JP5898127B2 - 溶接不良検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、缶胴の溶接不良を検出する溶接不良検出方法に関する。

燃料、溶剤、油等の種々の液体を収容する金属角缶や金属ペール缶あるいはブリキ缶等の缶胴を溶接する方法として、例えば、特許文献１に示すような抵抗シーム溶接という方法が知られている。この抵抗シーム溶接とは、被溶接材の重ね合せ部分にワイヤを介して加圧しながら大電流を流して接合面にナゲット（溶解した金属が凝固した跡）を形成し溶接を行うという方法である。

従来、このように溶接された缶胴の溶接部分を確認するにあたっては、目視、あるいは、当該缶内部に液体を収容し加圧することで液漏れが発生するか否かによって溶接不良を検出するという方法が採られていた。

特開平１−１１８３７９号公報

しかしながら、上記のような方法では、精確性に欠け、溶接不良を見落としてしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記問題に鑑み、缶胴の溶接不良を確実に検出することができる溶接不良検出方法を提供することを目的としている。

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に係る溶接不良検出方法は、缶胴（１）の継目部（１ａ）に電流を流して当該継目部（１ａ）を抵抗シーム溶接する工程（図３（ａ）参照）と、前記溶接した缶胴（１）を撮像する工程と、前記撮像した画像から溶接部分（溶接部１ｂ）を特定する工程（ステップＳ１）と、前記特定した溶接部分（溶接部１ｂ）を所定幅毎に切り出し、その所定幅毎の溶接部分（溶接部１ｂ）の高さから当該溶接部分（溶接部１ｂ）の平均高さを算出する工程（ステップＳ２）と、前記算出した平均高さと前記所定幅毎の溶接部分（溶接部１ｂ）の高さとを比較し、その比較結果と所定の第１閾値（高さ閾値ＨＴ）とを比較することで前記溶接部分（溶接部１ｂ）の高さ変動幅を算出する工程（ステップＳ３〜ステップＳ５）と、前記算出した高さ変動幅と所定の第２閾値（幅閾値ＷＴ）とを比較する演算を行い、その比較した演算の結果に基づいて溶接不良を判定する工程（ステップＳ６）とを含むことを特徴としている。

また、請求項２に溶接不良検出方法は、上記請求項１に記載の溶接不良検出方法において、前記特定した溶接部分（溶接部１ｂ）からスパッタ（ＳＰ）を判定する工程（ステップＳ１０）と、前記判定したスパッタ（ＳＰ）からスパッタ数を算出し、その算出したスパッタ数と所定の第３閾値（スパッタ数閾値ＳＴ）とを比較する演算を行い、その比較した演算の結果に基づいて溶接不良を判定する工程（ステップＳ１１）とをさらに含むことを特徴としている。

さらに、請求項３に係る溶接不良検出方法は、上記請求項１又は２に記載の溶接不良検出方法において、前記撮像した画像から缶胴（１）の端部側を切り出し、非継目部分（非継目部１ｃ）を特定する工程（ステップＳ２０、ステップＳ２１）と、前記特定した非継目部分（非継目部１ｃ）の幅（ＷＡ）と所定の第４閾値（非継目部幅閾値ＮＳＴ）とを比較する演算を行い、その比較した演算の結果に基づいて溶接不良を判定する工程（ステップＳ２２）とをさらに含むことを特徴としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に係る発明によれば、抵抗シーム溶接した缶胴（１）を撮像し、その撮像した画像から溶接部分（溶接部１ｂ）を特定し、その特定した溶接部分（溶接部１ｂ）を所定幅毎に切り出し、その所定幅毎の溶接部分（溶接部１ｂ）の高さから当該溶接部分（溶接部１ｂ）の平均高さを算出し、その算出した平均高さと所定幅毎の溶接部分（溶接部１ｂ）の高さとを比較し、その比較結果と所定の第１閾値（高さ閾値ＨＴ）とを比較することで溶接部分（溶接部１ｂ）の高さ変動幅を算出し、その算出した高さ変動幅と所定の第２閾値（幅閾値ＷＴ）を比較することで溶接不良の判定を行っている。これにより、缶胴（１）を抵抗シーム溶接した際、印加した電圧が低電圧である場合には、缶胴（１）の溶接部分（溶接部１ｂ）の所定箇所の幅が他の箇所に比べ大きく変動している場合があるため、その箇所を特定し溶接不良か否かを判定することができる。

しかして、本発明によれば、缶胴の溶接不良を確実に検出することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、特定した溶接部分（溶接部１ｂ）からスパッタ（ＳＰ）を判定し（ステップＳ１０）、その判定したスパッタ（ＳＰ）からスパッタ数を算出し、その算出したスパッタ数と所定の第３閾値（スパッタ数閾値ＳＴ）とを比較することで溶接不良の判定を行っている。これにより、缶胴（１）を抵抗シーム溶接した際、印加した電圧が高電圧である場合には、缶胴（１）の溶接部分（溶接部１ｂ）にスパッタが発生するため、そのスパッタの数を特定し溶接不良か否かを判定することができる。

しかして、本発明によれば、缶胴の溶接不良をより確実に検出することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、撮像した画像から缶胴（１）の端部側を切り出し、非継目部分（非継目部１ｃ）を特定し、その特定した非継目部分（非継目部１ｃ）の幅（ＷＡ）と所定の第４閾値（非継目部幅閾値ＮＳＴ）とを比較することで溶接不良の判定を行っている。これにより、缶胴（１）を製缶した際、端部側に非継目部（１ｃ）が生じている可能性があるため、その箇所を特定し溶接不良か否かを判定することができる。

しかして、本発明によれば、缶胴の溶接不良をさらにより確実に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る溶接不良検出方法における製缶ラインの要部を示す概略側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は同実施形態に係る缶胴の製缶方法を示す説明図である。 （ａ）は同実施形態に係る溶接機の概略図、（ｂ）は缶胴を溶接した後の一部側面図である。 同実施形態に係る溶接不良を判定する処理を説明するフローチャート図である。 画像処理後の溶接部の拡大写真図である。 図５に示す溶接部に膨らみが生じていた場合の溶接部を所定幅毎に切り出した際の画像処理を説明する説明図である。 図５に示す溶接部に凹みが生じていた場合の溶接部を所定幅毎に切り出した際の画像処理を説明する説明図である。 同実施形態に係る缶胴の先頭部又は後尾部の画像を切り出した画像を示す図である。

以下、本発明に係る溶接不良検出方法の一実施形態について、図１〜図８を参照して具体的に説明する。

図１は、本実施形態における製缶ラインの要部を示しており、この製缶ラインの要部には、燃料、溶剤、油等の種々の液体を収容する金属角缶や金属ペール缶あるいはブリキ缶等の缶胴１を抵抗シーム溶接によって溶接する溶接機２と、溶接後の缶胴１を撮像する撮像装置３と、撮像後の缶胴１を角出しや、フランジ加工等するプレス機４と、撮像装置３によって撮像された缶胴１の画像を用いて溶接不良を判定する溶接不良判定装置５とを備えている。そして、溶接機２とプレス機４との間には、缶胴１を搬送する搬送ラインＬが設けられており、この搬送ラインＬの下流側に撮像装置３が設けられている。

ところで、缶胴１は、図２に示すように、製缶される。すなわち、図２（ａ）に示す予め規定寸法に切断された帯板状のブランクシート１０が、図２（ｂ）に示すロールホーマー１１によって円筒状に成形され、これにより、図２（ｃ）に示す缶胴１が製缶される。そしてこのように製缶された缶胴１の継目部１ａ（図３（ｂ）参照）が、溶接機２によって抵抗シーム溶接される。

溶接機２は、図３（ａ）に示すように、ガイド部材２０と、ローラ電極２１と、ピンチローラ２２と、ガイドローラ２３〜２５と、ワイヤーカッター２６と、電極アーム２７を備えている。このガイド部材２０は、Ｚ形状に形成されており、図示しない搬送ラインによって矢印Ｐ１方向に搬送されてきた缶胴１の継目部１ａ（図３（ｂ）参照）を調整する。そして、この調整された缶胴１は、溶接機２が備えるローラ電極２１に搬送される。

一方、ローラ電極２１には、ピンチローラ２２によって一定速度で繰出される銅ワイヤＣＷがガイドローラ２３によって案内されており、この案内された銅ワイヤＣＷは、缶胴１に案内されている。そしてこの状態で、ローラ電極２１を矢印Ｐ２方向に回転させると共に、銅ワイヤＣＷに大電流を通電すると、缶胴１の継目部１ａ（図３（ｂ）参照）がローラ電極２１に加圧・通電されながら溶接される。これにより、図３（ｂ）に示すように缶胴１の継目部１ａに溶接部１ｂが形成されることとなる。

他方、この通電に使用された銅ワイヤＣＷは、ガイドローラ２４，２５に案内され、ワイヤーカッター２６によって切断されて破棄される。なお、電極アーム２７は、ローラ電極２１を支持するものである。

撮像装置３は、図１に示すように、外光遮断カバー３０によって上方及び周囲を覆われた内部に撮像用照明３２及び撮像用カメラ３３が設置されている。そして、この撮像用カメラ３３の撮影範囲に缶胴１が搬送ラインＬによって搬送されてくると、撮像用照明３２による無影光の照明下で缶胴１が撮像され、その撮像された画像データが溶接不良判定装置５に送信されるようになっている。

溶接不良判定装置５は、撮像装置３より送信されてきた画像データに基づき、溶接不良の判定を行うもので、図１に示すように、ＣＰＵ５０と、溶接不良を判定するプログラムを格納したＲＯＭ５１と、作業領域やバッファメモリ等として機能するＲＡＭ５２と、作業者等によって溶接不良か否かの閾値等を入力できる入力部５３と、液晶等からなる表示部５４とで構成されている。なお、撮像装置３より送信されてきた画像データは、ＣＰＵ５０により、ＲＡＭ５２内に格納される。

ここで、ＲＯＭ５１内に格納されている溶接不良を判定するプログラムをより詳しく図４〜図８を参照して具体的に説明する。まず、溶接不良と判定するにあたっては、次の３つの処理をそれぞれ行う。第１に、缶胴１を抵抗シーム溶接した際、印加した電圧が低電圧である場合には、缶胴１の溶接部１ｂの所定箇所の幅が他の箇所に比べ大きく変動している場合があるため、その箇所を特定し溶接不良か否かを判定する。そして第２に、缶胴１を抵抗シーム溶接した際、印加した電圧が高電圧である場合には、缶胴１の溶接部１ｂにスパッタが発生するため、そのスパッタの数を特定し、溶接不良か否かを判定する。そして最後、第３に、図２に示すように、缶胴１を製缶した際、缶胴１の先頭部又は後尾部に非継目部１ｃ（図８参照）が生じている可能性があるため、その箇所を特定し溶接不良か否かを判定するというものである。

まず、第１の溶接不良判定処理について説明する。

図４に示すように、ＣＰＵ５０は、まず、ＲＡＭ５２内に格納されている画像データの画像処理を行う（ステップＳ１）。具体的には、二値化処理し、ラプラシアンフィルタ等の演算処理を行う。この処理をした後の画像が図５に示す写真である。この際、図５に示すように、筋状の線Ｔが形成されるため、この筋状の線Ｔを境として溶接部１ｂが特定される。

次いで、ＣＰＵ５０は、特定した溶接部１ｂの平均高さを算出する処理を行う（ステップＳ２）。具体的には、図５に示す画像データを図６及び図７に示すように、所定幅毎に切り出す。そしてこの切り出した所定幅毎の高さをｈ_０，ｈ_１，ｈ_２，・・・・，ｈ_n-3，ｈ_n-2，ｈ_n-1とすると、溶接部１ｂの平均高さは、Ａｈ＝（ｈ_０＋ｈ_１＋ｈ_２＋・・・・＋ｈ_n-3＋ｈ_n-2＋ｈ_n-1）／ｎとして算出される。なお、図６は、溶接部１ｂに膨らみが生じていた場合を示し、図７は、溶接部１ｂに凹みが生じていた場合を示している。

次いで、ＣＰＵ５０は、ステップＳ３〜ステップＳ５間のステップＳ４の処理を繰り返す。すなわち、ＣＰＵ５０は、溶接部１ｂの平均高さＡｈから所定幅毎の高さｈ_０，ｈ_１，ｈ_２，・・・・，ｈ_n-3，ｈ_n-2，ｈ_n-1を減算し、その値が、入力部５３によって予め入力されている高さ閾値ＨＴより大きいか否かを判定する。これにより、図７及び図８に示す高さ変動幅Ｗを検出する。具体的に式に示せば、｜Ａｈ−ｈ_０｜＞ＨＴ、又は、｜Ａｈ−ｈ_０｜≦ＨＴ，・・・・・，｜Ａｈ−ｈ_n-1｜＞ＨＴ、又は、｜Ａｈ−ｈ_n-1｜≦ＨＴというように０〜ｎ−１までの処理を繰り返す。そして、減算した高さ閾値ＨＴより大きかったものだけを抽出し、高さ変動幅Ｗを検出する（ステップＳ４）。

次いで、ＣＰＵ５０は、上記検出した高さ変動幅Ｗと入力部５３によって予め入力されている幅閾値ＷＴとを比較し、Ｗ＞ＷＴであれば、溶接不良と判定し、Ｗ≦ＷＴであれば、溶接不良でないと判定し処理を終える（ステップＳ６）。

しかして、このようにすれば、缶胴１を抵抗シーム溶接した際、印加した電圧が低電圧である場合の溶接不良を確実に検出することができる。

次に、第２の溶接不良判定処理について説明する。

ＣＰＵ５０は、図４に示す画像処理（ステップＳ１）後、輝度が高い部分を判別し、その部分をスパッタとして特定する（ステップＳ１０）。なお、図５に示す符号ＳＰがスパッタである。

次いで、ＣＰＵ５０は、上記特定したスパッタの数を算出し、その算出したスパッタ数と入力部５３によって予め入力されているスパッタ数閾値ＳＴとを比較し、当該スパッタ数がスパッタ数閾値ＳＴより多ければ、溶接不良と判定し、スパッタ数閾値ＳＴ以下であれば、溶接不良でないと判定し処理を終える（ステップＳ１１）。

しかして、このようにすれば、缶胴１を抵抗シーム溶接した際、印加した電圧が高電圧である場合の溶接不良を確実に検出することができるため、より確実に溶接不良を検出することができる。

次に、第３の溶接不良判定処理について説明する。

ＣＰＵ５０は、図４に示す画像処理（ステップＳ１）後、図８に示すように缶胴１の先頭部又は後尾部の画像ＩＭを切り出す（ステップＳ２０）。

次いで、ＣＰＵ５０は、上記切り出した画像ＩＭから、非継目部１ｃを特定し、その非継目部１ｃの幅ＷＡを算出する（ステップＳ２１）。続いて、ＣＰＵ５０は、その算出した幅ＷＡと、入力部５３によって予め入力されている非継目部幅閾値ＮＳＴとを比較し、ＷＡ＞ＮＳＴであれば、溶接不良と判定し、ＷＡ≦ＮＳＴであれば、溶接不良でないと判定し処理を終える（ステップＳ２２）。

しかして、このようにすれば、缶胴１の先頭部又は後尾部に非継目部が生じた際の溶接不良を確実に検出することができるため、さらにより確実に溶接不良を検出することができる。

１ 缶胴
１ａ 継目部
１ｂ 溶接部（溶接部分）
１ｃ 非継目部
２ 溶接機
３ 撮像装置
３３ 撮像用カメラ
５ 溶接不良判定装置
ＨＴ 高さ閾値（所定の第１閾値）
ＷＴ 幅閾値（所定の第２閾値）
ＳＴ スパッタ数閾値（所定の第３閾値）
ＷＡ （非継目部の）幅
ＮＳＴ 非継目部幅閾値（所定の第４閾値）

Claims (3)

1. 缶胴の継目部に電流を流して当該継目部を抵抗シーム溶接する工程と、
   前記溶接した缶胴を撮像する工程と、
   前記撮像した画像から溶接部分を特定する工程と、
   前記特定した溶接部分を所定幅毎に切り出し、その所定幅毎の溶接部分の高さから当該溶接部分の平均高さを算出する工程と、
   前記算出した平均高さと前記所定幅毎の溶接部分の高さとを比較し、その比較結果と所定の第１閾値とを比較することで前記溶接部分の高さ変動幅を算出する工程と、
   前記算出した高さ変動幅と所定の第２閾値とを比較する演算を行い、その比較した演算の結果に基づいて溶接不良を判定する工程とを含むことを特徴とする溶接不良検出方法。
2. 前記特定した溶接部分からスパッタを判定する工程と、
   前記判定したスパッタからスパッタ数を算出し、その算出したスパッタ数と所定の第３閾値とを比較する演算を行い、その比較した演算の結果に基づいて溶接不良を判定する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の溶接不良検出方法。
3. 前記撮像した画像から缶胴の端部側を切り出し、非継目部分を特定する工程と、
   前記特定した非継目部分の幅と所定の第４閾値とを比較する演算を行い、その比較した演算の結果に基づいて溶接不良を判定する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接不良検出方法。