JPH06262345A - 自動ろう付け方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ろう付け作業において、被接合金属の加熱の
過不足にが生じることを防止するため、ビジョンセンサ
を用いた温度計測をおこない、加熱手段にフィ−ドバッ
クすることによって、被接合金属の温度を制御すること
により、信頼性が高く高品質なろう付けを自動運転で行
うことである。 【構成】 加熱手段２により、被接合金属１ａ、１ｂを
加熱し、被接合金属１ａ、１ｂから発せられる光を工業
用テレビカメラ４によって検出し画像処理手段５により
輝度値の集計、演算が行われ、被接合金属の加熱状態の
判断がされる。その結果により制御装置３が加熱手段２
を制御し加熱量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属部材のろう付け方法
及びその装置に係り、特に被接合金属のろう付け部の画
像処理による温度判断を行い加熱制御する自動ろう付け
方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動ろう付け装置には、特開平２
−７０３７６号公報に記載のようにビジョンセンサに長
波長光透過フィルタを付加して接合部からの赤外線強度
を観測し、その画像信号を２値化して高輝度部分の面積
によって被接合金属の加熱状態を判断するものがあっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の被接合部材より
発せられる赤外線をビジョンセンサで観測し、その画像
信号を２値化した後の高輝度部分の面積で被接合部材の
接合部の温度を判断する方法では、２値化した画像情報
を処理することを前提としているため、被接合金属の温
度が全体的に上昇したことを検知するのみであり、被接
合金属の接合部の温度状態の微細な判断ができず、ビジ
ョンセンサによって得られた画像信号を加熱手段に積極
的に帰還させ被接合金属の温度を制御する試みも成なさ
れていない。また、観測画像内に何らかの障害物が侵入
もしくは存在し、それがビジョンセンサの視野において
被接合部材の温度観測部分と重なっている場合は、正確
な温度計測が不可能となりろう付けの品質に重大な影響
をおよぼしてしまう問題があった。更に、ろう付け部作
業の出来具合いの評価は作業終了後のワークを評価する
ことで成されていたため、その出来具合いはひとつの作
業を終了して初めて評価されている状態であり、大変効
率が悪く、又ろう付け中に評価を下すことができないと
いう問題があった。

【０００４】本発明の目的は、自動ろう付けにおける信
頼性を向上させるため、被接合金属の温度上昇によって
発せられる光を観測し、その多値画像デ−タを処理する
ことにより被接合金属のろう付け部の温度上昇具合を判
断し、これを参照して加熱量を調節し、被接合金属をろ
う付けに適した温度に制御することによって、被接合金
属の加熱過剰、加熱不足を防止し、信頼性の高い自動ろ
う付け運転をおこなう自動ろう付け方法及びその装置を
提供することにある。

【０００５】また、上記の観測された画像デ−タより被
接合金属以外の情報やノイズ等を除去することにより、
温度計測の精度を引上げ、より信頼性の高い自動ろう付
け運転を行なうことにある。また、上記被接合金属より
発せられる光の強度が被接合金属以外の情報やノイズ等
の外乱を除去するために設定されるしきい値近辺である
場合に、少量のデ−タによって判断が下されることを防
止し安定した自動ろう付け運転を行なうことにある。ま
た、しきい値を上記の外乱が変動的である場合に外乱に
応じて最適なしきい値に自動設定し、外乱に左右されに
くい自動ろう付け運転を行うことにある。また上記のし
きい値以下の画像デ−タを除去した部分を該除去した部
分以外の画像データを用いて補完し、この補完した画像
デ−タにより昇温判断を行うことによりさらに温度判定
の精度を向上させ、さらに信頼性の高い自動ろう付け運
転を行うことにある。

【０００６】更に、ろう付け中のワークの温度をリアル
タイムで捕らえ評価を行うことにより、効率の良いろう
付け良否の判断や効果的な指導を行うと共に、自動運転
中の機器のセッティングを敏速に行うことや、ろう付け
の不具合いが生じてもそれを回避することを可能にし、
高品位なろう付けを行うことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の自動ろう付け方法及びその装置は、被接合
金属のろう付け部を加熱する加熱手段と、上記被接合金
属りろう付け部より発せられる光を検出する撮像手段
と、該撮像手段より入力した画像信号の輝度値から、上
記被接合金属のろう付け部の温度判断用の代表値を算出
する画像処理手段と、該画像処理手段より出力された上
記代表値が所定温度に対応する目標値になるように上記
加熱手段の加熱量を制御する制御装置とを有している
（請求項１、請求項２）。

【０００８】また、上記画像処理手段は、撮像手段より
入力した画像デ−タの輝度値から被接合金属以外の情報
やノイズ等に対応する低輝度値を除去するためのしきい
値を設定し、上記輝度値が該しきい値以下の輝度値を除
去して上記代表値を算出する手段を有する（請求項
３）。

【０００９】また、上記画像処理手段は、上記しきい値
を越える輝度値の個数が所定数より少ない場合には上記
代表値の算出を猶予し、その場合の処理を実行するた
め、しきい値を越えた輝度値の個数が十分である場合に
は“真”の信号を出力する手段を設け、この判断による
ゲ−トを画像処理手段の代表値算出部最終段に有し、こ
れにより上記信号が“偽”の場合には上記代表値を所定
の下限値に一時的に設定する等の処理を実行する手段を
有する（請求項４）。

【００１０】また、上記画像処理手段は、上記しきい値
を自動的に最適な値に設定するために、画像信号の代表
される水平軸に沿って輝度の変化を読み取り明らかに高
輝度部分と低輝度部分が存在する場合には、低輝度であ
る部分から高輝度である部分への輝度変化を測定し、そ
の変化率の最も大きな点の輝度値を持ってしきい値とす
る手段を有する（請求項５、請求項６）。

【００１１】また、上記画像処理手段は、上記しきい値
以下の除去された輝度値を除去されない輝度値より算出
した補完値を用いて補完したのち、その全輝度値より上
記代表値を算出する手段を有する（請求項７）。

【００１２】さらに上記画像処理手段は、上記代表値に
よる温度計測を行うことによってろう付け中の被接合金
属のろう付け部の温度を監視して、ろう付け作業の評価
を行いろう付け品質の判断を行うことにより品質改善策
を指示する手段を有する（請求項８、請求項９）。

【００１３】

【作用】本発明の自動ろう付け方法及びその装置によれ
ば、被接合金属を加熱手段によって加熱し、被接合金属
のろう付け部が昇温することにより放射される光を撮像
手段によって検出し、画像処理手段によって撮像手段に
より得られた画像信号を入力してディジタル化したのち
該画像信号の各画素の輝度値を参照し被接合金属のろう
付け部の温度を判断するための代表値を算出する。この
画像処理手段には被接合金属がろう付けに適した所定温
度である時の代表値を目標値として登録しておくことに
より、この目標値と上記代表値を比較して該比較結果を
加熱手段の制御装置にフィ−ドバックする。制御装置は
このフィ−ドバック信号により加熱手段の加熱量を調節
し、被接合金属をろう付けに適した所定温度に制御す
る。以上の動作により被接合金属の加熱過剰、加熱不足
を防止することができ、自動ろう付け運転の信頼性を向
上させることができる（請求項１、請求項２）。

【００１４】また、画像処理手段によって、撮像手段に
より得られた画像信号より各画素の輝度値を参照して代
表値を算出する際、被接合金属以外の情報やノイズ等を
除去するためのしきい値を設定し、このしきい値以下の
低輝度値は除去して代表値を算出することにより被接合
金属の温度計測の精度を向上させることができる（請求
項３）。

【００１５】また、被接合金属のろう付け部より発せら
れる光の強度に相当する輝度値がしきい値近辺である場
合やノイズのため少数の輝度値によって昇温判断が下さ
れることを防止するため、しきい値を越えた輝度値の個
数が十分である場合には“真”の信号を出力する個数判
断手段を設け、この判断によるゲ−トを画像処理手段の
代表値算出部最後段に設置している。そして個数が十分
である場合すなわち上記個数判断手段の出力が“真”で
ある場合には上記代表値を出力し、個数が不足している
場合すなわち上記個数判断手段の出力が“偽”である場
合には、そのことを後の処理段階に知らしめるため
“０”や“−１”等の値を出力する。そこで次の処理段
階で個数が不足していることを受信した場合には、上記
代表値を下限値にセットする等の対策を施し、少数の輝
度値で偽った代表値が算出され参照されることを防止し
安定した自動ろう付け運転を行なうことができる（請求
項４）。

【００１６】また、画像処理手段によってしきい値を自
動的に最適な値に設定するために、画像信号の代表され
る水平軸に沿って輝度の変化を読み取り明らかに高輝度
部分と低輝度部分が存在する場合には、低輝度である部
分から高輝度である部分の輝度変化を測定し、その変化
率の最も大きな点、つまりその水平軸に関しておこなっ
た微分値の絶対値の最大値が得られる点の輝度値を持っ
て上記しきい値とすることによって不定な被接合金属以
外の像に対応することができる（請求項５）。

【００１７】また、画像処理手段によって、上記しきい
値以下の輝度値を除去した後、その除去された輝度値を
該除去された輝度値以外の輝度値より算出した補完値を
用いて補完し、その補完後の全輝度値より昇温判断用の
代表値を算出するため、その画像処理を施す際に各画素
の輝度値が除去されたかどうかを記憶しておくメモリを
有し、該除去された輝度値の存在とその画素位置とをこ
のメモリによって確認し、その除去された輝度値を該除
去された輝度値以外の輝度値より算出した補完値によっ
て補完し、その補完後の全輝度値より温度判断用の代表
値を算出することにより、欠落していた情報を補正する
ことができ精度のより高い温度計測を行うことができる
（請求項６）。

【００１８】更に、画像手段によって、上記代表値によ
る温度計測を行うことによってろう付け中の被接合金属
のろう付け部の温度を監視して、そのろう付け作業の評
価を行いろう付け品質の判断を行うことができ、これに
よりろう付け作業の不具合いが生じてもそれを回避する
処理を実行して高品位なろう付けが行える（請求項７、
請求項８）。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１から図１４にに
より説明する。図１は本発明による自動ろう付け方法及
びその装置の一実施例を示す概略構成図である。図１に
おいて、被接合金属１ａ、１ｂを加熱する加熱手段２に
よる加熱量は制御装置３によって任意に変化させること
が可能である。また、加熱手段２のエネルギ源は図示し
ていない。加熱される被接合金属１ａ、１ｂは、図示し
ない把持装置で所定の位置に固定されている。撮像手段
であるビジョンセンサ４が被接合金属１ａ、１ｂをその
視野に捕らえるように設置されており、このビジョンセ
ンサ４は工業用白黒テレビカメラのレンズ前面に減光フ
ィルタを備え付けたものである。また、その設置場所の
照明等の可視光線がセンシングに大きく影響をおよぼす
場合には、可視光カットフィルタが装着されることもあ
る。このビジョンセンサ４により捕らえられた画像信号
は画像処理手段５によってディジタル化されたのち各画
素の輝度値が記憶され、その輝度値が演算処理されて加
熱の状況判断が行われる。この判断に基づいて上位コン
トロ−ラ６は制御装置３に指令を出し加熱手段２による
加熱量を調節したり、自動運転のステップを進行させる
構成となっている。

【００２０】上記の構成の自動ろう付け装置の動作は次
のとうりである。ただし、本例ではろう付けされる被接
合金属１ａ、１ｂは銅パイプとし、あらかじめ所定の寸
法に加工され、置きろうを装着され被接合金属どうしは
挿入済みであるとする。また、画像処理手段５では画像
内にあらかじめ被接合金属に応じた領域を設定してあ
り、この領域の内部のみが温度判断用の代表値の算出の
対象となる。図２は図１の撮像手段であるビジョセンサ
４により得られた画像上に設定された領域の設定例を示
す説明図である。図２において、画像内の被接合金属１
ａ、１ｂのろう付け部に領域５ａが設定されている。ま
た、この実施例では代表値として各画素の輝度値の平均
値を採用している。また、画像処理手段５には予め昇温
度判断用の代表値の目標値が設定されてあるとする。

【００２１】まず図１の被接合金属１ａ、１ｂは図示し
ない把持装置で所定の位置まで搬送され支持される。次
に加熱手段２が加熱位置にセットされる。この加熱は高
周波誘導によるものであり、加熱手段２は加熱用のコイ
ルを持ち、加熱開始指令が上位コントロ−ラ６より発せ
られると制御装置３によって通電され被接合金属１ａ、
１ｂを加熱する。この被接合金属のろう付け部の加熱状
態を撮像手段であるビジョンセンサ４で観察し、被接合
金属より放射される光を検出する。ビジョンセンサ４に
よって得られた画像信号は画像処理手段５へ入力され、
ディジタル化されたのち各画素の輝度値がフレームメモ
リ５Ａに記憶される。次に領域摘出手段５Ｂにより、設
定してあった領域５ａにおける輝度値の集計計算が行わ
れる。この集計計算は、画像処理手段５のフレ−ムメモ
リ５Ａに記憶された各画素の輝度値を単純加算すること
によって達成される。ただし、領域５ａ内の全画素の集
計に多大な処理時間が必要である場合には、時間短縮の
ため画素を間引いて集計することも可能である。次に代
表値算出手段５Ｃにより集計値を加算した輝度値の個数
（画素数）で除することにより、領域内の輝度値の温度
判断用の代表値としての平均値を算出できる。また目標
値比較手段５Ｄにより該算出された代表値である平均値
と上記目標値を比較し、次の加熱判断手段５Ｅにより上
記比較結果により被接合金属の加熱状況を判断して出力
する。この判断に基づいて上位コントローラ６は指令を
出し、この指令により制御装置３は、加熱手段２の加熱
力が加熱不足である場合には加熱量を増し、逆に加熱過
剰である場合には加熱量を減少させることによって、被
接合金属１ａ、１ｂをろう付けに最適な温度に制御す
る。

【００２２】この実施例では画像処理用のフレームメモ
リ５Ａは一画素あたり８ビットの構成であるため、輝度
値は１０進数で０から２５５の値を取る。ビジョンセン
サ４のカメラのセッティングは、被接合金属１ａ、１ｂ
がろう付けに適した温度である例えば８００℃である発
光状態を捕らえた時、輝度値が例えば１５０になるよう
にレンズの絞り、フィルタ等を調整しておく。そして、
画像処理手段５での上記目標値を１５０にセットし、上
記代表値である平均値との比較演算を行うことにより、
被接合金属を８００℃に制御できる。この制御システム
の評価方法では通常の制御機器に用いられるような、Ｐ
ＩＤ制御等が考えられるが、この実施例では計算速度を
向上させるためＰ制御を用いている。この制御システム
の評価後、加熱手段２の加熱量増減は評価値と線形に行
われることが望まれるが、２ないし３段階で加熱量を調
整する方法も考えられる。また、簡略化した制御システ
ムの場合、加熱手段２へのフィ−ドバック制御を行わず
に、代表値である平均値が例えば１５０に達したことを
持って被接合金属の温度上昇完了の判断とし、以後の加
熱を終了するか、あるいは以後のろうが浸透するまでの
間の加熱量を低くして一定温度を保つ等の全体シ−ケン
スを構成することも可能である。また、ろう付け温度に
はある程度許容できる温度幅があることから上記目標値
を最高値と最低値の２つに分割して設定し、上記代表値
が最低値よりも下がった場合に加熱量を増加し、最高値
よりも上がった場合に加熱量を減少させる手法を用いる
ことも可能である。なお被接合金属は銅パイプに限定さ
れない。また上記代表値は単純平均値に限定されない。
以上のようにしてろう付け時の被接合金属の温度を制御
することにより、信頼性の高い自動ろう付け運転を行う
ことができる。

【００２３】また、上記画像処理手段５により、撮像手
段であるビジョンセンサ４による画像信号中に被接合金
属１ａ、１ｂ以外の障害物の情報やノイズ等が温度判断
の領域５ａ内に存在している場合には、その情報を除去
する処理を以下のように実行する。一般に被接合金属以
外の障害物の温度は加熱中の被接合金属１ａ、１ｂに比
べ低いことから除去用のしきい値を設定し、これ以下の
輝度値は除去して各画素の輝度値の集計計算を行う。こ
の輝度値の集計後の値を加算した個数（画素数）で除算
することにより上記代表値としての平均値を算出でき
る。図３は図１の被接合金属１ａ、１ｂ以外のものと思
われる情報が画像信号に混入している場合の例を説明す
る図である。図３において、画像上に設定された領域５
ａに被接合金属１ａ、１ｂのろう付け部の輝度分布と共
に被接合金属以外の情報５ｂが示されている。また、図
４は図３の被接合金属以外の情報５ｂを含む画像の領域
５ａ内の輝度値を摘出した例を示す説明図である。ま
た、図５は図４の設定してあった上記のしきい値以下の
輝度値を除去して被接合金属以外であると思われる情報
５ｂの輝度値を除去した場合の領域内の輝度値の例を示
す説明図である。以上の説明図に示されるように被接合
金属以外の情報５ｂの輝度値を除去することにより温度
計測の精度をより向上させることができる。

【００２４】図６は本発明による自動ろう付け方法及び
その装置のガスバ−ナを用いて被接合金属を加熱する場
合の他の実施例を示す概略構成図である。図６におい
て、加熱手段２を構成するガスバ−ナ２ａは産業用ロボ
ット２ｂによって把持されている。バ−ナ２ａに供給す
る混合ガスはそれぞれガスボンベ２ｈ、２ｉに封入され
ているプロパンガス、酸素ガスよりガス混合器２ｃによ
って生成される。またそれらの圧力・流量調整及び遮断
はそれぞの流量調節弁２ｆ、２ｇ及び遮断弁２ｄ、２ｅ
により行われる。バーナ２ａにより加熱される被接合金
属１ａ、１ｂは、図示しない把持装置で所定の位置に固
定されている。撮像手段であるビジョンセンサ４が被接
合金属１ａ、１ｂのろう付け部をその視野に捕らえるよ
うに設置され、ビジョンセンサ４により捕らえられた画
像信号は画像処理手段５によりディジタル化されて記憶
し処理される。その処理結果は上位コントロ−ラ６に入
力され、該入力により上位コントローラは指令を出し、
該指令により制御装置３は産業用ロボット２ｂを制御し
てバーナ２ａの加熱による被接合金属１ａ、１ｂの温度
を制御し、信頼性の高い自動ろう付けを行う構成となっ
ている。

【００２５】上記の構成の自動ろう付け装置の動作は次
のとうりである。ただし、ろう付けされる被接合金属１
ａ、１ｂは銅パイプとし、あらかじめ所定の寸法に加工
され、ろうを装着され、被接合金属どうしは挿入済みで
あるとする。またボンベ２ｈ、２ｉよりそれぞれプロパ
ンガス、酸素ガス適量供給され、ガス混合器２ｃで混合
されたのちバ−ナ２ａより噴出しており、すでに点火さ
れているとする。また、画像処理手段５にはあらかじめ
図２に示した被接合金属１ａ、１ｂに応じた領域５ａ、
及び図３から図５示した被接合金属以外の金属５ｂを含
む画像信号の処理判断の基準となるしきい値等が設定し
てあるとする。

【００２６】まず図６の被接合金属１ａ、１ｂは図示し
ない把持装置で所定の位置まで搬送され支持される。次
に加熱手段２を構成する産業用ロボット２ｂによりバ−
ナ２ａが加熱位置にセットされる。そして、その加熱状
態をビジョンセンサ４で観察し被接合金属１ａ、１ｂの
ろう付け部より放射される光を検出する。ビジョンセン
サ４によって得られた画像信号は画像処理手段５へ入力
され、ディジタル化されたのちフレームメモリ５Ａに記
憶され、領域摘出手段５Ｂで図２の設定してあった領域
５ａ各画素のの輝度値の集計計算が行われる。この集計
計算ならびに代表値算出手段５Ｃでの代表値としての平
均値の計算、目標値比較手段５Ｄ及び加熱度判断手段５
Ｅでの処理は上記の図１の実施例の処理と同様に進めら
れる。この画像処理手段５の出力により上位コントロー
ラ６を介して制御装置３により、加熱手段２を構成する
産業用ロボット２ｂでガスバーナ２ａの加熱量が制御さ
れる。この加熱量の制御はガスバ−ナ２ａを用いる場合
には、そのガス流量を増減する方法、ガスバ−ナを遠ざ
ける方法、ガスバ−ナを揺動させる方法等が可能であ
る。また上記の図３から図５の画像信号の被溶接金属以
外の情報５ａとして、バーナ先端、ろう材供給用のノズ
ルや、ノイズ等が考えられるが、上記しきい値を設定し
て除去できる。以上のように、ガスバ−ナを用いた自動
ろう付け装置においても被接合金属の温度を制御でき、
信頼性の高い自動ろう付け運転を行うことができる。

【００２７】図７は図１及び図６の画像処理手段５にお
ける処理のフロー図である。図７において、処理Ｓ１で
図１、図６のビジョンセンサ４によって得られた画像信
号を画像処理手段５に取り込み、ディジタル化したのち
各画素の輝度値をフレームメモリ５Ａに記憶する。処理
Ｓ２でメモリの各画素位置の各変数をクリアし、処理Ｓ
３で領域５ａ内の１画素の輝度値を摘出する。次の処理
Ｓ４で輝度値がしきい値以上か判断し、しきい値以下で
あれば処理Ｓ３に戻り、しきい値以上であれば次の処理
Ｓ５で輝度値を加算すると共に個数（画素数）を加算す
る。次の処理Ｓ６で全画素を摘出したか判断し、未完で
あれば処理Ｓ３に戻り、完了であれば次の処理Ｓ７で輝
度値の加算値を個数の加算値で除して輝度値の平均値を
算出し、この輝度値の平均値をもって領域５ａ内の温度
を判断するための代表値とする。次の処理Ｓ８でその代
表値である平均値と目標値を比較し、処理Ｓ９でその比
較値を出力する。

【００２８】図８は図１及び図６の画像処理手段におけ
る低輝度部分を除去するしきい値を越える個数（画素
数）が少ない場合に完了信号の出力を猶予する処理を付
加した場合の処理のフロ−図である。図８において、図
７と同一の処理Ｓ１から処理Ｓ８を実行した後、ここで
は次の処理１０で上記処理Ｓ４におけるしきい値を越え
る個数（画素数）が少ない場合に完了信号の出力を猶予
するため、該個数が設定値以上か否かを判断し、上記処
理５で集計された個数が所定値以上の場合に“真”の信
号を出力する手段を設け、次の処理Ｓ９で図６と同じく
比較値を出力するが、その信号が“偽”である場合には
処理Ｓ１１では“０”を出力信号とする処理をおこなう
ことにより、更に後の処理段階で“０”の信号を受信し
た場合には上記代表値を所定の下限値に設定する等の対
策を施し、少ない個数で代表値が算出され参照されるこ
とを防止し、安定した自動ろう付け運転を行うようにし
ている。なお、図７、８の例とも温度判断用の代表値と
して輝度値の平均値を算出する場合を示している。

【００２９】図９は図１及び図６の画像処理手段５にお
いて低輝度部分を除去するしきい値を自動設定する場合
に、自動設定するための代表される水平軸５ｃの設定例
を示す説明図である。また図１０は図９の上記代表水平
軸上における輝度値５ｄのの変化とその空間微分値５ｅ
の変化を示す説明図である。図９及び図１０において、
図１、図６の画像処理手段５における低輝度値部分を除
去するしきい値の自動設定は以下のように行われる。ま
ず図９の領域５ａ内の比接合金属１ａ、１ｂからの情報
と、被接合金属以外の情報５ｂとを含む画像信号におい
て、図１０に示す代表される水平軸５ｃ上の各画素位置
の輝度値５ｄの上記水平軸５ｃに関して空間的に微分し
た各画素位置の空間微分値５ｅの変化を求める。つぎ
に、その空間微分値５ｅの最大値を示す画素位置の点５
ｆを検出し、その点の画素の輝度値５ｇを低輝度部分を
除去するしきい値として自動設定する。

【００３０】図１１は図１及び図６の画像処理手段５に
おいて、上記しきい値以下の輝度値を除去したのち、除
去された低輝度部分を該除去された部分以外の輝度値を
用いて算出した補完値によって補完する様子を示す説明
図である。この例は画像信号の領域５ａ内の走査される
各水平軸に関して処理を実行していくものである。具体
例では、一水平軸上の画像信号より抽出した１３個の輝
度値のうち、除去された被接合金属以外の情報５ｂの４
個の輝度値部分の両側より計６個の輝度値を抽出し、そ
の平均値を補完値として補完後の全輝度値を得ている。
このような処理作業を一水平軸単位で実行して補完作業
を行い領域５ａの補完画像を得ている。なお補完値の算
出には、この他に水平軸に関して両側の輝度値の間を直
線補間する手法等が考えられる。

【００３１】図１２は本発明による自動ろう付け方法及
び装置のガスタ−ビンブレ−ドの組立て工程でのろう付
け作業の場合更に他の実施例を示す概略図である。この
ろう付け作業ではろう材の浸透に時間を要するため、さ
らに長時間一定温度に保つ制御が必要となる。よって、
本発明による温度制御が非常に効果的である。図１２に
おいて、機器の構成、作用は上記の図１及び図６の実施
例とほぼ同様であるが、被接合金属のろう付け部が撮像
手段であるビジョンセンサ４のカメラに捕えられる画像
範囲と比較して大きいため、ビジョンセンサ４のＴＶカ
メラの首振り装置や複数のビジョンセンサ４のＴＶカメ
ラを用いて被接合金属の温度計測を行うことが望まし
い。

【００３２】上記図１、図６、図１２の実施例によれ
ば、上記のようにして被接合金属のろう付け作業が行わ
れるため、周囲の温度や被可熱部材の初期温度の変動や
被接合金属の寸法変化によって昇温状態が変化しても、
その変動に対応することができ、撮像手段であるビジョ
ンセンサに被接合金属以外の情報が混入した場合も、そ
の影響を除去することができ、信頼性の高い作業を行う
ことができる。

【００３３】図１３は、図１、図６、図１２の自動ろう
付け方法及びその装置における撮像手段の出力の画像信
号の輝度値とワーク温度の関係を例示する測定図であ
る。図１３において、撮像手段の出力の白黒ＴＶ画像の
輝度値とワーク温度の測定点は一直線５ｈ上にあり、両
者が比例関係にあることを示している。よって本実施例
における撮像手段であるビジョンセンサ４により検出し
た被接合金属１ａ、１ｂのろう付け部の画像信号から正
確な温度計測が可能である。なお上記の実施例では被接
合金属のろう付け部の輝度値の温度を判断するための代
表値として、領域５ａ内のディジタル化された多値画像
データの各画素の輝度値の単純な平均値を用いたが、そ
の他の各種の平均値を用いることも可能であり、またそ
れらの平均値に限定されるものではない。

【００３４】図１４は、図１、図６、図１２の自動ろう
付け方法及び装置における撮像手段の出力の画像信号の
輝度とワークの加熱時間の関係を例示する測定図であ
る。図１４において、撮像手段の出力の白黒ＴＶ画像の
被接合金属ろう付け部からの放射光の輝度値とワークの
加熱手段２による加熱時間との測定点は一曲線５ｉ上に
あり、両者が一義的に増加する関係にあることを示して
おり、もし両者が破線で示す曲線５ｊの関係になれば加
熱状態が正常でないことを表している。よって、実施例
による自動ろう付け装置の画像処理手段５により、上記
の撮像手段であるビジョンセンサ４の白黒ＴＶカメラを
用いた撮像画像の輝度値参照による温度計測を行うこと
によって、ろう付け中のワークの温度をリアルタイムで
捕らえて評価を行ない、これにより効率のよいろう付け
作業の良否の判断や効果的な指導を行うと共に、自動運
転の各部のセッティング例えば被接合金属１ａ、１ｂの
位置調整や加熱手段２及びそのバーナ２ａの移動位置調
整や、撮像手段であるビジョンセンサ４のＴＶカメラの
位置調整等を敏速に行える。又、自動運転中に加熱中の
ワーク温度を監視することによって、昇温の不具合いが
生じてもそれを回避する処理を実行し、これにより高品
位なろう付けを行うことができる。なお上記の実施例で
は被接合金属のろう付け作業を加熱手段である高周波誘
導コイルまたはガスバーナを用いて行う場合について、
説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく
例えばレーザ加工や電気溶接加工の加熱による加工部に
も同様に適用できる。

【００３５】また上記の実施例において、接触式または
非接触式の温度センサを設け、上記画像処理手段５によ
る上記代表値に対応する温度と該温度センサの検出温度
とを上記制御装置が照合のうえ上記加熱手段２の加熱量
を制御したり、あるいは撮像手段であるビジョンセンサ
４のカメラの絞り等を調整してビジョンセンサ４の出力
の較正や基準合せを行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
接合金属のろう付け時の温度を、撮像手段に捕らえられ
た輝度値を処理して評価し、被接合金属の昇温度を判定
し、加熱手段にフィ−ドバックすることによって被接合
金属の加熱不足や加熱過剰を防ぎ信頼性の高い自動運転
を行うことができる。また、撮像手段に取り込まれた画
像信号より、被接合金属以外の情報を削除して昇温度の
判定を行うことにより、温度計測の精度を向上させるこ
とができ、より信頼性の高いろう付けを行うことができ
る。また、低輝度部分をキャンセルする除去用のしきい
値を越えるデ−タ数が少ない場合に、温度を示す代表値
の出力を猶予する手段を設けることにより、ノイズによ
る誤動作や少量のデ−タによる不安定な判断を防止でき
安定したろう付けを行うことができる。また、低輝度部
分を除去するしきい値を自動設定することにより、不定
な被接合金属以外の画像に対応することができ、外乱に
左右されにくい自動ろう付け運転を行うことができる。
また、画像信号の除去された部分を該除去された部分以
外の輝度値より算出した補完値を用いて補完して得られ
た修正デ−タより昇温度判断用の代表値を決定すること
により、精度の高い温度計測ができろう付けの信頼性を
向上させることができる。更に、撮像手段のＴＶカメラ
を用いた画像の輝度値参照による温度計測を行うことに
よってろう付け中のワークの温度をリアルタイムで捕ら
えて評価を行い、これにより効率の良いろう付け良否の
判断や効果的な指導を行うことができると共に、自動運
転の各部のセッティングを敏速に行うことが可能であ
り、また自動運転中に加熱中のワーク温度を監視するこ
とによってろう付けの不具合いが生じてもそれを回避す
る処理を実行し、高品位なろう付けを行うことができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動ろう付け装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図２】図１のビジョンセンサによる画像上に設定され
た領域の一例を示す説明図である。

【図３】図１の被接合金属以外の情報を含む画像の例を
示す説明図である。

【図４】図３の被接合金属以外の情報を含む領域内の情
報の例を示す説明図である。

【図５】図４の設定されたしきい値以下を除去した場合
の領域内の情報の例を示す説明図である。

【図６】本発明による自動ろう付け装置のガスバ−ナに
よる加熱を行う他の実施例を示す概略構成図である。

【図７】図１、図６の画像処理手段における処理のフロ
−図である。

【図８】図１、図６の画像処理手段における低輝度部分
を除去するしきい値を越える個数が少ない場合に完了信
号の出力を猶予する処理のフロ−図である。

【図９】図１、図６の画像処理手段における低輝度部分
を除去するしきい値を自動設定のするための代表水平軸
の設定例を示す説明図である。

【図１０】図９の低輝度部分を除去するしきい値を自動
設定のするための代表水平軸における輝度値の変化とそ
の空間微分値の変化を示す説明図である。

【図１１】図１、図６の画像処理手段における除去され
た低輝度部分をその周辺の輝度によって補完する様子を
示す説明図である。

【図１２】本発明による自動ろう付け装置のガスタ−ビ
ンブレ−ドのろう付けの場合の更に他の実施例を示す概
略構成図である。

【図１３】図１、図６、図１２の自動ろう付け装置にお
ける画像データの輝度とワーク温度の関係を示す測定図
である。

【図１４】図１、図６、図１２の自動ろう付け装置にお
ける画像信号の輝度とワーク加熱時間の関係を示す測定
図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 被接合金属、 ２ 加熱手段、 ２ａ バ−ナ ２ｂ 産業用ロボット ２ｃ ガス混合器 ２ｄ プロパンガス遮断弁 ２ｅ 酸素遮断弁 ２ｆ プロパンガス流量調節弁 ２ｇ 酸素流量調節弁 ２ｈ プロパンガスボンベ ２ｉ 酸素ボンベ ３ 制御装置 ４ 撮像手段 ５ 画像処理手段 ６ 上位コントロ−ラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長安 信之 栃木県下都賀郡大平町大字富田709番地の ２ 株式会社日立栃木エレクトロニクス内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被接合金属のろう付け部を加熱し、該被
   接合金属のろう付け部の温度上昇によって放射される光
   を検出し該検出された画像信号をディジタル化したのち
   各画素の輝度値を記憶し、該記憶された各画素の輝度値
   から上記被接合金属のろう付け部の温度を判断するため
   の代表値を算出し、該算出された代表値を参照して、該
   代表値が所定温度に対応する目標値になるように上記被
   接合金属のろう付け部を加熱する加熱量を制御すること
   を特徴とする自動ろう付け方法。
2. 【請求項２】 被接合金属のろう付け部を加熱する加熱
   手段と、上記被接合金属のろう付け部の温度上昇によっ
   て放射される光を検出する撮像手段と、該検出された画
   像信号を入力してディジタル化したのち各画素輝度値を
   フレームメモリに記憶し、該記憶された各画素の輝度値
   から上記被接合金属のろう付け部の温度を判断するため
   の代表値を算出する画像処理手段と、該算出された代表
   値を参照して該代表値が所定温度に対応する目標値にな
   るように上記加熱手段の加熱量を制御する制御装置とか
   ら構成されることを特徴とする自動ろう付け装置。
3. 【請求項３】 上記画像処理手段は、上記記憶された各
   画素の輝度値から上記被接合金属以外の情報やノイズ等
   に対応する低輝度値を除去するためのしきい値を設定
   し、上記輝度値が該しきい値以下の輝度値を除去して上
   記代表値を算出する請求項２記載の自動ろう付け装置。
4. 【請求項４】 上記画像処理手段は、上記しきい値以下
   の輝度値を除去して輝度値を集計する際に、該集計され
   る個数を監視し、該個数が所定数より少ない場合には、
   上記代表値の算出を猶予して該代表値を所定の下限値に
   一時的に設定する処理を実行する請求項３記載の自動ろ
   う付け装置。
5. 【請求項５】 上記画像処理手段は、上記しきい値をろ
   う付け中もしくは若干のろう付け試行後に自動可変設定
   する請求項３または請求項４記載の自動ろう付け装置。
6. 【請求項６】 上記画像処理手段は、画像信号の代表さ
   れる水平軸に沿って輝度値の変化を読み取り、その変化
   率の最大点の輝度値をもって上記しきい値とする請求項
   ５記載の自動ろう付け装置。
7. 【請求項７】 上記画像処理手段は、上記しきい値以下
   の除去された輝度値を該除去された輝度値以外の輝度値
   より算出した補完値を用いて補完したのち、その全輝度
   値より上記代表値を算出する請求項３から請求項６のい
   ずれかに記載の自動ろう付け装置。
8. 【請求項８】 被接合金属のろう付け部を加熱し、該被
   接合金属のろう付け部の温度上昇によって放射される光
   を検出し該検出された画像信号をディジタル化したのち
   各画素の輝度値を記憶し、該記憶された各画素の輝度値
   から上記被接合金属のろう付け部の温度を判断するため
   の代表値を算出すると共に該代表値によりろう付け部の
   品質評価を行い、上記算出された代表値を参照して、該
   代表値が所定温度に対応する目標値になるように上記被
   接合金属のろう付け部を加熱する加熱量を制御すると共
   に上記品質評価を参照して品質改善を施すことを特徴と
   する自動ろう付け方法。
9. 【請求項９】 被接合金属を加熱する加熱手段と、上記
   被接合金属のろう付け部の温度上昇によって放射される
   光を検出する撮像手段と、該検出された画像を入力して
   ディジタル化したのち各画素の輝度値をフレームメモリ
   に記憶し、該記憶された各画素の輝度値から上記被接合
   金属のろう付け部の温度を判断するための代表値を算出
   すると共に該代表値によりろう付け部の品質評価を行う
   画像処理手段と、上記算出された代表値を参照して該代
   表値が所定温度に対応する目標値になるように上記加熱
   手段の加熱量を制御すると共に上記品質評価を参照して
   上記加熱手段のセッティング調整等の品質改善対策を施
   す制御装置とから構成されることを特徴とする自動ろう
   付け装置。
10. 【請求項１０】 上記被接合金属のろう付け部の温度を
    検出する温度センサを設け、上記画像処理手段による上
    記代表値に対応する温度と上記温度センサの検出温度と
    を上記制御装置が照合のうえ上記加熱手段の加熱量を制
    御する請求項２から請求項７のいずれか１項または請求
    項９に記載の自動ろう付け装置。
11. 【請求項１１】 上記被接合金属のろう付け部の温度を
    検出する温度センサを設け、温度センサの検出出力によ
    り上記制御装置が上記撮像手段の出力調整をする請求項
    ２から請求項７のいずれか１項または請求項９または請
    求項１０記載の自動ろう付け装置。
12. 【請求項１２】 上記代表値は該当各画素の輝度値の平
    均値とする請求項２から請求項７または請求項９から請
    求項１１のいずれか１項に記載の自動ろう付け装置。
13. 【請求項１３】 上記輝度値と対応する温度の関係は直
    線的な比例関係にあるとする請求項２から請求項７また
    は請求項９から請求項１１のいずれか１項記載の自動ろ
    う付け装置。
14. 【請求項１４】 上記輝度値及び代表値と加熱時間の関
    係は一義的な増加関係にあるとし、この関係からずれた
    場合にはろう付けが不具合いであると評価する請求項９
    から請求項１３のいずれかに記載の自動ろう付け装置。