JPH0381079A

JPH0381079A - レーザ溶接機

Info

Publication number: JPH0381079A
Application number: JP1214213A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomi Sameda; 芳富鮫田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-04-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レーザ溶接機に関する。

（従来の技術）従来から、レーザ溶接機でワークを溶接するときには、
ワークの加工誤差や位置決め精度及び溶接中の熱ひずみ
などで変化した溶接線の位置をならうために、レーザヘ
ッドの溶接進行方向にカメラを取り付け、カメラで撮像
した溶接線の画像を高速で処理して、その位置を検出し
てレーザ光の照射位置を補正している。特に、レーザ溶
接では、ワークの突き合せ部が狭いのでレーザ光の照射
点を溶接線に高精度に位置合わせする必要があり、この
ようなレーザ溶接機で溶接するときの溶接線の検出には
、光学的画像入力方法として光切断法が用いられている
。

従来のレーザ溶接機の溶接線検出部を示す第５図におい
て、レーザ光などの照射部２０で１条の扇状光ｆをワー
ク１０の溶接部に照射し、撮像カメラなどの画像入力部
３０で観察し、データ処理装置４０で溶接線を検出して
、その位置をレーザヘッド５０の図示しない駆動部に送
っている。このとき観測される光切断像の溶接線に直交
方向の画像信号レベルの分布は、第６図のようになる。

ここで、地点ｇは溶接線の位置、地点りは反射率の低い
ごみ、溶接時のスパッタやワークのきずなどのある位置
で、同図で示すように、地点ｇの画像信号レベルが低い
ので、従来のデータ処理装置４０では、画像入力部３０
で得た光切断像から溶接線に直交方向の画像信号レベル
の分布を抽出して、画像信号レベルの低い部分を検出す
ることで溶接線の位置を検出していた。

（発明が解決しようとする課題）ところが、このように構成されたレーザ溶接機では、も
し、ワークの表面にごみがあると、第６図の地点りのよ
うに、溶接の地点ｇ以外に画像信号レベルの低い地点が
生じて、その地点を誤って溶接線と誤認するおそれがあ
る。

溶接方向に動作毎の連続画像から判断する方法も考えら
れるが、それでは位置の補正が時間的に間に合わなくな
り、狭い突き合せ隙間の溶接線を小さいスポットで溶接
することを特徴とするレーザ溶接には使えない。

そこで、本発明の目的は、ワークの表面状態の如何にか
かわらず、正確に溶接線の位置を検出し速やかに補正し
て、ワークを溶接することのできるレーザ溶接機を得る
ことである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のレーザ溶接機は、扇状光をワークの突き合わせ
溶接部に照射し、溶接部を撮像したカメラの信号を画像
処理装置で処理して溶接部の溶接線を検出し、ワークを
溶接するレーザ光の照射位置を溶接線に補正するレーザ
溶接機において、溶接部に扇状光を時間的または空間的
にずらして照射する照射部を、溶接線の両側に設けたこ
とを特徴とするレーザ溶接機である。

（作　用）扇状光は、時間的にずらされたときには同一平面内に、
空間的にずらされたときには平行な平面内にそれぞれ扇
状の照射部でワークの突き合せ部に照射される。カメラ
は、ワークに形成された光切断像を入力する。画像処理
装置では、光切断像から溶接線位置を検出し、その位置
をレーザヘッドに送る。ところで、光沢のある表面のワ
ークの反射光をカメラなどで観測したとき、正反射に近
い部分は著しく反射光が強く、それ以外の部分の反射光
は著しく弱い。そこで、溶接線の一側からの扇状光によ
る光切断像では、溶接線の他側の肩は正反射に近いため
画像信号レベルが高く、同じ側の肩は画像信号レベルが
低い。また、溶接線では反射光がないので、両側からの
扇状光のいづれによる光切断像でも画像信号レベルは低
くなる。

（実施例）以下、本発明のレーザ溶接機の実施例を図面を参照して
説明する。

第２図は本発明のレーザ溶接機の要部を溶接線方向から
見た正面図で、扇状照射部２１．２２からは、それぞれ
扇状光ｆ、、ｆ２が対象物の同一場所に交互に照射され
る。このとき、扇状ｆ、。

ｆ２は同一平面内となる。電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ
Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　）を使った撮像管（以
下、ＣＣＤカメラという）３０は扇状光ｆ、、ｆ２で形
成された光切断像を観測する。このとき、ＣＣＤカメラ
３０の１画面入力のタイミングに合わせて照射部２１．
２２からの照射を交互に行い、ＣＣＤカメラ３０で扇状
光ｆ、、ｆ２に対応する光切断像を別々に得る。第２図
の地点りは反射率の低いごみの部分である。

第３図は、このようにして得られた光切断像の溶接線に
直角方向の画像信号レベルを示し、地点りはごみのある
位置、地点ｅ　は左側の肩の位置、地点ｇは溶接線の位
置、地点ｅｒは右側の肩の位置で、それぞれ第２図の同
符号の地点に対応する。

第３図（ａ）、　　（ｂ）のような光切断像のレベル分
布について、（ａ）のレベルが低く（ｂ）のレベルが高
い部分を溶接線の左側の肩、逆に（ａ）のレベルが高く
（ｂ）のレベルが低い部分を溶接線の右側の肩、（ａ）
、　　（ｂ）ともにレベルの低い部分が溶接線とそれぞ
れ判定すると、第３図の地点りのようにごみなどで（ａ
）、　　（ｂ）両方のレベルが低くなった部分を溶接線
の位置と誤検出することはない。

次に、実施例２を第４図で説明する。同図は、溶接線に
直交方向から見た側面図で、扇状光ｆ１゜ｆ２は、ワー
ク１０の上で重ならないように溶接線の方向に少しずら
して平行に照射する。このとき扇状光ｆ、、ｆ２は同時
に照射するので、扇状光の照射部２０は単一のレーザ光
をビームスプリッタなどで分離して構成すればよい。Ｃ
ＯＤカメラ３０は、２個の光切断像を同時に観測する。

観測される光切断像は画面上で分離して、それぞれにつ
いて、光切断像の画像信号レベルを抽出し、第１の実施
例と同じ判定基準で溶接線の位置を検出する。

この場合には、２個の光切断像を同時に入力でき、実施
例１に比べて溶接線の位置検出時間を短縮することがで
きるので、レーザ溶接により適する利点がある。

［発明の効果］以上、本発明によれば、扇状光をワークの突き合せ接続
部に照射し、溶接部を撮像したカメラの信号を画像処理
装置で処理して溶接部の溶接線を検出し、ワークを溶接
するレーザ光の照射位置を補正するレーザ溶接機におい
て、溶接部に扇状光を時間的または空間的にずらして照
射する照射部を、前記溶接線の上方の両側に設けて、両
側から照射した扇状光の反射光を撮像した画像に表れた
溶接線と、この溶接線の両肩とで溶接線を検出してレー
ザヘッドの位置を速やかに補正したので、ワークの表面
状態の如何にかかわらず正確に溶接線に沿って溶接する
ことのできるレーザ溶接機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ溶接機の一実施例を示す斜視図
、第２図は第１図の部分断面正面図、第３図（ａ）、　
　（ｂ）は本発明のレーザ溶接機の作用を示す図、第４
図は本発明のレーザ溶接機の他の実施例を示す部分断面
正面図、第５図は従来のレーザ溶接機を示す斜視図、第
６図は従来のレーザ溶接機の作用を示す図である。 ↓０・・・ワーク、　　　　　２１．２２・・・照射部
３０・・・撮像カメラ、　　４０・・・画像処理装置５
０・・・レーザヘッド＋　　ｆｌ＋　　ｆ２・・・扇状
光ｇ・・・溶接線茅図第図箒図

Claims

【特許請求の範囲】

扇状光をワークの突き合せ溶接部に照射し、前記溶接部
を撮像したカメラの信号を画像処理装置で処理して前記
溶接部の溶接線を検出し、前記ワークを溶接するレーザ
光の照射位置を補正するレーザ溶接機において、前記溶
接部に前記扇状光を時間的または空間的にずらして照射
する照射部を、前記溶接線の両側に設けたことを特徴と
するレーザ溶接機。