JPS63149507A - 作業線自動検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶接継手等の対象物にスリット光を投光す
る投光器と対象物上に展開されたスリット光像を撮像す
る撮像装置をセンサヘッドとじて備える視覚センサを用
いて、光切断法により溶接線等の作業線を検出する作業
線自動検出方法に関する。

〔従来の技術〕

第６図は、この種の装置の従来の基本的なシステム構成
例を示す図であって、Ｉａ、ｌｂは重ね溶接される溶接
母材、２は溶接線（作業線）である。３はスリット光投
光器、４は撮像装置であって、両者は視覚センサのセン
サヘッド５を構成しており、撮像装置４が送出する画像
信号（ビデオ信号）はマイクロプロセッサを含む信号処
理装置６に供給される。スリット光投光器３はスリット
光３ａを溶接線２に対して交叉する向きに投射し、溶接
母材上にスリット光像３ｂを作成する。撮像装置４は上
記スリット光像３ｂを撮像して、画像信号を信号処理装
置６に供給する。信号処理装置６は、例えば、■撮像装
置４から、所定の検出周期（センサ検出層Ｍ）で送出さ
れる撮影画像（第７図に示す。図中、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄは
スリット光像３ｂの画像３ｃ）Ｆの画像データを取り込
み、■取り込んだ上記画像データから、撮像画像Ｆ中の
最明点を光切断線位置として順次Ｘ方向に繰り返し検出
して最明点検出データ（スリット光画像３Ｃの位置デー
タ）を作成し、■この位置データから屈折点Ｂの位置を
溶接線２の位置として検出して、図示しないトーチ駆動
装置に送出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来の視覚センサを用いる作業線検出は、
例えば、過影画像Ｆ内の最明点を、光切断線として検出
し、この光切断線検出位置データに基づき作業線を検出
するが、光切断線位置の検出処理を、撮影画像Ｆの全域
について、即ち、取り込んだ画像データの全てについて
行うようにしているので、撮影画像Ｆの画像データを取
り込んでから作業線を検出するまでに時間がかかり、自
動溶接装置の場合、溶接の高速化を妨げる原因となって
いた他、スパッタ光等の外乱光が撮像装置の視野内に人
って撮影画像Ｆにスパッタ軌跡Ｓ（第８図）が現れた場
合、光切断線３ｃとスパッタ軌跡Ｓとの交差部では誤検
出が発生しやすく、信頼性の向上を妨げる要因となって
いた。

この発明は上記した従来の問題を解消するためになされ
たもので、自動加工装置の加工速度を大１】に高めるこ
とができる上、信頼性を高めることができる作業線検出
方法を提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、今回取り込み撮影
画像に対し、作業線検出処理領域を限定するウィンドウ
を、前回取り込み撮影画像において検出し記憶した作業
線位置があることを条件として、該作業線位置を囲む位
置に設定し、第２の発明では、更に、センサヘッドを、
これが搭載される自動加工装置の加工具軸線まわりに旋
回可能とし、今回検出し記憶した作業線位置が予め設定
された位置しきい値を超えて撮影画像中心線からずれて
いる場合には、上記センサヘッドを旋回して上記ずれを
解消するとともに、上記今回検出し記憶した作業線位置
を旋回位置における撮影画像上の作業線位置に書き換え
る構成としたものである。

〔作用〕

この発明では、撮影画像全体に比して小領域であるウィ
ンドウ内の画像データに対してのみ作業線検出処理が行
われるので、光切断線検出位置データ（スリット光画像
の位置データ）を作成するに要する時間が少なくて済み
、これに伴い、最明点検出データから作業線位置を検出
するのに要する時間も短縮されるので、自動加工装置の
加工速度が従来に比して大幅に向上される。また、ウィ
ンドウの設定により、光切断線とスパッタ軌跡の交差部
等を光切断線位置検出処理対象外とすることができ、外
乱光の検出精度への影響を低減することができるので、
信頼性を高めることができる。また、作業線が撮影画像
中心線から位置しきい値を越えてずれると、センサヘッ
ドがこのずれをな（すように旋回するので、作業線が曲
線作業線である場合にも上記効果を得ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図（ａ）において、１０は溶接トーチ、１１はワイ
ヤ、１２は視覚センサのセンサヘッドであって、スリッ
ト光投光器３と撮像装置４を有し、第１図（ｂ）に示す
如くトーチホルダ１３に、溶接トーチ１０のトーチ軸Ｔ
を回転中心として旋回可能に支持されている。１４は撮
像装置４から画像信号を信号処理して溶接線位置を検出
する信号処理装置、１５はセンサヘッド１２を旋回させ
るためのセンサ回転機構である。１６はセンサ回転機構
１５を駆動するための駆動装置であって、信号処理装置
１４から駆動信号を受けてセンサ回転機構１５を駆動す
る。

次ぎに、この装置の動作を第２図に示す処理フローを参
照して説明する。

開始点検出時、信号処理装置１４は、撮像装置４の視野
全域に対応する↑星影画像全域を「溶接線検出処理領域
」に設定して、溶接線検出処理を開始する。これは、溶
接線２の始点（第７図のＡ点）の検出に際しては、溶接
母材のセツティング誤差等により、撮像装置４の視野が
溶接始点Ａを視野内のどの位置で捕捉するかわからない
ためである。信号処理装置１４は、取り込んだ撮影画像
Ｆ、の画像データに対し後述する溶接線検出処理を実行
して溶接￥ＩＡ２の始点（溶接始点）を検出すると、こ
の溶接始点の位置を記憶すると共に、溶接トーチｌＯの
位置を制御するロボット等に制御信号として供給する。

これにより溶接トーチ１０が溶接線の始点Ａへ制御され
、溶接作業が開始される。

上記溶接始点を検出・記憶した信号処理装置１４は続い
て新たな撮影画像Ｆ、を取り込むが、描像画面Ｆム　（
ｉ＝１．２．３・・・）に対しては、第３図に示すよう
に、「溶接線検出限定処理域」　（以下、ウィンドウと
云う）Ｗを設定する。

このウィンドウＷは、例えば、撮像装置４の視野枠を相
似的に縮小したような小領域であって、母材形状、ロボ
ット等の移動速度、視覚センサの検出周期、該検出周期
における母材の熱変形歪み等を考慮して決定され、前回
取り込んだ撮影画像Ｆ、−０で検出し・記憶している溶
接線２の位置を基準として該位置もしくは近傍にウィン
ドウＷの中心がくるように設定される。この様子を第３
図に（ａｌ、（ｂｌの２つの図イ゛示しである。溶接線
２は連続性を有し、前記センサ検出周期毎の撮影画像に
おける溶接線の位置変化は微小であるので、ウィンドウ
Ｗは撮影画像Ｆｉにおける溶接線２を確実に囲む位置に
設定される。信号処理装置１４はこのウィンドウＷを設
定したのち、このウィンドウＷ内で溶接線検出処理を実
行する。即ち、ウィンドウＷ内にある画像データについ
て、予め設定した光切断線検出処理しきい値以上の明部
として光切断線位置を順次Ｘ方向に繰り返し検出してス
リット光像３ｂのウィンドウＷ内にある画像部分の位置
データを作成し、この位置データから前記した屈折点Ｂ
の位置を溶接線２の位置として検出して記憶する。信号
処理装置１４は、以後、溶接ｖＡ２の終点を検出するま
で、今回取り込んだＩ石彫画像Ｆｌ　　（ｉ＝ｎ）に対
して、前回取り込んだ撮影画像　Ｆｚ　　（ｉ＝ｎ　　
１）で検出した溶接線２の位置の近傍にウィンドウＷを
設定し、このウィンドウＷ内の画像データに対して溶接
線検出処理を実行する。

このように、本実施例では、撮影画像を取り込む毎に、
ウィンドウＷを設定して溶接線検出処理領域を小領域に
限定するので、光切断線検出処理に要する処理時間を短
縮することができ、光切断線検出位置検出データも少な
くなることにより、光切断線検出位置検出データを処理
して溶接線を求める溶接線検出処理時間も短縮されるの
で、全体の処理時間が従来に比して大幅に短くなり、溶
接速度の著しい高速化を可能とする。それだけでなく、
ウィンドウＷを設定することにより、外乱光画像Ｓとス
リット光画像３ｃとの交差部を光切断線位置検出処理の
対象外とすることができるので、外乱光の影響を受ける
確率が低くなり、外乱光による検出精度の低下が防止さ
れる。

また、信号処理装置１４は、撮影画像毎の各溶接線の位
置を監視し、溶接線２の位置が位置しきい値を超えて撮
影画像Ｆの画像中心線Ｍ（撮像装置４の視野中心線）か
らずれた場合に、該ずれを無くす向きにセンサヘッド１
２を回転させて溶接線２を中心線Ｍ上もしくは近傍に位
置させる。即ち、第４図に示すように、撮影画像Ｆ１て
検出した溶接ｖＡ２位置の視野中心線Ｍに対してなす角
度θ五が仮想線で示す予め設定された位置しきい値１θ
司を超えている場合には、溶接線２の方向に角度θえた
けセンサヘッドＩ２を回転させるための旋回指令（信号
）を作成して駆動装置１６に送出する。これによりセン
サヘッド１２が旋回されるので、第５図に示すように、
溶接線２が中心線Ｍ上もしくは近傍に位置するようにな
る。

従って、溶接が溶接線の曲線部に進み、溶接の進行に伴
いＩ石像装置４の視野内の溶接線２が次第々に該視野内
を片側に偏倚してゆき、そのままでは、すなわち、セン
サヘッド１２が固定の場合には、溶接線２がウィンドウ
Ｗから逸脱してしまうようなケースでも、本実施例によ
れば、溶接線２をウィンドウＷ内に確実に捕捉すること
ができる。

このように、センサヘッド１２を旋回させた場合、母材
に対する撮像装置４の視野の位置が変わるので、ヘッド
旋回前の撮影画像Ｆ、（第５図に点線図示）における溶
接！％？Ｉ　２の位置がヘッド旋回後の撮影画像Ｆ　、
、内のどの位置に対応するかを溶接線位置と旋回角度θ
、に基づき求めて、記憶した位置（ヘッド旋回前の撮影
画像Ｆ、における溶接線２の位置）を、新たに求めた上
記位置に書き換え、次に取り込んだ撮影画像Ｆ１゜、の
ウィンドウＷの設定はこの書き換えた位置に基づいて行
う。上記実施例は溶接線を検出する場合について説明し
たが、この発明は自動シーリング装置等信の自動加工装
置の作業線の検出に適用して同様の効果を得ることがで
きる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、自動加工装置の倣い加工
中は、各撮影画像に対して作業線検出処理領域を小領域
に限定するウィンドウを設定するので、従来に比して、
高速に作業線位置検出を行うことができる上、検出精度
を高めることができ、更に、作業線位置が位置しきい値
を越えた場合にはセンサヘッドを回転させて視野修正を
行う構成としたことにより、作業線が直線である場合だ
けでなく曲線もしくは曲線部を含む場合でも、上記効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌはこの発明の実施例を示すブロック構成図
、第１図ｆｂ）は上記実施例におけるセンサヘッドの支
持構造を示す図、第２図は上記実施例における溶接線位
置検出処理フローを示すフロー図、第３図は上記実施例
におけるウィンドウを説明するための図、第４図及び第
５図は上記実施例におけるセンサヘッド正解作用を説明
するための撮影画像を示す図、第６図は従来の作業線位
置検出方法を説明するためのブロック図、第７図及び第
８図は撮影画像の例を示す図である。 ３−・−スリット投光器、４・−撮像装置、１〇−溶接
トーチ、１２−・・センサヘッド、１４−・−信号処理
装置、１５−センサヘッド回転機構、１６−・センサヘ
ッド回転機構の駆動装置。 第　　１　　図 （ａ） ５し く６） 第２図 第　　３　　図 第　　６　　図 第　　′７　　図 ■

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物にスリット光を投光する投光器と対象物上
   に展開されたスリット光像を撮像する撮像装置を有する
   センサヘッドを用い、撮像装置から所定の周期で撮影画
   像を取り込んで、上記センサヘッドが搭載される自動加
   工装置の作業線を検出する作業線自動検出方法において
   、今回取り込み撮影画像に対し、作業線検出処理領域を
   小領域に限定するウィンドウを、前回取り込み撮影画像
   において検出し記憶した作業線位置があることを条件と
   して該作業線位置を囲む位置に設定し、該ウィンドウ内
   のデータについて作業線検出処理を実行することを特徴
   とする作業線検出方法。
2. （２）対象物にスリット光を投光する投光器と対象物上
   に展開されたスリット光像を撮像する撮像装置を有する
   センサヘッドを用い、撮像装置から所定の周期で撮影画
   像を取り込んで、上記センサヘッドが搭載される自動加
   工装置の作業線を検出する作業線自動検出方法において
   、上記センサヘッドを上記自動加工装置の加工具軸線ま
   わりに旋回可能とした上、今回取り込み撮影画像に対し
   、作業線検出処理領域を小領域に限定するウィンドウを
   、前回取り込み撮影画像において検出し記憶した作業線
   位置があることを条件として、該作業線位置を囲む位置
   に設定するとともに、更に、今回検出し記憶した作業線
   位置が予め設定された位置しきい値を超えて撮影画像中
   心線からずれている場合には、上記センサヘッドを旋回
   して上記ずれを解消するとともに上記今回検出し記憶し
   た作業線位置を旋回位置における撮影画像上の作業線位
   置に書き換えることを特徴とする作業線自動検出方法。