JP2002178148A

JP2002178148A - アーク溶接における溶け落ち検出方法

Info

Publication number: JP2002178148A
Application number: JP2000382524A
Authority: JP
Inventors: Takashi Suganuma; 隆司菅沼; Takashi Murozaki; 隆室崎; Keizo Joko; 敬三上甲; Takashi Anmen; 隆史安面; Satoshi Takada; 高田　　智; Tei Kawagoe; 禎川越
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、アーク溶接における溶け落ち現象
を、発生と同時に確実に検出することを目的とする。【解決手段】被溶接材をアーク溶接する際の溶け落ち
の検出に際して、常時アーク電圧を監視してアーク電圧
が所定のしきい値を超えたか否か判定し、しきい値を超
えた時に溶け落ち発生と見なして、この時点に同期して
ライト照射の指示を送出し、ライトの照射と同期して、
ＣＣＤカメラによりアーク溶接部分を撮像し、撮像した
画像に基づいて溶け落ち発生を検出するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアーク溶接における
溶け落ち検出方法に関し、特に溶け落ち現象を、発生と
同期して確実に検出することができる溶け落ち検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接において、重大な溶接不良で
ある溶け落ちをリアルタイムに検出する方法が幾つか提
案されている。例えば、特開昭６３−２５２６７４号公
報（「アーク溶接における溶け落ち検出方法」）では、
溶接部分の上方にテレビカメラを設置して溶接状況（ア
ーク光の形状）を撮像し、通常の溶接時は強烈なアーク
光のために輪郭しか識別できないが、溶け落ちが生じる
と、溶け落ち部の輪郭が輝く特徴を利用して、アーク光
及び溶け落ちた部分の光が特異な形状を呈した個所を解
析することにより溶け落ちを検出する方法を開示してい
る。

【０００３】図４は上記の従来の検出方法を実施するた
めのトーチとカメラの関係の説明図であり、図５は上記
の従来の検出方法の説明図である。図４において、１１
はトーチ、１２はテレビカメラ、１３はワイヤ、１４及
び１５は被溶接材、１６はビードである。図示のよう
に、被溶接材１４，１５との溶接部分をテレビカメラ１
２によりアーク光の形状を撮像する。そして、図５に示
すように、撮像した画像について、図示の矢印方向にラ
イン走査を繰り返し、黒が連続した後、白の連続（アー
ク部）、黒の連続（溶け落ち部）、白の連続（溶け落ち
で強く輝いている部分）を検出することで溶け落ちを検
出する。この際に、予め実験により求めた定数ａ，ｂ，
ｃを設定し、白の連続（アーク部）を定数ａと比較し、
黒の連続（溶け落ち部）を定数ｂと比較し、白の連続
（溶け落ちで強く輝いている部分）を定数ｃと比較し、
各々、これらの定数を超えている場合に、「連続してい
る」と判定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、溶け落ち現象の発生時に、溶け落
ち部分の輪郭の輝きがほんの一瞬であり（即ち、図５の
「白の連続（溶け落ちで強く輝いている部分）」に対応
する）、テレビカメラで撮像した後に、所定の溶け落ち
検出アルゴリズムにより溶け落ちを検出しているので、
溶け落ちの発生時点と全く同期しない非同期な検出とな
り、最悪の場合では、溶け落ちを見逃すという問題があ
った。

【０００５】そこで、本発明の目的は、このような従来
の問題に鑑み、アーク溶接における溶け落ち現象を、発
生と同時にリアルタイムに確実に検出する方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１，２及び３の発
明によれば、被溶接材をアーク溶接する際の溶け落ちの
検出に際して、常時アーク電圧を監視してアーク電圧が
所定のしきい値を超えたか否か判定し、しきい値を超え
た時に溶け落ち発生と見なして、この時点に同期してラ
イト照射の指示を送出し、ライトの照射と同期して、Ｃ
ＣＤカメラによりアーク溶接部分を撮像し、撮像した画
像に基づいて溶け落ち発生を検出するようにしたので、
溶け落ち現象の発生と同時にリアルタイムに確実に検出
することができると共に、溶接不良の対策を迅速にとる
ことができる。また、検出した画像を保存することによ
り、さらに詳しく分析することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によるアーク溶接における
溶け落ち検出方法は、溶け落ち現象が発生するときに、
アーク電圧が急激に変化することに着目し、アーク溶接
中は、このアーク電圧を常時モニターし、アーク電圧が
急激に変化したときを溶け落ち発生の同期タイミングと
し、このタイミングで溶接部分の上方に設置した光電受
光素子（例えばＣＣＤカメラ）により溶接部分を撮像
し、溶け落ち個所を検出する。

【０００８】ところで、アーク電圧が変化する原因に
は、上述した溶接部分の溶け落ち現象以外にも種々考え
られる。即ち、被溶接部分の表面に凹凸がある場合、ア
ークの放射が強いため溶接部分が波立つ場合、及び溶接
部分の周辺にアークが飛んだ場合、等である。このよう
な場合には、アーク長が変化するので、それに伴いアー
ク電圧が変化する。

【０００９】このように、アーク電圧の変化には種々の
状況が考えられるので、「アーク電圧の変化が溶け落ち
の発生」と一義的に決めることはできず、このようにす
ると溶け落ち検出を不正確なものとしてしまう。そこ
で、本発明では、アーク溶接中の溶け落ち現象を確実に
検出するために、アーク電圧の変化を、まず溶け落ち発
生の「高い可能性」として捉え、その後に、アーク電圧
の変化に同期して撮像した溶接部分の画像を分析して溶
け落ちが発生したか否かを最終的に判定する。判定の結
果、溶け落ちが発生していれば、溶接不良としてその時
点で溶接作業を中止する。

【００１０】以下、本発明の実施形態を図面にそって具
体的に説明する。図１は、本発明のアーク溶接における
溶け落ち検出方法を適用するシステムの要部構成図であ
る。図中、１はトーチ、２はワイヤ、３は被溶接材、４
はアーク、５はビード、６はＣＣＤカメラ、７はライ
ト、８はアーク電圧モニターユニット、９は画像処理装
置、１０は外部記憶装置、である。

【００１１】図示のように、トーチ１からワイヤ２を送
り出しながら被溶接材３がアーク溶接される。アーク電
圧モニターユニット８（以下、モニターユニット８）は
このようなアーク溶接中、アーク電圧を常時監視してい
る。モニターユニット８が急激なアーク電圧の変化を検
出すると、画像処理装置９に溶け落ち検出の指示を送出
し、画像処理装置９からの指示により、ライト７はアー
ク光以上の照度で溶接部分を照射するとともに、同時に
ＣＣＤカメラ６により溶接部分を撮像し、撮像された画
像が画像処理装置９に入力され、画像処理装置９により
溶け落ちの有無を検出する。そして、このときの溶け落
ちの画像は外部記憶装置１０に保存される。

【００１２】図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明によるアー
ク電圧の急激な変化を検出する方法の説明図である。
（Ａ）に示すように、アーク電圧Ｖは、溶接が開始され
ると、微小変化があるものの、ほぼ一定電圧で時間的に
推移する（Ｔ）。しかし、溶け落ちが発生すると、図示
のＭ部のように、一時的に電圧が上昇し、しきい値Ｔｈ
を超えることになる。このときが溶け落ち発生の時間で
ある。なお、（Ｂ）は、モニターユニット８での検出を
容易にするために、アーク電圧Ｖを微分して表示したも
のである。また、しきい値Ｔｈは、多くの実験により良
／不良を判定し設定した値である。

【００１３】図３は、本発明による溶け落ち検出方法の
処理フローチャートである。本発明では、モニターユニ
ット８により、常時アーク電圧を監視する（Ｓ１）。モ
ニターユニット８が急激なアーク電圧の変化を検出し、
しきい値Ｔｈを超えたか否か判定し（Ｓ２）、超えたと
判定すると（ＹＥＳ）、溶け落ち発生と見なして指示を
画像処理装置９に送出する（Ｓ３）。画像処理装置９
は、この指示に同期して直ちにライト７をアーク光以上
の照度で照射するように指示し（Ｓ４）、さらに、この
照射に同期してＣＣＤカメラ６を作動して撮像するよう
に指示する（Ｓ５）。そして、ＣＣＤカメラ６で撮像さ
れた画像が画像処理装置９に入力され、その画像から溶
け落ちを検出し（Ｓ６）、溶け落ち発生と認定して溶接
不良の対策をとる（Ｓ７）。そして、さらに詳細に分析
するために、検出された画像を外部記憶装置１０に保存
する（Ｓ８）。

【００１４】このように、アーク溶接中は、このアーク
電圧を常時モニターし、アーク電圧が急激に変化したと
きは、これに同期して溶接部分の上方に設置したＣＣＤ
カメラにより溶接部分を撮像し、撮像した画像から判定
するので溶け落ちをリアルタイムに検出することができ
る。さらに、保存した撮像画像を詳しく分析し、現物の
被溶接材との比較から、溶接条件を容易に決定できるば
かりか、さらに溶接強度の不良、外観不良等の検討にも
利用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーク溶接における溶け落ち検出方法
を適用するシステムの要部構成図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は、本発明によるアーク電圧の
急激な変化を検出する方法の説明図である。

【図３】本発明による溶け落ち検出方法の処理フローチ
ャートである。

【図４】従来の検出方法を実施するためのトーチとカメ
ラの関係の説明図である。

【図５】図４に示す従来の検出方法の説明図である。

【符号の説明】

１…トーチ２…ワイヤ３…被溶接材４…アーク５…ビード６…光電受光素子７…ライト８…溶接モニターユニット９…画像処理装置１０…外部記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上甲敬三愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者安面隆史愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者高田智愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者川越禎愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接材をアーク溶接する際の溶け落ち
検出方法において、常時アーク電圧を監視して、前記アーク電圧が所定のし
きい値を超えたか否か判定し、前記判定の結果、前記しきい値を超えた時に溶け落ち発
生と見なして指示を送出し、前記指示に同期して、光電受光素子によりアーク溶接部
分を撮像し、前記撮像した画像に基づいて溶け落ち発生を検出する、ことを特徴とするアーク溶接における溶け落ち検出方
法。
【請求項２】前記指示を送出する時点に同期してライ
ト照射の指示を送出する請求項１に記載の溶け落ち検出
方法。
【請求項３】前記撮像した画像が、外部記憶装置に保
存される請求項１に記載の溶け落ち検出方法。