JP3154177B2 - レーザ溶接の溶接状態判定方法および溶接状態判定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス状に出射す
るレーザ光をワークに照射して溶接を行うレーザ溶接方
法に適用され、ワークにおける溶接の良好／不良等の溶
接状態を即時に検出するためのレーザ溶接の溶接状態判
定方法および溶接状態判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＹＡＧレーザ溶接等のレーザ溶
接は、レーザ発振器から出力されたパルス状のレーザ光
を対象ワークに照射して溶接を行うものである。レーザ
溶接は、その特性上の理由から、精密な大量生産ライン
に適用されることも多くなってきている。

【０００３】レーザ溶接における溶接状態、特に溶接欠
陥の検査は、オフラインにて検査員が目視で行うか、あ
るいは検査機器を使用して行う（後刻検査）ことが多
い。例えば自動車製造のごとくワークが大型であり、か
つ大量生産のラインでは、多量箇所の検査が必要でな
り、検査員の負担は大きい。また、生産ラインの生産性
の観点から検査時間は短い必要があり、溶接と同時に、
または並行して検査（オンラインまたはインライン検
査、リアルタイム検査、あるいは即時検査と呼ばれる）
を行えることが望ましい。

【０００４】一般に、レーザ溶接における溶接状態のオ
ンライン計測技術としては、溶接時に溶接部分にて発生
するプラズマを利用したもの、溶接時に発生する音（溶
接音）を利用したもの、あるいはＹＡＧレーザを用いた
レーザ溶接時に溶接部から発生する散乱光（以後、反射
光と呼ぶ）を利用したものが有る。即ち、プラズマ光強
度、プラズマ電位、溶接音レベル、あるいは反射光強度
を測定し、その測定値に基づいて溶接欠陥を検出するも
のが、開示もしくは提案されている。

【０００５】反射光強度を測定し、その測定値に基づい
て溶接欠陥を検出する技術は、特願平９−２１３２２３
号として提案されている。

【０００６】上述したオンライン計測技術を応用して溶
接欠陥の自動検出（即刻検査）を行うようにした実例は
少いが、例えば、「溶接学会論文集（１９９６年）、第
５００巻、第４号、第６８９〜６９３頁」では、プラズ
マ光の強度変化から欠陥を自動検出する方法が開示され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマ光
を測定する技術は、得られるプラズマ光の特性とその際
の溶接状態との関係を未だ一義的に定められていないた
め、各特性の識別や詳細な分析が難しいという実状にあ
る。

【０００８】このような実情から、ワークの溶接に関す
る欠陥品と良品との分離判定を、高い精度で行うこと
と、迅速に行うこととを両立させることは、困難であ
る。

【０００９】特に、大量生産ラインでは、溶接と溶接品
のハンドリング（以下、ハンドリング）の繰り返しであ
る。さらに、溶接時間に対してハンドリング時間が短い
場合が多い。よって、インラインで欠陥検出を行うに
は、欠陥検出処理の演算時間が短いことが重要である。
さらに、溶接条件などが変化した場合に、その溶接条件
に応じて欠陥検出を行うためのパラメータを調整する必
要がある。

【００１０】本発明の課題は、溶接状態を高精度かつ詳
細に、しかも迅速に即時判定できるレーザ溶接の溶接状
態判定方法を提供することである。

【００１１】本発明の他の課題は、溶接状態を高精度か
つ詳細に、しかも迅速に即時判定できるレーザ溶接の溶
接状態判定装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、パルス
状に発生するレーザ光をワークに照射して溶接を行うレ
ーザ溶接方法に適用され、ワークにおける溶接の良好／
不良等の溶接状態を即時に判定するためのレーザ溶接の
溶接状態判定方法において、レーザ溶接時にワークから
放出されるプラズマ光および反射光のうちの少なくとも
一方の強度を検出光強度として検出する検出光強度検出
工程と、レーザ光の１パルスに対応する前記検出光強度
の１周期のうちから所定の区間を抽出区間として予め設
定しておく抽出区間設定工程と、前記抽出区間における
前記検出光強度に基づいてパルス毎特徴値をレーザ光の
各パルス毎に抽出するパルス毎特徴値抽出工程と、ワー
ク毎の溶接状態の被判定値として、ワークにおける前記
パルス毎特徴値のうちの極値を得る極値取得工程と、ワ
ーク毎の溶接状態を前記極値に基づいて判定する際の判
定基準としてのしきい値を予め設定しておくしきい値設
定工程と、前記極値と前記しきい値とを比較してワーク
毎の溶接状態を判定する溶接状態判定工程とを有するこ
とを特徴とするレーザ溶接の溶接状態判定方法が得られ
る。

【００１３】本発明によればまた、前記抽出区間設定工
程では、前記抽出区間を、前記検出光強度の１周期の立
ち上がり時刻からの遅刻時間と、当該遅刻時刻からの経
過時間とにより定義する前記レーザ溶接の溶接状態判定
方法が得られる。

【００１４】本発明によればさらに、前記抽出区間設定
工程は、前記抽出区間を、前記検出光強度の１周期全期
間を所定の長さずつに分割してなる複数の抽出区間片か
らなるものとして定義する抽出区間片定義ステップを含
み、パルス毎特徴値抽出工程は、前記抽出区間片におけ
る前記検出光強度に基づいて区間片毎特徴値を抽出区間
片毎に抽出する区間片毎特徴値抽出ステップと、複数の
区間片毎特徴値に基づいて前記パルス毎特徴値を決定す
る際の区間片毎の重み付けとしての区間片毎重要度を予
め設定しておく区間片毎重要度設定ステップと、前記複
数の区間片毎特徴値および前記区間片毎重要度に基づい
て前記パルス毎特徴値をレーザ光の各パルス毎に決定す
るパルス毎特徴値決定ステップとを含む前記レーザ溶接
の溶接状態判定方法が得られる。

【００１５】本発明によればまた、前記抽出区間設定工
程は、前記極値を複数のワークについて蓄積記憶する極
値蓄積記憶ステップと、蓄積記憶された複数の前記極値
の分布について所定の統計処理を行うことによって溶接
の良好／不良等の溶接状態を判別し得る前記抽出区間を
取得し、取得した該抽出区間に更新する抽出区間更新ス
テップとを含む前記レーザ溶接の溶接状態判定方法が得
られる。

【００１６】本発明によればさらに、前記しきい値設定
工程は、前記極値を複数のワークについて蓄積記憶する
極値蓄積記憶ステップと、蓄積記憶された複数の前記極
値の分布について所定の統計処理を行うことによって溶
接の良好／不良等の溶接状態を判別し得る前記しきい値
を取得し、取得した該しきい値に更新するしきい値更新
ステップとを含む前記レーザ溶接の溶接状態判定方法が
得られる。

【００１７】本発明によればまた、前記検出光強度とし
ては、前記プラズマ光および前記反射光の両方の強度を
用い、前記しきい値は、前記プラズマ光に関する前記極
値の判定基準としてのプラズマ光用しきい値と、前記反
射光に関する前記極値の判定基準としての反射光用しき
い値とを含み、前記溶接状態判定工程では、前記プラズ
マ光および前記反射光それぞれの判定結果ならびに予め
設定した両判定結果の重み付けに基づいてワーク毎の溶
接状態を最終的に判定する前記レーザ溶接の溶接状態判
定方法が得られる。

【００１８】本発明によればさらに、前記パルス毎特徴
値抽出工程では、前記抽出区間における前記検出光強度
について、平均値、差分処理による変化量、および差分
処理による振幅のうちのいずれかを算出することによ
り、前記パルス毎特徴値を抽出する前記レーザ溶接の溶
接状態判定方法が得られる。

【００１９】本発明によればまた、パルス状に発生する
レーザ光をワークに照射して溶接を行うレーザ溶接装置
に適用され、ワークにおける溶接の良好／不良等の溶接
状態を即時に判定するためのレーザ溶接の溶接状態判定
装置において、レーザ溶接時にワークから放出されるプ
ラズマ光および反射光のうちの少なくとも一方の強度を
検出光強度として検出する検出光強度検出部と、レーザ
光の１パルスに対応する前記検出光強度の１周期のうち
から所定の区間を抽出区間として予め設定しておく抽出
区間設定部と、前記抽出区間における前記検出光強度に
基づいてパルス毎特徴値をレーザ光の各パルス毎に抽出
するパルス毎特徴値抽出部と、ワーク毎の溶接状態の被
判定値として、ワークにおける前記パルス毎特徴値のう
ちの極値を得る極値取得部と、ワーク毎の溶接状態を前
記極値に基づいて判定する際の判定基準としてのしきい
値を予め設定しておくしきい値設定部と、前記極値と前
記しきい値とを比較してワーク毎の溶接状態を判定する
溶接状態判定部とを有することを特徴とするレーザ溶接
の溶接状態判定装置が得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態によるレーザ溶接の溶接状態判定方法および
溶接状態判定装置を説明する。

【００２１】図１を参照して、本発明による溶接状態判
定方法を実現するためのレーザ溶接システムは、パルス
状のレーザ光を発生するＹＡＧレーザ発振器３０１と、
発生したレーザ光を伝搬する光ファイバ３０２と、図示
しない走査機構が接続され、伝搬されたレーザ光が入力
されるレーザトーチ３０３とを有している。レーザトー
チ３０３から出射されるレーザ光は、照射光Ｌｗとして
図示しない走査テーブル上に載置されたワーク５００に
照射され、レーザ溶接が行われる。溶接時には、ワーク
５００の溶接部から、反射光Ｌｒおよびプラズマ光Ｌｐ
が発生する。

【００２２】レーザトーチ３０３は、トーチ本体３０３
ａおよびトーチ上部３０３ｃからなる筐体を備えてい
る。トーチ本体３０３ａ内には、光ファイバ３０２を通
して伝搬されたレーザ光を反射する一方、反射光Ｌｒお
よびプラズマ光Ｌｐを透過するＹＡＧレーザ反射ミラー
３０３ｂと、ＹＡＧレーザ反射ミラー３０３ｂで反射さ
れたレーザ光を照射光Ｌｗとして集光する図示しない集
光レンズと、ＹＡＧレーザ反射ミラー３０３ｂを透過し
た反射光Ｌｒおよびプラズマ光Ｌｐを集光する図示しな
い集光レンズと、ＹＡＧレーザ反射ミラー３０３ｂを透
過した反射光Ｌｒおよびプラズマ光Ｌｐのうち概ねプラ
ズマ光Ｌｐを透過する一方、概ね反射光Ｌｒを反射する
ＹＡＧ光反射ミラー３０３ｄと、ＹＡＧ光反射ミラー３
０３ｄを透過したプラズマ光Ｌｐを含む光のうちからプ
ラズマ光Ｌｐのみを抽出する図示しないフィルタと、Ｙ
ＡＧ光反射ミラー３０３ｄを反射した反射光Ｌｒを含む
光のうちから反射光Ｌｒのみを抽出する図示しないフィ
ルタとが備えられている。

【００２３】さらに、本レーザ溶接システムは、ワーク
５００における溶接状態を検出する溶接状態判定装置１
００を有している。溶接状態判定装置１００は、トーチ
上部３０３ｃに接続され、ＹＡＧ光反射ミラー３０３ｄ
を透過後にフィルタによってろ過されたプラズマ光Ｌｐ
を受光してその光強度に応じた電気信号Ｓｐを出力する
プラズマ光用センサ１０２と、トーチ上部３０３ｃに取
り付けられ、ＹＡＧ光反射ミラー３０３ｄを反射後にフ
ィルタによってろ過された反射光Ｌｒを受光してその光
強度に応じた電気信号Ｓｒを出力する反射光用センサ１
０３と、プラズマ光用センサ１０２および反射光用セン
サ１０３からの電気信号Ｓｐおよび電気信号Ｓｒを用い
てプラズマ光Ｌｐおよび反射光Ｌｒ両光の強度に基づい
て後述するように溶接状態を判定する溶接状態判定処理
部１０１と、検出した溶接状態をディスプレイ等に表示
するための表示部１０４と、検出した溶接状態を記憶す
るための記憶部１０５とを備えている。尚、溶接状態判
定処理部１０１は、アナログの電気信号Ｓｐおよび電気
信号Ｓｒをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、そ
のデジタル信号を処理するＣＰＵと、処理の際に用いる
データ等を例えば予め記憶したメモリとを備えている。

【００２４】さて、溶接状態判定処理部１０１は、レー
ザ溶接時にワーク５００から放出されるプラズマ光Ｌｐ
および反射光Ｌｒの強度を検出光強度として検出する検
出光強度検出部と、レーザ光（照射光Ｌｗ）の１パルス
に対応する検出光強度の１周期のうちから所定の区間を
抽出区間として予め設定しておく抽出区間設定部と、抽
出区間における検出光強度に基づいてパルス毎特徴値を
レーザ光の各パルス毎に抽出するパルス毎特徴値抽出部
と、ワーク毎の溶接状態の被判定値として、ワークにお
けるパルス毎特徴値のうちの極値を得る極値取得部と、
ワーク毎の溶接状態を極値に基づいて判定する際の判定
基準としてのしきい値を予め設定しておくしきい値設定
部と、極値としきい値とを比較してワーク毎の溶接状態
を判定する溶接状態判定部とを有している。

【００２５】尚、抽出区間設定部およびしきい値設定部
における記憶手段は、溶接状態判定処理部１０１内には
設けずに、記憶部１０５によって実現してもよい。

【００２６】次に、本溶接状態判定装置１００の動作説
明をも兼ね、本発明の実施の形態によるレーザ溶接の溶
接状態判定方法を説明する。

【００２７】本判定方法では、反射光Ｌｒとプラズマ光
Ｌｐのセンサ信号の特徴抽出を行い、２つのセンサの特
徴値を組み合わせて、インラインで溶接欠陥自動検出を
行うことが特徴である。

【００２８】さらに、この特徴値にもとづいて、良品と
欠陥品を分離するためのパラメータ計算も行うことがで
きる。

【００２９】尚、レーザ発振状態は矩形波発振（パルス
発振）、連続発振（ＣＷ）などがある。本アルゴリズム
は、パルス発振の欠陥検出アルゴリズムである。ここ
で、パルス発振とは、ＣＷ（連続波）に対して、後に説
明する図２に示すように、ＯＮ−ＯＦＦを繰り返すもの
である。例えば、パルス発振のＲａｔｅ（発振周波数）
＝１００Ｈｚの場合、１秒間に１００パルスのＯＮ−Ｏ
ＦＦを繰り返す。

【００３０】溶接状態判定処理部１０１は、少なくとも
レーザ溶接時にワーク５００から放出されるプラズマ光
Ｌｐおよび反射光Ｌｒのうちの一方の強度を、検出光強
度として検出する（検出光強度検出工程）。

【００３１】尚、レーザ光の１パルスに対応する検出光
強度の１周期のうちから所定の区間は、抽出区間として
予め記憶部１０５に記憶しておく（抽出区間設定工
程）。

【００３２】抽出区間における検出光強度に基づいて、
パルス毎特徴値を、レーザ光の各パルス毎に抽出する
（パルス毎特徴値抽出工程）。

【００３３】ワーク毎の溶接状態の被判定値として、ワ
ークにおけるパルス毎特徴値のうちの極値を得る（極値
取得工程）。

【００３４】尚、ワーク毎の溶接状態を前記極値に基づ
いて判定する際の判定基準としてのしきい値は、記憶部
１０５に予め記憶しておく（しきい値設定工程）。

【００３５】極値としきい値とを比較して、ワーク毎の
溶接状態を判定する（工程）。

【００３６】尚、抽出区間設定工程では、抽出区間を、
検出光強度の１周期の立ち上がり時刻からの遅刻時間
と、その遅刻時刻からの経過時間とにより定義してもよ
い。

【００３７】あるいは、抽出区間設定工程が、抽出区間
を、検出光強度の１周期全期間を所定の長さずつに分割
してなる複数の抽出区間片からなるものとして定義する
抽出区間片定義ステップを含むものとし、さらに、パル
ス毎特徴値抽出工程が、抽出区間片における検出光強度
に基づいて区間片毎特徴値を抽出区間片毎に抽出する区
間片毎特徴値抽出ステップと、複数の区間片毎特徴値に
基づいてパルス毎特徴値を決定する際の区間片毎の重み
付けとしての区間片毎重要度を予め設定しておく区間片
毎重要度設定ステップと、複数の区間片毎特徴値および
区間片毎重要度に基づいてパルス毎特徴値をレーザ光の
各パルス毎に決定するパルス毎特徴値決定ステップとを
含むようにしてもよい。

【００３８】また、検出光強度としては、プラズマ光Ｌ
ｐおよび反射光Ｌｒの両方の強度を用い、しきい値とし
ては、プラズマ光Ｌｐに関する極値の判定基準としての
プラズマ光用しきい値と、反射光Ｌｒに関する極値の判
定基準としての反射光用しきい値とを含み、溶接状態判
定工程では、プラズマ光Ｌｐおよび反射光Ｌｒそれぞれ
の判定結果ならびに予め設定した両判定結果の重み付け
に基づいてワーク毎の溶接状態を最終的に判定するよう
にしてもよい。

【００３９】また、パルス毎特徴値抽出工程では、抽出
区間における検出光強度について、平均値、差分処理に
よる変化量、および差分処理による振幅のうちのいずれ
かを算出することにより、パルス毎特徴値を抽出するよ
うにしてもよい。

【００４０】また、抽出区間設定工程は、極値を複数の
ワークについて蓄積記憶する極値蓄積記憶ステップと、
蓄積記憶された複数の前記極値の分布について所定の統
計処理を行うことによって溶接の良好／不良等の溶接状
態を判別し得る前記抽出区間を取得し、取得した抽出区
間に更新する抽出区間更新ステップとを含んでいてもよ
い。

【００４１】しきい値設定工程も、極値を複数のワーク
について蓄積記憶する極値蓄積記憶ステップと、蓄積記
憶された複数の前記極値の分布について所定の統計処理
を行うことによって溶接の良好／不良等の溶接状態を判
別し得るしきい値を取得し、取得したしきい値に更新す
るしきい値更新ステップとを含んでいてもよい。

【００４２】以下、本発明の実施の形態によるレーザ溶
接の溶接状態判定方法を、より具体的に説明する。

【００４３】図２は、レーザ光（照射光Ｌｗ）、溶接状
態判定処理部１０１に入力される電気信号Ｓｒ、即ち、
反射光用センサ１０３によって検出された反射光Ｌｒ、
ならびに、溶接状態判定処理部１０１に入力される電気
信号Ｓｐ、即ち、プラズマ光用センサ１０２によって検
出されたプラズマ光Ｌｐの各光強度の一例を時系列的に
示している。尚、溶接状態判定処理部１０１のＣＰＵ
は、図２のような電気信号を、Ａ／Ｄ変換器を通して、
実際にはデジタル信号の形態で得る。また、照射光Ｌｗ
の光強度は、例えば、ＹＡＧレーザ発振器３０１からの
パワーモニタ信号に基づいて得ている。

【００４４】次に、特徴抽出のアルゴリズムを説明す
る。

【００４５】（１）製品（ワーク）毎にセンサ信号を取
り込む。センサ信号の取り込みについては、高速なサン
プリング周波数で行う。

【００４６】（２）１パルス毎の特徴値抽出 （２−１）レーザ光（照射光Ｌｗ）のパルスの立ち上が
りを開始基準として、反射光Ｌｒに関する抽出期間を予
め設定しておく。例えば、図３では、パルスの立ち上が
り時刻からの遅刻時間ｄと、その遅刻時刻からの経過時
間Ｐによって、抽出区間は定義される。尚、図３には示
していないが、プラズマ光Ｌpに関しても、同じ抽出区
間が設定されてもよい。

【００４７】（２−２）パルスの立ち上がりは、容易に
レーザパワー信号から得ることができる。

【００４８】（２−３）全てのパルスに対して、あらか
じめ設定された抽出区間（経過時間Ｐ）におけるパルス
毎特徴値抽出処理を行う。

【００４９】（２−４）パルス毎特徴値抽出処理とは、
１パルス毎のセンサ信号の平均値を計算し、大きさを求
めることである。尚、差分処理から変化量、振幅など予
め設定したアルゴリズムにもとづいて計算処理を行って
もよい。

【００５０】図３では反射光Ｌｒのパルス毎特徴値抽出
処理のみを示してあるが、プラズマ光Ｌp、レーザ光
（照射光Ｌｗ）の強度についても同様な処理を行う。

【００５１】（２−５）１パルスのセンサ信号から１つ
の特徴値（パルス毎計算結果）を計算する。

【００５２】（２−６）パルス毎特徴値抽出処理は、１
ワークにつき、全てのパルスについて行う。

【００５３】（３）製品毎(ワーク毎)の特徴値の極値抽
出 例えば、図２に示すように、欠陥が発生した部分では反
射光Ｌｒのレベルが低く、プラズマ光Ｌｐのレベルが高
い。図２および図３に示した欠陥の場合には、製品毎
(ワーク毎)に、反射光Ｌｒの下限値（最小値）、プラズ
マ光Ｌｐの上限値（最高値）を特徴値の極値として欠陥
の判定を行う。

【００５４】（４）溶接欠陥判定 良品の場合の、反射光Ｌｒ、プラズマ光Ｌｐの特徴値と
比較して、欠陥検出処理を行う。製品毎(ワーク毎)のパ
ルス毎特徴値の下限値、上限値を計算し、予め設定した
良品と欠陥品の特徴値のしきい値との比較で欠陥判定を
行う。しきい値による判定については、発明者による特
願平１０−２３３７２１号にて提案されている。

【００５５】特徴値抽出処理の他の例として、１パルス
当たり、複数の特徴値を抽出してもよい。

【００５６】前述の例では、パルス毎に１部分を処理す
るような方法を説明した。欠陥品と良品とをより高精度
に区別するために、１パルス毎の特徴値抽出区間を調整
する。

【００５７】例えば、図４に示すように１パルス毎に、
複数の特徴値抽出区間片ｐ１〜ｐ５を処理することも可
能である。計算は少し複雑になるが、図４に示したよう
に、複数の区間を設定することで、本アルゴリズムの欠
陥検出の精度が向上する。

【００５８】また、欠陥判定については、反射光Ｌｒと
プラズマ光Ｌｐそれぞれ独立に行ってもよい。さらに、
２つのセンサ信号を組み合わせ（反射光Ｌｒとプラズマ
光Ｌｐとの組み合わせの計算結果等）てもよい。欠陥の
種類や特徴により、反射光Ｌｒ、プラズマ光Ｌｐを組み
合わせることで欠陥検出の精度が向上する。

【００５９】以下に、特徴値抽出処理のためのパルス毎
の特徴値抽出区間の決定方法と、欠陥判定のしきい値を
求める手法を説明する。

【００６０】レーザパワーや溶接速度などの溶接条件
や、欠陥の種類や特徴により、反射光Ｌｒとプラズマ光
Ｌｐの特性は変わる。したがって、１パルス毎に特徴値
抽出区間を何処（何時）に設定するかが重要である。つ
まり、良品と欠陥品が分離できるように、どの区間を処
理すれば最適であるかを求める必要がある。

【００６１】１パルス毎の最適な特徴値抽出区間は、記
憶部１０５（図１）に蓄積記憶した製品毎(ワーク毎)の
センサデータから、オフライン解析でユーザが対話形式
で更新値を求めることができる。

【００６２】例えば、図５（ａ）はとある特徴値抽出区
間に設定した際の、複数ワークの反射光Ｌｒおよびプラ
ズマ光Ｌｐ極値の分布である。このような設定では、良
品／不良品を区別することは困難である。よって、１パ
ルス毎の特徴値抽出区間を変更し、図５（ｂ）に示すよ
うな分布とし、統計処理を行い、特徴値抽出区間を更新
する。図５（ｂ）のような設定によれば、良品／不良品
の区別だけではなく、溶接欠陥の種類の区別をも実現で
きる。

【００６３】しきい値についても同様に、オフライン解
析で、ユーザが対話形式で更新値を求めることができ
る。

【００６４】尚、以上説明した例では、レーザ発振器と
してＹＡＧレーザ発振器を用いているが、これに限ら
ず、他の例えばＣＯ₂レーザ発振器、エキシマレーザ発
振器を用いても良い。この場合、照射レーザ光の反射光
Ｌｒの検出が可能なように、光学系の構成や光電変換素
子の選定を行う。

【００６５】また、溶接状態判定処理部１０１の基本的
構成は、パーソナルコンピュータ等により構成できる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によるレーザ溶接の溶接状態判定
方法は、少なくともレーザ溶接時にワークから放出され
るプラズマ光および反射光のうちの一方の強度を検出光
強度として検出し、レーザ光の１パルスに対応する検出
光強度の１周期のうちから所定の区間を抽出区間として
予め設定しておき、抽出区間における検出光強度に基づ
いてパルス毎特徴値をレーザ光の各パルス毎に抽出し、
ワーク毎の溶接状態の被判定値として、ワークにおける
パルス毎特徴値の極値を得、ワーク毎の溶接状態を極値
に基づいて判定する際の判定基準としてのしきい値を予
め設定しておき、極値としきい値とを比較してワーク毎
の溶接状態を判定するため、溶接状態を高精度かつ詳細
に、しかも迅速に即時判定できる。本発明によるレーザ
溶接の溶接状態判定装置によっても、同様の効果が得ら
れる。

【００６７】また、欠陥の特徴抽出アルゴリズムが簡単
で計算時間が短いので、実際の量産ラインでのインライ
ン自動検査システムヘ適応できる。

【００６８】さらに、大量生産ラインでインライン全品
検査ができ、検査員の省人・省力化および品質レベルが
向上する。

【００６９】また、欠陥部分の特徴抽出が容易に行え、
欠陥品と良品の特徴抽出が容易に行える。欠陥品の種類
や特徴を整理し、データベース化することで、欠陥の種
類や要因の推定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるレーザ溶接の溶接状
態判定方法を実現するためのレーザ溶接システムの構成
を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態によるレーザ溶接の溶接状
態判定方法を説明するための図であり、レーザ光（照射
光）、反射光、およびプラズマ光の各光強度を時系列的
に示す。

【図３】本発明の実施の形態によるレーザ溶接の溶接状
態判定方法を説明するための図であり、反射光の強度に
関する特徴値抽出区間を示す。

【図４】本発明の実施の形態によるレーザ溶接の溶接状
態判定方法の他の例を説明するための図であり、反射光
およびプラズマ光の各強度に関する特徴値抽出区間を示
す。

【図５】本発明の実施の形態によるレーザ溶接の溶接状
態判定方法を説明するための図であり、（ａ）は不適な
特徴値抽出区間設定時の複数ワークの溶接状態分布を示
し、（ｂ）は好適な特徴値抽出区間設定時の複数ワーク
の溶接状態分布を示す。

【符号の説明】

１００ 溶接状態判定装置 １０１ 溶接状態判定処理部 １０２ プラズマ光用センサ １０３ 反射光用センサ １０４ 表示部 １０５ 記憶部 ３０１ ＹＡＧレーザ発振器 ３０２ 光ファイバ ３０３ レーザトーチ ３０３ａ トーチ本体 ３０３ｂ ＹＡＧレーザ反射ミラー ３０３ｃ トーチ上部 ３０３ｄ ＹＡＧ光反射ミラー ５００ ワーク

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス状に発生するレーザ光をワークに
   照射して溶接を行うレーザ溶接方法に適用され、ワーク
   における溶接の良好／不良等の溶接状態を判定するため
   のレーザ溶接の溶接状態判定方法において、レーザ溶接
   時にワークから放出されるプラズマ光および反射光のう
   ちの少なくとも一方の強度を検出光強度として検出する
   検出光強度検出工程と、レーザ光の１パルスに対応する
   前記検出光強度の１周期のうちから所定の区間を抽出区
   間として予め設定しておく抽出区間設定工程と、前記抽
   出区間における前記検出光強度に基づいてパルス毎特徴
   値をレーザ光の各パルス毎に抽出するパルス毎特徴値抽
   出工程と、ワーク毎の溶接状態の被判定値として、ワー
   クにおける前記パルス毎特徴値のうちの極値を得る極値
   取得工程と、ワーク毎の溶接状態を前記極値に基づいて
   判定する際の判定基準としてのしきい値を予め設定して
   おくしきい値設定工程と、前記極値と前記しきい値とを
   比較してワーク毎の溶接状態を判定する溶接状態判定工
   程とを有することを特徴とするレーザ溶接の溶接状態判
   定方法。
2. 【請求項２】 前記抽出区間設定工程では、前記抽出区
   間を、前記検出光強度の１周期の立ち上がり時刻からの
   遅刻時間と、当該遅刻時刻からの経過時間とにより定義
   する請求項１に記載のレーザ溶接の溶接状態判定方法。
3. 【請求項３】 前記抽出区間設定工程は、前記抽出区間
   を、前記検出光強度の１周期全期間を所定の長さずつに
   分割してなる複数の抽出区間片からなるものとして定義
   する抽出区間片定義ステップを含み、パルス毎特徴値抽
   出工程は、前記抽出区間片における前記検出光強度に基
   づいて区間片毎特徴値を抽出区間片毎に抽出する区間片
   毎特徴値抽出ステップと、複数の区間片毎特徴値に基づ
   いて前記パルス毎特徴値を決定する際の区間片毎の重み
   付けとしての区間片毎重要度を予め設定しておく区間片
   毎重要度設定ステップと、前記複数の区間片毎特徴値お
   よび前記区間片毎重要度に基づいて前記パルス毎特徴値
   をレーザ光の各パルス毎に決定するパルス毎特徴値決定
   ステップとを含む請求項１に記載のレーザ溶接の溶接状
   態判定方法。
4. 【請求項４】 前記抽出区間設定工程は、前記極値を複
   数のワークについて蓄積記憶する極値蓄積記憶ステップ
   と、蓄積記憶された複数の前記極値の分布について所定
   の統計処理を行うことによって溶接の良好／不良等の溶
   接状態を判別し得る前記抽出区間を取得し、取得した該
   抽出区間に更新する抽出区間更新ステップとを含む請求
   項１に記載のレーザ溶接の溶接状態判定方法。
5. 【請求項５】 前記しきい値設定工程は、前記極値を複
   数のワークについて蓄積記憶する極値蓄積記憶ステップ
   と、蓄積記憶された複数の前記極値の分布について所定
   の統計処理を行うことによって溶接の良好／不良等の溶
   接状態を判別し得る前記しきい値を取得し、取得した該
   しきい値に更新するしきい値更新ステップとを含む請求
   項１に記載のレーザ溶接の溶接状態判定方法。
6. 【請求項６】 パルス状に発生するレーザ光をワークに
   照射して溶接を行うレーザ溶接装置に適用され、ワーク
   における溶接の良好／不良等の溶接状態を判定するため
   のレーザ溶接の溶接状態判定装置において、レーザ溶接
   時にワークから放出されるプラズマ光および反射光のう
   ちの少なくとも一方の強度を検出光強度として検出する
   検出光強度検出部と、レーザ光の１パルスに対応する前
   記検出光強度の１周期のうちから所定の区間を抽出区間
   として予め設定しておく抽出区間設定部と、前記抽出区
   間における前記検出光強度に基づいてパルス毎特徴値を
   レーザ光の各パルス毎に抽出するパルス毎特徴値抽出部
   と、ワーク毎の溶接状態の被判定値として、ワークにお
   ける前記パルス毎特徴値のうちの極値を得る極値取得部
   と、ワーク毎の溶接状態を前記極値に基づいて判定する
   際の判定基準としてのしきい値を予め設定しておくしき
   い値設定部と、前記極値と前記しきい値とを比較してワ
   ーク毎の溶接状態を判定する溶接状態判定部とを有する
   ことを特徴とするレーザ溶接の溶接状態判定装置。