徴量を記
憶装置に記憶させ、前記各フイルタに対応する各
特徴量を組合せて制御要素を演算し、溶接条件の
適否を判定し、その判定信号を前記接装置制御部
に出力する演算回路とを有することを特徴とする
ものである。
は、アーク溶接部の光学情報を取り込む光学装置
と、前記光学情報を標本化及び２値化する処理を
経て制御要素を演算し、その制御要素に基いて溶
接条件の適否を判定し、その判定結果である判定
信号を出力する画像処理装置と、前記判定信号を
受けてアーク溶接装置の溶接条件を適とする方向
に制御する溶接装置制御部とを有するアーク溶接
の自動制御装置において、前記光学装置は、該光
学装置と前記画像処理装置とを同期させる同期信
号に同期して切り換えられ且つ通過波長域が500
〜600nｍの第１のフイルタと1000nｍ以上の第２
のフイルタからなる通過波長域の異なるフイルタ
をレンズ系部分に有し、前記画像処理装置は、前
記第１のフイルタ及び第２のフイルタで各々とら
れた第１光学情報及び第２光学情報を個別に標本
化及び２値化する画像入力回路と、前記標本化及
び２値化された各フイルタ毎の個別情報からアー
ク溶接部の特徴量を個別に算出し、該特徴量を記
憶装置に記憶させ、前記各フイルタに対応する各
特徴量を組合せて制御要素を演算し、溶接条件の
適否を判定し、その判定信号を前記接装置制御部
に出力する演算回路とを有することを特徴とする
ものである。
本発明は、溶接時における溶接アーチ、溶融プ
ール、溶接開先等から放射される光は、即述の如
く、各々異なる波長分布特性をもつていること、
及び、溶接部の開先形状、溶融プール等の光学情
報から求まる物理量の変化は比較的ゆるやかであ
ること、を利用してなされたものである。
ール、溶接開先等から放射される光は、即述の如
く、各々異なる波長分布特性をもつていること、
及び、溶接部の開先形状、溶融プール等の光学情
報から求まる物理量の変化は比較的ゆるやかであ
ること、を利用してなされたものである。
溶接アークは可視光領域の600nｍ付近に光の
ピークがあり、一方溶融プールは赤外領域に光の
ピークがある。従つて、開先形状および溶接トー
チ位置はアーク光を利用して像をとらえることが
できるので、第１のフイルタにより500〜600nｍ
の光を利用して開先形状および溶接トーチ位置に
ついての第１の光学情報を取込むことができる。
一方、第２のフイルタにより1000nｍ以上の光を
利用することにより溶融プール形状についての第
２の光学情報を取込むことができる。そして、第
１のフイルタと第２のフイルタを同期信号に同期
させて切り換えることにより、前記第１の光学情
報と第２の光学情報とが、テレビカメラ等の光学
装置に時分割で個別に取込まれる。
ピークがあり、一方溶融プールは赤外領域に光の
ピークがある。従つて、開先形状および溶接トー
チ位置はアーク光を利用して像をとらえることが
できるので、第１のフイルタにより500〜600nｍ
の光を利用して開先形状および溶接トーチ位置に
ついての第１の光学情報を取込むことができる。
一方、第２のフイルタにより1000nｍ以上の光を
利用することにより溶融プール形状についての第
２の光学情報を取込むことができる。そして、第
１のフイルタと第２のフイルタを同期信号に同期
させて切り換えることにより、前記第１の光学情
報と第２の光学情報とが、テレビカメラ等の光学
装置に時分割で個別に取込まれる。
画像処理装置において、先ず前記第１の光学情
報及び第２の光学情報を個別に画像処理して、ア
ーク溶接部の開先像の幅や溶接トーチの位置等の
特徴量および溶融プール像の幅等の特徴量とが
各々求められる。次にこれらの特徴量が組合わさ
れてエクステンシヨンや開先端と溶融プール幅の
比等の制御要素が演算され、この制御要素の値が
予め設定された値の範囲にあるか否かからアーク
溶接装置の溶接条件の適否が判定される。その判
定結果である判定信号が画像処理装置から出力さ
れ、溶接装置制御部が溶接条件を変え、すなわち
溶接トーチの移動速度やアーク電圧等を変えて溶
接条件が適となる方向に自動制御される。
報及び第２の光学情報を個別に画像処理して、ア
ーク溶接部の開先像の幅や溶接トーチの位置等の
特徴量および溶融プール像の幅等の特徴量とが
各々求められる。次にこれらの特徴量が組合わさ
れてエクステンシヨンや開先端と溶融プール幅の
比等の制御要素が演算され、この制御要素の値が
予め設定された値の範囲にあるか否かからアーク
溶接装置の溶接条件の適否が判定される。その判
定結果である判定信号が画像処理装置から出力さ
れ、溶接装置制御部が溶接条件を変え、すなわち
溶接トーチの移動速度やアーク電圧等を変えて溶
接条件が適となる方向に自動制御される。
以下図面を参照して、本発明の一実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は、アーク溶接部の状況を示す斜視図で
ある。
ある。
同図において、１０，１２はＩ型開先（例えば
開先幅が約15mm）を形成するよう一定の間隔をお
いてつき合わせられた被溶接材、１４は該被溶接
材１０，１２間のＩ型開先内に挿入された溶接ト
ーチ、１６は溶接トーチ１４のノズル先端から送
給される溶接ワイヤ、１８は溶接ワイヤ１６と被
溶接材１０，１２間に発生されたアークである。
このアーク溶接においては、溶接ワイヤ１６は図
示しない送給手段により連続送給される。
開先幅が約15mm）を形成するよう一定の間隔をお
いてつき合わせられた被溶接材、１４は該被溶接
材１０，１２間のＩ型開先内に挿入された溶接ト
ーチ、１６は溶接トーチ１４のノズル先端から送
給される溶接ワイヤ、１８は溶接ワイヤ１６と被
溶接材１０，１２間に発生されたアークである。
このアーク溶接においては、溶接ワイヤ１６は図
示しない送給手段により連続送給される。
溶接トーチ１４は、図示しない支持具に保持さ
れ、該支持具の基端がアームを介して移動台車
（図示せず）に取付けられている。移動台車は溶
接方向に移動するものであり、その移動は台車駆
動モータにより行われる。移動台車の移動速度が
溶接トーチ１４の溶接方向への移動速度となる。
また、溶接トーチ１４は、開先内において開先幅
方向および垂直方向に位置調整可能な状態で前記
支持具に保持されている。溶接トーチ１４の開先
幅方向の位置調整は幅方向調整用モータにより行
われ、垂直方向の位置調整は垂直方向調整用モー
タにより行われる。更に溶接トーチ１４は図示し
ない溶接電源に接続され、該溶接電源によつて溶
接電流及びアーク電圧が定まる。
れ、該支持具の基端がアームを介して移動台車
（図示せず）に取付けられている。移動台車は溶
接方向に移動するものであり、その移動は台車駆
動モータにより行われる。移動台車の移動速度が
溶接トーチ１４の溶接方向への移動速度となる。
また、溶接トーチ１４は、開先内において開先幅
方向および垂直方向に位置調整可能な状態で前記
支持具に保持されている。溶接トーチ１４の開先
幅方向の位置調整は幅方向調整用モータにより行
われ、垂直方向の位置調整は垂直方向調整用モー
タにより行われる。更に溶接トーチ１４は図示し
ない溶接電源に接続され、該溶接電源によつて溶
接電流及びアーク電圧が定まる。
後述する光学装置１９もアームを介して移動台
車に固定されている。その固定位置は溶接方向の
斜め上方40度方向であり、且つ溶接トーチ１４に
向けて一定の向きに固定されている。
車に固定されている。その固定位置は溶接方向の
斜め上方40度方向であり、且つ溶接トーチ１４に
向けて一定の向きに固定されている。
第２図は、本発明に係る実施例の光学装置１９
と溶接装置制御部５０と画像処理装置３３のブロ
ツク図である。
と溶接装置制御部５０と画像処理装置３３のブロ
ツク図である。
第２図において、光学装置１９は、テレビカメ
ラ本体２０と、レンズ２２と、このレンズ２２の
入光部に設けられたフイルタ回転治具２４と、フ
イルタ回転治具２４内に取付けられた、通過波長
域500〜600nｍの半円形の第１のフイルタ２８
と、同じくフイルタ回転治具２４内の第１のフイ
ルタ２８と異なる位置に取付けられた、通過波長
域1000nｍ以上の半円形の第２のフイルタ３０
と、この治具２４を回転させるフイルタ回転用モ
ータ２６と、同期信号発生器３１と、前記モータ
２６を駆動するモータ駆動回路３２と、からな
る。同期信号発生器３１は光学装置１９と画像処
理装置３３とを同期させる同期信号を出力するも
のである。モータ駆動回路３３が同期信号発生器
３１と接続され、本実施例では垂直同期信号に同
期して動作するようになつている。従つて、フイ
ルタ回転治具２４がモータ２６により回転される
と、テレビカメラ本体２０に取付けられたレンズ
２２にかけられた第１及び第２のフイルタ２８，
３０が前記垂直同期信号に同期して交互に切替え
られる。第１のフイルタ２８は開先の形状、溶接
トーチ位置等の第１の光学情報を、第２のフイル
タ３０は溶融プールの形状についての第２の光学
情報を各々個別にとらえる。
ラ本体２０と、レンズ２２と、このレンズ２２の
入光部に設けられたフイルタ回転治具２４と、フ
イルタ回転治具２４内に取付けられた、通過波長
域500〜600nｍの半円形の第１のフイルタ２８
と、同じくフイルタ回転治具２４内の第１のフイ
ルタ２８と異なる位置に取付けられた、通過波長
域1000nｍ以上の半円形の第２のフイルタ３０
と、この治具２４を回転させるフイルタ回転用モ
ータ２６と、同期信号発生器３１と、前記モータ
２６を駆動するモータ駆動回路３２と、からな
る。同期信号発生器３１は光学装置１９と画像処
理装置３３とを同期させる同期信号を出力するも
のである。モータ駆動回路３３が同期信号発生器
３１と接続され、本実施例では垂直同期信号に同
期して動作するようになつている。従つて、フイ
ルタ回転治具２４がモータ２６により回転される
と、テレビカメラ本体２０に取付けられたレンズ
２２にかけられた第１及び第２のフイルタ２８，
３０が前記垂直同期信号に同期して交互に切替え
られる。第１のフイルタ２８は開先の形状、溶接
トーチ位置等の第１の光学情報を、第２のフイル
タ３０は溶融プールの形状についての第２の光学
情報を各々個別にとらえる。
なお、前記テレビカメラ２０の代わりに同等の
機能を持つ固体撮像素子やフオトダイオードを並
べたもの等も使用できる。また、フイルタ回転治
具２４の回転速度は、画像処理時間、残像の影響
等を考慮して決めることができ、例えば1/6秒で
１回転させることができる。
機能を持つ固体撮像素子やフオトダイオードを並
べたもの等も使用できる。また、フイルタ回転治
具２４の回転速度は、画像処理時間、残像の影響
等を考慮して決めることができ、例えば1/6秒で
１回転させることができる。
画像処理装置３３は、画像入力回路３４と、演
算回路３６と、記憶装置３８と、出力装置４４と
から構成されている。画像入力回路３４には光学
装置１９で取込んだ前記第１の光学情報と第２の
光学情報が交互に個別に入力される。すなわち、
溶接部の開先形状及び溶接トーチ位置に関する第
１の光学情報と、溶融プール形状についての第２
の光学情報とが個別に入力される。そして、先ず
第１の光学情報がサンプリングすなわち標本化及
び２値化され、各画像ごとの信号に分割される。
すなわち、デジタル処理が行われる。次いで、こ
の画素ごとの信号に基いて入力画像が形成され
る。そして、このデジタル化された画像が演算回
路３６に送られると共に、記憶装置３８に記憶さ
れる。更に演算回路３６では、該画像から溶接部
の第１の光学情報に対応する特徴量が算出され、
記憶装置３８の他のアドレスに記憶される。ここ
で、算出される特徴量の内容は、例えば開先像の
幅などであるが、詳しくはその算出の仕方と共に
後述する。
算回路３６と、記憶装置３８と、出力装置４４と
から構成されている。画像入力回路３４には光学
装置１９で取込んだ前記第１の光学情報と第２の
光学情報が交互に個別に入力される。すなわち、
溶接部の開先形状及び溶接トーチ位置に関する第
１の光学情報と、溶融プール形状についての第２
の光学情報とが個別に入力される。そして、先ず
第１の光学情報がサンプリングすなわち標本化及
び２値化され、各画像ごとの信号に分割される。
すなわち、デジタル処理が行われる。次いで、こ
の画素ごとの信号に基いて入力画像が形成され
る。そして、このデジタル化された画像が演算回
路３６に送られると共に、記憶装置３８に記憶さ
れる。更に演算回路３６では、該画像から溶接部
の第１の光学情報に対応する特徴量が算出され、
記憶装置３８の他のアドレスに記憶される。ここ
で、算出される特徴量の内容は、例えば開先像の
幅などであるが、詳しくはその算出の仕方と共に
後述する。
続いて、第２の光学情報が画像入力回路３４で
標本化及び２値化されて、各画素ごとの信号に分
割される。この後の手順は前記第１の光学情報に
ついての処理手順と同様であり、演算回路３６で
第２の光学情報に対応する特徴量が算出される。
この特徴量の内容は、例えば溶融プール像の幅な
どであるが詳細は、その算出の仕方と共に、前記
第１の光学情報から算出される前記特徴量と一緒
に次の第３図に基いて説明する。
標本化及び２値化されて、各画素ごとの信号に分
割される。この後の手順は前記第１の光学情報に
ついての処理手順と同様であり、演算回路３６で
第２の光学情報に対応する特徴量が算出される。
この特徴量の内容は、例えば溶融プール像の幅な
どであるが詳細は、その算出の仕方と共に、前記
第１の光学情報から算出される前記特徴量と一緒
に次の第３図に基いて説明する。
第３図は各光学情報から得られる入力画像を示
す図であり、同図Ａは第１の光学情報を画像入力
回路３４でデジタル処理して得られる入力画像で
あり、同図Ｂは第２の光学情報を同じくデジタル
処理して得られる入力画像である。これらの入力
画像が各々記憶装置３８に記憶されている。
す図であり、同図Ａは第１の光学情報を画像入力
回路３４でデジタル処理して得られる入力画像で
あり、同図Ｂは第２の光学情報を同じくデジタル
処理して得られる入力画像である。これらの入力
画像が各々記憶装置３８に記憶されている。
第１のフイルタ２８によつて得られる画像（第
３図Ａ）から、垂直基準線Ａと溶接トーチ像Ｂの
垂直方向中心線Ｃとの距離Ｔ、水平基準線Ｄと溶
接トーチ像Ｂの先端間の距離ST、開先像Ｅの幅
Ｋ、および垂直基準線Ａと開先像Ｅの端面までの
距離KDが特徴量として求まる。ここで、垂直基
準線Ａは垂直方向の画素例の一つよりなる線で、
演算回路３６で前記距離Ｔ等を算出するため、予
め設定されている。尚、どの画素列を垂直基準線
とするかについては、同図Ａの位置のものに限定
されず、例えば同図の中央の画素列であつてもよ
い。光学装置１９が前述の如く、移動台車に固定
されているため、垂直基準線Ａは一定のものに予
め設定しておけば、前記距離Ｔ等を算出するため
の基準線としてつかえる。また、水平基準線Ｄは
水平方向の画素列の一つよりなる線で、演算回路
３６で前記距離ST等を算出するため、予め設定
されている。光学装置１９の向きが前述の如く、
固定されているため、この線Ｄも基準線として使
える。
３図Ａ）から、垂直基準線Ａと溶接トーチ像Ｂの
垂直方向中心線Ｃとの距離Ｔ、水平基準線Ｄと溶
接トーチ像Ｂの先端間の距離ST、開先像Ｅの幅
Ｋ、および垂直基準線Ａと開先像Ｅの端面までの
距離KDが特徴量として求まる。ここで、垂直基
準線Ａは垂直方向の画素例の一つよりなる線で、
演算回路３６で前記距離Ｔ等を算出するため、予
め設定されている。尚、どの画素列を垂直基準線
とするかについては、同図Ａの位置のものに限定
されず、例えば同図の中央の画素列であつてもよ
い。光学装置１９が前述の如く、移動台車に固定
されているため、垂直基準線Ａは一定のものに予
め設定しておけば、前記距離Ｔ等を算出するため
の基準線としてつかえる。また、水平基準線Ｄは
水平方向の画素列の一つよりなる線で、演算回路
３６で前記距離ST等を算出するため、予め設定
されている。光学装置１９の向きが前述の如く、
固定されているため、この線Ｄも基準線として使
える。
上記距離の測定について以下に述べる。
演算回路３６は、記憶装置３８に記憶されてい
る画面の一走査分のデータをとり出しては輝度を
調べる。そして、輝度が変化する位置を求め、そ
の位置と基準線との間の長さを求めれば、上記距
離を求めることができる。以下説明する。
る画面の一走査分のデータをとり出しては輝度を
調べる。そして、輝度が変化する位置を求め、そ
の位置と基準線との間の長さを求めれば、上記距
離を求めることができる。以下説明する。
垂直基準線Ａに対して画面上の水平方向におけ
る第１の輝度の変化位置は、開先像Ｅの左端であ
る。同様に、第２の輝度変化位置は、溶接トーチ
像Ｂの左端である。第３の輝度の変化位置は、溶
接トーチ像Ｂの右端である。第４の輝度の変化位
置は、開先像Ｅの右端である。なお、以上の説明
において、溶接ワイヤの分の輝度の変化位置は除
いてある。第１の輝度と第２の輝度の変化にだけ
着目し、輝度の変化がある位置をそれぞれ求め、
第２の輝度変化点と垂直基準線Ａまでの長さとし
て得れば垂直基準線Ａから像Ｂの左位置までの長
さT′が得られる。また、第２の輝度変化点から
第３の輝度の変化が生ずるまでの長さを調べれば
像Ｂの幅が求まる。そこで、この幅の半分を長さ
T′に加算すれば、距離Ｔが求まることになる。
同様に、垂直基準線Ａからの第１の輝度変化のあ
るときの位置をカウントすれば、距離KDが得ら
れる。また、第１の輝度の変化点と、第４の輝度
の変化点との間の距離をカウントすることにより
幅Ｋが得られる。このように垂直基準線Ａからの
距離を求めるのは次の方法による。各走査線を標
本化し、数百の画素に分割し、得られた画素の輝
度レベルを判定し、垂直基準線Ａからその画素ま
での画素数をカウントすることにより、輝度の変
化点までの距離を求めることができる。
る第１の輝度の変化位置は、開先像Ｅの左端であ
る。同様に、第２の輝度変化位置は、溶接トーチ
像Ｂの左端である。第３の輝度の変化位置は、溶
接トーチ像Ｂの右端である。第４の輝度の変化位
置は、開先像Ｅの右端である。なお、以上の説明
において、溶接ワイヤの分の輝度の変化位置は除
いてある。第１の輝度と第２の輝度の変化にだけ
着目し、輝度の変化がある位置をそれぞれ求め、
第２の輝度変化点と垂直基準線Ａまでの長さとし
て得れば垂直基準線Ａから像Ｂの左位置までの長
さT′が得られる。また、第２の輝度変化点から
第３の輝度の変化が生ずるまでの長さを調べれば
像Ｂの幅が求まる。そこで、この幅の半分を長さ
T′に加算すれば、距離Ｔが求まることになる。
同様に、垂直基準線Ａからの第１の輝度変化のあ
るときの位置をカウントすれば、距離KDが得ら
れる。また、第１の輝度の変化点と、第４の輝度
の変化点との間の距離をカウントすることにより
幅Ｋが得られる。このように垂直基準線Ａからの
距離を求めるのは次の方法による。各走査線を標
本化し、数百の画素に分割し、得られた画素の輝
度レベルを判定し、垂直基準線Ａからその画素ま
での画素数をカウントすることにより、輝度の変
化点までの距離を求めることができる。
水平基準線Ｄに対し画面上水平方向における輝
度の変化点は、溶接トーチ像Ｂの下端である。そ
して、一走査線を順次水平基準線Ｄから画面下方
に向つて調べていくことにより、水平基準線Ｄか
らの輝度変化点までの走査線数をカウントしてお
けば、距離STを求めることができる。このよう
にして求めた距離Ｔ等の特徴量が前述の如く、記
憶装置３８に記憶される。
度の変化点は、溶接トーチ像Ｂの下端である。そ
して、一走査線を順次水平基準線Ｄから画面下方
に向つて調べていくことにより、水平基準線Ｄか
らの輝度変化点までの走査線数をカウントしてお
けば、距離STを求めることができる。このよう
にして求めた距離Ｔ等の特徴量が前述の如く、記
憶装置３８に記憶される。
一方、第２のフイルタ３０によつて得られる画
像（第３図Ｂ）からは、溶融プール像Ｆの幅Ｗ
と、水平基準線Ｄと溶融プール像Ｆの水平方向中
心線Ｇとの距離WPを検出することができる。
像（第３図Ｂ）からは、溶融プール像Ｆの幅Ｗ
と、水平基準線Ｄと溶融プール像Ｆの水平方向中
心線Ｇとの距離WPを検出することができる。
それでは、上記幅Ｗ等の求め方を簡単に述べ
る。
る。
画面情報の一走査線毎の輝度の変化を調べる。
輝度の変化の位置を垂直基準線Ａからカウントし
ておけば、溶融プール像Ｆの幅が求まる。各走査
線におけるこの幅を比較し、一番大きい幅を得れ
ば、水平方向中心線Ｇの幅Ｗとなる。このときの
水平基準線Ｄからの走査線数をカウントしておけ
ば、距離WPとなる。この距離WP等の特徴量が
記憶装置３８に記憶される。
輝度の変化の位置を垂直基準線Ａからカウントし
ておけば、溶融プール像Ｆの幅が求まる。各走査
線におけるこの幅を比較し、一番大きい幅を得れ
ば、水平方向中心線Ｇの幅Ｗとなる。このときの
水平基準線Ｄからの走査線数をカウントしておけ
ば、距離WPとなる。この距離WP等の特徴量が
記憶装置３８に記憶される。
以上の第１のフイルタ２８と第２のフイルタ３
０を通して得られる前記各特徴量を再び演算回路
３６に送り、一方の特徴量Ｔ、ST、Ｋ、KDと、
他方の特徴量Ｗ、WPとを組合せて、制御要素を
演算する。垂直基準線Ａと水平基準線Ｄは、第３
図Ａと第３図Ｂで共通であるため、これらの特徴
量を組合せて演算することが可能である。この制
御要素は、アーク溶接装置の溶接条件の適否を判
定するものであり、本実施例ではエクステンシヨ
ン（WP−ST）、開先幅と溶融プール幅の比
（Ｗ／Ｋ）、及び、開先内における溶接トーチの位
置（Ｔ−KD−1/2Ｋ）からなる、尚、制御要素
の種類は、これらのものに限定されず、溶接トー
チの設定状況（Ｔ−KD−溶接トーチ幅の半分）
等を含めれば、より多面的な制御を行なうことが
できる。
０を通して得られる前記各特徴量を再び演算回路
３６に送り、一方の特徴量Ｔ、ST、Ｋ、KDと、
他方の特徴量Ｗ、WPとを組合せて、制御要素を
演算する。垂直基準線Ａと水平基準線Ｄは、第３
図Ａと第３図Ｂで共通であるため、これらの特徴
量を組合せて演算することが可能である。この制
御要素は、アーク溶接装置の溶接条件の適否を判
定するものであり、本実施例ではエクステンシヨ
ン（WP−ST）、開先幅と溶融プール幅の比
（Ｗ／Ｋ）、及び、開先内における溶接トーチの位
置（Ｔ−KD−1/2Ｋ）からなる、尚、制御要素
の種類は、これらのものに限定されず、溶接トー
チの設定状況（Ｔ−KD−溶接トーチ幅の半分）
等を含めれば、より多面的な制御を行なうことが
できる。
このようにして求めた制御要素の値が、予め設
定された範囲にあるか否かを、更に演算回路３６
で判定し、その判定結果である判定信号が出力装
置４４に送られる。そして、出力装置４４から前
記溶接装置制御部５０に前記判定信号が送られ
る。
定された範囲にあるか否かを、更に演算回路３６
で判定し、その判定結果である判定信号が出力装
置４４に送られる。そして、出力装置４４から前
記溶接装置制御部５０に前記判定信号が送られ
る。
溶接装置制御部５０は、アーク溶接装置５８の
溶接条件を制御するものであり、溶接電源制御器
５２と、溶接ポジシヨナ制御器５４と、溶接機制
御器５６とからなる。ここで、アーク溶接装置５
８は、溶接トーチ１４の他に既述した移動台車、
台車駆動モータ、溶接トーチに対する幅方向調整
用モータ、同じく垂直方向調整用モータ、及び溶
接電源等を含むものである。溶接電源制御器５２
は、前記判定信号を受けてアーク溶接装置５８の
溶接電源に溶接電流制御信号及びアーク電圧制御
信号を送る。溶接ポジシヨナ制御器５４は、前記
判定信号を受けて台車駆動モータに制御信号を送
る。移動台車の移動速度は溶接トーチの溶接方向
への移動速度になるため、このトーチ移動速度が
制御されることになる。溶接機制御器５６は、前
記判定信号を受けて溶接トーチ１４に対する幅方
向調整用モータ及び垂直方向調整用モータに制御
信号を送る。これにより、それぞれ溶接トーチ１
４の開先内における幅方向の位置及び溶融プール
からの高さが調整される。
溶接条件を制御するものであり、溶接電源制御器
５２と、溶接ポジシヨナ制御器５４と、溶接機制
御器５６とからなる。ここで、アーク溶接装置５
８は、溶接トーチ１４の他に既述した移動台車、
台車駆動モータ、溶接トーチに対する幅方向調整
用モータ、同じく垂直方向調整用モータ、及び溶
接電源等を含むものである。溶接電源制御器５２
は、前記判定信号を受けてアーク溶接装置５８の
溶接電源に溶接電流制御信号及びアーク電圧制御
信号を送る。溶接ポジシヨナ制御器５４は、前記
判定信号を受けて台車駆動モータに制御信号を送
る。移動台車の移動速度は溶接トーチの溶接方向
への移動速度になるため、このトーチ移動速度が
制御されることになる。溶接機制御器５６は、前
記判定信号を受けて溶接トーチ１４に対する幅方
向調整用モータ及び垂直方向調整用モータに制御
信号を送る。これにより、それぞれ溶接トーチ１
４の開先内における幅方向の位置及び溶融プール
からの高さが調整される。
尚、溶接装置制御部５０からアーク溶接装置５
８に出力される制御信号は、上記したすべての制
御信号を同時に送るものである必要はない。例え
ば、先ず溶接ポジシヨナ制御器５４からの制御信
号だけを送り、溶接トーチ１４の移動速度だけを
変え、その結果良好な溶接が行なえれば、溶接電
流等は変えず、そうでない場合に更に溶接電源制
御器５２から制御信号を送つて溶接電流等を変
え、その結果をまた判定するという方法でもよ
い。
８に出力される制御信号は、上記したすべての制
御信号を同時に送るものである必要はない。例え
ば、先ず溶接ポジシヨナ制御器５４からの制御信
号だけを送り、溶接トーチ１４の移動速度だけを
変え、その結果良好な溶接が行なえれば、溶接電
流等は変えず、そうでない場合に更に溶接電源制
御器５２から制御信号を送つて溶接電流等を変
え、その結果をまた判定するという方法でもよ
い。
以上のようにして、アーク溶接装置５８の溶接
条件が適となる方向に自動制御されることにな
る。
条件が適となる方向に自動制御されることにな
る。
なお、前記実施例においては、フイルタの交換
方法として回転方法を用いたが、回転フイルタに
限定されず平行移動等の他の方法によることも可
能である。
方法として回転方法を用いたが、回転フイルタに
限定されず平行移動等の他の方法によることも可
能である。
本発明に係る方法によれば、波長域の異なる第
１の光学情報と第２の光学情報を同期信号に同期
させて交互に光学装置に取込み、画像処理装置で
前記第１の光学情報から対応する一方の特徴量を
算出し、第２の光学情報から対応する他方の特徴
量を前記一方の特徴量と個別に算出し、それらの
両特徴量を組合せて、溶接条件の適否を判定する
ための制御要素を演算するようにしたので、光学
装置の解像度が低下せず、また光の不安定による
画像の不鮮明、光学ノイズ等の影響を受けにくく
なり、この制御要素を正確に求めることが可能と
なる。
１の光学情報と第２の光学情報を同期信号に同期
させて交互に光学装置に取込み、画像処理装置で
前記第１の光学情報から対応する一方の特徴量を
算出し、第２の光学情報から対応する他方の特徴
量を前記一方の特徴量と個別に算出し、それらの
両特徴量を組合せて、溶接条件の適否を判定する
ための制御要素を演算するようにしたので、光学
装置の解像度が低下せず、また光の不安定による
画像の不鮮明、光学ノイズ等の影響を受けにくく
なり、この制御要素を正確に求めることが可能と
なる。
また、本発明に係る装置によれば、上記方法を
構造簡単にして実施することができる。
構造簡単にして実施することができる。
第１図はアーク溶接における溶接部状況を示す
斜視図、第２図は本発明に係るアーク溶接装置の
実施例の構成を示すブロツク線図、第３図は前記
実施例における入力画像を示す図である。 １０，１２……被溶接材、１４……溶接トー
チ、１６……溶接ワイヤ、１８……アーク、１９
……光学装置、２０……テレビカメラ本体、２２
……レンズ、２４……フイルタ回転治具、２６…
…フイルタ回転用モータ、２８……第１のフイル
タ、３０……第２のフイルタ、３１……同期信号
発生器、３２……モータ駆動回路、３３……画像
処理装置、３４……画像入力回路、３６……演算
回路、３８……記憶装置、４４……出力装置、５
０……溶接装置制御部、５２……溶接電源制御
器、５４……溶接ポジシヨナ制御器、５６……溶
接機制御器、５８……アーク溶接装置。
斜視図、第２図は本発明に係るアーク溶接装置の
実施例の構成を示すブロツク線図、第３図は前記
実施例における入力画像を示す図である。 １０，１２……被溶接材、１４……溶接トー
チ、１６……溶接ワイヤ、１８……アーク、１９
……光学装置、２０……テレビカメラ本体、２２
……レンズ、２４……フイルタ回転治具、２６…
…フイルタ回転用モータ、２８……第１のフイル
タ、３０……第２のフイルタ、３１……同期信号
発生器、３２……モータ駆動回路、３３……画像
処理装置、３４……画像入力回路、３６……演算
回路、３８……記憶装置、４４……出力装置、５
０……溶接装置制御部、５２……溶接電源制御
器、５４……溶接ポジシヨナ制御器、５６……溶
接機制御器、５８……アーク溶接装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光学装置を用いてアーク溶接部の光学情報を
取込み、画像処理装置を用いて前記光学情報に基
いてアーク溶接装置の溶接条件を自動制御するア
ーク溶接の自動制御方法において、 前記光学装置を用いて500〜600nｍの波長域か
らの第１の光学情報と1000nｍ以上の波長域から
の第２の光学情報を前記光学装置と画像処理装置
とを同期させる同期信号に同期させて交互に切り
換えて取込み、 前記画像処理装置を用いて前記第１の光学情報
及び第２の光学情報を標本化及び２値化してアー
ク溶接部の特徴量を個別に求め、第１の光学情報
及び第２の光学情報に対応する各特徴量を組合せ
て制御要素を演算し、この制御要素に基いて前記
溶接条件の適否を判定すると共に該溶接条件を適
とする方向に制御することを特徴とするアーク溶
接の自動制御方法。 ２ 前記第１の光学情報は開先形状と溶接トーチ
位置であり、前記第２の光学情報は溶融プールの
形状であり、 前記第１の光学情報に基いて求まる特徴量は垂
直基準線と溶接トーチ像の垂直方向中心線との距
離（Ｔ）、水平基準線と溶接トーチ像の先端間の
距離（ST）、開先像の幅(K)、及び垂直基準線と開
先像の端面までの距離（KD）であり、前記第２
の光学情報に基づいて求まる特徴量は溶融プール
像の幅（Ｗ）、及び水平基準線と溶融プール像の
水平方向中心線との距離（WP）であり、 前記制御要素はエクステンシヨン（WP−
ST）、開先幅と溶融プール幅の比（Ｗ／Ｋ）、開
先内における溶接トーチの位置（Ｔ−KD−1/2
Ｋ）であり、 前記溶接条件は溶接電流、アーク電圧、溶接ト
ーチの溶接方向への移動速度、溶接トーチの開先
内における開先幅方向位置、及び溶接トーチの開
先内における垂直方向位置である特許請求の範囲
第１項記載のアーク溶接の自動制御方法。 ３ アーク溶接部の光学情報を取り込む光学装置
と、前記光学情報を標本化及び２値化する処理を
経て制御要素を演算し、その制御要素に基いて溶
接条件の適否を判定し、その判定結果である判定
信号を出力する画像処理装置と、前記判定信号を
受けてアーク溶接装置の溶接条件を適とする方向
に制御する溶接装置制御部とを有するアーク溶接
の自動制御装置において、 前記光学装置は、該光学装置と前記画像処理装
置とを同期させる同期信号に同期して切り換えら
れ且つ通過波長域が500〜600nｍの第１のフイル
タと1000nｍ以上の第２のフイルタからなる通過
波長域の異なるフイルタをレンズ系部分に有し、 前記画像処理装置は、前記第１のフイルタ及び
第２のフイルタで各々とられた第１光学情報及び
第２光学情報を個別に標本化及び２値化する画像
入力回路と、前記標本化及び２値化された各フイ
ルタ毎の個別情報からアーク溶接部の特徴量を個
別に算出し、該特徴量を記憶装置に記憶させ、前
記各フイルタに対応する各特徴量を組合せて制御
要素を演算し、溶接条件の適否を判定し、その判
定信号を前記溶接装置制御部に出力する演算回路
とを有することを特徴とするアーク溶接の自動制
御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP622978A JPS5499754A (en) | 1978-01-25 | 1978-01-25 | Method and apparatus for automatic control of arc welding |
| US06/005,075 US4280137A (en) | 1978-01-25 | 1979-01-22 | Method and apparatus for automatically controlling arc welding |
| GB7902392A GB2013373B (en) | 1978-01-25 | 1979-01-23 | Method and apparatus for automatically controlling arc welding |
| DE2902643A DE2902643C2 (de) | 1978-01-25 | 1979-01-24 | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen fotoelektrischen Lichtbogenschweißregelung |
| FR7901816A FR2415512A1 (fr) | 1978-01-25 | 1979-01-24 | Procede et dispositif de commande automatique de soudage a l'arc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP622978A JPS5499754A (en) | 1978-01-25 | 1978-01-25 | Method and apparatus for automatic control of arc welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5499754A JPS5499754A (en) | 1979-08-06 |
| JPS6345911B2 true JPS6345911B2 (ja) | 1988-09-12 |
Family
ID=11632678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP622978A Granted JPS5499754A (en) | 1978-01-25 | 1978-01-25 | Method and apparatus for automatic control of arc welding |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4280137A (ja) |
| JP (1) | JPS5499754A (ja) |
| DE (1) | DE2902643C2 (ja) |
| FR (1) | FR2415512A1 (ja) |
| GB (1) | GB2013373B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0531778Y2 (ja) * | 1988-10-26 | 1993-08-16 |
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