JP6681759B2 - 溶接ビードの検査システム - Google Patents

Description

本発明は、溶接ビードの検査システムに関するものである。

溶接ビードの検査では、通常、溶接ビードの脚長およびのど厚が基準値以上であるかを判断する。溶接ビードの脚長およびのど厚を算出するには、溶接ビードが置かれる２つの母材の当たり状態を正確に推定するとともに、溶接ビードの形状を正確に検出する必要がある。

従来、溶接ビードの形状の正確な検出は、止端（溶接ビードと母材との境界）の形状が複雑な溶接ビードを対象とする場合、容易でなかった。このため、このような溶接ビードでも正確に検査できる溶接ビード検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−８５７８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の溶接ビード検査装置は、２つの母材がいずれも平板の溶接ビードを対象としており、言い換えれば、止端の形状が複雑であっても、２つの母材の当たり状態が単純なものを対象とする。したがって、上記溶接ビード検査装置は、２つの母材の当たり状態が溶接方向に沿って変化するなど複雑なものを対象としないので、当たり状態が複雑で推定しにくい溶接ビードを正確に検査できなかった。

そこで、本発明は、２つの母材の当たり状態が複雑であっても正確に溶接ビードを検査し得る溶接ビードの検査システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明に係る溶接ビードの検査システムは、曲面状の母材と他の母材とが溶接された箇所における溶接ビードの検査システムであって、
上記２つの母材および溶接ビードを含む箇所における表面の二次元点群データを取得する計測器と、この計測器で取得された二次元点群データを処理する処理装置とを備え、
上記処理装置が、
上記計測器で取得された二次元点群データに基づき、各母材と溶接ビードとの境界である止端を検出する止端検出部と、
上記計測器で取得された二次元点群データのうち、止端検出部で検出された止端から各母材側への所定部分に相当するデータに基づき、上記２つの母材における表面の近似曲線をそれぞれ算出する曲線算出部と、
上記曲線算出部でそれぞれ算出された近似曲線に基づき、上記２つの母材における溶接ビードが置かれた表面の交角を算出する交角算出部と、
上記交角算出部で算出された交角に基づき、上記２つの母材の当たり状態を予め準備されたパターンから判定する判定部と、
上記判定部で判定されたパターンに応じて、上記２つの母材の当たり点を推定し、この当たり点に基づいて二次元点群データから溶接ビードの脚長および／またはのど厚を算出する検査部とを有し、
上記判定部で判定される２つの母材の当たり状態が、一方の母材の表面に他方の母材の溶接ビード側における角が当たる外当たり、または、一方の母材の表面に他方の母材の溶接ビードとは反対側における角が当たる内当たりであり、
上記検査部が、
上記２つの母材の当たり状態が外当たりである場合に溶接ビードの脚長および／またはのど厚を算出する外当たり検査部と、
上記２つの母材の当たり状態が内当たりである場合に溶接ビードの脚長および／またはのど厚を算出する内当たり検査部とを具備するものである。

また、第２の発明に係る溶接ビードの検査システムは、第１の発明に係る溶接ビードの検査システムにおける止端検出部が、
計測器で取得された二次元点群データを、隣接する点が母材に想定される傷の幅以上になるように間引いた粗点群データにする間引部と、
上記粗点群データおよび二次元点群データを、２つの母材に沿う方向であるＸ方向でそれぞれ二階微分した粗傾斜変動群データおよび密傾斜変動群データを算出する二階微分部と、
上記粗傾斜変動群データのうちＸ方向に直交する方向であるＹ方向の値が所定値以上のデータを抽出し、抽出されたデータのうちＸ方向の値が最大の点と最小の点とを２つの仮止端とする仮止端検出部と、
上記密傾斜変動群データのうち、上記２つの仮止端をそれぞれ含むＸ方向における所定範囲で、Ｙ方向の値がそれぞれ最大の点を止端とする止端決定部とを具備するものである。

上記溶接ビードの検査システムによると、２つの母材の当たり状態として判定されたパターンから当たり点が推定され、この当たり点に基づいて二次元点群データから溶接ビードの脚長および／またはのど厚が算出されるので、当たり状態が複雑であっても正確に溶接ビードを検査することができる。

本発明の実施の形態に係る溶接ビードの検査システムを示す概略構成図である。 同溶接ビードの検査システムにおける処理装置の構成のうち止端検出部、曲線算出部および交角算出部の詳細を示すブロック図である。 同処理装置の構成のうち判定部および検査部の詳細を示すブロック図である。 同溶接ビードの検査システムに検査される溶接ビードおよびこれが置かれた２つの母材の断面写真である。 図４に対応する二次元点群データを示すグラフである。 図５に対応する粗点群データを示すグラフである。 図６に対応する粗傾斜変動群データを示すグラフである。 図５に対応する密傾斜変動群データを示すグラフである。 図５に止端および所定部分を追記したグラフである。 同２つの母材の近似曲線および接線と二次元点群データのうち溶接ビードに相当する部分とを示すグラフである。 同処理装置の判定部で判定されるパターンを示す図である。 当たり状態が外当たりの場合の溶接ビードの脚長を算出するための説明に用いるグラフである。 当たり状態が外当たりの場合の溶接ビードののど厚を算出するための説明に用いるグラフである。 当たり状態が内当たりの場合の内当たり点および外点を算出するための説明に用いるグラフである。 当たり状態が内当たりの場合の溶接ビードの脚長およびのど厚を算出するための説明に用いるグラフである。

以下、本発明の実施の形態に係る溶接ビードの検査システムについて図面に基づき説明する。
この溶接ビードの検査システムは、図１に示すように、２つの母材１，２が溶接された箇所における溶接ビード３の検査をするためのシステム１０である。上記２つの母材１，２のうち、少なくとも一方が曲面状であればよいが、本実施の形態では簡単のため両方１，２が曲面状である例を示す。通常、２つの母材１，２の当たり状態４は溶接ビード３に隠れているので目視できないが、母材がいずれも平板あれば、母材同士の当たり状態を簡単に推定可能である。しかし、本実施の形態では、母材１，２が曲面状であるから、２つの母材１，２の当たり状態４が溶接方向に沿って変化するなど複雑なので推定しにくい。上記溶接ビード３の検査システム１０は、２つの母材１，２の当たり状態４が複雑で推定しにくい溶接ビード３を検査するためのものである。

上記溶接ビード３の検査システム１０は、上記２つの母材１，２および溶接ビード３を含む箇所における表面の二次元点群データ５をラインレーザ６の照射により取得するレーザ変位計１１（計測器の一例である）と、このレーザ変位計１１で取得された二次元点群データ５を処理する処理装置１２とを備える。

通常、レーザ変位計１１は、ラインレーザ６を照射することにより、ラインレーザ６が照射されている線状部分５における二次元点群データを取得するものである。この二次元点群データ５は、ラインレーザ６を照射する方向がＹ方向、このＹ方向に直交する方向がＸ方向となる、二次元直交座標系における位置データである。本実施の形態に係る上記レーザ変位計１１は、ラインレーザ６の照射する方向を２つの母材１，２おける表面がなす角の二等分線に沿うような姿勢で、且つ、ラインレーザ６の照射される線状部分５が溶接ビード３を横切るような姿勢にされる。こうして取得される二次元点群データ５は、２つの母材１，２および溶接ビード３の表面（図４参照）を、Ｘ方向およびＹ方向の二次元直交座標系における位置データ（図５参照）にしたものとなる。なお、ラインレーザ６が照射される方向は、２つの母材１，２おける表面がなす角の二等分線に厳密に沿う必要はなく、この二等分線から若干の傾斜が許容される。この許容される若干の傾斜とは、取得される二次元点群データ５が、Ｘ方向の値の小さい方向から順に、一方の母材１、溶接ビード３および他方の母材２となる程度である。このように、Ｘ方向の値の小さい方向から順に、一方の母材１、溶接ビード３および他方の母材２となる状態を、本実施の形態では、Ｘ方向が上記２つの母材１，２に沿うという。

上記処理装置１２は、ラインレーザ６が照射されている線状部分５における溶接ビード３の検査のために、上記二次元点群データ５を適切に処理するよう構成されている。具体的な構成を説明すると、上記処理装置１２は、図１に示すように、止端検出部２３、曲線算出部２４、交角算出部２５、判定部２６および検査部２７を有する。これら個々の構成２３〜２７の概略は次の通りである。

上記止端検出部２３は、上記レーザ変位計１１で取得された二次元点群データ５に基づき、各母材１，２と溶接ビード３との境界である止端５８，５９を検出する。上記曲線算出部２４は、上記レーザ変位計１１で取得された二次元点群データ５のうち、止端検出部２３で検出された止端５８，５９から各母材１，２側への所定部分に相当するデータに基づき、上記２つの母材１，２における表面の近似曲線をそれぞれ算出する。上記交角算出部２５は、上記曲線算出部２４でそれぞれ算出された近似曲線に基づき、上記２つの母材１，２における溶接ビード３が置かれた表面の交角を算出する。上記判定部２６は、上記交角算出部２５で算出された交角に基づき、上記２つの母材１，２の当たり状態４を予め準備されたパターンから判定する。上記検査部２７は、上記判定部２６で判定されたパターンに応じて、上記２つの母材１，２の当たり点を推定し、この当たり点に基づいて二次元点群データ５から溶接ビード３の脚長およびのど厚を算出する。

以下、本発明の要旨である上記処理装置１２の構成について図２および図３に基づき詳細に説明する。なお、図２では上記止端検出部２３、曲線算出部２４および交角算出部２５の詳細を示し、図３では上記判定部２６および検査部２７の詳細を示す。

［止端検出部２３］
図２に示すように、上記止端検出部２３は、間引部３１、二階微分部３２、仮止端検出部３３および止端決定部３４を具備する。以下では、これらの構成３１〜３４を順に説明する。

上記間引部３１は、上記レーザ変位計１１で取得された二次元点群データ５（図５参照）を、隣接する点が母材１，２に想定される傷７の幅以上になるように間引く。このように間引かれたデータを以下では粗点群データ５ａ（図６参照）という。間引部３１が二次元点群データ５を間引いて粗点群データ５ａとするのは、母材１，２の傷７を誤って止端５８，５９（正確には後述する仮止端）と検出しないための前処理である。しかしながら、隣接する点が母材１，２に想定される傷７の幅の数倍以上になるように間引くと、却って仮止端の正確な検出が困難になる。このため、間引くデータは、隣接する点が母材１，２に想定される傷７の幅の等倍までとなる程度が好ましい。なお、ここでの母材１，２に想定される傷７とは、母材１，２への打刻印、および母材１，２に偶然生じ得る引っ掻き傷などである。

上記二階微分部３２は、上記間引部３１からの粗点群データ５ａをＸ方向で二階微分した粗傾斜変動群データ５ａ”（図７参照）と、上記レーザ変位計１１からの二次元点群データ５をＸ方向で二階微分した密傾斜変動群データ５”（図８参照）とを算出する。図７および図８を比較すると明らかなように、図８の密傾斜変動群データ５”では、母材１，２の傷の位置７”でＹ方向の値が高いのに対し、図７の粗傾斜変動群データ５ａ”では、母材１，２の傷の位置７ａ”でＹ方向の値が比較的低く抑えられている。言い換えれば、間引部３１で二次元点群データ５を間引くことにより、Ｘ方向で二階微分されたデータにおいて母材１，２の傷７が検出され難いようにされている。

上記仮止端検出部３３は、上記粗傾斜変動群データ５ａ”のうちＹ方向の値が所定値Ｐ以上のデータを抽出し、抽出されたデータのうちＸ方向の値が最大の点と最小の点とを２つの仮止端（図７参照）とする。上記所定値Ｐは、上記粗傾斜変動群データ５ａ”において母材１，２に想定される傷７により生ずるＹ方向の値よりも高くなるように設定される。

上記止端決定部３４は、上記密傾斜変動群データ５”のうち、上記２つの仮止端をそれぞれ含むＸ方向における所定範囲２Ｒで、Ｙ方向の値がそれぞれ最大の点を止端５８，５９（図８参照）として決定する。上記所定範囲２Ｒは、仮止端からＸ方向に±Ｒの範囲である。これら所定範囲２Ｒは、仮止端の精度によって調整され、つまり仮止端が止端５８，５９にどれだけ近いかによって調整され、経験的または実験的に定められる。このように決定された止端５８，５９は、二次元点群データ５で傾斜が急激に変動する２点であり（図９参照）、結果として２つの母材１，２と溶接ビード３との境界に一致する。また、二次元点群データ５での止端５８，５９の間は、溶接ビード３に相当する部分５３となる。

［曲線算出部２４］
図２に示すように、上記曲線算出部２４は、止端部分抽出部４１および曲線近似部４２を具備し、上記交角算出部２５は、接線算出部５１および交角決定部５２を具備する。以下では、これらの構成４１，４２，５１，５２を順に説明する。

上記止端部分抽出部４１は、上記レーザ変位計１１からの二次元点群データ５のうち、上記止端決定部３４で決定された２つの止端５８，５９にそれぞれ隣接する母材１，２の所定部分８，９におけるデータを抽出する（図９参照）。これら抽出されたデータは、２つの母材１，２の表面に相当する二次元点群データ５のうち、これら母材１，２の当たり点に最も近いものであるから、この当たり点を求めるのに必要なこれら母材１，２の近似曲線を算出するためのものとして適する。

上記曲線近似部４２は、上記止端部分抽出部４１で抽出された所定部分８，９におけるデータに基づき、それぞれの母材１，２の表面における近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）を算出する（図１０参照）。上記２つの母材１，２が鋼管であれば、これら近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）に楕円方程式を採用することが適する。勿論、母材１，２の形状によっては、近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）に他の方程式を採用してもよい。一般に、これら近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）のフィッティングに最小二乗法を採用することが適するが、二次元点群データ５の精度によっては、上記フィッティングに他の回帰分析を採用してもよい。

［交角算出部２５］
上記接線算出部５１は、曲線近似部４２で算出された近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）のそれぞれの止端５８，５９における接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）を算出する（図１０参照）。具体的には、上記近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）の一階微分および止端５８，５９の座標（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２）に基づき、それぞれの接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）が算出される。

上記交角決定部５２は、これら２本の接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）の交角Δθを決定する。具体的には、これら２本の接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）における傾きの差の絶対値が、交角Δθとして決定される。

［判定部２６］
図３に示すように、上記判定部２６は、パターン記憶部６１および比較部６２を具備し、上記検査部２７は、外当たり検査部７１および内当たり検査部７５を具備する。以下では、これらの構成６１，６２，７１，７５を順に説明する。

上記パターン記憶部６１は、交角Δθの大きさに応じて母材１，２の当たり状態４を分類するパターンが予め記憶されている。これらパターンは、例えば、交角Δθがある角度Ｎ未満であれば当たり状態４を外当たり（図１１左側参照）、交角Δθがある角度Ｎ以上であれば内当たり（図１１右側参照）に分類される。なお、外当たり（図１１左側参照）とは、一方の母材１の表面に他方の母材２の溶接ビード３側における角が当たる状態であり、内当たり（図１１右側参照）とは、一方の母材１の表面に他方の母材２の溶接ビード３とは反対側における角が当たる状態である。

上記比較部６２は、上記交角決定部５２で決定された交角Δθと上記パターン記憶部６１に記憶されたパターンの交角Δθとを比較することで、上記２つの母材１，２の当たり状態４が外当たりまたは内当たりのいずれであるか判定する。

［検査部２７］
上記検査部２７は、上記比較部６２で外当たりと判定された場合に外当たり検査部７１を作動させ、上記比較部６２で内当たりと判定された場合に内当たり検査部７５を作動させる。

上記外当たり検査部７１は、図３に示すように、外当たり点推定部７２、外当たり用脚長算出部７３および外当たり用のど厚算出部７４から構成される。外当たり点推定部７２は、２つの母材１，２の当たり点である外当たり点を推定する。具体的に説明すると、外当たり点推定部７２は、接線算出部５１からの２つの接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）に基づき交点の座標（ｘ_０，ｙ_０）を算出し、この交点（ｘ_０，ｙ_０）を外当たり点と推定する（図１０参照）。上記外当たり用脚長算出部７３は、止端決定部３４からの止端５８，５９と外当たり点（ｘ_０，ｙ_０）との距離Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ脚長として算出する（図１２参照）。上記外当たり用のど厚算出部７４は、交角決定部５２からの交角Δθにおける二等分線ｈ（ｘ）に垂直で外当たり点（ｘ_０，ｙ_０）を通る線ｇ（ｘ）を算出し（図１３参照）、この線ｇ（ｘ）と上記二次元点群データ５のうち溶接ビード３に相当する部分５３との最短距離Ｄをのど厚として算出する。

上記内当たり検査部７５は、図３に示すように、板厚記憶部７６、内当たり点推定部７７、内当たり用脚長算出部７８および内当たり用のど厚算出部７９から構成される。板厚記憶部７６は、他方の母材２における板厚ｔが予め記憶されている。内当たり点推定部７７は、２つの母材１，２の当たり点である内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）と、他方の母材２の溶接ビード３側における角βがある点（ｘ_０’，ｙ_０’）とを推定する。具体的に説明すると、内当たり点推定部７７は、次の（１）〜（４）の四次元連立方程式を解くことで、内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）と、他方の母材２の溶接ビード３側における角βがある点（以下では外点（ｘ_０’，ｙ_０’）という）とを算出する（図１４参照）。

（１）内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）が一方の母材１の近似曲線ｆ_１（ｘ）に存在する。
（２）外点（ｘ_０’，ｙ_０’）が他方の母材２の近似曲線ｆ_２（ｘ）に存在する。
（３）外点（ｘ_０’，ｙ_０’）の角βを９０°と仮定し、この場合、外点（ｘ_０’，ｙ_０’）および内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）を通る直線のＹ方向に対する傾きγと、外点（ｘ_０’，ｙ_０’）での他方の母材２の近似曲線ｆ_２（ｘ）の傾きγとが等しい。

（４）外点（ｘ_０’，ｙ_０’）と内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）との距離が他方の母材２における板厚ｔに等しい。
上記内当たり用脚長算出部７８は、止端決定部３４からの一方の母材１における止端５８と内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）との距離Ｌ１、および、止端決定部３４からの他方の母材２における止端５９と外点（ｘ_０’，ｙ_０’）との距離Ｌ２、をそれぞれ脚長として算出する（図１４参照）。上記内当たり用のど厚算出部７９は、Ｘ方向の値が外点（ｘ_０’，ｙ_０’）以下の範囲（ｘ≦ｘ_０’）における上記二次元点群データ５のうち溶接ビード３に相当する部分５３と内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）との最短距離Ｄをのど厚として算出する（図１５参照）。

上記検査部２７は、算出された脚長Ｌ１，Ｌ２およびのど厚Ｄが基準値以上であるかを判断する合否判断部を具備してもよい。
以下、上記溶接ビード３の検査システム１０の作用について説明する。

まず、図１に示すように、２つの母材１，２および溶接ビード３を含む箇所における表面に向けて、レーザ変位計１１からラインレーザ６を照射する。この際に、レーザ変位計１１を、取得される二次元点群データ５のＸ方向が２つの母材１，２に沿うような姿勢にする。ラインレーザ６が照射されている線状部分５の断面を図４に示し、レーザ変位計１１で取得された二次元点群データ５を図５に示す。図４および図５を対比すると明らかなように、取得される二次元点群データ５は、上記線状部分５をＸ方向およびＹ方向の二次元直行座標系における位置データにしたものとなる。

止端検出部２３における間引部３１により、図５に示す取得された二次元点群データ５は、図６に示す粗点群データ５ａにされる。二階微分部３２により、この粗点群データ５ａは図７に示す粗傾斜変動群データ５ａ”にされ、二次元点群データ５は図８に示す密傾斜変動群データ５”にされる。仮止端検出部３３により、図７に示す粗傾斜変動群データ５ａ”のうちＹ方向の値が所定値Ｐ以上のデータが抽出され、抽出されたデータのうちＸ方向の値が最大の点と最小の点とが、仮止端とされる。止端決定部３４により、これら２つの仮止端におけるＸ方向の値から±Ｒの範囲である所定範囲２Ｒで、図８に示す密傾斜変動群データ５”のＹ方向の値がそれぞれ最大の点が、止端５８，５９として決定される。

曲線算出部２４における止端部分抽出部４１により、図９に示す二次元点群データ５のうち、２つの止端５８，５９にそれぞれ隣接する母材１，２の所定部分８，９におけるデータが抽出される。曲線近似部４２により、これら所定部分８，９におけるデータに基づき、図１０に示すそれぞれの母材１，２の表面における近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）が算出される。

交角算出部２５における接線算出部５１により、図１０に示す近似曲線ｆ_１（ｘ），ｆ_２（ｘ）のそれぞれの止端５８，５９における接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）が算出される。交角決定部５２により、これら２本の接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）の交角Δθが決定される。

判定部２６におけるパターン記憶部６１に、図１１に示すパターンを予め記憶しておく。比較部６２により、交角決定部５２で決定された交角Δθとパターン記憶部６１に記憶されたパターンの交角Δθとが比較されることで、２つの母材１，２の当たり状態４が外当たりまたは内当たりのいずれであるか判定される。

検査部２７における外当たり検査部７１は、比較部６２で外当たりと判定された場合に作動し、内当たり検査部７５は、比較部６２で外当たりと判定された場合に作動する。
外当たり検査部７１における外当たり推定部により、図１０に示す２本の接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）の交点（ｘ_０，ｙ_０）が外当たり点として推定される。外当たり用脚長算出部７３により、図１２に示す止端５８，５９と外当たり点（ｘ_０，ｙ_０）との距離Ｌ１，Ｌ２が脚長として算出される。外当たり用のど厚算出部７４により、図１３に示す２本の接線ｓ_１（ｘ），ｓ_２（ｘ）の交角Δθにおける二等分線ｈ（ｘ）に垂直で外当たり点（ｘ_０，ｙ_０）を通る線ｇ（ｘ）が算出され、この線ｇ（ｘ）と二次元点群データ５のうち溶接ビード３に相当する部分５３との最短距離Ｄがのど厚として算出される。

内当たり検査部７５における板厚記憶部７６に、他方の母材２の板厚ｔを予め記憶しておく。内当たり点推定部７７により、図１４に示す２つの母材１，２の当たり点（ｘ_０，ｙ_０）である内当たり点と、外点（ｘ_０’，ｙ_０’）とが推定される。内当たり用脚長算出部７８により、図１５に示す一方の母材１における止端５８と内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）との距離Ｌ１、および、他方の母材２における止端５９と外点（ｘ_０’，ｙ_０’）との距離Ｌ２、がそれぞれ脚長として算出される。内当たり用のど厚算出部７９により、Ｘ方向の値が図１５に示す外点（ｘ_０’，ｙ_０’）以下の範囲（ｘ≦ｘ_０’）における上記二次元点群データ５のうち溶接ビード３に相当する部分５３と内当たり点（ｘ_０，ｙ_０）との最短距離Ｄがのど厚として算出される。

このように、上記溶接ビード３の検査システム１０によると、２つの母材１，２の当たり状態４として判定されたパターンから当たり点が推定され、この当たり点に基づいて二次元点群データ５から溶接ビード３の脚長Ｌ１，Ｌ２およびのど厚Ｄが算出されるので、当たり状態４が複雑であっても正確に溶接ビード３を検査することができる。

また、二次元点群データ５を間引いた粗点群データ５ａと二次元点群データ５とをそれぞれ二階微分してから止端５８，５９を検出するので、母材１，２の傷７による影響が抑えられる結果、より適切に止端５８，５９が検出されることで、当たり状態４が複雑であっても正確に溶接ビード３を検査することができる。

さらに、２つの母材１，２の当たり状態４として判定されるパターンが外当たりおよび内当たりであり、当たり状態４（外当たりまたは内当たり）に応じて溶接ビード３の脚長Ｌ１，Ｌ２およびのど厚Ｄを算出する方法が適切に変更されるので、当たり状態４が複雑であっても正確に溶接ビード３を検査することができる。

ところで、上記実施の形態では、上記検査部２７が溶接ビード３の脚長Ｌ１，Ｌ２およびのど厚Ｄを算出するものとして説明したが、脚長Ｌ１，Ｌ２およびのど厚Ｄのいずれか（つまり、脚長Ｌ１，Ｌ２またはのど厚Ｄ）を算出するものであってもよい。上記検査部２７は、のど厚Ｄを算出しないものである場合、上記外当たり用のど厚算出部７４および内当たり用のど厚算出部７９を具備せず、脚長Ｌ１，Ｌ２を算出しないものである場合、上記外当たり用脚長算出部７３および内当たり用脚長算出部７８を具備しない。

また、上記実施の形態では、計測器の一例としてレーザ変位計１１について説明したが、これに限定されるものではなく、２つの母材１，２および溶接ビード３における表面の二次元点群データ５を取得するものであればよい。

さらに、上記実施の形態では、パターン記憶部６１に記憶されるパターンの一例を図１１に示したが、これは説明を分かりやすくするために簡素化した例に過ぎず、より複雑なパターンであってもよい。

１ 一方の母材
２ 他方の母材
３ 溶接ビード
４ 当たり状態
５ 二次元点群データ
６ ラインレーザ
１１ レーザ変位計

Claims (2)

1. 曲面状の母材と他の母材とが溶接された箇所における溶接ビードの検査システムであって、
   上記２つの母材および溶接ビードを含む箇所における表面の二次元点群データを取得する計測器と、この計測器で取得された二次元点群データを処理する処理装置とを備え、
   上記処理装置が、
   上記計測器で取得された二次元点群データに基づき、各母材と溶接ビードとの境界である止端を検出する止端検出部と、
   上記計測器で取得された二次元点群データのうち、止端検出部で検出された止端から各母材側への所定部分に相当するデータに基づき、上記２つの母材における表面の近似曲線をそれぞれ算出する曲線算出部と、
   上記曲線算出部でそれぞれ算出された近似曲線に基づき、上記２つの母材における溶接ビードが置かれた表面の交角を算出する交角算出部と、
   上記交角算出部で算出された交角に基づき、上記２つの母材の当たり状態を予め準備されたパターンから判定する判定部と、
   上記判定部で判定されたパターンに応じて、上記２つの母材の当たり点を推定し、この当たり点に基づいて二次元点群データから溶接ビードの脚長および／またはのど厚を算出する検査部とを有し、
   上記判定部で判定される２つの母材の当たり状態が、一方の母材の表面に他方の母材の溶接ビード側における角が当たる外当たり、または、一方の母材の表面に他方の母材の溶接ビードとは反対側における角が当たる内当たりであり、
   上記検査部が、
   上記２つの母材の当たり状態が外当たりである場合に溶接ビードの脚長および／またはのど厚を算出する外当たり検査部と、
   上記２つの母材の当たり状態が内当たりである場合に溶接ビードの脚長および／またはのど厚を算出する内当たり検査部とを具備することを特徴とする溶接ビードの検査システム。
2. 止端検出部が、
   計測器で取得された二次元点群データを、隣接する点が母材に想定される傷の幅以上になるように間引いた粗点群データにする間引部と、
   上記粗点群データおよび二次元点群データを、２つの母材に沿う方向であるＸ方向でそれぞれ二階微分した粗傾斜変動群データおよび密傾斜変動群データを算出する二階微分部と、
   上記粗傾斜変動群データのうちＸ方向に直交する方向であるＹ方向の値が所定値以上のデータを抽出し、抽出されたデータのうちＸ方向の値が最大の点と最小の点とを２つの仮止端とする仮止端検出部と、
   上記密傾斜変動群データのうち、上記２つの仮止端をそれぞれ含むＸ方向における所定範囲で、Ｙ方向の値がそれぞれ最大の点を止端とする止端決定部とを具備することを特徴とする請求項１に記載の溶接ビードの検査システム。