JPS61154771A - 溶接位置検出装置 - Google Patents
溶接位置検出装置Info
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- JPS61154771A JPS61154771A JP59273597A JP27359784A JPS61154771A JP S61154771 A JPS61154771 A JP S61154771A JP 59273597 A JP59273597 A JP 59273597A JP 27359784 A JP27359784 A JP 27359784A JP S61154771 A JPS61154771 A JP S61154771A
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- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
- B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
- B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
- B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
- B23Q35/127—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using non-mechanical sensing
- B23Q35/128—Sensing by using optical means
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45135—Welding
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光学系を用いてアーク画像及び被溶接部の開
先光切断画像を検出し、溶接すべき位置を検出する、全
自動アーク溶接ロゲットの溶接線倣い装置に好適な溶接
位置検出装置に関するものである。
先光切断画像を検出し、溶接すべき位置を検出する、全
自動アーク溶接ロゲットの溶接線倣い装置に好適な溶接
位置検出装置に関するものである。
従来、光学系を用いた溶接位置検出装置には第5図及び
第6図に示すものがあった。第5図に示す装置は、投光
手段1からの例えばレーデ光をスリット(図示せず)を
通して線状に鋭く集光させた光(線状集光光線)を被溶
接材2の開先面3に斜め上方から照射し、開先面3から
の反射光を!TVカメラなどの受光手段4で検出し、得
られた画像を解析することKよって溶接すべき位置を求
めるものであった。
第6図に示すものがあった。第5図に示す装置は、投光
手段1からの例えばレーデ光をスリット(図示せず)を
通して線状に鋭く集光させた光(線状集光光線)を被溶
接材2の開先面3に斜め上方から照射し、開先面3から
の反射光を!TVカメラなどの受光手段4で検出し、得
られた画像を解析することKよって溶接すべき位置を求
めるものであった。
この装置を前記溶接ロゲットに適用し、溶接トーチ5を
制御する場合には、溶接前に一度開先面3を倣って外部
記憶手段(図示せず)に開先情報を記憶させ、溶接時に
記憶情報に基づいてトーチ5を制御する方法と、溶接ワ
イヤ6に電力を供給し、アーク7を発生させて実際に溶
接しながら開先面3を倣い、トーチ5の位置制御を行う
方法とがあった。
制御する場合には、溶接前に一度開先面3を倣って外部
記憶手段(図示せず)に開先情報を記憶させ、溶接時に
記憶情報に基づいてトーチ5を制御する方法と、溶接ワ
イヤ6に電力を供給し、アーク7を発生させて実際に溶
接しながら開先面3を倣い、トーチ5の位置制御を行う
方法とがあった。
しかしいずれの方法でも、上述従来装置はワイヤ6先端
を直接観測していないため、ワイヤ6の曲がりや突出し
量の変化などを検出できず、このため浴接線に対して正
確にトーチ5を倣わせることができなかった。
を直接観測していないため、ワイヤ6の曲がりや突出し
量の変化などを検出できず、このため浴接線に対して正
確にトーチ5を倣わせることができなかった。
一方第6図に示す装置は、溶接中のアーク7点からの光
(アーク光)をフィルタ群8を介して受光手段4に取込
み、得られた画像を解析してワイヤ6先端のアーク7発
生位置を求めるものであった。
(アーク光)をフィルタ群8を介して受光手段4に取込
み、得られた画像を解析してワイヤ6先端のアーク7発
生位置を求めるものであった。
しかしこの装置では、ワイヤ6の曲がりや突出し量など
を検出することはできるが、トーチ5と被溶接材2の相
対位置関係は検出できず、倣うべき浴接線の検出に適用
できなかった。このため、この装置に、アーク光自体を
光源として開先位置を検出する装置を併用することが考
えられるが、アーク光強度は変動が大きいので観測系の
レベル設定が困難であった。
を検出することはできるが、トーチ5と被溶接材2の相
対位置関係は検出できず、倣うべき浴接線の検出に適用
できなかった。このため、この装置に、アーク光自体を
光源として開先位置を検出する装置を併用することが考
えられるが、アーク光強度は変動が大きいので観測系の
レベル設定が困難であった。
そこで、上述諸問題を全て解消するために、第5図及び
第6図に示す両装置を用いて1つの溶接位置検出装置を
構成することが考えられるが、これでは装置が大型かつ
複雑化し、実用的でないという問題点があった。
第6図に示す両装置を用いて1つの溶接位置検出装置を
構成することが考えられるが、これでは装置が大型かつ
複雑化し、実用的でないという問題点があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、ワイヤの曲がりや突出し量が検出できると共に
溶接線の検出にも適用でき、しかもこれらが小型かつ簡
単な構成で達成できる、全自動アーク溶接ロゲットに好
適な溶接位置検出装置を提供することを目的とする。
もので、ワイヤの曲がりや突出し量が検出できると共に
溶接線の検出にも適用でき、しかもこれらが小型かつ簡
単な構成で達成できる、全自動アーク溶接ロゲットに好
適な溶接位置検出装置を提供することを目的とする。
本発明装置は、アークを観測用光学系で観測する一方で
、アーク点に先行した、通常、アーク点近傍の開先面に
線状集光光線を照射させ、その反射光を前記観測用光学
系でアーク観測と同時に観測するように光学系を配置す
ることで、アーク画像と開先光切断画像を1つの観測用
光学系の2次元光位置検出器の視野内に直接入るように
し、簡易な構成で前記両画像が同時に検出されるように
してアーク溶接の自動化に便宜を計ったものである。
、アーク点に先行した、通常、アーク点近傍の開先面に
線状集光光線を照射させ、その反射光を前記観測用光学
系でアーク観測と同時に観測するように光学系を配置す
ることで、アーク画像と開先光切断画像を1つの観測用
光学系の2次元光位置検出器の視野内に直接入るように
し、簡易な構成で前記両画像が同時に検出されるように
してアーク溶接の自動化に便宜を計ったものである。
以下第1図〜第4図を参照して本発明の詳細な説明する
。第1図は本発明による溶接位置検出装置の一実施例を
概略的に示す斜視図で、図中2゜3.5及び6は各々第
5図と同様である。11は線状集光光線照射用光学系で
、アーク点Pに先行するアーク点P近傍位置の開先面3
に線状集光光線を照射する。12は、例えばITVカメ
ラあるいはCODセンサなどからなる2次元光位置検出
器12&、干渉フィルタ12b及び減光フィルタ12e
などで構成された観測用光学系で、アーク点Pの光(ア
ーク光)と前記線状集光光線の開先面3での反射光との
両方が前記検出器12mの受光面に入射すべく各部材1
2a y 12aの選定やそれらの配置位置設定、光軸
調整がなされている。ここでは、検出器12mの光軸を
開先面3上のアーク点Pと線状集光光線の開先面での反
射部分との中央部に向け、かつその中央部と検出器12
mの間隔を適宜設定することで前記アーク光と反射光が
検出器12m受光面に入射すべくなされている。
。第1図は本発明による溶接位置検出装置の一実施例を
概略的に示す斜視図で、図中2゜3.5及び6は各々第
5図と同様である。11は線状集光光線照射用光学系で
、アーク点Pに先行するアーク点P近傍位置の開先面3
に線状集光光線を照射する。12は、例えばITVカメ
ラあるいはCODセンサなどからなる2次元光位置検出
器12&、干渉フィルタ12b及び減光フィルタ12e
などで構成された観測用光学系で、アーク点Pの光(ア
ーク光)と前記線状集光光線の開先面3での反射光との
両方が前記検出器12mの受光面に入射すべく各部材1
2a y 12aの選定やそれらの配置位置設定、光軸
調整がなされている。ここでは、検出器12mの光軸を
開先面3上のアーク点Pと線状集光光線の開先面での反
射部分との中央部に向け、かつその中央部と検出器12
mの間隔を適宜設定することで前記アーク光と反射光が
検出器12m受光面に入射すべくなされている。
線分Q、〜Qsは光学系11からの線状集光光線よって
開先面3上に生じる光切断線を表わす。
開先面3上に生じる光切断線を表わす。
即ち本発明は、例えば上述したように構成することで、
アーク画像と開先光切断画像とが観測用光学系12の視
野内に直接入るようになされ、それら両画像が同時に検
出されるようKしたものである。ここでは、開先面3上
の光切断画像は、前記光切断線部分からの反射光を、前
記線状集光光線と同じ波長領域の光のみを透過する特性
をもった干渉フィルタ12bを介して検出器12a K
入射させることにより、検出器12mで検出される。ま
た開先光切断画像は、アーク光を減光フィルタ12cに
よシ前記光切断線部分から反射される散乱光強度と同程
度になるよう減光した後、干渉フィルタ12bを介して
検出器12mに入射され、検出器12mで前記開先光切
断画像検出と同時に検出される。
アーク画像と開先光切断画像とが観測用光学系12の視
野内に直接入るようになされ、それら両画像が同時に検
出されるようKしたものである。ここでは、開先面3上
の光切断画像は、前記光切断線部分からの反射光を、前
記線状集光光線と同じ波長領域の光のみを透過する特性
をもった干渉フィルタ12bを介して検出器12a K
入射させることにより、検出器12mで検出される。ま
た開先光切断画像は、アーク光を減光フィルタ12cに
よシ前記光切断線部分から反射される散乱光強度と同程
度になるよう減光した後、干渉フィルタ12bを介して
検出器12mに入射され、検出器12mで前記開先光切
断画像検出と同時に検出される。
第2図は上述本発明装置が適用された全自動アーク溶接
ロゲットの一例の概略構成図で、図中2゜5.6及び7
は各々第5図と同様である。21は上記光学系11.1
2を一括内蔵してなる上述本発明装置部(以下、センナ
部という)である。このセンサ部21でアーク画像と開
先光切断画像が同時に検出されて得られた画像信号は、
画像処理装置22に入力される。画像処理装置22では
、アーク画像及び開先光切断画像の各々が記録された特
定領域の画像信号についてが[定の画像処理を行なう。
ロゲットの一例の概略構成図で、図中2゜5.6及び7
は各々第5図と同様である。21は上記光学系11.1
2を一括内蔵してなる上述本発明装置部(以下、センナ
部という)である。このセンサ部21でアーク画像と開
先光切断画像が同時に検出されて得られた画像信号は、
画像処理装置22に入力される。画像処理装置22では
、アーク画像及び開先光切断画像の各々が記録された特
定領域の画像信号についてが[定の画像処理を行なう。
このうち開先光切断画像から開先位置を検出し、この信
号を遅延回路筋を介して遅延処理をした後、ロゲット制
御装置スに出力させる。また、アーク画像から溶接ワイ
ヤ6の曲がり、突出し量を検出し、この信号をロゲット
制御装置Uに出力させると共に、アーク情報を溶接機制
御装置25に送る。前記ロゲット制御装置賞は、前記遅
延処理後の開先位置情報と前記アーク情報(ワイヤ6の
曲がり、突出し量)K基づいて溶接トーチ5の位置を制
御する。同様に、前記溶接機制御装置部は、アーク情報
に基づき、溶接電流、アーク電圧の制御を実行するもの
である。
号を遅延回路筋を介して遅延処理をした後、ロゲット制
御装置スに出力させる。また、アーク画像から溶接ワイ
ヤ6の曲がり、突出し量を検出し、この信号をロゲット
制御装置Uに出力させると共に、アーク情報を溶接機制
御装置25に送る。前記ロゲット制御装置賞は、前記遅
延処理後の開先位置情報と前記アーク情報(ワイヤ6の
曲がり、突出し量)K基づいて溶接トーチ5の位置を制
御する。同様に、前記溶接機制御装置部は、アーク情報
に基づき、溶接電流、アーク電圧の制御を実行するもの
である。
上述ロゲットによれば、1つの検出器12a(第1図参
照)を備えた1つのセンサ部21で、換言すれば小型か
つ簡単な構成でアーク画像と開先光切断画像を取込むこ
とができる。そして、開先光切断画像の観測によって溶
接線を検出でき、また、アーク画像の観測によって溶接
中のワイヤ6の曲がりや突出し量も同時に検出してトー
チ5位置を溶接線に倣って制御できるため、位置決め精
度の高い溶接が可能となる。さらに、アーク情報の検出
によって適正な溶接条件のもとでの溶接が可能になる。
照)を備えた1つのセンサ部21で、換言すれば小型か
つ簡単な構成でアーク画像と開先光切断画像を取込むこ
とができる。そして、開先光切断画像の観測によって溶
接線を検出でき、また、アーク画像の観測によって溶接
中のワイヤ6の曲がりや突出し量も同時に検出してトー
チ5位置を溶接線に倣って制御できるため、位置決め精
度の高い溶接が可能となる。さらに、アーク情報の検出
によって適正な溶接条件のもとでの溶接が可能になる。
第3図は前述本発明装置(上記センサ部21 )の具体
例を示す断面図で、この図において第1図及び第2図と
同一符号は同−又は相当部分を示す。
例を示す断面図で、この図において第1図及び第2図と
同一符号は同−又は相当部分を示す。
11aは発光素子、llbはこの発光素子11mからの
光線に指向性をもたせるための集光レンズ、11Cはミ
ラー、11dはシリンドリカルレンズで、これらは線状
集光光線照射用光学系11を構成する。この光学系11
は、ここではトーチ5を挾んで対称位置に一対(一方は
図示省略)、設け、それらの光学系11.11からの各
光線t、が直線状に接がるよう配置されている。12d
はレンズ、12sは耐熱が2ス板で、検出器12a1干
渉フイルタ12b及び減光フィルタ12cとで観測用光
学系12を構成している。
光線に指向性をもたせるための集光レンズ、11Cはミ
ラー、11dはシリンドリカルレンズで、これらは線状
集光光線照射用光学系11を構成する。この光学系11
は、ここではトーチ5を挾んで対称位置に一対(一方は
図示省略)、設け、それらの光学系11.11からの各
光線t、が直線状に接がるよう配置されている。12d
はレンズ、12sは耐熱が2ス板で、検出器12a1干
渉フイルタ12b及び減光フィルタ12cとで観測用光
学系12を構成している。
上述本発明装置において、ワイヤ6の先端を含むアーク
画像は、アーク光が狭い開口31を通り、耐熱fラス板
1201減光フィルタ12c 、干渉フィルタ12b及
びレンズ12dを介して検出器12mに入射されること
により検出器12mで検出される。また開先光切断画像
は、光切断線Q部分からの反射光が開口32を通シ、耐
熱ガラス板12e1干渉フイルタ12b及びレンズ12
dを介して検出器12mに入射されることにより、検出
器12&で前記アーク画像検出と同時に検出される。こ
こで、検出器12&及びレンズ12dは、その先軸がア
ーク点Pと光切断線Qとの中央部と交叉し、前記画像が
検出器12aの視野内に直接入るように配置されている
。なお図中33は、溶接中に発生するスパッタ、ヒエー
ムなどが開先光切断画像を検出する視野内に侵入するこ
とを防止するために設けられたもので、これKより鮮明
な開先光切断画像を得ることができる。
画像は、アーク光が狭い開口31を通り、耐熱fラス板
1201減光フィルタ12c 、干渉フィルタ12b及
びレンズ12dを介して検出器12mに入射されること
により検出器12mで検出される。また開先光切断画像
は、光切断線Q部分からの反射光が開口32を通シ、耐
熱ガラス板12e1干渉フイルタ12b及びレンズ12
dを介して検出器12mに入射されることにより、検出
器12&で前記アーク画像検出と同時に検出される。こ
こで、検出器12&及びレンズ12dは、その先軸がア
ーク点Pと光切断線Qとの中央部と交叉し、前記画像が
検出器12aの視野内に直接入るように配置されている
。なお図中33は、溶接中に発生するスパッタ、ヒエー
ムなどが開先光切断画像を検出する視野内に侵入するこ
とを防止するために設けられたもので、これKより鮮明
な開先光切断画像を得ることができる。
上述第3図に示す例によれば、
(1)ワイヤ6先端部を含むアーク部分のみの像を狭い
開口31を通し、それ以外の像は除去されて観測される
ので、アーク点P及びワイヤ6先端位置を求める際の画
像処理が容易になり、 (2)検出器12aの観測視野内にアーク画像と開先光
切断画像が入るようにすることでアーク点PK近い開先
光切断画像を得ることができ、かつ装置センサ部21)
全体を小型化でき、 (3)検出器12mの受光面に結像される上記両画像が
互いに重なり合うことがなく分離された像となっている
ので、画像処理の際には各々の画像領域のみについて処
理を行えばよく、処理構成が容易となる、 などの効果がある。
開口31を通し、それ以外の像は除去されて観測される
ので、アーク点P及びワイヤ6先端位置を求める際の画
像処理が容易になり、 (2)検出器12aの観測視野内にアーク画像と開先光
切断画像が入るようにすることでアーク点PK近い開先
光切断画像を得ることができ、かつ装置センサ部21)
全体を小型化でき、 (3)検出器12mの受光面に結像される上記両画像が
互いに重なり合うことがなく分離された像となっている
ので、画像処理の際には各々の画像領域のみについて処
理を行えばよく、処理構成が容易となる、 などの効果がある。
第4図は前述本発明装置の他の具体例を示す断面図で、
この図において、第3図と同一符号は同−又は相当部分
を示す。IIs 、 12fは各々オノチカルファイ
ノ々を多数束ねてなる光フアイバケーブル、11fは光
ファイ/?ケーブル11eの端面11gで広がる光線を
平行光にするだめのレンズ、12gは光フアイバケーブ
ル12fで伝達された画像を検出器12&の受光面に結
像させるだめの接眼レンズである。
この図において、第3図と同一符号は同−又は相当部分
を示す。IIs 、 12fは各々オノチカルファイ
ノ々を多数束ねてなる光フアイバケーブル、11fは光
ファイ/?ケーブル11eの端面11gで広がる光線を
平行光にするだめのレンズ、12gは光フアイバケーブ
ル12fで伝達された画像を検出器12&の受光面に結
像させるだめの接眼レンズである。
即ち上述例は、両光学系11.12の光線(像)の伝送
路に光ファイ・9ケーブルlie 、 12fを用い
、かつ検出器12m及び発光素子11aをトーチ5がら
離れた位置に設けたもので、これKよれば、検出器12
m及び発光素子11aが熱や電気などにょる外乱の影響
を抑制できるという効果もある。
路に光ファイ・9ケーブルlie 、 12fを用い
、かつ検出器12m及び発光素子11aをトーチ5がら
離れた位置に設けたもので、これKよれば、検出器12
m及び発光素子11aが熱や電気などにょる外乱の影響
を抑制できるという効果もある。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、溶接ワイヤの曲がり
や突出し量が検出できると共に溶接線の検出にも適用で
き、しかもこれらが小型かつ簡単な構成で達成でき、従
って全自動アーク溶接ロゲットに適用して大なる効果が
ある。
や突出し量が検出できると共に溶接線の検出にも適用で
き、しかもこれらが小型かつ簡単な構成で達成でき、従
って全自動アーク溶接ロゲットに適用して大なる効果が
ある。
第1図は本発明装置の一実施例を概略的に示す斜視図、
第2図は本発明装置が適用された全自動アーク溶接ロゼ
ツトの一例の概略構成図、第3図及び第4図は各々本発
明装置の具体例を示す断面図、第5図及び第6図は各々
従来装置の概略構成図である。 2・・・被溶接材、3・・・開先面、5・・・溶接トー
チ、6・・・溶接ワイヤ、7・・・アーク、11・・・
線状集光光線照射用光学系、lie、 12f・・・
光フアイバケーブル、12・・・観測用光学系、12m
・・・2次元光位置検出器、P・・・アーク点、Q・・
・光切断線。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第1図 第2図 第3図 第5図 第6図
第2図は本発明装置が適用された全自動アーク溶接ロゼ
ツトの一例の概略構成図、第3図及び第4図は各々本発
明装置の具体例を示す断面図、第5図及び第6図は各々
従来装置の概略構成図である。 2・・・被溶接材、3・・・開先面、5・・・溶接トー
チ、6・・・溶接ワイヤ、7・・・アーク、11・・・
線状集光光線照射用光学系、lie、 12f・・・
光フアイバケーブル、12・・・観測用光学系、12m
・・・2次元光位置検出器、P・・・アーク点、Q・・
・光切断線。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第1図 第2図 第3図 第5図 第6図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、線状集光光線照射用光学系及び観測用光学系を備え
、アーク画像及び被溶接部の開先光切断画像を検出して
溶接すべき位置を検出する装置において、アーク画像と
アーク点に先行した位置の開先光切断画像とが前記観測
用光学系の視野内に直接入るように前記線状集光光線照
射用光学系及び観測用光学系を配置し、前記アーク画像
と開先切断画像とが同時に検出されるべく構成したこと
を特徴とする溶接位置検出装置。 2、前記観測用光学系は、前記アーク画像としては溶接
ワイヤ先端を含むアーク部分のみの像が観測用光学系の
2次元光位置検出器受光面に入射すべくアーク画像観測
用開口手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の溶接位置検出装置。 3、前記線状集光光線照射用光学系及び観測用光学系は
、溶接トーチと一体的に構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第1項又は第2項記載の溶接位置検出装置。 4、前記アーク点と前記開先光切断画像を得る開先位置
との間に衝立を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項、第2項又は第3項記載の溶接位置検出装置。 5、前記線状集光光線照射用光学系及び観測用光学系は
、その光線及び観測像の伝送路に各々光ファイバケーブ
ルを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第
4項のうちのいずれかに記載の溶接位置検出装置。
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JP59273597A JPS61154771A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 溶接位置検出装置 |
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JP59273597A JPS61154771A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 溶接位置検出装置 |
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