JP2007192721A - ビード形状検出方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶接鋼管の溶接部に線状光又は走査した点状光を照射し、溶接部表面に照射された線状光又は点状光の像を撮像して、光学的手段により溶接鋼管の断面プロフィールを検出するビード形状検出方法において、断面プロフィールからピーク探索により仮のビード頂点の座標を算出した後、ビード頂点を含む一定の幅の範囲を第1の関数で近似し、仮のビード頂点を基準に一定の距離だけ離れた位置を開始点として外側の一定の幅を第2の関数で近似し、第1の関数と第2の関数の交点をビードの止端点として算出した後、ビード形状を算出する。
【選択図】図3
Description
本発明によるビード形状検出装置は、被検査体の溶接部を横断するように、該溶接部に線状光を照射又は点状光を照射して走査して、前記被検査体の表面の光線軌跡に基づいて光学的手法に前記被検査体の断面プロフィールを検出するビード形状検出装置であって、前記断面プロフィールからピーク探索により仮のビード頂点の座標を算出する手段と、前記仮のビード頂点を含む第1の所定の幅の範囲において、前記断面プロフィールを予め定めた第1の関数で近似する手段と、前記仮のビード頂点を基準に所定の距離だけ離れた位置を開始点として外側の第2の所定の幅において、前記断面プロフィールを予め定めた第2の関数で近似する手段と、前記第1の関数と前記第2の関数の交点をビードの止端点として算出する手段と、前記止端点の座標並びに前記第1の関数及び前記第2の関数に基づいて、ビード形状を算出する手段とを備えた点に特徴を有する。
図1は、本発明にかかるビード形状検出装置の第1の実施の形態の構成を、溶接鋼管を例に示す概略図である。1は測定対象の溶接鋼管(一部のみを図示する)である。また、2はレーザ光源等の投光手段、5はカメラ等の撮像手段、6は信号処理制御装置であり、溶接鋼管1の内側に投光手段2と撮像手段5を入れて内面のビード10の形状を検出する場合の様子を示している。信号処理制御装置は、本発明でいう各手段として機能する。
第1の近似関数として円弧を、第2の近似関数として直線を用いた場合について実際の近似結果も含め具体的に説明する。止端点の座標は下式(11)のように(x,y)に関して円弧と直線の式を連立させて解けばよいため、結果的に2次方程式の解として簡単に求めることができる。
2:線状レーザ光源あるいは走査式点状レーザ光源
3:光切断像
4:線状レーザビームあるいは走査式点状ビームの軌跡
5:カメラ
5':レーザ距離計
6:信号処理制御装置
Claims (14)
- 被検査体の溶接部を横断するように、該溶接部に線状光を照射又は点状光を照射して走査して、前記被検査体の表面の光線軌跡に基づいて光学的手法により前記被検査体の断面プロフィールを検出するビード形状検出方法であって、
前記断面プロフィールからピーク探索により仮のビード頂点の座標を算出するステップと、
前記仮のビード頂点を含む第1の所定の幅の範囲において、前記断面プロフィールを予め定めた第1の関数で近似するステップと、
前記仮のビード頂点を基準に所定の距離だけ離れた位置を開始点として外側の第2の所定の幅において、前記断面プロフィールを予め定めた第2の関数で近似するステップと、
前記第1の関数と前記第2の関数の交点をビードの止端点として算出するステップと、
前記止端点の座標並びに前記第1の関数及び前記第2の関数に基づいて、ビード形状を算出するステップとを有することを特徴とするビード形状検出方法。 - 前記光学的手法は光切断法であることを特徴とする請求項1に記載のビード形状検出方法。
- 前記光学的手法は三角測量法であることを特徴とする請求項1に記載のビード形状検出方法。
- 前記ビード形状はビード幅、ビード高さ、止端角、ピーキング、オフセットを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。
- 前記第1の関数と前記第2の関数の交点として算出されたビードの両側の止端点の座標から、止端点間の距離をビード幅として算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。
- 前記第1の関数と前記第2の関数の交点として算出されたビードの両側の止端点間を結ぶ直線から、仮のビード頂点を含むビード部分を近似する前記第1の関数上の点までの距離の最大値を、ビード高さとして算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。
- 前記第1の関数と前記第2の関数の交点として算出された止端点における、前記第1の関数と前記第2の関数の微分により第1の接線と第2の接線の傾き角を求め、該傾き角に基づいて止端角を算出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。
- 前記第1の関数と前記第2の関数の交点として算出された止端点を中心にビードの両側水平方向に等距離にある断面プロフィール上の2点の中点を求め、中点から止端点までの距離に基づいて所定の近似的なピーキングを算出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。
- 前記第1の関数と前記第2の関数の交点として算出されたビードの両側の止端点間を結ぶ直線から、仮のビード頂点を含むビード部分を近似する前記第1の関数上の点までの距離の最大値を与える点を真のビード頂点として求め、真のビード頂点における前記第1の関数の法線上で、ビード頂点を中心にして水平方向左側の止端点における前記第2の関数の接線との交点、及びビード頂点を中心にして水平方向右側の止端点における前記第2の関数の接線との交点を求め、2交点間の距離をオフセットして算出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。
- 前記真のビード頂点あるいは前記仮のビード頂点付近の幅方向位置を通る垂線と、ビード頂点を中心にして水平方向左側の止端点における前記第2の関数の接線との交点、及びビード頂点を中心にして水平方向右側の止端点における前記第2の関数の接線との交点を求め、2交点間の距離を所定の近似的なオフセットして算出することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。
- 前記被検査体が溶接鋼管であり、
前記第1の関数として円弧を、前記第2の関数として直線又は放物線を用いてビード形状を算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。 - 前記被検査体が溶接鋼管であり、
溶接鋼管の断面プロフィールを最小二乗法により円弧に近似させて曲率中心と曲率半径を求め、曲率半径から鋼管の曲率中心と鋼管断面の各点を結ぶ距離を差し引いた値が最大になる点をピーク探索して仮のビード頂点を算出することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のビード形状検出方法。 - 被検査体の溶接部を横断するように、該溶接部に線状光を照射又は点状光を照射して走査して、前記被検査体の表面の光線軌跡に基づいて光学的手法に前記被検査体の断面プロフィールを検出するビード形状検出装置であって、
前記断面プロフィールからピーク探索により仮のビード頂点の座標を算出する手段と、
前記仮のビード頂点を含む第1の所定の幅の範囲において、前記断面プロフィールを予め定めた第1の関数で近似する手段と、
前記仮のビード頂点を基準に所定の距離だけ離れた位置を開始点として外側の第2の所定の幅において、前記断面プロフィールを予め定めた第2の関数で近似する手段と、
前記第1の関数と前記第2の関数の交点をビードの止端点として算出する手段と、
前記止端点の座標並びに前記第1の関数及び前記第2の関数に基づいて、ビード形状を算出する手段とを備えたことを特徴とするビード形状検出装置。 - 前記被検査体は溶接鋼管であることを特徴とする請求項13に記載のビード形状検出装置。
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