JP4998409B2

JP4998409B2 - レーザ照射装置および方法

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Publication number: JP4998409B2
Application number: JP2008214107A
Authority: JP
Inventors: 洋石倉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP2010048709A

Description

本発明は、レーザ照射装置および方法に関し、より詳細には、被対象物に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段を移動可能に支持する移動手段とを有するレーザ照射装置およびそれを用いたレーザ照射方法の技術に関する。

従来、様々な分野において産業ロボットによる作業が行われており、制御装置からの制御信号に基づいて溶接やシーリング、形状測定、塗装、切断、研磨、ハンドリング等の作業に応じた自動作業が行われる。産業ロボットとしては、例えば、レーザ光によってワークの溶接を行うレーザ溶接装置や、レーザ光による光切断画像に基づいて溶接部の形状を測定する形状測定装置等の構成が公知である。

一例として、形状測定装置では、自動車の製造工程にて薄板鋼板などの溶接部（溶接ビード）の外観形状が測定され、測定された表面形状や二次元形状に基づいて溶接欠陥などが判定される。従来の形状測定装置は、溶接部の表面に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射部と、レーザ照射部を移動可能に支持する移動手段としてのロボットアームと、溶接部に向けて照射された照射光の反射光を受光して溶接部の外観形状を撮像する撮像装置等とが設けられており、撮像装置により取得された光切断画像に基づいて溶接部の外観形状が測定される。

産業ロボットでは、通常、被対象物の形状や種類に応じて入力されたデータに基づいてロボットアームやレーザ照射部等が自動制御され、予め定められた動作に基づいた自動作業が行われる。
ロボットアームの動作経路（開始位置、中継位置、終了位置）は、予めティーチングによって入力される。具体的には、被対象物に対するレーザ照射部の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整された状態で、ロボットアームの位置及び姿勢が位置データとして連続して入力される。そして、作業時には、入力された位置データに基づいた動作経路に沿ってロボットアームが移動され、レーザ溶接や形状測定などの所定の作業が行われる。

上述した産業ロボットにおける作業精度、つまり、レーザ溶接装置における溶接精度や、形状測定装置における測定精度などは、被対象物に対するレーザ照射部の相対姿勢の調整精度に影響される。特に、産業ロボットでは、上述したティーチングにおいて被対象物に対するレーザ照射部の相対姿勢が決定されるため、産業ロボットの作業精度を向上させるには、かかるティーチング精度を向上させる必要がある。

これまでに、産業ロボットに関しレーザ照射部の相対姿勢の調整精度を向上させることを目的とした構成等が多く提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、非接触式位置検出装置において被対象物がレーザ照射部に対して基準位置にある場合の基準ポイントを指し示すニードル状の指示手段を設けた構成や（特許文献１参照）、レーザ照射部からの照射光が所定の出射状態となるように測定ヘッド（レーザ照射部）の姿勢を規制するガイド手段を設けた構成（特許文献２参照）などが開示されている。
特開平５−２８８５１６号公報特許第３５７４０４４号公報

ところで、従来の産業ロボットにおいては、上述したティーチングにおいて被対象物に対するレーザ照射部の相対姿勢を調整する際には、通常、レーザ照射部より被対象物に向けてスリット状のレーザ光を照射し、被対象物に投影された投影光に基づいて作業者がロボットアームを手動操作することで、被対象物に対するレーザ照射部の３軸方向の相対姿勢が目視により調整されていた。

しかし、被対象物に投影された投影光に基づいてレーザ照射部の相対姿勢を目視により調整する構成では、被対象物に対してレーザ照射部を正確に位置決めすることができず、レーザ照射部からのレーザ光の焦点距離や、照射角度の調整精度に劣っていた。すなわち、かかる構成では、例えば、レーザ光軸回りの回転角度は、被対象物に照射されたスリット状のレーザ光から比較的精度よく調整できるが、レーザ照射部からのレーザ光の焦点距離やそれ以外の回転角度（レーザ光軸に対する他の直交軸回りの回転角度）は、調整精度にばらつきが生じていた。そのため、被対象物に対するレーザ照射部の相対姿勢を精度よく調整することができなかった。

特に、上述した特許文献１に開示される構成では、確かに、ニードル状の指示手段が設けられることで、被対象物の基準ポイントを明確にすることができるものの、被対象物に対してレーザ照射部を基準位置に位置決めする際には、やはり、被対象物に対するレーザ照射部の相対姿勢の調整精度にばらつきが生じてしまうため、上述した課題を解決するものではなかった。

そこで、本発明においては、レーザ照射装置および方法に関し、前記従来の課題を解決するものであって、被対象物に対するレーザ照射手段の相対姿勢を精度よく調整できるレーザ照射装置および方法を提供することを目的とするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、被対象物に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段を移動可能に支持する移動手段とを有するレーザ照射装置であって、前記移動手段に配設され、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に沿ってレーザ光の焦点距離の終点まで延出されたガイド部材を具備してなり、被対象物の表面に前記ガイド部材の先端部を当接させ、前記レーザ照射手段より被対象物に向けてレーザ光を照射した状態で、被対象物に対する前記レーザ照射手段の相対姿勢を調整するものである。

請求項２においては、前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出され、かつ、レーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設される一対の直状部材より構成されるものである。

請求項３においては、前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出される一の直状部材より構成されるものである。

請求項４においては、前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に形成される水平面状のガイド面を有するものである。

請求項５においては、被対象物に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段を移動可能に支持する移動手段とを有するレーザ照射装置のレーザ照射方法であって、前記移動手段に、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に沿ってレーザ光の焦点距離の終点まで延出されたガイド部材を配設し、被対象物の表面に前記ガイド部材の先端部を当接させ、前記レーザ照射手段より被対象物に向けてレーザ光を照射した状態で、被対象物に対する前記レーザ照射手段の相対姿勢を調整するものである。

請求項６においては、前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出され、かつ、レーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設される一対の直状部材より構成されるものである。

請求項７においては、前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出される一の直状部材より構成されるものである。

請求項８においては、前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に形成される水平面状のガイド面を有するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に示す構成としたので、被対象物に対するレーザ照射手段の相対姿勢を精度よく調整できる。

請求項２に示す構成としたので、レーザ照射手段から照射されたレーザ光を被対象物の表面に投影させることができるとともに、被対象物に対するガイド部材の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整するだけで、被対象物に対するレーザ照射手段の相対姿勢を正しい姿勢に調整することができ、レーザ照射手段の相対姿勢の調整が容易となる。

請求項３に示す構成としたので、被対象物に対するガイド部材の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整するだけで、被対象物に対するレーザ照射手段の相対姿勢を正しい姿勢に調整することができ、レーザ照射手段の相対姿勢の調整が容易となる。

請求項４に示す構成としたので、レーザ照射手段に対してガイド部材を固定する際の位置決めが容易となり、ひいてはレーザ照射手段の相対姿勢の調整精度をより向上できる。できる。

請求項５に示す構成としたので、被対象物に対するレーザ照射手段の相対姿勢を精度よく調整できる。

請求項６に示す構成としたので、レーザ照射手段から照射されたレーザ光を被対象物の表面に投影させることができるとともに、被対象物に対するガイド部材の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整するだけで、被対象物に対するレーザ照射手段の相対姿勢を正しい姿勢に調整することができ、レーザ照射手段の相対姿勢の調整が容易となる。

請求項７に示す構成としたので、被対象物に対するガイド部材の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整するだけで、被対象物に対するレーザ照射手段の相対姿勢を正しい姿勢に調整することができ、レーザ照射手段の相対姿勢の調整が容易となる。

請求項８に示す構成としたので、レーザ照射手段に対してガイド部材を固定する際の位置決めが容易となり、ひいてはレーザ照射手段の相対姿勢の調整精度をより向上できる。

次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る形状測定装置の全体的な構成を示した側面図、図２は溶接部の構成を示した斜視図、図３はロボットアームの取付部の構成を示した正面図、図４は本実施例の三次元直交座標系を説明した図、図５は溶接部に対するレーザ照射部の相対姿勢を示した正面図、図６は図５と同じく溶接部に対するレーザ照射部の相対姿勢を示した側面図、図７は別実施例のロボットアームの取付部の構成を示した正面図である。

まず、本実施例の形状測定装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１乃至図３に示すように、本実施例の形状測定装置１は、主に自動車の製造工程にて用いられ、被対象物としての薄板鋼板の溶接部２の外観形状（二次元形状）を測定する装置として構成されている。具体的には、溶接部２の表面に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射部３０と、レーザ照射部３０を移動可能に支持する移動手段としてのロボットアーム３１等とを有するレーザ照射装置３と、溶接部２に向けて照射された照射光の反射光を受光して溶接部２の外観形状を撮像する撮像装置４と、レーザ照射装置３及び撮像装置４を制御する制御装置５等とが設けられている。

溶接部２は、薄板鋼板やパイプ状鋼材などの一対若しくは複数の母材が重ね溶接（アーク溶接）された結合構造物であって、図示せぬレーザ溶接装置によるレーザ光の照射によって溶接ビード２０が形成されている。なお、この溶接ビード２０は、溶接部２において連続して帯状に生成される。

レーザ照射装置３は、多関節型ロボットとして構成されており、本体部３２にロボットアーム３１の一端が支持されている。ロボットアーム３１の先端部（自由端）には、レーザ照射部３０と後述する撮像装置４のカメラ部４０が配設されており、ロボットアーム３１が可動されることで、溶接部２に対してレーザ照射部３０及びカメラ部４０が直交座標系において三次元的に移動可能とされている。また、後述するように、形状測定時には、ロボットアーム３１は、溶接部２に沿ってレーザ照射部３０からレーザ光を照射し、かつ、カメラ部４０で溶接部２からの反射光を撮像しながら移動される。

図３に示すように、レーザ照射部３０は、溶接部２（の溶接ビード２０）の表面に向けて照射光を照射するレーザ発信器として構成されており、直線状のスリット光としての赤外線レーザ光を照射可能に構成されている。レーザ照射部３０は、ロボットアーム３１の先端部の取付部３１ａに固定部材３４により固定されている。なお、ロボットアーム３１の取付部３１ａには、後述する撮像装置４のカメラ部４０とガイド部材３５とが配設されている。

撮像装置４は、分光感度特性を有するＣＣＤイメージセンサが内蔵されたカメラ部４０と、カメラ部４０にて撮像された撮像データを画像処理する画像処理部４１とで構成されている。カメラ部４０は、ロボットアーム３１において上述した取付部３１ａにレーザ照射部３０と同一平面状に配設され、レーザ照射部３０のレーザ光の照射方向（レーザ光軸方向）に対して、レンズ方向が斜め側方から向けられた状態で固定される。カメラ部４０では、レーザ照射部３０により照射された照射光の内、溶接部２の表面にて反射された反射光が受光されて、溶接部２（の溶接ビード２０）の光切断画像が撮像される。

画像処理部４１は、上述したカメラ部４０と接続されており、カメラ部４０にて撮像された溶接部２の光切断画像が画像データとして受信され、受信された画像データに基づいて、溶接部２の二次元形状（外観形状）が測定される。画像処理部４１にて測定された溶接部２の二次元形状（外観形状）は、例えば、溶接ビード２０の表面に形成されたアンダーカット・ブローホール・溶け落ち・穴あき等の穴欠陥や、溶接ビード２２の芯ずれやくびれ等の品質不良などの品質判定に用いられる。

制御装置５は、各種処理が実行される図示せぬＣＰＵや各種処理プログラム等が格納される記憶部としての図示せぬメモリ等で構成されており、制御装置５によって、溶接部２の形状や種類などに応じて、上述したレーザ照射装置３や撮像装置４等においてレーザ照射部３０、ロボットアーム３１及びカメラ部４０等が予め定められた動作で自動制御される。

特に、制御装置５には、ロボットアーム３１の動作経路（開始位置、中継位置、終了位置）が予めティーチングによって入力される。なお、本実施例のティーチングでは、作業者によってロボットアーム３１が操作され、被対象物に対するレーザ照射部３０の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整された状態で、レーザ照射部３０の位置及び姿勢が測定され、これがティーチングデータとして制御装置５に入力される。このティーチングデータは、ロボットアーム３１の動作経路に沿って、つまり、溶接部２ごとの溶接ビード２０の長さ方向（図２の矢印方向）に沿って連続して入力される。

このように、形状測定装置１では、形状測定の際には、レーザ照射部３０にて溶接ビード２０の長さ方向（図２の矢印方向）に対して直交する方向から溶接部２にレーザ光が照射され、撮像装置４のカメラ部４０にて、溶接部２の表面にて反射された反射光が受光されて光切断画像が撮像される。具体的には、制御装置５によって予め入力されたデータに基づいてロボットアーム３１等が自動制御され、ロボットアーム３１がレーザ照射部３０及びカメラ部４０が溶接ビード２０の長さ方向（図２の矢印方向）に沿って連続して移動されることで、略等間隔のスリット状に連続された光切断画像が得られ、取得された光切断画像に基づいて、画像処理部４１にて溶接部２（の溶接ビード２０）の二次元形状が測定される。

次に、ガイド部材３５の構成について、以下に詳述する。
図３に示したように、ガイド部材３５は、上述したティーチングにおいて用いられ、具体的には、溶接部２の表面にガイド部材３５の先端部３５ａを当接させ、レーザ照射部３０より溶接部２に向けてレーザ光を照射した状態で、溶接部２に対するレーザ照射部３０の相対姿勢が調整される。具体的には、ガイド部材３５は、全体として直線状の略棒状に形成され、本実施例では、直線状に延出された一対の直状部材３５ｂ・３５ｂより構成されて、レーザ照射部３０のレーザ光軸に対して平行に延出された状態でロボットアーム３１の取付部３１ａにブラケット３６を介して配設される。

ガイド部材３５は、少なくとも、ブラケット３６に固定された状態で、先端部３５ａがレーザ照射部３０から照射されるレーザ光の焦点距離Ｌの終点まで延出されるように形成されている。換言すると、ブラケット３６に固定される際には、先端部３５ａの到達位置がレーザ照射部３０から照射されるレーザ光の焦点距離Ｌの終点位置と同一平面上に位置するように調整される。

ガイド部材３５の先端部３５ａは、略球面状に面取り形成されるとともに、ゴムやシリコン樹脂等の低剛性部材層３５ｃが形成されている。低剛性部材層３５ｃは、溶接部２に対するレーザ照射部３０の相対姿勢を調整する際に被対象物の表面に当接されるため、ゴム等の弾性部材が最も好ましいが、少なくとも被対象物（溶接部２）よりも剛性の低い材料であればよい。また、ガイド部材３５は、固定端部３５ｄにて側面視略Ｌ字型に形成されたブラケット３６に固定される。

直状部材３５ｂは、直線状の棒状部材であって、外周壁の一部が軸心方向に沿って面取りされた水平面状のガイド面３５ｅが形成されている。ガイド面３５ｅは、直状部材３５ｂの長手方向の全領域に渡って形成される。本実施例のガイド部材３５は、一対の直状部材３５ｂが各ガイド面３５ｅを対向させ、両ガイド面３５ｅ・３５ｅが所定の離間を有するようにして構成されている。すなわち、ガイド部材３５は、両直状部材３５ｂ・３５ｂが略平行となるように対向位置に配設され、所定の離間を有するようにしてブラケット３６に固定される。

ブラケット３６は、ロボットアーム３１の取付部３１ａにボルト３７にて固定される水平部３６ａと、水平部３６ａに対して直角方向に延出され、所定の離間を有するように配置される一対の固定部３６ｂ・３６ｂ等とで形成されている。水平部３６ａは、取付部３１ａに対してボルト３７を介して着脱可能とされており、ガイド部材３５は、ブラケット３６に固定されたままでロボットアーム３１に対して着脱可能とされている。

固定部３６ｂ・３６ｂには、ガイド部材３５の各直状部材３５ｂ・３５ｂがそれぞれ固定される。また、固定部３６ｂ・３６ｂは、レーザ照射部３０より照射されたレーザ光が妨げられることのないように離間を有するように配置されており、レーザ照射部３０より照射されたレーザ光を固定部３６ｂ・３６ｂの間を通過させるようにして配設されている。

ここで、ガイド部材３５の取付構造としては、具体的には、レーザ照射部３０から照射されるレーザ光の照射方向の下流側であって、レーザ照射部３０のレーザ光軸に沿うようにしてブラケット３６に固定される。特に、ブラケット３６に固定された状態では、ガイド部材３５は、レーザ照射部３０から照射されるレーザ光を妨げない位置であって、かつレーザ光にできるだけ近接する位置に配設される。

通常、レーザ照射部３０から照射されるレーザ光は、その焦点距離Ｌが予め設定されている。そして、形状測定装置１にて測定が行われる際には、レーザ照射部３０は、溶接部２に対して焦点距離Ｌだけ離間され、レーザ光の焦点が溶接部２の表面に位置する状態で位置決めされる（図５及び図６参照）。本実施例のガイド部材３５は、レーザ照射部３０のレーザ光軸に沿ってレーザ光の焦点距離の終点まで延出され、かつ、レーザ光に近接する位置に配設されるため、溶接部２にガイド部材３５の先端部３５ａを当接させた状態では、レーザ照射部３０から溶接部２までの離間が焦点距離Ｌと一致され、レーザ照射部３０のレーザ光の焦点が溶接部２の表面に位置される。

また、このようにガイド部材３５がレーザ光軸に沿ってレーザ光に近接する位置に配設されることで、ガイド部材３５の先端部３５ａがレーザ光軸位置を指し示す指示手段として用いられる。

特に、ガイド部材３５は、ブラケット３６に固定された状態では、直状部材３５ｂ・３５ｂがレーザ照射部３０のレーザ光軸に対して平行に延出されるとともに、レーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設される。レーザ照射部３０から照射されるレーザ光は、レーザ光軸に対して直線状に照射されるとともに、レーザ光軸を含むスリット平面を通る放射状に照射されるが、本実施例では、直状部材３５ｂ・３５ｂが、レーザ照射部３０より照射されるレーザ光のスリット平面上に位置することなく、かかるスリット平面を挟むようにして配設される。

そのため、ガイド部材３５では、一対の直状部材３５ｂ・３５ｂがレーザ照射部３０のレーザ光軸に対して平行に延出されることで、レーザ照射部３０から照射されたスリット状のレーザ光がガイド部材３５の先端部３５ａからレーザ光軸方向に向けて通過され、さらには、レーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設されることで、同じくスリット状のレーザ光が一対の直状部材３５ｂ・３５ｂの離間を介してガイド部材３５の側方（径方向）に向けて通過される（図５及び図６参照）。

ここで、ガイド部材３５を用いたレーザ照射部３０の相対姿勢の調整方法について、以下に詳述する。
なお、以下の実施例においては、図４において、レーザ照射部３０の走査方向（溶接ビード２０の長さ方向）をＸ軸方向、レーザ光のスリット平面方向（溶接ビード２０の幅方向）をＹ軸方向、レーザ照射部３０のレーザ光軸方向をＺ軸方向とし、それぞれが直交する三次元直交座標系を用いて説明する。

図５及び図６に示すように、形状測定装置１では、予めティーチングによってロボットアーム３１の位置及び姿勢が位置データとして連続して入力されるが、かかるティーチングの際には、溶接部２に対するレーザ照射部３０の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整される。そして、本実施例では、かかるティーチングの際に、溶接部２の表面にガイド部材３５の先端部３５ａを当接させ、レーザ照射部３０より溶接部２に向けてレーザ光を照射した状態で、溶接部２に対するレーザ照射部３０の３軸方向の相対姿勢が調整されるのである。

なお、ティーチング及びレーザ照射部３０の相対姿勢を調整する際には、ロボットアーム３１の操作や相対姿勢の３軸方向の微調整などは、作業者の目視により手動で行われる。

具体的には、レーザ照射部３０の相対姿勢を調整する際には、まず、レーザ照射部３０からレーザ光が照射された状態で、溶接部２の表面の所定位置にガイド部材３５の先端部３５ａが当接される。このとき、作業者は、溶接部２の所定位置に対するガイド部材３５の先端部３５ａの位置決めに注力するだけで、レーザ照射部３０のレーザ光軸位置、及び溶接部２までの焦点距離Ｌが適正に調整される。

溶接部２の表面にガイド部材３５の先端部３５ａが当接され、レーザ照射部３０より溶接部２に向けてレーザ光が照射された状態では、ガイド部材３５のレーザ照射部３０から照射されたスリット状のレーザ光は、ガイド部材３５の先端部３５ａからレーザ光軸方向に向けて通過されるとともに、直状部材３５ｂ・３５ｂの離間を介してガイド部材３５の側方（径方向）に向けて通過されるため、溶接部２の表面にはガイド部材３５を通過してスリット状のレーザ光がレーザラインとして投影される（図６参照）。

次いで、溶接部２の表面にガイド部材３５の先端部３５ａを当接させ、レーザ照射部３０より溶接部２に向けてレーザ光を照射した状態のままで、溶接部２の表面に投影されたレーザラインがレーザ照射部３０の走査方向（Ｘ軸方向）に対して垂直となるように、レーザ照射部３０がガイド部材３５のレーザ光軸を中心に回転され、溶接部２に対するレーザ照射部３０のＺ軸回り回転角度が調整される。

そして、溶接部２の表面にガイド部材３５の先端部３５ａを当接させたまま、溶接部２の表面すなわちＸＹ平面に対してガイド部材３５が略垂直となるように、レーザ照射部３０がガイド部材３５の先端部３５ａを中心に揺動され、溶接部２に対するレーザ照射部３０のＸ軸回り及びＹ軸回りの回転角度が調整される。

なお、このようにして溶接部２に対するレーザ照射部３０の３軸方向の相対姿勢が調整された状態で、レーザ照射部３０の位置及び姿勢が測定され、ティーチングデータとして制御装置５に入力される。

以上のように、本実施例のレーザ照射装置３は、溶接部２に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射部３０と、レーザ照射部３０を移動可能に支持するロボットアーム３１とを有するレーザ照射装置３であって、ロボットアーム３１に配設され、レーザ照射部３０のレーザ光軸に沿ってレーザ光の焦点距離Ｌの終点まで延出されたガイド部材３５を具備してなり、溶接部２の表面にガイド部材３５の先端部３５ａを当接させ、レーザ照射部３０より溶接部２に向けてレーザ光を照射した状態で、溶接部２に対するレーザ照射部３０の相対姿勢を調整するため、溶接部２に対するレーザ照射部３０の相対姿勢を精度よく調整することができる。

すなわち、溶接部２に対するレーザ照射部３０の相対姿勢を調整する際に、本実施例のガイド部材３５を用いることで、溶接部２に対するレーザ光軸位置、レーザ照射部３０から溶接部２までの距離、溶接部２に対する３軸回りの回転角度などを精度よく調整することができ、レーザ照射部３０の３軸方向の相対姿勢の調整精度を向上できるのである。まず、ガイド部材３５は、レーザ照射部３０のレーザ光軸に沿ってレーザ光の焦点距離Ｌの終点まで延出されるため、溶接部２にガイド部材３５の先端部３５ａを当接させるだけで、レーザ照射部３０から溶接部２までの離間を焦点距離Ｌと一致させることができる。また、ガイド部材３５を溶接部２に当接させ、レーザ照射部３０からレーザ光を照射することで、溶接部２の表面に投影されたレーザラインに基づいてレーザ光軸回りの回転角度を容易に調整することができ、さらには、溶接部２に対するガイド部材３５の相対姿勢を調整することで、その他の軸回りの回転角度も容易に調整することができるのである。

特に、本実施例では、ガイド部材３５は、レーザ照射部３０のレーザ光軸に対して平行に延出され、かつ、レーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設される一対の直状部材３５ｂ・３５ｂより構成されるため、直状部材３５ｂ・３５ｂの離間を介して、レーザ照射部３０から照射されたレーザ光がガイド部材３５の側方（径方向）に向けて通過されるため、かかるレーザ光を溶接部２の表面に確実に投影させることができるとともに、溶接部２に対するガイド部材３５の相対姿勢が正しい姿勢となるように調整するだけで、溶接部２に対するレーザ照射部３０の相対姿勢を正しい姿勢に調整することができ、レーザ照射部３０の相対姿勢の調整が容易となる。

また、ガイド部材３５は、レーザ照射部３０のレーザ光軸に対して平行に形成される水平面状のガイド面３５ｅを有するため、レーザ照射部３０に対してガイド部材３５を固定する際の位置決めが容易となり、ひいてはレーザ照射部３０の相対姿勢の調整精度をより向上できる。すなわち、レーザ照射部３０に対するガイド部材３５の相対位置がずれていると、レーザ照射部３０から照射されたレーザ光がガイド面３５ｅに当たるため、レーザ照射部３０に対してガイド部材３５を固定する際には、レーザ照射部３０から照射されたレーザ光がガイド面３５ｅに当たらないように注意すればガイド部材３５を容易に位置決めすることができる。

なお、本実施例のレーザ照射装置３及び各構成部材の構成や形状等は、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

すなわち、上述した実施例では、レーザ照射装置３が設けられた産業ロボットとして形状測定装置１の構成について説明したが、その他に、例えば、アーク溶接装置、スポット溶接装置及びレーザ溶接装置等として構成されてもよい。ただし、アーク溶接装置やスポット溶接装置として構成される場合には、溶接トーチやスポットガンの他に、別途、被対象物に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射部３０が設けられる。

また、ガイド部材３５の構成、形状、及び取付構造などは、上述した実施例に限定されない。例えば、ガイド部材３５は、上述した実施例（図３参照）では、レーザ照射部３０のレーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設される一対の直状部材３５ｂ・３５ｂより構成されるが、これに限定されず、例えば、レーザ照射部３０のレーザ光軸に対して平行に延出される少なくとも一の直状部材３５ｂより構成されればよい。

具体的には、図７に示す実施例のガイド部材１３５は、レーザ照射部３０のレーザ光軸に対して平行に延出された一の直状部材１３５ｂより構成され、一の直状部材１３５ｂがブラケット１３６の固定部１３６ｂに固定される。特に、本実施例のガイド部材１３５では、レーザ照射部３０のレーザ光軸を挟んでカメラ部４０と対向する位置に配設されることで、ティーチング中などであってもカメラ部４０にて溶接部２の表面にて溶接部２（の溶接ビード２０）の光切断画像を撮像することができるように構成することができる。

本発明の一実施例に係る形状測定装置の全体的な構成を示した側面図。溶接部の構成を示した斜視図。ロボットアームの取付部の構成を示した正面図。本実施例の三次元直交座標系を説明した図。溶接部に対するレーザ照射部の相対姿勢を示した正面図。図５と同じく溶接部に対するレーザ照射部の相対姿勢を示した側面図。別実施例のロボットアームの取付部の構成を示した正面図。

符号の説明

１形状測定装置
２溶接部（被対象物）
３レーザ照射装置
４撮像装置
２０溶接ビード
３０レーザ照射部（レーザ照射手段）
３１ロボットアーム（移動手段）
３５ガイド部材
３５ａ先端部
３５ｂ直状部材
３５ｅガイド面

Claims

被対象物に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
前記レーザ照射手段を移動可能に支持する移動手段とを有するレーザ照射装置であって、
前記移動手段に配設され、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に沿ってレーザ光の焦点距離の終点まで延出されたガイド部材を具備してなり、
被対象物の表面に前記ガイド部材の先端部を当接させ、前記レーザ照射手段より被対象物に向けてレーザ光を照射した状態で、被対象物に対する前記レーザ照射手段の相対姿勢を調整することを特徴とするレーザ照射装置。
前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出され、かつ、レーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設される一対の直状部材より構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出される一の直状部材より構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に形成される水平面状のガイド面を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレーザ照射装置。
被対象物に向けてスリット状のレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
前記レーザ照射手段を移動可能に支持する移動手段とを有するレーザ照射装置のレーザ照射方法であって、
前記移動手段に、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に沿ってレーザ光の焦点距離の終点まで延出されたガイド部材を配設し、
被対象物の表面に前記ガイド部材の先端部を当接させ、前記レーザ照射手段より被対象物に向けてレーザ光を照射した状態で、被対象物に対する前記レーザ照射手段の相対姿勢を調整することを特徴とするレーザ照射方法。
前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出され、かつ、レーザ光軸を挟んで対向する位置に所定の離間を有して配設される一対の直状部材より構成されることを特徴とする請求項５に記載のレーザ照射方法。
前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に延出される一の直状部材より構成されることを特徴とする請求項５に記載のレーザ照射方法。
前記ガイド部材は、前記レーザ照射手段のレーザ光軸に対して平行に形成される水平面状のガイド面を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のレーザ照射方法。