JPH0659545B2 - 自動溶接方法 - Google Patents
自動溶接方法Info
- Publication number
- JPH0659545B2 JPH0659545B2 JP5641486A JP5641486A JPH0659545B2 JP H0659545 B2 JPH0659545 B2 JP H0659545B2 JP 5641486 A JP5641486 A JP 5641486A JP 5641486 A JP5641486 A JP 5641486A JP H0659545 B2 JPH0659545 B2 JP H0659545B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動溶接方法に関し、溶接光造物全般（中・厚
板）に適用されるものである。
板）に適用されるものである。
従来、自動溶接方法としては第８図に示す方法が知られ
ている。同図において、１ａ、１ｂは開先２を形成する
母材である。この母材１上にはレール３が敷かれ、この
レール３上を溶接台車４が溶接方向（矢印Ｘ）走行す
る。前記台車４上には前方にセンサー５を配置した制御
装置６、及び溶接トーチ７を有した溶接トーチ駆動系８
が載置されている。即ち、従来技術による溶接は、前記
センサー５を溶接線と直角な方向い矢印Ｙ）に揺動させ
て開先断面形状を検出し、これを数断面重ね合せて平均
化処理し、得られた情報をもとに開先中心位置や開先断
面積を求め、溶接線倣いや溶接条件制御を行なうことに
より溶接を行なう。
ている。同図において、１ａ、１ｂは開先２を形成する
母材である。この母材１上にはレール３が敷かれ、この
レール３上を溶接台車４が溶接方向（矢印Ｘ）走行す
る。前記台車４上には前方にセンサー５を配置した制御
装置６、及び溶接トーチ７を有した溶接トーチ駆動系８
が載置されている。即ち、従来技術による溶接は、前記
センサー５を溶接線と直角な方向い矢印Ｙ）に揺動させ
て開先断面形状を検出し、これを数断面重ね合せて平均
化処理し、得られた情報をもとに開先中心位置や開先断
面積を求め、溶接線倣いや溶接条件制御を行なうことに
より溶接を行なう。
しかしながら、従来技術によれば、トーチ位置を開先中
心に制御することしかできないため、比較的薄板のＶ形
開先などの１パス仕上げ溶接に用いられるのみであっ
た。従って、多層溶接（トーチ狙い位置の開先壁とビー
ドとの交点の重なり部になる）の制御情報としては不適
であった。つまり、従来技術では、多層振分け溶接に要
求される高度な施工技術を満たすための情報処理方法が
確立されていなかった。このため、多層振分け溶接は、
作業者の経験に頼らざるを得ない問題があり、熟練作業
者不足等の理由により自動化による高品質化、高能率化
が望まれている。
心に制御することしかできないため、比較的薄板のＶ形
開先などの１パス仕上げ溶接に用いられるのみであっ
た。従って、多層溶接（トーチ狙い位置の開先壁とビー
ドとの交点の重なり部になる）の制御情報としては不適
であった。つまり、従来技術では、多層振分け溶接に要
求される高度な施工技術を満たすための情報処理方法が
確立されていなかった。このため、多層振分け溶接は、
作業者の経験に頼らざるを得ない問題があり、熟練作業
者不足等の理由により自動化による高品質化、高能率化
が望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、中・厚板構
造物の開先情報をセンサーで検出して高精度な開先情報
を得、もって多層溶接を可能とした自動溶接方法を提供
することを目的とする。
造物の開先情報をセンサーで検出して高精度な開先情報
を得、もって多層溶接を可能とした自動溶接方法を提供
することを目的とする。
本発明は、光学式距離センサーの出力信号を平均化して
形状信号とする工程と、この形状信号を多重平均化処理
する工程と、多重平均化処理した信号を微分処理して特
徴点を求める工程と、多重平均化処理した信号を積分処
理して開先断面積を求める工程と、前記特徴点及び開先
断面積の情報に基づきトーチ位置及び溶接条件を制御す
る工程とを具備し、もって高精度な開先情報を得て多層
溶接の自動化を可能にしたものである。
形状信号とする工程と、この形状信号を多重平均化処理
する工程と、多重平均化処理した信号を微分処理して特
徴点を求める工程と、多重平均化処理した信号を積分処
理して開先断面積を求める工程と、前記特徴点及び開先
断面積の情報に基づきトーチ位置及び溶接条件を制御す
る工程とを具備し、もって高精度な開先情報を得て多層
溶接の自動化を可能にしたものである。
本発明によれば、多層溶接の第１パスから最終パスまで
のトーチ狙い位置及び溶接条件の設定に必要な高精度な
開先情報が提供でき、これにより多層溶接の自動制御を
可能とし、起重機製品や化学機械等の中・厚板溶接構造
物全般に応用できる。
のトーチ狙い位置及び溶接条件の設定に必要な高精度な
開先情報が提供でき、これにより多層溶接の自動制御を
可能とし、起重機製品や化学機械等の中・厚板溶接構造
物全般に応用できる。
以下、本発明の一実施例を図を参照して説明する。
第１図は、本発明に係る自動溶接方法を組込んだ多層振
分け溶接自動化システムの制御内容を模式的に示す図で
ある。図中の１１ａ、１１ｂは、開先１２を形成する母
材である。この母材１１ａ、１１ｂ上には、光学式距離
センサーの中の１実施例としてのレーザ光センサー（以
下、レーザ光センサーという）13、モータ１４に連結さ
れた溶接トーチ１５が配置されている。第１図のシステ
ムにおいては、上記レーザ光センサー１３から得られた
距離信号と揺動時のセンサー位置信号を合成し、得られ
た２次元情報に本発明の処理をして、図に示すような溶
接部形状Ａを得る。そして、この情報を元に開先内特徴
点や未溶接断面積を求め、予め設定した演算式により計
算あるいは基準値との比較により適正なトーチ位置Ｂ、
溶接条件に制御し、これにより多層溶接が自動化でき
る。
分け溶接自動化システムの制御内容を模式的に示す図で
ある。図中の１１ａ、１１ｂは、開先１２を形成する母
材である。この母材１１ａ、１１ｂ上には、光学式距離
センサーの中の１実施例としてのレーザ光センサー（以
下、レーザ光センサーという）13、モータ１４に連結さ
れた溶接トーチ１５が配置されている。第１図のシステ
ムにおいては、上記レーザ光センサー１３から得られた
距離信号と揺動時のセンサー位置信号を合成し、得られ
た２次元情報に本発明の処理をして、図に示すような溶
接部形状Ａを得る。そして、この情報を元に開先内特徴
点や未溶接断面積を求め、予め設定した演算式により計
算あるいは基準値との比較により適正なトーチ位置Ｂ、
溶接条件に制御し、これにより多層溶接が自動化でき
る。
第２図は、第１のシステムを用いた多層振分け溶接のト
ーチ位置自動制御試験結果を示す図である。即ち、まず
第２図（ａ）に示すような２パス溶接後の形状を検知し
た後、この開先情報を処理して同図（ｂ）に示す如く３
パス目の狙い位置を求める。３パスの溶接が終わると、
同図（ｃ）に示す断面形状の検知から同図（ｄ）に示す
４パス目の狙い位置を求める。このように、断面形状の
検知から、順次パスの狙い位置を求め多層溶接を行な
う。
ーチ位置自動制御試験結果を示す図である。即ち、まず
第２図（ａ）に示すような２パス溶接後の形状を検知し
た後、この開先情報を処理して同図（ｂ）に示す如く３
パス目の狙い位置を求める。３パスの溶接が終わると、
同図（ｃ）に示す断面形状の検知から同図（ｄ）に示す
４パス目の狙い位置を求める。このように、断面形状の
検知から、順次パスの狙い位置を求め多層溶接を行な
う。
第３図は本発明による開先情報処理法の一つで、センサ
ー信号を平均化処理して取組む手法を示したものであ
る。同図で左側のデータはセンサーデータを平均化処理
しないで取込んだ場合の開先形状（半分のみを示す）
で、測定面の反射率のバラツキなどの影響がそのまま現
われている。それに対し、同図の右側のデータは平均化
処理回数を多くとったもので、同一データの取込みによ
り階段状となっている。このようなデータでは実開先と
異なっており開先内特徴点の正確な検出ができず、この
ことからも適正な平均化処理が必要であることが分か
る。また、同図の中央のデータは適正な処理をした開先
データで、実開先通りの形状が得られた。なお、第３図
において、センサーデータは０．１mm毎に取込んだ。ま
平均処理回数はデータ出力周波数（１０ＫＨｚ）をサン
プリング周波数で割ったものである。
ー信号を平均化処理して取組む手法を示したものであ
る。同図で左側のデータはセンサーデータを平均化処理
しないで取込んだ場合の開先形状（半分のみを示す）
で、測定面の反射率のバラツキなどの影響がそのまま現
われている。それに対し、同図の右側のデータは平均化
処理回数を多くとったもので、同一データの取込みによ
り階段状となっている。このようなデータでは実開先と
異なっており開先内特徴点の正確な検出ができず、この
ことからも適正な平均化処理が必要であることが分か
る。また、同図の中央のデータは適正な処理をした開先
データで、実開先通りの形状が得られた。なお、第３図
において、センサーデータは０．１mm毎に取込んだ。ま
平均処理回数はデータ出力周波数（１０ＫＨｚ）をサン
プリング周波数で割ったものである。
第４図は、本発明に係るセンサー信号（距離信号）を平
均化処理する前の生データとこの生データを微分処理し
たデータ（棒グラフ）を示す。第４図により、測定面
（開先）のキズやスパッタなどにより形状にバラツキが
見られ、微分データでは特徴点を検出することができな
い状態となっていることが明らかである。一方、第５図
は、平均化処理後の多重平均化処理データと微分処理デ
ータを示す。同図により、微分処理データが前述のノイ
ズを除去し、特徴点Ｐの検出が容易にかつ確実になるこ
とが明らかである。ここで、前記特徴点Ｐは、一例とし
て棒グラフの高さが一定量高くまたは低くなったことに
より判断する。
均化処理する前の生データとこの生データを微分処理し
たデータ（棒グラフ）を示す。第４図により、測定面
（開先）のキズやスパッタなどにより形状にバラツキが
見られ、微分データでは特徴点を検出することができな
い状態となっていることが明らかである。一方、第５図
は、平均化処理後の多重平均化処理データと微分処理デ
ータを示す。同図により、微分処理データが前述のノイ
ズを除去し、特徴点Ｐの検出が容易にかつ確実になるこ
とが明らかである。ここで、前記特徴点Ｐは、一例とし
て棒グラフの高さが一定量高くまたは低くなったことに
より判断する。
第６図は、マイコンによる開先断面図（未溶接断面積）
の検出結果を示す図である。前記未溶接断面積は溶接条
件の適用制御の基準となるもので、第７図に示す如く第
３図〜第５図の処理をして求めた開先特徴点Ｐ１、Ｐ２
を直線で結び、特徴点Ｐ１、Ｐ２と開先１２で囲まれた
部分の面積Ｓをセンサーデータにより算出する。即ち、
単位面積Δａ＝ｌ×ｄ＝ｌ×０．１より、 となる。第６図により、マイコン演算値と実際に溶接部
を切断して面積を計算した値はよく一致しており、制御
データとしての信頼性も確認できた。
の検出結果を示す図である。前記未溶接断面積は溶接条
件の適用制御の基準となるもので、第７図に示す如く第
３図〜第５図の処理をして求めた開先特徴点Ｐ１、Ｐ２
を直線で結び、特徴点Ｐ１、Ｐ２と開先１２で囲まれた
部分の面積Ｓをセンサーデータにより算出する。即ち、
単位面積Δａ＝ｌ×ｄ＝ｌ×０．１より、 となる。第６図により、マイコン演算値と実際に溶接部
を切断して面積を計算した値はよく一致しており、制御
データとしての信頼性も確認できた。
第９図は本発明による開先情報処理メインフローを示す
図である。
図である。
まず、制御が開始されると、「待機」状態になる。ここ
で、「メインＣＰＵからのセンサー揺動指令」が入力さ
れると、センサー揺動」となる。このとき、予め設定さ
れた範囲を動いたか否かを「所定量動いたか」で判断
し、ＮＯの場合はエラー信号を出して無効とし「待機」
状態となる。逆に、ＹＥＳの場合は、「Ｘ・Ｙデータ取
込み」して、これを開先情報として記憶する。次に、こ
の開先情報の信頼性などのチェックのため「センサー測
定範囲内か」、「受光量は適正か」の判断を行ない、Ｎ
Ｏの場合はデータ無効として「待機」状態になる。ＹＥ
Ｓの場合は、引続き制御のための情報処理（演算）を行
なう。第１の処理は「特徴点の演算・検出」で、処理の
内容は第３図〜第５図で説明した微分処理などである
（但し、全ての処理をしなくても１つあるいは２つの組
合わせでも可能である）。なお、特徴点の演算・処理
は、前述した図で説明した微分処理したデータの変化点
などをもとにする。センサーを傾けて使用している場合
を想定し、「角度補正必要か」の判断を加え、ＹＥＳの
場合は「特徴点データの角度補正」（三角関数利用）し
て次に続く。ＮＯの場合、第２の処理として、「断面積
の演算・検出」を行なう。なお、断面積の演算・検出は
図にて説明した積分法による。内容は第６図に示した積
分処理である。最後に、上記第１、第２処理で得た開先
情報（開先内特徴点、断面積）をまとめて「メインＣＰ
Ｕへのデータ転送」を行ない、メインＣＰＵによる多層
溶接の溶接トーチ位置制御や溶接条件制御のためのデー
タとする。
で、「メインＣＰＵからのセンサー揺動指令」が入力さ
れると、センサー揺動」となる。このとき、予め設定さ
れた範囲を動いたか否かを「所定量動いたか」で判断
し、ＮＯの場合はエラー信号を出して無効とし「待機」
状態となる。逆に、ＹＥＳの場合は、「Ｘ・Ｙデータ取
込み」して、これを開先情報として記憶する。次に、こ
の開先情報の信頼性などのチェックのため「センサー測
定範囲内か」、「受光量は適正か」の判断を行ない、Ｎ
Ｏの場合はデータ無効として「待機」状態になる。ＹＥ
Ｓの場合は、引続き制御のための情報処理（演算）を行
なう。第１の処理は「特徴点の演算・検出」で、処理の
内容は第３図〜第５図で説明した微分処理などである
（但し、全ての処理をしなくても１つあるいは２つの組
合わせでも可能である）。なお、特徴点の演算・処理
は、前述した図で説明した微分処理したデータの変化点
などをもとにする。センサーを傾けて使用している場合
を想定し、「角度補正必要か」の判断を加え、ＹＥＳの
場合は「特徴点データの角度補正」（三角関数利用）し
て次に続く。ＮＯの場合、第２の処理として、「断面積
の演算・検出」を行なう。なお、断面積の演算・検出は
図にて説明した積分法による。内容は第６図に示した積
分処理である。最後に、上記第１、第２処理で得た開先
情報（開先内特徴点、断面積）をまとめて「メインＣＰ
Ｕへのデータ転送」を行ない、メインＣＰＵによる多層
溶接の溶接トーチ位置制御や溶接条件制御のためのデー
タとする。
上記の手順から明らかなように本発明は、簡単な一つの
指令を受けただけで開先センシング（センサー）による
開先形状の取込み）を行ない、得られた膨大なデータか
ら制御に必要な情報のみを高速にしかも高精度に入手す
るもので、本発明の適用により多層溶接の自動化が可能
となる。
指令を受けただけで開先センシング（センサー）による
開先形状の取込み）を行ない、得られた膨大なデータか
ら制御に必要な情報のみを高速にしかも高精度に入手す
るもので、本発明の適用により多層溶接の自動化が可能
となる。
なお、本発明は、鋼板等端部形状を検知し、同端部形状
に適した開先をガスカットなどで加工する場合にも適用
可能である。
に適した開先をガスカットなどで加工する場合にも適用
可能である。
以上詳述した如く本発明によれば、中・厚板構造物の開
先情報をセンサーで検出して高精度な開先情報を得、も
って多層溶接を可能とした自動溶接方法を提供できる。
先情報をセンサーで検出して高精度な開先情報を得、も
って多層溶接を可能とした自動溶接方法を提供できる。
第１図は本発明を適用した厚板の多層振分け溶接自動化
システムの説明図、第２図はこのシステムを用いた多層
振分け溶接のトーチ位置自動制御試験結果を示す図、第
３図は本発明に係る平均化処理回数と出力データの関係
を示す図、第４図は本発明に係る多重平均処理前の生デ
ータと微分処理データを示す図、第５図は多重平均化処
理後の多重平均化処理データと微分処理データを示す
図、第６図はマイコンによる開先断面積の検出結果を示
す図、第７図は開先断面積を求める説明図、第８図は従
来の自動溶接方法の説明図、第９図は本発明に係る開先
情報処理のメインフローチャートである。 １１ａ、１１ｂ……母材、１２……開先、１３……レー
ザ光センサー、１４……モータ、１５……溶接トーチ。
システムの説明図、第２図はこのシステムを用いた多層
振分け溶接のトーチ位置自動制御試験結果を示す図、第
３図は本発明に係る平均化処理回数と出力データの関係
を示す図、第４図は本発明に係る多重平均処理前の生デ
ータと微分処理データを示す図、第５図は多重平均化処
理後の多重平均化処理データと微分処理データを示す
図、第６図はマイコンによる開先断面積の検出結果を示
す図、第７図は開先断面積を求める説明図、第８図は従
来の自動溶接方法の説明図、第９図は本発明に係る開先
情報処理のメインフローチャートである。 １１ａ、１１ｂ……母材、１２……開先、１３……レー
ザ光センサー、１４……モータ、１５……溶接トーチ。
Claims (1)
- 【請求項１】光学式距離センサーを溶接線に略直角な方
向に揺動させて、開先の位置、形状を検知して溶接する
自動溶接方法において、光学式距離センサーの出力信号
を平均化して形状信号とする工程と、この形状信号を多
重平均化処理する工程と、多重平均化処理した信号を微
分処理して特徴点を求める工程と、多重平均化処理した
信号を積分処理して開先断面積を求める工程と、前記特
徴点及び開先断面積の情報に基づきトーチ位置及び溶接
条件を制御する工程とを具備することを特徴とする自動
溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5641486A JPH0659545B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 自動溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5641486A JPH0659545B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 自動溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62214869A JPS62214869A (ja) | 1987-09-21 |
| JPH0659545B2 true JPH0659545B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=13026474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5641486A Expired - Fee Related JPH0659545B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 自動溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0659545B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4521845B2 (ja) * | 2000-05-19 | 2010-08-11 | 日立建機株式会社 | 自動溶接方法および装置 |
| JP4761689B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2011-08-31 | 株式会社日立製作所 | 多層盛溶接方法および多層盛自動溶接装置 |
| JP7481940B2 (ja) * | 2020-08-06 | 2024-05-13 | 日立造船株式会社 | 極狭開先サブマージアーク溶接方法および極狭開先サブマージアーク溶接装置 |
| CN113042863B (zh) * | 2021-03-31 | 2023-01-24 | 山东齐星铁塔有限公司 | 一种基于激光视觉传感器的焊缝实时跟踪方法 |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP5641486A patent/JPH0659545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62214869A (ja) | 1987-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |