JP5146153B2

JP5146153B2 - 溶接穴位置の検出方法

Info

Publication number: JP5146153B2
Application number: JP2008169736A
Authority: JP
Inventors: 雅哉土岐
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP2010008297A

Description

本発明は、鋼板などの帯状材を連続的に処理する設備で、帯状材の溶接点を検出するために行う、帯状材の溶接点部に穿孔された溶接穴の位置を検出する溶接穴位置の検出方法に関するものである。

コイル状に巻かれた鋼板などの帯状材を連続的に処理する設備においては、当該設備入側に溶接機などを設置し、先行材の払出しが終了後、先行材の後端部と後行材の先端部を接続する方法が一般的に行われている。

材料を設備内で連続的に通過させながら処理する際、溶接点通過後の設定切替、あるいは溶接点近傍で過渡的な処理をするため、常に溶接点の設備内位置を正確に認識しておく必要があり、溶接点検出器を設備内の適当な箇所に複数設置し、例えば、基準ロールの回転数の累積などから演算にて求めた溶接点位置を、溶接点検出器からの検出信号により補正しながら通板する方法が取られている。

溶接点検出方法としては、光学的、電磁気的、接触式など種々のものが考案されている。光学式溶接点検出器を用いたものには、例えば、特許文献１または特許文献２に開示された技術がある。

図３は、従来の光学式溶接点検出器を説明する図である。図中、１は帯状材、２は溶接穴、３はイメージセンサー式カメラ、４はコントローラ、５はカメラ視野、６は投光器、および７は溶接点検出信号をそれぞれ表す。

帯状材１の下部から、投光器６で帯状材１の幅方向に光を発する。帯状材１の溶接部に穿孔した円状の溶接穴２を通過した光を、帯状材１の上部にカメラ視野５で帯状材１の全幅をカバーするように設置したイメージセンサー式カメラ３で捕らえて、コントローラ４で２値化処理し溶接穴の検出を行い、溶接点検出信号７を出力する。

当該設備より上流プロセスの設備において溶接部を巻込み、コイル状に巻取った後に、当該設備入側で払出す場合が考えられるが、この場合、複数設備での溶接点が混在した状態で当該設備を通過することになる。いずれの設備で溶接されたかにより、溶接点前後の処置方法が異なるため、検出された溶接点がどの設備で溶接されたかを区別できるようにすることが必要である。

図４は、溶接穴の穿孔位置の例を示す図である。図中、１は帯状材、２ａはセンター穴、２ｂはエッジ穴、８は当該設備溶接点、および９は他設備溶接点をそれぞれ表す。

この例では、当該設備溶接点８では、センター穴２ａ、そして他設備溶接点９では、エッジ穴２ｂを設けるようにしている。このように、自ラインではセンター位置、前ラインではエッジ位置などと、幅方向で各設備での溶接点検出用の穴の位置を変えておき、イメージセンサー式カメラなどを用いて、帯状材の幅方向の穴位置を認識することにより溶接穴を区別する方法が行われている。エッジ穴溶接穴については、溶接穴穿孔後から当該ラインまでの通過ラインにより、駆動側エッジ、操作側エッジのいずれかを通過することになる。
特開昭６２−２９３１０２号公報特開昭５９−２１８２１３号公報

図５は、従来の溶接点検出器のカメラ配置方法を示す図である。(a)は、カメラ１台方式の場合、(b)は、視野をセンターで２分割しカメラを２台設置する場合、(c)は、各溶接穴の種類毎に検出器を設置する場合をそれぞれ表す。図中、１０はセンター溶接穴検出範囲、１１はエッジ溶接穴検出範囲、１２はセンター溶接穴検出信号、１３はエッジ溶接穴検出信号、および１４はカメラの全体視野をそれぞれ表し、その他の符号は図２または３と同じである。

図５(a)のカメラ１台方式の場合には、帯状材の最広幅と想定される帯状材の蛇行量を加えたものがカメラ視野範囲に入るようにカメラを設置する。この場合、他の場合と比べてカメラ台数は最小となるものの、(1)解像度が粗くなり不検出の恐れがある、(2)カメラ視野角の制約上、検出器と帯状材との距離を大きく取る必要があり設置スペースが大きくなる、(3)エッジ穴とセンター穴を区別し、かつヘゲ穴などの誤検出を最小にするため、エッジ穴検出位置設定、センター穴検出のマスキング幅設定を設ける必要があるなど検出ロジックが複雑になる、といった問題がある。

また、図５(b)の視野をセンターで２分割しカメラを２台設置する場合は、１台方式と比較すると解像度、設置スペースの問題は解消されるが、検出ロジックについての問題点は残される。

さらに、図５(c)の各溶接穴の種類毎(駆動側エッジ溶接穴用、センター溶接穴用、操作側エッジ溶接穴用)に検出器を設置する場合は、検出ロジックの面では最も簡単であるが、カメラ台数が多くなるため設置費が高くなってしまう問題がある。

本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、設置費を抑えかつ簡単な検出ロジックでエッジ穴とセンター穴の判定を確実に行うことができる、溶接穴位置の検出方法を提供することを課題とする。

上記課題は、以下の手段により解決できる。
［１］帯状材の溶接点部に穿孔された溶接穴の位置を検出する溶接穴位置の検出方法であって、
溶接穴の位置を光学的に検出可能なイメージセンサー式カメラを、該カメラの検出視野が帯状材の蛇行量に溶接穴の穿孔位置精度を加味した量の帯状材の幅方向中央部におけるラップ部を含むように、帯状材の幅方向に並べて２台配置し、
前記ラップ部をセンター溶接穴の検出範囲とし、前記２台配置したカメラによるセンター溶接穴位置の検出結果に基づいて、溶接穴の帯状材の幅方向位置を特定することを特徴とする溶接穴位置の検出方法。

［２］上記［１］に記載の溶接穴位置の検出方法において、
前記２台配置したカメラによる溶接穴位置の検出にあたっては、
それぞれのカメラからの測定信号をそれぞれに演算処理し、エッジ溶接穴検出信号とセンター溶接穴検出信号とに分け、それぞれのカメラからの測定信号を演算処理して得られたエッジ溶接穴検出信号の論理和をとり、帯状材のエッジ溶接穴検出とし、或いはそれぞれの検出器からの測定信号を演算処理して得られたセンター溶接穴検出信号の論理積をとり、帯状材のセンター溶接穴検出とすることを特徴とする溶接穴位置の検出方法。

本発明によれば、それぞれのイメージセンサーにおいて、エッジからの設定距離との比較のみでエッジ穴とセンター穴の判定をするため、コントローラ内でのマスキング処理などが不要となり検出ロジックを簡単にすることができた。また、センター穴については２台の論理積を取るためヘゲ穴などの誤検出を最小にすることができた。さらに２台方式であるため、設置スペースの制約上１台方式では設置不可能な場所においても設置可能であり、設備費も抑えることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る溶接穴位置の検出方法を説明する。

図１は、本発明に係る溶接穴位置の検出方法を説明する図である。焼鈍炉を中心にした帯板プロセスラインの例であり、図中、１は帯状材、３はイメージセンサー式カメラ、４はコントローラ、５はカメラ視野、１１はエッジ溶接穴検出範囲、１２はセンター溶接穴検出信号、１３はエッジ溶接穴検出信号、１４はカメラの全体視野、１５はカメラ視野ラップ部、および１６は制御装置をそれぞれ表す。

イメージセンサー式カメラ３を帯状材の駆動側と操作側に２台設置し、それぞれのカメラ視野５を、想定される帯状材１の蛇行量にセンター穴の穿孔位置精度を加味した分のカメラ視野ラップ部１５を持たせるように、センター部でラップさせるようにしたことが本発明の特徴である。

イメージセンサー式カメラ３からの出力信号は、それぞれのイメージセンサー式カメラ３に接続されたコントローラ４により２値化処理されて、センター溶接穴検出信号１２およびエッジ溶接穴検出信号１３とに演算処理され、制御装置１６に送られる。そして、センター溶接穴検出信号１２、エッジ溶接穴検出信号１３それぞれに基づいて、制御装置１６で溶接穴の検出が行われる。

先ず、コントローラ４では、検出された溶接穴の検出位置を、あらかじめコントローラ内で定められたエッジからの設定距離と比較する。そして、溶接穴の検出位置が前記設定距離よりセンター側の場合センター穴、エッジ側の場合エッジ穴と判定し、センター溶接穴検出信号１２およびエッジ溶接穴検出信号１３としてそれぞれ出力する。

次に、制御装置１６では、２台のコントローラ４からそれぞれ送られたセンター溶接穴検出信号１２およびエッジ溶接穴検出信号１３を用いて、以下の処理を行う。

すなわち、駆動側コントローラのエッジ穴検出信号と、操作側コントローラのエッジ穴検出信号の論理和をとり、帯状材のエッジ溶接穴検出とする。また、駆動側コントローラのセンター穴検出信号と、操作側コントローラのセンター穴検出信号の論理積をとり、帯状材のセンター溶接穴検出とする。

このように、本発明では、イメージセンサー式カメラを駆動側と操作側に2台設置するから、1台方式と比較すると帯状材とカメラとの距離を小さくすることができるため、設置スペースの制約が少なく、設備がコンパクトになる。また、各溶接点の通過位置毎に検出器を設置する場合と比較するとカメラ台数は最小となるため、設備費が安くて済む。

また、駆動側と操作側のカメラ視野をラップさせるように設置し、視野のラップ部をセンター穴の検出範囲とできるから、各イメージセンサーのコントローラ単体ではエッジ部穴とそれ以外の判定だけをすればよいことになり、判定ロジックが簡単になる。

さらに、２台のコントローラのエッジ穴の論理和、センター穴の論理積についても簡単なリレー回路などで組むことが可能であるため、設備費の点からも有利である。

図２は、本発明についての実施例を示す図である。本実施例で溶接穴位置を検出した帯状材の最大幅は1,300mmであり、想定される帯状材の蛇行量を75mmとし、2台のカメラの視野全体を1,300mm＋75mm×2＝1,450mmとした。次に、センター部でのラップ量は、帯状材の蛇行量±75mmにセンター穴の穿孔位置精度±25mmを加味し（75mm＋25mm）×2＝200mmとした。

従ってそれぞれのカメラの視野は1,450mm÷2＋(75mm＋25mm)＝825mmとなる。カメラと帯状材との距離(1,191mm)は、このようにして決定された視野とレンズの視野角から物理的に一意に決まる。

エッジ部溶接穴の検出範囲（エッジからの設定距離）は、コントローラ内で設定可能であるが、本実施設備では80mmに調整した。それぞれのコントローラでは、エッジから80mmまでの範囲で溶接穴を検出した場合にはエッジ穴検出信号、それ以外の位置で検出した場合には、センター穴検出信号が制御盤に出力される。

そして、2台のコントローラからのエッジ穴検出信号の論理和をとり、帯状材のエッジ溶接穴検出とする。また、2台のコントローラのセンター穴検出信号の論理積をとり、帯状材のセンター溶接穴検出とする。

本実施例では投光器として蛍光灯を使用したが、LEDなどの光源を用いてもよいし、投光器内に蛍光灯を2本設置しているが、蛍光灯の本数もこれに限るものはない。また、本実施例では、コントローラをカメラ部に内蔵したものとしているが、分離し別置きとしても構わないし、さらに制御盤についても、リレー等を用いたハード回路でもシーケンサなどのソフトウェア処理としても構わない。なお、これまでの説明で、２台のカメラそれぞれにコントローラを有するとしてきたが、１台のコントローラで２台のカメラからの測定信号をそれぞれ独立に演算できるようにしてもよい。

本発明に係る溶接穴位置の検出方法を説明する図である。本発明についての実施例を示す図である。従来の光学式溶接点検出器を説明する図である。溶接穴の穿孔位置の例を示す図である。従来の溶接点検出器のカメラ配置方法を示す図である。

符号の説明

１帯状材
２溶接穴
２ａセンター穴
２ｂエッジ穴
３イメージセンサー式カメラ
４コントローラ
５カメラ視野
６投光器
７溶接点検出信号
８当該設備溶接点
９他設備溶接点
１０センター溶接穴検出範囲
１１エッジ溶接穴検出範囲
１２センター溶接穴検出信号
１３エッジ溶接穴検出信号
１４カメラの全体視野
１５カメラ視野ラップ部
１６制御装置

Claims

帯状材の溶接点部に穿孔された溶接穴の位置を検出する溶接穴位置の検出方法であって、
溶接穴の位置を光学的に検出可能なイメージセンサー式カメラを、該カメラの検出視野が帯状材の蛇行量に溶接穴の穿孔位置精度を加味した量の帯状材の幅方向中央部におけるラップ部を含むように、帯状材の幅方向に並べて２台配置し、
前記ラップ部をセンター溶接穴の検出範囲とし、前記２台配置したカメラによるセンター溶接穴位置の検出結果に基づいて、溶接穴の帯状材の幅方向位置を特定することを特徴とする溶接穴位置の検出方法。
請求項１に記載の溶接穴位置の検出方法において、
前記２台配置したカメラによる溶接穴位置の検出にあたっては、
それぞれのカメラからの測定信号をそれぞれに演算処理し、エッジ溶接穴検出信号とセンター溶接穴検出信号とに分け、それぞれのカメラからの測定信号を演算処理して得られたエッジ溶接穴検出信号の論理和をとり、帯状材のエッジ溶接穴検出とし、或いはそれぞれの検出器からの測定信号を演算処理して得られたセンター溶接穴検出信号の論理積をとり、帯状材のセンター溶接穴検出とすることを特徴とする溶接穴位置の検出方法。