(57)【要約】【課題】検査効率の低下を抑制することが可能な検査装置を提供する。【解決手段】ＰＣは、溶接構造物の溶接ビードを含む表面の撮像結果に基づいて、溶接構造物の溶接ビードを含む表面形状を算出する。ＰＣは、撮像結果の輝度情報に基づいて、表面形状における溶接ビードのエッジを検出する。ＰＣは、継手中心モデルを記憶しており、継手中心モデルとエッジとに基づいて、下板および上板の溶接前の表面形状に相当する基準形状を作成する。そして、ＰＣは、表面形状と基準形状とに基づいて、溶接構造物の溶接ビードを検査する。【選択図】図４
2019215297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１板材および第２板材が溶接された溶接構造物の溶接ビードを検査する検査装置であって、
継手中心モデルを記憶する記憶部と、
前記溶接構造物の溶接ビードを含む表面の撮像結果に基づいて、前記溶接構造物の溶接ビードを含む表面形状を算出する表面形状算出部と、
前記撮像結果の輝度情報に基づいて、前記表面形状における溶接ビードのエッジを検出するビードエッジ検出部と、
前記継手中心モデルと前記エッジとに基づいて、前記第１板材および前記第２板材の溶接前の表面形状に相当する基準形状を作成する基準形状作成部と、
前記表面形状と前記基準形状とに基づいて、前記溶接構造物の溶接ビードを検査する検査部とを備えることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接構造物の溶接ビードを検査する検査装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この溶接構造物は、曲面形状を有する第１板材および第２板材が重ねすみ肉溶接によって溶接されている。
【０００３】
特許文献１の検査装置では、まず、溶接構造物の溶接ビードを含む表面についての測定形状データが入力される。測定形状データは、溶接構造物の表面形状がいわゆる光切断法を用いて測定された測定結果である。検査装置には、第１板材の設計上の表面形状である第１板材形状マスタデータと、第２板材の設計上の表面形状である第２板材形状マスタデータとが記憶されている。検査装置では、第１板材形状マスタデータおよび第２板材形状マスタデータが測定形状データにフィッティングされ、そのフィッティングされた第１板材形状マスタデータおよび第２板材形状マスタデータを用いて比較形状データが作成される。そして、検査装置は、測定形状データと比較形状データとに基づいて、溶接構造物の溶接ビードを検査するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５６３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、測定形状データに対する第１板材形状マスタデータおよび第２板材形状マスタデータのフィッティングは、第１板材および第２板材の溶接による変形が生じない部分で行われる。そして、たとえば、第１板材および第２板材の曲面形状がプレス成形によって形成される場合に、金型が経年変化すると第１板材および第２板材の形状も変化するので、比較形状データを作成することが困難になり、溶接ビードの検査を行うことができなくなるおそれがある。すなわち、第１板材および第２板材の形状の変化に応じて、第１板材形状マスタデータおよび第２板材形状マスタデータの作り直しが必要であり、第１板材形状マスタデータおよび第２板材形状マスタデータが作り直されるまでの間は検査を行うことができないので、検査効率が低下することが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、検査効率の低下を抑制することが可能な検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による検査装置は、第１板材および第２板材が溶接された溶接構造物の溶接ビードを検査するものであり、継手中心モデルを記憶する記憶部と、溶接構造物の溶接ビードを含む表面の撮像結果に基づいて、溶接構造物の溶接ビードを含む表面形状を算出する表面形状算出部と、撮像結果の輝度情報に基づいて、表面形状における溶接ビードのエッジを検出するビードエッジ検出部と、継手中心モデルとエッジとに基づいて、第１板材および第２板材の溶接前の表面形状に相当する基準形状を作成する基準形状作成部と、表面形状と基準形状とに基づいて、溶接構造物の溶接ビードを検査する検査部とを備える。なお、継手中心モデルは、溶接前の第１板材および第２板材の継手中心をモデル化したものである。継手中心は、溶接位置であり、高い精度で寸法管理されており、変化しにくくなっている。
【０００８】
このように構成することによって、変化しにくい継手中心をモデル化した継手中心モデルを用いて基準形状が作成されることにより、継手中心モデルの作り直しが必要とされにくいので、検査効率の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の検査装置によれば、検査効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による検査システムを説明するための概略構成図である。
【図２】図１の検査システムを示したブロック図である。
【図３】溶接前の下板および上板を示した斜視図である。
【図４】図１の検査システムの検査時の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１の検査システムのＰＣによって算出された表面形状の一例を模式的に示した斜視図である。
【図６】図５の表面形状をＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態によるＰＣ２を備える検査システム１００について説明する。
【００１３】
検査システム１００は、図１に示すように、溶接構造物１５０の溶接ビード１５３を検査するように構成されている。溶接構造物１５０は、たとえば重ねすみ肉アーク溶接によって下板１５１および上板１５２が溶接されており、溶接ビード１５３がＹ方向に延びるように形成されている。溶接ビード１５３は、母材との境界であるエッジ１５３ａを有する。なお、下板１５１および上板１５２は、それぞれ、本発明の「第１板材」および「第２板材」の一例である。
【００１４】
検査システム１００は、いわゆる光切断法によって溶接構造物１５０の表面１５０ａの形状を算出し、その結果を用いて溶接ビード１５３を検査するように構成されている。この検査システム１００は、光学ヘッド１と、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）２とを備えている。なお、ＰＣ２は、本発明の「検査装置」の一例である。
【００１５】
光学ヘッド１は、たとえば、アーム（図示省略）の先端に設けられ、溶接構造物１５０に対して移動可能に構成されている。この光学ヘッド１は、ラインレーザ光Ｌを出射する出射部１１と、溶接構造物１５０のラインレーザ光Ｌが照射される領域を撮像する撮像部１２とを含んでいる。たとえば、光学ヘッド１は、溶接構造物１５０の上方に配置されており、ラインレーザ光Ｌの線長方向がＸ方向（溶接ビード１５３の延びる方向と直交する方向）を向くように配置され、Ｙ方向（溶接ビード１５３の延びる方向）に移動されるようになっている。
【００１６】
ＰＣ２は、光学ヘッド１が接続され、その光学ヘッド１を制御するように構成されている。また、ＰＣ２は、溶接構造物１５０の溶接ビード１５３を含む表面１５０ａの表面形状５０（図５参照）を算出するとともに、溶接前の下板１５１Ｂおよび上板１５２Ｂ（図３参照）の表面形状に相当する比較用の基準形状７０（図６参照）を作成し、その表面形状５０および基準形状７０を用いて溶接ビード１５３を検査するように構成されている。
【００１７】
表面１５０ａの表面形状５０は、溶接構造物１５０の溶接ビード１５３を含む表面１５０ａの撮像結果に基づいて算出される。基準形状７０は、継手中心モデル６０（図５参照）を用いて作成される。継手中心モデル６０は、溶接前の下板１５１Ｂおよび上板１５２Ｂの継手中心Ｃ（図３参照）をモデル化したものであり、継手中心Ｃから予め算出されたマスタデータである。たとえば、継手中心モデル６０は溶接前の上板１５２Ｂの端面形状に相当する。継手中心Ｃは、溶接位置であり、高い精度で寸法管理されており、変化しにくくなっている。
【００１８】
ＰＣ２は、図２に示すように、ＣＰＵ２ａと、ＲＯＭ２ｂと、ＲＡＭ２ｃと、バックアップＲＡＭ２ｄと、入出力インターフェース２ｅとを含んでいる。ＣＰＵ２ａは、ＲＯＭ２ｂに記憶された各種制御プログラムやマップなどに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ２ｂには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。このＲＯＭ２ｂには、継手中心モデル６０が記憶されている。ＲＡＭ２ｃは、ＣＰＵ２ａによる演算結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ２ｄは、ＰＣ２をオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。入出力インターフェース２ｅには、光学ヘッド１が接続され、撮像部１２による撮像結果が入力されるようになっている。なお、ＲＯＭ２ｂは、本発明の「記憶部」の一例である。
【００１９】
−検査システムの検査時の動作例−
次に、図１〜図６を参照して、本実施形態による検査システム１００の検査時の動作例について説明する。なお、以下の各ステップはＰＣ２によって実行される。
【００２０】
まず、図４のステップＳ１において、撮像部１２による撮像結果に基づいて、溶接構造物１５０の溶接ビード１５３を含む表面１５０ａの表面形状５０（図５参照）が算出される。なお、光学ヘッド１では、Ｙ方向に所定の距離ずつ移動しながら撮像を行い、その撮像結果がＰＣ２に出力される。ＰＣ２では、入力された撮像結果を画像処理することにより、表面形状５０が算出されるとともに、表面形状５０の輝度情報が算出される。
【００２１】
具体的には、ラインレーザ光Ｌの照射により溶接構造物１５０の表面１５０ａに現れる輝線が撮像部１２によって撮像され、その撮像結果である輝線画像における輝線の位置から表面１５０ａの高さが算出される。すなわち、表面１５０ａにおけるラインレーザ光Ｌが照射された部分のＸＺ座標の位置情報（二次元データ）が算出される。この位置情報は、Ｘ軸方向に所定の計測間隔が設定され、各計測点のＺ軸の値の集合によって構成されている。また、輝線の輝度も算出されるようになっており、Ｘ軸方向の各計測点の輝度が算出される。
【００２２】
次に、光学ヘッド１が、図１の白抜き矢印で示すように、溶接構造物１５０の長手方向の一方端部から他方端部に向けて所定の距離だけ移動される。そして、表面１５０ａにおけるラインレーザ光Ｌが照射された部分のＸＺ座標の位置情報（二次元データ）が算出されるとともに、Ｘ軸方向の各計測点の輝度が算出される。これが繰り返し行われることにより、表面１５０ａの表面形状（三次元データ）５０が算出されるとともに、表面形状５０の輝度情報が算出される。すなわち、表面形状（三次元データ）５０は、Ｙ軸方向の所定の距離毎の各計測点におけるＸＺ座標の位置情報（二次元データ）の集合によって構成されている。輝度情報は、表面形状５０の各計測点で算出された輝度によって構成されている。
【００２３】
次に、ステップＳ２において、表面形状５０における継手中心の位置が検出される。ここで、溶接構造物１５０では、図１に示すように、長手方向（Ｙ方向）の両端部に溶接ビード１５３が形成されていない部分が残されている。すなわち、溶接構造物１５０の長手方向の両端部に、溶接によって変形されていない上板１５２の端面１５２ａが存在する。そこで、溶接構造物１５０の上板１５２の端面１５２ａに相当する表面形状５０の面５１（図５参照）が継手中心の位置として検出される。
【００２４】
次に、ステップＳ３において、輝度情報に基づいて、表面形状５０における溶接ビード５２のエッジ５３（図５参照）が検出される。このエッジ５３の検出は、溶接ビード５２と母材との境界で輝度が変化することから、その輝度の変化に基づいて行われる。
【００２５】
次に、ステップＳ４において、表面形状５０に継手中心モデル６０がフィッティングされる。具体的には、図５に示すように、継手中心モデル６０の長手方向（Ｙ方向）の両端部が表面形状５０の面５１に一致するように、継手中心モデル６０の位置が移動される。これにより、溶接ビード５２内の継手中心を得ることが可能になる。
【００２６】
次に、ステップＳ５において、継手中心モデル６０とエッジ５３とに基づいて、基準形状７０が作成される。具体的には、図６に示すように、継手中心モデル６０の上端位置６０ａとエッジ５３の上側部分５３ａとを繋ぐライン７１が算出されるとともに、継手中心モデル６０の下端位置６０ｂとエッジ５３の下側部分５３ｂとを繋ぐライン７２が算出される。ライン７１および７２は、Ｙ軸方向の各計測点において算出される。作成された基準形状７０は、継手中心モデル６０とライン７１および７２とによって構成されており、溶接前の下板１５１Ｂおよび上板１５２Ｂ（図３参照）の表面形状に相当する仮想形状である。
【００２７】
次に、ステップＳ６において、表面形状５０および基準形状７０に基づいて、溶接ビード１５３の検査が行われる。この溶接ビード１５３の検査は、公知の手法を用いて行われる。たとえば、ライン７２と対応する領域の表面形状５０がライン７２を下回っている場合には、アンダーカットとして検出される。また、エッジ５３の上側部分５３ａから上板１５２の厚み分だけ下方に移動した位置にルート点が設定され、そのルート点から表面形状５０までの最短距離がのど厚として算出される。
【００２８】
なお、ＰＣ２によりステップＳ１が実行されることによって本発明の「表面形状算出部」が実現される。ＰＣ２によりステップＳ３が実行されることによって本発明の「ビードエッジ検出部」が実現される。ＰＣ２によりステップＳ５が実行されることによって本発明の「基準形状作成部」が実現される。ＰＣ２によりステップＳ６が実行されることによって本発明の「検査部」が実現される。
【００２９】
−効果−
本実施形態では、上記のように、継手中心モデル６０を用いて基準形状７０を作成することによって、変化しにくい継手中心Ｃをモデル化した継手中心モデル６０を用いて基準形状７０が作成されることにより、継手中心モデル６０の作り直しが必要とされにくいので、検査効率の低下を抑制することができる。すなわち、第１板材形状マスタデータおよび第２板材形状マスタデータを用いて比較形状データを作成する従来の検査装置に比べて、連続的に検査を行うことができる。
【００３０】
また、本実施形態では、溶接ビード５２のエッジ５３を検出し、エッジ５３と継手中心モデル６０とを繋ぐことによって、基準形状７０を作成することができる。また、輝度情報に基づいて、表面形状５０における溶接ビード５２のエッジ５３を検出することができる。
【００３１】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００３２】
たとえば、上記実施形態では、下板１５１および上板１５２が平板状である例を示したが、これに限らず、下板および上板が曲面形状を有していてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、光学ヘッド１による撮像とＰＣ２による画像処理とが交互に行われる例を示したが、これに限らず、光学ヘッドによる全ての撮像が完了された後に、ＰＣにおいて一括して画像処理されるようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、光学ヘッド１がＰＣ２によって制御される例を示したが、これに限らず、光学ヘッドがその他のコントローラによって制御されるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、溶接構造物１５０に対して光学ヘッド１が移動される例を示したが、これに限らず、光学ヘッドに対して溶接構造物が移動されるようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、継手中心モデル６０が溶接前の上板１５２Ｂの端面形状である例を示したが、これに限らず、継手中心モデルが溶接前の上板の端面の上端部および下端部の２本のラインによって構成されていてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、溶接構造物１５０が重ねすみ肉溶接によって溶接されている例を示したが、これに限らず、溶接構造物がＴ字すみ肉溶接によって溶接されていてもよい。すなわち、検査装置による検査対象が、Ｔ字すみ肉溶接によって溶接された溶接構造物の溶接ビードであってもよい。この場合には、継手中心モデルは、たとえば、溶接前の下板および上板における溶接される面が交わる１本のラインである。すなわち、継手中心モデルは、たとえば、溶接前の上板の溶接される側の面の下端部の１本のラインである。このようにすれば、溶接ビードのエッジと継手中心モデルとに基づいて基準形状を作成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、溶接構造物の溶接ビードを検査する検査装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
２        ＰＣ（検査装置）
２ｂ      ＲＯＭ（記憶部）
５０      表面形状
５２      溶接ビード
５３      エッジ
６０      継手中心モデル
７０      基準形状
１５０    溶接構造物
１５０ａ  表面
１５１    下板（第１板材）
１５２    上板（第２板材）
１５３    溶接ビード
【図１】
2019215297.tif 000003
【図２】
2019215297.tif 000004
【図３】
2019215297.tif 000005
【図４】
2019215297.tif 000006
【図５】
2019215297.tif 000007
【図６】
2019215297.tif 000008