JP6972080B2 - 処理システム、処理装置、処理方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1に表したように、実施形態に係る処理システム100は、処理装置110及び記憶装置120を備える。記憶装置120は、溶接検査に関するデータを記憶する。処理装置110は、溶接検査に関するデータを処理する。
検出器130は、溶接部を検査するための複数の検出素子を含む。検出器130は、例えば図2に表したように、人が手で把持できる形状を有する。検出器130を把持した人は、検出器130の先端を溶接部13に接触させ、溶接部13を検査する。ここでは、人が検出器130を把持し、溶接検査を実行する例について説明する。以降では、検出器130を把持し、溶接検査を実行する人(例えば検査者)を、ユーザという。
検出器130先端の内部には、図3に表したように、複数の検出素子132を含む素子アレイ131が設けられている。検出素子132は、例えば、トランスデューサである。各検出素子132は、例えば、1MHz以上100MHz以下の周波数の超音波を発する。複数の検出素子132は、互いに交差する第1方向及び第2方向に配列されている。図3に表した例では、複数の検出素子132は、互いに直交するX方向及びY方向に配列されている。
図4は、実施形態に係る処理システムによる処理を説明するための模式図である。
図4(a)に表したように、超音波USの一部は、金属板11の上面11aまたは溶接部13の上面13aで反射される。超音波USの別の一部は、部材10に入射し、金属板11の下面11bまたは溶接部13の下面13bで反射する。
図5(a)は、溶接部13近傍を模式的に表す平面図である。検出器130によって検出された反射波に基づいて、例えば図5(a)に表した検出エリアDAの各点が接合されているか判定される。
上述した方法により、検出エリアDAの各点が接合されているかを判定する第1判定が実行される。処理装置110は、第1判定の結果に基づいて、例えば図6に表す画像を生成する。図6において、白色は、その点が接合されていることを表す。黒色は、その点が接合されていないことを表す。白点の集合に基づく第1領域R1は、溶接部13に対応する。黒点の集合に基づく第2領域R2は、溶接部13の周りの部材10に対応する。
第2判定では、第1判定の結果の適否が判定される。すなわち、第1判定で実行された各点での接合又は未接合の判定結果が、適切かどうか判定される。処理装置110は、第1判定の結果の適否を判定するために、第1判定の結果に基づいて設定された第1領域R1の円らしさを算出する。円らしさとしては、真円度、円形度、又は楕円率を用いることができる。
ここでは、楕円率及び真円度を用いて第2判定を実行する例について説明する。例えば、円らしさに対する閾値は、検定統計量を用いて統計的に設定される。図7において、横軸は、楕円率を表す。縦軸は、真円度を表す。円(バブル)の大きさは、検定統計量を表す。
ユーザは、検出器130の先端を溶接部13へ接触させる。ユーザは、検出器130による探査を実行する(ステップS1)。例えば、検出器130には、探査を実行するためのボタンが設けられる。ユーザは、ボタンを操作することで、検出器130による探査を実行できる。又は、表示装置150に表示されたユーザインタフェースを通して、ユーザが検出器130による探査を実行できても良い。検出器130は、探査によって得られた反射波の検出結果を、処理装置110に送信する。
例えば、溶接対象の検査時に、溶接対象の複数の点で接合および未接合を判定し、第1領域R1の面積に基づいて溶接の良否を判定する方法がある。又は、第1領域R1の面積又は径に基づいて溶接部13の面積又は径を算出し、溶接部13の面積又は径に基づいて溶接の良否を判定する方法がある。これらの方法によれば、溶接対象における溶接の良否を概ね精度良く判定できる。
しかし、発明者らがさらに検証したところ、上述した方法では、溶接部13の良否の判定が困難なケースが存在することが分かった。具体的には、検出器130の傾きを溶接部13に対して十分に小さくし、且つ検出器130を溶接部13に確実に接触させたときでも、実際には良好に溶接された溶接部13が、不良と判定されるケースが存在することが分かった。
図9(a)〜図9(c)の画像は、図6と同様に、溶接対象の複数の点で接合を判定した結果を表す。図9(a)〜図9(c)に表した接合の判定結果は、同じ溶接対象の同じ部分に対して、検出器130の傾きが十分に小さい状態で得られた検出結果に基づく。発明者らは、図9(a)〜図9(c)に示すように、検出結果ごとに、第1領域R1の形状及びサイズが大きくばらつくケースが存在することを発見した。ばらつきの原因は未だ明らかでは無いが、溶接対象全体に対する溶接部13の傾き、溶接対象の材質などが影響していると考えられる。
範囲の推定及び傾きの算出が実行される場合の検査の流れについて、図11を参照して説明する。ユーザは、検出器130による探査を実行する(ステップS1)。探査が実行されると、処理装置110は、探査を実行した溶接対象について、溶接部13からの反射波に対応する範囲を推定済みか判定する(ステップS11)。範囲が未だ推定されていないときは、処理装置110は、範囲を推定する(ステップS12)。
図12〜図19を参照して、範囲の推定について具体的に説明する。
例えば、図5(b)では、反射波の検出結果が2次元的に表されていた。反射波の検出結果は、3次元的に表されても良い。例えば、部材10に対して、複数のボクセルが設定される。各ボクセルには、X方向、Y方向、及びZ方向のそれぞれの座標が設定される。反射波の検出結果に基づき、各ボクセルには、反射波強度が紐付けられる。処理装置110は、複数のボクセルにおいて、溶接部13に対応する範囲(ボクセルのグループ)を推定する。設定されるボクセルの数及び各ボクセルの大きさは、自動で決定されても良いし、表示装置150のユーザインタフェースを通してユーザにより設定されても良い。
図13は、Z方向における反射波の強度分布を例示するグラフである。
処理装置110は、反射波の検出結果に基づいて、Z方向における反射波の強度分布を生成する。図12(a)及び図12(b)は、その一例である。検出器130の接触を判定する際に強度分布を既に生成している場合は、その強度分布を用いても良い。図12(a)及び図12(b)において、横軸はZ方向における位置を表し、縦軸は反射波の強度を表す。図12(a)は、1つのX−Z断面でのZ方向における反射波の強度分布を例示している。図12(b)は、1つのY−Z断面でのZ方向における反射波の強度分布を例示している。図12(a)及び図12(b)では、反射波強度を絶対値に変換した結果を表している。
図14において、横軸はZ方向における位置を表し、縦軸は反射波の強度を表す。図14に表したように、フィルタリングの結果、溶接部の上面及び下面で反射した成分のみが抽出される。
図15及び図17は、反射波の検出結果を例示する模式図である。
図15及び図17において、領域Rは、素子アレイ131によって反射波の検出結果が得られた全体の領域を表す。領域Rの一断面では、溶接部の上面及び下面における反射波の成分と、その他の部分の上面及び下面における反射波の成分と、が含まれている。
処理装置110は、検出器130による反射波の検出結果に基づき、Z方向における反射波の強度分布を生成する(ステップS121)。処理装置110は、溶接部の厚さの値に基づいて強度分布をフィルタリングする(ステップS122)。これにより、溶接部13における反射波成分だけが、強度分布から抽出される。処理装置110は、抽出結果に基づき、溶接部のZ方向における範囲を推定する(ステップS123)。処理装置110は、Z方向の各点で、X−Y面における反射波強度の重心位置を計算する(ステップS124)。処理装置110は、計算した複数の重心位置を平均化することで、平均位置を計算する(ステップS125)。処理装置110は、平均位置と、検出器130の径と、に基づいて、X方向及びY方向におけるそれぞれの範囲を推定する(ステップS126)。
図19は、反射波の検出結果を例示する画像である。
図19において、色が白いほど、その点における反射波の強度が大きいことを示している。処理装置110は、図19に表した検出結果について、図20に表した動作を実行する。この結果、範囲Raが推定される。
図20は、実施形態に係る処理システムによる処理を説明するための図である。
図21及び図22は、実施形態に係る処理システムにより得られた画像の一例である。
以上で説明した溶接部の検査は、ロボットにより自動的に実行されても良い。
図23は、実施形態の変形例に係る処理システムの構成を表す模式図である。
図24は、実施形態の変形例に係る処理システムの一部を表す斜視図である。
処理装置110は、制御装置164へ、記憶装置120に記憶された溶接部13の座標を送信する。制御装置164は、アーム163を駆動させ、受信した座標に向けてアームの先端を移動させる(ステップS21)。受信した座標付近に検出器130を移動させると、撮像装置161が部材10を撮影し、取得した画像から溶接部13の詳細な位置を検出する(ステップS22)。制御装置164は、アーム163を駆動させ、塗布装置162を検出した位置近傍に移動させる(ステップS23)。塗布装置162は、カプラントを溶接部13に塗布する(ステップS24)。制御装置164は、アーム163を駆動させ、カプラントを塗布した溶接部13に検出器130の先端が接触するように、検出器130を移動させる(ステップS25)。以降は、図11に表したフローチャートと同様に、S1〜S5及びS11〜S15が実行される。
例えば、実施形態に係る処理システム100の処理装置110は、コンピュータであり、ROM(Read Only Memory)111、RAM(Random Access Memory)112、CPU(Central Processing Unit)113、およびHDD(Hard Disk Drive)114を有する。
Claims (20)
- 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の真円度、前記第1領域の円形度、前記第1領域の楕円率、及び前記第1領域の円相当径に対する前記第1領域の径の比からなる群より選択される1つを示す第1値と、前記群より選択される別の1つを示す第2値と、を算出し、
前記第1値を予め設定された第1閾値と比較し、前記第2値を予め設定された第2閾値と比較することで、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行する、
処理装置を備えた処理システム。 - 前記処理装置は、前記第1判定の結果に基づいて前記溶接対象に関するデータを導出し、
前記第1判定の結果が適切と判定されたとき、前記処理装置は、前記データを採用する請求項1記載の処理システム。 - 前記データは、前記第1領域に対応する溶接部の面積、前記溶接部の径、及び前記溶接対象における溶接の良否の判定結果の少なくともいずれかを含む請求項2記載の処理システム。
- 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器と、
前記検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の円らしさを用いて、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行する、
処理装置と、を備え、
前記処理装置が前記第1判定の結果が不適切と判定したとき、前記検出器は、前記溶接対象への前記探査を再度実行する、処理システム。 - 再度の前記探査では、前記溶接対象に対する前記検出器の角度が、直前の前記探査における前記溶接対象に対する前記検出器の角度と異なる値に設定される請求項4記載の処理システム。
- 再度の前記探査では、前記溶接対象に対する前記検出器の角度が、直前の前記探査における前記溶接対象に対する前記検出器の角度と同じ値に設定される請求項4記載の処理システム。
- 前記溶接対象にカプラントを塗布する塗布装置をさらに備え、
前記検出器は、前記カプラントが塗布された前記溶接対象へ接触される請求項4〜6のいずれか1つに記載の処理システム。 - 先端に前記検出器が設けられたアームと、
前記検出器及び前記アームを制御する制御装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記アームを駆動させて前記検出器を前記溶接対象に接触させる請求項4〜7のいずれか1つに記載の処理システム。 - 撮像装置をさらに備え、
前記撮像装置は、前記溶接対象を撮影して画像を取得し、
前記制御装置は、前記画像に基づいて前記溶接対象における溶接部の位置を検出し、検出された前記位置へ前記検出器を接触させる請求項8記載の処理システム。 - 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の真円度、前記第1領域の円形度、前記第1領域の楕円率、及び前記第1領域の円相当径に対する前記第1領域の径の比からなる群より選択される1つを示す第1値と、前記群より選択される別の1つを示す第2値と、を算出し、
前記第1値を予め設定された第1閾値と比較し、前記第2値を予め設定された第2閾値と比較することで、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行する、
処理装置。 - 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の円らしさを用いて、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行し、
前記第1判定の結果が不適切と判定されたとき、前記検出器が前記溶接対象への前記探査を再度実行するよう通信する、
処理装置。 - 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の真円度、前記第1領域の円形度、前記第1領域の楕円率、及び前記第1領域の円相当径に対する前記第1領域の径の比からなる群より選択される1つを示す第1値と、前記群より選択される別の1つを示す第2値と、を算出し、
前記第1値を予め設定された第1閾値と比較し、前記第2値を予め設定された第2閾値と比較することで、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行する、処理方法。 - 互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信し、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行し、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の円らしさを用いて、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行し、
前記第1判定の結果が不適切と判定されたとき、前記検出器を用いて、前記溶接対象への前記探査を再度実行する、処理方法。 - 前記円らしさを示す第1値を、予め設定された第1閾値と比較することで、前記第2判定を実行する請求項13記載の処理方法。
- 前記円らしさとして、真円度、円形度、楕円率、及び前記第1領域の円相当径に対する前記第1領域の径の比の少なくともいずれかを用いる請求項13記載の処理方法。
- コンピュータに、
互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信させ、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行させ、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の真円度、前記第1領域の円形度、前記第1領域の楕円率、及び前記第1領域の円相当径に対する前記第1領域の径の比からなる群より選択される1つを示す第1値と、前記群より選択される別の1つを示す第2値と、を算出させ、
前記第1値を予め設定された第1閾値と比較し、前記第2値を予め設定された第2閾値と比較させることで、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行させる、
プログラム。 - コンピュータに、
互いに交差する第1方向及び第2方向に配列された複数の検出素子を含み、溶接対象に向けた超音波の送信及び反射波の検出を含む探査を実行する検出器から、前記反射波の検出結果を受信させ、
前記検出結果から、前記溶接対象の前記第1方向及び前記第2方向に沿った複数の点で接合および未接合を判定する第1判定を実行させ、
接合と判定された前記点に基づく第1領域の円らしさを用いて、前記第1判定の結果の適否を判定する第2判定を実行させ、
前記第1判定の結果が不適切と判定されたとき、前記検出器が前記溶接対象への前記探査を再度実行するよう通信させる、
プログラム。 - 前記コンピュータに、前記円らしさを示す第1値を予め設定された第1閾値と比較させることで、前記第2判定を実行させる請求項17記載のプログラム。
- 前記コンピュータに、前記円らしさとして、真円度、円形度、楕円率、及び前記第1領域の円相当径に対する前記第1領域の径の比の少なくともいずれかを算出させる請求項17記載のプログラム。
- 請求項16〜19のいずれか1つに記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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