WO2023002968A1 - 処理装置、検出システム、処理方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

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WO2023002968A1
WO2023002968A1 PCT/JP2022/027977 JP2022027977W WO2023002968A1 WO 2023002968 A1 WO2023002968 A1 WO 2023002968A1 JP 2022027977 W JP2022027977 W JP 2022027977W WO 2023002968 A1 WO2023002968 A1 WO 2023002968A1
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WO
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processing device
center position
welded portion
distance
weld
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PCT/JP2022/027977
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English (en)
French (fr)
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宏昌 高橋
康徳 千葉
真拡 齊藤
拓也 渥美
真 松本
Original Assignee
株式会社 東芝
スズキ株式会社
東芝インフラシステムズ株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to processing devices, detection systems, processing methods, programs, and storage media.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a processing device, a detection system, a processing method, a program, and a storage medium that can more accurately determine the position of the welded portion of the joined body.
  • the processing apparatus receives intensity data of reflected waves obtained by transmitting ultrasonic waves along the first direction toward the joined body.
  • the apparatus uses the strength data to identify welds of the joint.
  • the device calculates a first center position of the weld on a first plane intersecting the first direction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a detection system according to an embodiment;
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the internal structure of a detector.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a three-dimensional detection result obtained by exploration; It is a schematic diagram for demonstrating operation
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the identified welded portion;
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing another example of the identified welded portion;
  • 4 is a flow chart showing an example of the operation of the detection system according to the embodiment;
  • 4 is a flow chart showing another example of the operation of the detection system according to the embodiment;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing another detection system according to an embodiment;
  • 4 is a flow chart showing an example of the operation of another detection system according to an embodiment;
  • It is a schematic diagram which shows a hardware configuration.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a detection system according to an embodiment.
  • a detection system 1 according to an embodiment includes a processor 10 and a detector 20 .
  • the detector 20 transmits ultrasonic waves toward the bonded body 50 and detects (receives) the reflected waves.
  • the detector 20 has a rod shape that can be gripped by a person.
  • the detector 20 transmits intensity data indicating the intensity of the reflected wave to the processing device 10 .
  • transmission of ultrasonic waves and detection of reflected waves by the detector 20 will also be referred to as probing.
  • the joined body 50 includes a metal plate 51 (first member) and a metal plate 52 (second member).
  • the metal plate 51 and the metal plate 52 are resistance spot-welded at the welding portion 53 .
  • the processing device 10 uses the intensity data to perform various processes. For example, the processing device 10 identifies the position of the welded portion 53 in the joined body 50 . The processing device 10 also calculates the center position of the welded portion 53 . Furthermore, the processing device 10 may determine the quality of the joined body 50 . The processing device 10 may calculate the diameter of the welded portion 53 . Processing device 10 may inspect weld 53 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of the detector.
  • the detector 20 includes an element array 21 and a propagation section 22, as shown in FIG.
  • the element array 21 includes a plurality of detection elements 21a.
  • the detection element 21a is a transducer and emits ultrasonic waves with a frequency of 1 MHz or more and 100 MHz or less.
  • the detection element 21a transmits ultrasonic waves along the Z direction (first direction).
  • the multiple detection elements 21a are arranged in the X direction (second direction) and the Y direction (third direction).
  • the X direction intersects the Z direction.
  • the Y direction intersects the XZ plane.
  • the X, Y and Z directions are orthogonal to each other.
  • the propagation part 22 is provided at the tip of the detector 20 .
  • the element array 21 is covered with the propagation section 22 .
  • propagation portion 22 is positioned between element array 21 and welded portion 53 .
  • the element array 21 emits ultrasonic waves, the ultrasonic waves propagate through the propagation part 22 and are transmitted to the outside of the detector 20 .
  • the ultrasonic wave is reflected, the reflected wave propagates through the propagation section 22 and reaches the element array 21 .
  • the element array 21 detects the reflected wave and transmits a signal (intensity data) indicating the intensity of the reflected wave to the processing device 10 .
  • the intensity of the signal transmitted from the element array 21 corresponds to the intensity of the reflected wave.
  • the propagation part 22 is made of a resin material or the like through which ultrasonic waves can easily propagate. Propagating portion 22 can suppress deformation, damage, and the like of element array 21 when detector 20 contacts welding portion 53 . The propagating portion 22 has sufficient hardness to suppress deformation, damage, etc., when contacting the welded portion 53 .
  • a solidified portion 54 is formed in the welded portion 53 .
  • the solidified portion 54 is formed by melting and mixing a portion of the metal plate 51 and a portion of the metal plate 52 and solidifying them.
  • a couplant liquid 55 is applied to the surface of the joined body 50 .
  • the couplant liquid 55 facilitates propagation of ultrasonic waves between the detector 20 and the bonded body 50 .
  • Each detection element 21 a transmits an ultrasonic wave US toward the bonded body 50 coated with the couplant 15 and detects a reflected wave RW from the bonded body 50 .
  • one detection element 21a transmits ultrasonic waves US toward the bonded body 50.
  • a part of the ultrasonic wave US is reflected by the upper surface or the lower surface of the joined body 50 or the like.
  • Each of the multiple detection elements 21a detects the reflected wave RW.
  • each detection element 21a sequentially transmits ultrasonic waves US, and each reflected wave RW is detected by a plurality of detection elements 21a.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating three-dimensional detection results obtained by exploration.
  • each detection element 21a sequentially transmits ultrasonic waves, and each reflected wave is detected by a plurality of detection elements 21a.
  • 64 detection elements 21a sequentially transmit ultrasonic waves.
  • One detection element 21a repeatedly detects the reflected wave 64 times.
  • a detection result of the reflected wave intensity distribution in the Z direction is output 64 times from one detection element 21a.
  • the intensity distributions of the 64 reflected waves output from one detection element 21a are summed.
  • the combined intensity distribution becomes the intensity distribution at the coordinates at which one detection element 21a is provided in one search.
  • Similar processing is performed on the detection results obtained by each of the 64 detection elements 21a.
  • Aperture synthesis may be performed on the detection result of each detection element 21a in order to improve the resolution in the X direction and the Y direction.
  • the intensity distribution of the reflected wave in the Z direction is generated at each point in the XY plane (first plane). That is, three-dimensional intensity data including reflected wave intensity at each point in the X direction, Y direction, and Z direction is obtained.
  • FIG. 3 shows the state of the vicinity of the welded portion 53 of the three-dimensional strength data.
  • a portion with high brightness is a portion where the intensity of reflected ultrasonic waves is relatively high.
  • reflected waves from the upper and lower surfaces of the welded portion 53 and reflected waves multiple-reflected between the upper and lower surfaces appear.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the detection system according to the embodiment.
  • the ultrasonic wave US is reflected by the surface 22 a of the propagating portion 22 , the upper and lower surfaces 51 a and 51 b of the metal plate 51 , and the upper and lower surfaces 53 a and 53 b of the welded portion 53 .
  • the positions in the Z direction of the surface 22a, the upper surface 51a, the upper surface 53a, the lower surface 51b, and the lower surface 53b are different from each other. That is, the respective distances in the Z direction between these surfaces and the detection element 21a are different from each other.
  • the detecting element 21a detects reflected waves from these surfaces, peaks of reflected wave intensity are detected. By calculating the time from when the ultrasonic waves US are transmitted until each peak is detected, it is possible to determine which surface the ultrasonic waves US are reflected from.
  • FIGS. 4(b) and 4(c) is a graph illustrating the relationship between the time after transmitting the ultrasonic wave US and the intensity of the reflected wave RW at one point in the XY plane. be.
  • the horizontal axis represents the intensity of the detected reflected wave RW.
  • the vertical axis represents the elapsed time after transmitting the ultrasonic waves US. Time corresponds to position in the Z direction.
  • the graph of FIG. 4B illustrates detection results of reflected waves RW from the surface 22a, the upper surface 51a, and the lower surface 51b. That is, the graph of FIG. 4B illustrates the detection results of reflected waves RW from unjoined points.
  • the graph of FIG. 4(c) illustrates detection results of reflected waves RW from the surface 22a, the upper surface 53a, and the lower surface 53b. That is, the graph of FIG. 4(c) illustrates the detection result of the reflected wave RW from the joined points.
  • the peak Pe10 is based on the reflected wave RW from the surface 22a.
  • the peak Pe11 is based on the reflected wave RW from the upper surface 51a.
  • the peak Pe12 is based on the reflected wave RW from the lower surface 51b.
  • the time from the transmission of the ultrasonic wave US to the detection of the peak Pe11 and the peak Pe12 respectively correspond to the positions of the upper surface 51a and the lower surface 51b in the Z direction.
  • the peak Pe13 is based on the reflected wave RW from the upper surface 53a.
  • the peak Pe14 is based on the reflected wave RW from the lower surface 53b.
  • the time from the transmission of the ultrasonic wave US to the detection of the peak Pe13 and the peak Pe14 respectively correspond to the positions of the upper surface 53a and the lower surface 53b in the Z direction.
  • the processing device 10 determines whether a peak Pe12 exists in the reflected wave intensity distribution in the Z direction at each point in the XY plane. Specifically, the processing device 10 detects the peak in the Z-direction range where the peak Pe12 can be detected. Processor 10 compares the peak intensity to a threshold. The Z-direction range and threshold are set in advance.
  • the processing device 10 determines that the peak is peak Pe12.
  • the presence of peak Pe12 indicates that the lower surface 51b exists at that point and the metal plates 51 and 52 are not joined.
  • the processing device 10 determines that the point where the peak Pe12 is detected is not joined.
  • the processing device 10 determines that the points where the peak Pe12 is not detected are joined.
  • the processor 10 sequentially determines whether each point in the XY plane is joined.
  • the processing device 10 identifies a set of points determined to be joined as the welded portion 53 .
  • the intensity of the reflected wave RW is expressed as an absolute value.
  • the intensity of the reflected wave may be expressed in any manner.
  • the reflected wave intensity output from the detection element 21a includes a positive value and a negative value depending on the phase.
  • Various processing may be performed based on the reflected wave intensity, which includes positive and negative values. Reflected wave intensities, including positive and negative values, may be converted to absolute values.
  • the average value of the reflected wave intensity may be subtracted from the reflected wave intensity at each time. Alternatively, a weighted average value of the reflected wave intensity, a weighted moving average value, or the like may be subtracted from the reflected wave intensity at each time. Filtering may be performed so that only frequency components of a particular period are extracted.
  • Various processes described in the present application can be executed even when the result of adding these processes to the reflected wave intensity is used.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the identified welded portion.
  • FIG. 5 shows the results of the determination of bonding or non-bonding described above.
  • the extent in the X and Y directions of the region over which the bonded or unbonded determination is performed corresponds to the extent in which the intensity data was obtained in the X and Y directions.
  • the range in the X direction and the range in the Y direction of the two-dimensional data shown in FIG. 5 respectively correspond to the range in the X direction and the range in the Y direction of the three-dimensional intensity data shown in FIG.
  • a part of the range from which the intensity data was obtained may be extracted, and the extracted area may be determined to be joined or unjoined.
  • the points determined to be joined based on the intensity data are represented in white. Points determined to be unbonded are shown in black.
  • a set of points determined to be joined corresponds to the welded portion 53 .
  • the processing device 10 generates the two-dimensional data shown in FIG. 5 using the join determination result at each point.
  • the processing device 10 uses the two-dimensional data shown in FIG. 5 to calculate the center position of the welded portion 53 on the XY plane.
  • the center position of the welded portion 53 on the XY plane is called the first center position.
  • the processing device 10 uses the two-dimensional data shown in FIG. 5 to calculate the position of the center of gravity of the welded portion 53 on the XY plane.
  • the position of the center of gravity of weld 53 is used as the first center position.
  • the welded portion 53 is generally circular because it is formed by resistance spot welding.
  • the processing device 10 may use the center position calculated by any of the following methods as the center position of the welded portion 53 .
  • the processing device 10 generates an approximate circle of the welded portion 53 by the method of least squares, and calculates the center position of the approximate circle.
  • the processing device 10 generates the maximum inscribed circle that inscribes the outer edge of the welded portion 53, and calculates the center position of the inscribed circle.
  • the processing device 10 generates a minimum circumscribing circle that circumscribes the outer edge of the welded portion 53, and calculates the center position of the circumscribing circle.
  • the processing device 10 calculates the center positions of the inscribed circle and the circumscribed circle that minimize the radius difference.
  • the processing device 10 calculates the first center position C1 as shown in FIG.
  • the processing device 10 calculates the position of the center of the received intensity data on the XY plane.
  • the central position of the intensity data on the XY plane is called the second central position.
  • the processing device 10 calculates the center position on the XY plane of the three-dimensional intensity data shown in FIG. 3 as the second center position.
  • the processing device 10 may calculate the center position on the XY plane of the two-dimensional data shown in FIG. 5 as the second center position.
  • the processing device 10 calculates the second center position C2 as shown in FIG.
  • the processing device 10 calculates the distance D between the first center position and the second center position, as shown in FIG.
  • the distance D corresponds to the deviation of the actual position of the weld 53 with respect to the previously designed position of the weld 53 (design position).
  • a value based on the distance D is compared with a preset first threshold.
  • the distance D is compared with a first threshold.
  • a value calculated using the distance D may be compared to a first threshold.
  • the first threshold is set according to the allowable amount of positional deviation.
  • the processing device 10 outputs a first notification to the user.
  • the first notification indicates to the user that the center of the welded portion 53 is shifted from the center of the reflected wave detection range.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the identified welded portion. Similar to FIG. 5, FIG. 6 shows the results of bonding or non-bonding determination at each point in the XY plane of the intensity data. In the example shown in FIG. 6, a portion of weld 53 is located outside the strength data obtained. In this case, as shown in FIG. 6, the distance D between the first center position C1 and the second center position C2 of the welded portion 53 specified from the strength data is longer than the example shown in FIG. Become. As a result, the distance D exceeds the first threshold, and the first notification is output to the user.
  • the processing device 10 outputs a notification to the user as in the case where the distance D exceeds the first threshold.
  • FIG. 7 is a flow chart showing an example of the operation of the detection system according to the embodiment.
  • the detector 20 performs a search and acquires intensity data of reflected waves (step St1).
  • Processing device 10 identifies welded portion 53 using the strength data (step St2).
  • the processing device 10 calculates the first center position (step St3).
  • the processing device 10 calculates the second center position (step St4).
  • the processing device 10 calculates the distance between the first center position and the second center position (step St5).
  • the processing device 10 compares the value based on the distance with the first threshold (step St6). When the value exceeds the first threshold, the processing device 10 outputs the first notification (step St7).
  • the joined body 50 a plurality of members are joined together at welded portions 53 .
  • the position of weld 53 affects the quality of joined body 50 .
  • the strength of the joined body 50 may be lower than the design strength.
  • a weld mark which is a circular depression, is formed on the upper surface of the welded portion 53 .
  • the position of the weld mark can be detected from the image acquired by the camera.
  • the center position of the welding mark that can be visually confirmed is shifted from the center position of the welded portion 53 that is actually joined. It is desirable to use the actual center position of the welded portion 53 in order to more accurately determine the reliability such as the strength of the manufactured joined body 50 .
  • the processing device 10 when the processing device 10 according to the embodiment receives the intensity data of the reflected wave from the detector 20, the intensity data is used to identify the welded portion 53 of the joined body 50. Then, the processing device 10 calculates the first center position C1 of the welded portion 53 on the XY plane. According to the embodiment, the actual center position of the welded portion 53 can be obtained regardless of the position, shape, or the like of the welding marks in appearance. According to the embodiment, the position of the welded portion 53 can be obtained with higher accuracy than when the position of the welded portion 53 is detected using a camera. Further, according to the embodiment, a more accurate position of the welded portion 53 can be calculated from the data used for inspecting the welded portion 53 without using an external device for specifying the position of the welded portion 53 such as a camera. .
  • the processing device 10 may calculate the second central position on the XY plane of the obtained intensity data and calculate the distance D between the first central position C1 and the second central position C2.
  • the position of the welded portion 53 is designed in advance. Resistance spot welding is performed so that the welded portion 53 is formed at a predesigned position (designed position). For example, the tip of detector 20 is applied at the design position. If a probe is performed with the detector 20 in contact with the design position, the intensity data will be centered in the XY plane at the center of the design position. That is, the second center position C2 corresponds to the predesigned center position of the welded portion 53 . The longer the distance D between the first center position C1 and the second center position C2, the more the actual position of the welded portion 53 deviates from the design position of the welded portion 53.
  • the processing device 10 may use the distance D to determine the quality of the joined body 50 .
  • the longer the distance D the higher the possibility that the reliability is lowered and the joined body 50 is more likely to be defective.
  • the processing device 10 determines that the joined body 50 is defective.
  • the processing device 10 determines that the joined body 50 is good.
  • the processing device 10 may output the first notification to the user when the value based on the distance D exceeds the first threshold. For example, the processing device 10 transmits the first data as the first notification to the terminal device of the user.
  • the processing device 10 may display the first data on the monitor.
  • the user may be a user of the processing device 10 or the detector 20, a welding process manager, a welding inspection process manager, or the like. By transmitting the first data, it is possible to inform the user of the welding failure.
  • the first data may include identification information for specifying the joined body 50 in order to improve convenience for the user.
  • the first data may include identification information of the welding process of the joined body 50 .
  • the first data may include text (error message) indicating that the first center position C1 is displaced from the second center position C2.
  • the first data may include image data shown in FIG. 5 or FIG. At least one of the first center position C1, the second center position C2, and the distance D may be indicated on the image data.
  • the processing device 10 may output sound or light from an output device that emits sound or light.
  • a sound or light output can notify the user of a welding failure.
  • the processing device 10 may inspect the welded portion 53 using the strength data.
  • the diameter of the welded portion 53 is used for the inspection.
  • the processing device 10 calculates the length of the welded portion 53 using the two-dimensional data shown in FIG. 5 or 6 .
  • the major axis corresponds to the distance between the two furthest points on the outer edge of the welded portion 53 .
  • Welded portion 53 compares the major axis with a preset threshold value. When the major axis exceeds the threshold value, the welded portion 53 determines that the joined body 50 is acceptable. When the major axis is equal to or less than the threshold value, the welded portion 53 determines that the joined body 50 is rejected.
  • the two-dimensional data shown in FIG. 5 or 6 generated when calculating the first center position can be used. Therefore, when calculating and inspecting the first center position using the intensity data, the processing time can be shortened compared to the case of calculating and inspecting the center position of the welding mark using a camera.
  • the processing device 10 may use the distance D to determine the accuracy of the inspection.
  • the shorter the distance D the higher the reliability of the inspection. If the distance D is long, a portion of the weld 53 is located outside the range of strength data obtained, for example, as shown in FIG. In this case, the diameter of welded portion 53 may be calculated to be shorter than the actual value. Although the welded portion 53 itself is properly formed, the welded portion 53 may be determined to be defective.
  • the processing device 10 determines that the inspection result is inaccurate when the value based on the distance D exceeds the second threshold.
  • the processing device 10 determines that the inspection result is correct when the value based on the distance D is equal to or less than the second threshold.
  • the second threshold is set according to the influence of the displacement of the welded portion 53 with respect to the design position on the inspection result.
  • the second threshold may be the same as the first threshold, or may be different from the first threshold.
  • the processing device 10 may output a second notification to the user when the value based on the distance D exceeds the second threshold.
  • the second notification indicates to the user that the inspection result of weld 53 is inaccurate.
  • the processing device 10 transmits the second data to the user's terminal device as notification.
  • the processing device 10 may display the second data on the monitor. Sending the second data can inform the user that the test is inaccurate.
  • the second data may include identification information of the inspection process.
  • the second data may include text (error message) indicating that the test result is inaccurate.
  • the second data may include image data shown in FIG. 5 or FIG. At least one of the first center position C1, the second center position C2, and the distance D may be indicated on the image data.
  • FIG. 8 is a flow chart showing another example of the operation of the detection system according to the embodiment.
  • the operation shown in FIG. 8 further includes steps St8-10 compared to the operation shown in FIG.
  • the processing device 10 inspects the welded portion 53 (step St8).
  • the processing device 10 compares the value based on the distance with the second threshold (step St9). When the value exceeds the second threshold, the processing device 10 outputs a second notification (step St10).
  • steps St6 and St7 may be performed after steps St8 and St9. If the first threshold and the second threshold are the same value, the comparison between the distance and these thresholds may be performed in one determination process, and the first and second alerts may be output simultaneously.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing another detection system according to an embodiment.
  • a detection system 1 a shown in FIG. 9 includes a processing device 10 , a detector 20 and a robot 30 .
  • Robot 30 includes manipulator 31 and controller 32 .
  • detector 20 may be attached to manipulator 31 .
  • the manipulator 31 is of a vertical articulated type.
  • the manipulator 31 may be of a horizontal articulated type or a parallel link type.
  • the detector 20 is provided at the tip of the manipulator 31 as an end effector.
  • a control device 32 controls the operation of the manipulator 31 .
  • the control device 32 is a so-called robot controller.
  • the tip of the manipulator 31 is provided with a detector 20 and a discharger 25 .
  • Dispenser 25 ejects couplant liquid toward welded portion 53 .
  • the controller 32 brings the tip of the detector 20 into contact with the welded portion 53 .
  • the processing device 10 can perform the operations shown in FIG. 7 or FIG.
  • the detection system 1a may further be capable of correcting the position of the detector 20 according to the calculation results of the first center position and the second center position.
  • FIG. 10 is a flow chart showing an example of the operation of another detection system according to an embodiment.
  • the operation shown in FIG. 10 includes steps St11 and St12 instead of step St7 in comparison with the operation shown in FIG.
  • step St11 When the value based on the distance exceeds the first threshold in step St6, the processing device 10 transmits the distance between the first center position and the second center position to the control device 32 (step St11).
  • the distance corresponds to the amount of deviation of the second center position with respect to the first center position.
  • the controller 32 corrects the position of the detector 20 by operating the manipulator 31 so that the distance is shortened (step St12). For example, the control device 32 operates the manipulator 31 so that the first center position and the second center position match. After step St12, step St1 is executed again.
  • the first notification may be transmitted as shown in FIG.
  • the weld 53 may be inspected and the distance-based value compared to a second threshold, as shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the hardware configuration.
  • a computer 90 shown in FIG. 11 can be used.
  • Computer 90 includes CPU 91 , ROM 92 , RAM 93 , storage device 94 , input interface 95 , output interface 96 and communication interface 97 .
  • the ROM 92 stores a program that controls the operation of the computer 90.
  • the ROM 92 stores programs necessary for causing the computer 90 to implement each of the processes described above.
  • the RAM 93 functions as a storage area in which programs stored in the ROM 92 are developed.
  • the CPU 91 includes a processing circuit.
  • the CPU 91 executes programs stored in at least one of the ROM 92 and the storage device 94 using the RAM 93 as a work memory. During program execution, the CPU 91 controls each component via the system bus 98 and executes various processes.
  • the storage device 94 stores data necessary for program execution and data obtained by program execution.
  • Storage devices 94 include one or more selected from Hard Disk Drives (HDD) and Solid State Drives (SSD).
  • An input interface (I/F) 95 connects the processing device 10 and an input device 95a.
  • the input I/F 95 is, for example, a serial bus interface such as USB.
  • CPU91 can read various data from the input device 95a via input I/F95.
  • the input device 95a includes one or more selected from a mouse, keyboard, microphone (voice input), and touch pad.
  • An output interface (I/F) 96 connects the processing device 10 and an output device 96a.
  • the output I/F 96 is, for example, a video output interface such as Digital Visual Interface (DVI) or High-Definition Multimedia Interface (HDMI (registered trademark)).
  • CPU91 transmits a signal (data) to the output device 96a via output I/F96.
  • the output device 96a includes one or more selected from monitors, projectors, printers, sound devices, and light emitting devices.
  • a device having both the functions of the input device 95a and the output device 96a, such as a touch panel, may be used.
  • a communication interface (I/F) 97 connects a server 97 a outside the processing device 10 and the processing device 10 .
  • Communication I/F 97 is, for example, a network card such as a LAN card.
  • the CPU 91 can read various data from the server 97 a via the communication I/F 97 .
  • the various data processing described above can be performed by using magnetic disks (flexible disks, hard disks, etc.), optical disks (CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD ⁇ R) as programs that can be executed by a computer. , DVD ⁇ RW, etc.), semiconductor memory, or other non-transitory computer-readable storage medium.
  • magnetic disks flexible disks, hard disks, etc.
  • optical disks CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD ⁇ R
  • semiconductor memory or other non-transitory computer-readable storage medium.
  • the information recorded on the recording medium can be read by a computer (or embedded system). Any recording format (storage format) can be used in the recording medium.
  • a computer reads a program from a recording medium and causes a CPU to execute instructions written in the program based on the program. Acquisition or reading of a program in a computer may be performed through a network.

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Abstract

接合体の溶接部の位置をより精度良く得られる、処理装置、検出システム、処理方法、プログラム、及び記憶媒体を提供する。実施形態に係る処理装置は、接合体に向けて第１方向に沿って超音波を送信して得られた反射波の強度データを受信する。前記装置は、前記強度データを用いて、前記接合体の溶接部を特定する。前記装置は、前記第１方向と交差する第１面における前記溶接部の第１中心位置を算出する。

Description

処理装置、検出システム、処理方法、プログラム、及び記憶媒体
　本発明の実施形態は、処理装置、検出システム、処理方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
　接合体に向けて超音波を送信し、反射波を検出するシステムがある。このシステムについて、接合体の溶接部の位置をより精度良く得られる技術が求められている。
特開２０２０－１８７００５号公報
　本発明が解決しようとする課題は、接合体の溶接部の位置をより精度良く得られる、処理装置、検出システム、処理方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することである。
　実施形態に係る処理装置は、接合体に向けて第１方向に沿って超音波を送信して得られた反射波の強度データを受信する。前記装置は、前記強度データを用いて、前記接合体の溶接部を特定する。前記装置は、前記第１方向と交差する第１面における前記溶接部の第１中心位置を算出する。
実施形態に係る検出システムを示す模式図である。 検出器の内部構造を示す模式図である。 探査により得られた３次元の検出結果を例示する模式図である。 実施形態に係る検出システムの動作を説明するための模式図である。 特定された溶接部の一例を示す模式図である。 特定された溶接部の別の一例を示す模式図である。 実施形態に係る検出システムの動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る検出システムの動作の別の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る別の検出システムを示す模式図である。 実施形態に係る別の検出システムの動作の一例を示すフローチャートである。 ハードウェア構成を示す模式図である。
　以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
　本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　図１は、実施形態に係る検出システムを示す模式図である。
　実施形態に係る検出システム１は、処理装置１０及び検出器２０を含む。
　検出器２０は、接合体５０に向けて超音波を送信し、その反射波を検出（受信）する。図１の例では、検出器２０は、人が把持可能なロッド状である。検出器２０は、反射波を検出すると、反射波の強度を示す強度データを処理装置１０へ送信する。以降では、検出器２０による超音波の送信及び反射波の検出を、探査（プロ－ビング）ともいう。
　接合体５０は、金属板５１（第１部材）及び金属板５２（第２部材）を含む。金属板５１と金属板５２は、溶接部５３において抵抗スポット溶接されている。処理装置１０は、強度データを用いて、種々の処理を実行する。例えば、処理装置１０は、接合体５０における溶接部５３の位置を特定する。また、処理装置１０は、溶接部５３の中心位置を算出する。さらに、処理装置１０は、接合体５０の良否を判定しても良い。処理装置１０は、溶接部５３の径を算出しても良い。処理装置１０は、溶接部５３を検査しても良い。
　図２は、検出器の内部構造を示す模式図である。
　検出器２０は、図２に示すように、素子アレイ２１及び伝搬部２２を含む。素子アレイ２１は、複数の検出素子２１ａを含む。例えば、検出素子２１ａは、トランスデューサであり、１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数の超音波を発する。検出素子２１ａは、Ｚ方向（第１方向）に沿って超音波を送信する。複数の検出素子２１ａは、Ｘ方向（第２方向）及びＹ方向（第３方向）に配列されている。Ｘ方向は、Ｚ方向と交差する。Ｙ方向は、Ｘ－Ｚ面と交差する。図２の例では、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。
　伝搬部２２は、検出器２０の先端に設けられる。素子アレイ２１は、伝搬部２２により被覆されている。検出器２０の先端を溶接部５３に接触させた際、伝搬部２２は、素子アレイ２１と溶接部５３との間に位置する。素子アレイ２１が超音波を発すると、超音波は、伝搬部２２を伝搬して検出器２０の外部に送信される。超音波が反射されると、その反射波は、伝搬部２２を伝搬して素子アレイ２１に達する。素子アレイ２１は、反射波を検出し、反射波強度を示す信号（強度データ）を処理装置１０へ送信する。素子アレイ２１から送信される信号の強度は、反射波の強度に対応する。
　伝搬部２２は、超音波が伝搬し易い樹脂材料などにより構成される。伝搬部２２により、検出器２０が溶接部５３へ接触した際に、素子アレイ２１の変形、損傷などを抑制できる。伝搬部２２は、溶接部５３への接触時の変形、損傷などを抑制するために、十分な硬さを有する。
　溶接部５３には、凝固部５４が形成されている。凝固部５４は、金属板５１の一部と金属板５２の一部が溶融して混ざり合い、凝固して形成される。接合体５０の表面には、カプラント液５５が塗布される。カプラント液５５により、検出器２０と接合体５０との間で、超音波が伝搬し易くなる。それぞれの検出素子２１ａは、カプラント１５が塗布された接合体５０に向けて超音波ＵＳを送信し、接合体５０からの反射波ＲＷを検出する。
　例えば図２に示すように、１つの検出素子２１ａが接合体５０に向けて超音波ＵＳを送信する。超音波ＵＳの一部は、接合体５０の上面又は下面などで反射される。複数の検出素子２１ａのそれぞれは、反射波ＲＷを検出する。探査では、それぞれの検出素子２１ａが順次超音波ＵＳを送信し、それぞれの反射波ＲＷを複数の検出素子２１ａで検出する。
　図３は、探査により得られた３次元の検出結果を例示する模式図である。
　探査では、上述したように、それぞれの検出素子２１ａが超音波を順次送信し、それぞれの反射波を複数の検出素子２１ａで検出する。図２に示す具体例では、８×８の６４個の検出素子２１ａが設けられている。この場合、６４個の検出素子２１ａが超音波を順次送信する。１つの検出素子２１ａは、反射波を６４回繰り返し検出する。１つの検出素子２１ａからは、Ｚ方向の反射波強度分布の検出結果が、６４回出力される。１つの検出素子２１ａから出力された６４回の反射波の強度分布は、合算される。合算された強度分布が、１回の探査において、１つの検出素子２１ａが設けられた座標における強度分布となる。６４個の検出素子２１ａのそれぞれによる検出結果について、同様の処理が実行される。各検出素子２１ａの検出結果に対して、Ｘ方向及びＹ方向における分解能を向上させるために、開口合成が実行されても良い。以上により、Ｘ－Ｙ面（第１面）内の各点において、Ｚ方向における反射波の強度分布が生成される。すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各点における反射波強度を含む３次元の強度データが得られる。
　図３の模式図では、３次元強度データの溶接部５３近傍の様子が示されている。図３において、輝度が高い部分は、超音波の反射波強度が相対的に大きい部分である。図３の例では、溶接部５３の上面及び下面からの反射波と、これら上面と下面との間で多重反射した反射波と、が現れている。
　図４は、実施形態に係る検出システムの動作を説明するための模式図である。
　図４（ａ）に示すように、超音波ＵＳは、伝搬部２２の表面２２ａ、金属板５１の上面５１ａ及び下面５１ｂ、溶接部５３の上面５３ａ及び下面５３ｂで反射される。
　表面２２ａ、上面５１ａ、上面５３ａ、下面５１ｂ、及び下面５３ｂのＺ方向における位置は、互いに異なる。すなわち、これらの面と検出素子２１ａとの間のＺ方向におけるそれぞれの距離が、互いに異なる。検出素子２１ａがこれらの面からの反射波を検出すると、反射波強度のピークが検出される。超音波ＵＳを送信した後、各ピークが検出されるまでの時間を算出することで、どの面で超音波ＵＳが反射されているか判別できる。
　図４（ｂ）及び図４（ｃ）のそれぞれは、Ｘ－Ｙ面内の１点において、超音波ＵＳを送信した後の時間と、反射波ＲＷの強度と、の関係を例示するグラフである。図４（ｂ）及び図４（ｃ）において、横軸は、検出された反射波ＲＷの強度を表す。縦軸は、超音波ＵＳを送信した後の経過時間を表す。時間は、Ｚ方向における位置に対応する。図４（ｂ）のグラフは、表面２２ａ、上面５１ａ、及び下面５１ｂからの反射波ＲＷの検出結果を例示している。すなわち、図４（ｂ）のグラフは、接合されていない点からの反射波ＲＷの検出結果を例示している。図４（ｃ）のグラフは、表面２２ａ、上面５３ａ、及び下面５３ｂからの反射波ＲＷの検出結果を例示している。すなわち、図４（ｃ）のグラフは、接合されている点からの反射波ＲＷの検出結果を例示している。
　図４（ｂ）及び図４（ｃ）のグラフにおいて、ピークＰｅ１０は、表面２２ａからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ１１は、上面５１ａからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ１２は、下面５１ｂからの反射波ＲＷに基づく。超音波ＵＳの送信からピークＰｅ１１及びピークＰｅ１２が検出されるまでの時間は、それぞれ、上面５１ａ及び下面５１ｂのＺ方向における位置に対応する。
　同様に、ピークＰｅ１３は、上面５３ａからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ１４は、下面５３ｂからの反射波ＲＷに基づく。超音波ＵＳの送信からピークＰｅ１３及びピークＰｅ１４が検出されるまでの時間は、それぞれ、上面５３ａ及び下面５３ｂのＺ方向における位置に対応する。
　処理装置１０は、Ｘ－Ｙ面内の各点におけるＺ方向の反射波強度分布において、ピークＰｅ１２が存在するか判定する。具体的には、処理装置１０は、ピークＰｅ１２が検出されうるＺ方向の範囲において、ピークを検出する。処理装置１０は、そのピーク強度を、閾値と比較する。Ｚ方向の範囲及び閾値は、予め設定される。
　ピーク強度が閾値を超えているとき、処理装置１０は、そのピークがピークＰｅ１２であると判定する。ピークＰｅ１２の存在は、その点において下面５１ｂが存在し、金属板５１と金属板５２が接合されていないことを示す。処理装置１０は、ピークＰｅ１２が検出された点を、接合されていないと判定する。処理装置１０は、ピークＰｅ１２が検出されない点を、接合されていると判定する。処理装置１０は、Ｘ－Ｙ面内の各点が接合されているか、順次判定する。処理装置１０は、接合されていると判定された点の集合を、溶接部５３として特定する。
　図４（ｂ）及び図４（ｃ）の例では、反射波ＲＷの強度は、絶対値で表されている。反射波の強度は、任意の態様で表現されて良い。例えば、検出素子２１ａから出力される反射波強度は、位相に応じて、正の値及び負の値を含む。正の値及び負の値を含む反射波強度に基づいて、各種処理が実行されても良い。正の値及び負の値を含む反射波強度を、絶対値に変換しても良い。各時刻における反射波強度から、反射波強度の平均値を減じても良い。又は、各時刻における反射波強度から、反射波強度の加重平均値、重み付き移動平均値などを減じても良い。特定の周期の周波数成分のみが抽出されるように、フィルタリングが実行されても良い。反射波強度にこれらの処理を加えた結果を用いた場合でも、本願で説明する各種処理を実行可能である。
　図５は、特定された溶接部の一例を示す模式図である。
　図５は、上述した接合又は未接合の判定の結果を示す。接合又は未接合の判定が実行される領域のＸ方向及びＹ方向における範囲は、Ｘ方向及びＹ方向において強度データが得られた範囲に対応する。一例として、図５に示す２次元データのＸ方向における範囲及びＹ方向における範囲は、図３に示す３次元の強度データのＸ方向における範囲及びＹ方向における範囲にそれぞれ対応する。Ｘ方向及びＹ方向において、強度データが得られた範囲の一部が抽出され、抽出された領域に対して接合又は未接合の判定が実行されても良い。判定は、強度データのＸ－Ｙ面内の各点について実行される。図５では、強度データに基づいて接合されていると判定された点は、白色で表されている。接合されていないと判定された点は、黒色で表されている。接合されていると判定された点の集合が、溶接部５３に対応する。処理装置１０は、各点における接合の判定結果を用いて、図５に示す２次元データを生成する。
　処理装置１０は、図５に示す２次元データを用いて、溶接部５３のＸ－Ｙ面における中心位置を算出する。ここでは、溶接部５３のＸ－Ｙ面における中心位置を、第１中心位置と呼ぶ。例えば、処理装置１０は、図５に示す２次元データを用いて、溶接部５３のＸ－Ｙ面における重心位置を算出する。溶接部５３の重心位置が、第１中心位置として用いられる。
　溶接部５３は、抵抗スポット溶接により形成されるため、一般的には円状である。処理装置１０は、以下のいずれかの方法により算出される中心位置を、溶接部５３の中心位置として用いても良い。第１の方法では、処理装置１０は、最小二乗法によって溶接部５３の近似円を生成し、その近似円の中心位置を算出する。第２の方法では、処理装置１０は、溶接部５３の外縁に内接する最大の内接円を生成し、その内接円の中心位置を算出する。第３の方法では、処理装置１０は、溶接部５３の外縁に外接する最小の外接円を生成し、その外接円の中心位置を算出する。第４の方法では、処理装置１０は、半径差が最小となる内接円及び外接円の中心位置を算出する。
　いずれかの方法により、処理装置１０は、図５に示すように、第１中心位置Ｃ１を算出する。
　さらに、処理装置１０は、受信した強度データのＸ－Ｙ面における中心の位置を算出する。ここでは、強度データのＸ－Ｙ面における中心位置を、第２中心位置と呼ぶ。例えば、処理装置１０は、図３に示す３次元の強度データのＸ－Ｙ面における中心位置を、第２中心位置として算出する。又は、処理装置１０は、図５に示す２次元データのＸ－Ｙ面における中心位置を、第２中心位置として算出しても良い。
　いずれかの方法により、処理装置１０は、図５に示すように、第２中心位置Ｃ２を算出する。
　処理装置１０は、図５に示すように、第１中心位置と第２中心位置との間の距離Ｄを算出する。距離Ｄは、予め設計された溶接部５３の位置（設計位置）に対する、溶接部５３の実際の位置のずれに対応する。距離Ｄに基づく値を、予め設定された第１閾値と比較する。例えば、距離Ｄが、第１閾値と比較される。距離Ｄを用いて算出される値が、第１閾値と比較されても良い。第１閾値は、位置のずれに対する許容量に応じて設定される。距離Ｄに基づく値が第１閾値を超えるとき、処理装置１０は、ユーザへの第１報知を出力する。第１報知は、溶接部５３の中心が反射波の検出範囲の中心からずれていることを、ユーザに示す。
　図６は、特定された溶接部の別の一例を示す模式図である。
　図６は、図５と同様に、強度データのＸ－Ｙ面内の各点における接合又は未接合の判定の結果を示す。図６に示す例では、溶接部５３の一部が、得られた強度データの範囲外に位置する。この場合、図６に示すように、強度データから特定された溶接部５３の第１中心位置Ｃ１と、第２中心位置Ｃ２と、の間の距離Ｄが、図５に示す例に比べて長くなる。この結果、距離Ｄが第１閾値を超え、ユーザに向けて第１報知が出力される。
　なお、溶接部５３の全体が得られた強度データの範囲外に位置する場合、第１中心位置Ｃ１及び距離Ｄを算出できない。この場合、処理装置１０は、距離Ｄが第１閾値を超える場合と同様に、ユーザへの報知を出力する。
　図７は、実施形態に係る検出システムの動作の一例を示すフローチャートである。
　検出器２０は、探査を実行し、反射波の強度データを取得する（ステップＳｔ１）。処理装置１０は、強度データを用いて、溶接部５３を特定する（ステップＳｔ２）。処理装置１０は、第１中心位置を算出する（ステップＳｔ３）。処理装置１０は、第２中心位置を算出する（ステップＳｔ４）。処理装置１０は、第１中心位置と第２中心位置との間の距離を算出する（ステップＳｔ５）。処理装置１０は、距離に基づく値を第１閾値と比較する（ステップＳｔ６）。当該値が第１閾値を超えるとき、処理装置１０は、第１報知を出力する（ステップＳｔ７）。
　実施形態の利点を説明する。
　接合体５０では、複数の部材が溶接部５３において接合されている。溶接部５３の位置は、接合体５０の品質に影響する。例えば、溶接部５３の位置が設計位置からずれていると、接合体５０の強度が、設計強度よりも低下する可能性がある。
　溶接部５３の上面には、円状の窪みである溶接痕が形成される。溶接痕の位置は、カメラによって取得された画像から検出できる。しかし、外観上確認できる溶接痕の中心位置は、実際に接合されている溶接部５３の中心位置から、ずれている可能性がある。製造された接合体５０について、強度等の信頼性をより精度良く判定するためには、溶接部５３の実際の中心位置を使用することが望ましい。
　この課題について、実施形態に係る処理装置１０は、検出器２０から反射波の強度データを受信すると、その強度データを用いて、接合体５０の溶接部５３を特定する。そして、処理装置１０は、Ｘ－Ｙ面における溶接部５３の第１中心位置Ｃ１を算出する。実施形態によれば、外観上の溶接痕の位置又は形状等に拘わらず、溶接部５３の実際の中心位置を得ることができる。実施形態によれば、カメラを用いて溶接部５３の位置を検出する場合に比べて、溶接部５３の位置をより精度良く得られる。また、実施形態によれば、カメラ等の溶接部５３の位置を特定するための外部機器を用いることなく、溶接部５３の検査に用いられるデータから、溶接部５３のより正確な位置を算出できる。
　処理装置１０は、得られた強度データのＸ－Ｙ面における第２中心位置を算出し、第１中心位置Ｃ１と第２中心位置Ｃ２との間の距離Ｄを算出しても良い。溶接部５３については、その位置が予め設計される。予め設計された位置（設計位置）に溶接部５３が形成されるように、抵抗スポット溶接が実行される。例えば、検出器２０の先端は、設計位置に当てられる。検出器２０が設計位置に接触した状態で探査が実行されると、強度データのＸ－Ｙ面における中心は、設計位置の中心に位置する。すなわち、第２中心位置Ｃ２は、予め設計された溶接部５３の中心位置に対応する。第１中心位置Ｃ１と第２中心位置Ｃ２との間の距離Ｄが長いほど、溶接部５３の実際の位置が、溶接部５３の設計位置からずれていることを示す。
　処理装置１０は、距離Ｄを用いて、接合体５０の良否を判定しても良い。距離Ｄが長いほど、信頼性が低下する可能性が高く、接合体５０が不良である可能性が高い。処理装置１０は、距離Ｄに基づく値が第１閾値を超えるとき、その接合体５０を不良と判定する。処理装置１０は、距離Ｄに基づく値が第１閾値以下のとき、その接合体５０を良と判定する。
　処理装置１０は、距離Ｄに基づく値が第１閾値を超えるとき、ユーザへの第１報知を出力しても良い。例えば、処理装置１０は、第１報知として第１データをユーザの端末装置へ送信する。処理装置１０は、モニタに第１データを表示させても良い。ユーザは、処理装置１０又は検出器２０の使用者、溶接工程の管理者、又は溶接の検査工程の管理者などである。第１データの送信により、溶接の不良をユーザへ報知できる。
　ユーザへの利便性の向上のために、第１データは、接合体５０を特定するための識別情報を含んでも良い。第１データは、接合体５０の溶接工程の識別情報を含んでも良い。第１データは、第１中心位置Ｃ１が第２中心位置Ｃ２からずれていることを示すテキスト（エラーメッセージ）を含んでも良い。第１データは、図５又は図６に示す画像データを含んでも良い。画像データ上で、第１中心位置Ｃ１、第２中心位置Ｃ２、及び距離Ｄの少なくともいずれかが示されても良い。
　処理装置１０は、音又は光を発する出力装置から、音又は光を出力させても良い。音又は光の出力により、溶接の不良をユーザへ報知できる。
　処理装置１０は、強度データを用いて、溶接部５３を検査しても良い。検査には、溶接部５３の径が用いられる。処理装置１０は、図５又は図６に示す２次元データを用いて、溶接部５３の長径を算出する。長径は、溶接部５３の外縁上で最も離れた２点間の距離に対応する。溶接部５３は、長径を、予め設定された閾値と比較する。長径が閾値を超えるとき、溶接部５３は、接合体５０を合格と判定する。長径が閾値以下のとき、溶接部５３は、接合体５０を不合格と判定する。
　検査には、第１中心位置を算出する際に生成された、図５又は図６に示す２次元データを利用できる。このため、強度データを用いて第１中心位置の算出及び検査を実行する場合、カメラを用いた溶接痕の中心位置の算出及び検査を実行する場合に比べて、処理時間を短縮できる。
　検査が行われる場合、処理装置１０は、距離Ｄを用いて検査の正確性を判定しても良い。距離Ｄが短いほど、検査の信頼性は高い。距離Ｄが長いと、例えば図６に示すように、溶接部５３の一部が、得られた強度データの範囲外に位置する。この場合、溶接部５３の径が、実際の値よりも短く算出される可能性がある。溶接部５３自体は適切に形成されているにも拘わらず、溶接部５３が不良と判定される可能性がある。
　処理装置１０は、距離Ｄに基づく値が第２閾値を超えるとき、その検査結果を不正確と判定する。処理装置１０は、距離Ｄに基づく値が第２閾値以下のとき、その検査結果を正確と判定する。第２閾値は、設計位置に対する溶接部５３の位置のずれが検査結果へ及ぼす影響に応じて、設定される。第２閾値は、第１閾値と同じでも良いし、第１閾値とは異なっていても良い。
　処理装置１０は、距離Ｄに基づく値が第２閾値を超えるとき、ユーザへの第２報知を出力しても良い。第２報知は、溶接部５３の検査結果が不正確であることを、ユーザに示す。例えば、処理装置１０は、報知として第２データをユーザの端末装置へ送信する。処理装置１０は、モニタに第２データを表示させても良い。第２データの送信により、検査が不正確であることをユーザへ報知できる。
　ユーザへの利便性の向上のために、第２データは、検査工程の識別情報を含んでも良い。第２データは、検査結果が不正確であることを示すテキスト（エラーメッセージ）を含んでも良い。第２データは、図５又は図６に示す画像データを含んでも良い。画像データ上で、第１中心位置Ｃ１、第２中心位置Ｃ２、及び距離Ｄの少なくともいずれかが示されても良い。
　図８は、実施形態に係る検出システムの動作の別の一例を示すフローチャートである。
　図８に示す動作は、図７に示す動作と比べて、ステップＳｔ８～１０をさらに含む。ステップＳｔ７の後、処理装置１０は、溶接部５３を検査する（ステップＳｔ８）。処理装置１０は、距離に基づく値を第２閾値と比較する（ステップＳｔ９）。当該値が第２閾値を超えるとき、処理装置１０は、第２報知を出力する（ステップＳｔ１０）。
　図８に示したフローチャートにおいて、ステップＳｔ６以降の動作のタイミングは、適宜変更可能である。例えば、ステップＳｔ６及び７は、ステップＳｔ８及び９の後に実行されても良い。第１閾値及び第２閾値が同じ値である場合、距離とこれらの閾値との比較が１つの判定処理で実行され、第１報知及び第２報知が同時に出力されても良い。
　図９は、実施形態に係る別の検出システムを示す模式図である。
　図９に示す検出システム１ａは、処理装置１０、検出器２０、及びロボット３０を含む。ロボット３０は、マニピュレータ３１及び制御装置３２を含む。図９に示すように、検出器２０は、マニピュレータ３１に取り付けられても良い。
　図９に示す例では、マニピュレータ３１は、垂直多関節型である。マニピュレータ３１は、水平多関節型又はパラレルリンク型であっても良い。検出器２０は、エンドエフェクタとして、マニピュレータ３１の先端に設けられる。制御装置３２は、マニピュレータ３１の動作を制御する。制御装置３２は、いわゆるロボットコントローラである。
　図９に示すように、マニピュレータ３１の先端には、検出器２０及び吐出器２５が設けられる。吐出器２５は、溶接部５３に向けてカプラント液を吐出する。カプラント液が吐出された後、制御装置３２は、検出器２０の先端を溶接部５３に当てる。
　検出システム１ａにおいて、処理装置１０は、図７又は図８に示す動作を実行可能である。検出システム１ａは、さらに、第１中心位置及び第２中心位置の算出結果に応じて、検出器２０の位置を補正可能であっても良い。
　図１０は、実施形態に係る別の検出システムの動作の一例を示すフローチャートである。
　図１０に示す動作は、図７に示す動作との比較において、ステップＳｔ７に代えてステップＳｔ１１及びＳｔ１２を含む。
　ステップＳｔ６において距離に基づく値が第１閾値を超えるとき、処理装置１０は、第１中心位置と第２中心位置との間の距離を制御装置３２に送信する（ステップＳｔ１１）。距離は、第１中心位置に対する第２中心位置のずれ量に対応する。制御装置３２は、距離が短くなるように、マニピュレータ３１を動作させて検出器２０の位置を補正する（ステップＳｔ１２）。例えば、制御装置３２は、第１中心位置と第２中心位置が一致するように、マニピュレータ３１を動作させる。ステップＳｔ１２の後、ステップＳｔ１が再度実行される。
　第１中心位置に対する第２中心位置のずれ量に応じて検出器２０の位置が自動的に補正されることで、より信頼性の高い強度データが得られる。例えば、この強度データを用いることで、溶接部５３の検査の精度を向上できる。
　図１０に示す動作において、ステップＳｔ１１及びＳｔ１２による検出器２０の位置の補正に加えて、図７に示すように第１報知が送信されても良い。ステップＳｔ６において距離に基づくが第１閾値以下のとき、図８に示すように、溶接部５３が検査され、距離に基づく値が第２閾値と比較されても良い。
　図１１は、ハードウェア構成を示す模式図である。
　処理装置１０として、例えば図１１に示すコンピュータ９０を用いることができる。コンピュータ９０は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、記憶装置９４、入力インタフェース９５、出力インタフェース９６、及び通信インタフェース９７を含む。
　ＲＯＭ９２は、コンピュータ９０の動作を制御するプログラムを格納している。ＲＯＭ９２には、上述した各処理をコンピュータ９０に実現させるために必要なプログラムが格納されている。ＲＡＭ９３は、ＲＯＭ９２に格納されたプログラムが展開される記憶領域として機能する。
　ＣＰＵ９１は、処理回路を含む。ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３をワークメモリとして、ＲＯＭ９２又は記憶装置９４の少なくともいずれかに記憶されたプログラムを実行する。プログラムの実行中、ＣＰＵ９１は、システムバス９８を介して各構成を制御し、種々の処理を実行する。
　記憶装置９４は、プログラムの実行に必要なデータや、プログラムの実行によって得られたデータを記憶する。記憶装置９４は、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）及びSolid State Drive（ＳＳＤ）から選択される１つ以上を含む。
　入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）９５は、処理装置１０と入力装置９５ａとを接続する。入力Ｉ／Ｆ９５は、例えば、ＵＳＢ等のシリアルバスインタフェースである。ＣＰＵ９１は、入力Ｉ／Ｆ９５を介して、入力装置９５ａから各種データを読み込むことができる。入力装置９５ａは、マウス、キーボード、マイク（音声入力）、及びタッチパッドから選択される１つ以上を含む。
　出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）９６は、処理装置１０と出力装置９６ａとを接続する。出力Ｉ／Ｆ９６は、例えば、Digital Visual Interface（ＤＶＩ）やHigh-Definition Multimedia Interface（ＨＤＭＩ（登録商標））等の映像出力インタフェースである。ＣＰＵ９１は、出力Ｉ／Ｆ９６を介して、出力装置９６ａに信号（データ）を送信する。出力装置９６ａは、モニタ、プロジェクタ、プリンタ、音響装置、及び発光装置から選択される１つ以上を含む。タッチパネルのように、入力装置９５ａと出力装置９６ａの両方の機能を備えた機器が用いられても良い。
　通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）９７は、処理装置１０外部のサーバ９７ａと、処理装置１０と、を接続する。通信Ｉ／Ｆ９７は、例えば、ＬＡＮカード等のネットワークカードである。ＣＰＵ９１は、通信Ｉ／Ｆ９７を介して、サーバ９７ａから各種データを読み込むことができる。
　上記の種々のデータの処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク及びハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリなどの、非一時的なコンピュータで読取可能な記録媒体（non-transitory computer-readable storage medium）に記録されても良い。
　記録媒体に記録された情報は、コンピュータ（または組み込みシステム）により読み出し可能である。記録媒体において、記録形式（記憶形式）は任意である。例えば、コンピュータは、記録媒体からプログラムを読み出し、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させる。コンピュータにおいて、プログラムの取得又は読み出しは、ネットワークを通じて行われても良い。
　以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
　１，１ａ：検出システム、　１０：処理装置、　１５：カプラント、　２０：検出器、　２１：素子アレイ、　２１ａ：検出素子、　２２：伝搬部、　２２ａ：表面、　２５：吐出器、　３０：ロボット、　３１：マニピュレータ、　３２：制御装置、　５０：接合体、　５１：金属板、　５１ａ：上面、　５１ｂ：下面、　５２：金属板、　５３：溶接部、　５３ａ：上面、　５３ｂ：下面、　５４：凝固部、　５５：カプラント液、　９０：コンピュータ、　９１：ＣＰＵ、　９２：ＲＯＭ、　９３：ＲＡＭ、　９４：記憶装置、　９５：入力インタフェース、　９５ａ：入力装置、　９６：出力インタフェース、　９６ａ：出力装置、　９７：通信インタフェース、　９７ａ：サーバ、　９８：システムバス、　Ｃ１：第１中心位置、　Ｃ２：第２中心位置、　Ｄ：距離、　Ｐｅ１０～Ｐｅ１４　：ピーク、　ＲＷ：反射波、　ＵＳ：超音波

Claims (13)

  1. 　接合体に向けて第１方向に沿って超音波を送信して得られた反射波の強度データを受信し、
    　前記強度データを用いて、前記接合体の溶接部を特定し、
    　前記第１方向と交差する第１面における前記溶接部の第１中心位置を算出する、処理装置。
  2. 　前記強度データの前記第１面における第２中心位置と、前記第１中心位置と、の間の距離を算出する、請求項１記載の処理装置。
  3. 　前記距離を用いて前記接合体の良否を判定する、請求項２記載の処理装置。
  4. 　前記距離に基づく値が第１閾値を超えるとき、ユーザへの第１報知を出力する、請求項２又は３に記載の処理装置。
  5. 　検出された前記溶接部の径を用いて前記溶接部を検査する、請求項２～４のいずれか１つに記載の処理装置。
  6. 　前記距離を用いて、前記溶接部の検査の正確性を判定する、請求項５記載の処理装置。
  7. 　前記距離に基づく値が第２閾値を超えるとき、ユーザへの第２報知を出力する、請求項６記載の処理装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか１つに記載の処理装置と、
    　前記超音波を送信し、前記反射波を検出し、前記強度データを前記処理装置へ送信する検出器と、
    　を備えた検出システム。
  9. 　前記検出器が先端に設けられたマニピュレータをさらに備えた、請求項８記載の検出システム。
  10. 　前記マニピュレータを制御する制御装置をさらに備え、
    　前記強度データの前記第１面における第２中心位置と、前記第１中心位置と、の間の距離に基づく値が第１閾値を超えるとき、前記制御装置は、前記距離が短くなるように、前記マニピュレータを動作させて前記検出器の位置を補正し、
    　前記検出器は、補正された前記位置で、前記溶接部に対する前記超音波の送信及び前記反射波の検出を実行する、請求項９記載の検出システム。
  11. 　接合体に向けて第１方向に沿って超音波を送信して得られた反射波の強度データを受信し、
    　前記強度データを用いて、前記接合体の溶接部を特定し、
    　前記第１方向と交差する第１面における前記溶接部の第１中心位置を算出する、処理方法。
  12. 　処理装置に、
    　　接合体に向けて第１方向に沿って超音波を送信して得られた反射波の強度データを受信させ、
    　　前記強度データを用いて、前記接合体の溶接部を特定させ、
    　　前記第１方向と交差する第１面における前記溶接部の中心位置を算出させる、
    　プログラム。
  13. 　請求項１２記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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