非接触式3Dスキャナーによる溶接ビード外観評価自動判定システムに関する研究

1. 研究方法の概要 : 溶接ビードの外観評価判定を、A)携帯用非接触式のハンディー3Dスキャナー(OPTMX)により3D点群(X, Y, Z)をスキャニングする。B)溶接欠陥合否自動判定プログラムをMicrosoft Visual C++で構築する。しかし、ハンディー3DスキャナーのSCAN開始地点がX0, Y0, Z0となるため、原点座標位置が不明の課題がある。特定の座標系にするには、基準ゲージを置き原点座標を求め、取得データのPLY形式を座標変換することで対処する。2. 研究方法の詳細(1) SCAN開始地点X0, Y0, Z0をプログラム原点座標とするため、基準ゲージA・Bを溶接ビードの左右に設置する。①ゲージA・Bの高さAZmaxとBZmaxをデータ抽出する。AZmaxの任意のX, Y座標位置をX=0, Y=0に特定、その座標のAZ0(母材ゼロ点)を“AZmax-Ah(Aゲージの高さ)=AZ0”から求め、プログラムの原点座標A0(X0, Y0, Z0)を決める。②また、BZmaxからBのX, Y座標位置も同様に求め、ゲージA～BのX, Y方向(ビード幅及び長さ)の評価範囲を決める。③A0(X0, Y0, Z0)から→“X, Y, Z座標値変換範囲”(ゲージA～Bの内側)のX, Y, Z座標値をA0(X0, Y0, Z0)の原点座標軸に変換する。(2) 溶接欠陥合否自動判定プログラムは、A)余盛幅(ビード幅)の2D(X, Y)点群要素の抽出と、B)余盛高さ(ビード高さ)深さの3D(X, Y, Z)点群要素の抽出に関連する2種のグループに分類してプログラムを作成した。3. まとめ溶接ビードの外観評価試験を合否自動判定プログラムで評価するシステムの構築は、①評価判定の精度向上、②試験体の短時間処理が可能となる。しかし、3DスキャナーによるSCANは、例)vertex 466469の膨大な3D点群を処理するため(実際の変換数はX, Y, Z座標値変換範囲に絞られる)、データ処理のスピード向上がプログラム設計に求められる。プログラム全体を見直し、データ処理の高速化、評価判定精度の向上、プログラムへの3D点群データ直接入力など、システム改良の課題も多い。また、3D点群データのPC解析処理の技術は学生教育に還元できる。

1. 研究方法の概要 : 溶接ビードの外観評価判定を、A)携帯用非接触式のハンディー3Dスキャナー(OPTMX)により3D点群(X, Y, Z)をスキャニングする。B)溶接欠陥合否自動判定プログラムをMicrosoft Visual C++で構築する。しかし、ハンディー3DスキャナーのSCAN開始地点がX0, Y0, Z0となるため、原点座標位置が不明の課題がある。特定の座標系にするには、基準ゲージを置き原点座標を求め、取得データのPLY形式を座標変換することで対処する。2. 研究方法の詳細(1) SCAN開始地点X0, Y0, Z0をプログラム原点座標とするため、基準ゲージA・Bを溶接ビードの左右に設置する。①ゲージA・Bの高さAZmaxとBZmaxをデータ抽出する。AZmaxの任意のX, Y座標位置をX=0, Y=0に特定、その座標のAZ0(母材ゼロ点)を“AZmax-Ah(Aゲージの高さ)=AZ0”から求め、プログラムの原点座標A0(X0, Y0, Z0)を決める。②また、BZmaxからBのX, Y座標位置も同様に求め、ゲージA～BのX, Y方向(ビード幅及び長さ)の評価範囲を決める。③A0(X0, Y0, Z0)から→“X, Y, Z座標値変換範囲”(ゲージA～Bの内側)のX, Y, Z座標値をA0(X0, Y0, Z0)の原点座標軸に変換する。(2) 溶接欠陥合否自動判定プログラムは、A)余盛幅(ビード幅)の2D(X, Y)点群要素の抽出と、B)余盛高さ(ビード高さ)深さの3D(X, Y, Z)点群要素の抽出に関連する2種のグループに分類してプログラムを作成した。3. まとめ溶接ビードの外観評価試験を合否自動判定プログラムで評価するシステムの構築は、①評価判定の精度向上、②試験体の短時間処理が可能となる。しかし、3DスキャナーによるSCANは、例)vertex 466469の膨大な3D点群を処理するため(実際の変換数はX, Y, Z座標値変換範囲に絞られる)、データ処理のスピード向上がプログラム設計に求められる。プログラム全体を見直し、データ処理の高速化、評価判定精度の向上、プログラムへの3D点群データ直接入力など、システム改良の課題も多い。また、3D点群データのPC解析処理の技術は学生教育に還元できる。