JPS6350110B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6350110B2 JPS6350110B2 JP2774880A JP2774880A JPS6350110B2 JP S6350110 B2 JPS6350110 B2 JP S6350110B2 JP 2774880 A JP2774880 A JP 2774880A JP 2774880 A JP2774880 A JP 2774880A JP S6350110 B2 JPS6350110 B2 JP S6350110B2
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- JP
- Japan
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- light
- optical
- fibers
- systems
- planar shape
- Prior art date
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- Expired
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 22
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、光学式の開先溶接線の位置検出セ
ンサに関するものである。
ンサに関するものである。
従来、前述のようなセンサは種々提案されてい
るが、今なお自動溶接ロボツトに装着して満足な
結果の得られるものがなく、課題となつている。
るが、今なお自動溶接ロボツトに装着して満足な
結果の得られるものがなく、課題となつている。
この発明は前述事情に鑑みなされたものであつ
て、２本の第１光学繊維を経由して交互に発光さ
れ、集光レンズにより集光された各照射面の一部
が重なるように２系統の投光軸を形成するととも
に、前記各照射面からの反射光を２本の第２光学
繊維を経由してそれぞれ別々に受光するべくし、
また前記２系統の投光軸はワークの開先溶接線に
対し直交方向にまたいで照射するべく配置すると
ともに、前記第２光学繊維はその先端光軸を前記
投光軸と同軸とし、さらには前記各集光レンズは
平面形状をほぼ半円形とするとともに、それら両
集光レンズが平面形状ほぼ円形となるように接合
することによつて、検出精度の良好な、また溶接
トーチ近辺には突起物がなくて溶接容易、かつ溶
接熱やスパツタの影響を受け難い、しかも前記集
光レンズをコンパクト化できる、開先溶接線の位
置検出センサを提供せんとするものである。
て、２本の第１光学繊維を経由して交互に発光さ
れ、集光レンズにより集光された各照射面の一部
が重なるように２系統の投光軸を形成するととも
に、前記各照射面からの反射光を２本の第２光学
繊維を経由してそれぞれ別々に受光するべくし、
また前記２系統の投光軸はワークの開先溶接線に
対し直交方向にまたいで照射するべく配置すると
ともに、前記第２光学繊維はその先端光軸を前記
投光軸と同軸とし、さらには前記各集光レンズは
平面形状をほぼ半円形とするとともに、それら両
集光レンズが平面形状ほぼ円形となるように接合
することによつて、検出精度の良好な、また溶接
トーチ近辺には突起物がなくて溶接容易、かつ溶
接熱やスパツタの影響を受け難い、しかも前記集
光レンズをコンパクト化できる、開先溶接線の位
置検出センサを提供せんとするものである。
以下この発明の実施例を詳述する。
Ｗ…ワークであり、WLはその開先溶接線であ
る。
る。
１…光源（実施例ではレーザ光源）である。
２…光源１からの光を２系統に分割するべくし
た手段である。
た手段である。
３…手段２で分割された光を、前記２系統に対
して交互に通過させるべくした切換手段であり、
変調器としての機能を有する。
して交互に通過させるべくした切換手段であり、
変調器としての機能を有する。
４，５…手段３を通過した光を案内する第１光
学繊維であり、その投光軸Ａ，Ｂは、ワークＷ表
面の照射面が一部重なるべく構成されている。
学繊維であり、その投光軸Ａ，Ｂは、ワークＷ表
面の照射面が一部重なるべく構成されている。
６，７…それぞれ繊維４，５先端側に配置した
集光レンズであり、それぞれ平面形状ほぼ半円形
である。そしてこれらレンズ６，７は、平面形状
ほぼ円形となるように接合して組合わされてい
る。
集光レンズであり、それぞれ平面形状ほぼ半円形
である。そしてこれらレンズ６，７は、平面形状
ほぼ円形となるように接合して組合わされてい
る。
８，９…ワークＷ表面からの両反射光を別々に
受光する第２光学繊維であり、その光軸は光軸
Ａ，Ｂと同軸に構成され、途中で繊維４，５から
分岐されている。
受光する第２光学繊維であり、その光軸は光軸
Ａ，Ｂと同軸に構成され、途中で繊維４，５から
分岐されている。
１０，１１…繊維８，９からの光を電気信号に
変換する光電変換器であり、復調器としての機能
を有する。なお繊維８、変換器１０で光軸Ａに対
する反射光の受光手段C1が、また繊維９、変換
器１１で光軸Ｂに対する反射光の受光手段C2が、
それぞれ構成されている。
変換する光電変換器であり、復調器としての機能
を有する。なお繊維８、変換器１０で光軸Ａに対
する反射光の受光手段C1が、また繊維９、変換
器１１で光軸Ｂに対する反射光の受光手段C2が、
それぞれ構成されている。
１２，１３…変換器１０，１１からの電気信号
のバンドパスフイルタであり、切換手段３と同調
する同調器としての機能を有する。
のバンドパスフイルタであり、切換手段３と同調
する同調器としての機能を有する。
１４，１５…フイルタ１２，１３の出力信号の
ACアンプである。
ACアンプである。
１６…アンプ１４，１５の出力値の演算手段
（実施例では加算器）である。
（実施例では加算器）である。
１７…加算器１６の出力の検波器であり、切換
手段３からの切換え同期信号が入力される。
手段３からの切換え同期信号が入力される。
さらにこの実施例の作用を述べる。
今、この実施例検出装置は、第１図のように繊
維４，５先端がワークＷの溶接線WL上方に下向
きに位置され、かつ両光軸Ａ，Ｂが溶接線WLに
対して直角方向にまたいで照射するべく配置され
ているものとする。
維４，５先端がワークＷの溶接線WL上方に下向
きに位置され、かつ両光軸Ａ，Ｂが溶接線WLに
対して直角方向にまたいで照射するべく配置され
ているものとする。
そこで光源１からレーザ光を発すると、手段２
によりそのレーザ光は２系統に分割され、さらに
は切換手段３によりその分割されたレーザ光は、
前記２系統を交互に通過する。するとレーザ光
は、繊維４，５を交互に通過し、レンズ６，７に
より集光されて、ワークＷ表面を交互に照射する
ことになる。なおこの照射面を仮りにSa，Sbと
称することにするが、この照射面Sa，Sbは一部
重なるべくなされている。
によりそのレーザ光は２系統に分割され、さらに
は切換手段３によりその分割されたレーザ光は、
前記２系統を交互に通過する。するとレーザ光
は、繊維４，５を交互に通過し、レンズ６，７に
より集光されて、ワークＷ表面を交互に照射する
ことになる。なおこの照射面を仮りにSa，Sbと
称することにするが、この照射面Sa，Sbは一部
重なるべくなされている。
そして各光軸Ａ，Ｂを経由したレーザ光のワー
クＷ表面からの反射光は、それぞれ同じ光軸Ａ，
Ｂを経由して繊維８，９を通過し、変換器１０，
１１により電気信号に変換され、さらにはフイル
タ１２，１３、アンプ１４，１５を経て加算器１
６に入力される。
クＷ表面からの反射光は、それぞれ同じ光軸Ａ，
Ｂを経由して繊維８，９を通過し、変換器１０，
１１により電気信号に変換され、さらにはフイル
タ１２，１３、アンプ１４，１５を経て加算器１
６に入力される。
そこで今、照射面Sa，Sbが第３図のように溶
接線WLよりも右に片寄つていたとすると、繊維
８，９を通過する反射光量の差は、照射面Sa，
Sbが溶接線WLから片寄つた距離ｄに比例する。
接線WLよりも右に片寄つていたとすると、繊維
８，９を通過する反射光量の差は、照射面Sa，
Sbが溶接線WLから片寄つた距離ｄに比例する。
まずこのことを証明するが、照射面Sa，Sbの
半径をＲ、照射面Sa，Sbの中心間距離を2D、開
先幅をｗ、照射面Saで照射される溶接線WLの長
さを2La、照射面Sbで照射される溶接線WLの長
さを2Lbと仮定する。すると 2La＝２√2−（−）2 2Lb＝２√2−（＋）2 開先部分からの反射光が弱いので、比例定数α
を用いて照射面Sa，Sbからの各反射光量Ha，
Hbを表わすと次のようになる。
半径をＲ、照射面Sa，Sbの中心間距離を2D、開
先幅をｗ、照射面Saで照射される溶接線WLの長
さを2La、照射面Sbで照射される溶接線WLの長
さを2Lbと仮定する。すると 2La＝２√2−（−）2 2Lb＝２√2−（＋）2 開先部分からの反射光が弱いので、比例定数α
を用いて照射面Sa，Sbからの各反射光量Ha，
Hbを表わすと次のようになる。
Ha＝Ｋ（１−α2w.La／πR2）
Hb＝Ｋ（１−α2w.Lb／πR2）（ただし、Ｋは常数、α
＜１）
従つて両反射光量の差は、
そこでｄが小さい範囲ならば、
となり、反射光量の差は、ｄに比例することにな
る。
る。
従つてアンプ１４からの出力は第４図イの破
線、アンプ１５からの出力は第４図イの実線のよ
うになる。さらには加算器１６からの出力は、第
４図ロのようになり、これを同期検波器１７によ
り検波すると、第４図ハのようにプラスの出力が
得られる。この出力値が前記溶接線WLから右に
片寄つた距離ｄに相当することになるので、その
後は図示しないが公知のサーボ制御装置により例
えばワークＷを右に移動させて、溶接線WLを両
照射面Sa，Sbの中央に位置させるべく制御すれ
ばよい。
線、アンプ１５からの出力は第４図イの実線のよ
うになる。さらには加算器１６からの出力は、第
４図ロのようになり、これを同期検波器１７によ
り検波すると、第４図ハのようにプラスの出力が
得られる。この出力値が前記溶接線WLから右に
片寄つた距離ｄに相当することになるので、その
後は図示しないが公知のサーボ制御装置により例
えばワークＷを右に移動させて、溶接線WLを両
照射面Sa，Sbの中央に位置させるべく制御すれ
ばよい。
また逆に照射面Sa，Sbが第５図のような状態、
すなわち照射面Sa，Sbが溶接線WLよりも左に
片寄つていたとすると、アンプ１４からの出力は
第６図イの破線、アンプ１５からの出力は第６図
イの実線ようになる。さらには加算器１６からの
出力は第６図ロのようになり、これを検波器１７
で検波すると、第６図ハのようにマイナスの出力
が得られる。この出力値が、溶接線WLから左に
片寄つた距離に相当する。よつて前回同様、公知
のサーボ制御装置により溶接線WLを両照射面
Sa，Sbの中央に位置させるべく制御すればよい。
すなわち照射面Sa，Sbが溶接線WLよりも左に
片寄つていたとすると、アンプ１４からの出力は
第６図イの破線、アンプ１５からの出力は第６図
イの実線ようになる。さらには加算器１６からの
出力は第６図ロのようになり、これを検波器１７
で検波すると、第６図ハのようにマイナスの出力
が得られる。この出力値が、溶接線WLから左に
片寄つた距離に相当する。よつて前回同様、公知
のサーボ制御装置により溶接線WLを両照射面
Sa，Sbの中央に位置させるべく制御すればよい。
以上のようにして溶接線WLの位置を検出する
ことができる。
ことができる。
なおこの実施例では、光源１にレーザを使用し
ているので、その光を繊維４，５，８，９に通過
させ易く、しかも繊維８，９にはいる反射光のノ
イズも少なくて済む。また検波器１７には、切換
手段３からの同期信号を入力して、その出力値が
プラス、マイナスの値として得られるようにして
いるが、フイルタ１２，１３を通過するノイズを
カツトする機能も含んでいるので、検波器１７の
出力値は信頼性が高い。
ているので、その光を繊維４，５，８，９に通過
させ易く、しかも繊維８，９にはいる反射光のノ
イズも少なくて済む。また検波器１７には、切換
手段３からの同期信号を入力して、その出力値が
プラス、マイナスの値として得られるようにして
いるが、フイルタ１２，１３を通過するノイズを
カツトする機能も含んでいるので、検波器１７の
出力値は信頼性が高い。
前述説明は実施例であり、例えば光源１は一般
的なランプであつてもよい。また切換手段３、フ
イルタ１２，１３は、他の種々の変調手段、同調
手段と置換してもよい。さらに両光軸Ａ，Ｂは途
中で交差させてもよい。さらには例えば変換器１
０，１１の前段に公知の光学フイルタを設けて、
反射光に含まれる不要光を除くようにしてもよ
い。その他各構成の均等物との置換もこの発明の
技術範囲に含まれることはもちろんである。
的なランプであつてもよい。また切換手段３、フ
イルタ１２，１３は、他の種々の変調手段、同調
手段と置換してもよい。さらに両光軸Ａ，Ｂは途
中で交差させてもよい。さらには例えば変換器１
０，１１の前段に公知の光学フイルタを設けて、
反射光に含まれる不要光を除くようにしてもよ
い。その他各構成の均等物との置換もこの発明の
技術範囲に含まれることはもちろんである。
この発明は前述したように、光源１からの光は
交互に第１光学繊維４，５および集光レンズ６，
７を経由して開先部分を照射するとともに、その
反射光は第２光学繊維８，９（その先端部は第１
光学繊維４，５の先端光軸と同軸）を経由して光
電変換器１０，１１に入射されるべくし、さらに
は集光レンズ６，７はそれぞれ平面形状ほぼ半円
形とするとともに、両集光レンズ６，７を接合し
て平面形状ほぼ円形に形成しているので、 (イ) 検出精度が良好であり、また繊維４，５，
８，９先端部分および集光レンズ６，７を除く
この発明センサの大部分を自動溶接ロボツトの
溶接トーチから遠隔した個所に取付けることが
でき、溶接トーチ近辺には突起物がなくなつて
溶接し易く、溶接熱やスパツタによる影響も受
け難い。
交互に第１光学繊維４，５および集光レンズ６，
７を経由して開先部分を照射するとともに、その
反射光は第２光学繊維８，９（その先端部は第１
光学繊維４，５の先端光軸と同軸）を経由して光
電変換器１０，１１に入射されるべくし、さらに
は集光レンズ６，７はそれぞれ平面形状ほぼ半円
形とするとともに、両集光レンズ６，７を接合し
て平面形状ほぼ円形に形成しているので、 (イ) 検出精度が良好であり、また繊維４，５，
８，９先端部分および集光レンズ６，７を除く
この発明センサの大部分を自動溶接ロボツトの
溶接トーチから遠隔した個所に取付けることが
でき、溶接トーチ近辺には突起物がなくなつて
溶接し易く、溶接熱やスパツタによる影響も受
け難い。
(ロ) また従来の円形の集光レンズを２枚用いた場
合に比し、集光レンズ６，７はコンパクトにな
り、しかも集光レンズ６，７の全面積に対する
有効利用面積率を大とすることができる。
合に比し、集光レンズ６，７はコンパクトにな
り、しかも集光レンズ６，７の全面積に対する
有効利用面積率を大とすることができる。
図はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１
図は全体系統図、第２図は集光レンズの平面図、
第３〜６図は作用説明図である。 図において、１……光源、Ａ，Ｂ……投光軸、
４，５……第１光学繊維、６，７……集光レン
ズ、８，９……第２光学繊維、Sa，Sb……照射
面、C1，C2……受光手段、１６……演算手段、
WL……開先溶接線、である。
図は全体系統図、第２図は集光レンズの平面図、
第３〜６図は作用説明図である。 図において、１……光源、Ａ，Ｂ……投光軸、
４，５……第１光学繊維、６，７……集光レン
ズ、８，９……第２光学繊維、Sa，Sb……照射
面、C1，C2……受光手段、１６……演算手段、
WL……開先溶接線、である。
Claims (1)
- １ ２本の第１光学繊維および集光レンズを経由
して交互に発光され、集光された各照射面の一部
が重なるべくした２系統の投光軸と、前記各照射
面からの反射光を２本の第２光学繊維を経由して
それぞれ別々に受光する２つの受光手段と、この
受光手段の出力値を演算する手段とを備え、前記
２系統の投光軸は、ワークの開先溶接線に対し直
交方向にまたいで照射するべく配置され、しかも
前記第２光学繊維はその先端光軸を前記投光軸と
同軸とし、また前記各集光レンズは、平面形状を
ほぼ半円形とするとともに、それら両集光レンズ
が平面形状ほぼ円形となるように接合され、前記
演算手段の出力値により前記開先溶接線の位置を
検出するべくしたセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2774880A JPS56122673A (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | Location detecting sensor of groove welding line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2774880A JPS56122673A (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | Location detecting sensor of groove welding line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56122673A JPS56122673A (en) | 1981-09-26 |
| JPS6350110B2 true JPS6350110B2 (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=12229645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2774880A Granted JPS56122673A (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | Location detecting sensor of groove welding line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56122673A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK0770445T3 (da) * | 1995-10-06 | 2002-02-18 | Elpatronic Ag | Fremgangsmåde til at kontrollere og postionere en stråle til bearbejdning af emner |
| JP5331965B2 (ja) * | 2008-03-12 | 2013-10-30 | 富山県 | 自動肉盛熔接システム |
-
1980
- 1980-03-04 JP JP2774880A patent/JPS56122673A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56122673A (en) | 1981-09-26 |
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