JPWO2013157422A1 - 電縫溶接操業管理装置、電縫溶接操業管理方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

所定の搬送方向に沿って搬送される円筒状に成形された金属板の側面を一対のスクイズロールにより加圧しつつ前記金属板に入熱を行ってＶ字状に収束する前記金属板の周方向における両端部を溶接して電縫鋼管を製造する際の電縫溶接の操業を管理する電縫溶接操業管理装置であって、Ｖ字収束領域を含む複数の画像を入力する画像入力手段と、前記画像に基づき幾何学的Ｖ収束点（Ｖ０）の位置を検出する第１の位置検出手段と、前記画像に基づき衝合点であるＶ収束点（Ｖ１）の位置を検出する第２の位置検出手段と、前記画像に基づき搬送方向の最下流に位置する溶接スリット（Ｓ）の端の位置を溶接点（Ｗ）の位置として取得した情報に基づいて、溶接点の位置を導出する溶接点位置導出手段と、前記幾何学的Ｖ収束点の位置と前記Ｖ収束点の位置とが異なる位置に存在するか否かを判定する判定手段とを含むことにより、溶接の状態が２段収束型第２種溶接減少の状態となるように入熱を制御することが、従来よりも容易に且つ確実に実行できるようになる。

Description

本発明は、電縫溶接操業管理装置、電縫溶接操業管理方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、金属板を搬送しながらロール群により連続的に円筒状に成形し、Ｖ字状に収束する金属板の周方向の両端部を加熱溶融させて突き合わせる高周波抵抗溶接及び誘導加熱溶接（以下、電縫溶接と称する）に用いて好適なものである。

石油又は天然ガス用ラインパイプ、油井管、原子力用、地熱用、化学プラント用、機械構造用、及び一般配管用等の広い分野において電縫鋼管が使用されている。電縫鋼管を製造する場合には、帯状の鋼板、例えば、熱延鋼帯を管状に成形して、その突合せ端面をＶ字状に収束させながら、高周波電流によって加熱・溶融させて、溶接シームを形成する。電縫溶接では、入熱量及び溶接速度等を適正な範囲に制御しないと、溶接欠陥が発生する。例えば、入熱が不足していたり、溶接速度が速かったりする場合には未溶接部が発生することがある。一方、入熱が過剰であったり、溶接速度が遅かったりする場合には、多量の酸化物が溶接部に残存することがある。

一般に、電縫溶接における溶接の状態は、鋼板の端面が最初に接触する溶接点の位置変動が非常に小さい第１種溶接状態と、溶接点の位置変動の振幅及び位置変動の周期が中位である第２種溶接状態と、溶接点の位置変動の振幅及び位置変動の周期が大きい第３種溶接状態とに大別される。溶接速度が速い場合、入熱を増加させると、第１種溶接状態、第２種溶接状態、及び第３種溶接状態とは異なる、２段収束を伴う第２種溶接状態が存在する。

２段収束型第２種溶接状態は、溶接点の位置変動の振幅及び位置変動の周期が第２種溶接状態と同様に中位であり、溶接部が２段のＶ字形になる溶接状態である。

図２０は、各種溶接状態と、溶接速度及び入熱との関係を概念的に示す図である。図２０において、領域２００１が第１種溶接状態に対応する領域であり、領域２００２が第２種溶接状態に対応する領域であり、領域２００３が第３種溶接状態に対応する領域であり、領域２００４が２段収束型第２種溶接状態に対応する領域である。また、Ｖ_mは２段収束型第２種溶接状態が現れる臨界溶接速度であり、Ｔ_mは鋼板の融点である。

溶接速度が臨界溶接速度Ｖ_m未満の場合であって、入熱が低い場合には、溶接の状態は第１種溶接状態となる。溶接速度が臨界溶接速度Ｖ_m未満であっても、入熱を増加させると、溶接の状態は第２種溶接状態となり、更に入熱を増加させると第３種溶接状態に移行する。一方、溶接速度が臨界溶接速度Ｖ_m以上になると、溶接の状態は、入熱の増加と共に、第１種溶接状態から第２種溶接状態に移行し、更に入熱を増加させると、２段収束型第２種溶接状態となる。

第１種溶接状態では、相互に突き合わさる鋼板の周方向の端部の厚み方向の全体に亘って鋼板を溶融させることができなくなる虞がある。一方、第３種溶接状態では、相互に突き合わさる鋼板の周方向の端部が過加熱となるため、多量の酸化物が溶接部に残存する虞がある。また、第２種溶接状態では、相互に突き合わさる鋼板の周方向の端部の厚み方向の全体に亘って鋼板を溶融させることができるが、２段収束型第２種状態との境界に酸化物が溶接部に残存する状態となる領域が発生する虞があり、また、成形変動などの影響で第２種溶接状態の範囲が狭くなってしまう虞がある。この場合、第２種溶接状態の範囲になるよう入熱制御することが困難になるため、より広範な範囲を有する２段収束型第２種溶接状態で電縫溶接を行うことが望まれる。

２段収束型第２種溶接状態で電縫溶接を行うための技術として特開平４−２３１１８１号公報および国際公開第２０１１／１１８５６０号に記載の技術がある。

特開平４−２３１１８１号公報には、電縫溶接を行うために供給される電源の出力周波数の微小変動をＦ／Ｖ変換して得た信号の振動幅Δｆと、当該信号の単位時間の変動数ＳＰＬとを用いて、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるための条件を構築し、当該条件を満たしたときの入熱量を、入熱の制御の基準となる信号として出力することが開示されている。

しかしながら、特開平４−２３１１８１号公報に記載の技術では、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態である場合、電源の出力周波数の微小変動（すなわち微分波形）のアナログ電圧値は、溶接の状態が第２種溶接状態である場合の値よりも小さくなる。上記した電源の出力周波数の微小変動は全振幅の１／２０以下になることもあり且つ、中心周波数も刻々と変化するため、微小変動の成分だけを抽出して観察することは難しい。よって、特開平４−２３１１８１号公報に記載の技術では、溶接の状態が確実に２段収束型第２種溶接状態となるように入熱を制御することは容易ではない。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態となるように入熱を制御することを、従来よりも容易に且つ確実に実行できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、所定の搬送方向に沿って搬送される円筒状に成形された金属板の側面を一対のスクイズロールにより加圧しつつ前記金属板に入熱を行ってＶ字状に収束する前記金属板の周方向における両端部を溶接して電縫鋼管を製造する際の電縫溶接の操業を管理する電縫溶接操業管理装置であって、所定期間に亘り連続的に撮像された、前記金属板のＶ字状に収束する領域であるＶ字収束領域を含む、複数の画像を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により入力された画像に基づいて、Ｖ字状に収束する前記金属板の周方向の両端部の幾何学的な交点である幾何学的Ｖ収束点の位置を検出する第１の位置検出手段と、前記画像入力手段により入力された画像に基づいて、Ｖ字状に収束する前記金属板の周方向の両端部が衝合する衝合点であるＶ収束点の位置を検出する第２の位置検出手段と、前記画像入力手段により入力された前記複数の画像の各々に基づいて、Ｖ字状に収束する前記金属板の周方向の両端部が衝合する衝合点である前記Ｖ収束点を基点としてＶ収束点よりも前記金属板の搬送方向の下流側に伸びる溶接スリットの前記搬送方向の最下流の点であるスリット端の前記所定期間内の各時点における位置を導出し、導出した各時点のスリット端の位置のうちスリット端が前記搬送方向の最下流に位置する時点の位置を溶接点の位置として取得した情報に基づいて、溶接点の位置を導出する第１の溶接点位置導出手段と、前記第１の位置検出手段によって検出された幾何学的Ｖ収束点の位置と前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置とが異なる位置に存在するか否かを判定する判定手段と、を含む電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第２の観点によれば、前記情報によって示される溶接点の位置と、前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置との間の距離ΔＬを記憶する記憶手段を更に含み、前記溶接点位置導出手段は、前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置と前記記憶手段に記憶された前記距離ΔＬとに基づいて前記金属板の溶接点の位置を導出する第１の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第３の観点によれば、前記記憶手段は、鋼種毎に前記距離ΔＬを記憶する第２の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第４の観点によれば、前記溶接点位置導出手段は、前記画像入力手段により入力された複数の画像の各々に基づいて、前記画像入力手段により入力された画像毎に溶接スリットのスリット端の位置を導出するスリット端位置導出手段を含み、前記スリット端位置導出手段により導出されたスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置を溶接点の位置として導出する第１の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第５の観点によれば、前記判定手段によって幾何学的Ｖ収束点の位置とＶ収束点の位置とが異なる位置に存在すると判定された場合において、前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離が所定の閾値以下になった場合に前記金属板に対する入熱量を低下させる入熱制御手段を更に含む第１乃至第４のいずれかの観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第６の観点によれば、前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置と、前記情報によって示される溶接点の位置に基づいて前記距離ΔＬを導出する距離ΔＬ導出手段を更に含み、前記記憶手段は、前記距離ΔＬ導出手段によって導出された前記距離ΔＬを、前記溶接点位置導出手段による溶接点の位置の導出よりも前に記憶する第２または第３の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第７の観点によれば、前記距離ΔＬ導出手段は、少なくとも、Ｖ収束点の位置の変動周期よりも長い期間に亘って撮像された複数の画像の各々に基づいて前記第２の位置検出手段によって導出されたＶ収束点の平均位置と前記情報によって示される溶接点の位置との間の距離を前記距離ΔＬとして導出する第６の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第８の観点によれば、前記第１の位置検出手段によって検出された幾何学的Ｖ収束点の位置と、前記Ｖ字収束領域の金属板の周方向の端部に対応する領域の近似直線のなす角度であるＶ収束角の二等分線として推定される溶接線である推定溶接線と、に基づいて、前記スリット端の探索領域を設定する探索領域設定手段を更に含み、前記スリット端位置導出手段は、前記探索領域設定手段によって設定された探索領域内において前記スリット端の位置を導出する第４の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第９の観点によれば、前記画像入力手段により入力される画像の各々は、１／５０００［ｓｅｃ］以下の露光時間で撮像された画像である第４または第８の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第１０の観点によれば、前記画像入力手段は、２５０［ｍｓｅｃ］以上の期間に亘り連続的に撮像された複数の画像を入力する第４、第８および第９のいずれかの観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第１１の観点によれば、前記溶接点位置導出手段は、前記スリット端位置導出手段により導出された複数のスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置を示す座標値の移動平均値を溶接点の位置として導出する第４、第８、第９および第１０のいずれかの観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第１２の観点によれば、前記入熱制御手段は、前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの中心軸を含む平面との間の距離が所定の閾値以下である場合に前記金属板に対する入熱量を下げるように制御する第５の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第１３の観点によれば、前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置、および前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離の少なくとも一方を表示する表示手段を更に含む第１乃至第１２のいずれかの観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第１４の観点によれば、所定の搬送方向に沿って搬送される円筒状に成形された金属板の側面を一対のスクイズロールにより加圧しつつ前記金属板に入熱を行ってＶ字状に収束する前記金属板の周方向における両端部を溶接して電縫鋼管を製造する際の電縫溶接の操業を管理する電縫溶接操業管理方法であって、所定期間に亘り連続的に撮像された、前記金属板のＶ字状に収束する領域であるＶ字収束領域を含む、複数の画像を入力する画像入力ステップと、前記画像入力ステップにおいて入力された画像に基づいて、Ｖ字状に収束する前記金属板の周方向の両端部の幾何学的な交点である幾何学的Ｖ収束点の位置を検出する第１の位置検出ステップと、前記画像入力ステップにおいて入力された画像に基づいて、Ｖ字状に収束する前記金属板の周方向の両端部が衝合する衝合点であるＶ収束点の位置を検出する第２の位置検出ステップと、前記画像入力ステップにおいて入力された前記複数の画像の各々に基づいて、前記Ｖ収束点を基点としてＶ収束点よりも前記金属板の搬送方向の下流側に伸びる溶接スリットの前記搬送方向の最下流の点であるスリット端の前記所定期間内の各時点における位置のうちスリット端が前記搬送方向の最下流に位置する時点の位置を溶接点の位置として取得した情報に基づいて、溶接点の位置を導出する溶接点位置導出ステップと、前記第１の位置検出ステップにおいて検出された幾何学的Ｖ収束点の位置と前記第２の位置検出ステップにおいて検出されたＶ収束点の位置とが異なる位置に存在するか否かを判定する判定ステップと、を含む電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第１５の観点によれば、前記情報によって示される溶接点の位置と、前記Ｖ収束点の位置との間の距離ΔＬを記憶する記憶ステップを更に含み、前記溶接点位置導出ステップは、前記第２の位置検出ステップにおいて検出されたＶ収束点の位置と前記記憶ステップにおいて記憶された前記距離ΔＬとに基づいて前記金属板の溶接点の位置を導出する第１４の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第１６の観点によれば、前記記憶ステップにおいて、鋼種毎に前記距離ΔＬが記憶される第１５の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第１７の観点によれば、前記溶接点位置導出ステップは、前記画像入力ステップにおいて入力された複数の画像の各々に基づいて、前記画像入力ステップにおいて入力された画像毎に溶接スリットのスリット端の位置を導出するスリット端位置導出ステップを含み、前記溶接点位置導出ステップにおいて、前記スリット端位置導出ステップにおいて導出されたスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置が溶接点の位置として導出される第１４の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第１８の観点によれば、前記判定ステップにおいて幾何学的Ｖ収束点の位置とＶ収束点の位置とが異なる位置に存在すると判定された場合において前記溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離が所定の閾値以下になった場合に前記金属板に対する入熱量を低下させる入熱制御ステップを更に含む第１４乃至第１７のいずれかの観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第１９の観点によれば、前記Ｖ収束点の位置と、前記情報によって示される溶接点の位置に基づいて前記距離ΔＬを導出する距離ΔＬ導出ステップを更に含み、前記記憶ステップにおいて、前記距離ΔＬ導出ステップにおいて導出された前記距離ΔＬが、前記溶接点位置導出ステップにおいて溶接点の位置が導出される前に記憶される第１５または第１６の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２０の観点によれば、前記距離ΔＬ導出ステップにおいて、少なくとも、Ｖ収束点の位置の変動周期よりも長い期間に亘って撮像された複数の画像の各々に基づいて導出されたＶ収束点の平均位置と前記情報によって示される溶接点の位置との間の距離が前記距離ΔＬとして導出される第１９の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２１の観点によれば、前記第１の位置検出ステップにおいて検出された幾何学的Ｖ収束点の位置と、前記Ｖ字収束領域の金属板の周方向の端部に対応する領域の近似直線のなす角度であるＶ収束角の二等分線として推定される溶接線である推定溶接線と、に基づいて、前記スリット端の探索領域を設定する探索領域設定ステップを更に含み、
前記スリット端位置導出ステップにおいて、前記探索領域設定ステップにおいて設定された探索領域内に前記スリット端の位置が導出される第１７の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２２の観点によれば、前記画像入力ステップにおいて入力される画像の各々は、１／５０００［ｓｅｃ］以下の露光時間で撮像された画像である第１７または第２１の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２３の観点によれば、前記画像入力ステップにおいて、２５０［ｍｓｅｃ］以上の期間に亘り連続的に撮像された複数の画像が入力される第１７、第２１および第２２のいずれかの観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２４の観点によれば、前記溶接点位置導出ステップにおいて、前記スリット端位置導出ステップにおいて導出された複数のスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置を示す座標値の移動平均値が溶接点の位置として導出される第１７、第２１、第２２および第２３のいずれかの観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２５の観点によれば、前記入熱制御ステップにおいて、前記第溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの中心軸を含む平面との間の距離が所定の閾値以下である場合に前記金属板に対する入熱量が下がるように入熱を制御する第１８の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２６の観点によれば、前記第溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置、および前記第２の溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離の少なくとも一方を表示する表示ステップを更に含む第１４乃至第２５のいずれかの観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第２７の観点によれば、第１乃至第１３のいずれかの観点による溶接操業管理装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラムが提供される。

本発明によれば、溶接の状態が２段収束型第２種溶接現象の状態となるように入熱を制御することを、従来よりも容易に且つ確実に実行できるようになる。

本発明の実施形態に係る電縫鋼管の製造システムの構成の一例を示す図である。 ２段収束型第２種溶接状態におけるＶ字収束領域の一例を概念的に示す図である。 ２段収束型第２種溶接状態におけるＶ字収束領域の一例を概念的に示す図である。 溶接スリットの変動が起こる様子の一例を概念的に示す図である。 溶接スリットの変動が起こる様子の一例を概念的に示す図である。 溶接スリットの変動が起こる様子の一例を概念的に示す図である。 撮像装置により撮像されたＶ字収束領域の画像の一例を示す図である。 溶接点とＶ収束点との間の距離と鋼板の厚み（板厚）との関係の一例を示す図である。 欠陥面積率と溶接点・スクイズセンタ位置間距離Ｇとの関係の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置の機能的な構成の一例を示す図である。 撮像装置により撮像された画像の一例を図面化した図である。 ２値化処理が行われた画像の一例を示す図である。 ラベリング処理が行われた画像の一例を示す図である。 ブロッブ抽出処理が行われた画像の一例を示す図である。 端部探索処理が行われた画像を示す図である。 Ｖ収束点が検出された様子の一例を図面化して示す図である。 距離ΔＬ導出処理の一例を説明するフローチャートである。 入熱制御処理の一例を説明するフローチャートである。 撮像装置により撮像された画像と、当該画像におけるｘ方向の輝度分布の一例とを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置の機能的な構成の一例を示す図である。 幾何学的Ｖ収束点、Ｖ収束点、及びスリット端の時間推移の第１の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置の機能的な構成の一例を示す図である。 Ｖ収束点が検出された様子の一例を図面化して示す図である。 幾何学的Ｖ収束点が検出されスリット端探索領域が設定された様子の一例を図面化して示す図である。 スリット端探索領域が与えられた赤色成分の画像を示す図である。 スリット端探索領域における２値化画像の一例を図面化して示す図である。 入熱制御処理の一例を説明するフローチャートである。 入熱制御処理の一例を説明するフローチャートである。 各種溶接現象と、溶接速度及び入熱との関係を概念的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。尚、各図においては、説明又は表記の都合上、各要素を省略化又は簡略化して示している。
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
＜電縫鋼管の製造システム＞
図１は、本発明の実施形態に係る電縫鋼管の製造システムの構成の一例を示す図である。尚、本実施形態では、電縫鋼管の製造システムの各構成要素の位置と、撮像された画像の位置は、それぞれ同一の３次元直交座標（ｘ，ｙ，ｚ座標）で表されるものとする。すなわち、各図に示すｘ，ｙ，ｚ座標は、その方向のみを示すものであり、その原点の位置は各図において同一であるものとする。

図１において、電縫鋼管の製造システムは、スクイズロール２ａ、２ｂと、コンタクトチップ３ａ、３ｂと、インピーダー４と、撮像装置５と、高周波電源６と、電縫溶接操業管理装置１００と、を有する。

まず、電縫鋼管の製造設備の概要を説明する。図１に示すように、帯状の鋼板１がｘ軸の正の方向に向かって搬送されながら、ロール群（図示せず）により連続的に円筒状に成形される。円筒状に成形される鋼板１の内部には、磁束を鋼板１の接合部に集中させるためのインピーダー４が配置されている。高周波電源６から高周波の電力が供給されると、一対のコンタクトチップ３ａ、３ｂ（又は誘電コイル（図示せず））から、鋼板１のＶ字状に収束する領域の表面に高周波電流が流れる。このとき、スクイズロール２ａ、２ｂにより、鋼板１に対してその両側方から押圧力が加えられる。このように、鋼板１の周方向の両端部１１ａ、１１ｂをＶ字状に収束させながら加熱・溶融させて突き合わせて鋼板１を溶融接合することにより、電縫溶接（ＥＲＷ）が行われる。尚、以下の説明では、「鋼板１のＶ字状に収束する領域」を必要に応じて「Ｖ字収束領域」と称する。また、鋼板１の周方向の両端部１１ａ、１１ｂが突き合わされて、１本の線状に観察される部分を必要に応じて「溶接線」と称する（図１の溶接線１２を参照）。

撮像装置５は、Ｖ字収束領域の表面を含む領域の自発光パターン（輻射パターン）を撮像する。撮像装置５としては、例えば、１９２０×５１２の画素を有する３ＣＣＤ型カラーカメラが用いられる。撮像装置５は、例えば、撮影視野が５０［ｍｍ］×１９０［ｍｍ］、分解能が１００［μｍ／画素］、撮影フレームレートが５００［ｆｐｓ］、露光時間が１／１００００［ｓｅｃ］の条件で、Ｖ字収束領域の表面を含む領域を撮像する。ここで、電縫溶接操業管理装置１００が、後述する画像処理を行い、且つ、後述する溶接スリットＳの最下流の点であるスリット端ＳＥの位置の変動を捉えるために、Ｖ収束点Ｖ₁の撮像画像中の位置が、定常操業時において、例えば、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の下流側から約１／３の位置となるように、撮像装置５の撮像範囲が設定されている。撮像装置５による撮像は一定の時間間隔で連続的に行われる。同じタイミングで撮像された一枚の画像をフレームと呼ぶ。また、以下の説明では、撮像装置５で撮像された「画像」を必要に応じて「Ｖ字収束領域の画像」と称する。

本実施形態の電縫溶接操業管理装置１００は、撮像装置５で撮像されたＶ字収束領域の表面とスリット端ＳＥおよび溶接点Ｗとを含む領域の画像（Ｖ字収束領域の画像）を入力する。そして、電縫溶接操業管理装置１００は、Ｖ字収束領域の画像に対する処理等を行って、溶接の状態が２段収束型第２種溶接現象の状態となるように、高周波電源６から出力される電力量（ＶＡ）を制御する。電縫溶接操業管理装置１００の機能の詳細については後述する。
＜２段収束型第２種溶接現象の説明＞
図２は、２段収束型第２種溶接状態におけるＶ字収束領域の一例を概念的に示す図である。具体的に図２Ａは、Ｖ字収束領域をその上方から見た図であり、図２Ｂは、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の上流側からＶ収束点Ｖ₁の方向を見た図である。

２段収束型第２種溶接状態では、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂの厚み方向（ｚ軸方向）の溶融部分が排出されながら突き合わさる際に、厚み方向の中心部が溶融して排出される（図２Ｂに示す矢印線を参照）。このため、図２Ａに示すように、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂが、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の下流側に後退したように観察される。

鋼板１の上方からＶ字収束領域を含む領域の自発光パターンを高精細に且つ像流れなく撮像（撮影分解能：１００［μｍ／画素］、露光時間：１／１００００［ｓｅｃ］の条件）して高い精度でＶ収束点を測定したところ、２段収束型第２種溶接状態が観測された。溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態となると、図２Ａに示すように、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の相対的に上流側の領域に幾何学的なＶ収束点である幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀と、相対的に下流側の領域に衝合点であるＶ収束点Ｖ₁とが存在するようになる。幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀とは、図２Ａに破線で示すように、Ｖ字状に収束する鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂ（の下流側への（破線で示す）延長線）が幾何学的に交わる点である。一方、衝合点であるＶ収束点Ｖ₁とは、Ｖ字状に収束する鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂが物理的に衝合（接触）する点である。

溶接の状態が第２種溶接状態となる入熱以上の入熱が与えられるときには、凝固が始まる点である溶接点Ｗは、衝合点であるＶ収束点Ｖ₁よりも更に下流側の領域に存在し、Ｖ収束点Ｖ₁と溶接点Ｗとの間には、鋼板１の厚み方向において鋼板１を貫通する溶融スリットＳが形成される。さらに、この溶融スリットＳは、Ｖ収束点Ｖ₁から、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の下流側の方へ伸びた後、消失する。このような溶接スリットＳのｘ軸方向の大きさの変動（溶接スリットＳの成長と消失）は、数［ｍｓｅｃ］の周期で周期的に行われる。Ｖ収束点Ｖ₁と溶接点Ｗとは、ともに溶接線１２上に存在する。また、以降の説明では、溶融スリットＳが存在する場合には、溶接スリットＳの幅中心を通る仮想的な線を考え、それを溶接スリット部分における溶接線とみなす。

図３は、溶接スリットＳのｘ軸方向の長さの変動が起こる様子の一例を概念的に示す図である。具体的に図３Ａは、溶接スリットＳが消失している状態を、図３Ｂは、溶接スリットＳが成長している最中の状態を、図３Ｃは、溶接スリットＳが成長し終えたときの状態を、それぞれその上方から見た図である。
＜本発明者らが新たに得た知見＞
本発明者らは、溶接の状態が２段収束型第２種溶接の状態である場合には、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との距離ΔＬが、板厚、鋼管外径及び入熱量に依存せずに、鋼種毎に一定であることを見出した。

高周波電源６から供給される電力量が一定であるとすると、図３Ａに示すように、溶接スリットＳが存在しない状態では、コンタクトチップ３ａ、３ｂ間の高周波電流の経路Ｒは最短であるので、高周波電流に対する抵抗値が最小となり、高周波電流の大きさは最大となる。このため、Ｖ字収束領域の温度が高くなり、溶接部分における溶鋼の排出が促進される（図２Ｂを参照）。よって、図３Ｂに示すように、溶接スリットＳが、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の下流側の方へ伸びる。

溶接スリットＳが、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の下流側の方へ伸びることに伴って、コンタクトチップ３ａ、３ｂ間の高周波電流の経路Ｒが長くなる。よって、高周波電流に対する抵抗値が大きくなり、高周波電流の大きさが小さくなる。そうすると、Ｖ字収束領域の温度が低くなり、溶接部分における溶鋼の排出が抑制される。よって、図３Ｃに示すように、ある地点まで溶接スリットＳが成長すると、溶接スリットＳであった部分が溶鋼で塞がれ、図３Ａに示すように、溶接スリットＳが消失する。尚、溶接スリットＳのｘ軸方向の長さの変動の周期に比べると長い周期（数百［ｍｓｅｃ］）であるが、Ｖ収束点Ｖ₁も、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）において周期的に変動する。このように溶接スリットＳの長さは時間的に変動し、その変動範囲はＶ収束点Ｖ₁と溶接点Ｗとの間となる。溶接点Ｗは鋼板１に押圧力がかかって凝固が始まる点、即ち鋼板１の突き合わせ面が物理的に安定して接触する点であるため、この位置より下流側に溶接スリットＳが延びることはない。一方、溶接スリットＳを塞ぐのは上述の通り溶鋼であるため、高周波電流によって誘起される電磁力が正常にかかっている状態では、溶接スリットＳを塞ぐ溶鋼の排出が正常に行われ、物理的に間隙のある溶接点Ｗより上流は全て溶接スリットＳとして観測される。

また、本発明者らは、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態となっているときには、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬは、鋼管外径と、鋼板１の厚み（板厚）ｔと、鋼板１に対する入熱量（例えば、高周波電源６から出力される電力の指令値）に依存せずに鋼種毎に略一定であるということを確認した。

本実施形態では、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬは、以下のように求める。溶接スリットＳのｘ軸方向の長さの変動周期およびＶ収束点Ｖ₁の位置の変動周期よりも長い期間に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像における、Ｖ収束点Ｖ₁の平均位置を求め、このＶ収束点Ｖ₁の平均位置と溶接点Ｗとの間の距離をΔＬとする。前述したように、Ｖ収束点Ｖ₁の位置の変動周期の方が、溶接スリットＳのｘ軸方向の長さの変動周期よりも長い。よって、Ｖ収束点Ｖ₁の位置の変動周期よりも長い期間に亘って複数のＶ字収束領域の画像を撮像すれば、Ｖ収束点Ｖ₁の平均位置と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを得ることができる。

図４は、撮像装置５により撮像されたＶ字収束領域の画像の一例を示す図である。図４では、鋼種と鋼管外径と厚み（板厚）とがそれぞれ同じであり、互いに異なる入熱量が与えられた鋼板１のＶ字収束領域の画像を、入熱量が低い順に上から並べて示している（一番上の画像が一番入熱の低い画像であり、一番下の画像が一番入熱の高い画像である）。図４に示す上から４番目〜７番目の画像が２段収束型第２種溶接状態に対応する画像である。

また、図４に示すそれぞれの画像は、分解能が１００［μｍ／画素］、撮影フレームレートが５００［ｆｐｓ］、露光時間が１／１００００［ｓｅｃ］の条件で鋼板１のＶ字収束領域を３［ｓｅｃ］に亘って撮像したものである。

ここで、Ｖ字収束領域付近を３［ｓｅｃ］に亘って撮像したのは、電縫溶接における全ての変動要因（成形変動等）を考慮した場合、３［ｓｅｃ］に亘ってＶ字収束領域付近を撮像すれば、それらの変動の１周期分の画像がより確実に得られるからである。

図４に示すように、２段収束型第２種溶接状態となる入熱量よりも低い入熱量のときには、複数のＶ字収束領域の画像から得られる「溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬ（図４の二点鎖線で示すＶ₁と一点鎖線で示すＷとの間のｘ軸方向の距離）」は、入熱量によって変動する（図４の上から１番目〜３番目の画像を参照）。これに対し、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるときには、「溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬ」は、入熱量によらずに略同じであることが分かる（図４の上から４番目〜７番目の画像を参照）。

よって、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるときには、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬは、入熱量によらずに略同じになると言える。

図５は、（溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるときの）溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬと鋼板１の厚み（板厚）との関係の一例を示す図である。

図５に示す「溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬ」は、鋼材種類が同じで、厚み（板厚）を異ならせた鋼板１のＶ字収束領域の画像から得られたものである。

図５に示すように、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬは、鋼板１の厚み（板厚）に関わらず、１０［ｍｍ］程度となり、略一定となる。

このように、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるときには、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬは、鋼板１の厚み（板厚）によらずに略同じになると言える。

以上のように、本発明者らは、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるときには、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬは、鋼板１に与える入熱量と、鋼管外径と、鋼板１の厚み（板厚）によらずに略同じになるという知見を得た。

このようになる理由として、今回検討した材質の鋼板１（引張強度＝３０〜５０［ｋｇｆ／ｍｍ²］）では材料特性（温度と抵抗値との関係）に殆ど差がないことや、Ｖ収束点Ｖ₁を頂点とするＶ字の角度や金属板１の厚み（板厚）はＶ収束点Ｖ₁よりも鋼板１の搬送方向の下流側（ｘ軸の正の方向側）の溶融現象に影響しないこと等が挙げられる。

尚、以下の説明では、「溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離ΔＬ」を必要に応じて「Ｖ収束点・溶接点間距離ΔＬ」又は単に「距離ΔＬ」と称する。

また、本発明者らは、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態となっているときには、溶接点Ｗと、スクイズロール２ａ、２ｂのロール中心軸を含むｙｚ平面と、の間のｘ軸に沿った方向の距離Ｇが閾値よりも小さいと、溶接品質が劣化することを見出した。尚、以下の説明では、「スクイズロール２ａ、２ｂのロール中心軸を含んだｙｚ平面を上方から観測したｘ軸方向の位置Ｃ」を必要に応じて「スクイズセンタ位置Ｃ」と称する。また、「溶接点Ｗと、スクイズロール２ａ、２ｂのロール中心軸を含むｙｚ平面と、の間のｘ軸に沿った方向の距離Ｇ」を必要に応じて「溶接点・スクイズセンタ位置間距離Ｇ」又は「距離Ｇ」と称する。尚、スクイズセンタ位置Ｃの高さ方向（ｚ軸方向）の位置としては、例えば、円筒状の頂部に対応する位置を採用することができるが、この位置に限定されるものではない。

図６は、鋼板１における欠陥面積率と距離Ｇとの関係の一例を示す図である。

異なる厚み・鋼管外径の複数の鋼板１について、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇを変化させて電縫溶接を行った。それぞれの電縫鋼管から溶接部を切り出し、切り出した面の面積に対する、当該切り出した面に存在する欠陥の面積の割合を欠陥面積率としてそれぞれ導出した。図６は、このようにして導出した欠陥面積率をプロットしたものである。

前述したように、距離Ｇは、溶接点Ｗの位置と、スクイズセンタ位置Ｃとから導出される。

図６に示す例では、距離Ｇが大凡２７［ｍｍ］以下になると、欠陥面積率が急激に増加することが分かる（図６に示す縦方向の破線を参照）。

以上のように、本発明者らは、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬは、鋼板１に与える入熱量と、鋼板１の厚み（板厚）によらずに略同じになるという知見と、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇが閾値以下になると、溶接部に含まれる欠陥が多くなるという知見を得た。

そこで、本実施形態に係る電縫溶接操業管理装置１００は、まず、距離ΔＬを予めオフラインで測定して記憶しておく。その後、電縫溶接操業管理装置１００は、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態である場合には、電縫溶接が行われている鋼板１に与える入熱量を次のようにして制御する。

まず、電縫溶接操業管理装置１００は、撮像装置５により撮像された画像からＶ収束点Ｖ₁の位置を導出し、導出したＶ収束点Ｖ₁の位置に対し予め記憶しておいた距離ΔＬだけ鋼板１の搬送方向の下流側に位置する点を溶接点Ｗとして導出する。

次に、電縫溶接操業管理装置１００は、導出した溶接点Ｗと、予め設定されているスクイズセンタ位置Ｃとから、距離Ｇを導出する。

そして、電縫溶接操業管理装置１００は、導出した距離Ｇが閾値以下である場合に、当該鋼板１に対する入熱量（高周波電源６から出力する電力量）が小さくなるように制御する。
＜電縫溶接操業管理装置１００の機能＞
以下に、電縫溶接操業管理装置１００が有する機能を詳細に説明する。

図７は、電縫溶接操業管理装置１００の機能的な構成の一例を示す図である。電縫溶接操業管理装置１００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えた情報処理装置を用いることにより実現することができる。
（画像データ入力部１０１）
画像データ入力部１０１は、撮像装置５で撮像されたＶ字収束領域の画像データを入力する。

図８は、撮像装置５により撮像されたＶ字収束領域の画像の一例を図面化した図である。

図８に示すように、撮像装置５により撮像されたＶ字収束領域の画像では、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに沿って輝度レベルの高い高熱領域８１ａ、８１ｂが現れる。また、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の下流側の領域８２には、鋼板１に周方向の端部１１ａ、１１ｂの溶融部分が排出されてできる波状の模様が現れる。またＶ字状に収束している領域付近から鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）に沿って溶接スリットＳが現れる。

画像データ入力部１０１は、例えば、ＣＰＵが、通信インターフェースを介して、撮像装置５から画像データを取得し、取得した画像データを、ＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（赤色成分抽出部１０２）
赤色成分抽出部１０２は、画像データ入力部１０１により入力されたＶ字収束領域の画像データのコントラストを明確にするために、その画像データから赤色成分（波長５９０［ｎｍ］〜６８０［ｎｍ］）を抽出する。

赤色成分抽出部１０２は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から画像データを読み出して赤色成分を抽出し、抽出した赤色成分の画像データをＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（２値化部１０３ａ、１０３ｂ）
２値化部１０３ａ、１０３ｂは、赤色成分抽出部１０２で得られた赤色成分の画像データを２値化（反転）する。ここでは、２値化部１０３ａ、１０３ｂは、輝度レベルが閾値以上の画素に画素値「０」を、閾値未満の画素に画素値「１」を与える。２値化部１０３ａ、１０３ｂでは、輝度レベルの閾値が異なる。図９Ａは、２値化画像の一例を図面化して示す図である。

２値化部１０３ａおよび１０３ｂは、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から赤色成分の画像データを読み出して２値化処理を行い、２値化画像データをＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（ラベリング部１０４ａ、１０４ｂ）
ラベリング部１０４ａ、１０４ｂは、２値化部１０３ａ、１０３ｂで得られた２値化画像に対し、ブロッブ（Ｂｌｏｂ）毎にラベルをつけるラベリング処理を行う。ここでいうブロッブとは、ある画素に対し、上下左右方向において隣接する４画素と斜め方向において隣接する４画素とを含む隣接８画素の何れかにおいて、画素値「１」が与えられた画素が隣接している場合、それらの画素を連結することを各画素について行うことにより得られた個々の連結領域を意味する。また、ラベリング処理とは、個々のブロッブにラベル番号をつけて特定のブロッブを抽出し、抽出したブロッブの画像内の位置（ｘ座標の最大点及び最小点、ｙ座標の最大点及び最小点）、幅、長さ、面積等を抽出する処理である。

図９Ｂは、ラベリング処理が行われた２値化画像の一例を図面化して示す図である。

図９Ｂに示す例では、３つのブロッブに、それぞれラベル番号「１」、「２」及び「３」が付けられている場合が示されている。

ラベリング部１０４ａおよび１０４ｂは、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、２値化画像データを読み出してラベリング処理を行い、その結果をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。

尚、２値化部１０３ａ、１０３ｂで用いられる輝度レベルの閾値が同じである場合、２値化部１０３ａ、１０３ｂ及びラベリング部１０４ａ、１０４ｂをそれぞれ１つにすることができる。
（Ｖ収束点導出部１０５）
Ｖ収束点導出部１０５は、ラベリング部１０４ｂによりラべル番号が付与されたブロッブのうち、所定の条件に合致するブロッブが抽出されたか否かを判定する。Ｖ収束点導出部１０５は、所定の条件に合致するブロッブがあると判定した場合、そのブロッブ（図９Ｂに示す例ではラベル番号「２」が付与されたブロッブ）を、Ｖ字収束領域のブロッブ９１として抽出する。そして、Ｖ収束点導出部１０５は、抽出したＶ字収束領域のブロッブ９１の座標や面積等の形状情報を取得する。図９Ｃは、Ｖ字収束領域のブロッブ９１が抽出された様子の一例を図面化して示す図である。また、図１０は、Ｖ収束点Ｖ₁が検出された様子の一例を図面化して示す図である。

ここで、Ｖ収束点導出部１０５は、例えば、図９Ａに示す２値化画像において、左端に接し、且つ、所定の面積条件を有するブロッブがあれば、それをＶ字収束領域のブロッブ９１として抽出する。所定の面積条件としては、例えば、ブロッブの面積の実寸法が１５［ｍｍ²］〜１５０［ｍｍ²］であるという条件と、ブロッブに外接する矩形ブロックの実寸法が２５［ｍｍ²］〜３２０［ｍｍ²］であるという条件との少なくとも何れか一方を満たす等の条件を設定すればよい。

図１０に示すように、Ｖ収束点導出部１０５は、Ｖ字収束領域のブロッブ９１のｘ軸の正の方向（鋼板１の搬送方向の下流の方向）の先端を、衝合点であるＶ収束点Ｖ₁（の位置）として検出する。

本実施形態では、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを予めオフラインで測定する際には、Ｖ収束点導出部１０５は、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、Ｖ収束点Ｖ₁の位置を検出する。撮像装置５は、５００［ｆｐｓ］の撮影フレームレートで画像を撮像するので、１５００個のＶ収束点Ｖ₁の位置がＶ収束点導出部１０５により検出される。ただし、例えば、Ｖ収束点Ｖ₁の位置の変動が僅かである場合、Ｖ収束点導出部１０５は、１つの画像から導出したＶ収束点Ｖ₁の位置を検出してもよい（すなわち、必ずしも複数の画像のそれぞれからＶ収束点Ｖ₁を導出する必要はない）。

また、鋼板１に対する入熱を制御する際にも、Ｖ収束点導出部１０５は、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、Ｖ収束点Ｖ₁の位置を検出することができる。ただし、撮像装置５により撮像された１つのＶ字収束領域の画像について、Ｖ収束点Ｖ₁の位置を検出してもよい。

尚、電縫溶接操業管理装置１００が鋼板１に対する入熱量の制御を行っているときに、所定のフレーム数以上連続して所定の条件に合致するブロッブが抽出されなければ、Ｖ収束点導出部１０５は、オペレータにエラーメッセージを出力することができる。

Ｖ収束点導出部１０５は、例えば、ＣＰＵが、ラベリング処理が行われた２値化画像データをＲＡＭ等から読み出して、Ｖ収束点Ｖ₁の座標を導出し、その結果をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（幾何学的Ｖ収束点導出部１０６）
幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、ラベリング部１０４ａによりラベル番号が付与されたブロッブのうち、所定の条件に合致するブロッブが抽出されたか否かを判定する。幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、所定の条件に合致するブロッブがあると判定した場合、そのブロッブを、Ｖ字収束領域のブロッブ９１として抽出する。そして、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、抽出したＶ字収束領域のブロッブ９１の座標や面積等の形状情報を取得する（図９Ｂ、図９Ｃを参照）。

尚、電縫溶接操業管理装置１００が鋼板１に対する入熱の制御を行っているときに、所定のフレーム数以上連続して所定の条件に合致するブロッブが抽出されなければ、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、オペレータにエラーメッセージを出力するようにすることができる。また、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、Ｖ収束点導出部１０５で抽出されたＶ字収束領域のブロッブ９１の情報を流用することもできる。

次に、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、抽出したＶ字収束領域のブロッブ９１から、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域を探索する。

図９Ｄは、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６が鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域を探索する様子の一例を図面化して示す図である。

図９Ｄに示すように、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、Ｖ字収束領域のブロッブ９１の、搬送方向（ｘ軸方向）の最下流点（Ｖ収束点導出部１０５により検出されたＶ収束点Ｖ₁）を通り、且つ、ｘ軸方向と平行な直線（図９Ｄに示す一点鎖線）から、ｙ軸の正の方向及びｙ軸の負の方向に、画素値が「１」から「０」に変化する点をそれぞれ探索し、その点を鋼板１の周方向の端部１１ａおよび１１ｂとする探索処理を行う。

幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、この探索処理を、Ｖ字状に収束する方向（ｘ軸方向）の所定の範囲、例えば２値化画像の左端（鋼板１の搬送方向の上流側）から、Ｖ字収束領域のブロッブ９１の先端までの範囲のうち、左端から２／３の範囲で実行する（図９Ｄに示す「直線近似する領域」を参照）。そして、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、探索した鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域をそれぞれ直線近似し、それぞれの近似直線の交点を幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀として検出する。

本実施形態では、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、Ｖ収束点導出部１０５がＶ収束点Ｖ₁の位置を検出したときに使用したのと同じＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀を検出する。

尚、前記所定の範囲としては、常に「左端から２／３の範囲」とするのでなく、操業条件によって幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置が、鋼板１の搬送方向の上流側に移動するような場合には、より小さな値、例えば、「左端から１／２の範囲」に設定する等、適宜適切な値を設定するのが好ましい。

また、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域を探索する際に、例えば、図９Ｄに示す画像の上下位置から内側に向かって、画素値が「０」から「１」に変化する点を探索するようにしてもよい。ただし、Ｖ字収束領域のブロッブ９１は、画像の上下方向（ｙ軸方向）の中央付近に現れることが分かっている。よって、画像の最上位置及び最下位置から探索を始めるのでは処理が無駄となる。そこで、前述したように、本実施形態では、Ｖ字収束領域のブロッブ９２の内側からｙ軸の正方向及びｙ軸の負の方向に、画素値が「１」から「０」に変化する点を探索することにより処理時間を短縮化させている。

また、ラベリング処理によりＶ字収束領域のブロッブ９１の幅広部（画像の左端）のｙ軸方向の位置を知ることができる。よって、画像の上下位置から内側に向かって、画素値が「０」から「１」に変化する点を探索する場合にも、ブロッブ９１の幅広部のｙ軸方向の位置或いはその近傍から内側に向かって、画素値が「０」から「１」に変化する点を探索すれば処理時間を短縮化させることができる。

幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、例えば、ＣＰＵが、ラベリング処理が行われた２値化画像データをＲＡＭ等から読み出して、幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の座標を導出し、その結果をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。

尚、Ｖ収束点Ｖ₁の位置と、幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置を導出する方法は、例えば、国際公開第２０１１／１１８５６０号パンフレットに記載されている。
（溶接状態判定部１１４）
溶接状態判定部１１４は、Ｖ収束点導出部１０５によって導出されたＶ収束点Ｖ₁の位置が、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６によって導出された幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置よりも鋼板１の搬送方向の下流側に存在しているか否を判定する。溶接状態判定部１１４は、Ｖ収束点Ｖ₁の位置が、幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置よりも鋼板１の搬送方向の下流側に存在しているものと判定した場合には、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であることを示す判定信号を入熱制御部１１３に供給する。

溶接状態判定部１１４は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ収束点Ｖ₁および幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置を読み出し、これらの位置に基づいて上記の判定信号を生成することにより実現される。
（溶接点位置入力部１０７）
溶接点位置入力部１０７は、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを予めオフラインで測定するために、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像のそれぞれからオペレータにより目視で決定された溶接点Ｗの位置の情報を、オペレータによる入力操作に基づいて入力する。

ここで、オペレータにより溶接点Ｗの位置を決定する方法の例を説明する。

撮像装置５により撮像されたＶ字収束領域の画像から、後述する図１３の上図に示すような輝度分布が得られる（図１３の上図では表記の都合上、黒と白の領域で画像を表しているが、図１３の上図に対応する画像は、例えば２５６階調の輝度の画像となる）。複数のＶ字収束領域の画像（本実施形態では、１５００個のＶ字収束領域の画像）のそれぞれについて、スリット端ＳＥの位置（溶接スリットＳの最下流の点）が目視で特定される。スリットの輝度レベルは、鋼材が溶融している部分の輝度レベルよりも十分に低いことから目視でスリットを認識することは容易である（スリットの輝度レベルは、鋼材が溶融している部分の輝度レベルの１／１０程度である）。また、スリットが途切れて観測される画像においても、上流側のスリットから溶接線に沿って下流方向に輝度が低く且つ細い線状の部位を断続スリットと認識することができる。このように、スリットは、溶融鋼材に比べて低輝度であることと、溶接線に沿った線状の形態を有しているので、Ｖ収束領域の画像からスリットと溶融鋼材のスケール模様とを容易に判別することが可能である。そして、特定したスリット端ＳＥの位置のうち最下流にあるものを溶接点Ｗの位置として求めることができる。

次に、オペレータは、複数のＶ字収束領域の画像から決定した溶接点Ｗの位置（座標）の情報を、入力装置を使って電縫溶接操業管理装置１００に入力する。

溶接点位置入力部１０７は、例えば、ＣＰＵが、オペレータによる入力装置の操作の内容に基づいて、溶接点Ｗの位置の情報を取得し、取得した溶接点Ｗの位置の情報をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（距離ΔＬ導出部１０８、距離ΔＬ記憶部１０９）
距離ΔＬ導出部１０８は、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、Ｖ収束点導出部１０５により導出されたＶ収束点Ｖ₁の平均位置と、溶接点位置入力部１０７により入力された溶接点Ｗの位置との間の距離をＶ収束点・溶接点間距離ΔＬとして導出する。そして、距離ΔＬ導出部１０８は、導出した距離ΔＬの情報を距離ΔＬ記憶部１０９に記憶する。本実施形態では、距離ΔＬの導出と記憶は鋼種毎に行われる。

距離ΔＬ導出部１０８は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、Ｖ収束点Ｖ₁の位置と、溶接点位置入力部１０７によって入力された溶接点Ｗの位置とを読み出して、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを導出し、その結果を、ＨＤＤ等に記憶することにより実現される。また、距離ΔＬ記憶部１０９は、例えば、ＨＤＤにより実現される。
（溶接点位置導出部１１０）
溶接点位置導出部１１０は、Ｖ収束点導出部１０５により、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ収束点Ｖ₁の位置が導出されると、導出されたＶ収束点Ｖ₁の位置から、距離ΔＬ記憶部１０９に記憶されている距離ΔＬだけ鋼板１の搬送方向の下流側（ｘ軸の正方向）に位置する点を溶接点Ｗの位置として導出する。

溶接点位置導出部１１０は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ収束点Ｖ₁の位置を読み出すと共に、ＨＤＤ等から、距離ΔＬを読み出して、溶接点Ｗの位置を導出し、導出した溶接点Ｗの位置の情報をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（距離Ｇ導出部１１１）
距離Ｇ導出部１１１は、溶接点位置導出部１１０により導出された鋼板１の溶接点Ｗの位置と、電縫溶接操業管理装置１００に予め設定されているスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離を、溶接点・スクイズセンタ位置間距離Ｇとして導出する（図３を参照）。

距離Ｇ導出部１１１は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置を読み出すと共に、ＨＤＤ等から、スクイズセンタ位置Ｃを読み出して、距離Ｇを導出し、導出した距離Ｇの情報をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（閾値入力部１１２）
閾値入力部１１２は、オペレータによる入力操作に基づいて、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇに対する閾値の情報を入力して記憶する。

図６に示したように、距離Ｇが或る値（図６に示す例では２７［ｍｍ］付近）以下になると、鋼板１における欠陥面積率が急激に増加する。よって、例えば、事前に測定した「欠陥面積率と距離Ｇとの関係」から、欠陥面積率が急激に増加する位置での距離Ｇの値を、前記閾値として採用することができる。このような閾値の特定を、鋼種毎に行うことにより、距離Ｇに対する閾値が鋼種毎に得られる。

閾値入力部１１２は、例えば、ＣＰＵが、オペレータによる入力装置の操作の内容に基づいて、距離Ｇに対する閾値の情報を取得し、取得した閾値の情報をＨＤＤ等に記憶することにより実現される。
（入熱制御部１１３）
入熱制御部１１３は、溶接状態判定部１１４から供給される判定信号に基づいて、溶接状態が２段収束型第２種溶接状態であることを判定した場合には、閾値入力部１１２により入力された閾値のうち、入熱の制御対象となる鋼種に対応する閾値を読み出す。そして、入熱制御部１１３は、距離Ｇ導出部１１１により導出された距離Ｇが、読み出した閾値以下であるか否かを判定する。入熱制御部１１３は、距離Ｇが閾値以下であると判定した場合、例えば鋼板１に対する入熱量の上限値を規制し、入熱量を下げるように高周波電源６から出力される電力量を制御する。

入熱制御部１１３は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、距離Ｇを読み出すと共に、ＨＤＤ等から、距離Ｇに対する閾値を読み出して、読み出した距離Ｇと、閾値との比較とを行い、その比較の結果に基づいて、通信インターフェースを介して高周波電源６に対して制御信号を送信することにより実現される。

尚、距離Ｇが閾値以下である場合に、入熱量を下げるように制御をしていれば、入熱制御部１１３による制御の方法は、前述した方法に限定されない。
＜動作フローチャート＞
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、電縫溶接操業管理装置１００が、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを導出する処理（距離ΔＬ導出処理）の一例を説明する。ここでは、距離ΔＬを導出するのに必要な画像データの全てが画像データ入力部１０１に入力されているものとして説明を行う。

まず、ステップＳ１１０１において、画像データ入力部１０１は、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを導出するための「鋼板１のＶ字収束領域の画像データ」を、例えば時間的に早いものから順に１つずつ選択する。

次に、ステップＳ１１０２において、赤色成分抽出部１０２は、ステップＳ１１０１で選択されたＶ字収束領域の画像データから赤色成分（波長５９０〜６８０ｎｍ）を抽出する。

次に、ステップＳ１１０３において、２値化部１０３ｂは、ステップＳ１１０２で得られた赤色成分の画像データを２値化（反転）する。

次に、ステップＳ１１０４において、ラベリング部１０４ｂは、ステップＳ１１０３で得られた２値化画像に対し、ブロッブ（Ｂｌｏｂ）毎にラベルをつけるラベリング処理を行う。

次に、ステップＳ１１０５において、Ｖ収束点導出部１０５は、ステップＳ１１０４で行われたラベリング処理においてラべル番号が付与されたブロッブのうち所定の条件に合致するブロッブをＶ字収束領域のブロッブ９１として抽出し、抽出したＶ字収束領域のブロッブ９１から、衝合点であるＶ収束点Ｖ₁の位置を導出する。

次に、ステップＳ１１０６において、Ｖ収束点導出部１０５は、所定期間（例えば３［ｓｅｃ］）に亘って連続的に撮像された複数の画像データの全てを選択したか否かを判定する。

この判定の結果、画像データの全てが選択されていない場合には、処理はステップＳ１１０１に戻され、画像データの全てが選択されるまで、ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０６の処理が繰り返し行われる。

そして、所定期間（例えば３［ｓｅｃ］）に亘って連続的に撮像された複数の画像データの全てから、Ｖ収束点Ｖ₁の位置が導出されると、処理はステップＳ１１０７に進む。ステップＳ１１０７において、溶接点位置入力部１０７は、所定期間（例えば３［ｓｅｃ］）に亘って連続的に撮像された複数の画像データの全てに基づいて取得された溶接点Ｗの位置の情報をオペレータによる入力操作に基づいて入力する。

尚、ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０６の前に、ステップＳ１１０７の処理が行われてもよい。

次に、ステップＳ１１０８において、距離ΔＬ導出部１０８は、所定期間（例えば３［ｓｅｃ］）に亘って連続的に撮像された複数の画像データのそれぞれについて、ステップＳ１１０５で導出されたＶ収束点Ｖ₁の平均位置と、ステップＳ１１０７で入力された溶接点Ｗの位置との間の距離を、Ｖ収束点・溶接点間距離ΔＬとして導出する。

次に、ステップＳ１１０９において、距離ΔＬ導出部１０８は、ステップＳ１１０８で導出された距離ΔＬを距離ΔＬ記憶部１０９に記憶する。そして、本距離ΔＬ導出処理が終了する。

次に、図１２のフローチャートを参照しながら、鋼板１に対する入熱を制御する際の電縫溶接操業管理装置１００の処理（入熱制御処理）の一例を説明する。なお、本入熱制御処理が実行される前に、上記した距離ΔＬ導出処理が完了しており、入熱の制御対象となる鋼板１に対応する距離ΔＬが距離ΔＬ記憶部１０９に記憶されているものとする。

まず、ステップＳ１２０１において、Ｖ収束点導出部１０５は、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ収束点Ｖ₁の位置を導出する。入熱の制御対象となる鋼板１のＶ収束点Ｖ₁の位置は、例えば、入熱の制御対象となる鋼板１の画像データについて、図１１のステップＳ１１０２〜Ｓ１１０６の処理と同様の処理が行われることにより導出される。

次に、ステップＳ１２０２において、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、入熱の制御対象となる鋼板１の幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置を導出する。

次にステップＳ１２０３において、溶接状態判定部１１４は、先のステップＳ１２０１において導出されたＶ収束点Ｖ₁の位置と、先のステップＳ１２０２において導出された幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置とに基づいて、溶接状態が２段収束型第２種溶接状態であるか否かを判定する。溶接状態判定部１１４は、Ｖ収束点Ｖ₁の位置が幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置よりも鋼板１の搬送方向の下流側に存在している場合に、溶接状態が２段収束型第２種溶接状態であると判定する。溶接状態判定部１１４によって溶接状態が２段収束型第２種溶接状態であると判定された場合には、処理はステップＳ１２０４に進み、２段収束型第２種溶接状態でないと判定された場合には、処理はステップＳ１２０９に進む。

次に、ステップＳ１２０４において、溶接点位置導出部１１０は、距離ΔＬ記憶部１０９に記憶されている入熱の制御対象となる鋼板１のＶ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを取得する。

次に、ステップＳ１２０５において、溶接点位置導出部１１０は、ステップＳ１２０１で取得したＶ収束点Ｖ₁の位置から、鋼板１の搬送方向の下流側（ｘ軸の正の方向）に、ステップＳ１２０４で取得した距離ΔＬだけ離れた位置を、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置として導出する。

次に、ステップＳ１２０６において、距離Ｇ導出部１１１は、ステップＳ１２０５で導出された溶接点Ｗの位置と、予め設定されているスクイズセンタ位置Ｃとから、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇを導出する。

次に、ステップＳ１２０７において、入熱制御部１１３は、ステップＳ１２０６で導出された距離Ｇが、入熱の制御対象となる鋼種に対応する閾値以下であるか否かを判定する。

入熱制御部１１３は、距離Ｇが閾値以下であると判定した場合には、処理はステップＳ１２０８に進む。ステップＳ１２０８において、入熱制御部１１３は、入熱量を下げるように入熱量の上限値を規制し、高周波電源６から出力される電力量を制御する。そして、本入熱制御処理が終了する。

一方、入熱制御部１１３は、ステップＳ１２０６で導出された距離Ｇが閾値以下でないと判定した場合には、処理はステップＳ１２０９に進む。ステップＳ１２０９において、入熱制御部１１３は、その他の入熱制御処理を行う。その他の入熱制御処理とは、例えば、溶接の状態が第１種溶接状態又は第２種溶接状態である場合に、入熱量が上がるように高周波電源６から出力される電力量を制御する処理等である。そして、本入熱制御処理が終了する。
＜まとめ＞
以上のように溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるときには、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬは、鋼板１に与える入熱量と、鋼板１の厚み（板厚）によらずに略同じになるという知見に基づいて、本実施形態に係る電縫溶接操業管理装置１００は、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であるときのＶ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬをオフラインで予め求めて記憶しておく。そして、電縫溶接操業管理装置１００は、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域の画像から、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ収束点Ｖ₁の位置を自動的に導出し、導出したＶ収束点Ｖ₁の位置と、予め記憶しておいた距離ΔＬとに基づいて、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置を導出する。

また、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇが閾値以下になると、溶接面へ押圧力が十分伝わらないことから溶接面に成長した酸化物が外部に排出されず、溶接品質を低下させるという知見に基づき、電縫溶接操業管理装置１００は、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置と、予め設定されているスクイズセンタ位置Ｃとから、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇを導出し、導出した距離Ｇが、入熱の制御対象となる鋼板１の鋼種に応じた閾値以下である場合には、鋼板１に対する入熱量の上限値を規制することにより、入熱量を下げるように高周波電源６から出力される電力量を制御する。

したがって、距離Ｇを指針として、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態になるようにするための入熱を制御することができる。よって、本実施形態に係る電縫溶接操業管理装置１００によれば、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態となるように入熱量を制御することを、従来よりも容易に且つ確実に実行することができる。
＜変形例＞
上記の実施形態では、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇと閾値とを比較した結果に基づいて、入熱の制御を行った。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置と、当該溶接点Ｗよりも鋼板１の搬送方向の下流側の、スクイズセンタ位置Ｃ以外の固定位置と、の間の距離を、距離Ｇの代わりに用いてもよい。

また、以上のような距離の代わりに、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置から、入熱の制御を行ってもよい。例えば、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置が所定の固定位置よりも鋼板１の搬送方向の下流側に位置する場合に、入熱を下げるように高周波電源６を制御するようにすることができる。

すなわち、Ｖ字収束領域の画像から得られたＶ収束点Ｖ₁の位置と、距離ΔＬと、から導出される「入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置」に基づいて入熱を制御するようにしていればよい。

また、本実施形態では、Ｖ収束点・溶接点間距離（溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離）ΔＬを、Ｖ収束点Ｖ₁の位置の変動周期よりも長い期間に亘って撮像された複数のＶ字収束領域の画像における、Ｖ収束点Ｖ₁の平均位置と溶接点Ｗとの間の距離であるとした。しかしながら、距離ΔＬは、溶接点ＷとＶ収束点Ｖ₁との間の距離を代表する値であれば、どのような値であってもよい。

例えば、前述したＶ収束点Ｖ₁の平均位置と溶接点Ｗとの間の距離の所定倍（例えば２倍）の距離を、Ｖ収束点・溶接点間距離ΔＬとしてもよい。

また、Ｖ収束点Ｖ₁の位置の変動周期及び溶接スリットＳのｘ軸方向の長さの変動周期よりも長い期間に亘って撮像された複数のＶ字収束領域の画像から、Ｖ収束点Ｖ₁と溶接点Ｗとの間の距離をＶ収束点・溶接点間距離ΔＬとし、Ｖ収束点Ｖ₁或いはＶ収束点Ｖ₁の平均値に距離ΔＬを加えてもよい。

また、Ｖ収束点・溶接点間距離ΔＬを、鋼板１の種類毎に距離ΔＬ記憶部１０９に記憶してもよい。このようにした場合には、入熱の制御対象となる鋼板１の種類に応じた距離ΔＬを距離ΔＬ記憶部１０９から読み出して、距離Ｇの導出に使用することができる。

さらに、電縫溶接操業管理装置１００は、必ずしも高周波電源６を制御する必要はない。例えば、溶接点位置導出部１１０が入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置を表示画面に表示したり、距離Ｇ導出部１１１が入熱の制御対象となる鋼板１の距離Ｇを表示画面等に表示してオペレータに伝えるようにしてもよい。このようにした場合、オペレータは、表示された情報に基づいて、高周波電源６に対する目標入熱の変更を指示することができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、距離ΔＬを予めオフラインで測定するために、溶接点Ｗの位置をオペレータが目視で決定する場合を例に挙げて説明した。これに対し、第２の実施形態では、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像されたＶ字収束領域の画像から、溶接点Ｗの位置が画像処理により自動的に決定される。このように、第２の実施形態と第１の実施形態とは、距離ΔＬを予めオフラインで測定する際に使用される溶接点Ｗの位置の決定方法が主として異なる。よって、第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図１２に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図１３は、撮像装置５により撮像された画像と、当該画像におけるｘ軸方向（鋼板１の搬送方向）の輝度分布の一例とを示す図である。尚、図１３の上図では、溶接スリットＳの成長が終了した時点での画像を図面化している（前述したように、図１３の上図では表記の都合上、黒と白の領域で画像を表しているが、図１３の上図に対応する画像は、例えば２５６階調の輝度の画像となる）。また、図１３の下図には、Ｖ収束点Ｖ₁を通り、且つ、ｘ軸方向と平行な直線（図１３の画像内に示す一点鎖線を参照）上における輝度分布を示している。
図１４は、第２の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置２００の機能的な構成の一例を示す図である。第１の溶接点位置導出部１２０は、例えば、画像データ入力部１０１に入力された画像に対し、Ｖ収束点導出部１０５で導出されたＶ収束点Ｖ₁を通り、且つ、ｘ軸方向と平行な直線（図１３の上図に示す一点鎖線）上の輝度の変化を探索し、当該Ｖ収束点Ｖ₁の位置よりも下流において輝度の変化量（例えば微分値）が最大となる位置をスリット端ＳＥの位置として導出する。第１の溶接点位置導出部１２０は、このような画像処理を、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像のそれぞれについて行う。

そして、第１の溶接点位置導出部１２０は、例えば、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、Ｖ収束点導出部１０５により導出されたＶ収束点Ｖ₁の平均位置を導出すると共に、以上のようにして導出されたスリット端ＳＥのうち最下流にあるスリット端ＳＥの位置を溶接点Ｗの位置として導出する。そして、距離ΔＬ導出部１０８は、Ｖ収束点Ｖ₁の平均位置と、上記のようにして第１の溶接点位置導出部１２０によって導出された溶接点Ｗの位置との間の距離を、Ｖ収束点・溶接点間距離ΔＬとして導出する。

第２の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置２００では、図７に示す第１の実施形態に係る溶接点位置入力部１０７が不要になり、その代わりに、画像データ入力部１０１とＶ収束点導出部１０５とからの情報に基づいて溶接点Ｗの位置を導出し、導出した溶接点Ｗの位置の情報を距離ΔＬ導出部１０８に出力する第１の溶接点位置導出部１２０が第１の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置１００に対して追加されることになる。

また、図１１のステップＳ１１０７の処理の代わりに、前述したようにして、距離ΔＬを予めオフラインで測定するための溶接点Ｗの位置を最下流に位置するスリット端の位置から導出する処理が実行される。

また、第２の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置２００において、第２の溶接点位置導出部１１０は、第１の実施形態に係る溶接点位置導出部１１０と実質的に同じ機能を有するものであり、距離ΔＬ記憶部１０９に記憶された距離ΔＬと、Ｖ収束点位置導出部１０５によって導出されたＶ収束点の位置に基づいて、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点の位置を導出する。すなわち、第２の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置２００において、第１の溶接点位置導出部１２０は、オフライン時において距離ΔＬを導出するために溶接点Ｗの位置を導出し、第２の溶接点位置導出部１１０は、オンライン時に鋼板１に対する入熱量を制御するために溶接点Ｗの位置を導出する。

第２の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置２００によれば、第１の実施形態で説明した効果に加えて、Ｖ収束点Ｖ_１と溶接点Ｗとの間の距離ΔＬを自動的に導出することができ、オペレータによる負担を軽減することができる。さらに、入熱の制御対象となる鋼板１について、距離ΔＬを導出することができる。このようにした場合には、距離ΔＬをオフラインで測定する必要はなくなる。前述したように、距離ΔＬは、入熱及び鋼板１の厚み（板厚）に依存せずに略同じであるが、厳密に同じではない。そこで、このように入熱の制御対象となる鋼板１について、距離ΔＬを導出すれば、より正確な距離ΔＬを導出することができる。

尚、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
［第３の実施形態］
＜本発明者らが新たに得た知見＞
本発明者らは、２段収束２種溶接状態において、溶接スリットＳの鋼板１の搬送方向の最下流位置が溶接点Ｗと等しくなることを見出した。上記したように、スリット端ＳＥの位置は、周期的に変動する。本実施形態では、撮影フレームレートが４０［ｆｐｓ］、露光時間が１／５０００［ｓｅｃ］以下（例えば１／１００００［ｓｅｃ］）の条件で所定時間（例えば２５０［ｍｓｅｃ］以上の時間）に亘り連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像のそれぞれから得られるスリット端ＳＥのうち、鋼板１の搬送方向の最下流に位置するスリット端ＳＥの位置が溶接点Ｗの位置として導出される。

また、本発明者らは、溶接スリットＳのスリット端ＳＥは、Ｖ収束点Ｖ₁の位置と、溶接点Ｗの位置（溶接スリットＳが伸びきった位置）との何れかに存在する確率が高いという知見を得た。

前述したように、スリット端ＳＥの位置の変動周期は、数［ｍｓｅｃ］である。このため、従来は、２００［ｆｐｓ］以上のフレームレートを有する高速カメラを用いなければ、溶接点Ｗ（周期的に変動するスリット端ＳＥの最下流の点）を捉えることができないと考えられていた。現在の一般的なコンピュータの処理能力では、このようなフレームレートで撮像されたＶ字収束領域の画像の全てをリアルタイムで処理することは困難である。よって、溶接点Ｗの位置をリアルタイム（オンライン）で求めることは困難であると考えられていた。

ところが、本発明者らは、２段収束型第２種溶接状態での「Ｖ収束点Ｖ₁及びスリット端ＳＥの位置」が時間の経過と共にどのように変化するのかを調査した結果、スリット端ＳＥは、Ｖ収束点Ｖ₁の位置と、溶接点Ｗの位置（溶接スリットＳが伸びきった位置）との何れかに存在する確率が高いため、フレームレートが２００［ｆｐｓ］以下（例えば４０［ｆｐｓ］）の撮像装置でも露光時間を１／５０００［ｓｅｃ］以下にすることにより溶接点Ｗを確実に捉えることができるという知見を得た。

図１５は、鋼板１の溶接状態が２段収束型第２種溶接状態である場合に３［ｓｅｃ］に亘り連続的に撮影された複数の画像の各々から検出された幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀、Ｖ収束点Ｖ₁、及びスリット端ＳＥの時間推移の一例を示す図である。図１５の横軸は、撮像を開始したタイミングを０（ゼロ）としたときの時間である。本実施形態では、フレームレートを４０［ｆｐｓ］としているので、撮影開始時点から３［ｓｅｃ］が経過する間に、１２０枚のＶ字収束領域の画像が得られる。これら１２０枚のＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、所定の位置を基準（０（ゼロ））としたときの「幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀、Ｖ収束点Ｖ₁、及びスリット端ＳＥのｘ軸方向の位置（検出位置）をプロットし、それらをつなぎ合わせる（線形補間をする）ことにより、図１５に示すグラフが得られる。

図１５に示すように、フレームレートを４０［ｆｐｓ］としても、スリット端ＳＥの位置の時間変動を捉え、一定時間内におけるスリット端ＳＥの、鋼板１の搬送方向における最下流位置（図１５に示すグラフ中の上方）を求めることができる。このスリット端ＳＥの最下流位置は溶接点Ｗに対応するものであり、図１５に示すグラフは、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態であることを表している。

前述したように、スリット端ＳＥの位置の変動周期は、数［ｍｓｅｃ］であるが、図１５に示す結果から、スリット端ＳＥは、Ｖ収束点Ｖ₁の位置と、最下流の位置（溶接点Ｗに対応する位置）との何れかに存在している確率が高いことが分かる。したがって、フレームレートを４０［ｆｐｓ］としても、露光時間を１／５０００［ｓｅｃ］以下にすれば、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態ときの溶接点Ｗの位置を捉えることができる。よって、画像処理によって連続的に（略リアルタイムで）溶接点Ｗの位置を検出することができる。

以上のように、本発明者らは、２段収束２種溶接状態において、スリット端ＳＥの、鋼板１の搬送方向における最下流位置が溶接点Ｗと等しくなるという知見と、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃ間との間の距離Ｇが閾値以下になると、溶接部に含まれる欠陥が多くなるという知見と、画像処理によって連続的に（略リアルタイムで）溶接点Ｗの位置を検出することができるという知見を得た。

本発明者らは、これらの知見を基に、オンラインで鋼板１の溶接点Ｗを導出して、鋼板１に対する入熱量（高周波電源６から出力する電力量）を制御することを見出した。以下に、第３の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置３００について説明する。
＜電縫溶接操業管理装置３００の機能＞
以下に、第３の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置３００が有する機能を詳細に説明する。

図１６は、第３の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置３００の機能的な構成の一例を示す図である。電縫溶接操業管理装置３００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えた情報処理装置を用いることにより実現することができる。

本実施形態に係る電縫溶接操業管理装置３００において、画像データ入力部１０１、赤色成分抽出部１０２、２値部１０３ａおよび１０３ｂ、ラベリング部１０４ａおよび１０４ｂ、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６、Ｖ収束点導出部１０５、距離Ｇ導出部１１１、閾値入力部１１２、入熱制御部１１３および溶接状態判定部１１４の各々は、第１の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置１００と同一であるので、これらの説明については省略する。
（探索領域設定部２０１）
探索領域設定部２０１は、赤色成分抽出部１０２で得られた赤色成分の画像データにおけるスリット端ＳＥの探索領域を設定する。スリット端ＳＥの探索領域は、スリット端ＳＥを探索する領域である。

スリット端ＳＥは溶接線１２上に存在するので、スリット端ＳＥの探索領域を設定するために、探索領域設定部２０１は、まず、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域の近似直線（図１７Ｂに示す破線を参照）のなす角度であるＶ収束角θの二等分線９０１（図１７Ｂに示す一点鎖線を参照）を、溶接線１２の位置を推定するものとして導出する。ここでは、Ｖ収束角θの二等分線９０１として推定される溶接線を必要に応じて「推定溶接線」と称する。尚、この近似直線の交点は、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６により導出された幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀となる。

次に、探索領域設定部２０１は、前記推定溶接線を囲む矩形状の領域を、スリット端ＳＥの探索領域９０２として設定する。スリット端ＳＥの探索領域９０２は、Ｖ収束点Ｖ₁を最上流端、画像の最下流端を下流端とし、Ｖ収束角θの二等分線９０１からｙ軸の正の方向及び負の方向にそれぞれ所定の距離Ｄだけ離れた幅を有するものとする（距離Ｄについては図１８Ｂを参照）。尚、距離Ｄの値としては、０（ゼロ）より大きい任意の値が予め設定されている。

前述したように、溶接スリットＳは、Ｖ収束点Ｖ₁を基点として、鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）の下流側の方へ伸びる。したがって、溶接スリットＳの最下流の点であるスリット端ＳＥは、Ｖ収束角θの二等分線９０１から大きく離れることはない。一方で、スリット端ＳＥが、Ｖ収束角θの二等分線９０１の上に正確に位置しない可能性がある。さらに、Ｖ字収束領域の画像にはノイズ７０３（図１８Ａを参照）が含まれることがあるので、スリット端ＳＥの探索範囲を広くし過ぎると、このノイズ７０３がスリット端ＳＥであるかどうかを判別する必要が生じてしまう。距離Ｄの値は、このような観点から適宜定められるものであり、本実施形態では、距離Ｄの値を１［ｍｍ］としている。

探索領域設定部２０１は、例えば、ＣＰＵが、ラベリング処理が行われた２値化画像データと、幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の座標と、Ｖ収束点Ｖ₁の座標とをＲＡＭ等から読み出して、スリット端ＳＥの探索領域９０２を定める座標を導出し、その結果をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（探索領域２値化部２０２）
探索領域２値化部２０２は、赤色成分抽出部１０２で得られた赤色成分の画像データから、探索領域設定部２０１で設定されたスリット端ＳＥの探索領域９０２のデータを抽出する。図１８Ａは、スリット端探索領域９０２が与えられた赤色成分の画像の一例を図面化した図である。

そして、探索領域２値化部２０２は、抽出したスリット端ＳＥの探索領域９０２の赤色成分の画像データを２値化（反転）する。ここでは、探索領域２値化部２０２は、輝度レベルが閾値以上の画素に画素値「０」を、閾値未満の画素に画素値「１」を与える。図１８Ｂは、スリット端ＳＥの探索領域９０２における２値化画像の一例を図面化した図である。

溶接スリットＳは細長いので、輝度レベルの閾値が大きいと、２値化処理により溶接スリットＳを適切に抽出することができなくなる虞がある。そこで、本実施形態では、溶接スリットＳを確実に抽出することができるように、探索領域２値化部２０２で使用される輝度レベルの閾値を、２値化部１０３ａ、１０３ｂで使用される輝度レベルの閾値よりも小さくしている。尚、このように、２値化部１０３ａ、１０３ｂで使用される輝度レベルの閾値が大きいため、図９Ａに示す２値化画像では、溶接スリットＳが示されていない。

探索領域２値化部２０２は、例えば、ＣＰＵが、赤色成分の画像データと、スリット端ＳＥの探索領域９０２を定める座標をＲＡＭ等から読み出して、スリット端ＳＥの探索領域９０２における赤色成分の画像データに対して２値化処理を行い、２値化画像データをＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（探索領域ラベリング部２０３）
探索領域ラベリング部２０３は、探索領域２値化部２０２で得られたスリット端ＳＥの探索領域９０２における２値化画像に対し、ブロッブ（Ｂｌｏｂ）毎にラベルをつけるラベリング処理を行う。図１８Ｂに示す例では、３つのブロッブに、それぞれラベル番号「１」、「２」及び「３」が付けられている場合が示されている。

探索領域ラベリング部２０３は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、スリット端ＳＥの探索領域９０２における２値化画像データを読み出してラベリング処理を行い、その結果をＲＡＭ等に一時的に記憶することにより実現される。
（スリット端位置導出部２０４、スリット端位置記憶部２０５）
スリット端位置導出部２０４は、探索領域ラベリング部２０３によってラベル番号が付与されたブロッブの各々のアスペクト比（ブロッブの縦方向の長さ／ブロッブの横方向の長さ）を導出する。そして、スリット端位置導出部２０４は、アスペクト比が閾値未満のブロッブがあるか否かを判定する。前述したように、溶接スリットＳは鋼板１の搬送方向（ｘ軸方向）に伸縮するので、溶接スリットＳに対応するブロッブは、その縦方向（ｙ軸方向）の長さよりも横方向（ｘ軸方向）の長さの方が長くなる可能性が高いのに対し、縦方向（ｙ軸方向）の長さの方が横方向（ｘ軸方向）の長さよりも長いブロッブはノイズに対応するブロッブである可能性が高い。アスペクト比に対する閾値は、このような観点（スリット端ＳＥの探索領域９０２内のノイズを除去する観点）から定められるものであり、本実施形態では、ブロッブのアスペクト比に対する閾値を１／２としている。

図１８Ｂに示す例では、ラベル番号「３」が付与されたブロッブがノイズであるとして、スリット端ＳＥの探索対象から除外される。

スリット端位置導出部２０４は、アスペクト比が閾値未満のブロッブがあると判定した場合、アスペクト比が閾値未満のブロッブのうち、鋼板１の搬送方向の最下流にあるブロッブの最下流の点の座標をスリット端ＳＥの座標（位置）として導出してスリット端位置記憶部２０５に記憶する。

一方、スリット端位置導出部２０４は、アスペクト比が閾値未満のブロッブがないと判定した場合、Ｖ収束点導出部１０５で導出されたＶ収束点Ｖ₁の座標をスリット端ＳＥの座標として導出してスリット端位置記憶部２０５に記憶する。

図１８Ｂに示す例では、ラベル番号「１」が付与されたブロッブとラベル番号「２」が付与されたブロッブが、アスペクト比が閾値未満のブロッブである。これらのブロッブのうち、ラベル番号「２」が付与されたブロッブが、鋼板１の搬送方向の最下流にあるブロッブであるので、スリット端位置導出部２０４は、ラベル番号「２」が付与されたブロッブの最下流の点をスリット端ＳＥとして導出する。

尚、スリット端位置導出部２０４は、アスペクト比が閾値未満のブロッブを接続してスリット端ＳＥの座標を導出するようにしてもよい。

本実施形態では、スリット端位置導出部２０４は、Ｖ収束点導出部１０５がＶ収束点Ｖ₁の位置を検出したときに使用したのと同じＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、スリット端ＳＥの座標を導出する。

スリット端位置導出部２０４は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、ラベリング処理が行われたスリット端ＳＥの探索領域９０２における２値化画像を読み出して、スリット端ＳＥの座標を導出し、ＲＡＭ等により構成されるスリット端位置記憶部２０５に記憶することにより実現される。
（溶接点位置導出部２０６）
溶接点位置導出部２０６は、以上のようにして、撮像装置５により３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像されたＶ字収束領域の画像群の単位で、当該Ｖ字収束領域の画像群に含まれるＶ字収束領域の画像のそれぞれについて、スリット端ＳＥの座標が得られると起動する。

溶接点位置導出部２０６は、スリット端位置導出部２０４によってＶ収字束領域の画像毎に導出されたスリット端ＳＥの座標のうち、鋼板１の搬送方向の最下流にある座標を抽出し、抽出した座標を溶接点Ｗの座標（位置）として導出する。

溶接点位置導出部２０６は、例えば、ＣＰＵが、ＲＡＭ等から、スリット端ＳＥの座標を読み出して、鋼板１の溶接点Ｗの座標を導出し、ＲＡＭ等に記憶することにより実現される。
＜動作フローチャート＞
次に、図１９Ａ及び図１９Ｂのフローチャートを参照しながら、電縫溶接操業管理装置３００の処理の一例を説明する。

まず、図１９ＡのステップＳ１９０１において、画像データ入力部１０１は、鋼板１のＶ字収束領域の画像データを入力する。

次に、ステップＳ１９０２において、赤色成分抽出部１０２は、ステップＳ１９０１で入力されたＶ字収束領域の画像データから赤色成分（波長５９０［ｎｍ］〜６８０［ｎｍ］）を抽出する。

次に、ステップＳ１９０３において、２値化部１０３ａ、１０３ｂは、ステップＳ１９０２で得られた赤色成分の画像データを２値化（反転）する。

次に、ステップＳ１９０４において、ラベリング部１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ、ステップＳ１９０３で２値化部１０３ａ、１０３ｂにより得られた２値化画像に対し、ブロッブ（Ｂｌｏｂ）毎にラベルをつけるラベリング処理を行う。

次に、ステップＳ１９０５において、Ｖ収束点導出部１０５は、ステップＳ１９０４でラベリング部１０４ｂによりラベル番号が付与されたブロッブのうち所定の条件に合致するブロッブをＶ字収束領域のブロッブ９１として抽出し、抽出したＶ字収束領域のブロッブ９１から、衝合点であるＶ収束点Ｖ₁の座標（位置）を導出する。

次に、ステップＳ１９０６において、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、ステップＳ１９０４でラベリング部１０４ａによりラベル番号が付与されたブロッブのうち所定の条件に合致するブロッブをＶ字収束領域のブロッブ９１として抽出する。そして、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６は、抽出したＶ字収束領域のブロッブ９１から、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂを探索し、探索した鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域をそれぞれ直線近似し、それぞれの近似直線の交点を幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の座標（位置）として導出する。

次にステップＳ１９０７において、溶接状態判定部１１４は、先のステップＳ１９０５において導出されたＶ収束点Ｖ₁の位置と、先のステップＳ１９０６において導出された幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置とに基づいて、溶接状態が２段収束型溶接状態であるか否かを判定する。溶接状態判定部１１４は、Ｖ収束点Ｖ₁の位置が幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置よりも鋼板１の搬送方向の下流側に存在している場合に、溶接状態が２段収束型第２種溶接状態であると判定する。溶接状態判定部１１４によって溶接状態が２段収束型第２種溶接状態であると判定された場合には、処理はステップＳ１９０８に進み、２段収束型第２種溶接状態でないと判定された場合には、処理はステップＳ１９２２に進む。

次に、ステップＳ１９０８において、探索領域設定部２０１は、鋼板１の周方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域の近似直線のなす角度であるＶ収束角θの二等分線９０１を導出する。

次に、ステップＳ１９０９において、探索領域設定部２０１は、スリット端ＳＥの探索領域９０２を設定する。本実施形態では、スリット端ＳＥの探索領域９０２は、ステップＳ１９０８で得られたＶ収束角θの二等分線９０１として推定される溶接線（前記推定溶接線）を囲む矩形状の領域であって、Ｖ収束点Ｖ₁を最上流端、画像の最下流端を下流端とし、Ｖ収束角θの二等分線９０１からｙ軸の正の方向及び負の方向にそれぞれ距離Ｄだけ離れた位置の間の長さを幅として有する領域である。

次に、ステップＳ１９１０において、探索領域２値化部２０２は、ステップＳ１９０２で得られた赤色成分の画像データから、ステップＳ１９０９で設定されたスリット端ＳＥの探索領域９０２のデータを抽出し、抽出したデータを２値化（反転）する。

次に、ステップＳ１９１１において、探索領域ラベリング部２０３は、ステップＳ１９１０で得られたスリット端ＳＥの探索領域９０２における２値化画像に対し、ブロッブ（Ｂｌｏｂ）毎にラベルをつけるラベリング処理を行う。

次に、ステップＳ１９１２において、スリット端位置導出部２０４は、探索領域ラベリング部２０３によってラベル番号が付与されたブロッブの各々のアスペクト比（ブロッブの縦方向の長さ／ブロッブの横方向の長さ）を導出し、アスペクト比が１／２未満のブロッブがあるか否かを判定する。

スリット端位置導出部２０４が、アスペクト比が１／２未満のブロッブがあると判定した場合には、処理はステップＳ１９１３に進む。スリット端位置導出部２０４は、ステップＳ１９１３において、アスペクト比が閾値未満のブロッブのうち、鋼板１の搬送方向の最下流にあるブロッブの最下流の点の座標をスリット端ＳＥの座標（位置）として導出する。

一方、スリット端位置導出部２０４が、アスペクト比が１／２未満のブロッブがないと判定した場合には、処理はステップＳ１９１４に進む。スリット端位置導出部２０４は、ステップＳ１９１４において、ステップＳ１９０５で導出されたＶ収束点Ｖ₁の座標をスリット端ＳＥの座標（位置）として導出する。

スリット端位置導出部２０４は、以上のようにしてスリット端ＳＥの座標を導出すると、ステップＳ１９１５において、導出したスリット端ＳＥの座標をスリット端位置記憶部２０５に記憶する。

次に、ステップＳ１９１６において、溶接点位置導出部２０６は、３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された画像データのそれぞれから、スリット端ＳＥの座標が導出されたか否かを判定する。本実施形態では、４０［ｆｐｓ］のフレームレートで撮像が行われるので、溶接点位置導出部２０６は、１２０個のスリット端ＳＥの座標が導出されたか否かを判定することになる。

溶接点位置導出部２０６が３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された画像データのそれぞれから、スリット端ＳＥの座標が導出されていないと判定した場合には、処理は、ステップＳ１９０１に戻され、ステップＳ１９０１〜Ｓ１９１５の処理が行われ、次に得られた画像データからスリット端ＳＥの座標が導出される。

以上のようにして３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された画像データのそれぞれから、スリット端ＳＥの座標が導出されると、処理は、図１９ＢのステップＳ１９１７に進む。

ステップＳ１９１７において、溶接点位置導出部２０６は、図１９ＡのステップＳ１９０１〜Ｓ１９１６の処理で得られたスリット端ＳＥの各々の座標のうち、鋼板１の搬送方向の最下流にある座標を、溶接点Ｗの座標として導出する。

次に、ステップＳ１９１８において、距離Ｇ導出部１１１は、ステップＳ１９１７で導出された鋼板１の溶接点Ｗの座標と、予め設定されているスクイズセンタ位置Ｃの座標との間の距離を、溶接点・スクイズセンタ位置間距離Ｇとして導出する。

次に、ステップＳ１９１９において、入熱制御部１１３は、距離Ｇに対する閾値として、入熱の制御対象となる鋼種に対応する閾値を読み出す。

次に、ステップＳ１９２０において、入熱制御部１１３は、ステップＳ１９１８で導出された距離Ｇが、ステップＳ１９１９で読み出した閾値以下であるか否かを判定する。

入熱制御部１１３が、距離Ｇが閾値以下であると判定した場合には、処理はステップＳ１９２１に進む。ステップＳ１９２１において、入熱制御部１１３は、入熱量を下げるように入熱の上限値を規制し、高周波電源６から出力される電力量を制御する。そして、本入熱制御処理が終了する。

一方、入熱制御部１１３が、距離Ｇが閾値以下でないと判定した場合には、処理はステップＳ１９２２に進む。入熱制御部１１３は、ステップＳ１９２２において、その他の入熱制御処理を行う。その他の入熱制御処理とは、例えば、溶接の状態が第１種溶接状態又は第２種溶接状態である場合に、入熱量が上がるように高周波電源６から出力される電力量を制御する処理、或いは、溶接の状態が第１種溶接状態でも第２種溶接状態でもない場合に、入熱量を維持するように高周波電源６から出力される電力量を制御する処理等である。そして、本入熱制御処理が終了する。
＜まとめ＞
以上のようにスリット端ＳＥが、Ｖ収束点Ｖ₁の位置と、溶接点Ｗの位置（溶接スリットＳが伸びきった位置）との何れかに存在する確率が高いという知見に基づいて、本発明の第３の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置３００は、３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された「入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域の画像」のそれぞれから、スリット端ＳＥの位置を導出することをオンラインで行う。そして、電縫溶接操業管理装置３００は、導出したスリット端ＳＥの位置のうち、鋼板１の搬送方向の最下流にあるスリット端ＳＥの位置を鋼板１の溶接点Ｗの位置として導出する。

また、溶接点・スクイズセンタ位置間距離Ｇが閾値以下になると、溶接面へ押圧力が十分伝わらないことから溶接面に成長した酸化物が外部に排出されず、溶接品質を低下させるという知見に基づき、電縫溶接操業管理装置３００は、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置と、予め設定されているスクイズセンタ位置Ｃとから、溶接点・スクイズセンタ位置間距離Ｇを導出する。そして、電縫溶接操業管理装置３００は、導出した距離Ｇが、入熱の制御対象となる鋼板１の鋼種に応じた閾値以下である場合には、入熱量の上限値を規制することにより、入熱量を下げるように高周波電源６から出力される電力量を制御する。

したがって、距離Ｇを指針として、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態になるようにするための入熱を制御することができる。よって、本発明の第３の実施形態に係る電縫溶接操業管理装置３００によれば、溶接の状態が２段収束型第２種溶接状態となるように入熱を制御することを、従来よりも容易に且つ確実に実行することができる。
＜変形例＞
第３の実施形態では、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置に基づいて自動的に高周波電源６を制御するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、溶接点位置導出部２０６が入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置を表示画面に表示したり、距離Ｇ導出部１１１が入熱の制御対象となる鋼板１の距離Ｇを表示画面等に表示してオペレータに伝えるようにしてもよい。このようにした場合、オペレータは、表示された情報に基づいて、高周波電源６に対する目標入熱の変更を指示することができる。

また、本実施形態では、３［ｓｅｃ］に亘って連続的に撮像された「入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域の画像」のそれぞれから導出したスリット端ＳＥのうち、鋼板１の搬送方向の最下流にあるスリット端ＳＥの位置を鋼板１の溶接点Ｗの位置として導出した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。図１５に示す結果から、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域の画像を、２５０［ｍｓｅｃ］間に亘って撮像すれば、スリット端ＳＥの位置を示す（上に凸の）ピークを少なくとも１つは捉えることができる。よって、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域の画像を、２５０［ｍｓｅｃ］以上の時間に亘って連続的に撮像していれば、鋼板１の溶接点Ｗの位置（スリット端ＳＥの最下流位置）をオンラインで得ることができる。ただし、前述したように、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域の画像を、３［ｓｅｃ］以上に亘って連続的に撮像すれば、電縫溶接における全ての変動要因（成形変動等）を含む１周期分の画像が得られるので好ましい。

また、以上のようにして第１の所定期間毎に得られた鋼板１の溶接点Ｗの位置の第２の所定期間における移動平均をとって、その移動平均の値を鋼板１の溶接点Ｗの位置としてもよい。このように移動平均をとるようにすれば、あるタイミングにおいて、鋼板１の溶接点Ｗの実際の位置と大きく異なる位置が、鋼板１の溶接点Ｗの位置として導出されたとしても、出力される鋼板１の溶接点Ｗの位置は平均化される。よって、実際の位置と大きく異なる位置に基づいて入熱制御が行わることを防止することができる。また、移動平均をとるようにすれば、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置を出力する間隔が長くなるので、鋼板１に対する入熱制御の応答時間に合うタイミングで、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置を出力することができる。また、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置の位置や、距離Ｇを表示してオペレータに伝える場合には、オペレータがそれらを認識して操作できる間隔で、それらを出力することができる。また、鋼板１に対する入熱制御を自動的に行う場合には、必要以上に鋼板１に対する入熱制御を行うことを抑制することができる。第２の所定期間は、入熱の変動時定数やオペレータの操作速度などを考慮して決定すればよく、例えば、移動平均時間を１０［ｓｅｃ］とすればよい。

また、本実施形態では、Ｖ収束角θの二等分線９０１に基づいてスリット端ＳＥの探索領域９０２を設定するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、Ｖ収束角θの二等分線９０１の代わりに、幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀を通る、Ｖ字収束領域のブロッブ９１の中線を用いるようにしてもよい。

また、本実施形態では、溶接点Ｗとスクイズセンタ位置Ｃとの間の距離Ｇと閾値とを比較した結果に基づいて、入熱の制御を行った。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置と、当該溶接点Ｗよりも下流側の、スクイズセンタ位置Ｃ以外の固定位置、例えば撮影画像の下流端との間の距離を、距離Ｇの代わりに用いてもよい。

また、以上のような距離の代わりに、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの絶対位置に基づいて、入熱の制御を行ってもよい。例えば、入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置が所定の固定位置よりも下流にならないように入熱を下げ、高周波電源６を制御することができる。

尚、以上説明した本発明の実施形態のうち、電縫溶接操業管理装置１００、２００および３００が行う処理は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
［請求項との関係］
画像入力手段（ステップ）は、例えば、画像データ入力部１０１が、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域を含む画像データを取得することにより実現される。

第１の位置検出手段（ステップ）は、例えば、幾何学的Ｖ収束点導出部１０６が、鋼板１の周幅方向の端部１１ａ、１１ｂに対応する領域をそれぞれ直線近似し、それぞれの近似直線の交点を幾何学的Ｖ収束点Ｖ_０として検出することにより実現される。

第２の位置検出手段（ステップ）は、例えば、赤色成分抽出部１０２、２値化部１０３ｂ、ラベリング部１０４ｂ、及びＶ収束点導出部１０５が、入熱の制御対象となる鋼板１のＶ字収束領域を含む画像データについて、図１１のステップＳ１１０２〜１１０５の処理を実行することにより実現される。

溶接点位置導出手段（ステップ）は、例えば、溶接点位置導出部２０６が、所定期間に亘って連続的に撮像された複数のＶ字収束領域の画像の各々から導出されたスリット端ＳＥの位置のうち、鋼板１の搬送方向の最下流にあるスリット端ＳＥの位置を溶接点Ｗの位置として導出することにより実現される。また、例えば、溶接点位置導出部１１０が、Ｖ収束点位置導出部１０５により導出されたＶ収束点Ｖ_１の位置から、距離ΔＬ記憶部１０９に記憶された距離ΔＬだけ鋼板１の搬送方向の下流側に位置する点を溶接点の位置として導出することにより実現される。

記憶手段（ステップ）は、例えば、画像データ入力部１０１、赤色成分抽出部１０２、２値化部１０３ｂ、ラベリング部１０４ｂ、Ｖ収束点導出部１０５、及び距離ΔＬ導出部１０８が、図１１のフローチャートに示される処理を行って、距離ΔＬを導出し、距離導出部１０８が、導出した距離ΔＬを距離ΔＬ記憶部１０９に記憶することにより実現される。

判定手段（ステップ）は、溶接状態判定部１１４が、Ｖ収束点Ｖ₁の位置が幾何学的Ｖ収束点Ｖ₀の位置よりも鋼板１の搬送方向の下流側に存在しているものと判定した場合に判定信号を出力することにより実現される。

入熱制御手段（ステップ）は、例えば、入熱制御部１１３が、図１２のステップＳ１２０７〜Ｓ１２０９の処理を実行することにより実現される。

距離ΔＬ導出手段（ステップ）は、例えば、Ｖ収束点導出部１０５により導出されたＶ収束点Ｖ₁の平均位置と、オペレータの目視によって特定された溶接点の位置または第１の溶接点位置導出部１２０により導出された溶接点Ｗの位置との間の距離を距離ΔＬとして導出することにより実現される。

表示手段は、溶接点位置導出部１１０または２０６が入熱の制御対象となる鋼板１の溶接点Ｗの位置を表示画面に表示したり、距離Ｇ導出部１１１が入熱の制御対象となる鋼板１の距離Ｇを表示画面等に表示することにより実現される。

スリット端位置導出手段は、例えば、アスペクト比が閾値未満のブロッブのうち、鋼板１の搬送方向の最下流にあるブロッブの最下流の点の座標をスリット端ＳＥの座標（位置）として導出することにより実現される。

探索領域設定手段は、例えば、探索領域設定部２０１が、推定溶接線を囲む矩形状の領域を、スリット端ＳＥの探索領域９０２として設定することにより実現される。

日本国特許出願、特願２０１２−０９５０７３号、特願２０１２−１５０６１０号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。

本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。

１ 鋼板
２ スクイズロール
３ コンタクトチップ
４ インピーダー
５ 撮像装置
６ 高周波電源
１００、２００、３００ 電縫溶接操業管理装置

本発明の第２の観点によれば、前記溶接点位置導出手段による溶接点の位置の導出が行われる前に予め取得された前記情報によって示される溶接点の位置と、前記溶接点位置導出手段による溶接点の位置の導出が行われる前に予め前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置との間の距離ΔＬを、前記溶接点位置導出手段による溶接点の位置の導出が行われる前に予め記憶した記憶手段を更に含み、前記溶接点位置導出手段は、溶接点の位置の導出を行う際に前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置と、前記溶接点位置導出手段による溶接点の位置の導出が行われる前に予め前記記憶手段に記憶された前記距離ΔＬとに基づいて前記金属板の溶接点の位置を導出する第１の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第３の観点によれば、前記記憶手段は、前記溶接点位置導出手段による溶接点の位置の導出が行われる前に鋼種毎に前記距離ΔＬを記憶する第２の観点による電縫溶接操業管理装置が提供される。

本発明の第１５の観点によれば、前記溶接点位置導出ステップによる溶接点の位置の導出が行われる前に予め取得された前記情報によって示される溶接点の位置と、前記溶接点位置導出ステップにおける溶接点の位置の導出が行われる前に予め検出された前記Ｖ収束点の位置との間の距離ΔＬを、前記溶接点位置導出ステップにおける溶接点の位置の導出が行われる前に予め記憶する記憶ステップを更に含み、前記溶接点位置導出ステップは、前記第２の位置検出ステップにおいて検出されたＶ収束点の位置と前記記憶ステップにおいて前記溶接点位置導出ステップにおける溶接点の位置の導出が行われる前に予め記憶された前記距離ΔＬとに基づいて前記金属板の溶接点の位置を導出する第１４の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

本発明の第１６の観点によれば、前記記憶ステップにおいて、前記溶接点位置導出ステップにおける溶接点の位置の導出が行われる前に予め鋼種毎に前記距離ΔＬが記憶される第１５の観点による電縫溶接操業管理方法が提供される。

Claims (27)

1. 所定の搬送方向に沿って搬送される円筒状に成形された金属板の側面を一対のスクイズロールにより加圧しつつ前記金属板に入熱を行ってＶ字状に収束する前記金属板の周方向における両端部を溶接して電縫鋼管を製造する際の電縫溶接の操業を管理する電縫溶接操業管理装置であって、
   所定期間に亘り連続的に撮像された、前記金属板のＶ字状に収束する領域であるＶ字収束領域を含む、複数の画像を入力する画像入力手段と、
   前記画像入力手段により入力された画像に基づいて、Ｖ字状に収束する前記金属板の周方向の両端部の幾何学的な交点である幾何学的Ｖ収束点の位置を検出する第１の位置検出手段と、
   前記画像入力手段により入力された画像に基づいて、Ｖ字状に収束する前記金属板の周方向の両端部が衝合する衝合点であるＶ収束点の位置を検出する第２の位置検出手段と、
   前記画像入力手段により入力された前記複数の画像の各々に基づいて、前記Ｖ収束点を基点としてＶ収束点よりも前記金属板の搬送方向の下流側に伸びる溶接スリットの前記搬送方向の最下流の点であるスリット端の前記所定期間内の各時点における位置のうちスリット端が前記搬送方向の最下流に位置する時点の位置を溶接点の位置として取得した情報に基づいて、溶接点の位置を導出する溶接点位置導出手段と、
   前記第１の位置検出手段によって検出された幾何学的Ｖ収束点の位置と前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置とが異なる位置に存在するか否かを判定する判定手段と、
   を含む電縫溶接操業管理装置。
2. 前記情報によって示される溶接点の位置と、前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置との間の距離ΔＬを記憶する記憶手段を更に含み、
   前記溶接点位置導出手段は、前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置と前記記憶手段に記憶された前記距離ΔＬとに基づいて前記金属板の溶接点の位置を導出する請求項１に記載の電縫溶接操業管理装置。
3. 前記記憶手段は、鋼種毎に前記距離ΔＬを記憶する請求項２に記載の電縫溶接操業管理装置。
4. 前記溶接点位置導出手段は、前記画像入力手段により入力された複数の画像の各々に基づいて、前記画像入力手段により入力された画像毎に溶接スリットのスリット端の位置を導出するスリット端位置導出手段を含み、前記スリット端位置導出手段により導出されたスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置を溶接点の位置として導出する請求項１に記載の電縫溶接操業管理装置。
5. 前記判定手段によって幾何学的Ｖ収束点の位置とＶ収束点の位置とが異なる位置に存在すると判定された場合において、前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離が所定の閾値以下になった場合に前記金属板に対する入熱量を低下させる入熱制御手段を更に含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理装置。
6. 前記第２の位置検出手段によって検出されたＶ収束点の位置と、前記情報によって示される溶接点の位置に基づいて前記距離ΔＬを導出する距離ΔＬ導出手段を更に含み、
   前記記憶手段は、前記距離ΔＬ導出手段によって導出された前記距離ΔＬを、前記溶接点位置導出手段による溶接点の位置の導出よりも前に記憶する請求項２または３に記載の電縫溶接操業管理装置。
7. 前記距離ΔＬ導出手段は、少なくとも、Ｖ収束点の位置の変動周期よりも長い期間に亘って撮像された複数の画像の各々に基づいて前記第２の位置検出手段によって導出されたＶ収束点の平均位置と前記情報によって示される溶接点の位置との間の距離を前記距離ΔＬとして導出する請求項６に記載の電縫溶接操業管理装置。
8. 前記第１の位置検出手段によって検出された幾何学的Ｖ収束点の位置と、前記Ｖ字収束領域の金属板の周方向の端部に対応する領域の近似直線のなす角度であるＶ収束角の二等分線として推定される溶接線である推定溶接線と、に基づいて、前記スリット端の探索領域を設定する探索領域設定手段を更に含み、
   前記スリット端位置導出手段は、前記探索領域設定手段によって設定された探索領域内において前記スリット端の位置を導出する請求項４に記載の電縫溶接操業管理装置。
9. 前記画像入力手段により入力される画像の各々は、１／５０００［ｓｅｃ］以下の露光時間で撮像された画像である請求項４または８に記載の電縫溶接操業管理装置。
10. 前記画像入力手段は、２５０［ｍｓｅｃ］以上の期間に亘り連続的に撮像された複数の画像を入力する請求項４、８および９のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理装置。
11. 前記溶接点位置導出手段は、前記スリット端位置導出手段により導出された複数のスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置を示す座標値の移動平均値を溶接点の位置として導出する請求項４、８、９および１０のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理装置。
12. 前記入熱制御手段は、前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの中心軸を含む平面との間の距離が所定の閾値以下である場合に前記金属板に対する入熱量を下げるように制御する請求項５に記載の電縫溶接操業管理装置。
13. 前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置、および前記溶接点位置導出手段によって導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離の少なくとも一方を表示する表示手段を更に含む請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理装置。
14. 61312320221
15. 前記情報によって示される溶接点の位置と、前記Ｖ収束点の位置との間の距離ΔＬを記憶する記憶ステップを更に含み、
    前記溶接点位置導出ステップは、前記第２の位置検出ステップにおいて検出されたＶ収束点の位置と前記記憶ステップにおいて記憶された前記距離ΔＬとに基づいて前記金属板の溶接点の位置を導出する請求項１４に記載の電縫溶接操業管理方法。
16. 前記記憶ステップにおいて、鋼種毎に前記距離ΔＬが記憶される請求項１５に記載の電縫溶接操業管理方法。
17. 前記溶接点位置導出ステップは、前記画像入力ステップにおいて入力された複数の画像の各々に基づいて、前記画像入力ステップにおいて入力された画像毎に溶接スリットのスリット端の位置を導出するスリット端位置導出ステップを含み、
    前記溶接点位置導出ステップにおいて、前記スリット端位置導出ステップにおいて導出されたスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置が溶接点の位置として導出される請求項１４に記載の電縫溶接操業管理方法。
18. 前記判定ステップにおいて幾何学的Ｖ収束点の位置とＶ収束点の位置とが異なる位置に存在すると判定された場合において前記溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離が所定の閾値以下になった場合に前記金属板に対する入熱量を低下させる入熱制御ステップを更に含む請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理方法。
19. 前記Ｖ収束点の位置と、前記情報によって示される溶接点の位置に基づいて前記距離ΔＬを導出する距離ΔＬ導出ステップを更に含み、
    前記記憶ステップにおいて、前記距離ΔＬ導出ステップにおいて導出された前記距離ΔＬが、前記溶接点位置導出ステップにおいて溶接点の位置が導出される前に記憶される請求項１５または１６に記載の電縫溶接操業管理方法。
20. 前記距離ΔＬ導出ステップにおいて、少なくとも、Ｖ収束点の位置の変動周期よりも長い期間に亘って撮像された複数の画像の各々に基づいて導出されたＶ収束点の平均位置と前記情報によって示される溶接点の位置との間の距離が前記距離ΔＬとして導出される請求項１９に記載の電縫溶接操業管理方法。
21. 前記第１の位置検出ステップにおいて検出された幾何学的Ｖ収束点の位置と、前記Ｖ字収束領域の金属板の周方向の端部に対応する領域の近似直線のなす角度であるＶ収束角の二等分線として推定される溶接線である推定溶接線と、に基づいて、前記スリット端の探索領域を設定する探索領域設定ステップを更に含み、
    前記スリット端位置導出ステップにおいて、前記探索領域設定ステップにおいて設定された探索領域内に前記スリット端の位置が導出される請求項１７に記載の電縫溶接操業管理方法。
22. 前記画像入力ステップにおいて入力される画像の各々は、１／５０００［ｓｅｃ］以下の露光時間で撮像された画像である請求項１７または２１に記載の電縫溶接操業管理方法。
23. 前記画像入力ステップにおいて、２５０［ｍｓｅｃ］以上の期間に亘り連続的に撮像された複数の画像が入力される請求項１７、２１および２２のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理方法。
24. 前記溶接点位置導出ステップにおいて、前記スリット端位置導出ステップにおいて導出された複数のスリット端の位置のうち、前記搬送方向における最下流に位置するスリット端の位置を示す座標値の移動平均値が溶接点の位置として導出される請求項１７、２１、２２および２３のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理方法。
25. 前記入熱制御ステップにおいて、前記第溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの中心軸を含む平面との間の距離が所定の閾値以下である場合に前記金属板に対する入熱量が下がるように入熱を制御する請求項１８に記載の電縫溶接操業管理方法。
26. 前記溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置、および前記溶接点位置導出ステップにおいて導出された溶接点の位置と前記一対のスクイズロールの設置位置に応じた位置との間の距離の少なくとも一方を表示する表示ステップを更に含む請求項１４乃至２５のいずれか１項に記載の電縫溶接操業管理方法。
27. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の溶接操業管理装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。