JP7006915B2 - 溶接外観不良検出装置、レーザ溶接装置、及び、溶接外観不良検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する溶接外観不良検出装置、レーザ溶接装置、及び、溶接外観不良検出方法に関するものである。

例えば、電池ケースの開口部に蓋体をレーザ溶接によって接合し、電池を封缶する技術が知られている。このレーザ溶接による封缶において、溶接個所近傍に突起物が発生する場合がある。このような症状が発生すると、封缶部の接着が不十分となり、電池の信頼性が劣化する原因となり得る。このような突起物の発生は電池に限らず、溶接対象物において何らかの問題を引き起こす恐れがある。このため、レーザ溶接近傍における外観不良検出が必要不可欠となる。

従来、この外観不良検出は、いわゆるパターンマッチ手法で行っていた。この手法は、溶接後の溶接対象物をカメラで撮像し、溶接個所近傍に炎上の突起物の形状に類似した物体が、パターンマッチングにより検出できれば、外観不良として検出するものである。

特開２０１７－５６４６４号公報

しかしながら、パターンマッチ手法は、膨大な演算量を必要とするものであり、外観不良の検出判断にかかる時間が長くなり、当該外観不良テストにおけるスループットが悪いという問題点があった。また、パターンマッチングの精度を上げることを目的として明度の高い画像を得ようとカメラのシャッター速度を長くした場合、逆に撮像した画像がぼやけたものとなり、かえってパターンマッチングの精度を低下させるおそれがあった。

本発明は、上記問題点等を解決するためになされたものであり、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できる溶接外観不良検出装置、レーザ溶接装置、及び、溶接外観不良検出方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために請求項１記載の溶接外観不良検出装置は、溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出するものであって、前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度が所定閾値より大きい点が存在するかを判別する判別手段と、その判別手段により前記明度が所定閾値より大きい点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備える。

請求項２記載の溶接外観不良検出装置は、溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出するものであって、前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別手段と、その判別手段により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備え、前記所定範囲は、前記溶接対象物の外縁に設定された平面領域である。

請求項３記載の溶接外観不良検出装置は、溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出するものであって、前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別手段と、その判別手段により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備え、前記所定範囲は、前記溶接対象物の外縁から第１距離離れて設定された線であり、前記撮像手段は、前記線に沿ってスキャンしながら前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する。

請求項４記載の溶接外観不良検出装置は、溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出するものであって、前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別手段と、その判別手段により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備え、前記所定範囲は、前記溶接線から第２距離離れて設定された線であり、前記撮像手段は、前記線に沿ってスキャンしながら前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する。

請求項５記載のレーザ溶接装置は、レーザ光を照射して溶接対象物を溶接するものであって、請求項１から４のいずれかに記載の溶接外観不良検出装置を備え、その溶接外観不良検出装置により、前記レーザ溶接装置により溶接された前記溶接対象物における外観不良を検出する。

請求項６記載のレーザ溶接装置は、請求項５記載のレーザ溶接装置において、前記溶接外観不良検出装置は、前記レーザ溶接装置によるレーザ溶接中に、前記溶接対象物における外観不良を検出する。

請求項７記載のレーザ溶接装置は、請求項５記載のレーザ溶接装置において、前記溶接外観不良検出装置は、前記レーザ溶接装置によるレーザ溶接後に、前記溶接対象物における外観不良を検出する。

請求項８記載のレーザ溶接装置は、請求項７記載のレーザ溶接装置において、溶接前の前記溶接対象物の位置に対応して前記所定範囲を設定する設定手段と、溶接前の前記溶接対象物の位置と溶接後の前記溶接対象物の位置とのずれを検出するずれ検出手段と、そのずれ検出手段により検出されたずれに基づいて、前記所定範囲の位置を補正する補正手段と、を備える。

請求項９記載の溶接外観不良検出方法は、溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する方法であって、前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像手段により撮像する撮像工程と、その撮像工程により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物の外縁に平面領域として設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別工程と、その判別工程により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断工程と、を備える。

請求項１０記載の溶接外観不良検出方法は、溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する方法であって、前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像手段により撮像する撮像工程と、その撮像工程により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度が所定閾値より大きい点が存在するかを判別する判別工程と、その判別工程により前記明度が所定閾値より大きい点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断工程と、を備える。

請求項１記載の溶接外観不良検出装置によれば、溶接線によってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が、撮像手段によって撮像される。溶接対象物に生じた外観不良が撮像手段により撮像された画像に含まれていた場合、その外観不良の位置における明度が大きく現れることが多い。この溶接外観不良検出装置では、撮像手段により撮像された画像に基づいて、溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度が所定閾値より大きい点が存在するかが判別手段により判別される。そして、画像データに特異点がその判別手段により明度が所定閾値より大きい点が存在すると判別された場合に、判断手段によって外観不良が判断される。このように、溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度の大きな点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できるという効果がある。

請求項２記載の溶接外観不良検出装置によれば、溶接線によってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が、撮像手段によって撮像される。溶接対象物に生じた外観不良が撮像手段により撮像された画像に含まれていた場合、その外観不良の位置における画像データがその他の位置における画像データと大きく異なる特異点として現れることが多い。この溶接外観不良検出装置では、撮像手段により撮像された画像に基づいて、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかが判別手段により判別される。そして、その判別手段により特異点が存在すると判別された場合に、判断手段によって外観不良が判断される。このように、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できるという効果がある。また、外観不良が判断される所定範囲として、溶接対象物の外縁に設定された平面領域が設定される。これにより、溶接対象物から外縁へ飛び出すように形成された突起物を、外観不良として高速かつ精度よく検出できるという効果がある。

請求項３記載の溶接外観不良検出装置によれば、溶接線によってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が、撮像手段によって撮像される。溶接対象物に生じた外観不良が撮像手段により撮像された画像に含まれていた場合、その外観不良の位置における画像データがその他の位置における画像データと大きく異なる特異点として現れることが多い。この溶接外観不良検出装置では、撮像手段により撮像された画像に基づいて、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかが判別手段により判別される。そして、その判別手段により特異点が存在すると判別された場合に、判断手段によって外観不良が判断される。このように、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できるという効果がある。また、外観不良が判断される所定範囲として、溶接対象物の外縁から第１距離離れて設定された線が設定される。撮像手段によって、その設定された線に沿ってスキャンしながら溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が撮像され、外観不良が判断される。これにより、溶接対象物の外縁から少なくとも第１距離以上飛び出して形成された突起物を、外観不良として高速かつ精度よく検出できるという効果がある。また、外観不良の判断を線に対して行うので、より高速に検出できるという効果がある。

請求項４記載の溶接外観不良検出装置によれば、溶接線によってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が、撮像手段によって撮像される。溶接対象物に生じた外観不良が撮像手段により撮像された画像に含まれていた場合、その外観不良の位置における画像データがその他の位置における画像データと大きく異なる特異点として現れることが多い。この溶接外観不良検出装置では、撮像手段により撮像された画像に基づいて、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかが判別手段により判別される。そして、その判別手段により特異点が存在すると判別された場合に、判断手段によって外観不良が判断される。このように、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できるという効果がある。また、外観不良が判断される所定範囲として、溶接線から第２距離離れて設定された線が設定される。撮像手段によって、その設定された線に沿ってスキャンしながら溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が撮像され、外観不良が判断される。これにより、溶接によって溶接線近傍に形成された突起物を、外観不良として高速かつ精度よく検出できるという効果がある。また、外観不良の判断を線に対して行うので、より高速に検出できるという効果がある。

請求項５記載のレーザ溶接装置によれば、レーザ光を照射して溶接した溶接対象物に対して、請求項１から４のいずれかに記載の溶接外観不良検出装置により、外観不良が検出される。これにより、そのレーザ光による溶接によって突起物が形成された場合に、外観不良として高速かつ精度よく検出できるという効果がある。

請求項６記載のレーザ溶接装置によれば、請求項５記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、レーザ溶接装置によるレーザ溶接中に、外観不良検出装置によって溶接対象物における外観不良が検出できるので、その外観不良の検出をより高速に行うことができるという効果がある。

請求項７記載のレーザ溶接装置によれば、請求項５記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、レーザ溶接装置によるレーザ溶接後に、外観不良検出装置によって溶接対象物における外観不良が検出されるので、撮像素子により撮像される画像にレーザ光が写り込むことを抑制できる。よって、画像データに関する特異点の判別又は明度が所定閾値より大きい点の判別において、レーザ光の影響を排除できるので、外観不良の検出を精度よく行うことができるという効果がある。

請求項８記載のレーザ溶接装置によれば、請求項７記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、溶接前の溶接対象物の位置に対応して所定範囲が設定手段により設定される。一方、溶接前の溶接対象物の位置と溶接後の溶接対象物の位置とのずれが検出手段により検出される。そして、そのずれ検出手段により検出されたずれに基づいて、前記所定範囲の位置が補正手段により補正され、そのうえで、判別手段により、補正された所定範囲に、画像データに関する特異点が存在するか、又は、明度が所定閾値より大きい点が存在するかが判別される。このように、レーザ光の溶接中に溶接対象物が何らかの要因でずれてしまったとしても、そのずれを反映させて画像データに関する特異点の判別又は明度が所定閾値より大きい点の判別が行われる所定範囲が補正されるので、より精度の高い外観不良の検出を行うことができるという効果がある。

請求項９記載の溶接外観不良検出方法によれば、溶接線によってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が、撮像工程によって撮像される。そして、撮像工程により撮像された画像に基づいて、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかが判別工程により判別される。そして、画像データに特異点がその判別工程により特異点が存在すると判別された場合に、判断工程によって外観不良が判断される。このように、溶接対象物に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できるという効果がある。また、外観不良が判断される所定範囲として、溶接対象物の外縁に設定された平面領域が設定される。これにより、溶接対象物から外縁へ飛び出すように形成された突起物を、外観不良として高速かつ精度よく検出できるという効果がある。

請求項１０記載の溶接外観不良検出装置によれば、溶接線によってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺が、撮像工程によって撮像される。そして、撮像工程により撮像された画像に基づいて、溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度が所定閾値より大きい点が存在するかが判別工程により判別される。そして、画像データに特異点がその判別工程により明度が所定閾値より大きい点が存在すると判別された場合に、判断工程によって外観不良が判断される。このように、溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度の大きな点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できるという効果がある。

本発明の第１実施形態に係るレーザ溶接装置の構成を概略的に示す概略図である。 ガルバノスキャナ及びシームトラッキングヘッドの内部構成を概略的に示した概略図である。 外観不良検出領域を説明するための説明図である。 外観不良検出領域の位置補正を説明するための説明図である。 シームトラッキングコントローラの電気的構成を示したブロック図である。 シームトラッキングコントローラのＣＰＵにより実行される外観不良検出処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明の第２実施形態に係る外観不良検出領域の一例を説明するための説明図であり、（ｂ）は、その外観不良検出領域の別例を説明するための説明図である。 シームトラッキングコントローラのＣＰＵにより実行される外観不良検出処理を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔの概略構成について説明する。図１は、そのレーザ溶接装置Ｔの構成を概略的に示す概略図である。

レーザ溶接装置Ｔは、例えば、電池ケースの開口部に蓋体をレーザ溶接によって接合し、電池を封缶する等、溶接対象物（以下、単に「ワーク」と称す）Ｗに対し、溶接線Ｌに沿ってレーザ光Ｃを照射しながら、ワークＷの溶接を行う装置である。このレーザ溶接装置Ｔは、レーザ溶接されたワークＷに対し、そのレーザ溶接に伴って突起物が形成されていなかい否かを判定し、突起物が形成されたと判定される場合は外観不良として検出する溶接外観不良検出装置を含む。なお、ワークＷは、電池に限られず、各種溶接継手等、レーザ溶接可能なものであれば全てのものが含まれる。

図１に示す通り、レーザ溶接装置Ｔは、少なくとも、レーザ光Ｃを発振するレーザ発振器１０と、レーザ照射装置であるガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳと、移動装置である多軸ロボットＲとによって構成される。

レーザ発振器１０により発振されたレーザ光Ｃは、光ファイバ１１により伝送され、光ファイバ１１の一端に設けられたファイバアダプタ１２から、ガルバノスキャナＧに取り込まれる。ガルバノスキャナＧは、取り込んだレーザ光ＣをワークＷに向けて照射する場合に、その照射位置を、２軸Ｄ２にて示される方向で調整するものである。

シームトラッキングヘッドＳは、ガルバノスキャナＧに取り付けられている。シームトラッキングヘッドＳは、溶接線Ｌに対する、ワークＷに照射されたレーザ光Ｃの照射位置のずれを判断し、ガルバノスキャナＧを制御して、レーザ光Ｃの照射位置が溶接線Ｌ上となるように位置補正をするための装置である。また、シームトラッキングヘッドＳは、後述する通り撮像素子１７（図２参照）を有しており、撮像素子１７にて撮像した溶接後のワークＷ及び／又はワークＷの周辺の画像から、外観不良を検出する機能を有している。このシームトラッキングヘッドＳが、本発明の溶接外観不良検出装置に相当する。

ガルバノスキャナＧは、多軸ロボットＲの先端に取り付けられている。多軸ロボットＲは、例えば３軸Ｄ１の各軸を中心として、先端に取り付けられたガルバノスキャナＧを回動可能にしている。これにより、１回のレーザ溶接で広範囲にわたってワークＷの溶接を行うことができ、また、溶接線Ｌの形状やワークＷの形状が複雑なものであっても、容易にレーザ溶接を行うことができる。なお、多軸ロボットＲは、回動の中心が必ずしも３軸である必要はなく、１又は複数の軸を中心にガルバノスキャナＧを回動できるものであればよい。

多軸ロボットＲには、ティーチペンダント２３が接続される。ティーチペンダント２３は、多軸ロボットＲを制御するロボットコントローラ４０（図２参照）に対して、レーザ溶接装置Ｔの動作に関する設定や、ワークＷの溶接線Ｌの教示（プログラム）等をするための入力手段としての役割を担うと共に、レーザ溶接装置Ｔの運転状態を表示する表示手段としての役割を担うものである。多軸ロボットＲは、ロボットコントローラ４０の制御によって、ティーチペンダント２３により教示された溶接線Ｌに沿ってレーザ光ＣがワークＷに照射されるように、ガルバノスキャナＧを移動させる。なお、ロボットコントローラ４０は、多軸ロボットＲに内蔵される。

また、詳細については後述するが、レーザ溶接装置Ｔ上におけるワークＷの位置の設定や、ワークＷに対してレーザ溶接後に行う外観不良検出におけるその検出対象領域（以下「外観不良検出領域」と称す）の設定が、ワークＷの溶接線Ｌの教示とあわせてティーチペンダント２３によって行えるように構成されている。

次いで、図２を参照して、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳの内部構成について説明する。図２は、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳの内部構成を概略的に示した概略図である。

ガルバノスキャナＧは、コリメートレンズ１３、反射ミラー１４、ダイクロイックミラー１５、フォーカシングレンズ１６、ガルバノミラー部２０、Ｘ軸変位モータ２０ａ、Ｙ軸変位モータ２０ｂ、ｆθレンズ２１、ガルバノスキャナコントローラ１８を有している。また、シームトラッキングヘッドＳは、撮像素子１７、シームトラッキングコントローラ３０を有している。

具体的には、ガルバノスキャナＧは、ファイバアダプタ１２の出力側に、コリメートレンズ１３が配置されている。レーザ発振器１０により発振され、光ファイバ１１を伝送してファイバアダプタ１２から照射されたレーザ光Ｃは、コリメートレンズ１３によって平行光とされる。コリメートレンズ１３により平行光とされたレーザ光Ｃは、反射ミラー１４によってガルバノミラー部２０に向けて反射され、反射ミラー１４とガルバノミラー部２０との間に設けられたダイクロイックミラー１５を透過して、ガルバノミラー部２０に入力される。

ガルバノミラー部２０は、ワークＷに向けてレーザ光Ｃを照射する場合に、その照射位置を調整するものであり、図示しない一対の反射ミラー（ガルバノミラー）によって構成される。

一対の反射ミラーのうち、一方の反射ミラーはＸ軸変位モータ２０ａに接続されている。このＸ軸変位モータ２０ａを駆動することにより、接続する反射ミラーの反射角が変更され、ワークＷに対するレーザ光Ｃの照射位置が、Ｘ軸方向に変位可能とされる。また、一対の反射ミラーのうち、他方の反射ミラーはＹ軸変位モータ２０ｂに接続されている。このＹ軸変位モータ２０ｂを駆動することにより、接続する反射ミラーの反射角が変更され、ワークＷに対するレーザ光Ｃの照射位置が、Ｙ軸方向に変位可能とされる。よって、Ｘ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動することで、ガルバノスキャナＧは、ワークＷに対して照射するレーザ光Ｃの照射位置を調整することができる。

ガルバノミラー部２０の出力側にはｆθレンズ２１が配置されている。ガルバノミラー部２０によって所望の照射位置に向けられたレーザ光Ｃは、ｆθレンズ２１によってワークＷの照射位置に集光される。なお、ｆθレンズ２１に代えて、Ｘ軸変位モータ２０ａ、Ｙ軸変位モータ２０ｂの前にＺ軸変位モータによりＺ軸方向に移動するレンズを設置し、ワークＷの照射位置に集光するようにしてもよい。

レーザ光Ｃやその他の光によりワークＷから反射された光Ｉは、レーザ光Ｃとは逆向きに、ｆθレンズ２１を通過及びガルバノミラー部２０を反射して進む。そして、光Ｉは、ダイクロイックミラー１５によって反射されて、シームトラッキングヘッドＳの撮像素子１７に入力される。ダイクロイックミラー１５と撮像素子１７との間には、フォーカシングレンズ１６が配置されており、フォーカシングレンズ１６によって、ワークＷより反射された光Ｉが、ワークＷの溶接面を表す画像として撮像素子１７に結像される。

撮像素子１７は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサ等によって構成される。撮像素子１７に結像された画像は、その撮像素子１７において２次元に並べられた画素に分解され、画素毎に、入力された光の強度が電気信号に変換されることで、撮像が行われる。撮像素子１７によって画素毎に変換された電気信号は、ラスタスキャンによりシームトラッキングコントローラ３０へ出力される。

シームトラッキングコントローラ３０は、多軸ロボットＲに設けられたロボットコントローラ４０と協働して、レーザ溶接装置Ｔの全体の制御を行うものである。シームトラッキングコントローラ３０は、ガルバノスキャナＧのガルバノスキャナコントローラ１８を介して、ロボットコントローラ４０との間で通信を行う。

ロボットコントローラ４０に接続されたティーチペンダント２３により、ワークＷの溶接線Ｌの教示（プログラム）が行われる場合、シームトラッキングコントローラ３０に設けられ又は接続された表示装置（図示せず）、若しくは、ティーチペンダント２３に設けられた表示装置（図示せず）に、撮像素子１７によって撮像されたワークＷの溶接面が表示される。使用者は、表示装置に表示されたワークＷの溶接面を見ながら、ワークＷにおける溶接線Ｌを設定することで、溶接線Ｌの教示を行う。

このとき、シームトラッキングコントローラ３０は、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像から特徴点を検出し、その特徴点に基づいて、ワークＷにおける溶接線Ｌが設定されるよう、表示装置に表示される画像を通して使用者を支援し、また、ティーチペンダント２３の操作の受付の可否を判断する。

また、使用者は、表示装置の表示を見ながら、ワークＷの位置を設定すると共に、ワークＷに対してレーザ溶接後に行う外観不良検出の検出対象領域である外観不良検出領域５１を設定する。

ここで、図３を参照してワークＷに対して設定される外観不良検出領域５１について説明する。図３は、外観不良検出領域５１を説明するための説明図である。第１実施形態では、この外観不良検出領域５１として、ワークＷの外縁に沿って所定幅ｗを有する平面領域が、使用者によって設定されるようになっている。シームトラッキングコントローラ３０は、この外観不良検出領域５１に対して、ワークＷから外縁へ飛び出すように形成された突起物Ｂが存在するか否かを判別し、外観不良の検出を行う。例えば、図３の例では、突起物Ｂが外観不良検出領域５１に存在する。このような場合に、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷが外観不良として判断する。

なお、ワークＷは、レーザ溶接を行っている間に、そのレーザ溶接によりワークＷに加わる力や各種振動等によってワークＷの位置がずれてしまうおそれがある。そこで、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷの溶接前と溶接後の位置のずれを特定し、ティーチペンダント２３より設定された外観不良検出領域５１の位置を、そのワークＷにずれに応じて外観不良検出を行う前に補正する処理を行う。

ここで、図４を参照して、外観不良検出領域５１の位置補正について説明する。図４は、その外観不良検出領域５１の位置補正を説明するための説明図である。図４において、破線５１ａがティーチペンダント２３より設定された外観不良検出領域５１の位置を示している。

シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷのレーザ溶接完了後、外観不良検出を行う前に、ワークＷを撮像素子１７にて撮像し、その時点でのワークＷの位置を特定する。図４では、実線がレーザ溶接完了後のワークＷの位置を示している。シームトラッキングコントローラ３０は、このレーザ溶接完了後のワークＷの位置と、ティーチペンダント２３により設定されたワークＷの位置（レーザ溶接前のワークＷの位置）とのずれ量を算出する。

そして、シームトラッキングコントローラ３０は、ティーチペンダント２３により設定された外観不良検出領域５１の位置５１ａも、レーザ溶接後に、算出したワークＷのずれ量だけずれたものとして、このずれ量分だけずらす補正を行う。図４において、二点鎖線５１ｂが、補正後の外観不良検出領域５１を示す。シームトラッキングコントローラ３０は、この補正後の外観不良検出領域５１（５１ｂ）に対して外観不良の有無を判断する。

このように、レーザ溶接中にワークＷが何らかの要因でずれてしまったとしても、そのずれを反映させて外観不良検出領域５１の位置を補正し、その補正後の外観不良検出領域５１において、外観不良の有無を判断するので、より精度の高い外観不良の検出を行うことができる。

なお、ティーチペンダント２３により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を示す情報、ワークＷの位置を示す情報、外観不良検出領域５１の位置を示す情報は、ロボットコントローラ４０から、ガルバノスキャナコントローラ１８を介してシームトラッキングコントローラ３０に送信され、シームトラッキングコントローラ３０に設けられたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３（図５参照）に記憶される。

図２に戻り、説明を続ける。シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷの溶接を行っている期間中、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像から検出される特徴点の位置（即ち、実際のワークＷの溶接線Ｌの位置）と教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置（ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの位置）とのずれ量を検出する。そして、シームトラッキングコントローラ３０は、その検出されたずれ量に基づいて、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあるか否かを判断する。

シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断すると、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像から検出される特徴点の位置と教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置とのずれ量に基づいて、検出されたワークＷの特徴点の位置（実際のワークＷの溶接線Ｌ）にレーザ光Ｃの照射位置が移動するように、レーザ光Ｃの照射位置の位置補正量（位置補正のための移動量）を算出する。算出された位置補正量は、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含められてガルバノスキャナＧのガルバノスキャナコントローラ１８に送信される。

一方、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置が、ワークＷの溶接線Ｌから所定範囲の中で移動するように、その移動量を、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含めてガルバノスキャナコントローラ１８に対して送信する。

ガルバノスキャナコントローラ１８は、ワークＷの溶接面上の所望の位置に、レーザ光Ｃが照射されるように、ガルバノミラー部２０に接続されたＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動するものである。

ガルバノスキャナコントローラ１８は、シームトラッキングコントローラ３０より、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断された場合に送信されるレーザ光Ｃの照射位置の移動命令を受信すると、その移動命令に含まれる位置補正量に基づいてＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動し、検出されたワークＷの特徴点の位置（実際のワークＷの溶接線Ｌ）にレーザ光Ｃが照射されるよう、レーザ光Ｃの照射位置を調整する。これにより、レーザ光Ｃの照射位置が、実際のワークＷの溶接線Ｌ上となるように補正される。

また、ガルバノスキャナコントローラ１８は、シームトラッキングコントローラ３０より、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に送信されるレーザ光Ｃの照射位置の移動命令を受信すると、その移動命令に含まれる移動量に基づいてＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動する。

ガルバノスキャナコントローラ１８は、レーザ発振器１０と接続されており、シームトラッキングコントローラ３０からの指示に基づいて、レーザ光Ｃの発振のオン／オフを、レーザ発振器１０に対して指示する。

例えば、ガルバノスキャナコントローラ１８は、シームトラッキングコントローラ３０から、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令を受信すると、ガルバノミラー部２０を駆動してレーザ光Ｃの照射位置を移動させている間、レーザ光ＣをワークＷへ照射すべく、レーザ発振器１０にレーザ光Ｃの発振をオンさせる。このとき、ガルバノスキャナコントローラ１８は、移動命令に基づいてレーザ光Ｃの照射位置が所望の位置に移動された後も、継続してレーザ光Ｃが出力されるように、レーザ発振器１０に対してレーザ光Ｃの発振をオンさせ続ける。

ここで、ガルバノミラー部を駆動していない状態（ガルバノスキャナによるレーザ光の照射位置の変更を行っていない状態）から、ガルバノミラー部を駆動してレーザ光の照射位置の移動を開始させる場合、一旦、レーザ光の照射を停止させなければならないものがあり、この場合、レーザ光が十分に照射されない箇所が生じて、レーザ溶接の品質を低下させてしまう問題があった。

これに対し、レーザ溶接装置Ｔでは、シームトラッキングコントローラ３０からの移動命令によって、レーザ光Ｃを常に溶接線Ｌから所定範囲内で移動させながら照射するよう制御しつつ、レーザ光Ｃの照射位置と溶接線Ｌとにずれが生じた場合は、レーザ光Ｃの照射を停止させることなく、レーザ光Ｃの照射位置を溶接線Ｌに戻すことができる。よって、品質の良いレーザ溶接を行うことができる。

図５は、シームトラッキングコントローラ３０の電気的構成を示したブロック図である。シームトラッキングコントローラ３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＲＡＭ３３を有しており、それらはバスライン３４を介して接続されている。また、バスライン３４には、撮像素子１７と、ガルバノスキャナコントローラ１８が接続される他、図示しない表示装置が接続されている。なお、上記した通り、ガルバノスキャナコントローラ１８には、ロボットコントローラ４０が接続され、ロボットコントローラ４０には、ティーチペンダント２３が接続される。

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに従って、レーザ溶接装置Ｔを制御する演算装置である。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１によって実行されるプログラムや固定値データ等を記憶するための書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＯＭ３２に記憶されるプログラムとして、例えば、図６を参照して後述する外観不良検出処理を実行するプログラム等が含まれる。ＲＡＭ３３は、書き換え可能な揮発性のメモリであり、ＣＰＵ３１によるプログラムの実行時に各種のデータを一時的に記憶する。

ここで、図６を参照して、シームトラッキングコントローラ３０のＣＰＵ３１により実行される外観不良検出処理について説明する。図６は、その外観不良検出処理を示すフローチャートである。外観不良検出処理は、ワークＷに対するレーザ溶接終了後に実行され、レーザ溶接したワークＷにおいて外観不良の存在の有無を検出する処理である。

この外観不良検出処理では、まず、ワークＷのずれ量を検出する（Ｓ１）。具体的には、図４を参照して説明した通り、ワークＷを撮像素子１７にて撮像してワークＷの位置（レーザ溶接後のワークＷの位置）を特定する。そして、ティーチペンダント２３により設定されたワークＷの位置（レーザ溶接前のワークＷの位置）をＲＡＭ３３より読み出し、レーザ溶接前のワークＷの位置から、レーザ溶接後のワークＷの位置へのずれ量を算出する。

次いで、外観不良検出領域５１の位置を補正する（Ｓ２）。具体的には、レーザ溶接前にティーチペンダント２３により設定された外観不良検出領域５１の位置５１ａを、Ｓ１の処理にて検出したワークＷのずれ量だけずらす補正を行う。

次いで、Ｓ２の処理により補正された外観不良検出領域５１を含む領域を、撮像素子１７にて撮像する（Ｓ３）。そして、Ｓ２の処理により補正された外観不良検出領域５１の中に、画像データに関する特異点があるか否かを判別する（Ｓ４）。ここで画像データに関する特異点の有無の判別は、撮像した画像において、外観不良検出領域５１内の画素の中に、その外観不良検出領域５１内の他の画素における画像データと大きく異なる画像データを有する画素が存在するか否かを判別することによって行われる。即ち、外観不良検出領域５１内の画素の中に、その外観不良検出領域５１内の他の画素における画像データと大きく異なる画像データがあれば、画像データに関する特異点が外観不良検出領域５１の中に存在すると判別する。なお、この判別によって使用される画像データとしては、明度、輝度、彩度などが例示される。

ここで、レーザ溶接によってワークＷに突起物Ｂが発生し、それが撮像素子１７にて撮像された画像に含まれていた場合、その突起物Ｂの位置における画像データがその他の位置における画像データと大きく異なる特異点として現れることが多い。そこで、Ｓ４の判別の結果、外観不良検出領域５１の中に画像データに関する特異点があると判別される場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、外観不良があると判断し、外観不良の存在を報知するために、不良と判定されたデータ（不良データ）をシームトラッキングコントローラ３０に設けられ又は接続された表示装置（図示せず）、若しくは、ティーチペンダント２３に設けられた表示装置等、何らかの表示装置に対して出力する（Ｓ６）。この表示装置に表示された不良データによって、使用者は外観不良を把握できる。なお、表示装置への不良データの出力に代えて、又は、その出力と合わせて、ランプの点灯・点滅や音の出力等により、外観不良を報知してもよい。Ｓ６の処理の後、Ｓ７の処理へ移行する。

一方、Ｓ４の判別の結果、外観不良検出領域５１の中に、画像データに関する特異点がないと判別される場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、次いで、Ｓ２の処理により補正された外観不良検出領域５１の中に、明度が所定閾値より大きい点（画素）が存在するか否かを判別する（Ｓ５）。ここで、レーザ溶接によってワークＷに突起物Ｂが発生し、それが撮像素子１７にて撮像された画像に含まれていた場合、その外観不良の位置（画素）における明度が大きく現れることが多い。そこで、Ｓ５の処理の結果、外観不良検出領域５１の中に、明度が所定閾値より大きい点（画素）が存在すると判別された場合は（Ｓ５：Ｙｅｓ）、外観不良があると判断し、上述したＳ６の処理を実行して、Ｓ７の処理へ移行する。一方、Ｓ５の判別の結果、外観不良検出領域５１の中に、明度が所定閾値より大きい点（画素）が存在しないと判別された場合は（Ｓ５：Ｎｏ）、Ｓ６の処理を行わずに、即ち、外観不良を報知せずに、Ｓ７の処理へ移行する。Ｓ７の処理では、外観不良と判断したか否かにかかわらず、Ｓ４及びＳ５の処理により得られたデータをデータログとしてＲＡＭ３３（又は、シームトラッキングコントローラ３０に別途設けられたフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）に保存する。ここで保存されたデータログは、外部ＰＣから読み取り可能に構成されており、後に外観不良が発見された場合等にトレーサビリティを可能としている。Ｓ７の処理の後、本外観不良検出処理を終了する。

以上、第１実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔによれば、シームトラッキングコントローラ３０がワークＷのレーザ溶接後に外観不良検出処理を実行することにより、以下の効果を奏する。即ち、撮像素子１７により撮像された画像に基づいて、ワークＷに対して設定された外観不良検出領域５１に画像データに関する特異点が存在するかが判別され、特異点が存在すると判別された場合に、外観不良があると判断される。このように、ワークＷに対して設定された外観不良検出領域５１に画像データに関する特異点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できる。

また、撮像素子１７により撮像された画像に基づいて、ワークＷに対して設定された外観不良検出領域５１に明度が所定閾値よりも大きい点が存在するかが判別され、明度が所定閾値よりも大きい点が存在すると判別された場合に、外観不良があると判断される。このように、ワークＷに対して設定された外観不良検出領域５１に明度の大きな点の存在を判別するだけで外観不良を判断するので、レーザ溶接における外観不良を高速かつ精度よく検出できる。

また、外観不良の判断を、画像データに関する特異点の有無と、明度の大きな点の有無との両方より判断するので、外観不良をより精度よく検出できる一方、各々の有無の判別に必要な処理量は大きくないため、高速に外観不良を検出できる。

また、外観不良検出領域５１として、ワークＷの外縁に沿って所定幅ｗを有する平面領域が設定されるので、ワークＷから外縁へ飛び出すように形成された突起物Ｂが存在する場合に、それを外観不良として高速かつ精度よく検出できる。

また、この外観不良検出処理は、レーザ溶接装置Ｔに設けられたシームトラッキングコントローラ３０により実行される。つまり、レーザ溶接装置Ｔによってレーザ溶接されたワークＷに対し、そのレーザ溶接によって突起物Ｂが形成されたとしても、それを外観不良として高速かつ精度よく検出できる。

また、外観不良検出処理は、レーザ溶接装置Ｔによるレーザ溶接後にシームトラッキングコントローラ３０により実行される。よって、この外観不良検出処理を実行するときには、撮像素子１７により撮像される画像に、レーザ溶接で用いられるレーザ光Ｃが写り込むことを抑制できる。よって、画像データに関する特異点の判別又は明度が所定閾値より大きい点の判別において、レーザ光Ｃの影響を排除できるので、外観不良の検出を精度よく行うことができる。

また、ワークＷに対する外観不良検出領域５１が、使用者によりレーザ溶接前に設定される一方、ワークＷに対するレーザ溶接後、外観不良検出を行う前に、レーザ溶接前のワークＷの位置とレーザ溶接後のワークＷの位置とのずれ量を検出し、その検出されたずれ量に基づいて、外観不良検出領域５１の位置が補正される。そして、その補正された外観不良検出領域５１に、画像データに関する特異点が存在するか、又は、明度が所定閾値より大きい点が存在するかが判別される。このように、レーザ光の溶接中にワークＷが何らかの要因でずれてしまったとしても、そのずれ量を反映させて画像データに関する特異点の判別又は明度が所定閾値より大きい点の判別が行われる外観不良検出領域５１が補正されるので、より精度の高い外観不良の検出を行うことができる。

次いで、図７及び図８を参照して、第２実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔについて説明する。第１実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔでは、外観不良検出領域５１として、ワークＷの外縁に沿って所定幅ｗを有する平面領域を設定し、撮像素子１７にてその外観不良検出領域５１を含む領域を撮像して、その外観不良検出領域５１に外観不良が存在するか否かを検出する場合について説明した。これに対し、第２実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔでは、外観不良検出領域として「線」を設定し、その「線」に沿ってスキャンしながら撮像素子１７にてワークＷ及び／又はワークＷ周辺を撮像しつつ、その「線」上に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値より大きい点が存在するか否かを判別して、外観不良が存在するか否かを検出する。

以下、第２実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔについて、第１実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔと相違する点を中心に説明する。第１実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔと同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図７（ａ）は、第２実施形態に係る外観不良検出領域の一例を説明するための説明図であり、図７（ｂ）は、第２実施形態に係る外観不良検出領域の別例を説明するための説明図である。

図７（ａ）に示す例では、外観不良検出領域５２として、ワークＷの外縁から第１距離ｄ１だけ離れた線が、使用者によって設定されるようになっている。シームトラッキングコントローラ３０は、この外観不良検出領域５２に沿って撮像素子１７の撮像領域をスキャンしながらワークＷ及び／又はワークＷ周辺を撮像し、その外観不良検出領域５２上に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値より大きい点が存在するか否かを判別する。そして、図７（ａ）のように、突起物ＢがワークＷの外縁から飛び出すように形成されている場合、外観不良検出領域５２上に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値より大きい点が存在することになるので、それを外観不良として検出する。

図７（ｂ）に示す例では、外観不良検出領域５３として、溶接線Ｌから第２距離ｄ２だけ離れた線が、使用者によって設定されるようになっている。シームトラッキングコントローラ３０は、この外観不良検出領域５３に沿って撮像素子１７の撮像領域をスキャンしながらワークＷ及び／又はワークＷ周辺を撮像し、その外観不良検出領域５３上に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値より大きい点が存在するか否かを判別する。そして、図７（ｂ）のように、レーザ溶接によって溶接線Ｌ近傍に突起物Ｂが形成された場合、外観不良検出領域５３上に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値より大きい点が存在することになるので、それを外観不良として検出する。

次いで、図８を参照して、第２実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔのシームトラッキングコントローラ３０のＣＰＵ３１により実行される外観不良検出処理について説明する。図８は、その外観不良検出処理を示すフローチャートである。この外観不良検出処理は、第１実施形態と同様に、ワークＷに対するレーザ溶接終了後に実行され、レーザ溶接したワークＷにおいて外観不良の存在の有無を検出する。

なお、以下の説明において、外観不良検出領域として、図７（ａ）に示す外観不良検出領域５２が設定された場合について説明する。外観不良検出領域として、図７（ｂ）に示す外観不良検出領域５３が設定された場合は、以下の説明の中で、外観不良検出領域５２を外観不良検出領域５３に読み替えればよい。

この外観不良検出処理では、まず、第１実施形態の外観不良検出処理のＳ１の処理と同様に、レーザ溶接前のワークＷの位置からレーザ溶接後のワークＷの位置へのずれ量を検出する（Ｓ１１）。次いで、外観不良検出領域５２の位置を補正する（Ｓ１２）。具体的には、レーザ溶接前にティーチペンダント２３により設定された外観不良検出領域５２の位置を、Ｓ１の処理にて検出したワークＷのずれ量だけずらす補正を行う。

次いで、Ｓ１２の処理により補正された外観不良検出領域５２に沿って撮像素子１７の撮像領域をスキャンするよう、ガルバノスキャナＧを駆動する（Ｓ１３）。具体的には、ガルバノスキャナＧを駆動するための命令を、ガルバノスキャナコントローラ１８に対して送信する。

なお、本実施形態では、ガルバノスキャナＧを駆動させることで、Ｓ１２の処理により補正された外観不良検出領域５２に沿って撮像素子１７の撮像領域をスキャンさせるが、多軸ロボットＲを駆動して、又は、ガルバノスキャナＧと多軸ロボットとの両方を駆動して協働させることにより、外観不良検出領域５２に沿って撮像素子１７の撮像領域をスキャンするようにしてもよい。

次いで、Ｓ１３の処理により、補正された外観不良検出領域５２に沿ってスキャン中の撮像領域を撮像素子１７にて撮像する（Ｓ１４）。そして、外観不良検出領域５２上に、画像データに関する特異点があるか否かを判別する（Ｓ１５）。ここで画像データに関する特異点の有無の判別は、撮像した画像において、外観不良検出領域５２上の画素の中に、その外観不良検出領域５２上の他の画素における画像データと大きく異なる画像データを有する画素が存在するか否かを判別することによって行われる。即ち、外観不良検出領域５２上の画素の中に、その外観不良検出領域５２上の他の画素における画像データと大きく異なる画像データがあれば、画像データに関する特異点が外観不良検出領域５２上に存在すると判別する。なお、この判別によって使用される画像データとしては、明度、輝度、彩度などが例示される。

ここで、レーザ溶接によってワークＷに突起物Ｂが発生し、それが撮像素子１７にて撮像された画像に含まれていた場合、その突起物Ｂの位置における画像データがその他の位置における画像データと大きく異なる特異点として現れることが多い。そこで、Ｓ１５の判別の結果、外観不良検出領域５２上に、画像データに関する特異点があると判別される場合は（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、外観不良があると判断し、不良と判定されたデータ（不良データ）をデータログとしてＲＡＭ３３（又は、シームトラッキングコントローラ３０に別途設けられたフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）に保存する（Ｓ１７）。そして、Ｓ１９の処理へ移行する。

一方、Ｓ１５の判別の結果、外観不良検出領域５２上に、画像データに関する特異点がないと判別される場合は（Ｓ１５：Ｎｏ）、次いで、外観不良検出領域５２上に、明度が所定閾値より大きい点（画素）が存在するか否かを判別する（Ｓ１６）。ここで、レーザ溶接によってワークＷに突起物Ｂが発生し、それが撮像素子１７にて撮像された画像に含まれていた場合、その外観不良の位置（画素）における明度が大きく現れることが多い。そこで、Ｓ１６の処理の結果、外観不良検出領域５２上に、明度が所定閾値より大きい点（画素）が存在すると判別された場合は（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、上述したＳ１７の処理を実行し、Ｓ１９の処理へ移行する。

一方、Ｓ１６の判別の結果、外観不良検出領域５２上に、明度が所定閾値より大きい点（画素）が存在しないと判別された場合は（Ｓ１６：Ｎｏ）、Ｓ１５及びＳ１６の処理により不良と判定されなかったデータ（通常データ）をデータログとしてＲＡＭ３３（又は、シームトラッキングコントローラ３０に別途設けられたフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）に保存する（Ｓ１８）。そして、Ｓ１９の処理へ移行する。Ｓ１９の処理では、外観不良検出領域５２に沿った撮像素子１７の撮像領域のスキャンを終了させるか否かを判断する（Ｓ１９）。具体的には、全ての外観不良検出領域５２に対して、撮像素子１７の撮像領域をスキャンしたか否かを判断し、全ての外観不良検出領域５２に対して、撮像素子１７の撮像領域をスキャンした場合に、外観不良検出領域５２に沿った撮像素子１７の撮像領域のスキャンを終了させると判断する。

そして、外観不良検出領域５２に沿った撮像素子１７の撮像領域のスキャンを終了させない場合には（Ｓ１９：Ｎｏ）、Ｓ１３の処理に戻り、Ｓ１３～Ｓ１９の処理を再び実行する。これにより、Ｓ１９の処理において、外観不良検出領域５２に沿った撮像素子１７の撮像領域のスキャンを終了させると判断されるまで、Ｓ１３～Ｓ１９の処理が繰り返される。つまり、外観不良検出領域５２に沿って撮像素子１７の撮像領域がスキャンされながら、外観不良の有無が判断される。

一方、Ｓ１９の処理の結果、外観不良検出領域５２に沿った撮像素子１７の撮像領域のスキャンを終了させる場合は（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、次いで、スキャン中に不良データがあったか否かを判断し（Ｓ２０）、不良データがあった場合は（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、不良データをシームトラッキングコントローラ３０に設けられ又は接続された表示装置（図示せず）、若しくは、ティーチペンダント２３に設けられた表示装置等、何らかの表示装置に対して出力する（Ｓ２１）。この表示装置に表示された不良データによって、使用者は外観不良を把握できる。なお、表示装置への不良データの出力に代えて、又は、その出力と合わせて、ランプの点灯・点滅や音の出力等により、外観不良を報知してもよい。そして、Ｓ２１の処理の後、又は、Ｓ２０の処理の結果、スキャン中に不良データがなかった場合は（Ｓ２０：Ｎｏ）、本外観不良検出処理を終了する。なお、Ｓ１８及びＳ１９の処理により保存されたデータログは、外部ＰＣから読み取り可能に構成されており、後に外観不良が発見された場合等にトレーサビリティを可能としている。

以上、第２実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔによれば、シームトラッキングコントローラ３０がワークＷのレーザ溶接後に外観不良検出処理を実行することにより、以下の効果を奏する。即ち、外観不良検出領域５２として、ワークＷの外縁から第１距離ｄ１離れて設定された線が設定され、この外観不良検出領域５２に沿って撮像素子１７の撮像領域をスキャンしながらワークＷ及び／又はワークＷ周辺を撮像し、その外観不良検出領域５２上に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値より大きい点が存在するか否かを判別する。これにより、ワークＷの外縁から少なくとも第１距離ｄ１以上飛び出して形成された突起物Ｂを、外観不良として高速かつ精度よく検出できる。

あるいは、外観不良検出領域５３として、ワークＷの外縁から第２距離ｄ２離れて設定された線が設定され、この外観不良検出領域５３に沿って撮像素子１７の撮像領域をスキャンしながらワークＷ及び／又はワークＷ周辺を撮像し、その外観不良検出領域５３上に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値より大きい点が存在するか否かを判別する。これにより、レーザ溶接によって溶接線Ｌ近傍に形成された突起物Ｂを、外観不良として高速かつ精度よく検出できるという効果がある。

また、外観不良の判断を線に対して行うので、より高速に検出できる。

その他、第１実施形態に係るレーザ溶接装置Ｔと同一の構成によって、同一の効果を奏する。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、以下に説明する変形例を含めて、各実施形態は、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部又は複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部又は複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしても良い。また、上記実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

例えば、図２に、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳの内部構成を示したが、そのレンズやミラーの配置は、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳによって適宜変更されてよい。また、図５に、本発明の一実施形態であるシームトラッキングコントローラ３０の電気的構成を示したが、図６又は図８に示した処理を実現できるものであれば、その電気的構成は図５に示したものに何ら限定されるものではない。

また、上記第１実施形態では、外観不良検出領域５１が設定され、上記第２実施委携帯では、外観不良検出領域５２又は５３が設定される場合いについて説明したが、外観不良検出領域５１、外観不良検出領域５２及び外観不良検出領域５３の少なくとも２以上が組み合わされて、外観不良検出領域が設定されてもよい。

上記各実施形態では、外観不良検出領域における外観不良の判断を、画像データに関する特異点の有無と、明度の大きな点の有無との両方より判断する場合について説明したが、いずれか一方で判断してもよい。即ち、外観不良検出領域における外観不良の判断を、画像データに関する特異点の有無だけで判断してもよいし、明度の大きな点の有無だけで判断してもよい。

上記実施形態では、ワークＷのレーザ溶接後に、図６又は図８に示す外観不良検出処理を実行して、外観不良を検出する場合について説明したが、ワークＷのレーザ溶接中に、レーザ溶接が完了した位置付近において設定された外観不良検出領域に、画像データに関する特異点又は明度が所定閾値よりも大きい点が存在するか否かを判別して、外観不良の有無を検出してもよい。これにより、レーザ溶接装置Ｔによるレーザ溶接中に、ワークＷにおける外観不良が検出できるので、外観不良の検出をより高速に行うことができるという効果がある。

上記実施形態では、外観不良検出領域５１，５２，５３を使用者がティーチペンダント２３を使用して設定する場合について説明したが、撮像素子１７にて撮像された画像から、シームトラッキングコントローラ３０がワークＷの位置を認識し、そのワークＷの位置に基づいて、シームトラッキングコントローラ３０が外観不良検出領域５１，５２を設定してもよい。また、ティーチペンダント２３から使用者により設定又は教示されたワークＷの位置や溶接線Ｌの位置に基づいて、シームトラッキングコントローラ３０が外観不良検出領域５１，５２，５３を設定してもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ－Ｙ２軸のガルバノミラー部２０を用いて、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置を変位させるレーザ溶接装置Ｔについて説明したが、Ｘ－Ｙ－Ｚ３軸のガルバノスキャナを用いて、ワークＷに照射されるレーザ光の照射位置を変位させるレーザ溶接装置に対して、本発明を適用してもよい。また、多関節ロボットにレーザ光を照射する単眼ヘッドを搭載し、多関節ロボットを移動させることで、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置を変位させるレーザ溶接装置に対して、本発明を適用してもよい。また、レーザ光Ｃを変位させるのではなく、ワークＷが設置されるテーブルをＸ－Ｙ２軸、Ｘ－Ｙ－Ｚ３軸又は５軸に移動させることで、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置を変位させるレーザ溶接装置Ｔに対して、本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置を２次元に変位可能としたレーザ溶接装置に対して、本発明を適用した場合について説明したが、単眼ヘッドからワークＷに対してレーザ光Ｃを照射し、その単眼ヘッド又はワークＷが設置されるテーブルを一方向に移動させてレーザ溶接を行うレーザ溶接装置に対しても、本発明は適用可能である。

Ｂ 突出物
Ｃ レーザ光
Ｌ 溶接線
Ｔ レーザ溶接装置
Ｗ ワーク（溶接対象物）
１７ 撮像素子（撮像手段）
２３ ティーチペンダント（設定手段）
３０ シームトラッキングコントローラ（溶接外観不良検出装置）
５１，５２，５３ 外観不良検出領域（所定範囲）
Ｓ１，Ｓ１１ （検出手段）
Ｓ２，Ｓ１２ （補正手段）
Ｓ３，Ｓ１４ （撮像工程）
Ｓ４，Ｓ５ （判別手段、判別工程）
Ｓ１５，Ｓ１６ （判別手段、判別工程）
Ｓ６，Ｓ１７ （判断手段、判断工程）

Claims (10)

1. 溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する溶接外観不良検出装置であって、
   前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、
   その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度が所定閾値より大きい点が存在するかを判別する判別手段と、
   その判別手段により前記明度が所定閾値より大きい点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする溶接外観不良検出装置。
2. 溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する溶接外観不良検出装置であって、
   前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、
   その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物の外縁に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別手段と、
   その判別手段により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備え、
   前記所定範囲は、前記溶接対象物の外縁に設定された平面領域であることを特徴とする溶接外観不良検出装置。
3. 溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する溶接外観不良検出装置であって、
   前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、
   その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物の外縁に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別手段と、
   その判別手段により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備え、
   前記所定範囲は、前記溶接対象物の外縁から第１距離離れて設定された線であり、
   前記撮像手段は、前記線に沿ってスキャンしながら前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像することを特徴とする溶接外観不良検出装置。
4. 溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する溶接外観不良検出装置であって、
   前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像する撮像手段と、
   その撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物の外縁に対して設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別手段と、
   その判別手段により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断手段と、を備え、
   前記所定範囲は、前記溶接線から第２距離離れて設定された線であり、
   前記撮像手段は、前記線に沿ってスキャンしながら前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像することを特徴とする溶接外観不良検出装置。
5. レーザ光を照射して溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置であって、
   請求項１から４のいずれかに記載の溶接外観不良検出装置を備え、
   その溶接外観不良検出装置により、前記レーザ溶接装置により溶接された前記溶接対象物における外観不良を検出することを特徴とするレーザ溶接装置。
6. 前記溶接外観不良検出装置は、前記レーザ溶接装置によるレーザ溶接中に、前記溶接対象物における外観不良を検出することを特徴とする請求項５記載のレーザ溶接装置。
7. 前記溶接外観不良検出装置は、前記レーザ溶接装置によるレーザ溶接後に、前記溶接対象物における外観不良を検出することを特徴とする請求項５記載のレーザ溶接装置。
8. 溶接前の前記溶接対象物の位置に対応して前記所定範囲を設定する設定手段と、
   溶接前の前記溶接対象物の位置と溶接後の前記溶接対象物の位置とのずれを検出するずれ検出手段と、
   そのずれ検出手段により検出されたずれに基づいて、前記所定範囲の位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする請求項７記載のレーザ溶接装置。
9. 溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する溶接外観不良検出方法であって、
   前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像手段により撮像する撮像工程と、
   その撮像工程により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物の外縁に平面領域として設定された所定範囲に画像データに関する特異点が存在するかを判別する判別工程と、
   その判別工程により前記特異点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断工程と、を備えることを特徴とする溶接外観不良検出方法。
10. 溶接線に沿ってレーザ光が照射されたことにより溶接された溶接対象物における外観不良を検出する溶接外観不良検出方法であって、
    前記溶接対象物及び／又はその溶接対象物の周辺を撮像手段により撮像する撮像工程と、
    その撮像工程により撮像された画像に基づいて、前記溶接対象物に対して設定された所定範囲に明度が所定閾値より大きい点が存在するかを判別する判別工程と、
    その判別工程により前記明度が所定閾値より大きい点が存在すると判別された場合に、前記外観不良を判断する判断工程と、を備えることを特徴とする溶接外観不良検出方法。

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