1997 年度実績報告書

溶融池の振動および形状検出による溶接部溶込の適応制御

研究課題

研究課題/領域番号	09650796
研究種目	基盤研究(C)
研究機関	慶応義塾大学
研究代表者	菅泰雄慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60051900)
キーワード	溶接ロボット / 溶込み制御 / 溶融池 / 溶融池振動 / 溶融池形状 / 視覚センシング / 画像処理 / 自動溶接
研究概要	溶融池の形状を測定し、また溶融池の固有振動数を測定して溶け込みを推定し、これを制御するシステムを構築した。本年度は、その可能性を確認するための基礎的な研究を行った。 (1)溶接ロボットシステムの構築溶接中の溶融池の画像をCCDカメラで撮像し,これをコンピュータに取り込んで種々のデータ処理を施し,溶融池の形状寸法を測定した後に適正溶接条件(たとえば溶接電流)を算出してこれを出力し、溶接条件の適応制御を行う基礎的なシステムを構築した。これを、実現するために、まず基礎的な3軸溶接ロボットを製作し,ロボット本体を完成させた。 (2)溶融池形状の認識システムの構築さらに、TIG溶接法による薄鋼板の自動溶接を想定して、CCDカメラによる溶融池の撮影を行い、その形状、寸法を計測するシステムを構築した。従来は、不明瞭な溶融池と母材との境界線の誤認識を防止して高精度な測定を実現するために、フィルタあるいは反射鏡などのハードウエアの適用やロバスト性向上のためのアルゴリズムの設定によりシステムの高度化を図ってきた。しかし、これだけでは限界があるため、今回は取得画像中に溶融池の形状認識のための複数の走査線を設定し、最小自乗法等を利用してそのプロファイルを推定する画像処理手法を適用し、その有効性を確認した。 (3)溶融池振動の検出システムの高精度化まず、溶融池の振動を安定して取得するため、取得信号中のノイズの低下、長周期的な溶融池の動きに起因するバックグラウンドの除去、サンプリングデータから振動数計算に用いるデータの切り出し法、データのFFTへの適用法など新しい多くの手法を提案し、これを組み込んだ溶融池の振動数検出システムを完成させた。さらに、これを現実の溶接実験に適用して、溶接中の溶融池の振動数と溶込状態に高い相関性があること、これをリアルタイムで検出して適正な値に制御することにより安定して薄鋼板の裏波溶接を実現できることを示した。

研究成果

(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Estimation and Adaptive Control of Penetration in GTAIV by Monitoring Dimension of Molten Pcol" Proc.of 16th Intn.Conf.of Offshere Mechanics and Arctic Engineering. 3. 95-100 (1997)
[文献書誌] 菅泰雄,他: "溶融池の振動検出による薄板の溶込み制御" 溶接学会溶接法研究委員会資料. SW-2500-97. 1-13 (1997)
[文献書誌] 菅泰雄,他: "薄鋼板のTIG溶接における溶融池の形状認識による溶込み制御" 溶接学会溶接アーク物理研究委員会資料. ア物-97-983. 1-12 (1997)
[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Monitoring of Molten Pool and Adaotive Control of Penetration in GTAW of Thin Mild Steel Plates" Proc.7th Intn.Offshore and Polar Engineering Confa. 4. 502-507 (1997)
[文献書誌] 菅泰雄,他: "溶融池画像解析に基づく溶接部の溶込み推定と実時間制御" 日本機械学会第5回M & P講演会講演論文集. 97-11. 77-78 (1997)
[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Detection of Molten Pool Oscillation and Penetration Control in TIG Arc Welding" Proc.of Commission XII of the 50th Intn.Inst.of Welding. 1. 187-195 (1997)
[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Monitoring and Control of Penetration by Detecting Oscillation of Molten Pool in Robot Welding of Steel Plates" Proc.2nd China and Japan Symposium on Mechatronics. 1. 85-90 (1997)
[文献書誌] 菅泰雄,他: "溶融池形状の認識及びニューラルネットワークを用いた溶込み制御(発表予定)" 精密工学会第2回動画像処理実利用化研究報告会. 1. (1998)

1997 年度 実績報告書

溶融池の振動および形状検出による溶接部溶込の適応制御

研究代表者

菅 泰雄 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60051900)

研究成果

[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Estimation and Adaptive Control of Penetration in GTAIV by Monitoring Dimension of Molten Pcol" Proc.of 16th Intn.Conf.of Offshere Mechanics and Arctic Engineering. 3. 95-100 (1997)

[文献書誌] 菅泰雄,他: "溶融池の振動検出による薄板の溶込み制御" 溶接学会溶接法研究委員会資料. SW-2500-97. 1-13 (1997)

[文献書誌] 菅泰雄,他: "薄鋼板のTIG溶接における溶融池の形状認識による溶込み制御" 溶接学会溶接アーク物理研究委員会資料. ア物-97-983. 1-12 (1997)

[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Monitoring of Molten Pool and Adaotive Control of Penetration in GTAW of Thin Mild Steel Plates" Proc.7th Intn.Offshore and Polar Engineering Confa. 4. 502-507 (1997)

[文献書誌] 菅泰雄,他: "溶融池画像解析に基づく溶接部の溶込み推定と実時間制御" 日本機械学会第5回M & P講演会講演論文集. 97-11. 77-78 (1997)

[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Detection of Molten Pool Oscillation and Penetration Control in TIG Arc Welding" Proc.of Commission XII of the 50th Intn.Inst.of Welding. 1. 187-195 (1997)

[文献書誌] Y.Suga,et,al.: "Monitoring and Control of Penetration by Detecting Oscillation of Molten Pool in Robot Welding of Steel Plates" Proc.2nd China and Japan Symposium on Mechatronics. 1. 85-90 (1997)

[文献書誌] 菅泰雄,他: "溶融池形状の認識及びニューラルネットワークを用いた溶込み制御(発表予定)" 精密工学会第2回動画像処理実利用化研究報告会. 1. (1998)

1997 年度実績報告書

菅泰雄慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60051900)