JPH09220666A

JPH09220666A - 溶接位置検査装置

Info

Publication number: JPH09220666A
Application number: JP4954896A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Matsushita; 正明松下; Toru Hamanaka; 透浜中
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接棒の状態にかかわらず溶接位置の良否を
一定の精度で安定して判定すること。【解決手段】画像処理手段２０が、原画像データを被
溶接部材が撮像されたワーク領域と溶接棒が撮像された
溶接棒領域とに分割する領域分割部２１Ａと、この領域
分割部２１Ａによって分割された各領域の画像データに
基づいて溶接棒及び被溶接部材のズレ量を算出する位置
検出部２１Ｅと、この位置検出部２１Ｅによって検出さ
れたズレ量が予め定められた許容範囲内か否かを判定す
る溶接位置判定部と、領域分割部２１Ａによって分割さ
れた溶接棒領域の画像データに基づいて溶接棒の曲がり
量を算出する曲がり検出部２１Ｇとを備えている。しか
も、溶接位置判定部２１Ｆが、曲がり検出部２１Ｇによ
って算出された溶接棒の曲がり量が予め定められた許容
範囲内か否かを判定する曲がり不良判定機能を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接位置検査装置
に係り、特に、溶接棒（ワイヤ）が溶接位置に正確に位
置付けられているかを判定する溶接位置検査装置に関す
る。本発明は、溶接棒を用いた溶接手法であればどのよ
うなものでもよく、ガスバーナによる溶接や、アーク溶
接などの分野で用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１７に示すように、リアアクス
ルハウジングは、中央ハウジング５１（ハウジングセン
ター）の両端に、それぞれ左ハウジング５２と、右ハウ
ジング５３とを溶接して製造する。中央ハウジング５１
は、この前の溶接工程で２部材を溶接したものである。

【０００３】ハウジング５１，５２，５３の溶接工程
は、これら各アクスルハウジング部材をクランプ５６，
５７で固定し、溶接位置を上にあるトーチ５４からでる
ワイヤ（溶接棒）５５で、リアアクスルハウジングを長
手方向を軸として回転させながら溶接する。

【０００４】その際、ワイヤ５５と溶接位置Ａとがずれ
ていたり、ワイヤ５５が曲がっていると、溶接不良（ビ
ードズレ）が発生するため、作業者は全数目視による確
認を行って問題なければ溶接し、問題があれば修正作業
後再確認した後に溶接していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例では、全数目視検査を行う工程が必要である
が、目視の際の見る角度や作業者の違いによって検査に
バラツキが生じる。

【０００６】さらに、このバラツキを無くすためには、
熟練作業者が必要となる。この目視検査を行う作業者
は、他の作業も行うことが一般的であるため、本溶接工
程に前工程からの各ハウジング部材５１，５２，５３
（以下ワークという）が来てセットされても、作業者が
他の作業を行っていると、目視検査待ちの状態で停止し
てしまう、という不都合があった。

【０００７】このため、被溶接部材の溶接位置とワイヤ
（溶接棒）との位置関係を画像処理により検査する溶接
位置検査装置を平成７年７月１４日に出願している。こ
の特願平７−２０１３７８号に開示した溶接位置検査装
置では、撮像した画像をエッジ抽出し、さらにヒストグ
ラムを算出して、そのヒストグラムがしきい値を超えた
部分を溶接位置幅及び溶接棒幅としていた。

【０００８】この例では、ワイヤが微妙に曲がっている
場合の検出が容易ではなく、また、曲がりの量を検出す
ることはできなかった。このため、溶接不良となる可能
性のあるワイヤ曲がりを正確に検出することができな
い、という不都合があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、溶接棒の状態にかかわらず溶接位置の良
否を一定の精度で安定して判定することのできる溶接位
置検査装置を提供することを、その目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、第
１の手段として、被溶接部材および溶接棒を当該溶接棒
および被溶接部材の溶接方向が垂直になるように撮像す
る撮像手段と、この撮像手段から出力された原画像デー
タに基づいて画像処理を行う画像処理手段と、この画像
処理手段によって判定された判定結果を表示する表示手
段とを備えている。しかも、画像処理手段が、原画像デ
ータを被溶接部材が撮像されたワーク領域と溶接棒が撮
像された溶接棒領域とに分割する領域分割部と、この領
域分割部によって分割された各領域の画像データに基づ
いて溶接棒及び被溶接部材のズレ量を算出する位置検出
部と、この位置検出部によって検出されたズレ量が予め
定められた許容範囲内か否かを判定する溶接位置判定部
とを備えている。さらに、領域分割部に、この領域分割
部によって分割された溶接棒領域の画像データに基づい
て溶接棒の曲がり量を検出する曲がり検出部を併設し、
溶接位置判定部が、曲がり検出部によって算出された溶
接棒の曲がり量が予め定められた許容範囲内か否かを判
定する曲がり不良判定機能を備えた、という構成を採っ
ている。

【００１１】この第１の手段では、曲がり検出部が、領
域分割部によって分割された溶接棒領域の画像データに
基づいて溶接棒の曲がり量を算出する。例えば、ヒスト
グラムを算出してこのヒストグラムに基づいて曲がりの
量を算出する。さらに、位置検出部は、領域分割部によ
って分割された各領域の画像データに基づいて溶接棒及
び被溶接部材のズレ量を算出する。

【００１２】溶接位置判定部は、曲がり検出部によって
算出された溶接棒の曲がり量が予め定められた許容範囲
内か否かを判定し、さらに、位置検出部によって検出さ
れたズレ量が予め定められた許容範囲内か否かを判定す
る（曲がり不良判定機能）。従って、溶接位置判定部
は、位置検出部から出力された溶接棒及び被溶接部材の
ズレ量と、曲がり検出部から出力された溶接棒の曲がり
量とに基づいて溶接位置の良否を判定することとなる。

【００１３】第２の手段では、第１の手段を特定する事
項に加え、曲がり検出部が、領域分割部によって分割さ
れた溶接棒領域をさらに水平方向に分割する溶接棒領域
分割機能と、この溶接棒領域分割部によって分割された
各領域の画像データに基づいて各領域間の溶接棒のズレ
量を算出する曲がり判定用位置検出機能とを備えた、と
いう構成を採っている。

【００１４】この第２の手段では、溶接棒領域分割機能
が、領域分割部によって分割された溶接棒領域をさらに
水平方向に分割する。これは、例えば、上下に分割す
る。さらに、曲がり判定用位置検出機能は、溶接棒領域
分割機能によって分割された各領域の画像データに基づ
いて各領域間の溶接棒のズレ量を算出する。このため、
溶接位置の判定と同様の手法で、溶接棒の曲がりの判定
を行うこととなる。

【００１５】本発明は、これらの各手段により、前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による溶接位置検
査装置の構成を示すブロック図である。この溶接位置検
査装置は、図１７に示したリアアクスルハウジングの溶
接位置を検査するものである。従って、溶接位置は２カ
所であり２カ所の検査を行う構成となっている。この実
施形態による溶接位置検査装置は、２つの撮像手段１０
と、この撮像手段からのアナログ信号に基づいて画像処
理を行う画像処理手段２０と、画像処理手段２０の判定
結果等を表示出力する表示手段２４とを備えている。

【００１７】この溶接位置検査装置には、画像処理手段
２０による判定結果に基づいてリアアクスルハウジング
の溶接を制御する溶接制御装置３０が接続されている。

【００１８】また、画像処理手段２０は、原画像に対す
る画像処理により溶接位置のＯＫ／ＮＧの判定を行う処
理ユニット２１と、溶接制御部３０との間でワークセッ
ト完了を示すセット信号を入力し、また、検査結果を示
すＬ・ＯＫ／ＮＧ，Ｒ・ＯＫ／ＮＧ信号を出力する入出
力ユニット２２と、２つの撮像手段１０からの画像信号
をメモリ上に取り込む画像入力ユニット２３とを備えて
いる。

【００１９】処理ユニット２１は、図２に示すように、
被溶接部分が撮像されたワーク領域と溶接棒が撮像され
た溶接棒領域とに原画像データを分割する領域分割部２
１Ａと、この領域分割部２１Ａによって分割された各領
域についてそれぞれ垂直方向のエッジを抽出するエッジ
抽出部２１Ｂと、このエッジ抽出部２１Ｂによってエッ
ジが抽出された各領域について予め定められた水平方向
の一定長さ毎に画素の数のヒストグラムを算出するヒス
トグラム算出部２１Ｃとを備えている。

【００２０】しかも、本実施形態では、ヒストグラム算
出部２１Ｃに、当該ヒストグラム算出部２１Ｃによって
算出されたワーク領域又は溶接棒領域の水平方向の一定
長さ毎の画素数が所定のしきい値Ｈａ，Ｈｂを越えた場
合、当該しきい値Ｈａ，Ｈｂを越えた水平方向位置の左
端から右端までの長さを溶接位置幅ａ又は溶接棒幅ｂと
して算出する幅検出部２１Ｄを併設している。

【００２１】また、幅検出部２１Ｄに、この幅検出部２
１Ｄによって検出された溶接位置幅ａ又は溶接棒幅ｂの
水平方向位置（ｘ_a0，ｘ_b0；ｘ_a1，ｘ_b1）をそれぞれ
算出する位置検出部２１Ｅを併設し、溶接位置判定部２
１Ｆが、この位置検出部２１Ｅによって検出された溶接
位置幅ａと溶接棒幅ｂとの位置ズレ量ｃが予め定められ
たズレ量しきい値ｃ1を越えた場合に溶接位置不良と判
定する機能を備えている。

【００２２】これを詳細に説明する。

【００２３】図３および図４は撮像手段１０の取り付け
図で、図１７の二点鎖線部分Ａを側面および上面から見
た図である。撮像手段１０は、ＣＣＤカメラ１と、照明
２と、ＣＣＤカメラ１を保護する保護ケース３とを備え
ている。

【００２４】この形態では、溶接位置は２カ所あるた
め、左側の溶接位置Ｌを例に説明する。左側のＣＣＤカ
メラ１は、被溶接部材であるリアアクスルハウジング５
１，５２および溶接棒（ワイヤ５５）を、当該ワイヤ５
５およびハウジングの溶接方向が垂直になるように撮像
する。このため、ワイヤ５５と溶接位置を真正面から撮
像する位置に固定している。照明装置２は、撮像範囲を
むらの無い照度で照明する位置に設置される。これら
は、溶接時の光および熱から保護するため、保護ケース
３内に収納し、検査時のみ保護シャッタ４を開くように
している。

【００２５】右側の溶接位置にも同様に撮像手段１０が
配置されている。

【００２６】次に、検査アルゴリズムを図５のフローチ
ャートおよび図６乃至図８の画像例を参照して説明す
る。この図６乃至図８に示す例は、先に出願した特願平
７−２０１３７８号に開示した内容と同様である。ここ
では、まずこの特願平７−２０１３７８号に開示した技
術を説明し、その後、図９乃至図１６を参照して本実施
形態の特徴的な部分を説明する。

【００２７】この検査は、左側の溶接位置Ｌと右側の溶
接位置Ｒとの２カ所について行うが、図５では一方の制
御工程を示している。実際には、溶接位置Ｌ，Ｒそれぞ
れについて行われる。

【００２８】図５に示すフローチャートで用いる符号の
定義は以下の通りである。ａ: 幅検出部によって検出された溶接位置幅Ｈａ: ワーク領域で用いられるしきい値ａ₀: 予め定められた溶接位置幅の下限値ａ₁: 予め定められた溶接位置幅の上限値ｘ_a0: 溶接位置幅の左端（しきい値Ｈａ以上のヒスト
グラム出力のｘ座標の左端）ｘ_a1: 溶接位置幅の右端（しきい値Ｈａ以上のヒスト
グラム出力のｘ座標の右端）ｘ_a: 溶接位置幅の中点ｂ: 幅検出部によって検出されたワイヤ検出幅Ｈｂ: 溶接棒領域で用いられるしきい値ｂ₀: 予め定められたワイヤ検出幅の下限値ｂ₁: 予め定められたワイヤ検出幅の上限値ｘ_b0: ワイヤ検出幅の左端（しきい値Ｈｂ以上のヒス
トグラム出力のｘ座標の左端）ｘ_b1: ワイヤ検出幅の右端（しきい値Ｈｂ以上のヒス
トグラム出力のｘ座標の右端）ｘ_b: ワーク検出幅の中点ｃ: 溶接位置幅の中点とワーク検出幅の中点のズレ量ｃ₁: 予め定められた溶接位置とワイヤ位置とのズレの
許容量

【００２９】まず、溶接制御装置３０からのセット信号
の入力を待ち、これが入力されると検査を開始する（ス
テップＳ１）次いで、ＣＣＤカメラ１からの画像信号を
検査装置に取り込む（ステップＳ２）。図６乃至図８の
（Ａ）はそれぞれ原画像である。図中、符号５５ａは撮
像されたワイヤ５５であり、５１ａ，５２ａはそれぞれ
撮像されたハウジング５１，５２（ワーク）である。以
下、溶接位置（アクスル部材の合わせ目ライン）および
ワイヤ５５と垂直な方向をｘ方向とし、平行な方向をｙ
方向とする。そして、左上を原点としてｘｙ座標を設定
する。

【００３０】ＣＣＤカメラ１は、予め設定されたｙ座標
値ｙ₀より下にワーク（アクスルハウジング各部材）
が、また、ｙ座標値ｙ₀より上にワイヤ５５が撮像され
るように固定されている。このため、領域分割部２１Ａ
は、このｙ₀座標にもとづいて原画像をワーク領域およ
びワイヤ領域とに分割する。これは、実際に画像を２フ
ァイルに分割しても良いし、座標による操作で論理的に
分割するようにしても良い。

【００３１】処理ユニット２１では、まず、エッジ抽出
部２１Ｂが、原画像をｘ軸方向に微分したのち二値化す
ることでｙ方向エッジ画像を生成する（ステップＳ
３）。これは、図６乃至図８の（Ｂ）に示す画像であ
る。これにより、ワイヤ５５および溶接合わせ目ライン
と平行なエッジが抽出される。このエッジは、ｘ方向で
濃度が急激に変化する位置を捉えたものである。

【００３２】さらに、ヒストグラム算出部２１Ｃは、ｙ
方向エッジ画像のワーク領域およびワイヤ領域それぞれ
において、各ｘ座標（ｘ_i）毎に、ｘ_i-n…ｘ_i…ｘ_i+nの
_n+1であるｘ座標範囲（ｎ≧０）のｙ方向エッジとして
抽出された画素の数をヒストグラムにし、ｙ方向エッジ
ヒストグラムを生成する（ステップＳ４）。これは、図
６乃至図８の（Ｃ）に示すものであり、ｎは、予め設定
された０以上の整数である。

【００３３】次いで、幅検出部２１Ｄは、図６（Ｃ）に
示したワーク領域とワイヤ領域のそれぞれのヒストグラ
ムが、予め設定したしきい値Ｈａ，Ｈｂを越えるｘ座標
を求める。さらに、最も小さいｘ座標ｘ_a0，ｘ_b0と、最
も大きいｘ座標ｘ_a1，ｘ_b1との差を、溶接位置幅ａ，ワ
イヤ検出幅ｂとして次式（１，２）により求める（ステ
ップＳ５）。

【００３４】ａ＝ｘ_a1−ｘ_a0 ..... 式（１）ｂ＝ｘ_b1−ｘ_b0 ..... 式（２）

【００３５】ワイヤ検出幅ｂは、ワイヤが極端に曲がっ
ている場合に長い幅となる。

【００３６】次いで、位置検出部２１Ｅは、それぞれの
検出幅の中点のｘ座標ｘ_a，ｘ_bを求める。それぞれの検
出幅が被撮像物を正確に現していなくとも、この中点は
ワイヤと溶接位置それぞれの水平方向の位置関係を良好
に現すものとなる。この差をズレ量ｃとして次式（３）
により算出する。

【００３７】ｃ＝ｘ_a−ｘ_b ..... 式（３）

【００３８】溶接位置判定部２１Ｆは、溶接位置幅ａお
よびワイヤ検出幅ｂ（以下検出幅ａ，ｂという）が共に
検出されたか否かを確認する（ステップＳ６）。図６又
は図８に示すように、検出幅ａ，ｂが共に検出された場
合、ステップＳ７に進む。これは、画像中にエッジとし
て出現したワイヤ５５又は溶接位置Ｌを、ヒストグラム
としきい値Ｈａ，Ｈｂの関係により判定するものであ
る。

【００３９】図７（Ａ）に示すように、ワイヤ５５が極
端に曲がっていたり、ワークがセットされていないよう
な場合は、図７（Ｂ）に示すように、ｙ方向エッジが出
にくくなる。従って、図７（Ｃ）に示すように、ヒスト
グラムの最大値がしきい値Ｈａ，Ｈｂを越えなくなるた
め、検出幅ａ，ｂは検出されない。このように、ａ，ｂ
いずれか一方でも検出されなければ、溶接位置判定部２
１ＦはＮＧと判定し、ステップＳ９へ進む。

【００４０】次いで、溶接位置判定部２１Ｆは、検出幅
ａ，ｂが設定範囲内か否かを確認する（ステップＳ
７）。検出幅ａ，ｂは、下限値ａ₀，ｂ₀および上限値ａ
₁，ｂ₁が予め設定されていて、検出幅ａ，ｂが共に許容
範囲内である場合には、すなわち、次式（４，５）を満
たす場合には、ステップＳ８へ進む。

【００４１】ａ₀≦ａ≦ａ₁ ..... 式（４）ｂ₀≦ｂ≦ｂ₁ ..... 式（５）

【００４２】図８に示すように、ワイヤ５５に曲がりが
あったり、ワークにキズがある場合は、次のようにな
る。まず、ワーク領域では溶接位置の傷の位置でｙ方向
エッジが抽出され、どちらのヒストグラムもしきい値Ｈ
ａを越える。従って、ｘ_a0は溶接位置の左端部、ｘ_a1は
キズの右端部となる。すると、ａ＝ｘ_a1−ｘ_a0の値は、
上限値ａ₁を越えるため、溶接位置幅ａは予め定められ
た許容範囲外となる。

【００４３】一方、ワイヤ領域では、ワイヤ５５の曲が
りによりｙ方向エッジの抽出される範囲が広くなり、ヒ
ストグラムがなだらかになる。そのため、ワイヤ検出幅
ｂは大きくなり、上限値ｂ₁を越え許容範囲外となる。
このように、検出幅ａ，ｂいずれか一方でも許容範囲外
となるとＮＧと判定され、ステップＳ９に進む。

【００４４】次いで、位置ズレ量を算出する（ステップ
Ｓ８）。ズレ量ｃには許容量ｃ₁（ズレ量しきい値）
が予め設定されており、ｃの絶対値が許容範囲以下であ
れば、すなわち、次式（６）を満たす場合にＯＫと判定
し、ステップＳ１０へ進む、一方、許容値を超えればス
テップＳ９に進む。

【００４５】ｃ≦ｃ₁ ..... 式（６）（但し、ｃは絶対値）

【００４６】ステップＳ９では、ＮＧ信号を溶接制御部
へ出力する。また、ステップＳ１０では、ＯＫ信号を溶
接制御部へ出力する。また、これらの検査における画像
処理結果、ＮＧ要因（Ｌ，Ｒ種別、検出ＮＧ，検出幅Ｎ
Ｇ、ズレＮＧ）等が表示ユニット２４に表示される。

【００４７】次に、本実施形態の特徴的な部分を説明す
る。

【００４８】図９（Ａ）に示すように、ワイヤに曲がり
が無かった場合、ワイヤ位置と溶接位置にズレがなけれ
ば溶接は正常に行うことができるが、図１０（Ａ）に示
すように、ワイヤに曲がりがあった場合、このまま溶接
を行うと溶接不良が発生する可能性がある。

【００４９】上述したように、ワイヤが極端に曲がって
いる場合には、垂直方向エッジが出にくくなってワイヤ
が検出されなくなり、従ってＮＧとなる。しかし、図５
に示すように、曲がり度合いによっては垂直方向エッジ
がある程度現れるため、ヒストグラムがしきい値Ｈｂを
越えて検出されることもあり得る。

【００５０】この場合には、通常どおりワイヤ位置と溶
接位置のズレを求め、ズレが許容値ｃ₁以内の場合には
ＯＫと判定される。しかし、図１０のような場合でも、
ワイヤに曲がりがある場合には、溶接不良となる可能性
がある。

【００５１】すなわち、本実施形態では、図５に示した
手法よりさらに、ワイヤ曲がりによる溶接位置不良の判
定を正確に行うことを目的とする。

【００５２】そこで、本実施形態では、領域分割部２１
Ａによって分割された溶接棒領域の画像データに基づい
て溶接棒の曲がり量を算出する曲がり検出部２１Ｇを備
えている。しかも、溶接位置判定部２１Ｆは、曲がり検
出部２１Ｇによって算出された溶接棒（ワイヤ）の曲が
り量が予め定められた許容範囲内か否かを判定する曲が
り不良判定機能を備えている。

【００５３】曲がり検出部は、図１１に示すように、領
域分割部２１Ａによって分割された溶接棒領域をさらに
水平方向に分割する溶接棒領域分割部（溶接棒領域分割
部機能）２１ＧＡと、この溶接棒領域分割部２１ＧＡに
よって分割された各領域の画像データに基づいて各領域
間の溶接棒のズレ量ｚを算出する曲がり判定用位置検出
部（曲がり判定用位置検出機能）２１ＧＥとを備えてい
る。

【００５４】この図１１に示す構成から明らかなよう
に、本実施形態では図２に示した構成による溶接位置判
定の手法と同様の手法でワイヤ曲がりを検出している。
具体的には、溶接棒部分のエッジを上下それぞれの領域
で抽出する溶接棒エッジ抽出部２１ＧＢと、この溶接棒
エッジ抽出部２１ＧＢによってエッジが抽出された各領
域のヒストグラムを算出する溶接棒ヒストグラム算出部
２１ＧＣと、この溶接棒ヒストグラム算出部２１ＧＣに
よって算出されたヒストグラムに基づいて溶接棒の幅を
検出する曲がり判定用幅検出部２１ＧＤとを備えてい
る。

【００５５】曲がり検出の方法は、ワーク領域やワイヤ
全体での検査方法と同様な処理によって検出する。図１
２に示す画像例に基づいて以下これを具体的に示す。

【００５６】まず、図１２（Ｂ）に示すように、溶接棒
領域分割部２１ＧＡは、ワイヤ領域を上下に２分割す
る。次に、図１２（Ｃ）に示すように、溶接棒エッジ抽
出部２１ＧＢは、上下領域それぞれの垂直方向のエッジ
を抽出する。

【００５７】さらに、図１２（Ｄ）に示すように、溶接
棒ヒストグラム算出部２１ＧＣは、上下各領域について
予め定められた水平方向の一定長さ毎に画素の数のヒス
トグラムを算出する。

【００５８】次いで、曲がり判定用幅検出部２１ＧＤ
は、ヒストグラムが所定のしきい値（上領域Ｈ_U，下領
域Ｈ_L）を越えた水平方向の位置の左端（Ｘ_U0，Ｘ_L0）
から右端（Ｘ_U1，Ｘ_L1）までの長さを、上領域のワイヤ
幅（ｂ_U）及び下領域のワイヤ幅（ｂ_L）として算出す
る。

【００５９】さらに、曲がり判定用位置検出部２１ＧＥ
は、上下それぞれの領域のワイヤ幅の中心位置（上：Ｘ
_U，下：Ｘ_L）の水平方向座標を求める。

【００６０】次いで、上下領域のワイヤ幅が予め定めら
れた許容範囲内か否かをチェックし、上下領域それぞれ
許容範囲内の場合に、上下領域の水平方向座標のズレ量
を次式（７）により算出する。

【００６１】ｚ＝Ｘ_U−Ｘ_L .... 式（７）但し、ｚはズレ量

【００６２】このズレ量ｚが予め定められたしきい値を
越えた場合には、ワイヤ曲がり判定部２１ＧＦは、ワイ
ヤ曲がりと判定する。このしきい値は、ワイヤ曲がりと
溶接不良との関係で定める。このため、検査対象に応じ
て、しきい値を変化させるだけで、ワイヤ曲がりを良好
に検出可能となる。

【００６３】上領域ワイヤ位置Ｘ_Uは、上領域でのワイ
ヤのある位置の平均Ｘ座標とみることができ、上領域の
垂直方向の中点Ｙ_0Uでのワイヤ位置がＸ_Uとなる。下領
域ワイヤ位置Ｘ_Lについても、下領域でのワイヤのある
位置の平均Ｘ座標とみることができ、下領域の垂直方向
の中点Ｙ_0Lでのワイヤ位置がＸ_Lとなる。このため、位
置ずれ量ｚは、ワイヤの曲がりに対応したものとなる。

【００６４】従って、ズレ量ｚ（Ｘ_U−Ｘ_L）と、上領域
垂直方向の中点Ｙ_0Uと、下領域垂直方向中点Ｙ_0Lの差ｈ
及びワイヤ曲がり角度θ（ワイヤと垂直方向のなす角）
の関係は図６（Ｅ）に示すように、直角三角形の関係を
なし、以下の式（７）が成り立つ。

【００６５】ｔａｎθ＝ｚ／ｈ .... 式（７）

【００６６】従って、ズレ量ｚが増加すると、ワイヤの
曲がり角度が大きくなる。そこで、ズレ量ｚが予め定め
られたしきい値を越えた場合に、ワイヤが曲がっている
と判定する。また、検査の必要によっては、ワイヤの曲
がりを直線に近似した場合の曲がり角度を求めることが
できる。

【００６７】図１３はワイヤ曲がり検出処理の処理工程
を示すフローチャートである。まず、ワイヤ領域を上・
下領域に分割する（ステップＳ１３）。次いで、上下領
域それぞれに垂直エッジ抽出を行う（ステップＳ１
４）。

【００６８】次いで、上下領域それぞれに、ヒストグラ
ムが所定のしきい値を越えた検出幅及びその中点である
検出位置を求める（ステップＳ１６）。さらに、上領域
で検出されたか否か（すなわち、ヒストグラムがしきい
値を越えたか否か）を検出する。検出されなかった場合
には、曲がり判定ができないためステップＳ２４へ進む
（ステップＳ１７）。

【００６９】上領域の検出幅が許容値以内かを判定す
る。許容範囲外の場合は、正常に検出処理が行われたか
否かが不明であり、検出された位置が誤った位置である
可能性がある。従って、ワイヤ曲がりの判定ができない
ためステップＳ２４へ進む（ステップＳ１８）。

【００７０】下領域について、ステップＳ１７と同様に
判定する（ステップＳ１９）。さらに、下領域について
ステップＳ１８と同様に判定する（ステップＳ２０）。
上領域検出位置と、下領域検出位置との差ｚの絶対値が
許容範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
許容値以内の場合には、ワイヤ曲がりが無いと判定する
（ステップＳ２２）。一方、許容値以内でない場合は、
ワイヤ曲がりがあると判定する（ステップＳ２３）。

【００７１】図１４はワイヤ曲がり検出機能を含んだ検
査全体の処理工程を示すフローチャートである。図１４
に示す処理では、まず、溶接制御装置からセット信号の
入力を待ち、入力されると検査を開始する（ステップＳ
１）。次いで、画像を取り込む（ステップＳ２）。

【００７２】次に、図１３に示した手法によりワイヤ曲
がりの検出を行う（ステップＳ４１）。次いで、ワイヤ
曲がりの有無を確認する（ステップＳ４２）。

【００７３】溶接位置判定部２１Ｆは、ワイヤ曲がり有
りと判定された場合には、そのまま溶接を行うと溶接不
良となる可能性があるため、ＮＧを出力し（ステップＳ
１２）、一方、曲がりが無いか又はワイヤの曲がりが検
出できなかったと判定された場合には、ステップＳ３へ
進む（曲がり不良判定機能）。以下、図５に示した処理
を行う。

【００７４】図１４に示したフローチャートのステップ
Ｓ４２（曲がり不良判定機能）では、ワイヤ曲がりあり
と判定された場合のみＮＧ出力し、ワイヤ曲がりがない
場合又はワイヤ曲がり検出不可の場合に、次のステップ
Ｓ５に進むようにしていた。しかし、図１５に示すよう
に、ワイヤの曲がりチェックを厳しくして、曲がり検出
不可の場合にもＮＧとするようにしても良い。

【００７５】上述したように本実施形態によると、ワイ
ヤの曲がりを精度良く検出することができ、また、曲が
り判定の許容値を自由に設定できるため、例えば、溶接
する対象の違いによって曲がり判定を厳しくしたりある
いは緩くしたりできる。さらに、作業者の目視によるワ
イヤ曲がりチェックの工数が不要になる。また、目視に
よる作業者毎のバラツキ及びみる角度によるバラツキが
無くなる。さらに、溶接ワイヤの曲がりのような微妙な
曲がりは目視では厳密な判定ができなかったが、本実施
形態によると、溶接不良を起こすような溶接ワイヤの微
妙な曲がりを検出することが可能となる。

【００７６】次に、溶接工程を図１６のフローチャート
を参照して説明する。

【００７７】まず、前工程からワークがきてクランプが
完了するのを待機する（ステップＳ５１）。クランプの
完了は、クランプに併設されたスイッチで検出してい
る。このため、クランプ不良および部材寸法不良のとき
はＮＧとなる。

【００７８】ワークセットが完了すると、撮像部の保護
シャッターを開き（ステップＳ５２）、検査装置にセッ
ト信号を出力する（ステップＳ５３）。

【００７９】次いで、図１５に示したフローチャートに
従ってワイヤ５５およびワークについての検査を行い、
処理ユニット２１から入出力ユニット２２を介して溶接
制御装置３０にＯＫ，またはＮＧが出力される（ステッ
プＳ５４）。

【００８０】さらに、溶接位置Ｌ，Ｒ共にＯＫであるか
否かを確認し（ステップＳ５５）、溶接位置Ｌ，Ｒ共に
ＯＫである場合には、ステップＳ５６に進み、逆に、一
方でもＮＧであればステップＳ５８に進む。

【００８１】ステップＳ５６では、保護シャッターを閉
じた後、ステップＳ５７で溶接を行ない、次工程へワー
クを送り、ステップＳ５１に戻る。

【００８２】ステップＳ５８では、表示手段２４によ
り、ブザーやランプ等で作業者にＮＧを伝え、その修正
を指示する。

【００８３】次いで、作業者は、修正作業を完了する
と、スイッチ等で完了を伝える。すると、ステップＳ１
２に戻り検査を再開する（ステップＳ５９）。

【００８４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、曲がり検出部が、領域分割部によ
って分割された溶接棒領域の画像データに基づいて溶接
棒の曲がり量を算出し、位置検出部は、領域分割部によ
って分割された各領域の画像データに基づいて溶接棒及
び被溶接部材のズレ量を算出するため、溶接棒の曲がり
量と、溶接棒と被溶接部材の位置ズレ量とを別々に計測
することができ、さらに、溶接位置判定部が、溶接棒の
曲がり量が予め定められた許容範囲内か否かを判定し、
さらに、位置ズレ量が予め定められた許容範囲内か否か
を判定するため、例えば、位置が正常ではあるが微妙な
ワイヤ曲がりが生じている場合や、また、ワイヤ曲がり
は生じていないが位置ズレが生じている場合など、溶接
不良を起こす可能性のある溶接棒と被溶接部材の不良状
態を確実に検出することができ、このため、作業者の目
視によるワイヤ曲がりチェックの工数を不要とし、ま
た、目視による作業者毎のバラツキ及びみる角度による
バラツキを無くして安定した一定の精度で溶接位置を検
査することができる従来にない優れた溶接位置検査装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】図１に示した処理ユニットの詳細構成を示すブ
ロック図である。

【図３】被溶接部材であるリアアクスルハウジングの側
面と撮像手段との位置関係を示す一部断面図である。

【図４】被溶接部材であるリアアクスルハウジングの上
面と撮像手段との位置関係を示す説明図である。

【図５】図１に示した構成での検査工程を示すフローチ
ャートである。

【図６】図５に示した検査工程で用いる画像の正常な例
を示す図で、図６（Ａ）は原画像の一例を示す説明図で
あり、図６（Ｂ）は垂直エッジ抽出画像の一例を示す図
で、図６（Ｃ）はヒストグラムを示す図である。

【図７】図５に示した検査工程で用いる画像のワイヤが
極端に曲がった例を示す説明図であり、図７（Ａ）は原
画像の一例を示す図で、図７（Ｂ）は垂直エッジ抽出画
像の一例を示す図で、図７（Ｃ）はヒストグラムを示す
図である。

【図８】図５に示した検査工程で用いる画像のワイヤが
曲がった例及びワークにキズがある例を示す説明図であ
り、図８（Ａ）は原画像の一例を示す図で、図８（Ｂ）
は垂直エッジ抽出画像の一例を示す図で、図８（Ｃ）は
ヒストグラムを示す図である。

【図９】ワイヤ曲がりがない場合の溶接棒領域の画像例
を示す説明図で、図９（Ａ）は原画像の一例を示す図
で、図９（Ｂ）は垂直エッジ抽出画像の一例を示す図
で、図９（Ｃ）はヒストグラムを示す図である。

【図１０】微妙なワイヤ曲がりがある場合の溶接棒領域
の画像例を示す説明図で、図１０（Ａ）は原画像の一例
を示す図で、図１０（Ｂ）は垂直エッジ抽出画像の一例
を示す図で、図１０（Ｃ）はヒストグラムを示す図であ
る。

【図１１】図１に示した曲がり検出部の詳細構成を示す
ブロック図である。

【図１２】図１１に示した曲がり検出部による曲がり検
出処理の一例を示す説明図で、図１２（Ａ）は溶接棒領
域をさらに水平方向に分割する一例を示す図で、図１２
（Ｂ）は分割された原画像の一例を示す図で、図１２
（Ｃ）はは垂直エッジを抽出した画像の一例を示す図
で、図１２（Ｄ）はヒストグラムを示す図で、図１２
（Ｅ）は曲がり角度算出を説明するため図である。

【図１３】図１１に示した構成によるワイヤ曲がり検出
処理の一例を示すフローチャートである。

【図１４】図５に示した処理に図１１に示したワイヤ曲
がり検出処理を加えた場合の溶接位置検査の処理工程を
示すフローチャートである。

【図１５】図１４に示した処理工程中一部を変更した例
を示すフローチャートである。

【図１６】本実施形態での溶接工程を示すフローチャー
トである。

【図１７】従来の溶接装置の構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１０撮像手段２０画像処理手段２１Ａ領域分割部２１Ｂエッジ抽出部２１Ｃヒストグラム算出部２１Ｄ幅検出部２１Ｅ位置検出部２１Ｈしきい値算出部２１Ｇ曲がり検出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接部材および溶接棒を当該溶接棒お
よび被溶接部材の溶接方向が垂直になるように撮像する
撮像手段と、この撮像手段から出力された原画像データ
に基づいて画像処理を行う画像処理手段と、この画像処
理手段によって判定された判定結果を表示する表示手段
とを備え、前記画像処理手段が、前記原画像データを前記被溶接部
材が撮像されたワーク領域と前記溶接棒が撮像された溶
接棒領域とに分割する領域分割部と、この領域分割部に
よって分割された各領域の画像データに基づいて前記溶
接棒及び被溶接部材のズレ量を算出する位置検出部と、
この位置検出部によって検出されたズレ量が予め定めら
れた許容範囲内か否かを判定する溶接位置判定部とを備
えると共に、前記領域分割部に、この領域分割部によって分割された
前記溶接棒領域の画像データに基づいて前記溶接棒の曲
がり量を検出する曲がり検出部を併設し、前記溶接位置判定部が、前記曲がり検出部によって算出
された前記溶接棒の曲がり量が予め定められた許容範囲
内か否かを判定する曲がり不良判定機能を備えたことを
特徴とする溶接位置検査装置。
【請求項２】前記曲がり検出部が、前記領域分割部に
よって分割された前記溶接棒領域をさらに水平方向に分
割する溶接棒領域分割機能と、この溶接棒領域分割部に
よって分割された各領域の画像データに基づいて各領域
間の溶接棒のズレ量を算出する曲がり判定用位置検出機
能とを備えたことを特徴とする請求項１記載の溶接位置
検査装置。