JPS6357150B2 - - Google Patents
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- JPS6357150B2 JPS6357150B2 JP22433082A JP22433082A JPS6357150B2 JP S6357150 B2 JPS6357150 B2 JP S6357150B2 JP 22433082 A JP22433082 A JP 22433082A JP 22433082 A JP22433082 A JP 22433082A JP S6357150 B2 JPS6357150 B2 JP S6357150B2
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- JP
- Japan
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- gap
- groove
- welding
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 32
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、開先ワークの溶接にあたり、倣い制
御と溶接条件の制御を目的として、光学式距離計
により得られた距離データから開先ワークの溶接
線を分類し、溶接線の位置およびギヤツプ幅を正
確に検出しようとすることに関する。
御と溶接条件の制御を目的として、光学式距離計
により得られた距離データから開先ワークの溶接
線を分類し、溶接線の位置およびギヤツプ幅を正
確に検出しようとすることに関する。
従来例の構成とその問題点
近年、小型、軽量の取扱い容易なスポツト光を
用いた光学式の距離計が開発され、位置検出のた
めに積極的に利用されるようになつてきた。しか
し、その利用法は光学式距離計の測定レンジが狭
いことや急斜面での測定ができないために物体ま
での距離を数点測定することにより得られたデー
タを処理して合同な物体の位置ずれや変形を検出
するのが大部分であつた。また溶接線の検出につ
いては隅肉(T型継手)の溶接線の検出を行つて
溶接トーチの倣い制御を行うことが一部試みられ
ていた。しかし、開先ワークの溶接線のようにギ
ヤツプの有無やフエイスの有無のように1つのワ
ークで形状が種々にわたりかつ形状を問題にする
ものについては、光学式の距離計を利用したもの
はなかつた。さらに開先溶接線の検出方法として
は、スリツト光を投光し、TVカメラによりその
画像をとり込み、その光像の折れ曲がり位置から
溶接線の位置やギヤツプ幅を検出することが試み
られていた。しかし、ガス切り面である開先溶接
線の微妙な形状が認識できないので検出精度が出
ない。特にフラツクスが使用される場合やごみや
スパツタのある場合には誤検出し易い。またスリ
ツト光像の反射光部の除去、画像入力時の画像の
焦点ボケ、装置が大がかりで高価である等の問題
点があり、実用化には至つていない。
用いた光学式の距離計が開発され、位置検出のた
めに積極的に利用されるようになつてきた。しか
し、その利用法は光学式距離計の測定レンジが狭
いことや急斜面での測定ができないために物体ま
での距離を数点測定することにより得られたデー
タを処理して合同な物体の位置ずれや変形を検出
するのが大部分であつた。また溶接線の検出につ
いては隅肉(T型継手)の溶接線の検出を行つて
溶接トーチの倣い制御を行うことが一部試みられ
ていた。しかし、開先ワークの溶接線のようにギ
ヤツプの有無やフエイスの有無のように1つのワ
ークで形状が種々にわたりかつ形状を問題にする
ものについては、光学式の距離計を利用したもの
はなかつた。さらに開先溶接線の検出方法として
は、スリツト光を投光し、TVカメラによりその
画像をとり込み、その光像の折れ曲がり位置から
溶接線の位置やギヤツプ幅を検出することが試み
られていた。しかし、ガス切り面である開先溶接
線の微妙な形状が認識できないので検出精度が出
ない。特にフラツクスが使用される場合やごみや
スパツタのある場合には誤検出し易い。またスリ
ツト光像の反射光部の除去、画像入力時の画像の
焦点ボケ、装置が大がかりで高価である等の問題
点があり、実用化には至つていない。
発明の目的
本発明は、前記従来例の問題点に留意してなさ
れたものであり、開先ワークの溶接線を8つに分
類することによつて複雑な形状でも正確にかつ簡
単に溶接線の位置を検出することを目的とするも
のである。
れたものであり、開先ワークの溶接線を8つに分
類することによつて複雑な形状でも正確にかつ簡
単に溶接線の位置を検出することを目的とするも
のである。
発明の構成
そのための構成として、本発明の検出方法は、
光学式距離計を用いて得られた距離情報をもとに
開先ワークの溶接線の位置およびギヤツプ幅を検
出する方法であつて、前記光学式距離計により前
記溶接線とほぼ直角方向に開先ワークの少くとも
一方の平坦部を含むようにして前記開先ワーク面
までの距離を一定ピツチ毎に検出し、前記検出に
より得られた距離データ列の中で前記開先ワーク
の平坦部の所のデータを基準としたときの最大値
を求め、前記最大値が前記開先ワークの板厚また
は溶接時に使用されるフラツクスの上昇分を減算
した値以上であればギヤツプありの開先ワークで
あるとし、一方前記検出により得られた距離デー
タ列において近傍の差分を順次とり、前記差分値
の絶対値が設定値以上であればフエイスありの開
先ワークとし、前記ギヤツプの有無と前記フエイ
スの有無によつて開先ワークを分類し、各分類に
よつて、溶接線の位置およびギヤツプ幅を検出す
ることを特徴とするものである。
光学式距離計を用いて得られた距離情報をもとに
開先ワークの溶接線の位置およびギヤツプ幅を検
出する方法であつて、前記光学式距離計により前
記溶接線とほぼ直角方向に開先ワークの少くとも
一方の平坦部を含むようにして前記開先ワーク面
までの距離を一定ピツチ毎に検出し、前記検出に
より得られた距離データ列の中で前記開先ワーク
の平坦部の所のデータを基準としたときの最大値
を求め、前記最大値が前記開先ワークの板厚また
は溶接時に使用されるフラツクスの上昇分を減算
した値以上であればギヤツプありの開先ワークで
あるとし、一方前記検出により得られた距離デー
タ列において近傍の差分を順次とり、前記差分値
の絶対値が設定値以上であればフエイスありの開
先ワークとし、前記ギヤツプの有無と前記フエイ
スの有無によつて開先ワークを分類し、各分類に
よつて、溶接線の位置およびギヤツプ幅を検出す
ることを特徴とするものである。
実施例の説明
以下、本発明の検出方法の実施例につき説明す
る。
る。
第1図において、光学式距離計1を台車やロボ
ツトのアーム等に取付け、左ワーク3と右ワーク
4とからなる開先ワークの開先溶接線2とほぼ直
角方向(X軸方向)に開先ワークの少くとも一方
の平坦部を含むようにして(図では両方の平坦部
を含んでいる)前記ワーク面までの距離を一定ピ
ツチ毎にx1からxlまで検出し、前記距離データか
らギヤツプ5の軸と溶接線位置(図ではギヤツプ
中心)を制御装置6にてつぎのような方法でマイ
コン等を用いて求め、溶接トーチの制御部へ伝達
するとともに台車がロボツトアーム等の制御部へ
伝達してつぎの所の検出にかかるようにする。ま
た溶接トーチの制御部では倣い制御と溶接条件
(溶接電流、溶接電圧、溶接速度等)の制御を行
う。このようにして溶接線方向(Z軸方向)に開
先溶接線の検出を順次くり返して自動的に溶接を
行うシステムに用いる。
ツトのアーム等に取付け、左ワーク3と右ワーク
4とからなる開先ワークの開先溶接線2とほぼ直
角方向(X軸方向)に開先ワークの少くとも一方
の平坦部を含むようにして(図では両方の平坦部
を含んでいる)前記ワーク面までの距離を一定ピ
ツチ毎にx1からxlまで検出し、前記距離データか
らギヤツプ5の軸と溶接線位置(図ではギヤツプ
中心)を制御装置6にてつぎのような方法でマイ
コン等を用いて求め、溶接トーチの制御部へ伝達
するとともに台車がロボツトアーム等の制御部へ
伝達してつぎの所の検出にかかるようにする。ま
た溶接トーチの制御部では倣い制御と溶接条件
(溶接電流、溶接電圧、溶接速度等)の制御を行
う。このようにして溶接線方向(Z軸方向)に開
先溶接線の検出を順次くり返して自動的に溶接を
行うシステムに用いる。
第2図において、aはギヤツプありでかつ左右
フエイスありの開先ワークの溶接線の断面図であ
り、左ワーク3と右ワーク4とからなる開先溶接
線2はギヤツプ幅5dをもち裏板7の所にフラツ
クス8が置かれている。bは前記aの状態を光学
式距離計にて得た距離データを右ワーク4の平坦
部を基準(平坦部の複数個のデータの平坦値を0
とする)にして得たものである。さらにXpの位
置でYは距離データの最大値Ypを有し、この最
大値Ypが概知である開先ワークの板厚Ytよりも
大きければギヤツプのある開先ワークであるとす
る。bの場合、YpYtでギヤツプありである。
ただし開先ワークはサブマージ溶接等が行われ、
一般にフラツクス8が使用されるので、フラツク
スの上昇分Fを減算したYt-f=Yt−Fという値を
開先ワークの板厚Ytの代わりに用いた方がよい。
cはbの距離データ列の各点の近傍の差分を順次
とることにより得たものである。
フエイスありの開先ワークの溶接線の断面図であ
り、左ワーク3と右ワーク4とからなる開先溶接
線2はギヤツプ幅5dをもち裏板7の所にフラツ
クス8が置かれている。bは前記aの状態を光学
式距離計にて得た距離データを右ワーク4の平坦
部を基準(平坦部の複数個のデータの平坦値を0
とする)にして得たものである。さらにXpの位
置でYは距離データの最大値Ypを有し、この最
大値Ypが概知である開先ワークの板厚Ytよりも
大きければギヤツプのある開先ワークであるとす
る。bの場合、YpYtでギヤツプありである。
ただし開先ワークはサブマージ溶接等が行われ、
一般にフラツクス8が使用されるので、フラツク
スの上昇分Fを減算したYt-f=Yt−Fという値を
開先ワークの板厚Ytの代わりに用いた方がよい。
cはbの距離データ列の各点の近傍の差分を順次
とることにより得たものである。
XS1の位置で差分値は最大値YS1を有し、XS2
の位置で差分値は最小値YS2を有し、各々の絶対
値を実験により求めた設定値YCよりも大きいか
小さいかでフエイスの有無を判断する。cの場
合、YS1YC、|YS2|YCであるので左のワ
ーク3と右のワーク4は両方ともフエイスありで
ある。XS1とXS2の位置はフエイス部の位置によ
く対応するのでギヤツプ5の幅はGW=XS2−
XS1で求めることができ、溶接線位置はGC=1/2 (XS2−XS1)と求めることができる。
の位置で差分値は最小値YS2を有し、各々の絶対
値を実験により求めた設定値YCよりも大きいか
小さいかでフエイスの有無を判断する。cの場
合、YS1YC、|YS2|YCであるので左のワ
ーク3と右のワーク4は両方ともフエイスありで
ある。XS1とXS2の位置はフエイス部の位置によ
く対応するのでギヤツプ5の幅はGW=XS2−
XS1で求めることができ、溶接線位置はGC=1/2 (XS2−XS1)と求めることができる。
第3図において、aはギヤツプありでかつ左右
フエイスなしの開先ワークの溶接線の断面図であ
る。bよりYp>Ytであるのでギヤツプありと判
定し、cよりXS1の位置での差分の最大値YS1<
YCであり、XS2の位置での差分の最小値の絶対
値|YS2|<YCであるので左ワーク3と右ワー
ク4はフエイスなしと判断する。この場合、板厚
YtよりもD1上つた所:Y=Yt−D1とさらにD2上
つた所:Y=Yt−(D1+D2)の位置に最も近い距
離データを有する走査方向のX軸座標を左のワー
ク3から、X1,X3と右のワーク4からX2,X4と
を求め、さらに各々Y=Ytの位置すなわちP点、
Q点でのX座標Px=X1+D1/D2(X1−X3)、Qx= X2−D1/D2(X4−X2)を求める。すなわち斜面途 中の2点から板厚面での位置を外挿法によつて求
めるのである。ギヤツプ5の幅GW=Qx−Pxで、
溶接線位置はGC=1/2(Px+Qx)で求められる。
フエイスなしの開先ワークの溶接線の断面図であ
る。bよりYp>Ytであるのでギヤツプありと判
定し、cよりXS1の位置での差分の最大値YS1<
YCであり、XS2の位置での差分の最小値の絶対
値|YS2|<YCであるので左ワーク3と右ワー
ク4はフエイスなしと判断する。この場合、板厚
YtよりもD1上つた所:Y=Yt−D1とさらにD2上
つた所:Y=Yt−(D1+D2)の位置に最も近い距
離データを有する走査方向のX軸座標を左のワー
ク3から、X1,X3と右のワーク4からX2,X4と
を求め、さらに各々Y=Ytの位置すなわちP点、
Q点でのX座標Px=X1+D1/D2(X1−X3)、Qx= X2−D1/D2(X4−X2)を求める。すなわち斜面途 中の2点から板厚面での位置を外挿法によつて求
めるのである。ギヤツプ5の幅GW=Qx−Pxで、
溶接線位置はGC=1/2(Px+Qx)で求められる。
なお、ワーク面がガス切断のために大きく変形し
ている場合は斜面途中の点を3点以上求めてPx,
Qxを平均化すればばらつきが小さくなる。また
データチエツクの一例としてX1−X3、X4−X2の
値がある決めた値uよりも大きければ形状異常と
して認識不能とする。
ている場合は斜面途中の点を3点以上求めてPx,
Qxを平均化すればばらつきが小さくなる。また
データチエツクの一例としてX1−X3、X4−X2の
値がある決めた値uよりも大きければ形状異常と
して認識不能とする。
距離データの最大値Ypが板厚Ytよりも小さけ
ればギヤツプなしの開先溶接線とし、ギヤツプ幅
GW=0とし、溶接線位置はフエイスの有無に応
じてギヤツプありのものに準じる。ただしフエイ
スがない場合の外挿に使用する点は板厚Ytでは
なく、最大値YpからD1上つた所:Y=Yp−D1と
さらにD2上つた所:Y=Yp−(D1+D2)の位置
に最も近いものとする。これはフエイスの高さの
ばらつきが大きいために板厚Ytを基準に求める
より確実性がある。溶接線の位置をYpのデータ
をもつXpの位置にしないのはごみ等のために誤
検出するのを防ぐためである。
ればギヤツプなしの開先溶接線とし、ギヤツプ幅
GW=0とし、溶接線位置はフエイスの有無に応
じてギヤツプありのものに準じる。ただしフエイ
スがない場合の外挿に使用する点は板厚Ytでは
なく、最大値YpからD1上つた所:Y=Yp−D1と
さらにD2上つた所:Y=Yp−(D1+D2)の位置
に最も近いものとする。これはフエイスの高さの
ばらつきが大きいために板厚Ytを基準に求める
より確実性がある。溶接線の位置をYpのデータ
をもつXpの位置にしないのはごみ等のために誤
検出するのを防ぐためである。
左ワーク3はフエイスなしで右ワーク4はフエ
イスありのようなものはPxとXS2を求めてギヤツ
プ幅、溶接線の位置を求める。
イスありのようなものはPxとXS2を求めてギヤツ
プ幅、溶接線の位置を求める。
第4図に開先ワークの分類を示し、データパタ
ーンと検出式を示す。データパターン上の横線は
板厚Yt、差分値YCを参考のために入れている。
ーンと検出式を示す。データパターン上の横線は
板厚Yt、差分値YCを参考のために入れている。
差分は隣り合つたデータのものをとつてもよい
が2、3点離れた所のものをとつた方がピークが
出易い場合がある。差分値の設定値YCと比較す
る差分データをギヤツプ部近傍に限ればワーク斜
面部のスパツタやごみの影響を小さくすることが
できる。また前記ギヤツプ部近傍は前に走査して
得た溶接線位置をもとにそれから走査方向(X軸
方向)に±2mmとすればよい。板厚に適したD1,
D2,YC,Fの値を選ぶ。
が2、3点離れた所のものをとつた方がピークが
出易い場合がある。差分値の設定値YCと比較す
る差分データをギヤツプ部近傍に限ればワーク斜
面部のスパツタやごみの影響を小さくすることが
できる。また前記ギヤツプ部近傍は前に走査して
得た溶接線位置をもとにそれから走査方向(X軸
方向)に±2mmとすればよい。板厚に適したD1,
D2,YC,Fの値を選ぶ。
発明の効果
本発明の検出方法によれば、次のような優れた
効果を奏する。
効果を奏する。
(1) 開先ワークをギヤツプの有無、フエイスの有
無によつて少なくとも8つに分類することによ
つて、ギヤツプ幅と溶接線位置を精度よく検出
できる。
無によつて少なくとも8つに分類することによ
つて、ギヤツプ幅と溶接線位置を精度よく検出
できる。
(2) フラツクスが置かれていても、フラツクスの
凹凸形状に左右されないで検出できる。
凹凸形状に左右されないで検出できる。
(3) ギヤツプなしのワークでも溶接線の位置を、
単に距離データの最大値Ypをもつ位置をとら
ないだけでなく、形状を考慮した求め方をして
いるので、ごみの影響を除外し易く精度が良
い。
単に距離データの最大値Ypをもつ位置をとら
ないだけでなく、形状を考慮した求め方をして
いるので、ごみの影響を除外し易く精度が良
い。
(4) 処理が簡単で処理時間も短かい。
(5) ロボツトのアームや台車等に取付けて、自動
溶接の実現を可能とする。
溶接の実現を可能とする。
第1図は本発明の検出方法を実施する装置の一
実施例の斜視図、第2図aはギヤツプありで左右
ワークともにフエイスありの場合の同装置の断面
図、第2図bはその距離計による距離データ例の
説明図、第2図cはその差分データ例の説明図、
第3図aはギヤツプありで左右ワークともフエイ
スなしの場合の同装置の断面図、第3図bはその
距離計による距離データ例の説明図、第3図cは
その差分データ例の説明図、第4図は本発明によ
る開先ワークの分類を示す分類図である。 1……光学式距離計、2……開先溶接線、3…
…左ワーク、4……右ワーク、5……ギヤツプ、
6……制御装置、8……フラツクス、Yp……距
離データ列の中で前記ワークの平坦部の所のデー
タを基準としたときの最大値、Yt……ワークの
板厚、F……フラツクスの上昇分、Yt-f……溶接
時に使用されるフラツクスの上昇分Fを減算した
値、YC……設定値、GC……溶接線の位置、GW
……ギヤツプ幅。
実施例の斜視図、第2図aはギヤツプありで左右
ワークともにフエイスありの場合の同装置の断面
図、第2図bはその距離計による距離データ例の
説明図、第2図cはその差分データ例の説明図、
第3図aはギヤツプありで左右ワークともフエイ
スなしの場合の同装置の断面図、第3図bはその
距離計による距離データ例の説明図、第3図cは
その差分データ例の説明図、第4図は本発明によ
る開先ワークの分類を示す分類図である。 1……光学式距離計、2……開先溶接線、3…
…左ワーク、4……右ワーク、5……ギヤツプ、
6……制御装置、8……フラツクス、Yp……距
離データ列の中で前記ワークの平坦部の所のデー
タを基準としたときの最大値、Yt……ワークの
板厚、F……フラツクスの上昇分、Yt-f……溶接
時に使用されるフラツクスの上昇分Fを減算した
値、YC……設定値、GC……溶接線の位置、GW
……ギヤツプ幅。
Claims (1)
- 1 光学式距離計を用いて得られた距離情報をも
とに開先ワークの溶接線の位置およびギヤツプ幅
を検出する方法であつて、前記光学式距離計によ
り前記溶接線とほぼ直角方向に開先ワークの少く
とも一方の平坦部を含むようにして前記開先ワー
ク面までの距離を一定ピツチ毎に検出し、前記検
出により得られた距離データ列の中で前記開先ワ
ークの平坦部の所のデータを基準としたときの最
大値を求め、前記最大値が前記開先ワークの板厚
または溶接時に使用されるフラツクスの上昇分を
減算した値以上であればギヤツプありの開先ワー
クであるとし、一方前記検出により得られた距離
データ列において近傍の差分を順次とり、前記差
分値の絶対値が設定値以上であればフエイスあり
の開先ワークとし、前記ギヤツプの有無と前記フ
エイスの有無によつて開先ワークを分類し、各分
類によつて、溶接線の位置およびギヤツプ幅を検
出することを特徴とする開先ワークの溶接線の検
出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22433082A JPS59113981A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 開先ワ−クの溶接線の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22433082A JPS59113981A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 開先ワ−クの溶接線の検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59113981A JPS59113981A (ja) | 1984-06-30 |
JPS6357150B2 true JPS6357150B2 (ja) | 1988-11-10 |
Family
ID=16812061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22433082A Granted JPS59113981A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 開先ワ−クの溶接線の検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59113981A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH038034U (ja) * | 1989-06-13 | 1991-01-25 | ||
JPH0465641U (ja) * | 1990-10-11 | 1992-06-08 | ||
JPH0472044U (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-25 | ||
JPH0547000Y2 (ja) * | 1988-06-08 | 1993-12-09 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4591689A (en) * | 1985-02-25 | 1986-05-27 | Caterpillar Tractor Co. | Adaptive welding guidance apparatus |
-
1982
- 1982-12-20 JP JP22433082A patent/JPS59113981A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0547000Y2 (ja) * | 1988-06-08 | 1993-12-09 | ||
JPH038034U (ja) * | 1989-06-13 | 1991-01-25 | ||
JPH0465641U (ja) * | 1990-10-11 | 1992-06-08 | ||
JPH0472044U (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-25 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59113981A (ja) | 1984-06-30 |
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