本發明專利技術的激光焊接的焊接位置檢測裝置，具有：拍攝裝置(5)，其隔開規定的時間間隔，對焊接鋼管(1)上照射焊接用激光(3)的照射部(4)及其周圍的焊接材料進行拍攝；圖像處理裝置(6)，其根據由拍攝裝置(5)取得的兩張以上的圖像，進行計算該圖像的各點平行移動的方向和量的圖像處理，由此確定出照射了焊接用激光(3)的照射部(4)的位置；以及顯示裝置(7)，其顯示由圖像處理裝置(6)確定出的照射了焊接用激光的照射部的位置。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
[0001 ] 本專利技術涉及以激光為集中熱源(concentrated heat source)對焊接材料(welding material)的接合部(縫部)(seam)進行焊接的激光焊接(laser beam welding)的焊接位置檢測裝置和焊接位置檢測方法。
技術介紹
作為焊接鋼管(welded steel pipe)的制造方法之一,存在如下制造工序:連續地提供鋼帶等并整形為圓筒狀(cylindrical)，使其兩邊緣接合并進行焊接，來制造鋼管制品。作為該制造工序中的焊接方法，多采用電阻焊接(ERW法)，但是近年來，利用了使用激光作為熱源的激光焊接法。半導體激勵激光器(semiconductor laser)和光纖激光器(Fiber laser)等、振蕩波長比現有的氣體振蕩的激光器(Gas laser)短的激光焊接機被開發出來，由此，在通過激光焊接法進行焊接時，難以產生因氣化的被焊接金屬與激光的相互作用而產生的等離子體等導致的效率下降。其結果是，激光焊接法的利用更加廣泛。然而，在該激光焊接法中，需要進行準確的定位，以使激光的照射位置(irradiation point)始終對準接合部。但是，在鋼帶的連續的整形工序中，由于生產線的條件或加熱的條件等，鋼帶的接合位置容易變動。因此，為了準確地控制激光的照射位置，一直以來，進行了連續地檢測激光焊接部處的激光的照射位置的方法的開發研究。作為激光焊接的焊接位置檢測方法，已知有利用視頻拍攝機直接觀察焊接部(激光照射部的附近)，來檢測接合部和熔融池的中心位置的方法(參照專利文獻I)。在該焊接位置檢測方法中，向焊接部照射來自外部照明的照明，將外部照明的位置設計為接合部被觀察為較暗而熔融池被觀察為較亮，并將觀察圖像的亮度模式二值化，來檢測接合部和熔融池的中心位置的位置。此外，還已知有如下激光焊接的焊接位置檢測方法:利用拍攝裝置(imagingdevice)拍攝向焊接部(激光照射部的附近)照射的光的反射光和由等離子體產生的光，將拍攝到的圖像(image)中的亮度比周邊高的部分判定為激光照射位置(參照專利文獻2)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:特公昭55-18439號公報專利文獻2:日本特開2000-263266號公報非專利文獻非專利文獻I:B.K.P.Hron, B.G.Schunck:^Determining optical flow,Artificial Intelligence, vol.17,pp.185-203, (1981)
技術實現思路
專利技術要解決的問題但是，焊接材料的接合部由于焊接材料的接合部的邊緣形狀的變動和邊緣部的污損等，不一定是左右對稱的，而且，反射率也因焊接材料的表面性狀而不同。因此，如果僅靠對觀察圖像的亮度模式進行二值化，則難以進行穩定的焊接位置的檢測。此外，關于熔融池的形狀，也不是左右對稱形狀，因此，在使用了熔融池的二值化圖像的焊接位置檢測方法中，不能得到足夠的檢測精度。此外,等離子體是由于從激光的照射位置升起的金屬蒸氣(metallic vapor)與激光的相互作用而發光的，因此，等離子體的發光位置與激光的照射位置并非準確地一致，而且，等離子體的發光位置也成為具有一定范圍的區域。因此，即使檢測等離子體的發光位置并實施二值化或重心運算等的圖像處理(image processing),等離子體的發光位置作為激光照射位置的代表是缺乏精度的。此外，在近年來的激光焊接中，等離子體的產生量本來就變小了，從而存在基于圖像的等離子體檢測變得困難這樣的問題。此外，在基于拍攝到的圖像的亮度計算而進行的激光的照射位置的檢測方法中，設置了 “在拍攝到的圖像中激光的照射位置的亮度最大”這樣的前提，但是在現實中，鋼板表面的漫反射等成為干擾，因此，在拍攝到的圖像中，激光的照射位置的亮度不一定最大。即，“在拍攝到的圖像中激光的照射位置的亮度最大”這樣的前提本身就缺乏可靠性。本專利技術是鑒于上述內容而完成的，其目的在于，提供一種無需設置“在拍攝到的圖像中激光的照射位置的亮度最大”這樣的前提，而能夠進行可靠性高的激光焊接的焊接位置的檢測的。用于解決問題的手段為了解決上述問題而達成目的，本專利技術的激光焊接的焊接位置檢測裝置的特征在于具有:拍攝裝置，其隔開規定的時間間隔，對焊接材料上照射(irradiate) 了焊接用激光(welding laser)的照射部及其周圍的焊接材料進行拍攝；圖像處理裝置(imageprocessing apparatus),其根據由所述拍攝裝置取得的兩張以上的圖像,進行計算該圖像的各點平行移動(parallel transition)的方向和量的圖像處理，由此確定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置；以及顯示裝置，其顯示由所述圖像處理裝置確定出的、照射了所述焊接用激光的照射部的位置。為了解決上述問題、達成目的，本專利技術的激光焊接的焊接位置檢測方法的特征在于:拍攝步驟，隔開規定的時間間隔，對焊接材料上照射了焊接用激光的照射部及其周圍的焊接材料進行拍攝；根據由所述拍攝步驟取得的兩張以上圖像，進行計算該圖像的各點平行移動的方向和量的圖像處理，由此確定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置的圖像處理步驟；以及顯示步驟，顯示由所述圖像處理步驟確定出的、照射了所述焊接用激光的照射部的位置。專利技術效果根據本專利技術的，起到如下效果:無需設置“在拍攝到的圖像中激光的照射位置的亮度最大”這樣的前提，而能夠進行可靠性高的激光焊接的焊接位置的檢測?！靖綀D說明】圖1是示出本專利技術的第I實施方式的激光焊接的焊接位置檢測裝置的結構圖。圖2是說明圖像處理裝置進行的處理的功能框圖。圖3是示出本專利技術的第I實施方式的激光焊接的焊接位置檢測方法的流程圖。圖4是對實際的鋼管中的焊接用激光的照射部及其周邊進行拍攝而得到的圖像。圖5是對實際的鋼管中的焊接用激光的照射部及其周邊進行拍攝而得到的圖像。圖6是將光流(optical flow)分布與圖5所示的圖像重疊而示出的圖。圖7是用濃淡分布來示出光流分布的垂直分量的大小的概要圖。圖8是根據光流分布的垂直分量和光流分布的垂直分量的整體平均而計算出的平均偏差圖的概要圖。圖9是示出本專利技術的第2實施方式的激光焊接的焊接位置檢測裝置的結構圖。圖10是實際測量鋼管的焊接部的發光光譜而得到的光強度的曲線圖。【具體實施方式】以下，根據附圖，對本專利技術的實施方式的進行詳細說明。此外，在以下的說明中，根據焊接鋼管的制造工序中的焊接的例子，對本專利技術的實施方式的進行了說明，不過，不限于焊接鋼管的制造工序中的焊接，在連續地提供焊接材料、對接合部進行焊接來進行制造的制造工序中，也可以適當地實施本專利技術。(第I實施方式的焊接位置檢測裝置)圖1是示出本專利技術的第I實施方式的激光焊接的焊接位置檢測裝置的結構圖。如圖1所示，本專利技術的第I實施方式的激光焊接的焊接位置檢測裝置具有:拍攝裝置5，其對向焊接鋼管I的接合部2照射焊接用激光3的照射部4及其周圍進行拍攝；圖像處理裝置6，其根據由拍攝裝置5取得的拍攝信號合成圖像，進行圖像處理；以及顯示裝置7，其顯示由圖像處理裝置6實施了圖像處理的圖像。圖1所示的焊接鋼管I是經過利用整形單元將鋼板沿寬度方向整形為凹型的工序，在最終被整形為圓本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種激光焊接的焊接位置檢測裝置，其特征在于，所述激光焊接的焊接位置檢測裝置具有：拍攝裝置，其隔開規定的時間間隔，對焊接材料上照射了焊接用激光的照射部及其周圍的焊接材料進行拍攝；圖像處理裝置，其根據由所述拍攝裝置取得的兩張以上的圖像，進行計算該圖像的各點平行移動的方向和量的圖像處理，由此確定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置；以及顯示裝置，其顯示由所述圖像處理裝置確定出的照射了所述焊接用激光的照射部的位置。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.12.15 JP 2011-2748431.一種激光焊接的焊接位置檢測裝置，其特征在于， 所述激光焊接的焊接位置檢測裝置具有: 拍攝裝置，其隔開規定的時間間隔，對焊接材料上照射了焊接用激光的照射部及其周圍的焊接材料進行拍攝； 圖像處理裝置，其根據由所述拍攝裝置取得的兩張以上的圖像，進行計算該圖像的各點平行移動的方向和量的圖像處理，由此確定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置；以及 顯示裝置，其顯示由所述圖像處理裝置確定出的照射了所述焊接用激光的照射部的位置。2.根據權利要求1所述的激光焊接的焊接位置檢測裝置，其特征在于， 所述激光焊接的焊接位置檢測裝置還具有: 單波長光源，其向所述照射部及其周圍的焊接材料照射800nm?900nm的范圍的單波長光；以及 帶通濾波器，其具有使所述單波長光源的波長透過的透過特性，并被配置在所述拍攝裝置與所述照射部之間。3.根據權利要求1或2所述的激光焊接的焊接位置檢測裝置，其特征在于， 所述圖像處理裝置具有: 運動矢量分布計算單元...
【專利技術屬性】
技術研發人員：兒玉俊文，矢埜浩史，鈴木雅仁，
申請(專利權)人：杰富意鋼鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP
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