特許 6471946 溶接機及び画像処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6471946

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】溶接機及び画像処理方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/24 20060101AFI20190207BHJP

   B23K 11/11 20060101ALI20190207BHJP

   B23K 11/36 20060101ALI20190207BHJP

【ＦＩ】

   B23K11/24 335

   B23K11/11 591Z

   B23K11/36

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2018-69166(P2018-69166)

(22)【出願日】2018年3月30日

【審査請求日】2018年10月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000143112

【氏名又は名称】株式会社向洋技研

(72)【発明者】

【氏名】北村 樹

(72)【発明者】

【氏名】畑野 健司

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 孝治

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 美利

(72)【発明者】

【氏名】小野田 幸徳

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−６６６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６６２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７４７０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ １１／２４

Ｂ２３Ｋ １１／１１

Ｂ２３Ｋ １１／３６

Ｂ２３Ｋ ３７／００

Ｂ２５Ｈ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを載置するテーブル形の電極を備えた溶接機であって、
前記テーブル形の電極を含む作業空間を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された映像を表示するディスプレイと、
前記ワークが前記テーブル形の電極に載置されていない状態で、前記カメラで撮影して得られた映像から前記テーブル形の電極のエッジを抽出し、抽出した前記テーブル形の電極のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰してマーカー画像を生成し、生成したマーカー画像を前記カメラで撮影された映像に重ねて前記ディスプレイに表示する制御を行う制御部と、
を備える溶接機。

【請求項2】

ワークを載置するテーブル形の電極を含む作業空間を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された映像を表示するディスプレイと、
を備えた溶接機において実行される画像処理方法であって、
前記ワークが前記テーブル形の電極に載置されていない状態で、前記カメラで撮影して得られた映像から前記テーブル形の電極のエッジを抽出し、
抽出した前記テーブル形の電極のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰してマーカー画像を生成し、
生成したマーカー画像を前記カメラで撮影された映像に重ねて前記ディスプレイに表示する、
画像処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テーブル形の電極を備えた溶接機及び該溶接機に用いられる画像処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

上述したテーブル形の電極を備えた溶接機として、例えば特許文献１〜３に記載されたものがある。これらの先行文献で示されているように、テーブル形の電極とは、溶接機が有する２つある電極のうち一方をテーブル形状にしたものである。なお、他方の電極はガン形状を成すことが多い。テーブル形の電極を備えた溶接機は、該電極にワーク（例えば、少なくとも２枚の鋼板を重ね合わせてなる板組）を載置し、その状態でガン形状の電極の先端部分をワークに当てて加圧しつつ通電することで溶接を行う。

【0003】

図６は、２つの電極にテーブル形とガン形を備えた従来の溶接機１００の外観を示す斜視図である。同図において、テーブル形の電極１０１は、中央に立設された支持ポスト１０３の基端部側に設けられている。ガン形の電極１０２は、所謂水平ガンと呼ばれるものであり、支持ポスト１０３の上端部分に水平方向に回動自在に接続された多関節の支持アーム１０４によって支持される。支持アーム１０４の先端部分には長尺棒状を成すガンシャフト１０５が設けられており、ガン形の電極１０２の上下動を可能にしている。ガンシャフト１０５の上端部分にはガン形の電極１０２をテーブル形の電極１０１側へ加圧するためのシリンダ１０６が設けられている。ガン形の電極１０２は、溶接時にシリンダ１０６によって加圧される。

【0004】

溶接機１００には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ(Electro Luminescence)等のディスプレイ１１０ａと、該ディスプレイ１１０ａに取り付けられる抵抗膜方式等のタッチパネル（図示略）と、溶接機１００を制御する溶接制御装置（図示略）との接続を行うインタフェース（図示略）と有する操作パネル１１０が設けられており、この操作パネル１１０にて、溶接条件（溶接電流、通電時間及び加圧力）等の設定が行われる。操作パネル１１０にて設定された溶接条件は上述した溶接制御装置（図示略）に出力される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２６０７７２号公報

【特許文献2】特開２００９−０６６６２８号公報

【特許文献3】特開２０１８−０２３９８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述したテーブル形の電極１０１を備えた溶接機１００においては、テーブル形の電極１０１よりも大きなワーク２００に対して溶接が行われる場合、テーブル形の電極１０１の範囲が分からなくなることがあり（即ち、ワーク２００によって隠された部分の範囲が分からないことがあり）、その状態で溶接を行うと、溶接箇所によっては、ワーク２００が不安定な状態になり、正常な溶接ができ難くなるという課題がある。

【0007】

図７は、テーブル形の電極１０１よりも大きなワーク２００を用いた場合の課題を説明するための図である。また、図８は、図７を矢印Ａ方向から見た図である。図７及び図８に示すように、テーブル形の電極１０１よりも大きなワーク２００を当該電極１０１に載置した状態で、電極１０１の先端からはみ出た部分２００ａに対して溶接を行うと、溶接時の圧力が加わったときに、電極１０１の先端の角部１０１ａを支点として、ワーク２００の一方の部分（支持ポスト１０３側の部分）が上がり、他方の部分（支持ポスト１０３から離れる側の部分）が下がってしまう。ワーク２００の溶接箇所が加圧方向に下がってしまうと、該溶接箇所に十分な加圧が加わらなくなるため、正常な溶接が行われ難くなる。なお、このような不安定な状態はワーク２００が軽くなるほど顕著になる。

【0008】

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、テーブル形の電極よりも大きなワークに対して溶接を行う場合、当該電極のワークによって隠れてしまう部分を容易に認識することができる溶接機及び画像処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の溶接機は、ワークを載置するテーブル形の電極を備えた溶接機であって、前記テーブル形の電極を含む作業空間を撮影するカメラと、前記カメラで撮影された映像を表示するディスプレイと、前記ワークが前記テーブル形の電極に載置されていない状態で、前記カメラで撮影して得られた映像から前記テーブル形の電極のエッジを抽出し、抽出した前記テーブル形の電極のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰してマーカー画像を生成し、生成したマーカー画像を前記カメラで撮影された映像に重ねて前記ディスプレイに表示する制御を行う制御部と、を備える。

【0010】

上記構成によれば、テーブル形の電極の範囲を示すマーカー画像をカメラで撮影された映像に重ねて表示するので、テーブル形の電極よりも大きなワークに対して溶接を行う場合に、当該電極のワークによって隠れてしまう部分を容易に認識することができる。したがって、誤ってテーブル形の電極からはみ出た部分に対して溶接を行ってしまうことがない。

【0011】

本発明の画像処理方法は、ワークを載置するテーブル形の電極を含む作業空間を撮影するカメラと、前記カメラで撮影された映像を表示するディスプレイと、を備えた溶接機において実行される画像処理方法であって、前記ワークが前記テーブル形の電極に載置されていない状態で、前記カメラで撮影して得られた映像から前記テーブル形の電極のエッジを抽出し、抽出した前記テーブル形の電極のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰してマーカー画像を生成し、生成したマーカー画像を前記カメラで撮影された映像に重ねて前記ディスプレイに表示する。

【0012】

上記方法によれば、テーブル形の電極の範囲を示すマーカー画像をカメラで撮影された映像に重ねて表示するので、テーブル形の電極よりも大きなワークに対して溶接を行う場合に、当該電極のワークによって隠れてしまう部分を容易に認識することができる。したがって、誤ってテーブル形の電極からはみ出た部分に対して溶接を行ってしまうことがない。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、テーブル形の電極よりも大きなワークに対して溶接を行う場合に、当該電極のワークによって隠れてしまう部分を容易に認識することができ、誤ってテーブル形の電極からはみ出た部分に対して溶接を行ってしまうことを未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る溶接機の外観を示す斜視図

【図2】図１の溶接機を使用した溶接作業の様子を示す図

【図3】図２の作業において操作パネルのディスプレイに映し出された映像を示す図

【図4】図１の溶接機の操作パネルの概略構成を示すブロック図

【図5】図４の操作パネルにおける制御・演算部の動作ステップを示すフローチャート

【図6】２つの電極にテーブル形とガン形を備えた従来の溶接機の外観を示す斜視図

【図7】テーブル形の電極よりも大きなワークを用いた場合の課題を説明するための図

【図8】図７を矢印Ａ方向から見た図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態に係る溶接機１の外観を示す斜視図である。なお、同図において、前述した図６に示す溶接機１００と共通する部分には同一の符号を付けている。本実施形態に係る溶接機１は、テーブル形の電極１０１、ガン形の電極１０２、支持ポスト１０３、支持アーム１０４、ガンシャフト１０５、シリンダ１０６、カメラ１２０及び操作パネル１２１を備える。テーブル形の電極１０１、ガン形の電極１０２、支持ポスト１０３、支持アーム１０４、ガンシャフト１０５及びシリンダ１０６については、前述した図６に示す溶接機１００と共通する部分であるので、説明を省略する。カメラ１２０は、テーブル形の電極１０１を含む溶接機１の作業空間を撮影するものであり、支持ポスト１０３の上端部分の電極１０１側の面１０３ａから水平方向に延びる支持アーム１２２の先端部分に取り付けられている。カメラ１２０は、レンズと、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ（いずれも図示略）を備えている。

【0017】

操作パネル１２１は、溶接電流、通電時間及び加圧力の溶接条件の設定機能に加え、カメラ１２０で撮影された映像を映し出すモニター機能を有している。特に、カメラ１２０で撮影された映像の映し出しにおいては、撮影された映像にテーブル形の電極１０１の範囲を示す透過色を付けた画像（以下、“マーカー画像”と呼ぶ）を重ねて表示する。

【0018】

図２は、本実施形態に係る溶接機１を使用した溶接作業の様子を示す図である。また、図３は、図２の作業において操作パネル１２１のディスプレイ１２１ａに映し出された映像を示す図である。図２及び図３において、カメラ１２０の撮影範囲は、少なくともテーブル形の電極１０１を含む範囲である。この撮影範囲内で、操作パネル１２１のディスプレイ１２１ａには、ワーク２００の映像２００ｖと、テーブル形の電極１０１の範囲を示すマーカー画像１０１ｖと、ガン形の電極１０２の映像１０２ｖとが映し出される。上述したように、マーカー画像１０１ｖは、透過色が付けられた画像であるので、ワーク２００の映像２００ｖを認識できつつも、ガン形の電極１０２の範囲を認識することができる。

【0019】

操作パネル１２１のディスプレイ１２１ａにマーカー画像１０１ｖを映し出すことで、テーブル形の電極１０１よりも大きなワーク２００がテーブル形の電極１０１に載置されるようなことがあっても、作業員２０１は、テーブル形の電極１０１の範囲を認識することができる。

【0020】

図４は、本実施形態に係る溶接機１の操作パネル１２１の概略構成を示すブロック図である。同図において、操作パネル１２１は、入力部１２５と、記憶部１２６と、表示部１２７と、入出力部１２８と、制御・演算部１２９と、を備える。入力部１２５は、カメラ１２０やディスプレイ１２１ａ（図３参照）の画面上に取り付けられるタッチパネル（図示略）を含み、カメラ１２０からの映像情報を記憶部１２６に出力し、またディスプレイ１２１ａに取り付けられたタッチパネル（図示略）にて入力された溶接条件（溶接電流、通電時間及び加圧力の）等を記憶部１２６に出力する。記憶部１２６は、制御・演算部１２９を制御するためのプログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）と、制御・演算部１２９の動作において用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）と、入力部１２５に含まれるカメラ１２０からの映像情報とディスプレイ１２１ａに取り付けられたタッチパネル（図示略）にて入力された溶接条件等を記憶するための大容量メモリ（例えば、フラッシュメモリ）を備える（いずれも図示略）。

【0021】

表示部１２７は、ディスプレイ１２１ａ（図３参照）を含み、記憶部１２６に記憶された映像情報と、該映像情報を基に制御・演算部１２９で生成されたマーカー画像を表示する。入出力部１２８は、溶接機１を制御する溶接制御装置（図示略）との接続を行うインタフェースを含み、溶接条件等を溶接制御装置（図示略）に出力し、また溶接制御装置（図示略）からの情報を入力する。

【0022】

制御・演算部１２９は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、入力部１２５、記憶部１２６、表示部１２７及び入出力部１２８のうち少なくとも一部と協働して、タッチパネル（図示略）にて入力された溶接条件等を溶接制御装置（図示略）へ出力する処理と、溶接制御装置（図示略）から出力された情報を取得する処理と、マーカー画像を生成する処理を行う。なお、図４において、制御・演算部１２９から各部への制御信号の流れを矢印付きの鎖線で示しており、制御・演算部１２９を含む各部間でのデータの流れを矢印付きの実線で示している。

【0023】

制御・演算部１２９は、マーカー画像を次のようにして生成する。即ち、まずワーク２００が無い状態で、テーブル形の電極１０１を撮影し、得られた映像から周知のエッジ検出手法（例えば、探索ベースの手法やゼロ交差法をベースとした手法）を用いてテーブル形の電極１０１のエッジ（輪郭）を抽出し、抽出したテーブル形の電極１０１のエッジで囲まれた映像領域を透過色（例えば赤色）で塗り潰す。これにより、マーカー画像１０１ｖが生成される。制御・演算部１２９は、生成したマーカー画像１０１ｖをカメラ１２０で撮影された映像に重ねて表示する。

【0024】

図５は、本実施形態に係る溶接機１の操作パネル１２１における制御・演算部１２９の動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御・演算部１２９は、カメラ１２０でテーブル形の電極１０１を含む作業空間を撮影する（ステップＳ１０）。次いで、カメラ１２０にて撮影して得られた映像からテーブル形の電極１０１のエッジを抽出する（ステップＳ１１）。そして、抽出したテーブル形の電極１０１のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰したマーカー画像１０１ｖを生成する（ステップＳ１２）。そして、生成したマーカー画像１０１ｖをカメラ１２０で撮影された映像に重ねて表示する（ステップＳ１３）。

【0025】

このように、本実施形態に係る溶接機１によれば、ワーク２００を載置するテーブル形の電極１０１を含む作業空間を撮影するカメラ１２０と、カメラ１２０で撮影された映像を表示するディスプレイ１２１ａと、を備え、ワーク２００がテーブル形の電極１０１に載置されていない状態で、カメラ１２０で撮影して得られた映像からテーブル形の電極１０１のエッジを抽出し、抽出したテーブル形の電極１０１のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰したマーカー画像１０１ｖを生成し、生成したマーカー画像１０１ｖをカメラ１２０で撮影された映像に重ねてディスプレイ１２１ａに表示するので、テーブル形の電極１０１よりも大きなワーク２００がテーブル形の電極１０１に載置されても、テーブル形のワーク２００によって隠れてしまう部分を容易に認識することができる。したがって、テーブル形の電極１０１よりも大きなワーク２００に対して溶接を行う場合に、誤ってテーブル形の電極からはみ出た部分に対して溶接を行ってしまうことがない。

【0026】

なお、本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
例えば、本実施形態に係る溶接機１では、テーブル形の電極１０１のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰したマーカー画像を生成するようにしたが、単にテーブル形の電極１０１のエッジに沿った鎖線を生成し、この鎖線をマーカー画像としてもよい。

【0027】

また、本実施形態に係る溶接機１では、テーブル形の電極１０１のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰したマーカー画像を生成して、カメラ１２０で撮影された映像に重ねて表示するのみであったが、テーブル形の電極１０１の先端から離れた位置で溶接を行おうとした場合（即ちマーカー画像を超えて溶接を行おうとした場合）に、音声による警告を発生するようにしてもよい。このようにすることで、ディスプレイ１２１ａの映像を見落とした場合でも、溶接を行ってはいけないことを認識することができる。

【0028】

また、本実施形態に係る溶接機１では、マーカー画像の生成時にワーク２００がテーブル形の電極１０１に載置されていないことを条件としたが、ワーク２００がテーブル形の電極１０１に載置されているかどうかを判定し、載置されていると判定した場合に、警告を発するとともにマーカー画像の生成を中止するようにすればよい。ワーク２００がテーブル形の電極１０１に載置されているかどうかは、予めテーブル形の電極１０１の大きさをプリセットしておけば、対比することによる判別が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0029】

本発明は、テーブル形の電極よりも大きなワークに対して溶接を行う場合に、当該電極のワークによって隠れてしまう部分を容易に認識することができるといった効果を有し、テーブル形の電極を備えた溶接機への適用が可能である。

【符号の説明】

【0030】

１ 溶接機
１０１ テーブル形の電極
１０１ｖ マーカー画像
１０２ ガン形の電極
１０２ｖ ガン形の電極の映像
１０３ 支持ポスト
１０４ 支持アーム
１０５ ガンシャフト
１０６ シリンダ
１２０ カメラ
１２１ 操作パネル
１２１ａ ディスプレイ
１２２ 支持アーム
２００ ワーク
２００ｖ ワークの映像
２０１ 作業員
１２５ 入力部
１２６ 記憶部
１２７ 表示部
１２８ 入出力部
１２９ 制御・演算部

【要約】

【課題】テーブル形の電極よりも大きなワークに対して溶接を行う場合、当該電極のワークによって隠れてしまう部分を容易に認識することができる溶接機及び画像処理方法を提供する。
【解決手段】ワーク２００を載置するテーブル形の電極１０１を含む作業空間を撮影するカメラ１２０と、カメラ１２０で撮影された映像を表示するディスプレイ１２１ａと、を備え、ワーク２００がテーブル形の電極１０１に載置されていない状態で、カメラ１２０で撮影して得られた映像からテーブル形の電極１０１のエッジを抽出し、抽出したテーブル形の電極１０１のエッジで囲まれた映像領域を透過色で塗り潰したマーカー画像１０１ｖを生成し、生成したマーカー画像１０１ｖをカメラ１２０で撮影された映像に重ねてディスプレイ１２１ａに表示する。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】