JP2009276250A - 溶接ビードの品質検査装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接ビードの外観形状を精度よく測定して、検査の信頼性を高め、ひいては溶接ビードの品質良否の検査精度を向上させる。
【解決手段】溶接ビード２２表面に向けて照射された照射光を受光して、溶接ビード２２の外観形状をカラー撮像するカラー撮像部３と、カラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成部４０ａと、検査画像のうち一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成部４０ｂと、マスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、該解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理部４０ｃと、画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する検査部４１とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶接ビードの品質検査装置およびその方法の技術に関し、より詳細には、溶接ビードの外観形状に基づいて溶接ビードの溶接欠陥を検査する溶接ビードの品質検査装置およびその方法に関する。

近年、自動車の製造工程では、薄板鋼板などの一対の母材を突合せ溶接（アーク溶接）した結合構造物が多く用いられている。このような結合構造物は、溶接時に、薄板鋼板の溶接部（溶接ビード）の表面にアンダーカット・ブローホール・溶け落ち・穴あき等の穴欠陥や、芯ずれやくびれ等の幅方向の品質不良など、様々な溶接欠陥が生じる場合がある。そして、このような溶接欠陥が生じたままでは、プレス成形において成形時の荷重によって溶接部に亀裂が生じたり、溶接部の接合強度が著しく低下したりするという問題がある。

そこで、これまでにも溶接ビードの溶接欠陥を検査するための溶接ビードの品質検査装置に関する技術が多く提案されている。溶接ビードの溶接欠陥は、溶接ビードの外観形状（表面形状や二次元形状など）を目視することで判定されていたが、これらの品質検査装置により、溶接ビードの外観形状の撮像画像に基づいて溶接欠陥が自動で判定できるようになった。

従来の溶接ビードの品質検査装置としては、例えば、溶接ビードの表面に向けて照射されたスリット状のレーザ光を受光して得られた光切断画像より溶接ビードの外観形状を測定し、かかる外観形状に基づいて溶接ビードの溶接欠陥を検査する構成が公知となっている。かかる品質検査装置では、具体的には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段により溶接ビード表面で反射したレーザ光が撮像され、撮像された画像データに基づいて解析画像が抽出され、さらに抽出された解析画像に所定の画像処理が行われることで、画像処理された解析画像に基づいて溶接ビードの溶接欠陥が検査される。

また、その他の溶接ビードの品質検査装置としては、特許文献１に、レーザ溶接部（溶接ビード）を赤外線カメラで撮像し、得られた赤外線画像における輝度の差をレーザ溶接部表面の赤外線放射率の差を表す指標とみなして溶接部領域を検出し、溶接部領域の形状、輝度値の分布パターン等に基づいてレーザ溶接部の溶接の良否を判定する構成が開示されている。
また、特許文献２には、溶接部（溶接ビード）に縞模様などの規則的な光パターンが投射された第一画像データから三次元の溶接部輪郭を認識し、三次元の溶接部輪郭を認識できない領域については、光パターンが投射されていない第二画像データから二次元の溶接輪郭で補完することで、完成された三次元の溶接部輪郭に基づいて溶接部の溶接の良否を判定する構成が開示されている。
特開２００３−６５９８５号公報 特開２００６−２７５５３６号公報

しかしながら、上述した従来の溶接ビードの品質検査装置の構成では、（溶接ビードが形成される）溶接部の形状や構成によって、照射光又は反射光が拡散・散乱してしまい、溶接ビードの外観形状を精度よく測定することができなかった。すなわち、溶接ビードの表面に向けて照射されたレーザ光は、溶接部の凹凸形状によって拡散・散乱されるため、隣接するレーザ光が相互に干渉してしまい、解析画像において溶接ビードの外観形状を正確に特定することができなかった。そして、このように溶接ビードの外観形状の特定精度が悪いと、溶接ビードにおいて穴欠陥の有無の判定や穴欠陥の種類の特定など、溶接欠陥の検査精度が低下してしまうといった課題が生じていた。

また、上述した特許文献１及び特許文献２に開示される溶接ビードの品質検査装置は、縞模様などの規則的な光パターンが投射された溶接ビードの赤外線画像に基づいて溶接ビードの外観形状を測定するように構成されているため、上述した従来の品質検査装置の場合と同様に、反射光の拡散・散乱の影響を受けることによって解析画像の特定精度に劣っていた。そのため、溶接ビードの外観形状の測定精度が悪く、溶接ビードの溶接欠陥の検査精度に劣っていた。

そこで、本発明においては、溶接ビードの品質検査装置およびその方法に関し、前記従来の課題を解決するもので、溶接ビードの外観形状を精度よく特定して、検査の信頼性を高め、ひいては溶接ビードの品質良否の検査精度を向上させた溶接ビードの品質検査装置およびその方法を提供することを目的とするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、溶接ビードの外観形状に基づいて溶接ビードの溶接欠陥を検査する溶接ビードの品質検査装置において、溶接ビード表面に向けて照射された照射光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像するカラー撮像手段と、前記カラー撮像手段により取得されたカラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された検査画像のうち、一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成手段と、前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、該解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する品質検査手段とを有するものである。

請求項２においては、前記カラー撮像手段は、溶接ビードの長さ方向に沿って照射された赤外スリット光と、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光との反射光をそれぞれ受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、前記画像生成手段は、ＲＧＢの各色成分の検査画像を生成し、前記マスク領域生成手段は、前記画像生成手段により生成されたＢ成分の検査画像から、溶接ビードの幅方向領域を含む画像領域を抽出してマスク領域を生成するものである。

請求項３においては、前記画像処理手段は、前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成手段により生成されたＲ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像に現れた複数の縞線から、溶接ビード表面の穴欠陥の有無を判定するものである。

請求項４においては、前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像を、溶接ビードの幅方向に対して所定量内側に形成される内側領域と、該内側領域以外の外側領域とに分割し、穴欠陥の位置及び種類を特定するものである。

請求項５においては、前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理された解析画像の画像領域と、予め設定された基準画像領域との差分を算出して、溶接ビードの幅方向の品質不良を判定するものである。

請求項６においては、前記カラー撮像手段は、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、前記画像生成手段は、ＲＧＢの各成分の検査画像を生成し、前記マスク領域生成手段は、前記画像生成手段により生成されたＲ成分の検査画像から、溶接ビード表面の濃淡部を含む所定領域の画像領域を抽出してマスク領域を生成するものである。

請求項７においては、前記画像処理手段は、前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成手段により生成されたＢ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像に現れた濃淡部の面積を算出して、溶接ビード表面に形成された穴欠陥の品質不良を判定するものである。

請求項８においては、溶接ビードの外観形状に基づいて溶接ビードの溶接欠陥を検査する溶接ビードの品質検査方法において、溶接ビード表面に向けて照射された照射光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像するカラー撮像工程と、前記カラー撮像工程により取得されたカラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成工程と、前記画像生成工程により生成された検査画像のうち、一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成工程と、前記マスク領域生成工程により生成されたマスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、該解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理工程と、前記画像処理工程により画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する品質検査工程とを有するものである。

請求項９においては、前記カラー撮像工程は、溶接ビードの長さ方向に沿って照射された赤外スリット光と、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光との反射光をそれぞれ受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、前記画像生成工程は、ＲＧＢの各色成分の検査画像を生成し、前記マスク領域生成工程は、前記画像生成工程により生成されたＢ成分の検査画像から、溶接ビードの幅方向領域を含む画像領域を抽出してマスク領域を生成するものである。

請求項１０においては、前記画像処理工程は、前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成工程により生成されたＲ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、前記品質検査工程は、前記画像処理工程により画像処理が行われた解析画像に現れた複数の縞線から、溶接ビード表面の穴欠陥の有無を判定するものである。

請求項１１においては、前記カラー撮像工程は、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、前記画像生成工程は、ＲＧＢの各成分の検査画像を生成し、前記マスク領域生成工程は、前記画像生成工程により生成されたＲ成分の検査画像から、溶接ビード表面の濃淡部を含む所定領域の画像領域を抽出してマスク領域を生成するものである。

請求項１２においては、前記画像処理工程は、前記マスク領域生成工程により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成工程により生成されたＢ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、前記品質検査工程は、前記画像処理工程により画像処理が行われた解析画像に現れた濃淡部の面積を算出して、溶接ビード表面に形成された穴欠陥の品質不良を判定するものである。

本発明のように構成することで、マスク領域に基づいて解析画像が抽出されるため検査範囲が絞り込まれて画像処理の精度が向上するとともに、所定の色成分の検査画像が用いられるため品質検査の目的に応じてレーザ光の拡散・散乱の影響が低減された高精度の解析画像を得ることができる。そのため、溶接ビードの外観形状を精度よく測定して、検査の信頼性を高め、ひいては溶接ビードの品質良否の検査精度を向上させることができる。

次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の第一実施例に係る品質検査装置の全体的な構成を示した図、図２は処理検査部の構成を示した機能ブロック図、図３は画像生成部で生成されるＲ成分及びＢ成分の検査画像を示した図、図４はマスク領域生成部で作成されるマスク領域を示した図、図５は画像処理部で抽出される解析画像を示した図、図６は検査部で抽出される実測画像領域及び基準画像領域を示した図、図７は本実施例の品質検査方法を示したフローチャート、図８は第二実施例に係る品質検査装置の全体的な構成を示した図、図９は図８における結合構造物の溶接部を拡大して示した平面図、図１０は処理検査部の構成を示した機能ブロック図、図１１は画像生成部で生成される検査画像を示した図、図１２はマスク領域生成部で作成されるマスク領域を示した図、図１３は第二実施例の品質検査方法を示したフローチャートである。
なお、以下の実施例においては、溶接ビード２２の幅方向をＸ方向、溶接ビード２２の長さ方向をＹ方向とする。

図１に示すように、本実施例の品質検査装置１は、自動車の製造工程において自動車ボディに用いられる結合構造物２の検査工程で適用される。結合構造物２は、母材として一対の薄板鋼板２０・２０が突合せ溶接（レーザ溶接）により結合されており、具体的には、一対の薄板鋼板２０・２０が溶接部２１において略Ｔ字状に突合せされて溶接されている。溶接部２１には、図示せぬレーザ溶接装置によるレーザ光の照射によって溶接ビード２２が形成されている。

本実施例の品質検査装置１は、溶接ビード２２の外観形状に基づいて溶接ビード２２の溶接欠陥を検査する装置であって、具体的には、溶接ビード２２表面に向けて照射された照射光の反射光を受光して、溶接ビード２２の外観形状をカラー撮像するカラー撮像手段としてのカラー撮像部３と、カラー撮像部３により取得されたカラー撮像データから検査画像を生成し、更に検査画像から抽出された解析画像に対して所定の画像処理を行い、画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する処理検査部４とで構成されている。

まず、カラー撮像部３について、以下に詳述する。
図１に示したように、カラー撮像部３は、溶接部２１（溶接ビード２２）の表面に向けて照射光を照射する光源部３０と、光源部３０により照射された照射光の内、溶接部２１（溶接ビード２２）にて反射された反射光を受光して溶接ビード２２の外観形状（二次元形状）をカラー撮像するカメラ部３１等とで構成されている。光源部３０は、溶接ビード２２の長さ方向（Ｙ方向）に沿って赤外スリット光を照射する第一光源部３２と、溶接ビード２２の所定の測定範囲に向けて範囲光を照射する第二光源部３３・３３とで構成されている。

第一光源部３２は、直線状のスリット光としての赤外線レーザ光を照射可能に構成されており、具体的には、溶接ビード２２の長さ方向（Ｙ方向）に対して直交する赤外線レーザ光が、溶接ビード２２の長さ方向に沿って略等間隔のスリット状となるようにして照射される。また、第二光源部３３・３３は、溶接部２１（溶接ビード２２）の表面に向けてＬＥＤ光を照射可能に構成されており、具体的には、溶接ビード２２の幅方向（Ｘ方向）及び長さ方向（Ｙ方向）に渡る所定の表面を含む測定範囲に向けてＬＥＤ光が照射される。なお、かかる測定範囲には、上述した第一光源部３２からのレーザ光も照射される。

カメラ部３１は、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の色成分ごとに撮像可能な分光感度特性を有する３ＣＣＤカメラが用いられており、上述した測定範囲にて光源部３０（第一光源部３２及び第二光源部３３）により照射された照射光の内、溶接部２１（溶接ビード２２）の表面にて反射された反射光を受光することで、溶接ビード２２の外観形状（二次元形状）がカラー撮像される。そして、カメラ部３１は、後述する処理検査部４に接続されており、カメラ部３１により撮像された溶接ビード２２の外観形状は、カラー撮像データとして処理検査部４に送られる。

このように、本実施例のカラー撮像部３では、第一光源部３２によって溶接ビード２２の長さ方向（Ｙ方向）に沿ってスリット光（レーザ光）が照射されるとともに、第二光源部３３・３３によって溶接ビード２２の所定の測定範囲に向けて範囲光が照射され、これらの照射光が溶接ビード２２の表面にて反射された後にカメラ部３１にて受光されることで、溶接ビード２２の外観形状がカラー撮像される。

次に、処理検査部４について、以下に詳述する。
図２乃至図６に示すように、処理検査部４は、各種処理が実行される図示せぬＣＰＵや各種処理プログラム等が格納される記憶部としての図示せぬメモリ等で構成されており、カラー撮像部３により取得されたカラー撮像データから検査画像を生成し、検査画像から抽出された解析画像に対して所定の画像処理を行う処理部４０と、処理部４０にて画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビード２２の品質を検査する検査部４１等とで構成されている。特に、本実施例の品質検査装置１では、溶接ビード２２の表面に現れた赤外スリット光に基づく複数の縞線４４・４４・・・に基づいて溶接ビード２２の穴欠陥４５の有無等が判定されるように構成されている（図３等参照）。

なお、処理検査部４には、上述した構成の他に、画像出力可能なモニター等の出力装置４２や、キーボート・テンキー・タッチパネル等の入力装置４３などが接続されている。特に、出力装置４２には、後述するように処理検査部４にて抽出された各種画像（検査画像、マスク領域、及び解析画像など）や、検査部４１にて判定された溶接ビード２２の品質検査の結果などが表示される。

処理部４０は、カメラ部３１により取得されたカラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成手段としての画像生成部４０ａと、画像生成部４０ａにより生成された検査画像のうち、一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成手段としてのマスク領域生成部４０ｂと、マスク領域生成部４０ｂにより生成されたマスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理手段としての画像処理部４０ｃ等とで構成されている。

画像生成部４０ａでは、上述したカラー撮像部３のカメラ部３１にて取得されたカラー撮像データが受信され、カラー撮像データをＲＧＢの色成分に分解して、各ＲＧＢの色成分の検査画像が生成される。本実施例の画像生成部４０ａでは、Ｒ成分の検査画像と、Ｇ成分の検査画像と、Ｂ成分の検査画像とがそれぞれ生成される。なお、各成分の検査画像は、溶接ビード２２での同一の所定範囲に対応した画像であるため、例えば、一の成分の検査画像の所定位置と、他の成分の検査画像の対応する位置とが一致するように構成されている。

具体的には、図３に示すように、赤外スリット光に基づく縞線４４・４４・・・が明確にされたＲ成分の検査画像と、赤外スリット光の影響を排除して溶接ビード２２の輪郭形状が明確にされたＢ成分の検査画像とがそれぞれ生成される。Ｒ成分の検査画像には、赤外スリット光に基づく縞線４４・４４・・・が明確に現れ（図３（ａ）参照）、一方、Ｂ成分の検査画像には、赤外スリット光に基づく縞線４４・４４・・・が現れないが、溶接ビード２２の幅方向（Ｘ方向）の輪郭として縁部２２ａ・２２ａが明確に現れる（図３（ｂ）参照）。

マスク領域生成部４０ｂでは、まず、画像生成部４０ａにより生成されたＢ成分の検査画像から、溶接ビード２２の幅方向領域を含む画像領域が抽出される（図４（ａ）参照）。「溶接ビード２２の幅方向領域を含む画像領域」とは、少なくとも溶接ビード２２の幅方向（Ｘ方向）の縁部２２ａ・２２ａの内側の領域を含んだ領域のことをいい、本実施例では、溶接ビード２２の幅方向（Ｘ方向）において、縁部２２ａ・２２ａの内側の領域と、かかる領域よりも所定量だけ外側に大きく形成された領域とを加えた画像領域が抽出される（図３（ｂ）参照）。なお、「所定量」としては、溶接時に溶接ビード２２の縁部２２ａ・２２ａにアンダーカット２３が生じることを想定して、上述した画像領域にアンダーカット２３が含まれるように設定されている。

次いで、マスク領域生成部４０ｂでは、上述したようにして抽出された画像領域からマスク領域が生成される（図４（ｂ）参照）。「マスク領域」とは、抽出された画像領域をＢ成分の検査画像においてちょうど反転させた領域に相当する。換言すると、本実施例のマスク領域とは、Ｂ成分の検査画像における溶接ビード２２の幅方向領域を含む画像領域（以下、かかる領域を「非マスク領域」という）以外の領域のことである。

画像処理部４０ｃでは、まず、マスク領域生成部４０ｂにより生成されたマスク領域に基づいて、画像生成部４０ａにより生成されたＲ成分の検査画像の対応する位置がマスクされて、上述した非マスク領域内の解析画像が抽出される（図５（ａ）参照）。このようにして抽出された解析画像は、Ｒ成分の検査画像における溶接ビード２２の幅方向領域を含む画像領域に現れる画像に相当する。

そして、画像処理部４０ｃでは、抽出された解析画像に対して、解析画像に現れた赤外スリット光に基づく縞線画像がより明確になるように所定の画像処理が行われる。このようにして画像処理された解析画像には、赤外スリット光に基づく複数の縞線４４・４４・・・が溶接ビード２２の長さ方向に沿って略等間隔の離間を有するようにして現れる（図５（ｂ）参照）。

検査部４１では、上述した画像処理部４０ｃにて画像処理された解析画像に基づいて、溶接ビード２２の品質検査が行われる。本実施例の検査部４１では、解析画像に現れた複数の縞線４４・４４・・・から、溶接ビード２２表面の穴欠陥４５の有無、及び穴欠陥４５の種類が判定されるとともに（以下、かかる判定を「穴欠陥判定」という）、かかる解析画像の画像領域と予め設定された基準画像領域との差分が算出されて、溶接ビード２２の幅方向の品質不良が判定される（以下、かかる判定を「幅方向不良判定」という）。

穴欠陥判定では、解析画像に現れた縞線４４・４４・・・にて欠損部位４４ａの有無が検出され、欠損部位４４ａの有無に基づいて溶接ビード２２表面の穴欠陥４５の有無が判定される。本実施例では、縞線４４にて欠損部位４４ａが検出された場合には、溶接ビード２２の表面に穴欠陥４５が生じていると判定され、縞線４４にて欠損部位４４ａが検出されない場合には、溶接ビード２２の表面に穴欠陥４５が生じていると判定される（図５（ｂ）参照）。

画像処理された解析画像では、通常の縞線４４は、溶接ビード２２の幅方向に沿って一本の連続線として現れるが、中には、連続線が途中で切断さて欠損部位４４ａが発現されるものがある。縞線４４に欠損部位４４ａが現れる要因は、溶接ビード２２の表面に形成されたブローホール、穴あき、及び溶け落ちなどの他に、溶接ビード２２の縁部２２ａに生じたアンダーカット２３といった溶接ビード２２の表面に穴欠陥４５が生じることに起因している。すなわち、溶接ビード２２の表面に穴欠陥４５が生じると、溶接ビード２２の表面に向けて照射された赤外レーザ光が穴欠陥４５にて乱反射されることで、解析画像において当該箇所の輝度レベルが低下して縞線４４が欠損して欠損部位４４ａが現れるのである。

穴欠陥４５が生じていると判定された場合には、さらに、縞線４４にて欠損部位４４ａが検出された位置が特定され、溶接ビード２２の表面で穴欠陥４５が生じた位置及び穴欠陥４５の種類が特定される。特に、本実施例の検査部４１では、溶接ビード２２の幅方向に対して所定量内側に形成される内側領域と、内側領域以外の外側領域とに解析画像が分割され、かかる内側領域及び外側領域に応じて穴欠陥４５の位置及び種類が特定される。

具体的には、まず、解析画像が、溶接ビード２２の幅方向（Ｘ方向）において縁部２２ａ・２２ａの内側の領域（内側領域）と、内側領域よりも所定量だけ外側に大きく形成された外側の領域（外側領域）とに分割される（図５（ｂ）参照）。領域分割の一例としては、解析画像の幅方向の側辺から所定量だけ内側に境界線４６が引かれ、その境界線４６より内側の領域が内側領域、境界線４６より外側の領域が外側領域として分割される。なお、「所定量」とは、外側領域にアンダーカット２３が含まれるように予め設定された基準値のことである。

そして、縞線４４の欠損部位４４ａの位置が特定され、内側領域にて欠損部位４４ａが検出された場合には、溶接ビード２２の表面側に生じた穴欠陥４５であってブローホール、穴あき、溶け落ちに起因した穴欠陥４５であると特定される。一方、外側領域にて欠損部位４４ａが検出された場合には、溶接ビード２２の縁部２２ａに生じた穴欠陥４５であってアンダーカット２３に起因した穴欠陥４５であると特定される。

幅方向不良判定では、検査対象である溶接ビード２２の実測の解析画像から実測画像領域が抽出されるとともに、この実測画像領域と予め設定された基準画像領域との差分が算出されることで、溶接ビードの幅方向の品質不良が判定される。ここでいう「画像領域」とは、溶接ビード２２の幅方向領域を含む画像領域のことであって、上述した非マスク領域に相当する。また、「予め設定された基準画像領域」とは、予め幅方向の品質不良がない溶接ビード２２の解析画像から抽出された基準となる画像領域のことである。

実測画像領域と予め設定された基準画像領域との差分は、実測画像領域及び基準画像領域の幅方向位置が対比され、その相対誤差が算出される。具体的には、実測画像領域及び基準画像領域がマッチング（重ね合わせ）され、その結果、基準画像領域に対して実測画像領域が幅方向（Ｘ方向）にずれて重なり合わない場合に、検査対象である溶接ビード２２が芯ずれ、くびれなどの幅方向の品質不良が生じていると判定される。特に、本実施例では、溶接ビード２２の長さ方向に全域に渡って実測画像領域が幅方向にずれて重なり合わない場合には（図６（ａ）参照）、芯ずれに起因する品質不良と判定され、また、溶接ビード２２の長さ方向の一部において実測画像領域が幅方向にずれて重なり合わない場合には（図６（ｂ）参照）、くびれに起因する品質不良であると判定される。

次に、本実施例の品質検査装置１を用いた溶接ビード２２の品質検査方法について、以下に説明する。
図７に示すように、本実施例の品質検査装置１を用いた溶接ビード２２の品質検査方法は、溶接ビード２２表面に向けて照射された照射光を受光して、溶接ビード２２の外観形状をカラー撮像するカラー撮像工程（Ｓ１００）と、カラー撮像工程により取得されたカラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成工程（Ｓ１１０）と、画像生成工程により生成された検査画像のうち、一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成工程（Ｓ１２０）と、マスク領域生成工程により生成されたマスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、該解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理工程（Ｓ１３０）と、画像処理工程により画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する品質検査工程（Ｓ１４０）等とを有するものである。

まず、カラー撮像工程（Ｓ１００）では、一対の薄板鋼板２０・２０が略Ｔ字状に突合せ溶接された結合構造物２に対して、その溶接部２１に形成された溶接ビード２２の表面に照射光が照射されて、溶接ビード２２の外観形状がカラー撮像される。具体的には、品質検査装置１を構成するカラー撮像部３によって、光源部３０（第一光源部３２及び第二光源部３３・３３）から溶接ビード２２の表面に向けて溶接ビード２２の長さ方向に沿って照射された赤外スリット光と、溶接ビード２２の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光が照射され（Ｓ１０１）、カメラ部３１にて溶接ビード２２の表面で反射された反射光が受光されることで、溶接ビード２２の外観形状（二次元形状）がカラー撮像される（Ｓ１０２）。

画像生成工程（Ｓ１１０）では、カラー撮像部３のカメラ部３１にて取得されたカラー撮像データに基づいて、カラー撮像データがＲＧＢの色成分に分解され（Ｓ１１１）、各ＲＧＢの色成分の画像データに対してカラー２値化処理が行われることで、Ｒ成分の検査画像とＢ成分の検査画像とが生成される（Ｓ１１２）（図３参照）。

マスク領域生成工程（Ｓ１２０）では、Ｂ成分の検査画像に現れた輝度レベルの差に基づいて溶接ビード２２の縁部２２ａ・２２ａの内側の領域が塗潰し処理により特定され、次いで、縁部２２ａ・２２ａの内側の領域に所定量だけ外側に大きく形成された領域が追加されることで、溶接ビード２２の幅方向領域を含む画像領域が抽出される（Ｓ１２１）。そして、抽出された溶接ビード２２の幅方向領域を含む画像領域が反転処理されて、目的とするマスク領域が作成される（Ｓ１２２）（図４参照）。

画像処理工程（Ｓ１３０）では、Ｒ成分の検査画像に対してマスク領域に相当する画像が削除され、非マスク領域に相当する画像のみが解析画像として抽出される（Ｓ１３１）（図５（ａ）参照）。次いで、抽出された解析画像に対して画像処理が行われ（Ｓ１３２）、具体的には、細線化処理、面積除去処理、及びノイズチェック処理などの各種の処理工程が行われる（図５（ｂ）参照）。

品質検査工程（Ｓ１４０）では、画像処理工程にて画像処理された解析画像に基づいて、溶接ビード２２の穴欠陥判定及び幅方向不良判定が行われる。

穴欠陥判定では、まず、解析画像が、溶接ビード２２の幅方向（Ｘ方向）において境界線４６に対して内側領域と、内側領域よりも所定量だけ外側に大きく形成された外側領域とに分割される（Ｓ１４１）。そして、解析画像の各領域に基づいて、縞線４４の欠損部位４４ａの位置が特定され（Ｓ１４２）、穴欠陥４５の種類が判定される（Ｓ１４３）。内側領域にて欠損部位４４ａが検出された場合には、溶接ビード２２の表面側に生じた穴欠陥４５であってブローホール、穴あき、溶け落ちに起因した穴欠陥４５であると特定される。一方、外側領域にて欠損部位４４ａが検出された場合には、溶接ビード２２の縁部２２ａに生じた穴欠陥４５であってアンダーカット２３に起因した穴欠陥４５であると特定される（図５（ｂ）参照）。

また、幅方向不良判定では、検査対象である溶接ビード２２の実測の解析画像から実測画像領域が抽出され（Ｓ１４４）、実測画像領域及び基準画像領域の幅方向位置が対比されて、実測画像領域と基準画像領域との差分が算出される（Ｓ１４５）。その結果、基準画像領域に対して実測画像領域が幅方向（Ｘ方向）にずれて重なり合わない場合に、検査対象である溶接ビード２２が芯ずれ、くびれなどの幅方向の品質不良が生じていると判定さ、溶接ビード２２の幅方向の品質不良が判定される（Ｓ１４６）（図６参照）。

以上のように、本実施例の品質検査装置１では、溶接ビード２２の外観形状に基づいて溶接ビード２２の溶接欠陥を検査する溶接ビード２２の品質検査装置１において、溶接ビード２２表面に向けて照射された照射光を受光して、溶接ビード２２の外観形状をカラー撮像するカラー撮像部３と、カラー撮像部３より取得されたカラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成部４０ａと、画像生成部４０ａにより生成された検査画像のうち、一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成部４０ｂと、マスク領域生成部４０ｂにより生成されたマスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、該解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理部４０ｃと、画像処理部４０ｃにより画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する検査部４１とを有するため、溶接ビード２２の外観形状を精度よく測定して、検査の信頼性を高め、ひいては溶接ビード２２の品質良否の検査精度を向上させることができる。

すなわち、本実施例の品質検査装置１は、所定の色成分に分解された検査画像に基づいて、一の色成分に基づいた検査画像が選択されてマスク領域が生成され、他の色成分に基づいた検査画像の非マスク領域から解析画像が抽出される。このように、マスク領域に基づいて解析画像が抽出されるように構成することで、検査範囲が絞り込まれて画像処理の精度が向上するとともに、かかる画像処理の演算速度を高速化できる。
また、本実施例では、マスク領域を作成するための元となる色成分の検査画像と、解析画像を抽出するための元となる色成分の検査画像とを分けるように構成されているため、溶接ビード２２の外観形状の特定に適した検査画像を選択して画像処理を行うことができ、品質検査の目的に応じてレーザ光の拡散・散乱の影響が低減された高精度の解析画像を得ることができる。
そのため、かかる解析画像に基づいて溶接ビード２２の外観形状を精度よく特定することでき、検査の信頼性を高めることができる。そして、このようにして特定された溶接ビード２２の外観形状から、溶接ビード２２の品質良否の検査精度を向上させることができるのである。

特に、本実施例の品質検査装置１は、カラー撮像部３が、溶接ビード２２の長さ方向（Ｙ方向）に沿って照射された赤外スリット光と、溶接ビード２２の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光とをそれぞれ受光して、溶接ビード２２の外観形状をカラー撮像し、画像生成部４０ａは、ＲＧＢの各色成分の検査画像を生成し、マスク領域生成部４０ｂが、画像生成部４０ａにより生成されたＢ成分の検査画像から、溶接ビードの幅方向領域を含む画像領域を抽出してマスク領域を生成するように構成されているため、赤外レーザ光の拡散・散乱の影響が低減されたＢ成分の検査画像を用いることで、溶接ビード２２の幅方向の領域を明確に特定することができ、マスク領域を精度よく生成することができる。

また、本実施例では、画像処理部４０ｃは、マスク領域生成部４０ｂにより生成されたマスク領域に基づいて、画像生成部４０ａにより生成されたＲ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、検査部４１は、画像処理部４０ｃにより画像処理が行われた解析画像に現れた複数の縞線４４・４４・・・から、溶接ビード２２表面の穴欠陥４５の有無を判定するものであるため、赤外レーザ光が明確に現れるＲ成分の検査画像を用いて解析画像を抽出することで、解析画像に現れた縞線４４・４４・・・から溶接ビード２２表面の穴欠陥４５を精度よく特定することができ、穴欠陥４５の判定精度を向上できる。

また、本実施例では、検査部４１は、画像処理部４０ｃにより画像処理が行われた解析画像を、溶接ビード２２の幅方向に対して所定量内側に形成される内側領域と、該内側領域以外の外側領域とに分割し、穴欠陥４５の位置及び種類を特定するものであるため、溶接ビード２２の表面に形成される穴あきや溶け落ちなどに基づく穴欠陥４５と、アンダーカット２３に基づく穴欠陥４５とを分けて特定することができるため、溶接ビード２２の品質良否の検査精度をより向上できる。

さらに、本実施例では、検査部４１は、画像処理部４０ｃにより画像処理された解析画像の画像領域と、予め設定された基準画像領域との差分を算出して、溶接ビード２２の幅方向の品質不良を判定するものであるため、画像領域の差分の算出が容易であり、幅方向の品質不要の判定の検査速度を向上できる。

なお、本実施例の品質検査装置１及びその方法については、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

すなわち、上述した実施例の品質検査装置１の構成では、溶接ビード２２の表面に赤外スリット光を照射して、解析画像に現れた複数の縞線４４・４４・・・から、溶接ビード２２表面の穴欠陥４５の有無を判定するものであるが、品質検査装置１により検査される溶接ビード２２の溶接欠陥の検査内容としては、これに限定されず、例えば、溶接ビード２２の表面に形成された濃淡部１４４を特定し、かかる濃淡部１４４の面積値を算出することで穴欠陥１４５の品質不良を判定するように構成されてもよい。

図８乃至図１２に示す第二実施例の品質検査装置１０１においては、処理検査部１０４が、カラー撮像部１０３により取得されたカラー撮像データから検査画像を生成し、検査画像から抽出された解析画像に対して所定の画像処理を行う処理部１４０と、処理部１４０にて画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビード１２２の品質を検査する検査部１４１等とで構成されている。特に、本実施例の品質検査装置１０１では、溶接ビード１２２の表面に現れた複数の濃淡部１４４・１４４・・・に基づいて溶接ビード１２２の穴欠陥１４５の品質不良が判定されるように構成されている。

なお、本実施例の品質検査装置１０１の構成において、特に断りのない場合には、上述した実施例の品質検査装置１と同一の名称の部材は同様に構成されるものとし、その詳細な説明は省略する。

本実施例の結合構造物１０２は、母材として一対の薄板鋼板１２０・１２０が溶接部１２１において両端部が重ね合わされた状態で溶接されている。溶接部１２１には、図示せぬレーザ溶接装置によるレーザ光の照射によって溶接ビード１２２が形成されている。また、この溶接ビード１２２の表面には、凹状に穿設された穴欠陥１４５や、凸状に盛り上がったスラグ１４６が形成されている（図９等参照）。この穴欠陥１４５及びスラグ１４６は、後述する検査画像等に濃淡部１４４として現れる（図１１等参照）。

本実施例の品質検査装置１０１において、カラー撮像部１０３は、溶接部１２１（溶接ビード１２２）の表面に向けて照射光を照射する光源部１３０と、光源部１３０により照射された照射光の内、溶接部１２１（溶接ビード１２２）にて反射された反射光を受光して溶接ビード１２２の外観形状（二次元形状）をカラー撮像するカメラ部１３１等とで構成されている。特に、光源部１３０は、上述した第一実施例（図１参照）とは異なり、溶接ビード１２２の所定の測定範囲に向けて範囲光を照射する第二光源部１３３・１３３のみで構成されている。

画像生成部１４０ａでは、上述したカラー撮像部３のカメラ部３１にて取得されたカラー撮像データが受信され、カラー撮像データをＲＧＢの色成分に分解されて、各ＲＧＢの色成分の検査画像が生成される（図１１参照）。本実施例の画像生成部１４０ａで生成された各色成分の検査画像には、それぞれ溶接ビード１２２の表面に複数の濃淡部１４４・１４４・・・が現れる。本実施例では、濃淡部１４４の輝度値の違いから、Ｒ成分の検査画像には穴欠陥１４５及びスラグ１４６に基づく濃淡部１４４がいずれも明確に現れ、Ｂ成分の検査画像には穴欠陥１４５に基づく濃淡部１４４の輪郭が明確に現れる（図略）。

この「濃淡部１４４」とは、検査画像において溶接ビード１２２の表面に現れる平面視略円形状の紋様のことをいう。濃淡部１４４には、溶接ビード１２２の表面において凹状に穿設された穴欠陥１４５に基づくものに加えて、凸状に形成されたスラグ１４６に基づくものが含まれる。本実施例の品質検査装置１０１では、後述するように、処理部１４０にて所定の処理工程を経ることで、穴欠陥１４５に基づく濃淡部１４４のみが精度よく特定される。

マスク領域生成部１４０ｂでは、画像生成部１４０ａにより生成されたＲ成分の検査画像から、溶接ビード１２２の表面の濃淡部１４４を含む所定領域の画像領域が抽出され、かかる画像領域からマスク領域が生成される（図１２参照）。この「濃淡部１４４を含む所定領域の画像領域」とは、少なくとも濃淡部１４４の領域を含み、かつ、濃淡部１４４の領域よりも所定量だけ大きく形成された領域のことをいう。

具体的には、本実施例のマスク領域生成部１４０ｂでは、まず、Ｒ成分の検査画像に対して所定の閾値以上の輝度値の濃淡部１４４・１４４・・・がそれぞれ特定される、この輝度値の閾値は、穴欠陥１４５に基づく濃淡部１４４・１４４・・・を特定する所定の条件に応じて適宜設定される。そして、濃淡部１４４・１４４・・・の領域のそれぞれの重心が算出され、算出された重心を中心にして略円形の濃淡部１４４を含む所定領域の画像領域が抽出され、抽出された画像領域からマスク領域が生成される。

なお、この工程により、ある程度穴欠陥１４５に基づいた濃淡部１４４が選別されるが、スラグ１４６に基づく濃淡部１４４は完全に排除されずに混入している場合がある。本実施例では、後述する画像処理部１４０ｃにより、解析画像に対して所定の画像処理が行われることで、穴欠陥１４５に基づく濃淡部１４４のみが特定されるように構成されている。

画像処理部１４０ｃでは、マスク領域生成部１４０ｂにより生成されたマスク領域に基づいて、画像生成部１４０ａにより生成されたＢ成分の検査画像の対応する位置がマスクされて、上述した非マスク領域内の解析画像が抽出される。そして、画像処理部１４０ｃでは、抽出された解析画像に対して所定の画像処理（二値化処理、コントラスト強調処理、面積除去処理など）が行われる。具体的には、解析画像に現れた濃淡部１４４から穴欠陥１４５に基づく濃淡部１４４のみを選別するための画像処理と、選別された濃淡部１４４の周縁部をより明確にするための画像処理がそれぞれ行われる。

検査部１４１では、画像処理部１４０ｃにより画像処理が行われた解析画像に現れた濃淡部１４４の面積が算出されて、溶接ビード１２２の表面に形成された穴欠陥１４５の品質不良が判定される（以下、かかる判定を「穴欠陥判定」という）。具体的には、穴欠陥判定では、解析画像に現れた濃淡部１４４・１４４・・の各面積の合計値が算出され、かかる合計値が予め設定された基準値より大きいか否かが判定される。その結果、濃淡部１４４の面記の合計値が所定の基準値よりも大きい場合には、かかる溶接ビード１２２が穴欠陥１４５の品質不良を生じていると判定される。

また、本実施例の処理検査部１０４では、最終的に特定された解析画像（の濃淡部１４４）が塗り潰し処理され、所定成分の検査画像に重ねられた状態で出力装置１４２に表示される。

次に、本実施例の品質検査装置１０１を用いた溶接ビード１２２の品質検査方法について、以下に説明する。
図１３に示すように、カラー撮像工程（Ｓ２００）では、一対の薄板鋼板１２０・１２０が略Ｔ字状に突合せ溶接された結合構造物１０２に対して、その溶接部１２１に形成された溶接ビード１２２の表面に照射光が照射されて、溶接ビード２２の外観形状がカラー撮像される。具体的には、品質検査装置１０１を構成するカラー撮像部１０３によって、光源部１３０（第二光源部１３３・１３３）から溶接ビード１２２の表面に向けて、溶接ビード２２の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光が照射され（Ｓ２０１）、カメラ部１３１にて溶接ビード１２２の表面で反射された反射光が受光されることで、溶接ビード１２２の外観形状（二次元形状）がカラー撮像される（Ｓ２０２）。

画像生成工程（Ｓ２１０）では、カラー撮像部１０３のカメラ部１３１にて取得されたカラー撮像データに基づいて、カラー撮像データがＲＧＢの色成分に分解され（Ｓ２１１）、各ＲＧＢの色成分の画像データに対してカラー２値化処理が行われて（Ｓ２１２）、Ｒ成分の検査画像とＢ成分の検査画像とが生成される。

マスク領域生成工程（Ｓ２２０）では、Ｒ成分の検査画像に現れた濃淡部１４４・１４４・・・が所定の閾値以上の輝度値に基づいて二値化処理及び面積除去処理が行われた後に、濃淡部１４４・１４４・・・の領域のそれぞれの重心が算出され、算出された重心を中心にして略円形の濃淡部１４４を含む所定領域の画像領域が抽出される（Ｓ２２１）。そして、濃淡部１４４を含む所定領域の画像領域が反転処理されて、目的とするマスク領域が作成される（Ｓ２２２）。

なお、本実施例のマスク領域生成工程（Ｓ２２０）では、後述する画像処理工程（Ｓ２３０）に移行する間に、非マスク領域の範囲内が塗り潰し処理され、塗り潰しされた領域同士が重なった場合には、重なった領域内の濃淡部１４４がそれぞれ面積除去処理される。そして、再度、濃淡部１４４を含む所定領域の画像領域が抽出されて、マスク領域が生成される。

画像処理工程（Ｓ２３０）では、Ｂ成分の検査画像に対して非マスク領域に相当する画像のみが解析画像として抽出され（Ｓ２３１）、次いで、抽出された解析画像に対して所定の画像処理が行われる（Ｓ２３２）。具体的には、暗部強調処理、二値化処理、面積除去処理などの各種の処理工程が行われる。特に、本実施例の画像処理工程では、好ましくは、二値化処理等が複数回に分けて行われる。例えば、二値化閾値の高低を調整して二値化処理等が複数行われることで、濃淡部１４４の選別（穴欠陥１４５及びスラグ１４６に基づく濃淡部１４４）の精度が高められるとともに、濃淡部１４４の周縁部の解像度が向上できる。

品質検査工程（Ｓ２４０）では、画像処理工程にて画像処理された解析画像に基づいて、溶接ビード１２２の穴欠陥判定が行われる。すなわち、解析画像に現れた濃淡部１４４・１４４・・の各面積の合計値が算出され（Ｓ２４１）、かかる合計値が予め設定された基準値より大きいか否かが判定される（Ｓ２４２）。その結果、濃淡部１４４の面記の合計値が所定の基準値よりも大きい場合には、かかる溶接ビード１２２が穴欠陥１４５の品質不良を生じていると判定される（Ｓ２４３）。

以上のように、本実施例の品質検査装置１０１では、上述した実施例（図１等参照）と異なり、溶接欠陥の検査内容として、溶接ビード２２の表面に形成された濃淡部１４４から、穴欠陥１４５の品質不良を判定するように構成されているが、このような構成であっても、上述した実施例（図１等参照）と同様に、溶接ビード２２の外観形状を精度よく測定して、検査の信頼性を高め、ひいては溶接ビード２２の品質良否の検査精度を向上させることができるのである。

特に、カラー撮像部１０３が、溶接ビード１２２の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光を受光して、溶接ビード１２２の外観形状をカラー撮像し、画像生成部１４０ａが、ＲＧＢの各成分の検査画像を生成し、マスク領域生成部１４０ｂが、画像生成部１４０ａにより生成されたＲ成分の検査画像から、溶接ビード１２２の表面の濃淡部１４４を含む所定領域の画像領域を抽出してマスク領域を生成するように構成されているため、濃淡部１４４のコントラストが明確に現れるＲ成分の検査画像を用いるように構成されているため、範囲光の拡散・散乱の影響が低減されたＲ成分の検査画像を用いることで、溶接ビード１２２の表面に現れた濃淡部１４４を確実に特定することができ、マスク領域を精度よく生成することができる。

また、本実施例では、画像処理部１４０ｃが、マスク領域生成部１４０ｂにより生成されたマスク領域に基づいて、画像生成部１４０ａより生成されたＢ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、検査部１４１が、画像処理部１４０ｃにより画像処理が行われた解析画像に現れた濃淡部１４４の面積を算出して、溶接ビード１２２の表面に形成された穴欠陥１４５の品質不良を判定するように構成されているため、穴欠陥１４５に基づく濃淡部１４４が明確に現れるＢ成分の検査画像を用いて解析画像を抽出することで、解析画像に現れた濃淡部１４４の開口面積を精度よく特定することができ、穴欠陥１４５の品質不良の判定精度を向上できる。

その他の構成についての別実施例について説明すると、例えば、上述した実施例（図１等参照）では、処理部４０及び検査部４１が一体的に構成された処理検査部４が設けられているが、処理部４０及び検査部４１はそれぞれ別体として構成されてもよい。

また、上述した実施例（図１及び図８等参照）における処理部４０では、検査目的や検査条件に応じて、所定の色成分の検査画像を抽出することができる。また、画像処理工程において、上述した二値化処理や細線処理等に限られず、画像処理の目的に応じて適宜公知の処理工程を用いることができる。

さらに、上述した実施例（図１等参照）では、検査部４１にて穴欠陥判定及び幅方向不良判定のいずれもが行われるように構成されているが、少なくともいずれか一方の判定が行われるように構成されればよい。特に、幅方向不良判定に関しては、基準画像領域に対して実測画像領域が幅方向のいずれかにずれて重なり合わない場合であって、実測画像領域の重なり合わない領域の面積値が所定の閾値よりも大きい場合に、幅方向の品質不良が生じていると判定されるように構成されてもよい。

本発明の第一実施例に係る品質検査装置の全体的な構成を示した図。 処理検査部の構成を示した機能ブロック図。 画像生成部で生成されるＲ成分及びＢ成分の検査画像を示した図。 マスク領域生成部で作成されるマスク領域を示した図。 画像処理部で抽出される解析画像を示した図。 検査部で抽出される実測画像領域及び基準画像領域を示した図。 本実施例の品質検査方法を示したフローチャート。 第二実施例に係る品質検査装置の全体的な構成を示した図。 図８における結合構造物の溶接部を拡大して示した平面図。 処理検査部の構成を示した機能ブロック図。 画像生成部で生成される検査画像を示した図。 マスク領域生成部で作成されるマスク領域を示した図。 第二実施例の品質検査方法を示したフローチャート。

符号の説明

１ 品質検査装置
２ 結合構造物
３ カラー撮像部（カラー撮像手段）
４ 処理検査部
２２ 溶接ビード
２３ アンダーカット
３０ 光源部
３１ カメラ部
３２ 第一光源部
３３ 第二光源部
４０ 処理部
４０ａ 画像生成部（画像生成手段）
４０ｂ マスク領域生成部（マスク領域生成手段）
４０ｃ 画像処理部（画像処理手段）
４１ 検査部（品質検査手段）
４４ 縞線
４４ａ 欠損部位
４５ 穴欠陥

Claims (12)

1. 溶接ビードの外観形状に基づいて溶接ビードの溶接欠陥を検査する溶接ビードの品質検査装置において、
   溶接ビード表面に向けて照射された照射光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像するカラー撮像手段と、
   前記カラー撮像手段により取得されたカラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段により生成された検査画像のうち、一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成手段と、
   前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、該解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理手段と、
   前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する品質検査手段とを有することを特徴とする溶接ビードの品質検査装置。
2. 前記カラー撮像手段は、溶接ビードの長さ方向に沿って照射された赤外スリット光と、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光との反射光をそれぞれ受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、
   前記画像生成手段は、ＲＧＢの各色成分の検査画像を生成し、
   前記マスク領域生成手段は、前記画像生成手段により生成されたＢ成分の検査画像から、溶接ビードの幅方向領域を含む画像領域を抽出してマスク領域を生成することを特徴とする請求項１に記載の溶接ビードの品質検査装置。
3. 前記画像処理手段は、前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成手段により生成されたＲ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、
   前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像に現れた複数の縞線から、溶接ビード表面の穴欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項２に記載の溶接ビードの品質検査装置。
4. 前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像を、溶接ビードの幅方向に対して所定量内側に形成される内側領域と、該内側領域以外の外側領域とに分割し、穴欠陥の位置及び種類を特定することを特徴とする請求項３に記載の溶接ビードの品質検査装置。
5. 前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理された解析画像の画像領域と、予め設定された基準画像領域との差分を算出して、溶接ビードの幅方向の品質不良を判定することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の溶接ビードの品質検査装置。
6. 前記カラー撮像手段は、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、
   前記画像生成手段は、ＲＧＢの各成分の検査画像を生成し、
   前記マスク領域生成手段は、前記画像生成手段により生成されたＲ成分の検査画像から、溶接ビード表面の濃淡部を含む所定領域の画像領域を抽出してマスク領域を生成することを特徴とする請求項１に記載の溶接ビードの品質検査装置。
7. 前記画像処理手段は、前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成手段により生成されたＢ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、
   前記品質検査手段は、前記画像処理手段により画像処理が行われた解析画像に現れた濃淡部の面積を算出して、溶接ビード表面に形成された穴欠陥の品質不良を判定することを特徴とする請求項６に記載の溶接ビードの品質検査装置。
8. 溶接ビードの外観形状に基づいて溶接ビードの溶接欠陥を検査する溶接ビードの品質検査方法において、
   溶接ビード表面に向けて照射された照射光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像するカラー撮像工程と、
   前記カラー撮像工程により取得されたカラー撮像データを複数の色成分に分解して、各色成分の検査画像を生成する画像生成工程と、
   前記画像生成工程により生成された検査画像のうち、一の色成分で生成された検査画像から所定の画像領域を抽出してマスク領域を生成するマスク領域生成工程と、
   前記マスク領域生成工程により生成されたマスク領域に基づいて、他の色成分で生成された検査画像の対応する位置をマスクして非マスク領域内の解析画像を抽出し、該解析画像に対して所定の画像処理を行う画像処理工程と、
   前記画像処理工程により画像処理が行われた解析画像に基づいて溶接ビードの品質を検査する品質検査工程とを有することを特徴とする溶接ビードの品質検査方法。
9. 前記カラー撮像工程は、溶接ビードの長さ方向に沿って照射された赤外スリット光と、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光との反射光をそれぞれ受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、
   前記画像生成工程は、ＲＧＢの各色成分の検査画像を生成し、
   前記マスク領域生成工程は、前記画像生成工程により生成されたＢ成分の検査画像から、溶接ビードの幅方向領域を含む画像領域を抽出してマスク領域を生成することを特徴とする請求項８に記載の溶接ビードの品質検査方法。
10. 前記画像処理工程は、前記マスク領域生成手段により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成工程により生成されたＲ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、
    前記品質検査工程は、前記画像処理工程により画像処理が行われた解析画像に現れた複数の縞線から、溶接ビード表面の穴欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項９に記載の溶接ビードの品質検査方法。
11. 前記カラー撮像工程は、溶接ビードの所定の測定範囲に向けて照射された範囲光の反射光を受光して、溶接ビードの外観形状をカラー撮像し、
    前記画像生成工程は、ＲＧＢの各成分の検査画像を生成し、
    前記マスク領域生成工程は、前記画像生成工程により生成されたＲ成分の検査画像から、溶接ビード表面の濃淡部を含む所定領域の画像領域を抽出してマスク領域を生成することを特徴とする請求項８に記載の溶接ビードの品質検査方法。
12. 前記画像処理工程は、前記マスク領域生成工程により生成されたマスク領域に基づいて、前記画像生成工程により生成されたＢ成分の検査画像の対応する位置をマスクし、
    前記品質検査工程は、前記画像処理工程により画像処理が行われた解析画像に現れた濃淡部の面積を算出して、溶接ビード表面に形成された穴欠陥の品質不良を判定することを特徴とする請求項１１に記載の溶接ビードの品質検査方法。

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