特許 7519395 溶接外観判定支援システム及び溶接外観判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】溶接外観判定支援システム及び溶接外観判定方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20240711BHJP

   G01N 21/952 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

B23K31/00 K

G01N21/952

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022053135

(22)【出願日】2022-03-29

(65)【公開番号】P2023146113

(43)【公開日】2023-10-12

【審査請求日】2023-05-08

(73)【特許権者】

【識別番号】320011650

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 則和

(72)【発明者】

【氏名】藤井 慶

(72)【発明者】

【氏名】大貫 正明

(72)【発明者】

【氏名】永井 航平

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１７５０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９３６７２５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６６５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０８７５３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３１／００

Ｇ０１Ｎ ２１／９５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

端部同士が突合せ溶接された配管における溶接部の外観を全周に亘って検査する溶接外観判定支援システムであって、
前記配管における前記溶接部を撮像する撮像検査装置と、
前記撮像検査装置で撮像された撮像データを読み込み、前記配管に予め刻印されたケガキ線及び前記溶接部を表示する表示装置と、を有し、
前記表示装置は、前記ケガキ線及び前記溶接部に重ね合わせるように、スケールバーを同時に表示することにより、前記溶接部の溶接状態を画像表示し、
前記表示装置は、撮像検査装置で撮像された撮像データを、前記スケールバーと同時に表示する表示部と、前記撮像データを保存可能な撮像データ記録部と、前記撮像データに基づく判定結果を入力して保存することが可能な判定結果記録部と、を備え、
前記撮像検査装置は、
前記配管の前記溶接部を撮像するカメラと、
前記配管の前記溶接部を挟んで前記カメラとは反対側に配置された一対のミラーとを備え、
前記一対のミラーは、前記配管の中心軸を挟んだ両側に位置して、互いに逆向きに傾斜した状態で配置され、
前記カメラは、前記溶接部の正面側画像と、前記一対のミラーに各々映し出された前記溶接部の背面側画像とを同時に撮像することを特徴とする溶接外観判定支援システム。

【請求項2】

前記表示装置は、前記ケガキ線及び前記溶接部に重ね合わせるように、前記配管の軸方向に沿って配列された目盛を有するスケールバーを同時に表示することにより、前記溶接部のビード幅、並びに、前記ケガキ線の位置と前記溶接部の位置との間の狙いズレの有無及び狙いズレ寸法を画像表示することを特徴とする請求項１に記載の溶接外観判定支援システム。

【請求項3】

前記表示装置は、前記ケガキ線及び前記溶接部に重ね合わせるように、前記配管の軸方向に直交する方向で配列された目盛を有するスケールバーを同時に表示することにより、前記溶接部のビード高さを画像表示することを特徴とする請求項１に記載の溶接外観判定支援システム。

【請求項4】

前記撮像検査装置は、
前記配管を径方向に挟み込んだ状態で脱着自在に保持する保持具を有し、
前記配管の前記溶接部を撮像するカメラが、前記保持具に保持されていることを特徴とする請求項１～請求項３の何れか一項に記載の溶接外観判定支援システム。

【請求項5】

前記保持具は、前記配管の前記溶接部を挟んだ軸方向の両側又は片側を保持することを特徴とする請求項４に記載の溶接外観判定支援システム。

【請求項6】

前記撮像検査装置は、前記保持具が前記配管を保持した状態で、前記配管に取り付けられることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の溶接外観判定支援システム。

【請求項7】

前記表示装置がタブレット端末であることを特徴とする請求項１～請求項６の何れか一項に記載の溶接外観判定支援システム。

【請求項8】

前記スケールバーが、配管の溶接部の正面側画像及び背面側画像におけるそれぞれの寸法に合わせて、正面側画像及び背面側画像に重ね合わされて表示される請求項１～請求項７の何れか一項に記載の溶接外観判定支援システム。

【請求項9】

請求項１～請求項８の何れか一項に記載の溶接外観判定支援システムを用いて、端部同士が突合せ溶接された配管の溶接部の溶接状態を合否判定することを特徴とする溶接外観判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接外観判定支援システム及び溶接外観判定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工場のような超高純度ガスを使用する工場においては、一般に、電解研磨を施したステンレス配管を用いたガス供給配管で工場が構成されている。また、配管の端部同士を突合せて接合する方法としては、自動ＴＩＧ溶接（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ ｗｅｌｄｉｎｇ）が採用されている。

【0003】

ここで、自動ＴＩＧ溶接は、溶接部の形成予定位置に対して実際の形成位置がずれてしまうという、所謂狙いズレが発生することがある。このため、溶接部の狙いズレを溶接施工後に確認できるように、予め、配管の端面から数ｍｍ又は数十ｍｍ程度の位置にケガキ線を刻印している。そして、予め刻印したケガキ線を基準として、溶接部の形成位置に狙いズレが発生していないかどうか、また、溶接部の凹み等の溶接欠陥が発生していないかどうか、目視による検査を実施している。

【0004】

工場等の設備として施工・設置された配管の溶接部を検査する方法としては、例えば、Ｘ線検査装置を用いた検査方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に開示された検査方法によれば、Ｘ線透過画像を用いることで溶接結果の有無を判定することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－１１２５２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したような、半導体製造工場において半導体ガスの供給に用いられる配管は、配管径が小さいことから溶接部のビード幅も非常に小さく、また、溶接部の狙いズレを確認するためのケガキ線も非常に細いため、目視によって検査することは難しい。このため、目視のみで検査した場合には、検査に時間がかかってしまうことから、より簡便に検査できる方法が求められている。さらに、半導体製造工場でガスの供給に用いられる配管は、天井裏等の高所、暗所又は狭所に施工・設置されることも多いことから、検査時の判断ミスが発生することのみならず、溶接施工後の検査作業が高所における難しい体勢での作業となるため、検査員の転落等をまねくおそれもある。

【0007】

また、従来は、上記のような作業現場における溶接外観検査の後に、検査員が事務所等に戻って検査成績書等を作成しているが、このような作業は、検査員にとって非常に手間や時間がかかるものとなっている。また、溶接外観検査時の写真が存在しないケースもあり、撮像データが記録として残らないことも多い。

【0008】

ここで、半導体製造工場でガスの供給に用いられる配管の検査に、特許文献１に開示されたようなＸ線検査装置を適用することも考えられる。また、特許文献１に開示されたようなＸ線検査装置を用いて配管の溶接部を検査することで、当該装置に保存された撮像データなどを用いて検査成績書等を作成できるので、検査員の負担を軽減することも可能になると考えられる。さらに、Ｘ線検査装置を用いて配管の溶接部を検査することで、Ｘ線による非破壊検査によって溶接部の健全性を確認・評価することも可能となる。

【0009】

しかしながら、Ｘ線検査装置は全体的に大がかりな装置なので、上述した半導体製造工場のような、高所、暗所又は狭所に施工された配管の近傍に配置することは、スペース面で難しいという問題があった。

【0010】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高所、暗所又は狭所に施工された配管の溶接部や、ビードやケガキ線の幅が細い小径の配管の溶接部であっても適切な検査が可能であり、且つ、検査員の負担を軽減しながら安全に検査を行うことが可能な溶接外観判定支援システム及び溶接外観判定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者等が、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。この結果、撮像検査装置と表示装置とを備え、表示装置が、ケガキ線及び溶接部に重ね合わせるように、スケールバーを同時に表示することで、溶接部の溶接状態を画像表示する構成を採用することを知見した。これにより、例えば、高所、暗所又は狭所に施工された配管の溶接部や、ビードやケガキ線の幅が細い小径の配管の溶接部を詳細に検査することが可能となり、且つ、検査員の負担を軽減しながら安全に検査を行うことが可能になることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、以下の態様を包含する。

【0012】

請求項１に係る発明は、端部同士が突合せ溶接された配管における溶接部の外観を全周に亘って検査する溶接外観判定支援システムであって、前記配管における前記溶接部を撮像する撮像検査装置と、前記撮像検査装置で撮像された撮像データを読み込み、前記配管に予め刻印されたケガキ線及び前記溶接部を表示する表示装置と、を有し、前記表示装置は、前記ケガキ線及び前記溶接部に重ね合わせるように、スケールバーを同時に表示することにより、前記溶接部の溶接状態を画像表示することを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0013】

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の溶接外観判定支援システムであって、前記表示装置が、前記ケガキ線及び前記溶接部に重ね合わせるように、前記配管の軸方向に沿って配列された目盛を有するスケールバーを同時に表示することにより、前記溶接部のビード幅、並びに、前記ケガキ線の位置と前記溶接部の位置との間の狙いズレの有無及び狙いズレ寸法を画像表示することを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0014】

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の溶接外観判定支援システムであって、前記表示装置は、前記ケガキ線及び前記溶接部に重ね合わせるように、前記配管の軸方向に直交する方向で配列された目盛を有するスケールバーを同時に表示することにより、前記溶接部のビード高さを画像表示することを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0015】

また、請求項４に係る発明は、請求項１～請求項３の何れかに記載の溶接外観判定支援システムであって、前記撮像検査装置が、前記配管を保持する保持具と、前記保持具に保持された前記配管の前記溶接部を撮像するカメラと、前記配管の前記溶接部を挟んで前記カメラとは反対側に配置された一対のミラーとを備え、前記一対のミラーは、前記配管の中心軸を挟んだ両側に位置して、互いに逆向きに傾斜した状態で配置され、前記カメラは、前記溶接部の正面側画像と、前記一対のミラーに各々映し出された前記溶接部の背面側画像と、を同時に撮像することを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0016】

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の溶接外観判定支援システムであって、前記保持具が、前記配管の前記溶接部を挟んだ軸方向の両側又は片側を保持することを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0017】

また、請求項６に係る発明は、請求項４又は請求項５に記載の溶接外観判定支援システムであって、前記撮像検査装置が、前記保持具が前記配管を保持した状態で、前記配管に取り付けられることを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0018】

また、請求項７に係る発明は、請求項１～請求項６の何れかに記載の溶接外観判定支援システムであって、前記表示装置は、撮像検査装置で撮像された撮像データを、前記スケールバーと同時に表示する表示部と、前記撮像データを保存可能な撮像データ記録部と、前記撮像データに基づく判定結果を入力して保存することが可能な判定結果記録部と、を備えることを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0019】

また、請求項８に係る発明は、請求項１～請求項７の何れかに記載の溶接外観判定支援システムであって、前記表示装置がタブレット端末であることを特徴とする溶接外観判定支援システムである。

【0020】

請求項９に係る発明は、請求項１～請求項８の何れか一項に記載の溶接外観判定支援システムを用いて、端部同士が突合せ溶接された配管の溶接部の溶接状態を合否判定することを特徴とする溶接外観判定方法である。

【発明の効果】

【0021】

本発明の溶接外観判定支援システムによれば、上記のような撮像検査装置及び表示装置を備えることにより、例えば、高所、暗所又は狭所に施工された配管の溶接部や、ビードやケガキ線の幅が細い小径の配管の溶接部を、配管の全周にわたって適切に検査することが可能となるので、検査品質が安定する。また、表示装置において溶接部の撮像データを拡大表示できるので、より適切な検査が可能となる。
さらに、高所、暗所又は狭所のような危険な場所に検査員が入ることなく検査することができるので、検査員の負担を軽減しながら安全に検査を行うことが可能になる。

【0022】

また、本発明の溶接外観判定方法によれば、本発明の溶接外観判定支援システムを用いて、端部同士が突合せ溶接された配管の溶接部の溶接状態を合否判定する方法なので、上記同様、例えば、高所、暗所又は狭所に施工された配管の溶接部や、ビードやケガキ線の幅が細い小径の配管の溶接部を詳細に検査できるとともに、検査員の負担を軽減しながら安全に検査を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システム及び溶接外観判定方法について模式的に説明する図であり、接外観判定支援システムの全体構成の一例を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システム及び溶接外観判定方法について模式的に説明する図であり、接外観判定支援システムを用いた処理手順を示すフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、配管の溶接部を撮像する撮像検査装置の構成を示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、図３に示した撮像検査装置の構成を示す平面図である。

【図5】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、図３に示した撮像検査装置の構成を示す側面図である。

【図6A】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、図３に示した撮像検査装置において、ミラーを設置した状態を示す斜視図である。

【図6B】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、図３に示した撮像検査装置において、ミラーの設置を解除した状態を示す斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、撮像検査装置に備えられる保持具の変形例を示す斜視図である。

【図8A】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、撮像検査装置に備えられる保持具の変形例を示す図で、配管を保持させたときの保持具の状態を示す斜視図である。

【図8B】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて模式的に説明する図であり、撮像検査装置に備えられる保持具の変形例を示す図で、図８Ａに示した撮像検査装置を操作することで各クランプ部の間を離間させ、配管の保持を解除した状態を示す斜視図である。

【図9A】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて説明する図であり、図３に示す撮像検査装置を用いて配管の溶接部を撮像し、この撮像データを用いて、配管の溶接部の直写画像及び反射画像を表示装置に表示させた状態を示す写真図である。

【図9B】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて説明する図であり、図３に示す撮像検査装置を用いて配管の溶接部を撮像し、この撮像データを用いて、配管の溶接部の直写画像及び反射画像を、スケールバーが重ね合わせられるように表示装置に表示させた状態を示す写真図である。

【図9C】本発明の一実施形態である溶接外観判定支援システムについて説明する図であり、図３に示す撮像検査装置を用いて配管の溶接部を撮像し、この撮像データを用いて、配管の溶接部の直写画像及び反射画像を、スケールバーが重ね合わせられるように表示装置に表示させた状態を示す写真図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を適用した一実施形態である溶接外観判定支援システム及び溶接外観判定方法について、図１～図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃの各図を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0025】

＜溶接外観判定支援システム＞
本実施形態の溶接外観判定支援システム（以下、単に「支援システム」と略称する場合がある。）の構成について、以下に詳述する。
図１は、本実施形態の支援システム１０の全体構成の一例を示すブロック図であり、図２は、支援システム１０を用いた処理手順を示すフローチャートである。
図３は、本実施形態の支援システム１０に備えられる、配管Ｔの溶接部Ｗを撮像する撮像検査装置１の構成を示す斜視図であり、図４は撮像検査装置１の平面図、図５は撮像検査装置１の側面図である。
図６Ａは、図３に示した撮像検査装置１において、ミラー４を設置した状態を示す斜視図であり、図６Ｂは、ミラー４の設置を解除した状態を示す斜視図である。
図７は、図３に示した撮像検査装置１に備えられる保持具２の変形例を示す側面図である。
図８Ａは、撮像検査装置に備えられる保持具の変形例を示す図で、配管を保持させたときの保持具２Ａの状態を示す斜視図である。
図８Ｂは、図８Ａに示した撮像検査装置１０Ａを操作することで第１クランプ部６１と第２クランプ部６２との間を離間させ、配管の保持を解除した状態を示す斜視図である。
図９Ａは、図３に示した撮像検査装置１を用いて配管Ｔの溶接部Ｗを撮像し、この撮像データを用いて、配管Ｔの溶接部Ｗの直写画像及び反射画像を表示装置９に表示させた状態を示す写真図である。
図９Ｂは、図３に示した撮像検査装置１を用いて配管Ｔの溶接部Ｗを撮像し、この撮像データを用いて、配管Ｔの溶接部Ｗの直写画像及び反射画像を、配管Ｔの軸方向に沿って配列された目盛を有するスケールバー９５Ａが重ね合わせられるように表示装置９に表示させることで、ケガキ線Ｒの位置と溶接部Ｗの位置との間の狙いズレの有無及び狙いズレ寸法を画像表示させた状態を示す写真図である。
図９Ｃは、図３に示した撮像検査装置１を用いて配管Ｔの溶接部Ｗを撮像し、この撮像データを用いて、配管Ｔの溶接部Ｗの直写画像及び反射画像を、配管Ｔの軸方向に直交する方向で配列された目盛を有するスケールバー９５Ｂが重ね合わせられるように表示装置９に表示させることで、溶接部Ｗのビード高さを画像表示させた状態を示す写真図である。

【0026】

本実施形態の支援システム１０は、図３中に示したような、端部Ｔ１，Ｔ２同士が突合せ溶接された配管Ｔにおける溶接部Ｗの外観を全周に亘って検査するものである。具体的には、本実施形態の支援システム１０は、図１のブロック図中に示すように、配管Ｔにおける溶接部Ｗを撮像する撮像検査装置１と、撮像検査装置１で撮像された撮像データを読み込み、配管Ｔに予め刻印されたケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗを表示する表示装置９（図９Ａ～図９Ｃも参照）と、を有して概略構成される。
そして、本実施形態の支援システム１０は、表示装置９が、ケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗに重ね合わせるように、スケールバー９５Ａ，９５Ｂを同時に表示することにより、溶接部Ｗの溶接状態を画像表示する。

【0027】

［配管（端部同士が突合せ溶接された配管）］
図３等に示す配管Ｔは、端部Ｔ１，Ｔ２同士が突合せ溶接された溶接部Ｗを有し、複数で連結されてなるものである。本実施形態において検査対象となる溶接部Ｗを有した配管Ｔは、例えば、鉄鋼材料等の各種の金属材料から構成される。

【0028】

また、本実施形態で検査対象となる溶接部Ｗを有した配管Ｔは、例えば、半導体製造工場等のような、超高純度ガスを使用する工場において、天井裏等の高所、暗所又は狭所に施工・設置されるものである。このような配管Ｔは、一般に、配管径が小さいことから溶接部のビード幅も非常に小さく、また、溶接部の狙いズレを確認するためのケガキ線も非常に細いため、目視によって検査することは難しいという傾向がある。本実施形態の支援システム１０は、このような配管Ｔにおける溶接部Ｗの溶接状態の検査を、コンパクト且つ簡便な設備で実施でき、溶接外観の検査品質も高められるものである。

【0029】

［撮像検査装置］
本実施形態の支援システム１０に備えられる撮像検査装置１は、図３、図４、図５及び図６Ａ～図６Ｃに示す例のように、配管Ｔの溶接部Ｗを全周に亘って撮像して検査するために用いられるものであり、図示例では、保持具２と、カメラ３と、一対のミラー４と、照明ランプ５とを備えて構成されている。

【0030】

保持具２は、配管Ｔを保持するものであり、配管Ｔの溶接部Ｗを挟んだ軸方向の両側又は片側（図示例においては両側）を保持する一対のクランプ機構６を有している。一対のクランプ機構６は、配管Ｔを径方向に挟み込んだ状態で着脱自在に保持する。

【0031】

カメラ３は、保持具２に保持された配管Ｔの溶接部Ｗを撮像するものであり、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を有してなり、この撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力する。これにより、カメラ３は、表示装置９に備えられる表示部９１（図９Ａ等を参照）に撮像した画像を表示したり、外部の記憶装置に画像を記録したりすることが可能とされている。

【0032】

カメラ３は、配管Ｔの溶接部Ｗを撮像する素子からなり、例えば、ワイドダイナミックレンジで撮像する機能（ワイドダイナミックレンジ機能）を有している。このようなワイドダイナミックレンジ機能を有することにより、例えば、電子シャッターのシャッター速度を変えながら、被写体（本実施形態では溶接部Ｗ）の明部に対応した画像と暗部に対応した画像とを撮像した後、これらの画像をデジタル信号処理で合成することにより、被写体の明部と暗部とを鮮明に映し出した画像データを得ることが可能となる。

【0033】

一対のミラー４は、カメラ３に対して溶接部Ｗの背面側を各々映し出すためのものであり、配管Ｔの溶接部Ｗを挟んでカメラ３とは反対側に配置されている。一対のミラー４は、配管Ｔの中心軸を挟んだ両側に位置して、互いに逆向きに傾斜した状態でミラーケース７の内側に配置されている。

【0034】

一対のミラー４の間における開き角θは、８０～１４０°であることが好ましく、より好ましく１００～１３０°である。また、一対のミラー４の境界から配管Ｔまでの距離Ｄは、１０～３０ｍｍであることが好ましい。上記の距離Ｄがこの範囲であることにより、一対のミラー４に映し出された溶接部Ｗの背面側画像をカメラ３によって撮像することが可能となる。

【0035】

ミラーケース７は、保持具２に対して回動自在に取り付けられている。これにより、撮像検査装置１においては、図６Ａに示すカメラ３に対して一対のミラー４が対向する設置位置と、図６Ｂに示すカメラ３に対して一対のミラー４が離間する解除位置との間で、ミラーケース７の位置を切り替えることが可能である。

【0036】

また、保持具２及びミラーケース７には、ミラー４に対する溶接部Ｗ以外の不要な映り込みを防止するため、例えば、金属や樹脂、ゴム等からなる遮蔽板８ａ，８ｂが取り付けられている。このうち、一方の遮蔽板８ａは、保持具２に取り付けられ、カメラ３とミラー４との間における配管Ｔを挟んだ一方側を遮蔽する。他方の遮蔽板８ｂは、ミラーケース７に回動自在に取り付けられ、カメラ３とミラー４との間における配管Ｔを挟んだ他方側を遮蔽する。

【0037】

照明ランプ５は、配管Ｔの溶接部Ｗに向けて照明光Ｌを照射するものであり、例えば、白色光（可視光）を発するＬＥＤランプ等からなる。照明ランプ５は、配管Ｔの軸方向におけるカメラ３を挟んだ両側又は片側（本実施形態では両側）に各々配置されている。そして、照明ランプ５は、各々の位置から配管Ｔの溶接部Ｗに向けて照明光Ｌを照射する。また、配管Ｔの軸方向に対する照明光Ｌの照射角度ωは、０～８０°であることが好ましく、より好ましく０～７０°である。

【0038】

上記構成を有する、本実施形態の支援システム１０に備えられる撮像検査装置１は、保持具２が配管Ｔを保持することにより、この撮像検査装置１を配管Ｔに取り付けることが可能とされている。また、撮像検査装置１は、この撮像検査装置１の配管Ｔに対する取り付け位置を変えながら、各溶接部Ｗを検査することが可能とされている。

【0039】

上記構成の撮像検査装置１は、保持具２に配管Ｔが保持された状態で、溶接部Ｗの正面側画像（直写画像）と、一対のミラー４に各々映し出された溶接部Ｗの背面側画像（反射画像）とを、カメラ３によって同時に撮像することが可能である。即ち、この撮像検査装置１は、１つのカメラ３で配管Ｔの溶接部Ｗの周囲を囲む３面を同時に撮像することが可能である。具体的には、図９中に示す表示装置９に映し出された配管Ｔの溶接部Ｗの画像の例のように、溶接部Ｗの正面側画像（直写画像）と、背面側画像（溶接部Ｗの左側面及び背面の反射画像、並びに、溶接部Ｗの右側面及び背面の反射画像）を全周撮像することが可能となる。

【0040】

また、撮像検査装置１は、上述したカメラ３のワイドダイナミックレンジ機能によって配管Ｔの溶接部Ｗを撮像することで、この溶接部Ｗに施されたケガキ線Ｒを含む溶接部Ｗの鮮明な画像を得ることが可能となる。

【0041】

また、撮像検査装置１は、上述した配管Ｔの軸方向におけるカメラ３を挟んだ両側又は片側（本実施形態では両側）に位置する照明ランプ５から配管Ｔの溶接部Ｗに向けて照明光Ｌを照射することで、溶接部Ｗの鮮明な画像を得ることが可能となる。

【0042】

上記のように、撮像検査装置１は、得られた溶接部Ｗの正面側画像及び背面側画像に基づいて、配管Ｔの溶接部Ｗを全周に亘って検査する。即ち、撮像データを後述の表示装置９で表示することで、ケガキ線Ｒを基として、溶接部Ｗの狙いズレが発生していないか、溶接部Ｗの凹みのような欠陥が生じていないか等の目視による検査（外観検査）を行う。本実施形態の支援システム１０においては、上記構成の撮像検査装置１を用いることで、配管Ｔの溶接部Ｗを全周に亘って適切に検査することが可能である。

【0043】

［表示装置］
本実施形態の支援システム１０に備えられる表示装置９は、撮像検査装置１で撮像された撮像データを読み込み、配管Ｔに予め刻印されたケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗを表示する。図９Ａ～図９Ｃに示すように、本実施形態で例示する表示装置９は、撮像検査装置１で撮像された撮像データを表示するための表示部９１と、支援システム１０全体の操作を行うための操作部９２とを有して構成される。

【0044】

表示装置９としては、例えば、表示部９１及び操作部９２が同一のタッチパネル（液晶パネル）上に設けられている構成を採用できる。具体的には、表示装置９としては、撮像検査装置１で撮像された撮像データをネットワーク１１上で受信し、このデータを読み込んで表示することが可能な、市販のタブレット端末等を用いることができる。

【0045】

図９Ａ～図９Ｃに示す例の表示装置９は、タブレット端末のタッチパネル上において、配管Ｔの溶接部Ｗの直写画像及び反射画像を表示する表示部９１に加え、後述する各スケールバー９５Ａ，９５Ｂの表示モードを選択したり、あるいは、検査による判定結果の記録操作等を選択したりする、複数のラジオボタンからなる操作部９２が表示されている。

【0046】

また、表示装置９は、図１のブロック図に示すように、撮像検査装置１で撮像された撮像データの表示処理や操作部９２における各種操作に伴い、表示装置９全体を制御するためのＣＰＵ等からなる演算部９６と、判定結果データに基づく検査成績書等を、電子データや紙媒体等で出力するための出力部９７を備える。

【0047】

表示部９１は、上述したように、配管Ｔに予め刻印されたケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗを表示するものであり、図９Ａ～図９Ｃに示す例では、タブレット端末等に備えられるタッチパネル上において、図９Ａ～図９Ｃにおける紙面左上側の領域に配置されている。

【0048】

本実施形態においては、表示部９１に、配管Ｔの表面のケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗに重ね合わせるように、スケールバー９５Ａ及び／又はスケールバー９５Ｂを同時表示することにより、溶接部Ｗの溶接状態を画像表示して目視確認することができる。

【0049】

具体的には、表示部９１は、図９Ｂ中に示す例のように、例えば、ケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗに重ね合わせるように、配管Ｔの軸方向に沿って配列された目盛を有するスケールバー９５Ａを同時に表示する。これにより、表示部９１に、溶接部Ｗのビード幅、並びに、ケガキ線Ｒの位置と溶接部Ｗの位置との間の狙いズレの有無及び狙いズレ寸法を画像表示することができ、検査員が上記各検査項目を詳細に目視確認することが可能となる。

【0050】

あるいは、表示部９１は、図９Ｃ中に示す例のように、例えば、ケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗに重ね合わせるように、配管Ｔの軸方向に直交する方向で配列された目盛を有するスケールバー９５Ｂを同時に表示する。これにより、表示部９１に、溶接部Ｗのビード高さを画像表示することができ、検査員がビード高さを詳細に目視確認することが可能となる。

【0051】

なお、図９Ｂ及び図９Ｃでは、スケールバー９５Ａ又はスケールバー９５Ｂの一方のみを表示している例を示しているが、本実施形態においては、このような表示形態には限定されず、例えば、スケールバー９５Ａ及びスケールバー９５Ｂを同時に表示してもよい。

【0052】

操作部９２は、上述したように、例えばタッチパネル上に配列された複数のラジオボタンから構成される。図９Ａ～図９Ｃでは詳細な図示を省略しているが、各ラジオボタンには各種の機能が割り当てられている。即ち、操作部９２には、上述したスケールバー９５Ａ，９５Ｂの表示モードの選択や判定結果の記録操作の他、例えば、溶接部Ｗのビードの拡大表示モードの選択等の機能を割り当てることが可能である。また、上述した表示装置９における操作部９２の各機能は、例えば、タブレット端末にインストールした専用アプリケーションによって実行することが可能である。

【0053】

図９Ｂに示すように、表示装置９に備えられる表示部９１において、撮像検査装置１０から読み込んで適宜保存した、配管Ｔの溶接部Ｗの撮像データに重ね合わせるようにスケールバー９５Ａを表示することで、溶接部Ｗのビードの幅が管理許容値以内の寸法であるか否かを、検査員が詳細に目視確認することができる。
また、表示部９１において、配管Ｔの溶接部Ｗの撮像データに重ね合わせるようにスケールバー９５Ａを表示することで、ケガキ線Ｒの位置と溶接部Ｗのビードの位置とを比較し、溶接部Ｗの狙いズレの有無を詳細に目視確認することができる。

【0054】

また、図９Ｃに示すように、撮像検査装置１０から読み込んで適宜保存した、配管Ｔの溶接部Ｗの撮像データに重ね合わせるようにスケールバー９５Ｂを表示することで、溶接部Ｗのビードの高さが管理許容値以内の寸法であるか否かを、検査員が目視確認することができる。

【0055】

本実施形態においては、上記のように、表示部９１において、配管Ｔの溶接部Ｗの撮像データ、及び、スケールバー９５Ａ，９５Ｂを同時に表示することで、詳細で正確な目視検査を実施することが可能になるので、検査品質が顕著に向上する効果が得られる。

【0056】

また、表示部９１に表示されるスケールバー９５Ａ，９５Ｂは、例えば、配管Ｔの溶接部Ｗの直写画像及び反射画像毎に、表示及び非表示を操作部９２のラジオボタン上で切り替えることができるように、上記の専用アプリケーションを構築することが好ましい。

【0057】

さらに、本実施形態においては、表示装置９が、上記の表示部９１及び操作部９２に加え、さらに、撮像検査装置１で撮像された撮像データを保存可能な撮像データ記録部９３と、撮像データに基づく判定結果を入力して保存することが可能な判定結果記録部９４と、を備えることがより好ましい。このような構成の表示装置９としても、上記のような、市販のタブレット端末等を用いることが可能である。

【0058】

ここで、上記の撮像データ記録部９３としては、例えば、タブレット端末に内蔵されたメモリ等を利用することができる。同様に、上記の判定結果記録部９４としても、タブレット端末に備えられるタッチパネル及びメモリ等を利用することができる。

【0059】

なお、表示装置９を用いた目視検査において不合格となった項目、即ち、ケガキ線Ｒに対する溶接部Ｗのビードの狙いズレ、ビード幅、目違、仮付溶接、クレータ処理、アークストライク、アンダーカット、割れ、及びビード高さ等の何れかで不合格項目が存在する場合には、操作部９２で適宜割り当てられたラジオボタンを操作することで、上記の不合格項目情報を判定結果記録部９４に記録することができる。

【0060】

また、表示装置９においては、上記の専用アプリケーションを用いることにより、例えば、検査対象物、検査年月日、検査員、合否、及び検査不合格項目等が記載された検査記録の一覧表を、検査成績書として電子データ又は紙媒体の何れかで簡単に出力することが可能になる（図１のブロック図中における出力部９７を参照）。

【0061】

ここで、配管Ｔの溶接部Ｗの健全性の確認・評価は、一般に、Ｘ線を用いた非破壊検査によって実施されるが、半導体製造工場等のように、天井裏等の高所、暗所又は狭所に配管Ｔが施工・設置されているケースでは、Ｘ線による非破壊検査の実施は困難である。本実施形態においては、支援システム１０を用いた配管Ｔの外観検査により、ビードの溶接品質を判定することで、非破壊検査の代替とすることが可能である。

【0062】

上述したように、本実施形態の支援システム１０によれば、配管Ｔにおける溶接部Ｗの溶接状態が適正か否かを検査するのにあたり、撮像検査装置１で撮像された配管Ｔの溶接部Ｗの撮像データを表示装置９に読み込み、溶接部Ｗの狙いズレの有無やビードの凹みなどの欠陥の有無を確認したうえで、撮像データ及び判定結果を保存し、各データに基づいて検査成績書等を作成することが可能となる。

【0063】

また、本実施形態の支援システム１０によれば、カメラ３を備える撮像検査装置１を使用したものなので、例えば、ビードやケガキ線Ｒの幅が細い小径の配管Ｔの溶接部Ｗを検査するケース等においても、鮮明な撮像データを用いた目視検査が可能となり、検査品質が安定する。
また、溶接品質等の検査データを画像（撮像）データとして保存することも可能なので、必要に応じて時間や場所を問わず閲覧することができる。
また、必要に応じて撮像データを拡大しながら溶接部の確認を行うことができるので、詳細且つ正確な検査を行うことが可能となる。
また、検査員による目視検査を撮像データによって行うことで、溶接施工後の検査を、危険な高所、暗所又は狭所で行う必要がなくなるので、検査員の安全性も確保できる。
また、表示装置９を用いて入力した検査結果の内容を検査成績書として出力することにより、例えば、これまで検査員が事務所に戻ってから実施していたデスクワークによる作業を省略できる。

【0064】

＜溶接外観判定方法＞
本実施形態の溶接外観判定方法（以下、単に「判定方法」と略称する場合がある。）の手順について、以下に詳述する。
なお、以下の説明においては、上述した本実施形態の溶接外観判定支援システムの説明を同じ図面（図１～図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃ）を適宜参照して説明するとともに、既に詳述した各構成の説明は省略する場合がある。

【0065】

本実施形態の判定方法は、上述した本実施形態の支援システム１０を用いて、端部Ｔ１，Ｔ２同士が突合せ溶接された配管Ｔの溶接部Ｗの溶接状態を合否判定する方法であり、例えば、図２中に示すフローチャートにおけるステップ１～ステップ９（Ｓ１～Ｓ９）の手順で実施することができる。

【0066】

まず、図２のフローチャート中に示すＳ１（ステップ１）において、撮像検査装置１を用いて配管Ｔの溶接部Ｗの撮像を実施する。
次いで、Ｓ２（ステップ２）において、撮像検査装置１が、撮像した配管Ｔの溶接部Ｗの撮像データを、ネットワーク９６（図１のブロック図を参照）を介して、タブレット端末等からなる表示装置９に向けて送信し、表示装置９は、上記の撮像データを取り込む。この際、撮像データ記録部９３に撮像データを記録する。
次いで、Ｓ３（ステップ３）において、検査員が、表示装置９に撮像データの書誌情報（例えば、検査員の氏名、溶接作業者の氏名、作業エリア等）を入力する。

【0067】

次いで、Ｓ４（ステップ４）において、表示装置９の表示部９１に表示された配管Ｔの溶接部Ｗ、及び、スケールバー９５Ａに基づき、溶接部Ｗのビード幅、及び、ケガキ線Ｒの位置に対する溶接部Ｗの位置を検査員が目視して確認する（図９Ｂも参照）。具体的には、表示部９１において、ケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗに重ね合わせるように、配管Ｔの軸方向に沿って配列された目盛を有するスケールバー９５Ａを同時に表示することにより、溶接部Ｗのビード幅、並びに、ケガキ線Ｒの位置と溶接部Ｗの位置との間の狙いズレの有無及び狙いズレ寸法を目視確認する。

【0068】

次いで、Ｓ５（ステップ５）において、表示装置９の表示部９１に表示された配管Ｔの溶接部Ｗ、及び、スケールバー９５Ｂに基づき、溶接部Ｗのビード高さを検査員が目視して確認する（図９Ｃも参照）。具体的には、表示部９１において、ケガキ線Ｒ及び溶接部Ｗに重ね合わせるように、配管Ｔの軸方向に直交する方向で配列された目盛を有するスケールバー９５Ｂを同時に表示することにより、溶接部Ｗのビード高さを目視確認する。

【0069】

次いで、Ｓ６（ステップ６）において、Ｓ５及びＳ６における検査結果を判定結果記録部９４に記録する（図１のブロック図も参照）。具体的には、操作部９２において、判定結果の記録操作が割り当てられた各ラジオボタンを操作することにより、ケガキ線Ｒに対する溶接部Ｗのビードの狙いズレ、ビード幅、目違、仮付溶接、クレータ処理、アークストライク、アンダーカット、割れ、及びビード高さ等の検査結果を判定結果記録部９４に記録する。

【0070】

次いで、Ｓ７（ステップ７）において、Ｓ６で判定結果記録部９４に記録した検査結果に基づいて検査員が合否判定を行い、操作部９２で適宜割り当てられたラジオボタンを操作することにより、判定結果記録部９４に、さらに合否判定を記録することができる（図２のフローチャートにおけるＳ８を参照）。

【0071】

また、検査員が、操作部９２で適宜割り当てられたラジオボタンを操作することにより、例えば、検査対象物、検査年月日、検査員、合否、及び検査不合格項目等が記載された検査記録の一覧表を検査成績書として出力することができる（図２のフローチャートにおけるＳ９、及び、図１のブロック図中における出力部９７を参照）。

【0072】

本実施形態の溶接外観判定支援システム１０を用いた判定方法によれば、上記のような手順により、配管Ｔの溶接部Ｗの外観検査を行うことができる。

【0073】

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の溶接外観判定支援システム１０によれば、上記のような撮像検査装置１及び表示装置９を備えることにより、例えば、高所、暗所又は狭所に施工された配管Ｔの溶接部Ｗや、ビードやケガキ線Ｗの幅が細い小径の配管Ｔの溶接部Ｗであっても詳細に検査することが可能となるので、検査品質が安定する。また、表示装置９において溶接部Ｗの撮像データを拡大表示できるので、より適切な検査が可能となる。さらに、高所、暗所又は狭所のような危険な場所に検査員が入ることなく検査することができるので、検査員の負担を軽減しながら安全に検査を行うことが可能になる。

【0074】

また、本実施形態の溶接外観判定方法によれば、本実施形態の支援システム１０を用いた判定方法なので、上記同様、例えば、高所、暗所又は狭所に施工された配管の溶接部や、ビードやケガキ線の幅が細い小径の配管の溶接部を詳細に検査できるとともに、検査員の負担を軽減しながら安全に検査を行うことが可能になる。

【0075】

＜その他の形態＞
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明には、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【0076】

例えば、本実施形態の支援システム１０に備えられる撮像検査装置１の保持具２については、図７に示すように、配管Ｔの溶接部Ｗを挟んだ軸方向の片側を保持するクランプ機構６により保持する構成であってよい。

【0077】

さらに、本実施形態の支援システム１０に備えられる撮像検査装置の保持具については、図８Ａ及び図８Ｂに示す例のような、スライド操作によって配管Ｔ（図３等を参照）を保持するクランプ機構６Ａを有した保持具２Ａであってもよい。
図８Ａ及び図８Ｂに例示した撮像検査装置１Ａは、該撮像検査装置１Ａの長手方向に沿ってスライド移動可能な可動部材からなる第１クランプ部６１と、スライド動作しない固定部材からなる第２クランプ部６２とを有している。また、第１クランプ部６１には、この第１クランプ部６１をスライド移動させる操作を実施するための操作レバー６３が接続されている。

【0078】

図８Ａに示すように、クランプ機構６Ａは、操作レバー６３の操作を実施していないときは、第１クランプ部６１と第２クランプ部６２とが近接した状態である。
一方、使用者が操作レバー６３を操作することで、図８Ｂに示すように、第１クランプ部６１と第２クランプ部６２とが離間する。このような状態で、図８Ａ及び図８Ｂ中では図示を省略している配管Ｔ（図３等を参照）を、第１クランプ部６１に設けられる第１クランプ溝６１ａと、第２クランプ部６２に設けられる第２クランプ溝６２ａとの間に挿入した後、操作レバー６３を図８Ａ中に示した定位置に戻す。この際、図示略のばね機構等により、第１クランプ部６１が第２クランプ部６２側に移動して近接した状態となる。これにより、配管Ｔ（図３等を参照）が、第１クランプ部６１に設けられる第１クランプ溝６１ａと、第２クランプ部６２に設けられる第２クランプ溝６２ａとの間で保持される。

【0079】

また、クランプ機構６Ａによって保持された配管Ｔ（図３等を参照）は、撮像検査装置１Ａを用いた検査が終了した後、使用者が操作レバー６３を再び操作することで第１クランプ部６１をスライド移動させ、図８Ｂに示すように、第１クランプ部６１と第２クランプ部６２とを離間させた状態にすることで取り外すことが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明の溶接外観判定支援システムは、高所、暗所又は狭所に施工された配管の溶接部や、ビードやケガキ線の幅が細い小径の配管の溶接部であっても適切な検査が可能であり、且つ、検査員の負担を軽減しながら安全に検査を行うことが可能なものである。従って、本発明の溶接外観判定支援システムは、特に、半導体製造工場等のような、高所、暗所又は狭所に配管が施工・設置される工場で、配管の溶接部を検査する用途において非常に好適である。

【符号の説明】

【0081】

１０…溶接外観判定支援システム（支援システム）
１，１Ａ…撮像検査装置
２，２Ａ…保持具
３…カメラ
４…ミラー
５…照明ランプ
６，６Ａ…クランプ機構
６１…第１クランプ部
６１ａ…第１クランプ溝
６２…第２クランプ部
６２ａ…第２クランプ溝
６３…クランク機構
６４…操作レバー
７…ミラーケース
８…遮蔽板
９…表示装置
９１…表示部
９２…操作部
９３…撮像データ記録部
９４…判定結果記録部
９５Ａ，９５Ｂ…スケールバー
９６…演算部
９７…出力部
Ｔ…配管
Ｗ…溶接部
Ｒ…ケガキ線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】