【手続補正書】
【提出日】令和2年2月10日(2020.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象物の溶接個所に向けて設置された電極と溶接ワイヤとを撮影する撮影部と、
前記撮影部の撮影画像における前記電極の先端位置である電極先端位置と、前記撮影画像における開先の位置である開先位置と、前記撮影画像における前記溶接ワイヤの先端位置であるワイヤ先端位置と、前記撮影画像における溶融池の先端位置である溶融池先端位置と、を検出する画像処理部と、
前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記電極の左右の位置制御を行う第１制御部と、
前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行う第２制御部と、
前記溶融池先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接ワイヤの位置制御を行う第３制御部と、
を備える溶接装置。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記電極が前記開先の幅方向の中央に位置するように、前記電極の左右の位置制御を行う、
請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記撮影画像の左右方向についてのワイヤの先端位置を電極の位置に揃えるように、前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行う、
請求項１または請求項２に記載の溶接装置。
【請求項４】
前記第３制御部は、前記溶融池先端位置と前記ワイヤ先端位置との上下方向の相対位置の差を一定に保つように、前記溶接ワイヤの上下の位置制御を行う、
請求項１から３の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項５】
前記第３制御部は、前記撮影画像における溶融池先端位置から所定距離だけ上の位置を目標位置に設定し、前記ワイヤ先端位置が前記目標位置に近付くように、前記溶接ワイヤの上下の位置制御を行う、
請求項４に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記第３制御部は、前記溶接ワイヤの先端部における溶滴の有無を判定し、溶滴有りと判定した場合、前記溶接ワイヤを下方へ移動させる、
請求項１から５の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記撮影部の撮影画像の輝度値を抑制するバンドパスフィルタを備える、
請求項１から６の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、前記バンドパスフィルタが適用されていない前記撮影画像に基づいて、前記溶融池先端位置を検出し、前記バンドパスフィルタが適用されている前記撮影画像に基づいて、前記電極先端位置、前記ワイヤ先端位置、及び、前記開先位置を検出する、
請求項７に記載の溶接装置。
【請求項９】
前記撮影部は、異なるシャッタースピードで複数の前記撮影画像を撮影する、
請求項１から８の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記画像処理部は、第１のシャッタースピードで撮影された前記撮影画像に基づいて、溶融池先端位置を検出し、前記第１のシャッタースピードよりも遅い第２にシャッタースピードで撮影された前記撮影画像に基づいて、電極先端位置、ワイヤ先端位置及び開先位置を検出する、
請求項９に記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記撮影部は、アーク電流が異なるタイミングで複数の前記撮影画像を撮影する、
請求項１から１０の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記撮影部は、前記アーク電流がピーク電流のタイミングで撮影された前記撮影画像に基づいて、前記溶融池先端位置を検出し、前記アーク電流がベース電流のタイミングで撮影された前記撮影画像に基づいて、前記電極先端位置、前記ワイヤ先端位置、及び、前記開先位置を検出する、
請求項１１に記載の溶接装置。
【請求項１３】
前記撮影画像の輝度値が所定の閾値以上か否かを判定する制御部をさらに備え、
前記画像処理部は、輝度値が前記閾値以上であると判定された前記撮影画像である明画像に基づいて、前記溶融池先端位置を検出し、輝度値が前記閾値未満であると判定された前記撮影画像である暗画像に基づいて、前記電極先端位置、前記ワイヤ先端位置、及び、前記開先位置を検出する、
請求項７から１２の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項１４】
前記画像処理部は、前記撮影画像に対するエッジ抽出で得られる輪郭から、前記電極の先端の輪郭の直線として２本の斜め線を検出し、検出した２本の斜め線の交点を前記電極先端位置として検出する、
請求項１から１３の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項１５】
前記画像処理部は、前記撮影画像における前記電極先端位置から所定の距離だけ下方にずれた位置における、前記撮影画像の水平方向の輝度値を示す水平プロファイルに基づいて、前記水平プロファイルにおける輝度値が所定の閾値よりも低下する位置を前記開先位置として検出する、
請求項１から１４の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項１６】
画像処理部は、撮影画像が二値化された画像から白の画素の領域を検出し、検出した領域の最上部を前記ワイヤ先端位置として検出する、
請求項１から１５の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項１７】
前記画像処理部は、前記撮影画像にｍｉｎフィルタを適用し、さらにｍａｘフィルタを適用した画像を二値化する、
請求項１６に記載の溶接装置。
【請求項１８】
前記画像処理部は、前記撮影画像が二値化された画像の垂直方向の画素ライン毎に白の画素数を計数して、垂直方向における白の画素数が所定値以上の範囲を検出し、検出した範囲を水平方向にスキャンして、前記白の画素の領域を検出する、
請求項１６または請求項１７に記載の溶接装置。
【請求項１９】
前記画像処理部は、前記撮影画像が二値化された画像における輝度境界を前記溶融池の輪郭線として検出し、前記ワイヤ先端位置から左右それぞれに所定距離進んだ位置から下方向に走査を行い、前記溶融池の輪郭線に到達した点を、前記溶融池先端位置として検出する、
請求項１から１８の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項２０】
前記画像処理部は、前記撮影画像における前記ワイヤ先端位置を基準とする所定領域のうち、輝度が所定の輝度閾値以下の領域全体を、水平方向の２辺と垂直方向の２辺とで囲む矩形のうち最少の矩形である外矩形のサイズを、溶滴のサイズとして検出する
請求項１から１９の何れか１項に記載の溶接装置。
【請求項２１】
溶接対象物の溶接個所に向けて設置された電極と溶接ワイヤとの撮影画像における前記電極の先端位置である電極先端位置と、前記撮影画像における開先の位置である開先位置と、前記撮影画像における前記溶接ワイヤの先端位置であるワイヤ先端位置と、前記撮影画像における溶融池の先端位置である溶融池先端位置と、を検出し、
前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記電極の左右の位置制御を行い、
前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行い、
前記溶融池先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接ワイヤの位置制御を行う
処理を含む溶接方法。
【請求項２２】
コンピュータに、
撮影部に、溶接対象物の溶接個所に向けて設置された電極と溶接ワイヤとを撮影させる制御を行わせ、
前記撮影部の撮影画像における前記電極の先端位置である電極先端位置と、前記撮影画像における開先の位置である開先位置と、前記撮影画像における前記溶接ワイヤの先端位置であるワイヤ先端位置と、前記撮影画像における溶融池の先端位置である溶融池先端位置と、を検出させ、
前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記電極の左右の位置制御を行わせ、
前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行わせ、
前記溶融池先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接ワイヤの位置制御を行わせる、
ためのプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、溶接装置は、溶接対象物の溶接個所に向けて設置された電極と溶接ワイヤとを撮影する撮影部と、前記撮影部の撮影画像における前記電極の先端位置である電極先端位置と、前記撮影画像における開先の位置である開先位置と、前記撮影画像における前記溶接ワイヤの先端位置であるワイヤ先端位置と、前記撮影画像における溶融池の先端位置である溶融池先端位置と、を検出する画像処理部と、前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記電極の左右の位置制御を行う第１制御部と、前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行う第２制御部と、前記溶融池先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接ワイヤの位置制御を行う第３制御部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記第１制御部は、前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記電極が前記開先の幅方向の中央に位置するように、前記電極の左右の位置制御を行うようにしてもよい。
前記第２制御部は、前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記撮影画像の左右方向についてのワイヤの先端位置を電極の位置に揃えるように、前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行うようにしてもよい。
前記第３制御部は、前記溶融池先端位置と前記ワイヤ先端位置との上下方向の相対位置の差を一定に保つように、前記溶接ワイヤの上下の位置制御を行うようにしてもよい。
前記第３制御部は、前記撮影画像における溶融池先端位置から所定距離だけ上の位置を目標位置に設定し、前記ワイヤ先端位置が前記目標位置に近付くように、前記溶接ワイヤの上下の位置制御を行うようにしてもよい。
前記第３制御部は、前記溶接ワイヤの先端部における溶滴の有無を判定し、溶滴有りと判定した場合、前記溶接ワイヤを下方へ移動させるようにしてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記溶接装置が、前記撮影部の撮影画像の輝度値を抑制するバンドパスフィルタを備えるようにしてもよい。
前記画像処理部は、前記バンドパスフィルタが適用されていない前記撮影画像に基づいて、前記溶融池先端位置を検出し、前記バンドパスフィルタが適用されている前記撮影画像に基づいて、前記電極先端位置、前記ワイヤ先端位置、及び、前記開先位置を検出するようにしてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記撮影部は、異なるシャッタースピードで複数の前記撮影画像を撮影するようにしてもよい。
前記画像処理部は、第１のシャッタースピードで撮影された前記撮影画像に基づいて、溶融池先端位置を検出し、前記第１のシャッタースピードよりも遅い第２にシャッタースピードで撮影された前記撮影画像に基づいて、電極先端位置、ワイヤ先端位置及び開先位置を検出するようにしてもよい。
前記撮影部は、アーク電流が異なるタイミングで複数の前記撮影画像を撮影するようにしてもよい。
前記撮影部は、前記アーク電流がピーク電流のタイミングで撮影された前記撮影画像に基づいて、前記溶融池先端位置を検出し、前記アーク電流がベース電流のタイミングで撮影された前記撮影画像に基づいて、前記電極先端位置、前記ワイヤ先端位置、及び、前記開先位置を検出するようにしてもよい。
前記溶接装置が、前記撮影画像の輝度値が所定の閾値以上か否かを判定する制御部をさらに備え、前記画像処理部は、輝度値が前記閾値以上であると判定された前記撮影画像である明画像に基づいて、前記溶融池先端位置を検出し、輝度値が前記閾値未満であると判定された前記撮影画像である暗画像に基づいて、前記電極先端位置、前記ワイヤ先端位置、及び、前記開先位置を検出するようにしてもよい。
前記画像処理部は、前記撮影画像に対するエッジ抽出で得られる輪郭から、前記電極の先端の輪郭の直線として２本の斜め線を検出し、検出した２本の斜め線の交点を前記電極先端位置として検出するようにしてもよい。
前記画像処理部は、前記撮影画像における前記電極先端位置から所定の距離だけ下方にずれた位置における、前記撮影画像の水平方向の輝度値を示す水平プロファイルに基づいて、前記水平プロファイルにおける輝度値が所定の閾値よりも低下する位置を前記開先位置として検出するようにしてもよい。
画像処理部は、撮影画像が二値化された画像から白の画素の領域を検出し、検出した領域の最上部を前記ワイヤ先端位置として検出するようにしてもよい。
前記画像処理部は、前記撮影画像にｍｉｎフィルタを適用し、さらにｍａｘフィルタを適用した画像を二値化するようにしてもよい。
前記画像処理部は、撮影画像が二値化された画像の垂直方向の画素ライン毎に白の画素数を計数して、垂直方向における白の画素数が所定値以上の範囲を検出し、検出した範囲を水平方向にスキャンして、前記白の画素の領域を検出するようにしてもよい。
前記画像処理部は、前記撮影画像が二値化された画像における輝度境界を前記溶融池の輪郭線として検出し、前記ワイヤ先端位置から左右それぞれに所定距離進んだ位置から下方向に走査を行い、前記溶融池の輪郭線に到達した点を、前記溶融池先端位置として検出するようにしてもよい。
前記画像処理部は、前記撮影画像における前記ワイヤ先端位置を基準とする所定領域のうち、輝度が所定の輝度閾値以下の領域全体を、水平方向の２辺と垂直方向の２辺とで囲む矩形のうち最少の矩形である外矩形のサイズを、溶滴のサイズとして検出するようにしてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、溶接方法は、溶接対象物の溶接個所に向けて設置された電極と溶接ワイヤとの撮影画像における前記電極の先端位置である電極先端位置と、前記撮影画像における開先の位置である開先位置と、前記撮影画像における前記溶接ワイヤの先端位置であるワイヤ先端位置と、前記撮影画像における溶融池の先端位置である溶融池先端位置と、を検出し、前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記電極の左右の位置制御を行い、前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行い、前記溶融池先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接ワイヤの位置制御を行う処理を含む。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、撮影部に、溶接対象物の溶接個所に向けて設置された電極と溶接ワイヤとを撮影させる制御を行わせ、前記撮影部の撮影画像における前記電極の先端位置である電極先端位置と、前記撮影画像における開先の位置である開先位置と、前記撮影画像における前記溶接ワイヤの先端位置であるワイヤ先端位置と、前記撮影画像における溶融池の先端位置である溶融池先端位置と、を検出させ、前記電極先端位置、及び、前記開先位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記電極の左右の位置制御を行わせ、前記電極先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接個所の位置に対する前記溶接ワイヤの左右の位置制御を行わせ、前記溶融池先端位置、及び、前記ワイヤ先端位置に基づいて、前記溶接ワイヤの位置制御を行わせる、ためのプログラムである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図７は、アーク電流がベース電流のタイミングで撮影部１３０が撮影した画像の例を示す図である。アーク電流がベース電流のタイミングで撮影部１３０が撮影を行った場合、図７の例のように、画像がアーク光の影響を比較的受けにくくなる。
シャッタースピードの場合と同様、溶接制御装置２００が、撮影タイミングに基づいて画像を使い分けるようにしてもよい。具体的には、溶接制御装置２００が、アーク電流がピーク電流のタイミングで撮影された画像では溶融池先端位置Ｐ１４を検出し、アーク電流がベース電流のタイミングで撮影された画像では電極先端位置Ｐ１１、ワイヤ先端位置Ｐ１２及び開先位置Ｐ１３を検出するようにしてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図１３は、画像処理部２９２が検出する直線の例を示す図である。
図１２のステップＳ４１３で、画像処理部２９２は、電極１１０の先端部の輪郭の直線である線Ｌ１１および線Ｌ１２を抽出する。
図１２のステップＳ４１４で、画像処理部２９２は、線Ｌ１１と線Ｌ１２との交点である点Ｐ２１から画像を上方に走査して、輝度値が所定の閾値以上の画素の位置を電極先端位置Ｐ１１として検出する。