CN109689237A - 焊接监视装置和焊接监视方法 - Google Patents

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Abstract

一种焊接监视装置,在通过一边运送带状的金属板一边将其成形为圆筒状,而且一边使所述金属板的两侧缘收敛成V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管时,监视所述金属板的收敛成所述V字状的V字收敛区域的焊接状态。该焊接监视装置具备:图像拍摄单元,其按时间序列拍摄包含所述V字收敛区域的区域的图像;以及,图像处理单元,其基于按所述时间序列拍摄到的所述图像抽取焊接点,并检测所述焊接点或所述焊接点的上游侧的非稳定起弧的有无以及位置。

Description

焊接监视装置和焊接监视方法
技术领域
本发明涉及电焊钢管的焊接监视装置和焊接监视方法。
背景技术
电焊钢管经过以下的工序来制造。即,首先,一边将带状的金属板沿其长度方向运送,一边利用辊组将其连续地成形为圆筒状。而且,一边利用一对挤压辊对成形了的圆筒状的金属板从其侧方施加顶锻,并且进行向收敛成V字状的金属板的周向的两侧缘的热输入量控制,一边通过高频电阻焊接或感应加热焊接来使所述两侧缘加热熔融并对接,从而进行焊接。该电焊钢管的焊接工序是直接影响到电焊钢管的品质的重要工序,因此一直以来进行了各种研究。
例如在专利文献1中示出了以下内容:根据在焊接时给予的热输入量,焊接部位的形态变为“第1种”、“第2种”、“过渡域”或“第2’种”(参照图8)。并且,在该专利文献1中,采用了一种电焊作业管理装置,其具备:电弧检测区域抽取单元,其抽取包含在作为所述钢板对接的对接点的V字收敛点(V1)与从钢板内部开始排出钢液的焊接点(W)之间发生的焊接狭缝的狭小区域作为电弧检测区域;以及,电弧检测单元,其检测在所述电弧检测区域发生的电弧。
根据该构成,能够求出在V字收敛点的下游侧稳定地发生的电弧(以下,称为稳定电弧)的发生频率。
而且,该电焊作业管理装置,采用了以下构成:“具有:计测所述电弧的发生频率的电弧发生频率计测单元;以及,焊接现象判定单元,其基于所述电弧的发生频率是否为规定值以上来判定其焊接现象”。
根据该构成,基于稳定电弧的发生频率来掌握V字收敛点的下游的稳定电弧的形态,从而进行适当的热输入量控制。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-78056号公报
根据上述专利文献1所记载的技术,能够使V字收敛点的下游的焊接状态适当,但从提高焊接部位的品质的观点出发,要求进一步的改良。
例如,高频电阻焊接是利用焊接部的钢材边缘的临近效应和集肤效应来使电流集中于焊接面从而高效地进行焊接的技术,但在进行高频电阻焊接时,由于在钢材边缘流动大电流,因此在钢材边缘的周边会形成强力的电磁场。该电磁场在焊接点(V点)变为最大,因此若在周围存在磁性体,则容易向焊接点飞入。
电焊钢管的材料,常常是附着有在热轧时生成的氧化皮的状态的钢板,在成形的过程中和/或利用精成形辊(fin pass roll)时氧化皮从表层剥离。特别是当利用精成形辊时,通过削焊接面,能够形成新生面,另一方面,有时发生氧化皮粉、铁粉。另外,即使是在表层几乎未附着有氧化皮的酸洗材料,也同样有可能发生铁粉。有时发生这样地剥离的氧化皮或削出的氧化皮粉、铁粉等作为异物被咬入到焊接部的现象。在该情况下,若异物的尺寸某种程度地大,则有可能在顶锻之前未熔融而以固体状态残留于焊接面,且未被排出而成为缺陷。虽然这样的缺陷发生的频率不高,但会使焊接部的韧性降低,成为加工时的裂纹原因,因此强烈期望不论异物尺寸的大小都在造管中进行检测出。
然而,在专利文献1所公开的技术中,是求出焊接点(V点)的下游侧的稳定电弧的发生频率,来掌握焊接的热输入状态,因此对于因异物的咬入而导致的缺陷发生没有采取对策。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的是提供在电焊钢管的焊接工序中能够实时(real time)地检测出由氧化皮粉、铁粉等异物的飞入导致的比较轻度的咬入缺陷的焊接监视装置以及焊接监视方法。
本发明人为了应对上述课题,首先进行了对象缺陷的分析。图1A及图1B是将电焊钢管设置成其缺陷发生部位的焊接部处于与铅垂方向形成90°的位置,然后进行在铅垂方向压下的扁平试验的结果,图1A示出开裂的断面的外观照片,图1B示出用SEM拍摄的二次电子像。如图1A所示,作为对象的缺陷有以下特征:在裂纹的中心位置存在沿板厚方向延伸的宽度为数mm以下的细长的黑条纹图案。在图1B所示的二次电子像中,黑条纹部与周边部的边界显著化,在周边部确认到在低热输入量时特征性地发生的韧窝断面。根据以上的扁平试验结果,推测为:由于将周边部排热那样的、比焊接时的焊接面低温的异物咬入而发生了缺陷。
而且,图2A及图2B示出所述黑条纹部的SEM分析结果。利用SEM对放大了黑条纹部的图2A中的部位3进行成分分析的结果,如图2B所示,铁和氧的峰显著,另一方面,除了这两种元素以外大致为噪声水平,因此可知黑条纹部的成分为氧化铁。对多个部位进行分析的结果,在黑条纹部内分散有这样的氧化铁的微小的块,在整体上成为高浓度。因此,本缺陷被判断为是由于将氧化铁(氧化皮)咬入所致、或者将铁粉咬入并在焊接面上氧化所致。
关于这样的缺陷经过怎样的咬入过程而发生,迄今尚不明确。因此,进行了使用氧化皮或铁粉来人为地发生焊接时的缺陷的实验。此时,利用设置于焊接部上方的照相机周期性地拍摄焊接部,进行与由扁平试验所致的裂纹(即,缺陷发生部位)的对照。其结果发现:存在异物以附着于焊接面的状态从焊接点上游侧被运送来而被咬入的可能性,而且,若在异物咬入时焊接面彼此(边缘彼此)接近,则两边缘之间会短路从而发生起弧(arcing)(以下,称为非稳定起弧)。于是,本发明人利用在焊接点或其上游侧发生该非稳定起弧这一特征,发明了对其进行自动检测的图像处理法。
即,本发明提供以下的各方式。
(1)本发明的一方式为一种焊接监视装置,该焊接监视装置在通过一边运送带状的金属板一边将其成形为圆筒状,而且一边使所述金属板的两侧缘收敛成V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管时,监视所述金属板的收敛成所述V字状的V字收敛区域的焊接状态,该焊接监视装置具备:图像拍摄单元,其按时间序列拍摄包含所述V字收敛区域的区域的图像;以及,图像处理单元,其基于按所述时间序列拍摄到的所述图像抽取焊接点,并检测所述焊接点或所述焊接点的上游侧的非稳定起弧的有无以及位置。
(2)在上述(1)所述的方式中,可以如以下那样构成:所述图像拍摄单元拍摄的所述图像是RGB图像;所述图像处理单元从所述RGB图像抽取红色图像和蓝色图像的至少一方,并且,对于所述红色图像,实施所述红色图像的反转二值化以及加标处理,对于所述蓝色图像,检测所述蓝色图像中的高辉度部位。
(3)在上述(1)或(2)所述的方式中,所述图像拍摄单元可以是每秒200帧以上的照相机。
(4)另外,本发明的另一方式是一种焊接监视方法,其是在通过一边运送带状的金属板一边将其成形为圆筒状,而且一边使所述金属板的两侧缘收敛成V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管时,监视所述金属板的收敛成所述V字状的V字收敛区域的焊接状态的焊接监视方法,具有:拍摄工序,按时间序列拍摄包含所述V字收敛区域的区域的图像;以及,检测工序,基于按所述时间序列拍摄到的所述图像抽取焊接点,并检测所述焊接点或所述焊接点的上游侧的非稳定起弧的有无以及位置。
(5)在上述(4)所述的方式中,可以如以下那样构成:作为所述图像使用RGB图像;在所述检测工序中,从所述RGB图像抽取红色图像和蓝色图像的至少一方,并且,对于所述红色图像,实施所述红色图像的反转二值化以及加标处理,对于所述蓝色图像,检测所述蓝色图像中的高辉度部位。
(6)在上述(4)或(5)所述的方式中,可以在所述拍摄工序中以每秒200帧以上的帧速率进行拍摄。
(7)在上述(4)~(6)的任一项所述的方式中,可以还具有标记所述电焊钢管的在长度方向上的所述非稳定起弧的所述位置的标记工序。
(8)在上述(7)所述的方式中,可以还具有对附加了所述标记的部位进行超声波检验的确定有无不良情况的工序。
(9)在上述(4)~(6)的任一项所述的方式中,可以还具有追踪所述电焊钢管的在长度方向上的所述非稳定起弧的所述位置的追踪工序。
再者,作为所述图像拍摄单元及在所述拍摄工序中使用的照相机,单色照相机、彩色照相机均能够使用,但在采用上述(2)及上述(5)的方式的情况下,优选使用能够进行颜色分解并以高对比度识别来自钢液的自发光和非稳定起弧的彩色照相机。
根据本发明的上述各方式涉及的焊接监视装置及焊接监视方法,能够也包括比较轻度的咬入缺陷在内检测在焊接面咬入异物而发生的缺陷。并且,也能够在电焊钢管的制造工序中对该检测信息进行追踪、或者在刚检出缺陷后对钢管自身进行标记。在该情况下,能够从制品可靠地去除缺陷部位,仅将没有咬入缺陷的正常部位作为制品出厂。
附图说明
图1A是示出对象缺陷的外观照片的照片。
图1B是示出对象缺陷的二次电子像的照片。
图2A是示出对对象缺陷进行了SEM定性分析的一例的图,是SEM反射电子像的照片。
图2B是示出对对象缺陷进行了SEM定性分析的一例的图,是示出利用SEM对图2A的部位3进行了成分分析的结果的图。
图3是示出应用了本发明的一实施方式涉及的焊接监视装置及焊接监视方法的电焊钢管焊接装置的立体图。
图4是利用该焊接监视装置及该焊接监视方法来检测缺陷的发生的图像处理方式(algorithm)的流程图。
图5是示出检测缺陷的发生的图像处理过程的图像例的照片,(a)示出拍摄图像,(b)示出焊接点检测,(c)示出蓝色成分检测,(d)示出高辉度(高亮度:high-brightness)部位的检测。
图6是拍摄了缺陷发生时的焊接部的状态的照片。
图7是示出将缺陷发生位置和在扁平试验中发生了裂纹的部位进行对照的一例的图,(a)示出在扁平试验后确认到的实际瑕疵部位及其外观照片,(b)示出发生了非稳定起弧的部位与图像的对照。
图8是说明以往的焊接监视方法的一例的图,是示出焊接部位中的“第1种”、“第2种”、“过渡域”以及“第2’种”的各焊接现象的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的电焊钢管的焊接监视装置及焊接监视方法的一实施方式进行说明。
图3示出应用了该焊接监视装置及该焊接监视方法的电焊钢管焊接装置的立体图。该电焊钢管焊接装置,是通过一边将带状的金属板1沿其长度方向运送一边将其成形为圆筒状,而且一边使金属板1的两侧缘(边缘)1a、1b收敛成在俯视时为V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管的装置。再者,图3中所示的符号3是收敛成V字状的两侧缘1a、1b相互对接并加热熔融的V字收敛点。在该图3中,金属板(钢板)1从纸面跟前侧向纸面里侧沿着其长度方向行进,因此在以V字收敛点3为基准的情况下,纸面跟前侧成为上游侧,纸面里侧成为下游侧。
本实施方式的焊接监视装置,在制造电焊钢管时,监视金属板1的收敛成V字状的V字收敛区域的焊接状态。
图3中的符号4a、4b是以与朝向V收敛点3的金属板1的周向的两侧缘1a、1b的附近接触的方式配置的一对接触片。另外,图3中的符号5是配置在成形为圆筒状的金属板1的中心部的阻抗器,符号6是与接触片4a、4b的每一个连接的高频电源。从接触片4a、4b供电的高频电流沿着金属板1的周向的两侧缘1a、1b的延伸方向如箭头那样流动,然后利用高频电阻对金属板1的两侧缘1a、1b进行加热熔融。通过该高频电流,与以往同样地进行热输入量控制。被加热熔融了的金属板1的两侧缘1a、1b在V收敛点3的附近被施加由一对挤压辊2、2进行的顶锻,从而被电阻焊接。再者,也可以采用使用感应线圈进行加热的感应加热方式的焊接来代替使用接触片4a、4b的高频电阻焊接。
通过这样地对被加热熔融了的金属板1的两侧缘1a、1b施加由挤压辊2、2进行的顶锻,金属板1的表面的氧化物从焊接面挤出从而被排出,能够得到优异的焊接品质。但是,如上所述,若异物咬入到焊接面,则焊接面的强度降低,在钢管加工时、对钢管施加内压时开裂的可能性变高。
本实施方式的焊接监视装置,为了实时监视包括以往无法监视的轻度的咬入缺陷在内的咬入缺陷,具备图像拍摄单元7和图像处理单元8。根据该焊接监视装置,能够检测在焊接部或焊接部的上游侧发生的非稳定起弧(异物混入起弧),从而能够确定电焊钢管中的缺陷部位。再者,非稳定起弧在以下方面与所述的稳定起弧不同。即,稳定起弧在焊接部(V字收敛点3)的下游侧发生,而非稳定起弧在焊接部(V字收敛点3)及焊接部(V字收敛点3)的上游侧发生。另外,稳定起弧在形成电焊钢管时在一对端缘(边缘)彼此间发生,因此作为其结果,产生的焊接部位的材质与金属板1的母材材质相等。与此相对,在非稳定起弧的情况下,由于是由于氧化铁(氧化皮)、铁粉等异物而发生的,因此焊接部位的材质与金属板1的母材材质不同。
图像拍摄单元7是拍摄包含金属板1的两侧缘1a、1b收敛成V字状的V字收敛区域的区域的表面图像的单元,可使用例如CCD照相机。图像拍摄装置,配置在焊接部(V字收敛点3)的上方以使得能够从其上方拍摄包含焊接部(V字收敛点3)及焊接部(V字收敛点3)的上游侧在内的范围。通过采用这样的上方配置,即使是例如应用于小径管线的情况,也能够不与其他设备(氮气吹扫喷嘴、冷却水配管等)发生干扰而合理地设置。
金属板1由于其两侧缘1a、1b被集中地加热熔融,因此从两侧缘1a、1b及它们的附近发出辐射光。图像拍摄单元7拍摄包含该辐射光之中的红色光的金属板1的表面的图像。
在图4中示出用于使用图像拍摄单元7和图像处理单元8进行自动检测的图像处理方式。另外,图5的(a)~(d)示出处理的图像例。
从在图4的步骤S1中拍摄到的RGB图像(参照图5的(a))抽取红色成分和蓝色成分的至少一方(在图4中例示了抽取双方的情况)。
在步骤S2所示的红色成分抽取中,为了在红色图像中求出焊接点,实施反转二值化(步骤S3)和加标处理(步骤S4),将由钢材边缘(两侧缘1a、1b)夹着的楔型的区域的最下游点作为焊接点(步骤S5。也参照图5的(b))。
另一方面,在步骤S6所示的蓝色成分抽取中,对蓝色图像实施二值化(步骤S7。也参照图5的(c))和加标(labelling)处理(步骤S8),检测高辉度部位(步骤S9。也参照图5的(d))。在拍摄了钢液的辐射图案的本图像中,蓝色成分的水平低,但在存在非稳定起弧的情况下成为高辉度而能够检测。在此,高辉度是指255灰度等级之中的例如200水平以上。对该高辉度部位进行加标处理(所述步骤S8),导出位置信息。再者,加标处理表示在二值图像中对一个块(斑点(Blob))附加同一标号,来抽取特定的斑点,抽取图像内的斑点的位置(X坐标的最大点及最小点、Y坐标的最大点及最小点)、宽度、长度、面积等的处理。即使存在多个非稳定起弧部位,也能够导出各自的位置信息。
在步骤S10中对这样得到的焊接点和高辉度部位的位置进行比较,若高辉度部位的位置不在焊接点的下游侧(步骤S10:是),则视为发生非稳定起弧部位而判定为发生缺陷(步骤S11),并返回到步骤S1。另一方面,若高辉度部位的位置在焊接点的下游侧(步骤S10:否),则判定为正常(步骤S12),接着将处理返回到步骤S1。
根据以上所述,总是能够进行缺陷判定。再者,在此,为了以高对比度检测非稳定起弧部位而抽取蓝色成分图像进行了处理,但由于非稳定起弧部位以高的概率在红色成分图像中也饱和(255灰度等级之中的255水平),所以仅用红色成分也能够检测。
若在拍摄时使用每秒200帧以上的照相机,则经实验可知在非稳定起弧部位的检测上没有遗漏,因此在步骤S1的拍摄中,优选使用每秒200帧以上的照相机。
以下示出本发明的实施例。
实施例
在实际的生产线中,一边进行焊接部的连续的拍摄和图像处理,一边测定焊接点位置。作为焊接监视对象的管是Ф100mm×4mmt的实际管,在用于拍摄的照相机中,设定为200帧/秒,将曝光时间设定为1/10000秒。
在图6中示出焊接监视的一例。在图6所示的缺陷发生时的图像中,在一对焊接面彼此(边缘彼此)接近时,由于前述异物具有氧化皮、铁粉这样的导电性,所以焊接面之间发生短路,引起非稳定起弧。再者,在没有附着异物的部位,能够确认出:在接近时也不发生非稳定起弧,也不发生缺陷。
在图7的(a)及(b)中示出将该现象和缺陷的发生进行对照的一例。
在图7的(a)中,示出在扁平试验中发生了裂纹的实际瑕疵部位、和与这些实际瑕疵部位的每一个对应的外观照片。可知在距钢管端头0.24m、1.93m、2.51m的3个部位发生了裂纹。再者,位于1.17m位置的“切口”表示作为用于追踪的标记而预先在边缘形成切口的部位。该标记被用作为用于确定沿着实际管的长度方向的位置的基准位置。
图7的(b)是将拍摄图像之中的在焊接点或其上游侧发生了非稳定起弧的部位的图像与对应的部位对照而示出的图。虽然未图示,但也能够确认所述标记的图像,可知各个发生部位与扁平试验裂纹部位非常好地对应。对应部位以外的图像也没有非稳定起弧和其他的异常,为正常,因此证实了缺陷的发生伴随有非稳定起弧。
以下归纳上述的实施方式涉及的焊接监视装置及焊接监视方法的主旨。
(1)本实施方式的焊接监视装置,在一边将带状的金属板1沿其长度方向运送一边将其成形为圆筒状,而且一边使所述金属板1的两侧缘1a、1b收敛成V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管时,监视所述金属板1的收敛成所述V字状的V字收敛区域的焊接状态。并且,该焊接监视装置具备:图像拍摄单元7,其按时间序列拍摄包含所述V字收敛区域的区域的图像;以及,图像处理单元8,其基于按所述时间序列拍摄到的所述图像抽取焊接点,并检测所述焊接点或所述焊接点的上游侧的非稳定起弧的有无以及位置。
(2)在上述(1)所述的焊接监视装置中,如以下那样构成:所述图像拍摄单元7拍摄的所述图像是RGB图像;所述图像处理单元8从所述RGB图像抽取红色图像和蓝色图像的至少一方,并且,对于所述红色图像,实施所述红色图像的反转二值化以及加标处理,对于所述蓝色图像,检测所述蓝色图像中的高辉度部位。
(3)在上述(1)或(2)所述的方式中,所述图像拍摄单元是每秒200帧以上的照相机。
(4)另外,本实施方式的焊接监视方法,在一边将带状的金属板1沿其长度方向运送一边将其成形为圆筒状,而且一边使所述金属板1的两侧缘1a、1b收敛成V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管时,监视所述金属板1的收敛成所述V字状的V字收敛区域的焊接状态。该焊接监视方法,包括:拍摄工序,按时间序列拍摄包含所述V字收敛区域的区域的图像;以及,检测工序,基于按所述时间序列拍摄到的所述图像抽取焊接点,并检测所述焊接点或所述焊接点的上游侧的非稳定起弧的有无以及位置。
(5)在上述(4)所述的焊接监视方法中,进行以下工序:作为所述图像使用RGB图像;在所述检测工序中,从所述RGB图像抽取红色图像和蓝色图像的至少一方,并且,对于所述红色图像,实施所述红色图像的反转二值化以及加标处理,对于所述蓝色图像,检测所述蓝色图像中的高辉度部位。
(6)在上述(4)或(5)所述的焊接监视方法中,在所述拍摄工序中以每秒200帧以上的帧速率进行拍摄。
进而,能够进行下述(7)以及(8)、或下述(9)中记载的工序。
(7)在上述(4)~(6)的任一项所述的焊接监视方法中,还具有标记所述电焊钢管的在长度方向上的所述非稳定起弧的所述位置的标记工序。
(8)在上述(7)所述的焊接监视方法中,还具有对附加了所述标记的部位进行超声波检验的确定有无不良情况的工序。
(9)在上述(4)~(6)的任一项所述的方式中,还具有追踪所述电焊钢管的在长度方向上的所述非稳定起弧的所述位置的追踪工序。
根据以上说明的焊接监视装置以及焊接监视方法,通过抽取焊接点,并自动判定在焊接点附近或焊接点的上游侧有无发生非稳定起弧,能够实时且容易地检测有无咬入缺陷。并且,通过基于有无发生非稳定起弧的信息进行制品追踪、或在刚检出非稳定起弧后在挤压辊2的附近对钢管进行标记,能够明示缺陷发生部位的位置从而在精制工序中容易地除去。因此,能够仅将不包含缺陷的正常的部位作为制品出厂。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供在电焊钢管的焊接工序中也能够实时地检测由氧化皮粉、铁粉等异物的飞入导致的比较轻度的咬入缺陷的焊接监视装置以及焊接监视方法。
附图标记说明
1:金属板;1a、1b:金属板的两侧缘;2:挤压辊;3:焊接点;
4a、4b:接触片;5:阻抗器;6:高频电源;7:图像拍摄单元;
8:图像处理单元。

Claims (9)

1.一种焊接监视装置,在通过一边运送带状的金属板一边将其成形为圆筒状,而且一边使所述金属板的两侧缘收敛成V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管时,监视所述金属板的收敛成所述V字状的V字收敛区域的焊接状态,其特征在于,具备:
图像拍摄单元,其按时间序列拍摄包含所述V字收敛区域的区域的图像;和
图像处理单元,其基于按所述时间序列拍摄到的所述图像抽取焊接点,并检测所述焊接点或所述焊接点的上游侧的非稳定起弧的有无以及位置。
2.根据权利要求1所述的焊接监视装置,其特征在于,
所述图像拍摄单元拍摄的所述图像是RGB图像;
所述图像处理单元从所述RGB图像抽取红色图像和蓝色图像的至少一方,并且,对于所述红色图像,实施所述红色图像的反转二值化以及加标处理,对于所述蓝色图像,检测所述蓝色图像中的高辉度部位。
3.根据权利要求1或2所述的焊接监视装置,其特征在于,
所述图像拍摄单元是每秒200帧以上的照相机。
4.一种焊接监视方法,在通过一边运送带状的金属板一边将其成形为圆筒状,而且一边使所述金属板的两侧缘收敛成V字状一边使其相互对接并加热熔融来制造电焊钢管时,监视所述金属板的收敛成所述V字状的V字收敛区域的焊接状态,其特征在于,具有:
拍摄工序,按时间序列拍摄包含所述V字收敛区域的区域的图像;和
检测工序,基于按所述时间序列拍摄到的所述图像抽取焊接点,并检测所述焊接点或所述焊接点的上游侧的非稳定起弧的有无以及位置。
5.根据权利要求4所述的焊接监视方法,其特征在于,
作为所述图像使用RGB图像;
在所述检测工序中,从所述RGB图像抽取红色图像和蓝色图像的至少一方,并且,对于所述红色图像,实施所述红色图像的反转二值化以及加标处理,对于所述蓝色图像,检测所述蓝色图像中的高辉度部位。
6.根据权利要求4或5所述的焊接监视方法,其特征在于,
在所述拍摄工序中以每秒200帧以上的帧速率进行拍摄。
7.根据权利要求4~6的任一项所述的焊接监视方法,其特征在于,
还具有标记所述电焊钢管的在长度方向上的所述非稳定起弧的所述位置的标记工序。
8.根据权利要求7所述的焊接监视方法,其特征在于,
还具有对附加了所述标记的部位进行超声波检验的确定有无不良情况的工序。
9.根据权利要求4~6的任一项所述的焊接监视方法,其特征在于,
还具有追踪所述电焊钢管的在长度方向上的所述非稳定起弧的所述位置的追踪工序。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113495098A (zh) * 2020-03-20 2021-10-12 觉芯电子(无锡)有限公司 一种电子产品屏蔽盖虚焊检测装置和方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6399264B1 (ja) * 2018-01-22 2018-10-03 新日鐵住金株式会社 溶接操業監視システムおよび溶接操業監視方法
JP6958423B2 (ja) * 2018-02-23 2021-11-02 日本製鉄株式会社 溶接操業監視システム及び溶接操業監視方法
WO2020184414A1 (ja) * 2019-03-13 2020-09-17 日本製鉄株式会社 電縫鋼管溶接監視方法、電縫鋼管製造方法、電縫鋼管溶接監視装置、及び電縫鋼管製造装置
JP2021118154A (ja) * 2020-01-29 2021-08-10 住友電装株式会社 バスバー
CN111948132B (zh) * 2020-08-03 2022-10-11 中国第一汽车股份有限公司 一种车身焊点卷边剥离性能测试评价方法
CN114833433B (zh) * 2022-04-28 2024-04-16 江苏格兰环境科技有限公司 一种钢铝翅片管及其高频电阻焊焊接方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52123948A (en) * 1976-04-10 1977-10-18 Nippon Steel Corp Method of conrolling welding heat input in production of electric welded tubes
JPH05123874A (ja) * 1991-11-05 1993-05-21 Nippon Steel Corp 電縫溶接における溶接点検出方法
JPH09168819A (ja) * 1995-12-20 1997-06-30 Nkk Corp 溶接鋼管の製造方法
JP2005319473A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Nippon Steel Corp 溶接品質に優れた電縫鋼管の溶接方法
JP2009255132A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Jfe Steel Corp 電縫溶接システム
CN101610869A (zh) * 2007-02-13 2009-12-23 杰富意钢铁株式会社 电阻焊钢管的制造方法及其制造装置
CN101909802A (zh) * 2007-11-02 2010-12-08 新日本制铁株式会社 焊接状态监视装置和方法
JP2012106271A (ja) * 2010-11-18 2012-06-07 Jfe Steel Corp 溶接欠陥検出システム及び電縫鋼管の製造方法並びに溶接製品
CN102791418A (zh) * 2010-03-23 2012-11-21 新日本制铁株式会社 高频电阻焊接以及感应加热焊接的操作管理装置、操作管理方法及操作管理程序
CN103930233A (zh) * 2011-11-09 2014-07-16 新日铁住金株式会社 缝焊操作的监视装置、方法、程序以及存储介质
JP2016078056A (ja) * 2014-10-14 2016-05-16 新日鐵住金株式会社 電縫溶接操業管理装置および電縫溶接操業管理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3753641B2 (ja) * 2001-09-25 2006-03-08 株式会社日立製作所 非破壊検査方法
JP5200469B2 (ja) * 2007-09-18 2013-06-05 Jfeスチール株式会社 溶接のスパーク検出方法及びスパーク検出装置ならびに溶接製品の製造方法
EP2839919B1 (en) * 2012-04-18 2017-11-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Electric resistance welding operation management device, electric resistance welding operation management method, and computer program
US10262412B2 (en) * 2014-04-03 2019-04-16 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Welded state monitoring system and welded state monitoring method

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52123948A (en) * 1976-04-10 1977-10-18 Nippon Steel Corp Method of conrolling welding heat input in production of electric welded tubes
JPH05123874A (ja) * 1991-11-05 1993-05-21 Nippon Steel Corp 電縫溶接における溶接点検出方法
JPH09168819A (ja) * 1995-12-20 1997-06-30 Nkk Corp 溶接鋼管の製造方法
JP2005319473A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Nippon Steel Corp 溶接品質に優れた電縫鋼管の溶接方法
CN101610869A (zh) * 2007-02-13 2009-12-23 杰富意钢铁株式会社 电阻焊钢管的制造方法及其制造装置
CN101909802A (zh) * 2007-11-02 2010-12-08 新日本制铁株式会社 焊接状态监视装置和方法
JP2009255132A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Jfe Steel Corp 電縫溶接システム
CN102791418A (zh) * 2010-03-23 2012-11-21 新日本制铁株式会社 高频电阻焊接以及感应加热焊接的操作管理装置、操作管理方法及操作管理程序
JP2012106271A (ja) * 2010-11-18 2012-06-07 Jfe Steel Corp 溶接欠陥検出システム及び電縫鋼管の製造方法並びに溶接製品
CN103930233A (zh) * 2011-11-09 2014-07-16 新日铁住金株式会社 缝焊操作的监视装置、方法、程序以及存储介质
JP2016078056A (ja) * 2014-10-14 2016-05-16 新日鐵住金株式会社 電縫溶接操業管理装置および電縫溶接操業管理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113495098A (zh) * 2020-03-20 2021-10-12 觉芯电子(无锡)有限公司 一种电子产品屏蔽盖虚焊检测装置和方法
CN113495098B (zh) * 2020-03-20 2024-03-26 觉芯电子(无锡)有限公司 一种电子产品屏蔽盖虚焊检测装置和方法

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WO2018087818A1 (ja) 2018-05-17
JP6221013B1 (ja) 2017-10-25
EP3539683A4 (en) 2020-09-09

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