JP7786178B2 - Welding procedure judgment method and welding procedure judgment device - Google Patents
Welding procedure judgment method and welding procedure judgment deviceInfo
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Description
特許法第30条第2項適用 令和2年12月15日 溶接会館にて開催された2020年度第3回(通算第295回)化学機械溶接研究委員会にて発表 令和3年3月10日 ウェブサイトにおける溶接学会2021年度春季全国大会の講演概要にて掲載 令和3年4月14日 オンライン開催された溶接学会2021年度春季全国大会にて発表Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applied. December 15, 2020: Presented at the 3rd (295th overall) Chemical Mechanical Welding Research Committee meeting held at the Welding Hall. March 10, 2021: Posted on the website as a lecture summary for the 2021 Spring National Conference of the Japan Welding Society. April 14, 2021: Presented at the 2021 Spring National Conference of the Japan Welding Society held online.
本開示は、溶接施工判定方法及び溶接施工判定装置に関する。 This disclosure relates to a welding construction assessment method and a welding construction assessment device.
従来、TIG溶接又はMAG溶接等のアーク溶接による溶接施工に関して、溶接品質又は施工者の技能を判定・評価し、自動溶接機では適応制御に応用させたり、手溶接では技能を数値化させたりする方法等がある。特許文献1は、溶接施工中に視覚センサで撮影された溶融池とその近傍の画像から溶融池の左端点及び右端点を抽出することでルートギャップの変化量を算出し、当該変化量を溶接トーチの揺動幅又は溶接速度に応用する溶接制御方法に関する技術を開示している。一方、特許文献2は、溶接施工中に監視カメラで撮影された溶融池周辺の画像から抽出された特徴量に基づいて施工者の技能を評価する手溶接作業分析装置に関する技術を開示している。 Conventionally, methods exist for determining and evaluating the welding quality or operator skill in arc welding such as TIG welding or MAG welding, and applying this to adaptive control in automatic welding machines, or quantifying skill in manual welding. Patent Document 1 discloses technology related to a welding control method that calculates the amount of change in the root gap by extracting the left and right endpoints of the molten pool from images of the molten pool and its surrounding area captured by a visual sensor during welding, and applies this amount of change to the oscillation width of the welding torch or the welding speed. Meanwhile, Patent Document 2 discloses technology related to a manual welding work analysis device that evaluates the operator's skill based on feature values extracted from images of the molten pool and its surrounding area captured by a surveillance camera during welding.
特許文献1及び特許文献2に開示されている方法等では、溶接施工中に撮影された溶融池及びその近傍の画像から抽出された特徴量に基づいて、溶接機を適応制御させたり、施工者の技能を評価したりする。しかし、溶接現象は、無数かつ影響度の異なる因子が複雑に連成することで支配される。ここで、特許文献1に開示されている技術では、ルートギャップの変化量が溶接品質の良否判断の基準となる。ルートギャップは寸法値として表されるから、溶接施工ごとに何らかの因子が変化したとすると、互いに同じ溶融池形状であったとしても、その形状に対応したルートギャップの変化量が変化するおそれがある。したがって、ルートギャップの変化量が自動溶接機の溶接トーチの揺動幅等へ適切に反映されないこともあり得る。一方、特許文献2に開示されている技術では、監視カメラが手溶接トーチに一体的に取り付けられるため、撮影される画像が施工者の挙動に大きく影響を受けるという性質上、技能の良否判断の基準を一定化させて以後の判定・評価に反映させるには難がある。 In methods such as those disclosed in Patent Documents 1 and 2, the welding machine is adaptively controlled and the operator's skill is evaluated based on feature values extracted from images of the molten pool and its vicinity captured during welding. However, welding phenomena are governed by a complex interaction of countless factors with varying degrees of influence. In the technology disclosed in Patent Document 1, the change in root gap is used as the criterion for determining the quality of the weld. Because the root gap is expressed as a dimensional value, if some factor changes between welding operations, the change in the root gap corresponding to that shape may change, even if the molten pool shape is the same. Therefore, the change in root gap may not be appropriately reflected in the oscillation width of the welding torch of the automatic welding machine. On the other hand, in the technology disclosed in Patent Document 2, the monitoring camera is integrally attached to the manual welding torch. This means that the captured images are significantly affected by the operator's behavior, making it difficult to standardize the criteria for determining the quality of the skill and reflect them in subsequent judgments and evaluations.
そこで、本開示は、溶接品質の判定又は施工者の技能の評価の精度を向上させる溶接施工判定方法及び溶接施工判定装置を提供することを目的とする。 The present disclosure therefore aims to provide a welding construction assessment method and welding construction assessment device that improve the accuracy of judging welding quality or evaluating the skills of a welding worker.
本開示の一態様に係る溶接施工判定方法は、溶接施工中に溶融池を含む溶接部を撮影する工程と、溶接部の撮影により得られた溶接画像に基づいて、アーク又は溶融池の少なくともいずれかの形状に関する一次特徴量を特定する工程と、一次特徴量を変数とする算出式から無次元量としての二次特徴量を特定する工程と、二次特徴量に基づいて、溶接品質を判定する工程又は施工者の技能を評価する工程と、アークに対応したアーク領域、又は、溶融池に対応した溶融池領域を、溶接画像からマスク画像として抽出する工程と、を有し、一次特徴量は、アーク領域又は溶融池領域の形状に基づいて抽出された、複数の特徴点、アーク領域の外接矩形、又は、溶融池領域の外接矩形から特定され、溶融池領域は、アーク領域の重心から溶接画像の画像端まで延びる溶融池の複数の探索線上の輝度値から正解の溶融池端点位置を学習して判断させることで溶融池の端点を予測する機械学習により抽出される。 A welding performance evaluation method according to one aspect of the present disclosure includes the steps of: photographing a welded portion including a molten pool during welding; identifying primary feature values related to the shape of at least one of the arc and the molten pool based on the welding image obtained by photographing the weld; identifying secondary feature values as dimensionless quantities from a calculation formula using the primary feature values as variables; judging the welding quality or evaluating the skill of the welding worker based on the secondary feature values; and extracting an arc region corresponding to the arc or a molten pool region corresponding to the molten pool from the welding image as a mask image, wherein the primary feature values are identified from a plurality of feature points, a circumscribing rectangle of the arc region, or a circumscribing rectangle of the molten pool region, extracted based on the shape of the arc region or the molten pool region; and the molten pool region is extracted using machine learning that predicts the molten pool endpoints by learning and determining the correct molten pool endpoint positions from brightness values on a plurality of search lines of the molten pool extending from the center of gravity of the arc region to the edges of the welding image.
上記の溶接施工判定方法では、複数の特徴点の一つは、マスク画像の窪みとして抽出された、アークを形成するワイヤの先端点に対応してもよい。複数の特徴点の一つは、アーク領域の重心に対応してもよい。二次特徴量は、溶接施工対象ごと、溶接品質の判定で着目する項目又は技能の評価で着目する項目ごと、又は、各々異なる撮影位置及び撮影方向から溶接部を撮影することで得られた複数の溶接画像ごとに設定されてもよい。一次特徴量は、二つの特徴点を通る直線であり、二次特徴量は、直線の傾きであってもよい。一次特徴量は、二つの特徴点を結んだ線分であり、二次特徴量は、二つの特徴点の互いに異なる組み合わせで形成された一の線分の長さと他の線分の長さとの比であってもよい。一次特徴量は、アーク領域の外接矩形の各辺の長さであり、二次特徴量は、一の撮影位置及び撮影方向から撮影された溶接画像に基づく外接矩形の面積と、他の撮影位置及び撮影方向から撮影された溶接画像に基づく外接矩形の面積との比であってもよい。また、溶接品質又は技能は、二次特徴量の数値に基づいて予め規定された溶接品質の判定又は技能の評価の良否に係る基準情報を基準として判定又は評価されてもよい。 In the above-described welding construction evaluation method, one of the plurality of feature points may correspond to a tip point of a wire forming an arc, which is extracted as a depression in the mask image. One of the plurality of feature points may correspond to the center of gravity of the arc region. A secondary feature value may be set for each welding construction object, for each item of interest in judging welding quality or in evaluating skills, or for each of a plurality of welding images obtained by photographing a weld from different photographing positions and photographing directions. The primary feature value may be a line passing through two feature points, and the secondary feature value may be the slope of the line. The primary feature value may be a line segment connecting two feature points, and the secondary feature value may be the ratio between the length of one line segment formed by different combinations of two feature points and the length of the other line segment. The primary feature value may be the length of each side of a circumscribing rectangle of the arc region, and the secondary feature value may be the ratio between the area of the circumscribing rectangle based on a welding image photographed from one photographing position and photographing direction and the area of the circumscribing rectangle based on a welding image photographed from another photographing position and photographing direction. Furthermore, the welding quality or skill may be judged or evaluated based on standard information relating to the pass/fail of the judgment of welding quality or evaluation of skill, which is predefined based on the numerical value of the secondary feature.
また、本開示の他の態様に係る溶接施工判定装置は、溶接施工中に溶融池を含む溶接部を撮影する撮影装置と、アーク又は溶融池の少なくともいずれかの形状に関する一次特徴量を変数とする無次元量としての二次特徴量の算出式を格納する記憶部と、撮影装置から取得した溶接画像に基づいて一次特徴量を特定し、一次特徴量と、記憶部から取得した算出式とに基づいて二次特徴量を特定し、二次特徴量に基づいて溶接品質を判定する又は施工者の技能を評価する制御演算部と、溶接施工対象、及び、溶接品質の判定で着目する項目又は技能の評価で着目する項目を入力する入力部と、を備え、撮影装置は、撮影位置及び撮影方向が各々異なるように複数あり、制御演算部は、入力部を介して入力された、溶接施工対象ごと、又は、溶接品質の判定で着目する項目又は技能の評価で着目する項目ごとに、一次特徴量の特定に用いられる溶接画像を取得する撮影装置を、複数の撮影装置から選択する。 In addition, a welding construction judgment device according to another aspect of the present disclosure includes a photographing device that photographs a welded portion including a molten pool during welding; a memory unit that stores calculation formulas for secondary feature quantities as dimensionless quantities with primary feature quantities related to the shape of at least one of the arc and the molten pool as variables; a control and calculation unit that identifies the primary feature quantities based on welding images acquired from the photographing device, identifies the secondary feature quantities based on the primary feature quantities and the calculation formula acquired from the memory unit, and judges the welding quality or evaluates the skill of the welding worker based on the secondary feature quantities ; and an input unit that inputs welding objects and items to be focused on in judging the welding quality or items to be focused on in evaluating the skills, wherein there are multiple photographing devices with different photographing positions and photographing directions, and the control and calculation unit selects from the multiple photographing devices a photographing device that acquires welding images to be used to identify the primary feature quantities for each welding object or each item to be focused on in judging the welding quality or each item to be focused on in evaluating the skills input via the input unit .
本開示によれば、溶接品質の判定又は施工者の技能の評価の精度を向上させる溶接施工判定方法及び溶接施工判定装置を提供することができる。 This disclosure provides a welding construction assessment method and welding construction assessment device that improve the accuracy of judging welding quality or evaluating the skills of a welding worker.
以下、いくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。ここで、各実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、実質的に同一の機能及び構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。 Below, several exemplary embodiments will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in each embodiment are merely examples and, unless otherwise specified, do not limit the present disclosure. Furthermore, elements having substantially the same functions and configurations will be assigned the same reference numerals to avoid redundant explanation, and elements not directly related to the present disclosure will not be illustrated.
図1は、一実施形態に係る溶接施工判定装置1の概略構成を示すブロック図である。溶接施工判定装置1は、溶接施工中の溶融池を撮影して得られた画像に基づいて、溶接品質を判定し、又は、施工者の技能を評価する。 Figure 1 is a block diagram showing the general configuration of a welding construction judgment device 1 according to one embodiment. The welding construction judgment device 1 judges the welding quality or evaluates the skill of the welding worker based on images obtained by photographing the molten pool during welding.
溶接施工判定装置1において判定又は評価が行われる溶接は、自動溶接機による溶接であってもよいし、又は、施工者による手溶接であってもよい。ここで、手溶接には、いわゆる半自動溶接を含む。判定又は評価の対象とし得る溶接方式は、例えば、MAG溶接、MIG溶接又はTIG溶接等のアーク溶接である。本実施形態では、溶接施工判定装置1は、一例としてMAG溶接方式を採用した自動溶接機又は半自動溶接機としての溶接機80が用いられて施工された溶接に関する品質の判定又は技能の評価を実施する。溶接機80は、溶接トーチ81と、溶接トーチ81にワイヤ82を自動で送給する不図示の送給装置とを含む(図2A等参照)。ワイヤ82は、例えばソリッドワイヤであり、溶接トーチ81の先端部から溶接施工対象90(図2A等参照)に向けて供給される。ワイヤ82と、被溶接部材(母材)としての溶接施工対象90との間に発生したアークにより、ワイヤ82と溶接施工対象90とを溶融させることで、溶接が進行する。溶接トーチ81は、溶接施工対象90上の溶接部に向けてシールドガスを供給する。シールドガスは、例えば炭酸ガス等の活性ガスであり、大気との間でアーク及び溶融池の周囲を遮蔽する。 The welding to be judged or evaluated by the welding execution judgment device 1 may be welding performed by an automatic welding machine or manual welding performed by a worker. Here, manual welding includes so-called semi-automatic welding. Examples of welding methods that can be judged or evaluated include arc welding, such as MAG welding, MIG welding, and TIG welding. In this embodiment, the welding execution judgment device 1 judges the quality or evaluates the skill of welding performed using a welding machine 80, which is an automatic or semi-automatic welding machine employing MAG welding, for example. The welding machine 80 includes a welding torch 81 and a wire feeder (not shown) that automatically feeds wire 82 to the welding torch 81 (see Figure 2A, etc.). The wire 82 is, for example, a solid wire, and is fed from the tip of the welding torch 81 toward the welding object 90 (see Figure 2A, etc.). The welding progresses by melting the wire 82 and the welding object 90 using an arc generated between the wire 82 and the welding object 90, which serves as the welded member (base material). The welding torch 81 supplies shielding gas toward the weld on the welding object 90. The shielding gas is an active gas such as carbon dioxide, and shields the area around the arc and molten pool from the atmosphere.
溶接施工対象90は、製品自体、又は、製品の一部を構成する部材であってもよい。又は、溶接施工対象90は、例えば、日本産業規格(JIS)の技能認定試験において採用されるテストピースであってもよい。また、溶接施工対象90の形状は、例えば、突合せ溶接により互いに接合される平板である。ただし、溶接施工により作製された部材の最終形状は、平板状に限らず、管状であってもよい。 The welding object 90 may be the product itself or a component that constitutes part of the product. Alternatively, the welding object 90 may be, for example, a test piece used in the skill certification test of the Japanese Industrial Standards (JIS). The shape of the welding object 90 is, for example, a flat plate that is joined together by butt welding. However, the final shape of the component produced by welding is not limited to a flat plate shape, and may also be tubular.
溶接施工判定装置1は、撮影装置10と、制御演算部11と、記憶部12と、入力部13と、出力部14とを備える。 The welding construction assessment device 1 includes a photography device 10, a control and calculation unit 11, a memory unit 12, an input unit 13, and an output unit 14.
撮影装置10は、溶接施工対象90が溶接機80によって溶接施工されている間に、溶接施工対象90に形成される溶融池を含む溶接部を撮影する。撮影装置10は、例えばCCDカメラである。撮影装置10は、それぞれ異なる視点から溶接部を撮影するために、複数存在する。本実施形態では、一例として、第1カメラ10a、第2カメラ10b、第3カメラ10c及び第4カメラ10dの計4つの撮影装置10が採用される。以下、撮影装置10が撮影した画像を「溶接画像」という。 The imaging device 10 captures an image of the welded portion, including the molten pool, formed on the welding object 90 while the welding object 90 is being welded by the welding machine 80. The imaging device 10 is, for example, a CCD camera. There are multiple imaging devices 10 so that they can capture images of the welded portion from different viewpoints. In this embodiment, as an example, a total of four imaging devices 10 are used: a first camera 10a, a second camera 10b, a third camera 10c, and a fourth camera 10d. Hereinafter, the images captured by the imaging devices 10 will be referred to as "welding images."
図2A~図2Dは、溶接施工対象90における溶融池に対する各々の撮影装置10の設置位置及び撮影方向を例示する斜視図である。図2A~図2Dには、板状の溶接施工対象90と、溶接機80の溶接トーチ81と、溶接トーチ81から溶接施工対象90における溶接部に対して供給されるワイヤ82とが示されている。また、図2A~図2Dには、溶接方向DWが白抜きの矢印で示されている。 2A to 2D are perspective views illustrating the installation positions and imaging directions of each imaging device 10 relative to a molten pool in a welding object 90. 2A to 2D show a plate-shaped welding object 90, a welding torch 81 of a welding machine 80, and a wire 82 supplied from the welding torch 81 to a weld in the welding object 90. 2A to 2D also show the welding direction DW with an outline arrow.
ここで、以下の各図で参照するXY座標軸を設定する。本実施形態では、板状の溶接施工対象90の主平面と平行となる平面として、XY平面を想定する。X軸は、溶接施工対象90に設けられる直線状のルートの延伸方向に沿う。つまり、本実施形態における溶接方向DWは、X軸に概ね沿う方向である。Y軸は、X軸に対して垂直である。 Here, the XY coordinate axes to be referred to in the following drawings are set. In this embodiment, the XY plane is assumed to be a plane parallel to the main plane of the plate-shaped welding object 90. The X axis is along the extension direction of a linear route provided on the welding object 90. In other words, the welding direction DW in this embodiment is a direction generally along the X axis. The Y axis is perpendicular to the X axis.
図2Aは、第1カメラ10aの設置位置及び撮影方向を示す図である。第1カメラ10aの撮影方向は、溶接部を基準として、溶接方向DWの左側面から水平角θH=45°、かつ、鉛直角θV=45°となる方向である。なお、図2Aでは、溶接方向DWの左側面で、かつ、水平角θH=0°となる位置に破線が表示されている。そして、第1カメラ10aは、当該撮影方向の条件を満たしつつ、撮影距離LS=250mmとなる位置に設置される。 Fig. 2A is a diagram showing the installation position and shooting direction of first camera 10a. The shooting direction of first camera 10a is a direction in which the horizontal angle θ H = 45° and the vertical angle θ V = 45° from the left side of the welding direction DW , with the welded portion as the reference. Note that in Fig. 2A, a dashed line is displayed at the position on the left side of the welding direction DW where the horizontal angle θ H = 0°. Then, first camera 10a is installed at a position where the shooting distance L S = 250 mm is achieved while satisfying the shooting direction conditions.
図2Bは、第2カメラ10bの設置位置及び撮影方向を示す図である。第2カメラ10bの撮影方向は、溶接部を基準として、溶接方向DWの左側面で、鉛直角θV=45°となる方向である。そして、第2カメラ10bは、当該撮影方向の条件を満たしつつ、撮影距離LS=250mmとなる位置に設置される。 2B is a diagram showing the installation position and shooting direction of second camera 10b. The shooting direction of second camera 10b is a direction at a vertical angle θ V = 45° on the left side of the welding direction DW with respect to the welded portion. Second camera 10b is installed at a position that satisfies the shooting direction condition and has a shooting distance L S = 250 mm.
図2Cは、第3カメラ10cの設置位置及び撮影方向を示す図である。第3カメラ10cの撮影方向は、溶接部を基準として、溶接方向DWの正面で、鉛直角θV=45°となる方向である。そして、第3カメラ10cは、当該撮影方向の条件を満たしつつ、撮影距離LS=250mmとなる位置に設置される。 2C is a diagram showing the installation position and shooting direction of the third camera 10c. The shooting direction of the third camera 10c is a direction in front of the welding direction DW with respect to the welded portion as the reference, with a vertical angle θV = 45°. The third camera 10c is installed at a position that satisfies the shooting direction condition and has a shooting distance Ls = 250 mm.
図2Dは、第4カメラ10dの設置位置及び撮影方向を示す図である。第4カメラ10dの撮影方向は、溶接部を基準として、溶接方向DWの正面で、鉛直角θV=15°となる方向である。そして、第4カメラ10dは、当該撮影方向の条件を満たしつつ、撮影距離LS=250mmとなる位置に設置される。 2D is a diagram showing the installation position and shooting direction of the fourth camera 10d. The shooting direction of the fourth camera 10d is a direction in front of the welding direction DW with respect to the welded portion as the reference, with a vertical angle θV = 15°. The fourth camera 10d is installed at a position that satisfies the shooting direction condition and has a shooting distance Ls = 250 mm.
なお、溶接施工判定装置1による判定又は評価に際して、溶接施工対象90、評価対象又は標準条件が特定のものに限定されている場合には、必ずしも、4つの撮影装置10のすべてが利用されるわけではない。したがって、予め利用が想定されていない撮影装置10は、溶接施工判定装置1に備えられなくてもよい。一方、予め利用が想定されていない撮影装置10であっても、例えば、その他の撮影装置10のいずれかに撮影上の不具合が発生した場合を想定し、予備として溶接施工判定装置1に備えておくこともあり得る。この場合、不具合が発生した撮影装置10から得られるはずの溶接画像に基づく特徴量を、予備の撮影装置10から得られた溶接画像に基づく特徴量で補完することができる。 Note that when the welding construction judgment device 1 judges or evaluates a welding construction object 90, evaluation object, or standard conditions are limited to specific ones, not all four image capture devices 10 will necessarily be used. Therefore, image capture devices 10 that are not anticipated for use do not need to be included in the welding construction judgment device 1. On the other hand, even image capture devices 10 that are not anticipated for use may be included in the welding construction judgment device 1 as spares, for example, in case a malfunction occurs in one of the other image capture devices 10. In this case, feature amounts based on the welding image that would be obtained from the malfunctioning image capture device 10 can be supplemented with feature amounts based on the welding image obtained from the spare image capture device 10.
制御演算部11は、例えばCPU(中央演算処理装置)であり、本実施形態に係る溶接施工判定方法としての溶接施工判定工程に係るプログラムを実行する。制御演算部11は、すべての撮影装置10と、記憶部12と、入力部13とに、電気的に接続されている。また、溶接施工判定工程が実行されることで自動溶接機の溶接品質を判定する場合には、判定結果に基づいて自動溶接機の施工条件をリアルタイムで修正するために、制御演算部11は、溶接機80と電気的に接続されていてもよい。又は、溶接施工判定工程が実行されることで施工者の技能を評価する場合には、施工者、又は、溶接施工判定装置1を操作する操作者等に対して評価結果を示すために、制御演算部11は、出力部14と電気的に接続されていてもよい。 The control and calculation unit 11 is, for example, a CPU (Central Processing Unit) and executes a program related to the welding performance evaluation process, which is a welding performance evaluation method according to this embodiment. The control and calculation unit 11 is electrically connected to all of the imaging devices 10, the memory unit 12, and the input unit 13. Furthermore, when the welding performance evaluation process is executed to evaluate the welding quality of an automatic welding machine, the control and calculation unit 11 may be electrically connected to the welding machine 80 in order to modify the welding performance conditions of the automatic welding machine in real time based on the evaluation results. Alternatively, when the welding performance evaluation process is executed to evaluate the skill of a welding worker, the control and calculation unit 11 may be electrically connected to the output unit 14 in order to display the evaluation results to the welding worker or an operator operating the welding performance evaluation device 1.
記憶部12は、例えば、半導体メモリー又はHDD(ハードディスクドライブ)等の磁気記憶装置であり、プログラム及びデータベース等を格納(保存)する。制御演算部11は、記憶部12に保存されているプログラム及びデータを適宜読み出すことができる。また、制御演算部11は、記憶部12に対して新たなデータを適宜書き込むことができる。 The memory unit 12 is, for example, a semiconductor memory or a magnetic storage device such as a hard disk drive (HDD), and stores (preserves) programs, databases, etc. The control and calculation unit 11 can read programs and data stored in the memory unit 12 as needed. The control and calculation unit 11 can also write new data to the memory unit 12 as needed.
また、記憶部12は、プログラム格納部15と、データベース格納部16とを有する。プログラム格納部15は、少なくとも、溶接施工判定工程の一連の制御に係る制御プログラムと、一次特徴量特定工程S104(図3参照)で実行される、機械学習プログラムを含む画像処理プログラムとを格納する。データベース格納部16は、少なくとも、溶接施工判定工程にて照会される各種のデータベースを格納する。プログラム格納部15に格納され得るデータベースは、標準条件取得工程S101(図3参照)で照会される標準条件データベースと、基準情報取得工程S106(図3参照)で照会される基準情報を格納する基準情報データベースとである。なお、標準条件データベース及び基準情報データベースの詳細については、標準条件取得工程S101又は基準情報取得工程S106に関する説明と併せて後述する。更に、記憶部12は、撮影装置10により撮影された溶接画像を保存する。 The memory unit 12 also has a program storage unit 15 and a database storage unit 16. The program storage unit 15 stores at least a control program related to the series of controls in the welding construction assessment process and an image processing program, including a machine learning program, executed in the primary feature identification process S104 (see FIG. 3). The database storage unit 16 stores at least various databases queried in the welding construction assessment process. The databases that can be stored in the program storage unit 15 are a standard condition database queried in the standard condition acquisition process S101 (see FIG. 3) and a reference information database that stores reference information queried in the reference information acquisition process S106 (see FIG. 3). Details of the standard condition database and the reference information database will be described later in conjunction with the explanation of the standard condition acquisition process S101 or the reference information acquisition process S106. Furthermore, the memory unit 12 saves welding images captured by the imaging device 10.
入力部13は、例えば、キーボード又はタッチパネル等の操作入力装置、情報を外部から受信する受信装置、又は、メモリーカード等の可搬性のメモリー装置から情報を読み込む入力ポートである。操作者は、操作入力装置としての入力部13から直接的に各種情報を入力することができる。又は、制御演算部11は、各種情報を、受信装置としての入力部13からLAN又はインターネット等の通信ネットワークを介して外部のサーバー等から受信させることができる。更には、制御演算部11は、各種情報を、入力ポートとしての入力部13を介してメモリー装置から転送させることができる。入力部13によって入力され得る情報は、初期条件設定工程S100(図3参照)にて設定される初期条件である。なお、初期条件の詳細については、初期条件設定工程S100に関する説明と併せて後述する。 The input unit 13 is, for example, an operation input device such as a keyboard or touch panel, a receiving device that receives information from an external device, or an input port that reads information from a portable memory device such as a memory card. The operator can input various information directly from the input unit 13 as an operation input device. Alternatively, the control and calculation unit 11 can receive various information from an external server or the like via a communication network such as a LAN or the Internet from the input unit 13 as a receiving device. Furthermore, the control and calculation unit 11 can transfer various information from a memory device via the input unit 13 as an input port. The information that can be input by the input unit 13 is the initial conditions set in the initial condition setting step S100 (see Figure 3). Details of the initial conditions will be described later in conjunction with the explanation of the initial condition setting step S100.
出力部14は、モニター等の表示部、情報を外部に送信する送信装置、又は、メモリー装置に情報を書き込む出力ポートなどである。制御演算部11は、溶接施工判定工程によって得られた判定・評価結果を、表示部としての出力部14に表示させることで、施工者又は操作者に直接的に認識させることができる。又は、制御演算部11は、判定・評価結果を、送信装置としての出力部14から通信ネットワークを介して外部のサーバー等に送信させることができる。更には、制御演算部11は、判定・評価結果を、出力ポートとしての出力部14からメモリー装置に転送させることができる。 The output unit 14 may be a display unit such as a monitor, a transmission device that transmits information externally, or an output port that writes information to a memory device. The control and calculation unit 11 can display the judgment and evaluation results obtained in the welding construction judgment process on the output unit 14 as a display unit, allowing the contractor or operator to directly recognize them. Alternatively, the control and calculation unit 11 can transmit the judgment and evaluation results from the output unit 14 as a transmission device to an external server or the like via a communications network. Furthermore, the control and calculation unit 11 can transfer the judgment and evaluation results from the output unit 14 as an output port to a memory device.
次に、本実施形態に係る溶接施工判定方法、及び、溶接施工判定装置1の作用について説明する。 Next, we will explain the welding construction judgment method and the operation of the welding construction judgment device 1 according to this embodiment.
図3は、本実施形態に係る溶接施工判定方法としての溶接施工判定工程を示すフローチャートである。溶接施工判定工程は、図3に示すフローチャートに沿った一連の工程を含む、溶接施工判定装置1の制御プログラムとして、制御演算部11によって実行される。 Figure 3 is a flowchart showing the welding construction judgment process as part of the welding construction judgment method according to this embodiment. The welding construction judgment process includes a series of steps according to the flowchart shown in Figure 3 and is executed by the control and calculation unit 11 as a control program for the welding construction judgment device 1.
制御演算部11は、溶接施工判定工程の実行を開始すると、まず、初期条件設定工程S100を実行する。初期条件設定工程S100では、制御演算部11は、入力部13を介した操作者による情報入力に基づいて、各種の初期条件を設定する。初期条件は、例えば、溶接施工対象90及び判定・評価対象である。 When the control and calculation unit 11 starts executing the welding construction judgment process, it first executes the initial condition setting process S100. In the initial condition setting process S100, the control and calculation unit 11 sets various initial conditions based on information input by the operator via the input unit 13. The initial conditions include, for example, the welding construction target 90 and the judgment/evaluation target.
溶接施工対象90は、溶接継手の種類又は具体的な形状等の観点から設定される。例えば、自動溶接機としての溶接機80の溶接品質を判定する場合には、溶接施工対象90として製品自体が選択されてもよい。又は、半自動溶接機としての溶接機80を操作する施工者の技能を評価する場合には、溶接施工対象90として各種のテストピースが選択されてもよい。 The welding object 90 is set based on the type or specific shape of the welded joint. For example, when judging the welding quality of the welding machine 80 as an automatic welding machine, the product itself may be selected as the welding object 90. Alternatively, when evaluating the skill of the operator operating the welding machine 80 as a semi-automatic welding machine, various test pieces may be selected as the welding object 90.
以下、本実施形態における例示では、溶接施工対象90は、日本産業規格の技能認定試験において採用されるテストピースの寸法に準拠して設定されたものとする。具体的には、図2A~図2Dに示すように、溶接施工対象90は、開先形状がV形となるように予め加工され、互いに開先が形成されている端部を接合面として突合せ溶接される、一対の板材である。例えば、溶接施工対象90として、それぞれ板厚が異なる、薄板、中板及び厚板の三種類の板材が採用される。薄板の板厚は3.2mmである。薄板同士の溶接は、開先角度が90°で、ギャップ(ルート間隔)がおおよそ2mmとなる条件下で施工される。中板の板厚は9.0mmである。中板同士の溶接は、開先角度が70°で、ギャップがおおよそ5mmとなる条件下で施工される。また、厚板の板厚は19.0mmである。厚板同士の溶接は、開先角度が70°で、ギャップがおおよそ5mmとなる条件下で施工される。 In the following examples of this embodiment, the welding object 90 is assumed to be set in accordance with the dimensions of the test piece used in the JIS Proficiency Test. Specifically, as shown in Figures 2A to 2D, the welding object 90 is a pair of plate materials that have been pre-processed to have a V-shaped groove and are butt-welded together, with the grooved ends serving as the joining surfaces. For example, three types of plate materials with different thicknesses are used as the welding object 90: thin plate, medium plate, and thick plate. The thickness of the thin plate is 3.2 mm. Welding between the thin plates is performed under conditions of a 90° groove angle and a gap (root spacing) of approximately 2 mm. The thickness of the medium plate is 9.0 mm. Welding between the medium plates is performed under conditions of a 70° groove angle and a 5 mm gap. The thickness of the thick plate is 19.0 mm. Welding between thick plates is performed under conditions where the groove angle is 70° and the gap is approximately 5 mm.
判定・評価対象は、溶接品質又は技能に関して着目する具体的な項目として設定される。例えば、溶接品質(溶接継手品質)に関する判定・評価対象としては、裏波形成性状である。 The subject of judgment and evaluation is set as a specific item of focus regarding welding quality or skill. For example, the subject of judgment and evaluation regarding welding quality (welded joint quality) is the formation of back waves.
次に、制御演算部11は、標準条件取得工程S101を実行する。標準条件取得工程S101では、制御演算部11は、標準条件データベースを照会することで、初期条件設定工程S100で設定された初期条件に対応した標準条件を取得し、設定する。標準条件は、例えば、溶接継手の種類又は溶接施工対象90の板厚又は材質などの初期条件ごとの、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接トーチ81の角度、又は、判定・評価対象に応じた二次特徴量の算出式である。なお、本実施形態における二次特徴量については、二次特徴量特定工程S105と併せて後述する。標準条件データベースは、記憶部12に含まれるデータベース格納部16に予め格納される。標準条件データベースに保存されている二次特徴量の算出式は、以前の溶接施工時の溶接施工判定工程で実施された際の二次特徴量特定工程S105で特定されたものが持続的に保存されたものであってもよい。 Next, the control and calculation unit 11 executes the standard condition acquisition step S101. In the standard condition acquisition step S101, the control and calculation unit 11 acquires and sets standard conditions corresponding to the initial conditions set in the initial condition setting step S100 by consulting the standard condition database. The standard conditions are, for example, the welding current, welding voltage, welding speed, and angle of the welding torch 81 for each initial condition, such as the type of weld joint or the plate thickness or material of the welding object 90, or a calculation formula for secondary feature quantities corresponding to the object to be judged or evaluated. Note that the secondary feature quantities in this embodiment will be described later in conjunction with the secondary feature quantity identification step S105. The standard condition database is pre-stored in the database storage unit 16 included in the memory unit 12. The calculation formula for secondary feature quantities stored in the standard condition database may be a formula identified in the secondary feature quantity identification step S105 during the welding operation judgment step during a previous welding operation and continuously saved.
次に、制御演算部11は、溶接施工を開始させる(溶接施工開始S102)。溶接施工が自動溶接機としての溶接機80で実施される場合、制御演算部11は、溶接機80の動作を開始させてもよい。一方、溶接施工が手溶接として施工者により実施される場合、制御演算部11は、施工者に対して、例えば、溶接施工を開始してもよい状態となった旨を表示部としての出力部14に表示させることで認識させてもよい。 Next, the control and calculation unit 11 starts the welding operation (start welding operation S102). If the welding operation is performed by the welding machine 80 as an automatic welding machine, the control and calculation unit 11 may start the operation of the welding machine 80. On the other hand, if the welding operation is performed by a worker as manual welding, the control and calculation unit 11 may notify the worker that the welding operation is ready to start, for example, by displaying on the output unit 14 as a display unit.
次に、制御演算部11は、溶接部撮影工程S103を実行する。溶接部撮影工程S103では、制御演算部11は、溶接施工中に、第1カメラ10a、第2カメラ10b、第3カメラ10c及び第4カメラ10dのそれぞれの撮影装置10に溶接部を撮影させる。撮影装置10の撮影対象となる溶接部には、上記のとおり、溶接施工対象90に形成される溶融池が含まれる。制御演算部11は、撮影された溶接画像を記憶部12に保存する。 Next, the control and calculation unit 11 executes the welded portion photographing process S103. In the welded portion photographing process S103, the control and calculation unit 11 causes each of the photographing devices 10, the first camera 10a, the second camera 10b, the third camera 10c, and the fourth camera 10d, to photograph the welded portion during welding. As described above, the welded portion photographed by the photographing devices 10 includes the molten pool formed in the welding object 90. The control and calculation unit 11 stores the photographed welding images in the memory unit 12.
次に、制御演算部11は、一次特徴量特定工程S104を実行する。図4は、一次特徴量特定工程S104を示すフローチャートである。一次特徴量特定工程S104は、図4に示すフローチャートに沿った一連の工程を含む画像処理プログラムとして、制御演算部11に実行される。そして、一次特徴量特定工程S104では、制御演算部11は、溶接画像に基づいて、最終的に一次特徴量を特定する。 Next, the control and calculation unit 11 executes the primary feature quantity identification process S104. Figure 4 is a flowchart showing the primary feature quantity identification process S104. The primary feature quantity identification process S104 is executed by the control and calculation unit 11 as an image processing program including a series of steps in accordance with the flowchart shown in Figure 4. Then, in the primary feature quantity identification process S104, the control and calculation unit 11 finally identifies the primary feature quantity based on the welding image.
図5A~図5Dは、一例として、第2カメラ10bが撮影した溶接画像IPに基づいて、一次特徴量特定工程S104に含まれる各工程で取得又は抽出される各画像を示す図である。図5B~図5Dでは、図5Aに示す溶接画像IP中のアークに対応する領域を「アーク領域AC」と表記し、溶融池(溶融金属)に対応する領域を「溶融池領域MP」と表記する。なお、アーク領域AC及び溶融池領域MP以外の領域は、背景であり、図中では黒色で表されている。 5A to 5D are diagrams showing, as an example, images acquired or extracted in each step included in the primary feature identification step S104 based on the welding image IP captured by the second camera 10b. In FIGS. 5B to 5D, the area corresponding to the arc in the welding image IP shown in FIG. 5A is referred to as the "arc area AC ," and the area corresponding to the molten pool (molten metal) is referred to as the "molten pool area MP ." Note that areas other than the arc area AC and the molten pool area MP are background, and are shown in black in the figures.
ここで、一次特徴量とは、溶融池を含む溶接部を直接的に認知する機能、すなわち、溶接部を撮影する各々の撮影装置10から得られる、溶融池等の熱源領域の形状を表す量をいう。一次特徴量は、後述する二次特徴量ごとに予め規定される。例えば、一次特徴量は、一つの特徴点の位置、もしくは、二つの特徴点を結んだ線分の長さであってもよい。又は、一次特徴量は、複数の線分もしくは曲線から成る領域の面積であってもよい。 Here, primary feature amounts refer to a function for directly recognizing the welded portion, including the molten pool, i.e., amounts representing the shape of the heat source area, such as the molten pool, obtained from each imaging device 10 that images the welded portion. Primary feature amounts are defined in advance for each secondary feature amount, described below. For example, a primary feature amount may be the position of a single feature point, or the length of a line segment connecting two feature points. Alternatively, a primary feature amount may be the area of a region consisting of multiple line segments or curves.
制御演算部11は、一次特徴量特定工程S104の実行を開始すると、まず、溶接画像入力工程S200を実行する。溶接画像入力工程S200では、制御演算部11は、溶接部撮影工程S103において各々の撮影装置10が撮影した溶接画像IPのうち、所望の一次特徴量を特定するために必要な溶接画像IPを、記憶部12から取得する。 When the control and calculation unit 11 starts executing the primary feature amount specifying step S104, it first executes the welding image input step S200. In the welding image input step S200, the control and calculation unit 11 acquires from the storage unit 12 welding images IP necessary for specifying desired primary feature amounts from among the welding images IP captured by each imaging device 10 in the welded part imaging step S103.
図5Aは、溶接画像入力工程S200で取得された溶接画像IPを示す図である。図5Aに示す例では、溶接画像IPがグレースケールで表現されているが、実際にはカラー画像である。溶接画像IPでは、アークHAが白色又は白色に近い色で表され、溶融池HMが概ねグレー色で表され、背景が黒色で表されている。 5A is a diagram showing a welding image IP acquired in the welding image input process S200. In the example shown in Fig. 5A, the welding image IP is expressed in grayscale, but in reality it is a color image. In the welding image IP , the arc H A is expressed in white or a color close to white, the molten pool H M is expressed in roughly gray, and the background is expressed in black.
次に、制御演算部11は、フィルタ処理工程S201を実行する。フィルタ処理工程S201では、制御演算部11は、溶接画像入力工程S200において得られた溶接画像IPに対して、例えばガウシアンフィルタによる処理を施し、溶接画像IP特有の熱量領域の揺らぎを抑える。 Next, the control and calculation unit 11 executes a filtering process step S201. In the filtering process S201, the control and calculation unit 11 processes the welding image IP obtained in the welding image input process S200 using, for example, a Gaussian filter to suppress fluctuations in the heat quantity region that are specific to the welding image IP .
次に、制御演算部11は、アーク領域抽出工程S202を実行する。アーク領域抽出工程S202では、制御演算部11は、フィルタ処理後の溶接画像IPの中から、特定の色成分、例えば青成分を取り出すことで、アーク領域ACとして抽出する。このとき、制御演算部11は、青成分の画像を、予め設定した輝度値の閾値で二値化することで、最終的にアーク領域ACを抽出してもよい。 Next, the control and calculation unit 11 executes an arc region extraction step S202. In the arc region extraction step S202, the control and calculation unit 11 extracts a specific color component, for example, a blue component, from the filtered welding image IP , thereby extracting it as an arc region AC . At this time, the control and calculation unit 11 may finally extract the arc region AC by binarizing the image of the blue component using a preset brightness threshold value.
次に、制御演算部11は、溶融池領域抽出工程S203を実行する。溶融池領域抽出工程S203では、制御演算部11は、探索線上の波形から溶融池の端点を予測する学習モデルを採用した機械学習プログラムを実行することにより、溶融池領域MPを抽出する。このとき、機械学習プログラムでの機械学習手法としては、評価関数として平均二乗誤差(MSE)を用いるDeep Learningを採用し得る。 Next, the control and calculation unit 11 executes a weld pool region extraction step S203. In this step S203, the control and calculation unit 11 extracts the weld pool region MP by executing a machine learning program employing a learning model that predicts the endpoints of the weld pool from the waveform on the search line. In this case, the machine learning program may employ deep learning, which uses mean square error (MSE) as an evaluation function.
制御演算部11は、機械学習プログラムを実行して、例えば、正解の溶融池端点位置(1717画像×128探索線=約22万データ)を学習し、判断する。具体的には、制御演算部11は、アーク領域抽出工程S202で抽出されたアーク領域ACの重心を算出し、アーク領域ACの重心を中心とした画像端までの溶融池の探索線を一周128本生成する。次に、制御演算部11は、探索線上の輝度値の波形形状による7つのパターンの分類に合わせて、各探索線上における溶融池の端点を算出する。そして、制御演算部11は、算出された溶融池の端点を探索線が隣接する点間で接続し、溶融池領域MPとして抽出する。 The control and calculation unit 11 executes a machine learning program to learn and determine, for example, the correct weld pool endpoint positions (1,717 images x 128 search lines = approximately 220,000 data points). Specifically, the control and calculation unit 11 calculates the center of gravity of the arc region AC extracted in the arc region extraction step S202 and generates 128 search lines of the weld pool from the center of gravity of the arc region AC to the edge of the image. Next, the control and calculation unit 11 calculates the weld pool endpoints on each search line according to the seven pattern classifications based on the waveform shapes of the brightness values on the search lines. The control and calculation unit 11 then connects the calculated weld pool endpoints between adjacent search line points and extracts them as the weld pool region MP .
ここで、溶融池の端点の算出に関する上記の7つのパターンは、以下のとおりである。第1パターンは、溶融池のみの領域が続いた後に輪郭が出る波形形状である。第2パターンは、黄色い領域が二回以上出現する波形形状である。第3パターンは、アークの周りの熱量が高い黄色の領域ができる波形形状である。第4パターンは、アークと溶融池との縁が近い波形形状である。第5パターンは、一度背景に入った後に再びシールドガスが出る波形形状である。第6パターンは、シールドガスが溶融池の外側に広がっている波形形状である。また、第7パターンは、溶融池の輪郭の輝度値が背景に近い波形形状である。 The seven patterns mentioned above for calculating the endpoints of the weld pool are as follows: Pattern 1 is a waveform shape in which an outline appears after a series of areas of only the weld pool. Pattern 2 is a waveform shape in which yellow areas appear two or more times. Pattern 3 is a waveform shape in which a yellow area with high heat is created around the arc. Pattern 4 is a waveform shape in which the edges of the arc and weld pool are close to each other. Pattern 5 is a waveform shape in which the shielding gas enters the background once and then re-emerges. Pattern 6 is a waveform shape in which the shielding gas spreads outside the weld pool. Pattern 7 is a waveform shape in which the brightness value of the weld pool outline is close to that of the background.
図5Bは、アーク領域抽出工程S202で抽出されたアーク領域ACと、溶融池領域抽出工程S203で抽出された溶融池領域MPとの各熱量領域を表示する画像を示す図である。アーク領域AC及び溶融池領域MPは、図5Bに示すように、マスク画像IMとして表される。 5B is a diagram showing an image displaying the heat quantity regions of the arc region AC extracted in the arc region extraction step S202 and the weld pool region MP extracted in the weld pool region extraction step S203. The arc region AC and the weld pool region MP are represented as a mask image I M as shown in FIG.
次に、制御演算部11は、外接矩形抽出工程S204を実行する。外接矩形抽出工程S204では、制御演算部11は、アーク領域抽出工程S202で抽出されたアーク領域ACのマスクから、アーク領域ACの外接矩形RAを抽出する。また、制御演算部11は、溶融池領域抽出工程S203で抽出された溶融池領域MPのマスクから、溶融池領域MPの外接矩形RBを抽出する。 Next, the control and calculation unit 11 executes a circumscribing rectangle extraction step S204. In the circumscribing rectangle extraction step S204, the control and calculation unit 11 extracts a circumscribing rectangle RA of the arc region AC from the mask of the arc region AC extracted in the arc region extraction step S202. The control and calculation unit 11 also extracts a circumscribing rectangle RB of the molten pool region MP from the mask of the molten pool region MP extracted in the molten pool region extraction step S203.
図5Cは、図5Bのマスク画像IMに、アーク領域ACの外接矩形RAと、溶融池領域MPの外接矩形RBとを付加した画像を示す図である。外接矩形RBは、画像の左下を原点として、左辺がマスクのX方向の最小値XM1を、右辺がマスクのX方向の最大値XM2を、下辺がマスクのY方向の最小値YM1を、上辺がマスクのY方向の最大値YM2をそれぞれ通る矩形として抽出される。ただし、外接矩形RBに係るマスクは、溶融池領域MPのマスクである。外接矩形RAは、外接矩形RBの抽出手法と同様の手法で抽出される。 5C is a diagram showing an image in which a circumscribing rectangle RA of the arc region AC and a circumscribing rectangle RB of the molten pool region MP are added to the mask image I M of FIG. The circumscribing rectangle RB is extracted as a rectangle with the lower left corner of the image as the origin, the left side passing through the minimum value XM1 of the mask in the X direction, the right side passing through the maximum value XM2 of the mask in the X direction, the bottom side passing through the minimum value YM1 of the mask in the Y direction, and the top side passing through the maximum value YM2 of the mask in the Y direction. The mask for the circumscribing rectangle RB is the mask for the molten pool region MP . The circumscribing rectangle RA is extracted using the same method as the extraction method for the circumscribing rectangle RB .
次に、制御演算部11は、特徴点抽出工程S205を実行する。特徴点抽出工程S205では、制御演算部11は、外接矩形抽出工程S204で抽出された外接矩形RA及び外接矩形RBに基づいて、以後の一次特徴量の算出に用いられる特徴点を抽出する。 Next, the control and calculation unit 11 executes a feature point extraction step S205. In the feature point extraction step S205, the control and calculation unit 11 extracts feature points to be used in subsequent calculation of primary feature amounts based on the circumscribing rectangles R 1 A and R 1 B extracted in the circumscribing rectangle extraction step S204.
図5Dは、外接矩形RBに基づいて抽出される溶融池領域MPに関する特徴点の一例を示す画像を示す図である。図5Dに示す4つの特徴点、すなわち、特徴点P1A、特徴点P1B、特徴点P2A及び特徴点P2Bは、以下で例示する図7Bに示す特徴点に対応する。 Fig. 5D is a diagram showing an image showing an example of feature points related to the molten pool region MP extracted based on the circumscribing rectangle RB . The four feature points shown in Fig. 5D, i.e., feature points P1A , P1B , P2A , and P2B , correspond to the feature points shown in Fig. 7B, which will be described below.
特徴点抽出工程S205で抽出される特徴点は、溶接画像IPに基づく。したがって、特徴点の抽出条件は、溶接画像IPに影響する条件、具体的には、溶接画像IPを撮影した撮影装置10がいずれであるか、また、溶接施工対象90の種類等によって、種々考えられる。以下、撮影装置10及び溶接施工対象90ごとの特徴点及びその抽出条件について例示する。 The feature points extracted in the feature point extraction step S205 are based on the welding image IP . Therefore, various conditions for extracting feature points are considered depending on conditions that affect the welding image IP , specifically, which image capture device 10 captured the welding image IP and the type of welding object 90. Below, feature points and their extraction conditions for each image capture device 10 and welding object 90 are exemplified.
図6A及び図6Bは、第1カメラ10aによって撮影された溶接画像から抽出され、かつ、溶接施工対象90が中板である場合に係る、特徴点及びその抽出条件の第1例に関する図である。 Figures 6A and 6B show a first example of feature points and their extraction conditions extracted from a welding image captured by the first camera 10a when the welding target 90 is a middle plate.
図6Aは、複数の特徴点がプロットされた溶接画像を示す図である。第1例に係る特徴点は、例えば、特徴点P1A、特徴点P1B、特徴点P2、特徴点P3A、特徴点P3B、特徴点P4A及び特徴点P4Bの計7つである。特徴点P1Aは、溶融池領域の前端点である。特徴点P1Bは、溶融池領域の後端点である。特徴点P2は、溶融池領域の前端点と後端点との中点である。特徴点P3Aは、溶融池領域の左端点である。特徴点P3Bは、溶融池領域の右端点である。特徴点P4Aは、溶融池領域の上端点である。特徴点P4Bは、溶融池領域の下端点である。以下、各特徴点を示すに際して用いられる、前後、左右及び上下の各表現は、複数の特徴点同士の位置関係を簡易的に区別するためのものであり、例えば、溶接方向DWに対する厳密な方向、又は、溶融池領域の厳密な形状に基づくものではない。 6A is a diagram showing a welding image on which multiple feature points are plotted. The feature points in the first example are, for example, seven in total: feature point P1A , feature point P1B , feature point P2 , feature point P3A , feature point P3B , feature point P4A , and feature point P4B . Feature point P1A is the leading edge of the weld pool region. Feature point P1B is the trailing edge of the weld pool region. Feature point P2 is the midpoint between the leading and trailing edges of the weld pool region. Feature point P3A is the left edge of the weld pool region. Feature point P3B is the right edge of the weld pool region. Feature point P4A is the top edge of the weld pool region. Feature point P4B is the bottom edge of the weld pool region. Hereinafter, the expressions "front/back,""left/right," and "up/down" used to indicate each characteristic point are intended to simply distinguish the positional relationship between multiple characteristic points, and are not based on, for example, a strict direction relative to the welding direction DW or a strict shape of the molten pool region.
図6Bは、溶融池領域のマスクに基づいて抽出される各特徴点の抽出条件を説明するためのグラフである。図6B中のアーク領域及び溶融池領域の各マスクは、図5C等に例示したアーク領域AC又は溶融池領域MPに対応し、図6Aに示す溶接画像に基づいて抽出される。溶融池領域の外接矩形は、図5C等に例示した溶融池領域MPの外接矩形RBに対応する。また、溶融池領域の外接矩形に関して、X方向の最小値をXM1と、X方向の最大値をXM2と、Y方向の最小値をYM1と、Y方向の最大値をYM2と、それぞれ表記する。 Fig. 6B is a graph illustrating the extraction conditions for each feature point extracted based on the mask of the weld pool region. The masks of the arc region and weld pool region in Fig. 6B correspond to the arc region AC or the weld pool region MP shown in Fig. 5C and other figures, and are extracted based on the welding image shown in Fig. 6A. The circumscribing rectangle of the weld pool region corresponds to the circumscribing rectangle RB of the weld pool region MP shown in Fig. 5C and other figures. Regarding the circumscribing rectangle of the weld pool region, the minimum value in the X direction is denoted as XM1 , the maximum value in the X direction as XM2 , the minimum value in the Y direction as YM1 , and the maximum value in the Y direction as YM2 .
図6Bを参照すると、第1例に係る特徴点の抽出条件は、以下のとおりである。特徴点P1Aは、溶融池領域の外接矩形の左下の座標(XM1,YM1)から右上の座標(XM2,YM2)を通る直線と、溶融池領域のマスクの輪郭との2つの交点のうち、座標(XM1,YM1)に近い方の点として抽出される。特徴点P1Bは、同様に座標(XM1,YM1)から座標(XM2,YM2)を通る直線と、溶融池領域のマスクの輪郭との2つの交点のうち、座標(XM2,YM2)に近い方の点として抽出される。特徴点P2は、特徴点P1Aと特徴点P1Bとの中点として抽出される。特徴点P3Aは、特徴点P2からX軸の負の方向に延びる半直線と、溶融池領域のマスクの輪郭との交点として抽出される。特徴点P3Bは、特徴点P2からX軸の正の方向に延びる半直線と、溶融池領域のマスクの輪郭との交点として抽出される。特徴点P4Aは、特徴点P2からY軸の正の方向に延びる半直線と、溶融池領域のマスクの輪郭との交点として抽出される。特徴点P4Bは、特徴点P2からY軸の負の方向に延びる半直線と、溶融池領域のマスクの輪郭との交点として抽出される。なお、図6A及び図6Bでは、各特徴点を抽出するに際して参照される、2つの特徴点間を結ぶ線分が例示されている。 6B , the extraction conditions for feature points in the first example are as follows: Feature point P1A is extracted as the point closest to the coordinates ( XM1 , YM1 ) of the two intersections between a line passing from the lower left coordinate ( XM1 , YM1 ) to the upper right coordinate ( XM2 , YM2 ) of the circumscribing rectangle of the weld pool region and the outline of the mask of the weld pool region. Feature point P1B is similarly extracted as the point closest to the coordinates ( XM2 , YM2 ) of the two intersections between a line passing from the coordinates ( XM1 , YM1 ) to the coordinates ( XM2 , YM2 ) of the circumscribing rectangle of the weld pool region and the outline of the mask of the weld pool region. Feature point P2 is extracted as the midpoint between feature points P1A and P1B . Feature point P3A is extracted as the intersection of a half ray extending from feature point P2 in the negative direction of the X-axis and the contour of the mask of the weld pool region. Feature point P3B is extracted as the intersection of a half ray extending from feature point P2 in the positive direction of the X-axis and the contour of the mask of the weld pool region. Feature point P4A is extracted as the intersection of a half ray extending from feature point P2 in the positive direction of the Y-axis and the contour of the mask of the weld pool region. Feature point P4B is extracted as the intersection of a half ray extending from feature point P2 in the negative direction of the Y-axis and the contour of the mask of the weld pool region. Note that Figures 6A and 6B illustrate line segments connecting two feature points that are referenced when extracting each feature point.
図7A及び図7Bは、第2カメラ10bによって撮影された溶接画像から抽出され、かつ、溶接施工対象90が中板である場合に係る、特徴点及びその抽出条件の第2例に関する図である。 Figures 7A and 7B show a second example of feature points and their extraction conditions extracted from a welding image captured by the second camera 10b when the welding object 90 is an intermediate plate.
図7Aは、複数の特徴点がプロットされた溶接画像を示す図である。第2例に係る特徴点は、例えば、特徴点P1A、特徴点P1B、特徴点P2A、特徴点P2B及び特徴点P3の計5つである。特徴点P1Aは、溶融池領域の前端点である。特徴点P1Bは、溶融池領域の後端点である。特徴点P2Aは、溶融池領域の左端点である。特徴点P2Bは、溶融池領域の右端点である。特徴点P3は、ワイヤ82の先端点である。 7A is a diagram showing a welding image on which multiple feature points are plotted. The feature points in the second example are, for example, five in total: feature point P1A , feature point P1B , feature point P2A , feature point P2B , and feature point P3 . Feature point P1A is the leading end point of the weld pool region. Feature point P1B is the trailing end point of the weld pool region. Feature point P2A is the left end point of the weld pool region. Feature point P2B is the right end point of the weld pool region. Feature point P3 is the leading end point of the wire 82.
図7Bは、アーク領域及び溶融池領域の各マスクに基づいて抽出される各特徴点の抽出条件を説明するためのグラフである。図7Bにおける描画条件は、図6Bにおける描画条件と同一である。第2例に係る特徴点の抽出条件は、以下のとおりである。特徴点P1Aは、X=XM1となる点群からYが中間値になる点として抽出される。特徴点P1Bは、X=XM2となる点群からYが中間値になる点として抽出される。特徴点P2Aは、Y=YM2となる点群からXが中間値になる点として抽出される。特徴点P2Bは、Y=YM1となる点群からXが中間値になる点として抽出される。特徴点P3は、アーク領域の上部にあるマスクの窪みの下端として抽出される。 7B is a graph illustrating the extraction conditions for each feature point extracted based on the masks of the arc region and the weld pool region. The drawing conditions in FIG. 7B are the same as those in FIG. 6B. The extraction conditions for feature points in the second example are as follows: Feature point P1A is extracted as the point where Y is the median value from the point group where X = XM1 . Feature point P1B is extracted as the point where Y is the median value from the point group where X = XM2 . Feature point P2A is extracted as the point where X is the median value from the point group where Y = YM2 . Feature point P2B is extracted as the point where X is the median value from the point group where Y = YM1 . Feature point P3 is extracted as the bottom edge of the depression in the mask at the top of the arc region.
ここで、制御演算部11は、特徴点P3を抽出するに際して参照されるマスクの窪みを、例えば、アーク領域のマスクの上半分に対して、X方向に沿って、マスク上が255となり、背景が0(ゼロ)となるピクセル値を解析することで特定してもよい。この場合、制御演算部11は、1ライン上のピクセル値が0(ゼロ)となる座標からX座標の平均値化した位置を窪みの候補として抽出する。次に、制御演算部11は、窪みはY方向に3ライン以上連続するとの条件と、Y方向に連続したラインの下端を窪みの端部として採用するとの条件とから、窪みの候補を絞り込む。そして、制御演算部11は、最終的な窪みの候補から、X座標がアーク領域の重心に一番近いものを、特徴点P3を抽出するに際して参照されるマスクの窪みとして選択する。 Here, the control and calculation unit 11 may identify the depression of the mask to be referenced when extracting the feature point P3 by, for example, analyzing pixel values along the X direction of the upper half of the mask of the arc region, where the pixel values on the mask are 255 and the pixel values in the background are 0 (zero). In this case, the control and calculation unit 11 extracts, as a depression candidate, a position obtained by averaging the X coordinates from the coordinates where the pixel values on one line are 0 (zero). Next, the control and calculation unit 11 narrows down the depression candidates based on the conditions that the depression must consist of three or more consecutive lines in the Y direction and that the bottom end of the consecutive lines in the Y direction is used as the end of the depression. Then, from the final depression candidates, the control and calculation unit 11 selects the one whose X coordinate is closest to the center of gravity of the arc region as the depression of the mask to be referenced when extracting the feature point P3 .
図8A及び図8Bは、第3カメラ10cによって撮影された溶接画像から抽出され、かつ、溶接施工対象90が中板である場合に係る、特徴点及びその抽出条件の第3例に関する図である。 Figures 8A and 8B show a third example of feature points and their extraction conditions extracted from a welding image captured by the third camera 10c when the welding target 90 is an intermediate plate.
図8Aは、複数の特徴点がプロットされた溶接画像を示す図である。第3例に係る特徴点は、例えば、特徴点P1A、特徴点P1B、特徴点P2A、特徴点P2B及び特徴点P3の計5つである。特徴点P1Aは、溶融池領域の上端点である。特徴点P1Bは、溶融池領域の下端点である。特徴点P2Aは、溶融池領域の左端点である。特徴点P2Bは、溶融池領域の右端点である。特徴点P3は、ワイヤ82の先端点である。 8A is a diagram showing a welding image on which multiple feature points are plotted. The feature points in the third example are, for example, five in total: feature point P1A , feature point P1B , feature point P2A , feature point P2B , and feature point P3 . Feature point P1A is the upper end point of the weld pool region. Feature point P1B is the lower end point of the weld pool region. Feature point P2A is the left end point of the weld pool region. Feature point P2B is the right end point of the weld pool region. Feature point P3 is the tip point of the wire 82.
図8Bは、アーク領域及び溶融池領域の各マスクに基づいて抽出される各特徴点の抽出条件を説明するためのグラフである。図8Bにおける描画条件は、図6Bにおける描画条件と同一である。第3例に係る特徴点の抽出条件は、以下のとおりである。特徴点P1Aは、Y=YM2となる点群からXが中間値になる点として抽出される。特徴点P1Bは、Y=YM1となる点群からXが中間値になる点として抽出される。特徴点P2Aは、X=XM1となる点群からYが中間値になる点として抽出される。特徴点P2Bは、X=XM2となる点群からYが中間値になる点として抽出される。特徴点P3は、上記の第2例の場合と同様に、アーク領域の上部にあるマスクの窪みの下端として抽出される。 8B is a graph illustrating the extraction conditions for each feature point extracted based on the masks of the arc region and the molten pool region. The drawing conditions in FIG. 8B are the same as those in FIG. 6B. The extraction conditions for feature points in the third example are as follows: Feature point P1A is extracted as the point where X is the median value from the point cloud where Y = YM2 . Feature point P1B is extracted as the point where X is the median value from the point cloud where Y = YM1 . Feature point P2A is extracted as the point where Y is the median value from the point cloud where X = XM1 . Feature point P2B is extracted as the point where Y is the median value from the point cloud where X = XM2 . Feature point P3 is extracted as the bottom edge of the depression in the mask at the top of the arc region, as in the second example above.
図9A及び図9Bは、第4カメラ10dによって撮影された溶接画像から抽出され、かつ、溶接施工対象90が中板である場合に係る、特徴点及びその抽出条件の第4例に関する図である。 Figures 9A and 9B show a fourth example of feature points and their extraction conditions extracted from a welding image captured by the fourth camera 10d when the welding target 90 is an intermediate plate.
図9Aは、複数の特徴点がプロットされた溶接画像を示す図である。第4例に係る特徴点は、例えば、特徴点P1、特徴点P2A、特徴点P2B、特徴点P3及び特徴点P4の計5つである。特徴点P1は、溶融池領域の前端点である。特徴点P2Aは、溶融池領域の左端点である。特徴点P2Bは、溶融池領域の右端点である。特徴点P3は、ワイヤ82の先端点である。特徴点P4は、アーク領域の下端点である。 9A is a diagram showing a welding image on which multiple feature points are plotted. The feature points in the fourth example are, for example, five in total: feature point P1 , feature point P2A , feature point P2B , feature point P3 , and feature point P4 . Feature point P1 is the front end point of the weld pool region. Feature point P2A is the left end point of the weld pool region. Feature point P2B is the right end point of the weld pool region. Feature point P3 is the tip point of the wire 82. Feature point P4 is the bottom end point of the arc region.
図9Bは、アーク領域及び溶融池領域の各マスクに基づいて抽出される各特徴点の抽出条件を説明するためのグラフである。図9Bにおける描画条件は、図6Bにおける描画条件と同一である。ただし、図9Bでは、アーク領域のY方向の最小値をYA1と表記する。第4例に係る特徴点の抽出条件は、以下のとおりである。特徴点P1は、Y=YM1となる点群からXが中間値になる点として抽出される。特徴点P2Aは、X=XM1となる点群からYが中間値になる点として抽出される。特徴点P2Bは、X=XM2となる点群からYが中間値になる点として抽出される。特徴点P3は、上記の第2例の場合と同様に、アーク領域の上部にあるマスクの窪みの下端として抽出される。特徴点P4は、Y=YA1となる点群からXが中間値になる点として抽出される。 FIG. 9B is a graph illustrating the extraction conditions for each feature point extracted based on the masks of the arc region and the molten pool region. The drawing conditions in FIG. 9B are the same as those in FIG. 6B. However, in FIG. 9B, the minimum value in the Y direction of the arc region is denoted as Y A1 . The extraction conditions for feature points in the fourth example are as follows: Feature point P1 is extracted as the point where X is the median value from the point cloud where Y = Y M1 . Feature point P2A is extracted as the point where Y is the median value from the point cloud where X = X M1 . Feature point P2B is extracted as the point where Y is the median value from the point cloud where X = X M2 . Feature point P3 is extracted as the bottom edge of the depression in the mask at the top of the arc region, as in the second example above. Feature point P4 is extracted as the point where X is the median value from the point cloud where Y = Y A1 .
ここまで、特徴点及びその抽出条件の例として、溶接施工対象90が中板である場合に関して説明した。しかし、特徴点抽出工程S205では、判定・評価対象によっては、溶接施工対象90が例えば厚板である場合に関しても、同様に特徴点が抽出される。この溶接施工対象90が厚板である場合の特徴点及びその抽出条件については、以下の図17A及び図17Bを用いた二次特徴量XIIに係る説明において併せて例示する。 Up to this point, an example of feature points and their extraction conditions has been described for the case where the welding object 90 is a medium-sized plate. However, in the feature point extraction process S205, feature points are similarly extracted even when the welding object 90 is, for example, a thick plate, depending on the object to be judged and evaluated. Feature points and their extraction conditions for the case where the welding object 90 is a thick plate will also be exemplified in the explanation of secondary feature quantity XII using Figures 17A and 17B below.
そして、制御演算部11は、特徴点抽出工程S205に引き続き、一次特徴量算出工程S206を実行する。一次特徴量算出工程S206では、制御演算部11は、外接矩形抽出工程S204で抽出されたアーク領域ACの外接矩形RA若しくは溶融池領域MPの外接矩形RB、又は、特徴点抽出工程S205で抽出された特徴点を利用して、一次特徴量を算出する。ここで、一次特徴量は、初期条件設定工程S100で設定された判定・評価対象に基づいて選択される二次特徴量から規定される。そこで、一次特徴量算出工程S206で算出され得る具体的な一次特徴量については、以下、二次特徴量特定工程S105で特定される二次特徴量に係る説明において、二次特徴量ごとに併せて例示する。制御演算部11は、一次特徴量算出工程S206の終了後、溶接施工判定工程における一次特徴量特定工程S104を終了する。 Then, following the feature point extraction step S205, the control and calculation unit 11 executes a primary feature value calculation step S206. In the primary feature value calculation step S206, the control and calculation unit 11 calculates primary feature values using the circumscribing rectangle RA of the arc region AC or the circumscribing rectangle RB of the molten pool region MP extracted in the circumscribing rectangle extraction step S204, or the feature points extracted in the feature point extraction step S205. Here, the primary feature values are defined from secondary feature values selected based on the judgment/evaluation targets set in the initial condition setting step S100. Therefore, specific primary feature values that can be calculated in the primary feature value calculation step S206 will be exemplified for each secondary feature value in the following description of the secondary feature values identified in the secondary feature value identification step S105. After completing the primary feature value calculation step S206, the control and calculation unit 11 ends the primary feature value identification step S104 in the welding construction judgment step.
次に、制御演算部11は、一次特徴量特定工程S104に引き続き、二次特徴量特定工程S105を実行する。二次特徴量とは、一次特徴量を変数とした算出式(二次特徴量の算出式)から得られる量をいう。二次特徴量は、一次特徴量同士の比、又は、二つの特徴点同士を結んだ線分の傾き等の無次元量であってもよい。二次特徴量特定工程S105では、制御演算部11は、判定・評価対象に応じて標準条件取得工程S101で取得された二次特徴量の算出式を用いて二次特徴量を算出する。以下、溶接施工対象90及び判定・評価対象ごとに選択及び特定される具体的な二次特徴量について例示する。 Next, following the primary feature quantity identification process S104, the control and calculation unit 11 executes the secondary feature quantity identification process S105. A secondary feature quantity is a quantity obtained from a calculation formula (secondary feature quantity calculation formula) that uses the primary feature quantity as a variable. A secondary feature quantity may be a ratio between primary feature quantities, or a dimensionless quantity such as the slope of a line segment connecting two feature points. In the secondary feature quantity identification process S105, the control and calculation unit 11 calculates the secondary feature quantity using the secondary feature quantity calculation formula acquired in the standard condition acquisition process S101 according to the judgment/evaluation object. Below, specific secondary feature quantities selected and identified for each welding construction object 90 and judgment/evaluation object are illustrated.
図10A及び図10Bは、溶接施工対象90が中板であり、かつ、判定・評価対象が、溶融池の移動の安定度に関係した融合不良の有無である場合に係る二次特徴量Iに関する図である。 Figures 10A and 10B are diagrams relating to secondary feature value I when the welding target 90 is a middle plate and the object of judgment/evaluation is the presence or absence of incomplete fusion related to the stability of the movement of the molten pool.
図10Aは、一次特徴量の特定に用いられた溶接画像上に、一次特徴量と、二次特徴量Iの算出式に係る線分とを示した図である。二次特徴量Iの特定に用いられる一次特徴量は、第2カメラ10bが撮影した溶接画像に基づいて得られた特徴点P1Aと特徴点P1Bとの各位置である。図10Aに示す溶接画像は、図7Aに示す溶接画像に対応している。つまり、特徴点P1Aは、溶融池領域の前端点である。特徴点P1Bは、溶融池領域の後端点である。この場合、二次特徴量Iの算出式は、特徴点P1Aと特徴点P1Bとを通る直線の式である。そして、最終的に算出される二次特徴量Iは、特徴点P1Aと特徴点P1Bとを通る直線の傾きであり、無次元量である。 FIG. 10A is a diagram showing the primary feature values and the line segments related to the calculation formula for the secondary feature value I on the welding image used to identify the primary feature values. The primary feature values used to identify the secondary feature value I are the positions of feature points P1A and P1B obtained based on the welding image captured by the second camera 10b. The welding image shown in FIG. 10A corresponds to the welding image shown in FIG. 7A. That is, feature point P1A is the leading end point of the weld pool region. Feature point P1B is the trailing end point of the weld pool region. In this case, the calculation formula for the secondary feature value I is the equation for a straight line passing through feature points P1A and P1B . The finally calculated secondary feature value I is the slope of the line passing through feature points P1A and P1B , which is a dimensionless quantity.
図11A及び図11Bは、溶接施工対象90が中板であり、かつ、判定・評価対象が、ワイヤ82への溶融池の追従性に関係した融合不良の有無である場合に係る二次特徴量IIに関する図である。 Figures 11A and 11B are diagrams relating to secondary feature value II when the welding target 90 is a middle plate and the object of judgment/evaluation is the presence or absence of incomplete fusion related to the followability of the molten pool to the wire 82.
図11Aは、一次特徴量の特定に用いられた溶接画像上に、一次特徴量と、二次特徴量IIの算出式に係る線分とを示した図である。二次特徴量IIの特定に用いられる一次特徴量は、第3カメラ10cが撮影した溶接画像に基づいて得られた特徴点P3と特徴点P1Bとの各位置である。図11Aに示す溶接画像は、図8Aに示す溶接画像に対応している。つまり、特徴点P3は、ワイヤ82の先端点である。特徴点P1Bは、溶融池領域の前端点である。この場合、二次特徴量IIの算出式は、特徴点P3と特徴点P1Bとを通る直線の式である。そして、最終的に算出される二次特徴量IIは、特徴点P3と特徴点P1Bとを通る直線の傾きであり、無次元量である。 FIG. 11A is a diagram showing the primary feature values and the line segments related to the calculation formula for secondary feature value II on the welding image used to identify the primary feature values. The primary feature values used to identify secondary feature value II are the positions of feature point P3 and feature point P1B obtained based on the welding image captured by the third camera 10c. The welding image shown in FIG. 11A corresponds to the welding image shown in FIG. 8A. That is, feature point P3 is the tip point of the wire 82. Feature point P1B is the front end point of the weld pool region. In this case, the calculation formula for secondary feature value II is the equation for a straight line passing through feature point P3 and feature point P1B . The finally calculated secondary feature value II is the slope of the line passing through feature point P3 and feature point P1B , which is a dimensionless quantity.
図12A及び図12Bは、溶接施工対象90が中板であり、かつ、判定・評価対象が入熱である場合に係る二次特徴量IIIに関する図である。 Figures 12A and 12B are diagrams relating to secondary feature value III when the welding object 90 is a middle plate and the object of judgment/evaluation is heat input.
図12Aは、一次特徴量の特定に用いられた溶接画像上に、一次特徴量と、二次特徴量IIIの算出式に係る外接矩形とを示した図である。二次特徴量IIIの特定に用いられる一次特徴量は、第2カメラ10bが撮影した溶接画像に基づいて得られた溶融池領域の外接矩形RBの各辺の長さである。つまり、二次特徴量IIIの特定に際しては、外接矩形抽出工程S204で抽出された外接矩形RBが参照されればよく、特徴点を要しない。なお、図12Aに示す溶接画像も、図7Aに示す溶接画像に対応している。この場合、二次特徴量IIIの算出式は、外接矩形RBの各辺の長さから外接矩形RBの面積を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量IIIは、外接矩形RBの面積である。 FIG. 12A is a diagram showing the primary feature values and the circumscribing rectangle related to the calculation formula for the secondary feature value III on the welding image used to identify the primary feature values. The primary feature value used to identify the secondary feature value III is the length of each side of the circumscribing rectangle RB of the weld pool region obtained based on the welding image captured by the second camera 10b. In other words, when identifying the secondary feature value III, it is sufficient to refer to the circumscribing rectangle RB extracted in the circumscribing rectangle extraction step S204, and no feature points are required. Note that the welding image shown in FIG. 12A also corresponds to the welding image shown in FIG. 7A. In this case, the calculation formula for the secondary feature value III is a formula for calculating the area of the circumscribing rectangle RB from the length of each side of the circumscribing rectangle RB . The finally calculated secondary feature value III is the area of the circumscribing rectangle RB .
図13A、図13B及び図13Cは、溶接施工対象90が中板であり、かつ、判定・評価対象が溶接速度である場合に係る二次特徴量IVに関する図である。 Figures 13A, 13B, and 13C are diagrams relating to secondary feature value IV when the welding object 90 is a middle plate and the object of judgment/evaluation is the welding speed.
図13Aは、一次特徴量の特定に用いられた溶接画像上に、一次特徴量と、二次特徴量IVの算出式に係る線分とを示した図である。二次特徴量IVの特定に用いられる一次特徴量は、第2カメラ10bが撮影した溶接画像に基づいて得られた四つの特徴点から算出される。具体的には、一次特徴量は、溶融池の長さに相当する特徴点P1Aと特徴点P1Bとを結んだ線分の長さと、溶融池の幅に相当する特徴点P2Aと特徴点P2Bとを結んだ線分の長さとである。図13Aに示す溶接画像は、図7Aに示す溶接画像に対応している。つまり、特徴点P1Aは、溶融池領域の前端点である。特徴点P1Bは、溶融池領域の後端点である。特徴点P2Aは、溶融池領域の左端点である。特徴点P2Bは、溶融池領域の右端点である。この場合、二次特徴量IVの算出式は、特徴点P1Aと特徴点P1Bとを結んだ線分の長さと、特徴点P2Aと特徴点P2Bとを結んだ線分の長さとの比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量IVは、溶融池の長さと幅との比(アスペクト比)として表される、特徴点P1Aと特徴点P1Bとを結んだ線分の長さと、特徴点P2Aと特徴点P2Bとを結んだ線分の長さとの比であり、無次元量である。 FIG. 13A shows the primary feature values and the line segments related to the calculation formula for the secondary feature value IV on the welding image used to identify the primary feature values. The primary feature values used to identify the secondary feature value IV are calculated from four feature points obtained based on the welding image captured by the second camera 10b. Specifically, the primary feature values are the length of the line segment connecting feature points P1A and P1B , which corresponds to the length of the weld pool, and the length of the line segment connecting feature points P2A and P2B , which corresponds to the width of the weld pool. The welding image shown in FIG. 13A corresponds to the welding image shown in FIG. 7A. That is, feature point P1A is the leading end point of the weld pool region. Feature point P1B is the trailing end point of the weld pool region. Feature point P2A is the left end point of the weld pool region. Feature point P2B is the right end point of the weld pool region. In this case, the calculation formula for the secondary feature value IV is a formula for calculating the ratio between the length of the line segment connecting the feature points P1A and P1B and the length of the line segment connecting the feature points P2A and P2B . The finally calculated secondary feature value IV is expressed as the ratio between the length of the line segment connecting the feature points P1A and P1B and the length of the line segment connecting the feature points P2A and P2B , which is expressed as the ratio between the length and width of the molten pool (aspect ratio), and is a dimensionless quantity.
ここまで、溶接施工対象90が中板である場合に係る二次特徴量の例について説明したが、引き続き、溶接施工対象90が薄板又は厚板である場合に係る二次特徴量の例について説明する。 So far, we have explained examples of secondary feature values when the welding object 90 is a medium-sized plate. Next, we will explain examples of secondary feature values when the welding object 90 is a thin plate or a thick plate.
図14、図15、図16A及び図16Bは、溶接施工対象90が薄板であり、かつ、判定・評価対象が例えば裏波形成性状である場合に「溶落ち」、「健全な溶接」又は「裏波不十分」のいずれに分類されるかに係る二次特徴量に関する図である。図14は、二次特徴量Vに関する図である。図15は、二次特徴量VIに関する図である。図16A及び図16Bは、二次特徴量VIIに関する図である。 Figures 14, 15, 16A, and 16B are diagrams relating to secondary feature values related to whether the welding object 90 is a thin plate and the object of judgment/evaluation is, for example, the backside swell formation property, and whether the welding object is classified as "burn-through," "sound weld," or "insufficient backside swell." Figure 14 is a diagram relating to secondary feature value V. Figure 15 is a diagram relating to secondary feature value VI. Figures 16A and 16B are diagrams relating to secondary feature value VII.
図14は、一次特徴量の特定に用いられた溶接画像上に、一次特徴量と、二次特徴量Vの算出式に係る長さとを示した図である。二次特徴量Vの特定に用いられる一次特徴量は、第4カメラ10dが撮影した溶接画像に基づいて得られた三つの特徴点から算出される。具体的には、一次特徴量は、溶融池の開先上部の長さに対応する、ワイヤ82の先端点と溶融池領域の後端点との間の第1長さL1と、溶融池の開先下部の長さに対応する、ワイヤ82の先端点と溶融池領域の前端点との間の第2長さL2とである。つまり、ここでいう三つの特徴点は、溶融池領域の前端点、溶融池領域の後端点、及び、ワイヤ82の先端点に相当する。この場合、二次特徴量Vの算出式は、(第1長さL1/第2長さL2)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量Vは、(第1長さL1/第2長さL2)として表される(溶融池の開先上部の長さ/溶融池の開先下部の長さ)であり、無次元量である。 Figure 14 shows the primary feature values and lengths related to the calculation formula for the secondary feature value V on the welding image used to identify the primary feature values. The primary feature values used to identify the secondary feature value V are calculated from three feature points obtained based on the welding image captured by the fourth camera 10d. Specifically, the primary feature values are a first length L1 between the tip point of the wire 82 and the rear end point of the weld pool region, which corresponds to the length of the upper groove portion of the weld pool, and a second length L2 between the tip point of the wire 82 and the front end point of the weld pool region, which corresponds to the length of the lower groove portion of the weld pool. In other words, the three feature points here correspond to the front end point of the weld pool region, the rear end point of the weld pool region, and the tip point of the wire 82. In this case, the calculation formula for the secondary feature value V is a formula for calculating the ratio expressed as (first length L1 / second length L2). The final calculated secondary characteristic value V is expressed as (first length L1/second length L2) (length of upper groove of molten pool/length of lower groove of molten pool), and is a dimensionless quantity.
図15は、一次特徴量の特定に用いられた溶接画像上に、一次特徴量と、二次特徴量VIの算出式に係る長さとを示した図である。二次特徴量VIの特定に用いられる一次特徴量は、第4カメラ10dが撮影した溶接画像に基づいて得られた四つの特徴点から算出される。具体的には、一次特徴量は、溶融池の幅に対応する、溶融池領域の左端点と溶融池領域の右端点との間の第3長さL3と、溶融池の開先下部の長さに対応する、ワイヤ82の先端点と溶融池領域の前端点との間の第4長さL4とである。つまり、ここでいう四つの特徴点は、溶融池領域の左端点、溶融池領域の右端点、溶融池領域の前端点、及び、ワイヤ82の先端点に相当する。この場合、二次特徴量VIの算出式は、(第3長さL3/第4長さL4)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量VIは、(第3長さL3/第4長さL4)として表される(溶融池の幅/溶融池の開先下部の長さ)であり、無次元量である。 Figure 15 shows the primary feature values and the lengths related to the calculation formula for the secondary feature value VI on the welding image used to identify the primary feature values. The primary feature values used to identify the secondary feature value VI are calculated from four feature points obtained based on the welding image captured by the fourth camera 10d. Specifically, the primary feature values are the third length L3 between the left end point of the weld pool region and the right end point of the weld pool region, which corresponds to the width of the weld pool, and the fourth length L4 between the tip point of the wire 82 and the front end point of the weld pool region, which corresponds to the length of the lower groove of the weld pool. In other words, the four feature points here correspond to the left end point of the weld pool region, the right end point of the weld pool region, the front end point of the weld pool region, and the tip point of the wire 82. In this case, the calculation formula for the secondary feature value VI is a formula for calculating the ratio expressed as (third length L3 / fourth length L4). The final calculated secondary characteristic value VI is expressed as (third length L3/fourth length L4) (width of molten pool/length of bottom of groove of molten pool), and is a dimensionless quantity.
図16A及び図16Bは、一次特徴量の特定に用いられた溶接画像上に、一次特徴量と、二次特徴量VIIの算出式に係る外接矩形とを示した図である。二次特徴量VIIの特定に用いられる一次特徴量は、まず、図16Aに示す、第2カメラ10bが撮影した溶接画像に基づいて得られたアーク領域の外接矩形RA1の各辺の長さである。また、二次特徴量VIIの特定に用いられる一次特徴量は、図16Bに示す、第4カメラ10dが撮影した溶接画像に基づいて得られたアーク領域の外接矩形RA2の各辺の長さである。つまり、外接矩形RA1を特定する溶接画像は、上方から撮影されたものと考えることができ、外接矩形RA2を特定する溶接画像は、前方から撮影されたものと考えることができる。また、二次特徴量VIIの特定に際しては、外接矩形抽出工程S204で抽出された外接矩形RAが参照されればよく、特徴点を要しない。この場合、二次特徴量VIIの算出式は、(外接矩形RA1の各辺の長さから導き出された外接矩形RA1の面積/外接矩形RB1の各辺の長さから導き出された外接矩形RB1の面積)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量VIIは、(外接矩形RA1の面積/外接矩形RB1の面積)であり、無次元量である。 16A and 16B are diagrams showing the primary feature values and the circumscribing rectangle associated with the calculation formula for the secondary feature value VII on the welding image used to identify the primary feature values. The primary feature value used to identify the secondary feature value VII is the length of each side of the circumscribing rectangle R A1 of the arc region obtained based on the welding image captured by the second camera 10b, as shown in FIG. 16A . The primary feature value used to identify the secondary feature value VII is the length of each side of the circumscribing rectangle R A2 of the arc region obtained based on the welding image captured by the fourth camera 10d, as shown in FIG. 16B . In other words, the welding image used to identify the circumscribing rectangle R A1 can be considered to have been captured from above, and the welding image used to identify the circumscribing rectangle R A2 can be considered to have been captured from the front. Furthermore, when identifying the secondary feature value VII, it is sufficient to refer to the circumscribing rectangle R A extracted in the circumscribing rectangle extraction step S204; feature points are not required. In this case, the calculation formula for secondary feature VII is a formula for calculating a ratio expressed as (area of circumscribing rectangle R A1 derived from the length of each side of circumscribing rectangle R A1 / area of circumscribing rectangle R B1 derived from the length of each side of circumscribing rectangle R B1 ). The finally calculated secondary feature VII is (area of circumscribing rectangle R A1 / area of circumscribing rectangle R B1 ), which is a dimensionless quantity.
その他、溶接施工対象90が薄板で、かつ、判定・評価対象が「溶落ち」、「健全な溶接」又は「裏波不十分」のいずれに分類されるかである場合に係る二次特徴量としては、以下のように第1カメラ10aによる溶接画像に基づいて特定されるものであってもよい。 In addition, when the welding object 90 is a thin plate and the object to be judged/evaluated is classified as "burn-through," "sound weld," or "insufficient weld," the secondary feature may be identified based on the welding image captured by the first camera 10a as follows:
例えば、別の二次特徴量としての二次特徴量VIIIの特定に用いられる一次特徴量は、第1カメラ10aが撮影した溶接画像に基づいて得られた以下の四つの特徴点から算出される。すなわち、一次特徴量は、溶融池の左右幅に対応する、溶融池領域の左端点と溶融池領域の右端点との間の長さと、溶融池の上下幅に対応する、溶融池領域の上端点と溶融池領域の下端点との間の長さとである。この場合、二次特徴量VIIIの算出式は、(溶融池の上下幅/溶融池の左右幅)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量VIIIは、(溶融池の上下幅/溶融池の左右幅)であり、無次元量である。 For example, the primary feature used to identify secondary feature VIII as another secondary feature is calculated from the following four feature points obtained based on the welding image captured by the first camera 10a. That is, the primary feature is the length between the left end point of the weld pool area and the right end point of the weld pool area, which corresponds to the left-to-right width of the weld pool, and the length between the top end point of the weld pool area and the bottom end point of the weld pool area, which corresponds to the top-to-bottom width of the weld pool. In this case, the calculation formula for secondary feature VIII is a formula for calculating the ratio expressed as (top-to-bottom width of the weld pool / left-to-right width of the weld pool). The finally calculated secondary feature VIII is then (top-to-bottom width of the weld pool / left-to-right width of the weld pool), which is a dimensionless quantity.
また、別の二次特徴量としての二次特徴量IXの特定に用いられる一次特徴量は、第1カメラ10aが撮影した溶接画像に基づいて得られた以下の四つの特徴点から算出される。すなわち、一次特徴量は、溶融池の左上幅に対応する、溶融池領域の上端点と溶融池領域の左端点との間の長さと、溶融池の上下幅に対応する、溶融池領域の上端点と溶融池領域の下端点との間の長さとである。この場合、二次特徴量IXの算出式は、(溶融池の上下幅/溶融池の左上幅)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量IXは、(溶融池の上下幅/溶融池の左上幅)であり、無次元量である。 Furthermore, the primary feature used to identify secondary feature IX as another secondary feature is calculated from the following four feature points obtained based on the welding image captured by the first camera 10a. That is, the primary feature is the length between the upper end point of the weld pool area and the left end point of the weld pool area, which corresponds to the upper left width of the weld pool, and the length between the upper end point of the weld pool area and the lower end point of the weld pool area, which corresponds to the vertical width of the weld pool. In this case, the calculation formula for secondary feature IX is a formula for calculating the ratio expressed as (vertical width of the weld pool / upper left width of the weld pool). The finally calculated secondary feature IX is (vertical width of the weld pool / upper left width of the weld pool), which is a dimensionless quantity.
また、別の二次特徴量としての二次特徴量Xの特定に用いられる一次特徴量は、第1カメラ10aが撮影した溶接画像に基づいて得られた以下の四つの特徴点から算出される。すなわち、一次特徴量は、溶融池の左右幅に対応する、溶融池領域の左端点と溶融池領域の右端点との間の長さと、溶融池の右下幅に対応する、溶融池領域の右端点と溶融池領域の下端点との間の長さとである。この場合、二次特徴量Xの算出式は、(溶融池の右下幅/溶融池の左右幅)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量Xは、(溶融池の右下幅/溶融池の左右幅)であり、無次元量である。 Furthermore, the primary feature used to identify secondary feature X as another secondary feature is calculated from the following four feature points obtained based on the welding image captured by the first camera 10a. That is, the primary feature is the length between the left end point of the weld pool area and the right end point of the weld pool area, which corresponds to the left-right width of the weld pool, and the length between the right end point of the weld pool area and the bottom end point of the weld pool area, which corresponds to the bottom-right width of the weld pool. In this case, the calculation formula for secondary feature X is a formula for calculating the ratio expressed as (bottom-right width of the weld pool / left-right width of the weld pool). The finally calculated secondary feature X is (bottom-right width of the weld pool / left-right width of the weld pool), which is a dimensionless quantity.
更に、別の二次特徴量としての二次特徴量XIの特定に用いられる一次特徴量は、第1カメラ10aが撮影した溶接画像に基づいて得られた以下の四つの特徴点から算出される。すなわち、一次特徴量は、溶融池の左上幅に対応する、溶融池領域の左端点と溶融池領域の上端点との間の長さと、溶融池の右下幅に対応する、溶融池領域の右端点と溶融池領域の下端点との間の長さとである。この場合、二次特徴量XIの算出式は、(溶融池の右下幅/溶融池の左上幅)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量XIは、(溶融池の右下幅/溶融池の左上幅)であり、無次元量である。 Furthermore, the primary feature used to identify secondary feature XI as another secondary feature is calculated from the following four feature points obtained based on the welding image captured by the first camera 10a. That is, the primary feature is the length between the left end point of the weld pool area and the top end point of the weld pool area, which corresponds to the upper left width of the weld pool, and the length between the right end point of the weld pool area and the bottom end point of the weld pool area, which corresponds to the lower right width of the weld pool. In this case, the calculation formula for secondary feature XI is a formula for calculating the ratio expressed as (lower right width of weld pool / upper left width of weld pool). The finally calculated secondary feature XI is (lower right width of weld pool / upper left width of weld pool), which is a dimensionless quantity.
図17A及び図17Bは、第3カメラ10cによって撮影された溶接画像から抽出され、かつ、溶接施工対象90が厚板である場合に係る、特徴点及びその抽出条件の第5例に関する図である。溶接施工対象90が厚板であり、かつ、判定・評価対象が、振り分けがある溶接施工における融合不良の有無である場合には、図17A及び図17Bに示す特徴点及びその抽出条件に基づいて二次特徴量XIIが特定され得る。 Figures 17A and 17B are diagrams showing a fifth example of feature points and their extraction conditions extracted from a welding image captured by the third camera 10c when the welding object 90 is a thick plate. When the welding object 90 is a thick plate and the object to be judged/evaluated is the presence or absence of incomplete fusion in a welding operation with classification, secondary feature XII can be identified based on the feature points and their extraction conditions shown in Figures 17A and 17B.
図17Aは、複数の特徴点がプロットされた溶接画像を示す図である。第5例に係る特徴点は、例えば、特徴点P1B、特徴点P2A、特徴点P2B及び特徴点P3の計4つである。特徴点P1Bは、溶融池領域の下端点である。特徴点P2Aは、溶融池領域の左端点である。特徴点P2Bは、溶融池領域の右端点である。特徴点P3は、アーク領域の重心である。 17A is a diagram showing a welding image on which multiple feature points are plotted. The feature points in the fifth example are, for example, four in total: feature point P1B , feature point P2A , feature point P2B , and feature point P3 . Feature point P1B is the bottom end point of the weld pool region. Feature point P2A is the left end point of the weld pool region. Feature point P2B is the right end point of the weld pool region. Feature point P3 is the center of gravity of the arc region.
図17Bは、アーク領域及び溶融池領域の各マスクに基づいて抽出される各特徴点の抽出条件を説明するためのグラフである。図17B中のアーク領域及び溶融池領域の各マスクは、図17Aに示す溶接画像に基づいて抽出される。アーク領域の外接矩形に関して、X方向の最小値をXA1と、X方向の最大値をXA2と、Y方向の最小値をYA1と、Y方向の最大値をYA2と、それぞれ表記する。第5例に係る各特徴点は、基本的には、図8Bを用いて説明した第3例に係る特徴点の抽出条件を応用することで抽出され得る。一方、特徴点P3は、アーク領域の外接矩形の重心として抽出される。 Figure 17B is a graph illustrating the extraction conditions for each feature point extracted based on the masks for the arc region and the weld pool region. The masks for the arc region and the weld pool region in Figure 17B are extracted based on the welding image shown in Figure 17A. Regarding the circumscribing rectangle of the arc region, the minimum value in the X direction is denoted as XA1 , the maximum value in the X direction is denoted as XA2 , the minimum value in the Y direction is denoted as YA1 , and the maximum value in the Y direction is denoted as YA2 . The feature points in the fifth example can basically be extracted by applying the feature point extraction conditions for the third example described using Figure 8B. Meanwhile, feature point P3 is extracted as the center of gravity of the circumscribing rectangle of the arc region.
この場合、二次特徴量XIIの特定に用いられる一次特徴量は、特徴点P3と特徴点P1Bとの間の第5長さL5と、特徴点P2Aと特徴点P2Bとの間の第6長さL6とである。第5長さL5は、アーク領域の重心と溶融池領域の前端点との間の長さに対応する。第6長さL6は、溶融池の幅に対応する。二次特徴量XIIの算出式は、(第5長さL5/第6長さL6)で表される比を算出する式である。そして、最終的に算出される二次特徴量XIIは、(第5長さL5/第6長さL6)として表される(アーク領域の重心と溶融池領域の前端点との間の長さ/溶融池の幅)であり、無次元量である。 In this case, the primary feature quantities used to determine the secondary feature quantity XII are the fifth length L5 between feature points P3 and P1B and the sixth length L6 between feature points P2A and P2B . The fifth length L5 corresponds to the length between the center of gravity of the arc region and the leading end point of the weld pool region. The sixth length L6 corresponds to the width of the weld pool. The formula for calculating the secondary feature quantity XII is a formula for calculating the ratio expressed as (fifth length L5/sixth length L6). The finally calculated secondary feature quantity XII is (the length between the center of gravity of the arc region and the leading end point of the weld pool region/the width of the weld pool), which is expressed as (fifth length L5/sixth length L6), and is a dimensionless quantity.
次に、制御演算部11は、二次特徴量特定工程S105に引き続き、基準情報取得工程S106を実行する。基準情報取得工程S106では、制御演算部11は、データベース格納部16を照会し、以降の判定・評価工程S107における判定・評価の基準となる基準情報を取得する。基準情報とは、二次特徴量ごとに選択される、溶接状況数値、数値化に基づく品質判定、又は、技能の数値化を導く関係式などに関する情報をいう。基準情報は、データベース格納部16内にある二次特徴量ごとに分類された各種の基準情報データベースに、持続的に格納されていく。以下、具体的な基準情報と、制御演算部11が当該基準情報を取得するに際して照会するデータベースとについて、二次特徴量ごとに例示する。 Next, following the secondary feature identification step S105, the control and calculation unit 11 executes the reference information acquisition step S106. In the reference information acquisition step S106, the control and calculation unit 11 queries the database storage unit 16 to acquire reference information that will serve as the basis for judgment and evaluation in the subsequent judgment and evaluation step S107. Reference information refers to information selected for each secondary feature, such as welding condition numerical values, quality judgment based on quantification, or relational equations that lead to the quantification of skills. The reference information is continuously stored in various reference information databases in the database storage unit 16 that are categorized by secondary feature. Below, specific reference information and the databases that the control and calculation unit 11 queries when acquiring the reference information are exemplified for each secondary feature.
判定・評価対象に応じた二次特徴量が二次特徴量Iである場合の基準情報は、二次特徴量Iに対する融合不良の有無の閾値である。同様に、判定・評価対象に応じた二次特徴量が二次特徴量IIである場合の基準情報は、二次特徴量IIに対する融合不良の有無の閾値である。二次特徴量I又は二次特徴量IIに関する基準情報は、溶接品質判定又は技能数値化に関する第1の基準情報データベースに格納されている。 When the secondary feature value according to the object of judgment/evaluation is secondary feature value I, the reference information is a threshold value for the presence or absence of poor fusion for secondary feature value I. Similarly, when the secondary feature value according to the object of judgment/evaluation is secondary feature value II, the reference information is a threshold value for the presence or absence of poor fusion for secondary feature value II. The reference information regarding secondary feature value I or secondary feature value II is stored in a first reference information database related to welding quality judgment or skill quantification.
また、判定・評価対象に応じた二次特徴量が二次特徴量IIIである場合の基準情報は、二次特徴量IIIと入熱との相関である。一方、判定・評価対象に応じた二次特徴量が二次特徴量IVである場合の基準情報は、二次特徴量IVと溶接速度との相関である。二次特徴量III又は二次特徴量IVに関する基準情報は、それぞれ、溶接状況数値化に関する第2の基準情報データベースに格納されている。 Furthermore, when the secondary feature quantity according to the object of judgment/evaluation is secondary feature quantity III, the reference information is the correlation between secondary feature quantity III and heat input. On the other hand, when the secondary feature quantity according to the object of judgment/evaluation is secondary feature quantity IV, the reference information is the correlation between secondary feature quantity IV and welding speed. The reference information regarding secondary feature quantity III or secondary feature quantity IV is each stored in a second reference information database related to the quantification of welding conditions.
また、判定・評価対象に応じた二次特徴量が二次特徴量Vである場合の基準情報は、二次特徴量Vで適正な溶融池形状となる最適値である。溶融池形状は、すなわち、裏波形成性状に対応する。同様に、判定・評価対象に応じた二次特徴量が二次特徴量VIから二次特徴量XIまでのいずれかである場合の基準情報は、その二次特徴量で適正な溶融池形状となる最適値である。二次特徴量Vから二次特徴量XIまでの各々の二次特徴量に関する基準情報は、裏波形成に関する第3の基準情報データベースに格納されている。 Furthermore, when the secondary feature quantity corresponding to the object of judgment/evaluation is secondary feature quantity V, the reference information is the optimal value that results in an appropriate weld pool shape for secondary feature quantity V. The weld pool shape corresponds to the properties of back-beam formation. Similarly, when the secondary feature quantity corresponding to the object of judgment/evaluation is any of secondary feature quantities VI to XI, the reference information is the optimal value that results in an appropriate weld pool shape for that secondary feature quantity. The reference information for each of secondary feature quantities V to XI is stored in a third reference information database related to back-beam formation.
更に、判定・評価対象に応じた二次特徴量が二次特徴量XIIである場合の基準情報は、二次特徴量XIIに対する、パス数ごとの融合不良の有無の閾値である。二次特徴量XIIに関する基準情報は、二次特徴量I又は二次特徴量IIに関する基準情報と同様に、第1の基準情報データベースに格納されている。 Furthermore, when the secondary feature corresponding to the object of judgment/evaluation is secondary feature XII, the reference information is a threshold for determining whether or not there is poor fusion for each number of passes for secondary feature XII. The reference information for secondary feature XII is stored in the first reference information database, similar to the reference information for secondary feature I or secondary feature II.
次に、制御演算部11は、判定・評価工程S107を実行する。判定・評価工程S107では、制御演算部11は、二次特徴量特定工程S105で数値化された二次特徴量から、基準情報取得工程S106で取得された基準情報を基準として、溶接品質又は技能等をリアルタイムで判定又は評価する。制御演算部11は、上記例示したような複数の二次特徴量のうち、いずれか一つの二次特徴量に基づいて判定・評価結果を導出してもよいし、複数の二次特徴量に基づいて複合的に複数の判定・評価結果を導出してもよい。本実施形態では、判定又は評価が行われる溶接は、自動溶接機による溶接、又は、半自動溶接を含む施工者による手溶接である。そこで、以下、二次特徴量ごとの判定・評価の例について、判定又は評価が行われる溶接及び評価・判定対象と関連させて説明する。 Next, the control and calculation unit 11 executes the judgment and evaluation step S107. In the judgment and evaluation step S107, the control and calculation unit 11 judges or evaluates the welding quality, skill, etc. in real time from the secondary feature quantities quantified in the secondary feature quantity identification step S105, using the reference information acquired in the reference information acquisition step S106 as a reference. The control and calculation unit 11 may derive a judgment and evaluation result based on any one of the multiple secondary feature quantities exemplified above, or may derive multiple judgment and evaluation results based on multiple secondary feature quantities. In this embodiment, the welding to be judged or evaluated is welding performed by an automatic welding machine, or manual welding performed by a worker, including semi-automatic welding. Therefore, examples of judgment and evaluation for each secondary feature quantity will be described below in relation to the welding to be judged or evaluated and the object of evaluation.
二次特徴量Iに基づく判定又は評価について、自動溶接機による溶接では、溶接施工対象90が中板である場合の溶接品質に関する融合不良の有無が判定され得る。一方、手溶接では、溶接施工対象90が中板である場合の技能に関する融合不良の有無が評価され得る。 In determining or evaluating based on secondary feature I, in welding using an automatic welding machine, the presence or absence of poor fusion in terms of weld quality can be determined when the welding object 90 is a medium-sized plate. On the other hand, in manual welding, the presence or absence of poor fusion in terms of skill can be evaluated when the welding object 90 is a medium-sized plate.
図10Bは、入熱(J/cm)に対する二次特徴量Iを示すグラフである。グラフ中、黒塗りの丸印で示されるプロットは、溶接部に融合不良が生じていない、すなわち、欠陥がないと判定されるときの二次特徴量Iに対応する。一方、白抜きの丸印で示されるプロットは、溶接部に融合不良が生じていると判定されるときの二次特徴量Iに対応する。 Figure 10B is a graph showing the secondary feature value I versus heat input (J/cm). In the graph, plots indicated by solid circles correspond to the secondary feature value I when it is determined that there is no incomplete fusion in the weld, i.e., that there is no defect. On the other hand, plots indicated by open circles correspond to the secondary feature value I when it is determined that there is incomplete fusion in the weld.
二次特徴量Iと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量Iが小さいとき、溶融池の形状は、直線状に近く、安定している。一方、二次特徴量Iが大きいとき、溶融池領域の前端点と溶融池領域の後端点とがY方向でずれていることになるので、溶融池は、蛇行しているような形状となり、不安定である。そこで、制御演算部11は、二次特徴量Iの値が、二次特徴量Iに関する基準情報である閾値以上であるとき、融合不良が生じている可能性が高いと判定・評価する。一般的な溶接施工では、入熱が十分でない場合、低入熱条件で溶接されていることになるため、溶融池は蛇行しているような形状となりやすい。これに対して、二次特徴量Iに基づく判断又は評価によれば、入熱量に関わらず、融合不良の有無が判定又は評価される。 As for the relationship between secondary feature value I and the object of judgment/evaluation, when secondary feature value I is small, the shape of the molten pool is close to a straight line and stable. On the other hand, when secondary feature value I is large, the leading edge point of the molten pool region and the trailing edge point of the molten pool region are misaligned in the Y direction, resulting in a meandering and unstable molten pool. Therefore, when the value of secondary feature value I is equal to or greater than a threshold value, which is reference information related to secondary feature value I, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that there is a high possibility of insufficient fusion. In general welding operations, when the heat input is insufficient, welding is performed under low heat input conditions, and the molten pool is likely to have a meandering shape. In contrast, judgment or evaluation based on secondary feature value I allows the presence or absence of insufficient fusion to be judged or evaluated regardless of the amount of heat input.
二次特徴量IIに基づく判定又は評価について、自動溶接機による溶接と手溶接との双方で、二次特徴量Iに基づく場合と同様に、融合不良の有無が判定又は評価され得る。 For judgments or evaluations based on secondary feature II, the presence or absence of poor fusion can be judged or evaluated in both welding using an automatic welding machine and manual welding, in the same way as when based on secondary feature I.
図11Bは、入熱(J/cm)に対する二次特徴量IIを示すグラフである。グラフ中、黒塗りの丸印で示されるプロットは、溶接部に融合不良が生じていない、すなわち、欠陥がないと判定されるときの二次特徴量IIに対応する。一方、白抜きの丸印で示されるプロットは、溶接部に融合不良が生じていると判定されるときの二次特徴量IIに対応する。 Figure 11B is a graph showing secondary feature value II versus heat input (J/cm). In the graph, plots indicated by solid circles correspond to secondary feature value II when it is determined that there is no incomplete fusion in the weld, i.e., that there is no defect. On the other hand, plots indicated by open circles correspond to secondary feature value II when it is determined that there is incomplete fusion in the weld.
二次特徴量IIと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量IIが小さいとき、ワイヤ82の動きに溶融池の動きが追従していないことになるので、溶融池の形状は不安定である。一方、二次特徴量IIが大きいとき、ワイヤ82の直下に溶融池領域の前端点が位置することになるので、溶融池の形状は安定している。そこで、制御演算部11は、二次特徴量IIの値が、二次特徴量IIに関する基準情報である閾値以上であるとき、融合不良が生じている可能性が高いと判定・評価する。一般的な溶接施工では、運棒が不適切である場合、低入熱条件で溶接されていることになるため、ワイヤ82の動きに溶融池の動きが追従しにくい。これに対して、二次特徴量IIに基づく判断又は評価によれば、入熱量に関わらず、融合不良の有無が判定又は評価される。 The relationship between secondary feature quantity II and the object of judgment/evaluation is that when secondary feature quantity II is small, the movement of the molten pool does not follow the movement of the wire 82, resulting in an unstable shape of the molten pool. On the other hand, when secondary feature quantity II is large, the front end point of the molten pool region is located directly below the wire 82, resulting in a stable shape of the molten pool. Therefore, when the value of secondary feature quantity II is equal to or greater than a threshold value, which is reference information related to secondary feature quantity II, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that there is a high possibility of incomplete fusion. In general welding operations, if the rod operation is inappropriate, welding will be performed under low heat input conditions, making it difficult for the movement of the molten pool to follow the movement of the wire 82. In contrast, judgment or evaluation based on secondary feature quantity II allows the presence or absence of incomplete fusion to be judged or evaluated regardless of the amount of heat input.
二次特徴量IIIに基づく判定又は評価について、自動溶接機による溶接では、溶接施工対象90が中板である場合の溶接品質に関する材料への影響が判定され得る。一方、手溶接では、溶接施工対象90が中板である場合の技能に関する入熱量の許容範囲との誤差が評価され得る。 In determining or evaluating based on secondary feature III, when welding is performed using an automatic welding machine, the impact on the material regarding welding quality when the welding target 90 is a medium-sized plate can be determined. On the other hand, when manual welding is performed when the welding target 90 is a medium-sized plate, the error from the allowable range of heat input regarding skill can be evaluated.
図12Bは、入熱(J/cm)に対する二次特徴量IIIを示すグラフである。グラフ中、予め規定された入熱量の許容範囲が、破線で囲まれた領域として示されている。 Figure 12B is a graph showing secondary feature III versus heat input (J/cm). In the graph, the predefined allowable range of heat input is shown as the area surrounded by a dashed line.
二次特徴量IIIと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量IIIが小さいときは、入熱が十分でないのに対して、二次特徴量IIIが大きいときは、入熱が過多である。そこで、制御演算部11は、二次特徴量IIIに関する基準情報である相関に、当該溶接施工中に撮影された溶接画像に基づいて算出された二次特徴量IIIを当てはめることで入熱量を推測し、推測された入熱量が許容範囲にあるかどうかを判定・評価する。 The relationship between secondary feature quantity III and the object of judgment/evaluation is that when secondary feature quantity III is small, the heat input is insufficient, whereas when secondary feature quantity III is large, the heat input is excessive. Therefore, the control and calculation unit 11 estimates the heat input by applying secondary feature quantity III calculated based on welding images captured during the welding work to the correlation, which is reference information related to secondary feature quantity III, and then determines and evaluates whether the estimated heat input is within the allowable range.
ここで、二次特徴量IIIは、第2カメラ10bが撮影した溶接画像に基づく。そして、第2カメラ10bが施工者自身に搭載される場合もあり得る。しかし、二次特徴量IIIは、溶融池の寸法に関連する外接矩形RBの面積であり、無次元量ではない。そのため、例えば、第2カメラ10bが施工者自身に搭載された場合、施工者と溶融部との距離が変化したときに、第2カメラ10bの画角における溶融池の寸法も変化するので、入熱量の正確な推測が不能となることもあり得る。そこで、制御演算部11は、別途設置されるIMU(慣性計測ユニット)センサに溶接施工中の施工者と溶接部との間の距離を計測させることで、IMUセンサが計測した距離に応じて外接矩形RBの面積を判定・評価可能な値に変換してもよい。 Here, the secondary feature quantity III is based on the welding image captured by the second camera 10b. The second camera 10b may be mounted on the welding worker himself. However, the secondary feature quantity III is the area of the circumscribing rectangle RB related to the dimensions of the molten pool, and is not a dimensionless quantity. Therefore, for example, if the second camera 10b is mounted on the welding worker himself, when the distance between the welding worker and the molten zone changes, the dimensions of the molten pool at the angle of view of the second camera 10b also change, making it impossible to accurately estimate the heat input. Therefore, the control and calculation unit 11 may use a separately installed IMU (inertial measurement unit) sensor to measure the distance between the welding worker and the weld zone during welding, and convert the area of the circumscribing rectangle RB into a value that can be determined and evaluated based on the distance measured by the IMU sensor.
二次特徴量IVに基づく判定又は評価について、自動溶接機による溶接では、溶接施工対象90が中板である場合の溶接品質に関する材料への影響が判定され得る。一方、手溶接では、溶接施工対象90が中板である場合の技能に関する溶接速度の許容範囲との誤差が評価され得る。 In determining or evaluating based on the secondary feature IV, when welding is performed using an automatic welding machine, the impact on the material regarding welding quality when the welding target 90 is a medium-sized plate can be determined. On the other hand, when manual welding is performed when the welding target 90 is a medium-sized plate, the error from the allowable range of welding speed regarding skill can be evaluated.
図13B及び図13Cは、溶接速度(cm/min)に対する二次特徴量IVを示すグラフである。図13Bにおける二次特徴量IVは、溶接電流が160Aで、溶接電圧が21.9Vである第1の標準条件下で得られたものである。図13Cにおける二次特徴量IVは、溶接電流が230Aで、溶接電圧が26.0Vである第2の標準条件下で得られたものである。また、各グラフ中、予め規定された溶接速度の許容範囲が、破線で囲まれた領域として示されている。 Figures 13B and 13C are graphs showing the secondary feature value IV versus welding speed (cm/min). The secondary feature value IV in Figure 13B was obtained under first standard conditions where the welding current was 160 A and the welding voltage was 21.9 V. The secondary feature value IV in Figure 13C was obtained under second standard conditions where the welding current was 230 A and the welding voltage was 26.0 V. In each graph, the predetermined allowable range of welding speed is shown as the area surrounded by a dashed line.
二次特徴量IVと判定・評価対象との関係性として、同電流かつ同電圧となる標準条件下では、二次特徴量IVが小さいときは、溶接速度が速いのに対して、二次特徴量IVが大きいときは、溶接速度が遅い。そこで、制御演算部11は、二次特徴量IVに関する基準情報である相関に、当該溶接施工中に撮影された溶接画像に基づいて算出された二次特徴量IVを当てはめることで溶接速度を推測し、推測された溶接速度が許容範囲にあるかどうかを判定・評価する。同電流・同電圧との条件下では、溶接速度が速い場合、溶融池の長さが長くなる傾向があるため、二次特徴量IVは小さくなる。そのため、二次特徴量IVに基づく判断又は評価では、溶接画像に基づいて溶接速度が推測され得る。 The relationship between the secondary feature value IV and the object of judgment/evaluation is that under standard conditions of the same current and voltage, when the secondary feature value IV is small, the welding speed is fast, whereas when the secondary feature value IV is large, the welding speed is slow. Therefore, the control and calculation unit 11 estimates the welding speed by applying the secondary feature value IV calculated based on the welding image captured during the welding operation to the correlation, which is reference information related to the secondary feature value IV, and determines/evaluates whether the estimated welding speed is within the allowable range. Under the same current and voltage conditions, when the welding speed is fast, the length of the molten pool tends to be long, and therefore the secondary feature value IV becomes small. Therefore, in judgments or evaluations based on the secondary feature value IV, the welding speed can be estimated based on the welding image.
図18は、溶接施工対象90が薄板で、かつ、判定・評価対象が裏波形成性状である場合に係る、二次特徴量V~二次特徴量VIIに基づく判定・評価結果を示す表である。表中の各二次特徴量の数値は、判定・評価番号が付された11回の溶接施工にて得られたものである。つまり、一回の溶接施工では、二次特徴量Vから二次特徴量VIIまでの計3つの二次特徴量が特定される。なお、表中には、溶接施工ごとの溶接電流及び溶接速度が示されている。ここでは、判定・評価対象は、溶接施工後に目視にて、「溶落ち」、「健全な溶接」又は「裏波不十分」の三つの判定パターンに分類されている。この分類方法によれば、判定・評価対象が「溶落ち」又は「裏波不十分」のいずれかのパターンに分類された場合、健全な溶接ではないことになる。 Figure 18 is a table showing the results of the evaluation based on secondary feature quantities V through VII when the welding target 90 is a thin plate and the evaluation target is the back-beam formation property. The numerical values for each secondary feature quantity in the table are obtained from 11 welding runs, each assigned a evaluation number. In other words, a total of three secondary feature quantities, secondary feature quantities V through VII, are identified for each welding run. The table also shows the welding current and welding speed for each welding run. Here, the evaluation target is visually classified into three evaluation patterns: "burn-through," "sound weld," or "insufficient back-beam" after welding. According to this classification method, if the evaluation target is classified as either "burn-through" or "insufficient back-beam," it is not a sound weld.
図18に示す判定・評価結果によると、二次特徴量V~二次特徴量VIIの各々の値の大小は、判定・評価対象の良否の傾向に関係していると考えられる。そこで、制御演算部11は、これらの二次特徴量同士の判定・評価対象に対する傾向を参照し、以下のように、二次特徴量V~二次特徴量VIIに基づいた判定又は評価を実行し得る。 According to the judgment/evaluation results shown in Figure 18, the magnitude of each value of secondary feature quantity V to secondary feature quantity VII is thought to be related to the tendency of the judgment/evaluation target to be good or bad. Therefore, the control/calculation unit 11 can refer to the tendency of these secondary feature quantities relative to the judgment/evaluation target and perform judgment or evaluation based on secondary feature quantities V to secondary feature quantity VII as follows:
二次特徴量V~二次特徴量VIIに基づく判定又は評価について、自動溶接機による溶接では、溶接施工対象90が薄板である場合の溶接品質に関して、上記の三つの判定パターンのいずれに分類されるかが判定され得る。一方、手溶接では、溶接施工対象90が薄板である場合の技能に関して、上記の三つの判定パターンのいずれに分類されるかが評価され得る。 In determining or evaluating based on secondary feature quantities V to VII, when welding is performed using an automatic welding machine, it is possible to determine which of the three evaluation patterns above applies to the welding quality when the welding object 90 is a thin plate. On the other hand, when manual welding is performed, it is possible to evaluate which of the three evaluation patterns above applies to the skill when the welding object 90 is a thin plate.
二次特徴量Vと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量Vが小さいとき、図14中の第2長さL2に相当する溶融池の開先下部の長さが長くなるので、溶接後の状態が溶落ちになりやすい。一方、二次特徴量Vが大きいとき、溶融池の開先下部の長さが短くなるので、溶接後に形成される裏波が不十分になりやすい。そこで、制御演算部11は、二次特徴量Vの値が、二次特徴量Vに関する基準情報である最適値に近いほど、健全な溶接であると判定・評価する。ここでの最適値は、例えば1.3である。 The relationship between the secondary feature value V and the object of judgment/evaluation is that when the secondary feature value V is small, the length of the lower part of the groove in the molten pool, corresponding to the second length L2 in Figure 14, becomes long, making the state after welding more likely to be burn-through. On the other hand, when the secondary feature value V is large, the length of the lower part of the groove in the molten pool becomes short, making it more likely that the back ribs formed after welding will be insufficient. Therefore, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that the welding is sounder the closer the value of the secondary feature value V is to the optimal value, which is the reference information for the secondary feature value V. The optimal value here is, for example, 1.3.
また、二次特徴量VIと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量VIが小さいとき、図15中の第3長さL3に相当する溶融池の幅が狭くなるので、溶接後の状態が溶落ちになりやすい。一方、二次特徴量VIが大きいとき、溶融池の幅が広くなるので、溶接後に形成される裏波が不十分になりやすい。そこで、制御演算部11は、二次特徴量VIの値が、二次特徴量VIに関する基準情報である最適値に近いほど、健全な溶接であると判定・評価する。ここでの最適値は、例えば2.5である。 Furthermore, in terms of the relationship between the secondary feature value VI and the object of judgment/evaluation, when the secondary feature value VI is small, the width of the molten pool corresponding to the third length L3 in Figure 15 becomes narrower, making the state after welding more likely to result in burn-through. On the other hand, when the secondary feature value VI is large, the width of the molten pool becomes wider, making it more likely that the backside ribs formed after welding will be insufficient. Therefore, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that the welding is sounder the closer the value of the secondary feature value VI is to the optimal value, which is the reference information for the secondary feature value VI. The optimal value here is, for example, 2.5.
更に、二次特徴量VIIと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量VIIが小さいとき、前方から撮影された溶接画像に基づく図16B中の外接矩形RA2の面積が大きくなるので、溶接後の状態が溶落ちになりやすい。一方、二次特徴量VIIが大きいとき、外接矩形RA2の面積が小さくなるので、溶接後に形成される裏波が不十分になりやすい。そこで、制御演算部11は、二次特徴量VIの値が、二次特徴量VIに関する基準情報である最適値に近いほど、健全な溶接であると判定・評価する。 Furthermore, with regard to the relationship between the secondary feature quantity VII and the object of judgment/evaluation, when the secondary feature quantity VII is small, the area of the circumscribing rectangle R A2 in FIG. 16B based on the welding image captured from the front becomes large, and the state after welding is likely to be burn-through. On the other hand, when the secondary feature quantity VII is large, the area of the circumscribing rectangle R A2 becomes small, and the back ribs formed after welding are likely to be insufficient. Therefore, the control/calculation unit 11 judges/evaluates that the welding is sound when the value of the secondary feature quantity VI is closer to the optimal value, which is the reference information for the secondary feature quantity VI.
そして、上記説明した二次特徴量V~二次特徴量VIIに基づく判定又は評価は、第1カメラ10aによる溶接画像に基づいて特定される二次特徴量としての二次特徴量VIII~二次特徴量XIに基づく判定又は評価にも応用され得る。この場合も、自動溶接機による溶接では、溶接施工対象90が薄板である場合の溶接品質に関して、上記の三つの判定パターンのいずれに分類されるかが判定され得る。一方、手溶接では、溶接施工対象90が薄板である場合の技能に関して、上記の三つの判定パターンのいずれに分類されるかが評価され得る。 The above-described judgment or evaluation based on secondary feature quantities V to VII can also be applied to judgment or evaluation based on secondary feature quantities VIII to XI, which are secondary feature quantities identified based on the welding image captured by the first camera 10a. In this case, too, in welding using an automatic welding machine, it can be determined whether the welding quality of the welding object 90, which is a thin plate, falls into one of the above three judgment patterns. On the other hand, in manual welding, it can be evaluated whether the skill of the welding object 90, which is a thin plate, falls into one of the above three judgment patterns.
二次特徴量VIIIと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量VIIIが小さいとき、溶融池の左右幅が狭くなるので、溶接後の状態が溶落ちになりやすい。一方、二次特徴量VIIIが大きいとき、溶融池の左右幅が広くなるので、溶接後に形成される裏波が不十分になりやすい。そこで、制御演算部11は、二次特徴量VIIIの値が、二次特徴量VIIIに関する基準情報である最適値に近いほど、健全な溶接であると判定・評価する。ここでの最適値は、例えば0.8である。 The relationship between secondary feature value VIII and the object of judgment/evaluation is that when secondary feature value VIII is small, the left and right width of the weld pool is narrow, making the state after welding more likely to result in burn-through. On the other hand, when secondary feature value VIII is large, the left and right width of the weld pool is wide, making the backside ribs formed after welding more likely to be insufficient. Therefore, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that the welding is sounder the closer the value of secondary feature value VIII is to the optimal value, which is the reference information for secondary feature value VIII. The optimal value here is, for example, 0.8.
また、二次特徴量IXと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量IXが小さいとき、溶融池の左上幅が狭くなるので、溶接後の状態が溶落ちになりやすい。一方、二次特徴量IXが大きいとき、溶融池の左上幅が広くなるので、溶接後に形成される裏波が不十分になりやすい。そこで、制御演算部11は、二次特徴量IXの値が、二次特徴量IXに関する基準情報である最適値に近いほど、健全な溶接であると判定・評価する。ここでの最適値は、例えば0.9である。 Furthermore, in terms of the relationship between the secondary feature quantity IX and the object of judgment/evaluation, when the secondary feature quantity IX is small, the width of the upper left corner of the molten pool is narrow, making the state after welding more likely to result in burn-through. On the other hand, when the secondary feature quantity IX is large, the width of the upper left corner of the molten pool is wide, making it more likely that the backside ribs formed after welding will be insufficient. Therefore, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that the welding is sounder the closer the value of the secondary feature quantity IX is to the optimal value, which is the reference information for the secondary feature quantity IX. The optimal value here is, for example, 0.9.
また、二次特徴量Xと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量Xが小さいとき、溶融池の左右幅が狭くなるので、溶接後の状態が溶落ちになりやすい。一方、二次特徴量Xが大きいとき、溶融池の左右幅が広くなるので、溶接後に形成される裏波が不十分になりやすい。そこで、制御演算部11は、二次特徴量Xの値が、二次特徴量Xに関する基準情報である最適値に近いほど、健全な溶接であると判定・評価する。ここでの最適値は、例えば0.62である。 Furthermore, in terms of the relationship between the secondary feature quantity X and the object of judgment/evaluation, when the secondary feature quantity X is small, the left and right width of the molten pool becomes narrow, making the state after welding more likely to result in burn-through. On the other hand, when the secondary feature quantity X is large, the left and right width of the molten pool becomes wide, making it more likely that the backside ribs formed after welding will be insufficient. Therefore, the control calculation unit 11 judges and evaluates that the welding is sounder the closer the value of the secondary feature quantity X is to the optimal value, which is the reference information for the secondary feature quantity X. The optimal value here is, for example, 0.62.
更に、二次特徴量XIと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量XIが小さいとき、溶融池の左上幅が狭くなるので、溶接後の状態が溶落ちになりやすい。一方、二次特徴量XIが大きいとき、溶融池の左上幅が広くなるので、溶接後に形成される裏波が不十分になりやすい。そこで、制御演算部11は、二次特徴量XIの値が、二次特徴量XIに関する基準情報である最適値に近いほど、健全な溶接であると判定・評価する。ここでの最適値は、例えば1.2である。 Furthermore, in terms of the relationship between the secondary feature quantity XI and the object of judgment/evaluation, when the secondary feature quantity XI is small, the width at the top left of the molten pool is narrow, making the state after welding more likely to result in burn-through. On the other hand, when the secondary feature quantity XI is large, the width at the top left of the molten pool is wide, making it more likely that the backside ribs formed after welding will be insufficient. Therefore, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that the welding is sounder the closer the value of the secondary feature quantity XI is to the optimal value, which is the reference information for the secondary feature quantity XI. The optimal value here is, for example, 1.2.
図19は、溶接施工対象90が厚板である場合に係る二次特徴量XIIに基づく判定・評価結果を示す表である。厚板に対する溶接施工では、一層を複数のパスで溶接する、いわゆる振り分けがあるため、同じ溶接条件であっても、欠陥としての融合不良が生じる場合と生じない場合とが想定される。そこで、二次特徴量XIIに基づく判定又は評価では、溶接現象に加えて左右非対称性にも着目する。図19では、パス数ごとに、欠陥の有無と、当該溶接施工にて特定された二次特徴量XIIの値とが示されている。ただし、パス数が「1」から「3」までの各値については、当該各パスでは振り分けがないため、表中から除外されている。また、欠陥の有無は、パスごとに目視にて判定されている。 Figure 19 is a table showing the results of judgment and evaluation based on secondary feature XII when the welding object 90 is a thick plate. When welding thick plates, each layer is welded in multiple passes, a process known as allocation. Therefore, even under the same welding conditions, it is expected that insufficient fusion as a defect may or may not occur. Therefore, judgment or evaluation based on secondary feature XII focuses on left-right asymmetry in addition to welding phenomena. Figure 19 shows the presence or absence of defects and the value of secondary feature XII identified in the welding process for each pass. However, values for pass numbers from "1" to "3" are excluded from the table because there is no allocation for each pass. The presence or absence of defects is also determined visually for each pass.
図19に示す判定・評価結果によると、二次特徴量XIIの値は、欠陥があると判断されたときのパスでは、欠陥がないと判断されたときのパスでの値から大きく変化する。つまり、二次特徴量XIIの値の大小は、判定・評価対象の良否の傾向に関係していると考えられる。そこで、制御演算部11は、二次特徴量XIIの判定・評価対象に対する傾向を参照し、二次特徴量XIIに基づいた判定又は評価を実行し得る。 According to the judgment/evaluation results shown in FIG. 19, the value of secondary feature XII in a pass determined to have a defect varies significantly from the value in a pass determined to have no defect. In other words, the magnitude of the value of secondary feature XII is thought to be related to the tendency of the judgment/evaluation object to be good or bad. Therefore, the control/calculation unit 11 can refer to the tendency of secondary feature XII for the judgment/evaluation object and perform judgment or evaluation based on secondary feature XII.
二次特徴量XIIに基づく判定又は評価について、自動溶接機による溶接では、溶接施工対象90が厚板である場合の溶接品質に関する融合不良の有無が判定され得る。一方、手溶接では、溶接施工対象90が厚板である場合の技能に関する融合不良の有無が評価され得る。 In determining or evaluating based on secondary feature XII, when welding is performed using an automatic welding machine, the presence or absence of poor fusion in terms of welding quality can be determined when the welding object 90 is a thick plate. On the other hand, when manual welding is performed, the presence or absence of poor fusion in terms of skill can be evaluated when the welding object 90 is a thick plate.
二次特徴量XIIと判定・評価対象との関係性として、二次特徴量XIIが小さいとき、アークが下向きで安定しているので、溶融池の全域に渡って適切に入熱されているとみなされる。一方、二次特徴量XIIが大きいとき、アークが開先壁方向に大きく振れているので、前のパスによって溝状になっているところに入熱されていないとみなされる。そこで、制御演算部11は、二次特徴量XIIの値が、二次特徴量XIIに関する基準情報である閾値以上であるとき、融合不良が生じている可能性が高いと判定・評価する。 The relationship between secondary feature quantity XII and the object of judgment/evaluation is that when secondary feature quantity XII is small, the arc is downward and stable, and it is therefore assumed that heat has been appropriately input throughout the entire molten pool. On the other hand, when secondary feature quantity XII is large, the arc is deflecting significantly toward the groove wall, and it is therefore assumed that heat has not been input to the groove-shaped area created by the previous pass. Therefore, when the value of secondary feature quantity XII is equal to or greater than a threshold value, which is reference information regarding secondary feature quantity XII, the control and calculation unit 11 judges and evaluates that there is a high possibility of insufficient fusion occurring.
次に、制御演算部11は、溶接施工を終了させ(溶接施工終了S108)、その後、溶接施工判定工程の実行を終了する。 Next, the control and calculation unit 11 ends the welding operation (welding operation end S108), and then ends the execution of the welding operation determination process.
次に、本実施形態に係る溶接施工判定方法、及び、溶接施工判定装置1の効果について説明する。 Next, we will explain the welding construction judgment method and the effects of the welding construction judgment device 1 according to this embodiment.
まず、本実施形態に係る溶接施工判定方法は、溶接施工中に溶融池HMを含む溶接部を撮影する工程(溶接画像入力工程S200)を有する。溶接施工判定方法は、溶接部の撮影により得られた溶接画像IPに基づいて、アークHA又は溶融池HMの少なくともいずれかの形状に関する一次特徴量を特定する工程(一次特徴量特定工程S104)を有する。溶接施工判定方法は、一次特徴量を変数とする算出式から無次元量としての二次特徴量を特定する工程(二次特徴量特定工程S105)を有する。また、溶接施工判定方法は、二次特徴量に基づいて、溶接品質を判定する工程又は施工者の技能を評価する工程(判定・評価工程S107)を有する。 First, the welding performance evaluation method according to this embodiment includes a step of photographing a weld including a molten pool HM during welding (welding image input step S200). The welding performance evaluation method also includes a step of identifying primary feature quantities related to the shape of at least one of the arc H A or the molten pool HM based on the welding image IP obtained by photographing the weld (primary feature quantity identification step S104). The welding performance evaluation method also includes a step of identifying secondary feature quantities as dimensionless quantities from a calculation formula using the primary feature quantities as variables (secondary feature quantity identification step S105). The welding performance evaluation method also includes a step of evaluating the welding quality or the skill of the welding worker based on the secondary feature quantities (evaluation step S107).
一方、本実施形態に係る溶接施工判定装置1は、溶接施工中に溶融池を含む溶接部を撮影する撮影装置10を備える。溶接施工判定装置1は、アークHA又は溶融池HMの少なくともいずれかの形状に関する一次特徴量を変数とする無次元量としての二次特徴量の算出式を格納する記憶部12を備える。また、溶接施工判定装置1は、撮影装置10から取得した溶接画像IPに基づいて一次特徴量を特定し、一次特徴量と、記憶部12から取得した算出式とに基づいて二次特徴量を特定する制御演算部11を備える。制御演算部11は、更に、二次特徴量に基づいて溶接品質を判定する又は施工者の技能を評価する。 On the other hand, the welding construction judgment device 1 according to this embodiment includes an imaging device 10 that captures an image of a welded portion including a molten pool during welding. The welding construction judgment device 1 also includes a memory unit 12 that stores a calculation formula for a secondary feature quantity as a dimensionless quantity in which a primary feature quantity related to the shape of at least one of the arc H A and the molten pool H M is a variable. The welding construction judgment device 1 also includes a control and calculation unit 11 that identifies the primary feature quantity based on a welding image IP acquired from the imaging device 10 and identifies the secondary feature quantity based on the primary feature quantity and the calculation formula acquired from the memory unit 12. The control and calculation unit 11 further judges the welding quality or evaluates the skill of a welding worker based on the secondary feature quantity.
本実施形態に係る溶接施工判定方法及び溶接施工判定装置1では、溶接品質を判定する又は施工者の技能を評価するに際して、溶接画像IPに基づく一次特徴量を直接的に参照するのではなく、一次特徴量を変数とする二次特徴量を参照する。そして、二次特徴量は、無次元量として数値化されるので、溶接施工ごとに変化し得る溶接現象の影響を受けづらい。したがって、溶接施工ごとに、同一の溶接品質又は同一の技能である場合の判定・評価結果にバラツキが生じづらくなるので、溶接品質の判定又は技能の評価の精度が向上する。 In the welding performance evaluation method and welding performance evaluation device 1 according to this embodiment, when judging weld quality or evaluating the skill of a welding worker, secondary features that use the primary features as variables are referenced rather than directly referencing primary features based on the welding image IP . The secondary features are quantified as dimensionless quantities, and are therefore less susceptible to the influence of welding phenomena that may vary from welding performance to welding performance. Therefore, variations in the evaluation and assessment results for the same welding quality or skill are less likely to occur for each welding performance, improving the accuracy of the welding quality evaluation or skill evaluation.
このように、本実施形態によれば、溶接品質の判定又は施工者の技能の評価の精度を向上させる溶接施工判定方法及び溶接施工判定装置1を提供することができる。 In this way, this embodiment can provide a welding construction judgment method and welding construction judgment device 1 that improve the accuracy of judging welding quality or evaluating the skills of a welding worker.
ここで、溶接機80等の自動溶接機による溶接施工での溶接品質を判定する場合、当該溶接品質は、二次特徴量により数値化されることになる。したがって、このような溶接品質に係る判定結果を直接的に自動溶接機の施工条件に反映させることで、自動溶接機は、最適値からのずれを補正する適応制御をリアルタイムで実施することができる。 When determining the welding quality of welding performed by an automatic welding machine such as welding machine 80, the welding quality is quantified using secondary features. Therefore, by directly reflecting the results of such welding quality determination in the automatic welding machine's operation conditions, the automatic welding machine can perform adaptive control in real time to correct deviations from the optimal value.
一方、施工者の手溶接による溶接施工での技能を評価する場合、当該技能も、二次特徴量により数値化されることになる。したがって、このような技能に係る評価結果は、施工者の技能訓練又は技能伝承に関する指標として、より好適となり得る。 On the other hand, when evaluating a worker's manual welding skills, those skills are also quantified using secondary features. Therefore, the evaluation results for such skills can be more suitable as indicators for worker skill training or skill transfer.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法は、アークHAに対応したアーク領域AC、又は、溶融池HMに対応した溶融池領域MPを、溶接画像IPからマスク画像IMとして抽出する工程を有してもよい。当該工程は、アーク領域抽出工程S202又は溶融池領域抽出工程S203に相当する。一次特徴量は、アーク領域AC又は溶融池領域MPの形状に基づいて抽出された、上記例示での特徴点P1A等に相当する複数の特徴点、アーク領域ACの外接矩形RA、又は、溶融池領域MPの外接矩形RBから特定されてもよい。 Furthermore, the welding construction determination method according to this embodiment may include a step of extracting an arc region AC corresponding to the arc HA or a molten pool region MP corresponding to the molten pool HM from the welding image IP as a mask image I M. This step corresponds to the arc region extraction step S202 or the molten pool region extraction step S203. The primary feature amount may be identified from a plurality of feature points corresponding to the feature point P1A in the above example, extracted based on the shape of the arc region AC or the molten pool region MP , or from the circumscribing rectangle RA of the arc region AC or the circumscribing rectangle RB of the molten pool region MP .
この溶接施工判定方法によれば、複数の特徴点、外接矩形RA及び外接矩形RBは、マスク画像IMとして抽出されたアーク領域AC又は溶融池領域MPから導出される。したがって、位置又は形状に関する精度を向上させたり、所望の特徴点を選択しやすくしたりするのに有利となり得る。 According to this welding construction judgment method, a plurality of feature points, a circumscribing rectangle RA , and a circumscribing rectangle RB are derived from the arc region AC or the molten pool region MP extracted as the mask image IM . This can be advantageous in improving the accuracy of the position or shape and in facilitating the selection of desired feature points.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、溶融池領域MPは、機械学習により抽出されてもよい。ここで採用される機械学習は、アーク領域ACの重心から溶接画像IPの画像端まで延びる溶融池の複数の探索線上の輝度値から正解の溶融池端点位置を学習して判断させることで溶融池の端点を予測してもよい。 In the welding construction determination method according to this embodiment, the molten pool region MP may be extracted by machine learning. The machine learning employed here may predict the molten pool endpoints by learning and determining correct molten pool endpoint positions from brightness values on multiple search lines of the molten pool extending from the center of gravity of the arc region AC to the edges of the welding image IP .
例えば、溶融池領域が、輝度の増減に着目して抽出されるとすると、溶接施工中に発生するヒュームの輝度又はアークから遠い位置の暗さの影響を受けて、最終的に特徴点を正確に抽出できない場合もあり得る。これに対して、本実施形態によれば、溶融池領域MPを抽出するに際して、データの特性を統計的に考慮する機械学習を適用するので、抽出される特徴点の正確性を向上させることができる。 For example, if the weld pool region is extracted by focusing on the increase or decrease in brightness, it may not be possible to accurately extract the feature points due to the influence of the brightness of the fumes generated during welding or the darkness of positions far from the arc. In contrast, according to this embodiment, machine learning that statistically considers the characteristics of the data is applied when extracting the weld pool region MP , thereby improving the accuracy of the extracted feature points.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、複数の特徴点の一つは、マスク画像IMの窪みとして抽出された、アークHAを形成するワイヤ82の先端点に対応してもよい。 Furthermore, in the welding construction determination method according to this embodiment, one of the plurality of feature points may correspond to the tip point of the wire 82 forming the arc H A , which is extracted as a depression in the mask image I M.
マスク画像IMの窪みとして抽出されたワイヤ82の先端点に対応する特徴点は、例えば、二次特徴量IIに関する図11等に例示した特徴点P3である。溶融池HMの動きがワイヤ82の動きに追従しているかどうかは、溶融池HMの形状が安定しているかどうかに関係する。この溶接施工判定方法によれば、例えば、溶接施工対象90が中板であり、かつ、判定・評価対象がワイヤ82への溶融池の追従性に関係した融合不良の有無である場合に好適となり得る。 The feature point corresponding to the tip point of the wire 82 extracted as a depression in the mask image I M is, for example, feature point P3 illustrated in Figure 11 and other figures relating to secondary feature quantity II. Whether the movement of the molten pool H M follows the movement of the wire 82 is related to whether the shape of the molten pool H M is stable. This welding procedure evaluation method may be suitable, for example, when the welding object 90 is an intermediate plate and the object of evaluation is the presence or absence of incomplete fusion related to the ability of the molten pool to follow the wire 82.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、複数の特徴点の一つは、アーク領域ACの重心に対応してもよい。 In the welding construction determination method according to this embodiment, one of the plurality of characteristic points may correspond to the center of gravity of the arc region AC .
アーク領域ACの重心に対応する特徴点は、例えば、二次特徴量XIIに関する図17A等に例示した特徴点P3である。一般に厚板に対して溶接施工する場合、一層を複数のパスで溶接する振り分けがある。そして、アーク領域ACの重心の動きは、アークの振れ幅に関係するので、アークが開先壁方向に大きく振れているときには、前のパスによって溝状になっているところに入熱されていないとみなし得る。この溶接施工判定方法によれば、例えば、溶接施工対象90が厚板であり、かつ、判定・評価対象が融合不良の有無である場合に好適となり得る。 The feature point corresponding to the center of gravity of the arc region A- C is, for example, feature point P3 illustrated in FIG. 17A and other figures for secondary feature quantity XII. Generally, when welding thick plates, each layer is divided into multiple passes. Since the movement of the center of gravity of the arc region A- C is related to the arc swing amplitude, when the arc swings significantly toward the groove wall, it can be assumed that heat is not being input to the groove-shaped area formed by the previous pass. This welding performance evaluation method can be suitable, for example, when the welding target 90 is a thick plate and the evaluation target is the presence or absence of incomplete fusion.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、二次特徴量は、溶接施工対象90ごと、若しくは、溶接品質の判定で着目する項目又は技能の評価で着目する項目ごとに設定されてもよい。又は、二次特徴量は、各々異なる撮影位置及び撮影方向から溶接部を撮影することで得られた複数の溶接画像IPごとに設定されてもよい。 In the welding construction judgment method according to the present embodiment, the secondary feature amount may be set for each welding construction object 90, or for each item focused on in judging welding quality or in evaluating skills, or for each of a plurality of welding images IP obtained by photographing the weld from different photographing positions and photographing directions.
この溶接施工判定方法によれば、上記例示した二次特徴量I~二次特徴量XIIのように、少なくとも、いずれの溶接施工対象90、判定・評価対象、又は、溶接画像IPを取得する撮影装置10を選択するかによって、複数の二次特徴量を設定し得る。そして、複数の二次特徴量のうち、いずれか一つの二次特徴量に基づいて判定・評価結果を導出することもできるし、複数の二次特徴量に基づいて複合的に複数の判定・評価結果を導出することもできる。特に、複数の二次特徴量に基づいて複合的に複数の判定・評価結果を導出することにより、判定・評価結果の信頼性を向上させることができる。 According to this welding construction judgment method, multiple secondary feature amounts can be set, such as secondary feature amounts I to XII exemplified above, depending on at least which welding construction object 90, judgment/evaluation object, or imaging device 10 that acquires welding image IP is selected. The judgment/evaluation result can be derived based on any one of the multiple secondary feature amounts, or multiple judgment/evaluation results can be derived in a composite manner based on multiple secondary feature amounts. In particular, the reliability of the judgment/evaluation result can be improved by deriving multiple judgment/evaluation results in a composite manner based on multiple secondary feature amounts.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、一次特徴量は、二つの特徴点を通る直線であり、二次特徴量は、直線の傾きであってもよい。 Furthermore, in the welding construction judgment method according to this embodiment, the primary feature value may be a straight line passing through two feature points, and the secondary feature value may be the slope of the line.
この場合の一次特徴量及び二次特徴量は、例えば、図10A及び図10Bに示した二次特徴量Iに関する組み合わせ、又は、図11A及び図11Bに示した二次特徴量IIに関する組み合わせに相当する。この溶接施工判定方法は、上記説明したとおり、溶接施工対象90が中板である場合の溶接品質又は技能に関する融合不良の有無を判定又は評価するのに有利となり得る。 In this case, the primary feature and secondary feature correspond to, for example, the combination of secondary feature I shown in Figures 10A and 10B, or the combination of secondary feature II shown in Figures 11A and 11B. As explained above, this welding performance assessment method can be advantageous for determining or evaluating the presence or absence of poor fusion in relation to welding quality or skill when the welding performance object 90 is a middle plate.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、一次特徴量は、二つの特徴点を結んだ線分であり、二次特徴量は、二つの特徴点の互いに異なる組み合わせで形成された一の線分の長さと他の線分の長さとの比であってもよい。 Furthermore, in the welding construction judgment method according to this embodiment, the primary feature value may be a line segment connecting two feature points, and the secondary feature value may be the ratio between the length of one line segment formed by different combinations of two feature points and the length of another line segment.
この場合の一次特徴量及び二次特徴量は、例えば、図13A~図13Cに示した二次特徴量IVに関する組み合わせに相当する。この溶接施工判定方法は、上記説明したとおり、溶接施工対象90が中板である場合で、自動溶接機による溶接では、溶接品質に関する材料への影響を判定する、又は、手溶接では、施工者の技能に関する溶接速度の許容範囲との誤差を評価するのに有利となり得る。 In this case, the primary and secondary features correspond to, for example, the combination of secondary features IV shown in Figures 13A to 13C. As explained above, this welding performance assessment method can be useful when the welding target 90 is a medium plate, in welding performed by an automatic welding machine, for assessing the impact on the material regarding weld quality, or in manual welding, for evaluating the error from the allowable range of welding speeds related to the skill of the welding operator.
又は、この場合の一次特徴量及び二次特徴量は、例えば、図14に示した二次特徴量Vに関する組み合わせ、又は、図15に示した二次特徴量VIに関する組み合わせに相当する。この溶接施工判定方法は、上記説明したとおり、溶接施工対象90が薄板である場合で、裏波形成性状が「溶落ち」、「健全な溶接」又は「裏波不十分」のいずれに分類されるかを判定又は評価するのに有利となり得る。 In this case, the primary feature and secondary feature correspond to, for example, the combination related to secondary feature V shown in FIG. 14 or the combination related to secondary feature VI shown in FIG. 15. As explained above, this welding procedure determination method can be advantageous for determining or evaluating whether the back-beam formation characteristics are classified as "burn-through," "sound weld," or "insufficient back-beam" when the welding procedure object 90 is a thin plate.
又は、この場合の一次特徴量及び二次特徴量は、例えば、図17A~図17Bに示した二次特徴量XIIに関する組み合わせに相当する。この溶接施工判定方法は、上記説明したとおり、溶接施工対象90が厚板である場合の溶接品質又は技能に関する融合不良の有無を判定又は評価するのに有利となり得る。 In this case, the primary feature amount and secondary feature amount correspond to, for example, the combination related to secondary feature amount XII shown in Figures 17A and 17B. As explained above, this welding performance evaluation method can be advantageous for determining or evaluating the presence or absence of poor fusion related to welding quality or skill when the welding performance object 90 is a thick plate.
また、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、一次特徴量は、アーク領域ACの外接矩形RAの各辺の長さであってもよい。このとき、二次特徴量は、一の撮影位置及び撮影方向から撮影された溶接画像IPに基づく外接矩形RA1の面積と、他の撮影位置及び撮影方向から撮影された溶接画像IPに基づく外接矩形RA2の面積との比であってもよい。 Furthermore, in the welding construction determination method according to this embodiment, the primary feature amount may be the length of each side of the circumscribing rectangle R A of the arc region A C. In this case, the secondary feature amount may be the ratio between the area of the circumscribing rectangle R A1 based on the welding image I P captured from one shooting position and shooting direction and the area of the circumscribing rectangle R A2 based on the welding image I P captured from another shooting position and shooting direction.
この場合の一次特徴量及び二次特徴量は、例えば、図16A及び図16Bに関連した二次特徴量VIIに関する組み合わせに相当する。この溶接施工判定方法は、上記説明したとおり、溶接施工対象90が薄板である場合で、裏波形成性状が「溶落ち」、「健全な溶接」又は「裏波不十分」のいずれに分類されるかを判定又は評価するのに有利となり得る。 In this case, the primary feature and secondary feature correspond to, for example, the combination of secondary feature VII associated with Figures 16A and 16B. As explained above, this welding procedure assessment method can be advantageous for determining or evaluating whether the back-beam formation characteristics are classified as "burn-through," "sound weld," or "insufficient back-beam" when the welding procedure target 90 is a thin plate.
更に、本実施形態に係る溶接施工判定方法では、溶接品質又は技能は、二次特徴量の数値に基づいて予め規定された溶接品質の判定又は技能の評価の良否に係る基準情報を基準として判定又は評価されてもよい。 Furthermore, in the welding construction judgment method according to this embodiment, welding quality or skill may be judged or evaluated based on predetermined reference information relating to the pass/fail of the welding quality judgment or skill evaluation, which is determined based on the numerical values of the secondary feature quantities.
この溶接施工判定方法によれば、当該溶接施工にて特定された二次特徴量が、予め二次特徴量の数値に基づいて規定された基準情報と比較されることで、簡易的に、溶接品質の判定又は技能の評価が実施され得る。 This welding construction evaluation method allows for easy evaluation of welding quality or skill by comparing the secondary feature values identified in the welding construction with reference information that has been predefined based on the numerical values of the secondary feature values.
また、本実施形態に係る溶接施工判定装置は、溶接施工対象90、及び、溶接品質の判定で着目する項目又は技能の評価で着目する項目を入力する入力部13を備えてもよい。撮影装置10は、撮影位置及び撮影方向が各々異なるように複数あってもよい。制御演算部11は、一次特徴量の特定に用いられる溶接画像IPを取得する撮影装置10を、複数の撮影装置10から選択してもよい。このとき、撮影装置10は、入力部13を介して入力された、溶接施工対象90ごと、又は、溶接品質の判定で着目する項目又は技能の評価で着目する項目ごとに、選択されてもよい。 The welding construction judgment device according to this embodiment may also include an input unit 13 for inputting the welding construction object 90 and an item to be focused on in judging the welding quality or an item to be focused on in evaluating the skill. There may be a plurality of image capturing devices 10, each with a different image capturing position and image capturing direction. The control and calculation unit 11 may select an image capturing device 10 from the plurality of image capturing devices 10 to acquire the welding image IP used to identify the primary feature. In this case, the image capturing device 10 may be selected for each welding construction object 90, or for each item to be focused on in judging the welding quality or for each item to be focused on in evaluating the skill, input via the input unit 13.
この溶接施工判定装置1によれば、制御演算部11は、撮影位置及び撮影方向が各々異なる複数の撮影装置10のうちの少なくともいずれかから溶接画像IPを取得する。したがって、制御演算部11は、採用する二次特徴量に合わせて適切な撮影装置10が撮影した溶接画像IPを用いることができる。 According to this welding construction judgment device 1, the control and calculation unit 11 acquires the welding image IP from at least one of a plurality of image capture devices 10 each having a different image capture position and image capture direction. Therefore, the control and calculation unit 11 can use the welding image IP captured by the appropriate image capture device 10 in accordance with the secondary feature amount to be adopted.
いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正又は変形をすることが可能である。上記の実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。 Several embodiments have been described, but modifications or variations of the embodiments can be made based on the above disclosure. All components of the above embodiments and all features described in the claims may be individually extracted and combined, as long as they are not mutually inconsistent.
1 溶接施工判定装置
10 撮影装置
11 制御演算部
12 記憶部
13 入力部
AC アーク領域
HA アーク
HM 溶融池
IM マスク画像
IP 溶接画像
L1 第1長さ
L2 第2長さ
L3 第3長さ
L4 第4長さ
L5 第5長さ
L6 第6長さ
MP 溶融池領域
P1,P1A,P1B,P2,P2A,P2B,P3,P3A,P3B,P4A,P4B 特徴点
RA 外接矩形
RA1 外接矩形
RA2 外接矩形
RB 外接矩形
1 Welding execution determination device 10 Photographing device 11 Control calculation section 12 Storage section 13 Input section A C arc area H A arc HM molten pool IM mask image I P welding image L1 1st length L2 2nd length L3 3rd length L4 4th length L5 5th length L6 6th length M P molten pool area P 1 , P 1A , P 1B , P 2 , P 2A , P 2B , P 3 , P 3A , P 3B , P 4A , P 4B Feature points R A circumscribed rectangle R A1 circumscribed rectangle R A2 circumscribed rectangle R B circumscribed rectangle
Claims (9)
前記溶接部の撮影により得られた溶接画像に基づいて、アーク又は前記溶融池の少なくともいずれかの形状に関する一次特徴量を特定する工程と、
前記一次特徴量を変数とする算出式から無次元量としての二次特徴量を特定する工程と、
前記二次特徴量に基づいて、溶接品質を判定する工程又は施工者の技能を評価する工程と、
前記アークに対応したアーク領域、又は、前記溶融池に対応した溶融池領域を、前記溶接画像からマスク画像として抽出する工程と、
を有し、
前記一次特徴量は、前記アーク領域又は前記溶融池領域の形状に基づいて抽出された、複数の特徴点、前記アーク領域の外接矩形、又は、前記溶融池領域の外接矩形から特定され、
前記溶融池領域は、前記アーク領域の重心から前記溶接画像の画像端まで延びる前記溶融池の複数の探索線上の輝度値から正解の溶融池端点位置を学習して判断させることで前記溶融池の端点を予測する機械学習により抽出される、溶接施工判定方法。 a step of photographing a weld including a molten pool during welding;
identifying a primary feature value relating to the shape of at least one of the arc and the molten pool based on a welding image obtained by photographing the weld;
specifying a secondary feature value as a dimensionless quantity from a calculation formula using the primary feature value as a variable;
a step of determining welding quality or evaluating the skill of a welding worker based on the secondary feature amount;
extracting an arc region corresponding to the arc or a molten pool region corresponding to the molten pool from the welding image as a mask image;
and
the primary feature amount is identified from a plurality of feature points, a circumscribing rectangle of the arc region, or a circumscribing rectangle of the weld pool region, which are extracted based on the shape of the arc region or the weld pool region;
A welding construction judgment method in which the molten pool region is extracted using machine learning that predicts the endpoints of the molten pool by learning and determining the correct molten pool endpoint positions from the brightness values on multiple search lines of the molten pool extending from the center of gravity of the arc region to the edge of the welding image.
前記二次特徴量は、前記直線の傾きである、請求項1~3のいずれか一項に記載の溶接施工判定方法。 the primary feature is a straight line passing through the two feature points,
The welding construction judgment method according to claim 1 , wherein the secondary feature amount is a slope of the straight line.
前記二次特徴量は、二つの前記特徴点の互いに異なる組み合わせで形成された一の前記線分の長さと他の前記線分の長さとの比である、請求項1~3のいずれか一項に記載の溶接施工判定方法。 the primary feature is a line segment connecting two of the feature points,
4. The welding construction judgment method according to claim 1 , wherein the secondary feature amount is a ratio between a length of one of the line segments formed by different combinations of two of the feature points and a length of another of the line segments.
前記二次特徴量は、一の撮影位置及び撮影方向から撮影された前記溶接画像に基づく前記外接矩形の面積と、他の撮影位置及び撮影方向から撮影された前記溶接画像に基づく前記外接矩形の面積との比である、請求項1~3のいずれか一項に記載の溶接施工判定方法。 the primary feature amount is the length of each side of the circumscribing rectangle of the arc region;
The welding construction judgment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary feature is a ratio between an area of the circumscribing rectangle based on the welding image photographed from one photographing position and photographing direction and an area of the circumscribing rectangle based on the welding image photographed from another photographing position and photographing direction.
アーク又は前記溶融池の少なくともいずれかの形状に関する一次特徴量を変数とする無次元量としての二次特徴量の算出式を格納する記憶部と、
前記撮影装置から取得した溶接画像に基づいて前記一次特徴量を特定し、当該一次特徴量と、前記記憶部から取得した前記算出式とに基づいて前記二次特徴量を特定し、当該二次特徴量に基づいて溶接品質を判定する又は施工者の技能を評価する制御演算部と、
溶接施工対象、及び、前記溶接品質の判定で着目する項目又は前記技能の評価で着目する項目を入力する入力部と、
を備え、
前記撮影装置は、撮影位置及び撮影方向が各々異なるように複数あり、
前記制御演算部は、前記入力部を介して入力された、前記溶接施工対象ごと、又は、前記溶接品質の判定で着目する前記項目又は前記技能の評価で着目する前記項目ごとに、前記一次特徴量の特定に用いられる前記溶接画像を取得する前記撮影装置を、複数の前記撮影装置から選択する、溶接施工判定装置。 an imaging device for imaging the welded portion including the molten pool during welding;
a storage unit that stores a calculation formula for a secondary feature value as a dimensionless quantity using a primary feature value relating to the shape of at least one of the arc and the molten pool as a variable;
a control and calculation unit that identifies the primary feature amount based on the welding image acquired from the imaging device, identifies the secondary feature amount based on the primary feature amount and the calculation formula acquired from the storage unit, and judges the welding quality or evaluates the skill of a welding worker based on the secondary feature amount;
an input unit for inputting a welding object and an item to be focused on in determining the welding quality or an item to be focused on in evaluating the skill;
Equipped with
The photographing device is provided in a plurality of positions and directions different from each other,
The control and calculation unit selects, from the plurality of photographing devices, the photographing device that acquires the welding image used to identify the primary feature for each of the welding work objects, or for each of the items that are focused on in determining the welding quality or for each of the items that are focused on in evaluating the skill, which are input via the input unit .
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