技术领域
[0001] 本发明涉及缺陷检测方法、层叠造型物的制造方法、缺陷检测装置以及层叠造型装置。
相关背景技术
[0002] 已知有层叠使填充材料熔融以及凝固而成的焊道来造型由多层的焊道形成的层叠造型物的技术。例如，在专利文献1中公开有在层叠造型物的制造中途测定形成了的焊道的表面形状并将测定出的表面形状与基准形状比较从而进行焊道的检查的检查装置。在专利文献1的检查装置中，拍摄将线状的激光照射于焊道时的亮线，并根据得到的拍摄图像的亮线的位置检测焊道表面的高度。在这样的三维形状的测定中，并不限于上述的光切法，广泛采用基于各种方式的测定装置。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：日本国特开2019‑215297号公报。
具体实施方式
[0053] 以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。在此，以将本发明的缺陷检测方法应用于制造层叠造型物的层叠造型系统的情况为例进行说明。图1是示出层叠造型系统的整体结构的概要图。
[0054] 本实施方式的层叠造型系统100构成为包括造型控制装置11、机械手13、填充材料供给装置15、机械手控制装置17、热源控制装置19以及形状检测器21。
[0055] 机械手控制装置17控制机械手13以及热源控制装置19。在机械手控制装置17连接未图示的控制器，能够从操作者经由控制器指示机械手控制装置17的任意的操作。
[0056] 机械手13例如是多关节机器人，在设置于前端轴的焊炬23，填充材料（焊丝）M被能够连续供给地支承。焊炬23将填充材料M保持为从前端突出的状态。焊炬23的位置以及姿态能够在构成机械手13的机械臂的自由度的范围内三维地任意设定。机械手13优选为具有6轴以上的自由度，优选为使前端的热源的轴向任意地变化。机械手13除了图1所示的4轴以上的多关节机器人以外，也可以是在2轴以上的正交轴具备角度调整机构的机器人等各种方式。
[0057] 焊炬23具有未图示的保护喷嘴，并从保护喷嘴供给保护气体。保护气体阻断大气，防止焊接中的熔融金属的氧化、氮化等而抑制焊接不良。作为在本结构中使用的电弧焊接法，可以是覆盖电弧焊接或二氧化碳电弧焊接等消耗电极式、TIG（Tungsten Inert Gas）焊接或等离子体电弧焊接等非消耗电极式中的任一种，根据造型的层叠造型物Wk而适当选定。在此，举出气体保护电弧焊接为例进行说明。在消耗电极式的情况下，在保护喷嘴的内部配置导电嘴，被供给电流的填充材料M保持于导电嘴。焊炬23在保持填充材料M的同时，在保护气体气氛下从填充材料M的前端产生电弧。
[0058] 填充材料供给装置15朝向机械手13的焊炬23供给填充材料M。填充材料供给装置15具备卷绕有填充材料M的卷盘15a以及从卷盘15a送出填充材料M的送出机构15b。填充材料M被送出机构15b根据需要而正向或逆向地进给，并且向焊炬23送给。送出机构15b并不限于配置于填充材料供给装置15侧而将填充材料M推出的推式，也可以是配置于机械臂等的拉式、或推‑拉式。
[0059] 热源控制装置19是供给由机械手13进行的焊接所需的电力的焊接电源。热源控制装置19调整在使填充材料熔融、凝固的焊道形成时供给的焊接电流以及焊接电压。另外，与热源控制装置19所设定的焊接电流以及焊接电压等焊接条件连动地，调整填充材料供给装置15的填充材料供给速度。
[0060] 作为使填充材料M熔融的热源，并不限定于上述的电弧。例如，也可以采用基于并用电弧与激光的加热方式、使用等离子体的加热方式、使用电子束或激光的加热方式等其他方式的热源。在利用电子束或激光进行加热的情况下，能够更细致地控制加热量，能够更适当地维持形成的焊道的状态而有助于层叠构造物的进一步的品质提高。另外，关于填充材料M的材质也没有特别限定，例如为软钢、高张力钢、铝、铝合金、镍、镍基合金等，根据层叠造型物Wk的特性，使用的填充材料M的种类也可以不同。
[0061] 形状检测器21设置于机械手13的前端轴或前端轴的附近，并将焊炬23的前端附近设为计测区域。形状检测器21通过机械手13的驱动而与焊炬23一起移动，并检测焊道B以及新形成焊道B时的成为基底的部分（基座25或已设的焊道B的表面）的形状。形状检测器21也可以是设置于焊炬23以外的位置的其他检测机构。作为形状检测器21，例如能够使用将激光向焊道B照射并对来自焊道表面的反射光进行检测的激光传感器。作为高度的检测方式，可以举出光切方式、相位差检测方式、三角测距方式、TOF（Time of Flight）方式等各种方式，可以是任一方式，也可以是将它们组合的方式。需要说明的是，关于各方式是公知的，因此在此省略其说明。为了利用形状检测器21得到规定的区域内的高度分布的信息，使用检流镜等反射镜使激光在规定范围内扫描、或者使机械手13动作而扩大激光的照射范围即可。通过使用这样的光学式的形状检测方式，能够实现非接触且高速的形状检测。
[0062] 上述的结构的层叠造型系统100按照基于层叠造型物Wk的造型计划制作出的造型程序进行动作。造型程序由多个命令代码构成，并根据造型物的形状、材质、热量输入量等各条件，基于适当的算法而制作。若按照该造型程序，在使焊炬23移动的同时使送给的填充材料M熔融以及凝固，则作为填充材料M的熔融凝固体的线状的焊道形成于基座25上。即，机械手控制装置17基于从造型控制装置11提供的规定的程序群使机械手13、热源控制装置19驱动。机械手13根据来自机械手控制装置17的指令，在利用电弧使填充材料M熔融的同时使焊炬23移动而形成焊道B。通过这样将焊道B依次形成、层叠，从而得到作为目标的形状的层叠造型物Wk。
[0063] 需要说明的是，在此使用平面状的基座25，但基座25的形状并不限定于此。例如，也可以设为将基座25设为圆柱状并在圆柱的侧面外周形成焊道的方式。
[0064] 另外，由层叠造型系统100处理的造型形状数据的坐标系与造型层叠造型物Wk的基座25上的坐标系建立了对应关系。例如，也可以以将任意的位置作为原点来确定三维空间中的位置的方式设定坐标系的3轴。在基座25构成为圆柱状的情况下，可以设定圆柱坐标系，也可以根据情况而设定球面坐标系。在此，定义将基座25的上表面设为XY平面、且基座25的上表面的法线方向成为Z方向的具有X轴、Y轴、Z轴的正交坐标系而进行说明。
[0065] 造型控制装置11例如由PC（Personal Computer）等信息处理装置构成。后述的造型控制装置11的各功能通过未图示的控制部将存储于未图示的存储装置的具有特定的功能的程序读出，并执行该程序而实现。作为存储装置，能够例示作为易失性的存储区域的RAM（Random Access Memory）、作为非易失性的存储区域的ROM（Read Only Memory）等存储器、HDD（Hard Disk Drive）、SSD（Solid State Drive）等贮存器。另外，作为控制部，能够例示CPU（Central Processing Unit）、MPU（Micro Processor Unit）等处理器或专用电路等。
[0066] ＜造型控制装置的功能结构＞
[0067] 图2是示出造型控制装置11的功能结构的框图。造型控制装置11构成为包括输入部31、存储部33、造型程序制作部35、造型计划变更部37、输出部39以及缺陷检测装置41。详情后述的缺陷检测装置41可以包含于造型控制装置11，但也可以与造型控制装置11分体地构成，也可以是通过通信等而与造型控制装置11连接的结构。
[0068] 输入部31例如经由适当的网络、或通过适当的输入器件而从外部取得各种信息。作为在此取得的信息，例如，可以举出CAD/CAM数据等包括进行层叠造型的对象物的形状信息的形状数据、焊接条件的设定数据、来自形状检测器21的输出数据、来自作业者的指示信息等。关于各种信息的详细情况，见后述。
[0069] 存储部33存储由输入部31取得的各种信息、前述的造型程序。另外，存储部33保持存储有造型各种形状时的机械手13的动作速度、可动作范围等驱动条件、能够由热源控制装置19设定的各种焊接条件等信息的数据库33a。
[0070] 造型程序制作部35参照存储部33的各数据库来决定表示为了焊道形成而使焊炬23移动的路径的焊道形成轨道以及焊道形成时的焊接条件等造型计划。另外，基于制作出的造型计划，制作与机械手13、热源控制装置19的种类以及规格相应的造型程序。
[0071] 输出部39将由造型程序制作部35制作出的造型程序向机械手控制装置17、热源控制装置19等输出。需要说明的是，输出部39也可以是还使用造型控制装置11所具备的显示器等未图示的输出装置显示对形状数据的处理结果的结构。
[0072] 另外，缺陷检测装置41根据形状检测器21的输出数据的信息掌握进行焊道形成时的基底形状，判定在此后形成的焊道产生焊接缺陷的可能性是否高。在担心焊接缺陷的产生的情况下，造型计划变更部37将对前述的焊接计划进行了变更的修正后的造型计划送向造型程序制作部35。造型程序制作部35制作基于输入的修正后的造型计划的造型程序，并将其向输出部39输出。
[0073] 缺陷检测装置41如上所述具有根据来自形状检测器21的输出数据的信息预测焊接缺陷的产生的功能。具体而言，缺陷检测装置41具备形状确定部43、高度信息图像生成部45、特征部检测部47、特征量提取部49、缺陷尺寸预测部51、预测模型53、缺陷判定部55。各部分的功能的详细情况见后述。
[0074] 图3是示出层叠造型物的造型过程的流程图。各过程基于造型控制装置11的指令而实施。在造型层叠造型物Wk时，首先，造型控制装置11取得层叠造型物Wk的形状数据（步骤11，以下简记为S11。）。
[0075] 在造型控制装置11的存储部33中，与机械手13以及热源控制装置19的种类以及规格相应的驱动条件、焊接条件预先向数据库33a输入，造型程序制作部35参照数据库33a，根据输入的形状数据而制作层叠造型物Wk的造型计划（S2）。在该造型计划的制作中，包括按照特定的算法将层叠造型物Wk的形状切片为规定的厚度、并以利用具有规定的宽度的焊道填充切片出的各层的形状的方式求出焊道形成轨道的工序、设定各焊道的焊接条件的工序等。制作这样的造型计划的算法没有特别限定，也可以是以往公知的算法。
[0076] 造型程序制作部35基于制作出的造型计划而制作驱动机械手13、热源控制装置19等各部分的造型程序（S13）。制作出的造型程序从输出部39向机械手控制装置17输出（S14）。这样，机械手控制装置17按照输入的造型程序，驱动机械手13、填充材料供给装置15、热源控制装置19等各部分，在从焊炬23的前端产生电弧的同时移动，沿着按照造型计划的焊道形成轨道形成焊道B（S15）。
[0077] 伴随着焊道B的形成，形状检测器21检测高度信息，并将其检测结果的输出数据向造型控制装置11的输入部31输出。缺陷检测装置41读取输入到输入部31的来自形状检测器21的输出数据。缺陷检测装置41基于读取到的输出数据，检测容易产生焊接缺陷的具有特定的形状的特征部、具体而言在形成了的焊道彼此之间形成的狭窄部。并且，将检测出的狭窄部的位置设定为焊接缺陷的候补。在缺陷候补满足规定的条件的情况下，判定为在该狭窄部的位置处若接下来进行焊道形成则产生焊接缺陷（S16）。需要说明的是，在此与焊道形成并行地进行焊接缺陷的检测，但也可以是在将一层的焊道B全部形成后汇总检测该层的焊道表面的形状而提取狭窄部的每个层的处理。
[0078] 在使缺陷产生的狭窄部存在的情况下，缺陷检测装置41将该狭窄部的位置信息（坐标值）向造型计划变更部37输出。造型计划变更部37以使因上述的狭窄部引起的焊接缺陷成为没有问题的水平的方式变更前述的造型计划（S18）。造型计划变更部37将变更后的造型计划向造型程序制作部35输出。并且，造型程序制作部35基于变更后的造型计划而制作造型程序（S13）。
[0079] 在未检测出狭窄部的情况、或即使检测出也不满足规定的条件的情况下，保持该状态继续焊道B的形成。反复进行以上的过程直到层叠造型物Wk的造型结束（S19）。
[0080] 接下来，参照图1、图2以及图4详细地说明与上述的S16的步骤对应的焊接缺陷的检测方法中的过程。图4是示出焊接缺陷的检测方法的过程的流程图。
[0081] 首先，形状确定部43读取来自形状检测器21的输出数据。该输出数据是与形状检测器21的高度的检测方式相应的数据，且不限于直接记录有高度信息的数据。于是，形状确定部43解析输出数据的信息，并将其变换为高度分布的信息，从而确定形状（S21）。向高度分布的信息的变换根据形状检测器21的高度的检测方法而进行。例如，在光切法中，根据检测出的光的亮线的轮廓中的凹凸的突出长度（或凹陷长度），通过几何学的运算而求出高度分布。
[0082] 形状确定部43将变换了的高度分布的信息向高度信息图像生成部45输出。高度信息图像生成部45将输入的高度分布的信息变换为二维的图像。即，将高度分布的信息表示为二维图像的各像素的亮度值的变量，并生成将高度分布的信息变换为亮度值的分布的信息而得到的图像。该图像由N行×N列的多个像素构成，各像素的亮度值表示该像素位置处的由形状检测器21检测出的焊道表面、或基底的高度。即，形状确定部43将由形状检测器21检测出的层叠造型物的三维形状的信息变换为高度分布的信息，进而高度信息图像生成部45生成二维的图像（S22）。也将该图像称为“高度信息图像”或“高度信息图像数据”。
[0083] 高度信息图像生成部45将生成的高度信息图像向特征部检测部47输出。特征部检测部47通过对输入的高度信息图像进行图像处理，从而检测具有特定的形状特征的特征部（S23）。作为该特征部，使用在焊道B彼此之间作为谷部而形成的狭窄部，但并不限定于此，只要是可能产生焊接缺陷的形状，则也可以是其他形状的部位。在此，根据高度信息图像的亮度值的高低而检测狭窄部。作为检测狭窄部的图像处理，能够利用通常的轮廓线提取、二值化、掩膜处理等各种处理，能够实现短时间且准确的检测。这样，通过将高度作为亮度的信息而处理，并将高度分布的信息变换为由亮度分布表示的高度信息图像，能够使用通常的图像处理技术容易地检测狭窄部等。另外，也能够容易地进行检测算法的变更，因此容易实现与检测对象相应的最佳的检测。
[0084] 特征部检测部47将检测出的狭窄部的信息与高度信息图像一起向特征量提取部49输出。特征量提取部49使用输入的狭窄部的信息以及高度信息图像，提取各狭窄部的特征量（S24）。
[0085] 图5是示出焊道的与焊道形成方向正交的截面中的狭窄部的特征量的例子的说明图。在表示基座25（或下层的焊道）的表面的基底面FL上形成有彼此相邻的一对焊道B1、B2的情况下，在图5所示的截面中，将一对焊道B1、B2之间的谷底处的焊道缘部彼此的间隔设为底部间隔U，将焊道B1的焊道顶部Pt1与焊道B2的焊道顶部Pt2的间隔设为焊道间隔W，将从基底面FL到焊道顶部Pt1的高度与从基底面FL到焊道顶部Pt2的高度的平均高度、即到由一对焊道B1、B2形成的谷底为止的谷深度设为H。这些底部间隔U、焊道间隔W、谷深度H能够作为狭窄部的特征量而采用。
[0086] 图6A、图6B是示出使图5所示的一对焊道的间隔变化了的情形的说明图。如图6A所示那样，在焊道B1、B2接近到相互接触的位置的情况下，底部间隔U成为0，谷深度H成为由虚线示出的Pt1‑Pt2‑P1（P2）的三角形所表示的焊道间的谷深度。如图6B所示那样，在焊道B1、B2彼此相互重叠的情况下，底部间隔U为0，谷深度H比图5、图6A所示的情况浅。这样，通过包括底部间隔U、焊道间隔W、谷深度H的组合作为特征量，能够确定狭窄部的谷部的形状。需要说明的是，上述的特征量为一例，也可以设为凹部形状的截面积、焊道端部的倾斜角度等其他参数。
[0087] 特征量提取部49将狭窄部的特征量的信息向缺陷尺寸预测部51输出。缺陷尺寸预测部51参照造型程序制作部35所决定的造型计划而求出在输入的狭窄部的附近接下来形成的焊道的目标位置，并计算狭窄部的位置与接下来形成的焊道的目标位置的距离（S25）。另外，缺陷尺寸预测部51参照上述的造型计划，而求出形成焊道的焊接条件。在该焊接条件中，包括焊接速度、焊接电流、焊接电压、填充材料供给速度中的至少任一方。根据这样求出的狭窄部的特征量、狭窄部与焊道的目标位置的距离、焊接条件的各信息，预测在狭窄部的附近形成了焊道时在狭窄部的位置产生的焊接缺陷的缺陷尺寸（S26）。通过根据上述的各条件预测缺陷尺寸，能够期待预测精度以及可靠性的提高。
[0088] 由缺陷尺寸预测部51进行的缺陷尺寸的预测能够使用预测模型53来进行，预测模型53通过对上述的狭窄部的特征量、形成焊道的焊接条件以及通过实验或仿真求出与特征量及焊接条件对应的缺陷尺寸的结果进行机器学习而生成。作为用于生成预测模型53的机器学习的方法，例如可以举出决策树、线性回归、随机森林、支持向量机、高斯过程回归、神经网络等方法。需要说明的是，预测模型53也可以针对每个填充材料的种类而生成多个。在汇集为一个预测模型的情况下，也可以在学习数据中加上填充材料的成分的一部分或全部的信息而进行学习。
[0089] 缺陷尺寸预测部51预测可能因检测出的狭窄部产生的焊接缺陷的缺陷尺寸，并将其预测结果向缺陷判定部55输出。缺陷判定部55将输入的缺陷尺寸的预测结果与预先设定的容许值比较（S27）。在判定为缺陷尺寸的预测值超过容许值的情况下，将该狭窄部的信息向造型计划变更部37输出（S28），在缺陷尺寸的预测结果为容许值以下的情况下，关于该狭窄部，从焊接缺陷的候补中排除，对检测出的全部的狭窄部反复进行上述的缺陷尺寸的预测以及判定（S29、S30）。通过该判定，不会特别成为问题的狭窄部被从焊接缺陷的候补中除外，缺陷检测的准确性提高。
[0090] 在上述的焊接缺陷的检测方法中，根据来自形状检测器21的输出数据求出高度分布的信息，并将其表示为二维图像的各像素的亮度值的变量，从而生成将高度分布的信息变换为亮度值的分布的信息而得到的高度信息图像。通过使用该高度信息图像进行图像处理，能够根据高度信息图像简单地进行狭窄部的检测以及狭窄部的特征量的提取。另外，能够通过图像处理内容的定制、通常的图像处理工具的使用等，而进行更简单且高精度的处理。并且，形状检测器21所输出的大量的输出数据被汇集为高度信息图像数据，因此保存的数据的容量较少即可。并且，特征量等的运算负担减轻，也无需特别高性能的运算能力，能够减少装置成本。
[0091] 另外，通过在缺陷尺寸的预测中使用进行机器学习而成的预测模型53，能够高精度且高速地预测缺陷尺寸。需要说明的是，通过使造型控制装置11的输出部39的监视器显示求出的高度信息图像、检测出的狭窄部、预测出的焊接缺陷的各种信息，能够向作业者可视化地通知造型的状况，能够提高便利性。由于这些，焊接缺陷的检测的自动化变得容易。
[0092] 并且，基于由该焊接缺陷的检测方法检测出的焊接缺陷的信息，以抑制焊接缺陷的产生的方式变更造型层叠造型物的造型计划，并基于变更后的造型计划而造型层叠造型物，从而稳定地得到抑制了焊接缺陷的产生的高品质的层叠造型物。
[0093] ＜图像处理的例子＞
[0094] 在此，说明实际生成将高度信息变换为亮度信息而得到的高度信息图像并确定焊接缺陷位置为止的工序。图7是示出利用形状检测器21测定焊道B的形状的情形的概要图。此处的测定对象是将在基座25上沿着一方向（X方向）形成并在与一方向正交的方向（Y方向）上彼此相邻地形成的一对焊道B在沿着一方向的两个部位彼此相邻地形成而得到的合计4条焊道B。利用形状检测器21检测针对各焊道B的从基座25的表面隆起的高度信息。
[0095] 图8是将图7所示的各焊道B的高度信息变换为亮度信息而得到的高度信息图像数据的图像。图8所示的图像的亮度的高低与各焊道B的从基座25起的高度的高低对应，表示亮度越高则越具有从基座25起的高度。图9A、图9B是示出从图8所示的高度信息图像根据亮度变化等提取焊道形状的轮廓并且提取狭窄部而得到的图像处理结果的说明图。在图9A、图9B的各说明图中，以能够确认提取结果的位置的方式由虚线示出焊道的轮廓。在该图像处理结果中，如图9A所示那样，沿着焊道的轮廓检测出多个狭窄部（虚线以外的黑点部）。对于上述多个狭窄部，根据前述的图4的S24～S27的步骤中的狭窄部的特征量预测缺陷尺寸，并将预测出的缺陷尺寸为容许值以下的狭窄部删除。图9B是示出实施了这样的筛选处理后的狭窄部的概要图。如图9B所示那样，最终提取出的狭窄部是4条焊道交叉而形成的谷部的位置，各焊道B的表面中的具有最陡峭的斜面的谷部被检测出。
[0096] 通过使用将检测出的高度信息变换为轨道信息而得到的高度信息图像，并对该高度信息图像进行图像处理，能够准确地进行狭窄部的检测。狭窄部的检测算法能够通过根据状况适当地更换或修正图像处理的内容而简单地变更，容易实现检测算法的最佳化。另外，关于狭窄部的特征量的提取处理也同样地容易实现提取算法的最佳化。
[0097] 并且，在进行层叠造型的情况下，如图1所示那样，形状检测器21在从焊炬23的前端偏移的位置在与焊炬23一体地移动的同时检测焊道高度等，因此在使焊炬23移动的轨道弯曲的情况、使焊炬23倾斜的情况下等，基于形状检测器21的高度的检测方向也发生变化。其结果是，焊道间的狭窄部的形状与实际相比谷部的倾斜被平缓地检测，狭窄部的特征量有时变得不准确。
[0098] 图10是焊炬23与形状检测器21的结构图。图11是示出焊炬23与形状检测器21成为一体地移动了时的由形状检测器21检测的形状检测结果的说明图。如图10所示那样，基于焊炬23的焊道形成位置与基于形状检测器21的形状检测位置不一致，存在规定的距离L的偏移。因此，如图11所示那样，例如在沿着弯曲地并列的两个道次PS1、PS2形成焊道的情况下，有时产生不良情况。即，在形成道次PS1的焊道后，在沿着该焊道形成道次PS2的焊道时，形状检测器21在焊炬位置P1时检测距焊炬位置P1距离L的后方的线Lp1上的焊道形状，在焊炬位置P2时检测线Lp2上的焊道形状，在焊炬位置P3时检测线Lp3上的焊道形状。线Lp1与道次PS1、PS2的移动方向大致正交，在线Lp1检测出的焊道形状成为与实际的焊道截面接近的形状。然而，在线Lp2、Lp3，由于从道次PS1、PS2的移动方向的正交方向偏移，与实际的焊道形状相比谷部的倾斜变得平缓。在这样的焊炬位置P2、P3时，根据线Lp2、Lp3的方向进行修正即可，但用于该修正的控制变得复杂，难以进行实时的形状检测。
[0099] 然而，在基于本实施方式的焊接缺陷的检测方法中，通过将来自形状检测器21的输出数据变换为高度信息图像，从而即使在使道次移动的同时进行焊道形成并且进行形状检测的情况下，由形状检测器21检测出的信息也逐次变换为高度信息。因此，能够将在多个道次检测出的高度信息简单地合成，其结果是，能够容易地形成作为二维的高度信息的映射的高度信息图像。通过生成高度信息图像，从而也能够对检测出的高度信息进行几何变换，能够容易地掌握形状。因此，并不限于前述的线Lp1、Lp2、Lp3等线上的形状轮廓，能够简单地生成任意的方向的形状轮廓，由此，能够掌握准确的形状。
[0100] 说明了将基于以上的本实施方式的焊接缺陷的检测方法应用于使用保持有焊炬23的机械手13在基座25上形成焊道B的层叠造型的例子，但应用对象并不限定于层叠造型。
例如，也能够应用于角焊、对接焊接、坡口内多层堆焊等通常的焊接，并且，在进行了形状检测或高度检测后实施规定的处理那样的情况下也能够同样地应用。
[0101] 这样，本发明并不限定于上述的实施方式，将实施方式的各结构相互组合以及本领域技术人员基于说明书的记载和周知的技术进行变更、应用也是本发明所预定的，包含于请求保护的范围。
[0102] 如以上那样，在本说明书中公开了如下事项。
[0103] （1）一种缺陷检测方法，其检测在层叠使填充材料熔融以及凝固而形成的焊道来造型层叠造型物时在所述层叠造型物产生的焊接缺陷，其中，
[0104] 所述缺陷检测方法包括：
[0105] 高度检测工序，检测造型中途的所述层叠造型物的表面形状的高度分布；
[0106] 图像生成工序，将检测出的所述高度分布的信息表示为二维图像的各像素的亮度值的变量，并生成将所述高度分布的信息变换为所述亮度值的分布的信息而得到的高度信息图像；
[0107] 特征部检测工序，根据所述高度信息图像的所述亮度值的高低而检测具有特定的形状特征的形状特征部；以及
[0108] 判定工序，判定检测出的所述形状特征部成为所述焊接缺陷的可能性。
[0109] 根据该缺陷检测方法，通过使用将层叠造型物的表面形状的高度分布变换为亮度值的分布而得到的高度信息图像，能够容易并且减轻需要保存的数据量地进行形状特征部的检测。由此，能够以较快的生产节拍时间实现焊接缺陷的检测。
[0110] （2）根据（1）所述的缺陷检测方法，其中，
[0111] 所述高度检测工序对所述高度信息图像进行图像处理而检测所述形状特征部。
[0112] 根据该缺陷检测方法，通过图像处理来检测形状特征部，因此能够通过图像处理内容的定制、通常的图像处理工具的使用等而简单且高精度地进行检测，由此，能够准确且高速地进行焊接缺陷的检测。
[0113] （3）根据（1）或（2）所述的缺陷检测方法，其中，
[0114] 所述形状特征部是形成有比周围的焊道高度低的谷部的狭窄部。
[0115] 根据该缺陷检测方法，通过检测容易产生焊接缺陷的狭窄部，能够准确地确定焊接缺陷的产生位置。
[0116] （4）根据（1）～（3）中任一项所述的缺陷检测方法，其中，
[0117] 所述高度分布的检测基于对朝向所述焊道照射了光时的来自焊道表面的反射光进行检测的光切方式、相位差检测方式、三角测距方式、TOF方式中的任一方式来进行。
[0118] 根据该缺陷检测方法，通过对高度分布使用光学式的形状检测方式，能够进行非接触且高速的形状检测。
[0119] （5）根据（1）～（4）中任一项所述的缺陷检测方法，其中，
[0120] 所述缺陷检测方法还包括预测在包括所述形状特征部的位置形成了所述焊道的情况下产生的所述焊接缺陷的缺陷尺寸的预测工序，
[0121] 所述判定工序将预测出的所述缺陷尺寸与预先设定的容许值比较，在所述缺陷尺寸超过所述容许值的情况下将该形状特征部判定为所述焊接缺陷。
[0122] 根据该缺陷检测方法，根据预测出的缺陷尺寸判定焊接缺陷，因此不会特别成为问题的形状特征部被从焊接缺陷的候补除外，缺陷检测的准确性提高。
[0123] （6）根据（5）所述的缺陷检测方法，其中，
[0124] 所述预测工序基于对所述形状特征部的特征量、形成所述焊道的焊接条件以及与所述特征量及所述焊接条件对应的所述缺陷尺寸的关系预先进行学习而得到的预测模型，预测所述缺陷尺寸。
[0125] 根据该缺陷检测方法，基于预测模型而预测缺陷尺寸，因此能够实现高精度且高速的预测。
[0126] （7）根据（6）所述的缺陷检测方法，其中，
[0127] 所述形状特征部的特征量包括表示形成有比周围的焊道高度低的谷部的狭窄部的形状的形状参数以及所述狭窄部的位置与接下来形成的所述焊道的目标位置的距离中的至少任一方。
[0128] 根据该缺陷检测方法，预测与狭窄部的形状参数、容易产生焊接缺陷的狭窄部和焊道的目标位置的距离这样的各条件相应的缺陷尺寸，因此能够期待预测精度以及可靠性的提高。
[0129] （8）根据（6）或（7）所述的缺陷检测方法，其中，
[0130] 所述焊接条件包括焊接速度、焊接电流、焊接电压、填充材料供给速度中的至少任一方。
[0131] 根据该缺陷检测方法，能够预测与各焊接条件对应的缺陷尺寸。
[0132] （9）一种层叠造型物的制造方法，其中，
[0133] 基于由（1）～（8）中任一项所述的缺陷检测方法检测出的所述焊接缺陷的信息，以抑制所述焊接缺陷的产生的方式变更造型所述层叠造型物的造型计划，
[0134] 基于变更后的所述造型计划而造型所述层叠造型物。
[0135] 根据该层叠造型物的制造方法，以不产生预测出的焊接缺陷的方式造型层叠造型物，因此稳定地得到抑制了焊接缺陷的产生的高品质的层叠造型物。
[0136] （10）一种缺陷检测装置，其检测在层叠使填充材料熔融以及凝固而成的焊道从而造型的层叠造型物产生的焊接缺陷，其中，
[0137] 所述缺陷检测装置具备：
[0138] 形状测定部，其检测所述层叠造型物的表面形状的高度分布；
[0139] 图像生成部，其将检测出的所述高度分布的信息表示为二维图像的各像素的亮度值的变量，并生成将所述高度分布的信息变换为所述亮度值的分布的信息而得到的高度信息图像；
[0140] 特征部检测部，其根据所述高度信息图像的所述亮度值的高低而检测具有特定的形状特征的形状特征部；以及
[0141] 缺陷判定部，其判定检测出的所述形状特征部成为所述焊接缺陷的可能性。
[0142] 根据该缺陷检测装置，通过使用将层叠造型物的表面形状的高度分布变换为亮度值的分布而得到的高度信息图像，能够容易并且减轻需要保存的数据量地进行形状特征部的检测。由此，能够以较快的生产节拍时间实现焊接缺陷的检测。
[0143] （11）根据（10）所述的缺陷检测装置，其中，
[0144] 所述缺陷检测装置具备：
[0145] 特征量提取部，其提取与检测出的所述形状特征部的形状和位置中的至少任一方相关的特征量；
[0146] 预测模型，其通过对形成所述焊道的焊接条件、所述特征量以及与该焊接条件及该特征量对应的所述焊接缺陷的缺陷尺寸的关系进行学习而得到；以及
[0147] 缺陷尺寸预测部，其根据所述检测出的所述形状特征部的所述特征量以及形成所述形状特征部的所述焊道的焊接条件的信息，基于所述预测模型而预测所述缺陷尺寸，[0148] 所述缺陷判定部将预测出的所述缺陷尺寸与预先设定的容许值比较，在所述缺陷尺寸超过所述容许值的情况下将所述形状特征部判定为所述焊接缺陷。
[0149] 根据该缺陷检测装置，基于预测模型而预测缺陷尺寸，因此能够实现高精度且高速的预测。
[0150] （12）一种层叠造型系统，其中，
[0151] 所述层叠造型系统具备：
[0152] （11）所述的缺陷检测装置；
[0153] 造型控制装置，其以抑制由所述缺陷检测装置检测出的所述焊接缺陷的产生的方式变更造型所述层叠造型物的造型计划；以及
[0154] 造型装置，其基于变更后的所述造型计划而造型所述层叠造型物。
[0155] 根据该层叠造型系统，以不产生预测出的焊接缺陷的方式造型层叠造型物，因此稳定地得到抑制了焊接缺陷的产生的高品质的层叠造型物。
[0156] （13）一种程序，其使计算机执行检测在层叠使填充材料熔融以及凝固而形成的焊道来造型层叠造型物时在所述层叠造型物产生的焊接缺陷的缺陷检测方法的过程，其中，[0157] 所述程序使计算机执行：
[0158] 高度检测过程，检测造型中途的所述层叠造型物的表面形状的高度分布；
[0159] 图像生成过程，将检测出的所述高度分布的信息表示为二维图像的各像素的亮度值的变量，并生成将所述高度分布的信息变换为所述亮度值的分布的信息而得到的高度信息图像；
[0160] 特征部检测过程，根据所述高度信息图像的所述亮度值的高低而检测具有特定的形状特征的形状特征部；以及
[0161] 判定过程，其判定检测出的所述形状特征部成为所述焊接缺陷的可能性。
[0162] 根据该程序，通过使用将层叠造型物的表面形状的高度分布变换为亮度值的分布而得到的高度信息图像，能够容易并且减轻需要保存的数据量地进行形状特征部的检测。由此，能够以较快的生产节拍时间实现焊接缺陷的检测。
[0163] 需要说明的是，本申请基于2022年2月21日申请的日本专利申请（特愿2022‑025093），其内容在本申请之中作为参照而被引用。
[0164] 附图标记说明
[0165] 11 造型控制装置
[0166] 13 机械手
[0167] 15 填充材料供给装置
[0168] 15a 卷盘
[0169] 17 机械手控制装置
[0170] 19 热源控制装置
[0171] 21 形状检测器
[0172] 23 焊炬
[0173] 25 基座
[0174] 31 输入部
[0175] 33 存储部
[0176] 33a 数据库
[0177] 35 造型程序制作部
[0178] 37 造型计划变更部
[0179] 39 输出部
[0180] 41 缺陷检测装置
[0181] 43 形状确定部
[0182] 45 高度信息图像生成部
[0183] 47 特征部检测部
[0184] 49 特征量提取部
[0185] 51 缺陷尺寸预测部
[0186] 53 预测模型
[0187] 100 层叠造型系统
[0188] M 填充材料。
