JPH09220665A - 溶接位置検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明の明るさ等の撮像環境の変化があっても
安定して溶接位置の検査を行うこと。 【解決手段】 処理ユニット２１が、所定のしきい値を
記憶するしきい値記憶部２１Ｇと、ヒストグラム算出部
２１Ｃによって算出されたワーク領域又は溶接棒領域の
垂直方向のヒストグラムの値がしきい値記憶部２１Ｇに
格納されたしきい値以下の場合に溶接位置不良と判定す
る溶接位置判定部２１Ｆと、ヒストグラム算出部２１Ｃ
によって算出されたヒストグラム情報に基づいて次回判
定用のしきい値を算出すると共に当該しきい値をしきい
値記憶部２１Ｇに格納するしきい値算出部２１Ｈとを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接位置検査装置
に係り、特に、溶接棒（ワイヤ）が溶接位置に正確に位
置付けられているかを判定する溶接位置検査装置に関す
る。本発明は、溶接棒を用いた溶接手法であればどのよ
うなものでもよく、ガスバーナによる溶接や、アーク溶
接などの分野で用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１９に示すように、リアアクス
ルハウジングは、中央ハウジング５１（ハウジングセン
ター）の両端に、それぞれ左ハウジング５２と、右ハウ
ジング５３とを溶接して製造する。中央ハウジング５１
は、この前の溶接工程で２部材を溶接したものである。

【０００３】ハウジング５１，５２，５３の溶接工程
は、これら各アクスルハウジング部材をクランプ５６，
５７で固定し、溶接位置を上にあるトーチ５４からでる
ワイヤ（溶接棒）５５で、リアアクスルハウジングを長
手方向を軸として回転させながら溶接する。

【０００４】その際、ワイヤ５５と溶接位置Ａとがずれ
ていたり、ワイヤ５５が曲がっていると、溶接不良（ビ
ードズレ）が発生するため、作業者は全数目視による確
認を行って問題なければ溶接し、問題があれば修正作業
後再確認した後に溶接していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例では、全数目視検査を行う工程が必要である
が、目視の際の見る角度や作業者の違いによって検査に
バラツキが生じる。

【０００６】さらに、このバラツキを無くすためには、
熟練作業者が必要となる。この目視検査を行う作業者
は、他の作業も行うことが一般的であるため、本溶接工
程に前工程からの各ハウジング部材５１，５２，５３
（以下ワークという）が来てセットされても、作業者が
他の作業を行っていると、目視検査待ちの状態で停止し
てしまう、という不都合があった。

【０００７】このため、被溶接部材の溶接位置とワイヤ
（溶接棒）との位置関係を画像処理により検査する溶接
位置検査装置を平成７年７月１４日に出願している。こ
の特願平７−２０１３７８号に開示した溶接位置検査装
置では、撮像した画像をエッジ抽出し、さらにヒストグ
ラムを算出して、そのヒストグラムがしきい値を超えた
部分を溶接位置幅及び溶接棒幅としていた。

【０００８】この例では、照明ランプの劣化による照度
の低下や、また、カメラレンズへのごみの付着等により
画像が暗くなり、逆に、ランプ交換やレンズのクリーニ
ング等により画像が明るくなると、同一対象物であって
もエッジの出現が異なるものとなってしまい、すると、
検査結果が安定しなくなることが考えられる。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、照明の明るさ等の撮像環境の変化があっ
ても安定して溶接位置の検査を行うことができる溶接位
置検査装置を提供することを、その目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、第
１の手段（請求項１）として、被溶接部材および溶接棒
を当該溶接棒および被溶接部材の溶接方向が垂直になる
ように撮像する撮像手段と、この撮像手段から出力され
た原画像データに基づいて画像処理を行う画像処理手段
と、この画像処理手段によって判定された判定結果を表
示する表示手段とを備えている。しかも、画像処理手段
が、原画像データを被溶接部材が撮像されたワーク領域
と溶接棒が撮像された溶接棒領域とに分割する領域分割
部と、この領域分割部によって分割された各領域につい
てそれぞれ垂直方向のエッジを抽出するエッジ抽出部
と、このエッジ抽出部によってエッジが抽出された各領
域について予め定められた水平方向の一定長さ毎の画素
数のヒストグラムを算出するヒストグラム算出部とを備
えている。さらに、このヒストグラム算出部に、所定の
しきい値を記憶するしきい値記憶部と、ヒストグラム算
出部によって算出されたワーク領域又は溶接棒領域の垂
直方向のヒストグラムの値がしきい値記憶部に格納され
たしきい値以下の場合に溶接位置不良と判定する溶接位
置判定部と、ヒストグラム算出部によって算出されたヒ
ストグラム情報に基づいて次回判定用のしきい値を算出
すると共に当該しきい値をしきい値記憶部に格納するし
きい値算出部とを併設した、という構成を採っている。

【００１１】この第１の手段では、まず、撮像手段が、
被溶接部材および溶接棒を当該溶接棒および被溶接部材
の溶接方向が垂直になるように撮像する。すると、撮像
された原画像では、溶接棒および被溶接部材の溶接位置
が垂直方向の幅のある線となる。

【００１２】次いで、この原画像に対して画像処理を行
う。画像処理手段では、まず、領域分割部は、当該原画
像を被溶接部分が撮像されたワーク領域と溶接棒が撮像
された溶接棒領域とに分割する。これは、例えば、撮像
手段を固定しておき、予め定められた垂直方向のある位
置で水平方向に二分割する。さらに、エッジ抽出部は、
この領域分割部によって分割された各領域についてそれ
ぞれ垂直方向のエッジを抽出する。具体的には、水平方
向に空間微分処理をして水平方向への濃度変化を強調
し、さらに、所定のしきい値で二値化することで垂直方
向のエッジが抽出される。すると、溶接棒および被溶接
部材の溶接位置の濃度が強調され、当該部分を画素とし
て残した画像となる。

【００１３】次いで、ヒストグラム算出部が、このエッ
ジ抽出部によってエッジが抽出された各領域について予
め定められた水平方向の一定長さ毎に、すなわち、水平
方向の座標で特定される一定幅毎に画素の数のヒストグ
ラムを算出する。すると、画素数の多い位置と、画素数
の少ない位置とが明らかになる。

【００１４】さらに、溶接位置判定部は、ヒストグラム
算出部によって算出されたワーク領域又は溶接棒領域の
垂直方向のヒストグラムの値がしきい値記憶部に格納さ
れたしきい値以下の場合に溶接位置不良と判定する。こ
のしきい値は、前回の検査中にしきい値算出部によって
算出されたしきい値である。

【００１５】しきい値算出部は、ヒストグラム算出部に
よって算出されたヒストグラム情報に基づいて次回判定
用のしきい値を算出すると共に当該しきい値をしきい値
記憶部に格納する。すなわち、ヒストグラムの出現の仕
方に応じて、次回検査用のしきい値を算出する。従っ
て、溶接位置判定部は、前回の検査中に算出されたしき
い値に基づいて、溶接位置の不良を判定する。このた
め、照明など撮像環境の変化に応じて順次しきい値が変
化することとなる。

【００１６】第２の手段（請求項２）では、第１の手段
を特定する事項に加え、しきい値算出部が、予め定めら
れた溶接棒又は溶接位置の検出幅の上限値に基づいて最
小しきい値を算出する最小しきい値算出機能と、予め定
められた溶接棒又は溶接位置の検出幅の下限値に基づい
て最大しきい値を算出する最大しきい値算出機能と、各
しきい値算出機能によって算出された最小しきい値及び
最大しきい値に基づいてしきい値記憶部に格納されたし
きい値を修正するしきい値修正機能とを備えた、という
構成を採っている。

【００１７】この第２の手段では、予め定められた溶接
棒又は溶接位置の検出幅の上限に基づいて次回検出用の
しきい値を修正するため、撮像環境と被撮像物とに応じ
てしきい値の修正がなされることとなり、このため、照
明の劣化等があっても安定した溶接不良の検出が行われ
る。

【００１８】第３の手段（請求項３）では、しきい値算
出部が、上下別余裕量算出機能と、領域別余裕量算出機
能と、修正制限機能とを備えている。ここで、上下別余
裕量算出機能は、ワーク領域及び溶接棒領域毎にしきい
値記憶部に格納されたしきい値と最大しきい値の差を上
側余裕量として算出すると共にしきい値記憶部に格納さ
れたしきい値と最小しきい値との差を下側余裕量として
算出する。領域別余裕量算出機能は、ワーク領域の上側
余裕量と下側余裕量との差をワーク領域余裕量として算
出するワーク領域余裕量と、溶接棒領域の上側余裕量と
下側余裕量との差を溶接棒領域余裕量として算出する。
さらに、修正制限機能は、ワーク領域余裕量と溶接棒領
域余裕量とに基づいてしきい値記憶部に格納されたしき
い値の修正を制限する。

【００１９】このため、第３の手段では、ワーク領域で
のヒストグラムの出現と、溶接棒領域でのヒストグラム
の出現とを比較して、相互の関係に基づいてしきい値を
修正する。このため、突発的なノイズの混入などによる
しきい値の修正が防止される。

【００２０】本発明は、これらの各手段により、前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による溶接位置検
査装置の構成を示すブロック図である。この溶接位置検
査装置は、図１９に示したリアアクスルハウジングの溶
接位置を検査するものである。従って、溶接位置は２カ
所であり２カ所の検査を行う構成となっている。この実
施形態による溶接位置検査装置は、２つの撮像手段１０
と、この撮像手段からのアナログ信号に基づいて画像処
理を行う画像処理手段２０と、画像処理手段２０の判定
結果等を表示出力する表示手段２４とを備えている。

【００２２】この溶接位置検査装置には、画像処理手段
２０による判定結果に基づいてリアアクスルハウジング
の溶接を制御する溶接制御装置３０が接続されている。

【００２３】また、画像処理手段２０は、原画像に対す
る画像処理により溶接位置のＯＫ／ＮＧの判定を行う処
理ユニット２１と、溶接制御部３０との間でワークセッ
ト完了を示すセット信号を入力し、また、検査結果を示
すＬ・ＯＫ／ＮＧ，Ｒ・ＯＫ／ＮＧ信号を出力する入出
力ユニット２２と、２つの撮像手段１０からの画像信号
をメモリ上に取り込む画像入力ユニット２３とを備えて
いる。

【００２４】処理ユニット２１は、図２に示すように、
被溶接部分が撮像されたワーク領域と溶接棒が撮像され
た溶接棒領域とに原画像データを分割する領域分割部２
１Ａと、この領域分割部２１Ａによって分割された各領
域についてそれぞれ垂直方向のエッジを抽出するエッジ
抽出部２１Ｂと、このエッジ抽出部２１Ｂによってエッ
ジが抽出された各領域について予め定められた水平方向
の一定長さ毎に画素の数のヒストグラムを算出するヒス
トグラム算出部２１Ｃとを備えている。

【００２５】さらに、処理ユニット２１は、所定のしき
い値Ｈａ，Ｈｂを記憶するしきい値記憶部２１Ｇと、ヒ
ストグラム算出部２１Ｃによって算出されたワーク領域
又は溶接棒領域の垂直方向のヒストグラムの値がしきい
値記憶部２１Ｇに格納されたしきい値Ｈａ，Ｈｂ以下の
場合に溶接位置不良と判定する溶接位置判定部２１Ｆ
と、ヒストグラム算出部２１Ｃによって算出されたヒス
トグラム情報に基づいて次回判定用のしきい値を算出す
ると共に当該しきい値をしきい値記憶部２１Ｇに格納す
るしきい値算出部２１Ｈとを備えている。

【００２６】しかも、本実施形態では、ヒストグラム算
出部２１Ｃに、当該ヒストグラム算出部２１Ｃによって
算出されたワーク領域又は溶接棒領域の水平方向の一定
長さ毎の画素数がしきい値記憶部２１Ｇに格納されたし
きい値Ｈａ，Ｈｂを越えた場合、当該しきい値Ｈａ，Ｈ
ｂを越えた水平方向位置の左端から右端までの長さを溶
接位置幅ａ又は溶接棒幅ｂとして算出する幅検出部２１
Ｄを併設している。

【００２７】また、幅検出部２１Ｄに、この幅検出部２
１Ｄによって検出された溶接位置幅ａ又は溶接棒幅ｂの
水平方向位置（ｘ_a0，ｘ_b0； ｘ_a1，ｘ_b1）をそれぞれ
算出する位置検出部２１Ｅを併設し、溶接位置判定部２
１Ｆが、この位置検出部２１Ｅによって検出された溶接
位置幅ａと溶接棒幅ｂとの位置ズレ量ｃが予め定められ
たズレ量しきい値ｃ1を越えた場合に溶接位置不良と判
定する機能を備えている。

【００２８】これを詳細に説明する。

【００２９】図３および図４は撮像手段１０の取り付け
図で、図１５の二点鎖線部分Ａを側面および上面から見
た図である。撮像手段１０は、ＣＣＤカメラ１と、照明
２と、ＣＣＤカメラ１を保護する保護ケース３とを備え
ている。

【００３０】この形態では、溶接位置は２カ所あるた
め、左側の溶接位置Ｌを例に説明する。左側のＣＣＤカ
メラ１は、被溶接部材であるリアアクスルハウジング５
１，５２および溶接棒（ワイヤ５５）を、当該ワイヤ５
５およびハウジングの溶接方向が垂直になるように撮像
する。このため、ワイヤ５５と溶接位置を真正面から撮
像する位置に固定している。照明装置２は、撮像範囲を
むらの無い照度で照明する位置に設置される。これら
は、溶接時の光および熱から保護するため、保護ケース
３内に収納し、検査時のみ保護シャッタ４を開くように
している。

【００３１】右側の溶接位置にも同様に撮像手段１０が
配置されている。

【００３２】次に、検査アルゴリズムを図５のフローチ
ャートおよび図６乃至図８の画像例を参照して説明す
る。この図６乃至図８に示す例は、先に出願した特願平
７−２０１３７８号に開示した内容と同様である。ここ
では、まず通常の処理を説明し、その後、図９乃至図１
７を参照して本実施形態の特徴的な部分を説明する。

【００３３】この検査は、左側の溶接位置Ｌと右側の溶
接位置Ｒとの２カ所について行うが、図５では一方の制
御工程を示している。実際には、溶接位置Ｌ，Ｒそれぞ
れについて行われる。

【００３４】図５に示すフローチャートで用いる符号の
定義は以下の通りである。 ａ: 幅検出部によって検出された溶接位置幅 Ｈａ: ワーク領域で用いられるしきい値 ａ₀: 予め定められた溶接位置幅の下限値 ａ₁: 予め定められた溶接位置幅の上限値 ｘ_a0: 溶接位置幅の左端（しきい値Ｈａ以上のヒスト
グラム出力のｘ座標の左端） ｘ_a1: 溶接位置幅の右端（しきい値Ｈａ以上のヒスト
グラム出力のｘ座標の右端） ｘ_a: 溶接位置幅の中点 ｂ: 幅検出部によって検出されたワイヤ検出幅 Ｈｂ: 溶接棒領域で用いられるしきい値 ｂ₀: 予め定められたワイヤ検出幅の下限値 ｂ₁: 予め定められたワイヤ検出幅の上限値 ｘb₀: ワイヤ検出幅の左端（しきい値Ｈｂ以上のヒス
トグラム出力のｘ座標の左端） ｘb₁: ワイヤ検出幅の右端（しきい値Ｈｂ以上のヒス
トグラム出力のｘ座標の右端） ｘb: ワーク検出幅の中点 ｃ: 溶接位置幅の中点とワーク検出幅の中点のズレ量 ｃ₁: 予め定められた溶接位置とワイヤ位置とのズレの
許容量

【００３５】まず、溶接制御装置３０からのセット信号
の入力を待ち、これが入力されると検査を開始する（ス
テップＳ１）次いで、ＣＣＤカメラ１からの画像信号を
検査装置に取り込む（ステップＳ２）。図６乃至図８の
（Ａ）はそれぞれ原画像である。図中、符号５５ａは撮
像されたワイヤ５５であり、５１ａ，５２ａはそれぞれ
撮像されたハウジング５１，５２（ワーク）である。以
下、溶接位置（アクスル部材の合わせ目ライン）および
ワイヤ５５と垂直な方向をｘ方向とし、平行な方向をｙ
方向とする。そして、左上を原点としてｘｙ座標を設定
する。

【００３６】ＣＣＤカメラ１は、予め設定されたｙ座標
値ｙ0より下にワーク（アクスルハウジング各部材）
が、また、ｙ座標値ｙ0より上にワイヤ５５が撮像され
るように固定されている。このため、領域分割部２１Ａ
は、このｙ0座標にもとづいて原画像をワーク領域およ
びワイヤ領域とに分割する。これは、実際に画像を２フ
ァイルに分割しても良いし、座標による操作で論理的に
分割するようにしても良い。

【００３７】処理ユニット２１では、まず、エッジ抽出
部２１Ｂが、原画像をｘ軸方向に微分したのち二値化す
ることでｙ方向エッジ画像を生成する（ステップＳ
３）。これは、図６乃至図８の（Ｂ）に示す画像であ
る。これにより、ワイヤ５５および溶接合わせ目ライン
と平行なエッジが抽出される。このエッジは、ｘ方向で
濃度が急激に変化する位置を捉えたものである。

【００３８】さらに、ヒストグラム算出部２１Ｃは、ｙ
方向エッジ画像のワーク領域およびワイヤ領域それぞれ
において、各ｘ座標（ｘ_i）毎に、ｘ_i-n…ｘ_i…ｘ_i+nの
n+1であるｘ座標範囲（ｎ≧０）のｙ方向エッジとして
抽出された画素の数をヒストグラムにし、ｙ方向エッジ
ヒストグラムを生成する（ステップＳ４）。これは、図
６乃至図８の（Ｃ）に示すものであり、ｎは、予め設定
された０以上の整数である。

【００３９】次いで、幅検出部２１Ｄは、図６（Ｃ）に
示したワーク領域とワイヤ領域のそれぞれのヒストグラ
ムが、予め設定したしきい値Ｈａ，Ｈｂを越えるｘ座標
を求める。さらに、最も小さいｘ座標ｘ_a0，ｘ_b0と、最
も大きいｘ座標ｘ_a1，ｘ_b1との差を、溶接位置幅ａ，ワ
イヤ検出幅ｂとして次式（１，２）により求める（ステ
ップＳ５）。

【００４０】ａ＝ｘ_a1−ｘ_a0 ..... 式（１） ｂ＝ｘ_b1−ｘ_b0 ..... 式（２）

【００４１】ワイヤ検出幅ｂは、ワイヤが極端に曲がっ
ている場合に長い幅となる。このしきい値Ｈａ，Ｈｂ
は、後述するしきい値算出部２１Ｈによって算出され、
しきい値記憶部２１Ｇに格納されているものである。

【００４２】次いで、位置検出部２１Ｅは、それぞれの
検出幅の中点のｘ座標ｘ_a，ｘ_bを求める。それぞれの検
出幅が被撮像物を正確に現していなくとも、この中点は
ワイヤと溶接位置それぞれの水平方向の位置関係を良好
に現すものとなる。この差をズレ量ｃとして次式（３）
により算出する。

【００４３】ｃ＝ｘ_a−ｘ_b ..... 式（３）

【００４４】溶接位置判定部２１Ｆは、溶接位置幅ａお
よびワイヤ検出幅ｂ（以下検出幅ａ，ｂという）が共に
検出されたか否かを確認する（ステップＳ６）。図６又
は図８に示すように、検出幅ａ，ｂが共に検出された場
合、ステップＳ７に進む。これは、画像中にエッジとし
て出現したワイヤ５５又は溶接位置Ｌを、ヒストグラム
としきい値Ｈａ，Ｈｂの関係により判定するものであ
る。

【００４５】図７（Ａ）に示すように、ワイヤ５５が極
端に曲がっていたり、ワークがセットされていないよう
な場合は、図７（Ｂ）に示すように、ｙ方向エッジが出
にくくなる。従って、図７（Ｃ）に示すように、ヒスト
グラムの最大値がしきい値Ｈａ，Ｈｂを越えなくなるた
め、検出幅ａ，ｂは検出されない。このように、ａ，ｂ
いずれか一方でも検出されなければ、溶接位置判定部２
１ＦはＮＧと判定し、ステップＳ９へ進む。

【００４６】次いで、溶接位置判定部２１Ｆは、検出幅
ａ，ｂが設定範囲内か否かを確認する（ステップＳ
７）。検出幅ａ，ｂは、下限値ａ₀，ｂ₀および上限値ａ
₁，ｂ₁が予め設定されていて、検出幅ａ，ｂが共に許容
範囲内である場合には、すなわち、次式（４，５）を満
たす場合には、ステップＳ８へ進む。

【００４７】ａ₀≦ａ≦ａ₁ ..... 式（４） ｂ₀≦ｂ≦ｂ₁ ..... 式（５）

【００４８】図８に示すように、ワイヤ５５に曲がりが
あったり、ワークにキズがある場合は、次のようにな
る。まず、ワーク領域では溶接位置の傷の位置でｙ方向
エッジが抽出され、どちらのヒストグラムもしきい値Ｈ
ａを越える。従って、ｘ_a0は溶接位置の左端部、ｘ_a1は
キズの右端部となる。すると、ａ＝ｘ_a1−ｘ_a0の値は、
上限値ａ₁を越えるため、ワイヤ検出幅ａは予め定めら
れた許容範囲外となる。

【００４９】一方、ワイヤ領域では、ワイヤ５５の曲が
りによりｙ方向エッジの抽出される範囲が広くなり、ヒ
ストグラムがなだらかになる。そのため、ワイヤ検出幅
ｂは大きくなり、上限値ｂ₁を越え許容範囲外となる。
このように、検出幅ａ，ｂいずれか一方でも許容範囲外
となるとＮＧと判定され、ステップＳ９に進む。

【００５０】次いで、位置ズレ量を算出する（ステップ
Ｓ８）。 ズレ量ｃには許容量ｃ₁（ズレ量しきい値）
が予め設定されており、ｃの絶対値が許容範囲以下であ
れば、すなわち、次式（６）を満たす場合にＯＫと判定
し、ステップＳ１０へ進む、一方、許容値を超えればス
テップＳ９に進む。

【００５１】ｃ≦ｃ₁ ..... 式（６） （但し、ｃは絶対値）

【００５２】ステップＳ９では、ＮＧ信号を溶接制御部
へ出力する。また、ステップＳ１０では、ＯＫ信号を溶
接制御部へ出力する。また、これらの検査における画像
処理結果、ＮＧ要因（Ｌ，Ｒ種別、検出ＮＧ，検出幅Ｎ
Ｇ、ズレＮＧ）等が表示ユニット２４に表示される。

【００５３】次に、本実施形態の特徴的な部分を説明す
る。

【００５４】図６乃至図８に示した例では、しきい値Ｈ
ａ，Ｈｂを一定としていたが、画像の状態は常に図９の
ような通常の状態となるとは限らず、照明ランプの劣化
による照度の低下や、カメラレンズへのごみの付着等に
より画像が暗くなったり、逆にランプ交換やレンズクリ
ーニング等により画像が明るくなったりする。それによ
り、エッジの出具合も常に図９（Ｂ）のようになるとは
限らず、図１０のようにエッジがあまりでない状況にな
ったり、逆に通常よりよく出すぎることもあり得る。

【００５５】このような状況でしきい値Ｈａ，Ｈｂを一
定とすると、図１０（Ｃ）に示すように、設定されたし
きい値Ｈａ，Ｈｂが高すぎて検出できなかったり、ま
た、逆にエッジが出すぎている場合はしきい値Ｈａ，Ｈ
ｂが低すぎて検出幅ａ，ｂが大きくなり、すると、検出
幅ａ，ｂが式（４），（５）で定義した許容範囲外とな
り，判定結果がＮＧとなることも考えられる。

【００５６】このため、本実施形態では、しきい値をエ
ッジの出具合（ヒストグラム）により可変としている。
以下、ワーク領域を例にしきい値を変化させる手法を説
明する。また、符号の定義は以下の通りである。 Ｈ_max: ヒストグラムから検出可能な最大のしきい値 Ｈ_min: ヒストグラムから検出可能な最小のしきい値 実際には、この最大しきい値Ｈ_maxと、最小しきい値Ｈ
_minとはワーク領域及び溶接棒領域それぞれで算出され
る。従って、Ｈａに対応するＨ_max及びＨ_minと、Ｈｂに
対応するＨ_max及びＨ_minとがあるが、ここでは、ワーク
領域を例にするため、Ｈａに対応するものとして説明す
る。

【００５７】〔しきい値の決定方法〕図１１に示すよう
に、ヒストグラムから検出可能な最大のしきい値Ｈ_max
と、最小しきい値Ｈ_minを求める。これは、検出幅ａ，
ｂの許容範囲にあるしきい値である。今回の検出に使用
したしきい値Ｈ_nと、それぞれの差ｋ，ｊを次式（７）
により算出する（上下別余裕量算出機能）。

【００５８】 ｋ＝Ｈ_max−Ｈ_n， ｊ＝Ｈ_n−Ｈ_min .... 式（７）

【００５９】ここで、ｋはヒストグラムのしきい値Ｈの
上方向の余裕量を、ｊは下方向の余裕量を示すものとな
る。

【００６０】さらに、次回検査時のしきい値をｋ，ｊに
よって変化させる。例えば、以下の式（８）により算出
する。

【００６１】 Ｈ_n+1＝Ｈ_n＋Ｍ｛（ｋ−ｊ）／２｝ .... 式（８） 但し、Ｈ_n+1は次回のしきい値で、Ｍは０＜Ｍ≦１の定
数である。

【００６２】この式（８）は、最大しきい値と最小しき
い値の中間値に近づくようにしきい値Ｈを変化させる場
合である。

【００６３】これにより、例えば、図１１（Ｂ）に示す
ように、ヒストグラムが小さく、しきい値に達しなかっ
た場合には、ｋが負の値、ｊが正の値となり、式（８）
より、しきい値Ｈを下げる方向に働くようになる。また
逆に、図１１（ｃ）に示すように、ヒストグラムが大き
すぎる場合には、ｋが正の値となり、ｊが負の値となる
ため、しきい値Ｈを上げるように作用する。

【００６４】このような手法でしきい値を変化させてい
くことにより、図１２（Ａ）に示すように、照明ランプ
の劣化による照度の低下や、ゴミの付着等により、エッ
ジが良好に強調されないためヒストグラムが低くなって
も、それに応じて、しきい値が下がり検出可能となる。
また逆に、ランプ交換等で図１２（Ｂ）に示すようにエ
ッジが出すぎるようになり、ヒストグラムが大きくなっ
ても、しきい値が上がることにより検出可能となる。こ
のため、本実施形態によると、画像の状態が変化しても
安定して検出が可能となる。

【００６５】図１３に示すように、Ｈ_max又はＨ_minが算
出されない場合がある。これを前提に、図１４に示すフ
ローチャートに基づいて、しきい値算出部２１Ｈの処理
工程を説明する。

【００６６】まず、検出幅の許容範囲の設定に基づい
て、検出可能最大範囲のしきい値Ｈ_{ma x}を算出する（ス
テップＳ２１）。Ｈ_maxが算出できたか否かを確認し
（ステップＳ２２）、Ｈ_maxが算出された場合には検出
可能最小しきい値Ｈ_minを算出する（ステップＳ２
３）。さらに、Ｈ_minが算出されたか否かを確認し（ス
テップＳ２４）、Ｈ_minが算出された場合にはステップ
Ｓ２５へ処理を移す。

【００６７】一方、Ｈ_max又はＨ_minが検出されない場合
には、次回のしきい値を今回のしきい値として、修正を
行わない（ステップＳ２６）。図１３（Ａ）に示すよう
に、しきい値をどのように変化させても検出幅下限を越
えないため、Ｈ_max及びＨ_minは算出されない。図１３
（ｂ）に示す場合には、ヒストグラムが太く出現したた
め、しきい値を上げてヒストグラムの最上端でも検出幅
は上限より大きく、それよりしきい値を上げると検出幅
の下限よりも小さくなってしまう。

【００６８】ステップＳ２５では、余裕量ｋ，ｊを算出
する。さらに、この余裕量ｋ，ｊに基づいて次回しきい
値を算出し（ステップＳ２７）、当該次回しきい値をし
きい値記憶部２１Ｇに格納する。

【００６９】〔溶接位置幅のしきい値Ｈａと溶接棒幅の
しきい値Ｈｂの関係〕溶接位置幅と溶接棒幅の検出にお
けるしきい値Ｈａ，Ｈｂの決定をそれぞれ独立に行って
も良いが、以下のように関連付けをしてもよい（修正制
限機能）。

【００７０】溶接位置幅検出用のしきい値Ｈａと、溶接
棒幅検出用しきい値Ｈｂの増減が逆の場合には、突発的
な原因による画像の濃度変化が起こったと判定して、以
下の処理を行う。

【００７１】（１）．それぞれのしきい値Ｈの増加減少
を行わずに、前々回のしきい値で処理する。 （２）．それぞれのしきい値の増加量・減少量に制限を
加えて変化を抑える。

【００７２】これは、照度の低下やゴミの付着、ランプ
交換といった原因による画像状態の変化は、溶接位置部
と溶接棒部の画像に対して同じ変化になり、しきい値の
変化（増減）も同じ方向になると考えられることから、
このような関連づけが可能となる。

【００７３】図１５に示すように、各しきい値Ｈａ，Ｈ
ｂが算出されたのち（ステップＳ３１，３２）、それぞ
れの増減関係をチェックして（ステップＳ３３）、増減
方向が同じであれば、今回算出したしきい値をしきい値
記憶部２１Ｇに格納する（ステップＳ３５）。一方、増
減方向が異なる場合には、ステップＳ３１，３２で決定
したしきい値の増減を制限する。

【００７４】このことにより、上記のような要因以外の
突発的な原因によるしきい値の変化を抑えることができ
る。具体的には、たまたま背景に光が入り、そのときだ
け急に画像が明るくなる等の原因により、例えば溶接位
置幅検出用のしきい値が増加したのに対して、溶接棒幅
検出用のしきい値が減少した場合（及びその逆）などの
場合にあっても、極端なしきい値の変化を抑えることが
できる。

【００７５】〔Ｈ_max; _Hminの具体的な算出手法〕
Ｈ_max, _Hminは、本来のしきい値Ｈ_nとは別に、そのヒス
トグラムでしきい値を変化させていったときに検出可能
な限界値を意味する。すなわち、そのしきい値を用いて
検出された幅が規定内である限界値である。ヒストグラ
ムでしきい値がＨ_maxより上、Ｈ_minより下では検出でき
ない（検出幅が規定外）ことになる。次式（９）に示す
ように、Ｈ_maxおよびＨ_minはそのヒストグラムで検出で
きるしきい値の範囲を示す。

【００７６】 Ｈ_min≦検出可能なしきい値の範囲≦Ｈ_max .... 式（９）

【００７７】検出幅は図５のステップＳ７で用いるもの
である。

【００７８】図１６に示すように、ヒストグラムのしき
い値を変化させていったとき、そのしきい値が求まる検
出幅が下限値ａ０以上となる最大のしきい値がＨ
_maxで、逆に、しきい値を変化させて算出した検出幅が
上限値ａ１以下となる最小のしきい値がＨ_minとなる。
そのヒストグラムで、Ｈ_max＋₁では検出幅が規定外とな
り、一方、Ｈ_min−１でも検出幅が規定外となる。

【００７９】図１７は、Ｈ_max及びＨ_minの算出処理を示
すフローチャートである。まず、しきい値Ｈ_kに「０」
を設定する（ステップＳ４１）。次いで、しきい値をＨ
_kとした場合の検出幅ａが下限ａ０以上か否かを判定し
（ステップＳ４２）、下限以上であればまだＨ_maxでは
ないので、Ｈ_kの値を「１」増加させ（ステップＳ４
３）、再度比較する（ステップＳ４２）。

【００８０】一方、下限未満であれば、Ｈ_k−１の値を
Ｈ_maxとする（ステップＳ４４）。これにより、Ｈ_maxが
定まる。

【００８１】さらに、しきい値Ｈ_kをステップＳ４４で
求めたＨ_maxの値とする（ステップＳ４５）。さらに、
しきい値Ｈ_kとした場合の検出幅ａを算出し、この検出
幅ａが上限ａ１か否かを判断する（ステップＳ４６）。
上限以下ならばまだＨ_minではないため、デクリメント
して（ステップＳ４７）再度検出幅を算出する（ステッ
プＳ４６）。

【００８２】一方上限を越えている場合には、Ｈ_minの
値をＨ_k＋１とする。これにより、Ｈ_minが定まる。

【００８３】次に、溶接工程を図１８のフローチャート
を参照して説明する。

【００８４】まず、前工程からワークがきてクランプが
完了するのを待機する（ステップＳ５１）。クランプの
完了は、クランプに併設されたスイッチで検出してい
る。このため、クランプ不良および部材寸法不良のとき
はＮＧとなる。

【００８５】ワークセットが完了すると、撮像部の保護
シャッターを開き（ステップＳ５２）、検査装置にセッ
ト信号を出力する（ステップＳ５３）。

【００８６】次いで、図５に示したフローチャートに従
ってワイヤ５５およびワークについての検査を行い、処
理ユニット２１から入出力ユニット２２を介して溶接制
御装置３０にＯＫ，またはＮＧが出力される（ステップ
Ｓ５４）。

【００８７】さらに、溶接位置Ｌ，Ｒ共にＯＫであるか
否かを確認し（ステップＳ５５）、溶接位置Ｌ，Ｒ共に
ＯＫである場合には、ステップＳ５６に進み、逆に、一
方でもＮＧであればステップＳ５８に進む。

【００８８】ステップＳ５６では、保護シャッターを閉
じた後、ステップＳ５７で溶接を行ない、次工程へワー
クを送り、ステップＳ５１に戻る。

【００８９】ステップＳ５８では、表示手段２４によ
り、ブザーやランプ等で作業者にＮＧを伝え、その修正
を指示する。

【００９０】次いで、作業者は、修正作業を完了する
と、スイッチ等で完了を伝える。すると、ステップＳ１
２に戻り検査を再開する（ステップＳ５９）。

【００９１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、しきい値算出部が、ヒストグラム
算出部によって算出されたヒストグラム情報に基づいて
次回判定用のしきい値を算出してしきい値記憶部に格納
し、溶接位置判定部が、この前回の検査中に算出された
しきい値に基づいて溶接位置の不良を判定するため、照
明など撮像環境の変化に応じて順次しきい値を変化させ
ることができ、従って、照明用電球の寿命のサイクルに
応じて画像処理の基準となる明度を変化させることがで
き、また、レンズが汚れ又はクリーニングにより原画像
の明度が変化しても、これに応じて溶接不良判定用のし
きい値を可変とすることができる。このように、照明の
明るさ等の撮像環境の変化があっても長期間にわたり安
定して溶接位置の検査を行うことができる従来にない優
れた溶接位置検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】図１に示した処理ユニットの詳細構成を示すブ
ロック図である。

【図３】被溶接部材であるリアアクスルハウジングの側
面と撮像手段との位置関係を示す一部断面図である。

【図４】被溶接部材であるリアアクスルハウジングの上
面と撮像手段との位置関係を示す説明図である。

【図５】図１に示した構成での検査工程を示すフローチ
ャートである。

【図６】図５に示した検査工程で用いる画像の正常な例
を示す図で、図６（Ａ）は原画像の一例を示す説明図で
あり、図６（Ｂ）は垂直エッジ抽出画像の一例を示す図
で、図６（Ｃ）はヒストグラムを示す図である。

【図７】図５に示した検査工程で用いる画像のワイヤが
極端に曲がった例を示す説明図であり、図７（Ａ）は原
画像の一例を示す図で、図７（Ｂ）は垂直エッジ抽出画
像の一例を示す図で、図７（Ｃ）はヒストグラムを示す
図である。

【図８】図５に示した検査工程で用いる画像のワイヤが
曲がった例及びワークにキズがある例を示す説明図であ
り、図８（Ａ）は原画像の一例を示す図で、図８（Ｂ）
は垂直エッジ抽出画像の一例を示す図で、図８（Ｃ）は
ヒストグラムを示す図である。

【図９】図１に示した撮像手段によって良好に撮像され
た画像の一例を示す図で、図９（Ａ）は原画像の一例を
示す図で、図９（Ｂ）は垂直エッジ抽出画像の一例を示
す図で、図９（Ｃ）はヒストグラムを示す図である。

【図１０】図１に示した撮像手段によって明るく撮像さ
れた画像の一例を示す図で、図１０（Ａ）は原画像の一
例を示す図で、図１０（Ｂ）は垂直エッジ抽出画像の一
例を示す図で、図１０（Ｃ）はヒストグラムを示す図で
ある。

【図１１】ヒストグラムと余裕量の関係を示す説明図
で、図１１（Ａ）は溶接位置幅が検出できた場合を示す
図で、図１１（Ｂ）はしきい値に達せず溶接位置幅を検
出できなかった場合を示す図で、図１１（Ｃ）はヒスト
グラムが大きすぎて幅ＮＧとなり検出できなかった場合
を示す図である。

【図１２】ヒストグラムとしきい値の関係を示す説明図
で、図１２（Ａ）はエッジがあまり出ていない場合を示
す図で、図１２（Ｂ）はエッジが出すぎている場合の例
を示す図である。

【図１３】しきい値が算出されない場合の例を示す説明
図で、図１３（Ａ）は検出幅下限を越えるところが無い
場合を示す図で、図１３（Ｂ）は検出幅が規定値内とな
るしきい値が無い場合を示す図である。

【図１４】図１に示したしきい値算出部によるしきい値
算出処理の一例を示すフローチャートである。

【図１５】図１に示したしきい値算出部による修正制限
処理の一例を示すフローチャートである。

【図１６】最大しきい値及び最小しきい値の算出手法を
説明するための説明図である。

【図１７】最大しきい値及び最小しきい値の算出処理を
示すフローチャートである。

【図１８】本実施形態での溶接工程を示すフローチャー
トである。

【図１９】従来の溶接装置の構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１０ 撮像手段 ２０ 画像処理手段 ２１Ａ 領域分割部 ２１Ｂ エッジ抽出部 ２１Ｃ ヒストグラム算出部 ２１Ｄ 幅検出部 ２１Ｅ 位置検出部 ２１Ｈ しきい値算出部 ２１Ｇ しきい値記憶部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被溶接部材および溶接棒を当該溶接棒お
   よび被溶接部材の溶接方向が垂直になるように撮像する
   撮像手段と、この撮像手段から出力された原画像データ
   に基づいて画像処理を行う画像処理手段と、この画像処
   理手段によって判定された判定結果を表示する表示手段
   とを備え、 前記画像処理手段が、前記原画像データを前記被溶接部
   材が撮像されたワーク領域と前記溶接棒が撮像された溶
   接棒領域とに分割する領域分割部と、この領域分割部に
   よって分割された各領域についてそれぞれ垂直方向のエ
   ッジを抽出するエッジ抽出部と、このエッジ抽出部によ
   ってエッジが抽出された各領域について予め定められた
   水平方向の一定長さ毎の画素数のヒストグラムを算出す
   るヒストグラム算出部とを備えるとともに、 このヒストグラム算出部に、所定のしきい値を記憶する
   しきい値記憶部と、前記ヒストグラム算出部によって算
   出された前記ワーク領域又は溶接棒領域の前記垂直方向
   のヒストグラムの値が前記しきい値記憶部に格納された
   しきい値以下の場合に溶接位置不良と判定する溶接位置
   判定部と、前記ヒストグラム算出部によって算出された
   ヒストグラム情報に基づいて次回判定用のしきい値を算
   出すると共に当該しきい値を前記しきい値記憶部に格納
   するしきい値算出部とを併設したこと特徴とする溶接位
   置検査装置。
2. 【請求項２】 前記しきい値算出部が、予め定められた
   溶接棒又は溶接位置の検出幅の上限値に基づいて最小し
   きい値を算出する最小しきい値算出機能と、予め定めら
   れた溶接棒又は溶接位置の検出幅の下限値に基づいて最
   大しきい値を算出する最大しきい値算出機能と、前記各
   しきい値算出機能によって算出された最小しきい値及び
   前記最大しきい値に基づいて前記しきい値記憶部に格納
   されたしきい値を修正するしきい値修正機能とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の溶接位置検査装置。
3. 【請求項３】 前記しきい値算出部が、 前記ワーク領域及び溶接棒領域毎に前記しきい値記憶部
   に格納された前記しきい値と前記最大しきい値の差を上
   側余裕量として算出すると共に前記しきい値記憶部に格
   納された前記しきい値と前記最小しきい値との差を下側
   余裕量として算出する上下別余裕量算出機能と、 前記ワーク領域の上側余裕量と下側余裕量との差をワー
   ク領域余裕量として算出するワーク領域余裕量と、前記
   溶接棒領域の上側余裕量と下側余裕量との差を溶接棒領
   域余裕量として算出する領域別余裕量算出機能と、 前記ワーク領域余裕量と前記溶接棒領域余裕量とに応じ
   て前記しきい値記憶部に格納されたしきい値の修正を制
   限する修正制限機能とを備えたことを特徴とする請求項
   ２記載の溶接位置検査装置。