JPH1133725A - 隅肉溶接位置センシング装置および方法 - Google Patents
隅肉溶接位置センシング装置および方法Info
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- JPH1133725A JPH1133725A JP9185517A JP18551797A JPH1133725A JP H1133725 A JPH1133725 A JP H1133725A JP 9185517 A JP9185517 A JP 9185517A JP 18551797 A JP18551797 A JP 18551797A JP H1133725 A JPH1133725 A JP H1133725A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光沢のある部材に対しても隅肉溶接位置およ
びギャップ長をスリット光を用いて精度よく検出する。 【解決手段】 光学的センサ30から、スリット光25
を部材21,22の溶接部23に照射し、スリット光像
31,32をカメラ26で撮像する。光源24とカメラ
26とは、スリット光像31,32とその二次反射光像
33,34とが離れるような角度に設定する。カメラ2
6が撮像する画像は、画像入力部42を含む画像処理ボ
ードで対応する直線に変換され、CPUボード46で交
点とギャップ長とが求められる。
びギャップ長をスリット光を用いて精度よく検出する。 【解決手段】 光学的センサ30から、スリット光25
を部材21,22の溶接部23に照射し、スリット光像
31,32をカメラ26で撮像する。光源24とカメラ
26とは、スリット光像31,32とその二次反射光像
33,34とが離れるような角度に設定する。カメラ2
6が撮像する画像は、画像入力部42を含む画像処理ボ
ードで対応する直線に変換され、CPUボード46で交
点とギャップ長とが求められる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、隅肉溶接によって
部材を接合する際に、スリット光を用いて隅肉開先位置
を検出する隅肉溶接位置センシング装置および方法に関
し、特に部材が光沢を有する場合に関する。
部材を接合する際に、スリット光を用いて隅肉開先位置
を検出する隅肉溶接位置センシング装置および方法に関
し、特に部材が光沢を有する場合に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、図6に示すような隅肉溶接を
自動的に行う場合には、図7に示すようなスリット光を
用いる隅肉溶接位置センシングが行われている。隅肉溶
接は、たとえば2つの部材1,2の一方の部材2の表面
に対し、他方の部材1の先端が当接しているときに、当
接部分に沿う溶接部3に対しアーク溶接によって肉盛し
ながら溶接ビードを形成する溶接法である。隅肉溶接を
自動的に行うためには、隅肉開先位置を正確に検出する
必要がある。
自動的に行う場合には、図7に示すようなスリット光を
用いる隅肉溶接位置センシングが行われている。隅肉溶
接は、たとえば2つの部材1,2の一方の部材2の表面
に対し、他方の部材1の先端が当接しているときに、当
接部分に沿う溶接部3に対しアーク溶接によって肉盛し
ながら溶接ビードを形成する溶接法である。隅肉溶接を
自動的に行うためには、隅肉開先位置を正確に検出する
必要がある。
【0003】隅肉開先位置検出を、光学的に行う方法と
して、光源4からスリット光5を溶接部3に照射し、カ
メラ6でスリット光像11,12を撮像し、スリット光
像11,12の交点として開先位置を検出する方式が考
えられる。光源4やカメラ6の三次元的な位置や、カメ
ラ6の撮像方向などに基づいて、カメラ6の撮像する画
像9でのスリット光像11,12の画像の交点の位置
は、実際の三次元空間における交点の座標に容易に変換
することができる。図8は、画像9の例を示す。
して、光源4からスリット光5を溶接部3に照射し、カ
メラ6でスリット光像11,12を撮像し、スリット光
像11,12の交点として開先位置を検出する方式が考
えられる。光源4やカメラ6の三次元的な位置や、カメ
ラ6の撮像方向などに基づいて、カメラ6の撮像する画
像9でのスリット光像11,12の画像の交点の位置
は、実際の三次元空間における交点の座標に容易に変換
することができる。図8は、画像9の例を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図7に示すような隅肉
溶接位置センシングでは、部材1,2の表面の光沢があ
る場合に、各部材1,2上のスリット光像11,12
が、さらに他の部材上で反射する二次反射光像13,1
4が生じ、しかも二次反射光像13,14とスリット光
像11,12との区別がつきにくくなって、隅肉開先位
置を検出することができなくなってしまう恐れがある。
また隅肉開先位置を検出することができたとしても、反
射光の影響で検出精度が悪くなってしまう恐れもある。
溶接位置センシングでは、部材1,2の表面の光沢があ
る場合に、各部材1,2上のスリット光像11,12
が、さらに他の部材上で反射する二次反射光像13,1
4が生じ、しかも二次反射光像13,14とスリット光
像11,12との区別がつきにくくなって、隅肉開先位
置を検出することができなくなってしまう恐れがある。
また隅肉開先位置を検出することができたとしても、反
射光の影響で検出精度が悪くなってしまう恐れもある。
【0005】図6に示すような隅肉溶接の溶接部3で
は、一方の部材2の表面と他方の部材1の先端との間
に、隙間であるギャップが生じることもある。このギャ
ップの大きさが一定の許容範囲を超えると、溶接部3の
強度などを保証することが困難となり、溶接品質が低下
する。したがって、スリット光を用いてギャップ長を精
度良く検出することも重要な課題である。
は、一方の部材2の表面と他方の部材1の先端との間
に、隙間であるギャップが生じることもある。このギャ
ップの大きさが一定の許容範囲を超えると、溶接部3の
強度などを保証することが困難となり、溶接品質が低下
する。したがって、スリット光を用いてギャップ長を精
度良く検出することも重要な課題である。
【0006】本発明の目的は、光沢のある部材に対して
隅肉溶接を行う場合であっても、スリット光を用いて開
先位置を精度よく検知し、ギャップ長についても正確な
検出が可能な隅肉溶接位置センシング装置および方法を
提供することである。
隅肉溶接を行う場合であっても、スリット光を用いて開
先位置を精度よく検知し、ギャップ長についても正確な
検出が可能な隅肉溶接位置センシング装置および方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、光沢のある部
材を含む部材間の隅肉溶接部にスリット光を照射し、撮
像センサによって隅肉開先位置を検出する隅肉溶接位置
センシング装置であって、スリット光の像と二次反射光
像とが離れて撮像されるように、スリット光の照射状態
および撮像センサの撮像状態が設定されるスリット光照
射撮像手段と、撮像センサによって撮像される隅肉溶接
部を構成する各部材上のスリット光像を画像処理して、
スリット光像に対応する直線をそれぞれ求める画像処理
手段と、画像処理手段によって求められる直線の交点
を、隅肉開先位置として検出する位置検出手段とを含む
ことを特徴とする隅肉溶接位置センシング装置である。
材を含む部材間の隅肉溶接部にスリット光を照射し、撮
像センサによって隅肉開先位置を検出する隅肉溶接位置
センシング装置であって、スリット光の像と二次反射光
像とが離れて撮像されるように、スリット光の照射状態
および撮像センサの撮像状態が設定されるスリット光照
射撮像手段と、撮像センサによって撮像される隅肉溶接
部を構成する各部材上のスリット光像を画像処理して、
スリット光像に対応する直線をそれぞれ求める画像処理
手段と、画像処理手段によって求められる直線の交点
を、隅肉開先位置として検出する位置検出手段とを含む
ことを特徴とする隅肉溶接位置センシング装置である。
【0008】本発明に従えば、光沢のある部材に照射す
るスリット光は、撮像センサによってスリット光像と二
次反射光像とが離れて撮像されるように、照射状態と撮
像状態とがスリット光照射撮像手段によって設定され
る。スリット光像と二次反射光像とが離れているので、
画像処理手段によって隅肉溶接部を構成する各部材上の
スリット光像を二次反射光像と区別して画像処理し、直
線にそれぞれ対応させ、位置検出手段が直線の交点とし
て隅肉開先位置を算出することができる。スリット光照
射撮像手段で、照射するスリット光と二次反射光像とを
離すような照射状態および撮像状態への設定が行われる
ので、反射光の影響を除いてスリット光像から開先位置
を精度よく検出することができる。
るスリット光は、撮像センサによってスリット光像と二
次反射光像とが離れて撮像されるように、照射状態と撮
像状態とがスリット光照射撮像手段によって設定され
る。スリット光像と二次反射光像とが離れているので、
画像処理手段によって隅肉溶接部を構成する各部材上の
スリット光像を二次反射光像と区別して画像処理し、直
線にそれぞれ対応させ、位置検出手段が直線の交点とし
て隅肉開先位置を算出することができる。スリット光照
射撮像手段で、照射するスリット光と二次反射光像とを
離すような照射状態および撮像状態への設定が行われる
ので、反射光の影響を除いてスリット光像から開先位置
を精度よく検出することができる。
【0009】また本発明で前記画像処理手段は、撮像セ
ンサによって撮像される画像中に、スリット光像の位置
を含む関心領域を設定する関心領域設定手段を備え、設
定された関心領域内でのみ、前記直線を求める画像処理
を行うことを特徴とする。
ンサによって撮像される画像中に、スリット光像の位置
を含む関心領域を設定する関心領域設定手段を備え、設
定された関心領域内でのみ、前記直線を求める画像処理
を行うことを特徴とする。
【0010】本発明に従えば、関心領域設定手段によっ
て、スリット光像を画像処理して直線を求める際の画像
の領域を限定するので、二次反射光像などを除外するよ
うな位置に関心領域を設定することによって、二次反射
光像の影響を避け、精度のよい溶接開先位置の検出を行
うことができる。スリット光照射撮像手段によって照射
されて撮像されるスリット光像の位置と二次反射光像の
位置とは、ほぼ予測可能であるので、関心領域は効率よ
く設定することができる。
て、スリット光像を画像処理して直線を求める際の画像
の領域を限定するので、二次反射光像などを除外するよ
うな位置に関心領域を設定することによって、二次反射
光像の影響を避け、精度のよい溶接開先位置の検出を行
うことができる。スリット光照射撮像手段によって照射
されて撮像されるスリット光像の位置と二次反射光像の
位置とは、ほぼ予測可能であるので、関心領域は効率よ
く設定することができる。
【0011】また本発明で前記位置検出手段によって検
出される直線の交点がスリット光像上にないとき、交点
の位置とスリット光像の端点との間の距離から開先ギャ
ップ長を算出するギャップ算出手段をさらに含むことを
特徴とする。
出される直線の交点がスリット光像上にないとき、交点
の位置とスリット光像の端点との間の距離から開先ギャ
ップ長を算出するギャップ算出手段をさらに含むことを
特徴とする。
【0012】本発明に従えば、溶接部で一方の部材の表
面に他方の部材の先端が突き合わされ、ギャップが生じ
る場合には、一方の部材に生じるスリット光像は隅肉開
先位置を含むように撮像されるけれども、他方の部材上
のスリット光像は、隅肉開先位置まで届かず、隅肉開先
位置とスリット光像の端点との間には間隔が生じる。こ
の間隔をギャップとして検知し、撮像されているギャッ
プに対してギャップ算出手段によって開先ギャップ長が
算出されるので、ギャップを含めて隅肉溶接部の開先位
置を正確に検知することができる。
面に他方の部材の先端が突き合わされ、ギャップが生じ
る場合には、一方の部材に生じるスリット光像は隅肉開
先位置を含むように撮像されるけれども、他方の部材上
のスリット光像は、隅肉開先位置まで届かず、隅肉開先
位置とスリット光像の端点との間には間隔が生じる。こ
の間隔をギャップとして検知し、撮像されているギャッ
プに対してギャップ算出手段によって開先ギャップ長が
算出されるので、ギャップを含めて隅肉溶接部の開先位
置を正確に検知することができる。
【0013】さらに本発明は、光沢のある部材を含む部
材間の隅肉溶接部にスリット光を照射し、撮像センサに
よって隅肉開先位置を検出する隅肉溶接位置センシング
方法であって、スリット光の像と二次反射光像とが撮像
センサによって離れて撮像されるように、スリット光の
照射状態および撮像センサの撮像状態を設定しておき、
撮像センサによって撮像される隅肉溶接部を構成する各
部材上のスリット光像を画像処理して、スリット光像に
対応する直線をそれぞれ求め、画像処理によって、求め
られる直線の交点を、隅肉開先位置として検出すること
を特徴とする隅肉溶接位置センシング方法である。
材間の隅肉溶接部にスリット光を照射し、撮像センサに
よって隅肉開先位置を検出する隅肉溶接位置センシング
方法であって、スリット光の像と二次反射光像とが撮像
センサによって離れて撮像されるように、スリット光の
照射状態および撮像センサの撮像状態を設定しておき、
撮像センサによって撮像される隅肉溶接部を構成する各
部材上のスリット光像を画像処理して、スリット光像に
対応する直線をそれぞれ求め、画像処理によって、求め
られる直線の交点を、隅肉開先位置として検出すること
を特徴とする隅肉溶接位置センシング方法である。
【0014】本発明に従えば、光沢のある部材上にスリ
ット光を照射し、撮像センサで撮像する際に、スリット
光像と二次反射光像とが離れるように照射姿勢および撮
像姿勢を設定するので、スリット光像に対応する直線を
求める画像処理を容易に行い、直線の交点として隅肉開
先位置を精度よく検知することができる。
ット光を照射し、撮像センサで撮像する際に、スリット
光像と二次反射光像とが離れるように照射姿勢および撮
像姿勢を設定するので、スリット光像に対応する直線を
求める画像処理を容易に行い、直線の交点として隅肉開
先位置を精度よく検知することができる。
【0015】また本発明は、撮像センサによって撮像さ
れる画像中に、スリット光像の位置を含む関心領域を設
定し、設定された関心領域内でのみ、前記直線を求める
画像処理を行うことを特徴とする。
れる画像中に、スリット光像の位置を含む関心領域を設
定し、設定された関心領域内でのみ、前記直線を求める
画像処理を行うことを特徴とする。
【0016】本発明に従えば、関心領域を二次反射光像
の生じない部分に設定することによって、スリット光像
から直線を求める画像処理を精度よく行うことができ
る。
の生じない部分に設定することによって、スリット光像
から直線を求める画像処理を精度よく行うことができ
る。
【0017】また本発明は、前記直線の交点が、スリッ
ト光像上にないとき、交点の位置とスリット光像の端点
との間の距離から開先ギャップ長を算出することを特徴
とする。
ト光像上にないとき、交点の位置とスリット光像の端点
との間の距離から開先ギャップ長を算出することを特徴
とする。
【0018】本発明に従えば、ギャップがある隅肉溶接
部にスリット光を照射する際には、一方のスリット光像
の端点と隅肉開先位置との間にはギャップに対応して間
隔が検出される。撮像センサによって検出される画像中
の間隔を、三次元空間の距離に変換し、ギャップ長を精
度よく算出することができる。
部にスリット光を照射する際には、一方のスリット光像
の端点と隅肉開先位置との間にはギャップに対応して間
隔が検出される。撮像センサによって検出される画像中
の間隔を、三次元空間の距離に変換し、ギャップ長を精
度よく算出することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
隅肉溶接位置センシングのための構成を示す。図1
(a)は隅肉溶接位置センシングを行っている状態を示
し、図1(b)は隅肉溶接位置センシング装置20とし
ての概略的な電気的構成を示す。図1(a)に示すよう
に、隅肉溶接位置センシング装置20を用いて、2つの
部材21,22間の溶接部23に対し、光源24からス
リット光25を照射する。スリット光25が溶接部23
を照射する際のスリット光の画像は、カメラ26によっ
て撮像される。
隅肉溶接位置センシングのための構成を示す。図1
(a)は隅肉溶接位置センシングを行っている状態を示
し、図1(b)は隅肉溶接位置センシング装置20とし
ての概略的な電気的構成を示す。図1(a)に示すよう
に、隅肉溶接位置センシング装置20を用いて、2つの
部材21,22間の溶接部23に対し、光源24からス
リット光25を照射する。スリット光25が溶接部23
を照射する際のスリット光の画像は、カメラ26によっ
て撮像される。
【0020】部材21,22は、たとえばアルミニウム
製の鉄道車両の構体などの溶接部材であり、表面は金属
光沢を保っている。光源24は、スリット光25を形成
するために、たとえば半導体レーザとシリンドリカルレ
ンズとを組合わせて構成する。カメラ26としては、一
般に市販されているようなCCDカメラを利用すること
ができる。スリット光25を照射する光源24と、撮像
センサであるカメラ26とは、光軸の方向がたとえば9
0°以上開くような相対的位置および姿勢でそれぞれス
リット光照射撮像手段である光学的センサ30内に固定
される。
製の鉄道車両の構体などの溶接部材であり、表面は金属
光沢を保っている。光源24は、スリット光25を形成
するために、たとえば半導体レーザとシリンドリカルレ
ンズとを組合わせて構成する。カメラ26としては、一
般に市販されているようなCCDカメラを利用すること
ができる。スリット光25を照射する光源24と、撮像
センサであるカメラ26とは、光軸の方向がたとえば9
0°以上開くような相対的位置および姿勢でそれぞれス
リット光照射撮像手段である光学的センサ30内に固定
される。
【0021】光学的センサ30内の光源24からスリッ
ト光25を照射すると、部材21,22の表面には、ス
リット光像31,32がそれぞれ生じる。部材21,2
2の表面に光沢があれば、スリット光像31に対し、さ
らに他の部材22の表面上に二次反射光像33が生じ
る。また他の部材22上に形成されるスリット光像32
に対しては、二次反射光像34が形成される。光学的セ
ンサ30内で、光源24を移動させれば、二次反射光像
33,34の位置を変化させることが可能となる。カメ
ラ26の位置を移動させれば、二次反射光像33,34
の見え方を変化させることができる。
ト光25を照射すると、部材21,22の表面には、ス
リット光像31,32がそれぞれ生じる。部材21,2
2の表面に光沢があれば、スリット光像31に対し、さ
らに他の部材22の表面上に二次反射光像33が生じ
る。また他の部材22上に形成されるスリット光像32
に対しては、二次反射光像34が形成される。光学的セ
ンサ30内で、光源24を移動させれば、二次反射光像
33,34の位置を変化させることが可能となる。カメ
ラ26の位置を移動させれば、二次反射光像33,34
の見え方を変化させることができる。
【0022】カメラ26によって撮像される画像は、図
1(b)に示すように、制御装置40の画像処理ボード
41に含まれる画像入力部42に入力される。画像処理
ボード41には、専用のプロセッサが搭載される。カメ
ラ26の制御は、カメラコントロールユニット43を介
して行われる。スリット光25を発生する光源24のo
n/off制御は、データ入出力部(以下、「DIO」
と略称する)44を介して行われる。画像入力部42お
よびDIO44を含む画像処理ボード41は、システム
バス45を介してCPUボード46に接続される。位置
検出手段であるCPUボード46は、画像処理手段であ
る画像処理ボード41によって処理される結果に従っ
て、溶接部23の溶接開先位置やギャップの検出を行
う。検出結果は、たとえばRS−232Cポート47を
介して、溶接を行うロボットコントローラなどへ伝送さ
れる。
1(b)に示すように、制御装置40の画像処理ボード
41に含まれる画像入力部42に入力される。画像処理
ボード41には、専用のプロセッサが搭載される。カメ
ラ26の制御は、カメラコントロールユニット43を介
して行われる。スリット光25を発生する光源24のo
n/off制御は、データ入出力部(以下、「DIO」
と略称する)44を介して行われる。画像入力部42お
よびDIO44を含む画像処理ボード41は、システム
バス45を介してCPUボード46に接続される。位置
検出手段であるCPUボード46は、画像処理手段であ
る画像処理ボード41によって処理される結果に従っ
て、溶接部23の溶接開先位置やギャップの検出を行
う。検出結果は、たとえばRS−232Cポート47を
介して、溶接を行うロボットコントローラなどへ伝送さ
れる。
【0023】図2は、カメラ26の撮像する画像を示
す。図2(a)は、本来のスリット光によるスリット光
像31,32と、二次反射光による二次反射光像33,
34とが、分離して撮像されている状態を示す。図2
(b)は、本来のスリット光によるスリット光像31,
32と二次反射光による二次反射光像33,34とが接
近し、検出しにくい画面の例を示す。スリット光像3
1,32と二次反射光像33,34とが重なるような設
定も可能であるけれども、 1)部材21,22の設定位置や姿勢のずれなどによっ
て、正確に一致させることは困難である。
す。図2(a)は、本来のスリット光によるスリット光
像31,32と、二次反射光による二次反射光像33,
34とが、分離して撮像されている状態を示す。図2
(b)は、本来のスリット光によるスリット光像31,
32と二次反射光による二次反射光像33,34とが接
近し、検出しにくい画面の例を示す。スリット光像3
1,32と二次反射光像33,34とが重なるような設
定も可能であるけれども、 1)部材21,22の設定位置や姿勢のずれなどによっ
て、正確に一致させることは困難である。
【0024】2)正確に一致させることができない場合
には、2つのスリット光像を分離することができなくな
り、検出精度が悪くなってしまう。このため、図2
(a)に示すように、できるだけスリット光像31,3
2と二次反射光像33,34とが離れた位置に見えるよ
うに、光学的センサ30内での光源24とカメラ26と
の設置位置を調整する。光源24の光軸とカメラ26の
光軸との角度は、90°程度開いておく方が検出精度が
よくなる。
には、2つのスリット光像を分離することができなくな
り、検出精度が悪くなってしまう。このため、図2
(a)に示すように、できるだけスリット光像31,3
2と二次反射光像33,34とが離れた位置に見えるよ
うに、光学的センサ30内での光源24とカメラ26と
の設置位置を調整する。光源24の光軸とカメラ26の
光軸との角度は、90°程度開いておく方が検出精度が
よくなる。
【0025】図1(a)に示すような部材21,22間
の溶接部23の位置は、予めCAD情報などで設定され
ており、実際に部材21,22を組合わせた場合の誤差
を考慮しても、スリット光像31,32の見える位置は
ほぼ予測することができる。したがって、図2(c)に
示すように、画像処理ボード41は、関心領域設定手段
として、関心領域51,52を予め設定しておくことが
できる。関心領域51,52内で、スリット光像31,
32を細線化し、その交点を求めれば開先位置53を検
出することができる。細線化は、たとえばスリット光像
31,32の中央を通る直線を求めることによって行
う。また、スリット光像31,32のデータから、最小
二乗法を用いて求めることもできる。部材21,22に
よって形成される開先角度が一定で、いつも同じ方向か
らスリット光25を照射し、カメラ26で撮像するので
あれば、画面の同じ位置にスリット光像31,32を得
ることができるので、関心領域51,52を設定して、
二次反射光像33,34の影響を除去することができ
る。
の溶接部23の位置は、予めCAD情報などで設定され
ており、実際に部材21,22を組合わせた場合の誤差
を考慮しても、スリット光像31,32の見える位置は
ほぼ予測することができる。したがって、図2(c)に
示すように、画像処理ボード41は、関心領域設定手段
として、関心領域51,52を予め設定しておくことが
できる。関心領域51,52内で、スリット光像31,
32を細線化し、その交点を求めれば開先位置53を検
出することができる。細線化は、たとえばスリット光像
31,32の中央を通る直線を求めることによって行
う。また、スリット光像31,32のデータから、最小
二乗法を用いて求めることもできる。部材21,22に
よって形成される開先角度が一定で、いつも同じ方向か
らスリット光25を照射し、カメラ26で撮像するので
あれば、画面の同じ位置にスリット光像31,32を得
ることができるので、関心領域51,52を設定して、
二次反射光像33,34の影響を除去することができ
る。
【0026】図2(d)は、ギャップ算出手段としての
CPUボード46によって、スリット光像31,32を
細線化した直線61,62の交点位置63を、開先位置
53として求め、交点位置63とスリット光像31,3
2の端点64との間隔を、ギャップ長として検出する状
態を示す。ギャップの部分では、部材21に対し、他方
の部材22の先端が完全には当接せずに隙間があるの
で、一方の部材上のスリット光像31から求められる直
線61は交点位置63の部分でもスリット光像31に含
まれるけれども、他方の部材22の表面のスリット光像
32は交点43までの途中で途切れてしまう。細線化さ
れる直線61,62の交点位置63と、スリット光像3
2の途切れる端点64との距離がギャップ長に対応す
る。
CPUボード46によって、スリット光像31,32を
細線化した直線61,62の交点位置63を、開先位置
53として求め、交点位置63とスリット光像31,3
2の端点64との間隔を、ギャップ長として検出する状
態を示す。ギャップの部分では、部材21に対し、他方
の部材22の先端が完全には当接せずに隙間があるの
で、一方の部材上のスリット光像31から求められる直
線61は交点位置63の部分でもスリット光像31に含
まれるけれども、他方の部材22の表面のスリット光像
32は交点43までの途中で途切れてしまう。細線化さ
れる直線61,62の交点位置63と、スリット光像3
2の途切れる端点64との距離がギャップ長に対応す
る。
【0027】図3は、カメラ26によって撮像される画
面79で、開先位置およびギャップを求める考え方を示
す。スリット光像31,32に対し、関心領域51,5
2は次のように設定する。
面79で、開先位置およびギャップを求める考え方を示
す。スリット光像31,32に対し、関心領域51,5
2は次のように設定する。
【0028】1)画面70の右側のスリット光像32に
対し、関心領域52をウィンドウとして設定する。ウ
ィンドウ内で、スリット光像32の中央を通る直線の
傾きおよび切片を求める。 2)左側のスリット光像31に対し、関心領域51であ
るウィンドウを設定し、ウィンドウ内でレーザ光像
31の中央を通る直線の傾きおよび切片を求める。 3)右側のスリット光像32の直線の端点(t_x1,
t_y1)を検出する。 4)左側と右側のスリット光像31,32から得られる
直線61,62の交点位置63として、コーナ点(c_
x,c_y)を検出する。 5)コーナ点または端点から、関心領域52として、ウ
ィンドウを設定し、再び右側のスリット光像32に対
応する直線の端点(t_x1,t_y1)を検出し直
す。 6)端点(t_x1,t_y1)の三次元位置を求め
る。 7)コーナ点(c_x,c_y)の三次元位置を求め
る。 8)端点(t_x1,t_y1)とコーナ点(c_x,
c_y)との間の距離からギャップ長を求める。
対し、関心領域52をウィンドウとして設定する。ウ
ィンドウ内で、スリット光像32の中央を通る直線の
傾きおよび切片を求める。 2)左側のスリット光像31に対し、関心領域51であ
るウィンドウを設定し、ウィンドウ内でレーザ光像
31の中央を通る直線の傾きおよび切片を求める。 3)右側のスリット光像32の直線の端点(t_x1,
t_y1)を検出する。 4)左側と右側のスリット光像31,32から得られる
直線61,62の交点位置63として、コーナ点(c_
x,c_y)を検出する。 5)コーナ点または端点から、関心領域52として、ウ
ィンドウを設定し、再び右側のスリット光像32に対
応する直線の端点(t_x1,t_y1)を検出し直
す。 6)端点(t_x1,t_y1)の三次元位置を求め
る。 7)コーナ点(c_x,c_y)の三次元位置を求め
る。 8)端点(t_x1,t_y1)とコーナ点(c_x,
c_y)との間の距離からギャップ長を求める。
【0029】図4は、図3の考え方に対応する手順を示
す。ステップa0から処理を開始し、光源24およびカ
メラ26の位置および姿勢を算出しておく。ステップa
1〜ステップa8は、前述の1)〜8)の手順に対応す
る。ステップa9で処理を終了する。画面上の位置と三
次元空間での座標との対応は、マトリクス演算によって
行う。
す。ステップa0から処理を開始し、光源24およびカ
メラ26の位置および姿勢を算出しておく。ステップa
1〜ステップa8は、前述の1)〜8)の手順に対応す
る。ステップa9で処理を終了する。画面上の位置と三
次元空間での座標との対応は、マトリクス演算によって
行う。
【0030】図5は、図1の実施形態で隅肉溶接を行う
場合のシステム構成の例を示す。図5(a)に示すよう
に、工場の床面80上には、平行な2本のレール81,
82が付設される。レール81,82間には、溶接対象
物であるアルミ側骨83が載置される。レール81,8
2上には、門構形台車が走行可能である。門構形台車8
4は、レール81,82にまたがって、センシングロボ
ット85および溶接ロボット86をレール81,82と
垂直な方向に走行させることができる。門構形台車84
の一方には、走行台車制御装置87および走行ロボット
制御装置88が設けられる。センシング装置85の先端
には本実施形態の光学的センサ30が装着される。これ
によってアルミ側骨83の溶接部の開先位置を検出し、
溶接ロボット86のアームの先端に装着される溶接トー
チによって、隅肉溶接を自動的に行うことができる。図
5(b)は、光学的センサ30によって、隅肉溶接用の
開先位置を検知している状態を示す。本実施形態によれ
ば、大型のアルミ側骨83などに対して、自動的に溶接
品質の良好な隅肉溶接を行うことができる。アルミ側骨
83のほかにも、種々の隅肉溶接を、自動的にかつ品質
が良好な状態で行うことができる。
場合のシステム構成の例を示す。図5(a)に示すよう
に、工場の床面80上には、平行な2本のレール81,
82が付設される。レール81,82間には、溶接対象
物であるアルミ側骨83が載置される。レール81,8
2上には、門構形台車が走行可能である。門構形台車8
4は、レール81,82にまたがって、センシングロボ
ット85および溶接ロボット86をレール81,82と
垂直な方向に走行させることができる。門構形台車84
の一方には、走行台車制御装置87および走行ロボット
制御装置88が設けられる。センシング装置85の先端
には本実施形態の光学的センサ30が装着される。これ
によってアルミ側骨83の溶接部の開先位置を検出し、
溶接ロボット86のアームの先端に装着される溶接トー
チによって、隅肉溶接を自動的に行うことができる。図
5(b)は、光学的センサ30によって、隅肉溶接用の
開先位置を検知している状態を示す。本実施形態によれ
ば、大型のアルミ側骨83などに対して、自動的に溶接
品質の良好な隅肉溶接を行うことができる。アルミ側骨
83のほかにも、種々の隅肉溶接を、自動的にかつ品質
が良好な状態で行うことができる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光沢のあ
る部材の隅肉開先溶接部に対し、スリット光の照射とス
リット光像の撮像とを行うスリット光照射撮像手段で、
スリット光像と二次反射光像とが離れて撮像されるよう
に、照射姿勢および撮像姿勢を設定するので、画像処理
によってスリット光像に対応する直線を求める際に二次
反射光像の影響を低減し、直線の交点としての開先位置
を精度よく求めることができる。
る部材の隅肉開先溶接部に対し、スリット光の照射とス
リット光像の撮像とを行うスリット光照射撮像手段で、
スリット光像と二次反射光像とが離れて撮像されるよう
に、照射姿勢および撮像姿勢を設定するので、画像処理
によってスリット光像に対応する直線を求める際に二次
反射光像の影響を低減し、直線の交点としての開先位置
を精度よく求めることができる。
【0032】また本発明によれば、関心領域設定手段に
よってスリット光像に対応する直線を求める画像処理の
領域を限定するので、関心領域を二次反射光像の影響が
少ない部分に設定することによって、スリット光像から
直線を求める際の誤差を低減し、開先位置の検知を精度
よく行うことができる。
よってスリット光像に対応する直線を求める画像処理の
領域を限定するので、関心領域を二次反射光像の影響が
少ない部分に設定することによって、スリット光像から
直線を求める際の誤差を低減し、開先位置の検知を精度
よく行うことができる。
【0033】また本発明によれば、隅肉溶接部に生じる
ギャップ長も、ギャップ算出手段によってスリット光像
から精度よく算出することができる。
ギャップ長も、ギャップ算出手段によってスリット光像
から精度よく算出することができる。
【0034】さらに本発明によれば、隅肉溶接用の開先
部分に照射するスリット光と、スリット光像を撮像する
撮像センサとの姿勢を設定して、撮像される画像上での
スリット光像と二次反射光像とが離れるように設定し、
スリット光像に対応する直線の交点としての隅肉開先位
置を精度よく算出することができる。
部分に照射するスリット光と、スリット光像を撮像する
撮像センサとの姿勢を設定して、撮像される画像上での
スリット光像と二次反射光像とが離れるように設定し、
スリット光像に対応する直線の交点としての隅肉開先位
置を精度よく算出することができる。
【0035】また本発明によれば、スリット光像から直
線を求める画像処理を行う際に設定されている関心領域
内でのみ行うので、二次反射光像の影響を避けて、検出
精度を高めることができる。
線を求める画像処理を行う際に設定されている関心領域
内でのみ行うので、二次反射光像の影響を避けて、検出
精度を高めることができる。
【0036】また本発明によれば、スリット光像の撮像
で溶接開先位置とともにギャップ長の検出も行うことが
できる。
で溶接開先位置とともにギャップ長の検出も行うことが
できる。
【図1】本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す斜
視図および電気的構成を示すブロック図である。
視図および電気的構成を示すブロック図である。
【図2】図1の実施形態でスリット光像による開先位置
およびギャップ長の検出の原理を示す図である。
およびギャップ長の検出の原理を示す図である。
【図3】図2に示す画像処理の際に関心領域をウィンド
ウとして設定し、開先位置およびギャップ長を算出す考
え方を示す図である。
ウとして設定し、開先位置およびギャップ長を算出す考
え方を示す図である。
【図4】図3にしたがって開先位置およびギャップ長を
算出する手順を示すフローチャートである。
算出する手順を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施の一形態の開先位置センシングを
適用する溶接アルミ側骨83の溶接装置の例を示す斜視
図とその部分的な拡大図である。
適用する溶接アルミ側骨83の溶接装置の例を示す斜視
図とその部分的な拡大図である。
【図6】従来から行われている隅肉溶接部分を示す斜視
図である。
図である。
【図7】スリット光を用いて隅肉溶接部の溶接位置検知
を行う考え方を示す図である。
を行う考え方を示す図である。
【図8】スリット光照射時の画像を示す図である。
20 隅肉溶接位置センシング装置 21,22 部材 23 溶接部 24 光源 25 スリット光 26 カメラ 30 光学的センサ 31,32 スリット光像 33,34 二次反射光像 40 制御装置 41 画像処理ボード 42 画像入力部 46 CPUボード 51,52 関心領域 53 開先位置 61,62 直線 63 交点位置 64 端点 70 画面 83 アルミ側骨 84 門構形台車 85 センシング装置 86 溶接ロボット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保山 隆志 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 能勢 哲 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 水野 秀明 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番1 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 瀬渡 賢 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番1 号 川崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (6)
- 【請求項1】 光沢のある部材を含む部材間の隅肉溶接
部にスリット光を照射し、撮像センサによって隅肉開先
位置を検出する隅肉溶接位置センシング装置であって、 スリット光の像と二次反射光像とが離れて撮像されるよ
うに、スリット光の照射状態および撮像センサの撮像状
態が設定されるスリット光照射撮像手段と、 撮像センサによって撮像される隅肉溶接部を構成する各
部材上のスリット光像を画像処理して、スリット光像に
対応する直線をそれぞれ求める画像処理手段と、 画像処理手段によって求められる直線の交点を、隅肉開
先位置として検出する位置検出手段とを含むことを特徴
とする隅肉溶接位置センシング装置。 - 【請求項2】 前記画像処理手段は、 撮像センサによって撮像される画像中に、スリット光像
の位置を含む関心領域を設定する関心領域設定手段を備
え、 設定された関心領域内でのみ、前記直線を求める画像処
理を行うことを特徴とする請求項1記載の隅肉溶接位置
センシング装置。 - 【請求項3】 前記位置検出手段によって検出される直
線の交点がスリット光像上にないとき、交点の位置とス
リット光像の端点との間の距離から開先ギャップ長を算
出するギャップ算出手段をさらに含むことを特徴とする
請求項1または2記載の隅肉溶接位置センシング装置。 - 【請求項4】 光沢のある部材を含む部材間の隅肉溶接
部にスリット光を照射し、撮像センサによって隅肉開先
位置を検出する隅肉溶接位置センシング方法であって、 スリット光の像と二次反射光像とが撮像センサによって
離れて撮像されるように、スリット光の照射状態および
撮像センサの撮像状態を設定しておき、 撮像センサによって撮像される隅肉溶接部を構成する各
部材上のスリット光像を画像処理して、スリット光像に
対応する直線をそれぞれ求め、 画像処理によって、求められる直線の交点を、隅肉開先
位置として検出することを特徴とする隅肉溶接位置セン
シング方法。 - 【請求項5】 撮像センサによって撮像される画像中
に、スリット光像の位置を含む関心領域を設定し、 設定された関心領域内でのみ、前記直線を求める画像処
理を行うことを特徴とする請求項4記載の隅肉溶接位置
センシング方法。 - 【請求項6】 前記直線の交点が、スリット光像上にな
いとき、交点の位置とスリット光像の端点との間の距離
から開先ギャップ長を算出することを特徴とする請求項
4または5記載の隅肉溶接位置センシング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9185517A JP3022420B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 隅肉溶接位置センシング装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9185517A JP3022420B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 隅肉溶接位置センシング装置および方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1133725A true JPH1133725A (ja) | 1999-02-09 |
JP3022420B2 JP3022420B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=16172182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9185517A Expired - Fee Related JP3022420B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 隅肉溶接位置センシング装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3022420B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS594976A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 溶接倣い制御方法 |
JPS63149507A (ja) * | 1986-12-13 | 1988-06-22 | Kobe Steel Ltd | 作業線自動検出方法 |
JPH03204178A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-05 | Amada Co Ltd | 複数の溶接線検出手段を備えた自動溶接装置 |
JPH0569133A (ja) * | 1991-09-10 | 1993-03-23 | Hitachi Ltd | 加工位置検出装置および加工位置検出方法 |
-
1997
- 1997-07-10 JP JP9185517A patent/JP3022420B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS594976A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-11 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 溶接倣い制御方法 |
JPS63149507A (ja) * | 1986-12-13 | 1988-06-22 | Kobe Steel Ltd | 作業線自動検出方法 |
JPH03204178A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-05 | Amada Co Ltd | 複数の溶接線検出手段を備えた自動溶接装置 |
JPH0569133A (ja) * | 1991-09-10 | 1993-03-23 | Hitachi Ltd | 加工位置検出装置および加工位置検出方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3022420B2 (ja) | 2000-03-21 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |