JP2004249312A - レーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ溶接欠陥の原因調査を容易に実施することができるレーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法を提供することを目的とする。
【解決手段】レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視装置において、前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された映像を記録する記録部と、前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定部とを有し、前記記録部は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図１
【解決手段】レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視装置において、前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された映像を記録する記録部と、前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定部とを有し、前記記録部は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法に係り、特に、効率的にレーザ溶接欠陥状態を記録し、溶接欠陥における原因調査を容易に行うことができるレーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ溶接は、レーザ発振器から出力されたパルス状或いは連続レーザ光を加工対象物（ワーク）に照射して溶接を行う。また、レーザ溶接における溶接欠陥検査は、検査員による目視や検査機器を使用して全ての溶接箇所を確認しながら溶接欠陥検査が行われていた。
【０００３】
また、最近では、溶接欠陥を容易に判別するため、溶接欠陥箇所からのレーザ散乱光を検出し、検出されたレーザ散乱光をフォトダイオードを用いて電気信号に変換し、前記電気信号のレベルから欠陥の有無を検出するための欠陥検出手段を備えたレーザ溶接欠陥検出装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
更に、溶接光であるプラズマ光及び反射光を複数の光ファイバと複数のフォトダイオードとで電気信号に変換して、複数の電気信号のレベルに基づいて溶接欠陥を検出する方法も用いられている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
なお、特許文献１及び特許文献２には、欠陥を検出する場合に、その欠陥情報を示すデータを表示装置に出力して表示させたり、記憶装置に出力して記憶させることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−５８０４６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−４２７６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法を用いて記録される情報は、フォトダイオードを用いて出力される電気信号に基づくものであり、実際の溶接状態を把握することはできない。そのため、欠陥を検出できたとしても、加工された部分が実際にどのようになっているかは、溶接された加工対象物を直接参照する必要があるため、欠陥原因の調査に時間を要してしまう。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、特に、欠陥状況を効率的に記録し、また、溶接欠陥における原因調査を容易に行うことができる高精度なレーザ溶接を行うためのレーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１１】
請求項１に記載された発明は、レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視装置において、前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された映像を記録する記録部と、前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定部とを有し、前記記録部は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することを特徴とする。
【００１２】
ここで、溶接光とは、加工対象物をレーザ光にて溶接する過程で発生するプラズマ光や、照射レーザ光の反射光や、周囲の光が含まれる。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、溶接判定部における判定信号に基づいて、溶接欠陥と判定される溶接地点の溶接状態を効率的に記録することができる。
【００１４】
これにより、記録部にて記録される映像から溶接状況を容易に確認することができ、溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。更に、溶接欠陥と判定された溶接状態のみを記録することができるため、記録容量を削減できる。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、前記記録部は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を所定の時間、又は、所定の画像フレーム数記録することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、溶接直前からの溶接状態の流れを映像により正確に把握することができる。また、記録する時間又は画像フレーム数を設定することで、必要最小限の映像のみを記録することができる。特に、画像フレームの場合は、溶接状態を撮影するカメラの撮影速度に応じて、画像フレームをあるフレーム間隔毎に抽出し、間引いた映像を記録することもできるため、更に効率的な映像の記録が可能となる。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記加工対象物の溶接地点に再度前記レーザ光を照射するよう制御する制御部を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、溶接欠陥と判定された溶接地点に再度レーザ溶接の処理を行うことにより、加工対象物の加工品質を向上させることができる。
【００１９】
請求項４に記載された発明は、前記カメラは、前記加工対象物に照射されるレーザ光の光軸と同軸上に設置することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、加工対象物の溶接地点の溶接状態を正面から撮影することができる。これにより、溶接状態を詳細に観測することができる。
【００２１】
請求項５に記載された発明は、前記カメラは、前記加工対象物の溶接地点を障害なく撮影できる位置に設置することを特徴とする。
【００２２】
ここで、障害物とは、ハーフミラーや、集光レンズ等のレーザ光学系等や、レーザ溶接により生じるスパッタ又はダストを含む。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、より鮮明に溶接状態を撮影することができる。また、カメラの撮影速度を減少させても溶接欠陥の原因調査に支障が生じることがない映像が取得できるため、撮影速度を減少させた分の記憶するデータ量を削減することができる。
【００２４】
請求項６に記載された発明は、レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視方法において、前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態をカメラにより撮影する撮影段階と、前記撮影段階により撮影された映像を記録する記録段階と、前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定段階とを有し、前記記録段階は、前記溶接判定段階より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、溶接判定段階における判定信号に基づいて、溶接欠陥と判定される溶接地点の溶接状態を効率的に記録することができる。
【００２６】
これにより、記録段階にて記録される映像に基づいて溶接状況を容易に確認することができ、溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。更に、溶接欠陥と判定された溶接状態のみを記録することができるため、記録容量を削減できる。
【００２７】
請求項７に記載された発明は、前記記録段階は、前記溶接判定段階より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を所定の時間、又は、所定の画像フレーム数記録することを特徴とする。
【００２８】
請求項７記載の発明によれば、溶接直前からの溶接状態の流れを映像により正確に把握することができる。また、記録する時間又は画像フレーム数を設定することで、必要最小限の映像のみを記録することができる。特に、画像フレームの場合は、溶接状態を撮影するカメラの撮影速度に応じて、画像フレームをあるフレーム間隔毎に抽出し、間引いた映像を記録することもできるため、更に効率的な映像の記録が可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明は、レーザ溶接状態監視装置において、レーザ溶接の状態を撮影するためのカメラ（高速度カメラ）を設置し、映像情報を記録することで、溶接欠陥検査を行う検査員は、前記高速度カメラで撮影された映像情報を用いて容易に溶接検査を行うことができる。更に、フォトダイオード等の電気信号から溶接判定を行う溶接判定装置から出力される溶接欠陥判定信号に基づいて撮影された映像情報を溶接欠陥された加工対象地点の溶接状態のみを記録する。これにより、溶接欠陥部分のみの映像を抽出することで、映像情報を全て蓄積する場合と比較して記録容量を減少させることができ、更に、抽出された映像情報を用いて溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。
【００３０】
ここで、高速度カメラは、フィルムを用いる方式や、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いる方式等がある。フィルムを用いる方式は、毎秒数千万フレームの高速撮影が可能であるが、容量が膨大になるため、長時間の撮影を行うことは困難である。また、ＣＣＤを用いた方式では、半導体メモリの増設により映像を長時間撮影することは可能であるが、撮影速度については、毎秒１万フレーム程度である。本発明においては、撮影速度として毎秒約５００フレーム以上であればよいため、上述のどちらの方式も用いることができる。なお、本発明における高速度カメラの実施形態においては、ＣＣＤカメラを用いるが高速度カメラの機種・撮影方式についてはこの限りではない。
【００３１】
次に、本発明における実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第１の実施形態を示す図である。
【００３３】
図１のレーザ溶接状態監視装置は、レーザ発振器１１と、レーザトーチ１２と、反射光センサ１３と、反射光用ミラー１４と、プラズマ光センサ１５と、プラズマ光用ハーフミラー１６と、レーザ溶接判定部１７と、ＣＣＤカメラ１８と、モニタ１９と、制御部２０と、記録部２１とを有するよう構成されている。また、レーザトーチ１２には、レーザ光反射ミラーと２２と、集光レンズ２３とを有し、架台２４の上に載置された加工対象物２５に対するレーザ溶接を行う。
【００３４】
レーザ発振器１１は、レーザ溶接を行うためのレーザ光を出射する。ここで、レーザ光はＹＡＧレーザを用いるが、ＹＡＧレーザに限らず、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。
【００３５】
レーザ発振器１１から出射されたレーザ光は、レーザトーチ１２に入力され、レーザトーチ１２内にあるレーザ光反射ミラー２２により加工対象物２５の方向へ反射される。レーザ光反射ミラー２２より反射されたレーザ光は、集光レンズ２３で集光されて架台２４に載置された加工対象物２５へ照射してレーザ溶接を行う。
【００３６】
ここで、架台２４は、ＸＹＺθテーブルであり、レーザトーチ１２に対して前後左右方向（Ｘ、Ｙ方向）及び上下方向（Ｚ方向）への移動が可能であり、かつ架台２４を照射軸に対して傾斜角θ分傾かせることもできる。このように架台２４を移動させることで加工対象物２５の多種の加工形状を形成することが可能となる。また、加工対象物２５の移動方法については、上述の限りではなく、例えば、コンベアの上に加工対象物２５を設置して加工位置の移動を行ってもよい。
【００３７】
反射光センサ１３は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光を波長に基づいて反射光用ミラー１４にて反射させ、反射光を受光して電気信号に変換し、レーザ溶接判定部１７へ出力する。また、プラズマ光センサ１５は、溶接の過程で発生するプラズマ光の波長によりプラズマ光用ハーフミラー１６にて反射された光を電気信号に変換し、レーザ溶接判定部１７へと出力する。レーザ溶接判定部１７は、反射光センサ１３とプラズマ光センサ１５からの電気信号を受信し、レーザ溶接の欠陥判定を行う。ここで、欠陥判定は、上述した特許文献と同様の処理行うことができる。
【００３８】
ここで、欠陥検出を行う溶接判定について、特許文献１にて開示されている溶接判定について簡単に説明すると、欠陥検出のための処理アルゴリズムは、ディジタル電圧信号から予め定められた高周波成分を除去するためのローパスフィルタと、このローパスフィルタの出力を微分して微分信号を出力するための微分処理部と、前記ディジタル電圧信号の値が第１の閾値Ｌ１よりも低い第２の閾値Ｌ２よりも低いかどうかで第１の欠陥を検出するための第１の処理手段と、前記微分信号の値が変化量０の場合を基準としてこの値を間にした第３の閾値Ｌ３と第４の閾値Ｌ４（但しＬ３＞Ｌ４）の範囲を越えているかどうかを検出する第２の処理手段と、該第２の処理手段の検出結果と前記第１の処理手段の検出結果とを受けて前記第２の処理手段のみから出力がある時に、これを第３の欠陥として欠陥種類判別処理部とで実現されている。上述の構成を有することで、容易に欠陥検出を行うことができる。
【００３９】
ＣＣＤカメラ１８（高速度カメラ）は、加工対象物２５にレーザ光が照射されてレーザ溶接が行われている状態を撮影する。撮影した映像情報は、モニタ１９を通して表示することができる。また、撮影した映像情報は、制御部２０へ出力される。
【００４０】
制御部２０は、ＣＣＤカメラ１８から撮影された映像情報とレーザ溶接判定部１７からの判定結果に基づいて、溶接欠陥と判定される該当する加工対象地点の溶接されている時点の溶接の様子を撮影した映像情報を記録部２１に出力する。ここで、レーザ溶接判定部１７により判定結果が出力されるまで、溶接状態を撮影した映像は、一時的に制御部２０に蓄積されている。レーザ溶接判定部１７からの判定結果、溶接欠陥でないと判断される場合は、一時的に蓄積されていた映像情報を消去する。また、溶接欠陥であると判定された場合は、蓄積された映像情報を記録部２１に記録する。なお、記録される映像情報の時間は、溶接対象及び条件により異なるが、１溶接部あたり約０．１〜２．０秒程度が好ましい。
【００４１】
また、記録部２１に記録される映像情報の時間は、秒数の限定に限らす、撮影速度に基づいて、所定の画像フレーム数を記憶することもできる。この場合は、ＣＣＤカメラ１８から制御部２０に対して映像情報だけではなく、撮影速度同期出力信号を制御部２０に出力する。
【００４２】
例えば、ＣＣＤカメラ１８の撮影速度が５０００ＦＰＳ（ＦＰＳ：１秒当たりの走査フレーム数）とした場合、１０フレーム間隔で５００ＦＰＳとなるように間引いた映像を抽出して記録することにより、記録容量を更に減少させることができる。なお、間引くフレーム間隔や記録するフレーム数については、高速度カメラの撮影速度に基づいて設定することが好ましい。なお、上述した間引き処理は制御部２０で行う。
【００４３】
これにより、溶接欠陥の溶接状態を効率的に記録することができる。なお、上述した制御部２０の機能は、レーザ溶接判定部１７に備えるよう構成してもよい。
【００４４】
記録部２１では、制御部２０から送られた信号を記録する。記録する情報は、映像情報、欠陥判定信号、欠陥判定のあった加工対象地点、時間等の各種情報が記録され、溶接欠陥の検査を行う検査員は、記録部２１に記録された情報を参照することにより、欠陥状態、加工地点を取得することができ、欠陥原因調査を容易に行うことができる。
【００４５】
ここで、上述のレーザ溶接状態監視装置を用いた溶接処理の流れについてフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
図２は、本発明における溶接処理手順を示す一例のフローチャートである。
【００４７】
まず、レーザ溶接状態監視装置は、架台２４を移動して加工対象物２５の加工位置の調整を行う（Ｓ０１）。なお、この時点では、ＣＣＤカメラ１８は、溶接地点が撮影されており、撮影された映像情報は、制御部２０にて一時的に蓄積されている。次に、レーザ発振器１１からレーザ光を出射し（Ｓ０２）、加工対象物２５の溶接を行う（Ｓ０３）。加工対象物２５が溶接加工された後、溶接時に生じた反射光及びプラズマ光から、反射光センサ１３及びプラズマ光センサ１５により電気信号に変換して、レーザ溶接判定部１７にて溶接欠陥の判定処理を行う（Ｓ０４）。その後、判定結果から溶接欠陥があるか否かの判断を行う（Ｓ０５）。判定の結果、溶接欠陥があると判定された場合は（Ｓ０５にて、ＹＥＳ）、ＣＣＤカメラ１８にて撮影し、制御部２０で蓄積されている映像情報から溶接欠陥と判定された加工対象地点の溶接状態を撮影した映像情報を記録部２１に出力し記録を行う（Ｓ０６）。また、制御部２０は、レーザ溶接判定部１７から出力される欠陥判定信号等の各種情報も映像情報と関連付けられて記録部２１に記録を行う。
【００４８】
また、Ｓ０５にて溶接欠陥と判定されなかった場合は、制御部２０にある該当溶接地点の溶接状態を撮影した映像情報を消去する（Ｓ０７）。これにより、溶接欠陥と判定された加工対象地点のみの溶接状態のみを記録部２１に蓄積することで膨大な記録容量を必要とせず、効率的にデータ収集を行うことができ、更に、記録された映像情報等から溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。
【００４９】
次に、全ての加工地点について加工終了であるかを判断し（Ｓ０８）、他に加工対象地点がない場合は（Ｓ０８にて、ＹＥＳ）、処理を終了し、他に加工対象地点がある場合は（Ｓ０８にて、ＮＯ）、Ｓ０１〜Ｓ０７までの処理を継続して行う。
【００５０】
これにより、レーザ溶接状態判定を高精度に行うことができ、加工対象物の品質を向上させることができる。
【００５１】
ここで、第１の実施形態における高速度カメラ（ＣＣＤカメラ１８）の位置は、プラズマ光用ハーフミラー１６の上部に、レーザ光の照射光路と同軸上に設置されているが、本発明においてはこの限りではなく、例えば、同軸光路上ではなくレーザトーチ１２等の障害がなく撮影できる加工対象物２５の加工地点付近に設置されてもよい。ここで、本発明における高速度カメラの設置位置の例を図を用いて説明する。
【００５２】
図３は、本発明における高速度カメラの設置位置の一例を示す図である。
【００５３】
図３（ａ）は、上述した本発明における第１の実施形態である。また、図３（ｂ）は、ＣＣＤカメラ１８（高速度カメラ）をレーザトーチ１２に設置し、ＣＣＤカメラ１８の位置をレーザ溶接地点に常に向いているように調整して設置されている。図３（ｂ）の構成により、ＣＣＤカメラ１８がハーフミラー等を介さず、直接近距離で撮影することができるため、例えば、撮影速度を減らした撮影でも溶接状態を鮮明に撮影することができ、これにより映像情報の容量を減少させることができる。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、ＣＣＤカメラ１８にて撮影された映像情報は、モニタ部１９にて表示することができる。
【００５４】
また、第１の実施形態では、加工対象地点が溶接欠陥であると判定された場合、ＣＣＤカメラ１８で撮影した映像情報を記録部２１に記録する処理を行っていたが、溶接欠陥であると判定された場合に、その溶接欠陥地点の溶接を再度行うよう制御部２０にて制御させることもできる。その場合、制御部２０からレーザ発振器１１及び架台２４に対して再処理を行うための制御信号を出力することにより、加工対象物の品質を向上させることができる。
【００５５】
ここで、上述の内容を第２の実施形態として図を用いて説明する。
【００５６】
図４は、本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第２の実施形態を示す図である。
【００５７】
図４のレーザ溶接状態監視装置は、レーザ発振器４１と、レーザトーチ４２と、反射光センサ４３と、反射光用ミラー４４と、プラズマ光センサ４５と、プラズマ光用ハーフミラー４６と、レーザ溶接判定部４７と、ＣＣＤカメラ４８と、モニタ４９と、制御部５０と、記録部５１と、架台５４とを有するよう構成されている。また、レーザトーチ４２には、レーザ光反射ミラーと５２と、集光レンズ５３とからなり、架台５４の上に載置された加工対象物２５に対するレーザ溶接を行う。
【００５８】
まず、レーザ発振器４１は、レーザ溶接を行うためのレーザ光を出射する。ここで、レーザ光はＹＡＧレーザを用いるが、ＹＡＧレーザに限らず、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。
【００５９】
次に、レーザ発振器４１から出射されたレーザ光は、レーザトーチ４２に入力され、レーザトーチ４２内にある反射レンズ５２で加工対象物２５の方向へ反射される。反射されたレーザ光は、集光レンズ５３で集光されて、架台５４に載置された加工対象物２５へ照射しレーザ溶接を行う。なお、架台５４は、ＸＹＺθテーブルであり、レーザトーチ４２に対して前後左右方向（Ｘ、Ｙ方向）及び上下方向（Ｚ方向）への移動が可能であり、かつ架台５４を照射軸に対して傾斜角θ分傾かせることもできる。このように、架台５４を移動させることで、加工対象物２５の多種の加工形状を形成することが可能となる。
【００６０】
反射光センサ４３は、反射光用ミラー４４からの反射光を受光して電気信号に変換し、レーザ溶接判定部４７へ出力する。また、プラズマ光センサ４５は、プラズマ光用ハーフミラー４６からの反射光を電気信号に変換し、レーザ溶接判定部４７へと出力する。レーザ溶接判定装置４７は、変換された電気信号を受信しレーザ溶接の欠陥判定を行う。
【００６１】
ＣＣＤカメラ４８は、加工対象物２５にレーザ光が照射され、レーザ溶接されている様子を撮影する。撮影した映像情報はモニタ４９を通して表示することができる。また、撮影した映像情報は制御部５０へ出力される。制御部５０では、ＣＣＤカメラ４８から撮影された映像情報と、レーザ溶接判定部４７からの判定結果に基づいて、溶接欠陥を判断される場合は、記録部５１に映像情報を記録し溶接欠陥のある加工地点に対して再度レーザ溶接を行うようレーザ発振器４１と架台５４に制御信号を出力する。
【００６２】
架台５４では、送られた制御信号に基づき、溶接欠陥のあった加工対象地点の位置調整を行う。また、レーザ発振器４１は、制御部５０から送られた制御信号に基づいて、架台５４にて位置調整を行った加工対象物２５について、レーザ溶接を行う。
【００６３】
ここで、再処理の溶接状態は、ＣＣＤカメラ４８により撮影され、その映像情報は制御部５０へ出力されるが、レーザ溶接判定については、１回目の溶接において、加工対象地点の状態が変化しているため、同一の判定条件では、溶接欠陥と判定される可能性が高い。そこで、再処理の場合は、レーザ溶接判定部４７の結果に関係なく、映像情報を記録部５１に出力して記録し、処理を終了する。
【００６４】
これにより、１回目の溶接処理で溶接欠陥が検出されて記録部５１にて溶接状態が記録されるため、溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができ、更に、溶接欠陥と判定された部分について、再度レーザ溶接を行うことにより、加工対象物の加工品質を向上させることができる。
【００６５】
上述したように、本発明によれば、高速度カメラからの映像を効率的に記録することができ、記録された映像からレーザ溶接欠陥の原因調査を容易に実施することができる。また、溶接欠陥と判定された溶接状態のみを記録することができるため、記録容量を削減できる。
【００６６】
また、記録する時間又は画像フレーム数を設定することで、必要最小限の映像のみを記録することができる。特に、画像フレームの場合は、溶接状態を撮影するカメラの撮影速度に応じて、画像フレームをあるフレーム間隔毎に抽出し、間引いた映像を記録することもできるため、更に効率的な映像の記録が可能となる。
【００６７】
また、溶接欠陥を検出した場合に、その加工地点の加工を再度行うよう制御することにより、加工対象物の品質を向上させることができる。
【００６８】
なお、本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
【００６９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、高速度カメラからの映像を効率的に記録することができ、記録された映像からレーザ溶接欠陥の原因調査を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明における加工処理手順を示す一例のフローチャートである。
【図３】本発明における高速度カメラの設置位置の一例を示す図である。
【図４】本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第２の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１１，４１ レーザ発振器
１２，４２ レーザトーチ
１３，４３ 反射光センサ
１４，４４ 反射光用ミラー
１５，４５ プラズマ光センサ
１６，４６ プラズマ光用ハーフミラー
１７，４７ レーザ溶接判定部
１８，４８ ＣＣＤカメラ（高速度カメラ）
１９，４９ モニタ
２０，５０ 制御部
２１，５１ 記録部
２２，５２ レーザ光反射ミラー
２３，５３ 集光レンズ
２４，５４ 架台
２５ 加工対象物
３１ 全反射ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法に係り、特に、効率的にレーザ溶接欠陥状態を記録し、溶接欠陥における原因調査を容易に行うことができるレーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ溶接は、レーザ発振器から出力されたパルス状或いは連続レーザ光を加工対象物（ワーク）に照射して溶接を行う。また、レーザ溶接における溶接欠陥検査は、検査員による目視や検査機器を使用して全ての溶接箇所を確認しながら溶接欠陥検査が行われていた。
【０００３】
また、最近では、溶接欠陥を容易に判別するため、溶接欠陥箇所からのレーザ散乱光を検出し、検出されたレーザ散乱光をフォトダイオードを用いて電気信号に変換し、前記電気信号のレベルから欠陥の有無を検出するための欠陥検出手段を備えたレーザ溶接欠陥検出装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
更に、溶接光であるプラズマ光及び反射光を複数の光ファイバと複数のフォトダイオードとで電気信号に変換して、複数の電気信号のレベルに基づいて溶接欠陥を検出する方法も用いられている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
なお、特許文献１及び特許文献２には、欠陥を検出する場合に、その欠陥情報を示すデータを表示装置に出力して表示させたり、記憶装置に出力して記憶させることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−５８０４６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−４２７６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法を用いて記録される情報は、フォトダイオードを用いて出力される電気信号に基づくものであり、実際の溶接状態を把握することはできない。そのため、欠陥を検出できたとしても、加工された部分が実際にどのようになっているかは、溶接された加工対象物を直接参照する必要があるため、欠陥原因の調査に時間を要してしまう。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、特に、欠陥状況を効率的に記録し、また、溶接欠陥における原因調査を容易に行うことができる高精度なレーザ溶接を行うためのレーザ溶接状態監視装置及びレーザ溶接状態監視方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１１】
請求項１に記載された発明は、レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視装置において、前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された映像を記録する記録部と、前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定部とを有し、前記記録部は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することを特徴とする。
【００１２】
ここで、溶接光とは、加工対象物をレーザ光にて溶接する過程で発生するプラズマ光や、照射レーザ光の反射光や、周囲の光が含まれる。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、溶接判定部における判定信号に基づいて、溶接欠陥と判定される溶接地点の溶接状態を効率的に記録することができる。
【００１４】
これにより、記録部にて記録される映像から溶接状況を容易に確認することができ、溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。更に、溶接欠陥と判定された溶接状態のみを記録することができるため、記録容量を削減できる。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、前記記録部は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を所定の時間、又は、所定の画像フレーム数記録することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、溶接直前からの溶接状態の流れを映像により正確に把握することができる。また、記録する時間又は画像フレーム数を設定することで、必要最小限の映像のみを記録することができる。特に、画像フレームの場合は、溶接状態を撮影するカメラの撮影速度に応じて、画像フレームをあるフレーム間隔毎に抽出し、間引いた映像を記録することもできるため、更に効率的な映像の記録が可能となる。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記加工対象物の溶接地点に再度前記レーザ光を照射するよう制御する制御部を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、溶接欠陥と判定された溶接地点に再度レーザ溶接の処理を行うことにより、加工対象物の加工品質を向上させることができる。
【００１９】
請求項４に記載された発明は、前記カメラは、前記加工対象物に照射されるレーザ光の光軸と同軸上に設置することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、加工対象物の溶接地点の溶接状態を正面から撮影することができる。これにより、溶接状態を詳細に観測することができる。
【００２１】
請求項５に記載された発明は、前記カメラは、前記加工対象物の溶接地点を障害なく撮影できる位置に設置することを特徴とする。
【００２２】
ここで、障害物とは、ハーフミラーや、集光レンズ等のレーザ光学系等や、レーザ溶接により生じるスパッタ又はダストを含む。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、より鮮明に溶接状態を撮影することができる。また、カメラの撮影速度を減少させても溶接欠陥の原因調査に支障が生じることがない映像が取得できるため、撮影速度を減少させた分の記憶するデータ量を削減することができる。
【００２４】
請求項６に記載された発明は、レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視方法において、前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態をカメラにより撮影する撮影段階と、前記撮影段階により撮影された映像を記録する記録段階と、前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定段階とを有し、前記記録段階は、前記溶接判定段階より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、溶接判定段階における判定信号に基づいて、溶接欠陥と判定される溶接地点の溶接状態を効率的に記録することができる。
【００２６】
これにより、記録段階にて記録される映像に基づいて溶接状況を容易に確認することができ、溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。更に、溶接欠陥と判定された溶接状態のみを記録することができるため、記録容量を削減できる。
【００２７】
請求項７に記載された発明は、前記記録段階は、前記溶接判定段階より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を所定の時間、又は、所定の画像フレーム数記録することを特徴とする。
【００２８】
請求項７記載の発明によれば、溶接直前からの溶接状態の流れを映像により正確に把握することができる。また、記録する時間又は画像フレーム数を設定することで、必要最小限の映像のみを記録することができる。特に、画像フレームの場合は、溶接状態を撮影するカメラの撮影速度に応じて、画像フレームをあるフレーム間隔毎に抽出し、間引いた映像を記録することもできるため、更に効率的な映像の記録が可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明は、レーザ溶接状態監視装置において、レーザ溶接の状態を撮影するためのカメラ（高速度カメラ）を設置し、映像情報を記録することで、溶接欠陥検査を行う検査員は、前記高速度カメラで撮影された映像情報を用いて容易に溶接検査を行うことができる。更に、フォトダイオード等の電気信号から溶接判定を行う溶接判定装置から出力される溶接欠陥判定信号に基づいて撮影された映像情報を溶接欠陥された加工対象地点の溶接状態のみを記録する。これにより、溶接欠陥部分のみの映像を抽出することで、映像情報を全て蓄積する場合と比較して記録容量を減少させることができ、更に、抽出された映像情報を用いて溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。
【００３０】
ここで、高速度カメラは、フィルムを用いる方式や、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いる方式等がある。フィルムを用いる方式は、毎秒数千万フレームの高速撮影が可能であるが、容量が膨大になるため、長時間の撮影を行うことは困難である。また、ＣＣＤを用いた方式では、半導体メモリの増設により映像を長時間撮影することは可能であるが、撮影速度については、毎秒１万フレーム程度である。本発明においては、撮影速度として毎秒約５００フレーム以上であればよいため、上述のどちらの方式も用いることができる。なお、本発明における高速度カメラの実施形態においては、ＣＣＤカメラを用いるが高速度カメラの機種・撮影方式についてはこの限りではない。
【００３１】
次に、本発明における実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第１の実施形態を示す図である。
【００３３】
図１のレーザ溶接状態監視装置は、レーザ発振器１１と、レーザトーチ１２と、反射光センサ１３と、反射光用ミラー１４と、プラズマ光センサ１５と、プラズマ光用ハーフミラー１６と、レーザ溶接判定部１７と、ＣＣＤカメラ１８と、モニタ１９と、制御部２０と、記録部２１とを有するよう構成されている。また、レーザトーチ１２には、レーザ光反射ミラーと２２と、集光レンズ２３とを有し、架台２４の上に載置された加工対象物２５に対するレーザ溶接を行う。
【００３４】
レーザ発振器１１は、レーザ溶接を行うためのレーザ光を出射する。ここで、レーザ光はＹＡＧレーザを用いるが、ＹＡＧレーザに限らず、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。
【００３５】
レーザ発振器１１から出射されたレーザ光は、レーザトーチ１２に入力され、レーザトーチ１２内にあるレーザ光反射ミラー２２により加工対象物２５の方向へ反射される。レーザ光反射ミラー２２より反射されたレーザ光は、集光レンズ２３で集光されて架台２４に載置された加工対象物２５へ照射してレーザ溶接を行う。
【００３６】
ここで、架台２４は、ＸＹＺθテーブルであり、レーザトーチ１２に対して前後左右方向（Ｘ、Ｙ方向）及び上下方向（Ｚ方向）への移動が可能であり、かつ架台２４を照射軸に対して傾斜角θ分傾かせることもできる。このように架台２４を移動させることで加工対象物２５の多種の加工形状を形成することが可能となる。また、加工対象物２５の移動方法については、上述の限りではなく、例えば、コンベアの上に加工対象物２５を設置して加工位置の移動を行ってもよい。
【００３７】
反射光センサ１３は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光を波長に基づいて反射光用ミラー１４にて反射させ、反射光を受光して電気信号に変換し、レーザ溶接判定部１７へ出力する。また、プラズマ光センサ１５は、溶接の過程で発生するプラズマ光の波長によりプラズマ光用ハーフミラー１６にて反射された光を電気信号に変換し、レーザ溶接判定部１７へと出力する。レーザ溶接判定部１７は、反射光センサ１３とプラズマ光センサ１５からの電気信号を受信し、レーザ溶接の欠陥判定を行う。ここで、欠陥判定は、上述した特許文献と同様の処理行うことができる。
【００３８】
ここで、欠陥検出を行う溶接判定について、特許文献１にて開示されている溶接判定について簡単に説明すると、欠陥検出のための処理アルゴリズムは、ディジタル電圧信号から予め定められた高周波成分を除去するためのローパスフィルタと、このローパスフィルタの出力を微分して微分信号を出力するための微分処理部と、前記ディジタル電圧信号の値が第１の閾値Ｌ１よりも低い第２の閾値Ｌ２よりも低いかどうかで第１の欠陥を検出するための第１の処理手段と、前記微分信号の値が変化量０の場合を基準としてこの値を間にした第３の閾値Ｌ３と第４の閾値Ｌ４（但しＬ３＞Ｌ４）の範囲を越えているかどうかを検出する第２の処理手段と、該第２の処理手段の検出結果と前記第１の処理手段の検出結果とを受けて前記第２の処理手段のみから出力がある時に、これを第３の欠陥として欠陥種類判別処理部とで実現されている。上述の構成を有することで、容易に欠陥検出を行うことができる。
【００３９】
ＣＣＤカメラ１８（高速度カメラ）は、加工対象物２５にレーザ光が照射されてレーザ溶接が行われている状態を撮影する。撮影した映像情報は、モニタ１９を通して表示することができる。また、撮影した映像情報は、制御部２０へ出力される。
【００４０】
制御部２０は、ＣＣＤカメラ１８から撮影された映像情報とレーザ溶接判定部１７からの判定結果に基づいて、溶接欠陥と判定される該当する加工対象地点の溶接されている時点の溶接の様子を撮影した映像情報を記録部２１に出力する。ここで、レーザ溶接判定部１７により判定結果が出力されるまで、溶接状態を撮影した映像は、一時的に制御部２０に蓄積されている。レーザ溶接判定部１７からの判定結果、溶接欠陥でないと判断される場合は、一時的に蓄積されていた映像情報を消去する。また、溶接欠陥であると判定された場合は、蓄積された映像情報を記録部２１に記録する。なお、記録される映像情報の時間は、溶接対象及び条件により異なるが、１溶接部あたり約０．１〜２．０秒程度が好ましい。
【００４１】
また、記録部２１に記録される映像情報の時間は、秒数の限定に限らす、撮影速度に基づいて、所定の画像フレーム数を記憶することもできる。この場合は、ＣＣＤカメラ１８から制御部２０に対して映像情報だけではなく、撮影速度同期出力信号を制御部２０に出力する。
【００４２】
例えば、ＣＣＤカメラ１８の撮影速度が５０００ＦＰＳ（ＦＰＳ：１秒当たりの走査フレーム数）とした場合、１０フレーム間隔で５００ＦＰＳとなるように間引いた映像を抽出して記録することにより、記録容量を更に減少させることができる。なお、間引くフレーム間隔や記録するフレーム数については、高速度カメラの撮影速度に基づいて設定することが好ましい。なお、上述した間引き処理は制御部２０で行う。
【００４３】
これにより、溶接欠陥の溶接状態を効率的に記録することができる。なお、上述した制御部２０の機能は、レーザ溶接判定部１７に備えるよう構成してもよい。
【００４４】
記録部２１では、制御部２０から送られた信号を記録する。記録する情報は、映像情報、欠陥判定信号、欠陥判定のあった加工対象地点、時間等の各種情報が記録され、溶接欠陥の検査を行う検査員は、記録部２１に記録された情報を参照することにより、欠陥状態、加工地点を取得することができ、欠陥原因調査を容易に行うことができる。
【００４５】
ここで、上述のレーザ溶接状態監視装置を用いた溶接処理の流れについてフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
図２は、本発明における溶接処理手順を示す一例のフローチャートである。
【００４７】
まず、レーザ溶接状態監視装置は、架台２４を移動して加工対象物２５の加工位置の調整を行う（Ｓ０１）。なお、この時点では、ＣＣＤカメラ１８は、溶接地点が撮影されており、撮影された映像情報は、制御部２０にて一時的に蓄積されている。次に、レーザ発振器１１からレーザ光を出射し（Ｓ０２）、加工対象物２５の溶接を行う（Ｓ０３）。加工対象物２５が溶接加工された後、溶接時に生じた反射光及びプラズマ光から、反射光センサ１３及びプラズマ光センサ１５により電気信号に変換して、レーザ溶接判定部１７にて溶接欠陥の判定処理を行う（Ｓ０４）。その後、判定結果から溶接欠陥があるか否かの判断を行う（Ｓ０５）。判定の結果、溶接欠陥があると判定された場合は（Ｓ０５にて、ＹＥＳ）、ＣＣＤカメラ１８にて撮影し、制御部２０で蓄積されている映像情報から溶接欠陥と判定された加工対象地点の溶接状態を撮影した映像情報を記録部２１に出力し記録を行う（Ｓ０６）。また、制御部２０は、レーザ溶接判定部１７から出力される欠陥判定信号等の各種情報も映像情報と関連付けられて記録部２１に記録を行う。
【００４８】
また、Ｓ０５にて溶接欠陥と判定されなかった場合は、制御部２０にある該当溶接地点の溶接状態を撮影した映像情報を消去する（Ｓ０７）。これにより、溶接欠陥と判定された加工対象地点のみの溶接状態のみを記録部２１に蓄積することで膨大な記録容量を必要とせず、効率的にデータ収集を行うことができ、更に、記録された映像情報等から溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができる。
【００４９】
次に、全ての加工地点について加工終了であるかを判断し（Ｓ０８）、他に加工対象地点がない場合は（Ｓ０８にて、ＹＥＳ）、処理を終了し、他に加工対象地点がある場合は（Ｓ０８にて、ＮＯ）、Ｓ０１〜Ｓ０７までの処理を継続して行う。
【００５０】
これにより、レーザ溶接状態判定を高精度に行うことができ、加工対象物の品質を向上させることができる。
【００５１】
ここで、第１の実施形態における高速度カメラ（ＣＣＤカメラ１８）の位置は、プラズマ光用ハーフミラー１６の上部に、レーザ光の照射光路と同軸上に設置されているが、本発明においてはこの限りではなく、例えば、同軸光路上ではなくレーザトーチ１２等の障害がなく撮影できる加工対象物２５の加工地点付近に設置されてもよい。ここで、本発明における高速度カメラの設置位置の例を図を用いて説明する。
【００５２】
図３は、本発明における高速度カメラの設置位置の一例を示す図である。
【００５３】
図３（ａ）は、上述した本発明における第１の実施形態である。また、図３（ｂ）は、ＣＣＤカメラ１８（高速度カメラ）をレーザトーチ１２に設置し、ＣＣＤカメラ１８の位置をレーザ溶接地点に常に向いているように調整して設置されている。図３（ｂ）の構成により、ＣＣＤカメラ１８がハーフミラー等を介さず、直接近距離で撮影することができるため、例えば、撮影速度を減らした撮影でも溶接状態を鮮明に撮影することができ、これにより映像情報の容量を減少させることができる。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、ＣＣＤカメラ１８にて撮影された映像情報は、モニタ部１９にて表示することができる。
【００５４】
また、第１の実施形態では、加工対象地点が溶接欠陥であると判定された場合、ＣＣＤカメラ１８で撮影した映像情報を記録部２１に記録する処理を行っていたが、溶接欠陥であると判定された場合に、その溶接欠陥地点の溶接を再度行うよう制御部２０にて制御させることもできる。その場合、制御部２０からレーザ発振器１１及び架台２４に対して再処理を行うための制御信号を出力することにより、加工対象物の品質を向上させることができる。
【００５５】
ここで、上述の内容を第２の実施形態として図を用いて説明する。
【００５６】
図４は、本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第２の実施形態を示す図である。
【００５７】
図４のレーザ溶接状態監視装置は、レーザ発振器４１と、レーザトーチ４２と、反射光センサ４３と、反射光用ミラー４４と、プラズマ光センサ４５と、プラズマ光用ハーフミラー４６と、レーザ溶接判定部４７と、ＣＣＤカメラ４８と、モニタ４９と、制御部５０と、記録部５１と、架台５４とを有するよう構成されている。また、レーザトーチ４２には、レーザ光反射ミラーと５２と、集光レンズ５３とからなり、架台５４の上に載置された加工対象物２５に対するレーザ溶接を行う。
【００５８】
まず、レーザ発振器４１は、レーザ溶接を行うためのレーザ光を出射する。ここで、レーザ光はＹＡＧレーザを用いるが、ＹＡＧレーザに限らず、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。
【００５９】
次に、レーザ発振器４１から出射されたレーザ光は、レーザトーチ４２に入力され、レーザトーチ４２内にある反射レンズ５２で加工対象物２５の方向へ反射される。反射されたレーザ光は、集光レンズ５３で集光されて、架台５４に載置された加工対象物２５へ照射しレーザ溶接を行う。なお、架台５４は、ＸＹＺθテーブルであり、レーザトーチ４２に対して前後左右方向（Ｘ、Ｙ方向）及び上下方向（Ｚ方向）への移動が可能であり、かつ架台５４を照射軸に対して傾斜角θ分傾かせることもできる。このように、架台５４を移動させることで、加工対象物２５の多種の加工形状を形成することが可能となる。
【００６０】
反射光センサ４３は、反射光用ミラー４４からの反射光を受光して電気信号に変換し、レーザ溶接判定部４７へ出力する。また、プラズマ光センサ４５は、プラズマ光用ハーフミラー４６からの反射光を電気信号に変換し、レーザ溶接判定部４７へと出力する。レーザ溶接判定装置４７は、変換された電気信号を受信しレーザ溶接の欠陥判定を行う。
【００６１】
ＣＣＤカメラ４８は、加工対象物２５にレーザ光が照射され、レーザ溶接されている様子を撮影する。撮影した映像情報はモニタ４９を通して表示することができる。また、撮影した映像情報は制御部５０へ出力される。制御部５０では、ＣＣＤカメラ４８から撮影された映像情報と、レーザ溶接判定部４７からの判定結果に基づいて、溶接欠陥を判断される場合は、記録部５１に映像情報を記録し溶接欠陥のある加工地点に対して再度レーザ溶接を行うようレーザ発振器４１と架台５４に制御信号を出力する。
【００６２】
架台５４では、送られた制御信号に基づき、溶接欠陥のあった加工対象地点の位置調整を行う。また、レーザ発振器４１は、制御部５０から送られた制御信号に基づいて、架台５４にて位置調整を行った加工対象物２５について、レーザ溶接を行う。
【００６３】
ここで、再処理の溶接状態は、ＣＣＤカメラ４８により撮影され、その映像情報は制御部５０へ出力されるが、レーザ溶接判定については、１回目の溶接において、加工対象地点の状態が変化しているため、同一の判定条件では、溶接欠陥と判定される可能性が高い。そこで、再処理の場合は、レーザ溶接判定部４７の結果に関係なく、映像情報を記録部５１に出力して記録し、処理を終了する。
【００６４】
これにより、１回目の溶接処理で溶接欠陥が検出されて記録部５１にて溶接状態が記録されるため、溶接欠陥の原因調査を容易に行うことができ、更に、溶接欠陥と判定された部分について、再度レーザ溶接を行うことにより、加工対象物の加工品質を向上させることができる。
【００６５】
上述したように、本発明によれば、高速度カメラからの映像を効率的に記録することができ、記録された映像からレーザ溶接欠陥の原因調査を容易に実施することができる。また、溶接欠陥と判定された溶接状態のみを記録することができるため、記録容量を削減できる。
【００６６】
また、記録する時間又は画像フレーム数を設定することで、必要最小限の映像のみを記録することができる。特に、画像フレームの場合は、溶接状態を撮影するカメラの撮影速度に応じて、画像フレームをあるフレーム間隔毎に抽出し、間引いた映像を記録することもできるため、更に効率的な映像の記録が可能となる。
【００６７】
また、溶接欠陥を検出した場合に、その加工地点の加工を再度行うよう制御することにより、加工対象物の品質を向上させることができる。
【００６８】
なお、本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
【００６９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、高速度カメラからの映像を効率的に記録することができ、記録された映像からレーザ溶接欠陥の原因調査を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明における加工処理手順を示す一例のフローチャートである。
【図３】本発明における高速度カメラの設置位置の一例を示す図である。
【図４】本発明におけるレーザ溶接状態監視装置の第２の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１１，４１ レーザ発振器
１２，４２ レーザトーチ
１３，４３ 反射光センサ
１４，４４ 反射光用ミラー
１５，４５ プラズマ光センサ
１６，４６ プラズマ光用ハーフミラー
１７，４７ レーザ溶接判定部
１８，４８ ＣＣＤカメラ（高速度カメラ）
１９，４９ モニタ
２０，５０ 制御部
２１，５１ 記録部
２２，５２ レーザ光反射ミラー
２３，５３ 集光レンズ
２４，５４ 架台
２５ 加工対象物
３１ 全反射ミラー
Claims (7)
- レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視装置において、
前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態を撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された映像を記録する記録部と、
前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定部とを有し、
前記記録部は、前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することを特徴とするレーザ溶接状態監視装置。 - 前記記録部は、
前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を所定の時間、又は、所定の画像フレーム数記録することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接状態監視装置。 - 前記溶接判定部より得られる判定信号に基づいて、前記加工対象物の溶接地点に再度前記レーザ光を照射するよう制御する制御部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ溶接状態監視装置。
- 前記カメラは、前記加工対象物に照射されるレーザ光の光軸と同軸上に設置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーザ溶接状態監視装置。
- 前記カメラは、前記加工対象物の溶接地点を障害なく撮影できる位置に設置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーザ溶接状態監視装置。
- レーザ発振器から加工対象物に対してレーザ光を照射し、前記加工対象物が溶接される溶接状態を監視するレーザ溶接状態監視方法において、
前記レーザ光による前記加工対象物の溶接状態をカメラにより撮影する撮影段階と、
前記撮影段階により撮影された映像を記録する記録段階と、
前記加工対象物の溶接状態を判定する溶接判定段階とを有し、
前記記録段階は、前記溶接判定段階より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を記録することを特徴とするレーザ溶接状態監視方法。 - 前記記録段階は、
前記溶接判定段階より得られる判定信号に基づいて、前記カメラにより撮影された映像を所定の時間、又は、所定の画像フレーム数記録することを特徴とする請求項６に記載のレーザ溶接状態監視方法。
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