(57)【要約】【課題】溶接部のアンダーカットによる溶接欠陥の存在とその大きさを検出する簡易な溶接部アンダーカット検査装置を提供すること。【解決手段】広がりを有する帯状のレーザ光Ｌを照射して被検査部１０の形状を検出するための２次元変位計２と、検出データを基に被検査部の断面外形を演算するコントローラ３と、演算結果を表示するディスプレイ４とを有し、被検査部１０の断面外形から母材と溶接ビードとの境界部分２２０に生じるアンダーカットを検出するものであり、コントローラ３は、断面外形によって特定される母材表面を示す母材線２２１と溶接ビード表面を示す溶接線２２５とを基に、母材線２２１から基準線２３０を求め、その基準線２３０に対する法線方向について溶接線の最大深さを算出するようにした溶接部アンダーカット検査装置１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部を被検査部として広がりを有する帯状のレーザ光を照射し、反射光を受光して前記被検査部の形状を検出するための２次元変位計と、その２次元変位計から送られる検出データを基に前記被検査部の断面外形を演算するコントローラと、そのコントローラからの演算結果を表示するディスプレイとを有し、前記被検査部の断面外形から母材と溶接ビードとの境界部分に生じるアンダーカットを検出する溶接部アンダーカット検査装置において、
前記コントローラは、前記断面外形によって特定される母材表面を示す母材線と溶接ビード表面を示す溶接線とを基に、前記母材線から基準線を求め、その基準線に対する法線方向について、当該基準線から前記溶接線の最大深さを算出するようにしたものであることを特徴とする溶接部アンダーカット検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載する溶接部アンダーカット検査装置において、
前記コントローラは、前記母材線の一部について前記法線方向の値の平均値から基準線を求め、前記境界部分に位置する前記溶接線について、その最大深さを算出するようにしたものであることを特徴とする溶接部アンダーカット検査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する溶接部アンダーカット検査装置において、
前記ディスプレイに、前記断面外形と、アンダーカット部分の前記最大深さの値と、その値が所定の基準値を超えた場合の印とを表示するものであることを特徴とする溶接部アンダーカット検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部のアンダーカットを発見するための検査装置であって、特にレーザ光を使用して自動的にアンダーカットによる溶接欠陥の存在とその大きさを検出する溶接部アンダーカット検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼橋では、鋼桁などを構成するのに鋼板同士を組み合わせて溶接接続が行われる。その場合、溶接ビードの表面にはアンダーカットによる欠陥が生じる可能性があるため検出が必要であり、更に欠陥の処理方法を確認するためにアンダーカットの深さを判定しなければならない。従来は、溶接作業者の目視によってアンダーカットの確認が行われ、計測器具を使用して深さが計測されていた。そうした中、溶接ビードのアンダーカットの自動検出が望まれており、種々提案がなされている。
【０００３】
その一例として下記特許文献１を挙げることができる。同文献には、板状の母材同士の端縁が垂直に突き合わされて溶接された接合箇所を検査対象としたものが記載されている。この検査装置では、３次元レーザ変位計を用いて母材と溶接ビードの断面プロファイル（断面外形）が測定され、母材表面に対応する仮想直線の抽出や、その仮想直線同士の交点の特定が行われる。そして、ビード表面上の任意の点について仮想交点からの変位が求められ、その値に基づく溶接状態の良否の判断が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０２４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、検査を作業者が目視で行っていたのでは、アンダーカットの発見や深さの計測には熟練を要し、しかも０．１ｍｍ単位で良否を判断するため誤差が生じやすかった。この点、検査装置を使用した検査では正確な値を求めることができるが、その構成は様々なものが存在する。
本願発明は、自動検出装置の一つであって、従来とは異なる方法を採用したものであり、溶接部のアンダーカットによる溶接欠陥の存在とその大きさを検出する簡易な溶接部アンダーカット検査装置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】
本発明に係る溶接部アンダーカット検査装置は、溶接部を被検査部として広がりを有する帯状のレーザ光を照射し、反射光を受光して前記被検査部の形状を検出するための２次元変位計と、その２次元変位計から送られる検出データを基に前記被検査部の断面外形を演算するコントローラと、そのコントローラからの演算結果を表示するディスプレイとを有し、前記被検査部の断面外形から母材と溶接ビードとの境界部分に生じるアンダーカットを検出するものであり、前記コントローラは、前記断面外形によって特定される母材表面を示す母材線と溶接ビード表面を示す溶接線とを基に、前記母材線から基準線を求め、その基準線に対する法線方向について、当該基準線から前記溶接線の最大深さを算出するようにしたものであることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る溶接部アンダーカット検査装置は、前記コントローラが、前記母材線の一部について前記法線方向の値の平均値から基準線を求め、前記境界部分に位置する前記溶接線について、その最大深さを算出するようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係る溶接部アンダーカット検査装置は、前記ディスプレイに、前記断面外形と、アンダーカット部分の前記最大深さの値と、その値が所定の基準値を超えた場合の印とを表示するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明によれば、作業者が目視で行う検査に比べて確実なアンダーカットの確認と、アンダーカットの正確な大きさを判断することができる。また、母材線と溶接線とを基に、母材線から基準線を求め、その基準線に対する法線方向に最大深さを算出するようにしたので、簡易な構成にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】溶接部アンダーカット検査装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】被検査部にレーザ光を照射した検査状況を示した斜視図である。
【図３】溶接部アンダーカット検査装置によるアンダーカットの検出方法を概念的に示した図である。
【図４】境界部分の断面プロファイルを角度を変えて拡大表示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明に係る溶接部アンダーカット検査装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、溶接部アンダーカット検査装置を示すブロック図である。この溶接部アンダーカット検査装置（以下、単に「検査装置」とする）１は、レーザ光Ｌによって被検査部１０の形状を検出するためのセンサヘッド２を備え、それにコントローラ３が接続されている。コントローラ３は、センサヘッド２から送られる検出データを演算処理するものであり、演算結果を表示するディスプレイ４が接続されている。
【００１１】
センサヘッド２は、レーザダイオードから発せられたレーザ光Ｌが、投光レンズを通り被検査部１０を照射され、反射したレーザ光Ｌが受光レンズを通って受光素子によって受光され、受光量に相当する電荷が画素構成部ごとに蓄積されて取り出される。コントローラ３は、マイクロプロセッサを有し、センサヘッド２に対してレーザダイオードの出力（発光量）を制御すると共に、受光素子によって読み出された信号から被検査部１０の変位算出が行われる。
【００１２】
検査装置１は、被検査部の断面プロファイルを測定するものであり、センサヘッド２は、図２に示すように被検査部に照射されるレーザ光Ｌを帯状にし、三角測距を幅に拡大している２次元三角測距方式を採用するものである。センサヘッド２は、シリンドリカルレンズにより帯状に広げられたレーザ光Ｌが被検査部の表面で拡散反射し、その反射光を受光素子で結像する。そうしたセンサヘッド２からのアナログ信号はコントローラに取り込まれ、増幅器で増幅され変換手段によってデジタル信号に変換される。これにより受光画像が得られると共に、画像処理部によって断面プロファイルが生成され、この画像データがディスプレイ４に表示される。
【００１３】
ここで、図３は、検査装置１によるアンダーカットの検出方法を概念的に示した図である。本実施形態でアンダーカットを検査する被検査部は、図２に示すように、縦鋼板２１に横鋼板２２を直交するように突き当て、その横鋼板２２の突き当て部分を溶接によって接合した接合部２０である。溶接ビード２５の長手方向（接合方向）をＸ軸とし、そのＸ軸に直交する縦鋼板２１および横鋼板２２の表面に沿った方向をそれぞれＹ軸、Ｚ軸とする。Ｙ軸およびＺ軸方向を溶接ビード２５の幅方向とした場合、その幅方向両端にアンダーカットが生じ得るため、その位置を被検査部としている。図３に表示された線は、図２のＰ部を幅方向に切断した断面プロファイルであり、縦鋼板２１と溶接ビード２５の表面を示した母材線２２１と溶接線２２５である。
【００１４】
この場合、母材線２２１と溶接線２２５に示すように、縦鋼板２１と溶接ビード２５によって角度が変化する位置、すなわち縦鋼板２１と溶接ビード２５の境界部分２２０にアンダーカットが生じる。そこで、前述したように接合部２０の断面プロファイルが生成した場合、本実施形態では、母材線２２１と境界部分２２０を対象として、図３に一点鎖線で示すように第１エリア３１と第２エリア３２が設定され、アンダーカット部２２８の深さが算出される。このときディスプレイ４には、母材線２２１と境界部分２２０および第１エリア３１と第２エリア３２が表示されている。
【００１５】
ここで、図４は、境界部分２２０の断面プロファイルを角度を変えて拡大表示した図である。先ず、断面プロファイルから第１エリア３１の母材線２２１について高さ方向（Ｚ軸方向）の平均値が求められる。この場合、図２に示すように母材線２２１は縦鋼板２１に沿ってＹ軸方向に平行であり、Ｚ軸に直交している。第１エリア３１の母材線２２１についてＺ軸方向の平均値を出し、その値を高さ方向（Ｚ軸方向）の基準値とする。従って、基準値においてＹ軸と平行に引いた線が縦鋼板２１の表面を示す基準線２３０となる。そして、その基準線２３０からどれだけの距離を有しているかによってアンダーカット部２２８の深さが算出される。
【００１６】
第２エリア３２内では、その部分の断面プロファイルを基に基準線２３０から母材線２２１や溶接線２２５までの法線方向（Ｚ軸方向）の距離が算出される。これによって、図４に示すようにアンダーカット部２２８の最も深い基準線２３０からの最大深さHmaxを求めることができる。ここで求められた最大深さHmaxの数値は、図３に示す断面プロファイルとともにディスプレイ４に表示される。また、鋼橋の場合、例えばアンダーカットの深さが０．３ｍｍまでが許容できる値であるため、アンダーカット部２２８の最大深さHmaxが０．３ｍｍを超える場合には、ディスプレイ４に「ＮＧ」が表示されるようになっている。
【００１７】
図３及び図４では、図２に示す溶接ビード２５のＹ軸方向の端部に生じるアンダーカットについて説明したが、反対のＺ軸方向の端部に生じるアンダーカットも同様に計測される。すなわち、図は省略するが、当該境界部分の断面プロファイルにより、第１エリアで横鋼板２２の母材線から高さ方向（Ｙ軸方向）の平均値によって基準線が求められ、第２エリアにおいて、基準線からアンダーカットの深さが算出される。そして、同様にディスプレイ４には、横鋼板２２と溶接ビード２５の表面を示した母材線と溶接線、および最大深さHmaxなどが表示される。更に、センサヘッド２は、溶接ビード２５に沿ってＸ軸方向に直線移動し、その間に前述したアンダーカットの計測が繰り返し行われる。
【００１８】
よって、本実施形態の検査装置１によれば、作業者が目視で行う検査に比べて確実なアンダーカットの確認と、アンダーカットの正確な大きさを判断することができ、また基準を超える深さのアンダーカットには「ＮＧ」表示がでることで判断も容易になる。
また、母材と溶接ビードとの境界部分を検査箇所とし、図３に示すように第１エリア３１と第２エリア３２とを特定し、基準線２３０から法線方向の距離を計測する方法を採用したことにより、簡易な構成にすることができた。
【００１９】
本発明に係る溶接部アンダーカット検査装置の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１    溶接部アンダーカット検査装置
２    センサヘッド
３    コントローラ
４    ディスプレイ
１０  被検査部
２１  縦鋼板
２２  横鋼板
２５  溶接ビード
２２０  境界部分
２２１  母材線
２２５  溶接線
２２８  アンダーカット部
２３０  基準線
Ｌ      レーザ光
【図１】
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【図２】
2011191161.tif 000004
【図３】
2011191161.tif 000005
【図４】
2011191161.tif 000006