DE102012207045B4

DE102012207045B4 - Bildverarbeitungsvorrichtung und Bildverarbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102012207045B4
Application number: DE102012207045.1A
Authority: DE
Inventors: Hidenobu Ishida; Masami Takeshi
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2032-04-28
Also published as: CN102756209B; CN102756209A; DE102012207045A1; JP5704454B2; JP2012234255A

Abstract

Eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Erkennen der Form einer Schweißraupe, die an einem geschweißten Abschnitt durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts, umfasst:Eine Bezugslinienlegeeinheit zum Legen mehrerer Bezugslinien derart, dass sie mit dem Bild des geschweißten Abschnitts, das erfasst und aufgenommen wird, während eine Restthermolumineszenz während des Laserschweißens an dem geschweißten Bereich erzeugt wird, entsprechen; Eine Konturpunktbildungseinheit zum Bilden von Konturpunkten an Positionen, an denen die Bezugslinien eine Grenze zwischen einem Bereich, in welcher eine Luminanz einer Restthermolumineszenz größer ist als ein Luminanzschwellenwert, der so eingestellt ist, eine Konturlinie der Schweißraupe zu kennzeichnen, und einem Bereich, in welchem eine Luminanz einer Rest Thermolumineszenz niedriger ist als der Luminanzschwellenwert, kreuzen; eine Mittelpunktbildungseinheit zum Bilden eines Mittelpunkts zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie; und eine Konturlinienbildungseinheit zum Bilden der Konturlinie auf Grundlage der Konturpunkte. Ein Bildverarbeitungsverfahren verwendet die Bildverarbeitungsvorrichtung.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren, die die Form einer Schweißraupe, die an einem geschweißten Bereich durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts erkennen.
Hintergrund der Erfindung
Im Gebiet des Schweißens, wie beispielsweise Laserschweißen, wird, um die Schweißqualität zu verbessern, das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Schweißdefekts durch Analysieren der Form einer Schweißraupe an einem geschweißten Abschnitt, durch Erkennen eines Defektloches, oder andere Verfahren überprüft. So eine Überprüfung wird hauptsächlich bei der Nachbearbeitung eines Schweißprozesses, oder während des Schweißprozesses in den Produktionsstätten durchgeführt.
Bei der Überprüfung während einer Nachbearbeitung eines Schweißprozesses wird ein Defektloch an einem geschweißten Abschnitt beispielsweise durch Bestrahlen eines Schweißstücks mit Licht (sogenanntes Durchlicht) nach dem Schweißprozess (sogenannte Durchlichtinspektion) festgestellt. Bei dieser Überprüfung fällt eingestrahltes Licht durch das Defektloch, falls ein solches in einem geschweißten Stück gebildet ist. Das hilft dabei, das Defektloch an dem geschweißten Abschnitt zu erkennen. Allerdings wird die Verringerung der Anzahl der Arbeitsschritte an Produktionsstätten verlangt, um die Produktionseffizienz zu steigern. Deshalb ist es erwünscht, dass eine Überprüfung während eines Schweißprozesses durchgeführt wird.
Entsprechend wird zur Überprüfung während des Schweißprozesses, beispielsweise wie in JP 2007-054879 A und JP 2004-314087 A , ein Bild von Licht an einem geschweißten Abschnitt mittels einer Kamera erfasst, während ein Laserstrahl, der während des Schweißens emittiert wird, seine Größe vergrößert. Infolge dessen wird die Form einer Schweißraupe dadurch analysiert, dass das erfasste Bild analysiert wird, und daraufhin ein Defekt an dem geschweißten Abschnitt beurteilt wird.
WO 2004109268 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zur Bewertung der Qualität einer Schweißnaht anhand eines Bildes eines Querschnitts einer Schweißnaht, wobei das Verfahren insbesondere für Lichtbogenschweißungen nützlich Sein soll, aber auch bei anderen Schweißtechniken und anderen Anwendungen, bei denen die Helligkeit oder die Größe von Pixelbereichen, die mit einem digitalen Bild verbunden sind, für die Erkennung einer Eigenschaft des Systems nützlich sind. In einem ersten Schritt wird die Form und Position der zusammengefügten Bleche sowie die Form und Position der Schweißnaht bestimmt. Bei einer Lichtbogenschweißverbindung umfasst die Schweißnaht in diesem Zusammenhang sowohl die Schweißraupe selbst als auch den geschmolzenen Teil der zusammengefügten Bleche. Drei Bereiche von Interesse, nämlich die Form der zusammengefügten Bleche, die Form der Schweißraupe und ihr Einschmelzen in die zusammengefügten Bleche und den Hintergrund, werden durch den Kontrastvergleich von Punkten auf beiden Seiten von Konturlinien um diese Bereiche herum unterschieden. Bei der Auflösung der Konturlinie eines Bereichs werden die Punkte entlang einer Linie, die die Konturlinie kreuzt, anhand ihrer Position und ihrer Leuchtdichte bestimmt. Durch den Vergleich benachbarter Pixel entlang der sich kreuzenden Linie in Bezug auf die Leuchtdichte wird ein Kontrastwert zwischen jedem Pixelpaar bestimmt. Die Position der Flächenkonturlinie wird dann anhand des höchsten Kontrastwertes bestimmt. Die Verstärkung der Schweißnaht wird durch Punkte auf Linien in einem Winkel von 0, 15, 30, 45, 60, 75 und 90 Grad zur Wurzel zwischen den beiden zusammengefügten Platten definiert. Der geschmolzene Teil des ersten gefügten Blechs wird durch acht Punkte auf senkrechten Linien definiert, von denen sechs in gleichem Abstand entlang des ersten Schenkels liegen. Der geschmolzene Teil der zweiten gefügten Platte wird durch acht Punkte auf senkrechten Linien definiert, die entlang des zweiten Schenkels gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Kurzzusammenfassung der Erfindung
Trotz allem wird von einem Laserstrahl, der seine Größe während des Schweißens vergrößert, ein Plasmastrahl verursacht und somit beeinflusst und behindert so ein Plasmastrahl in einigen Fällen bei den Überprüfungen gemäß JP 2007-054879 A und JP 2004-314087 A eine exakte Erkennung der Form der Schweißraupe und eine exakte Abbildung der Form der Schweißraupe auf einem Bild durch eine Überprüfungsvorrichtung oder vergleichbares. Zudem bringt ein klares Bild der Form der Schweißraupe selbst dann, wenn die Form der Schweißraupe durch die Kontrollvorrichtung oder ähnliches exakt erkannt und exakt auf einem Bild abgebildet worden ist, die Probleme mit sich, dass die zu verarbeitenden Bilddaten vermehrt werden und dass die Bildverarbeitungslast erhöht wird. Diese Erhöhung der Bildverarbeitungslast verlängert die Bildverarbeitungszeit und auch die Überprüfungszeit. Daraus folgt als ein Ergebnis, dass die Produktionseffizienz reduziert ist.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Einbeziehung solcher Umstände gemacht. Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind, eine Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren bereitzustellen, die dazu genutzt werden, einen Schweißdefekt zu beurteilen, und in der Lage sind, die Form einer Schweißraupe exakt zu erkennen und die Bildverarbeitungslast zu verringern.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist eine Bildverarbeitungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Erkennen der Form einer Schweißraupe, die an einem geschweißten Abschnitt durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Bildverarbeitungsvorrichtung umfasst: eine Bezugslinienlegeeinheit zum Legen einer Vielzahl von Bezugslinien derart, dass diese dem Bild des geschweißten Abschnitts, das erfasst und aufgenommen wird, während eine Restthermolumineszenz an dem geschweißten Abschnitt während des Laserschweißen erzeugt wird, entsprechen; eine Konturpunktbildungseinheit zum Bilden von Konturpunkten an Stellen, an denen die Bezugslinien eine Grenze zwischen einem Bereich, in welchem eine Luminanz einer Restthermolumineszenz in dem aufgenommenen Bild höher ist als ein Luminanzschwellenwert, und einem Bereich, in welchem eine Luminanz der Restthermolumineszenz niedriger ist als der Luminanzschwellenwert, kreuzen, wobei der Luminanzschwellenwert derart eingestellt ist, eine Konturlinie der Schweißraupe zu kennzeichnen; eine Mittelpunktbildungseinheit zum Bilden eines Mittelpunktes zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie; und eine Konturlinienbildungseinheit zum Bilden der Konturlinie auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten.
Um die Aufgabe zu lösen, ist die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß (a) oder (b) wie untenstehend eingerichtet:

(a) Die Bildverarbeitungsvorrichtung umfasst weiterhin: Eine Mittellinienbildungseinheit zum Bilden einer Mittellinie auf Grundlage der Vielzahl von Mittelpunkten, und
(b) die Bildverarbeitungsvorrichtung umfasst weiterhin: Eine Mittellinienbildungseinheit zum Bilden einer Mittellinie der Form einer Schweißraupe auf Grundlage einer angepassten Kurve für eine Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten dergestalt, dass sie dem Bild entspricht, das hierzu aufgenommen wird, bevor die Bezugslinien gelegt werden, wobei die Vielzahl der Schweißraupenbereichspunkte den Luminanzschwellenwert übertrifft; und eine Konturpunktermittlungseinheit zum Erkennen einer Krümmung der Mittellinie bevor die Konturlinie gebildet wird, und, falls mehr als zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie gebildet werden, zum Ermitteln zweier Konturpunkte, die einander auf derselben Bezugslinie mit einem Abstand dazwischen, der die Raupe überbrückt, gegenüberliegen, um die Mittelpunkte zu bilden, wobei die beiden Konturpunkte, die auf diese Art bestimmt werden, verwendet werden, um die Mittelpunkte und die Konturlinie zu bilden.

Außerdem umfasst die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Bezugslinienanpassungseinheit zum Anpassen der Bezugslinien in der Weise, dadurch zu verhindern, dass die Bezugslinien einen Abschnitt parallel zu einer gekrümmten Form der Mittellinie aufweisen.
Zusätzlich umfasst die Bildverarbeitungsvorrichtung weiterhin: eine Konturpunktauswahleinheit, die derart eingerichtet ist, dass, bevor die Mittelpunkte gelegt werden, eine Segmentlänge zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie berechnet wird, eine Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen berechnet wird, die Breite der Schweißraupe auf Grundlage einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten, die den Luminanzschwellenwert übertreffen, berechnet wird, ein langes Segment, bezogen auf einen höchsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe definiert ist, und ein kurzes Segment, bezogen auf einen niedrigsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe definiert ist, unter Verwendung der Häufigkeitsverteilung unterschieden werden, und Konturpunkte an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte an beiden Enden des kurzen Segments entfernt werden.
Außerdem entsprechen der höchste Segmentwert zum Unterscheiden des langen Segments der doppelten Breite der Schweißraupe und der niedrigste Segmentwert zum Unterscheiden des kurzen Segments der halben Breite der Schweißraupe.
Um die Aufgabe zu lösen, ist ein Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ein Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen einer Form einer Schweißraupe, die an einem geschweißten Abschnitt durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Das Bildverarbeitungsverfahren umfasst die Schritte: Legen einer Vielzahl von Bezugslinien in der Art, dass sie dem Bild des geschweißten Abschnitts, welches erfasst und aufgenommen wird, während eine Restthermolumineszenz während Laserschweißens an dem verschweißten Bereich erzeugt wird, entsprechen; Bilden von Konturpunkten an Stellen, an denen die Bezugslinien eine Grenze zwischen einem Bereich, in welchem eine Luminanz einer Restthermolumineszenz in dem aufgezeichneten Bild höher ist als ein Luminanzschwellenwert, und einem Bereich, in dem eine Luminanz einer Restthermolumineszenz niedriger ist als der Luminanzschwellenwert, kreuzen, wobei der Luminanzschwellenwert so festgelegt ist, dass damit eine Konturlinie einer Schweißraupe gekennzeichnet ist; Bilden eines Mittelpunktes zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie; und Bilden der Konturlinie auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten.
Um die Aufgabe zu erfüllen, ist ein Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung nach (A) oder (B), wie im Folgenden beschrieben, konfiguriert:

(A) Das Bildverarbeitungsverfahren umfasst zudem den Schritt: Bilden einer Mittellinie auf Grundlage der Vielzahl von Mittelpunkten, und
(B) das Bildverarbeitungsverfahren umfasst zudem die Schritte: Vor dem Schritt, die Bezugslinien zu legen, eine Mittellinie der Form der Schweißraupe zu bilden, und zwar auf Grundlage einer angepassten Kurve für eine Vielzahl von Raupenbereichspunkten derart, dass sie dem zu diesem Zweck aufgenommenen Bild entspricht, wobei die Vielzahl der Raupenbereichspunkte den Luminanzschwellenwert übertrifft; und, vor dem Schritt eine Konturlinie zu bilden, eine Krümmung der Mittellinie zu erkennen, und in einem Fall, in welchem mehr als zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie gebildet sind, zwei Konturpunkte zu bestimmen, die einander gegenüberliegen, um Mittelpunkte zu bilden, mit einem Abstand dazwischen, der sich über die Raupe erstreckt, wobei die zwei Konturpunkte, die somit bestimmt werden, verwendet werden, um die Mittelpunkte und die Konturlinie zu bilden.

Außerdem umfasst ein Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung zudem den Schritt, die Bezugslinien in der Weise anzupassen, dass dadurch verhindert wird, dass die Bezugslinien einen Abschnitt parallel zu einer gekrümmten Form der Mittellinie aufweisen.
Das Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst außerdem den Schritt: Vor dem Schritt, die Mittelpunkte zu legen, eine Segmentlänge zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie zu berechnen, eine Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen zu berechnen, eine Breite der Schweißraupe auf Grundlage einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten zu berechnen, die den Luminanzschwellenwert übertreffen, zwischen einem langen Segment bezogen auf einen höchsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe definiert ist, und einem kurzen Segment, bezogen auf einen niedrigsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe definiert ist, unter Verwendung der Häufigkeitsverteilung zu unterscheiden, und Konturpunkte an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte an beiden Enden des kurzen Segments zu entfernen.
Darüber hinaus entsprechen der höchste Segmentwert zum Unterscheiden des langen Segments der doppelten Breite der Schweißraupe und der niedrigste Segmentwert zum Unterscheiden des kurzen Segments der halben Breite der Schweißraupe.
Entsprechend einer Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können die folgenden Effekte erreicht werden.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Erkennen einer Form einer Schweißraupe, die an einem geschweißten Abschnitt durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts. Die Bildverarbeitungsvorrichtung umfasst: Eine Bezugslinienlegeeinheit zum Legen einer Vielzahl von Bezugslinien derart, dass diese dem Bild des geschweißten Abschnitts, das erfasst und aufgenommen wird, während eine Restthermolumineszenz an dem geschweißten Abschnitt während des Laserschweißens erzeugt wird, entsprechen, und eine Konturpunktbildungseinheit zum Bilden von Konturpunkten an Stellen, an denen die Bezugslinien eine Grenze zwischen einem Bereich, in welchem eine Luminanz einer Restthermolumineszenz in dem aufgenommenen Bild höher ist als ein Luminanzschwellenwert, und einem Bereich, in dem eine Luminanz einer Restthermolumineszenz niedriger ist als der Luminanzschwellenwert, kreuzen, wobei der Luminanzschwellenwert derart eingestellt ist, eine Konturlinie der Schweißraupe zu kennzeichnen; eine Mittelpunktbildungseinheit zum Bilden eines Mittelpunktes zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie; und eine Konturlinienbildungseinheit zum Bilden der Konturlinie auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten.
Entsprechend wird die Form einer Schweißraupe auf Grundlage der Restthermolumineszenz erkannt, die unmittelbar nachdem das Schweißen beendet ist, aber noch bevor das Licht, das beim Schweißen verwendet wird, gelöscht wird, entsteht. Damit wird ein Plasmastrahl, der während des Schweißens erzeugt wird, weniger einflussreich, wenn die Form der Schweißraupe erkannt wird. In Folge dessen kann auf Grundlage des aufgenommenen Bildes die Form der Schweißraupe exakt erkannt werden. Außerdem wird die Anzahl der Konturpunkte, die auf dem Bild angezeigt werden, reduziert, weil die Konturpunkte in einem begrenzten Bereich auf dem dargestellten Bild gebildet werden, beispielsweise auf der Bezugslinie. Die Mittelpunkte, die Konturpunkte, und die Konturlinie werden auf Grundlage dieser reduzierten Anzahl von Konturpunkten gebildet. Aus diesem Grund sind die Bilddaten, die verarbeitet werden müssen, verringert. Ein Ergebnis davon ist, dass die Bildverarbeitungslast reduziert wird. Dies ermöglicht es, die Bildverarbeitungsvorrichtung, die verwendet wird, um einen Schweißdefekt zu beurteilen, und die in der Lage ist, die Form einer Schweißraupe exakt zu erkennen und die Bildverarbeitungslast zu verringern, bereitzustellen.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Mittellinienbildungseinheit zum Bilden einer Mittellinie auf Grundlage der Vielzahl von Mittelpunkten. Entsprechend wird die Mittellinie auf Grundlage einer geringeren Anzahl von Mittelpunkten gebildet. Somit wird die Menge der Bilddaten, die verarbeitet werden müssen, weiter reduziert. Ein Ergebnis davon ist, dass die Bildverarbeitungslast weiter reduziert wird.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin: Eine Mittellinienbildungseinheit zum Bilden einer Mittellinie der Form einer Schweißraupe auf Grundlage einer angepassten Kurve für eine Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten in der Weise, dass sie dem Bild entspricht, das hierzu aufgenommen wird, bevor die Bezugslinie gelegt wird, wobei die Vielzahl der Schweißraupenbereichspunkte den Luminanzschwellenwert übertrifft; und eine Konturpunktermittlungseinheit zum Erkennen einer Krümmung der Mittellinie bevor die Konturlinie gebildet wird, und, falls mehr als zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie gebildet werden, zum Ermitteln zweier Konturpunkte, die einander auf derselben Bezugslinie mit einem Abstand dazwischen, der sich über die Schweißraupe erstreckt, gegenüberliegen, um die Mittelpunkte zu bilden, wobei die beiden Konturpunkte, die auf diese Art bestimmt werden, verwendet werden, um die Mittelpunkte und die Konturlinie zu bilden. Entsprechend können auch in solchen Fällen, in denen mehr als zwei Konturpunkte auf der Bezugslinie gebildet werden, die Konturlinie und die Mittellinie der Form der Schweißraupe entsprechend exakt erkannt und gebildet werden.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Bezugslinienanpassungseinheit zum Anpassen der Bezugslinie in der Weise, dass dadurch verhindert wird, dass die Bezugslinien einen Abschnitt parallel zu einer gekrümmten Form der Mittellinie aufweisen. Entsprechend ist es möglich, während der Verarbeitung eines Bildes der gekrümmten Schweißraupe zu verhindern, dass zwei Konturpunkte entlang der gekrümmten Kontur der Schweißraupe gebildet werden, die auf derselben Referenzlinie liegen. Anders ausgedrückt ist die Kombination von zwei Konturpunkten auf derselben Bezugslinie beschränkt auf die zwei Konturpunkte, die die Schweißraupe in einer Querrichtung überspannen. Auf Grundlage solcher zwei Konturpunkte wird der Mittelpunkt exakt gebildet. Deshalb kann die Bildverarbeitungslast weiter reduziert werden und die Konturlinie und die Mittellinie können exakter gebildet werden.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin: Eine Konturpunktauswahleinheit, die derart eingerichtet ist, dass, bevor die Mittelpunkte gelegt werden, eine Segmentlänge zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie berechnet wird, eine Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen berechnet wird, eine Breite der Schweißraupe auf Grundlage einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten, die den Luminanzschwellenwert übertreffen, berechnet wird, ein langes Segment, bezogen auf einen höchsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Raupe definiert ist, und ein kurzes Segment, bezogen auf einen niedrigsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe definiert ist, unter Verwendung der Häufigkeitsverteilung unterschieden werden, und Konturpunkte an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte an beiden Enden des kurzen Segments entfernt werden.
Darüber hinaus entsprechen der höchstmögliche Segmentwert zum Unterscheiden des langen Segments der doppelten Breite der Schweißraupe und der niedrigste Segmentwert zum Unterscheiden des kurzen Segments der halben Breite der Schweißraupe.
Dementsprechend werden beispielsweise unnötige Konturpunkte zum Bilden der Konturlinie entfernt, wie jene, die auf Grundlage eines anderen Elements als die Kontur der Schweißraupe gebildet worden sind, und die Konturlinie kann mit einer verringerten Anzahl von exakten Konturpunkten gebildet werden. Daher kann die Bildverarbeitungslast weiter reduziert werden, und die Form einer Schweißraupe kann exakter gebildet werden.
Entsprechend eines Bildverarbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung können die folgenden Effekte hervorgerufen werden.
Das Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen einer Form einer Schweißraupe, die an einem geschweißten Abschnitt durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts. Das Bildverarbeitungsverfahren umfasst die folgenden Schritte: Legen einer Vielzahl von Bezugslinien in der Art, dass sie dem Bild des geschweißten Abschnitts, welches erfasst und aufgenommen wird, während eine Restthermolumineszenz während Laserschweißens an dem verschweißten Bereich erzeugt wird, entspricht; Bilden von Konturpunkten an Stellen, an denen die Bezugslinien eine Grenze zwischen einem Bereich, in welchem eine Luminanz einer Restthermolumineszenz in dem aufgezeichneten Bild höher ist als ein Luminanzschwellenwert, und einem Bereich, in dem eine Luminanz einer Restthermolumineszenz niedriger ist als der Luminanzschwellenwert, kreuzen, wobei der Luminanzschwellenwert so festgelegt ist, dass damit eine Konturlinie einer Schweißraupe gekennzeichnet ist; Bilden eines Mittelpunktes zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie; und Bilden der Konturlinie auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten.
Entsprechend wird die Form einer Schweißraupe auf Grundlage einer „Restthermolumineszenz“ erkannt, die unmittelbar, nachdem das Schweißen beendet ist, aber noch bevor das Licht, das beim Schweißen verwendet wird, gelöscht wird, entsteht. Damit wird ein Plasmastrahl, der während des Schweißens erzeugt wird, weniger einflussreich, wenn die Form der Schweißraupe erkannt wird. Im Folgenden kann auf Grundlage des aufgenommenen Bildes die Form der Schweißraupe exakt erkannt werden. Außerdem wird die Anzahl der Konturpunkte, die auf dem Bild angezeigt werden, reduziert, weil die Konturpunkte nur in einem begrenzten Bereich auf dem dargestellten Bild gebildet werden, wie beispielsweise auf der Bezugslinie. Die Mittelpunkte und die Konturlinie werden auf Grundlage dieser reduzierten Anzahl von Konturpunkten gebildet. Somit wird die Bilddatenmenge, die verarbeitet werden muss, verringert. Ein Ergebnis davon ist, dass die Bildverarbeitungslast reduziert wird. Dies ermöglicht es, die Bildverarbeitungsmethode, die verwendet wird, um einen Schweißdefekt zu beurteilen und die fähig ist, die Form einer Schweißraupe exakt zu erkennen und die Bildverarbeitungslast zu reduzieren, bereitzustellen.
Das Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst zudem einen Schritt, eine Mittellinie auf Grundlage der Vielzahl von Mittelpunkten zu bilden. Entsprechend ist die Mittellinie auf der Grundlage von einer reduzierten Zahl von Mittelpunkten gebildet. Somit sind die Bilddaten, die verarbeitet werden müssen, weiter reduziert. Ein Ergebnis davon ist, dass die Bildverarbeitungslast weiter reduziert wird.
Das Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin die Schritte: Vor dem Schritt, die Bezugslinien zu legen, eine Mittellinie der Form der Schweißraupe zu bilden, und zwar auf Grundlage einer angepassten Kurve hinsichtlich einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten derart, dass sie dem zu diesem Zweck aufgenommenen Bild entspricht, wobei die Vielzahl der Schweißraupenbereichspunkte den Luminanzschwellenwert übertrifft; und vor dem Schritt, eine Konturlinie zu bilden, eine Krümmung der Mittellinie zu erkennen, und in einem Fall, in welchem mehr als zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie gebildet sind, zwei Konturpunkte zu bestimmen, die einander gegenüberliegen, um Mittelpunkte zu bilden, mit einem Abstand dazwischen, der sich über die Schweißraupe erstreckt, wobei die zwei Konturpunkte, die somit bestimmt werden, verwendet werden, um die Mittelpunkte und die Konturlinie zu bilden. Entsprechend können beim Verarbeiten eines Bildes einer gekrümmten Schweißraupe selbst dann die Konturlinie und die Mittellinie, die der Form einer Schweißraupe entsprechen, exakt erkannt und gebildet werden, wenn mehr als zwei Konturpunkte auf der Bezugslinie gebildet sind.
Das Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin den Schritt, die Bezugslinien derart anzupassen, dass dadurch verhindert wird, dass die Bezugslinien einen Abschnitt parallel zu einer gekrümmten Form der Mittellinie aufweisen. Entsprechend ist es möglich, die Bildung von zwei Konturpunkten entlang der gekrümmten Kontur der Schweißraupe auf derselben Referenzlinie zu verhindern, wenn ein Bild einer Schweißraupe verarbeitet wird. Anders ausgedrückt ist die Kombination von zwei Konturpunkten auf der gleichen Bezugslinie auf solche zwei Konturpunkte beschränkt, die die Schweißraupe in einer Breitenrichtung der Schweißraupe überbrücken. Auf Grundlage dieser zwei Konturpunkte wird der Mittelpunkt akkurat gebildet. Damit kann die Bildverarbeitungslast weiter reduziert werden und die Konturlinie und die Mittellinie können exakter gebildet werden.
Das Bildverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst zudem die Schritte: Vor dem Schritt, die Mittelpunkte zu legen, eine Segmentlänge zwischen jeweils zwei der Konturpunkte auf derselben Bezugslinie zu berechnen, eine Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen zu berechnen, eine Breite der Schweißraupe auf Grundlage einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten zu berechnen, die einen Luminanzschwellenwert übertreffen, zwischen einem langen Segment, bezogen auf einen höchsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe definiert ist, und einem kurzen Segment, bezogen auf einen niedrigsten Segmentwert, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe definiert ist, unter Verwendung der Häufigkeitsverteilung zu unterscheiden, und Konturpunkte an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte an beiden Enden des kurzen Segments zu entfernen.
Zusätzlich entsprechen der höchste Segmentwert zum Unterscheiden des langen Segments der doppelten Breite der Schweißraupe und der niedrigste Segmentwert zum Unterscheiden des kurzen Segments der halben Breite der Schweißraupe.
Entsprechend werden beispielsweise unnötige Konturpunkte für das Bilden der Konturlinie entfernt, beispielsweise solche Konturpunkte, die auf Grundlage eines anderen Elements als der Kontur der Schweißraupe gebildet sind, und die Konturlinie kann unter Verwendung einer kleineren Zahl von exakten Konturpunkten gebildet werden. Dadurch kann die Bildverarbeitungslast weiter reduziert werden, und die Form einer Schweißraupe kann exakter gebildet werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine Schweißraupe an einem geschweißten Abschnitt zeigt, der ein Ziel zur Bestimmung eines Schweißdefektes darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Schweißdefektermittlungssystem veranschaulicht, das eine Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
3 zeigt ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem Ablauf der Zeit unmittelbar nach dem Schweißen und der Luminanz einer Restthermolumineszenz in einem Bildaufnahmevorgang darstellt.
4 ist eine schematische Ansicht, die beispielhaft ein Bild zeigt, das die Form einer Schweißraupe in einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
5(a) ist eine schematische Ansicht zum Erklären der Berechnung der Krümmung eines Abschlussendabschnittes einer normalen Schweißraupe in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5(b) ist eine schematische Ansicht zum Erklären der Berechnung der Krümmung eines Abschlussendabschnittes einer Schweißraupe, die einen Schweißdefekt aufweist, in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Schweißdefektermittlungsverfahrens, das eine Bildverarbeitungsmethode entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Schweißdefektermittlungssystem veranschaulicht, welches eine Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
8 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bildes zeigt, in dem eine Mittellinie auf Grundlage von Schweißraupenbereichspunkten in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
9 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Kreuzungswinkel von Bezugslinien in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgehend von einem Anfangszustand der Bezugslinien geändert wird.
10 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in welchem zwei Konturpunkte, die zwischen einander einen Abstand aufweisen, der die Schweißraupe überbrückt und die sich auf derselben Bezugslinie gegenüberliegen, und ein unnötiger Konturpunkt neben solchen Konturpunkten gebildet werden.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Schweißdefektermittlungsverfahren veranschaulicht, das ein Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Schweißdefektermittlungssystem veranschaulicht, das eine Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Häufigkeitsverteilung von Segmentlängen zwischen zwei Konturpunkten auf der gleichen Bezugslinie in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Schweißdefektermittlungsverfahren veranschaulicht, welches ein Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Erste Ausführungsform
Eine Beschreibung eines Schweißdefektermittlungssystems (im Folgenden bezeichnet als ein „Ermittlungssystem“), das eine Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, und eines Schweißdefektermittlungsverfahrens, das ein Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anwendet, wird gegeben.
Zuerst wird eine Schweißraupe m an einem geschweißten Abschnitt, der als Ziel zum Ermitteln eines Defektes dient, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Schweißraupe m weist im Wesentlichen eine C-Form auf. Genauer betrachtet, hat die Schweißraupe m einen Startendabschnitt m1, der an einer Stelle gebildet ist, wo das Schweißen begonnen wird; einen Abschlussendabschnitt m2, der an einer Stelle gebildet ist, an der das Schweißen beendet wird; und einen Zwischenabschnitt m3, der zwischen dem Startendabschnitt m1 und dem Abschlussendabschnitt m2 gebildet ist. In der ersten Ausführungsform ist ein Ziel zur Ermittlung eines Defektes eine Region J, die den Abschlussendabschnitt m2 der Schweißraupe m und einen Abschnitt des Zwischenabschnitts m3 der Schweißraupe m umfasst, wobei der Abschnitt sich in der Nähe des Abschlussendabschnittes m2 befindet. Zufällig ist in der ersten Ausführungsform die Schweißraupe m beispielhaft in einer im Wesentlichen C-Form gebildet, aber sie kann auch andere Formen aufweisen, wie beispielsweise eine gerade Linie, eine L-Form und eine Wellenform.
Als nächstes wird ein Ermittlungssystem 1 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Das Ermittlungssystem 1 umfasst eine Bilderfassungseinrichtung 2. Die Bilderfassungseinrichtung 2 ist dafür eingerichtet, Laserbestrahlung zum Schweißen auszuführen, ein Bild eines geschweißten Bereiches, der eine Restthermolumineszenz während des Laserschweißens hervorbringt, zu erfassen, und das erfasste Bild des geschweißten Abschnitts aufzunehmen. Das Ermittlungssystem 1 hat eine Bildverarbeitungseinrichtung 3. Die Bildverarbeitungseinrichtung 3 ist eingerichtet, die Form der Schweißraupe m auf Grundlage des Bildes des geschweißten Abschnittes, das von der Bilderfassungseinrichtung 2 aufgenommen worden ist, zu erkennen. Das Ermittlungssystem 1 hat eine Raupenformermittlungseinrichtung 4. Die Raupenformermittlungseinrichtung 4 ist eingerichtet, einen Defekt an dem geschweißten Abschnitt auf Grundlage der Form der Schweißraupe, die von der Bildverarbeitungseinrichtung 3 erkannt worden ist, zu ermitteln.
Die Bilderfassungseinrichtung 2 wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Bilderfassungseinrichtung 2 einen Laserbestrahler 5 zum Bestrahlen eines Schweißstückes M mittels eines Laserstrahls zum Schweißen. Die Bilderfassungseinrichtung 2 hat eine Überwachung 6 zum fortlaufenden Erfassen eines Bildes eines geschweißten Bereiches, der mit einem Laserstrahl bestrahlt wurde. Die Bilderfassungseinrichtung 2 hat einen Speicher 7 zum fortlaufenden Speichern eines Bildes, das von der Überwachung 6 erfasst wird. Die Bilderfassungseinrichtung 2 umfasst eine Bildverarbeitungseinheit 8 zum Aufnehmen eines Bildes, das von dem Speicher 7 gespeichert wurde.
Wie in 3 zu sehen ist, ist die Bildverarbeitungseinheit 8 derart eingerichtet, ein Bild der Restthermolumineszenz aufzunehmen, die innerhalb einer vorbestimmten Zeit t unmittelbar nachdem das Schweißen beendet ist, hervorgebracht wird. Außerdem ist die Bildverarbeitungseinheit 8 derart eingerichtet, mit der Aufnahme eines Bildes zu beginnen, wenn eine durchschnittliche Luminanz G der Bilder einem vorbestimmten Aufnahmestartluminanzschwellenwert g1 oder mehr entspricht, und die Aufnahme eines Bildes zu beenden, wenn die durchschnittliche Luminanz G von Bildern einem vorgegebenem Aufnahmeendeluminanzschwellenwert g2 oder weniger entspricht, woran erkannt wird, dass eine Restthermolumineszenz vorüber ist.
Beispielhaft sind die Details der Bilderfassungseinrichtung 2 bevorzugt wie folgt eingerichtet.
Eine Restthermolumineszenz verringert sich, nachdem sie für mehrere 10 ms (Millisekunden), sofort nachdem das Schweißen beendet ist, aufgetreten ist. Das macht es schwierig, die Restthermolumineszenz zu überprüfen. Aus diesem Grund ist die vorbestimmte Zeit t bevorzugt ungefähr 20 ms. In diesem Fall ist die Überwachung 6 bevorzugt einer Hochgeschwindigkeitskamera mit einer Bildrate von ungefähr 500 Hz (Zyklus: 2 ms) und nimmt somit ungefähr 10 (= 20 ms / 2 ms) Bilder auf. Außerdem ist die Überwachung 6 bevorzugt eine Kamera mit einem hohen Dynamikumfang, welche einen weiten Dynamikbereich zur Signalerkennung umfasst, und auch einen weiten Messbereich der Luminanz aufweist; entsprechend können Bilder während des Schweißens und unmittelbar nach dem Schweißen erfasst werden. Für die Bildverarbeitungseinheit 8 ist der Startluminanzschwellenwert g1 zum Starten der Aufnahme eines Bildes bevorzugt ein Wert zwischen der durchschnittlichen Luminanz G während des Schweißens und unmittelbar nach dem Schweißen. Der Endluminanzschwellenwert g2 zum Beenden der Aufnahme eines Bildes ist bevorzugt kleiner als der Startluminanzschwellenwert g1 und größer als die durchschnittliche Luminanz G von Bildern, die so dunkel ist, dass eine Restthermolumineszenz nicht überprüft werden kann.
Die Bildverarbeitungseinrichtung 3 wird anhand der 2 und 4 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, hat die Bildverarbeitungseinrichtung 3 eine Schweißraupenerkennungseinheit 9. Die Schweißraupenerkennungseinheit 9 ist dafür eingerichtet, einen Schweißraupenbereichskandidaten auf Grundlage eines Bildes, das durch die Bilderfassungseinrichtung 2 aufgenommen wurde, zu erkennen. Der Schweißraupenbereichskandidat ist ein Bereich, in dem eine Restthermolumineszenz eine Lumineszenz H aufweist, die höher ist als ein vorbestimmter Konturluminanzschwellenwert h. Der Konturluminanzschwellenwert h ist so gewählt, dass er eine Konturlinie der Schweißraupe m kennzeichnet. Die Bildverarbeitungseinrichtung 3 hat eine Schweißraupenbeurteilungseinheit 10. In dem Fall, wenn mehrere Schweißraupenbereichskandidaten erkannt werden, ist die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 so eingerichtet, dass sie einen Schweißraupenbereich E, der zu einer tatsächlichen Schweißraupe gehört, aus mehreren Schweißraupenbereichskandidaten auswählt. Es ist festzuhalten, dass dieser Schweißraupenbereich E aus mehreren Schweißraupenbereichspunkten e gebildet ist. Beispielsweise ist der Schweißraupenbereichspunkt e durch einen oder mehrere Pixel auf einem Bild dargestellt, und mehrere Schweißraupenbereichspunkte e können benachbart zueinander angeordnet sein oder angeordnet sein in Intervallen von Pixeleinheiten. Außerdem ist die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 derart eingerichtet, das Aspektverhältnis (Breite-zu-Höhe-Verhältnis) jeder der Schweißraupenbereichskandidaten zu berechnen und einen Schweißraupenbereich E, der zu einer tatsächlichen Schweißraupe m gehört, aus mehreren Schweißraupenbereichskandidaten auf Grundlage des Aspektverhältnisses auszuwählen. Beispielsweise sollte in einem Fall, in welchem ein Aspektverhältnis höher ist als ein Wert, der mit einer gewöhnlichen Schweißraupe m mit einer horizontalen Form korrespondiert, die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 so eingestellt sein, dass sie erkennt, dass solch ein Schweißraupenbereichskandidat eine tatsächliche Schweißraupe m ist. In einem Fall, in welchem Schweißraupenbereichskandidaten erkannt werden, die zu einer tatsächlichen Schweißraupe m und zu einem verspritzten Partikel gehören, der während des Schweißens versprengt wurde, wird der Schweißraupenbereichskandidat, der zu dem versprengten Partikel gehört, eine isotrope Form aufweisen, während die Schweißraupe m eine horizontale Form aufweist. Deshalb wird der Schweißraupenbereich E, der zur tatsächlichen Schweißraupe m gehört, korrekt ausgewählt. Darüber hinaus ist die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 so eingerichtet, dass sie, falls ein Schweißraupenbereichskandidat, der zu einem verspritzten Partikel gehört, nicht in einer isotropen Form gebildet ist, zu ermitteln, ob mehrere Schweißraupenbereichskandidaten sich in Bildern, die nacheinander aufgenommen sind, bewegen oder stoppen und zu erkennen, dass der Schweißraupenbereichskandidat, der stoppt, der Schweißraupenbereich E ist, der zur tatsächlichen Schweißraupe m gehört.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Bildverarbeitungseinrichtung 3 eine Bezugslinienlegeeinheit 11. Die Bezugslinienlegeeinheit 11 ist so eingerichtet, dass sie mehrere Bezugslinien L in einer Gitterform auf ein aufgenommenes Bild legt (siehe 4). Beispielsweise sind die mehreren Bezugslinien L bevorzugt in Intervallen von Pixeleinheiten angeordnet, und die Intervalle zwischen mehreren Bezugslinien L sind bevorzugt länger als das Intervall mehrerer Schweißraupenbereichspunkte e. Die Bildverarbeitungseinrichtung 3 hat eine Konturpunktbildungseinheit 12. Die Konturpunktbildungseinheit 12 ist eingerichtet, Konturpunkte p einer Schweißraupe m auf der Referenzlinie L zu bilden (Siehe 4). Die Bildverarbeitungseinrichtung 3 hat eine Mittelpunktbildungseinheit 13. Die Mittelpunktbildungseinheit 13 ist eingerichtet, einen Mittelpunkt q zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf derselben Bezugslinie L gebildet sind, zu bilden (siehe 4). Die Bildverarbeitungseinrichtung 3 hat eine Konturlinienbildungseinheit 14. Die Konturlinienbildungseinheit 14 ist eingerichtet, eine Konturlinie P auf Grundlage der mehreren Konturpunkte p zu bilden (siehe 4). Die Bildverarbeitungseinrichtung 3 hat eine erste Mittellinienbildungseinheit 15. Die erste Mittellinienbildungseinheit 15 ist eingerichtet, eine Mittellinie Q auf Grundlage der mehreren Mittelpunkte q zu bilden (siehe 4).
Details über die Konturpunktbildungseinheit 12 und die Mittelpunktbildungseinheit 13 werden unter Verweis auf 4 beschrieben.
Die Konturpunktbildungseinheit 12 ist so eingerichtet, einen Konturpunkt p auf der Bezugslinie L zu bilden. Auf der Grundlage eines Bildes, das durch die Bilderfassungseinrichtung 2 aufgenommen worden ist, wird der Konturpunkt p an einer Stelle, an der eine Grenze, die mit der Kontur der Schweißraupe m korrespondiert, die Referenzlinie L kreuzt, gebildet. Die Grenze, die mit der Kontur der Schweißraupe m korrespondiert, befindet sich zwischen einer Region, in der die Luminanz H einer Restthermolumineszenz höher ist, als der Konturluminanzschwellenwert h, der so gewählt ist, die Konturlinie der Schweißraupe m zu kennzeichnen, und einer Region, in der die Luminanz H der Restthermolumineszenz niedriger ist, als der Konturluminanzschwellenwert h. Anders ausgedrückt ist der Konturluminanzschwellenwert h so gewählt, dass er einen Wert hat, der mit der Kontur der Schweißraupe m korrespondiert, und kleiner ist als die Luminanz H der Restthermolumineszenz, die mit einem inneren Bereich der Kontur der Schweißraupe m korrespondiert, aber größer ist als die Luminanz H der Restthermolumineszenz, die mit einem äußeren Bereich der Kontur der Schweißraupe m korrespondiert. Es ist festzuhalten, dass ein Konturluminanzschwellenwert g3 beispielsweise bevorzugt durch Ermitteln eines Verhältnisses zwischen der Kontur der Schweißraupe m und der Luminanz H der Restthermolumineszenz im Voraus festgelegt wird. Außerdem ist die Mittelpunktbildungseinheit 13 eingerichtet, einen Mittelpunkt zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf der gleichen Bezugslinie L gebildet sind, als Mittelpunkt q zu bilden.
Details bezüglich der Konturlinienbildungseinheit 14 und der ersten Mittellinienbildungseinheit 15 werden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Die Konturlinienbildungseinheit 14 bildet die Konturlinie P auf Grundlage mehrerer Konturpunkte p unter Anwendung einer Anpassungsfunktion f1. Beispielsweise ist die Anpassungsfunktion f1 bevorzugt Y = aX² + bX + c oder X = a'Y² + b'Y + c', wenn X- und Y-Achse sich senkrecht schneiden. Diese Koeffizienten a b und c oder die Koeffizienten a' b' und c' sind bevorzugt so definiert, dass sie die Summe der Quadrate der Abstände zwischen der Anpassungsfunktion f1 und mehrerer Konturpunkte p minimieren (Least-Squares-Verfahren). Außerdem wird bezüglich der Anpassungsfunktion f1 die Berechnung auf Grundlage von jeder der Berechnungsformeln Y = aX² + bX + c und X = a'Y² + b'Y + c' durchgeführt. Es wird dann jeweils die Berechnungsformel ausgewählt, die die kleineren Anpassungsfehler aufweist. Unter Anwendung der somit ausgewählten Berechnungsformel kann die Konturlinie P gebildet werden. Es bleibt festzuhalten, dass die Anpassungsfunktion f1 eine Polynomfunktion wie beispielsweise eine kubische Funktion und eine biquadratische Funktion, eine Exponentialfunktion, eine logarithmische Funktion oder eine vergleichbare Funktion sein kann. Außerdem kann die Anpassungsfunktion f1 eine Funktion sein, die in anderen Anpassungen verwendet wird, solange sich damit die Konturlinie P auf Grundlage der Konturpunkte p bilden lässt.
Darüber hinaus ist die erste Mittellinienbildungseinheit 15 derart eingerichtet, mittels einer Anpassungsfunktion f2 die Mittellinie Q auf Grundlage einer Vielzahl von Mittelpunkten q zu bilden. Beispielsweise ist die Anpassungsfunktion f2 bevorzugt ähnlich der Anpassungsfunktion f1.
Die Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 wird unter Bezugnahme auf die 2, 5(a) und 5(b) beschrieben.
Die Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 ist derart eingerichtet, das Vorhandensein eines Defektes an der Schweißraupe M auf Grundlage des Konturpunktes p, des Mittelpunktes q, der Konturlinie P und der Mittellinie Q, die durch die Bildverarbeitungseinrichtung 3 erfasst wurden, zu bestimmen. Details der Schweißraupenermittlungseinrichtung 4 werden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Schweißraupenermittlungseinrichtung 4 hat eine Bezugspunktbildungseinheit 16. In dem Fall, wenn die X-Achse und die Y-Achse so definiert werden, dass sie sich senkrecht kreuzen, ist die Bezugspunktbildungseinheit 16 derart eingerichtet, einen Bezugsmittelpunkt q1 zu bilden, der eine durchschnittliche Position von mehreren Mittelpunkten q repräsentiert (siehe 5(a) und 5(b)). Die X-Koordinate des Bezugsmittelpunktes q1 ist ein Durchschnittswert der X-Koordinaten der Vielzahl der Mittelpunkte q, während die Y-Koordinate des Bezugsmittelpunktes q1 ein Durchschnittswert der Y-Koordinaten der Vielzahl von Mittelpunkten q ist. Die Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 umfasst eine Abschlussendpunktbildungseinheit 17. Die Abschlussendpunktbildungseinheit 17 ist eingerichtet, einen Abschlussendmittelpunkt q2 zu bilden, der ein Punkt ist, an dem die Konturlinie P die Mittellinie Q am Abschlussendbereich m2 der Schweißraupe m schneidet (siehe 5(a) und 5(b)). Die Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 weist eine Unterbezugspunktbildungseinheit 18 auf. Die Unterbezugspunktbildungseinheit 18 ist eingerichtet, einen Unterbezugsmittelpunkt q3 zu bilden, der einen Mittelpunkt zwischen dem Bezugsmittelpunkt q1 und dem Abschlussendmittelpunkt q2 darstellt (siehe 5(a) und 5(b)). Die Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 hat eine Geradenbildungseinheit 19. Die Geradenbildungseinheit 19 ist so eingerichtet, ein Paar von geraden Linien U, V zu bilden, die parallel zu einer geraden Linie R angeordnet ist, die den Abschlussendmittelpunkt q2 und den Unterbezugsmittelpunkt q3 verbindet, wobei ein Abstand einer Länge d in einer Richtung senkrecht zur geraden Linie R vorhanden ist (siehe 5(a) und 5(b)). Wie in den 5(a) und 5(b) gezeigt ist, sollte die Länge d beispielsweise halb so kurz oder kürzer sein als die Breite der Schweißraupe m. In diesem Fall ist die Breite der Schweißraupe m bevorzugt eine repräsentative Breite, die auf Grundlage eines Schweißraupenbereichs E und/oder einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten e in dem Schweißraupenbereich E berechnet worden ist, und einem Seitenverhältnis, das von dem Schweißraupenbereich E und/oder den Schweißraupenbereichspunkten e berechnet worden ist. Die Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 hat eine Krümmungsberechnungseinheit 20. Die Krümmungsberechnungseinheit 20 ist derart eingerichtet, einen Schweißdefekt an dem Abschlussendbereich m2 der Schweißraupe m zu beurteilen. Details bezüglich der Krümmungsberechnungseinheit 20 werden unter Bezugnahme auf die 5(a) und 5(b) beschrieben.
Die Krümmungsberechnungseinheit 20 ist so eingerichtet, dass sie Grenzpunkte u, v, die Punkte sind, an denen jede der geraden Linien U, V die Konturlinie P am Abschlussendbereich m2 der Schweißraupe m kreuzt, berechnet. Die Krümmungsberechnungseinheit 20 ist derart eingerichtet, den Abstand zwischen den geraden Linien U, V und dem Abschlussendmittelpunkt q2 als eine Krümmung W zu berechnen. Die Krümmung W wird als positiver Wert erkannt, wenn, wie in 5(a) gezeigt, der Abschlussendmittelpunkt q2 auf einer Seite angeordnet ist, die, bezogen auf die geraden Linien U, V, die die Grenzpunkte u, v verbinden, dem Unterbezugsmittelpunkt q3 gegenüberliegt. Währenddessen wird die Krümmung W als negativer Wert erkannt, in dem Fall, in welchem der Abschlussendmittelpunkt q2 auf der gleichen Seite wie der Unterbezugsmittelpunktes q3 angeordnet ist, bezogen auf die geraden Linien U, V, wie in 5(b) zu sehen ist. In dem Fall, in welchem die Krümmung W ein positiver Wert ist, hat der Abschlussendbereich m2 eine konvexe Form, wie in 5(a) gezeigt ist. Andererseits hat der Abschlussendbereich m2 eine konkave Form, in dem Fall, wenn der Wert der Krümmung W negativ ist, wie in 5(b) gezeigt ist. Außerdem ist in der Krümmungsberechnungseinheit 20 ein Krümmungsgrenzwert w so festgelegt, dass er die Anwesenheit eines Defektes am Abschlussendbereich m2 ermittelt. In einem Fall, in dem die Krümmung W dem Krümmungsgrenzwert w entspricht oder größer ist als dieser, wird der Abschlussendbereich m2 als normal bestimmt. In dem Fall, in welchem die Krümmung W dem Krümmungsgrenzwert w entspricht oder kleiner ist als dieser, wird der Abschlussendbereich m2 als ein Defekt, wie beispielsweise ein erzeugtes Loch aufweisend, bestimmt. Beispielsweise ist der Krümmungsgrenzwert w bevorzugt 0. Ein Schweißdefektermittlungsverfahren, das ein Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der ersten Ausführungsform verwendet, wird anhand der 6 beschrieben.
Der Laserbestrahler 5 bestrahlt ein Schweißstück M mit einem Laserstrahl zum Schweißen. Die Überwachung 6 nimmt aufeinanderfolgend Bilder eines geschweißten Bereiches auf, der zu diesem Zweck mit dem Laserstrahl bestrahlt worden ist. Der Speicher 7 speichert die aufgenommenen Bilder. Die Bildverarbeitungseinheit 8 erfasst aus dem Speicher 7 ein Bild einer Restthermolumineszenz, die erzeugt wird (S1). Die Schweißraupenerkennungseinheit 9 erkennt einen Schweißraupenbereichskandidaten in dem erfassten Bild. In einem Fall, in welchem eine Vielzahl von Schweißraupenbereichskandidaten erkannt wird, beurteilt die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 den Schweißraupenbereich E, der zur tatsächlichen Schweißraupe m gehört. Die Bezugslinienlegeeinheit 11 legt die Vielzahl von Bezugslinien L in einer Gitterform derart, dass sie dem Bild, das von der Bilderfassungseinheit 8 erfasst worden ist (S2), entsprechen. Die Konturpunktbildungseinheit 12 bildet die Konturpunkte p der Schweißraupe m auf den Bezugslinien L (S3). Die Mittelpunktbildungseinheit 13 bildet den Mittelpunkt q zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf derselben Bezugslinie L gebildet wurden (S4). Die Konturlinienbildungseinheit 14 bildet die Konturlinie P auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten p (S5). Die erste Mittellinienbildungseinheit 15 bildet die Mittellinie Q auf Grundlage der vielen Mittelpunkte q (S6). Ob ein Defekt an der Schweißraupe m vorhanden ist, wird auf Grundlage der Mittelpunkte q, der Konturlinie P und der Mittellinie Q entschieden, die mittels der Bildverarbeitungseinrichtung 3 gewonnen werden (S7).
Details bezüglich des Bestimmens des Vorhandenseins eines Defektes an der Schweißraupe m werden nun beschrieben. Die Bezugspunktbildungseinheit 16 bestimmt die X-Achse und die Y-Achse, die sich senkrecht kreuzen, und bildet den Bezugsmittelpunkt q1, der eine durchschnittliche Position der Vielzahl von Mittelpunkten q darstellt. Die Abschlussendpunktbildungseinheit 17 bildet den Abschlussendmittelpunkt q2, der ein Punkt ist, an welchem die Konturlinie P die Mittellinie Q am Abschlussendbereich m2 der Schweißraupe m kreuzt. Die Unterbezugspunktbildungseinheit 18 bildet den Unterbezugsmittelpunkt q3, der ein Mittelpunkt zwischen dem Bezugsmittelpunkt q1 und dem Abschlussendmittelpunkt q2 ist. Die Geradenbildungseinheit 19 bildet das Paar von geraden Linien U, V, das parallel zu der geraden Linie R angeordnet ist, die den Abschlussendmittelpunkt q2 und den Unterbezugsmittelpunkt q3 verbindet, wobei ein Abstand der Länge d in einer Richtung senkrecht zur geraden Linie R besteht. Die Krümmungsberechnungseinheit 20 berechnet die Grenzpunkte u, v, die Punkte sind, an denen jede der geraden Linien U, V die Konturlinie P an dem Abschlussendbereich m2 kreuzt. Zudem wird in der Krümmungsberechnungseinheit 20 in einem Fall, in dem die Krümmung W des Abschlussendbereiches m2 dem Krümmungsgrenzwert w entspricht oder größer als dieser ist, der Abschlussendbereich m2 als normal angesehen. In den Fällen, in welchen die Krümmung W dem Krümmungsgrenzwert w oder weniger entspricht, wird der Abschlussendbereich m2 als einen Defekt aufweisend, wie beispielsweise ein erzeugtes Loch, ermittelt.
Wie oben beschrieben, wird entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Form der Schweißraupe m auf Grundlage einer Restthermolumineszenz erkannt. Dadurch wird, wenn die Form der Schweißraupe m erkannt wird, ein Plasmastrahl, der während des Schweißens erzeugt wird, weniger einflussreich. Deshalb können die Konturlinie P und die Mittellinie Q für die Schweißraupe m auf Grundlage des erfassten Bildes akkurat erkannt werden. Zudem sind die Anzahl der Konturpunkte p und die Mittelpunkte q verringert, weil die Konturpunkte p und die Mittelpunkte q in einem begrenzten Bereich, wie beispielsweise auf der Referenzlinie L, gebildet sind. Die Mittelpunkte q und die Konturlinie P werden auf Grundlage einer solchen reduzierten Anzahl von Konturpunkten p gebildet und die Mittellinie Q wird unter Verwendung einer reduzierten Anzahl von Mittelpunkten q gebildet. Somit wird die Menge der zu verarbeitenden Bilddaten reduziert. Als ein Ergebnis wird die Bildverarbeitungslast reduziert. Das ermöglicht es, eine Bildverarbeitungseinrichtung 3 bereitzustellen, die dafür benutzt wird, einen Schweißdefekt zu beurteilen und die in der Lage ist, exakt die Form der Schweißraupe m zu erkennen und die Bildverarbeitungslast zu verringern.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden werden eine Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Grundsätzliche Bestandteile der Bildverarbeitungsvorrichtung und des Bildverarbeitungsverfahrens der zweiten Ausführungsform sind so eingerichtet wie die Bildverarbeitungsvorrichtung und das Bildverarbeitungsverfahren der ersten Ausführungsform. Beschreibungen der gleichen Elemente, wie jene in der ersten Ausführungsform, werden mit den gleichen Bezugszeichen und Benennungen gekennzeichnet, wie in der ersten Ausführungsform. Nun werden Einrichtungen beschrieben, die sich von denen in der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Ein Ermittlungssystem 21 wird unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 beschrieben. Wie in 7 zu sehen ist, umfasst das Ermittlungssystem 21 die gleiche Bilderfassungseinrichtung 2 und Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 wie die erste Ausführungsform. Das Ermittlungssystem 21 hat eine Bildverarbeitungseinrichtung 22, durch welche die Form einer Schweißraupe m, die an einem geschweißten Abschnitt gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnittes, das durch die Bilderfassungseinrichtung 2 aufgenommen wurde, erkannt wird.
Wie in 7 gezeigt ist, umfasst die Bildverarbeitungseinrichtung 22 die gleiche Schweißraupenerkennungseinheit 9, Schweißraupenbeurteilungseinheit 10, Bezugslinienlegeeinheit 11, Konturpunktbildungseinheit 12, Mittelpunktbildungseinheit 13 und Konturlinienbildungseinheit 14 wie die erste Ausführungsform. Die Bildverarbeitungseinrichtung 22 umfasst eine zweite Mittellinienbildungseinheit 23. Die zweite Mittellinienbildungseinheit 23 ist so eingerichtet, die Mittellinie Q auf Grundlage einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten e in dem Schweißraupenbereich E, die mittels der Schweißraupenerkennungseinheit 9 und der Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 gewonnen wurden, zu bilden (siehe 8). Die Mittellinienbildungseinheit 23 führt auf Grundlage einer angepassten Kurve eine Berechnung für die Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten e aus, und die angepasste Kurve wird als die Mittellinie Q gebildet. Beispielsweise kann die angepasste Kurve eine logarithmisch angepasste Kurve, eine polynomisch angepasste Kurve, eine potenziert angepasste Kurve, eine exponentiell angepasste Kurve, eine Kurve mit gleitendem Mittelwert oder ähnliches sein. Die Bildverarbeitungseinrichtung 22 hat eine Krummformerkennungseinheit 24. Die Krummformerkennungseinheit 24 ist so eingerichtet, die gekrümmte Form einer Schweißraupe m auf Grundlage der Mittellinie Q zu erkennen (siehe 8). Die Bildverarbeitungseinrichtung 22 hat eine Bezugslinienanpassungseinheit 25. Die Bezugslinienanpassungseinheit 25 ist eingerichtet, zu verhindern, dass die Bezugslinien L einen Abschnitt parallel zu der gekrümmten Form der Mittellinie Q haben, wie in 9 gezeigt ist. Genauer ist die Bezugslinienanpassungseinheit 25 derart eingerichtet, einen Kreuzungswinkel z der Bezugslinien L zu ändern, wobei der Winkel im Anfangszustand ein rechter Winkel ist. Wie erneut in 7 zu sehen ist, umfasst die Bildverarbeitungseinrichtung 22 eine Konturpunktermittlungseinheit 26. In einem Fall, in dem die Mittellinie Q gekrümmt ist und mehr als zwei Konturpunkte auf derselben Bezugslinie L gebildet sind, ist die Konturpunktermittlungseinheit 26 derart eingerichtet, zwei Konturpunkte p auf der gleichen Bezugslinie L zu ermitteln, die einander gegenüberliegen und einen Abstand aufweisen, der die Schweißraupe m überbrückt, und einen unnötigen Konturpunkt p' zu entfernen, aber nicht solche Konturpunkte p (siehe 10). Ein Schweißdefektermittlungsverfahren, das ein Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der zweiten Ausführungsform verwendet, wird mit Bezug auf 11 beschrieben.
Wie in der ersten Ausführungsform, wird ein Bild einer Restthermolumineszenz, die während des Laserschweißens erzeugt wird, aufgenommen (S21). Die Schweißraupenerkennungseinheit 9 erkennt einen Schweißraupenbereichskandidaten in dem aufgenommenen Bild. In einem Fall, in dem mehrere Schweißraupenbereichskandidaten erkannt werden, ermittelt die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 den Schweißraupenbereich E, der mit der tatsächlichen Schweißraupe m korrespondiert. Die zweite Mittellinienbildungseinheit 23 führt auf Grundlage einer Anpassungskurve für die Schweißraupenbereichspunkte e in dem Schweißraupenbereich E eine Berechnung durch und bildet die Mittellinie Q (S22) aus der angepassten Kurve. Die Krummformerkennungseinheit 24 erkennt die gekrümmte Form der Schweißraupe m auf Grundlage der Mittelinie Q (S23). Die Bezugslinienlegeeinheit 11 legt die Vielzahl von Bezugslinien L in einer Gitterform (S24). Die Bezugslinienanpassungseinheit 25 ändert den Kreuzungswinkel z der Bezugslinien L, der im Ausgangszustand ein rechter Winkel gewesen ist, in der Art, dass verhindert wird, dass die Bezugslinien L einen Abschnitt parallel zur Mittellinie Q aufweisen (S25). Die Konturpunktbildungseinheit 12 bildet die Konturpunkte p der Schweißraupe m auf der Bezugslinie L (S26). In einem Fall, in dem die Mittellinie Q gekrümmt ist und mehr als zwei Konturpunkte p auf der gleiche Bezugslinie L gebildet sind, ermittelt die Konturpunktermittlungseinheit 26 zwei Konturpunkte p, die sich auf der gleichen Referenzlinie L gegenüberliegen und einen Abstand aufweisen, der die Schweißraupe m überbrückt (S27). Die Mittelpunktbildungseinheit 13 bildet den Mittelpunkt Q zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf derselben Bezugslinie L gebildet worden sind und von der Konturpunktermittlungseinheit 26 ermittelt worden sind (S28). Die Konturlinienbildungseinheit 14 bildet die Konturlinie P auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten p (S29). Wie in der ersten Ausführungsform wird auf Grundlage der Mittelpunkte q der Konturlinie P und der Mittellinie Q, die mittels der Bildverarbeitungseinrichtung 22 gewonnen worden sind, bestimmt, ob ein Defekt an der Schweißraupe m vorhanden ist (S30).
Wie oben beschrieben worden ist, werden entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte zusätzlich zu den gleichen Effekten, die in der ersten Ausführungsform erreicht werden, erreicht. Entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermittelt die Konturpunktermittlungseinheit 26 in einem Fall, in welchem die Mittellinie Q gekrümmt ist und mehr als zwei Konturpunkte p auf der gleichen Bezugslinie L gebildet sind, zwei Konturpunkte p auf der gleichen Bezugslinie L, die einander gegenüberliegen und einen Abstand aufweisen, der die Schweißraupe m überbrückt. Somit können die Konturlinie P und die Mittellinie Q, die mit der Form der Schweißraupe m korrespondieren, sogar in einem Fall, in dem mehr als zwei Konturpunkte p auf der gleichen Bezugslinie L gebildet werden, exakt erkannt und gebildet werden.
Entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert die Bezugslinienanpassungseinheit 25, dass die Bezugslinien L einen Abschnitt parallel zur gekrümmten Form der Mittellinie Q aufweisen. Daher ist es möglich, während der Verarbeitung eines Bildes der gekrümmten Schweißraupe m das Bilden von zwei Konturpunkten p entlang der gekrümmten Kontur der Schweißraupe m auf der gleichen Bezugslinie L zu verhindern. Anders ausgedrückt ist die Kombination von zwei Konturpunkten p auf der gleichen Bezugslinie L auf jene Fälle beschränkt, bei denen zwei Konturpunkte p die Schweißraupe m in ihrer Breitenrichtung überbrücken. Auf Grundlage zweier solcher Konturpunkte p wird der Mittelpunkt q exakt gebildet. Somit kann die Bildverarbeitungslast weiter verringert werden und die Konturlinie P und die Mittellinie Q können exakter gebildet werden.
Dritte Ausführungsform
Es folgt eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Bildverarbeitungsvorrichtung und Bildverarbeitungsverfahren. Grundsätzliche Bestandteile der Bildverarbeitungsvorrichtung und des Bildverarbeitungsverfahrens der dritten Ausführungsform sind genauso eingerichtet wie die der Bildverarbeitungsvorrichtung und des Bildverarbeitungsverfahrens der ersten Ausführungsform. Beschreibungen der gleichen Elemente wie die in der ersten Ausführungsform werden unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen und Bezeichnungen wie denen in der ersten Ausführungsform vorgenommen. Im Folgenden werden Einrichtungen, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
Ein Ermittlungssystem 31 wird unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben. Wie in 12 zu sehen ist, umfasst das Ermittlungssystem 31 die gleiche Bilderfassungseinrichtung 2 und Schweißraupenformermittlungseinrichtung 4 wie die, die in der ersten Ausführungsform vorhanden sind. Das Ermittlungssystem 31 hat eine Bildverarbeitungseinrichtung 32. Die Bildverarbeitungseinrichtung 32 ist derart eingerichtet, die Form einer Schweißraupe m, welche an einem geschweißten Abschnitt gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnittes, das durch die Bilderfassungseinrichtung 2 aufgenommen worden ist, zu erkennen.
Wie in 12 gezeigt ist, umfasst die Bildverarbeitungseinrichtung 32 die gleiche Schweißraupenerkennungseinheit 9, Schweißraupenbeurteilungseinheit 10, Bezugslinienlegeeinheit 11, Konturpunktbildungseinheit 12, Mittelpunktbildungseinheit 13, Konturlinienbildungseinheit 14 und Mittellinienbildungseinheit 15, wie sie in der ersten Ausführungsform vorhanden sind. Die Bildverarbeitungseinrichtung 32 hat eine Konturpunktauswahleinheit 33. Die Konturpunktauswahleinheit 33 ist so eingerichtet, dass sie eine Segmentlänge K zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf der gleichen Bezugslinie L gebildet sind, berechnen kann. Außerdem ist die Konturpunktauswahleinheit 33 so eingerichtet, dass sie die Verteilung von Häufigkeiten N der Segmentlängen K berechnen kann, wie in 13 gezeigt ist. Zusätzlich ist die Konturpunktauswahleinheit 33 so eingerichtet, dass sie die Breite der Schweißraupe m auf Grundlage der Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten e in dem Schweißraupenbereich E, die durch die Schweißraupenerkennungseinheit 9 und die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 ermittelt worden sind, berechnen kann. Die Konturpunktauswahleinheit 33 ist so eingerichtet, dass sie zwischen einem langen Segment im Verhältnis zu einem höchsten Segmentwert k1, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe m definiert ist, und einem kurzen Segment im Verhältnis zu einem niedrigsten Segmentwerk k2, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe m definiert wird, unterscheidet, wobei sie Konturpunkte p an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte p an beiden Enden des kurzen Segments entfernt. In diesem Fall ist die Breite der Schweißraupe m bevorzugt eine repräsentative Breite, die auf Grundlage des Schweißraupenbereichs E und/oder einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten e in dem Schweißraupenbereich E berechnet wird und basierend auf einem Aspektverhältnis, das berechnet wird anhand des Schweißraupenbereichs E und/oder der Schweißraupenbereichspunkte e. Es ist bevorzugt, dass der höchste Segmentwert k1 der zweifachen Breite der Schweißraupe m entspricht, und dass der niedrigste Segmentwert k2 der halben Breite der Schweißraupe entspricht.
Ein Schweißdefektermittlungsverfahren, das ein Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der dritten Ausführungsform verwendet, wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.
Wie in der ersten Ausführungsform wird ein Bild einer Restthermolumineszenz, die während des Laserschweißens erzeugt wird, aufgenommen (S31). Die Schweißraupenerkennungseinheit 9 erkennt einen Schweißraupenbereichskandidaten in dem aufgezeichneten Bild. In einem Fall, in dem mehrere Schweißraupenbereichskandidaten erkannt werden, ermittelt die Schweißraupenbeurteilungseinheit 10 den Schweißraupenbereich E, der der tatsächlichen Schweißraupe m entspricht. Die Bezugslinienlegeeinheit 11 legt die Vielzahl von Bezugslinien L in einer Gitterform auf die Form der Schweißraupe m auf einem geschweißten Abschnitt in der Art, so dass sie dem Bild, das von der Bildverarbeitungseinheit 8 aufgenommen worden ist (S32), entsprechen. Die Konturpunktbildungseinheit 12 bildet die Konturpunkte p der Schweißraupe m auf den Bezugslinien L (S33). Die Konturpunktauswahleinheit 33 berechnet die Segmentlänge K zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf der gleichen Bezugslinie L angeordnet sind; berechnet die Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen K; berechnet die Breite der Schweißraupe m auf Grundlage der Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten e; unterscheidet, in der Häufigkeitsverteilung zwischen dem langen Segment im Verhältnis gesehen zu einem oberen Grenzwert k1, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe m definiert ist, und dem kurzen Segment im Verhältnis gesehen zu einem niedrigen Grenzwert k2, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe m definiert ist; und eliminiert Konturpunkte an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte an beiden Enden des kurzen Segments (S34). Die Mittelpunktbildungseinheit 13 bildet die Mittelpunkte q zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf der gleichen Bezugslinie L gebildet sind (S35). Die Konturlinienbildungseinheit 14 bildet die Konturlinie P auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten p (S36). Die erste Mittellinienbildungseinheit 15 bildet die Mittellinie Q auf Grundlage der Vielzahl von Mittelpunkten q (S37). Wie in der ersten Ausführungsform wird auf Grundlage der Mittelpunkte q, der Konturlinie P und der Mittellinie Q, die mittels der Bildverarbeitungseinrichtung 32 gewonnen wurden, beurteilt, ob ein Defekt an der Schweißraupe m vorhanden ist (S38).
Wie oben beschrieben wird, werden entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung folgende Effekte zusätzlich zu den Effekten der ersten Ausführungsform erreicht. Entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet die Konturpunktbildungseinheit 33 die Segmentlänge K zwischen jeweils zwei der Konturpunkte p, die auf der gleichen Bezugslinie L angeordnet sind; berechnet die Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen K; berechnet die Breite der Schweißraupe m; unterscheidet in der Häufigkeitsverteilung zwischen dem langen Segment, bezogen auf den höchsten Segmentwert k1, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe m definiert ist und dem kurzen Segment, bezogen auf den niedrigsten Segmentwert k2, der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe m definiert ist; und entfernt Konturpunkte an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte an beiden Enden des kurzen Segments. Zusätzlich wird beispielsweise der höchste Segmentwert k1 zweimal so groß gewählt wie die Breite der Schweißraupe m und der niedrigste Segmentwert k2 ist entsprechend der halben Breite der Schweißraupe m gewählt. Auf diese Weise können unnötige Konturpunkte zum Bilden der Konturlinie P entfernt werden, wie beispielsweise solche Konturpunkte, die auf Grundlage eines anderen Elementes als der Kontur der Schweißraupe m gebildet worden sind, und die Konturlinie P kann mit einer geringeren Anzahl von exakten Konturpunkten p gebildet werden. Somit kann die Bildverarbeitungslast weiter reduziert werden und die Form einer Schweißraupe m kann genauer gebildet werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden bis hierhin beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und eine Vielzahl von Modifikationen und Veränderungen können auf Grundlage der technischen Ideen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Als ein erstes Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Bildverarbeitungseinrichtung 22 beispielsweise entsprechend der zweiten Ausführungsform mit einer Konturpunktauswahleinheit 33 der dritten Ausführungsform ausgestattet sein. Somit können die gleichen Effekte wie die der dritten Ausführungsform erreicht werden.
Als ein zweites Modifikationsbeispiel der Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung kann in den ersten bis dritten Ausführungsformen die Vielzahl von Bezugslinien L so gesetzt werden, dass sie einander an einem Punkt in dem Schweißraupenbereich E kreuzen und sich von diesem Kreuzungspunkt aus radial erstrecken. Dadurch können die gleichen Effekte hervorgerufen werden, wie sie in der ersten und dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht werden.

Claims

Bildverarbeitungsvorrichtung (22) zum Erkennen einer Form einer Schweißraupe (m), die an einem geschweißten Abschnitt durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung (22) umfasst: eine Bezugslinienlegeeinheit (11) zum Legen einer Vielzahl von Bezugslinien (L) derart, dass diese dem Bild des geschweißten Abschnitts, das erfasst und aufgenommen wird, während eine Restthermolumineszenz an dem geschweißten Abschnitt während des Laserschweißens erzeugt wird, entsprechen; eine Konturpunktbildungseinheit (12) zum Bilden von Konturpunkten (p) an Stellen, an denen die Bezugslinien (L) eine Grenze zwischen einem Bereich, in welchem eine Luminanz (H) einer Restthermolumineszenz in dem aufgenommenen Bild höher ist als ein Luminanzschwellenwert (h), und einem Bereich, in welchem eine Luminanz (H) der Restthermolumineszenz niedriger ist als der Luminanzschwellenwert (h), kreuzen, wobei der Luminanzschwellenwert (h) derart eingestellt ist, eine Konturlinie (P) der Schweißraupe (m) zu kennzeichnen; eine Mittelpunktbildungseinheit (13) zum Bilden eines Mittelpunktes (q) zwischen jeweils zwei der Konturpunkte (p) auf derselben Bezugslinie (L); eine Konturlinienbildungseinheit (14) zum Bilden der Konturlinie (P) auf Grundlage der Vielzahl von Konturpunkten (p); eine Mittellinienbildungseinheit (23) zum Bilden einer Mittellinie (Q) der Form einer Schweißraupe (m) auf Grundlage einer angepassten Kurve für eine Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten (e) dergestalt, dass sie dem Bild entsprechen, das hierzu aufgenommen wird, bevor die Bezugslinien (L) gelegt werden, wobei die Vielzahl der Schweißraupenbereichspunkte (e) den Luminanzschwellenwert (h) übertrifft; und eine Konturpunktermittlungseinheit (26) zum Erkennen einer Krümmung der Mittellinie (Q) bevor die Konturlinie (P) gebildet wird, und, falls mehr als zwei der Konturpunkte (p) auf derselben Bezugslinie (L) gebildet werden, zum Ermitteln zweier Konturpunkte (p), die einander auf derselben Bezugslinie (L) mit einem Abstand dazwischen, der sich über die Schweißraupe (m) erstreckt, gegenüberliegen, um die Mittelpunkte (q) zu bilden; wobei die beiden Konturpunkte (p), die auf diese Art bestimmt werden, verwendet werden, um die Mittelpunkte (q) und die Konturlinie (P) zu bilden.
Bildverarbeitungsvorrichtung (22) nach Anspruch 1, die weiterhin umfasst: Eine Bezugslinienanpassungseinheit (25) zum Anpassen der Bezugslinie (L) in der Weise, dadurch zu verhindern, dass die Bezugslinien (L) einen Abschnitt parallel zu einer gekrümmten Form der Mittellinie (Q) aufweisen.
Bildverarbeitungsvorrichtung (22) nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin umfasst: eine Konturpunktauswahleinheit (33), die derart eingerichtet ist, dass, bevor die Mittelpunkte (q) und die Konturlinie (P) gebildet werden, eine Segmentlänge (K) zwischen jeweils zwei der Konturpunkte (p) auf derselben Bezugslinie (L) berechnet wird, eine Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen (K) berechnet wird, eine Breite der Schweißraupe (m) auf Grundlage einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten (e), die den Luminanzschwellenwert (h) übertreffen, berechnet wird, ein langes Segment, bezogen auf einen höchsten Segmentwert (k1), der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe (m) definiert ist, und ein kurzes Segment, bezogen auf einen niedrigsten Segmentwert (k2), der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe (m) definiert ist, unter Verwendung der Häufigkeitsverteilung unterschieden werden, und Konturpunkte (p) an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte (p) an beiden Enden des kurzen Segments entfernt werden.
Bildverarbeitungsvorrichtung (22) nach Anspruch 3, bei der der höchste Segmentwert (k1) zum Unterscheiden des langen Segments der doppelten Breite der Schweißraupe (m) entspricht, und der niedrigste Segmentwert (k2) zum Unterscheiden des kurzen Segments der halben Breite der Schweißraupe (m) entspricht.
Bildverarbeitungsverfahren zum Erkennen einer Form einer Schweißraupe, die an einem geschweißten Abschnitt durch Laserschweißen gebildet ist, auf Grundlage eines Bildes des geschweißten Abschnitts, wobei das Bildverarbeitungsverfahren folgende Schritte umfasst: Bilden einer Mittellinie (Q) der Form der Schweißraupe (m) auf Grundlage einer angepassten Kurve hinsichtlich einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten (e) derart, dass sie dem zu diesem Zweck aufgenommenen Bild entspricht, wobei die Vielzahl der Schweißraupenbereichspunkte (e) den Luminanzschwellenwert (h) übertrifft (S22); Legen einer Vielzahl von Bezugslinien (L) in der Art, dass sie dem Bild des geschweißten Abschnitts, welches erfasst und aufgenommen wird, während eine Restthermolumineszenz während Laserschweißen an dem verschweißten Bereich erzeugt wird, entsprechen (S24); Bilden von Konturpunkten (p) an Stellen, an denen die Bezugslinien (L) eine Grenze zwischen einem Bereich in welchem eine Luminanz (H) einer Restthermolumineszenz in dem aufgezeichneten Bild höher ist als ein Luminanzschwellenwert (h), und einem Bereich, in dem eine Luminanz (H) einer Restthermolumineszenz niedriger ist als der Luminanzschwellenwert (h), kreuzen, wobei der Luminanzschwellenwert (h) so festgelegt ist, dass damit eine Konturlinie (P) einer Schweißraupe (m) gekennzeichnet ist (S26); Erkennen einer Krümmung der Mittellinie (Q), und in einem Fall, in welchem mehr als zwei der Konturpunkte (p) auf derselben Bezugslinie (L) gebildet sind, Bestimmen zweier Konturpunkte (p), die einander mit einem Abstand dazwischen gegenüberliegen, der sich über die Schweißraupe (m) erstreckt, um Mittelpunkte zu bilden (S27); Bilden eines Mittelpunktes (q) zwischen jeweils zwei der somit bestimmten Konturpunkte (p) auf derselben Bezugslinie (L) (S28); und Bilden der Konturlinie (P) auf Grundlage der Vielzahl von so bestimmten Paaren von Konturpunkten (p) (S29).
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 5, das zudem den Schritt umfasst: Anpassen der Bezugslinien (L) in der Weise, dadurch zu verhindern, dass die Bezugslinien (L) einen Abschnitt parallel zu einer gekrümmten Form der Mittellinie (Q) aufweisen (S25).
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, das zudem den Schritt umfasst: Vor dem Schritt (S28), die Mittelpunkte (q) zu legen und dem Schritt (S29) des Bildens der Konturlinie (P), eine Segmentlänge (K) zwischen jeweils zwei der Konturpunkte (p) auf derselben Bezugslinie (L) zu berechnen, eine Häufigkeitsverteilung der Segmentlängen (K) zu berechnen, eine Breite der Schweißraupe (m) auf Grundlage einer Vielzahl von Schweißraupenbereichspunkten (e) zu berechnen, die den Luminanzschwellenwert (h) übertreffen, zwischen einem langen Segment, bezogen auf einen höchsten Segmentwert (k1), der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe (m) definiert ist, und einem kurzen Segment, bezogen auf einen niedrigsten Segmentwert (k2), der auf Grundlage der Breite der Schweißraupe (m) definiert ist, unter Verwendung der Häufigkeitsverteilung zu unterscheiden, und Konturpunkte (p) an beiden Enden des langen Segments und Konturpunkte an beiden Enden des kurzen Segments zu entfernen (S34).
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der höchste Segmentwert (k1) zum Unterscheiden des langen Segments der doppelten Breite der Schweißraupe (m) entspricht, und der niedrigste Segmentwert (k2) zum Unterscheiden des kurzen Segments der halben Breite der Schweißraupe (m) entspricht.