(57)【要約】【課題】  溶接ビードの検査において、正確に溶接ビード領域を特定する。【解決手段】  曲面形状を有する第１板材と曲面形状を有する第２板材とを溶接した構造体の溶接ビードの検査装置であって、構造体の表面の測定形状の入力を受ける入力手段と、構造体の測定形状に第１板材の基準形状と第２板材の基準形状を重ね合わせて比較形状データを作成する比較形状データ作成手段と、比較形状データから非変形領域と変形領域を特定する領域特定手段と、基準形状に対する測定形状の変化量の積算値が最大の領域を溶接ビード領域の一部として特定する最大領域特定手段と、特定済みの溶接ビード領域を起点にして基準距離以内に位置する変形領域とその間に介在する非変形領域を溶接ビード領域の一部として順次特定していく溶接ビード領域特定手段を有する。【選択図】図４
2010256326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面形状を有する第１板材と曲面形状を有する第２板材とを溶接した構造体の溶接ビードの検査装置であって、
溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する構造体測定形状データの入力を受ける入力手段と、
前記断面における第１板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第１板材基準形状データと、前記断面における第２板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第２板材基準形状データを記憶する記憶手段と、
測定形状データが記述する構造体の測定形状に、第１板材基準形状データが記述する第１板材の基準形状と、第２板材基準形状データが記述する第２板材の基準形状を重ね合わせた比較形状データを作成する比較形状データ作成手段と、
比較形状データから、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲内である非変形領域と、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲を超えている変形領域を特定する領域特定手段と、
特定した変形領域のなかから、基準形状に対する測定形状の変化量の積算値が最大の領域を、溶接ビード領域の一部として特定する最大領域特定手段と、
特定済みの溶接ビード領域を起点に、基準距離以内に位置する変形領域と、その間に介在する非変形領域を、溶接ビード領域の一部として順次特定していく溶接ビード領域特定手段と、
を有することを特徴とする溶接ビードの検査装置。
【請求項２】
第２板材の板厚を記憶する板厚記憶手段と、
第１板材と第２板材の間の隙間寸法を算出する板隙寸法算出手段をさらに有し、
前記板隙寸法算出手段は、板厚記憶手段に記憶されている第２板材の板厚と、比較形状データにおける第１板材の基準形状と第２板材の基準形状との位置関係から、前記隙間寸法を算出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
特定した溶接ビード領域の端部に位置する変形領域が基準形状に対して下方に変形した下方変形領域である場合に、その下方変形領域に隣接する非溶接ビード領域の基準形状から溶接ビード領域内に延長した線分が測定形状と交差するか否かを判定することで、アンダーカット領域を特定するアンダーカット領域特定手段をさらに有していることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記延長した線分と、アンダーカット領域の測定形状に基づいて、アンダーカット領域の深さを算出する深さ算出手段をさらに有していることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
入力手段は、溶接ビードに沿って所定間隔で計測された複数の構造体測定形状データの入力を受け、
入力された複数の構造体測定形状データが記述する複数の測定形状に基づいて、溶接ビードに沿った断面における溶接ビードの表面形状を算出し、算出した溶接ビードの表面形状からピット領域を特定するピット領域特定手段をさらに有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項６】
比較形状データに記述された第２板材の基準形状における端面を下方に延長して、第２板材の基準形状を第１板材の基準形状に接続し、その端面の上縁点Ｃｏと下縁点Ｃｕを特定するＣｕＣｏ特定手段と、
領域特定手段によって特定された領域のうちの下縁点Ｃｕを含む領域の反Ｃｏ側の境界点Ｂｕを特定するＢｕ特定手段と、
領域特定手段によって特定された領域のうちの上縁点Ｃｏを含む領域の反Ｃｕ側の境界点Ｂｏを特定するＢｏ特定手段と、
直線ＣｕＣｏと測定形状との交点Ｃを特定するＣ特定手段と、
境界点Ｂｕと交点Ｃの間の測定形状の少なくとも一部が直線ＢｕＣよりも下縁点Ｃｕ側に存在する場合には、下縁点Ｃｕ側に存在する測定形状において直線ＢｕＣまでの距離が最も長い点を座標点Ｔｕとして特定し、境界点Ｂｕと交点Ｃの間の測定形状が直線ＢｕＣよりも下縁点Ｃｕ側に存在しない場合には、境界点Ｂｕを座標点Ｔｕとして特定するＴｕ特定手段と、
境界点Ｂｏと交点Ｃの間の測定形状の少なくとも一部が直線ＢｏＣよりも上縁点Ｃｏ側に存在する場合には、上縁点Ｃｏ側に存在する測定形状において直線ＢｏＣまでの距離が最も長い点を座標点Ｔｏとして特定し、境界点Ｂｏと交点Ｃの間の測定形状が直線ＢｏＣよりも上縁点Ｃｏ側に存在しない場合には、境界点Ｂｏを座標点Ｔｏとして特定するＴｏ特定手段と、
下縁点Ｃｕと直線ＣＴｕとの間の距離が第１基準値未満である場合には、下縁点Ｃｕを座標点Ｔｕに再設定するＴｕ再設定手段と、
上縁点Ｃｏと直線ＣＴｏとの間の距離が第２基準値未満である場合には、上縁点Ｃｏを座標点Ｔｏに再設定するＴｏ再設定手段と、
座標点Ｔｏに最も近い基準形状上の座標点Ｖｏを特定するＶｏ特定手段と、
座標点ＶｏからベクトルＣｏＣｕだけ変位させた座標点Ｐを特定するＰ特定手段と、
交点Ｃが上縁点Ｃｏよりも反Ｃｕ側に存在する場合には、折線Ｃ−Ｔｕ−Ｂｕ上に存在するとともに座標点Ｐまでの距離が最も短い点を座標点Ｑとして特定し、交点Ｃが上縁点Ｃｏと下縁点Ｃｕの間に存在する場合には、折線Ｂｏ−Ｔｏ−Ｃ−Ｔｕ−Ｂｕ上に存在するとともに座標点Ｐまでの距離が最も短い点を座標点Ｑとして特定し、交点Ｃが下縁点Ｃｕより反Ｃｏ側に存在する場合には、折線Ｂｏ−Ｔｏ−Ｃ上に存在するとともに座標点Ｐまでの距離が最も短い点を座標点Ｑとして特定するＱ特定手段と、
座標点Ｐと座標点Ｑの間の距離を算出するか、あるいは、直線ＰＱと測定形状との交点Ｒを特定して座標点Ｐと交点Ｒの間の距離を算出する距離算出手段、
をさらに有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記構造体は、第２板材を第１板材上に重ねた状態で第１板材と第２板材とを溶接した構造体であり、
特定した溶接ビード領域の第２板材側の境界点Ｂｏを特定するＢｏ特定手段と、
比較形状データに記述された第２板材の基準形状における端面と境界点Ｂｏとの間の距離が所定距離以下である場合に、構造体測定形状データの中から前記端面に対する傾きが所定角度以下である直線部分の形状データを検索する直線部分検索手段と、
前記直線部分を特定できた場合に、その直線部分の下端点を境界点Ｂｏとして再設定するＢｏ再設定手段、
をさらに有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項８】
前記直線部分の長さを算出する直線部分長さ算出手段をさらに有していることを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
第２板材の板厚を記憶する板厚記憶手段と、
第２板材の板厚から前記直線部分の長さを減算した値を算出する第２板材側脚長算出手段、
をさらに有していることを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
特定した溶接ビード領域の第１板材側の境界点Ｂｕを特定するＢｕ特定手段と、
前記直線部分の延長線と比較形状データに記述された第１板材の基準形状との交点Ｈを特定するＨ特定手段と、
第１板材側の境界点Ｂｕと交点Ｈとの間の距離を算出する第１板材側脚長算出手段、
をさらに有していることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の検査装置。
【請求項１１】
曲面形状を有する第１板材と曲面形状を有する第２板材とを溶接した構造体の溶接ビードの検査方法であって、コンピュータに、
溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する構造体測定形状データの入力を受ける入力処理と、
前記断面における第１板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第１板材基準形状データと、前記断面における第２板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第２板材基準形状データを記憶する記憶処理と、
測定形状データが記述する構造体の測定形状に、第１板材基準形状データが記述する第１板材の基準形状と、第２板材基準形状データが記述する第２板材の基準形状を重ね合わせた比較形状データを作成する比較形状データ作成処理と、
比較形状データから、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲内である非変形領域と、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲を超えている変形領域を特定する領域特定処理と、
特定した変形領域のなかから、基準形状に対する測定形状の変化量の積算値が最大の領域を、溶接ビードの形成位置に対応する溶接ビード領域の一部として特定する最大領域特定処理と、
特定済みの溶接ビード領域を起点に、基準距離以内に位置する変形領域と、その間に介在する非変形領域を、溶接ビード領域の一部として順次特定していく溶接ビード領域特定処理と、
を実行させることを特徴とする溶接ビードの検査方法。
【請求項１２】
曲面形状を有する第１板材と曲面形状を有する第２板材とを溶接した構造体の溶接ビードの検査に用いられるプログラムであって、コンピュータに、
溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する構造体測定形状データの入力を受ける入力処理と、
前記断面における第１板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第１板材基準形状データと、前記断面における第２板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第２板材基準形状データを記憶する記憶処理と、
測定形状データが記述する構造体の測定形状に、第１板材基準形状データが記述する第１板材の基準形状と、第２板材基準形状データが記述する第２板材の基準形状を重ね合わせた比較形状データを作成する比較形状データ作成処理と、
比較形状データから、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲内である非変形領域と、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲を超えている変形領域を特定する領域特定処理と、
特定した変形領域のなかから、基準形状に対する測定形状の変化量の積算値が最大の領域を、溶接ビードの形成位置に対応する溶接ビード領域の一部として特定する最大領域特定処理と、
特定済みの溶接ビード領域を起点に、基準距離以内に位置する変形領域と、その間に介在する非変形領域を、溶接ビード領域の一部として順次特定していく溶接ビード領域特定処理と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ビードの表面形状を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２つの母材を溶接する溶接ビードの検査方法が開示されている。この検査方法では、溶接箇所（溶接ビードと母材を含む領域）の表面形状を測定する。次に、その測定形状から溶接ビードと母材との境界を特定する（すなわち、溶接ビードが形成されている領域（以下、溶接ビード領域という）を特定する）。溶接ビード領域を特定したら、その溶接ビード領域の表面形状に基づいて、溶接ビードの良否を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０２４２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術のように、溶接箇所の表面形状から溶接ビードの良否を判定するためには、溶接箇所の表面形状うちのどの範囲が溶接ビード領域であるのかを正確に特定する必要がある。しかしながら、溶接ビードと母材との境界では表面形状が滑らかに変化している場合が多いため、その境界を正確に特定することは困難である。また、溶接時のスパッタにより溶接箇所の近傍に凹凸形状が形成される場合があり、その凹凸形状を含んだ領域が溶接ビード領域として特定されてしまう場合もある。このように、従来の技術では、溶接ビード領域を正確に特定することができず、正確に溶接ビードを検査することが困難であった。
【０００５】
本発明は上述した実情を鑑みて創作されたものであり、正確に溶接ビード領域を特定することが可能な溶接ビードの検査装置、検査方法、及び、検査用プログラム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】
【０００６】
本発明の溶接ビード検査装置は、曲面形状を有する第１板材と曲面形状を有する第２板材とを溶接した構造体の溶接ビードを検査する。この検査装置は、入力手段と、記憶手段と、比較形状データ作成手段と、領域特定手段と、最大領域特定手段と、溶接ビード領域特定手段を有する。入力手段は、溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する構造体測定形状データの入力を受ける。記憶手段は、前記断面における第１板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第１板材基準形状データと、前記断面における第２板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第２板材基準形状データを記憶する。比較形状データ作成手段は、測定形状データが記述する構造体の測定形状に、第１板材基準形状データが記述する第１板材の基準形状と、第２板材基準形状データが記述する第２板材の基準形状を重ね合わせた比較形状データを作成する。領域特定手段は、比較形状データから、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲内である非変形領域と、基準形状に対する測定形状の変化量が基準範囲を超えている変形領域を特定する。最大領域特定手段は、特定した変形領域のなかから、基準形状に対する測定形状の変化量の積算値が最大の領域を、溶接ビード領域の一部として特定する。溶接ビード領域特定手段は、特定済みの溶接ビード領域を起点に、基準距離以内に位置する変形領域と、その間に介在する非変形領域を、溶接ビード領域の一部として順次特定していく。
【０００７】
この溶接ビード検査装置では、構造体の測定形状に、第１板材の基準形状と第２板材の基準形状を重ね合わせた比較形状データが作成される。そして、比較形状データに基づいて、基準形状に対する測定形状の変化量が大きい変形領域と、その変化量が小さい非変形領域が特定される。変形領域が複数存在する場合には、各変形領域の間には非変形領域が介在している。変化量が大きい変形領域は、溶接により変形した箇所（すなわち、溶接ビードの一部）や、スパッタにより形成された凹凸形状を示す。変形領域が特定されると、特定した変形領域のなかから、基準形状に対する測定形状の変化量の積算値が最大の領域が特定される。スパッタにより形成された凹凸形状は、変化量はそれほど大きくはならない。したがって、この積算値が最大の領域は、溶接により変形した箇所に対応する溶接ビード領域の一部として特定される。積算値が最大の領域が溶接ビード領域の一部として特定されると、その溶接ビード領域から基準距離以内に位置する変形領域と、その間に介在する非変形領域が溶接ビード領域の一部として特定される（すなわち、基準距離以内に位置する変形領域が溶接ビード領域に組み込まれる。言い換えると、溶接ビード領域が基準距離以内に位置する変形領域まで拡大する）。この処理は順次行われ、基準距離より幅が大きい非変形領域に達するまで、溶接ビード領域が拡大する。スパッタにより形成された凹凸形状が溶接ビードから離れた位置に存在する場合には、その凹凸形状に対応する変形領域は溶接ビード領域から基準距離以上離れているので、溶接ビード領域に組み込まれない。したがって、スパッタにより形成された凹凸形状を包含することなく、溶接ビード領域が特定される。
このように、本発明によれば、基準形状に対する測定形状の変化量に応じて溶接ビード領域が特定されるので、一定の基準に従って溶接ビード領域を特定することができる。また、スパッタにより凹凸形状が形成されている場合にも、その凹凸形状の影響によって極端に広い領域が溶接ビード領域として特定されることが防止される。本発明によれば、溶接箇所の表面形状に基づいて正確に溶接ビード領域を特定することができる。
【０００８】
上述した検査装置は、第２板材の板厚を記憶する板厚記憶手段と、第１板材と第２板材の間の隙間寸法を算出する板隙寸法算出手段をさらに有していることが好ましい。前記板隙寸法算出手段は、板厚記憶手段に記憶されている第２板材の板厚と、比較形状データにおける第１板材の基準形状と第２板材の基準形状との位置関係から、前記隙間寸法を算出する。
この検査装置によれば、溶接ビードの良否を判定する指標の１つとして、第１板材と第２板材の間の隙間寸法を算出することができる。隙間寸法により、溶接ビードをより適切に評価することができる。
【０００９】
溶接ビードの両端領域には、局所的に凹んだアンダーカットが形成される場合がある。アンダーカットの有無は、溶接ビードの強度に影響を与える。
したがって、上述した検査装置は、アンダーカット領域特定手段をさらに有していることが好ましい。アンダーカット領域特定手段は、特定した溶接ビード領域の端部に位置する変形領域が基準形状に対して下方に変形した下方変形領域である場合に、その下方変形領域に隣接する非溶接ビード領域の基準形状から溶接ビード領域内に延長した線分が測定形状と交差するか否かを判定することで、アンダーカット領域を特定する。
このような構成によれば、正確にアンダーカット領域を特定することができる。アンダーカット領域の有無により、溶接ビードをより適切に評価することができる。
【００１０】
上述した検査装置は、溶接ビード領域内に延長した線分と、アンダーカット領域の測定形状に基づいて、アンダーカット領域の深さを算出する深さ算出手段をさらに有していることが好ましい。
このような構成によれば、アンダーカット領域の深さを正確に特定することができる。アンダーカット領域の深さにより、溶接ビードをより適切に評価することができる。
【００１１】
また、溶接ビードの表面には、ピットと呼ばれる局所的な窪みが形成される場合がある。溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状は変化量が大きいので、この方向の表面形状からピット領域（ピットが形成されている領域）を特定することは難しい。
したがって、上述した検査装置においては、入力手段が溶接ビードに沿って所定間隔で計測された複数の構造体測定形状データの入力を受けることが好ましい。そして、入力された複数の構造体測定形状データが記述する複数の測定形状に基づいて、溶接ビードに沿った断面における溶接ビードの表面形状を算出し、算出した溶接ビードの表面形状からピット領域を特定するピット領域特定手段をさらに有することが好ましい。
溶接ビードに沿った断面における溶接ビードの表面形状は変化量が小さいので、この表面形状を算出することでピット領域を正確に特定することができる。ピット領域の有無によって、溶接ビードをより適切に評価することができる。
【００１２】
上述した検査装置は、ＣｕＣｏ特定手段と、Ｂｕ特定手段と、Ｂｏ特定手段と、Ｃ特定手段と、Ｔｕ特定手段と、Ｔｏ特定手段と、Ｔｕ再設定手段と、Ｔｏ再設定手段と、Ｖｏ特定手段と、Ｐ特定手段と、Ｑ特定手段と、距離算出手段を有していることが好ましい。ＣｕＣｏ特定手段は、比較形状データに記述された第２板材の基準形状における端面を下方に延長して、第２板材の基準形状を第１板材の基準形状に接続し、その端面の上縁点Ｃｏと下縁点Ｃｕを特定する。Ｂｕ特定手段は、領域特定手段によって特定された領域のうちの上縁点Ｃｕを含む領域の反Ｃｏ側の境界点Ｂｕを特定する。Ｂｏ特定手段は、領域特定手段によって特定された領域のうちの上縁点Ｃｏを含む領域の反Ｃｕ側の境界点Ｂｏを特定する。Ｃ特定手段は、直線ＣｕＣｏと測定形状との交点Ｃを特定する。Ｔｕ特定手段は、境界点Ｂｕと交点Ｃの間の測定形状の少なくとも一部が直線ＢｕＣよりも上縁点Ｃｕ側に存在する場合には、上縁点Ｃｕ側に存在する測定形状において直線ＢｕＣまでの距離が最も長い点を座標点Ｔｕとして特定し、境界点Ｂｕと交点Ｃの間の測定形状が直線ＢｕＣよりも上縁点Ｃｕ側に存在しない場合には、境界点Ｂｕを座標点Ｔｕとして特定する。Ｔｏ特定手段は、境界点Ｂｏと交点Ｃの間の測定形状の少なくとも一部が直線ＢｏＣよりも上縁点Ｃｏ側に存在する場合には、上縁点Ｃｏ側に存在する測定形状において直線ＢｏＣまでの距離が最も長い点を座標点Ｔｏとして特定し、境界点Ｂｏと交点Ｃの間の測定形状が直線ＢｏＣよりも上縁点Ｃｏ側に存在しない場合には、境界点Ｂｏを座標点Ｔｏとして特定する。Ｔｕ再設定手段は、上縁点Ｃｕと直線ＣＴｕとの間の距離が第１基準値未満である場合には、上縁点Ｃｕを座標点Ｔｕに再設定する。Ｔｏ再設定手段は、上縁点Ｃｏと直線ＣＴｏとの間の距離が第２基準値未満である場合には、上縁点Ｃｏを座標点Ｔｏに再設定する。Ｖｏ特定手段は、座標点Ｔｏに最も近い基準形状上の座標点Ｖｏを特定する。Ｐ特定手段は、座標点ＶｏからベクトルＣｏＣｕだけ変位させた座標点Ｐを特定する。Ｑ特定手段は、交点Ｃが上縁点Ｃｏよりも反Ｃｕ側に存在する場合には、折線Ｃ−Ｔｕ−Ｂｕ上に存在するとともに座標点Ｐまでの距離が最も短い点を座標点Ｑとして特定し、交点Ｃが上縁点Ｃｏと上縁点Ｃｕの間に存在する場合には、折線Ｂｏ−Ｔｏ−Ｃ−Ｔｕ−Ｂｕ上に存在するとともに座標点Ｐまでの距離が最も短い点を座標点Ｑとして特定し、交点Ｃが上縁点Ｃｕより反Ｃｏ側に存在する場合には、折線Ｂｏ−Ｔｏ−Ｃ上に存在するとともに座標点Ｐまでの距離が最も短い点を座標点Ｑとして特定する。距離算出手段は、座標点Ｐと座標点Ｑの間の距離を算出するか、あるいは、直線ＰＱと測定形状との交点Ｒを特定して座標点Ｐと交点Ｒの間の距離を算出する。
この検査装置によれば、点ＰＱ間の距離、または、点ＰＲ間の距離が算出される。この距離は、溶接箇所の強度に実質的に寄与する溶接ビードの厚さ（一般に、のど厚と呼ばれる寸法に近い値）を示す。算出された距離によって、より正確に溶接ビードの良否を検査することができる。
【００１３】
第２板材を第１板材上に重ねた状態で第１板材と第２板材とを溶接して構造体を形成する場合には、溶接ビードが第２板材の端面全体を覆っておらず、第２板材の端面が露出する場合がある。
また、第１板材と第２板材を製造する際には製造誤差が生じるため、実際の第１板材及び第２板材の形状が、これらの基準形状と正確に一致しない場合がある。このため、上述した検査装置では、比較形状データが記述する第１板材の基準形状と第２板材の基準形状の位置が、溶接前における実際の第１板材及び第２板材の位置に対してずれる場合がある。
このため、第２板材の端面が露出している構造体の溶接ビードを検査する際に、比較形状データが記述する第２板材の基準形状の端面の位置が、実際の第２板材の端面（露出している端面）の位置に対してずれる場合がある。この場合、露出している第２板材の端面まで溶接ビード領域として特定され、溶接ビード領域を正確に特定できない場合がある。
【００１４】
したがって、第２板材を第１板材上に重ねた状態で第１板材と第２板材とを溶接した構造体を検査する場合には、上述した検査装置は、Ｂｏ特定手段と、直線部分検索手段と、Ｂｏ再設定手段をさらに有していることが好ましい。Ｂｏ特定手段は、特定した溶接ビード領域の第２板材側の境界点Ｂｏを特定する。直線部分検索手段は、比較形状データに記述された第２板材の基準形状における端面と境界点Ｂｏとの間の距離が所定距離以下である場合に、構造体測定形状データの中から前記端面に対する傾きが所定角度以下である直線部分の形状データを検索する。Ｂｏ再設定手段は、前記直線部分を特定できた場合に、その直線部分の下端点を境界点Ｂｏとして再設定する。
【００１５】
このような構成によれば、露出している第２板材の端面が溶接ビード領域として特定されても、直線部分検索手段によって実際の第２板材の端面（すなわち、直線部分）が特定され、その直線部分の下端点が境界点Ｂｏとして再設定される。したがって、溶接ビード領域の第２板材側の境界点を正確に特定することができる。すなわち、露出している第２板材の端面を含まないで溶接ビード領域を特定することができる。
【００１６】
上述した検査装置は、前記直線部分の長さを算出する直線部分長さ算出手段をさらに有していることが好ましい。
直線部分の長さは第２板材の端面が露出している部分の大きさ（面積）を表すため、溶接ビードの良否を示す指標の１つとなる。
【００１７】
また、上述した検査装置は、第２板材の板厚を記憶する板厚記憶手段と、第２板材の板厚から前記直線部分の長さを減算した値を算出する第２板材側脚長算出手段をさらに有していることが好ましい。
第２板材の板厚から前記直線部分の長さを減算した値（以下では、第２板材側脚長という場合がある）は、溶接ビードと第２板材との接合部分の大きさ（面積）を表す。したがって、第２板材側脚長は、溶接ビードの良否を示す指標の１つとなる。
【００１８】
また、上述した検査装置は、特定した溶接ビード領域の第１板材側の境界点Ｂｕを特定するＢｕ特定手段と、前記直線部分の延長線と比較形状データに記述された第１板材の基準形状との交点Ｈを特定するＨ特定手段と、第１板材側の境界点Ｂｕと交点Ｈとの間の距離を算出する第１板材側脚長算出手段をさらに有していることが好ましい。
第１板材側の境界点Ｂｕと交点Ｈとの間の距離（以下では、第１板材側脚長という場合がある）は、溶接ビードと第１板材との接合部分の大きさ（面積）を表す。したがって、第１板材側脚長は、溶接ビードの良否を示す指標の１つとなる。
【００１９】
また、本発明は、上記と同様の処理をコンピュータに実行させる検査方法、及び、プログラムをも提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、溶接ビードを正確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】溶接ビード検査装置１０のブロック図。
【図２】溶接部品３０の斜視図。
【図３】溶接前の板材３２、３４の斜視図。
【図４】溶接ビード検査処理を示すフローチャート。
【図５】溶接ビード検査処理を示すフローチャート。
【図６】測定形状５０の一例を示す図。
【図７】基準形状４２、４４を示す図。
【図８】基準形状４２、４４を測定形状５０にフィッティングする処理を示す図。
【図９】一例の測定形状５０を含む比較形状データの説明図。
【図１０】他の例の測定形状５０を含む比較形状データの説明図。
【図１１】アンダーカット領域の深さの算出処理の説明図。
【図１２】距離Ｔ１、Ｔ２を算出する処理を示すフローチャート。
【図１３】距離Ｔ１、Ｔ２を算出する処理を示すフローチャート。
【図１４】第１の例の測定形状５０に対する距離Ｔ１、Ｔ２の算出処理の説明図。
【図１５】第２の例の測定形状５０に対する距離Ｔ１、Ｔ２の算出処理の説明図。
【図１６】第３の例の測定形状５０に対する距離Ｔ１、Ｔ２の算出処理の説明図。
【図１７】板材３２の端面３２ｂの一部が露出している溶接部品の斜視図。
【図１８】実施例２の溶接ビード検査装置が実行する処理を示すフローチャート。
【図１９】板材３２の端面３２ｂの一部が露出している溶接部品の測定形状１５０を示す図。
【図２０】図１９の測定形状１５０を含む比較形状データの説明図。
【図２１】図１９の測定形状１５０を含む比較形状データの説明図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２２】
実施例１の溶接ビード検査装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１の溶接ビード検査装置１０の概略構成を示すブロック図を示している。図１に示すように、溶接ビード検査装置１０は、表面形状測定装置２０に接続されている。溶接ビード検査装置１０は、一般的なコンピュータにより構成されており、演算装置１２と記憶装置１４を備えている。記憶装置１４には、溶接ビード検査用プログラム、第１板材形状マスタデータ、第２板材形状マスタデータ、板材の板厚のデータ等が記憶されている。
【００２３】
図２は、検査対象の溶接部品３０の斜視図を示している。溶接部品３０は、図３に示すように部分的に重ねられた板材３２と板材３４を、その重ねた箇所で溶接した部品である。すなわち、図２の参照番号３６は、溶接ビードを示している。板材３２及び３４は、溶接ビード３６を横断する方向において緩やかに湾曲した曲面形状を備えている。表面形状測定装置２０は、溶接ビード３６に略直交する断面おける溶接部品３０の表面形状（図２のＸＺ平面内の２次元形状）を測定する。この測定は、いわゆる光切断法によって行われ、溶接部品３０の溶接ビード３６を横断する線状の光を照射し、線状の光が投影された領域３８が撮影される。このとき、光の照射方向と光の撮影方向の少なくとも一方は、溶接部品３０の表面に対して斜めに設定されている。なお、溶接部品３０の表面形状の測定は、光切断法に限られず、例えば接触式の形状測定器を用いることもできる。
図２に示すように、表面形状測定装置２０は、溶接ビード３６が伸びる方向（Ｙ方向）に沿って一定間隔毎に表面形状を測定する（図２の複数の線状領域３８のそれぞれで表面形状を測定する）。表面形状測定装置２０によって測定された表面形状（以下、測定形状という）を記述する測定形状データは、溶接ビード検査装置１０の演算装置１２に入力される。
【００２４】
演算装置１２は、記憶装置１４に記憶されている溶接ビード検査用プログラムを実行することで、溶接ビードを検査する。溶接ビード検査用プログラムを実行すると、演算装置１２によって、図４及び図５のフローチャートに示す処理が行われる。
【００２５】
ステップＳ２では、演算装置１２は、表面形状測定装置２０から測定形状データの入力を受ける。例えば、図６に示すような溶接部品３０の測定形状５０を記述する測定形状データが入力される。測定形状データは、測定形状５０を２次元座標（図６のＸ座標及びＺ座標）で規定される多数の座標点で示すデータである。測定形状５０を規定するＸ座標及びＺ座標は、図２のＸ方向及びＺ方向にそれぞれ対応している。上述したように、表面形状測定装置２０は一定間隔毎に表面形状を測定するので、演算装置１２には複数の測定形状データが入力される。
【００２６】
ステップＳ４では、演算装置１２は、記憶装置１４から第１板材形状マスタデータと第２板材形状マスタデータを読み出す。第１板材形状マスタデータは、溶接前の板材３２の領域３８に示す断面における基準形状（設計上の表面形状であり、溶接前の板材３２の実際の表面形状は誤差により基準形状からずれている）を記述するデータであり、第２板材形状マスタデータは、溶接前の板材３４の領域３８に示す断面における基準形状（設計上の表面形状であり、溶接前の板材３４の実際の表面形状は誤差により基準形状からずれている）を記述するデータである。第１板材形状マスタデータと第２板材形状マスタデータは、基準形状を２次元座標で規定される多数の座標点で示すデータである。図７は、第１板材形状マスタデータが記述する板材３２の基準形状４２と、第２板材形状マスタデータが記述する板材３４の基準形状４４を示している。基準形状４２の線４２ａは板材３２の上面３２ａ（図３参照）に相当し、基準形状４２の線４２ｂは板材３２の端面３２ｂに相当する。また、基準形状４４は板材３４の上面３４ａに相当する。
図７に示すように、基準形状４２、４４には、それぞれフィッティング領域４３、４５が設定されている。フィッティング領域４３、４５は、後述するフィッティング処理において基準となる領域である。フィッティング領域４３、４５は、溶接箇所から離れた領域であって、溶接時に変形することがない領域に設定されている。
【００２７】
ステップＳ６では、ステップＳ２で入力された測定形状データの１つが記述する測定形状５０に、基準形状４２、４４がフィッティングされる。図８は、フィッティング後の測定形状５０と基準形状４２、４４を示している。なお、図８では、測定形状５０を実線で示し、基準形状４２、４４を点線で示し、測定形状５０と基準形状４２、４４が重なっている箇所は実線のみで示している。図８に示すように、基準形状４２のフィッティング領域４３が、測定形状５０の一部の形状と一致するように、基準形状４２が平行移動及び回転移動されて測定形状５０に重ね合わせられる（基準形状４２上の各座標点を座標変換しているともいえる）。また、図７に示すように、基準形状４４のフィッティング領域４５が、測定形状５０の一部（板材３４の溶接による変形が生じない部分）の形状と一致するように、基準形状４４が平行移動及び回転移動されて測定形状５０に重ね合わせられる（基準形状４４上の各座標点を座標変換しているともいえる）。このようにして、測定形状５０に基準形状４２、４４を重ね合わせたデータ（以下、比較形状データという）を作成する。
【００２８】
図９（ａ）は、フィッティング後の測定形状５０と基準形状４２、４４の拡大図を示している。ステップＳ８では、図９（ａ）に示すように、比較形状データにおいて、基準形状４２の線４２ｂが下方向（−Ｚ方向）に延長されるとともに、基準形状４４が左方向（−Ｘ方向）に延長され、両延長線の交点Ｃｕが特定される。延長線と交点Ｃｕによって、基準形状４２と基準形状４４が接続される。以下では、接続後の基準形状４２、４４をまとめて基準形状４６という。
【００２９】
ステップＳ１０では、図９（ｂ）に示すように、比較形状データの各Ｘ座標において、測定形状５０のＺ座標から基準形状４６のＺ座標が減算され、差分値ΔＺが算出される。差分値ΔＺの算出は、フィッティング領域４３、４５の間の領域に対して行う。差分値ΔＺは、溶接の前後における表面の位置変化量（Ｚ方向における変化量）を示す。差分値ΔＺがプラスである領域は、溶接により盛り上がった領域であり、差分値ΔＺがマイナスである領域は溶接により凹んだ領域である。
【００３０】
ステップＳ１２では、図９（ｂ）に示すように、差分値ΔＺと閾値ＺＴＨに基づいて、Ｘ方向の領域が上方変形領域ＷＵ、下方変形領域ＷＬ、または、非変形領域ＷＮのいずれかに分類される。閾値ＺＴＨは、想定される差分値ΔＺに応じて予め定められている値である。差分値ΔＺが閾値ＺＴＨより大きい領域は、上方変形領域ＷＵとして特定される。差分値ΔＺが閾値−ＺＴＨより小さい領域は、下方変形領域ＷＬとして特定される。差分値ΔＺの絶対値が閾値ＺＴＨ以下の領域は、非変形領域ＷＮとして特定される。上方変形領域ＷＵは溶接により盛り上がった領域を示し、下方変形領域ＷＬは溶接により凹んだ領域を示し、非変形領域ＷＮは溶接の前後で表面形状の変化が小さかった領域を示す。なお、変形領域（ＷＵまたはＷＬ）が存在しない場合には、溶接の前後で変形がほとんどない（すなわち、溶接ビードが形成されていない）ことを意味するので、エラーが報告される。
【００３１】
ステップＳ１４では、ステップＳ１２で特定された領域毎に、差分値ΔＺが積算（すなわち、積分）される。そして、算出した積算値が最大の領域が溶接ビード領域ＷＢとして特定される。図９（ｂ）の例では、上方変形領域ＷＵ８が溶接ビード領域ＷＢ１として特定される。
【００３２】
ステップＳ１６では、演算装置１２は、溶接ビード領域ＷＢと変形領域（ＷＵまたはＷＬ）との間に挟まれており、かつ、Ｘ方向の幅が基準距離未満である非変形領域ＷＮが存在するか否かを判定する。基準距離は、予め定められた値である。このような非変形領域ＷＮが存在する場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ステップＳ１８において、その非変形領域ＷＮと、その変形領域ＷＮに隣接する変形領域（溶接ビード領域ＷＢではない変形領域）が、溶接ビード領域ＷＢの一部として特定される（溶接ビード領域ＷＢに加えられる）。ステップＳ１６、Ｓ１８の処理は、ステップＳ１６でＮＯと判定されるまで繰り返される。これによって、最終的な溶接ビード領域ＷＢが特定される。
例えば、図９（ｂ）の例では、ステップＳ１４で上方変形領域ＷＵ８が溶接ビード領域ＷＢ１として特定されている。溶接ビード領域ＷＢ１と下方変形領域ＷＬ１０の間の非変形領域ＷＮ９の幅が基準距離未満であるので、ステップＳ１６でＹＥＳの判定がされ、ステップＳ１８で下方変形領域ＷＬ１０と非変形領域ＷＮ９が溶接ビード領域ＷＢに組み込まれる。すなわち、溶接ビード領域ＷＢ１が、溶接ビード領域ＷＢ２まで拡大する。次に、再度、ステップＳ１６が実行される。ここでは、溶接ビード領域ＷＢ２と下方変形領域ＷＬ６の間の非変形領域ＷＮ７の幅が基準距離未満であるので、ステップＳ１６でＹＥＳの判定がされる。したがって、ステップＳ１８で、溶接ビード領域ＷＢ２が溶接ビード領域ＷＢ３まで拡大する。次に、再度、ステップＳ１６が実行される。ここでは、溶接ビード領域ＷＢ３と上方変形領域ＷＵ４の間の非変形領域ＷＮ５の幅が基準距離未満であるので、ステップＳ１６でＹＥＳの判定がされる。したがって、ステップＳ１８で、溶接ビード領域ＷＢ３が溶接ビード領域ＷＢ４まで拡大する。次に、再度、ステップＳ１６が実行される。このときには、ステップＳ１６の条件を満たす非変形領域ＷＮが存在しない。すなわち、非変形領域ＷＮ１１は溶接ビード領域ＷＢ４と変形領域の間に挟まれた領域ではない。また、非変形領域ＷＮ３は溶接ビード領域ＷＢ４と上方変形領域ＷＵ２に挟まれているが、その幅が基準距離以上である。したがって、ステップＳ１６でＮＯと判定される。このため、図９（ｂ）の例では、上方変形領域ＷＵ４から下方変形領域ＷＬ１０までの領域が、溶接ビード領域ＷＢとして特定される。このように、上方変形領域ＷＵ２は、差分値ΔＺの絶対値（すなわち、溶接の前後での変形量）が大きいにも係らず、溶接ビード領域ＷＢに含まれない。これは、上方変形領域ＷＵ２が溶接ビード領域ＷＢから離れた位置に形成されており、このように離散的に形成される変形領域は溶接ビードではなく、溶接時のスパッタ等により形成された凹凸形状と考えられるためである。このように、ステップＳ１６及びＳ１８では、スパッタ等により形成される凹凸形状を除外して、実際の溶接ビードに対応する領域が溶接ビード領域ＷＢとして正確に特定される。
【００３３】
ステップＳ１６でＮＯと判定されると、ステップＳ２０（図５参照）において、溶接ビード領域ＷＢの幅（Ｘ軸方向の幅）が算出される）。
【００３４】
ステップＳ２２では、演算装置１２によって、記憶装置１４から板材３２の板厚が読み出される。なお、読み出される板厚は設計上の値である。次に、読み出された板厚と、比較形状データに基づいて、板材３２と板材３４の間に形成されている隙間の寸法（隙間の幅）が算出される。具体的には、板材３２の基準形状４２の線４２ａと線４２ｂの境界点Ｃｏから、線４２ｂに沿って板厚分だけ座標点Ｃｕ側に変位させた座標点Ｄが特定される。そして、座標点Ｄと座標点Ｃｕの間の距離が算出される。算出された距離が、板材３２と板材３４の間に形成されている隙間の寸法となる。このように、板材３２の基準形状４２と板材３４の基準形状４４を測定形状５０に合わせてフィッティングし、フィッティング後の基準形状４２と基準形状４４の位置関係から隙間寸法を算出することで、正確な隙間寸法を得ることができる。
【００３５】
ステップＳ２４では、溶接ビード領域ＷＢの端部の変形領域が、下方変形領域ＷＬであるか否かが判定される。端部の変形領域が下方変形領域ＷＬである場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ２６で、その下方変形領域ＷＬがアンダーカット領域であるか否かが判定される。具体的には、端部の下方変形領域ＷＬに隣接する非溶接ビード領域（溶接ビード領域ＷＢではない領域）の基準形状を溶接ビード領域ＷＢ内に延長した線分を描き、その延長した線分が測定形状５０と交差するか否かを判定する。交差する場合には、その端部の下方変形領域ＷＬはアンダーカット領域として特定される。例えば、図９の例では、溶接ビード領域ＷＢ４の端部の領域ＷＬ１０が下方変形領域であるので、ステップＳ２４でＹＥＳの判定がされる。そして、ステップＳ２６で、下方変形領域ＷＬ１０に隣接する非溶接ビード領域ＷＮ１１内の基準形状４４が溶接ビード領域ＷＢ４内に延長され、延長された線分が測定形状５０と交差するか否かが判定される。図９（ａ）に示すように、交点Ｅにおいて延長された線分が測定形状５０と交差するので、下方変形領域ＷＬ１０がアンダーカット領域であることが特定される。
一方、図１０に例示される測定形状の場合は、溶接ビード領域ＷＢの端部に下方変形領域ＷＬ２があるが、隣接する非溶接ビード領域ＷＮ１の基準形状４２を延長した線分１０２が測定形状５０と交差しないので、下方変形領域ＷＬ２はアンダーカット領域ではないと判定される。下方変形領域ＷＬ２は、元の板材３２の角が平滑化された領域であり、窪み（すなわち、アンダーカット領域）ではないためである。
なお、ステップＳ２４の判定が行われることによって、ステップＳ２６の処理（アンダーカット領域の判定）がビード領域ＷＢの端部の領域に対してのみ実行される。これは、アンダーカット領域は、ほとんどの場合がビード領域ＷＢの端部に形成されるためである。
【００３６】
ステップＳ２６でアンダーカット領域が特定された場合には、ステップＳ２８でアンダーカット領域の深さが算出される。具体的には、アンダーカット領域の底部の座標点と、ステップＳ２６で描いた線分の間の距離が算出される。この距離が、アンダーカット領域の深さを示す。なお、光切断法による測定形状５０には、図１１に示すようにノイズが重畳する場合がある。このため、底部の特定が困難となる。実施例１では、アンダーカット領域の端部の点Ａ１、Ａ２と、アンダーカット領域の測定形状５０上の任意の点Ａ３の位置関係によって底部が特定される。すなわち、任意の点Ａ３を底部と仮定し、アンダーカット領域を折線Ａ１−Ａ３−Ａ２によって近似したときに、測定形状５０と折線Ａ１−Ａ３−Ａ２とのずれが最小となる点Ａ３を、アンダーカット領域の底部として特定する。この底部の特定処理では、折線Ａ１−Ａ３−Ａ２上の座標点と測定形状５０上の座標点とのＺ座標の誤差の２乗値をＸ座標毎に算出し、算出した２乗誤差のメジアンを評価対象とするＬＭｅｄＳ推定等を用いることが好ましい。なお、底部の座標点は、ＬＭｅｄＳ推定の他にも、ノイズの影響を除去可能な種々の方法により特定することができる。アンダーカット領域の底部の座標点が特定されたら、その座標点と線分の間の距離を算出される（例えば、図１１例において座標点Ａ３が底部の座標点であった場合には、距離Ｆが算出される）。算出された距離はアンダーカット領域の深さを示す。このような処理によれば、測定形状５０にノイズが重畳している場合にも、アンダーカット領域の深さを正確に算出することができる。
【００３７】
ステップＳ３０では、演算装置１２は、ステップＳ２で入力された複数の測定形状５０（すなわち、図２のＹ方向において一定間隔毎に測定された表面形状）に基づいて、図２のＹ方向（すなわち、溶接ビード３６が伸びる方向）に沿った断面（すなわち、ＹＺ平面）における溶接ビードの表面形状を算出する。Ｙ方向の溶接ビードの表面形状は、Ｘ方向に一定間隔で複数算出される。そして、算出されたＹ方向の溶接ビードの表面形状から、ピット領域（ピットが形成されている領域）を特定する。ピットとは、溶接ビードの表面に形成される微小な凹みである。図６に示すように、溶接ビードのＸ方向の測定形状５０は変位量が大きいため、測定形状５０からピット領域を特定することは困難である。しかし、Ｙ方向の表面形状は略フラットとなるため、微小なピット領域を特定し易い。ステップＳ３０では、正確にピット領域を特定することができる。実施例１では、算出されたＹ方向の溶接ビードの表面形状において、その変化率がしきい値を超える範囲を、ピット領域として特定する。
【００３８】
ステップＳ３２では、距離Ｔ１、Ｔ２が算出される。距離Ｔ１、Ｔ２は、溶接ビードの厚さに相当する値であり、溶接ビードの強度に対して強い相関を持つ値である。図１２、１３は、距離Ｔ１、Ｔ２の算出処理の詳細を示すフローチャートである。また、図１４〜１６は、３つの比較形状データの例を示している。図１４〜１６の例を用いて、距離Ｔ１、Ｔ２の算出処理について説明する。
【００３９】
ステップＳ５２では、ステップＳ１２で特定された領域のなかから座標点Ｃｕを含む領域が特定され、特定された領域の座標点Ｃｏと反対側（すなわち、座標点Ｃｏよりも座標点Ｃｕに近い側）の境界点Ｂｕが特定される。図１４の例では、座標点Ｃｕが上方変形領域ＷＵに含まれているので、上方変形領域ＷＵの右端が境界点Ｂｕとして特定される。図１５の例では、座標点Ｃｕが情報変形領域ＷＵに含まれているので、上方変形領域ＷＵの右端が境界点Ｂｕとして特定される。図１６の例では、座標点Ｃｕが下方変形領域ＷＬに含まれているので、下方変形領域ＷＬの右端が境界点Ｂｕとして特定される。
【００４０】
ステップＳ５４では、ステップＳ１２で特定された領域のなかから座標点Ｃｏを含む領域が特定され、特定された領域の座標点Ｃｕと反対側（すなわち、座標点Ｃｕよりも座標点Ｃｏに近い側）の境界点Ｂｏが特定される。図１４の例では、座標点Ｃｏが上方変形領域ＷＵに含まれているので、上方変形領域ＷＵの左端が境界点Ｂｏとして特定される。図１５の例では、座標点Ｃｏが下方変形領域ＷＬに含まれているので、下方変形領域ＷＬの左端が境界点Ｂｏとして特定される。図１６の例では、座標点Ｃｏが下方変形領域ＷＬに含まれているので、下方変形領域ＷＬの左端が境界点Ｂｏとして特定される。
【００４１】
ステップＳ５６では、直線ＣｕＣｏと測定形状５０との交点Ｃが特定される（図１４〜１６参照）。
【００４２】
ステップＳ５８では、境界点Ｂｕと交点Ｃの間の測定形状５０の少なくとも一部が、直線ＢｕＣよりも座標点Ｃｕ側に存在するか否かが判定される。例えば、図１４〜１６の例では、測定形状５０の参照番号５２に示す部分が直線ＢｕＣよりも座標点Ｃｕ側に存在するので、ステップＳ５８でＹＥＳと判定される。ステップＳ５８でＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ６０で、座標点Ｃｕ側に存在する測定形状５０（すなわち、図１４〜１６の参照番号５２に示す部分）上の座標点であって、直線ＢｕＣまでの距離が最も長い座標点が座標点Ｔｕとして特定される。
一方、ステップＳ５８でＮＯと判定された場合には、ステップＳ６２で、境界点Ｂｕが座標点Ｔｕとして特定される。
【００４３】
ステップＳ６４では、境界点Ｂｏと交点Ｃの間の測定形状５０の少なくとも一部が、直線ＢｏＣよりも座標点Ｃｏ側に存在するか否かが判定される。例えば、図１４の例では、測定形状５０の参照番号５４に示す部分が直線ＢｏＣよりも座標点Ｃｏ側に存在するので、ステップＳ６４でＹＥＳと判定される。ステップＳ６４でＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ６６で、座標点Ｃｏ側に存在する測定形状５０（すなわち、図１４の参照番号５４に示す部分）上の座標点であって、直線ＢｏＣまでの距離が最も長い座標点が座標点Ｔｏとして特定される。
一方、図１５、１６の例では、境界点Ｂｏと交点Ｃの間の測定形状５０の全てが直線ＢｏＣを挟んで座標点Ｃｏの反対側に存在するので、ステップＳ６４でＮＯと判定される。この場合には、ステップＳ６８で、境界点Ｂｏが座標点Ｔｏとして特定される。
【００４４】
ステップＳ７０（図１３参照）では、座標点Ｃｕと直線ＣＴｕとの間の距離Ｌ１が第１基準値未満であるか否かが判定される。なお、第１基準値とは、予め定められた値である。距離Ｌ１が第１基準値未満である場合（すなわち、ステップＳ７０でＹＥＳである場合）には、ステップＳ７２で、座標点Ｃｕが座標点Ｔｕとして再設定される。ステップＳ７０でＮＯと判定された場合には、座標点Ｔｕの再設定（すなわち、ステップＳ７２）は行われない。図１４〜１６の例では、何れも、ステップＳ７０でＮＯと判定されるので、座標点Ｔｕの再設定は行われない。
【００４５】
ステップＳ７４では、座標点Ｃｏと直線ＣＴｏとの間の距離Ｌ２が第２基準値未満であるか否かが判定される。なお、第２基準値とは、予め定められた値である。距離Ｌ２が第２基準値未満である場合（すなわち、ステップＳ７４でＹＥＳである場合）には、ステップＳ７６で、座標点Ｃｏが座標点Ｔｏとして再設定される。ステップＳ７４でＮＯと判定された場合には、座標点Ｔｏの再設定（すなわち、ステップＳ７６）は行われない。図１４〜１６の例では、何れも、ステップＳ７４でＮＯと判定されるので、座標点Ｔｏの再設定は行われない。
【００４６】
ステップＳ７８では、座標点Ｔｏに最も近い基準形状４６上の座標点Ｖｏが特定される（図１４〜１６参照）。
【００４７】
ステップＳ８０では、座標点ＶｏからベクトルＣｏＣｕだけ変位させた座標点Ｐが特定される。すなわち、座標点Ｖｏから、座標点Ｃｏから座標点Ｃｕに向かう向きに、直線ＣｏＣｕの長さ分だけ変位させた位置の座標点Ｐが特定される（図１４〜図１６参照）。
【００４８】
ステップＳ８２では、交点Ｃの位置を判定する。
交点Ｃが座標点Ｃｏより上方に存在する場合（すなわち、交点Ｃが座標点Ｃｏを挟んで座標点Ｃｕの反対側に存在する場合）には、ステップＳ８４が実施される（図１３の矢印Ｘ１参照）。例えば、図１４の例の場合には、ステップＳ８２で矢印Ｘ１に示すように判定がされて、ステップＳ８４が実施される。
また、交点Ｃが座標点Ｃｏと座標点Ｃｕの間に存在する場合には、ステップＳ８６が実施される（図１３の矢印Ｘ２参照）。例えば、図１５の例の場合には、ステップＳ８２で矢印Ｘ２に示すように判定がされて、ステップＳ８６が実施される。
また、交点Ｃが座標点Ｃｕより下方に存在する場合（すなわち、交点Ｃが座標点Ｃｕを挟んで座標点Ｃｏの反対側に存在する場合）には、ステップＳ８８が実施される（図１３の矢印Ｘ３参照）。例えば、図１６の例の場合には、ステップＳ８２で矢印Ｘ３に示すように判定がされて、ステップＳ８８が実施される。
【００４９】
ステップＳ８４では、折線Ｃ−Ｔｕ−Ｂｕ上の座標点のうちで座標点Ｐまでの距離が最も短い座標点が座標点Ｑとして特定される（図１４参照）。
ステップＳ８６では、折線Ｂｏ−Ｔｏ−Ｃ−Ｔｕ−Ｂｕ上の座標点のうちで座標点Ｐまでの距離が最も短い座標点が座標点Ｑとして特定される（図１５参照）。なお、図１５の例では境界点Ｂｏが座標点Ｔｏと同一点であるので、折線Ｔｏ−Ｃ−Ｔｕ−Ｂｕ上で座標点Ｑが特定される。
ステップＳ８８では、折線Ｂｏ−Ｔｏ−Ｃ上の座標点のうちで座標点Ｐまでの距離が最も短い座標点が座標点Ｑとして特定される（図１６参照）。なお、図１６の例では、境界点Ｂｏが座標点Ｔｏと同一点であるので、線分ＴｏＣ上で座標点Ｑが特定される。
【００５０】
ステップＳ８４〜ステップＳ８８の何れかで座標点Ｑが特定されると、ステップＳ９０で、直線ＰＱと測定形状５０との交点Ｒが特定される。
【００５１】
ステップＳ９２では、座標点Ｐと座標点Ｑの間の距離Ｔ１、及び、座標点Ｐと座標点Ｒの間の距離Ｔ２が算出される。以上の処理を実行すると、図１３に示す処理（すなわち、図５のステップＳ３２）が終了する。このように算出される距離Ｔ１及び距離Ｔ２は、溶接ビードの強度に強い相関があり、溶接ビードの良否の判定に用いることができる。なお、実施例１では、距離Ｔ１と距離Ｔ２の両方を算出したが、いずれか一方のみを算出してもよい。
【００５２】
図５に示すように、ステップＳ３２を終了すると、ステップＳ３４で、溶接ビードの良否が判定される。この良否判定は、ステップＳ２０で算出された溶接ビード領域ＷＢの幅、ステップＳ２２で算出された隙間寸法、ステップＳ２６で判定されたアンダーカット領域の有無、ステップＳ２８で算出されたアンダーカット領域の深さ、ステップＳ３０で判定されたピット領域の有無、及び、ステップＳ３２で算出された距離Ｔ１、Ｔ２に基づいて行われる。これらの情報に基づくことで、溶接ビードの良否を正確に判定することができる。
【００５３】
以上に説明したように、上述した実施例１の溶接ビード検査装置１０によれば、溶接箇所の測定形状５０から、溶接ビード領域ＷＢを正確に特定することができる。特に、溶接時のスパッタにより凹凸形状が形成されている場合でも、その凹凸形状が溶接ビード領域ＷＢに含まれることが防止され、正確に溶接ビード領域ＷＢが特定される。
また、溶接ビード検査装置１０は、アンダーカット領域の有無とピット領域の有無を正確に判定することができるとともに、溶接ビード領域ＷＢの幅、隙間寸法、アンダーカット領域の深さ、及び、距離Ｔ１、Ｔ２を正確に算出することができる。したがって、これらの情報から、溶接ビードの良否を正確に判定することができる。これらの情報は溶接ビードの表面形状から自動的に算出されるので、高速で溶接ビードの良否判定を行うことができる。
【実施例２】
【００５４】
次に、実施例２の溶接ビード検査装置について説明する。実施例２の溶接ビード検査装置は、図１７に示すように、板材３２の端面３２ｂの一部が露出している溶接部品（端面３２ｂの一部が溶接ビードに覆われていない溶接部品）の検査を行う場合においても、正確に溶接ビードを特定して検査することができる。図１８は、実施例２の溶接ビード検査装置が実行する処理を示すフローチャートである。図１８に示すように、実施例２の溶接ビード検査装置は、実施例１の溶接ビード検査装置と同様の処理（ステップＳ２〜Ｓ１８、及び、ステップＳ２０〜Ｓ３４）に加えて、ステップＳ１００〜Ｓ１１６を実行する。以下に、実施例２の溶接ビード検査装置が実行する処理を説明する。
【００５５】
図１８に示すように、実施例２の溶接ビード検査装置は、実施例１の溶接ビード検査装置と同様に、図４のステップＳ２〜Ｓ１８の処理を実行する。
ステップＳ２では、溶接部品の測定形状を示す測定形状データが入力される。板材３２の端面３２ｂが露出している場合には、図１９の測定形状１５０のように、板材３２の端面３２ｂの露出部分に相当する直線部分１５４を有する測定形状を示す測定形状データが入力される。
ステップＳ４〜Ｓ８では、比較形状データが作成される。図１９の測定形状１５０の場合には、図２０（ａ）に示すように比較形状データが作成される。なお、図２０（ａ）では、ステップＳ６のフィッティングの誤差のため、板材３２の端面３２ｂに相当する基準形状４２の線４２ｂの位置が、実際の端面３２ｂの位置（すなわち、直線部分１５４の位置）からずれている。
ステップＳ１０〜Ｓ１８では、溶接ビード領域ＷＢが特定される。図２０（ａ）の場合には、基準形状４２の線４２ｂの位置が直線部分１５２の位置からずれているので、図２０（ｂ）に示すように板材３２の端面３２ｂが露出している範囲である直線部分１５４が溶接ビード領域ＷＢに含まれる。
【００５６】
ステップＳ１００では、上述したステップＳ５２と同様にして、溶接ビード領域ＷＢの板材３２側の境界点Ｂｏが特定される。直線部分１５４が溶接ビード領域ＷＢに含まれる場合には、図２０（ａ）に示すように、境界点Ｂｏは線４２ｂに近接した位置に特定される。
ステップＳ１０２では、上述したステップＳ５４と同様にして、溶接ビード領域ＷＢの板材３４側の境界点Ｂｕが特定される。
【００５７】
ステップＳ１０４では、線４２ｂから距離ε以内に、境界点Ｂｏが存在するか否かが判定される。より詳細には、線４２ｂから幅ε以内の座標範囲内に、境界点Ｂｏが存在するか否かが判定される。距離εは予め決められた値である。線４２ｂから距離ε以内に境界点Ｂｏが存在する場合には（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、板材３２の端面３２ｂが露出しているおそれがあるので、ステップＳ１０６が実行される。距離ε以内に境界点Ｂｏが存在しない場合には（ステップＳ１０４でＮＯ）、板材３２の端面３２ｂが露出していないので、実施例１と同様にしてステップＳ２０以降の処理が実行される。
【００５８】
ステップＳ１０６では、測定形状データの中から、線４２ｂと略平行な直線部分が検索される。より詳細には、線４２ｂとの間の角度が所定角度θ（角度θは、予め決められた微小角度）以下である直線部分が検索される。この直線部分は、測定形状データを構成している座標点群の座標データに基づいて特定される。この直線部分は、従来公知の種々の方法（例えば、ハフ変換を用いた直線の検出等）を用いて特定することができる。図２０の例では、ステップＳ１０６で直線部分１５４が特定される。ステップＳ１０６で直線部分を特定できた場合には、その特定された直線部分は板材３２の端面３２ｂが露出している領域を表している。また、線４２ｂと略平行な直線部分が存在しない場合には、ステップＳ１０６で直線部分は特定されない。この場合は、板材３２の端面３２ｂが露出していないことを意味する。
ステップＳ１０６で線４２ｂと略平行な直線部分が特定された場合には、ステップＳ１０８でＹＥＳと判定されて、ステップＳ１１０が実行される。ステップＳ１０６で線４２ｂと略平行な直線部分が特定されなかった場合（線４２ｂと略平行な直線部分が存在しなかった場合）は、ステップＳ１０８でＮＯと判定され、実施例１と同様にしてステップＳ２０以降の処理が実行される。
【００５９】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０６で特定された直線部分の上端点Ｋｏと下端点Ｋｕが特定される。そして、下端点Ｋｕが新たな境界点Ｂｏとして再設定される。例えば、図２０（ａ）の例では、図２１に示すように、ステップＳ１０６で特定された直線部分１５４の上端点Ｋｏと下端点Ｋｕが特定される。そして、特定された下端点Ｋｕが、境界点Ｂｏとして再設定される。すなわち、ステップＳ１００で設定した境界点Ｂｏをキャンセルし、下端点Ｋｕを新たな境界点Ｂｏとして設定する。これにより、図２１に示すように、溶接ビード領域ＷＢも再設定される。したがって、板材３２の端面が露出している領域である直線部分１５４は溶接ビード領域ＷＢに含まれなくなる。
【００６０】
ステップＳ１１２では、ステップＳ１０６で特定された直線部分の長さＬ３（図２１参照）を算出する。長さＬ３は、板材３２の端面３２ｂがどの程度露出しているかを示す指標となる。
ステップＳ１１４では、記憶装置１４から板材３２の板厚が読み出される。そして、板材３２の板厚から距離Ｌ３を減算することで、図２１に示す距離Ｌ４を算出する。距離Ｌ４は、溶接ビードと板材３２との接合部の大きさを示す値（すなわち、溶接ビードの板材３２側の脚長）である。
ステップＳ１１６では、ステップＳ１０６で特定された直線部分の延長線と板材３４の基準形状４４との交点Ｈが特定される。そして、交点Ｈと境界点Ｂｕとの間の距離Ｌ５が算出される。距離Ｌ５は、溶接ビードと板材３４との接合部の大きさを示す値（すなわち、溶接ビードの板材３４側の脚長）である。
距離Ｌ３〜Ｌ５は、溶接ビードの品質を表す指標であり、溶接ビードの良否を判定する際に用いられる。
【００６１】
ステップＳ１１６が終了すると、第１実施例と同様にして、ステップＳ２０以降の処理が実行される。この場合、再設定された溶接ビード領域ＷＢに基づいて、ステップＳ２０以降の処理が行われる。
【００６２】
以上に説明したように、実施例２の検査装置では、板材３２の端面３２ｂが露出していると認められる場合には、境界点Ｂｏを設定し直す。したがって、板材３２の端面３２ｂが露出している領域が溶接ビード領域ＷＢに含まれることが防止される。これにより、板材３２の端面３２ｂが露出している場合にも、正確に溶接ビード領域ＷＢを特定することができる。したがって、より正確に溶接ビードの品質を検査することができる。
【００６３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０：溶接ビード検査装置
１２：演算装置
１４：記憶装置
２０：表面形状測定装置
３０：溶接部品
３２：板材
３４：板材
３６：溶接ビード
４２：基準形状
４３：フィッティング領域
４４：基準形状
４５：フィッティング領域
４６：基準形状
５０：測定形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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