WO2009022587A1 - レーザ溶接検査装置 - Google Patents

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WO2009022587A1
WO2009022587A1 PCT/JP2008/064069 JP2008064069W WO2009022587A1 WO 2009022587 A1 WO2009022587 A1 WO 2009022587A1 JP 2008064069 W JP2008064069 W JP 2008064069W WO 2009022587 A1 WO2009022587 A1 WO 2009022587A1
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laser
protective glass
imaging
welded portion
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PCT/JP2008/064069
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yuji Kawazoe
Masahiro Nishio
Akihiro Toyoda
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/706—Protective screens

Definitions

  • the present invention relates to a laser welding inspection apparatus for grasping a laser welding situation and inspecting welding quality.
  • Patent Document 1 As an example of a conventional laser welding inspection apparatus, there is an apparatus shown in Patent Document 1 (hereinafter referred to as an apparatus of Patent Document 1).
  • the apparatus of Patent Document 1 includes a laser irradiation head that irradiates a workpiece with a laser generated by a laser oscillator and welds the workpiece.
  • This laser irradiation head consists of a lens that collects the laser generated by the laser oscillator and irradiates it onto the workpiece (condensing lens), and scattered matter generated during welding (the substance contained in the workpiece has evaporated). And a protective cover for protecting the condensing lens from the like.
  • the apparatus 1 further includes an optical fino disposed at a position slightly deviated from the optical path of the laser irradiated from the laser irradiation head, and a position opposed to the tip of the optical fiber. And a solar cell for converting to.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-3 2 0 1 4 4
  • an optical fiber and a solar cell are provided, the solar cell is arranged at a position facing the tip of the optical fiber, a harness is connected to the solar cell, and a waveform measuring instrument is connected to the tip of the harness. Connected.
  • a harness and a solar cell are adopted in determining whether the welding is good or bad, which leads to the complication of the apparatus, and further, the solar cell is arranged out of the optical path of the laser.
  • the size of the equipment was increased.
  • the cost of solar cells is increased, leading to an increase in device costs, and it is actually desired to improve the cost.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a laser welding detection apparatus capable of satisfactorily evaluating the welding quality by suppressing the influence of foreign matter adhering to the protective glass with a simple configuration. With the goal.
  • imaging means for receiving laser reflected light reflected by a welded portion with respect to laser light irradiation through a protective glass that protects the laser optical system and imaging the welded portion with the received laser reflected light.
  • the imaging unit and the imaging unit are arranged so that an image point on the protective glass does not coincide with the imaging unit.
  • One or more imaging points for the welded portion are provided between the welded portions.
  • the image of the welded portion is connected to the welded portion provided between the image pickup means and the welded portion and is imaged by the image pickup means, while the image of the protective glass is the image forming point. Since the image is diffused without being imaged in the image, the image obtained by the imaging means is relatively less likely to be reflected due to dirt on the protective glass, and the accuracy of the quality determination can be improved accordingly.
  • the present invention includes the following aspects (1) to (5).
  • the modes of (1) to (3) correspond to claims 1 to 3, respectively.
  • Imaging means for receiving laser reflected light reflected from the welded portion with respect to laser light irradiation through a protective glass protecting the optical system of the laser, and imaging the welded portion with the received laser reflected light.
  • a laser welding inspection apparatus for inspecting welding quality using a welded part image obtained by imaging of the imaging means, the imaging means and the imaging means so that an imaging point on the protective glass does not coincide with the imaging means
  • One or more imaging points for the welded portion are provided between the welded portions.
  • an aperture is provided between the imaging means and the protective glass to limit a direction range of light rays entering from the protective glass. Special feature.
  • the imaging point for the weld and the aperture are arranged at the same position.
  • a lens facing the protective glass in the laser optical system (hereinafter referred to as a protective glass facing lens) and the welding Distance of the part [Hereafter, it is called the distance between the welded part of the protective glass facing lens. ] Is a, and the distance between the protective glass facing lens and the protective glass (hereinafter referred to as the protective glass-to-lens one protective glass distance) is b, a / b is a numerical value exceeding 1.
  • the image of the welded portion is connected to the welded portion provided between the imaging means and the welded portion, and is imaged by the imaging means.
  • the image on the protective glass is diffused without being imaged at the imaging point and is captured by the imaging means. The For this reason, the reflection due to the dirt on the protective glass is diffused, and the image obtained by the imaging means by installing the squeezing means that the contamination reflection image component is unclear and a small amount, while it is based on the welded part. Since the image components are clear and abundant, pass / fail judgment accuracy can be improved accordingly.
  • the image of the welded portion is connected to the welded portion provided between the imaging means and the welded portion and is imaged by the imaging means, while the image of the protective glass is Since the image is diffused without being imaged at the imaging point, the image obtained by the imaging means has relatively less reflection due to the dirt on the protective glass, and the accuracy of pass / fail judgment can be improved accordingly.
  • the amount of reflected image components due to the dirt on the protective glass is small, while the amount of image components based on the welded portion is large, so the quality determination accuracy can be improved.
  • the invention described in claim 3 since the image forming point and the squeeze for the welded portion are arranged at the same position, the influence of the squeeze on the image component based on the welded portion is reduced, and accordingly the quality determination accuracy can be improved. .
  • FIG. 2 is a diagram showing the optical paths of light from the workpiece and the protective glass in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example (second embodiment) in which a laser welding inspection apparatus in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a laser welding inspection apparatus 1 according to a third embodiment of the present invention. Explanation of symbols
  • FIG. 1 shows a laser welding inspection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 2 denotes a welding torch, and two lens fittings 5 and 6 (optical system) are built in the welding torch 2.
  • the welding torch 2 transmits laser light (welding laser light) sent from the laser oscillator 7 through the optical fiber 8 through the two lens units 5 and 6 through the mirror 9 and from the tip of the workpiece (welding part). ) Irradiation toward W and laser welding is applied to workpiece W.
  • the mirror 9 reflects the laser beam and can transmit an image (visible light) taken by the camera 11 to be described later.
  • a protective glass 12 is provided at the tip of the welding torch 2.
  • the protective glass 12 protects the two lens units and thus the two lens units 5 and 6 from spatter (spattering of molten metal) and fume (smoke-like gas) force generated by laser welding.
  • spatter scattering of molten metal
  • fume fume-like gas
  • a camera 11 is disposed at the rear end of the welding torch 2, and the laser reflected light reflected by the workpiece W passes through the first and second lens units 5 and 6 and is coaxial with the welding laser light. To receive light.
  • one focal point f 1 1 of the first lens unit 5 coincides with the machining point W k of the workpiece W
  • one focal point f 2 1 of the second lens unit 6 coincides with the camera 1 1.
  • the position is set as follows.
  • the first and second lens units 5 and 6 are arranged such that the other focal point f 1 2 of the first lens unit 5 and the other focal point f 2 2 of the second lens unit 6 are equivalent positions (hereinafter referred to as the first and second focal points). 2 It is set to be the focal position 15 of the lens units 5 and 6.
  • the welding torch 2 Since the first and second lens units 5 and 6 are arranged as described above, and the welding torch 2 is positioned with respect to the camera 11 and the workpiece W as described above, The torch 2 combines the image with respect to the work W at the focal point matching positions 15 of the first and second lens units 5 and 6. In this manner, the focal point matching positions 15 of the first and second lens units 5 and 6 to which the image for the workpiece W is coupled are set as follows. Is equivalent to.) Further, as described above, the position is set with respect to the welding torch 2 force camera 11 and the workpiece W. Thus, the camera 11 captures (images) an image of the workpiece W via the first image formation point 15.
  • the imaging point of the camera 11 is referred to as a second imaging point 16 for convenience.
  • the distance of the first lens unit 5 and the work point W k of the workpiece W (first lens unit work distance), in other words, the focal length of the first lens unit 5 is a, the first lens unit 5 and the protective glass 12
  • the distance (the first lens unit protective glass distance) is b, and the relationship of “a / b ⁇ 1 0” is established for both distances.
  • the camera 11 captures the work w (work point W k of the work w) by the reflected laser light received through the first and second lens units 5 and 6, and the work W image (visualized image)
  • [Weld image] is obtained.
  • dirt when laser welding is repeated, spatter or the like (hereinafter referred to as dirt for convenience) adheres to the protective glass 12 as described above. If dirt is attached to the protective glass 1 2, the weld image will show an image related to the reflection of the dirt.
  • the signal processing device 20 includes an image analysis unit 21 for analyzing an image captured by the camera 11 1 and an analysis result of the image analysis unit 21. And a pass / fail judgment means 2 2 for judging pass / fail of the welding quality of the workpiece W based on
  • the first lens unit hood distance a and the first lens unit protective glass distance b are set as described above (a Z b ⁇ 1 0), and By arranging the first image point 15 between the camera 1 1 and the workpiece W, the image on the protective glass 1 2 is not connected at the first image point 15 and the dotted line 2 3 in FIG. As shown by, an image is formed at a portion on the second lens unit 6 side from the first imaging point 15 (hereinafter referred to as a protective glass-corresponding imaging point 26). The image formed at the image forming point 26 corresponding to the protective glass is not formed by the camera 11, but is diffused and picked up by the camera 11.
  • the image for the workpiece W is connected at the first image formation point 15 and further imaged at the second image formation point 16, that is, the camera 11, as indicated by the solid line 24 in FIG.
  • the reflection caused by the dirt on the protective glass 1 2 is diffused.
  • the contact image is relatively less affected by the contamination image, and the image based on the workpiece W becomes clearer.
  • the pass / fail judgment accuracy is improved, and as a result, the welding quality of the workpiece W can be evaluated well.
  • the use of the solar cell may cause the device to be complicated and increase the device cost.
  • the arrangement of the lens is adjusted and the welding quality of the workpiece W is evaluated well, so that the solar cell required in the above prior art is not required, thereby simplifying the configuration and improving the apparatus. Low price can be achieved.
  • the first lens unit work distance a and the first lens unit — protective glass distance b are set as a / b ⁇ 1 0, compared to the case where a / b is set to 1 0.
  • the protective glass 12 is in a state of being separated from the workpiece W, and accordingly, adhesion of sputtering or the like to the protective glass 12 can be suppressed.
  • an example in which one image forming point for the work W is provided between the camera 11 and the work W is not limited to this, but a lens unit is further provided, and the camera 11 and the work W are provided. There may be two or more imaging points for the workpiece W between the two. In this case, in addition to the above settings, set the imaging point for the protective glass 12 so that it does not coincide with the camera 11.
  • a protective glass 12 may be provided at the first image-forming point 15 to limit the direction of the light ray entering from the force 30. 2 embodiment).
  • an image (image of dirt, etc.) 2 3 from the protective glass 12 is shown by hatching in FIG.
  • the movement toward the camera 1 1 side is suppressed, and the smudge image component is reduced.
  • the image from the workpiece W (see Fig. 1) is shown in Fig. 3 as solid line 3 1 Proceed to camera 1 1 (see Fig. 1) without being restricted by.
  • the welded portion image has a relatively small number of image components that are reflected in the dirt and more image components based on the workpiece w, and accordingly, the quality determination accuracy can be improved.
  • the aperture 30 is provided at the first imaging point 15 is taken as an example, but the aperture 30 may be provided at a position away from the first imaging point 15. Good.
  • the case where the laser irradiation direction and the photographing direction of the camera 11 are coaxial is taken as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the camera 11 is photographed in the direction perpendicular to the surface of the workpiece W, as in the first and second embodiments, while the laser irradiation is approximately equal to the workpiece W. It may be performed at an incident angle of 60 °.
  • the laser welding inspection apparatus 1 B shown in FIG. 4 shows a case where the incident angle of laser irradiation is about 60 °. However, laser irradiation may be performed at other incident angles.

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Abstract

カメラ１１とワークＷの間にワークＷに対する第１結像点１５を設けた。ワークＷの像は、第１結像点１５で結ばれてカメラ１１に撮像される一方、保護ガラス１２に対する像は、第１結像点１５で結像されずに拡散されてカメラ１１に撮像される。このため、保護ガラス１２の汚れに起因する写りこみは拡散され、これに伴い、カメラ１１が得る画像は、汚れ写りこみ画像が少なくて相対的にワークＷに基づく画像が多くなり、ワークＷの品質評価の精度を向上できる。

Description

明細書
レーザ溶接検査装置
技術分野
本発明は、 レーザ溶接状況を把握し、 溶接品質を検査するレーザ溶接検査装置に関 する。
背景技術
従来のレーザ溶接検査装置の一例として、 特許文献 1に示される装置 （以下、 特許 文献 1の装置という。 ） がある。 特許文献 1の装置は、 レーザ発振器が発生したレー ザをワークに対して照射し、 同ワークを溶接するレーザ照射ヘッドを備えている。 こ のレーザ照射へッドは、 レーザ発振器が発生したレーザを集光してワークに対して照 射するレンズ （集光レンズ） と、 溶接時に発生する飛散物 （ワークに含まれる物質が 蒸発したもの等） から集光レンズを保護する保護カバーと、 を備えている。 特許文献
1の装置は、 さらに、 レーザ照射ヘッドから照射されるレーザの光路上から若干ずれ た位置に配置された光ファイノ と、 この光フアイバの先端に対向する位置に配置され 光エネルギーを電気エネルギー （電圧） に変換する太陽電池と、 を備えている。
特許文献 1の装置では、 保護カバーに汚れ等がないか又は少ない場合には、 汚れ等 により散乱するレーザがないか又は少なくなり、 その結果、 太陽電池に照射されるレ 一ザの光量が少なくなり、 ワークに有効なレーザが照射される。 一方、 保護カバーに 汚れ等が増加した場合には、 該汚れ等により散乱するレーザが増加し、 従って、 多量 の散乱光 （レーザ） が光ファイバを介して太陽電池に照射され、 溶接に寄与するレー ザが少なくなつてワークに有効なレーザが照射されなくなる。
そして、 特許文献 1の装置は、 保護カバーに汚れ等がないか又は少ない場合には、 ワークに有効なレーザが照射されていることから、 溶接は良であると判定し、 保護力 バーに汚れ等が増加した場合にはワークに有効なレーザが照射されていないことから、 溶接は不良であると判定する。
特許文献 1 ：特開平 1 1— 3 2 0 1 4 4号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題 ところで、 上記従来技術では、 光ファイバ及ぴ太陽電池を備え、 太陽電池を光ファ ィバの先端に対向する位置に配置し、 太陽電池にハーネスを接続しそのハーネスの先 端に波形計測器を接続している。 上記従来技術では、 上述したように、 溶接の良否判 定を行う上でハーネス及び太陽電池を採用しており、 装置の複雑化を招き、 さらに、 太陽電池をレーザの光路からずれて配置する分、 装置の大型化を招いてしまうという 問題があった。 また、 一般に太陽電池が高価であることに伴ない、 装置コストの増加 を招いてしまうことになり、 その改善を図ることが望まれているというのが実情であ つた。
本発明は、 上記事情に鑑みてなされたものであり、 簡易な構成で保護ガラスに付着 する異物の影響を抑制して溶接品質の評価を良好に行うことができるレーザ溶接検出 装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明は、 レーザ光の照射に対して溶接部で反射されるレーザ反射光を、 レーザの 光学系を保護する保護ガラスを通して受光し、 この受光したレーザ反射光により前記 溶接部を撮像する撮像手段を有し、 該撮像手段の撮像により得られる溶接部画像を用 いて溶接品質を検査するレーザ溶接検査装置において、 前記保護ガラスに対する結像 点が前記撮像手段に一致しないように、 前記撮像手段と前記溶接部の間に前記溶接部 に対する結像点を 1つ以上設けたことを特徴とする。
本発明によれば、 溶接部の像は、 撮像手段と溶接部の間に設けた溶接部に対する結 像点で結ばれて撮像手段に撮像される一方、 保護ガラスに対する像は、 前記結像点で 結像されずに拡散されるため、 撮像手段が得る画像には、 保護ガラスの汚れに起因す る写りこみが相対的にが少なくなり、 その分、 良否判定精度を向上できる。
発明の態様
以下に、 本願において特許請求が可能と認識されている発明 （以下、 「請求可能発 明」 という場合がある。 ) の態様をいくつか例示し、 それらについて説明する。 各態 様は請求項と同様に、 項に区分し、 各項に番号を付し、 必要に応じて他の項の番号を 引用する形式で記載する。 これは、 あくまでも請求可能発明の理解を容易にするため であり、 請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、 以下の各項に記載された ものに限定する趣旨ではない。 つまり、 請求可能発明は、 各項に付随する記載， 実施 例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、 その解釈に従う限りにおいて、 各項の 態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、 また、 各項の態様から構成要素を削除 した態様も、 請求可能発明の一態様となり得るのである。
本発明は、 次の （1) 〜 （5) 項の態様で構成される。 （1) 〜 (3) 項の態様が 夫々請求項 1〜 3に相当している。
(1) レーザ光の照射に対して溶接部で反射されるレーザ反射光を、 レーザの光学 系を保護する保護ガラスを通して受光し、 この受光したレーザ反射光により前記溶接 部を撮像する撮像手段を有し、 該撮像手段の撮像により得られる溶接部画像を用いて 溶接品質を検査するレーザ溶接検査装置において、 前記保護ガラスに対する結像点が 前記撮像手段に一致しないように、 前記撮像手段と前記溶接部の間に前記溶接部に対 する結像点を 1つ以上設けたことを特徴とする。
(2) (1) 項に記載のレーザ溶接検査装置において、 前記撮像手段と前記保護 ガラスの間に、 前記保護ガラスから入る光線の方向範囲を限定す,るしぼりを設けたこ とを特徴とすることを特徵とする。
(3) (2) 項に記載のレーザ溶接検査装置において、 前記溶接部に対する結像 点及び前記しぼりを同等位置に配置したことを特徴とする。
(4) (1) 〜 （3) 項のいずれかに記載のレーザ溶接検査装置において、 レー ザの光学系における前記保護ガラスに対面するレンズ （以下、 保護ガラス対向レンズ という。 ） 及ぴ前記溶接部の距離 〔以下、 保護ガラス対向レンズ一溶接部距離とい う。 〕 を aとし、 保護ガラス対向レンズ及び保護ガラスの距離 （以下、 保護ガラス対 向レンズ一保護ガラス距離という。 ） を bとしたとき、 a/bは 1を超える数値 t
〔但し、 t > l〕 以上であるとされていることを特徴とする。
(5) (4) 項に記載のレーザ溶接検査装置において、 1を超える数値 tは 1 0 とされることを特徴とする。
(1) 〜 (5) 項に記載のレーザ溶接検査装置によれば、 溶接部の像は、 撮像手段 と溶接部の間に設けた溶接部に対する結像点で結ばれて撮像手段に撮像される一方、 保護ガラスに対する像は、 前記結像点で結像されずに拡散されて撮像手段に撮像され る。 このため、 保護ガラスの汚れに起因する写りこみは拡散され、 また、 しぼりを設 けることにより、 撮像手段が得る画像は、 汚れ写りこみ画像成分が不鮮明でかつ少量 となる一方、 溶接部に基づく画像成分は鮮明で多量のため、 その分、 良否判定精度を 向上できる。
発明の効果
請求項 1記載の発明によれば、 溶接部の像は、 撮像手段と溶接部の間に設けた溶接 部に対する結像点で結ばれて撮像手段に撮像される一方、 保護ガラスに対する像は、 前記結像点で結像されずに拡散されるため、 撮像手段が得る画像には、 保護ガラスの 汚れに起因する写りこみが相対的にが少なくなり、 その分、 良否判定精度を向上でき る。
請求項 2記載の発明によれば、 保護ガラスの汚れに起因する写りこみ画像成分が少 量となる一方、 溶接部に基づく画像成分は多量のため、 良否判定精度を向上できる。 請求項 3記載の発明によれば、 溶接部に対する結像点及びしぼりを同等位置に配置 したので、 溶接部に基づく画像成分に対するしぼりの影響が小さくなり、 その分、 良 否判定精度を向上できる。
図面の簡単な説明
面 1 ] 本発明の第 1実施の形態に係るレーザ溶接検査装置を模式的に示す図である。
[図 2 ] 図 1のワーク及び保護ガラスからの光の光路を合わせて示す図である。
[図 3 ] 図 1のレーザ溶接検査装置にしぼりを設けた例 （第 2実施の形態） を示す図で ある。
[図 4 ] 本発明の第 3実施の形態に係るレーザ溶接検査装置 1を模式的に示す図である。 符号の説明
1、 1 A, 1 B レーザ溶接検査装置、 5 , 6 第 1、 第 2レンズユニット （光学 系） 、 1 1 カメラ （撮像手段） 、 1 2 保護ガラス、 1 5 第 1結像点 （溶接部に 対する結像点） 、 3 0 しぼり、 W ワーク （溶接部）
発明を実施するための最良の形態
以下、 本 明の第 1実施の形態を図 1及び図 2に基づいて説明する。
図 1は、 本発明の第 1実施の形態に係るレーザ溶接検査装置 1を示したものである。 同図において、 2は溶接用トーチであり、 溶接用トーチ 2内には 2つのレンズュエツ ト 5 , 6 (光学系） が内蔵されている。 溶接用トーチ 2は、 レーザ発振器 7から光フ アイパ 8を通して送られたレーザ光 （溶接用レーザ光） を、 ミラー 9を介して 2つの レンズユニット 5， 6を通して、 その先端部からワーク （溶接部） Wへ向けて照射し、 ワーク Wに対してレーザ溶接を施すようにしている。 ミラー 9は、 レーザ光線を反射 し、 後述するカメラ 1 1による撮影に係る画像 （可視光） については透過し得るよう になっている。
溶接用トーチ 2の先端部には保護ガラス 1 2が設けられている。 保護ガラス 1 2は、 レーザ溶接によって生じるスパッタ （溶融金属の飛散） やヒューム （煙状のガス） 力 ら 2つのレンズュニッ トひいては 2つのレンズュニッ ト 5， 6を保護するようにして いる。 以下、 便宜上、 2つのレンズュニット 5 , 6のうち溶接用トーチ 2の先端部側 に配置されたものを第 1 レンズュニット 5、 溶接用トーチ 2の後端部側に配置された ものを第 2レンズュニット 6とレヽう。
溶接用トーチ 2の後端部には、 カメラ 1 1が配置されており、 ワーク Wで反射され たレーザ反射光を、 第 1、 第 2レンズユニット 5， 6を通して、 溶接用レーザ光と同 軸で受光するようにしている。
溶接用トーチ 2は、 第 1 レンズュ-ット 5の一方の焦点 f 1 1がワーク Wの加工点 W kと一致し、 第 2レンズュニット 6の一方の焦点 f 2 1がカメラ 1 1と一致するよ うに位置設定されている。 また、 第 1、 第 2レンズユニット 5 , 6は、 第 1レンズュ ニット 5の他方の焦点 f 1 2及ぴ第 2レンズュニット 6の他方の焦点 f 2 2が同等の 位置 （以下、 第 1、 第 2レンズユニット 5 , 6の焦点一致位置 1 5という。 ） になる ように設定されている。 第 1、 第 2レンズユニット 5 , 6が上述したように配置され、 かつ上述したように溶接用トーチ 2が、 カメラ 1 1及ぴワーク Wに対して位置設定さ れていることにより、 溶接用トーチ 2は、 ワーク Wに対する像を第 1、 第 2レンズュ ニット 5 , 6の焦点一致位置 1 5で結合する。 このよう'にワーク Wに対する像を結合 する第 1、 第 2レンズユニット 5， 6の焦点一致位置 1 5を以下、 適宜、 第 1結像点 1 5 (請求項 1の溶接部に対する結像点に相当する。 ） という。 また、 上述したよう に溶接用トーチ 2力 カメラ 1 1及びワーク Wに対して位置設定されていることによ り、 カメラ 1 1は、 ワーク Wに対する像を第 1結像点 1 5を介して撮像 （結像） する。 ここで、 カメラ 1 1の結像点を便宜上、 第 2結像点 1 6という。
また、 第 1レンズュニット 5及ぴワーク Wの加工点 W kの距離 （第 1レンズュニッ トーワーク距離） 、 換言すれば第 1 レンズュニット 5の焦点距離は aとされ、 第 1 レ ンズュニット 5及び保護ガラス 1 2の距離 （第 1 レンズュニットー保護ガラス距離） は bとされ、 両距離については、 「a / b≥ 1 0」 の関係が成立するようにされてい る。
カメラ 1 1は、 第 1、 第 2レンズユエット 5 , 6を通して受光するレーザ反射光に よりワーク w (ワーク wの加工点 W k ) を撮像し、 ワーク Wの画像 （可視化画像）
〔溶接部画像〕 を得る。 一般に、 レーザ溶接を繰返し行うと、 保護ガラス 1 2には上 述したようにスパッタ等 （以下、 便宜上、 汚れという。 ） が付着する。 そして、 保護 ガラス 1 2に汚れが付着していた場合、 溶接部画像には汚れの写りこみに係る画像
(以下、 汚れ写りこみ画像という。 ） が含まれている。
また、 別途、 信号処理装置 2 0が設けられており、 信号処理装置 2 0には、 カメラ 1 1で撮像された画像を解析する画像解析手段 2 1と、 この画像解析手段 2 1の解析 結果に基づいてワーク Wの溶接品質の良否を判定する良否判定手段 2 2と、 を備えて いる。
上述したように構成されたレーザ溶接検査装置 1では、 第 1 レンズュニットーヮー ク距離 a及ぴ第 1 レンズュニットー保護ガラス距離 bについて、 上述したように設定 し （a Z b≥ 1 0 ) 、 かつ、 カメラ 1 1とワーク Wとの間に第 1結像点 1 5を配置し たことにより、 保護ガラス 1 2に対する像は、 第 1結像点 1 5では結ばれず、 図 2に 点線 2 3で示すように、 第 1結像点 1 5より第 2レンズュニット 6側の部分 （以下、 保護ガラス対応結像点 2 6という。 ） で結像される。 そして、 保護ガラス対応結像点 2 6で結像される像に関しては、 カメラ 1 1では結像されず、 拡散されてカメラ 1 1 に撮像される。
一方、 ワーク Wに対する像は、 第 1結像点 1 5で結ばれ、 さらに図 2に実線 2 4で 示すように、 第 2結像点 1 6で、 即ちカメラ 1 1に撮像される。
このため、 保護ガラス 1 2の汚れに起因する写りこみは拡散され、 これに伴い、 溶 接部画像は、 相対的に汚れ写りこみ画像の影響が小さくワーク Wに基づく画像が鮮明 になり、 その分、 良否判定精度が向上され、 ひいてはワーク Wの溶接の品質を良好に 評価できる。
太陽電池を光ファイバの先端に対向する位置に配置し、 太陽電池にハーネスを接続 した上記従来技術では、 太陽電池を採用したことにより装置の複雑化及び装置コスト の増加を招くことが起こり得た。 これに対して、 レンズの配置を調整してワーク Wの 溶接の品質を良好に評価することにより、 上記従来技術で必要とされた太陽電池を不 要としたことにより構成の簡易化及び装置の低廉ィヒを達成できる。
上記実施の形態では、 第 1 レンズュニットーワーク距離 a及び第 1 レンズュニット —保護ガラス距離 bについて、 a / b≥ 1 0と設定しており、 a / bく 1 0と設定し た場合に比べて、 保護ガラス 1 2がワーク Wから離間した状態となり、 その分、 保護 ガラス 1 2へのスパッタ等の付着を抑制できる。
なお、 第 1 レンズュニットーワーク距離 a及び第 1 レンズュニットー保護ガラス距 離 bについて、 上述した 「a / b≥1 0」 の設定に代えて、 a / b≥ t 〔但し、 t > 1〕 と設定してもよい。
上記実施の形態では、 カメラ 1 1とワーク Wとの間にワーク Wに対する結像点を 1 つ設ける場合を例にしたが、 これに限らず、 レンズュニットをさらに設け、 カメラ 1 1とワーク Wとの間にワーク Wに対する結像点を 2以上設けるようにしてもよレ、。 こ の場合、 上記設定に加えて、 保護ガラス 1 2に対する結像点がカメラ 1 1に一致しな いように設定する。
上記実施の形態において、 図 3に示すように、 第 1結像点 1 5に保護ガラス 1 2 (図 1参照） 力 ら入る光線の方向範囲を限定するしぼり 3 0を設けてもよい （第 2実 施の形態） 。
この第 2実施の形態に係るレーザ溶接検査装置 1 Bによれば、 しぼり 3 0を設けた ことにより、 保護ガラス 1 2からの像 （汚れなどの像） 2 3のうち図 3にハッチング で示す領域分 2 3 aについてはカメラ 1 1側に進むことが抑制され、 汚れ写りこみ画 像成分が少なくなる。
—方、 ワーク W (図 1参照） からの像は図 3に実線 3 1で示すように、 しぼり 3 0 による制限を受けることなく、 カメラ 1 1 (図 1参照） 側に進む。 このため、 溶接部 画像は、 相対的に汚れ写りこみ画像成分が少なくワーク wに基づく画像成分が多くな り、 その分、 良否判定精度を向上できる。
第 2実施の形態では、 第 1結像点 1 5にしぼり 3 0を設けた場合を例にしたが、 し ぼり 3 0を第 1結像点 1 5から離れた位置に設けるようにしてもよい。
上記第 1、 第 2実施の形態では、 レーザ照射方向とカメラ 1 1の撮影方向が同軸で ある場合を例にしたが、 本発明はこれに限らない。
例えば、 図 4に示すように、 カメラ 1 1の撮影については第 1、 第 2実施の形態と 同様に、 ワーク Wの表面と垂直方向に行う一方、 レーザ照射についてはワーク Wに対 して約 6 0 ° の入射角で行うようにしてもよい。 図 4に示すレーザ溶接検查装置 1 B は、 レーザ照射の入射角が約 6 0 ° である場合を示しているが、 他の入射角度でレー ザ照射を行うようにしてもよレ、。

Claims

請求の範囲
[1] レーザ光の照射に対して溶接部で反射されるレーザ反射光を、 レーザの光学系を 保護する保護ガラスを通して受光し、 この受光したレーザ反射光により前記溶接部を 撮像する撮像手段を有し、 該撮像手段の撮像により得られる溶接部画像を用いて溶接 品質を検査するレーザ溶接検査装置において、
前記保護ガラスに対する結像点が前記撮像手段に一致しないように、 前記撮像手段 と前記溶接部の間に前記溶接部に対する結像点を 1つ以上設けたことを特徴とするレ 一ザ溶接検査装置。
[2] 前記撮像手段と前記保護ガラスの間に、 前記保護ガラスから入る光線の方向範囲 を限定するしぼりを設けたことを特徴とする請求項 1に記載のレーザ溶接検查装置。
[3] 前記溶接部に対する結像点及び前記しぼりを同等位置に配置したことを特徴とす る請求項 2に記載のレーザ溶接検査装置。
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