JP2019190868A - Weld quality inspection method - Google Patents
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Abstract
【課題】厚みの異なるセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接して形成される溶接玉の品質を検査すること。【解決手段】溶接玉を撮像して画像データを生成するステップと、画像データから溶接玉の輪郭を検出するステップと、検出された輪郭の第1コイルエンドと第2コイルエンドとが対向する接合方向の第1コイルエンド側の一端から第1コイルエンドの厚みの分だけ第2コイルエンド側にシフトさせた第1の点と、輪郭の接合方向の第2コイルエンド側の他端から第2コイルエンドの厚みの分だけ第1コイルエンド側にシフトさせた第2の点と、から等しい距離だけ離れ、かつ接合方向と直交する方向の直線を中心線として検出するステップと、中心線と輪郭の交点の中点を、中心位置として検出するステップと、中心位置から輪郭上の各点に向けて結んだ線分の距離に基づいて、溶接玉に欠陥があるか否かを判定するステップと、を備える。【選択図】図6PROBLEM TO BE SOLVED: To inspect the quality of a welding ball formed by welding coil ends of segment coils having different thicknesses. SOLUTION: A step of capturing an image of a welding ball to generate image data, a step of detecting a contour of the welding ball from the image data, and a joining in which a first coil end and a second coil end of the detected contour face each other Direction from the one end on the first coil end side to the second point on the second coil end side shifted by the thickness of the first coil end, and from the other end on the second coil end side in the joining direction of the contour to the second point. A step of detecting a straight line in the direction orthogonal to the joining direction, which is separated by an equal distance from the second point shifted to the first coil end side by the thickness of the coil end, as the center line, and the center line and the contour. A step of detecting the midpoint of the intersection point as a center position, and a step of determining whether or not there is a defect in the welding ball based on the distance of the line segment connecting from the center position to each point on the contour. Is equipped with[Selection diagram] Fig. 6
Description
本発明は、溶接品質検査方法に関するものである。 The present invention relates to a welding quality inspection method.
例えばステータコアのセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接して、各セグメントコイル同士を導通させるとき、溶接部の形状がいびつであると、電気抵抗が大きくなったり、断線しやすくなったりする等の支障が生じるおそれがある。したがって、このような溶接部の品質検査を行う方法や装置の開発が求められている。特許文献1には、溶接部の画像を放射状に区分することで当該溶接部の形状を解析し、当該溶接部に欠陥が生じているか否かを判定する欠陥検出装置が開示されている。 For example, when the coil ends of the segment coils of the stator core are welded to each other and the segment coils are connected to each other, if the shape of the welded portion is distorted, there are problems such as increased electrical resistance and easy disconnection. May occur. Therefore, development of a method and an apparatus for performing such a quality inspection of a welded portion is demanded. Patent Document 1 discloses a defect detection device that analyzes the shape of a welded part by dividing an image of the welded part radially and determines whether or not a defect is generated in the welded part.
特許文献1に記載の装置は、接合部の対称性を評価することで、当該接合部に欠陥が生じているか否かを判定する。しかし、例えば厚みの異なるセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接して溶接玉を形成した場合、2つのコイルエンドの中間の位置と溶接玉の中心の位置とが一致しないことがある。このような場合においては、溶接玉に欠陥がない場合であっても溶接玉の形状が非対称になることや、溶接玉に欠陥が生じている場合であっても溶接玉の形状が対称になることがある。したがって、特許文献1に記載の方法では信頼性の高い品質検査が行えないことがあるという問題があった。 The apparatus described in Patent Document 1 determines whether or not a defect has occurred in the joint by evaluating the symmetry of the joint. However, for example, when the weld ends are formed by welding the coil ends of segment coils having different thicknesses, the intermediate position between the two coil ends may not match the center position of the weld balls. In such a case, even if there is no defect in the weld ball, the shape of the weld ball becomes asymmetrical, and even if the weld ball has a defect, the shape of the weld ball becomes symmetric. Sometimes. Therefore, the method described in Patent Document 1 has a problem that a reliable quality inspection may not be performed.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、厚みの異なるセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接して形成される溶接玉の品質を検査するための溶接品質検査方法を提供するものである。 This invention is made in view of such a situation, and provides the welding quality inspection method for test | inspecting the quality of the welding ball formed by welding the coil ends of the segment coils from which thickness differs. is there.
本発明に係る溶接品質検査方法は、ステータコアに組み込まれた第1セグメントコイルの第1コイルエンドと、前記ステータコアに組み込まれた第2セグメントコイルの第2コイルエンドと、を溶接して形成された溶接玉の品質を検査する溶接品質検査方法であって、前記溶接玉を撮像して画像データを生成する撮像ステップと、前記画像データから前記溶接玉の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、検出された前記輪郭の前記第1コイルエンドと前記第2コイルエンドとが対向する接合方向の前記第1コイルエンド側の一端から前記第1コイルエンドの厚みの分だけ前記第2コイルエンド側にシフトさせた第1の点と、前記輪郭の前記接合方向の前記第2コイルエンド側の他端から前記第2コイルエンドの厚みの分だけ前記第1コイルエンド側にシフトさせた第2の点と、から等しい距離だけ離れ、かつ前記接合方向と直交する方向の直線を中心線として検出する中心線検出ステップと、前記中心線と前記輪郭の交点の中点を、中心位置として検出する中心位置検出ステップと、前記中心位置から前記輪郭上の各点に向けて結んだ線分の距離に基づいて、前記溶接玉に欠陥があるか否かを判定する判定ステップと、を備えることを、特徴としたものである。 The welding quality inspection method according to the present invention is formed by welding a first coil end of a first segment coil incorporated in a stator core and a second coil end of a second segment coil incorporated in the stator core. A welding quality inspection method for inspecting the quality of a weld ball, comprising: an imaging step for imaging the weld ball to generate image data; a contour detection step for detecting a contour of the weld ball from the image data; Further, the first coil end and the second coil end of the contour are shifted from the one end on the first coil end side in the joining direction facing each other to the second coil end side by the thickness of the first coil end. The first coil end is equal to the thickness of the second coil end from the first point and the other end of the contour in the joining direction on the second coil end side. A center line detecting step for detecting, as a center line, a straight line in a direction perpendicular to the joining direction and spaced apart from the second point shifted to the side, and the midpoint of the intersection of the center line and the contour A center position detecting step for detecting the weld ball as a center position, and a determination for determining whether or not the weld ball has a defect based on a distance of a line segment connected from the center position toward each point on the contour. And a step.
このような構成においては、それぞれのコイルエンドの厚みを考慮して、2つのコイルエンドの中間の位置を推定する。そして、その位置を基準として溶接玉の輪郭形状を評価する。したがって、厚みの異なるセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接して形成される溶接玉に対しても、当該溶接玉の品質を検査することができる。 In such a configuration, the intermediate position between the two coil ends is estimated in consideration of the thickness of each coil end. And the outline shape of a welding ball is evaluated on the basis of the position. Therefore, the quality of the weld ball can be inspected even for a weld ball formed by welding the coil ends of segment coils having different thicknesses.
本発明により、厚みの異なるセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接して形成される溶接玉の品質を検査するための溶接品質検査方法を提供することができる。 The present invention can provide a welding quality inspection method for inspecting the quality of weld balls formed by welding coil ends of segment coils having different thicknesses.
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
本発明に係る溶接品質検査方法は、例えば、回転電機のステータコアに組み込まれた2つのセグメントコイルのコイルエンドを溶接して形成された溶接玉の品質を検査する方法である。溶接品質検査方法は、例えば、溶接品質検査装置によって実現される。 The welding quality inspection method according to the present invention is, for example, a method for inspecting the quality of a weld ball formed by welding the coil ends of two segment coils incorporated in a stator core of a rotating electrical machine. The welding quality inspection method is realized by, for example, a welding quality inspection apparatus.
図1は、三相交流電動機である回転電機1の断面図である。図1に示すように、回転電機1は、ハウジング2と、固定子3(ステータ)と、回転子4と、一対の軸受5と、を備える。固定子3は、ハウジング2に収容されている。
回転子4は、固定子3の内周側に配置されると共に、一対の軸受5を介してハウジング2に回転自在に支持されている。回転子4は、永久磁石を備えることで、例えば8極の磁極を有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine 1 that is a three-phase AC motor. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 1 includes a housing 2, a stator 3 (stator), a rotor 4, and a pair of bearings 5. The stator 3 is accommodated in the housing 2.
The rotor 4 is disposed on the inner peripheral side of the stator 3 and is rotatably supported by the housing 2 via a pair of bearings 5. The rotor 4 has, for example, eight magnetic poles by including a permanent magnet.
図2は、固定子3の斜視図である。図1及び図2に示すように、固定子3は、固定子鉄心6(ステータコア)と、三相の固定子コイル7と、複数の絶縁紙8と、を備える。
固定子鉄心6は、複数の電磁鋼板を積層させて筒状に形成されている。固定子鉄心6には、複数のスロット9(巻線収容空間)が形成されている。
複数のスロット9は、固定子鉄心6の周方向に等間隔に形成されている。各スロット9は、固定子鉄心6の中心軸方向に沿って細長く形成されている。
固定子巻線10からはU字状の第1セグメントコイル11と第2セグメントコイル12が複数形成されている。三相の固定子コイル7は、形成された複数の第1セグメントコイル11と第2セグメントコイル12のコイルエンド同士とを溶接により接合することで形成されている。固定子巻線10は、導体部と導体部を覆う絶縁皮膜部によって構成されている。導体部は、典型的には銅である。絶縁皮膜部は、例えば、フッ素、ナイロン、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイドである。
FIG. 2 is a perspective view of the stator 3. As shown in FIGS. 1 and 2, the stator 3 includes a stator core 6 (stator core), a three-phase stator coil 7, and a plurality of insulating papers 8.
The stator core 6 is formed in a cylindrical shape by laminating a plurality of electromagnetic steel plates. A plurality of slots 9 (winding accommodation spaces) are formed in the stator core 6.
The plurality of slots 9 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the stator core 6. Each slot 9 is elongated along the central axis direction of the stator core 6.
A plurality of U-shaped first segment coils 11 and second segment coils 12 are formed from the stator winding 10. The three-phase stator coil 7 is formed by joining the plurality of formed first segment coils 11 and coil ends of the second segment coils 12 by welding. The stator winding 10 is composed of a conductor part and an insulating film part covering the conductor part. The conductor portion is typically copper. The insulating film portion is, for example, fluorine, nylon, polyamideimide, or polyphenylene sulfide.
図3は、固定子3の部分拡大図である。第1コイルエンド21は、第1セグメントコイル11のうち、図3に示すようにスロット9外に位置する部分である。第2コイルエンド22は、第2セグメントコイル12のうち、図3に示すようにスロット9の外に位置する部分である。本実施形態において、第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22は、断面八角形状に形成されている。 FIG. 3 is a partially enlarged view of the stator 3. The first coil end 21 is a portion of the first segment coil 11 located outside the slot 9 as shown in FIG. The second coil end 22 is a portion of the second segment coil 12 that is located outside the slot 9 as shown in FIG. In the present embodiment, the first coil end 21 and the second coil end 22 are formed in an octagonal cross section.
図4Aは、第1セグメントコイル11の第1コイルエンド21と、第2セグメントコイル12の第2コイルエンド22と、が固定子鉄心6の径方向において若干の隙間を空けて向かい合っている様子を示す図である。この状態で第1コイルエンド21と第2コイルエンド22とを同時に加熱すると、図4Bに示すように、第1コイルエンド21と第2コイルエンド22とを接合する溶接玉23が形成される。この溶接玉23が、第1コイルエンド21と第2コイルエンド22とを互いに導通させる。 4A shows a state in which the first coil end 21 of the first segment coil 11 and the second coil end 22 of the second segment coil 12 face each other with a slight gap in the radial direction of the stator core 6. FIG. If the 1st coil end 21 and the 2nd coil end 22 are heated simultaneously in this state, as shown to FIG. 4B, the welding ball 23 which joins the 1st coil end 21 and the 2nd coil end 22 will be formed. This welding ball 23 makes the first coil end 21 and the second coil end 22 conductive to each other.
図5は、本実施形態に係る溶接品質検査方法を行う溶接品質検査装置30を示す平面図である。本実施形態に係る溶接品質検査装置30は、制御部31と、カメラ32と、照明33a〜33cと、反射板34と、を備える。
なお、当然のことながら、図5及びその他の図面に示した右手系xyz座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸正向きが鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。本実施形態において、第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22が対向する部分はz軸正方向に延び、その端に溶接玉23が形成されているとする。また、第1コイルエンド21と第2コイルエンド22とが対向する方向である接合方向をx軸方向とし、さらに、第1コイルエンド21側をx軸負方向側、第2コイルエンド22側をx軸正方向側とする。
FIG. 5 is a plan view showing a welding quality inspection apparatus 30 that performs the welding quality inspection method according to the present embodiment. The welding quality inspection device 30 according to the present embodiment includes a control unit 31, a camera 32, illuminations 33 a to 33 c, and a reflection plate 34.
As a matter of course, the right-handed xyz coordinates shown in FIG. 5 and other drawings are for convenience in explaining the positional relationship of the components. Usually, the z-axis positive direction is vertically upward, and the xy plane is a horizontal plane, which is common between the drawings. In the present embodiment, it is assumed that a portion where the first coil end 21 and the second coil end 22 face each other extends in the z-axis positive direction, and a welding ball 23 is formed at the end thereof. Also, the joining direction, which is the direction in which the first coil end 21 and the second coil end 22 face each other, is the x-axis direction, the first coil end 21 side is the x-axis negative direction side, and the second coil end 22 side is the The x-axis positive direction side.
カメラ32は、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラである。カメラ32は、検査対象である溶接玉23を上方(z軸正方向)から撮像し、溶接玉23の画像データを生成する。生成した画像データは、制御部31に出力される。 The camera 32 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera. The camera 32 images the weld ball 23 to be inspected from above (z-axis positive direction) and generates image data of the weld ball 23. The generated image data is output to the control unit 31.
照明33a、33bは、例えば青色の光を発する青色LED(light emitting diode)である。照明33a、33bは、x軸方向に対して、溶接玉23を挟んで対向するように設けられている。照明33a、33bは、溶接玉23に対して実質的に水平方向または水平面からわずかに斜めの方向から青色光を照射するように配置される。具体的には、照明33a、33bは、照射する青色光と水平面(xy平面)とのなす角度が20°以内になるように配置される。照明33a、33bから溶接玉23に向かって照射された青色光は、図5に示すように、溶接玉23で反射してカメラ32に届く。照明33a、33bの照射する青色光は第1セグメントコイル11及び第2セグメントコイル12の色と補色関係にある光であるため、カメラ32の撮像した画像において、溶接玉23の輪郭を浮き上がらせることができる。 The illuminations 33a and 33b are, for example, blue LEDs (light emitting diodes) that emit blue light. The illuminations 33a and 33b are provided to face the x-axis direction with the welding ball 23 interposed therebetween. The illuminations 33a and 33b are arranged so as to irradiate the welding ball 23 with blue light from a substantially horizontal direction or a slightly oblique direction from a horizontal plane. Specifically, the illuminations 33a and 33b are arranged so that the angle formed by the blue light to be irradiated and the horizontal plane (xy plane) is within 20 °. As shown in FIG. 5, the blue light emitted from the illuminations 33 a and 33 b toward the welding ball 23 is reflected by the welding ball 23 and reaches the camera 32. Since the blue light emitted by the illuminations 33a and 33b is light that is complementary to the colors of the first segment coil 11 and the second segment coil 12, the contour of the weld ball 23 is raised in the image captured by the camera 32. Can do.
照明33cは、例えば赤色の光を発する赤色LEDである。照明33cは、溶接玉23を含むカメラ32の撮像領域に対して上方から赤色光を照射するように配置される。照明33cは、例えば、照射する赤色光とカメラ32の撮像方向(z軸負方向)とのなす角度が20°以内になるように配置される。照明33cが赤色光を溶接玉23に照射することで、照明33a、33bが照射した青色光の溶接玉23からの反射光をより浮かび上がせることができる。 The illumination 33c is, for example, a red LED that emits red light. The illumination 33c is disposed so as to irradiate red light from above on the imaging region of the camera 32 including the weld ball 23. The illumination 33c is arranged, for example, so that the angle formed by the emitted red light and the imaging direction (z-axis negative direction) of the camera 32 is within 20 °. When the illumination 33c irradiates the welding ball 23 with red light, the reflected light from the welding ball 23 of the blue light irradiated by the illuminations 33a and 33b can be further raised.
反射板34は、例えば、青色の樹脂の板状部材であり、溶接玉23の下方(z軸負方向)に設けられている。溶接玉23の光沢が多い場合であっても、溶接玉23の背部に設けられた反射板34で反射する青色光または赤色光の2次反射光や散乱光が溶接玉23に当たるため、溶接玉23の輪郭が抽出される。したがって、溶接玉23の画像を正確に安定して取得することができる。 The reflecting plate 34 is, for example, a blue resin plate-like member, and is provided below the welding ball 23 (z-axis negative direction). Even if the gloss of the weld ball 23 is high, the secondary reflected light or scattered light of blue light or red light reflected by the reflector 34 provided on the back of the weld ball 23 strikes the weld ball 23. 23 contours are extracted. Therefore, the image of the weld ball 23 can be acquired accurately and stably.
制御部31は、例えば、中央演算処理器としてのCPU(Central Processing Unit)と、読み書き自由のRAM(Random Access Memory)、読み出し専用のROM(Read Only Memory)を備えている。そして、CPUがROMに記憶されている品質検査プログラムを読み出して実行することで、品質検査プログラムはCPUなどのハードウェアを機能させ、制御部31は溶接品質検査装置30の各部の動作を制御する。また、制御部31は、後述する方法によって、カメラ32の撮像した画像データから溶接玉23の品質を評価する。 The control unit 31 includes, for example, a central processing unit (CPU) as a central processing unit, a read / write free RAM (Random Access Memory), and a read only ROM (Read Only Memory). Then, the CPU reads and executes the quality inspection program stored in the ROM so that the quality inspection program causes hardware such as the CPU to function, and the control unit 31 controls the operation of each part of the welding quality inspection device 30. . Moreover, the control part 31 evaluates the quality of the welding ball 23 from the image data which the camera 32 imaged with the method mentioned later.
ここで、本実施形態の溶接品質検査方法について、図6を用いて説明する。図6は、本実施形態の溶接品質検査方法の流れを示すフロー図である。
まず、図6に示すように、ステップS1(撮像ステップ)において、照明33a〜33cが溶接玉23に光を照射するとともに、カメラ32が溶接玉23を撮像し、画像データを生成する。
Here, the welding quality inspection method of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the welding quality inspection method of the present embodiment.
First, as shown in FIG. 6, in step S <b> 1 (imaging step), the illuminations 33 a to 33 c irradiate the welding ball 23 with light, and the camera 32 images the welding ball 23 to generate image data.
図7は、カメラ32が撮像した溶接玉23の画像データ20の例である。画像データ20のうち、輪郭24で囲われた明るい部分が、撮像された溶接玉23である。第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22は、画像データ20内において、二点鎖線で示される位置にそれぞれ配置されているものとする。なお、画像データ20内に示される二点鎖線は、説明のための仮想線であって、実際に表示されるものではない。 FIG. 7 is an example of the image data 20 of the weld ball 23 captured by the camera 32. A bright part surrounded by the outline 24 in the image data 20 is the imaged weld ball 23. It is assumed that the first coil end 21 and the second coil end 22 are respectively arranged at positions indicated by two-dot chain lines in the image data 20. The two-dot chain line shown in the image data 20 is a virtual line for explanation, and is not actually displayed.
次に、ステップS2(輪郭検出ステップ)に進むと、制御部31は、図6に示すように、画像データ20から溶接玉23の輪郭24を検出する(図7参照)。例えば、制御部31は、画像データ20の各画素の輝度に基づいて、溶接玉23に対応する領域を検出する。具体的には、例えば、制御部31は、所定の輝度値以上の輝度を有する画素が連続している領域を検出し、当該領域の面積が所定の面積値以上であれば、当該領域が溶接玉23に対応すると判断する。このようにして、制御部31は、溶接玉23の領域とその他の領域の境界を輪郭24として検出する。 Next, when proceeding to step S2 (contour detection step), the control unit 31 detects the contour 24 of the weld ball 23 from the image data 20 as shown in FIG. 6 (see FIG. 7). For example, the control unit 31 detects a region corresponding to the weld ball 23 based on the luminance of each pixel of the image data 20. Specifically, for example, the control unit 31 detects a region where pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined luminance value are continuous, and if the area of the region is equal to or larger than a predetermined area value, the region is welded. It is determined that it corresponds to the ball 23. In this way, the control unit 31 detects the boundary between the region of the weld ball 23 and the other region as the contour 24.
その後、ステップS3(中心線検出ステップ)に進むと、制御部31は、第1コイルエンド21と第2コイルエンド22の接合の中心を示す中心線を検出する。制御部31が中心線を検出した後、ステップS4に進む。 Thereafter, when the process proceeds to step S3 (center line detection step), the control unit 31 detects a center line indicating the center of joining of the first coil end 21 and the second coil end 22. After the control unit 31 detects the center line, the process proceeds to step S4.
ここで、ステップS3の具体的な処理の例について、図8を用いて説明する。図8は、図7の画像データ20から、ステップS2で検出された輪郭24を抽出した図である。
まず、制御部31は、輪郭24の第1コイルエンド21と第2コイルエンド22とが対向する接合方向(x軸方向)における第1コイルエンド21側(x軸負方向側)の一端Px1を検出する。また、制御部31は、輪郭24の接合方向(x軸方向)における第2コイルエンド22側(x軸正方向側)の他端Px2を検出する。
さらに、制御部31は、一端Px1から第1コイルエンド21の厚みT1の分だけ第2コイルエンド22側(x軸正方向側)にシフトさせた第1の点Px3を検出する。また、他端Px2から第2コイルエンド22の厚みT2の分だけ第1コイルエンド21側(x軸負方向側)にシフトさせた第2の点Px4を検出する。
そして、制御部31は、第1の点Px3と、第2の点Px4と、から等しい距離だけ離れ、かつ接合方向と直交する方向(y軸方向)の直線を中心線Lycとして検出する。
Here, a specific example of processing in step S3 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram in which the contour 24 detected in step S2 is extracted from the image data 20 of FIG.
First, the control unit 31 has one end P x1 on the first coil end 21 side (x-axis negative direction side) in the joining direction (x-axis direction) where the first coil end 21 and the second coil end 22 of the contour 24 face each other. Is detected. Further, the control unit 31 detects the other end P x2 on the second coil end 22 side (x-axis positive direction side) in the joining direction (x-axis direction) of the contour 24.
Further, the control unit 31 detects the first point P x3 shifted from the one end P x1 to the second coil end 22 side (x-axis positive direction side) by the thickness T 1 of the first coil end 21. Moreover, detecting the second point P x4 obtained by shifting the amount corresponding first coil end 21 side of the thickness T 2 (x-axis negative direction side) from the other end P x2 second coil end 22.
Then, the control unit 31 detects, as the center line L yc , a straight line that is separated from the first point P x3 and the second point P x4 by an equal distance and orthogonal to the joining direction (y-axis direction). To do.
ここで、一端Px1は第1コイルエンド21のx軸負方向側の端辺上にあると考えられることから、第1の点Px3は第1コイルエンド21のx軸正方向側の端辺上に対応すると推定できる。また、他端Px2は第2コイルエンド22のx軸正方向側の端辺上にあると考えられることから、第2の点Px4は第2コイルエンド22のx軸負方向側の端辺上に対応すると推定できる。
したがって、接合方向(x軸方向)において第1の点Px3と第2の点Px4との間にある領域は、第1コイルエンド21と第2コイルエンド22の間の領域に対応すると推定することができる。このため、中心線Lycは、第1コイルエンド21と第2コイルエンド22の中間を表す線であると推定することができる。
Here, since one end P x1 is considered to be on the end side of the first coil end 21 on the x-axis negative direction side, the first point P x3 is the end of the first coil end 21 on the x-axis positive direction side. It can be estimated that it corresponds to the side. Since the other end P x2 is considered to be on the end side of the second coil end 22 on the x-axis positive direction side, the second point P x4 is the end of the second coil end 22 on the x-axis negative direction side. It can be estimated that it corresponds to the side.
Therefore, the region between the first point P x3 and the second point P x4 in the joining direction (x-axis direction) is estimated to correspond to the region between the first coil end 21 and the second coil end 22. can do. For this reason, it can be estimated that the center line L yc is a line representing the middle between the first coil end 21 and the second coil end 22.
次に、ステップS4(中心位置検出ステップ)に進むと、制御部31は、図6に示すように、中心線Lycと輪郭24の交点Py1、Py2の中点を、中心位置Pcとして検出する(図8参照)。 Next, when proceeding to step S4 (center position detection step), as shown in FIG. 6, the control unit 31 determines the midpoints of the intersections P y1 and P y2 between the center line L yc and the contour 24 as the center position P c. (See FIG. 8).
その後、ステップS5(判定ステップ)に進むと、制御部31は、中心位置Pcから輪郭24上の各点に向けて結んだ線分の距離に基づいて、溶接玉23に欠陥があるか否かを判定する。その後、フローを終了する。 Thereafter, when the process proceeds to step S5 (determination step), the control unit 31 determines whether or not the weld ball 23 is defective based on the distance of the line segment connected from the center position Pc toward each point on the contour 24. Determine whether. Thereafter, the flow ends.
ここで、ステップS5の具体的な処理の例について、図8、図9A、図9B、図10A、図10Bを用いて説明する。
まず、制御部31は、図8に示すように、中心位置Pcを端点としてx軸正方向に引いた半直線である基準線Lxcを検出する。次に、制御部31は、中心位置Pcを中心に基準線Lxcから角度θだけ回転させた半直線Lθを検出する。次に、制御部31は、輪郭24と半直線Lθとの交点Pθを検出する。次に、制御部31は、中心位置Pcと交点Pθとの距離rを測定する。
このようにして、制御部31は、角度θを変化させながら、対応する交点Pθと中心位置Pcとの距離rを測定していく。溶接玉23が欠陥を有しておらず、いびつな形をしていない場合は、距離rは角度θに依らず一定であるか、または、距離rは角度θの変化に伴って緩やかに変化する。
Here, a specific example of processing in step S5 will be described with reference to FIGS. 8, 9A, 9B, 10A, and 10B.
First, as shown in FIG. 8, the control unit 31 detects a reference line L xc that is a half line drawn in the positive direction of the x axis with the center position P c as an end point. Next, the control unit 31 detects a half line L θ that is rotated by an angle θ from the reference line L xc around the center position P c . Next, the control unit 31 detects an intersection P θ between the contour 24 and the half line L θ . Next, the control unit 31 measures the distance r between the center position Pc and the intersection point Pθ .
In this way, the control unit 31 measures the distance r between the corresponding intersection point Pθ and the center position Pc while changing the angle θ. When the weld ball 23 does not have a defect and does not have an irregular shape, the distance r is constant regardless of the angle θ, or the distance r changes gently with a change in the angle θ. To do.
図9A及び図10Aは、距離rと角度θの関係を表すグラフの一例である。図9Aは、距離rが角度θに対して一定である場合を示しており、図10Aは、距離rが角度θに対して一定でない場合を示している。また、図9B及び図10Bは、距離rを角度θで微分した値である勾配gと角度θの関係を表すグラフの一例である。図9Bは、図9Aに対応した勾配gと角度θの関係を示しており、図10Bは、図10Aに対応した勾配gと角度θの関係を示している。
図9Aに示すように、距離rが角度θに対して一定である場合、勾配gは、図9Bに示すように、角度θに関わらずゼロである。一方、図10Aに示すように、距離rが角度θに対して一定でない場合、勾配gは、図10Bに示すように、距離rの変化量が大きい角度θにおいて極大値または極小値をとる。
9A and 10A are examples of graphs showing the relationship between the distance r and the angle θ. FIG. 9A shows a case where the distance r is constant with respect to the angle θ, and FIG. 10A shows a case where the distance r is not constant with respect to the angle θ. 9B and 10B are examples of graphs showing the relationship between the gradient g and the angle θ, which is a value obtained by differentiating the distance r by the angle θ. 9B shows the relationship between the gradient g and the angle θ corresponding to FIG. 9A, and FIG. 10B shows the relationship between the gradient g and the angle θ corresponding to FIG. 10A.
As shown in FIG. 9A, when the distance r is constant with respect to the angle θ, the gradient g is zero regardless of the angle θ as shown in FIG. 9B. On the other hand, as shown in FIG. 10A, when the distance r is not constant with respect to the angle θ, the gradient g takes a maximum value or a minimum value at an angle θ where the amount of change in the distance r is large, as shown in FIG. 10B.
このようにして求めた勾配gの極大値及び極小値の絶対値の大きさは、距離rの変化の急激さを表す。すなわち、勾配gの極大値及び極小値の絶対値が大きいと、溶接玉23の輪郭24はいびつな形を有していると判断することができる。したがって、例えば、勾配gの極大値及び極小値の絶対値が、すべて所定の値よりも小さければ、制御部31は、溶接玉23が欠陥を有していないと判断することができる。逆に、勾配gの極大値及び極小値の絶対値のいずれかが、所定の値以上であれば、制御部31は、溶接玉23が欠陥を有していると判断することができる。 The magnitude of the absolute value of the maximum value and the minimum value of the gradient g obtained in this way represents the abrupt change in the distance r. That is, when the absolute value of the maximum value and the minimum value of the gradient g is large, it can be determined that the outline 24 of the weld ball 23 has an irregular shape. Therefore, for example, if the absolute values of the maximum value and the minimum value of the gradient g are all smaller than a predetermined value, the control unit 31 can determine that the weld ball 23 has no defect. Conversely, if either of the maximum value and the absolute value of the minimum value of the gradient g is greater than or equal to a predetermined value, the control unit 31 can determine that the weld ball 23 has a defect.
以上で説明したように、本実施形態に係る溶接品質検査方法においては、第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22の厚みT1、T2を考慮して、2つの第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22の中間の位置である中心位置Pcを推定する。そして、その中心位置Pcを基準として溶接玉23の輪郭24の形状を評価する。
したがって、厚みの異なるセグメントコイルのコイルエンド同士を溶接して形成される溶接玉に対しても、当該溶接玉の品質を検査することができる。
As described above, in the welding quality inspection method according to the present embodiment, the first coil end 21 and the second coil end 21 are considered in consideration of the thicknesses T 1 and T 2 of the first coil end 21 and the second coil end 22. A center position P c that is an intermediate position of the second coil end 22 is estimated. Then, the shape of the outline 24 of the weld ball 23 is evaluated based on the center position Pc .
Therefore, the quality of the weld ball can be inspected even for a weld ball formed by welding the coil ends of segment coils having different thicknesses.
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、ステップS5(判定ステップ)の処理において、角度θを変化させる際、連続的に角度θを変化させるのではなく、所定の増分ずつ変化させるようにしてもよい。このような構成においては、距離rを測定する点を少なくすることができるため、処理を簡略化することができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the process of step S5 (determination step), when the angle θ is changed, the angle θ may be changed by a predetermined increment instead of continuously. In such a configuration, since the number of points for measuring the distance r can be reduced, the processing can be simplified.
また、ステップS5(判定ステップ)の処理において、接合方向(x軸方向)において第1の点Px3と第2の点Px4の間の領域にある交点Pθに対してのみ距離rを測定するようにしてもよい。このような構成においては、溶接玉23のうち、第1コイルエンド21または第2コイルエンド22に対応すると推定できる領域の部分の輪郭についての形状評価を省略することができるため、処理を簡略化することができる。 Further, in the process of step S5 (determination step), measuring the distance r only for intersections P theta in the region between the welding direction (x-axis direction) and the first point P x3 in the second point P x4 You may make it do. In such a configuration, it is possible to omit the shape evaluation of the contour of the region of the weld ball 23 that can be estimated to correspond to the first coil end 21 or the second coil end 22, thereby simplifying the processing. can do.
また、上記で示した溶接品質検査装置30の変形例として、図11に示すような溶接品質検査装置40を用いてもよい。図11は、溶接品質検査装置40の側面図である。
図11に示すように、溶接品質検査装置40は、溶接品質検査装置30の制御部31、カメラ32、照明33a〜33cのそれぞれに代えて、制御部41、カメラ42、照明43a、43bを備える。
Moreover, you may use the welding quality inspection apparatus 40 as shown in FIG. 11 as a modification of the welding quality inspection apparatus 30 shown above. FIG. 11 is a side view of the welding quality inspection apparatus 40.
As shown in FIG. 11, the welding quality inspection device 40 includes a control unit 41, a camera 42, and illuminations 43 a and 43 b instead of the control unit 31, the camera 32, and the illuminations 33 a to 33 c of the welding quality inspection device 30. .
カメラ42は、例えばCCDカメラである。カメラ42は、その撮像方向が接合方向(x軸方向)と実質的に垂直方向であり、かつ、z軸負方向に対して所定の傾斜角を有するように配置されている。具体的には、カメラ42は、その撮像方向とx軸正方向とのなす角度が80°〜100°となるように、かつ、撮像方向とz軸負方向とのなす角度が10°〜50°となるように配置されている。カメラ42は、検査対象である溶接玉23を撮像し、溶接玉23の画像データを生成する。生成した画像データは、制御部41に出力される。 The camera 42 is a CCD camera, for example. The camera 42 is arranged so that the imaging direction is substantially perpendicular to the joining direction (x-axis direction) and has a predetermined tilt angle with respect to the negative z-axis direction. Specifically, in the camera 42, an angle between the imaging direction and the positive x-axis direction is 80 ° to 100 °, and an angle between the imaging direction and the z-axis negative direction is 10 ° to 50 °. It is arranged to be °. The camera 42 images the weld ball 23 to be inspected and generates image data of the weld ball 23. The generated image data is output to the control unit 41.
照明43aは、例えば青色もしくは赤色の光を発するLEDである。照明43bは、例えば白色の光を発する白色LEDである。照明43aは、その照射方向が、撮像する溶接玉23を境にしてカメラ42と逆側に配置されている。照明43bは、その照射方向が、撮像する溶接玉23を境にしてカメラ42と同じ側に配置されている。照明43aから溶接玉23に向かって照射された光は、溶接玉23で反射してカメラ42に届く。照明43aの照射する光は第1セグメントコイル11及び第2セグメントコイル12の色と補色もしくは同色関係にある光であるため、カメラ42の撮像した画像において、溶接玉23の輪郭を浮き上がらせることができる。 The illumination 43a is, for example, an LED that emits blue or red light. The illumination 43b is, for example, a white LED that emits white light. The illumination direction of the illumination 43a is arranged on the side opposite to the camera 42 with the welding ball 23 to be imaged as a boundary. The illumination direction of the illumination 43b is arranged on the same side as the camera 42 with the welding ball 23 to be imaged as a boundary. The light emitted from the illumination 43 a toward the welding ball 23 is reflected by the welding ball 23 and reaches the camera 42. Since the light emitted by the illumination 43a is light complementary to or the same color as the colors of the first segment coil 11 and the second segment coil 12, the contour of the weld ball 23 can be raised in the image captured by the camera 42. it can.
また、照明43bから照射された白色光は、第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22、溶接玉23に反射してカメラ42に届く。したがって、カメラ42は、第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22の像を撮像することができる。すなわち、カメラ42は、第1コイルエンド21、第2コイルエンド22、及び溶接玉23を撮像することができる。このような構成においては、制御部41は、カメラ42から取得した画像データから、第1コイルエンド21及び第2コイルエンド22に対応する領域を直接的に検出することができるため、溶接玉23の接合の中心位置Pcを直接的に検出することができる。すなわち、ステップS3〜S4の処理を簡略化することができる。 Further, the white light emitted from the illumination 43 b is reflected by the first coil end 21, the second coil end 22, and the welding ball 23 and reaches the camera 42. Therefore, the camera 42 can capture images of the first coil end 21 and the second coil end 22. That is, the camera 42 can image the first coil end 21, the second coil end 22, and the weld ball 23. In such a configuration, the control unit 41 can directly detect the regions corresponding to the first coil end 21 and the second coil end 22 from the image data acquired from the camera 42, so that the welding ball 23 It is possible to directly detect the center position Pc of the junction. That is, the processing of steps S3 to S4 can be simplified.
また、カメラ42は、溶接玉23を斜め方向から撮像するため、溶接玉23のz軸方向の像についても撮像することができる。したがって、制御部41は、溶接玉23のz軸方向の深さである溶け込み深さdについての情報を得ることができる。このとき、制御部41は、溶接玉23の溶け込み深さdが所定の値よりも小さい場合にも、溶接玉23が欠陥を有していると判断してもよい。 Further, since the camera 42 images the weld ball 23 from an oblique direction, it can also capture an image of the weld ball 23 in the z-axis direction. Therefore, the control unit 41 can obtain information on the penetration depth d that is the depth of the weld ball 23 in the z-axis direction. At this time, the control unit 41 may determine that the weld ball 23 has a defect even when the penetration depth d of the weld ball 23 is smaller than a predetermined value.
なお、溶接品質検査装置30と溶接品質検査装置40は、併用してもよい。例えば、溶接品質検査装置40で溶接玉23の接合の中心位置Pcを検出し、溶接品質検査装置30で溶接玉23の輪郭24の形状を評価するようにしてもよい。 Note that the welding quality inspection device 30 and the welding quality inspection device 40 may be used in combination. For example, the center position Pc of the welding ball 23 may be detected by the welding quality inspection device 40 and the shape of the outline 24 of the welding ball 23 may be evaluated by the welding quality inspection device 30.
1 回転電機
2 ハウジング
3 固定子
4 回転子
5 軸受
6 固定子鉄心
7 固定子コイル
8 絶縁紙
9 スロット
10 固定子巻線
11 第1セグメントコイル
12 第2セグメントコイル
20 画像データ
21 第1コイルエンド
22 第2コイルエンド
23 溶接玉
24 輪郭
30、40 溶接品質検査装置
31、41 制御部
32、42 カメラ
33a、33b、33c、43a、43b 照明
34 反射板
d 溶け込み深さ
Lxc 基準線
Lyc 中心線
Lθ 半直線
Pc 中心位置
Px1 一端
Px2 他端
Px3 第1の点
Px4 第2の点
Py1、Py2、Pθ 交点
r 距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating electrical machine 2 Housing 3 Stator 4 Rotor 5 Bearing 6 Stator core 7 Stator coil 8 Insulating paper 9 Slot 10 Stator winding 11 First segment coil 12 Second segment coil 20 Image data 21 First coil end 22 Second coil end 23 Weld ball 24 Contour 30, 40 Weld quality inspection device 31, 41 Control unit 32, 42 Cameras 33a, 33b, 33c, 43a, 43b Illumination 34 Reflector plate d Depth of penetration L xc Reference line L yc Center line L θ half line P c center position P x1 one end P x2 other end P x3 first point P x4 second point P y1 , P y2 , P θ intersection r distance
Claims (1)
前記溶接玉を撮像して画像データを生成する撮像ステップと、
前記画像データから前記溶接玉の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、
検出された前記輪郭の前記第1コイルエンドと前記第2コイルエンドとが対向する接合方向の前記第1コイルエンド側の一端から前記第1コイルエンドの厚みの分だけ前記第2コイルエンド側にシフトさせた第1の点と、前記輪郭の前記接合方向の前記第2コイルエンド側の他端から前記第2コイルエンドの厚みの分だけ前記第1コイルエンド側にシフトさせた第2の点と、から等しい距離だけ離れ、かつ前記接合方向と直交する方向の直線を中心線として検出する中心線検出ステップと、
前記中心線と前記輪郭の交点の中点を、中心位置として検出する中心位置検出ステップと、
前記中心位置から前記輪郭上の各点に向けて結んだ線分の距離に基づいて、前記溶接玉に欠陥があるか否かを判定する判定ステップと、を備える、
溶接品質検査方法。 Welding quality inspection for inspecting the quality of the weld ball formed by welding the first coil end of the first segment coil incorporated in the stator core and the second coil end of the second segment coil incorporated in the stator core. A method,
An imaging step of imaging the weld ball to generate image data;
A contour detecting step for detecting a contour of the weld ball from the image data;
From the one end of the first coil end side in the joining direction where the first coil end and the second coil end of the detected contour are opposed to each other toward the second coil end side by the thickness of the first coil end. The shifted first point and the second point shifted from the other end on the second coil end side in the joining direction of the contour toward the first coil end side by the thickness of the second coil end. And a centerline detection step for detecting a straight line in a direction perpendicular to the joining direction and separated by an equal distance as a centerline,
A center position detecting step of detecting a midpoint of an intersection of the center line and the contour as a center position;
A determination step of determining whether or not the weld ball has a defect based on a distance of a line segment connected from the center position toward each point on the contour.
Welding quality inspection method.
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