JPH08267269A - 溶接検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接部の金属表面が焼けて黒くなった場合に
も未溶接の判断を適正に行なう。 【構成】 検査対象部品１の溶接部２に向けて切削方向
に対して垂直な方向から斜め方向に光を照射する照明手
段３と、溶接部２を撮像するテレビカメラ４と、テレビ
カメラ４で撮像した二次元画像をＡ／Ｄ変換し、部分領
域の濃度平均を計算する画像処理部５とを備え、撮像し
た二次元画像中の複数の部分領域の濃度平均を求めてそ
れらの差の大小によって未溶接箇所を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のギヤトランス
ミッションなどの金属製切削部品において溶接が正しく
なされているかどうか、特に切削方向に沿って溶接され
た部品の溶接検査を自動的に行なうための溶接検査方法
及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶接検査装置の一例について、図
７を参照しながら説明する。１１は溶接された円筒形の
金属部品から成る検査対象部品で、円周方向に切削され
ており、同じく円周方向に溶接部１２を有している。こ
の溶接部１２の検査時には、照明手段１３から部品１１
の切削方向に沿って光が当てられ、画像がテレビカメラ
１４によって撮像され、撮像された画像が画像処理部１
５にて処理され、溶接部１２における未溶接箇所の検査
が行なわれる。

【０００３】次に、画像処理部１５における画像処理と
溶接検査方法を具体的に説明する。

【０００４】検査対象部品１１の撮像画を示す図８にお
いて、１６は溶接線上に設定された部分領域（以下、ウ
ィンドウと呼ぶ）、１７は溶接線外に設定されたウィン
ドウであり、これらのウィンドウ１６、１７のそれぞれ
の濃度平均を計算する。図９に比較のために未溶接の部
品の撮像画を示す。

【０００５】表面が平坦な金属部品に照明手段１３から
光を当てた場合には、図１０に示すように、鏡面反射に
よって入射角度θと同一の反射角度θで反射する。その
ため、図１１に示すように、照明手段１３から切削方向
に沿って斜めに光を当てた場合、その反射光は正反射の
方向１８と物体表面上で切削方向に対して垂直な直線１
９を含む平面上に扇形に広がって分布するため、上方に
配置されたテレビカメラ１４には反射光が入射しない。
一方、溶接された部分においては表面の凹凸が多く、乱
反射するために反射光は上方にも広がり、上方に配置さ
れたテレビカメラ１４に反射光が入射する。したがっ
て、溶接された部分は上方から光って見えるが、その他
の切削処理のままの部分は、切削方向に沿った照明では
殆ど光らない。

【０００６】そのため図８に示した溶接品の場合、ウィ
ンドウ１６の濃度平均は大きく、ウィンドウ１７の濃度
平均は小さい。一方、図９に示した未溶接品の場合、ウ
ィンドウ１６、１７は共に濃度平均が小さくなる。かく
して、画像処理部１５でウィンドウ１６、１７の濃度平
均計算を行い、両ウィンドウ１６、１７の濃度平均の差
が大きければ溶接、小さければ未溶接と判断している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接は
加熱によって行なわれるため、酸化によって金属表面が
焼けて黒くなることがあり、その場合溶接部に光を当て
ても光らないために、未溶接との判断がつけられない場
合があるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、溶接
部の金属表面が焼けて黒くなった場合にも未溶接の判断
を適正に行なうことができる溶接検査方法及び装置を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の溶接検査方法
は、検査対象部品の溶接部に向けて切削方向に対して垂
直な方向から斜め方向に光を照射して溶接部を撮像し、
撮像した二次元画像中の複数の部分領域の濃度平均を求
めてそれらの差の大小によって未溶接箇所を判定するこ
とを特徴とする。

【００１０】好適には、濃度平均を求める部分領域が、
溶接線に沿って光の照射部分と非照射部分に設定され
る。

【００１１】また、本発明の溶接検査装置は、検査対象
部品の溶接部に向けて切削方向に対して垂直な方向から
斜め方向に光を照射する照明手段と、溶接部を撮像する
テレビカメラと、テレビカメラで撮像した二次元画像を
Ａ／Ｄ変換し、部分領域の濃度平均を計算する画像処理
部とを備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、検査対象部品の溶接部に向け
て切削方向に対して垂直な方向から斜め方向に光を照射
することによって切削面及び未溶接箇所では切削方向に
垂直な面内に沿って光が乱反射して上方から光って見え
るのに対して、溶接部においては、焼けがない場合は全
方向に乱反射するので光の照射部分で若干暗くなって光
るとともに光の照射部分に隣接する溶接部でも略同じ程
度に光り、焼けがある場合は黒くて反射しないので溶接
部全体が光らず、従って光の照射部分における溶接線上
と切削面の適当箇所、又は溶接線上の光の照射部分と非
照射部分に部分領域を設定してその濃度平均の差を求め
ることによって溶接部に焼けがあっても無くても未溶接
箇所を判定することができる。

【００１３】また、濃度平均を求める部分領域を光の照
射部分における溶接線上と切削面に設定すると、濃度平
均の差が小さい場合に未溶接と判断することになるが、
溶接部に焼けがない場合にはその差がそれ程大きくな
く、かつ溶接部に焼けがある場合は非常に大きくなっ
て、焼けがある場合とない場合で大きな違いがあるため
に信頼性を高めるのが困難な場合があるが、濃度平均を
求める部分領域を溶接線に沿って光の照射部分と非照射
部分に設定すると、溶接部では焼けがあっても無くても
それらの濃度平均の差は比較的小さく、未溶接の場合は
大変大きくなるので信頼性の高い判断ができる。

【００１４】また、本発明の溶接検査装置によれば、上
記検査方法を適切に実施することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例の溶接検査装置につ
いて、図１〜図６を参照して説明する。

【００１６】図１において、１は溶接された円筒形の金
属部品から成る検査対象部品で、円周方向に切削されて
おり、同じく円周方向に溶接部２を有している。この溶
接部２の検査時には、照明手段３から部品１の切削方向
に対して垂直な方向から斜めに光が当てられ、画像がテ
レビカメラ４によって撮像され、撮像された画像が画像
処理部５にて処理され、溶接部２における未溶接箇所の
検査が行なわれる。図示例では照明手段３として、２本
のスポットライト（照明開口部が点状の照明手段）を２
本並列して配設しているが、１本でも構わない。

【００１７】画像処理部５は、図２に示すように構成さ
れ、撮像された画像がＡ／Ｄ変換部６でＡ／Ｄ変換さ
れ、画像記憶部（以下、フレームメモリと呼ぶ）７に格
納される。そして、中央演算処理部（以下、ＣＰＵと呼
ぶ）８にて、画像上に適宜設定された部分領域の濃度平
均を計算したり、数値の演算、大小比較判定などを行
い、未溶接箇所の判定を行なう。

【００１８】次に、画像処理と溶接検査方法を具体的に
説明する。

【００１９】図５は表面に凹凸がある金属部品に凹凸の
ある方向に沿って照明手段３から光を当てた場合に光が
乱反射する様子を示す。本実施例の場合、図６に示すよ
うに、照明手段３から切削方向に対して垂直方向に沿っ
て光を照射しているので、照射された光は光の照射方向
に沿いかつ部品１の表面に垂直な平面に沿って乱反射
し、その他の角度に散乱することはない。

【００２０】従って、図１に示すように照明手段３から
照明光を照射してテレビカメラ４にて撮像すると、溶接
部品の場合は図３に示すように、未溶接部品の場合は図
４に示すように、部品１からの反射光がそれぞれ帯状に
分布した画像が得られる。この帯状の分布を光沢部と呼
ぶ。また、帯の太さは照明手段３の発光部の大きさに比
例する。図示例では、照明手段３が２本並列しているの
で、２本の光沢部が形成されている。

【００２１】溶接部品においては、図３に示すように、
溶接された溶接線上の部分では照明光が全方向に乱反射
するために、光沢部において溶接部は若干暗くなって光
り、非光沢部でも光沢部に隣接する部分では光沢部と大
きな差を生じずに光り、溶接部はほぼ均一な明るさとな
る。また、溶接部が焼けて黒くなっている場合は溶接部
全体が暗くなる。

【００２２】一方、未溶接部品においては、図４に示す
ように、光沢部のパターンが溶接線によって乱れること
はなく、反射光は光沢部と非光沢部で明るさに大きな差
を生じる。

【００２３】従って、図３、図４に示すように、溶接線
上に沿って光沢部に対応する位置と非光沢部に対応する
位置にそれぞれ濃度平均計算用のウィンドウ９、１０を
設定し、それぞれの領域内の濃度平均を取り、さらに各
ウィンドウ９、１０がそれぞれ複数あれば、全ウィンド
ウにわたる平均を用いて濃度平均を取る。すると、光沢
部に対応する位置と非光沢部に対応する位置のウィンド
ウ９、１０間での差が小さければ、溶接されているとの
判断を行なうことができる。

【００２４】このような検査方法によれば、溶接部分が
酸化によって黒くなっている場合でも適正な判断が可能
である。

【００２５】なお、判断基準は対象物の材質、形状など
によって異なるため、現場で濃度を測定して決めれば、
信頼性の高い検査が可能である。具体例では、濃度に２
倍以上の差がなければ、溶接、そうでなければ未溶接と
判断している。

【００２６】また、上記実施例ではウィンドウ９、１０
を多数設けているが、ウィンドウ９、１０の数が多いほ
ど統計的結果が得られるので、測定ばらつきを小さくで
き、有利である。

【００２７】さらに、上記実施例では、ウィンドウ９、
１０を溶接線上における光沢部と非光沢部に設定した例
を示したが、光沢部の領域内において溶接線上と溶接線
以外の切削面にウィンドウを設定し、濃度平均の差が小
さければ未溶接、大きければ溶接と判断するようにして
もよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明の溶接検査方法によれば、以上の
説明から明らかなように、検査対象部品の溶接部に向け
て切削方向に対して垂直な方向から斜め方向に光を照射
することにより、切削面及び未溶接箇所では切削方向に
垂直な面内に沿って光が乱反射して上方から光って見え
るのに対して、溶接部においては、焼けがない場合は全
方向に乱反射するので光の照射部分で若干暗くなって光
るとともに光の照射部分に隣接する溶接部でも略同じ程
度に光り、焼けがある場合は黒くて反射しないので溶接
部全体が光らず、従って複数の適宜設定した部分領域の
濃度平均の差を求めて判定することによって溶接部に焼
けがあっても無くても未溶接箇所を的確に判定すること
ができる。

【００２９】また、濃度平均を求める部分領域を溶接線
に沿って光の照射部分と非照射部分に設定すると、溶接
部では焼けがあっても無くてもそれらの濃度平均の差は
比較的小さく、未溶接の場合は大変大きくなるので、未
溶接箇所を高い信頼性をもって判断することができる。

【００３０】また、本発明の溶接検査装置によれば、上
記検査方法を適切に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の溶接検査装置の概略構成を
示す斜視図である。

【図２】同実施例の画像処理部の構成図である。

【図３】同実施例における溶接品の撮像画の説明図であ
る。

【図４】同実施例における未溶接品の撮像画の説明図で
ある。

【図５】表面に凹凸のある金属部品に照明を当てた場合
の反射方向の説明図である。

【図６】同実施例における照明光の散乱の様子の説明図
である。

【図７】従来例の溶接検査装置の概略構成を示す斜視図
である。

【図８】同従来例における溶接品の撮像画の説明図であ
る。

【図９】同従来例における未溶接品の撮像画の説明図で
ある。

【図１０】表面が平坦な金属部品に照明を当てた場合の
反射方向の説明図である。

【図１１】同従来例における照明光の散乱の様子の説明
図である。

【符号の説明】

１ 検査対象部品 ２ 溶接部 ３ 照明手段 ４ テレビカメラ ５ 画像処理部 ９ ウィンドウ（部分領域） １０ ウィンドウ（部分領域）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象部品の溶接部に向けて切削方向
   に対して垂直な方向から斜め方向に光を照射して溶接部
   を撮像し、撮像した二次元画像中の複数の部分領域の濃
   度平均を求めてそれらの差の大小によって未溶接箇所を
   判定することを特徴とする溶接検査方法。
2. 【請求項２】 濃度平均を求める部分領域を、溶接線に
   沿って光の照射部分と非照射部分に設定することを特徴
   とする請求項１記載の溶接検査方法。
3. 【請求項３】 検査対象部品の溶接部に向けて切削方向
   に対して垂直な方向から斜め方向に光を照射する照明手
   段と、溶接部を撮像するテレビカメラと、テレビカメラ
   で撮像した二次元画像をＡ／Ｄ変換し、部分領域の濃度
   平均を計算する画像処理部とを備えたことを特徴とする
   溶接検査装置。