(57)【要約】【課題】溶接部を定性的に評価できる溶接部の評価方法を提供する。【解決手段】この溶接部の評価方法では、溶接部Ｗのカラー画像情報のグレースケール値を算出し、そのヒストグラムから選択された階調を閾値としてグレースケール変換された画像情報の二値化を行い、二値化画像に基づいて溶接部Ｗにおける焼けの存在領域を決定している。また、ＲＧＢ値をグレースケール値で除算して得られた除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、マハラビノスの距離と閾値とを比較して溶接部Ｗにおける焼けのレベルを決定している。この方法では、作業者が目視で溶接部Ｗを評価する場合とは異なり、溶接部Ｗを定性的に評価できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板同士の溶接部の焼けを電解研磨によって研磨する際に用いられる溶接部の評価方法であって、
前記溶接部のカラー画像情報を取得する画像取得工程と、
前記カラー画像情報のＲＧＢ値を算出し、当該ＲＧＢ値をグレースケール変換してグレースケール値を算出するグレースケール変換工程と、
前記グレースケール値におけるヒストグラムのピーク位置の階調、若しくはピークが複数存在する場合のピーク間の階調の中央値を閾値としてグレースケール変換された画像情報を二値化し、二値化された値が一方値から他方値に変化するピクセル間の距離に基づいて前記溶接部における焼けの存在領域を決定する領域決定工程と、
前記ＲＧＢ値を前記グレースケール値で除算して得られる除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、当該マハラビノスの距離と所定の閾値との比較に基づいて前記溶接部における焼けのレベルを決定するレベル決定工程と、を備えたことを特徴とする溶接部の評価方法。
【請求項２】
前記領域決定工程で決定した焼けの存在領域と、前記レベル決定工程で決定した焼けの存在レベルとに基づいて、前記溶接部の電解研磨を行う研磨工程と、
前記研磨工程を実施後の前記溶接部に対し、前記画像取得工程、前記グレースケール変換工程、及び前記レベル決定工程を実施し、前記レベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが所定レベル以下となっているか否かに基づいて、前記溶接部の良否を判定する判定工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の溶接部の評価方法。
【請求項３】
金属板同士の溶接部の焼けを電解研磨によって研磨する際に用いられる溶接部の評価方法であって、
前記溶接部のカラー画像情報を取得する画像取得工程と、
前記カラー画像情報のＲＧＢ値を算出し、当該ＲＧＢ値をグレースケール変換してグレースケール値を算出するグレースケール変換工程と、
前記グレースケール値におけるヒストグラムのピーク位置の階調、若しくはピークが複数存在する場合のピーク間の階調の中央値を閾値としてグレースケール変換された画像情報を二値化し、二値化された値が一方値から他方値に変化するピクセル間の距離に基づいて前記溶接部における焼けの存在領域を決定する領域決定工程と、を備えたことを特徴とする溶接部の評価方法。
【請求項４】
前記領域決定工程で決定した焼けの存在領域に基づいて、前記溶接部の電解研磨を行う研磨工程と、
前記研磨工程を実施後の前記溶接部に対し、前記画像取得工程、前記グレースケール変換工程、及び前記ＲＧＢ値を前記グレースケール値で除算して得られる除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、当該マハラビノスの距離と所定の閾値との比較に基づいて前記溶接部における焼けのレベルを決定するレベル決定工程を実施し、前記レベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが所定レベル以下となっているか否かに基づいて、前記溶接部の良否を判定する判定工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の溶接部の評価方法。
【請求項５】
金属板同士の溶接部の焼けを電解研磨によって研磨する際に用いられる溶接部の評価方法であって、
前記溶接部のカラー画像情報を取得する画像取得工程と、
前記カラー画像情報のＲＧＢ値を算出し、当該ＲＧＢ値をグレースケール変換してグレースケール値を算出するグレースケール変換工程と、
前記ＲＧＢ値を前記グレースケール値で除算して得られる除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、当該マハラビノスの距離と所定の閾値との比較に基づいて前記溶接部における焼けのレベルを決定するレベル決定工程と、を備えたことを特徴とする溶接部の評価方法。
【請求項６】
前記レベル決定工程で決定した焼けの存在レベルに基づいて、前記溶接部の電解研磨を行う研磨工程と、
前記研磨工程を実施後の前記溶接部に対し、前記画像取得工程、前記グレースケール変換工程、及び前記レベル決定工程を実施し、前記レベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが所定レベル以下となっているか否かに基づいて、前記溶接部の良否を判定する判定工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項５記載の溶接部の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ溶接等の各種溶接で得られた溶接部に対し、ビードの焼け取りを行う場合がある。ビードの焼け取りを行う技術としては、例えば特許文献１に記載の溶接装置がある。この従来の溶接装置では、ＴＩＧ溶接トーチの先端部の部品を焼け取り用電極ホルダに置き換えることにより、ＴＩＧ溶接と焼け取り作業との双方を実施することが可能となっている。また、焼け取りを行う他の技術として、電解研磨が着目されている。電解研磨では、例えば電解液を供給しながら被研磨体の溶接部に電極を走査し、金属表面を溶解させることによって溶接部の研磨が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２３０３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来では、目視によって溶接部の確認を行っていたため、作業者の主観によって溶接部の評価がばらついてしまうという問題があった。電解研磨では、例えば研磨液の選択、研磨装置における電流波形及び電流値の選択によって研磨条件が管理されるが、実際には電極の走査の安定性（走査速度や電極の接触状態）やパス数（同じ部位に電極を何回走査させるか）等の条件が研磨の仕上がりに大きく影響する。研磨条件がばらつく場合、研磨が不足しても過剰となっても溶接部の品質に影響することが問題となる。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、溶接部を定性的に評価できる溶接部の評価方法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】
上記課題の解決のため、本発明に係る溶接部の評価方法は、金属板同士の溶接部の焼けを電解研磨によって研磨する際に用いられる溶接部の評価方法であって、溶接部のカラー画像情報を取得する画像取得工程と、カラー画像情報のＲＧＢ値を算出し、当該ＲＧＢ値をグレースケール変換してグレースケール値を算出するグレースケール変換工程と、グレースケール値におけるヒストグラムのピーク位置の階調、若しくはピークが複数存在する場合のピーク間の階調の中央値を閾値としてグレースケール変換された画像情報を二値化し、二値化された値が一方値から他方値に変化するピクセル間の距離に基づいて溶接部における焼けの存在領域を決定する領域決定工程と、ＲＧＢ値を前記グレースケール値で除算して得られる除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、当該マハラビノスの距離と所定の閾値との比較に基づいて溶接部における焼けのレベルを決定するレベル決定工程と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
この溶接部の評価方法では、溶接部のカラー画像情報のグレースケール値を算出し、そのヒストグラムから選択された階調を閾値としてグレースケール変換された画像情報の二値化を行い、二値化画像に基づいて溶接部における焼けの存在領域を決定している。また、ＲＧＢ値をグレースケール値で除算して得られた除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、マハラビノスの距離と閾値とを比較して溶接部における焼けのレベルを決定している。この方法では、作業者が目視で溶接部を評価する場合とは異なり、溶接部を定性的に評価できる。
【０００８】
また、領域決定工程で決定した焼けの存在領域と、レベル決定工程で決定した焼けの存在レベルとに基づいて、溶接部の電解研磨を行う研磨工程と、研磨工程を実施後の溶接部に対し、画像取得工程、グレースケール変換工程、及びレベル決定工程を実施し、レベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが所定レベル以下となっているか否かに基づいて、溶接部の良否を判定する判定工程と、を更に備えたことが好ましい。このように、研磨工程を実施した後の溶接部の状態の確認工程としてレベル決定工程を用いることで、最終的な溶接部の品質を定性的に評価できる。
【０００９】
また、本発明に係る溶接部の評価方法は、金属板同士の溶接部の焼けを電解研磨によって研磨する際に用いられる溶接部の評価方法であって、溶接部のカラー画像情報を取得する画像取得工程と、カラー画像情報のＲＧＢ値を算出し、当該ＲＧＢ値をグレースケール変換してグレースケール値を算出するグレースケール変換工程と、グレースケール値におけるヒストグラムのピーク位置の階調、若しくはピークが複数存在する場合のピーク間の階調の中央値を閾値としてグレースケール変換された画像情報を二値化し、二値化された値が一方値から他方値に変化するピクセル間の距離に基づいて溶接部における焼けの存在領域を決定する領域決定工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
この溶接部の評価方法では、溶接部のカラー画像情報のグレースケール値を算出し、そのヒストグラムから選択された階調を閾値としてグレースケール変換された画像情報の二値化を行い、二値化画像に基づいて溶接部における焼けの存在領域を決定している。この方法では、作業者が目視で溶接部を評価する場合とは異なり、溶接部を定性的に評価できる。
【００１１】
また、領域決定工程で決定した焼けの存在領域に基づいて、溶接部の電解研磨を行う研磨工程と、研磨工程を実施後の溶接部に対し、画像取得工程、グレースケール変換工程、及びＲＧＢ値をグレースケール値で除算して得られる除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、当該マハラビノスの距離と所定の閾値との比較に基づいて溶接部における焼けのレベルを決定するレベル決定工程を実施し、レベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが所定レベル以下となっているか否かに基づいて、溶接部の良否を判定する判定工程と、を更に備えたことが好ましい。このように、研磨工程を実施した後の溶接部の状態の確認工程としてレベル決定工程を用いることで、最終的な溶接部の品質を定性的に評価できる。
【００１２】
また、本発明に係る溶接部の評価方法は、金属板同士の溶接部の焼けを電解研磨によって研磨する際に用いられる溶接部の評価方法であって、溶接部のカラー画像情報を取得する画像取得工程と、カラー画像情報のＲＧＢ値を算出し、当該ＲＧＢ値をグレースケール変換してグレースケール値を算出するグレースケール変換工程と、ＲＧＢ値をグレースケール値で除算して得られる除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、当該マハラビノスの距離と所定の閾値との比較に基づいて溶接部における焼けのレベルを決定するレベル決定工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
この溶接部の評価方法では、溶接部のカラー画像情報のグレースケール値を算出し、ＲＧＢ値をグレースケール値で除算して得られた除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、マハラビノスの距離と閾値とを比較して溶接部における焼けのレベルを決定している。この方法では、作業者が目視で溶接部を評価する場合とは異なり、溶接部を定性的に評価できる。
【００１４】
また、レベル決定工程で決定した焼けの存在レベルに基づいて、溶接部の電解研磨を行う研磨工程と、研磨工程を実施後の溶接部に対し、画像取得工程、グレースケール変換工程、及びレベル決定工程を実施し、レベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが所定レベル以下となっているか否かに基づいて、溶接部の良否を判定する判定工程と、を更に備えたことが好ましい。このように、研磨工程を実施した後の溶接部の状態の確認工程としてレベル決定工程を用いることで、最終的な溶接部の品質を定性的に評価できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る溶接部の評価方法によれば、溶接部を定性的に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る溶接部の評価方法が適用される溶接部の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る溶接部の評価方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】領域決定工程におけるカラー画像情報の二値化の手法を示す図である。
【図４】領域決定工程における二値化画像の一例を示す図である。
【図５】レベル決定工程で決定されるレベル毎の溶接部の状態の一例を示す図である。
【図６】レベル決定工程におけるレベルの決定の手法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る溶接部の評価方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る溶接部の評価方法が適用される溶接部の一例を示す平面図である。同図に示す例では、例えばステンレスによって形成された２枚の板状部材１，２の端部同士の突き合わせ部分に沿って溶接部Ｗが形成されている。溶接部Ｗは、レーザ接合、アーク溶接、抵抗溶接といった各種溶接のいずれかによって形成されている。溶接部Ｗには、焼けが生じていることがあり、溶接部Ｗの形成後に電解研磨による溶接部Ｗの研磨が行われる。本実施形態の溶接部の評価方法は、電解研磨を行うに際して、溶接部Ｗの焼けの状態を評価するものである。
【００１９】
溶接部Ｗの電解研磨を行う場合には、例えば銅などからなる棒状の電極を用い、電解液を電極と同軸に供給しながら電極を溶接部Ｗに対して走査させる。これにより、溶接部Ｗの表面の酸化被膜が電解し、溶接部Ｗの焼けが解消及び平滑化が実現される。
【００２０】
図２は、本発明に係る溶接部の評価方法の一実施形態を示すフローチャートである。同図に示すように、この溶接部の評価方法は、画像情報取得工程（ステップＳ０１）と、グレースケール変換工程（ステップＳ０２）と、領域決定工程（ステップＳ０３）と、レベル決定工程（ステップＳ０４）と、研磨工程（ステップＳ０５）と、判定工程（ステップＳ０６）とを備えている。なお、領域決定工程とレベル決定工程とは、実施の順序は問わない。
【００２１】
画像情報取得工程は、溶接部Ｗのカラー画像情報を取得する工程である。この工程では、例えばデジタルカメラ等の撮像装置を用いて溶接部Ｗを撮像し、溶接部Ｗのカラー画像情報を取得する。カラー画像情報の各ピクセルに含まれるＲＧＢ値とは、色の表色法であるＲＧＢによる値を意味し、光の三原色である「赤」に関するＲ（ＲＥＤ）値と、「緑」に関するＧ（ＧＲＥＥＮ）値と、「青」に関するＢ（ＢＬＵＥ）値との成分を含んでいる。これら各成分は、０から２５５までの２５６階調で表現される。
【００２２】
グレースケール変換工程は、カラー画像情報の各ピクセルをグレースケール変換する工程である。この工程では、カラー画像情報に含まれる各ピクセルのＲＧＢ値を算出する。ＲＧＢ値のグレースケール変換には、例えば以下の式が用いられる。グレースケール値Ｙは、色の明るさ（輝度）を示す値であり、グレースケール変換後にて互いに等しい値となったＲ値、Ｂ値、又はＧ値である。
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ  …（１）
【００２３】
領域決定工程は、溶接部Ｗにおける焼けの存在領域を決定する工程である。より具体的には、この工程では、まず、グレースケール変換工程で得られたグレースケール値のヒストグラムに基づいてグレースケール変換された画像情報の二値化を行う。図３は、領域決定工程におけるカラー画像情報の二値化の手法を示す図である。図３に示す例では、横軸が明るさの階調、縦軸が度数となっており、ヒストグラムに２つのピークが出現している。
【００２４】
このようにヒストグラムに２つのピークが出現している場合、２つのピーク位置に相当する階調Ｐ１，Ｐ２の中央の階調Ｐ３を選択し、この階調Ｐ３を閾値としてグレースケール変換された画像情報の二値化を行う。このとき、溶接部Ｗの焼けを強調するため、二値化を行う前に白黒反転（ネガポジ反転）を行うことが好ましい。これにより、例えば図４に示すように、溶接部Ｗの二値化画像が得られる。図４に示す例では、明るさの階調が閾値よりも小さいピクセルが黒色（値が０）、明るさの階調が閾値以上のピクセルが白色（値が１）となるように、二値化がなされており、焼けを含む溶接部Ｗが白色で表され、母材部分が黒色で表されている。なお、ヒストグラムに単一のピークが出現している場合には、当該ピークの位置に相当する階調を二値化の閾値とすればよい。
【００２５】
次に、領域決定工程では、得られた二値化画像に基づいて、溶接部Ｗにおける焼けの存在領域を決定する。より具体的には、まず、二値化画像において、溶接部Ｗの延在方向に略直交する方向に各ピクセルの値を抽出する。そして、二値化された値が一方値から他方値に変化するピクセル間の距離を算出し、当該距離を焼けの存在領域として決定する。
【００２６】
図４に示した例では、二値化前に白黒反転（ネガポジ反転）を行っているため、焼けを含む溶接部Ｗが白色、溶接部Ｗの両側の母材部分が黒色となっている。したがって、例えば図４の左側のピクセルから右側のピクセルに向かって値の抽出を行った場合、値が０のピクセルが連続した後、値が１のピクセルが連続し、再び値が０のピクセルが連続する。したがって、値が０から１に変化したピクセルから値が１から０に変化したピクセルまでの距離（或いは値が１のピクセルが連続する距離）が焼けの存在領域となる。
【００２７】
なお、二値化画像には、ノイズが生じることも考えられる。したがって、二値化画像から溶接部Ｗの延在方向に略直交する方向の各ピクセルの値を抽出した後、各ピクセルの値を移動平均処理することが好適である。移動平均処理を行うことでノイズによる二値化の値の変化がフィルタリングされ、焼けの存在領域を精度良く決定することが可能となる。
【００２８】
一方、レベル決定工程は、溶接部Ｗにおける焼けの存在レベルを決定する。焼けの存在レベルとは、焼けの濃淡や深さ（酸化皮膜の厚さ）等を示す指標である。この工程では、まず、グレースケール変換工程で得られたＲＧＢ値及びグレースケール値を用い、ＲＧＢ値をグレースケール値で除算した除算値を算出する。これにより、ＲＧＢ値から画像の明暗が除去される。次に、除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、当該マハラビノスの距離と所定の閾値との比較により、溶接部Ｗにおける焼けの存在レベルを決定する。
【００２９】
図５は、レベル決定工程で決定されるレベル毎の溶接部の状態の一例を示す図である。図５（ａ）は、焼けの程度が大である溶接部Ａを示し、図５（ｂ）は、焼けの程度が中である溶接部Ｂを示し、図５（ｃ）は、焼けの程度が小である溶接部Ｃをそれぞれ示している。図５に示す各例につき、上記方法によりマハラビノスの距離を算出すると、図６に示すように、例えば溶接部Ａでは、マハラビノスの距離が１０００以上となり、溶接部Ｂでは、マハラビノスの距離が１００以上１０００未満となり、溶接部Ｃでは、マハラビノスの距離が１以上１０未満となっている。
【００３０】
したがって、マハラビノスの距離について例えば１０及び１０００を閾値とすることにより、溶接部Ａの焼けの存在レベルを「３」、溶接部Ｂの焼けの存在レベルを「２」、溶接部Ｃの焼けの存在レベルを「１」と決定することができる。なお、マハラビノスの距離の算出に用いる単位空間には、例えば焼けの存在レベルが「１」である溶接部の二値化画像に基づいて予め判定用単位空間を定義すればよい。
【００３１】
研磨工程は、溶接部Ｗの電解研磨を行う工程である。この研磨工程では、領域決定工程で決定した焼けの存在領域及びレベル決定工程で決定した焼けの存在レベルに基づいて、電解研磨の研磨条件を決定する。例えば焼けの存在領域に基づいて、焼けを含む溶接部Ｗの幅に相当する直径の電極を選択し、焼けの存在レベルに基づいて、電極に供給する電流値や電極のパス数（電極の走査回数）等を決定する。
【００３２】
判定工程は、研磨工程を行った後の溶接部Ｗの良否を判定する工程である。この判定工程では、研磨工程を行った後の溶接部Ｗに対し、上述した画像取得工程、グレースケール変換工程、及びレベル決定工程を再び実施する。そして、例えばレベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが「１」である場合に溶接部Ｗの状態が良好であると判定し、焼けの存在レベルが「２」又は「３」である場合に溶接部Ｗの状態が不良であると判定する。溶接部Ｗの状態が不良であると判定された場合、研磨工程及び判定工程を再び実施してもよい。
【００３３】
以上説明したように、この溶接部の評価方法では、溶接部Ｗのカラー画像情報のグレースケール値を算出し、そのヒストグラムから選択された階調を閾値としてグレースケール変換された画像情報の二値化を行い、二値化画像に基づいて溶接部Ｗにおける焼けの存在領域を決定している。また、ＲＧＢ値をグレースケール値で除算して得られた除算値に基づいてマハラビノスの距離を算出し、マハラビノスの距離と閾値とを比較して溶接部Ｗにおける焼けのレベルを決定している。この方法では、作業者が目視で溶接部Ｗを評価する場合とは異なり、溶接部Ｗを定性的に評価できる。
【００３４】
また、この溶接部の評価方法では、領域決定工程で決定した焼けの存在領域と、レベル決定工程で決定した焼けの存在レベルとに基づいて、溶接部Ｗの電解研磨を行う研磨工程と、研磨工程を実施後の溶接部Ｗに対し、画像取得工程、グレースケール変換工程、及びレベル決定工程を実施し、レベル決定工程で決定された焼けの存在レベルが所定レベル以下となっているか否かに基づいて、溶接部Ｗの良否を判定する判定工程とを更に行っている。このように、研磨工程を実施した後の溶接部Ｗの状態の確認工程としてレベル決定工程を用いることで、最終的な溶接部Ｗの品質を定性的に評価できる。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ステンレスによって形成された板状部材１，２の溶接部Ｗを評価対象として例示しているが、本発明は、焼けを含む溶接部に対して広く適用できる。また、上記実施形態では、グレースケール変換工程の後に領域決定工程とレベル決定工程とを実施しているが、領域決定工程及びレベル決定工程のいずれか一方のみを実施してもよい。また、研磨工程後の判定工程は省略することも可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１，２…板状部材、Ｐ１，Ｐ２…ピーク位置の階調、Ｐ３…ピーク間の階調の中央値、Ｗ…溶接部。
【図１】
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【図２】
2015064285.tif 000004
【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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