JP2017217662A - Diagnostic system - Google Patents

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ミンソク 朴
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diagnostic system capable of diagnosing surely a weld state of a welding object member by reducing deficiency of a photographing field caused by arc light, without enlarging a welding torch part.SOLUTION: A diagnostic system has: a front light receiver for acquiring light from the front of a moving welding torch; a rear light receiver for acquiring light from the rear of the welding torch; an image generation part for generating an image from light acquired by the front light receiver and light acquired by the rear light receiver; and a diagnosis part for diagnosing a weld state of a weld object member from the image generated by the image generation part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、溶接状態を診断する診断装置に関する。   The present invention relates to a diagnostic apparatus for diagnosing a welding state.

アーク溶接はアーク放電現象を利用して二つの金属部材を溶接する技術であり、多くの産業分野で用いられている。アーク溶接には、溶接電流や溶接電圧、シールドガスの流量、放電電極の形状、金属部材と電極間の距離等の多くのパラメータがある。健全な溶接部を形成するためには、これらパラメータを金属部材の材質や形状に合わせて調整する必要がある。   Arc welding is a technique for welding two metal members using an arc discharge phenomenon, and is used in many industrial fields. In arc welding, there are many parameters such as a welding current and a welding voltage, a flow rate of a shielding gas, a shape of a discharge electrode, and a distance between a metal member and an electrode. In order to form a sound weld, it is necessary to adjust these parameters according to the material and shape of the metal member.

アーク溶接部を撮影して溶接状況を可視化することでこのパラメータ調整を容易にする装置が特許文献1に記載されている。この特許文献1には、「本発明の溶接部位可視化装置は、被溶接部位と溶接トーチ部との間に形成される溶接アーク及び溶接アークで加熱された周辺領域の場景から入射される光を誘導する光誘導手段と、光誘導手段で誘導された溶接アーク光に対し撮影に適する輝度に調節する第1調節部と、光誘導手段で誘導された周辺領域の場景から入射される光に対し撮影に適する輝度に調節する第2調節部とを持つ光調節手段と、光調節手段で調節された光を画像信号として記録する画像信号記録手段と、画像信号記録手段で出力された画像信号を合成処理する画像合成処理手段と、を有しており、複数の光誘導手段と光調節手段により複数の光路が構成されていることを特徴とする。」と記載されている。特許文献1によれば、「溶接アーク光と溶接アークで加熱された周辺領域との場景から入射される光には大きいな輝度差を持っている。これに対し、本発明の溶接部位可視化装置は、異なる光強度調整性能を持つ第1調節部と第2調節部を設けることにより、それぞれの入射光に最適観察条件を設定することができ、同時に溶接アーク及び周辺領域の状況を可視化する」ことができる。また、特許文献1によれば、「光誘導手段が設けられているため、溶接トーチ部の先端部にカメラなどの撮影手段を直接設置することもないので、溶接トーチ部をより小型化することができる」とされる。   Patent Document 1 describes an apparatus that facilitates this parameter adjustment by photographing an arc welded portion and visualizing a welding situation. This Patent Document 1 states that “the welding site visualization device of the present invention is configured to receive light incident from a welding arc formed between a site to be welded and a welding torch part and a scene of a peripheral region heated by the welding arc. A light guiding means for guiding, a first adjusting section for adjusting a brightness suitable for photographing with respect to a welding arc light guided by the light guiding means, and a light incident from a scene of a peripheral area guided by the light guiding means. A light adjusting unit having a second adjusting unit for adjusting to a luminance suitable for photographing, an image signal recording unit for recording light adjusted by the light adjusting unit as an image signal, and an image signal output by the image signal recording unit. Image combining processing means for combining, and a plurality of light guiding means and light adjusting means constitute a plurality of optical paths. ” According to Patent Document 1, “the light incident from the scene of the welding arc light and the peripheral area heated by the welding arc has a large luminance difference. By providing the first adjustment unit and the second adjustment unit with different light intensity adjustment performance, it is possible to set the optimum observation conditions for each incident light, and at the same time visualize the situation of the welding arc and the surrounding area. be able to. According to Patent Document 1, “Because the light guiding means is provided, the photographing torch such as a camera is not directly installed at the tip of the welding torch, so that the welding torch can be further downsized. Is possible. "

特開2007−118055号公報JP 2007-1108055 A

前記特許文献1には、溶接トーチ部を小型にしつつ溶接アーク及び周辺領域の状況を可視化する溶接加工装置が記載されている。しかし、特許文献1記載の溶接加工装置は、溶接アーク及び周辺領域の状況を可視化するのに止まり、可視化で得られた画像を利用してアーク溶接部の健全性を向上させる技術については記載されていない。   Patent Document 1 describes a welding processing apparatus that visualizes the state of a welding arc and a peripheral region while reducing the size of a welding torch part. However, the welding processing apparatus described in Patent Document 1 is limited to visualizing the state of the welding arc and the surrounding area, and describes a technique for improving the soundness of the arc welded portion using an image obtained by visualization. Not.

また、特許文献1に記載された溶接加工装置は、ワイヤ(溶接電極)近傍に配置された第1光路を溶接アーク光から入射される光の撮影に最適化するため、ワイヤ近傍の周辺領域、例えばワイヤの下に形成される溶融池の撮影には課題が残る。特に、アーク光から第1光路の反対側にある溶融池および溶接部材の撮影は、調節部が強い溶接アーク光の撮影に最適化されるため困難である。溶融池および溶接部材の一部を欠いた可視化結果では、前述の健全性判定において判定精度を低下させる可能性がある。   In addition, the welding processing apparatus described in Patent Document 1 optimizes the first optical path disposed in the vicinity of the wire (welding electrode) for imaging of light incident from the welding arc light. For example, a problem remains in photographing a molten pool formed under a wire. In particular, it is difficult to photograph the molten pool and the welding member on the opposite side of the first optical path from the arc light because the adjustment unit is optimized for photographing the welding arc light having a strong intensity. In the visualization result lacking a part of the molten pool and the welded member, there is a possibility that the determination accuracy is lowered in the above-described soundness determination.

更に、特許文献1記載の溶接加工装置は、ワイヤ近傍および溶接トーチ後方を撮影するため、アーク光と溶融池の状態を捉えることはできるにしても、溶接進行方向前方にある溶接前の金属部材の状態を撮影することには課題を残す。特に、溶接によって接合される金属部材間の隙間(以下、ギャップ)の状態はアーク溶接部の健全性に大きい影響を及ぼすが、溶接トーチの側面に光路を配置する特許文献1記載の溶接加工装置では溶接進行方向に沿って細長い形状を取るギャップ状態を撮影することが困難である。溶接進行方向前方にある溶接前の金属部材の状態を欠いた可視化結果では、前述の健全性判定において判定精度を低下させる可能性がある。   Furthermore, since the welding processing apparatus described in Patent Document 1 captures the vicinity of the wire and the back of the welding torch, the metal member before welding in front of the welding direction can be captured even though the arc light and the state of the molten pool can be captured. There is still a problem in shooting the state. In particular, the state of a gap (hereinafter referred to as a gap) between metal members joined by welding has a great influence on the soundness of an arc welded portion, but a welding processing apparatus described in Patent Document 1 in which an optical path is arranged on the side surface of a welding torch. Therefore, it is difficult to photograph a gap state taking a long and narrow shape along the welding progress direction. In the visualization result lacking the state of the metal member before welding in front of the welding progress direction, there is a possibility that the determination accuracy is lowered in the above-described soundness determination.

本発明の目的は、溶接トーチ部を大型化することなく、アーク光による撮影視野の欠損を低減し、確実に溶接対象部材の溶接状態を診断する診断装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a diagnostic device that reduces the loss of the field of view due to arc light and reliably diagnoses the welding state of a member to be welded without increasing the size of the welding torch.

上記課題を解決するために、本発明に係る診断装置は、移動する溶接トーチの前方からの光を取得する前方受光部と、前記溶接トーチの後方からの光を取得する後方受光部と、前記前方受光部により取得した光と、前記後方受光部により取得した光から画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成した画像から溶接対象部材の溶接状態を診断する診断部を有する。   In order to solve the above problems, a diagnostic apparatus according to the present invention includes a front light receiving unit that acquires light from the front of a moving welding torch, a rear light receiving unit that acquires light from the rear of the welding torch, and An image generation unit that generates an image from the light acquired by the front light receiving unit, the light acquired by the rear light reception unit, and a diagnosis unit that diagnoses the welding state of the welding target member from the image generated by the image generation unit.

本発明によれば、溶接トーチ部を大型化することなく、アーク光による撮影視野の欠損を低減し、確実に溶接対象部材の溶接状態を診断する診断装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a diagnostic device that can reduce the loss of a field of view due to arc light and reliably diagnose the welding state of a member to be welded without increasing the size of the welding torch.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかになる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

実施例1に係る診断装置の構成図1 is a configuration diagram of a diagnostic apparatus according to a first embodiment. 実施例1に係る受光部と、光回路と、光回路合成器の作用を示す概略図Schematic which shows the effect | action of the light-receiving part based on Example 1, an optical circuit, and an optical circuit combiner. 画像検出部の上に結ばれる像の一例を示す模式図Schematic diagram showing an example of an image formed on the image detection unit 撮影装置でアーク溶接をその場で撮影した画像の例An example of an image of arc welding taken on the spot with a photographing device 実施例1における画像診断装置、参照データ保存装置および診断結果保存装置の構成を示す構成図1 is a configuration diagram illustrating configurations of an image diagnostic apparatus, a reference data storage apparatus, and a diagnostic result storage apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施例1における撮影装置と、画像診断装置と、参照データ保存装置と、診断結果保存装置の動作を示す処理図FIG. 6 is a process diagram illustrating operations of the imaging device, the image diagnostic device, the reference data storage device, and the diagnostic result storage device in the first embodiment. 実施例1で参照データ保存装置に保存されたデータの構造を示す図The figure which shows the structure of the data preserve | saved at the reference data preservation | save apparatus in Example 1. 実施例1で前方画像診断部から制御部に出力される健全性指標の例を示すグラフThe graph which shows the example of the soundness parameter | index output to a control part from a front image diagnostic part in Example 1. 実施例1で後方画像診断部から制御部に出力される健全性指標の例を示すグラフThe graph which shows the example of the soundness parameter | index output to a control part from a back image diagnostic part in Example 1. 実施例2に係るアーク溶接部の溶接その場画像診断装置の構成を溶接部と共に示す構成図The block diagram which shows the structure of the welding spot image diagnostic apparatus of the arc welding part which concerns on Example 2 with a welding part. 実施例3に係るアーク溶接部の溶接その場画像診断装置の構成を溶接部と共に示す構成図The block diagram which shows the structure of the welding spot image diagnostic apparatus of the arc welding part which concerns on Example 3 with a welding part

以下、実施例を図面を用いて説明する。   Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.

以下、本発明の一実施例を説明する。   An embodiment of the present invention will be described below.

図1は、実施例1に係る診断装置の構成を溶接部と共に示す構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of the diagnostic apparatus according to the first embodiment together with a welded portion.

先ずアーク溶接について説明する。溶接前の金属部材101aと金属部材101bの間にはギャップ102が存在する。アーク溶接では、溶接トーチ201の一端に設けされた電極202と金属部材101aまたは金属部材101bの間に電圧を加えることで、電極202からアーク203を発生させる。金属部材101aと金属部材101bはアーク203によって加熱され、その一部は溶融され液体状態になり溶融池103を形成する。溶接トーチ201の溶接方向204への移動または電圧低下などの原因で溶融池103の温度が低下すると、溶融池103は凝固して溶接ビード104を形成する。   First, arc welding will be described. A gap 102 exists between the metal member 101a and the metal member 101b before welding. In arc welding, an arc 203 is generated from the electrode 202 by applying a voltage between the electrode 202 provided at one end of the welding torch 201 and the metal member 101a or the metal member 101b. The metal member 101 a and the metal member 101 b are heated by the arc 203, and a part of the metal member 101 a and the metal member 101 b is melted to form a molten pool 103. When the temperature of the molten pool 103 decreases due to the movement of the welding torch 201 in the welding direction 204 or a voltage decrease, the molten pool 103 is solidified to form the weld bead 104.

実施例1に係る診断装置は、溶接トーチ201の溶接方向204に沿った前方に前方受光部310を設け、溶接トーチ201の溶接方向204に沿った後方に後方受光部320を設ける。前方受光部310と後方受光部320は、各々、一つまたは複数の光学レンズと鏡を有する。前方受光部310は、溶融池103のうち、電極202より溶接方向204に沿った前方側の溶融池から放出される光と、溶接前の金属部材101aと金属部材101bから放出される光、ギャップ102の一部から放出される光を同時に受光する。また、後方受光部320は、溶融池103のうち、電極202より溶接方向204に沿った後方側の溶融池103から放出される光と溶接ビード104から放出される光を受光する。なお、上記の鏡は、光の進行方向を変えるプリズムまたは光ファイバーまたはその他の光学素子で代替することができる。   The diagnostic device according to the first embodiment includes a front light receiving unit 310 in front of the welding torch 201 along the welding direction 204 and a rear light receiving unit 320 in the rear of the welding torch 201 along the welding direction 204. Each of the front light receiving unit 310 and the rear light receiving unit 320 includes one or a plurality of optical lenses and a mirror. The front light receiving unit 310 includes light emitted from the molten pool 103 on the front side along the welding direction 204 from the electrode 202, light emitted from the metal member 101a and the metal member 101b before welding, and a gap. The light emitted from a part of 102 is received simultaneously. Further, the rear light receiving unit 320 receives light emitted from the molten pool 103 on the rear side of the molten pool 103 along the welding direction 204 from the electrode 202 and light emitted from the weld bead 104. The above mirror can be replaced with a prism, an optical fiber, or other optical element that changes the traveling direction of light.

前方受光部310と後方受光部320で受光される光は、各々、前方光回路410と後方光回路420を経由して、前後光回路合成器500に導かれる。この機能を達成するために、前方光回路410と後方光回路420は、各々、一つまたは複数の光学レンズと鏡を有する。ここの鏡は光の進行方向を変えるプリズムまたは光ファイバーまたはその他の光学素子で代替することができる。これら光学素子を用いて、例えば、ボアースコープまたはファイバースコープまたは潜望鏡として知られる光学系の構成を利用することで、前方光回路410と後方光回路420を実現することができる。なお、図1には、前方光回路410と後方光回路420が、各々、垂直部品と水平部品の2つの部品からなる例を示した。   Light received by the front light receiving unit 310 and the rear light receiving unit 320 is guided to the front / rear optical circuit combiner 500 via the front light circuit 410 and the rear light circuit 420, respectively. To achieve this function, the front light circuit 410 and the back light circuit 420 each have one or more optical lenses and mirrors. The mirror here can be replaced by a prism or optical fiber or other optical element that changes the direction of travel of light. Using these optical elements, for example, the front optical circuit 410 and the rear optical circuit 420 can be realized by utilizing the configuration of an optical system known as a borescope, a fiberscope, or a periscope. FIG. 1 shows an example in which the front optical circuit 410 and the rear optical circuit 420 are each composed of two components, a vertical component and a horizontal component.

前後光回路合成器500は、一つまたは複数の光学レンズと鏡を有し、前方光回路410と後方光回路420から入射する2通りの光を撮影装置600に出力する。撮影装置600は前後光回路合成器500から入射した光を、入射時刻によってフレーム分割された動画像に変換(撮影)し、画像診断装置700へ動画像を出力する。   The front / rear optical circuit synthesizer 500 includes one or a plurality of optical lenses and mirrors, and outputs two types of light incident from the front light circuit 410 and the rear light circuit 420 to the photographing apparatus 600. The imaging apparatus 600 converts (shoots) the light incident from the front and rear optical circuit combiner 500 into a moving image divided into frames according to the incident time, and outputs the moving image to the image diagnostic apparatus 700.

ここで、本発明の撮影装置600は、金属融点以上の温度にある溶融池103から放出された光と共に、相対的に低温のギャップ102および溶接ビード104から放出された光をも画像化するため、可視光を撮影できる撮影装置600を用いる。可視光とは具体的には600〜1400nmの波長を有する光である。また、動画像の撮影または伝送またはその他処理速度の差による不具合を防ぐため、撮影装置600の内部に動画像の一部または全部を一時保持するバッファメモリを設けてもよい。   Here, the imaging apparatus 600 of the present invention images both the light emitted from the molten pool 103 at a temperature equal to or higher than the metal melting point and the light emitted from the relatively low temperature gap 102 and the weld bead 104. An imaging apparatus 600 that can capture visible light is used. Specifically, the visible light is light having a wavelength of 600 to 1400 nm. In addition, in order to prevent problems caused by shooting or transmission of moving images or other processing speed differences, a buffer memory that temporarily holds a part or all of the moving images may be provided in the shooting apparatus 600.

なお、撮像装置600は画像生成部ともいい、溶接前の金属部材101aと金属部材101bの表面の画像、溶接前のギャップ102の画像、溶接後の金属部材101aと金属部材101bの表面の画像などを生成して、これを溶接状態の診断に利用する。   Note that the imaging apparatus 600 is also referred to as an image generation unit, and includes images of the surfaces of the metal members 101a and 101b before welding, an image of the gap 102 before welding, and images of the surfaces of the metal members 101a and 101b after welding. Is used for diagnosis of the welding state.

画像診断装置700は、参照データ保存装置710に保存された参照データに基づき撮影装置600から入力される動画像を分析して、アーク溶接部の健全性を示す一つまたは複数の健全性指標を使用者および診断結果保存装置720へ出力する。画像診断装置700と参照データ保存装置710および診断結果保存装置720の構成と動作は後で図5と図6を用いて説明する。   The image diagnostic apparatus 700 analyzes a moving image input from the imaging apparatus 600 based on the reference data stored in the reference data storage apparatus 710, and determines one or a plurality of soundness indices indicating the soundness of the arc welded portion. The data is output to the user and the diagnostic result storage device 720. The configurations and operations of the image diagnosis apparatus 700, the reference data storage apparatus 710, and the diagnosis result storage apparatus 720 will be described later with reference to FIGS.

図2は本発明の実施例1係る前方受光部310と後方受光部320と、前方光回路410と後方光回路420と、前後光回路合成器500の作用を示す概略図である。溶融池103のうち、電極202よりより溶接方向204に沿った前方側の溶融池103と、ギャップ102から放出される光R1は、前方受光部310に入射する。光R1は前方受光部310内のレンズ311により収束され鏡312の上に結像する。図2では簡単のためレンズ311を1つだけ示したが、適宜複数のレンズを配置することは周知の技術である。光R1は鏡312で方向を変えて前方光回路410に入射して、更に鏡411で方向を変えて前後光回路合成器500に入射する。光R1は、更に鏡511で方向を変えて撮影装置600に入射する。この際、光R1は、レンズ512により収束され、撮影装置600内の画像検出部601の上で像を結ぶ。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operation of the front light receiving unit 310, the rear light receiving unit 320, the front optical circuit 410, the rear optical circuit 420, and the front / rear optical circuit combiner 500 according to the first embodiment of the present invention. In the molten pool 103, the molten pool 103 on the front side from the electrode 202 along the welding direction 204 and the light R <b> 1 emitted from the gap 102 enter the front light receiving unit 310. The light R <b> 1 is converged by the lens 311 in the front light receiving unit 310 and forms an image on the mirror 312. Although only one lens 311 is shown in FIG. 2 for simplicity, it is a well-known technique to appropriately arrange a plurality of lenses. The light R1 changes its direction by the mirror 312 and enters the front optical circuit 410, and further changes the direction by the mirror 411 and enters the front and rear optical circuit combiner 500. The light R1 is further changed in direction by the mirror 511 and is incident on the photographing apparatus 600. At this time, the light R <b> 1 is converged by the lens 512 and forms an image on the image detection unit 601 in the photographing apparatus 600.

電極202よりより溶接方向204に沿った後方側の溶融池103と溶接ビード104から放出される光R2は、後方受光部320に入射され、後方光回路420を経由して前後光回路合成器500に入り、前記R1と共に画像検出部601の上で像を結ぶ。   Light R2 emitted from the molten pool 103 and the weld bead 104 on the rear side along the welding direction 204 from the electrode 202 is incident on the rear light receiving unit 320 and passes through the rear light circuit 420 to generate the front / rear optical circuit combiner 500. And an image is formed on the image detection unit 601 together with R1.

この時、光R1と光R2が画像検出部601の上に鮮明に結像するためには、溶融池103他から放出されて画像検出部601の上に到達するまでの光学的距離がほぼ同一であることが望ましい。従って、光R1と光R2が溶融池103他から放出されて画像検出部601の上に到達するまでに進行する物理的距離が異なる時には、前方受光部310と後方受光部320、または前方光回路410と後方光回路420、または前後光回路合成器500の一つまたは複数個所にあるレンズまたはプリズムまたはその他の光学素子を調節する。図2の装置では、前後光回路合成器500の中に配置したレンズ512とレンズ522を用いて調整する。なお、図2では簡単のためレンズ512とレンズ522を各々1つのレンズとして示したが、適宜複数のレンズを配置して光学的距離を調整することは周知の技術である。   At this time, in order for the light R 1 and the light R 2 to form a clear image on the image detection unit 601, the optical distance until the light R 1 and the light R 2 are emitted from the molten pool 103 and the like and reach the image detection unit 601 is almost the same. It is desirable that Accordingly, when the physical distance traveled until the light R1 and the light R2 are emitted from the molten pool 103 and the like and reach the image detection unit 601 is different, the front light receiving unit 310 and the rear light receiving unit 320, or the front light circuit 410 and the rear light circuit 420 or the front / rear light circuit synthesizer 500 adjust lenses or prisms or other optical elements at one or more locations. In the apparatus of FIG. 2, adjustment is performed using a lens 512 and a lens 522 arranged in the front / rear optical circuit combiner 500. In FIG. 2, the lens 512 and the lens 522 are shown as one lens for simplicity, but it is a well-known technique to adjust the optical distance by appropriately arranging a plurality of lenses.

図3は画像検出部601の上に結ばれる像の一例を示す模式図である。像I1は、前記光R1に由来する前方画像I10と、光R2に由来する後方画像I20からなる。前方画像I10には、ギャップ102の像I102と、溶融池103の前方(front)部分の像I103fが含まれる。一方、後方画像I20には、溶融池103の後方(rear)部分の像I103rと溶接ビード104の像I104が含まれる。この他、I10とI20の何れも、金属部材101aと金属部材101bの像であるI101aとI金属部材101bを含む。さらに、I10とI20の両方が溶接トーチ201の像I201と電極202の像I202の何れかまたは両方を含むことが後述の理由で望ましい。図3の例ではI10とI20がI201とI202の両方を含む。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an image formed on the image detection unit 601. The image I1 includes a front image I10 derived from the light R1 and a rear image I20 derived from the light R2. The front image I10 includes an image I102 of the gap 102 and an image I103f of the front portion of the weld pool 103. On the other hand, the rear image I20 includes an image I103r of the rear portion of the weld pool 103 and an image I104 of the weld bead 104. In addition, both I10 and I20 include I101a and I metal member 101b which are images of the metal member 101a and the metal member 101b. Furthermore, it is desirable for the reason described later that both I10 and I20 include either or both of the image I201 of the welding torch 201 and the image I202 of the electrode 202. In the example of FIG. 3, I10 and I20 include both I201 and I202.

図4に撮影装置600でアーク溶接をその場で撮影した画像の例を示す。図3の模式図と比べて、図4の画像は電極202の像I202を含まない。その他は図3と同じであるため、記号の説明は省略する。   FIG. 4 shows an example of an image obtained by photographing arc welding on the spot with the photographing apparatus 600. Compared to the schematic diagram of FIG. 3, the image of FIG. 4 does not include the image I202 of the electrode 202. The rest of the configuration is the same as that in FIG.

図4において、同じ溶融池103の画像であっても、前方画像I10に写るI103fは後方画像I20に写るI103rより大きい。溶融池の画像よりは明瞭でないが、I10とI20に写る他の物体もI10の方がI20より大きく写っている。この大きさの相違は、所謂ズーム倍率の違いに起因する。具体的には、前方画像I10を形成する光R1と後方画像I20を形成する光R2が溶融池から放出されて画像検出部601に入射するまでの物理的距離と経由するレンズ、鏡、その他の光学素子の差に起因する。従って、画像に写った大きさは、具体的な装置構成によって図4のようにI10がI20より大きくなることも、逆にI20がI10より大きくなることも可能である。   In FIG. 4, even in the same molten pool 103 image, I 103 f shown in the front image I 10 is larger than I 103 r shown in the rear image I 20. Although it is not clearer than the image of the weld pool, other objects shown in I10 and I20 are also shown in I10 larger than I20. This difference in size is caused by a so-called difference in zoom magnification. Specifically, the light, the light R1 that forms the front image I10, and the light R2 that forms the rear image I20 are emitted from the molten pool and incident on the image detection unit 601, and a lens, mirror, This is due to the difference in optical elements. Therefore, the size shown in the image can be larger than I20 as shown in FIG. 4, or conversely, I20 can be larger than I10 depending on the specific device configuration.

I10とI20の間の、所謂、ズーム倍率の違いは、I10とI20を別々に診断に用いる場合は課題を生じない。一方、例えば、溶融池103の溶接方向204に沿った最大寸法を評価する時のように、画像I10とI20を一緒に分析する時にはズーム倍率違いの補正の課題が生ずる。この課題は、上述のI10とI20の両方が溶接トーチ201の像I201と電極202の像I202の何れかまたは両方を含むことで解決される。溶接トーチ201と電極202はその輪郭が図4に示すように明確なため、画像から輪郭を識別して画像上の大きさを評価することが容易である。従って、画像診断装置700がI10とI20に写った溶接トーチの像I201または電極の像I202の大きさを評価し、例えばI10で評価された溶接トーチ画像I201の大きさS201fに対する、I20で評価された溶接トーチ画像I201の大きさS201rの比、S201r/S201fを前方溶融池の像I103fの大きさに乗算すればよい。他にS201f/S201rを後方溶融池の像I103rの大きさに乗算する、または、溶接トーチ201の実際大きさRS201を用いて、RS201/S201fを前方溶融池の像I103fの大きさに乗算してRS201/S201rを後方溶融池の像I103rの大きさに乗算するなど、輪郭を容易に識別可能な溶接トーチ201または電極202の像をI10とI20に共通に含ませて、その大きさを用いてI10とI20との間の所謂ズーム倍率の違いを補正する何れの方法でも良い。   The so-called difference in zoom magnification between I10 and I20 does not cause a problem when I10 and I20 are separately used for diagnosis. On the other hand, for example, when the images I10 and I20 are analyzed together, such as when evaluating the maximum dimension along the welding direction 204 of the weld pool 103, there is a problem of correction of the difference in zoom magnification. This problem is solved by the fact that both I10 and I20 described above include either or both of the image I201 of the welding torch 201 and the image I202 of the electrode 202. Since the outline of the welding torch 201 and the electrode 202 is clear as shown in FIG. 4, it is easy to identify the outline from the image and evaluate the size on the image. Accordingly, the diagnostic imaging apparatus 700 evaluates the size of the welding torch image I201 or the electrode image I202 shown in I10 and I20 and is evaluated at I20 with respect to the size S201f of the welding torch image I201 evaluated at I10, for example. The ratio of the size S201r of the welding torch image I201, S201r / S201f, may be multiplied by the size of the front molten pool image I103f. In addition, S201f / S201r is multiplied by the size of the rear molten pool image I103r, or the actual size RS201 of the welding torch 201 is used to multiply RS201 / S201f by the size of the front molten pool image I103f. The image of the welding torch 201 or the electrode 202 whose outline can be easily identified, such as multiplying the size of the image I103r of the rear molten pool by RS201 / S201r, is included in I10 and I20 in common, and the size is used. Any method for correcting the difference in so-called zoom magnification between I10 and I20 may be used.

図5は実施例1おける画像診断装置700、参照データ保存装置710および診断結果保存装置720の構成を示す構成図である。画像診断装置700は参照データ保存装置710に保存された参照データに基づき、撮影装置600から入力される動画像を分析して、アーク溶接部の健全性を示す一つまたは複数の健全性指標を、使用者および診断結果保存装置720へ出力する装置である。なお、撮影装置600の動作開始と終了はトリガー信号を介して溶接装置200の動作開始および終了と同期される。   FIG. 5 is a configuration diagram illustrating configurations of the image diagnostic apparatus 700, the reference data storage apparatus 710, and the diagnostic result storage apparatus 720 according to the first embodiment. The image diagnostic apparatus 700 analyzes the moving image input from the imaging apparatus 600 based on the reference data stored in the reference data storage apparatus 710 and determines one or a plurality of soundness indices indicating the soundness of the arc welded portion. , A device for outputting to the user and diagnostic result storage device 720. Note that the start and end of the operation of the photographing apparatus 600 are synchronized with the start and end of the operation of the welding apparatus 200 via a trigger signal.

この機能を実現するために、画像診断装置700は、制御部701と、前方画像診断部703と、後方画像診断部704と、主記憶部705と、撮影装置送受信インタフェース706と、データバス707を有する。   In order to realize this function, the image diagnosis apparatus 700 includes a control unit 701, a front image diagnosis unit 703, a rear image diagnosis unit 704, a main storage unit 705, an imaging device transmission / reception interface 706, and a data bus 707. Have.

図6は実施例1における撮影装置600と、画像診断装置700と、参照データ保存装置710と、診断結果保存装置720の動作を示す処理図である。図6の上端にある720、701などは、各々、図5のラベルに対応する。ユーザーはラベルの代わりにシンボルで示した。図6の各ラベルおよびユーザーの下にある垂直線は時間の経過を示しており、時間の順に上から下へ処理を並べてある。   FIG. 6 is a processing diagram illustrating operations of the imaging apparatus 600, the image diagnostic apparatus 700, the reference data storage apparatus 710, and the diagnostic result storage apparatus 720 according to the first embodiment. Each of 720, 701, and the like at the upper end of FIG. 6 corresponds to the label of FIG. Users indicated with symbols instead of labels. The vertical lines below each label and user in FIG. 6 indicate the passage of time, and the processes are arranged from top to bottom in order of time.

動作は、図6の上段左側に示したユーザーの制御部701に対する診断準備指示から始まる(処理S001)。この時、ユーザーは指示と共に診断する溶接作業の条件も制御部701に入力する。制御部701は、参照データ保存装置710に対して入力された溶接条件に対応する参照データの出力を依頼する(S011)。参照データ保存装置710は保存された参照データから溶接条件に対応する参照データを検索して、画像診断装置700内の主記憶部705へ出力する(S101)。参照データ保存装置710からの参照データ入力が終わると、参照データは主記憶部705から前方画像診断部703と、後方画像診断部704に伝送される(S051)。前方画像診断部703と、後方画像診断部704は参照データを各々の内部に設けられた副記憶部に保存した後、保存終了信号を制御部701へ出力する(S031、S041)。制御部701は保存終了信号が入力されると、ユーザーに対して診断準備終了を報告する(S012)。   The operation starts from a diagnosis preparation instruction to the user's control unit 701 shown in the upper left side of FIG. 6 (processing S001). At this time, the user also inputs a welding operation condition to be diagnosed together with the instruction to the control unit 701. The control unit 701 requests the reference data storage device 710 to output reference data corresponding to the input welding conditions (S011). The reference data storage device 710 retrieves reference data corresponding to the welding conditions from the stored reference data, and outputs the reference data to the main storage unit 705 in the image diagnostic apparatus 700 (S101). When the reference data input from the reference data storage device 710 is completed, the reference data is transmitted from the main storage unit 705 to the front image diagnosis unit 703 and the rear image diagnosis unit 704 (S051). The front image diagnosis unit 703 and the rear image diagnosis unit 704 store the reference data in the sub storage unit provided therein, and then output a storage end signal to the control unit 701 (S031, S041). When the storage end signal is input, the control unit 701 reports the end of diagnosis preparation to the user (S012).

ユーザーは制御部701の報告を確認した後、制御部701に対して診断開始の指示を入力する(S002)。制御部701は診断開始の指示を撮影装置送受信インタフェース706に出力し(S013)、撮影装置送受信インタフェース706は撮影装置600へ診断開始の指示を出力する(S061)。撮影装置600は指示S061によって待機状態から撮影準備状態となる。ここで待機状態とは外部より所謂トリガー信号が入力されても撮影を開始しない状態であり、撮影準備状態とはトリガー信号が入力されると直ちに撮影が開始される状態である。   After confirming the report of the control unit 701, the user inputs an instruction to start diagnosis to the control unit 701 (S002). The control unit 701 outputs a diagnosis start instruction to the imaging apparatus transmission / reception interface 706 (S013), and the imaging apparatus transmission / reception interface 706 outputs a diagnosis start instruction to the imaging apparatus 600 (S061). The imaging apparatus 600 is changed from the standby state to the imaging preparation state by the instruction S061. Here, the standby state is a state in which shooting is not started even when a so-called trigger signal is input from the outside, and the shooting preparation state is a state in which shooting is started immediately when a trigger signal is input.

溶接装置200は溶接を開始すると同時に、トリガー信号を撮影装置600に入力する。撮影装置600はこのトリガー信号が入力されると直ちに撮影を開始し、撮影された動画像を、逐次、画像診断装置700内の撮影装置送受信インタフェース706へ出力する。出力は動画像を構成する所謂フレーム毎でも良いし、複数フレームを纏めて出力してもよい。撮影装置600が複数フレームを纏めて出力するためには、撮影装置600の内部に複数フレーム分のデータを一時保持するバッファメモリが必要であるが、動画像の撮影速度と伝送速度の差による不具合を防ぐことができる。   The welding apparatus 200 inputs a trigger signal to the imaging apparatus 600 simultaneously with starting welding. When the trigger signal is input, the imaging device 600 starts imaging immediately, and sequentially outputs the captured moving images to the imaging device transmission / reception interface 706 in the image diagnostic device 700. The output may be performed for every so-called frame constituting the moving image, or a plurality of frames may be output together. In order for the image capturing apparatus 600 to output a plurality of frames collectively, a buffer memory that temporarily stores data for a plurality of frames is required inside the image capturing apparatus 600, but this is due to a difference between the moving image capturing speed and the transmission speed. Can be prevented.

撮影装置送受信インタフェース706は、撮影装置600より入力された動画像を主記億部705へ出力する(S062)。主記億部705は入力された動画像を記憶する(S052)。主記億部705は、撮影装置送受信インタフェース706と、前方画像診断部703と後方画像診断部704との間に位置し動画像データを記憶することで、撮影装置600の動画像撮影速度と、前方画像診断部703と後方画像診断部704における処理速度との差による不具合を防ぐ。   The imaging device transmission / reception interface 706 outputs the moving image input from the imaging device 600 to the main storage unit 705 (S062). The main storage unit 705 stores the input moving image (S052). The main storage unit 705 is located between the imaging device transmission / reception interface 706, the front image diagnosis unit 703, and the rear image diagnosis unit 704, and stores moving image data. A problem due to a difference in processing speed between the front image diagnosis unit 703 and the rear image diagnosis unit 704 is prevented.

前方画像診断部703と後方画像診断部704は、主記憶部705に記憶された動画像を読み込み、処理S031とS041で各々の内部の副記憶部に保存した参照データに基づいて、主記憶部705から読み込んだ動画像を診断して、アーク溶接部の健全性を示す一つまたは複数の健全性指標を制御部701へ出力する(S032、S042)。動画像診断の具体例は後で図8と図9を用いて説明する。   The front image diagnosis unit 703 and the rear image diagnosis unit 704 read the moving image stored in the main storage unit 705, and based on the reference data stored in the internal sub storage units in steps S031 and S041, The moving image read from 705 is diagnosed, and one or a plurality of soundness indices indicating the soundness of the arc welded part are output to the control part 701 (S032, S042). A specific example of the moving image diagnosis will be described later with reference to FIGS.

制御部701は、前方画像診断部703と後方画像診断部704から入力された健全性指標をユーザーと診断結果保存装置720に出力する(S014)。診断結果保存装置720は入力された結果を保存する(S201)。ユーザーは制御部701の出力を確認する(S003)。   The control unit 701 outputs the soundness index input from the front image diagnosis unit 703 and the rear image diagnosis unit 704 to the user and the diagnosis result storage device 720 (S014). The diagnostic result storage device 720 stores the input result (S201). The user confirms the output of the control unit 701 (S003).

以上で説明した撮影装置による撮影および出力からユーザーの健全性指標確認までの一連の処理は、撮影装置600に溶接装置200からの溶接終了のトリガー信号が入力されるまで繰り返される。   The series of processing from the photographing and output by the photographing apparatus described above to the user's soundness index confirmation is repeated until the welding end trigger signal from the welding apparatus 200 is input to the photographing apparatus 600.

溶接装置200から溶接終了のトリガー信号が入力されると、撮影装置600は動画像と共に撮影終了の信号を画像診断装置700内の撮影装置送受信インタフェース706へ出力する。この出力後、撮影装置600は前記の撮影準備状態へ移行する。動画像に対しては、撮影装置送受信インタフェース706を初めとする画像診断装置700内の各構成部は上記で説明した一連の処理を行う。一方、撮影装置送受信インタフェース706は、撮影終了信号が入力されると、それを制御部701へ出力する。制御部701は健全性指標と共に撮影終了をもユーザーに出力する(S01(M+3))。ユーザーが診断終了を制御部701へ指示すると、制御部701は撮影装置送受信インタフェース706に終了指示を出力し(S01(M+4))、撮影装置送受信インタフェース706は撮影装置600へ終了信号を出力する(S06(M+2))。撮影装置600は終了信号が入力されると撮影準備状態から待機状態へ移行する。   When a welding end trigger signal is input from the welding apparatus 200, the imaging apparatus 600 outputs an imaging end signal to the imaging apparatus transmission / reception interface 706 in the diagnostic imaging apparatus 700 together with a moving image. After this output, the photographing apparatus 600 shifts to the photographing preparation state. For moving images, each component in the image diagnostic apparatus 700 including the imaging apparatus transmission / reception interface 706 performs the series of processes described above. On the other hand, when an imaging end signal is input, the imaging apparatus transmission / reception interface 706 outputs it to the control unit 701. The control unit 701 also outputs the end of photographing together with the soundness index to the user (S01 (M + 3)). When the user instructs the control unit 701 to end diagnosis, the control unit 701 outputs an end instruction to the imaging device transmission / reception interface 706 (S01 (M + 4)), and the imaging device transmission / reception interface 706 outputs an end signal to the imaging device 600. (S06 (M + 2)). When the end signal is input, the photographing apparatus 600 shifts from the photographing preparation state to the standby state.

以下、実施例1における前方画像診断部703と後方画像診断部704での動画像診断処理S032〜S03(M+1)とS042〜S04(M+1)の例を数式を用いて説明する。以下の処理はRecognition Taguchi法(以下、RT法)として知られる画像パターン認識法を応用した例である。この他の画像判別方法、例えばサポートベクターマシーン(Supporting Vector Machine)も本発明に適用できることは言うまでもない。   Hereinafter, examples of the moving image diagnosis processes S032 to S03 (M + 1) and S042 to S04 (M + 1) in the front image diagnosis unit 703 and the rear image diagnosis unit 704 according to the first embodiment will be described using mathematical expressions. The following processing is an example of applying an image pattern recognition method known as the Recognition Taguchi method (hereinafter, RT method). It goes without saying that other image discriminating methods such as a supporting vector machine can be applied to the present invention.

動画像は異なる時刻に撮影された複数の静止画像から構成されているため、動画像の診断は各々の静止画像(以下、単純に画像)への診断を繰返すことで実現される。第n番目画像を診断する時、対象画像は複数個のピクセルから構成される。   Since the moving image is composed of a plurality of still images taken at different times, the diagnosis of the moving image is realized by repeating the diagnosis on each still image (hereinafter simply referred to as an image). When diagnosing the nth image, the target image is composed of a plurality of pixels.

以下、画像の横方向にI個、縦方向にJ個のピクセルが並ぶ四角形の画像を例として説明する。同様の処理は円形や棒状などの他の形状の画像にも適用できる。   Hereinafter, a square image in which I pixels are arranged in the horizontal direction and J pixels in the vertical direction will be described as an example. Similar processing can be applied to images having other shapes such as a circle or a bar.

第n番目画像における横方向i、縦方向j番目ピクセルの輝度をx(n) ijと表すと、第n番目画像にはx(n) 11から〜x(n) IJまでのI×J個のデータが含まれる。 If the luminance of the pixel i in the horizontal direction and the pixel j in the vertical direction in the nth image is expressed as x (n) ij , I × J from x (n) 11 to x (n) IJ in the nth image. Data is included.

実施例1における画像診断の第1ステップは、以下の数式により第n番目画像のx(n) 11から〜x(n) IJから特徴量Y1(n)とY2(n)を計算する。 In the first step of the image diagnosis in the first embodiment, feature quantities Y1 (n) and Y2 (n) are calculated from x (n) 11 to x (n) IJ of the nth image by the following mathematical formula.

第1特徴量Y1(n)は(数1)を用いて計算される。 The first feature amount Y1 (n) is calculated using (Equation 1).

(数1)
Sxy(n)= <x(n) 11> x(n) 11+<x(n) 12> x(n) 12+…+<x(n) IJ> x(n) IJ
Y1(n)= Sxy (n)/<Sxx(n)>
RT法において、上記のSxy(n)と<Sxx(n)>とY1(n)は、各々、線形式と有効序数と傾きと呼ばれることがある。なお<x(n) ij>と<Sxx(n)>は参照データとして保存されるデータであり、後で説明する。
(Equation 1)
Sxy (n) = <x (n) 11 > x (n) 11 + <x (n) 12 > x (n) 12 +… + <x (n) IJ > x (n) IJ
Y1 (n) = Sxy (n) / <Sxx (n) >
In the RT method, Sxy (n) , <Sxx (n) >, and Y1 (n) may be referred to as a linear form, an effective ordinal number, and a slope, respectively. <X (n) ij > and <Sxx (n) > are data stored as reference data, which will be described later.

第2特徴量Y2(n)は(数2)を用いて計算される。 The second feature amount Y2 (n) is calculated using (Equation 2).

(数2)
ST1(n)= x(n) 11 2 +x(n) 12 2+…+x(n) IJ 2
Se1(n)= ST1(n)- (Sxy(n))2/<Sxx(n)>
Y2(n)= √ { Se1(n)/(I×J-1)}
RT法において、上記のST1(n)とSe1(n)とY2(n)は、各々、全平方和と誤差平方和と標準信号対雑音比(signal-to-noise ratio、以下、標準SN比)と呼ばれることがある。
(Equation 2)
ST1 (n) = x (n) 11 2 + x (n) 12 2 +… + x (n) IJ 2
Se1 (n) = ST1 (n) -(Sxy (n) ) 2 / <Sxx (n) >
Y2 (n) = √ {Se1 (n) / (I × J-1)}
In the RT method, the above ST1 (n) , Se1 (n), and Y2 (n) are the total sum of squares, error sum of squares, and standard signal-to-noise ratio (hereinafter, standard SN ratio ) , respectively. ) May be called.

実施例1における画像診断の第2ステップは、第n番目画像のY1(n)とY2(n)と、良品の溶接時に取得されたY1(n)とY2(n)の平均値である<Y1(n)>および<Y2(n)>とのマハラノビス距離(Mahalanobis' distance)D(n)を(数3)に従って計算する。 The second step of the image diagnosis in the first embodiment is an average value of Y1 (n) and Y2 (n) of the nth image and Y1 (n) and Y2 (n) acquired at the time of welding the non-defective product < The Mahalanobis' distance D (n) between Y1 (n) > and <Y2 (n) > is calculated according to (Equation 3).

(数3)
D(n)={ <V22(n)>[ Y1(n)- <Y1(n)>]2
-2<V12(n)>[ Y1(n)- <Y1(n)>] [ Y2(n)- <Y2(n)>]
+<V11(n)>[ Y2(n)- <Y2(n)>]2}/2
RT法において、上記の<V11(n)>と<V12(n)> と<V22(n)>は、総じて相関係数と呼ばれることがある。なお<V11(n)>と<V12(n)> と<V22(n)>は参照データとして保存されるデータであり、後で説明する。
(Equation 3)
D (n) = {<V22 (n) > [Y1 (n) -<Y1 (n) >] 2
-2 <V12 (n) > [Y1 (n) -<Y1 (n) >] [Y2 (n) -<Y2 (n) >]
+ <V11 (n) > [Y2 (n) -<Y2 (n) >] 2 } / 2
In the RT method, the above <V11 (n) >, <V12 (n) >, and <V22 (n) > may be collectively referred to as a correlation coefficient. <V11 (n) >, <V12 (n) >, and <V22 (n) > are data stored as reference data and will be described later.

実施例1における画像診断の第3ステップは、上記第2ステップで計算した第n番目画像のマハラノビス距離D(n)から(数4)に従って該画像の健全性指標I(n)を求めて制御部701へ出力する。 In the third step of the image diagnosis in the first embodiment, the soundness index I (n) of the image is calculated according to (Equation 4) from the Mahalanobis distance D (n) of the nth image calculated in the second step. Output to the unit 701.

(数4)
I(n)= D(n)/<s(n)>
ここで<s(n)>は規格化定数である。<s(n)>は参照データとして保存されるデータであり、後で説明する。(数4)で求める健全性指標I(n)は、その値が小さいほど良品の溶接時の画像と類似することを表す。健全性指標I(n)の定義は(数4)に限らない。例えば、健全性敷居値T(n)を用いて(数5)のようにI(n)を定義することもできる。
(Equation 4)
I (n) = D (n) / <s (n) >
Here, <s (n) > is a normalization constant. <s (n) > is data stored as reference data, which will be described later. The soundness index I (n) obtained by ( Equation 4) represents that the smaller the value, the more similar to the image during non-defective welding. The definition of the soundness index I (n) is not limited to (Equation 4). For example, I (n) can be defined as in (Equation 5) using the soundness threshold value T (n) .

(数5)
I(n)= T(n)- D(n)/<s(n)>
(数5)の定義を用いれば、I(n)が0より小さい時に不良判定を出すことができる。
(Equation 5)
I (n) = T (n) -D (n) / <s (n) >
If the definition of (Equation 5) is used, a failure determination can be made when I (n) is smaller than 0.

図7は実施例1で参照データ保存装置710に保存されたデータの構造を示す図である。各参照データは、識別番号IDを与えられ、大きく、溶接仕様部と参照データ部で構成される。溶接仕様部は、溶接部の設計図面番号であるDSpec.と金属部材の調達仕様表番号であるMSpec.と溶接作業仕様書番号であるOSpec.を含む。これら設計書および仕様書は設計部門、調達部門、製造または生産技術部門などで作成されるものであるが、溶接部の幾何学的形状、材料、溶接条件が指定されたものであれば他の資料の参照番号を用いてもよい。   FIG. 7 is a diagram illustrating the structure of data stored in the reference data storage device 710 in the first embodiment. Each reference data is given an identification number ID and is largely composed of a welding specification part and a reference data part. The weld specification part is DSspec., Which is the design drawing number of the weld part. And MSspec., Which is the procurement specification table number of metal parts. OSpec., Which is the welding work specification number. including. These design documents and specifications are created by the design department, procurement department, manufacturing or production engineering department, etc., but if the geometric shape, material, and welding conditions of the weld are specified, other Reference numbers for materials may be used.

参照データ部は、L個(L≧1)の良品の溶接時の動画像から計算したデータであり、次に説明するD1〜D9の9個のデータファイルを含む。D1は、良品溶接時の動画像の各画像のピクセルの値をL個の良品動画に対して算術平均して得た動画像であり、前記(数1)の<x(n) ij>である。D2は、良品溶接時の動画像の各画像の有効序数を動画像を構成する全nに対して保存したファイルであり、(数1)の<Sxx(n)>である。<Sxx(n)>は(数6)で計算される。 The reference data portion is data calculated from moving images during welding of L (L ≧ 1) non-defective products, and includes nine data files D1 to D9 described below. D1 is a moving image obtained by arithmetically averaging the pixel values of each moving image at the time of non-defective welding with respect to L non-defective moving images, and expressed by <x (n) ij > in the above (Equation 1). is there. D2 is a file in which the effective ordinal number of each moving image during non-defective welding is stored for all n constituting the moving image, and is <Sxx (n) > in ( Equation 1). <Sxx (n) > is calculated by (Equation 6).

(数6)
<Sxx(n)>= <x(n) 11 2> +<x(n) 12 2>+…+<x(n) IJ 2>
D3は、良品溶接時の動画像の各画像の特徴量Y1(n)とY2(n)を、L個の良品動画に対して算術平均した<Y1(n)>および<Y2(n)>を、動画像の全構成画像に渡って保存したファイルであり、(数3)の計算に用いられる。D4は、良品溶接時の動画像の各画像の相関係数V11(n)とV12(n) とV22(n)をL個の良品動画に対して算術平均した<V11(n)>と<V12(n)> と<V22(n)>を、動画像の全構成画像に渡って保存したファイルであり、前記(数3)の計算に用いられる。<V11(n)>と<V12(n)> と<V22(n)>は(数7)を用いて計算される。
(Equation 6)
<Sxx (n) > = <x (n) 11 2 > + <x (n) 12 2 > +… + <x (n) IJ 2 >
D3 is the <Y1 (n) > and <Y2 (n) > obtained by arithmetically averaging the feature values Y1 (n) and Y2 (n) of the moving images during non-defective welding with respect to the L non-defective movies. Is a file stored over all the constituent images of the moving image, and is used in the calculation of (Equation 3). D4 is <V11 (n) > obtained by arithmetically averaging the correlation coefficients V11 (n) , V12 (n), and V22 (n) of each image of moving images during non-defective welding with respect to L good quality movies. A file in which V12 (n) > and <V22 (n) > are stored over all constituent images of a moving image, and is used in the calculation of (Equation 3). <V11 (n) >, <V12 (n) >, and <V22 (n) > are calculated using (Expression 7).

(数7)
<Vab(n)>={[Ya1 (n)- <Ya(n)>][Yb1 (n)- <Yb(n)>]
+[Ya2 (n)- <Ya(n)>][Yb2 (n)- <Yb(n)>
+…
+[YaL (n)- <Ya(n)>][YbL (n)- <Yb(n)>]}/(I×J-1)}
例えば、a=1とb=1なら(数7)は<V11(n)>の計算方法を表すことになる。(数7)において、Ya1 (n)、Ya2 (n) 、…、YaL (n)はL個の良品動画におけるYa(n)であり、<Ya(n)>はこれらの平均である。
(Equation 7)
<Vab (n) > = {[Ya 1 (n) -<Ya (n) >] [Yb 1 (n) -<Yb (n) >]
+ [Ya 2 (n) -<Ya (n) >] [Yb 2 (n) -<Yb (n) >
+ ...
+ [Ya L (n) -<Ya (n) >] [Yb L (n) -<Yb (n) >]} / (I × J-1)}
For example, if a = 1 and b = 1, (Equation 7) represents the calculation method of <V11 (n) >. In equation (7), Ya 1 (n) , Ya 2 (n), ..., Ya L (n) is Ya (n) in the L good video, <Ya (n)> in these average is there.

D4は、良品溶接時の動画像の各画像における規格化定数<s(n)>を、動画の全構成画像に渡って保存したファイルであり、(数4)または(数5)の計算に用いられる。<s(n)>としては、例えば、良品溶接時の動画像の各画像から(数3)によって求めたマハラノビス距離(Maharanobis’ distance)D(n)の、L個の良品動画の対応する画像毎の標準偏差を用いることができる。これによって、溶接トーチの移動に伴って良品動画のマハラノビス距離が変化する場合でも、マハラノビス距離に基づいた健全度判定が可能になる。例えば、良品動画において、D(100)=10*D(100)である場合、診断対象動画像でD(100)がD(10)より10倍大きくなったとしても、直ちに以上と判定することを回避できる。規格化定数<s(n)>としては、説明した標準偏差の他にも、標準偏差を引数とする関数の計算値、良品溶接時の動画像のマハラノビス距離の分布情報を含むメディアンなどの他の関数を用いることも可能であり、溶接部品および溶接方法によって適切に構成することができる。D4は、また、(数5)の健全性敷居値T(n)を含んでもよい。健全性敷居値T(n)は、良品動画と不良品動画で計算したD(n)/<s(n)>を比較することで決めることができる。 D4 is a file in which the normalization constant <s (n) > in each image of the moving image at the time of non-defective welding is stored over all the constituent images of the moving image. Used. <s (n) > is, for example, an image corresponding to L non-defective moving images of Maharanobis' distance D (n) obtained from (Equation 3) from each image of moving images during non-defective welding Standard deviation for each can be used. Thereby, even when the Mahalanobis distance of the non-defective moving image changes with the movement of the welding torch, the soundness level determination based on the Mahalanobis distance can be performed. For example, in a non-defective movie, if D (100) = 10 * D (100) , even if D (100) is 10 times larger than D (10) in the diagnosis target moving image, it is immediately determined that Can be avoided. As the standardization constant <s (n) >, in addition to the standard deviation described above, the calculated value of the function with the standard deviation as an argument, the median including distribution information of the Mahalanobis distance of moving images during non-defective welding, etc. This function can also be used, and can be appropriately configured depending on the welded part and the welding method. D4 may also include the health threshold value T (n) of ( Equation 5). The soundness threshold value T (n) can be determined by comparing D (n) / <s (n) > calculated from the non-defective product video and the defective product video.

参照データ保存装置710に保存される上記のデータは、良品の溶接時の動画像が取得される都度、またはある程度の動画像が取得される度に更新することができる。典型的には、診断結果保存装置720が参照データ保存装置710と接続され、良品溶接時に診断結果保存装置720に保存されたデータを用いて参照データ保存装置710の参照データを更新する。   The above data stored in the reference data storage device 710 can be updated every time a moving image is acquired when a good product is welded, or every time a certain amount of moving images are acquired. Typically, the diagnosis result storage device 720 is connected to the reference data storage device 710, and the reference data of the reference data storage device 710 is updated using the data stored in the diagnosis result storage device 720 when welding a good product.

図8は前方画像診断部703から制御部701に出力される健全性指標I(n)の例を示すグラフある。グラフの上の画像(a)、(b)、(c)は診断に用いた画像であり、各々、破線の矢印で示したnに対応する。図8では(数4)で定義される健全性指数を用いており、I(n)が小さいほど良品の溶接画像に近いことを表す。図8の例では、溶接初期にI(n)が高く不良の可能性が高い。高いI(n)に対応する画像(a)と低いI(n)に対応する画像(b)および(c)を比較すると、高いI(n)はギャップI102が良品時より広かったため発生したことが分かる。このような場合、規定の溶接方法は狭いギャップの溶接に適切に設定されるため、ギャップが規定より広いと溶接欠陥の発生確率が高まる。規定値外のギャップ幅は、例えば、金属部材の101aまたは金属部材101bの切削加工における寸法誤差、溶接のために金属部材101aまたは金属部材101bを隣接して配置する時の配置誤差、溶接のために金属部材101aまたは金属部材101bを隣接して配置する時の下面の平面度不足による傾き誤差など、溶接作業およびその前工程における複数原因によって発生し得る。図8の例が示す如く実施例1の前方画像診断部703が出力する健全性指標I(n)は、溶接部の欠陥発生確率を評価することに有効である。 FIG. 8 is a graph showing an example of the soundness index I (n) output from the front image diagnosis unit 703 to the control unit 701. Images (a), (b), and (c) on the graph are images used for diagnosis, and each corresponds to n indicated by a dashed arrow. In FIG. 8, the soundness index defined by (Equation 4) is used, and the smaller I (n) , the closer to a good weld image. In the example of FIG. 8, I (n) is high at the initial stage of welding and the possibility of failure is high. Comparing images (a) corresponding to high I (n) with images (b) and (c) corresponding to low I (n) , high I (n) occurred because the gap I102 was wider than that of the non-defective product. I understand. In such a case, since the prescribed welding method is appropriately set to weld a narrow gap, if the gap is wider than the prescribed, the probability of occurrence of welding defects increases. The gap width outside the specified value is, for example, a dimensional error in the cutting process of the metal member 101a or the metal member 101b, an arrangement error when the metal member 101a or the metal member 101b is arranged adjacently for welding, or for welding. This may occur due to a plurality of causes in the welding operation and the preceding process, such as an inclination error due to insufficient flatness of the lower surface when the metal member 101a or the metal member 101b is disposed adjacent to the lower surface. As shown in the example of FIG. 8, the soundness index I (n) output from the front image diagnostic unit 703 of the first embodiment is effective for evaluating the defect occurrence probability of the welded portion.

上述のギャップ幅の変動の原因によっては、ギャップの幅の他、ギャップの位置の変化も発生し得る。ギャップの位置が変化すると、溶接トーチとギャップとの相対位置も変化するため、溶接部の欠陥確率が高まる。図8からも明らかなように、実施例1の装置はギャップと溶接トーチとの相対位置を検出することが可能であり、ギャップの位置変化による溶接部の欠陥発生確率を評価することに有効である。   Depending on the cause of the gap width variation described above, the gap position may change in addition to the gap width. When the position of the gap changes, the relative position between the welding torch and the gap also changes, so that the defect probability of the welded portion increases. As apparent from FIG. 8, the apparatus of Example 1 can detect the relative position between the gap and the welding torch, and is effective in evaluating the defect occurrence probability of the weld due to the change in the position of the gap. is there.

また、図8から明らかなように、実施例1の装置は溶接される前の未溶接部の表面状態を撮影可能であるため、前記の如く、良品の画像と比較することで、表面状態の比較に基づく溶接部の欠陥発生確率を評価することが可能である。ここで表面状態とは、撮影された表面での光の反射状態(反射率)や表面粗さの変化から評価可能で、溶融池の化学成分に影響する加工油や酸化物またはその他の不純物の付着状態を含む。また、画像上の濃淡の変化から評価可能で、溶融金属と金属部材101aおよび金属部材101bとの間の空洞発生に影響する、未溶接部の表面の凹凸状態を含む。   Further, as apparent from FIG. 8, since the apparatus of Example 1 can photograph the surface state of the unwelded portion before welding, as described above, the surface state of the unwelded portion is compared with the non-defective image. It is possible to evaluate the defect occurrence probability of the weld based on the comparison. Here, the surface state can be evaluated from the reflected state (reflectance) of light on the surface taken and changes in surface roughness, and it can be used for processing oil, oxides or other impurities that affect the chemical composition of the weld pool. Includes adhesion status. Further, it includes an uneven state on the surface of the unwelded portion that can be evaluated from the change in shading on the image and affects the generation of cavities between the molten metal and the metal member 101a and the metal member 101b.

図9は後方画像診断部704から制御部701に出力される健全性指標I(n)の例を示すグラフある。グラフと画像の各記号は図8と同様である。図9の例では、健全性指標I(n)が画像(b)と(e)を中心に上昇してある。これら画像では、良品の溶接画像に比べて、溶接ビード画像I104に黒い部分が多く現れている。これら黒い部分は高温の金属に生成された異常な酸化物(slug)であり、溶融池内部に巻き込まれて凝固すると内部欠陥になるため、異常な酸化物が発生すると溶接部の欠陥発生確率が高まる。異常なスラグは、例えば、溶融池103を大気から遮蔽するため溶接トーチ201から噴出されるシールドガスの不足または該シールドガスの純度不良、または金属部材101aまたは金属部材101bの表面に残る加工油などの不純物、または金属部材101aまたは金属部材101bの表面の酸化膜などによって発生し得る。図9の例は本願発明の一実施例の後方画像診断部704から出力される健全性指標I(n)が、溶接部の欠陥発生確率を評価することに有効であることを示す。 FIG. 9 is a graph showing an example of the soundness index I (n) output from the rear image diagnostic unit 704 to the control unit 701. The symbols of the graph and the image are the same as those in FIG. In the example of FIG. 9, the soundness index I (n) rises around the images (b) and (e). In these images, many black portions appear in the weld bead image I104 as compared with the non-defective weld image. These black parts are abnormal oxides (slug) generated in the high-temperature metal. When they are caught inside the molten pool and solidify, they become internal defects. Rise. The abnormal slag is, for example, a shortage of shielding gas ejected from the welding torch 201 to shield the molten pool 103 from the atmosphere or poor purity of the shielding gas, or processing oil remaining on the surface of the metal member 101a or the metal member 101b. This may be caused by impurities, or an oxide film on the surface of the metal member 101a or the metal member 101b. The example of FIG. 9 shows that the soundness index I (n) output from the rear image diagnostic unit 704 of one embodiment of the present invention is effective in evaluating the defect occurrence probability of the welded portion.

ユーザーは、溶接その場で健全性指標I(n)を見ることで、欠陥発生確率が高い箇所の発生を溶接中に知ることができ、溶接を一端中止して補修溶接をする、または、溶接を一通り終了してから当該個所を補修するなどの対策を取ることができる。 The user can know the occurrence of a part with a high probability of defect occurrence during welding by looking at the soundness index I (n) on the spot of the welding, and stop welding once for repair welding or welding. You can take measures such as repairing the part after completing the procedure.

ユーザーは、また、診断結果保存装置720に記録された健全性指標I(n)を見ることでも、溶接部における欠陥発生確率の高い箇所の有無を知ることができる。溶接部の中で欠陥発生確率が高い箇所がある場合、記録された溶接速度を用いて、溶接開始からの当該個所が発生するまでの時間を溶接開始点からの距離に換算することで、欠陥発生確率が高い箇所の位置を確認することも可能である。欠陥発生確率の高い位置を確認することで、当該個所を補修するなどの対策を取ることができる。 The user can also know the presence or absence of a portion having a high defect occurrence probability in the welded portion by looking at the soundness index I (n) recorded in the diagnostic result storage device 720. When there is a part with a high probability of defect occurrence in the weld, the recorded welding speed is used to convert the time from the start of welding to the occurrence of the relevant part into the distance from the welding start point. It is also possible to confirm the position of the place where the occurrence probability is high. By confirming the position where the defect occurrence probability is high, it is possible to take measures such as repairing the relevant part.

以上の構成により、実施例1は、溶接トーチ部を大型化することなく、アーク光による撮影視野の欠損を低減すると共に溶接進行方向前方の金属部材状態を撮影可能とし、溶接その場画像を用いてアーク溶接部の健全性を診断可能な装置を提供する。   With the above configuration, the first embodiment can reduce the loss of the field of view due to arc light without increasing the size of the welding torch, and can photograph the state of the metal member in the front of the welding direction, and uses the in-situ welding image. An apparatus capable of diagnosing the soundness of an arc welded part is provided.

図10は、本発明の別の実施形態に係るアーク溶接部の溶接その場画像診断装置の構成を溶接部と共に示す構成図である。以下、実施例1と共通する箇所は省略し、実施例1との違いを中心に説明する。   FIG. 10: is a block diagram which shows the structure of the welding in-situ image diagnostic apparatus of the arc welding part which concerns on another embodiment of this invention with a welding part. Hereinafter, portions common to the first embodiment will be omitted, and the difference from the first embodiment will be mainly described.

先ずアーク溶接について説明する。溶接前の金属部材101aと金属部材101bには溶接作業性の向上を目的に溶接部に溶接開先(welding groove)と呼ばれる溝105を設けてあり、溝105の中に金属部材101aと金属部材101bとのギャップ102が存在する。溶接トーチ201の一端に設けされた消耗型電極205と金属部材101aまたは金属部材101bの間に電圧を加えることで、消耗型電極205からアーク203を発生させる。金属部材101aと金属部材101bと、消耗型電極205はアーク203によって加熱され、その一部は溶融され液体状態になり溶融池103を形成する。消耗型電極205の一部を溶融させて該溶融部を溶融池103に加えることにより、溶融池103の体積および溶融池103が凝固してできる溶接ビード104の体積を消耗型電極205の溶融部と略等しい体積だけ増加させ溝105の全部または一部を埋めることで、金属部材101aと金属部材101bを接合する。   First, arc welding will be described. The metal member 101a and the metal member 101b before welding are provided with a groove 105 called a welding groove in the welded portion for the purpose of improving welding workability, and the metal member 101a and the metal member are provided in the groove 105. There is a gap 102 with 101b. An arc 203 is generated from the consumable electrode 205 by applying a voltage between the consumable electrode 205 provided at one end of the welding torch 201 and the metal member 101a or the metal member 101b. The metal member 101 a, the metal member 101 b, and the consumable electrode 205 are heated by the arc 203, and a part of the metal member 101 a, the metal member 101 b, and the consumable electrode 205 are melted into a liquid state. By melting a part of the consumable electrode 205 and adding the molten portion to the molten pool 103, the volume of the molten pool 103 and the volume of the weld bead 104 formed by solidification of the molten pool 103 are reduced. The metal member 101a and the metal member 101b are joined by increasing the volume substantially equal to and filling all or part of the groove 105.

このようなアーク溶接では、消耗型電極205から溶融池103への溶融金属の移動に伴い、溶融池103から数μm〜数mmの粒径を持つ高温の金属微粒子であるスパッタ(spatter)が飛び出すことが多い。飛び出したスパッタが前方受光部310のレンズ311または後方受光部320のレンズ321に到達すると、溶接中にスパッタがレンズ表面に付着し続くため、撮影される画像の質が劣化する課題が生ずる。   In such arc welding, as the molten metal moves from the consumable electrode 205 to the molten pool 103, spatter, which is high-temperature metal fine particles having a particle diameter of several μm to several mm, jumps out of the molten pool 103. There are many cases. When the spatter that has jumped out reaches the lens 311 of the front light receiving unit 310 or the lens 321 of the rear light receiving unit 320, the spatter continues to adhere to the lens surface during welding, which causes a problem that the quality of a photographed image deteriorates.

対策として、例えば、レンズ311または321と溶融池103の間に保護用ガラスを配置しておき、保護用ガラス表面へのスパッタ付着量が基準値を超えたら、保護用ガラスを交換することができる。しかし、保護用ガラスを交換するためには溶接作業を中止する必要があるため、溶接作業の効率を高めるためには、単位時間あたり保護用ガラスに到達するスパッタの量を低減することが望ましい。   As a countermeasure, for example, a protective glass is disposed between the lens 311 or 321 and the molten pool 103, and the protective glass can be exchanged when the amount of spatter adhesion to the protective glass surface exceeds a reference value. . However, since it is necessary to stop the welding operation in order to replace the protective glass, it is desirable to reduce the amount of spatter that reaches the protective glass per unit time in order to increase the efficiency of the welding operation.

本発明の第2実施形態は、前方受光部310または後方受光部320に単位時間あたり到達するスパッタの量を低減するため、前方受光部310と後方受光部320の片方または両方を溶融池103から飛散するスパッタの到達範囲外、例えば溶融池103から500mm以上離れた位置に配置する。
スパッタの飛散方向は、溶接トーチ201の形状、溶接トーチ201と金属部材101aおよび金属部材101bとの角度などによって異なる。図10は、溶接方向204の前方へのスパッタの飛散量は多い一方で後方へのスパッタの飛散量が少ない場合に、前方受光部310は溶融池103から離れた場所に配置して後方受光部320は溶融池103から近い場所に配置した例を示す。
溶融池103から遠方に配置される受光部、図10の例では前方受光部310は、遠方から溶融池103およびその近傍を撮影するために周知技術である光学ズーム機構を備える。また、図10の例では、遠方に配置された受光部310はディジタルズーム機構を有する第2撮影装置610と接続される。ディジタルズーム機構を有する第2撮影装置610を用いることで、複数の撮影装置を用いることにより装置構成が複雑になる反面、受光部310の光学ズーム機構を小型化できる。小型の受光部310は軽量なため、溶接トーチ201の移動によって位置を変える溶融池103から放出される光を捉えるための、周知技術を用いた角度または位置の微調整に有利である。
以上の構成により、本願発明の一実施例は、溶接トーチ部を大型化することなく、アーク光による撮影視野の欠損を低減すると共に溶接進行方向前方の金属部材状態を撮影可能とし、溶接その場画像を用いてアーク溶接部の健全性を診断可能な装置を提供する。
In the second embodiment of the present invention, one or both of the front light receiving part 310 and the rear light receiving part 320 is removed from the molten pool 103 in order to reduce the amount of sputtering that reaches the front light receiving part 310 or the rear light receiving part 320 per unit time. It arrange | positions in the position out of the reach | attainment range of the spatter to disperse, for example, 500 mm or more from the molten pool 103.
The spatter scattering direction varies depending on the shape of the welding torch 201, the angle between the welding torch 201, the metal member 101a, and the metal member 101b. FIG. 10 shows that when the amount of spatter scattered forward in the welding direction 204 is large while the amount of spatter scattered backward is small, the front light receiving unit 310 is disposed away from the molten pool 103 and the rear light receiving unit. Reference numeral 320 denotes an example of being arranged at a location near the molten pool 103.
The light receiving unit disposed far from the molten pool 103, in the example of FIG. 10, the front light receiving unit 310 includes an optical zoom mechanism that is a well-known technique for photographing the molten pool 103 and the vicinity thereof. In the example of FIG. 10, the light receiving unit 310 disposed far away is connected to the second imaging device 610 having a digital zoom mechanism. By using the second imaging device 610 having a digital zoom mechanism, the configuration of the device becomes complicated by using a plurality of imaging devices, but the optical zoom mechanism of the light receiving unit 310 can be downsized. Since the small light receiving unit 310 is lightweight, it is advantageous for fine adjustment of the angle or position using a well-known technique for capturing light emitted from the molten pool 103 whose position is changed by the movement of the welding torch 201.
With the above configuration, an embodiment of the present invention can reduce the loss of the field of view due to arc light without increasing the size of the welding torch and can photograph the state of the metal member ahead in the welding direction. An apparatus capable of diagnosing the soundness of an arc welded portion using an image is provided.

図11は、本発明の更に別の実施形態に係るアーク溶接部の溶接その場画像診断装置の構成を溶接部と共に示す構成図である。以下、実施例1および2と共通する箇所は省略し、実施例1および2との違いを中心に説明する。   FIG. 11: is a block diagram which shows the structure of the welding spot image diagnostic apparatus of the arc welding part which concerns on another embodiment of this invention with a welding part. Hereinafter, portions common to the first and second embodiments will be omitted, and differences from the first and second embodiments will be mainly described.

実施例3に関わるアーク溶接部の溶接その場画像診断装置は、ユーザーまたは参照データ保存装置710または診断結果保存装置720が、ネットワーク800を介して、画像診断装置700と接続される。ネットワーク800には、複数の画像診断装置700’が接続され、複数の画像診断装置700’は溶接動画像を撮影するための前記各装置に各々接続される。ネットワーク800は、工場内ネットワークであっても良いし、工場外とのネットワークであっても良い。例えば、ネットワーク800は、インターネットであり、複数の画像診断装置700は異なる国に位置する複数の工場内に配置されてもよい。このような構成の診断結果保存装置720には、前記実施例1または実施例2の診断結果保存装置720と比べて、同じ期間により多くのデータが保存される。診断結果保存装置720に保存された良品溶接時のデータを用いて参照データ保存装置710の参照データを更新することで、診断しようとする溶接の条件と一致する条件の参照データを見つかり易くして診断精度を向上できる。   In the in-situ diagnostic imaging apparatus for arc welding according to the third embodiment, a user or a reference data storage device 710 or a diagnostic result storage device 720 is connected to the diagnostic imaging device 700 via a network 800. A plurality of diagnostic imaging apparatuses 700 ′ are connected to the network 800, and the diagnostic imaging apparatuses 700 ′ are connected to the respective apparatuses for taking welding moving images. The network 800 may be an in-factory network or a network outside the factory. For example, the network 800 is the Internet, and the plurality of diagnostic imaging apparatuses 700 may be arranged in a plurality of factories located in different countries. Compared with the diagnosis result storage device 720 of the first embodiment or the second embodiment, the diagnosis result storage device 720 having such a configuration stores more data in the same period. By updating the reference data of the reference data storage device 710 using the non-defective welding data stored in the diagnostic result storage device 720, it becomes easier to find the reference data of the conditions that match the welding conditions to be diagnosed. Diagnosis accuracy can be improved.

101a…金属部材、101b…金属部材、102…ギャップ、103…溶融池、
104…溶接ビード、105…溝、201…溶接トーチ、202…電極、
203…アーク、204…溶接方向、205…消耗型電極、310…前方受光部、
311…レンズ、312…鏡、320…後方受光部、410…前方光回路、
420…後方光回路、500…前後光回路合成器、600…撮影装置、
601…画像検出部、610…第2撮影装置、700…画像診断装置、
710…参照データ保存装置、720…診断結果保存装置、800…ネットワーク
101a ... metal member, 101b ... metal member, 102 ... gap, 103 ... melt pool,
104 ... weld bead, 105 ... groove, 201 ... welding torch, 202 ... electrode,
203 ... arc, 204 ... welding direction, 205 ... consumable electrode, 310 ... front light receiving part,
311 ... Lens, 312 ... Mirror, 320 ... Back light receiving unit, 410 ... Front optical circuit,
420 ... Back light circuit, 500 ... Front / rear light circuit synthesizer, 600 ... Imaging device,
601: Image detection unit, 610: Second imaging device, 700: Image diagnostic device,
710 ... Reference data storage device, 720 ... Diagnostic result storage device, 800 ... Network

Claims (14)

移動する溶接トーチの前方からの光を取得する前方受光部と、
前記溶接トーチの後方からの光を取得する後方受光部と、
前記前方受光部により取得した光と、前記後方受光部により取得した光から画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成した画像から溶接対象部材の溶接状態を診断する診断部を有することを特徴とする診断装置。
A front light receiving unit for acquiring light from the front of the moving welding torch;
A rear light receiving unit for acquiring light from the rear of the welding torch;
An image generating unit that generates an image from the light acquired by the front light receiving unit and the light acquired by the rear light receiving unit;
A diagnostic apparatus comprising: a diagnostic unit that diagnoses a welding state of a welding target member from an image generated by the image generation unit.
請求項1に記載の診断装置であって、
前記前方受光部が取得する光は、溶接前の溶接対象部材及び溶融池からの光であることを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to claim 1,
The light acquired by the front light receiving unit is light from a member to be welded and a weld pool before welding.
請求項1または2に記載の診断装置であって、
前記画像生成部が生成する画像は、溶接前の溶接対象部材の表面の画像であることを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to claim 1 or 2,
An image generated by the image generation unit is an image of a surface of a member to be welded before welding.
請求項1または2に記載の診断装置であって、
前記画像生成部が生成する画像は、溶接前の溶接対象部材間のギャップの画像であることを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to claim 1 or 2,
An image generated by the image generation unit is an image of a gap between welding target members before welding.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記後方受光部が取得する光は、溶接後の溶接対象部材及び溶融池からの光であることを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The light acquired by the rear light receiving unit is light from a welding target member and a molten pool after welding.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記画像生成部が生成する画像は、溶接後の溶接対象部材の表面の画像であることを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 5,
An image generated by the image generation unit is an image of a surface of a welding target member after welding.
請求項3に記載の診断装置であって、
前記診断部は、溶接前の溶接対象部材の表面における光の反射率、表面粗さ、または凹凸に基づき、溶接欠陥の発生確率を評価することを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to claim 3,
The diagnostic device evaluates a probability of occurrence of a welding defect based on light reflectance, surface roughness, or unevenness on a surface of a member to be welded before welding.
請求項4に記載の診断装置であって、
前記診断部は、溶接前の溶接対象部材間のギャップの幅または位置に基づき、溶接欠陥の発生確率を評価することを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to claim 4,
The diagnostic device evaluates a probability of occurrence of a welding defect based on a width or position of a gap between welding target members before welding.
請求項6に記載の診断装置であって、
前記診断部は、溶接後の溶接対象部材における酸化物の量に基づき、溶接欠陥の発生確率を評価することを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to claim 6,
The diagnostic device evaluates the probability of occurrence of a welding defect based on the amount of oxide in a member to be welded after welding.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記前方受光部及び前記後方受光部が取得する光は、600〜1400nmの波長の可視光または近赤外線領域の光であることを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 9,
The light acquired by the front light receiving unit and the rear light receiving unit is visible light having a wavelength of 600 to 1400 nm or light in a near infrared region.
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記前方受光部により取得する光と、前記後方受光部により取得する光とを合成して、前記画像生成部に出力する前後光回路合成器を有することを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 10,
A diagnostic apparatus comprising: a front / rear optical circuit combiner that combines light acquired by the front light receiving unit and light acquired by the rear light receiving unit and outputs the resultant light to the image generation unit.
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記前方受光部または前記後方受光部を溶融池から飛散するスパッタの到達範囲外に設置することを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 11,
The diagnostic apparatus, wherein the front light-receiving unit or the rear light-receiving unit is installed outside the reach of spatter scattered from the molten pool.
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記診断部は、前記画像生成部が生成する画像と、予め記憶している適正な溶接状態を示す画像とを比較して、溶接対象部材の溶接状態を診断することを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 12,
The diagnostic unit compares the image generated by the image generation unit with an image indicating a proper welding state stored in advance, and diagnoses the welding state of the welding target member.
請求項13に記載の診断装置であって、
前記診断部は、予め記憶している適正な溶接状態を示す画像をネットワークを介して取得することを特徴とする診断装置。
The diagnostic device according to claim 13,
The diagnostic unit is characterized in that an image indicating an appropriate welding state stored in advance is acquired via a network.
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JP7477350B2 (en) 2020-04-10 2024-05-01 住友重機械工業株式会社 Welding observation device and welding system

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