JP6755709B2

JP6755709B2 - Welding equipment and welding method

Info

Publication number: JP6755709B2
Application number: JP2016099807A
Authority: JP
Inventors: 吉寛辻村; 和夫青山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-05-18
Also published as: JP2017205789A

Description

本発明の実施形態は、溶接装置及び溶接方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to welding equipment and welding methods.

溶接対象物の開先と溶接トーチの電極との相対位置を計測して溶接狙い位置を制御する自動溶接装置が知られている。自動溶接装置は、溶接対象物の加工精度や組立精度によっては、溶接狙い位置にずれが生じ、この場合、欠陥の発生が懸念される。このため、溶接狙い位置は、溶接中に補正される必要がある。 An automatic welding device is known that controls the welding target position by measuring the relative position between the groove of the object to be welded and the electrode of the welding torch. In the automatic welding device, the welding target position shifts depending on the processing accuracy and assembly accuracy of the object to be welded, and in this case, there is a concern that defects may occur. Therefore, the welding target position needs to be corrected during welding.

例えば、一対の溶接対象物における各開先の周辺部分の画像を画像処理することで、溶接池に対する両側の開先境界を検出し、この検出結果に基づいて溶接狙い位置を補正する方法がある。また、溶融池の３次元形状の計測結果に基づいて溶接狙い位置を補正する方法なども提案されている。 For example, there is a method of detecting the groove boundaries on both sides with respect to the welding pond by image processing the image of the peripheral portion of each groove in a pair of welding objects, and correcting the welding target position based on the detection result. .. Further, a method of correcting the welding target position based on the measurement result of the three-dimensional shape of the molten pool has also been proposed.

特開２０１４−７９７７４JP 2014-79774 特開２０１２−２５４４７７JP 2012-254477

さらに、レーザスリット光を利用して開先の２次元形状を計測し、この計測結果に基づいて溶接狙い位置を補正する方法も知られている。ただし、この方法では、レーザスリット光の干渉により、溶接の品質評価にとって重要なプール形状、前層のビード形状、開先面などの検出が困難となる。 Further, there is also known a method of measuring the two-dimensional shape of the groove by using the laser slit light and correcting the welding target position based on the measurement result. However, in this method, it is difficult to detect the pool shape, the bead shape of the front layer, the groove surface, etc., which are important for the quality evaluation of welding, due to the interference of the laser slit light.

そこで、前述した画像処理を利用する溶接狙い位置の補正方法の適用が考えられる。しかしながら、この方法は、光源となるアークが溶接条件やシールドガスなどの影響で変化し、このアークの変化が画像処理の結果に与える影響が非常に大きく、このため、開先面を誤検出してしまう場合がある。 Therefore, it is conceivable to apply a method for correcting the welding target position using the above-mentioned image processing. However, in this method, the arc that is the light source changes due to the influence of welding conditions, shield gas, etc., and the change in this arc has a great influence on the result of image processing. Therefore, the groove surface is erroneously detected. It may end up.

一方、溶融池の３次元形状の計測結果を利用した溶接狙い位置の補正方法では、例えば、アーク周辺の輝度が高い領域を除外し、輝度が比較的低い溶融池の例えば後方部分などの計測結果が利用される。このため、溶接中において最も重要であるアーク周辺の状況をリアルタイムには取得できず、溶接狙い位置における補正の精度が懸念される。 On the other hand, in the method of correcting the welding target position using the measurement result of the three-dimensional shape of the molten pool, for example, the measurement result of a molten pool having a relatively low brightness, for example, a rear portion, excluding a region having a high brightness around the arc. Is used. For this reason, the most important situation around the arc during welding cannot be acquired in real time, and there is concern about the accuracy of correction at the welding target position.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、溶接の狙い位置を適切に補正することができる溶接装置及び溶接方法を提供することである。 Therefore, an object to be solved by the present invention is to provide a welding apparatus and a welding method capable of appropriately correcting the target position of welding.

実施の形態の溶接装置は、溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する複数の撮影装置と、前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する画像処理部と、前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出する算出部と、前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する狙い位置補正部と、アーク長を設定する設定部と、を備え、前記算出部は、３次元座標上の開先の境界位置から前記各撮影装置までの当該各撮影装置の光軸方向に沿った第１の距離と、３次元座標上の電極の先端位置から前記各撮影装置までの前記光軸方向に沿った距離と前記設定されたアーク長とを加算した第２の距離と、算出し、前記狙い位置補正部は、前記算出された第１の距離と前記第２の距離との差が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された開先の境界位置を誤検出であると判定する判定部を更に備える。
The welding apparatus of the embodiment is a plurality of photographing devices that photograph a region including a groove during welding and an electrode of a welding torch from different positions, and each image of the region photographed by the plurality of photographing devices. Each of the above is performed by an image processing unit that detects the tip position of the electrode on each image and the boundary position of the groove with respect to the molten pool by image processing, and stereoscopic view using each of the image-processed images. A calculation unit that calculates the three-dimensional coordinate position corresponding to the tip position and the boundary position on the image, a target position correction unit that corrects the target position of welding based on the calculation result by the calculation unit, and an arc. The calculation unit includes a setting unit for setting the length, and the calculation unit includes a first distance along the optical axis direction of each imaging device from the boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates to each imaging device. A second distance obtained by adding the distance along the optical axis direction from the tip position of the electrode on the three-dimensional coordinates to each imaging device and the set arc length is calculated, and the target position correction unit is calculated. When the difference between the calculated first distance and the second distance exceeds the threshold value, it is determined that the boundary position of the groove detected on each image by the image processing is erroneously detected. Further equipped with a part .

第１の実施形態に係る溶接装置の構成を機能的に示すブロック図。The block diagram which functionally shows the structure of the welding apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図１の溶接装置により溶接される被溶接部分の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion to be welded by the welding apparatus of FIG. 図２Ａとは異なる方向からみた被溶接部分の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion to be welded as viewed from a direction different from FIG. 2A. 図１の溶接装置が備えた撮影装置で撮影される画像の一例を示す図。The figure which shows an example of the image photographed by the photographing apparatus provided in the welding apparatus of FIG. 図１の溶接装置が備えた撮影装置により、輝度の設定を高めに調整して被溶接部分を撮影した画像。An image of a portion to be welded taken by adjusting the brightness setting to a high level by the photographing device provided in the welding device of FIG. 図１の溶接装置が備えた撮影装置により、輝度の設定を適切に調整して被溶接部分を撮影した画像。An image of a portion to be welded taken by appropriately adjusting the brightness setting by the photographing apparatus provided in the welding apparatus of FIG. 図１の溶接装置による開先及び電極の検出範囲を例示した平面図。The plan view which illustrated the detection range of the groove and the electrode by the welding apparatus of FIG. 図１の溶接装置によるステレオ視を用いた３次元座標上における開先の境界位置の算出方法を説明するための図。It is a figure for demonstrating the calculation method of the boundary position of the groove on three-dimensional coordinates using the stereo view by the welding apparatus of FIG. 図５Ａの算出方法により算出された境界位置が誤判定であった場合の処理を説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining processing when the boundary position calculated by the calculation method of FIG. 5A is an erroneous determination. 図１の溶接装置による溶接方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the welding method by the welding apparatus of FIG. 第２の実施形態に係る自動溶接装置の構成を機能的に示すブロック図。The block diagram which functionally shows the structure of the automatic welding apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る自動溶接装置の構成を機能的に示すブロック図。The block diagram which functionally shows the structure of the automatic welding apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る自動溶接装置の構成を機能的に示すブロック図。The block diagram which functionally shows the structure of the automatic welding apparatus which concerns on 4th Embodiment. 図９の溶接装置による開先の境界位置の推測方法を説明するための平面図。The plan view for demonstrating the method of estimating the boundary position of the groove by the welding apparatus of FIG. 図１０Ａの推測方法を説明するための断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the estimation method of FIG. 10A.

以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、本実施形態の溶接装置１０は、溶接対象物２ａ、２ｂにおける開先の溶融池２３に対する境界位置１ａ、１ｂと、溶接トーチの電極２２の先端位置と、の相対的な位置関係に基づいて、溶接の狙い位置を自動制御（補正）する例えば非消耗電極式の自動溶接装置である。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIGS. 1 and 2A to 2C, the welding apparatus 10 of the present embodiment has boundary positions 1a and 1b with respect to the groove 23 in the welding objects 2a and 2b, and the tip of the electrode 22 of the welding torch. For example, it is a non-consumable electrode type automatic welding device that automatically controls (corrects) the target position of welding based on the relative positional relationship with the position.

すなわち、溶接装置１０は、複数（例えば２台）の撮影装置１１ａ、１１ｂ、画像入力部１２ａ、１２ｂ、画像処理部１８、３次元情報算出部（算出部）１５、設定部７及び狙い位置補正部１９を備えている。上記した設定部７は、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、アーク長などを含む溶接条件を設定する。 That is, the welding device 10 includes a plurality of (for example, two) photographing devices 11a and 11b, image input units 12a and 12b, an image processing unit 18, a three-dimensional information calculation unit (calculation unit) 15, a setting unit 7, and a target position correction. It has a part 19. The setting unit 7 described above sets welding conditions including welding current, welding voltage, welding speed, arc length, and the like.

本実施形態の溶接対象物２ａ、２ｂは、ステンレス鋼などの合金鋼や炭素鋼といった鋼材が、溶接対象の母材となる。この溶接対象物２ａ、２ｂには、図２Ａ、図２Ｃに示すように、開先面３ａ、３ｂを有する例えばＶ型の開先（Ｖ型狭開先）が形成されている。なお、開先の形状は、このような狭開先に限定されるものではない。また、本実施形態では、図２Ａに示すように、複数回の溶接パスを経て、これらの溶接対象物２ａ、２ｂを溶接する多層盛溶接が適用される。 In the welding objects 2a and 2b of the present embodiment, an alloy steel such as stainless steel or a steel material such as carbon steel is used as a base material for welding. As shown in FIGS. 2A and 2C, for example, a V-shaped groove (V-shaped narrow groove) having groove surfaces 3a and 3b is formed on the welding objects 2a and 2b. The shape of the groove is not limited to such a narrow groove. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2A, multi-layer welding is applied in which these welding objects 2a and 2b are welded through a plurality of welding passes.

図２Ａに示すように、複数の撮影装置１１ａ、１１ｂは、溶接中の開先、溶接トーチの電極２２（電極の先端部分）、溶接ワイヤ２１の先端部、アーク２４及び溶融池２３を含むアーク周辺の領域（被溶接部分）を、それぞれ異なる位置から撮影する複数のカメラである。また、個々の撮影装置１１ａ、１１ｂは、上記したアーク周辺の領域を、それぞれ同じ画角内に収めるようにして撮影する。 As shown in FIG. 2A, the plurality of photographing devices 11a and 11b include a groove during welding, an electrode 22 of the welding torch (tip portion of the electrode), a tip portion of the welding wire 21, an arc 24, and an arc including a molten pool 23. It is a plurality of cameras that capture the surrounding area (welded portion) from different positions. Further, the individual photographing devices 11a and 11b photograph the regions around the arc so as to be within the same angle of view.

複数の撮影装置１１ａ、１１ｂは、それぞれの前面に、特定の波長の光を透過させる光学フィルタ９ａ、９ｂを備えている。この光学フィルタ９ａ、９ｂは、アーク光が撮影装置１１ａ、１１ｂに直接的に受光されることを抑制することで、電極２２や開先面３ａ、３ｂなどとアーク光との光量差を小さくし、視覚的な認識性を向上させている。 The plurality of photographing devices 11a and 11b are provided with optical filters 9a and 9b for transmitting light having a specific wavelength on the front surface thereof. The optical filters 9a and 9b reduce the difference in the amount of light between the electrodes 22 and groove surfaces 3a and 3b and the arc light by suppressing the arc light from being directly received by the photographing devices 11a and 11b. , Improves visual recognition.

アーク光の強さは、設定部７が設定する溶接電流などの溶接条件によって異なり、図３Ａに示すように、撮影された画像の輝度が高い場合、画像処理部１８による画像処理が困難になる可能性がある。そこで、複数の撮影装置１１ａ、１１ｂは、設定された溶接条件に応じて、しぼり、ゲイン、及びシャッタ速度の少なくともひとつを自動調整する。これにより、図３Ｂに示すように、輝度が適切に調整された、画像処理しやすい画像を得ることが可能となる。 The intensity of the arc light differs depending on the welding conditions such as the welding current set by the setting unit 7, and as shown in FIG. 3A, when the brightness of the captured image is high, the image processing by the image processing unit 18 becomes difficult. there is a possibility. Therefore, the plurality of photographing devices 11a and 11b automatically adjust at least one of the squeezing, the gain, and the shutter speed according to the set welding conditions. As a result, as shown in FIG. 3B, it is possible to obtain an image in which the brightness is appropriately adjusted and the image processing is easy.

画像入力部１２ａ、１２ｂは、複数の撮影装置１１ａ、１１ｂによって各々撮影されたアーク周辺の領域の各画像をそれぞれ入力する（入力を受け付ける）。一方、画像処理部１８は、複数の撮影装置１１ａ、１１ｂで撮影されたアーク周辺の領域の各画像を画像処理することによって、各画像上（２次元座標上）の電極の先端位置と溶融池２３に対する開先の境界位置１ａ、１ｂ（一方の開先の境界位置１ａ及び他方の開先の境界位置１ｂ）とを検出する。 The image input units 12a and 12b input each image of the region around the arc photographed by the plurality of photographing devices 11a and 11b (accept input). On the other hand, the image processing unit 18 performs image processing on each image of the region around the arc photographed by the plurality of photographing devices 11a and 11b, thereby performing image processing on the tip position of the electrode and the molten pool on each image (on two-dimensional coordinates). The boundary positions 1a and 1b of the groove with respect to 23 (the boundary position 1a of one groove and the boundary position 1b of the other groove) are detected.

具体的には、画像処理部１８は、電極先端検出部１３ａ、１３ｂ及び開先検出部１４ａ、１４ｂを有する。図４に示すように、開先検出部１４ａ、１４ｂは、画像入力部１２ａ、１２ｂで入力を受け付けた各画像から、一方（図４中の左側）の開先の境界位置１ａに対応した左側開先境界検出範囲５ａと、他方（図４中の右側）の開先の境界位置１ｂに対応した右側開先境界検出範囲５ｂと、を切り出し、この切り出した画像を取り込む。また、電極先端検出部１３ａ、１３ｂは、画像入力部１２ａ、１２ｂで入力を受け付けた各画像から、電極２２の先端位置に対応した電極先端検出範囲６を切り出し、この切り出した画像を取り込む。 Specifically, the image processing unit 18 has electrode tip detection units 13a and 13b and groove detection units 14a and 14b. As shown in FIG. 4, the groove detection units 14a and 14b are on the left side corresponding to the boundary position 1a of the groove on one side (left side in FIG. 4) from each image received by the image input units 12a and 12b. The groove boundary detection range 5a and the right side groove boundary detection range 5b corresponding to the other (right side in FIG. 4) groove boundary position 1b are cut out, and the cut-out image is captured. Further, the electrode tip detection units 13a and 13b cut out an electrode tip detection range 6 corresponding to the tip position of the electrode 22 from each image received by the image input units 12a and 12b, and capture the cut out image.

電極先端検出部１３ａ、１３ｂ及び開先検出部１４ａ、１４ｂは、このような画像処理によって、誤検出の防止及び画像処理に要する時間の短縮を図っている。具体的には、溶接トーチの電極２２は、温度が高く、その周辺よりも輝度が高い。電極先端検出部１３ａ、１３ｂは、この輝度の違いに基づき、電極２２の２次元座標上の先端位置を検出して出力する。一方、温度が高く輝度の高い溶融池２３とアーク光が反射するため輝度の高い開先面３ａ、３ｂとの間に、開先の境界位置１ａ、１ｂは、存在し、輝度が低い。開先検出部１４ａ、１４ｂは、これらの輝度の違いを基に、一方及び他方の開先における２次元座標上の境界位置１ａ、１ｂ（図４中の溶融池２３の左側及び右側のきわ）をそれぞれ検出して出力する。 The electrode tip detection units 13a and 13b and the groove detection units 14a and 14b are intended to prevent erroneous detection and shorten the time required for image processing by such image processing. Specifically, the electrode 22 of the welding torch has a high temperature and a higher brightness than the periphery thereof. The electrode tip detection units 13a and 13b detect and output the tip position of the electrode 22 on the two-dimensional coordinates based on this difference in brightness. On the other hand, the boundary positions 1a and 1b of the groove exist between the molten pool 23 having a high temperature and high brightness and the groove surfaces 3a and 3b having high brightness because the arc light is reflected, and the brightness is low. Based on these differences in brightness, the groove detection units 14a and 14b have boundary positions 1a and 1b on the two-dimensional coordinates of one and the other groove (the left and right edges of the molten pool 23 in FIG. 4). Are detected and output respectively.

３次元情報算出部１５は、画像処理された各画像を用い、三角測量の原理に基づくステレオ視によって、当該各画像上の電極２２の先端位置及び開先の境界位置１ａ、１ｂにそれぞれ対応した３次元（３次元座標系）の座標位置を算出する。この３次元情報算出部１５は、対応付け演算処理部１５ａ、１５ｂを備えている。 The three-dimensional information calculation unit 15 uses each image-processed image and corresponds to the tip position of the electrode 22 and the boundary position 1a and 1b of the groove on each image by stereoscopic view based on the principle of triangulation. The coordinate position of three dimensions (three-dimensional coordinate system) is calculated. The three-dimensional information calculation unit 15 includes association calculation processing units 15a and 15b.

例えば、図５Ａに示すように、互いに異なる位置に配置された複数の撮影装置１１ａ、１１ｂは、異なる座標系を有しているといえ、それぞれの投影座標中心（撮影装置１１ａ、１１ｂの前面の中心位置）２５ａ、２５ｂ、検出点（例えば上記した開先の境界位置１ａ、１ｂ、電極２２の先端位置）の画素座標２６ａ、２６ｂ、撮影装置１１ａ、１１ｂの互いの位置関係に基づいて、検出点２７の３次元座標系の座標位置を算出することが可能となる。 For example, as shown in FIG. 5A, it can be said that the plurality of photographing devices 11a and 11b arranged at different positions have different coordinate systems, and the projected coordinate centers (in front of the photographing devices 11a and 11b) are respectively. Detection based on the positional relationship between the center positions) 25a and 25b, the pixel coordinates 26a and 26b of the detection points (for example, the boundary positions 1a and 1b of the groove and the tip position of the electrode 22 described above), and the imaging devices 11a and 11b. It is possible to calculate the coordinate position of the three-dimensional coordinate system of the point 27.

詳述すると、例えば２台の撮影装置１１ａ、１１ｂを用いたステレオ視（平行ステレオ視）では、３次元空間中の検出点２７（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における２台の撮影装置１１ａ、１１ｂの撮影画像上への投影点の画素座標を（ｘ_m，ｙ_m）、（ｘ_n，ｙ_n）とするとき以下の式１が成り立つ。 More specifically, for example, in stereo vision (parallel stereo vision) using two imaging devices 11a and 11b, the two imaging devices 11a and 11b at the detection points 27 (X, Y, Z) in the three-dimensional space. the pixel coordinates of the projected point on the captured image (x _{_m,} y _m), holds the following expression 1 when the (x _{_n,} y _n).

ここで、２台の撮影装置１１ａ、１１ｂは、同一仕様のカメラであり、図５Ａに示すように、平行等位に設置されている。平行等位とは、２台の撮影装置１１ａ、１１ｂの光軸を平行にして、撮像面を一致させ、さらに撮像面の横軸（ｘ軸）も一致させた配置である。なお、上記した投影座標中心２５ａ、２５ｂは、それぞれ、撮影装置１１ａ、１１ｂ前面の中心位置である。また、式１中のｆは、撮影装置１１ａ、１１ｂの焦点距離（撮影装置１１ａ、１１ｂの前面から画素座標上までの光軸方向に沿った距離）であり、式１中のＢは、撮影装置１１ａ、１１ｂどうしの離間距離（ベースライン）である。 Here, the two photographing devices 11a and 11b are cameras having the same specifications, and are installed in parallel equivalence as shown in FIG. 5A. The parallel coordination is an arrangement in which the optical axes of the two imaging devices 11a and 11b are made parallel, the imaging surfaces are aligned, and the horizontal axis (x-axis) of the imaging surfaces is also aligned. The projected coordinate centers 25a and 25b described above are center positions on the front surfaces of the photographing devices 11a and 11b, respectively. Further, f in the formula 1 is the focal length of the photographing devices 11a and 11b (the distance along the optical axis direction from the front surface of the photographing devices 11a and 11b to the pixel coordinates), and B in the formula 1 is the photographing. The separation distance (baseline) between the devices 11a and 11b.

また、上記した式１は、分母をｘ_m−ｘ_nでそろえるようにして書き換えると、下記の式２でも表現できる。 Further, the above equation 1 can also be expressed by the following equation 2 by rewriting the denominator so as to be aligned with x _m − x _n .

式２中のｘ_m−ｘ_nは、２つの画像上における投影点の横方向のずれ量であり、いわゆる視差である。図５Ａに示すように、検出点２７の奥行きＺ（深さＺ_E）は、Ｂとｆが一定であれば、視差（ｘ_m−ｘ_n）により一意に決まり、それと反比例の関係にある。すなわち、奥行きが小さい（対象が近い）とき、視差は大きな値となり、逆に奥行きが大きい（対象が遠い）と、視差は小さくなる。 X _m −x _n in Equation 2 is the amount of lateral deviation of the projection points on the two images, which is the so-called parallax. As shown in FIG. 5A, the depth Z of the detection point 27 (depth Z _E), if B and f are constant, uniquely determined by the parallax (x _m -x _n), is the same inversely proportional. That is, when the depth is small (the object is close), the parallax becomes a large value, and conversely, when the depth is large (the object is far), the parallax becomes small.

３次元情報算出部１５は、このようなステレオ視を利用して、各画像上の電極２２の先端位置及び開先の境界位置１ａ、１ｂにそれぞれ対応した３次元座標上（３次元座標系）の座標位置を算出する。 The three-dimensional information calculation unit 15 utilizes such stereoscopic vision on the three-dimensional coordinates corresponding to the tip position of the electrode 22 and the boundary position 1a and 1b of the groove on each image (three-dimensional coordinate system). Calculate the coordinate position of.

さらに、狙い位置補正部１９は、３次元情報算出部１５による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する。この狙い位置補正部１９は、誤検出判定部１６及び溶接狙い位置演算部１７を有している。ここで、３次元情報算出部１５は、３次元座標上の開先の境界位置１ａ、１ｂから各撮影装置１１ａ、１１ｂまでの当該各撮影装置の光軸方向に沿った第１の距離Ｚ_Ｅと、３次元座標上の電極２２の先端位置から各撮影装置１１ａ、１１ｂまでの光軸方向に沿った距離と設定部７に設定されたアーク長とを加算した第２の距離と、を算出する。 Further, the aiming position correction unit 19 corrects the welding aiming position based on the calculation result by the three-dimensional information calculation unit 15. The aiming position correction unit 19 has an erroneous detection determination unit 16 and a welding aiming position calculation unit 17. Here, the three-dimensional information computing section 15, the groove of the boundary position 1a in the three-dimensional coordinates, the camera 11a from 1b, the first distance Z _E along the optical axis direction of the respective imaging devices to 11b And a second distance obtained by adding the distance along the optical axis direction from the tip position of the electrode 22 on the three-dimensional coordinates to each of the photographing devices 11a and 11b and the arc length set in the setting unit 7. To do.

誤検出判定部１６は、画像処理部１８の開先検出部１４ａ、１４ｂによって検出された２次元座標上の開先の境界位置が、誤検出であるか否かを、３次元情報算出部１５の対応付け演算処理部１５ｂによって算出された３次元の座標位置（開先の３次元の境界位置）に基づいて判定する。具体的には、誤検出判定部１６は、算出された上記第１の距離と第２の距離との差が閾値を超える場合に、開先検出部１４ａ、１４ｂの画像処理によって各画像上に検出された開先の境界位置を誤検出であると判定する。一方、溶接狙い位置演算部１７は、誤検出判定部１６により誤検出ではないと判定された場合に、３次元座標上における開先の境界位置１ａ、１ｂと電極２２の先端位置とに基づいて、溶接の狙い位置を演算により求める。 The erroneous detection determination unit 16 determines whether or not the boundary position of the groove on the two-dimensional coordinates detected by the groove detection units 14a and 14b of the image processing unit 18 is erroneous detection. The determination is made based on the three-dimensional coordinate position (three-dimensional boundary position of the groove) calculated by the association calculation processing unit 15b of. Specifically, when the calculated difference between the first distance and the second distance exceeds the threshold value, the false detection determination unit 16 performs image processing on the groove detection units 14a and 14b on each image. The boundary position of the detected groove is determined to be erroneous detection. On the other hand, the welding aim position calculation unit 17 is based on the boundary positions 1a and 1b of the groove and the tip position of the electrode 22 on the three-dimensional coordinates when the false detection determination unit 16 determines that the false detection is not performed. , The target position of welding is calculated.

ここで、一般には、電極２２の先端位置は、外乱の影響が比較的小さいものの、開先の境界位置を検出する際には、アーク光や外乱の影響が大きく、境界位置を誤検出してしまうことが懸念される。作業者が視認して誤検出であるか否かを判断することは容易ではあるものの、溶接装置１０が、誤検出であるか否かを自動で判断をするためには、画像処理により検出された開先の境界位置が妥当であるか否かの判断材料が必要である。この判断材料としては、開先の境界位置における深さの情報（撮影装置１１ａ、１１ｂの光軸に沿った奥行き情報）を適用することが考えられる。この深さの情報は、上記したようにステレオ視によって得ることが可能となる。 Here, in general, the tip position of the electrode 22 is relatively small in the influence of disturbance, but when detecting the boundary position of the groove, the influence of arc light or disturbance is large, and the boundary position is erroneously detected. There is concern that it will end up. Although it is easy for the operator to visually determine whether or not it is an erroneous detection, the welding device 10 detects it by image processing in order to automatically determine whether or not it is an erroneous detection. It is necessary to determine whether or not the boundary position of the groove is appropriate. As a material for this determination, it is conceivable to apply depth information (depth information along the optical axis of the imaging devices 11a and 11b) at the boundary position of the groove. Information on this depth can be obtained by stereo vision as described above.

一方、画像処理によって検出された開先の境界位置が誤検出であると誤検出判定部１６が判定した場合、溶接狙い位置演算部１７は、図５Ｂに示すように、検出点２７と例えば誤検出点（誤検出であると判定さされた開先の境界位置）２８、若しくは、複数の誤検出点（同様に誤検出であると判定された開先の複数の境界位置）２８、に基づいて、疑似検出点２９の深さＺ_Fを算出する。 On the other hand, when the erroneous detection determination unit 16 determines that the boundary position of the groove detected by the image processing is erroneous detection, the welding aim position calculation unit 17 is erroneous with the detection point 27, for example, as shown in FIG. 5B. Based on detection points (boundary positions of grooves determined to be false positives) 28, or multiple false positive points (similarly multiple boundary positions of grooves determined to be false positives) 28. Then, the depth Z _F of the pseudo detection point 29 is calculated.

この場合、画像処理部１８の開先検出部１４ａ、１４ｂは、上記の疑似検出点２９の３次元の座標位置に基づいて、図４に示す左側開先境界検出範囲５ａ及び右側開先境界検出範囲５ｂを制限（前回の切り出し範囲とは別の範囲に再設定）して、画像処理による開先の境界位置の再検出を行う。これにより、再度の誤検出を抑制することが可能になる。 In this case, the groove detection units 14a and 14b of the image processing unit 18 detect the left groove boundary detection range 5a and the right groove boundary detection shown in FIG. 4 based on the three-dimensional coordinate positions of the pseudo detection points 29. The range 5b is limited (reset to a range different from the previous cutout range), and the boundary position of the groove is re-detected by image processing. This makes it possible to suppress false detection again.

次に、このように構成された溶接装置１０による溶接方法を図６に示すフローチャートに基づき説明する。まず、複数の撮影装置１１ａ、１１ｂは、溶接中の開先及び溶接トーチの電極２２の先端部分を含むアーク周辺の領域を、それぞれ異なる位置から撮影する（Ｓ１）。次に、画像入力部１２ａ、１２ｂは、撮影されたアーク周辺の領域の各画像の入力を受け付ける（Ｓ２）。 Next, a welding method using the welding apparatus 10 configured in this way will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the plurality of photographing devices 11a and 11b photograph the region around the arc including the groove during welding and the tip end portion of the electrode 22 of the welding torch from different positions (S1). Next, the image input units 12a and 12b receive input of each image in the region around the captured arc (S2).

次いで、画像処理部１８は、画像入力部１２ａ、１２ｂで入力を受け付けた各画像を画像処理することによって、各画像上の電極２２の先端位置と溶融池２３に対する開先の境界位置１ａ、１ｂを検出する（Ｓ３）。さらに、３次元情報算出部１５は、画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、各画像上の電極２２の先端位置及び開先の境界位置１ａ、１ｂにそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出する（Ｓ４）。 Next, the image processing unit 18 performs image processing on each image received by the image input units 12a and 12b, so that the tip position of the electrode 22 on each image and the boundary position 1a, 1b of the groove with respect to the molten pool 23 Is detected (S3). Further, the three-dimensional information calculation unit 15 determines the three-dimensional coordinate positions corresponding to the tip positions of the electrodes 22 and the boundary positions 1a and 1b of the groove on each image by stereo vision using each image-processed image. Calculate (S4).

ここで、３次元情報算出部１５は、３次元座標上の開先の境界位置１ａ、１ｂから各撮影装置１１ａ、１１ｂまでの当該各撮影装置の光軸方向に沿った第１の距離と、３次元座標上の電極２２の先端位置から各撮影装置１１ａ、１１ｂまでの前記光軸方向に沿った距離と設定されたアーク長とを加算した第２の距離と、を算出する。 Here, the three-dimensional information calculation unit 15 determines the first distance along the optical axis direction of each imaging device from the boundary positions 1a and 1b of the groove on the three-dimensional coordinates to the imaging devices 11a and 11b. A second distance obtained by adding the distance along the optical axis direction from the tip position of the electrode 22 on the three-dimensional coordinates to each of the photographing devices 11a and 11b and the set arc length is calculated.

続いて、誤検出判定部１６は、前述した第１の距離と第２の距離との差が閾値を超えているか否かを判断する（Ｓ５）。閾値を超えている場合（Ｓ５のＹＥＳ）、誤検出判定部１６は、画像処理によって各画像上に検出された開先の境界位置を誤検出であると判定する（Ｓ６）。さらにこの際、画像処理部１８は、左側開先境界検出範囲５ａ及び右側開先境界検出範囲５ｂを新たに設定して、画像処理による開先の境界位置を再検出する（Ｓ７）。 Subsequently, the erroneous detection determination unit 16 determines whether or not the difference between the first distance and the second distance described above exceeds the threshold value (S5). When the threshold value is exceeded (YES in S5), the false detection determination unit 16 determines that the boundary position of the groove detected on each image by the image processing is false detection (S6). Further, at this time, the image processing unit 18 newly sets the left side groove boundary detection range 5a and the right side groove boundary detection range 5b, and rediscovers the boundary position of the groove by image processing (S7).

一方、第１の距離と第２の距離との差が閾値を超えていない場合（Ｓ５のＮＯ）、狙い位置補正部１９は、３次元情報算出部１５による算出結果（３次元座標上の開先の境界位置１ａ、１ｂと３次元座標上の電極２２の先端位置と）に基づいて、溶接の狙い位置を補正する（Ｓ８）。 On the other hand, when the difference between the first distance and the second distance does not exceed the threshold value (NO in S5), the aim position correction unit 19 is calculated by the three-dimensional information calculation unit 15 (open on the three-dimensional coordinates). The target position of welding is corrected based on the above boundary positions 1a and 1b and the tip position of the electrode 22 on the three-dimensional coordinates (S8).

既述したように、本実施形態の溶接装置１０及び溶接方法をよれば、ステレオ視によって得られる３次元座標上の開先の境界位置１ａ、１ｂ及び電極２２の先端位置を適用することで、溶接の狙い位置を適切に補正することができる。なお、本実施形態では、複数の撮影装置１１ａ、１１ｂを備えることで、例えば溶接線が直線ではなく、円弧のような場合でも、開先の境界位置の検出を好適に行うことが可能となる。 As described above, according to the welding apparatus 10 and the welding method of the present embodiment, the boundary positions 1a and 1b of the groove and the tip positions of the electrodes 22 on the three-dimensional coordinates obtained by stereoscopic viewing can be applied. The target position of welding can be corrected appropriately. In the present embodiment, by providing a plurality of photographing devices 11a and 11b, it is possible to suitably detect the boundary position of the groove even when the welding line is not a straight line but an arc, for example. ..

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態を図７に基づき説明する。本実施形態に係る溶接装置３０は、第１の実施形態に係る溶接装置１０の画像処理部１８、３次元情報算出部１５及び狙い位置補正部１９に代えて、図７に示すように、画像処理部３８、３次元情報算出部３５、並びに誤検出判定部３６及び溶接狙い位置演算部３７を含む狙い位置補正部３９を有すると共に、前層処理記憶部３４をさらに備えている。 <Second Embodiment>
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. 7. The welding device 30 according to the present embodiment replaces the image processing unit 18, the three-dimensional information calculation unit 15, and the target position correction unit 19 of the welding device 10 according to the first embodiment, as shown in FIG. It has a processing unit 38, a three-dimensional information calculation unit 35, a target position correction unit 39 including a false detection determination unit 36 and a welding target position calculation unit 37, and further includes a front layer processing storage unit 34.

前層処理記憶部３４は、前層（１パス前）の溶接の狙い位置を含む以前の層の溶接の狙い位置を、時系列情報として記憶している。一方、狙い位置補正部３９は、前層処理記憶部３４に記憶された例えば前層の溶接の狙い位置に基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する。つまり、溶接装置３０では、前層の溶接狙い位置の情報を次層の溶接狙い位置の制御に反映させることができる。 The front layer processing storage unit 34 stores the welding target position of the previous layer including the welding target position of the front layer (one pass before) as time series information. On the other hand, the aiming position correction unit 39 corrects the welding target position of the next layer based on, for example, the welding target position of the front layer stored in the front layer processing storage unit 34. That is, in the welding apparatus 30, the information on the welding target position of the front layer can be reflected in the control of the welding target position of the next layer.

また、前層処理記憶部３４は、画像処理部３８によって検出された前層の開先の境界位置１ａ、１ｂを記憶する。また、狙い位置補正部３９は、前層処理記憶部３４に記憶された前層の開先の境界位置に基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する。 Further, the front layer processing storage unit 34 stores the boundary positions 1a and 1b of the groove of the front layer detected by the image processing unit 38. Further, the aiming position correction unit 39 corrects the target position of welding of the next layer based on the boundary position of the groove of the front layer stored in the front layer processing storage unit 34.

より具体的には、画像処理部３８は、例えば、前層で検出された開先の境界位置が誤検出でなかった場合、前層の左側開先境界検出範囲５ａ及び前層の右側開先境界検出範囲５ｂを基に、次層の左側及び右側の開先境界検出範囲を設定することが可能となる。この結果、狙い位置補正部３９では、誤検出の発生を抑制できることに加え、溶接の狙い位置の精度を高めることができる。 More specifically, in the image processing unit 38, for example, when the boundary position of the groove detected in the front layer is not erroneously detected, the left groove boundary detection range 5a of the front layer and the right groove of the front layer Based on the boundary detection range 5b, it is possible to set the groove boundary detection range on the left and right sides of the next layer. As a result, the aiming position correction unit 39 can suppress the occurrence of erroneous detection and can improve the accuracy of the welding aiming position.

また、本実施形態の３次元情報算出部３５は、溶融池２３に対する一方の開先の前層の境界位置１ａから各撮影装置１１ａ、１１ｂまでの当該各撮影装置の光軸方向に沿った距離と、溶融池に対する他方の開先の前層の境界位置１ｂから各撮影装置１１ａ、１１ｂまでの前記光軸方向に沿った距離と、の差を算出する。 Further, the three-dimensional information calculation unit 35 of the present embodiment is a distance along the optical axis direction of each imaging device from the boundary position 1a of the front layer of one groove with respect to the molten pool 23 to the imaging devices 11a and 11b. And the distance from the boundary position 1b of the front layer of the other groove with respect to the molten pool to the respective photographing devices 11a and 11b along the optical axis direction is calculated.

一方、前層処理記憶部３４は、このように算出された前層の互いの距離の差と、当該互いの距離の差に応じた溶接の狙い位置の制御パターン（狙い位置制御のデータベース）と、をさらに記憶している。また、前述した狙い位置補正部３９は、前層処理記憶部３４に記憶された前層の互いの距離の差と前記の制御パターンとに基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する。これにより、本実施形態の溶接装置３０によれば、前層の溶接が一方又は他方の開先側に寄ってしまった場合などにおいても、次層の溶接でこれを修正することができる。 On the other hand, the front layer processing storage unit 34 has the difference in the distance between the front layers calculated in this way and the control pattern of the welding target position (database of the target position control) according to the difference in the distance between the front layers. , I remember more. Further, the above-mentioned aim position correction unit 39 corrects the target position of welding of the next layer based on the difference in the distance between the front layers stored in the front layer processing storage unit 34 and the control pattern. As a result, according to the welding apparatus 30 of the present embodiment, even when the welding of the front layer is closer to the groove side of one or the other, this can be corrected by the welding of the next layer.

さらに、本実施形態の画像処理部３８は、複数の撮影装置１１ａ、１１ｂにより撮影された各画像を画像処理することによって各画像上の溶接池２３に対する溶接ワイヤ２１の挿入位置を検出する。また、３次元情報算出部３５は、この画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、各画像上の溶接ワイヤ２１の挿入位置に対応した３次元の座標位置を算出する。さらに、狙い位置補正部３９は、算出された３次元座標上における、溶接ワイヤの挿入位置、電極２２の先端位置及び開先の境界位置１ａ、１ｂに基づいて、溶接ワイヤ２１を移動制御する。 Further, the image processing unit 38 of the present embodiment detects the insertion position of the welding wire 21 with respect to the welding pond 23 on each image by performing image processing on each image taken by the plurality of photographing devices 11a and 11b. Further, the three-dimensional information calculation unit 35 calculates the three-dimensional coordinate position corresponding to the insertion position of the welding wire 21 on each image by stereo vision using each of the image-processed images. Further, the aim position correction unit 39 moves and controls the welding wire 21 based on the insertion position of the welding wire, the tip position of the electrode 22, and the boundary positions 1a and 1b of the groove on the calculated three-dimensional coordinates.

これにより、本実施形態の溶接装置３０では、より正確に溶接の狙い位置を補正できることに加え、補正したこの溶接の狙い位置に溶接ワイヤ２１を正しく配置することが可能となる。 As a result, in the welding apparatus 30 of the present embodiment, in addition to being able to correct the welding target position more accurately, it is possible to correctly arrange the welding wire 21 at the corrected welding target position.

＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態を図８に基づき説明する。本実施形態に係る溶接装置５０は、第１の実施形態に係る溶接装置１０の３次元情報算出部１５並びに狙い位置補正部１９に代えて、図８に示すように、３次元情報算出部５５、並びに誤検出判定部５６及び溶接狙い位置演算部５７を含む狙い位置補正部５９を備えている。 <Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The welding device 50 according to the present embodiment replaces the three-dimensional information calculation unit 15 and the aim position correction unit 19 of the welding device 10 according to the first embodiment, as shown in FIG. 8, the three-dimensional information calculation unit 55. , And a target position correction unit 59 including a false detection determination unit 56 and a welding target position calculation unit 57.

すなわち、３次元情報算出部５５は、３次元座標上の電極２２の先端位置から３次元座標系の開先の境界位置１ａ、１ｂまでの各撮影装置１１ａ、１１ｂの光軸方向に沿った第３の距離を算出する。一方、誤検出判定部５６は、算出されたこの第３の距離と設定部７に設定されたアーク長との差が閾値を超える場合に、画像処理部１８での画像処理によって各画像上に検出された電極２２の先端位置１ａ、１ｂ及び／又は開先の境界位置を誤検出であると判定する。 That is, the three-dimensional information calculation unit 55 is the third along the optical axis direction of the photographing devices 11a and 11b from the tip position of the electrode 22 on the three-dimensional coordinates to the boundary positions 1a and 1b of the groove of the three-dimensional coordinate system. Calculate the distance of 3. On the other hand, when the difference between the calculated third distance and the arc length set in the setting unit 7 exceeds the threshold value, the false detection determination unit 56 performs image processing on each image by the image processing unit 18. The detected tip positions 1a, 1b and / or the boundary position of the groove of the electrode 22 are determined to be erroneous detection.

さらに、このような誤検出判定部５６及び溶接狙い位置演算部５７を有する狙い位置補正部５９は、上記した第３の距離と設定されたアーク長との差が閾値を超えていない場合、算出された第３の距離が設定されたアーク長と等しくなるように、溶接の狙い位置を補正すると共に、補正した溶接の狙い位置に基づき、撮影装置１１ａ、１１ｂの光軸方向における電極２２の位置を移動制御する。 Further, the aiming position correction unit 59 having such an erroneous detection determination unit 56 and a welding aiming position calculation unit 57 calculates when the difference between the above-mentioned third distance and the set arc length does not exceed the threshold value. The welding target position is corrected so that the third distance is equal to the set arc length, and the position of the electrode 22 in the optical axis direction of the imaging devices 11a and 11b is based on the corrected welding target position. To control the movement.

したがって、本実施形態の溶接装置５０によれば、より適切に溶接の狙い位置を補正することが可能であると共に、アーク長に起因する欠陥の発生を抑えることができる。 Therefore, according to the welding apparatus 50 of the present embodiment, it is possible to more appropriately correct the target position of welding, and it is possible to suppress the occurrence of defects due to the arc length.

＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態を図９、図１０Ａ及び図１０Ｂに基づき説明する。本実施形態に係る溶接装置７０は、第１の実施形態に係る溶接装置１０の画像処理部１８並びに狙い位置補正部１９に代えて、図９に示すように、画像処理部７８並びに誤検出判定部７６及び溶接狙い位置演算部７７を含む狙い位置補正部７９を有すると共に、設計情報記憶部７１及び開先境界位置推測部７２をさらに備えている。 <Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 9, 10A and 10B. As shown in FIG. 9, the welding apparatus 70 according to the present embodiment replaces the image processing unit 18 and the target position correction unit 19 of the welding apparatus 10 according to the first embodiment, and as shown in FIG. 9, the image processing unit 78 and the erroneous detection determination. It has a target position correction unit 79 including a unit 76 and a welding target position calculation unit 77, and further includes a design information storage unit 71 and a groove boundary position estimation unit 72.

画像処理部７８は、第１の実施形態の画像処理部１８の構成に加え、画像入力部１２ａ、１２ｂで入力を受け付けた各画像を画像処理することによって各画像上の開先の上端縁の位置（図１０Ａ中に示すように、開先の境界位置１ａ、１ｂとＹ座標が等しい開先の上端縁の位置）８ａ、８ｂをさらに検出する。また、設計情報記憶部７１は、開先の形状の設計値を含む設計情報を記憶している。 In addition to the configuration of the image processing unit 18 of the first embodiment, the image processing unit 78 processes each image received by the image input units 12a and 12b to perform image processing on the upper end edge of the groove on each image. The positions 8a and 8b (as shown in FIG. 10A, the positions of the upper end edges of the groove where the Y coordinates are the same as the boundary positions 1a and 1b of the groove) are further detected. Further, the design information storage unit 71 stores design information including the design value of the groove shape.

さらに、開先境界位置推測部７２は、図９、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、画像処理部７８の画像処理によって各画像上に検出された開先の境界位置及び開先の上端縁の位置８ａ、８ｂと設計情報記憶部７１に記憶された設計情報とに基づいて、３次元座標上の開先の境界位置を推測（算出）する。言い換えると、開先境界位置推測部７２は、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、画像処理によってそれぞれ得られた２次元座標上における開先の上端縁の位置８ａ、８ｂから開先の境界位置１ａ、１ａまでの距離Ｘ_Gと、２次元座標上の開先の当該上端縁の位置８ａ、８ｂ及び開先の形状の設計情報から算出された、開先の上端面から溶融池２３に対する開先の境界の深さ位置までの前記光軸方向に沿った距離Ｚ_Gとに基づいて、３次元座標上の開先の境界位置を推測する。 Further, as shown in FIGS. 9, 10A and 10B, the groove boundary position estimation unit 72 has the boundary position of the groove and the upper end edge of the groove detected on each image by the image processing of the image processing unit 78. The boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates is estimated (calculated) based on the positions 8a and 8b of the above and the design information stored in the design information storage unit 71. In other words, as shown in FIGS. 10A and 10B, the groove boundary position estimation unit 72 is located at the boundary position of the groove from the positions 8a and 8b of the upper end edge of the groove on the two-dimensional coordinates obtained by the image processing, respectively. Opening from the upper end surface of the groove to the molten pool 23 calculated from the distances X _G to 1a and 1a, the positions 8a and 8b of the upper end edge of the groove on the two-dimensional coordinates, and the design information of the shape of the groove. The boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates is estimated based on the distance Z _G along the optical axis direction to the depth position of the previous boundary.

また、狙い位置補正部７９の誤検出判定部７６は、３次元情報算出部１５によって算出された３次元座標上の開先の境界位置と開先境界位置推測部７２によって推測された３次元座標上の開先の境界位置との間の離間距離が閾値を超える場合に、画像処理部７８の画像処理によって各画像上に検出された２次元座標上の開先の境界位置を誤検出であると判定する。 Further, the false detection determination unit 76 of the aim position correction unit 79 has the boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates calculated by the three-dimensional information calculation unit 15 and the three-dimensional coordinates estimated by the groove boundary position estimation unit 72. When the separation distance from the boundary position of the upper groove exceeds the threshold value, the boundary position of the groove on the two-dimensional coordinates detected on each image by the image processing of the image processing unit 78 is erroneously detected. Is determined.

つまり、本実施形態の溶接装置７０によれば、画像処理による２次元座標上の開先の境界位置についての誤検出をより的確に判定することができ、これにより、溶接の狙い位置を補正する精度を向上させることができる。 That is, according to the welding apparatus 70 of the present embodiment, it is possible to more accurately determine the erroneous detection of the boundary position of the groove on the two-dimensional coordinates by image processing, thereby correcting the target position of welding. The accuracy can be improved.

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、溶接の狙い位置を適切に補正することができる。 According to at least one embodiment described above, the target position of welding can be appropriately corrected.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

１ａ，１ｂ…開先の境界位置、２ａ，２ｂ…溶接対象物、３ａ，３ｂ…開先面、５ａ…左側開先境界検出範囲、５ｂ…右側開先境界検出範囲、６…電極先端検出範囲、７…設定部、８ａ，８ｂ…開先の上端縁の位置、９ａ，９ｂ…光学フィルタ、１０，３０，５０，７０…溶接装置、１１ａ，１１ｂ…撮影装置、１２ａ，１２ｂ…画像入力部、１３ａ，１３ｂ…電極先端検出部、１４ａ，１４ｂ…開先検出部、１５，３５，５５…３次元情報算出部、１５ａ，１５ｂ…対応付け演算処理部、１６，３６，５６，７６…誤検出判定部、１７，３７，５７，７７…溶接狙い位置演算部、１８，３８，７８…画像処理部、１９，３９，５９，７９…狙い位置補正部、２１…溶接ワイヤ、２２…溶接トーチの電極、２３…溶融池、２４…アーク、３４…前層処理記憶部、７１…設計情報記憶部、７２…開先境界位置推測部。 1a, 1b ... Groove boundary position, 2a, 2b ... Welding object, 3a, 3b ... Groove surface, 5a ... Left groove boundary detection range, 5b ... Right groove boundary detection range, 6 ... Electrode tip detection range , 7 ... Setting unit, 8a, 8b ... Position of the upper end edge of the groove, 9a, 9b ... Optical filter, 10, 30, 50, 70 ... Welding device, 11a, 11b ... Imaging device, 12a, 12b ... Image input unit , 13a, 13b ... Electrode tip detection unit, 14a, 14b ... Groove detection unit, 15, 35, 55 ... Three-dimensional information calculation unit, 15a, 15b ... Correspondence calculation processing unit, 16, 36, 56, 76 ... Incorrect Detection and determination unit, 17, 37, 57, 77 ... Welding aim position calculation unit, 18, 38, 78 ... Image processing unit, 19, 39, 59, 79 ... Aim position correction unit, 21 ... Welding wire, 22 ... Welding torch Electrodes, 23 ... molten pool, 24 ... arc, 34 ... front layer processing storage unit, 71 ... design information storage unit, 72 ... groove boundary position estimation unit.

Claims

溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する複数の撮影装置と、
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する画像処理部と、
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出する算出部と、
前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する狙い位置補正部と、
アーク長を設定する設定部と、
を備え、
前記算出部は、３次元座標上の開先の境界位置から前記各撮影装置までの当該各撮影装置の光軸方向に沿った第１の距離と、３次元座標上の電極の先端位置から前記各撮影装置までの前記光軸方向に沿った距離と前記設定されたアーク長とを加算した第２の距離と、を算出し、
前記狙い位置補正部は、前記算出された第１の距離と前記第２の距離との差が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された開先の境界位置を誤検出であると判定する判定部を更に備える溶接装置。 Multiple imaging devices that capture the area including the groove during welding and the electrode of the welding torch from different positions,
An image processing unit that detects the tip position of the electrode on each image and the boundary position of the groove with respect to the molten pool by performing image processing on each image of the region captured by the plurality of photographing devices.
A calculation unit that calculates three-dimensional coordinate positions corresponding to the tip position and the boundary position on each image by stereo vision using each of the image-processed images.
A target position correction unit that corrects the target position of welding based on the calculation result by the calculation unit,
The setting part that sets the arc length and
With
The calculation unit is described from the first distance along the optical axis direction of each imaging device from the boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates to each imaging device and the tip position of the electrode on the three-dimensional coordinates. A second distance obtained by adding the distance along the optical axis direction to each imaging device and the set arc length is calculated.
When the difference between the calculated first distance and the second distance exceeds the threshold value, the target position correction unit erroneously detects the boundary position of the groove detected on each image by the image processing. A welding device further provided with a determination unit for determining that .

溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する複数の撮影装置と、
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する画像処理部と、
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出する算出部と、
前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する狙い位置補正部と、
アーク長を設定する設定部と、
を備え、
前記算出部は、３次元座標上の電極の先端位置から３次元座標系の開先の境界位置までの前記各撮影装置の光軸方向に沿った第３の距離を算出し、
前記狙い位置補正部は、前記算出された第３の距離と前記設定されたアーク長との差が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された電極の先端位置及び／又は開先の境界位置を誤検出であると判定する判定部を備える溶接装置。 Multiple imaging devices that capture the area including the groove during welding and the electrode of the welding torch from different positions,
An image processing unit that detects the tip position of the electrode on each image and the boundary position of the groove with respect to the molten pool by performing image processing on each image of the region captured by the plurality of photographing devices.
A calculation unit that calculates three-dimensional coordinate positions corresponding to the tip position and the boundary position on each image by stereo vision using each of the image-processed images.
A target position correction unit that corrects the target position of welding based on the calculation result by the calculation unit,
The setting part that sets the arc length and
With
The calculation unit calculates a third distance along the optical axis direction of each of the imaging devices from the tip position of the electrode on the three-dimensional coordinates to the boundary position of the groove of the three-dimensional coordinate system.
When the difference between the calculated third distance and the set arc length exceeds the threshold value, the target position correction unit determines the tip position and / or the tip position of the electrode detected on each image by the image processing. A welding device including a determination unit that determines that the boundary position of the groove is erroneously detected .

溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する複数の撮影装置と、
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する画像処理部と、
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出する算出部と、
前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する狙い位置補正部と、
アーク長を設定する設定部と、
を備え、
前記算出部は、３次元座標上の電極の先端位置から３次元座標上の前記開先の境界位置までの前記各撮影装置の光軸方向に沿った第３の距離を算出し、
前記狙い位置補正部は、前記算出された第３の距離が前記設定されたアーク長と等しくなるように、前記光軸方向における前記電極の位置を移動制御する溶接装置。 Multiple imaging devices that capture the area including the groove during welding and the electrode of the welding torch from different positions,
An image processing unit that detects the tip position of the electrode on each image and the boundary position of the groove with respect to the molten pool by performing image processing on each image of the region captured by the plurality of photographing devices.
A calculation unit that calculates three-dimensional coordinate positions corresponding to the tip position and the boundary position on each image by stereo vision using each of the image-processed images.
A target position correction unit that corrects the target position of welding based on the calculation result by the calculation unit,
The setting part that sets the arc length and
With
The calculation unit calculates a third distance along the optical axis direction of each imaging device from the tip position of the electrode on the three-dimensional coordinates to the boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates.
The aiming position correction unit is a welding device that moves and controls the position of the electrode in the optical axis direction so that the calculated third distance becomes equal to the set arc length .

溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する複数の撮影装置と、
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する画像処理部と、
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出する算出部と、
前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する狙い位置補正部と、
を備え、
前記算出部は、溶融池に対する一方の開先の前層の境界位置から前記各撮影装置までの当該各撮影装置の光軸方向に沿った距離と、溶融池に対する他方の開先の前層の境界位置から前記各撮影装置までの前記光軸方向に沿った距離と、の差を算出し、
前記算出された前層の互いの距離の差と、前記互いの距離の差に応じた溶接の狙い位置の制御パターンと、を記憶する記憶部をさらに備え、
前記狙い位置補正部は、前記記憶された前層の互いの距離の差と前記制御パターンとに基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する溶接装置。 Multiple imaging devices that capture the area including the groove during welding and the electrode of the welding torch from different positions,
An image processing unit that detects the tip position of the electrode on each image and the boundary position of the groove with respect to the molten pool by performing image processing on each image of the region captured by the plurality of photographing devices.
A calculation unit that calculates three-dimensional coordinate positions corresponding to the tip position and the boundary position on each image by stereo vision using each of the image-processed images.
A target position correction unit that corrects the target position of welding based on the calculation result by the calculation unit,
With
The calculation unit determines the distance from the boundary position of the front layer of one groove to the molten pool to each imaging device along the optical axis direction of each imaging device, and the front layer of the other groove with respect to the molten pool. The difference between the boundary position and the distance from each imaging device along the optical axis direction is calculated.
A storage unit for storing the calculated difference in the distance between the front layers and the control pattern of the welding target position according to the difference in the distance between the front layers is further provided.
The target position correction unit is a welding device that corrects the target position of welding of the next layer based on the stored difference in distance between the front layers and the control pattern .

溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影する複数の撮影装置と、
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と溶融池に対する前記開先の境界位置とを検出する画像処理部と、
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出する算出部と、
前記算出部による算出結果に基づいて、溶接の狙い位置を補正する狙い位置補正部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記画像処理によって各画像上の開先の上端縁の位置をさらに検出し、
前記開先の形状の設計値を含む設計情報を記憶する記憶部と、
前記画像処理によって各画像上に検出された前記開先の境界位置及び前記開先の上端縁の位置と前記記憶された設計情報とに基づいて、３次元座標上の開先の境界位置を推測する推測部と、
をさらに備え、
前記狙い位置補正部は、前記算出部によって算出された３次元座標上の開先の境界位置と前記推測された３次元座標上の開先の境界位置との間の離間距離が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された前記開先の境界位置を誤検出であると判定する判定部を備える溶接装置。 Multiple imaging devices that capture the area including the groove during welding and the electrode of the welding torch from different positions,
An image processing unit that detects the tip position of the electrode on each image and the boundary position of the groove with respect to the molten pool by performing image processing on each image of the region captured by the plurality of photographing devices.
A calculation unit that calculates three-dimensional coordinate positions corresponding to the tip position and the boundary position on each image by stereo vision using each of the image-processed images.
A target position correction unit that corrects the target position of welding based on the calculation result by the calculation unit,
With
The image processing unit further detects the position of the upper end edge of the groove on each image by the image processing.
A storage unit that stores design information including the design value of the groove shape, and
The boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates is estimated based on the boundary position of the groove, the position of the upper end edge of the groove, and the stored design information detected on each image by the image processing. Guessing part and
With more
In the target position correction unit, when the separation distance between the groove boundary position on the three-dimensional coordinates calculated by the calculation unit and the groove boundary position on the estimated three-dimensional coordinates exceeds the threshold value. A welding apparatus including a determination unit that determines that the boundary position of the groove detected on each image by the image processing is erroneous detection .

前記複数の撮影装置は、溶接ワイヤをさらに含む領域をそれぞれ異なる位置から撮影し、
前記画像処理部は、前記複数の撮影装置により撮影された各画像を画像処理することによって前記各画像上の溶接池に対する溶接ワイヤの挿入位置を検出し、
前記算出部は、前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記各画像上の前記挿入位置に対応した３次元の座標位置を算出し、
前記狙い位置補正部は、算出された３次元座標上における、前記溶接ワイヤの挿入位置、前記電極の先端位置及び前記開先の境界位置に基づいて、前記溶接ワイヤを移動制御する、
請求項１から５のいずれかに記載の溶接装置。 The plurality of imaging devices photograph the area further including the welding wire from different positions.
The image processing unit detects the insertion position of the welding wire with respect to the welding pond on each image by performing image processing on each image taken by the plurality of photographing devices.
The calculation unit calculates a three-dimensional coordinate position corresponding to the insertion position on each image by stereo vision using each of the image-processed images.
The aiming position correction unit moves and controls the welding wire based on the insertion position of the welding wire, the tip position of the electrode, and the boundary position of the groove on the calculated three-dimensional coordinates.
The welding apparatus according to any one of claims 1 to 5 .

前層の溶接の狙い位置を記憶する記憶部をさらに備え、
前記狙い位置補正部は、前記記憶された前層の溶接の狙い位置に基づいて、次層の溶接の狙い位置を補正する、
請求項１から５のいずれかに記載の溶接装置。 It also has a storage unit that stores the target position of welding in the front layer.
The aiming position correction unit corrects the welding aiming position of the next layer based on the stored welding aiming position of the front layer.
The welding apparatus according to any one of claims 1 to 5 .

溶接条件を設定する設定部をさらに備え、
前記複数の撮影装置は、それぞれの前面に、特定の波長の光を透過させる光学フィルタを備え、
さらに、前記複数の撮影装置は、前記設定された溶接条件に応じて、しぼり、ゲイン、及びシャッタ速度の少なくともひとつを調整する、
請求項１から７のいずれかに記載の溶接装置。 It also has a setting unit for setting welding conditions.
Each of the plurality of photographing devices is provided with an optical filter that transmits light of a specific wavelength on the front surface thereof.
Further, the plurality of photographing devices adjust at least one of the squeezing, the gain, and the shutter speed according to the set welding conditions.
The welding apparatus according to any one of claims 1 to 7 .

溶接中の開先と溶接トーチの電極とを含む領域をそれぞれ異なる位置から複数の撮影装置で撮影するステップと、 The step of photographing the area including the groove during welding and the electrode of the welding torch from different positions with a plurality of imaging devices, and
前記複数の撮影装置で撮影された前記領域の各画像を画像処理することによって、前記各画像上の前記電極の先端位置と前記開先の溶融池に対する境界位置とを検出するステップと、 A step of detecting the tip position of the electrode on each image and the boundary position of the groove with respect to the molten pool by performing image processing on each image of the region taken by the plurality of photographing devices.
前記画像処理された各画像を用いるステレオ視によって、前記先端位置及び前記境界位置にそれぞれ対応した３次元の座標位置を算出するステップと、 A step of calculating a three-dimensional coordinate position corresponding to the tip position and the boundary position by stereo viewing using each of the image-processed images, and
３次元座標上の開先の境界位置から前記各撮影装置までの当該各撮影装置の光軸方向に沿った第１の距離と、３次元座標上の電極の先端位置から前記各撮影装置までの前記光軸方向に沿った距離と前記設定されたアーク長とを加算した第２の距離と、を算出するステップと、The first distance along the optical axis direction of each imaging device from the boundary position of the groove on the three-dimensional coordinates to each imaging device, and the tip position of the electrode on the three-dimensional coordinates to each imaging device. A step of calculating a second distance obtained by adding the distance along the optical axis direction and the set arc length, and
前記算出された第１の距離と前記第２の距離との差が閾値を超える場合に、前記画像処理によって各画像上に検出された開先の境界位置を誤検出であると判定するステップと、When the difference between the calculated first distance and the second distance exceeds the threshold value, the step of determining the boundary position of the groove detected on each image by the image processing as erroneous detection. ,
を有する溶接方法。 Welding method with.