JP2002035933A - Welding position automatic copy control apparatus - Google Patents
Welding position automatic copy control apparatusInfo
- Publication number
- JP2002035933A JP2002035933A JP2000228730A JP2000228730A JP2002035933A JP 2002035933 A JP2002035933 A JP 2002035933A JP 2000228730 A JP2000228730 A JP 2000228730A JP 2000228730 A JP2000228730 A JP 2000228730A JP 2002035933 A JP2002035933 A JP 2002035933A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- consumable electrode
- electrode
- image
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は溶接位置自動倣い制
御装置に係り、特に、溶接開始前に非消耗電極先端位置
に対する開先位置のずれを検出し、この位置ずれ検出情
報に基づいて非消耗電極を所定位置に自動的に倣って溶
接する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding position automatic tracing control device, and more particularly, to detecting a deviation of a groove position from a non-consumable electrode tip position before starting welding, and detecting non-consumable based on the positional deviation detection information. The present invention relates to an apparatus for automatically following a position of an electrode and welding the electrode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の溶接装置自動倣い制御装
置では、特開平５−１３８３５４号公報、あるいは特開
平１０−６００６号公報に記載された例が知られてい
る。2. Description of the Related Art An example of a conventional automatic profiling control apparatus for a welding apparatus of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-138354 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-6006.
【０００３】このうち、特開平５−１３８３５４号公報
には、ＩＴＶカメラより得られる溶接部内視覚情報、お
よびレーザスリット光にて投影された開先の光切断線よ
り得られる開先内形状を演算し、溶接トーチずれ量を求
め、溶接トーチ位置制御を行う方法が示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-138354 discloses a method of calculating visual information in a welded portion obtained from an ITV camera and an inner shape of a groove obtained from a light cutting line of a groove projected by laser slit light. In addition, a method of obtaining a welding torch deviation amount and controlling a welding torch position is disclosed.
【０００４】また、特開平１０−６００６号公報には、
溶接予定位置を照射するスリット光照射器と、その断面
プロフィールを測定する断面形状測定用カメラと、溶接
アークおよび溶着金属のプールを観測するアークカメラ
と、断面プロフィールとアーク画像を合成する画像合成
装置とを備えたアーク溶接監視方法が示されている。[0004] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-6006 discloses that
A slit light irradiator for irradiating a welding target position, a camera for measuring a cross-sectional shape for measuring the cross-sectional profile, an arc camera for observing a pool of welding arc and weld metal, and an image synthesizing apparatus for synthesizing a cross-sectional profile and an arc image And an arc welding monitoring method including the following.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】被溶接部材の溶接長が
比較的短い場合、被溶接部材のセッテイング時に予めテ
ィーチングした溶接線に対して、溶接すべきラインがず
れた際でも、溶接部の開始点のみ、あるいは溶接開始点
と終了点、あるいは溶接中間点等における開先位置のず
れを検出し、これらの情報のうちのいずれかを使用して
ティーチングした溶接線を修正し溶接することによっ
て、品質のよい溶接ビードを得ることが可能である。In the case where the welding length of the member to be welded is relatively short, even when the line to be welded is shifted from the welding line previously taught at the time of setting the member to be welded, the start of the welding portion is started. By detecting the deviation of the groove position at only the point, the welding start point and the end point, or the welding middle point, etc., and correcting and welding the welding line taught using any of these information, It is possible to obtain a high quality weld bead.
【０００６】このためには、溶接前に、非消耗電極と溶
接すべき位置とのずれを正確に計測し、この計測情報に
基づいて、非消耗電極を正しく倣わせて溶接を行わなく
てはならない。For this purpose, before welding, the deviation between the non-consumable electrode and the position to be welded must be accurately measured, and based on this measurement information, the non-consumable electrode must be correctly imitated for welding. No.
【０００７】上記特開平５−１３８３５４号公報に示さ
れた例は、溶接進行方向前方の前溶接パスのビード、あ
るいは、溶接進行方向後方の溶接直後のビード表面を含
む開先に照射したスリット光からの反射像と、溶接トー
チ先端部の両方を撮像するＩＴＶカメラの画像から、開
先位置あるいは溶接ビード接点に対する溶接中のトーチ
位置ずれ等を求め、溶接トーチの狙い位置を制御する方
法である。The example disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-138354 discloses a slit light irradiated on a bead of a front welding pass in front of the welding direction or a groove including a bead surface immediately after welding in the rear of the welding direction. It is a method of controlling the target position of the welding torch by obtaining the position of the torch during welding with respect to the groove position or the welding bead contact from the image of the ITV camera that captures both the reflection image of the welding torch and the tip of the welding torch. .
【０００８】また、上記特開平１０−６００６号公報に
示された例は、溶接部断面形状とアークモニタ画像を合
成することにより、溶接部周辺の立体形状情報を容易に
把握することができ、溶接部の状況に応じた溶接オペレ
ーションがリアルタイムに可能とする方法である。In the example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-6006, the three-dimensional shape information around the welded portion can be easily grasped by synthesizing the welded sectional shape and the arc monitor image. This is a method that enables a welding operation according to the situation of a welded part in real time.
【０００９】しかしながら、これらの例には、溶接中に
おけるトーチ位置ずれを求め、倣い制御する方法は示し
てはいるが、予め溶接開始前に開先位置ずれを計測し、
この情報に基づいて溶接ラインを確定して倣い制御する
方法は開示されていない。However, in these examples, although a method of calculating the torch position deviation during welding and performing scanning control is shown, the groove position deviation is measured in advance before the start of welding.
A method for determining a welding line based on this information and performing scanning control is not disclosed.
【００１０】上記の問題を解決する手段として、溶接作
業者が、溶接トーチと開先のずれを目視や遠隔モニタカ
メラにより判断し、手作業で溶接トーチ位置を修正しな
がら溶接を行う方法が用いられるが、熟練を要し、精度
よく倣って溶接を行うことが困難であり、また、位置修
正のための時間を要するといった実用上の問題があっ
た。As a means for solving the above-mentioned problem, a method is used in which a welding operator judges the deviation between a welding torch and a groove by visual observation or a remote monitor camera, and performs welding while manually correcting the position of the welding torch. However, there is a practical problem in that skill is required, it is difficult to perform welding with high precision, and time is required for position correction.
【００１１】本発明の課題は、上記問題を有利に解決す
ることで、溶接開始前に被溶接部の開先に対して、非消
耗溶接電極の位置が所定位置となるように、自動的に倣
って溶接する制御装置を提供することである。An object of the present invention is to solve the above problem advantageously, so that the position of a non-consumable welding electrode is automatically set to a predetermined position with respect to a groove of a portion to be welded before starting welding. An object of the present invention is to provide a control device for welding by copying.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、開先壁および非消耗電極が同一画面内に
撮像できるように、非消耗電極の斜め上方に二次元受光
手段を配置し、非消耗電極を中心にして、前記二次元受
光手段と反対側に、スリット状光線を照射する第１の投
光手段と、広がりのある光を照射する第２の投光手段と
を配置した。According to the present invention, a two-dimensional light receiving means is provided obliquely above a non-consumable electrode so that a groove wall and a non-consumable electrode can be imaged in the same screen. A first light projecting means for irradiating a slit-shaped light beam on a side opposite to the two-dimensional light receiving means with the non-consumable electrode as a center, and a second light projecting means for irradiating spread light; Placed.
【００１３】そして、二次元受光手段から得られる画像
を処理する画像処理装置と、画像処理装置で検出される
検出情報による非消耗電極の位置制御を行う電極位置制
御手段で構成し、例えば、予め計画しておいた溶接ライ
ンの開始点位置、あるいは終了点位置、あるいは中間点
位置のいずれかで、前記第１および第２の投光手段を照
射した際に得られる画像を用い、非消耗電極の映像から
非消耗電極先端位置を検出するとともに、スリット状光
線によるスリット画像から被溶接部開先位置を検出す
る。An image processing apparatus for processing an image obtained from the two-dimensional light receiving means, and an electrode position control means for controlling the position of a non-consumable electrode based on detection information detected by the image processing apparatus. A non-consumable electrode is used by using an image obtained when the first and second light projecting means are irradiated at one of the planned start point position, end point position, and intermediate point position of the welding line. The position of the tip of the non-consumable electrode is detected from the image of the above, and the groove position of the welded portion is detected from the slit image formed by the slit light beam.
【００１４】これにより、非消耗電極先端位置に対する
被溶接部開先位置のずれを計算し、この位置ずれ計算値
に基づいて溶接ラインを確定し、この溶接ラインに基づ
いて、非消耗電極を所定位置に倣って自動溶接すること
が可能となった。Thus, the deviation of the groove position of the portion to be welded from the tip position of the non-consumable electrode is calculated, the welding line is determined based on the calculated positional deviation, and the non-consumable electrode is determined based on the welding line. Automatic welding can be performed according to the position.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の溶接位
置自動倣い制御装置の一実施形態を示す概略構成図であ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a welding position automatic copying control device of the present invention.
【００１６】図１に示すように、本実施形態では、タン
グステン電極等の非消耗溶接電極（以下、電極と略す）
１により、被溶接部材２、３による隅肉継手の溶接ライ
ン４（以下、この溶接ライン近傍を開先と称す）に溶接
を実施する。また、スリット状光５ａを照射する光源５
（以下、第１の投光手段とも言う）と、例えばハロゲン
ランプ等の広がりのある光を照射する光源６（以下、第
２の投光手段ともいう）と、二次元受光手段７などを備
えている。As shown in FIG. 1, in this embodiment, a non-consumable welding electrode such as a tungsten electrode (hereinafter abbreviated as an electrode).
1, welding is performed on a welding line 4 of a fillet joint by the members to be welded 2 and 3 (hereinafter, the vicinity of the welding line is referred to as a groove). Further, a light source 5 for irradiating the slit light 5a
(Hereinafter, also referred to as a first light projecting means), a light source 6 (hereinafter, also referred to as a second light projecting means) for irradiating spread light, such as a halogen lamp, and a two-dimensional light receiving means 7 and the like. ing.
【００１７】二次元受光手段７は、干渉フィルタ８、お
よびＩＴＶ等の二次元受光カメラ９から成る。この二次
元受光手段７を、電極１に対して、第１および第２の光
源５、６と反対側に配置し、開先の斜めから電極像およ
び開先の画像を観測（撮像）するようにした。こうし
て、第１および第２の投光手段５、６、電極１、二次元
受光手段７は、図では、分かりやすいように個別に画い
てあるが、本実施形態では、一体的に配設されている。The two-dimensional light receiving means 7 comprises an interference filter 8 and a two-dimensional light receiving camera 9 such as an ITV. The two-dimensional light receiving means 7 is arranged on the opposite side of the electrode 1 from the first and second light sources 5 and 6, and observes (images) the electrode image and the image of the groove from an oblique angle of the groove. I made it. In this manner, the first and second light projecting means 5, 6, the electrode 1, and the two-dimensional light receiving means 7 are separately illustrated in the drawing for easy understanding, but are integrally arranged in the present embodiment. ing.
【００１８】電極１を駆動制御する電極位置制御機構１
０は、電極１を先端部に取り付け、被溶接部材２および
３の上方で、溶接線方向：Ｘ、溶接線直交方向：Ｙ、お
よび上下方向：Ｚを自在に可動する溶接用ロボットなど
の機構を模式的に示したもので、例えば、６軸の動作自
由度を具備した多関節ロボット（図の丸印が関節部で、
矢印が可動方向を示す）の如き装置である。Electrode position control mechanism 1 for driving and controlling electrode 1
Numeral 0 denotes a mechanism such as a welding robot that attaches the electrode 1 to the tip portion and freely moves the welding line direction: X, the welding line orthogonal direction: Y, and the vertical direction: Z above the members 2 and 3 to be welded. Is schematically shown, for example, an articulated robot having six axes of freedom of movement (circles in the figure are joints,
(The arrow indicates the direction of movement).
【００１９】また、二次元受光カメラ９を制御する二次
元受光カメラ制御回路１１は、撮像した電極先端位置お
よび被溶接部開先位置を、アナログ映像（画像）信号と
して画像処理装置１２に出力する。A two-dimensional light receiving camera control circuit 11 for controlling the two-dimensional light receiving camera 9 outputs the imaged electrode tip position and the welded portion groove position to the image processing device 12 as analog video (image) signals. .
【００２０】画像処理装置１２は、つぎの部分（図示せ
ず）から成る。受光手段制御回路１１から出力されるア
ナログ画像信号をデジタル量にＡ／Ｄ変換して多値画像
データを入力する画像入力部、多値画像データを記憶す
る多値画像記憶部、多値画像記憶部に記憶された多値画
像データから画像中の暗い部分から明るい部分に変化す
るエッジ部または画像中の明るい部分から暗い部分に変
化するエッジ部で極大点または極小点を抽出する微分ま
たは平滑化微分処理部、極大点および極小点データから
境界位置を検出するとともに、その境界位置検出データ
から所定の電極先端位置、開先位置および電極先端位置
に対する開先位置ずれを検出する演算処理部、およびこ
れらを統括的に制御する主制御部等である。The image processing device 12 comprises the following parts (not shown). An image input unit for A / D converting an analog image signal output from the light receiving means control circuit 11 into a digital amount and inputting multi-value image data, a multi-value image storage unit for storing multi-value image data, and a multi-value image storage Or smoothing to extract the maximum point or the minimum point from the multivalued image data stored in the image at the edge changing from dark to bright in the image or at the edge changing from light to dark in the image A differential processing unit, an arithmetic processing unit that detects a boundary position from the maximum point and the minimum point data, and detects a predetermined electrode tip position, a groove position, and a groove position deviation from the electrode tip position from the boundary position detection data, and It is a main control unit or the like that controls these collectively.
【００２１】ＴＶモニタ１３は、受光手段制御装置１１
からの出力映像信号の表示や画像処理装置からの処理結
果を出力表示する。第１の投光手段５と第２の投光手段
６は、それぞれ駆動電源１４、１５を備えている。ま
た、電極１には溶接電源１７が接続されている。The TV monitor 13 is provided with a light receiving means control device 11.
The display of the output video signal from the CPU and the processing result from the image processing apparatus are output and displayed. The first light projecting means 5 and the second light projecting means 6 include drive power supplies 14 and 15, respectively. Further, a welding power source 17 is connected to the electrode 1.
【００２２】そして、電極位置制御装置１６は電極位置
制御機構９を駆動制御する。また、全体制御装置１８
は、画像処理装置１２、駆動電源１４、１５、電極位置
制御装置１６、および溶接電源１７を統括的に制御し、
パーソナルコンピュータ等で構成されている。The electrode position control device 16 controls the drive of the electrode position control mechanism 9. Also, the overall control device 18
Controls the image processing apparatus 12, the drive power supplies 14 and 15, the electrode position control apparatus 16, and the welding power supply 17 in an integrated manner.
It is composed of a personal computer or the like.
【００２３】全体制御装置１８は、溶接を行うための被
溶接部材に対する電極の倣い目標位置を予め記憶してお
く機能や、その電極の倣い目標位置と画像処理装置１２
から得られる開先位置ずれ情報から電極の溶接狙い位置
を決定するために、電極位置制御装置１６へ電極狙い位
置情報を出力する溶接線倣い制御機能を有する。さら
に、溶接電流、電圧、溶接速度等の溶接条件データ等が
記憶できるとともに、溶接開始前にこれらのデータの修
正ができる。The overall control device 18 has a function of storing in advance a target scanning position of the electrode with respect to the member to be welded, and a target scanning position of the electrode and the image processing device 12.
In order to determine the welding target position of the electrode from the groove position shift information obtained from the above, a welding line scanning control function for outputting the electrode target position information to the electrode position control device 16 is provided. Further, welding condition data such as welding current, voltage, welding speed and the like can be stored, and these data can be corrected before starting welding.
【００２４】図２は、被溶接部材２と３による開先４の
コーナに電極先端部１が一致している場合の図１の矢印
Ａ方向から見た電極周辺部の側面図である。図１と同一
の部品には同じ記号で示した。FIG. 2 is a side view of the periphery of the electrode viewed from the direction of arrow A in FIG. 1 when the electrode tip 1 coincides with the corner of the groove 4 formed by the members 2 and 3 to be welded. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same symbols.
【００２５】第１の投光手段５によるスリット光は、溶
接ラインとほぼ直行する角度（図１のα≒９０度）で電
極先端部１に照射されない手前のｐ０点を照射する。第
２の投光手段６による光は、ほぼ電極先端部を向けて照
射する。The slit light from the first light projecting means 5 irradiates a point p 0 just before the electrode tip 1 is irradiated at an angle substantially perpendicular to the welding line (α ≒ 90 degrees in FIG. 1). The light from the second light projecting means 6 is irradiated substantially toward the electrode tip.
【００２６】図３は、溶接ライン４に電極先端部１が一
致し、開先位置ずれが発生していない場合での二次元受
光手段７で撮像した画像の模式図を示したものである。
この画像は、二次元受光手段７の前面の干渉フィルタ８
を取り外して得られものである。FIG. 3 is a schematic view of an image picked up by the two-dimensional light receiving means 7 when the electrode tip 1 coincides with the welding line 4 and no groove position displacement occurs.
This image is displayed on the interference filter 8 on the front of the two-dimensional light receiving means 7.
It is obtained by removing.
【００２７】図３において、Ｌ１は、被溶接部材３（下
板）からのスリット光によるスリット画像、Ｌ２は、被
溶接部材２（縦板）からのスリット光によるスリット画
像、Ｄは電極像、第２の投光手段によるＫVは被溶接部
材３からの散乱像、ＫHは第２の投光手段による被溶接
部材２からの散乱像、Ｇは被溶接部材２と被溶接部材３
の境界部に発生したギャップによる映像である。通常の
画像同様に、明るい（輝度が高い）部分を白っぽく、暗
い（輝度が低い）部分を黒っぽく表現している。[0027] In FIG. 3, L 1 is slit image by the slit light from the welding member 3 (the lower plate), L 2 is slit image by the slit light from the welding member 2 (vertical plates), D is the electrode Image, K V by the second light projecting means is a scattered image from the member to be welded 3, K H is a scattered image from the member to be welded 2 by the second light emitting means, G is the member to be welded 2 and the member to be welded 3
Is an image due to a gap generated at a boundary portion of FIG. Similar to a normal image, bright (high luminance) parts are expressed as whitish, and dark (low luminance) parts are expressed as black.
【００２８】本発明では、スリット画像（スリット光散
乱像ともいう）Ｌ１とＬ２の像が最も明るく、次に、Ｋ
VとＫHの像が明るくなるように、第１の投光手段と第２
の投光手段の照射光量を調整して各々を照射する。二次
元受光手段７は、電極１を中心に第２の投光手段６と反
対側に配置しているため、電極像は暗いシルエット像と
なって観測される。[0028] In the present invention, (also referred to as a slit light scattering images) slit image L 1 and the brightest image of L 2, then, K
As the image of the V and K H becomes brighter, the first light projecting means and the second
The irradiation light amount of the light projecting means is adjusted to irradiate each light. Since the two-dimensional light receiving means 7 is arranged on the side opposite to the second light projecting means 6 around the electrode 1, the electrode image is observed as a dark silhouette image.
【００２９】以上は、開先位置ずれが無い場合の模式図
である。図２において、被溶接部材２と３が一体となっ
て、Ｙ軸、およびＺ軸方向にΔＹ（図示せず）、および
ΔＺずれたときには（同図破線の位置）、スリット光の
照射ポイントはｐ０からｐ１点に変化する。この結果、
二次元受光手段７で観測されるスリット光散乱像Ｌ１と
Ｌ２ 画像が、画面上で変化する。The above is a schematic diagram in the case where there is no groove position shift. In FIG. 2, when the members to be welded 2 and 3 are integrally displaced by ΔY (not shown) and ΔZ in the Y-axis and Z-axis directions (positions indicated by broken lines in FIG. 2), the irradiation point of the slit light is It changes from p 0 to p 1 point. As a result,
Slit light scattering image L 1 and L 2 images observed by the two-dimensional light receiving unit 7 is changed on the screen.
【００３０】図４は、開先位置ずれが発生した際に取得
される画像の模式図である。同図において、図３と同じ
画像には同一の記号で示した。スリット光散乱像Ｌ１と
Ｌ２画像が、画面上で変化するが、電極１と二次元受光
手段７の相対位置関係に変化がないので、電極像Ｄは、
図２とほぼ同様となる。FIG. 4 is a schematic diagram of an image obtained when a groove position shift occurs. In the figure, the same images as those in FIG. 3 are denoted by the same symbols. Slit light scattering image L 1 and L 2 images, varies on the screen, so there is no change in the relative positional relation between the electrode 1 and the two-dimensional light receiving unit 7, electrodes image D is
It is almost the same as FIG.
【００３１】本発明は、予め、図３で示される画像か
ら、電極先端位置とスリット光の交点位置に基づいて、
両者の相対位置関係（後述するオフセット量）を求めて
おく。次に、実際に被溶接部材をセッテングして溶接を
施工する前に、図４に示される画像から、電極先端位置
とスリット光の交点位置から両者の相対位置ずれを求
め、前もって求めておいたオフセット量を考慮し、電極
先端位置に対する開先位置のずれを計算する。According to the present invention, based on an image shown in FIG.
A relative positional relationship between them (an offset amount described later) is obtained in advance. Next, before actually setting the member to be welded and performing welding, the relative positional deviation between the electrode tip position and the intersection point of the slit light was determined from the image shown in FIG. 4 and was determined in advance. The deviation of the groove position from the electrode tip position is calculated in consideration of the offset amount.
【００３２】図５は、図３と図４の画像から、電極先端
位置に対する開先の位置ずれ量を求める方法を画面上で
示したものである。Ｗ０（Ｉｗ０ ，Ｊｗ０ ）は、図３
の溶接ライン４に電極先端部１が一致し、開先位置ずれ
が発生していない場合でのスリット光散乱像Ｌ１とＬ２
の画面上での交点座標である（基準開先位置と称す）。
Ｄ０（ＩＤ０ ，JＤ０）も同様に開先位置ずれが発生し
ていない場合での電極先端位置である。ここで、オフセ
ット量ΔＩ０、ΔＪ０の値を次式で定義する。FIG. 5 shows, on a screen, a method of obtaining the amount of displacement of the groove with respect to the tip of the electrode from the images of FIGS. 3 and 4. W 0 (I w0 , J w0 ) is shown in FIG.
The electrode tip 1 to the welding line 4 is matched, the slit light scattering image L 1 in the case where groove position deviation does not occur and L 2
(Referred to as a reference groove position).
Similarly, D 0 (I D0 , J D0 ) is the electrode tip position in the case where the groove position shift has not occurred. Here, the values of the offset amounts ΔI 0 and ΔJ 0 are defined by the following equations.
【００３３】 ΔＩ０＝ ＩＷ０ − ＩＤ０ ………………………（１）ΔI 0 = I W0 −I D0 ... (1)
【００３４】 ΔＪ０＝ ＪＷ０ − JＤ０ ………………………（２）ΔJ 0 = J W0 −J D0 ... (2)
【００３５】図５のＷ１（Ｉｗ１ ，Ｊｗ１）、および
Ｄ１（ＩＤ１ ，ＩＤ１）は、図４の開先位置ずれが発
生しているときにおける、スリット光散乱像Ｌ１とＬ２
の画面上での交点座標、および電極先端位置である。両
者から、電極先端位置に対する開先位置ずれ量：Δ
Ｉ１、ΔＪ１を次式より求める。W 1 (I w1 , J w1 ) and D 1 (I D1 , I D1 ) of FIG. 5 are the same as the slit light scattering image L 1 when the groove position shift of FIG. 4 occurs. L 2
Are the coordinates of the intersection on the screen and the electrode tip position. From both, the amount of groove position deviation from the electrode tip position: Δ
I 1 and ΔJ 1 are obtained from the following equations.
【００３６】 ΔＩ１＝ Ｉｗ１ − ＩＤ１ ………………………（３）ΔI 1 = I w1 −I D1 ... (3)
【００３７】 ΔＪ１＝ Ｊｗ１ − ＩＤ１ ………………………（４）ΔJ 1 = J w1 −I D1 ... (4)
【００３８】さらに、オフセット量を考慮して、次式に
より、最終開先位置ずれ量：ΔＩｆ、ΔＪｆを求める。Further, in consideration of the offset amount, the final groove position deviation amounts: ΔI f and ΔJ f are obtained by the following equations.
【００３９】 ΔＩｆ＝ ΔＩ１ − ΔＩ０ ………………………（５）ΔI f = ΔI 1 −ΔI 0 (5)
【００４０】 ΔＪｆ＝ ΔＪ１ − ΔＪ１ ………………………（６）ΔJ f = ΔJ 1 −ΔJ 1 ... (6)
【００４１】以上説明した本発明の開先位置ずれを求め
るための電極先端位置、およびスリット光散乱像Ｌ１と
Ｌ２の画面上での交点座標を、画像処理により検出する
方法を以下に示す。The above-described electrode tip position for determining the open tip position deviation of the present invention, and the intersection coordinates on the screen of the slit light scattering image L 1 and L 2, illustrating a method for detecting by image processing in the following .
【００４２】図６は、電極先端部を拡大した模式図であ
る。電極先端部の画面垂直方向任意のＪｓラインにおい
て、電極先端両側の境界位置Ｐ1、およびＰ2のＩ座標
（Ｉ1）、および（Ｉ2）を画像処理により検出する。FIG. 6 is an enlarged schematic view of the tip of the electrode. The I coordinates (I1) and (I2) of the boundary positions P1 and P2 on both sides of the electrode tip are detected by image processing at an arbitrary Js line in the screen vertical direction at the electrode tip.
【００４３】図７は、Ｊｓライン上での各画素の輝度を
模式的に示したものである。第２の投光手段の照射によ
り、Ｉ1からＩ2の範囲にある電極画像部の輝度が低く、
背景部分（Ｉ＜Ｉ1、Ｉ2＜Ｉの領域）の輝度が高い。FIG. 7 schematically shows the luminance of each pixel on the Js line. Due to the irradiation of the second light emitting means, the brightness of the electrode image portion in the range from I1 to I2 is low,
The luminance of the background portion (I <I1, I2 <I region) is high.
【００４４】図８は、図６のＪｓラインでの輝度のデー
タを微分処理して得られるデータ例を示したものであ
る。原画像は、輝度の二次元配列であり、これをｆ（Ｉ
ｉ、Ｊｉ）と表わすものとする。ｆ（Ｉｉ、Ｊｉ）は画
像ｆの（Ｉｉ、Ｊｉ）なる画素を表わすとともに、その
点の輝度を表現する。微分処理後の画像をｇ（Ｉｉ、Ｊ
ｉ）と表わすと、次式となる。FIG. 8 shows an example of data obtained by differentiating the luminance data on the Js line in FIG. The original image is a two-dimensional array of luminance, which is denoted by f (I
i, Ji). f (Ii, Ji) represents the pixel (Ii, Ji) of the image f, and also represents the luminance at that point. The image after the differentiation processing is represented by g (Ii, J
When expressed as i), the following equation is obtained.
【００４５】 ｇ（Ｉｉ、Ｊｉ）＝ ｆ（Ｉｉ、Ｊｉ）−ｆ（Ｉｉ−１、Ｊｉ） ………………………（７）G (Ii, Ji) = f (Ii, Ji) −f (Ii−1, Ji) (7)
【００４６】図８に示したように、微分処理後の画像で
は、輝度が高い点から低い点に変化する電極の左側の境
界部分（Ｉ1）では極大値、輝度が低い点から高い点に
変化する電極の右側の境界部分（Ｉ2）では極小値とな
る。この極大値、極小値を検出してやることにより、Ｊ
ｓラインにおける電極の左右境界位置Ｐ1、およびＰ2を
見つけることが可能となる。As shown in FIG. 8, in the image after the differential processing, the maximum value is obtained at the left boundary portion (I1) of the electrode where the luminance changes from a high point to a low point, and the luminance changes from a low point to a high point. The minimum value is obtained at the right boundary portion (I2) of the electrode. By detecting the maximum value and the minimum value, J
It becomes possible to find the left and right boundary positions P1 and P2 of the electrodes on the s-line.
【００４７】これと同様の方法で、Ｊｅラインにおける
電極の左右境界位置Ｐ3、およびＰ4を見つけることが可
能となる。さらに、Ｐ1、Ｐ3を結ぶ直線と、Ｐ2、Ｐ4を
結ぶ直線の各々の交点を計算することによって、電極先
端位置を求めることが可能となる。In a similar manner, the left and right boundary positions P3 and P4 of the electrodes on the Je line can be found. Further, by calculating the intersection of each of the straight line connecting P1 and P3 and the straight line connecting P2 and P4, it is possible to obtain the electrode tip position.
【００４８】電極像の背景部分の明るさは、表面の凹凸
等の影響により、局部的に変化する場合がある。このよ
うな場合には、例えば、次式に示した平滑化処理と微分
処理を兼ね備えた方法（以下、この方法を平滑化微分処
理と略す）でエッジを抽出するようにしてもよい。The brightness of the background portion of the electrode image may locally change due to the influence of surface irregularities and the like. In such a case, for example, an edge may be extracted by a method having both the smoothing process and the differential process shown in the following equation (hereinafter, this method is abbreviated as the smoothing differential process).
【００４９】 ｇ（Ｉｉ、Ｊｉ）＝ ｆ（Ｉｉ＋１、Ｊｉ）＋ ｆ（Ｉｉ、Ｊｉ） − ｆ（Ｉｉ−１、Ｊｉ）− ｆ（Ｉｉ−２、Ｊｉ） ………………………（８）G (Ii, Ji) = f (Ii + 1, Ji) + f (Ii, Ji) −f (Ii−1, Ji) −f (Ii−2, Ji)... (8)
【００５０】以上、電極先端位置を検出する方法を示し
たが、スリット光散乱像Ｌ１とＬ２の画面上の交点座標
位置を検出する場合も同様である。スリット光散乱像を
上述と同様に水平方向に微分処理を行うと、輝度が低い
点から高い点に変化するスリット光散乱像の左側境界部
分では極小値となり、輝度が高い点から低い点に変化す
るスリット光散乱像の右側の境界部分では極大値とな
る。The above, the method of detecting the electrode tip position, which is the same when detecting the intersection coordinate position on the screen of the slit light scattering image L 1 and L 2. When the slit light scattering image is differentiated in the horizontal direction in the same manner as described above, the brightness changes from a low point to a high point, and the minimum value is obtained at the left boundary portion of the slit light scattering image, and the brightness changes from a high point to a low point. At the right boundary of the slit light scattering image.
【００５１】この極大値、極小値を検出してやることに
より、スリット光散乱像位置を見つけることが可能とな
る。この方法で直線となるスリット光散乱像Ｌ１の任意
の２ポイント（ＰＬ１Ｓ、ＰＬ１Ｅ）と、スリット光散
乱像Ｌ２の任意の２ポイント（（ＰＬ２Ｓ、
ＰＬ２Ｅ））を求める。さらに、ＰＬ１ＳとＰＬ１Ｅを
結ぶ直線と、ＰＬ２ＳとＰＬ２Ｅを結ぶ直線との各々の
交点を計算することによって、開先位置を求めることが
可能となる。By detecting the maximum value and the minimum value, the position of the slit light scattering image can be found. Any two points of the slit light scattering image L 1 as a straight line in this way (P L1S, P L1E) and, any two points of the slit light scattering image L 2 ((P L2S,
P L2E )). Further, by calculating each intersection of a straight line connecting P L1S and P L1E and a straight line connecting P L2S and P L2E , the groove position can be obtained.
【００５２】本発明における画像処理装置１２を使用し
た処理手順は、予め図３で示される画像から、電極先端
位置とスリット光の交点位置とから、両者の相対位置関
係（オフセット量）を求めて、その情報を記憶しておく
処理手順１と、実際の溶接作業において、被溶接部材を
セッテングして溶接する前に、図４に示される画像か
ら、電極先端位置とスリット光の交点位置とから、両者
の相対位置ずれを求める処理手順２に大別される。In the processing procedure using the image processing apparatus 12 according to the present invention, the relative positional relationship (offset amount) between the electrode tip position and the intersection point of the slit light is obtained from the image shown in FIG. 3 in advance. Before storing the information and processing procedure 1 in the actual welding operation, before setting and welding the member to be welded, the image shown in FIG. 4 is used to determine the position of the electrode tip and the intersection of the slit light. , And a processing procedure 2 for obtaining a relative positional deviation between the two.
【００５３】図９は、処理手順１のフローチャートを示
したものである。以下、図９のフローチャートを用い処
理手順１を説明する。ステップＳ１で画像（図３参照）
を入力した後、まず、ステップＳ２で閾値処理によりス
リット光散乱像並びに背景像を消す。FIG. 9 shows a flowchart of the processing procedure 1. Hereinafter, the processing procedure 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. Image in step S1 (see FIG. 3)
Is input, first, in step S2, the slit light scattering image and the background image are erased by threshold processing.
【００５４】画像の輝度は、スリット光散乱像、背景
像、電極像の順に低い。したがって、背景像の明るさよ
り低く、且つ、電極像より高い輝度レベルで二値化する
ことにより、電極像が黒（二値レベル＝０）、電極を除
く周辺像が白（二値レベル＝１）となる。この処理で得
られた画像を二値画像Ａとする。The brightness of the image is lower in the order of the slit light scattering image, the background image, and the electrode image. Therefore, by binarizing at a brightness level lower than the brightness of the background image and higher than the electrode image, the electrode image is black (binary level = 0), and the peripheral image excluding the electrodes is white (binary level = 1). ). The image obtained by this processing is referred to as a binary image A.
【００５５】ステップＳ３では、後述する境界幅の減少
カウンタの初期値を、０にクリアする。ステップＳ４で
は、図６に示した微分処理を行うための水平ライン：Ｊ
ｓを決める。処理の最初は画面垂直方向一番上のライ
ン、すなわちＪｓ＝１とする。それ以降は、画面垂直方
向下側へ順次、あるいは複数画素間隔に水平ラインを移
動させて決める。In step S3, the initial value of a boundary width reduction counter to be described later is cleared to zero. In step S4, a horizontal line: J for performing the differentiation process shown in FIG.
Determine s. At the beginning of the processing, the top line in the screen vertical direction, that is, Js = 1 is set. After that, the horizontal line is sequentially moved downward in the screen vertical direction or by moving the horizontal line at intervals of a plurality of pixels.
【００５６】ステップＳ５では、ステップ４で決定した
水平ラインの微分処理を実行する。ステップＳ６では、
図８に示される電極左側境界部で生じる極大点Ｐ１と、
電極右側境界部で生じる極小点Ｐ２とのペアの各座標、
並びに、その（電極）幅を検出し、その値を記憶する。In step S5, a differentiation process of the horizontal line determined in step 4 is executed. In step S6,
A maximum point P1 generated at the left boundary of the electrode shown in FIG.
Each coordinate of a pair with the minimum point P2 generated at the right boundary of the electrode,
In addition, the width of the (electrode) is detected, and the value is stored.
【００５７】ステップＳ７では、検出された電極幅と直
前に検出された電極幅とを比較し、減少しているか否か
を判定する。最初の検出時あるいは直前の電極幅より減
少していないと判断された際には、カウンタを０クリア
してステップＳ４に戻り、上述の処理を繰り返す。In step S7, the detected electrode width is compared with the electrode width detected immediately before, and it is determined whether or not the electrode width has decreased. At the time of the first detection or when it is determined that the electrode width has not decreased from the immediately preceding electrode width, the counter is cleared to 0, the process returns to step S4, and the above-described processing is repeated.
【００５８】ステップＳ８では、ステップＳ７で検出さ
れた電極幅が、直前に検出された電極幅より減少してい
ると判断されたときに実行される。ここでは、電極幅の
減少を示すカウンタを１だけインクリメントする。Step S8 is executed when it is determined that the electrode width detected in step S7 is smaller than the electrode width detected immediately before. Here, the counter indicating the decrease in the electrode width is incremented by one.
【００５９】ステップＳ９では、電極幅の減少を示すカ
ウンタが２か否かを判定し、２でない、すなわちカウン
タが１以下のときには、ステップＳ４に戻り、上述処理
を繰り返す。逆にカウンタが２、すなわち検出される電
極幅が２回連続して減少したときには、電極の尖った部
分での境界検出を実行したと見なし、次の処理ステップ
１０を実行する。In step S9, it is determined whether or not the counter indicating the decrease in the electrode width is two. If the counter is not two, that is, if the counter is equal to or less than one, the process returns to step S4 and the above-described processing is repeated. Conversely, when the counter is 2, that is, when the detected electrode width continuously decreases twice, it is considered that the boundary detection at the sharp part of the electrode has been executed, and the next processing step 10 is executed.
【００６０】ステップ１０では、直前に検出した際の水
平ライン情報を使用し、図６に示す如く、Ｊｓラインよ
り一定距離下方の電極先端寄りの微分処理を行うため
の、水平ライン：Ｊｓを決める。In step 10, using the horizontal line information detected immediately before, as shown in FIG. 6, a horizontal line: Js for performing a differentiation process near the tip of the electrode at a certain distance below the Js line is determined. .
【００６１】ステップＳ１１では、ステップ１０で決定
された水平ラインの微分処理を実行する。ステップＳ１
２では、電極左側境界部で生じる極大点Ｐ３と、電極右
側境界部で生じる極小点Ｐ４とのペアの各座標を検出
し、その値を記憶する。ステップＳ１３では、Ｐ１、Ｐ
３を結ぶ直線と、Ｐ２、Ｐ４を結ぶ直線との各々の交点
を計算することによって、電極先端位置座標を求め、そ
の値を記憶する。In step S11, a differentiation process is performed on the horizontal line determined in step S10. Step S1
In step 2, the coordinates of a pair of a maximum point P3 generated at the left boundary of the electrode and a minimum point P4 generated at the right boundary of the electrode are detected, and their values are stored. In step S13, P1, P
The coordinates of the electrode tip position are obtained by calculating the respective intersections of the straight line connecting No. 3 and the straight line connecting P2 and P4, and the value is stored.
【００６２】ステップＳ１４では、閾値処理により電極
像並びに背景像を消す。画像の輝度は、前述したよう
に、スリット散乱像、背景像、電極像の順に低い。した
がって、背景像の明るさより高く、且つスリット散乱像
より低い輝度レベルで二値化することにより、背景像が
黒（二値レベル＝０）、スリット散乱像が白（二値レベ
ル＝１）となる。この処理で得られた画像を二値画像Ｂ
とする。図１０はこの処理で得られた二値画像を示した
ものである。In step S14, the electrode image and the background image are erased by threshold processing. As described above, the brightness of the image is lower in the order of the slit scattered image, the background image, and the electrode image. Therefore, by binarizing at a luminance level higher than the brightness of the background image and lower than the slit scatter image, the background image is black (binary level = 0) and the slit scatter image is white (binary level = 1). Become. The image obtained by this processing is converted into a binary image B
And FIG. 10 shows a binary image obtained by this processing.
【００６３】ステップＳ１５では、図１０に示す如く、
予め決定して水平ラインＪ１での微分処理を実行する。
図１１に微分処理によって得られるデータを模式的に示
す。輝度が低い点から高い点に変化するスリット光散乱
像の左側境界部分では、極小値となり、輝度が高い点か
ら低い点に変化するスリット光散乱像の右側の境界部分
では極大値となる。この極小と極大のペアが、スリット
光散乱像Ｌ１およびＬ ２の両方で発生する。In step S15, as shown in FIG.
Predetermined horizontal line J1Perform the differential processing at.
FIG. 11 schematically shows the data obtained by the differential processing.
You. Slit light scattering that changes from low to high brightness points
At the left boundary of the image, the local minimum is
Right edge of the slit light scattering image that changes to a lower point
Is the maximum value. The pair of this minimum and maximum is slit
Light scattering image L1And L 2Occurs in both.
【００６４】ステップＳ１６では、スリット光散乱像Ｌ
１およびＬ２で生じる極小極大のペアを検出し、各極小
極大ペアの水平方向中心部（図１０の十字印）の座標Ｐ
ｗ１（Ｉｗ１，Ｊｗ１）、Ｐｗ２（Ｉｗ２，Ｊｗ２）を
検出し、その値を記憶する。ステップＳ１７では、図１
０に示す如く、予め決定しておいた水平ラインＪ２での
微分処理を実行する。In step S16, the slit light scattering image L
Detecting a minimum peak pairs occurring at 1 and L 2, coordinates P of the horizontal center portion of the minimum peak pair (cross mark in FIG. 10)
Detect w1 ( Iw1 , Jw1 ) and Pw2 ( Iw2 , Jw2 ) and store their values. In step S17, FIG.
As shown in 0, it executes the differential processing in the horizontal line J 2 which has been previously determined.
【００６５】ステップＳ１８では、ステップ１６と同様
に、水平ラインＪ２ 上のスリット光散乱像Ｌ１ および
Ｌ２ で生じる極小極大のペアを検出し、各極小極大ペ
アの水平方向中心部の座標Ｐｗ３（Ｉｗ３，Ｊｗ３）、
Ｐｗ４（Ｉｗ４，Ｊｗ４）を検出し、その値を記憶す
る。ステップＳ１９では、Ｐｗ１ 、Ｐｗ３ を結ぶ直線
と、Ｐｗ２ 、Ｐｗ４ を結ぶ直線との各々の交点を計算
することにより、基準開先位置座標を求め、その値を記
憶する。[0065] At step S18, as in step 16, detects the minimum peak of the pair that occurs in the slit light scattering image L 1 and L 2 on the horizontal line J 2, coordinates P of the horizontal center portion of the minimum peak pair w3 (I w3 , J w3 ),
P w4 (I w4 , J w4 ) is detected and its value is stored. In step S19, a reference groove position coordinate is obtained by calculating an intersection of a straight line connecting P w1 and P w3 and a straight line connecting P w2 and P w4 , and the value is stored.
【００６６】以上は、予め電極先端位置とスリット光の
交点位置とから両者の相対位置関係を求めて、その情報
を記憶しておく処理手順１のフローチャートの説明であ
る。処理手順２は、実際の溶接作業において、被溶接部
材をセッテングして溶接する前に、電極先端位置とスリ
ット光の交点位置とから両者の相対位置ずれを求めるも
のである。The above is the description of the flowchart of the processing procedure 1 in which the relative positional relationship between the electrode tip position and the intersection point of the slit light is determined in advance and the information is stored. The processing procedure 2 is for determining the relative positional deviation between the electrode tip position and the intersection of the slit light before setting and welding the member to be welded in the actual welding operation.
【００６７】処理手順２で処理する図４の画像は、処理
手順１で処理する図２の画像に対して、スリット光散乱
画像の形状と位置とが異なるだけである。処理手順２
は、上述の処理手順１とほぼ同様であるので省略する。The image of FIG. 4 processed in the processing procedure 2 is different from the image of FIG. 2 processed in the processing procedure 1 only in the shape and position of the slit light scattering image. Processing procedure 2
Is substantially the same as the above-described processing procedure 1, and therefore will be omitted.
【００６８】以上は、電極幅方向の微分処理による両側
境界位置検出データを用い、計算により電極中心位置を
求める方法である。観測される電極の形状（面積等）が
予めわかっているときは、セグメンテーションとラベリ
ングによる処理による電極部を検出することができる。The above is a method of calculating the center position of the electrode by calculation using the data on the detection of the boundary positions on both sides by the differential processing in the electrode width direction. When the shape (area or the like) of the observed electrode is known in advance, the electrode portion can be detected by a process using segmentation and labeling.
【００６９】この場合は、電極部を検出できれば、その
電極の最下部すなわち先端位置を検出することが可能で
あり、この方法を用いて電極先端位置を検出するように
してもよい。また、予め画面上の電極部画像を教師デー
タとして記憶しておいて、この情報を使用したパターン
マッチング処理により、電極およびその先端位置を検出
するようにしてもよい。In this case, if the electrode portion can be detected, the lowermost position, that is, the tip position of the electrode can be detected, and the electrode tip position may be detected by using this method. Alternatively, an electrode portion image on the screen may be stored in advance as teacher data, and the electrode and its tip position may be detected by pattern matching using this information.
【００７０】つぎに、本発明が適用される溶接位置自動
倣い制御方法について示す。図１２は、被溶接部材２と
３による隅肉継手を断続溶接によって接合する例であ
る。同図のＢ1、Ｂ2、およびＢ3は、所望とする溶接に
よる接合部である。溶接を施工する前のセッテングで、
同図の破線で示す如く継手がずれた場合の溶接位置の自
動倣い方法を以下に示す。Next, a welding position automatic scanning control method to which the present invention is applied will be described. FIG. 12 shows an example in which fillet joints of the members to be welded 2 and 3 are joined by intermittent welding. B1, B2, and B3 in the same figure are joints by desired welding. In the setting before welding,
An automatic copying method of the welding position when the joint is displaced as shown by the broken line in FIG.
【００７１】本発明では、開先位置ずれを検出するため
にＢ1、Ｂ2、およびＢ3の各溶接部でのセンシングポイ
ント、並びに溶接ラインを電極位置制御装置予め教示し
ておき、このセンシングポイントに電極１の先端位置を
プレーバックにより誘導し、開先位置ずれの検出を実行
する。In the present invention, in order to detect a groove position shift, a sensing point and a welding line at each of the welding portions B1, B2, and B3 are taught in advance by an electrode position control device. The position of the leading end is guided by the playback, and the groove position shift is detected.
【００７２】センシングポイントは、例えばビードＢ1
において同図の開始点Ｐs1である。前述したように、電
極１には、第１の投光手段５、第２の投光手段６、およ
び二次元受光手段７が一体的に配設されている。前述の
位置ずれ方法によって電極先端位置に対する開先位置ず
れを検出し、この情報で予め教示しておいた溶接ライン
を平行シフトにより補正し、溶接を実行することによっ
て、位置ずれが発生している場合でも品質のよい溶接が
可能となる。The sensing point is, for example, bead B1
At the start point Ps1 in FIG. As described above, the first light projecting means 5, the second light projecting means 6, and the two-dimensional light receiving means 7 are integrally provided on the electrode 1. The position deviation has occurred by detecting the groove position deviation with respect to the electrode tip position by the above-described position deviation method, correcting the welding line taught in advance with this information by the parallel shift, and executing the welding. Even in this case, high-quality welding can be performed.
【００７３】以上では、開始点Ｐs1をセンシングポイン
トとしたが、溶接中間点Ｐc1、あるいは終了点Ｐe1とし
てもよい。さらに、開始点Ｐs1と終了点Ｐe1の二点をセ
ンシングポイントとして、各々で電極先端位置に対する
開先位置ずれを検出し、始終端の位置ずれ情報で予め教
示しておいた溶接ラインを回転シフトにより補正し、溶
接を実行するようにしてもよい。他のＢ2、およびＢ3で
の位置ずれ検出と溶接ラインの補正と溶接も同様であ
る。In the above description, the start point Ps1 is set as the sensing point, but may be set as the welding intermediate point Pc1 or the end point Pe1. Further, using the two points of the start point Ps1 and the end point Pe1 as sensing points, each detects a groove position deviation with respect to the electrode tip position, and rotates and shifts the welding line taught in advance with the start / end position deviation information. The correction may be performed and welding may be performed. The same applies to the detection of misalignment in other B2 and B3, correction of the welding line, and welding.
【００７４】また、Ｂ2、およびＢ3での位置ずれ検出時
には、直前の開先位置ずれ情報、例えば、Ｂ2のときは
Ｂ1溶接時の位置ずれ情報で、センシングポイントを修
正して実行するようにしてもよい。In addition, when the positional deviation is detected in B2 and B3, the sensing point is corrected and executed based on the immediately preceding groove positional deviation information, for example, in the case of B2, the positional deviation information at the time of B1 welding. Is also good.
【００７５】図１３は、本発明による溶接電極の溶接線
に直交方向（Ｙ、Ｚ方向）の倣い制御を目的とした電極
位置制御方法の一実施形態を示すブロック線図である。
本ブロック線図による動作では、予め決められた電極位
置移動指令値に対して、実際の開先位置ずれ量を検出
し、電極位置指令値と実際の開先位置ずれ量とに基づい
て、電極位置制御機構による電極位置倣い制御をする。FIG. 13 is a block diagram showing an embodiment of an electrode position control method for the purpose of scanning control in directions (Y, Z directions) orthogonal to a welding line of a welding electrode according to the present invention.
In the operation according to the block diagram, an actual groove position deviation amount is detected with respect to a predetermined electrode position movement command value, and the electrode position is determined based on the electrode position command value and the actual groove position deviation amount. The electrode position scanning control is performed by the position control mechanism.
【００７６】図１３において、例えば隅肉溶接を行うた
めの電極位置の移動指令値２０は、オペレータ１９の入
力操作により、溶接開始前に断続溶接パスごとに決めら
れる電極の狙い位置である。隅肉溶接では、開先のコー
ナ部より若干離れた位置を狙って溶接を行う場合があ
る。移動指令値２０は、この際の電極狙い位置に相当す
る。また、比較器２１、前述した開先位置ずれを検出す
る画像処理装置１２などを備える。In FIG. 13, for example, an electrode position movement command value 20 for performing fillet welding is a target position of the electrode determined for each intermittent welding pass before the start of welding by an input operation of the operator 19. In fillet welding, welding may be performed aiming at a position slightly away from the corner of the groove. The movement command value 20 corresponds to the electrode target position at this time. Further, the image processing apparatus includes a comparator 21, an image processing device 12 for detecting the above-described groove position shift, and the like.
【００７７】図示したように、移動指令値２０は、比較
器２１に入力する。一方、画像処理装置１２により検出
された電極位置ずれ検出値を比較器２１に入力する。比
較器２１では、移動指令値２０と検出された開先位置ず
れ検出値との差（移動差）を演算し、その結果を電極位
置制御装置部１６に出力する。電極位置制御装置部１６
では、移動差に対応した分だけ電極位置制御機構の移動
修正を行う。As shown, the movement command value 20 is input to the comparator 21. On the other hand, the electrode displacement detection value detected by the image processing device 12 is input to the comparator 21. The comparator 21 calculates a difference (movement difference) between the movement command value 20 and the detected groove position deviation detection value, and outputs the result to the electrode position controller 16. Electrode position control unit 16
Then, the movement of the electrode position control mechanism is corrected by an amount corresponding to the movement difference.
【００７８】以上の電極倣い制御動作において、全体制
御装置１８は動作全体を管理する主局となり、画像処理
装置１２、電極位置制御装置１６、および溶接電源１７
などは従局の関係にある。すなわち、従局の画像処理装
置１２、電極位置制御装置１６、および溶接電源１７
は、主局である全体制御装置１８の指令によって所定の
動作を実行する。In the above-described electrode scanning control operation, the overall control device 18 becomes a master station for managing the entire operation, and the image processing device 12, the electrode position control device 16, and the welding power source 17
Are related to each other. That is, the slave station's image processing device 12, electrode position control device 16, and welding power source 17
Performs a predetermined operation according to a command from the overall control device 18 which is the master station.
【００７９】なお、図１に示した本発明の溶接位置自動
倣い制御装置は、電極位置制御装置１６を含む他の装置
を統括的に制御する全体制御装置１８で構成している
が、電極位置制御装置１６と統括全体制御装置１８とを
一体とする構成にしてもよい。Although the welding position automatic tracing control device of the present invention shown in FIG. 1 is constituted by an overall control device 18 for controlling other devices including the electrode position control device 16 in an integrated manner, the electrode position The control device 16 and the overall control device 18 may be integrated.
【００８０】以上、隅肉開先の初層溶接を対象とした本
発明の実施形態を述べたが、突き合わせ継手や、Ｕ、Ｖ
継手での溶接での倣い溶接制御においても、電極先端位
置に対する開先位置情報を用いた倣い制御の適用が可能
である。The embodiment of the present invention for the first layer welding of a fillet groove has been described above, but the butt joint, U, V
Also in the profile welding control in welding at the joint, the profile control using the groove position information for the electrode tip position can be applied.
【００８１】また、初層溶接を対象とした本発明の実施
形態を述べたが、スリット光散乱像を処理する方法は、
開先と溶接ビード、および溶接ビード同士の境界位置も
検出可能であることから、多層盛溶接での２パス以降に
おいても、電極先端位置に対するビード境界位置ずれ情
報を用いた倣い制御の適用が可能である。Although the embodiment of the present invention for the first layer welding has been described, the method for processing the slit light scattering image is as follows.
Since it is also possible to detect the groove, the weld bead, and the boundary position between the weld beads, it is possible to apply scanning control using bead boundary position deviation information to the electrode tip position even after the second pass in multi-pass welding. It is.
【００８２】電極位置制御機構１０は、図１に示した多
関節溶接ロボットに限定することなく、例えば溶接線方
向（Ｘ）の走行軸を有する溶接ロボット、走行軸を持た
ずに平面上を自立して走行する自走式溶接ロボット、直
行軸を有する溶接ロボット、または、配管の外周に設け
た走行軸上を走行するロボットなどでも適用可能であ
る。The electrode position control mechanism 10 is not limited to the articulated welding robot shown in FIG. 1, but may be, for example, a welding robot having a traveling axis in the welding line direction (X), or a standing robot having no traveling axis. The present invention is also applicable to a self-propelled welding robot that travels while traveling, a welding robot that has a perpendicular axis, or a robot that travels on a traveling axis provided on the outer periphery of a pipe.
【００８３】[0083]
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の溶接位置
自動倣い制御装置によれば、電極先端位置に対する開先
位置ずれ情報を用いて電極の位置倣い制御を行っている
ことから、開先の組立誤差が生じている場合でも、安定
で且つ品質のよい溶接施工が可能である。As described above, according to the automatic welding position scanning control device of the present invention, since the electrode position scanning control is performed using the groove position deviation information with respect to the electrode tip position, the electrode position scanning control is performed. Even when the previous assembly error has occurred, stable and high-quality welding can be performed.
【００８４】また、本発明の溶接位置自動倣い制御装置
は、溶接中の強いアーク光を受ける溶接開始前に位置ず
れを検出していることから、高精度な検出と倣い溶接が
実現できる。Further, since the welding position automatic tracing control device of the present invention detects a positional deviation before the start of welding receiving strong arc light during welding, highly accurate detection and profiling welding can be realized.
【００８５】そして、本溶接位置自動倣い制御装置によ
り、作業者の技量に依存されずに品質のよい溶接ビード
を得ることができる。さらに、溶接位置検出装置と電極
制御機構とを用いて自動的に倣い溶接作業ができるの
で、無人溶接が可能となる。The present welding position automatic profiling control device makes it possible to obtain a high-quality welding bead without depending on the skill of the operator. Furthermore, since the profile welding operation can be automatically performed using the welding position detection device and the electrode control mechanism, unmanned welding can be performed.
【図１】本発明の溶接位置自動倣い装置の一実施形態を
示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an automatic welding position copying apparatus of the present invention.
【図２】本発明における電極周辺部の側面図である。FIG. 2 is a side view of an electrode peripheral portion according to the present invention.
【図３】本発明の開先位置ずれがない場合での取得画像
の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an acquired image in a case where there is no groove position shift according to the present invention.
【図４】本発明の開先位置ずれがない場合での取得画像
の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an acquired image in the case where there is no groove position shift according to the present invention.
【図５】本発明の電極先端位置に対する開先位置ずれを
求める方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a method for obtaining a groove position shift with respect to an electrode tip position according to the present invention.
【図６】本発明における電極先端部の画像を拡大した模
式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an enlarged image of an electrode tip in the present invention.
【図７】本発明における特定ライン上での各画素の輝度
を示した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating luminance of each pixel on a specific line according to the present invention.
【図８】本発明における特定ラインでの微分処理して得
られるデータの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of data obtained by differentiating a specific line in the present invention.
【図９】本発明における処理手順１のフローチャートを
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a flowchart of a processing procedure 1 in the present invention.
【図１０】本発明の二値画像処理で得られる二値画像を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a binary image obtained by the binary image processing of the present invention.
【図１１】本発明の微分処理によって得られるデータの
模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of data obtained by the differentiation processing of the present invention.
【図１２】本発明における隅肉継手を、断続溶接によっ
て接合する例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of joining fillet joints according to the present invention by intermittent welding.
【図１３】本発明における電極位置制御方法の一実施形
態を示すブロック線図である。FIG. 13 is a block diagram showing one embodiment of an electrode position control method according to the present invention.
１ 電極 ２、３被溶接部材 ４ 溶接ライン ５ 第１の投光手段 ６ 第２の投光手段 ７ 二次元受光手段 ８ 干渉フィルタ ９ 二次元受光カメラ １０ 電極位置制御機構（ロボット） １１ 二次元受光カメラ制御回路 １２ 画像処理装置 １３ ＴＶモニタ １４ 第１の投光手段の駆動電源 １５ 第２の投光手段の駆動電源 １６ 電極位置制御装置 １７ 溶接電源 １８ 全体制御装置 ２１ 比較器 REFERENCE SIGNS LIST 1 electrode 2, 3 to-be-welded member 4 welding line 5 first light emitting means 6 second light emitting means 7 two-dimensional light receiving means 8 interference filter 9 two-dimensional light receiving camera 10 electrode position control mechanism (robot) 11 two-dimensional light receiving Camera control circuit 12 Image processing device 13 TV monitor 14 Driving power supply for first light emitting means 15 Driving power supply for second light emitting means 16 Electrode position control device 17 Welding power supply 18 Overall control device 21 Comparator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉井 康方 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者 斎藤 敏男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasukata Tamai 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-City, Ibaraki Pref. Nuclear Power Division, Hitachi, Ltd. (72) Toshio Saito 3-Chome, Sachimachi, Hitachi-City, Ibaraki No. 1 Inside the Nuclear Power Division of Hitachi, Ltd.
Claims (8)
先端位置に光を照射する第１および第２の投光手段と、
前記非消耗電極を挟んで前記第１および第２の投光手段
と反対側に配置され、前記被溶接部開先位置および非消
耗電極先端位置を撮像する二次元受光手段と、前記二次
元受光手段から得られる画像に基づいて、前記被溶接部
を溶接する非消耗電極の位置制御を行う電極位置制御手
段とから構成され、前記第１の投光手段はスリット状の
光を照射する光源からなり、前記第２の投光手段は広が
りのある光を照射する光源からなる溶接位置自動倣い制
御装置。First and second light projecting means for irradiating light to a groove position of a portion to be welded and a tip position of a non-consumable electrode;
A two-dimensional light receiving means disposed on the opposite side of the non-consumable electrode from the first and second light projecting means, for capturing an image of the welded portion groove position and a non-consumable electrode tip position; Electrode position control means for controlling the position of a non-consumable electrode for welding the welded portion based on an image obtained from the means, wherein the first light projecting means comprises a light source for irradiating slit-like light. Wherein the second light projecting means is a welding position automatic scanning control device comprising a light source for irradiating spread light.
よび第２の投光手段の光を照射して得られる画像から検
出し、前記被溶接部開先位置は、前記第１の投光手段に
よるスリット画像から検出する請求項１に記載の溶接位
置自動倣い制御装置。2. The non-consumable electrode tip position is detected from an image obtained by irradiating the first and second light projecting means with light, and the welded portion groove position is detected by the first light projecting means. The welding position automatic profiling control device according to claim 1, wherein the welding position is detected from a slit image by an optical means.
光手段から検出された画像に基づいて、非消耗電極先端
位置に対する被溶接部開先位置のずれを計算し、前記位
置ずれ計算値により確定させた溶接ラインに基づいて、
前記非消耗電極を所定位置に倣って溶接するように制御
する請求項１に記載の溶接位置自動倣い制御装置。3. The electrode position control means calculates a shift of a welded portion groove position with respect to a non-consumable electrode tip position on the basis of an image detected from the two-dimensional light receiving means, and calculates the position shift calculated value. Based on the confirmed welding line,
The welding position automatic scanning control device according to claim 1, wherein the non-consumable electrode is controlled so as to follow a predetermined position.
先端位置が、同一画面内に撮像できるように、前記非消
耗電極の斜め上方に配置した二次元受光手段と、前記非
消耗電極を挟んで前記二次元受光手段に対して反対側に
配置したスリット状光線を照射する第１の投光手段、お
よび、広がりのある光を照射する第２の投光手段と、前
記二次元受光手段から得られる画像を処理する画像処理
手段と、前記画像処理手段で検出される情報により、前
記非消耗電極の位置制御を行う電極位置制御手段とから
構成され、前記第１の投光手段と第２の投光手段を照射
して得られた画像から検出される非消耗電極先端位置の
検出値、および、前記スリット状光線によるスリット画
像から検出される被溶接部開先位置の検出値に基づい
て、前記電極位置制御手段によって、前記非消耗電極先
端位置に対する被溶接部開先位置のずれを計算し、前記
位置ずれ計算値により確定させた溶接ラインに基づい
て、前記非消耗電極を所定位置に倣って溶接するように
成した溶接位置自動倣い制御装置。4. A two-dimensional light receiving means disposed obliquely above said non-consumable electrode so that the groove position of the welded portion and the tip position of the non-consumable electrode can be imaged in the same screen. A first light projecting means for irradiating a slit-shaped light beam disposed on the opposite side of the two-dimensional light receiving means with respect to the two-dimensional light receiving means, a second light projecting means for irradiating spread light, and the two-dimensional light receiving means Image processing means for processing an image obtained from the means, and electrode position control means for controlling the position of the non-consumable electrode based on information detected by the image processing means, wherein the first light projecting means and The detected value of the non-consumable electrode tip position detected from the image obtained by irradiating the second light projecting means, and the detected value of the welded portion groove position detected from the slit image by the slit light beam Based on the electrode position control Means for calculating a shift of the groove position of the welded portion with respect to the tip position of the non-consumable electrode, and welding the non-consumable electrode along a predetermined position based on the welding line determined by the calculated position shift value. Welding position automatic copying control device.
から前記被溶接部の開先位置を検出し、予め検出し記憶
しておいた非消耗電極先端の基準位置に対する前記開先
位置のずれを計算し、前記位置ずれ計算値により溶接ラ
インを確定する請求項１または４に記載の溶接位置自動
倣い制御装置。5. A groove position of the welded part is detected from a slit image formed by the slit light beam, and a deviation of the groove position from a previously detected and stored reference position of the tip of the non-consumable electrode is calculated. The welding position automatic scanning control device according to claim 1, wherein the welding line is determined based on the calculated value of the positional deviation.
部開先位置のずれを、予め計画した溶接ラインの開始点
位置および終了点位置で計算し、この始終端位置ずれ計
算値により溶接ラインを確定する請求項１または４に記
載の溶接位置自動倣い制御装置。6. The deviation of the welded portion groove position from the non-consumable electrode tip position is calculated at a start point position and an end point position of the welding line planned in advance, and the welding line is calculated based on the calculated start / end position deviation value. The welding position automatic profiling control device according to claim 1 or 4, wherein the position is determined.
部開先位置のずれを、予め計画した溶接ラインの開始点
位置、終了点位置、あるいは中間点位置のうちのいずれ
かで計算し、前記位置ずれ計算値により溶接ラインを確
定する請求項１または４に記載の溶接位置自動倣い制御
装置。7. A method of calculating a deviation of a groove position of a welded portion from a position of a tip of the non-consumable electrode at one of a start point position, an end point position, and an intermediate point position of a welding line planned in advance, The welding position automatic profiling control device according to claim 1 or 4, wherein the welding line is determined based on the calculated position deviation.
位置との位置ずれを検出するための位置ずれ検出ポイン
トとして、直前の溶接パスでの位置ずれ計算値を基に修
正し誘導した位置ずれ検出ポイントを採用し、この位置
ずれ検出ポイントで非消耗電極先端位置および被溶接部
開先位置を検出して、前記非消耗電極先端位置に対する
被溶接部開先位置のずれを計算し、この位置ずれ計算値
により溶接ラインを確定する請求項１または４に記載の
溶接位置自動倣い制御装置。8. A displacement detection point for detecting a displacement between the tip position of the non-consumable electrode and the groove position of the welded portion is corrected and derived based on a displacement calculation value in the immediately preceding welding pass. Employs a displacement detection point, detects the non-consumable electrode tip position and the welded groove position at this displacement detection point, calculates the deviation of the welded groove position relative to the non-consumable electrode tip position, The welding position automatic profiling control device according to claim 1 or 4, wherein the welding line is determined based on the calculated position deviation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228730A JP3482615B2 (en) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | Welding position automatic profiling control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228730A JP3482615B2 (en) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | Welding position automatic profiling control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002035933A true JP2002035933A (en) | 2002-02-05 |
| JP3482615B2 JP3482615B2 (en) | 2003-12-22 |
Family
ID=18721965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000228730A Expired - Fee Related JP3482615B2 (en) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | Welding position automatic profiling control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482615B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015150575A (en) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Measuring method of consumption amount of electrode in non-consumption electrode type arc welding machine and manufacturing method of glow plug containing the same |
| JP7190074B1 (en) | 2022-03-30 | 2022-12-14 | 株式会社日立パワーソリューションズ | FRICTION STIR WELDING APPARATUS AND WELD LINE POSITION CORRECTION METHOD |
-
2000
- 2000-07-28 JP JP2000228730A patent/JP3482615B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015150575A (en) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Measuring method of consumption amount of electrode in non-consumption electrode type arc welding machine and manufacturing method of glow plug containing the same |
| JP7190074B1 (en) | 2022-03-30 | 2022-12-14 | 株式会社日立パワーソリューションズ | FRICTION STIR WELDING APPARATUS AND WELD LINE POSITION CORRECTION METHOD |
| JP2023147704A (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 株式会社日立パワーソリューションズ | Friction stirring joining device and position correction method for join line |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3482615B2 (en) | 2003-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5040125A (en) | Positional information detecting method in arc welding | |
| JP2000167666A (en) | Automatic welding, defect repair method and automatic welding equipment | |
| CN104084669A (en) | Visual detecting method and device based on decoupling detection for circular seams | |
| CA2554256A1 (en) | Method for recognising a structure to be applied to a substrate, with the aid of several cameras and device therefor | |
| CN203973025U (en) | A kind of circumferential weld vision inspection apparatus detecting based on decoupling zero | |
| CN106378514A (en) | Stainless steel non-uniform tiny multi-weld-joint visual inspection system and method based on machine vision | |
| WO2011052093A1 (en) | Bevelling apparatus and method of bevelling | |
| WO2020039948A1 (en) | Welding control device, display control device, welding system, welding control method, and program | |
| JP4186533B2 (en) | Welding position automatic scanning control device and automatic scanning welding method | |
| JP2000024777A (en) | Groove shape detecting device | |
| KR100671024B1 (en) | Method and system for conducting step welding of the welding robot by using laser vision sensor | |
| KR20120054217A (en) | Method and system for tracking pipe welding seam | |
| JP3482615B2 (en) | Welding position automatic profiling control device | |
| JP2004219154A (en) | Surface shape measuring method of object and automatic welding device | |
| JP2003220471A (en) | Automatic trace controller of welding position | |
| JP2005334904A (en) | Automatic trace control method and device for welding | |
| JP3326716B2 (en) | Bead lap welding method and its automatic welding device | |
| JP2003001420A (en) | Control device for automatically copying welding position | |
| JP3051632B2 (en) | Welding member groove tracking control method | |
| JP3203507B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JPH1177308A (en) | Method and device of detecting weld line and welding equipment | |
| JPH05138354A (en) | Automatic welding profiling device | |
| JPS6149774A (en) | Outside surface welding method of weld pipe | |
| JPH0647541A (en) | Method for judging status of arc | |
| WO2024122231A1 (en) | Welding device and welding control program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071017 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101017 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111017 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121017 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121017 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131017 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |