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JP2003260571A - Friction stir welding method - Google Patents

Friction stir welding method

Info

Publication number
JP2003260571A
JP2003260571A JP2002063941A JP2002063941A JP2003260571A JP 2003260571 A JP2003260571 A JP 2003260571A JP 2002063941 A JP2002063941 A JP 2002063941A JP 2002063941 A JP2002063941 A JP 2002063941A JP 2003260571 A JP2003260571 A JP 2003260571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
line
joining
friction stir
aluminum alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002063941A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Yamashita
政一郎 山下
Masayuki Inuzuka
雅之 犬塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002063941A priority Critical patent/JP2003260571A/en
Publication of JP2003260571A publication Critical patent/JP2003260571A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】突き合わせ面にできる接合線の長手方向に沿う
曲がりに対し、当該接合線を摩擦撹拌接合工具が正確に
追跡できるようにして、接合部に接合不良が生じないよ
うにする。 【解決手段】接合するアルミニウム合金押し出し型材1
の上端部の角部11に半径0.3〜0.7mmの丸みを
設け、その型材1を相互に突き合わせ、接合部6の上方
部にできる幅広の溝を真上から照明光を照射しながら、
その接合部6をCCDカメラで真上から撮影し、CCD
カメラで撮影された接合線の影10の映像を画像処理装
置で画像処理し、画像中の接合線の基準線からのずれ量
を演算手段で演算して、上記ずれ量をサーボアンプに伝
送してサーボモータをフィードバック制御して摩擦撹拌
接合工具を接合線の隙間10中心に正確に追跡させる。
(57) [abstract] (with correction) [Problem] For a bending along a longitudinal direction of a joining line formed at a butt surface, a friction stir welding tool can accurately track the joining line, and poor joining at a joining portion. Should not occur. SOLUTION: An extruded aluminum alloy material to be joined 1
A round shape having a radius of 0.3 to 0.7 mm is provided at the corner 11 at the upper end of the joint, the molds 1 are abutted with each other, and a wide groove formed above the joint 6 is irradiated with illumination light from directly above. ,
The junction 6 is photographed from directly above with a CCD camera,
The image of the shadow 10 of the joint line photographed by the camera is image-processed by the image processing device, the shift amount of the joint line in the image from the reference line is calculated by the calculating means, and the shift amount is transmitted to the servo amplifier. Then, the servo motor is feedback-controlled so that the friction stir welding tool is accurately traced to the center of the gap 10 of the welding line.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム合金押
し出し型材などを突き合わせて摩擦撹拌接合する接合工
具で、突き合わせ接合線を追跡させる摩擦撹拌接合方法
に関するものであり、接合線の映像が鮮明に撮影される
ようにすることにより、接合工具の接合線の追跡エラー
の発生を確実に防止して、接合線追跡エラーによる接合
不良を未然に回避することができるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction stir welding method for tracing a butt joint line with a welding tool for abutting friction stir welding of aluminum alloy extruded mold materials, etc. By doing so, it is possible to reliably prevent the occurrence of a joining line tracking error of the joining tool, and to avoid a joining failure due to a joining line tracking error.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、鉄道車両の側板、床板などに使
われるアルミニウム合金の板材、押し出し型材などは、
その接合継手は極めて長いものである。そのために、こ
のような長尺の板材などを押し出し成形すると、成形さ
れた板材などは長手方向に微妙に変形する。この板材を
互いに突き合わせて摩擦撹拌接合するには、板材の突き
合わせ側面は反対から、例えば裏面に突出したリブを押
して、突き合わせ面の隙間がほとんどない状態に締め付
け、この状態で仮付けを行う。しかし、その接合線は板
材の成形時にできる微妙な長手方向の変形がある場合、
組みあわせる相手側の都合で、型材を強制的に曲げた状
態で接合する場合に、その突き合わせ面が様々な曲線を
描く。このような曲りのある突き合わせ接合線を接合工
具で正確に追跡させることは容易ではなく、このために
光学的倣いを採り入れて追跡させるようにしているが、
図7に示すように板材の表面には板材の製造時などにで
きる筋状(細い黒い線)の傷が沢山あり、特に仮付けし
た箇所などにおいては接合線が途切れるように不鮮明に
なることから、仮付けした箇所を通過した直後におい
て、接合線と傷の線との識別が困難になり、接合線に対
する倣いが上手くいかず、そのため接合工具は接合線か
ら頻繁にずれ、その度に作業を中断して軌道修正をせざ
るを得なくなる。そこで、突き合わせ接合線を光学的に
検出しながら追跡させるには、まず、突き合わせ面の影
を画像上で確実に捕らえなければならない。しかし、そ
の突き合わせ面は、微小、あるいはゼロに設定すること
が望ましいため、突き合わせ面の影が不鮮明、あるいは
不明となるので、接合線を確実に捕らえてこれを正確に
追跡することは極めて困難である。特に仮付けしたとこ
ろにおいては、接合線が恰も途切れたかのようになるこ
とから、上記のようにこの仮付け位置を通過した際に、
板材表面にできている筋状の傷を接合線として誤って捕
らえて、その傷線を追跡するようになる恐れがある。ま
た、CCDカメラの映像として突き合わせ面によってで
きる接合線の影をできるだけ鮮明に捕らえ、それを画像
処理して倣いをかけるわけであるが、接合線の隙間がゼ
ロの場合は、接合線を連続した線として捕らえることが
できない場合があり、例えば、板材の突き合わせ面の角
が微小Rになっていて、当該微小Rによる幅0.05m
m程度の溝が形成されている場合であっても、接合線を
図5のような位置からCCDカメラで撮影するもので
は、図6に示すように接合線を鮮明な映像線として捕ら
えることができず、他方、板材表面の微細な筋状の傷の
影や特に仮付けしたところにできている傷線の影との判
別が容易ではない。他方、上記接合線を正確に追跡させ
るには、接合線をある程度の太い黒線として鮮明に捕ら
え、これを画像処理して追跡させることが必要である。
2. Description of the Related Art For example, aluminum alloy plate materials, extruded mold materials and the like used for side plates and floor plates of railway vehicles are
The joint is extremely long. Therefore, when such a long plate material is extruded, the formed plate material is slightly deformed in the longitudinal direction. In order to bring the plate materials into contact with each other by friction stir welding, for example, ribs projecting from the back surface are pressed from opposite sides of the plate materials, and the plate materials are tightened so that there is almost no gap between the contact surfaces, and temporary attachment is performed in this state. However, if there is a subtle deformation in the longitudinal direction that can be made when the plate material is molded,
Due to the convenience of the mating partner, when the mold materials are forcibly bent and joined together, the abutting surfaces draw various curves. It is not easy to accurately track such a curved butt joint line with a welding tool, and for this reason an optical profile is adopted for tracking.
As shown in Fig. 7, there are many streaky (thin black lines) scratches on the surface of the plate material, such as when the plate material is manufactured. , Immediately after passing through the temporarily attached part, it becomes difficult to distinguish the joining line from the scratched line, and the copying to the joining line does not work well, so the welding tool frequently deviates from the joining line, and the work is done each time. There is no choice but to stop and correct the trajectory. Therefore, in order to trace the butt joint line while optically detecting it, first, the shadow of the butt face must be reliably captured on the image. However, it is desirable to set the abutting surface to be minute or zero, so the shadow of the abutting surface becomes unclear or unclear, so it is extremely difficult to reliably capture the joining line and accurately track it. is there. In particular, when temporarily attached, the joining line seems to be interrupted, so when passing through this temporary attachment position as described above,
There is a risk that streak-like scratches on the surface of the plate will be mistakenly caught as a joining line and the scratches will be traced. Also, the shadow of the joining line formed by the abutting surfaces is captured as sharply as the image of the CCD camera, and the image is processed to make a copy. However, when the gap between the joining lines is zero, the joining lines are continuous. It may not be possible to capture it as a line, and for example, the corner of the abutting surface of the plate material is a minute R, and the width of the minute R is 0.05 m.
Even if a groove of about m is formed, if the joining line is photographed by the CCD camera from the position shown in FIG. 5, the joining line can be captured as a clear image line as shown in FIG. On the other hand, on the other hand, it is not easy to discriminate the shadow of a fine streak-like scratch on the surface of the plate material or the shadow of a scratch line formed especially on a temporarily attached place. On the other hand, in order to accurately trace the joining line, it is necessary to clearly capture the joining line as a thick black line to some extent, and perform image processing to trace this.

【0003】[0003]

【解決しようとする課題】この発明の課題は、上記の問
題を解消して、アルミニウム合金の板材、押し出し型材
などを突き合わせてできる接合線をCCDカメラで鮮明
に撮影しながら、接合工具が接合線を正確に追跡できる
ようにすることを目的とし、接合線のCCDカメラによ
る映像上の影を画像処理して、接合線を正確に追跡でき
るように、全長に亘って接合線を明瞭な線として捕らえ
られるように、接合線の検出方法を工夫することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to make a CCD camera clearly photograph a joining line formed by abutting an aluminum alloy plate material, an extrusion die material, etc. For the purpose of accurately tracking the bond line, the shadow of the bond line on the image from the CCD camera is image-processed so that the bond line can be traced accurately so that the bond line is a clear line over the entire length. It is to devise the method of detecting the joining line so that it can be captured.

【0004】[0004]

【問題を解決するために講じた手段】[Measures taken to solve the problem]

【解決手段1】上記課題を解決するために講じた手段1
は、摩擦撹拌接合工具のXYZ方向位置をサーボモータ
によって制御しつつ、上記接合工具でアルミニウム合金
押し出し型材相互の突き合わせた接合部の接合線を追跡
して接合を行う摩擦撹拌接合方法を前提として、次の
(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)によって構成されるも
のである。 (イ)突き合わせて接合するアルミニウム合金押し出し
型材の上端角部に半径0.3〜0.7mmの丸みを設け
たアルミニウム合金押し出し型材を相互に突き合わせ、
その突き合わせ部に上記上端角部の丸み部分による幅広
の溝を形成し、(ロ)上記突き合わせ部に真上から照明
光を照射してCCDカメラで真上から撮影し、(ハ)C
CDカメラで撮影された上記溝の線の影の映像を画像処
理装置で画像処理し、画像中の上記溝の線の画像上の基
準線からのずれ量を演算し、(ニ)上記ずれ量をサーボ
アンプに伝送してサーボモータをフィードバック制御し
て接合工具で接合線を追跡させること。
Means for Solving Problem 1 Means taken for solving the above problems
Is a friction stir welding method in which the XYZ position of the friction stir welding tool is controlled by a servomotor, and the welding line is used to trace the welding lines of the welded portions where the aluminum alloy extruded die members are abutted to each other by the welding tool. It is composed of the following (a), (b), (c), and (d). (A) Aluminum alloy extruded molds having a radius of 0.3 to 0.7 mm provided at the upper end corners of the aluminum alloy extruded molds to be joined together by abutting against each other,
A wide groove is formed at the abutting portion by the rounded portion of the upper end corner. (B) Illumination light is applied to the abutting portion from directly above and an image is taken from directly above with a CCD camera.
The image of the shadow of the groove line photographed by the CD camera is image-processed by the image processing device, and the deviation amount of the groove line in the image from the reference line on the image is calculated. To the servo amplifier and feedback control the servo motor to trace the joining line with the joining tool.

【0005】[0005]

【作用】摩擦撹拌接合するアルミニウム合金押し出し型
材の上端の角部に半径R=0.3〜0.7mmの丸みを
形成し、当該アルミニウム合金押し出し型材相互を突き
合わせることで、突き合わせ端面が密着していて隙間が
ゼロであって、その突き合わせ上面には上記丸みによっ
て0.6mm以上の幅広で、ほぼ0.3mmの深さの溝
が形成される。そして、上記の丸み部によってできる溝
に真上から照明光を照射し、その真上からCCDカメラ
で撮影することで、その画像上に上記溝を鮮明に写し出
すことができる。そして、突き合わされたアルミニウム
合金押し出し型材の上記丸みの大きさはほぼ等しいか
ら、この丸みによる溝の中心は、左右の型材の突き合わ
せ面と一致する。また、丸みによる溝を真上から照明光
を照射し、これを真上から撮影するから、接合面の曲り
の有無など、被写部分の条件の如何にかかわらず、ほぼ
一定の強いコントラストで、上記溝の線を鮮明で太い影
としてCCDカメラで撮影することができる。また、接
合面近傍の表面には、アルミニウム合金押し出し型材の
成形加工時に無数の表面傷ができるが、これらの表面傷
は比較的浅く、その映像のコントラストは、上記溝の線
の映像のコントラストよりも相当に弱い。したがって撮
影画像について、これを画像処理装置で2値化処理する
場合、その閾値を適切な値にすることによって、上記の
表面傷は2値化処理された画像データから消去され、上
記溝の線の映像だけが2値化画像データとして残され
る。したがって、材料表面の加工傷の線の有無に関わら
ず、接合工具は上記溝の線を正確に追跡することができ
る。なお、仮付け部分においては画像データ上の溝の線
は消えるが、この間は別途の制御プログラムで概走しな
がら突き合わせ面を追跡させる。
[Function] By forming a roundness with a radius R of 0.3 to 0.7 mm at the corner of the upper end of the aluminum alloy extruded die member to be friction stir welded, and by abutting the aluminum alloy extruded die members to each other, the abutting end faces are in close contact with each other. However, the gap is zero, and a groove having a width of 0.6 mm or more and a depth of approximately 0.3 mm is formed on the butting upper surface by the roundness. Then, by illuminating the groove formed by the rounded portion with the illumination light from directly above and photographing the CCD light from directly above, the groove can be clearly projected on the image. Since the rounded sizes of the extruded aluminum alloy die members are substantially equal to each other, the centers of the grooves formed by the rounded portions coincide with the abutting surfaces of the left and right die members. In addition, since the illumination light is irradiated from directly above the groove formed by the roundness and the image is taken from directly above, regardless of the condition of the part to be photographed, such as the presence or absence of bending of the joining surface, with a substantially constant strong contrast, The line of the groove can be photographed with a CCD camera as a clear and thick shadow. In addition, in the surface near the joint surface, innumerable surface scratches are formed at the time of forming the aluminum alloy extrusion die material, but these surface scratches are relatively shallow, and the contrast of the image is more than that of the image of the groove line. Is also quite weak. Therefore, when the captured image is binarized by the image processing apparatus, the surface flaw is erased from the binarized image data by setting the threshold value to an appropriate value, and the line of the groove is removed. Only the image of is left as the binarized image data. Therefore, the welding tool can accurately trace the line of the groove regardless of the presence or absence of the line of the processing flaw on the material surface. Although the line of the groove on the image data disappears at the temporary attachment portion, the abutting surface is traced while roughly running by a separate control program during this time.

【0006】[0006]

【解決手段2】上記課題を解決するための手段2は、摩
擦撹拌接合工具のXYZ方向位置をサーボモータによっ
て制御しつつ、上記接合工具でアルミニウム合金押し出
し型材相互の突き合わせた接合部の接合線を追跡して接
合を行う摩擦撹拌接合方法を前提として、次の(イ)、
(ロ)、(ハ)、(ニ)によって構成されるものであ
る。 (イ)上記突き合わせて接合するアルミニウム合金押し
出し型材の上端角部に0.3〜0.7mmの面取りを
し、当該アルミニウム合金押し出し型材相互を突き合わ
せ、その突き合わせ部に上記面取り部分による幅広の溝
を形成し、(ロ)上記突き合わせ部に真上から照明光を
照射してCCDカメラで真上から撮影し、(ハ)CCD
カメラで撮影された上記溝の線の影の映像を画像処理装
置で画像処理し、画像中の上記溝の線の画像上の基準線
からのずれ量を演算し、(ニ)上記ずれ量をサーボアン
プに伝送してサーボモータをフィードバック制御して接
合工具で接合線を追跡させること。
Means 2 for solving the above problems is to control a position of an XYZ direction of a friction stir welding tool by a servomotor, and to use a welding tool to form a joining line of a joining portion where aluminum alloy extruded die members are butted to each other. Assuming the friction stir welding method of tracing and joining, the following (a),
It is composed of (b), (c) and (d). (A) The upper end corners of the aluminum alloy extruded die members to be joined by butting are chamfered by 0.3 to 0.7 mm, the aluminum alloy extruded die members are butted to each other, and a wide groove is formed at the butted portion by the chamfered portion. (B) Illumination light is applied to the abutting part from directly above and the image is taken from directly above with a CCD camera. (C) CCD
The image of the shadow of the line of the groove photographed by the camera is image-processed by the image processing device, the deviation amount of the groove line in the image from the reference line on the image is calculated, and (d) the deviation amount is calculated. Sending to a servo amplifier and feedback control of a servo motor to trace a joining line with a joining tool.

【0007】[0007]

【作用】解決手段2の作用は解決手段1の作用と同じで
ある。
The action of the solving means 2 is the same as that of the solving means 1.

【0008】[0008]

【実施態様1】実施態様1は、上記解決手段1、又は解
決手段2について、上記CCDカメラで撮影された接合
線の影の映像を画像処理装置で画像処理し、画像処理し
た画像中の上記溝の線のエッジ位置を演算して求め、当
該エッジ位置の画像上の基準線からのずれ量を演算し、
当該ずれ量をサーボアンプに伝送してサーボモータをフ
ィードバック制御することである。
Embodiment 1 In Embodiment 1, in the solving means 1 or the solving means 2, the image of the shadow of the joining line photographed by the CCD camera is image-processed by an image processing device, and the image in the image-processed image is processed. Calculate the edge position of the groove line, calculate the amount of deviation of the edge position from the reference line on the image,
That is, the shift amount is transmitted to the servo amplifier and the servo motor is feedback-controlled.

【0009】[0009]

【作用】CCDカメラによって接合する直前の上記溝の
線を撮影してこの画像を所定の閾値を基準にして2値化
処理することによって、画像データ上においてそのエッ
ジを鮮明に捕らえることができるから、2値化処理後の
画像データ上のエッジの位置の、画像上の基準線に対す
るずれ量を演算し、そのずれ量を基にして、接合工具が
正確に上記エッジを追跡するように、制御することがで
きる。
The edge of the groove can be clearly captured on the image data by photographing the line of the groove just before joining with the CCD camera and binarizing the image with a predetermined threshold as a reference. The deviation amount of the edge position on the image data after the binarization processing is calculated with respect to the reference line on the image, and based on the deviation amount, control is performed so that the welding tool accurately tracks the edge. can do.

【0010】[0010]

【実施の形態】次に、この発明の実施の形態について図
を参照しつつ説明する。この実施の形態は、厚さ4.5
mm、長さ20mのアルミニウム合金の板材1,1を突
き合わせ、その突き合わせた接合部6を摩擦撹拌接合す
るものであり、その接合は、直径5mmの接合ピン2を
回転速度1750rpm、前進速度600mm/min
にして行うものである。また、このアルミニウム合金の
板材1,1は、接合する前にその板材1,1の上端部の
角部11に、図2に示すような半径R=0.5mmの丸
み11aを形成し、突き合わせされた接合部6に幅広の
溝ができるようにし、しかも、その突き合わせ部6の上
方部が幅広の隙間10になるようにしたものである。ま
た、上記接合ピン2は、回転円筒体3に取付けられてお
り、回転円筒体3は、走行車輪4,4を設けた摩擦撹拌
接合工具Mを構成する枠体5の下部に回転自在に設けら
れている。上記枠体5には、進行方向前方側上方の所定
の位置に、接合部(上記隙間10)にその真上から照明
光を照射する照明燈7と接合部6の接合線を真上から撮
影するCCDカメラ8とを備え付けた支持部材9が取付
けられている。そして、この照明燈7は、上記のとおり
接合部6を真上から照射できるように配置されており、
CCDカメラ8は、その照明燈7によって照明光を照射
された位置の接合部6を真上から撮影するように配置さ
れている。このCCDカメラ8と接合ピン2との間の水
平距離Lは200mmであるが、この距離は余り短かく
しなくとも接合ピン2に接合線を正確に追跡させる上で
は特に不都合はない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment has a thickness of 4.5.
The aluminum alloy plate materials 1 and 1 having a length of 20 mm and a length of 20 mm are butted against each other, and the abutted joints 6 are friction stir welded. The welding is performed by using a welding pin 2 having a diameter of 5 mm at a rotation speed of 1750 rpm and an advance speed of 600 mm min
This is what you do. Further, the aluminum alloy plate materials 1 and 1 are formed with a rounded portion 11a having a radius R = 0.5 mm as shown in FIG. A wide groove is formed in the joined portion 6 formed, and a wide gap 10 is formed above the butting portion 6. The welding pin 2 is attached to the rotary cylinder 3, and the rotary cylinder 3 is rotatably provided below the frame 5 that constitutes the friction stir welding tool M provided with the traveling wheels 4 and 4. Has been. An image of the joining line of the illumination lamp 7 and the joining portion 6 which illuminates the joining portion (the gap 10) with illumination light from directly above the predetermined position on the front side in the traveling direction of the frame body 5 is taken from directly above. A support member 9 equipped with a CCD camera 8 is attached. Then, the illumination lamp 7 is arranged so that the joint portion 6 can be illuminated from directly above, as described above.
The CCD camera 8 is arranged so as to take an image of the junction 6 at a position where the illumination light is emitted from the illumination lamp 7 from directly above. The horizontal distance L between the CCD camera 8 and the joining pin 2 is 200 mm, but there is no particular inconvenience in allowing the joining pin 2 to accurately follow the joining line without making this distance too short.

【0011】また、摩擦撹拌接合工具Mは、接合される
上端部の角部に丸み11aを設けたアルミニウム合金板
材1の突き合わせた接合部(又は接合線)6に沿って移
動する。このとき、上記照明燈7で接合部6の幅広の溝
に向けて照射し、光度の低い反射光を上記CCDカメラ
8で真上から撮影して、その映像を画像処理装置に順次
取り込む。画像処理装置に取り込まれた画像の範囲は、
進行方向に3mm、幅方向に20mm程度のものであ
る。この画像において接合部6の隙間10、即ち、上端
部の角部に形成した丸みが突き合わさって形成される溝
の線は、図3(写真撮影したもの、進行方向に3mm、
幅方向に20mm範囲を撮影した映像)のようにその撮
影画像に鮮明に現れる。この図3で見られるように、突
き合わせ端面上端の角部に設けた0.5mmの丸み11
aによる幅広で、中心深さがほぼ0.5mmの溝が形成
されていることによって、コントラストが比較的強くて
鮮明な画像として太い線が撮影される。他方、突き合わ
せ面近傍の表面傷も同様に撮影されるが、この例におけ
るアルミニウム合金板材の表面傷の線の映像のコントラ
ストは、最大でも上記溝の線の映像のコントラストの2
%未満であることが計測結果から明らかである。
Further, the friction stir welding tool M moves along the abutted welded portion (or welded line) 6 of the aluminum alloy sheet 1 having rounded portions 11a at the corners of the upper end to be welded. At this time, the illumination lamp 7 irradiates the wide groove of the joint portion 6, the reflected light having low luminous intensity is photographed from directly above by the CCD camera 8, and the images are sequentially taken into the image processing apparatus. The range of the image captured by the image processing device is
It is about 3 mm in the traveling direction and about 20 mm in the width direction. In this image, the gap 10 of the joint portion 6, that is, the line of the groove formed by abutting the roundness formed at the corner of the upper end is shown in FIG. 3 (photographed, 3 mm in the traveling direction,
The image clearly appears in the captured image, such as an image of a 20 mm range captured in the width direction. As can be seen in FIG. 3, a 0.5 mm roundness 11 provided at the corner of the upper end of the butt end face.
Since a groove having a width of a and a center depth of approximately 0.5 mm is formed, a thick line is captured as a clear image with a relatively high contrast. On the other hand, although the surface flaw near the abutting surface is also photographed in the same manner, the contrast of the image of the line of the surface flaw of the aluminum alloy plate material in this example is at most 2 that of the image of the groove line.
It is clear from the measurement results that it is less than%.

【0012】そこで、CCDカメラによる撮影画像を、
上記溝の線の画像のコントラストを100とするとき、
55の閾値を基準にしてこの撮影画像を2値化処理する
と、上記溝による線が黒い太線12として現れる。他
方、アルミニウム合金板材1の端部表面の傷などによる
他の線は、全て消去される。したがって、画像処理され
た画像データ上には上記溝の線12だけが画像処理デー
タとして取り出される。接合線を追跡する場合は、画像
処理データ上の上記線の中心を演算して、この中心とC
PUが備えている基準位置との比較で、上記線を追跡さ
せることもできるが、2値化して画像データ上の線のエ
ッジの位置をCPUの基準と比較して、これを追跡する
ように制御する。なお、この追跡制御技術それ自体は誘
導線による一般的な誘導制御技術の応用にすぎない。
Therefore, the image taken by the CCD camera is
When the contrast of the image of the groove line is 100,
When this photographed image is binarized based on the threshold value of 55, the line formed by the groove appears as a black thick line 12. On the other hand, all other lines due to scratches on the end surface of the aluminum alloy sheet 1 are erased. Therefore, only the groove line 12 is extracted as image processing data on the image processed image data. When tracing the joining line, the center of the above line on the image processing data is calculated and C
The above line can be traced by comparison with the reference position provided in the PU, but the position of the edge of the line on the image data is compared with the reference of the CPU so as to be traced. Control. The tracking control technique itself is merely an application of a general guide control technique using a guide wire.

【0013】なお、板材上端部の角部11に半径R=
0.5mmの丸みを付けたアルミニウム合金板材1,1
について、接合ピン2が接合線を追跡する追跡精度を実
際に確認したが、それは、アルミニウム合金板材1、1
端部の長手方向の変形による接合線の曲がりの有無に関
わりなく、CCDカメラ8で撮影される接合線の撮像は
接合線の長さが20mと長いにも拘わらず、ほぼ一定の
コントラストで鮮明に撮し出され、突き合わせ面に対す
る接合ピンの追跡誤差はほとんどゼロであり、隙間中心
に対する接合ピンのずれによる接合不良ヶ所は全くない
ことが確認された。
In addition, the radius R =
Aluminum alloy plate 1,1 with 0.5mm roundness
The actual tracking accuracy of the joining pin 2 tracing the joining line was confirmed for the aluminum alloy plate materials 1, 1
Irrespective of whether or not the joining line is bent due to the deformation of the end portion in the longitudinal direction, the image of the joining line taken by the CCD camera 8 is clear with a substantially constant contrast despite the length of the joining line being as long as 20 m. It was confirmed that the tracking error of the joining pin with respect to the abutting surface was almost zero, and there was no joint failure due to the displacement of the joining pin with respect to the center of the gap.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上のとおり、この発明は、アルミニウ
ム合金板材などを互いに突き合わせて接合するのに、接
合される端部の角部に丸みあるいは面取りを付け、その
部分の突き合わせた接合部の上面に所定幅、所定深さの
溝を形成して、その接合部に真上から照明光を照射し、
これをCCDカメラで真上から撮影することで、これ
を、所定幅で所定のコントラストの鮮明な線の影として
確実に撮影することができる。そして、これを画像処理
することで、表面傷などによる画像上の他の線を消去
し、上記の溝の線だけを画像データとして残し、これに
基づいて接合線を確実に追跡させることができる。上記
のとおりの画像データに基づいて接合ピンを接合線に追
跡させるものであるから、表面傷、仮付けによる接合線
欠損の有無に関わらず、接合ピンによって接合線を正確
に追跡させることができ、したがって、接合線から接合
ピンがずれることによる接合不良を確実に回避すること
ができる。さらに、アルミニウム合金板材端部の角部に
丸みあるいは面取りを付けるだけなので、そのための特
別なコスト増はほとんどない。
As described above, according to the present invention, when aluminum alloy sheet materials and the like are butted against each other and joined, the corners of the joined ends are rounded or chamfered, and the upper surface of the butted joint part is joined. Form a groove with a predetermined width and a predetermined depth on the joint, and irradiate the joining portion with illumination light from directly above,
By photographing this from directly above with a CCD camera, it can be reliably photographed as a shadow of a clear line having a predetermined width and a predetermined contrast. Then, by subjecting this to image processing, other lines on the image due to surface scratches and the like can be erased, and only the line of the above groove is left as image data, and the joining line can be reliably traced based on this. . Since the joining pin is traced to the joining line based on the image data as described above, the joining pin can accurately trace the joining line regardless of the presence or absence of the joining line defect due to surface scratch or temporary attachment. Therefore, it is possible to surely avoid the defective joint due to the displacement of the joint pin from the joint line. Further, since the corners of the end portions of the aluminum alloy plate material are simply rounded or chamfered, there is almost no special increase in cost for that purpose.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】はこの発明の摩擦撹拌接合方法によってアルミ
ニウム合金板材を摩擦撹拌接合工具で接合している状態
を示す概念的な斜視図である。
FIG. 1 is a conceptual perspective view showing a state in which aluminum alloy sheet materials are joined by a friction stir welding tool by the friction stir welding method of the present invention.

【図2】はこの発明の端部の角部に丸みを付けたアルミ
ニウム合金板材相互を突き合わせた状態を示す概略拡大
斜視図である。
FIG. 2 is a schematic enlarged perspective view showing a state in which aluminum alloy sheet materials having rounded corners of the present invention are butted against each other.

【図3】はこの発明で実施されるアルミニウム合金板材
を互いに突き合わせ、その突き合わせによってできる接
合線の一部をCCDカメラで撮影した撮像である。
FIG. 3 is an image obtained by abutting the aluminum alloy plate materials embodied in the present invention with each other and photographing a part of the joining line formed by the abutting with a CCD camera.

【図4】は従来の画像処理システムのブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional image processing system.

【図5】は従来の摩擦撹拌接合装置の概略側面図であ
る。
FIG. 5 is a schematic side view of a conventional friction stir welding apparatus.

【図6】は従来より実施されている板材を互いに突き合
わせ、その突き合わせによってできる接合線の一部をC
CDカメラで斜め方向から撮影した撮像である。
[FIG. 6] is a view showing that the conventional plate members are butted against each other, and a part of the joining line formed by the butting is C
It is an image captured from a diagonal direction with a CD camera.

【図7】は押し出し板材相互を突き合わせて万力などで
押しつけ、その突き合わせ接合部の所定箇所を仮付けし
た状態の一部を示す概略平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view showing a part of a state where the extruded plate members are abutted against each other and pressed against each other with a vise, and a predetermined portion of the butt joint is temporarily attached.

【符号の説明】 M:摩擦撹拌接合工具 1:アルミニウム合金板材 2:接合ピン 3:回転円筒体 4:走行車輪 5:枠体 6:接合部 7:照明燈 8:CCDカメラ 9:支持部材 10:接合線隙間(接合線の影) 11:角部 11a:丸み 12:溝の線[Explanation of symbols] M: Friction stir welding tool 1: Aluminum alloy plate material 2: Joining pin 3: rotating cylinder 4: Traveling wheel 5: frame 6: junction 7: Lighting 8: CCD camera 9: Support member 10: Bond line gap (shadow of bond line) 11: Corner 11a: roundness 12: Groove line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E067 AA05 BG00 CA05 DA13 DC08 EA08 EC01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 4E067 AA05 BG00 CA05 DA13 DC08                       EA08 EC01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】摩擦撹拌接合工具のXYZ方向位置をサー
ボモータによって制御しつつ、上記接合工具でアルミニ
ウム合金押し出し型材相互の突き合わせ接合部の接合線
を追跡して接合を行う摩擦撹拌接合方法において、 突き合わせて接合するアルミニウム合金押し出し型材の
上端角部に半径0.3〜0.7mmの丸みを設けたアル
ミニウム合金押し出し型材を相互に突き合わせ、その突
き合わせ部に上記上端角部の丸み部分による幅広の溝を
形成し、 上記突き合わせ部に真上から照明光を照射してCCDカ
メラで真上から撮影し、 CCDカメラで撮影された上記溝の線の影の映像を画像
処理装置で画像処理し、画像中の上記溝の線の画像上の
基準線からのずれ量を演算し、 上記ずれ量をサーボアンプに伝送してサーボモータをフ
ィードバック制御して接合工具で接合線を追跡させるこ
とを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
1. A friction stir welding method in which the XYZ direction position of a friction stir welding tool is controlled by a servomotor, and the welding line is used to trace the joining line of the butt joints of the aluminum alloy extruded die members with each other. Aluminum alloy extruded mold members having a radius of 0.3 to 0.7 mm provided at the upper end corners of the aluminum alloy extruded mold members to be butt-joined are butted against each other, and a wide groove formed by the rounded portion at the upper end corner portion at the butted part. Image is formed by directly illuminating the abutting portion with illumination light from directly above, and the CCD camera captures the image from directly above. The image of the shadow of the groove line captured by the CCD camera is image-processed by an image processing device, and the image is processed. Calculate the amount of deviation of the groove line in the image from the reference line on the image, transmit the amount of deviation to the servo amplifier, and A friction stir welding method characterized in that the welding line is traced by a welding tool by controlling the welding.
【請求項2】摩擦撹拌接合工具のXYZ方向位置をサー
ボモータによって制御しつつ、上記接合工具でアルミニ
ウム合金押し出し型材相互の突き合わせ接合部の接合線
を追跡して接合を行う摩擦撹拌接合方法において、 上記突き合わせて接合するアルミニウム合金押し出し型
材の上端角部に0.3〜0.7mmの面取りをし、当該
アルミニウム合金押し出し型材相互を突き合わせ、その
突き合わせ部に上記面取り部分による幅広の溝を形成
し、 上記突き合わせ部に真上から照明光を照射してCCDカ
メラで真上から撮影し、 CCDカメラで撮影された上記溝の線の影の映像を画像
処理装置で画像処理し、 画像中の上記溝の線の画像上の基準線からのずれ量を演
算し、 上記ずれ量をサーボアンプに伝送してサーボモータをフ
ィードバック制御して接合工具で接合線を追跡させるこ
とを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
2. A friction stir welding method in which the XYZ positions of the friction stir welding tool are controlled by a servomotor, and the welding line is used to trace the joining lines of the butt joints of the aluminum alloy extruded die members to each other. Chamfering 0.3 to 0.7 mm at the upper end corners of the aluminum alloy extruded die members to be joined by butting, but abutting the aluminum alloy extruded die members to each other, and forming a wide groove by the chamfered portion at the butted portion, Illumination light is applied to the abutting portion from directly above and the image is taken from directly above by the CCD camera, and the image of the shadow of the line of the groove taken by the CCD camera is image-processed by the image processing device, and the groove in the image is processed. The amount of deviation of the line from the reference line on the image is calculated, and the above amount of deviation is transmitted to the servo amplifier to feedback control the servo motor. FSW method for causing to track the joint line in welding.
【請求項3】上記CCDカメラで撮影された接合線の影
の映像を画像処理装置で画像処理し、画像処理した画像
中の上記溝の線のエッジ位置を演算して求め、当該エッ
ジ位置の画像上の基準線からのずれ量を演算し、 当該ずれ量をサーボアンプに伝送してサーボモータをフ
ィードバック制御することを特徴とする請求項1又は請
求項2の摩擦撹拌接合方法。
3. A shadow image of a joining line photographed by the CCD camera is image-processed by an image processing device, and an edge position of the groove line in the image-processed image is calculated to obtain the edge position of the edge position. The friction stir welding method according to claim 1 or 2, wherein a deviation amount from a reference line on the image is calculated, the deviation amount is transmitted to a servo amplifier, and the servomotor is feedback-controlled.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007000876A (en) * 2005-06-21 2007-01-11 Kawasaki Heavy Ind Ltd Friction stir welding equipment
JP7190074B1 (en) 2022-03-30 2022-12-14 株式会社日立パワーソリューションズ FRICTION STIR WELDING APPARATUS AND WELD LINE POSITION CORRECTION METHOD

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