JP2861649B2 - 鋼板の溶接部検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の突合せ溶接部，
すみ肉溶接部その他各種の溶接部の検査に利用される鋼
板の溶接部検査方法に係わり、特に種々の溶接部の溶接
状態を適切に検査する鋼板の溶接部検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の溶接部検査方法として、オフラ
イン検査とオンライン検査とが上げられるが、そのう
ち、前者のオフライン検査では、溶接部およびその溶接
部周辺部の一部を切り取ってサンプルを取り出し、当該
サンプルに対して次のような検査方法を実施している。

【０００３】具体的には、サンプルの溶接部分を油圧装
置で押し破り、その破れ方から良否を判定するエリクセ
ンテスト、メタルフロー写真や金属組織写真などから良
否を判定する顕鏡テスト、引張り強度の試験により良否
を判定する引張試験、さらに曲げ強度の試験により良否
を判定する曲げ試験などが上げられ、これらは何れもサ
ンプルを固定した状態で試験するために微細な欠陥の状
態を検査できる。

【０００４】しかし、オフラインの検査方法は、事後評
価であることから迅速な対応ができないこと、また溶接
部個所ごとに溶接品質が変化するが、その状況を適切に
把握できない問題がある。そこで、以上のような不具合
に問題を改善するためには、オンラインによる検査方法
が最適であると言える。従来、かかるオンラインによる
検査方法は、溶接部の目視検査，ハンマリングテストお
よび溶接時の溶接電流チャートの確認などにより行われ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような検査方法のうち、溶接部の目視検査による場合に
は溶接部の内部品質を判定するのが非常に難しいこと、
その検査員の経験，熟練度によって判定結果に相当なバ
ラツキが出ることである。

【０００６】一方、ハンマリングテストでは、その振動
信号などから溶接部の状況を判定するが正確化に欠ける
ばかりでなく、その判定結果後に目視による確認を行う
必要があり、同様に微細な欠陥を発見できない可能性が
ある。さらに、溶接電流チャートの場合には、溶接部の
明確な変化を認識できるものの、微小な欠陥の違いを発
見できない問題がある。従って、以上のような理由から
オンラインにて溶接部内部の品質を含む溶接部の検査に
は目視による定性的判定によるのが主流となっている。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、オンラインにて迅速に溶接部の良否を判定可能であ
り、目視検査を行うことなく溶接部の内部品質を含む品
質検査を適正に判定する鋼板の溶接部検査方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】また、本発明の他の目的は、種々の欠陥の
状態をきめ細かく判定可能であり、その判定結果に基づ
いて溶接作業ないしは溶接制御に対して適切な対策をと
りうる鋼板の溶接部検査方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、鋼板の溶接部を検査する鋼板の溶接部検査
方法において、

【００１０】

【００１１】赤外センサを用いて走行する前記鋼板の溶
接部およびその溶接部近傍から輻射される赤外線を検出
する赤外線検出ステップと、この赤外センサから得られ
る溶接部およびその溶接部近傍の熱温度を階調変換し温
度分布データを取り出す階調変換ステップと、この階調
変換ステップで取り出される温度分布データを画像処理
し、階調差そのものの温度差特徴画像データ、前記温度
分布データを２値化データ変換した面積特徴画像データ
および前記温度分布データを２値化変換し構造的および
統計的テクスチャー処理結果のパターン特徴画像データ
を抽出する画像抽出ステップと、予め良判定および不良
判定された複数の温度差標準画像データおよび複数の既
知温度差不良画像データと、複数の面積標準画像データ
および複数の既知面積不良画像データと、複数のパター
ン標準画像データおよび複数の既知パターン不良画像デ
ータとを領域分けして記憶する既知画像データ記憶ステ
ップと、前記画像抽出ステップによって抽出される温度
差特徴画像データと予め良判定された複数の温度差標準
画像データとを比較し、この温度差特徴画像データが温
度差標準画像データとほぼ等しいとき前記溶接部の内部
状態が良好であると判定し、前記温度差特徴画像データ
が複数の温度差標準画像データと異なる場合には前記温
度差特徴画像データと予め不良判定された複数の既知温
度差不良画像データとを比較し、既知温度差不良画像デ
ータに近似するものがあれば当該既知温度差不良画像デ
ータに基づいて温度差に関する欠陥信号を出力する第１
の良否判定ステップと、前記画像抽出ステップによって
抽出される面積特徴画像データと予め良判定された複数
の面積標準画像データとを比較し、この面積特徴画像デ
ータが面積標準画像データとほぼ等しいとき前記溶接部
の形状が良好であると判定し、前記面積特徴画像データ
が複数の面積標準画像データと異なる場合には前記面積
特徴画像データと予め不良判定された複数の既知面積不
良画像データとを比較し、既知面積不良画像データに近
似するものがあれば当該既知面積不良画像データに基づ
いて面積に関する欠陥信号を出力する第２の良否判定ス
テップと、前記画像抽出ステップによって抽出されるパ
ターン特徴画像データと予め良判定された複数のパター
ン標準画像データとを比較し、このパターン特徴画像デ
ータがパターン標準画像データとほぼ等しいとき前記溶
接部のパタ

【００１２】

【作用】

【００１３】従って、請求項１に対応する発明は、赤外
センサを用いて走行する前記鋼板の溶接部およびその溶
接部近傍から輻射される赤外線をオンラインで検出で
き、しかも赤外センサから得られる溶接部およびその溶
接部近傍の入熱状態を表す温度分布データを画像処理し
て温度差，面積およびパターンのうち２種類以上の特徴
画像データを抽出し、これら特徴画像データと予め記憶
されている温度差，面積およびパターンの既知標準画像
データ、複数の既知不良画像データとを比較し、特徴画
像データが最も近似する既知不良画像データに基づいて
溶接部の欠陥を判定するので、目視検査を行うことなく
溶接部の内部品質を含む品質検査を実施でき、さらに種
々の欠陥の状態をきめ細かく判定でき、かつ、その判定
結果，特に欠陥判定に基づいて溶接作業ないしは溶接制
御に対して適切な対策を講ずることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明方法の実施例について図面を参
照して説明する。

【００１５】図１は本発明方法を適用してなる検査装置
の全体構成を示す機能ブロック図である。同図において
１は例えば突合せ溶接部２を有する鋼板であって、これ
は紙面に向かって例えば図示右側から図示左側方向に走
行しているが、このとき溶接作業終了直後の鋼板突合せ
溶接部２の入熱状態を、赤外波長を検知する赤外センサ
３を用いて測定する。この溶接部２の入熱状態を測定す
るのは溶接部２の内部品質と密接な関係を持っているた
めである。

【００１６】この赤外センサ３は、赤外線用固体撮像装
置ないしは赤外線テレビカメラなどと呼ばれるセンサが
用いられ、溶接機本体（図示せず）の側面または上部な
どの所要位置に溶接部２およびその溶接部近傍全体が測
定視野に入るように設置され、これら溶接部２および溶
接部近傍から発する赤線波長を検知することにより、当
該溶接部２および溶接部近傍全体の温度分布を測定し、
その測定画像データを画像処理装置４に送出する。

【００１７】この画像処理装置４は、いかなる特徴デー
タを抽出するかによって異なるが、例えば低域通過フィ
ルタなどの雑音除去用フイルタ５を用いて測定画像デー
タのサンプリング時に生ずる疑似データや雑音成分，微
細変化を抑制した後、階調変換手段６を用いて画像の部
分ごとの熱温度に応じた濃度レベルに変換し、さらに画
像処理記憶手段７にて画像処理を実行する。

【００１８】８は特徴抽出処理手段であって、ここでは
いかなる特徴を抽出するかによって異なるが、例えば階
調変換された画像データそのまま，つまり階調差そのも
のである温度差データを抽出する他、当該階調差をもっ
た画像データから鋼板の溶接部２の面積データを抽出
し、さらに専らパータンを重視したパターンデータなど
を抽出し、得られたこれらの温度差データ，面積データ
およびパターンデータをそれぞれ特徴画像データ記憶手
段９に領域分けを行って記憶する。なお、面積データは
あるしきい値レベルの下に単に２値化データをもって表
せばよく、一方、パターンデータの場合には例えば２値
化データに変換後、領域の構造的テクスチャーや統計的
テクスチャー処理によって特徴データを再現する。な
お、この特徴抽出処理手段８での各特徴画像データの抽
出は、前記温度差データ，面積データおよびパターンデ
ータの特徴画像データについて一定のフローに従って順
次求めていく方式でもよく、或いは同時並列的に特徴画
像データを抽出していく方式でもよい。

【００１９】１０は比較すべき基準となる画像データを
記憶する既知画像データ記憶手段であって、この記憶手
段１０には例えば溶接事後に良と判定された温度差，面
積およびパターンに係わる標準画像データ、さらに必要
に応じて良と判定された温度差，面積およびパターンに
係わる標準画像データの他、過去の判定結果に基づいて
不良と判定された温度差，面積およびパターンごとの多
数の既知不良画像データが記憶されている。これら標準
画像データの記憶にあっては、特徴画像データ記憶手段
９と同様に例えば温度差，面積およびパターンごとに標
準画像データおよび多数の既知不良画像データが領域分
けを行って記憶されている。

【００２０】従って、以上のようにして鋼板１の例えば
突合せ溶接ごとに、当該溶接部２および溶接部近傍の特
徴画像データを抽出して特徴画像データ記憶手段９に記
憶されるが、このとき良否判定手段１１では、先ず最初
に例えば温度差に着目して特徴画像データ記憶手段９に
記憶されている特徴画像データと既に標準画像データ記
憶手段１０に記憶されている温度差に係わる標準画像デ
ータとを比較し、ここで特徴画像データが標準画像デー
タとほぼ等しければ溶接部２の内部状態が良好であると
判定し、仮に特徴画像データが標準画像データと異なる
場合には必要に応じて特徴画像データと多数の既知不良
画像データとを順次比較し、特徴画像データと既知不良
画像データの間に非常に近似するものがあれば、当該特
徴画像データがその最も近い既知不良画像データに基づ
いて温度差に関する欠陥信号を出力する。

【００２１】なお、良否判定手段１１では、引き続き、
面積に着目して前述同様に特徴画像データ記憶手段９に
記憶された特徴画像データと既に標準画像データ記憶手
段１０に記憶されている面積に係わる標準画像データと
を比較し、ここで特徴画像データが標準画像データとほ
ぼ等しければ溶接部２の形状が良好であると判定し、仮
に特徴画像データが標準画像データと異なる場合には必
要に応じて特徴画像データと多数の既知不良画像データ
とを順次比較し、前述と同様に必要に応じて最も近い既
知不良画像データに基づいて面積に関する欠陥信号を出
力する。また、パターンについても前述と同様な処理に
より良否および必要に応じて欠陥状態を検査する。

【００２２】従って、以上のような実施例の検査方法に
よれば、赤外センサ３を用いて溶接部２の入熱状態，つ
まり溶接部２およびその溶接部近傍の温度分布を測定す
るようにしたので、オンラインにて温度分布を正確に測
定できるばかりか、この測定画像データから階調変換を
行って例えば温度差，面積およびパターンの何れかに係
わる特徴画像データを抽出し、この特徴画像データと予
め溶接事後の良とされた標準画像データとを比較するの
で、迅速、かつ、確実に溶接部２の良否を判定すること
ができ、しかも最終結果の製品について目視による観察
を行うことなく溶接部内部の品質を含む溶接部の欠陥検
査を行うことができる。

【００２３】また、温度差，面積およびパターンに関す
る特徴画像データを抽出した後、各温度差，面積および
パターンに関する標準画像データとを比較するので、種
々の方面から溶接部の欠陥検査を判定することができ
る。

【００２４】さらに、上記実施例の検査方法は、測定画
像データから階調変換を行って得られた特徴画像データ
と予め既知の温度差，面積およびパターンに関する標準
画像データの他、同じく温度差，面積およびパターンに
関する多数の既知不良画像データとを比較し、特徴画像
データに基づいて最も近似する既知不良画像データから
欠陥の状態を判定するので、種々の欠陥の状態を決め細
かく判定でき、これによって例えばある同一の欠陥が多
い場合にはそれに対する溶接作業ないしは溶接制御の対
策を容易に講じることができ、より良い溶接品質の改良
にも役立つものである。

【００２５】なお、上記実施例では、測定画像データを
階調変換するようにしたが、例えば測定画像データから
面積データだけを抽出する場合には２値化変換を行い、
この２値化変換によって測定画像データを得るようにし
ても良い。また、雑音除去用フィルタ５は、階調変換手
段６の入力側に設けたが、階調変換手段６の出力側に設
けてもよい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。すなわち、本発明は、オ
ンラインにて迅速に溶接部の良否を判定でき、目視検査
を行うことなく溶接部の内部品質を含む品質検査を適正
に行うことができる。また、種々の欠陥の状態を決め細
かく判定でき、溶接作業ないしは溶接制御に対して適切
な対策を講ずることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる鋼板の溶接部検査方法の一実
施例としての検査装置の基本構成を示す図。

【符号の説明】

１…鋼板、２…溶接部、３…赤外センサ、４…画像処理
装置、５…雑音除去用フィルタ、６…階調変換手段、７
…画像処理記憶手段、８…特徴抽出処理手段、９…特徴
画像データ記憶手段、１０…既知画像データ記憶手段、
１１…良否判定手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−216246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−32387（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−65257（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−83152（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−60882（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01J 5/10 - 5/48 B23K 9/095 510 B23K 10/00 502

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の溶接部を検査する鋼板の溶接部検
   査方法において、 赤外センサを用いて走行する前記鋼板の溶接部およびそ
   の溶接部近傍から輻射される赤外線を検出する赤外線検
   出ステップと、 この赤外センサから得られる溶接部およびその溶接部近
   傍の熱温度を階調変換し温度分布データを取り出す階調
   変換ステップと、 この階調変換ステップで取り出される温度分布データを
   画像処理し、階調差そのものの温度差特徴画像データ、
   前記温度分布データを２値化データ変換した面積特徴画
   像データおよび前記温度分布データを２値化変換し構造
   的および統計的テクスチャー処理結果のパターン特徴画
   像データを抽出する画像抽出ステップと、 予め良判定および不良判定された複数の温度差標準画像
   データおよび複数の既知温度差不良画像データと、複数
   の面積標準画像データおよび複数の既知面積不良画像デ
   ータと、複数のパターン標準画像データおよび複数の既
   知パターン不良画像データとを領域分けして記憶する既
   知画像データ記憶ステップと、 前記画像抽出ステップによって抽出される温度差特徴画
   像データと予め良判定された複数の温度差標準画像デー
   タとを比較し、この温度差特徴画像データが温度差標準
   画像データとほぼ等しいとき前記溶接部の内部状態が良
   好であると判定し、前記温度差特徴画像データが複数の
   温度差標準画像データと異なる場合には前記温度差特徴
   画像データと予め不良判定された複数の既知温度差不良
   画像データとを比較し、既知温度差不良画像データに近
   似するものがあれば当該既知温度差不良画像データに基
   づいて温度差に関する欠陥信号を出力する第１の良否判
   定ステップと、 前記画像抽出ステップによって抽出される面積特徴画像
   データと予め良判定された複数の面積標準画像データと
   を比較し、この面積特徴画像データが面積標準画像デー
   タとほぼ等しいとき前記溶接部の形状が良好であると判
   定し、前記面積特徴画像データが複数の面積標準画像デ
   ータと異なる場合には前記面積特徴画像データと予め不
   良判定された複数の既知面積不良画像データとを比較
   し、既知 面積不良画像データに近似するものがあれば当
   該既知面積不良画像データに基づいて面積に関する欠陥
   信号を出力する第２の良否判定ステップと、 前記画像抽出ステップによって抽出されるパターン特徴
   画像データと予め良判定された複数のパターン標準画像
   データとを比較し、このパターン特徴画像データがパタ
   ーン標準画像データとほぼ等しいとき前記溶接部のパタ
   ーンが良好であると判定し、前記パターン特徴画像デー
   タが複数のパターン標準画像データと異なる場合には前
   記パターン特徴画像データと予め不良判定された複数の
   既知パターン不良画像データとを比較し、既知パターン
   不良画像データに近似するものがあれば当該既知パター
   ン不良画像データに基づいてパターンに関する欠陥信号
   を出力する第３の良否判定ステップと、 を有 することを特徴とする鋼板の溶接部検査方法。