JPH08272966A - 溶接検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接部の金属表面の焼けの有無に関わりなく
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有色光を照射する第
１の照明手段３ａと、切削方向に沿った方向から斜め方
向に第１の照明手段３ａとは異なった色の有色光を照射
する第２の照明手段３ｂと、溶接部２を撮像するカラー
テレビカメラ４と、カラーテレビカメラ４で撮像した二
次元カラー画像をＡ／Ｄ変換し、部分領域の平均色を計
算する画像処理部５とを備え、撮像した二次元カラー画
像中の部分領域の平均色を求め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５にお
いて、９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）、１０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９、１０のそれぞれの濃
度平均を計算する。図６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５に示した溶接品の場合、ウィ
ンドウ９の濃度平均は大きく、ウィンドウ１０の濃度平
均は小さい。一方、図６に示した未溶接品の場合、ウィ
ンドウ９、１０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９、１０の濃度平均計
算を行い、両ウィンドウ９、１０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
部の金属表面の焼けの有無に関わりなく、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
直な方向と切削方向に沿った方向から互いに異なった色
の光を斜め方向に照射して溶接部を撮像し、撮像した二
次元カラー画像中の部分領域の平均色を求めて未溶接箇
所を判定することを特徴とする。

【００１０】好適には、平均色を求める部分領域を光照
射部分における溶接線上の位置と溶接線以外の位置に設
定し、色の差によって未溶接箇所を判定する。

【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
斜め方向に有色光を照射する第１の照明手段と、検査対
象部品の溶接部に向けて切削方向に沿った方向から斜め
方向に第１の照明手段とは異なった色の有色光を照射す
る第２の照明手段と、溶接部を撮像するカラーテレビカ
メラと、カラーテレビカメラで撮像した二次元カラー画
像をＡ／Ｄ変換し、部分領域の平均色を計算する画像処
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有色光を
照射することにより、切削面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その色で光って見え、
溶接部では焼けがないと全方向に乱反射するのでその色
で若干暗く光り、又は焼けがあると反射されないので黒
に近くなり、また検査対象品の溶接部に向けて切削方向
に沿った方向から斜め方向に異なった色の有色光を照射
することにより、切削面では正反射するので上方では光
って見えず、溶接部では焼けがないと全方向に乱反射す
るのでその色で若干暗く光り、又は焼けがあると反射さ
れないので黒に近くなり、その結果切削面及び未溶接部
では切削方向に対して垂直な方向から照射した有色光の
色に光り、溶接部では焼けがないと互いに異なった色が
混合した色に光り、焼けがあると黒に近くなり、従って
溶接部の平均色を求めて切削方向に対して垂直な方向か
ら照射した有色光の色であるか、混合色又は黒に近いか
を判断することによって未溶接箇所を判定することがで
きる。

【００１３】また、平均色を求める部分領域を光照射部
分における溶接線上の位置と溶接線以外の位置に設定
し、色の差によって未溶接箇所を判定することにより、
色の違いを対比的に検出できるので、部品の性状による
影響を受けずに検査の信頼性を向上できる。

【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に検査時に照明光を照射する第１と第２の照明手
段３ａ、３ｂが配設されている。第１の照明手段３ａは
部品１の切削方向に対して垂直な方向から斜めに例えば
緑色の有色光を照射し、第２の照明手段３ｂは部品１の
切削方向に沿った方向から斜めに例えば赤色の有色光を
照射するように構成されている。４はカラーテレビカメ
ラで、照明手段３ａ、３ｂにて照明されている溶接部２
とその近傍を上方から撮像する。撮像された二次元カラ
ー画像が画像処理部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。

【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平均色
を計算したり、数値の演算、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】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３ａから光を当てた場合には、図８
に示すように光が乱反射する。したがって、図９に示す
ように、照明手段３ａにて切削方向に対して垂直方向に
沿った方向から斜めに光を照射すると、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】かくして、照明手段３ａにて切削方向に対
して垂直方向から斜めに緑色の照明光を照射してカラー
テレビカメラ４で撮像すると、溶接部品の場合には図３
に示すように、また未溶接部品の場合には図４に示すよ
うに、それぞれ部品１からの反射光が帯状に分布した画
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３ａの発光部の大きさに比例する。

【００２１】溶接部品１においては、図３に示すよう
に、光沢部における切削部では緑色に明るく光り、溶接
部２では焼けがない場合は溶接された溶接線上の部分で
照明光が全方向に乱反射するために若干暗くなるが緑色
に光り、溶接部２に焼けが発生していて黒くなっている
場合には照明光が溶接部２で殆ど反射しないので黒に近
い色になる。

【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、反射光は溶接線上とそれ以外の部分で明るさに
大きな差を生じず、全体が緑色に光ることになる。

【００２３】また、照明手段３ｂにて切削方向に沿った
方向から斜めに赤色の照明光を照射してカラーテレビカ
メラ４にて撮像すると、従来例でも説明したように、溶
接部品の場合には図５に示すような画像が、また未溶接
部品の場合には図６に示すような画像がそれぞれ得られ
る。

【００２４】溶接部品１においては、図５に示すよう
に、切削部では反射光がカラーテレビカメラ４に入射し
ないので暗く、溶接部２では焼けがない場合は溶接され
た溶接線上の部分で照明光が全方向に乱反射するために
若干暗くなるが赤色に光り、溶接部２に焼けが発生して
いて黒くなっている場合には照明光が溶接部２で殆ど反
射しないので黒に近い色になる。

【００２５】一方、未溶接部品においては、図６に示す
ように、溶接線上でも切削部と同様に反射光がカラーテ
レビカメラ４に入射せず、切削部及び溶接部の全体が暗
くなる。

【００２６】従って、第１の照明手段３ａと第２の照明
手段３ｂから照明光を照射した状態で、カラーテレビカ
メラ４で撮像すると、切削面及び未溶接部では緑色に光
り、溶接部２では焼けがないと緑色と赤色が混合した黄
色に光り、焼けがあると黒に近くなる。

【００２７】そこで、図３、図４の光沢部における溶接
線上とそれ以外の部分に対応する位置にそれぞれ平均色
計算用のウィンドウ９、１０を設定し、それぞれの領域
内の平均色を取り、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平
均色を取って色を識別することによって未溶接箇所を判
別することができる。平均色はＲＧＢ成分の比率を用い
て識別することができる。さらに、溶接線上とそれ以外
の部分に対応する位置のウィンドウ９、１０間で平均色
を対比することにより部品１の表面性状の影響を受けず
に信頼性の高い検査を行なうことができる。

【００２８】このように、照明手段３ａ、３ｂから互い
に色の異なる有色光の照明を行なってその画像について
ウィンドウ９、１０の平均色を比較判断することによっ
て溶接部２の焼けの有無に関わらずに確実に溶接検査を
行なうことができる。

【００２９】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、良品、不良品のサンプルを測定し
てその分布から決められる。

【００３０】また、上記実施例では照明色を緑と赤とし
たが、入れ換えても良いし、青色照明を用いてもよい。
さらに、部品１の表面性状が均一で部品ごとの反射光の
色が安定的に一定している場合には、溶接部にのみウィ
ンドウを設けてその平均色にて未溶接箇所の判断を行な
ってもよい。

【００３１】

【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有色光を
照射し、検査対象品の溶接部に向けて切削方向に沿った
方向から斜め方向に異なった色の有色光を照射すること
によって、切削面及び未溶接部では切削方向に対して垂
直な方向から照射した有色光の色に光り、溶接部では焼
けがないと互いに異なった色が混合した色に光り、焼け
があると黒に近くなり、したがって溶接部の平均色を求
めて切削方向に対して垂直な方向から照射した有色光の
色であるか、混合色又は黒に近いかを判断することによ
り、溶接部に焼けがあっても無くても未溶接箇所を確実
に判定することができる。

【００３２】また、平均色を求める部分領域を光照射部
分における溶接線上の位置と溶接線以外の位置に設定
し、色の差によって未溶接箇所を判定することにより、
色の違いを対比的に検出できるので、部品の性状等によ
る影響を受けずに検査の信頼性の向上できる。

【００３３】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】同実施例において切削方向に対して垂直方向か
ら照明した場合の溶接品の撮像画の説明図である。

【図４】同実施例において切削方向に対して垂直方向か
ら照明した場合の未溶接品の撮像画の説明図である。

【図５】同実施例において切削方向に沿って照明した場
合の溶接品の撮像画の説明図である。

【図６】同実施例において切削方向に沿って照明した場
合の未溶接品の撮像画の説明図である。

【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】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９】切削方向に対して垂直方向から照明した場合の
照明光の散乱の様子の説明図である。

【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】切削方向に沿って照明した場合の照明光の散
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 ３ａ 第１の照明手段 ３ｂ 第２の照明手段 ４ カラーテレビカメラ 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と切削方向に沿った方向から互いに
   異なった色の光を斜め方向に照射して溶接部を撮像し、
   撮像した二次元カラー画像中の部分領域の平均色を求め
   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】 平均色を求める部分領域を、光照射部分
   における溶接線上の位置と溶接線以外の位置に設定し、
   色の差によって未溶接箇所を判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有色光を照射する第
   １の照明手段と、検査対象部品の溶接部に向けて切削方
   向に沿った方向から斜め方向に第１の照明手段とは異な
   った色の有色光を照射する第２の照明手段と、溶接部を
   撮像するカラーテレビカメラと、カラーテレビカメラで
   撮像した二次元カラー画像をＡ／Ｄ変換し、部分領域の
   平均色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。