JP3738745B2

JP3738745B2 - Method and apparatus for determining pinholes in welds

Info

Publication number: JP3738745B2
Application number: JP2002098999A
Authority: JP
Inventors: 禎川越
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2022-04-01
Also published as: JP2003294643A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ溶接等の溶接部にピンホールが発生しているかどうかを自動で判別することができるピンホール判定方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にレーザ溶接等でワークの全周を溶接する、いわゆるシーム溶接においては、気密性が保たれないと品質上の大きな問題となるため、ヘリウム（Ｈｅ）リークテスト機にて溶接部におけるピンホールの有無を確認している。しかし、このＨｅリークテストでは完全に貫通したピンホールは判別可能だが、貫通寸前のピンホールまでは判定できない。そのため、貫通寸前のピンホールがあると、その部分の耐久性が劣るため、製品として出荷後に経年変化により貫通してしまうことがある。
【０００３】
その対策として、従来では作業者がオフラインにて目視検査により貫通寸前のピンホールの有無を検査している。ところが、目視検査ではヒューマンエラーが発生し、不良品が後工程に流出してしまいクレームとなることがある。また、専任の目視検査作業者が必要なため、製品の製造コストを引き上げる要因となっている。
【０００４】
そこで、特開平７−６３７０３号公報に開示されるような金属板材表面の傷、打痕を画像処理で検出する方法がある。この方法は、表面の傷や打痕に対して画像処理を行う際の前処理として浸透探傷剤を塗布し、この浸透探傷剤にもとづく欠陥指示模様を画像処理して、通常の画像処理では検出が困難な３次元の欠陥に対しても、容易に検出できるようにしたものである。
しかしながら、溶接部は正常な溶接状態でも凹凸が発生することから、この公知の方法を使用すると、正常品でも不良判別してしまう恐れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、溶接部におけるピンホールの有無を溶接部の正常な凹凸に左右されることなく、ピンホールのみを自動判別することにより不良品の流出防止を図り、さらに溶接部の検査工程を自動化することができるピンホール検出方法とその装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のピンホール検出方法及びその装置を提供する。
請求項１に記載のピンホール判定方法は、紫外線光源を溶接部に照射して紫外線に対応可能なカメラで撮像することにより、溶接部表面におけるピンホール又は凹部の有無を検出し、次いでハロゲン光源を照射してカメラで撮像することにより、ピンホールか凹部かを識別し、更に、凹部の場合は、紫外線の照射レベルを変えて凹部に照射する光を溶接部表面と同等レベルとして、カメラで撮像することにより、凹部でのピンホールの有無を検出するようにしたものである。これにより、溶接部の凹凸に左右されることなくピンホールおよび貫通寸前のピンホールをも自動判別することができる。
【０００７】
請求項２に記載のピンホール判定装置は、請求項１の方法の発明を装置発明にしたものである。即ち、この装置は、照射レベルを変えることができる紫外線光源と、ハロゲン光源と、紫外線に対応可能なカメラ及び撮像した画像を判定する画像判定手段とを備えていて、紫外線の照射レベルを変えて撮像した２種類の画像及びハロゲン光源によって撮像した画像とによって、溶接部のピンホールの有無を判定している。これにより、溶接部の凹部に形成されたピンホールまで検出できるようになり、溶接部の凹凸に左右されることなくピンホールおよび貫通寸前のピンホールをも自動判別することができ、正常な溶接品でも不良判別してしまうという不都合を回避できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態のピンホールの判定方法及びその装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態のピンホール判定装置の全体構成図である。
本発明のピンホール判定装置は、紫外線（ＵＶ）光を照射するＵＶ光源１と、紫外線（ＵＶ）光とは異なる波長の光（可視光、赤外線）を放射するハロゲン光源２と、ワーク５の溶接部６を撮像する、ＵＶ光に対応可能なＣＣＤカメラ３及びこのカメラ３によって撮像した画像を判定する画像判定手段４とより構成されている。
【０００９】
ＵＶ光源１は、その照射レベルを上げたり、下げたり可変にできる。ハロゲン光源２は、その照射レベルを可変にすることはできず、ＵＶ光とは異なる波長の光の放射する。また、カメラ３は、ＵＶ光源１からのＵＶ光に対してもまた当然ハロゲン光源２からの光に対しても溶接部６の撮像が可能である。このカメラ３によって撮像された画像（図２〜７参照）に基づいて、画像判定手段４は、溶接部６におけるピンホールの有無及び凹部（くぼみ）とピンホールとの識別を行う。
【００１０】
上記のように構成されたピンホール判定装置を使用したピンホール判定方法の手順を、図８のフローチャートによって説明する。本発明の溶接部の良否判定方法は、ＵＶ光源とハロゲン光源との放射光の波長特性の違いに着目してなされたものである。即ち、まずＵＶ光源１から、例えば照度７のＵＶ光をワーク５の溶接部６に照射して、カメラ３で撮像する（ステップＳ１）。この撮像された画像に基づき、画像判定手段４により影の有無（ピンホール又は凹部の有無）が判断される（ステップＳ２）。
【００１１】
このステップＳ１でのＵＶ光源１を溶接部６に照射した場合において、溶接部６にピンホールがあるワーク５Ａの画像を図２に、溶接部６に凹部（くぼみ）がワーク５Ｂの画像を図３に示す。この図２，３から分るように両図面共に黒い影が認識される。画像判定手段４によりこのような影が認識された場合は、次のステップＳ３に進む。このような影が認識されなかった場合は、溶接部６は正常と判定される。
【００１２】
ステップＳ３においては、今度はハロゲン光源２からの放射光を溶接部６に照射して、カメラ３で撮像する。この撮像された画像に基づき、画像判定手段４により影の有無（ピンホールか凹部かの識別）が判断される（ステップＳ４）。
このハロゲン光源２による溶接部６の画像を、図４と図５に示す。この図４は、溶接部６にピンホールがあるワーク５Ａの画像を示しており、図５は、溶接部６に凹部（くぼみ）があるワーク５Ｂの画像を示している。図４には、影が認識されないが、図５では影が認識されることから、ワーク５Ａはピンホール有り、ワーク５Ｂは凹部（くぼみ）があると判断できる。
従って、ステップＳ４において影が認識されない場合は（図４参照）、溶接部６はピンホールのみと判定され、影が認識された場合は（図５参照）、次のステップＳ５に進む。即ち、このハロゲン光源２による画像においては、ピンホールか凹部（くぼみ）かの識別がなされる。
【００１３】
ステップＳ５においては、ＵＶ光源１の照射レベルを、例えば照度８、に変えて、再度溶接部６をカメラ３で撮像する。この凹部（くぼみ）に照射する光を溶接部表面と同等レベルとする。この撮像された画像に基づき、画像判定手段４により影の有無（ピンホールの有無）が判断される（ステップ６）。
このＵＶ光源１の照度レベルをアップして照射した場合の溶接部６の画像が、図６、７に示される。図６には、影が認識されないが、図７では影が認識されることから、凹部があるワーク５Ｂのうち、影のないものは凹部（くぼみ）にピンホールがなく、単に凹部のみである（ワーク５Ｂ₁)と判断され、図７のように影があるものについては、凹部（くぼみ）にピンホールが有る（ワーク５Ｂ₂)と判断される。即ち、凹部と溶接部表面との照射レベルを同じにすることで、凹部でのピンホールの有無を容易に判別できるようにしている。
【００１４】
このように、本発明では、溶接部の判定を、（１）正常なもの、（２）ピンホールのみのもの（ワーク５Ａ）、（３）凹部（くぼみ）のみのもの（ワーク５Ｂ₁)、（４）凹部にピンホールがあるもの（ワーク５Ｂ₂)、の４段階に渡って判別でき、溶接部の凹凸に左右されることなくピンホールおよび貫通寸前のピンホールをも自動判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のピンホール判定装置の全体構成図である。
【図２】紫外線光源によるピンホールがある溶接部（ワーク５Ａ）の写真である。
【図３】紫外線光源による凹部（くぼみ）がある溶接部（ワーク５Ｂ）の写真である。
【図４】ハロゲン光源による凹部のない（ピンホールのみ）溶接部（ワーク５Ａ）の写真である。
【図５】ハロゲン光源による凹部のある溶接部（ワーク５Ｂ）の写真である。
【図６】照度レベルを変えた紫外線光源による凹部のみのある溶接部（ワーク５Ｂ₁)の写真である。
【図７】照度レベルを変えた紫外線光源による凹部にピンホールのある溶接部（ワーク５Ｂ₂)の写真である。
【図８】本発明の実施の形態のピンホール判定方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…紫外線（ＵＶ）光源
２…ハロゲン光源
３…ＵＶ対応ＣＣＤカメラ
４…画像判定手段
５…ワーク
６…溶接部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pinhole determination method and apparatus capable of automatically determining whether or not a pinhole is generated in a welded part such as laser welding.
[0002]
[Prior art]
In general, so-called seam welding, in which the entire circumference of the workpiece is welded by laser welding or the like, is a serious problem in terms of quality unless airtightness is maintained. The presence or absence is confirmed. However, in this He leak test, a completely penetrating pinhole can be discriminated, but a pinhole just before penetrating cannot be discriminated. For this reason, if there is a pinhole on the verge of penetrating, the durability of that portion is inferior, and the product may penetrate due to aging after shipment as a product.
[0003]
As a countermeasure, conventionally, an operator inspects the presence or absence of a pinhole just before penetrating by visual inspection offline. However, a human error occurs in the visual inspection, and a defective product may flow out to a subsequent process, resulting in a complaint. In addition, since a dedicated visual inspection worker is required, it is a factor that increases the manufacturing cost of the product.
[0004]
Therefore, there is a method for detecting scratches and dents on the surface of a metal plate material as disclosed in JP-A-7-63703 by image processing. In this method, a penetrating flaw detection agent is applied as a pretreatment when image processing is performed on a surface scratch or dent, and a defect indication pattern based on the penetrating flaw detection agent is image-processed and detected in normal image processing. Even a three-dimensional defect that is difficult to detect can be easily detected.
However, since unevenness occurs in the welded part even in a normal welding state, there is a risk that even if it is a normal product, it is determined as defective if this known method is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to automatically detect only pinholes without depending on the normal unevenness of the welded portion, and to determine whether or not there is a pinhole in the welded portion. It is intended to provide a pinhole detection method and apparatus capable of preventing outflow and further automating the inspection process of a welded portion.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides, as means for solving the above-mentioned problems, a pinhole detection method and an apparatus therefor according to the claims.
The pinhole determination method according to claim 1, wherein the presence or absence of pinholes or recesses on the surface of the welded portion is detected by irradiating the welded portion with an ultraviolet light source and picking up an image with a camera capable of handling ultraviolet rays, and then a halogen light source To identify whether it is a pinhole or a concave part, and in the case of a concave part, change the irradiation level of the ultraviolet rays and irradiate the concave part with light equivalent to the surface of the welded part. The presence or absence of pinholes in the recesses is detected by imaging. As a result, it is possible to automatically determine a pinhole and a pinhole that is about to penetrate without depending on the unevenness of the welded portion.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, the pinhole determination apparatus is an apparatus invention according to the method of the first aspect. That is, this apparatus includes an ultraviolet light source that can change the irradiation level, a halogen light source, a camera that can handle ultraviolet light, and an image determination unit that determines a captured image. The presence / absence of a pinhole in the weld is determined based on the two types of captured images and an image captured with a halogen light source. This makes it possible to detect even pinholes formed in the recesses of the welded part, and can automatically identify pinholes and pinholes that are about to penetrate without being affected by the unevenness of the welded part. It is possible to avoid the inconvenience of determining whether a product is defective.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A pinhole determination method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a pinhole determination device according to an embodiment of the present invention.
The pinhole determination apparatus of the present invention includes a UV light source 1 that emits ultraviolet (UV) light, a halogen light source 2 that emits light (visible light, infrared light) having a wavelength different from that of ultraviolet (UV) light, and a workpiece 5. The image forming apparatus includes a CCD camera 3 that can pick up an image of the welded portion 6 and can handle UV light, and an image determination unit 4 that determines an image captured by the camera 3.
[0009]
The UV light source 1 can be raised, lowered, or variable. The irradiation level of the halogen light source 2 cannot be changed, and light having a wavelength different from that of the UV light is emitted. Further, the camera 3 can image the welded portion 6 with respect to the UV light from the UV light source 1 and of course to the light from the halogen light source 2. Based on the images captured by the camera 3 (see FIGS. 2 to 7), the image determination unit 4 identifies the presence or absence of pinholes in the welded portion 6 and the recesses (recesses) and pinholes.
[0010]
The procedure of the pinhole determination method using the pinhole determination apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The quality determination method for a welded portion of the present invention is made by paying attention to the difference in wavelength characteristics of the emitted light between the UV light source and the halogen light source. That is, first, UV light having an illuminance of 7, for example, is irradiated from the UV light source 1 onto the welded portion 6 of the workpiece 5 and imaged by the camera 3 (step S1). Based on the captured image, the image determination unit 4 determines the presence or absence of a shadow (the presence or absence of a pinhole or a recess) (step S2).
[0011]
When the welded part 6 is irradiated with the UV light source 1 in step S1, an image of the work 5A having a pinhole in the welded part 6 is shown in FIG. 2, and an image of the work 5B having a recess (dent) in the welded part 6 is shown. 3 shows. As can be seen from FIGS. 2 and 3, a black shadow is recognized in both drawings. If such a shadow is recognized by the image determination means 4, the process proceeds to the next step S3. If such a shadow is not recognized, it is determined that the weld 6 is normal.
[0012]
In step S <b> 3, this time, the emitted light from the halogen light source 2 is applied to the welded portion 6 and an image is taken by the camera 3. Based on the captured image, the image determination means 4 determines the presence or absence of a shadow (identification of pinhole or recess) (step S4).
Images of the weld 6 by the halogen light source 2 are shown in FIGS. 4 shows an image of a workpiece 5A having a pinhole in the welded portion 6, and FIG. 5 shows an image of a workpiece 5B having a recessed portion (dent) in the welded portion 6. Although no shadow is recognized in FIG. 4, since the shadow is recognized in FIG. 5, it can be determined that the workpiece 5A has a pinhole and the workpiece 5B has a recess (dent).
Accordingly, if no shadow is recognized in step S4 (see FIG. 4), it is determined that the weld 6 is only a pinhole, and if a shadow is recognized (see FIG. 5), the process proceeds to the next step S5. That is, in the image by the halogen light source 2, it is discriminated whether it is a pinhole or a recess (dent).
[0013]
In step S <b> 5, the irradiation level of the UV light source 1 is changed to, for example, illuminance 8, and the weld 6 is imaged again with the camera 3. The light irradiating the recess (recess) is set to the same level as the surface of the weld. Based on the captured image, the image determination means 4 determines the presence or absence of a shadow (presence or absence of a pinhole) (step 6).
Images of the welded portion 6 when the illuminance level of the UV light source 1 is increased and irradiated are shown in FIGS. Although the shadow is not recognized in FIG. 6, the shadow is recognized in FIG. 7. Of the workpiece 5 </ b> B having the concave portion, the one without the shadow has no pinhole in the concave portion (recess) and is merely the concave portion. It is determined that (work 5B ₁ ), and in the case where there is a shadow as shown in FIG. 7, it is determined that there is a pinhole in the recess (recess) (work 5B ₂ ). That is, by making the irradiation level of the concave portion and the surface of the welded portion the same, it is possible to easily determine the presence or absence of a pinhole in the concave portion.
[0014]
Thus, in the present invention, the determination of the welded portion is performed by (1) normal, (2) pinhole only (work 5A), (3) recess (dent) only (work 5B ₁ ), (4) It can discriminate over four stages: those with pinholes in the recess (work 5B ₂ ), and can automatically discriminate pinholes and pinholes just before penetrating without being affected by the unevenness of the weld. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a pinhole determination device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph of a welded part (work 5A) having a pinhole by an ultraviolet light source.
FIG. 3 is a photograph of a welded part (work piece 5B) having a recess (indentation) caused by an ultraviolet light source.
FIG. 4 is a photograph of a welded part (workpiece 5A) having no recess (only a pinhole) by a halogen light source.
FIG. 5 is a photograph of a welded part (workpiece 5B) having a concave portion formed by a halogen light source.
FIG. 6 is a photograph of a welded part (work 5B ₁ ) having only a concave portion formed by an ultraviolet light source with a changed illuminance level.
FIG. 7 is a photograph of a welded part (work piece 5B ₂ ) having a pinhole in a concave portion formed by an ultraviolet light source having a changed illuminance level.
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure of a pinhole determination method according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultraviolet (UV) light source 2 ... Halogen light source 3 ... UV corresponding CCD camera 4 ... Image determination means 5 ... Work 6 ... Welding part

Claims

レーザ溶接等の溶接部におけるピンホールの有無を自動判別するピンホール判定方法が、
（１）．紫外線光源を該溶接部に照射して、紫外線に対応可能なカメラで撮像することにより、該溶接部表面のピンホール又は凹部の有無を検出する段階と、
（２）．ハロゲン光源を該溶接部に照射して、前記カメラで撮像することにより、ピンホールか凹部かを識別する段階と、
（３）．前記紫外線光源の照射レベルを変えて、凹部に照射する光を該溶接部表面と同等レベルとすることで、該溶接部の凹部におけるピンホールの有無を検出する段階と、を備えていることを特徴とするピンホール判定方法。A pinhole determination method for automatically determining the presence or absence of a pinhole in a welded part such as laser welding,
(1). Irradiating the weld with a UV light source and imaging with a camera capable of handling UV to detect the presence or absence of pinholes or recesses on the weld surface; and
(2). Irradiating the weld with a halogen light source and imaging with the camera to identify whether it is a pinhole or a recess;
(3). Detecting the presence / absence of a pinhole in the recess of the weld by changing the irradiation level of the ultraviolet light source and setting the light irradiated to the recess to a level equivalent to the surface of the weld. A pinhole determination method characterized.

レーザ溶接等の溶接部におけるピンホールの有無を自動判別するピンホール判定装置が、
紫外線光の照射レベルを可変にできる紫外線光源と、前記紫外線光源とは別に設けられたハロゲン光源と、紫外線に対応可能なカメラ及び前記カメラによって撮像された画像を判定する画像判定手段とを具備していて、
前記紫外線光源の照射レベルを変えて撮像した該溶接部の画像及び前記ハロゲン光源によって撮像した該溶接部の画像とによって、ピンホールの有無を判定することを特徴とするピンホール判定装置。A pinhole determination device that automatically determines the presence or absence of a pinhole in a welded part such as laser welding,
An ultraviolet light source capable of changing the irradiation level of ultraviolet light, a halogen light source provided separately from the ultraviolet light source, a camera capable of handling ultraviolet light, and an image determination means for determining an image captured by the camera. And
A pinhole determination device that determines the presence or absence of a pinhole based on an image of the welded portion captured by changing the irradiation level of the ultraviolet light source and an image of the welded portion captured by the halogen light source.