特許 6341779 エッジ位置検査装置及びその装置を用いたレーザ溶接機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6341779

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】エッジ位置検査装置及びその装置を用いたレーザ溶接機

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/00 20170101AFI20180604BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20180604BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20180604BHJP

   B23K 26/02 20140101ALI20180604BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20180604BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20180604BHJP

【ＦＩ】

   G06T7/00 610Z

   G06T1/00 305C

   B23K26/00 M

   B23K26/02 A

   B23K26/21 J

   G01B11/00 H

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-141587(P2014-141587)

(22)【出願日】2014年7月9日

(65)【公開番号】特開2016-18446(P2016-18446A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年4月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】590000721

【氏名又は名称】株式会社キーレックス

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山根 稔正

(72)【発明者】

【氏名】山根 義昭

【審査官】 ▲広▼島 明芳

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０２９４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６３２６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｔ １／００ − ７／９０

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／３２４

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの金属部材の重合部分において一方の金属部材のエッジが含まれる領域を撮影するカメラと、
該カメラに接続され、当該カメラによる撮影画像を基に上記エッジの位置を検出するエッジ検出手段とを備え、
該エッジ検出手段は、上記撮影画像の所定位置から上記エッジと交差する方向に連続する各画素の輝度を順に演算して輝度値Ｒ_ｘ（ｘ=１…Ｎ：ｘは画素番号）を複数の画素列Ｖ_ｙ（ｙ＝１…Ｎ：ｙは画素列番号）でそれぞれ取得する輝度値演算部と、
上記各画素列Ｖ_ｙにおいて、画素番号ｘ−ｎ（ｎは所定の自然数）の輝度値Ｒ_ｘ−ｎから輝度値Ｒ_ｘへの変化量Ｃ_ｘをそれぞれ演算する輝度変化量演算部と、
上記各画素列Ｖ_ｙにおいて、以下に示す式（１）
輝度値Ｒ_ｘ＜設定値Ｔ_１ （１）
を満たすか、又は、以下に示す式（２），（３）
輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＜設定値Ｐ_１ （２）
輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＞設定値Ｐ_２ （３）
のいずれか１つを満たす画素番号ｘの画素を上記エッジに対応するエッジ対応画素Ｅ_ｙとして抽出するエッジ画素抽出部と、
該エッジ画素抽出部により抽出した各エッジ対応画素Ｅ_ｙ、又は当該複数のエッジ対応画素Ｅ_ｙを平滑化処理して得た値Ｅ’_ｙが設定値Ｑ_１＜Ｅ_ｙ＜設定値Ｑ_２、又は設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たすとエッジが正しい位置にあると判定する一方、上記設定値Ｑ_１＜Ｅ_ｙ＜設定値Ｑ_２、又は設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たさないとエッジが正しい位置にないと判定するエッジ位置判定部とを備えていることを特徴とするエッジ位置検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエッジ位置検査装置と、
光を増幅させてレーザ光を得るレーザ発振器、及び該レーザ発振器で得られたレーザ光を上記エッジに向けて照射可能な加工ヘッドを有する接合手段と、
上記両金属部材及び上記加工ヘッドの少なくとも一方を相手方に対して移動させることにより上記加工ヘッドから照射するレーザ光を上記エッジの延長方向に沿って移動させるレーザ光移動手段と、
上記エッジ位置検査装置、接合手段及びレーザ光移動手段に接続され、当該エッジ位置検査装置、接合手段及びレーザ光移動手段を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、上記エッジ位置検査装置によって上記エッジが正しい位置にあるという検査結果が出た場合、上記接合手段及び上記レーザ光移動手段に作動信号を出力して上記両金属部材及び上記加工ヘッドの少なくとも一方を移動させながら上記エッジにレーザ光を照射してレーザ溶接による接合を開始する一方、上記エッジ位置検査装置によって上記エッジが正しい位置にないという検査結果が出た場合、上記接合手段及び上記レーザ光移動手段に停止信号を出力するよう構成されていることを特徴とするレーザ溶接機。

【請求項3】

請求項２に記載のレーザ溶接機において、
上記エッジ検出手段は、上記演算した複数のエッジ対応画素Ｅ_ｙにおいてエッジ延長方向と交差する方向のばらつきに対する平均位置μを算出する平均位置算出部を有し、
上記制御手段は、レーザ溶接による接合を開始する際、上記接合手段に作動信号を出力して上記平均位置μに向かって上記加工ヘッドからレーザ光を照射させることを特徴とするレーザ溶接機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２つの金属部材の重合部分における一方の金属部材のエッジが正しい位置にあるか否かを検査するエッジ位置検査装置、及びその装置を用いたレーザ溶接機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、車両には、燃料タンクに燃料を給油する際の通路となる燃料給油管が設けられ、該燃料給油管は、一端が燃料タンクに接続される長い円筒状の給油管本体と、該給油管本体の他端に接続される短筒状のリテーナとを備えている。そして、上記給油管本体の他端側にリテーナを内嵌合させるとともに上記給油管本体の他端側のエッジに向かってレーザ光を照射することにより、上記給油管本体と上記リテーナとをレーザ溶接により接合して燃料給油管にするのが一般的になりつつある。

【0003】

ところで、レーザ溶接におけるレーザ光の照射径は非常に小さいので、レーザ光の照射位置に対して給油管本体のエッジが当該エッジの延長方向と交差する方向にミリ単位でずれてしまうと、給油管本体とリテーナとの間においてレーザ溶接による溶け込みが浅くなってしまい、接合不良になることが知られている。

【0004】

これを回避するために、例えば、特許文献１に開示されているようなエッジ検出装置を用いて予めレーザ光の照射位置に対してエッジが正しい位置にあるか否かを検査した上でレーザ溶接を実施することにより、溶接不良の発生を抑制するといったことが考えられる。

【0005】

特許文献１のエッジ検出装置は、プリント基板における絶縁体表面に形成された配線の幅寸法を検査するためのものであり、プリント基板において配線が含まれる領域を撮影するカメラと、該カメラに接続され、当該カメラによる撮影画像を基にエッジの位置を検出するエッジ検出部とを備えている。該エッジ検出部は、上記撮影画像における各画素の輝度値を演算するとともに、エッジに対応する画素の輝度値を抽出してエッジの位置を得るようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−８６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、特許文献１のエッジ検出装置は、反射率が大きく異なる２つの部分（絶縁体部分、配線部分）の中間値に近い反射率の画素をエッジに対応する画素として抽出するようになっているので、誤検出が少ない。

【0008】

しかし、重なり合った２つの金属部材が撮影対象物の場合には、各金属部材の反射率に差が生じ難いので、両金属部材の重合部分におけるエッジを特許文献１の如き装置で検出しようとすると、誤検出が多くなってしまうおそれがある。また、得られる撮影画像における各画素の輝度値が金属部材表面における色調のばらつきや汚れ、或いは、エッジのバリの影響によってばらついてしまい、誤検出が多くなるおそれもある。したがって、間違えて抽出した各画素によってエッジの位置が正しいか否かを判定することになってしまう。

【0009】

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２つの金属部材における重合部分のエッジの位置が正しい位置にあるか否かを正確に検査できるエッジ位置検査装置、及びその装置を用いたレーザ溶接機を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために、本発明は、撮影画像においてエッジに対応する画素を抽出する際、撮影画像におけるエッジの延長方向と交差する方向に順に並ぶ各画素において輝度値の変化を見るようにしたことを特徴とする。

【0011】

すなわち、第１の発明では、２つの金属部材の重合部分において一方の金属部材のエッジが含まれる領域を撮影するカメラと、該カメラに接続され、当該カメラによる撮影画像を基に上記エッジの位置を検出するエッジ検出手段とを備え、該エッジ検出手段は、上記撮影画像の所定位置から上記エッジと交差する方向に連続する各画素の輝度を順に演算して輝度値Ｒ_ｘ（ｘ=１…Ｎ：ｘは画素番号）を複数の画素列Ｖ_ｙ（ｙ＝１…Ｎ：ｙは画素列番号）でそれぞれ取得する輝度値演算部と、上記各画素列Ｖ_ｙにおいて、画素番号ｘ−ｎ（ｎは所定の自然数）の輝度値Ｒ_ｘ−ｎから輝度値Ｒ_ｘへの変化量Ｃ_ｘをそれぞれ演算する輝度変化量演算部と、上記各画素列Ｖ_ｙにおいて、以下に示す式（１）輝度値Ｒ_ｘ＜設定値Ｔ_１を満たすか、又は、以下に示す式（２）輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＜設定値Ｐ_１（３）輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＞設定値Ｐ_２のいずれか１つを満たす画素番号ｘの画素を上記エッジに対応するエッジ対応画素Ｅ_ｙとして抽出するエッジ画素抽出部と、該エッジ画素抽出部により抽出した各エッジ対応画素Ｅ_ｙ、又は当該複数のエッジ対応画素Ｅ_ｙを平滑化処理して得た値Ｅ’_ｙが設定値Ｑ_１＜Ｅ_ｙ＜設定値Ｑ_２、又は設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たすとエッジが正しい位置にあると判定する一方、上記設定値Ｑ_１＜Ｅ_ｙ＜設定値Ｑ_２、又は設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たさないとエッジが正しい位置にないと判定するエッジ位置判定部とを備えていることを特徴とする。

【0012】

第２の発明では、第１の発明に記載のエッジ位置検査装置と、光を増幅させてレーザ光を得るレーザ発振器、及び該レーザ発振器で得られたレーザ光を上記エッジに向けて照射可能な加工ヘッドを有する接合手段と、上記両金属部材及び上記加工ヘッドの少なくとも一方を相手方に対して移動させることにより上記加工ヘッドから照射するレーザ光を上記エッジの延長方向に沿って移動させるレーザ光移動手段と、上記エッジ位置検査装置、接合手段及びレーザ光移動手段に接続され、当該エッジ位置検査装置、接合手段及びレーザ光移動手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、上記エッジ位置検査装置によって上記エッジが正しい位置にあるという検査結果が出た場合、上記接合手段及び上記レーザ光移動手段に作動信号を出力して上記両金属部材及び上記加工ヘッドの少なくとも一方を移動させながら上記エッジにレーザ光を照射してレーザ溶接による接合を開始する一方、上記エッジ位置検査装置によって上記エッジが正しい位置にないという検査結果が出た場合、上記接合手段及び上記レーザ光移動手段に停止信号を出力するよう構成されていることを特徴とする。

【0013】

第３の発明では、第２の発明において、上記エッジ検出手段は、上記演算した複数のエッジ対応画素Ｅ_ｙにおいてエッジ延長方向と交差する方向のばらつきに対する平均位置μを算出する平均位置算出部を有し、上記制御手段は、レーザ溶接による接合を開始する際、上記接合手段に作動信号を出力して上記平均位置μに向かって上記加工ヘッドからレーザ光を照射させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

第１の発明では、両金属部材を重合させると一方の金属部材のエッジによって他方の金属部材表面に影が出来るので、当該影が出来た領域はその他の領域より反射率が低くなる。したがって、予め設定した設定値Ｔ_１より低い輝度値Ｒ_ｘを見つけることで当該輝度値Ｒ_ｘに対応する画素をエッジに対応する画素であるとして抽出することができる。また、両金属部材表面における撮影領域の色調のばらつきによって撮影画像の全画素の輝度値が上がり、設定値Ｔ_１より低い輝度値Ｒ_ｘを見つけることが出来なくなるような場合においても、エッジの延長方向と交差する方向に並ぶ各画素の輝度値Ｒ_ｘの変化量Ｃ_ｘが予め設定した設定値Ｐ_１より大きく下がるか否かを見るので、撮影画像の全画素の輝度値が上昇変化した場合においても確実にエッジに対応する画素を抽出することができる。さらに、バリによってエッジの反射率が異常に上昇することでエッジ周りの各画素の輝度値が上がり、設定値Ｔ_１より低い輝度値Ｒ_ｘを見つけることが出来なくなるような場合においても、エッジの延長方向と交差する方向に並ぶ各画素の輝度値Ｒ_ｘの変化量Ｃ_ｘが予め設定した設定値Ｐ_２より大きく上がるか否かを見るので、バリの影響で撮影画像におけるエッジ周りの画素の輝度値が低くならない場合においても、確実にエッジに対応する画素を抽出することができる。このように、金属部材表面における撮影領域の色調のばらつきやバリといった外乱要因があってもエッジに対応する画素を間違って抽出してしまうといったことを防ぐことができるので、エッジが正しい位置にあるか否かというのを正しく検査することができる。

【0015】

第２の発明では、両金属部材の重合部分における一方の金属部材のエッジがレーザ光の照射位置に対してエッジの延長方向と交差する方向にずれない状態でレーザ溶接を行えるようになるので、両金属部材をレーザ溶接による接合で確実に繋ぐことができる。また、エッジが正しい位置にない場合、レーザ溶接による両金属部材の接合を行わないので、不良品が出るのを減らすことができて材料コストが嵩まない。

【0016】

第３の発明では、エッジに対してエッジの延長方向にレーザ光を移動させた際、レーザ光のエッジへの照射位置がエッジの全領域に亘って最もバランスの良い位置になるので、両金属部材におけるエッジの全領域に亘る部分において溶け込み領域が広くなり、両金属部材間の溶け込み不良を確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るレーザ溶接機で組み立てられた燃料給油管と、燃料給油管が接続される燃料タンク及び給油口を旋蓋する給油キャップの斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係るレーザ溶接機の概略構成図である。

【図3】本発明の実施形態にかかる仮組立管におけるエッジを含む領域を撮影して得た撮影画像を示す概略図である。

【図4】撮影画像の所定位置からエッジと交差する方向に連続する各画素の輝度を順に演算して得た結果を示すグラフであり、（ａ）は、通常の状態の結果を、（ｂ）は、仮組立管の表面における撮影領域の色調のばらつきによって撮影画像の全画素の輝度値が上がった状態の結果を、（ｃ）は、エッジにバリがある場合の結果をそれぞれ示す。

【図5】仮組立管におけるエッジの複数個所においてそれぞれエッジ対応画素を抽出した結果を示すグラフである。

【図6】図１のＡ−Ａ線における断面相当図であり、レーザ溶接を行う直前の状態を示す。

【図7】図１のＡ−Ａ線における断面相当図であり、レーザ溶接を開始した直後の状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

【0019】

図１は、本発明の実施形態に係る燃料給油管１を示す。該燃料給油管１は、車両の燃料タンク１１に対して燃料を給油する際の通路となるものであり、一端が上記燃料タンク１１に接続され、且つ、他端が拡径された略円形筒状の給油管本体２（金属部材）と、該給油管本体２の拡径部分に接続された略円形短筒状のリテーナ３（金属部材）とを備え、上記給油管本体２の他端側に上記リテーナ３を内嵌合させるとともに、上記給油管本体２と上記リテーナ３との重合部分において上記給油管本体２のエッジ２ｂ部分を上記リテーナ３の外周面にレーザ溶接による接合で繋ぐことで上記燃料給油管１が組み立てられている。尚、上記給油管本体２及び上記リテーナ３の外周面及び内周面には、それぞれ亜鉛メッキ層２ａ，３ａが形成され、図６，７では便宜上、亜鉛メッキ層２ａ，３ａの厚みを誇張して記載している。

【0020】

上記リテーナ３の一端側は、図２に示すように、端部に向かうにつれて緩やかに縮径する形状をなす一方、上記リテーナ３の他端は、上記燃料給油管１の給油口３ｂを構成している。

【0021】

上記リテーナ３の他端側内周面には、給油キャップ１２の雄螺旋部１２ａと螺合する雌螺旋部３ｃが一条形成され、上記給油口３ｂは、上記給油キャップ１２で開閉可能に施蓋されるとともに、図示しない給油ガンのノズルが挿入されるようになっている。

【0022】

上記燃料給油管１は、本発明の実施形態に係るエッジ位置検査装置１０を備えたレーザ溶接機２０で組み立てられている。

【0023】

該レーザ溶接機２０は、図２に示すように、上記給油管本体２の他端側に上記リテーナ３の一端側を内嵌合させた仮組立管１ａを支持する回転治具６（レーザ光移動手段）を備えている。

【0024】

該回転治具６は、箱形の治具本体６ａを備え、該治具本体６ａ内部には、回転軸心を水平方向に向けたサーボモータ６ｂが設けられている。

【0025】

該サーボモータ６ｂの出力軸には、上記治具本体６ａから側方に略水平に延びる回転軸６ｃが取り付けられ、該回転軸６ｃは、上記サーボモータ６ｂの回転駆動に連動して回転するようになっている。

【0026】

上記回転軸６ｃの外周面には、上記雌螺旋部３ｃに螺合可能な雄螺旋部６ｄが形成され、該雄螺旋部６ｄを上記仮組立管１ａの上記雌螺旋部３ｃに螺合させた状態で上記サーボモータ６ｂを回転駆動させると、上記回転軸６ｃが回転して上記仮組立管１ａが当該仮組立管１ａの重合部分の筒中心線（水平軸）周りに回転するようになっている。

【0027】

上記回転治具６における回転軸心方向と交差する方向の一側方には、光を増幅させてレーザ光Ｌｚを得るレーザ発振器７ｂと、該レーザ発振器７ｂで得られたレーザ光Ｌｚを上記エッジ２ｂに向かって照射するための加工ヘッド７ａと、上記レーザ発振器７ｂと上記加工ヘッド７ａとの間に配索され、レーザ光Ｌｚを伝送する光ファイバーケーブル７ｃと、上記加工ヘッド７ａをスライド移動させる電動シリンダ８とが設けられ、上記加工ヘッド７ａ、レーザ発振器７ｂ、光ファイバーケーブル７ｃ及び電動シリンダ８で本発明の接合手段７を構成している。

【0028】

上記加工ヘッド７ａの内部には、集光レンズ（図示せず）の位置を変更可能なレンズ位置変更機構７ｄが設けられ、該レンズ位置変更機構７ｄでレンズ位置をずらすことによりレーザ光Ｌｚのフォーカス位置を変更するようになっている。

【0029】

上記電動シリンダ８は、上記加工ヘッド７ａを上記回転治具６の回転軸心方向にスライド移動させることが可能であり、上記加工ヘッド７ａをスライド移動させることで上記回転治具６に支持された仮組立管１ａに対して照射するレーザ光Ｌｚの照射位置を仮組立管１ａの筒中心線方向に変更できるようになっている。

【0030】

そして、上記回転治具６は、上記電動シリンダ８により上記加工ヘッド７ａを上記回転治具６の回転軸心方向にスライド移動させてレーザ光Ｌｚの焦点がエッジ２ｂに合うようにした状態において上記仮組立管１ａを回転させることにより、上記加工ヘッド７ａから照射するレーザ光Ｌｚを上記エッジ２ｂの延長方向に沿って移動させるようになっている。

【0031】

上記回転治具６における回転軸心方向と交差する方向の他側方には、上記給油管本体２及び上記リテーナ３における上記エッジ２ｂが含まれる領域を撮影可能な撮影ユニット９が設けられている。

【0032】

該撮影ユニット９は、ボックス形状のユニット本体９ａと、該ユニット本体９ａの回転治具６側中央に設けられたＣＣＤカメラ９ｂと、該ＣＣＤカメラ９ｂ周りに設けられ、上記仮組立管１ａのエッジ２ｂ周りに光を照射する複数のＬＥＤ光源９ｃとを備え、上記回転治具６で上記仮組立管１ａを回転させながら上記エッジ２ｂが含まれる領域を連続撮影するようになっている。

【0033】

上記ＣＣＤカメラ９ｂには、該ＣＣＤカメラ９ｂによる撮影画像Ｐを基に上記エッジ２ｂの位置を検出する電子計算機４（エッジ検出手段）が接続され、上記エッジ位置検査装置１０は、上記電子計算機４と上記ＣＣＤカメラ９ｂとで構成されている。

【0034】

上記電子計算機４は、図２及び図３に示すように、上記撮影画像Ｐの所定位置から上記エッジと交差する方向に連続する各画素の輝度を順に演算して輝度値Ｒ_ｘ（ｘ=１…Ｎ：ｘは画素番号）を複数の画素列Ｖ_ｙ（ｙ＝１…Ｎ：ｙは画素列番号）でそれぞれ取得する輝度値演算部４ａを有している。

【0035】

また、上記電子計算機４は、図４に示すように、上記各画素列Ｖ_ｙにおいて、画素番号ｘ−ｎ（ｎは所定の自然数）の輝度値Ｒ_ｘ−ｎから輝度値Ｒ_ｘへの変化量Ｃ_ｘをそれぞれ演算する輝度変化量演算部４ｂを有している。

【0036】

さらに、電子計算機４は、上記各画素列Ｖ_ｙにおいて、以下に示す式（１）
輝度値Ｒ_ｘ＜設定値Ｔ_１ （１）
を満たすか、又は、以下に示す式（２），（３）
輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＜設定値Ｐ_１ （２）
輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＞設定値Ｐ_２ （３）
のいずれか１つ満たす画素番号ｘの画素を上記エッジに対応するエッジ対応画素Ｅ_ｙとして抽出するエッジ画素抽出部４ｃを有している。

【0037】

それに加えて、電子計算機４は、図５に示すように、抽出した各エッジ対応画素Ｅ_ｙのうち隣り合うエッジ対応画素Ｅ_ｙに対する差が異常に大きいエッジ対応画素Ｅ_ｙは、異常データとして削除する（図５の各ｇ部参照）エッジ位置判定部４ｄを有し、該エッジ位置判定部４ｄは、異常データを除いた残りの各エッジ対応画素Ｅ_ｙを移動平均化法で平滑化処理して得た値Ｅ’_ｙが設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たすとエッジが正しい位置にあると判定する一方、上記設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たさないとエッジ２ｂが正しい位置にないと判定するようになっている。尚、設定値Ｑ_１及びＱ_２は、レーザ光Ｌｚの照射位置に対するエッジ２ｂの位置がエッジ２ｂの延長方向と交差する方向にずれても接合不良とならない任意の位置に対応する値である。

【0038】

そして、電子計算機４は、上記演算した複数のエッジ対応画素Ｅ_ｙにおいてエッジ延長方向と交差する方向のばらつきに対する平均位置μを算出する平均位置算出部４ｅを有している。

【0039】

上記エッジ位置検査装置１０、上記回転治具６、上記レーザ発振器７ｂ及び上記電動シリンダ８には、当該各機器を制御する制御盤１４（制御手段）が接続されている。

【0040】

該制御盤１４は、上記エッジ位置検査装置１０によって上記エッジ２ｂが正しい位置にあるという検査結果が出た場合、上記回転治具６に作動信号を出力して上記仮組立管１ａを回転させるとともに、上記電動シリンダ８に作動信号を出力して上記加工ヘッド７ａをスライド移動させることでレーザ光Ｌｚの照射位置を上記平均位置μに合わせ、且つ、上記レーザ発振器７ｂに作動信号を出力して当該平均位置μ（エッジ２ｂ）に向かって上記加工ヘッド７ａからレーザ光Ｌｚを連続照射させてレーザ溶接による接合を開始するようになっている。

【0041】

一方、上記制御盤１４は、上記エッジ位置検査装置１０によって上記エッジ２ｂが正しい位置にないという検査結果が出た場合、上記レーザ発振器７ｂ及び上記回転治具６に停止信号を出力して接合作業を終了させるよう構成されている。

【0042】

次に、上記レーザ溶接機２０による上記燃料給油管１の組み立てについて説明する。

【0043】

まず、作業者は、リテーナ３の一端側を給油管本体２の他端側に内嵌合させて仮組立管１ａにするとともに、該仮組立管１ａにおけるリテーナ３の雌螺旋部３ｃに回転治具６における回転軸６ｃの雄螺旋部６ｄを螺合させて上記仮組立管１ａを上記回転治具６にセットする。すると、図６に示すように、加工ヘッド７ａのレーザ光Ｌｚが上記仮組立管１ａにおける給油管本体２のエッジ２ｂを斜め上方から照射する位置になる。

【0044】

次に、作業者は、図示しない溶接開始ボタンを押す。すると、制御盤１４は、回転治具６及び撮影ユニット９に作動信号を出力し、その信号に基づいて上記回転治具６は仮組立管１ａを１回転させ、且つ、上記ＣＣＤカメラ９ｂは、上記仮組立管１ａにおけるエッジ２ｂを含む領域を連続撮影する。

【0045】

次いで、輝度値演算部４ａは、撮影画像Ｐの所定位置から上記エッジ２ｂと交差する方向に連続する各画素の輝度を順に演算して輝度値Ｒ_ｘ（ｘ=１…Ｎ：ｘは画素番号）を複数の画素列Ｖ_ｙ（ｙ＝１…Ｎ：ｙは画素列番号）でそれぞれ取得する。例えば、図３に示すように、撮影画像Ｐにおいてエッジ２ｂの延長方向に４つずつ飛ばした位置の各画素列Ｖ_ｙの各画素ｘの輝度値Ｒ_ｘを演算する。

【0046】

さらに、輝度変化量演算部４ｂは、各画素列Ｖ_ｙにおいて、画素番号ｘ−ｎ（ｎは所定の自然数）の輝度値Ｒ_ｘ−ｎから輝度値Ｒ_ｘへの変化量Ｃ_ｘをそれぞれ演算する。

【0047】

その後、エッジ画素抽出部４ｃは、各画素列Ｖ_ｙにおいて、以下に示す式（１）
輝度値Ｒ_ｘ＜設定値Ｔ_１ （１）
を満たすか、又は、以下に示す式（２），（３）
輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＜設定値Ｐ_１ （２）
輝度値Ｒ_ｘ≧設定値Ｔ_１、変化量Ｃ_ｘ＞設定値Ｐ_２ （３）
のいずれか１つを満たす画素番号ｘの画素を上記エッジ２ｂに対応するエッジ対応画素Ｅ_ｙ（ｙは自然数）として抽出する。

【0048】

図４（ａ）は、仮組立管１ａの表面の撮影領域における反射率が全体的に低い状態で、且つ、エッジ２ｂにバリがない状態においてＣＣＤカメラ９ｂで撮影した撮影画像Ｐの所定の画素列Ｖ_ｙについて各画素ｘの輝度値Ｒ_ｘを演算した結果のグラフである。通常、給油管本体２の他端側にリテーナ３を内嵌合させるとエッジ２ｂによってリテーナ３の表面に影ができるので、当該影が出来た領域はその他の領域より反射率が低くなる。そして、エッジ２ｂに対応する画素Ｘ_１０の輝度値Ｒ_１０は、設定値Ｔ_１より低い領域に位置する。したがって、予め設定した設定値Ｔ_１より低い輝度値Ｒ_ｘを見つけることで当該輝度値Ｒ_ｘに対応する画素をエッジ２ｂに対応する画素Ｅ_ｙであるとして抽出することができる。

【0049】

また、図４（ｂ）は、色調の変化により仮組立管１ａの表面の撮影領域における反射率が全体的に高い状態で、且つ、エッジ２ｂにバリがない状態においてＣＣＤカメラ９ｂで撮影した撮影画像Ｐの所定の画素列Ｖ_ｙについて各画素ｘの輝度値Ｒ_ｘを演算した結果のグラフである。仮組立管１ａ表面の撮影領域において反射率が高くなると、撮影画像の全画素の輝度値Ｒ_ｘが上がってしまい、上述の如き設定値Ｔ_１より低い領域の輝度値Ｒ_ｘを見つけることでエッジ２ｂに対応する画素Ｘ_１０を見つけるといったことが出来なくなる。このような場合においても、エッジ２ｂに対応する画素Ｘ_１０の輝度値Ｒ_１０が画素Ｘ_９の輝度値Ｒ_９に比べて大きく下がっていることに着目して、各画素の輝度値Ｒ_ｘの変化量Ｃ_ｘが予め設定した設定値Ｐ_１より大きく下がる結果となっているか否かというように、エッジ２ｂに対応する画素Ｘ_１０の輝度値Ｒ_１０とその他の領域の画素の輝度値とを相対評価することでエッジ２ｂに対応する画素Ｘ_ｎを抽出するようになっている。したがって、撮影画像の全画素の輝度値が上昇変化した場合においても確実にエッジ２ｂに対応する画素Ｅ_ｙを抽出することができる。

【0050】

さらに、図４（ｃ）は、仮組立管１ａの表面の撮影領域における反射率が全体的に低い状態で、且つ、エッジ２ｂにバリがある状態においてＣＣＤカメラ９ｂで撮影した撮影画像Ｐの所定の画素列Ｖ_ｙについて各画素ｘの輝度値Ｒ_ｘを演算した結果のグラフである。通常、エッジ２ｂにバリがあるとその部分だけ反射率が異常に高くなるので、エッジ２ｂに対応する画素Ｘ_１０の輝度値Ｒ_１０が上がってしまい、設定値Ｔ_１より低い領域に位置しなくなる。このような場合においても、エッジ２ｂに対応する画素Ｘ_１０の輝度値Ｒ_１０がその他の領域の画素Ｘ_９の輝度値Ｒ_９より大きく上がっていることに着目して、各画素の輝度値Ｒ_ｘの変化量Ｃ_ｘが予め設定した設定値Ｐ_２より大きく上がる結果となっているか否かというように、エッジ２ｂに対応する画素Ｘ_１０の輝度値Ｒ_１０とその他の領域の画素の輝度値とを相対評価することでエッジ２ｂに対応する画素Ｘ_ｎを抽出するようになっている。したがって、バリの影響で撮影画像Ｐにおけるエッジ２ｂ周りの画素の輝度値が低くならない場合においても、確実にエッジ２ｂに対応する画素を抽出することができる。

【0051】

しかる後、エッジ位置判定部４ｄは、図５に示すように、抽出した各エッジ対応画素Ｅ_ｙのうち隣り合うエッジ対応画素Ｅ_ｙの差が異常に大きいエッジ対応画素Ｅ_ｙをそれぞれ異常データとして削除する（図５の各ｇ部参照）とともに、残りの各エッジ対応画素Ｅ_ｙを移動平均化法で平滑化処理してエッジ対応画素Ｅ’_ｙを得る。

【0052】

さらに、エッジ位置判定部４ｄは、エッジ対応画素Ｅ’_ｙが設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たすとエッジ２ｂが正しい位置であると判定する一方、上記設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たさないとエッジ２ｂが正しい位置でないと判定する。

【0053】

また、平均位置算出部４ｅは、演算した複数のエッジ対応画素Ｅ’_ｙにおいてエッジ２ｂの延長方向と交差する方向のばらつきに対する平均位置μを算出する。

【0054】

そして、上記エッジ位置判定部４ｄによって上記エッジ２ｂが正しい位置にあるという検査結果が出た場合、制御盤１４は、上記回転治具６に作動信号を出力して上記仮組立管１ａを回転させるとともに、上記電動シリンダ８に作動信号を出力して上記加工ヘッド７ａをスライド移動させることでレーザ光Ｌｚの照射位置を平均位置μに合わせる。さらに、上記制御盤１４は、上記レーザ発振器７ｂに作動信号を出力して平均位置μに向かって加工ヘッド７ａからレーザ光Ｌｚを連続照射し、エッジ２ｂ及びリテーナ３の表面を溶融させるとともに凝固させて環状接合部Ｗを形成することで燃料給油管１を得る。

【0055】

一方、上記エッジ位置判定部４ｄによって上記エッジ２ｂが正しい位置でないという検査結果が出た場合、上記レーザ発振器７ｂ及び上記回転治具６に停止信号を出力して接合作業を終了させる。

【0056】

以上より、本発明の実施形態によると、給油管本体２やリテーナ３の表面における撮影領域の色調のばらつきやバリといった外乱要因があってもエッジ２ｂに対応する画素を間違って抽出してしまうといったことを防ぐことができるので、エッジ２ｂが正しい位置にあるか否かというのを正しく検査することができる。

【0057】

また、仮組立管１ａの重合部分における給油管本体２のエッジ２ｂがレーザ光Ｌｚの照射位置に対してエッジ２ｂの延長方向と交差する方向にずれない状態でレーザ溶接を行えるようになるので、給油管本体２とリテーナ３とをレーザ溶接による接合で確実に繋ぐことができる。また、エッジ２ｂが正しい位置にない場合、レーザ溶接によって給油管本体２とリテーナ３との接合を行わないので、不良品が出るのを減らすことができて材料コストが嵩まない。

【0058】

さらに、レーザ光Ｌｚを平均位置μに向かって照射するので、エッジ２ｂに対してエッジ２ｂの延長方向にレーザ光Ｌｚを移動させた際、レーザ光Ｌｚのエッジ２ｂへの照射位置がエッジ２ｂの全領域に亘って最もバランスの良い位置になり、仮組立管１ａにおけるエッジ２ｂの全領域に亘る部分において溶け込み領域が広くなり、給油管本体２とリテーナ３との間の溶け込み不良を確実に防ぐことができる。

【0059】

尚、本発明の実施形態では、エッジ画素抽出部４ｃにより抽出した各エッジ対応画素Ｅ_ｙを平滑化処理して得た値Ｅ’_ｙが設定値Ｑ_１＜Ｅ’_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たすか否かでエッジ２ｂが正しい位置にあるか否かを判定しているが、平滑化処理する前の値Ｅ_ｙを用いて設定値Ｑ_１＜Ｅ_ｙ＜設定値Ｑ_２を満たすか否かでエッジ２ｂの位置が正しいか否かを判定するようにしてもよい。

【0060】

また、本発明の実施形態では、撮影ユニット９においてＣＣＤカメラ９ｂを用いているがＣＭＯＳカメラを用いて撮影を行ってもよい。

【0061】

また、本発明の実施形態では、給油管本体２の他端側にリテーナ３を内嵌合してその重合部分を環状接合部Ｗで繋いで燃料給油管１を組み立てる場合について説明したが、リテーナ３を給油管本体２の他端側に外嵌合してその重合部分を環状接合部Ｗで繋いで燃料給油管１を組み立てるような場合においても上記レーザ溶接機２０を用いることができる。

【0062】

また、本発明の実施形態では、ＣＣＤカメラ９ｂで仮組立管１ａのエッジ２ｂを含む領域を連続撮影しているが、連続撮影が必須ではなく、仮組立管１ａのエッジ２ｂを含む領域をエッジ２ｂの延出方向に所定の間隔をあけて撮影するようにしてもよいし、仮組立管１ａのエッジ２ｂを含む領域における特定箇所のみを撮影するようにしてもよい。

【0063】

また、本発明の実施形態では、回転治具６で仮組立管１ａを回転させることにより加工ヘッド７ａから照射するレーザ光Ｌｚをエッジ２ｂの延長方向に沿って移動させているが、仮組立管１ａに対して加工ヘッド７ａを移動させることによりレーザ光Ｌｚをエッジ２ｂの延長方向に沿って移動させてもよく、仮組立管１ａ及び加工ヘッド７ａの少なくとも一方を相手方に対して移動させることによりレーザ光Ｌｚをエッジ２ｂの延長方向に沿って移動させればよい。

【0064】

また、本発明の実施形態では、エッジ位置検査装置１０をレーザ溶接機２０に適用したが、その他の機器にも使用できる。

【0065】

また、本発明の実施形態では、レーザ溶接機２０を燃料給油管１の組み立てに使用したが、例えば、２つの金属板を重ね合わせてその重合部分のエッジ周りをレーザ溶接によって接合する際においても使用できる。

【0066】

また、本発明の実施形態では、撮影画像Ｐにおいてエッジ２ｂの延長方向に４つずつ飛ばした位置の各画素列Ｖ_ｙの各画素ｘの輝度値Ｒ_ｘを演算してエッジ２ｂの位置検出に用いているが、これに限らず、例えば、エッジ２ｂの延長方向において１つずつ隣り合う位置の各画素列Ｖ_ｙの各画素ｘの輝度値Ｒ_ｘをそれぞれ演算してエッジ２ｂの位置検出に用いてもよいし、エッジ２ｂの延長方向に隣り合う複数の画素列Ｖ_ｙにおける各画素ｘの輝度値Ｒ_ｘを平均化した輝度値Ｒ’_ｘをエッジ２ｂの位置検出に用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、２つの金属部材の重合部分における一方の金属部材のエッジが正しい位置にあるか否かを検査するエッジ位置検査装置、及びその装置を用いたレーザ溶接機に適している。

【符号の説明】

【0068】

２ 給油管本体（金属部材）
２ｂ エッジ
３ リテーナ（金属部材）
４ 電子計算機（エッジ検査手段）
４ａ 輝度値演算部
４ｂ 輝度変化量演算部
４ｃ エッジ画素抽出部
４ｄ エッジ位置判定部
４ｅ 平均位置算出部
６ 回転治具（レーザ光移動手段）
７ 接合手段
７ａ 加工ヘッド
７ｂ レーザ発振器
９ｂ ＣＣＤカメラ
１０ エッジ位置検査装置
１４ 制御盤（制御手段）
２０ レーザ溶接機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】