溶接中プロセス可視化システムShield View

溶接中プロセス可視化Shield_Viewの製品写真

”溶接中のシールドガス、スパッタ、ヒュームを見える化する技術”
「溶接中プロセス可視化システムShield View」は、従来困難とされていたシールドガス、スパッタ、ヒュームの観測を可能にし、溶接プロセスの理解と改善を新たな次元へと導きます。溶接のプロセスを可視化することで、品質の向上、コスト削減、効率化への新たな道を切り開きます。現場のニーズに即した溶接シーンの最適化は、ここから始まります。

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溶接中のシールドガスを可視化 実測で観察できる唯一の技術

溶接中プロセス可視化システムShield_View_CO2溶接の可視化

CO2溶接

溶接中プロセス可視化システムShield_View_TIG溶接の可視化

TIG溶接

溶接中プロセス可視化システムShield_View_MAG溶接の可視化

MAG溶接

TIG溶接のシールドガス可視化事例

これまで困難だった可視化撮影を可能にする「溶接中プロセス可視化システムShield View」は、溶接中のシールドガスの挙動をリアルタイムで観察し、乱れの様子を明らかにします。シュリーレン法を基盤にしたこのシステムは、シンプルな操作性を保ちつつ、強力なアーク光を遮断。シールドガスの働きを目に見える形で示します。

溶接中のシールドガスを可視化することは、ブローホールやスパッタの発生を抑制するための最適なガス流量を維持することが可能となります。コスト効率を考慮した最適化の検討に役立ちます。

溶接中の画像_溶接中のシールドガスを見える化

溶接中のシールドガス見える化【目的・用途別の可視化技術】

カトウ光研が提案するシールドガスの可視化技術は、強烈なアーク光を取り除き、シールドガスの効果を実際に観察することができます。これにより、ブローホールやスパッタの発生を最小限にする検証が可能です。シールドガスの可視化によって、ガスの最適な流量をダイレクトに確認できます...詳細ページ

スパッタ・ヒュームの発生状況を可視化 発生のプロセスを見える化

溶接中プロセス可視化システムShield _Viewレーザー溶接のイメージ

レーザー溶接

溶接中プロセス可視化システムShield_View_ヒュームの可視化

強力な発光を取り除きスパッタ(ヒューム)の挙動を可視化

「溶接中プロセス可視化システムShield View」は、レーザーや母材、アシストガスといった溶接条件から生じるスパッタ・ヒュームの挙動を可視化できます。レーザー溶接では、以下の要素が品質に影響を及ぼします。

  • ヒュームやプルームの影響によるレーザー出力の低下
  • 焦点ズレによる不十分な溶け込み
  • レーザーの高出力に伴うスパッタの発生

これらの課題を克服するため、「溶接中プロセス可視化システムShield View」は、アシストガスが引き起こすポロシティやブローホール、ヒュームやプルームの制御、さらにはスパッタの発生タイミングなど、溶接条件を細かく検証し品質向上に貢献します。

「スパッタ」と「ヒューム」とは?

溶接中プロセス可視化システムShield_View_スパッタ・ヒュームとは

「スパッタ」は、レーザーによって溶融した金属から発生する数μの微細粒子のことです。金属表面に再付着し、加工品の品質を損ないます。また、作業中の飛散により人体への影響も懸念されます。
一方、「ヒューム」は、スパッタよりさらに小さく蒸気状になった粒子のことを指します。これらは周囲の大気を汚染し、長時間の”ばく露”が健康に悪影響を及ぼす可能性があります。また、切断においてはワークの加工部裏面に付着するスパッタやヒュームは、「ドロス」や「ノロ」と呼ばれます。これらも同様に、付着時には除去工程が必要となり、品質保持のための対策が欠かせません。
「スパッタ」と「ヒューム」の理解と対策は、作業者の健康と製品品質の維持に直結します。適切に管理することで、安全かつ高品質な溶接作業が可能となります。

ヒュームの集塵効果を検証

溶接中プロセス可視化システムShield_Viewのヒュームの集塵設置イメージ

Shield Viewの設置イメージ

溶接中プロセス可視化システムShield_Viewのヒュームの集塵設置イメージ上から

拡大イメージ

集塵ノズル、アシストガスノズル位置によって、ヒュームの集塵効果が変わります。溶接スパッタ可視化システム「Weld State」でヒューム自体を可視化することで、最適な配置とアシストガス流量を検証することができます。

事例では、アシスト位置・集塵位置を変えて可視化を行い、最適な条件と不良条件でワークの仕上がりを比較しています。

レーザー溶接中の画像_レーザー溶接の可視化

レーザー溶接の可視化【目的・用途別の可視化技術】

レーザー溶接の可視化とは、プラズマの発光を抑えて溶接中の状況を観察することを指します。レーザー溶接自体、クラス4の危険な作業エリアに区分され、立ち入ることができないため、溶接中のプロセスを目視で検証することは一般的に困難です。カトウ光研が提案するレーザー溶接の可視化では、溶接中のプロセスを可視化・撮影することで...詳細ページ

Shield Viewの可視化イメージ 現場での設置

溶接中プロセス可視化システムShield_View_溶接中のイメージ

溶接中

溶接中プロセス可視化システムShieldViewの設置イメージ

「Shield View」を設置

溶接中プロセス可視化システムShield_Viewの全体イメージ

設置イメージ

溶接トーチを上図のように設置して可視化を行います。「溶接中プロセス可視化システムShield View」はアーク光を除去して、シールドガス、スパッタ、ヒュームを可視化することができます。撮影にはハイスピードカメラを使用することで、複雑な流れを詳細に把握することが可能です。

可視化による「メリットと効果」 溶接の最適化を検証

最適なガス流量の評価

溶接中プロセス可視化システムShield_View_シールドガスの平常時と周辺大気巻き込みを比較

「溶接中プロセス可視化システムShield View」を用いれば、最適なシールド効果を検証し、良好なアーク安定性を保った低スパッタのガス流量を評価することができます。

最適化されたガス流量は、アークの安定性を保ち、精度の高いスパッタ制御につながります。また、品質の高い溶接を実現し、コストも抑えることができます。

電流値・トーチ距離・角度を最適化

溶接中プロセス可視化システムShield_View_電流値とトーチ角度と距離を検証

溶接作業の品質は、電流値、トーチ距離、そしてトーチの角度など、多数のパラメータに大きく依存します。これら要素のバランスが作業結果の品質を左右します。

①電流値が高くスパッタが発生している
②母材とトーチの距離・角度によりシールド安定性に影響する

「溶接中プロセス可視化システムShield View」は、これらの要素を最適化するための強力なツールとなります。シールドガスを可視化することで、その効果の持続性が把握でき、溶接品質の一貫性が実現されます。

溶接速度の検証

溶接中プロセス可視化システムShield_View_溶接速度の最適性

通常、生産効率を向上させるためには溶接速度を上げる必要がありますが、速度を上げるとシールドガスの流れが乱れ、溶接品質が低下する可能性があります。

「溶接中プロセス可視化システムShield View」による溶接中シールドガスの可視化を行うことで、最適な溶接速度を見極め、生産効率を向上させながらも品質を確保することができます。

製造ラインにおける生産性と品質の双方を追及するための強力なツールとなり、より効果的で信頼性の高い溶接プロセスを実現することができます。

環境保護・健康リスクの低減

溶接中プロセス可視化システムShield_View_健康リスクの低減

ヒュームの発生と拡散を管理することで、工場内外への環境汚染を検証できます。

また、ヒューム発生のプロセス、流れを確認して適切な防護策を講じることが可能です。作業者の健康リスク低減の検証できます。

Shield View製品概要 仕様・オプション・可視化事例

  1. 仕様
  2. オプション
  3. 可視化事例

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溶接中プロセス可視化システムShield_Viewの外形寸法

Shield View外形寸法と観測エリア

溶接中プロセス可視化システムShield_Viewの中心点までの高さ

観測エリアの中心点 床からの高さ

モデル 観測有効径

サイズ(W×D×Hmm)
※突起部・ミラーを除く

観測エリアの長さ(W) 重量
※電源を除く
Shield View φ100mm 500 × 300 × 319 300mm 約24kg
※製品の仕様、寸法は予告なく変更する場合がございますのでご了承ください。

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溶接中プロセス可視化システムShield_View_オプション_ミラースタンド

ミラースタンド
対象物が有効観測範囲に収まらない場合、ミラースタンドが有効です。反射ミラーを取り外し、ミラースタンドへ取り付けて設置することで、自由に観測空間を拡張できます。

溶接中プロセス可視化システムShield_View_オプション_保護ガラス

保護ガラス
光学系(ミラー・レンズ)をヒュームやスパッタから保護します。ガラス基板だけを交換できるため、メンテナンス性に優れた設計です。
※ホルダーは本体に付属します。

溶接中プロセス可視化システムShield_View_ハイスピードカメラ一覧

ハイスピードカメラ
アーク溶接を可視化して評価する場合には、5000fps~10000fpsの高速撮影が必要になります。溶接現場での雰囲気温度やノイズ環境に応じてご提案いたします。

ハイスピードカメラ製品ラインナップの画像

ハイスピードカメラ-製品ラインナップ

ハイスピードカメラの製品ラインナップ一覧です。人間の目では捉えきれない高速現象を克明に可視化し、解析ソフトウェアを組み合わせることで、様々な物理現象を数値化。ハイスピードカメラは研究開発・生産分野の発展には欠かせないアイテムです。...詳細ページ

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TIG溶接におけるシールドガス挙動の可視化

TIG溶接中のシールドガスを可視化しました。アルゴンガスの挙動をハイスピードカメラで撮影したスーパースロー映像です。


アーク溶接時における接合箇所のわずかな違いもたらす接合不具合の検証

TIG溶接中のシールドガスを可視化しました。アルゴンガスの挙動をハイスピードカメラで撮影したスーパースロー映像です。

ヒュームの吸塵効果を検証

集塵ノズル、アシストガスノズル位置によって、ヒュームの集塵効果が変わります。「溶接中プロセス可視化システムShield View」でヒューム自体を可視化することで、最適な配置とアシストガス流量を検証することができます。

事例では、アシスト位置・集塵位置を変えて可視化を行い、最適な条件と不良条件でワークの仕上がりを比較しています。

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ここまで
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スパッタ・プルームの画像解析 スパッタのカウント・プルームの面積を算出

スパッタを画像からカウント

溶接中プロセス可視化システムShield_View_スパッタカウント

ヒューム(プルーム)分析と並行して、飛散するスパッタを時系列でカウントすることが可能です。「溶接プロセス可視化システムShieldView」を使って溶接中のスパッタ(ドロス)をリアルタイムで可視化。得られた動画データを「動画画像処理ソフトKM2.0」に取り込み、スパッタ(ドロス)をラベリングし、その数を精確にカウントします。時系列に変化するスパッタ数をグラフ化し、その結果を「スパッタが飛散する映像」とともに出力します。

溶接条件を変えて飛散量を比較することで、スパッタ(ドロス)を最小化するための対策を探りやすくなります。高度な溶接技術の追求に、画像処理に定量化が貢献します。

プルームの面積を時系列で算出

溶接中プロセス可視化システムShield_View_ヒュームの面積を算出

溶接作業中に発生するプルームの挙動は、溶接品質に大きな影響を及ぼします。これまで難しかったその分析を、「溶接中プロセス可視化システムShield View」と「動画画像処理ソフトKM2.0」の組み合わせで実現しました。

可視化されたプルームを動画データとして取得。このデータをKM2.0に取り込むことで、一括で画像処理を行い、プルームの面積を詳細に算出できます。時系列で変化するプルームの面積はグラフ化され、直感的な分析が可能となります。

動画画像処理ソフトKM2_0製品写真

動画画像処理ソフトKM2.0
”豊富な画像処理メニューを一括で管理・実行”
「動画画像処理ソフトKM2.0」は、豊富な画像処理メニューを一括で管理・実行できるソフトウェアです。溶接のスパッタ、微粒化ノズル、ショットブラスト、塗装ノズルの解析に最適。噴霧された粒子や液滴の画像からのカウントはもちろん、そのデータと実画像の同期再生も実現。輝度分布を数値化し、均一性の評価が行えます。高度な分析作業をサポートし、新たな視点から問題解決への道筋を描き出します。

ヒュームの流体解析 PIV計測でヒュームの速度を算出

溶接中プロセス可視化システムShield_View_PIV速度ベクトル_適正

適正なヒュームの集塵

溶接中プロセス可視化システムShield_View_PIV速度ベクトル_アシスト位置悪い

アシスト位置が加工点へ入っていない

溶接中プロセス可視化システムShield_View_PIV速度ベクトル_集塵効果低い

アシスト流量が多すぎて集塵していない

「溶接中プロセス可視化システムShield View」で撮影された画像は、PIV(Particle Image Velocimetry)による画像解析が可能です。取得した画像を「PIVソフトFlow Expert2D2C」へインポートし、速度ベクトルを算出。対象エリアの流れ場を詳細に把握することができます。
アシスト条件や集塵機条件によるスパッタ挙動の違いを数値化し、見かけ速度を算出することで、ヒュームの制御を画面の変化で都度判断するのではなく、誰でも理解しやすいベクトルマップで表現することが可能になります。

PIV計測結果の画像_PIVとは

PIVとは【技術コラム】

PIV(粒子画像流速測定法,Particle Image Velocimetry)は、流れ場における多点の瞬時速度を非接触で得ることができる流体計測法です。流体に追従する粒子にレーザシートを照射し可視化、これをカメラで撮影しフレ...続きを読む


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