(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ガンによって担持される一対のスポット溶接電極（Ｅ１、Ｅ２）の画像を検出するための光学センサデバイスであって、
少なくとも一対の開口（１１、１１ａ）を有する筐体（１０）と、
前記筐体内で互いから離間され、各々がそれぞれの前記開口（１１、１１ａ）と連通しており、各々が前記溶接ガンによって担持される前記電極のうちの１つを収容するように適合される、少なくとも第１の座部（１４）および第２の座部（１５）と、
前記座部（１４、１５）同士の間の中間幾何学的平面（ｐ１）において第１の光線（Ｌ１）および第２の光線（Ｌ２）を放つように適合される第１の照明手段（１６、１７）と、
前記２つの座部（１４、１５）同士の間に配置され、前記第１の光線（Ｌ１）および前記第２の光線（Ｌ２）を、前記幾何学的平面（ｐ１）に垂直な２つの反対方向において、前記第１の座部および前記第２の座部に向かって反射するように適合される２つの傾斜反射要素（２５、２６）と、
前記第１の座部（１４）および前記第２の座部（１５）を照らすために、前記幾何学的平面（ｐ１）の両側において第３の光線（Ｌ３）および第４の光線（Ｌ４）を放つように適合される第２の照明手段（４３、３２）と、
前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）によって反射される画像（Ｉ１、Ｉ２）、ならびに、前記第３の光線（Ｌ３）および前記第４の光線（Ｌ４）の経路に沿う前記第１の座部（１４）および前記第２の座部（１５）の下流で、前記第３の光線および前記第４の光線の少なくとも一部を取り込むように適合される画像記録手段（３１、１３１、３３、４４）と
を備える光学センサデバイス。
【請求項２】
前記照明手段が別々の波長の光源を備える、請求項１に記載の光学センサデバイス。
【請求項３】
前記照明手段がＬＥＤを光源として備える、請求項１または２に記載の光学センサデバイス。
【請求項４】
前記照明手段が、約６５０ｎｍの波長の赤色の散光を放つ光源を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【請求項５】
前記画像記録手段が、対物レンズを搭載するカメラを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【請求項６】
前記傾斜反射要素（２５、２６）が、前記中間幾何学的平面（ｐ１）に対して斜めにされる幾何学的平面において延在する反射性被覆斜辺を備える接合された直角プリズムを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【請求項７】
各々の座部（１４、１５）に、各々の電極（Ｅ１、Ｅ２）に対して当接面を提供する固定された光学窓（２７、２８）が設けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【請求項８】
前記光学窓（２７、２８）がサファイア窓を備える、請求項７に記載の光学センサデバイス。
【請求項９】
各々の開口（１１、１１ａ）に、光および埃が前記筐体（１０）に入るのを防止するためのブラシ手段（１３）が設けられる、請求項１から８のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【請求項１０】
前記第１の照明手段が、前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）において前記第１の光線（Ｌ１）および前記第２の光線（Ｌ２）を反射するような配置で、前記第１の光線および前記第２の光線を二組の鏡（１８、２０、２１および１９、２２、２３）に投射するための対称平面（ｐ２）の両側に配置される２つの光源（１６、１７）を備え、
前記画像記録手段が、前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）および前記二組の鏡によって反射して戻される画像（Ｉ１、Ｉ２）を取り込むように、前記対称平面において前記二組の鏡に向かって配向される単一の画像記録手段（３１）を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【請求項１１】
前記二組の鏡（１８、２０、２１および１９、２２、２３）が、閉じた多角形線に従う２つの照明経路を決定するように配置され、それによって、前記２つの光源（１６、１７）から投射される前記第１の光線（Ｌ１）および前記第２の光線（Ｌ２）が、前記電極（Ｅ１、Ｅ２）の前面の各々において前記２つの光線（Ｌ１、Ｌ２）を方向転換させる前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）に達する、請求項１０に記載の光学センサデバイス。
【請求項１２】
前記第１の照明手段が２つの光源（１６、１７）を備え、前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）が、前記２つの光源（１６、１７）の間の中間位置に配置され、それによって、前記２つの光源（１６、１７）から放たれる前記２つの光線（Ｌ１、Ｌ２）が一直線にされると共に互いに向かって方向付けられ、
前記２つの光源（１６、１７）および前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）の各々の間に、前記光源（１６、１７）から直接的に入射するそれぞれの前記光線（Ｌ１、Ｌ２）をそれぞれの前記傾斜反射要素（２５、２６）に向けて透過させたままにし、前記同じ傾斜反射要素（２５、２６）から入射するそれぞれの前記電極（Ｅ１、Ｅ２）の前画像（Ｉ１、Ｉ２）を、２つの画像記録手段（３１、１３１）のそれぞれの一方に向けて反射する、部分的に透明なそれぞれの反射要素（１８ａ、１９ａ）が間に配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接電極の状態を検出するための光学センサデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接工場では、使用に伴って、溶接ガンの電極が、摩耗、変形、および、金属残渣ならびに酸化物沈着によって汚染されることが知られている。そのため、電極は、きれいで適切な表面を取り戻すために、頻繁に是正される必要がある。知られているように、電極表面に形成している特定の厚さの汚染物を除去することが必要である。汚染物堆積の厚さは、電極の全体の電気および熱の伝導に影響を与える。加えて、電極の形および大きさは、溶接のいわゆる「レンズ」の大きさを決定付ける影響を持っている。電極チップが広すぎる場合、一体に溶接される２つの金属板の表面の間の境界面で、適切な溶融が得られない可能性がある。
【０００３】
典型的には、電極がある大きさを超えるとき、操作者は、電極を通る電流の強さを増加することで補償する。増加された電流は、多くの好ましくない因子をもたらす。第１に、電流の増加は、冷却液体の過熱と、それに続く溶接電極チップの膨張とを引き起こす。過熱は、電極の硬さの低下と、電極の機械的特性の悪化とを引き起こす。これに伴って、「キノコ状化」として知られる現象、つまり、電極の直径の増加が起き、それと共に、汚染物の堆積も起こる。
【０００４】
この技術分野では、電極に堆積する材料の除去を最適化するための必要性が感じられる。これまで、ドレッシング処理が、ドレッシング局面の期間と、溶接ガンがその電極をドレッシングユニットにおいて閉じるときの締め付け力とを考慮した、標準化されたパラメータに従って、定期的な間隔で実施されてきた。時間および力の観点で標準パラメータは、ほとんどの場合に適している妥協を意味している。しかしながら、材料の除去は、除去されるべき電極の表面層の正確な厚さを認識することなく起こる。
【０００５】
さらに、ドレッシングは、これまで、陽極および陰極の両方に対して区別されることなく行われてきた。汚染物のより大きな堆積が陰極で発生するため、電極の耐用期間および運転を最適化するために、堆積は、陽極よりも陰極からより大きな程度まで除去されるべきである。
【発明の概要】
【０００６】
そのため、最適な手法でドレッシングを実施するために、つまり、酸化物沈着だけを除去し、まだ汚染されていない電極の材料を確保するように、所定の圧力（例えば、１５０ｄａＮ）でのドレッシング時間（例えば、３ミリ秒）を調節してドレッシングを実施するために、除去される表面層の厚さを知ることが、本発明の主な目的である。
【０００７】
ドレッシング最適化は、電極の耐用年数を引き延ばせる。その結果、これは、摩耗した電極を交換するために、生産ラインを停めるために必要とされる遊休時間の短縮を含む。ラインの停止は、時として、電極が実際には是正または交換される必要がない場合に不必要ですらあり得る経済的な損失を含んでいる。
【０００８】
また、特には、印加される電流の強さ、および、溶接ガンを閉じて溶接する時間といった、溶接パラメータを一定に保つことで、これらのパラメータが常に正確で、最適な基準に従っているようにするための必要性も感じられる。とりわけ、電流の強さにおける、または、電流の印加の期間における不適切な変化が、不良の溶接を引き起こす危険性を、回避する必要がある。そのため、本発明の別の目的は、正しい溶接パラメータ（電流、時間）を設定するために、修理の必要性を防止または低減することである。
【０００９】
手作業の数の低減は、事故の危険性を減らすため、有益でもある。そのため、本発明のさらなる目的は、溶接ラインでの人の作業に対する安全性を高めることである。  
本発明のさらなる目的は、溶接ラインの電力消費を低減することと共に、ＣＯ2排出の低減である。
【００１０】
本発明の別の目的は、溶接品質を保証することである。現在、現代の溶接システムの品質制御は、溶接が特定のパラメータ（電流強さ、溶接ガンの閉じている時間および力または圧力）に従って作り出されていることを保証することができるだけである。しかし、通常の摩耗および汚染によって引き起こされる電極状態の変化は、検出できない。電極状態は、溶接品質に影響を与える主要な因子であり、その結果、溶接の頻繁な破壊試験が実施されなければならない。本発明は、電極の形および表面の状態を監視および修復することができ、自動車製造業者に、溶接品質に影響を与え得るすべての主要なプロセス因子を保証させることができる。これは、溶接プロセスの信頼性により大きな自信を与えることができ、破壊試験の頻度を低減することができる。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、溶接点が、特定の溶接パラメータ（印加されている電流の強さ、電流の印加時間、溶接ガンによって加えられる締め付け力または圧力）に従い、電極が最適な幾何学的形状を有する状態で適用されていることを保証するために、有用な工具を提供することである。品質保証は、保証されている溶接により、所与の溶接組立体に適用される溶接スポットの総数の低減を可能にし得る。現在、自動車の生産は、５０００から６０００の溶接点を必要としている。溶接点が保証されていないため、どちらかというと追加の溶接点のうちの多くの割合が、安全上の理由のために必要とされている。  
そのため、本発明のさらなる目的は、溶接点の数と、それが必要とする時間および費用とを減らすことである。  
本発明の別の目的は、最も適切なドレッシング工具の選択を、事実上積極的に電極の劣化の度合いに依存して、可能にすることである。
【００１２】
以後においてより良く理解されることになる上記および他の目的および利点は、添付の特許請求の範囲で定められる特徴を有するセンサデバイスによって、本発明により得られる。要約すれば、センサデバイスは、電極のチップ面を照らし、チップ表面の反射性と面積／形との両方の測定を行う光学反射システムに基づいている。この方法では、溶接の品質を決定する２つの重要なパラメータであるチップ面の直径と材料の状態とが、評価されることになる。センサデバイスは、ＣＰＵによって、完全に清浄と、溶接品質の要件を満たすことができない状態である、黒い、摩耗している、または、過剰である直径までの、必須のチップ面直径との間の尺度で、品質電極の定量的測定を、好ましくは百分率の形で、生成する。この情報は、チップドレス計画を制御するための制御システムへと中継され、その制御システムによって使用されることになる。同じ情報は、研磨工具の劣化または摩耗の速さを評価するためにも使用され得る。適切な種類の工具は、劣化状態の関数として選択され得る。工具（フライス盤）の事実上の攻撃性は、それに応じて選択できる。センサデバイスは、ドレッサーユニットの近くに都合良く配置され得る。センサデバイスは、ドレッシングの直後、または、ドレッシングの前であっても、品質電極チップドレッシングを評価することになる。
【００１３】
本発明の特徴および利点は、いくつかの好ましいが限定的ではない、本発明の実施形態の以下の詳細な記載から明らかとなる。添付の図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光学センサデバイスの筐体を概略的に示す斜視図。
【図２】いくつかの部品が図示の目的のために除去されている、図１の筐体の斜視図。
【図３】センサデバイスの一部の内部部品、具体的には、一対の電極の前面の画像を照らして得るための光学部品を備えた支持板の斜視図。
【図４】センサデバイスの他の内部部品、具体的には、電極のうちの一方の側方視を照らして得るための光学部品を備えた支持板を概略的に示す斜視図。
【図５】一対の電極の前面またはチップを照らす一対の光線の光経路を概略的に示す平面図。
【図６】電極の前面を照らすための光経路の鉛直部品を示す、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿って切り取られた概略的な鉛直断面図。
【図７】電極の前面の画像の光学経路を示す概略図。
【図８】電極の前面の画像が後に続く光学経路の鉛直部品を示す、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って切り取られた概略的な鉛直断面図。
【図９】電極のうちの一方の側面を照らす光線の経路の概略的な平面図。
【図１０】カメラによって撮影された、電極の前面またはチップの写真。
【図１１】カメラによって撮影された、電極の側方視を示す写真。
【図１２】本発明の代替の実施形態による、一対の電極の前面の画像を得ることができる光学システムの概略的な平面図。
【図１３】電極の前面またはチップの画像を撮影するための仕組みの原理を示す斜視図。
【図１４】電極の側方の画像を撮影するための仕組みの原理を示す斜視図。
【図１５】電極の前面および側方の画像を撮影するための仕組みの原理を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
最初に図１および図２を参照すると、符号１０は、本発明の一実施形態による光学センサデバイスの筐体全体を指し示している。光学センサデバイスは、溶接ガンによって担持されている一対のスポット溶接電極の画像を検出するように設計されている。溶接ガンは、一般的に知られているため、記載または図示されていない。
【００１６】
筐体１０は、この例では、筐体の２つの異なる側部において形成されている一対の開口１１、１１ａを有している。溶接ガン（図示せず）によって担持されている２つの電極Ｅ１、Ｅ２は、開口１１を通じてデバイスに導入され得る。開口１１のうちの１つだけが図１および図２で見ることができ、同様の開口１１ａが側部１２の反対において、筐体の側部に形成されている。
【００１７】
筐体１０内の光、埃、および他の不純物の侵入を妨げるために、開口１１、１１ａにはブラシ縞１３が備えられている。図２では、ブラシ縞１３は、図示の目的のためだけに取り除かれている。  
互いから離間されている一対の座部または測定場所１４、１５が、筐体の開口１１、１１ａの内部に設けられている。各々の座部１４、１５は、溶接ガンによって担持されている一対の電極Ｅ１、Ｅ２のうちのそれぞれ一方を受け入れるように構成されている。電極は、ひとたび測定場所に入れられると、それらの前面および側面の画像を取り込むために、以下の方法で照らされる。
【００１８】
電極のチップまたは前面は、図３および図５の例では、好ましくはＬＥＤ光源である一対の光源１６、１７と、複数の反射面とを用いて照らされる。  
ＬＥＤ光源１６および１７は、特定の波長で２つの光学拡散体２９および３０を照らす光線Ｌ１およびＬ２を投射する。波長は、電極への汚染の最適な明暗差を得るために、電極と溶接された金属板との間の材料の組合せに依存する。光学拡散体は、好ましくは、ＬＥＤの局所的に不均一のビームプロフィル強さを、ほとんど完璧に拡散された（均一に分散された）ビームプロフィル強さに形作れるその能力のため、乳白ガラスである。これは、測定に向けた電極前部の均等な照明を得るために必要である。
【００１９】
ここで拡散光線Ｌ１およびＬ２は、２つの座部または測定場所１４、１５の間の中間幾何学的平面ｐ１で配向されている。光線Ｌ１およびＬ２は、図５および図６で示されるように、一組の前鏡から光学要素２４および２５へと反射される。この例では、鏡１８および１９は、三角形状の前鏡であり、鏡２０から２３は平らな前鏡である。
【００２０】
２つの光線Ｌ１およびＬ２は、２つのそれぞれの斜めに反射する光学要素２５および２６で集束する。これらの要素は、電極Ｅ１、Ｅ２が受け入れられる２つの座部１４、１５の間に配置されている（図６）。好ましい一実施形態によれば、光学要素２５および２６は、中間幾何学的平面ｐ１に対して斜めにされる幾何学的平面において延在する反射性被覆斜辺を備える接合された直角プリズムである。この構成のため、光学要素２５および２６は、光線Ｌ１およびＬ２を、幾何学的平面ｐ１に垂直に、反対方向で、電極Ｅ１、Ｅ２の前面またはチップに向かって反射させる。  
２つの傾斜反射要素２５、２６は、第１および第２の光線Ｌ１、Ｌ２を、２つの反対方向の第１および第２の座部で反射し、それらの座部で、これらの光線は電極Ｅ１、Ｅ２の前面またはチップに当たる。
【００２１】
電極Ｅ１およびＥ２は光学窓２７および２８に入れられ、それら光学窓は、位置を定め、座部または測定場所を部分的に形成し、光学システムを保護する。都合良く、光学窓２７および２８は、筐体１０によって支持されたサファイア窓である。これら窓は、正確に配置された支持点と、電極のための当接とを提供する。サファイア窓が好ましいとされるが、これは、耐擦傷性であり、溶接ガンの完全に閉じるときの力（およそ３．５ｋＮであり、１つの窓あたり１．７５ｋＮ）に耐えるだけの機械的な強さがあるためである。
【００２２】
光線Ｌ１およびＬ２は、電極の前面に入射し、図７に概略的に描写されるように、鏡同士の間の反対の経路に追従するそれぞれの画像Ｉ１、Ｉ２を生成する。これらの画像は、この実施形態では対物レンズ３１ａを搭載するカメラ３１である、画像記録手段によって取り込まれる。図１０に概略的に示すように、前画像Ｉ１、Ｉ２は、電極チップの摩耗および清浄状態と共に、電極チップの直径についての情報を提供する。電極の前面は、図３、図５および図７に示すように、カメラ３１およびカメラ対物レンズ３１ａへと戻る電極の画像の光学経路と実質的に同じ光学経路を用いて照らされる。
【００２３】
特に小形の一実施形態によれば、光線Ｌ１、Ｌ２および光源１６、１７は、カメラ３１が配置および配向される対称平面ｐ２の両側において、対称に配置される。利用可能な空間は、反射面１８〜２６の組を、閉じた多角形線に従う（この例では、三角形に従って、図５および図７参照）２つの照明経路を作り出すような方法で配置し、したがって、電極の前面の各々において２つの光線を方向転換させる２つの傾斜反射要素２５、２６に到達させることで、さらに最適化される。
【００２４】
図３に示されている光学部品（光源１６、１７、反射面１８〜２６、およびカメラ３１）は、中間幾何学的平面ｐ１を含む中間支持フレーム４０に搭載され得る。有利な一実施形態によれば、支持フレーム４０は、複数の座部と、上記部品を所定位置に搭載するための凹所とを形成している。  
図３に示した実施形態が、２つの電極の両方の前面の画像を取り込むように適合されている単一のカメラ３１を提供しているが、他の実施形態によれば、各々が電極前面のうちの一方の画像を取り込むように意図されている２つの別々のカメラが用いられてもよい。
【００２５】
２つの個別のカメラ３１、１３１を提供する例示の代替の実施形態が、図１２の平面図で概略的に示されている。図１２によれば、電極の前面を照らすために、２つの光源１６、１７は、電極座部または測定場所１４、１５の中間の幾何学的平面において、一対の光線Ｌ１およびＬ２をそれぞれ投射する。この例では、２つの傾斜反射要素２５、２６は、２つの光源１６および１７の間の中間位置に配置されている。これらの光源から放たれた２つの光線Ｌ１、Ｌ２は、対称平面ｐ２と実質的に垂直な方向で、一直線にされると共に互いに向かって方向付けられる。光源１６、１７および傾斜反射要素２５、２６の各々の間に、それぞれの部分的に透明な反射要素１８ａ、１９ａが配置されている。これは、光源１６、１７から直接的に入射するそれぞれの光線Ｌ１、Ｌ２をそれぞれの傾斜反射要素２５、２６に向けて透過させたままにし、平面ｐ１で偏向した同じ傾斜反射要素２５、２６から入射する、それぞれの電極Ｅ１、Ｅ２の前画像Ｉ１、Ｉ２を、それぞれのカメラ３１、１３１に向けて反射する。カメラの位置と共に、光線および電極画像の偏向および反射は、限定として解釈されることはない。
【００２６】
図４および図９は、電極のうちの一方、この例では下方の電極Ｅ２の側方画像を生成および取り込むように適合されている２つの組立体のうちの一方を示している。  
第３の光源３２は、下方座部１５に収容されている電極Ｅ２の側方を照らすための第３の光線Ｌ３を放つために用いられる。第３の光線の中心部分は電極Ｅ２によって不明瞭にされるが、この光線の周囲部分Ｉ３は、この実施形態では対物レンズ３３ａを搭載したカメラである、画像記録手段３３によって取り込まれる。電極Ｅ２を超えて通過する第３の光線の周囲部分は、電極の輪郭の大きさおよび形を表し、そのため、電極の摩耗の状態を表す画像を生成する（図１１）。
【００２７】
図４および図９に示す実施形態では、筐体内の利用可能な空間を最適化するために、第３の光線Ｌ３は、反射面３４によって偏向されている、曲げられた経路、または、直線的でない経路に追従する。第３の光線Ｌ３は、この実施形態では乳白ガラスである光学拡散体３５と、加えて、２つのサファイア窓３６および３７と交差する。これらは、光学システムを保護するために、電極Ｅ２のいずれかの側方に搭載されている。
【００２８】
図４および図９に示す構成部品３２〜３７は、これらの構成部品を所定位置に正確に嵌め合わせるための複数の座部および凹所を好ましくは有する下方支持フレーム４１に搭載され得る。支持フレーム４１は、筐体１０内で、中間フレーム４０の下に固定され得る。
【００２９】
好ましい一実施形態によれば、図４および図９に示すものと同一の第２の組立体が、上方の電極Ｅ１の側方画像を生成および取り込むように設計されている。第２の組立体（図１４で見ることができる）は、上方座部１４に配置されている電極Ｅ１の側方を照らすために、第４の光線Ｌ４を放つ第４の光源４３を備えている。第４の光線の中心部分は、電極Ｅ１によって不明瞭にされるが、電極Ｅ１の周りで、および電極Ｅ１を超えて通過するこの光線の周囲部分Ｉ４は、カメラまたはビデオカメラなど、画像記録手段４４からの画像として取り込まれる。
【００３０】
図４に示す組立体と同様に、および、実質的に同一の平面の構成に従って、第４の光線Ｌ４は、反射面４５によって偏向される直線的でない経路に追従し得る。第４の光線Ｌ４の経路に沿って、第４の光源４３の直ぐ下流に乳白ガラス４４が嵌められ、２つのサファイア窓４７、４８が、電極Ｅ２の直ぐ上流および直ぐ下流にそれぞれ配置される。
【００３１】
一実施形態によれば、構成部品４３〜４８は、上方フレーム４１と同様の、構成部品４３〜４８を所定位置に正確に嵌め合わせるための複数の座部および凹所を有する支持フレーム底部（図示せず）に、搭載され得る。下方支持フレームは、筐体１０内で中間支持フレーム４０の上部に固定され得る。
【００３２】
さらなる一実施形態によれば、すべての光線、つまり、前面の画像を提供するように意図されている両方の光線と、電極の輪郭の情報および画像を提供するように意図されている両方の光線とは、個々の別々の光源からではなく、単一の光源から発してもよい  。
【００３３】
同様に、反射面を適切に再配置することで、単一の全体画像の一部であるフレームまたは窓の画像を記録できる、例えば単一のカメラまたはビデオカメラといった、単一の画像記録手段へと、すべての画像を向かわせることが可能である。
【００３４】
センサデバイスは、電極と接触するそれらの表面を恒久的に清浄に保つために、空気圧回路（図示せず）を組み込むこともできる。  
センサデバイスは、外部要素（埃、熱）による汚染から保護されるＣＰＵ２４（図４）を組み込んでもよい。  
理解されるように、センサデバイスは、一対の溶接電極の全部の画像を同時に検出することができる。  
側方視（図１１）の画像は、電極を交換するための決定、または、電極をドレスする決定のために、チップの形および残されている高さに関する情報を提供する。側方の写真は、電極の壁厚についての情報も提供する。前方視（図１０）は、溶接プロセスによって引き起こされた電極の接触面における不純物および摩耗の度合いについての情報を提供する。
【００３５】
一実施形態によれば、光源は、鋼鈑溶接に用いられる銅電極において最良の明暗差を提供する赤色の散光（〜６５０ｎｍ）を生成し得る。通常の浄化のため、銅（青銅）との金属間層を形成する錫（鋼鈑の錫被覆に由来する）と、鋼鈑の油分（鋼鈑の低温延伸に由来する）の残りからの炭素析出（黒い埃）とがある。これらの浄化は、赤い波長をほとんど吸収する一方、銅は赤い波長を反射し、そのため、両方の間で良好な明暗差を得られる。個別に制御可能な、同じ光源に一体化された青色の照明（〜４７０ｎｍ）があってもよい（例えば、同じ基板にある２つの青色ＬＥＤおよび２つの赤色ＬＥＤ）。青色の光は、アルミニウムの板を溶接するために用いられる銅電極に対して使用される。この場合、アルミニウムは、電極の表面において金属間層も形成する。これらの浄化は、赤色の波長における銅と同様に、高い反射性も有している。そのため、銅よりもアルミニウムにおいて良好に反射する青色の波長が使用される。この青色の光は、銅ではほとんど吸収されるが、アルミニウムによって反射される。その結果、アルミニウム浄化の写真は、汚れの明るい領域と、銅の暗い領域とを示す。
【００３６】
ＬＥＤが最も安価で最も適切な光源であると分かっているが、他の離散した波長の光源が用いられてもよい。例えば、離散した波長のレーザーが可能な光源として用いられてもよいが、レーザーは、より高価であり、照らされる比較的広い領域に対して光線を成形するために、特別な構成を必要とする。
【００３７】
本発明の多くの実施形態および態様が開示されてきた。各々の実施形態が任意の他の態様／実施形態と組み合わせられ得ることを理解されたい。さらに、本発明は、記載した実施形態に制約されず、添付の請求項およびその法的な等価物の範囲内で変更されてもよい。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］  溶接ガンによって担持される一対のスポット溶接電極（Ｅ１、Ｅ２）の画像を検出するための光学センサデバイスであって、
少なくとも一対の開口（１１、１１ａ）を有する筐体（１０）と、
前記筐体内で互いから離間され、各々がそれぞれの前記開口（１１、１１ａ）と連通しており、各々が前記溶接ガンによって担持される前記電極のうちの１つを収容するように適合される、少なくとも第１の座部（１４）および第２の座部（１５）と、
前記座部（１４、１５）同士の間の中間幾何学的平面（ｐ１）において第１の光線（Ｌ１）および第２の光線（Ｌ２）を放つように適合される第１の照明手段（１６、１７）と、
前記２つの座部（１４、１５）同士の間に配置され、前記第１の光線（Ｌ１）および前記第２の光線（Ｌ２）を、前記幾何学的平面（ｐ１）に垂直な２つの反対方向において、前記第１の座部および前記第２の座部に向かって反射するように適合される２つの傾斜反射要素（２５、２６）と、
前記第１の座部（１４）および前記第２の座部（１５）を照らすために、前記幾何学的平面（ｐ１）の両側において第３の光線（Ｌ３）および第４の光線（Ｌ４）を放つように適合される第２の照明手段（４７、３２）と、
前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）によって反射される画像（Ｉ１、Ｉ２）、ならびに、前記第３の光線（Ｌ３）および前記第４の光線（Ｌ４）の経路に沿う前記第１の座部（１４）および前記第２の座部（１５）の下流で、前記第３の光線および前記第４の光線の少なくとも一部を取り込むように適合される画像記録手段（３１、１３１、３３、４４）と
を備える光学センサデバイス。
［２］  前記照明手段が別々の波長の光源を備える、［１］に記載の光学センサデバイス。
［３］  前記照明手段がＬＥＤを光源として備える、［１］または［２］に記載の光学センサデバイス。
［４］  前記照明手段が、約６５０ｎｍの波長の赤色の散光を放つ光源を備える、［１］から［３］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
［５］  前記画像記録手段が、対物レンズを搭載するカメラを備える、［１］から［４］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
［６］  前記傾斜反射光学要素（２５、２６）が、前記中間幾何学的平面（ｐ１）に対して斜めにされる幾何学的平面において延在する反射性被覆斜辺を備える接合された直角プリズムを備える、［１］から［５］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
［７］  各々の座部（１４、１５）に、各々の電極（Ｅ１、Ｅ２）に対して当接面を提供する固定された光学窓（２７、２８）が設けられる、［１］から［６］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
［８］  前記光学窓（２７、２８）がサファイア窓を備える、［７］に記載の光学センサデバイス。
［９］  各々の開口（１１、１１ａ）に、光および埃が前記筐体（１０）に入るのを防止するためのブラシ手段（１３）が設けられる、［１］から［８］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
［１０］  前記第１の照明手段が、前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）において前記第１の光線（Ｌ１）および前記第２の光線（Ｌ２）を反射するような配置で、前記第１の光線および前記第２の光線を二組の鏡（１８、２０、２１および１９、２２、２３）に投射するための対称平面（ｐ２）の両側に配置される２つの光源（１６、１７）を備え、
前記画像記録手段が、前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）および前記二組の鏡によって反射して戻される画像（Ｉ１、Ｉ２）を取り込むように、前記対称平面において前記二組の鏡に向かって配向される単一の画像記録手段（３１）を備える、［１］から［９］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
［１１］  前記二組の鏡（１８、２０、２１および１９、２２、２３）が、閉じた多角形線に従う２つの照明経路を決定するように配置され、それによって、前記２つの光源（１６、１７）から投射される前記第１の光線（Ｌ１）および前記第２の光線（Ｌ２）が、前記電極（Ｅ１、Ｅ２）の前面の各々において前記２つの光線（Ｌ１、Ｌ２）を方向転換させる前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）に達する、［１］から［９］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
［１２］  前記第１の照明手段が２つの光源（１６、１７）を備え、前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）が、前記２つの光源（１６、１７）の間の中間位置に配置され、それによって、前記２つの光源（１６、１７）から放たれる前記２つの光線（Ｌ１、Ｌ２）が一直線にされると共に互いに向かって方向付けられ、
前記２つの光源（１６、１７）および前記２つの傾斜反射要素（２５、２６）の各々の間に、前記光源（１６、１７）から直接的に入射するそれぞれの前記光線（Ｌ１、Ｌ２）をそれぞれの前記傾斜反射要素（２５、２６）に向けて透過させたままにし、前記同じ傾斜反射要素（２５、２６）から入射するそれぞれの前記電極（Ｅ１、Ｅ２）の前画像（Ｉ１、Ｉ２）を、２つの画像記録手段（３１、１３１）のそれぞれの一方に向けて反射する、部分的に透明なそれぞれの反射要素（１８ａ、１９ａ）が間に配置される、［１］から［１１］のいずれか一項に記載の光学センサデバイス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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