JP6487683B2 - Welding evaluation apparatus and welding evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接評価装置及び溶接評価方法に関する。 The present invention relates to a welding evaluation apparatus and a welding evaluation method.
近年では、車両の美的外観を向上させる観点から、鉄道車両構体の外板等の接合に対してレーザ溶接や抵抗スポット溶接を適用する例が増加している。例えば特許文献１に記載のスポット溶接方法では、溶接位置をマーキングした溶接位置ゲージをワーク上に配置し、当該ゲージに合わせてワーク上に置いた電極ブロックを介してスポット溶接を行う方法が開示されている。このような溶接を用いて形成される溶接部の評価として、従来では、例えば放射線透過試験、超音波探傷試験、及び磁粉探傷試験などが用いられてきた。 In recent years, from the viewpoint of improving the aesthetic appearance of a vehicle, there are increasing examples in which laser welding or resistance spot welding is applied to joining of an outer plate or the like of a railway vehicle structure. For example, in the spot welding method described in Patent Document 1, a method is disclosed in which a welding position gauge in which a welding position is marked is arranged on a workpiece, and spot welding is performed via an electrode block placed on the workpiece according to the gauge. ing. Conventionally, for example, a radiation transmission test, an ultrasonic flaw detection test, a magnetic particle flaw detection test, and the like have been used as evaluations of welds formed using such welding.
しかしながら、これらの従来の試験方法では、溶接部の評価が試験者の目視によって行われており、溶接部の良否の評価が試験者の主観に大きく依存することが課題となっていた。したがって、試験者の主観によらず、溶接部の良否を客観的に評価できる技術が望まれていた。 However, in these conventional test methods, the evaluation of the welded part is performed by the examiner's visual observation, and it has been a problem that the evaluation of the quality of the welded part greatly depends on the subjectivity of the tester. Therefore, there has been a demand for a technique that can objectively evaluate the quality of a welded part regardless of the subjectivity of the tester.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、溶接部の良否を客観的に評価できる溶接評価装置及び溶接評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a welding evaluation apparatus and a welding evaluation method that can objectively evaluate the quality of a welded portion.
上記課題の解決のため、本発明の一側面に係る溶接評価装置は、溶接部の良否を評価する溶接評価装置であって、溶接部の画像データを取得する画像データ受信部と、画像データ受信部によって取得された画像データを極座標変換する画像データ変換処理部と、画像データ変換処理部によって極座標変換された画像データにおける溶接部の直線度に基づいて溶接部の良否を判断する評価処理部と、を備える。 In order to solve the above problems, a welding evaluation apparatus according to one aspect of the present invention is a welding evaluation apparatus that evaluates the quality of a welded part, and includes an image data receiving unit that acquires image data of a welded part, and an image data receiving unit An image data conversion processing unit that performs polar coordinate conversion on the image data acquired by the unit, and an evaluation processing unit that determines the quality of the welded portion based on the linearity of the welded portion in the image data that has been subjected to polar coordinate conversion by the image data conversion processing unit; .
この溶接評価装置では、溶接部の画像データを極座標変換し、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度に基づいて溶接部の良否を判断する。溶接部の良否は、溶接部の平面形状の真円度と関連している。ワーク間のギャップ、溶接装置の電極形状の歪み、ワーク表面に付着する埃や油などの条件によって不健全な溶接部が形成された場合、溶接部の平面形状の真円度は低下する。この溶接評価装置では、溶接部の真円度を直線度に変換して定量的な分析を行うことで、溶接部の良否を客観的に評価できる。 In this welding evaluation apparatus, the image data of the welded part is subjected to polar coordinate conversion, and the quality of the welded part is determined based on the straightness of the welded part in the image data after the polar coordinate conversion. The quality of the welded portion is related to the roundness of the planar shape of the welded portion. If an unhealthy weld is formed due to conditions such as gaps between workpieces, distortion of the electrode shape of the welding apparatus, dust or oil adhering to the workpiece surface, the roundness of the planar shape of the weld decreases. In this welding evaluation apparatus, the quality of a welded portion can be objectively evaluated by converting the roundness of the welded portion into a linearity and performing a quantitative analysis.
また、評価処理部は、基準溶接部についての極座標変換後の画像データにおける基準溶接部の直線度との差分に基づいて溶接部の良否を判断してもよい。これにより、直線度を定量的に分析できるので、溶接部の良否を客観的にかつ精度良く評価できる。 Further, the evaluation processing unit may determine the quality of the welded portion based on a difference from the linearity of the reference welded portion in the image data after polar coordinate conversion for the reference welded portion. Thereby, since a linearity can be analyzed quantitatively, the quality of a welding part can be evaluated objectively and accurately.
また、評価処理部は、基準溶接部についての極座標変換後の画像データを単位空間とするマハラノビスの距離に基づいて溶接部の良否を判断してもよい。これにより、直線度を定量的に分析できるので、溶接部の良否を客観的にかつ精度良く評価できる。 Further, the evaluation processing unit may determine the quality of the welded part based on the Mahalanobis distance using the image data after the polar coordinate conversion for the reference welded part as a unit space. Thereby, since a linearity can be analyzed quantitatively, the quality of a welding part can be evaluated objectively and accurately.
また、画像データ変換処理部は、画像データの極座標変換を実行する前に当該画像データのグレースケール変換を実行してもよい。このような前処理を実行することにより、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度を精度良く求めることができる。 Further, the image data conversion processing unit may perform gray scale conversion of the image data before executing polar coordinate conversion of the image data. By executing such preprocessing, the straightness of the welded portion in the image data after polar coordinate conversion can be obtained with high accuracy.
また、画像データ変換処理部は、画像データの極座標変換を実行した後に当該画像データの二値化を実行してもよい。このような後処理を実行することにより、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度を精度良く求めることができる。 Further, the image data conversion processing unit may execute binarization of the image data after executing polar coordinate conversion of the image data. By executing such post-processing, the straightness of the welded portion in the image data after the polar coordinate conversion can be obtained with high accuracy.
また、画像データ変換処理部は、画像データの極座標変換を実行した後に当該画像データの色分解を実行してもよい。このような後処理を実行することにより、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度を精度良く求めることができる。 Further, the image data conversion processing unit may perform color separation of the image data after performing polar coordinate conversion of the image data. By executing such post-processing, the straightness of the welded portion in the image data after the polar coordinate conversion can be obtained with high accuracy.
また、本発明の一側面に係る溶接評価方法は、溶接部の良否を評価する溶接評価方法であって、溶接部の画像データを取得する画像データ受信ステップと、画像データ受信ステップにおいて取得された画像データを極座標変換する画像データ変換処理ステップと、画像データ変換処理ステップにおいて極座標変換された画像データにおける溶接部の直線度に基づいて溶接部の良否を判断する評価処理ステップと、を備える。 Further, a welding evaluation method according to an aspect of the present invention is a welding evaluation method for evaluating the quality of a welded portion, which is acquired in an image data receiving step for acquiring image data of a welded portion and an image data receiving step. An image data conversion processing step for converting the image data into polar coordinates, and an evaluation processing step for determining the quality of the welded portion based on the linearity of the welded portion in the image data that has been subjected to polar coordinate conversion in the image data conversion processing step.
この溶接評価方法では、溶接部の画像データを極座標変換し、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度に基づいて溶接部の良否を判断する。溶接部の真円度を直線度に変換して定量的な分析を行うことで、溶接部の良否を客観的に評価できる。 In this welding evaluation method, the image data of the welded part is subjected to polar coordinate conversion, and the quality of the welded part is determined based on the straightness of the welded part in the image data after the polar coordinate conversion. It is possible to objectively evaluate the quality of the welded part by converting the roundness of the welded part into a linearity and performing a quantitative analysis.
また、評価処理ステップにおいて、基準溶接部についての極座標変換後の画像データにおける基準溶接部の直線度との差分に基づいて溶接部の良否を判断してもよい。これにより、直線度を定量的に分析できるので、溶接部の良否を客観的にかつ精度良く評価できる。 Further, in the evaluation processing step, the quality of the welded portion may be determined based on the difference from the linearity of the reference welded portion in the image data after polar coordinate conversion for the reference welded portion. Thereby, since a linearity can be analyzed quantitatively, the quality of a welding part can be evaluated objectively and accurately.
また、評価処理ステップにおいて、基準溶接部についての極座標変換後の画像データを単位空間とするマハラノビスの距離に基づいて溶接部の良否を判断してもよい。これにより、直線度を定量的に分析できるので、溶接部の良否を客観的にかつ精度良く評価できる。 In the evaluation processing step, the quality of the welded portion may be determined based on the Mahalanobis distance using the image data after the polar coordinate conversion for the reference welded portion as a unit space. Thereby, since a linearity can be analyzed quantitatively, the quality of a welding part can be evaluated objectively and accurately.
また、画像データ変換処理ステップにおいて、画像データの極座標変換を実行する前に当該画像データのグレースケール変換を実行してもよい。このような前処理を実行することにより、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度を精度良く求めることができる。 Further, in the image data conversion processing step, grayscale conversion of the image data may be executed before executing polar coordinate conversion of the image data. By executing such preprocessing, the straightness of the welded portion in the image data after polar coordinate conversion can be obtained with high accuracy.
また、画像データ変換処理ステップにおいて、画像データの極座標変換を実行した後に当該画像データの二値化を実行してもよい。このような後処理を実行することにより、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度を精度良く求めることができる。 Further, in the image data conversion processing step, binarization of the image data may be executed after performing polar coordinate conversion of the image data. By executing such post-processing, the straightness of the welded portion in the image data after the polar coordinate conversion can be obtained with high accuracy.
また、画像データ変換処理ステップは、画像データの極座標変換を実行した後に当該画像データの色分解を実行してもよい。このような後処理を実行することにより、極座標変換後の画像データにおける溶接部の直線度を精度良く求めることができる。 In the image data conversion processing step, color separation of the image data may be performed after performing polar coordinate conversion of the image data. By executing such post-processing, the straightness of the welded portion in the image data after the polar coordinate conversion can be obtained with high accuracy.
本発明によれば、溶接部の良否を客観的に評価できる。 According to the present invention, the quality of the welded portion can be objectively evaluated.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る溶接評価装置及び溶接評価方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a welding evaluation apparatus and a welding evaluation method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る溶接評価装置の一実施形態を示す概略図である。同図に示すように、溶接評価装置１は、溶接部Ｗの画像データを取得する撮像部２と、撮像部２によって取得された画像データを用いて溶接部Ｗの良否を判断する評価装置３とを備えて構成されている。図１の例では、溶接部Ｗとして、スポット溶接による溶接部を例示している。溶接部Ｗは、例えばステンレス鋼板などの平板状部材からなるワーク４，４の重ね合わせ部分に上下の電極５，５を押し付け、電極５，５間に流れる電流によって発生する抵抗熱でワークを溶融させることで形成される。 FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a welding evaluation apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the welding evaluation apparatus 1 includes an imaging unit 2 that acquires image data of the welded part W, and an evaluation apparatus 3 that determines whether the welded part W is good or bad using the image data acquired by the imaging unit 2. And is configured. In the example of FIG. 1, a welded portion by spot welding is illustrated as the welded portion W. The welded portion W presses the upper and lower electrodes 5 and 5 against the overlapping portion of the workpieces 4 and 4 made of a flat plate member such as a stainless steel plate, and melts the workpieces by resistance heat generated by the current flowing between the electrodes 5 and 5. It is formed by letting.
撮像部２は、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成されている。撮像部２は、溶接部Ｗから所定の距離をもって一方のワーク４側に配置されている。撮像部２の光軸Ｌａは、電極５，５の中心軸Ｌｂに対して３０°〜６０°程度傾斜すると共に、一方のワーク４の表面において中心軸Ｌｂと交差した状態となっている。撮像部２は、溶接部Ｗの画像データを取得した後、当該画像データを評価装置３に送信する。なお、撮像部２の光軸Ｌａは、電極５，５の中心軸Ｌｂと略同軸であってもよい。 The imaging unit 2 is configured by, for example, a CCD camera, a CMOS image sensor, or the like. The imaging unit 2 is disposed on the one workpiece 4 side with a predetermined distance from the welded portion W. The optical axis La of the imaging unit 2 is inclined by about 30 ° to 60 ° with respect to the central axis Lb of the electrodes 5 and 5, and intersects the central axis Lb on the surface of one work 4. After acquiring the image data of the welded portion W, the imaging unit 2 transmits the image data to the evaluation device 3. The optical axis La of the imaging unit 2 may be substantially coaxial with the central axis Lb of the electrodes 5 and 5.
撮像部２で取得する画像データは、例えばカラー画像データであり、各ピクセルのＲＧＢの輝度（ＲＧＢ値）が０〜２５５までの２５６階調で表現されている。ＲＧＢ値とは、色の表色法であるＲＧＢによる値を意味し、光の三原色である「赤（ＲＥＤ）」に関するＲ値と、「緑（ＧＲＥＥＮ）」に関するＧ値と、「青（ＢＬＵＥ）」に関するＢ値とをそれぞれ含むものである。 The image data acquired by the imaging unit 2 is, for example, color image data, and is expressed in 256 gradations in which the RGB luminance (RGB value) of each pixel is 0 to 255. The RGB value means a value according to RGB which is a color system, and an R value relating to “RED (RED)” which is the three primary colors of light, a G value relating to “GREEN”, and “BLUE”. ) "Regarding the B value.
評価装置３は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ等の記憶装置、キーボード等の入力装置、ディスプレイ等の表示装置を有するコンピュータシステムである。評価装置３は、機能的な構成要素として、図２に示すように、画像データ受信部１１と、画像データ変換処理部１２と、評価処理部１３と、評価結果記憶部１４とを備えている。 The evaluation device 3 is physically a computer system including a CPU, a storage device such as a memory, an input device such as a keyboard, and a display device such as a display. As shown in FIG. 2, the evaluation device 3 includes an image data receiving unit 11, an image data conversion processing unit 12, an evaluation processing unit 13, and an evaluation result storage unit 14 as functional components. .
画像データ受信部１１は、撮像部２から画像データを受信する部分である。画像データ受信部１１は、受信した画像データを画像データ変換処理部１２に出力する。 The image data receiving unit 11 is a part that receives image data from the imaging unit 2. The image data receiving unit 11 outputs the received image data to the image data conversion processing unit 12.
画像データ変換処理部１２は、画像データ受信部１１によって取得された画像データの変換処理を行う部分である。より具体的には、画像データ変換処理部１２は、画像データ受信部１１から受け取った画像データに対し、１）グレースケール変換処理、２）極座標変換処理、３）色分解処理、４）二値化処理を順に実行する。画像データ変換処理部１２は、各処理を実行した後、処理後の画像データを評価処理部１３に出力する。 The image data conversion processing unit 12 is a part that performs conversion processing of the image data acquired by the image data receiving unit 11. More specifically, the image data conversion processing unit 12 performs 1) gray scale conversion processing, 2) polar coordinate conversion processing, 3) color separation processing, and 4) binary processing on the image data received from the image data receiving unit 11. The conversion process is executed in order. After executing each process, the image data conversion processing unit 12 outputs the processed image data to the evaluation processing unit 13.
グレースケール変換処理では、画像データに含まれる各ピクセルのＲＧＢ値をグレースケール変換する。このグレースケール変換では、下記式（１）で算出されるＹ値を用いてＲＧＢ値が規格化される。Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値をそれぞれＹ値で除算し、Ｒ／Ｙ値、Ｇ／Ｙ値、Ｂ／Ｙ値に変換することにより、画像データから明暗が除去される。
Ｙ＝０．２１２６×Ｒ＋０．７１５２×Ｇ＋０．０７２２×Ｂ…（１）
Ｒ：Ｒ値、Ｇ：Ｇ値、Ｂ：Ｂ値、Ｙ：Ｙ値
In the gray scale conversion process, the RGB value of each pixel included in the image data is converted into a gray scale. In this grayscale conversion, RGB values are normalized using the Y value calculated by the following equation (1). By dividing the R value, the G value, and the B value by the Y value and converting them to the R / Y value, the G / Y value, and the B / Y value, brightness and darkness are removed from the image data.
Y = 0.2126 × R + 0.7152 × G + 0.0722 × B (1)
R: R value, G: G value, B: B value, Y: Y value
極座標変換処理では、画像データの極座標変換を実行する。図３（ａ）に示すように、極座標変換前の画像データでは、撮像部２の撮像面に対応するＸＹ平面によって溶接部Ｗが表される。これに対し、図３（ｂ）に示すように、極座標変換後の画像データでは、溶接部Ｗ（溶接部Ｗの外縁部分Ｗａ）の径方向をｒ、周方向をθとした場合に、ｒθ平面によって溶接部Ｗが表される。なお、極座標変換前の溶接部Ｗの外縁部分Ｗａの中心位置（原点）は、例えば撮像部２の撮像領域の中心位置に基づいて予め設定でき、極座標変換前の溶接部Ｗの外縁部分Ｗａの径は、例えば電極５，５の径に基づいて予め設定できる。 In the polar coordinate conversion process, polar coordinate conversion of image data is executed. As shown in FIG. 3A, in the image data before polar coordinate conversion, the welded portion W is represented by an XY plane corresponding to the imaging surface of the imaging unit 2. On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the image data after the polar coordinate conversion, when the radial direction of the welded portion W (the outer edge portion Wa of the welded portion W) is r and the circumferential direction is θ, rθ The weld W is represented by a plane. The center position (origin) of the outer edge portion Wa of the welded portion W before polar coordinate conversion can be set in advance based on, for example, the center position of the imaging region of the imaging unit 2, and the outer edge portion Wa of the welded portion W before polar coordinate conversion can be set. The diameter can be set in advance based on, for example, the diameter of the electrodes 5 and 5.
このような極座標変換により、真円度が直線度に変換される。すなわち、極座標変換前の溶接部Ｗの外縁部分Ｗａの形状が高い真円度であるほど、極座標変換後の溶接部Ｗの外縁部分Ｗａの形状が高い直線度となり、極座標変換前の溶接部Ｗの外縁部分Ｗａの形状が低い真円度であるほど、極座標変換後の溶接部Ｗの外縁部分Ｗａの形状が低い直線度となる。 By such polar coordinate conversion, roundness is converted into linearity. That is, the higher the roundness of the outer edge portion Wa of the welded portion W before the polar coordinate conversion, the higher the linearity of the outer edge portion Wa of the welded portion W after the polar coordinate conversion, and the welded portion W before the polar coordinate conversion. The lower the roundness of the outer edge portion Wa, the lower the linearity of the shape of the outer edge portion Wa of the welded portion W after the polar coordinate conversion.
色分解処理では、極座標変換後の画像データに含まれるＲ／Ｙ値、Ｇ／Ｙ値、Ｂ／Ｙ値のいずれか一つを選択する。Ｒ／Ｙ値、Ｇ／Ｙ値、Ｂ／Ｙ値のいずれを選択するかは、ワーク４の母材表面の色や溶接の種類などに応じて適宜決定すればよい。この色分解処理は、必ずしも実行しなくてもよい。色分解処理を実行しない場合、例えばＲ／Ｙ値、Ｇ／Ｙ値、Ｂ／Ｙ値の平均値を用いることができる。 In the color separation process, one of R / Y value, G / Y value, and B / Y value included in the image data after polar coordinate conversion is selected. Which of the R / Y value, the G / Y value, and the B / Y value is selected may be appropriately determined according to the color of the base material surface of the workpiece 4 and the type of welding. This color separation process does not necessarily have to be executed. When color separation processing is not executed, for example, an average value of R / Y value, G / Y value, and B / Y value can be used.
二値化処理では、極座標変換後の画像データの各ピクセルの値を二値化する。より具体的には、この二値化処理では、まず、画像データの各ピクセルの値の度数分布を算出する。次に、度数分布のピークに対応する値を求め、この値を基準に各ピクセルの値を二値化する。この場合、例えば度数分布のピークに対応する値未満のピクセルの値を０（黒）とし、度数分布のピークに対応する値以上のピクセルの値を１（白）とする。 In the binarization process, the value of each pixel of the image data after polar coordinate conversion is binarized. More specifically, in this binarization process, first, the frequency distribution of the values of each pixel of the image data is calculated. Next, a value corresponding to the peak of the frequency distribution is obtained, and the value of each pixel is binarized based on this value. In this case, for example, a pixel value less than the value corresponding to the peak of the frequency distribution is set to 0 (black), and a pixel value greater than or equal to the value corresponding to the peak of the frequency distribution is set to 1 (white).
評価処理部１３は、画像データ変換処理部１２で処理された画像データに基づいて溶接部Ｗの良否を判断する部分である。評価処理部１３は、溶接部の溶接状態が「良」とされる基準溶接部について、グレースケール変換、極座標変換、色分解、及び二値化の各処理を実行後の画像データを予め保有している。そして、評価処理部１３は、基準溶接部の直線度との差分に基づいて、評価対象である溶接部Ｗの良否を判断し、評価結果を評価結果記憶部１４に記憶する。 The evaluation processing unit 13 is a part that determines the quality of the welded portion W based on the image data processed by the image data conversion processing unit 12. The evaluation processing unit 13 holds, in advance, image data after execution of gray scale conversion, polar coordinate conversion, color separation, and binarization processing for a reference welded portion in which the weld state of the welded portion is “good”. ing. And the evaluation process part 13 judges the quality of the welding part W which is evaluation object based on the difference with the linearity of a reference | standard welding part, and memorize | stores an evaluation result in the evaluation result memory | storage part 14. FIG.
基準溶接部と評価対象である溶接部Ｗとの直線度の差分は、例えば同一座標のピクセルの値（０又は１）を比較することによって算出できる。評価処理部１３は、例えば値が異なるピクセルの数が全ピクセルの１０％未満である場合に溶接部Ｗの溶接状態を「良」と判断し、値が異なるピクセルの数が全ピクセルの１０％以上である場合に溶接部Ｗの溶接状態を「否」と判断する。 The difference in linearity between the reference welded portion and the welded portion W to be evaluated can be calculated, for example, by comparing pixel values (0 or 1) with the same coordinates. For example, when the number of pixels having different values is less than 10% of all the pixels, the evaluation processing unit 13 determines that the welding state of the welded portion W is “good”, and the number of pixels having different values is 10% of all the pixels. When it is above, the welding state of the weld W is determined as “No”.
また、基準溶接部と評価対象である溶接部Ｗとの直線度の差分は、各処理を実行後の基準溶接部の画像データを単位空間するマハラノビスの距離を用いて算出することもできる。基準溶接部の各処理後の画像データと溶接部Ｗの各処理後の画像データが完全に一致する場合にはマハラノビスの距離は１となり、これらの画像データが乖離するほどマハラノビスの距離は大きくなる。この場合、評価処理部１３は、例えばマハラノビスの距離が４未満である場合に溶接部Ｗの溶接状態を「良」と判断し、マハラノビスの距離が４以上である場合に溶接部Ｗの溶接状態を「否」と判断する。 Further, the difference in linearity between the reference welded portion and the welded portion W to be evaluated can also be calculated by using the Mahalanobis distance in the unit space of the image data of the reference welded portion after the execution of each process. When the image data after each processing of the reference welded portion and the image data after each processing of the welded portion W completely coincide with each other, the Mahalanobis distance becomes 1, and the Mahalanobis distance increases as the image data deviates. . In this case, for example, when the Mahalanobis distance is less than 4, the evaluation processing unit 13 determines that the welded state of the welded portion W is “good”, and when the Mahalanobis distance is 4 or more, the welded state of the welded portion W is determined. Is judged as “No”.
図４は、上述した溶接評価装置１の動作の一例を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the welding evaluation apparatus 1 described above.
同図に示すように、溶接評価装置１は、まず、ワーク４，４に形成された溶接部Ｗの画像データを撮像部２から受信する（ステップＳ０１）。画像データを受け取った後、溶接評価装置１は、グレースケール変換処理、極座標変換処理、色分解処理、及び二値化処理の一連の前処理を画像データに対して実行する（ステップＳ０２）。前処理を実行した後、溶接評価装置１は、二値化後の画像データを基準溶接部についての二値化後の画像データと比較して、溶接部Ｗの評価処理を実行する（ステップＳ０３）。そして、溶接評価装置１は、溶接部Ｗの評価結果を評価結果記憶部１４に記憶する（ステップＳ０４）。 As shown in the figure, the welding evaluation apparatus 1 first receives image data of the welded portion W formed on the workpieces 4 and 4 from the imaging unit 2 (step S01). After receiving the image data, the welding evaluation apparatus 1 performs a series of pre-processing of gray scale conversion processing, polar coordinate conversion processing, color separation processing, and binarization processing on the image data (step S02). After executing the preprocessing, the welding evaluation apparatus 1 compares the binarized image data with the binarized image data for the reference welded portion, and executes an evaluation process for the welded portion W (step S03). ). And the welding evaluation apparatus 1 memorize | stores the evaluation result of the welding part W in the evaluation result memory | storage part 14 (step S04).
以上説明したように、溶接評価装置１では、溶接部Ｗの画像データを極座標変換し、極座標変換後の画像データにおける溶接部Ｗの直線度に基づいて溶接部Ｗの良否を判断する。溶接部の良否は、溶接部の平面形状の真円度と関連している。ワーク間のギャップ、溶接装置の電極形状の歪み、ワーク表面に付着する埃や油などの条件によって不健全な溶接部が形成された場合、溶接部の平面形状の真円度は低下する。この溶接評価装置１では、溶接部Ｗの真円度を直線度に変換して定量的な分析を行うことで、試験者の主観を排除し、溶接部Ｗの良否を客観的に評価できる。 As described above, the welding evaluation apparatus 1 performs polar coordinate conversion on the image data of the welded portion W, and determines the quality of the welded portion W based on the linearity of the welded portion W in the image data after the polar coordinate conversion. The quality of the welded portion is related to the roundness of the planar shape of the welded portion. If an unhealthy weld is formed due to conditions such as gaps between workpieces, distortion of the electrode shape of the welding apparatus, dust or oil adhering to the workpiece surface, the roundness of the planar shape of the weld decreases. In this welding evaluation apparatus 1, by converting the roundness of the welded portion W into a linearity and performing a quantitative analysis, the subjectivity of the tester can be eliminated and the quality of the welded portion W can be objectively evaluated.
また、溶接評価装置１では、画像データの各ピクセルの差分、又はマハラノビスの距離を用い、基準溶接部についての極座標変換後の画像データにおける基準溶接部の直線度との差分に基づいて溶接部Ｗの良否を判断する。このような処理により、直線度を定量的に分析できるので、溶接部Ｗの良否を客観的にかつ精度良く評価できる。 Moreover, in the welding evaluation apparatus 1, using the difference of each pixel of image data, or the Mahalanobis distance, based on the difference with the linearity of the reference | standard welding part in the image data after the polar coordinate conversion about a reference | standard welding part, welding part W Judge the quality of the. By such processing, the linearity can be quantitatively analyzed, so that the quality of the welded portion W can be objectively and accurately evaluated.
また、溶接評価装置１では、画像データの極座標変換を実行する前に当該画像データのグレースケール変換を実行し、画像データの極座標変換を実行した後に当該画像データの二値化を実行する。これらの処理の実行により、画像データ中の溶接部Ｗの形状が鮮明なものとなり、溶接部Ｗの直線度を精度良く求めることができる。 Moreover, in the welding evaluation apparatus 1, the gray scale conversion of the said image data is performed before performing the polar coordinate conversion of image data, and the binarization of the said image data is performed after performing the polar coordinate conversion of image data. By executing these processes, the shape of the welded portion W in the image data becomes clear, and the straightness of the welded portion W can be obtained with high accuracy.
また、溶接評価装置１では、画像データの極座標変換を実行した後、二値化を行う前に当該画像データの色分解を実行する。ワーク４の母材表面の色や溶接の種類などに応じて評価に用いる色を選択することにより、画像データ中の溶接部Ｗの形状が鮮明なものとなり、溶接部Ｗの直線度を精度良く求めることができる。 Moreover, in the welding evaluation apparatus 1, after performing polar coordinate conversion of image data, it performs color separation of the image data before binarization. By selecting the color to be used for evaluation according to the color of the base material surface of the workpiece 4 and the type of welding, the shape of the welded portion W in the image data becomes clear, and the straightness of the welded portion W is accurately determined. Can be sought.
図５及び図６は、溶接部の画像データの変換処理例を示す図である。図５は、溶接状態が「良」と判断された溶接部の場合を示し、図６は、溶接状態が「否」と判断された溶接部の場合を示している。いずれの図についても、（ａ）は撮像部で取得された溶接部の画像データ、（ｂ）はグレースケール変換後の溶接部の画像データ、（ｃ）は極座標変換後の溶接部の画像データ、（ｄ）は色分解及び二値化後の溶接部の画像データを示している。 5 and 6 are diagrams illustrating an example of conversion processing of image data of a welded portion. FIG. 5 shows a case of a welded portion in which the welding state is determined to be “good”, and FIG. In any figure, (a) is the image data of the welded part acquired by the imaging unit, (b) is the image data of the welded part after gray scale conversion, and (c) is the image data of the welded part after polar coordinate conversion. , (D) shows image data of the welded portion after color separation and binarization.
図５に示すように、溶接状態が「良」である溶接部の平面形状は、真円度が高く、二値化後の画像データにおいて黒色で表される部分の形状の直線度が保たれている。一方、図６に示すように、溶接状態が「否」である溶接部の平面形状は、真円度が低く、二値化後の画像データにおいて黒色で表される部分の形状の直線度が低くなっている。したがって、直線度の比較によって溶接部の良否判断が可能であることが確認できる。 As shown in FIG. 5, the planar shape of the welded portion in which the welding state is “good” has high roundness, and the linearity of the shape of the portion represented by black in the binarized image data is maintained. ing. On the other hand, as shown in FIG. 6, the planar shape of the welded portion in which the welding state is “No” has low roundness, and the linearity of the shape of the portion represented by black in the binarized image data is It is low. Therefore, it can be confirmed that the quality of the welded portion can be determined by comparing the straightness.
また、図５及び図６のいずれの場合も、グレースケール変換処理、極座標変換処理、色分解処理、及び二値化処理の一連の前処理を行うことによって、母材の色などが排除され、溶接部の形状が鮮明となっていることが確認できる。したがって、二値化処理後の画像データを用いて直線度の比較を行うことで、溶接部の良否判断を精度良く行うことができる。 Further, in any case of FIG. 5 and FIG. 6, by performing a series of pre-processing of gray scale conversion processing, polar coordinate conversion processing, color separation processing, and binarization processing, the color of the base material is eliminated, It can be confirmed that the shape of the welded portion is clear. Therefore, it is possible to accurately determine the quality of the welded portion by comparing the linearity using the image data after binarization processing.
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、スポット溶接による溶接部Ｗを評価対象として例示したが、本発明は、溶接方式によらず、平面形状が円形状又は環形状をなす溶接部に対して適用可能である。また、評価処理部１３で設定される良否判断の閾値は、溶接条件に応じて適宜変更してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. In the said embodiment, although the welding part W by spot welding was illustrated as evaluation object, this invention is applicable with respect to the welding part which planar shape makes circular shape or ring shape irrespective of a welding system. Further, the pass / fail judgment threshold set by the evaluation processing unit 13 may be changed as appropriate according to the welding conditions.
１…溶接評価装置、１１…画像データ受信部、１２…画像データ変換処理部、１３…評価処理部、Ｗ…溶接部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Welding evaluation apparatus, 11 ... Image data receiving part, 12 ... Image data conversion process part, 13 ... Evaluation processing part, W ... Welding part.
Claims (12)
前記溶接部の画像データを取得する画像データ受信部と、
前記画像データ受信部によって取得された前記画像データを極座標変換した評価対象画像データを出力する画像データ変換処理部と、
前記評価対象画像データにおける前記溶接部の直線度と、溶接状態が良いとされた基準溶接部についての極座標変換後の基準画像データにおける前記基準溶接部の直線度との差分に基づいて前記溶接部の良否を判断する評価処理部と、を備えた溶接評価装置。 A welding evaluation device for evaluating the quality of a welded portion,
An image data receiving unit for obtaining image data of the welded part;
An image data conversion processing unit that outputs evaluation target image data obtained by polar coordinate conversion of the image data acquired by the image data receiving unit;
Based on the difference between the linearity of the welded portion in the evaluation object image data and the linearity of the reference welded portion in the reference image data after polar coordinate conversion for the reference welded portion in which the welding state is good. A welding evaluation apparatus comprising: an evaluation processing unit that determines whether the quality is good or bad.
同一座標における前記評価対象画像データのピクセルの値と前記基準画像データのピクセルの値との比較によって、前記溶接部の直線度と前記基準溶接部の直線度との差分を算出し、
前記比較の結果で値が異なるピクセルの数が全ピクセルのうち閾値％未満である場合には前記溶接部の溶接状態が良いと判断し、前記比較の結果で値が異なるピクセルの数が全ピクセルのうち閾値％以上である場合には前記溶接部の溶接状態が良くないと判断する、請求項１記載の溶接評価装置。 The evaluation processing unit
By comparing the value of the pixel of the evaluation target image data and the value of the pixel of the reference image data at the same coordinates, the difference between the linearity of the weld and the linearity of the reference weld is calculated.
When the number of pixels having different values as a result of the comparison is less than a threshold value% of all pixels, it is determined that the welding state of the weld is good, and the number of pixels having different values in the result of the comparison is all pixels. The welding evaluation apparatus according to claim 1 , wherein if the value is equal to or greater than the threshold value%, the welding state of the weld is determined to be poor .
前記溶接部の画像データを取得する画像データ受信ステップと、
前記画像データ受信ステップにおいて取得された前記画像データを極座標変換した評価対象画像データを出力する画像データ変換処理ステップと、
前記評価対象画像データにおける前記溶接部の直線度と、溶接状態が良いとされた基準溶接部についての極座標変換後の基準画像データにおける前記基準溶接部の直線度との差分に基づいて前記溶接部の良否を判断する評価処理ステップと、を備えた溶接評価方法。 A welding evaluation method for evaluating the quality of a welded portion,
An image data receiving step for obtaining image data of the weld;
An image data conversion processing step for outputting evaluation object image data obtained by polar-coordinate-converting the image data acquired in the image data receiving step;
Based on the difference between the linearity of the welded portion in the evaluation object image data and the linearity of the reference welded portion in the reference image data after polar coordinate conversion for the reference welded portion in which the welding state is good. An evaluation processing step for determining whether or not the welding is satisfactory.
同一座標における前記評価対象画像データのピクセルの値と前記基準画像データのピクセルの値との比較によって、前記溶接部の直線度と前記基準溶接部の直線度との差分を算出し、
前記比較の結果で値が異なるピクセルの数が全ピクセルのうち閾値％未満である場合には前記溶接部の溶接状態が良いと判断し、前記比較の結果で値が異なるピクセルの数が全ピクセルのうち閾値％以上である場合には、前記溶接部の溶接状態が良くないと判断する、請求項７記載の溶接評価方法。 In the evaluation processing step,
By comparing the value of the pixel of the evaluation target image data and the value of the pixel of the reference image data at the same coordinates, the difference between the linearity of the weld and the linearity of the reference weld is calculated.
When the number of pixels having different values as a result of the comparison is less than a threshold value% of all pixels, it is determined that the welding state of the weld is good, and the number of pixels having different values in the result of the comparison is all pixels. The welding evaluation method according to claim 7 , wherein if it is equal to or greater than the threshold value%, the welding state of the welded portion is determined to be poor .
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