(57)【要約】  【課題】透過性及び非透過性樹脂材の接合面のレーザ光による溶着部表面の三次元形状を撮像する樹脂溶着部の撮像装置を提供する。  【解決手段】透過性樹脂材１を透過し、かつ非透過性樹脂材２は透過しない波長の照射光で溶着部３を光照射する赤外線光源１７と、溶着部３の上方へ配置される１台の赤外線カメラ１０と、その両側に位置することにより、溶着部３の隆起した表面の両側の半分領域を斜め上方からそれぞれ写像し、かつその映像を互いに対向する方向へ反射する両側一対の中継ミラー２５，２６と、赤外線カメラ１０の前方位置で中継ミラー２５，２６にそれぞれ対向することにより、対物レンズ１１の両側の半分領域に映像を反射する中央一対の中継ミラー２０，２１と、この中継ミラー及び赤外線カメラ１０間に介在して照射光を透過するバンドパスフィルタ１２と、照射光による映像を撮像した赤外線カメラ１０の画像信号を画面３１に表示する画像表示装置３０とを備える。  【選択図】図１
2005180993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光に対する透過性樹脂材と非透過性樹脂材とを重ね合わせて、透過性樹脂材側よりレーザ光を照射し、非透過性樹脂材を加熱して熱伝導により透過性樹脂材も加熱することによって接合面で溶融した溶着部を撮像するための樹脂溶着部の撮像装置において、
透過性樹脂材を透過し、かつ非透過性樹脂材は透過しない波長の照射光で溶着部を光照射する光源と、前記溶着部の上方へ配置される１台の撮像カメラと、この撮像カメラの両側に位置することにより、前記溶着部の隆起した表面の両側の半分領域を斜め上方からそれぞれ写像し、かつその映像を互いに対向する方向へ反射する両側一対の中継ミラーと、前記撮像カメラの前方位置で両側一対の中継ミラーにそれぞれ対向することにより、前記対物レンズの両側の半分領域に映像を反射する中央一対の中継ミラーと、この中央一対の中継ミラー及び前記撮像カメラ間に介在して前記照射光を透過するバンドパスフィルタと、前記照射光による映像を撮像した前記撮像カメラの画像信号を画面に表示する画像表示装置とを備えたことを特徴とする樹脂溶着部の撮像装置。
【請求項２】
光源が溶着用のレーザ光と同一波長の照射光を照射すると共に、撮像カメラの対物レンズの前方に、前記照射光を透過するバンドパスフィルタが設けられたことを特徴とする請求項１記載の樹脂溶着部の撮像装置。
【請求項３】
光源が、その照射光を中央一対の中継ミラーで反射させ、次いで両側一対の中継ミラーで反射させることにより溶着部を斜め上方から光照射するように、前記中央一対の前記ミラーの上方に配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の樹脂溶着部の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光に対しする透過性樹脂材と、非透過性樹脂材とを重ね合わせて、透過性樹脂材側よりレーザ光を照射し、非透過性樹脂材を加熱して熱伝導により透過性樹脂材を加熱することによって接合面で溶融した溶着部を撮像するための樹脂溶着部の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の溶着方法は特許文献１により周知であり、圧着状態の接合面での非透過性樹脂材のエネルギ吸収による加熱溶融により接合される。また、これらの接合強度はサンプルの剥離検査で確認するのが通常であるが、レーザ光の照射位置を中心に溶着部が形成されるのを利用して、溶着部を含む周辺領域に対して斜め方向から同一波長のレーザ光を面状に照射して、反対側の斜め上方に配置した面状のフォトセンサにより、その反射光を受光させる検査も行われている。つまり、溶着部には双方の樹脂が混合して表面形状が山形になるために、その周辺領域よりも反射光量が低減することにより、溶着部の大きさを確認することができる。
【０００３】
また、一般的には形状はカメラの撮像により確認でき、例えば特許文献２によれば、車両に離間配置した一対のミラーの映像を中継ミラーを介して１台の撮像カメラの半分領域でそれぞれステレオカメラ式に撮像して車外の障害物を三次元映像として処理する車外監視装置も周知となっている。
【特許文献１】特開２００１−１０５４９９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４７５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のフォトセンサでは溶着部の広さは一応確認できるが、山形の影になる領域は正確に確認できない。また、前述の単なるステレオカメラ式の撮像では樹脂内部の部分的な三次元形状を確認することはできない。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて、透過性及び非透過性樹脂材の接合面のレーザ光による溶着部表面の三次元形状を撮像することのできる樹脂溶着部の撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、レーザ光に対する透過性樹脂材と非透過性樹脂材とを重ね合わせて、透過性樹脂材側よりレーザ光を照射し、非透過性樹脂材を加熱して熱伝導により透過性樹脂材も加熱することによって接合面で溶融した溶着部を撮像するための樹脂溶着部の撮像装置において、透過性樹脂材を透過し、かつ非透過性樹脂材は透過しない波長の照射光で溶着部を光照射する光源と、溶着部の上方へ配置される１台の撮像カメラと、この撮像カメラの両側に位置することにより、溶着部の隆起した表面の両側の半分領域を斜め上方からそれぞれ写像し、かつその映像を互いに対向する方向へ反射する両側一対の中継ミラーと、撮像カメラの前方位置で両側一対の中継ミラーにそれぞれ対向することにより、対物レンズの両側の半分領域に映像を反射する中央一対の中継ミラーと、この中央一対の中継ミラー及び撮像カメラ間に介在して照射光を透過するバンドパスフィルタと、照射光による映像を撮像した撮像カメラの画像信号を画面に表示する画像表示装置とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
光源の照射光は透過性樹脂材を透過して、溶着部の隆起して対向した側の表面を光照射する。その反射光は、両側一対の中継ミラーのうち対向する側のミラーに入射し、その映像が対向する所属の中央の中継ミラーを経由してバンドパスフィルタに入射し、その映像の光源の照射光成分のみが対物レンズの両側の半分領域に入射して、撮像カメラで撮像される。これにより、半分領域の形状に対応する反射光を検知した画像信号に応答して、画像表示装置の画面に溶着部の両側の半分領域を斜め方向から見た画像が表示される。
【０００８】
簡単な構成としては、請求項２により、光源が溶着用のレーザ光と同一波長の照射光を照射すると共に、撮像カメラの対物レンズの前方に、照射光を透過するバンドパスフィルタが設けられる。光源の照射光量に対する検知感度を向上させるには、請求項３により、光源が、その照射光を中央一対の中継ミラーで反射させ、次いで両側一対の中継ミラーで反射させることにより溶着部を斜め上方から光照射するように、中央一対のミラーの上方に配置される。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、塊状溶融部の表面を両側の斜め方向から見た三次元形状の映像がモニタでき、溶着品質及び強度が高精度に確認できる。請求項２の発明によれば、撮像装置が簡単に構成される。請求項３の発明によれば、隆起した表面に向けて光照射が行われ、溶融部を一層鮮明にモニタできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を基に本発明の実施の形態による樹脂溶着部の撮像装置を説明する。波長が約１μｍの赤外線領域のレーザ光に対して透過性のプレート状樹脂材１及び非透過性のプレート状樹脂材２が、重ね合わされて圧接された状態で、例えばファイバーレーザにより、前述のレーザ光を透過性樹脂材１側から照射し、非透過性樹脂材２との接合面でこの非透過性樹脂材を加熱溶融させ、熱伝導により透過性樹脂材１も加熱溶融させることにより溶着部３が形成されて、双方の樹脂が溶着される。プレート状樹脂材１，２に対して分散した複数個所に、このような溶着部３が形成されて接合される。
【００１１】
溶着接合されたプレート状樹脂材１，２の溶着部３を撮像する撮像装置は、図示のように、前述の溶着用の溶着レーザ光の波長を選択的に透過するバンドパスフィルタ１２を対物レンズ１１の前方に備えて溶着部３の直上へ配置される１台の撮像カメラとしての赤外線カメラ１０と、溶着レーザ光と同波長の赤外線照射光で溶着部領域を光照射するリング状の赤外線光源１７と、溶着部３の両側の隆起した表面の半分領域をそれぞれ写像するように、赤外線カメラ１０の両側、即ち図で見て左右位置で溶着部３に向けて斜めに配置されて互いに対向する両側一対の中継ミラー２５，２６と、バンドパスフィルタ１２の前方に位置することにより、中継ミラー２５，２６の映像を対物レンズ１１の両側の半分領域に入射させるように、これらの中継ミラー及び対物レンズ１１に対向するように斜めで、かつ赤外線カメラ１０の光軸に対して対称に配置された中央位置の一対の中継ミラー２０，２１と、赤外線カメラ１０の撮像した画像信号を画面表示する画像表示装置３０とを備えている。
【００１２】
赤外線カメラ１０は、バンドパスフィルタ１２により選択的に透過された赤外線を受光して画像信号を出力する。リング状の赤外線光源１７の外径は４５°で傾斜した中継ミラー２０，２１の平面視の幅よりも小さく設定され、かつ対物レンズ１１の外周領域に位置し、上方からの照射光を中継ミラー２０，２１により水平方向へ左右の両側に反射させる。中継ミラー２５，２６は、水平方向の赤外線入射光を溶着部３に向けて斜め下方へ反射する傾斜角に設定され、赤外線カメラ１０の光軸に対して対称位置に離間して配置されている。この傾斜角は、図示の状態では、溶着部３の両側の立上がり領域に対しては面直に光照射し得るように設定されているが、いずれにしても標準的な形状の溶着部３の表面形状の少なくとも一部を面直に光照射し得るように設定されるのが好ましい。
【００１３】
これにより、赤外線入射光の所属の中継ミラー２５，２６での反射光は、溶着部３の所属の中継ミラー２５，２６に対向するように隆起した側の主に半分領域の表面で反射され、その反射光が所属の中継ミラー２０，２１で光照射と逆方向へ反射されてバンドパスフィルタ１２で波長選択されて透過し、対物レンズ１１の所属の両側の半分領域に入射する。
【００１４】
このように構成された撮像装置の動作は次の通りである。溶着された樹脂材１，２は溶着レーザ光が分散位置に照射され、その照射領域を中心に双方の樹脂の混合状態で塊状に溶着部が形成されている。検査対象となる溶着部３が、赤外線カメラ１０の所定の前方位置にセットされると、その赤外線照射光は、中継ミラー２０，２１及び中継ミラー２５，２６を経由して透過性樹脂材１を透過し、溶着部３及びその周辺領域を光照射する。溶着部３の山形に隆起した左右の半分領域の表面は、両側の中継ミラー２５，２６のいずれか一方に対向することにより、中継ミラー２５又は２６へ向けて赤外線照射光を反射する。
【００１５】
中継ミラー２５，２６のそれぞれの映像は、所属の中継ミラー２０，２１を経由してバンドパスフィルタ１２に入射し、その選択透過により映像の赤外線成分のみが対物レンズ１１の左右の半分領域に入射して撮像される。これにより、その画像信号に応答して画像表示装置３０の画面３１に、溶着部３の両側の半分領域を斜め方向から見た両側一対の画像が表示され、その全域の立体形状がステレオカメラ式に表示され、その隆起状態も確認できる。前述のフォトセンサの検知信号とは逆に溶着部３自体の反射で画像信号を大きくなるポジの画像が表示される。因みに、溶着部３が殆ど生じない場合には樹脂材１，２の所定範囲の接合面から相手方の中継ミラー２５，２６に向けて均一に反射され、画面３１が一面に明るく表示される。
【００１６】
尚、光源の照射光は、必ずしも溶着レーザ光と同波長でなくても良く、透過性樹脂材を透過し、かつ非透過性樹脂材は透過しないで反射される波長であれば良い。また、図２に示すように、溶着部よりも大きめのスポット光を照射する光源３５，３６を赤外線カメラ１０の両側の中継ミラー２０，２１の上方に配置することもできる。さらに、正反射光量の入射率の低下により、多少の感度の低下を甘受するのを前提として、中継ミラー２０，２１の裏側に光源を設け、溶融部を上方から光照射してその隆起面に対応した両側の斜め方向の反射光を中継ミラー２５，２６に入射させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態による樹脂溶着部の撮像装置の概略構成及び動作を説明する断面及び正面図である。
【図２】別の実施の形態による撮像装置の平面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  透過性の樹脂材
２  非透過性の樹脂材
３  溶着部
１０  赤外線カメラ
１１  対物レンズ
１２  バンドパスフィルタ
１７  赤外線光源
２０，２１，２５，２６  中継ミラー
３０  画像表示装置
３１  画面３１
３５，３６  光源
【図１】
2005180993.tif 000003
【図２】
2005180993.tif 000004