JP7165924B2 - Welding condition setting support device - Google Patents

Welding condition setting support device Download PDF

Info

Publication number
JP7165924B2
JP7165924B2 JP2019039769A JP2019039769A JP7165924B2 JP 7165924 B2 JP7165924 B2 JP 7165924B2 JP 2019039769 A JP2019039769 A JP 2019039769A JP 2019039769 A JP2019039769 A JP 2019039769A JP 7165924 B2 JP7165924 B2 JP 7165924B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spatter
spatters
image
detected
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019039769A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020142265A (en
Inventor
楓 國丸
暁靖 近藤
靖啓 衣笠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2019039769A priority Critical patent/JP7165924B2/en
Publication of JP2020142265A publication Critical patent/JP2020142265A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7165924B2 publication Critical patent/JP7165924B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

本発明は、ワークと電極との間に電圧を印加することでワークと電極との間にアークを発生させてアーク溶接を行う際に溶接条件の設定を支援する装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for assisting setting of welding conditions when performing arc welding by applying a voltage between a work and an electrode to generate an arc between the work and the electrode.

特許文献1には、アーク溶接時にビデオカメラでアークを撮影して複数の入力画像を取得し、画像内の所定の検出線上の輝度分布を入力画像毎に取り込み、当該輝度分布に基づいて検出線上を通過したスパッタを検出することにより、アーク溶接時に発生するスパッタの数を特定する技術が開示されている。 In Patent Document 1, a plurality of input images are acquired by photographing the arc with a video camera during arc welding, the luminance distribution on a predetermined detection line in the image is captured for each input image, and based on the luminance distribution on the detection line A technique for specifying the number of spatters generated during arc welding by detecting spatters that have passed through is disclosed.

特開2009-28775号公報JP 2009-28775 A

しかし、上記特許文献1では、複数の入力画像に基づいて、検出線上を通過したスパッタを検出するので、ビデオカメラの撮影速度が遅すぎると、特定されるスパッタの数の精度が悪化する。したがって、撮影速度の速いビデオカメラが必要となり、設備コストが増大する。 However, in Patent Document 1, spatters passing through the detection line are detected based on a plurality of input images, so if the imaging speed of the video camera is too slow, the accuracy of the number of specified spatters deteriorates. Therefore, a video camera with a high shooting speed is required, increasing equipment costs.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、設備コストを削減することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce equipment costs.

本発明の一態様では、ワークと電極との間に電圧を印加することでワークと電極との間にアークを発生させてアーク溶接を行う際に溶接条件の設定を支援する装置が、前記アーク溶接時に前記ワークを撮影した入力画像における所定のマスク領域を省いた領域に対し、明るさを示す画素値が所定の閾値を超える連続する複数の画素で構成されたスパッタの検出を行うスパッタ検出処理と、当該スパッタ検出処理により検出されたスパッタの数を特定するスパッタ数特定処理とを実行する画像処理部を備えている。 In one aspect of the present invention, a device for supporting setting of welding conditions when performing arc welding by applying a voltage between the work and the electrode to generate an arc between the work and the electrode includes the arc A spatter detection process for detecting spatter composed of a plurality of consecutive pixels whose pixel value indicating brightness exceeds a predetermined threshold in an input image obtained by photographing the work during welding, excluding a predetermined mask area. and a spatter number identification process for identifying the number of spatters detected by the spatter detection process.

この態様によると、1つの入力画像だけを使用してスパッタの検出を行えるので、撮影速度の速いビデオカメラが不要となり、設備コストを削減できる。 According to this aspect, since spatter can be detected using only one input image, a high-speed video camera is not required, and equipment costs can be reduced.

また、閾値に対応する所定の大きさよりも大きいスパッタの数が特定されるので、特定されたスパッタの数を参照することにより、所定の大きさよりも大きいスパッタの数が少なくなるように溶接条件を設定しやすい。したがって、所定の大きさよりも大きいスパッタを減らすことが容易になる。 Also, since the number of spatters larger than a predetermined size corresponding to the threshold value is identified, the welding conditions are adjusted so as to reduce the number of spatters larger than the predetermined size by referring to the identified number of spatters. Easy to set. Therefore, it becomes easy to reduce spatters larger than a predetermined size.

また、入力画像におけるアークの光や溶接治具が写り込む領域をマスク領域とすることで、スパッタではない物がスパッタとして誤検出されるのを抑制できるので、スパッタの数のより正確な特定が可能になる。 In addition, by using the area where the arc light and the welding jig are reflected in the input image as the mask area, it is possible to suppress erroneous detection of spatter as spatter, so that the number of spatter can be specified more accurately. be possible.

本発明に係る溶接条件設定支援装置によれば、1つの入力画像だけを使用してスパッタの検出を行えるので、撮影速度の速いビデオカメラが不要となり、設備コストを削減できる。 According to the welding condition setting support device according to the present invention, since spatter can be detected using only one input image, a video camera with a high imaging speed is not required, and equipment costs can be reduced.

また、閾値に対応する所定の大きさよりも大きいスパッタの数が特定されるので、特定されたスパッタの数を参照することにより、所定の大きさよりも大きいスパッタの数が少なくなるように溶接条件を設定しやすい。したがって、所定の大きさよりも大きいスパッタを減らすことが容易になる。 Also, since the number of spatters larger than a predetermined size corresponding to the threshold value is identified, the welding conditions are adjusted so as to reduce the number of spatters larger than the predetermined size by referring to the identified number of spatters. Easy to set. Therefore, it becomes easy to reduce spatters larger than a predetermined size.

また、入力画像におけるアークの光や溶接治具が写り込む領域をマスク領域とすることで、スパッタではない物がスパッタとして誤検出されるのを抑制できるので、スパッタの数のより正確な特定が可能になる。 In addition, by using the area where the arc light and the welding jig are reflected in the input image as the mask area, it is possible to suppress erroneous detection of spatter as spatter, so that the number of spatter can be specified more accurately. be possible.

本発明の実施形態に係る溶接条件設定支援装置としてのコンピュータを備えた溶接システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a welding system provided with a computer as a welding condition setting support device according to an embodiment of the present invention; FIG. アーク溶接時に発生するスパッタを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing spatter generated during arc welding; 本発明の実施形態に係る溶接条件設定支援装置としてのコンピュータを用いて溶接条件を設定する手順を示すフローチャートである。5 is a flow chart showing a procedure for setting welding conditions using a computer as a welding condition setting support device according to an embodiment of the present invention; マスク処理の手順を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing the procedure of mask processing; 重畳画像のグレースケール画像を例示する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a grayscale image of a superimposed image; 重畳画像のグレースケール画像の二値化画像を例示する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a binarized image of a grayscale image of a superimposed image; 二値化画像の白色部分を拡張する方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of extending a white portion of a binarized image; マスク画像を例示する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a mask image; 検出されるスパッタを例示する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating detected spatters; 加工画像を例示する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a processed image;

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its applicability or its uses.

図1は、溶接システム100を示す。この溶接システム100は、溶接ロボット110と、ビデオカメラ120と、当該ビデオカメラ120に収容されるメモリカード130と、本発明の実施形態に係る溶接条件設定支援装置としてのコンピュータ140と、当該コンピュータ140に接続されたカードリーダ150とを備えている。 FIG. 1 shows a welding system 100. As shown in FIG. This welding system 100 includes a welding robot 110, a video camera 120, a memory card 130 accommodated in the video camera 120, a computer 140 as a welding condition setting support device according to the embodiment of the present invention, and the computer 140. and a card reader 150 connected to the

溶接ロボット110は、図2にも示すように、溶接ワイヤ160を保持可能な溶接トーチ111を備え、溶接治具(クランプ)に保持されたワーク170と溶接トーチ111に保持された電極としての溶接ワイヤ160との間に電圧を印加することで、ワーク170と溶接ワイヤ160との間にアークAを発生させてアーク溶接を行う。アーク溶接時には、ワーク170の被溶接部分が溶融して溶融池171が形成され、溶融池171からスパッタSPが飛散する。なお、溶接トーチ111の先端には、シールドガスを噴出するための噴出穴(図示せず)が設けられている。 Welding robot 110, as also shown in FIG. By applying a voltage between the work 170 and the welding wire 160, an arc A is generated between the workpiece 170 and the welding wire 160 to perform arc welding. During arc welding, the portion to be welded of the workpiece 170 is melted to form a molten pool 171, and the spatter SP scatters from the molten pool 171. The tip of the welding torch 111 is provided with an ejection hole (not shown) for ejecting shield gas.

ビデオカメラ120は、ワーク170全体を含むスパッタSPの飛散領域全体をND(Neutral Density)フィルタ(図示せず)を介して撮影可能な位置に設置され、撮影した動画をメモリカード130に保存する。なお、ビデオカメラ120のフレームレート(撮影速度)は、60fpsに設定されている。また、ビデオカメラ120のピント、絞り、及び電子シャッターのシャッタースピードは固定されている。 The video camera 120 is installed at a position where the entire scattering area of the spatter SP including the entire work 170 can be photographed via an ND (Neutral Density) filter (not shown), and the photographed moving image is saved in the memory card 130 . Note that the frame rate (imaging speed) of the video camera 120 is set to 60 fps. Also, the focus, aperture, and shutter speed of the electronic shutter of the video camera 120 are fixed.

コンピュータ140は、コンピュータ本体141と、表示部としてのディスプレイ142とを備えている。コンピュータ本体141は、記憶部141aと画像処理部141bとを備えている。 The computer 140 includes a computer main body 141 and a display 142 as a display section. The computer main body 141 includes a storage section 141a and an image processing section 141b.

コンピュータ本体141の記憶部141aは、スパッタSPが写っている複数枚の画像と、スパッタSPが写っていない複数枚の画像とを教師データとした教師あり学習によって生成された学習済みモデルを記憶する。学習済みモデルを生成するための教師あり学習の手法としては、例えば、ディープラーニングが用いられる。なお、記憶部141aは、ビデオカメラ120により撮影された動画と、当該動画を分割して得られる静止画像とをさらに記憶する。 The storage unit 141a of the computer main body 141 stores a learned model generated by supervised learning using a plurality of images containing the spatter SP and a plurality of images not containing the spatter SP as training data. . Deep learning, for example, is used as a supervised learning method for generating a trained model. Note that the storage unit 141a further stores moving images captured by the video camera 120 and still images obtained by dividing the moving images.

コンピュータ本体141の画像処理部141bは、カードリーダ150に挿入されたメモリカード130に保存された動画を読み出し、記憶部141aに保存する。また、画像処理部141bは、記憶部141aに保存された動画を静止画像(フレーム)に分割して入力画像として記憶部141aに保存する。さらに、画像処理部141bは、記憶部141aに保存された複数の入力画像に基づいてマスク領域を決定し、入力画像におけるマスク領域を省いた領域からスパッタSPを検出し、検出したスパッタSPの数を特定する(マスク領域決定処理、スパッタ検出処理、スパッタ数特定処理)。スパッタSPの検出は、記憶部141aに記憶された学習済みモデルを用いて行う。また、画像処理部141bは、入力画像に対して所定の加工を施した加工画像I(図10参照)を生成する(画像生成処理)。マスク領域の決定方法、スパッタSPの検出方法、スパッタSPの数の特定方法、及び加工画像Iの生成方法の詳細については後述する。 The image processing unit 141b of the computer main body 141 reads the moving image stored in the memory card 130 inserted in the card reader 150, and stores it in the storage unit 141a. Further, the image processing unit 141b divides the moving image stored in the storage unit 141a into still images (frames) and stores the still images in the storage unit 141a as input images. Further, the image processing unit 141b determines a mask area based on a plurality of input images stored in the storage unit 141a, detects spatter SP from the area of the input image excluding the mask area, and determines the number of detected spatter SP. are identified (mask area determination processing, spatter detection processing, spatter number identification processing). The detection of the spatter SP is performed using the trained model stored in the storage unit 141a. Further, the image processing unit 141b generates a processed image I (see FIG. 10) by performing predetermined processing on the input image (image generation processing). Details of the method of determining the mask area, the method of detecting the spatter SP, the method of specifying the number of the spatter SP, and the method of generating the processed image I will be described later.

ディスプレイ142は、コンピュータ本体141の画像処理部141bにより生成された加工画像Iを表示する。 The display 142 displays the processed image I generated by the image processing section 141 b of the computer main body 141 .

以下、溶接システム100の溶接条件を設定する手順について、図3を参照して説明する。 A procedure for setting welding conditions for the welding system 100 will be described below with reference to FIG.

まず、(S101)で、ユーザが、溶接ロボット110にアーク溶接を行わせた状態で、ビデオカメラ120に撮影を実行させ、撮影した動画をメモリカード130に保存させる。これにより、アーク溶接時におけるワーク170全体を含むスパッタSPの飛散領域全体の動画がメモリカード130に保存される。 First, in ( S<b>101 ), the user causes the video camera 120 to shoot and save the shot video in the memory card 130 while the welding robot 110 is performing arc welding. As a result, a moving image of the entire spatter SP scattering region including the entire work 170 during arc welding is saved in the memory card 130 .

次に、(S102)で、ユーザが、メモリカード130をビデオカメラ120から取り出してカードリーダ150に挿入し、メモリカード130に保存された動画をカードリーダ150からコンピュータ本体141に転送させる。そして、コンピュータ本体141の画像処理部141bが、カードリーダ150から転送された動画を受信し、記憶部141aに保存する。 Next, in ( S<b>102 ), the user removes the memory card 130 from the video camera 120 and inserts it into the card reader 150 to transfer the moving image saved in the memory card 130 from the card reader 150 to the computer main body 141 . Then, the image processing unit 141b of the computer main body 141 receives the moving image transferred from the card reader 150 and stores it in the storage unit 141a.

次に、(S103)で、ユーザが、コンピュータ本体141の画像処理部141bに、記憶部141aに保存されたアーク溶接時の動画を複数の静止画像(フレーム)に分割させ、静止画像を入力画像として記憶部141aに保存させる。 Next, in (S103), the user causes the image processing unit 141b of the computer main body 141 to divide the moving image during arc welding stored in the storage unit 141a into a plurality of still images (frames), and converts the still images into input images. is stored in the storage unit 141a.

そして、(S104)で、画像処理部141bが、以下のマスク処理を行う。 Then, in (S104), the image processing unit 141b performs the following mask processing.

図4は、(S104)で行うマスク処理の手順を示す。 FIG. 4 shows the procedure of mask processing performed in (S104).

(S104)では、まず、(S201)において、画像処理部141bが、記憶部141aに保存された全ての入力画像(フレーム)をそれぞれグレースケール画像に変換する。なお、グレースケール画像の画素値は、明るさを8ビットで示すものであり、黒を示す画素値は0、白を示す画素値は255となる。 In (S104), first, in (S201), the image processing unit 141b converts all input images (frames) stored in the storage unit 141a into grayscale images. It should be noted that the pixel value of the grayscale image indicates the brightness by 8 bits, the pixel value indicating black is 0, and the pixel value indicating white is 255.

次に、(S202)において、画像処理部141bが、(S201)で得られた全ての入力画像のグレースケール画像に基づいて、重畳画像を生成する。重畳画像の各画素の画素値は、(S201)で得られた全てのグレースケール画像の画素値の平均とする。図5は、(S202)で得られる重畳画像を例示する。 Next, in (S202), the image processing unit 141b generates a superimposed image based on the grayscale images of all the input images obtained in (S201). The pixel value of each pixel of the superimposed image is the average of the pixel values of all the grayscale images obtained in (S201). FIG. 5 illustrates the superimposed image obtained in (S202).

次に、(S203)において、画像処理部141bが、(S202)で生成された重畳画像を二値化画像に変換する。詳しくは、重畳画像の画素値が所定の基準値以下の画素の画素値を、黒を示す値(0)に変換し、かつ重畳画像の画素値が所定の基準値を超える画素の画素値を、白を示す値(255)に変換する。図6は、(S203)で得られる二値化画像を例示する。 Next, in (S203), the image processing unit 141b converts the superimposed image generated in (S202) into a binarized image. Specifically, the pixel values of the pixels whose pixel values in the superimposed image are equal to or less than a predetermined reference value are converted to a value (0) indicating black, and the pixel values of the pixels whose pixel values in the superimposed image exceed a predetermined reference value are converted into , to a value (255) indicating white. FIG. 6 illustrates the binarized image obtained in (S203).

(S204)において、画像処理部141bが、(S203)で得られた二値化画像の白色部分を拡張したマスク画像を生成する。詳しくは、図7に示すように、(S203)で得られた二値化画像の白色画素WPを中心とする7×7の領域REに含まれる黒色画素を白色画素に変換する処理を行う。図8は、(S204)で得られるマスク画像を例示する。これにより、マスク画像における白色画素の領域が、マスク領域として決定されたことになる。 In (S204), the image processing unit 141b generates a mask image by expanding the white portion of the binarized image obtained in (S203). Specifically, as shown in FIG. 7, processing is performed to convert black pixels contained in a 7×7 area RE centering on the white pixel WP of the binarized image obtained in (S203) into white pixels. FIG. 8 illustrates the mask image obtained in (S204). As a result, the area of white pixels in the mask image is determined as the mask area.

そして、(S205)において、画像処理部141bが、記憶部141aに保存された各入力画像に対し、各画素の画素値からマスク画像の各画素の画素値を引く処理を施し、処理後の画像をマスク処理後画像として記憶部141aに保存する。マスク処理後画像において、(S204)で決定されたマスク領域は、黒色画素となる。これにより、マスク処理が終了する。 Then, in (S205), the image processing unit 141b performs a process of subtracting the pixel value of each pixel of the mask image from the pixel value of each pixel for each input image stored in the storage unit 141a. is stored in the storage unit 141a as an image after mask processing. In the image after mask processing, the mask area determined in (S204) becomes black pixels. This completes the mask processing.

マスク処理が終了した後、(S105)で、画像処理部141bが、記憶部141aに保存されたマスク処理後画像のうち、まだ(S105)~(S111)の処理を行っていないマスク処理後画像をグレースケール画像に変換する。 After the mask processing is completed, in (S105), the image processing unit 141b selects the masked image that has not undergone the processes (S105) to (S111) among the masked images saved in the storage unit 141a. to a grayscale image.

次に、(S106)で、画像処理部141bは、(S105)で得られたグレースケール画像に対し、画素値が所定の閾値Gs以下の画素の画素値を、黒を示す値(0)に変換する処理を施し、スパッタ検出対象画像IMとする。これにより、明るさを示す画素値が所定の閾値Gsを超える画素が、黒以外の画素(特定画素)として特定される。そして、例えば図9に示すように、スパッタ検出対象画像IMに含まれる黒以外の画素(特定画素)から、連続する複数の画素で構成された領域をスパッタSPとして検出する。図9中、PBは黒の画素、PWは黒以外の画素を示す。ここでのスパッタSPの検出は、記憶部141aに記憶された学習済みモデルを用いて行う。そして、検出した全てのスパッタSPを特定する第1のスパッタリストListGsを作成する。 Next, in (S106), the image processing unit 141b sets the pixel values of pixels whose pixel values are equal to or less than a predetermined threshold value Gs to a value (0) indicating black in the grayscale image obtained in (S105). A conversion process is applied to obtain a spatter detection target image IM. As a result, a pixel whose pixel value indicating brightness exceeds a predetermined threshold value Gs is specified as a non-black pixel (specific pixel). Then, for example, as shown in FIG. 9, a region composed of a plurality of consecutive pixels is detected as spatter SP from non-black pixels (specific pixels) included in the spatter detection target image IM. In FIG. 9, PB indicates black pixels and PW indicates pixels other than black. The detection of the spatter SP here is performed using the learned model stored in the storage unit 141a. Then, a first spatter list ListGs that identifies all the detected spatters SP is created.

次に、(S107)で、画像処理部141bは、(S105)で得られたグレースケール画像に対し、画素値が所定の閾値Gm(第1の閾値)以下の画素の画素値を、黒を示す値(0)に変換する処理を施し、処理後の画像のうち、黒以外の画素(特定画素)から、連続する複数の画素で構成された領域をスパッタSPとして検出する。ここでのスパッタSPの検出も、記憶部141aに記憶された学習済みモデルを用いて行う。なお、閾値Gmは、閾値Gsよりも大きい値に設定される。そして、検出した全てのスパッタSPを特定する第2のスパッタリストListGmを作成する。 Next, in (S107), the image processing unit 141b converts the pixel values of pixels whose pixel values are equal to or less than a predetermined threshold value Gm (first threshold value) to black in the grayscale image obtained in (S105). A process for converting to the indicated value (0) is performed, and a region composed of a plurality of continuous pixels is detected as spatter SP from pixels other than black (specific pixels) in the processed image. The detection of the spatter SP here is also performed using the learned model stored in the storage unit 141a. Note that the threshold Gm is set to a value larger than the threshold Gs. Then, a second spatter list ListGm that identifies all the detected spatters SP is created.

次に、(S108)で、画像処理部141bは、(S105)で得られたグレースケール画像に対し、画素値が所定の閾値Gl(第2の閾値)以下の画素の画素値を、黒を示す値(0)に変換する処理を施し、処理後の画像のうち、黒以外の画素(特定画素)から、連続する複数の画素で構成された領域をスパッタSPとして検出する。ここでのスパッタSPの検出も、記憶部141aに記憶された学習済みモデルを用いて行う。なお、閾値Glは、閾値Gmよりも大きい値に設定される。そして、検出した全てのスパッタSPを特定する第3のスパッタリストListGlを作成する。なお、第1~第3のスパッタリストListGs,ListGm,ListGlでは、座標によりスパッタSPが特定されている。 Next, in (S108), the image processing unit 141b converts the pixel values of pixels whose pixel values are equal to or lower than a predetermined threshold value Gl (second threshold value) to black in the grayscale image obtained in (S105). A process for converting to the indicated value (0) is performed, and a region composed of a plurality of continuous pixels is detected as spatter SP from pixels other than black (specific pixels) in the processed image. The detection of the spatter SP here is also performed using the learned model stored in the storage unit 141a. Note that the threshold Gl is set to a value greater than the threshold Gm. Then, a third spatter list ListGl that identifies all the detected spatters SP is created. In the first to third spatter lists ListGs, ListGm, and ListGl, the spatters SP are specified by coordinates.

ここで、スパッタSPは、そのサイズが大きくなる程、その明るさも大きくなるので、(S106)~(S108)で特定されるスパッタSPは、それぞれ閾値Gs,Gm,Glに応じたサイズよりも大きいスパッタSPの数となる。 Here, as the size of the spatter SP increases, the brightness of the spatter SP also increases. Therefore, the spatter SP specified in (S106) to (S108) is larger than the size corresponding to each of the thresholds Gs, Gm, and Gl. It becomes the number of spatter SP.

また、マスク処理後画像において、(S204)で決定されたマスク領域は、黒色画素となっているので、(S106)~(S108)におけるスパッタSPの検出は、入力画像からマスク領域を省いた領域に対して行われることになる。 In addition, since the masked area determined in (S204) is a black pixel in the masked image, the detection of the spatter SP in (S106) to (S108) is based on the input image excluding the masked area. will be done for

次に、(S109)で、画像処理部141bは、第1のスパッタリストListGsで特定されるスパッタSPから、第2のスパッタリストListGmで特定されるスパッタSPを除いたスパッタSPを特定する小スパッタリストSmallSを作成する。また、画像処理部141bは、小スパッタリストSmallSで特定されるスパッタSPの数を、小さいスパッタSPのスパッタ数Sとして特定する。 Next, in (S109), the image processing unit 141b specifies a small spatter SP excluding the spatter SP specified by the second spatter list ListGm from the spatter SP specified by the first spatter list ListGs. Create a list SmallS. Further, the image processing unit 141b identifies the number of spatters SP identified by the small spatter list SmallS as the spatter count S of the small spatters SP.

続いて、(S110)で、画像処理部141bは、第2のスパッタリストListGmで特定されるスパッタSPから、第3のスパッタリストListGlで特定されるスパッタSPを除いたスパッタSPを特定する中スパッタリストMiddleSを作成する。また、画像処理部141bは、中スパッタリストMiddleSで特定されるスパッタSPの数を、中程度の大きさのスパッタSPのスパッタ数Mとして特定する。 Subsequently, in (S110), the image processing unit 141b specifies medium spatter SP excluding spatter SP specified by the third spatter list ListGl from the spatter SP specified by the second spatter list ListGm. Create a list MiddleS. In addition, the image processing unit 141b identifies the number of spatters SP identified in the middle spatter list MiddleS as the spatter count M of medium-sized spatters SP.

続いて、(S111)で、画像処理部141bは、第3のスパッタリストListGlを、そのまま大スパッタリストLargeSとするとともに、当該大スパッタリストLargeSで特定されるスパッタSPの数を、大きいスパッタSPのスパッタ数Lとして特定する。 Subsequently, in (S111), the image processing unit 141b sets the third spatter list ListGl as a large spatter list LargeS as it is, and sets the number of spatters SP specified by the large spatter list LargeS as the number of large spatters SP. It is specified as the number of spatters L.

次に、(S112)で、画像処理部141bが、(S105)~(S111)の処理をまだ行っていないマスク処理後画像(フレーム)が記憶部141aに残っているか否かを判定する。そして、残っている場合には、(S105)に戻る一方、残っていない場合には、(S113)に進む。 Next, in (S112), the image processing unit 141b determines whether or not the post-masking image (frame) that has not undergone the processing of (S105) to (S111) remains in the storage unit 141a. Then, if it remains, the process returns to (S105), and if not, the process proceeds to (S113).

(S113)では、画像処理部141bが、スパッタ数S,M,Lの合計を合計スパッタ数Tとして特定する。さらに、画像処理部141bは、各入力画像に対し、画像の左上の隅にフレーム番号、及び合計スパッタ数Tの表示を付与する加工と、小スパッタリストSmallSで特定されるスパッタSPを青色の矩形状の枠F1で囲み、中スパッタリストMiddleSで特定されるスパッタSPを黄色の矩形状の枠F2で囲み、かつ大スパッタリストLargeSで特定されるスパッタSPを赤色の矩形状の枠F3で囲む加工とを施し、図10に例示する加工画像Iを生成する。なお、図10中、青色の枠F1を二重線、黄色の枠F2を実線、赤色の枠F3を破線で示す。また、図10中、A’は、アークAの光自体と、アークAの光に照らされたワーク170、溶接治具及びヒュームとが写り込んだ領域を示す。当該領域A’がマスク処理によってマスク領域とされるので、スパッタSP以外の物がスパッタSPとして誤検出されるのを抑制でき、スパッタSPの数のより正確な特定が可能になる。また、(S201)~(S204)において、アーク溶接時にワーク170を撮影した複数の入力画像に基づいてマスク領域を決定するので、ワーク170や溶接治具等、スパッタSPとして誤検出されやすい物のビデオカメラ120に対する相対位置が固定されていない場合でも、スパッタSP以外の物がスパッタSPとして誤検出されるのをより確実に抑制できる。 In (S113), the image processing unit 141b specifies the total number of spatters S, M, and L as the total number of spatters T. FIG. Further, the image processing unit 141b adds a display of the frame number and the total number of spatters T to the upper left corner of each input image, and displays the spatters SP specified by the small spatter list SmallS as blue rectangles. Processing to surround the shape frame F1, surround the spatter SP specified by the middle spatter list MiddleS with a yellow rectangular frame F2, and surround the spatter SP specified by the large spatter list LargeS with a red rectangular frame F3. to generate a processed image I illustrated in FIG. In FIG. 10, a blue frame F1 is indicated by a double line, a yellow frame F2 is indicated by a solid line, and a red frame F3 is indicated by a broken line. Further, in FIG. 10, A' indicates a region in which the light of the arc A itself and the workpiece 170, the welding jig, and the fume illuminated by the light of the arc A are reflected. Since the area A' is made a mask area by masking, it is possible to suppress erroneous detection of objects other than the spatter SP as the spatter SP, and to more accurately specify the number of the spatter SP. In addition, in (S201) to (S204), since the mask area is determined based on a plurality of input images of the work 170 taken during arc welding, objects that are likely to be erroneously detected as spatter SP, such as the work 170 and welding jigs, can be detected. Even if the relative position with respect to the video camera 120 is not fixed, it is possible to more reliably prevent objects other than the spatter SP from being erroneously detected as the spatter SP.

(S114)では、ディスプレイ142が、(S113)で生成された加工画像Iを表示する。ユーザは、ディスプレイ142に表示された合計スパッタ数Tを参照することにより、ワーク170と溶接ワイヤ160との間に印加する電圧値等の溶接条件の適否を判定する。ユーザは、溶接条件を不適切と判定した場合には、大きいスパッタSPの数を減らすように溶接条件を変更し、(S101)~(S114)の処理を再度実行する。また、このときディスプレイ142にスパッタSPがその大きさに応じた色の枠F1,F2,F3を付して表示されるので、ユーザは、これら枠F1,F2,F3を参照することにより、ディスプレイ142に表示されるスパッタ数Tの信頼性を判断できる。 At (S114), the display 142 displays the processed image I generated at (S113). By referring to the total number of spatters T displayed on the display 142, the user determines whether the welding conditions, such as the voltage value applied between the workpiece 170 and the welding wire 160, are appropriate. When the user determines that the welding conditions are inappropriate, the user changes the welding conditions so as to reduce the number of large spatters SP, and executes the processes (S101) to (S114) again. Also, at this time, the spatter SP is displayed on the display 142 with frames F1, F2, and F3 having colors corresponding to the size thereof. The reliability of the number of spatters T displayed at 142 can be determined.

したがって、本実施形態によると、(S105)~(S111)において、画像処理部141bが、1つの入力画像(マスク処理後画像)だけを使用してスパッタSPの数を特定するので、特許文献1の如く複数の入力画像を使用してスパッタSPの数を特定する場合に比べ、処理を簡素化できる。また、1つの入力画像だけを使用してスパッタSPの数を特定でき、ビデオカメラ120として、撮影速度の速いビデオカメラが不要となるので、設備コストを削減できる。 Therefore, according to the present embodiment, in (S105) to (S111), the image processing unit 141b specifies the number of spatters SP using only one input image (image after mask processing). The processing can be simplified compared to the case of specifying the number of spatters SP using a plurality of input images as in the above. Also, the number of spatters SP can be specified using only one input image, and a video camera with a high imaging speed is not required as the video camera 120, so equipment costs can be reduced.

また、一般に、ワーク170に小さいスパッタSPが固着しても、スパッタSPは金属ブラシ等で容易に除去できる一方、ワーク170に大きいスパッタSPが固着すると、スパッタSPはグラインダー等で研磨しないと除去できず、除去に要する工数が増大する。 In general, even if small spatters SP adhere to the work 170, the spatters SP can be easily removed with a metal brush or the like. However, the number of man-hours required for removal increases.

本実施形態によると、(S106)~(S108)において、画像処理部141bが、スパッタSPの検出を、スパッタSPが写っている複数枚の画像と、スパッタSPが写っていない複数枚の画像とを教師データとした教師あり学習によって生成された学習済みモデルを用いて行うので、黒以外の画素が複数個連続する部分を全てスパッタSPとして検出するようにした場合に比べ、シールドガスや装置の一部等、スパッタSPではないものをスパッタSPとして検出しにくい。したがって、誤検出の可能性を低減できる。 According to the present embodiment, in (S106) to (S108), the image processing unit 141b detects the spatter SP by combining a plurality of images in which the spatter SP is captured and a plurality of images in which the sputter SP is not captured. is used as the training model generated by supervised learning with . It is difficult to detect, for example, a part of the spatter SP that is not the spatter SP. Therefore, the possibility of erroneous detection can be reduced.

また、一般に、スパッタSPは大きい程重くなり、移動速度が低くなるので、1つの入力画像に写るスパッタSPの軌跡は、スパッタSPが大きい程短くなる。したがって、撮影範囲を狭くする場合でも、大きいスパッタSPが、小さいスパッタSPに比べて撮影範囲内に納まりやすく、大きいスパッタSPの検出漏れが発生しにくい。 In general, the larger the spatter SP, the heavier the spatter SP, and the lower the moving speed. Therefore, the larger the spatter SP, the shorter the trajectory of the spatter SP reflected in one input image. Therefore, even when the imaging range is narrowed, large spatters SP are more likely to fall within the imaging range than small spatters SP, and large spatters SP are less likely to be missed in detection.

なお、本実施形態では、(S105)で画像処理部141bがマスク処理後画像を一旦グレースケール画像に変換したが、マスク処理後画像をグレースケール画像に変換せず、マスク処理後画像から直接、明るさを示す画素値が所定の閾値を超える画素を特定画素として特定するようにしてもよい。 In the present embodiment, the image processing unit 141b once converts the post-masking image into a grayscale image in (S105). A pixel whose pixel value indicating brightness exceeds a predetermined threshold may be specified as a specific pixel.

また、本実施形態では、(S106)~(S108)において、学習済みモデルを用いてスパッタSPの検出を行ったが、黒以外の画素が複数個連続する領域を全てスパッタSPとして検出するようにしてもよい。また、黒以外の画素が第1の個数以上第2の個数(>第1の個数)以下だけ連続する領域を全てスパッタSPとして検出するようにしてもよい。このようにした場合、黒以外の画素が第2の個数を超えて連続する領域をスパッタSPとして検出しないので、スパッタSPではないものがスパッタSPとして誤検出されるのを防止できる。 In addition, in this embodiment, in (S106) to (S108), the spatter SP is detected using the learned model. may Alternatively, all regions in which pixels other than black are continuous in a number equal to or more than the first number and equal to or less than the second number (>the first number) may be detected as the spatter SP. In this case, since a region in which non-black pixels are consecutive in excess of the second number is not detected as spatter SP, it is possible to prevent spatter SP from being erroneously detected as spatter SP.

また、本実施形態では、入力画像に対し、検出したスパッタSPに枠F1,F2,F3付ける加工を施して加工画像Iとしたが、枠F1,F2,F3以外の目印を付ける加工を施して加工画像Iとするようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the processed image I is obtained by adding frames F1, F2, and F3 to the detected spatter SP in the input image. A processed image I may be used.

また、本実施形態では、コンピュータ本体141の画像処理部141bが、入力画像を含む動画をカードリーダ150から受信したが、他の情報伝達装置から受信するようにしてもよい。 Also, in the present embodiment, the image processing unit 141b of the computer main body 141 receives the moving image including the input image from the card reader 150, but it may be received from another information transmission device.

また、本実施形態では、溶接ロボット110を使用するアーク溶接に本発明を適用したが、本発明は、溶接トーチの操作を手作業で行う場合にも適用できる。 Moreover, in the present embodiment, the present invention is applied to arc welding using the welding robot 110, but the present invention can also be applied when the welding torch is operated manually.

また、本実施形態では、ワーク170と溶接ワイヤ160との間に印加される電圧がパルス電圧でない場合に本発明を適用したが、本発明は、ワーク170と溶接ワイヤ160との間に印加される電圧がパルス電圧である場合にも適用できる。 Moreover, in the present embodiment, the present invention is applied when the voltage applied between the work 170 and the welding wire 160 is not a pulse voltage. It can also be applied when the voltage applied is a pulse voltage.

また、本実施形態では、(S105)~(S108)において、マスク処理後画像を用いてスパッタSPの検出を行った。しかし、一旦入力画像からスパッタSPを検出し、検出したスパッタSPのリストから、マスク領域に位置するスパッタSPを省くことにより、入力画像におけるマスク領域を省いた領域に対するスパッタSPの検出を行うようにしてもよい。 Further, in this embodiment, in (S105) to (S108), the spatter SP is detected using the post-masking image. However, by once detecting the spatter SP from the input image and omitting the spatter SP located in the mask area from the list of the detected spatter SP, the sputter SP is detected for the area in the input image from which the mask area is omitted. may

また、本実施形態では、入力画像に対し、フレーム番号及び合計スパッタ数Tの表示だけを付与する加工を施して加工画像Iとしたが、フレーム番号及び合計スパッタ数Tに加え、スパッタ数S,M,Lの表示を付与する加工を施して加工画像Iとしてもよい。 Further, in the present embodiment, the input image is processed to display only the frame number and the total number of spatters T to obtain the processed image I. However, in addition to the frame number and the total number of spatters T, A processed image I may be obtained by processing to give the indications of M and L. FIG.

本発明の溶接条件設定支援装置は、設備コストを削減でき、所定の大きさよりも大きいスパッタを減らすことが容易になり、かつスパッタではない物がスパッタとして誤検出されるのを抑制でき、ワークと電極との間に電圧を印加することでワークと電極との間にアークを発生させてアーク溶接を行う際に溶接条件の設定を支援する装置として有用である。 The welding condition setting support device of the present invention can reduce equipment costs, facilitate reduction of spatters larger than a predetermined size, and suppress erroneous detection of spatters that are not spatters. It is useful as a device for supporting the setting of welding conditions when arc welding is performed by applying a voltage between the work and the electrode to generate an arc between the work and the electrode.

140 コンピュータ(溶接条件設定支援装置)
141a 記憶部
141b 画像処理部
142 ディスプレイ(表示部)
160 溶接ワイヤ(電極)
170 ワーク
A アーク
SP スパッタ
I 加工画像
F1,F2,F3 枠(目印)
140 computer (welding condition setting support device)
141a storage unit
141b image processing unit 142 display (display unit)
160 welding wire (electrode)
170 Work A Arc SP Sputter I Processing images F1, F2, F3 Frames (marks)

Claims (4)

ワークと電極との間に電圧を印加することでワークと電極との間にアークを発生させてアーク溶接を行う際に溶接条件の設定を支援する装置であって、
前記アーク溶接時に前記ワークを撮影した入力画像における所定のマスク領域を省いた領域に対し、明るさを示す画素値が所定の閾値を超える連続する複数の画素で構成されたスパッタの検出を行うスパッタ検出処理と、当該スパッタ検出処理により検出されたスパッタの数を特定するスパッタ数特定処理と、前記アーク溶接時に前記ワークを撮影した複数の入力画像に基づいて、前記マスク領域を決定するマスク領域決定処理とを実行する画像処理部を備えていることを特徴とする溶接条件設定支援装置。
A device for supporting the setting of welding conditions when performing arc welding by generating an arc between the work and the electrode by applying a voltage between the work and the electrode,
Spatter detection is performed to detect spatter composed of a plurality of continuous pixels whose pixel values indicating brightness exceed a predetermined threshold in an area excluding a predetermined mask area in an input image obtained by photographing the workpiece during arc welding. a detection process; a spatter number specifying process for specifying the number of spatters detected by the spatter detection process ; and a mask area determination for determining the mask area based on a plurality of input images taken of the workpiece during the arc welding. A welding condition setting support device comprising an image processing unit that executes processing .
ワークと電極との間に電圧を印加することでワークと電極との間にアークを発生させてアーク溶接を行う際に溶接条件の設定を支援する装置であって、
前記アーク溶接時に前記ワークを撮影した入力画像における所定のマスク領域を省いた領域に対し、明るさを示す画素値が所定の閾値を超える連続する複数の画素で構成されたスパッタの検出を行うスパッタ検出処理と、当該スパッタ検出処理により検出されたスパッタの数を特定するスパッタ数特定処理とを実行する画像処理部を備え、
前記画像処理部は、前記所定の閾値を、第1の閾値と当該第1の閾値よりも大きい第2の閾値とに設定して前記スパッタ検出処理を実行し、
前記スパッタ数特定処理は、前記所定の閾値を前記第1の閾値に設定したスパッタ検出処理により検出されたスパッタのうち、前記所定の閾値を前記第2の閾値に設定したスパッタ検出処理により検出されたスパッタを除いたスパッタの数と、前記所定の閾値を前記第2の閾値に設定したスパッタ検出処理により検出されたスパッタの数とを特定するものであることを特徴とする溶接条件設定支援装置。
A device for supporting the setting of welding conditions when performing arc welding by generating an arc between the work and the electrode by applying a voltage between the work and the electrode,
Spatter detection is performed to detect spatter composed of a plurality of continuous pixels whose pixel values indicating brightness exceed a predetermined threshold in an area excluding a predetermined mask area in an input image obtained by photographing the workpiece during arc welding. an image processing unit that performs a detection process and a spatter number identification process that identifies the number of spatters detected by the spatter detection process;
The image processing unit sets the predetermined threshold to a first threshold and a second threshold larger than the first threshold, and executes the spatter detection process,
In the spatter number specifying process, out of the spatters detected by the spatter detection process in which the predetermined threshold is set to the first threshold, the spatter detected by the spatter detection process in which the predetermined threshold is set to the second threshold is detected. and the number of spatters detected by a spatter detection process in which the predetermined threshold is set to the second threshold, and the number of spatters detected by the second threshold is specified. .
ワークと電極との間に電圧を印加することでワークと電極との間にアークを発生させてアーク溶接を行う際に溶接条件の設定を支援する装置であって、
前記アーク溶接時に前記ワークを撮影した入力画像における所定のマスク領域を省いた領域に対し、明るさを示す画素値が所定の閾値を超える連続する複数の画素で構成されたスパッタの検出を行うスパッタ検出処理と、当該スパッタ検出処理により検出されたスパッタの数を特定するスパッタ数特定処理とを実行する画像処理部と、
前記画像処理部のスパッタ数特定処理により特定されたスパッタの数を表示する表示部とを備えたことを特徴とする溶接条件設定支援装置。
A device for supporting the setting of welding conditions when performing arc welding by generating an arc between the work and the electrode by applying a voltage between the work and the electrode,
Spatter detection is performed to detect spatter composed of a plurality of continuous pixels whose pixel values indicating brightness exceed a predetermined threshold in an area excluding a predetermined mask area in an input image obtained by photographing the workpiece during arc welding. an image processing unit that executes a detection process and a spatter number specifying process that specifies the number of spatters detected by the spatter detection process;
a display unit for displaying the number of spatters specified by the spatter number specifying process of the image processing unit;andA welding condition setting support device comprising:
請求項に記載の溶接条件設定支援装置において、
前記画像処理部は、前記入力画像に対し、前記スパッタ検出処理により検出したスパッタに目印を付ける加工を施した加工画像を生成する画像生成処理をさらに実行し、
前記表示部は、前記画像生成処理により生成された加工画像を表示することを特徴とする溶接条件設定支援装置。
In the welding condition setting support device according to claim 3 ,
The image processing unit further performs an image generation process for generating a processed image in which the spatters detected by the spatter detection process are marked on the input image, and
The welding condition setting support device, wherein the display unit displays the processed image generated by the image generation process.
JP2019039769A 2019-03-05 2019-03-05 Welding condition setting support device Active JP7165924B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019039769A JP7165924B2 (en) 2019-03-05 2019-03-05 Welding condition setting support device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019039769A JP7165924B2 (en) 2019-03-05 2019-03-05 Welding condition setting support device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020142265A JP2020142265A (en) 2020-09-10
JP7165924B2 true JP7165924B2 (en) 2022-11-07

Family

ID=72355063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019039769A Active JP7165924B2 (en) 2019-03-05 2019-03-05 Welding condition setting support device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7165924B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126274A (en) 2006-11-21 2008-06-05 Kobe Steel Ltd Spatter recognition method and apparatus in arc welding
JP2012174083A (en) 2011-02-23 2012-09-10 Fuji Xerox Co Ltd Program and information processing system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61224672A (en) * 1985-03-29 1986-10-06 Toshiba Corp Characteristic extracting device
US6087627A (en) * 1998-09-21 2000-07-11 Lincoln Global, Inc. Method of controlling a welding process and controller therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126274A (en) 2006-11-21 2008-06-05 Kobe Steel Ltd Spatter recognition method and apparatus in arc welding
JP2012174083A (en) 2011-02-23 2012-09-10 Fuji Xerox Co Ltd Program and information processing system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020142265A (en) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7357463B2 (en) Judgment device, judgment system, welding system, judgment method, program, and storage medium
US20080061113A9 (en) Welding condition monitoring device
JP2009147912A (en) Electronic camera
JP2008126274A (en) Spatter recognition method and apparatus in arc welding
KR20040089122A (en) Image processing to remove red-eye features without user interaction
JP4179558B2 (en) Laser welding quality evaluation method and apparatus
WO2023002753A1 (en) Welding phenomenon behavior measuring method, measuring device, welding system, and program
WO2019239644A1 (en) Welding condition setting assistance device
US11922614B2 (en) Welding condition setting assistance device
US20220215519A1 (en) Processing device, welding system, processing method, and storage medium
JP7165924B2 (en) Welding condition setting support device
EP1366847B1 (en) Welding state monitoring device
JP3778015B2 (en) Slag detection method, slag detection device, and removal device
JP2020086409A (en) Unevenness correction data generation method and unevenness correction data generation system
US20210016383A1 (en) Spatter counting method, computer program, and spatter counting device
US20230018730A1 (en) Welding condition setting assistance device
JP2001259883A (en) Observing device, monitoring device, welding equipment, and method of welding work
CN115837501A (en) Processing device, welding system, processing method, and storage medium
JP2008238187A (en) Oxide recognition method and oxide recognizing device in arc welding
JP5047104B2 (en) Arc welding monitoring device and arc welding monitoring method
JP2002205166A (en) Display for welding state
KR102561444B1 (en) Apparatus and method for Object tracking in welding process
JP7460580B2 (en) Welding-related information display method, display device, welding system, program, and welding-related information display screen
JP2003346165A (en) Detection method of work boundary
JP2007198849A (en) Flare inspection system, method, and program, and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210921

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221011

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221014

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7165924

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151