JP3464902B2 - 開先倣い装置 - Google Patents
開先倣い装置Info
- Publication number
- JP3464902B2 JP3464902B2 JP01232598A JP1232598A JP3464902B2 JP 3464902 B2 JP3464902 B2 JP 3464902B2 JP 01232598 A JP01232598 A JP 01232598A JP 1232598 A JP1232598 A JP 1232598A JP 3464902 B2 JP3464902 B2 JP 3464902B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- groove
- image
- area
- torch
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接対象材の開先
に対して、溶接ト−チ,溶接ワイヤ,溶接ア−クあるい
は他のこれらに相当すものなど、溶接対象材に溶接作用
をするもの(溶接作用手段)、を位置合せする開先倣い
装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、溶
接ト−チによって溶接熱が加えられる領域を2次元撮影
器で撮影し、撮影画像を表わす画像デ−タに基づいて溶
接対象材に対する、溶接作用手段の相対位置を算出し、
この相対位置が設定値になるように溶接ト−チを駆動す
る開先倣い装置に関する。
に対して、溶接ト−チ,溶接ワイヤ,溶接ア−クあるい
は他のこれらに相当すものなど、溶接対象材に溶接作用
をするもの(溶接作用手段)、を位置合せする開先倣い
装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、溶
接ト−チによって溶接熱が加えられる領域を2次元撮影
器で撮影し、撮影画像を表わす画像デ−タに基づいて溶
接対象材に対する、溶接作用手段の相対位置を算出し、
この相対位置が設定値になるように溶接ト−チを駆動す
る開先倣い装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の倣い装置の一例が、特開昭62
−33064号公報に開示されている。該公報に開示さ
れた倣い装置は、溶接ト−チ前方の開先にそれを横切る
スリット光を投射するレーザスリット光源、および、溶
接トーチ前方から溶接箇所およびスリット光像を撮影す
るテレビカメラを含む。撮影画面上には、溶接ア−クお
よびスリット光像が現われる。画像処理により、画面上
のスリット光像が切出されてその形状が演算され、開先
位置および形状が把握される。また、画面上のア−ク像
が切出されてその位置が把握される。
−33064号公報に開示されている。該公報に開示さ
れた倣い装置は、溶接ト−チ前方の開先にそれを横切る
スリット光を投射するレーザスリット光源、および、溶
接トーチ前方から溶接箇所およびスリット光像を撮影す
るテレビカメラを含む。撮影画面上には、溶接ア−クお
よびスリット光像が現われる。画像処理により、画面上
のスリット光像が切出されてその形状が演算され、開先
位置および形状が把握される。また、画面上のア−ク像
が切出されてその位置が把握される。
【0003】ア−ク光の輝度はきめわて高く、これが直
接にテレビカメラに入ると、画面が真白になって画像認
識が不可能である。ア−ク光像を摘出しうるように光フ
ィルタを通して撮影すると、ア−ク光像の摘出に適した
フィルタを通した場合にはスリット光像が見えない。し
たがって前記特開昭62−33064号公報の倣い装置
は、スリット光像摘出用のものを含む複数の光フィルタ
と、1つの光フィルタを選択的にカメラの対物レンズの
直前に挿入する電動機構を備える。
接にテレビカメラに入ると、画面が真白になって画像認
識が不可能である。ア−ク光像を摘出しうるように光フ
ィルタを通して撮影すると、ア−ク光像の摘出に適した
フィルタを通した場合にはスリット光像が見えない。し
たがって前記特開昭62−33064号公報の倣い装置
は、スリット光像摘出用のものを含む複数の光フィルタ
と、1つの光フィルタを選択的にカメラの対物レンズの
直前に挿入する電動機構を備える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】フィルタを選択的に撮
影光路に介挿する電動機構が必要であり、付加機構が多
くなり、コスト高になる。のみならず、フィルタの切換
に時間がかかるため、溶接ア−ク位置検出と開先位置検
出の間に時間差を生じ、位置検出周期(サンプリング周
期)を短くできない。
影光路に介挿する電動機構が必要であり、付加機構が多
くなり、コスト高になる。のみならず、フィルタの切換
に時間がかかるため、溶接ア−ク位置検出と開先位置検
出の間に時間差を生じ、位置検出周期(サンプリング周
期)を短くできない。
【0005】1つの光フィルタをテレビカメラに固定設
置してスリット光像の摘出を容易にするためには、溶接
箇所よりかなり前方にスリット光像を投射し、溶接ア−
ク光が直接に視野に入らない位置でテレビカメラにてス
リット光像を撮影することにより、撮影画面上のスリッ
ト光像を正確に摘出することは可能である。しかしこの
場合には、別のカメラ又は他の位置検出手段にて溶接ア
−ク光位置,溶接ワイヤ又は溶接ト−チの位置を検出又
は把握する必要があるのみならず、開先が延びるy方向
で、溶接箇所(ア−ク位置)からスリット光像位置まで
の距離LMが長くなり、該距離LMと溶接速度(溶接ト
−チのy方向移動速度)に応じた時間分、スリット光像
を利用して計測した開先位置検出データを保持し、すな
わち開先位置検出デ−タに、溶接ト−チのLM走行時間
相当の遅延を与えてア−ク位置と照合して溶接トーチ位
置を制御する遅延制御が必要となる。
置してスリット光像の摘出を容易にするためには、溶接
箇所よりかなり前方にスリット光像を投射し、溶接ア−
ク光が直接に視野に入らない位置でテレビカメラにてス
リット光像を撮影することにより、撮影画面上のスリッ
ト光像を正確に摘出することは可能である。しかしこの
場合には、別のカメラ又は他の位置検出手段にて溶接ア
−ク光位置,溶接ワイヤ又は溶接ト−チの位置を検出又
は把握する必要があるのみならず、開先が延びるy方向
で、溶接箇所(ア−ク位置)からスリット光像位置まで
の距離LMが長くなり、該距離LMと溶接速度(溶接ト
−チのy方向移動速度)に応じた時間分、スリット光像
を利用して計測した開先位置検出データを保持し、すな
わち開先位置検出デ−タに、溶接ト−チのLM走行時間
相当の遅延を与えてア−ク位置と照合して溶接トーチ位
置を制御する遅延制御が必要となる。
【0006】アーク光からの外乱を少なくし、スリット
光像の識別を向上させるには、距離LMは大きくするこ
とが望ましい。しかし、距離LMが大きくなれば、その
分溶接速度や溶接方向の変動による同期ずれが大きくな
って倣い精度が悪くなり、また、遅延時間経過中に開先
が変形すると、更に倣い精度が悪化する。また、溶接ス
タート位置近くに壁がある場合は、スタート位置から距
離LMの開先計測が不可能なため、アークスタートから
距離LMは倣い制御できない。これらの理由から距離L
Mは小さいことが望ましい。
光像の識別を向上させるには、距離LMは大きくするこ
とが望ましい。しかし、距離LMが大きくなれば、その
分溶接速度や溶接方向の変動による同期ずれが大きくな
って倣い精度が悪くなり、また、遅延時間経過中に開先
が変形すると、更に倣い精度が悪化する。また、溶接ス
タート位置近くに壁がある場合は、スタート位置から距
離LMの開先計測が不可能なため、アークスタートから
距離LMは倣い制御できない。これらの理由から距離L
Mは小さいことが望ましい。
【0007】したがって、遅延制御の精度と光切断線の
識別が両立できる距離LMがあれば、倣い制御が可能と
なる。しかし、アーク光の強さは、溶接条件,溶接材
料,シールドガス成分などに影響され、スリット光像は
開先表面の反射特性,レーザスリット光の強さ,波長な
どに影響され、テレビカメラの光感度特性,光学フィル
タ特性を選択しても、必ずしも適正な距離LMを設定で
きず、充分な開先倣いの信頼性が得られない場合が多
い。
識別が両立できる距離LMがあれば、倣い制御が可能と
なる。しかし、アーク光の強さは、溶接条件,溶接材
料,シールドガス成分などに影響され、スリット光像は
開先表面の反射特性,レーザスリット光の強さ,波長な
どに影響され、テレビカメラの光感度特性,光学フィル
タ特性を選択しても、必ずしも適正な距離LMを設定で
きず、充分な開先倣いの信頼性が得られない場合が多
い。
【0008】特開平7−214323号公報には、溶接
箇所よりかなり前方の開先を、真上から見降ろすように
テレビカメラで撮影して、撮影画面上の開先を摘出して
その位置を演算する開先位置検出が開示されている。開
先の識別に適した状態で撮影した画面上の開先領域(教
示領域)の画像デ−タが教示デ−タとしてメモリに書込
まれ、その後は、テレビカメラの撮影画面上の、教示デ
−タとの相関が高く相関係数が0.6以上の領域が検索
されて、該領域の画面上の位置が、開先位置と把握され
る。この開先位置検出を用いる開先倣い溶接の場合も、
溶接ア−ク光がテレビカメラの撮影視野に入らないよう
に、溶融箇所よりかなり前方を撮影するので、上述の遅
延制御と同様な倣い制御が必要であり、上述の問題を生
ずることになる。
箇所よりかなり前方の開先を、真上から見降ろすように
テレビカメラで撮影して、撮影画面上の開先を摘出して
その位置を演算する開先位置検出が開示されている。開
先の識別に適した状態で撮影した画面上の開先領域(教
示領域)の画像デ−タが教示デ−タとしてメモリに書込
まれ、その後は、テレビカメラの撮影画面上の、教示デ
−タとの相関が高く相関係数が0.6以上の領域が検索
されて、該領域の画面上の位置が、開先位置と把握され
る。この開先位置検出を用いる開先倣い溶接の場合も、
溶接ア−ク光がテレビカメラの撮影視野に入らないよう
に、溶融箇所よりかなり前方を撮影するので、上述の遅
延制御と同様な倣い制御が必要であり、上述の問題を生
ずることになる。
【0009】本発明は、溶接入熱部の開先位置を正確か
つ簡易に検出して信頼性が高い開先倣いを実現すること
を第1の目的とし、溶接入熱部の直近で溶接対象材に対
する溶接作用手段の相対位置を実質上同時に正確に検出
して信頼性が高い開先倣いを実現することを第2の目的
する。
つ簡易に検出して信頼性が高い開先倣いを実現すること
を第1の目的とし、溶接入熱部の直近で溶接対象材に対
する溶接作用手段の相対位置を実質上同時に正確に検出
して信頼性が高い開先倣いを実現することを第2の目的
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】(1)開先が延びるy方
向に直交する方向に溶接ト−チ(1)を駆動するト−チ駆
動器(8,7),該溶接ト−チによる溶接中の開先(4)を撮影
する2次元撮影器(3),その撮影画面上の光像を表わす
画像デ−タに基づいて開先(4)の位置を算出する情報処
理手段(27,25,26),算出した位置に対する溶接ト−チの
位置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト
−チを駆動する倣い制御器(26,19)、を含む開先倣い装
置において、前記情報処理手段(27,25,26)は、前記2次
元撮影器(3)の撮影画面上の、溶融プール像のy方向先
端像領域(Pjに対応する領域;j=4,5,6,7,8又は9)および
その位置を検索し、前記倣い制御器(26,19)は、検索し
た位置に対して溶接ト−チが設定位置となる方向に前記
駆動器を介して溶接ト−チを駆動する、ことを特徴とす
る開先倣い装置。
向に直交する方向に溶接ト−チ(1)を駆動するト−チ駆
動器(8,7),該溶接ト−チによる溶接中の開先(4)を撮影
する2次元撮影器(3),その撮影画面上の光像を表わす
画像デ−タに基づいて開先(4)の位置を算出する情報処
理手段(27,25,26),算出した位置に対する溶接ト−チの
位置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト
−チを駆動する倣い制御器(26,19)、を含む開先倣い装
置において、前記情報処理手段(27,25,26)は、前記2次
元撮影器(3)の撮影画面上の、溶融プール像のy方向先
端像領域(Pjに対応する領域;j=4,5,6,7,8又は9)および
その位置を検索し、前記倣い制御器(26,19)は、検索し
た位置に対して溶接ト−チが設定位置となる方向に前記
駆動器を介して溶接ト−チを駆動する、ことを特徴とす
る開先倣い装置。
【0011】(2)前記2次元撮影器(3)は溶接ト−チ
(1)と連動し、前記倣い制御器(26,19)は、前記2次元撮
影器(3)の撮影画面上の、前記情報処理手段(27,25,26)
が検索した位置が該画面上の設定位置(Pj領域の位置)と
なる方向に溶接ト−チ(1)を駆動する、上記(1)の開
先倣い装置。
(1)と連動し、前記倣い制御器(26,19)は、前記2次元撮
影器(3)の撮影画面上の、前記情報処理手段(27,25,26)
が検索した位置が該画面上の設定位置(Pj領域の位置)と
なる方向に溶接ト−チ(1)を駆動する、上記(1)の開
先倣い装置。
【0012】(3)開先が延びるy方向に直交する方向
に溶接ト−チ(1)を駆動するト-チ駆動器(8,7),該溶接
ト−チによる溶接中の開先(4)を撮影する2次元撮影器
(3),その撮影画面上の光像を表わす画像デ−タに基づ
いて開先(4)の位置を算出する情報処理手段(27,25,2
6),算出した位置に対する溶接ト−チの位置が設定位置
となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動する
倣い制御器(26,19)、を含む開先倣い装置において、前
記情報処理手段(27,25,26)は、前記2次元撮影器(3)の
撮影画面上の、溶融プール像のy方向先端像の、一部で
ある第1領域(P4に対応する領域)およびそれより開先を
横切る方向にずれた第2領域(P5に対応する領域)ならび
に各領域の位置を検索し、前記倣い制御器(26,19)は、
それらの位置差に対応してそれが大きいと広く溶接ト−
チの揺動幅を変更する、ことを特徴とする開先倣い装
置。
に溶接ト−チ(1)を駆動するト-チ駆動器(8,7),該溶接
ト−チによる溶接中の開先(4)を撮影する2次元撮影器
(3),その撮影画面上の光像を表わす画像デ−タに基づ
いて開先(4)の位置を算出する情報処理手段(27,25,2
6),算出した位置に対する溶接ト−チの位置が設定位置
となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動する
倣い制御器(26,19)、を含む開先倣い装置において、前
記情報処理手段(27,25,26)は、前記2次元撮影器(3)の
撮影画面上の、溶融プール像のy方向先端像の、一部で
ある第1領域(P4に対応する領域)およびそれより開先を
横切る方向にずれた第2領域(P5に対応する領域)ならび
に各領域の位置を検索し、前記倣い制御器(26,19)は、
それらの位置差に対応してそれが大きいと広く溶接ト−
チの揺動幅を変更する、ことを特徴とする開先倣い装
置。
【0013】(4)前記倣い制御器(26,19)は、第1領
域と第2領域の位置に対して溶接ト-チが設定位置とな
る方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動する、上
記(3)の開先倣い装置。
域と第2領域の位置に対して溶接ト-チが設定位置とな
る方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動する、上
記(3)の開先倣い装置。
【0014】(5)前記情報処理手段(27,25,26)は、溶
融プール像のy方向先端領域(Pj/P4,P5)の画像デ−タを
書込むための教示メモリ(25c);前記2次元撮影器(3)の
撮影画面の画像デ−タを書込む一時メモリ(25c);およ
び、該一時メモリ(25c)の一画面の画像デ−タの、前記
教示メモリ(25c)の画像デ−タと相関が高い対応領域(Pj
に対応する領域/P4,P5に対応する領域)およびその位置
を検索する検索手段(25a);を含む、上記(1),
(2),(3)又は(4)の開先倣い装置。
融プール像のy方向先端領域(Pj/P4,P5)の画像デ−タを
書込むための教示メモリ(25c);前記2次元撮影器(3)の
撮影画面の画像デ−タを書込む一時メモリ(25c);およ
び、該一時メモリ(25c)の一画面の画像デ−タの、前記
教示メモリ(25c)の画像デ−タと相関が高い対応領域(Pj
に対応する領域/P4,P5に対応する領域)およびその位置
を検索する検索手段(25a);を含む、上記(1),
(2),(3)又は(4)の開先倣い装置。
【0015】(6)前記2次元撮影器(3)は、溶接ア−
ク光を減光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタ(18)
を装備したCCDカメラである、上記(1),(2),
(3),(4)又は(5)の開先倣い装置。
ク光を減光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタ(18)
を装備したCCDカメラである、上記(1),(2),
(3),(4)又は(5)の開先倣い装置。
【0016】(7)開先が延びるy方向に直交する方向
に溶接ト−チ(1)を駆動するト-チ駆動器(8,7),該溶接
ト−チ(1)による溶接中の開先(4)を撮影する2次元撮影
器(3),その撮影画面上の光像を表わす画像デ−タに基
づいて溶接対象(4)に対する溶接作用手段(29/2/1)の位
置を算出する情報処理手段(27,25,28)、および、算出し
た位置が設定位置となる方向に前記駆動器(8,7)を介し
て溶接ト−チ(1)を駆動する倣い制御器(26,19)、を含む
開先倣い装置において、前記情報処理手段(27,25,26)
は、前記2次元撮影器(3)の撮影画面上の、溶融プール
像(35)のy方向先端(35t)に対する溶接作用手段(29/2/
1)の像位置(33,32,31)を算出し、前記倣い制御器(26,1
9)は算出した位置が設定位置となる方向に前記駆動器
(8,7)を介して溶接ト−チ(1)を駆動する、ことを特徴と
する開先倣い装置。
に溶接ト−チ(1)を駆動するト-チ駆動器(8,7),該溶接
ト−チ(1)による溶接中の開先(4)を撮影する2次元撮影
器(3),その撮影画面上の光像を表わす画像デ−タに基
づいて溶接対象(4)に対する溶接作用手段(29/2/1)の位
置を算出する情報処理手段(27,25,28)、および、算出し
た位置が設定位置となる方向に前記駆動器(8,7)を介し
て溶接ト−チ(1)を駆動する倣い制御器(26,19)、を含む
開先倣い装置において、前記情報処理手段(27,25,26)
は、前記2次元撮影器(3)の撮影画面上の、溶融プール
像(35)のy方向先端(35t)に対する溶接作用手段(29/2/
1)の像位置(33,32,31)を算出し、前記倣い制御器(26,1
9)は算出した位置が設定位置となる方向に前記駆動器
(8,7)を介して溶接ト−チ(1)を駆動する、ことを特徴と
する開先倣い装置。
【0017】(8)前記情報処理手段(27,25,26)は、溶
融プール像(35)のy方向先端(35t)を含む第1領域(P4〜
P9)と、溶接作用手段(29/2/1)の像(33,32,31)の少くと
も一部を含む第2領域(P1〜P3)の画像デ−タを書込むた
めの教示メモリ(25c);前記2次元撮影器(3)の撮影画面
の画像デ−タを書込む一時メモリ(25b);該一時メモリ
(25b)の一画面の画像デ−タの、前記教示メモリ(25c)の
第1領域(P4〜P9)および第2領域(P1〜P3)の画像デ−タ
と相関が高い第3領域および第4領域を検索する検索手
段(25a);および、第3領域と第4領域の画面上の位置
差を算出する相対位置演算手段(25a);を含み、前記倣
い制御器(26,19)は、算出された位置差が設定値となる
方向に前記駆動器(8,7)を介して溶接ト−チ(1)を駆動す
る、上記(7)の開先倣い装置。
融プール像(35)のy方向先端(35t)を含む第1領域(P4〜
P9)と、溶接作用手段(29/2/1)の像(33,32,31)の少くと
も一部を含む第2領域(P1〜P3)の画像デ−タを書込むた
めの教示メモリ(25c);前記2次元撮影器(3)の撮影画面
の画像デ−タを書込む一時メモリ(25b);該一時メモリ
(25b)の一画面の画像デ−タの、前記教示メモリ(25c)の
第1領域(P4〜P9)および第2領域(P1〜P3)の画像デ−タ
と相関が高い第3領域および第4領域を検索する検索手
段(25a);および、第3領域と第4領域の画面上の位置
差を算出する相対位置演算手段(25a);を含み、前記倣
い制御器(26,19)は、算出された位置差が設定値となる
方向に前記駆動器(8,7)を介して溶接ト−チ(1)を駆動す
る、上記(7)の開先倣い装置。
【0018】(9)前記情報処理手段(27,25,26)は、溶
融プール像(35)のy方向先端(35t)を含む領域をx方向
に分割した第1R領域(P5)および第1L領域(P4)と、溶
接作用手段(29/2/1)の像の少くとも一部を含む第2領域
(P1〜P3)の画像デ−タを書込むための教示メモリ(25
c);前記2次元撮影器(3)の撮影画面の画像デ−タを書
込む一時メモリ(25b);該一時メモリ(25b)の一画面の画
像デ−タの、前記教示メモリ(25c)の第1R領域,第1
L領域および第2領域の画像デ−タと相関が高い第3R
領域,第3Lおよび第4領域を検索する検索手段(25
a);および、第3R領域と第3L領域の中間点と第4領
域との画面上の位置差を算出する相対位置演算手段(25
a);を含み、前記倣い制御器(26,19)は、算出された位
置差が設定値となる方向に前記駆動器(8,7)を介して溶
接ト−チ(1)を駆動する、上記(7)の開先倣い装置。
融プール像(35)のy方向先端(35t)を含む領域をx方向
に分割した第1R領域(P5)および第1L領域(P4)と、溶
接作用手段(29/2/1)の像の少くとも一部を含む第2領域
(P1〜P3)の画像デ−タを書込むための教示メモリ(25
c);前記2次元撮影器(3)の撮影画面の画像デ−タを書
込む一時メモリ(25b);該一時メモリ(25b)の一画面の画
像デ−タの、前記教示メモリ(25c)の第1R領域,第1
L領域および第2領域の画像デ−タと相関が高い第3R
領域,第3Lおよび第4領域を検索する検索手段(25
a);および、第3R領域と第3L領域の中間点と第4領
域との画面上の位置差を算出する相対位置演算手段(25
a);を含み、前記倣い制御器(26,19)は、算出された位
置差が設定値となる方向に前記駆動器(8,7)を介して溶
接ト−チ(1)を駆動する、上記(7)の開先倣い装置。
【0019】(10)前記検索手段(25a)は、第3R領
域と第3L領域のx方向位置差を算出して前記倣い制御
器(26,19)に与え、該倣い制御器(26,19)は該位置差に対
応してそれが増大すると台車(6)の走行速度を低く溶接
ト−チ(1)の揺動幅を広く変更し該位置差が減少すると
走行速度を高く溶接ト−チの揺動幅を狭く変更する、上
記(9)の開先倣い装置。
域と第3L領域のx方向位置差を算出して前記倣い制御
器(26,19)に与え、該倣い制御器(26,19)は該位置差に対
応してそれが増大すると台車(6)の走行速度を低く溶接
ト−チ(1)の揺動幅を広く変更し該位置差が減少すると
走行速度を高く溶接ト−チの揺動幅を狭く変更する、上
記(9)の開先倣い装置。
【0020】(11)溶接作用手段(29/2/1)は、溶接ア
−ク(29),それを発生する溶接ワイヤ(2)、および、溶
接ワイヤを保持する溶接ト−チ(1)、の少くとも一者で
ある、上記(7),(8),(9)又は(10)の開先
倣い装置。
−ク(29),それを発生する溶接ワイヤ(2)、および、溶
接ワイヤを保持する溶接ト−チ(1)、の少くとも一者で
ある、上記(7),(8),(9)又は(10)の開先
倣い装置。
【0021】(12)前記2次元撮影器(3)は、溶接ア
−ク光を減光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタ(1
8)を装備したCCDカメラである、上記(11)の開先
倣い装置。
−ク光を減光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタ(1
8)を装備したCCDカメラである、上記(11)の開先
倣い装置。
【0022】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参
考までに付記した。
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参
考までに付記した。
【0023】
【発明の実施の形態】溶接アーク光は、300〜700
nmで広い輝度分布の波長成分があるが、300〜45
0nmの短波長に強い輝度成分がある。また、溶融プー
ルからの輻射光は約600nm以上の長波長の輝度成分
がある。したがって、約600nm以上の長波長成分を
透過し、約600未満の短波長成分を減光する光学フィ
ルタを用いて撮影すれば、強烈なアーク光は減光でき明
瞭に溶融プールが撮影できる。図7に示すように、具体
的には図17に示す水平すみ肉開先4を、ソリッドワイ
ヤ(溶接ワイヤ)2でガスシールドアーク溶接し、溶接
トーチ1に取り付けたCCDカメラ3に上記の光透過性
能の光学フィルタ18を装着して、約45°斜め前方か
ら撮影したときの、モニタテレビ画像を図8に示す。ま
た、溶接ト−チ1(カメラ3)を、溶接方向Ayとは逆
方向(図7の(b))から見て、2mm左下側にずらし
た画像を図9に、2mm右上側にずらした画像を図10
に示す。2mm右下側にずらした画像を図11に、2m
m左上側にずらした画像を図12に示す。
nmで広い輝度分布の波長成分があるが、300〜45
0nmの短波長に強い輝度成分がある。また、溶融プー
ルからの輻射光は約600nm以上の長波長の輝度成分
がある。したがって、約600nm以上の長波長成分を
透過し、約600未満の短波長成分を減光する光学フィ
ルタを用いて撮影すれば、強烈なアーク光は減光でき明
瞭に溶融プールが撮影できる。図7に示すように、具体
的には図17に示す水平すみ肉開先4を、ソリッドワイ
ヤ(溶接ワイヤ)2でガスシールドアーク溶接し、溶接
トーチ1に取り付けたCCDカメラ3に上記の光透過性
能の光学フィルタ18を装着して、約45°斜め前方か
ら撮影したときの、モニタテレビ画像を図8に示す。ま
た、溶接ト−チ1(カメラ3)を、溶接方向Ayとは逆
方向(図7の(b))から見て、2mm左下側にずらし
た画像を図9に、2mm右上側にずらした画像を図10
に示す。2mm右下側にずらした画像を図11に、2m
m左上側にずらした画像を図12に示す。
【0024】モニタテレビ画像の観察から、図8に示す
ように溶融プール35の先端35tは開先34上にある
ことが分かる。したがって、溶融プ−ル35の先端35
tは、溶接ト−チ1(カメラ3)を左下側にずらして得
た画像である図9においては画面の右側に、右上側にず
らして得た画像である図10においては画面の左側に位
置する。右下側にずらして得た画像である図11におい
ては画面の上側に、左上側にずらして得た画像である図
12においては画面の下側に位置する。したがって、、
画面上の溶融プ−ル35の先端35tの位置を検出する
ことにより、テレビカメラの視野(撮影画面枠)に対す
る開先4の位置、すなわち、この例の場合には、溶接ト
ーチ1の位置に対する開先位置が検出でき、画面上の溶
融プ−ル35の先端35tの位置に応じて、溶接トーチ
1位置を修正すれば、開先34に対して、左右と上下の
倣い制御ができる。
ように溶融プール35の先端35tは開先34上にある
ことが分かる。したがって、溶融プ−ル35の先端35
tは、溶接ト−チ1(カメラ3)を左下側にずらして得
た画像である図9においては画面の右側に、右上側にず
らして得た画像である図10においては画面の左側に位
置する。右下側にずらして得た画像である図11におい
ては画面の上側に、左上側にずらして得た画像である図
12においては画面の下側に位置する。したがって、、
画面上の溶融プ−ル35の先端35tの位置を検出する
ことにより、テレビカメラの視野(撮影画面枠)に対す
る開先4の位置、すなわち、この例の場合には、溶接ト
ーチ1の位置に対する開先位置が検出でき、画面上の溶
融プ−ル35の先端35tの位置に応じて、溶接トーチ
1位置を修正すれば、開先34に対して、左右と上下の
倣い制御ができる。
【0025】溶接ワイヤ2の像32およびト−チ1の先
端像31は、図8に示すように、溶融プールの像35の
領域に影のように現われる。溶接アーク像33は高輝度
のため、白く現われる。
端像31は、図8に示すように、溶融プールの像35の
領域に影のように現われる。溶接アーク像33は高輝度
のため、白く現われる。
【0026】図7に示すように、溶接トーチにテレビカ
メラが取り付けられていれば、テレビカメラが溶接ト−
チと連動し、図9,図10に示すように、溶接ト−チ1
(カメラ3)を右,左側にずらしても、画面に対するト
−チ像31,ワイヤ像32およびア−ク像33の位置は
ほとんど変化しない。つまり、溶接トーチ1の左右
(x)と上下(y)の位置修正によってト−チ像31,
ワイヤ像32およびア−ク像33の位置は変化しない。
しかし、カメラ3が走行台車に固定支持され、溶接ト−
チが駆動器を介して走行台車に支持されていれば、溶接
トーチの左右と上下の位置修正に応じて、カメラ3の撮
影画面上のト−チ像31,ワイヤ像32およびア−ク像
33の位置は変化する。しかしいずれにしても、溶融プ
ールの先端像35tの位置(開先位置)と、ト−チ像3
1,ワイヤ像32又はア−ク像33の位置を検出し、両
位置の差をト−チ駆動器の座標軸値の値に変換し、位置
差が設定値となるようにト−チの位置を修正すれば、開
先4に対する溶接ト−チ1の位置を実質上一定に維持し
うる。
メラが取り付けられていれば、テレビカメラが溶接ト−
チと連動し、図9,図10に示すように、溶接ト−チ1
(カメラ3)を右,左側にずらしても、画面に対するト
−チ像31,ワイヤ像32およびア−ク像33の位置は
ほとんど変化しない。つまり、溶接トーチ1の左右
(x)と上下(y)の位置修正によってト−チ像31,
ワイヤ像32およびア−ク像33の位置は変化しない。
しかし、カメラ3が走行台車に固定支持され、溶接ト−
チが駆動器を介して走行台車に支持されていれば、溶接
トーチの左右と上下の位置修正に応じて、カメラ3の撮
影画面上のト−チ像31,ワイヤ像32およびア−ク像
33の位置は変化する。しかしいずれにしても、溶融プ
ールの先端像35tの位置(開先位置)と、ト−チ像3
1,ワイヤ像32又はア−ク像33の位置を検出し、両
位置の差をト−チ駆動器の座標軸値の値に変換し、位置
差が設定値となるようにト−チの位置を修正すれば、開
先4に対する溶接ト−チ1の位置を実質上一定に維持し
うる。
【0027】重ねすみ肉開先(図18)をソリッドワイ
ヤでガスシールドアーク溶接し、溶接トーチに取り付け
たテレビカメラで約45°斜め前方から撮影したとき
の、モニタテレビ画像を図13に示す。モニタテレビ画
像の観察から、図13に示すように、溶融プール像35
の先端35tは開先像34と重なる。すなわち、溶融プ
ール35の先端35tは開先34と同一位置である。上
述の水平すみ肉溶接の場合(図7)と同様に、溶融プー
ル像35の先端35tの位置と、ト−チ像31,ワイヤ
像32又はア−ク像33の位置を画面上で算出して、両
位置の差をト−チ駆動器の座標軸値の値に変換し、位置
差を設定値とするように溶接ト−チ1の位置を修正する
ことにより、開先4に対する溶接ト−チ1の位置を実質
上一定に維持しうる。
ヤでガスシールドアーク溶接し、溶接トーチに取り付け
たテレビカメラで約45°斜め前方から撮影したとき
の、モニタテレビ画像を図13に示す。モニタテレビ画
像の観察から、図13に示すように、溶融プール像35
の先端35tは開先像34と重なる。すなわち、溶融プ
ール35の先端35tは開先34と同一位置である。上
述の水平すみ肉溶接の場合(図7)と同様に、溶融プー
ル像35の先端35tの位置と、ト−チ像31,ワイヤ
像32又はア−ク像33の位置を画面上で算出して、両
位置の差をト−チ駆動器の座標軸値の値に変換し、位置
差を設定値とするように溶接ト−チ1の位置を修正する
ことにより、開先4に対する溶接ト−チ1の位置を実質
上一定に維持しうる。
【0028】具体的には図19に示すV開先を、ソリッ
ドワイヤでガスシールドアーク溶接し、溶接トーチに取
り付けたテレビカメラで前方から約45°の角度で開先
部を撮影したときの、モニタテレビ画像を、図14に示
す。モニタテレビ画像の観察から、図14に示す、溶融
プール像35の先端35tは開先像34と重なる。開先
のルートギャップが大きい場合は、先端35tは幅広に
なる。
ドワイヤでガスシールドアーク溶接し、溶接トーチに取
り付けたテレビカメラで前方から約45°の角度で開先
部を撮影したときの、モニタテレビ画像を、図14に示
す。モニタテレビ画像の観察から、図14に示す、溶融
プール像35の先端35tは開先像34と重なる。開先
のルートギャップが大きい場合は、先端35tは幅広に
なる。
【0029】カメラ3のビデオ信号(アナログ画像信
号)のレベルは、ア−ク像33(白)の位置で最高であ
り、次に溶融プ−ル像35のレベルが高く、開先に連な
る面のレベルは低く、ト−チ像31およびワイヤ像32
のレベルは更に低い。溶接ワイヤ2の先端から溶接対象
材(ワ−ク:母材)への溶滴移行中に溶滴によってワ−
クに溶接ワイヤが短絡してアークが消え溶融プールの輻
射光のみの暗い画像となり、溶滴移行が終わるとア−ク
が生長して、アーク炎が長く大きくなってワイヤを包み
全体が明るく、また、ワイヤの陰が薄くなる。溶接中は
これが繰返えされる。また、溶接アークの強さは、溶接
条件,溶接材料,シールドガス成分などによって、溶接
中に大きく変動する場合がある。例えば、CO2ガスシ
ールドアーク溶接やMIG,MAGの低電流溶接では大
きく変動し、MIG,MAGの高電流溶接では変動が少
ない。したがってカメラ3のビデオ信号のレベルは時系
列で動揺し、仮にしきい値を設定しビデオ信号を2値化
しても、開先像34とア−ク像33又はワイヤ像32と
を、安定して摘出することができない場合が多い。
号)のレベルは、ア−ク像33(白)の位置で最高であ
り、次に溶融プ−ル像35のレベルが高く、開先に連な
る面のレベルは低く、ト−チ像31およびワイヤ像32
のレベルは更に低い。溶接ワイヤ2の先端から溶接対象
材(ワ−ク:母材)への溶滴移行中に溶滴によってワ−
クに溶接ワイヤが短絡してアークが消え溶融プールの輻
射光のみの暗い画像となり、溶滴移行が終わるとア−ク
が生長して、アーク炎が長く大きくなってワイヤを包み
全体が明るく、また、ワイヤの陰が薄くなる。溶接中は
これが繰返えされる。また、溶接アークの強さは、溶接
条件,溶接材料,シールドガス成分などによって、溶接
中に大きく変動する場合がある。例えば、CO2ガスシ
ールドアーク溶接やMIG,MAGの低電流溶接では大
きく変動し、MIG,MAGの高電流溶接では変動が少
ない。したがってカメラ3のビデオ信号のレベルは時系
列で動揺し、仮にしきい値を設定しビデオ信号を2値化
しても、開先像34とア−ク像33又はワイヤ像32と
を、安定して摘出することができない場合が多い。
【0030】本発明の第1実施態様では、開先位置を検
出する場合、まず、倣い制御を開始するまでに、溶接中
の開先部をカメラ3で撮影し、溶接状態が適のときに、
撮影画面上の溶融プール像35の先端33tを含む領域
P7(図8),P8(図13),P9(図13),P4
(図14),P5(図14)もしくはP6(図14)の
画像デ−タ(ビデオ信号をA/D変換したデジタルデ−
タ)を、教示デ−タとして教示メモリ(25b)に記憶す
る。
出する場合、まず、倣い制御を開始するまでに、溶接中
の開先部をカメラ3で撮影し、溶接状態が適のときに、
撮影画面上の溶融プール像35の先端33tを含む領域
P7(図8),P8(図13),P9(図13),P4
(図14),P5(図14)もしくはP6(図14)の
画像デ−タ(ビデオ信号をA/D変換したデジタルデ−
タ)を、教示デ−タとして教示メモリ(25b)に記憶す
る。
【0031】本発明の第2実施態様では、第1実施態様
と同様に溶融プール像35の先端33tを含む領域(P
4〜P9のいずれか)の画像デ−タを教示デ−タとして
教示メモリ(25b)に記憶するのに加えて、更に、ワイヤ
下端像を含む領域P1(図8,図13,図14),ワイ
ヤ主部像32を含む領域P2(図8,図13,図14)
又はト−チ下端像31を含む領域P3(図8,図13,
図14)の画像デ−タを、教示デ−タとして教示メモリ
(25b)に記憶する。
と同様に溶融プール像35の先端33tを含む領域(P
4〜P9のいずれか)の画像デ−タを教示デ−タとして
教示メモリ(25b)に記憶するのに加えて、更に、ワイヤ
下端像を含む領域P1(図8,図13,図14),ワイ
ヤ主部像32を含む領域P2(図8,図13,図14)
又はト−チ下端像31を含む領域P3(図8,図13,
図14)の画像デ−タを、教示デ−タとして教示メモリ
(25b)に記憶する。
【0032】その後倣い制御を開始すると、第1実施態
様では、カメラ3の撮影画面(1画面分の画像デ−タ)
の中の、教示デ−タを摘出した領域P7,P8,P9,
P4,P5もしくはP6と同一サイズの、教示デ−タと
相関が高い画像デ−タが含まれる領域(対応領域)を検
索し、その位置を開先位置とし、これがカメラ3の撮影
画面上で設定位置(例えば教示デ−タ摘出領域P7,P
8,P9,P4,P5もしくはP6の位置)に合致する
ように溶接ト−チを駆動する。
様では、カメラ3の撮影画面(1画面分の画像デ−タ)
の中の、教示デ−タを摘出した領域P7,P8,P9,
P4,P5もしくはP6と同一サイズの、教示デ−タと
相関が高い画像デ−タが含まれる領域(対応領域)を検
索し、その位置を開先位置とし、これがカメラ3の撮影
画面上で設定位置(例えば教示デ−タ摘出領域P7,P
8,P9,P4,P5もしくはP6の位置)に合致する
ように溶接ト−チを駆動する。
【0033】第2実施態様では、カメラ3の撮影画面
(1画面分の画像デ−タ)の中の、教示デ−タを摘出し
た領域P7,P8,P9,P4,P5もしくはP6、な
らびに、P1,P2又はP3と同一サイズの、教示デ−
タと相関が高い画像デ−タが含まれる領域(対応領域)
を検索し、P7,P8,P9,P4,P5もしくはP
6、に対応する領域の画面上の位置を開先位置とし、P
1,P2又はP3に対応する領域の画面上の位置を溶接
ト−チ位置とする。そして、開先位置に対して溶接ト−
チ位置が設定位置となるように溶接ト−チを駆動する。
(1画面分の画像デ−タ)の中の、教示デ−タを摘出し
た領域P7,P8,P9,P4,P5もしくはP6、な
らびに、P1,P2又はP3と同一サイズの、教示デ−
タと相関が高い画像デ−タが含まれる領域(対応領域)
を検索し、P7,P8,P9,P4,P5もしくはP
6、に対応する領域の画面上の位置を開先位置とし、P
1,P2又はP3に対応する領域の画面上の位置を溶接
ト−チ位置とする。そして、開先位置に対して溶接ト−
チ位置が設定位置となるように溶接ト−チを駆動する。
【0034】対応領域の検索の内容について説明する。
例えば図8に示す領域P7を溶融プ−ル像35の先端領
域と設定し、該領域(教示領域)P7の画像デ−タを教
示デ−タとして教示メモリに格納している場合、倣い制
御を開始すると、カメラ3の撮影画面の中の、教示領域
P7と同一サイズの、その中の画像デ−タが教示デ−タ
に対して最も高い相関を示す対応領域を次のように検索
する。すなわち、領域P7のサイズをm×n(画素数)
とすると、撮影画面の先ず左上を左上コ−ナとするm×
n領域の画像デ−タの、教示デ−タに対する相関係数R
を、次のように算出する。
例えば図8に示す領域P7を溶融プ−ル像35の先端領
域と設定し、該領域(教示領域)P7の画像デ−タを教
示デ−タとして教示メモリに格納している場合、倣い制
御を開始すると、カメラ3の撮影画面の中の、教示領域
P7と同一サイズの、その中の画像デ−タが教示デ−タ
に対して最も高い相関を示す対応領域を次のように検索
する。すなわち、領域P7のサイズをm×n(画素数)
とすると、撮影画面の先ず左上を左上コ−ナとするm×
n領域の画像デ−タの、教示デ−タに対する相関係数R
を、次のように算出する。
【0035】
【数1】
【0036】次に画像デ−タ摘出領域(m×n)の左上
コ−ナを画面上の主走査方向Xに1画素分右シフトし
て、シフトした領域(m×n)の画像デ−タの、教示デ
−タに対する相関係数Rを同様に算出する。この相関係
数の算出を、摘出領域(m×n)の右下コ−ナが画面の
右端になるまで繰返す。そして右端まで行なうと、摘出
領域(m×n)の左上コ−ナを副走査方向Yに1画素分
ずらしかつ画面の左端に戻して同様に相関係数Rを算出
する。このようにして、摘出領域(m×n)の右下コ−
ナが画面の右下コ−ナに合致するまで、相関係数R7の
算出を繰返し、これが終わると、算出した相関係数群の
中の最高値R7mを摘出しかつ最高値R7mをもたらし
た摘出領域(対応領域)の画面上の位置P7ca(Xb,
Yb)を摘出して、最高値R7mと位置P7ca(Xb,
Yb)をメモリにセ−ブ(記憶)する。この位置P7ca
(Xb,Yb)を、現在の開先4の位置(カメラ3から
見た位置)と推定する。
コ−ナを画面上の主走査方向Xに1画素分右シフトし
て、シフトした領域(m×n)の画像デ−タの、教示デ
−タに対する相関係数Rを同様に算出する。この相関係
数の算出を、摘出領域(m×n)の右下コ−ナが画面の
右端になるまで繰返す。そして右端まで行なうと、摘出
領域(m×n)の左上コ−ナを副走査方向Yに1画素分
ずらしかつ画面の左端に戻して同様に相関係数Rを算出
する。このようにして、摘出領域(m×n)の右下コ−
ナが画面の右下コ−ナに合致するまで、相関係数R7の
算出を繰返し、これが終わると、算出した相関係数群の
中の最高値R7mを摘出しかつ最高値R7mをもたらし
た摘出領域(対応領域)の画面上の位置P7ca(Xb,
Yb)を摘出して、最高値R7mと位置P7ca(Xb,
Yb)をメモリにセ−ブ(記憶)する。この位置P7ca
(Xb,Yb)を、現在の開先4の位置(カメラ3から
見た位置)と推定する。
【0037】なお、教示領域P7の位置をP7(Xb,
Yb)とすると、この位置P7(Xb,Yb)および対
応領域の位置P7ca(Xb,Yb)は、画面上の位置で
あるのでこれをト−チ駆動系座標値に変換して両位置の
差を算出し、位置差が零になる方向に位置差の絶対値分
ト−チを駆動することにより、開先に対するト−チの相
対位置が、教示デ−タを摘出したときの相対位置と実質
上同一となる。この倣い制御が、教示領域Pj(j=4
〜9の1つ)を用いる第1実施態様の開先倣い制御の一
態様(j=7)である。
Yb)とすると、この位置P7(Xb,Yb)および対
応領域の位置P7ca(Xb,Yb)は、画面上の位置で
あるのでこれをト−チ駆動系座標値に変換して両位置の
差を算出し、位置差が零になる方向に位置差の絶対値分
ト−チを駆動することにより、開先に対するト−チの相
対位置が、教示デ−タを摘出したときの相対位置と実質
上同一となる。この倣い制御が、教示領域Pj(j=4
〜9の1つ)を用いる第1実施態様の開先倣い制御の一
態様(j=7)である。
【0038】第2実施態様の開先倣い制御では、教示領
域Pjの対応領域の位置に加えて、もう1つの教示領域
P1,P2又はP3、例えばP1、の対応領域の位置も
同様に検索して、教示領域Pjの対応領域の位置に対す
る、もう1つの教示領域P1の対応領域の位置の差(検
出位置差)を算出して、検出位置差が設定値(教示領域
Pj/P1間の位置差)に合致するようにト−チを駆動
する。
域Pjの対応領域の位置に加えて、もう1つの教示領域
P1,P2又はP3、例えばP1、の対応領域の位置も
同様に検索して、教示領域Pjの対応領域の位置に対す
る、もう1つの教示領域P1の対応領域の位置の差(検
出位置差)を算出して、検出位置差が設定値(教示領域
Pj/P1間の位置差)に合致するようにト−チを駆動
する。
【0039】図15に示すように、教示領域(例えばP
7)の各画素の画像デ−タが表わす輝度を横軸に、対応
領域(相関係数が最大の入力パタ−ン)の対応画素の画
像デ−タが表わす輝度を縦軸にとりプロットすれば、教
示領域と対応領域がほぼ同じ明るさの場合は、約45°
の直線Q1の近辺にプロットが分布する。しかし、対応
領域が暗い場合は直線Q2の近辺に分布し、明るい場合
は直線Q3の近辺に分布する。各直線の勾配が、教示領
域の明るさに対する対応領域の明るさの比に対応する。
7)の各画素の画像デ−タが表わす輝度を横軸に、対応
領域(相関係数が最大の入力パタ−ン)の対応画素の画
像デ−タが表わす輝度を縦軸にとりプロットすれば、教
示領域と対応領域がほぼ同じ明るさの場合は、約45°
の直線Q1の近辺にプロットが分布する。しかし、対応
領域が暗い場合は直線Q2の近辺に分布し、明るい場合
は直線Q3の近辺に分布する。各直線の勾配が、教示領
域の明るさに対する対応領域の明るさの比に対応する。
【0040】ここで重要なことは、図15の直線Q1,
Q2,Q3の近辺に分布した輝度プロットの広がりは相
関係数Rに相当するが、プロット群間でプロットの広が
りには差が少ない。すなわち、相関係数Rは明るさの変
動による影響は少ないことである。
Q2,Q3の近辺に分布した輝度プロットの広がりは相
関係数Rに相当するが、プロット群間でプロットの広が
りには差が少ない。すなわち、相関係数Rは明るさの変
動による影響は少ないことである。
【0041】教示領域P1〜P9を、図8,図13ある
いは図14に示す位置に設定し、上述の相関係数Rの算
出と、最高値の相関係数を得た領域(対応領域)の位置
の摘出により、ワイヤ下端位置,ワイヤ位置,ト−チ位
置および溶接プールの先端位置(開先位置)を知ること
ができる。図16に、図8,図13および図14に示す
教示領域P1〜P9とその中の画像を拡大して示す。
いは図14に示す位置に設定し、上述の相関係数Rの算
出と、最高値の相関係数を得た領域(対応領域)の位置
の摘出により、ワイヤ下端位置,ワイヤ位置,ト−チ位
置および溶接プールの先端位置(開先位置)を知ること
ができる。図16に、図8,図13および図14に示す
教示領域P1〜P9とその中の画像を拡大して示す。
【0042】すみ肉溶接(図17,図8)の場合に溶融
プ−ルの先端を検索するに適した教示領域P7は、輝度
の高い溶融プール像35の先端35tと輝度の低い開先
像34(およびその近辺の鋼板表面)を含む領域であ
る。重ねすみ肉溶接(図18,図13)の場合に溶融プ
−ルの先端を検索するに適した教示領域P8は、輝度の
高い溶融プール像35の先端35tの湾曲部と輝度の低
い開先像(鋼板表面)を含む領域である。教示領域P9
は、教示領域P8の教示デ−タに基づいた溶融プ−ル先
端検索が不成功の場合に、該先端検索に使用する予備領
域である。
プ−ルの先端を検索するに適した教示領域P7は、輝度
の高い溶融プール像35の先端35tと輝度の低い開先
像34(およびその近辺の鋼板表面)を含む領域であ
る。重ねすみ肉溶接(図18,図13)の場合に溶融プ
−ルの先端を検索するに適した教示領域P8は、輝度の
高い溶融プール像35の先端35tの湾曲部と輝度の低
い開先像(鋼板表面)を含む領域である。教示領域P9
は、教示領域P8の教示デ−タに基づいた溶融プ−ル先
端検索が不成功の場合に、該先端検索に使用する予備領
域である。
【0043】V形開先(図19)の溶接(図14)に適
した教示領域P4,P5は、幅が広い先端35tの幅端
部と開先(およびその近辺の鋼板表面)を含む領域であ
り、P4とP5の幅方向位置差が開先幅に対応するの
で、これらの領域P4,P5の教示デ−タを用いる対応
領域の検索により、開先幅を算出することができる。教
示領域P6は、教示領域P4とP5の教示デ−タに基づ
いた溶融プ−ル先端検索の少くとも一方が不成功の場合
に、該先端検索に使用する予備領域である。この教示領
域P6の教示デ−タを用いる溶融プ−ル先端検索によっ
ては、開先幅を算出することはできない。
した教示領域P4,P5は、幅が広い先端35tの幅端
部と開先(およびその近辺の鋼板表面)を含む領域であ
り、P4とP5の幅方向位置差が開先幅に対応するの
で、これらの領域P4,P5の教示デ−タを用いる対応
領域の検索により、開先幅を算出することができる。教
示領域P6は、教示領域P4とP5の教示デ−タに基づ
いた溶融プ−ル先端検索の少くとも一方が不成功の場合
に、該先端検索に使用する予備領域である。この教示領
域P6の教示デ−タを用いる溶融プ−ル先端検索によっ
ては、開先幅を算出することはできない。
【0044】レ形開先(図20)および仕口開先(図2
1)の溶接の場合も、撮影画像は図14に示す、V形開
先(図19)の溶接の場合と類似の画像となる。ただ
し、レ形開先および仕口開先は開先がその中心位置に関
して非対象であるので、溶融プ−ルの先端像は、図14
に示すものと類似ではあるが、開先像34に関して非対
称となる。しかし、V形開先(図19)の溶接の場合と
同様に、教示領域P4,P5に対応する領域の検索によ
り、開先幅を算出することができる。
1)の溶接の場合も、撮影画像は図14に示す、V形開
先(図19)の溶接の場合と類似の画像となる。ただ
し、レ形開先および仕口開先は開先がその中心位置に関
して非対象であるので、溶融プ−ルの先端像は、図14
に示すものと類似ではあるが、開先像34に関して非対
称となる。しかし、V形開先(図19)の溶接の場合と
同様に、教示領域P4,P5に対応する領域の検索によ
り、開先幅を算出することができる。
【0045】教示領域P1は、図8,図13および図1
4に示すように、輝度の高い溶融プール像35を背景と
し輝度の低いワイヤ下端像および高輝度のア−ク像33
を含む領域である。教示領域P2は、輝度の高い溶融プ
ール像35を背景とし輝度の低いワイヤ像32のみを含
む領域である。教示領域P3は、輝度の高い溶融プール
像35を背景として輝度の低いト−チ像31およびワイ
ヤ32を含む領域である。
4に示すように、輝度の高い溶融プール像35を背景と
し輝度の低いワイヤ下端像および高輝度のア−ク像33
を含む領域である。教示領域P2は、輝度の高い溶融プ
ール像35を背景とし輝度の低いワイヤ像32のみを含
む領域である。教示領域P3は、輝度の高い溶融プール
像35を背景として輝度の低いト−チ像31およびワイ
ヤ32を含む領域である。
【0046】すみ肉,重ねすみ肉,V形開先,レ形開
先,仕口開先における左右(x),上下(z)および幅
倣い(ト−チ揺動幅)制御に必要な教示パターンを、表
1に示す。
先,仕口開先における左右(x),上下(z)および幅
倣い(ト−チ揺動幅)制御に必要な教示パターンを、表
1に示す。
【0047】
【表1】
【0048】なお、開先倣いは、開先に対する溶接ア−
ク,ワイヤ又はト−チのx方向位置合せ(左右倣い),
高さ合せ(z方向距離調整:上下倣い)、および、開先
幅変化に対する溶接トーチの揺動幅,溶接速度(台車走
行速度),溶接電流および又は溶接ア−ク電圧の調整
(幅倣い)の少くとも一者が含まれる。本発明の、次に
説明する実施例は、上述の第1実施態様および第2実施
態様を実行しうるものであり、左右倣い,上下倣いおよ
び幅倣いを行なうことができる。
ク,ワイヤ又はト−チのx方向位置合せ(左右倣い),
高さ合せ(z方向距離調整:上下倣い)、および、開先
幅変化に対する溶接トーチの揺動幅,溶接速度(台車走
行速度),溶接電流および又は溶接ア−ク電圧の調整
(幅倣い)の少くとも一者が含まれる。本発明の、次に
説明する実施例は、上述の第1実施態様および第2実施
態様を実行しうるものであり、左右倣い,上下倣いおよ
び幅倣いを行なうことができる。
【0049】なお、次に説明する実施例は、撮像器(3)
を用いて検出する溶融プ−ル先端(P4〜P9の少くとも1
つに対応する画像領域)および必要に応じて検出する溶
接ワイヤ下端(P1),溶接ワイヤ主部(P2)あるいは溶接ト
−チ下端(P3)の、撮影画面上の直交2軸X,Y平面上の
位置と、溶接対象材が置かれた直交3軸x,y,z空間
の位置との対応関係を簡易にし、かつ、X,Y平面上の
位置を3軸x,y,z空間の位置に変換する演算を簡易
にするために、直交3軸x,y,z空間のy軸と実質上
平行に走行する台車(6)ならびにそれに搭載されて溶接
ト−チ(1)を支持しx,z軸と実質上平行にト−チ(1)を
駆動するx,z駆動器(8,7)を用いて、これらにより溶
接ト−チ(1)をy軸に沿って駆動しかつ開先(4)に対して
x,z軸方向に位置決めするものである。しかしなが
ら、台車(6)上のx,z駆動器(8,7)を汎用ロボット又は
ロボットア−ムに代えてもよいし、台車(6)およびx,
z駆動器(8,7)を汎用自走ロボットに代えることもでき
る。また、台車(6)を自走ガントリ−とし、又は、天井
レ−ルに装着した吊り下げ型のキャリッジとしてもよ
い。また、y方向は水平に限らず水平面に対して傾斜し
たあるいは直交する方向であってもよく、本発明は下向
き溶接のみならず立向き溶接にも適用しうる。
を用いて検出する溶融プ−ル先端(P4〜P9の少くとも1
つに対応する画像領域)および必要に応じて検出する溶
接ワイヤ下端(P1),溶接ワイヤ主部(P2)あるいは溶接ト
−チ下端(P3)の、撮影画面上の直交2軸X,Y平面上の
位置と、溶接対象材が置かれた直交3軸x,y,z空間
の位置との対応関係を簡易にし、かつ、X,Y平面上の
位置を3軸x,y,z空間の位置に変換する演算を簡易
にするために、直交3軸x,y,z空間のy軸と実質上
平行に走行する台車(6)ならびにそれに搭載されて溶接
ト−チ(1)を支持しx,z軸と実質上平行にト−チ(1)を
駆動するx,z駆動器(8,7)を用いて、これらにより溶
接ト−チ(1)をy軸に沿って駆動しかつ開先(4)に対して
x,z軸方向に位置決めするものである。しかしなが
ら、台車(6)上のx,z駆動器(8,7)を汎用ロボット又は
ロボットア−ムに代えてもよいし、台車(6)およびx,
z駆動器(8,7)を汎用自走ロボットに代えることもでき
る。また、台車(6)を自走ガントリ−とし、又は、天井
レ−ルに装着した吊り下げ型のキャリッジとしてもよ
い。また、y方向は水平に限らず水平面に対して傾斜し
たあるいは直交する方向であってもよく、本発明は下向
き溶接のみならず立向き溶接にも適用しうる。
【0050】更には、開先(4)が延びる方向yには、ト
−チを駆動するのに代えて、溶接対象材を駆動するよう
にしてもよい。すなわち、ト−チを必ずしもy方向に駆
動する必要はない。溶接対象材がy方向に駆動される態
様では、基台が固定の汎用ロボットを本発明で採用する
ト−チ駆動器として用いることができる。ロボットを用
いる場合、開先長(y方向長さ)が短い場合には、ロボ
ットおよび溶接対象材を静止のままロボットにてy方向
にも溶接ト−チを駆動すればよい。ロボットが極座標空
間および又は回転軸周りにト−チを駆動するものであっ
ても、その系での検出位置を、y方向に延びる開先が存
在する3軸x,y,z空間のx,z値および必要に応じ
てy値に変換して、x,y,z空間で溶接ト−チ(1)を
開先(4)に位置合せし必要に応じてy方向にも駆動する
ように溶接ト−チを駆動すればよい。 また、次に説明
する実施例では、溶接ト−チに撮像器を固定して一体連
動としている。この態様では、撮像器から見た開先の溶
融プ−ル先端位置が、溶接ト−チから見た溶融プ−ル先
端位置に対応する。正確に言うと、撮像器から見た開先
の溶融プ−ル先端位置に、撮像器/溶接ト−チ間相対位
置差(固定値)分の補正を加えることによ、溶接ト−チ
から見た溶融プ−ル先端位置が得られる。撮像器の撮影
画面上で溶融プ−ル先端位置が一定位置となるように溶
接ト−チを駆動することにより、溶融プ−ル先端に対す
るト−チ位置が一定となり、溶融プ−ル先端に対して溶
接ト−チを所定位置に維持するためのデ−タ処理および
ト−チ駆動制御を、きわめて簡易に行なうことができ
る。
−チを駆動するのに代えて、溶接対象材を駆動するよう
にしてもよい。すなわち、ト−チを必ずしもy方向に駆
動する必要はない。溶接対象材がy方向に駆動される態
様では、基台が固定の汎用ロボットを本発明で採用する
ト−チ駆動器として用いることができる。ロボットを用
いる場合、開先長(y方向長さ)が短い場合には、ロボ
ットおよび溶接対象材を静止のままロボットにてy方向
にも溶接ト−チを駆動すればよい。ロボットが極座標空
間および又は回転軸周りにト−チを駆動するものであっ
ても、その系での検出位置を、y方向に延びる開先が存
在する3軸x,y,z空間のx,z値および必要に応じ
てy値に変換して、x,y,z空間で溶接ト−チ(1)を
開先(4)に位置合せし必要に応じてy方向にも駆動する
ように溶接ト−チを駆動すればよい。 また、次に説明
する実施例では、溶接ト−チに撮像器を固定して一体連
動としている。この態様では、撮像器から見た開先の溶
融プ−ル先端位置が、溶接ト−チから見た溶融プ−ル先
端位置に対応する。正確に言うと、撮像器から見た開先
の溶融プ−ル先端位置に、撮像器/溶接ト−チ間相対位
置差(固定値)分の補正を加えることによ、溶接ト−チ
から見た溶融プ−ル先端位置が得られる。撮像器の撮影
画面上で溶融プ−ル先端位置が一定位置となるように溶
接ト−チを駆動することにより、溶融プ−ル先端に対す
るト−チ位置が一定となり、溶融プ−ル先端に対して溶
接ト−チを所定位置に維持するためのデ−タ処理および
ト−チ駆動制御を、きわめて簡易に行なうことができ
る。
【0051】しかし、溶接ト−チ支持系とは別の系で撮
像器を支持し、常時撮像器と溶接ト−チの相対位置差を
把握して、該相対位置差分、撮像器の撮影画面上で求め
た溶融プ−ル先端位置に補正を加えることにより、溶融
プ−ル先端位置に対する溶接ト−チの相対位置を求める
ことができる。したがって、必ずしも撮像器を溶接ト−
チと一体連動関係に支持する必要はない。
像器を支持し、常時撮像器と溶接ト−チの相対位置差を
把握して、該相対位置差分、撮像器の撮影画面上で求め
た溶融プ−ル先端位置に補正を加えることにより、溶融
プ−ル先端位置に対する溶接ト−チの相対位置を求める
ことができる。したがって、必ずしも撮像器を溶接ト−
チと一体連動関係に支持する必要はない。
【0052】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0053】
【実施例】図1に本発明の一実施例の機構概観を示す。
図1の(a)は平面図、(b)は正面図である。溶接ト
−チ1の溶接ワイヤ2(溶接電極)の下端を中心とする
所定領域を撮影する撮像器(CCDカメラ)3から見
て、溶接対象材である右側鋼板WRと左側鋼板WLとの
間に、y方向に延びる開先4があり、この開先4に略平
行に台車レ−ル5が配置されて、このレ−ル5に走行台
車6が載っている。台車6にz駆動器7(図2)が搭載
され、このz駆動器7でx駆動器8(図2)が支持され
ている。このx駆動器8でx方向に延びるト−チ支持軸
9が支持されその先端に、x方向に延びるスライドア−
ム10の後端が挿入され、ト−チ支持軸9に対してx方
向にスライドしうるが、xスライドロック摘子11でト
−チ支持軸9に固定されている。
図1の(a)は平面図、(b)は正面図である。溶接ト
−チ1の溶接ワイヤ2(溶接電極)の下端を中心とする
所定領域を撮影する撮像器(CCDカメラ)3から見
て、溶接対象材である右側鋼板WRと左側鋼板WLとの
間に、y方向に延びる開先4があり、この開先4に略平
行に台車レ−ル5が配置されて、このレ−ル5に走行台
車6が載っている。台車6にz駆動器7(図2)が搭載
され、このz駆動器7でx駆動器8(図2)が支持され
ている。このx駆動器8でx方向に延びるト−チ支持軸
9が支持されその先端に、x方向に延びるスライドア−
ム10の後端が挿入され、ト−チ支持軸9に対してx方
向にスライドしうるが、xスライドロック摘子11でト
−チ支持軸9に固定されている。
【0054】スライドア−ム10の先端にはy方向に延
びるスリ−ブがあり、このスリ−ブに、スリ−ブの中心
軸(y軸平行線)を中心に、図1上ではy方向に延びる
回動ア−ム12の後端が回転自在に支持されているが、
y回転ロック摘子13でア−ム10の先端のスリ−ブに
固定されている。回動ア−ム12の先端側は2股に分れ
ており、分岐脚の間にト−チ固定ブロック14が挿入さ
れ、図1上ではx方向に延びるピン15で、回動ア−ム
12に、それに対してピン15を中心に回動自在に支持
されているが、x回転ロック摘子16で回転ア−ム12
に固定されている。ト−チ固定ブロック14に溶接ト−
チ1が固定されている。
びるスリ−ブがあり、このスリ−ブに、スリ−ブの中心
軸(y軸平行線)を中心に、図1上ではy方向に延びる
回動ア−ム12の後端が回転自在に支持されているが、
y回転ロック摘子13でア−ム10の先端のスリ−ブに
固定されている。回動ア−ム12の先端側は2股に分れ
ており、分岐脚の間にト−チ固定ブロック14が挿入さ
れ、図1上ではx方向に延びるピン15で、回動ア−ム
12に、それに対してピン15を中心に回動自在に支持
されているが、x回転ロック摘子16で回転ア−ム12
に固定されている。ト−チ固定ブロック14に溶接ト−
チ1が固定されている。
【0055】ト−チ固定ブロック14にはカメラ支持ア
−ム17が固着されており、このア−ム17に撮像器
(CCDカメラ)3が固定されている。撮像器3の対物
端に、約600nm未満の短波長光を減光し600nm
以上の長波長光を透過する光フィルタ18が装着されて
おり、この光フィルタ18が、ア−ク光を減光し開先の
溶融プ−ルの発光を透過する。これにより、撮像器3の
撮影画像は、ア−ク光が弱く溶融プ−ルの発光が明瞭な
画像となる。撮像器3の視野中心線は、溶接中の溶接ワ
イヤ2の下端と略交叉し、溶接ト−チ軸(中心軸)に対
して45°傾斜している。
−ム17が固着されており、このア−ム17に撮像器
(CCDカメラ)3が固定されている。撮像器3の対物
端に、約600nm未満の短波長光を減光し600nm
以上の長波長光を透過する光フィルタ18が装着されて
おり、この光フィルタ18が、ア−ク光を減光し開先の
溶融プ−ルの発光を透過する。これにより、撮像器3の
撮影画像は、ア−ク光が弱く溶融プ−ルの発光が明瞭な
画像となる。撮像器3の視野中心線は、溶接中の溶接ワ
イヤ2の下端と略交叉し、溶接ト−チ軸(中心軸)に対
して45°傾斜している。
【0056】図1は、溶接ト−チ1を、水平V型開先4
を溶接する姿勢に設定した状態を示し、溶接ト−チ1の
中心軸は垂直軸zに平行であり、撮像器3の視野中心線
は水平ワ−ク(溶接対象材:被溶接材)に対して、すな
わち水平面xyに対して45度の角度をなす。
を溶接する姿勢に設定した状態を示し、溶接ト−チ1の
中心軸は垂直軸zに平行であり、撮像器3の視野中心線
は水平ワ−ク(溶接対象材:被溶接材)に対して、すな
わち水平面xyに対して45度の角度をなす。
【0057】すみ肉溶接,重ねすみ肉溶接,レ型開先お
よび仕口開先のときには、溶接ト−チ1の中心軸は、開
先4の中心線(y方向に延びる)に対して例えば90°
(α=0)あるいはその前後に、また水平面xyに対し
て所要の角度β°(例えば45°)に、溶接ト−チ1の
姿勢が設定される。この場合、垂直面yzに対しては
(90−β)°、xz面に対しては平行又はその前後の
角度となる。このようにト−チ姿勢を設定するときに
は、x回転ロック摘子16を緩めて回動ア−ム12に対
してト−チ固定ブロック14をピン15を中心に角度α
まで廻わし、x回転ロック摘子16を締め込む。次に、
y回転ロック摘子13を緩めてア−ム10の先端のスリ
−ブに対して回動ア−ム12を回転可としてそれを角度
βまで廻わし、y回転ロック摘子13を締め込む。次に
xスライドロック摘子11を緩めてア−ム10をト−チ
支持軸9に対してx方向にスライド可として、溶接ト−
チ1の溶接ワイヤ2の先端を開先の真上とするようにア
−ム10のx位置を調整し、xスライドロック摘子11
を締め込む。
よび仕口開先のときには、溶接ト−チ1の中心軸は、開
先4の中心線(y方向に延びる)に対して例えば90°
(α=0)あるいはその前後に、また水平面xyに対し
て所要の角度β°(例えば45°)に、溶接ト−チ1の
姿勢が設定される。この場合、垂直面yzに対しては
(90−β)°、xz面に対しては平行又はその前後の
角度となる。このようにト−チ姿勢を設定するときに
は、x回転ロック摘子16を緩めて回動ア−ム12に対
してト−チ固定ブロック14をピン15を中心に角度α
まで廻わし、x回転ロック摘子16を締め込む。次に、
y回転ロック摘子13を緩めてア−ム10の先端のスリ
−ブに対して回動ア−ム12を回転可としてそれを角度
βまで廻わし、y回転ロック摘子13を締め込む。次に
xスライドロック摘子11を緩めてア−ム10をト−チ
支持軸9に対してx方向にスライド可として、溶接ト−
チ1の溶接ワイヤ2の先端を開先の真上とするようにア
−ム10のx位置を調整し、xスライドロック摘子11
を締め込む。
【0058】溶接ト−チ1のz位置設定および調整は、
後述の操作盤20(図2)上のz位置調整スイッチを操
作して台車6上のz駆動器7(図2)に上,下駆動指示
を与えて行ない、x位置調整もx位置調整スイッチを操
作してx駆動器8(図2)に左,右駆動指示を与えて行
なう。角度α,βの調整は、上述の角度設定の作業と同
様な作業で行なう。なお、溶接ト−チ1の姿勢(α,
β)をどのように変更しても、溶接ト−チ1に対する撮
像器3の相対位置関係は不変であり、撮像器3の撮影画
面上におけるト−チ像の位置は変わらない。図1に示す
溶接ト−チ1の姿勢は、α=0,β=0のものである。
後述の操作盤20(図2)上のz位置調整スイッチを操
作して台車6上のz駆動器7(図2)に上,下駆動指示
を与えて行ない、x位置調整もx位置調整スイッチを操
作してx駆動器8(図2)に左,右駆動指示を与えて行
なう。角度α,βの調整は、上述の角度設定の作業と同
様な作業で行なう。なお、溶接ト−チ1の姿勢(α,
β)をどのように変更しても、溶接ト−チ1に対する撮
像器3の相対位置関係は不変であり、撮像器3の撮影画
面上におけるト−チ像の位置は変わらない。図1に示す
溶接ト−チ1の姿勢は、α=0,β=0のものである。
【0059】図2に、図1に示す溶接装置の倣い制御系
のシステム構成を示す。走行台車6に搭載されたz駆動
器7は、x駆動器8を支持しこれをz方向に昇,降駆動
する駆動機構7a,支持物(x駆動器8)が上リミット
位置にあるか否を検出する位置センサ7b,駆動機構7
aの電気モ−タM1を正,逆転駆動するモ−タドライバ
7c、および、位置センサ7bが上リミット位置を検出
したときこれを表わす電気信号を発生する信号処理回路
7dが備わっており、電気モ−タM1が正回転するとx
駆動器8をz方向で、下方に駆動し、逆回転すると上方
に駆動する。
のシステム構成を示す。走行台車6に搭載されたz駆動
器7は、x駆動器8を支持しこれをz方向に昇,降駆動
する駆動機構7a,支持物(x駆動器8)が上リミット
位置にあるか否を検出する位置センサ7b,駆動機構7
aの電気モ−タM1を正,逆転駆動するモ−タドライバ
7c、および、位置センサ7bが上リミット位置を検出
したときこれを表わす電気信号を発生する信号処理回路
7dが備わっており、電気モ−タM1が正回転するとx
駆動器8をz方向で、下方に駆動し、逆回転すると上方
に駆動する。
【0060】x駆動器8には、ト−チ支持軸9を支持し
これをx方向に進,退駆動する駆動機構8a,ト−チ支
持軸9が引込みリミット位置にあるか否を検出する位置
センサ8b,駆動機構8aの電気モ−タM2を正,逆転
駆動するモ−タドライバ8c、および、位置センサ8b
が引込みリミット位置を検出したときこれを表わす電気
信号を発生する信号処理回路8dが備わっており、電気
モ−タM2が正回転するとト−チ支持軸9をx方向で、
鋼板WLに近付く方向に突き出し、逆回転すると鋼板W
Lから離れる方向に引き込む。
これをx方向に進,退駆動する駆動機構8a,ト−チ支
持軸9が引込みリミット位置にあるか否を検出する位置
センサ8b,駆動機構8aの電気モ−タM2を正,逆転
駆動するモ−タドライバ8c、および、位置センサ8b
が引込みリミット位置を検出したときこれを表わす電気
信号を発生する信号処理回路8dが備わっており、電気
モ−タM2が正回転するとト−チ支持軸9をx方向で、
鋼板WLに近付く方向に突き出し、逆回転すると鋼板W
Lから離れる方向に引き込む。
【0061】走行台車6には、車輪を回転駆動する駆動
機構6a,車輪の所定小角度回転あたり1パルスの電気
パルスを発生するパルス発生器6b,その電気パルスを
カウントして台車6の所定短距離のy方向走行あたり1
パルスの走行同期パルスPmを発生する信号処理回路6
c、および、操作盤20からの往,復移動指令および速
度指令に応じて駆動機構6aの電気モ−タM3を正,逆
回転駆動するモ−タドライバ6dが備わっており、電気
モ−タM3が正回転すると台車6はy方向に往移動し
(図1上の矢印Ay)、逆回転すると復移動する。
機構6a,車輪の所定小角度回転あたり1パルスの電気
パルスを発生するパルス発生器6b,その電気パルスを
カウントして台車6の所定短距離のy方向走行あたり1
パルスの走行同期パルスPmを発生する信号処理回路6
c、および、操作盤20からの往,復移動指令および速
度指令に応じて駆動機構6aの電気モ−タM3を正,逆
回転駆動するモ−タドライバ6dが備わっており、電気
モ−タM3が正回転すると台車6はy方向に往移動し
(図1上の矢印Ay)、逆回転すると復移動する。
【0062】溶接電源22は、操作盤20からの溶接オ
ン指令および溶接電流指令に応じて溶接ト−チ1の溶接
ワイヤ(溶接電極)2に+電圧を印加して溶接電流を給
電する。母材である鋼板WR,WLは溶接電源22の接
地線に接続されている。
ン指令および溶接電流指令に応じて溶接ト−チ1の溶接
ワイヤ(溶接電極)2に+電圧を印加して溶接電流を給
電する。母材である鋼板WR,WLは溶接電源22の接
地線に接続されている。
【0063】操作盤20は、溶接条件(溶接電流,溶接
電圧,溶接速度,ワイヤ送給速度)を設定し制御するコ
ントロ−ラを含み、溶接機構と作業者とのインタ−フェ
−スであり、台車6の往,復駆動指令,自動走行スタ−
ト/停止指令,速度指令,z駆動器7およびx駆動器8
の昇降,進退指令,溶接開始/停止指令,溶接電流指
令,ア−ク電圧指令および開先倣い開始/停止指令を作
業者が入力又は設定するための操作スイッチおよび摘
子、ならびに、指令状態表示灯および溶接状態(台車走
行速度,溶接電流値,ア−ク電圧値)表示用のメ−タ等
が備わっている。操作盤20には溶接条件設定ユニット
21が接続されている。
電圧,溶接速度,ワイヤ送給速度)を設定し制御するコ
ントロ−ラを含み、溶接機構と作業者とのインタ−フェ
−スであり、台車6の往,復駆動指令,自動走行スタ−
ト/停止指令,速度指令,z駆動器7およびx駆動器8
の昇降,進退指令,溶接開始/停止指令,溶接電流指
令,ア−ク電圧指令および開先倣い開始/停止指令を作
業者が入力又は設定するための操作スイッチおよび摘
子、ならびに、指令状態表示灯および溶接状態(台車走
行速度,溶接電流値,ア−ク電圧値)表示用のメ−タ等
が備わっている。操作盤20には溶接条件設定ユニット
21が接続されている。
【0064】溶接条件設定ユニット21は、溶接モ−ド
(開先種別:V型,すみ肉,重ねすみ肉,レ型,仕口)
指定デ−タ,撮影画像サンプリング周期,教示領域パタ
−ン指定デ−タ,設定しているト−チ姿勢(α,β),
揺動有/無指定デ−タ,揺動パタ−ンデ−タ,揺動速
度,揺動幅および揺動基点を、作業者との対話形式で、
2次元ディスプレイ上のテ−ブルに入力するものであ
り、登録(設定)キ−入力があると、該テ−ブル(の上
記デ−タ)が、倣いコントロ−ラ26に転送され、コン
トロ−ラ26のマイクロコンピュ−タ26aは、受け取
ったテ−ブル(のデ−タ)を内部メモリに書込み、教示
領域パタ−ン指定デ−タを領域設定&モニタユニット2
8に転送する。
(開先種別:V型,すみ肉,重ねすみ肉,レ型,仕口)
指定デ−タ,撮影画像サンプリング周期,教示領域パタ
−ン指定デ−タ,設定しているト−チ姿勢(α,β),
揺動有/無指定デ−タ,揺動パタ−ンデ−タ,揺動速
度,揺動幅および揺動基点を、作業者との対話形式で、
2次元ディスプレイ上のテ−ブルに入力するものであ
り、登録(設定)キ−入力があると、該テ−ブル(の上
記デ−タ)が、倣いコントロ−ラ26に転送され、コン
トロ−ラ26のマイクロコンピュ−タ26aは、受け取
ったテ−ブル(のデ−タ)を内部メモリに書込み、教示
領域パタ−ン指定デ−タを領域設定&モニタユニット2
8に転送する。
【0065】倣いコントロ−ラ26は、受け取ったテ−
ブルの「揺動有/無」デ−タが「揺動無」を表わすもの
であるときには、このデ−タを揺動コントロ−ラ19に
転送する。揺動コントロ−ラ19のマイクロコンピュ−
タ19aはこれを内部メモリに書込む。テ−ブルの「揺
動有/無」デ−タが「揺動有」であると、倣いコントロ
−ラ26は、溶接モ−ド指定デ−タを参照する。
ブルの「揺動有/無」デ−タが「揺動無」を表わすもの
であるときには、このデ−タを揺動コントロ−ラ19に
転送する。揺動コントロ−ラ19のマイクロコンピュ−
タ19aはこれを内部メモリに書込む。テ−ブルの「揺
動有/無」デ−タが「揺動有」であると、倣いコントロ
−ラ26は、溶接モ−ド指定デ−タを参照する。
【0066】溶接モ−ド指定デ−タがV型開先溶接(図
1)を指定するものであるときには、倣いコントロ−ラ
26は、揺動パタ−ン,揺動速度,揺動幅および揺動基
点を水平面xy上のものとして、「揺動有」デ−タと共
に、揺動コントロ−ラ19に転送する。すなわち、揺動
パタ−ンが時系列の振りパタ−ンであると時間軸値およ
び振り値をそのまま時間値およびx軸値として与え、揺
動パタ−ンがy(台車移動量)系列の振りパタ−ンであ
ると、振り値およびy値をそのままx軸値およびy軸値
として与える。揺動速度はx方向の速度として、揺動幅
はx方向の幅として、また揺動基点は開先中心線のx位
置(本実施例では溶融プ−ルの先端のx位置を開先中心
線のx位置と見なす)からのx距離として与える。これ
らが、溶接モ−ドがV型開先溶接のときの揺動パラメ−
タである。
1)を指定するものであるときには、倣いコントロ−ラ
26は、揺動パタ−ン,揺動速度,揺動幅および揺動基
点を水平面xy上のものとして、「揺動有」デ−タと共
に、揺動コントロ−ラ19に転送する。すなわち、揺動
パタ−ンが時系列の振りパタ−ンであると時間軸値およ
び振り値をそのまま時間値およびx軸値として与え、揺
動パタ−ンがy(台車移動量)系列の振りパタ−ンであ
ると、振り値およびy値をそのままx軸値およびy軸値
として与える。揺動速度はx方向の速度として、揺動幅
はx方向の幅として、また揺動基点は開先中心線のx位
置(本実施例では溶融プ−ルの先端のx位置を開先中心
線のx位置と見なす)からのx距離として与える。これ
らが、溶接モ−ドがV型開先溶接のときの揺動パラメ−
タである。
【0067】溶接モ−ドが、溶接ト−チ1の中心軸が水
平xy面に対して90°未満で傾斜したものとなる傾斜
姿勢(例えばα=0°,β=45°)となるすみ肉溶
接,重ねすみ肉溶接,レ型開先溶接又は仕口開先溶接で
あったときには、倣いコントロ−ラ26は、揺動パタ−
ン,揺動速度,揺動幅および揺動基点を、x,y,z成
分にベクトル分解して揺動コントロ−ラ19に転送す
る。すなわち、揺動パタ−ンが時系列の振りパタ−ンで
あると、振り値を角度α,βに基づいてx成分値とz成
分値にベクトル分解してこれらを時間軸値と共に与え
る。揺動パタ−ンがy(台車移動量)系列の振りパタ−
ンであると、振り値を角度α,βに基づいてx成分値と
z成分値にベクトル分解してこれらをy軸値と共に与え
る。揺動速度は角度α,βに基づいてx成分値とz成分
値にベクトル分解して、揺動幅もx成分値とz成分値に
ベクトル分解して、また揺動基点も角度α,βに基づい
てx成分値とz成分値にベクトル分解して、開先中心線
のx,z位置からのx距離,z距離として与える。これ
らが、溶接モ−ドがすみ肉溶接,重ねすみ肉溶接,レ型
開先溶接又は仕口開先溶接のときの揺動パラメ−タであ
る。
平xy面に対して90°未満で傾斜したものとなる傾斜
姿勢(例えばα=0°,β=45°)となるすみ肉溶
接,重ねすみ肉溶接,レ型開先溶接又は仕口開先溶接で
あったときには、倣いコントロ−ラ26は、揺動パタ−
ン,揺動速度,揺動幅および揺動基点を、x,y,z成
分にベクトル分解して揺動コントロ−ラ19に転送す
る。すなわち、揺動パタ−ンが時系列の振りパタ−ンで
あると、振り値を角度α,βに基づいてx成分値とz成
分値にベクトル分解してこれらを時間軸値と共に与え
る。揺動パタ−ンがy(台車移動量)系列の振りパタ−
ンであると、振り値を角度α,βに基づいてx成分値と
z成分値にベクトル分解してこれらをy軸値と共に与え
る。揺動速度は角度α,βに基づいてx成分値とz成分
値にベクトル分解して、揺動幅もx成分値とz成分値に
ベクトル分解して、また揺動基点も角度α,βに基づい
てx成分値とz成分値にベクトル分解して、開先中心線
のx,z位置からのx距離,z距離として与える。これ
らが、溶接モ−ドがすみ肉溶接,重ねすみ肉溶接,レ型
開先溶接又は仕口開先溶接のときの揺動パラメ−タであ
る。
【0068】揺動コントロ−ラ19は、操作盤20から
溶接スタ−ト指令を受けると、内部メモリの「揺動有/
無」デ−タを参照して、それが「揺動無」であるときに
は、揺動タイミング信号PtをH(位置検出指示レベ
ル)とし、これを保持して、倣いコントロ−ラ26が与
える倣いずれ修正量デ−タ(x位置修正量および又はz
位置修正量)に対応してx駆動器8,z駆動器7を駆動
する。これにより、溶接ワイヤ2の下端が溶融プ−ルの
先端に対して、所定(教示デ−タを摘出し教示メモリに
書込んだとき)の位置(xおよびz方向)となるよう
に、溶接ト−チ1が、x駆動および又はz駆動される。
「揺動無」のときには、溶接ト−チ1を揺動駆動しな
い。
溶接スタ−ト指令を受けると、内部メモリの「揺動有/
無」デ−タを参照して、それが「揺動無」であるときに
は、揺動タイミング信号PtをH(位置検出指示レベ
ル)とし、これを保持して、倣いコントロ−ラ26が与
える倣いずれ修正量デ−タ(x位置修正量および又はz
位置修正量)に対応してx駆動器8,z駆動器7を駆動
する。これにより、溶接ワイヤ2の下端が溶融プ−ルの
先端に対して、所定(教示デ−タを摘出し教示メモリに
書込んだとき)の位置(xおよびz方向)となるよう
に、溶接ト−チ1が、x駆動および又はz駆動される。
「揺動無」のときには、溶接ト−チ1を揺動駆動しな
い。
【0069】「揺動有/無」デ−タが「揺動有」を指示
するものであるときには、揺動コントロ−ラ19は、上
述の揺動パラメ−タに従ってx駆動器8を介して溶接ト
−チ1をx方向のみに揺動駆動し(V型開先溶接のと
き)、又は、溶接ト−チ1をx駆動器8およびz駆動器
7を介してx,z方向に同時に揺動駆動し(すみ肉溶
接,重ねすみ肉溶接,レ型開先溶接又は仕口開先溶接の
とき)、この揺動が揺動基点を中心とする所定狭幅内に
ある間揺動タイミング信号PtをH(位置検出指示レベ
ル)として該狭幅外にある間はL(位置検出不可)と
し、かつ、倣いコントロ−ラ26が与える倣いずれ修正
量デ−タに対応してその分、揺動基点をずらす。これに
より、溶接ワイヤ2の下端が揺動しつつその揺動基点
が、溶融プ−ルの先端に対して、所定(教示パタ−ンを
摘出したとき)の位置(xおよびz方向)となるように
溶接ト−チ1が、x駆動および又はz駆動される。
するものであるときには、揺動コントロ−ラ19は、上
述の揺動パラメ−タに従ってx駆動器8を介して溶接ト
−チ1をx方向のみに揺動駆動し(V型開先溶接のと
き)、又は、溶接ト−チ1をx駆動器8およびz駆動器
7を介してx,z方向に同時に揺動駆動し(すみ肉溶
接,重ねすみ肉溶接,レ型開先溶接又は仕口開先溶接の
とき)、この揺動が揺動基点を中心とする所定狭幅内に
ある間揺動タイミング信号PtをH(位置検出指示レベ
ル)として該狭幅外にある間はL(位置検出不可)と
し、かつ、倣いコントロ−ラ26が与える倣いずれ修正
量デ−タに対応してその分、揺動基点をずらす。これに
より、溶接ワイヤ2の下端が揺動しつつその揺動基点
が、溶融プ−ルの先端に対して、所定(教示パタ−ンを
摘出したとき)の位置(xおよびz方向)となるように
溶接ト−チ1が、x駆動および又はz駆動される。
【0070】ビデオコントロ−ラ23は、定周期で、撮
像器3をリセットして1フレ−ムの撮影を開始しそして
設定されているシャッタ速度対応の露光時間の後に撮像
器3からビデオ信号を読出して分配器24に与える。分
配器24はビデオ信号を画像処理装置27に与え、VT
R(録画装置)および又はモニタTVが接続されている
ときにはそれらにもビデオ信号を与える。
像器3をリセットして1フレ−ムの撮影を開始しそして
設定されているシャッタ速度対応の露光時間の後に撮像
器3からビデオ信号を読出して分配器24に与える。分
配器24はビデオ信号を画像処理装置27に与え、VT
R(録画装置)および又はモニタTVが接続されている
ときにはそれらにもビデオ信号を与える。
【0071】画像処理装置27は、ビデオ信号に増幅処
理およびデジタル変換処理を施してビデオ信号を画像デ
−タ(多階調デジタルデ−タ)に変換して画像処理装置
27内の多階調フレ−ムメモリに書込み、これを終える
毎にレディ(1フレ−ム分の画像デ−タ読出し可)を位
置検出器25に報知する。
理およびデジタル変換処理を施してビデオ信号を画像デ
−タ(多階調デジタルデ−タ)に変換して画像処理装置
27内の多階調フレ−ムメモリに書込み、これを終える
毎にレディ(1フレ−ム分の画像デ−タ読出し可)を位
置検出器25に報知する。
【0072】位置検出器25のマイクロコンピュ−タ2
5aは、溶接条件設定ユニット21に作業者が入力した
画像サンプリング周期で、画像デ−タをメモリ25bに
読込む。すなわち、該画像サンプリング周期で定まる画
像デ−タ読込みタイミングになると、揺動コントロ−ラ
19が与える揺動タイミング信号PtがH(位置検出指
示レベル)かをチェックして、それがL(位置検出不
可)であるとHに立上るのを待って、Hになると、画像
処理装置27の報知信号がビジィからレディに変わるの
を待って、レディに切換わると、画像処理装置27に1
フレ−ム分の画像デ−タの転送を要求し、画像処理装置
27が送って来る画像デ−タをメモリ25bに書込む。
そして、書込んだ画像デ−タに基づいて撮影画面上の溶
融プ−ル像の先端位置と溶接ワイヤ下端像の位置とを検
索し、そして溶融プ−ル像の先端位置に対する溶接ワイ
ヤ下端像の位置の差(位置差)を算出して倣いコントロ
−ラ26に与える。
5aは、溶接条件設定ユニット21に作業者が入力した
画像サンプリング周期で、画像デ−タをメモリ25bに
読込む。すなわち、該画像サンプリング周期で定まる画
像デ−タ読込みタイミングになると、揺動コントロ−ラ
19が与える揺動タイミング信号PtがH(位置検出指
示レベル)かをチェックして、それがL(位置検出不
可)であるとHに立上るのを待って、Hになると、画像
処理装置27の報知信号がビジィからレディに変わるの
を待って、レディに切換わると、画像処理装置27に1
フレ−ム分の画像デ−タの転送を要求し、画像処理装置
27が送って来る画像デ−タをメモリ25bに書込む。
そして、書込んだ画像デ−タに基づいて撮影画面上の溶
融プ−ル像の先端位置と溶接ワイヤ下端像の位置とを検
索し、そして溶融プ−ル像の先端位置に対する溶接ワイ
ヤ下端像の位置の差(位置差)を算出して倣いコントロ
−ラ26に与える。
【0073】画像処理装置27は、位置検出器25から
の画像デ−タ転送要求に応答して1フレ−ム分の画像デ
−タを位置検出器25に転送すると、同じ1フレ−ム分
の画像デ−タを領域設定&モニタユニット28にも転送
する。
の画像デ−タ転送要求に応答して1フレ−ム分の画像デ
−タを位置検出器25に転送すると、同じ1フレ−ム分
の画像デ−タを領域設定&モニタユニット28にも転送
する。
【0074】領域設定&モニタユニット28は、転送が
あった1フレ−ム分の画像デ−タを画像メモリに書込
み、2次元ディスプレイ(CRT)に表示する。領域設
定&モニタユニット28には、該画像メモリ,その画像
デ−タを読出してD/A変換して2次元ディスプレイに
与えるコントロ−ラ,表示画面(開先撮影画面)上に領
域を指定(入力)するためのキ−ボ−ドおよびマウス、
ならびに、画像メモリから読出すデ−タを、入力された
領域を表わす領域線図の位置で領域線を表わすものに置
換する画像合成器を含み、コントロ−ラは、倣いコント
ロ−ラ26から教示領域パタ−ン指定デ−タを受けて内
部メモリに書込み、位置検出器25には領域指定デ−タ
を転送する。すなわち、教示領域パタ−ンには、次の表
2に示す5種があり、各パタ−ン内の各教示領域の、撮
像器5の画面上のサイズおよび位置は基準値(固定値)
であり、コントロ−ラは教示領域パタ−ン指定デ−タが
表わす教示領域パタ−ンを、2次元ディスプレイ上の開
先撮影画面上に重ね表示する。
あった1フレ−ム分の画像デ−タを画像メモリに書込
み、2次元ディスプレイ(CRT)に表示する。領域設
定&モニタユニット28には、該画像メモリ,その画像
デ−タを読出してD/A変換して2次元ディスプレイに
与えるコントロ−ラ,表示画面(開先撮影画面)上に領
域を指定(入力)するためのキ−ボ−ドおよびマウス、
ならびに、画像メモリから読出すデ−タを、入力された
領域を表わす領域線図の位置で領域線を表わすものに置
換する画像合成器を含み、コントロ−ラは、倣いコント
ロ−ラ26から教示領域パタ−ン指定デ−タを受けて内
部メモリに書込み、位置検出器25には領域指定デ−タ
を転送する。すなわち、教示領域パタ−ンには、次の表
2に示す5種があり、各パタ−ン内の各教示領域の、撮
像器5の画面上のサイズおよび位置は基準値(固定値)
であり、コントロ−ラは教示領域パタ−ン指定デ−タが
表わす教示領域パタ−ンを、2次元ディスプレイ上の開
先撮影画面上に重ね表示する。
【0075】
表2
教示領域 適用
パタ−ンNo. 含まれる教示領域 推奨モ−ド 備考
1 P1,P2,P3, V型開先溶接 第2実施態様
P4,P5,P6 レ型開先溶接
仕口開先溶接
2 P1,P2,P3, すみ肉溶接 第2実施態様
P7
3 P1,P2,P3, 重ねすみ肉溶接 第2実施態様
P8,P9
4 Pj (モ−ド不問) 第1実施態様
(j=4,5,6,7,
8又は9の1つのみ)
5 P4,P5 V型開先溶接 第1実施態様
レ型開先溶接
仕口開先溶接。
【0076】この2次元ディスプレイに表示された教示
領域パタ−ンの各領域のサイズおよび位置は、キ−ボ−
ドおよびマウスを使用して、作業者が変更および調整を
することができる。また、複数の領域を含むパタ−ンで
は、領域(の表示)を選択的に消去(領域除去)するこ
とができる。作業者が登録(設定)キ−を操作すると、
領域設定&モニタユニット28のコントロ−ラは、教示
領域パタ−ンの表示中の領域を特定するデ−タ(各領域
No.,その表示位置&サイズ,消去された領域はその
領域No.と消去(不存在)を示すデ−タ)を内部メモ
リに書込み、かつ、位置検出器25に、領域指定デ−タ
として、教示領域パタ−ンNo.と共に、転送する。位
置検出器25はこれらのデ−タを内部メモリにセ−ブす
ると共に、位置検出タイミング信号PtがHであると即
座に、LであるとHに立上るのを待ってかつ画像処理装
置27から1フレ−ムの画像デ−タを受け取った後に、
領域デ−タに基づいて各領域の画像デ−タを切出して領
域別に教示メモリ25cに書込む。これら各領域の画像
デ−タが、その後画面上から各領域を切出す領域検索に
おいて参照する教示デ−タとなる。
領域パタ−ンの各領域のサイズおよび位置は、キ−ボ−
ドおよびマウスを使用して、作業者が変更および調整を
することができる。また、複数の領域を含むパタ−ンで
は、領域(の表示)を選択的に消去(領域除去)するこ
とができる。作業者が登録(設定)キ−を操作すると、
領域設定&モニタユニット28のコントロ−ラは、教示
領域パタ−ンの表示中の領域を特定するデ−タ(各領域
No.,その表示位置&サイズ,消去された領域はその
領域No.と消去(不存在)を示すデ−タ)を内部メモ
リに書込み、かつ、位置検出器25に、領域指定デ−タ
として、教示領域パタ−ンNo.と共に、転送する。位
置検出器25はこれらのデ−タを内部メモリにセ−ブす
ると共に、位置検出タイミング信号PtがHであると即
座に、LであるとHに立上るのを待ってかつ画像処理装
置27から1フレ−ムの画像デ−タを受け取った後に、
領域デ−タに基づいて各領域の画像デ−タを切出して領
域別に教示メモリ25cに書込む。これら各領域の画像
デ−タが、その後画面上から各領域を切出す領域検索に
おいて参照する教示デ−タとなる。
【0077】このように各領域の画像デ−タ(教示デ−
タ)をメモリ25cに書込むと位置検出器25は、倣い
コントロ−ラ26に教示デ−タを格納したことを表わす
信号を転送する。この信号に応答して倣いコントロ−ラ
26は、揺動コントロ−ラ19に、z駆動器7,x駆動
器8の現在位置デ−タおよび揺動基点デ−タの転送を要
求し、それらを受けると、参照位置レジスタに書込む。
タ)をメモリ25cに書込むと位置検出器25は、倣い
コントロ−ラ26に教示デ−タを格納したことを表わす
信号を転送する。この信号に応答して倣いコントロ−ラ
26は、揺動コントロ−ラ19に、z駆動器7,x駆動
器8の現在位置デ−タおよび揺動基点デ−タの転送を要
求し、それらを受けると、参照位置レジスタに書込む。
【0078】次に、作業者の操作と、それに対応する図
2に示すシステム各要素の動作概要を説明する。
2に示すシステム各要素の動作概要を説明する。
【0079】1.準備作業
作業者は、開先4と実質上平行となり、しかも開先4と
の距離が実質上基準距離(固定値)となるように、台車
レ−ル5を鋼板WR上に設置し、レ−ル5上に台車6を
載せて、操作盤20のキ−およびスイッチを操作して走
行台車6を溶接開始位置又はその前,後に駆動する。そ
して、待機姿勢設定キ−を押す。
の距離が実質上基準距離(固定値)となるように、台車
レ−ル5を鋼板WR上に設置し、レ−ル5上に台車6を
載せて、操作盤20のキ−およびスイッチを操作して走
行台車6を溶接開始位置又はその前,後に駆動する。そ
して、待機姿勢設定キ−を押す。
【0080】2.待機姿勢設定
操作盤20が、待機姿勢設定キ−のオンを表わす信号
(待機姿勢指示信号)を揺動コントロ−ラ19に与え、
揺動コントロ−ラ19のコンピュ−タ19aがこの信号
に応答して、z駆動器7およびx駆動器8を待機位置に
設定する。すなわち、z駆動器7の位置センサ7bの上
リミット位置にあるか否かを表わす位置信号を参照し
て、上リミット位置にないと電気モ−タM1を逆回転駆
動し、上リミット位置になるとこの駆動を停止し、z位
置レジスタをクリアする。そして電気モ−タM1を正回
転ステップ駆動して1ステップ駆動毎にz位置レジスタ
のデ−タを1インクレメントし、z位置レジスタのデ−
タが待機位置(上,下リミット位置の中間位置)になる
と、そこでモ−タ駆動を停止する。
(待機姿勢指示信号)を揺動コントロ−ラ19に与え、
揺動コントロ−ラ19のコンピュ−タ19aがこの信号
に応答して、z駆動器7およびx駆動器8を待機位置に
設定する。すなわち、z駆動器7の位置センサ7bの上
リミット位置にあるか否かを表わす位置信号を参照し
て、上リミット位置にないと電気モ−タM1を逆回転駆
動し、上リミット位置になるとこの駆動を停止し、z位
置レジスタをクリアする。そして電気モ−タM1を正回
転ステップ駆動して1ステップ駆動毎にz位置レジスタ
のデ−タを1インクレメントし、z位置レジスタのデ−
タが待機位置(上,下リミット位置の中間位置)になる
と、そこでモ−タ駆動を停止する。
【0081】次にx駆動器8の位置センサ8bの引込み
リミット位置にあるか否かを表わす位置信号を参照し
て、引込みリミット位置にないと電気モ−タM2を逆回
転駆動し、引込みリミット位置になるとこの駆動を停止
し、x位置レジスタをクリアする。そして電気モ−タM
2を正回転ステップ駆動して1ステップ駆動毎にx位置
レジスタのデ−タを1インクレメントし、x位置レジス
タのデ−タが待機位置(引込みリミット位置と突出しリ
ミット位置の中間位置)になると、そこでモ−タ駆動を
停止する。
リミット位置にあるか否かを表わす位置信号を参照し
て、引込みリミット位置にないと電気モ−タM2を逆回
転駆動し、引込みリミット位置になるとこの駆動を停止
し、x位置レジスタをクリアする。そして電気モ−タM
2を正回転ステップ駆動して1ステップ駆動毎にx位置
レジスタのデ−タを1インクレメントし、x位置レジス
タのデ−タが待機位置(引込みリミット位置と突出しリ
ミット位置の中間位置)になると、そこでモ−タ駆動を
停止する。
【0082】なお、マイクロコンピュ−タ19aは、そ
の後モ−タM1を駆動するとき、1ステップ正回転駆動
のたびにz位置レジスタのデ−タを1インクレメント
し、1ステップ逆回転駆動のたびにz位置レジスタのデ
−タを1デクレメントする。これにより、z位置レジス
タのデ−タは常時、台車6に対するト−チ支持軸9の高
さ(z位置)を表わす。同様に、モ−タM2を駆動する
とき、1ステップ正回転駆動のたびにx位置レジスタの
デ−タを1インクレメントし、1ステップ逆回転駆動の
たびにx位置レジスタのデ−タを1デクレメントする。
これにより、x位置レジスタのデ−タは常時、台車6に
対するト−チ支持軸9の突出し長(x位置)を表わす。
の後モ−タM1を駆動するとき、1ステップ正回転駆動
のたびにz位置レジスタのデ−タを1インクレメント
し、1ステップ逆回転駆動のたびにz位置レジスタのデ
−タを1デクレメントする。これにより、z位置レジス
タのデ−タは常時、台車6に対するト−チ支持軸9の高
さ(z位置)を表わす。同様に、モ−タM2を駆動する
とき、1ステップ正回転駆動のたびにx位置レジスタの
デ−タを1インクレメントし、1ステップ逆回転駆動の
たびにx位置レジスタのデ−タを1デクレメントする。
これにより、x位置レジスタのデ−タは常時、台車6に
対するト−チ支持軸9の突出し長(x位置)を表わす。
【0083】3.ト−チ姿勢,位置の設定
作業者は上述の待機姿勢設定が終わると、実行しようと
する溶接モ−ド(V型開先溶接,すみ肉溶接,重ねすみ
肉溶接,レ型開先溶接,仕口溶接)に対応して溶接ト−
チ1の姿勢(角度α,β)を設定する。そして操作盤2
0のキ−およびスイッチを操作して溶接ト−チ1(支持
軸9)をx方向およびz方向に駆動して、溶接ワイヤ2
の先端を開先の基準位置に合わせ、そして、台車yを駆
動して溶接ワイヤ2を溶接開始位置に合わせる。
する溶接モ−ド(V型開先溶接,すみ肉溶接,重ねすみ
肉溶接,レ型開先溶接,仕口溶接)に対応して溶接ト−
チ1の姿勢(角度α,β)を設定する。そして操作盤2
0のキ−およびスイッチを操作して溶接ト−チ1(支持
軸9)をx方向およびz方向に駆動して、溶接ワイヤ2
の先端を開先の基準位置に合わせ、そして、台車yを駆
動して溶接ワイヤ2を溶接開始位置に合わせる。
【0084】4.溶接条件の設定
作業者は、台車走行速度(溶接速度),溶接電流および
溶接ア−ク電圧(ワイヤ突出長)は操作盤20に設定す
る。溶接モ−ド(開先種別:V型,すみ肉,重ねすみ
肉,レ型,仕口),画像サンプリング周期,教示領域パ
タ−ンNo.,設定しているト−チ姿勢(α,β),揺
動有/無、ならびに、揺動有と指定したときは揺動パタ
−ン,揺動速度,揺動幅および揺動基点、を溶接条件設
定ユニット21に入力する。作業者が溶接モ−ド以下を
ユニット21に入力しそして登録キ−を操作すると、ユ
ニット21が、入力デ−タを倣いコントロ−ラ26に転
送する。コントロ−ラ26のマイクロコンピュ−タ26
aは、受け取ったデ−タを内部メモリに書込み、撮影画
像サンプリング周期および教示領域パタ−ンNo.をそ
れぞれ位置検出器25および領域設定&モニタユニット
28に転送する。
溶接ア−ク電圧(ワイヤ突出長)は操作盤20に設定す
る。溶接モ−ド(開先種別:V型,すみ肉,重ねすみ
肉,レ型,仕口),画像サンプリング周期,教示領域パ
タ−ンNo.,設定しているト−チ姿勢(α,β),揺
動有/無、ならびに、揺動有と指定したときは揺動パタ
−ン,揺動速度,揺動幅および揺動基点、を溶接条件設
定ユニット21に入力する。作業者が溶接モ−ド以下を
ユニット21に入力しそして登録キ−を操作すると、ユ
ニット21が、入力デ−タを倣いコントロ−ラ26に転
送する。コントロ−ラ26のマイクロコンピュ−タ26
aは、受け取ったデ−タを内部メモリに書込み、撮影画
像サンプリング周期および教示領域パタ−ンNo.をそ
れぞれ位置検出器25および領域設定&モニタユニット
28に転送する。
【0085】倣いコントロ−ラ26は、「揺動有/無」
デ−タを揺動コントロ−ラ19に転送し、「揺動有」の
ときには更に溶接モ−ドに対応して揺動パラメ−タを生
成してそれも揺動コントロ−ラ19に転送し、揺動コン
トロ−ラ19はこれらを内部メモリにセ−ブする。
デ−タを揺動コントロ−ラ19に転送し、「揺動有」の
ときには更に溶接モ−ドに対応して揺動パラメ−タを生
成してそれも揺動コントロ−ラ19に転送し、揺動コン
トロ−ラ19はこれらを内部メモリにセ−ブする。
【0086】領域設定&モニタユニット28は、受取っ
た教示領域パタ−ンNo.に対応する領域表示パタ−ン
を内部メモリから読出して、ユニット28内の2次元デ
ィスプレイに表示する。この段階で画像処理装置27か
らの画像デ−タを読込んでいるときには、画像デ−タが
表わす画像と領域表示パタ−ンとの重ね画像が2次元デ
ィスプレイに表示される。
た教示領域パタ−ンNo.に対応する領域表示パタ−ン
を内部メモリから読出して、ユニット28内の2次元デ
ィスプレイに表示する。この段階で画像処理装置27か
らの画像デ−タを読込んでいるときには、画像デ−タが
表わす画像と領域表示パタ−ンとの重ね画像が2次元デ
ィスプレイに表示される。
【0087】5.溶接の開始
作業者が操作盤20の溶接スタ−トキ−を操作すると、
操作盤20が溶接電源22に溶接電源オンを指示し、溶
接ア−クが発生すると安定時間後に溶接電源22がア−
クオンを操作盤20に報知し、操作盤20がこれに応答
して台車6の走行を開始し、同時に揺動コントロ−ラ1
9に溶接スタ−トを報知する。これに応答して揺動コン
トロ−ラ19は、内部メモリの「揺動有/無」デ−タを
参照してそれが「揺動有」であれば、内部メモリの揺動
パラメ−タに従った揺動制御を開始する。
操作盤20が溶接電源22に溶接電源オンを指示し、溶
接ア−クが発生すると安定時間後に溶接電源22がア−
クオンを操作盤20に報知し、操作盤20がこれに応答
して台車6の走行を開始し、同時に揺動コントロ−ラ1
9に溶接スタ−トを報知する。これに応答して揺動コン
トロ−ラ19は、内部メモリの「揺動有/無」デ−タを
参照してそれが「揺動有」であれば、内部メモリの揺動
パラメ−タに従った揺動制御を開始する。
【0088】溶接がスタ−トすると、画像処理装置27
が与える画像デ−タが、撮像器3の、溶接中の開先部の
画像を表わすものになるので、領域設定&モニタユニッ
ト28の2次元ディスプレイの表示が、該開先部画像に
領域表示パタ−ンを重ねた画像となり、開先部画像上の
溶融プ−ル,溶接ワイヤ,ア−ク,ト−チ等の像に対す
る領域表示パタ−ンの各領域(例えば図8,図13,図
14のP1〜P9)の位置関係を明瞭に視認しうる。
が与える画像デ−タが、撮像器3の、溶接中の開先部の
画像を表わすものになるので、領域設定&モニタユニッ
ト28の2次元ディスプレイの表示が、該開先部画像に
領域表示パタ−ンを重ねた画像となり、開先部画像上の
溶融プ−ル,溶接ワイヤ,ア−ク,ト−チ等の像に対す
る領域表示パタ−ンの各領域(例えば図8,図13,図
14のP1〜P9)の位置関係を明瞭に視認しうる。
【0089】6.教示デ−タの設定
作業者は、必要ならば操作盤20もしくは溶接条件設定
ユニット21を用いて溶接条件を調整して好ましい溶接
状態とし、そして領域設定&モニタユニット28の2次
元ディスプレイに表示されている領域表示パタ−ンの各
領域の位置およびサイズを、画像認識精度を高くするよ
うに調整する。また、不要な領域は消去する。そして溶
接状態が好ましく、しかも開先部画像に対する領域表示
パタ−ンの各領域(P1〜P9)の分布が適のときに、
領域設定&モニタユニット28の参照値設定キ−を操作
する。領域設定&モニタユニット28はこれに応答し
て、位置検出器25および倣いコントロ−ラ26に、参
照デ−タ摘出指示信号と、教示領域パタ−ンNo.,教
示領域表示パタ−ン上の各領域No,位置およびサイズ
も与える。
ユニット21を用いて溶接条件を調整して好ましい溶接
状態とし、そして領域設定&モニタユニット28の2次
元ディスプレイに表示されている領域表示パタ−ンの各
領域の位置およびサイズを、画像認識精度を高くするよ
うに調整する。また、不要な領域は消去する。そして溶
接状態が好ましく、しかも開先部画像に対する領域表示
パタ−ンの各領域(P1〜P9)の分布が適のときに、
領域設定&モニタユニット28の参照値設定キ−を操作
する。領域設定&モニタユニット28はこれに応答し
て、位置検出器25および倣いコントロ−ラ26に、参
照デ−タ摘出指示信号と、教示領域パタ−ンNo.,教
示領域表示パタ−ン上の各領域No,位置およびサイズ
も与える。
【0090】位置検出器25および倣いコントロ−ラ2
6はこの信号を受けると、教示領域パタ−ンNo.等の
デ−タを内部メモリにセ−ブする。そして位置検出器2
5は、揺動コントロ−ラ19が与える揺動タイミング信
号PtがHかをチェックして、それがLであるとHに立
上るのを待って、Hになると、画像処理装置27の報知
信号がビジィからレディに変わるのを待って、レディに
切換わると、画像処理装置27に1フレ−ム分の画像デ
−タの転送を要求し、画像処理装置27が送って来る画
像デ−タをメモリ25bに書込む。そして領域表示パタ
−ンNo.および各領域No,位置およびサイズによっ
て特定される各領域の画像デ−タをメモリ25bから切
出して、各領域No.宛てに、教示メモリ25cに書込
む。このように教示メモリ25cに書込んだ画像デ−タ
が教示デ−タである。
6はこの信号を受けると、教示領域パタ−ンNo.等の
デ−タを内部メモリにセ−ブする。そして位置検出器2
5は、揺動コントロ−ラ19が与える揺動タイミング信
号PtがHかをチェックして、それがLであるとHに立
上るのを待って、Hになると、画像処理装置27の報知
信号がビジィからレディに変わるのを待って、レディに
切換わると、画像処理装置27に1フレ−ム分の画像デ
−タの転送を要求し、画像処理装置27が送って来る画
像デ−タをメモリ25bに書込む。そして領域表示パタ
−ンNo.および各領域No,位置およびサイズによっ
て特定される各領域の画像デ−タをメモリ25bから切
出して、各領域No.宛てに、教示メモリ25cに書込
む。このように教示メモリ25cに書込んだ画像デ−タ
が教示デ−タである。
【0091】倣いコントロ−ラ26は、教示領域パタ−
ンNo.,教示領域表示パタ−ン上の各領域No.およ
び位置に基づいて、開先幅基準値および開先/ト−チ間
距離基準値を算出し基準値レジスタに格納する。
ンNo.,教示領域表示パタ−ン上の各領域No.およ
び位置に基づいて、開先幅基準値および開先/ト−チ間
距離基準値を算出し基準値レジスタに格納する。
【0092】すなわち、まず表示中の教示領域Pi(i
=1〜9)の画面上の位置Pi(X,Y)を、溶接ト−
チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する面上の
位置に変換し、更に溶接ト−チ1のx,y,z座標軸系
のx位置およびz位置に分解して、Pi基準値レジスタ
に書込む。
=1〜9)の画面上の位置Pi(X,Y)を、溶接ト−
チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する面上の
位置に変換し、更に溶接ト−チ1のx,y,z座標軸系
のx位置およびz位置に分解して、Pi基準値レジスタ
に書込む。
【0093】そして、領域パタ−ンNo.1(表2)の
場合には、教示領域P5/P4間の画面上のX距離X5
4=X5−X4および中間位置Xc54=(X5+X
4)/2を算出して、これらを溶接ト−チ1の座標軸系
の、カメラ視野中心線に直交する面上の値xz54およ
びxzc54に変換し、これらのxz54,xzc54
を、角度α,βに対応して、溶接ト−チ1の座標軸系の
x軸開先幅値x54およびz軸開先幅値z54,x軸開
先基準位置xc54およびz軸開先基準位置zc54に
分解して、x軸開先幅値x54およびz軸開先幅値z5
4を、P5/P4(開先幅)基準値レジスタに格納す
る。次に、x軸開先基準位置xc54およびz軸開先基
準位置zc54と、P1基準値レジスタ,P2基準値レ
ジスタおよびP3基準値レジスタそれぞれの、x位置お
よびz位置との、それぞれの差xdP54/P1および
zdP54/P1,xdP54/P2およびzdP54
/P2、ならびに、xdP54/P3およびzdP54
/P3、を算出して、P1/(P5+P4)位置差レジ
スタ,P2/(P5+P4)位置差レジスタならびにP
3/(P5+P4)位置差レジスタ、に書込む。
場合には、教示領域P5/P4間の画面上のX距離X5
4=X5−X4および中間位置Xc54=(X5+X
4)/2を算出して、これらを溶接ト−チ1の座標軸系
の、カメラ視野中心線に直交する面上の値xz54およ
びxzc54に変換し、これらのxz54,xzc54
を、角度α,βに対応して、溶接ト−チ1の座標軸系の
x軸開先幅値x54およびz軸開先幅値z54,x軸開
先基準位置xc54およびz軸開先基準位置zc54に
分解して、x軸開先幅値x54およびz軸開先幅値z5
4を、P5/P4(開先幅)基準値レジスタに格納す
る。次に、x軸開先基準位置xc54およびz軸開先基
準位置zc54と、P1基準値レジスタ,P2基準値レ
ジスタおよびP3基準値レジスタそれぞれの、x位置お
よびz位置との、それぞれの差xdP54/P1および
zdP54/P1,xdP54/P2およびzdP54
/P2、ならびに、xdP54/P3およびzdP54
/P3、を算出して、P1/(P5+P4)位置差レジ
スタ,P2/(P5+P4)位置差レジスタならびにP
3/(P5+P4)位置差レジスタ、に書込む。
【0094】領域パタ−ンNo.2の場合には、倣いコ
ントロ−ラ26は、教示領域P7の画面上の位置を、溶
接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の位置に変換し、更に溶接ト−チ1のx,y,z座
標軸系のx位置およびz位置に分解して、P7基準値レ
ジスタに書込む。そしてP7基準値レジスタのx位置お
よびy位置と、P1基準値レジスタ,P2基準値レジス
タおよびP3基準値レジスタそれぞれの、x位置および
z位置との、それぞれの差xdP7/P1およびzdP
7/P1,xdP7/P2およびzdP7/P2、なら
びに、xdP7/P3およびzdP7/P3、を算出し
て、P1/P7位置差レジスタ,P2/P7位置差レジ
スタならびにP3/P7位置差レジスタ、に書込む。
ントロ−ラ26は、教示領域P7の画面上の位置を、溶
接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の位置に変換し、更に溶接ト−チ1のx,y,z座
標軸系のx位置およびz位置に分解して、P7基準値レ
ジスタに書込む。そしてP7基準値レジスタのx位置お
よびy位置と、P1基準値レジスタ,P2基準値レジス
タおよびP3基準値レジスタそれぞれの、x位置および
z位置との、それぞれの差xdP7/P1およびzdP
7/P1,xdP7/P2およびzdP7/P2、なら
びに、xdP7/P3およびzdP7/P3、を算出し
て、P1/P7位置差レジスタ,P2/P7位置差レジ
スタならびにP3/P7位置差レジスタ、に書込む。
【0095】また、領域パタ−ンNo.3の場合には、
教示領域P8の画面上の位置を、溶接ト−チ1の座標軸
系の、カメラ視野中心線に直交する面上の位置に変換
し、更に溶接ト−チ1のx,y,z座標軸系のx位置お
よびz位置に分解して、P8基準値レジスタに書込む。
そしてP8基準値レジスタのx位置およびy位置と、P
1基準値レジスタ,P2基準値レジスタおよびP3基準
値レジスタそれぞれの、x位置およびz位置との、それ
ぞれの差xdP8/P1およびzdP8/P1,xdP
8/P2およびzdP8/P2、ならびに、xdP8/
P3およびzdP8/P3、を算出して、P1/P8位
置差レジスタ,P2/P8位置差レジスタならびにP3
/P8位置差レジスタ、に書込む。加えて、教示領域P
9の画面上の位置を、溶接ト−チ1の座標軸系の、カメ
ラ視野中心線に直交する面上の位置に変換し、更に溶接
ト−チ1のx,y,z座標軸系のx位置およびz位置に
分解して、P9基準値レジスタに書込む。そしてP9基
準値レジスタのx位置およびy位置と、P1基準値レジ
スタ,P2基準値レジスタおよびP3基準値レジスタそ
れぞれの、x位置およびz位置との、それぞれの差xd
P9/P1およびzdP9/P1,xdP9/P2およ
びzdP9/P2、ならびに、xdP9/P3およびz
dP9/P3、を算出して、P1/P9位置差レジス
タ,P2/P9位置差レジスタならびにP3/P9位置
差レジスタ、に書込む。
教示領域P8の画面上の位置を、溶接ト−チ1の座標軸
系の、カメラ視野中心線に直交する面上の位置に変換
し、更に溶接ト−チ1のx,y,z座標軸系のx位置お
よびz位置に分解して、P8基準値レジスタに書込む。
そしてP8基準値レジスタのx位置およびy位置と、P
1基準値レジスタ,P2基準値レジスタおよびP3基準
値レジスタそれぞれの、x位置およびz位置との、それ
ぞれの差xdP8/P1およびzdP8/P1,xdP
8/P2およびzdP8/P2、ならびに、xdP8/
P3およびzdP8/P3、を算出して、P1/P8位
置差レジスタ,P2/P8位置差レジスタならびにP3
/P8位置差レジスタ、に書込む。加えて、教示領域P
9の画面上の位置を、溶接ト−チ1の座標軸系の、カメ
ラ視野中心線に直交する面上の位置に変換し、更に溶接
ト−チ1のx,y,z座標軸系のx位置およびz位置に
分解して、P9基準値レジスタに書込む。そしてP9基
準値レジスタのx位置およびy位置と、P1基準値レジ
スタ,P2基準値レジスタおよびP3基準値レジスタそ
れぞれの、x位置およびz位置との、それぞれの差xd
P9/P1およびzdP9/P1,xdP9/P2およ
びzdP9/P2、ならびに、xdP9/P3およびz
dP9/P3、を算出して、P1/P9位置差レジス
タ,P2/P9位置差レジスタならびにP3/P9位置
差レジスタ、に書込む。
【0096】領域パタ−ンNo.5の場合も、領域パタ
−ンNo.1の場合と同様に、教示領域P5/P4間の
画面上のX距離X54=X5−X4および中間位置Xc
54=(X5+X4)/2を算出して、これらを溶接ト
−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する面上
の値xz54およびxzc54に変換し、これらのxz
54,xzc54を、角度α,βに対応して、溶接ト−
チ1の座標軸系のx軸開先幅値x54およびz軸開先幅
値z54,x軸開先基準位置xc54およびz軸開先基
準位置zc54に分解して、x軸開先幅値x54および
z軸開先幅値z54を、P5/P4(開先幅)基準値レ
ジスタに格納する。
−ンNo.1の場合と同様に、教示領域P5/P4間の
画面上のX距離X54=X5−X4および中間位置Xc
54=(X5+X4)/2を算出して、これらを溶接ト
−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する面上
の値xz54およびxzc54に変換し、これらのxz
54,xzc54を、角度α,βに対応して、溶接ト−
チ1の座標軸系のx軸開先幅値x54およびz軸開先幅
値z54,x軸開先基準位置xc54およびz軸開先基
準位置zc54に分解して、x軸開先幅値x54および
z軸開先幅値z54を、P5/P4(開先幅)基準値レ
ジスタに格納する。
【0097】7.倣い制御
作業者が操作盤20の倣い指示キ−をオンすると、操作
盤20がこれを表わす信号を位置検出器25および倣い
コントロ−ラ26に与える。位置検出器25は、この信
号に応答して、画像デ−タ読取りを開始し、領域パタ−
ンNo.が、4又は5のときには、所定周期で、撮影画
面上の溶融プ−ル像の先端位置を検索して倣いコントロ
−ラ26に与える。領域パタ−ンNo.が、1,2又は
3のときには、所定周期で、撮影画面上の溶融プ−ル像
の先端位置と溶接ワイヤ下端像の位置とを検索し、そし
て溶融プ−ル像の先端位置に対する溶接ワイヤ下端像の
位置の差(位置差)を算出して加えて、教示領域パタ−
ンNo.が、1又は5(V型開先溶接:図19,レ型開
先溶接:図18、および、仕口開先溶接:図21、のと
きに推奨される領域分布パタ−ン:P1〜P6の分布:
図14)のときには、開先幅に対応する、教示領域P4
とP5の各対応領域間の位置差も算出して倣いコントロ
−ラ26に与える。
盤20がこれを表わす信号を位置検出器25および倣い
コントロ−ラ26に与える。位置検出器25は、この信
号に応答して、画像デ−タ読取りを開始し、領域パタ−
ンNo.が、4又は5のときには、所定周期で、撮影画
面上の溶融プ−ル像の先端位置を検索して倣いコントロ
−ラ26に与える。領域パタ−ンNo.が、1,2又は
3のときには、所定周期で、撮影画面上の溶融プ−ル像
の先端位置と溶接ワイヤ下端像の位置とを検索し、そし
て溶融プ−ル像の先端位置に対する溶接ワイヤ下端像の
位置の差(位置差)を算出して加えて、教示領域パタ−
ンNo.が、1又は5(V型開先溶接:図19,レ型開
先溶接:図18、および、仕口開先溶接:図21、のと
きに推奨される領域分布パタ−ン:P1〜P6の分布:
図14)のときには、開先幅に対応する、教示領域P4
とP5の各対応領域間の位置差も算出して倣いコントロ
−ラ26に与える。
【0098】図3,図4および図5に、位置検出器25
のマイクロコンピュ−タ25aの位置検出処理APDの
概要を示す。コンピュ−タ25aは、撮影画像サンプリ
ング周期で定まる画像読取タイミングになると、揺動コ
ントロ−ラ19が与える揺動タイミング信号PtがHか
をチェックして、それがLであるとHに立上るのを待っ
て、Hになると、画像処理装置27の報知信号がビジィ
からレディに変わるのを待って(ステップ1,2,
3)、レディに切換わると、画像処理装置27に1フレ
−ム分の画像デ−タの転送を要求し、画像処理装置27
が送って来る画像デ−タを一時メモリ25bに書込む
(ステップ4a)。以下においてカッコ内には、ステッ
プという語を省略して、ステップNo.数字のみを記
す。
のマイクロコンピュ−タ25aの位置検出処理APDの
概要を示す。コンピュ−タ25aは、撮影画像サンプリ
ング周期で定まる画像読取タイミングになると、揺動コ
ントロ−ラ19が与える揺動タイミング信号PtがHか
をチェックして、それがLであるとHに立上るのを待っ
て、Hになると、画像処理装置27の報知信号がビジィ
からレディに変わるのを待って(ステップ1,2,
3)、レディに切換わると、画像処理装置27に1フレ
−ム分の画像デ−タの転送を要求し、画像処理装置27
が送って来る画像デ−タを一時メモリ25bに書込む
(ステップ4a)。以下においてカッコ内には、ステッ
プという語を省略して、ステップNo.数字のみを記
す。
【0099】次にコンピュ−タ25aは、領域パタ−ン
No.が4であるかをチェックして(4b)、領域パタ
−ンNo.4であると、一時メモリ25bの画像デ−タ
群で表わされる一画面上の、教示領域Pj、j=4〜9
のいずれか1つ、の教示デ−タが表わす画像と最も相関
が高い対応領域を検索し、その相関係数Rjmと、画面
上の位置Pj(Xb,Yb)をメモリにセ−ブ(保存,
記憶)する(4c)。この対応領域の検索の内容は、前
記(1)式の直前から直後にかけて説明した対応領域の
検索の内容と同様である。次にコンピュ−タ25aは、
最高相関係数Rjmが0.6以上であるかをチェックし
て(4d)、0.6以上(検索した対応領域が、Pj画
像と同一画像である確信度が高い)であると、開先位置
レジスタRGC(内部メモリの一領域)に教示領域Pj
の対応領域であることを示しかつその対応領域の位置を
示すデ−タPj(Xb,Yb)を書込み(4e)、領域
パタ−ンNo.および開先位置レジスタRGCのデ−タ
を、倣いコントロ−ラ26に転送する(図5の23)。
No.が4であるかをチェックして(4b)、領域パタ
−ンNo.4であると、一時メモリ25bの画像デ−タ
群で表わされる一画面上の、教示領域Pj、j=4〜9
のいずれか1つ、の教示デ−タが表わす画像と最も相関
が高い対応領域を検索し、その相関係数Rjmと、画面
上の位置Pj(Xb,Yb)をメモリにセ−ブ(保存,
記憶)する(4c)。この対応領域の検索の内容は、前
記(1)式の直前から直後にかけて説明した対応領域の
検索の内容と同様である。次にコンピュ−タ25aは、
最高相関係数Rjmが0.6以上であるかをチェックし
て(4d)、0.6以上(検索した対応領域が、Pj画
像と同一画像である確信度が高い)であると、開先位置
レジスタRGC(内部メモリの一領域)に教示領域Pj
の対応領域であることを示しかつその対応領域の位置を
示すデ−タPj(Xb,Yb)を書込み(4e)、領域
パタ−ンNo.および開先位置レジスタRGCのデ−タ
を、倣いコントロ−ラ26に転送する(図5の23)。
【0100】領域パタ−ンNo.が4でなかったときに
は、それが5であるかをチェックして(4f)、領域パ
タ−ンNo.5であると、コンピュ−タ25aは、教示
領域P4が領域パタ−ンNo.4に含まれているかをチ
ェックして、含まれているとその対応領域を検索し(4
g)、それに成功すると教示領域P4の対応領域である
ことを示しその対応領域の画面上の位置を示すデ−タP
4(Xb,Yb)を開先左位置レジスタRGLに書込む
(4h,4i)。そして次に、教示領域P5が領域パタ
−ンNo.4に含まれているかをチェックして含まれて
いるとその対応領域を検索し(4L)、それに成功する
と教示領域P5の対応領域であることを示しその対応領
域の画面上の位置を示すデ−タP5(Xb,Yb)を開
先右位置レジスタRGRに書込み(4m,4n)、レジ
スタFWDに開先左右端検出に成功したことを表わす
「1」を書込む(4j)。教示領域P4が領域パタ−ン
No.4に含まれていなかったとき、ならびに教示領域
P4の対応領域検索が不成功のときは、それを示すデ−
タを開先左位置レジスタRGLに書込み、教示領域P5
が領域パタ−ンNo.4に含まれていなかったとき、な
らびに教示領域P5の対応領域検索が不成功のときは、
それを示すデ−タを開先右位置レジスタRGRに書込
む。そしてレジスタFWDをクリアする(4k,4
o)。領域パタ−ンNo.および開先左,右位置レジス
タRGRGL,RGRおよびレジスタFWDのデ−タ
は、倣いコントロ−ラ26に転送する(図5の23)。
は、それが5であるかをチェックして(4f)、領域パ
タ−ンNo.5であると、コンピュ−タ25aは、教示
領域P4が領域パタ−ンNo.4に含まれているかをチ
ェックして、含まれているとその対応領域を検索し(4
g)、それに成功すると教示領域P4の対応領域である
ことを示しその対応領域の画面上の位置を示すデ−タP
4(Xb,Yb)を開先左位置レジスタRGLに書込む
(4h,4i)。そして次に、教示領域P5が領域パタ
−ンNo.4に含まれているかをチェックして含まれて
いるとその対応領域を検索し(4L)、それに成功する
と教示領域P5の対応領域であることを示しその対応領
域の画面上の位置を示すデ−タP5(Xb,Yb)を開
先右位置レジスタRGRに書込み(4m,4n)、レジ
スタFWDに開先左右端検出に成功したことを表わす
「1」を書込む(4j)。教示領域P4が領域パタ−ン
No.4に含まれていなかったとき、ならびに教示領域
P4の対応領域検索が不成功のときは、それを示すデ−
タを開先左位置レジスタRGLに書込み、教示領域P5
が領域パタ−ンNo.4に含まれていなかったとき、な
らびに教示領域P5の対応領域検索が不成功のときは、
それを示すデ−タを開先右位置レジスタRGRに書込
む。そしてレジスタFWDをクリアする(4k,4
o)。領域パタ−ンNo.および開先左,右位置レジス
タRGRGL,RGRおよびレジスタFWDのデ−タ
は、倣いコントロ−ラ26に転送する(図5の23)。
【0101】領域パタ−ンNo.が4でも5でもない
と、コンピュ−タ25aは、教示領域P1が領域パタ−
ンに含まれているかをチェックして、含まれていると、
一時メモリ25bの画像デ−タ群で表わされる一画面上
の、教示領域P1の教示デ−タが表わす画像と最も相関
が高い対応領域を検索し、その相関係数R1mと、画面
上の位置P1(Xa,Ya)をメモリにセ−ブ(保存,
記憶)する(5)。
と、コンピュ−タ25aは、教示領域P1が領域パタ−
ンに含まれているかをチェックして、含まれていると、
一時メモリ25bの画像デ−タ群で表わされる一画面上
の、教示領域P1の教示デ−タが表わす画像と最も相関
が高い対応領域を検索し、その相関係数R1mと、画面
上の位置P1(Xa,Ya)をメモリにセ−ブ(保存,
記憶)する(5)。
【0102】次にコンピュ−タ25aは、最高相関係数
R1mが0.6以上であるかをチェックして(6)、
0.6以上(検索した対応領域が、P1画像と同一画像
である確信度が高い)であると、ト−チ位置レジスタR
TP(内部メモリの一領域)に教示領域P1であること
を示しかつその対応領域の位置を示すデ−タP1(X
a,Ya)を書込み(7)、教示領域P2およびP3の
対応領域検索は行なわず、開先位置の検出(図5の14
〜22,24〜36)に進む。
R1mが0.6以上であるかをチェックして(6)、
0.6以上(検索した対応領域が、P1画像と同一画像
である確信度が高い)であると、ト−チ位置レジスタR
TP(内部メモリの一領域)に教示領域P1であること
を示しかつその対応領域の位置を示すデ−タP1(X
a,Ya)を書込み(7)、教示領域P2およびP3の
対応領域検索は行なわず、開先位置の検出(図5の14
〜22,24〜36)に進む。
【0103】教示領域P1が領域パタ−ンに含まれてい
なかった場合、ならびに、含まれていても、上述のよう
に算出した相関係数R1mが0.6未満(対応領域の検
索失敗)であると、コンピュ−タ25aは、教示領域P
2が領域パタ−ンに含まれているかをチェックして、含
まれていると、教示領域P2の教示デ−タが表わす画像
と最も相関が高い対応領域を上述のP1対応領域の検索
と同様に検索し(8)、これに成功すると(最高相関係
数R2mが0.6以上であると)、教示領域P2の対応
領域であることを示しその対応領域の画面上の位置を示
すデ−タP2(Xa,Ya)をト−チ位置レジスタRT
Pに書込み(9,10)、教示領域P3の対応領域検索
は行なわず、開先位置の検出に進む。
なかった場合、ならびに、含まれていても、上述のよう
に算出した相関係数R1mが0.6未満(対応領域の検
索失敗)であると、コンピュ−タ25aは、教示領域P
2が領域パタ−ンに含まれているかをチェックして、含
まれていると、教示領域P2の教示デ−タが表わす画像
と最も相関が高い対応領域を上述のP1対応領域の検索
と同様に検索し(8)、これに成功すると(最高相関係
数R2mが0.6以上であると)、教示領域P2の対応
領域であることを示しその対応領域の画面上の位置を示
すデ−タP2(Xa,Ya)をト−チ位置レジスタRT
Pに書込み(9,10)、教示領域P3の対応領域検索
は行なわず、開先位置の検出に進む。
【0104】教示領域P2が領域パタ−ンに含まれてい
なかった場合、ならびに、含まれていても、上述のよう
に算出した相関係数R2mが0.6未満であると、コン
ピュ−タ25aは、教示領域P3が領域パタ−ンに含ま
れているかをチェックして、含まれていると、教示領域
P3の教示デ−タが表わす画像と最も相関が高い対応領
域を上述のP1対応領域の検索と同様に検索し(1
1)、これに成功すると(最高相関係数R3mが0.6
以上であると)、デ−タP3(Xa,Ya)をト−チ位
置レジスタRTPに書込む(12,13)。
なかった場合、ならびに、含まれていても、上述のよう
に算出した相関係数R2mが0.6未満であると、コン
ピュ−タ25aは、教示領域P3が領域パタ−ンに含ま
れているかをチェックして、含まれていると、教示領域
P3の教示デ−タが表わす画像と最も相関が高い対応領
域を上述のP1対応領域の検索と同様に検索し(1
1)、これに成功すると(最高相関係数R3mが0.6
以上であると)、デ−タP3(Xa,Ya)をト−チ位
置レジスタRTPに書込む(12,13)。
【0105】したがって、教示領域P1,P2又はP3
の対応領域の検索に成功すると、ト−チ位置レジスタR
TPのデ−タが最新検出値に更新される。教示領域P
1,P2およびP3の対応領域の検索がいずれも不成功
であったときには、ト−チ位置レジスタRTPは、前の
検索成功時のものに留まる。
の対応領域の検索に成功すると、ト−チ位置レジスタR
TPのデ−タが最新検出値に更新される。教示領域P
1,P2およびP3の対応領域の検索がいずれも不成功
であったときには、ト−チ位置レジスタRTPは、前の
検索成功時のものに留まる。
【0106】次に図5を参照する。開先位置の検出に進
むとコンピュ−タ25aは、領域パタ−ンが、教示領域
P1〜P3,P8,P9の分布のもの(図13)である
「領域パタ−ンNo.3」か、教示領域P1〜P3,P
7の分布のもの(図8)である「領域パタ−ンNo.
2」か、あるいは、教示領域P1〜P6の分布もの(図
14)である「領域パタ−ンNo.1」かをチエックす
る(14,15)。
むとコンピュ−タ25aは、領域パタ−ンが、教示領域
P1〜P3,P8,P9の分布のもの(図13)である
「領域パタ−ンNo.3」か、教示領域P1〜P3,P
7の分布のもの(図8)である「領域パタ−ンNo.
2」か、あるいは、教示領域P1〜P6の分布もの(図
14)である「領域パタ−ンNo.1」かをチエックす
る(14,15)。
【0107】「領域パタ−ンNo.1」であるとコンピ
ュ−タ25aは、教示領域P4が領域パタ−ンに含まれ
ているかをチェックして、含まれていると教示領域P4
の対応領域を検索し(16)、それに成功すると、教示
領域P4の対応領域であることを示しかつその位置を示
すデ−タP4(Xb,Yb)を開先左位置レジスタRG
Lに書込む(17,18)。次に教示領域P5が領域パ
タ−ンに含まれているかをチェックして、含まれている
と教示領域P5の対応領域を検索し(19)、それに成
功すると、教示領域P5の対応領域であることを示しか
つその位置を示すデ−タP5(Xb,Yb)を開先右位
置レジスタRGRに書込み(20,21)、開先左右端
検出に成功したことを表わす「1」をレジスタFWDに
書込む(22)。
ュ−タ25aは、教示領域P4が領域パタ−ンに含まれ
ているかをチェックして、含まれていると教示領域P4
の対応領域を検索し(16)、それに成功すると、教示
領域P4の対応領域であることを示しかつその位置を示
すデ−タP4(Xb,Yb)を開先左位置レジスタRG
Lに書込む(17,18)。次に教示領域P5が領域パ
タ−ンに含まれているかをチェックして、含まれている
と教示領域P5の対応領域を検索し(19)、それに成
功すると、教示領域P5の対応領域であることを示しか
つその位置を示すデ−タP5(Xb,Yb)を開先右位
置レジスタRGRに書込み(20,21)、開先左右端
検出に成功したことを表わす「1」をレジスタFWDに
書込む(22)。
【0108】教示領域P4又はP5が領域パタ−ンに含
まれていなかった場合、ならびに、含まれていても少く
とも一方の対応領域検索が不成功のときは、レジスタF
WDをクリアする(24)。
まれていなかった場合、ならびに、含まれていても少く
とも一方の対応領域検索が不成功のときは、レジスタF
WDをクリアする(24)。
【0109】次に、教示領域P6が領域パタ−ンに含ま
れているかをチェックして、含まれていると教示領域P
6の対応領域を検索し(25)、それに成功すると、教
示領域P6の対応領域であることを示しかつその位置を
示すデ−タP6(Xb,Yb)を開先位置レジスタRG
Cに書込む(26,27)。
れているかをチェックして、含まれていると教示領域P
6の対応領域を検索し(25)、それに成功すると、教
示領域P6の対応領域であることを示しかつその位置を
示すデ−タP6(Xb,Yb)を開先位置レジスタRG
Cに書込む(26,27)。
【0110】「領域パタ−ンNo.2」であった場合
は、コンピュ−タ25aは、教示領域P7の対応領域を
検索し(28)、それに成功すると、教示領域P7の対
応領域であることを示しかつその位置を示すデ−タP7
(Xb,Yb)を開先位置レジスタRGCに書込む(2
9,30)。
は、コンピュ−タ25aは、教示領域P7の対応領域を
検索し(28)、それに成功すると、教示領域P7の対
応領域であることを示しかつその位置を示すデ−タP7
(Xb,Yb)を開先位置レジスタRGCに書込む(2
9,30)。
【0111】「領域パタ−ンNo.3」であった場合
は、コンピュ−タ25aは、教示領域P8が領域パタ−
ンに含まれているかをチェックして、含まれていると教
示領域P8の対応領域を検索し(31)、それに成功す
ると教示領域P8の対応領域であることを示しかつその
位置を示すデ−タP8(Xb,Yb)を開先位置レジス
タRGCに書込む(32,33)。教示領域P8が領域
パタ−ンに含まれていなかった場合、ならびに、含まれ
ていてもその対応領域の検索が不成功であると、教示領
域P9が領域パタ−ンに含まれているかをチェックし
て、含まれているとその対応領域を検索し(34)、そ
れに成功すると、教示領域P9の対応領域であることを
示しかつその位置を示すデ−タP9(Xb,Yb)を開
先位置レジスタRGCに書込む(35,36)。
は、コンピュ−タ25aは、教示領域P8が領域パタ−
ンに含まれているかをチェックして、含まれていると教
示領域P8の対応領域を検索し(31)、それに成功す
ると教示領域P8の対応領域であることを示しかつその
位置を示すデ−タP8(Xb,Yb)を開先位置レジス
タRGCに書込む(32,33)。教示領域P8が領域
パタ−ンに含まれていなかった場合、ならびに、含まれ
ていてもその対応領域の検索が不成功であると、教示領
域P9が領域パタ−ンに含まれているかをチェックし
て、含まれているとその対応領域を検索し(34)、そ
れに成功すると、教示領域P9の対応領域であることを
示しかつその位置を示すデ−タP9(Xb,Yb)を開
先位置レジスタRGCに書込む(35,36)。
【0112】開先位置検出(14〜22,24〜36)
を終えるとコンピュ−タ25aは、レディ(位置検出デ
−タ発生)を倣いコントロ−ラ26に報知し、これに応
答して倣いコントロ−ラ26がデ−タ転送要求を与える
と、位置検出器25のコンピュ−タ25aは、領域パタ
−ンNo.およびト−チ位置レジスタRTPのデ−タ
と、それが領域パタ−ンNo.1であるときには開先
左,右位置レジスタRGL,RGR,レジスタFWDお
よび開先位置レジスタRGCのデ−タとを、倣いコント
ロ−ラ26に転送し(23)、コントロ−ラ26はこれ
らのデ−タを内部メモリに書込む。領域パタ−ンNo.
2又は3であるときには、コンピュ−タ25aは、領域
パタ−ンNo.およびト−チ位置レジスタRTPのデ−
タと、開先位置レジスタRGCのデ−タを倣いコントロ
−ラ26に転送する(23)。
を終えるとコンピュ−タ25aは、レディ(位置検出デ
−タ発生)を倣いコントロ−ラ26に報知し、これに応
答して倣いコントロ−ラ26がデ−タ転送要求を与える
と、位置検出器25のコンピュ−タ25aは、領域パタ
−ンNo.およびト−チ位置レジスタRTPのデ−タ
と、それが領域パタ−ンNo.1であるときには開先
左,右位置レジスタRGL,RGR,レジスタFWDお
よび開先位置レジスタRGCのデ−タとを、倣いコント
ロ−ラ26に転送し(23)、コントロ−ラ26はこれ
らのデ−タを内部メモリに書込む。領域パタ−ンNo.
2又は3であるときには、コンピュ−タ25aは、領域
パタ−ンNo.およびト−チ位置レジスタRTPのデ−
タと、開先位置レジスタRGCのデ−タを倣いコントロ
−ラ26に転送する(23)。
【0113】そして入力読取(1)に戻り、撮影画像サ
ンプリングの一周期時間が経過するのを待って、経過す
ると信号PdがHかつ画像処理装置27が1フレ−ム画
像レディを報知して来るのを待つ(1〜3)。このレデ
ィが到来すると、上述のステップ4〜36の処理を行な
う。これにより、倣いコントロ−ラ26には略定周期
で、位置検出器25が検出した位置デ−タが転送され
る。
ンプリングの一周期時間が経過するのを待って、経過す
ると信号PdがHかつ画像処理装置27が1フレ−ム画
像レディを報知して来るのを待つ(1〜3)。このレデ
ィが到来すると、上述のステップ4〜36の処理を行な
う。これにより、倣いコントロ−ラ26には略定周期
で、位置検出器25が検出した位置デ−タが転送され
る。
【0114】図6に、倣いコントロ−ラ26の倣い制御
の概要を示す。倣いコントロ−ラ26のマイクロコンピ
ュ−タ26aは、位置検出器25がレディ(位置検出デ
−タ発生)を報知して来るのを待ち(41)、レディが
来ると、位置検出器25にデ−タ転送を要求して、送ら
れて来るデ−タを内部メモリに書込む(42,43)。
次にコンピュ−タ26aは、位置ずれ量を算出する(4
4)。
の概要を示す。倣いコントロ−ラ26のマイクロコンピ
ュ−タ26aは、位置検出器25がレディ(位置検出デ
−タ発生)を報知して来るのを待ち(41)、レディが
来ると、位置検出器25にデ−タ転送を要求して、送ら
れて来るデ−タを内部メモリに書込む(42,43)。
次にコンピュ−タ26aは、位置ずれ量を算出する(4
4)。
【0115】すなわち、まず領域パタ−ンNo.デ−タ
をチェックする。そして、それが「領域パタ−ンNo.
4」であると、受信したデ−タに、開先位置レジスタR
GCのデ−タPj(Xb,Yb)があるので、これを溶
接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α,βに対
応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx位置およびz位置
に分解し、これらの位置の、Pi基準値レジスタ群の中
のPjレジスタのx位置およびz位置(前記「6.教示
デ−タの設定」で設定された値)との差dxおよびdz
を算出して出力レジスタに書込む(44)。そして、出
力レジスタのデ−タは、揺動コントロ−ラ19に転送す
る(45)。揺動コントロ−ラ19は、「揺動無」のと
きには、位置差dx,dz分、ト−チ支持軸9を、それ
らの位置差を零とする方向に、x,z駆動する。「揺動
有」のときには、位置差dx,dz分、それらの位置差
を零とする方向に、揺動基点を変更する。
をチェックする。そして、それが「領域パタ−ンNo.
4」であると、受信したデ−タに、開先位置レジスタR
GCのデ−タPj(Xb,Yb)があるので、これを溶
接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α,βに対
応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx位置およびz位置
に分解し、これらの位置の、Pi基準値レジスタ群の中
のPjレジスタのx位置およびz位置(前記「6.教示
デ−タの設定」で設定された値)との差dxおよびdz
を算出して出力レジスタに書込む(44)。そして、出
力レジスタのデ−タは、揺動コントロ−ラ19に転送す
る(45)。揺動コントロ−ラ19は、「揺動無」のと
きには、位置差dx,dz分、ト−チ支持軸9を、それ
らの位置差を零とする方向に、x,z駆動する。「揺動
有」のときには、位置差dx,dz分、それらの位置差
を零とする方向に、揺動基点を変更する。
【0116】「領域パタ−ンNo.5」であったときに
は、受信したデ−タに、開先左,右位置レジスタRG
L,RGRおよびレジスタFWDのデ−タがあるので、
レジスタFWDのデ−タが「1」であるかをチェックし
て、「1」であると、撮影画面上の開先幅RGR−RG
Lと、開先中央位置(RGR+RGL)/2を算出す
る。ここでRGRは、開先右位置レジスタのデ−タP5
(Xb,Yb)が示すP5対応領域のX位置,RGLは
開先左位置レジスタのデ−タP4(Xb,Yb)が示す
P4対応領域のX位置である。次にこれらの算出値を溶
接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α,βに対
応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx軸開先幅検出値お
よびz軸開先幅検出値,x軸開先中心位置およびz軸開
先中心位置に分解して、x軸開先幅検出値およびz軸開
先幅検出値の、P5/P4(開先幅)基準値レジスタ
の、x軸開先幅基準値x54およびz軸開先幅基準値z
54に対するずれ量(開先幅偏差)を算出し、出力レジ
スタに書込み、そしてずれ量(開先幅偏差)に対応する
台車走行速度(溶接速度)補正値および「揺動有」のと
きには揺動幅補正値、「揺動無」のときは溶接電流補正
値を算出し、揺動幅補正値は出力レジスタに書込み、台
車走行速度補正値および溶接電流補正値を、溶接条件補
正指令として操作盤20のコントロ−ラに転送する。こ
れらの補正値は、教示デ−タを摘出して教示メモリ25
cに書込んだときの値(参照値)に対する補正量を意味
する。操作盤20のコントロ−ラは、目標速度を、台車
走行速度参照値に補正値を加えた値に変更して、台車6
の走行速度が目標速度に合致するように、フィ−ドバッ
ク速度制御を行なう。また、目標溶接電流を溶接電流参
照値に補正値を加えた値に変更して溶接電源22に与
え、溶接電源22が溶接電流を該目標溶接電流に変更す
る。
は、受信したデ−タに、開先左,右位置レジスタRG
L,RGRおよびレジスタFWDのデ−タがあるので、
レジスタFWDのデ−タが「1」であるかをチェックし
て、「1」であると、撮影画面上の開先幅RGR−RG
Lと、開先中央位置(RGR+RGL)/2を算出す
る。ここでRGRは、開先右位置レジスタのデ−タP5
(Xb,Yb)が示すP5対応領域のX位置,RGLは
開先左位置レジスタのデ−タP4(Xb,Yb)が示す
P4対応領域のX位置である。次にこれらの算出値を溶
接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交する
面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α,βに対
応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx軸開先幅検出値お
よびz軸開先幅検出値,x軸開先中心位置およびz軸開
先中心位置に分解して、x軸開先幅検出値およびz軸開
先幅検出値の、P5/P4(開先幅)基準値レジスタ
の、x軸開先幅基準値x54およびz軸開先幅基準値z
54に対するずれ量(開先幅偏差)を算出し、出力レジ
スタに書込み、そしてずれ量(開先幅偏差)に対応する
台車走行速度(溶接速度)補正値および「揺動有」のと
きには揺動幅補正値、「揺動無」のときは溶接電流補正
値を算出し、揺動幅補正値は出力レジスタに書込み、台
車走行速度補正値および溶接電流補正値を、溶接条件補
正指令として操作盤20のコントロ−ラに転送する。こ
れらの補正値は、教示デ−タを摘出して教示メモリ25
cに書込んだときの値(参照値)に対する補正量を意味
する。操作盤20のコントロ−ラは、目標速度を、台車
走行速度参照値に補正値を加えた値に変更して、台車6
の走行速度が目標速度に合致するように、フィ−ドバッ
ク速度制御を行なう。また、目標溶接電流を溶接電流参
照値に補正値を加えた値に変更して溶接電源22に与
え、溶接電源22が溶接電流を該目標溶接電流に変更す
る。
【0117】コンピュ−タ26aはまた、Pi基準値レ
ジスタ群の中のP4基準値レジスタおよびP5基準値レ
ジスタのx値の中間値、および、z値の中間値を算出し
て、この中間値に対する、前記開先中央位置(RGR+
RGL)/2のx値およびz値のずれ量(ト−チ位置偏
差)を算出して出力レジスタに書込む(44)。そして
出力レジスタのデ−タを、揺動コントロ−ラ19に転送
する(45)。揺動コントロ−ラ19は、「揺動無」の
ときには、ト−チ位置偏差分、ト−チ支持軸9をx,z
駆動する。「揺動有」のときには、受信したデ−タの中
の、開先幅偏差分揺動幅を変更し、かつ、ト−チ位置偏
差分、揺動基点を変更する。
ジスタ群の中のP4基準値レジスタおよびP5基準値レ
ジスタのx値の中間値、および、z値の中間値を算出し
て、この中間値に対する、前記開先中央位置(RGR+
RGL)/2のx値およびz値のずれ量(ト−チ位置偏
差)を算出して出力レジスタに書込む(44)。そして
出力レジスタのデ−タを、揺動コントロ−ラ19に転送
する(45)。揺動コントロ−ラ19は、「揺動無」の
ときには、ト−チ位置偏差分、ト−チ支持軸9をx,z
駆動する。「揺動有」のときには、受信したデ−タの中
の、開先幅偏差分揺動幅を変更し、かつ、ト−チ位置偏
差分、揺動基点を変更する。
【0118】「領域パタ−ンNo.5」であっても、受
信したレジスタFWDのデ−タが「0」(P4および又
はP5対応領域の検索が不成功)であった場合には、一
方の対応領域Pj(j=4又は5)の検索に成功してい
ると、これを溶接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中
心線に直交する面上の値に変換し、変換して得た値を、
角度α,βに対応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx位
置およびz位置に分解し、これらの位置の、Pi基準値
レジスタ群の中のPjレジスタのx位置およびz位置と
の差dxおよびdzを算出して出力レジスタに書込む
(44)。そして、出力レジスタのデ−タを、揺動コン
トロ−ラ19に転送する(45)。揺動コントロ−ラ1
9は、「揺動無」のときには、位置差dx,dz分、ト
−チ支持軸9を、それらの位置差を零とする方向に、
x,z駆動する。「揺動有」のときには、位置差dx,
dz分、それらの位置差を零とする方向に、揺動基点を
変更する。
信したレジスタFWDのデ−タが「0」(P4および又
はP5対応領域の検索が不成功)であった場合には、一
方の対応領域Pj(j=4又は5)の検索に成功してい
ると、これを溶接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中
心線に直交する面上の値に変換し、変換して得た値を、
角度α,βに対応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx位
置およびz位置に分解し、これらの位置の、Pi基準値
レジスタ群の中のPjレジスタのx位置およびz位置と
の差dxおよびdzを算出して出力レジスタに書込む
(44)。そして、出力レジスタのデ−タを、揺動コン
トロ−ラ19に転送する(45)。揺動コントロ−ラ1
9は、「揺動無」のときには、位置差dx,dz分、ト
−チ支持軸9を、それらの位置差を零とする方向に、
x,z駆動する。「揺動有」のときには、位置差dx,
dz分、それらの位置差を零とする方向に、揺動基点を
変更する。
【0119】位置ずれ量の算出(44)に進んだときに
領域パタ−ンNo.デ−タが「領域パタ−ンNo.1」
であった場合は、受信したデ−タに、開先左,右位置レ
ジスタRGL,RGR,レジスタFWDおよび開先位置
レジスタRGCのデ−タがあるので、コンピュ−タ26
aは、レジスタFWDのデ−タが「1」であるかをチェ
ックして、「1」であると、撮影画面上の開先幅RGR
−RGLと、開先中央位置(RGR+RGL)/2を算
出する。ここでRGRは、開先右位置レジスタのデ−タ
P5(Xb,Yb)が示すP5対応領域のX位置,RG
Lは開先左位置レジスタのデ−タP4(Xb,Yb)が
示すP4対応領域のX位置である。次にこれらの算出値
を溶接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交
する面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α,β
に対応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx軸開先幅検出
値およびz軸開先幅検出値,x軸開先中心位置およびz
軸開先中心位置に分解して、x軸開先幅検出値およびz
軸開先幅検出値の、P5/P4(開先幅)基準値レジス
タの、x軸開先幅基準値x54およびz軸開先幅基準値
z54に対するずれ量(開先幅偏差)を算出し、出力レ
ジスタに書込む。
領域パタ−ンNo.デ−タが「領域パタ−ンNo.1」
であった場合は、受信したデ−タに、開先左,右位置レ
ジスタRGL,RGR,レジスタFWDおよび開先位置
レジスタRGCのデ−タがあるので、コンピュ−タ26
aは、レジスタFWDのデ−タが「1」であるかをチェ
ックして、「1」であると、撮影画面上の開先幅RGR
−RGLと、開先中央位置(RGR+RGL)/2を算
出する。ここでRGRは、開先右位置レジスタのデ−タ
P5(Xb,Yb)が示すP5対応領域のX位置,RG
Lは開先左位置レジスタのデ−タP4(Xb,Yb)が
示すP4対応領域のX位置である。次にこれらの算出値
を溶接ト−チ1の座標軸系の、カメラ視野中心線に直交
する面上の値に変換し、変換して得た値を、角度α,β
に対応して、溶接ト−チ1の座標軸系のx軸開先幅検出
値およびz軸開先幅検出値,x軸開先中心位置およびz
軸開先中心位置に分解して、x軸開先幅検出値およびz
軸開先幅検出値の、P5/P4(開先幅)基準値レジス
タの、x軸開先幅基準値x54およびz軸開先幅基準値
z54に対するずれ量(開先幅偏差)を算出し、出力レ
ジスタに書込む。
【0120】次に、受信したト−チ位置レジスタRTP
のデ−タ(P1,P2,P3対応領域のいずれであるか
を示す領域No.デ−タと、対応領域の画面上位置(X
a,Xb)を示す位置デ−タ)を参照して、領域No.
デ−タをi(i=1,2又は3)とすると、対応領域i
の画面上位置(Xa,Xb)を溶接ト−チ1の座標軸系
のx値xiおよびz値ziに変換し、これらと上記x軸
開先中心位置およびz軸開先中心位置とのそれぞれの位
置差xd54/iおよびzd54/iを算出し、これら
の、Pi/(P5+P4)位置差レジスタの位置差xd
P54/Pi,zdP54/Piに対するずれ量(ト−
チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書込む。そして
ずれ量に対応する台車走行速度(溶接速度)補正値およ
び「揺動有」のときには揺動幅補正値、「揺動無」のと
きは溶接電流補正値を算出し、揺動幅補正値は出力レジ
スタに書込み、台車走行速度補正値および溶接電流補正
値を、溶接条件補正指令として操作盤20のコントロ−
ラに転送する。これらの補正値は、教示デ−タを摘出し
て教示メモリ25cに書込んだときの値(参照値)に対
する補正量を意味する。操作盤20のコントロ−ラは、
目標速度を、台車走行速度参照値に補正値を加えた値に
変更して、台車6の走行速度が目標速度に合致するよう
に、フィ−ドバック速度制御を行なう。また、目標溶接
電流を溶接電流参照値に補正値を加えた値に変更して溶
接電源22に与え、溶接電源22が溶接電流を該目標溶
接電流に変更する。
のデ−タ(P1,P2,P3対応領域のいずれであるか
を示す領域No.デ−タと、対応領域の画面上位置(X
a,Xb)を示す位置デ−タ)を参照して、領域No.
デ−タをi(i=1,2又は3)とすると、対応領域i
の画面上位置(Xa,Xb)を溶接ト−チ1の座標軸系
のx値xiおよびz値ziに変換し、これらと上記x軸
開先中心位置およびz軸開先中心位置とのそれぞれの位
置差xd54/iおよびzd54/iを算出し、これら
の、Pi/(P5+P4)位置差レジスタの位置差xd
P54/Pi,zdP54/Piに対するずれ量(ト−
チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書込む。そして
ずれ量に対応する台車走行速度(溶接速度)補正値およ
び「揺動有」のときには揺動幅補正値、「揺動無」のと
きは溶接電流補正値を算出し、揺動幅補正値は出力レジ
スタに書込み、台車走行速度補正値および溶接電流補正
値を、溶接条件補正指令として操作盤20のコントロ−
ラに転送する。これらの補正値は、教示デ−タを摘出し
て教示メモリ25cに書込んだときの値(参照値)に対
する補正量を意味する。操作盤20のコントロ−ラは、
目標速度を、台車走行速度参照値に補正値を加えた値に
変更して、台車6の走行速度が目標速度に合致するよう
に、フィ−ドバック速度制御を行なう。また、目標溶接
電流を溶接電流参照値に補正値を加えた値に変更して溶
接電源22に与え、溶接電源22が溶接電流を該目標溶
接電流に変更する。
【0121】出力レジスタのデ−タは、揺動コントロ−
ラ19に転送する(45)。揺動コントロ−ラ19は、
「揺動無」のときには、ト−チ位置偏差分、ト−チ支持
軸9をx,z駆動する。「揺動有」のときには、受信し
たデ−タの中の、開先幅偏差(x軸開先幅検出値および
z軸開先幅検出値の、P5/P4(開先幅)基準値レジ
スタの、x軸開先幅基準値x54およびz軸開先幅基準
値z54に対するずれ量)分揺動幅を変更し、かつ、ト
−チ位置偏差分、揺動基点を変更する。
ラ19に転送する(45)。揺動コントロ−ラ19は、
「揺動無」のときには、ト−チ位置偏差分、ト−チ支持
軸9をx,z駆動する。「揺動有」のときには、受信し
たデ−タの中の、開先幅偏差(x軸開先幅検出値および
z軸開先幅検出値の、P5/P4(開先幅)基準値レジ
スタの、x軸開先幅基準値x54およびz軸開先幅基準
値z54に対するずれ量)分揺動幅を変更し、かつ、ト
−チ位置偏差分、揺動基点を変更する。
【0122】「領域パタ−ンNo.1」であっても、受
信したレジスタFWDのデ−タが「0」(P4,P5対
応領域の検索が不成功)であったときには、受信した、
開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P6の対応
領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位置x6お
よびz位置z6に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
RTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=1,2又
は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系のx値x
iおよびz値ziに変換し、これらと上記x位置x6お
よびz位置z6とのそれぞれの位置差xd6/iおよび
zd6/iを算出し、これらの、Pi/P6位置差レジ
スタの位置差xdP6/Pi,zdP6/Piに対する
ずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書
込む。
信したレジスタFWDのデ−タが「0」(P4,P5対
応領域の検索が不成功)であったときには、受信した、
開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P6の対応
領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位置x6お
よびz位置z6に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
RTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=1,2又
は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系のx値x
iおよびz値ziに変換し、これらと上記x位置x6お
よびz位置z6とのそれぞれの位置差xd6/iおよび
zd6/iを算出し、これらの、Pi/P6位置差レジ
スタの位置差xdP6/Pi,zdP6/Piに対する
ずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書
込む。
【0123】そして出力レジスタのデ−タ(ト−チ位置
偏差)を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。こ
の場合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差分、
「揺動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のとき
は揺動基点を、変更する。
偏差)を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。こ
の場合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差分、
「揺動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のとき
は揺動基点を、変更する。
【0124】位置ずれ量の算出(44)に進んだときに
領域パタ−ンNo.デ−タが「領域パタ−ンNo.2」
であった場合には、コンピュ−タ26aは、受信した、
開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P7の対応
領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位置x7お
よびz位置z7に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
RTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=1,2又
は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系のx値x
iおよびz値ziに変換し、これらと上記x位置x7お
よびz位置z7とのそれぞれの位置差xd7/iおよび
zd7/iを算出し、これらの、Pi/P7位置差レジ
スタの位置差xdP7/Pi,zdP7/Piに対する
ずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書
込む。そして出力レジスタのデ−タ(ト−チ位置偏差)
を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。この場
合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差分、「揺
動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のときは揺
動基点を、変更する。
領域パタ−ンNo.デ−タが「領域パタ−ンNo.2」
であった場合には、コンピュ−タ26aは、受信した、
開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P7の対応
領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位置x7お
よびz位置z7に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
RTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=1,2又
は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系のx値x
iおよびz値ziに変換し、これらと上記x位置x7お
よびz位置z7とのそれぞれの位置差xd7/iおよび
zd7/iを算出し、これらの、Pi/P7位置差レジ
スタの位置差xdP7/Pi,zdP7/Piに対する
ずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書
込む。そして出力レジスタのデ−タ(ト−チ位置偏差)
を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。この場
合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差分、「揺
動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のときは揺
動基点を、変更する。
【0125】位置ずれ量の算出(44)に進んだときに
領域パタ−ンNo.デ−タが「領域パタ−ンNo.3」
であった場合には、コンピュ−タ26aは、受信した領
域No.に対応して、それがP8対応領域を示すもので
あると、開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P
8の対応領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位
置x8およびz位置z8に変換し、受信したト−チ位置
レジスタRTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=
1,2又は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系
のx値xiおよびz値ziに変換し、これらと上記x位
置x8およびz位置z8とのそれぞれの位置差xd8/
iおよびzd8/iを算出し、これらの、Pi/P8位
置差レジスタの位置差xdP8/Pi,zdP8/Pi
に対するずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジ
スタに書込む。そして出力レジスタのデ−タ(ト−チ位
置偏差)を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。
この場合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差
分、「揺動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」の
ときは揺動基点を、変更する。
領域パタ−ンNo.デ−タが「領域パタ−ンNo.3」
であった場合には、コンピュ−タ26aは、受信した領
域No.に対応して、それがP8対応領域を示すもので
あると、開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P
8の対応領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位
置x8およびz位置z8に変換し、受信したト−チ位置
レジスタRTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=
1,2又は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系
のx値xiおよびz値ziに変換し、これらと上記x位
置x8およびz位置z8とのそれぞれの位置差xd8/
iおよびzd8/iを算出し、これらの、Pi/P8位
置差レジスタの位置差xdP8/Pi,zdP8/Pi
に対するずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジ
スタに書込む。そして出力レジスタのデ−タ(ト−チ位
置偏差)を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。
この場合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差
分、「揺動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」の
ときは揺動基点を、変更する。
【0126】「領域パタ−ンNo.3」の場合でも、受
信した領域No.がP9対応領域を示すものであると、
開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P9の対応
領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位置x9お
よびz位置z9に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
RTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=1,2又
は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系のx値x
iおよびz値ziに変換し、これらと上記x位置x9お
よびz位置z9とのそれぞれの位置差xd9/iおよび
zd9/iを算出し、これらの、Pi/P9位置差レジ
スタの位置差xdP9/Pi,zdP9/Piに対する
ずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書
込む。そして出力レジスタのデ−タ(ト−チ位置偏差)
を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。この場
合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差分、「揺
動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のときは揺
動基点を、変更する。
信した領域No.がP9対応領域を示すものであると、
開先位置レジスタRGCのデ−タ(教示領域P9の対応
領域の位置)を溶接ト−チ1の座標軸系のx位置x9お
よびz位置z9に変換し、受信したト−チ位置レジスタ
RTPのデ−タを参照して、対応領域i(i=1,2又
は3)の画面上位置を溶接ト−チ1の座標軸系のx値x
iおよびz値ziに変換し、これらと上記x位置x9お
よびz位置z9とのそれぞれの位置差xd9/iおよび
zd9/iを算出し、これらの、Pi/P9位置差レジ
スタの位置差xdP9/Pi,zdP9/Piに対する
ずれ量(ト−チ位置偏差)を算出し、出力レジスタに書
込む。そして出力レジスタのデ−タ(ト−チ位置偏差)
を揺動コントロ−ラ19に転送する(45)。この場
合、揺動コントロ−ラ19は、ト−チ位置偏差分、「揺
動無」のときにはト−チ位置を、「揺動有」のときは揺
動基点を、変更する。
【0127】以上のようにずれ量を算出してそれを揺動
コントロ−ラ19に転送すると倣いコントロ−ラ26の
コンピュ−タ26aは、位置検出器25がまた位置検出
を行なってレディを報知して来るのを待って、すなわ
ち、先に報知して来たレディがビジイ(位置検出処理
中)に変化し、そしてまたレディ(位置検出デ−タ生
成)に変化するのを待つ(46−41)。そしてビジイ
からレディに切換わると、上述の「デ−タ転送要求」
(42)〜「ずれ量の転送」(45)を実行する。
コントロ−ラ19に転送すると倣いコントロ−ラ26の
コンピュ−タ26aは、位置検出器25がまた位置検出
を行なってレディを報知して来るのを待って、すなわ
ち、先に報知して来たレディがビジイ(位置検出処理
中)に変化し、そしてまたレディ(位置検出デ−タ生
成)に変化するのを待つ(46−41)。そしてビジイ
からレディに切換わると、上述の「デ−タ転送要求」
(42)〜「ずれ量の転送」(45)を実行する。
【0128】次に、上述の溶接装置(図1,図2)を用
いた溶接実験の結果を記す。開先倣い制御中、撮像器3
の撮影画像デ−タは、約2秒の周期で、ト−チ揺動駆動
の場合には、ト−チが揺動基点にあるときのタイミング
信号Pt=Hに同期して位置検出器25に読込んだ。し
たがって位置検出器25の位置検出(図3〜図5)の実
行周期ならびに倣いコントロ−ラ26の倣い制御周期も
約2秒である。倣い制御中は撮像器3のビデオ信号をV
TRにて記録した。実験供試材は、次の通りである。
いた溶接実験の結果を記す。開先倣い制御中、撮像器3
の撮影画像デ−タは、約2秒の周期で、ト−チ揺動駆動
の場合には、ト−チが揺動基点にあるときのタイミング
信号Pt=Hに同期して位置検出器25に読込んだ。し
たがって位置検出器25の位置検出(図3〜図5)の実
行周期ならびに倣いコントロ−ラ26の倣い制御周期も
約2秒である。倣い制御中は撮像器3のビデオ信号をV
TRにて記録した。実験供試材は、次の通りである。
【0129】−溶接対象1−
図17に示す、すみ肉開先4。下鋼板は、y方向長さL
=1000mm,z方向板厚T=15mm。上鋼板のy
方向長さも1000mm。レール5は、開先4に平行な
直線に対して、そのy方向1000mmにつきx方向1
0mm,z方向10mmの割合で傾斜した態様で、下鋼
板上に載置した。
=1000mm,z方向板厚T=15mm。上鋼板のy
方向長さも1000mm。レール5は、開先4に平行な
直線に対して、そのy方向1000mmにつきx方向1
0mm,z方向10mmの割合で傾斜した態様で、下鋼
板上に載置した。
【0130】−溶接対象2−
図18に示す、重ねすみ肉開先4。上,下鋼板共に、y
方向長さL=1000mm,z方向板厚T=3mm。レ
ール5は、開先4に平行な直線に対して、そのy方向1
000mmにつきx方向10mm,z方向10mmの割
合で傾斜した態様で、下鋼板上に載置した。
方向長さL=1000mm,z方向板厚T=3mm。レ
ール5は、開先4に平行な直線に対して、そのy方向1
000mmにつきx方向10mm,z方向10mmの割
合で傾斜した態様で、下鋼板上に載置した。
【0131】−溶接対象3−
図19に示す、V型開先4。左右鋼板WL,WRのy方
向長さL=1000mm,x方向幅W=400mm,z
方向板厚T=15mm,開先角度θ=40°,溶接スタ
ート側ルートギャップG=6mm,溶接エンド側ルート
ギャップG=10mm。レール5は、開先4に平行な直
線に対して、そのy方向1000mmにつきx方向10
mm,z方向10mmの割合で傾斜した態様で、鋼板上
に載置した。
向長さL=1000mm,x方向幅W=400mm,z
方向板厚T=15mm,開先角度θ=40°,溶接スタ
ート側ルートギャップG=6mm,溶接エンド側ルート
ギャップG=10mm。レール5は、開先4に平行な直
線に対して、そのy方向1000mmにつきx方向10
mm,z方向10mmの割合で傾斜した態様で、鋼板上
に載置した。
【0132】−溶接対象4−
図20に示す左,右鋼板WL,WR間のレ形開先4。
左,右鋼板WL,WRのy方向長さL=1000mm,
x方向幅W=400mm,z方向板厚T=15mm,左
鋼板WLの開先角度θ=35°,溶接スタート側ルート
ギャップG=6mm,溶接エンド側ルートギャップG=
10mmで、レール5は、開先4に平行な直線に対し
て、そのy方向1000mmにつきx方向10mm,z
方向10mmの割合で傾斜した態様で、鋼板上に載置し
た。
左,右鋼板WL,WRのy方向長さL=1000mm,
x方向幅W=400mm,z方向板厚T=15mm,左
鋼板WLの開先角度θ=35°,溶接スタート側ルート
ギャップG=6mm,溶接エンド側ルートギャップG=
10mmで、レール5は、開先4に平行な直線に対し
て、そのy方向1000mmにつきx方向10mm,z
方向10mmの割合で傾斜した態様で、鋼板上に載置し
た。
【0133】−溶接対象5−
図21に示す、左,右鋼板WL,WR間の仕口開先4。
左,右鋼板WL,WRのy方向長さL=1000mm,
x方向幅W=400mm,z方向板厚T=15mm,左
鋼板WLの開先角度θ=30°,溶接スタート側ルート
ギャップG=6mm,溶接エンド側ルートギャップG=
10mmで、レール5は、開先4に平行な直線に対し
て、そのy方向1000mmにつきx方向10mm,z
方向10mmの割合で傾斜した態様で、鋼板上に載置し
た。
左,右鋼板WL,WRのy方向長さL=1000mm,
x方向幅W=400mm,z方向板厚T=15mm,左
鋼板WLの開先角度θ=30°,溶接スタート側ルート
ギャップG=6mm,溶接エンド側ルートギャップG=
10mmで、レール5は、開先4に平行な直線に対し
て、そのy方向1000mmにつきx方向10mm,z
方向10mmの割合で傾斜した態様で、鋼板上に載置し
た。
【0134】溶接は、次の表3に示す条件にて1パス実
施した。
施した。
【0135】
【表3】
【0136】溶接状態は、倣い制御中の撮像器3のビデ
オ信号をVTRにて記録したビデオテープを、溶接後に
コマ送りで再生し、モニタTV画面にスケールを当て肉
眼でワイヤ位置と開先位置を計測し位置差をスケ−ルフ
ァクタに従って実距離に換算し、開先中央に対するワイ
ヤ先端の最大左右倣いズレが±1mm以内を左右(x方
向)倣い良好と評価した。また、ト−チ下端とワイヤ先
端距離が実距離に換算し25mm±2mm以内を上下
(z方向)倣い良好と評価した。ワイヤ先端の揺動幅を
実距離に換算して、「G−1」mmから「G−2」mm
を幅倣い良好と評価した。
オ信号をVTRにて記録したビデオテープを、溶接後に
コマ送りで再生し、モニタTV画面にスケールを当て肉
眼でワイヤ位置と開先位置を計測し位置差をスケ−ルフ
ァクタに従って実距離に換算し、開先中央に対するワイ
ヤ先端の最大左右倣いズレが±1mm以内を左右(x方
向)倣い良好と評価した。また、ト−チ下端とワイヤ先
端距離が実距離に換算し25mm±2mm以内を上下
(z方向)倣い良好と評価した。ワイヤ先端の揺動幅を
実距離に換算して、「G−1」mmから「G−2」mm
を幅倣い良好と評価した。
【0137】評価結果を次の表4に示す。表4上の丸印
が良好を意味する。
が良好を意味する。
【0138】
【表4】
【0139】従来の、ビデオ信号を2値化して、2値デ
−タに基づいて開先位置又はア−ク位置を算出する位置
検出によれば、アーク光の輝度変動が少ないAr−CO
2の高溶接電流ではP4〜P9の領域内の溶融プ−ルの
位置を認識でき、左右倣いおよび上下倣い制御ができ
た。しかし、アーク光の輝度変動が大きなCO2溶接で
は、P4〜P9の領域内の溶融プ−ルの位置認識エラ−
が多く、左右倣いおよび上下倣い制御が不安定であっ
た。上述の本発明の開先倣い装置によれば、領域パタ−
ンNo.4又は5の、開先対応物の像を含む教示領域P
4〜P9の位置(基準値)に対する、検索した対応領域
の位置(検出値)の差に従った左右倣いおよび上下倣い
の精度および信頼性が高く、また、領域パタ−ンNo.
1,2又は3の、ワイヤ下端,ワイヤ主部又はト−チ下
端の像を含む領域(教示領域P1〜P3の対応領域)
と、開先対応物の像を含む領域(教示領域P4〜P9の
対応領域)の摘出と、それらの領域の位置差に従った左
右倣いおよび上下倣いならびに開先幅倣いの精度および
信頼性が高い。
−タに基づいて開先位置又はア−ク位置を算出する位置
検出によれば、アーク光の輝度変動が少ないAr−CO
2の高溶接電流ではP4〜P9の領域内の溶融プ−ルの
位置を認識でき、左右倣いおよび上下倣い制御ができ
た。しかし、アーク光の輝度変動が大きなCO2溶接で
は、P4〜P9の領域内の溶融プ−ルの位置認識エラ−
が多く、左右倣いおよび上下倣い制御が不安定であっ
た。上述の本発明の開先倣い装置によれば、領域パタ−
ンNo.4又は5の、開先対応物の像を含む教示領域P
4〜P9の位置(基準値)に対する、検索した対応領域
の位置(検出値)の差に従った左右倣いおよび上下倣い
の精度および信頼性が高く、また、領域パタ−ンNo.
1,2又は3の、ワイヤ下端,ワイヤ主部又はト−チ下
端の像を含む領域(教示領域P1〜P3の対応領域)
と、開先対応物の像を含む領域(教示領域P4〜P9の
対応領域)の摘出と、それらの領域の位置差に従った左
右倣いおよび上下倣いならびに開先幅倣いの精度および
信頼性が高い。
【図1】 本発明の一実施例の外観を示し、(a)は平
面図、(b)は正面図である。
面図、(b)は正面図である。
【図2】 図1に示す実施例の電気系システムを示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図3】 図2に示す位置検出器25のコンピュ−タ2
5aの位置検出処理APDの一部を示すフロ−チャ−ト
である。
5aの位置検出処理APDの一部を示すフロ−チャ−ト
である。
【図4】 図2に示す位置検出器25のコンピュ−タ2
5aの位置検出処理APDの他の一部を示すフロ−チャ
−トである。
5aの位置検出処理APDの他の一部を示すフロ−チャ
−トである。
【図5】 図2に示す位置検出器25のコンピュ−タ2
5aの位置検出処理APDの残部を示すフロ−チャ−ト
である。
5aの位置検出処理APDの残部を示すフロ−チャ−ト
である。
【図6】 図2に示す倣いコントロ−ラ26の倣い制御
FDCの概要を示すフロ−チャ−トである。
FDCの概要を示すフロ−チャ−トである。
【図7】 (a)は、図1に示す溶接ト−チ1の、すみ
肉溶接中の溶接対象材に対する姿勢を示す簡略化した斜
視図、(b)は正面図である。
肉溶接中の溶接対象材に対する姿勢を示す簡略化した斜
視図、(b)は正面図である。
【図8】 図1に示す撮像器3の、すみ肉溶接中の撮影
画面を示す平面図である。
画面を示す平面図である。
【図9】 図1に示す撮像器3の、すみ肉溶接中の撮影
画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影してい
るときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方向
から見て右側にずれたときの撮影画面を示す。
画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影してい
るときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方向
から見て右側にずれたときの撮影画面を示す。
【図10】 図1に示す撮像器3の、すみ肉溶接中の撮
影画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方
向から見て左側にずれたときの撮影画面を示す。
影画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方
向から見て左側にずれたときの撮影画面を示す。
【図11】 図1に示す撮像器3の、すみ肉溶接中の撮
影画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方
向から見て左上側にずれたときの撮影画面を示す。
影画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方
向から見て左上側にずれたときの撮影画面を示す。
【図12】 図1に示す撮像器3の、すみ肉溶接中の撮
影画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方
向から見て右下側にずれたときの撮影画面を示す。
影画面を示す平面図であり、図8に示す画像を撮影して
いるときの位置から溶接ト−チ1が、溶接方向Ayの方
向から見て右下側にずれたときの撮影画面を示す。
【図13】 図1に示す撮像器3の、重ねすみ肉溶接中
の撮影画面を示す平面図である。
の撮影画面を示す平面図である。
【図14】 図1に示す撮像器3の、V型開先を溶接中
の撮影画面を示す平面図である。
の撮影画面を示す平面図である。
【図15】 図1に示す撮像器3で撮影し図2に示す教
示メモリ25cに書込んでいる、教示領域の各画素の教
示デ−タが表わす輝度(横軸)と、その後撮像器3で撮
影し図2に示す一時メモリ25bに書込んだ、教示領域
に対応する領域の対応画素の画像デ−タが表わす輝度
(縦軸)の分布を示すグラフである。
示メモリ25cに書込んでいる、教示領域の各画素の教
示デ−タが表わす輝度(横軸)と、その後撮像器3で撮
影し図2に示す一時メモリ25bに書込んだ、教示領域
に対応する領域の対応画素の画像デ−タが表わす輝度
(縦軸)の分布を示すグラフである。
【図16】 図8,図13および図14に示す教示領域
P1〜P9を示す拡大平面図である。
P1〜P9を示す拡大平面図である。
【図17】 すみ肉溶接対象材を示し、(a)は平面
図、(b)は右側面図である。
図、(b)は右側面図である。
【図18】 重ねすみ肉溶接対象材を示し、(a)は平
面図、(b)は右側面図である。
面図、(b)は右側面図である。
【図19】 V型開先の溶接対象材を示し、(a)は平
面図、(b)は右側面図である。
面図、(b)は右側面図である。
【図20】 レ型開先の溶接対象材を示し、(a)は平
面図、(b)は右側面図である。
面図、(b)は右側面図である。
【図21】 仕口開先の溶接対象材を示し、(a)は平
面図、(b)は右側面図である。
面図、(b)は右側面図である。
1:溶接ト−チ 2:溶接ワイヤ
3:撮像器 4:開先
5:レ−ル 6:走行台車
9:ト−チ支持軸 10:スライドア−ム
11:xスライドロック摘子 12:回動ア−ム
13:y回転ロック摘子 14:ト−チ固定ブロッ
ク 15:ピン 16:x回転ロック摘子 17:カメラ支持ア−ム 18:光フィルタ WR:右鋼板 WL:左鋼板 Ay:溶接方向(溶接中の台車走行方向) 31:溶接ト−チの下端像 32:ワイヤ主部の像 33:ア−ク像 34:開先像 35:溶融プ−ル像 35t:溶融プ−ル像の
先端 P1〜P9:教示領域
ク 15:ピン 16:x回転ロック摘子 17:カメラ支持ア−ム 18:光フィルタ WR:右鋼板 WL:左鋼板 Ay:溶接方向(溶接中の台車走行方向) 31:溶接ト−チの下端像 32:ワイヤ主部の像 33:ア−ク像 34:開先像 35:溶融プ−ル像 35t:溶融プ−ル像の
先端 P1〜P9:教示領域
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平9−295146(JP,A)
特開 平7−214323(JP,A)
特開 平8−150475(JP,A)
特開 平10−113770(JP,A)
特開 平10−94872(JP,A)
特公 平3−56829(JP,B2)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B23K 9/127
Claims (12)
- 【請求項1】開先が延びるy方向に直交する方向に溶接
ト−チを駆動するト−チ駆動器,該溶接ト−チによる溶
接中の開先を撮影する2次元撮影器,その撮影画面上の
光像を表わす画像デ−タに基づいて開先の位置を算出す
る情報処理手段,算出した位置に対する溶接ト−チの位
置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−
チを駆動する倣い制御器、を含む開先倣い装置におい
て、 前記情報処理手段は、前記2次元撮影器の撮影画面上
の、溶融プール像のy方向先端像領域およびその位置を
検索し、前記倣い制御器は、検索した位置に対して溶接
ト−チが設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接
ト−チを駆動する、ことを特徴とする開先倣い装置。 - 【請求項2】前記2次元撮影器は溶接ト−チと連動し、
前記倣い制御器は、前記2次元撮影器の撮影画面上の、
前記情報処理手段が検索した位置が該画面上の設定位置
となる方向に溶接ト−チを駆動する、請求項1記載の開
先倣い装置。 - 【請求項3】開先が延びるy方向に直交する方向に溶接
ト−チを駆動するト−チ駆動器,該溶接ト−チによる溶
接中の開先を撮影する2次元撮影器,その撮影画面上の
光像を表わす画像デ−タに基づいて開先の位置を算出す
る情報処理手段,算出した位置に対する溶接ト−チの位
置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−
チを駆動する倣い制御器、を含む開先倣い装置におい
て、 前記情報処理手段は、前記2次元撮影器の撮影画面上
の、溶融プール像のy方向先端像の、一部である第1領
域およびそれより開先を横切る方向にずれた第2領域な
らびに各領域の位置を検索し、前記倣い制御器は、それ
らの位置差に対応してそれが大きいと広く溶接ト−チの
揺動幅を変更する、ことを特徴とする開先倣い装置。 - 【請求項4】前記倣い制御器は、第1領域と第2領域の
位置に対して溶接ト−チが設定位置となる方向に前記駆
動器を介して溶接ト−チを駆動する、請求項3記載の開
先倣い装置。 - 【請求項5】前記情報処理手段は、溶融プール像のy方
向先端領域の画像デ−タを書込むための教示メモリ;前
記2次元撮影器の撮影画面の画像デ−タを書込む一時メ
モリ;および、該一時メモリの一画面の画像デ−タの、
前記教示メモリの画像デ−タと相関が高い対応領域およ
びその位置を検索する検索手段;を含む、請求項1,請
求項2,請求項3又は請求項4記載の開先倣い装置。 - 【請求項6】前記2次元撮影器は、溶接ア−ク光を減光
し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタを装備したCC
Dカメラである、請求項1,請求項2,請求項3,請求
項4又は請求項5記載の開先倣い装置。 - 【請求項7】開先が延びるy方向に直交する方向に溶接
ト−チを駆動するト−チ駆動器,該溶接ト−チによる溶
接中の開先を撮影する2次元撮影器,その撮影画面上の
光像を表わす画像デ−タに基づいて溶接対象に対する溶
接作用手段の位置を算出する情報処理手段、および、算
出した位置が設定位置となる方向に前記駆動器を介して
溶接ト−チを駆動する倣い制御器、を含む開先倣い装置
において、 前記情報処理手段は、前記2次元撮影器の撮影画面上
の、溶融プール像のy方向先端に対する溶接作用手段の
像位置を算出し、前記倣い制御器は算出した位置が設定
位置となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−チを駆動
する、ことを特徴とする開先倣い装置。 - 【請求項8】前記情報処理手段は、溶融プール像のy方
向先端を含む第1領域と、溶接作用手段の像の少くとも
一部を含む第2領域の画像デ−タを書込むための教示メ
モリ;前記2次元撮影器の撮影画面の画像デ−タを書込
む一時メモリ;該一時メモリの一画面の画像デ−タの、
前記教示メモリの第1領域および第2領域の画像デ−タ
と相関が高い第3領域および第4領域を検索する検索手
段;および、第3領域と第4領域の画面上の位置差を算
出する相対位置演算手段;を含み、前記倣い制御器は、
算出された位置差が設定値となる方向に前記駆動器を介
して溶接ト−チを駆動する;請求項7記載の開先倣い装
置。 - 【請求項9】前記情報処理手段は、溶融プール像のy方
向先端を含む領域をx方向に分割した第1R領域および
第1L領域と、溶接作用手段の像の少くとも一部を含む
第2領域の画像デ−タを書込むための教示メモリ;前記
2次元撮影器の撮影画面の画像デ−タを書込む一時メモ
リ;該一時メモリの一画面の画像デ−タの、前記教示メ
モリの第1R領域,第1L領域および第2領域の画像デ
−タと相関が高い第3R領域,第3Lおよび第4領域を
検索する検索手段;および、第3R領域と第3L領域の
中間点と第4領域との画面上の位置差を算出する相対位
置演算手段;を含み、前記倣い制御器は、算出された位
置差が設定値となる方向に前記駆動器を介して溶接ト−
チを駆動する;請求項7記載の開先倣い装置。 - 【請求項10】前記検索手段は、第3R領域と第3L領
域のx方向位置差を算出して前記倣い制御器に与え、該
倣い制御器は該位置差に対応してそれが増大すると台車
の走行速度を低く溶接ト−チの揺動幅を広く変更し該位
置差が減少すると走行速度を高く溶接ト−チの揺動幅を
狭く変更する、請求項9記載の開先倣い装置。 - 【請求項11】溶接作用手段は、溶接ア−ク,それを発
生する溶接ワイヤ、および、溶接ワイヤを保持する溶接
ト−チ、の少くとも一者である、請求項7,請求項8,
請求項9又は請求項10記載の開先倣い装置。 - 【請求項12】前記2次元撮影器は、溶接ア−ク光を減
光し溶融プ−ルの発光は透過するフィルタを装備したC
CDカメラである、請求項11記載の開先倣い装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01232598A JP3464902B2 (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 開先倣い装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01232598A JP3464902B2 (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 開先倣い装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11207462A JPH11207462A (ja) | 1999-08-03 |
JP3464902B2 true JP3464902B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=11802171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01232598A Expired - Fee Related JP3464902B2 (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 開先倣い装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3464902B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007181871A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 自動アーク溶接システム及び方法 |
JP7075311B2 (ja) * | 2018-08-21 | 2022-05-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接制御装置、表示制御装置、溶接システム、溶接制御方法及びプログラム |
JP7357463B2 (ja) * | 2019-05-08 | 2023-10-06 | 株式会社東芝 | 判定装置、判定システム、溶接システム、判定方法、プログラム、及び記憶媒体 |
-
1998
- 1998-01-26 JP JP01232598A patent/JP3464902B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11207462A (ja) | 1999-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10092977B2 (en) | Welding head and method for joining a workpiece | |
WO1988000508A1 (en) | Method of detecting position data in arc welding | |
JP3464902B2 (ja) | 開先倣い装置 | |
JP2004216418A (ja) | レーザ加工装置 | |
JP3263631B2 (ja) | 初層溶接方法 | |
JPH08313217A (ja) | 非接触画像計測システム | |
JP2000263273A (ja) | Yagレーザ加工機のティーチング方法及びその装置 | |
JP3463142B2 (ja) | 溶接装置 | |
JP2624033B2 (ja) | レーザ加工ヘッド | |
JP3174722B2 (ja) | 上向き自動溶接装置 | |
JPH05318280A (ja) | 研削ロボットの研削姿勢生成装置 | |
JP4280338B2 (ja) | Yagレーザ加工機のティーチング方法およびその装置 | |
JP2895289B2 (ja) | 溶接自動倣い装置 | |
JP3203507B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JP3712572B2 (ja) | プラズマ溶接装置 | |
JP2817092B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JP2887656B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JP3205183B2 (ja) | ティーチング装置 | |
JPH05337785A (ja) | 研削ロボットの研削経路修正装置 | |
JPH11147187A (ja) | Yagレーザ加工方法およびその装置 | |
JP4469436B2 (ja) | Yagレーザ加工機のティーチング方法及びその装置 | |
JP2822314B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JP2822315B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JPH05345255A (ja) | 研削ロボットの研削経路生成装置 | |
JPH09295146A (ja) | ウィービング溶接における溶接線倣い方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030808 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080822 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080822 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090822 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |