JP2000024777A - 開先形状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、開先形状を自動検出し、この検出情
報を用いて自動溶接する方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】上記目的を達成するために、本発明の溶接
位置検出方法は、溶接制御装置が画像処理装置に対して
検出開始指令，検出アルゴリズム番号，溶接トーチ角度
及び溶接トーチ位置シフト量の各情報を送信し、画像処
理装置は該情報を検出条件テーブルに記憶し、該検出条
件テーブルの情報に基づいて開先形状を検出するように
成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接対象開先表面
にスリット状光線を照射した際に開先表面からの反射像
をカメラで撮像して画像処理し、被溶接部の開先位置や
形状等を検出し、この検出情報を用いて自動溶接を行う
装置に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の形状検出装置では、スリ
ット状光線を用いた光切断法による形状検出器が例えば
特開平5−296734 号公報により知られている。この発明
は、スリット光を開先面に照射しこの際の光切断画像を
撮像し、画像処理して開先寸法を検出するものである。

【０００３】また、これと同じ光切断法であるがレーザ
発振器からのレーザ光を揺動させて開先面に照射して得
られる反射画像を撮像し計算処理してワークまでの距離
を計算する方法が特開平2−276907 号公報により知られ
ている。

【０００４】さらに、特開平3−47680号公報は、溶接ト
ーチの前方に配置したレーザ変位センサによる開先内形
状検出情報とＩＴＶカメラによる開先左右端内情報と溶
接ワイヤ先端位置検出情報の２種類の検出情報を基に溶
接トーチ位置の倣い制御をしている。この引例は、２種
類の検出手段を用いて求まる２種類の情報から溶接ビー
ド交点と溶接ワイヤ先端位置との相対位置を間接的に検
出する方法を提示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】多層盛溶接において
は、多パス多層溶接により溶接ビードのパス数が多いこ
とから溶接による熱ひずみ等により溶接ワークが変形す
る。このため、品質の良い溶接ビードを形成するために
は、溶接ワークが変形した時でも溶接すべき位置を正確
に計測し、これに溶接トーチを正確に倣わせて溶接を行
わなくてはならない。

【０００６】通常、多層盛り溶接において品質の良いビ
ードを得るためには、各溶接パスごとに溶接ビードを盛
る直前の開先位置を基準に決めたねらい位置に溶接ワイ
ヤ先端部分の位置を正確に倣って溶接を行う必要があ
る。

【０００７】一方、従来の光学的検出方法（特開平5−2
96734 号公報，特開平2−276907 号公報及び特開平3−4
7680号公報）では、光学的形状検出手段を溶接トーチと
一体的に配置して溶接前の開先の形状や位置等を検出す
るものである。実際の溶接作業では、開先に対する溶接
トーチの姿勢を最適となる角度で溶接を実行する。溶接
トーチの姿勢の変化によって光学的検出手段の検出姿勢
も変化し、この結果、得られる光切断画像も変化する。
多層盛溶接においては、初層溶接時とビード積層時の開
先断面形状は異なっているだけでなく、溶接倣い制御を
行うための開先位置検出ポイントも各溶接パスごとに異
なってくる。

【０００８】例えば、１層多パス溶接を行う際には、溶
接進行方向の右側か，左側か、あるいはビードとビード
の境界位置を溶接するかで得られる光切断画像，検出す
べき位置が変化する。さらに、溶接品質を確保するため
に検出された実際の開先位置に対して溶接トーチ位置の
ねらい位置を一定値だけずらして溶接する場合がある。
こういった各溶接パスごとに光切断画像が変化する場
合、光学的手段によって得られる光切断画像を前もって
予測する方法については、前記公知例には開示されてい
ない。従来の方法では、形状パターンが変化する開先に
対して安定的に且つ高精度に画像処理を行うことができ
ないといった問題があった。

【０００９】上記の問題を解決する手段として、溶接作
業者が開先面を目視して溶接ビード境界位置を判断し手
作業で溶接を行う方法が用いられているが、熟練を要す
るあるいは定量的に精度良く計測できないといった実用
上の問題がある。また、初層溶接から最終パス溶接まで
予めコンピュータで計画し、この計画に基づいて溶接制
御する方法も良く採用されているが、電極の走行経路に
対して被溶接部材の溶接線経路を精度良く合わせてセッ
テングする、あるいは溶接による熱変形を精度良く事前
に予測できる必要がある等、この方法で多層盛溶接を行
える溶接作業に制限があるといった問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記問
題を有利に解決するもので、多層盛溶接における溶接ビ
ード位置を自動検出する方法を提供することにある。

【００１１】上記目的を達成するために、本発明の溶接
位置検出方法は、被溶接物体の表面に投光手段からスリ
ット状の光を照射し、この際に得られる反射光を受光手
段により撮像し、撮像された画像を処理して位置ずれを
検出する光学式センサと、光学式センサより得られる開
先画像を処理する画像処理装置によって検出する検出情
報と、溶接ヘッドの制御及び溶接トーチへの溶接条件の
出力制御が可能な溶接制御装置で演算処理する演算情報
に基づいて多層盛溶接を行う制御方法において、前記溶
接制御装置が前記画像処理装置に対して検出開始指令，
溶接制御装置と画像処理装置間で予め取り決めした検出
アルゴリズム番号，溶接トーチ角度及び溶接トーチ位置
シフト量の各情報を送信し、画像処理装置は該情報を検
出条件テーブルに記憶し、該検出条件テーブルの情報に
基づいて開先形状を検出するように成したことを特徴と
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例につい
て、図１ないし図８を用いて説明する。

【００１３】図１は、本発明での溶接位置検出装置及び
これを用いた自動溶接装置の一実施例を示す概略構成図
である。図において、１は溶接トーチ、２は溶接ワイ
ヤ、３，４は被溶接部材、５は溶接開先（以下、溶接ビ
ードも含む開先について開先と称す）、６はスリット状
の光線７を照射する投光手段、１０は受光手段である。
受光手段１０は、干渉フィルター８、及びＩＴＶ等の二
次元受光カメラ９から成る。投光手段６は、被溶接部材
３，４の開先形状がＶ型突合せの開先５の部分にスリッ
ト光７が照射されるように投光手段６の角度，位置を調
整して照射し、その際に得られる光切断線Ｑを開先の上
方から受光手段１０により観測（撮像）する。１６は投
光手段６の制御回路である。１７は二次元受光カメラ９
の制御回路であり外部にアナログ映像（画像）信号を出
力する。

【００１４】溶接トーチ１と投光手段６と受光手段１０
は一体的に配置され（図示せず）、かつ溶接トーチ位置
制御機構１８を駆動することにより開先５の上方を自在
に可動する。同図において、２０は画像処理装置で次の
部分から成る。２１は制御回路１７から出力されるアナ
ログ画像信号をデジタル量にＡ／Ｄ変換して多値画像デ
ータを出力する画像入力部、２２は多値画像画像データ
を記憶する多値画像記憶部、２３は多値画像記憶部２２
に記憶された多値画像データから画像中の明るい部分の
みを抽出する二値化処理部、２４は二値化処理部２３に
より得られる二値画像を記憶する二値画像記憶部、２５
は外部機器制御部、２６は全体制御装置１３から送信さ
れてくる検出アルゴリズム番号，溶接トーチ角度及び溶
接トーチ位置シフト値の各検出条件情報を記憶する外部
検出条件記憶部、２７は二値化、あるいは開先位置等を
検出するために必要な各種のパラメータの記憶部、２８
は光切断画像を基に計算された線要素データを記憶する
線要素データ記憶部、２９は二値化，線要素の抽出、あ
るいは線要素データから溶接ビード位置等を求める演算
処理部、３０は上記各部を統括的に制御する主制御部で
ある。１１は溶接電源、１２は溶接トーチ位置制御機構
１８を駆動制御する溶接トーチ位置制御装置である。１
３は、画像処理装置２０，溶接トーチ位置制御装置１
２、及び溶接電源１１を統括的に制御する全体制御装置
である。

【００１５】図２は、本発明による開先形状検出方法の
一実施例を示すフローチャートである。以下、図２にお
ける各処理ステップの内容について、図３から図１１を
用いて説明する。

【００１６】まず、ステップＳ１では、画像処理装置２
０の画像入力部２１により受光手段制御回路１７から得
られる開先光切断画像を入力し多値画像記憶部２２に記
憶する。図３は突き合わせ開先での多層盛溶接の積層方
法の模式図例である。本例は、１層目（初層）は１パス
溶接、２層と３層目は２パス溶接及び４層目は３パス溶
接の場合である。図４は、全体制御装置１３が画像処理
装置２０に対して検出指令を与える際に送信する検出ア
ルゴリズム番号，溶接トーチ角度及び溶接トーチ位置シ
フト量（ΔＹ，ΔＺ）の各検出条件情報を示したもので
ある。

【００１７】溶接トーチ位置シフト量とは、開先形状検
出装置によって検出される実際の開先位置に対する溶接
トーチ先端のねらい位置の移動量のことである。画像処
理装置は、これらの情報を外部検出条件記憶に記憶す
る。全体制御装置１３は、多層盛溶接の施工全体を管理
しており、予め画像処理装置とで取り決めしておいたど
の検出アルゴリズム番号で開先形状を検出するかについ
て画像処理装置２０に対して指令を与える。

【００１８】図５に、初層溶接時に二次元受光カメラ９
で撮像され多値画像記憶部２２に記憶される開先光切断
画像の一例を示す。図では、通常の画像とは逆に白黒を
反転、すなわち明るい（輝度が高い）部分を黒，暗い
（輝度が低い）部分を白として表現している。ＱｌとＱ
Ｒはレーザ光を開先面に照射した際に得られる一次反射
像、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３及びＱ４は不要な二次反射像（開
先面に照射した光が他の開先面に再度照射されて撮像さ
れる像）である。また、ＱＬ，ＱＲ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３
及びＱ４の各反射像の明るさ（輝度）については、Ｑ
Ｌ，ＱＲ，Ｑ１及びＱ２が十分明るく、Ｑ３及びＱ４が
暗いものとする。以下、他の各処理ステップでの処理内
容，方法、及び結果等については、図４に示した光切断
画像を引用し、この画像を処理する場合を例に説明を加
える。

【００１９】ステップＳ２では、多値画像記憶部２２に
記憶された開先光切断画像を二値画像処理部２３により
二値化し、このデータを二値画像記憶部２４に記憶す
る。図６は図５の画像を二値化して得られた画像例であ
り、ＱＬ，ＱＲ，Ｑ１及びＱ２のみの画像が抽出された
例である。本発明において、多値画像を二値化する方法
は、固定しきい値法あるいは他の方法を用いても良い。

【００２０】ステップＳ３では、二値画像データを用
い、二値画像データのうち光切断線の画面垂直方向の両
側エッジ部分すなわち光切断線部分と背景（画像が存在
しない部分）との境界位置を求め、さらにその両側境界
の中心位置を計算する。これを画面水平方向右側に順次
移動しながら各垂直ラインについて計算を実行し、中心
位置を示す線データ（これを線画像と称す）を求める。
次に、この線画像に対して直線化処理を行う。この直線
化処理では、例えば後述するような曲線を含むビード表
面等の線画像に対し、複数の直線の線要素群に分割し、
分割した各線要素にラベル（番号）付けを行うと共に、
ラベル付けされた各線要素の特徴を表す量（以下、特徴
量と称す）の計算を行う。図７は、ステップＳ３の処理
により、図６の２値画像に対して直線化処理を行った結
果の一例を模式的に示したものである。図示した例で
は、合計４個の線要素が得られている。

【００２１】ステップＳ４では、ステップＳ３で得られ
た図６の線要素に対して評価・修正処理を行う。その１
つとして、まず不要な線要素を削除する処理を行う。図
１の例にも示したように、図７の開先からの光切断線の
画像１と２（図６ではＱＬ，ＱＲ）は、ほぼ連続した線
画像として得られる。画面上で言えば、光切断線は画面
左右方向に連続的に発生する。この前提条件から外れて
発生する画像は、不要なノイズであり削除する。ここ
で、不要な線要素とは、例えば図７の線要素３及び４
で、レーザ光を開先表面に照射した際の一次反射像以外
の線要素（二次反射像）である。ここでの処理では、不
要な線要素を削除するとともに線要素番号及びその線要
素データテーブル（図示せず）の並べ替えも実施する。
図８は、この処理により得られる結果を模式的に示した
ものである。図示した例では、合計２個のみの線要素が
得られている。

【００２２】次のステップＳ５では、画像処理装置２０
内の外部検出条件記憶部２６の中に記憶された検出アル
ゴリズム番号，溶接トーチ角度及び溶接トーチ位置シフ
ト量を取得する。検出アルゴリズム番号によってどの種
類のアルゴリズムを用いて開先形状を検出すべきかが決
定する。各検出アルゴリズム番号に対応した検出処理プ
ログラムは、予め画像処理装置内に組み込まれている。
溶接トーチ角度及び溶接トーチ位置シフト量は、検出処
理を実行する際の補助的なデータである。

【００２３】上述までの例での検出アルゴリズム番号
は、初層開先形状検出の場合であり、この場合は一例と
して開先のコーナ部が溶接倣い用検出ポイントとしてい
る。よって、次のステップＳ６での処理は、ステップＳ
４までの処理で得られた線要素１と２から互いの直線の
交点座標Ｃ０（Ｕｃ０，Ｖｃ０）を検出する。

【００２４】ステップＳ６で確定される溶接ビード境界
位置は、二次元受光手段、すなわちカメラ画面上におけ
る検出結果である。この画面上で得られる検出位置
(Ｕ，Ｖ)を光学系の取付位置，角度あるいはカメラの撮
像倍率等の諸定数からセンサ座標系（Ｙ，Ｚ）（換言す
れば、センサから見たワーク座標位置のこと）に変換す
る必要がある。ステップＳ７での処理は、この座標変換
を行うものである。

【００２５】最後のステップＳ８では、検出されたビー
ド境界位置が妥当であるか否かを評価する。評価した結
果が不正（誤った位置等を検出）と判断された時は、エ
ラー処理を行い、処理を終了する。認識結果の評価につ
いては、例えば検出されたコーナ位置が異常に大きな値
であった場合にエラーとする方法等が上げられるが特に
この方法に限定するものでない。

【００２６】これまでに検出アルゴリズム番号１すなわ
ち初層開先での検出例について述べたが、次に他の検出
アルゴリズム番号について説明する。

【００２７】図９に、検出アルゴリズム番号２すなわち
図３の２パス目溶接時に二次元受光カメラ９で撮像され
多値画像記憶部２２に記憶される開先光切断画像の模式
図を示す。この場合には、開先の片側斜面の画像ＱＬと
前パスビード表面からの反射画像ＱＢの交点Ｌ１を検出
する。投光手段と受光手段から成る光学的開先検出手段
と溶接トーチは、一体的に配置している。このため、図
４に示した検出アルゴリズム番号，溶接トーチ角度及び
溶接トーチ位置シフト量がわかっていると得られる光切
断画像の形状パターン、画面上での回転と配置を事前に
予想することが可能である。このため、前述した図６の
処理ステップＳ６の開先形状特徴量の検出処理を精度良
く行うことが可能となる。

【００２８】また、図１０に検出アルゴリズム番号３す
なわち図３の３パス目溶接時に二次元受光カメラ９で撮
像され多値画像記憶部２２に記憶される開先光切断画像
の模式図を示す。図において、ＱＢ１は１パス溶接後の
ビード表面、ＱＢ２は２パス溶接後のビード表面の画像
である。この場合には、開先の片側斜面の画像ＱＲと１
パスビード表面からの反射画像ＱＢ１の交点Ｒ１を検出
する。

【００２９】さらに、図１１に検出アルゴリズム番号４
すなわち図３の７パス目溶接時に二次元受光カメラ９で
撮像され多値画像記憶部２２に記憶される開先光切断画
像の模式図を示す。図において、ＱＢ４５は前層４，５
パス溶接後のビード表面、ＱＢ６は２パス溶接後のビー
ド表面の画像である。この場合には、前層ビードＱ４５
と前パスビードＱＢ６の境界部Ｃ４を検出する。

【００３０】図１２に溶接ビードとビードの境界を検出
する場合であって、溶接トーチ位置制御にシフト量（Δ
Ｙ）を与えた際に得られる光切断画像の例を示す。図に
おいて実線のＱＢが光切断画像である。溶接ビードとビ
ードの境界点検出候補としてＣｎ１とＣｎ２の２個所が
挙げられる。この画像からではどちらの点を検出すべき
か定まらない。しかし、シフト量（ΔＹ）の値から、シ
フト量がない場合の光切断画像及び境界位置が同図の点
線部分及びＣｎ点（Ｃｎ点は中心からわずか：ΔＵのず
れで現れる点）であることが逆に言える。換言すれば、
シフト量(ΔＹ)の値から２つの溶接ビードとビードの境
界点検出候補からＣｎ１を選択・決定しこの点を開先位
置とすればよいことになる。

【００３１】以上は、検出アルゴリズム番号を基に開先
位置を検出する方法を示したものである。本発明では、
全体制御装置が検出アルゴリズム番号の代わりに現在の
溶接パスを送信するようにしても良い。この場合、画像
処理装置では、溶接パスと検出アルゴリズム番号の対応
テーブル予め作成しておき、この対応テーブルを参照し
検出アルゴリズム番号を決定し検出処理を行うようにす
る。

【００３２】また、本処理手順では、開先光切断画像が
画面水平方向に延びる画像を入力した場合について述べ
たが、画面垂直方向に延びる開先光切断画像を入力した
場合でも水平垂直方向に関する処理を逆に実行すること
により、同様にビード境界位置検出が可能である。

【００３３】以上、本発明の実施例での開先形状入力方
法は、スリット状の光線を照射する投光手段とＩＴＶ等
の二次元受光カメラで撮像する場合について述べたが、
レーザビームをスキャニングさせてラインセンサで反射
光を撮像し、３角測量の原理から開先形状を検出する方
法でも上述と同様に開先形状を検出できるものである。
このように、３角測量の原理で開先形状の表面データを
入力する方法であれば良く、本発明は開先形状の表面形
状入力方法について特に限定するものでない。

【００３４】次に、本発明が適用される自動溶接方法に
ついて示す。図１において、溶接トーチ１と投光手段６
及び受光手段１０から成る本発明の開先形状検出装置
は、溶接進行方向（溶接線）、溶接線に対して直交する
上下及び水平方向に移動可能な駆動制御機構１８と一体
的に配置している。本自動溶接装置は、溶接部材３と４
の突合せ部５の開先部を多層盛り溶接により接合するも
のである。図において、ｂ１からｂ９は、既に溶接済み
ビードである。このうち、ｂ６，ｂ７，ｂ８は前溶接層
（１層３パス）ビードである。ｂ９は、直前の溶接ビー
ドである。図はビードｂ９とビードｂ７の境界部を自動
溶接する場合の例である。本自動溶接装置は、溶接トー
チ１の進行方向前方に開先形状検出装置を配置して開先
部のビードｂ９とビードｂ７のビード境界位置を検出す
ることにより、溶接トーチ位置をビード境界位置に遅延
倣い制御を行う。

【００３５】図１３は、溶接トーチ位置倣い制御動作の
フローチャートを開先形状検出手段及び画像処理装置を
用いて開先形状（位置）を検出する場合を例に示したも
のである。この動作において、全体制御装置１３は動作
全体を管理する主局となり、溶接電源１１，溶接トーチ
位置制御装置１２及び画像処理装置２０は従局の関係に
ある。換言すれば、従局の溶接電源１１、溶接トーチ位
置制御装置１２及び画像処理装置２０は、主局である全
体制御装置１３の指令によって所定の動作を実行する。

【００３６】動作開始後、ステップＦ１では、まず全体
制御装置が電極の現在位置を溶接トーチ位置制御装置に
対して問い合わせ、その位置情報の報告（ステップＦ１
７）を受ける。

【００３７】ステップＦ２では、全体制御装置が溶接ト
ーチを引き上げる移動指令を電極位置制御装置に対して
発行し、電極を引き上げる（ステップＦ１８）。

【００３８】ステップＦ３では、全体制御装置が溶接を
開始する基準位置までの移動指令を溶接トーチ位置制御
装置に対して発行し、基準位置まで電極を移動させる
（ステップＦ１９）。

【００３９】ステップＦ４では、全体制御装置が溶接ト
ーチ位置をアークスタートできる所定の高さまで移動す
る指令を溶接トーチ位置制御装置に対して発行し、所定
位置まで溶接トーチを下降させる（ステップＦ２０）。

【００４０】ステップＦ５では、全体制御装置が溶接電
源にアークスタート（ＯＮ）指令を発行し、アークＯＮ
を開始する（ステップＦ２４）。

【００４１】ステップＦ６では、全体制御装置がＸ方向
の走行を開始する指令を溶接トーチ位置制御装置に対し
て発行し、Ｘ方向の走行をスタートする（ステップＦ２
１）。Ｘ方向走行動作は、後述する走行停止指令がでる
まで走行動作が継続される。

【００４２】ステップＦ７では、全体制御装置が画像処
理装置に対して検出指令を発行し、画像処理装置は前述
した手順で開先形状(位置)検出を実行する(ステップＦ
２６)。この検出指令発行時には、溶接制御装置と画像
処理装置間で予め取り決めした検出アルゴリズム番号，
溶接トーチ角度及び溶接トーチ位置シフト値の各情報を
送信する。画像処理装置はこれらの情報を検出条件テー
ブルに記憶し、検出条件テーブルの情報に基づいて開先
形状の検出を開始する。

【００４３】ステップＦ８では、全体制御装置が電極位
置の現在位置を溶接トーチ位置制御装置に対して問い合
わせ、その位置情報の報告（ステップＦ２２）を受け
る。

【００４４】ステップＦ９では、全体制御装置が画像処
理装置に対して開先形状（位置）検出結果の報告指令を
発行し、画像処理装置はその結果の報告（ステップＦ２
７）を受ける。

【００４５】ステップＦ１０では、開先形状（位置）検
出結果情報を内部に記憶する。

【００４６】ステップＦ１１では、開先形状（位置）検
出情報を基に溶接トーチ倣い位置を計算する。ここで、
Ｙ走行軸方向の位置修正量は、複数の開先形状（位置）
検出情報を平均化して求めても良く、特に限定しない。

【００４７】ステップＦ１２では、ステップＦ１１で演
算した情報を溶接トーチ位置制御装置に対して転送して
Ｙ走行台車位置の修正制御を行う（ステップＦ２３）。

【００４８】ステップＦ１３では、溶接トーチ現在位置
情報を基に溶接作業の終了位置か否かを判断し、電極位
置がまだ終了位置（予め全体制御装置内で決めて記憶し
ておくものとする）でないときには処理ステップＦ７に
戻り上述の動作を繰り返す。一方、電極位置が終了位置
を超えたと判断されたときには、処理ステップＦ１４に
進む。

【００４９】ステップＦ１４では、全体制御装置が溶接
電源にアーク終了（ＯＦＦ）指令を発行し、アークＯＮ
を停止する（ステップＦ２５）。

【００５０】ステップＦ１５では、全体制御装置がＸ方
向の走行を停止する指令を電極位置制御装置に対して発
行し、Ｘ方向の走行をストップする。

【００５１】ステップＦ１６では、予め計画しておいた
全溶接パス数の溶接を終了したか否かを判定する。終了
の場合は一連の動作を終わるが、終了していない時には
ステップＦ２に処理を進める。

【００５２】なお、ステップＦ１６での溶接終了位置
は、予め全体制御装置内で決めて記憶しておくものとし
ているが、リミットスイッチ等で位置検出して決定して
も良い。

【００５３】また、本発明では、図１２には示していな
いが、次の溶接パスを溶接する際、直前等過去の溶接パ
スでの溶接条件すなわち上述した溶接トーチ倣い補正制
御データを用いて実施する方法でも良い。各溶接パスの
溶接において、このように前の溶接条件制御データを用
いて行うか、あるいは上述した各処理ステップの内容で
行うかは、予め全体制御装置内にデータベースとして組
み込んで置くものとする。

【００５４】なお、本発明の駆動制御機構１８は、例え
ば平面上を自立して走行する自走式溶接ロボット，多関
節溶接ロボット、または配管の外周に設けた走行軸上を
走行するロボット等である。

【００５５】以上は本発明を溶接ワーク形状検出に適用
した自動溶接装置の例であるが、これに限定することな
く例えばろう付け作業での対象物体位置検出や他の物体
位置検出等にも同様に適用できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の物体形状検出方法及び自動溶接
装置によれば、検出アルゴリズム番号，溶接トーチ角度
及び溶接トーチ位置シフト量の情報から得られる光切断
画像の形状パターン，画面上での回転と配置を事前に予
想できるため、開先形状(位置)を精度良く検出すること
が可能となる。この結果、接合部の加工誤差や組立誤差
あるいはワーク熱変形から生じる溶接位置ずれが発生し
た場合でも精度良く倣い溶接を行うことができるため、
作業者の技量に依存されずに品質の良い溶接ビードを得
ることができる。また、開先位置，溶接ビードと溶接ビ
ードの境界位置、あるいは溶接ビードと開先の境界位置
を検出できるため、多層盛溶接等の溶接ビード含んだ幅
広い種類の開先での溶接トーチ位置倣い溶接が可能であ
る。さらに、物体形状検出手段と駆動制御機構を用いて
自動的に倣い溶接作業ができるので無人溶接が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接位置検出装置及びこれを用いた自
動溶接装置の一実施例を示す概略構成図。

【図２】本発明の溶接トーチ位置ずれ検出方法の一実施
例を示すフローチャート。

【図３】突き合わせ開先での多層盛溶接の積層方法の模
式図。

【図４】本発明の検出条件情報を示す図。

【図５】本発明の開先光切断画像の一例を示す図。

【図６】本発明の開先光切断画像の一例を示す図。

【図７】本発明の開先光切断画像の一例を示す図。

【図８】本発明の開先光切断画像の一例を示す図。

【図９】本発明の開先光切断画像の一例を示す図

【図１０】本発明の開先光切断画像の一例を示す図。

【図１１】本発明の開先光切断画像の一例を示す図。

【図１２】本発明の開先光切断画像の一例を示す図。

【図１３】本発明の溶接トーチ位置ずれ検出及び溶接ト
ーチ倣い制御動作のフローチャート。

【符号の説明】

１…溶接トーチ、２…溶接ワイヤ、３，４…被溶接部
材、５…開先、６…投光手段、７…スリット光、８…干
渉フィルター、９…ＩＴＶカメラ、１０…二次元受光手
段、１１…溶接電源、１２…溶接トーチ位置制御装置、
１３…全体制御装置、１６…投光手段制御回路、１７…
受光手段制御回路、１８…溶接トーチ位置駆動機構、２
０…画像処理装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田 光明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 細川 和孝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 荒谷 雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 森沢 潤一郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA12 AA22 AA45 BB17 BB18 BB24 CC27 DD03 FF02 FF04 GG04 HH05 HH12 JJ03 JJ16 JJ26 QQ03 QQ04 QQ23 QQ24 3C029 BB01 BB10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接ヘッドと、溶接ワーク表面にスリット
   状の光を照射する照射手段とその反射像を撮像する二次
   元受光手段とから成る光学式センサと、この光学式セン
   サより得られる開先画像を処理する画像処理装置と、溶
   接ヘッドの制御及び溶接トーチへの溶接条件の出力制御
   が可能な溶接制御装置とで構成し、画像処理装置で検出
   する開先情報と溶接制御装置で演算処理する演算情報に
   基づいて多層盛溶接の制御を行う装置において、前記溶
   接制御装置が前記画像処理装置に対して検出開始指令，
   溶接制御装置と画像処理装置間で予め取り決めした検出
   アルゴリズム番号，溶接トーチ角度及び溶接トーチ位置
   シフト量の各情報を送信し、画像処理装置は該情報を検
   出条件テーブルに記憶し、該検出条件テーブルの情報に
   基づいて該当する溶接パスでの開先形状を検出するよう
   に成したことを特徴とする開先形状検出装置。