JPH0751869A - 接合線検出装置 - Google Patents
接合線検出装置Info
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- JPH0751869A JPH0751869A JP5201526A JP20152693A JPH0751869A JP H0751869 A JPH0751869 A JP H0751869A JP 5201526 A JP5201526 A JP 5201526A JP 20152693 A JP20152693 A JP 20152693A JP H0751869 A JPH0751869 A JP H0751869A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被溶接物の接合線を被溶接物のワーク面に存
在するごみや傷と確実に識別することができる信頼性の
高い接合線検出装置を提供する。 【構成】 照明装置6,7の各々が散乱光を発射して被
溶接物2,3の接合線4を異なる方向からそれぞれ照明
する。被溶接物2,3の観察領域11を撮像装置5によ
り撮像し、照明装置6,7により照明される観察領域1
1の共通部分の画像情報について画像処理を行なって接
合線4を検出する。照明方向の変化により生じる接合線
4の近傍に存在するごみや傷の明暗部の変化は、接合線
の明暗部の変化と異なる。また、異なる照明装置6,7
で照明された被溶接物2,3の領域の共通部分に存在す
る接合線4とごみや傷とを見分ける情報も多くなる。こ
れにより、接合線とごみや傷とを簡単かつ確実に見分け
ることができる。
在するごみや傷と確実に識別することができる信頼性の
高い接合線検出装置を提供する。 【構成】 照明装置6,7の各々が散乱光を発射して被
溶接物2,3の接合線4を異なる方向からそれぞれ照明
する。被溶接物2,3の観察領域11を撮像装置5によ
り撮像し、照明装置6,7により照明される観察領域1
1の共通部分の画像情報について画像処理を行なって接
合線4を検出する。照明方向の変化により生じる接合線
4の近傍に存在するごみや傷の明暗部の変化は、接合線
の明暗部の変化と異なる。また、異なる照明装置6,7
で照明された被溶接物2,3の領域の共通部分に存在す
る接合線4とごみや傷とを見分ける情報も多くなる。こ
れにより、接合線とごみや傷とを簡単かつ確実に見分け
ることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接ロボット等の溶接
装置の溶接ヘッドとともにロボットアームに取り付けら
れ、レーザビーム等により互いに溶接される被溶接物の
接合線を検出する接合線検出装置に関する。
装置の溶接ヘッドとともにロボットアームに取り付けら
れ、レーザビーム等により互いに溶接される被溶接物の
接合線を検出する接合線検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザビームを用いるレーザ溶
接は、レーザ光を非常に小さい領域に集束させてこの集
束領域にレーザ光のエネルギを集中させることにより、
被溶接物を溶接するものである。したがって、2つの被
溶接物を突き合わせて溶接(突合せ溶接)したり、重ね
合わせて溶接(重ね溶接)する場合、接合線検出装置に
より2つの被溶接物の接合線を検出し、その上にレーザ
ビームの上記集束領域が合致するようにレーザビームを
制御しなければならない。
接は、レーザ光を非常に小さい領域に集束させてこの集
束領域にレーザ光のエネルギを集中させることにより、
被溶接物を溶接するものである。したがって、2つの被
溶接物を突き合わせて溶接(突合せ溶接)したり、重ね
合わせて溶接(重ね溶接)する場合、接合線検出装置に
より2つの被溶接物の接合線を検出し、その上にレーザ
ビームの上記集束領域が合致するようにレーザビームを
制御しなければならない。
【0003】従来より、上記接合線検出装置としては、
接触式のセンサを用いて溶接すべき被溶接物の接合線を
検出するものや、予め入力したデータに基づいて被溶接
物の接合線を演算するもの等が一般に知られている。
接触式のセンサを用いて溶接すべき被溶接物の接合線を
検出するものや、予め入力したデータに基づいて被溶接
物の接合線を演算するもの等が一般に知られている。
【0004】しかしながら、上記従来の接合線検出装置
においては、いずれのものも被溶接物を溶接装置に正確
に設定する必要があるため、溶接の段取りに多くの時間
と労力を必要とし、作業能率がわるいばかりでなく、溶
接する被溶接物の接合線の状況などにより、必ずしも所
定の位置にレーザビームが正確に照射されないので、信
頼性に欠けるといった問題があった。
においては、いずれのものも被溶接物を溶接装置に正確
に設定する必要があるため、溶接の段取りに多くの時間
と労力を必要とし、作業能率がわるいばかりでなく、溶
接する被溶接物の接合線の状況などにより、必ずしも所
定の位置にレーザビームが正確に照射されないので、信
頼性に欠けるといった問題があった。
【0005】かかる問題を解消するため、接合線の溶接
部と接合線とを同時に工業用テレビジョンで監視し、得
られた映像信号に基づいて、レーザビームを制御するこ
とにより、接合線にならってレーザビームをトラッキン
グするようにした、接合線検出装置も提案されている。
部と接合線とを同時に工業用テレビジョンで監視し、得
られた映像信号に基づいて、レーザビームを制御するこ
とにより、接合線にならってレーザビームをトラッキン
グするようにした、接合線検出装置も提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な工業用テレビジョンを用いた接合線検出装置では、被
溶接物のワーク表面にごみが付着していたり、あるいは
ワーク表面に傷があると、接合線検出装置がこれらごみ
や傷を接合線と誤って認識してしまうという問題があっ
た。このように、接合線検出装置が、ごみや傷を接合線
と誤って認識してしまうと、安定して接合線のトラッキ
ングを行なうことが困難になる。
な工業用テレビジョンを用いた接合線検出装置では、被
溶接物のワーク表面にごみが付着していたり、あるいは
ワーク表面に傷があると、接合線検出装置がこれらごみ
や傷を接合線と誤って認識してしまうという問題があっ
た。このように、接合線検出装置が、ごみや傷を接合線
と誤って認識してしまうと、安定して接合線のトラッキ
ングを行なうことが困難になる。
【0007】本発明の目的は、従来の接合線検出装置に
おける上記問題を解消すべくなされたものであって、被
溶接物の接合線を被溶接物のワーク面に存在するごみや
傷と確実に識別することができる信頼性の高い接合線検
出装置を提供することである。
おける上記問題を解消すべくなされたものであって、被
溶接物の接合線を被溶接物のワーク面に存在するごみや
傷と確実に識別することができる信頼性の高い接合線検
出装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1にかかる接合線検出装置は、溶接ヘッドと
ともにロボットアームに取り付けられ、被溶接物が溶接
されて接合される接合線を検出する接合線検出装置にお
いて、各々が散乱光を発射して上記接合線を異なる方向
からそれぞれ照明する複数の光源を備えてなる接合線照
明手段と、溶接の加工点から先行した接合線上の観察点
から溶接の加工進行方向に傾いた結像光軸を有する結像
手段と、この結像手段の背後に配置されてなる撮像素子
を有し、上記接合線照明手段の各光源でそれぞれ照射さ
れたときの上記接合線上の上記観察点を含む被溶接物の
領域をそれぞれ撮像する撮像手段と、上記撮像手段から
の画像情報のうち上記接合線照明手段の異なる光源でそ
れぞれ照射された上記領域の共通部分の画像情報につい
て画像処理を行なって上記接合線を検出する画像処理手
段と、を備えたことを特徴とするものである。
め、請求項1にかかる接合線検出装置は、溶接ヘッドと
ともにロボットアームに取り付けられ、被溶接物が溶接
されて接合される接合線を検出する接合線検出装置にお
いて、各々が散乱光を発射して上記接合線を異なる方向
からそれぞれ照明する複数の光源を備えてなる接合線照
明手段と、溶接の加工点から先行した接合線上の観察点
から溶接の加工進行方向に傾いた結像光軸を有する結像
手段と、この結像手段の背後に配置されてなる撮像素子
を有し、上記接合線照明手段の各光源でそれぞれ照射さ
れたときの上記接合線上の上記観察点を含む被溶接物の
領域をそれぞれ撮像する撮像手段と、上記撮像手段から
の画像情報のうち上記接合線照明手段の異なる光源でそ
れぞれ照射された上記領域の共通部分の画像情報につい
て画像処理を行なって上記接合線を検出する画像処理手
段と、を備えたことを特徴とするものである。
【0009】また、上記目的を達成するため、請求項2
にかかる接合線検出装置は、請求項1に記載の接合線検
出装置において、上記接合線照明手段が、複数の散乱光
の光源の照明光をそれぞれ遮断する光遮断手段を有し、
この光遮断手段は、照明光の遮断のタイミングが上記撮
像手段の撮像のタイミングと同期して、各々の光源の照
明光を交互に遮断する第1の光照射モードと各々の光源
の照明光を同時に連続照射する第2の光照射モードとを
有し、これら第1の光照射モードと第2の光照射モード
とを選択するようにしたことを特徴とするものである。
にかかる接合線検出装置は、請求項1に記載の接合線検
出装置において、上記接合線照明手段が、複数の散乱光
の光源の照明光をそれぞれ遮断する光遮断手段を有し、
この光遮断手段は、照明光の遮断のタイミングが上記撮
像手段の撮像のタイミングと同期して、各々の光源の照
明光を交互に遮断する第1の光照射モードと各々の光源
の照明光を同時に連続照射する第2の光照射モードとを
有し、これら第1の光照射モードと第2の光照射モード
とを選択するようにしたことを特徴とするものである。
【0010】さらに、上記目的を達成するため、請求項
3にかかる接合線検出装置は、請求項1に記載の接合線
検出装置において、上記接合線照明手段の複数の光源の
各々が異なる波長特性を有することを特徴とするもので
ある。
3にかかる接合線検出装置は、請求項1に記載の接合線
検出装置において、上記接合線照明手段の複数の光源の
各々が異なる波長特性を有することを特徴とするもので
ある。
【0011】さらにまた、上記目的を達成するため、請
求項4にかかる接合線検出装置は、請求項3に記載の接
合線検出装置において、異なる波長特性を有する上記接
合線照明手段により照明される被溶接物からの反射光を
選択的に取り込む光学系を有することを特徴とするもの
である。
求項4にかかる接合線検出装置は、請求項3に記載の接
合線検出装置において、異なる波長特性を有する上記接
合線照明手段により照明される被溶接物からの反射光を
選択的に取り込む光学系を有することを特徴とするもの
である。
【0012】さらにまた、上記目的を達成するため、請
求項5にかかる接合線検出装置は、溶接ヘッドとともに
ロボットアームに取り付けられ、被溶接物が溶接されて
接合される接合線を検出する接合線検出装置において、
各々が散乱光を発射して上記接合線を異なる方向からそ
れぞれ照明する複数の光源を備えてなる接合線照明手段
と、溶接の加工点から先行した接合線上の観察点から溶
接の加工進行方向に傾いた結像光軸を有する結像手段
と、この結像手段の背後に配置されてなる撮像素子を有
し、上記接合線照明手段の各光源でそれぞれ照射された
ときの上記接合線上の上記観察点を含む被溶接物の領域
をそれぞれ撮像する撮像手段と、上記撮像手段からの画
像情報のうち上記接合線照明手段の異なる光源でそれぞ
れ照射された上記領域の共通部分の画像情報について画
像処理を行なって上記接合線を検出する画像処理手段
と、予め複数の照明モードを記憶してなる照明モード記
憶手段と、上記撮像手段から入力する被溶接物の接合線
の画像情報から被溶接物の接合の種類を判定し、この判
定結果と被溶接物の材質とに基づいて上記照明モード記
憶手段に記憶された複数の照明モードから接合線を照明
する最適照明モードを選択する最適照明モード選択手段
と、を備えたことを特徴とするものである。
求項5にかかる接合線検出装置は、溶接ヘッドとともに
ロボットアームに取り付けられ、被溶接物が溶接されて
接合される接合線を検出する接合線検出装置において、
各々が散乱光を発射して上記接合線を異なる方向からそ
れぞれ照明する複数の光源を備えてなる接合線照明手段
と、溶接の加工点から先行した接合線上の観察点から溶
接の加工進行方向に傾いた結像光軸を有する結像手段
と、この結像手段の背後に配置されてなる撮像素子を有
し、上記接合線照明手段の各光源でそれぞれ照射された
ときの上記接合線上の上記観察点を含む被溶接物の領域
をそれぞれ撮像する撮像手段と、上記撮像手段からの画
像情報のうち上記接合線照明手段の異なる光源でそれぞ
れ照射された上記領域の共通部分の画像情報について画
像処理を行なって上記接合線を検出する画像処理手段
と、予め複数の照明モードを記憶してなる照明モード記
憶手段と、上記撮像手段から入力する被溶接物の接合線
の画像情報から被溶接物の接合の種類を判定し、この判
定結果と被溶接物の材質とに基づいて上記照明モード記
憶手段に記憶された複数の照明モードから接合線を照明
する最適照明モードを選択する最適照明モード選択手段
と、を備えたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の作用および効果】請求項1にかかる接合線検出
装置によれば、接合線照明手段の各々が散乱光を発射し
て被溶接物の接合線を異なる方向からそれぞれ照明し、
接合線照明手段の異なる光源でそれぞれ照射された被溶
接物の領域の共通部分の画像情報について画像処理を行
なって接合線を検出しているので、照明方向の変化によ
り生じる接合線の近傍に存在するごみや傷の明暗部の変
化が接合線の明暗部の変化と異なり、また、異なる光源
でそれぞれ照射された被溶接物の領域の共通部分に存在
する接合線とごみや傷とを見分ける情報も多くなり、接
合線とごみや傷とを簡単かつ確実に見分けることができ
る。
装置によれば、接合線照明手段の各々が散乱光を発射し
て被溶接物の接合線を異なる方向からそれぞれ照明し、
接合線照明手段の異なる光源でそれぞれ照射された被溶
接物の領域の共通部分の画像情報について画像処理を行
なって接合線を検出しているので、照明方向の変化によ
り生じる接合線の近傍に存在するごみや傷の明暗部の変
化が接合線の明暗部の変化と異なり、また、異なる光源
でそれぞれ照射された被溶接物の領域の共通部分に存在
する接合線とごみや傷とを見分ける情報も多くなり、接
合線とごみや傷とを簡単かつ確実に見分けることができ
る。
【0014】請求項2にかかる接合線検出装置によれ
ば、被溶接物がそれぞれ有している表面の光の反射の性
状に応じて、複数の光照射モードから最適な光照射モー
ドが選択されて被溶接物に光が照射されるので、被溶接
物の接合線とごみや傷とを確実に見分けることができ、
被溶接物を構成する材料に対する適合範囲が広くなる。
ば、被溶接物がそれぞれ有している表面の光の反射の性
状に応じて、複数の光照射モードから最適な光照射モー
ドが選択されて被溶接物に光が照射されるので、被溶接
物の接合線とごみや傷とを確実に見分けることができ、
被溶接物を構成する材料に対する適合範囲が広くなる。
【0015】請求項3および請求項4にかかる接合線検
出装置によれば、接合線を照明する複数の接合線照明手
段の各々が異なる波長特性を有しているので、接合線照
明手段の照明を区別するために必要なそれぞれの照明の
切替のための手段とその撮像手段との連動手段が不要
で、しかも、被溶接物からの反射光を選択的に取り込む
光学系により、照明光の区別が撮像手段側の1箇所で行
え、接合線照明手段の構成が簡単になる。また、被溶接
物の観察画面の全域が異なる接合線照明手段で照明され
た領域の共通部分となり、加工進行方向により多くの情
報を得ることができるとともに、より速い加工速度に対
応することができる。
出装置によれば、接合線を照明する複数の接合線照明手
段の各々が異なる波長特性を有しているので、接合線照
明手段の照明を区別するために必要なそれぞれの照明の
切替のための手段とその撮像手段との連動手段が不要
で、しかも、被溶接物からの反射光を選択的に取り込む
光学系により、照明光の区別が撮像手段側の1箇所で行
え、接合線照明手段の構成が簡単になる。また、被溶接
物の観察画面の全域が異なる接合線照明手段で照明され
た領域の共通部分となり、加工進行方向により多くの情
報を得ることができるとともに、より速い加工速度に対
応することができる。
【0016】請求項5にかかる接合線検出装置によれ
ば、撮像手段から出力する被溶接物の接合線の画像情報
から被溶接物の接合の種類が判定され、この判定結果と
被溶接物の材質とに基づいて照明モード記憶手段に記憶
された複数の照明モードから接合線を照明する最適照明
モードが選択されるので、各種材料の被溶接物に対して
予め設定された最適の照明モードを自動的に選択して対
処することができ、接合線検出精度が高くなる。
ば、撮像手段から出力する被溶接物の接合線の画像情報
から被溶接物の接合の種類が判定され、この判定結果と
被溶接物の材質とに基づいて照明モード記憶手段に記憶
された複数の照明モードから接合線を照明する最適照明
モードが選択されるので、各種材料の被溶接物に対して
予め設定された最適の照明モードを自動的に選択して対
処することができ、接合線検出精度が高くなる。
【0017】
【実施例】以下に、添付の図面を参照して本発明の実施
例を説明する。本発明にかかる接合線検出装置の一実施
例のセンサ光学ヘッド部の構成を図1に示す。また、こ
のセンサ光学ヘッド部を構成する構成要素の幾何学的な
配置関係を図2に、さらに全体のシステム構成を図3に
それぞれ示す。
例を説明する。本発明にかかる接合線検出装置の一実施
例のセンサ光学ヘッド部の構成を図1に示す。また、こ
のセンサ光学ヘッド部を構成する構成要素の幾何学的な
配置関係を図2に、さらに全体のシステム構成を図3に
それぞれ示す。
【0018】なお、以下では、溶接の加工進行方向をX
軸方向といい、また被溶接物のワーク面を含む平面にお
いて上記X軸方向に直角な方向をY軸方向といい、さら
に被溶接物のワーク面を含む上記平面に立てた法線の方
向をZ軸方向という。
軸方向といい、また被溶接物のワーク面を含む平面にお
いて上記X軸方向に直角な方向をY軸方向といい、さら
に被溶接物のワーク面を含む上記平面に立てた法線の方
向をZ軸方向という。
【0019】上記センサ光学ヘッド部1は、図1に示す
ように、被溶接物2,3の接合線4を撮影してその上記
Y軸方向の位置を検出するY軸センサとしての撮像装置
5、および接合線4を照明するための第1照明装置6お
よび第2照明装置7を備える。
ように、被溶接物2,3の接合線4を撮影してその上記
Y軸方向の位置を検出するY軸センサとしての撮像装置
5、および接合線4を照明するための第1照明装置6お
よび第2照明装置7を備える。
【0020】上記撮像装置5は、図2において内周に斜
線を付して示した四角形状の被溶接物2,3のワーク面
における観察領域11に含まれる接合線4を撮像する。
上記撮像装置5の具体的な構成の詳細を図4に示す。上
記撮像装置5は、観察領域11(図2参照)を撮像する
ための結像レンズ15、この結像レンズ15の背後に配
置された結像レンズ16、この結像レンズ16の背後に
配置されて被溶接物2,3の接合線4を含む上記観察領
域11の像が結像する光電変換面(撮像画面)を有し、
この結像した像に対応する画像信号を出力するCCDカ
メラ17および溶接光減衰フィルタ18,19を備え
る。
線を付して示した四角形状の被溶接物2,3のワーク面
における観察領域11に含まれる接合線4を撮像する。
上記撮像装置5の具体的な構成の詳細を図4に示す。上
記撮像装置5は、観察領域11(図2参照)を撮像する
ための結像レンズ15、この結像レンズ15の背後に配
置された結像レンズ16、この結像レンズ16の背後に
配置されて被溶接物2,3の接合線4を含む上記観察領
域11の像が結像する光電変換面(撮像画面)を有し、
この結像した像に対応する画像信号を出力するCCDカ
メラ17および溶接光減衰フィルタ18,19を備え
る。
【0021】上記結像レンズ15,16は、溶接光減衰
フィルタ18,19および加工点13から入射する赤外
線をカットするための赤外カットフィルタ21ととも
に、一つのレンズ鏡胴22に組み込まれる。このレンズ
鏡胴22は主鏡胴23の先端部に取り付けられる。この
主鏡胴23の後端部には上記CCDカメラ17が取り付
けられ、全体が一つの外装ケース24内に収容される。
上記溶接光減衰フィルタ18,19は、レンズ鏡胴22
内にて結像レンズ15に関して観察領域11側に配置さ
れており、また、上記赤外線カットフィルタ21は、レ
ンズ鏡胴22内にて上記結像レンズ15に関してCCD
カメラ17側に配置される。
フィルタ18,19および加工点13から入射する赤外
線をカットするための赤外カットフィルタ21ととも
に、一つのレンズ鏡胴22に組み込まれる。このレンズ
鏡胴22は主鏡胴23の先端部に取り付けられる。この
主鏡胴23の後端部には上記CCDカメラ17が取り付
けられ、全体が一つの外装ケース24内に収容される。
上記溶接光減衰フィルタ18,19は、レンズ鏡胴22
内にて結像レンズ15に関して観察領域11側に配置さ
れており、また、上記赤外線カットフィルタ21は、レ
ンズ鏡胴22内にて上記結像レンズ15に関してCCD
カメラ17側に配置される。
【0022】上記結像レンズ15の光軸、結像レンズ1
6の光軸およびCCDカメラ17の軸が主鏡胴23の光
軸に合致するように、レンズ鏡胴22およびCCDカメ
ラ17が上記主鏡胴23に取り付けられる。以下、主鏡
胴23の上記光軸を撮像装置5の光軸25という。
6の光軸およびCCDカメラ17の軸が主鏡胴23の光
軸に合致するように、レンズ鏡胴22およびCCDカメ
ラ17が上記主鏡胴23に取り付けられる。以下、主鏡
胴23の上記光軸を撮像装置5の光軸25という。
【0023】溶接光減衰フィルタ18,19は、上記第
1照明装置6および第2照明装置7による被溶接物2,
3のワーク面の照明光の反射光は透過させるが、上記加
工点13からの溶接光の強い波長領域を遮断し、溶接光
を減衰させる。
1照明装置6および第2照明装置7による被溶接物2,
3のワーク面の照明光の反射光は透過させるが、上記加
工点13からの溶接光の強い波長領域を遮断し、溶接光
を減衰させる。
【0024】なお、上記溶接光減衰フィルタ18,19
は、図4に示すように、その光軸が撮像装置5の光軸2
5に対して傾いた状態でレンズ鏡胴22に取り付けられ
る。これは、溶接光が上記溶接光減衰フィルタ18,1
9の表面から反射して観察領域11(図2参照)内に投
映され、この観察領域11内でのこの反射光が加工点1
3のいわゆるゴーストとしてCCDカメラ17に入射し
て撮影されるのを避けるためである。この構成により、
観察画像のコントラストが改善されるとともに、溶接光
の強度変化による画像信号への影響も改善される。
は、図4に示すように、その光軸が撮像装置5の光軸2
5に対して傾いた状態でレンズ鏡胴22に取り付けられ
る。これは、溶接光が上記溶接光減衰フィルタ18,1
9の表面から反射して観察領域11(図2参照)内に投
映され、この観察領域11内でのこの反射光が加工点1
3のいわゆるゴーストとしてCCDカメラ17に入射し
て撮影されるのを避けるためである。この構成により、
観察画像のコントラストが改善されるとともに、溶接光
の強度変化による画像信号への影響も改善される。
【0025】また、上記ゴーストを避けるために、撮影
レンズ15や結像レンズ16を、その各光軸が撮像装置
5の上記光軸25に対して傾いた別の光学平面を設けて
もよい。
レンズ15や結像レンズ16を、その各光軸が撮像装置
5の上記光軸25に対して傾いた別の光学平面を設けて
もよい。
【0026】撮像装置5は、その上記外装ケース24に
て、支持部材26(図1参照)により、図示しないレー
ザ溶接装置のロボットアームの加工用レーザノズル8の
支持部に固定される。このとき、撮像装置5は、その上
記光軸25が、図4に示すように、加工点13から距離
d1だけ先行した観察領域11の中心点(観察点)27
から、この中心点27において立てた被溶接物2,3の
ワーク面の法線(Z軸)に対して上記加工進行方向に角
度θ1傾斜して、上記ロボットアームの加工用レーザノ
ズル8の上記支持部材26に支持される。
て、支持部材26(図1参照)により、図示しないレー
ザ溶接装置のロボットアームの加工用レーザノズル8の
支持部に固定される。このとき、撮像装置5は、その上
記光軸25が、図4に示すように、加工点13から距離
d1だけ先行した観察領域11の中心点(観察点)27
から、この中心点27において立てた被溶接物2,3の
ワーク面の法線(Z軸)に対して上記加工進行方向に角
度θ1傾斜して、上記ロボットアームの加工用レーザノ
ズル8の上記支持部材26に支持される。
【0027】撮像装置5を上記のように傾斜させて支持
するのは、次の理由による。すなわち、レーザビーム1
2が被溶接物2,3の接合線4を正確にトラッキングし
つつ被溶接物2,3を溶接するためには、理想的には、
撮像装置5の観察領域11の中心点27を現在の加工点
13の位置に合致させて撮像装置5により現在の加工点
13を検出し、この検出位置に基づいて加工用レーザノ
ズル8を制御するのが最も好ましい。しかしながら、撮
像装置5を加工用レーザノズル8とともに溶接装置のロ
ボットアームに取り付ける場合、撮像装置5が加工用レ
ーザノズル8と干渉するとともに、現在の加工点13の
位置からは強い溶接光が出ているので、撮像装置5によ
り現在の加工点13を撮像してその位置を検出すること
は困難である。
するのは、次の理由による。すなわち、レーザビーム1
2が被溶接物2,3の接合線4を正確にトラッキングし
つつ被溶接物2,3を溶接するためには、理想的には、
撮像装置5の観察領域11の中心点27を現在の加工点
13の位置に合致させて撮像装置5により現在の加工点
13を検出し、この検出位置に基づいて加工用レーザノ
ズル8を制御するのが最も好ましい。しかしながら、撮
像装置5を加工用レーザノズル8とともに溶接装置のロ
ボットアームに取り付ける場合、撮像装置5が加工用レ
ーザノズル8と干渉するとともに、現在の加工点13の
位置からは強い溶接光が出ているので、撮像装置5によ
り現在の加工点13を撮像してその位置を検出すること
は困難である。
【0028】そこで、本実施例では、上記中心点27が
加工点13に先行してこの加工点13にできるだけ近い
位置にあり、しかも、上記溶接光の影響ができるだけ及
ばない領域を、観察領域11として設定するために、撮
像装置5を上記のように傾斜させて支持しているのであ
る。また、撮像装置5を傾斜させて支持することによ
り、被溶接物2,3の僅かの傾き変化によっても輝度が
著しく変化する照明光のワーク面における鏡面反射光が
撮像装置5に入射することがない。本実施例において
は、上記距離d1は6mmに設定され、また、上記角度
θ1は27度に設定される。
加工点13に先行してこの加工点13にできるだけ近い
位置にあり、しかも、上記溶接光の影響ができるだけ及
ばない領域を、観察領域11として設定するために、撮
像装置5を上記のように傾斜させて支持しているのであ
る。また、撮像装置5を傾斜させて支持することによ
り、被溶接物2,3の僅かの傾き変化によっても輝度が
著しく変化する照明光のワーク面における鏡面反射光が
撮像装置5に入射することがない。本実施例において
は、上記距離d1は6mmに設定され、また、上記角度
θ1は27度に設定される。
【0029】撮像装置5の上記外装ケース24には、レ
ーザ溶接に伴って加工点13で発生する金属蒸気から上
記溶接光減衰フィルタ18,19を防護するため、上記
レンズ鏡胴22の前方部分に防護カバー31を設けると
ともに、上記外装ケース24の前部にドライエアー噴出
装置32を設けている。そして、このドライエアー噴出
装置32により、上記防護カバー31の側方から上記防
護カバー31の面に沿ってドライエアーを噴出し、防護
カバー31に上記金属蒸気が蒸着するのを防止してい
る。
ーザ溶接に伴って加工点13で発生する金属蒸気から上
記溶接光減衰フィルタ18,19を防護するため、上記
レンズ鏡胴22の前方部分に防護カバー31を設けると
ともに、上記外装ケース24の前部にドライエアー噴出
装置32を設けている。そして、このドライエアー噴出
装置32により、上記防護カバー31の側方から上記防
護カバー31の面に沿ってドライエアーを噴出し、防護
カバー31に上記金属蒸気が蒸着するのを防止してい
る。
【0030】一方、被溶接物2,3の接合線4を照明す
る第1照明装置6および第2照明装置7は、被溶接物
2,3のワーク面の照明を行うものである。第1照明装
置6は、図5に示すように、レンズケース36内に2枚
の照明レンズ37,38が配置されるとともに、レンズ
ケース36に設けたライトガイド挿入部39に、たとえ
ばグラスファイバ製もしくは樹脂製のライトガイド41
の一端が接続される。また、このライトガイド41の他
端は、図示しない光源ユニットに接続される。上記照明
レンズ37,38は、ライトガイド41により導光され
る上記光源ユニットからの光を、観察領域11附近へ収
束させて照射する。
る第1照明装置6および第2照明装置7は、被溶接物
2,3のワーク面の照明を行うものである。第1照明装
置6は、図5に示すように、レンズケース36内に2枚
の照明レンズ37,38が配置されるとともに、レンズ
ケース36に設けたライトガイド挿入部39に、たとえ
ばグラスファイバ製もしくは樹脂製のライトガイド41
の一端が接続される。また、このライトガイド41の他
端は、図示しない光源ユニットに接続される。上記照明
レンズ37,38は、ライトガイド41により導光され
る上記光源ユニットからの光を、観察領域11附近へ収
束させて照射する。
【0031】第2照明装置7も第1照明装置6と同じ構
成を有し、そのライトガイド41の他端も上記光源ユニ
ットに接続される。上記光源ユニットは、具体的には図
示しないが、光源としてたとえばハロゲンランプを内蔵
するとともに、このハロゲンランプと上記第1照明装置
6のライトガイド41および第2照明装置7のライトガ
イド41の各他端との間には、モータにより回転駆動さ
れるチョッパが配置されてなるものである。上記チョッ
パは、上記ハロゲンランプから第1照明装置6のライト
ガイド41の他端に入射する光と上記ハロゲンランプか
ら第2照明装置7のライトガイド41の他端に入射する
光とを交互に切り替えている。
成を有し、そのライトガイド41の他端も上記光源ユニ
ットに接続される。上記光源ユニットは、具体的には図
示しないが、光源としてたとえばハロゲンランプを内蔵
するとともに、このハロゲンランプと上記第1照明装置
6のライトガイド41および第2照明装置7のライトガ
イド41の各他端との間には、モータにより回転駆動さ
れるチョッパが配置されてなるものである。上記チョッ
パは、上記ハロゲンランプから第1照明装置6のライト
ガイド41の他端に入射する光と上記ハロゲンランプか
ら第2照明装置7のライトガイド41の他端に入射する
光とを交互に切り替えている。
【0032】2枚の上記照明レンズ37,38のうち、
ライトガイド41の上記一端と反対側の照明レンズ37
の前には、撮像装置5と同様に、レーザ溶接に伴って加
工点13で発生する金属蒸気から上記照明レンズ37を
防護するため、防護カバー42を設けている。また、上
記レンズケース36の前部に取り付けたドライエアー噴
出装置43により、防護カバー42の側方から防護カバ
ー42の面に沿ってドライエアーを噴出し、防護カバー
42に上記金属蒸気が蒸着するのを防止している。
ライトガイド41の上記一端と反対側の照明レンズ37
の前には、撮像装置5と同様に、レーザ溶接に伴って加
工点13で発生する金属蒸気から上記照明レンズ37を
防護するため、防護カバー42を設けている。また、上
記レンズケース36の前部に取り付けたドライエアー噴
出装置43により、防護カバー42の側方から防護カバ
ー42の面に沿ってドライエアーを噴出し、防護カバー
42に上記金属蒸気が蒸着するのを防止している。
【0033】上記第1照明装置6および第2照明装置7
は、図2および図5に示すように、その各照明光軸44
が観察領域11の中心点27を含んで被溶接物2,3の
接合線4を直角に横断する平面45上にあり、かつ、Z
軸方向に対して角度θ2およびθ3をなして、上記被溶接
物2,3の接合線4をその側方斜め上方から照明する。
本実施例では、θ2=θ3=45度に設定される。このよ
うに、接合線4をその側方斜め上方から照明すると、第
1照明装置6および第2照明装置7の被溶接物2,3の
ワーク面における輝度変化の大きい鏡面反射光が撮像装
置5に入射することがなく、撮像装置5には輝度変化の
少ない光が入射し、かつ、接合線4を強調できる利点が
ある。
は、図2および図5に示すように、その各照明光軸44
が観察領域11の中心点27を含んで被溶接物2,3の
接合線4を直角に横断する平面45上にあり、かつ、Z
軸方向に対して角度θ2およびθ3をなして、上記被溶接
物2,3の接合線4をその側方斜め上方から照明する。
本実施例では、θ2=θ3=45度に設定される。このよ
うに、接合線4をその側方斜め上方から照明すると、第
1照明装置6および第2照明装置7の被溶接物2,3の
ワーク面における輝度変化の大きい鏡面反射光が撮像装
置5に入射することがなく、撮像装置5には輝度変化の
少ない光が入射し、かつ、接合線4を強調できる利点が
ある。
【0034】上記第1照明装置36および第2照明装置
37は、撮像装置5とともに支持部材26(図1参照)
に取り付けられ、この支持部材26により、上記の関係
を満すように、図示しないレーザ溶接装置のロボットア
ームの加工用レーザノズル8の支持部に取り付けられて
支持される。
37は、撮像装置5とともに支持部材26(図1参照)
に取り付けられ、この支持部材26により、上記の関係
を満すように、図示しないレーザ溶接装置のロボットア
ームの加工用レーザノズル8の支持部に取り付けられて
支持される。
【0035】被溶接物2,3のワーク面の第1照明装置
6による照明と第2照明装置7による照明とが、既に述
べた図示しない光源ユニットのチョッパにより、CCD
カメラ17の光電変換面から出力する画像信号の1フレ
ームの時間(1/30秒)毎に交互に切り替えられる。
したがって、たとえば第1照明装置6により被溶接物
2,3のワーク面が照明されると、1/30秒後に、第
2照明装置7により被溶接物2,3のワーク面が照明さ
れ、その間に、被溶接物2,3が加工進行方向へ移動す
る。これにより、図10に示すように、被溶接物2,3
のワーク面の上記観察領域11は、1/30秒毎に加工
進行方向へ移動する。
6による照明と第2照明装置7による照明とが、既に述
べた図示しない光源ユニットのチョッパにより、CCD
カメラ17の光電変換面から出力する画像信号の1フレ
ームの時間(1/30秒)毎に交互に切り替えられる。
したがって、たとえば第1照明装置6により被溶接物
2,3のワーク面が照明されると、1/30秒後に、第
2照明装置7により被溶接物2,3のワーク面が照明さ
れ、その間に、被溶接物2,3が加工進行方向へ移動す
る。これにより、図10に示すように、被溶接物2,3
のワーク面の上記観察領域11は、1/30秒毎に加工
進行方向へ移動する。
【0036】上記図10はまた、被溶接物2,3のワー
ク面における上記観察領域11と、撮像装置5のCCD
カメラ17の光電変換面61に投映される像11iとの
関係を示している。本実施例では、第1照明装置6およ
び第2照明装置7はともに散乱光照明を行うものである
ので、第1照明装置6により照明される観察領域11と
第2照明装置7により照明される観察領域11との共通
部分72の画像情報を、接合線の検出のための情報とし
て用いることができる。上記共通部分72は、被溶接物
2,3の移動に伴って連続的に移動するので、トラッキ
ングすべき接合線4を溶接の加工進行方向に連続した状
態でとらえることができる。
ク面における上記観察領域11と、撮像装置5のCCD
カメラ17の光電変換面61に投映される像11iとの
関係を示している。本実施例では、第1照明装置6およ
び第2照明装置7はともに散乱光照明を行うものである
ので、第1照明装置6により照明される観察領域11と
第2照明装置7により照明される観察領域11との共通
部分72の画像情報を、接合線の検出のための情報とし
て用いることができる。上記共通部分72は、被溶接物
2,3の移動に伴って連続的に移動するので、トラッキ
ングすべき接合線4を溶接の加工進行方向に連続した状
態でとらえることができる。
【0037】なお、図10において、第1照明装置6に
より照明される観察領域11と第2照明装置7により照
明される観察領域11は、両者を区別できるようにする
ため、Y軸方向に僅かにずらせて示している。また、上
記両観察領域のCCDカメラ17の光電変換面61上の
像11i,11iについても、同様に僅かにずらせて示
している。
より照明される観察領域11と第2照明装置7により照
明される観察領域11は、両者を区別できるようにする
ため、Y軸方向に僅かにずらせて示している。また、上
記両観察領域のCCDカメラ17の光電変換面61上の
像11i,11iについても、同様に僅かにずらせて示
している。
【0038】第1照明装置6により照明される観察領域
11と、第2照明装置7により照明される観察領域11
との共通部分72に対応するCCDカメラ17の光電変
換面61の領域73には、幅がa1の第1画像処理エリ
ア74およびこの第1画像処理エリア74から距離fを
おいて幅がa2の第2画像処理エリア75が設定されて
いる。上記光電変換面61の中心線Xiが観察領域11
の中心線であるX軸に対応する。
11と、第2照明装置7により照明される観察領域11
との共通部分72に対応するCCDカメラ17の光電変
換面61の領域73には、幅がa1の第1画像処理エリ
ア74およびこの第1画像処理エリア74から距離fを
おいて幅がa2の第2画像処理エリア75が設定されて
いる。上記光電変換面61の中心線Xiが観察領域11
の中心線であるX軸に対応する。
【0039】被溶接物2,3の接合線4のY軸方向の位
置は、たとえば観察領域11の第1画像処理エリア74
および第2画像処理エリア75の図10において左側の
各辺と上記中心線Xiとの各交点と、接合線4の像4i
と上記各辺との交点との間の距離Y1およびY2を検出す
ることにより検出される。
置は、たとえば観察領域11の第1画像処理エリア74
および第2画像処理エリア75の図10において左側の
各辺と上記中心線Xiとの各交点と、接合線4の像4i
と上記各辺との交点との間の距離Y1およびY2を検出す
ることにより検出される。
【0040】なお、図10において、加工点13は、突
合せ溶接の場合の観察領域11に対する位置を示してお
り、13iは、CCDカメラ17の光電変換面61に対
する上記加工点13の対応位置を示している。また、加
工点13aは、重ね溶接の場合の観察領域11に対する
位置を示しており、13aiは、CCDカメラ17の光
電変換面61に対する上記加工点13aの対応位置を示
している。
合せ溶接の場合の観察領域11に対する位置を示してお
り、13iは、CCDカメラ17の光電変換面61に対
する上記加工点13の対応位置を示している。また、加
工点13aは、重ね溶接の場合の観察領域11に対する
位置を示しており、13aiは、CCDカメラ17の光
電変換面61に対する上記加工点13aの対応位置を示
している。
【0041】以上に説明した構成を有する上記センサ光
学ヘッド部1は、図3に示すように、その駆動制御部8
1とともにセンサユニット91を構成する。このセンサ
ユニット91の駆動制御部81は、第1照明装置6,第
2照明装置7の電源ユニット内のハロゲンランプやチョ
ッパを駆動するためのモータおよび撮像装置5等への駆
動電源の供給および撮像装置5の撮像の制御等を行う。
また、上記センサ光学ヘッド部1を構成する図4におい
て説明した撮像装置5のCCDカメラ17からは、被溶
接物2,3の観察領域11の画像信号が出力する。
学ヘッド部1は、図3に示すように、その駆動制御部8
1とともにセンサユニット91を構成する。このセンサ
ユニット91の駆動制御部81は、第1照明装置6,第
2照明装置7の電源ユニット内のハロゲンランプやチョ
ッパを駆動するためのモータおよび撮像装置5等への駆
動電源の供給および撮像装置5の撮像の制御等を行う。
また、上記センサ光学ヘッド部1を構成する図4におい
て説明した撮像装置5のCCDカメラ17からは、被溶
接物2,3の観察領域11の画像信号が出力する。
【0042】被溶接物2,3のワーク面に、たとえば図
6に示すように、ごみPや傷Q,Rが存在し、第1照明
装置6により、被溶接物2,3のワーク面がその斜め右
上方から照明されているときには、接合線4,ごみP,
傷Q,Rにそれぞれ対応して、図7に示すような画像信
号4va,Pva,QvaおよびRvaがそれぞれ出力
する。また、図8に示すように、第2照明装置7によ
り、被溶接物2,3の上記ワーク面がその斜め左上方か
ら照明されているときには、接合線4,ごみP,傷Q,
Rにそれぞれ対応して、図9に示すような画像信号4v
b,Pvb,QvbおよびRvbがそれぞれ出力する。
6に示すように、ごみPや傷Q,Rが存在し、第1照明
装置6により、被溶接物2,3のワーク面がその斜め右
上方から照明されているときには、接合線4,ごみP,
傷Q,Rにそれぞれ対応して、図7に示すような画像信
号4va,Pva,QvaおよびRvaがそれぞれ出力
する。また、図8に示すように、第2照明装置7によ
り、被溶接物2,3の上記ワーク面がその斜め左上方か
ら照明されているときには、接合線4,ごみP,傷Q,
Rにそれぞれ対応して、図9に示すような画像信号4v
b,Pvb,QvbおよびRvbがそれぞれ出力する。
【0043】上記図7に示す画像信号4va,Pva,
QvaおよびRvaと図9に示す画像信号4vb,Pv
b,QvbおよびRvbからも分かるように、被溶接物
2,3の接合線4の画像信号4va,4vbは、その左
右の肩部の高さが、第1照明装置6による照明と第2照
明装置7による照明により左右入れ替わる。また、ごみ
Pの画像信号Pva,Pvbは、第1照明装置6による
照明と第2照明装置7による照明によっても変化がなく
暗部となる(ごみPによっては変化なく明部となること
もある)。さらに、傷Qの画像信号Qva,Qvbは、
第1照明装置6による照明と第2照明装置7による照明
によっても変化がなく暗部となる(傷Qによっては変化
なく明部となることもある)。さらにまた、傷Rの画像
信号Rva,Rvbは、被溶接物2,3の接合線4の画
像信号4va,4vbと同じであるが、明部および暗部
ともに信号の幅が狭い。
QvaおよびRvaと図9に示す画像信号4vb,Pv
b,QvbおよびRvbからも分かるように、被溶接物
2,3の接合線4の画像信号4va,4vbは、その左
右の肩部の高さが、第1照明装置6による照明と第2照
明装置7による照明により左右入れ替わる。また、ごみ
Pの画像信号Pva,Pvbは、第1照明装置6による
照明と第2照明装置7による照明によっても変化がなく
暗部となる(ごみPによっては変化なく明部となること
もある)。さらに、傷Qの画像信号Qva,Qvbは、
第1照明装置6による照明と第2照明装置7による照明
によっても変化がなく暗部となる(傷Qによっては変化
なく明部となることもある)。さらにまた、傷Rの画像
信号Rva,Rvbは、被溶接物2,3の接合線4の画
像信号4va,4vbと同じであるが、明部および暗部
ともに信号の幅が狭い。
【0044】上記画像信号4va,Pva,Qvaおよ
びRva,上記画像信号4vb,Pvb,Qvbおよび
Rvbは、図3の画像処理部92の前処理部83に入力
する。本実施例では、この前処理部83は、画像信号4
va,Pva,QvaおよびRva,画像信号4vb,
Pvb,QvbおよびRvbの上記したような性質に着
目して、画像信号4va,Pva,QvaおよびRv
a,画像信号4vb,Pvb,QvbおよびRvbに対
して、たとえば次のような前処理演算を行う構成を有す
る。すなわち、上記前処理部83は、第1照明装置6の
照明により得られた図7の画像信号4va,Pva,Q
vaおよびRvaと、第2照明装置7の照明により得ら
れた図9の画像信号4vb,Pvb,QvbおよびRv
bの差信号を演算する。
びRva,上記画像信号4vb,Pvb,Qvbおよび
Rvbは、図3の画像処理部92の前処理部83に入力
する。本実施例では、この前処理部83は、画像信号4
va,Pva,QvaおよびRva,画像信号4vb,
Pvb,QvbおよびRvbの上記したような性質に着
目して、画像信号4va,Pva,QvaおよびRv
a,画像信号4vb,Pvb,QvbおよびRvbに対
して、たとえば次のような前処理演算を行う構成を有す
る。すなわち、上記前処理部83は、第1照明装置6の
照明により得られた図7の画像信号4va,Pva,Q
vaおよびRvaと、第2照明装置7の照明により得ら
れた図9の画像信号4vb,Pvb,QvbおよびRv
bの差信号を演算する。
【0045】この差信号の演算により、接合線4部分の
図7の画像信号4vaおよび図9の画像信号4vbにつ
いては、その両肩部分の差が強調される。これに対し
て、ごみPおよび傷Qに対応する、図7の画像信号Pv
aおよびQva,図9の画像信号PvbおよびQvbに
ついては、その差はほぼ零となる。これにより、接合線
4の像4iとごみPおよび傷Qの像とが明確に弁別でき
る。
図7の画像信号4vaおよび図9の画像信号4vbにつ
いては、その両肩部分の差が強調される。これに対し
て、ごみPおよび傷Qに対応する、図7の画像信号Pv
aおよびQva,図9の画像信号PvbおよびQvbに
ついては、その差はほぼ零となる。これにより、接合線
4の像4iとごみPおよび傷Qの像とが明確に弁別でき
る。
【0046】一方、傷Rの画像信号RvaおよびRvb
については、接合線4部分の図7の画像信号4vaおよ
び図9の画像信号4vbと同様の形を有しているので、
上記差信号の演算により、接合線4の場合と同様に、そ
の両肩部分の差が強調される。したがって、上記のよう
な画像信号Rva,Rvbの差演算による処理を行って
も、傷53は接合線4と誤認される可能性があるが、溶
接線4は連続しており、かつ、急激な位置の変化がない
こと、すなわち、溶接線4の連続性を利用して、接合線
4の像4iと傷Rの像とが明確に弁別できる。
については、接合線4部分の図7の画像信号4vaおよ
び図9の画像信号4vbと同様の形を有しているので、
上記差信号の演算により、接合線4の場合と同様に、そ
の両肩部分の差が強調される。したがって、上記のよう
な画像信号Rva,Rvbの差演算による処理を行って
も、傷53は接合線4と誤認される可能性があるが、溶
接線4は連続しており、かつ、急激な位置の変化がない
こと、すなわち、溶接線4の連続性を利用して、接合線
4の像4iと傷Rの像とが明確に弁別できる。
【0047】前処理部83にて上記のように前処理され
た画像信号は、図3の検出位置演算部84に入力する。
この検出位置演算部84は、前処理された上記画像信号
に基づいて、接合線4の像4iをごみP,傷Qおよび傷
R等と弁別するとともに、図10において説明した距離
Y1,Y2の値を演算する。
た画像信号は、図3の検出位置演算部84に入力する。
この検出位置演算部84は、前処理された上記画像信号
に基づいて、接合線4の像4iをごみP,傷Qおよび傷
R等と弁別するとともに、図10において説明した距離
Y1,Y2の値を演算する。
【0048】上記画像処理部92とレーザ溶接装置のロ
ボット制御部87との間には、制御インタフェース部9
3が設けられる。この制御インタフェース部93は、補
正量算出部85およびパルス換算部86からなる。上記
補正量換算部85は、画像処理部92の検出位置演算部
84から入力する上記距離Y1,Y2に基づいて、加工用
レーザノズル8の位置の補正量を算出する。そして、補
正量算出部85において算出された位置の補正量は、パ
ルス換算部86でたとえばパルス数に換算され、ロボッ
ト制御部87にて、加工用レーザノズル8の位置が制御
される。これにより、加工用レーザノズル8は、上記補
正量に応じて位置が補正され、被溶接物2,3の接合線
4上を正確にトラッキングすることができる。
ボット制御部87との間には、制御インタフェース部9
3が設けられる。この制御インタフェース部93は、補
正量算出部85およびパルス換算部86からなる。上記
補正量換算部85は、画像処理部92の検出位置演算部
84から入力する上記距離Y1,Y2に基づいて、加工用
レーザノズル8の位置の補正量を算出する。そして、補
正量算出部85において算出された位置の補正量は、パ
ルス換算部86でたとえばパルス数に換算され、ロボッ
ト制御部87にて、加工用レーザノズル8の位置が制御
される。これにより、加工用レーザノズル8は、上記補
正量に応じて位置が補正され、被溶接物2,3の接合線
4上を正確にトラッキングすることができる。
【0049】なお、上記実施例において、被溶接物2,
3が、たとえばSPCC鋼板(冷間圧延鋼板)やボンデ
鋼板等のように、画像処理上じゃまになる細かい凹凸を
有し、散乱反射が多いワーク面を有する素材の場合、接
合線4を検出するために、上記実施例のように、被溶接
物2,3のワーク面を異なる方向から交互に照明する
と、ワーク面にごみPや傷Q,Rがある場合、それから
の反射光が、素材表面の散乱光の中に埋もれてしまい、
接合線4とごみPや傷Q,R等との弁別が困難になるこ
とがある。
3が、たとえばSPCC鋼板(冷間圧延鋼板)やボンデ
鋼板等のように、画像処理上じゃまになる細かい凹凸を
有し、散乱反射が多いワーク面を有する素材の場合、接
合線4を検出するために、上記実施例のように、被溶接
物2,3のワーク面を異なる方向から交互に照明する
と、ワーク面にごみPや傷Q,Rがある場合、それから
の反射光が、素材表面の散乱光の中に埋もれてしまい、
接合線4とごみPや傷Q,R等との弁別が困難になるこ
とがある。
【0050】このような場合には、第1照明装置6によ
る照明と第2照明装置7による照明とを交互に切り替え
て、被溶接物2,3のワーク面を異なる方向から交互に
照明する照明モード(第1の光照射モード)に加えて、
第1照明装置6および第2照明装置7により同時に連続
的に被溶接物2,3のワーク面を照明する第2の光照射
モードを設け、被溶接物2,3のワーク面の性状に応じ
て、第1の光照射モードと第2の光照射モードとを選択
するようにしてもよい。
る照明と第2照明装置7による照明とを交互に切り替え
て、被溶接物2,3のワーク面を異なる方向から交互に
照明する照明モード(第1の光照射モード)に加えて、
第1照明装置6および第2照明装置7により同時に連続
的に被溶接物2,3のワーク面を照明する第2の光照射
モードを設け、被溶接物2,3のワーク面の性状に応じ
て、第1の光照射モードと第2の光照射モードとを選択
するようにしてもよい。
【0051】このように、第1の光照射モードと第2の
光照射モードとを備えているものでは、被溶接物2,3
が、画像処理上じゃまになる細かい凹凸を有する上記S
PCC鋼板やボンデ鋼板等であるときに、第2の光照射
モードを選択すると、ワーク表面には、2方向から同時
に連続して照明光が照射され、これにより、ワーク表面
の表面反射による散乱光が増加し、ごみPや傷Q,Rに
比較して接合線4が強調される。
光照射モードとを備えているものでは、被溶接物2,3
が、画像処理上じゃまになる細かい凹凸を有する上記S
PCC鋼板やボンデ鋼板等であるときに、第2の光照射
モードを選択すると、ワーク表面には、2方向から同時
に連続して照明光が照射され、これにより、ワーク表面
の表面反射による散乱光が増加し、ごみPや傷Q,Rに
比較して接合線4が強調される。
【0052】上記第1の光照射モードと第2の光照射モ
ード選択は、たとえば、本接合線検出装置が装着された
レーザ溶接装置の起動ルーチンにおいて、被溶接物2,
3を撮像装置5で撮像し、その画像情報に基づいて、被
溶接物2,3の材料の種類を判定し、その結果に基づい
て自動的に選択するようにしてもよい。また、上記レー
ザ溶接装置のオペレータがキーボードから入力した、被
溶接物2,3の材料の種類に基づいて、光照射モードの
選択を行うようにしてもよい。
ード選択は、たとえば、本接合線検出装置が装着された
レーザ溶接装置の起動ルーチンにおいて、被溶接物2,
3を撮像装置5で撮像し、その画像情報に基づいて、被
溶接物2,3の材料の種類を判定し、その結果に基づい
て自動的に選択するようにしてもよい。また、上記レー
ザ溶接装置のオペレータがキーボードから入力した、被
溶接物2,3の材料の種類に基づいて、光照射モードの
選択を行うようにしてもよい。
【0053】以上に説明した実施例では、第1照明装置
6および第2照明装置7の図示しない光源ユニットに設
けたチョッパにより、第1照明装置6による照明と第2
照明装置7による照明とを切り替えるようにしたが、以
下に説明するような構成を採用することもできる。
6および第2照明装置7の図示しない光源ユニットに設
けたチョッパにより、第1照明装置6による照明と第2
照明装置7による照明とを切り替えるようにしたが、以
下に説明するような構成を採用することもできる。
【0054】すなわち、図11に示すように、第1照明
装置6には、その照明レンズ37の前に一つの波長特性
を有するフィルタ(たとえば赤フィルタ)101を設け
る一方、第2照明装置7には、その照明レンズ37の前
に、上記とは異なる波長特性を有するフィルタ(たとえ
ば青フィルタ)102を設置する。そして、これら第1
照明装置6および第2照明装置7により、連続して被溶
接物2,3のワーク面を照明する。
装置6には、その照明レンズ37の前に一つの波長特性
を有するフィルタ(たとえば赤フィルタ)101を設け
る一方、第2照明装置7には、その照明レンズ37の前
に、上記とは異なる波長特性を有するフィルタ(たとえ
ば青フィルタ)102を設置する。そして、これら第1
照明装置6および第2照明装置7により、連続して被溶
接物2,3のワーク面を照明する。
【0055】一方、撮像装置5のCCDカメラ17は、
図12に示すように、入射する光の波長により入射する
光を透過もしくは反射するミラー103と、このミラー
103を透過する光を受ける第1の撮像素子104と、
上記ミラー103で反射する光を受ける第2の撮像素子
105とを備える。
図12に示すように、入射する光の波長により入射する
光を透過もしくは反射するミラー103と、このミラー
103を透過する光を受ける第1の撮像素子104と、
上記ミラー103で反射する光を受ける第2の撮像素子
105とを備える。
【0056】上記第1の撮像素子104には、第1照明
装置6の赤フィルタ101を透過して被溶接物2,3の
ワーク面に入射し、それから反射した反射光が上記ミラ
ー103を透過した後入射する。これにより、上記第1
の撮像素子104は、第1照明装置6により照明される
被溶接物2,3のワーク面の観察領域11を撮像し、画
像信号を出力する。一方、上記第2の撮像素子105に
は、第2照明装置7の青フィルタ102を透過して被溶
接物2,3のワーク面に入射し、それから反射した反射
光が上記ミラー103で反射した後入射する。これによ
り、上記第2の撮像素子105は、第2照明装置7によ
り照明される被溶接物2,3のワーク面の観察領域11
を撮像し、画像信号を出力する。
装置6の赤フィルタ101を透過して被溶接物2,3の
ワーク面に入射し、それから反射した反射光が上記ミラ
ー103を透過した後入射する。これにより、上記第1
の撮像素子104は、第1照明装置6により照明される
被溶接物2,3のワーク面の観察領域11を撮像し、画
像信号を出力する。一方、上記第2の撮像素子105に
は、第2照明装置7の青フィルタ102を透過して被溶
接物2,3のワーク面に入射し、それから反射した反射
光が上記ミラー103で反射した後入射する。これによ
り、上記第2の撮像素子105は、第2照明装置7によ
り照明される被溶接物2,3のワーク面の観察領域11
を撮像し、画像信号を出力する。
【0057】そして、上記第1の撮像素子104および
第2の撮像素子105が撮像する画像信号について、図
3において既に述べた画像処理部92の前処理部83以
下の処理を行い、被溶接物2,3の接合線4を検出し、
この接合線4をトラッキングするように溶接ロボットの
アームを制御する。
第2の撮像素子105が撮像する画像信号について、図
3において既に述べた画像処理部92の前処理部83以
下の処理を行い、被溶接物2,3の接合線4を検出し、
この接合線4をトラッキングするように溶接ロボットの
アームを制御する。
【0058】このようにすれば、チョッパが不要にな
り、チョッパと撮像装置5のCCDカメラ17との同期
を取るための構成も不要になる。また、チョッパを用い
たものと異なり、第1の撮像素子104と第2の撮像素
子105とが同時に同じ観察領域11の画像情報を出力
することができるので、観察領域11の全域が第1照明
装置6および第2照明装置7で照明された領域の共通の
領域となり、溶接加工の加工進行方向により多くの情報
を得ることができるばかりでなく、第1の撮像素子10
4と第2の撮像素子105の同期により、1フレーム
(1/30秒)の時間内に、溶接すべき溶接線4のY軸
方向の情報を得ることができ、画像情報処理時間を短く
することができる。
り、チョッパと撮像装置5のCCDカメラ17との同期
を取るための構成も不要になる。また、チョッパを用い
たものと異なり、第1の撮像素子104と第2の撮像素
子105とが同時に同じ観察領域11の画像情報を出力
することができるので、観察領域11の全域が第1照明
装置6および第2照明装置7で照明された領域の共通の
領域となり、溶接加工の加工進行方向により多くの情報
を得ることができるばかりでなく、第1の撮像素子10
4と第2の撮像素子105の同期により、1フレーム
(1/30秒)の時間内に、溶接すべき溶接線4のY軸
方向の情報を得ることができ、画像情報処理時間を短く
することができる。
【0059】なお、図1ないし図10により説明した接
合線検出装置では、被溶接物2,3のワーク面の第1照
明装置6による照明と第2照明装置7による照明とを、
チョッパにより、CCDカメラ17の光電変換面61か
ら出力する画像信号の1フレームの時間(1/30秒)
毎に交互に切り替えるようにしているが、上記第1照明
装置6および第2照明装置7による照明法は、次に述べ
るように、被溶接物2,3の接合の種類、被溶接物2,
3の材料等に応じて、最適照明法を選択するようにして
もよい。
合線検出装置では、被溶接物2,3のワーク面の第1照
明装置6による照明と第2照明装置7による照明とを、
チョッパにより、CCDカメラ17の光電変換面61か
ら出力する画像信号の1フレームの時間(1/30秒)
毎に交互に切り替えるようにしているが、上記第1照明
装置6および第2照明装置7による照明法は、次に述べ
るように、被溶接物2,3の接合の種類、被溶接物2,
3の材料等に応じて、最適照明法を選択するようにして
もよい。
【0060】すなわち、上記第1照明装置6および第2
照明装置7による照明は、図13にその一例を示すよう
に、突合せ溶接であるか重ね溶接であるかの被溶接物
2,3の接合の種類、被溶接物2,3の材料および被溶
接物2,3の突合せもしくは重ねの際の切断端における
アール(R)とエッジ(E)との組合せに応じて、
(1)接合線4の右斜め上方および左斜め上方からの交
互照明、(2)右斜め上方からの片側照明、(3)左斜
め上方からの片側照明のいずれかから、最適な照明法を
選択する。
照明装置7による照明は、図13にその一例を示すよう
に、突合せ溶接であるか重ね溶接であるかの被溶接物
2,3の接合の種類、被溶接物2,3の材料および被溶
接物2,3の突合せもしくは重ねの際の切断端における
アール(R)とエッジ(E)との組合せに応じて、
(1)接合線4の右斜め上方および左斜め上方からの交
互照明、(2)右斜め上方からの片側照明、(3)左斜
め上方からの片側照明のいずれかから、最適な照明法を
選択する。
【0061】なお、上記図13においてあげた材料は、
画像処理上問題となるその表面の性状が代表的な性状を
有するものである。すなわち、SPCC鋼板(冷間圧延
鋼板)は、既に述べたように、その表面に画像処理上じ
ゃまになる細かい凹凸を有する。SUS(ステンレス鋼
板)は、その表面が比較的滑らかで鏡面状である。ボン
デ鋼板(亜鉛メッキ鋼板)はSPCC鋼板とSUSの中
間の性状を有する。
画像処理上問題となるその表面の性状が代表的な性状を
有するものである。すなわち、SPCC鋼板(冷間圧延
鋼板)は、既に述べたように、その表面に画像処理上じ
ゃまになる細かい凹凸を有する。SUS(ステンレス鋼
板)は、その表面が比較的滑らかで鏡面状である。ボン
デ鋼板(亜鉛メッキ鋼板)はSPCC鋼板とSUSの中
間の性状を有する。
【0062】上記の(1)ないし(3)の照明法は、本
接合線検出装置が装着されたレーザ溶接機の機動ルーチ
ンにおいて、被溶接物2,3を撮像装置5で撮像し、そ
の画像情報に基づいて、被溶接物2,3の接合の種類、
被溶接物2,3の材料の種類および被溶接物2,3の接
合線4における切断の端面の種類を判定することによ
り、その結果に基づいて、最適なものが選択される。こ
のようにすれば、被溶接物2,3の適合材料の範囲が大
幅に拡大される。
接合線検出装置が装着されたレーザ溶接機の機動ルーチ
ンにおいて、被溶接物2,3を撮像装置5で撮像し、そ
の画像情報に基づいて、被溶接物2,3の接合の種類、
被溶接物2,3の材料の種類および被溶接物2,3の接
合線4における切断の端面の種類を判定することによ
り、その結果に基づいて、最適なものが選択される。こ
のようにすれば、被溶接物2,3の適合材料の範囲が大
幅に拡大される。
【0063】本発明は、レーザ溶接のほかに、電子ビー
ム溶接等にも適用することができる。
ム溶接等にも適用することができる。
【0064】また、加工用レーザノズルとは別に、セン
サ光学ヘッドのみをロボットアームに取り付け、自動テ
ィーチングとしても使用できる。この場合は、溶接光減
衰手段は必要ない。
サ光学ヘッドのみをロボットアームに取り付け、自動テ
ィーチングとしても使用できる。この場合は、溶接光減
衰手段は必要ない。
【図1】 本発明にかかる接合線検出装置の一実施例の
センサ光学ヘッド部の構成図である。
センサ光学ヘッド部の構成図である。
【図2】 センサ光学ヘッド部を構成する構成要素の幾
何学的配置関係を示す説明図である。
何学的配置関係を示す説明図である。
【図3】 本発明にかかる接合線検出装置のシステム構
成図である。
成図である。
【図4】 センサ光学ヘッド部の撮像装置の内部構成を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図5】 第1照明装置および第2照明装置の構造およ
び配置の説明図である。
び配置の説明図である。
【図6】 第1照明装置により照明されているごみ、傷
を有する被溶接物のワーク面の説明図である。
を有する被溶接物のワーク面の説明図である。
【図7】 図6の被溶接物のワーク面の画像信号であ
る。
る。
【図8】 第2照明装置により照明されている図6と同
様のワーク面の説明図である。
様のワーク面の説明図である。
【図9】 図8の被溶接物のワーク面の画像信号であ
る。
る。
【図10】 観察領域およびその像が投映されるCCD
カメラの光電変換面の説明図である。
カメラの光電変換面の説明図である。
【図11】 異なる波長を有する光により被溶接物のワ
ーク面を照明する実施例における第1照明装置および第
2照明装置の説明図である。
ーク面を照明する実施例における第1照明装置および第
2照明装置の説明図である。
【図12】 図11の実施例におけるCCDカメラの構
成の説明図である。
成の説明図である。
【図13】 被溶接物の接合の種類、材料、材料の切断
端の組合せにより選択される照明法の説明図である。
端の組合せにより選択される照明法の説明図である。
1 センサ光学ヘッド部 2 被溶接物 3 被溶接物 4 接合線 5 撮像装置 6 第1照明装置 7 第2照明装置 8 加工用レーザノズル 11 観察領域 11i 像 13 加工点 14 マスク領域 15 結像レンズ 16 結像レンズ 17 CCDカメラ 18 溶接光減衰フィルタ 19 溶接光減衰フィルタ 25 光軸 27 観察点 44 照明光軸 61 光電変換面 62 投映領域 72 共通部分 74 第1画像処理エリア 75 第2画像処理エリア 81 駆動制御部 83 前処理部 84 検出位置演算部 85 補正量算出部 86 パルス換算部 87 ロボット制御部 91 センサユニット 92 画像処理部 93 制御インタフェース部 101 フィルタ 102 フィルタ 103 ミラー 104 撮像素子 105 撮像素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 7/18 B (72)発明者 浜田 洋一 兵庫県西宮市宮西町10番29号 株式会社コ ーナン内
Claims (5)
- 【請求項1】 溶接ヘッドとともにロボットアームに取
り付けられ、被溶接物が溶接されて接合される接合線を
検出する接合線検出装置において、 各々が散乱光を発射して上記接合線を異なる方向からそ
れぞれ照明する複数の光源を備えてなる接合線照明手段
と、 溶接の加工点から先行した接合線上の観察点から溶接の
加工進行方向に傾いた結像光軸を有する結像手段と、 この結像手段の背後に配置されてなる撮像素子を有し、
上記接合線照明手段の各光源でそれぞれ照射されたとき
の上記接合線上の上記観察点を含む被溶接物の領域をそ
れぞれ撮像する撮像手段と、 上記撮像手段からの画像情報のうち上記接合線照明手段
の異なる光源でそれぞれ照射された上記領域の共通部分
の画像情報について画像処理を行なって上記接合線を検
出する画像処理手段と、 を備えたことを特徴とする接合線検出装置。 - 【請求項2】 上記接合線照明手段は、複数の散乱光の
光源の照明光をそれぞれ遮断する光遮断手段を有し、こ
の光遮断手段は、照明光の遮断のタイミングが上記撮像
手段の撮像のタイミングと同期して、各々の光源の照明
光を交互に遮断する第1の光照射モードと各々の光源の
照明光を同時に連続照射する第2の光照射モードとを有
し、これら第1の光照射モードと第2の光照射モードと
を選択するようにしたことを特徴とする請求項1記載の
接合線検出装置。 - 【請求項3】 上記接合線照明手段の複数の光源の各々
が異なる波長特性を有することを特徴とする請求項1記
載の接合線検出装置。 - 【請求項4】 異なる波長特性を有する上記接合線照明
手段により照明される被溶接物からの反射光を選択的に
取り込む光学系を有することを特徴とする請求項3記載
の接合線検出装置。 - 【請求項5】 溶接ヘッドとともにロボットアームに取
り付けられ、被溶接物が溶接されて接合される接合線を
検出する接合線検出装置において、 各々が散乱光を発射して上記接合線を異なる方向からそ
れぞれ照明する複数の光源を備えてなる接合線照明手段
と、 溶接の加工点から先行した接合線上の観察点から溶接の
加工進行方向に傾いた結像光軸を有する結像手段と、 この結像手段の背後に配置されてなる撮像素子を有し、
上記接合線照明手段の各光源でそれぞれ照射されたとき
の上記接合線上の上記観察点を含む被溶接物の領域をそ
れぞれ撮像する撮像手段と、 上記撮像手段からの画像情報のうち上記接合線照明手段
の異なる光源でそれぞれ照射された上記領域の共通部分
の画像情報について画像処理を行なって上記接合線を検
出する画像処理手段と、 予め複数の照明モードを記憶してなる照明モード記憶手
段と、 上記撮像手段から入力する被溶接物の接合線の画像情報
から被溶接物の接合の種類を判定し、この判定結果と被
溶接物の材質とに基づいて上記照明モード記憶手段に記
憶された複数の照明モードから接合線を照明する最適照
明モードを選択する最適照明モード選択手段と、 を備えたことを特徴とする接合線検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5201526A JPH0751869A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 接合線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5201526A JPH0751869A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 接合線検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0751869A true JPH0751869A (ja) | 1995-02-28 |
Family
ID=16442511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5201526A Pending JPH0751869A (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 接合線検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0751869A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000196924A (ja) * | 1998-12-24 | 2000-07-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 2重レーザ照明を用いた溶接部撮像装置 |
US6545247B2 (en) | 2000-05-11 | 2003-04-08 | Hokkaido University | Laser welding apparatus, a gas shielding apparatus and a method for controlling a laser welding apparatus |
US6849821B2 (en) | 2000-05-11 | 2005-02-01 | Hokkaido University | Laser welding head-controlling system, a laser welding head and a method for controlling a laser welding head |
JP2009056507A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Olympus Corp | レーザ加工装置 |
JP2010530809A (ja) * | 2007-06-22 | 2010-09-16 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 機械加工システム制御装置及び方法 |
JP2013094831A (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Toshiba Corp | シールドガス供給装置及び供給方法 |
DE102012017130A1 (de) | 2012-09-01 | 2014-03-06 | Man Diesel & Turbo Se | Laser-Rohreinschweißen |
WO2021006534A1 (ko) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 주식회사 엘지화학 | 흄 제거 기능이 구비된 용접장치 |
WO2022014504A1 (ja) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | ファナック株式会社 | レーザ加工システム |
WO2022107238A1 (ja) * | 2020-11-18 | 2022-05-27 | 株式会社ニコン | 撮像ヘッド、制御システム及び加工システム |
-
1993
- 1993-08-13 JP JP5201526A patent/JPH0751869A/ja active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US6545247B2 (en) | 2000-05-11 | 2003-04-08 | Hokkaido University | Laser welding apparatus, a gas shielding apparatus and a method for controlling a laser welding apparatus |
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WO2021006534A1 (ko) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 주식회사 엘지화학 | 흄 제거 기능이 구비된 용접장치 |
CN113993654A (zh) * | 2019-07-05 | 2022-01-28 | 株式会社Lg新能源 | 具有烟尘去除功能的焊接设备 |
EP3991908A4 (en) * | 2019-07-05 | 2022-09-07 | LG Energy Solution, Ltd. | WELDING EQUIPMENT WITH A FUME ELIMINATION FUNCTION |
CN113993654B (zh) * | 2019-07-05 | 2024-03-29 | 株式会社Lg新能源 | 具有烟尘去除功能的焊接设备 |
US12011780B2 (en) | 2019-07-05 | 2024-06-18 | Lg Energy Solution, Ltd. | Welding apparatus having fume removal function |
WO2022014504A1 (ja) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | ファナック株式会社 | レーザ加工システム |
WO2022107238A1 (ja) * | 2020-11-18 | 2022-05-27 | 株式会社ニコン | 撮像ヘッド、制御システム及び加工システム |
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