(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得し、
前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を２次元状に広がる領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する、
表示制御システムであって、
前記許容範囲の大きさを調整する操作を受け付け可能であり、前記操作に応じて前記領域に表示させた前記許容範囲の大きさを変化させ、
前記許容範囲の大きさを自動での調整に切り替えるための切替部をさらに表示させる、表示制御システム。
【請求項２】
自動で調整される際の前記許容範囲の大きさは、過去の前記傾きと過去の前記溶接部の検査結果との対応に基づいて算出される請求項１記載の表示制御システム。
【請求項３】
前記傾きと前記目標値との差、又は前記傾きと前記許容範囲との差に応じて、前記印の表示の態様を変化させる請求項１又は２に記載の表示制御システム。
【請求項４】
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得し、
前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を２次元状に広がる領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する、
表示制御システムであって、
前記傾きを前記領域に表示させる際に音を出力させ、
前記傾きと前記目標値との差、又は前記傾きと前記許容範囲との差に応じて、前記音を変化させる、表示制御システム。
【請求項５】
前記溶接部の検査結果をさらに取得し、前記検査結果をさらに表示させる請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示制御システム。
【請求項６】
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得し、
前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を２次元状に広がる領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する、
表示制御システムであって、
前記領域は、互いに直交する第１方向及び第２方向に広がり、
前記第１方向が前記第１配列方向に平行なとき、前記領域において、前記第１方向の位置は前記第２配列方向まわりの角度を示し、前記第２方向の位置は前記第１配列方向まわりの角度を示す、表示制御システム。
【請求項７】
前記傾きを取得できないとき、前記印を前記領域に表示させない、又はエラーメッセージをさらに表示させる請求項１〜６のいずれか１つに記載の表示制御システム。
【請求項８】
前記検出器は、人が把持可能なプローブである請求項１〜７のいずれか１つに記載の表示制御システム。
【請求項９】
前記印、前記許容範囲、及び前記領域を含む、ユーザからの操作を受け付け可能なインターフェースを表示する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の表示制御システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の表示制御システムと、
前記検出器を有し、前記検出結果に基づいて前記傾きの算出及び前記溶接部の検査を実行する検査システムと、
前記印、前記許容範囲、及び前記領域を表示する表示装置と、
を備えた検査管理システム。
【請求項１１】
前記検査システムは、前記印が前記許容範囲の内側に入るとき、前記検査を実行する請求項１０記載の検査管理システム。
【請求項１２】
前記検査システムは、前記検査において、前記溶接部の径を閾値と比較し、
前記表示制御システムは、前記閾値を設定するための設定部を前記表示装置に表示させる請求項１０又は１１に記載の検査管理システム。
【請求項１３】
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得し、
前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を２次元状に広がる領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する、
表示制御システムと、
前記検出器を有し、前記検出結果に基づいて前記傾きの算出及び前記溶接部の検査を実行する検査システムと、
前記印、前記許容範囲、及び前記領域を表示する表示装置と、
を備え、前記検査において前記溶接部の径を閾値と比較する、検査管理システムであって、
前記表示制御システムは、前記閾値を設定するための設定部をさらに表示させ、
前記設定部には、前記溶接部により接合される複数の部材のそれぞれの厚みを入力可能であり、
前記閾値は、それぞれの前記厚みに基づいて自動で設定される、検査管理システム。
【請求項１４】
前記表示制御システムは、前記印、前記許容範囲、及び前記領域を含む、ユーザからの操作を受け付け可能なインターフェースを、前記表示装置に表示させる、請求項１３記載の検査管理システム。
【請求項１５】
前記検査システムは、
アクチュエータを含み、前記検出器が取り付けられる可動機構と、
前記可動機構を駆動させる制御装置と、
をさらに有する請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の検査管理システム。
【請求項１６】
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得し、
２次元状に広がる領域を含むユーザインタフェースを表示し、前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を前記領域に表示し、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する、
表示制御方法であって、
前記許容範囲の大きさを調整する操作に応じて前記領域に表示した前記許容範囲の大きさを変化させ、
前記許容範囲の大きさを自動での調整に切り替えるための切替部をさらに前記ユーザインタフェースに表示する、表示制御方法。
【請求項１７】
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得し、
２次元状に広がる領域を含むユーザインタフェースを表示し、前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を前記領域に表示し、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する、
表示制御方法であって、
前記傾きを前記領域に表示させる際に音を出力し、
前記傾きと前記目標値との差、又は前記傾きと前記許容範囲との差に応じて、前記音を変化させる、表示制御方法。
【請求項１８】
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得し、
２次元状に広がる領域を含むユーザインタフェースを表示し、前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を前記領域に表示し、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する、
表示制御方法であって、
前記領域は、互いに直交する第１方向及び第２方向に広がり、
前記第１方向が前記第１配列方向に平行なとき、前記領域において、前記第１方向の位置は前記第２配列方向まわりの角度を示し、前記第２方向の位置は前記第１配列方向まわりの角度を示す、表示制御方法。
【請求項１９】
コンピュータに、
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される前記検出器の溶接部に対する傾きを取得させ、
前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を２次元状に広がる領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新させる、
プログラムであって、
さらに前記コンピュータに、
前記傾きを前記領域に表示させる際に音を出力させ、
前記傾きと前記目標値との差、又は前記傾きと前記許容範囲との差に応じて、前記音を変化させる、
プログラム。
【請求項２０】
コンピュータに、
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される前記検出器の溶接部に対する傾きを取得させ、
前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を２次元状に広がる領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新させる、
プログラムであって、
さらに前記コンピュータに、
互いに直交する第１方向及び第２方向に広がる前記領域を表示させ、
前記第１方向が前記第１配列方向に沿うとき、前記第１方向の位置は前記第２配列方向まわりの角度を示し、前記第２方向の位置は前記第１配列方向まわりの角度を示すように前記領域を表示させる、
プログラム。
【請求項２１】
前記コンピュータに、前記許容範囲の大きさを調整する操作を受け付けさせ、前記操作に応じて前記領域に表示させた前記許容範囲の大きさを変化させる請求項１９又は２０に記載のプログラム。
【請求項２２】
コンピュータに、
互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される前記検出器の溶接部に対する傾きを取得させ、
前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を２次元状に広がる領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新させる、
プログラムであって、
さらに前記コンピュータに、
前記許容範囲の大きさを調整する操作を受け付けさせ、前記操作に応じて前記領域に表示させた前記許容範囲の大きさを変化させ、
前記許容範囲の大きさを自動での調整に切り替えるための切替部をさらに表示させる、
プログラム。
【請求項２３】
前記コンピュータに、前記傾きと前記目標値との差、又は前記傾きと前記許容範囲との差に応じて、前記印の表示の態様を変化させる請求項１９〜２２のいずれか１つに記載のプログラム。
【請求項２４】
前記コンピュータに、前記印、前記許容範囲、及び前記領域を含む、ユーザからの操作を受け付け可能なインターフェースを表示させる、請求項１９〜２３のいずれか１つに記載のプログラム。
【請求項２５】
請求項１９〜２４のいずれか１つに記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示制御システム、検査管理システム、表示制御方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接では、２つ以上の部材の一部同士が溶融して接合させる。溶接された部材は、溶接された部分（以下、溶接部という）が、適切に接合されているか検査される。例えば、非破壊の検査では、プローブを把持した人（検査者）が、プローブを溶接部に接触させる。プローブから溶接部に向けて超音波が送信され、検査装置がその反射波に基づいて接合の有無を調べる。
【０００３】
検査において、溶接部に対するプローブの傾きは、検査結果に影響を及ぼす。このため、検査者は、溶接部に対するプローブの傾きや、傾きをどう変化させれば良いか等の検査に関する情報を、検査時に容易に把握できることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−９０７２７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】牛島彰、齊藤真拡、松本真（２０１９）「非破壊検査で省人化と信頼性向上に貢献するスポット溶接検査ロボット」『東芝レビュー』ｖｏｌ．７４，Ｎｏ．４，ｐｐ．２５−２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、溶接検査に関する情報をより分かり易くユーザに表示できる、表示制御システム、検査管理システム、表示制御方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る表示制御システムは、互いに交差する第１配列方向及び第２配列方向に沿って並ぶ複数の検出素子を有する検出器について、前記複数の検出素子から超音波を送信して得られた反射波の検出結果に基づいて算出される、前記検出器の溶接部に対する傾きを取得する。前記表示制御システムは、２次元状に広がる領域を含むユーザインタフェースを表示させ、前記傾きを示す印と、前記傾きの目標値に対する許容範囲と、を前記領域に表示させ、前記傾きの取得に応じて前記領域における前記印の表示を更新する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る表示制御システム及び表示システムの構成を表すブロック図である。
【図２】実施形態に係る検査システムの構成を表す模式図である。
【図３】実施形態に係る検査システムのプローブ先端の内部構造を表す模式図である。
【図４】実施形態に係る表示制御システムにより表示されるユーザインタフェースの一例である。
【図５】溶接検査の様子を表す模式図である。
【図６】実施形態に係る表示制御システムによる処理を説明するための図である。
【図７】実施形態に係る表示制御システムによる処理を説明するための図である。
【図８】実施形態に係る表示制御システムによる処理を説明するための図である。
【図９】実施形態に係る表示制御システムにより表示されるユーザインタフェースの一例である。
【図１０】実施形態に係る検査管理システムの構成を表す模式図である。
【図１１】実施形態に係る検査管理システムを用いた溶接検査の流れを表すフローチャートである。
【図１２】実施形態に係る検査システムによる検査方法を説明するための模式図である。
【図１３】反射波の検出結果に基づく画像の模式図である。
【図１４】一断面でのＺ方向における反射波の強度分布を例示するグラフである。
【図１５】Ｚ方向における反射波の強度分布を例示するグラフである。
【図１６】反射波の強度分布をフィルタリングした結果を例示するグラフである。
【図１７】反射波の検出結果を例示する模式図である。
【図１８】Ｘ−Ｙ面における反射波の強度分布の一例である。
【図１９】反射波の検出結果を例示する模式図である。
【図２０】実施形態に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。
【図２１】反射波の検出結果を例示する画像である。
【図２２】実施形態に係る検査システムによる処理を説明するための図である。
【図２３】実施形態に係る検査システムにより得られた画像の一例である。
【図２４】実施形態に係る検査システムにより得られた画像の一例である。
【図２５】実施形態の変形例に係る検査システムの構成を表す模式図である。
【図２６】実施形態の変形例に係る検査システムの一部を表す斜視図である。
【図２７】実施形態の変形例に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。
【図２８】システムのハードウェア構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る表示制御システム及び表示システムの構成を表すブロック図である。
図１に表したように、実施形態に係る表示制御システム１００は、表示制御装置１１０及び記憶装置１２０を備える。記憶装置１２０は、溶接検査に関するデータを記憶する。表示制御装置１１０は、溶接検査に関するデータをユーザインタフェースに表示させる。
【００１１】
実施形態に係る表示システム２００は、表示制御システム１００、表示装置２１０、及び入力装置２２０を備える。表示制御装置１１０は、表示装置２１０にユーザインタフェースを表示させる。ユーザは、表示装置２１０に表示されたユーザインタフェースを通して、溶接検査に関するデータを容易に確認できる。また、ユーザは、入力装置２２０により、ユーザインタフェースを介して表示制御装置１１０へデータを入力できる。
【００１２】
ここで、溶接検査について具体的に説明する。溶接検査では、溶接部の非破壊検査が行われる。
【００１３】
図２は、実施形態に係る検査システムの構成を表す模式図である。
図２に表したように、実施形態に係る検査システム３００は、複数の検出素子を有する検出器を含む。
【００１４】
検出器は、例えば図２に表したように、人が把持できるスティック状のプローブ３１０である。検出器は、溶接部を検査するための複数の検出素子を含む。プローブ３１０を把持した人は、プローブ３１０の先端を溶接部１３に接触させ、溶接部１３を検査する。以降では、プローブ３１０を把持し、溶接検査を実行する人（例えば検査者）を、ユーザという。
【００１５】
図３は、実施形態に係る検査システムのプローブ先端の内部構造を表す模式図である。
プローブ３１０先端の内部には、図３に表したように、マトリクスセンサ３１１が設けられている。マトリクスセンサ３１１は、複数の検出素子を含む。検出素子は、例えば、超音波を送受信可能な超音波センサ３１２である。超音波センサ３１２は、例えば、トランスデューサである。複数の超音波センサ３１２は、互いに交差するＸ方向（第１配列方向）及びＹ方向（第２配列方向）に沿って並んでいる。この例では、Ｘ方向とＹ方向は、互いに直交している。Ｘ方向とＹ方向は、直交していなくても良い。
【００１６】
図２及び図３は、部材１０を検査する様子を表している。部材１０は、金属板１１（第１部材）と金属板１２（第２部材）が、溶接部１３においてスポット溶接されて作製されている。図３に表したように、溶接部１３では、金属板１１の一部と金属板１２の一部が溶融し、混ざり合って凝固した凝固部１４が形成されている。
【００１７】
検査時には、検査対象とプローブ３１０との間で超音波が伝搬し易くなるように、検査対象の表面にカプラント１５が塗布される。それぞれの超音波センサ３１２は、カプラント１５が塗布された部材１０に向けて超音波ＵＳを送信し、部材１０からの反射波ＲＷを受信する。
【００１８】
具体的な一例として、図３に表したように、１つの超音波センサ３１２が溶接部１３に向けて超音波ＵＳを送信する。超音波ＵＳの一部は、部材１０の上面又は下面などで反射される。複数の超音波センサ３１２のそれぞれは、この反射波ＲＷを受信（検出）する。それぞれの超音波センサ３１２が順次超音波ＵＳを送信し、それぞれの反射波ＲＷを複数の超音波センサ３１２で受信する。
【００１９】
検査装置３２０は、得られた反射波の検出結果を用いて、プローブ３１０の溶接部１３に対する傾きの算出、及び溶接部１３の検査を実行する。ここでは、溶接部１３の表面の法線方向とプローブ３１０の方向との間の角度を傾きと言う。プローブ３１０の方向は、例えば、超音波センサ３１２の配列方向に垂直なＺ方向に対応する。プローブ３１０が溶接部１３に垂直に接しているとき、傾きはゼロである。
【００２０】
検査装置３２０は、傾きの算出結果及び溶接部１３の検査結果を記憶装置１２０に記憶する。表示制御装置１１０は、記憶装置１２０に記憶された傾きの算出結果を参照する。又は、検査装置３２０は、傾きの算出結果及び溶接部１３の検査結果を表示制御装置１１０に送信しても良い。以降では、傾きの算出結果及び検査結果が、検査装置３２０から表示制御装置１１０へ直接送信される例について説明する。
【００２１】
検査装置３２０は、有線通信、無線通信、又はネットワークを介してプローブ３１０及び表示制御装置１１０と接続される。１つの処理装置が、表示制御装置１１０及び検査装置３２０として機能しても良い。
【００２２】
図４は、実施形態に係る表示制御システムにより表示されるユーザインタフェースの一例である。
図５は、溶接検査の様子を表す模式図である。
図６〜図８は、実施形態に係る表示制御システムによる処理を説明するための図である。
図９は、実施形態に係る表示制御システムにより表示されるユーザインタフェースの一例である。
表示制御装置１１０は、記憶装置１２０に記憶されたデータ及び検査装置３２０から送信されたデータに応じた情報をユーザインタフェースに表示させる。例えば図４に表したように、ユーザインタフェース９００は、領域９１０を含む。
【００２３】
領域９１０は、２次元状に広がる表示領域である。領域９１０には、印９１１及び許容範囲９１２が表示される。領域９１０における印９１１の位置は、プローブ３１０の傾きを示す。具体的には、領域９１０での或る一方向における位置は、プローブ３１０の溶接部１３に対するＸ方向まわりの角度を示す。領域９１０での別の一方向における位置は、プローブ３１０の溶接部１３に対するＹ方向まわりの角度を示す。
【００２４】
例えば、領域９１０は、互いに直交する第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に広がる。図４の例では、第１方向Ｄ１は、横方向であり、第２方向Ｄ２は、縦方向である。以降では、第１方向Ｄ１を横方向とし、第２方向Ｄ２を縦方向として説明する。例えば、印９１１の横方向の位置は、プローブ３１０の溶接部１３に対するＹ方向まわりの角度を示す。印９１１の縦方向の位置は、プローブ３１０の溶接部１３に対するＸ方向まわりの角度を示す。
【００２５】
表示制御装置１１０は、新たな傾きの算出結果の受信に応じて、領域９１０における印９１１の表示を更新する。例えば、表示制御装置１１０は、新たな傾きの算出結果を受信する度に、領域９１０における印９１１の表示を更新する。許容範囲９１２は、傾きの目標値に対して、許容される誤差の範囲を示している。許容範囲９１２の大きさは、印９１１が許容範囲９１２の内側にあるときに、適切な検査結果が得られるように決定される。
【００２６】
許容範囲は、図形で示される。図４の例では、許容範囲は、円で示されている。許容範囲を示す図形は、適宜変更である。例えば、許容範囲の形は、楕円形又は角形であっても良い。許容範囲は、複数の点の集合又は複数の線の集合によって示されても良い。プローブ３１０を把持したユーザは、領域９１０の表示を参考にしつつ、印９１１が許容範囲９１２の内側に入るようにプローブ３１０の傾きを調整する。
【００２７】
プローブ３１０の傾きとその許容範囲が示されたユーザインタフェース９００が表示されることで、ユーザは、溶接検査に関する情報を容易に把握できる。すなわち、実施形態に係る表示制御システム１００によれば、溶接検査に関する情報をより分かり易くユーザに表示できる。
【００２８】
図４の例では、さらに第１軸９１３及び第２軸９１４が表示されている。第１軸９１３は、第１方向Ｄ１（横方向）に平行である。第２軸９１４は、第２方向Ｄ２（縦方向）に平行である。第１軸９１３は、領域９１０の縦方向の中心に位置する。第２軸９１４は、領域９１０の横方向の中心に位置する。第１軸９１３と第２軸９１４の交点は、傾きの目標値を示している。すなわち、印９１１が第１軸９１３と第２軸９１４の交点に位置するとき、プローブ３１０の傾きは、ゼロである。許容範囲９１２の中心は、第１軸９１３と第２軸９１４の交点に位置している。
【００２９】
プローブ３１０の傾きを変化させた際、印９１１の移動方向を、プローブ３１０の傾きの変化方向と対応付けれることが好ましい。例えば、印９１１の移動方向が傾きの変化方向と対応付けられた状態では、プローブ３１０を横方向に向けて傾きを変化させると、印９１１は領域９１０上を横方向に移動する。プローブ３１０を前方又は後方に向けて傾きを変化させると、印９１１は領域９１０上を縦方向に移動する。なお、プローブ３１０を横方向に向けて傾きを変化させるとは、プローブ３１０の前後方向まわりの角度を変化させることを意味する。同様に、プローブ３１０を前方又は後方に向けて傾きを変化させるとは、プローブ３１０の横方向まわりの角度を変化させることを意味する。印９１１の移動方向が傾きの変化方向と対応付けられることで、ユーザは領域９１０の表示と実際のプローブ３１０の傾きとをより直感的に対応付けることができる。印９１１と許容範囲９１２との位置関係に基づき、プローブ３１０をどちらに傾ければ良いか、直感的に理解することができる。
【００３０】
例えば、プローブ３１０には、印９１１の移動方向と傾きの変化方向とを対応付けるための目印などが設けられる。ユーザＵがその目印を特定の方向に向けることで、超音波センサ３１２の配列方向とユーザＵから見た方向とが対応付けられる。例えば、超音波センサ３１２が配列されたＸ方向が、ユーザＵから見た横方向と平行となる。これらの方向の対応付けが終わると、図５に表したように、ユーザＵは、プローブ３１０を溶接部１３に接触させる。このとき、ユーザＵからみた前方、後方、左方、右方、上方、及び下方は、図５、図６（ａ）、及び図６（ｂ）に表した通りである。この状態で、例えば図６（ａ）に表したように、ユーザＵが、左方に向けてプローブ３１０の傾きを変化させる。検査装置３２０により、変化後のプローブ３１０の傾きが算出される。表示制御装置１１０は、新しく算出された傾きに基づいて、領域９１０における印９１１の表示を更新する。このとき、印９１１は、領域９１０上を左方に移動する。
【００３１】
同様に、ユーザＵが右方に向けてプローブ３１０の傾きを変化させると、印９１１は右方に移動する。ユーザＵが前方に向けてプローブ３１０の傾きを変化させると、印９１１は上方に移動する。ユーザＵが後方に向けてプローブ３１０の傾きを変化させると、印９１１は下方に移動する。このように、プローブ３１０を傾ける方向と印９１１の移動方向とが対応付けられることで、ユーザＵが領域９１０を参照したときに、プローブ３１０をどちらに傾ければ良いか判断し易くなる。
【００３２】
表示制御装置１１０は、プローブ３１０の傾きと目標値との第１差、又はプローブ３１０の傾きと許容範囲との第２差に応じて、印９１１の表示の態様を変化させても良い。例えば、表示制御装置１１０は、印９１１を点滅させて表示させる。表示制御装置１１０は、第１差又は第２差に応じて、印９１１の点滅の周期を変化させる。例えば、表示制御装置１１０は、第１差又は第２差が小さくなるほど、点滅の周期を短くする。表示制御装置１１０は、第１差又は第２差が小さくなるに連れて、印９１１の色を変化させても良い。
【００３３】
表示制御装置１１０が音響装置と接続される場合、表示制御装置１１０は、第１差又は第２差に応じた音を音響装置に出力させても良い。例えば、表示制御装置１１０は、印９１１を表示させる際に、断続的に音を出力させる。表示制御装置１１０は、第１差または第２差が小さくなるほど、出力させる音の周期を短くする。表示制御装置１１０は、第１差又は第２差が小さくなるに連れて、出力させる音色を変化させても良い。
【００３４】
表示制御装置１１０は、許容範囲９１２の大きさを調整する操作を受け付け可能であっても良い。ユーザは、溶接検査で求められる精度に応じて許容範囲９１２の大きさを任意に設定できる。例えば、ユーザは、入力装置２２０を用いて、表示制御装置１１０へ操作を入力する。図４に表したように、ユーザインタフェース９００には、許容範囲９１２の大きさを調整するための調整部９２０が表示される。調整部９２０は、スライダで表されている。ユーザは、ポインタ９０１をスライダ内のバー９２１上に移動させ、入力装置２２０を用いたドラッグ＆ドロップによりバー９２１を動かす。例えば図７に表したように、許容範囲９１２の大きさは、バー９２１の位置に応じて変化する。
【００３５】
調整部９２０として、許容範囲を示す値の入力欄が表示されても良い。例えば、ユーザは、入力欄に値を入力することで、許容範囲の大きさを調整できる。又は、ユーザが、領域９１０に表示された許容範囲９１２を、ポインタ９０１でドラッグ＆ドロップし、許容範囲９１２の大きさを調整できても良い。
【００３６】
ユーザインタフェース９００には、許容範囲を自動による調整に切り替えるための切替部９２５が表示されても良い。図４の例では、切替部９２５は、アイコンである。切替部９２５は、チェックボックスでも良い。ユーザがポインタ９０１を操作して切替部９２５をクリックすると、許容範囲の大きさが自動的に調整される。
【００３７】
許容範囲の大きさは、記憶装置１２０に記憶された過去の傾きの算出結果と過去の検査結果に基づいて設定される。プローブ３１０の傾きは、溶接部１３の検査結果に影響する。例えば、プローブ３１０の傾きが大きすぎると、溶接部１３の径が実際よりも小さく算出される。プローブ３１０の傾きが小さくなるに連れて、算出される溶接部１３の径が大きくなる。プローブ３１０の傾きが十分に小さくなると、算出される溶接部１３の径は、ほとんど変化しなくなる。記憶装置１２０には、このような過去に算出されたプローブ３１０の傾きと溶接部１３の径との関係が記憶される。
【００３８】
表示制御装置１１０は、記憶装置１２０に記憶されたデータを基に、プローブ３１０の傾きの変化に対して、溶接部１３の径の変化が小さくなる境界値を決定する。表示制御装置１１０は、この境界値に基づいて許容範囲の大きさを設定する。例えば、表示制御装置１１０は、境界値を許容範囲の大きさとして設定する。又は、検査の精度をより高めるために、表示制御装置１１０は、境界値に基づいて算出される、より小さな値を許容範囲として設定しても良い。
【００３９】
図４に表したように、ユーザインタフェース９００には、設定部９３０及び操作部９４０がさらに表示されても良い。
設定部９３０では、ユーザが溶接検査に関するパラメータを設定できる。図４の例では、入力欄９３１ａ〜９３１ｃ、９３２、９３３、９３４、及び９３５ａ〜９３５ｃが表示されている。
【００４０】
入力欄９３１ａ〜９３１ｃには、溶接された部材の厚みがそれぞれ入力される。入力欄９３２には、プローブ３１０の先端の径が入力される。入力欄９３３には、溶接部１３の径の閾値が入力される。例えば、スポット溶接を検査する場合、反射波の検出結果に基づいて溶接部１３の径を算出できる。算出された径が閾値以上のとき、溶接は良好と判定される。入力欄９３３の値は、入力欄９３１ａ〜９３１ｃに入力された値に基づいて自動的に入力されても良い。例えば、表示制御装置１１０は、入力欄９３１ａ〜９３１ｃに入力された厚みを有する部材の接合に必要な径を、溶接に関する規格に従って算出する。入力欄９３３には、算出された値が自動的に入力される。
【００４１】
入力欄９３４には、傾きの算出時及び溶接部１３の検査時に設定されるボクセルの数が入力される。入力欄９３５ａ〜９３５ｃには、それぞれ、各ボクセルのＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の長さが入力される。ボクセルの詳細については、後述する溶接部１３の範囲の推定において説明する。
【００４２】
操作部９４０には、検査システム３００を操作するためのメニューが表示される。図４の例では、アイコン９４１〜９４３が表示されている。アイコン９４１がクリックされると、プローブ３１０からの超音波の送信が開始され、傾きの算出が実行される。これに伴い、印９１１が領域９１０に表示される。アイコン９４２がクリックされると、溶接部１３の検査が実行される。例えば、検査は、アイコン９４２がクリックされた直前の反射波の検出結果を用いて実行される。アイコン９４３がクリックされると、プローブ３１０からの超音波の送信が停止する。
【００４３】
例えば、アイコン９３９をクリックすることで、設定部９３０の表示の折り畳み及び展開を切り替えることができる。同様に、アイコン９４９をクリックすることで、操作部９４０の表示の折り畳み及び展開を切り替えることができる。また、設定部９３０及び操作部９４０は、領域９１０と同じウインドウで表示されても良いし、別のウインドウで表示されても良い。
【００４４】
ユーザは、印９１１が許容範囲９１２に入ったことを確認すると、アイコン９４２をクリックする。これにより、プローブ３１０の傾きが十分に小さい状態で、溶接部１３の検査が実行され、より正確な検査結果が得られる。アイコン９４２以外に、検査を開始させるためのボタンがプローブ３１０又は検査装置３２０に設けられていても良い。
【００４５】
又は、ユーザがプローブ３１０の傾きを変化させ、印９１１が許容範囲９１２に入ったときに、自動的に溶接部１３の検査が実行されても良い。例えば、表示制御装置１１０は、許容範囲９１２の設定データを予め検査装置３２０に送信する。検査装置３２０は、プローブ３１０の傾きを算出した際に、傾きが許容範囲内かどうか判定する。傾きが許容範囲内であるとき、溶接部１３の検査を自動的に開始する。検査が自動的に実行されることで、ユーザは、アイコン９４２を操作する必要が無い。また、印９１１が許容範囲９１２に入った後、アイコン９４２を操作するまでの間に、次の反射波が検出されると、その反射波の検出結果に基づいて検査が実行される。その最新の検出結果が取得された際に印９１１が許容範囲９１２の外にあると、正しい検査結果が得られない可能性がある。検査が自動的に実行されることで、このような課題を解決できる。
【００４６】
検査装置３２０によって、プローブ３１０が物体と適切に接触しているか判定されても良い。プローブ３１０が接触していないと、溶接部１３の状態を反映した検出結果が得られない。プローブ３１０が接触していないときの検出結果を用いて傾きの算出又は検査が実行されると、誤った結果が出力される可能性がある。例えば、検査装置３２０は、反射波の強度に基づいて、プローブ３１０が物体と適切に接触しているか判定する。プローブ３１０が物体と接触していないと、検出される反射波の強度は低くなる。検査装置３２０は、反射波の強度を所定の閾値と比較することで、プローブ３１０の接触を判定する。
【００４７】
なお、プローブ３１０が物体と接触しているか否かの判定は、換言すると、適切な反射波の検出結果が得られているか否かの判定である。例えば、プローブ３１０は、物体と直接接触しておらず、カプラントを介して接触していても良い。この場合、プローブ３１０と物体との間でカプラントを介して超音波が十分に伝搬する。このため、傾きの算出又は検査に適した検出結果が得られる。プローブ３１０が検査対象と直接接触していても、プローブ３１０と検査対象との間がカプラントで十分に充填されていないときは、適切な検出結果が得られない可能性がある。ここでは、反射波の検出結果に基づいて、その検出結果が傾きの算出又は検査に使用可能と判定されることを、プローブ３１０が物体と接触していると言う。
【００４８】
例えば、検査装置３２０は、プローブ３１０が物体と接触していると判定すると、プローブ３１０の傾きを算出する。検査装置３２０は、算出した傾きを表示制御装置１１０へ送信する。表示制御装置１１０は、傾きの受信に応じて、印９１１の表示を更新する。検査装置３２０は、プローブ３１０が物体と接触していないと判定すると、傾きを算出しない。検査装置３２０は、算出結果を表示制御装置１１０へ送信しない。又は、検査装置３２０は、傾きの算出が無効であることを示すデータを表示制御装置１１０へ送信しても良い。
【００４９】
例えば、表示制御装置１１０は、傾きが継続的に送信されているか判定する。直前の傾きの受信から所定時間が経過したとき、又は無効を示すデータを受信したとき、表示制御装置１１０は、検査システム３００から傾きを取得できないと判定する。この場合、表示制御装置１１０は、プローブ３１０が物体と接触していないことを直接的又は間接的にユーザインタフェース９００に表示させる。
【００５０】
例えば図８（ａ）に表したように、溶接部１３に接触しているプローブ３１０を、部材１０から離れる方向に移動させる。検査装置３２０は、プローブ３１０が物体と接触していないと判定する。表示制御装置１１０は、例えば図８（ｂ）に表したように、表示させていた印９１１を領域９１０から消す。これにより、プローブ３１０の非接触が、ユーザインタフェース９００を通して間接的にユーザに報知される。又は、表示制御装置１１０は、図８（ｃ）に表したように、エラーメッセージ９１５を表示させても良い。これにより、プローブ３１０の非接触が、より直接的にユーザに報知される。これらの報知によって、ユーザは、プローブ３１０の非接触にすぐに気づくことができる。ユーザは、プローブ３１０を溶接部１３に適切に接触させることで、検査をより早く再開できる。
【００５１】
プローブ３１０が物体に接触していないと判定された後に、プローブ３１０が物体に接触していると判定されると、検査装置３２０は、傾きの算出を再開する。検査装置３２０は、算出した傾きを表示制御装置１１０に送信する。表示制御装置１１０は、傾きを受信すると、印９１１の表示を再開させる。このとき、例えば、エラーメッセージ９１５は自動的に閉じられる。
【００５２】
検査装置３２０によって溶接部１３の検査が実行されたときに、表示制御装置１１０に検査結果が送信されても良い。表示制御装置１１０は、検査結果をユーザインタフェース９００に表示させる。例えば図９（ａ）に表したように、検査結果９５０がユーザインタフェースに表示される。この例では、項目９５１〜９５５が表示されている。
【００５３】
項目９５１は、検査の判定結果を示す。例えば、項目９５１には、「ＯＫ」、「ＮＧ」、又は「ＮＡ」が表示される。「ＯＫ」は、適切に溶接されていることを示す。「ＮＧ」は、溶接されていないことを示す。「ＮＡ」は、検査できなかったことを示す。項目９５２には、反射波の検出結果から推定される溶接部１３の状態が表示される。例えば、状態としては、「溶接されている」、「溶接されていない」、「溶接部が薄すぎる」、又は「径が小さすぎる」などを示す情報が表示される。項目９５３には、反射波の検出結果から推定される溶接部１３の径が表示される。項目９５４は、溶接部１３の最も長い径が表示される。項目９５５は、溶接部１３の最も短い径が表示される。
【００５４】
例えば図９（ｂ）に表したように、検査システム３００の動作のログがユーザインタフェースに表示されても良い。図９（ｂ）に表したログ９６０は、例えば、過去の傾きの算出結果、検査結果などが表示される。
【００５５】
例えば、アイコン９５９をクリックすることで、検査結果９５０の表示の折り畳み及び展開を切り替えることができる。同様に、アイコン９６９をクリックすることで、ログ９６０の表示の折り畳み及び展開を切り替えることができる。検査結果９５０及びログ９６０は、領域９１０と同じウインドウで表示されても良いし、別のウインドウで表示されても良い。
【００５６】
以降では、傾きの算出方法及び検査方法について、具体的な一例を説明する。
図１０は、実施形態に係る検査管理システムの構成を表す模式図である。
図１１は、実施形態に係る検査管理システムを用いた溶接検査の流れを表すフローチャートである。
【００５７】
図１０に表したように、実施形態に係る検査管理システム４００は、表示システム２００及び検査システム３００を備える。ユーザは、検査管理システム４００を用いて溶接検査を行う。ここでは、溶接検査を行うユーザがプローブ３１０を持って検査する例について説明する。
【００５８】
ユーザは、まず、溶接部１３にカプラントを塗布する（ステップＳ１）。ユーザは、プローブ３１０を溶接部１３に接触させる（ステップＳ２）。プローブ３１０が溶接部１３に接触した状態で、複数の超音波センサ３１２が、溶接部１３を含む部材１０に向けて超音波を送信し、反射波を受信する。プローブ３１０は、反射波の検出結果を検査装置３２０へ送信する。検査装置３２０は、検出結果を受信すると、溶接部１３のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれの範囲を推定する（ステップＳ３）。
【００５９】
検査装置３２０は、推定された範囲における反射波の検出結果から、プローブ３１０の溶接部１３に対する傾きを算出する（ステップＳ４）。検査装置３２０は、算出された傾きを表示制御装置１１０に送信する。表示制御装置１１０は、傾きを受信すると、その傾きに対応する印９１１をユーザインタフェース９００に表示させる（ステップＳ５）。ユーザは、印９１１が許容範囲９１２の内側にあるか判断する（ステップＳ６）。印９１１が許容範囲９１２の内側に無いときは、ユーザは、表示された印９１１が許容範囲９１２に近づくように、プローブ３１０の傾きを調整する（ステップＳ７）。傾きの調整後は、ステップＳ４が実行される。印９１１が許容範囲９１２の内側に有るとき、ユーザは、溶接部１３の検査を実行する（ステップＳ８）。
【００６０】
図１２は、実施形態に係る検査システムによる検査方法を説明するための模式図である。
図１２（ａ）に表したように、超音波ＵＳの一部は、金属板１１の上面１０ａまたは溶接部１３の上面１０ｂで反射される。超音波ＵＳの別の一部は、部材１０に入射し、金属板１１の下面１０ｃまたは溶接部１３の下面１０ｄで反射する。
【００６１】
上面１０ａ、上面１０ｂ、下面１０ｃ、及び下面１０ｄのＺ方向における位置は、互いに異なる。すなわち、これらの面と超音波センサ３１２との間のＺ方向における距離が、互いに異なる。超音波センサ３１２が、これらの面からの反射波を受信すると、反射波の強度のピークが検出される。超音波ＵＳを送信した後、各ピークが検出されるまでの時間を算出することで、どの面で超音波ＵＳが反射されているか調べることができる。
【００６２】
反射波の強度は、任意の態様で表現されて良い。例えば、超音波センサ３１２から出力される反射波強度は、位相に応じて、正の値及び負の値を含む。正の値及び負の値を含む反射波強度に基づいて、各種処理が実行されても良い。正の値及び負の値を含む反射波強度を、絶対値に変換しても良い。各時刻における反射波強度から、反射波強度の平均値を減じても良い。又は、各時刻における反射波強度から、反射波強度の加重平均値、重み付き移動平均値などを減じても良い。反射波強度にこれらの処理を加えた結果を用いた場合でも、ここで説明する各種処理を実行可能である。
【００６３】
図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、超音波ＵＳを送信した後の時間と、反射波ＲＷの強度と、の関係を例示するグラフである。図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）において、縦軸は、超音波ＵＳを送信した後の経過時間を表す。横軸は、検出された反射波ＲＷの強度を表す。ここでは、反射波ＲＷの強度を絶対値で表している。図１２（ｂ）のグラフは、金属板１１の上面１０ａ及び下面１０ｃからの反射波ＲＷの検出結果を例示している。図１２（ｃ）のグラフは、溶接部１３の上面１０ｂ及び下面１０ｄからの反射波ＲＷの検出結果を例示している。
【００６４】
図１２（ｂ）のグラフにおいて、１回目のピークＰｅ１は、上面１０ａからの反射波ＲＷに基づく。２回目のピークＰｅ２は、下面１０ｃからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ１及びピークＰｅ２が検出された時間は、それぞれ、金属板１１の上面１０ａ及び下面１０ｃのＺ方向における位置に対応する。ピークＰｅ１が検出された時間とピークＰｅ２が検出された時間との時間差ＴＤ１は、上面１０ａと下面１０ｃとの間のＺ方向における距離Ｄｉ１に対応する。
【００６５】
同様に、図１２（ｃ）のグラフにおいて、１回目のピークＰｅ３は、上面１０ｂからの反射波ＲＷに基づく。２回目のピークＰｅ４は、下面１０ｄからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ３及びピークＰｅ４が検出された時間は、それぞれ、溶接部１３の上面１０ｂ及び下面１０ｄのＺ方向における位置に対応する。ピークＰｅ３が検出された時間とピークＰｅ４が検出された時間との時間差ＴＤ２は、上面１０ｂと下面１０ｄとの間のＺ方向における距離Ｄｉ２に対応する。
【００６６】
溶接部１３の上面１０ｂ及び下面１０ｄは、金属板１１の上面１０ａに対して傾斜していることがある。これは、溶接部１３が凝固部１４を含むことや、溶接の過程における形状の変形などに基づく。この場合、上面１０ｂ又は下面１０ｄに対して平均的に垂直な方向に沿って超音波ＵＳが送信されることが望ましい。これにより、上面１０ｂ及び下面１０ｄにおいてより強く超音波が反射され、検査の精度を向上させることができる。
【００６７】
図１３〜図１９を参照して、ステップＳ３について具体的に説明する。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、反射波の検出結果に基づく画像の模式図である。
図１３（ａ）は、Ｘ−Ｚ断面における検査対象の状態を表している。図１３（ｂ）は、Ｙ−Ｚ断面における検査対象の状態を表している。
【００６８】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、反射波の強度が高い点は、白色で表されている。ここでは、模式的に、反射波の強度を二値化して表している。Ｚ方向における位置は、超音波を発してから、反射波が受信されるまでの時間に対応する。Ｘ方向又はＹ方向に沿って延びる白線は、部材の面を表している。
【００６９】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）において、Ｘ方向又はＹ方向の中央に存在する複数の白線は、溶接部１３の上面１０ｂ及び下面１０ｄからの反射波に基づく。Ｘ方向又はＹ方向の端側に存在する複数の白線は、金属板１１の上面１０ａ及び下面１０ｃ、又は金属板１２の上面及び下面からの反射波に基づく。また、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、Ｚ方向において３本以上の白線が存在する。これは、部材１０の各部の上面と下面との間を、超音波ＵＳが多重反射していることを表している。
【００７０】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に表したように、マトリクスセンサ３１１による反射波の検出結果には、溶接部１３以外からの反射波も含まれている。検査装置３２０は、その反射波の検出結果から、溶接部１３の範囲を推定する。
【００７１】
ここでは、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に例示したように、反射波の検出結果を２次元的に表している。反射波の検出結果は、３次元的に表されても良い。例えば、部材１０は、複数のボクセルで表される。各ボクセルには、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれの座標が設定される。反射波の検出結果に基づき、各ボクセルには、反射波強度が紐付けられる。検査装置３２０は、複数のボクセルにおいて、溶接部１３に対応する範囲（ボクセルのグループ）を推定する。
【００７２】
設定されるボクセルの数及び各ボクセルの大きさは、自動で決定されても良いし、ユーザインタフェース９００を通してユーザにより設定されても良い。例えば、ユーザは、図４に表した設定部９３０の入力欄９３４及び９３５ａ〜９３５ｃに値を入力することで、ボクセルの数及び各ボクセルの大きさを設定できる。
【００７３】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、一断面でのＺ方向における反射波の強度分布を例示するグラフである。
図１５は、Ｚ方向における反射波の強度分布を例示するグラフである。
検査装置３２０は、反射波の検出結果に基づいて、Ｚ方向における反射波の強度分布を計算する。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、その一例である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、横軸はＺ方向における位置を表し、縦軸は反射波の強度を表す。図１４（ａ）は、１つのＸ−Ｚ断面でのＺ方向における反射波の強度分布を例示している。図１４（ｂ）は、１つのＹ−Ｚ断面でのＺ方向における反射波の強度分布を例示している。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）では、反射波強度を絶対値に変換した結果を表している。
【００７４】
又は、検査装置３２０は、Ｚ方向の各点で、Ｘ−Ｙ面における反射波強度を合算し、Ｚ方向における反射波の強度分布を生成しても良い。図１５は、その一例である。図１５において、横軸はＺ方向における位置を表し、縦軸は反射波の強度を表す。図１５では、反射波強度を絶対値に変換し、且つＺ方向の各点における反射波強度から、反射波強度の平均値を減じた結果を表している。
【００７５】
Ｚ方向における反射波の強度分布は、溶接部の上面及び下面で反射した成分と、その他の部分の上面及び下面で反射した成分と、を含む。換言すると、強度分布は、図１２（ｂ）に表した時間差ＴＤ１に対応する周期成分と、図１２（ｃ）に表した時間差ＴＤ２に対応する周期成分と、を含む。
【００７６】
検査装置３２０は、フィルタリングにより、反射波の強度分布から、溶接部の上面及び下面で反射した成分のみを抽出する。例えば、溶接部のＺ方向における厚さ（上面と下面との間の距離）の半分の整数倍に対応する値が、予め設定される。検査装置３２０は、その値を参照し、その値の周期成分だけを抽出する。
【００７７】
フィルタリングとしては、バンドパスフィルタ、ゼロ位相フィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、又はフィルタ後の強度に対する閾値判定などを用いることができる。
【００７８】
図１６は、反射波の強度分布をフィルタリングした結果を例示するグラフである。
図１６において、横軸はＺ方向における位置を表し、縦軸は反射波の強度を表す。図１６に表したように、フィルタリングの結果、溶接部の上面及び下面で反射した成分のみが抽出される。
【００７９】
検査装置３２０は、抽出結果に基づいて、溶接部のＺ方向における範囲を推定する。例えば、検査装置３２０は、抽出結果に含まれるピークを検出する。検査装置３２０は、１つ目のピークのＺ方向における位置及び２つ目のピークのＺ方向における位置を検出する。検査装置３２０は、これらの位置を基準に、例えば図１６に表した範囲Ｒａ１を、溶接部のＺ方向における範囲と推定する。
【００８０】
溶接部の構造、マトリクスセンサ３１１の構成などにより、溶接部の上面からの反射波強度の符号（正又は負）と、溶接部の下面からの反射波強度の符号と、が互いに反転することがある。この場合、検査装置３２０は、正と負の一方のピークと、正と負の他方の別のピークと、を検出しても良い。検査装置３２０は、これらのピークの位置を基準に、溶接部のＺ方向における範囲を推定する。また、反射波強度への処理によっては、反射波強度が正の値と負の値の一方のみで表される場合がある。この場合、溶接部のＺ方向における範囲は、複数のピークの位置に基づいて推定されても良いし、ピークとボトムの位置に基づいて推定されても良いし、複数のボトムの位置に基づいて推定されても良い。すなわち、検査装置３２０は、フィルタリングした後の反射波強度について、複数の極値の位置に基づいて溶接部のＺ方向における範囲を推定する。
【００８１】
Ｘ−Ｚ断面及びＹ−Ｚ断面のそれぞれにおける反射波の強度分布を生成したときは、Ｘ−Ｚ断面における強度分布に基づくＺ方向の範囲と、Ｙ−Ｚ断面における強度分布に基づくＺ方向の範囲と、が推定される。例えば、検査装置３２０は、これらの複数の推定結果について、平均、加重平均、重み付き移動平均などを計算し、その計算結果を溶接部全体のＺ方向における範囲と推定する。
【００８２】
又は、検査装置３２０は、Ｘ−Ｚ断面及びＹ−Ｚ断面の一方における反射波の強度分布に基づいて、溶接部のＺ方向における範囲を推定し、その推定結果を、溶接部全体のＺ方向における範囲とみなしても良い。検査装置３２０は、Ｘ方向の一部且つＹ方向の一部における反射波の強度分布に基づいて、溶接部のＺ方向における範囲を推定し、その推定結果を、溶接部全体のＺ方向における範囲とみなしても良い。これらの処理によれば、反射波の強度分布の生成に必要な計算量を低減できる。
【００８３】
図１６の例では、範囲Ｒａ１の下限のＺ方向における位置は、１つ目のピークのＺ方向における位置から、所定の値を減じた値に設定されている。範囲Ｒａ１の上限のＺ方向における位置は、２つ目のピークのＺ方向における位置から、所定の値を加えた値に設定されている。こうすることで、溶接部の上面及び下面が、超音波センサ３１２の配列方向に対して傾いているときに、溶接部のＸ−Ｙ面におけるいずれかの点で、２つ目のピークがＺ方向の範囲から外れることを抑制できる。
【００８４】
溶接部のＺ方向の範囲を推定した後、検査装置３２０は、溶接部のＸ方向の範囲及びＹ方向の範囲を推定する。
図１７及び図１９は、反射波の検出結果を例示する模式図である。
図１７及び図１９において、領域Ｒは、マトリクスセンサ３１１によって反射波の検出結果が得られた全体の領域を表す。領域Ｒの一断面では、溶接部の上面及び下面における反射波の成分と、その他の部分の上面及び下面における反射波の成分と、が含まれている。
【００８５】
検査装置３２０は、Ｚ方向の各点で、Ｘ−Ｙ面における反射波の強度分布を生成する。検査装置３２０は、予め設定されたＺ方向の範囲内において、強度分布を生成しても良い。これにより、計算量を低減できる。又は、検査装置３２０は、推定したＺ方向の範囲内において、強度分布を生成しても良い。これにより、計算量を低減しつつ、Ｘ−Ｙ面における反射波の強度分布を生成する際に、溶接部の下面からの反射波成分が外れることを抑制できる。
【００８６】
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、Ｘ−Ｙ面における反射波の強度分布の一例である。図１８（ａ）は、Ｚ＝１の座標でのＸ−Ｙ面における反射波の強度分布を表している。図１８（ｂ）は、Ｚ＝２の座標でのＸ−Ｙ面における反射波の強度分布を表している。図１８（ｃ）は、Ｚ＝３５０の座標でのＸ−Ｙ面における反射波の強度分布を表している。図１７、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）、及び図１９では、模式的に、反射波の強度を二値化して表している。
【００８７】
検査装置３２０は、Ｚ方向の各点で、Ｘ−Ｙ面における反射波の強度分布の重心位置を計算する。ここでは、強度分布を示す画像の重心位置を計算することで、強度分布の重心位置を得ている。例えば図１８（ａ）〜図１８（ｃ）に表したように、検査装置３２０は、各画像における重心位置Ｃ１〜Ｃ３５０を計算する。図１９において、線分Ｌは、Ｚ＝０〜Ｚ＝３５０までの全ての重心位置を繋いだ結果を表している。
【００８８】
検査装置３２０は、Ｚ＝０〜Ｚ＝３５０までの重心位置を平均化する。これにより、Ｘ方向における重心の平均位置及びＹ方向における重心の平均位置が得られる。図１９において、平均位置ＡＰは、Ｘ方向における重心の平均位置及びＹ方向における重心の平均位置を表す。検査装置３２０は、平均位置ＡＰを中心として、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて所定の範囲を、溶接部のＸ方向の範囲Ｒａ２、及び溶接部のＹ方向の範囲Ｒａ３とする。
【００８９】
例えば、範囲Ｒａ２及び範囲Ｒａ３を推定するために、プローブ３１０（マトリクスセンサ３１１）の径を示す値Ｖが予め設定される。検査装置３２０は、Ｘ方向及びＹ方向において、ＡＰ−Ｖ／２からＡＰ＋Ｖ／２までを、それぞれ範囲Ｒａ２及び範囲Ｒａ３とする。この場合、Ｘ−Ｙ面における推定範囲は、四角形状となる。この例に限らず、Ｘ−Ｙ面における推定範囲は、５角以上の多角形状又は円状などであっても良い。Ｘ−Ｙ面における推定範囲の形状は、溶接部の形状に応じて適宜変更可能である。
【００９０】
値Ｖに基づく別の値を用いて範囲Ｒａ２及び範囲Ｒａ３が決定されても良い。プローブ３１０の径を示す値に代えて、溶接部の径を示す値が予め設定されても良い。溶接部の径は、プローブ３１０の径と対応するためである。溶接部の径を示す値は、実質的に、プローブ３１０の径を示す値とみなすことができる。
【００９１】
以上の処理によって、溶接部のＺ方向の範囲Ｒａ１、Ｘ方向の範囲Ｒａ２、及びＹ方向の範囲Ｒａ３が推定される。範囲が推定された後は、推定した範囲における反射波の検出結果に基づいて、図１１に表したステップＳ４が実行される。
【００９２】
図２０は、実施形態に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。
検査装置３２０は、プローブ３１０から反射波の検出結果を受信する（ステップＳ３０１）。検査装置３２０は、検出結果に基づき、Ｚ方向における反射波の強度分布を生成する（ステップＳ３０２）。検査装置３２０は、溶接部の厚さの値に基づいて強度分布をフィルタリングする（ステップＳ３０３）。これにより、溶接部における反射波成分だけが、強度分布から抽出される。検査装置３２０は、抽出結果に基づき、溶接部のＺ方向における範囲を推定する（ステップＳ３０４）。検査装置３２０は、Ｚ方向の各点で、Ｘ−Ｙ面における反射波強度の重心位置を計算する（ステップＳ３０５）。検査装置３２０は、計算した複数の重心位置を平均化することで、平均位置を計算する（ステップＳ３０６）。検査装置３２０は、平均位置と、プローブ３１０の径と、に基づいて、Ｘ方向及びＹ方向におけるそれぞれの範囲を推定する（ステップＳ３０７）。
【００９３】
なお、Ｚ方向における範囲の推定は、Ｘ方向及びＹ方向における範囲の推定の後に実行されても良い。例えば、図２０に表したフローチャートにおいて、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４は、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の後に実行されても良い。この場合、検査装置３２０は、推定されたＸ方向及びＹ方向の範囲内に基づいて、Ｚ方向における反射波の強度分布を計算しても良い。これにより、計算量を低減できる。
【００９４】
図２１は、反射波の検出結果を例示する画像である。
図２１において、色が白いほど、その点における反射波の強度が大きいことを示している。検査装置３２０は、図２１に表した検出結果について、図２０に表した動作を実行する。この結果、範囲Ｒａが推定される。
【００９５】
以下では、範囲Ｒａにおける傾きの算出方法について具体的な一例を説明する。
図２２は、実施形態に係る検査システムによる処理を説明するための図である。
図２３及び図２４は、実施形態に係る検査システムにより得られた画像の一例である。
【００９６】
図２３は、反射波の検出結果に基づいて描写される３次元のボリュームデータである。図２４（ａ）は、図２３に表したボリュームデータにおける溶接部１３の表面を表す。図２４（ｂ）は、図２３に表したボリュームデータにおける溶接部１３近傍のＹ−Ｚ断面を表す。図２４（ｃ）は、図２３に表したボリュームデータにおける溶接部１３近傍のＸ−Ｚ断面を表す。図２４（ｂ）及び図２４（ｃ）では、上側が溶接部の表面で、下向きに深さ方向のデータが示されている。輝度が高い部分は、超音波の反射強度が大きい部分である。超音波は、溶接部１３の底面、未接合の部材同士の間の面などで強く反射される。
【００９７】
プローブ３１０の傾きは、図２２に表した、溶接部１３に垂直な方向１３ａと、プローブ３１０の方向３１０ａと、の間の角度に対応する。この角度は、Ｘ方向まわりの角度θｘと、Ｙ方向まわりの角度θｙと、によって表される。プローブ３１０の方向３１０ａは、超音波センサ３１２の配列方向に対して垂直である。
【００９８】
角度θｘは、図２４（ｂ）に表したように、Ｙ−Ｚ断面での検出結果に基づいて算出される。角度θｙは、図２４（ｃ）に表したように、Ｘ−Ｚ断面での検出結果に基づいて算出される。検査装置３２０は、各断面ついて，３次元の輝度勾配の平均を角度θｘ及びθｙとして算出する。検査装置３２０は、算出した角度θｘ及びθｙを、プローブ３１０の傾きとして、表示制御装置１１０に送信し、且つ記憶装置１２０に記憶する。
【００９９】
（変形例）
以上で説明した溶接部の検査は、ロボットにより自動的に実行されても良い。
図２５は、実施形態の変形例に係る検査システムの構成を表す模式図である。
図２６は、実施形態の変形例に係る検査システムの一部を表す斜視図である。
【０１００】
図２５に表した検査システム３００ａは、検査装置３２０及びロボット３３０を有する。ロボット３３０は、プローブ３１０、撮像部３３１、塗布部３３２、アーム３３３、及び制御装置３３４を含む。
【０１０１】
撮像部３３１は、溶接された部材を撮影し、画像を取得する。撮像部３３１は、画像から溶接痕を抽出し、溶接部１３の大凡の位置を検出する。塗布部３３２は、カプラントを溶接部１３の上面に塗布する。
【０１０２】
プローブ３１０、撮像部３３１、及び塗布部３３２は、図２６に表したように、アーム３３３の先端に設けられている。アーム３３３は、例えば、複数のリンク及び複数の回転軸を含む、６自由度の垂直多関節ロボットである。アーム３３３は、複数のアクチュエータ（例えばモータ）を含む。複数のアクチュエータは、それぞれ複数の回転軸を動作させる。アーム３３３の駆動により、プローブ３１０、撮像部３３１、及び塗布部３３２を変位させることができる。制御装置３３４は、ロボット３３０の各構成要素の動作を制御する。
【０１０３】
図２７は、実施形態の変形例に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。
まず、撮像部３３１が部材１０を撮影し、取得した画像から溶接部１３の位置を検出する（ステップＳ１１）。アーム３３３は、塗布部３３２を、溶接部１３と対向する位置へ移動させる。塗布部３３２は、カプラントを溶接部１３に塗布する（ステップＳ１２）。アーム３３３は、プローブ３１０を移動させ、溶接部１３に接触させる（ステップＳ１３）。
【０１０４】
プローブ３１０は、溶接部１３に接触した状態で、超音波を送信し、反射波を受信する。プローブ３１０は、反射波の検出結果を検査装置３２０へ送信する。検査装置３２０は、検出結果に基づいて、溶接部１３のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれの範囲を推定する（ステップＳ１４）。検査装置３２０は、推定された範囲における反射波の検出結果に基づいて、プローブ３１０の傾きを算出する（ステップＳ１５）。検査装置３２０は、算出された傾きを表示制御装置１１０へ送信し、且つ記憶装置１２０に記憶する。
【０１０５】
検査装置３２０は、算出された傾きが許容範囲内か判定する（ステップＳ１６）。傾きが許容範囲内では無いとき、制御装置３３４は、アーム３３３を駆動させ、プローブ３１０の傾きを調整する（ステップＳ１７）。傾きを調整した後の反射波の検出結果に基づいて、再度プローブ３１０の傾きが算出される。傾きが許容範囲内にあるとき、検査装置３２０は、その傾きが得られた反射波の検出結果を用いて溶接部１３を検査する（ステップＳ１８）。検査装置３２０は、未検査の溶接部１３があるか判定する（ステップＳ１９）。未検査の溶接部１３が無いとき、検査を終了する。未検査の溶接部１３があるとき、検査装置３２０は、アーム３３３を駆動させ、プローブ３１０、撮像部３３１、及び塗布部３３２を別の溶接部１３に向けて移動させる（ステップＳ２０）。その後、再度ステップＳ１１〜Ｓ１９が実行される。
【０１０６】
表示制御装置１１０は、ステップＳ１５で算出されたプローブ３１０の傾きの受信に応じて、ユーザインタフェース９００の領域９１０に印９１１の表示を更新する。ユーザは、プローブ３１０の傾きの推移や、許容範囲内で検査が実行されているかなどを、ユーザインタフェース９００から容易に確認できる。なお、この場合、ユーザは、例えば溶接検査の管理者である。
【０１０７】
以上では、検査システム３００によってスポット溶接された溶接部１３を検査する例について説明した。この例に限らず、検査システム３００によって、他の方法で溶接された部材が検査されても良い。例えば、検査システム３００は、アーク溶接、レーザ溶接、又はシーム溶接された部材を検査しても良い。これらの方法によって溶接された部材についても、プローブ３１０を用いた非破壊検査が可能である。また、適切な検査結果を得るために、プローブ３１０の溶接部に対する傾きが小さいことが望ましい。
【０１０８】
設定部９３０、検査結果９５０などに表示される内容は、検査する部材の溶接方法に応じて適宜変更される。例えば、アーク溶接、レーザ溶接、又はシーム溶接によって線状に溶接される場合、入力欄９３３には、溶接部の幅の閾値が入力される。検査では、反射波の検出結果に基づいて算出される溶接部の幅が閾値以上のとき、溶接は良好と判定される。例えば、項目９５３には、溶接部の各点の幅を平均した値が表示される。項目９５４には、溶接部の最も長い幅が表示される。項目９５５は、溶接部の最も短い幅が表示される。
【０１０９】
変形例に係る検査システム３００ａにおいて、アーム３３３に代えて、アクチュエータを含む２自由度以上の別の可動機構が設けられても良い。プローブ３１０は、可動機構に取り付けられる。例えば、可動機構は、６自由度のパラレルリンク機構、６自由度の水平多関節機構、及び２自由度のゴニオヘッドから選択される少なくとも１つを含む。制御装置３３４は、可動機構を制御し、駆動させる。可動機構が動作することで、プローブ３１０の傾きが変化する。可動機構の自由度が６自由度未満のとき、部材１０は、不図示の搬送機構によって、プローブ３１０に接触するように搬送されることが好ましい。
【０１１０】
図２８は、システムのハードウェア構成を表すブロック図である。
例えば、実施形態に係る表示制御システム１００の表示制御装置１１０は、コンピュータであり、ＲＯＭ(Read Only Memory)１１１、ＲＡＭ(Random Access Memory)１１２、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１３、およびＨＤＤ(Hard Disk Drive)１１４を有する。
【０１１１】
ＲＯＭ１１１は、コンピュータの動作を制御するプログラムを記憶している。ＲＯＭ１１１には、コンピュータに上述した各処理を実現させるために必要なプログラムが記憶されている。
【０１１２】
ＲＡＭ１１２は、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムが展開される記憶領域として機能する。ＣＰＵ１１３は、処理回路を含む。ＣＰＵ１１３は、ＲＯＭ１１１に記憶された制御プログラムを読み込み、当該制御プログラムに従ってコンピュータの動作を制御する。また、ＣＰＵ１１３は、コンピュータの動作によって得られた様々なデータをＲＡＭ１１２に展開する。ＨＤＤ１１４は、読み取りに必要なデータや、読み取りの過程で得られたデータを記憶する。ＨＤＤ１１４は、例えば、図１に表した記憶装置１２０として機能する。
【０１１３】
表示制御装置１１０は、ＨＤＤ１１４に代えて、ｅＭＭＣ（embedded Multi Media Card）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＳＳＨＤ（Solid State Hybrid Drive）などを有していても良い。
【０１１４】
また、検査システム３００における検査装置３２０についても、図２８と同様のハードウェア構成を適用できる。検査管理システム４００において、１つのコンピュータが表示制御装置１１０及び検査装置３２０として機能しても良い。又は、表示制御装置１１０及び検査装置３２０のそれぞれの処理及び機能は、より多くのコンピュータの協働により実現されても良い。
【０１１５】
表示装置２１０は、例えば、モニタ及びディスプレイの少なくともいずれかを含む。入力装置２２０は、例えば、マウス、キーボード、タッチパッド、マイク（音声入力）の少なくともいずれかを含む。
【０１１６】
以上で説明した実施形態に係る表示制御システム、検査管理システム、及び表示制御方法を用いることで、溶接検査に関する情報をより分かり易くユーザに表示できる。また、コンピュータを、表示制御システム又は検査管理システムとして動作させるためのプログラムを用いることで、同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
上記の種々のデータの処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク及びハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、または、他の記録媒体に記録されても良い。
【０１１８】
例えば、記録媒体に記録されたデータは、コンピュータ（または組み込みシステム）により読み出されることが可能である。記録媒体において、記録形式（記憶形式）は任意である。例えば、コンピュータは、記録媒体からプログラムを読み出し、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させる。コンピュータにおいて、プログラムの取得（または読み出し）は、ネットワークを通じて行われても良い。
【０１１９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１０ 部材、  １０ａ，１０ｂ 上面、  １０ｃ，１０ｄ 下面、  １１ 金属板、  １２ 金属板、  １３ 溶接部、  １３ａ 方向、  １４ 凝固部、  １５ カプラント、  ２０ 記憶装置、  ５３ 溶接部、  １００ 表示制御システム、  １１０ 表示制御装置、  １２０ 記憶装置、  ２００ 表示システム、  ２１０ 表示装置、  ２２０ 入力装置、  ３００ 検査システム、  ３００ａ 検査システム、  ３１０ プローブ、  ３１０ａ 方向、  ３１１ マトリクスセンサ、  ３１２ 超音波センサ、  ３２０ 検査装置、  ３３０ ロボット、  ３３１ 撮像部、  ３３２ 塗布部、  ３３３ アーム、  ３３４ 制御装置、  ４００ 検査管理システム、  ９００ ユーザインタフェース、  ９０１ ポインタ、  ９１０ 領域、  ９１１ 印、  ９１２ 許容範囲、  ９１３ 第１軸、  ９１４ 第２軸、  ９１５ エラーメッセージ、  ９２０ 調整部、  ９２１ バー、  ９２５ 切替部、  ９３０ 設定部、  ９３１ａ〜９３１ｃ，９３２〜９３４，９３５ａ〜９３５ｃ 入力欄、  ９３９ アイコン、  ９４０ 操作部、  ９４１〜９４３，９４９ アイコン、  ９５０ 検査結果、  ９５１〜９５５ 項目、  ９５９ アイコン、  ９６０ ログ、  ９６９ アイコン、  ＡＰ 平均位置、  Ｃ１〜Ｃ３５０ 重心位置、  Ｄ１ 第１方向、  Ｄ２ 第２方向、  Ｄｉ１，Ｄｉ２ 距離、  Ｌ 線分、  Ｐｅ１〜Ｐｅ４ ピーク、  Ｒ 領域、  ＲＷ 反射波、  Ｒａ１〜Ｒａ３ 範囲、  ＴＤ１，ＴＤ２ 時間差、  Ｕ ユーザ、  ＵＳ 超音波
【図１】
0006982666.tif 000002
【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】
0006982666.tif 000010
【図１０】
0006982666.tif 000011
【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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【図２２】
0006982666.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
0006982666.tif 000028
【図２８】
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