JP2022153154A - Welding visualization system and welding mask with welding visualization system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、溶接の状態を撮影し可視化するシステム、そのシステムを有する溶接マスクに関する。 One embodiment of the present invention relates to a system for photographing and visualizing the state of welding and a welding mask having the system.
溶接には、母材と溶接棒(ワイヤ)との間にアーク放電を発生させて行うアーク溶接、アセチレンなどの可燃性ガスと酸素を燃焼させてその炎により母材を溶融させるガス溶接がある。これらの溶接は輻射熱を伴う光線を放射するため溶接部を直接視認することができない。作業者は顔面に溶接マスクを当てて遮光ガラス越しに溶接部を観察しながら溶接を行うのが通常である。しかし、遮光ガラス越しでは視認性が悪いため溶接の状態が分かり難く、溶接の良否の判断は作業者の経験に依存しているのが実情である。 Welding includes arc welding in which arc discharge is generated between the base material and welding rod (wire), and gas welding in which combustible gas such as acetylene and oxygen are burned and the flame melts the base material. . These welds emit rays of radiant heat, so the welds cannot be viewed directly. Normally, the worker applies a welding mask to the face and performs welding while observing the welded part through light-shielding glass. However, visibility through light-shielding glass is poor, making it difficult to see the state of welding, and the actual situation is that the judgment of the quality of welding depends on the experience of the operator.
これに対し作業者が遮光ガラスを通して溶接部を観察するのではなく、カメラを使って溶接部を撮影し、リアルタイムで溶接状態を可視化するシステムが開示されている(特許文献1参照)。 On the other hand, a system has been disclosed in which the welded part is visualized in real time by photographing the welded part using a camera, instead of having the operator observe the welded part through the light-shielding glass (see Patent Document 1).
溶接時に発生するアークやガス炎は高輝度であるため、通常のカメラで撮影しようとするとダイナミックレンジが足りず映像信号が飽和してしまうことが問題となる。特許文献1に開示される溶接可視化システムはこの問題に対処するために減光フィルタを用いて撮影を行っている。しかし、溶接する材料によって、またアーク溶接とガス溶接の種別によって溶接箇所の発光スペクトルが変化するので、単に減光しただけでは視認性が変化するおそれがある。その結果、適切な画像が得られず溶接の品質管理を十分に行うことができないという問題がある。 Arcs and gas flames generated during welding have a high brightness, so if you try to shoot them with a normal camera, the dynamic range is insufficient and the video signal becomes saturated, which is a problem. The welding visualization system disclosed in Patent Literature 1 performs imaging using a neutral density filter in order to deal with this problem. However, since the emission spectrum of the welded part changes depending on the material to be welded and the type of arc welding or gas welding, there is a possibility that the visibility will change if the light is simply dimmed. As a result, there is a problem that an appropriate image cannot be obtained and the welding quality cannot be sufficiently controlled.
このような問題に鑑み本発明の一実施形態は、様々な溶接に応じることのできる溶接可視化システムを提供することを目的とする。また、そのような溶接可視化システムを有する溶接マスクを提供することを目的とする。 In view of such problems, an object of one embodiment of the present invention is to provide a welding visualization system that can respond to various types of welding. It is also an object of the present invention to provide a weld mask with such a weld visualization system.
本発明の一実施形態に係る溶接可視化システムは、異なる波長帯域の光を透過する複数のバンドパスフィルタと、複数のバンドパスフィルタの異なる波長帯域毎に撮影を行う撮像素子とを含むカメラユニットと、異なる波長帯域毎に撮影された画像を合成する画像処理ユニットと、画像処理ユニットで合成された画像を表示する表示ユニットと、を含む。 A welding visualization system according to an embodiment of the present invention includes a camera unit that includes a plurality of bandpass filters that transmit light in different wavelength bands, and an imaging element that captures images for each different wavelength band of the plurality of bandpass filters. , an image processing unit for synthesizing images captured in different wavelength bands, and a display unit for displaying the image synthesized by the image processing unit.
複数のバンドパスフィルタは、紫外線帯域の光を透過する第1バンドパスフィルタと、可視光帯域の光を透過する第2バンドパスフィルタと、赤外光帯域の光を透過する第3バンドパスフィルタと、を含み得る。カメラユニットは、紫外線帯域の光を可視光帯域の光に変換する波長変換ユニットを有し、波長変換ユニットは、前記第1バンドパスフィルタの透過光を可視光に変換し、撮像素子が撮影を行うように構成され得る。複数のフィルタユニットを順次切り替えるフィルタ制御ユニットが含まれてもよい。 The plurality of bandpass filters include a first bandpass filter that transmits light in the ultraviolet band, a second bandpass filter that transmits light in the visible band, and a third bandpass filter that transmits light in the infrared band. and may include The camera unit has a wavelength conversion unit that converts light in the ultraviolet band into light in the visible light band, the wavelength conversion unit converts light transmitted through the first bandpass filter into visible light, and the imaging device captures can be configured to do so. A filter control unit may be included for sequentially switching between multiple filter units.
本発明の一実施形態に係る溶接可視化システムは、バンドパスフィルタとバンドパスフィルタのそれぞれに対応する撮像素子と、を含む複数のカメラユニットと、複数のカメラユニットが撮影した画像を合成する画像処理ユニットと、画像処理ユニットで合成された画像を表示する表示ユニットと、を含む。 A welding visualization system according to an embodiment of the present invention includes a plurality of camera units each including a bandpass filter and an imaging element corresponding to each of the bandpass filters, and image processing for synthesizing the images captured by the plurality of camera units. and a display unit for displaying the image synthesized by the image processing unit.
複数のカメラユニットは、紫外線帯域の光を透過する第1バンドパスフィルタと、第1撮像素子と、を含む第1カメラユニットと、可視光帯域の光を透過する第2バンドパスフィルタと、第2撮像素子と、を含む第2カメラユニットと、赤外線帯域の光を透過する第3バンドパスフィルタと、第3撮像素子と、を含む第3カメラユニットと、を含み得る。第1カメラユニットが、紫外線帯域の光を可視光帯域の光に変換する波長変換ユニットを有し、波長変換ユニットが第1バンドパスフィルタの透過光を可視光に変換し、第1撮像素子が撮影を行うように構成され得る。 The plurality of camera units includes: a first camera unit including a first bandpass filter that transmits light in the ultraviolet band; a first imaging device; a second bandpass filter that transmits light in the visible light band; a second camera unit including two imaging elements; a third camera unit including a third bandpass filter that transmits light in the infrared band; and a third imaging element. The first camera unit has a wavelength conversion unit that converts light in the ultraviolet band into light in the visible light band, the wavelength conversion unit converts light transmitted through the first bandpass filter into visible light, and the first imaging element It can be configured to take pictures.
溶接可視化システムは、画像処理ユニットが、画像を所定の閾値により二値化し、二値化された画素のデータ値に重み付けを行うように構成され得る。 The weld visualization system may be configured such that the image processing unit binarizes the image with a predetermined threshold and weights the data values of the binarized pixels.
溶接可視化システムは、溶接マスクに装着することができる。 The weld visualization system can be attached to the weld mask.
本発明の一実施形態によれば、特定の波長帯域の光を通す光学フィルタを複数組み合わせて溶接部を撮影することで、様々な溶接条件に応じることのできる溶接可視化システムを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a welding visualization system that can respond to various welding conditions by photographing a welded portion by combining a plurality of optical filters that transmit light in a specific wavelength band. .
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第1」、「第2」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different aspects and should not be construed as being limited to the description of the embodiments exemplified below. In order to make the description clearer, the drawings may schematically show the width, thickness, shape, etc. of each part compared to the actual embodiment, but this is only an example and limits the interpretation of the present invention. not a thing In addition, in this specification and each figure, the same reference numerals may be given to the same elements as those described above with respect to the existing figures, and detailed description thereof may be omitted as appropriate. Further, the letters "first" and "second" for each element are convenient labels used to distinguish each element and have no further meaning unless otherwise specified.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係る溶接可視化システム100aの構成を説明するブロック図を示す。溶接可視化システム100aは、カメラユニット102、画像処理ユニット104、表示ユニット106、フィルタ制御ユニット108、データストレージユニット110を含む。カメラユニット102は、撮像素子112、フィルタユニット118、波長変換ユニット116、レンズユニット114を含む。さらにフィルタユニット118は、バンドパスフィルタ1181を含む。またフィルタユニット118には、NDフィルタ(減光フィルタ)1182が含まれてもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a block diagram illustrating the configuration of a
溶接可視化システム100aは、カメラユニット102が溶接部200を撮影し、その撮影データを画像処理ユニット104が画像処理をし、その画像を表示ユニット106に表示する。カメラユニット102は溶接部200の動画及び静止画の両方を撮影可能である。表示ユニット106はカメラユニット102が撮影した画像を表示するディスプレイを含む。ディスプレイは通常の直視型のディスプレイでもよいし、VR(Virtual reality)ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であってもよい。また画像処理ユニット104は画像データをデータストレージユニット110に記憶させる機能を有する。フィルタ制御ユニット108は、カメラユニット102が撮影をするときにバンドパスフィルタ1181及びNDフィルタ1182を適宜切り替える制御を行う。フィルタ制御ユニット108は、バンドパスフィルタ1181の切り替え動作に同期して波長変換ユニットの挿入/非挿入の動作を切り替える制御を行う。
In the
カメラユニット102に使用される撮像素子112は、例えば、CMOSイメージセンサである。レンズユニット114は、撮像素子112の撮像面に画像を投影する光学系を有し、溶接部200を拡大して撮影可能とするためにズーム式の光学系を有していることが好ましい。カメラユニット102は溶接のアークを撮影するために、撮像素子112とレンズユニット114の組み合わせのみでは画像が飽和してしまう。バンドパスフィルタ1181は特定の帯域の光を透過するので溶接部200の発光が減光される。撮像素子112に入射する光をさらに減光するためにはNDフィルタ1182が用いられてもよい。
The
カメラユニット102は単に溶接部200を撮影するのではなく、特定の波長帯域の画像を撮影する。溶接で発生するアーク又はガス炎は紫外線帯域から可視光及び赤外線帯域にかけて幅広いスペクトルを有することが知られている。溶接可視化システム100は、バンドパスフィルタ1181によって特定の波長帯域の映像を撮影することで、溶接の状態を可視化するだけでなく、溶接の状態をより詳細に観察できるようにしている。
The
フィルタユニット118は、複数の波長帯域を選択できるバンドパスフィルタ1181を含む。バンドパスフィルタ1181は、例えば、紫外線帯域(波長380nm以下)の中の特定の帯域を透過する第1バンドパスフィルタ1181a、可視光帯域(概略380nm~780nm)の中の特定の帯域を透過する第2バンドパスフィルタ1181b、赤外光帯域(780nm以上)の中の特定の帯域を透過する第3バンドパスフィルタ1181cを含む。バンドパスフィルタ1181は、この例に限定されず、各帯域の中で透過波長帯が異なる複数のバンドパスフィルタを含んでもよい。
The
撮像素子112は、カラー画像を撮影するためにフィルタが設けられており、通常は紫外光を直接撮影することはできない仕様となっている。そのため、カメラユニット102は、バンドパスフィルタ1181として、前述の第1バンドパスフィルタ1181aが選択される場合、撮像素子112との間に波長変換ユニットが挿入される仕組みになっている。波長変換ユニット116は、シンチレータ又は蛍光体を用いて構成される。フィルタユニット118と波長変換ユニット116は、フィルタ制御ユニット108によって動作が制御されており、第1バンドパスフィルタ1181aが選択されるとそれに同期して波長変換ユニット116が撮像素子112の前に挿入される。
The
図2は、カメラユニット102の構成を模式的に示す。カメラユニット102は、光入射側からフィルタユニット118、波長変換ユニット116、レンズユニット、撮像素子112が配置された構成を有する。
FIG. 2 schematically shows the configuration of the
フィルタユニット118は、複数のバンドパスフィルタ1181を含む。図2は、複数のバンドパスフィルタ1181として、第1バンドパスフィルタ1181a、第2バンドパスフィルタ1181b、及び第3バンドパスフィルタ1181cが含まれることを示す。複数のバンドパスフィルタ1181は、透過波長帯域がそれぞれ異なっている。例えば、第1バンドパスフィルタ1181aは紫外線帯域の光を透過し、第2バンドパスフィルタ1181bは可視光帯域の光を透過し、第3バンドパスフィルタ1181cは赤外光帯域の光を透過する。フィルタユニット118は、第1バンドパスフィルタ1181a、第2バンドパスフィルタ1181b、及び第3バンドパスフィルタ1181cが入射光の光路上に入れ替わって配置されるように駆動機構を含む。なお、図2は、透過光帯域が異なる3つのバンドパスフィルタを示すが、この例に限定されず、フィルタユニット118はさらに多くの種類のバンドパスフィルタを含んでもよい。
波長変換ユニット116は、波長変換素子1161を含む。波長変換素子1161は前述のように、シンチレータ又は蛍光体を用いて構成される。波長変換素子1161は、紫外光が照射されると、これを可視光帯域の光に変換して放射する特性を有する。波長変換ユニット116は、波長変換素子1161を入射光の光路上に出し入れ可能とする駆動機構を含む。波長変換ユニット116は、第1バンドパスフィルタ1181aが光路上に設置されたとき、これに同期して波長変換素子1161を光路上に配置する。このようなバンドパスフィルタ1181の切り替えと、波長変換ユニット116の動作は、図1に示すフィルタ制御ユニット108により制御される。
The
カメラユニット102が溶接部を撮影するとき、入射光の光路上に第1バンドパスフィルタ1181aが配置されると、紫外線帯域の光が透過して波長変換素子1161に入射する。波長変換素子1161は紫外線帯域の光を可視光帯域の光に変換し、変換された光がレンズユニット114を通して撮像素子112に入射する。カメラユニット:は、溶接で発生するアーク又はガス炎のうち、紫外線成分を直接撮影するのではなく、可視光に変換してから撮影する。これにより、従来では見ることのできなかった溶接の状況を視認することができる。
When the
図3は、画像処理ユニット104の構成を示す。画像処理ユニット104は、プロセッサ120(第1プロセッサ120a、第2プロセッサ120b)、システムメモリ122、キャッシュメモリ124、入出力インターフェイス126、ネットワークインターフェイス128を含む。
FIG. 3 shows the configuration of the
システムメモリ122は、第1プロセッサ120aによってアクセス可能なプログラムを格納するように構成される。プログラムは溶接可視化システムの機能を発揮する命令セットが記述されている。システムメモリ122は不揮発性メモリによって構成される。第1プロセッサ120aは、システムメモリ122からプログラムを読み出して、カメラユニット102、フィルタユニット118の動作を制御する。また、第1プロセッサ120aは、後述されるように、カメラユニット102から出力された画像データを処理する。画像処理ユニット104は画像処理を高速に行うために専用の第2プロセッサ(GPU)120bが設けられていてもよい。キャッシュメモリ124は画像データの一時的な保存に用いられる。
The
入出力インターフェイス126は、表示ユニット106、カメラユニット102、フィルタ制御ユニット108、データストレージユニット110との間でデータの送信又は受信、制御命令の送信を行う機能を有する。例えば、入出力インターフェイス126は、カメラユニット102から画像データが入力される。画像データはキャッシュメモリ124に一時的に保存され、第2プロセッサ120bで画像処理が行われる。画像処理された画像データは、入出力インターフェイス126を介して表示ユニット106に出力される。また、画像処理された画像データは、入出力インターフェイス126を介してデータストレージユニット110に格納される。
The input/
画像処理ユニット104はネットワークインターフェイス128を含んでもよい。ネットワークインターフェイス128はインターネット等の通信ネットワーク(電気通信回線)との接続に用いられる。画像処理ユニット104は、通信ネットワークを介して端末装置130に画像データを送信する機能を有する。画像処理ユニット104は、カメラユニット102が撮影し第2プロセッサ120bで画像処理された画像を、通信ネットワークを介して端末装置130に出力することができる。別言すれば、端末装置130は、画像処理ユニット104を介してカメラユニット102が撮影した画像をリアルタイムで閲覧することができる。また、画像処理ユニット104は、データストレージユニット110から画像データを読み出して、通信ネットワークを介して端末装置130に画像データを送信する機能を有する。
端末装置130は、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブック型コンピュータ、タブレット端末、スマートフォン等の画面表示が可能なコンピュータデバイスである。溶接可視化システム100aは、このような端末装置130から命令を送信し、カメラユニット102で溶接部の画像を撮影することもできる。
The
ところで、溶接部の発光スペクトルは、溶接の種別及び条件によって異なっている。図4(A)は、アーク溶接(例えば、活性ガスをシールドガスとして用いるMAG(Metal Active Gas)溶接)における発光スペクトルの模式的な一例を示す。アーク溶接では波長550nm以下で発光スペクトルが大きく、特に波長400nm以下の紫外線帯域で強い発光スペクトルが観測される。一方、図4(B)は、アルゴン水素混合ガスアーク溶接のスペクトルを模式的に示し、480nm付近、及び660nm付近に特有のスペクトルが観測されている。 By the way, the emission spectrum of the weld differs depending on the type and conditions of welding. FIG. 4A shows a schematic example of an emission spectrum in arc welding (for example, MAG (Metal Active Gas) welding using active gas as a shield gas). In arc welding, a large emission spectrum is observed at a wavelength of 550 nm or less, and a particularly strong emission spectrum is observed in the ultraviolet band with a wavelength of 400 nm or less. On the other hand, FIG. 4B schematically shows the spectrum of argon-hydrogen mixed gas arc welding, and characteristic spectra are observed near 480 nm and near 660 nm.
本実施形態の溶接可視化システム100aは、図4(A)及び(B)に示すようなスペクトルを有する溶性部の発光を、単に減光して撮影するのではなく、バンドパスフィルタによって特定の波長帯域を1つ以上選択し、好ましくは複数の波長帯域によって撮影される画像を合成することによって画像データを生成している。例えば、カメラユニット102は、図4(A)に示すように、第1バンドパスフィルタ1181aによって波長275~325nmの光(紫外光)をフィルタリングし波長変換素子1161で可視光に変換して撮影された第1画像データと、第2バンドパスフィルタ1181bによって波長550~600nmの光(可視光)をフィルタリングして撮影された第2画像データと、第3バンドパスフィルタ1181cによって波長775-825nmの光(近赤外光)をフィルタリングして撮影された第3画像データとを生成する。本実施形態では、カメラユニット102が1台であるため、バンドパスフィルタ1181を高速で切り替えて各波長帯域を順次撮影する。
The
また、図4(B)に示す例では、発光スペクトルが可視光帯域に集中しているので、可視光帯域で複数のバンドパスフィルタを用いるようにする。例えば、カメラユニット102において、波長475-500nmの帯域の光をフィルタリングするバンドパスフィルタ、波長560-575nmの帯域の光をフィルタリングするバンドパスフィルタ、波長650-675nmの帯域の光をフィルタリングするバンドパスフィルタを用いて撮影を行う。
Also, in the example shown in FIG. 4B, since the emission spectrum is concentrated in the visible light band, a plurality of bandpass filters are used in the visible light band. For example, in the
このように、バンドパスフィルタによって特定の波長帯域の光を撮影することで、撮像素子に入射する光量を抑制することができ、ダイナミックレンジの不足を解消することができる。 In this way, by capturing light in a specific wavelength band using a bandpass filter, it is possible to suppress the amount of light incident on the imaging device, and to solve the problem of insufficient dynamic range.
なお、図4(A)及び(B)は一例であり、バンドパスフィルタ1181において、選択する波長帯域、波長帯域の選択数に限定はないが、異なる波長帯域で複数の画像を撮影することが好ましい。
Note that FIGS. 4A and 4B are examples, and the band-
図5(A)及び(B)は、画像処理ユニット104で行われる画像処理の概要を示す。図5(A)に示す第1画像データ132は紫外線帯域の光で撮影した画像データであり、第2画像データ134は可視帯域の光で撮影した画像データであり、第3画像データ136は赤外線帯域の光で撮影した画像データである。画像処理ユニット104はこれらの画像データを読み込んで画像処理を行う(S201)。そして、3つの画像データを合成し(S202)、画像を表示ユニットに表示する(S203)。画像データは静止画及び動画の両方が含まれる。なお、図5(A)は、画像データとして3つの帯域の画像データを例示するが、画像データの種類及び数に限定はない。例えば、可視帯域の画像データが複数あってもよいし、紫外線帯域の画像データが省略されていてもよい。
5A and 5B show an overview of image processing performed by the
図5(B)は、ステップS201の画像処理の一例を示す。画像処理は、まず、画像データを所定の閾値により二値化し、画像内の溶接領域の範囲を検出する(S2011)。そして検出範囲内のデータに対し重み計数を乗じる(S2012)。例えば、図4(A)に示すようなスペクトルを有する溶接部を、紫外線帯域、可視光帯域、赤外線帯域の3つの帯域で撮影した画像データは、紫外線帯域の画像データに対し、可視光帯域及び赤外線帯域の画像データの輝度が低くなる。そこで、重み付けとして可視光帯域の画像データの輝度を高くする処理を行うことで、合成後に輪郭がはっきりした画像データを生成することができる。 FIG. 5B shows an example of image processing in step S201. In the image processing, first, the image data is binarized using a predetermined threshold value, and the range of the welding area within the image is detected (S2011). Then, the data within the detection range is multiplied by the weighting factor (S2012). For example, image data obtained by photographing a weld having a spectrum as shown in FIG. The brightness of image data in the infrared band is reduced. Therefore, by increasing the brightness of the image data in the visible light band as weighting, it is possible to generate image data with a clear outline after synthesis.
また、図4(A)及び(B)に示すように、撮影する波長帯域により輝度が異なるため、重み付けとして、輝度が平準化するように輝度が低い画像データが明るくなるように調整し、輝度が高いデータを暗くするように重み付けを行ってもよい。このような調整を行うことで、溶接のアークが発生しないときでも溶接部の状況を、カメラユニットを通して連続して可視化することができる。 In addition, as shown in FIGS. 4A and 4B, since the brightness varies depending on the wavelength band to be captured, the weighting is performed so that the image data with low brightness becomes bright so that the brightness is leveled. A weight may be applied to darken data with high . By making such adjustments, the condition of the weld can be continuously visualized through the camera unit even when no welding arc is generated.
本実施形態に係る溶接可視化システム100aは、特定の波長帯域の光を通す光学フィルタを複数組み合わせて溶接部を撮影することで、溶接部の発光スペクトルに応じた狭い波長帯域の光を選択して撮影することで、溶接の状態を可視化することができる。
The
[第2の実施形態]
本実施形態は、第1の実施形態に対しカメラユニット102の構成が異なる溶接可視化システム100bの一例を示す。以下の説明では、第1の実施形態と相違する部分を中心に説明を行う。
[Second embodiment]
This embodiment shows an example of a
図6は、本実施形態に係る溶接可視化システム100bの構成を示す。この溶接可視化システム100bは、第1カメラユニット102a、第2カメラユニット102b、第3カメラユニット102cを有する。第1カメラユニット102aは、第1撮像素子112a、第1レンズユニット114a、波長変換ユニット116、第1フィルタユニット118aを含む。第1フィルタユニット118aは、紫外線帯域に透過波長帯域を有する第1バンドパスフィルタ1181aを含む。また、第1フィルタユニット118aは第1NDフィルタ1182aを含んでもよい。第1撮像素子112aは、第1バンドパスフィルタ1181aを透過して波長変換ユニットで可視光に波長変換された画像を撮影する。
FIG. 6 shows the configuration of a
第2カメラユニット102bは、第2撮像素子112b、第2レンズユニット114b、第2フィルタユニット118bを含む。第2フィルタユニット118bは、可視光帯域に透過波長帯域を有する第2バンドパスフィルタ1181bを含む。また、第2フィルタユニット118bは第2NDフィルタ1182bを含んでもよい。第3カメラユニット102cは、第3撮像素子112c、第3レンズユニット114c、第3フィルタユニット118cを含む。第3フィルタユニット118cは、赤外線帯域に透過波長帯域を有する第3バンドパスフィルタ1181cを含む。また、第3フィルタユニット118cは第3NDフィルタ1182cを含んでもよい。
The
このように、本実施形態に係る溶接可視化システム100bは、紫外線帯域、可視光帯域、及び赤外線帯域のそれぞれの波長帯域の画像を撮影するカメラユニットを有する。これにより各波長帯域の画像を同時に撮影することが可能となり、溶接部200の画像(静止画及び動画)をより鮮明な状態で得ることができる。また、第1カメラユニット102a、第2カメラユニット102b、及び第3カメラユニット102cの光学フィルタが固定されるので、フィルタ切替ユニットを省略することができる。
Thus, the
本実施形態に係る溶接可視化システム100bは、カメラユニットの構成が異なる他は第1実施形態に係る溶接可視化システム100aと同様であり、同様の作用効果を得ることができる。
A
[第3の実施形態]
本実施形態は、溶接可視化システムを有する溶接マスク150の一例を示す。本実施形態では一例として、第2実施形態で示す溶接可視化システム100bが装着された溶接マスク150を示す。
[Third Embodiment]
This embodiment shows an example of a
図7(A)は、本実施形態に係る溶接マスク150を示す。溶接マスク150は、防護面152に溶接可視化システム100bが取り付けられている。溶接マスク150は、顔面に装着したとき目の高さに当たる位置にカメラユニット102(第1カメラユニット102a、第2カメラユニット102b、第3カメラユニット102c)が取り付けられている。カメラユニット102はリアルタイムで動画を撮影することができるので、作業者は通常の視線で作業を行うことができる。
FIG. 7A shows a
図7(B)は、溶接マスク150に装着される溶接可視化システム100cの構成を示す。溶接可視化システム100bは、溶接マスク150の前面側に配置される第1カメラユニット102a、第2カメラユニット102b、第3カメラユニット102c、溶接マスク150の頭部、後頭部、側頭部、又は顎よりも低い位置に設置される画像処理ユニット104、及び溶接マスク150の内側の目の高さの位置に設置される表示ユニット106を含む。表示ユニット106は顔面に近接して配置されるので、ゴーグル型ディスプレイ(VRディスプレイ)であることが好ましい。また、表示ユニット106は溶接マスク150の内側に固定されていてもよいし、溶接マスク150とは別体となっており、作業者が直接装着するヘッドマウントディスプレイが用いられてもよい。
FIG. 7B shows the configuration of the welding visualization system 100c attached to the
本実施形態に係る溶接マスク150を用いることで、作業者は溶接の状態をリアルタイムで視覚を通して確認することができる。また、カメラユニット102でリアルタイムに画像を撮影し表示システムに表示することで、作業者は溶接の作業(実際にアークを発生させて溶接をする作業)の度に溶接マスクを付けたり外したりする必要がないので、連続して溶接を行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
By using the
なお、本実施形態は、溶接マスク150に第2の実施形態に係る溶接可視化システム100bを装着した例を示したが、第1の実施形態に係る溶接可視化システム100aも同様に適用することができる。
Although this embodiment shows an example in which the
第1の実施形態に係る溶接可視化システム100a及び第2の実施形態に係る溶接可視化システム100bは、溶接ロボットに適用することができる。すなわち、カメラユニット102で撮影された鮮明な画像を画像解析することで、溶接ロボットの精密な制御をすることができる。また、溶接ロボットに人工知能を搭載し、熟練工が溶接したときの画像を学習させることで、熟練工の溶接の技を溶接ロボットが引き継ぐことができる。
The
100:溶接可視化システム、102:カメラユニット、102a:第1カメラユニット、102b:第2カメラユニット、102c:第3カメラユニット、104:画像処理ユニット、106:表示ユニット、108:フィルタ制御ユニット、110:データストレージユニット、112:撮像素子、112a:第1撮像素子、112b:第2撮像素子、112c:第3撮像素子、114:レンズユニット、114a:第1レンズユニット、114b:第2レンズユニット、114c:第3レンズユニット、116:波長変換ユニット、1161:波長変換素子、118:フィルタユニット、118a:第1フィルタユニット、118b:第2フィルタユニット、118c:第3フィルタユニット、1181:バンドパスフィルタ、1181a:第1バンドパスフィルタ、1181b:第2バンドパスフィルタ、1181c:第3バンドパスフィルタ、1182:NDフィルタ、1182a:第1NDフィルタ、1182b:第2NDフィルタ、1182c:第3NDフィルタ、120:プロセッサ、122:システムメモリ、124:キャッシュメモリ、126:入出力インターフェイス、128:ネットワークインターフェイス、130:端末装置、132:第1画像データ、134:第2画像データ、136:第3画像データ、150:溶接マスク、152:防護面、200:溶接部
100: welding visualization system, 102: camera unit, 102a: first camera unit, 102b: second camera unit, 102c: third camera unit, 104: image processing unit, 106: display unit, 108: filter control unit, 110 : data storage unit, 112: image sensor, 112a: first image sensor, 112b: second image sensor, 112c: third image sensor, 114: lens unit, 114a: first lens unit, 114b: second lens unit, 114c: third lens unit, 116: wavelength conversion unit, 1161: wavelength conversion element, 118: filter unit, 118a: first filter unit, 118b: second filter unit, 118c: third filter unit, 1181: bandpass filter , 1181a: first bandpass filter, 1181b: second bandpass filter, 1181c: third bandpass filter, 1182: ND filter, 1182a: first ND filter, 1182b: second ND filter, 1182c: third ND filter, 120: Processor, 122: System memory, 124: Cache memory, 126: Input/output interface, 128: Network interface, 130: Terminal device, 132: First image data, 134: Second image data, 136: Third image data, 150 : welding mask, 152: protective face, 200: welding part
Claims (10)
前記異なる波長帯域毎に撮影された画像を合成する画像処理ユニットと、
前記画像処理ユニットで合成された画像を表示する表示ユニットと、
を含むことを特徴とする溶接可視化システム。 a camera unit that includes a plurality of bandpass filters that transmit light of different wavelength bands, and an imaging element that performs imaging for each different wavelength band of the plurality of bandpass filters;
an image processing unit that synthesizes the images captured for each of the different wavelength bands;
a display unit that displays an image synthesized by the image processing unit;
A welding visualization system comprising:
前記波長変換ユニットが、前記第1バンドパスフィルタの透過光を可視光に変換し、前記撮像素子が撮影を行う、請求項2に記載の溶接可視化システム。 The camera unit has a wavelength conversion unit that converts light in the ultraviolet band to light in the visible light band,
3. The welding visualization system according to claim 2, wherein said wavelength conversion unit converts light transmitted through said first band-pass filter into visible light, and said imaging device photographs.
前記複数のカメラユニットが撮影した画像を合成する画像処理ユニットと、
前記画像処理ユニットで合成された画像を表示する表示ユニットと、
を含むことを特徴とする溶接可視化システム。 a plurality of camera units each including a bandpass filter and an imaging element corresponding to each of the bandpass filters;
an image processing unit that synthesizes images captured by the plurality of camera units;
a display unit that displays an image synthesized by the image processing unit;
A welding visualization system comprising:
紫外線帯域の光を透過する第1バンドパスフィルタと、第1撮像素子と、を含む第1カメラユニットと、
可視光帯域の光を透過する第2バンドパスフィルタと、第2撮像素子と、を含む第2カメラユニットと、
赤外線帯域の光を透過する第3バンドパスフィルタと、第3撮像素子と、を含む第3カメラユニットと、
を含む、請求項5に記載の溶接可視化システム。 The plurality of camera units are
a first camera unit including a first bandpass filter that transmits light in the ultraviolet band and a first imaging element;
a second camera unit including a second bandpass filter that transmits light in the visible light band and a second imaging element;
a third camera unit including a third bandpass filter that transmits light in the infrared band and a third imaging element;
6. The weld visualization system of claim 5, comprising:
前記波長変換ユニットが前記第1バンドパスフィルタの透過光を可視光に変換し、前記第1撮像素子が撮影を行う、請求項6に記載の溶接可視化システム。 the first camera unit has a wavelength conversion unit that converts light in the ultraviolet band to light in the visible light band;
7. The welding visualization system according to claim 6, wherein said wavelength conversion unit converts light transmitted through said first band-pass filter into visible light, and said first imaging device photographs.
A weld mask comprising a weld visualization system according to any one of claims 1-9.
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