JPWO2009078077A1 - Laser welding method and laser welding apparatus - Google Patents

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Abstract

ワークWのレーザ溶接加工時におけるレーザ光Lの焦点を高精度で溶接加工位置に合わせることができるワークWのレーザ溶接方法とその装置10とを提供する。ＣＣＤカメラ14aを備えたパターン認識装置14でワークWの外形パターンを認識した後、該外形パターンにおける全てのコーナー部分C1〜C12…についてその形状を特定する特異点P1〜P12…の平面座標を読み取り、この座標に基づいてワークWの外形パターンの位置情報を特定し、当該位置情報に基づき溶接加工経路Sを演算する。又、溶接加工時においては、補正パターン取得装置20にて取得したワークWの外形の補正位置情報と予めパターン認識装置14で取り込んだ同位置におけるワークWの位置情報とを対比して、溶接加工経路Sを補正する。Provided is a laser welding method and apparatus 10 for a workpiece W that can focus a laser beam L at the welding processing position with high accuracy during laser welding of the workpiece W. After recognizing the outer shape pattern of the workpiece W with the pattern recognition device 14 equipped with the CCD camera 14a, the plane coordinates of the singular points P1 to P12, which specify the shape of all the corner portions C1 to C12 in the outer shape pattern are read. Then, the position information of the outer shape pattern of the workpiece W is specified based on the coordinates, and the welding process path S is calculated based on the position information. At the time of welding, the welding position is compared by comparing the correction position information of the outer shape of the workpiece W acquired by the correction pattern acquisition device 20 with the position information of the workpiece W at the same position previously acquired by the pattern recognition device 14. The path S is corrected.

Description

本発明は、ワークのレーザ溶接方法とその装置に関し、特に、角型電池等の電池缶の開口部への電池ヘッダの封口に好適なレーザ溶接方法とその装置に関する。   The present invention relates to a workpiece laser welding method and apparatus, and more particularly, to a laser welding method and apparatus suitable for sealing a battery header to an opening of a battery can such as a prismatic battery.

レーザ溶接は、アーク溶接，抵抗溶接或いはガス溶接と云った他の溶接方法に比べて溶接部の位置決め精度が高く且つ微細領域での溶接が可能であるため溶接部周囲への熱的影響が少ないことから、電子部品の製造プロセスにおけるワークの溶接方法に多用されている。   Laser welding has higher positioning accuracy of the welded part and can be welded in a fine region compared to other welding methods such as arc welding, resistance welding, or gas welding, so there is less thermal influence on the periphery of the welded part. For this reason, it is frequently used in the work welding method in the manufacturing process of electronic parts.

例えば、電子機器用電源として利用されている角型電池の封口には、このレーザ溶接が用いられている。ここで、角型電池とは、リチウムイオン二次電池等の電池要素を厚みの薄い角柱状の電池缶に密閉・収納した電池であり、具体的には以下の方法で製造される。すなわち、電池要素を収納したステンレス、アルミニウム等の金属からなる角型の電池缶の開口端部に導電接続端子等を備えた蓋体を嵌合し、電池缶と蓋体との嵌合部分にレーザ光を照射して当該部分を気密的且つ耐圧的に溶接して製造される。このため、溶接位置の位置決め精度が低下し前記嵌合部分に溶接不良が生じた場合には、電解質の漏洩や耐圧性の不足による電池の破裂と云った問題が生じるようになる。   For example, this laser welding is used for sealing a rectangular battery used as a power source for electronic equipment. Here, the prismatic battery is a battery in which a battery element such as a lithium ion secondary battery is sealed and accommodated in a thin prismatic battery can, and is specifically manufactured by the following method. That is, a lid provided with a conductive connection terminal or the like is fitted to the opening end of a rectangular battery can made of a metal such as stainless steel or aluminum containing a battery element, and a fitting portion between the battery can and the lid is fitted. It is manufactured by irradiating a laser beam and welding the part in an airtight and pressure-resistant manner. For this reason, when the positioning accuracy of the welding position is lowered and welding failure occurs in the fitting portion, there arises a problem that the battery is ruptured due to electrolyte leakage or insufficient pressure resistance.

そこで、従来より、溶接位置の位置決め精度をより一層高めるため、ＣＣＤカメラ等で撮像した画像データを元に、溶接位置を調整するレーザ溶接方法及びその装置が提案されている。例えば、特許文献１には、レーザヘッドから出射されたパルスレーザ光を検出するステップと、所定回数のパルスレーザ光を検出して所定の遅延時間が経過すると、外装缶の開口部の周壁と前記開口部を封止する封口体との嵌合部の溶接位置の画像を撮影するステップと、撮影された画像に基づいて予め設定された溶接位置とのズレ量を演算するステップと、演算結果に基づいてレーザヘッドの軌道を補正するステップとを備えるレーザ溶接方法が提案されている。   Therefore, conventionally, in order to further increase the positioning accuracy of the welding position, a laser welding method and apparatus for adjusting the welding position based on image data captured by a CCD camera or the like have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a step of detecting pulsed laser light emitted from a laser head, and a predetermined delay time after detecting a predetermined number of times of pulsed laser light, and the peripheral wall of the opening of the outer can A step of photographing an image of a welding position of a fitting portion with a sealing body that seals the opening, a step of calculating a deviation amount between a welding position set in advance based on the photographed image, and a calculation result Based on this, a laser welding method has been proposed which comprises a step of correcting the trajectory of the laser head.

溶接部の位置決め精度が高く且つ微細領域での溶接が可能なレーザ溶接を用いる場合において、ワークがワークテーブル(載置台)における所定の取付位置からズレて取り付けられているような場合には、ワークを連続的に溶接する際に溶接ズレが生じるようになる。そこで、かかるレーザ溶接方法を用いれば、該レーザ光がパルスレーザ光であって、レーザ光を出力していない間にワーク表面の溶接位置の画像を取り込み、当該画像中に示される溶接痕と予め設定されている溶接位置との間のズレを短時間で計測して当該溶接ズレを精度よく補正することができる。   When using laser welding that has high positioning accuracy of the welded part and can be welded in a fine region, if the work is mounted with a deviation from the specified mounting position on the work table (mounting table), the work When welding is continuously performed, welding deviation occurs. Therefore, if this laser welding method is used, the laser beam is a pulsed laser beam, and an image of the welding position on the workpiece surface is captured while the laser beam is not being output. It is possible to measure the deviation from the set welding position in a short time and correct the welding deviation with high accuracy.

しかしながら、このレーザ溶接方法は、溶接後の溶接痕と予め設定されている溶接位置との間のズレを補正するものであることから、当該補正直前の溶接部分には予め設定されている溶接位置との間にズレが生じている事になる。つまり、かかる技術では、予め設定されている溶接位置と実際の溶接位置との間にズレが生じた場合に溶接加工経路が補正されるのであって、このようなズレを未然に防ぐことはできないと云う問題があった。   However, since this laser welding method corrects a deviation between a welding mark after welding and a preset welding position, a welding position set in advance at the welding portion immediately before the correction is performed. There will be a gap between the two. That is, in such a technique, when a deviation occurs between a preset welding position and an actual welding position, the welding processing path is corrected, and such a deviation cannot be prevented in advance. There was a problem.

また、ワークの溶接位置を補正するため、ＣＣＤカメラなどのカメラ装置を用いてワーク表面の溶接位置を直接撮影して溶接位置補正用の画像データを取得しているが、互いに似たような金属色の外観を有する外装缶と封口体とが嵌め合わされた嵌合部(溶接部)はその境界（＝溶接位置）が不明瞭であり、ワーク表面の溶接位置を直接撮影して当該溶接位置を的確に把握するためにはＣＣＤカメラなどのカメラ装置として解像度の高いものを使用しなければならない。又、このように解像度の高いＣＣＤカメラを使用した場合には、画像処理に時間が掛かるようになり、レーザ溶接装置全体の動作速度を低下させる要因になると云う問題もあった。   In addition, in order to correct the welding position of the workpiece, a welding device on the surface of the workpiece is directly photographed using a camera device such as a CCD camera to obtain image data for correcting the welding position. The fitting part (welded part) where the outer can having a colored appearance and the sealing body are fitted together has an unclear boundary (= welding position), and the welding position is directly photographed by photographing the welding position on the workpiece surface. In order to accurately grasp, a high-resolution camera device such as a CCD camera must be used. In addition, when such a high-resolution CCD camera is used, it takes time for image processing, and there is a problem that the operation speed of the entire laser welding apparatus is reduced.

さらに、ワークをワークテーブル等に固定する際に使用する治具の磨耗や異物の噛み込み等によってワークが傾斜した状態でワークテーブル等に固定された場合やワークが高さ方向(Ｚ軸方向)にズレて配置されている場合には、仮に水平方向(Ｘ−Ｙ方向)の溶接ズレを解消できたとしても、高さ方向のズレを補正することはできず、部分的にレーザ光の焦点位置がワーク表面の溶接位置から外れ、溶接不良が生じるようになると云う問題があった。なお、このような問題は、例えばハイブリッド自動車用二次電池のような大型の電池缶(ワーク)の表面を連続的に溶接する際により顕著なものとなる。   Furthermore, when the work is fixed to the work table in a tilted state due to wear of jigs used when fixing the work to the work table or the like, or foreign matter biting, etc., or the work is in the height direction (Z-axis direction) However, even if the welding deviation in the horizontal direction (XY direction) can be eliminated, the deviation in the height direction cannot be corrected, and the focal point of the laser beam is partially corrected. There has been a problem that the position deviates from the welding position on the workpiece surface, resulting in poor welding. Such a problem becomes more conspicuous when continuously welding the surface of a large battery can (work) such as a secondary battery for a hybrid vehicle.

そして、上述の技術では、パルスレーザ光を出力していない間にワーク表面の溶接位置の画像を撮像するようにしているが、ワークの大型化に伴う溶接加工速度の高速化が図られた場合、単位時間当たりに照射されるパルスレーザ光のパルス数が圧倒的に増えるようになる。そうすると、パルスレーザ光を出力していない間にワーク表面の溶接位置の画像を撮像するようにしていたとしても、パルスの間隔が余りにも短くＣＣＤカメラで溶接位置の画像を撮像する際に溶接光(ブルーム)の残光によってハレーションが起こるようになり良好な画像を撮像できなくなると云う問題が生じる。又、溶接の熱源としてパルスレーザ光ではなく連続波発振(ＣＷ)のものが用いた場合には、溶接位置の画像を撮像することすらできなくなると云う問題もあった。
特開２００３−９４１８３号公報 In the above-described technique, an image of the welding position on the workpiece surface is captured while the pulse laser beam is not output. However, when the welding speed is increased due to the increase in size of the workpiece. The number of pulses of the pulsed laser light emitted per unit time is overwhelmingly increased. Then, even if the image of the welding position on the workpiece surface is captured while the pulse laser beam is not output, the welding light is used when the image of the welding position is captured by the CCD camera even if the pulse interval is too short. There is a problem that halation occurs due to the afterglow of (bloom) and a good image cannot be captured. Further, when a continuous wave oscillation (CW) instead of a pulse laser beam is used as a heat source for welding, there is also a problem that it is impossible to capture an image of the welding position.
JP 2003-94183 A

それゆえに、本発明の主たる課題は、溶接位置のズレを未然に防ぎ、溶接が必要な箇所を確実に溶接することができるワークのレーザ溶接方法とその装置とを提供することである。又、本発明の更なる課題は、ワークの大小にかかわらず、ワークのレーザ溶接加工時におけるレーザ光の焦点を高精度で所定の溶接加工位置に合わせることができるワークのレーザ溶接方法とその装置とを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a laser welding method and apparatus for a workpiece that can prevent welding position deviation and reliably weld a portion that requires welding. A further object of the present invention is to provide a laser welding method and apparatus for a workpiece, which can focus the laser beam on a predetermined welding position with high accuracy regardless of the size of the workpiece. And to provide.

請求の範囲第１項に記載した発明は、
(1)ワークＷの外形をＣＣＤカメラ１４ａの視野内に捕らえつつ、該ＣＣＤカメラ１４ａを備えたパターン認識装置１４をワークＷの外形に沿って走行させてワークＷの外形パターンを認識させ、その際に、
(2)少なくとも前記外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の原点に対する平面座標を読み取り、前記特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標に基づいて前記ワークＷの外形パターンの位置情報を取得し、且つ当該外形パターンの位置情報に基づいて前記ワークＷの溶接加工経路Ｓを演算し、
(3)前記ＣＣＤカメラ１４ａの視野内に於いて出射されるレーザ光Ｌの焦点位置Ｒが前記溶接加工経路Ｓ上の溶接箇所に一致するように前記ワークＷ又は前記レーザ照射装置１６を移動させながら前記レーザ光Ｌを前記ワークＷの溶接箇所に照射すると共に、
(4)前記溶接加工経路Ｓに沿って前記レーザ光Ｌを前記ワークＷの溶接箇所に照射する際に、前記レーザ照射装置１６に前置され且つレーザ照射装置１６の移動と共にワークＷの外形に沿って該レーザ照射装置１６の周囲を回動可能に設置され、前記ワークＷの外形を撮像する前駆ＣＣＤカメラ２０ａを備えた補正パターン取得装置２０にて、前記レーザ光Ｌの進路前方に位置する前記ワークＷの外形の補正位置情報を取得し、
(5)該補正位置情報と予め前記パターン認識装置１４を介して取り込んである前記ワークＷの外形パターンの位置情報とを対比し、前記補正位置情報が、予め前記パターン認識装置１４で取り込んだ同位置における前記ワークＷの位置情報から乖離している場合には、前記補正位置情報に基づいて溶接加工経路Ｓを補正しながら溶接を行う
ことを特徴とするレーザ溶接方法である。The invention described in claim 1
(1) While capturing the outer shape of the workpiece W within the field of view of the CCD camera 14a, the pattern recognition device 14 including the CCD camera 14a is caused to travel along the outer shape of the workpiece W to recognize the outer shape pattern of the workpiece W. When
(2) Read the plane coordinates with respect to the origin of the singular points P1 to P12... Specifying the shape of at least all the corner portions C1 to C4 in the outer shape pattern, and based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12. Obtaining the position information of the outer shape pattern of the workpiece W, and calculating the welding path S of the workpiece W based on the position information of the outer shape pattern;
(3) The workpiece W or the laser irradiation device 16 is moved so that the focal position R of the laser beam L emitted in the field of view of the CCD camera 14a coincides with the welding location on the welding processing path S. While irradiating the welding position of the workpiece W with the laser beam L,
(4) When irradiating the welding spot of the workpiece W with the laser beam L along the welding processing path S, the laser beam L is placed in front of the laser irradiation device 16 and moved to the outer shape of the workpiece W along with the movement of the laser irradiation device 16. A correction pattern acquisition device 20 provided with a precursor CCD camera 20a that is rotatably installed around the laser irradiation device 16 and images the outer shape of the workpiece W is positioned in front of the path of the laser light L. Obtaining corrected position information of the outer shape of the workpiece W;
(5) The correction position information is compared with the position information of the outer shape pattern of the workpiece W that has been captured in advance via the pattern recognition device 14, and the correction position information is the same as that previously captured by the pattern recognition device 14. In the laser welding method, welding is performed while correcting the welding processing path S based on the correction position information when the position is deviated from the position information of the workpiece W.

この発明では、ワークＷの溶接に先立ち、当該ワークＷの溶接加工経路Ｓを特定するが、その際、パターン認識装置１４のＣＣＤカメラ１４ａでワークＷ表面の溶接箇所を直接撮影して溶接加工経路Ｓを特定するのではなく、ＣＣＤカメラ１４ａでワークＷの外形パターンを認識させる共に、当該外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の原点に対する平面座標を読み取る。そして、この特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標に基づいてワークＷ表面における外形パターンを特定すると共に、特定された外形パターンの位置情報に基づいてワークＷの溶接加工経路Ｓを演算している。   In this invention, prior to welding of the workpiece W, the welding processing path S of the workpiece W is specified. At this time, the welding position on the surface of the workpiece W is directly photographed by the CCD camera 14a of the pattern recognition device 14. Instead of specifying S, the CCD camera 14a recognizes the outer shape pattern of the workpiece W, and the plane with respect to the origin of the singular points P1 to P12... For specifying the shape of all corner portions C1 to C4. Read the coordinates. Then, the external pattern on the surface of the workpiece W is specified based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12... And the welding processing path S of the workpiece W is calculated based on the positional information of the specified external pattern.

ここで、「コーナー部分についてその形状を特定する特異点」とは、コーナー部分の外形を形成する円弧の始点・終点・中心点や始点と終点とに挟まれた円弧上の中間点或いは変曲点など、コーナー部分の円弧形状を特定するために必要な点を云う。   Here, “singular point that identifies the shape of the corner part” means the start point / end point / center point of the arc that forms the outer shape of the corner part, or an intermediate point or inflection on the arc between the start point and end point This refers to a point necessary for specifying the arc shape of a corner portion, such as a point.

かかる構成により、ＣＣＤカメラ１４ａでワークＷの表面に設けられる溶接加工経路Ｓを撮影して当該経路Ｓの位置を特定する方法に比べて、目的とするパターン(すなわち、外形パターンであり、延いては溶接加工経路Ｓ)をより正確に且つ精度よく特定することができる。このため、ワークＷをワークテーブルＴに取り付ける際、治具Ｊの磨耗等によってクランプミスが生じた場合であっても、溶接が必要な箇所を確実に捕らえることができる。加えて、ＣＣＤカメラ１４ａで境界が明瞭なワークＷの外形を撮影しているので、このＣＣＤカメラ１４ａとして高解像度のものを必要とせず、解像度の低いものを使用できる結果、レーザ溶接装置１０全体の動作速度の向上を図ることもできる。   With this configuration, compared to a method of photographing the welding process path S provided on the surface of the workpiece W with the CCD camera 14a and specifying the position of the path S, the target pattern (that is, the outer shape pattern, which is extended) Can more accurately and accurately specify the welding path S). For this reason, when attaching the workpiece | work W to the workpiece | work table T, even if it is a case where a clamp mistake arises by abrasion etc. of the jig | tool J, the location which needs welding can be caught reliably. In addition, since the CCD camera 14a captures the outer shape of the work W with a clear boundary, the CCD camera 14a does not require a high resolution and can use a low resolution. As a result, the entire laser welding apparatus 10 can be used. It is also possible to improve the operation speed.

そして、ワークＷの溶接加工経路Ｓの演算が完了すると、ワークＷの溶接が開始されるが、当該ワークＷを溶接加工経路Ｓに沿って連続的に溶接した場合、溶接時の熱膨張などによって予め演算した溶接加工経路Ｓと実際に溶接すべき溶接箇所との間にズレが生じることがある。特に、ワークＷが大型のものの場合や溶接加工経路が長い場合にこのようなズレが大きくなる。しかしながら、本発明では、ワークＷの溶接箇所にレーザ光Ｌを照射する際、補正パターン取得装置２０でレーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷ外形の補正位置情報を取得し、この補正位置情報と予めパターン認識装置１４を介して取り込んであるワークＷの外形パターンの位置情報とを対比し、補正位置情報が予めパターン認識装置１４で取り込んだ同位置におけるワークＷの外形パターンの位置情報から乖離している場合には、前記補正位置情報に基づいて溶接加工経路Ｓを補正するようにしている。このように、レーザ溶接が行われる直前に、溶接加工経路Ｓを補正して当該溶接加工経路Ｓが加工時点のワークＷの状態に合致するようにしているので、レーザ照射装置１６から照射されるレーザ光Ｌの焦点位置Ｒが溶接箇所からズレるのを未然に防止することができ、レーザ光Ｌの焦点位置Ｒを常に実際に溶接すべき箇所に合わせることができる。   Then, when the calculation of the welding process path S of the workpiece W is completed, the welding of the workpiece W is started. When the workpiece W is continuously welded along the welding process path S, the thermal expansion at the time of welding, etc. There may be a gap between the welding processing path S calculated in advance and the welding location to be actually welded. In particular, such a deviation becomes large when the workpiece W is large or when the welding process path is long. However, in the present invention, when the laser beam L is irradiated to the welding portion of the workpiece W, the correction pattern acquisition device 20 acquires the correction position information of the outer shape of the workpiece W positioned in front of the course of the laser beam L, and this correction position information. Is compared with the position information of the outer shape pattern of the workpiece W captured in advance through the pattern recognition device 14, and the correction position information deviates from the position information of the outer shape pattern of the workpiece W at the same position previously captured by the pattern recognition device 14. If it is, the welding path S is corrected based on the correction position information. In this way, immediately before laser welding is performed, the welding process path S is corrected so that the welding process path S matches the state of the workpiece W at the time of processing. It is possible to prevent the focal position R of the laser light L from deviating from the welding location, and the focal position R of the laser light L can always be adjusted to the location to be actually welded.

また、溶接加工経路Ｓの補正を行う際、補正パターン取得装置２０では、上述のパターン認識装置１４と同様に、その境界が極めて明瞭なワークＷの外形の画像に基づいてその位置情報(すなわち補正位置情報)を取得している。そして、境界が明瞭な外形の画像に基づいて取得された位置情報同士を対比して溶接加工経路Ｓを補正するようにしているので、非常に高い精度で溶接加工経路Ｓを補正することができ、当該溶接加工経路Ｓを実際の溶接箇所に完全に合致させることができる。なお、パターン認識装置１４を基準に、パターン認識装置１４に対する補正パターン取得装置２０の位置関係は後述するように一義的に決まっている。   Further, when the welding process path S is corrected, the correction pattern acquisition device 20 is similar to the pattern recognition device 14 described above, based on the image of the outer shape of the workpiece W whose boundary is extremely clear (that is, correction). (Location information) is acquired. And since the welding process path | route S is correct | amended by contrasting the positional information acquired based on the image of the outline where a boundary is clear, the welding process path | route S can be corrected with very high precision. The welding processing path S can be completely matched with the actual welding location. The positional relationship of the correction pattern acquisition device 20 with respect to the pattern recognition device 14 is uniquely determined with reference to the pattern recognition device 14 as will be described later.

請求の範囲第２項に記載した発明は、請求項１に記載のレーザ溶接方法において、「前記ワークＷの前記外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標を読み取るのと同時に、当該コーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…において高さ方向にて複数撮像した画像の画素に基づいて各高さにおける合焦点検出データを順次取り出し、当該合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形Ｆのピーク値を求め、
前記特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標及び前記合焦点検出波形Ｆのピーク値に基づいて前記ワークＷ表面における外形パターンの位置情報を三次元にて特定する」ことを特徴とする。The invention described in claim 2 is the laser welding method according to claim 1, wherein “singular points P1 to P1 that specify the shape of all corner portions C1 to C4... At the same time as reading the plane coordinates of P12..., In-focus detection data at each height is sequentially extracted based on the pixels of the image captured in the height direction at the corner portions C1 to C4. The peak value of the in-focus detection waveform F based on the change in
Based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12 and the peak value of the in-focus detection waveform F, the position information of the external pattern on the surface of the workpiece W is specified in three dimensions.

この発明では、前記ワークＷの前記外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標を読み取るのと同時に、当該コーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…において高さ方向にて複数撮像した画像の画素に基づいて各高さにおける合焦点検出データを順次取り出し、当該合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形Ｆのピーク値を求める。   In this invention, at the same time as reading the plane coordinates of the singular points P1 to P12... For specifying the shapes of all the corner portions C1 to C4... In the outer shape pattern of the workpiece W, the corner portions C1 to C4. Based on the pixels of the image picked up in the vertical direction, the in-focus detection data at each height is sequentially extracted, and the peak value of the in-focus detection waveform F based on the change of the in-focus detection data is obtained.

ここで、「合焦点検出データ」とは、ＣＣＤカメラ１４ａで撮像された画像の各微小部分を構成する画素(或いは隣接又は近接した複数の画素群)の輝度や彩度などのデータを抽出・加工することによって得られるデータを云い、「合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形Ｆのピーク値」は、ワークＷの高さ方向(Ｚ軸方向)における表面(上面)位置を特定する指標となる（なお、「合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形Ｆのピーク値」の求め方等については後述する）。   Here, “focusing point detection data” refers to extraction of data such as luminance and saturation of pixels (or a plurality of adjacent or adjacent pixel groups) constituting each minute portion of the image captured by the CCD camera 14a. Data obtained by processing means “peak value of in-focus detection waveform F based on change in in-focus detection data” specifies the surface (upper surface) position in the height direction (Z-axis direction) of workpiece W. It becomes an index (how to obtain “the peak value of the in-focus detection waveform F based on the change in the in-focus detection data” and the like are described later).

そして、前記特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標及び前記合焦点検出波形Ｆのピーク値に基づいて前記ワークＷ表面における外形パターンの位置情報を三次元にて特定するようにしているので、かかる位置情報に基づいて演算されるワークＷの溶接加工経路Ｓは、実際に溶接に供されるワークＷの溶接箇所と三次元方向にて完全に一致する。従って、ワークＷが水平方向(Ｘ−Ｙ方向)のみならず高さ方向(Ｚ軸方向)にズレて配置された場合や傾斜した状態で固定された場合であっても、レーザ照射装置１６から照射されるレーザ光Ｌの焦点を常にワークＷの溶接箇所に合わせることができ、当該溶接箇所を一定の品質で確実に溶接することができる。   And, since the position information of the external pattern on the surface of the workpiece W is specified in three dimensions based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12. The welding process path S of the workpiece W calculated based on the information completely coincides with the welding location of the workpiece W actually used for welding in the three-dimensional direction. Therefore, even when the workpiece W is disposed not only in the horizontal direction (XY direction) but also in the height direction (Z-axis direction) or fixed in an inclined state, the laser irradiation device 16 The focus of the laser beam L to be irradiated can always be adjusted to the welding location of the workpiece W, and the welding location can be reliably welded with a certain quality.

請求の範囲第３項に記載した発明は、請求の範囲第１項又は第２項に記載のレーザ溶接方法において、「前記溶接加工経路Ｓの終点が前記溶接加工経路Ｓの始点を越えて、溶接部分がオーバーラップするように設定されている」ことを特徴とするもので、これにより、溶接加工経路Ｓに未溶接部分が生じるのを確実に防止することができる。   The invention described in claim 3 is the laser welding method according to claim 1 or 2, wherein “the end point of the welding process path S exceeds the start point of the welding process path S, It is characterized by the fact that the welded portions are set to overlap. By this, it is possible to reliably prevent unwelded portions from occurring in the welding processing path S.

請求の範囲第４項に記載した発明は、
(a)溶接加工用のレーザ光Ｌを発生させるレーザ発生装置１２と、
(b)前記レーザ発生装置１２で発生したレーザ光ＬをワークＷの溶接箇所に照射するレーザ照射装置１６と、
(c)前記レーザ発生装置１２と前記レーザ照射装置１６とを結ぶレーザトランスファ部材５４と、
(d)ワークテーブルＴ又は前記レーザ照射装置１６のいずれかを移動させる移動手段１８と、
(e)ＣＣＤカメラ１４ａを備え、ワークＷの外形パターンを認識するパターン認識装置１４と、
(f)前記レーザ照射装置１６に前置され且つレーザ照射装置１６の移動と共にワークＷの外形に沿って該レーザ照射装置１６の周囲を回動可能に設置された前駆ＣＣＤカメラ２０ａを備え、前記レーザ照射装置１６より照射される前記レーザ光Ｌの進路前方に位置する前記ワークＷの外形の補正位置情報を取得する補正パターン取得装置２０と、
(g1)ワークＷのレーザ溶接加工前にあっては前記パターン認識装置１４を通して認識されたワークＷの外形パターンを処理して少なくとも前記外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の原点に対する平面座標を読み取り、前記特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標に基づいてワークＷの外形パターンの位置情報を取得し、且つ当該外形パターンの位置情報に基づいて溶接加工経路Ｓを演算し、
(g2)続いて前記ＣＣＤカメラ１４ａの視野内に於いて出射される前記レーザ光Ｌの焦点位置Ｒが前記溶接加工経路Ｓ上の溶接箇所に一致するように前記移動手段１８にてワークＷ又はレーザ照射装置１６を移動させながらレーザ光ＬをワークＷの溶接箇所に照射してレーザ溶接加工を行わせると共に、
(g3)前記溶接加工経路Ｓに沿って前記レーザ光Ｌを前記ワークＷに照射する際に、前記補正パターン取得装置２０を通して取得された補正位置情報と予め前記パターン認識装置１４を介して取り込んである前記ワークＷの外形パターンの位置情報とを対比し、前記補正位置情報が、予め前記パターン認識装置１４で取り込んだ同位置における前記ワークＷの位置情報と乖離している場合には、前記補正位置情報に基づいて溶接加工経路Ｓを補正する制御装置Ａとで構成されている
ことを特徴とするレーザ溶接装置１０で、これにより、請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接方法を実施することができる。The invention described in claim 4 is:
(a) a laser generator 12 for generating a laser beam L for welding;
(b) a laser irradiation device 16 for irradiating the welding position of the workpiece W with the laser beam L generated by the laser generator 12;
(c) a laser transfer member 54 connecting the laser generator 12 and the laser irradiation device 16;
(d) moving means 18 for moving either the work table T or the laser irradiation device 16;
(e) a pattern recognition device 14 that includes a CCD camera 14a and recognizes the external pattern of the workpiece W;
(f) a precursor CCD camera 20a disposed in front of the laser irradiation device 16 and rotatably installed around the laser irradiation device 16 along the outer shape of the workpiece W along with the movement of the laser irradiation device 16; A correction pattern acquisition device 20 for acquiring correction position information of the outer shape of the workpiece W positioned in front of the path of the laser light L emitted from the laser irradiation device 16;
(g1) Before laser welding of the workpiece W, the outer shape pattern of the workpiece W recognized through the pattern recognition device 14 is processed to identify the shape of at least all corner portions C1 to C4 in the outer shape pattern. The plane coordinates with respect to the origin of the singular points P1 to P12... Are read, the position information of the outer shape pattern of the workpiece W is acquired based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12. Calculate the welding path S,
(g2) Subsequently, the moving means 18 moves the workpiece W or the workpiece W so that the focal position R of the laser beam L emitted in the field of view of the CCD camera 14a coincides with the welding location on the welding processing path S. While moving the laser irradiation device 16, the laser beam L is irradiated to the welding portion of the workpiece W to perform laser welding,
(g3) When the workpiece W is irradiated with the laser light L along the welding processing path S, the correction position information acquired through the correction pattern acquisition device 20 and the pattern recognition device 14 are captured in advance. The position information of the outer shape pattern of a certain workpiece W is compared, and when the corrected position information deviates from the position information of the workpiece W at the same position previously acquired by the pattern recognition device 14, the correction is performed. The laser welding apparatus 10 includes a control device A that corrects the welding processing path S based on the position information, and thereby performs the laser welding method according to claim 1. be able to.

また、このレーザ溶接装置１０では、レーザ溶接後に再度パターン認識装置１４を作動させつつワークＷに沿って移動させてワークＷの溶接後の画像データを採取し、当該画像データに基づいてワークＷの溶接品質の良否を判定することができると共に、溶接部分の品質について全数検査することも可能である。   Further, in this laser welding apparatus 10, after the laser welding, the pattern recognition device 14 is operated again and moved along the workpiece W to collect image data after welding the workpiece W, and the workpiece W is extracted based on the image data. It is possible to determine whether the welding quality is good or not, and it is also possible to inspect all the welded parts for quality.

請求の範囲第５項に記載した発明は、請求の範囲第４項に記載のレーザ溶接装置１０において、「前記パターン認識装置１４が、前記ワークＷの前記コーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…において高さ方向にて複数の画像を撮像すると共に、
前記制御装置Ａが、前記ワークＷの前記外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標を読み取るのと同時に、当該コーナー部分Ｃ１〜Ｃ４…において高さ方向にて複数撮像した画像の画素に基づいて各高さにおける合焦点検出データを順次取り出し、当該合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形Ｆのピーク値を求め、前記特異点Ｐ１〜Ｐ１２…の平面座標及び前記合焦点検出波形Ｆのピーク値に基づいて前記ワークＷ表面における外形パターンの位置情報を三次元にて特定する」ことを特徴とするもので、これにより、請求の範囲第２項に記載のレーザ溶接方法を実施することができる。The invention described in claim 5 is the laser welding apparatus 10 according to claim 4, in which “the pattern recognition device 14 is in the height direction at the corner portions C1 to C4 of the workpiece W. Take multiple images at
At the same time that the control device A reads the plane coordinates of the singular points P1 to P12 that specify the shape of all the corner portions C1 to C4 in the outer shape pattern of the workpiece W, the corner portions C1 to C4. , In-focus detection data at each height is sequentially extracted on the basis of pixels of an image captured in the height direction, and a peak value of the in-focus detection waveform F based on a change in the in-focus detection data is obtained. Based on the plane coordinates of P1 to P12 and the peak value of the in-focus detection waveform F, the position information of the outer shape pattern on the surface of the workpiece W is specified in three dimensions. The laser welding method described in the second item can be carried out.

請求の範囲第６項に記載した発明は、請求項４又は５に記載のレーザ溶接装置１０において、「補正パターン取得装置２０のワークＷに近接する先端側には、前駆ＣＣＤカメラ２０ａにレーザ光Ｌ及び溶接光が入光しないよう遮蔽する遮光部材２０ｂが取り付けられている」ことを特徴とするもので、これにより、補正パターン取得装置２０をレーザ光Ｌの近傍に配備することができると共に、レーザ発生装置１２より出力される溶接用のレーザ光Ｌが、連続発振，パルス発振，Ｑスイッチパルス発振，シングルモードなどの何れの手法で出力される場合であっても、前駆ＣＣＤカメラ２０ａでレーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷの外形の画像を撮像することができる。その結果、係る画像に基づいて上述のように非常に高い精度で溶接加工経路Ｓを補正することができる。   The invention described in claim 6 is the laser welding apparatus 10 according to claim 4 or 5, wherein the laser beam is applied to the precursor CCD camera 20a on the tip side close to the workpiece W of the correction pattern acquisition apparatus 20. L and a light-shielding member 20b that shields the welding light from entering are attached, whereby the correction pattern acquisition device 20 can be disposed in the vicinity of the laser light L, and Whether the laser beam L for welding output from the laser generator 12 is output by any method such as continuous oscillation, pulse oscillation, Q switch pulse oscillation, single mode, etc., the laser beam is emitted from the precursor CCD camera 20a. An image of the outer shape of the workpiece W positioned in front of the path of the light L can be taken. As a result, the welding path S can be corrected with very high accuracy as described above based on the image.

請求の範囲第１項及び第４項に記載した発明によれば、ワークにレーザ光を照射する際、補正パターン取得装置で取得されたレーザ光の進路前方に位置するワークの外形の補正位置情報と予めパターン認識装置を介して取り込んである同位置におけるワークの外形パターンの位置情報とを対比して溶接加工経路を補正するようにしているので、レーザ照射装置から照射されるレーザ光の焦点位置が溶接箇所からズレるのを未然に防止することができ、レーザ光Ｌの焦点位置Ｒを常に実際に溶接すべき箇所に合わせることができる。   According to the invention described in claims 1 and 4, when the workpiece is irradiated with the laser beam, the correction position information of the outer shape of the workpiece positioned in front of the course of the laser beam acquired by the correction pattern acquisition device. Since the welding process path is corrected by comparing the position information of the outer shape pattern of the workpiece at the same position that has been captured in advance via the pattern recognition device, the focal position of the laser light emitted from the laser irradiation device Can be prevented from deviating from the welding location, and the focal position R of the laser beam L can always be adjusted to the location to be actually welded.

請求の範囲第２項及び第５項に記載した発明によれば、上記効果に加え、ワークの外形パターンの位置情報を三次元にて特定した後、係る位置情報に基づいて溶接加工経路を演算しているので、ワークＷが水平方向(Ｘ−Ｙ方向)のみならず高さ方向(Ｚ軸方向)にズレて配置された場合や傾斜した状態で固定された場合であっても、レーザ照射装置から照射されるレーザ光の焦点を常にワークの溶接箇所に合わせることができ、当該溶接箇所を一定の品質で確実に溶接することができる。それ故、ワークの大小にかかわらず、ワークのレーザ溶接加工時におけるレーザ光の焦点を高精度で所定の溶接加工位置に合わせることができる。   According to the inventions described in claims 2 and 5, in addition to the above-described effect, after the position information of the outer shape pattern of the workpiece is specified in three dimensions, the welding process path is calculated based on the position information. Therefore, even when the workpiece W is arranged not only in the horizontal direction (XY direction) but also in the height direction (Z-axis direction) or fixed in an inclined state, laser irradiation is performed. The focus of the laser beam irradiated from the apparatus can always be adjusted to the welding location of the workpiece, and the welding location can be reliably welded with a certain quality. Therefore, regardless of the size of the workpiece, the laser beam can be focused at a predetermined welding position with high accuracy when the workpiece is laser welded.

請求の範囲第３項に記載した発明によれば、溶接加工経路に未溶接部分が生じるのを確実に防止することができるので、例えばワークである角型電池について本発明のレーザ溶接方法を用いて開口部の封口を行った場合には、電解質の漏洩や耐圧性の不足による電池の破裂と云った問題を確実に解決することができる。   According to the invention described in claim 3, it is possible to reliably prevent the occurrence of an unwelded portion in the welding path, so that the laser welding method of the present invention is used for, for example, a rectangular battery that is a workpiece. Thus, when the opening is sealed, the problem of battery rupture due to leakage of electrolyte or insufficient pressure resistance can be reliably solved.

本発明に係る一実施例のレーザ溶接装置のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of the laser welding apparatus of one Example which concerns on this invention. 本発明に使用されるレーザ照射装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the laser irradiation apparatus used for this invention. 本発明に係るパターン認識装置により認識されるワークのコーナー部分の一例を示す画像図である。It is an image figure which shows an example of the corner part of the workpiece | work recognized by the pattern recognition apparatus which concerns on this invention. 本発明におけるワークの溶接手順の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the welding procedure of the workpiece | work in this invention. 本発明におけるワークの溶接加工時状況の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the condition at the time of the welding process of the workpiece | work in this invention. コーナー部分の合焦点検出位置における特徴量に基づく代表的な波形を示す図である。It is a figure which shows the typical waveform based on the feature-value in the focus detection position of a corner part.

符号の説明Explanation of symbols

１０…レーザ溶接装置
１２…レーザ発生装置
１４…パターン認識装置
１４ａ…ＣＣＤカメラ
１６…レーザ照射装置
１８…移動手段
２０…補正パターン取得装置
２０ａ…前駆ＣＣＤカメラ
２０ｂ…遮光部材
Ａ…制御装置
Ｆ…合焦点検出波形
Ｐ１〜Ｐ１２…各コーナー部分の形状を特定する特異点
Ｒ…(レーザ光の)焦点位置
Ｓ…溶接加工経路
Ｌ…レーザ光
Ｗ…ワークDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser welding apparatus 12 ... Laser generator 14 ... Pattern recognition apparatus 14a ... CCD camera 16 ... Laser irradiation apparatus 18 ... Moving means 20 ... Correction pattern acquisition apparatus 20a ... Precursor CCD camera 20b ... Shading member A ... Control apparatus F ... Total Focus detection waveforms P1 to P12: Singular point R for specifying the shape of each corner portion ... Focus position S (for laser beam) ... Welding path L ... Laser beam W ... Workpiece

以下、本発明を図面に従って詳述する。図１は本発明に係る一実施例(第１実施例)のレーザ溶接装置１０のブロック回路図である。この図が示すように、本実施例のレーザ溶接装置１０は、大略、レーザ発生装置１２，パターン認識装置１４，レーザ照射装置１６，移動手段１８，補正パターン取得装置２０及び制御装置Ａで構成されている。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block circuit diagram of a laser welding apparatus 10 of one embodiment (first embodiment) according to the present invention. As shown in this figure, the laser welding apparatus 10 of the present embodiment is roughly composed of a laser generator 12, a pattern recognition device 14, a laser irradiation device 16, a moving means 18, a correction pattern acquisition device 20, and a control device A. ing.

レーザ発生装置１２は、ＹＡＧ(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)ロッド２２と、その両側に配置されたシャッタ２４，２６と、ＹＡＧロッド２２に光を投入する励起ランプ２８と、励起ランプ２８を印加する電源３０と、励起ランプ２８及びＹＡＧロッド２２を収納するハウジング３２を冷却するクーラ３４と、光軸合わせ用のＨｅ−Ｎｅレーザ３６と、Ｈｅ−Ｎｅレーザ３６から照射された光の進行方向を変える反射ミラー３８と、反射ミラー３８と図中左側のシャッタ２４との間に設置された全反射ミラー４０と、シャッタ２６の前方に配置された出力ミラー４２とで構成されている。レーザ光Ｌは、例えば、連続発振，パルス発振，Ｑスイッチパルス発振，シングルモードなどの手法により出力される。   The laser generator 12 includes a YAG (yttrium / aluminum / garnet) rod 22, shutters 24 and 26 disposed on both sides thereof, an excitation lamp 28 for injecting light into the YAG rod 22, and a power source for applying the excitation lamp 28. 30, a cooler 34 that cools the housing 32 that houses the excitation lamp 28 and the YAG rod 22, a He—Ne laser 36 for optical axis alignment, and a reflection that changes the traveling direction of light emitted from the He—Ne laser 36. It comprises a mirror 38, a total reflection mirror 40 installed between the reflection mirror 38 and the left shutter 24 in the figure, and an output mirror 42 arranged in front of the shutter 26. The laser light L is output by a technique such as continuous oscillation, pulse oscillation, Q switch pulse oscillation, or single mode.

パターン認識装置１４は、ワークＷの表面の画像を撮像すると共に、撮像した画像を解析してデジタル信号に変換するＣＣＤカメラ１４ａを有する。このＣＣＤカメラ１４ａは制御装置Ａ内のＣＰＵ６０に接続されている。このため、パターン認識装置１４で取り込んだワークＷの外形パターンは、デジタル信号に変換されＣＰＵ６０に送り込まれるようになっている。又、図中４４はワーク照明用の光源で、光ファイバーケーブル４６を介してカプラ５２ｂに隣接して配置されている入光端子４８にてレーザ照射装置１６に入光するようになっており、この入光した光は、透過型全反射ミラー５６を介して光学系５０を通過し、ワークＷ上を照射するようになっている。   The pattern recognition device 14 includes a CCD camera 14a that captures an image of the surface of the workpiece W and analyzes the captured image to convert it into a digital signal. The CCD camera 14a is connected to the CPU 60 in the control device A. For this reason, the external pattern of the workpiece W captured by the pattern recognition device 14 is converted into a digital signal and sent to the CPU 60. In the figure, 44 is a light source for illuminating the workpiece, and enters the laser irradiation device 16 through an optical fiber cable 46 at a light incident terminal 48 disposed adjacent to the coupler 52b. The incident light passes through the optical system 50 via the transmissive total reflection mirror 56 and irradiates the work W.

レーザ照射装置１６は、シングルレンズ，ダブルレットレンズ，トリプルレットレンズ，平凸レンズ，シリンドリカルレンズ，その他各種レンズ系を組み合わせた光学系５０で構成されており、カプラ５２ａ，５２ｂを介してレーザ発生装置１２とレーザ照射装置１６とがレーザトランスファ部材５４で接続され、レーザ光Ｌがレーザ照射装置１６に入力するようになっている。本実施例では、このレーザ照射装置１６とパターン認識装置１４とが一体型になっており、後述の移動手段１８に設置されている。   The laser irradiation device 16 includes an optical system 50 that combines a single lens, a doublelet lens, a triplelet lens, a plano-convex lens, a cylindrical lens, and other various lens systems, and the laser generator 12 is connected via couplers 52a and 52b. And the laser irradiation device 16 are connected by a laser transfer member 54 so that the laser light L is input to the laser irradiation device 16. In this embodiment, the laser irradiation device 16 and the pattern recognition device 14 are integrated, and are installed in the moving means 18 described later.

図中５６は、レーザ照射装置１６の光学系５０内に組み込まれた透過型の全反射ミラーで、カプラ５２ｂからレーザ照射装置１６内に入力されたレーザ光Ｌ並びに照明用光、光軸合わせ用のレーザ光を全反射するようになっている。ここで、この全反射ミラー５６にて全反射されるこれらの光の光軸は、パターン認識装置１４へ入力する光の光軸と一致するようになっており、レーザ光ＬがＣＣＤカメラ１４ａの視野内に於いて出射されるようになっている。又、本実施例のレーザ溶接装置１０では、パターン認識装置１４に備えられたＣＣＤカメラ１４ａの焦点位置がレーザ照射装置１６によって照射されるレーザ光Ｌの焦点位置Ｒと略一致するように設定されている。従って、ＣＣＤカメラ１４ａの焦点すなわちピントの合う位置がレーザ光Ｌの集中する溶接加工位置Ｙである（図２参照）。   In the figure, reference numeral 56 denotes a transmissive total reflection mirror incorporated in the optical system 50 of the laser irradiation device 16. The laser light L and illumination light and optical axis alignment input from the coupler 52 b into the laser irradiation device 16. The laser beam is totally reflected. Here, the optical axes of these lights totally reflected by the total reflection mirror 56 coincide with the optical axes of the lights input to the pattern recognition device 14, and the laser light L is emitted from the CCD camera 14a. The light is emitted in the field of view. Further, in the laser welding apparatus 10 of the present embodiment, the focal position of the CCD camera 14 a provided in the pattern recognition apparatus 14 is set so as to substantially coincide with the focal position R of the laser light L irradiated by the laser irradiation apparatus 16. ing. Therefore, the focus of the CCD camera 14a, that is, the focused position is the welding position Y where the laser light L is concentrated (see FIG. 2).

移動手段１８は、例えば３軸のネジ機構とサーボモータ(又はステッピングモータ)とが組み合わされ、ガイドレールに沿って三次元相対移動する相対移動装置のようなもので、ワークＷが例えばベルトコンベアのような搬送装置上に載せられて間欠移動するような場合にはパターン認識装置１４とレーザ照射装置１６とにこの移動手段１８ａ(１８)が設置される。なお、ワークＷが前述のような搬送装置に載置されず、バッチ式に手でワークテーブルＴに設置されるような場合には、ワークテーブルＴを移動手段１８ｂ(１８)上に設置するようにしてもよい。   The moving means 18 is, for example, a relative moving device in which a three-axis screw mechanism and a servo motor (or a stepping motor) are combined and moves relative to each other three-dimensionally along a guide rail. In the case where the pattern recognition device 14 and the laser irradiation device 16 are moved intermittently by being placed on such a transport device, the moving means 18a (18) is installed. When the work W is not placed on the transfer device as described above but is placed on the work table T by hand in a batch manner, the work table T is placed on the moving means 18b (18). It may be.

補正パターン取得装置２０は、ワークＷの外形を撮像すると共に、撮像した画像を解析してデジタル信号に変換する前駆ＣＣＤカメラ２０ａを有する。この前駆ＣＣＤカメラ２０ａは制御装置Ａ内のＣＰＵ６０に接続されている（図１参照）。このため、補正パターン取得装置２０で取り込んだワークＷの外形は、デジタル信号に変換されＣＰＵ６０に送り込まれるようになっている。この補正パターン取得装置２０は、レーザ照射装置１６に前置されると共に、旋回手段５８を介してレーザ照射装置１６に一体的に取り付けられ、且つレーザ照射装置１６の移動と共にワークＷの外形に沿って該レーザ照射装置１６の周囲を回動可能に設置されている。   The correction pattern acquisition apparatus 20 includes a precursor CCD camera 20a that captures an image of the outer shape of the workpiece W and analyzes the captured image to convert it into a digital signal. The precursor CCD camera 20a is connected to the CPU 60 in the control device A (see FIG. 1). For this reason, the outer shape of the workpiece W captured by the correction pattern acquisition device 20 is converted into a digital signal and sent to the CPU 60. The correction pattern acquisition device 20 is placed in front of the laser irradiation device 16 and is integrally attached to the laser irradiation device 16 via the turning means 58, and along the outer shape of the workpiece W as the laser irradiation device 16 moves. The laser irradiation device 16 is installed so as to be rotatable.

ここで、補正パターン取得装置２０を担持して旋回する旋回手段５８は、図示しないが、例えばステッピングモータ或はサーボモータと、前記モータの回転軸に取り付けられた駆動ギアと、レーザ照射装置１６の周囲に設けられ、前記駆動ギアに噛合するガイドギアとで構成され、前記デジタル信号に基づくＣＰＵ６０からの駆動信号によって制御されている。勿論、旋回手段５８の態様はこれに限定されないことは言うまでもない。なお、このような旋回手段５８を介してレーザ照射装置１６に取り付けられた補正パターン取得装置２０は、レーザ照射装置１６が照射するレーザ光Ｌの光軸を中心とした所定の半径の円軌道上を移動するようになる。   Here, although not shown, the turning means 58 that carries the correction pattern acquisition device 20 and turns, for example, a stepping motor or a servo motor, a drive gear attached to the rotation shaft of the motor, and the laser irradiation device 16 It comprises a guide gear provided around and meshing with the drive gear, and is controlled by a drive signal from the CPU 60 based on the digital signal. Of course, it goes without saying that the aspect of the turning means 58 is not limited to this. The correction pattern acquisition device 20 attached to the laser irradiation device 16 via the swivel means 58 is on a circular orbit having a predetermined radius centered on the optical axis of the laser light L emitted by the laser irradiation device 16. To move on.

また、レーザ照射装置１６から照射されるレーザ光Ｌの焦点と前駆ＣＣＤカメラ２０ａの焦点とは、その高さ方向(Ｚ軸方向)の位置が等しくなるように設定されている。   Further, the focal point of the laser light L emitted from the laser irradiation device 16 and the focal point of the precursor CCD camera 20a are set so that their positions in the height direction (Z-axis direction) are equal.

そして、補正パターン取得装置２０のワークＷに近接する先端側には、前駆ＣＣＤカメラ２０ａの装備された補正パターン取得装置２０の内部にレーザ光及び溶接時の溶接光が入光されないよう遮蔽する円筒状の遮光部材２０ｂが取り付けられている。このため、補正パターン取得装置２０をレーザ照射装置１６より照射されるレーザ光Ｌの近傍に配備することができ、又、レーザ発生装置１２より出力される溶接用のレーザ光Ｌが、連続発振，パルス発振，Ｑスイッチパルス発振，シングルモードなどの何れの手法で出力される場合であっても影響されることなく、前駆ＣＣＤカメラ２０ａでレーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷの外形の画像を撮像することができる。なお、図示しないが、この遮光部材２０ｂには、前駆ＣＣＤカメラ２０ａの視野内すなわち遮光部材２ｂの内部を明るく照らす照明装置が取り付けられており、係る照明装置を点灯させることによって前駆ＣＣＤカメラ２０ａでレーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷの外形の画像をより鮮明に撮像することができるようになる。   A cylinder that shields laser light and welding light from entering the inside of the correction pattern acquisition device 20 equipped with the precursor CCD camera 20a is disposed on the tip side near the workpiece W of the correction pattern acquisition device 20. A light shielding member 20b is attached. For this reason, the correction pattern acquisition device 20 can be provided in the vicinity of the laser light L emitted from the laser irradiation device 16, and the welding laser light L output from the laser generator 12 is continuously oscillated, An image of the outer shape of the workpiece W positioned in front of the path of the laser beam L by the precursor CCD camera 20a without being affected by any of the methods such as pulse oscillation, Q switch pulse oscillation, and single mode. Can be imaged. Although not shown, the light shielding member 20b is provided with an illuminating device that brightly illuminates the field of view of the precursor CCD camera 20a, that is, the inside of the light shielding member 2b, and the precursor CCD camera 20a is turned on by turning on the illumination device. An image of the outer shape of the workpiece W positioned in front of the path of the laser light L can be captured more clearly.

制御装置Ａは、ＣＰＵ６０，ＲＯＭ６２，ＲＡＭ６４，駆動制御部６６，補正用駆動制御部６８，外部モニタ７０及びキーボードなどの入力装置７２で構成されており、ＲＯＭ６２にはレーザ溶接装置１０の加工手順が全てプログラミングされている。又、ＲＡＭ６４にはパターン認識装置１４や補正パターン取得装置２０で取り込んだワークＷの外形等の各種信号が記憶されるようになっている。駆動制御部６６は移動手段１８の制御用のもので、ＣＰＵ６０に接続され、ＣＰＵ６０の指令の元に移動手段１８を二次元或いは三次元的に移動させるようになっている。補正用駆動制御部６８は補正パターン取得装置２０の制御用のもので、ＣＰＵ６０に接続され、ＣＰＵ６０の指令の元に旋回手段５８を作動させるようになっている。外部モニタ７０はパターン認識装置１４で取り込んだワークＷの溶接箇所のパターンを映し出すためのものである。入力装置７２はＣＰＵ６０の条件設定をオペレータが手で入力するためのものである。   The control device A includes a CPU 60, a ROM 62, a RAM 64, a drive control unit 66, a correction drive control unit 68, an external monitor 70, and an input device 72 such as a keyboard. Everything is programmed. The RAM 64 stores various signals such as the outer shape of the workpiece W captured by the pattern recognition device 14 and the correction pattern acquisition device 20. The drive control unit 66 is for controlling the moving means 18 and is connected to the CPU 60 so as to move the moving means 18 two-dimensionally or three-dimensionally under the command of the CPU 60. The correction drive control unit 68 is for controlling the correction pattern acquisition device 20, and is connected to the CPU 60 to operate the turning means 58 based on a command from the CPU 60. The external monitor 70 is for displaying the pattern of the welded portion of the workpiece W captured by the pattern recognition device 14. The input device 72 is used by an operator to manually input the condition settings of the CPU 60.

次に、本実施例のレーザ溶接装置１０の作用について説明する。まず始めにワークＷを治具Ｊなどの固定手段を用いてワークテーブルＴにセットし、パターン認識装置１４を作動させる。すると、ワークＷの外形をＣＣＤカメラ１４ａの視野内に捕らえつつ、パターン認識装置１４がワークＷの外形に沿って一周走行する(図４参照)。これによりワークＷの外形パターンがパターン認識装置１４によって認識され、その画像がデジタル信号化されてＣＰＵ６０に送られる。その際、ＣＰＵ６０では、ワークＷの外形パターンの中から全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２の原点に対する平面座標(より具体的には、本実施例の場合、ワークテーブルＴ上に設けた基準点(0,0)を原点とする平面座標)が読み取られ、この特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標に基づいてワークＷの外形パターンの位置情報が取得される。   Next, the operation of the laser welding apparatus 10 of this embodiment will be described. First, the work W is set on the work table T using a fixing means such as a jig J, and the pattern recognition device 14 is operated. Then, the pattern recognition device 14 travels along the outer shape of the workpiece W while capturing the outer shape of the workpiece W within the visual field of the CCD camera 14a (see FIG. 4). As a result, the external pattern of the workpiece W is recognized by the pattern recognition device 14, and the image is converted into a digital signal and sent to the CPU 60. At that time, in the CPU 60, the plane coordinates with respect to the origin of the singular points P1 to P12 that specify the shapes of all the corner portions C1 to C4 from the outer shape pattern of the workpiece W (more specifically, in the case of the present embodiment, A plane coordinate having a reference point (0, 0) provided on the work table T as an origin) is read, and position information of the external pattern of the workpiece W is acquired based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12.

なお、ＣＣＤカメラ１４ａにて捕らえられる画像のデータはＣＰＵ６０を介して外部モニタ７０に送られ、例えば図３に示すような外形パターンが外部モニタ７０に映し出される。又、パターン認識装置１４は、透過性全反射ミラー５６を透過し、光学系５０を通してワークＷの表面を観察している。   Note that image data captured by the CCD camera 14 a is sent to the external monitor 70 via the CPU 60, and an external pattern as shown in FIG. 3 is displayed on the external monitor 70, for example. The pattern recognition device 14 transmits the transmissive total reflection mirror 56 and observes the surface of the workpiece W through the optical system 50.

外部モニタ７０に映し出された図３のワークＷの映像では、パターン認識装置１４によって認識されたワークＷの外形パターンの中からコーナー部分Ｃ１の形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ３を読み取る場合を表わしている。ここで、「コーナー部分の形状を特定する特異点」とは、コーナー部分の外形を形成する円弧の始点・終点・中心点や始点と終点とに挟まれた円弧上の中間点或いは変曲点など、コーナー部分の円弧形状を特定するために必要な点を云い、図３に示す実施例では、円弧の始点Ｐ１，終点Ｐ３及び前記始点Ｐ１と終点Ｐ３とに挟まれた円弧状の中間点Ｐ２が「コーナー部分Ｃ１の形状を特定する特異点」としてその原点に対する平面座標が制御装置Ａによって読み取られ、係る点により特定される円弧の半径ｒのデータと共にＲＡＭ６４に記録されるようになっている。   The image of the workpiece W shown in FIG. 3 displayed on the external monitor 70 represents a case where singular points P1 to P3 that specify the shape of the corner portion C1 are read from the outer shape pattern of the workpiece W recognized by the pattern recognition device 14. ing. Here, the “singular point that identifies the shape of the corner part” means the start point / end point / center point of the arc that forms the outer shape of the corner part, or an intermediate point or inflection point on the arc between the start point and end point In the embodiment shown in FIG. 3, the arc starting point P1, the end point P3, and the arcuate intermediate point sandwiched between the starting point P1 and the ending point P3 are used. As P2 is “a singular point for specifying the shape of the corner portion C1,” the plane coordinates with respect to the origin are read by the control device A and recorded in the RAM 64 together with the data of the radius r of the arc specified by the point. Yes.

本実施例のレーザ溶接装置１０では、図４に示すように、ワークＷの外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４について特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標が制御装置Ａによって読み取られるようになっている。このように全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４について特異点Ｐ１〜Ｐ１２の原点に対する平面座標を読み取れば、これらの点を繋ぐことにより、ワークＷの外形パターンについて水平方向(Ｘ−Ｙ方向)の位置情報を特定することができる。なお、本実施例では、全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４の形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２についてのみ平面座標を読み取るようにしているが、これに加えてワークＷの外形パターンにおける他の部分(例えば、直線部分)の平面座標も読み取るようにしてもよい。但し、平面座標を読み取るポイントが増えれば、ワークＷの外形パターンの水平方向の位置情報をより一層精度よく特定することができるようになるが、データ処理に時間がかかるようになり、レーザ溶接装置１０の稼働効率が若干低下するようになる。   In the laser welding apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the planar coordinates of the singular points P1 to P12 are read by the control device A for all corner portions C1 to C4 in the outer shape pattern of the workpiece W. Yes. Thus, if the plane coordinates with respect to the origin of the singular points P1 to P12 are read for all the corner portions C1 to C4, the position information in the horizontal direction (XY direction) of the outer shape pattern of the workpiece W is obtained by connecting these points. Can be specified. In this embodiment, the plane coordinates are read only for the singular points P1 to P12 that specify the shapes of all the corner portions C1 to C4, but in addition to this, other portions in the external pattern of the workpiece W ( For example, the plane coordinates of the straight portion may be read. However, if the number of points for reading the plane coordinates increases, the position information in the horizontal direction of the outer shape pattern of the workpiece W can be specified with higher accuracy, but the data processing takes time, and the laser welding apparatus The operating efficiency of 10 is slightly reduced.

続いて、ＣＰＵ６０において、以上のように取得された特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標に基づいてワークＷの外形パターンの位置情報が特定されると共に、当該位置情報に基づいてワークＷの溶接加工経路Ｓが演算される。具体的には、入力装置７２を用いてＣＰＵ６０に所定の信号(数値等)を入力し、外形パターン全体をワークＷ表面の中心方向に向けて所定距離αだけ移動させ、当該パターンをワークＷ表面の溶接箇所と一致させる。これにより、ワークＷの溶接加工経路Ｓが演算されることになる。演算されたワークＷの溶接加工経路ＳはＲＡＭ６４に記憶されると共にＣＰＵ６０からレーザ照射装置１６，駆動制御部６６及び補正用駆動制御部６８に与えられる。なお、ＣＰＵ６０によって特定されたワークＷの外形パターンの位置情報も、補正パターン取得装置２０の駆動や後述する補正位置情報との対比に使用されるため、ＲＡＭ６４に記録される。   Subsequently, in the CPU 60, the position information of the outer shape pattern of the workpiece W is specified based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12 acquired as described above, and the welding process path of the workpiece W based on the position information. S is calculated. Specifically, a predetermined signal (numerical value or the like) is input to the CPU 60 using the input device 72, the entire outer shape pattern is moved by a predetermined distance α toward the center direction of the surface of the workpiece W, and the pattern is moved to the surface of the workpiece W. Match with the welded part. As a result, the welding path S of the workpiece W is calculated. The calculated welding path S of the workpiece W is stored in the RAM 64 and is given from the CPU 60 to the laser irradiation device 16, the drive control unit 66 and the correction drive control unit 68. Note that the position information of the external pattern of the workpiece W specified by the CPU 60 is also recorded in the RAM 64 because it is used for driving the correction pattern acquisition device 20 and for comparison with correction position information described later.

そして、溶接加工経路Ｓが演算されたところで、移動手段１８によってレーザ照射装置１６が(予め入力装置７２を用いて設定した)ワークＷの溶接加工経路Ｓ上の始点(ＳＴＡＲＴ)に位置決めされ、レーザ発生装置１２が作動してレーザ光Ｌが照射される。レーザ光Ｌは一方のカプラ５２ａ、レーザトランスファ部材５４から他方のカプラ５２ｂを通ってレーザ照射装置１６内に入り、透過性全反射ミラー５６で全反射した後、光学系５０を通ってワークＷの溶接箇所に集光され、正確に溶接加工位置Ｙを加熱して溶接する。   When the welding process path S is calculated, the laser irradiation device 16 is positioned by the moving means 18 at the start point (START) on the welding process path S of the workpiece W (preliminarily set by using the input device 72), and the laser. The generator 12 is activated and the laser beam L is irradiated. The laser light L enters the laser irradiation device 16 from the one coupler 52a and the laser transfer member 54 through the other coupler 52b, and is totally reflected by the transmissive total reflection mirror 56, and then passes through the optical system 50 and passes through the optical system 50. The light is focused on the welding location, and the welding position Y is accurately heated and welded.

また、溶接開始と同時に、演算された溶接加工経路Ｓに基づいて駆動制御部６６が移動手段１８を作動させ、レーザ光Ｌの焦点位置Ｒが溶接加工経路Ｓに一致するようにレーザ照射装置１６又はワークＷの移動が開始される。   Further, simultaneously with the start of welding, the drive control unit 66 operates the moving means 18 based on the calculated welding processing path S, and the laser irradiation device 16 so that the focal position R of the laser light L coincides with the welding processing path S. Alternatively, the movement of the workpiece W is started.

さらに、ワークＷの外形パターンの位置情報に基づいて補正用駆動制御部６８が旋回手段５８を作動させ、補正パターン取得装置２０がレーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷの外形を撮像するように配置され、以降、補正パターン取得装置２０は、補正用駆動制御部６８及び旋回手段５８によってレーザ光Ｌの光軸を中心とした所定の半径の円軌道上を回動してレーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷの外形をトレースするように駆動制御される。   Further, the correction drive control unit 68 activates the turning means 58 based on the position information of the outer shape pattern of the workpiece W, and the correction pattern acquisition device 20 images the outer shape of the workpiece W positioned in front of the path of the laser light L. After that, the correction pattern acquisition device 20 is rotated on a circular orbit having a predetermined radius around the optical axis of the laser light L by the correction drive control unit 68 and the turning means 58 to rotate the laser light L. Drive control is performed so as to trace the outer shape of the workpiece W located in front of the course.

そして、補正パターン取得装置２０では、レーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷの外形の補正位置情報が取得され、当該補正位置情報に基づいて以下に例示するような方法で溶接加工経路Ｓが補正される（なお、溶接加工経路Ｓの補正方法は以下の例に限定されるものではない）。   And in the correction pattern acquisition apparatus 20, the correction position information of the external shape of the workpiece | work W located ahead of the path | route of the laser beam L is acquired, and the welding process path | route S is performed by the method illustrated below based on the said correction position information. (The correction method of the welding process path S is not limited to the following example).

すなわち、前駆ＣＣＤカメラ２０ａにより所定の間隔にてレーザ光Ｌの進路直前に近接するワークＷの外形の画像が撮像され、撮像された画像がデジタル処理される。その際、当該外形の原点に対する平面座標が読み取られ、この座標が補正位置情報としてＣＰＵ６０へと送られ、この時必要があればＣＰＵ６０ではＣＣＤカメラ１４ａの光軸(換言すれば、レーザ光Ｌの焦点位置Ｒ)と前駆ＣＣＤカメラ２０ａの光軸との関係が演算される。   That is, the precursor CCD camera 20a captures an image of the outer shape of the workpiece W that is close to the path of the laser light L at a predetermined interval, and the captured image is digitally processed. At this time, the plane coordinates with respect to the origin of the outer shape are read, and the coordinates are sent to the CPU 60 as correction position information. At this time, if necessary, the CPU 60 causes the optical axis of the CCD camera 14a (in other words, the laser beam L of the laser beam L). The relationship between the focal position R) and the optical axis of the precursor CCD camera 20a is calculated.

ここで、前駆ＣＣＤカメラ２０ａによるワークＷ外形の撮像間隔(コマ間隔)は、レーザ照射装置１６の溶接スピードや溶接痕(ナゲット)の大きさ等に応じて適宜設定され、例えば、同装置１６の溶接スピードが５０ｍｍ／秒であり且つ溶接によって形成されるナゲットの直径が１〜数ｍｍ程度である場合には、前駆ＣＣＤカメラ２０ａの撮像間隔が１０ｍｓ(ミリ秒)前後に設定される。   Here, the imaging interval (frame interval) of the workpiece W outer shape by the precursor CCD camera 20a is appropriately set according to the welding speed of the laser irradiation device 16, the size of the welding mark (nugget), and the like. When the welding speed is 50 mm / second and the diameter of the nugget formed by welding is about 1 to several mm, the imaging interval of the precursor CCD camera 20a is set to about 10 ms (milliseconds).

続いて、ＣＰＵ６０では、補正パターン取得装置２０より送られて来たワークＷの外形の補正位置情報が、予めパターン認識装置１４を介して取り込まれＲＡＭ６４に記憶されている同位置におけるワークＷの外形パターンの位置情報と対比される。例えば、図５に示すように、溶接時の熱等の影響によりワークＷが膨張して外形の直線部分が伸び、予めパターン認識装置１４を介して取り込んであるワークＷの外形パターンの位置情報(図中の点線部分)に含まれるコーナー部分の始点Ｐ７がＰ７+に移動した場合、レーザ照射装置１６の進路前方を走行する補正パターン取得装置２０にて取り込むワークＷの外形の補正位置情報(図中の太線部分)の中にコーナー部分の始点Ｐ７+が出現するまで溶接加工経路Ｓの直線部分が延長される。当該補正位置情報の中にコーナー部分の始点Ｐ７+が出現すると、ＣＰＵ６０では、直ちに補正パターン取得装置２０で取得した補正位置情報に基づいて先に演算した溶接加工経路Ｓ(図中の二点鎖線部分)が実際に溶接の必要な箇所(図中の細線部分)と合致するよう補正される。すなわち、図５に示す例の場合、ＣＰＵ６０によってワークＷ外形の直線部分の伸び(Ｐ７+−Ｐ７)が演算され、この演算結果に基づいて予め演算した溶接加工経路Ｓの直線部分がワークＷ外形の延びに合致するようＲ７からＲ７+まで延長(補正)される。なお、Ｒ７及びＲ７+は、それぞれコーナー部分の始点Ｐ７及びＰ７+に対応する溶接箇所である。Subsequently, in the CPU 60, the correction position information of the outer shape of the workpiece W sent from the correction pattern acquisition device 20 is previously fetched via the pattern recognition device 14 and stored in the RAM 64, and the outer shape of the workpiece W at the same position. Contrast with pattern position information. For example, as shown in FIG. 5, the workpiece W expands due to the influence of heat at the time of welding and the linear portion of the outer shape extends, and the position information of the outer shape pattern of the workpiece W captured in advance via the pattern recognition device 14 ( When the start point P7 of the corner portion included in the dotted line portion in the figure moves to P7 + , the correction position information (the figure) of the outer shape of the workpiece W captured by the correction pattern acquisition device 20 traveling in front of the course of the laser irradiation device 16 The straight line portion of the welding path S is extended until the start point P7 + of the corner portion appears in the middle thick line portion). When the start point P7 + of the corner portion appears in the correction position information, the CPU 60 immediately calculates the welding processing path S (the two-dot chain line in the figure) previously calculated based on the correction position information acquired by the correction pattern acquisition device 20. (Part) is corrected so that it actually matches the part that needs to be welded (thin line part in the figure). That is, in the example shown in FIG. 5, the CPU 60 calculates the elongation (P7 + -P7) of the straight portion of the workpiece W outer shape, and the straight portion of the welding path S calculated in advance based on this calculation result is the workpiece W outer shape. It is extended (corrected) from R7 to R7 + so as to match the extension of. R7 and R7 + are welding locations corresponding to the start points P7 and P7 + of the corner portions, respectively.

そして、補正後の溶接加工経路Ｓ+(図中の細線部分)を示すデータがＲＡＭ６４及び駆動制御部６６へと送られ、以降、この補正後の溶接加工経路Ｓ+でレーザ溶接装置１０が制御され、Ｒ７+まで溶接が成される。Then, data indicating the corrected welding path S + (thin line portion in the figure) is sent to the RAM 64 and the drive control unit 66, and thereafter, the laser welding apparatus 10 controls the corrected welding path S +. And welding is done up to R7 + .

これに対し、例えばワークＷが小型であってワークＷの直線部分に伸びが生じていない場合や、例え伸びが発生してもワークＷが小さくその伸びがナゲットの有効溶接範囲内である場合には、溶接加工経路Ｓの補正は行われず、予め演算した溶接加工経路Ｓに沿ってＲ７までレーザ溶接が行われる。   On the other hand, for example, when the workpiece W is small and the linear portion of the workpiece W does not stretch, or even if elongation occurs, the workpiece W is small and the elongation is within the effective welding range of the nugget. The welding process path S is not corrected, and laser welding is performed up to R7 along the previously calculated welding process path S.

次に、ワークＷのコーナー部分の始点Ｐ７+に対応するＲ７+(又はＲ７)まで溶接が完了すると、これ以降、コーナー部分(円弧部分)の溶接に入るが、直線部分は伸びたが図５に示すようにワークＷのコーナー部分に変形がない場合や、例え変形があったとしてもその変形がナゲットの有効溶接範囲内である場合には、溶接加工経路Ｓ+の補正は行われず、溶接加工経路Ｓ+に沿ってレーザ溶接が行われる。Next, when the welding is completed up to R7 + (or R7) corresponding to the start point P7 + of the corner portion of the work W, the corner portion (arc portion) is thereafter welded, but the straight portion is extended, but FIG. As shown in Fig. 5, if there is no deformation at the corner of the workpiece W, or if there is deformation, even if the deformation is within the effective welding range of the nugget, the welding process path S + is not corrected and welding is performed. Laser welding is performed along the machining path S + .

一方、例えばワークＷが大型であって直線部分が伸び且つワークＷのコーナー部分にナゲットの有効溶接範囲を超える変形が生じている場合には、以下のように溶接加工経路Ｓ+の補正が行われる。すなわち、先行している補正パターン取得装置２０は既にコーナー部分の補正位置情報を取得しているので、ＣＰＵ６０では当該補正位置情報と予めパターン認識装置１４を介して取り込まれている当該コーナー部分の位置情報とが対比される。前述の通り、溶接加工経路ＳはワークＷの外形パターン全体をワークＷ表面の中心方向に向けて所定距離αだけ移動させて求められるため、ＣＰＵ６０では補正位置情報にて示される変形したワークＷのコーナー部分の外形を、変形したワークＷ表面の中心方向に向けて所定距離αだけ移動させて、当該コーナー部分の補正後の溶接加工経路Ｓ++(図示せず)が求められる。On the other hand, for example, when the workpiece W is large and the straight portion is extended and the corner portion of the workpiece W is deformed beyond the effective welding range of the nugget, the welding process path S + is corrected as follows. Is called. That is, since the preceding correction pattern acquisition device 20 has already acquired the correction position information of the corner portion, the CPU 60 uses the correction position information and the position of the corner portion that has been captured in advance via the pattern recognition device 14. Contrast with information. As described above, since the welding path S is obtained by moving the entire outer shape pattern of the workpiece W by a predetermined distance α toward the center of the surface of the workpiece W, the CPU 60 determines the deformation of the deformed workpiece W indicated by the correction position information. The outer shape of the corner portion is moved by a predetermined distance α toward the center direction of the deformed workpiece W surface, and a corrected welding process path S ++ (not shown) of the corner portion is obtained.

そして、このようにして得られた補正後の溶接加工経路Ｓ++を示すデータがＲＡＭ６４及び駆動制御部６６へと送られ、以降、この補正後の溶接加工経路Ｓ++でレーザ溶接装置１０が制御され、当該コーナー部分の終点まで溶接が成される。Then, the data indicating the corrected welding process path S ++ obtained in this manner is sent to the RAM 64 and the drive control unit 66, and thereafter, the laser welding apparatus 10 in the corrected welding process path S ++. Is controlled, and welding is performed up to the end point of the corner portion.

なお、直線部分が伸びていないか或いは伸びが発生してもその伸びがナゲットの有効溶接範囲内であるが、ワークＷのコーナー部分にナゲットの有効溶接範囲を超える変形が生じている場合にも、上記と同じ方法で溶接加工経路Ｓのコーナー部分の補正が行なわれる。   In addition, even if the straight part does not extend or the elongation occurs, the elongation is within the effective welding range of the nugget, but the corner portion of the work W is also deformed exceeding the effective welding range of the nugget. The corner portion of the welding path S is corrected by the same method as described above.

本実施例のレーザ溶接装置１０では、以上のような補正が溶接加工経路Ｓにおける必要部分又は全体において繰り返され、図３に示すように、溶接部分がオーバーラップするよう設定された終点(ＥＮＤ)まで溶接が行われ、ワークＷの溶接が完了する。ここで、このように溶接加工経路Ｓの終点(ＥＮＤ)が溶接加工経路Ｓの始点(ＳＴＡＲＴ)を越えて、溶接部分がオーバーラップするように設定することより、溶接加工経路Ｓに未溶接部分が生じるのを確実に防止することができる。   In the laser welding apparatus 10 of the present embodiment, the above correction is repeated in a necessary part or the whole in the welding process path S, and as shown in FIG. 3, an end point (END) set so that the welded parts overlap. Welding is performed until the welding of the workpiece W is completed. Here, by setting the end point (END) of the welding path S to exceed the starting point (START) of the welding path S and overlapping the welded parts, the unwelded part is added to the welding path S. Can be reliably prevented.

なお、上記レーザ溶接は、ワークＷの溶接加工位置Ｙにアシストガスを噴射し、アシストガス雰囲気中で行われる。アシストガスとしては、例えば活性ガスとしては酸素ガスが使用され、不活性ガスとして窒素ガス、アルゴンガスなどが一般的に使用される。   The laser welding is performed in an assist gas atmosphere by injecting an assist gas to the welding position Y of the workpiece W. As the assist gas, for example, oxygen gas is used as the active gas, and nitrogen gas, argon gas, or the like is generally used as the inert gas.

また、調整においてパターン認識装置１４とレーザ照射装置１６のレーザ光Ｌの光軸を一致させておく必要があるが、光軸合わせにはＨｅ−Ｎｅレーザ３６が使用される。すなわち、Ｈｅ−Ｎｅレーザ３６から出たレーザ光は反射ミラー３８にて反射され、全反射ミラー４０、シャッタ２４、ＹＡＧロッド２２、シャッタ２６、出力ミラー４２を通って透過性全反射ミラー５６に反射され、光学系５０を通ってワークＷの溶接加工位置Ｙに達する。ここで、Ｈｅ−Ｎｅレーザ３６のレーザ光とパターン認識装置１４の光軸とが一致しておけば、ＹＡＧロッド２２のレーザ光Ｌの光軸とパターン認識装置１４の光軸とが一致していることになる。   Further, in the adjustment, it is necessary to make the optical axes of the laser beams L of the pattern recognition device 14 and the laser irradiation device 16 coincide with each other, but a He—Ne laser 36 is used for optical axis alignment. That is, the laser beam emitted from the He-Ne laser 36 is reflected by the reflection mirror 38 and is reflected by the transmissive total reflection mirror 56 through the total reflection mirror 40, the shutter 24, the YAG rod 22, the shutter 26, and the output mirror 42. Then, the welding position Y of the workpiece W is reached through the optical system 50. Here, if the laser beam of the He-Ne laser 36 and the optical axis of the pattern recognition device 14 coincide, the optical axis of the laser beam L of the YAG rod 22 and the optical axis of the pattern recognition device 14 coincide. Will be.

本実施例のレーザ溶接装置１０によれば、ワークＷの溶接に先立ち、当該ワークＷの溶接加工経路Ｓを特定するが、その際、パターン認識装置１４のＣＣＤカメラ１４ａでワークＷ表面の溶接箇所を直接撮影して溶接加工経路Ｓを特定するのではなく、ＣＣＤカメラ１４ａでワークＷの外形パターンを認識させる共に、当該外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２の原点に対する平面座標を読み取る。そして、この特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標に基づいてワークＷ表面における外形パターンを特定すると共に、特定された外形パターンの位置情報に基づいてワークＷの溶接加工経路Ｓを演算している。従って、ＣＣＤカメラ１４ａでワークＷの表面に設けられる溶接加工経路Ｓを撮影して当該経路Ｓの位置を特定する方法に比べて、目的とするパターンをより正確に且つ精度よく特定することができる。このため、ワークＷをワークテーブルＴに取り付ける際、治具Ｊの磨耗等によってクランプミスが生じた場合であっても、溶接が必要な箇所を確実に捕らえることができる。加えて、ＣＣＤカメラ１４ａで境界が明瞭なワークＷの外形を撮影しているので、このＣＣＤカメラ１４ａとして高解像度のものを必要とせず、解像度の低いものを使用できる結果、レーザ溶接装置１０全体の動作速度の向上を図ることもできる。   According to the laser welding apparatus 10 of the present embodiment, the welding process path S of the workpiece W is specified prior to the welding of the workpiece W. At this time, the welding location on the surface of the workpiece W is detected by the CCD camera 14a of the pattern recognition device 14. Is not directly identified and the welding path S is specified, but the CCD camera 14a recognizes the outer shape pattern of the workpiece W, and the singular point P1 specifies the shape of all corner portions C1 to C4 in the outer shape pattern. Read the plane coordinates with respect to the origin of ~ P12. And while specifying the external shape pattern in the surface of the workpiece | work W based on the plane coordinate of this singular point P1-P12, the welding process path | route S of the workpiece | work W is calculated based on the positional information on the specified external shape pattern. Therefore, the target pattern can be specified more accurately and accurately than the method of photographing the welding processing path S provided on the surface of the workpiece W with the CCD camera 14a and specifying the position of the path S. . For this reason, when attaching the workpiece | work W to the workpiece | work table T, even if it is a case where a clamp mistake arises by abrasion etc. of the jig | tool J, the location which needs welding can be caught reliably. In addition, since the CCD camera 14a captures the outer shape of the work W with a clear boundary, the CCD camera 14a does not require a high resolution and can use a low resolution. As a result, the entire laser welding apparatus 10 can be used. It is also possible to improve the operation speed.

そして、ワークＷの溶接加工経路Ｓの演算が完了すると、ワークＷの溶接が開始されるが、当該ワークＷを溶接加工経路Ｓに沿って連続的に溶接した場合、溶接時の熱膨張などによって予め演算した溶接加工経路Ｓと実際に溶接すべき溶接箇所との間にズレが生じることがある。特に、ワークＷが大型のものの場合や溶接加工経路が長い場合にこのようなズレが大きくなる。しかしながら、本発明では、ワークＷの溶接箇所にレーザ光Ｌを照射する際、補正パターン取得装置２０でレーザ光Ｌの進路前方に位置するワークＷ外形の補正位置情報を取得し、この補正位置情報と予めパターン認識装置１４を介して取り込んであるワークＷの外形パターンの位置情報とを対比し、補正位置情報が予めパターン認識装置１４で取り込んだ同位置におけるワークＷの外形パターンの位置情報から乖離している場合には、前記補正位置情報に基づいて溶接加工経路ＳをＳ+(更にはＳ++…)に補正するようにしている。このように、レーザ溶接が行われる直前に、溶接加工経路Ｓを補正して、当該溶接加工経路Ｓが加工時点のワークＷの状態に合致するようにしているので、レーザ照射装置１６から照射されるレーザ光Ｌの焦点位置Ｒが溶接箇所からズレるのを未然に防止することができ、レーザ光Ｌの焦点位置Ｒを常に実際に溶接すべき箇所に合わせることができる。Then, when the calculation of the welding process path S of the workpiece W is completed, the welding of the workpiece W is started. When the workpiece W is continuously welded along the welding process path S, the thermal expansion at the time of welding, etc. There may be a gap between the welding processing path S calculated in advance and the welding location to be actually welded. In particular, such a deviation becomes large when the workpiece W is large or when the welding process path is long. However, in the present invention, when the laser beam L is irradiated to the welding portion of the workpiece W, the correction pattern acquisition device 20 acquires the correction position information of the outer shape of the workpiece W positioned in front of the course of the laser beam L, and this correction position information. Is compared with the position information of the outer shape pattern of the workpiece W captured in advance through the pattern recognition device 14, and the correction position information deviates from the position information of the outer shape pattern of the workpiece W at the same position previously captured by the pattern recognition device 14. If it is, the welding process path S is corrected to S + (further, S ++ ...) Based on the correction position information. Thus, immediately before laser welding is performed, the welding processing path S is corrected so that the welding processing path S matches the state of the workpiece W at the time of processing. It is possible to prevent the focal position R of the laser beam L from deviating from the welding location, and the focal position R of the laser beam L can always be adjusted to the location to be actually welded.

また、溶接加工経路Ｓの補正を行う際、補正パターン取得装置２０では、上述のパターン認識装置１４と同様に、その境界が極めて明瞭なワークＷの外形の画像に基づいてその位置情報(すなわち補正位置情報)を取得している。そして、境界が明瞭な外形の画像に基づいて取得された位置情報同士を対比して溶接加工経路Ｓを補正するようにしているので、非常に高い精度で溶接加工経路Ｓを補正することができ、当該溶接加工経路Ｓを実際の溶接箇所に完全に合致させることができる。   Further, when the welding process path S is corrected, the correction pattern acquisition device 20 is similar to the pattern recognition device 14 described above, based on the image of the outer shape of the workpiece W whose boundary is extremely clear (that is, correction). (Location information) is acquired. And since the welding process path | route S is correct | amended by contrasting the positional information acquired based on the image of the outline where a boundary is clear, the welding process path | route S can be corrected with very high precision. The welding processing path S can be completely matched with the actual welding location.

次に、第２実施例のレーザ溶接装置１０について説明する。上述した第１実施例のレーザ溶接装置１０と異なる部分は、パターン認識装置１４が、ワークＷの外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４において高さ方向にて複数の画像を撮像する点、及び制御装置Ａ(より具体的にはＣＰＵ６０)が、ワークＷの外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４についてその形状を特定する特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標を読み取るのと同時に、当該コーナー部分Ｃ１〜Ｃ４において高さ方向にて複数撮像した画像の画素に基づいて各高さにおける合焦点検出データを順次取り出し、当該合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形Ｆのピーク値を求め、特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標及び合焦点検出波形Ｆのピーク値に基づいてワークＷ表面における外形パターンの位置情報を三次元にて特定する点にある。なお、これら以外の部分は前記第１実施例と同じであるので、上記第１実施例の説明を援用して本実施例の説明に代える。   Next, the laser welding apparatus 10 of 2nd Example is demonstrated. The difference from the laser welding apparatus 10 of the first embodiment described above is that the pattern recognition apparatus 14 captures a plurality of images in the height direction at all corner portions C1 to C4 in the outer shape pattern of the workpiece W, and At the same time that the control device A (more specifically, the CPU 60) reads the plane coordinates of the singular points P1 to P12 that specify the shape of all the corner portions C1 to C4 in the outer shape pattern of the workpiece W, the corner portion C1 The focus detection data at each height is sequentially extracted based on the pixels of the image captured in the height direction at .about.C4, the peak value of the focus detection waveform F based on the change of the focus detection data is obtained, and the peculiarity Based on the plane coordinates of the points P1 to P12 and the peak value of the in-focus detection waveform F, the position information of the outline pattern on the surface of the workpiece W is tertiary. There is a point to be specified by. Since the other parts are the same as those of the first embodiment, the description of the first embodiment is used instead of the description of the first embodiment.

本実施例のレーザ溶接装置１０では、上述の第１実施例の場合と同様に、まず始めに、パターン認識装置１４にてワークＷの外形パターンが認識されると共に、制御装置ＡによってワークＷの外形パターンにおける全てのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４について特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標が読み取られる。   In the laser welding apparatus 10 of this embodiment, as in the case of the first embodiment described above, first, the pattern recognition device 14 recognizes the outer shape pattern of the workpiece W, and the control device A detects the workpiece W. The plane coordinates of the singular points P1 to P12 are read for all the corner portions C1 to C4 in the outline pattern.

そして、特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標を読み取ったワークＷのコーナー部分Ｃ１〜Ｃ４については、ワークＷに対してパターン認識装置１４を近接離間等させて高さ方向にて複数の画像が撮像され、当該画像に基づいて各高さにおける合焦点検出データが取り出されＲＡＭ６４に記録される。ここで、「合焦点検出データ」とは、ＣＣＤカメラ１４ａで撮像された画像の各微小部分を構成する画素（或いは隣接又は近接した複数の画素群）から輝度や彩度などのデータを抽出・加工することによって得られたデータである。ＲＡＭ６４に各高さにおける合焦点検出データの蓄積が終了すると、次に、各コーナー部分毎に合焦点検出データの変化量をプロットして図６に示すよう合焦点検出波形Ｆを描き、そのピーク値を求める。   And about the corner parts C1-C4 of the workpiece | work W which read the plane coordinate of the singular point P1-P12, the pattern recognition apparatus 14 is made to adjoin and separate with respect to the workpiece | work W, and a some image is imaged. Based on the image, in-focus detection data at each height is taken out and recorded in the RAM 64. Here, “focus detection data” refers to extraction of data such as luminance and saturation from pixels (or a plurality of adjacent or adjacent pixel groups) constituting each minute portion of the image captured by the CCD camera 14a. Data obtained by processing. When accumulation of the in-focus detection data at each height is finished in the RAM 64, next, the amount of change in the in-focus detection data is plotted for each corner portion to draw the in-focus detection waveform F as shown in FIG. Find the value.

図６における二点鎖線は、ＣＣＤカメラ１４ａをワークＷに対して近接離間させながら当該ＣＣＤカメラ１４ａでワークＷを撮像した際の撮像位置ｔを示している。本実施例では、撮像位置ｔと合焦点検出位置との交点の画素の輝度を合焦点検出データ(特徴量)として録取しており、ＣＣＤカメラ１４ａの焦点及び当該焦点と略同一に合わされたレーザ光Ｌの焦点がワークＷの角部Ｅに近い位置にあるほどピントがあっているため画素より検出される輝度(又は濃淡)が高くなる。従って、高さ方向での移動範囲におけるこれら合焦点検出データ(輝度等)をプロットすると、図６の左側に示すように、ＣＣＤカメラ１４ａ及びレーザ光Ｌの焦点がワークＷの角部Ｅに近い位置にあるほど合焦点検出データ(輝度等)の値が高くなる合焦点検出波形Ｆが生成される。換言すれば、この合焦点検出波形Ｆのピーク値がレーザ照射装置１６から照射されるレーザ光Ｌの焦点距離に一致する合焦点位置であると判定することができる。   A two-dot chain line in FIG. 6 indicates an imaging position t when the CCD camera 14a images the workpiece W while moving the CCD camera 14a close to and away from the workpiece W. In the present embodiment, the luminance of the pixel at the intersection of the imaging position t and the in-focus detection position is recorded as in-focus detection data (feature amount), and the focus of the CCD camera 14a and the focus are approximately the same. The closer the focal point of the laser beam L is to the corner E of the workpiece W, the more focused, and thus the brightness (or shading) detected from the pixel increases. Therefore, when these in-focus detection data (luminance, etc.) in the moving range in the height direction are plotted, the focal points of the CCD camera 14a and the laser light L are close to the corner E of the workpiece W as shown on the left side of FIG. The focal point detection waveform F in which the value of the focal point detection data (such as luminance) increases as the position is increased is generated. In other words, it can be determined that the peak value of the in-focus detection waveform F is an in-focus position that matches the focal length of the laser light L emitted from the laser irradiation device 16.

続いて、ＣＰＵ６０において、以上のように取得された特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標及び合焦点検出波形Ｆのピーク値に基づいてワークＷの外形パターンの位置情報が三次元的に特定され、以下、上述の第１実施例と同様に、ワークＷの外形パターンの位置情報に基づいてワークＷの溶接加工経路Ｓが演算され、補正位置情報に基づいて当該溶接加工経路Ｓを補正しながらレーザ溶接が行われる。   Subsequently, in the CPU 60, the position information of the external pattern of the workpiece W is three-dimensionally specified based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12 and the peak value of the in-focus detection waveform F acquired as described above. As in the first embodiment, the welding process path S of the workpiece W is calculated based on the position information of the outer shape pattern of the workpiece W, and laser welding is performed while correcting the welding process path S based on the corrected position information. Is done.

本実施例のレーザ溶接装置１０によれば、特異点Ｐ１〜Ｐ１２の平面座標及び合焦点検出波形Ｆのピーク値に基づいてワークＷ表面における外形パターンの位置情報を三次元にて特定するようにしているので、かかる軌跡に基づいて演算されるワークＷの溶接加工経路Ｓは、実際に溶接に供されるワークＷの溶接箇所と三次元方向にて完全に一致する。従って、ワークＷが水平方向(Ｘ−Ｙ方向)のみならず高さ方向(Ｚ軸方向)にズレて配置された場合や傾斜した状態で固定された場合であっても、レーザ照射装置１６から照射されるレーザ光Ｌの焦点を常にワークＷの溶接箇所に合わせることができ、当該溶接箇所を一定の品質で確実に溶接することができる。   According to the laser welding apparatus 10 of the present embodiment, the position information of the external pattern on the surface of the workpiece W is specified in three dimensions based on the plane coordinates of the singular points P1 to P12 and the peak value of the in-focus detection waveform F. Therefore, the welding processing path S of the workpiece W calculated based on such a trajectory completely coincides with the welding location of the workpiece W actually used for welding in the three-dimensional direction. Therefore, even when the workpiece W is disposed not only in the horizontal direction (XY direction) but also in the height direction (Z-axis direction) or fixed in an inclined state, the laser irradiation device 16 The focus of the laser beam L to be irradiated can always be adjusted to the welding location of the workpiece W, and the welding location can be reliably welded with a certain quality.

Claims (6)

(1) ワークの外形をＣＣＤカメラの視野内に捕らえつつ、該ＣＣＤカメラを備えたパターン認識装置をワークの外形に沿って走行させてワークの外形パターンを認識させ、その際に、
(2) 少なくとも前記外形パターンにおける全てのコーナー部分についてその形状を特定する特異点の原点に対する平面座標を読み取り、前記特異点の平面座標に基づいて前記ワークの外形パターンの位置情報を取得し、且つ当該外形パターンの位置情報に基づいて前記ワークの溶接加工経路を演算し、
(3) 前記ＣＣＤカメラの視野内に於いて出射されるレーザ光の焦点位置が前記溶接加工経路上の溶接箇所に一致するように前記ワーク又は前記レーザ照射装置を移動させながら前記レーザ光を前記ワークの溶接箇所に照射すると共に、
(4) 前記溶接加工経路に沿って前記レーザ光を前記ワークの溶接箇所に照射する際に、前記レーザ照射装置に前置され且つレーザ照射装置の移動と共にワークの外形に沿って該レーザ照射装置の周囲を回動可能に設置され、前記ワークの外形を撮像する前駆ＣＣＤカメラを備えた補正パターン取得装置にて、前記レーザ光の進路前方に位置する前記ワークの外形の補正位置情報を取得し、
(5) 該補正位置情報と予め前記パターン認識装置を介して取り込んである前記ワークの外形パターンの位置情報とを対比し、前記補正位置情報が、予め前記パターン認識装置で取り込んだ同位置における前記ワークの位置情報から乖離している場合には、前記補正位置情報に基づいて溶接加工経路を補正しながら溶接を行うことを特徴とするレーザ溶接方法。(1) While capturing the outer shape of the work within the field of view of the CCD camera, the pattern recognition device provided with the CCD camera is caused to travel along the outer shape of the work to recognize the outer shape pattern of the work.
(2) Read the plane coordinates with respect to the origin of the singular point that specifies the shape of at least all the corner portions in the outline pattern, obtain positional information of the outline pattern of the workpiece based on the plane coordinates of the singular point, and Calculate the welding process path of the workpiece based on the position information of the external pattern,
(3) While moving the workpiece or the laser irradiation device so that the focal position of the laser beam emitted in the field of view of the CCD camera coincides with the welding location on the welding processing path, While irradiating the welded part of the workpiece,
(4) When irradiating the welding spot of the workpiece along the welding path, the laser irradiation device is placed in front of the laser irradiation device and along the outer shape of the workpiece along with the movement of the laser irradiation device. The correction pattern acquisition device provided with a precursor CCD camera that images the outer shape of the work is installed so as to be rotatable around the workpiece, and acquires correction position information of the outer shape of the work positioned in front of the path of the laser beam. ,
(5) The correction position information is compared with the position information of the outer shape pattern of the workpiece that has been captured in advance via the pattern recognition device, and the correction position information is the same position previously captured by the pattern recognition device. A laser welding method comprising performing welding while correcting a welding processing path based on the correction position information when the position information deviates from the position information of the workpiece. 前記ワークの前記外形パターンにおける全てのコーナー部分についてその形状を特定する特異点の平面座標を読み取るのと同時に、当該コーナー部分において高さ方向にて複数撮像した画像の画素に基づいて各高さにおける合焦点検出データを順次取り出し、当該合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形のピーク値を求め、
前記特異点の平面座標及び前記合焦点検出波形のピーク値に基づいて前記ワーク表面における外形パターンの位置情報を三次元にて特定することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ溶接方法。At the same time as reading the plane coordinates of the singular points that specify the shape of all the corner portions in the outer shape pattern of the workpiece, at the height based on the pixels of the image captured in the height direction at the corner portions. The focus detection data is sequentially extracted, and the peak value of the focus detection waveform based on the change of the focus detection data is obtained,
2. The laser welding according to claim 1, wherein position information of an outer shape pattern on the workpiece surface is specified in three dimensions based on a plane coordinate of the singular point and a peak value of the in-focus detection waveform. Method. 前記溶接加工経路の終点が前記溶接加工経路の始点を越えて、溶接部分がオーバーラップするように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ溶接方法。   3. The laser welding method according to claim 1, wherein an end point of the welding process path is set so as to overlap a welded part beyond a start point of the welding process path. (a) 溶接加工用のレーザ光を発生させるレーザ発生装置と、
(b) 前記レーザ発生装置で発生したレーザ光を前記ＣＣＤカメラの視野内に出射させてワークの溶接箇所に照射するレーザ照射装置と、
(c) 前記レーザ発生装置と前記レーザ照射装置とを結ぶレーザトランスファ部材と、
(d) ワークテーブル又は前記レーザ照射装置のいずれかを移動させる移動手段と、
(e) ＣＣＤカメラを備え、ワークの外形パターンを認識するパターン認識装置と、
(f) 前記レーザ照射装置に前置され且つレーザ照射装置の移動と共にワークの外形に沿って該レーザ照射装置の周囲を回動可能に設置された前駆ＣＣＤカメラを備え、前記レーザ照射装置より照射される前記レーザ光の進路前方に位置する前記ワークの外形の補正位置情報を取得する補正パターン取得装置と、
(g1) ワークのレーザ溶接加工前にあっては前記パターン認識装置を通して認識されたワークの外形パターンを処理して少なくとも前記外形パターンにおける全てのコーナー部分についてその形状を特定する特異点の原点に対する平面座標を読み取り、 前記特異点の平面座標に基づいてワークの外形パターンの位置情報を取得し、且つ当該外形パターンの位置情報に基づいて溶接加工経路を演算し、
(g2) 続いて前記ＣＣＤカメラの視野内に於いて出射される前記レーザ光の焦点位置が前記溶接加工経路上の溶接箇所に一致するように前記移動手段にてワークＷ又はレーザ照射装置を移動させながらレーザ光ＬをワークＷの溶接箇所に照射してレーザ溶接加工を行わせると共に、
(g3) 前記溶接加工経路に沿って前記レーザ光を前記ワークに照射する際に、前記補正パターン取得装置を通して取得された補正位置情報と予め前記パターン認識装置を介して取り込んである前記ワークの外形パターンの位置情報とを対比し、前記補正位置情報が、予め前記パターン認識装置で取り込んだ同位置における前記ワークの位置情報と乖離している場合には、前記補正位置情報に基づいて溶接加工経路を補正する制御装置とで構成されていることを特徴とするレーザ溶接装置。(a) a laser generator for generating laser light for welding;
(b) a laser irradiation device that emits laser light generated by the laser generation device into the field of view of the CCD camera and irradiates a welding position of the workpiece;
(c) a laser transfer member connecting the laser generator and the laser irradiation device;
(d) moving means for moving either the work table or the laser irradiation device;
(e) a pattern recognition device that includes a CCD camera and recognizes the external pattern of the workpiece;
(f) a pre-CCD camera that is placed in front of the laser irradiation apparatus and is rotatably installed around the laser irradiation apparatus along the outer shape of the workpiece along with the movement of the laser irradiation apparatus; A correction pattern acquisition device for acquiring correction position information of the outer shape of the workpiece located in front of the laser light path,
(g1) A plane with respect to the origin of a singular point that specifies the shape of at least all corner portions of the outer shape pattern by processing the outer shape pattern of the workpiece recognized through the pattern recognition device before laser welding of the workpiece. Read the coordinates, obtain the position information of the outer shape pattern of the workpiece based on the plane coordinates of the singular point, and calculate the welding path based on the position information of the outer shape pattern,
(g2) Subsequently, the workpiece W or the laser irradiation device is moved by the moving means so that the focal position of the laser beam emitted in the field of view of the CCD camera coincides with the welding location on the welding processing path. While irradiating the welding position of the workpiece W with the laser beam L, the laser welding process is performed.
(g3) When irradiating the workpiece with the laser beam along the welding processing path, the correction position information acquired through the correction pattern acquisition device and the outer shape of the workpiece previously acquired through the pattern recognition device In contrast to pattern position information, if the correction position information deviates from the position information of the workpiece at the same position previously captured by the pattern recognition device, a welding process path is based on the correction position information. A laser welding apparatus comprising: a control device for correcting 前記パターン認識装置が、前記ワークの前記コーナー部分において高さ方向にて複数の画像を撮像すると共に、
前記制御装置が、前記ワークの前記外形パターンにおける全てのコーナー部分についてその形状を特定する特異点の平面座標を読み取るのと同時に、当該コーナー部分において高さ方向にて複数撮像した画像の画素に基づいて各高さにおける合焦点検出データを順次取り出し、当該合焦点検出データの変化に基づく合焦点検出波形のピーク値を求め、前記特異点の平面座標及び前記合焦点検出波形のピーク値に基づいて前記ワーク表面における外形パターンの位置情報を三次元にて特定することを特徴とする請求の範囲第４項に記載のレーザ溶接装置。The pattern recognition device captures a plurality of images in the height direction at the corner portion of the workpiece,
At the same time that the control device reads the plane coordinates of the singular points that specify the shape of all the corner portions in the outer shape pattern of the workpiece, and at the same time, based on the pixels of the image captured in the height direction at the corner portions. The in-focus detection data at each height is sequentially taken out, the peak value of the in-focus detection waveform based on the change in the in-focus detection data is obtained, and the peak value of the singular point and the peak value of the in-focus detection waveform are obtained. 5. The laser welding apparatus according to claim 4, wherein position information of an outer shape pattern on the work surface is specified in three dimensions. 前記補正パターン取得装置のワークに近接する先端側には、前記前駆ＣＣＤカメラにレーザ光及び溶接光が入光されないように遮蔽する遮光部材が取り付けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のレーザ溶接装置。   6. A light-shielding member that shields laser light and welding light from being incident on the precursor CCD camera is attached to a front end side of the correction pattern acquisition device close to a workpiece. The laser welding apparatus described in 1.
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