JP6399264B1 - 溶接操業監視システムおよび溶接操業監視方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明の一態様は、帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端部同士をV字状に収束させ、V字領域を含む溶接部にプラズマ流を供給してシールドしながら電縫溶接を行う際の溶接操業を監視する溶接操業監視システムであって、前記管状に形成される前記帯状鋼板の管内側及び管外側のうち、前記プラズマ流が供給される方とは反対側に配置され、前記V字領域越しに前記プラズマ流を含むカラー画像を撮影する撮像装置と;前記カラー画像から特定色成分を抽出した特定色成分画像を生成し、前記特定色成分画像中に示された前記V字領域に基づいて、前記カラー画像内の前記V字領域に対応する領域であるV字表示領域を特定することで、前記溶接操業の状態を解析する溶接操業監視装置と;を備える。
<第1実施形態>
<本実施形態の溶接操業監視システムの構成>
図1は、プラズマシールド電縫溶接に用いる、第1実施形態の溶接操業監視システム1の構成を示した概略図である。プラズマシールド電縫溶接では、帯状鋼板6(以下、「鋼板6」と呼ぶ)を搬送方向Xに向けて搬送しながら、ロール群(図示せず)によって鋼板6を管状に成形し、図示しないワークコイルによる誘導加熱またはコンタクトチップによる直接通電加熱を行い、鋼板6の両突合せ端部7a,7b同士を加熱及び溶融する。その際、管状に成形される鋼板6の管内側に設置されたプラズマ流供給装置2より溶接部に向けてシールド用のプラズマ流を供給する。
なお、図1において、Zは搬送方向Xと直交する高さ方向を示し、Yは、搬送方向Xおよび高さ方向Zの双方と直交し、突合せ端部7a,7bが互いに突合せをする方向(突合せ方向)を示す。
ここで、本実施形態による溶接操業監視システム1の概要について簡単に説明する。図2(A)は、従来の監視システム(不図示)において、撮像装置とプラズマ流供給装置との両方を鋼板6の上方に配置し、溶接部ERに対してその上方からプラズマ流を供給したときの状態を、撮像装置で撮像したカラー画像を示す。
また、図2(B)は、図2(A)に示したカラー画像から赤成分を抽出した赤成分画像を示す。図2(A)および図2(B)に示すように、従来の監視システムで得られた画像では、溶接部上にプラズマ流が重なることで、プラズマ流の高輝度な自発光等の影響により、V字領域の突合せ端部を検出するのに十分なコントラストが得られ難いことが確認できる。特に図2(B)に示した赤成分画像では、プラズマ流の影響により、V字領域の突合せ端部を検出するのに十分なコントラストが一段と得られ難いことが確認できる。
銅板治具のV字状切り欠き部の角度は、実験的に計測した鋼板6のV字突合せ角度に合わせて作成しており、銅板治具のV字状切り欠き部の頂点近傍が実際の溶接部ERに相当する。実験で得られた画像は、実際の鋼管溶接時に、プラズマ流を鋼管内部から溶接部近傍に吹き付けている状況を、溶接部ERの上方から撮影装置3にて撮像した時に得られる画像を模擬したものとなっている。
図4(A)に示すように、溶接部ERに対しその下方からプラズマ流を供給し、なおかつ溶接部ERの上方から同溶接部ERを撮像した場合には、溶接部ERに形成されたV字領域ERv越しに見えるプラズマ流によってV字領域ERvが特定できることが確認できた。
先ず始めに、プラズマシールド電縫溶接が行われる溶接部ERの一般的な溶接状態について説明するとともに、溶接操業監視装置4により検出する幾何学的V字収束点V0、物理的衝合点V1および溶接点Wについても説明する。図5(A)は、溶接部ERの溶接状態のうち、第1種の状態を示す模式図である。図5(B)は、溶接部ERの溶接状態のうち、第2種の状態を示す模式図である。図6(A)は、溶接部ERの溶接状態のうち、遷移領域にある状態を示す模式図である。図6(B)は、溶接部ERの溶接状態のうち、第2’種を示す模式図である。図7は、溶接部ERの溶接状態のうち、過入熱状態を示す模式図である。
次に、本実施形態の溶接操業監視システム1と組み合わせて用いられるプラズマ流供給装置2について説明する。このプラズマ流供給装置2は、鋼板6の管内側に設置される管内設置型であり、図8に示すように、管状に成形される鋼板6の管内側に配置されたマンドレル9上に設置され得る。プラズマ流供給装置2は、マンドレル9上に設置される基台10と、基台10上に設置されたプラズマ流供給機14と、を備えている。
具体的には、基台10が鋼板6の搬送方向(図8のX方向)に沿った上流側又は下流側に水平移動することにより、プラズマ流供給機14も水平移動し、その結果、プラズマ流の中心線aの位置をX方向に沿って調整可能としている。
また、基台10が上下動することにより、プラズマ流供給機14も上下動し、その結果、プラズマ流の中心線aの位置を上下方向(図1で示したZ方向)に調整可能としている。
また、基台10に対して相対的にプラズマ流供給機14を水平移動させることで、プラズマ流の中心線aを水平方向(図1で示したY方向)に調整可能としている。なお、プラズマ流供給機14を水平移動させる代わりに首振りさせることで、プラズマ流の水平方向(図1で示したY方向)における供給位置を調整するようにしてもよい。
さらに、基台10に対して相対的に、プラズマ流供給機14を中心線aに沿って移動させることで、プラズマ流供給機14を溶接部ERに近づけたり、或いは、プラズマ流供給機14を溶接部ERから遠ざけたりすることができ、プラズマ流を最適な距離で供給し得る。
なお、基台10の上記各動作は、溶接操業監視装置4からの指示を受けて電動で行われるように構成されている。
次に、溶接操業監視装置4について以下説明する。図9に示すように、溶接操業監視装置4は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等からなるマイクロコンピュータを構成する制御部31と、表示部32と、画像入力部33と、青成分画像抽出部34と、V字領域解析部35と、幾何学的V字収束点解析部36と、物理的衝合点解析部37と、溶接点解析部38と、突合せ端部解析部39と、プラズマ流位置解析部40とが、バス30を介して相互に接続された構成を有する。
なお、このV字表示領域ER1と上記V字領域ERvとの関係について説明すると、V字領域ERvは、突合せ端部7a,7bにより形成されたV字領域の実物を意味し、一方、V字表示領域ER1は、V字領域ERvを撮影した映像を意味する。
このように、溶接点検出部54は、ブロッブのアスペクト比に基づいて溶接点Wを検出することにより、図11(C)に示すように、例えばスリット探索領域ER3内にノイズに起因するブロッブB3がある場合でも、ノイズに起因したブロッブB3を除いて溶接点Wを検出することができる。
一方、比較部63は、例えば物理的衝合点V1が、プラズマ流中心線L3の延長線上からズレている場合は、溶接部ERに対して十分なシールド効果が得られる位置にプラズマ流が供給されていないと判断する。
このように、基本的には、物理的衝合点V1とプラズマ流中心線L3との相対位置関係に基づいてプラズマ流の供給状態の適否を判断するが、本発明は、この形態のみに限られない。例えば、幾何学的中心線L2の方向とプラズマ流中心線L3の方向とが相対的にズレている場合に、鋼板6の溶接部ERに対して十分な効果が得られる方向からプラズマ流が供給されていないと比較部63が判断する形態も、採用可能である。
さらに、図15のフローチャートを参照して、同溶接操業監視システム1を用いたプラズマ流位置解析処理についても以下に説明する。このプラズマ流位置解析処理では、物理的衝合点V1に対するプラズマ流中心線L3の位置ずれを求める。
まず、溶接操業解析処理について、図14に示すフローチャートを用いて説明する。図14に示すように、溶接操業監視装置4は、ルーチンRT1の開始ステップから入ってステップSP1に移り、撮像装置3からカラー画像が入力されると、次のステップSP2に移る。ステップSP2において、溶接操業監視装置4は、ステップSP1で入力されたカラー画像から青成分を抽出して青成分画像を生成し、次のステップSP3に移る。
さらに、この溶接操業監視工程では、続くプラズマ流位置解析処理において説明するように、前記特定色成分画像として青成分画像を生成し、V字領域ERvの部分のカラー画像から、赤成分画像および緑成分画像の少なくともいずれか一方を抽出し、抽出した前記赤成分画像および前記緑成分画像の少なくともいずれか一方の濃淡から、プラズマ流のプラズマ流中心領域ER5を特定することを行う。
次に、プラズマ流位置解析処理手順について、図15に示すフローチャートを用いて説明する。図15に示すように、溶接操業監視装置4は、ルーチンRT2の開始ステップから入って、上述したステップSP1〜ステップSP3に従って、撮像装置3から入力されたカラー画像から青成分を抽出した後、得られた青成分画像を2値化処理し、必要に応じてエッジ強調処理し、V字領域ERvを示す画素領域をV字表示領域ER1として特定し、次のステップSP24に移る。
なお、上記ステップSP24において、ステップSP3で特定したV字表示領域ER1部分の赤成分を抽出するものとしたが、赤成分に代わって緑成分を抽出するようにしてもよい。赤成分に代わって緑成分を抽出した場合も、ステップSP24に続くステップSP25以降の処理を同様に行うことが出来る。さらに言うと、上記ステップSP24において、赤成分及び緑成分の両方を抽出してそれぞれの成分毎に同様の処理を行い、そしてこれら2つの結果を併用することで算出精度をより向上させてもよい。
本実施形態の溶接操業監視システム1の骨子を以下にまとめる。
溶接操業監視システム1は、鋼板(帯状鋼板)6を管状に成形しつつ、一対の突合せ端部7a,7b同士をV字状に収束させ、V字領域ERvを含む溶接部ERにプラズマ流を供給してシールドしながら電縫溶接を行う際の溶接操業を監視する。
そして、この溶接操業監視システム1は、撮像装置3と溶接操業監視装置4とを備えている。撮像装置3は、管状に形成される鋼板6の管内側及び管外側のうち、プラズマ流が供給される管内側とは反対側である管外側に配置され、V字領域ERv越しにプラズマ流を含むカラー画像を撮影する。また、溶接操業監視装置4は、前記カラー画像から特定色成分を抽出した特定色成分画像を生成し、前記特定色成分画像中に示されたV字領域ERvに基づいて、前記カラー画像内の前記V字領域ERvに対応する領域であるV字表示領域ER1を特定することで、溶接操業の状態を解析する。
さらに、溶接操業監視装置4は、前記特定色成分画像として青成分画像を生成する青成分画像抽出部34を備える。
このプラズマ流位置解析部40は、プラズマ流中心領域ER5をなす一対のプラズマエッジe1,e2をそれぞれ直線近似してV字収束角を求め、一対のプラズマエッジe1,e2間の二等分線をプラズマ流中心線L3として求めるプラズマ流中心線算出部62を有する。
そして、プラズマ流位置解析部40は、プラズマ流中心線L3の位置と、物理的衝合点解析部37より得た物理的衝合点V1の位置との相対位置関係を求める比較部63を有する。この相対位置関係により、プラズマ流の供給方向の適否判断と調整とを行うことができる。
さらに、溶接操業監視装置4は、前記青成分画像に基づいて特定されたプラズマ流の画像を前記カラー画像中から消去することで、溶接ビード線及び一対の溶融エッジ線を含むプラズマ流消去画像を生成し、前記プラズマ流消去画像に基づいて溶接点Wを求める、溶接点解析部38を備える。
<本実施形態の溶接操業監視システムの構成>
図16に、本発明の第2実施形態に係る溶接操業監視システム71の構成を示す。
溶接操業監視システム71は、選択波長低減画像撮像装置73と、溶接操業監視装置74とを備えている。この溶接操業監視システム71は、(1)選択波長低減画像撮像装置73が撮像装置本体73aのレンズの前に光学素子73bを備えている点と、(2)溶接操業監視装置74が、選択波長低減画像撮像装置73で撮影されたカラー画像より赤成分画像を生成して解析処理を行う点とが、上述した第1実施形態による溶接操業監視システム1と特に相違している。
図16以降の各図及び以下の説明においては、上記第1実施形態で説明した各構成要素と同じ構成要素については同一符号を付し、主に上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
図16に示すように、選択波長低減画像撮像装置73は、鋼板6の管外側でかつ溶接部ERの上方に配置されており、溶接部ERを上方から撮像したカラー画像を溶接操業監視装置74に入力する。光学素子73bは、例えばバンドストップフィルタであり、プラズマ流に含まれる赤成分のうち、特定波長の輝度を低下させる。すなわち、選択波長低減画像撮像装置73では、光学素子73bによって、プラズマ流に含まれる赤成分のうちの特定波長の輝度だけを局所的に低下させた、溶接部ERのカラー画像を生成し、これを溶接操業監視装置74に入力させる。
バンドストップフィルタ(i)は、例えば0.725[μm]〜0.765[μm]の波長のみ輝度を低下させ、他の波長の光を透過させる特性がある。また、バンドストップフィルタ(ii)は、例えば0.755[μm]〜0.795[μm]の波長のみ輝度を低下させ、他の波長の光を透過させる特性がある。
この様な理由により、バンドストップフィルタを用いることで、赤成分画像において、プラズマ流に相当する部分の輝度のみを選択的に低下させ、赤成分画像内の溶融エッジ部及びプラズマ流部分間の輝度コントラストを拡大する事が可能となる。
図18に示すように、溶接操業監視装置74は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等からなるマイクロコンピュータを構成する制御部31と、表示部32と、画像入力部33と、赤成分画像抽出部134と、V字領域解析部35と、幾何学的V字収束点解析部36と、物理的衝合点解析部37と、溶接点解析部38と、突合せ端部解析部39と、プラズマ流位置解析部40とが、バス30を介して相互に接続された構成を有する。
本実施形態の溶接操業監視装置74は、上記第1実施形態の青成分画像抽出部34に代えて赤成分画像抽出部134を備えている点が、相違点の一つになっている。
赤成分画像D7Aは、光学素子73bを介して撮像されたカラー画像を用いて生成された画像であるので、プラズマ流に相当する部分の輝度が選択的に低下されている。一方、溶融エッジ部及び溶接ビード部に対応する部分の輝度は、殆ど低下していない。よって、赤成分画像D7A内の溶融エッジ部及びプラズマ流部分間の輝度コントラストを高めることができる。特に、溶融エッジ部(突合せ端部7a,7b)と、プラズマ流中心領域ER5の周囲にあるV字のプラズマ流周辺領域Ebと、の間における輝度コントラストを高めることができる。その結果、次工程で行う2値化処理を容易に行える。
前記2値化処理では、例えば、受光輝度が所定閾値以上の画素に画素値「1」が与えられ、残りの所定閾値未満の画素に画素値「0」が与えられる。具体的に言うと、赤成分2値化画像D7B内では、溶接後の溶融ビード線と、V字状の溶融エッジと、V字領域ERv越しに見えるプラズマ流の中心部分とのそれぞれを示す各画素がしきい値以上になって画素値「1」となっている。一方、プラズマ流の中心部分周囲(プラズマ流周辺領域Eb)における各画素は受光輝度が所定閾値未満であるため、画素値「0」となっている。よって、プラズマ流は、V字領域ERvよりも小さく縮小されたプラズマ流中心領域ER5として表示される。
以上説明のように、幾何学的V字収束点解析部36は、V字表示領域ER1をなす一対の突合せ端部7a,7bそれぞれを直線近似した一対の近似直線L1a,L1bを求める。そして、幾何学的V字収束点解析部36は、一対の近似直線L1a,L1bの交点を幾何学的V字収束点V0として検出する。
さらに、幾何学的V字収束点解析部36は、幾何学的中心線算出部46によって、赤成分2値化画像D9から求めた近似直線L1a,L1bと、幾何学的V字収束点V0と、により形成される角(V字収束角)の2等分線を、幾何学的中心線L2(図20の破線)として算出する。
V字領域ERvを示すブロッブB1であると決定する条件としては、例えば、図20に示す2値化画像D9の左端には接さずに、2値化画像D9の右端のみに接しており、面積が50[mm2]以上であり、ブロッブB1の縦(搬送方向Xと直交するY方向)の長さを、ブロッブB1の横(搬送方向X)の長さで除算した値(アスペクト比)が0.2以下であるという条件が挙げられる。物理的衝合点解析部37は、この条件を基にV字領域ERvを示すブロッブB1を抽出すると、このブロッブB1の最下流点を物理的衝合点V1として検出する。すなわち、物理的衝合点解析部37の物理的衝合点検出部49は、赤成分2値化画像D9に基づいて、一対の突合せ端部7a,7bが物理的に衝合する物理的衝合点V1を求める。
溶接点解析部38は、溶接点検出部54によって、ラベリング処理したそれぞれのブロッブのアスペクト比を算出する。溶接点解析部38は、図11(C)に示すように、2値化したV字領域除去解析画像D4内のスリット探索領域ER3において、アスペクト比が1/2未満である各ブロッブのうち、鋼板6の搬送方向Xの最下流にあるブロッブB2の最下流の点を溶接点Wとして検出する。
このように、溶接点検出部54は、ブロッブのアスペクト比に基づいて溶接点Wを検出することにより、例えばスリット探索領域ER3内にノイズに起因するブロッブB3がある場合でも、ノイズに起因したブロッブB3を除いて溶接点Wを検出することができる(図11(C)参照)。
プラズマ流中心線L3の算出方法としては、例えば、画像D10内におけるプラズマ流中心領域ER5のブロッブが、V字収束した形状であるとき、V字収束する両プラズマエッジe1,e2を直線近似して得られた近似直線の交点を、プラズマ流中心先端点V2として検出する。次いで、プラズマ流中心線算出部62は、2値化画像D10で直線近似した一対のプラズマエッジe1,e2と、プラズマ流中心先端点V2とにより形成される角(プラズマ流V字収束角)の2等分線を、プラズマ流中心線L3として算出する。
比較部63は、物理的衝合点V1とプラズマ流中心線L3との相対位置が合致している場合(図21のdif=0)、鋼板6の溶接部ERにおけるV字領域ERvの中心に沿って、プラズマ流中心領域ER5が位置しており、溶接部ERの最適な位置に最適な方向からプラズマ流が供給されていると判断する。一方、比較部63は、物理的衝合点V1に対してプラズマ流中心線L3の位置や方向が相対的にズレている場合(図21のdifが0でない場合)、鋼板6の溶接部ERにおけるV字領域ERvの中心からプラズマ流中心領域ER5がズレており、溶接部ERに対して最適な位置および方向からプラズマ流が供給されていないと判断する。
さらに、図23のフローチャートを参照して、同溶接操業監視システム71を用いたプラズマ流位置解析処理についても以下に説明する。このプラズマ流位置解析処理では、物理的衝合点V1に対するプラズマ流中心線L3の位置ずれを求める解析処理を行う。
まず、溶接操業解析処理について、図22に示すフローチャートを用いて説明する。図22に示すように、溶接操業監視装置74は、ルーチンRT101の開始ステップから入ってステップSP101に移り、選択波長低減画像撮像装置73からカラー画像(赤成分のうち、特定波長の輝度が低下されている画像)が入力されると、次のステップSP102に移る。ステップSP102において、溶接操業監視装置74は、ステップSP101で入力されたカラー画像から赤成分を抽出して赤成分画像を生成し、次のステップSP103に移る。
以上説明のように、本実施形態では、撮像工程で撮影する際に、カラー画像の赤成分のうちの特定波長の輝度を選択的に低下させた。また、前記溶接操業監視工程で、赤成分のうちの特定波長の輝度が選択的に低下されたカラー画像に基づいて、溶接操業の状態を解析した。
次に、プラズマ流位置解析処理手順について、図23に示すフローチャートを用いて説明する。図23に示すように、溶接操業監視装置74は、ルーチンRT102の開始ステップから入って、上述したステップSP101〜ステップSP103に従って、選択波長低減画像撮像装置73から入力されたカラー画像から赤成分を抽出した後、得られた赤成分画像を2値化処理し、必要に応じてエッジ強調処理し、V字領域ERvを示す画素領域をV字表示領域ER1として特定し、次のステップSP126に移る。
本実施形態の溶接操業監視システム71の骨子を以下にまとめる。
本実施形態の溶接操業監視システム71では、選択波長低減画像撮像装置73に、プラズマ流の赤成分のうちの特定波長に対応する輝度を選択的に低減させる光学素子73bが設けられている。そして、溶接操業監視装置74は、光学素子73bを介して撮影されたカラー画像から特定色成分画像として抽出した赤成分画像を用いて、溶接操業の状態を解析する。さらに、溶接操業監視装置74は、赤成分画像を二値化処理して、V字表示領域ER1の画像から、プラズマ流の画像を分離する。
すなわち、溶接操業監視装置74が、2値化された赤成分画像に基づいてプラズマ流のプラズマ流中心領域ER5を特定するプラズマ流位置解析部40を備える。
このプラズマ流位置解析部40は、プラズマ流中心領域ER5をなす一対のプラズマエッジe1,e2をそれぞれ直線近似して得たV字収束角に基づき、一対のプラズマエッジe1,e2間の二等分線をプラズマ流中心線L3として求める、プラズマ流中心線算出部62を有する。
そして、プラズマ流位置解析部40は、プラズマ流中心線L3の位置と、物理的衝合点解析部37より得た物理的衝合点V1の位置との相対位置関係を求める比較部63を有する。
さらに、溶接操業監視装置74は、2値化された赤成分画像に基づいて特定されたプラズマ流の画像をカラー画像中から消去することで、溶接ビード線及び一対の溶融エッジ線を含むプラズマ流消去画像を生成し、前記プラズマ流消去画像に基づいて溶接点Wを求める、溶接点解析部38を備える。
上述した第1及び第2実施形態においては、管状に成形される鋼板6の管内側に、溶接部ERの下方からプラズマ流を供給するプラズマ流供給装置2を設け、一方、プラズマ流供給装置2が配置された鋼板6の管内側とは逆側の管外側に、V字領域ERv越しにプラズマ流が見える溶接部ERを上方から撮影する撮像装置3(又は選択波長低減画像撮像装置73)を設けた場合について述べた。しかしながら、本発明は、この構成のみに限らず、管状に成形される鋼板6の管外側に、溶接部ERの上方からプラズマ流を供給するプラズマ流供給装置2を設け、一方、プラズマ流供給装置2が配置された鋼板6の管外側とは逆側である管内側に、V字領域ERv越しにプラズマ流が見える溶接部ERを下方から撮影する撮像装置3(又は選択波長低減画像撮像装置73)を設けるようにしてもよい。
3 撮像装置
4,74 溶接操業監視装置
6 鋼板(帯状鋼板)
7a,7b 突合せ端部
34 青成分画像抽出部
36 幾何学的V字収束点解析部
37 物理的衝合点解析部
38 溶接点解析部
40 プラズマ流位置解析部
42 2値化処理部
62 プラズマ流中心線算出部
63 比較部
73 選択波長低減画像撮像装置(撮像装置)
73b 光学素子
134 赤成分画像抽出部
ER1 V字表示領域
ER5 プラズマ流中心領域
ERv V字領域
L1a,L1b 近似直線
L2 幾何学的中心線
L3 プラズマ流中心線
V0 幾何学的V字収束点
V1 物理的衝合点
W 溶接点
Claims (20)
- 帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端部同士をV字状に収束させ、V字領域を含む溶接部にプラズマ流を供給してシールドしながら電縫溶接を行う際の溶接操業を監視する溶接操業監視システムであって、
前記管状に形成される前記帯状鋼板の管内側及び管外側のうち、前記プラズマ流が供給される方とは反対側に配置され、前記V字領域越しに前記プラズマ流を含むカラー画像を撮影する撮像装置と;
前記カラー画像から特定色成分を抽出した特定色成分画像を生成し、前記特定色成分画像中に示された前記V字領域に基づいて、前記カラー画像内の前記V字領域に対応する領域であるV字表示領域を特定することで、前記溶接操業の状態を解析する溶接操業監視装置と;
を備えることを特徴とする溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、前記特定色成分画像として青成分画像を生成する青成分画像抽出部を備えることを特徴とする請求項1に記載の溶接操業監視システム。
- 前記溶接操業監視装置は、
前記カラー画像の前記V字表示領域の部分から、赤成分画像および緑成分画像の少なくとも一方を抽出し、抽出した前記赤成分画像および前記緑成分画像の少なくとも一方の濃淡から、前記プラズマ流のプラズマ流中心領域を特定する、プラズマ流位置解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項2に記載の溶接操業監視システム。 - 前記プラズマ流位置解析部は、
前記プラズマ流中心領域をなす一対のプラズマエッジをそれぞれ直線近似してV字収束角を求め、前記一対のプラズマエッジ間の二等分線をプラズマ流中心線として求める、プラズマ流中心線算出部を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
前記青成分画像に基づいて前記一対の突合せ端部同士が物理的に衝合する物理的衝合点を検出する物理的衝合点解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項4に記載の溶接操業監視システム。 - 前記プラズマ流位置解析部は、
前記プラズマ流中心線の位置と、前記物理的衝合点解析部より得た前記物理的衝合点の位置との相対位置関係を求める比較部をさらに有する
ことを特徴とする請求項5に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
前記青成分画像に基づいて前記一対の突合せ端部同士が物理的に衝合する物理的衝合点を検出する物理的衝合点解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
前記V字表示領域をなす一対の前記突合せ端部それぞれを直線近似した一対の近似直線を求め、前記一対の近似直線の交点を幾何学的V字収束点として検出する、幾何学的V字収束点解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
前記青成分画像に基づいて特定された前記プラズマ流の画像を前記カラー画像中から消去することで、溶接ビード線及び一対の溶融エッジ線を含むプラズマ流消去画像を生成し、前記プラズマ流消去画像に基づいて溶接点を求める、溶接点解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載の溶接操業監視システム。 - 前記撮像装置は、前記プラズマ流の赤成分のうちの特定波長に対応する成分の輝度を選択的に低減させる光学素子を備え;
前記溶接操業監視装置は、
前記撮像装置により前記光学素子を介して撮影された前記カラー画像から前記特定色成分画像として赤成分画像を抽出する赤成分画像抽出部と、
前記赤成分画像を2値化処理する2値化処理部と、
を備える;
ことを特徴とする請求項1に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
2値化された前記赤成分画像に基づいて前記プラズマ流のプラズマ流中心領域を特定するプラズマ流位置解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項10に記載の溶接操業監視システム。 - 前記プラズマ流位置解析部は、
前記プラズマ流中心領域をなす一対のプラズマエッジをそれぞれ直線近似して得たV字収束角に基づき、前記一対のプラズマエッジ間の二等分線をプラズマ流中心線として求める、プラズマ流中心線算出部を有する
ことを特徴とする請求項11に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
2値化された前記赤成分画像に基づいて、前記一対の突合せ端部同士が物理的に衝合する物理的衝合点を検出する、物理的衝合点解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項12に記載の溶接操業監視システム。 - 前記プラズマ流位置解析部は、
前記プラズマ流中心線の位置と、前記物理的衝合点解析部より得た前記物理的衝合点の位置との相対位置関係を求める比較部をさらに有する
ことを特徴とする請求項13に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
2値化された前記赤成分画像に基づいて、前記一対の突合せ端部同士が物理的に衝合する物理的衝合点を検出する、物理的衝合点解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
2値化された前記赤成分画像に基づいて、前記一対の溶融エッジ線それぞれを直線近似した一対の近似直線を求め、前記一対の近似直線の交点を幾何学的V字収束点として求める、幾何学的V字収束点解析部をさらに備える
ことを特徴とする請求項10〜15の何れか1項に記載の溶接操業監視システム。 - 前記溶接操業監視装置は、
2値化された前記赤成分画像に基づいて特定された前記プラズマ流の画像を前記カラー画像中から消去することで、溶接ビード線及び一対の溶融エッジ線を含むプラズマ流消去画像を生成し、前記プラズマ流消去画像に基づいて溶接点を求める、溶接点解析部を備える
ことを特徴とする請求項10〜16の何れか1項に記載の溶接操業監視システム。 - 帯状鋼板を管状に成形しつつ、一対の突合せ端部同士をV字状に収束させ、V字領域を含む溶接部にプラズマ流を供給してシールドしながら電縫溶接を行う際の溶接操業を監視する溶接操業監視方法であって、
前記管状に形成される前記帯状鋼板の管内側及び管外側のうち、前記プラズマ流が供給される方とは反対側より、前記V字領域越しに前記プラズマ流を含むカラー画像を撮影する撮像工程と;
前記カラー画像から特定色成分を抽出して特定色成分画像を生成し、前記特定色成分画像中に示された前記V字領域に基づいて、前記カラー画像内の前記V字領域に対応する領域であるV字表示領域を特定することで、前記溶接操業の状態を解析する溶接操業監視工程と;
を有することを特徴とする溶接操業監視方法。 - 前記溶接操業監視工程で、
前記特定色成分画像として青成分画像を生成し、
前記V字領域の部分の前記カラー画像から、赤成分画像および緑成分画像の少なくともいずれか一方を抽出し、
抽出した前記赤成分画像および前記緑成分画像の少なくともいずれか一方の濃淡から、前記プラズマ流のプラズマ流中心領域を特定する、
ことを特徴とする請求項18に記載の溶接操業監視方法。 - 前記撮像工程では、前記プラズマ流の赤成分のうちの特定波長に対応する成分の輝度を選択的に低減させて撮影することで前記カラー画像を取得し;
前記溶接操業監視工程では、前記特定波長に対応する成分の輝度が選択的に低減された前記カラー画像に基づいて、前記溶接操業の状態を解析する;
ことを特徴とする請求項18に記載の溶接操業監視方法。
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