JP2007278809A - Method and device for inspecting spot welded part - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the reliability of quality decision with respect to the ultrasonic inspection of a spot welded part using a robot. <P>SOLUTION: The posture and position of an ultrasonic sensor 11 with respect to a workpiece W are changed by the robot 12, an ultrasonic wave is transmitted to the workpiece W in a plurality of postures at a plurality positions with respect to one spot welded part SP, the posture and position becoming maximum in the intensity of a reflected wave among a plurality of the postures and positions are detected and the quality of the spot welded part SP is decided using the measuring data of the ultrasonic sensor 11 in the detected posture at the detected position. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波により非破壊でスポット溶接部の良否を自動判定する検査方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to an inspection method and apparatus for automatically determining whether or not a spot welded portion is nondestructive using ultrasonic waves.

自動車産業等において金属パネル同士を接合するためにスポット溶接が多用されており、そのスポット溶接部の良否検査を行う必要がある。従来はタガネ破壊検査により良否判定が行われていたが、破壊部品の廃却ロスが生じるため、近年は超音波を利用した非破壊検査が利用され始めている。この非破壊検査は、作業員が手動で超音波探触子をスポット溶接部に押し当てて行っているため、作業に熟練を要すると共に作業員ごとに検査結果のバラツキも生じる。   Spot welding is frequently used to join metal panels in the automobile industry and the like, and it is necessary to perform a quality inspection of the spot welded portion. Conventionally, the pass / fail determination is performed by the vertical destructive inspection, but since the loss of destruction of the broken parts occurs, in recent years, nondestructive inspection using ultrasonic waves has begun to be used. This non-destructive inspection is performed manually by an operator by pressing the ultrasonic probe against the spot welded portion, so that skill is required for the operation, and inspection results vary from worker to worker.

それに対して、特許文献1にはロボットを用いて超音波センサの動作制御を行うことにより自動的に検査を実施するものが開示されている。該文献によれば、ロボットは、超音波検査装置に予め存在する溶接部位置情報に基づいて超音波センサをスポット溶接部に位置合わせして検査を行う。その際、実際の溶接位置が溶接部位置情報とずれることで超音波信号が所定の基準に達していない場合には、超音波信号が該基準を満たすまでロボットにより超音波センサを移動させて検査を行うようにしている。
独国第10125782公開公報
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 discloses a device that automatically performs an inspection by controlling the operation of an ultrasonic sensor using a robot. According to this document, the robot performs inspection by aligning the ultrasonic sensor with the spot welded portion based on the welded portion position information existing in advance in the ultrasonic inspection apparatus. At that time, if the ultrasonic signal does not reach the predetermined reference due to the actual welding position deviating from the weld position information, the robot moves the ultrasonic sensor until the ultrasonic signal satisfies the reference, and the inspection is performed. Like to do.
Germany 10125782 Publication

しかしながら、特許文献1の場合、ロボットにより超音波センサを移動させて超音波信号が前記基準を満たした最初の点で良否判断を行うこととしているため、超音波センサが本来判定すべき最良の検査位置に至る前に良否判定を実施して誤判定するおそれがある。   However, in the case of Patent Document 1, since the ultrasonic sensor is moved by the robot and the pass / fail judgment is made at the first point where the ultrasonic signal satisfies the above-mentioned standard, the best inspection that the ultrasonic sensor should originally determine is determined. There is a risk of performing a pass / fail determination before reaching the position to make an erroneous determination.

そこで、本発明は、ロボットを用いたスポット溶接部の超音波検査について良否判定の信頼性を向上することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to improve the reliability of the pass / fail determination for the ultrasonic inspection of the spot welded portion using a robot.

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係るスポット溶接部の検査方法は、超音波センサのワークに対する姿勢及び位置をロボットにより変化させ、1つのスポット溶接部に対して複数の姿勢及び位置で超音波を発信し、該複数の姿勢及び位置のうち反射波の強度が最大となる姿勢及び位置を検出し、該検出された姿勢及び位置における前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行うことを特徴とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the spot welded portion inspection method according to the present invention changes the posture and position of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece by a robot to form one spot welded portion. On the other hand, ultrasonic waves are transmitted in a plurality of postures and positions, and a posture and a position where the intensity of the reflected wave is maximum are detected from among the plurality of postures and positions, and the ultrasonic sensor in the detected postures and positions is detected. It is characterized in that the quality of the spot welded portion is determined using measurement data.

このようにすると、1つのスポット溶接部について超音波センサの姿勢及び位置をロボットによりそれぞれ複数試し、該複数の姿勢及び位置のうち反射波の強度が最大となる姿勢及び位置を最終的に検査用として採用しているので、常に最良の検査姿勢及び検査位置でスポット溶接部の良否判定を行うことができ高精度な検査が可能となる。また、超音波センサのワークに対する位置だけでなく姿勢も変化させながら超音波検査を行っているので、従来と異なり超音波センサの姿勢も最良な状態であることを保証することが可能となる。   In this way, a plurality of postures and positions of the ultrasonic sensor for each spot welded portion are tested by the robot, and the posture and position at which the intensity of the reflected wave is maximum among the plurality of postures and positions are finally used for inspection. Therefore, it is possible to always judge whether the spot welded portion is good or bad at the best inspection posture and inspection position, thereby enabling high-precision inspection. In addition, since the ultrasonic inspection is performed while changing not only the position of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece but also the posture, it is possible to ensure that the posture of the ultrasonic sensor is in the best state unlike the conventional case.

前記超音波センサの前記ワークに対する姿勢を前記ロボットにより変化させながら、前記超音波センサにより前記スポット溶接部の1点に超音波を発信して反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出し、該最適姿勢が維持された状態で前記ロボットにより前記超音波センサを前記ワークに対して相対移動させることで、前記スポット溶接部を前記超音波センサで走査して反射波の強度が最大となる最適位置を検出し、該最適姿勢及び最適位置における前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行うようにしてもよい。   While changing the posture of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece by the robot, the ultrasonic sensor transmits an ultrasonic wave to one point of the spot welded portion to detect the optimum posture in which the intensity of the reflected wave is maximized, Optimum intensity of reflected wave is maximized by scanning the spot weld with the ultrasonic sensor by moving the ultrasonic sensor relative to the workpiece with the robot while maintaining the optimal posture. The position may be detected, and the spot welded part may be determined to be good or bad using measurement data of the ultrasonic sensor at the optimal posture and the optimal position.

このようにすると、スポット溶接部の1点について超音波センサの位置を静止させた状態で超音波センサの姿勢を変化させながら超音波検査を行い、反射波の強度が最大となる姿勢を検出することで、まず超音波センサの最適姿勢を確定する。次いで、その最適姿勢を維持したまま超音波センサをスポット溶接部に走査して反射波の強度が最大となる位置を検出することで、超音波センサの最適位置を検出する。最終的に、その最適姿勢及び最適位置での超音波センサの計測データを用いてスポット溶接部の良否判定を実施している。したがって、超音波センサの姿勢及び位置を網羅的に試しながらも超音波センサの姿勢及び位置の変化量が効率的に抑制され、検査時間を効果的に短縮することできる。   If it does in this way, an ultrasonic inspection will be performed, changing the attitude | position of an ultrasonic sensor in the state which made the position of an ultrasonic sensor stationary about one point of a spot welding part, and the attitude | position which the intensity | strength of a reflected wave will become the maximum is detected. First, the optimum posture of the ultrasonic sensor is determined. Next, the optimum position of the ultrasonic sensor is detected by scanning the spot welding portion with the ultrasonic sensor while maintaining the optimum posture and detecting the position where the intensity of the reflected wave is maximum. Finally, the quality of the spot welded part is determined using the measurement data of the ultrasonic sensor at the optimum posture and the optimum position. Therefore, the amount of change in the posture and position of the ultrasonic sensor is efficiently suppressed while exhaustively testing the posture and position of the ultrasonic sensor, and the inspection time can be effectively shortened.

前記超音波センサの前記ワークに対する姿勢を前記ロボットにより変化させながら、前記超音波センサで前記スポット溶接部の1点に超音波を発信して反射波の強度が最大となる姿勢を検出し、該検出された姿勢が維持された状態で前記ロボットにより前記超音波センサを前記ワークに対して相対移動させることで、前記スポット溶接部を前記超音波センサで走査して反射波の強度が最大となる最適位置を検出し、該最適位置で更に前記超音波センサの前記ワークに対する姿勢を前記ロボットにより変化させながら、前記超音波センサで超音波を発信して反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出し、該最適姿勢及び最適位置における前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行うようにしてもよい。   While changing the posture of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece by the robot, the ultrasonic sensor transmits an ultrasonic wave to one point of the spot welded portion to detect the posture where the intensity of the reflected wave is maximized, The spot sensor is scanned with the ultrasonic sensor to maximize the intensity of the reflected wave by moving the ultrasonic sensor relative to the workpiece while the detected posture is maintained. Detecting an optimum position, and further changing the posture of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece at the optimum position by the robot, and sending an ultrasonic wave with the ultrasonic sensor to obtain an optimum posture that maximizes the intensity of the reflected wave It may be detected and the quality of the spot welded part is determined using the measurement data of the ultrasonic sensor at the optimal posture and the optimal position.

このようにすると、スポット溶接部の1点について超音波センサの位置を静止させた状態で超音波センサの姿勢を変化させながら超音波検査を行い、反射波の強度が最大となる姿勢を検出することで、まず超音波センサの好適な姿勢を取得する。次いで、その姿勢を維持したまま超音波センサをスポット溶接部に走査して反射波の強度が最大となる位置を検出することで、超音波センサの最適位置を検出する。さらに、その最適位置において超音波センサの姿勢を変化させて反射波の強度が最大となる姿勢を検出して最適姿勢を決定する。最終的に、その最適姿勢及び最適位置での超音波センサの計測データを用いてスポット溶接部の良否判定を実施している。したがって、超音波センサの最適姿勢を確実に保証ながらも超音波センサの姿勢及び位置の変化量が効率的に抑制され、短時間でかつ高精度な検査が可能となる。   If it does in this way, an ultrasonic inspection will be performed, changing the attitude | position of an ultrasonic sensor in the state which the position of the ultrasonic sensor was made still about one point of a spot welding part, and the attitude | position which the intensity | strength of a reflected wave will become the maximum Thus, first, a suitable posture of the ultrasonic sensor is acquired. Next, the optimum position of the ultrasonic sensor is detected by scanning the spot welding portion with the ultrasonic sensor while maintaining the posture and detecting the position where the intensity of the reflected wave is maximum. Further, the posture of the ultrasonic sensor is changed at the optimum position, and the posture where the intensity of the reflected wave is maximized is detected to determine the optimum posture. Finally, the quality of the spot welded part is determined using the measurement data of the ultrasonic sensor at the optimum posture and the optimum position. Therefore, the amount of change in the posture and position of the ultrasonic sensor is efficiently suppressed while reliably guaranteeing the optimum posture of the ultrasonic sensor, and high-precision inspection can be performed in a short time.

前記スポット溶接部の複数の点で検出された反射波の強度を位置座標上に表示する分布図をデータ処理装置で作成し、該データ処理装置が該分布図の強度分布状態に基づいて前記スポット溶接部の良否確認を更に行うようにしてもよい。   A distribution diagram for displaying the intensity of the reflected wave detected at a plurality of points on the spot welded portion on position coordinates is created by a data processing device, and the data processing device generates the spot based on the intensity distribution state of the distribution diagram. You may make it perform the quality check of a welding part further.

このようにすると、最適な姿勢及び位置における超音波センサの計測データに基づいて良否判定を行った後で、分布図の強度分布状態(例えば、強度分布形状や特定強度領域の個数など)に基づいて更なる良否確認も実施しているので、良否判定の精度が飛躍的に向上する。   In this way, after the pass / fail determination is made based on the measurement data of the ultrasonic sensor in the optimum posture and position, the distribution is based on the intensity distribution state (for example, the intensity distribution shape and the number of specific intensity regions). In addition, since the quality is further confirmed, the accuracy of the quality determination is dramatically improved.

前記超音波センサは接触型の超音波探触子であり、前記ロボットは前記超音波センサを前記ワーク表面に当接させたまま複数の方向に走査し、前記データ処理装置は、前記分布図に表示する反射波強度の位置座標を前記超音波センサの前記ロボットに対する撓み量を用いて補正するようにしてもよい。   The ultrasonic sensor is a contact-type ultrasonic probe, and the robot scans the ultrasonic sensor in a plurality of directions while keeping the ultrasonic sensor in contact with the workpiece surface. You may make it correct | amend the position coordinate of the reflected wave intensity to display using the bending amount with respect to the said robot of the said ultrasonic sensor.

このようにすると、超音波センサの走査時にワークとの摩擦による負荷で超音波センサが撓み、超音波センサの走査方向が複数である場合にはその撓み方向が異なるためにそのままだと分布図が正しい形状で表示されないこととなるが、走査方向ごとの撓み量を考慮して分布図上の位置座標を補正しているので正しい分布図を得ることができる。   In this case, when the ultrasonic sensor is scanned, the ultrasonic sensor bends due to a load caused by friction with the workpiece, and when there are a plurality of scanning directions of the ultrasonic sensor, the bending directions are different. Although it is not displayed in the correct shape, the correct distribution map can be obtained because the position coordinates on the distribution map are corrected in consideration of the amount of deflection in each scanning direction.

視覚センサにより前記ワーク上の前記スポット溶接部の位置を検出し、該検出された位置に基づいて前記超音波センサの初期位置を決定してもよい。   A position of the spot weld on the workpiece may be detected by a visual sensor, and an initial position of the ultrasonic sensor may be determined based on the detected position.

このようにすると、視覚センサでワーク上のスポット溶接部の位置を把握してから超音波センサをスポット溶接部に対して位置決めするので、超音波センサの初期位置の精度が向上する。   In this way, since the position of the spot welded portion on the workpiece is grasped by the visual sensor and the ultrasonic sensor is positioned with respect to the spot welded portion, the accuracy of the initial position of the ultrasonic sensor is improved.

視覚センサにより前記ワーク上の前記スポット溶接部の表面の向きを検出し、該表面の向きに基づいて前記超音波センサの初期姿勢を決定してもよい。   An orientation of the surface of the spot weld on the workpiece may be detected by a visual sensor, and an initial posture of the ultrasonic sensor may be determined based on the orientation of the surface.

このようにすると、視覚センサでワーク上のスポット溶接部の表面の向き(例えば面直方向)を把握してから超音波センサのスポット溶接部に対する姿勢を決めるので、超音波センサの初期姿勢の精度が向上する。   In this way, the orientation of the ultrasonic sensor with respect to the spot welded portion is determined after the orientation of the surface of the spot welded portion on the workpiece (for example, the direction perpendicular to the surface) is determined by the visual sensor. Will improve.

複数のワークを連続検査する場合に、前回検査時の良否判定に用いた前記超音波センサの最適姿勢及び最適位置を今回検査の初期姿勢及び位置として用いてもよい。   When continuously inspecting a plurality of workpieces, the optimal posture and the optimal position of the ultrasonic sensor used for the quality determination at the previous inspection may be used as the initial posture and position of the current inspection.

このようにすると、複数のワークを連続検査する場合には各スポット溶接部の箇所は略同一であり、前回検査時の良否判定に用いた超音波センサの姿勢及び位置を今回検査の姿勢及び位置に利用しているので、超音波センサのスポット溶接部に対する初期姿勢及び初期位置の精度が向上する。   In this way, when a plurality of workpieces are continuously inspected, the locations of each spot welded portion are substantially the same, and the posture and position of the ultrasonic sensor used for the pass / fail judgment at the previous inspection are the posture and position of the current inspection. Therefore, the accuracy of the initial posture and the initial position of the ultrasonic sensor with respect to the spot welded portion is improved.

また本発明のスポット溶接部の検査装置は、スポット溶接部に超音波を発信して反射波を検出する超音波センサと、該超音波センサがアームに設けられたロボットと、1つのスポット溶接部に対して前記超音波センサの姿勢及び位置を変化させるように該ロボットの動作を制御するロボットコントローラと、前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行う超音波検査装置と、前記ロボットコントローラから前記超音波センサの姿勢及び位置を受信すると共に前記超音波検査装置から計測データ及び良否判定結果を受信し、該位置、姿勢、計測データ及び良否判定結果を互いに関連付けて保存するデータ処理装置とを備え、前記データ処理装置は、前記超音波センサの反射波の強度が最大となる最適姿勢及び最適位置を検出し、該最適姿勢及び最適位置における良否判定結果を出力することを特徴とする。   The spot welded portion inspection apparatus according to the present invention includes an ultrasonic sensor that transmits an ultrasonic wave to the spot welded portion to detect a reflected wave, a robot provided with the ultrasonic sensor on an arm, and one spot welded portion. A robot controller that controls the operation of the robot so as to change the posture and position of the ultrasonic sensor, and an ultrasonic inspection apparatus that determines the quality of the spot weld using the measurement data of the ultrasonic sensor Receiving the posture and position of the ultrasonic sensor from the robot controller, receiving measurement data and pass / fail judgment results from the ultrasonic inspection device, and storing the position, orientation, measurement data and pass / fail judgment results in association with each other. The data processing device, and the data processing device has an optimum posture and an optimum posture at which the intensity of the reflected wave of the ultrasonic sensor is maximized. Detecting a location, and outputs a quality determination result of the optimum posture and the optimum position.

このようにすると、1つのスポット溶接部について超音波センサの姿勢及び位置をそれぞれ複数試し、該複数の姿勢及び位置のうち反射波の強度が最大となる姿勢及び位置を最終的に検査用として採用しているので、常に最良の検査姿勢及び検査位置でスポット溶接部の良否判定を行うことができ高精度な検査が可能となる。また、超音波センサのワークに対する位置だけでなく姿勢も変化させながら超音波検査を行っているので、従来に比べて超音波センサの姿勢も最良な状態であることを保証することが可能となる。   In this way, a plurality of postures and positions of the ultrasonic sensor are tested for one spot welded portion, and the posture and position where the intensity of the reflected wave is maximum among the plurality of postures and positions are finally adopted for inspection. Therefore, the quality of the spot welded portion can always be determined with the best inspection posture and inspection position, and high-precision inspection is possible. Further, since the ultrasonic inspection is performed while changing not only the position of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece but also the posture, it is possible to ensure that the posture of the ultrasonic sensor is in the best state as compared with the conventional case. .

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、1つのスポット溶接部についてロボットにより超音波センサの姿勢及び位置をそれぞれ複数変化させ、該複数の姿勢及び位置のうち反射波の強度が最大となる姿勢及び位置を良否判定用に採用しているので、常に最良の検査姿勢及び検査位置でスポット溶接部の良否判定が行われ、高精度な検査が可能となる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, the posture and position of the ultrasonic sensor is changed by the robot for each spot welded portion, and the intensity of the reflected wave is maximized among the plurality of postures and positions. Therefore, the spot welded portion is always judged to be good or bad at the best inspection posture and inspection position, and high-precision inspection is possible.

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係るスポット溶接部の検査装置10を示すブロック図である。図1に示すように、スポット溶接部の検査装置10は、設置されたワークW上のスポット溶接部SPに超音波を発信して反射波を検出する超音波センサ11を有している。超音波センサ11は、多関節のロボット12のアーム先端部12aに取り付けられている。また、ロボット12のアーム先端部12aにはワークWを撮影する視覚センサ16も取り付けられている。ロボット12には、アーム先端部12aの位置及び姿勢を動かすようにロボット12を駆動制御するロボットコントローラ13が接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a spot welded portion inspection apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the spot welded portion inspection apparatus 10 includes an ultrasonic sensor 11 that transmits an ultrasonic wave to a spot welded portion SP on an installed workpiece W to detect a reflected wave. The ultrasonic sensor 11 is attached to the arm tip 12 a of the articulated robot 12. A visual sensor 16 for photographing the workpiece W is also attached to the arm tip 12a of the robot 12. The robot 12 is connected to a robot controller 13 that drives and controls the robot 12 so as to move the position and posture of the arm tip 12a.

超音波センサ11には、超音波センサ11からの出力電圧を増幅する中継増幅器14を介して超音波検査装置15が接続されている。超音波検査装置15は、超音波センサ11からの計測データに基づいてワークW上のスポット溶接部SPの良否判定を行う構成となっている。視覚センサ16には、視覚センサ16から受信する画像に対して公知の画像処理技術を行うことでスポット溶接部SPの位置やその表面の向き(例えば、面直方向)を検出可能な画像処理装置17が接続されている。そして、ロボットコントローラ13、超音波検査装置15及び画像処理装置17にはデータ処理装置18が接続されている。   An ultrasonic inspection device 15 is connected to the ultrasonic sensor 11 via a relay amplifier 14 that amplifies the output voltage from the ultrasonic sensor 11. The ultrasonic inspection apparatus 15 is configured to determine whether the spot welded portion SP on the workpiece W is good or bad based on measurement data from the ultrasonic sensor 11. The visual sensor 16 can detect the position of the spot welded portion SP and the orientation of the surface (for example, the perpendicular direction) by performing a known image processing technique on the image received from the visual sensor 16. 17 is connected. A data processing device 18 is connected to the robot controller 13, the ultrasonic inspection device 15, and the image processing device 17.

データ処理装置18は、ロボットコントローラ13から超音波センサ11の姿勢及び位置を受信すると共に超音波検査装置15から計測データ及び良否判定結果を受信して、姿勢、位置、計測データ及び良否判定結果を互いに関連付けて記憶部(図示せず)に保存する。また、データ処理装置18は、超音波検査装置15から受信した計測データに応じてロボットコントローラ13に動作指令を出力する。また、データ処理装置18は、超音波センサ11の反射波の強度が最大となる姿勢及び位置を検出し、該姿勢及び位置における良否判定結果を図示しない表示装置に出力する。さらに、データ処理装置18は、画像処理装置17からワークW上のスポット溶接部SPの位置及び面直方向を受信して、ロボットコントローラ13に動作指令を出力する。   The data processing device 18 receives the posture and position of the ultrasonic sensor 11 from the robot controller 13 and also receives measurement data and pass / fail judgment results from the ultrasonic inspection device 15, and sends the posture, position, measurement data, and pass / fail judgment results. The data are stored in a storage unit (not shown) in association with each other. Further, the data processing device 18 outputs an operation command to the robot controller 13 in accordance with the measurement data received from the ultrasonic inspection device 15. Further, the data processing device 18 detects the posture and position where the intensity of the reflected wave of the ultrasonic sensor 11 is maximized, and outputs a pass / fail judgment result at the posture and position to a display device (not shown). Further, the data processing device 18 receives the position and the perpendicular direction of the spot welded portion SP on the workpiece W from the image processing device 17 and outputs an operation command to the robot controller 13.

図2は図1に示す検査装置10の超音波センサ11及び視覚センサ16を表す要部拡大図である。図2に示すように、アーム先端部12aには第1ブラケット20及び第2ブラケット23を介して超音波センサ24が取り付けられている。アーム先端部12aの先端面にはフランジ部12bが設けられている。第1ブラケット20は軸部20aの両端にフランジ部20b,20cを有しており、一方のフランジ部20bがアーム先端部12aのフランジ部12bにボルト21で固定されている。第1ブラケット20の他方のフランジ部20cには正面視でL形状の第2ブラケット22の底壁部22aがボルト23で固定されている。第2ブラケット22の底面部22aの下面には超音波センサ11が固定されている。   FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing the ultrasonic sensor 11 and the visual sensor 16 of the inspection apparatus 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, an ultrasonic sensor 24 is attached to the arm distal end portion 12 a via a first bracket 20 and a second bracket 23. A flange portion 12b is provided on the distal end surface of the arm distal end portion 12a. The first bracket 20 has flange portions 20b and 20c at both ends of the shaft portion 20a. One flange portion 20b is fixed to the flange portion 12b of the arm distal end portion 12a with a bolt 21. A bottom wall portion 22a of an L-shaped second bracket 22 is fixed to the other flange portion 20c of the first bracket 20 with a bolt 23 in a front view. The ultrasonic sensor 11 is fixed to the lower surface of the bottom surface portion 22 a of the second bracket 22.

超音波センサ11は接触型の超音波探触子であり、その先端に超音波を発信して反射波を受信するセンシング部11aが設けられている。超音波センサ11の側面には配線ケーブルを接続するコネクタ部11bが設けられていると共に、上部にはセンシング部11aへの負荷を吸収するバネ24が設けられている。また、第2ブラケット22の側壁部22bには、視覚センサ16が超音波センサ11と略同方向を向くようにボルト28で固定されている。視覚センサ16には、先端にレンズ26を有するCCDカメラ25を用いている。なお、第1ブラケット20を廃止して第2ブラケット22をアーム先端部12aに直接取り付けてもよい。   The ultrasonic sensor 11 is a contact-type ultrasonic probe, and a sensing unit 11a that transmits an ultrasonic wave and receives a reflected wave is provided at the tip thereof. A connector portion 11b for connecting a wiring cable is provided on the side surface of the ultrasonic sensor 11, and a spring 24 for absorbing a load on the sensing portion 11a is provided on the upper portion. The visual sensor 16 is fixed to the side wall portion 22b of the second bracket 22 with bolts 28 so as to face substantially the same direction as the ultrasonic sensor 11. As the visual sensor 16, a CCD camera 25 having a lens 26 at the tip is used. Note that the first bracket 20 may be eliminated and the second bracket 22 may be directly attached to the arm tip 12a.

図3は図1に示す検査装置10の動作を説明するフローチャートである。以下、主として図3に基づきながらスポット溶接部の検査装置10の動作について説明する。図1及び図3に示すように、まず、画像処理装置17が視覚センサ16で得られた画像を公知の画像処理技術により解析してワークW上のスポット溶接部SPの位置及びその面直方向(表面に垂直な方向)を検出する(ステップS1)。データ処理装置18は、画像処理装置17からその検出位置及び面直方向に関するデータを受信し、超音波センサ11がスポット溶接部SPの中心近傍に接触した状態で且つ超音波センサ11がスポット溶接部SPの表面に対して例えば垂直な状態となるようにロボットコントローラ13に指令し、超音波センサ11の初期位置及び初期姿勢を決定する(ステップS2)。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the inspection apparatus 10 shown in FIG. The operation of the spot welded portion inspection apparatus 10 will be described below mainly based on FIG. As shown in FIGS. 1 and 3, first, the image processing device 17 analyzes the image obtained by the visual sensor 16 by a known image processing technique, and the position of the spot welded portion SP on the workpiece W and its perpendicular direction. (A direction perpendicular to the surface) is detected (step S1). The data processing device 18 receives data relating to the detection position and the perpendicular direction from the image processing device 17, the ultrasonic sensor 11 is in contact with the vicinity of the center of the spot weld SP, and the ultrasonic sensor 11 is in the spot weld. For example, the robot controller 13 is instructed to be perpendicular to the surface of the SP, and the initial position and initial posture of the ultrasonic sensor 11 are determined (step S2).

図4(a)は超音波センサ11による検査を説明する断面図、(b)は超音波センサ11で検出される反射波の強度を表すグラフである。図4(a)に示すように、ワークWは上側金属板Waと下側金属板Wbとを重ね合わせてスポット溶接されており、そのスポット溶接部SPの内部にはナゲットNが形成されている。前記初期位置及び初期姿勢からロボット12により超音波センサ11の軸線Xを予め設定された角度傾動させながら、超音波センサ11によりスポット溶接部SP上の1点に超音波を発信する。即ち、超音波センサ11のセンシング部11aのワークWに対する位置を変化させずに姿勢のみを初期姿勢を中心として変化させる。   FIG. 4A is a cross-sectional view for explaining the inspection by the ultrasonic sensor 11, and FIG. 4B is a graph showing the intensity of the reflected wave detected by the ultrasonic sensor 11. As shown in FIG. 4A, the workpiece W is spot-welded with the upper metal plate Wa and the lower metal plate Wb overlapped, and a nugget N is formed inside the spot welded portion SP. . While the axis 12 of the ultrasonic sensor 11 is tilted by the robot 12 from the initial position and the initial posture, the ultrasonic sensor 11 transmits ultrasonic waves to one point on the spot weld SP. That is, only the posture is changed around the initial posture without changing the position of the sensing unit 11a of the ultrasonic sensor 11 with respect to the workpiece W.

そして、データ処理装置18は、超音波センサ11から超音波検査装置15を介して受信する反射波データと、ロボットコントローラ13から受信する超音波センサ11の姿勢データとを参照し、超音波センサ11が受信する底面第一反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出する(ステップS3)。ここで、底面第一反射波は、下側金属板Wbの底面(超音波センサ11と反対側の面)に反射して超音波センサ11が受信する反射波のうち時間的に最初に受信する波であり、図4(b)中にAで示した部分の信号のことである。なお、本実施形態では底面第一反射波を判定に用いているが、反射波の平均強度を用いてもよいし、底面第二反射波など他の反射波を用いてもよい。   The data processing device 18 refers to the reflected wave data received from the ultrasonic sensor 11 via the ultrasonic inspection device 15 and the attitude data of the ultrasonic sensor 11 received from the robot controller 13, and the ultrasonic sensor 11. Detects the optimum posture at which the intensity of the first reflected bottom surface wave received by is maximized (step S3). Here, the bottom first reflected wave is first received in time among the reflected waves reflected by the bottom surface of the lower metal plate Wb (surface opposite to the ultrasonic sensor 11) and received by the ultrasonic sensor 11. It is a wave, which is the signal at the portion indicated by A in FIG. In the present embodiment, the bottom first reflected wave is used for the determination, but the average intensity of the reflected wave may be used, or another reflected wave such as the bottom second reflected wave may be used.

図5は超音波センサ11の走査を説明する斜視図である。次いで、図5に示すように、データ処理装置18は、ロボットコントローラ13に指令し、底面第一反射波が最大となった最適姿勢が維持された状態(例えばワーク表面形状(またはワーク座標系)に対する軸線Xの方向を固定した状態)で、超音波センサ11をワークWに接触させたまま所定の経路で移動させることにより、スポット溶接部SPの中心及びその近傍を超音波センサ11で走査する。そして、データ処理装置18は、超音波センサ11から超音波検査装置15を介して受信する反射波データと、ロボットコントローラ13から受信する超音波センサ11の位置データとを参照し、超音波センサ11が受信する底面第一反射波の強度が最大となる最適位置を検出する(ステップS4)。なお、超音波センサ11のワークWとの摩擦による超音波センサ11の撓み量が予めナゲット形状が既知のテストピースを用いてテスト検査された上でデータ処理装置18に入力されており、データ処理装置18は、ロボットコントローラ13から受信する位置情報に対して該撓み量を用いて超音波センサ11の位置を補正するようにしている。   FIG. 5 is a perspective view for explaining scanning of the ultrasonic sensor 11. Next, as shown in FIG. 5, the data processing device 18 instructs the robot controller 13 to maintain the optimum posture in which the bottom first reflected wave is maximized (for example, the workpiece surface shape (or workpiece coordinate system)). In the state in which the direction of the axis X with respect to is fixed), the ultrasonic sensor 11 scans the center of the spot weld SP and its vicinity by moving the ultrasonic sensor 11 along a predetermined path while being in contact with the workpiece W. . The data processing device 18 refers to the reflected wave data received from the ultrasonic sensor 11 via the ultrasonic inspection device 15 and the position data of the ultrasonic sensor 11 received from the robot controller 13, and the ultrasonic sensor 11. The optimum position at which the intensity of the bottom first reflected wave received by is maximized is detected (step S4). The amount of bending of the ultrasonic sensor 11 due to friction with the workpiece W of the ultrasonic sensor 11 is input to the data processing device 18 after being inspected in advance using a test piece having a known nugget shape. The apparatus 18 corrects the position of the ultrasonic sensor 11 using the amount of bending with respect to the position information received from the robot controller 13.

そして、データ処理装置18は、前記検出された最適姿勢及び最適位置での超音波センサ11の計測データを用いて良否判定した結果を超音波検査装置15から受信し、図示しない表示装置等に出力する(ステップS5)。ここで、図6に示すように、スポット溶接部の溶接状態は反射波の強度パターンにより把握することが可能なため、スポット溶接部の良否判定は反射波の強度パターンを解析することにより行っている。   Then, the data processing device 18 receives the result of the pass / fail determination using the measurement data of the ultrasonic sensor 11 at the detected optimum posture and optimum position from the ultrasonic inspection device 15 and outputs it to a display device (not shown) or the like. (Step S5). Here, as shown in FIG. 6, since the welding state of the spot welded portion can be grasped by the intensity pattern of the reflected wave, the pass / fail judgment of the spot welded portion is performed by analyzing the intensity pattern of the reflected wave. Yes.

次いで、ワークW上に次の検査対象となるスポット溶接部が存在するか否かを判定し、存在すればステップS1に戻り、無ければ終了する(ステップS6)。   Next, it is determined whether or not there is a spot welded portion to be inspected next on the workpiece W. If it exists, the process returns to step S1, and if not, the process ends (step S6).

以上の構成とすれば、1つのスポット溶接部SPについて超音波センサ11の姿勢及び位置をそれぞれ複数試し、複数の姿勢及び位置のうち底面第一反射波の強度が最大となる姿勢及び位置を最終的に採用しているので、常に最良の検査姿勢及び検査位置でスポット溶接部SPの良否判定を行うことができる。   With the above configuration, a plurality of postures and positions of the ultrasonic sensor 11 are tested for one spot welded portion SP, and the posture and position where the intensity of the bottom first reflected wave is maximum among the plurality of postures and positions are finalized. Therefore, the quality of the spot welded portion SP can be determined with the best inspection posture and inspection position at all times.

また、スポット溶接部の1点について超音波センサの位置を静止させた状態で超音波センサの最適姿勢を検出した後で、最適姿勢を維持したまま超音波センサを走査して最適位置を決定するようにしているので、最適姿勢及び最適位置の検出に要する時間が最小で済むことになる。つまり、超音波センサ11の姿勢及び位置を網羅的に試しながらも超音波センサ11の姿勢及び位置の変化量が効率的に抑制され、検査時間を効果的に短縮化できる。   In addition, after detecting the optimum posture of the ultrasonic sensor with the position of the ultrasonic sensor being stationary at one point on the spot welded portion, the optimum position is determined by scanning the ultrasonic sensor while maintaining the optimum posture. As a result, the time required to detect the optimum posture and the optimum position can be minimized. That is, the amount of change in the posture and position of the ultrasonic sensor 11 can be efficiently suppressed while exhaustively trying the posture and position of the ultrasonic sensor 11, and the inspection time can be effectively shortened.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。図7は第2実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。なお、図7中において第1実施形態と同様のステップは同一符号を付している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the inspection apparatus for spot welds according to the second embodiment. In FIG. 7, the same steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

図7に示すように、ステップS1〜S4は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。ステップS4で最適位置が検出された後、その最適位置において更にロボット12により超音波センサ11を予め設定された角度傾動させながら超音波を発信する。即ち、超音波センサ11のセンシング部11aのワークWへの当接位置を変化させずに姿勢のみを変化させる。そして、データ処理装置18は、超音波センサ11から超音波検査装置15を介して受信する反射波データと、ロボットコントローラ13から受信する超音波センサ11の姿勢データとを参照し、超音波センサ11が受信する底面第一反射波の強度が最大となる姿勢を検出して最適姿勢を更新する(ステップS7)。   As shown in FIG. 7, steps S1 to S4 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. After the optimum position is detected in step S4, ultrasonic waves are transmitted while the ultrasonic sensor 11 is further tilted at a preset angle by the robot 12 at the optimum position. That is, only the posture is changed without changing the contact position of the sensing unit 11a of the ultrasonic sensor 11 with the workpiece W. The data processing device 18 refers to the reflected wave data received from the ultrasonic sensor 11 via the ultrasonic inspection device 15 and the attitude data of the ultrasonic sensor 11 received from the robot controller 13, and the ultrasonic sensor 11. Detects the posture in which the intensity of the bottom first reflected wave received is maximum and updates the optimum posture (step S7).

次いで、データ処理装置18は、前記最適位置及び更新された最適姿勢における超音波センサ11の計測データを用いて良否判定した結果を超音波検査装置15から受信し、図示しない表示装置等に出力する(ステップS8)。次いで、ワークW上に次の検査対象となるスポット溶接部が存在するか否かを判定し、存在すればステップS1に戻り、無ければ終了する(ステップS9)。   Next, the data processing device 18 receives the result of the pass / fail determination using the measurement data of the ultrasonic sensor 11 at the optimal position and the updated optimal posture from the ultrasonic inspection device 15 and outputs the result to a display device or the like (not shown). (Step S8). Next, it is determined whether or not there is a spot welded portion to be inspected next on the workpiece W. If it exists, the process returns to step S1, and if not, the process ends (step S9).

以上の構成とすれば、初期位置で検出された最適姿勢を維持したまま超音波センサを走査して最適位置を決定した後、更に超音波センサの姿勢を変化させて最適姿勢を更新している。よって、最適な姿勢及び位置の検出精度が向上し、良否判定の信頼性を向上させることができる。なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。   With the above configuration, the optimum position is updated by scanning the ultrasonic sensor while maintaining the optimum position detected at the initial position, and then changing the position of the ultrasonic sensor to update the optimum position. . Therefore, the detection accuracy of the optimum posture and position is improved, and the reliability of the pass / fail determination can be improved. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。図8は第3実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。なお、図8中において第1実施形態と同様のステップは同一符号を付している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the spot welded inspection apparatus according to the third embodiment. In FIG. 8, the same steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

図8に示すように、ステップS1〜S5は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。ステップS5でスポット溶接部の良否判定が行われた後、データ処理装置18は超音波センサ11を走査しながら取得した計測データの底面第一反射波の分布図を作成する(ステップS10)。   As shown in FIG. 8, steps S1 to S5 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. After the quality determination of the spot weld is performed in step S5, the data processing device 18 creates a distribution map of the bottom first reflected wave of the measurement data acquired while scanning the ultrasonic sensor 11 (step S10).

図9は超音波センサ11を連続走査して検出された底面第一反射波を位置座標上にプロットした分布図を表示した画面30である。なお、画面30のプロットは色により底面第一反射波の強度を表現している。図9に示すように、ロボット12は超音波センサ11を走査方向が二方向となるようスポット溶接部SPの中心近傍をジグザクに走査しており、超音波検査装置15は所定のタイミングで計測データのサンプリングを行っている。なお、図9は一例であり、位置座標上におけるプロット間隔を狭めて高解像度のサンプリングを行えばより好適である。   FIG. 9 is a screen 30 that displays a distribution diagram in which the bottom first reflected wave detected by continuously scanning the ultrasonic sensor 11 is plotted on the position coordinates. The plot on the screen 30 expresses the intensity of the bottom first reflected wave by color. As shown in FIG. 9, the robot 12 scans the ultrasonic sensor 11 in a zig-zag manner near the center of the spot weld SP so that the scanning direction is two directions, and the ultrasonic inspection device 15 measures measurement data at a predetermined timing. Sampling. Note that FIG. 9 is an example, and it is more preferable to perform sampling at a high resolution by narrowing the plot interval on the position coordinates.

図10は撓み補正をせずに図9のプロットを補間して分布図をグラデーション表示した画面31である。超音波センサ11は走査時にワークWとの摩擦による負荷で撓むこととなるが、図9に示すように超音波センサ11をジグザグに走査した場合には、その撓み方向が二方向となるため、そのままでは図10に示すように誤って歪な形状に表示されてしまう。そこで、本実施形態では、走査方向ごとの撓み量を用いて補正することで正しい分布図を得ることができる。   FIG. 10 shows a screen 31 in which the plot of FIG. 9 is interpolated without correcting the deflection and the distribution map is displayed in gradation. The ultrasonic sensor 11 is bent by a load caused by friction with the workpiece W during scanning. However, when the ultrasonic sensor 11 is scanned zigzag as shown in FIG. 9, the bending direction is two directions. If it is as it is, it will be displayed in a distorted shape by mistake as shown in FIG. Therefore, in this embodiment, a correct distribution map can be obtained by correcting using the deflection amount for each scanning direction.

図11は撓み補正をして図9のプロットを補間して分布図をグラデーション表示した画面32である。本検査の前にテスト検査を実施し、そのテスト検査の際に正しい分布図を表示するためにはどれだけの撓み量を補正すればよいかを予め確認してデータ処理装置18に入力しておく。そして、ジグザグの一方の走査方向で検出された計測データの位置座標に合わせるように、他方の走査方向で検出された計測データの位置座標を補正し、図11の画面32に示すような撓み補正後の分布図を作成する。なお、図12に示すように、超音波センサ11を一方向にのみ走査する場合には、撓み量も一様となり強度分布形状は正しく表示されるが、位置が撓み量の分だけ片方向にずれているため、この場合も撓み補正を行う方が望ましい。   FIG. 11 shows a screen 32 on which a distribution map is displayed in gradation by correcting the deflection and interpolating the plot of FIG. A test inspection is carried out before the main inspection, and in order to display a correct distribution map at the time of the test inspection, the amount of deflection to be corrected is confirmed in advance and input to the data processing device 18. deep. Then, the position coordinates of the measurement data detected in the other scanning direction are corrected so as to match the position coordinates of the measurement data detected in one scanning direction of the zigzag, and the deflection correction as shown in the screen 32 in FIG. Create a later distribution map. As shown in FIG. 12, when the ultrasonic sensor 11 is scanned only in one direction, the amount of deflection is uniform and the intensity distribution shape is displayed correctly, but the position is unidirectional by the amount of deflection. In this case, it is preferable to correct the deflection because of the deviation.

そして、データ処理装置18は、図11に示す分布図の強度分布状態(例えば、強度分布形状や特定強度領域の個数や高強度領域の面積など)に基づいて更なる良否確認を実施する(ステップS11)。例えば、データ処理装置18は、図11に示すように高強度領域が1つで、比較的円形状に近く、高強度領域がある程度の面積以上である場合には、スポット溶接部は良好であると判定する。一方、図13の分布図に示すように、底面第一反射波の高強度領域が2つに分かれている場合等は正確にナゲットの反射波を捕らえていない可能性があると判定する。   Then, the data processing device 18 performs further pass / fail confirmation based on the intensity distribution state of the distribution chart shown in FIG. 11 (for example, the intensity distribution shape, the number of specific intensity regions, the area of the high intensity region, etc.) (step S11). For example, as shown in FIG. 11, the data processing apparatus 18 has a single high-strength region, is relatively close to a circular shape, and the spot-welded portion is good when the high-strength region has a certain area or more. Is determined. On the other hand, as shown in the distribution diagram of FIG. 13, when the high intensity region of the bottom first reflected wave is divided into two, it is determined that there is a possibility that the reflected wave of the nugget is not accurately captured.

以上の構成とすると、最適な姿勢及び位置における超音波センサ11の計測データに基づいて良否判定を行った後で、分布図の強度分布状態に基づいて更なる良否確認も実施しているので、良否判定の精度が飛躍的に向上する。なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。また、本実施形態では、分布図の良否確認をデータ処理装置18で自動的に行っているが、表示された分布図を人が目視して確認してもよい。   With the above configuration, since the quality determination is performed based on the measurement data of the ultrasonic sensor 11 in the optimum posture and position, and further quality determination is performed based on the intensity distribution state of the distribution map. The accuracy of pass / fail judgment is dramatically improved. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted. In the present embodiment, the quality of the distribution map is automatically confirmed by the data processing device 18, but the displayed distribution map may be visually confirmed by a person.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。図14は第4実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。図14に示すように、まず画像処理装置17が視覚センサ16で得られた画像を公知の画像処理技術により解析してワークW上のスポット溶接部SPの位置及び面直方向を検出する(ステップS20)。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 14 is a flowchart for explaining the operation of the spot welded portion inspection apparatus according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 14, first, the image processing device 17 analyzes the image obtained by the visual sensor 16 using a known image processing technique to detect the position and the perpendicular direction of the spot welded portion SP on the workpiece W (step S20).

データ処理装置18は、画像処理装置17からその検出位置及び面直方向に関するデータを受信し、超音波センサ11がスポット溶接部SPの中心位置近傍のある1点に接触した状態で超音波センサ11の姿勢のみを変化させるようロボットコントローラ13に指令する。そして、データ処理装置18は、超音波センサ11から超音波検査装置15を介して受信する反射波データと、ロボットコントローラ13から受信する超音波センサ11の姿勢データとを参照し、超音波センサ11が受信する底面第一反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出する(ステップS21)。そして、超音波検査装置15はその最適姿勢における超音波センサ11の計測データでスポット溶接部の良否判定を行い、計測データ及び良否判定結果をデータ処理装置18の記憶部に保存する(ステップS22)。その際、データ処理装置18は、その計測データ及び良否判定結果をロボットコントローラ13から受信する位置及び姿勢と関連付けて保存する。   The data processing device 18 receives data relating to the detection position and the direction perpendicular to the image processing device 17, and the ultrasonic sensor 11 is in contact with a certain point near the center position of the spot weld SP. The robot controller 13 is instructed to change only the posture. The data processing device 18 refers to the reflected wave data received from the ultrasonic sensor 11 via the ultrasonic inspection device 15 and the attitude data of the ultrasonic sensor 11 received from the robot controller 13, and the ultrasonic sensor 11. Detects the optimum posture at which the intensity of the first reflected bottom surface wave received is maximum (step S21). Then, the ultrasonic inspection device 15 determines the quality of the spot welded portion with the measurement data of the ultrasonic sensor 11 in the optimum posture, and stores the measurement data and the quality determination result in the storage unit of the data processing device 18 (step S22). . At that time, the data processing device 18 stores the measurement data and the pass / fail judgment result in association with the position and posture received from the robot controller 13.

次いで、データ処理装置18は、予め設定された複数の計測点数をサンプリング済みかどうか判断する(ステップS23)。ここでは未だ1点しかサンプリングしていないので、データ処理装置18は、所定量だけ超音波センサ11をスポット溶接部上で移動させ、次の計測点で同様に超音波センサ11の姿勢のみを変化させるようロボットコントローラ13に指令する。そして、データ処理装置18は、超音波センサ11から超音波検査装置15を介して受信する反射波データと、ロボットコントローラ13から受信する超音波センサ11の姿勢データとを参照し、超音波センサ11が受信する底面第一反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出する(ステップS24)。そして、超音波検査装置15はその最適姿勢における超音波センサ11の計測データでスポット溶接部の良否判定を行い、計測データ及び良否判定結果をデータ処理装置18の記憶部に保存する(ステップS22)。   Next, the data processing device 18 determines whether a plurality of preset measurement points have been sampled (step S23). Since only one point has been sampled here, the data processing apparatus 18 moves the ultrasonic sensor 11 on the spot welded portion by a predetermined amount, and similarly changes only the attitude of the ultrasonic sensor 11 at the next measurement point. The robot controller 13 is instructed to do so. The data processing device 18 refers to the reflected wave data received from the ultrasonic sensor 11 via the ultrasonic inspection device 15 and the attitude data of the ultrasonic sensor 11 received from the robot controller 13, and the ultrasonic sensor 11. Detects the optimum posture at which the intensity of the bottom surface first reflected wave received is maximized (step S24). Then, the ultrasonic inspection device 15 determines the quality of the spot welded portion with the measurement data of the ultrasonic sensor 11 in the optimum posture, and stores the measurement data and the quality determination result in the storage unit of the data processing device 18 (step S22). .

このような動作を繰り返し、データ処理装置18が予め設定された複数の計測点数をサンプリング済みである判断すれば(ステップS23)、スポット溶接部の中心位置近傍の全計測点でのそれぞれの計測データ及び良否判定結果に基づいて総合的に良否判定を行う(ステップS25)。次いで、ワークW上に次の検査対象となるスポット溶接部が存在するか否かを判定し、存在すればステップS20に戻り、無ければ終了する(ステップS26)。なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。   If such an operation is repeated and the data processing device 18 determines that a plurality of preset measurement points have been sampled (step S23), the respective measurement data at all measurement points near the center position of the spot welded portion. And the quality determination is performed comprehensively based on the quality determination result (step S25). Next, it is determined whether or not there is a spot welded portion to be inspected next on the workpiece W. If it exists, the process returns to step S20, and if not, the process ends (step S26). Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

(第5実施形態)
次に、第5実施形態について説明する。図15は第5実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。なお、図15中において第1実施形態と同様のステップは同一符号を付している。図15に示すように、複数のワークWを連続検査する場合に、データ処理装置18は、前回ワークの検査時の良否判定に用いた超音波センサ11の最適姿勢及び最適位置が既に存在するか否かを判断する(ステップS30)。前回ワークの検査時の最適姿勢及び最適位置が存在する場合には、データ処理装置18はそれを今回ワークの検査時の超音波センサ11の初期姿勢及び初期位置として採用する(ステップS31)。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the spot welded portion inspection apparatus according to the fifth embodiment. In FIG. 15, the same steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 15, when continuously inspecting a plurality of workpieces W, the data processing apparatus 18 already has the optimal posture and the optimal position of the ultrasonic sensor 11 used for the pass / fail determination at the time of the previous workpiece inspection It is determined whether or not (step S30). If there is an optimum posture and optimum position at the time of the previous workpiece inspection, the data processing device 18 adopts them as the initial posture and initial position of the ultrasonic sensor 11 at the time of the current workpiece inspection (step S31).

一方、1つ目のワークWを検査する場合には前回検査時の姿勢及び位置のデータが存在しないため、画像処理装置17が視覚センサ16で得られた画像を公知の画像処理技術により解析してワークW上のスポット溶接部SPの位置及び面直方向を検出する(ステップS32)。データ処理装置18は、画像処理装置17からその検出位置及び面直方向に関するデータを受信し、超音波センサ11がスポット溶接部SPの中心近傍に接触した状態で且つ超音波センサ11がスポット溶接部SPの表面に対して例えば垂直な状態となるようにロボットコントローラ13に指令し、超音波センサ11の初期位置及び初期姿勢を決定する(ステップS31)。以下に続くステップS3〜S6は第1実施形態と同様である。   On the other hand, when the first workpiece W is inspected, there is no posture and position data at the time of the previous inspection, so the image processing device 17 analyzes the image obtained by the visual sensor 16 using a known image processing technique. Then, the position and the direction perpendicular to the spot weld SP on the workpiece W are detected (step S32). The data processing device 18 receives data relating to the detection position and the perpendicular direction from the image processing device 17, the ultrasonic sensor 11 is in contact with the vicinity of the center of the spot weld SP, and the ultrasonic sensor 11 is in the spot weld. For example, the robot controller 13 is instructed to be perpendicular to the surface of the SP, and the initial position and initial posture of the ultrasonic sensor 11 are determined (step S31). Subsequent steps S3 to S6 are the same as in the first embodiment.

以上の構成とすると、複数のワークWを連続検査する場合には各スポット溶接部SPの箇所は略同一であり、前回検査時の良否判定に用いた超音波センサ11の姿勢及び位置を今回検査の姿勢及び位置に利用しているので、超音波センサ11のスポット溶接部SPに対する初期姿勢及び初期位置の精度が向上する。なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。   With the above configuration, when a plurality of workpieces W are continuously inspected, the locations of the spot welds SP are substantially the same, and the posture and position of the ultrasonic sensor 11 used for the pass / fail judgment at the previous inspection are inspected this time. Therefore, the accuracy of the initial posture and the initial position with respect to the spot welded portion SP of the ultrasonic sensor 11 is improved. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

(第6実施形態)
次に、第6実施形態について説明する。図16は第6実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。図16に示すように、ステップS1,S2は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。ロボット12は、ステップS2で決められた初期位置及び初期姿勢から、超音波センサ11の姿勢を維持したまま超音波センサ11の位置のみを変化させてスポット溶接部SPの中心及びその近傍を走査する。そして、データ処理装置18は、超音波センサ11から超音波検査装置15を介して受信する反射波データと、ロボットコントローラ13から受信する超音波センサ11の位置データとを参照し、超音波センサ11が受信する底面第一反射波の強度が最大となる最適位置を検出する(ステップS40)。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the spot welded inspection apparatus according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 16, steps S1 and S2 are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted. The robot 12 scans the center of the spot weld SP and the vicinity thereof by changing only the position of the ultrasonic sensor 11 while maintaining the attitude of the ultrasonic sensor 11 from the initial position and initial attitude determined in step S2. . The data processing device 18 refers to the reflected wave data received from the ultrasonic sensor 11 via the ultrasonic inspection device 15 and the position data of the ultrasonic sensor 11 received from the robot controller 13, and the ultrasonic sensor 11. The optimum position at which the intensity of the bottom first reflected wave received by is maximized is detected (step S40).

次いで、データ処理装置18は、ロボットコントローラ13に指令し、底面第一反射波が最大となった最適位置が維持された状態で、超音波センサ11の姿勢のみを変化させ、超音波センサ11から超音波検査装置15を介して受信する反射波データと、ロボットコントローラ13から受信する超音波センサ11の姿勢データとを参照し、超音波センサ11が受信する底面第一反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出する(ステップS41)。   Next, the data processing device 18 instructs the robot controller 13 to change only the posture of the ultrasonic sensor 11 while maintaining the optimum position where the bottom first reflected wave is maximized. With reference to the reflected wave data received via the ultrasonic inspection apparatus 15 and the attitude data of the ultrasonic sensor 11 received from the robot controller 13, the intensity of the bottom first reflected wave received by the ultrasonic sensor 11 is maximum. An optimal posture is detected (step S41).

そして、データ処理装置18は、前記検出された最適位置及び最適姿勢での超音波センサ11の計測データを用いて良否判定した結果を超音波検査装置15から受信し、図示しない表示装置等に出力する(ステップS42)。次いで、ワークW上に次の検査対象となるスポット溶接部が存在するか否かを判定し、存在すればステップS1に戻り、無ければ終了する(ステップS43)。なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。   Then, the data processing device 18 receives the result of the pass / fail determination using the measurement data of the ultrasonic sensor 11 at the detected optimal position and optimal posture from the ultrasonic inspection device 15 and outputs it to a display device (not shown) or the like. (Step S42). Next, it is determined whether or not there is a spot welded portion to be inspected next on the workpiece W. If it exists, the process returns to step S1, and if not, the process ends (step S43). Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

また、上述した各実施形態ではワークWを固定させて超音波センサ11を移動させているが、逆に超音波センサ11を固定させてワークWをロボットで移動させてもよい。   In each embodiment described above, the workpiece W is fixed and the ultrasonic sensor 11 is moved, but conversely, the ultrasonic sensor 11 may be fixed and the workpiece W may be moved by a robot.

以上のように、本発明に係るスポット溶接部の検査方法及び装置は、超音波センサの最良の検査姿勢及び検査位置での計測データに基づいてスポット溶接部の良否判定が行われ、高精度な検査が可能となる優れた効果を有し、このようなスポット溶接部の検査装置に適用すると有益である。   As described above, the spot welded portion inspection method and apparatus according to the present invention determines whether or not a spot welded portion is good based on measurement data at the best inspection posture and inspection position of the ultrasonic sensor, and is highly accurate. It has an excellent effect of enabling inspection, and it is beneficial to apply it to such a spot welded inspection device.

本発明の第1実施形態に係るスポット溶接部の検査装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the inspection apparatus of the spot weld part which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示す検査装置の超音波センサ及び視覚センサを表す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view showing the ultrasonic sensor and visual sensor of the test | inspection apparatus shown in FIG. 図1に示す検査装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the test | inspection apparatus shown in FIG. (a)は超音波センサによる検査を説明する断面図、(b)は超音波センサで検出される反射波の強度を表すグラフである。(A) is sectional drawing explaining the test | inspection by an ultrasonic sensor, (b) is a graph showing the intensity | strength of the reflected wave detected by an ultrasonic sensor. 超音波センサの走査を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the scanning of an ultrasonic sensor. スポット溶接部の良否判定の判定基準を示す一覧図である。It is a list figure which shows the criteria of a quality determination of a spot weld part. 第2実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the inspection apparatus of the spot weld part which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the test | inspection apparatus of the spot weld part which concerns on 3rd Embodiment. 図8の検査装置の超音波センサを連続走査して検出された底面第一反射波を位置座標上にプロットした分布図である。FIG. 9 is a distribution diagram in which bottom first reflected waves detected by continuously scanning the ultrasonic sensor of the inspection apparatus of FIG. 8 are plotted on position coordinates. 撓み補正をせずに図9のプロットを補間してグラデーション表示した分布図である。FIG. 10 is a distribution diagram in which the plot of FIG. 9 is interpolated and displayed in a gradation without deflection correction. 撓み補正をして図9のプロットを補間してグラデーション表示した分布図である。FIG. 10 is a distribution diagram in which gradation correction is performed by performing deflection correction and interpolating the plot of FIG. 9. 超音波センサを一方向に走査して検出された底面第一反射波を位置座標上にプロットした分布図である。It is the distribution map which plotted the bottom face 1st reflected wave detected by scanning an ultrasonic sensor in one direction on a position coordinate. 異常分布の例を示す分布図である。It is a distribution map which shows the example of abnormal distribution. 第4実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the inspection apparatus of the spot weld part which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the inspection apparatus of the spot weld part which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係るスポット溶接部の検査装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the inspection apparatus of the spot weld part which concerns on 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 スポット溶接部の検査装置
11 超音波センサ
12 ロボット
13 ロボットコントローラ
15 超音波検査装置
16 視覚センサ
18 データ処理装置
SP スポット溶接部
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spot welding part inspection apparatus 11 Ultrasonic sensor 12 Robot 13 Robot controller 15 Ultrasonic inspection apparatus 16 Visual sensor 18 Data processing apparatus SP Spot welding part W Workpiece

Claims (9)

超音波センサのワークに対する姿勢及び位置をロボットにより変化させ、1つのスポット溶接部に対して複数の姿勢及び位置で超音波を発信し、該複数の姿勢及び位置のうち反射波の強度が最大となる姿勢及び位置を検出し、
該検出された姿勢及び位置における前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行うことを特徴とするスポット溶接部の検査方法。
The posture and position of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece are changed by a robot, and ultrasonic waves are transmitted in a plurality of postures and positions with respect to one spot weld, and the intensity of the reflected wave is maximized among the plurality of postures and positions. Detect the posture and position
An inspection method for a spot welded portion, wherein pass / fail judgment of the spot welded portion is performed using measurement data of the ultrasonic sensor in the detected posture and position.
前記超音波センサの前記ワークに対する姿勢を前記ロボットにより変化させながら、前記超音波センサにより前記スポット溶接部の1点に超音波を発信して反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出し、
該最適姿勢が維持された状態で前記ロボットにより前記超音波センサを前記ワークに対して相対移動させることで、前記スポット溶接部を前記超音波センサで走査して反射波の強度が最大となる最適位置を検出し、
該最適姿勢及び最適位置における前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行うことを特徴とする請求項1に記載のスポット溶接部の検査方法。
While changing the posture of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece by the robot, the ultrasonic sensor transmits an ultrasonic wave to one point of the spot welded portion to detect the optimum posture in which the intensity of the reflected wave is maximized,
Optimum intensity of reflected wave is maximized by scanning the spot weld with the ultrasonic sensor by moving the ultrasonic sensor relative to the workpiece with the robot while maintaining the optimal posture. Detect the position,
The spot welded portion inspection method according to claim 1, wherein the spot welded portion is determined to be good or bad using measurement data of the ultrasonic sensor at the optimal posture and the optimal position.
前記超音波センサの前記ワークに対する姿勢を前記ロボットにより変化させながら、前記超音波センサで前記スポット溶接部の1点に超音波を発信して反射波の強度が最大となる姿勢を検出し、
該検出された姿勢が維持された状態で前記ロボットにより前記超音波センサを前記ワークに対して相対移動させることで、前記スポット溶接部を前記超音波センサで走査して反射波の強度が最大となる最適位置を検出し、
該最適位置で更に前記超音波センサの前記ワークに対する姿勢を前記ロボットにより変化させながら、前記超音波センサで超音波を発信して反射波の強度が最大となる最適姿勢を検出し、
該最適姿勢及び最適位置における前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行うことを特徴とする請求項1に記載のスポット溶接部の検査方法。
While changing the posture of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece by the robot, the ultrasonic sensor transmits an ultrasonic wave to one point of the spot welded portion to detect the posture where the intensity of the reflected wave is maximized,
By moving the ultrasonic sensor relative to the workpiece by the robot while the detected posture is maintained, the spot welded portion is scanned by the ultrasonic sensor and the intensity of the reflected wave is maximized. To detect the optimal position
While changing the posture of the ultrasonic sensor with respect to the workpiece by the robot at the optimum position, an ultrasonic wave is transmitted by the ultrasonic sensor to detect the optimum posture where the intensity of the reflected wave is maximized,
The spot welded portion inspection method according to claim 1, wherein the spot welded portion is determined to be good or bad using measurement data of the ultrasonic sensor at the optimal posture and the optimal position.
前記スポット溶接部の複数の点で検出された反射波の強度を位置座標上に表示する分布図をデータ処理装置で作成し、該データ処理装置が該分布図の強度分布状態に基づいて前記スポット溶接部の良否確認を更に行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のスポット溶接部の検査方法。   A distribution diagram for displaying the intensity of the reflected wave detected at a plurality of points on the spot welded portion on position coordinates is created by a data processing device, and the data processing device generates the spot based on the intensity distribution state of the distribution diagram. 4. The spot welded portion inspection method according to claim 1, further comprising performing a quality check of the welded portion. 前記超音波センサは接触型の超音波探触子であり、前記ロボットは前記超音波センサを前記ワーク表面に当接させたまま複数の方向に走査し、
前記データ処理装置は、前記分布図に表示する反射波強度の位置座標を前記超音波センサの前記ロボットに対する撓み量を用いて補正することを特徴とする請求項4に記載のスポット溶接部の検査方法。
The ultrasonic sensor is a contact-type ultrasonic probe, and the robot scans the ultrasonic sensor in a plurality of directions while being in contact with the workpiece surface,
5. The spot welded portion inspection according to claim 4, wherein the data processing device corrects the position coordinates of the reflected wave intensity displayed in the distribution map using a deflection amount of the ultrasonic sensor with respect to the robot. Method.
視覚センサにより前記ワーク上の前記スポット溶接部の位置を検出し、該検出された位置に基づいて前記超音波センサの初期位置を決定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のスポット溶接部の検査方法。   6. The position of the spot weld on the workpiece is detected by a visual sensor, and an initial position of the ultrasonic sensor is determined based on the detected position. Inspection method for spot welds. 視覚センサにより前記ワーク上の前記スポット溶接部の表面の向きを検出し、該表面の向きに基づいて前記超音波センサの初期姿勢を決定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のスポット溶接部の検査方法。   The orientation of the surface of the spot weld on the workpiece is detected by a visual sensor, and the initial posture of the ultrasonic sensor is determined based on the orientation of the surface. Inspection method of the spot welding part of description. 複数のワークを連続検査する場合に、前回検査時の良否判定に用いた前記超音波センサの最適姿勢及び最適位置を今回検査の初期姿勢及び位置として用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のスポット溶接部の検査方法。   8. When the plurality of workpieces are continuously inspected, the optimum posture and optimum position of the ultrasonic sensor used for the pass / fail judgment at the previous inspection are used as the initial posture and position of the current inspection. The inspection method of the spot welding part in any one. スポット溶接部に超音波を発信して反射波を検出する超音波センサと、
該超音波センサがアームに設けられたロボットと、
1つのスポット溶接部に対して前記超音波センサの姿勢及び位置を変化させるように該ロボットの動作を制御するロボットコントローラと、
前記超音波センサの計測データを用いて前記スポット溶接部の良否判定を行う超音波検査装置と、
前記ロボットコントローラから前記超音波センサの姿勢及び位置を受信すると共に前記超音波検査装置から計測データ及び良否判定結果を受信し、該位置、姿勢、計測データ及び良否判定結果を互いに関連付けて保存するデータ処理装置とを備え、
前記データ処理装置は、前記超音波センサの反射波の強度が最大となる最適姿勢及び最適位置を検出し、該最適姿勢及び最適位置における良否判定結果を出力することを特徴とするスポット溶接部の検査装置。
An ultrasonic sensor for detecting reflected waves by transmitting ultrasonic waves to the spot weld,
A robot provided with the ultrasonic sensor on the arm;
A robot controller for controlling the operation of the robot so as to change the posture and position of the ultrasonic sensor with respect to one spot weld;
An ultrasonic inspection apparatus that performs pass / fail determination of the spot weld using the measurement data of the ultrasonic sensor;
Data that receives the posture and position of the ultrasonic sensor from the robot controller, receives measurement data and pass / fail judgment results from the ultrasonic inspection device, and stores the position, orientation, measurement data, and pass / fail judgment results in association with each other A processing device,
The data processing device detects an optimum posture and an optimum position at which the intensity of the reflected wave of the ultrasonic sensor is maximized, and outputs a pass / fail judgment result at the optimum posture and the optimum position. Inspection device.
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