JP2606045B2 - 溶接形鋼のビード除去部監視方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＨ形鋼等直角コーナー
部を有する溶接形鋼の製造ラインにおいて、ウエブとフ
ランジとの間に発生するビードを溶融切削した後の状況
をテレビ画像を使って監視する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接Ｈ形鋼等直角コーナー部を有する溶
接形鋼は、一般に高周波溶接法により製造される。この
高周波溶接法による溶接形鋼の製造時におけるウエブと
フランジとの間に発生する溶接ビードの除去方法として
は、溶接後においてビードをプラズマガウジング溶削装
置にて溶融、吹飛ばしてビードを溶削する方法が知られ
ている。この溶融切削方法によりビードを除去する場合
は、母材切削の有無および程度、アーク焼けの範囲等が
外観の品質に大きく影響するため、これらを確認し品質
管理を行う必要がある。図３はＨ形鋼におけるビード除
去後の母材切削の状態を示す説明図で、Ｈ形鋼１のウエ
ブ１−１とフランジ１−２の付根部に斜線で示した部分
ａが母材切削された部分である。また、図４はアーク焼
けの状態を示す説明図で、ウエブ１−１とフランジ１−
２の付根部に斜線で示した部分ｂがアーク焼けした部分
である。このような母材切削部ａやアーク焼け部ｂが発
生すると、その程度によってはウエブ１−１とフランジ
１−２の外観品質を劣化させることになり好ましくな
い。したがって、Ｈ形鋼等溶接形鋼の製造においてはビ
ード除去時に母材切削や過度のアーク焼けが発生しない
ように溶接ビードを除去する必要があり、そのためには
ビード除去後の状態を正確に把握し、正常か異常かを的
確に判断してビード溶削装置にフィードバックしトーチ
位置や角度、酸素圧力等を制御する必要がある。

【０００３】従来、溶融切削方法によるビード除去後の
状態を確認する方法としては、ライン速度が低速（４５
ｍ／分程度）の場合は、ラインを流れる製品を目視で確
認する方法がとられており、ライン速度が高速（４５ｍ
／分以上）の場合は、検査テーブル上にて一部を目視で
確認する方法がとられている。さらに、距離センサー等
を使用して母材の切削状況を確認する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ビード除去後
の状態を目視で確認する方法の場合は、ライン速度が低
速の場合に限られるばかりでなく、正常、異常の判断の
基準が作業員によって異なる場合があり、母材切削等を
未然に防止することができない等、外観の品質管理を的
確に行うことができなかった。また、検査テーブル上に
て一部を目視で確認する方法は、ビード溶削装置に対す
るフィードバックが遅く、品質不良が大量に発生するお
それがあった。また、距離センサー等を使用して母材の
切削状況を確認する方法では、ビード溶削装置の早期調
整が困難であり、母材切削等を未然に防止することがで
きないという欠点がある。

【０００５】この発明はこのような現状よりみて、高速
度カメラ（ＣＣＤカメラ）を導入しテレビ画像によって
ビード手入後状態を的確に判断し、外観の品質不良を未
然に防止することが可能な溶接形鋼のビード除去部監視
方法を提案しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、溶接形鋼の
ビード除去後の状態をＣＣＤカメラで撮像し、その立体
静止画像から母材切削の状況、アーク焼け範囲等を検出
し、基準のデータと比較して正常、異常を判定し、異常
と判定された場合にビード溶削装置制御系にフィードバ
ックする方法であり、その要旨は、直角コーナー部を有
する溶接形鋼の製作ラインにおいて直角コーナー部の溶
接ビード部の除去後状態を監視する方法であって、前記
形鋼のビード除去部を撮像するＣＣＤカメラおよび撮像
用照明の角度をそれぞれ当該形鋼の長手方向に直角に交
わる線に対して１０〜１５度に、同じく形鋼の垂直方向
に対して４５±５度に設定し、前記ＣＣＤカメラにてビ
ード手入部を立体静止画像としてとらえ、この立体静止
画像を画像処理して母材切削の有無および範囲、アーク
焼けの範囲を検出し、各検出データをそれぞれ基準値と
比較して正常、異常を判定し、異常と判定された場合に
その結果をビード溶削制御系にフィードバックすること
を特徴とするものである。

【０００７】

【作用】この発明において、形鋼のビード除去部を撮像
するＣＣＤカメラおよび撮像用照明の角度をそれぞれ当
該形鋼の長手方向に直角に交わる線に対して１０〜１５
度に、同じく形鋼の垂直方向に対して４５±５度（ビー
ド断面方向の角度）に設定したのは、以下に示す理由に
よる。すなわち、この発明ではビード除去後の状態を撮
像して画像処理して母材切削部の凹凸判定を可能とする
ためには画像の立体化が必要であり、またカメラのピン
ト範囲もある程度確保する必要があり、その最適角度が
形鋼の長手方向に直角に交わる線に対して１０〜１５度
であることを見い出した。さらに、ビード断面方向の角
度はウエブ側、フランジ側両面の監視が必要であること
と、アーク焼け幅の演算を簡素化するために４５度±５
度としたのである。また、照明角度についても、母材切
削部の凹凸に対し影を作るための角度で最適な角度が１
０〜１５度であることを見い出した。勿論、照明はＣＣ
Ｄカメラと反対側に設けることはいうまでもない。な
お、ＣＣＤカメラはライン速度５０ｍ／分でシャッター
スピード１／２０００秒にて静止画像を得ることができ
るので、ライン速度４５ｍ／分以上の高速で流れる形鋼
の製造ラインにも十分に対応できる。

【０００８】ＣＣＤカメラで撮像された立体静止画像
は、母材切削の有無および範囲、アーク焼けの範囲が当
該画像より把握できるように２値化処理される。この２
値化処理により、ビード除去部の影および切削面の色、
アーク焼けの色が明確になり、母材切削の有無および範
囲、アーク焼けの範囲の検出が可能となるのである。母
材切削部の範囲およびアーク焼け範囲は母材寸法に基づ
いて演算して求められ、その値が予め設定された基準値
と比較され、基準値以下の場合は異常と判定される。

【０００９】この発明により、母材切削の有無および範
囲、アーク焼けおよび範囲が検出され、母材切削部の範
囲およびアーク焼けの範囲が基準値を超え異常と判定さ
れた場合は、それらの結果がビード溶削装置制御系へフ
ィードバックされ、トーチの位置、角度、エアー圧（ガ
ス圧）が最適状態に調整される。

【００１０】

【実施例】図１はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示す概略平面図、図２は同上装置における撮像機
の配置を示す側面図であり、２−１〜２−４はＣＣＤカ
メラ、３−１〜３−４は照明用ランプ、４はイメージフ
リーザー、５は画像処理装置、６は判定装置、７はモニ
ター、８はビード溶削装置制御系、９はビード溶削装
置、θ_１はＨ形鋼１の長手方向に直角に交わる線に対す
るＣＣＤカメラの角度、θ_２は同じくＨ形鋼１の垂直方
向に対するＣＣＤカメラの角度（ビード断面方向に対す
る角度）、θ_３はＨ形鋼１の長手方向に直角に交わる線
に対する照明用ランプの角度、θ_４は同じくＨ形鋼１の
垂直方向に対する照明用ランプの角度である。

【００１１】すなわち、この発明に係るビード除去部監
視装置は、溶接Ｈ形鋼１の製造ライン上に配置されてい
るビード溶削装置９から一定距離を隔てて一対のＣＣＤ
カメラと照明用ランプが４組同一ラインに設置されて入
る。そして、ＣＣＤカメラ２−１〜２−４のθ_１は１０
〜１５度に、θ_２は４５±５度に、それぞれ設定され
る。また、照明用ランプ３−１〜３−４のθ_３、θ_４も
それぞれ１０〜１５度、４５±５度に設定される。

【００１２】上記ビード除去部監視装置によれば、溶接
Ｈ形鋼１のビード切削部（４カ所）がそれぞれのビード
切削部に対応して設置されたＣＣＤカメラ２−１〜２−
４により撮像され、その画像信号がイメージフリーザー
４を通して画像処理装置５に入力され、２値化処理され
てビード切削部の立体静止画像がモニター７に映出され
ると同時に、画像処理信号が判定装置６に入力され、ビ
ード切削部の影および切削面の色によって母材切削の有
無が識別判定され、母材切削有りと判定された場合はそ
の母材切削範囲が母材寸法に基づいて演算される。さら
に、アーク焼けの有無が色によって識別判定され、アー
ク焼けの範囲が同じく母材寸法に基づいて演算される。
母材切削範囲とアーク焼け範囲は、ウエブａとフランジ
ｂの両面に対して演算される。その算出方法は種々の方
法があるためここでは省略する。

【００１３】このようにして母材切削範囲およびアーク
焼け範囲が算出されると、予め判定装置６に入力されて
いるそれぞれの基準値と比較され、母材切削範囲および
アーク焼け範囲（最大値）が基準値を超えた場合は切削
異常と判定され、その結果がビード溶削装置制御系８に
フィードバックされ、ビード溶削装置９のトーチの位
置、角度、エアー圧力等が調整される。また、モニター
７に映出された２値化立体画像より目視で母材切削状況
およびアーク焼け状態を確認することもできる。なお、
母材切削量の程度、アーク焼け範囲の程度によっては、
製造ラインを停機してビード溶削装置の調整等がなされ
る。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明はＨ形鋼
等溶接形鋼の製造ラインで溶接ビード除去後の良否、す
なわち母材切削の有無およびアーク焼けの範囲を立体画
像により的確に検出し、溶接部の正常、異常を自動的に
判定してビード溶削装置制御系にフィードバックするこ
とができるので、切削異常に対するビード溶削装置の調
整を迅速に行うことが可能となり、ビード切削不良およ
び外観品質不良を大幅に低減できる効果があり、Ｈ形鋼
等溶接形鋼の品質および歩留向上に多大な効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法を実施するための装置構成例を示
す概略平面図である。

【図２】図１のＡーＡ線上の縦断面図である。

【図３】Ｈ形鋼におけるビード除去後の母材切削例を示
す説明図である。

【図４】Ｈ形鋼におけるビード除去後のアーク焼けの一
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ Ｈ形鋼 ２−１〜２−４ ＣＣＤカメラ ３−１〜３−４ 照明用ランプ ４ イメージフリーザー ５ 画像処理装置 ６ 判定装置 ７ モニター ８ ビード溶削装置制御系 ９ ビード溶削装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直角コーナー部を有する溶接形鋼の製造
   ラインにおいて直角コーナー部の溶接ビード部のビード
   除去後状態を監視する方法であって、前記形鋼のビード
   除去部を撮像する高速度カメラおよび撮像用照明の角度
   をそれぞれ当該形鋼の長手方向に直角に交わる線に対し
   て１０〜１５度に、同じく形鋼の垂直方向に対して４５
   ±５度に設定し、高速度カメラにてビード除去部を立体
   静止画像としてとらえ、この立体静止画像を画像処理し
   て母材切削の有無および範囲、アーク焼けの範囲を検出
   し、各検出データをそれぞれ基準値と比較して正常、異
   常を判定し、異常と判定された場合にその結果をビード
   溶削装置制御系にフィードバックすることを特徴とする
   溶接形鋼のビード除去部監視方法。