JP2021071377A - 処理システム、処理方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1に表したように、実施形態に係る処理システム100は、処理装置110及び記憶装置120を備える。記憶装置120は、溶接検査に関するデータを記憶する。処理装置110は、溶接検査に関するデータを処理する。
検出器130は、溶接部を検査するための複数の検出素子を含む。検出器130は、例えば図2に表したように、人が手で把持できる形状を有する。検出器130を把持した人は、検出器130の先端を溶接部13に接触させ、溶接部13を検査する。ここでは、人が検出器130を把持し、溶接検査を実行する例について説明する。以降では、検出器130を把持し、溶接検査を実行する人(例えば検査者)を、ユーザという。
検出器130先端の内部には、図3に表したように、複数の検出素子132を含む素子アレイ131が設けられている。検出素子132は、例えば、トランスデューサである。各検出素子132は、例えば、1MHz以上100MHz以下の周波数の超音波を発する。複数の検出素子132は、互いに交差する第1方向及び第2方向に配列されている。図3に表した例では、複数の検出素子132は、互いに直交するX方向及びY方向に配列されている。
図4は、実施形態に係る処理システムによる処理を説明するための模式図である。
図4(a)に表したように、超音波USの一部は、金属板11の上面11aまたは溶接部13の上面13aで反射される。超音波USの別の一部は、部材10に入射し、金属板11の下面11bまたは溶接部13の下面13bで反射する。
図5は、反射波の検出結果に基づいて描写される画像である。図5において、各点の輝度(白さ)は、その点における反射波の強度を表す。図5に表したように、反射波の検出結果として3次元のボリュームデータが得られる。この反射波の検出結果に基づいて、溶接対象の各点の接合又は未接合が判定される。
図6(a)は、溶接部13近傍を模式的に表す平面図である。検出器130によって検出された反射波に基づいて、例えば図6(a)に表した検出エリアDAの各点が接合されているか判定される。
上述した方法により、検出エリアDAの各点が接合されているかを判定する第1判定が実行される。処理装置110は、第1判定の結果に基づいて、例えば図7に表す画像を生成する。図7において、白色は、その点が接合されていることを表す。黒色は、その点が接合されていないことを表す。白点の集合に基づく第1領域R1は、溶接部13に対応する。黒点の集合に基づく第2領域R2は、溶接部13の周りの部材10に対応する。
第2判定では、第1判定の結果の適否が判定される。すなわち、第1判定で実行された各点での接合又は未接合の判定結果が、適切かどうか判定される。処理装置110は、第1判定の結果の適否を判定するために、反射波の検出結果又は第1判定の結果を用いる。
例えば、溶接対象の検査時に、溶接対象の複数の点で接合および未接合を判定し、第1領域R1の面積に基づいて溶接の良否を判定する方法がある。又は、第1領域R1の面積又は径に基づいて溶接部13の面積又は径を算出し、溶接部13の面積又は径に基づいて溶接の良否を判定する方法がある。これらの方法によれば、溶接対象における溶接の良否を概ね精度良く判定できる。
しかし、発明者らがさらに検証したところ、上述した方法では、溶接部13の良否の判定が困難なケースが存在することが分かった。具体的には、検出器130の傾きを溶接部13に対して十分に小さくし、且つ検出器130を溶接部13に確実に接触させたときでも、実際には良好に溶接された溶接部13が、不良と判定されるケースが存在することが分かった。
図8(a)〜図8(c)の画像は、図7と同様に、溶接対象の複数の点で接合を判定した結果を表す。図8(a)〜図8(c)に表した接合の判定結果は、同じ溶接対象の同じ部分に対して、検出器130の傾きが十分に小さい状態で得られた検出結果に基づく。発明者らは、図8(a)〜図8(c)に示すように、検出結果ごとに、第1領域R1の形状及びサイズが大きくばらつくケースが存在することを発見した。ばらつきの原因は未だ明らかでは無いが、溶接対象全体に対する溶接部13の傾き、溶接対象の材質などが影響していると考えられる。
処理装置110は、反射波の検出結果又は第1判定の結果に基づいて、第1評価値を算出する。処理装置110は、算出した第1評価値を記憶装置120に記憶する。また、処理装置110は、記憶装置120に記憶された過去の第1評価値を参照する。処理装置110は、第1評価値と、過去の第1評価値と、を用いて第1判定の結果の適否を判定する。
図10において、横軸は時刻を表し、縦軸は各時刻で算出された第1評価値を表す。例えば、処理装置110は、時刻tの第1評価値を算出すると、時刻tよりも前の複数の第1評価値を用いて第2評価値及び第1閾値を設定する。処理装置110は、第1評価値と第2評価値との差が第1閾値以上か判定する。図10において、破線BR1は、第2評価値に第1閾値を加えた値を示す。破線BR2は、第2評価値から第1閾値を減じた値を示す。この例では、時刻tにおける第1評価値は、第2評価値に第1閾値を加えた値以上である。換言すると、第1評価値と第2評価値との差は、第1閾値以上ある。このため、処理装置110は、第1判定の結果を不適切と判定する。
処理装置110は、反射波の検出結果又は第1判定の結果を第1モデルに入力することで、第1判定の結果が適切か判定しても良い。第1モデルは、処理装置110は、反射波の検出結果又は第1判定の結果を、区分(分類又はクラスタリング)する。
ユーザは、検出器130の先端を溶接部13へ接触させる。ユーザは、検出器130による探査を実行する(ステップS1)。例えば、検出器130には、探査を実行するためのボタンが設けられる。ユーザは、ボタンを操作することで、検出器130による探査を実行できる。又は、表示装置150に表示されたユーザインタフェースを通して、ユーザが検出器130による探査を実行できても良い。検出器130は、探査によって得られた反射波の検出結果を、処理装置110に送信する。
範囲の推定及び傾きの算出が実行される場合の検査の流れについて、図12を参照して説明する。ユーザは、検出器130による探査を実行する(ステップS1)。探査が実行されると、処理装置110は、探査を実行した溶接対象について、溶接部13からの反射波に対応する範囲を推定済みか判定する(ステップS11)。範囲が未だ推定されていないときは、処理装置110は、範囲を推定する(ステップS12)。
図13〜図20を参照して、範囲の推定について具体的に説明する。
例えば、図5(b)では、反射波の検出結果が2次元的に表されていた。反射波の検出結果は、3次元的に表されても良い。例えば、部材10に対して、複数のボクセルが設定される。各ボクセルには、X方向、Y方向、及びZ方向のそれぞれの座標が設定される。反射波の検出結果に基づき、各ボクセルには、反射波強度が紐付けられる。処理装置110は、複数のボクセルにおいて、溶接部13に対応する範囲(ボクセルのグループ)を推定する。設定されるボクセルの数及び各ボクセルの大きさは、自動で決定されても良いし、表示装置150のユーザインタフェースを通してユーザにより設定されても良い。
図14は、Z方向における反射波の強度分布を例示するグラフである。
処理装置110は、反射波の検出結果に基づいて、Z方向における反射波の強度分布を生成する。図13(a)及び図13(b)は、その一例である。図13(a)及び図13(b)において、横軸はZ方向における位置を表し、縦軸は反射波の強度を表す。図13(a)は、1つのX−Z断面でのZ方向における反射波の強度分布を例示している。図13(b)は、1つのY−Z断面でのZ方向における反射波の強度分布を例示している。図13(a)及び図13(b)では、反射波強度を絶対値に変換した結果を表している。
図15において、横軸はZ方向における位置を表し、縦軸は反射波の強度を表す。図15に表したように、フィルタリングの結果、溶接部の上面及び下面で反射した成分のみが抽出される。
図16及び図18は、反射波の検出結果を例示する模式図である。
図16及び図18において、領域Rは、素子アレイ131によって反射波の検出結果が得られた全体の領域を表す。領域Rの一断面では、溶接部の上面及び下面における反射波の成分と、その他の部分の上面及び下面における反射波の成分と、が含まれている。
処理装置110は、検出器130による反射波の検出結果に基づき、Z方向における反射波の強度分布を生成する(ステップS121)。処理装置110は、溶接部の厚さの値に基づいて強度分布をフィルタリングする(ステップS122)。これにより、溶接部13における反射波成分だけが、強度分布から抽出される。処理装置110は、抽出結果に基づき、溶接部のZ方向における範囲を推定する(ステップS123)。処理装置110は、Z方向の各点で、X−Y面における反射波強度の重心位置を計算する(ステップS124)。処理装置110は、計算した複数の重心位置を平均化することで、平均位置を計算する(ステップS125)。処理装置110は、平均位置と、検出器130の径と、に基づいて、X方向及びY方向におけるそれぞれの範囲を推定する(ステップS126)。
図20は、反射波の検出結果を例示する画像である。
図20において、色が白いほど、その点における反射波の強度が大きいことを示している。処理装置110は、図20に表した検出結果について、図21に表した動作を実行する。この結果、範囲Raが推定される。
図21は、実施形態に係る処理システムによる処理を説明するための図である。
図22は、実施形態に係る処理システムにより得られた画像の一例である。
第2判定の第2の方法において、反射波の検出結果又は第1判定の結果が、第1モデルによって、3つ以上のカテゴリに区分されても良い。図23(a)〜図23(c)は、第1モデルによって、第1判定の結果を示す画像データが3つ以上のカテゴリに区分された例を示す。図23(a)〜図23(c)は、それぞれ互いに異なるカテゴリに区分された画像データを表す。図23(a)に表した画像データは、第1判定の結果が適切であることを示す。図23(b)及び図23(c)に表した画像データは、第1判定の結果が不適切であることを示す。
以上で説明した溶接部の検査は、ロボットにより自動的に実行されても良い。
図24は、実施形態の変形例に係る処理システムの構成を表す模式図である。
図25は、実施形態の変形例に係る処理システムの一部を表す斜視図である。
処理装置110は、制御装置164へ、記憶装置120に記憶された溶接部13の座標を送信する。制御装置164は、アーム163を駆動させ、受信した座標に向けてアーム163の先端を移動させる(ステップS21)。受信した座標付近に検出器130を移動させると、撮像装置161が部材10を撮影し、取得した画像から溶接部13の詳細な位置を検出する(ステップS22)。制御装置164は、アーム163を駆動させ、塗布装置162を検出した位置近傍に移動させる(ステップS23)。塗布装置162は、カプラントを溶接部13に塗布する(ステップS24)。制御装置164は、アーム163を駆動させ、カプラントを塗布した溶接部13に検出器130の先端が接触するように、検出器130を移動させる(ステップS25)。以降は、図12に表したフローチャートと同様に、S1〜S5及びS11〜S15が実行される。
例えば、実施形態に係る処理システム100の処理装置110は、コンピュータであり、ROM(Read Only Memory)111、RAM(Random Access Memory)112、CPU(Central Processing Unit)113、およびHDD(Hard Disk Drive)114を有する。
Claims (21)
- 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
前記検出結果又は前記第1判定の結果に基づいて、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行する、
処理装置を備えた処理システム。 - 前記処理装置は、前記第2判定において、
前記検出結果又は前記第1判定の結果に基づいて第1評価値を算出し、
前記第1評価値と、過去の前記第1評価値と、を用いて前記第1判定の結果の適否を判定する、
請求項1記載の処理システム。 - 前記処理装置は、前記第2判定において、
複数の前記過去の第1評価値に基づいて第2評価値を算出し、
前記第1評価値と前記第2評価値との差を第1閾値と比較することで、前記第1判定の結果の適否を判定する、
請求項2記載の処理システム。 - 前記処理装置は、前記第2判定において、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、第1モデルによって第1カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を適切と判定し、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、前記第1モデルによって第2カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を不適切と判定する、
請求項1記載の処理システム。 - 前記検出器をさらに備え、
前記処理装置が前記第1判定の結果を不適切と判定したとき、前記検出器は、前記溶接対象への前記探査を再度実行する請求項1〜4のいずれか1つに記載の処理システム。 - 前記処理装置は、前記第1判定の結果に基づいて前記溶接対象における溶接の良否を判定し、
前記処理装置が、前記溶接を良好と判定し、且つ前記第1判定の結果を不適切と判定したとき、前記検出器は、第1条件において前記溶接対象への前記探査を再度実行し、
前記処理装置が、前記溶接を不良と判定し、且つ前記第1判定の結果を不適切と判定したとき、前記検出器は、第2条件において前記溶接対象への前記探査を再度実行する請求項5記載の処理システム。 - 前記検出器をさらに備え、
前記処理装置は、前記第2判定において、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、第1モデルによって第1カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を適切と判定し、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、前記第1モデルによって第2カテゴリ又は第3カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を不適切と判定し、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、前記第1モデルによって前記第2カテゴリに区分されたとき、前記検出器は、第1条件において前記溶接対象への前記探査を再度実行し、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、前記第1モデルによって前記第3カテゴリに区分されたとき、前記検出器は、第2条件において前記溶接対象への前記探査を再度実行する請求項1記載の処理システム。 - 前記処理装置は、前記第1判定の結果に基づいて前記溶接対象に関するデータを導出し、
前記第1判定の結果が適切と判定されたとき、前記処理装置は、前記データを採用する請求項1〜7のいずれか1つに記載の処理システム。 - 前記データは、前記第1領域に対応する溶接部の面積、前記溶接部の径、及び前記溶接対象における溶接の良否の判定結果の少なくともいずれかを含む請求項8記載の処理システム。
- 前記溶接対象にカプラントを塗布する塗布装置をさらに備え、
前記検出器は、前記カプラントが塗布された前記溶接対象へ接触される請求項5〜7のいずれか1つに記載の処理システム。 - 先端に前記検出器が設けられたアームと、
前記検出器及び前記アームを制御する制御装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記アームを駆動させて前記検出器を前記溶接対象に接触させる請求項5〜7のいずれか1つに記載の処理システム。 - 撮像装置をさらに備え、
前記撮像装置は、前記溶接対象を撮影して画像を取得し、
前記制御装置は、前記画像に基づいて前記溶接対象における溶接部の位置を検出し、検出された前記位置へ前記検出器を接触させる請求項11記載の処理システム。 - 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
前記検出結果又は前記第1判定の結果に基づいて、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行する、
処理方法。 - 前記第2判定において、前記検出結果又は前記第1判定の結果に基づいて第1評価値を算出し、前記第1評価値と、過去の前記第1評価値と、を用いて前記第1判定の結果の適否を判定する請求項13記載の処理方法。
- 前記第2判定において、前記検出結果又は前記第1判定の結果が、第1モデルによって第1カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を適切と判定し、前記検出結果又は前記第1判定の結果が、前記第1モデルによって第2カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を不適切と判定する請求項13記載の処理方法。
- 前記第1判定の結果が不適切と判定されたとき、前記検出器を用いて前記溶接対象への前記探査を再度実行する請求項13〜15のいずれか1つに記載の処理方法。
- コンピュータに、
互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信させ、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行させ、
前記検出結果又は前記第1判定の結果に基づいて、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行させる、
プログラム。 - 前記第2判定において、前記コンピュータに、
前記検出結果又は前記第1判定の結果に基づいて第1評価値を算出させ、
前記第1評価値と、過去の前記第1評価値と、を用いて前記第1判定の結果の適否を判定させる、
請求項17記載のプログラム。 - 前記第2判定において、前記コンピュータに、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、第1モデルによって第1カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を適切と判定させ、
前記検出結果又は前記第1判定の結果が、前記第1モデルによって第2カテゴリに区分されたとき、前記第1判定の結果を不適切と判定させる、
請求項17記載のプログラム。 - 前記第1判定の結果が不適切と判定されたとき、前記コンピュータに、前記検出器を用いた前記溶接対象への前記探査を再度実行させる請求項17〜19のいずれか1つに記載のプログラム。
- 請求項17〜20のいずれか1つに記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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