JPH102723A

JPH102723A - 溶接ビード形状測定装置

Info

Publication number: JPH102723A
Application number: JP8177573A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Shimodaira; 貴之下平
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接ビートの表面形状を検査するとき、溶接
ビートが測定器に対して傾いたときでも、この傾きを補
正して表面形状を演算して、溶接ビードの表面形状を正
確に測定する。【解決手段】可動式の測定器は、中央部に位置したテ
レビカメラ１４と、前側に位置して後側斜めに向けてス
リット状の光を照射する第１の投光器１２と、後側に位
置して前側斜めに向けてスリット状の光を照射する第２
の投光器１３とからなる。測定器が溶接物Ａに対して傾
斜したときには、テレビカメラ１４から出力される左，
右の画像データの中間位置とテレビカメラ１４の中心と
は異なるから、中間位置と中心の差から傾きを算出し、
この傾きと一方の画像データから表面画像を演算して傾
きを補正した画像とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ビードの外観
測定を行うことのできる溶接ビード形状測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶接ビード等の外観形状を測定す
る溶接ビード形状測定装置は、例えば特開平５−７１９
３２号公報に示すものが知られている。

【０００３】ここで、この従来技術による溶接ビード形
状測定装置について、図１３ないし図１５により説明す
ると、図中、１は測定器、２は該測定器１で検出される
信号により所定の演算を行いこの結果を表示するブラウ
ン管等の表示装置とを示し、該測定器１と表示装置２と
によって溶接ビード形状測定装置を構成している。

【０００４】また、前記測定器１は、溶接物Ａの溶接ビ
ードＢに向けて斜めに角度θの方向からスリット状のレ
ーザ光を照射するレーザ投光器３と、溶接ビードＢの真
上に位置して該レーザ投光器３から照射されたスリット
状の光が溶接ビードＢで反射したときの像を撮像するた
めに例えばＣＣＤ（Charged Coupled Device）等からな
るテレビカメラ４とからなる。そして、測定器１は溶接
ビードＢの溶接線の延びる前，後方向に移動可能となっ
ている。

【０００５】このように構成される従来技術の測定装置
では、前記テレビカメラ４で撮像された画素データを図
示しない演算装置により演算し、表示装置２に溶接ビー
ドＢの形状を写出すようにしている。これにより、作業
者は溶接ビードＢの外観と高さ寸法ｈを画像を通して目
視することにより、該溶接ビードＢの欠損や溶接不良を
検査するようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による測定装置では、測定器１をロボットや走査
装置に取付けて使用しているため、溶接物Ａと測定器１
との位置関係は極めて正確に調整されており、テレビカ
メラ４の中心軸Ｃ−Ｃと溶接ビードＢの幅方向中心が一
致するように配置される。従って、測定器１と溶接物Ａ
との位置関係が変化した場合にはその都度補正を行う必
要があった。

【０００７】特に、ロボットや走査装置の使用ができな
いような狭い部分で溶接ビードの形状を測定するときに
は、作業者が測定器１を手動操作で行うようにしてい
た。このため、図１４および図１５に示すように、測定
器１に対して溶接ビードＢが斜めになってしまうことが
ある。

【０００８】まず、図１４のように、溶接物Ａが溶接ビ
ードＢを中心として測定器１に対して左，右に傾斜した
場合には、表示装置２には斜めになった溶接ビードＢの
形状が写出されるから、作業者は測定器１が溶接物Ａに
対して左，右に傾斜していることを検知でき、その傾斜
を補正することにより、図１３に示すように画像を容易
に補正して、溶接ビードＢの高さ寸法ｈを測定できる。

【０００９】しかし、図１５のように、溶接物Ａが溶接
ビードＢの伸長方向に直交する方向を中心として測定器
１に対して前，後に傾斜した場合には、表示装置２に写
出される溶接ビードＢの形状は高さ寸法がｈ′に変化し
たものとなる。即ち、測定器１に対して溶接物Ａが前，
後に傾斜した場合には、溶接ビードＢの高さ寸法は実際
の高さ寸法ｈよりも低いｈ′となる。このため、溶接ビ
ードの正確な高さ寸法ｈを測定することができず、正確
な溶接ビードＢの外観検査を行うことができないという
問題がある。

【００１０】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は投光手段と撮像手段とからなる
測定器と溶接ビードを有する溶接物とが傾いた場合でも
演算によりこれを補正することのできる溶接ビード形状
測定装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用する溶接ビード形状測定装置は、
溶接物の溶接線に沿って前，後方向に伸びる溶接ビード
の形状を測定するもので、本発明が採用する構成の特徴
は、前記溶接ビードの伸長方向に対して斜め後向きに光
を照射する第１の投光手段と、該第１の投光手段と一組
をなす状態で対向して配設され、前記溶接ビードの伸長
方向に対して斜め前向きに光を照射する第２の投光手段
と、前記第１の投光手段と第２の投光手段との間に位置
して前記溶接ビートの真上となる位置に配設され、前記
第１の投光手段と第２の投光手段から照射したとき前記
溶接ビードで反射した反射光を撮像する撮像手段と、該
撮像手段によって撮像された２つの画像データから溶接
物と測定装置との相対的な傾きを補正して一つの画像デ
ータを演算する画像演算手段とから構成したことにあ
る。

【００１２】上記構成により、測定装置が溶接物に対し
て相対的に傾いていない場合には、第１の投光手段から
は溶接ビードの伸長方向の斜め後向きに光を照射し、第
２の投光手段からは溶接ビードの伸長方向の斜め後向き
に光りを照射し、撮像手段では溶接ビードでこの二つの
光りによって反射する部分を前後方向に対称な画像とし
て撮像する。そして、前，後の画像間の中間と撮像手段
の中心とは一致するから、どちらか一方の画像とこの画
像中心との差が溶接ビードの表面画像データとなり、溶
接ビードの外観と高さ寸法を写出すことができる。

【００１３】また、測定装置が溶接物に対して相対的に
傾いている場合には、２個の投光手段から溶接ビードに
照射される光が該溶接ビードで反射する部分を撮像手段
で撮像すると前後方向に非対称な画像となる。そして、
前，後の画像間の中間は撮像手段の中心からずれた位置
となり、このずれが測定器の溶接ビードに対する相対的
な傾きとなり、画像演算手段でどちらか一方の画像とこ
の傾きとの差を演算することによって傾きを補正した溶
接ビードの表面の画像データを演算できる。

【００１４】請求項２の発明では、前記第１の投光手段
と第２の投光手段を、各投光手段から照射される光と撮
像手段の中心軸とが一点で交わるように該撮像手段に対
してそれぞれ傾斜させて配設したことにある。

【００１５】上記構成により、測定装置が溶接物に対し
て傾斜していない場合には、撮像手段で撮像される画像
には、前側の第１の投光手段からの光で反射される部分
が第１の画像となり、後側の第２の投光手段からの光で
反射される部分が第２の画像となり、この画像は前後方
向に対称な画像となる。一方、測定装置が溶接物に対し
て相対的に傾いた場合には、撮像手段で撮像される二つ
の画像は前後方向に非対称な画像となり、前後の画像間
の中間は撮像手段の中心からずれた位置となり、このず
れが測定器の溶接ビートに対する傾きとなる。そして、
どちらか一方の画像とこの傾きとの差を演算して傾きを
補正した溶接ビートの表面画像を演算できる。

【００１６】請求項３の発明では、溶接線に沿って走行
される走行具を有し、該走行具には中央位置に下向きに
撮像手段を配設すると共に、該撮像手段を挟んで前側に
第１の投光手段を配設し、後側に第２の撮像手段を配設
することにより、可動式測定器を構成したことにある。

【００１７】上記構成により、走行具を溶接ビードの伸
長方向に移動させることにより、溶接ビードが前後方向
に延びている場合でも、この溶接ビードに沿って動かし
ながら表面形状を測定することができる。

【００１８】請求項４の発明では、画像演算手段を、撮
像手段によって撮像された２つの画像データのうち前側
を第１の画像データとする第１の画像データ算出手段
と、前記２つの画像データのうち後側を第２の画像デー
タとする第２の画像データ算出手段と、前記第１の画像
データ算出手段で算出された第１の画像データと第２の
画像データ算出手段で算出された第２の画像データとか
ら、溶接ビードの伸長方向と一致する走査方向の中間位
置を演算する中間位置演算手段と、該中間位置演算手段
で演算された中間位置と前記撮像手段の走査方向の中心
との差を演算して測定装置の溶接物に対する相対的な傾
きを演算する傾き演算手段と、前記第１の画像データま
たは第２の画像データのうちいずれか一方の画像データ
と該傾き演算手段で演算された傾きとの差を演算するこ
とにより溶接ビードの表面画像データを演算する表面画
像データ演算手段とから構成したことにある。

【００１９】上記構成により、撮像手段の走査方向を溶
接ビートの伸長方向に一致させることで、溶接ビートに
斜めから照射される光の反射により写出される画像が溶
接ビートの高さ方向に一致することになるから、第１の
画像データと第２の画像データとは撮像手段の中心に対
して前，後に位置する。そして、測定器が溶接物に対し
て傾いていない場合には、第１の画像データと第２の画
像データとは撮像手段の中心に対して前後方向に対称な
画像となり、前後の画像間の中間と撮像手段の走査中心
とが一致する。また、測定器が溶接物に対して傾いてい
る場合には、第１の画像データと第２の画像データとの
中間位置と撮像手段の走査中心との差が測定器の溶接ビ
ートに対する傾きとなる。そこで、表面画像データ演算
手段により第１の画像データまたは第２の画像データの
うちいずれか一方の画像データとこの傾きとの差を演算
することにより、溶接ビートの表面画像データを演算す
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を
添付図面に従って詳細に説明するに、図１ないし図１１
に本発明による実施例を示す。

【００２１】なお、前述した従来技術と同一の構成要素
に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００２２】図中、１１は本実施例による溶接ビード形
状測定装置を構成する可動式の測定器を示し、該測定器
１１は、溶接物Ａの溶接ビードＢに斜めに向けてスリッ
ト状のラインレーザ光を照射する後述の第１の投光器１
２，第２の投光器１３と、該投光器１２，１３間に位置
したテレビカメラ１４と、該テレビカメラ１４と投光器
１２，１３とを支持する走行具１５とから構成されてい
る。

【００２３】１２はスリット状の光を照射する第１の投
光手段としての第１の投光器で、該第１の投光器１２
は、溶接ビードＢの伸長方向に対して斜め後向きに光を
照射するもので、照射されたラインレーザ光が前記テレ
ビカメラ１４の中心軸Ｃ−Ｃとの交点Ｄに対して角度θ
で入射されるように、走行具１５を介して該テレビカメ
ラ１４の前側に配設されている。

【００２４】１３はスリット状の光を照射する第２の投
光手段としての第２の投光器で、該第２の投光器１３
は、溶接ビードＢの伸長方向に対して斜め前向きに光を
照射するもので、照射されたラインレーザ光が前記テレ
ビカメラ１４の中心軸Ｃ−Ｃとの交点Ｄに対して角度θ
で入射されるように、走行具１５を介して該テレビカメ
ラ１４の後側に配設されている。

【００２５】なお、前記交点Ｄは溶接ビードＢより下側
に位置した溶接物Ａ内となるように設定されている。

【００２６】ここで、前記投光器１２，１３とテレビカ
メラ１４の配置関係は、第１の投光器１２、テレビカメ
ラ１４、第２の投光器１３の順で溶接ビードＢの伸長方
向と同一方向に並べられ、前記投光器１２，１３から照
射されたラインレーザ光は溶接物Ａの表面で散乱反射す
る。

【００２７】１４は溶接ビードＢの真上に位置した撮像
手段となるテレビカメラを示し、該テレビカメラ１４
は、例えば図８に括弧を付して示すように、ｍ行ｎ列
（例えば、ｍ＝７６８、ｎ＝４９４）の画素ａ11，ａ1
2，ａ13，ａ14，…，ａij，…，ａmn（ｉ，ｊは任意の
位置を示す）からなるＣＣＤカメラとして構成され、走
査方向は横方向（列方向）となり、この方向は溶接ビー
ドＢの伸長方向と一致している。また、該テレビカメラ
１４は、溶接物Ａの表面を撮像することにより、各画素
ａ11〜ａmnによって溶接物Ａの輝度を検出するものであ
る。

【００２８】なお、図５ないし図７中で、符号１４Ａは
テレビカメラ１４で撮像した画像を説明の便宜上目視す
るものとして表した仮想モニタ部で、該仮想モニタ部１
４Ａは、テレビカメラ１４で撮像した画像を無修正、無
補正で表示した場合に目視される画面である。また、仮
想モニタ部１４Ａの画面は、画像メモリ装置１７に記憶
される画像をモニタしたものでもある。

【００２９】ここで、投光器１２，１３から溶接物Ａに
向けてスリット状の光を照射したとき、本実施例による
テレビカメラ１４では、該溶接物Ａからの反射を溶接ビ
ードＢで反射した高い輝度の反射光を含んで検出する。
従って、テレビカメラ１４では、画素ａ11〜ａmnでそれ
ぞれ検出した画素データｄ11〜ｄmnを後述する画像メモ
リ装置１７に出力する。従って、該画像メモリ装置１７
では、この画素データｄ11〜ｄmnをテレビカメラ１４の
走査方向に対して順次記憶する。

【００３０】そして、前記テレビカメラ１４で検出され
る溶接物Ａのうち、溶接ビードＢの表面画像は、図５の
仮想モニタ部１４Ａに示すように、第１の投光器１２か
ら照射した光が溶接物Ａで反射する部分の画素が第１の
画像データＰijとなり、第２の投光器１３から照射した
光が溶接物Ａで反射する部分の画素が第２の画像データ
Ｑijとなる。

【００３１】ここで、前記第１の画像データＰijは、例
えば図８に示すように、画素データｄ11〜ｄmnのうち、
ｄ14，ｄ24，ｄ34，…、ｄm4となる。また、第２の画像
データＱijは、例えば図８に示すように、画素データｄ
11〜ｄmnのうち、ｄ1J，ｄ2J，ｄ3J，…、ｄmJとなる。
また、前記画像データＰij，Ｑijは画素ａ11〜ａmnに対
応した座標と考えてもよい。

【００３２】なお、溶接ビードＢの高さ寸法ｈと画像デ
ータＰij，Ｑijによる高さ寸法ｈp，ｈq との関係は、
次の数１のようになる。

【００３３】

【数１】

【００３４】次に、１５は可動式測定器１１の外形をな
す走行具を示し、該走行具１５は、図３および図４に示
すように、前，後に投光器１２，１３、中央にテレビカ
メラ１４を保持する略扇状の支持部１５Ａと、該支持部
１５Ａから溶接物Ａに向けて延びる脚部１５Ｂと、該脚
部１５Ｂの先端に位置したローラ１５Ｃと、前記支持部
１５Ａから延びる把手１５Ｄとから構成されている。ま
た、測定器１１は、走行具１５の把手１５Ｄを作業者が
握ってローラ１５Ｃを溶接物Ａに接触させた状態で移動
させることにより、溶接ビードＢの伸長方向に移動可能
となる。また、該走行具１５の脚部１５Ｂの長さ寸法
は、前記投光器１２，１３から照射される光とテレビカ
メラ１４の中心軸Ｃ−Ｃとの交点Ｄは溶接ビードＢの下
側に位置するように調整されている。

【００３５】１６は測定器１１と共に溶接ビード形状測
定装置を構成するコントローラを示し、該コントローラ
１６はマイクロコンピュータによって構成され、該コン
トローラ１６は画像メモリ装置１７、演算装置１８、画
像出力メモリ装置１９等とから構成される。

【００３６】ここで、前記画像メモリ装置１７は、ｍ行
ｎ列の記憶番地を有し、前記テレビカメラ１４から入力
された画素データｄijを走査方向順にこの記憶番地に記
憶するものである。

【００３７】また、前記演算装置１８は、例えばマイク
ロコンピュータ等により構成されている。ここで、該演
算装置１８は、画像メモリ装置１７で記憶された画素デ
ータｄijを順次読出し、このデータから第１の画像デー
タＰij、第２の画像データＱij、中間位置Ｒij、傾きα
i 、溶接ビードＢの表面画像データＳij等を演算する溶
接ビードの表面画像データ演算処理（図９参照）と、表
面画像データＳijから溶接ビードＢの高さ寸法ｈを演算
する高さ寸法演算処理（図１１参照）とを行うものであ
る。

【００３８】さらに、前記画像出力メモリ装置１９は、
図１０に示すように、Ｍ11〜Ｍmnからなるｍ行ｎ列の記
憶番地１９Ａと、後述する高さ寸法ｈS を記憶する高さ
記憶エリア１９Ｂを有している。そして、画像出力メモ
リ装置１９では演算装置１８の表面画像データ演算処理
で算出された表面画像データＳijをこの記憶番地１９Ａ
に記憶し、高さ寸法演算処理で算出された高さ寸法ｈs
を高さ記憶エリア１９Ｂに記憶する。また、該画像出力
メモリ装置１９は、その出力側に接続された後述の表示
装置２０に対し、表面画像データＳij、高さ寸法ｈs 等
を出力する。

【００３９】２０は例えばブラウン管からなる表示装置
を示し、本願による表示装置２０は画像出力メモリ装置
１９の記憶番地１９Ａと同様に、図１０に示すように、
Ｍ11〜Ｍmnからなるｍ行ｎ列の表示素子によって構成さ
れるものとして述べる。

【００４０】ここで、前記表示装置２０は、例えば図１
０に示すように、画像出力メモリ装置１９から出力され
る表面画像データＳijを表示装置２０の表示素子Ｍ11〜
Ｍmnに出力したもので、該表面画像データＳijは、可動
式測定器１１の溶接物Ａに対する傾きを補正し、該溶接
ビードＢの表面形状を表示したものである。

【００４１】また、表面画像データＳ11〜Ｓmnのうち、
走査方向における最大値と最小値との差によって演算さ
れる寸法ｈs は、溶接ビードＢの高さ寸法ｈに対応した
寸法となる。なお、表示装置２０の高さ寸法ｈs と溶接
ビードＢの高さ寸法ｈの関係においても、前述した高さ
寸法ｈp ，ｈq とｈとの関係と同様に、数１の関係にあ
る。

【００４２】本実施例による溶接ビード形状測定装置
は、上述の如く構成されるが、次に測定器１１と溶接物
Ａとの相対関係における位置の相違からテレビカメラ１
４から出力される画像が異なることを図５ないし図７に
より説明する。

【００４３】まず、図５に示すように、測定器１１が溶
接物Ａの溶接ビードＢに対して直交するように設置して
いるときには、第１の画像データＰijと第２の画像デー
タＱijとは、表示装置２０（テレビカメラ１４）の走査
方向の中心線（ｍ／２）に対して前後方向に対称とな
る。

【００４４】次に、図６に示すように、可動式測定器１
１が溶接物Ａに対し、溶接ビードＢの左，右に傾斜した
場合には、第１の画像データＰijと第２の画像データＱ
ijとは、それぞれ斜めになった溶接ビードＢの形状が写
出される。しかし、第１の画像データＰijと第２の画像
データＱijとは、表示装置２０の走査方向の中心線（ｍ
／２）に対して前後方向に対称となっているから、手動
操作によって傾きを補正して図５の画像に近づける。

【００４５】しかし、本実施例では、図７に示すよう
に、可動式測定器１１が溶接物Ａに対し、溶接ビードＢ
の伸長する前後方向に傾斜した場合には、第１の画像デ
ータＰijと第２の画像データＱijとは、表示装置２０
（テレビカメラ１４）の中心線（ｍ／２）に対して前後
方向に非対称となる。このため、表示装置２０の中心線
（ｍ／２）と、第１の画像データＰijと第２の画像デー
タＱijとの間の中間位置Ｒijとは相違することがわか
る。

【００４６】ところが、本実施例では、図７のように、
測定器１１の溶接物Ａに対する傾斜によって、中心線
（ｍ／２）に対して第１の画像データＰijと第２の画像
データＱijが前後方向で非対称になった場合にも、これ
を補正して溶接ビードＢの表面画像を正確に表示するこ
とができる。

【００４７】ここで、図８ないし図１０により溶接ビー
ドの表面画像データ演算処理について説明するに、図８
は図７による仮想モニタ部１４Ａの画像を拡大して示し
たものである。なお、テレビカメラ１４で検出された画
素データｄ11〜ｄmnは、画像メモリ装置１７の記憶番地
に順次記憶されており、画像メモリ装置１７の記憶内容
は図８と同一である。

【００４８】ここで、図８に示す画像データを用いて、
中間位置Ｒij、傾きαi 、表面画像データＳijを演算す
る場合の処理について説明する。

【００４９】まず、図９中のステップ１で画素数の変数
となる縦方向のｉ行と横方向のｊ列をそれぞれ「０」に
設定する。

【００５０】ステップ２とステップ３では、ｉとｊを
「１」づつ歩進する。これにより、ｉで行を指定し、ｊ
で列を指定するようになっている。

【００５１】ステップ４では、ｉ，ｊで指定された画素
の画素データｄijを画像メモリ装置１７から読込み、ス
テップ５ではこの画素データｄijが所定輝度Ｌ以上か否
かを判定することにより、この画素が第１の投光器１２
から照射されるレーザ光によって反射している部分を検
出いるか否かを判定する。

【００５２】そして、ステップ５で「ＮＯ」と判定した
場合には、ステップ３に戻り、ｊを「１」歩進して列を
前側から後側に１つ移動させ、画素データｄijが所定輝
度Ｌ以上になるまでこの処理を繰返す。

【００５３】一方、ステップ５で「ＹＥＳ」と判定した
場合には、この画素データｄijが第１の投光器１２から
照射されたレーザ光によって反射している部分に対応し
た画素となっているから、ステップ６に移って、この画
素の番地を第１の画像データＰijとする。

【００５４】さらに、ステップ７に移り、ステップ７で
は再びｊを「１」歩進し、ステップ８ではｉ，ｊで指定
された画素の画素データｄijを読込み、ステップ９では
ステップ５とは反対に、この画素データｄijが所定輝度
Ｌよりも低いか否かを判定し、「ＮＯ」と判定した場合
にはステップ７に戻り、ｊを「１」歩進して列を前側か
ら後側に１つ移動させ、ステップ９で画素データｄijが
所定輝度Ｌより低くなるまで、ステップ７〜９の処理を
繰返す。

【００５５】一方、ステップ９で「ＹＥＳ」と判定した
場合には、この画素データｄijに対応した位置では溶接
物Ａに照射されたレーザ光が反射していない部分である
から、ステップ１０に移る。

【００５６】ステップ１０〜１３では、前述したステッ
プ３〜６と同様の処理を行い、画素データｄijを前側か
ら後側に順次１つずつ移動させ、その度に、ステップ１
２で所定輝度Ｌ以上の画素データｄijを検出し、ステッ
プ１２で「ＹＥＳ」と判定した場合には、ステップ１３
に移って、この画素の番地を第２の画像データＱijとす
る。

【００５７】また、ステップ１４では、ステップ６で算
出された第１の画像データＰijと、ステップ１３で算出
された第２の画像データＱijとから、これらの走査方向
の中間位置Ｒijを下記の数２によって演算する。

【００５８】

【数２】Ｒij＝Ｑij−（Ｑij−Ｐij）／２

【００５９】さらに、ステップ１５では数２の演算結果
から、傾きαi を下記の数３によって演算する。

【００６０】

【数３】αi ＝Ｒij−ｍ／２但し、 αi ：測定器１１の溶接物Ａに対する傾きｍ／２：テレビカメラ１４の走査方向の中心線

【００６１】次に、ステップ１６では数３の演算結果か
ら、数４によって表面画像データＳijを演算する。

【００６２】

【数４】Ｓij＝Ｑij−αi

【００６３】そして、ステップ１７では、数２，数３，
数４によって算出されたｉ列における中間位置Ｒij，傾
きαi ，表面画像データＳijを画像出力メモリ装置１９
に記憶し、ステップ１８でステップ２で歩進されたｉ行
が画素数ｍ以上になっているか否かを判定し、「ＮＯ」
と判定した場合には、画素データｄ11〜ｄmnについてｍ
行までの判定を行っていないから、ステップ１８で「Ｙ
ＥＳ」と判定するまでステップ２にリターンしてステッ
プ２以降の処理を繰返す。この処理を行う度に、画像出
力メモリ装置１９内にｉ行毎の中間位置Ｒij，傾きαi
，表面画像データＳijを順次記憶する。

【００６４】このように構成される溶接ビード形状測定
装置においては、前述した表面画像データ演算処理によ
り画像出力メモリ装置１９に記憶された表面画像データ
Ｓijを表示装置２０にデータ値が「０」のときに
「暗」、データ値が「１」のときには「明」となるよう
にモニタすることにより、図１０に示す表面画像データ
Ｓijを得ることができる。そして、表示装置２０に写出
される表面画像データＳijによる画像は、測定器１１の
溶接物Ａに対する傾きを補正したものとして表示するこ
とができる。

【００６５】次に、図１１により溶接ビードの高さ寸法
演算処理について説明する。

【００６６】ここで、前述したように図９の表面画像デ
ータ演算処理で算出された表面画像データＳijは画像出
力メモリ装置１９の記憶番地１９Ａに順次記憶されてい
るものであるから、図１１による高さ寸法演算処理は、
表面画像データＳijを読出すことにより行われる。

【００６７】即ち、ステップ２１で画素数の変数となる
縦方向のｉ行を「１」とし、横方向のｊ列を「０」に設
定し、ステップ２２でｊを「１」歩進する。

【００６８】ステップ２３では、画像出力メモリ装置１
９の記憶番地１９Ａに記憶された表面画像データＳijか
ら、ｉ，ｊで指定された画素の表面画像データＳijを読
出し、ステップ２４では、この表面画像データＳijが１
以上であるか否かを判定し、「ＮＯ」と判定した場合に
はステップ２２に戻り、ｊを「１」歩進して列を前側か
ら後側に１つ移動させ、ステップ２４で表面画像データ
Ｓijが１以上になるまでこの処理を繰返す。

【００６９】一方、ステップ２４で「ＹＥＳ」と判定し
た場合には、ステップ２５に移り、この表面画像データ
Ｓijが「明」の状態であるから、このときのｊ列をＵ、
Ｖに設定する。なお、Ｕは最大値を示す列、Ｖは最小値
を示す列である。

【００７０】さらに、ステップ２６〜２９では前述した
ステップ２２〜２４と同様に、ステップ２８で「ＹＥ
Ｓ」と判定するまで、ステップ２６〜２８の処理を繰返
し、ステップ２８で表面画像データＳijが１以上となっ
たときに、ステップ２９でこのときのｊ列をｕ，ｖに設
定する。なお、ｕは最大値Ｕを算出するための変数、ｖ
は最小値Ｖを算出するための変数をそれぞれ示してい
る。

【００７１】次に、ステップ３０では設定されたｕとＵ
とを比較し、Ｕ＜ｕであれば、ステップ２５で設定され
た最大値Ｕの列よりも後側にｕ列が存在しているから、
ステップ３１で最大値Ｕをｕに再設定する。

【００７２】一方、ステップ３０で「ＮＯ」と判定した
場合には、ステップ３２に移り、Ｖとｖを比較し、Ｖ＞
ｖであれば、ステップ２５で設定された最小値Ｖの列よ
りも前側にｖ列が存在しているから、ステップ３３で最
小値Ｖをｖに再設定する。なお、ステップ３０とステッ
プ３２で「ＮＯ」と判定した場合にはステップ３４に移
る。

【００７３】さらに、ステップ３４では、ｊ≧ｎを比較
し、「ＮＯ」の場合には、ｉ行目におけるｎ列の全ての
データについての判定が完了していないから、ステップ
２６にリターンし、この以降の処理を繰返し、「ＹＥ
Ｓ」の場合にはステップ３５に移る。

【００７４】また、ステップ３５では、ｉ≧ｍを比較
し、「ＮＯ」の場合には、ｍ行目までのデータについて
の判定が完了していないから、ステップ３７によってｉ
を「１」歩進してステップ２６に戻り、ステップ２６以
降の処理を繰返す。

【００７５】そして、ステップ３５で「ＹＥＳ」と判定
した場合、即ちｍ×ｎ個のデータについて判定した場合
であるから、ｍ×ｎ個のデータのうち操作方向の最大値
ｕと最小値ｖを算出でき、この最大値Ｕから最小値Ｖの
差を下記の数５のように、差算することにより高さ寸法
ｈs を演算する。

【００７６】

【数５】ｈs ＝Ｕ−Ｖ

【００７７】そして、この高さ寸法ｈs を表示装置２０
に設けたディジタル表示部（図示せず）に表示する。

【００７８】然るに、本実施例による溶接ビード形状測
定装置では、第１の投光器１２と第２の投光器１３から
溶接物Ａに照射されるスリット状の光が該溶接ビードＢ
を含んで反射する部分をテレビカメラ１４で撮像する。
このとき、該テレビカメラ１４で撮像される画像は、第
１の投光器１２からの光により反射した第１の画像デー
タＰijと、第２の投光器１３からの光により反射した第
２の画像データＱijとして検出される。そして、これら
の画像データＰij，Ｑijから表面画像データＳijを演算
することにより、測定器１１の溶接物Ａに対する傾斜を
補正した溶接ビードＢの表面形状を算出することができ
る。

【００７９】従って、作業者は表示装置２０にモニタさ
れる溶接ビードＢの表面画像データＳijを見ながら、手
動操作で測定器１１を溶接ビードＢの伸長方向に対して
移動させることにより、溶接ビードＢの表面形状を順次
演算して表示でき、作業者は該溶接ビードＢの表面の欠
損や溶接不良を容易に検査することができる。

【００８０】しかも、本実施例による溶接ビード形状測
定装置は、溶接物Ａに対する測定器１１の傾きを補正す
ることにより、手動操作によって溶接ビードＢの外観を
検査することができる。これにより、従来技術のような
測定器を取付けるための大掛かりなロボットや走査装置
は必要なく、測定器取付時における調整等も省略でき
る。この結果、検査作業における工程を大幅に削減し
て、溶接ビードの外観検査作業の容易性を高めることが
できる。

【００８１】また、表示装置２０で表示される表面画像
データＳijは、測定器１１に対する溶接物Ａの傾きを演
算により補正することができるから、測定器１１をロボ
ットや走査装置に取付けて使用する場合でも、テレビカ
メラ１４の中心軸Ｃ−Ｃと溶接ビードＢの幅方向の中心
とがほぼ一致する程度の精度の調整のみで使用でき、従
来技術のような微調整は必要なく、容易に溶接ビードＢ
の表面形状を検査することができる。

【００８２】さらに、図１１による処理によって溶接ビ
ードＢの高さ寸法ｈs を数値として算出することがで
き、表示装置２０における溶接ビードＢの表面形状のモ
ニタと共に、溶接ビードＢの欠損や溶接不良を確実に検
査することができる。

【００８３】なお、前記実施例では、図９中のステップ
３〜６が第１の画像データ算出手段の具体例であり、ス
テップ１０〜１３が第２の画像データ算出手段の具体例
である。また、ステップ１４が中間位置演算手段の具体
例であり、ステップ１５が傾き演算手段の具体例であ
り、ステップ１６が表面画像データ演算手段の具体例で
ある。

【００８４】また、前記実施例では、第１の投光器１２
から照射されるレーザ光と、第２の投光器１３から照射
されるレーザ光と、テレビカメラ１４の中心軸Ｃ−Ｃと
が交わる交点Ｄを、溶接ビードＢの下側に位置した溶接
物Ａ内に位置するようにしたが、本発明はこれに限ら
ず、図１２の変形例に示すように、交点Ｄ′が溶接ビー
ドＢの上側に位置するようにした場合でもよく、この場
合には、表示装置２０に写出される第１の画像データＰ
ijと第２の画像データＱijとは、前記実施例とは逆の位
置で、反転した画像となる。この状態でも、前述した実
施例による表面画像データ演算処理と高さ寸法演算処理
によって正確な溶接ビードＢの形状を表示装置２０に写
出すことができる。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、測定器が溶接物に対して相対的に傾いた場合で
も、撮像手段で撮像される画像は前後方向に非対称な画
像となり、画像演算手段では、この２つの画像データか
ら溶接物と測定装置との相対的な傾きを補正して一つの
画像データとして補正演算でき、溶接物と測定装置との
傾きを気にせずに手動操作においても容易に溶接ビード
の表面形状を検査することができる。そして、測定装置
の取付けに関しても傾きを補正できるから、取付後の調
整作業を省略することができる。

【００８６】請求項２の発明では、撮像手段に対して第
１の投光手段を前側に配置し、第２の投光手段を後側に
配置でき、撮像手段で撮像される溶接ビードで反射した
反射光は前，後の画像データとなり、前記画像演算手段
によって溶接物と測定装置との相対的な傾きを補正した
溶接ビードの表面形状を演算することができる。

【００８７】請求項３の発明では、走行具を溶接ビード
の伸長方向に順次移動させることにより、溶接ビードの
伸長方向における表面形状を測定でき、手動操作による
測定も可能となる。

【００８８】請求項４の発明では、測定器が溶接物に対
して傾いている場合には、第１の画像データと第２の画
像データとの中間位置と撮像手段の走査中心との差が測
定器の溶接ビードに対する傾きとなる。これにより、前
記第１の画像データまたは第２の画像データのうちいず
れか一方の画像データとこの傾きとの差を演算すること
によって、溶接ビートの表面画像データを演算して、こ
の表面画像データは溶接物と測定器との相対的な傾きを
補正することができ、溶接物に対する測定器の傾きを補
正して溶接ビートの表面形状を正確に測定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による溶接ビード形状測定装置
を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例による溶接ビード形状測定装置
を示す全体構成図である。

【図３】本実施例に用いる可動式の測定器を示す正面図
である。

【図４】本実施例に用いる測定器を図３中の矢示IV−IV
方向からみた断面図である。

【図５】溶接物が測定器に対して傾斜していない正常時
の状態を仮想モニタ部に表示される画像と一緒に示す説
明図である。

【図６】溶接物が測定器に対して左右方向に傾斜してい
るときの状態を仮想モニタ部に表示される画像と一緒に
示す説明図である。

【図７】溶接物が測定器に対して前後方向に傾斜してい
るときの状態を仮想モニタ部に表示される画像と一緒に
示す説明図である。

【図８】画像メモリ装置に記憶される第１の画像データ
と第２の画像データを示す説明図である。

【図９】本実施例による溶接ビードの表面画像データ演
算処理を示す流れ図である。

【図１０】画像出力メモリ装置から出力される表面画像
データを示す説明図である。

【図１１】本実施例による溶接ビードの高さ寸法演算処
理を示す流れ図である。

【図１２】実施例の変形例による測定器と溶接物との関
係を示す図２と同様の構成図である。

【図１３】従来技術による溶接ビード形状測定装置にお
いて、溶接物が測定器に対して傾斜していない正常時の
状態を表示装置に表示される画像と一緒に示す説明図で
ある。

【図１４】溶接物が測定器に対して左右方向に傾斜して
いるときの状態を表示装置に表示される画像と一緒に示
す説明図である。

【図１５】溶接物が測定器に対して前後方向に傾斜して
いるときの状態を表示装置に表示される画像と一緒に示
す説明図である。

【符号の説明】

１１可動式の測定器１２第１の投光器１３第２の投光器１４テレビカメラ（撮像手段）１４Ａ仮想モニタ部１５走行具１５Ｃローラ１６コントローラ１７画像メモリ装置１８演算装置１９画像出力メモリ装置２０表示装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 26/02 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接物の溶接線に沿って前，後方向に伸
びる溶接ビードの形状を測定する溶接ビード測定装置に
おいて、前記溶接ビードの伸長方向に対して斜め後向き
に光を照射する第１の投光手段と、該第１の投光手段と
一組をなす状態で対向して配設され、前記溶接ビードの
伸長方向に対して斜め前向きに光を照射する第２の投光
手段と、前記第１の投光手段と第２の投光手段との間に
位置して前記溶接ビートの真上となる位置に配設され、
前記第１の投光手段と第２の投光手段から照射したとき
前記溶接ビードで反射した反射光を撮像する撮像手段
と、該撮像手段によって撮像された２つの画像データか
ら溶接物と測定装置との相対的な傾きを補正して一つの
画像データを演算する画像演算手段とから構成してなる
溶接ビード形状測定装置。
【請求項２】前記第１の投光手段と第２の投光手段
は、各投光手段から照射される光と撮像手段の中心軸と
が一点で交わるように該撮像手段に対してそれぞれ傾斜
させて配設してなる請求項１記載の溶接ビード形状測定
装置。
【請求項３】前記溶接線に沿って走行される走行具を
有し、該走行具には中央位置に下向きに前記撮像手段を
配設すると共に、該撮像手段を挟んで前側に第１の投光
手段を配設し、後側に第２の撮像手段を配設することに
より、可動式測定器を構成してなる請求項１または２記
載の溶接ビード形状測定装置。
【請求項４】前記画像演算手段は、前記撮像手段によ
って撮像された２つの画像データのうち前側を第１の画
像データとする第１の画像データ算出手段と、前記２つ
の画像データのうち後側を第２の画像データとする第２
の画像データ算出手段と、前記第１の画像データ算出手
段で算出された第１の画像データと第２の画像データ算
出手段で算出された第２の画像データとから、溶接ビー
ドの伸長方向と一致する走査方向の中間位置を演算する
中間位置演算手段と、該中間位置演算手段で演算された
中間位置と前記撮像手段の走査方向の中心との差を演算
して測定装置の溶接物に対する相対的な傾きを演算する
傾き演算手段と、前記第１の画像データまたは第２の画
像データのうちいずれか一方の画像データと該傾き演算
手段で演算された傾きとの差を演算することにより溶接
ビードの表面画像データを演算する表面画像データ演算
手段とから構成してなる請求項１，２または３記載の溶
接ビード形状測定装置。