(57)【要約】【課題】  溶接の欠陥の有無を確実に判定するシステムを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る溶接システムは、溶接対象部材を回転する回転機と、前記回転機により回転した溶接対象部材を溶接する溶接部と、前記溶接部により溶接中の溶融池のサイズを計測する計測部と、前記計測部により計測した溶融池のサイズを含む実測値と、予め決められた閾値に基づき溶接の欠陥の有無を判定する判定部とを有し、前記閾値は、回転した溶接対象部材の周方向角度に応じて定められる。【選択図】  図２
2019206007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象部材を回転する回転機と、
前記回転機により回転した溶接対象部材を溶接する溶接部と、
前記溶接部により溶接中の溶融池のサイズを計測する計測部と、
前記計測部により計測した溶融池のサイズを含む実測値と、予め決められた閾値に基づき溶接の欠陥の有無を判定する判定部とを有し、
前記閾値は、回転した溶接対象部材の周方向角度に応じて定められることを特徴とする溶接システム。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接システムにおいて、
前記欠陥は非貫通であり、前記計測部により計測した溶融池のサイズが閾値を超えていない場合に非貫通であると判定することを特徴とする溶接システム。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接システムにおいて、
前記判定部により非貫通の欠陥の可能性有と判定した場合に、前記回転機による溶接対象部材の回転速度を遅くする回転制御部を有することを特徴とする溶接システム。
【請求項４】
請求項１に記載の溶接システムにおいて、
前記計測部は溶接時に発生するプラズマの形状を計測し、
前記実測値及び前記閾値はプラズマの形状を含むことを特徴とする溶接システム。
【請求項５】
請求項１に記載の溶接システムにおいて、
前記計測部は可視光、赤外光及び音波のうちの１つ以上を測定し、
前記実測値及び前記閾値は、前記計測部により測定した可視光、赤外光及び音波のうちの１つ以上を含むことを特徴とする溶接システム。
【請求項６】
請求項１に記載の溶接システムにおいて、
前記欠陥は溶落ちであり、前記計測部により計測した溶融池のサイズが閾値を超えた場合に溶落ちが発生したと判定することを特徴とする溶接システム。
【請求項７】
請求項６に記載の溶接システムにおいて、
前記判定部により溶落ちの欠陥の可能性有と判定した場合に、前記回転機による溶接対象部材の回転速度を速くする回転制御部を有することを特徴とする溶接システム。
【請求項８】
請求項１に記載の溶接システムにおいて、
前記実測値を記録する記録部を有することを特徴とする溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接の欠陥の有無を判定する溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
TIG、MIG、及び、MＡG溶接といったアークプラズマを利用した溶接、並びに、溶接トーチ内で発生させたプラズマを利用したプラズマ溶接は金属材料を接合する方法であり、１０mを超える大型構造物から１０mm以下の小型構造物の製造まで多岐にわたって利用される。これらはいずれもプラズマの熱を利用した溶接なので、本願中の記載ではプラズマ溶接をアーク溶接の一種として扱う。
【０００３】
溶接により製品を製造する場合、裏面側まで溶込んでいる場合を貫通と呼び、溶込みが裏面側に達していない場合を非貫通と呼ぶ。溶接が非貫通の場合、突合せ面の一部が未溶着となり、強度低下の原因となる。また、溶接構造物に負荷がかかったときには、未溶着部分に応力が集中し、破壊の原因となる。そこで、溶接の貫通検査が必要となる。
【０００４】
貫通検査は、特許文献１と特許文献２に示されるように、裏面側を観察する方法が最も簡便である。ここで、裏面側の観察は目視で行ってもよいし、カメラで撮影してもよい。さらに、鏡などの光学機器を併用してもよい。しかし、製品の形状によっては裏面側が観察できない場合がある。例えば、小口径の鋼管の場合、人が入ることはもちろん、鏡やカメラを入れることもできず、裏面側の観察ができない。また、鋼板を溶接して閉じた箱状物体を製造する場合も、裏面側の観察はできない。
【０００５】
裏面側の観察ができない場合の貫通検査方法は主に３種類である。第１の方法は抜き取り破壊検査である。製品の一部を抜き取り、それを破壊することにより裏面側を観察すればよい。しかし、この方法では全数検査は不可能である。第２の方法は、特許文献３または特許文献４に示されるように、X線や超音波を用いて裏面側を観察する方法である。しかし、この方法は費用と効率の面では現実的ではない。第３の方法は特許文献５に示されるように、表面側の状態、例えば、溶融池幅を観察し裏面側の状態を推定する方法である。しかし、この方法を鋼管の突合せ溶接のような周溶接に適用すると、表面側の状態が同じであっても裏面側の状態が異なっていることがあり、裏面側の状態の推定が困難となる。なお、表面側を観察し裏面側の状態を推定する方法をアーク溶接に適用する場合、表面の状態、例えば、溶融池幅を観察する場合、プラズマが発する非常に強い光が溶融池観察の障害となるが、特許文献６に示されるようなハイダイナミックレンジカメラ（該特許文献内では広ダイナミックレンジと記載）の使用により、これらの観察は可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０３４３２９号公報
【特許文献２】特開２０１５−５４３４３号公報
【特許文献３】特開２００８−１２２２０９号公報
【特許文献４】特開２０１５−１７２５７４号公報
【特許文献５】特開２０１５−１８８９３８号公報
【特許文献６】特開２００３−２５００９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
溶接の欠陥の有無を確実に判定するシステ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】
【０００８】
本発明に係る溶接システムは、溶接対象部材を回転する回転機と、前記回転機により回転した溶接対象部材を溶接する溶接部と、前記溶接部により溶接中の溶融池のサイズを計測する計測部と、前記計測部により計測した溶融池のサイズを含む実測値と、予め決められた閾値に基づき溶接の欠陥の有無を判定する判定部とを有し、前記閾値は、回転した溶接対象部材の周方向角度に応じて定められる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば精度良く貫通判定ができ、溶接の欠陥の有無を確実に判定するシステムを提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】溶融池幅による貫通判定の例
【図２】溶融池幅が同じでも溶込みが異なる原因
【図３】実施例１の溶接システム
【図４】溶接画像
【図５】非貫通判定のフローチャート
【図６】事前入力の画面の例
【図７】プラズマ幅を加えて判定するときのフローチャート
【図８】可視光、赤外光、音波を加えて判定するときの溶接方法
【図９】可視光、赤外光、音波を加えて判定するときのフローチャート
【図１０】フィートバック制御により非貫通を抑制する溶接方法
【図１１】フィートバック制御により非貫通を抑制するときのフローチャート
【図１２】フィートバック制御により非貫通と溶落ちの両方を抑制するときのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の概要を以下に説明する。アーク溶接を例にとり説明するが、アーク溶接に限らず様々な溶接方法で適応可能である。
【００１２】
本実施形態の効果を説明する。第１に、精度よく貫通判定ができるため、不良品の出荷を回避できる。第２に、本発明は精度の高い非破壊検査なので、誤判定起因の良品廃棄と破壊検査に伴う費用が削減できる。第３に、裏面側を観察する必要がないので、裏面側の観察が困難な小口径鋼管の溶接や箱状構造物の検査が可能となる。第４に、本発明の実施に追加で必要となるものは溶接撮影設備とデータ処理だけであり、放射線や超音波を使った検査に比べて費用が小額である。
【００１３】
鋼管の突合せ周溶接では表面側の状態が同じであっても、裏面側の状態が異なる。特許文献６に示されるように溶融池幅と閾値を比較して貫通検査を行うと、溶融池幅が同じであっても、貫通の場合と非貫通の場合があり判定できない。
【００１４】
図１は溶融池幅による貫通判定の例を示す。この図は鋼管の周方向角度に対して溶融池幅を示したもので、菱型は貫通したときの値、四角は非貫通のときの値の実験データを示している。破線で示すように、仮に閾値を周方向角度に関係なく常に一定の値として溶融池幅３mmとすると、Ａ点では実際は非貫通であるが貫通と判定され、Ｂ点では実際は貫通であるが非貫通と判定されるため、精度が不十分である。
【００１５】
精度良く判定を行うために、実線で示すように閾値を周方向角度に依存したものとする。これにより、Ａ点で確実に非貫通と判定でき、Ｂ点で確実に貫通と判定できる。
【００１６】
判定閾値に角度依存性を持たせることが有用である理由は、表側の状態、例えば、溶融池幅が同じであっても溶込みが異なるからであり、表側の状態と溶込みの関係は周方向角度に依存するからである。以下では、周方向角度によって、溶込みが変わる２つの理由を説明する。
【００１７】
図２は溶融池幅が同じでも溶込みが異なる原因を示す。パイプの周溶接では未溶着を回避するために、（Ａ）に示すように３６０度以上の範囲を溶接することがある。この場合、一部が重複して溶接される。そして、二度の入熱を受ける重複溶接部と入熱が一度の部分では、同じ溶融池幅でも溶込みは異なっているからである。なお、溶融池は前後にも広がりをもつので、溶接範囲を丁度３６０度としても重複溶接部の発生は避けられない。さらに、溶融池の前後の広がりは裏側より表側で大きいので裏面側の未溶着を避けると表面側には必ず重複溶接部が存在する。
【００１８】
溶接においてはある時刻に印加された熱は後の溶接に影響する。（Ｂ）に示すように熱は溶接方向に対し、同方向及び逆方向に伝わる。例えば、溶接の前半の溶接方向に対し同方向の熱は、後半の溶接に影響する。一方で、溶接の前半の溶接方向に対し逆方向の熱は、１周の４分の３を過ぎると、つまり、周回終盤となると後半の溶接に大きく影響を与える。その結果、重複溶接部でなくても同じ溶融池幅で異なる溶込みとなる。
【実施例１】
【００１９】
小口径鋼管１Ａと小口径鋼管１Ｂのプラズマ突合せ溶接を例として、本発明の第１の実施例を示す。
【００２０】
図３に実施例１の溶接システムを示す。小口径鋼管１Ａと小口径鋼管１Ｂは鋼管回転機２に設置されている。鋼管回転機２は回転制御器３の指示に従い、小口径鋼管１Ａと小口径鋼管１Ｂを回転させる。溶接トーチ４は、溶接電源５と溶接ガス供給器６に接続されていて、溶接電源５から所定の電流または電圧に制御された溶接電流の供給を受け、溶接ガス供給器６から、アルゴン、二酸化炭素、窒素などの溶接ガスの供給を受ける。ここで溶接ガスに少量の酸素を混入させることもある。溶接電源５、溶接ガス供給器６、及び鋼管回転機２は、溶接制御器７に接続されており、溶接制御器７の信号に基づいて動作する。
この溶接システムでは、予め画像処理と判定に関する変数の値を入力するが、分かり易さのためにこれらの入力方法は後に記載する。
【００２１】
図４に溶接画像を示す。この溶接システムでは、溶接撮影器８を設置し、溶接中の画像を撮影する。ここで、溶接撮影器８はハイダイナミックレンジカメラであり、図４（Ａ）に示すように溶接トーチ４、プラズマ、及び溶融池が同時に撮影できるものである。撮影された画像は信号として溶接制御器７に送られる。また、回転制御器３から溶接制御器７に周方向の角度を表す信号が送信される。
【００２２】
図５は非貫通判定のフローチャートである。溶接制御器７の内部で行われるデータ処理は図５に示すとおりであり、各ステップの処理を以下に示す。
【００２３】
ステップ１０２では、溶接撮影器８から画像信号を、回転制御器３から周方向角度信号を受信する。
【００２４】
ステップ１０３では、プラズマがオフからオンに、または、オンからオフに変わる時に画像の平均輝度が大きく変化することを利用して、プラズマのオンとオフの変化を検出する。
【００２５】
ステップ１０４では、ステップ１０３のプラズマのオンとオフの判定に従い、プラズマがオフであれば、フローはＥＮＤを経由してステップ１０２の画像と周方向角度の受信に戻り、プラズマがオンであればステップ１０５に進む。
【００２６】
ステップ１０５では、予め指定した空間方向と時間方向の平滑化を通じてノイズなどを除去する。本実施例の空間方向平滑化はガウシアンフィルタ、時間方向平滑化は指数移動平均である。なお、空間方向と時間方向の平滑化については、分かり易さのために後に記載する。
【００２７】
ステップ１０６では、プラズマと溶融池の部分が極端に明るいことを利用して輝度中心を決定する。
【００２８】
ステップ１０７〜１０９では、既に検出しているものを基準として、予め設定した相対距離に基づいて探索範囲を設定し、前記探索範囲内で輝度の微分値が示す明るさの関係から、溶接トーチ、鋼管、及び、溶融池の端を検出する。
【００２９】
ステップ１０７では、輝度中心からの相対座標で指定した線分内で、ノズル下端、及び、左右２点の鋼管上端を検出する。ノズル下端と左右の鋼管上端は上側が暗く下側が明るい点として検出する。
【００３０】
ステップ１０８では、左右の鋼管上端の中点を求める。以下では、この点を代表溶接点と呼ぶ。
【００３１】
ステップ１０９では、代表溶接点からの相対座標で指定した線分内で、左右の溶融池端と溶融池端を検出する。溶融池の左端は左が暗く右が明るい箇所として、溶融池の右端は左が明るく右が暗い箇所として検出する。図４（Ｄ）に複数のプラズマ左右端と溶融池左右端を検出した例を示す。
【００３２】
ステップ１１０では左右の溶融池端から溶融池幅を求める。
【００３３】
ステップ１１１では、ステップ１０２で回転制御器３から受信した周方向角度から予め設定した方式により閾値を決定する。
【００３４】
ステップ１１２では、閾値と溶融池幅を比較し、溶融池幅のほうが大きければ、フローはＥＮＤを経由してステップ１０２に戻り、溶融池幅のほうが小さければステップ１１３に進む。
【００３５】
ステップ１１３では、警告を発信し、その後、フローはＥＮＤを経由してステップ１０２に戻る。以上で画像処理ユニット内のデータ処理の説明を終了する。
【００３６】
ここまでの説明で省略を説明した事項、即ち、空間方向と時間方向の平滑化と時間平滑化、及び、事前入力事項について説明する。この実施例では、プラズマの形状は検出しないが、実施例２ではプラズマの形状も検出する。ここでは、プラズマ形状の検出に関わるものもまとめて説明する。
【００３７】
空間方向と時間方向の平滑化について説明する。プラズマと溶融池の特徴点検出の前に、これらの検出を妨害するノイズ、鋼管表面の凹凸起因の明暗、及び、溶融池上のスラグなど一時的な現象を画像から除去せねばならない。
【００３８】
本実施例では、空間平滑化だけを施した画像からプラズマ形状を検出した。この理由は、時間平滑化を施すとプラズマの高速な変化が損なわれたためである。また、時間平滑化と空間平滑化を併用して処理した画像から溶融池の形状を検出した。ここで、時間平滑化は一次的な現象の影響を除去しており、空間平滑化はノイズと表面凹凸起因の明暗を除去している。
【００３９】
本発明では、空間平滑化、時間平滑化、各特徴点探索線分、及び、角度依存の閾値を事前に設定する。以下では、これらの事前設定について説明する。
【００４０】
空間平滑化を施した画像からプラズマの形状を、空間平滑化と時間平滑化を施した画像から溶融池の形状を検出するが、空間平滑化と時間平滑化の適切な程度は工程ごとに異なる。
【００４１】
本実施例の空間方向平滑化は数１に示すガウシアンフィルタであり、その程度を決める変数はシグマである。ここで、ｘとｙは画像上の座標、下付き添え字iのついたtは動画のフレーム番号iの時刻である。また、Sは特定の座標と時刻における処理前の輝度信号、S'は特定の座標と時刻における処理後の輝度信号、（）内の変数は、前記特定の座標と時刻を表す。XとY媒介変数であり和を取ることにより左辺には現れない。
【００４２】
【数１】
2019206007.tif 000003
【００４３】
実施例の時間方向平滑化は数２に示す指数移動平均であり、その程度を決める変数はNである。ここで、xとyは画像上の座標、下付き添え字iのついたtは動画のフレーム番号iの時刻である。また、Sは特定の座標と時刻における処理前の輝度信号、S'は特定の座標と時刻における処理後の輝度信号、（）内の変数は、前記特定の座標と時刻を表す。なお、数のとおりであるが、右辺の第２項は前回の出力S'であること、Nが１のときにSとS'が同じ値となる。
【００４４】
【数２】
2019206007.tif 000004
【００４５】
間方向と時間方向の平滑化、及び、これらの程度を決める変数を説明したが、これらの値は図６（Ａ）に示す画面から入力する。この例では、プラズマ形状検出用の空間平滑化と時間平滑化、及び、溶融池形状検出用の空間平滑化と時間平滑化をそれぞれ別個に入力可能である。
【００４６】
図６は事前入力の画面の例である。
【００４７】
図４（Ｂ）に十字で示すように、本実施例では、画像の特徴点として、輝度中心、ノズル下端、左右の鋼管上端、代表溶接点、左右のプラズマ端、及び、左右の溶融池端を検出する。これらのうち、輝度中心はプラズマと溶融池の部分が極端に明るいことを利用して代表溶接点は左右の鋼管上端の中点として求めるが、他は探索線分を決めて輝度の変化点として求める。以下では、左右のプラズマ端と溶融池端を例として、探索線分を用いた検出方法を説明する。
【００４８】
図４（Ｃ）に示すように、プラズマ端の探索線分の一端は溶接トーチ下端と代表溶接点の中点とする。他端は前記の一端から左または右に移動した点であり、プラズマ左端の探索線分は左側に、プラズマ右端の探索線分は右側にとる。これら２つの線分により正常の溶接時のプラズマ径の２倍となるように設定する。
【００４９】
溶融池端の探索線分の一端は、代表溶接点から下に移動した位置で、移動距離は画面の縦サイズとの比率で設定する。他端は、前記一端から左または右に移動した点で、溶融池左端の探索線分は左側に、溶融池右端の探索線分は右側にとる。これら２つの線分により正常の溶接時の溶融池径の２倍となるように設定する。
【００５０】
これらの設定においては、図４（Ｃ）を画面に表示し、マウスでクリックすることにより設定する。なお、入力された位置は、代表溶接点からの相対座標で溶接制御器７に記憶される。
【００５１】
角度に依存した閾値は工程毎に異なるので、図６（Ｂ）に示す画面から複数の角度に対する閾値を入力し、入力のない角度に対する閾値は入力のある角度の閾値から補間により求める。
【実施例２】
【００５２】
溶接トーチ４内の汚れ、または、溶接トーチ４内に設置された電極（図示しない）の先端角度により、プラズマの形状が変化するので、実施例１の溶接方法において、画像からプラズマの幅を測定すれば、溶接トーチ内の汚れ、または、溶接トーチ内電極の先端角度の変化を加味した判定が可能となり、判定の精度が向上する。図７では図５と比較して、ステップ１０９Ｂ、ステップ１１０Ｂが異なる。この場合のフローチャートは図７のとおりとなり、ステップ１０９Ｂで溶融池端に加えて左右のプラズマ端を検出する。
【００５３】
図７はプラズマ幅を加えて判定するときのフローチャートである。ステップ１１０Ｂでは溶融池幅の他にプラズマ幅と溶融池幅とプラズマ幅の線形結合となる判定値を求める。判定値を求める線形結合は数３のとおりである。
【００５４】
【数３】
2019206007.tif 000005
【００５５】
ここで、Kは判定値、下付き添え字PoolのWとＣは溶融池の幅とその係数、下付き添え字PlＡsmＡのWとＣはプラズマの幅とその係数である。数３中の係数は図６（Ｃ）に示す画面から事前入力する。
【実施例３】
【００５６】
プラズマから溶接部への入熱により可視光強度が、表面の汚染に起因した酸化熱により赤外光強度が、溶滴移行の形態により溶接時の音（超音波を福村）が変化する。そのため、実施例１または実施例２に、図８に示すように、可視光センサ９、赤外光センサ１０、及び、音響センサ１１の１つ以上を付加し、判定精度を向上させることができる。この場合の判定値は数４で求めることとなる。
【００５７】
図８は可視光、赤外光、音波を加えて判定するときの溶接方法であり、図９は可視光、赤外光、音波を加えて判定するときのフローチャートである。
【００５８】
【数４】
2019206007.tif 000006
【００５９】
ここで、Kは判定値、下付き添え字PoolのWとＣは溶融池の幅とその係数、下付き添え字PlＡsmＡのWとＣはプラズマの幅とその係数、下付き添え字VLのIとＣは可視光の強度とその係数、下付き添え字IRのIとＣは赤外光の強度とその係数、下付き添え字ＡＣのIとＣは音波の強度とその係数である。数４中の係数は図６（Ｄ）に示す画面から事前入力する。
【００６０】
この場合のフローチャートは図９に示す通りとなり、ステップ１０２Ｃでは画像と周方向角度の他に、可視光、赤外光、音波の信号を受信する。また、ステップ１１０Ｃでは可視光などの信号を含めて判定値を算出する。
【実施例４】
【００６１】
実施例１〜３では非貫通を判定するだけであったが、フィードバック制御により非貫通を回避することもできる。具体的には、非貫通と判定されないまでも、判定値が非貫通判定の閾値に近づいた時、回転速度を低下させることにより、領域当たりの溶接時間を長くして貫通状態を維持することができる。この場合、図１０に示すように、溶接制御器７から回転制御器３に溶接速度を指示信号が送信される。また、フローチャートは図１１のようになり、ステップ１１２Ｄ溶融池幅が閾値より大きいだけでなく、溶融池幅と閾値のマージンが十分であることを判断の対象とし、ステップ１１３Ｄでは回転速度低下信号を発信する。
【００６２】
図１０はフィートバック制御により非貫通を抑制する溶接方法であり、図１１はフィートバック制御により非貫通を抑制するときのフローチャートである。
【実施例５】
【００６３】
本発明は貫通以外の欠陥にも適用可能である。一例をあげると、溶融池の幅が閾値４.０mmを超えると、溶落ちの危険性が大きくなる。そのため、実施例１〜３において溶落ちの警告を発報することができる。また、実施例４において溶融池の幅が溶落ち閾値に近づくと、回転速度を増加させることにより、溶落ちを未然に回避することが可能である。
実施例４を変更し、非貫通と溶落ちの両方を回避する場合のフローチャートは図１２のとおりとなる。
【００６４】
図１２はフィートバック制御により非貫通と溶落ちの両方を抑制するときのフローチャートである。ステップ１１２Ｅでは、溶融池幅と閾値のマージンを確認し、マージンが十分であればステップ１１４に進み、マージンが十分でなければステップ１１３Ｅに進み回転速度低下信号を発信する。
【００６５】
ステップ１１４では、溶融池幅と溶落ち閾値のマージンを確認し、マージンが十分であればステップ１０２に戻り、マージンが十分でなければステップ１１５に進み回転速度上昇信号を発信し、その後、ステップ１０２に戻る。
【実施例６】
【００６６】
実施例１〜５では、画像、可視光、赤外光、音波の信号の受信、画像の特徴点の検出、画像の特徴値と判定値の算出を行い、警告の発信またはフィードバック制御を行った。この過程で受信、検出、算出した値を溶接制御器７または遠隔地の記録装置（図示しない）に記録することができる。また、溶接撮影器８を用いて、溶接トーチの交換時期、取り付けの位置と角度など溶接設備の変化を合わせて記録することもできる。このようにすれば、溶接後に不良品が見つかったときに、不良発生開始時期の原因を特定することができる。例えば、不良品発生の前に、貫通と判断されているものの溶融池幅とプラズマ幅の比が特徴的に変化していれば、溶融池幅とプラズマ幅の比が変化した時点が不良発生開始時期である可能性が高い。さらに、該時期が鋼材購入先の変更時期と一致していれば、新規購入鋼材が不良の原因である可能性が高く、該時期が溶接トーチの交換時期と一致していれば、該溶接トーチが不良の原因である可能性が高い。
【実施例７】
【００６７】
実施例１〜６では溶接対象を小口径鋼管の突合せとしたが、小口径鋼管製造時のシーム溶接にも適用した場合にも本発明の効果は大きく表れる。この理由は、シーム溶接であっても内側の観察は困難だからである。他に、内側の観察が困難なものとしては、屈曲の多い形状のもの、最終的に密閉されるもの、両面隅肉溶接のものがある。
【００６８】
実施例１〜６において溶接対象を鋼管としたが、溶接対象の材料はステンレス、銅、アルミニウムなどの金属または合金であれば本発明は適用可能であり、効果を発揮する。
【００６９】
実施例１〜６において、溶接撮影器８を利用して、溶接後のビード形状、溶接対象物、多パス溶接の前パス形状と現パス溶接位置、溶接設備の監視にすることができる。これらの監視により、表面の欠陥が発見できるとともに、非貫通など内部の欠陥の検出精度向上、フィードバック制御を利用した欠陥の削減が可能となる。例えば、溶接後のビード形状を監視することにより、オーバーラップ、アンダーカット、割れなどを検知することができる。また、ビードの幅と溶込み深さは強く相関するので、ビード幅の監視により、貫通判定とフィードバック制御の精度が向上する。さらに、溶融池の観察が困難な場合に、ビード幅を溶融池幅の代用とすることもできる。
【００７０】
実施例１〜６において、溶接撮影器８を利用して、溶接対象物に関するもの、即ち、開先の位置と形状、突合せ面の位置と間隙、及び、二つ溶接対象物の設置精度を監視することができる。これらの状態は溶込みに影響するので、特に、突合せ面と溶融池の位置の不一致は非貫通を増加させ、突合せ面の間隙は貫通を増加させるので、これらの状態を判定式に含めることにより、判定精度を向上させることもできる。また、溶接トーチ位置を開先位置と突合せ面位置に合わせるフィードバック制御（倣い制御）により位置ズレ起因の非貫通の抑制が可能となる。
【００７１】
実施例１〜６において、溶接撮影設器８を利用して、多パス溶接の前パス形状と現パス溶接位置を監視することができる。そして、前パスのオーバーラップと隙間部分、及び、前パスの底部と現パス溶融池の不一致は融合不良の原因となるので、前パス形状の監視により内部欠陥の判定の精度が向上する。さらに、前パス形状の底部と現パス溶融池を一致させる倣い制御により、融合不良そのものを低減することも可能である。
【００７２】
実施例１〜６の溶接ではワイヤなどのフィラを使用していないが、フィラを使用した溶接にも本発明は適用可能である。この場合、本発明で使用するカメラで、フィラの位置、角度、及び、消費速度の監視し、これらを判定式に加えることができる。
【００７３】
実施例の溶接方法は、プラズマ溶接であるが、TIG溶接、MIG溶接、MＡG溶接にも本発明は適用可能であり、実施例１〜６と詳細変形例に記載した効果が発現する。
【符号の説明】
【００７４】
１Ａ：小口径鋼管、１Ｂ：小口径鋼管、２：鋼管回転機、３：回転制御器、
４：溶接トーチ、５：溶接電源、６：溶接ガス供給器、７：溶接制御器、８：溶接撮影器、
９：可視光センサ、１０：赤外光センサ、１１：音響センサ
【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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