JP5563936B2 - Weld bead quality inspection method - Google Patents
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Description
本件発明は、溶接ビードの品質検査方法に関する。 The present invention relates to a quality inspection method for weld beads.
従来より、アーク溶接により２つの母材間に形成される溶接ビードは、溶接時の状況により幅方向に位置ずれが生じて品質が低下する。また、母材が溶融したときに発生する蒸気が溶融金属内にわき上がって生成するピットと呼ばれる穴が溶接ビード表面にできる場合がある。そこで、例えば特許文献１のような溶接ビードの位置や形状を検査する品質検査方法が用いられている。 Conventionally, a weld bead formed between two base metals by arc welding is displaced in the width direction depending on the situation at the time of welding, and the quality is deteriorated. Further, there may be a case where a hole called a pit is generated on the surface of the weld bead, which is generated when steam generated when the base material is melted rises in the molten metal. Therefore, for example, a quality inspection method for inspecting the position and shape of a weld bead as in Patent Document 1 is used.
特許文献１の溶接ビードの品質検査方法では、まず、スリット光を溶接線に沿って移動させながらＣＣＤカメラで溶接ビードを撮像してカラー画像データを得る。次に、画像処理装置を用いてカラー画像データを画像処理して溶接ビードの幅方向の位置ずれ量を算出している。 In the weld bead quality inspection method disclosed in Patent Document 1, first, color image data is obtained by imaging a weld bead with a CCD camera while moving slit light along the weld line. Next, color image data is subjected to image processing using an image processing apparatus to calculate the amount of displacement in the width direction of the weld bead.
しかしながら、特許文献１の溶接ビードの品質検査方法は、カラー画像データを画像処理するために複雑なプログラムを必要とすることから、システム開発費用が大幅にかかる。また、スリット光源の移動装置が非常に高価なものである。さらに、カラー撮像するＣＣＤカメラや、このＣＣＤカメラの移動装置も高価なものである。したがって、特許文献１の溶接ビードの品質検査方法は、溶接ビードの幅方向の位置ずれ量を算出するために大幅なコストがかかっていた。 However, the quality inspection method of the weld bead disclosed in Patent Document 1 requires a complicated program for image processing of color image data, so that system development costs are significantly increased. In addition, the slit light source moving device is very expensive. Furthermore, a CCD camera for color imaging and a moving device for this CCD camera are also expensive. Therefore, the quality inspection method of the weld bead disclosed in Patent Document 1 is costly to calculate the amount of displacement in the width direction of the weld bead.
本件発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、溶接ビードの幅方向の位置ずれ量を算出するためのコストを抑えることができる溶接ビードの品質検査方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a conventional subject, and provides the quality inspection method of the weld bead which can suppress the cost for calculating the position shift amount of the width direction of a weld bead. Objective.
本件発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決するために以下のような溶接ビードの品質検査方法を採用した。 As a result of intensive studies, the present inventors have adopted the following weld bead quality inspection method in order to solve the above-mentioned problems.
本件発明の溶接ビードの品質検査方法では、アーク溶接によって２つの母材の溶接部分に形成される溶接ビードの品質を、モノクロＣＣＤカメラ、照明装置、画像処理装置を用いて検査する方法であって、
前記２つの母材の溶接線の前方に前記モノクロＣＣＤカメラを設置し、前記溶接ビードの一方の母材との結合部分に影ができるように固定配置された前記照明装置を用いて前記溶接ビードに光を当て、この状態で前記２つの母材を前記モノクロＣＣＤカメラで撮像して第１モノクロ画像データを得て、前記溶接ビードの他方の母材との結合部分に影ができるように固定配置された前記照明装置を用いて前記溶接ビードに光を当て、この状態で前記２つの母材を前記モノクロＣＣＤカメラで撮像して第２モノクロ画像データを得る撮像工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記第１モノクロ画像データを二値化することにより当該第１モノクロ画像データからノイズ成分を除去して第１二値化画像データを得て、前記第２モノクロ画像データを二値化することにより当該第２モノクロ画像データからノイズ成分を除去して第２二値化画像データを得る二値化処理工程と、
前記画像処理装置を用いて前記一方の母材の前記溶接ビード側端または前記他方の母材の前記溶接ビード側端を基準線として座標平面上に設定する基準線設定工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記第１二値化画像データから前記溶接ビードの一方の母材との結合部分に相当する範囲の黒画素を前記座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を前記溶接ビードの一方の母材との結合線とし、前記第２二値化画像データから前記溶接ビードの他方の母材との結合部分に相当する範囲の黒画素を前記座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を前記溶接ビードの他方の母材との結合線とする結合線設定工程と、
前記画像処理装置を用いて、双方の結合線の間に中間線を設定し、前記基準線から仮想溶接線を設定して、当該仮想溶接線の垂直方向の位置に対する前記中間線の垂直方向の位置のずれ量を算出する溶接ビード位置ずれ量算出工程と
を備えることを特徴とする。
また、撮像工程では、溶接ビードの一方の母材との結合部分に影ができるとともに他方の部材の溶接ビード側端に影ができるように溶接ビードに光を当てて撮像して第１モノクロ画像データを得て、二値化処理工程では、当該第１モノクロ画像データから第１二値化画像データを得て、基準線設定工程では、当該第１二値化画像データから一方の母材の溶接ビード側端とその周囲を含む部分に相当する範囲を選択し、当該範囲内の黒画素を抽出して座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を基準線としても良い。
また、照明装置は、溶接ビードの上面に光を当てるものと、溶接ビードの側面に光を当てるものとを配置しても良い。
The weld bead quality inspection method of the present invention is a method for inspecting the quality of a weld bead formed on a welded portion of two base materials by arc welding using a monochrome CCD camera, an illumination device, and an image processing device. ,
The welding bead is installed using the illumination device, wherein the monochrome CCD camera is installed in front of a welding line of the two base materials, and is fixedly arranged so that a shadow is formed at a joint portion of the welding bead with one base material. In this state, the two base materials are imaged by the monochrome CCD camera to obtain the first monochrome image data, and fixed so that a shadow is formed at the joint portion of the weld bead with the other base material. An imaging step of illuminating the welding bead using the arranged illumination device and imaging the two base materials with the monochrome CCD camera in this state to obtain second monochrome image data;
By using the image processing device to binarize the first monochrome image data, noise components are removed from the first monochrome image data to obtain first binarized image data, and the second monochrome image is obtained. A binarization processing step for obtaining second binarized image data by removing noise components from the second monochrome image data by binarizing the data;
A reference line setting step for setting the weld bead side end of the one base material or the weld bead side end of the other base material on a coordinate plane using the image processing apparatus;
Using the image processing apparatus, a black pixel in a range corresponding to a joint portion with the one base material of the weld bead is set on the coordinate plane from the first binarized image data, and approximated from the black pixel A line is set, and this approximate line is used as a connection line with one base material of the weld bead, and a range corresponding to a connection portion with the other base material of the weld bead from the second binarized image data. Setting a black pixel on the coordinate plane, setting an approximate line from the black pixel, and setting the approximate line as a bond line with the other base material of the weld bead;
Using the image processing apparatus, an intermediate line is set between both the connecting lines, a virtual weld line is set from the reference line, and the vertical direction of the intermediate line with respect to the vertical position of the virtual weld line is set. And a welding bead position shift amount calculating step for calculating a position shift amount.
Further, in the imaging step, the first monochrome image is obtained by applying light to the weld bead so that a shadow is formed at a joint portion of the weld bead with one base material and a shadow is formed at the weld bead side end of the other member. In the binarization processing step, first binarized image data is obtained from the first monochrome image data. In the reference line setting step, one base material is obtained from the first binarized image data. Select the range corresponding to the weld bead side end and the surrounding area, extract the black pixels in the range, set it on the coordinate plane, set the approximate line from the black pixel, and set this approximate line It may be a reference line.
Moreover, you may arrange | position the lighting apparatus which irradiates light to the upper surface of a welding bead, and what irradiates light to the side surface of a welding bead.
ここで、基準線設定工程の前に、溶接線の前方に前記モノクロＣＣＤカメラを設置し、一方の母材の溶接ビード側端または他方の母材の溶接ビード側端に影ができるように照明装置を用いて一方の母材または前記他方の母材に光を当て、この状態で２つの母材をモノクロＣＣＤカメラで撮像して、一方の母材の溶接ビード側端または他方の母材の溶接ビード側端に影ができているモノクロ画像データを得て、
基準線設定工程では、画像処理装置を用いてモノクロ画像データを二値化することによりモノクロ画像データからノイズ成分を除去して二値化画像データを得て、二値化画像データから一方の母材の溶接ビード側端とその周囲を含む範囲の黒画素または他方の母材の溶接ビード側端とその周囲を含む範囲の黒画素を座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を基準線としても良い。
Here, before the reference line setting step, the monochrome CCD camera is installed in front of the weld line, and illumination is performed so that a shadow is formed on the weld bead side end of one base material or the weld bead side end of the other base material. Using a device, light is applied to one base material or the other base material, and in this state, the two base materials are imaged with a monochrome CCD camera, and the end of one base material on the side of the weld bead or the other base material is detected. Obtain monochrome image data with shadows on the side of the weld bead,
In the reference line setting step, the monochrome image data is binarized using an image processing device to remove the noise component from the monochrome image data to obtain binarized image data, and one of the mother images is obtained from the binarized image data. Set the black pixel in the range including the weld bead side end of the material and the surrounding area or the black pixel in the range including the weld bead side end of the other base metal and the surrounding area on the coordinate plane, and set the approximate line from the black pixel Then, this approximate line may be used as the reference line.
また、撮像工程では、溶接ビードの一方の母材との結合部分と他方の母材の溶接ビード側端とに影ができるように当該溶接ビード側端の外側から溶接ビードに向けて光を当てて第１モノクロ画像データを得て、当該第１モノクロ画像データに他方の母材の溶接ビード側端に影ができているモノクロ画像データを含めるようにしても良い。
あるいは、溶接ビードの他方の母材との結合部分と一方の母材の溶接ビード側端とに影ができるように当該溶接ビード側端の外側から溶接ビードに向けて光を当てて第２モノクロ画像データを得て、当該第２モノクロ画像データに一方の母材の溶接ビード側端に影ができているモノクロ画像データを含めるようにしても良い。
In addition, in the imaging process, light is applied from the outside of the weld bead side end toward the weld bead so that a shadow is formed on the joint portion of the weld bead with one base material and the weld bead side end of the other base material. Thus, the first monochrome image data may be obtained, and the first monochrome image data may include the monochrome image data in which a shadow is formed on the end of the weld bead of the other base material.
Alternatively, the second monochrome is obtained by shining light from the outside of the weld bead side end toward the weld bead so that a shadow is formed on the joint portion of the weld bead with the other base metal and the weld bead side end of the one base material. Image data may be obtained, and the second monochrome image data may include monochrome image data in which a shadow is formed at the end of the weld bead of one base material.
また、一方の母材または他方の母材の溶接ビード側端を含む端部に切り欠きが形成されている場合は、二値化画像データから切り欠きの溶接ビード側端とその周囲を含む部分に相当する範囲の黒画素を座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を前記基準線とすることが好ましい。 In addition, in the case where a notch is formed at the end including the weld bead side end of one base material or the other base material, a portion including the weld bead side end of the notch and its periphery from the binarized image data It is preferable that a black pixel in a range corresponding to is set on the coordinate plane, an approximate line is set from the black pixel, and this approximate line is used as the reference line.
また、照明装置を用いて溶接ビードに撮像工程時よりも強い光を当て、この状態で２つの母材をモノクロＣＣＤカメラで撮像してモノクロ画像データを得た後に、画像処理装置を用いて当該モノクロ画像データを二値化することにより当該モノクロ画像データからノイズ成分を除去して二値化画像データを得て、当該二値化画像データから溶接ビードに相当する範囲に存在する黒画素をピットとしても良い。 In addition, the welding bead is irradiated with light stronger than that in the imaging process using the illumination device, and in this state, the two base materials are imaged with a monochrome CCD camera to obtain monochrome image data, and then the image processing device is used to By binarizing the monochrome image data, noise components are removed from the monochrome image data to obtain binarized image data, and black pixels existing in the range corresponding to the weld bead are pitted from the binarized image data. It is also good.
本件発明の溶接ビードの品質検査方法では、モノクロＣＣＤカメラ、照明装置、画像処理装置を用いて溶接ビードの幅方向の位置ずれ量を算出するようにした。したがって、画像処理装置はモノクロ画像を処理するので、従来のようにカラー画像を処理する場合に比べてプログラムを簡単にすることが可能になり、システム開発費用が抑えられる。また、従来のような照明装置やＣＣＤカメラを移動する装置が不要となる。さらに、モノクロＣＣＤカメラを使用するため、ＣＣＤカメラ自体のコストが抑えられる。よって、本件発明の溶接ビードの品質検査方法は、溶接ビードの幅方向の位置ずれ量を算出するためのコストを抑えることができる。 In the weld bead quality inspection method according to the present invention, the displacement amount in the width direction of the weld bead is calculated using a monochrome CCD camera, an illumination device, and an image processing device. Therefore, since the image processing apparatus processes a monochrome image, the program can be simplified as compared with the case of processing a color image as in the prior art, and system development costs can be reduced. Further, a conventional illumination device and a device for moving the CCD camera are not required. Furthermore, since a monochrome CCD camera is used, the cost of the CCD camera itself can be reduced. Therefore, the quality inspection method of the weld bead of the present invention can reduce the cost for calculating the displacement amount in the width direction of the weld bead.
以下、本件発明の実施の形態を図にしたがって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本件発明の一実施の形態の製造ラインの模式図である。この製造ラインは、アーク溶接から溶接ビードの品質検査への流れを示している。本実施の形態では、アーク溶接を行う２つの母材として端板１１と床小梁１２を挙げ、床小梁１２の両端面に端板１１の表面が突き合わせられたもの（ワーク１０）が搬送される。製造ラインの上流側には溶接エリアが形成されており、この溶接エリアには溶接装置２０が配置されている。製造ラインの下流側には検査エリアが形成されており、この検査エリアには溶接ビード品質検査装置１が配置されている。 FIG. 1 is a schematic diagram of a production line according to an embodiment of the present invention. This production line shows the flow from arc welding to weld bead quality inspection. In the present embodiment, the end plate 11 and the floor beam 12 are cited as two base materials to be arc-welded, and the end plate 11 surface abutted against both end surfaces of the floor beam 12 (workpiece 10) is conveyed. Is done. A welding area is formed on the upstream side of the production line, and a welding device 20 is disposed in this welding area. An inspection area is formed on the downstream side of the production line, and the weld bead quality inspection device 1 is disposed in this inspection area.
溶接装置２０は、溶接エリアに搬送されてきたワーク１０の上側と下側にある隅部（溶接部分）１０ａ、１０ａを２つの溶接トーチ２０ａを用いてアーク溶接する、いわゆる隅肉溶接を行う。具体的には、溶接トーチ２０ａを、隅部１０ａの一端側から他端側にそれぞれ移動させながらアーク溶接する。このアーク溶接によって、隅部１０ａには溶接ビードが形成される。図２に、上側の隅部１０ａに形成された溶接ビード１３を示す。 The welding apparatus 20 performs so-called fillet welding, in which the corners (welded portions) 10a and 10a on the upper side and the lower side of the workpiece 10 conveyed to the welding area are arc-welded using two welding torches 20a. Specifically, arc welding is performed while moving the welding torch 20a from one end side to the other end side of the corner 10a. By this arc welding, a weld bead is formed at the corner 10a. FIG. 2 shows a weld bead 13 formed at the upper corner 10a.
溶接ビード品質検査装置１は、検査エリアに搬送されてきたワーク１０に対して、溶接ビード１３の位置ずれやピット１４（図２（ｂ）参照）の大きさをモノクロＣＣＤカメラを用いて検査するものである。 The weld bead quality inspection apparatus 1 inspects the position deviation of the weld bead 13 and the size of the pit 14 (see FIG. 2B) with respect to the workpiece 10 conveyed to the inspection area using a monochrome CCD camera. Is.
図３は、溶接ビード品質検査装置１の構成を示す模式図である。この溶接ビード品質検査装置１は、モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２（モノクロＣＣＤカメラ）、照明装置３、パソコン４（画像処理装置）を備えている。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the weld bead quality inspection device 1. The weld bead quality inspection device 1 includes a monochrome USB CCD camera 2 (monochrome CCD camera), an illumination device 3, and a personal computer 4 (image processing device).
モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２は、マクロレンズ２ａを備えている。また、このモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２はＵＳＢケーブル５でパソコン４に接続されており、図１や図３に示すように床小梁１２の上方および下方に配置されている。 The monochrome USB CCD camera 2 includes a macro lens 2a. The monochrome USB CCD camera 2 is connected to the personal computer 4 by a USB cable 5 and is disposed above and below the floor beam 12 as shown in FIGS.
具体的に説明すると、上側のモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２は、図３に示すように、マクロレンズ２ａの中心を床小梁１２と端板１１との上側の溶接線１５（開先中心線）へ向けて配置されている。このように配置された上側のモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２は、端板１１の上部、上側の溶接ビード１３、床小梁１２の上面にかけての範囲を撮像してモノクロ画像データを生成する。 Specifically, as shown in FIG. 3, the upper monochrome USB CCD camera 2 has the center of the macro lens 2a directed toward the upper welding line 15 (groove center line) between the floor beam 12 and the end plate 11. Are arranged. The upper monochrome USB CCD camera 2 arranged in this way captures the range from the upper part of the end plate 11, the upper weld bead 13 and the upper surface of the floor beam 12 to generate monochrome image data.
また、図示しないが、下側のモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２は、マクロレンズ２ａの中心を床小梁１２と端板１１との下側の溶接線１５へ向けて配置されている。このように配置された下側のモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２は、端板１１の下部、下側の溶接ビード１３、床小梁１２の下面にかけての範囲を撮像してモノクロ画像データを生成する。 Although not shown, the lower monochrome USB CCD camera 2 is arranged such that the center of the macro lens 2 a faces the lower welding line 15 between the floor beam 12 and the end plate 11. The lower monochrome USB CCD camera 2 arranged in this manner captures a range from the lower portion of the end plate 11, the lower weld bead 13, and the lower surface of the floor beam 12 to generate monochrome image data.
また、図示しないが、双方のモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２はそれぞれ移動機構に取り付けられており、溶接線１５に沿って移動するように構成されている。 Although not shown, both the monochrome USB CCD cameras 2 are each attached to a moving mechanism and configured to move along the welding line 15.
照明装置３は、バー照明３ａ、照明光源３ｂ、デジタル入出力ユニット３ｃを備えている。バー照明３ａは、溶接ビード１３とその周囲を照らすものである。バー照明３ａは、上側の溶接ビード１３の周囲と、下側の溶接ビード１３の周囲に２台ずつ配置されている。図３では上側のバー照明３ａを示している。 The illumination device 3 includes a bar illumination 3a, an illumination light source 3b, and a digital input / output unit 3c. The bar illumination 3a illuminates the weld bead 13 and its surroundings. Two bar lights 3 a are arranged around the upper weld bead 13 and two around the lower weld bead 13. FIG. 3 shows the upper bar illumination 3a.
上側の２台のバー照明３ａは、床小梁１２の上方および端板１１の上方で溶接ビード１３と対向するように配置され、発光面が上側の溶接ビード１３に向けられている。図示しないが、下側の２台のバー照明は、床小梁１２の下方および端板１１の下方で溶接ビード１３と対向するように配置され、発光面が下側の溶接ビード１３に向けられている。さらに、各バー照明３ａは、ケーブル６により照明光源３ｂに接続されている。 The upper two bar lights 3 a are arranged so as to face the weld bead 13 above the floor beam 12 and above the end plate 11, and the light emitting surface is directed to the upper weld bead 13. Although not shown, the lower two bar lights are arranged below the floor beam 12 and below the end plate 11 so as to face the weld bead 13, and the light emitting surface is directed to the lower weld bead 13. ing. Further, each bar illumination 3 a is connected to the illumination light source 3 b by a cable 6.
照明光源３ｂは、各バー照明３ａの光量を調整するものである。照明光源３ｂには、上記で説明したようにバー照明３ａが接続されている。デジタル入出力ユニット３ｃは、照明光源３ｂをパソコン４で操作するために用いられる。このデジタル入出力ユニット３ｃは照明光源３ｂにＲＳ２３２Ｃケーブル７で接続され、パソコン４にはＵＳＢケーブル５で接続されている。 The illumination light source 3b adjusts the light quantity of each bar illumination 3a. The bar illumination 3a is connected to the illumination light source 3b as described above. The digital input / output unit 3 c is used for operating the illumination light source 3 b with the personal computer 4. The digital input / output unit 3 c is connected to the illumination light source 3 b via the RS232C cable 7 and connected to the personal computer 4 via the USB cable 5.
パソコン４は、モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２の動作制御、照明装置３の動作制御（バー照明３ａの光量制御等）、モノクロ画像データの画像処理等を行うものである。このパソコン４は、各制御処理や画像処理を行うためのハードディスク（図示せず）、操作内容や制御内容等を表示するためのディスプレイ４ａ、各種操作を行うためのキーボード４ｂ等を備えている。また、ハードディスクには、上記で説明したように、モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２、デジタル入出力ユニット３ｃが接続されている。なお、ハードディスクは、ＣＰＵ、処理手順のプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭ、処理中のデータ等を記憶するＲＡＭ、座標系等を備えている。 The personal computer 4 performs operation control of the monochrome USB CCD camera 2, operation control of the illumination device 3 (light amount control of the bar illumination 3a, etc.), image processing of monochrome image data, and the like. The personal computer 4 includes a hard disk (not shown) for performing each control process and image process, a display 4a for displaying operation contents and control contents, a keyboard 4b for performing various operations, and the like. Further, as described above, the monochrome USB CCD camera 2 and the digital input / output unit 3c are connected to the hard disk. The hard disk includes a CPU, a ROM storing processing procedure programs and various data, a RAM storing data being processed, a coordinate system, and the like.
次に、溶接ビード品質検査装置１を用いた溶接ビード１３の品質検査方法を具体的に説明する。図４は、溶接ビード１３の品質検査方法を示すフローチャートである。溶接ビード１３の品質検査方法は、以下の（１）〜（６）の工程を備えている。なお、ここでは、上側の溶接ビード１３の品質検査方法について説明する。下側の溶接ビード１３の品質検査方法は、上側の溶接ビード１３の品質検査方法と比べてモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２、バー照明３ａの配置位置が異なるだけであり、上側の溶接ビード１３の品質検査方法と実質的には同じである。以下に、各工程について順に説明する。 Next, the quality inspection method of the weld bead 13 using the weld bead quality inspection apparatus 1 will be specifically described. FIG. 4 is a flowchart showing a quality inspection method of the weld bead 13. The quality inspection method for the weld bead 13 includes the following steps (1) to (6). Here, a quality inspection method for the upper weld bead 13 will be described. The quality inspection method of the lower weld bead 13 is different from the quality inspection method of the upper weld bead 13 only in the arrangement positions of the monochrome USB CCD camera 2 and the bar illumination 3a. Is substantially the same. Below, each process is demonstrated in order.
（１）撮像工程
（２）二値化処理工程
（３）基準線設定工程
（４）結合線設定工程
（５）溶接ビード位置ずれ量算出工程
（６）ピット検出工程
(1) Imaging step (2) Binarization processing step (3) Reference line setting step (4) Join line setting step (5) Weld bead position shift amount calculation step (6) Pit detection step
（１）撮像工程（図５参照）
撮像工程は、第１撮像工程、第２撮像工程、第３撮像工程に分けられる。以下、順に説明する。
(1) Imaging process (see FIG. 5)
The imaging process is divided into a first imaging process, a second imaging process, and a third imaging process. Hereinafter, it demonstrates in order.
＜第１撮像工程＞
第１撮像工程では、端板１１の上方に配置されているバー照明３ａを用いて、端板１１の上端面１１ａの上方から溶接ビード１３の上面に光Ｌを当てる。このときに、溶接ビード１３の床小梁１２との結合部分１３ａと、端板１１の溶接ビード側端１１ｂとに影ができるように光量を調整する。この状態で、モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２を用いて、端板１１の上部、上側の溶接ビード１３、床小梁１２の上面にかけての範囲を溶接線１５に沿って移動しながら撮像し、第１モノクロ画像データを得る。
<First imaging step>
In the first imaging step, light L is applied to the upper surface of the weld bead 13 from above the upper end surface 11 a of the end plate 11 using the bar illumination 3 a disposed above the end plate 11. At this time, the amount of light is adjusted so that a shadow is formed on the joint portion 13 a of the weld bead 13 with the floor beam 12 and the weld bead side end 11 b of the end plate 11. In this state, the monochrome USB CCD camera 2 is used to capture an image of the range from the top of the end plate 11, the upper weld bead 13, and the upper surface of the floor beam 12 while moving along the weld line 15. Get the data.
＜第２撮像工程＞
第２撮像工程では、床小梁１２の上方に配置されているバー照明３ａを用いて溶接ビード１３の側面に光Ｌを当てる。このときに、溶接ビード１３の端板１１との結合部分１３ｂに影ができるように光量を調整する。この状態で、モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２を用いて、第１撮像工程と同じ範囲を溶接線１５に沿って移動しながら撮像し、第２モノクロ画像データを得る。
<Second imaging step>
In the second imaging step, the light L is applied to the side surface of the weld bead 13 using the bar illumination 3 a disposed above the floor beam 12. At this time, the amount of light is adjusted so that a shadow is formed on the joint portion 13 b of the weld bead 13 with the end plate 11. In this state, the monochrome USB CCD camera 2 is used to capture an image while moving along the welding line 15 in the same range as the first imaging step, thereby obtaining second monochrome image data.
＜第３撮像工程＞
第３撮像工程では、双方のバー照明３ａ、３ａを用いて溶接ビード１３の上面と側面とに光Ｌを当てる。このときの光量は、上記の２つの撮像工程よりも強く設定する。好ましくは、溶接ビード１３の端板１１との結合部分１３ｂ、床小梁１２との結合部分１３ａ、端板１１の溶接ビード側端１１ｂにそれぞれ影ができず、溶接ビード１３やその周囲に付着しているスパッタ（図示せず）により影ができないように光量を調整する。この状態で、モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２を用いて上記の２つの撮像工程と同じ範囲を溶接線１５に沿って移動しながら撮像し、第３モノクロ画像データを得る。なお、この後の工程はパソコン４を用いて行う。
<Third imaging step>
In the third imaging step, light L is applied to the upper surface and the side surface of the weld bead 13 using both bar lights 3a and 3a. The amount of light at this time is set stronger than the above two imaging steps. Preferably, the weld bead 13 is not shadowed on the joint portion 13b with the end plate 11, the joint portion 13a with the floor beam 12, and the weld bead side end 11b of the end plate 11, and adheres to the weld bead 13 and its surroundings. The amount of light is adjusted so that there is no shadow due to spattering (not shown). In this state, the monochrome USB CCD camera 2 is used to capture an image while moving along the welding line 15 in the same range as the above-described two imaging steps to obtain third monochrome image data. The subsequent steps are performed using the personal computer 4.
（２）二値化処理工程
二値化処理工程は、第１二値化処理工程、第２二値化処理工程、第３二値化処理工程に分けられる。以下、順に説明する。
(2) Binarization processing step The binarization processing step is divided into a first binarization processing step, a second binarization processing step, and a third binarization processing step. Hereinafter, it demonstrates in order.
＜第１二値化処理工程（図６参照）＞
第１二値化処理工程では、第１モノクロ画像データを二値化する。つまり、グレースケールモードになっている第１モノクロ画像データを白黒の２階調にする。一方、溶接ビード１３やその周囲にはスパッタにより影ができ、第１モノクロ画像データのノイズ成分になる。したがって二値化のしきい値（濃度のしきい値）は、ノイズ成分が除去されるようにできるだけ低い値を設定することが好ましい。例えば、８ビットのモノクロＵＳＢＣＣＤカメラ２を使用した場合には、濃度が０〜２５５に対するしきい値は４０が好ましい。このように第１モノクロ画像データを二値化すると、第１モノクロ画像データからノイズ成分が除去されて図６に示す第１二値化画像データが得られる。この第１二値化画像データは、多数の黒画素１００から構成されている。特に、端板１１の上端部１１ｃ、溶接ビード１３の床小梁１２との結合部分１３ａに黒画素１００が多く集まっている。これは、第１撮像工程において、端板１１の溶接ビード側端１１ｂ、溶接ビード１３の床小梁１２との結合部分１３ａに影ができるように光を当てたためである。
<First binarization processing step (see FIG. 6)>
In the first binarization processing step, the first monochrome image data is binarized. That is, the first monochrome image data in the gray scale mode is made to have two gradations of black and white. On the other hand, the weld bead 13 and its periphery are shaded by sputtering and become a noise component of the first monochrome image data. Therefore, the binarization threshold (density threshold) is preferably set as low as possible so that the noise component is removed. For example, when an 8-bit monochrome USB CCD camera 2 is used, the threshold value for a density of 0 to 255 is preferably 40. When the first monochrome image data is binarized in this way, noise components are removed from the first monochrome image data, and the first binarized image data shown in FIG. 6 is obtained. The first binarized image data is composed of a large number of black pixels 100. In particular, a large number of black pixels 100 are gathered at the upper end portion 11 c of the end plate 11 and the joint portion 13 a of the weld bead 13 with the floor beam 12. This is because, in the first imaging step, light is applied so that a shadow is formed on the joint portion 13 a of the end plate 11 with the weld bead side end 11 b and the weld bead 13 with the floor beam 12.
＜第２二値化処理工程（図７参照）＞
第２二値化処理工程では、第２モノクロ画像データを二値化する。このときのしきい値は、第１二値化処理工程で説明したようにできるだけ低い値を設定することが好ましい。このように第２モノクロ画像データを二値化すると、第２モノクロ画像データからノイズ成分が除去されて、図７に示すような第２二値化画像データが得られる。この第２二値化画像データは、多数の黒画素２００から構成されている。特に、溶接ビード１３の端板１１との結合部分１３ｂに黒画素２００が多く集まっている。これは、第２撮像工程において、溶接ビード１３の端板１１との結合部分１３ｂに影ができるように光を当てたためである。
<Second binarization processing step (see FIG. 7)>
In the second binarization processing step, the second monochrome image data is binarized. The threshold value at this time is preferably set as low as possible as described in the first binarization process. When the second monochrome image data is binarized in this way, noise components are removed from the second monochrome image data, and second binarized image data as shown in FIG. 7 is obtained. The second binarized image data is composed of a large number of black pixels 200. In particular, a large number of black pixels 200 are gathered at the joint portion 13 b of the weld bead 13 with the end plate 11. This is because in the second imaging step, light is applied so that a shadow is formed on the joint portion 13b of the weld bead 13 with the end plate 11.
＜第３二値化処理工程（図８参照）＞
第３二値化処理工程では、第３モノクロ画像データを二値化する。このときのしきい値は、上記の２つの二値化処理工程よりも低い値に設定する。このように第３モノクロ画像データを二値化すると、第３モノクロ画像データからノイズ成分が除去されて、図８に示すような第３二値化画像データが得られる。この第３二値化画像データは、多数の黒画素３００から構成されており、溶接ビード１３のピット１４の位置に黒画素３００が多く集まっている。
<Third binarization process (see FIG. 8)>
In the third binarization processing step, the third monochrome image data is binarized. The threshold value at this time is set to a value lower than the above two binarization processing steps. When the third monochrome image data is binarized in this way, the noise component is removed from the third monochrome image data, and third binarized image data as shown in FIG. 8 is obtained. This third binarized image data is composed of a large number of black pixels 300, and many black pixels 300 are gathered at the positions of the pits 14 of the weld beads 13.
なお、しきい値を上記の２つの二値化処理工程よりも低い値に設定する理由は、第３モノクロ画像データにあるノイズ成分を白と判断させて第３二値化画像データには反映させないようにするためである。 The reason for setting the threshold value to a value lower than the above two binarization processing steps is that the noise component in the third monochrome image data is judged to be white and reflected in the third binarized image data. This is in order not to let them.
（３）基準線設定工程（図９参照）
基準線設定工程では、最初に、図６の第１二値化画像データから端板１１の溶接ビード側端１１ｂとその周囲を含む部分に相当する範囲Ａを選択し、この範囲Ａ内の黒画素１００を抽出して、図９のような座標平面上に設定する。次に、これらの黒画素１００から近似線ａを設定し、この近似線ａを基準線ａとする。この基準線ａは、端板１１の溶接ビード側端１１ｂ（端線）に相当する。なお、近似線ａの設定方法は最小二乗法が好ましい。
(3) Reference line setting process (see FIG. 9)
In the reference line setting step, first, a range A corresponding to a portion including the weld bead side end 11b of the end plate 11 and its periphery is selected from the first binarized image data of FIG. The pixel 100 is extracted and set on a coordinate plane as shown in FIG. Next, an approximate line a is set from these black pixels 100, and this approximate line a is set as a reference line a. This reference line a corresponds to the weld bead side end 11 b (end line) of the end plate 11. The method of setting the approximate line a is preferably the least square method.
（４）結合線設定工程（図９参照）
結合線設定工程は、第１結合線設定工程と第２結合線設定工程とに分けられる。以下、順に説明する。
(4) Bond line setting step (see FIG. 9)
The bond line setting process is divided into a first bond line setting process and a second bond line setting process. Hereinafter, it demonstrates in order.
＜第１結合線設定工程＞
第１結合線設定工程では、最初に、図６の第１二値化画像データから溶接ビード１３の床小梁１２との結合部分１３ａに相当する範囲Ｂを選択し、この範囲Ｂ内にある黒画素１００を抽出して図９のような座標平面上に設定する。次に、これらの黒画素１００から近似線ｂを設定し、この近似線ｂを溶接ビード１３の床小梁１２との結合線ｂとする。なお、近似線ｂの設定方法としては最小二乗法が好ましい。
<First bond line setting step>
In the first connecting line setting step, first, a range B corresponding to the connecting portion 13a of the weld bead 13 with the floor beam 12 is selected from the first binarized image data of FIG. Black pixels 100 are extracted and set on a coordinate plane as shown in FIG. Next, an approximate line b is set from these black pixels 100, and this approximate line b is set as a connecting line b with the floor beam 12 of the weld bead 13. The method of setting the approximate line b is preferably the least square method.
＜第２結合線設定工程＞
第２結合線設定工程では、最初に、図７の第２二値化画像データから溶接ビード１３の端板１１との結合部分１３ｂに相当する範囲Ｃを選択し、この範囲Ｃ内にある黒画素２００を抽出して図９のように座標平面上に設定する。次に、これらの黒画素２００から近似線ｃを設定し、この近似線ｃを溶接ビード１３の端板１１との結合線ｃとする。なお、近似線ｃの設定方法としては最小二乗法が好ましい。
<Second bond line setting step>
In the second connecting line setting step, first, a range C corresponding to the connecting portion 13b with the end plate 11 of the weld bead 13 is selected from the second binarized image data of FIG. The pixel 200 is extracted and set on the coordinate plane as shown in FIG. Next, an approximate line c is set from these black pixels 200, and this approximate line c is defined as a connecting line c with the end plate 11 of the weld bead 13. The method of setting the approximate line c is preferably the least square method.
（５）溶接ビード位置ずれ量算出工程（図１０参照）
溶接ビード位置ずれ量算出工程では、最初に、図１０に示すように座標平面上の双方の結合線ｂ、ｃの間の中間位置に中間線ｄを設定する。さらに、基準線ａから仮想溶接線ｅを設定する。この仮想溶接線ｅは、基準線ａの位置が設定されたときに、予めＲＯＭやＲＡＭに記憶されている端板１１の溶接ビード側端１１ｂと溶接線１５の位置情報に基づいて設定される。次に、仮想溶接線ｅの垂直方向Ｙの位置に対する中間線ｄの垂直方向Ｙの位置のずれ量Ｙａを算出する。このずれ量Ｙａは、溶接ビード１３の幅方向１３Ｙ（図２（ｂ）参照）の位置ずれ量である。そして、このずれ量Ｙａを、予め定められている品質基準と比較して溶接ビード１３の品質を評価する。
(5) Weld bead position shift amount calculation step (see FIG. 10)
In the welding bead position deviation calculation step, first, an intermediate line d is set at an intermediate position between both the connecting lines b and c on the coordinate plane as shown in FIG. Further, a virtual welding line e is set from the reference line a. The virtual weld line e is set based on the position information of the weld bead side end 11b of the end plate 11 and the weld line 15 stored in advance in the ROM or RAM when the position of the reference line a is set. . Next, a deviation amount Ya of the vertical direction Y position of the intermediate line d with respect to the vertical direction Y position of the virtual welding line e is calculated. This deviation amount Ya is the positional deviation amount of the weld bead 13 in the width direction 13Y (see FIG. 2B). Then, the quality of the weld bead 13 is evaluated by comparing the deviation amount Ya with a predetermined quality standard.
（６）ピット検出工程（図１１参照）
ピット検出工程では、図８の第３二値化画像データから溶接ビード１３に相当する範囲Ｐを選択し、この範囲Ｐ内に黒画素３００があれば、この黒画素３００をピット１４と判断する。このようにしてピット１４を検出することにより溶接ビード１３の品質を評価する。また、ピット１４があると判断した場合には、ピット１４を構成している黒画素３００を図１１のように座標平面上に設定し、その大きさ、位置、個数を測定する。そして、この測定結果を、予め定められている品質基準と比較して溶接ビード１３の品質を評価する。
(6) Pit detection process (see FIG. 11)
In the pit detection step, a range P corresponding to the weld bead 13 is selected from the third binarized image data in FIG. 8, and if there is a black pixel 300 in this range P, this black pixel 300 is determined as the pit 14. . Thus, the quality of the weld bead 13 is evaluated by detecting the pits 14. If it is determined that there is a pit 14, the black pixel 300 constituting the pit 14 is set on the coordinate plane as shown in FIG. 11, and the size, position, and number of the black pixels 300 are measured. Then, the quality of the weld bead 13 is evaluated by comparing this measurement result with a predetermined quality standard.
このように本実施の形態の溶接ビード１３の品質検査方法では、モノクロＣＣＤカメラ２、照明装置３、パソコン４を用いて溶接ビード１３の幅方向１３Ｙの位置ずれ量Ｙａを算出するようにした。したがって、パソコン４はモノクロ画像を処理するので、従来のようなカラー画像を処理する場合に比べてプログラムを簡単にすることが可能になり、システム開発費用が抑えられる。また、従来のような照明装置３やＣＣＤカメラ２を移動する装置が不要である。さらに、モノクロＣＣＤカメラ２を使用するため、カラーＣＣＤカメラを用いた従来の溶接ビードの品質検査方法に比べて、ＣＣＤカメラ自体のコストが抑えられる。よって、本実施の形態の溶接ビード１３の品質検査方法は、溶接ビード１３の幅方向１３Ｙの位置ずれ量Ｙａを算出するためのコストを抑えることができる。 As described above, in the quality inspection method for the weld bead 13 according to the present embodiment, the positional deviation amount Ya in the width direction 13Y of the weld bead 13 is calculated using the monochrome CCD camera 2, the illumination device 3, and the personal computer 4. Therefore, since the personal computer 4 processes a monochrome image, the program can be simplified as compared with a conventional case of processing a color image, and system development costs can be reduced. Further, a conventional device for moving the illumination device 3 and the CCD camera 2 is not necessary. Furthermore, since the monochrome CCD camera 2 is used, the cost of the CCD camera itself can be reduced as compared with the conventional quality inspection method for weld beads using a color CCD camera. Therefore, the quality inspection method of the weld bead 13 according to the present embodiment can reduce the cost for calculating the positional deviation amount Ya of the weld bead 13 in the width direction 13Y.
さらに、本実施の形態の溶接ビード１３の品質検査方法では、溶接ビード１３の位置ずれ量とピット１４の有無で溶接ビード１３の品質を評価するようにした。したがって、溶接ビード１３の位置ずれ量のみで溶接ビード１３の品質を評価する場合に比べて、溶接ビード１３の品質を正確に評価することができる。 Furthermore, in the quality inspection method for the weld bead 13 according to the present embodiment, the quality of the weld bead 13 is evaluated based on the amount of displacement of the weld bead 13 and the presence or absence of the pits 14. Therefore, compared with the case where the quality of the weld bead 13 is evaluated only by the positional deviation amount of the weld bead 13, the quality of the weld bead 13 can be accurately evaluated.
また、本実施の形態の溶接ビード１３の品質検査方法では、実際のモノクロ画像データから基準線ａを設定するようにした。このため、基準線ａと、実際の端板１１の溶接ビード側端１１ｂとのずれ量が小さくなり、基準線ａを用いて設定される仮想溶接線ｅと実際の溶接線１５とのずれ量の精度が高くなる。したがって、仮想溶接線ｅを基準にして算出される中間線ｄのずれ量Ｙａ（溶接ビード１３の幅方向１３Ｙの位置ずれ量）の精度が高くなる。よって、本実施の形態の溶接ビード１３の品質検査方法は、溶接ビード１３品質検査の精度を高め、溶接ビード１３の品質をより正確に評価することができる。 Further, in the quality inspection method for the weld bead 13 of the present embodiment, the reference line a is set from the actual monochrome image data. For this reason, the deviation | shift amount of the reference line a and the welding bead side end 11b of the actual end plate 11 becomes small, and the deviation | shift amount of the virtual welding line e set using the reference line a and the actual welding line 15 is reduced. The accuracy of. Therefore, the accuracy of the shift amount Ya of the intermediate line d (the shift amount of the welding bead 13 in the width direction 13Y) calculated on the basis of the virtual welding line e is increased. Therefore, the quality inspection method of the weld bead 13 according to the present embodiment can improve the accuracy of the quality check of the weld bead 13 and more accurately evaluate the quality of the weld bead 13.
さらに、本実施の形態の溶接ビード１３の品質検査方法では、基準線ａを設定するモノクロ画像データを第１モノクロ画像データに含めるようにした。したがって、基準線ａを設定するモノクロ画像データを得るための専用の撮像工程を設ける必要がなく、工程数を短縮できる。よって、本実施の形態の溶接ビード１３の品質検査方法は、溶接ビード１３の品質検査にかかる時間を短縮できる。なお、本実施の形態では、実際のモノクロ画像データから基準線ａを設定したが、予め座標平面上に基準線が設定されているようにしても良い。 Furthermore, in the quality inspection method for the weld bead 13 according to the present embodiment, the monochrome image data for setting the reference line a is included in the first monochrome image data. Therefore, it is not necessary to provide a dedicated imaging process for obtaining monochrome image data for setting the reference line a, and the number of processes can be reduced. Therefore, the quality inspection method of the weld bead 13 according to the present embodiment can shorten the time required for the quality inspection of the weld bead 13. In the present embodiment, the reference line a is set from actual monochrome image data. However, the reference line may be set in advance on a coordinate plane.
以上、本件発明にかかる実施の形態を例示したが、この実施の形態は本件発明の内容を限定するものではない。また、本件発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。 As mentioned above, although embodiment concerning this invention was illustrated, this embodiment does not limit the content of this invention. Various modifications can be made without departing from the scope of the claims of the present invention.
例えば、本実施の形態の溶接ビードの品質検査方法では、端板１１の上端部１１ｃに切り欠きが形成されていない場合を説明したが、図１２に示すように端板１１の上端部１１ｃに切り欠き１６が形成されている場合は、第１撮像工程、第１二値化処理工程、基準線設定工程を順に行って基準線を設定する。ここでは基準線設定工程について説明する。 For example, in the weld bead quality inspection method of the present embodiment, the case where the notch is not formed in the upper end portion 11c of the end plate 11 has been described, but the upper end portion 11c of the end plate 11 as shown in FIG. When the notch 16 is formed, the reference line is set by sequentially performing the first imaging process, the first binarization process, and the reference line setting process. Here, the reference line setting process will be described.
最初に、図１３に示す第１二値化画像データから、切り欠き１６の溶接ビード側端１６ａとその周囲を含む範囲Ｇを選択し、この範囲Ｇ内の黒画素１００を抽出して図１４のように座標平面上に設定する。次に、これらの黒画素１００から近似線ｇを設定して、この近似線ｇを基準線ｇとする。なお、近似線ｇの設定方法は最小二乗法が好ましい。 First, a range G including the weld bead side end 16a of the notch 16 and its periphery is selected from the first binarized image data shown in FIG. 13, and the black pixels 100 within this range G are extracted to obtain FIG. Set on the coordinate plane as follows. Next, an approximate line g is set from these black pixels 100, and this approximate line g is set as a reference line g. The method of setting the approximate line g is preferably the least square method.
切り欠き１６を用いて基準線ｇを設定する理由について説明すると、図１２に示すように端板１１に上方から光を当てたときには、切り欠き１６の内壁面１６ｂにより切り欠き１６の底面１６ｃ全体に影ができる。この影によって、底面１６ｃと端板１１の溶接ビード側面１１ｄとの境界部分（溶接ビード側端１６ａ）が明瞭になり、この状態で第１モノクロ画像データが得られることになる。 The reason why the reference line g is set by using the notch 16 will be described. When light is applied to the end plate 11 from above as shown in FIG. 12, the entire bottom surface 16c of the notch 16 is caused by the inner wall surface 16b of the notch 16. There is a shadow on. Due to this shadow, the boundary portion (the weld bead side end 16a) between the bottom surface 16c and the weld bead side surface 11d of the end plate 11 becomes clear, and the first monochrome image data is obtained in this state.
その結果、この第１モノクロ画像データを二値化処理しても、図１４に示すように黒画素１００のＹ方向のばらつきが少ないので、基準線ｇを容易に設定することができる。したがって、基準線ｇと実際の切り欠き１６の溶接ビード側端１６ａ（端線）とのずれ量がより小さくなり、これに伴い仮想溶接線ｅと実際の溶接線１５とのずれ量の精度がさらに高くなる。したがって、仮想溶接線ｅを基準として算出される中間線ｄのずれ量Ｙａ（溶接ビード１３の幅方向１３Ｙの位置ずれ量）の精度もさらに高くなる。よって、切り欠き１６を用いて基準線ｇを設定することにより、溶接ビード１３の品質検査の精度をさらに高め、溶接ビード１３の品質の評価をさらに正確に行うことができる。 As a result, even if the first monochrome image data is binarized, the reference line g can be easily set because there is little variation in the Y direction of the black pixels 100 as shown in FIG. Therefore, the amount of deviation between the reference line g and the actual bead side end 16a (end line) of the notch 16 becomes smaller, and accordingly, the accuracy of the amount of deviation between the virtual weld line e and the actual weld line 15 is improved. It gets even higher. Therefore, the accuracy of the shift amount Ya of the intermediate line d (the shift amount of the welding bead 13 in the width direction 13Y) calculated based on the virtual welding line e is further increased. Therefore, by setting the reference line g using the notch 16, the accuracy of the quality inspection of the weld bead 13 can be further improved, and the quality of the weld bead 13 can be more accurately evaluated.
また、本実施の形態では隅肉溶接で形成された溶接ビード１３の品質検査方法について説明したが、その他の溶接方法で形成された溶接ビードについても、本実施の形態で説明したような品質検査方法を適用しても良い。なお、本件発明の溶接ビードの品質検査方法は、溶接ビードと鋼板の光反射量が近いメッキ鋼板の溶接外観品質検査、特に亜鉛メッキ、亜鉛アルミメッキ、亜鉛・アルミ・マグネシュウムメッキに適応が可能である。 Moreover, although the quality inspection method of the weld bead 13 formed by fillet welding has been described in the present embodiment, the quality inspection as described in the present embodiment is also performed on the weld bead formed by other welding methods. A method may be applied. The weld bead quality inspection method of the present invention can be applied to the weld appearance quality inspection of plated steel sheets that are close to the light reflection amount of the weld bead and the steel sheet, especially zinc plating, zinc aluminum plating, and zinc / aluminum / magnesium plating. is there.
以上説明したように本件発明の溶接ビードの品質検査方法は、溶接ビードの幅方向の位置ずれ量を算出するためのコストを抑えることができる。したがって、本件発明の溶接ビードの品質検査方法は、溶接ビードの品質検査方法の技術分野で十分に利用することができる。 As described above, the weld bead quality inspection method of the present invention can reduce the cost for calculating the amount of positional deviation in the width direction of the weld bead. Therefore, the weld bead quality inspection method of the present invention can be fully utilized in the technical field of weld bead quality inspection methods.
１ 溶接ビード品質検査装置
２ モノクロＵＳＢＣＣＤカメラ（モノクロＣＣＤカメラ）
３ 照明装置
４ パソコン（画像処理装置）
１０ａ 隅部（溶接部分）
１１ 端板（母材）
１１ｂ 端板の溶接ビード側端
１２ 床小梁（母材）
１３ 溶接ビード
１３ａ 溶接ビードの床小梁との結合部分
１３ｂ 溶接ビードの端板との結合部分
１３Ｙ 溶接ビードの幅方向
１４ ピット
１５ 溶接線
１６ 切り欠き
１００ 黒画素
２００ 黒画素
３００ 黒画素
ａ 基準線
ｂ 溶接ビードの床小梁との結合線
ｃ 溶接ビードの端板との結合
ｄ 中間線
ｅ 仮想溶接線
Ｙ 垂直方向
Ｙａ 垂直方向のずれ量（幅方向の位置ずれ量）
1 Weld bead quality inspection device
2 Monochrome USB CCD camera (monochrome CCD camera)
3 Lighting equipment
4 PC (image processing device)
10a Corner (welded part)
11 End plate (base material)
11b Weld bead side end of end plate 12 Floor beam (base material)
13 weld bead 13a joint portion of weld bead with floor beam 13b joint portion of weld bead with end plate 13Y width direction of weld bead 14 pit 15 weld line 16 notch 100 black pixel 200 black pixel 300 black pixel a reference line b Connection line of weld bead to floor beam c Connection of weld bead to end plate d Intermediate line e Virtual weld line Y Vertical direction Ya Vertical displacement (width displacement)
Claims (5)
前記２つの母材の溶接線の前方に前記モノクロＣＣＤカメラを設置し、前記溶接ビードの一方の母材との結合部分に影ができるように固定配置された前記照明装置を用いて前記溶接ビードに光を当て、この状態で前記２つの母材を前記モノクロＣＣＤカメラで撮像して第１モノクロ画像データを得て、前記溶接ビードの他方の母材との結合部分に影ができるように固定配置された前記照明装置を用いて前記溶接ビードに光を当て、この状態で前記２つの母材を前記モノクロＣＣＤカメラで撮像して第２モノクロ画像データを得る撮像工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記第１モノクロ画像データを二値化することにより当該第１モノクロ画像データからノイズ成分を除去して第１二値化画像データを得て、前記第２モノクロ画像データを二値化することにより当該第２モノクロ画像データからノイズ成分を除去して第２二値化画像データを得る二値化処理工程と、
前記画像処理装置を用いて前記一方の母材の前記溶接ビード側端または前記他方の母材の前記溶接ビード側端を基準線として座標平面上に設定する基準線設定工程と、
前記画像処理装置を用いて、前記第１二値化画像データから前記溶接ビードの一方の母材との結合部分に相当する範囲の黒画素を前記座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を前記溶接ビードの一方の母材との結合線とし、前記第２二値化画像データから前記溶接ビードの他方の母材との結合部分に相当する範囲の黒画素を前記座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を前記溶接ビードの他方の母材との結合線とする結合線設定工程と、
前記画像処理装置を用いて、双方の結合線の間に中間線を設定し、前記基準線から仮想溶接線を設定して、当該仮想溶接線の垂直方向の位置に対する前記中間線の垂直方向の位置のずれ量を算出する溶接ビード位置ずれ量算出工程と
を備えることを特徴とする溶接ビードの品質検査方法。 A method for inspecting the quality of a weld bead formed on a welded portion of two base materials by arc welding using a monochrome CCD camera, an illumination device, and an image processing device,
The welding bead is installed using the illumination device, wherein the monochrome CCD camera is installed in front of a welding line of the two base materials, and is fixedly arranged so that a shadow is formed at a joint portion of the welding bead with one base material. In this state, the two base materials are imaged by the monochrome CCD camera to obtain the first monochrome image data, and fixed so that a shadow is formed at the joint portion of the weld bead with the other base material. An imaging step of illuminating the welding bead using the arranged illumination device and imaging the two base materials with the monochrome CCD camera in this state to obtain second monochrome image data;
By using the image processing device to binarize the first monochrome image data, noise components are removed from the first monochrome image data to obtain first binarized image data, and the second monochrome image is obtained. A binarization processing step for obtaining second binarized image data by removing noise components from the second monochrome image data by binarizing the data;
A reference line setting step for setting the weld bead side end of the one base material or the weld bead side end of the other base material on a coordinate plane using the image processing apparatus;
Using the image processing apparatus, a black pixel in a range corresponding to a joint portion with the one base material of the weld bead is set on the coordinate plane from the first binarized image data, and approximated from the black pixel A line is set, and this approximate line is used as a connection line with one base material of the weld bead, and a range corresponding to a connection portion with the other base material of the weld bead from the second binarized image data. Setting a black pixel on the coordinate plane, setting an approximate line from the black pixel, and setting the approximate line as a bond line with the other base material of the weld bead;
Using the image processing apparatus, an intermediate line is set between both the connecting lines, a virtual weld line is set from the reference line, and the vertical direction of the intermediate line with respect to the vertical position of the virtual weld line is set. A welding bead quality inspection method comprising: a welding bead positional deviation amount calculating step of calculating a positional deviation amount.
前記撮像工程では、前記溶接ビードの前記一方の母材との結合部分に影ができるとともに前記他方の部材の前記溶接ビード側端に影ができるように前記溶接ビードに光を当てて撮像して前記第１モノクロ画像データを得て、
前記二値化処理工程では、当該第１モノクロ画像データから前記第１二値化画像データを得て、
前記基準線設定工程では、当該第１二値化画像データから前記一方の母材の溶接ビード側端とその周囲を含む部分に相当する範囲を選択し、当該範囲内の黒画素を抽出して前記座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を前記基準線とすることを特徴とする溶接ビードの品質検査方法。 In the quality inspection method of the weld bead according to claim 1,
In the imaging step, light is applied to the weld bead so that a shadow is formed on the weld bead side end of the other member while a shadow is formed on the joint portion of the weld bead with the one base material. Obtaining the first monochrome image data;
In the binarization processing step, the first binarized image data is obtained from the first monochrome image data,
In the reference line setting step, a range corresponding to a portion including the weld bead side end of the one base material and its periphery is selected from the first binarized image data, and black pixels in the range are extracted. A quality inspection method for a weld bead, characterized in that it is set on the coordinate plane, an approximate line is set from the black pixel, and the approximate line is used as the reference line.
前記照明装置は、前記溶接ビードの上面に光を当てるものと、前記溶接ビードの側面に光を当てるものとを配置したことを特徴とする溶接ビードの品質検査方法。 In the quality inspection method of the weld bead according to claim 1 or 2,
A method for inspecting a quality of a weld bead, wherein the lighting device includes a device that shines light on an upper surface of the weld bead and a device that shines light on a side surface of the weld bead.
前記他方の母材の前記溶接ビード側端を含む端部に切り欠きが形成されている場合は、前記二値化画像データから前記切り欠きの前記溶接ビード側端とその周囲を含む部分に相当する範囲の黒画素を前記座標平面上に設定し、当該黒画素から近似線を設定して、この近似線を前記基準線とすることを特徴とする溶接ビードの品質検査方法。 In the quality inspection method of the weld bead according to claim 2 or claim 3,
Portion if notch end portion including the weld bead end of the previous SL other hand preform is formed, including the weld bead end and the surrounding of the cutout from the binarized image data A method for inspecting a quality of a weld bead, wherein a black pixel in a range corresponding to is set on the coordinate plane, an approximate line is set from the black pixel, and the approximate line is used as the reference line.
前記照明装置を用いて前記溶接ビードに前記撮像工程時よりも強い光を当て、この状態で前記２つの母材を前記モノクロＣＣＤカメラで撮像してモノクロ画像データを得た後に、前記画像処理装置を用いて当該モノクロ画像データを二値化することにより当該モノクロ画像データからノイズ成分を除去して二値化画像データを得て、当該二値化画像データから前記溶接ビードに相当する範囲に存在する黒画素をピットとすることを特徴とする溶接ビードの品質検査方法。 In the quality inspection method of the weld bead according to any one of claims 1 to 4,
The image processing apparatus is configured to irradiate the welding bead with light that is stronger than that in the imaging process using the illumination device, and to capture monochrome image data by capturing the two base materials with the monochrome CCD camera in this state. The binarized image data is binarized to remove the noise component from the monochrome image data to obtain binarized image data, and the binarized image data exists in a range corresponding to the weld bead. A method for inspecting a quality of a weld bead, characterized in that black pixels to be processed are pits.
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