JPH1133772A - 火口又はノズルの検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の切断火口の検査は手作業および肉眼に
て良否を判断するものであったが、火炎等は強い光と高
熱を発し、作業員の疲労を招くために多数の交代要員を
必要とし、また個々の主観によって良否の判断がなされ
るために品質にばらつきがあった。またすでに切断装置
に装着された切断火口においても同様である。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明に係る
火口又はノズルの検査方法は、一又は複数のＣＣＤカメ
ラを用いてガス火口又はプラズマノズルの良否を検査す
る方法であって、前記ＣＣＤカメラを前記火口等の周囲
を回転させながら該火口等に形成された火炎又はアーク
を撮影し、撮影によって得られた複数階調の画像信号の
輝度レベルを多重閾値処理して前記火炎等の輪郭座標を
決定し、該輪郭座標から前記火炎等の性状を算出して、
該性状を所定の基準値及び許容誤差と比較演算して前記
火炎等の良否を判断することにより前記火口の良否を判
断することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス切断火口やガ
ス溶接火口に形成される火炎、またはプラズマノズルに
形成されるプラズマアークをＣＣＤカメラによって撮影
し、その火炎またはプラズマアークの良否を判断するこ
とにより間接的に火口等の良否を検査する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス切断火口は、中央に切断酸素ガスを
噴射する孔を有し、その孔の周囲に燃料ガス及び支燃ガ
スを噴射する複数の孔あるいは環状のスリットが配置さ
れている。一方プラズマノズルはプラズマアークを形成
するためのプラズマガス、二次気流を形成するための二
次ガス、また場合によっては三次気流を形成するための
三次ガスを噴射するための孔が設けられており、その流
量や旋回気流の同心度などに厳しい精度が要求される。

【０００３】これらの孔や環状のスリットの周囲に加工
時のバリが残っていたり、径の不揃いや同心度の狂い等
が生じていたりすると、切断に際して火炎の性状にバラ
つきが生じたり真直に噴射されなくなる等の現象が発生
し、切断に悪影響を及ぼす虞がある。また切断開始時に
は良好な火炎を形成していても、切断作業中にスパッタ
ーが付着するなどして同様の悪影響を生じてしまう場合
もある。

【０００４】例えば図９に示すのはガス切断火口であっ
て、切断酸素気流４に不良を生じた場合の例を示してい
る。図９(a) は切断酸素気流４が扁平になった例、図９
(b)は前方に向かって広がってしまった例、図９(c) は
乱流が生じた例、図９(d) は過圧気流を生じて切断酸素
気流４の根本がダンゴ状になった例である。切断酸素気
流４にこれらに示すような不良が生じた場合には、切断
方向によって切断線の幅が変わってしまったり、切断板
厚、切断速度等にばらつきが生じ、期待どおりの切断を
行うことができない。

【０００５】また、図10に示すのは白点３ａを通過させ
る孔に不良が生じた場合の不良白点３ａの例であり、図
10(a) は曲がりが生じた例、図10(b) はダンゴ状になっ
た例、図10(c) は前方に向かって広がってしまった例、
図10(d) は太さに異なりが生じた例、図10(e) は長さに
異なりが生じた例、図10(f) は色の異なりが生じた例で
ある。白点３ａにこれらのような不良が生じた場合には
主に予熱時間のばらつきに影響を及ぼす為、切断開始時
間、切断速度などに不都合が生じる。

【０００６】特に最近は多数本のトーチを備えた平行切
断機やＮＣ切断機を用いて切断を行う場合が多く、火口
又はノズルごとの火炎性状のばらつきはそのまま製品の
加工精度に影響し、また火炎性状が良好であれば切断面
の品質も良いことが経験的に良く知られている。すなわ
ち切断作業の前後で火炎性状が良好であるならばその作
業における切断面の品質は良好であるとの判断をするこ
とができ、出荷前、及び切断作業の前後に火口又はノズ
ルが形成する火炎やアークの検査を行うことが必要不可
欠である。

【０００７】従来の火口の火炎性状、ノズルのアーク性
状の検査は手作業にて行われており、作業員が肉眼で観
察して良否を判断するものであった。その際不良品は交
換したり、また簡単に修正可能な不良に関してはその場
で修正を行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、切断酸素気流
及び白点、またはプラズマアークは強い光と高熱を発す
るため作業員の疲労を招き、長時間の作業は困難であ
る。従って、通常交代制で作業に当たるため、一つの作
業台につき数名の作業交代要員が必要となり、大量の検
査要員を必要としていた。

【０００９】また、複数作業員による火口等の良否の判
断は、主観の相違によりばらつきが生じる。すなわち、
ある作業者によれば具体的に定められた品質仕様に沿っ
て正しく良不良の判断をすることが出来ても、他のある
作業者によれば品質仕様内の良品を不良品と判断したり
する場合がある。

【００１０】また、切断装置や溶接装置を使用する場
合、作業開始時においては火口等が良好な火炎を形成し
ていても、作業中にスパッター等が付着して火炎性状が
悪化することが考えられる。従って、切断作業の合間に
火口等の状態確認をして交換や掃除を行わなければなら
ず、作業現場に作業員を必要とし、また作業開始までの
段取りに時間を要していた。

【００１１】本発明に係る検査装置及び検査方法及び切
断装置は、火口又はノズルの検査を自動化することによ
り良否判断基準を規格化し、また作業員を労働から開放
して作業に必要する人員を削減する事を目的とするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る火口又はノズルの検査方法は、一又は複
数のＣＣＤカメラを用いてガス火口又はプラズマノズル
の良否を検査する方法であって、前記ＣＣＤカメラを前
記火口等の周囲を回転させながら該火口等に形成された
火炎又はアークを撮影し、撮影によって得られた複数階
調の画像信号の輝度レベルを多重閾値処理して前記火炎
等の輪郭座標を決定し、該輪郭座標から前記火炎等の性
状を算出して、該性状を所定の基準値及び許容誤差と比
較演算して前記火炎等の良否を判断することにより前記
火口の良否を判断することを特徴とする。

【００１３】また本発明に係る火口又はノズルの検査方
法の他の構成は、複数のＣＣＤカメラを用いてガス火口
又はプラズマノズルの良否を検査する方法であって、前
記火口等の周囲に略等間隔に配置された複数の前記ＣＣ
Ｄカメラにより前記火口等に形成された火炎又はアーク
を同時に撮影し、撮影によって得られた複数階調の画像
信号の輝度レベルを多重閾値処理して前記火炎等の輪郭
座標を決定し、該輪郭座標から前記火炎等の性状を算出
して、該性状を所定の基準値及び許容誤差と比較演算し
て前記火炎等の良否を判断することにより前記火口の良
否を判断することを特徴とする。

【００１４】また上記検査方法に置いて前記火口等また
は複数の前記ＣＣＤカメラのいずれか又は両方を、前記
ＣＣＤカメラの間隔の角度回転させながら前記火口等に
形成された火炎又はアークを撮影することを特徴とす
る。

【００１５】また上記検査方法に於いて、前記火炎又は
前記アークの輪郭座標をニューラルネットワークを用い
てパターン認識処理することにより、前記火口又は前記
ノズルの良否を判断することが望ましい。

【００１６】また上記課題を解決するための本発明に係
る火口又はノズルの検査装置は、前記火口等を装着する
トーチと、多数のＣＣＤ素子を直交方向に配列して構成
された一又は複数のＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラに
指示を出して前記火口等に形成される火炎又はアークを
撮影させる制御部と、前記ＣＣＤカメラによって撮影し
た複数階調の画像信号を多重閾値処理して火炎等の輪郭
座標を決定する画像処理部とを有し、前記ＣＣＤカメラ
が前記火口等の周囲を回転可能に構成したことを特徴と
する。

【００１７】また上記課題を解決するための本発明に係
る火口又はノズルの検査装置の他の構成は、前記火口等
を装着するトーチと、多数のＣＣＤ素子を直交方向に配
列して構成された複数のＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメ
ラに指示を出して前記火口等に形成される火炎又はアー
クを撮影させる制御部と、前記ＣＣＤカメラによって撮
影した複数階調の画像信号を多重閾値処理して火炎等の
輪郭座標を決定する画像処理部とを有し、前記複数のＣ
ＣＤカメラを前記ガス火口又はプラズマノズルの周囲に
略等間隔の角度に配置したことを特徴とする。

【００１８】また上記検査装置においては、前記火口等
又は複数の前記ＣＣＤカメラのいずれか又は両方を前記
ＣＣＤカメラの間隔の角度回転可能に構成したことを特
徴とする請求項６記載の火口又はノズルの検査装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】

［第一実施形態］本発明に係る検査方法及び検査装置の
第一の実施形態を、ガス切断火口を例に用いて図を用い
て詳細に説明する。本実施形態は、ＣＣＤカメラによる
画像を多重閾値処理することにより火炎性状の良否を判
断するものである。図１はガス切断火口および火炎を表
す図、図２は検査装置の構成を表す概略図、図３は画像
処理のフローチャートである。まず、図１および図２に
より検査装置の構成を説明し、次に検査装置の動作につ
いて順を追って説明する。

【００２０】図１に示すガス切断火口１（以後単に火口
１という）は、中央に切断酸素ガスを噴射する孔を有
し、その孔の周囲に燃料ガス及び支燃ガスを噴射する複
数の孔あるいは環状のスリットが配置されている。火口
１は、ガス切断トーチ２（以後単にトーチ２という）に
装着してアセチレンガス、ＬＰＧガス、コークス炉ガス
等の燃料ガスと酸素ガスなどの支燃ガスを供給されると
共にこれらの混合ガスを噴射して点火することで、白点
３ａ、二次火炎３ｂからなる火炎３を形成すると共に、
火口１に切断酸素ガスを供給して噴射することで切断酸
素気流４を形成したとき、該気流４の周囲を包む白熱部
４ａが形成される。

【００２１】火炎３を構成する一つである白点３ａは火
口１の内部で混合した燃料ガスと支燃ガスが完全燃焼し
て形成されるものであり、光輝を持った白色あるいは薄
青色の半透明の炎である。二次火炎３ｂは解離した一酸
化炭素や水素が大気中の酸素と反応して燃焼した赤色あ
るいは橙色系統の極めて薄い透明の炎である。

【００２２】切断酸素気流４を構成する白熱部４ａは解
離した一酸化炭素や水素が火口１から噴射された切断酸
素ガスと再度混合することで完全燃焼して形成されるも
のであり、白点３ａよりも僅かに薄い白色あるいは薄青
色の半透明の部分である。従って、切断酸素気流４は火
口１に火炎３が形成されているときに該切断酸素気流４
の周囲に形成される白熱部４ａによってのみ認識するこ
とが可能となる。

【００２３】火口１は、検査装置に備えられたトーチ２
に取り付けられる。トーチ２には切断酸素ガス及び燃料
ガス及び支燃ガスを供給するための独立した三本のホー
ス25が接続されており、各ホースはガス流量調節機構で
ある定流量素子22を介して配管26に接続されている。配
管26には電磁弁24が設けられており、この電磁弁24は制
御部５の指示に従って開閉し、ガスの供給の開始または
停止を行うことができる。

【００２４】またトーチ２近傍に切断火口着脱装置30が
設けられている。これは制御部５の指示により火口１を
トーチ２に着脱するものであり、取り外す際には火口１
の検査の合否に対応して、火口１を次行程のラインまた
は修正ラインに分類する機能を有している。また、同様
にトーチ２近傍には火口１に点火する自動点火装置33、
および点火がなされたことを検知する火炎検出装置34が
設けられている。

【００２５】またトーチ２の下部にはアーム11ａが回転
可能に設けられており、その先端にＣＣＤカメラ11が火
口１と対向するように取り付けられている。このアーム
11ａは図示しない駆動モータにより回転駆動され、これ
によりＣＣＤカメラ11は火口１の周囲を回転することが
可能となっており、制御部５から送出される指示により
所定角回転しつつ撮影を行うことができる。

【００２６】ＣＣＤカメラ11は、光電変換素子である多
数のＣＣＤ素子を直交２方向に配列（例えば512x512 或
いは640 ×480 ）して構成されている。このＣＣＤカメ
ラ11は、ＣＣＤ素子の一方の配列方向が火口１の軸心１
ａと平行になるような姿勢で図示しないフレームに固定
されている。そしてＣＣＤカメラによる撮影範囲を設定
することで、個々の素子による分解能が決定される。本
実施形態では、ＣＣＤカメラ11による撮影範囲を100mm
×100mm とすることで、縦横0.19mm/dotの分解能を有す
るように設定している。

【００２７】ＣＣＤカメラ11によって撮影された画像信
号は、画像処理部10に伝達される。画像処理部10は、Ｃ
ＣＤカメラ11より伝達された画像信号を多重閾値処理の
一つである二値化処理を行う階調処理部12と、処理した
データを記憶させる二値記憶部13、該データから火炎の
切断酸素および白点の長さ、太さ、傾き、広がり等の各
火炎性状を計算する演算部14と、演算結果記憶部15と、
比較演算部17と、比較すべき基準値及び許容誤差を記録
させた許容値記憶部16とを有している。また画像処理部
10には比較判定結果を画面出力するためのモニター18、
および各装置を統括して動作の指示を出す制御部５とが
接続されている。

【００２８】次に、本実施形態に係るガス検査装置があ
る一本の火口１を検査する際の動作について説明し、併
せて本発明に係る切断火口の検査方法について説明す
る。

【００２９】まず図示しない切断火口搬送装置によっ
て、検査前の火口１が図示しない所定の位置に載置され
る。すると制御部５が切断火口着脱装置30に指示を出
し、切断火口着脱装置30の先端に設けられたマニピュレ
ータ31が火口１をピックアップしてトーチ２に装着す
る。火口１をトーチ２に装着した後、切断火口着脱装置
30のマニピュレータ31は火炎の影響を受けない位置まで
退避する。

【００３０】切断火口着脱装置30のアーム31の退避が完
了すると、制御部５からの指示により電磁弁24が開かれ
て、トーチ２に切断酸素ガスおよび燃焼ガスおよび支燃
ガスの供給が開始される。ここで各ガスの流量は定流量
素子22の働きによって一定に保たれている。トーチ２に
供給されたガスは火口１から噴出し、自動点火装置33に
よって点火される。火炎３が形成されて切断酸素気流４
及び白点３ａが発生したことを火炎検出装置34が検知し
たことにより、火口１の検査が開始される。

【００３１】撮影を行ってから良否の判断をするまでの
過程のフローチャートを図３に示す。制御部５の指示に
より、火口１の先端に生成された火炎３及び切断酸素気
流４及び白点３ａをＣＣＤカメラ11によって撮影し、画
像を取得する。撮影した画像信号は画像処理部10内に設
けられた階調処理部12に送られて二値化される。

【００３２】すなわち、ＣＣＤカメラ11を構成する各Ｃ
ＣＤ素子が取得した画像信号により得られる輝度を、あ
る定められたレベル以上ならば１、それ以下ならば０と
して一桁の二進数データに変換する。たとえば前記レベ
ルを切断酸素気流４の白熱部４ａの輝度よりも僅かに低
い輝度に設定すれば、白熱部４ａを撮影したＣＣＤ素子
の二値データは１となり、白熱部４ａの外部を撮影した
ＣＣＤ素子の二値データは０となる。

【００３３】従ってＣＣＤカメラ11による画像を階調処
理部12に於いて横方向にスキャンしつつ各ＣＣＤ素子の
配列に対応した二値データを取得することにより、白熱
部４ａの輪郭画像を座標としてとらえることができる。
また、白点３ａは白熱部４ａよりも輝度が高いため、双
方同時に輪郭の座標をとらえることができる。

【００３４】ＣＣＤカメラ11による撮影は一本の火口１
についてＣＣＤカメラ11の角度を変えて複数回行われ
る。上記の階調処理部12による二値化が終了すると、そ
の二値データは一旦二値記憶部13に蓄えられる。ここで
制御部５のステップ５ａにおいて、所定の全方位につい
て撮影が終了したかどうかを判定し、終了していれば次
行程に進み、終了していなければアーム11ａを所定角度
回転させて、次なる角度において撮影を行う。

【００３５】所定の全方位について撮影が終了すると制
御部５から電磁弁24に指示を出してガスの供給を停止す
る。そして二値記憶部13に蓄積した各角度における二値
データは、演算部14において解析することによって火炎
の状態を認識することができる。例えば60°ずつ回転さ
せて四回撮影すれば、トーチ２は最大180 °回転するこ
ととなり、白点３ａおよび切断酸素気流４の軸心を算出
することができ、さらには軸心からの傾きや、太さ、長
さ、扁平率、乱れ等の火炎性状を算出することができ
る。この算出された種々の火炎性状を一旦演算結果記憶
部15に記憶させておき、予め許容値記憶部16に記憶され
た基準値および許容誤差と、比較演算部17において逐一
比較することによって火口１の良否を判断して検査結果
を出力する。

【００３６】比較演算部17は、検査結果をモニター18に
出力して監視員に示すとともに制御部５に信号を出し、
制御部５はその結果に基づいて切断火口着脱装置30に指
示を出す。切断火口着脱装置30はステップ５ｂにおい
て、検査に合格ならば火口１を次行程30ａのラインに移
動させ、不合格ならば修正ライン30ｂに移動させる。そ
して次なる火口１をトーチ２に装着する。

【００３７】尚、上記第一実施形態において、撮影を行
ってから良否の判断をするまでの過程において全方位撮
影してから切断火口の良否を判断したが、撮影を行う度
に良否を判断することによって不良品検出を早めること
ができる。図４に画像処理の他の実施形態に係るフロー
チャートを示す。

【００３８】ＣＣＤカメラ11によって取得したある角度
における画像情報を、画像処理部10内に設けられた階調
処理部12に送って二値化する。そしてすぐに演算部14に
おいて切断酸素気流４および白点３ａの各火炎性状を演
算する。そしてこの演算結果と許容値記憶部16に記憶さ
れた基準値及び許容誤差とを比較演算部17において比較
演算する。

【００３９】すると回転せずともわかる火炎性状、例え
ば切断酸素気流４の広がり、ある程度以上の傾き、また
白点３ａの左右の高さの違いなどにおいて基準値及び許
容誤差と比較することができ、それらに何らかの不良を
発見した場合にはその時点で切断火口着脱装置30により
修正ライン30ｂに送られる。

【００４０】また、上記のようにある角度における比較
演算に合格したものは、全方位の撮影が終了したかどう
かを判断し、終了していなければトーチ駆動モーター21
によってトーチを所定角回転させ、ＣＣＤカメラ11によ
って次の角度における画像取得を行う。全方位撮影が終
了していれば、火口１は次行程30ａに送出する。これら
のことより、全方位撮影することなく不良品を検出する
ことができ、検査の速度向上を図ることができる。

【００４１】［第二実施形態］次に、本発明に係る検査
方法及び検査装置の第二実施形態を図を用いて詳細に説
明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分につい
ては同一の符号を付して説明を省略する。図５は本実施
形態に係る検査装置の構成を表す概略図、図６は画像処
理のフローチャート、図７はＣＣＤカメラによって撮影
された画像を示す図、図８はニューラルネットワークの
模式図である。

【００４２】本実施形態は複数のＣＣＤカメラを備え、
更に得られた画像に二つ以上の閾値を設定し、更に多重
閾値処理としてニューラルネットワークを用いて火炎性
状の良否を判断するものである。まず、図５によりガス
検査装置の構成を説明し、次に検査方法について説明す
る。

【００４３】図５に示す検査装置には、火口１の周囲に
略等間隔(120゜) に三台のＣＣＤカメラ11が配置されて
いる。各ＣＣＤカメラ11はアーム11ａにて支持されてお
り、同一の駆動モータにより相互の位置関係を保持した
まま火口１の周囲を回転し得るよう構成されている。ま
た火口１を装着されたトーチ２は、図示しない駆動モー
タによりＣＣＤカメラ11と反対方向に回転可能に構成さ
れている。

【００４４】このようにＣＣＤカメラ11及びトーチ２が
互いに回転することにより、いかなる角度から撮影を行
う場合にも互いに最大ＣＣＤカメラ11の間隔の角度の半
分(60 ゜) 回転させれば足りることとなる。従って三台
のＣＣＤカメラ11によりほぼ同時に三方向から撮影し、
また少ない回転角にて異なる角度からの撮影を行うこと
ができるため、高速に火炎の画像を取得することができ
る。

【００４５】これら三台のＣＣＤカメラは、それぞれ画
像処理部10に接続されている。画像処理部10は、三台の
ＣＣＤカメラ11より伝達された画像信号を閾値処理する
階調処理部12と、取得した閾値を記憶する閾値記憶部19
と、閾値処理したデータから火炎性状の良否を判断する
パターン処理部20と、火炎性状の基準値及び許容誤差を
記録させた許容値記憶部16とを有している。

【００４６】次に、本実施形態に係るガス検査装置があ
る一本の火口１を検査する際の動作について説明し、併
せて本発明に係る切断火口の検査方法を説明する。

【００４７】上記第一実施形態と同様に火口着脱装置30
によりトーチ２に火口１を装着しこれに火炎を形成する
と、三台のＣＣＤカメラ11によって該火炎を撮影する。
撮影された火炎の画像は階調処理部12に送出され、ステ
ップ12ａにて多重閾値処理して火炎性状をデータ化す
る。

【００４８】図7(a)はＣＣＤカメラ11によって撮影した
画像の例を示す図である。この画像において白点３ａの
移っている部分を下部から上部までｍ分割し、それぞれ
の位置、即ちスキャン層Ｓ１〜Ｓｍにおいて火炎を横切
るようにスキャンし、輝度レベルを取得する。

【００４９】図7(b)は各スキャン層Ｓｍにおける横方向
の位置と輝度とを例示する図である。まず白点３ａ全体
の幅を得るために所定の閾値Ｐ０を設定し、ある座標に
於ける輝度レベルが閾値Ｐ０以上ならば１、それ以下な
らば０として一桁の二進数データに変換する。従って、
前記閾値Ｐ０の値を、白点３ａの輝度レベルよりも低
く、且つ二次火炎３ｂの輝度レベルより高い値に設定す
ることにより、白点幅Ｘｍを得ることが出来る。

【００５０】また同時に各白点３ａの中心座標を得るた
めに各自の閾値Ｐ１，Ｐ２，…をそれぞれ設定し、その
閾値より高い部分を抽出することにより各白点３ａの幅
を取得し、これより各白点３ａの中心座標Ｙを算出す
る。従って白点３ａがｎ個あったとすれば、スキャン層
Ｓｍにおいて中心座標Ｙm1〜Ｙmnのデータが得られるこ
ととなる。

【００５１】これらの操作をスキャン層Ｓ１〜Ｓｍにつ
いて行うことにより一本の火口１について得られた白点
幅Ｘ１〜Ｘｍ及び中心座標Ｙ11〜Ｙmnのデータ全体を、
以後学習パターンという。この学習パターンをステップ
18ａにてモニター18に表示して操作員に提示すると共
に、パターン処理部20に入力する。パターン処理部20
は、後述するニューラルネットワークによって構成され
ている。

【００５２】このようにして三台のＣＣＤカメラ11から
取得した画像から学習パターンを取得すると、ステップ
５ａにて予定された全方位の撮影を終了したか否かを判
断する。撮影が終了していなければＣＣＤカメラ11をア
ーム11ａにより回転させると共にトーチ２を回転させ
て、次の角度にて撮影を行う。ここで撮影する角度及び
回数は、火口楕円の扁平度を観察できる程度に設定され
る。撮影が終了していれば、取得した学習パターンによ
りニューラルネットワークによるパターン認識を行う。

【００５３】本実施形態に係るニューラルネットワーク
は図８に示すように三層のニューロンの層を有してお
り、入力層Ａ、中間層Ｂ、出力層Ｃから構成されてい
る。ニューラルネットワークの学習則にはバックプロパ
ゲーション法を用い、また荷重Ｗの修正法には一括修正
法、荷重修正量の計算にはモーメント法を用いる。一括
修正法は学習パターン全体でその修正量の総和をとり、
これを用いて荷重を修正する方法であって、学習パター
ン全体一個毎に修正を行う逐次修正法よりも修正回数が
少なくなるので学習時間を短縮することができる。

【００５４】入力層Ａ及び出力層Ｃには学習パターンを
入力し、ニューラルネットワークを学習させる。また中
間層Ｂには入力層Ａのデータの荷重Ｗつきの和を与え
る。入力層Ａのニューロンは、夫々中間層Ｂの二つのニ
ューロンに接続する（生物体のシナプス結合を模倣して
いる）。すなわちスキャン層Ｓ１〜Ｓｍに対応して、中
間層はＢ１〜Ｂ2mまでの要素を有している。このように
入力層Ａのニューロンが二個の中間層Ｂのニューロンに
接続することにより、非線形システムを構築することが
できる。

【００５５】例えばあるスキャン層Ｓｍに於ける各白点
３ａの中心座標Ｙのインデックスをｉ（白点幅Ｘのイン
デックスをｉ=0とする）、中間層Ｂのインデックスをｊ
(j=2m or 2m-1)とすると、白点幅Ｘ又は各白点３ａの中
心座標Ｙと中間層Ｂとの間に課される荷重はＷijと表さ
れる。これを用いて、中間層Ｂｊは次式で表される。

【００５６】

【数１】

【００５７】ここで荷重Ｗijは上記の如く一括修正法に
て修正されるが、その際の荷重修正量ΔＷ(k) はモーメ
ント法にて計算される。具体的には前回の荷重修正量を
ΔＷ(k-1) とし、誤差からの修正量をｄとすると、次式
によって求める。

【００５８】

【数２】

【００５９】ここでａは安定化係数である。

【００６０】中間層Ｂの各ニューロンは与えられた和を
シグモイド関数により実数あるいは０〜１の範囲に変換
して出力する。この中間層Ｂの出力は、上述と同様に、
荷重付き和として出力層Ｃに与えられる。

【００６１】ここでバックプロパゲーション学習方法に
於いて、中間層と出力層を接続するシナプス荷重Ｖkjの
修正量ΔＶkj、および出力層のニューロンの閾値γk の
修正量Δγk は、次式で与えられる。

【００６２】

【数３】

【００６３】学習パターンがよいパターンである場合に
教師信号Ｔk は1.0 となり、その逆の場合には0.0 とな
る。このように出力層の出力Ｏk と教師信号Ｔk の差Δ
Ｖを小さくしていくことにより、ニューラルネットワー
クが学習し、より正しい出力層出力Ｏk を得ることがで
きる。最終的に出力層Ｃは中間層Ｂより与えられた和を
シグモイド関数により０〜１の範囲に変換して出力し、
これが一定値以上ならばその切断火口は良とし、一定値
以下ならば否とする。

【００６４】パターン処理部20による良否判断結果は、
ステップ18ｂにてモニター18に出力して監視員に示すと
ともに、制御部５に信号を送出する。制御部５はその結
果に基づいて切断火口着脱装置30に指示を出す。切断火
口着脱装置30は、検査に合格ならば火口１を次行程30ａ
のラインに移動させ、不合格ならば修正ライン30ｂに移
動させる。そして次なる火口１をトーチ２に装着する。

【００６５】上記の如く構成したことにより、本発明に
係る火口又はノズルの検査方法及び検査装置は、火口ま
たはノズルの検査を自動化することができ、作業員を強
い光および高熱によって疲労させることない。従って交
代人員を用意する必要が無く、大幅な人員削減をするこ
とができる。また判断基準を画一化することによって製
品の品質の規格化を向上させることができ、多数本のト
ーチを搭載した平行切断装置やＮＣ切断装置に用いる際
にも個体差の少ないものとすることができる。

【００６６】なお上記第一及び第二実施形態において、
検査の対象としてガス切断火口を用いて説明したが、同
様にしてガス溶接火口、プラズマ切断ノズル、プラズマ
溶接ノズルを検査することができる。

【００６７】また、説明の都合上画像処理部10の各構成
要素および制御部５をそれぞれ分割して説明したが、実
際には一台又は複数台のコンピュータをプログラムによ
り動作させ、閾値処理、輪郭座標取得、火炎性状演算、
比較演算、および制御シーケンス等はＣＰＵにより行
い、閾値記憶および演算結果記憶をＲＡＭにより行い、
またこれらを実施するプログラム及び火炎性状の基準
値、許容誤差は磁気記憶媒体やＲＯＭに保存するという
形態が一般的である。

【００６８】また、ＣＣＤカメラ11の構成を512x512 或
いは640x480 のＣＣＤ素子により100mmX100mm の撮影範
囲として分解能を縦横0.19mm/dotと説明したが、これら
は火口１および火口１の形成する火炎等の大きさに準じ
て適宜設定することでよい。

【００６９】また、図２及び図５においてトーチ２の上
方に火口１を装着し、上方に向かって火炎等を噴射する
構成として示したが、本発明はこれに限定するものでは
なく、横または下方に向けて火炎を噴射するよう火口１
を装着することでも良い。また第２実施形態において三
台のＣＣＤカメラを搭載して説明したが、これは二台、
または四台以上のＣＣＤカメラを搭載するよう構成して
も良い。またＣＣＤカメラを回転可能に支持するために
アームを用いて説明したが、トーチ２を中心とする円形
にレール等を敷設し、同期させて駆動させることでも良
い。

【００７０】また、各実施形態において対人用の結果出
力装置としてはモニター18を用いたが、これをプリンタ
またはプリンタとモニター両方を設けるなどして出力す
ることでも良い。また磁気記憶媒体などに結果を一定期
間保存することにより過去の検査結果を検索することが
可能なものとすることも有効である。

【００７１】

【発明の効果】本発明に係る検査方法及び検査装置によ
れば、ガス火口又はプラズマノズルの検査を自動化する
ことができ、作業者を労働から開放し、また使用者にし
てみれば人員を削減することができる。また、製品の品
質の良否判断基準を個々の作業者の主観に依存すること
なく、規格化することができる。

【００７２】またトーチには複数のガス供給ホースが接
続されるため一周またはそれ以上回転させることは困難
であるが、本発明に於いてはＣＣＤカメラを回転可能に
構成したことにより、何周でも回転させることが可能と
なる。従ってトーチをあらゆる角度から撮影することが
可能となり、形成される火炎又はアークのすべてのスリ
ットを良否判断することができる。

【００７３】また複数台のＣＣＤカメラを搭載して撮影
を行うよう構成したことにより、短時間に複数の角度か
ら画像を取得することができる。またこれを回転させて
異なる角度から撮影を行う際にも、回転させる角度が小
さくてよく、総じて短い時間に多くの角度から画像を取
得することができる。

【００７４】また良否判断にニューラルネットワークを
用いることにより、線形システムでは判別の困難な火炎
の全体の形状から良否判断を行うことができる。これに
よって人間が視認により行っていた総合的な判断を自動
化することができ、効率的且つ的確に、且つ画一的な判
断基準をもって良否判断をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス切断火口および火炎を表す図である。

【図２】第一実施形態に係る検査装置の構成を表す概略
図である。

【図３】画像処理のフローチャートである。

【図４】画像処理の他の実施形態に係るフローチャート
である。

【図５】第二実施形態に係る検査装置の構成を表す概略
図である。

【図６】画像処理のフローチャートである。

【図７】ＣＣＤカメラによって撮影された画像を示す図
である。

【図８】ニューラルネットワークの模式図である。

【図９】ガス切断火口の切断酸素気流４に不良を生じた
場合の例である。

【図10】白点３ａを通過させる孔に不良が生じた場合の
不良白点３ａの例である。

【符号の説明】 【符号の説明】

Ａ …入力層 Ｂ …中間層 Ｃ …出力層 Ｏ …出力値 Ｐ …閾値 Ｓ …スキャン層 Ｘ …白点幅 Ｙ …中心座標 １ …ガス切断火口 １ａ …軸心 ２ …ガス切断トーチ ３ …火炎 ３ａ …白点 ３ｂ …二次火炎 ４ …切断酸素気流 ４ａ …白熱部 ５ …制御部 10 …画像処理部 11 …ＣＣＤカメラ 12 …階調処理部 13 …二値記憶部 14 …演算部 15 …演算結果記憶部 16 …許容値記憶部 17 …比較演算部 19 …閾値記憶部 20 …パターン処理部 22 …定流量素子 23 …分配ユニット 24 …電磁弁 25 …ホース 26 …配管 27 …ボールネジ 28 …ガイド部材 29 …ブラケット 30 …切断火口着脱装置 30ａ …次行程 30ｂ …修正ライン 31 …マニピュレータ 33 …自動点火装置 34 …火炎検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００ (72)発明者 金 炳哲 東京都江戸川区西小岩３丁目35番16号 小 池酸素工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一又は複数のＣＣＤカメラを用いてガス
   火口又はプラズマノズルの良否を検査する方法であっ
   て、 前記ＣＣＤカメラを前記火口等の周囲を回転させながら
   該火口等に形成された火炎又はアークを撮影し、撮影に
   よって得られた複数階調の画像信号の輝度レベルを多重
   閾値処理して前記火炎等の輪郭座標を決定し、該輪郭座
   標から前記火炎等の性状を算出して、該性状を所定の基
   準値及び許容誤差と比較演算して前記火炎等の良否を判
   断することにより前記火口の良否を判断することを特徴
   とする火口又はノズルの検査方法。
2. 【請求項２】 複数のＣＣＤカメラを用いてガス火口又
   はプラズマノズルの良否を検査する方法であって、 前記火口等の周囲に略等間隔に配置された複数の前記Ｃ
   ＣＤカメラにより前記火口等に形成された火炎又はアー
   クを同時に撮影し、撮影によって得られた複数階調の画
   像信号の輝度レベルを多重閾値処理して前記火炎等の輪
   郭座標を決定し、該輪郭座標から前記火炎等の性状を算
   出して、該性状を所定の基準値及び許容誤差と比較演算
   して前記火炎等の良否を判断することにより前記火口の
   良否を判断することを特徴とする火口又はノズルの検査
   方法。
3. 【請求項３】 前記火口等又は複数の前記ＣＣＤカメラ
   のいずれか又は両方を、前記ＣＣＤカメラの間隔の角度
   回転させながら前記火口等に形成された火炎又はアーク
   を撮影することを特徴とする請求項２記載の火口又はノ
   ズルの検査方法。
4. 【請求項４】 前記火炎又は前記アークの輪郭座標をニ
   ューラルネットワークを用いてパターン認識処理するこ
   とにより、前記火口又は前記ノズルの良否を判断するこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載の検査方法。
5. 【請求項５】 ガス火口又はプラズマノズルを検査する
   装置であって、 前記火口等を装着するトーチと、多数のＣＣＤ素子を直
   交方向に配列して構成された一又は複数のＣＣＤカメラ
   と、該ＣＣＤカメラに指示を出して前記火口等に形成さ
   れる火炎又はアークを撮影させる制御部と、前記ＣＣＤ
   カメラによって撮影した複数階調の画像信号を多重閾値
   処理して火炎等の輪郭座標を決定する画像処理部とを有
   し、前記ＣＣＤカメラが前記火口等の周囲を回転可能に
   構成したことを特徴とする火口又はノズルの検査装置。
6. 【請求項６】 ガス火口又はプラズマノズルを検査する
   装置であって、前記火口等を装着するトーチと、多数の
   ＣＣＤ素子を直交方向に配列して構成された複数のＣＣ
   Ｄカメラと、該ＣＣＤカメラに指示を出して前記火口等
   に形成される火炎又はアークを撮影させる制御部と、前
   記ＣＣＤカメラによって撮影した複数階調の画像信号を
   多重閾値処理して火炎等の輪郭座標を決定する画像処理
   部とを有し、前記複数のＣＣＤカメラを前記ガス火口又
   はプラズマノズルの周囲に略等間隔の角度に配置したこ
   とを特徴とする火口又はノズルの検査装置。
7. 【請求項７】 前記火口等又は複数の前記ＣＣＤカメラ
   のいずれか又は両方を、前記ＣＣＤカメラの間隔の角度
   回転可能に構成したことを特徴とする請求項６記載の火
   口又はノズルの検査装置。