JP2023031026A - 溶接検査方法、溶接検査システム、溶接検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】溶接ビードの良否判定の精度をより向上させる。【解決手段】計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査システムであって、所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得する形状データ取得部と、取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得する溶接部データ取得部と、前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するエリア設定部と、設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行う溶接評価部と、を含む、ことを特徴とする溶接検査システム。【選択図】図１８

Description

本発明は、溶接が行われた対象部材の溶接部分を検査する溶接検査技術に関する。

従来からレーザ溶接等によって形成される溶接ビードの検査が行われている。このようなレーザ溶接による溶接ビードの品質評価の一例として、例えば、特許文献１には、撮像手段により溶接ビードの三次元形状を表す点群データを取得して溶接形状の検査を行う技術が開示されている。

特開２０１２－３７４８７号公報

引用文献１に記載されたような溶接ビードの検査技術では、検査対象の断面形状に応じて生成したビード幅、ビード高さ、ビード重心、断面積の各特徴量を予め登録している許容範囲と比較して特徴量の良否を判定することが開示されている。しかし、溶接ビードの良否判定の精度をより向上させることが課題であった。

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、溶接ビードの良否判定の精度が向上した溶接検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査システムであって、所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得する形状データ取得部と、取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得する溶接部データ取得部と、前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するエリア設定部と、設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行う溶接評価部と、を含む、
ことを特徴とする溶接検査装置である。

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、溶接ビードの良否を自動的に判断できる溶接検査装置又は溶接検査方法を提供することができる。

本実施形態１の溶接検査システム１００の全体構成例を示す図である。 本実施形態１の溶接検査システム１００を用いて検査対象物の溶接部を検査する様子を示す図である。 本実施形態１に係る端末１のハードウェア構成例を示す図である。 本実施形態１に係る端末１の機能構成例を示す図である。 本実施形態１に係る溶接検査方法のフローチャート例を示す図である。 本実施形態１に係る三次元点群データ取得部１０１により取得される三次元点群データの一例を示す図である。 本実施形態１に係る基準平面６０の一例を示す図である。 本実施形態１に係る三次元点群データから溶接部点群データを抽出する方法の一例を示す図である。 本実施形態１に係る溶接部点群データ取得部により取得された溶接部点群データ７０の一例を示す図である。 本実施形態１に係る基準平面６０上に設定するグリッド交点の設定方法の一例を示す図である。 本実施形態２に係る近似面生成部が複数のグリッド交点に対応する点を溶接部点群データから選択する一例を示す図である。 本実施形態２に係る近似面生成部が選択した各グリッド交点に対応する複数点のデータの一例を示す図である。 本実施形態２に係る近似面生成部１０３がメッシュ（近似面）を生成する一例を示す図である。 本実施形態２に係るメッシュ（近似面）から所定距離以上離れた点群データを抽出する方法の一例を示す図である。 本実施形態２に係る溶接部点群データから抽出された溶接部点群データ８０の一例を示す図である。 本実施形態２に係るエリア分割部が溶接部点群データ８０を含む平面上のエリアを設定した結果の一例を示した図である。 本実施形態２に係るエリア分割部が平面エリアを分割する方法の一例を示す図である。 本実施形態２に係る分割した各エリアにおいて溶接不良を判定する方法の一例を示す図である。

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明は、たとえば以下のような構成を備える。

［項目１］
計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査システムであって、
所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得する形状データ取得部と、
取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得する溶接部データ取得部と、
前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するエリア設定部と、
設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行う溶接評価部と、
を含む、ことを特徴とする溶接検査システム。
［項目２］
項目に記載の溶接検査システムにおいて、
前記溶接部データ取得部の取得する前記溶接部のデータは、溶接部の深さを示す情報を含み、
前記溶接評価部は、前記複数のエリア毎にそれぞれ設定された深さの判定しきい値に基づいて溶接評価を行う、ことを特徴とする溶接検査システム。
［項目３］
項目３に記載の溶接検査システムにおいて、
前記溶接評価部は、前記複数のエリア毎に当該エリア内に前記判定しきい値を超える深さとなる部分が存在するか否かを判定し、前記複数のエリアのいずれかにおいて前記判定しきい値を超える深さとなる部分が存在する場合に、溶接が不良であると評価する、ことを特徴とする溶接検査システム。
［項目４］
項目１乃至３のいずれか１項に記載の溶接検査システムにおいて、
前記形状データ取得部は、計測対象物の形状データを三次元点群データとして取得し、
前記溶接部データ取得部は、前記三次元点群データから選択された一部の点群に基づいて近似面を生成し、前記三次元点群データの点群と前記近似面の垂直距離が所定値を超える点群を溶接部の形状データとして取得する、ことを特徴とする溶接検査システム。
［項目５］
項目４に記載の溶接検査システムにおいて、
前記溶接部データ取得部は、前記三次元点群データから選択された一部の点群に基づいて生成した近似曲線を用いて複数の三角形で構成されるメッシュを近似面として生成する、ことを特徴とする溶接検査システム。
［項目６］
項目４又は項目５に記載の溶接検査システムにおいて、
前記溶接部形状データ取得部は、ユーザにより入力された座標情報、又は予め記録された座標情報に基づいて定義される基準平面の平面上に複数の代表点を設定し、当該複数の代表点の各々について最も近い距離にある対応点を前記三次元点群データから選択し、選択された複数の前記対応点に基づいて近似曲線を生成する、ことを特徴とする溶接検査システム。
［項目７］
計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査方法であって、
所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得するステップと、
取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得するステップと、
前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するステップと、
設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行うステップと、
を含む、ことを特徴とする溶接検査方法。
［項目８］
計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査方法をコンピュータに実行させるための溶接検査プログラムであって、
前記溶接検査プログラムは、前記溶接検査方法として、
計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査方法であって、
所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得するステップと、
取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得するステップと、
前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するステップと、
設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行うステップと、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする溶接検査プログラム。

＜実施の形態１の詳細＞
本発明の一実施形態に係る溶接検査システム１００の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号及び名称が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は、本実施形態の溶接検査システム１００の一例を示す図である。図１に示されるように、本実施形態の溶接検査システム１００では、端末１と、作業用ロボット２、コントローラ３とを有している。作業用ロボット２は、少なくともアーム２１、センサ２２を有している。端末１、コントローラ３及び作業用ロボット２は、有線または無線にて互いに通信可能に接続されている。

図２は、溶接検査システム１００を用いて、レーザ溶接等により溶接された検査対象物に対して、溶接部の検査を行う様子を示す図である。作業用ロボット２のアーム２１に設けられたセンサ２２により、検査対象物４の溶接部４０１を含む所定エリアの表面形状の点群データが取得される。

＜端末１＞
図３は、端末１のハードウェア構成を示す図である。端末１は、例えばパーソナルコンピュータのような汎用コンピュータとしてもよいし、或いはクラウド・コンピューティングによって論理的に実現されてもよい。なお、図示された構成は一例であり、これ以外の構成を有していてもよい。例えば、端末１のプロセッサ１０に設けられる一部の機能が外部のサーバや別端末により実行されてもよい。

端末１は、少なくとも、プロセッサ１０、メモリ１１、ストレージ１２、送受信部１３、入出力部１４等を備え、これらはバス１５を通じて相互に電気的に接続される。

プロセッサ１０は、端末１全体の動作を制御し、少なくとも作業用ロボット２とのデータ等の送受信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置である。例えばプロセッサ１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）および／またはＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、ストレージ１２に格納されメモリ１１に展開された本システムのためのプログラム等を実行して各情報処理を実施する。

メモリ１１は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶と、フラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶と、を含む。メモリ１１は、プロセッサ１０のワークエリア等として使用され、また、端末１の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ ／ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、及び各種設定情報等を格納する。

ストレージ１２は、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。各処理に用いられるデータを格納したデータベースがストレージ１２に構築されていてもよい。

送受信部１３は、端末１を少なくとも作業用ロボット２と接続し、プロセッサの指示に従い、データ等の送受信を行う。なお、送受信部１３は、有線または無線により構成されおり、無線である場合には、例えば、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）の近距離通信インターフェースにより構成されていてもよい。

入出力部１４は、例えば端末１がパーソナルコンピュータで構成されている場合は情報出力機器（例えばディスプレイ）と情報入力機器（例えばキーボードやマウス）により構成され、スマートフォンまたはタブレット端末で構成されている場合はタッチパネル等の情報入出力機器により構成されている。

バス１５は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び各種制御信号を伝達する。

＜作業用ロボット２＞
図１、図２に戻り、本実施形態に係る作業用ロボット２について説明する。

上述のとおり、作業用ロボット２は、アーム２１と、センサ２２とを有する。なお、図示された構成は一例であり、この構成に限定されない。

アーム２１は、三次元のロボット座標系に基づき、端末１にその動作を制御される。また、アーム２１は、有線または無線で作業用ロボット２と接続されたコントローラ３をさらに備え、これによりその動作を制御されてもよい。

センサ２２は、三次元のセンサ座標系に基づき、検査対象物４のセンシングを行う。センサ２２は、例えば三次元スキャナとして動作するレーザセンサであり、センシングにより検査対象物４の三次元点群データ５０を取得する。三次元モデルデータ５０は、例えば、図６に示されるような三次元点群データであり、それぞれの点データがセンサ座標系の座標情報を有し、点群により検査対象物の形状を把握することが可能となる。なお、センサ２２は、レーザセンサに限らず、例えばステレオ方式などを用いた画像センサなどであってもよいし、作業用ロボットとは独立したセンサであってもよく、三次元のセンサ座標系における座標情報が取得できるものであればよい。また、説明を具体化するために、以下では三次元モデルデータ５０として、三次元点群データを用いた構成を一例として説明する。

なお、作業前に所定のキャリブレーションを行い、ロボット座標系及びセンサ座標系を互いに関連付け、例えばセンサ座標系を基にユーザが位置（座標）を指定することにより、アーム２１やセンサ２２が対応した位置を基に動作制御されるように構成をなしてもよい。

＜端末１の機能＞
図４は、端末１に実装される機能を例示したブロック図である。本実施の形態においては、端末１のプロセッサ１０は、三次元点群データ取得部（三次元モデルデータ取得部）１０１、基準平面設定部１０２、近似面生成部１０３、溶接部点群データ抽出部１０４、エリア分割部１０５、溶接評価部１０６を有している。また、端末１のストレージ１２は、三次元点群データ記憶部（三次元モデルデータ記憶部）１２１、溶接部点群データ記憶部１２２、溶接評価結果記憶部１２３を有している。

三次元点群データ取得部１０１は、端末１の入出力部１４からの指示により、例えば作業用ロボット２を制御し、アーム２１及びセンサ２２を動作させて検査対象物４の三次元点群データ４０を取得する。なお、検査対象物４の溶接部４０１を含む領域の三次元点群データを取得できるよう、アーム２１及びセンサ２２の動作は予め設定されている。取得した三次元点群データは、例えばセンサ座標系に基づく三次元座標情報データであり、三次元点群データ記憶部１２１に記憶される。

図６は、三次元点群データ取得部１０１により取得される三次元点群データ４０の一例を示す図である。図６に示す通り、三次元点群データは検査対象物４の溶接部４０１を含む領域の形状データである三次元点群データである。

溶接部点群データ取得部１０２は、まず端末１の入出力部１４によりユーザが入力、もしくは予めシステムに記録された溶接部の領域を示す位置座標情報に基づいて、溶接部の領域を覆う基準平面６０を設定する。図７は、基準平面の一例を示す図である。図７に示すように、基準平面６０は、例えば、溶接部の領域を覆い、かつ溶接部の面と略平行な面となるようにユーザが入力又は予め設定される。また、基準平面６０は、３点またはそれ以上の数の点により領域が設定される。

次に、溶接部点群データ取得部１０２は、基準平面６０に覆われたエリアの点群データを溶接部点群データ５１として取得する。図８は、基準平面に基づいて三次元点群データ５０から溶接部点群データ５１を抽出する一例を示す図である。図８に示す例では、基準平面５０に対して垂直方向であって、基準平面と重なる位置に存在する点群を溶接部点群データ５１として抽出し、抽出した溶接部点群データ５１を溶接部点群データ記憶部１２２に保存する。図９は、抽出した溶接部点群データ５１の一例を示す図である。図９に示す通り、抽出した溶接部点群データ５１は溶接部４０１を中心とした領域の点群データである。

近似面生成部１０３は、まず基準平面６０上にグリッド交点６１を設定する。ここで、図１０に当該グリッド交点を基準平面６０上に設定する方法の一例を示す。図１０に示す例では、基準平面６０の縦横それぞれ４等分する位置にグリッド線を定義し、各グリッド線の交点である２５個のグリッド交点を設定する。グリッド線の間隔は必ずしも基準平面を４等分にする間隔である必要は無く、任意に設定することが可能である。

次に、近似面生成部１０３は、複数のグリッド交点に対応する点を溶接部点群データから選択する。ここで、図１１に複数のグリッド交点に対応する点を溶接部点群データから選択する一例を示す。図１１に示す通り、複数のグリッド交点の三次元座標情報と溶接部点群データの各点の三次元座標情報に基づいて、各グリッド交点から三次元空間における距離が最も近い点を溶接部点群データから選択する。当該処理により得られたグリッド交点に対応する複数点のデータの一例を図１２に示す。図１２に示す複数点は溶接部点群データから選択された２５個の点データであるため、検査対象物４の表面の三次元座標を示している。

次に、近似面生成部１０３は、近似面を生成する。図１３は、近似面生成部１０３が複数の三角形により構成されるメッシュにより近似面を生成する一例を２次元で示している。図１３に示す通、上述した処理により選択されたグリッド交点に対応する複数個の点データに基づいて近似曲線を生成し、この近似曲線により複数の三角形で構成されるメッシュ（近似面）を生成する。このように生成された近似面は、検査対象物４が溶接される前の原盤の表面形状を近似しているものと考えることができる。

溶接部点群データ抽出部１０４は、生成したメッシュ（近似面）から所定距離以上離れた点群データを抽出する。図１４は、メッシュ（近似面）から所定距離以上離れた点群データを抽出する方法の一例を示している。溶接部点群データ抽出部１０４は、溶接部点群データの各点について、メッシュを構成する三角形と直交するベクトルの長さを算出してメッシュからの距離を計算する。もし複数の三角形に対して直交するベクトルが存在する場合には最も距離の近いベクトルを選択する。そして、入出力部１４によりユーザが入力、又は予め設定された距離のしきい値よりも、メッシュからの距離が大きな点群を溶接部点群データ８０として抽出する。図１５は、上記処理に基づいて溶接部点群データから抽出された溶接部点群データ８０の一例を示す図である。図１５に示す通り、メッシュは検査対象物４が溶接される前の原盤の表面形状を近似しているため、メッシュから所定距離以上離れた点群は、検査対象物４の原盤の表面からの距離が所定以上離れた点群のデータであるとみなすことができる。

エリア分割部１０５は、まず抽出した溶接部点群データ８０を含む平面上のエリアを設定する。例えば、端末１を介してユーザによって選択された１番目と２番目の点に基づいて平面エリアの長手方向のベクトルが定義され、３番目に選択された点に基づいて前記長手方向と直交する短い辺の方向のベクトルが定義される。ここで、当該平面上のエリアは溶接部点群データ８０の外側に余白が少ない狭いエリアとして設定することがより望ましいため、溶接部点群データ８０の長手方向及び短手方向のそれぞれの隅に位置する点座標に基づいて、平面エリアの両端の位置を設定する。図１６は、溶接部点群データ８０を含む平面上のエリアを設定した結果の一例を示した図である。図１６に示す通り、溶接部点群データ８０の外側に余白となるエリアがほとんど生じないように平面エリア６２が設定される。

エリア分割部１０５は、次に設定した平面エリアを複数エリアに分割する。図１７は、平面エリアを分割する方法の一例を示している。図１７に示す通り、例えば、平面エリアは、長手方向と短手方向の各辺の中点を結ぶことで４つのエリアに分割される。更に、４つに分割されたエリアは、溶接の開始位置を含むスタートエリア、溶接が終了位置を含むエンドエリア、溶接の開始位置を終了位置の間の溶接部分を含むメインエリアの３エリアに定義される。例えば、端末１によりユーザによって１番目に選択された点を含む又は最も近いエリアをスタートエリア、２番目に選択された点を含む又は最も近いエリアをエンドエリア、残された２つのエリアを統合したエリアをメインエリア、として分割後の各エリアを定義することができる。

溶接評価部１０６は、定義された３つのエリア毎にそれぞれ異なる溶接不良判定基準を設け、当該基準に基づいて溶接不良判定を行う。図１８は、分割した各エリアにおいて溶接不良を判定する方法の一例を示す図である。溶接不良判定の一例として、例えば、図１８に示すように、各エリアにおいて、メッシュ７０もしくは基準平面６０から溶接部点群データ８０の各点群までの距離を計測し、距離が最大となる点をエリア毎に抽出する。定義された３つのエリア毎に異なる不良判定しきい値を設け、各エリアにおける凹部の深さが最も深い点が当該エリアの不良判定しきい値を超えているか否かを判定し、いずれかのエリアにおいて不良判定しきい値を超える深さの点が存在する場合に当該溶接が不良である旨の不良判定を行うことができる。溶接評価部１０６で評価された評価結果の情報は、溶接評価結果記憶部１２３に記憶される。

＜溶接検査方法のフローチャート＞
図５は、本実施の形態１の溶接検査システム１００における溶接検査方法のフローチャートの一例である。

まず、ユーザは、検査対象物４の溶接部４０１の検査を行う指令を端末１により入力し、アーム２１及びセンサ２２を動作させることにより、三次元点群データ取得部１０１により、例えば、図６に示すような作業台上に位置する検査対象物４の基準三次元点群データ５０を取得する（ステップ１０１）。

次に、ユーザが端末により入力した複数の点座標の情報、又は溶接検査システムに予め記録されている情報に基づいて、溶接部点群データ取得部１０２は基準平面を設定する。基準平面は、例えば、図７に示すように、溶接部の領域を覆い、かつ溶接部の面と略平行となる所定の向きと位置に設定される。また、基準平面６０は、３点またはそれ以上の数の点により領域が設定されても良い。（ステップ１０２）。

次に、溶接部点群データ取得部１０２により、基準平面６０により設定されたエリア内に存在する溶接部点群データを三次元点群データ５０から取得する（ステップ１０３）。この時、図８に示されるように、基準平面６０の垂直投影エリアに存在する点群を三次元点群データ５０から取得することで、溶接部点群データ５１を抽出する。ここで、抽出される点群は、基準平面６０の厳密に垂直な垂直投影エリアに存在するものに限られず、基準平面６０に略垂直な位置に存在する点群を抽出しても良い。

次に、近似面生成部１０３は、近似面を生成する前処理として、基準平面６０上に所定間隔で縦横に格子状のグリッド線を設定し、グリッド線の交点をグリッド交点として設定する（ステップ１０４）。図１０に示すグリッド交点の設定一例では、基準平面６０の縦横それぞれの長さが２５％の位置にグリッド線を設定して、各交点をグリッド交点６１として設定している。

近似面生成部１０３は、近似面を生成する前処理の次のステップとして、各グリッド交点について３次元座標の位置が最も近い対応点５２を溶接部点群データから選択する（ステップ１０５）。図１１はこの対応点５２を選択する処理を二次元的に示したものである。

次に、近似面生成部１０３は、対応点５２に基づいて近似曲線を生成し、近似曲線によるメッシュ（近似面）を作成する（ステップ１０６）。図１３は、対応点５２に基づいて近似曲線を生成するイメージ図を示している。

次に、溶接部点群データ抽出部１０４は、溶接部点群データの各点についてメッシュ（近似面）との距離を計算して、メッシュから所定距離以上離れた点群を溶接部点群データ８０として抽出する（ステップ１０７）。ここで、メッシュ（近似面）は、溶接前の検査対象物４の原盤表面を近似した面となっているため、溶接部点群データ８０は、溶接前の検査対象物４の原盤表面から出っ張っている凸部及び窪んでいる凹部の点群である。

次に、エリア分割部１０５は、図１６に示すように、溶接部点群データ８０を含み外側に余剰エリアが少ない矩形の平面エリア６２を設定する。次に、図１７に示すように、当該平面エリア６２を縦横それぞれ中央位置で２分割することにより、４つのエリアに分割し、端末１によりユーザによって１番目に選択された点を含む又は最も近いエリアをスタートエリア、２番目に選択された点を含む又は最も近いエリアをエンドエリア、残された２つのエリアを統合したエリアをメインエリア、として分割後の各エリアを定義することにより、スタートエリア、エンドエリア、メインエリアがそれぞれ定義される（ステップ１０８）。

次に、溶接評価部１０６は、各エリアにおいて各点のメッシュ７０からの距離を計算することで凹部の深さ距離を計測して、エリア毎に凹部深さの最大値を出力する（ステップ１０８）。本ステップでは、計測されたエリア毎の凹部深さの最大値を、エリア毎に予め設定されたそれぞれ異なる判定しきい値と比較することにより、少なくともいずれかのエリアにおいて凹部深さが判定しきい値よりも深い点（部分）が存在する場合に、溶接が不良であると判定することも可能である。具体的には、溶接ビードの表面に発生するピット（小さく窪んだ穴）が存在する場合に溶接不良と判定することができるため、ピット等が原因で生じる応力低下や腐食などの溶接部の性能低下を検出することができる。

レーザ溶接等の溶接を行う場合、一般的に、溶接のスタートエリアでは溶接開始するために溶接ヘッドが同じ位置に滞在する時間が長くなる傾向があるため凹部の深さが深くなる。一方、メインエリアでは、溶接ヘッドが安定した定速移動するため比較的凹部の深さが浅い。また、エンドエリアで凸部が形成される傾向がある。このように、溶接のエリア毎に形成される溶接ビードの凹凸形状が異なるため、溶接エリアの溶接ビード凹部の最大深さが浅くても、溶接不良と判断すべきケースが存在する。

上述したような技術によると、溶接ビードのエリア毎に凹部の最大深さを計測して、エリア毎に正常／異常の判定を行うことができるため、一つに溶接ビードに対して単一の判定しきい値を用いて溶接の不良を判定するよりも、溶接の不良判定の精度を向上させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

１ 端末
２ 作業用ロボット
３ コントローラ
４ 検査対象物
１０ プロセッサ
１１ メモリ
１２ ストレージ
１３ 送受信部
１４ 入出力部
１５ バス
２１ アーム
２２ センサ
５０ 三次元点群データ
５１ 溶接部点群データ
５２ 対応点
６０ 基準平面
６１ グリッド交点
６２ 平面エリア
７０ メッシュ（近似面）
８０ 溶接部点群データ
１００ 溶接検査システム
１０１ 三次元点群データ取得部
１０２ 溶接部点群データ取得部
１０３ 近似面生成部
１０４ 溶接部点群データ抽出部
１０５ エリア分割部
１０６ 溶接評価部
１２１ 三次元点群データ記憶部
１２２ 溶接部点群データ記憶部
１２３ 溶接評価結果記憶部
４０１ 溶接部

Claims (8)

1. 計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査システムであって、
   所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得する形状データ取得部と、
   取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得する溶接部データ取得部と、
   前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するエリア設定部と、
   設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行う溶接評価部と、
   を含む、ことを特徴とする溶接検査システム。
2. 請求項１に記載の溶接検査システムにおいて、
   前記溶接部データ取得部の取得する前記溶接部のデータは、溶接部の深さを示す情報を含み、
   前記溶接評価部は、前記複数のエリア毎にそれぞれ設定された深さの判定しきい値に基づいて溶接評価を行う、ことを特徴とする溶接検査システム。
3. 請求項２に記載の溶接検査システムにおいて、
   前記溶接評価部は、前記複数のエリア毎に当該エリア内に前記判定しきい値を超える深さとなる部分が存在するか否かを判定し、前記複数のエリアのいずれかにおいて前記判定しきい値を超える深さとなる部分が存在する場合に、溶接が不良であると評価する、ことを特徴とする溶接検査システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶接検査システムにおいて、
   前記形状データ取得部は、計測対象物の形状データを三次元点群データとして取得し、
   前記溶接部データ取得部は、前記三次元点群データから選択された一部の点群に基づいて近似面を生成し、前記三次元点群データの点群と前記近似面の垂直距離が所定値を超える点群を溶接部の形状データとして取得する、ことを特徴とする溶接検査システム。
5. 請求項４に記載の溶接検査システムにおいて、
   前記溶接部データ取得部は、前記三次元点群データから選択された一部の点群に基づいて生成した近似曲線を用いて複数の三角形で構成されるメッシュを近似面として生成する、ことを特徴とする溶接検査システム。
6. 請求項４又は請求項５に記載の溶接検査システムにおいて、
   前記溶接部形状データ取得部は、ユーザにより入力された座標情報、又は予め記録された座標情報に基づいて定義される基準平面の平面上に複数の代表点を設定し、当該複数の代表点の各々について最も近い距離にある対応点を前記三次元点群データから選択し、選択された複数の前記対応点に基づいて近似曲線を生成する、ことを特徴とする溶接検査システム。
   
7. 計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査方法であって、
   所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得するステップと、
   取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得するステップと、
   前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するステップと、
   設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行うステップと、
   を含む、ことを特徴とする溶接検査方法。
   
8. 計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査方法をコンピュータに実行させるための溶接検査プログラムであって、
   前記溶接検査プログラムは、前記溶接検査方法として、
   計測対象物の溶接部の形状を検査する溶接検査方法であって、
   所定計測領域における前記計測対象物の形状を計測して形状データを取得するステップと、
   取得した前記形状データに基づいて溶接部のデータを取得するステップと、
   前記溶接部を複数のエリアに分けて設定するステップと、
   設定された複数のエリア毎に個別に設定された判定基準に基づいて、エリア毎に溶接評価を行うステップと、
   をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする溶接検査プログラム。

Images