JP2009538737A - キャリア材料上における溶接部の画像を評価する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、溶接部（１９）のスポット溶接でキャリア材料（８）上に生成される画像を、少なくとも１つの検知手段（２５）及び１つのレンズ（２６）から成るカメラ（２４）を含む画像検知ユニット（２３）を用いて評価する装置（２２）に関する。スポット溶接された接合部の光学的品質検査を改良する評価装置（２２）を創出するために、画像検知手段（２３）は、キャリア材料（８）上のスポット溶接画像（２０）を拡散均一照明する拡散器（２８）を有する照明装置（２７）を含む。更に、本発明は、キャリア材料（８）上のスポット溶接（１９）の画像（２０）を分析する評価装置（２２）を持つ、スポット溶接設備用の溶接工具（１）、特に溶接銃（２）に関する。

Description

本発明は、キャリア材料上にスポット溶接で形成された溶接部の画像を評価する装置に関し、スポット溶接の品質監視システム用に、少なくとも１つの検知手段と１つのレンズから成るカメラを含む光学画像検知ユニットを用いる。

更に、本発明は、画像分析用評価装置と共に、抵抗溶接電極用の少なくとも１つの保持腕を含むスポット溶接設備用の溶接工具、特に溶接銃に関し、また、溶接部、特に小さな塊の画像を形成するように用いられる電極を通過して案内されるキャリア材料、特にテープのための位置決めユニットに関する。

スポット溶接の品質監視方法は、ＵＳ６４１４２６１Ｂ１で公知であり、溶接部は、ビデオカメラで記録した画像データを評価して分析される。ここでは、何らかの溶接がされた加工対象物の上部側がビデオカメラで記録され、スポット溶接の品質評価用に画像情報が演算される。ここで不都合なのは、加工対象物の上部側が外部に露出し、そのため照明が少なくとも部分的には周囲光で決定されるので、均一光状態が加工対象物の溶接接合部領域に広がっていないことである。更に、記録画像材料の情報内容は、金属の光沢面や反射面での反射によって、また評価装置又は溶接設備部品による影との双方又は一方によって影響されたり、改ざんされたりし、このため溶接接合部の正確できめ細かな品質評価が複雑になる。

この方法とスポット溶接の品質監視で公知である類似の従来技術方法とは、スポット溶接銃に固定されていないビデオカメラの本質的欠点を含んでいる。これは、ビデオカメラを適当な位置決めユニットで個々のスポット溶接面に位置決めしなければならないことを意味している。それ故、加工対象物も同様に、例えばビデオカメラの下に位置決めする。その結果、このようなシステムで溶接部を分析することは、多大の労力を要し、これには対応して費される時間も含まれる。

更に、スポット溶接の品質監視方法は、ＷＯ２００４／０２２２７８Ａ１でも公知であり、ここではテープ又は薄片が電極と溶接される金属板との間に挿入され、テープ又は薄片は、加工対象物上に形成された溶接部の特に比例関係で鏡面反転した画像又は痕跡が溶接工程でテープ又は薄片上に生成されるように設計されている。その後、テープ又は薄片上の鏡面反転した画像又は痕跡は、評価手段で検知かつ評価され、画像又は痕跡を用いて、評価手段により、又は、溶接装置の制御と評価の双方若しくは一方を行う手段により、溶接部の大きさ、形状及び位置のような結論を引き出すことができる。ここで、画像又は痕跡の光学的検知を従来のカメラとレンズの双方又は一方により行うことは、やはり不利であり、そこでは取得された画像の品質は、様々な又は不均一な周囲光と痕跡反射により強く影響されている。

その結果、スポット溶接の品質を監視する従来技術の方法と装置は、溶接工程直後に、規定の一定光条件又は周囲条件で、加工対象物に関係なく、自動的に溶接結果を評価することができないという欠点を伴っている。

それ故、本発明の目的は、評価装置と溶接工具の双方又は一方を提供することであり、これによりスポット溶接接合部の光学的品質検査を改良する。また、本発明は、スポット溶接設備の生産過程の効率を品質検査により特に溶接場所の直接的な領域の自動品質検査により向上させることを目的とする。

本発明の目的は、画像検知ユニットがキャリア材料上のスポット溶接画像を拡散均一照明する拡散器付き照明装置を含むことで独自に達成される。この結果としての利点は、溶接接合部の品質評価のために引き続いて行われる何らかの電子的画像処理を可能とするために、改ざんがなくできる限り自然な画像記録をカメラにより得ることが可能となるよう画像がキャリア材料上で均一に照明されることである。画像の均一拡散照明により、明領域と、暗領域特に影と、画像領域ないしカメラの記録領域における反射との全て又はいずれかが防止される。拡散器によりこのような画像の均一照明が可能となり、実質的に一定の光条件が形成され、キャリア材料上の種々の画像を同一の分析基準の下で評価することが可能となる。それ故、溶接接合部のより客観的できめ細かな評価が可能となる。

照明装置がカメラの方向にキャリア材料を間接照明する場合、単純な手法で拡散光を発生することが可能であり、キャリア材料を均一照明することが可能となる。

照明装置がキャリア材料の大面積照明用に配置された光源を含み、光源で発生された光線をキャリア材料の方向に反射面で反射する反射器を拡散器が有する場合、大きな光度でキャリア材料を拡散照明することが可能となる。光源が反射性キャリア材料を直接照射することがないので、キャリア材料面上では反射領域と明領域の双方又は一方が防止される。

光が浸透しない材料と可視光吸収度の低い不透明材料の双方又は一方から成る反射器を用いることにより、反射器に衝突する（auftreffenden）放射出力と反射される放射とは殆ど同一であるので、特に効率の良いキャリア材料照明が可能となり、発生された放射エネルギーの大部分がキャリア材料照明に使用される。

反射器の材料がプラスチック群から選択される場合、特に費用効率が良く機能的な設計が達成される。

反射面が明色であるか、明反射特性を持つか、又はその双方である場合、できる限り自然で、できる限り色の偽りがないキャリア材料照明が可能となる。

反射面が白色、特にくすんだ白色の設計は、可視光の全スペクトルすなわち白色光が白色面で反射され、キャリア材料面上では自然な着色と高い光度が同時に可能となるので、特に有利である。

その適切な反射特性のため、銀色、特にくすんだ銀色の反射面は、同様に有利である。

同様に、反射面が少なくとも部分的に湾曲を有し、内部を丸屋根状に包囲していると有利である。その結果、幾つかの側部から反射面下側にあるキャリア材料を照明することとその全周を照明することの双方又は一方が可能になり、非常に均一で反射のないキャリア材料照明が可能となる。

同様に有利なのは、湾曲を有する反射面が丸屋根を形成する筐体内の凹所を画定することである。その結果、照明装置の筐体は、同時に反射器と反射面の役割を果たし、丸屋根は外部からの光放射を完全に遮蔽する。これによって、照明装置だけを使用してキャリア材料上の画像を照明することができ、制御可能な照明と測定結果の再現を可能とする。ここで、丸屋根が反射面に対向する下部側に開口部を有し、この領域を通り過ぎるようにキャリア材料を案内すれば特に有利であることが証明されている。

丸屋根が実質的に半殻形状を持ち、丸屋根の壁にある反射面が好ましく半球状に延びるという措置をとれば、丸屋根の側部領域における照明手段の対向配置により間接照明装置を特に小型に形成することが可能となる。

ここで、丸屋根は、好ましくは反射面に対向する下部側に開口部を持ち、この領域にキャリア材料が案内されて通過する。

反射器が筐体の材料から成るという変形実施形態は、その単純かつ費用効率の良い構造のため、有利である。

筐体の性質とは独立の照明特性は、選択的に可変であるか、調整可能であるか、又はその双方であり、反射器を皮膜層又はラッカー塗装として筐体の内側上に設ける変形実施形態によって達成される。それ故、この反射器は、最適の照明結果を生ずるため、特にキャリア材料に適用される。

その結果、光源は、湾曲領域で反射面に対向するよう配置されており、キャリア材料の非常に均一な間接照明が可能となる。

光源が少なくとも１つの発光ダイオードから成り、好ましくは数個の発光ダイオードから構成されるＬＥＤ環から成る実施形態では、光ダイオードの長期耐用年数のため照明装置保守の必要性がまれになるという利点を生じ、この照明装置のために熱発生と電力消費が低くなるという利点を生じる。

更に、照明装置の小型構造が可能であり、特にＬＥＤ環が丸屋根の側部領域に位置し、円形に配置された少なくとも３個の発光ダイオードから成ることにより、小型で、照明に関して効率的な設計が提供される。

画像検知ユニットが穴を含むピンホールレンズを持つ変形実施形態は、有利である。その結果、反射しないのは極めて小さな領域に過ぎず、この領域はピンホールの断面に対応し、例えば丸屋根内に位置し、ピンホールレンズを拡散器の一部として設計することが可能となる。レンズの穴、すなわちピンホールは、比較的小断面であるので、キャリア材料の画像の擾乱的黒ずみであってカメラの穴を介する反射から生じる黒ずみが防止される。これにより、カメラの反射で生成される画像上の黒ずみは通常の対物レンズでの黒ずみに比して無視できるほど小さいので、カメラで記録される画像の品質は、格段に改良される。

レンズが穴を囲む反射器を持つという措置により、キャリア材料画像に対するカメラの反射が特に効率的に防止される。

カメラのレンズをキャリア材料に対向する丸屋根の上部側に配置するという設計が有利なのは、画像が無歪で比例的にカメラで検知され、その結果、記録された画像情報の評価が容易となるからである。

更に、画像検知ユニットを汚染から保護するように、例えばプラスチック又はガラスから成る透明保護要素を画像検知ユニットの前面に設ける変形実施形態も有利である。これにより、汚染物が丸屋根内部に入り、内部の照明特性に影響することを防止する。更に、これにより、照明装置内部を清掃する必要がなくなる。

本発明の目的は、更に、少なくとも部分的に上記説明に従い、特に請求項１ないし２１のいずれかに従うように設計された評価装置を含む溶接工具により、独自に達成される。このような溶接工具が有利なのは、スポット溶接の接合部画像について溶接工程完了直後に評価装置で記録と分析の双方又は一方を行うことができるからである。

評価装置が保持腕の内側に配置され、画像を含むキャリア材料が溶接工程完了後にこの内側を過ぎて案内される設計も、キャリア材料が溶接接合部表面に沿って搬送され、同時に評価装置が溶接接合部近傍でキャリア材料画像を処理するので、有利である。その結果、キャリア材料画像を分析するための独立したワークステーションを省略することができ、溶接接合部の生産過程が単純化され、生産費用が低減される。

保持腕がそれ自体知られているようなＬ字形状に形成され、屈曲部を有し、かつ評価装置が屈曲部領域に配置される設計も、有利である。これにより、評価装置は、電極と溶接接合部の双方又は一方の間近に配置されるが、溶接工具は、評価装置が屈曲部領域に配置されているので動きが制限されることがなく、その結果溶接工具の使用範囲が評価装置で制限されることがなく、溶接部の評価は、後者が生成された直後に可能となる。溶接工程が完了した後、キャリア材料を配置する位置決めユニットが評価装置下方、特に丸屋根開口部の下方の保持腕の内側に位置するという措置により、キャリア材料画像の分析と処理の双方又は一方を有利に自動化することができ、スポット溶接接合部品質の経済的かつ効率的な評価が可能となる。

本発明について、添付の概略図を用いて更に詳細に説明する。
本発明の評価装置を含み、本発明の溶接工具を有するスポット溶接設備の側面図を示す。 溶接部領域における溶接金属板の部分破断斜視図を示す。 本発明の評価装置の変形実施形態の概略断面図を示す。 本発明の評価装置の変形実施形態の分解図を示す。

図１は、スポット溶接設備３の溶接銃２という形態で溶接工具１を示しており、例えば金属板４、５のような少なくとも２つの要素の抵抗溶接用である。好ましくは、溶接工具１は、スポット溶接ジョイントを自動生産するロボット応用に用いられる。溶接工具１は、例えば２つの曲げられた又はＬ形の保持腕６を持ち、その各々は１つの電極７で受けられ、電極７は、スポット溶接設備３の不図示の電流源に接続される。更に、溶接工具１は、キャリア材料８を受けて案内するように設計され、このキャリア材料は保持腕６を介して電極７の先端上を通るように案内される。好ましくは、キャリア材料８は、金属箔又はテープ１０から成り、変形可能で、長さ方向では保持手段６の表面１１に沿って移動可能である。キャリア材料８の移動と運搬の双方又は一方のために、溶接工具１と溶接設備３の双方又は一方は、例えば電極７を通過するテープ１０の運搬と巻回・巻き戻しとの双方又は一方のための以下に記載する位置決めユニットを含む。

テープ１０は、極めて多様な手法で電極７の回りに案内され、これが唯一の例示的実施形態を以下で手短に説明する理由である。ここで、誘電体間隔部材１３が電極７の回りで、電極キャップ１２と電極７の金属板４、５接触面との双方又は一方の領域に配置される。間隔部材１３は、例えば移動可能に電極７に装着され、間隔部材１３を介して金属板４、５に付加的な圧力が加えられるようにする。更に、間隔部材１３の可動的装着の結果、溶接工程終了後に間隔部材１３はテープ１０を電極７から持ち上げる、すなわち溶接銃２を開いている間又はその後に間隔部材１３はテープ１０を先端９と電極キャップ１２の双方又は一方から持ち上げるが、溶接銃２を閉じている間に間隔部材１３は、電極７に対して相対的に移動され、テープ１０が電極７に接するようになる。

更に、溶接工具１は、キャリア材料８を受けるための案内溝１５を持つ支持部材１４を含む。調整手段１６、特にばね部材が支持部材１４と間隔部材１３の間に設けられ、これにより後者が電極７の長さ方向中心軸１７の方向に移動して適当な圧力が加えられるようにする。このために、調整手段１６は、変形可能であるか又はばね弾性であるように設計される。

溶接工具１により、金属板４、５は、全スポット溶接工程中に電極７を介して相互に機械的に押しつけられる。スポット溶接の工程中、結合される２要素の金属は、溶融とその後の固化の双方により結合されるが、このとき、電流が流れ始めるときに使われている要素間の高いオーム抵抗のために、高い出力が熱エネルギーに変換され、金属の溶融につながる。図２に概略が示されているように、溶融塊が溶接ジョイント１８で固化した後、金属板４、５は、溶接部１９又は小さな塊を介して結合される。

溶接部１９の品質を評価するために、キャリア材料８は、溶接工程中にキャリア材料１８が溶接ジョイント１８の直ぐ上に位置するように設けられる。要素が溶接されるときに発生する放射と影響の双方又は一方、特に溶接部１９の幾何学的延長部から出される熱は、溶接部１９の鏡面反転画像２０をキャリア部材８上に生じさせ、画像２０が金属板４、５に面する側２１で電極７の先端９の領域に配置されるようにする。溶接終了後、テープ１０の長さ方向の移動を位置決めユニットで行い、評価装置２２が金属板４、５の位置と処理の場所に関係なくキャリア材料８の分析を実行できるようにする。これに関連するような方法と装置は本出願人のＷＯ２００４／０２２２７８Ａ１により公知であり、これが溶接設備３、溶接工具１及び工程順序の可能な設計の更なる詳細に関して該文献を参照する理由である。ＷＯ２００４／０２２２７８Ａ１に記載された発明の少なくとも幾つかの部分は、本発明の主題事項の一部である。

図３は、本発明の評価装置で可能な変形実施形態を示す。評価装置２２は、スポット溶接品質を監視するシステムの一部である。このシステムは、溶接部１９の特性、例えば、溶接部１９の位置、形状及び大きさのような幾何学的変量の分析用に設計されている。キャリア材料８に記録された画像２０の画像情報は分析に用いられ、画像２０の光学的検知は、評価装置２２で実行される。評価装置２２は、少なくとも１つのカメラ２４を有する画像検知ユニット２３を持つ。カメラ２４は検知手段２５及びレンズ２６を持ち、検知手段２５は光を画像データに変換する検知器から成り、レンズ２６は画像２０の画像特性を調整するように設計されている。好ましくは、検知手段２５は半導体検知器、例えばＣＣＤカメラチップ（ＣＣＤは電荷結合素子）又はＣＭＯＳカメラチップ（ＣＭＯＳは相補型酸化金属半導体）から成り、溶接部１９の画像２０を検知し、引き続いて電子機器によりデジタル化する。検知手段２５及びレンズ２６は共通の構造体ユニットを形成し得るが、カメラ２４の電子機器（詳細は不図示）は評価装置２２の異なる場所に配置し、電線、ネットワーク、バスシステム等を介して検知手段２５に接続可能とし得る。このようにして、評価装置２２をより小型化した構成を達成することができる。品質アセスメント監視システムと評価装置２２の双方又は一方は、画像２０の特性分析を実行する評価論理を含み、この評価論理はメモリ内のプログラム論理から成ることが好ましい。例えば、評価論理は、ネットワーク（インターネット、イントラネット等）を介して評価装置２２から画像情報を受信する計算機内に組み込まれる。このような評価論理は、産業的画像処理の分野の当業者には公知であり、このため、これ以上の検討は行わない。

キャリア材料８と画像２０の双方又は一方の照明制御は、評価論理が溶接部１９の正確で多様な品質アセスメントを実行できるようにするため必要である。これは、キャリア材料８のスポット溶接画像２０に対して拡散一様照明と所謂入射光照明の双方又は一方を行うように設計された照明装置２７を含む本発明の画像検知ユニット２３で達成される。拡散照明は、高反射性のキャリア材料８とテープ１０の双方又は一方の画像２０で反射がなく均一な着色を生じ、カメラ２４で記録した画像２０についての歪曲や光学情報損失がなくなる。この結果、溶接部１９の特性は、非常に微細な階調で信頼できる画像を用いて結論することができる。

照明装置２７は、拡散光を発生するための拡散器２８を含み、前記拡散器２８は種々の方向へ衝突光（auftreffende Lichtstrahlung）を散乱する。提示した変形実施形態では、照明装置２７は、キャリア材料８の間接照明用に設計されており、この目的のために拡散器２８は、反射面３０に衝突する光線をキャリア材料８の方向に反射する反射器２９を持つ。ここで、反射器２９は、光が浸透しない不透明材料と光周波数領域における電磁放射吸収度が低い材料との双方又は一方から構成される。例えば、反射器２９の材料はプラスチック群から選択され、このプラスチックは明色であることが好ましい。特に、反射器２９の材料が白又は淡灰色のプラスチックで構成され、明色光と白色光の双方又は一方が反射器２９でキャリア材料８の方向に反射されるようにする。更に有利な変形実施形態では、反射器２９は銀色である。更に、反射器２９の反射面３０は、曇らせるか又は粗面化し、衝突光の散乱を増大する。

また、照明装置２７は、キャリア材料８を直接的に照明するよう設計することもできる。ここで、拡散器２８は、半透明の板と層の双方若しくは一方、例えばプラスチック、不透明ガラス等で形成されるもの、又は粗面を有する透明板から成り、後者は、上側を光で照射され、下側の拡散光がキャリア材料８の方向に照射されるようにする。

キャリア材料８の照明は、好ましくは大面積の光源又は大面積の反射器２９で行われ、キャリア部材８の照明を可能な限り均一とする。

図３及び４に示された例示的な実施形態によれば、反射面３０は、内部３２を丸屋根状に囲む湾曲３１を含む。照明装置２７は、凹所３４を有する筐体３３を含み、これは反射面３０と共に内部３２を囲む丸屋根３５を形成する。その前端領域３６では、丸屋根３５は開口部３７を持ち、これは、特に板形状で、光浸透性と透明性の双方又は一方を有する保護要素３８によって閉鎖される。丸屋根３５に対向する保護要素３８の底部側３９に位置するキャリア材料８は、照明装置２７を介して照明され、この照明装置は、丸屋根３５の内部３２を照明し、キャリア材料８の表面４０が内部３２から見え、画像２０をカメラ２４により検知できるようにする。

更に、例えばワイパー、圧縮空気噴出口等から成る清掃装置を設け、キャリア材料８における画像２０の汚染領域を清掃する。その結果、保護要素３８の汚染が防止され、これにより保護要素３８の光透過性に悪影響を及ぼすことがない。

照明装置２７は、光源４１を含み、これは少なくとも１つのＬＥＤ（発光ダイオード）４２で形成されることが好ましい。好ましくは、数個の発光ダイオード４２が１つのＬＥＤ環４４を形成する。ＬＥＤ環４４は、例えば相互に径方向に対向する２つの発光ダイオードから成る。好ましくは、ＬＥＤ環４４は、少なくとも３個の、特に５個を超える発光ダイオード４２を持ち、これらはＬＥＤ環４４の周に沿って等間隔に配置される。好ましくは、ＬＥＤ環４４の発光ダイオード４２は、白色光を放射するように設計される。同様に、発光ダイオード４２は、多色光、特に赤色光、緑色光又は青色光を放射するものでもよい。当然のことながら、ＬＥＤ環４４は、例えばＬＥＤ配列４３から成るものでもよい。

ＬＥＤ環４４は、端部領域３６と丸屋根３５の開口部３７の領域との双方又は一方に配置され、筐体３３の横方向領域４５に沿って円形状又は環状に延びている。ここで、発光ダイオード４２は、反射面３０の方向に光を放射するように、すなわち発光ダイオード４２からの光がキャリア材料８と開口部３７の双方又は一方から遠ざかる方向に放射されるよう配置される。横方向放射に対する適切な対策により、テープ１０への反射を防止し、同時に光円錐のより良い放射を達成することが可能となる。反射面３０の笠型の湾曲３１により、光が拡散反射し、内部３２とこの内部３２の下方に位置するキャリア材料８との双方又は一方が均一に照明される。好ましくは、丸屋根３５は、二枚貝の殻の片方の形状、特に、実質的に半球の形状を持つように設計される。

本発明の例示的な実施形態では、更にカメラ２４のレンズ２６はピンホールレンズ４６から成る。ピンホールレンズ４６は小径４８の穴４７を含み、被写体又は画像２０の画像寸法の決定が単純かつ小型の構造で可能となる。好ましくは、直径４８は、僅か１ミリメートルの何分の１又は数ミリメートル、特に０．１ｍｍから５ｍｍの数分の１であり、画像２０だけが検知手段２５で撮像されるようにする。このためにピンホールレンズ４６は、キャリア材料８に対向するように配置され、これから距離４９だけ離される。ここで、距離４９は、画像２０が検知手段２５で撮像される比例係数を決定する。更に、ピンホールレンズ４６は、底部側５０が拡散反射特性を有している。この結果、反射面３０を含む反射器２９はピンホールレンズ４６の底部側に延び、前記反射器２９は上記設計のものであることが好ましい。このように、底部側５０は、反射面３０の領域を形成し、光源４１で発生された光は、比較的小さな断面の穴４７の領域では反射されない。しかしながら、この非反射領域は、寸法が小さいため、キャリア材料８上へのカメラ２４の反射は見えないか、又は無視できるほど小さく、キャリア材料８上の画像２０の均質な照明が行われる。

例示的な実施形態では、ピンホールレンズ４６は、好ましくは、丸屋根３５の上部側５１と頂点の双方又は一方に配置され、内部３２の下に配置されたキャリア材料８の画像２０が検知手段２５を介して検知されるようにする。キャリア材料８上の画像２０の上方へのピンホールレンズ４６のこのような垂直配置により、比例寸法での画像２０の無歪記録が可能となり、記録画像情報の効率的処理が可能となる。

図４に示されるように、筐体３３は、数個の部分、特に主筐体５２及び丸屋根筐体５３から成る。保護要素３８とＬＥＤ環４４の双方又は一方は、開口部５４を有する固定枠５３を介して、固定要素５６特にねじ５７を介して、丸屋根筐体５３に固定される。

本発明の目的の更に別の解決策は、スポット溶接設備３用の溶接工具１、特に溶接銃２にある。溶接工具１は、抵抗溶接電極７用の保持腕６を含み、かつ電極７を通って案内されるキャリア材料８又はテープ１０の案内と送りとの双方若しくは一方用の位置決めユニットを含み、ここでスポット溶接工程は、小塊の画像をキャリア材料８上に発生し、前記画像２０を評価装置２２で分析できるようにする。この別の解決策によると、評価装置２２は、上記説明に少なくとも部分的に従うように設計されている。留意すべきは、以下に記載する例示的実施形態では、キャリア材料８がテープ１０から成っていることである。

好ましくは、評価装置２２は保持腕６の１つに直接配置され、画像２０を有するテープ１０は、評価装置２２を通り過ぎて案内されるか、又は評価目的でこれを通り抜けて案内される。図１によれば、保持腕６は湾曲又は座屈で形成される屈曲５８を持ち、特に保持腕６はＬ字形となる。評価装置２２は、保持腕６の内側６０に設けられた屈曲５８の領域５９に配置される。溶接工程の後、画像２０を含むキャリア材料８は、内側６０に沿って案内され、溶接結果の評価を溶接工程後直ぐに実行できるようにする。当然のことながら、評価装置２２は、あらゆる形状の保持腕に適用され、本発明の評価装置２２がスポット溶接の接合部の光学的品質検査を実行できるようにする。一方又は双方の保持腕６の評価装置２２を統合すること、及びこれに応じてテープ１０が評価装置２２を通り過ぎるように案内することも可能である。ここで、溶接設備３の近づきやすさと動作の双方又は一方を決して制限しないことが有利である。

このため、溶接工具１ないしスポット溶接設備３は、キャリア材料８に対する位置決めユニット６１を持っている。前掲の例示的実施形態によると、位置決めユニット６１は、電極７周囲に案内されるテープ１０を動かすように設計されており、移動は、例えば、溶接工程完了毎の所定の送りにより間欠的に実行される。このために、位置決めユニット６１は、特にスポット溶接設備３の制御ユニットで制御できる駆動部材６２を持つ。テープ１０が動かされる場合、それは、テープ１０が評価装置２２を通り過ぎて案内されるように矢印６３ａと６３ｂで示される方向に動く。テープ１０は、例えば、丸屋根３５の開口部３７の下方に配置され、カメラ２４が画像２０を記録できるようにする。ここで、テープ１０は、案内経路１５と更なる案内手段の双方又は一方を介して、保持腕６の表面１１に接近しこれに沿って通り過ぎるように案内される。テープ１０が評価装置２２を通り過ぎるように案内される場合、それは、例えば保持腕６の表面１１に沿って、又は図１に点線で示されているように案内手段を介して保持腕６を横断して、所望通りに送られる。

好ましくは、カメラ２４が画像２０を自動的に記録するようにし、テープ１０が位置決めユニット６１を介して評価装置２２を通り過ぎて案内されることにより、画像が記録される。これは、テープ１０が丁度カメラ２４を通り過ぎるように引っ張られ、同時に、テープ１０の、従って溶接部１９の表面が連続的に記録されることを意味する。これにより、評価論理が受信画像情報に基づいて溶接部１９の最適画像を分析するので、カメラ２４の前の溶接部１９の正確な位置決めは不要となる。

このように、キャリア材料８は溶接工程が実行された直後に分析され、この分析は完全に自動化された形態で行われる。ここで、キャリア材料８を溶接工具１以外に分離して設けたワークステーションに供給する必要はないが、キャリア材料８は、溶接工程と分析が完了した後直ぐに次の目的地へ送られる。

更に、保持腕６の少なくとも１つに固定することに代えて、評価装置２２を外部の器具やワークステーションに配置してもよい。溶接部１９の評価を可能とするために、テープ１０は、完全に消費された後に溶接銃２から外され、器具やワークステーションに挿入され、そこで個々の画像が評価される。スポット溶接の順序によって、誤りのある溶接部１９をいつでも特定し、編集できるように溶接部１９を割り当てることができる。

一般に、注意すべきことは、保持腕６の各々が別の評価装置２２を持ち、例えば、異なる材料の金属板４、５に適用される異なるキャリア材料８が各保持腕６に対してそれぞれの評価装置２２により別個に処理されるようにし得ることである。但し、前掲の例示的実施形態では、溶接工具１は、金属板４に割り付けられたテープ１０を評価する唯一の評価装置２２を持つ。

図１ないし４に示した個々の実施形態は、本発明の具体的な解決策の主題事項である。本発明のそれぞれの目的と解決策は、これらの図面の詳細な説明から知ることができる。

Claims (24)

1. 溶接部（１９）のスポット溶接でキャリア材料（８）上に形成される画像（２０）を、少なくとも１つの検知手段（２５）及び１つのレンズ（２６）から成るカメラ（２４）を含む画像検知ユニット（２３）を用いて評価する装置（２２）であって、前記画像検知ユニット（２３）がキャリア材料（８）上の画像（２０）を拡散均一照明する拡散器（２８）を有する照明装置（２７）を含むことを特徴とする、評価装置（２２）。
2. 前記照明装置（２７）が前記カメラ（２４）の方向にある前記キャリア材料（８）の間接照明用に構成されていることを特徴とする、請求項１記載の評価装置（２２）。
3. 前記照明装置（２７）が前記キャリア材料（８）の大面積照明用に配置された光源（４１）を持ち、前記拡散器（２８）が前記光源（４１）で発生された光線を前記キャリア材料（８）の方向に反射面（３０）で反射する反射器（２９）を含むことを特徴とする、請求項１又は２記載の評価装置（２２）。
4. 前記反射器（２９）が光が浸透しない材料と可視光吸収度の低い不透明材料の双方又は一方から成ることを特徴とする、請求項３記載の評価装置（２２）。
5. 前記反射器（２９）の材料がプラスチック群から選択されることを特徴とする、請求項４記載の評価装置（２２）。
6. 前記反射面（３０）が、明色であるか、明反射特性を持つか、又はその双方であることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載の評価装置（２２）。
7. 前記反射面（３０）が、白色、特にくすんだ白色であることを特徴とする、請求項３ないし６のいずれかに記載の評価装置（２２）。
8. 前記反射面（３０）が、銀色、特にくすんだ銀色であることを特徴とする、請求項３ないし６のいずれかに記載の評価装置（２２）。
9. 前記反射面（３０）が、少なくとも部分的に湾曲（３１）を有し、内部（３２）を丸屋根状に包囲していることを特徴とする、請求項３ないし８のいずれかに記載の評価装置（２２）。
10. 前記湾曲（３１）を有する前記反射面（３０）が、丸屋根（３５）を形成する筐体（３３）内で凹所（３４）の境界を画定していることを特徴とする、請求項９記載の評価装置（２２）。
11. 前記丸屋根（３５）が、実質的に半殻形状を持ち、前記丸屋根（３５）の壁にある反射面（３０）が好ましくは半球状に延びていることを特徴する、請求項１０記載の評価装置（２２）。
12. 前記丸屋根（３５）が反射面（３０）に対向する下部側（３９）に開口部（３７）を持ち、前記キャリア材料（８）がこの領域に案内されて通過することを特徴とする、請求項１０又は１１記載の評価装置（２２）。
13. 前記反射器（２９）が前記筐体（３３）の材料から成っていることを特徴とする、請求項１０ないし１２のいずれかに記載の評価装置（２２）。
14. 前記反射器（２９）が、前記筐体（３３）の内側上に用いられ、皮膜層又はラッカー塗装として機能することを特徴とする、請求項１０ないし１３のいずれかに記載の評価装置（２２）。
15. 前記光源（４１）が前記湾曲（３１）の領域で前記反射面（３０）に対向するよう配置されていることを特徴とする、請求項３ないし１４のいずれかに記載の評価装置（２２）。
16. 前記光源（４１）が、少なくとも１つの発光ダイオード（４２）から成り、好ましくは数個の発光ダイオード（４２）から構成されるＬＥＤ環（４４）から成ることを特徴とする、請求項３ないし１５のいずれかに記載の評価装置（２２）。
17. 前記ＬＥＤ環（４４）が、丸屋根（３５）の側部領域（４５）に位置し、円形に配置された少なくとも３個の発光ダイオード（４２）から成ることを特徴とする、請求項１６記載の評価装置（２２）。
18. 前記画像検知ユニット（２３）が穴（４７）のあるピンホールレンズ（４６）を持つことを特徴とする、請求項１ないし１７のいずれかに記載の評価装置（２２）。
19. 前記ピンホールレンズ（２６）の穴（４７）が反射面（３０）を有する反射器（２９）に囲まれていることを特徴とする、請求項１８記載の評価装置（２２）。
20. 前記カメラ（２４）のレンズ（２６）が前記キャリア材料（８）に対向する前記丸屋根（３５）の上部側（５１）上に配置されていることを特徴とする、請求項１０ないし１９のいずれかに記載の評価装置（２２）。
21. 例えばプラスチック又はガラスから形成される透明保護要素（３８）が画像検知ユニット（２３）を汚染から保護するように画像検知ユニット（２３）の前面に設けられていることを特徴とする、請求項１ないし２０のいずれかに記載の評価装置（２２）。
22. スポット溶接設備（３）用の溶接工具（１）、特に溶接銃（２）であって、抵抗溶接のために設けられた電極（７）用の少なくとも１つの保持腕（６）を含み、かつ、電極（７）を過ぎて案内され、溶接部（１９）の画像（２０）を生成するために設けられるキャリア材料（８）、特にテープ（１０）用の位置決めユニット（６１）を含み、評価装置（２２）が画像（２０）を分析するために配置され、前記評価装置（２２）が請求項１ないし２１のいずれかに記載のように設計されていることを特徴とする、溶接工具（１）。
23. 前記評価装置（２２）が前記保持腕（６）の内部側（６０）に配置され、前記画像（２０）を有する前記キャリア材料（８）が溶接工程完了後にこの内部側（６０）を過ぎて案内されることを特徴とする、請求項２２記載の溶接工具（１）。
24. 前記保持腕（６）が、それ自体知られているＬ字形状に形成され、屈曲部（５８）を有し、かつ前記評価装置（２２）が前記屈曲部（５８）の領域（５９）に配置されていることを特徴とする、請求項２２又は２３記載の溶接工具（１）。

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