JP2526218B2 - 溶接欠陥の検査方法 - Google Patents
溶接欠陥の検査方法Info
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- JP2526218B2 JP2526218B2 JP61211257A JP21125786A JP2526218B2 JP 2526218 B2 JP2526218 B2 JP 2526218B2 JP 61211257 A JP61211257 A JP 61211257A JP 21125786 A JP21125786 A JP 21125786A JP 2526218 B2 JP2526218 B2 JP 2526218B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は溶接欠陥の検査方法に係り、特に溶接施行中
に溶融池近傍の溶接金属の温度分布を求め、これに基づ
いて溶接欠陥の有無を非破壊的に検査する方法に関する
ものである。
に溶融池近傍の溶接金属の温度分布を求め、これに基づ
いて溶接欠陥の有無を非破壊的に検査する方法に関する
ものである。
（従来の技術） 従来、金属の溶接部に欠陥が発生しているかいないか
の検査は、溶接が完了した後に、放射線透過試験（以
下、RTとも称する）や超音波探傷試験（以下、UTとも称
する）を溶接部に実施して行っていた。その手順の一例
を第８図に示す。すなわち、溶接が完了したのち熱処理
を行ない、その後に前述したRTやUTを実施して、溶接欠
陥があればその欠陥部を除去したのち補修溶接を行な
い、再度熱処理を実施した後、欠陥部の有無の検査を行
ない、以下、この操作を欠陥部がなくなるまで繰り返す
という方法が行なわれていた。
の検査は、溶接が完了した後に、放射線透過試験（以
下、RTとも称する）や超音波探傷試験（以下、UTとも称
する）を溶接部に実施して行っていた。その手順の一例
を第８図に示す。すなわち、溶接が完了したのち熱処理
を行ない、その後に前述したRTやUTを実施して、溶接欠
陥があればその欠陥部を除去したのち補修溶接を行な
い、再度熱処理を実施した後、欠陥部の有無の検査を行
ない、以下、この操作を欠陥部がなくなるまで繰り返す
という方法が行なわれていた。
（発明が解決しようとする問題点） 前述した従来技術においては、溶接作業が一旦終了し
た後に、RTやUTにより溶接欠陥を検知することとなる。
すなわち、多層肉盛り溶接の初層部に溶接欠陥が発見さ
れた場合、初層欠陥部は勿論、欠陥部の上層肉盛り部も
含めて切除し、補修溶接→再熱処理→欠陥検査という繰
返し作業が必要となり、経費および作業工数が増加し溶
接コストが高くなり、また、溶接後の検査で欠陥が発見
されるため、溶接施行条件の是正処置が遅れ、早期対策
ができないという問題があった。
た後に、RTやUTにより溶接欠陥を検知することとなる。
すなわち、多層肉盛り溶接の初層部に溶接欠陥が発見さ
れた場合、初層欠陥部は勿論、欠陥部の上層肉盛り部も
含めて切除し、補修溶接→再熱処理→欠陥検査という繰
返し作業が必要となり、経費および作業工数が増加し溶
接コストが高くなり、また、溶接後の検査で欠陥が発見
されるため、溶接施行条件の是正処置が遅れ、早期対策
ができないという問題があった。
（問題点を解決するための手段） 本発明においては、溶接中の溶融池を含めた付近の溶
接凝固部の温度分布のパターンが、溶接欠陥が発生して
いる場合と発生していない場合とで相違しているという
発見に基づき、この点に着目して溶接施行と並行して欠
陥部の検査を行ない、早期対策を立てることを可能とす
るものである。
接凝固部の温度分布のパターンが、溶接欠陥が発生して
いる場合と発生していない場合とで相違しているという
発見に基づき、この点に着目して溶接施行と並行して欠
陥部の検査を行ない、早期対策を立てることを可能とす
るものである。
すなわち、本発明は、赤外線カメラにより狭開先溶接
の溶融池とその付近の溶接凝固部からの放射エネルギー
分布を、エネルギー画像信号として検出し、その検出信
号を画像処理装置により温度分布画像に変換し、その温
度分布画像を画像識別装置に伝送し、該画像識別装置に
おいて前記温度分布画像に基いて溶接欠陥の有無を判定
し、溶接欠陥を検出したときには欠陥発生信号を発生さ
せるものである。
の溶融池とその付近の溶接凝固部からの放射エネルギー
分布を、エネルギー画像信号として検出し、その検出信
号を画像処理装置により温度分布画像に変換し、その温
度分布画像を画像識別装置に伝送し、該画像識別装置に
おいて前記温度分布画像に基いて溶接欠陥の有無を判定
し、溶接欠陥を検出したときには欠陥発生信号を発生さ
せるものである。
（実施例） 第１図は、本発明の実施例を示す溶接欠陥の検査方法
の説明図である。第１図において、狭開先溶接機１には
固定具21を介して赤外線カメラ２が取り付けられ、赤外
線カメラ２は該カメラからの画像を熱画像としてとら
え、その温度分布を算出する画像処理装置７に連結さ
れ、さらに画像処理装置７は処理画像を色と形状で表示
する画像表示装置８、この画像中にブローホール等の有
無を判定するための画像認識装置９および溶接制御装置
10に連結されている。なお、３は溶接母材、４は溶接金
属の溶融池、５は凝固部、６は溶接進行方向である。
の説明図である。第１図において、狭開先溶接機１には
固定具21を介して赤外線カメラ２が取り付けられ、赤外
線カメラ２は該カメラからの画像を熱画像としてとら
え、その温度分布を算出する画像処理装置７に連結さ
れ、さらに画像処理装置７は処理画像を色と形状で表示
する画像表示装置８、この画像中にブローホール等の有
無を判定するための画像認識装置９および溶接制御装置
10に連結されている。なお、３は溶接母材、４は溶接金
属の溶融池、５は凝固部、６は溶接進行方向である。
溶接母材３は開先幅Ｗ＝12mmの間隔をもって配置され
ており、狭開先溶接機１により開先内を溶接する。赤外
線カメラ２は溶接中の溶融池４および溶接直後の凝固部
５の温度状態を計測する。すなわち、溶融池および凝固
部から放射される波長２〜13μｍの赤外線を光学的に集
光し、計測対象部分の表面につき、この表面を２次元平
面とみた場合の水平（Ｘ軸）方向、垂直（Ｙ軸）方向に
つき走査し、表面から放射される赤外線エネルギー分布
を熱画像としてとらえる。
ており、狭開先溶接機１により開先内を溶接する。赤外
線カメラ２は溶接中の溶融池４および溶接直後の凝固部
５の温度状態を計測する。すなわち、溶融池および凝固
部から放射される波長２〜13μｍの赤外線を光学的に集
光し、計測対象部分の表面につき、この表面を２次元平
面とみた場合の水平（Ｘ軸）方向、垂直（Ｙ軸）方向に
つき走査し、表面から放射される赤外線エネルギー分布
を熱画像としてとらえる。
画像処理装置７はこの熱画像にもとづき計測表面内の
温度分布を算出する。表面から放射されるエネルギーを
Ｅとすれば、Ｅは放射体の表面温度Ｔの関数であり、次
式で表される。
温度分布を算出する。表面から放射されるエネルギーを
Ｅとすれば、Ｅは放射体の表面温度Ｔの関数であり、次
式で表される。
Ｅ（Ｔ）＝σT4……（１） ここで、σはボルツマン定数である。（１）式にもと
づき、画像処理装置７は赤外線カメラがとられたエネル
ギ分布を、計測対象の溶接部表面の温度分布として算出
する。画像表示装置８は装置７で算出された温度分布
を、色と形状で表示した温度分布図として表示する（第
３〜５図参照）。この表示画像信号を画像識別装置９に
送り、ここで溶接欠陥の有無を判断させる。すなわち、
溶接中に発生する欠陥には、ブローホール、スラグ巻込
み、融合不良などがあるが、ブローホール、スラグ巻込
みなどの欠陥部は、正常な溶接部に比較して表面積の拡
大を伴って発生する。このため、この表面積の拡大部は
正常部に比べて放熱速度が大きくなり、その結果温度が
低いので、画像表示装置８で示される画像中にコールド
・スポットとして表示される。この状態を第４図に示す
が、13で示されるブローホールがこれである。第４図で
示されるようなコールド・スポットを含む温度分布信号
が画像識別装置９に送られた場合は、９は等温線図中に
おいて周囲より低温度の、例えば直径2mm以下の点13が
存在しているときブローホール発生と判断される。一
方、第３図で示されるものは欠陥部のない正常な溶接状
態の温度分布画像であり、左右対称な等温線図で表され
た温度分布画像である。
づき、画像処理装置７は赤外線カメラがとられたエネル
ギ分布を、計測対象の溶接部表面の温度分布として算出
する。画像表示装置８は装置７で算出された温度分布
を、色と形状で表示した温度分布図として表示する（第
３〜５図参照）。この表示画像信号を画像識別装置９に
送り、ここで溶接欠陥の有無を判断させる。すなわち、
溶接中に発生する欠陥には、ブローホール、スラグ巻込
み、融合不良などがあるが、ブローホール、スラグ巻込
みなどの欠陥部は、正常な溶接部に比較して表面積の拡
大を伴って発生する。このため、この表面積の拡大部は
正常部に比べて放熱速度が大きくなり、その結果温度が
低いので、画像表示装置８で示される画像中にコールド
・スポットとして表示される。この状態を第４図に示す
が、13で示されるブローホールがこれである。第４図で
示されるようなコールド・スポットを含む温度分布信号
が画像識別装置９に送られた場合は、９は等温線図中に
おいて周囲より低温度の、例えば直径2mm以下の点13が
存在しているときブローホール発生と判断される。一
方、第３図で示されるものは欠陥部のない正常な溶接状
態の温度分布画像であり、左右対称な等温線図で表され
た温度分布画像である。
第５図の温度分布線図は左右非対称な等温線図を示し
ており、14で示す部分が溶け込み不良部である。第５図
のように、等温線が開先中心線に対し非対称形となる信
号が画像識別装置９に送られた場合には、９では溶け込
み不良部発生と判断される。画像識別装置９で欠陥が発
生したと判断された場合には、画像認識装置９より欠陥
検出信号が溶接制御装置10に送られ、溶接作業が直ちに
中止される。
ており、14で示す部分が溶け込み不良部である。第５図
のように、等温線が開先中心線に対し非対称形となる信
号が画像識別装置９に送られた場合には、９では溶け込
み不良部発生と判断される。画像識別装置９で欠陥が発
生したと判断された場合には、画像認識装置９より欠陥
検出信号が溶接制御装置10に送られ、溶接作業が直ちに
中止される。
画像識別装置９における操作をさらに詳細に説明す
る。溶融池４および凝固部５を対象とする温度分布画像
上の最高温度点（溶融池部分）に原点を定め、直行する
Ｘ、Ｙ軸を設定する。Ｙ軸方向のＹの値が０〜5mmに相
当する部分では溶接欠陥を感知できる温度差が検出し難
いので、最初にＹ＝5mmに相当する位置においてＸ軸に
平行な直線を引き、この直線と各等温線との交点におけ
るＸ座標方向の値を算出する。交点はＹ軸に対し各等温
線ごとに左右にそれぞれ一点づつあるので、各等温線ご
とに２つの交点のＸ座標上の絶対値の差を計算し、この
差が所定値、例えば2mm以上である場合は、溶け込み不
良発生と判断され、欠陥検出信号を発生する。この処理
を終えて欠陥なしと判断された場合は、前記Ｙの値に例
えば1mm相当分を増加させ、同じ処理を例えばＹ＝40mm
に相当する値になるまで繰返えすのである。Ｙの増加に
伴ってＸの値がどんどん増加する場合も溶け込み不良と
判断する。
る。溶融池４および凝固部５を対象とする温度分布画像
上の最高温度点（溶融池部分）に原点を定め、直行する
Ｘ、Ｙ軸を設定する。Ｙ軸方向のＹの値が０〜5mmに相
当する部分では溶接欠陥を感知できる温度差が検出し難
いので、最初にＹ＝5mmに相当する位置においてＸ軸に
平行な直線を引き、この直線と各等温線との交点におけ
るＸ座標方向の値を算出する。交点はＹ軸に対し各等温
線ごとに左右にそれぞれ一点づつあるので、各等温線ご
とに２つの交点のＸ座標上の絶対値の差を計算し、この
差が所定値、例えば2mm以上である場合は、溶け込み不
良発生と判断され、欠陥検出信号を発生する。この処理
を終えて欠陥なしと判断された場合は、前記Ｙの値に例
えば1mm相当分を増加させ、同じ処理を例えばＹ＝40mm
に相当する値になるまで繰返えすのである。Ｙの増加に
伴ってＸの値がどんどん増加する場合も溶け込み不良と
判断する。
また、上記処理と並行して、画像識別装置９におい
て、第７図に示すように等温線画像をすべて含む大きさ
を持つ長方形の画像処理面において、この面を例えば1m
m相当のます目に区分し、このます目一つ一つにつき画
像の色を検索し、それに対応する温度を算出するのであ
る。このようにして求められた温度分布図上において、
周囲より温度が低い部分の面積と温度を検出し、この面
積が例えば3.2mm2より小さい場合はブローホール発生と
判断される。
て、第７図に示すように等温線画像をすべて含む大きさ
を持つ長方形の画像処理面において、この面を例えば1m
m相当のます目に区分し、このます目一つ一つにつき画
像の色を検索し、それに対応する温度を算出するのであ
る。このようにして求められた温度分布図上において、
周囲より温度が低い部分の面積と温度を検出し、この面
積が例えば3.2mm2より小さい場合はブローホール発生と
判断される。
本発明になる溶接方法の手順を第２図に示す。溶接施
行と並行して欠陥検査を行ない、欠陥が発見されたら直
ちに溶接を中止し、欠陥部を除去して、溶接を再開する
のである。
行と並行して欠陥検査を行ない、欠陥が発見されたら直
ちに溶接を中止し、欠陥部を除去して、溶接を再開する
のである。
（発明の効果） 本発明によれば、溶接施行と並行して、溶接欠陥の検
出を行なうので、万一欠陥が発生した場合でも、補修が
容易であり、また溶接施行条件の是正処理が直ちにとれ
るので、大きな欠陥の発生を防止し、溶接コストの大幅
な低減が可能である。
出を行なうので、万一欠陥が発生した場合でも、補修が
容易であり、また溶接施行条件の是正処理が直ちにとれ
るので、大きな欠陥の発生を防止し、溶接コストの大幅
な低減が可能である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は本
発明の溶接方法の手順を示す図、第３図は溶接欠陥のな
い温度分布画像を示す図、第４図はブローホール発生時
の温度分布画像図、第５図は溶け込み不良発生時の温度
分布画像図、第６図は溶け込み不良の有無を判断する画
像識別装置の処理説明図、第７図はブローホールの有無
を判断する画像識別装置の処理説明図、第８図は従来技
術になる溶接方法の手順を示す図である。 １……狭開先溶接機、２……赤外線カメラ、３……溶接
母材、４……溶融池、５……凝固部、７……画像処理装
置、８……画像表示装置、９……画像識別装置、10……
溶接制御装置。
発明の溶接方法の手順を示す図、第３図は溶接欠陥のな
い温度分布画像を示す図、第４図はブローホール発生時
の温度分布画像図、第５図は溶け込み不良発生時の温度
分布画像図、第６図は溶け込み不良の有無を判断する画
像識別装置の処理説明図、第７図はブローホールの有無
を判断する画像識別装置の処理説明図、第８図は従来技
術になる溶接方法の手順を示す図である。 １……狭開先溶接機、２……赤外線カメラ、３……溶接
母材、４……溶融池、５……凝固部、７……画像処理装
置、８……画像表示装置、９……画像識別装置、10……
溶接制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−124585（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−247475（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215273（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】赤外線カメラにより狭開先溶接の溶融池と
その付近の溶接凝固部からの放射エネルギー分布を、エ
ネルギー画像信号として検出し、その検出信号を画像処
理装置により温度分布画像に変換し、その温度分布画像
を画像識別装置に伝送し、該画像識別装置において前記
温度分布画像に基いて溶接欠陥の有無を判定し、溶接欠
陥を検出したときには欠陥発生信号を発生させることを
特徴とする溶接欠陥の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61211257A JP2526218B2 (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 溶接欠陥の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61211257A JP2526218B2 (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 溶接欠陥の検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6368268A JPS6368268A (ja) | 1988-03-28 |
| JP2526218B2 true JP2526218B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=16602913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61211257A Expired - Fee Related JP2526218B2 (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 溶接欠陥の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526218B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210065677A (ko) * | 2019-11-27 | 2021-06-04 | 고려대학교 산학협력단 | 열화상 카메라를 이용한 용접부 결함 검출 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4696325B2 (ja) * | 1998-12-04 | 2011-06-08 | 株式会社日立製作所 | 自動溶接及び欠陥補修方法並びに自動溶接装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57124585A (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-03 | Kawasaki Steel Corp | Monitoring method for temperature distribution of weld zone |
| JPS59215273A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Nippon Steel Corp | スパイラル鋼管の溶接位置制御方法 |
| JPS60247475A (ja) * | 1984-05-23 | 1985-12-07 | Hitachi Ltd | 画像処理による溶接制御方法 |
-
1986
- 1986-09-08 JP JP61211257A patent/JP2526218B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210065677A (ko) * | 2019-11-27 | 2021-06-04 | 고려대학교 산학협력단 | 열화상 카메라를 이용한 용접부 결함 검출 방법 |
| KR102514450B1 (ko) * | 2019-11-27 | 2023-03-24 | 고려대학교 산학협력단 | 열화상 카메라를 이용한 용접부 결함 검출 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6368268A (ja) | 1988-03-28 |
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