JP5158406B2 - Welding situation analysis apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接部可視化装置により得られた映像を用いて溶接状態の良否をリアルタイムで判定する溶接状況解析装置及び方法に関する。 The present invention relates to a welding condition analysis apparatus and method for determining in real time whether or not a welding state is good by using an image obtained by a weld visualization device.
溶接により金属板を溶接する際に、溶接後に溶接状況を判定する技術として、特許文献1、2等が既に提案されている。
特許文献1の装置及び方法は、図10に示すように、溶接部可視化装置60は、電子シャッターを備えた高画素CCDカメラと高輝度フラッシュランプとを備え、フラッシュランプによる溶接部の照明とCCDカメラによる撮影を同期させる。溶接制御装置62は、溶接部可視化装置60が出力する画像データを取り込む画像取込み装置と、画像データを画像処理して溶接状況を判定する画像処理装置と、溶接状況を出力する出力装置とを備えるものである。
In the apparatus and method of
特許文献2の「レーザ溶接検査システム」は、実時間でレーザ溶接ビードを検査することを目的とし、レーザ溶接ヘッドに追従して溶接ビードの画像を捉え、画像処理は、合格基準値と比較して、所定の許容差範囲内にあると判断されたとき、溶接部は合格であると判断するものである。
The “laser welding inspection system” in
特許文献1の手段は、本願発明者等が創案し出願したものであり、情報量の豊富な溶融池近辺の映像の可視化を可能にし、これを活用して精度の高い溶接状況の解析ができる特徴を有する。
The means of
また、特許文献2のシステムも、レーザ溶接ヘッドに追従して溶接ビードの画像を捉え、実時間でレーザ溶接ビードを検査することを目的としている。
The system of
しかし、特許文献1,2の手段には、以下の問題点があった。
溶接レーザのレンズ割れなどによって溶接が正常に行われず、溶接部に溶け込み不足が生じることがある。しかし、従来の手段では、溶接中に、溶け込み不足を検知することはできないため、溶接作業の終了後に、人の手でビードの幅や、溶接部の裏地を検査することによって、溶接部の溶け込み不足を検査していた。
そのため、溶接作業とは別に溶接部検査作業を行う必要があり、リアルタイム性に欠け、生産性が落ちるという問題があった。
However, the means of
Welding may not be performed normally due to lens cracking of the welding laser, and the weld may be insufficiently melted. However, with conventional means, it is not possible to detect insufficient penetration during welding. Therefore, after the welding operation is completed, the weld penetration can be detected by inspecting the width of the bead and the lining of the welded portion by hand. Checking for deficiencies.
Therefore, it is necessary to perform the weld inspection work separately from the welding work, and there is a problem that the real-time property is lacking and the productivity is lowered.
また、特許文献1,2の手段によって、溶接中に溶接ビードの画像を捉えても、これから溶接状態の良否をリアルタイムに判定することは困難であった。
Further, even if an image of a weld bead is captured during welding by means of
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、溶接時にリアルタイムに溶接部を検査し、溶け込み不足による溶接不良を含む溶接状態の良否をリアルタイムに判定することができる溶接状況解析装置及び方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a welding state analyzing apparatus and method that can inspect a welded part in real time during welding and determine in real time whether or not a welding state including a defective weld due to insufficient penetration is good.
本発明によれば、パルス光源による溶接部の照明とCCDカメラもしくはC−MOSカメラ等による溶接部の撮影を同期させて、溶融池を含む溶接部の画像を連続的に撮影し複数の画像データを得る溶接部可視化装置と、
前記各画像データに含まれる溶接部のビード幅を検出し、該ビード幅から溶接状況を解析する画像処理装置とを備える、ことを特徴とする溶接状況解析装置が提供される。
According to the present invention, the illumination of the welded portion by the pulse light source and the photographing of the welded portion by the CCD camera or the C-MOS camera are synchronized, and the image of the welded portion including the molten pool is continuously photographed to obtain a plurality of image data. A weld visualization device to obtain
There is provided a welding condition analyzing apparatus comprising: an image processing device that detects a bead width of a welded portion included in each image data and analyzes a welding condition from the bead width.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記画像処理装置により、一定の輝度値以上の画素に対しては、しきい値を用いて、輝度値を低く抑える丸め込みを行い、
ビードに沿って伸びるエッジを暗い部分と明るい部分の境界として強調し、そのエッジ中からビードの淵を抽出し、ビード幅を検出する。
According to a preferred embodiment of the present invention, the image processing device uses a threshold value for a pixel having a certain luminance value or more to perform rounding to keep the luminance value low,
The edge extending along the bead is emphasized as a boundary between the dark part and the bright part, and a bead wrinkle is extracted from the edge to detect the bead width.
また、前記画像処理装置により、ビードの抽出領域をより細かいエリアに分け、エリア毎に丸め込みのしきい値を動的に決定し、
かつエリア毎にビードの淵の候補点を抽出し、他のエリアの候補点との関係からビードの淵を抽出する。
Further, the image processing device divides the bead extraction area into finer areas, dynamically determines the rounding threshold for each area,
In addition, bead wrinkle candidate points are extracted for each area, and bead wrinkle is extracted from the relationship with candidate points in other areas.
また本発明によれば、溶融池を含む溶接部の画像を連続的に撮影し複数の画像データを得る溶接部可視化ステップと、
前記各画像データに含まれる溶接部のビード幅を検出し、該ビード幅から溶接状況を解析する画像処理ステップとを有する、ことを特徴とする溶接状況解析方法が提供される。
Moreover, according to the present invention, a weld visualization step for continuously capturing images of a weld including a weld pool and obtaining a plurality of image data;
An image processing step of detecting a bead width of a welded portion included in each image data and analyzing a welding state from the bead width is provided.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記画像処理ステップにおいて、一定の輝度値以上の画素に対しては、しきい値を用いて、輝度値を低く抑える丸め込みを行い、
ビードに沿って伸びるエッジを暗い部分と明るい部分の境界として強調し、そのエッジ中からビードの淵を抽出し、ビード幅を検出する。
According to a preferred embodiment of the present invention, in the image processing step, for a pixel having a certain luminance value or more, rounding is performed to suppress the luminance value using a threshold value,
The edge extending along the bead is emphasized as a boundary between the dark part and the bright part, and a bead wrinkle is extracted from the edge to detect the bead width.
また、前記画像処理ステップにおいて、ビードの抽出領域をより細かいエリアに分け、エリア毎に丸め込みのしきい値を動的に決定し、
かつエリア毎にビードの淵の候補点を抽出し、他のエリアの候補点との関係からビードの淵を抽出する、ことが好ましい。
In the image processing step, the bead extraction area is divided into finer areas, and a rounding threshold is dynamically determined for each area.
In addition, it is preferable to extract a bead wrinkle candidate point for each area and extract a bead wrinkle from a relationship with a candidate point in another area.
溶接装置において、溶接レーザのレンズ割れなどによって溶接が正常に行われなかった場合に、溶接のビード幅が広がるという傾向がある。従って、画像上のビード幅から溶接不良の発生を推定することが可能となる。本発明は、この特性を利用して溶接のビード幅に基づき溶け込み不足を検知するものである。 In a welding apparatus, when welding is not normally performed due to a lens crack of a welding laser, the bead width of the welding tends to increase. Therefore, it is possible to estimate the occurrence of poor welding from the bead width on the image. The present invention utilizes this characteristic to detect lack of penetration based on the weld bead width.
すなわち上述した本発明の装置及び方法によれば、溶接部可視化装置により、パルス光源による溶接部の照明とCCDカメラもしくはC−MOSカメラによる撮影を同期させて、溶融池を含む溶接部の画像を連続的に撮影し複数の画像データを得ることができる。
また、画像処理装置により、前記各画像データに含まれる溶接部のビード幅を検出し、該ビード幅から溶接状況を解析することができる。
従って、溶接時に溶融池近辺の映像を可視化する溶接部可視化装置を用い、得られた映像から溶け込み不足による溶接不良を含む溶接状態の良否を判定することができる。
That is, according to the above-described apparatus and method of the present invention, the welded portion visualization device synchronizes the illumination of the welded portion with the pulsed light source and the photographing with the CCD camera or the C-MOS camera, and images the welded portion including the molten pool. A plurality of image data can be obtained by continuously photographing.
Further, the image processing apparatus can detect the bead width of the welded portion included in each image data, and analyze the welding situation from the bead width.
Therefore, it is possible to determine the quality of the welding state including a welding failure due to insufficient penetration from the obtained image by using a welding portion visualization device that visualizes an image near the molten pool at the time of welding.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の溶接状況解析装置の全体構成図である。この図において、1はワーク(被溶接材)、2は開先、3は溶融池、4はビード、5は溶接ヒューム、6は溶接ヘッド、8は溶接制御装置である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a welding condition analysis apparatus according to the present invention. In this figure, 1 is a workpiece (material to be welded), 2 is a groove, 3 is a molten pool, 4 is a bead, 5 is a welding fume, 6 is a welding head, and 8 is a welding control device.
ビードとは、溶接によって母材の一部が溶け凝固した部分を意味する。上述したように、溶接装置において、溶接レーザのレンズ割れなどによって溶接が正常に行われなかった場合に、溶接のビード幅が広がるという傾向があり、この特徴を利用して、画像上のビード幅から溶接不良の発生を推定することができる。 The bead means a part where a part of the base material is melted and solidified by welding. As described above, in a welding apparatus, when welding is not normally performed due to a lens crack of a welding laser, the bead width of the welding tends to be widened. From this, it is possible to estimate the occurrence of welding defects.
しかし、溶接可視化装置で撮影されたビードには以下の特徴があり、安定したビード幅の検出ができない場合がある。
(1)画像上では基本的にビード以外の部分(ワーク)よりも暗い。
(2)ハレーションを起こしている場合がある。
(3)画像上では基本的に横方向に水平な帯状である。
(4)すすなどの影響で、ビードの境界部分が凸凹している場合がある。
(5)ヒューム(母材の成分が蒸気となって舞い上がり、その蒸気が空気中で冷えるときに形成される微細な酸化物粒子)により白く見える場合がある。
However, the beads photographed by the welding visualization device have the following characteristics, and there are cases where stable bead width cannot be detected.
(1) It is basically darker than the portion (work) other than the bead on the image.
(2) There is a case where halation occurs.
(3) Basically, the image has a horizontal band shape in the horizontal direction.
(4) The bead boundary may be uneven due to the effect of soot or the like.
(5) It may appear white due to fumes (fine oxide particles formed when the component of the base material rises as vapor and cools in the air).
本発明は、これらの特性を利用して安定したビード幅の検出を行い、これに基づき溶け込み不足を検知するものである。 The present invention uses these characteristics to detect a stable bead width and to detect insufficient penetration based on this.
なお、ワーク1は1〜3mm厚の薄板であり、開先2を介して突合せ溶接する場合を示している。また溶接ヘッド6は、レーザ溶接用であり、溶接制御装置8により制御される。なお、本発明はこれらに限定されず、その他の材質・厚み、重ね溶接、アークやプラズマ溶接ヘッドであってもよい。
The
図1において、本発明の溶接状況解析装置は、溶接部可視化装置10および画像処理装置20を備える。
In FIG. 1, the welding state analysis apparatus of the present invention includes a welded
溶接部可視化装置10は、パルス光源(この例では高輝度フラッシュランプ11)、ランプ電源ユニット12、ランプ光量制御ユニット13、カメラヘッド部14、カメラ本体15、制御装置16、及びモニタ17を備える。
The welding
高輝度フラッシュランプ11は、カメラ本体15からのストロボパルス信号に応じてランプ電源ユニット12から電力が供給され溶接部を照明する。ランプ光量制御ユニット13は、光量制御用電圧をランプ電源ユニット12に印加する。
なお、パルス光源は、高輝度フラッシュランプに限定されるものではなく、YAGレーザ第高調波などのレーザ光源であってもよい。
高画素CCDカメラは、カメラヘッド部14とカメラ本体15からなる。カメラヘッド部14は、レンズ及びCCD(例えば140万画素)を内蔵し、溶融池3を含む溶接部の画像を撮影する。カメラ本体15は、カメラヘッド部14を制御し、撮影した画像データ(例えば1320×1040Pixel)を制御装置16に入力する。
なおCCDカメラの代わりにC−MOSカメラ等でもよい。
制御装置16は、例えばパソコン本体であり、ランプ光量制御ユニット13及びカメラ本体15を制御し、画像データを画像処理装置20に出力するとともにモニタ17に表示する。
The high-
The pulse light source is not limited to a high-intensity flash lamp, and may be a laser light source such as a YAG laser harmonic.
The high pixel CCD camera includes a
A C-MOS camera or the like may be used instead of the CCD camera.
The
上述した構成により、溶接部可視化装置10は、高輝度フラッシュランプ11による溶接部の照明と高画素CCDカメラ14,15による撮影を同期させて、溶融池3を含む溶接部の画像を連続的に撮影し、複数の画像データを得るようになっている。
With the above-described configuration, the
画像処理装置20は、例えばパソコン本体であり、溶接部可視化装置10で撮影した各画像データに含まれる溶接部のビード幅を検出し、このビード幅から溶接状況をリアルタイムで解析する機能を有する。なお、制御装置16と画像処理装置20を単一のパソコンで構成してもよい。
The
画像処理装置20は、一定の輝度値以上の画素に対しては、しきい値を用いて、輝度値を低く抑える丸め込みを行い、ビードに沿って伸びるエッジを暗い部分と明るい部分の境界として強調し、そのエッジ中からビードの淵を抽出し、ビード幅を検出する。
また、画像処理装置20は、ビードの抽出領域をより細かいエリアに分け、エリア毎に丸め込みのしきい値を動的に決定し、かつエリア毎にビードの淵の候補点を抽出し、他のエリアの候補点との関係からビードの淵を抽出する。
さらに、画像処理装置20による判定結果は、溶接制御装置8に入力され、その制御に反映される。
The
Further, the
Furthermore, the determination result by the
図2は、上述した溶接部可視化装置のモニタ画像の説明図である。この図に示すように、溶接部可視化装置10のモニタ17には、高画素CCDカメラで撮影された溶接部の画像、すなわち、ワーク1、開先2とその間のシーム2a、溶融池3、およびビード4が表示される。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a monitor image of the weld visualization device described above. As shown in this figure, the
図3は、本発明の画像処理装置における良否判定フローチャートである。本発明の画像処理装置20は、高画素CCDカメラで撮影された溶接部の画像データに対して自動的に画像処理が加えられる。
この画像処理は、判定ステップS1〜S9からなる。
FIG. 3 is a pass / fail judgment flowchart in the image processing apparatus of the present invention. The
This image processing includes determination steps S1 to S9.
ステップS1では、ユーザーによるビード基準位置の設定を行う。すなわち、ユーザーは、溶接を開始する前に、抽出ビード幅との整合性を取るためのビード基準位置の設定を行う。
(1)今回の溶接条件と同一条件の下で撮影された過去の溶接データからビード幅が目視で認識できるデータを探し出す。
(2)(1)で探し出した過去のデータのビードに沿うように、図4Aに示すようなビード基準位置枠21を横軸の適切な位置に移動させる。
(3)そのビードの淵の上下位置に、ビード基準位置枠21の上下の辺を合わせ込み、ビード基準位置を設定する。
In step S1, a bead reference position is set by the user. That is, the user sets a bead reference position for ensuring consistency with the extracted bead width before starting welding.
(1) Find data whose bead width can be visually recognized from past welding data taken under the same conditions as the current welding conditions.
(2) The bead
(3) The bead reference position is set by aligning the upper and lower sides of the bead
次に溶接を開始し(S12)、ステップS2で、画像データを取得する。すなわち、溶接部可視化装置10で撮影された画像から、画像処理を行うための画像データを取得する。
(1)ユーザーが設定したビード基準位置21の上下のビード淵毎にその位置を基準として、上下に適切な長さの位置に辺を取り、それらの辺が上辺と下辺となる四角形画像を取得する。
(2)ビード淵の候補点を抽出するために、図4Bに示すように先の上下の取得画像を、横方向にそれぞれ複数に細かく区切ったエリア22に分けて、候補点抽出エリアの設定(S23)を行う。
Next, welding is started (S12), and image data is acquired in step S2. That is, image data for performing image processing is acquired from an image captured by the
(1) Taking a
(2) In order to extract the candidate points for the bead wrinkles, as shown in FIG. 4B, the upper and lower acquired images are divided into a plurality of
ステップS3では、画像上の高輝度画素の丸め込みを行う。すなわち、ハレーションの影響で、想定外のところにビード淵の候補点が出ないようにするために、画像上の高輝度画素の丸め込みを行う。
(1)エリア22毎にエリア内ビード部分の輝度値の平均値を取り、その値に定数k(例えば、0.8〜1.0の定数)を掛けて、丸め込みを行うためのしきい値を求める。
(2)エリア毎に(1)のしきい値を用いて、しきい値より輝度が高い画素は、そのしきい値に丸める。
In step S3, high luminance pixels on the image are rounded. That is, rounding of high-luminance pixels on the image is performed in order to prevent bead wrinkle candidate points from appearing unexpectedly due to the influence of halation.
(1) A threshold value for performing rounding by taking an average value of luminance values of bead portions in the area for each
(2) Using the threshold value of (1) for each area, a pixel whose luminance is higher than the threshold value is rounded to the threshold value.
ステップS4では、エッジの強調を行う。すなわち、取得画像上にあるエッジを強調する。
(1)ステップS3で高輝度画素を丸め込んだ画像の画面上側にあるエリアに、縦方向に紙面上から下に向かって白から黒の部分を強調する所定のフィルタを用いて、白から黒に変化するエッジを強調する。
(2)ステップS3で高輝度画素を丸め込んだ画像の画面下側にあるエリアは、縦方向に紙面上から下に向かって黒から白の部分を強調する別のフィルタを用いて、黒から白に変化するエッジを強調する。
In step S4, edge enhancement is performed. That is, the edge on the acquired image is emphasized.
(1) Using a predetermined filter that emphasizes a white to black portion in the vertical direction from the top to the bottom of the paper in the area on the upper side of the image in which the high luminance pixels are rounded in step S3, the white to black Emphasize changing edges.
(2) The area on the lower side of the image in which the high-luminance pixels are rounded in step S3 is displayed on the lower side of the screen by using another filter that emphasizes the black to white portion from the top to the bottom in the vertical direction. Emphasize edges that change to.
ステップS5では、輝度値の和を算出する。すなわち、エリア毎に、輝度値の和を取る。
(1)エッジ強調後の各画素の輝度値を取得する。
(2)各エリアで、図5に示すように縦座標が同一の画素の輝度値を足し合わせる。
なお、この図において、エリア位置は、上側のビード淵で右から1番目のエリアであり、座標の原点はエリアの左上、350の横線はしきい値、3点の○はビード淵の候補点である。
In step S5, the sum of luminance values is calculated. That is, the sum of luminance values is taken for each area.
(1) The luminance value of each pixel after edge enhancement is acquired.
(2) In each area, the luminance values of pixels having the same ordinate are added as shown in FIG.
In this figure, the area position is the first area from the right of the upper bead 、, the origin of coordinates is the upper left of the area, the horizontal line of 350 is the threshold value, and three circles are candidate points for the bead 淵It is.
ステップS6では、ビード淵候補点の抽出を行う。すなわち、ビード淵抽出のためのビード淵の候補点を抽出する。
(1)エリア毎に、輝度値の和から、しきい値よりも大きい部分(凸部)を抽出する。
(2)その抽出した凸部内で輝度値の和が最大となる座標を、そのエリアにおけるビード淵候補点の縦座標とする。候補点の横座標は、そのエリアの横座標の中央値である。
(3)(1)と(2)は、凸部があるだけ繰り返す。よって、複数の候補点か抽出される場合もある。
In step S6, bead wrinkle candidate points are extracted. That is, a candidate point for bead cocoon for bead cocoon extraction is extracted.
(1) For each area, a portion (convex portion) larger than the threshold value is extracted from the sum of luminance values.
(2) The coordinate at which the sum of the luminance values is maximum in the extracted convex portion is set as the ordinate of the bead hail candidate point in the area. The abscissa of the candidate point is the median value of the abscissa of the area.
(3) (1) and (2) are repeated as long as there are convex portions. Therefore, a plurality of candidate points may be extracted.
すべての抽出エリアに対して処理が完了したかを確認し(S67)、確認された場合にステップS7でビード淵の抽出を行う。すなわちビード幅を検出するためのビードの淵を抽出する。
(1)エリア毎に、ユーザーが設定したビード淵の基準位置に近い候補点を抽出する。
(2)それらの点に対して最小二乗法を用いて直線を当てはめる。
(3)その直線において、最小二乗誤差があるしきい値よりも大きい場合や、傾きがあるしきい値よりも大きい場合は、ステップ78において、ビード淵の抽出に失敗したとする。
It is confirmed whether the processing has been completed for all the extraction areas (S67), and when it is confirmed, bead soot is extracted in step S7. That is, a bead wrinkle for detecting the bead width is extracted.
(1) For each area, candidate points that are close to the reference position of the bead bottle set by the user are extracted.
(2) A straight line is fitted to these points using the least square method.
(3) In the straight line, when the least square error is larger than a certain threshold value or when the slope is larger than a certain threshold value, it is assumed in
ビード淵の抽出に成功した場合(ステップ78)には、ステップS8で、ビード幅の照合を行う。すなわち、ビード幅の照合を行い、ビード幅が異常な画像数をカウントする。
(1)ステップS1で設置したビード基準位置から、画像上の設定ビード幅を求める。
(2)ステップS7で抽出したビード淵から、画像処理による検出ビード幅(ビード基準位置の横座標中央値におけるビード幅)を求める。
(3)(1)の設定ビード幅から許容できるビード幅を求め、(2)の検出ビード幅がそれを超えた場合、ステップ81において、その画像のビード幅は異常であるとして、ビード幅が異常な画像数をカウントする(ステップ82)。
If the bead defect has been successfully extracted (step 78), the bead width is checked in step S8. That is, the bead width is collated, and the number of images with an abnormal bead width is counted.
(1) The set bead width on the image is obtained from the bead reference position set in step S1.
(2) The detected bead width (bead width at the median value of the abscissa of the bead reference position) is obtained from the bead cage extracted in step S7.
(3) An allowable bead width is obtained from the set bead width in (1). If the detected bead width in (2) exceeds the bead width, in step 81, the bead width is determined as an abnormal bead width. The number of abnormal images is counted (step 82).
ステップ81においてビード幅が正常である場合、ステップS9で、溶接異常の検知を行う。
すなわち、溶接終了時に、ステップS8の異常数カウントが、一回の溶接における取得画像枚数に対してある一定以上の割合となる場合は、溶接異常と判断し警告表示をする(S91)。溶接異常なし、又は警告表示の後、検出処理が終了する(S92)。
If the bead width is normal in step 81, a welding abnormality is detected in step S9.
That is, at the end of welding, when the abnormal number count in step S8 is a certain ratio or more with respect to the number of acquired images in one welding, it is determined that the welding is abnormal and a warning is displayed (S91). After there is no welding abnormality or a warning is displayed, the detection process ends (S92).
上述した溶接部可視化装置10で撮影した実際の溶接時画像データを用いて、本発明の検出アルゴリズムを実装した場合の検出結果を示す。
なお、検出においては、上述した画像データからビード淵を抽出し、ビード幅を検出できるまでを示す。
A detection result when the detection algorithm of the present invention is implemented using actual welding-time image data photographed by the above-described
In the detection, a bead wrinkle is extracted from the above-described image data and the process until the bead width can be detected is shown.
図6に示すように、上述した画像データに対して、ステップS1で原画像にビード位置を設定する。 As shown in FIG. 6, a bead position is set for the original image in step S1 for the above-described image data.
図7に示すように、ステップS23で、ビード基準位置を利用してエリアを区切り、ビード候補点抽出エリアの設定を行う。 As shown in FIG. 7, in step S23, the bead candidate point extraction area is set by dividing the area using the bead reference position.
図8に示すように、各エリアで、ステップS3〜S6を繰り返し、ビード淵の候補点を抽出する。 As shown in FIG. 8, steps S <b> 3 to S <b> 6 are repeated in each area to extract bead wrinkle candidate points.
図9に示すように、ステップS7において、ビード淵の候補点からビード淵が抽出される。 As shown in FIG. 9, in step S <b> 7, a bead cocoon is extracted from the bead candy candidate points.
これにより、ビード淵が正しく抽出されていることが確認でき、ビード幅の検出が可能である。 Thereby, it can be confirmed that the bead wrinkles are correctly extracted, and the bead width can be detected.
上述したように、溶接装置において、溶接レーザのレンズ割れなどによって溶接が正常に行われなかった場合に、溶接のビード幅が広がるという傾向があるが、本発明は、この特性を利用して溶接のビード幅に基づき溶け込み不足を検知するものである。 As described above, in a welding apparatus, when welding is not normally performed due to a lens crack of a welding laser or the like, there is a tendency that the bead width of the welding is widened. Insufficient penetration is detected based on the bead width.
すなわち上述した本発明の装置及び方法によれば、溶接部可視化装置により、パルス光源による溶接部の照明とCCDカメラもしくはC−MOSカメラ等による撮影を同期させて、溶融池を含む溶接部の画像を連続的に撮影し複数の画像データを得ることができる。
また、画像処理装置により、前記各画像データに含まれる溶接部のビード幅を検出し、該ビード幅から溶接状況を解析することができる。
従って、溶接時に溶融池近辺の映像を可視化する溶接部可視化装置を用い、得られた映像から溶け込み不足による溶接不良を含む溶接状態の良否を判定することができる。
That is, according to the apparatus and method of the present invention described above, an image of a weld including a weld pool is obtained by synchronizing the illumination of the weld with a pulsed light source and photographing with a CCD camera or C-MOS camera, etc. Can be obtained continuously to obtain a plurality of image data.
Further, the image processing apparatus can detect the bead width of the welded portion included in each image data, and analyze the welding situation from the bead width.
Therefore, it is possible to determine the quality of the welding state including a welding failure due to insufficient penetration from the obtained image by using a welding portion visualization device that visualizes an image near the molten pool at the time of welding.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 ワーク(被溶接材)、2 開先、2a シーム、
3 溶融池、4 ビード、5 溶接ヒューム(ヒューム)、
6 溶接ヘッド、8 溶接制御装置、
10 溶接部可視化装置、11 パルス光源(高輝度フラッシュランプ)、
12 ランプ電源ユニット、13 ランプ光量制御ユニット、
14 カメラヘッド部、15 カメラ本体、
16 制御装置、17 モニタ、20 画像処理装置
1 workpiece (material to be welded), 2 groove, 2a seam,
3 molten pool, 4 beads, 5 welding fume (fume),
6 welding heads, 8 welding control devices,
10 weld visualization device, 11 pulse light source (high brightness flash lamp),
12 lamp power supply unit, 13 lamp light quantity control unit,
14 camera head, 15 camera body,
16 control device, 17 monitor, 20 image processing device
Claims (4)
前記各画像データに含まれる溶接部のビード幅を検出し、該ビード幅から溶接状況を解析する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、
(a)ビードに沿って伸びるエッジを暗い部分と明るい部分の境界として強調し、
(b)ビードの抽出領域から分けられた複数のエリア毎に、該複数のエリアを分けた方向であってビードに沿った方向を横方向として、縦方向の座標が同一の画素の輝度値を足し合わせ、エリア毎に、輝度値の和から、しきい値よりも大きい部分を抽出し、抽出した当該部分内で輝度値の和が最大となる縦方向の座標を、エリアにおけるビードの淵の候補点として抽出し、他のエリアの候補点との関係からビードの淵を抽出し、ビード幅を検出する、ことを特徴とする溶接状況解析装置。 A weld visualization device that synchronizes illumination of a weld with a pulsed light source and imaging of the weld with a CCD camera or C-MOS camera, and continuously captures images of the weld including the weld pool to obtain a plurality of image data; ,
An image processing device that detects a bead width of a weld included in each image data and analyzes a welding situation from the bead width;
The image processing apparatus includes:
(A) Emphasize the edge extending along the bead as a boundary between the dark part and the bright part,
(B) For each of a plurality of areas divided from the bead extraction area, the luminance value of a pixel having the same vertical coordinate is defined as a direction in which the plurality of areas are divided and along the bead. In addition, for each area, a portion larger than the threshold value is extracted from the sum of the luminance values, and the vertical coordinate at which the sum of the luminance values within the extracted portion becomes the maximum A welding condition analyzing apparatus characterized by extracting bead wrinkles from a relationship with candidate points in other areas, and detecting bead widths.
ビードの抽出領域をより細かいエリアに分け、
エリア毎に、エリア内ビード部分の輝度値の平均値をとり、その値に定数を掛けて、丸め込みのしきい値を動的に決定し、
エリア毎に、一定の輝度値以上の画素に対しては、当該しきい値を用いて、輝度値を低く抑える丸め込みを行う、ことを特徴とする請求項1に記載の溶接状況解析装置。 Before the image processing apparatus (a),
Divide the bead extraction area into smaller areas,
For each area, take the average value of the luminance value of the bead part in the area, multiply that value by a constant, and dynamically determine the rounding threshold,
2. The welding state analyzing apparatus according to claim 1, wherein , for each area, for a pixel having a certain luminance value or more, rounding is performed using the threshold value to reduce the luminance value low.
前記各画像データに含まれる溶接部のビード幅を検出し、該ビード幅から溶接状況を解析する画像処理ステップとを有し、
前記画像処理ステップにおいて、
(a)ビードに沿って伸びるエッジを暗い部分と明るい部分の境界として強調し、
(b)ビードの抽出領域から分けられた複数のエリア毎に、該複数のエリアを分けた方向であってビードに沿った方向を横方向として、縦方向の座標が同一の画素の輝度値を足し合わせ、エリア毎に、輝度値の和から、しきい値よりも大きい部分を抽出し、抽出した当該部分内で輝度値の和が最大となる縦方向の座標を、エリアにおけるビードの淵の候補点として抽出し、他のエリアの候補点との関係からビードの淵を抽出し、ビード幅を検出する、ことを特徴とする溶接状況解析方法。 A weld visualization step for continuously capturing images of a weld including a weld pool and obtaining a plurality of image data;
An image processing step of detecting a bead width of a weld included in each image data, and analyzing a welding situation from the bead width;
In the image processing step,
(A) Emphasize the edge extending along the bead as a boundary between the dark part and the bright part,
(B) For each of a plurality of areas divided from the bead extraction area, the luminance value of a pixel having the same vertical coordinate is defined as a direction in which the plurality of areas are divided and along the bead. In addition, for each area, a portion larger than the threshold value is extracted from the sum of the luminance values, and the vertical coordinate at which the sum of the luminance values within the extracted portion becomes the maximum A welding situation analysis method characterized by extracting bead wrinkles from a relationship with candidate points in other areas, and detecting a bead width.
ビードの抽出領域をより細かいエリアに分け、
エリア毎に、エリア内ビード部分の輝度値の平均値をとり、その値に定数を掛けて、丸め込みのしきい値を動的に決定し、
エリア毎に、一定の輝度値以上の画素に対しては、当該しきい値を用いて、輝度値を低く抑える丸め込みを行う、ことを特徴とする請求項3に記載の溶接状況解析方法。
Before (a)
Divide the bead extraction area into smaller areas,
For each area, take the average value of the luminance value of the bead part in the area, multiply that value by a constant, and dynamically determine the rounding threshold,
For each area, with respect to certain luminance value or more pixels, by using the threshold value, it performs a rounding kept low luminance value, a welding condition analysis method according to claim 3, characterized in that.
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Families Citing this family (8)
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---|---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
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TW565684B (en) * | 2001-02-14 | 2003-12-11 | Honda Motor Co Ltd | Welding state monitoring device |
JP2003094166A (en) * | 2001-09-19 | 2003-04-02 | Denso Corp | Automatic welding method for three-dimensional thin wall joint |
JP4117526B2 (en) * | 2001-12-19 | 2008-07-16 | 株式会社日立製作所 | Multi-layer prime welding method for X groove joint |
JP4678116B2 (en) * | 2002-08-22 | 2011-04-27 | 株式会社Ihi | Welding control apparatus and method |
-
2007
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101850968B1 (en) * | 2016-04-20 | 2018-04-20 | 아진산업(주) | Weld bead detecting apparatus |
WO2020037803A1 (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 南京理工大学 | Fillet joint penetration control method employing near-infrared binocular vision recognition |
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