JP7356022B2 - Slag determination method, slag determination device, and welded joint manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、スラグの判定方法、スラグ判定装置及び溶接継手の製造方法に関する。 The present invention relates to a slag determination method, a slag determination device, and a welded joint manufacturing method.
鉄鋼材料を用いて各種の部品を製造しようとする場合、第1の鉄鋼材料と、第2の鉄鋼材料とを接続する必要に迫られることが多い。このような場合に、アーク溶接やレーザ溶接などの溶接技術を利用して、第1の鉄鋼材料と、第2の鉄鋼材料とを、例えば、鉄を主成分とする溶接用のソリッドワイヤ等を用いて溶接することが行われる。その結果、第1の鉄鋼材料と、溶接金属と、第2の鉄鋼材料と、がつながった溶接継手が形成される。溶接金属と、第1の鉄鋼材料のうち溶接金属近傍の部分と、第2の鉄鋼材料のうち溶接金属の近傍の部分と、をまとめて、「溶接部」と称する場合がある。 When manufacturing various parts using steel materials, it is often necessary to connect a first steel material and a second steel material. In such a case, a welding technique such as arc welding or laser welding may be used to weld the first steel material and the second steel material using, for example, a solid wire for welding containing iron as a main component. Welding is performed using As a result, a welded joint is formed in which the first steel material, the weld metal, and the second steel material are connected. The weld metal, a portion of the first steel material near the weld metal, and a portion of the second steel material near the weld metal may be collectively referred to as a "weld zone."
ここで、鉄鋼材料には、一般的に、意図的に添加される合金元素として、あるいは、不純物として、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)などの元素が含有されている。 Here, elements such as silicon (Si), aluminum (Al), manganese (Mn), and titanium (Ti) are generally added to steel materials as alloying elements intentionally added or as impurities. Contains.
鉄鋼材料に含有されている元素のうち、比較的酸化されやすい元素は、ガスシールドアーク溶接で使用されるシールドガス中に含まれる酸化性ガス(例えば、二酸化炭素ガス等)や、大気中の酸素と反応して、複合酸化物を形成する。このような複合酸化物は、上記のような溶接部に、いわゆるスラグとして発生する。 Among the elements contained in steel materials, elements that are relatively easily oxidized are oxidizing gases (such as carbon dioxide gas) contained in the shielding gas used in gas-shielded arc welding and oxygen in the atmosphere. reacts with to form a composite oxide. Such composite oxides are generated as so-called slag in the above-mentioned welds.
一方、上記のような溶接部では、溶接部以外の鉄鋼材料の位置と比較して、溶接に伴って耐食性が低下していることが多い。そのため、かかる溶接部の耐食性を向上させるための技術が、各種提案されている。例えば、以下の特許文献1では、裸鋼板と亜鉛系めっき鋼板とをガスシールドアーク溶接する際に、溶接トーチの傾斜角を適切な角度に調整して、溶接部の耐食性を向上させる技術が提案されている。
On the other hand, in the above-mentioned welded parts, the corrosion resistance often decreases as a result of welding, compared to the positions of the steel material other than the welded parts. Therefore, various techniques have been proposed to improve the corrosion resistance of such welded parts. For example,
溶接された後の鋼部材は、耐食性を向上させるために、電着塗装が施される。この際、溶接する鉄鋼材料や溶接ワイヤの化学組成によって、溶接時に生成される溶接金属の化学組成、及び、溶接金属の上に生成されるスラグの組成(例えば、生成される複合酸化物の組成)は異なり、溶接金属の電着塗装性も異なる挙動を示す。通常、溶接金属の電着塗装性を評価する場合、溶接に用いる鉄鋼材料及び溶接ワイヤを使用して別途溶接試験片を作製し、かかる溶接試験片に対して電着塗装を施すことで、溶接金属における電着塗装性が評価される。しかしながら、このような電着塗装性の評価方法では、評価に到るまでに多くの時間とコストを要する。また、溶接試験片の評価は評価者によって行われるが、評価結果の精度は、評価者の熟練度によっても大きく異なる。そのため、溶接金属の電着塗装性を、評価者の熟練度に依らず、より簡便、かつ、高精度に評価することが可能な技術が希求されている。 After welding, the steel members are electrodeposited to improve their corrosion resistance. At this time, the chemical composition of the weld metal produced during welding and the composition of the slag produced on the weld metal (for example, the composition of the composite oxide produced) depend on the chemical composition of the steel materials and welding wire to be welded. ) are different, and the electrocoatability of the weld metal also exhibits different behavior. Normally, when evaluating the electrodeposition coating properties of weld metal, a welding test piece is prepared separately using the steel material and welding wire used for welding, and the welding test piece is subjected to electrodeposition coating. Electrodeposition coating properties on metals are evaluated. However, such an evaluation method of electrodeposition coating property requires a lot of time and cost to reach the evaluation. Furthermore, although the evaluation of the welded test piece is performed by an evaluator, the accuracy of the evaluation results varies greatly depending on the skill level of the evaluator. Therefore, there is a need for a technique that can more easily and accurately evaluate the electrodeposition coating properties of weld metal, regardless of the skill level of the evaluator.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶接金属における電着塗装性を、評価者の熟練度に依らず、より簡便かつ高精度に評価することが可能な、スラグの判定方法及びスラグ判定装置と、電着塗装性に優れる溶接継手の製造方法と、を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to more easily and accurately measure the electrodeposition coating properties of weld metal, regardless of the skill level of the evaluator. It is an object of the present invention to provide a method and device for determining slag that can be evaluated, and a method for manufacturing a welded joint that has excellent electrodeposition coating properties.
本発明者は、上記のような溶接金属の電着塗装性について鋭意検討を行った結果、溶接時に生成される各種の複合酸化物のうち、Siを含有する複合酸化物は、電気抵抗値が極めて高く導電性が低い結果、電着塗装性が低下する要因となってしまうことを明らかにした。そのため、溶接金属上に生成されたスラグが、上記のようなSiを含有する複合酸化物(以下、単に、「Si複合酸化物」という。)を有しているか否かを判定することができれば、溶接金属の電着塗装性を、より簡便に評価することが可能となるとの知見を得ることができた。 As a result of intensive studies on the electrocoatability of weld metals as described above, the inventors of the present invention found that among various complex oxides produced during welding, complex oxides containing Si have a low electrical resistance value. It was revealed that as a result of extremely high conductivity and low conductivity, it becomes a factor that deteriorates electrodeposition coating properties. Therefore, if it is possible to determine whether or not the slag generated on the weld metal contains the above-mentioned Si-containing complex oxide (hereinafter simply referred to as "Si complex oxide"), We were able to obtain the knowledge that it is possible to more easily evaluate the electrodeposition coating properties of weld metal.
本発明者は、上記のような知見のもとで、Si複合酸化物について更なる検討を行った結果、かかるSi複合酸化物は、色に特徴があり、半透明の黄褐色を有していることが判明した。そのため、溶接金属の表面の色に着目することで、上記のような電着塗装性に悪影響を与えるスラグの存在を、より簡便かつ高精度に判定可能であるとの着想を得て、以下で説明するような本発明を完成するに到った。
かかる着想に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
Based on the above knowledge, the present inventor conducted further studies on Si composite oxides, and found that such Si composite oxides have a characteristic color and have a translucent yellowish brown color. It turned out that there was. Therefore, by focusing on the color of the surface of weld metal, we came up with the idea that the presence of slag, which adversely affects the electrodeposition coating properties, can be determined more easily and with high precision, and we will discuss the following. The present invention as described has now been completed.
The gist of the present invention, which was completed based on this idea, is as follows.
(1)複数の鋼材が溶接金属を介して互いに接続された部位を含む撮像領域に対して照明光源から白色光を照射し、当該白色光の照射されている前記撮像領域をカラー撮像が可能な撮像装置で撮像することで処理対象画像を生成する撮像ステップと、前記処理対象画像を構成するカラー成分のうち所定の色成分を抽出し、抽出した前記色成分のそれぞれに対して二値化処理を実施することで、前記溶接金属上にSi複合酸化物を含有するスラグが存在するか否かを判定する画像処理ステップと、を含む、スラグの判定方法。
(2)前記白色光は、拡散光である、(1)に記載のスラグの判定方法。
(3)前記画像処理ステップでは、前記処理対象画像から、R(赤)成分又はC(シアン)成分と、B(青)成分又はY(イエロー)成分と、がそれぞれ抽出され、抽出された前記R成分又はC成分で構成される画像から、前記溶接金属のうち、前記スラグの存在する溶接金属に対応する部分が特定され、抽出された前記B成分又はY成分で構成される画像から、前記溶接金属のうち、前記スラグの存在しない溶接金属に対応する部分が特定される、(1)又は(2)に記載のスラグの判定方法。
(4)前記スラグの存在する溶接金属に対応する部分に関する情報と、前記スラグの存在しない溶接金属に対応する部分に関する情報と、に基づき、前記溶接金属において前記スラグが占める面積率が算出される、(3)に記載のスラグの判定方法。
(5)前記処理対象画像から前記溶接金属に対応する部位を切り出した後に、前記色成分の抽出処理及び前記二値化処理を実施する、(1)~(4)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(6)前記白色光の色温度は、4200K以上8000K以下である、(1)~(5)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(7)前記照明光源の平均演色評価数(Ra)は、70以上である、(1)~(6)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(8)前記撮像装置による撮像処理は、前記照明光源が点灯されていない状態での照度が0ルクス以上50ルクス以下である環境下で実施される、(1)~(7)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(9)前記撮像装置は、前記処理対象画像を構成する輝度信号強度が、前記撮像装置から出力される輝度信号強度の最大値に対して90%以下となるように、前記撮像領域を撮像する、(1)~(8)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(10)前記撮像装置のISO感度は、600以下に設定される、(1)~(9)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(11)前記照明光源は、前記撮像領域の位置における前記白色光の明るさが20ルーメン以上となるように、前記白色光を照射する、(1)~(10)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(12)前記溶接金属の余盛角度が30°以上である部分、又は、前記溶接金属の余盛高さが2.5mm以上である部分の少なくとも何れかが存在する場合に、前記撮像装置のF値が、6以上12以下に設定される、(1)~(11)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(13)前記複数の鋼材は、アーク溶接、又は、レーザ溶接によって接続される、(1)~(12)の何れか1つに記載のスラグの判定方法。
(14)複数の鋼材が溶接金属を介して互いに接続された部位を含む撮像領域に対して、照明光として白色光を照射する照明光源と、前記白色光の照射されている前記撮像領域をカラー撮像して、処理対象画像を生成する撮像装置と、前記処理対象画像を構成するカラー成分のうち所定の色成分を抽出し、抽出した前記色成分のそれぞれに対して二値化処理を実施することで、前記溶接金属上にSi複合酸化物を含有するスラグが存在するか否かを判定する演算処理部と、を備える、スラグ判定装置。
(15)複数の鋼材が溶接金属を介して互いに接続された溶接継手の製造方法であって、複数の鋼材を互いに接続して、溶接金属を含む部位である溶接部を有する溶接継手とする溶接工程と、(1)、(2)、(3)、(5)~(13)の何れか1つに記載のスラグの判定方法を用いて、前記溶接金属上に存在するSi複合酸化物を含有するスラグを特定するスラグ特定工程と、前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部を除去する除去工程と、を含む、溶接継手の製造方法。
(16)前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部が除去された前記溶接部を電着塗装する電着塗装工程を更に含む、(15)に記載の溶接継手の製造方法。
(17)複数の鋼材が溶接金属を介して互いに接続された溶接継手の製造方法であって、複数の鋼材を互いに接続して、溶接金属を含む部位である溶接部を有する溶接継手とする溶接工程と、(4)に記載のスラグの判定方法を用いて、前記溶接金属上のSi複合酸化物を含有するスラグが占める面積率を算出する面積率算出工程と、前記面積率が8%以下となるように、前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部を除去する除去工程と、前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部が除去された前記溶接部を電着塗装する電着塗装工程と、を含む、溶接継手の製造方法。
(18)前記除去工程では、前記面積率が5%以下となるように、前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部を除去する、(17)に記載の溶接継手の製造方法。
(1) It is possible to irradiate white light from an illumination light source to an imaging area that includes a portion where multiple steel materials are connected to each other via weld metal, and to perform color imaging of the imaging area that is irradiated with the white light. an imaging step of generating a processing target image by capturing an image with an imaging device; extracting a predetermined color component from among the color components constituting the processing target image; and binarizing each of the extracted color components. and an image processing step of determining whether or not slag containing Si composite oxide is present on the weld metal by carrying out the above step.
(2) The slag determination method according to (1), wherein the white light is diffused light.
( 3 ) In the image processing step, an R (red) component or a C (cyan) component, and a B (blue) component or a Y (yellow) component are extracted from the image to be processed, and the extracted A portion of the weld metal corresponding to the weld metal in which the slag exists is identified from the image composed of the R component or the C component, and from the image composed of the extracted B component or Y component, the The slag determination method according to (1) or (2) , wherein a portion of the weld metal corresponding to the weld metal in which the slag does not exist is identified.
( 4 ) The area ratio occupied by the slag in the weld metal is calculated based on information regarding the portion corresponding to the weld metal where the slag exists and information regarding the portion corresponding to the weld metal where the slag does not exist. , the slag determination method described in ( 3 ).
( 5 ) The method according to any one of (1) to ( 4 ), wherein the color component extraction process and the binarization process are performed after cutting out the part corresponding to the weld metal from the processing target image. How to determine slag.
( 6 ) The method for determining slag according to any one of (1) to ( 5 ), wherein the white light has a color temperature of 4200K or more and 8000K or less.
( 7 ) The method for determining slag according to any one of (1) to ( 6 ), wherein the average color rendering index (Ra) of the illumination light source is 70 or more.
( 8 ) Any one of (1) to ( 7 ), wherein the imaging process by the imaging device is performed in an environment where the illuminance is 0 lux or more and 50 lux or less when the illumination light source is not turned on. The slag determination method described in.
( 9 ) The imaging device images the imaging region such that the intensity of the luminance signal constituting the image to be processed is 90% or less of the maximum value of the intensity of the luminance signal output from the imaging device. , the method for determining slag according to any one of (1) to ( 8 ).
( 10 ) The slag determination method according to any one of (1) to ( 9 ), wherein the ISO sensitivity of the imaging device is set to 600 or less.
( 11 ) The illumination light source irradiates the white light such that the brightness of the white light at the position of the imaging area is 20 lumens or more, according to any one of (1) to ( 10 ). How to determine slag.
( 12 ) When there is at least either a portion where the weld metal has a reinforcement angle of 30° or more, or a portion where the weld metal has a reinforcement height of 2.5 mm or more, the imaging device The slag determination method according to any one of (1) to ( 11 ), wherein the F value is set to 6 or more and 12 or less.
( 13 ) The method for determining slag according to any one of (1) to ( 12 ), wherein the plurality of steel materials are connected by arc welding or laser welding.
( 14 ) An illumination light source that irradiates white light as illumination light to an imaging region including a portion where a plurality of steel materials are connected to each other via weld metal; An imaging device that captures an image to generate a processing target image, extracts a predetermined color component from among the color components forming the processing target image, and performs binarization processing on each of the extracted color components. A slag determination device comprising: a calculation processing unit that determines whether or not slag containing Si composite oxide is present on the weld metal.
( 15 ) A method for manufacturing a welded joint in which a plurality of steel materials are connected to each other via weld metal, the welding in which the plurality of steel materials are connected to each other to form a welded joint having a welded part that includes weld metal. step and the slag determination method described in any one of (1), (2), (3), (5) to ( 13 ) to determine the Si composite oxide present on the weld metal. A method for manufacturing a welded joint, comprising: a slag identifying step of identifying slag contained; and a removing step of removing at least a portion of the slag containing the Si composite oxide.
( 16 ) The method for manufacturing a welded joint according to ( 15 ), further comprising an electrodeposition coating step of electrodeposition coating the welded portion from which at least a portion of the slag containing the Si composite oxide has been removed.
( 17 ) A method for manufacturing a welded joint in which a plurality of steel materials are connected to each other via weld metal, which involves welding the plurality of steel materials to each other to form a welded joint having a welded part that includes weld metal. and an area ratio calculation step of calculating the area ratio occupied by the slag containing Si composite oxide on the weld metal using the slag determination method described in ( 4 ), and the area ratio is 8% or less. a removing step of removing at least a portion of the slag containing the Si composite oxide, and electrocoating the welded portion from which at least a portion of the slag containing the Si composite oxide has been removed so that A method for manufacturing a welded joint, comprising: an electrodeposition coating process.
( 18 ) The method for manufacturing a welded joint according to ( 17 ), wherein in the removing step, at least a portion of the slag containing the Si composite oxide is removed so that the area ratio is 5% or less.
以上説明したように本発明によれば、溶接金属における電着塗装性を、評価者の熟練度に依らず、より簡便かつ高精度に評価することが可能となり、これにより、電着塗装性に優れる溶接継手を製造することが可能となる。 As explained above, according to the present invention, it is possible to evaluate the electrocoatability of weld metal more easily and with high precision, regardless of the skill level of the evaluator, and thereby, the electrocoatability of weld metal can be evaluated more easily and with high accuracy. It becomes possible to manufacture excellent welded joints.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that, in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configurations are designated by the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.
(スラグ判定装置について)
まず、図1~図6を参照しながら、本発明の実施形態に係るスラグ判定装置について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るスラグ判定装置の全体構成を示したブロック図である。図2A~図6は、本実施形態に係るスラグ判定装置が備える撮像ユニットについて説明するための説明図である。なお、以下では、複数の鋼材の一例として、第1の鋼材及び第2の鋼材という2つの鋼材を取り上げ、これら2つの鋼材を溶接する場合を例に挙げて、説明を行うこととする。
(About slag determination device)
First, a slag determination device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a slag determination device according to this embodiment. 2A to 6 are explanatory diagrams for explaining an imaging unit included in the slag determination device according to the present embodiment. In addition, below, two steel materials, a first steel material and a second steel material, will be taken up as an example of a plurality of steel materials, and a case where these two steel materials are welded will be cited as an example and explained.
<スラグ判定装置の全体構成について>
本実施形態に係るスラグ判定装置は、図1に模式的に示したように、第1の鋼材11Aと第2の鋼材11Bとが溶接金属を介して互いに接続されたもの(以下、単に「撮像対象物1」ともいう。)を撮像し、形成された溶接金属(溶接ビード部ともいう。)13の表面に、Si複合酸化物を含むスラグが存在しているか否かを判定する装置である。なお、以下では、便宜的に、撮像対象物1の溶接(線)方向をx軸方向とし、撮像対象物1の溶接線に対して垂直な方向をy軸方向とし、撮像対象物1の厚み(板厚)方向をz軸方向とする。また、第1の鋼材11Aと第2の鋼材11Bとは、x軸方向に沿って、アーク溶接(例えば、ガスシールドアーク溶接、サブマージアーク溶接など)、又は、レーザ溶接等の溶接方法が施され、互いに溶接されているものとする。
<About the overall configuration of the slag determination device>
As schematically shown in FIG. 1, the slag determination device according to the present embodiment has a
ここで、撮像対象物1を構成している第1の鋼材11A及び第2の鋼材11Bについては、特に限定されるものではなく、各種の鋼材を用いることができる。また、溶接時に用いる、溶接金属を形成するための溶接ワイヤについても、特に限定されるものではなく、鉄(Fe)を主成分とする公知の各種の溶接ワイヤを用いることができる。先だって言及したように、各種の鋼材や溶接ワイヤにはSiが含有されており、本実施形態で着目するような黄褐色のSi複合酸化物が、アーク溶接又はレーザ溶接によって生成されうる。また、スラグ判定装置10による撮像処理に際して、撮像対象物1と撮像ユニット100との間の相対的な位置関係については、固定されていてもよいし、例えば撮像対象物1が搬送ライン等によって搬送されることで、変化する状態にあってもよい。
Here, the
スラグ判定装置10は、図1に模式的に示したように、撮像ユニット100と、演算処理ユニット200と、を備える。
撮像ユニット100は、溶接によって生じた溶接金属13を含む撮像領域に対して所定の照明光を照射し、照明光の照射されている撮像領域をカラー撮像して、処理対象画像を生成するユニットである。また、演算処理ユニット200は、撮像ユニット100による撮像処理を統括的に制御するとともに、撮像ユニット100により生成された処理対象画像に対して所定の画像処理を実施して、溶接金属13の表面に、黄褐色のSi複合酸化物が存在しているか否かを判定するユニットである。撮像ユニット100と演算処理ユニット200とは、互いに連携しながら所定の処理を実施する。
As schematically shown in FIG. 1, the
The
<撮像ユニット100について>
本実施形態に係る撮像ユニット100は、撮像対象物1における溶接金属13を含む撮像領域を撮像して、処理対象画像を生成するユニットである。
<About the
The
この撮像ユニット100は、溶接金属13を少なくとも含む撮像領域に対して、所定の照明光を照射する照明光源101と、照明光の照射されている撮像領域をカラー撮像する撮像装置の一例としてのカラーエリアカメラ103と、を少なくとも有している。ここで、照明光源101とカラーエリアカメラ103とは、互いの設定位置が変化しないように、公知の手段(図示せず。)により固定されている。
This
照明光源101は、溶接金属13を含む撮像領域に対して、所定の照明光を照射する。ここで、照明光源101から照射される照明光は、白色光とする。かかる照明光源101については、特に限定されるものではなく、溶接金属13の全体にわたって白色光を照射可能な光源であれば、公知の各種の光源を使用することが可能である。このような白色光源として,例えば、白色発光ダイオード(White Light Emitting Diode:WLED)や、キセノンランプ等を挙げることができる。なお、照明光源101から照射される照明光は、撮像領域に到達する前までに、拡散光となっていることが好ましい。照明光が拡散光となっていることで、溶接金属13を含む撮像領域のより広い領域を、確実に照明することが可能となる。また、照明光が撮像領域のある特定の部位のみに集中してしまいハレーションが発生してしまうことを、防止することができる。
Illumination
また、撮像装置の一例であるカラーエリアカメラ103は、カラー撮像を行うことが可能なものであれば、公知の各種のものを使用することが可能である。このようなカラーエリアカメラ103として、例えば、赤色(R)成分、緑色(G)成分、青色(B)成分を互いに区別して撮像することが可能なRGBカメラや、シアン(C)成分、マゼンダ(M)成分、黄色(Y)成分、黒(K)成分を互いに区別して撮像することが可能なCMYKカメラ等を挙げることができる。カラーエリアカメラ103に設けられたCMOSセンサやCCDセンサ等の撮像素子の画素数や画素サイズについては、特に規定するものではないが、画素数のより大きい撮像素子や画素サイズのより小さな撮像素子を用いることで、より高精細な処理対象画像を生成することが可能となることから、このような撮像素子が設けられたカラーエリアカメラを用いることが好ましい。
Further, as the
ここで、カラーエリアカメラ103は、図2Aに示したように、溶接金属13の鉛直方向上方に設けられることが好ましく、カラーエリアカメラ103の光軸と水平方向とのなす角度は、略90°となっていることが好ましい。これにより、溶接金属13を含む撮像領域を、撮像歪みの発生を抑制しながら撮像することが可能となる。図2Aでは、カラーエリアカメラ103が1つ設けられる場合について図示しているが、カラーエリアカメラ103の撮像視野の広さと、溶接金属13を含む撮像領域の広さと、を勘案して、複数のカラーエリアカメラ103を設けてもよい。
Here, as shown in FIG. 2A, the
また、照明光源101の個数についても、特に限定されるものではなく、図2Aに示したように1つの照明光源101を設けてもよいし、図2Bに示したように、複数台の照明光源を設けてもよい。ここで、図2Bでは、2つの照明光源101A,101Bが設けられる場合について、図示している。
Further, the number of illumination
図2Aに示したように照明光源101を1つ設ける場合には、照明光源101は、カラーエリアカメラ103の近傍に設けられることが好ましく、照明光源101の光軸と、カラーエリアカメラ103の光軸と、のなす角の絶対値が例えば5°以下となるように、照明光源101が設けられることがより好ましい。
When one
また、複数の照明光源101を設ける場合には、図2Bに示したように、撮像対象物1の溶接方向の中心位置を基準として、前側から白色光を斜めに照射する照明光源101Aと、後ろ側から白色光を斜めに照射する照明光源101Bと、を設けることが好ましい。
In addition, when a plurality of illumination
ここで、照明光源101Aと照明光源101Bとは、図2B及び図3に示したように、カラーエリアカメラ103に対して対称に設けられることが好ましい。また、照明光源101A,101Bの光軸と、カラーエリアカメラ103の光軸とのなす角θの絶対値は、例えば、30°~60°程度とすることが好ましい。
Here, the
また、本実施形態に係る撮像ユニット100において、照明光として機能する白色光をより確実に拡散光とするために、例えば図3に示したように、照明光源101の光軸上に、各種の拡散板105を設けることがより好ましい。
In addition, in the
ここで、本実施形態に係るスラグ判定装置10では、先だって説明したように、溶接金属13の表面に生成されうる、各種の複合酸化物を含むスラグのうち、黄褐色のSi複合酸化物に着目する。そこで、スラグの色の違いをより明瞭なものとし、スラグの色をより確実に撮像するために、本実施形態に係る撮像ユニット100は、以下のような特定の条件を満足することがより好ましい。
Here, in the
先だって言及したように、スラグが表面に存在せずにFeを主成分とする溶接金属13が露出している部分、及び、Si複合酸化物を含まないスラグが表面に存在している溶接金属13の部分(これらの部分は、電着塗装性に優れる部分である。)と、電着塗装性に劣るSi複合酸化物を含むスラグが表面に存在している溶接金属13の部分とは、その表面において反射する光の波長が異なっているために、色が異なっている。ここで、本実施形態で着目するSi複合酸化物を含有する黄褐色のスラグは、可視光波長帯域のうち、相対的に長い波長の光を反射するために、赤色の成分が主体となっている。一方、溶接金属表面は、可視光波長帯域のうち、相対的に短い波長の光を反射するために、青色の成分が主体となっている。
As mentioned earlier, there are areas where the
このような色の違いをより明瞭なものとするために、本実施形態に係る撮像ユニット100を構成する照明光源101から照射される白色光の色温度は、4200K以上であることが好ましい。白色光の色温度を4200K以上とすることで、Si複合酸化物を含むスラグの色と、Si複合酸化物を含むスラグ以外の部分の色と、の違いを、より確実に区別することが可能となる。白色光の色温度は、より好ましくは、6000K以上である。一方、白色光の色温度が8000Kを超える場合には、白色光における赤成分の割合が相対的に多くなり、Si複合酸化物を含むスラグと、Si複合酸化物を含むスラグ以外の部分と、の識別精度が低下する可能性がある。そのため、白色光の色温度は、8000K以下とすることが好ましい。白色光の色温度は、より好ましくは、6500K以下である。なお、白色光の色温度は、公知の各種の色温度計を用いることで、測定することが可能である。
In order to make such a difference in color clearer, it is preferable that the color temperature of the white light emitted from the
本実施形態に係る照明光源101において、演色性をより確実に担保して、Si複合酸化物を含むスラグと、Si複合酸化物を含むスラグ以外の部分と、の識別精度をより一層向上させるために、演色性の程度を示す指標である平均演色評価数(Ra)が70以上である照明光源を用いることが好ましい。照明光源の平均演色評価数(Ra)の上限値は、特に規定するものではなく、高ければ高いほどよい。照明光源の平均演色評価数(Ra)は、100であってもよい。照明光源の平均演色評価数(Ra)は、JIS Z8726:1990(光源の演色性評価方法)に規定された方法に則して測定することが可能である。
In the
また、照明光源101は、撮像領域の位置(より詳細には、撮像領域に含まれる撮像対象物1の表面)における白色光の明るさが20ルーメン(lm)以上となるように、白色光を照射することが好ましい。このような明るさが実現するように白色光を照射することで、より確実に撮像領域を照明することができる。その結果、カラーエリアカメラ103に設けられた各種の撮像素子から出力される輝度信号強度を、撮像素子から出力される輝度信号強度の最大値に対して5%以上とすることができ、より確実に処理対象画像を生成することが可能となり、色の識別精度をより向上させることができる。撮像領域の位置における白色光の明るさは、より好ましくは、100ルーメン以上である。一方、撮像領域の位置における白色光の明るさの上限値は、特に規定するものではなく、任意の明るさとすることができるが、カラーエリアカメラ103に結像する光の強度が飽和しないように設定することが好ましい。なお、上記のような撮像領域の位置での照度は、公知の各種の照度計を用いて測定することが可能である。
Further, the
第1の鋼材11Aと第2の鋼材11Bとが溶接される際に、図1等に模式的に示した、重ねすみ肉溶接のように、溶接金属13に段差が生じる場合も考えられる。また、溶接の仕方によっては、溶接金属13に凹凸のある溶接金属が形成され、鋼材や溶接ワイヤの化学組成や溶接条件によって、スラグの残留位置が異なることも想定される。この際に、スラグの残留位置によって識別精度は変化し、溶接金属中央部のスラグは容易に識別可能であるが、溶接金属が急峻になる溶接止端部に存在するスラグは、識別が困難となることも考えられる。
When the
このような状況で識別が困難となる理由として、上記のような場所において溶接金属表面に暗影が生じることがある。そのため、暗影の発生をより確実に防止するために、図4に模式的に示したように、レフ板に代表されるような各種の反射板107を設けて、暗影が生じやすい場所に、より確実に照明光が照射されるようにすることが好ましい。 The reason why identification is difficult in such a situation is that a dark shadow appears on the weld metal surface at the above locations. Therefore, in order to more reliably prevent the occurrence of dark shadows, as schematically shown in FIG. It is preferable to ensure that the illumination light is irradiated.
反射板107の詳細な反射位置は特に限定されるものではないが、照明光の照射方向から暗影が伸長すると考えられる方向の側に、反射板107を配置することが好ましい。図4に示した例では、段差の下側に配置される第2の鋼材11Bの側に、暗影が生じる可能性が考えられる。そのため、第2の鋼材11Bの側に反射板107を配置することで、暗影の発生をより確実に防止することが可能となる。
Although the detailed reflection position of the
次に、撮像装置の一例であるカラーエリアカメラ103は、処理対象画像を構成する輝度信号強度が、カラーエリアカメラ103に設けられた撮像素子から出力される輝度信号強度の最大値に対して90%以下となるように、撮像領域を撮像することが好ましい。このような信号強度となるように撮像処理を行うことで、ハレーションの発生をより確実に抑制することが可能となり、色の識別精度をより確実に向上させることが可能となる。
Next, in the
カラーエリアカメラ103のISO感度は、600以下に設定されることが好ましい。カラーエリアカメラ103のISO感度を600以下に設定することで、照明光源101の条件が変わったとしても、カラーエリアカメラ103側で照明光源101における条件の変化に対応することが可能となる。カラーエリアカメラ103のISO感度は、低ければ低いほどノイズの少ない画像を得ることが可能となることから、好ましい。一方、カラーエリアカメラ103のISO感度を100未満に設定すると、撮像処理に要する露光時間が長くなり、利便性が低下する可能性が生じうる。そのため、カラーエリアカメラ103のISO感度は、100以上とすることが好ましい。
The ISO sensitivity of the
また、溶接方法によっては、溶接金属13の余盛角度(図5に示した角度φ)の大きさが30°以上となったり、溶接金属13の余盛高さ(図5に示した高さh)の大きさが2.5mm以上となったりすることも考えられる。そこで、溶接金属13において、余盛角度が30°以上である部分、又は、余盛高さが2.5mm以上である部分の少なくとも何れかが存在する場合には、カラーエリアカメラ103のF値を、6以上12以下に設定することが好ましい。カラーエリアカメラ103のF値を上記の範囲内とすることで、適切な被写界深度を実現することが可能となり、撮像領域全体が合焦状態にある処理対象画像を生成することが可能となる。カラーエリアカメラ103のF値は、より好ましくは8以上10以下である。
Also, depending on the welding method, the reinforcement angle of the weld metal 13 (angle φ shown in FIG. 5) may be 30 degrees or more, or the reinforcement height of the weld metal 13 (the height shown in FIG. 5) may be 30 degrees or more. It is also conceivable that the size of h) is 2.5 mm or more. Therefore, if there is at least one of a portion where the reinforcement angle is 30° or more or a portion where the reinforcement height is 2.5 mm or more in the
なお、色の識別精度をより一層確実に向上させるために、カラーエリアカメラ103による撮像処理は、照明光源101が点灯されていない状態での照度が0ルクス(lx)以上50ルクス以下である環境下で実施されることが好ましい。このような環境下で撮像処理を実施することで、照明光源101からの白色光以外の光が撮像領域に照射されることを防止することができ、意図しない色が処理対象画像に重畳されることを防止できる。上記のような撮像処理が実施される環境の照度は、低ければ低いほど良い。このような撮像環境は、例えば図6に模式的に示したように、カラーボックスのような簡易的な暗室も含む、各種の暗室109の内部に撮像ユニット100を設けることで、簡便に実現することができる。また、上記のような照度は、公知の各種の照度計を用いることで、測定することが可能である。
In order to more reliably improve color identification accuracy, the image capturing process by the
以上、図2A~図6を参照しながら、本実施形態に係る撮像ユニット100について、詳細に説明した。
The
<演算処理ユニット200について>
次に、図7~図10を参照しながら、本実施形態に係るスラグ判定装置10が有する演算処理ユニット200について、詳細に説明する。
図7は、本実施形態に係るスラグ判定装置が備える演算処理ユニットの構成の一例を示したブロック図であり、図8は、本実施形態に係る演算処理ユニットが有する演算処理部の構成の一例を示したブロック図である。図9及び図10は、本実施形態に係る演算処理部で実施されるスラグ判定処理を説明するための説明図である。
<About the
Next, the
FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic processing unit included in the slag determination device according to the present embodiment, and FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of the arithmetic processing unit included in the arithmetic processing unit according to the present embodiment. FIG. FIGS. 9 and 10 are explanatory diagrams for explaining the slug determination process performed by the arithmetic processing unit according to the present embodiment.
本実施形態に係る演算処理ユニット200は、撮像ユニット100で行われる撮像処理を統括的に制御するとともに、処理対象画像を構成するカラー成分のうち所定の色成分を抽出し、抽出した色成分のそれぞれに対して二値化処理を実施することで、溶接金属13の表面にSi複合酸化物を含有するスラグが存在するか否かを判定する。
The
本実施形態に係る演算処理ユニット200は、図7に示したように、撮像制御部201と、画像データ取得部203と、演算処理部205と、出力制御部207と、表示制御部209と、記憶部211と、を主に備える。
As shown in FIG. 7, the
撮像制御部201は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信装置等により実現される。撮像制御部201は、本実施形態に係る撮像ユニット100による撮像対象物1の撮像処理を統括的に制御する。より詳細には、撮像制御部201は、撮像対象物1の撮像を開始する場合に、撮像ユニット100の照明光源101に対して、照明光である白色光の照射を開始させるための制御信号をそれぞれ送出する。
The
また、照明光源101が撮像領域の表面に対して白色光の照射を開始すると、撮像制御部201は、カラーエリアカメラ103に対して、撮像対象物1の表面に存在する溶接金属13を含む撮像領域を撮像するためのトリガ信号を送出する。また、撮像対象物1が各種の搬送ライン上を搬送されている場合には、撮像対象物1と撮像ユニット100との間の相対的な位置を変化させる駆動機構等から定期的に送出されるPLG信号(例えば、撮像対象物1が1mm移動する毎等に出力されるPLG信号)に基づいて、カラーエリアカメラ103に対して、測定を開始するためのトリガ信号を送出してもよい。
Further, when the
これにより、撮像ユニット100は、溶接金属13を含む撮像領域に関する処理対象画像の実体データ(反射光の輝度値に関するデータ)を生成することが可能となる。
This allows the
画像データ取得部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像データ取得部203は、撮像ユニット100によって生成され、撮像ユニット100から出力された処理対象画像の実体データを取得し、後述する演算処理部205へと伝送する。また、画像データ取得部203は、取得した処理対象画像の実体データに、当該データを取得した日時等に関する時刻情報を関連づけて、履歴情報として後述する記憶部211に格納してもよい。
The image
演算処理部205は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。演算処理部205は、撮像ユニット100により生成された処理対象画像の実体データを用いて、以下で詳述するような演算処理を行い、処理対象画像に写り込んでいる溶接金属13の表面に、Si複合酸化物を含むスラグが存在しているか否かを判定する。
The arithmetic processing unit 205 is realized by, for example, a CPU, ROM, RAM, or the like. The arithmetic processing unit 205 performs arithmetic processing as described in detail below using the entity data of the processing target image generated by the
また、演算処理部205は、上記スラグの有無に関する判定結果及び判定を得るために用いた各種のデータを更に利用して、上記スラグに関する各種の二次情報を算出してもよい。 Further, the arithmetic processing unit 205 may calculate various types of secondary information regarding the slag by further utilizing the determination result regarding the presence or absence of the slag and various data used to obtain the determination.
演算処理部205は、上記スラグの有無に関する判定結果に関するデータや、更に算出した二次情報に関するデータを、出力制御部207に出力する。
The arithmetic processing unit 205 outputs data regarding the determination result regarding the presence or absence of slag and data regarding the calculated secondary information to the
なお、この演算処理部205については、以下で詳述する。 Note that this arithmetic processing unit 205 will be described in detail below.
出力制御部207は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置、通信装置等により実現される。出力制御部207は、演算処理部205により生成された、Si複合酸化物を含有するスラグの有無に関する情報を出力する際の制御を行う。より具体的には、出力制御部207は、生成されたスラグの有無に関する情報、及び、かかる情報に基づく二次情報を、プリンタ等を介して紙媒体として出力する際の制御を行うことができる。また、出力制御部207は、生成されたスラグの有無に関する情報、及び、かかる情報に基づく二次情報を、外部のコンピュータ、サーバ、プロセスコンピュータ等といった各種の電子機器に出力する際の制御を行うことができる。更に、出力制御部207は、後述する表示制御部209と連携しながら、生成されたスラグの有無に関する情報、及び、かかる情報に基づく二次情報を、スラグ判定装置10が備えるディスプレイ等の各種表示装置、又は、スラグ判定装置10の外部に設けられたディスプレイ等の各種表示装置に画像として出力する際の制御を行うことが可能である。
The
表示制御部209は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置、通信装置等により実現される。表示制御部209は、生成されたスラグの有無に関する情報、及び、かかる情報に基づく二次情報を、スラグ判定装置10が備えるディスプレイ等の各種表示装置、又は、スラグ判定装置10の外部に設けられたディスプレイ等の各種表示装置に表示させる際の表示制御を行う。これにより、スラグ判定装置10のユーザは、生成されたスラグの有無に関する情報、及び、かかる情報に基づく二次情報を、その場で把握することが可能となる。
The
記憶部211は、例えば本実施形態に係る演算処理ユニット200が備えるRAMやストレージ装置等により実現される。記憶部211には、本実施形態に係る演算処理ユニット200が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、又は、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部211は、撮像制御部201、画像データ取得部203、演算処理部205、出力制御部207、表示制御部209等が、自由にデータのリード/ライト処理を行うことが可能である。
The
[演算処理部205の構成について]
次に、図8を参照しながら、本実施形態に係る演算処理ユニット200が備える演算処理部205の構成について、詳細に説明する。
本実施形態に係る演算処理部205は、処理対象画像を構成するカラー成分のうち所定の色成分を抽出し、抽出した色成分のそれぞれに対して二値化処理を実施することで、溶接金属13の表面にSi複合酸化物を含有するスラグが存在するか否かを判定する。また、本実施形態に係る演算処理部205は、得られた判定結果、及び、当該判定結果を得るまでに生成した各種の情報を用いて、上記スラグに関する各種の二次情報を算出してもよい。また、上記のような各種の処理を実施するに先立ち、演算処理部205は、処理対象画像に対して、各種の前処理を実施してもよい。
[About the configuration of the calculation processing unit 205]
Next, the configuration of the arithmetic processing section 205 included in the
The arithmetic processing unit 205 according to the present embodiment extracts predetermined color components from among the color components constituting the processing target image, and performs binarization processing on each of the extracted color components. It is determined whether or not slag containing Si composite oxide exists on the surface of 13. Further, the arithmetic processing unit 205 according to the present embodiment may calculate various types of secondary information regarding the slag using the obtained determination result and various types of information generated until the determination result is obtained. good. Furthermore, before performing the various processes described above, the arithmetic processing unit 205 may perform various pre-processing on the processing target image.
上記のような機能を有する演算処理部205は、例えば図8に示したように、判定領域切り出し部221と、前処理部223と、成分抽出部225と、二値化処理部227と、判定処理部229と、面積率算出部231と、を有している。
The arithmetic processing unit 205 having the above-mentioned functions includes, for example, as shown in FIG. It has a
判定領域切り出し部221は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。判定領域切り出し部221は、撮像ユニット100により生成された処理対象画像の中から、溶接金属13が撮像されている領域(以下、かかる領域のことを「判定領域」とも称する。)を切り出すことで、判定領域から構成される判定領域画像を生成する。処理対象画像の中から判定領域を切り出すことで、スラグ及び溶接金属以外の色情報が処理に反映されてしまうことを防止することができ、Si複合酸化物を含むスラグの有無の判定処理の精度を、より向上させることが可能となる。
The determination
ここで、判定領域の切り出し処理の詳細については、特に限定されるものではなく、公知の各種の処理を利用すればよい。例えば、溶接金属13が撮像領域の決まった範囲内に位置するように、予め撮像対象物1の載置位置を設定しておいた上で、処理対象画像の中から、上記載置位置に対応する領域を自動的に切り出すようにしてもよいし、溶接金属13の位置を公知の物体認識処理技術を用いて認識して、該当する位置を自動的に切り出すようにしてもよい。また、スラグ判定装置10の操作者が、処理対象画像を画面で見ながら、手動で判定領域を切り出すようにしてもよい。
Here, the details of the process of cutting out the determination area are not particularly limited, and various known processes may be used. For example, after setting the placement position of the
このようにして生成された判定領域画像は、後段の前処理部223に出力される。
The determination area image generated in this manner is output to the
前処理部223は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。前処理部223は、判定領域切り出し部221から出力された判定領域画像に対して、Si複合酸化物を含むスラグの色と、Si複合酸化物を含むスラグ以外の部分の色と、の違いをより明瞭化させる前処理を実施する。このような前処理として、例えば以下のような処理を挙げることができる。なお、以下に示す各種の前処理の具体的な方法(アルゴリズム)については、特に限定されるものではなく、公知の各種の方法(アルゴリズム)を用いればよい。
The
(a)スラグ及び溶接金属表面以外の色情報を除外する処理
(b)色の違いを強調するために階調を反転させる処理
(c)溶接部の彩度を上げる処理
(d)カラーバランスの調整処理
(e)階調数を削減するためのポスタリゼーション処理
(a) Processing to exclude color information other than the slag and weld metal surface (b) Processing to invert the gradation to emphasize color differences (c) Processing to increase the saturation of the welded part (d) Color balance Adjustment processing (e) Posterization processing to reduce the number of gradations
上記のような各種の前処理は、必要に応じて1又は複数を組み合わせて実施すればよい。ただし、上記の(a)~(c)に示した処理は、実施することで、色の違いをより一層明瞭化させることが可能となるため、前処理として実施することが好ましい。 The various pretreatments described above may be performed singly or in combination as necessary. However, it is preferable to carry out the processes shown in (a) to (c) above as pre-processing because it is possible to further clarify the difference in color.
前処理部223は、判定領域画像に対して、上記のような各種の前処理を必要に応じて実施した後、判定領域画像を、後段の成分抽出部225へと出力する。
The
成分抽出部225は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。成分抽出部225は、判定領域画像を構成するカラー成分のうち所定の色成分を抽出する処理部である。より詳細には、成分抽出部225は、判定領域画像から、R(赤)成分又はC(シアン)成分と、B(青)成分又はY(イエロー)成分と、をそれぞれ抽出して、R成分(又は、C成分)画像、及び、B成分(又は、Y成分)画像を生成する。
The
先だって言及したように、Si複合酸化物を含有する黄褐色のスラグは、赤色の成分が主体となっている一方で、Si複合酸化物を含有しないスラグが存在する溶接金属13の部分と、そもそもスラグが存在していないFe主体とする溶接金属13の表面が露出した部分とは、青色の成分が主体となっている。そのため、抽出されるR成分又はC成分は、本実施形態で着目するSi複合酸化物を含有するスラグの色情報が反映されており、抽出されるB成分又はY成分は、Si複合酸化物を含有するスラグ以外の部分の色情報が反映されている。そのため、このような成分のみを抽出して、後段で二値化処理を施すことにより、Si複合酸化物を含有するスラグの色と、Si複合酸化物を含有するスラグ以外の部分の色と、の違いを、確実に区別することが可能となる。このようにして抽出されたR成分(又はC成分)画像から、溶接金属13のうち、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する溶接金属13に対応する部分が特定され、抽出されたB成分(又はY成分)画像から、溶接金属13のうち、Si複合酸化物を含有するスラグが存在しない溶接金属13に対応する部分が特定される。
As mentioned earlier, the yellow-brown slag containing Si composite oxide is mainly composed of red components, while the part of the
ここで、判定領域画像から、R成分及びB成分を抽出するか、C成分及びY成分を抽出するかについては、撮像ユニット100のカラーエリアカメラ103としてどのような出力がなされるカメラが設けられているかに応じて、適宜決定すればよい。
Here, whether to extract the R component and B component or the C component and Y component from the determination region image depends on what kind of output the
図9に示したように、ある処理対象画像が判定領域切り出し部221に入力されると、その中から判定領域を切り出した判定領域画像が生成される。この判定領域画像は、前処理部223によって必要に応じて各種前処理が施された後、成分抽出部225に入力されて、成分抽出部225により、図9下段に示したような、2種類の成分画像が生成される。
As shown in FIG. 9, when a certain processing target image is input to the determination
成分抽出部225は、上記のようにして2種類の成分画像を生成すると、生成した2種類の成分画像を、後段の二値化処理部227に出力する。
After generating the two types of component images as described above, the
二値化処理部227は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。二値化処理部227は、成分抽出部225により生成された2種類の成分画像(すなわち、R成分(又はC成分)画像、及び、B成分(又はY成分)画像)のそれぞれを所定の強度閾値に基づき二値化して、二値化画像とする。
The
ここで、各成分画像を二値化するための強度閾値については、特に限定されるものではなく、撮像対象物1の溶接金属13に求められる電着塗装性の良否に応じて、適宜決定すればよい。すなわち、溶接金属13に一般的なレベルの電着塗装性が求められているのであれば、例えば出力されうる最大強度の50%を強度閾値とすればよいし、溶接金属13により優れた電着塗装性が求められるのであれば、相対的に小さい値を強度閾値として設定すればよい。
Here, the intensity threshold for binarizing each component image is not particularly limited, and may be determined as appropriate depending on the quality of electrodeposition coating required for the
このような二値化処理を施すことで、Si複合酸化物を含有するスラグの存在位置が、より明瞭化される。なお、かかる二値化処理において、R成分(又はC成分)画像から切り捨てられる(すなわち、二値化によって、強度=0とされる)位置は、Si複合酸化物を含有するスラグが存在している可能性はあるが、その存在量は、強度閾値に達しない程度であると考えられる。そのため、上記のように切り捨てられる位置は、電着塗装性に及ぼす影響も小さいと考えられ、後段の判定処理に及ぼす影響は小さいと考えられる。 By performing such a binarization process, the location of the slag containing the Si composite oxide becomes clearer. In addition, in such a binarization process, the position where the R component (or C component) is cut off from the image (that is, the intensity is set to 0 by binarization) is where the slag containing Si complex oxide exists. Although there is a possibility that there are some, their abundance is thought to be at a level that does not reach the intensity threshold. Therefore, it is thought that the truncated position as described above has a small effect on the electrodeposition coating properties, and also has a small effect on the subsequent determination process.
二値化処理部227は、上記のようにして、R成分(又はC成分)画像と、B成分(又はY成分)画像とから、それぞれ二値化画像を生成すると、生成した二値化画像を、後段の判定処理部229に出力する。
When the
判定処理部229は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。判定処理部229は、二値化処理部227が生成した2種類の二値化画像を用いて、溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する部分と、Si複合酸化物を含有するスラグが存在しない部分(すなわち、Si複合酸化物を含有しないスラグが存在する部分、又は、スラグが存在せず溶接金属13が露出している部分)と、を判定する。
The
より詳細には、判定処理部229は、R成分(又はC成分)から生成された二値化画像において、輝度値=1となっている部分を、溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する部分であると判定し、B成分(又はY成分)から生成された二値化画像において、輝度値=1となっている部分を、溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグが存在しない部分であると判定する。これにより、溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する部分が、自動的に特定されることとなる。
More specifically, in the binarized image generated from the R component (or C component), the
判定処理部229は、上記のようにして、溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する部分と、Si複合酸化物を含有するスラグが存在しない部分と、を表す情報(例えば、二値化画像そのものや、それぞれに該当する部分に対応する画素位置に関する情報や、それぞれに該当する部分の面積に関する情報等)を生成すると、生成したこれらの情報を、出力制御部207及び面積率算出部231に出力する。
As described above, the
面積率算出部231は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。面積率算出部231は、判定処理部229により生成された、スラグが存在する部分に関する情報と、Si複合酸化物を含有するスラグが存在しない部分に関する情報と、に基づき、溶接金属13の全体において、上記Si複合酸化物を含有するスラグが占める面積率を算出する。
The area
具体的には、面積率算出部231は、以下の式(101)に示したような演算を行うことで、Si複合酸化物を含有するスラグの面積率を算出することができる。
Specifically, the area
(溶接後のSi複合酸化物を含有するスラグが覆っている面積率)=
(溶接後のSi複合酸化物を含有するスラグが覆っている面積)÷(溶接金属全体の面積)×100 ・・・式(101)
(Ratio of area covered by slag containing Si composite oxide after welding) =
(Area covered by slag containing Si composite oxide after welding) ÷ (Area of entire weld metal) x 100...Formula (101)
面積率算出部231は、上記のようにして、Si複合酸化物を含有するスラグが溶接金属13の全体に占める割合(面積率)を算出すると、得られた面積率の算出結果を、出力制御部207に出力する。また、面積率算出部231は、得られた面積率の算出結果を、判定処理部229に出力してもよい。これにより、判定処理部229は、Si複合酸化物を含有するスラグが溶接金属13の全体に占める割合(面積率)に基づいて、着目している撮像対象物の電着塗装性の良否を更に判定することが可能となる。
After calculating the ratio (area ratio) of the slag containing Si composite oxide to the
また、以上の説明は、溶接後の状態の溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグの存在の有無を判定する場合に着目して行ったが、かかるスラグの存在する領域は、化成処理性及び電着塗装性に劣るために、化成処理皮膜や、電着塗装皮膜が存在しない領域となる。そのため、上記のような色に基づく判定処理は、溶接後に更に化成処理を施した後で実施することも可能であるし、溶接後に更に化成処理を施し、更に、電着塗装を実施した後で実施することも可能である。
Furthermore, the above explanation focused on determining the presence or absence of slag containing Si composite oxide in the
図10に、同一の撮像対象物1の同一の撮像領域について、溶接後、化成処理後、電着塗装後のそれぞれにおいて、上記のような色の違いに基づく判定処理を実施した結果を示した。図10に示した各二値化画像において、白く見える場所が、溶接金属13のうち、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する位置に対応している。図10に示した各二値化画像から明らかなように、溶接後において、Si複合酸化物を含有するスラグが存在している場所は、化成処理後、及び、電着塗装後においても、位置が変わっていないことがわかる。従って、溶接後に存在しているスラグが、その後の工程で剥離しない限り、Si複合酸化物を含有するスラグの位置は、その後の工程でもほぼ変わらないことが分かる。
FIG. 10 shows the results of performing the above-described determination process based on the difference in color for the same imaging area of the
このことから、面積率算出部231は、以下の式(103)、式(105)に基づいて、化成処理後の面積率や、電着塗装後の面積率についても、算出することが可能である。
From this, the area
(化成処理後のSi複合酸化物を含有するスラグが覆っている面積率)=
(化成処理後のSi複合酸化物を含有するスラグが覆っている面積)÷(溶接金属全体の面積)×100 ・・・式(103)
(電着塗装後のSi複合酸化物を含有するスラグが覆っている面積率)=
(電着塗装後のSi複合酸化物を含有するスラグが覆っている面積)÷(溶接金属全体の面積)×100 ・・・式(105)
(Ratio of area covered by slag containing Si composite oxide after chemical conversion treatment) =
(Area covered by slag containing Si composite oxide after chemical conversion treatment) ÷ (Area of entire weld metal) x 100...Equation (103)
(Ratio of area covered by slag containing Si composite oxide after electrodeposition coating) =
(Area covered by slag containing Si composite oxide after electrodeposition coating) ÷ (Area of entire weld metal) x 100...Formula (105)
以上、本実施形態に係る演算処理ユニット200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
An example of the functions of the
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理ユニットの各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。 Note that it is possible to create a computer program for realizing each function of the arithmetic processing unit according to the present embodiment as described above, and to implement it in a personal computer or the like. Further, a computer-readable recording medium storing such a computer program can also be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
<演算処理ユニット200のハードウェア構成について>
次に、図11を参照しながら、本実施形態に係る演算処理ユニット200のハードウェア構成について、詳細に説明する。
<About the hardware configuration of the
Next, the hardware configuration of the
演算処理ユニット200は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、演算処理ユニット200は、更に、バス907と、入力装置909と、出力装置911と、ストレージ装置913と、ドライブ915と、接続ポート917と、通信装置919とを備える。
The
CPU901は、中心的な処理装置及び制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置913、又はリムーバブル記録媒体921に記録された各種プログラムに従って、演算処理ユニット200内の動作全般又はその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるバス907により相互に接続されている。
The
バス907は、ブリッジを介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バスに接続されている。
The
入力装置909は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置909は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、演算処理ユニット200の操作に対応したPDA等の外部接続機器923であってもよい。更に、入力装置909は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置909を操作することにより、演算処理ユニット200に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
The
出力装置911は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置911は、例えば、演算処理ユニット200が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理ユニット200が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
The
ストレージ装置913は、演算処理ユニット200の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置913は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置913は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。
The
ドライブ915は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理ユニット200に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体921は、例えば、CDメディア、DVDメディア、Blu-ray(登録商標)メディア等である。また、リムーバブル記録媒体921は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、又は、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体921は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)又は電子機器等であってもよい。
The
接続ポート917は、機器を演算処理ユニット200に直接接続するためのポートである。接続ポート917の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート、RS-232Cポート、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)ポート等がある。この接続ポート917に外部接続機器923を接続することで、演算処理ユニット200は、外部接続機器923から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器923に各種のデータを提供したりする。
通信装置919は、例えば、通信網925に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置919は、例えば、有線もしくは無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、又はWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置919は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置919は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置919に接続される通信網925は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、社内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
The
以上、本発明の実施形態に係る演算処理ユニット200の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
An example of the hardware configuration capable of realizing the functions of the
(スラグの判定方法について)
続いて、図12を参照しながら、以上説明したようなスラグ判定装置10を用いたスラグの判定方法の流れの一例について、簡単に説明する。図12は、本実施形態に係るスラグの判定方法の流れの一例を示した流れ図である。
(About how to determine slag)
Next, with reference to FIG. 12, an example of the flow of a slag determination method using the
ここで、以下で説明するようなスラグの判定方法に先立って、撮像対象物1の溶接金属13の表面から、溶接時に生じるヒューム(金属蒸気)を除去する処理を施すことが好ましい。このようなヒュームが溶接金属13に付着したままだと、本来のSi複合酸化物を含むスラグの色や当該スラグが存在しない部分の色が変化してしまう可能性があるからである。かかるヒュームの除去処理は、特に限定されるものではなく、公知の処理を適用することが可能であり、例えば、エタノールを染み込ませたウェスで溶接部を拭く等の処理を適用することができる。
Here, prior to the slag determination method as described below, it is preferable to perform a process to remove fumes (metal vapor) generated during welding from the surface of the
本実施形態に係るスラグの判定方法では、まず、上記のようなヒューム除去後の撮像対象物について、溶接金属13を含む撮像領域を、演算処理ユニット200による制御のもとで撮像ユニット100により撮像して(ステップS101)、処理対象画像を生成する。生成された処理対象画像の実体データは、演算処理ユニット200へと出力される。このステップS101が、撮像ステップに対応する。
In the slag determination method according to the present embodiment, first, for the imaged object after fume removal as described above, an imaged area including the
演算処理ユニット200の判定領域切り出し部221は、生成された処理対象画像から判定領域を切り出して、判定領域画像を生成する(ステップS103)。生成された判定領域画像の実体データは、前処理部223へと出力される。
The determination
次に、前処理部223は、生成された判定領域画像に対して、必要に応じて、色の違いをより明瞭化するための各種の前処理を実施する(ステップS105)。必要に応じて前処理が施された判定領域画像は、成分抽出部225へと出力される。
Next, the
成分抽出部225は、前処理部223から出力された判定領域画像から、上記のような所定の色成分を抽出して(ステップS107)、2種類の成分画像を生成する。その後、成分抽出部225は、生成した2種類の成分画像を、二値化処理部227へと出力する。
The
二値化処理部227は、成分抽出部225から出力された2種類の成分画像のそれぞれについて、上記のような二値化処理を実施する(ステップS109)。その後、二値化処理部227は、生成した2種類の二値化画像を、判定処理部229へと出力する。
The
判定処理部229は、二値化処理部227から出力された2種類の二値化画像に基づいて、上記のような判定処理を実施する(ステップS111)。これにより、溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグの存在する位置が特定されることとなる。以上のステップS103~ステップS111が、演算処理ステップに対応している。判定処理部229は、上記のようにして得られた判定結果等に関する情報を、面積率算出部231へと出力する。
The
面積率算出部231は、判定処理部229から出力された情報を用いて、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する部分の面積率を算出する(ステップS113)。これにより、溶接金属13において、Si複合酸化物を含有するスラグが存在する部分の大きさが、数値化されることとなる。
The area
以上、図12を参照しながら、本実施形態に係るスラグの判定方法の流れの一例について、簡単に説明した。 An example of the flow of the slag determination method according to the present embodiment has been briefly described above with reference to FIG. 12.
(まとめ)
以上説明したように、本実施形態に係るスラグの判定方法及びスラグ判定装置によれば、電着塗装不良を招くスラグ種の識別が容易となり、作業者の熟練度によらずに、一定の評価をより簡便な方法で得ることが可能となる。これにより、例えば自動車の足回り部材等の溶接によって製造される製造物について、溶接部における電着塗装性の評価を加速させることが可能となるとともに、従来の評価方法と比較して、余分な手間とコストを削減することが可能となる。
(summary)
As explained above, according to the slag determination method and slag determination device according to the present embodiment, it is easy to identify the slag types that cause electrodeposition coating defects, and a certain level of evaluation can be achieved regardless of the skill level of the operator. can be obtained in a simpler way. This makes it possible to accelerate the evaluation of electrodeposition coating properties at welded parts for products manufactured by welding, such as automobile suspension parts, and also eliminates redundant coating properties compared to conventional evaluation methods. It becomes possible to reduce labor and cost.
なお、上記説明では、複数の鋼材の一例として、第1の鋼材及び第2の鋼材という2つの鋼材を取り上げて説明を行ったが、3つ以上の鋼材を溶接した場合においても上記と同様にして本実施形態に係るスラグの判定方法及びスラグ判定装置を適用可能であることは、言うまでもない。 In addition, in the above explanation, two steel materials, the first steel material and the second steel material, were taken up as an example of a plurality of steel materials, but the same procedure as above is applied even when three or more steel materials are welded. It goes without saying that the slag determination method and slag determination apparatus according to the present embodiment can be applied to the present invention.
(溶接継手の製造方法について)
続いて、図13A及び図13Bを参照しながら、以上説明したようなスラグの判定方法を利用した溶接継手の製造方法について、簡単に説明する。図13Aは、本実施形態に係る溶接継手の製造方法の流れの一例を示した流れ図であり、図13Bは、本実施形態に係る溶接継手の製造方法の流れの他の一例を示した流れ図である。
(About the manufacturing method of welded joints)
Next, a method for manufacturing a welded joint using the slag determination method as described above will be briefly described with reference to FIGS. 13A and 13B. FIG. 13A is a flowchart showing an example of the flow of the method for manufacturing a welded joint according to this embodiment, and FIG. 13B is a flowchart showing another example of the flow of the method for manufacturing a welded joint according to this embodiment. be.
図13Aに示したように、本実施形態に係る溶接継手の製造方法では、まず、溶接ワイヤを用いて複数の鋼材を互いに溶接して(ステップS201:溶接工程)、溶接部を有する溶接継手を製造する。ここで、溶接部とは、溶接によって形成される溶接金属を含む部位である。 As shown in FIG. 13A, in the method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment, first, a plurality of steel materials are welded together using a welding wire (step S201: welding process), and a welded joint having a welded portion is formed. Manufacture. Here, the welded part is a part that is formed by welding and includes weld metal.
この際、用いる鋼材は、特に限定されるものではなく、各種の鋼材を用いることが可能である。また、溶接時に用いる、溶接金属を形成するための溶接ワイヤについても、特に限定されるものではなく、鉄(Fe)を主成分とする公知の各種の溶接ワイヤを用いることができる。溶接方法についても、特に限定されるものではなく、アーク溶接(例えば、ガスシールドアーク溶接、サブマージアーク溶接など)、又は、レーザ溶接等の溶接方法を用いればよい。 At this time, the steel material used is not particularly limited, and various steel materials can be used. Further, the welding wire for forming the weld metal used during welding is not particularly limited, and various known welding wires containing iron (Fe) as a main component can be used. The welding method is also not particularly limited, and any welding method such as arc welding (eg, gas shielded arc welding, submerged arc welding, etc.) or laser welding may be used.
その後、上述のようなスラグ判定装置を用いたスラグの判定方法を利用して、製造した溶接継手における溶接部について、Si複合酸化物を含有するスラグを特定する(ステップS203:スラグ特定工程)。これにより、溶接部において、電着塗装性に影響を与えるSi複合酸化物を含有するスラグの存在位置を、識別することが可能となる。 Thereafter, using the slag determination method using the slag determination device as described above, slag containing Si composite oxide is identified in the welded portion of the manufactured welded joint (step S203: slag identification step). This makes it possible to identify the location of slag containing Si composite oxide, which affects the electrodeposition coating properties, in the welded part.
その後、各種の加工方法を利用して、Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部を除去する(ステップS205:除去工程)。ここで、用いる加工方法については、特に限定されるものではなく、Si複合酸化物を含有するスラグを、溶接金属上から除去可能な方法であれば、任意の各種の物理的加工方法や化学的加工方法を用いることが可能である。 Thereafter, at least a portion of the slag containing the Si composite oxide is removed using various processing methods (step S205: removal step). The processing method used here is not particularly limited, and any various physical processing methods or chemical processing methods may be used as long as the slag containing Si composite oxide can be removed from the weld metal. It is possible to use processing methods.
このような加工方法として、例えば、円盤状の工作物を回転させながらスラグに接触させる旋盤加工や、回転させたフライス工具をスラグに接触させるフライス加工や、回転させた砥石によりスラグを研削する研削加工や、各種回転工具を搭載したNC工作機械を用いるNC加工や、超音波を利用した工具をスラグに接触させる超音波加工や、微細な粒子をスラグに衝突させるブラスト加工や、レーザクリーニングによりスラグを除去するレーザ加工や、超高圧エアを吹き付ける方法等を挙げることができる。 Examples of such processing methods include lathe processing, in which a disk-shaped workpiece is rotated and brought into contact with the slag, milling, in which a rotating milling tool is brought into contact with the slag, and grinding, in which the slag is ground with a rotating whetstone. Processing, NC processing using NC machine tools equipped with various rotating tools, ultrasonic processing in which a tool using ultrasonic waves comes into contact with the slag, blasting in which fine particles collide with the slag, and slag cleaning by laser cleaning. Examples of methods include laser processing to remove the particles, and a method of blowing ultra-high pressure air.
その後、Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部が除去された溶接部に対して、電着塗装を施す(ステップS207:電着塗装工程)。これにより、電着塗装性に優れた溶接継手を製造することが可能となる。 Thereafter, electrodeposition coating is applied to the welded portion from which at least a portion of the slag containing the Si composite oxide has been removed (step S207: electrodeposition coating step). This makes it possible to manufacture a welded joint with excellent electrodeposition coating properties.
また、図13Bに示したように、本実施形態に係る溶接継手の製造方法の他の一例では、まず、図13Aに示した場合と同様に、溶接ワイヤを用いて複数の鋼材を互いに溶接して(ステップS211:溶接工程)、溶接部を有する溶接継手を製造する。 Further, as shown in FIG. 13B, in another example of the method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment, first, a plurality of steel materials are welded together using a welding wire, as in the case shown in FIG. 13A. (Step S211: Welding process), a welded joint having a welded portion is manufactured.
その後、上述のようなスラグ判定装置を用いたスラグの判定方法を利用して、製造した溶接継手における溶接部について、Si複合酸化物を含有するスラグの面積率を算出する(ステップS213:面積率算出工程)。これにより、溶接部において、電着塗装性に影響を与えるSi複合酸化物を含有するスラグの存在位置を、識別することが可能となるとともに、Si複合酸化物を含有するスラグの存在量を定量化することができる。 Thereafter, the area ratio of slag containing Si composite oxide is calculated for the welded part of the manufactured welded joint using the slag determination method using the slag determination apparatus as described above (step S213: area ratio calculation process). This makes it possible to identify the location of slag containing Si composite oxide, which affects the electrocoatability of the weld, as well as quantify the amount of slag containing Si composite oxide. can be converted into
その後、先だって説明したような各種の加工方法を用いて、Si複合酸化物を含有するスラグの面積率が所定の閾値以下となるように、Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部を除去する(ステップS215:除去工程)。ここで、上記の閾値は、例えば8%とすることができる。上記閾値は、好ましくは5%以下である。 Thereafter, at least a portion of the slag containing the Si composite oxide is removed using various processing methods as previously described so that the area ratio of the slag containing the Si composite oxide is equal to or less than a predetermined threshold. (Step S215: Removal step). Here, the above threshold value can be set to 8%, for example. The threshold value is preferably 5% or less.
その後、Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部が除去された溶接部に対して、電着塗装を施す(ステップS217:電着塗装工程)。これにより、電着塗装不良率が所定の閾値以下(例えば、8%以下、又は、5%以下)である、電着塗装性に優れた溶接継手(換言すれば、電着塗装不良率の向上した溶接継手)を製造することが可能となる。 Thereafter, electrodeposition coating is applied to the welded portion from which at least a portion of the slag containing Si composite oxide has been removed (step S217: electrodeposition coating step). As a result, welded joints with excellent electrocoating properties, where the electrocoating defect rate is below a predetermined threshold (for example, 8% or less, or 5% or less) (in other words, improving the electrocoating defect rate) This makes it possible to manufacture (welded joints)
以上、図13A及び図13Bを参照しながら、本実施形態に係るスラグの判定方法を利用した溶接継手の製造方法について、簡単に説明した。 The method for manufacturing a welded joint using the slag determination method according to the present embodiment has been briefly described above with reference to FIGS. 13A and 13B.
以下では、実施例を示しながら、本発明に係るスラグの判定方法及びスラグ判定装置について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係るスラグの判定方法及びスラグ判定装置のあくまでも一例にすぎず、本発明に係るスラグの判定方法及びスラグ判定装置が下記の例に限定されるものではない。 Hereinafter, the slag determination method and slag determination device according to the present invention will be specifically explained while showing examples. The examples shown below are merely examples of the slag determining method and slag determining device according to the present invention, and the slag determining method and slag determining device according to the present invention are not limited to the following examples. do not have.
<撮像ユニットの構成>
本実施例では、撮像ユニット100の照明光源101として、昼光色(色温度:6500K、平均演色評価数Ra=95)の白色LED(OMNIVAS社製EF-60A)を用いた。照明光源からの光は、図5に示したような拡散板を透過させた後に、撮像対象物に照射されるようにした。また、図5に示したような配置で、レフ板を配置した。
<Configuration of imaging unit>
In this example, a daylight color (color temperature: 6500K, average color rendering index Ra=95) white LED (EF-60A manufactured by OMNIVAS) was used as the
また、カラーエリアカメラ103として、市販のカラーデジタルスチルカメラ(Nikon社製、RGB出力)を用い、焦点距離70~300mmの望遠レンズを装着した。画像保存形式は、低圧縮率のJPEG形式とし、シャッタースピード、ISO感度、レンズのF値等の撮像パラメータを、以下のように設定した。
Further, as the
・シャッタースピード:1/10秒~1/20秒
・ISO感度:100
・F値:F6~F12
・ホワイトバランス:プリセット(反射率18%のグレーカードを使用)
・露出補正:-3 or ±0
・Shutter speed: 1/10 seconds to 1/20 seconds ・ISO sensitivity: 100
・F value: F6 to F12
・White balance: Preset (uses gray card with 18% reflectance)
・Exposure compensation: -3 or ±0
その上で、光源の状態や溶接試験片に応じて、シャッタースピード、F値、露出の3つを変えながら、撮像処理を行った。室内に存在する蛍光灯や太陽光の影響を避けるために、撮像処理は、照明光源が点灯されていない状態での照度が48ルクス(lx)である暗室下で行った。照明光源を点灯すると、撮像対象物の表面の位置での白色光の明るさは、48ルーメン(lm)であった。かかる白色光を撮像した場合、出力される輝度信号強度は、センサの最大出力値の80%以下となった。 Then, imaging processing was performed while changing the shutter speed, F value, and exposure depending on the light source condition and the welding test piece. In order to avoid the influence of fluorescent lights and sunlight existing in the room, the imaging process was performed in a dark room with an illuminance of 48 lux (lx) with no illumination light source turned on. When the illumination light source was turned on, the brightness of the white light at the surface of the imaged object was 48 lumens (lm). When such white light was imaged, the intensity of the output luminance signal was 80% or less of the maximum output value of the sensor.
供試鋼板として、板厚2.6mmである2種類の薄鋼板を用いた。かかる薄鋼板の引張強さは、440MPa又は780MPa相当である。各薄鋼板の化学組成を、以下の表1にまとめて示した。 Two types of thin steel plates each having a thickness of 2.6 mm were used as the test steel plates. The tensile strength of such a thin steel plate is equivalent to 440 MPa or 780 MPa. The chemical composition of each thin steel sheet is summarized in Table 1 below.
また、溶接に用いる溶接ワイヤ(溶接金属)は、JISZ3312:YGW17相当のソリッドワイヤ、JISZ3312:YGW16相当のソリッドワイヤ、JISZ3312:YGW12相当のソリッドワイヤ、JISZ3312:G49A0C0相当のソリッドワイヤ、JISZ3312:YGW13相当のソリッドワイヤを選択した。各溶接ワイヤの化学組成を、以下の表2にまとめて示した。 The welding wire (welding metal) used for welding is a solid wire equivalent to JISZ3312:YGW17, a solid wire equivalent to JISZ3312:YGW16, a solid wire equivalent to JISZ3312:YGW12, a solid wire equivalent to JISZ3312:G49A0C0, a solid wire equivalent to JISZ3312:YGW13. I chose solid wire. The chemical composition of each welding wire is summarized in Table 2 below.
各供試鋼板を用いて、ガスシールドアーク溶接により重ねすみ肉溶接を行って、図14A及び図14Bに示したような寸法で溶接試験片を製造した。シールドガスの組成は、80%Ar-20%CO2とし、流速は、20L/minとした。また、溶接速度は、80cm/minとした。 Using each test steel plate, lap fillet welding was performed by gas-shielded arc welding to produce welded test pieces with dimensions as shown in FIGS. 14A and 14B. The composition of the shielding gas was 80% Ar-20% CO2, and the flow rate was 20 L/min. Further, the welding speed was 80 cm/min.
得られた各処理対象画像から判定領域画像を生成した後、上記(a)~(c)に示した前処理を実施した上で、溶接後ヒュームが除去された溶接金属13について、Si複合酸化物を含有するスラグの有無の判定を行うとともに、かかるスラグの面積率を算出した。
After generating a determination area image from each of the obtained images to be processed, the pretreatment shown in (a) to (c) above is performed, and the
また、上記のような判定後の溶接試験片に対して、電圧150Vで、厚みが20~25μmとなるように電着塗装処理を施し、上記と同様に、電着塗装後の溶接金属13におけるSi複合酸化物を含有するスラグの有無の判定を行うとともに、スラグの面積率を算出した。
Further, the welding test piece after the above judgment was subjected to electrodeposition coating treatment at a voltage of 150V to a thickness of 20 to 25 μm, and in the same manner as above, the
得られた結果を、以下の表3に示すとともに、各溶接試験片についての処理対象画像及び二値化画像を、図15にまとめて示した。図15において、上段に示した画像が処理対象画像であり、下段に示した画像が、二値化後のR成分画像及びB成分画像を合成した二値化画像である。 The obtained results are shown in Table 3 below, and the images to be processed and the binarized images for each welding test piece are shown together in FIG. 15. In FIG. 15, the image shown in the upper row is the image to be processed, and the image shown in the lower row is a binarized image obtained by combining the R component image and the B component image after binarization.
上記の各評価処理について、溶接試験片1体あたりに要する、スラグ又は電着塗装不良の定量化の作業時間は、5分~10分程度であった。従来は30分~60分程度要していたことから、作業時間を飛躍的に短縮可能であることがわかる。 For each of the above evaluation processes, the work time required for quantifying slag or electrodeposition coating defects per welding test piece was about 5 to 10 minutes. Conventionally, it took about 30 to 60 minutes, so it can be seen that the work time can be dramatically shortened.
また、上記表3を参照すると、溶接後のSi複合酸化物を含有するスラグの面積率と、電着塗装後のSi複合酸化物を含有するスラグの面積率とは、変わらない値を示した。このことから、本発明に係るスラグの判定方法及びスラグ判定装置を用いることで、電着塗装性に影響を与えるスラグの存在を容易に明らかにすることができるとともに、その電着塗装性についても、スラグの面積率という形で数値化することが可能であることが明らかとなった。 Furthermore, referring to Table 3 above, the area ratio of slag containing Si composite oxide after welding and the area ratio of slag containing Si composite oxide after electrodeposition coating showed the same values. . Therefore, by using the slag determination method and slag determination device according to the present invention, it is possible to easily clarify the presence of slag that affects the electrodeposition coating properties, and also to determine the electrodeposition coating properties. , it became clear that it is possible to quantify it in the form of the area ratio of slag.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea stated in the claims. It is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.
10 スラグ判定装置
11A 第1の鋼材
11B 第2の鋼材
13 溶接金属
100 撮像ユニット
101 照明光源
103 カラーエリアカメラ
105 拡散板
107 反射板
109 暗室
200 演算処理ユニット
201 撮像制御部
203 画像データ取得部
205 演算処理部
207 出力制御部
209 表示制御部
211 記憶部
221 判定領域切り出し部
223 前処理部
225 成分抽出部
227 二値化処理部
229 判定処理部
231 面積率算出部
10
Claims (18)
前記処理対象画像を構成するカラー成分のうち所定の色成分を抽出し、抽出した前記色成分のそれぞれに対して二値化処理を実施することで、前記溶接金属上にSi複合酸化物を含有するスラグが存在するか否かを判定する画像処理ステップと、
を含む、スラグの判定方法。 An imaging device capable of irradiating white light from an illumination light source to an imaging region including a portion where a plurality of steel materials are connected to each other via weld metal, and color imaging the imaging region irradiated with the white light. an imaging step of generating a processing target image by imaging;
A predetermined color component is extracted from among the color components constituting the processing target image, and a binarization process is performed on each of the extracted color components, thereby containing Si composite oxide on the weld metal. an image processing step of determining whether or not a slag exists;
A method for determining slag, including:
前記処理対象画像から、R(赤)成分又はC(シアン)成分と、B(青)成分又はY(イエロー)成分と、がそれぞれ抽出され、
抽出された前記R成分又はC成分で構成される画像から、前記溶接金属のうち、前記スラグの存在する溶接金属に対応する部分が特定され、
抽出された前記B成分又はY成分で構成される画像から、前記溶接金属のうち、前記スラグの存在しない溶接金属に対応する部分が特定される、請求項1又は2に記載のスラグの判定方法。 In the image processing step,
An R (red) component or a C (cyan) component, and a B (blue) component or a Y (yellow) component are each extracted from the processing target image,
From the image composed of the extracted R component or C component, a portion of the weld metal corresponding to the weld metal where the slag is present is specified,
The slag determination method according to claim 1 or 2 , wherein a portion of the weld metal corresponding to the weld metal in which the slag does not exist is identified from an image composed of the extracted B component or Y component. .
前記撮像装置のF値が、6以上12以下に設定される、請求項1~11の何れか1項に記載のスラグの判定方法。 When there is at least one of a portion where the weld metal has a reinforcement angle of 30° or more, or a portion where the weld metal has a reinforcement height of 2.5 mm or more,
The slag determination method according to any one of claims 1 to 11 , wherein the F value of the imaging device is set to 6 or more and 12 or less.
前記白色光の照射されている前記撮像領域をカラー撮像して、処理対象画像を生成する撮像装置と、
前記処理対象画像を構成するカラー成分のうち所定の色成分を抽出し、抽出した前記色成分のそれぞれに対して二値化処理を実施することで、前記溶接金属上にSi複合酸化物を含有するスラグが存在するか否かを判定する演算処理部と、
を備える、スラグ判定装置。 an illumination light source that irradiates white light as illumination light to an imaging region including a portion where a plurality of steel materials are connected to each other via weld metal;
an imaging device that captures a color image of the imaging area irradiated with the white light to generate a processing target image;
A predetermined color component is extracted from among the color components constituting the processing target image, and a binarization process is performed on each of the extracted color components, thereby containing Si composite oxide on the weld metal. an arithmetic processing unit that determines whether or not a slug exists;
A slag determination device comprising:
複数の鋼材を互いに接続して、溶接金属を含む部位である溶接部を有する溶接継手とする溶接工程と、
請求項1、2、3、5~13の何れか1項に記載のスラグの判定方法を用いて、前記溶接金属上に存在するSi複合酸化物を含有するスラグを特定するスラグ特定工程と、
前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部を除去する除去工程と、
を含む、溶接継手の製造方法。 A method for manufacturing a welded joint in which a plurality of steel materials are connected to each other via weld metal, the method comprising:
a welding process in which a plurality of steel materials are connected to each other to form a welded joint having a welded part that includes weld metal;
A slag identifying step of identifying a slag containing Si composite oxide present on the weld metal using the slag determining method according to any one of claims 1, 2, 3, 5 to 13 ;
a removing step of removing at least a portion of the slag containing the Si composite oxide;
A method of manufacturing a welded joint, including:
複数の鋼材を互いに接続して、溶接金属を含む部位である溶接部を有する溶接継手とする溶接工程と、
請求項4に記載のスラグの判定方法を用いて、前記溶接金属上のSi複合酸化物を含有するスラグが占める面積率を算出する面積率算出工程と、
前記面積率が8%以下となるように、前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記Si複合酸化物を含有するスラグの少なくとも一部が除去された前記溶接部を電着塗装する電着塗装工程と、
を含む、溶接継手の製造方法。 A method for manufacturing a welded joint in which a plurality of steel materials are connected to each other via weld metal, the method comprising:
a welding process in which a plurality of steel materials are connected to each other to form a welded joint having a welded part that includes weld metal;
an area ratio calculation step of calculating an area ratio occupied by slag containing Si composite oxide on the weld metal using the slag determination method according to claim 4 ;
a removal step of removing at least a portion of the slag containing the Si composite oxide so that the area ratio is 8% or less;
an electrodeposition coating step of electrodeposition coating the welded portion from which at least a portion of the slag containing the Si composite oxide has been removed;
A method of manufacturing a welded joint, including:
18. The method for manufacturing a welded joint according to claim 17 , wherein in the removing step, at least a portion of the slag containing the Si composite oxide is removed so that the area ratio is 5% or less.
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