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JP5578005B2 - Welding bead inspection device, inspection method, and inspection program - Google Patents
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JP5578005B2 - Welding bead inspection device, inspection method, and inspection program - Google Patents

Welding bead inspection device, inspection method, and inspection program Download PDF

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Description

本発明は、溶接ビードを検査する技術に関する。   The present invention relates to a technique for inspecting a weld bead.

特許文献1には、2つの母材を溶接する溶接ビードの検査方法が開示されている。この検査方法では、溶接箇所(溶接ビードと母材を含む領域)の表面形状を測定する。次に、その測定形状の曲率に基づいて、測定形状の中から溶接ビードを特定する。溶接ビードを特定したら、その溶接ビードの表面形状に基づいて、溶接ビードの良否を判定する。   Patent Document 1 discloses a method for inspecting a weld bead in which two base materials are welded. In this inspection method, the surface shape of a welding location (a region including a weld bead and a base material) is measured. Next, based on the curvature of the measured shape, a weld bead is specified from the measured shape. When the weld bead is specified, the quality of the weld bead is determined based on the surface shape of the weld bead.

特開2008−215839号JP 2008-215839 A

溶接箇所の表面形状から溶接ビードの良否を判定するためには、溶接箇所のうちのどの範囲が溶接ビードであるのかを正確に特定する必要がある。しかしながら、溶接ビードと母材との境界では表面形状が滑らかに変化している場合が多い。また、母材の表面が曲面形状である場合には、溶接ビードと母材とで曲率に大きな差が無い場合が多い。このため、特許文献1の技術のように測定形状の曲率等に基づいて溶接ビードを特定しようとしても、溶接ビードを正確に特定することはできない場合がある。   In order to determine the quality of the weld bead from the surface shape of the weld location, it is necessary to accurately identify which range of the weld locations is the weld bead. However, the surface shape often changes smoothly at the boundary between the weld bead and the base material. In addition, when the surface of the base material is a curved surface, there is often no significant difference in curvature between the weld bead and the base material. For this reason, even if it is going to specify a weld bead based on the curvature of a measurement shape etc. like the art of patent documents 1, a weld bead may not be specified correctly.

本願発明者は、上記の問題を解決する技術を既に提案している。この技術では、溶接される2つの板材(第1板材と第2板材)の溶接前の表面形状を示す基準形状データを予め準備しておく。なお、基準形状データが示す表面形状は、設計上の形状(以下では、基準形状という)である。2つの板材の基準形状のうち、溶接後において必ず板材が露出する領域(溶接工程の製造誤差が最大に生じたとしても、溶接ビードが形成されることがない領域)には、フィッティング領域が設定されている。溶接ビードを検査する際には、溶接箇所の表面形状を測定する。次に、フィッティング領域内の基準形状と測定形状が正確に重なるように、測定形状に第1板材の基準形状と第2板材の基準形状を重ね合わせる。そして、測定形状の中で、第1板材の基準形状及び第2板材の基準形状の何れに対しても形状のずれが大きい領域が、溶接ビードとして特定される。この技術によれば、溶接前の各板材の表面形状を用いることで、溶接ビードを正確に特定できる。また、基準形状と溶接ビードの表面形状から、溶接ビードの厚さ等を求めることもできる。したがって、溶接ビードをより好適に検査することができる。   The inventor of the present application has already proposed a technique for solving the above problem. In this technique, reference shape data indicating surface shapes before welding of two plate materials to be welded (first plate material and second plate material) is prepared in advance. The surface shape indicated by the reference shape data is a design shape (hereinafter referred to as a reference shape). The fitting area is set in the area where the sheet material is always exposed after welding (the area where the welding bead is not formed even if the manufacturing error in the welding process is maximized), out of the two plate material reference shapes. Has been. When inspecting the weld bead, the surface shape of the welded part is measured. Next, the reference shape of the first plate member and the reference shape of the second plate member are overlapped with the measurement shape so that the reference shape and the measurement shape in the fitting region accurately overlap. In the measurement shape, an area where the displacement of the shape is large with respect to both the reference shape of the first plate material and the reference shape of the second plate material is specified as the weld bead. According to this technique, the weld bead can be accurately specified by using the surface shape of each plate material before welding. Further, the thickness of the weld bead can be obtained from the reference shape and the surface shape of the weld bead. Therefore, the weld bead can be inspected more suitably.

この技術では、フィッティング領域を十分に広く設定することができれば、溶接ビードを正確に検査することができる。しかしながら、製品によっては、溶接後に母材が露出する領域が少なく、フィッティング領域を広く設定することができない場合がある。フィッティング領域を広く設定することができないと、測定形状に対して基準形状を正確に重ねることができず、溶接ビードを正確に特定することができない場合がある。   With this technique, if the fitting area can be set sufficiently wide, the weld bead can be accurately inspected. However, depending on the product, the area where the base material is exposed after welding is small, and the fitting area may not be set wide. If the fitting region cannot be set wide, the reference shape cannot be accurately overlapped with the measurement shape, and the weld bead may not be accurately specified.

したがって、本明細書では、溶接後に母材が露出する領域が少ない場合でも、フィッティング領域を広く設定することが可能な技術を提供する。   Therefore, the present specification provides a technique capable of setting a wide fitting region even when the region where the base material is exposed after welding is small.

本明細書が開示する溶接ビード検査装置は、曲面形状を有する第1板材と曲面形状を有する第2板材とを溶接した構造体の溶接ビードを検査する。この検査装置は、入力手段と、記憶手段と、領域特定手段を有している。入力手段は、溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する測定形状データの入力を受ける。記憶手段は、前記断面における第1板材の溶接前の表面形状の基準形状を記述する第1板材基準形状データを記憶する。領域特定手段は、測定形状の傾斜角度分布と第1板材の基準形状の傾斜角度分布に基づいて、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定する。
The weld bead inspection device disclosed in this specification inspects a weld bead of a structure in which a first plate member having a curved surface shape and a second plate member having a curved surface shape are welded. This inspection apparatus has input means, storage means, and area specifying means. The input means receives measurement shape data describing a measurement shape obtained by measuring the surface shape of the structure in a cross section intersecting the weld bead. A memory | storage means memorize | stores the 1st board | plate material reference | standard shape data which describes the reference | standard shape of the surface shape before welding of the 1st board | plate material in the said cross section. The area specifying means specifies an area where the first plate material is exposed from the measurement shape based on the inclination angle distribution of the measurement shape and the inclination angle distribution of the reference shape of the first plate material.

なお、上記の「基準形状」とは、第1板材の設計上の形状である。構造体に用いられている第1板材の実際の形状には誤差が生じているので、基準形状と実際の形状は僅かに異なる場合がある。
また、上記の「傾斜角度」とは、前記測定形状上の任意の点における測定形状の傾きを意味する。例えば、測定形状がx座標とz座標により表される多数の座標点により構成されている場合には、任意の座標点における測定形状の傾きは、その座標点におけるz座標の変化率dz/dxである。また、「傾斜角度分布」とは、前記測定形状上の各点における傾斜角度の分布を意味する。
また、この溶接ビード検査装置は、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定するが、さらに、測定形状の中から第2板材が露出している領域を特定してもよい。これらを特定できれば、残りの領域が溶接ビードに相当する。すなわち、測定形状の中から溶接ビードを特定することができる。この場合、第2板材が露出している領域は、第1板材が露出している領域と同様にして特定してもよいし、他の方法により特定してもよい。
The “reference shape” is a design shape of the first plate member. Since there is an error in the actual shape of the first plate member used in the structure, the reference shape and the actual shape may be slightly different.
The “tilt angle” means the inclination of the measurement shape at an arbitrary point on the measurement shape. For example, when the measurement shape is composed of a large number of coordinate points represented by the x-coordinate and the z-coordinate, the inclination of the measurement shape at an arbitrary coordinate point is the change rate dz / dx of the z-coordinate at that coordinate point. It is. The “tilt angle distribution” means a distribution of tilt angles at each point on the measurement shape.
Moreover, although this weld bead inspection apparatus specifies the area | region where the 1st board | plate material is exposed from measurement shape, you may specify the area | region where the 2nd board | plate material is exposed further from measurement shape. . If these can be specified, the remaining area corresponds to the weld bead. That is, the weld bead can be specified from the measured shape. In this case, the region where the second plate member is exposed may be specified in the same manner as the region where the first plate member is exposed, or may be specified by another method.

この検査装置では、測定形状の傾斜角度分布と第1板材の基準形状の傾斜角度分布に基づいて、第1板材が露出している領域が特定される。傾斜角度分布には表面形状の特徴がより顕著に表れる。したがって、傾斜角度分布に基づいて測定形状の中から第1板材の基準形状と形状が略一致している領域を正確に特定することができる。これによって、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定することができる。特定した第1板材が露出している領域は、第1板材の基準形状を重ね合わせるためのフィッティング領域として用いることができる。この技術によれば、実測した形状に基づいてフィッティング領域を設定できるので、フィッティング領域を広く設定することができる。すなわち、予めフィッティング領域を設定する場合には、製造誤差が最大に生じたとしても第1板材が必ず露出する領域にフィッティング領域を設定する必要があるため、フィッティング領域を狭く設定せざるを得ない。本明細書の技術によれば、実測した形状から第1板材が露出している領域を特定できるので、製造誤差等を考慮しないで第1板材が露出している領域に広いフィッティング領域を設定することができる。例えば、特定した第1板材が露出している領域全体をフィッティング領域に設定することができる。   In this inspection apparatus, the region where the first plate material is exposed is specified based on the inclination angle distribution of the measurement shape and the inclination angle distribution of the reference shape of the first plate material. The characteristic of the surface shape appears more prominently in the inclination angle distribution. Therefore, it is possible to accurately specify a region in which the shape substantially coincides with the reference shape of the first plate member from the measured shape based on the inclination angle distribution. Thereby, the area | region where the 1st board | plate material is exposed can be specified from measurement shape. The area | region where the specified 1st board | plate material is exposed can be used as a fitting area | region for overlapping the reference | standard shape of a 1st board | plate material. According to this technique, since the fitting area can be set based on the actually measured shape, the fitting area can be set widely. In other words, when the fitting area is set in advance, it is necessary to set the fitting area in the area where the first plate material is necessarily exposed even if the manufacturing error is maximized. . According to the technique of the present specification, since the region where the first plate member is exposed can be specified from the actually measured shape, a wide fitting region is set in the region where the first plate member is exposed without considering manufacturing errors and the like. be able to. For example, the entire region where the specified first plate material is exposed can be set as the fitting region.

上述した検査装置は、領域特定手段が、測定形状を傾斜角度が近い領域毎に区分したときの各領域の傾斜角度と、第1板材の基準形状を傾斜角度が近い領域毎に区分したときの各領域の傾斜角度に基づいて、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定することが好ましい。   In the inspection apparatus described above, when the region specifying unit divides the measurement shape for each region where the inclination angle is close, and the inclination angle of each region, and the reference shape of the first plate material is divided for each region where the inclination angle is close Based on the inclination angle of each region, it is preferable to specify the region where the first plate member is exposed from the measurement shape.

このように、測定形状と第1板材の基準形状を傾斜角度が近い領域毎に区分し、区分した領域に基づいて第1板材が露出している領域を特定することで、特定のために必要な演算量を減少させることができる。   In this way, the measurement shape and the reference shape of the first plate material are divided for each region where the inclination angle is close, and it is necessary for identification by specifying the region where the first plate material is exposed based on the divided region. The amount of computation can be reduced.

上述した検査装置は、測定形状の中の第1板材が露出している領域に合わせて第1板材の基準形状を配置し、測定形状の中の溶接ビードが形成されている領域と第1板材が露出している領域との境界における溶接ビードが形成されている領域の形状と第1板材の基準形状との間の角度を算出するクランク角算出手段をさらに有していることが好ましい。なお、第1板材が露出している領域と溶接ビードが形成されている領域は隣接しているので、第1板材が露出している領域を特定すれば、測定形状の中の溶接ビードが形成されている領域と第1板材が露出している領域との境界を特定したことになる。   The inspection apparatus described above arranges the reference shape of the first plate material in accordance with the region where the first plate material in the measurement shape is exposed, and the region where the weld bead is formed in the measurement shape and the first plate material It is preferable to further include a crank angle calculating means for calculating an angle between the shape of the region where the weld bead is formed and the reference shape of the first plate member at the boundary with the region where is exposed. In addition, since the area | region where the 1st board | plate material is exposed and the area | region where the weld bead is formed are adjacent, if the area | region where the 1st board | plate material is exposed is specified, the weld bead in a measurement shape will form. This means that the boundary between the region where the first plate material is exposed and the region where the first plate material is exposed is specified.

クランク角は、オーバーラップと密接に関連する。オーバーラップとは、溶接ビードと第1板材とが十分に溶け合っておらず、溶接箇所において十分な強度が得られない不具合である。オーバーラップが生じていると、クランク角が大きくなる。この検査装置によれば、クランク角に基づいてオーバーラップを検査することができる。   Crank angle is closely related to overlap. Overlap is a problem in which the weld bead and the first plate material are not sufficiently melted and sufficient strength cannot be obtained at the weld location. If overlap occurs, the crank angle increases. According to this inspection device, it is possible to inspect the overlap based on the crank angle.

上述した検査装置は、測定形状の中から、溶接ビードが形成されている領域を特定する溶接ビード特定手段と、溶接ビードが形成されている領域の第1板材側の境界点と、溶接ビードが形成されている領域の第2板材側の境界点とを結ぶ直線とその直線から最も離れている溶接ビードが形成されている領域内の測定形状上の座標点との間の距離を算出する距離算出手段をさらに備えていることが好ましい。   The inspection apparatus described above includes welding bead specifying means for specifying a region where a weld bead is formed, a boundary point on the first plate member side of a region where a weld bead is formed, and a weld bead. Distance for calculating the distance between the straight line connecting the boundary point on the second plate member side of the formed area and the coordinate point on the measurement shape in the area where the weld bead farthest from the straight line is formed It is preferable to further include a calculation unit.

前記距離を、以下では、余盛高さという。余盛高さは、オーバーラップと密接に関連する。オーバーラップが生じていると、余盛高さが大きくなる。この検査装置によれば、余盛高さに基づいてオーバーラップを検査することができる。   Hereinafter, the distance is referred to as extra height. Extra height is closely related to overlap. If there is an overlap, the surplus height increases. According to this inspection apparatus, it is possible to inspect the overlap based on the surplus height.

また、本発明の溶接ビード検査装置は、曲面形状を有する第1板材上に曲面形状を有する第2板材を重ねて第1板材と第2板材とを溶接した構造体の溶接ビードを検査する。この溶接ビード検査装置は入力手段と、第1記憶手段と、第1角度調整手段と、領域特定手段を有する。入力手段は、溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する測定形状データの入力を受ける。第1記憶手段は、前記断面における第1板材の溶接前の表面形状の基準形状である第1板材基準形状を記述する第1板材基準形状データを記憶する。第1角度調整手段は、第1板材基準形状を回転させることで、第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する。領域特定手段は、測定形状と角度を調整した第1板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定する。
溶接ビード検査装置は、前記断面における第2板材の溶接前の表面形状の基準形状である第2板材基準形状を記述する第2板材基準形状データを記憶する第2記憶手段と、第2板材基準形状を回転させることで、第2板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する第2角度調整手段をさらに有していてもよい。この場合、領域特定手段が、測定形状と角度を調整した第2板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第2板材が露出している領域を特定することが好ましい。
また、第1角度調整手段が、測定形状の傾斜角度分布と第1板材基準形状の傾斜角度分布に基づいて、第1板材基準形状の測定形状に対する位置を調整し、その後、第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整してもよい。
また、前記構造体において、第2板材の端面が第1板材上に配置されており、第2板材の端面を含む領域が溶接されていてもよい。この場合、第2板材基準形状が、第2板材の端面形状の基準形状を含んでいることが好ましい。また、領域特定手段が、第1板材基準形状の延長線と第2板材基準形状の端面形状の延長線とを接続することで得られる比較形状を算出する比較形状算出手段と、測定形状上の座標点と比較形状上の座標点との間の座標の差分値を算出する差分値算出手段と、差分値に基づいて第1板材が露出している領域と第2板材が露出している領域を特定する手段を有することが好ましい。
また、本発明の溶接ビードの検査方法、及び、検査用プログラムでも、上述した本発明の検査装置と同様の効果が得られる。
The weld bead inspection apparatus of the present invention inspects a weld bead of a structure in which a first plate member and a second plate member are welded by overlapping a second plate member having a curved shape on a first plate member having a curved shape. The weld bead inspection device includes an input unit, a first storage unit, a first angle adjustment unit, and a region specifying unit. The input means receives measurement shape data describing a measurement shape obtained by measuring the surface shape of the structure in a cross section intersecting the weld bead. A 1st memory | storage means memorize | stores the 1st board | plate material reference | standard shape data which describes the 1st board | plate material reference | standard shape which is the reference | standard shape of the surface shape before welding of the 1st board | plate material in the said cross section. The first angle adjusting means adjusts the angle of the first plate material reference shape with respect to the measurement shape by rotating the first plate material reference shape. The area specifying means specifies an area where the first plate material is exposed from the measurement shape, based on the first plate material reference shape in which the measurement shape and the angle are adjusted.
The weld bead inspection device includes: a second storage unit that stores second plate material reference shape data describing a second plate material reference shape that is a reference shape of the surface shape of the second plate material before welding in the cross section; and a second plate material reference You may further have the 2nd angle adjustment means which adjusts the angle with respect to the measurement shape of a 2nd board | plate material reference | standard shape by rotating a shape. In this case, it is preferable that the area specifying unit specifies the area where the second plate material is exposed from the measurement shape based on the second plate material reference shape whose angle is adjusted with the measurement shape.
Further, the first angle adjusting means adjusts the position of the first plate material reference shape with respect to the measurement shape based on the inclination angle distribution of the measurement shape and the inclination angle distribution of the first plate material reference shape, and then the first plate material reference shape. The angle with respect to the measured shape may be adjusted.
In the structure, an end surface of the second plate member may be disposed on the first plate member, and a region including the end surface of the second plate member may be welded. In this case, it is preferable that the 2nd board | plate material reference | standard shape contains the reference | standard shape of the end surface shape of a 2nd board | plate material. Further, the area specifying means calculates the comparison shape obtained by connecting the extension line of the first plate material reference shape and the extension line of the end face shape of the second plate material reference shape, and on the measurement shape Difference value calculation means for calculating a difference value between coordinates between the coordinate point and the coordinate point on the comparative shape, and a region where the first plate member is exposed and a region where the second plate member is exposed based on the difference value It is preferable to have a means for specifying.
Also, the weld bead inspection method and the inspection program of the present invention can provide the same effects as those of the above-described inspection apparatus of the present invention .

溶接ビード検査装置10のブロック図。1 is a block diagram of a weld bead inspection device 10. FIG. 溶接部品30の斜視図。The perspective view of the welding component 30. FIG. 溶接前の板材32、34の斜視図。The perspective view of the board | plate materials 32 and 34 before welding. 3次元測定形状60と3次元基準形状62を示す図。The figure which shows the three-dimensional measurement shape 60 and the three-dimensional reference | standard shape 62. FIG. 溶接ビード検査処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a weld bead inspection process. 溶接ビード検査処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a weld bead inspection process. ステップS12の詳細を示すフローチャート。The flowchart which shows the detail of step S12. 領域に区分された2次元測定形状70と2次元基準形状72を示す図。The figure which shows the two-dimensional measurement shape 70 and the two-dimensional reference | standard shape 72 which were divided into the area | region. 2次元測定形状70を領域に区分する他の処理の説明図。Explanatory drawing of the other process which divides the two-dimensional measurement shape 70 into an area | region. フィッティング後の2次元測定形状70と2次元基準形状72を示す図。The figure which shows the two-dimensional measurement shape 70 and the two-dimensional reference | standard shape 72 after fitting. 溶接ビード領域WBを特定する処理の説明図。Explanatory drawing of the process which specifies welding bead area | region WB. クランク角θと余盛高さHcの説明図。Explanatory drawing of crank angle (theta) and extra height Hc. 隅肉溶接された溶接部品の斜視図。The perspective view of the welded part by which fillet welding was carried out.

実施例の溶接ビード検査装置について、図面を参照して説明する。図1に示すように、実施例に係る溶接ビード検査装置10は、表面形状測定装置20に接続されている。溶接ビード検査装置10は、一般的なコンピュータにより構成されており、演算装置12と記憶装置14を備えている。記憶装置14には、溶接ビード検査用プログラム、溶接に用いられる板材の基準形状を示すデータ等が記憶されている。   The weld bead inspection apparatus according to the embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a weld bead inspection device 10 according to the embodiment is connected to a surface shape measurement device 20. The weld bead inspection device 10 is configured by a general computer and includes an arithmetic device 12 and a storage device 14. The storage device 14 stores a welding bead inspection program, data indicating a reference shape of a plate material used for welding, and the like.

図2は、検査対象の溶接部品30の斜視図を示している。溶接部品30は、図3に示すように部分的に重ねられた板材32と板材34を、その重ねた箇所で溶接した部品である。すなわち、図2の参照番号36は、溶接ビードを示している。板材32及び34は、溶接ビード36を横断する方向に湾曲した曲面形状を備えている。表面形状測定装置20は、溶接ビード36に略直交する断面における溶接部品30の表面形状(図2のxz平面内の2次元形状)を測定する。この測定は、いわゆる光切断法によって行われ、溶接部品30の溶接ビード36を横断する線状の光を照射し、線状の光が投影された領域38が撮影される。撮影された画像から、領域38の断面形状が算出される。このとき、光の照射方向と光の撮影方向の少なくとも一方は、溶接部品30の表面に対して斜めに設定されている。なお、溶接部品30の表面形状の測定は、光切断法に限られず、例えば接触式の形状測定器を用いることもできる。
図2に示すように、表面形状測定装置20は、溶接ビード36が伸びる方向(y方向)に沿って一定間隔毎にxz平面内の表面形状を測定する(図2の複数の線状領域38のそれぞれで表面形状を測定する)。以下では、各xz平面において測定された溶接部品30の2次元の表面形状を2次元測定形状という。y方向に一定間隔毎に測定された多数の2次元測定形状によって、図4(a)に例示するように、溶接部品30の3次元の表面形状60(以下、3次元測定形状60という)が得られる。なお、図4(a)では、多数の2次元測定形状70のうちの1つを点線で示している。3次元測定形状60は、x、y、z座標により規定された多数の座標点によって表される。
なお、図1、2から明らかなように、第2板材34は溶接後に露出する領域が広いのに対し、第1板材32は溶接後に露出する領域が狭い。
FIG. 2 shows a perspective view of the welded part 30 to be inspected. As shown in FIG. 3, the welded part 30 is a part obtained by welding a partially overlapped plate material 32 and a plate material 34 at the overlapped portion. That is, reference numeral 36 in FIG. 2 indicates a weld bead. The plate members 32 and 34 have curved surface shapes that are curved in a direction crossing the weld bead 36. The surface shape measuring device 20 measures the surface shape (two-dimensional shape in the xz plane of FIG. 2) of the welded part 30 in a cross section substantially orthogonal to the weld bead 36. This measurement is performed by a so-called light cutting method, irradiating linear light that crosses the weld bead 36 of the welded part 30, and an area 38 on which the linear light is projected is photographed. From the captured image, the cross-sectional shape of the region 38 is calculated. At this time, at least one of the light irradiation direction and the light photographing direction is set obliquely with respect to the surface of the welded part 30. Note that the measurement of the surface shape of the welded part 30 is not limited to the optical cutting method, and for example, a contact-type shape measuring instrument can also be used.
As shown in FIG. 2, the surface shape measuring apparatus 20 measures the surface shape in the xz plane at regular intervals along the direction (y direction) in which the weld bead 36 extends (a plurality of linear regions 38 in FIG. 2). Measure the surface shape with each of the). Hereinafter, the two-dimensional surface shape of the welded part 30 measured in each xz plane is referred to as a two-dimensional measurement shape. As illustrated in FIG. 4A, a three-dimensional surface shape 60 (hereinafter referred to as a three-dimensional measurement shape 60) of the welded part 30 is obtained by a large number of two-dimensional measurement shapes measured at regular intervals in the y direction. can get. In FIG. 4A, one of the many two-dimensional measurement shapes 70 is indicated by a dotted line. The three-dimensional measurement shape 60 is represented by a number of coordinate points defined by x, y, and z coordinates.
As is apparent from FIGS. 1 and 2, the second plate member 34 has a wide area exposed after welding, whereas the first plate member 32 has a small region exposed after welding.

演算装置12は、記憶装置14に記憶されている溶接ビード検査用プログラムを実行することで、溶接ビード36を検査する。溶接ビード検査用プログラムを実行すると、演算装置12によって、図5及び図6のフローチャートに示す処理が行われる。   The arithmetic device 12 inspects the weld bead 36 by executing a weld bead inspection program stored in the storage device 14. When the weld bead inspection program is executed, the processing shown in the flowcharts of FIGS. 5 and 6 is performed by the arithmetic unit 12.

ステップS2では、演算装置12は、表面形状測定装置20から溶接部品30の3次元測定形状60を表す3次元測定形状データの入力を受ける。ステップS4では、演算装置12は、記憶装置14から3次元基準形状データを読み出す。3次元基準形状データは、溶接前の板材32と板材34の表面の3次元形状(以下、3次元基準形状という)を表すデータである。図4(b)に例示するように、3次元基準形状62は、x、y、z座標により規定された多数の座標点によって表される。3次元基準形状62は、設計上の形状であり、実際の板材32、34の形状は誤差により3次元基準形状62と異なる場合がある。以下では、3次元基準形状62のうち、板材32の形状を表す部分を第1板材3次元基準形状64といい、第2板材34の形状を表す部分を第2板材3次元基準形状66という。第1板材3次元基準形状64は、図3の第1板材32の上面32aの形状に相当する。第2板材3次元基準形状66は、図2の第2板材34の上面34aと端面34bの形状に相当する。第1板材3次元基準形状64と第2板材3次元基準形状66は、設計上の第1板材32と第2板材34の相対位置に相当する位置関係に配置されている。3次元基準形状62は、y方向に一定間隔毎に規定された複数の2次元基準形状72によって構成されている。なお、図4(b)では、多数の2次元基準形状72の1つを点線で示している。2次元基準形状72は、xz平面内における2次元形状である。以下では、2次元基準形状72のうち、第1板材32の形状に相当する部分を、第1板材2次元基準形状74といい、第2板材34の形状に相当する部分を、第2板材2次元基準形状76という。   In step S <b> 2, the arithmetic device 12 receives input of three-dimensional measurement shape data representing the three-dimensional measurement shape 60 of the welded part 30 from the surface shape measurement device 20. In step S <b> 4, the arithmetic device 12 reads the three-dimensional reference shape data from the storage device 14. The three-dimensional reference shape data is data representing a three-dimensional shape (hereinafter referred to as a three-dimensional reference shape) of the surfaces of the plate material 32 and the plate material 34 before welding. As illustrated in FIG. 4B, the three-dimensional reference shape 62 is represented by a large number of coordinate points defined by x, y, and z coordinates. The three-dimensional reference shape 62 is a design shape, and the actual shapes of the plate members 32 and 34 may differ from the three-dimensional reference shape 62 due to errors. In the following, in the three-dimensional reference shape 62, a portion representing the shape of the plate member 32 is referred to as a first plate member three-dimensional reference shape 64, and a portion representing the shape of the second plate member 34 is referred to as a second plate member three-dimensional reference shape 66. The first plate material three-dimensional reference shape 64 corresponds to the shape of the upper surface 32a of the first plate material 32 of FIG. The 2nd board | plate material three-dimensional reference | standard shape 66 is corresponded to the shape of the upper surface 34a and the end surface 34b of the 2nd board | plate material 34 of FIG. The first plate material three-dimensional reference shape 64 and the second plate material three-dimensional reference shape 66 are arranged in a positional relationship corresponding to the relative positions of the designed first plate material 32 and second plate material 34. The three-dimensional reference shape 62 is composed of a plurality of two-dimensional reference shapes 72 defined at regular intervals in the y direction. In FIG. 4B, one of many two-dimensional reference shapes 72 is indicated by a dotted line. The two-dimensional reference shape 72 is a two-dimensional shape in the xz plane. Hereinafter, a portion of the two-dimensional reference shape 72 corresponding to the shape of the first plate member 32 is referred to as a first plate member two-dimensional reference shape 74, and a portion corresponding to the shape of the second plate member 34 is referred to as the second plate member 2. This is referred to as a dimension reference shape 76.

ステップS6では、演算装置12は、第2板材3次元基準形状66の3次元測定形状60に対するy方向の位置を調節する。具体的には、以下の手順を実施する。図4(b)に示すように、第2板材3次元基準形状66には、フィッティング領域68が定められている。フィッティング領域68は、溶接箇所から離れており、溶接時に変形することがない領域に設定されている。最初に、フィッティング領域68内の第2板材3次元基準形状66上のk個の座標点P1〜Pkを特定する。次に、各座標点P1〜Pkを、z軸に沿って3次元測定形状60上に投影した座標点Q1〜Qkを特定する。次に、各座標点P1〜Pkと対応する座標点Q1〜Qkのz座標の差e1〜ekを算出する。次に、差e1〜ekの分散Vを算出する。なお、分散Vは、以下の数式により表される。   In step S <b> 6, the arithmetic device 12 adjusts the position of the second plate 3D reference shape 66 in the y direction with respect to the 3D measurement shape 60. Specifically, the following procedure is performed. As shown in FIG. 4B, a fitting region 68 is defined in the second plate material three-dimensional reference shape 66. The fitting area 68 is set to an area that is away from the welding location and is not deformed during welding. First, k coordinate points P1 to Pk on the second plate 3D reference shape 66 in the fitting region 68 are specified. Next, the coordinate points Q1 to Qk obtained by projecting the coordinate points P1 to Pk on the three-dimensional measurement shape 60 along the z axis are specified. Next, the difference e1 to ek in the z coordinate between the coordinate points Q1 to Qk corresponding to the coordinate points P1 to Pk is calculated. Next, the variance V of the differences e1 to ek is calculated. The variance V is expressed by the following mathematical formula.

Figure 0005578005
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なお、上記の(数1)において、E(e)は差e1〜ekの平均値である。上記分散Vが小さいほど、フィッティング領域68内で3次元測定形状60と第2板材3次元基準形状66が整合しているといえる。ステップS6では、演算装置12は、第2板材3次元基準形状66をy方向に移動させながら分散Vが最小となる位置を特定し、その特定した位置に第2板材3次元基準形状66を移動させる。   In the above (Equation 1), E (e) is an average value of the differences e1 to ek. It can be said that the smaller the variance V is, the more consistent the three-dimensional measurement shape 60 and the second plate material three-dimensional reference shape 66 are within the fitting region 68. In step S6, the arithmetic unit 12 specifies the position where the variance V is minimum while moving the second plate 3D reference shape 66 in the y direction, and moves the second plate 3D reference shape 66 to the specified position. Let

ステップS8では、演算装置12は、第1板材3次元基準形状64の3次元測定形状60に対するy方向の位置を調節する。ここでは、ステップS6における第2板材3次元基準形状66の移動量と同一の移動量だけ第1板材3次元基準形状64を移動させる。   In step S <b> 8, the arithmetic unit 12 adjusts the position of the first plate material 3D reference shape 64 in the y direction with respect to the 3D measurement shape 60. Here, the first plate 3D reference shape 64 is moved by the same movement amount as the movement amount of the second plate 3D reference shape 66 in step S6.

ステップS10では、演算装置12は、第2板材3次元基準形状66の3次元測定形状60に対するx方向の位置を調節する。ここでは、ステップS6と同様に、フィッティング領域68内の座標点とこれらを3次元測定形状60に投影した座標点とのz座標の差の分散が最小となるように、第2板材3次元基準形状66を移動させる。   In step S10, the arithmetic unit 12 adjusts the position in the x direction of the second plate material three-dimensional reference shape 66 with respect to the three-dimensional measurement shape 60. Here, as in step S6, the second plate 3D reference is set so that the variance of the difference in the z coordinate between the coordinate points in the fitting region 68 and the coordinate points projected onto the 3D measurement shape 60 is minimized. The shape 66 is moved.

ステップS12では、演算装置12は、第1板材3次元基準形状64と3次元測定形状60とを位置合わせするためのフィッティング領域80を設定する。ステップS12は、y座標毎に行われる。すなわち、y座標毎にxz断面における2次元測定形状70と2次元基準形状72が抽出され、各断面についてステップS12が実行される。以下に、図4に例示する2次元形状70、72を例として、ステップS12の処理を説明する。   In step S <b> 12, the arithmetic unit 12 sets a fitting region 80 for aligning the first plate material 3D reference shape 64 and the 3D measurement shape 60. Step S12 is performed for each y coordinate. That is, the two-dimensional measurement shape 70 and the two-dimensional reference shape 72 in the xz cross section are extracted for each y coordinate, and step S12 is executed for each cross section. Hereinafter, the process of step S12 will be described using the two-dimensional shapes 70 and 72 illustrated in FIG. 4 as an example.

図7は、ステップS12において行われる処理の詳細を示している。図7のステップS60では、演算装置12は、2次元測定形状70を、傾斜角度に応じた領域に区分する。具体的には、まず、2次元測定形状70の各座標点における法線ベクトルを算出する。法線ベクトルは、2次元測定形状70上の座標点群を曲線近似等して算出する。次に、起点となる座標点Rmを特定し、その座標点Rmの法線ベクトルとその隣の座標点Rm+1の法線ベクトルの間の角度が予め決められた基準角度以下であるか否かを判定する。この判定は、法線ベクトル同士の内積を算出することで行うことができる。法線ベクトル間の角度が基準角度以下である場合には、座標点Rmと座標点Rm+1をグループ化する。この場合には、次に、座標点Rmの法線ベクトルと、グループ化した座標点Rm、Rm+1に隣接する座標点(座標点Rm−1またはRm+2)に対して同様の処理を行う。この処理を、座標点Rmとグループ化できる座標点が他に無くなるまで繰り返す。これによって、座標点Rmとグループ化された座標点群が、1つの領域として区分される。1つの領域を区分したら、未だ区分されていない座標点に対して、上述した処理を実施し、2次元測定形状70上の全ての座標点を、傾斜角度に応じた領域に区分する。これによって、例えば、図8に例示するように、2次元測定形状70を、領域S1〜Sn(図7の例では領域S1〜S8)に区分する。領域S1〜Snは、法線ベクトルが近似する座標点(すなわち、傾斜角度が近似する座標点)の集まりである。また、各領域S1〜Snには、法線ベクトルT1〜Tn(図7の例では、法線ベクトルT1〜T8)が設定される。ここで設定される法線ベクトルT1〜Tnは、各領域S1〜Snの傾斜角度を表すベクトルである。法線ベクトルT1〜Tnは、各領域S1〜Sn内の座標点群の法線ベクトルを平均したベクトルであってもよいし、他の処理により算出されたベクトルであってもよい。   FIG. 7 shows details of the processing performed in step S12. In step S60 of FIG. 7, the arithmetic unit 12 divides the two-dimensional measurement shape 70 into regions corresponding to the inclination angles. Specifically, first, a normal vector at each coordinate point of the two-dimensional measurement shape 70 is calculated. The normal vector is calculated by approximating the coordinate point group on the two-dimensional measurement shape 70 with a curve. Next, the starting coordinate point Rm is specified, and whether or not the angle between the normal vector of the coordinate point Rm and the normal vector of the adjacent coordinate point Rm + 1 is equal to or smaller than a predetermined reference angle. Determine whether. This determination can be made by calculating the inner product of the normal vectors. When the angle between the normal vectors is equal to or smaller than the reference angle, the coordinate point Rm and the coordinate point Rm + 1 are grouped. In this case, the same processing is then performed on the normal vector of the coordinate point Rm and the coordinate point (coordinate point Rm−1 or Rm + 2) adjacent to the grouped coordinate points Rm and Rm + 1. This process is repeated until there are no more coordinate points that can be grouped with the coordinate point Rm. Thereby, the coordinate point group grouped with the coordinate point Rm is divided into one area. When one region is divided, the above-described processing is performed on the coordinate points that have not yet been divided, and all the coordinate points on the two-dimensional measurement shape 70 are divided into regions according to the inclination angles. Thus, for example, as illustrated in FIG. 8, the two-dimensional measurement shape 70 is divided into regions S1 to Sn (regions S1 to S8 in the example of FIG. 7). The regions S1 to Sn are a collection of coordinate points that are approximated by normal vectors (that is, coordinate points that are approximated by an inclination angle). Further, normal vectors T1 to Tn (normal vectors T1 to T8 in the example of FIG. 7) are set in each of the regions S1 to Sn. The normal vectors T1 to Tn set here are vectors representing the inclination angles of the regions S1 to Sn. The normal vectors T1 to Tn may be vectors obtained by averaging the normal vectors of the coordinate point groups in the regions S1 to Sn, or may be vectors calculated by other processes.

また、ステップS60は、次の方法によって行ってもよい。この方法では、最初に、図9に示すように、2次元測定形状70の両端の座標点K1、K2を結ぶ線分L1を描く。次に、線分L1から最も離れた2次元測定形状70上の座標点K3を特定する。線分L1と座標点K3の間の距離が、予め決められている閾値より大きければ、座標点K1、K3、K2に沿って線分L2、L3を描く。次に、線分L2から最も離れた区間K1−K3内の2次元測定形状70上の座標点K4と、線分L3から最も離れた区間K3−K2内の2次元測定形状70上の座標点K5を特定する。次に、線分L2と座標点K4の間の距離が前記閾値より大きいか否かを判定する。この距離が閾値より大きければ、座標点K1、K4、K3に沿って線分を描いて同様の処理を繰り返す。また、線分L3と座標点K5の間の距離が前記閾値より大きいか否かを判定する。この距離が閾値より大きければ、座標点K3、K5、K2に沿って線分を描いて同様の処理を繰り返す。新たに描かれる線分とその線分に対応する区間内で線分から最も遠い座標点の間の距離が閾値より小さくなるまで同様の処理を繰り返すことで、2次元測定形状70に沿った折線が得られる。このようにして得られた折線の各線分は、2次元測定形状70の傾きを表している。すなわち、折線の線分と略重なる座標点群は、法線ベクトルが近似する座標点の集まりである。2次元測定形状70は、折線内の線分に従って、領域S1〜Snに区分される。   Step S60 may be performed by the following method. In this method, first, as shown in FIG. 9, a line segment L1 connecting the coordinate points K1 and K2 at both ends of the two-dimensional measurement shape 70 is drawn. Next, the coordinate point K3 on the two-dimensional measurement shape 70 farthest from the line segment L1 is specified. If the distance between the line segment L1 and the coordinate point K3 is larger than a predetermined threshold value, the line segments L2 and L3 are drawn along the coordinate points K1, K3, and K2. Next, the coordinate point K4 on the two-dimensional measurement shape 70 in the section K1-K3 farthest from the line segment L2, and the coordinate point on the two-dimensional measurement shape 70 in the section K3-K2 farthest from the line segment L3. Specify K5. Next, it is determined whether or not the distance between the line segment L2 and the coordinate point K4 is larger than the threshold value. If this distance is larger than the threshold value, a line segment is drawn along the coordinate points K1, K4, and K3, and the same processing is repeated. Further, it is determined whether or not the distance between the line segment L3 and the coordinate point K5 is larger than the threshold value. If this distance is larger than the threshold value, a line segment is drawn along the coordinate points K3, K5, and K2, and the same processing is repeated. By repeating the same process until the distance between the newly drawn line segment and the coordinate point farthest from the line segment within the section corresponding to the line segment becomes smaller than the threshold value, a broken line along the two-dimensional measurement shape 70 is formed. can get. Each line segment of the broken line thus obtained represents the inclination of the two-dimensional measurement shape 70. That is, the coordinate point group that substantially overlaps the line segment of the broken line is a collection of coordinate points that approximate the normal vector. The two-dimensional measurement shape 70 is divided into regions S1 to Sn according to the line segment in the broken line.

ステップS62では、演算装置12は、図8に示すように第1板材2次元基準形状74を傾斜角度に応じた領域に区分する。ここでは、ステップS60と同様にして、第1板材2次元基準形状74を、領域U1〜Uo(図8の例では領域U1〜U4)に区分する。また、各領域U1〜Uoに、法線ベクトルV1〜Vo(図8の例ではV1〜V4)を設定する。なお、第1板材2次元基準形状74を領域に区分したデータが予め記憶装置14に記憶されており、ステップS62でそのデータを読み出すようにしてもよい。   In step S62, the arithmetic unit 12 divides the first plate material two-dimensional reference shape 74 into regions corresponding to the inclination angles as shown in FIG. Here, similarly to step S60, the first plate member two-dimensional reference shape 74 is divided into regions U1 to Uo (regions U1 to U4 in the example of FIG. 8). Further, normal vectors V1 to Vo (V1 to V4 in the example of FIG. 8) are set in the respective regions U1 to Uo. Note that data obtained by dividing the first plate 2D reference shape 74 into regions may be stored in the storage device 14 in advance, and the data may be read in step S62.

ステップS64では、演算装置12は、第1板材2次元基準形状74の各領域と2次元測定形状70の各領域との対応付けを行う。ここでは、法線ベクトル同士が近似する領域同士を対応付ける。すなわち、法線ベクトルTと法線ベクトルVとがなす角度が基準角度より小さい場合に、その法線ベクトルを有する領域同士が対応付けられる。但し、法線ベクトル同士が近似していても、x座標が極端に異なる領域同士である場合にはこれらの領域同士は対応付けられない。法線ベクトル同士の間の角度の判定は、法線ベクトル同士の内積により判定することができる。図8の例では、領域S1が領域U1に対応付けられ、領域S2が領域U2に対応付けられ、領域S3が領域U3に対応付けられ、領域S4が領域U4に対応付けられる。ステップS64で対応付けられた2次元測定形状70の各領域(図8の例では、領域S1〜S4)は、溶接後においても板材32が露出している領域に相当する。演算装置12は、図8に示すように、2次元測定形状70の対応付けられた領域(図8の例では、領域S1〜S4)と重なる範囲内の第1板材2次元基準形状74にフィッティング領域80を設定する。   In step S <b> 64, the arithmetic unit 12 associates each region of the first plate material two-dimensional reference shape 74 with each region of the two-dimensional measurement shape 70. Here, regions where normal vectors are approximated are associated with each other. That is, when the angle formed by the normal vector T and the normal vector V is smaller than the reference angle, regions having the normal vector are associated with each other. However, even if the normal vectors are approximate to each other, if the x coordinates are extremely different areas, these areas are not associated with each other. The angle between normal vectors can be determined by the inner product of the normal vectors. In the example of FIG. 8, the region S1 is associated with the region U1, the region S2 is associated with the region U2, the region S3 is associated with the region U3, and the region S4 is associated with the region U4. Each region (regions S1 to S4 in the example of FIG. 8) of the two-dimensional measurement shape 70 associated in step S64 corresponds to a region where the plate material 32 is exposed even after welding. As shown in FIG. 8, the arithmetic unit 12 fits the first plate material two-dimensional reference shape 74 in a range that overlaps with a region associated with the two-dimensional measurement shape 70 (regions S <b> 1 to S <b> 4 in the example of FIG. 8). Region 80 is set.

以上に説明したように、ステップS60〜S64が実行されることで、第1板材2次元測定形状74の中にフィッティング領域80が設定される。この溶接部品30では、板材32が露出する領域が少ないため、板材32側では板材34側のフィッティング領域68のように広いフィッティング領域を予め設定しておくことができない。しかしながら、このように傾斜角度分布に基づいて2次元測定形状70と第1板材2次元基準形状74を比較することで、板材32が露出している領域を正確に特定することができる。このようにして特定した領域をフィッティング領域80として用いることで、板材32が露出する範囲内で最も広くフィッティング領域80を設定することができる。したがって、後述する位置調節を正確に行うことが可能となる。ステップS60〜S64が各y座標の断面毎に実施されることで、図4に示すように、3次元測定形状60に、フィッティング領域80が設定される。   As described above, the fitting region 80 is set in the first two-dimensional measurement shape 74 by executing steps S60 to S64. In this welded part 30, since the area where the plate material 32 is exposed is small, a wide fitting area cannot be set in advance on the plate material 32 side like the fitting area 68 on the plate material 34 side. However, by comparing the two-dimensional measurement shape 70 and the first plate material two-dimensional reference shape 74 based on the inclination angle distribution in this way, the region where the plate material 32 is exposed can be accurately specified. By using the region thus identified as the fitting region 80, the fitting region 80 can be set most widely within the range where the plate 32 is exposed. Therefore, it is possible to accurately perform the position adjustment described later. By performing steps S60 to S64 for each cross section of each y-coordinate, a fitting region 80 is set in the three-dimensional measurement shape 60 as shown in FIG.

ステップS12でフィッティング領域80を設定すると、演算装置12は、ステップS14において、第1板材3次元基準形状64の3次元測定形状60に対するx方向の位置を調節する。ここでは、ステップS6と同様に、フィッティング領域80内の座標点とこれらをz方向に沿って3次元測定形状60上に投影した座標点とのz座標の差の分散が最小となるように第1板材3次元基準形状64をx方向に移動させる。   If the fitting area | region 80 is set by step S12, the arithmetic unit 12 will adjust the position of the x direction with respect to the three-dimensional measurement shape 60 of the 1st board | plate material 3D reference | standard shape 64 in step S14. Here, similarly to step S6, the variance of the difference between the z coordinates of the coordinate points in the fitting region 80 and the coordinate points projected on the three-dimensional measurement shape 60 along the z direction is minimized. One plate 3D reference shape 64 is moved in the x direction.

ここまでの処理により、3次元基準形状62のx方向及びy方向の位置が調節される。ステップS16では、演算装置12は、ステップS6、S8,S10、S14における3次元基準形状62の移動量(位置の調節量)がゼロであったか否かを判定する。ステップS6、S8,S10、S14の何れかのステップで移動量がゼロでない場合には、再度ステップS6〜S14が繰り返される。すなわち、ステップS6、S8,S10、S14の全てのステップで移動量がゼロとなるまで、ステップS6〜S14が繰り返される。これによって、3次元基準形状62のx方向及びy方向の位置が最適化される。   By the processing so far, the positions of the three-dimensional reference shape 62 in the x direction and the y direction are adjusted. In step S16, the arithmetic unit 12 determines whether or not the movement amount (position adjustment amount) of the three-dimensional reference shape 62 in steps S6, S8, S10, and S14 is zero. If the movement amount is not zero in any of steps S6, S8, S10, and S14, steps S6 to S14 are repeated again. That is, steps S6 to S14 are repeated until the movement amount becomes zero in all steps S6, S8, S10, and S14. Thereby, the positions of the three-dimensional reference shape 62 in the x direction and the y direction are optimized.

ステップS18では、演算装置12は、y座標毎に、第2板材2次元基準形状76の2次元測定形状70に対するz方向の位置を調節する。すなわち、y座標毎にxz断面における第2板材2次元基準形状76と2次元測定形状70が抽出され、各xz断面において第2板材2次元基準形状76のz方向の位置が調節される。以下に、各xz断面における位置調節について説明する。まず、フィッティング領域68内の第2板材2次元基準形状76の座標点を特定し、次に、特定した座標点をz方向に沿って2次元測定形状70上に投影した座標点を特定する。そして、フィッティング領域68内の第2板材2次元基準形状76の座標点のz座標の平均値と、2次元測定形状70上に投影した座標点のz座標の平均値を算出する。そして、両平均値が一致するように、第2板材2次元基準形状76をz方向に移動させる。   In step S18, the arithmetic unit 12 adjusts the position in the z direction of the second plate material two-dimensional reference shape 76 with respect to the two-dimensional measurement shape 70 for each y coordinate. That is, the second plate 2D reference shape 76 and the 2D measurement shape 70 in the xz cross section are extracted for each y coordinate, and the position of the second plate 2D reference shape 76 in the z direction is adjusted in each xz cross section. Hereinafter, position adjustment in each xz cross section will be described. First, the coordinate point of the 2nd board | plate 2D reference | standard shape 76 in the fitting area | region 68 is specified, and the coordinate point which projected the specified coordinate point on the two-dimensional measurement shape 70 along az direction is specified. Then, the average value of the z coordinates of the coordinate points of the second plate material two-dimensional reference shape 76 in the fitting region 68 and the average value of the z coordinates of the coordinate points projected on the two-dimensional measurement shape 70 are calculated. And the 2nd board | plate material two-dimensional reference | standard shape 76 is moved to az direction so that both average values may correspond.

ステップS20では、演算装置12は、y座標毎に、第1板材2次元基準形状74の2次元測定形状70に対するz方向の位置を調節する。すなわち、y座標毎にxz断面における第1板材2次元基準形状74と2次元測定形状70が抽出され、各xz断面において第1板材2次元基準形状74のz方向の位置が調節される。以下に、各xz断面における位置調節について説明する。まず、フィッティング領域80内の第1板材2次元基準形状74の座標点を特定し、次に、特定した座標点をz方向に沿って2次元測定形状70上に投影した座標点を特定する。そして、フィッティング領域80内の第2板材2次元基準形状76の座標点のz座標の平均値と、2次元測定形状70上に投影した座標点のz座標の平均値を算出する。そして、両平均値が一致するように、第1板材2次元基準形状74をz方向に移動させる。   In step S20, the arithmetic unit 12 adjusts the position in the z direction of the first plate material two-dimensional reference shape 74 with respect to the two-dimensional measurement shape 70 for each y coordinate. That is, the first plate member two-dimensional reference shape 74 and the two-dimensional measurement shape 70 in the xz section are extracted for each y coordinate, and the position of the first plate member two-dimensional reference shape 74 in the z direction is adjusted in each xz section. Hereinafter, position adjustment in each xz cross section will be described. First, the coordinate point of the first plate 2D reference shape 74 in the fitting region 80 is specified, and then the coordinate point obtained by projecting the specified coordinate point on the 2D measurement shape 70 along the z direction is specified. Then, the average value of the z coordinates of the coordinate points of the second plate material two-dimensional reference shape 76 in the fitting region 80 and the average value of the z coordinates of the coordinate points projected on the two-dimensional measurement shape 70 are calculated. And the 1st board | plate material two-dimensional reference | standard shape 74 is moved to az direction so that both average values may correspond.

ステップS22では、演算装置12は、y座標毎に、第2板材2次元基準形状76の2次元測定形状70に対する位置を微調節する。すなわち、y座標毎にxz断面における第2板材2次元基準形状76と2次元測定形状70が抽出され、各xz断面において第2板材2次元基準形状76の位置が微調節される。以下に、各xz断面における位置の微調節について説明する。まず、演算装置12は、フィッティング領域68内の第2板材2次元基準形状76の座標点を特定し、特定した座標点毎にその座標点に最も近い2次元測定形状70上の座標点(以下、最近点という)を特定する。そして、フィッティング領域68内の第2板材2次元基準形状76の座標点とこれらの最近点に基づいて、ICP(Iterative Closest Point)アルゴリズムを実行する。ICPアルゴリズムによって、第2板材2次元基準形状76の並進と回転を繰り返し実行する。これによって、フィッティング領域68内の第2板材2次元基準形状76の座標点とこれらの最近点とが最も整合するように、第2板材2次元基準形状76の位置が決定される。なお、ICPアルゴリズムの実行時に第2板材2次元基準形状76を回転させる際には、フィッティング領域68内の第2板材2次元基準形状76の座標点の平均点を回転中心として用いることができる。   In step S <b> 22, the arithmetic unit 12 finely adjusts the position of the second plate material two-dimensional reference shape 76 with respect to the two-dimensional measurement shape 70 for each y coordinate. That is, the second plate material two-dimensional reference shape 76 and the two-dimensional measurement shape 70 in the xz section are extracted for each y coordinate, and the position of the second plate material two-dimensional reference shape 76 is finely adjusted in each xz section. Below, the fine adjustment of the position in each xz cross section is demonstrated. First, the arithmetic unit 12 specifies the coordinate point of the second plate 2D reference shape 76 in the fitting region 68, and for each specified coordinate point, the coordinate point on the 2D measurement shape 70 closest to the coordinate point (hereinafter referred to as the coordinate point). ). Then, an ICP (Iterative Closest Point) algorithm is executed based on the coordinate points of the second two-dimensional reference shape 76 in the fitting region 68 and their closest points. The translation and rotation of the second plate 2D reference shape 76 are repeatedly executed by the ICP algorithm. As a result, the position of the second plate 2D reference shape 76 is determined so that the coordinate points of the second plate 2D reference shape 76 in the fitting region 68 and these closest points are most consistent. When the second plate 2D reference shape 76 is rotated during the execution of the ICP algorithm, the average point of the coordinate points of the second plate 2D reference shape 76 in the fitting region 68 can be used as the rotation center.

ステップS24では、演算装置12は、y座標毎に、第1板材2次元基準形状74の2次元測定形状70に対する位置を微調節する。すなわち、y座標毎にxz断面における第1板材2次元基準形状74と2次元測定形状70が抽出され、各xz断面において第1板材2次元基準形状74の位置が微調節される。以下に、各xz断面における位置の微調節について説明する。まず、演算装置12は、フィッティング領域80内の第1板材2次元基準形状74の座標点を特定し、特定した座標点毎にその座標点に最も近い2次元測定形状70上の座標点(すなわち、最近点)を特定する。そして、フィッティング領域80内の第1板材2次元基準形状74の座標点とこれらの最近点に基づいて、ICPアルゴリズムを実行する。ICPアルゴリズムによって、第1板材2次元基準形状74の並進と回転を繰り返し実行する。これによって、フィッティング領域80内の第1板材2次元基準形状74の座標点とこれらの最近点とが最も整合するように、第1板材2次元基準形状74の位置が決定される。なお、ICPアルゴリズムの実行時に第1板材2次元基準形状74を回転させる際には、フィッティング領域80内の第1板材2次元基準形状74の座標点の平均点を回転中心として用いることができる。   In step S24, the arithmetic unit 12 finely adjusts the position of the first plate material two-dimensional reference shape 74 with respect to the two-dimensional measurement shape 70 for each y coordinate. That is, the first plate member two-dimensional reference shape 74 and the two-dimensional measurement shape 70 in the xz section are extracted for each y coordinate, and the position of the first plate member two-dimensional reference shape 74 is finely adjusted in each xz section. Below, the fine adjustment of the position in each xz cross section is demonstrated. First, the arithmetic unit 12 specifies the coordinate point of the first plate 2D reference shape 74 in the fitting region 80, and for each specified coordinate point, the coordinate point on the 2D measurement shape 70 closest to the coordinate point (that is, the coordinate point) , Recent points). Then, the ICP algorithm is executed based on the coordinate points of the first two-dimensional reference shape 74 in the fitting region 80 and their closest points. The translation and rotation of the first two-dimensional reference shape 74 are repeatedly executed by the ICP algorithm. As a result, the position of the first plate 2D reference shape 74 is determined so that the coordinate points of the first plate 2D reference shape 74 in the fitting region 80 and these closest points are most closely matched. Note that when the first plate member two-dimensional reference shape 74 is rotated during the execution of the ICP algorithm, the average point of the coordinate points of the first plate member two-dimensional reference shape 74 in the fitting region 80 can be used as the rotation center.

以上の処理により、3次元基準形状62の3次元測定形状60に対する位置合わせが終了する。これによって、3次元基準形状62と3次元測定形状60を重ね合わせたデータが完成する。各y座標における断面では、図10に示すように、2次元測定形状70に2次元基準形状72を重ね合わせたデータ(以下、比較形状データという)ができる。なお、図10では、2次元測定形状70を実線で示し、2次元基準形状72を点線で示し、これらが重なっている箇所は実線のみで示している。図10に示すように、フィッティング領域68が2次元測定形状70と略一致するように第2板材2次元基準形状76が配置され、フィッティング領域80が2次元測定形状70と略一致するように第1板材2次元基準形状74が配置される。上述したステップS10、S14、S18、S20、S22、S24において、第1板材2次元基準形状74と第2板材2次元基準形状76は別個に位置調節されているので、第1板材2次元基準形状74と第2板材2次元基準形状76は不連続となっている。   With the above processing, the alignment of the three-dimensional reference shape 62 with the three-dimensional measurement shape 60 is completed. As a result, data obtained by superimposing the three-dimensional reference shape 62 and the three-dimensional measurement shape 60 is completed. In the cross section at each y-coordinate, as shown in FIG. 10, data obtained by superimposing a two-dimensional reference shape 72 on a two-dimensional measurement shape 70 (hereinafter referred to as comparative shape data) can be generated. In FIG. 10, the two-dimensional measurement shape 70 is indicated by a solid line, the two-dimensional reference shape 72 is indicated by a dotted line, and the overlapping portion is indicated only by a solid line. As shown in FIG. 10, the second plate 2D reference shape 76 is arranged so that the fitting region 68 substantially matches the two-dimensional measurement shape 70, and the fitting region 80 substantially matches the two-dimensional measurement shape 70. One plate material two-dimensional reference shape 74 is arranged. In steps S10, S14, S18, S20, S22, and S24 described above, the first plate member two-dimensional reference shape 74 and the second plate member two-dimensional reference shape 76 are separately adjusted in position, so the first plate member two-dimensional reference shape is adjusted. 74 and the second plate 2D reference shape 76 are discontinuous.

図6のステップS26に進むと、演算装置12は、図11(a)に示すように第1板材2次元基準形状74と第2板材2次元基準形状76を接続する。具体的には、図10において、第1板材2次元基準形状74を第2板材2次元基準形状76側に延長した直線を描く。また、第2板材2次元基準形状76の線42b(図3の板材34の端面34bを表す線)を下側に延長した直線を描く。そして、図11(a)に示すように、これらの直線の交点Cuで第1板材2次元基準形状74と第2板材2次元基準形状76を接続する。   When proceeding to step S26 of FIG. 6, the arithmetic unit 12 connects the first plate material two-dimensional reference shape 74 and the second plate material two-dimensional reference shape 76 as shown in FIG. Specifically, in FIG. 10, a straight line is drawn by extending the first plate material two-dimensional reference shape 74 to the second plate material two-dimensional reference shape 76 side. Further, a straight line is drawn by extending the line 42b of the second plate material two-dimensional reference shape 76 (a line representing the end surface 34b of the plate material 34 in FIG. 3) downward. Then, as shown in FIG. 11A, the first plate material two-dimensional reference shape 74 and the second plate material two-dimensional reference shape 76 are connected at the intersection Cu between these straight lines.

ステップS28では、演算装置12は、図11(b)に示すように、比較形状データの各x座標において、2次元測定形状70のz座標から2次元基準形状72のz座標を減算した差分値Δzを算出する。差分値Δzの算出は、フィッティング領域68とフィッティング領域80の間の領域に対して行う。差分値Δzは、溶接の前後における表面の位置変化量(z方向における変化量)を表す。差分値Δzがプラスである領域は、溶接により盛り上がった領域であり、差分値Δzがマイナスである領域は溶接により凹んだ領域である。   In step S28, as shown in FIG. 11B, the arithmetic unit 12 subtracts the z coordinate of the two-dimensional reference shape 72 from the z coordinate of the two-dimensional measurement shape 70 in each x coordinate of the comparison shape data. Δz is calculated. The difference value Δz is calculated for the region between the fitting region 68 and the fitting region 80. The difference value Δz represents the amount of change in the position of the surface before and after welding (the amount of change in the z direction). A region where the difference value Δz is positive is a region raised by welding, and a region where the difference value Δz is negative is a region recessed by welding.

ステップS30では、演算装置12は、差分値Δzと閾値zTHに基づいて、図11(b)に示すように、x座標上の領域を、上方変形領域WU、下方変形領域WL、及び、非変形領域WNに分類する。閾値zTHは、想定される差分値Δzに応じて予め定められている値である。差分値Δzが閾値zTHより大きい領域は、上方変形領域WUとして特定される。差分値Δzが閾値−zTHより小さい領域は、下方変形領域WLとして特定される。差分値Δzの絶対値が閾値zTH以下の領域は、非変形領域WNとして特定される。上方変形領域WUは溶接により盛り上がった領域を示し、下方変形領域WLは溶接により凹んだ領域を示し、非変形領域WNは溶接の前後で表面形状の変化が小さかった領域を示す。なお、変形領域(WUまたはWL)が存在しない場合には、溶接の前後で変形がほとんどない(すなわち、溶接ビードが形成されていない)ことを意味するので、エラーが報告される。 In step S30, based on the difference value Δz and the threshold value z TH , the arithmetic unit 12 divides the region on the x coordinate into the upper deformation region WU, the lower deformation region WL, and the non-deformation region as shown in FIG. The deformation area WN is classified. The threshold value z TH is a value determined in advance according to the assumed difference value Δz. A region where the difference value Δz is greater than the threshold value z TH is identified as an upper deformation region WU. A region where the difference value Δz is smaller than the threshold value −z TH is identified as the downward deformation region WL. A region where the absolute value of the difference value Δz is equal to or less than the threshold value z TH is identified as a non-deformed region WN. The upper deformation area WU indicates an area raised by welding, the lower deformation area WL indicates an area recessed by welding, and the non-deformation area WN indicates an area where the change in surface shape is small before and after welding. Note that when there is no deformation region (WU or WL), it means that there is almost no deformation before and after welding (that is, no weld bead is formed), so an error is reported.

ステップS32では、演算装置12は、ステップS30で特定された領域毎に、差分値Δzの絶対値を積分する。そして、算出した積分値が最大の領域が溶接ビード領域WBとして特定される。図11(b)の例では、上方変形領域WU4が溶接ビード領域WB1として特定される。   In step S32, the arithmetic unit 12 integrates the absolute value of the difference value Δz for each region specified in step S30. And the area | region where the calculated integral value is the largest is specified as welding bead area | region WB. In the example of FIG. 11B, the upper deformation area WU4 is specified as the weld bead area WB1.

ステップS34では、演算装置12は、溶接ビード領域WBと変形領域(WUまたはWL)との間に挟まれており、かつ、x方向の幅が基準距離未満である非変形領域WNが存在するか否かを判定する。基準距離は、予め定められた値である。このような非変形領域WNが存在する場合には(ステップS34でYES)、ステップS36において、その非変形領域WNと、その非変形領域WNに隣接する変形領域(溶接ビード領域WBではない変形領域)が、溶接ビード領域WBの一部として特定される(溶接ビード領域WBに加えられる)。ステップS34、S36の処理は、ステップS32でNOと判定されるまで繰り返される。これによって、最終的な溶接ビード領域WBが特定される。
例えば、図11(b)の例では、ステップS32で上方変形領域WU4が溶接ビード領域WB1として特定されている。溶接ビード領域WB1と下方変形領域WL2の間の非変形領域WN3の幅が基準距離未満であるので、ステップS34でYESの判定がされ、ステップS36で下方変形領域WL2と非変形領域WN3が溶接ビード領域WBに組み込まれる。すなわち、溶接ビード領域WB1が、溶接ビード領域WB2まで拡大する。次に、再度、ステップS34が実行される。このときには、溶接ビード領域WB2の外に、変形領域が存在せず、ステップS34の条件が満たされない。したがって、ステップS34でNOと判定される。このため、図11(b)の例では、下方変形領域WL2から上方変形領域WU4までの領域が、溶接ビード領域WBとして特定される。
In step S34, the arithmetic unit 12 is sandwiched between the weld bead region WB and the deformation region (WU or WL), and is there a non-deformation region WN in which the width in the x direction is less than the reference distance? Determine whether or not. The reference distance is a predetermined value. If such a non-deformation region WN exists (YES in step S34), in step S36, the non-deformation region WN and a deformation region adjacent to the non-deformation region WN (deformation region that is not the weld bead region WB). ) Is specified as part of the weld bead area WB (added to the weld bead area WB). Steps S34 and S36 are repeated until NO is determined in step S32. As a result, the final weld bead region WB is specified.
For example, in the example of FIG. 11B, the upper deformation area WU4 is specified as the weld bead area WB1 in step S32. Since the width of the non-deformation region WN3 between the weld bead region WB1 and the lower deformation region WL2 is less than the reference distance, YES is determined in step S34, and the lower deformation region WL2 and the non-deformation region WN3 are welded in step S36. It is incorporated into the area WB. That is, weld bead region WB1 expands to weld bead region WB2. Next, step S34 is executed again. At this time, there is no deformation region outside the weld bead region WB2, and the condition of step S34 is not satisfied. Therefore, it is determined as NO in Step S34. For this reason, in the example of FIG. 11B, the region from the lower deformation region WL2 to the upper deformation region WU4 is specified as the weld bead region WB.

ステップS34でNOと判定すると、演算装置12は、ステップS38において溶接ビードのクランク角を算出する。図12に示すように、クランク角θは、溶接ビード領域WBと板材32が露出する領域W32(以下、第1板材領域という)の境界部における溶接ビード領域WBの表面形状と第1板材2次元基準形状74との間の角度である。ステップS38では、最初に、演算装置12は、溶接ビード領域WBと第1板材領域W32との境界部近傍の溶接ビード領域WB内の2次元測定形状70の座標点群を抽出する。次に、抽出した座標点群を、LMedS(最小2乗メジアン推定)やハフ変換等のロバスト推定手法により直線近似することで、図12に示す直線78を算出する。そして、直線78と第1板材2次元基準形状74の間のクランク角θを算出する。なお、溶接ビードの盛り上がりが大きすぎると、前記境界部近傍の溶接ビード領域WB内の2次元測定形状70の座標が異常値となる場合がある。しかしながら、上述したロバスト推定手法を用いれば、異常値が含まれる場合でも異常値による影響を抑えながら正確にクランク角θを算出することができる。   If it determines with NO by step S34, the arithmetic unit 12 will calculate the crank angle of a weld bead in step S38. As shown in FIG. 12, the crank angle θ is determined based on the surface shape of the weld bead region WB and the first plate material two-dimensional at the boundary between the weld bead region WB and the region W32 where the plate material 32 is exposed (hereinafter referred to as the first plate material region). It is an angle between the reference shape 74. In step S38, first, the arithmetic unit 12 extracts the coordinate point group of the two-dimensional measurement shape 70 in the weld bead region WB in the vicinity of the boundary between the weld bead region WB and the first plate material region W32. Next, a straight line 78 shown in FIG. 12 is calculated by linearly approximating the extracted coordinate point group by a robust estimation method such as LMedS (least square median estimation) or Hough transform. Then, the crank angle θ between the straight line 78 and the first plate material two-dimensional reference shape 74 is calculated. In addition, if the rise of the weld bead is too large, the coordinates of the two-dimensional measurement shape 70 in the weld bead region WB in the vicinity of the boundary portion may be abnormal values. However, if the robust estimation method described above is used, the crank angle θ can be accurately calculated while suppressing the influence of the abnormal value even when the abnormal value is included.

ステップS40では、図12に示すように、演算装置12は、第1板材領域W32と溶接ビード領域WBとの境界点Caと、板材34が露出している領域W34と溶接ビード領域WBとの境界点Cbとを結ぶ線分CaCbを描く。次に、線分CaCbから最も遠い溶接ビード領域WB内の座標点Ccを特定する。そして、線分CaCbと座標点Ccの間の距離Hcを算出する。以下では、距離Hcを、余盛高さHcという。   In step S40, as shown in FIG. 12, the arithmetic unit 12 determines the boundary point Ca between the first plate material region W32 and the weld bead region WB, and the boundary between the region W34 where the plate material 34 is exposed and the weld bead region WB. A line segment CaCb connecting the point Cb is drawn. Next, the coordinate point Cc in the weld bead region WB farthest from the line segment CaCb is specified. Then, a distance Hc between the line segment CaCb and the coordinate point Cc is calculated. Hereinafter, the distance Hc is referred to as extra height Hc.

クランク角θと余盛高さHcは、オーバーラップと呼ばれる欠陥と密接に関連する。オーバーラップとは、溶接ビードと板材32とが十分に溶け合っておらず、溶接箇所において十分な強度が得られない不具合である。オーバーラップが生じていると、クランク角θが大きくなり、余盛高さHcが大きくなる。この検査装置によれば、クランク角θと余盛高さHcに基づいてオーバーラップを検査することができる。   The crank angle θ and the extra height Hc are closely related to a defect called overlap. The overlap is a problem in which the weld bead and the plate material 32 are not sufficiently melted and a sufficient strength cannot be obtained at the welded portion. When the overlap occurs, the crank angle θ increases and the surplus height Hc increases. According to this inspection apparatus, it is possible to inspect the overlap based on the crank angle θ and the surplus height Hc.

ステップS42では、演算装置12は、溶接ビードの他のパラメータを測定する。これによって、上述したオーバーラップの他の溶接ビードの特性を評価する。例えば、ステップS42では、溶接ビードの寸法(幅、厚さ等)、板材32と板材34の間の隙間の幅、アンダーカット領域(凹状の領域)の有無、アンダーカット領域の深さ、ピット(溶接ビードの表面に形成される微小な凹み)の有無を算出する。   In step S42, the arithmetic unit 12 measures other parameters of the weld bead. Thereby, the characteristics of the other weld beads of the overlap described above are evaluated. For example, in step S42, the dimensions (width, thickness, etc.) of the weld bead, the width of the gap between the plate member 32 and the plate member 34, the presence or absence of an undercut region (concave region), the depth of the undercut region, the pit ( The presence / absence of a minute dent formed on the surface of the weld bead is calculated.

ステップS44では、演算装置12は、ステップS42までに算出した溶接ビードの種々のパラメータに基づいて、溶接ビードの良否を判定する。溶接ビードを不良と判定した場合には、管理者に報知される。以上の処理により、演算装置12は溶接ビードの検査処理を終了する。   In step S44, the arithmetic unit 12 determines the quality of the weld bead based on the various parameters of the weld bead calculated up to step S42. If it is determined that the weld bead is defective, the administrator is notified. By the above processing, the arithmetic unit 12 ends the welding bead inspection processing.

以上に説明したように、実施例の溶接ビード検査装置は、測定形状の傾斜角度(すなわち、法線ベクトル)の分布と、板材32の基準形状の傾斜角度の分布に基づいて、測定形状の中から板材32が露出している領域を特定する。傾斜角度には板材32の表面形状の特徴がより顕著に表れるので、傾斜角度に基づくことで、測定形状の中から板材32が露出している領域を正確に特定することができる。溶接ビード検査装置は、特定した板材32が露出している領域全体をフィッティング領域として用いて、板材32の基準形状と測定形状との位置合わせを行う。このように、測定結果に基づいて板材32が露出している領域を特定し、その特定した領域全体をフィッティング領域に設定することで、フィッティング領域を最も広く確保することができる。このため、この溶接ビード検査装置によれば、板材32が露出する領域が狭くても、その狭い領域内で最大限にフィッティング領域を確保することができる。このため、この溶接ビード検査装置は、板材32の基準形状と測定形状との位置合わせを正確に行うことができる。その結果、板材32が露出する領域が狭くても、溶接ビードを正確に検査することができる。また、板材32が露出する領域が広い場合であっても、板材32の表面形状に変化が少なく、板材32の基準形状と測定形状の位置あわせが困難となる場合がある。実施例の溶接ビード検査装置によれば、フィッティング領域を最大限広く設定することができるので、このような場合であっても広いフィッティング領域を使って板材32の基準形状と測定形状の位置合わせを正確に行うことができる。   As described above, the weld bead inspection apparatus according to the embodiment is based on the distribution of the inclination angle (that is, the normal vector) of the measurement shape and the distribution of the inclination angle of the reference shape of the plate 32. The region where the plate member 32 is exposed is specified. Since the characteristic of the surface shape of the plate member 32 appears more significantly in the tilt angle, the region where the plate member 32 is exposed can be accurately specified from the measured shape based on the tilt angle. The weld bead inspection device performs alignment between the reference shape of the plate material 32 and the measurement shape using the entire region where the specified plate material 32 is exposed as a fitting region. Thus, by specifying the area where the plate member 32 is exposed based on the measurement result and setting the entire specified area as the fitting area, the fitting area can be secured most widely. For this reason, according to this weld bead inspection apparatus, even if the area | region where the board | plate material 32 is exposed is narrow, a fitting area | region can be ensured to the maximum within the narrow area | region. For this reason, this weld bead inspection device can accurately align the reference shape of the plate 32 and the measurement shape. As a result, the weld bead can be accurately inspected even if the region where the plate member 32 is exposed is narrow. Further, even when the region where the plate member 32 is exposed is wide, there is little change in the surface shape of the plate member 32, and it may be difficult to align the reference shape of the plate member 32 and the measurement shape. According to the weld bead inspection apparatus of the embodiment, since the fitting area can be set as wide as possible, even in such a case, the reference shape and the measurement shape of the plate member 32 are aligned using the wide fitting area. Can be done accurately.

なお、上述した実施例では、板材32、34をこれらの厚さ方向に重ねて溶接した場合について説明したが、図13に示すように隅肉溶接(T字継手)された溶接部品を検査する場合にこの技術を用いることもできる。   In the above-described embodiment, the case where the plate members 32 and 34 are welded with being overlapped in the thickness direction has been described. However, as shown in FIG. 13, the welded parts that are fillet welded (T-shaped joints) are inspected. This technique can also be used in some cases.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

10:溶接ビード検査装置
12:演算装置
14:記憶装置
20:表面形状測定装置
30:溶接部品
32:板材
34:板材
34b:端面
36:溶接ビード
38:線状領域
42b:線
60:3次元測定形状
62:3次元基準形状
64:第1板材3次元基準形状
66:第2板材3次元基準形状
68:フィッティング領域
70:2次元測定形状
72:2次元基準形状
74:第1板材2次元基準形状
76:第2板材2次元基準形状
78:直線
80:フィッティング領域
10: Weld bead inspection device 12: Arithmetic device 14: Storage device 20: Surface shape measuring device 30: Welding part 32: Plate material 34: Plate material 34b: End surface 36: Weld bead 38: Linear region 42b: Line 60: Three-dimensional measurement Shape 62: Three-dimensional reference shape 64: First plate member three-dimensional reference shape 66: Second plate member three-dimensional reference shape 68: Fitting region 70: Two-dimensional measurement shape 72: Two-dimensional reference shape 74: First plate member two-dimensional reference shape 76: Second plate 2D reference shape 78: Straight line 80: Fitting region

Claims (12)

曲面形状を有する第1板材上に曲面形状を有する第2板材を重ねて第1板材と第2板材とを溶接した構造体の溶接ビードの検査装置であって、
溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する測定形状データの入力を受ける入力手段と、
前記断面における第1板材の溶接前の表面形状の基準形状である第1板材基準形状を記述する第1板材基準形状データを記憶する第1記憶手段と、
第1板材基準形状を回転させることで、第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する第1角度調整手段と、
測定形状と角度を調整した第1板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定する領域特定手段、
を有することを特徴とする溶接ビード検査装置。
An inspection apparatus of weld bead welded structure first plate member and the overlapping of the second plate member and the second plate member having a curved surface shape on the first plate member on which has a curved shape,
An input means for receiving measurement shape data describing a measurement shape obtained by measuring the surface shape of the structure in a cross section intersecting the weld bead;
First storage means for storing first plate material reference shape data describing a first plate material reference shape which is a reference shape of a surface shape of the first plate material before welding in the cross section;
A first angle adjusting means for adjusting an angle of the first plate material reference shape with respect to the measurement shape by rotating the first plate material reference shape;
An area specifying means for specifying an area where the first plate material is exposed from the measurement shape based on the first plate material reference shape in which the measurement shape and the angle are adjusted ,
A weld bead inspection device characterized by comprising:
前記断面における第2板材の溶接前の表面形状の基準形状である第2板材基準形状を記述する第2板材基準形状データを記憶する第2記憶手段と、
第2板材基準形状を回転させることで、第2板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する第2角度調整手段、
をさらに有し、
領域特定手段が、測定形状と角度を調整した第2板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第2板材が露出している領域を特定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶接ビード検査装置。
Second storage means for storing second plate material reference shape data describing a second plate material reference shape which is a reference shape of the surface shape of the second plate material before welding in the cross section;
A second angle adjusting means for adjusting an angle of the second plate material reference shape with respect to the measurement shape by rotating the second plate material reference shape;
Further comprising
The area specifying means specifies the area where the second plate material is exposed from the measurement shape based on the second plate material reference shape adjusted in the measurement shape and angle.
The weld bead inspection device according to claim 1.
第1角度調整手段が、測定形状の傾斜角度分布と第1板材基準形状の傾斜角度分布に基づいて、第1板材基準形状の測定形状に対する位置を調整し、その後、第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整することを特徴とする請求項1または2に記載の溶接ビード検査装置。The first angle adjusting means adjusts the position of the first plate material reference shape with respect to the measurement shape based on the inclination angle distribution of the measurement shape and the inclination angle distribution of the first plate material reference shape, and then measures the first plate material reference shape. The weld bead inspection device according to claim 1, wherein an angle with respect to the shape is adjusted. 前記構造体において、第2板材の端面が第1板材上に配置されており、第2板材の端面を含む領域が溶接されており、In the structure, the end surface of the second plate member is disposed on the first plate member, and the region including the end surface of the second plate member is welded,
第2板材基準形状が、第2板材の端面形状の基準形状を含んでおり、The second plate material reference shape includes the reference shape of the end surface shape of the second plate material,
領域特定手段が、Area identification means
第1板材基準形状の延長線と第2板材基準形状の端面形状の延長線とを接続することで得られる比較形状を算出する比較形状算出手段と、A comparison shape calculation means for calculating a comparison shape obtained by connecting an extension line of the first plate material reference shape and an extension line of the end surface shape of the second plate material reference shape;
測定形状上の座標点と比較形状上の座標点との間の座標の差分値を算出する差分値算出手段と、A difference value calculating means for calculating a difference value of coordinates between a coordinate point on the measurement shape and a coordinate point on the comparison shape;
差分値に基づいて第1板材が露出している領域と第2板材が露出している領域を特定する手段、Means for identifying a region where the first plate member is exposed and a region where the second plate member is exposed based on the difference value;
を有することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の溶接ビード検査装置。The weld bead inspection device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
曲面形状を有する第1板材上に曲面形状を有する第2板材を重ねて第1板材と第2板材とを溶接した構造体の溶接ビードの検査方法であって、
コンピュータに、
溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する測定形状データを入力する入力ステップと、
前記断面における第1板材の溶接前の表面形状の基準形状である第1板材基準形状を記述する第1板材基準形状データを記憶させる第1記憶ステップと、
第1板材基準形状を回転させることで第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する第1角度調整ステップと、
測定形状と角度を調整した第1板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定する領域特定ステップ、
を実行させることを特徴とする検査方法。
A first plate member and the inspection method of the weld bead of the structure obtained by welding the second plate overlapping the second plate member having a curved surface shape on the first plate member on which has a curved shape,
On the computer,
An input step for inputting measurement shape data describing a measurement shape obtained by measuring the surface shape of the structure in a cross section intersecting the weld bead;
A first storage step of storing first plate material reference shape data describing a first plate material reference shape which is a reference shape of a surface shape of the first plate material before welding in the cross section;
A first angle adjustment step of adjusting an angle of the first plate material reference shape with respect to the measurement shape by rotating the first plate material reference shape;
An area specifying step for specifying an area where the first plate material is exposed from the measurement shape based on the first plate material reference shape in which the measurement shape and the angle are adjusted ,
The inspection method characterized by making it perform.
コンピュータに、On the computer,
前記断面における第2板材の溶接前の表面形状の基準形状である第2板材基準形状を記述する第2板材基準形状データを記憶させる第2記憶ステップと、A second storage step of storing second plate material reference shape data describing a second plate material reference shape which is a reference shape of a surface shape of the second plate material before welding in the cross section;
第2板材基準形状を回転させることで第2板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する第2角度調整ステップ、A second angle adjusting step for adjusting an angle of the second plate material reference shape with respect to the measurement shape by rotating the second plate material reference shape;
をさらに実行させ、Is executed further,
領域特定ステップにおいて、コンピュータに、測定形状と角度を調整した第2板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第2板材が露出している領域を特定させる、In the region specifying step, the computer is caused to specify a region where the second plate material is exposed from the measured shape based on the second plate material reference shape in which the measurement shape and the angle are adjusted.
ことを特徴とする請求項5に記載の検査方法。The inspection method according to claim 5.
第1角度調整ステップにおいて、コンピュータに、測定形状の傾斜角度分布と第1板材基準形状の傾斜角度分布に基づいて第1板材基準形状の測定形状に対する位置を調整させ、その後、第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整させることを特徴とする請求項5または6に記載の検査方法。In the first angle adjustment step, the computer is caused to adjust the position of the first plate reference shape relative to the measurement shape based on the inclination angle distribution of the measurement shape and the inclination angle distribution of the first plate reference shape, and then the first plate reference shape The inspection method according to claim 5, wherein an angle with respect to the measurement shape is adjusted. 前記構造体において、第2板材の端面が第1板材上に配置されており、第2板材の端面を含む領域が溶接されており、In the structure, the end surface of the second plate member is disposed on the first plate member, and the region including the end surface of the second plate member is welded,
第2板材基準形状が、第2板材の端面形状の基準形状を含んでおり、The second plate material reference shape includes the reference shape of the end surface shape of the second plate material,
領域特定ステップにおいて、コンピュータに、In the region identification step, the computer
第1板材基準形状の延長線と第2板材基準形状の端面形状の延長線とを接続することで得られる比較形状を算出する比較形状算出ステップと、A comparison shape calculation step for calculating a comparison shape obtained by connecting an extension line of the first plate material reference shape and an extension line of the end surface shape of the second plate material reference shape;
測定形状上の座標点と比較形状上の座標点との間の座標の差分値を算出する差分値算出ステップと、A difference value calculating step for calculating a difference value of coordinates between a coordinate point on the measurement shape and a coordinate point on the comparison shape;
差分値に基づいて第1板材が露出している領域と第2板材が露出している領域を特定するステップ、Identifying a region where the first plate member is exposed and a region where the second plate member is exposed based on the difference value;
を実行させることを特徴とする請求項5〜7の何れか一項に記載の検査方法。The inspection method according to claim 5, wherein the inspection method is executed.
曲面形状を有する第1板材上に曲面形状を有する第2板材を重ねて第1板材と第2板材とを溶接した構造体の溶接ビードの検査に用いられるプログラムであって、
コンピュータに、
溶接ビードに交差する断面における構造体の表面形状を測定した測定形状を記述する測定形状データを入力する入力ステップと、
前記断面における第1板材の溶接前の表面形状の基準形状である第1板材基準形状を記述する第1板材基準形状データを記憶させる第1記憶ステップと、
第1板材基準形状を回転させることで第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する第1角度調整ステップと、
測定形状と角度を調整した第1板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第1板材が露出している領域を特定する領域特定ステップ、
を実行させることを特徴とするプログラム。
A program used for inspecting a weld bead of a structure in which a first plate member and a second plate member are welded by overlapping a second plate member having a curved shape on a first plate member having a curved shape,
On the computer,
An input step for inputting measurement shape data describing a measurement shape obtained by measuring the surface shape of the structure in a cross section intersecting the weld bead;
A first storage step of storing first plate material reference shape data describing a first plate material reference shape which is a reference shape of a surface shape of the first plate material before welding in the cross section;
A first angle adjustment step of adjusting an angle of the first plate material reference shape with respect to the measurement shape by rotating the first plate material reference shape;
An area specifying step for specifying an area where the first plate material is exposed from the measurement shape based on the first plate material reference shape in which the measurement shape and the angle are adjusted ,
A program characterized by having executed.
コンピュータに、On the computer,
前記断面における第2板材の溶接前の表面形状の基準形状である第2板材基準形状を記述する第2板材基準形状データを記憶させる第2記憶ステップと、A second storage step of storing second plate material reference shape data describing a second plate material reference shape which is a reference shape of a surface shape of the second plate material before welding in the cross section;
第2板材基準形状を回転させることで第2板材基準形状の測定形状に対する角度を調整する第2角度調整ステップ、A second angle adjusting step for adjusting an angle of the second plate material reference shape with respect to the measurement shape by rotating the second plate material reference shape;
をさらに実行させ、Is executed further,
領域特定ステップにおいて、コンピュータに、測定形状と角度を調整した第2板材基準形状に基づいて、測定形状の中から第2板材が露出している領域を特定させる、In the region specifying step, the computer is caused to specify a region where the second plate material is exposed from the measured shape based on the second plate material reference shape in which the measurement shape and the angle are adjusted.
ことを特徴とする請求項9に記載のプログラム。The program according to claim 9.
第1角度調整ステップにおいて、コンピュータに、測定形状の傾斜角度分布と第1板材基準形状の傾斜角度分布に基づいて第1板材基準形状の測定形状に対する位置を調整させ、その後、第1板材基準形状の測定形状に対する角度を調整させることを特徴とする請求項9または10に記載のプログラム。In the first angle adjustment step, the computer is caused to adjust the position of the first plate reference shape relative to the measurement shape based on the inclination angle distribution of the measurement shape and the inclination angle distribution of the first plate reference shape, and then the first plate reference shape The program according to claim 9 or 10, wherein an angle with respect to the measured shape is adjusted. 前記構造体において、第2板材の端面が第1板材上に配置されており、第2板材の端面を含む領域が溶接されており、In the structure, the end surface of the second plate member is disposed on the first plate member, and the region including the end surface of the second plate member is welded,
第2板材基準形状が、第2板材の端面形状の基準形状を含んでおり、The second plate material reference shape includes the reference shape of the end surface shape of the second plate material,
領域特定ステップにおいて、コンピュータに、In the region identification step, the computer
第1板材基準形状の延長線と第2板材基準形状の端面形状の延長線とを接続することで得られる比較形状を算出する比較形状算出ステップと、A comparison shape calculation step for calculating a comparison shape obtained by connecting an extension line of the first plate material reference shape and an extension line of the end surface shape of the second plate material reference shape;
測定形状上の座標点と比較形状上の座標点との間の座標の差分値を算出する差分値算出ステップと、A difference value calculating step for calculating a difference value of coordinates between a coordinate point on the measurement shape and a coordinate point on the comparison shape;
差分値に基づいて第1板材が露出している領域と第2板材が露出している領域を特定するステップ、Identifying a region where the first plate member is exposed and a region where the second plate member is exposed based on the difference value;
を実行させることを特徴とする請求項9〜11の何れか一項に記載のプログラム。The program according to any one of claims 9 to 11, wherein the program is executed.
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