JP6792880B2 - Laser welding condition judgment device - Google Patents
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Description
本発明は、対象物におけるレーザ溶接されたレーザ照射部位での溶接状態を判定するうえで好適なレーザ溶接状態判定装置に関する。 The present invention relates to a laser welding state determination device suitable for determining a welding state at a laser-welded laser irradiation site of an object.
従来、レーザ溶接された対象物の溶接状態を判定するレーザ溶接状態判定装置が知られている(例えば、特許文献1及び2)。特許文献1記載のレーザ溶接状態判定装置は、対象物におけるレーザビームが照射されたレーザ照射部位を撮像するカメラと、そのカメラの撮像画像に基づいて溶接状態を判定する判定部と、を備えている。この装置において、判定部は、カメラの撮像画像からレーザ照射部位に形成されたキーホールの外周である円状かつ高輝度の発光輪を抽出して、その発光輪の中心部と周辺部との輝度分布を検出する。そして、それらの輝度分布の比較結果に基づいてレーザ照射部位での貫通の程度を判定する。 Conventionally, a laser welding state determining device for determining a welding state of a laser-welded object is known (for example, Patent Documents 1 and 2). The laser welding state determination device described in Patent Document 1 includes a camera that images a laser irradiation portion of an object irradiated with a laser beam, and a determination unit that determines the welding state based on the image captured by the camera. There is. In this device, the determination unit extracts a circular and high-intensity light emitting ring, which is the outer circumference of the keyhole formed in the laser irradiation portion, from the image captured by the camera, and connects the central portion and the peripheral portion of the light emitting ring. Detect the brightness distribution. Then, the degree of penetration at the laser irradiation site is determined based on the comparison result of the brightness distributions.
また、特許文献2記載のレーザ溶接状態判定装置は、対象物におけるレーザビームが照射されたレーザ照射部位を撮像するカメラと、そのカメラの撮像画像に基づいて溶接状態を判定する判定部と、を備えている。この装置において、判定部は、カメラの撮像画像からキーホールを抽出して、キーホール内の黒色の有無を検出すると共に、その黒色の形状を検出する。そして、キーホール内の黒色面積が所定範囲外である場合や溶融部位の長さが所定長さよりも大きい場合に、レーザ照射部位での溶接が不良であると判定する。 Further, the laser welding state determination device described in Patent Document 2 includes a camera that captures an image of a laser irradiation portion of an object irradiated with a laser beam, and a determination unit that determines a welding state based on an image captured by the camera. I have. In this device, the determination unit extracts the keyhole from the image captured by the camera, detects the presence or absence of black color in the keyhole, and detects the shape of the black color. Then, when the black area in the keyhole is out of the predetermined range or the length of the molten portion is larger than the predetermined length, it is determined that the welding at the laser irradiation portion is defective.
しかしながら、上記の如くカメラ撮像画像における発光輪の中心部と周辺部との輝度分布の比較だけでは、レーザ照射部位での貫通の程度を正確に判定することは困難である。また、上記の如くカメラ撮像画像におけるキーホール内の黒色の形状だけでは、レーザ照射部位での溶接良否を正確に判定することは困難である。 However, as described above, it is difficult to accurately determine the degree of penetration at the laser irradiation site only by comparing the brightness distribution between the central portion and the peripheral portion of the light emitting ring in the image captured by the camera. Further, as described above, it is difficult to accurately judge the welding quality at the laser irradiation site only by the black shape in the keyhole in the camera image.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、レーザ照射部位での溶接状態を精度良く判定することが可能なレーザ溶接状態判定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a laser welding state determination device capable of accurately determining a welding state at a laser irradiation site.
本発明は、レーザ溶接される対象物におけるレーザビームが照射されたレーザ照射部位を撮像する撮像部と、前記撮像部での撮像により取得した画像を所定手法で処理する画像処理部と、前記撮像部での撮像により取得した画像を、機械学習により得られる前記レーザ照射部位が撮像された画像データと所定の溶接状態との関係を示す学習データに照らし合わせることにより前記所定の溶接状態との一致度を判定する第一の判定部と、前記画像処理部での処理により取得した処理後画像を前記学習データに照らし合わせることにより前記所定の溶接状態との一致度を判定する第二の判定部と、前記画像処理部での処理により取得した数値パラメータに基づいて前記所定の溶接状態との一致度を判定する第三の判定部と、前記第一の判定部、前記第二の判定部、及び前記第三の判定部による各判定結果に基づいて、前記レーザ照射部位での溶接状態を判定する状態判定部と、を備える、レーザ溶接状態判定装置である。 The present invention includes an imaging unit that captures an image of a laser-irradiated portion of an object to be laser-welded and irradiated with a laser beam, an image processing unit that processes an image acquired by imaging by the imaging unit by a predetermined method, and the imaging unit. By comparing the image acquired by imaging in the unit with the learning data showing the relationship between the image data captured by the laser irradiation site obtained by machine learning and the predetermined welding state, the matching with the predetermined welding state is achieved. A first determination unit for determining the degree and a second determination unit for determining the degree of agreement with the predetermined welding state by comparing the processed image acquired by the processing in the image processing unit with the learning data. A third determination unit that determines the degree of agreement with the predetermined welding state based on the numerical parameters acquired by the processing in the image processing unit, the first determination unit, and the second determination unit. A laser welding state determination device including a state determination unit that determines a welding state at the laser irradiation site based on each determination result by the third determination unit.
以下、本発明に係るレーザ溶接状態判定装置の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the laser welding state determination device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
一実施形態のレーザ溶接状態判定装置20は、レーザ溶接システム1に組み込まれる装置である。レーザ溶接システム1は、例えば金属製の板材2同士を突き合わせ或いは重ね合わせた部位を、レーザビームの照射により溶接するシステムである。この溶接は、図1(A)に示す如く二つの板材2の側面同士が突き合わされた状態でその突き合わされた面に沿って平行にその板材2を貫通してなされる溶接(すなわち、突き合わせ貫通溶接)、図1(B)に示す如くその板材2を非貫通でなされる溶接(すなわち、突き合わせ非貫通溶接)、図1(C)に示す如く二つの板材2が積層方向に重ね合わされた状態でその重ね合わされた面に垂直にその板材2を貫通してなされる溶接(すなわち、重ね合わせ貫通溶接)、及び図1(D)に示す如くその板材2を非貫通でなされる溶接(すなわち、重ね合わせ非貫通溶接)の何れか一以上を含む。 The laser welding state determination device 20 of one embodiment is a device incorporated in the laser welding system 1. The laser welding system 1 is a system in which, for example, a portion where metal plates 2 are butted or overlapped with each other is welded by irradiation with a laser beam. As shown in FIG. 1A, this welding is performed by penetrating the plate material 2 in parallel along the abutted surface in a state where the side surfaces of the two plate materials 2 are abutted against each other (that is, butt penetration). Welding), welding performed non-penetrating the plate material 2 as shown in FIG. 1 (B) (that is, butt non-penetrating welding), and a state in which two plate materials 2 are overlapped in the stacking direction as shown in FIG. 1 (C). Welding performed through the plate material 2 perpendicular to the overlapped surface (that is, overlapped penetration welding), and welding performed non-penetratingly through the plate material 2 as shown in FIG. 1 (D) (that is, Includes any one or more of (lapped non-penetrating welds).
レーザ溶接システム1は、図2に示す如く、レーザ溶接装置10を備えている。レーザ溶接装置10は、レーザビームであるレーザ光を熱源として発生しつつ集光した状態で溶接対象の板材2に照射し、板材2を局部的に溶融及び凝固させることにより、板材2同士を接合する装置である。レーザ溶接装置10は、図2及び3に示す如く、レーザ発振器11と、伝送路12と、集光光学部13と、駆動部14と、シールドガス供給部15と、コントローラ16と、を有している。 As shown in FIG. 2, the laser welding system 1 includes a laser welding device 10. The laser welding apparatus 10 joins the plate materials 2 to each other by irradiating the plate material 2 to be welded in a condensed state while generating a laser beam which is a laser beam as a heat source and locally melting and solidifying the plate material 2. It is a device to do. As shown in FIGS. 2 and 3, the laser welding apparatus 10 includes a laser oscillator 11, a transmission line 12, a condensing optical unit 13, a driving unit 14, a shield gas supply unit 15, and a controller 16. ing.
レーザ発振器11は、レーザ光(例えば1070nmの第1波長を有するレーザ光)を発振する装置である。レーザ発振器11は、例えば、高出力化が可能なCO2レーザやYAGレーザなどを用いて構成されている。レーザ発振器11で発生したレーザ光は、伝送路12を通じて集光光学部13へ導かれる。CO2レーザでは、伝送路12での伝送は、ミラーによる折返しで行われる。また、YAGレーザでは、伝送路12での伝送は、ミラーによる折返し以外に、自在に湾曲可能な光ファイバによる伝送で行われることもある。 The laser oscillator 11 is a device that oscillates a laser beam (for example, a laser beam having a first wavelength of 1070 nm). The laser oscillator 11 is configured by using, for example, a CO2 laser or a YAG laser capable of increasing the output. The laser light generated by the laser oscillator 11 is guided to the condensing optical unit 13 through the transmission line 12. In the CO2 laser, the transmission on the transmission line 12 is performed by turning back by the mirror. Further, in the YAG laser, transmission on the transmission line 12 may be performed by transmission by a freely bendable optical fiber in addition to folding back by a mirror.
集光光学部13は、図4に示す如く、レーザヘッド13aと、コリメーションレンズ13bと、ダイクロイックミラー13cと、集光レンズ13dと、を有している。レーザヘッド13aは、円筒状の筐体からなる。コリメーションレンズ13b、ダイクロイックミラー13c、及び集光レンズ13dは、レーザヘッド13a内における光路上にその順に配置されている。 As shown in FIG. 4, the condensing optical unit 13 includes a laser head 13a, a collimation lens 13b, a dichroic mirror 13c, and a condensing lens 13d. The laser head 13a has a cylindrical housing. The collimation lens 13b, the dichroic mirror 13c, and the condenser lens 13d are arranged in this order on the optical path in the laser head 13a.
レーザ発振器11から出力されたレーザ光は、放射状に広がりながら進行する。コリメーションレンズ13bは、放射状に広がりながら進行するレーザ光を、平行に進行するレーザ光に変換するレンズである。ダイクロイックミラー13cは、レーザ発振器11から照射される上記第1波長のレーザ光を透過する一方、可視光及び後述するカメラ用の投光部から照射される第2波長のレーザ光を反射するミラーである。集光レンズ13dは、ダイクロイックミラー13cを透過したレーザ光を板材2の溶接加工点に集光するレンズである。このように、レーザ溶接装置10は、レーザ発振器11の生成した第1波長のレーザ光を適切なサイズに集光して板材2へ照射することにより二つの板材2を溶接する。 The laser beam output from the laser oscillator 11 travels while spreading radially. The collimation lens 13b is a lens that converts a laser beam that travels while spreading radially into a laser beam that travels in parallel. The dichroic mirror 13c is a mirror that transmits the laser light of the first wavelength emitted from the laser oscillator 11 and reflects visible light and the laser light of the second wavelength emitted from the light projecting unit for a camera described later. is there. The condensing lens 13d is a lens that condenses the laser light transmitted through the dichroic mirror 13c to the welding processing point of the plate material 2. In this way, the laser welding apparatus 10 welds the two plate materials 2 by condensing the laser beam of the first wavelength generated by the laser oscillator 11 to an appropriate size and irradiating the plate material 2.
集光光学部13の下方には、台座17が設けられている。溶接対象の板材2は、台座17に載置され、治具を用いて台座17に固定される。集光光学部13は、台座ひいては板材2に対して移動可能である。駆動部14は、集光光学部13を台座17に対して水平方向及び上下方向に移動させるモータである。集光光学部13による板材2への溶接は、駆動部14が集光光学部13を台座17に対して水平方向に移動させることによりその板材2の表面に沿って進行する。尚、駆動部14は、集光光学部13の移動に代えて或いはその集光光学部13の移動と共に、台座17を移動させるものであってもよい。 A pedestal 17 is provided below the condensing optical unit 13. The plate material 2 to be welded is placed on the pedestal 17 and fixed to the pedestal 17 using a jig. The condensing optical unit 13 is movable with respect to the pedestal and thus the plate material 2. The drive unit 14 is a motor that moves the condensing optical unit 13 in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the pedestal 17. Welding to the plate material 2 by the condensing optical unit 13 proceeds along the surface of the plate material 2 by the driving unit 14 moving the condensing optical unit 13 in the horizontal direction with respect to the pedestal 17. The drive unit 14 may move the pedestal 17 instead of or with the movement of the condensing optical unit 13.
シールドガス供給部15は、板材2の溶接加工点へシールドガスを吹き付ける部位である。このシールドガスの吹き付けは、レーザ光の照射に伴う板材2の溶接加工点の酸化などを防ぐために行われる。シールドガス供給部15により吹き付けられるシールドガスは、アルゴンやヘリウム,窒素などである。 The shield gas supply unit 15 is a portion for blowing the shield gas to the welding processing point of the plate material 2. The spraying of the shield gas is performed in order to prevent oxidation of the welding processing point of the plate material 2 due to the irradiation of the laser beam. The shield gas sprayed by the shield gas supply unit 15 is argon, helium, nitrogen, or the like.
コントローラ16は、集光光学部13及ぶ駆動部14に電気的に接続されている。コントローラ16は、集光光学部13によるレーザ光の出力制御を行うと共に、駆動部14による集光光学部13の移動制御を行う制御部(PLC)である。 The controller 16 is electrically connected to the drive unit 14 including the condensing optical unit 13. The controller 16 is a control unit (PLC) that controls the output of the laser beam by the condensing optical unit 13 and controls the movement of the condensing optical unit 13 by the driving unit 14.
レーザ溶接システム1は、図3に示す如く、レーザ溶接状態判定装置20を備えている。レーザ溶接状態判定装置20は、レーザ溶接装置10によりレーザ溶接された板材2の溶接状態を判定する装置である。レーザ溶接は、溶接部で激しい蒸発が起こり、レーザ光からの熱と激しい蒸発の蒸発反力とによって加工点に溶融金属が溜まる溶融池が形成されると共にその溶融池の中心付近に深い穴であるキーホールが形成された状態で進行する溶接であって、深溶込み溶接が可能である。このキーホールは、レーザ光の出力増加に伴って深くなり、進行方向への溶接速度の増加に伴って浅くなる傾向にある。 As shown in FIG. 3, the laser welding system 1 includes a laser welding state determination device 20. The laser welding state determination device 20 is a device that determines the welding state of the plate material 2 laser-welded by the laser welding device 10. In laser welding, violent evaporation occurs at the welded part, and the heat from the laser beam and the evaporation reaction force of the violent evaporation form a molten pool where molten metal accumulates at the processing point, and at the same time, in a deep hole near the center of the molten pool. Welding proceeds with a certain keyhole formed, and deep penetration welding is possible. This keyhole tends to become deeper as the output of the laser beam increases, and becomes shallower as the welding speed increases in the traveling direction.
レーザ溶接状態判定装置20により判定される溶接状態は、キーホールや溶融池の状態であって、例えば、キーホールの貫通有無や、キーホールの一部が溶着金属で満たされずに母材の表面と溶着金属の表面との間に溝が形成されるアンダーカットの有無、溶接表面が窪むアンダーフィルの有無,未溶着,レーザ未出力などであり、それらのうち少なくとも2つから選択的に判定される。レーザ溶接状態判定装置20は、カメラ21と、計算機(PC)22と、データサーバ23と、を有している。 The welding state determined by the laser welding state determination device 20 is a state of a keyhole or a molten pool. For example, the presence or absence of penetration of the keyhole and the surface of the base metal without a part of the keyhole being filled with the weld metal. The presence or absence of undercut in which a groove is formed between the welded metal and the surface of the weld metal, the presence or absence of underfill in which the welded surface is dented, unwelded, unpowered laser, etc., are selectively judged from at least two of them. Will be done. The laser welding state determination device 20 includes a camera 21, a computer (PC) 22, and a data server 23.
カメラ21は、レーザ溶接された板材2の溶接状態を撮像する撮像装置である。カメラ21は、図4に示す如く、集光光学部13により照射されるレーザ光と同軸で撮像を行う。カメラ21には、板材2の溶接部からの光が集光や反射,拡大などが施されて入射される。カメラ21は、入射した光を光電変換することで画像を生成する(図5参照)。尚、カメラ21は、可視光と共に可視光以外の近赤外光の波長成分を光電変換して画像生成するのが好適である。カメラ21で生成される画像は、二次元平面画像を縦横で所定ピクセル数ずつに分割した領域ごとの輝度を所定数(例えば256)の階調で表現したものである。 The camera 21 is an imaging device that images the welded state of the laser-welded plate material 2. As shown in FIG. 4, the camera 21 takes an image coaxially with the laser beam emitted by the condensing optical unit 13. Light from the welded portion of the plate material 2 is focused, reflected, enlarged, and incident on the camera 21. The camera 21 generates an image by photoelectrically converting the incident light (see FIG. 5). It is preferable that the camera 21 generates an image by photoelectrically converting wavelength components of near-infrared light other than visible light together with visible light. The image generated by the camera 21 expresses the brightness of each region obtained by dividing a two-dimensional plane image vertically and horizontally into a predetermined number of pixels with a predetermined number (for example, 256) of gradations.
図3に示す如く、カメラ21には、計算機22が接続されている。カメラ21の撮像した画像は、計算機22に供給される。計算機22は、CPU、ストレージ、画像処理ボード、及びI/Oボードなどを有するディープラーニング向けコンピュータである。ストレージは、画像データを保存する。画像処理ボードは、カメラ21の撮像画像を処理する。I/Oボードは、計算機22の入出力を処理する。計算機22は、ソフトウェアシステムとしてドライバ層を有している。このドライバ層としては、ストレージドライバ、カメラドライバ、及びI/Oボードが挙げられる。 As shown in FIG. 3, a computer 22 is connected to the camera 21. The image captured by the camera 21 is supplied to the computer 22. The computer 22 is a computer for deep learning having a CPU, a storage, an image processing board, an I / O board, and the like. The storage stores image data. The image processing board processes the captured image of the camera 21. The I / O board processes the input / output of the computer 22. The computer 22 has a driver layer as a software system. Examples of this driver layer include a storage driver, a camera driver, and an I / O board.
計算機22は、ソフトウェアシステムとしてアプリケーション層を有している。このアプリケーション層としては、メイン処理部30が挙げられる。メイン処理部30は、パラメータ設定部31と、画像処理部32と、画像処理リアルタイム判定部33と、AI処理部34と、総合判定部35と、を有している。 The computer 22 has an application layer as a software system. An example of this application layer is the main processing unit 30. The main processing unit 30 includes a parameter setting unit 31, an image processing unit 32, an image processing real-time determination unit 33, an AI processing unit 34, and a comprehensive determination unit 35.
パラメータ設定部31は、画像処理部32での画像処理に用いるパラメータを設定する部位である。画像処理部32は、カメラドライバに読み込まれたカメラ21の撮像画像を後述する所定の手法で処理する部位である。画像処理リアルタイム判定部33は、画像処理部32で画像処理された結果に基づいて板材2の溶接状態をリアルタイムに判定する部位である。 The parameter setting unit 31 is a part for setting parameters used for image processing in the image processing unit 32. The image processing unit 32 is a portion that processes the captured image of the camera 21 read by the camera driver by a predetermined method described later. The image processing real-time determination unit 33 is a portion that determines the welding state of the plate material 2 in real time based on the result of image processing by the image processing unit 32.
AI処理部34は、板材2の溶接状態を判定する部位である。AI処理部34は、AIパラメータ設定部34aと、AI学習部34bと、AIリアルタイム判定部34cと、を有している。AIパラメータ設定部34aは、溶接状態を判定するための機械学習に用いられるパラメータを設定する部位である。このAIパラメータは、畳み込み処理の画像サイズ及び枚数、畳み込み処理フィルタの選択、活性化処理のフィルタ選択、間引き処理のフィルタ選択、間引き処理のサイズ及び枚数、パーセプトロン結合処理の中間層のサイズ及び層数、ドロップアウト割合、オプチマイザの種類選択、オプチマイザにおける畳み込み処理・活性化処理・間引き処理・パーセプトロン結合処理への係数・オフセット初期値・学習率の初期値、学習におけるエポック数の設定などである。AI学習部34bは、データサーバ23に格納されている学習用画像データに基づいて画像と溶接状態との関係を学習する部位である。AIリアルタイム判定部34cは、AI学習部34bで学習された結果とカメラドライバに読み込まれたカメラ21の撮像画像と画像処理部32で画像処理された結果とに基づいて溶接状態をリアルタイムに判定する部位である。 The AI processing unit 34 is a portion for determining the welded state of the plate material 2. The AI processing unit 34 has an AI parameter setting unit 34a, an AI learning unit 34b, and an AI real-time determination unit 34c. The AI parameter setting unit 34a is a part for setting parameters used for machine learning for determining the welding state. This AI parameter includes the image size and number of convolution processes, the selection of the convolution filter, the filter selection of the activation process, the filter selection of the thinning process, the size and number of thinning processes, the size and the number of layers of the intermediate layer of the perceptron coupling process. , Dropout ratio, optimizer type selection, convolution processing, activation processing, thinning processing, perceptron coupling processing coefficient, offset initial value, learning rate initial value, and epoch number setting in learning. The AI learning unit 34b is a portion that learns the relationship between the image and the welded state based on the learning image data stored in the data server 23. The AI real-time determination unit 34c determines the welding state in real time based on the result learned by the AI learning unit 34b, the captured image of the camera 21 read by the camera driver, and the image processing result by the image processing unit 32. It is a part.
総合判定部35は、画像処理リアルタイム判定部33による判定結果及びAIリアルタイム判定部34cによる判定結果に基づいて、総合的に板材2の溶接状態を判定する部位である。総合判定部35は、また、計算機22の有するモニタへのカメラ21の画像表示、溶接状態を含む各種状態の表示、溶接状態を判定するための機械学習の状態表示を制御することが可能であると共に、コントローラ16に対して集光光学部13によるレーザ光の出力及び駆動部14によるレーザヘッド13aの位置の指令を行うことが可能である。 The comprehensive determination unit 35 is a portion that comprehensively determines the welding state of the plate material 2 based on the determination result by the image processing real-time determination unit 33 and the determination result by the AI real-time determination unit 34c. The comprehensive determination unit 35 can also control the image display of the camera 21 on the monitor of the computer 22, the display of various states including the welding state, and the state display of machine learning for determining the welding state. At the same time, it is possible to output the laser beam by the condensing optical unit 13 and command the position of the laser head 13a by the driving unit 14 to the controller 16.
データサーバ23には、カメラ21の撮像画像を示す画像データと溶接状態とが互いに関連されて学習データとして格納されている。このデータサーバ23に格納される学習データは、カメラ21の撮像画像自体(元画像)、その元画像に対する画像処理により取得した画像(処理後画像)、及びその元画像に対する画像処理により取得した数値パラメータを含む。すなわち、カメラ21の元画像のデータ、処理後画像のデータ、及び数値パラメータが溶接状態に関連されてデータサーバ23に格納される。 In the data server 23, the image data showing the image captured by the camera 21 and the welding state are stored as learning data in relation to each other. The learning data stored in the data server 23 is the captured image itself (original image) of the camera 21, the image acquired by image processing on the original image (processed image), and the numerical value acquired by image processing on the original image. Includes parameters. That is, the data of the original image of the camera 21, the data of the processed image, and the numerical parameters are stored in the data server 23 in relation to the welding state.
カメラ21の撮像画像に対して行われる画像処理は、図7及び図8に示す如く、二値化処理、ブロブ解析処理、露出カラー化処理、三次元化処理、回転処理などである。二値化処理は、カメラ21の撮像画像(元画像)が例えば256階調の濃淡で表現されている場合に、設定した閾値を境にして白と黒との二階調に変換する処理である。二値化処理は、複数の閾値に対応して複数種類、実行される。ブロブ解析処理は、二値化処理された画像を分析する手法であって、その画像に含まれるブロブ(具体的には、キーホールや溶融池)の面積や周囲長,重心位置,真円度,扁平率,角度、更には、キーホールや溶融池に外接若しくは内接する四角形の位置や縦横それぞれの一辺の長さなどを算出する処理である。尚、画像処理上、例えば、閾値128以上の二値化部分がキーホールに設定され、閾値64以上の二値化部分が溶融池に設定される。 As shown in FIGS. 7 and 8, the image processing performed on the captured image of the camera 21 includes binarization processing, blob analysis processing, exposure colorization processing, three-dimensionalization processing, rotation processing, and the like. The binarization process is a process of converting an image (original image) captured by the camera 21 into two gradations of white and black at a set threshold value, for example, when the image is represented by shades of 256 gradations. .. The binarization process is executed in a plurality of types corresponding to a plurality of threshold values. The blob analysis process is a method of analyzing a binarized image, and includes the area, circumference length, center of gravity position, and roundness of the blob (specifically, a keyhole or a molten pool) included in the image. It is a process to calculate the flatness, the angle, the position of the quadrangle circumscribing or inscribed in the keyhole or the molten pool, and the length of each side in the vertical and horizontal directions. For image processing, for example, a binarized portion having a threshold value of 128 or more is set in the keyhole, and a binarized portion having a threshold value of 64 or more is set in the molten pool.
露出カラー化処理は、カメラ21の撮像画像中の各ピクセルの輝度値(例えば256段階)を所定段階(具体的には、輝度値の総階調数よりも少ない段階数、例えば16段階などの任意の値)のうちの何れに含まれるかを判定し、その段階に色を割り当ててその輝度を色で表示する処理である。三次元化処理は、カメラ21の撮像画像の輝度分布及び輝度勾配分布などに基づいてその画像を立体化する処理である。 In the exposure colorization process, the brightness value (for example, 256 steps) of each pixel in the image captured by the camera 21 is set to a predetermined step (specifically, the number of steps smaller than the total number of gradations of the brightness value, for example, 16 steps). It is a process of determining which of the (arbitrary values) is included, assigning a color to that stage, and displaying the brightness in color. The three-dimensional processing is a process of three-dimensionalizing an image captured by the camera 21 based on the luminance distribution and the luminance gradient distribution.
上記の画像処理が実行されると、キーホール及び溶融池の面積、周囲長、重心位置、真円度、扁平率、及び角度、キーホールに外接若しくは内接する四角形及び溶融池に外接若しくは内接する四角形の位置及び縦横それぞれの一辺の長さ、キーホール周辺及び溶融池周辺の輝度勾配分布、露出カラー化された各色の面積比、並びにキーホール重心及び溶融池重心の輝度分布及びその輝度分布の時間変化などが、数値パラメータとして算出される。 When the above image processing is executed, the area of the keyhole and the molten pool, the circumference, the position of the center of gravity, the roundness, the flatness, and the angle, the quadrangle circumscribing or inscribed in the keyhole, and the quadrangle inscribed or inscribed in the molten pool are circumscribed or inscribed. The position of the quadrangle and the length of each side in the vertical and horizontal directions, the brightness gradient distribution around the keyhole and the molten pool, the area ratio of each exposed color, and the brightness distribution of the keyhole center of gravity and the center of the molten pool and their brightness distribution. Time changes and the like are calculated as numerical parameters.
AI処理部34のAI学習部34bは、データサーバ23に格納されている画像データ(元画像のデータ及び処理後画像のデータを含む。)を読み込み、機械学習を行う。AI学習部34bは、初期は、AIパラメータ設定部34aに設定されている初期パラメータに基づいて機械学習を行い、以後は、学習により算出したパラメータに基づいて機械学習を行う。この機械学習は、画像の各ピクセルの輝度値に対して重み付けを行う係数、閾値、オフセット値などを変化させることにより、最終的に溶接状態を当てる確率が最も高くなる重み付け係数などを決定するものである。機械学習は、重み付けを行う層が多階層であるディープラーニング(DL)を含む。DLは、出力値から入力値が正しいか否かを検算する機能(オプチマイザやバックプロパゲーション)を有しており、勾配降下法等で各階層での重み付け係数などのパラメータを自動最適化することが可能である。尚、DLの階層は、局所的(例えば1ピクセルのみ)に重み付けを行う層を含んでもよいし、また、大局的(例えばすべてのピクセル)に重み付けを行う層を含んでもよい。 The AI learning unit 34b of the AI processing unit 34 reads the image data (including the data of the original image and the data of the processed image) stored in the data server 23, and performs machine learning. Initially, the AI learning unit 34b performs machine learning based on the initial parameters set in the AI parameter setting unit 34a, and thereafter, performs machine learning based on the parameters calculated by the learning. In this machine learning, the coefficient for weighting the brightness value of each pixel of the image, the threshold value, the offset value, etc. are changed to determine the weighting coefficient, etc., which gives the highest probability of finally applying the welded state. Is. Machine learning includes deep learning (DL) in which the weighting layer is multi-layered. DL has a function (optimizer and backpropagation) to check whether the input value is correct from the output value, and automatically optimizes parameters such as weighting coefficient in each layer by gradient descent method etc. Is possible. The DL layer may include a layer that weights locally (for example, only one pixel), or may include a layer that weights globally (for example, all pixels).
AI学習部34bは、機能ブロックとして、畳み込み層と、活性化層と、プーリング層と、ファイナライザと、オプチマイザと、を有している。畳み込み層は、フィルタ機能である画像の畳み込み処理を行う層である。活性化層は、畳み込み層から出力されるデータを処理に適した形に変換するルックアップテーブル(LUT)である。プーリング層は、活性化層から出力されたデータを間引き処理する層である。フィイナライザは、間引き層から出力されるデータを結合する結合層である。オプチマイザは、出力値から入力値が正しいか否かを検算する層である。 The AI learning unit 34b has a convolution layer, an activation layer, a pooling layer, a finalizer, and an optimizer as functional blocks. The convolution layer is a layer that performs image convolution processing, which is a filter function. The activation layer is a look-up table (LUT) that transforms the data output from the convolution layer into a form suitable for processing. The pooling layer is a layer for thinning out the data output from the activation layer. The finalizer is a connecting layer that binds the data output from the thinning layer. The optimizer is a layer that checks whether the input value is correct from the output value.
AI学習部34bは、データサーバ23に格納されている各種溶接状態のデータセットであるカメラ21の元画像と溶接状態との関係に基づいて、上記の各層での処理を実行することにより、学習結果として最適な第1パラメータを設定する。また、AI学習部34bは、データサーバ23に格納されている各種溶接状態のデータセットであるカメラ21の処理後画像(具体的には、露出カラー化処理後の画像)と溶接状態との関係に基づいて、上記の各層での処理を実行することにより、学習結果として最適な第2パラメータを設定する。また、AI学習部34bは、データサーバ23に格納されている各種溶接状態のデータセットであるカメラ21の処理後画像(具体的には、三次元化処理後の画像)と溶接状態との関係に基づいて、上記の各層での処理を実行することにより、学習結果として最適な第3パラメータを設定する。 The AI learning unit 34b learns by executing the processing in each of the above layers based on the relationship between the original image of the camera 21 which is a data set of various welding states stored in the data server 23 and the welding state. As a result, the optimum first parameter is set. Further, the AI learning unit 34b has a relationship between the processed image (specifically, the image after the exposure colorization process) of the camera 21, which is a data set of various welding states stored in the data server 23, and the welding state. By executing the processing in each of the above layers based on the above, the optimum second parameter is set as the learning result. Further, the AI learning unit 34b has a relationship between the processed image (specifically, the image after the three-dimensional processing) of the camera 21, which is a data set of various welding states stored in the data server 23, and the welding state. By executing the processing in each of the above layers based on the above, the optimum third parameter is set as the learning result.
AI学習部34bの各学習結果は、AIリアルタイム判定部34cに供給される。AIリアルタイム判定部34cは、AI学習部31bの学習結果ごとに、カメラ21から送られてきた撮像画像又は画像処理部32からの処理後画像を照らし合わせることにより、各種溶接状態との一致度を判定し、そして、カメラ21の撮像画像に基づいて板材2の溶接状態をリアルタイムに判定する。 Each learning result of the AI learning unit 34b is supplied to the AI real-time determination unit 34c. The AI real-time determination unit 34c compares the captured image sent from the camera 21 or the processed image from the image processing unit 32 with each learning result of the AI learning unit 31b to check the degree of agreement with various welding states. Then, the welding state of the plate material 2 is determined in real time based on the image captured by the camera 21.
具体的には、まず、図8に示す如く、AIリアルタイム判定部34cは、入力されたカメラ21の元画像をAI学習部34bからの第1パラメータと比較することにより各種溶接状態との一致度を判定する。また、入力されたカメラ21の元画像に基づく露出カラー化処理後の処理後画像をAI学習部31bからの第2パラメータと比較することにより各種溶接状態との一致度を判定する。更に、入力されたカメラ21の元画像に基づく三次元化処理後の処理後画像をAI学習部31bからの第3パラメータと比較することにより各種溶接状態との一致度を判定する。 Specifically, first, as shown in FIG. 8, the AI real-time determination unit 34c compares the input original image of the camera 21 with the first parameter from the AI learning unit 34b to match the degree of agreement with various welding states. To judge. Further, the degree of agreement with various welding states is determined by comparing the processed image after the exposure colorization processing based on the input original image of the camera 21 with the second parameter from the AI learning unit 31b. Further, the degree of agreement with various welding states is determined by comparing the processed image after the three-dimensional processing based on the input original image of the camera 21 with the third parameter from the AI learning unit 31b.
また、画像処理リアルタイム判定部33は、入力されたカメラ21の元画像を画像処理して得られたブロブ解析の処理結果を含む数値パラメータに基づいて、各種溶接状態との一致度を判定し、そして、カメラ21の撮像画像に基づいて板材2の溶接状態をリアルタイムに判定する。尚、この画像処理リアルタイム判定部33において用いるパラメータは、計算機22への作業者の入力操作により設定変更可能であってよい。 Further, the image processing real-time determination unit 33 determines the degree of agreement with various welding states based on the numerical parameters including the processing result of the blob analysis obtained by image processing the input original image of the camera 21. Then, the welding state of the plate material 2 is determined in real time based on the image captured by the camera 21. The parameters used in the image processing real-time determination unit 33 may be set and changed by an operator's input operation to the computer 22.
AI学習部34bの学習結果(AI状態)、AIリアルタイム判定部34cの判定結果、及び画像処理リアルタイム判定部33の判定結果は、総合判定部35に供給される。そして、総合判定部35は、AIリアルタイム判定部34cにおける一致度判定結果及び画像処理リアルタイム判定部33における一致度判定結果に基づいて、総合的にリアルタイムに板材2の溶接状態を判定する。具体的には、それぞれの一致度判定結果を重み付けし或いは閾値評価することにより最終的な各種溶接状態との一致度を判定し、最も一致度の高い溶接状態を判定する。 The learning result (AI state) of the AI learning unit 34b, the determination result of the AI real-time determination unit 34c, and the determination result of the image processing real-time determination unit 33 are supplied to the comprehensive determination unit 35. Then, the comprehensive determination unit 35 comprehensively determines the welding state of the plate material 2 in real time based on the matching degree determination result in the AI real-time determination unit 34c and the matching degree determination result in the image processing real-time determination unit 33. Specifically, by weighting or evaluating the threshold value of each matching degree determination result, the matching degree with the final various welding states is determined, and the welding state having the highest matching degree is determined.
この総合判定部35において一致度判定結果の重み付けに用いる係数及び閾値評価に用いる数値は、計算機22への作業者の入力操作により変更設定可能である。すなわち、総合判定部35は、計算機22への作業者の入力操作に従って、それぞれの一致度判定結果の重み付けに用いる重み付け係数及び閾値評価に用いる閾値数値を設定することが可能である。総合判定部35は、メイン処理部30において設定された上記の重み付け係数又は閾値数値に従って各種溶接状態との一致度を判定し、最も一致度の高い溶接状態を判定する。 The coefficient used for weighting the matching degree determination result and the numerical value used for the threshold value evaluation in the comprehensive determination unit 35 can be changed and set by an input operation of the operator to the computer 22. That is, the comprehensive determination unit 35 can set the weighting coefficient used for weighting each matching degree determination result and the threshold value used for the threshold evaluation according to the input operation of the operator to the computer 22. The comprehensive determination unit 35 determines the degree of agreement with various welding states according to the above-mentioned weighting coefficient or threshold value set in the main processing unit 30, and determines the welding state having the highest degree of agreement.
AIリアルタイム判定部34cにおける一致度判定結果の重み付け係数は、0〜100%の範囲で適宜変更されることが可能である。また、画像処理リアルタイム判定部33における一致度判定結果の重み付け係数は、0〜100%の範囲で適宜変更されることが可能である。例えば、総合判定部35は、AIリアルタイム判定部34cにおける一致度判定結果の重み付け係数を100%と設定し、画像処理リアルタイム判定部33における一致度判定結果の重み付け係数を0%と設定して、溶接状態を判定することとしてもよい。また逆に、AIリアルタイム判定部34cにおける一致度判定結果の重み付け係数を0%と設定し、画像処理リアルタイム判定部33における一致度判定結果を100%と設定して、溶接状態を判定することとしてもよい。また、総合判定部35は、AI学習部34bでの習熟度(学習データ数)に応じて自動的に上記の重み付け係数などを変化させることとしてもよい。更に、総合判定部35は、作業者の入力操作に従って設定された重み付け係数などにエラーが生じると判別される場合に、その人による基準よりもAI処理部34側が設定した基準を優先して用いることとしてもよい。例えば、カメラ21の画像を時系列で見比べれば、明らかにアンダーカットやアンダーフィルが生じている画像が存在するが、この画像を溶接NGとして状態判定するため、AI処理部34側が設定した基準を優先して用いて溶接状態を判定することとしてもよい。 The weighting coefficient of the matching degree determination result in the AI real-time determination unit 34c can be appropriately changed in the range of 0 to 100%. Further, the weighting coefficient of the matching degree determination result in the image processing real-time determination unit 33 can be appropriately changed in the range of 0 to 100%. For example, the comprehensive determination unit 35 sets the weighting coefficient of the matching degree determination result in the AI real-time determination unit 34c to 100%, and sets the weighting coefficient of the matching degree determination result in the image processing real-time determination unit 33 to 0%. The welding state may be determined. On the contrary, the weighting coefficient of the matching degree determination result in the AI real-time determination unit 34c is set to 0%, the matching degree determination result in the image processing real-time determination unit 33 is set to 100%, and the welding state is determined. May be good. Further, the comprehensive determination unit 35 may automatically change the above weighting coefficient or the like according to the proficiency level (number of learning data) in the AI learning unit 34b. Further, when it is determined that an error occurs in the weighting coefficient or the like set according to the input operation of the operator, the comprehensive determination unit 35 preferentially uses the standard set by the AI processing unit 34 side over the standard set by the person. It may be that. For example, when comparing the images of the camera 21 in chronological order, there are clearly images with undercuts and underfills, but in order to determine the state of these images as welding NG, the reference set by the AI processing unit 34 side. May be used with priority to determine the welding state.
また、総合判定部35は、計算機22のモニタに、カメラ21の元画像にAI状態を反映させた各種の機械学習による演算途中の状態を表示することが可能であると共に、AIリアルタイム判定部34cの判定結果及び画像処理リアルタイム判定部33の判定結果をカメラ21の元画像などと一緒に表示することが可能である。更に、AI状態での具体的な上記の第1〜第3パラメータ値や各種パラメータ数値を表示することとしてもよい。 Further, the comprehensive determination unit 35 can display the state in the middle of calculation by various machine learning in which the AI state is reflected in the original image of the camera 21 on the monitor of the computer 22, and the AI real-time determination unit 34c. It is possible to display the determination result of the above and the determination result of the image processing real-time determination unit 33 together with the original image of the camera 21 and the like. Further, the specific above-mentioned first to third parameter values and various parameter values in the AI state may be displayed.
次に、レーザ溶接システム1の動作を説明する。
レーザ溶接システム1において、システム電源がオンすると(図9に示すステップS100)、まず、データサーバ23に格納されている画像データが取得され、計算機22のメイン処理部30がシステムティーチング処理を行う(ステップS101)。具体的には、システムパラメータの設定処理及びデータサーバ23に格納されている画像データに対する上記の機械学習が実行される。そして、システムパラメータの設定処理が完了しかつ機械学習が完了したか否かが判別される(ステップS102)。この判別は、肯定判定がなされるまで継続して行われる。機械学習が完了すると、AI学習部34bでの学習結果がAIリアルタイム判定部34cに供給される。
Next, the operation of the laser welding system 1 will be described.
In the laser welding system 1, when the system power is turned on (step S100 shown in FIG. 9), first, the image data stored in the data server 23 is acquired, and the main processing unit 30 of the computer 22 performs the system teaching process (step S100 shown in FIG. 9). Step S101). Specifically, the system parameter setting process and the above machine learning for the image data stored in the data server 23 are executed. Then, it is determined whether or not the system parameter setting process is completed and the machine learning is completed (step S102). This determination is continued until an affirmative determination is made. When the machine learning is completed, the learning result in the AI learning unit 34b is supplied to the AI real-time determination unit 34c.
上記のシステムティーチング処理が完了した後にメイン処理部30での各種のモニタリングが開始され(ステップS103)かつレーザ溶接装置10での溶接が開始されると(ステップS104)、まず、メイン処理部30のAIリアルタイム判定部34c及び画像処理リアルタイム判定部33がそれぞれ、カメラ21の撮像画像に基づいて板材2の溶接状態をリアルタイムに判定し、そして、総合判定部35が総合的にその板材2の溶接状態をリアルタイムに判定する(ステップS105)。そして、総合判定部35が、その判定した板材2の溶接状態が良好であるか否かを判別する。(ステップS106)。 When various monitoring in the main processing unit 30 is started (step S103) and welding in the laser welding apparatus 10 is started after the above system teaching process is completed (step S104), first, the main processing unit 30 The AI real-time determination unit 34c and the image processing real-time determination unit 33 each determine the welding state of the plate material 2 in real time based on the image captured by the camera 21, and the comprehensive determination unit 35 comprehensively determines the welding state of the plate material 2. Is determined in real time (step S105). Then, the comprehensive determination unit 35 determines whether or not the welded state of the determined plate material 2 is good. (Step S106).
例えば、図1(A)に示す突き合わせ貫通溶接が要求されているときに、判定された溶接状態が貫通溶接である場合は、その溶接状態が良好であると判別される一方、判定された溶接状態が非貫通溶接である場合は、その溶接状態が良好でないと判別される。また、図1(D)に示す重ね合わせ非貫通溶接が要求されているときに、判定された溶接状態が貫通溶接である場合は、その溶接状態が良好でないと判別される一方、判定された溶接状態が非貫通溶接である場合は、その溶接状態が良好であると判別される。 For example, when the butt penetration welding shown in FIG. 1 (A) is required and the determined welding state is through welding, it is determined that the welding state is good, while the determined welding. When the state is non-penetrating welding, it is determined that the welding state is not good. Further, when the overlap non-penetrating welding shown in FIG. 1D is required and the determined welding state is through welding, it is determined that the welding state is not good, while it is determined. When the welded state is non-penetrating welded, it is determined that the welded state is good.
総合判定部35は、溶接状態が良好でないと判別した場合は、レーザ溶接装置10のコントローラ16に対して、集光光学部13によるレーザ光のパワー出力及び駆動部14によるレーザヘッド13aの位置(すなわち、板材2に対するレーザ光の照射位置)の少なくとも何れかを良好な溶接状態が得られるように変更させる指令を行う(ステップS107)。かかる指令がなされると、コントローラ16は、良好な溶接状態が得られるように集光光学部13によるレーザ光の出力及び駆動部14による台座17に対するレーザヘッド13aの位置を変更させる。 When the comprehensive determination unit 35 determines that the welding condition is not good, the power output of the laser light by the condensing optical unit 13 and the position of the laser head 13a by the drive unit 14 with respect to the controller 16 of the laser welding device 10 ( That is, a command is given to change at least one of the laser beam irradiation positions on the plate material 2 so that a good welding state can be obtained (step S107). When such a command is given, the controller 16 changes the output of the laser beam by the condensing optical unit 13 and the position of the laser head 13a with respect to the pedestal 17 by the driving unit 14 so that a good welding state can be obtained.
一方、総合判定部35が溶接状態が良好であると判別した場合は、板材2のすべての溶接が終了したか否かを判別する(ステップS108)。そして、すべての溶接が終了していないと判別された場合は、板材2の溶接に対する溶接状態の判定が継続される。一方、すべての溶接が終了したと判別された場合は、メイン処理部30での各種のモニタリングが終了され(ステップS109)、そして、システム電源がオフされる(ステップS110)。 On the other hand, when the comprehensive determination unit 35 determines that the welding state is good, it determines whether or not all the welding of the plate material 2 has been completed (step S108). Then, when it is determined that all the welding has not been completed, the determination of the welding state with respect to the welding of the plate material 2 is continued. On the other hand, when it is determined that all welding is completed, various monitoring in the main processing unit 30 is completed (step S109), and the system power is turned off (step S110).
このように、レーザ溶接システム1においては、カメラ21の撮像画像から板材2の溶接状態を判定することができる。具体的には、データサーバ23内の学習データに基づく機械学習により得られる第1〜第3パラメータを用いて各種溶接状態との一致度を判定すると共に、二値化処理により得られたブロブ解析に基づいて各種溶接状態との一致度を判定し、それらの判定結果を総合して、板材2の溶接状態をリアルタイムに判定することができる。そして、その溶接状態が良好でない場合に、レーザ光の出力又は照射位置を溶接状態が良好となるようにフィードバック制御することができる。 In this way, in the laser welding system 1, the welding state of the plate material 2 can be determined from the image captured by the camera 21. Specifically, the degree of agreement with various welding states is determined using the first to third parameters obtained by machine learning based on the learning data in the data server 23, and the blob analysis obtained by the binarization process is performed. The degree of agreement with various welding states can be determined based on the above, and the welding state of the plate material 2 can be determined in real time by integrating the determination results. Then, when the welding state is not good, the output of the laser beam or the irradiation position can be feedback-controlled so that the welding state is good.
また、板材2の溶接状態のリアルタイム判定を行ううえで、カメラ21の元画像と第1パラメータとの比較による各種溶接状態との一致度判定と、露出カラー化処理後の処理後画像と第2パラメータとの比較による各種溶接状態との一致度判定と、三次元化処理後の処理後画像と第3パラメータとの比較による各種溶接状態との一致度判定と、二値化処理によるブロブ解析に基づく各種溶接状態との一致度判定と、を重み付けし或いは閾値評価することにより最終的な各種溶接状態との一致度を判定する。そして、最も一致度の高い溶接状態を溶接状態と判定する。 Further, in performing the real-time determination of the welding state of the plate material 2, the degree of coincidence between the original image of the camera 21 and the various welding states by comparison with the first parameter is determined, and the processed image after the exposure colorization processing and the second For determining the degree of agreement with various welding states by comparing with parameters, determining the degree of agreement with various welding states by comparing the processed image after three-dimensional processing with the third parameter, and blob analysis by binarization processing. The degree of agreement with various welding states based on the above is determined, and the degree of agreement with the final various welding states is determined by weighting or evaluating the threshold value. Then, the welded state having the highest degree of coincidence is determined to be the welded state.
それぞれの一致度判定結果の重み付けに用いる係数及び閾値評価に用いる数値は、計算機22への作業者の入力操作により変更設定可能であると共に、AI学習部34bでの習熟度(学習データ数)などに応じて変更可能である。このため、それらの重み付け係数や数値などの変更により、板材2の溶接部の溶接状態を精度良く判定することができる。そして、判定した溶接状態が所望の状態でない場合に、以後の溶接状態が所望の状態になるようにレーザ光の出力や照射位置が補正される。このため、溶接品質を向上させることができる。 The coefficient used for weighting each matching degree determination result and the numerical value used for threshold evaluation can be changed and set by the input operation of the operator to the computer 22, and the proficiency level (number of learning data) in the AI learning unit 34b and the like. It can be changed according to. Therefore, the welded state of the welded portion of the plate material 2 can be accurately determined by changing the weighting coefficient and the numerical value. Then, when the determined welding state is not the desired state, the output of the laser beam and the irradiation position are corrected so that the subsequent welding state becomes the desired state. Therefore, the welding quality can be improved.
更に、板材2の溶接に際し、計算機22のモニタに、カメラ21の元画像にAI状態を反映させた各種の機械学習による演算途中の状態、AIリアルタイム判定部34cの判定結果及び画像処理リアルタイム判定部33の判定結果、AI状態での具体的な上記の第1〜第3パラメータ値や各種パラメータ数値などが表示可能である。このため、作業者がモニタを見ながら上記の重み付け係数などの変更設定操作などを行うことができるので、溶接品質を向上させるための作業者による操作容易性を確保することができる。 Further, when the plate material 2 is welded, the monitor of the computer 22 shows the state in the middle of calculation by various machine learning in which the AI state is reflected in the original image of the camera 21, the judgment result of the AI real-time judgment unit 34c, and the image processing real-time judgment unit. As a result of the determination of 33, the specific above-mentioned first to third parameter values and various parameter values in the AI state can be displayed. Therefore, since the operator can perform the above-mentioned change setting operation such as the weighting coefficient while looking at the monitor, it is possible to ensure the ease of operation by the operator for improving the welding quality.
ところで、上記の実施形態においては、AI処理部34及び総合判定部35が扱うカメラ21の撮像画像やパラメータ,溶接状態の判定結果を、一回の撮像や演算で得られたものとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。AI処理部34及び総合判定部35が扱うカメラ21の撮像画像やパラメータ,溶接状態の判定結果として、単位時間当たりに取得したものの平均値を用いることとしてもよい。例えば、AI処理部34は、過去に得た時系列の所定数nのデータを平均した値を用いて各種溶接状態との一致度判定を行うこととしてもよい。また、総合判定部35は、一回ごとの各種溶接状態との一致度判定結果を時系列順に記憶させておき、所定数nの一致度判定結果を平均して溶接状態の判定を行うこととしてもよい。 By the way, in the above embodiment, it is assumed that the captured image, the parameter, and the welding state determination result of the camera 21 handled by the AI processing unit 34 and the comprehensive determination unit 35 are obtained by one imaging or calculation. However, the present invention is not limited to this. As the image and parameters of the camera 21 handled by the AI processing unit 34 and the comprehensive determination unit 35, and the determination result of the welding state, the average value of the acquired values per unit time may be used. For example, the AI processing unit 34 may determine the degree of agreement with various welding states by using a value obtained by averaging a predetermined number n of data of a time series obtained in the past. Further, the comprehensive determination unit 35 stores the matching degree determination results with various welding states each time in chronological order, and determines the welding state by averaging the matching degree determination results of a predetermined number n. May be good.
また、上記の実施形態においては、学習データを格納するデータサーバ23が、溶接状態の判定を行うレーザ溶接状態判定装置に設けられている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。学習データを格納するデータベースを、レーザ溶接状態判定装置20とネットワークで接続される外部装置とし、その学習データをネットワーク経由でレーザ溶接状態判定装置20に取得させるものとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the data server 23 that stores the learning data is provided in the laser welding state determination device that determines the welding state. However, the present invention is not limited to this. The database for storing the learning data may be an external device connected to the laser welding state determination device 20 via a network, and the learning data may be acquired by the laser welding state determination device 20 via the network.
尚、本発明は、上述した実施形態や変形形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1:レーザ溶接システム、10:レーザ溶接装置、20:レーザ溶接状態判定装置、21:カメラ、22:計算機、23:データサーバ、30:メイン処理部、34:AI処理部、34b:AI学習部、34c:AIリアルタイム判定部、32:画像処理部、33:画像処理リアルタイム判定部、35:総合判定部。 1: Laser welding system, 10: Laser welding device, 20: Laser welding state determination device, 21: Camera, 22: Computer, 23: Data server, 30: Main processing unit, 34: AI processing unit, 34b: AI learning unit , 34c: AI real-time determination unit, 32: image processing unit, 33: image processing real-time determination unit, 35: comprehensive determination unit.
Claims (12)
前記撮像部での撮像により取得した画像を所定手法で処理する画像処理部と、
前記撮像部での撮像により取得した画像を、機械学習により得られる前記レーザ照射部位が撮像された画像データと所定の溶接状態との関係を示す学習データに照らし合わせることにより前記所定の溶接状態との一致度を判定する第一の判定部と、
前記画像処理部での処理により取得した処理後画像を前記学習データに照らし合わせることにより前記所定の溶接状態との一致度を判定する第二の判定部と、
前記画像処理部での処理により取得した数値パラメータに基づいて前記所定の溶接状態との一致度を判定する第三の判定部と、
前記第一の判定部、前記第二の判定部、及び前記第三の判定部による各判定結果に基づいて、前記レーザ照射部位での溶接状態を判定する状態判定部と、
を備える、レーザ溶接状態判定装置。 An image pickup unit that images the laser irradiation site irradiated with the laser beam in the object to be laser welded,
An image processing unit that processes an image acquired by imaging with the imaging unit by a predetermined method, and an image processing unit.
By comparing the image acquired by the imaging with the imaging unit with the learning data showing the relationship between the image data captured by the laser irradiation site obtained by machine learning and the predetermined welding state, the predetermined welding state is obtained. The first determination unit that determines the degree of coincidence of
A second determination unit that determines the degree of agreement with the predetermined welding state by comparing the processed image acquired by the processing in the image processing unit with the learning data.
A third determination unit that determines the degree of agreement with the predetermined welding state based on the numerical parameters acquired by the processing in the image processing unit.
A state determination unit that determines the welding state at the laser irradiation site based on the determination results of the first determination unit, the second determination unit, and the third determination unit.
A laser welding state determination device.
前記第三の判定部で用いられる前記数値パラメータは、ブロブ処理の結果である、請求項1乃至10の何れか一項に記載のレーザ溶接状態判定装置。 The processed image used in the second determination unit is an image obtained by the exposure colorization process.
The laser welding state determination device according to any one of claims 1 to 10, wherein the numerical parameter used in the third determination unit is the result of blob processing.
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