JP3422687B2 - 管穴位置自動探索方法及びその装置 - Google Patents
管穴位置自動探索方法及びその装置Info
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- JP3422687B2 JP3422687B2 JP17910298A JP17910298A JP3422687B2 JP 3422687 B2 JP3422687 B2 JP 3422687B2 JP 17910298 A JP17910298 A JP 17910298A JP 17910298 A JP17910298 A JP 17910298A JP 3422687 B2 JP3422687 B2 JP 3422687B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は管穴自動探索方法、
その装置、及び該探索方法を用いた管穴加工方法に係
り、特に熱交換器等における管板の管穴シール溶接を行
なう際に使用される管穴自動探索方法、その装置、及び
該探索方法を用いた管穴溶接その他の加工方法に関す
る。
その装置、及び該探索方法を用いた管穴加工方法に係
り、特に熱交換器等における管板の管穴シール溶接を行
なう際に使用される管穴自動探索方法、その装置、及び
該探索方法を用いた管穴溶接その他の加工方法に関す
る。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】従来より管板に多数の
伝熱管を溶接して構成される例えばシェルアンドチュー
ブ方式の熱交換器は公知であり、かかる熱交換器等にお
ける管板の管穴シール溶接を行なう際に溶接装置の管穴
への芯出しを行なう為の管穴への溶接装置芯出し手段と
して従来は、図面から作成した移動プログラムを、NC
テープによりNC装置に入力して位置決めを行なってい
たが、かかる図面から移動プログラムを作成する方法で
は、穴の配列パターン(三角、四角等)やピッチが客
先、機種毎に異なる為に、その都度NCテープを作成
し、予めNC装置の動作確認を行なっていたためその段
取作業が極めて煩雑化する。
伝熱管を溶接して構成される例えばシェルアンドチュー
ブ方式の熱交換器は公知であり、かかる熱交換器等にお
ける管板の管穴シール溶接を行なう際に溶接装置の管穴
への芯出しを行なう為の管穴への溶接装置芯出し手段と
して従来は、図面から作成した移動プログラムを、NC
テープによりNC装置に入力して位置決めを行なってい
たが、かかる図面から移動プログラムを作成する方法で
は、穴の配列パターン(三角、四角等)やピッチが客
先、機種毎に異なる為に、その都度NCテープを作成
し、予めNC装置の動作確認を行なっていたためその段
取作業が極めて煩雑化する。
【0003】又前記溶接装置の芯出し手段は、溶接装置
に付設されたテーパ付きセンターロッド等のセンター位
置決め機構や該センターロッドを上下、左右、前後方向
に移動させるフローティング機構等により溶接装置の管
穴への芯出しを行なって、前記センターロッドを固定し
て溶接装置を同心円上に周回させながらシール溶接をし
ていたがかかる芯出し方法では、作業者が常時監視し
て、NC装置で位置決め後、手動にて位置を微調整して
いた。
に付設されたテーパ付きセンターロッド等のセンター位
置決め機構や該センターロッドを上下、左右、前後方向
に移動させるフローティング機構等により溶接装置の管
穴への芯出しを行なって、前記センターロッドを固定し
て溶接装置を同心円上に周回させながらシール溶接をし
ていたがかかる芯出し方法では、作業者が常時監視し
て、NC装置で位置決め後、手動にて位置を微調整して
いた。
【0004】本発明は、かかる技術的課題に鑑み、熱交
換器等の多数の穴を有する管板に対して、3軸のNC装
置にて各管穴に自動位置決めし、管と管板のシール溶接
その他の加工を行なう場合において、管板の据え付け精
度、管板の歪み、管穴の加工位置精度等により生じるN
Cプログラム位置との位置ずれ(上下、左右、前後)を
非接触で管穴の3次元位置を計測してNC装置を自動補
正し、さらに、順次、次の対象穴を自動探索する管穴自
動探索方法、その装置を提供することを目的とする。
換器等の多数の穴を有する管板に対して、3軸のNC装
置にて各管穴に自動位置決めし、管と管板のシール溶接
その他の加工を行なう場合において、管板の据え付け精
度、管板の歪み、管穴の加工位置精度等により生じるN
Cプログラム位置との位置ずれ(上下、左右、前後)を
非接触で管穴の3次元位置を計測してNC装置を自動補
正し、さらに、順次、次の対象穴を自動探索する管穴自
動探索方法、その装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
多数の管穴を有する管板に対して、管板距離方向(Z
軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸のNC装置を
移動制御しながら各管穴を順次探索する管穴位置自動探
索方法において、カメラ視野を狭視野と広視野に選択可
能なCCDカメラを搭載したNC装置と、CCDカメラ
で撮像した実際の管穴とマスタ画像(基準画像)とのパ
ターンマッチングを行なう画像処理部とを用い、予め最
適なCCDカメラと管板面の距離(基準距離)にセット
し、管穴部の画像をマスタ画像として画像処理装置に登
録しておき、前記CCDカメラの視野を広視野に切換え
て該CCDカメラで複数の管穴を捕らえ、パターンマッ
チング処理により次段(隣、近接)の管穴を見つけ現在
の対象管穴位置からの移動量を求め、移動量に基づいて
NC装置を所定ピッチ移動させた後、CCDカメラの視
野を狭視野に切換え、画像処理部のパターンマッチング
処理により前記マスタ画像と実際に撮像した対象管穴の
位置のずれ量を求め、該ずれ量に基づいて対象管穴に対
するNC装置のずれ補正を行なうことを特徴とする。
多数の管穴を有する管板に対して、管板距離方向(Z
軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸のNC装置を
移動制御しながら各管穴を順次探索する管穴位置自動探
索方法において、カメラ視野を狭視野と広視野に選択可
能なCCDカメラを搭載したNC装置と、CCDカメラ
で撮像した実際の管穴とマスタ画像(基準画像)とのパ
ターンマッチングを行なう画像処理部とを用い、予め最
適なCCDカメラと管板面の距離(基準距離)にセット
し、管穴部の画像をマスタ画像として画像処理装置に登
録しておき、前記CCDカメラの視野を広視野に切換え
て該CCDカメラで複数の管穴を捕らえ、パターンマッ
チング処理により次段(隣、近接)の管穴を見つけ現在
の対象管穴位置からの移動量を求め、移動量に基づいて
NC装置を所定ピッチ移動させた後、CCDカメラの視
野を狭視野に切換え、画像処理部のパターンマッチング
処理により前記マスタ画像と実際に撮像した対象管穴の
位置のずれ量を求め、該ずれ量に基づいて対象管穴に対
するNC装置のずれ補正を行なうことを特徴とする。
【0006】かかる発明によれば、管板の据え付け精
度、管板の歪み、管穴の加工位置精度等により生じるN
Cプログラム位置との位置ずれ(上下、左右、前後)を
非接触で管穴の3次元位置を計測してNC装置を自動補
正することが可能となる。
度、管板の歪み、管穴の加工位置精度等により生じるN
Cプログラム位置との位置ずれ(上下、左右、前後)を
非接触で管穴の3次元位置を計測してNC装置を自動補
正することが可能となる。
【0007】
【0008】又かかる発明によれば、CCDカメラの視
野を狭視野と広視野に交互に切換えながら、対象管穴と
マスタ画像とのずれ補正と、次の対象穴の自動探索を交
互に自動的に行なうことが出来る。
野を狭視野と広視野に交互に切換えながら、対象管穴と
マスタ画像とのずれ補正と、次の対象穴の自動探索を交
互に自動的に行なうことが出来る。
【0009】請求項2記載の発明は、前記発明を効果的
に実施するための管穴位置自動探索装置に関するもの
で、多数の管穴を有する管板に対して、管板距離方向
(Z軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸のNC装
置を移動制御しながら各管穴を順次探索する管穴位置自
動探索装置において、カメラ視野を狭視野と広視野に選
択可能なCCDカメラと、該CCDカメラの受光方向に
対し所定角度傾けた方向にスリットレーザを出射するレ
ーザ光源とを配置したNC装置と、CCDカメラで撮像
した実際の管穴とマスタ画像(基準画像)とのパターン
マッチングを行なう画像処理部とを具え、 前記CCDカ
メラに対してほぼ同軸照明となるように照明を配置し、
該照明をONした画像からOFFした画像を引くことに
より、背景や色の影響により管穴部の画像認識度が低下
するのを防止可能に構成したことを特徴とする。
に実施するための管穴位置自動探索装置に関するもの
で、多数の管穴を有する管板に対して、管板距離方向
(Z軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸のNC装
置を移動制御しながら各管穴を順次探索する管穴位置自
動探索装置において、カメラ視野を狭視野と広視野に選
択可能なCCDカメラと、該CCDカメラの受光方向に
対し所定角度傾けた方向にスリットレーザを出射するレ
ーザ光源とを配置したNC装置と、CCDカメラで撮像
した実際の管穴とマスタ画像(基準画像)とのパターン
マッチングを行なう画像処理部とを具え、 前記CCDカ
メラに対してほぼ同軸照明となるように照明を配置し、
該照明をONした画像からOFFした画像を引くことに
より、背景や色の影響により管穴部の画像認識度が低下
するのを防止可能に構成したことを特徴とする。
【0010】かかる発明によれば、管板背景部や色の影
響を排除し、精度よいパターンマッチングが可能とな
る。
響を排除し、精度よいパターンマッチングが可能とな
る。
【0011】
【0012】
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1は管穴
自動探索方法がプログラムされた制御パソコンPCが内
蔵されているNC装置2に溶接装置1を搭載した溶接シ
ステムにおける、管穴自動探索/溶接手順を示す基本作
用図で、より具体的には、制御パソコンPC、NC装置
2、溶接装置1夫々の連係関係において管板に設けた管
穴の画像認識とシール溶接を行なうまでの手順を概略的
に示す。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1は管穴
自動探索方法がプログラムされた制御パソコンPCが内
蔵されているNC装置2に溶接装置1を搭載した溶接シ
ステムにおける、管穴自動探索/溶接手順を示す基本作
用図で、より具体的には、制御パソコンPC、NC装置
2、溶接装置1夫々の連係関係において管板に設けた管
穴の画像認識とシール溶接を行なうまでの手順を概略的
に示す。
【0014】先ず図面から入手したプログラム情報に基
づいて、最初のシール溶接すべき想定管穴位置若しくは
シール溶接時の前段の管穴情報に、次の対象穴ピッチ分
だけシフトした想定穴位置情報を制御パソコンPC側よ
りNC装置2側に通信して(T1)、該NC装置2に設
けた後記するCCDカメラ3により対象とする管穴6の
画像認識を行ない、該認識画像を制御パソコンPC側で
画像処理した後(T2)、前記想定穴位置との位置ずれ
を計算して(T3)、そのずれ量をNC装置2側に送信
して(T4)、該NC装置2側で前記ずれ量に対応した
移動補正を行ない(T5)、管穴6と溶接装置1の自動
位置決めを行なった後、制御パソコンPC側で溶接位置
の監視(T7)を行ないながら管穴6のシール溶接(T
6)を行なう。
づいて、最初のシール溶接すべき想定管穴位置若しくは
シール溶接時の前段の管穴情報に、次の対象穴ピッチ分
だけシフトした想定穴位置情報を制御パソコンPC側よ
りNC装置2側に通信して(T1)、該NC装置2に設
けた後記するCCDカメラ3により対象とする管穴6の
画像認識を行ない、該認識画像を制御パソコンPC側で
画像処理した後(T2)、前記想定穴位置との位置ずれ
を計算して(T3)、そのずれ量をNC装置2側に送信
して(T4)、該NC装置2側で前記ずれ量に対応した
移動補正を行ない(T5)、管穴6と溶接装置1の自動
位置決めを行なった後、制御パソコンPC側で溶接位置
の監視(T7)を行ないながら管穴6のシール溶接(T
6)を行なう。
【0015】その後シール溶接時の前段の管穴情報に、
次の対象穴ピッチ分だけシフトした想定穴位置情報を制
御パソコンPC側よりNC装置2側に通信して前記動作
を繰り返す。
次の対象穴ピッチ分だけシフトした想定穴位置情報を制
御パソコンPC側よりNC装置2側に通信して前記動作
を繰り返す。
【0016】図2は前記システムに用いる管穴自動探索
装置における機器構成図を示す。図2において、管板距
離方向(Z軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸方
向(Χ、Y、Zの三元座標軸)に移動可能なNC装置2
に、Z軸と平行に移動可能な溶接装置1を連結するとと
もに、該NC装置2にZ軸方向に進退可能なCCDカメ
ラ3、及びこれと同軸上に照明5(例えばリング型照
明)を、又CCDカメラ3の受光方向に対し所定角度傾
けた方向にスリットレーザ光を出射するレーザスリット
光源4を夫々配置する。
装置における機器構成図を示す。図2において、管板距
離方向(Z軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸方
向(Χ、Y、Zの三元座標軸)に移動可能なNC装置2
に、Z軸と平行に移動可能な溶接装置1を連結するとと
もに、該NC装置2にZ軸方向に進退可能なCCDカメ
ラ3、及びこれと同軸上に照明5(例えばリング型照
明)を、又CCDカメラ3の受光方向に対し所定角度傾
けた方向にスリットレーザ光を出射するレーザスリット
光源4を夫々配置する。
【0017】照明5は、図4に示すように、CCDカメ
ラ3に対して同軸照明となる様にし、レーザスリット光
源4は、視野範囲の中央(例えば縦方向)にスリット光
が映るように所定角度CCDカメラ3の受光方向に対し
所定角度傾けて配置する(図3(A)参照)。尚、1は
前記した通り、シール溶接を行なうための溶接装置、2
は近接穴位置(想定穴位置)決めと位置ずれ補正(ずれ
分移動)を行なうNC装置、9は前記制御パソコンPC
に組み込まれた画像処理装置で、基準画像と実際の管穴
6とのパターンマッチングを行なう。20は前記制御パ
ソコンPCに組み込まれたモニタで、画像処理装置9の
パターンマッチング状況等を表示する。
ラ3に対して同軸照明となる様にし、レーザスリット光
源4は、視野範囲の中央(例えば縦方向)にスリット光
が映るように所定角度CCDカメラ3の受光方向に対し
所定角度傾けて配置する(図3(A)参照)。尚、1は
前記した通り、シール溶接を行なうための溶接装置、2
は近接穴位置(想定穴位置)決めと位置ずれ補正(ずれ
分移動)を行なうNC装置、9は前記制御パソコンPC
に組み込まれた画像処理装置で、基準画像と実際の管穴
6とのパターンマッチングを行なう。20は前記制御パ
ソコンPCに組み込まれたモニタで、画像処理装置9の
パターンマッチング状況等を表示する。
【0018】次に前記機器を用いて高さ計測を行なう際
の画像処理手順を図3の原理図に基づいて説明する。N
C装置2を作業者が手動で、CCDカメラ3に最初にシ
ール溶接を行なう管穴6(例えば図1及び図2に示す最
上段左端の管穴6a)が視野の中央に1個のみ映る(狭
視野)位置に位置決めする。この時、CCDカメラ3の
画像の分解能から、予め最適なCCDカメラ3と管板7
の距離(基準距離)にセットし、管穴6とスリット光の
限定した範囲の画像をマスタ画像8として画像処理装置
9に登録しておく。この時のCCDカメラ3はその視野
を狭視野に設定する。
の画像処理手順を図3の原理図に基づいて説明する。N
C装置2を作業者が手動で、CCDカメラ3に最初にシ
ール溶接を行なう管穴6(例えば図1及び図2に示す最
上段左端の管穴6a)が視野の中央に1個のみ映る(狭
視野)位置に位置決めする。この時、CCDカメラ3の
画像の分解能から、予め最適なCCDカメラ3と管板7
の距離(基準距離)にセットし、管穴6とスリット光の
限定した範囲の画像をマスタ画像8として画像処理装置
9に登録しておく。この時のCCDカメラ3はその視野
を狭視野に設定する。
【0019】自動運転起動でまず、高さ(前後)計測
(CCDカメラ3と管板7との距離計測)を行なう。先
ず図3上段に示すように、CCDカメラ3とレーザスリ
ット光源4とは管板7に対し、αだけ傾けて配置されて
いるために、管板7が基準距離に対し前後にずれる事に
より、CCDカメラ3によるレーザスリット光の受光位
置は図上左右に変位する。これをモニタ20上に表した
のが、図3下段のモニタ図である。即ち、同図において
管板7が前ずれしている場合は、モニタ20上のスリッ
ト光はマスタ画像に対し右方向にずれる。又管板7が後
ずれしている場合は、モニタ20上のスリット光はマス
タ画像に対し、左方向にずれる。
(CCDカメラ3と管板7との距離計測)を行なう。先
ず図3上段に示すように、CCDカメラ3とレーザスリ
ット光源4とは管板7に対し、αだけ傾けて配置されて
いるために、管板7が基準距離に対し前後にずれる事に
より、CCDカメラ3によるレーザスリット光の受光位
置は図上左右に変位する。これをモニタ20上に表した
のが、図3下段のモニタ図である。即ち、同図において
管板7が前ずれしている場合は、モニタ20上のスリッ
ト光はマスタ画像に対し右方向にずれる。又管板7が後
ずれしている場合は、モニタ20上のスリット光はマス
タ画像に対し、左方向にずれる。
【0020】従って、CCDカメラ3と管板7の距離の
変化に比例してCCDカメラ3の視野上のレーザスリッ
ト光の位置が左右に変化することを用いて、予めレーザ
スリット光の左右移動量とCCDカメラ3の前後移動量
の関係を求めておく。
変化に比例してCCDカメラ3の視野上のレーザスリッ
ト光の位置が左右に変化することを用いて、予めレーザ
スリット光の左右移動量とCCDカメラ3の前後移動量
の関係を求めておく。
【0021】次に画像処理(パターンマッチング処理)
によりスリット光部のマスタ画像8と同じスリット光部
の画像を見つけ、マスタ画像8でのスリット光の位置と
現在の画像10でのスリット光の位置のずれ量をCCD
カメラ3の前後のずれ量(距離の変化)として求める。
この時、必要に応じてフィルタ処理を行ない、認識度を
高める。このずれ量を画像処理装置9からI/F(イン
ターフェース)を介してNC装置2の制御盤に送信し、
NC装置2の位置ずれ補正を行なう。
によりスリット光部のマスタ画像8と同じスリット光部
の画像を見つけ、マスタ画像8でのスリット光の位置と
現在の画像10でのスリット光の位置のずれ量をCCD
カメラ3の前後のずれ量(距離の変化)として求める。
この時、必要に応じてフィルタ処理を行ない、認識度を
高める。このずれ量を画像処理装置9からI/F(イン
ターフェース)を介してNC装置2の制御盤に送信し、
NC装置2の位置ずれ補正を行なう。
【0022】または、前記図1に示したように、NC装
置2でおおまかに位置決めし(近接穴位置、想定穴位
置)、別に微調整用の3軸移動機構を設けて位置ずれ補
正(ずれ分移動)を行なっても良い。
置2でおおまかに位置決めし(近接穴位置、想定穴位
置)、別に微調整用の3軸移動機構を設けて位置ずれ補
正(ずれ分移動)を行なっても良い。
【0023】かかる点までをNC装置2の動作を中心に
図6のフロー図に基づいて説明する。先ずオペレータが
スタート点のプログラム座標(Χ、Y、Z)にNC装置
2を位置決めする。(S1) 次にZ軸(高さ方向)を下降させ、NC装置2を画像処
理高さ位置に位置決めを行なう。(S2) そしてNC装置2より高さ計測指示を出して前記図3に
示すように画像処理装置9側で高さ(Z)計測を行ない
(S3)、計測完了通知をNC装置2側に送信した後
(S4)、NC装置2側よりの結果コード送信要求(S
5)を受けて、画像処理装置9側より結果コードが送信
される。(S6)
図6のフロー図に基づいて説明する。先ずオペレータが
スタート点のプログラム座標(Χ、Y、Z)にNC装置
2を位置決めする。(S1) 次にZ軸(高さ方向)を下降させ、NC装置2を画像処
理高さ位置に位置決めを行なう。(S2) そしてNC装置2より高さ計測指示を出して前記図3に
示すように画像処理装置9側で高さ(Z)計測を行ない
(S3)、計測完了通知をNC装置2側に送信した後
(S4)、NC装置2側よりの結果コード送信要求(S
5)を受けて、画像処理装置9側より結果コードが送信
される。(S6)
【0024】そしてNC装置2側で前記計測結果の正常
/異常を判別し(S7)、異常の場合は一時停止を行な
う。正常の場合は、位置データ送信要求(S8、S1
0)を受けて、Z上位データとZ下位データをNC装置
2側に送信して(S9、S11)、該Z計測データに基
づいてZ軸高さ補正を行ない(S12)、該補正が誤差
範囲(S13)にあれば次のステップに進む。
/異常を判別し(S7)、異常の場合は一時停止を行な
う。正常の場合は、位置データ送信要求(S8、S1
0)を受けて、Z上位データとZ下位データをNC装置
2側に送信して(S9、S11)、該Z計測データに基
づいてZ軸高さ補正を行ない(S12)、該補正が誤差
範囲(S13)にあれば次のステップに進む。
【0025】次に前記機器を用いて位置ずれ計測(左
右、上下)を行なう際の画像処理手順を図4の原理図に
基づいて説明する。CCDカメラ3の画像の分解能か
ら、予め最適なCCDカメラ3と管板7の距離(基準距
離)にセットし、管穴部の画像をマスタ画像8として画
像処理装置9に登録しておくことは前記した通りであ
る。次にCCDカメラ3の視野を狭視野とした状態で、
画像処理(パターンマッチング処理)により管穴部のマ
スタ画像8と同じ管穴部の画像を見つけ、マスタ画像8
での穴の位置と現在の画像10での管穴の位置のずれ量
を求める。この時、必要に応じてフィルタ処理を行な
い、認識度を高める。
右、上下)を行なう際の画像処理手順を図4の原理図に
基づいて説明する。CCDカメラ3の画像の分解能か
ら、予め最適なCCDカメラ3と管板7の距離(基準距
離)にセットし、管穴部の画像をマスタ画像8として画
像処理装置9に登録しておくことは前記した通りであ
る。次にCCDカメラ3の視野を狭視野とした状態で、
画像処理(パターンマッチング処理)により管穴部のマ
スタ画像8と同じ管穴部の画像を見つけ、マスタ画像8
での穴の位置と現在の画像10での管穴の位置のずれ量
を求める。この時、必要に応じてフィルタ処理を行な
い、認識度を高める。
【0026】このずれ量を画像処理装置9からI/F
(インターフェース)を介してNC装置2の制御盤に送
信し、NC装置2のずれ補正を行なう。その後、CCD
カメラ3と溶接装置1の組立上の間隔をオフセット量だ
けNC装置2を移動させ、対象管穴位置に溶接装置1を
位置決めし、シール溶接を行なう。この時、管穴径も求
め、管の偏平、穴無し、ねじ穴(対象穴以外)等を判別
する。
(インターフェース)を介してNC装置2の制御盤に送
信し、NC装置2のずれ補正を行なう。その後、CCD
カメラ3と溶接装置1の組立上の間隔をオフセット量だ
けNC装置2を移動させ、対象管穴位置に溶接装置1を
位置決めし、シール溶接を行なう。この時、管穴径も求
め、管の偏平、穴無し、ねじ穴(対象穴以外)等を判別
する。
【0027】この場合、背景や色の影響により管穴部の
画像認識度が低下するのを防止するために、背景部や色
の消去を照明5やレーザスリット光源4のON/OFF
画像により対処することが出来る。より具体的には照明
5をONした画像からOFFした画像を引くことによ
り、背景である後方の絵を映り込まさなくする(後方は
光が当たらないため、照明5がON状態でもOFF状態
でもほぼ同じ画像となるため背景部が消えてしまう)。
レーザスリット光も、レーザのONした画像からOFF
した画像を引くことによりレーザ光のみが残ることにな
り、背景はもちろんのこと、前述の色の影響も除外する
ことが出来る。
画像認識度が低下するのを防止するために、背景部や色
の消去を照明5やレーザスリット光源4のON/OFF
画像により対処することが出来る。より具体的には照明
5をONした画像からOFFした画像を引くことによ
り、背景である後方の絵を映り込まさなくする(後方は
光が当たらないため、照明5がON状態でもOFF状態
でもほぼ同じ画像となるため背景部が消えてしまう)。
レーザスリット光も、レーザのONした画像からOFF
した画像を引くことによりレーザ光のみが残ることにな
り、背景はもちろんのこと、前述の色の影響も除外する
ことが出来る。
【0028】かかる点までをNC装置2の動作を中心に
図7のフロー図に基づいて説明する。NC装置2より画
像処理装置9に位置ずれ計測(左右Χ、上下Y)を指示
した後(S20)、前記図4に示すように画像処理装置
9側で位置ずれ計測(Χ、Y)計測を行ない(S2
1)、計測完了通知をNC装置2側に送信した後(S2
2)、NC装置2側よりの結果コード送信要求(S2
3)を受けて、画像処理装置9側より結果コードが送信
される。(S24) そしてNC装置2側で前記計測結果の正常/異常を判別
し(S25)、異常の場合はステップ(S31)に飛
ぶ。
図7のフロー図に基づいて説明する。NC装置2より画
像処理装置9に位置ずれ計測(左右Χ、上下Y)を指示
した後(S20)、前記図4に示すように画像処理装置
9側で位置ずれ計測(Χ、Y)計測を行ない(S2
1)、計測完了通知をNC装置2側に送信した後(S2
2)、NC装置2側よりの結果コード送信要求(S2
3)を受けて、画像処理装置9側より結果コードが送信
される。(S24) そしてNC装置2側で前記計測結果の正常/異常を判別
し(S25)、異常の場合はステップ(S31)に飛
ぶ。
【0029】正常の場合は、位置データ送信要求(S2
6Χ、S26Y)を受けて、(Χ、Y)夫々の上位デー
タと下位データをNC装置2側に送信して(S27Χ、
S27Y)、該Z計測データに基づいて(Χ、Y)軸位
置補正を行ない(S28)、該補正が誤差範囲にあれ
ば、CCDカメラ3と溶接装置1の組立上の間隔をオフ
セット量だけNC装置2を移動させ(S29)、対象管
穴位置に溶接装置1を位置決めし、シール溶接を行なう
(S30)。その後、次の次段(隣、近接)の管穴6の
探索ステップに進む。
6Χ、S26Y)を受けて、(Χ、Y)夫々の上位デー
タと下位データをNC装置2側に送信して(S27Χ、
S27Y)、該Z計測データに基づいて(Χ、Y)軸位
置補正を行ない(S28)、該補正が誤差範囲にあれ
ば、CCDカメラ3と溶接装置1の組立上の間隔をオフ
セット量だけNC装置2を移動させ(S29)、対象管
穴位置に溶接装置1を位置決めし、シール溶接を行なう
(S30)。その後、次の次段(隣、近接)の管穴6の
探索ステップに進む。
【0030】探索ステップでは、先ず、次段(隣、近
接)の管穴6動作方法送信要求をNC装置2より画像処
理装置9に出し(S31)、これを受けて画像処理装置
9側より次管穴移動方法を送信し(S32)次段探索の
図8のステップに進む。
接)の管穴6動作方法送信要求をNC装置2より画像処
理装置9に出し(S31)、これを受けて画像処理装置
9側より次管穴移動方法を送信し(S32)次段探索の
図8のステップに進む。
【0031】図8でZ軸を次段探索位置まで上昇(S3
5)させ、具体的には、CCDカメラ3を後退させ、よ
り具体的にはカメラの視野を狭視野から広視野に後退さ
せて複数の管穴6を捕らえる。尚、狭視野から広視野に
なる際、CCDカメラ3の距離が離れることでピントが
甘くなり認識しにくい場合は、オートフォーカスレン
ズ、レンズ自動交換等を設けて対応する。画像として
は、図5に示すように、狭視野における対象管穴6を中
心として周囲(上下、左右、斜め)の管穴6が映る状態
とする。パターンマッチング処理により前述の狭視野で
の管穴6認識と同様に、次の段(隣、近接)の管穴6を
見つけ現在位置からの移動量(ピッチ)をΧ軸、Y軸の
順に求め、夫々のデータをNC装置2に送信する。(S
36)
5)させ、具体的には、CCDカメラ3を後退させ、よ
り具体的にはカメラの視野を狭視野から広視野に後退さ
せて複数の管穴6を捕らえる。尚、狭視野から広視野に
なる際、CCDカメラ3の距離が離れることでピントが
甘くなり認識しにくい場合は、オートフォーカスレン
ズ、レンズ自動交換等を設けて対応する。画像として
は、図5に示すように、狭視野における対象管穴6を中
心として周囲(上下、左右、斜め)の管穴6が映る状態
とする。パターンマッチング処理により前述の狭視野で
の管穴6認識と同様に、次の段(隣、近接)の管穴6を
見つけ現在位置からの移動量(ピッチ)をΧ軸、Y軸の
順に求め、夫々のデータをNC装置2に送信する。(S
36)
【0032】そして、NC装置2を移動させて次の対象
管穴6位置におおまかに位置決めする。(S37) 次にCCDカメラ3を狭視野に前進させた後、NC装置
2側より次段穴探索指示を行なう(S38)ことによ
り、次段の対象管穴6の位置ずれ(Χ、Y)を、図4に
示す方法((S20)〜(S28)の動作)で計測し、
位置補正動作を行なった(S39)後、Z軸を上昇させ
てシール溶接を行なう。(S40) そして前記シール溶接を行なった管穴が最終段の管穴か
否かを判別し、最終段の場合は終了し、最終段でない場
合は図8のに進む。
管穴6位置におおまかに位置決めする。(S37) 次にCCDカメラ3を狭視野に前進させた後、NC装置
2側より次段穴探索指示を行なう(S38)ことによ
り、次段の対象管穴6の位置ずれ(Χ、Y)を、図4に
示す方法((S20)〜(S28)の動作)で計測し、
位置補正動作を行なった(S39)後、Z軸を上昇させ
てシール溶接を行なう。(S40) そして前記シール溶接を行なった管穴が最終段の管穴か
否かを判別し、最終段の場合は終了し、最終段でない場
合は図8のに進む。
【0033】尚、隣、近接の管穴6を自動探索する際、
管穴6の配列(横方向)ピッチが一定で予め決まってい
る場合は、順次前述の広視野での管穴6探索をする手法
の代わりにNC装置2を設計ピッチ量分移動させ、前述
の狭視野での位置ずれ計測で管穴6を認識し位置補正す
る手法を用いても良い。また、連続して管穴6が無い場
合は、それが何段目、何列目で有るかを画像処理装置9
に予め登録(範囲指定)しておき、対象部にきたら範囲
分の移動量を自動でとばすようにする。ある段、列以降
を溶接しない場合も同様にする。現在の段の端の管穴6
のシール溶接が終了し、それが本当に端であるかを判断
する為にさらに、狭視野で前述の穴認識による移動を繰
り返し、設定の穴ピッチ回数分、あるいは、移動量分管
6が無いと認識した時点で最後に認識した管穴6を端と
判断し、最後に認識した管穴6まで戻る。
管穴6の配列(横方向)ピッチが一定で予め決まってい
る場合は、順次前述の広視野での管穴6探索をする手法
の代わりにNC装置2を設計ピッチ量分移動させ、前述
の狭視野での位置ずれ計測で管穴6を認識し位置補正す
る手法を用いても良い。また、連続して管穴6が無い場
合は、それが何段目、何列目で有るかを画像処理装置9
に予め登録(範囲指定)しておき、対象部にきたら範囲
分の移動量を自動でとばすようにする。ある段、列以降
を溶接しない場合も同様にする。現在の段の端の管穴6
のシール溶接が終了し、それが本当に端であるかを判断
する為にさらに、狭視野で前述の穴認識による移動を繰
り返し、設定の穴ピッチ回数分、あるいは、移動量分管
6が無いと認識した時点で最後に認識した管穴6を端と
判断し、最後に認識した管穴6まで戻る。
【0034】かかる管穴端の探索方法について図5に従
って説明する。図5は、特に円板状の管板7に管穴6を
円形パターン状に、散在配置した場合の右端の管穴探索
方法を示し、(A)は管穴6の中央より上側に右端管穴
6が位置する場合の探索方法を示す。管穴端の探索方法
は、図5(A)のに示すように、広視野においてまず
見える範囲の右端の穴位置6aを求め、その後1ピッチ
右に移動し、に示すように、広視野において右下の見
える範囲の右端の穴6b位置が前に求めた管穴6aと同
じピッチ位置(x方向位置=前に求めた位置−1ピッ
チ)にある場合、それが右端と判断する。違う場合は、
さらに1ピッチずらすことを繰り返し、右端管穴位置を
求める。
って説明する。図5は、特に円板状の管板7に管穴6を
円形パターン状に、散在配置した場合の右端の管穴探索
方法を示し、(A)は管穴6の中央より上側に右端管穴
6が位置する場合の探索方法を示す。管穴端の探索方法
は、図5(A)のに示すように、広視野においてまず
見える範囲の右端の穴位置6aを求め、その後1ピッチ
右に移動し、に示すように、広視野において右下の見
える範囲の右端の穴6b位置が前に求めた管穴6aと同
じピッチ位置(x方向位置=前に求めた位置−1ピッ
チ)にある場合、それが右端と判断する。違う場合は、
さらに1ピッチずらすことを繰り返し、右端管穴位置を
求める。
【0035】図5(B)は管穴6の中央より下側に右端
管穴6aが位置する場合の探索方法を示す。管板7の中
央から下側は、逆に穴数が減っていく為、左斜め下に穴
が来る。従って(B)のに示すように、広視野におい
てまず見える範囲の右端の穴位置6aを求め、その後1
ピッチ左に移動し、この場合、に示すように下の列に
穴が見つからない場合、更にnピッチずつ(nピッチ=
視野で見えている穴ピッチ、の場合はn=2ピッチ)
左に移動して穴6bが求まるまで、これを繰り返す。
管穴6aが位置する場合の探索方法を示す。管板7の中
央から下側は、逆に穴数が減っていく為、左斜め下に穴
が来る。従って(B)のに示すように、広視野におい
てまず見える範囲の右端の穴位置6aを求め、その後1
ピッチ左に移動し、この場合、に示すように下の列に
穴が見つからない場合、更にnピッチずつ(nピッチ=
視野で見えている穴ピッチ、の場合はn=2ピッチ)
左に移動して穴6bが求まるまで、これを繰り返す。
【0036】尚、管板7の中央より上側、下側の認識は
本例では出来ない為、本実施例では、右方向にピッチ移
動して無いことを確認して、次に左方向にピッチ移動す
ることになる。前記探索方法は管穴6が右端の場合の探
索方法であるが、管穴6が管板7の左端にある部分の探
索方法も図5の左右反転した手順で前記と同様に行な
う。
本例では出来ない為、本実施例では、右方向にピッチ移
動して無いことを確認して、次に左方向にピッチ移動す
ることになる。前記探索方法は管穴6が右端の場合の探
索方法であるが、管穴6が管板7の左端にある部分の探
索方法も図5の左右反転した手順で前記と同様に行な
う。
【0037】従って、管穴端の探索方法は、端の管穴6
から次の段に移動した場合、まず端の管穴6を探索する
為に前段での進行方向と同じ方向に、狭視野での前述の
穴認識による移動を繰り返し、設定の穴ピッチ回数分、
あるいは、移動量分管穴6が無いと認識した時点で最後
に認識した管穴6を端と判断し、最後に認識した管穴6
まで戻る。そして、求められた端穴から前段での進行方
向と逆方向に前述の穴認識、位置決め、シール溶接を繰
り返し、以降同様の手順にて最終管穴6まで行なう。
から次の段に移動した場合、まず端の管穴6を探索する
為に前段での進行方向と同じ方向に、狭視野での前述の
穴認識による移動を繰り返し、設定の穴ピッチ回数分、
あるいは、移動量分管穴6が無いと認識した時点で最後
に認識した管穴6を端と判断し、最後に認識した管穴6
まで戻る。そして、求められた端穴から前段での進行方
向と逆方向に前述の穴認識、位置決め、シール溶接を繰
り返し、以降同様の手順にて最終管穴6まで行なう。
【0038】次の段の求められた端穴探索にて、予め設
定した許容ピッチ移動数内で管穴6が求められない場合
は、現在の段を最終段と判断する。但し、予め入力して
ある連続穴無し部は、とばしてピッチ移動を続ける。な
お、画像処理装置9に総段数を登録しておき段数管理で
最終段と判断してもよい。
定した許容ピッチ移動数内で管穴6が求められない場合
は、現在の段を最終段と判断する。但し、予め入力して
ある連続穴無し部は、とばしてピッチ移動を続ける。な
お、画像処理装置9に総段数を登録しておき段数管理で
最終段と判断してもよい。
【0039】又、シール溶接後手直しが生じた場合は、
画像処理装置9に各管穴6の認識補正後の位置を全ての
管穴6について登録、管理する様にしておき、手直しの
対象管穴位置に再度認識位置決めした際、誤差を考慮し
てある誤差範囲であれば登録済みの管穴6として判断す
る様にする。ある段の途中で中断し、再度その段の続き
から行なう場合は、スタート穴位置にて最初の奇数/偶
数段の指示で進行方向を判断するか、または、進行方向
を支持して自動運転を開始する様にする。
画像処理装置9に各管穴6の認識補正後の位置を全ての
管穴6について登録、管理する様にしておき、手直しの
対象管穴位置に再度認識位置決めした際、誤差を考慮し
てある誤差範囲であれば登録済みの管穴6として判断す
る様にする。ある段の途中で中断し、再度その段の続き
から行なう場合は、スタート穴位置にて最初の奇数/偶
数段の指示で進行方向を判断するか、または、進行方向
を支持して自動運転を開始する様にする。
【0040】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、各管
板毎にNCテープでプログラムを作成する必要が無くな
るとともに、NCテープを無くすことで、工数低減、コ
スト低減を図ることが出来る。又画像処理により非接触
で高精度に位置決めすることで溶接装置の芯出しの為の
センターロッド等をなくすことが出来る。さらに、高精
度な三次元位置決めをすることで溶接装置のねらい位置
が適正となり、品質の向上を図ることが出来るととも
に、高精度な位置決めと溶接装置の狙い位置監視を行な
うことで無人運転化を図ることが出来る。さらに、別途
CCDカメラを設けることで溶接状況の監視、溶接装置
のフィラーワイヤやタングステン電極の位置認識や形状
の異常を検知することが出来る。
板毎にNCテープでプログラムを作成する必要が無くな
るとともに、NCテープを無くすことで、工数低減、コ
スト低減を図ることが出来る。又画像処理により非接触
で高精度に位置決めすることで溶接装置の芯出しの為の
センターロッド等をなくすことが出来る。さらに、高精
度な三次元位置決めをすることで溶接装置のねらい位置
が適正となり、品質の向上を図ることが出来るととも
に、高精度な位置決めと溶接装置の狙い位置監視を行な
うことで無人運転化を図ることが出来る。さらに、別途
CCDカメラを設けることで溶接状況の監視、溶接装置
のフィラーワイヤやタングステン電極の位置認識や形状
の異常を検知することが出来る。
【図1】 管穴自動探索方法における全体概要図を示
す。
す。
【図2】 管穴自動探索方法における機器構成図を示
す。
す。
【図3】 管穴自動探索方法における画像処理(高さ計
測)原理図を示す。
測)原理図を示す。
【図4】 管穴自動探索方法における画像処理(位置ず
れ計測)原理図を示す。
れ計測)原理図を示す。
【図5】 円板状の管板に管穴を円形パターン状に、散
在配置した場合の右端の管穴探索方法を示し、(A)は
管穴の中央より上側に右端管穴が位置する場合の探索方
法を、(B)は管穴の中央より下側に右端管穴が位置す
る場合の探索方法を夫々示す。
在配置した場合の右端の管穴探索方法を示し、(A)は
管穴の中央より上側に右端管穴が位置する場合の探索方
法を、(B)は管穴の中央より下側に右端管穴が位置す
る場合の探索方法を夫々示す。
【図6】 図6乃至図8は管穴自動探索方法における処
理フローチャート図を示し、図6はZ軸(高さ方向)方
向の位置補正手順を示すフローチャート図である。
理フローチャート図を示し、図6はZ軸(高さ方向)方
向の位置補正手順を示すフローチャート図である。
【図7】 (左右Χ軸、上下Y軸)方向の位置補正手順
を示すフローチャート図である。
を示すフローチャート図である。
【図8】 次段の対象管穴との位置(Χ、Y)補正手順
を示すフローチャート図である。
を示すフローチャート図である。
1 溶接装置
2 NC装置
3 CCDカメラ
4 レーザスリット光源
5 照明
6 管穴
7 管板
8 マスタ画像
9 画像処理装置
10 現在の画像
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 長谷川 剛久
神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号
三菱重工業株式会社神戸造船所内
(56)参考文献 特開 平9−1338(JP,A)
特開 昭59−218279(JP,A)
特開 昭62−174609(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G01B 11/00
B23K 9/028
B23K 9/127 508
B23K 37/053
Claims (2)
- 【請求項1】 多数の管穴を有する管板に対して、管板
距離方向(Z軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸
のNC装置を移動制御しながら各管穴を順次探索する管
穴位置自動探索方法において、 カメラ視野を狭視野と広視野に選択可能なCCDカメラ
を搭載したNC装置と、 CCDカメラで撮像した実際の管穴とマスタ画像(基準
画像)とのパターンマッチングを行なう画像処理部とを
用い、 予め最適なCCDカメラと管板面の距離(基準距離)に
セットし、管穴部の画像をマスタ画像として画像処理装
置に登録しておき、前記CCDカメラの視野を広視野に切換えて該CCDカ
メラで複数の管穴を捕らえ、パターンマッチング処理に
より次段(隣、近接)の管穴を見つけ現在の対象管穴位
置からの移動量を求め、移動量に基づいてNC装置を所
定ピッチ移動させた後、 CCDカメラの視野を狭視野に切換え、 画像処理部のパ
ターンマッチング処理により前記マスタ画像と実際に撮
像した対象管穴の位置のずれ量を求め、該ずれ量に基づ
いて対象管穴に対するNC装置のずれ補正を行なうこと
を特徴とする管穴位置自動探索方法。 - 【請求項2】 多数の管穴を有する管板に対して、管板
距離方向(Z軸)と管板面方向(Χ、Y軸方向)の三軸
のNC装置を移動制御しながら各管穴を順次探索する管
穴位置自動探索装置において、 カメラ視野を狭視野と広視野に選択可能なCCDカメラ
と、該CCDカメラの受光方向に対し所定角度傾けた方
向にスリットレーザを出射するレーザ光源とを配置した
NC装置と、 CCDカメラで撮像した実際の管穴とマスタ画像(基準
画像)とのパターンマッチングを行なう画像処理部とを
具え、 前記CCDカメラに対してほぼ同軸照明となるように照
明を配置し、該照明をONした画像からOFFした画像
を引くことにより、背景や色の影響により管穴部の画像
認識度が低下するのを防止可能に構成した ことを特徴と
する管穴位置自動探索装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17910298A JP3422687B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 管穴位置自動探索方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17910298A JP3422687B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 管穴位置自動探索方法及びその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000009427A JP2000009427A (ja) | 2000-01-14 |
JP3422687B2 true JP3422687B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=16060074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17910298A Expired - Fee Related JP3422687B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 管穴位置自動探索方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3422687B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3141330A4 (en) * | 2014-05-09 | 2018-03-07 | Amada Holdings Co., Ltd. | Welding machine and control method therefor |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3096286B1 (fr) * | 2019-05-20 | 2021-06-11 | Vallourec Tubes France | Procédé de génération d’un indice de compatibilité entre deux extrémités de deux tubes, tube muni d’un indicateur de compatibilité |
CN114131156A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-04 | 一重集团大连核电石化有限公司 | 一种管束密封焊全自动化*** |
CN114505413B (zh) * | 2022-02-08 | 2024-08-06 | 格力电器(合肥)有限公司 | 自动胀接***及控制方法 |
CN115121927B (zh) * | 2022-06-28 | 2023-06-16 | 福州大学 | 一种电磁脉冲焊接用管材实时对中纠偏方法 |
-
1998
- 1998-06-25 JP JP17910298A patent/JP3422687B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3141330A4 (en) * | 2014-05-09 | 2018-03-07 | Amada Holdings Co., Ltd. | Welding machine and control method therefor |
US10191470B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-01-29 | Amada Hodlings Co., Ltd. | Welding machine and control method therefor |
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---|---|
JP2000009427A (ja) | 2000-01-14 |
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---|---|---|---|
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