激光焊接的焊接位置检测装置和焊接位置检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术的激光焊接的焊接位置检测装置，具有：拍摄装置(5)，其隔开规定的时间间隔，对焊接钢管(1)上照射焊接用激光(3)的照射部(4)及其周围的焊接材料进行拍摄；图像处理装置(6)，其根据由拍摄装置(5)取得的两张以上的图像，进行计算该图像的各点平行移动的方向和量的图像处理，由此确定出照射了焊接用激光(3)的照射部(4)的位置；以及显示装置(7)，其显示由图像处理装置(6)确定出的照射了焊接用激光的照射部的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001 ] 本专利技术涉及以激光为集中热源(concentrated heat source)对焊接材料(welding material)的接合部(缝部)(seam)进行焊接的激光焊接(laser beam welding)的焊接位置检测装置和焊接位置检测方法。
技术介绍
作为焊接钢管(welded steel pipe)的制造方法之一,存在如下制造工序:连续地提供钢带等并整形为圆筒状(cylindrical)，使其两边缘接合并进行焊接，来制造钢管制品。作为该制造工序中的焊接方法，多采用电阻焊接(ERW法)，但是近年来，利用了使用激光作为热源的激光焊接法。半导体激励激光器(semiconductor laser)和光纤激光器(Fiber laser)等、振荡波长比现有的气体振荡的激光器(Gas laser)短的激光焊接机被开发出来，由此，在通过激光焊接法进行焊接时，难以产生因气化的被焊接金属与激光的相互作用而产生的等离子体等导致的效率下降。其结果是，激光焊接法的利用更加广泛。然而，在该激光焊接法中，需要进行准确的定位，以使激光的照射位置(irradiation point)始终对准接合部。但是，在钢带的连续的整形工序中，由于生产线的条件或加热的条件等，钢带的接合位置容易变动。因此，为了准确地控制激光的照射位置，一直以来，进行了连续地检测激光焊接部处的激光的照射位置的方法的开发研究。作为激光焊接的焊接位置检测方法，已知有利用视频拍摄机直接观察焊接部(激光照射部的附近)，来检测接合部和熔融池的中心位置的方法(参照专利文献I)。在该焊接位置检测方法中，向焊接部照射来自外部照明的照明，将外部照明的位置设计为接合部被观察为较暗而熔融池被观察为较亮，并将观察图像的亮度模式二值化，来检测接合部和熔融池的中心位置的位置。此外，还已知有如下激光焊接的焊接位置检测方法:利用拍摄装置(imagingdevice)拍摄向焊接部(激光照射部的附近)照射的光的反射光和由等离子体产生的光，将拍摄到的图像(image)中的亮度比周边高的部分判定为激光照射位置(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1:特公昭55-18439号公报专利文献2:日本特开2000-263266号公报非专利文献非专利文献I:B.K.P.Hron, B.G.Schunck:^Determining optical flow,Artificial Intelligence, vol.17,pp.185-203, (1981)
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，焊接材料的接合部由于焊接材料的接合部的边缘形状的变动和边缘部的污损等，不一定是左右对称的，而且，反射率也因焊接材料的表面性状而不同。因此，如果仅靠对观察图像的亮度模式进行二值化，则难以进行稳定的焊接位置的检测。此外，关于熔融池的形状，也不是左右对称形状，因此，在使用了熔融池的二值化图像的焊接位置检测方法中，不能得到足够的检测精度。此外,等离子体是由于从激光的照射位置升起的金属蒸气(metallic vapor)与激光的相互作用而发光的，因此，等离子体的发光位置与激光的照射位置并非准确地一致，而且，等离子体的发光位置也成为具有一定范围的区域。因此，即使检测等离子体的发光位置并实施二值化或重心运算等的图像处理(image processing),等离子体的发光位置作为激光照射位置的代表是缺乏精度的。此外，在近年来的激光焊接中，等离子体的产生量本来就变小了，从而存在基于图像的等离子体检测变得困难这样的问题。此外，在基于拍摄到的图像的亮度计算而进行的激光的照射位置的检测方法中，设置了 “在拍摄到的图像中激光的照射位置的亮度最大”这样的前提，但是在现实中，钢板表面的漫反射等成为干扰，因此，在拍摄到的图像中，激光的照射位置的亮度不一定最大。即，“在拍摄到的图像中激光的照射位置的亮度最大”这样的前提本身就缺乏可靠性。本专利技术是鉴于上述内容而完成的，其目的在于，提供一种无需设置“在拍摄到的图像中激光的照射位置的亮度最大”这样的前提，而能够进行可靠性高的激光焊接的焊接位置的检测的。用于解决问题的手段为了解决上述问题而达成目的，本专利技术的激光焊接的焊接位置检测装置的特征在于具有:拍摄装置，其隔开规定的时间间隔，对焊接材料上照射(irradiate) 了焊接用激光(welding laser)的照射部及其周围的焊接材料进行拍摄；图像处理装置(imageprocessing apparatus),其根据由所述拍摄装置取得的两张以上的图像,进行计算该图像的各点平行移动(parallel transition)的方向和量的图像处理，由此确定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置；以及显示装置，其显示由所述图像处理装置确定出的、照射了所述焊接用激光的照射部的位置。为了解决上述问题、达成目的，本专利技术的激光焊接的焊接位置检测方法的特征在于:拍摄步骤，隔开规定的时间间隔，对焊接材料上照射了焊接用激光的照射部及其周围的焊接材料进行拍摄；根据由所述拍摄步骤取得的两张以上图像，进行计算该图像的各点平行移动的方向和量的图像处理，由此确定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置的图像处理步骤；以及显示步骤，显示由所述图像处理步骤确定出的、照射了所述焊接用激光的照射部的位置。专利技术效果根据本专利技术的，起到如下效果:无需设置“在拍摄到的图像中激光的照射位置的亮度最大”这样的前提，而能够进行可靠性高的激光焊接的焊接位置的检测。【附图说明】图1是示出本专利技术的第I实施方式的激光焊接的焊接位置检测装置的结构图。图2是说明图像处理装置进行的处理的功能框图。图3是示出本专利技术的第I实施方式的激光焊接的焊接位置检测方法的流程图。图4是对实际的钢管中的焊接用激光的照射部及其周边进行拍摄而得到的图像。图5是对实际的钢管中的焊接用激光的照射部及其周边进行拍摄而得到的图像。图6是将光流(optical flow)分布与图5所示的图像重叠而示出的图。图7是用浓淡分布来示出光流分布的垂直分量的大小的概要图。图8是根据光流分布的垂直分量和光流分布的垂直分量的整体平均而计算出的平均偏差图的概要图。图9是示出本专利技术的第2实施方式的激光焊接的焊接位置检测装置的结构图。图10是实际测量钢管的焊接部的发光光谱而得到的光强度的曲线图。【具体实施方式】以下，根据附图，对本专利技术的实施方式的进行详细说明。此外，在以下的说明中，根据焊接钢管的制造工序中的焊接的例子，对本专利技术的实施方式的进行了说明，不过，不限于焊接钢管的制造工序中的焊接，在连续地提供焊接材料、对接合部进行焊接来进行制造的制造工序中，也可以适当地实施本专利技术。(第I实施方式的焊接位置检测装置)图1是示出本专利技术的第I实施方式的激光焊接的焊接位置检测装置的结构图。如图1所示，本专利技术的第I实施方式的激光焊接的焊接位置检测装置具有:拍摄装置5，其对向焊接钢管I的接合部2照射焊接用激光3的照射部4及其周围进行拍摄；图像处理装置6，其根据由拍摄装置5取得的拍摄信号合成图像，进行图像处理；以及显示装置7，其显示由图像处理装置6实施了图像处理的图像。图1所示的焊接钢管I是经过利用整形单元将钢板沿宽度方向整形为凹型的工序，在最终被整形为圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光焊接的焊接位置检测装置，其特征在于，所述激光焊接的焊接位置检测装置具有：拍摄装置，其隔开规定的时间间隔，对焊接材料上照射了焊接用激光的照射部及其周围的焊接材料进行拍摄；图像处理装置，其根据由所述拍摄装置取得的两张以上的图像，进行计算该图像的各点平行移动的方向和量的图像处理，由此确定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置；以及显示装置，其显示由所述图像处理装置确定出的照射了所述焊接用激光的照射部的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.15 JP 2011-2748431.一种激光焊接的焊接位置检测装置，其特征在于， 所述激光焊接的焊接位置检测装置具有: 拍摄装置，其隔开规定的时间间隔，对焊接材料上照射了焊接用激光的照射部及其周围的焊接材料进行拍摄； 图像处理装置，其根据由所述拍摄装置取得的两张以上的图像，进行计算该图像的各点平行移动的方向和量的图像处理，由此确定出照射了所述焊接用激光的照射部的位置；以及 显示装置，其显示由所述图像处理装置确定出的照射了所述焊接用激光的照射部的位置。2.根据权利要求1所述的激光焊接的焊接位置检测装置，其特征在于， 所述激光焊接的焊接位置检测装置还具有: 单波长光源，其向所述照射部及其周围的焊接材料照射800nm?900nm的范围的单波长光；以及 带通滤波器，其具有使所述单波长光源的波长透过的透过特性，并被配置在所述拍摄装置与所述照射部之间。3.根据权利要求1或2所述的激光焊接的焊接位置检测装置，其特征在于， 所述图像处理装置具有: 运动矢量分布计算单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：儿玉俊文，矢埜浩史，铃木雅仁，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP