「OCT溶接深さ検査」の応用編技術資料です。第98回レーザ加工学会（2022年1月_岡山）での講演資料をもとに作成しています。弊社独自の特徴技術や豊富な事例を追加した技術資料です。
応用編の「OCT溶接深さ検査」技術資料になります。弊社独自の特徴技術の実現方法や初級編・基礎編には記載していない事例を追加しており、より進んだ検討に活用可能です。
技術資料の内容は下記になります。
①会社紹介
②OCT搭載ガルバノヘッド
③事例のご紹介
また、下記の学会論文もご参考に活用下さい。
https://preview.pub.wcp.panasonic.net/jp/company/ppe/jigyo/laserwelding/download.html#
このカタログについて
| ドキュメント名 | 「OCT溶接深さ検査」技術資料（応用編） |
|---|---|
| ドキュメント種別 | ホワイトペーパー |
| ファイルサイズ | 4Mb |
| 取り扱い企業 | パナソニックプロダクションエンジニアリング株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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応用編
ホワイトペーパー
従来の溶接モニタリングの
課題をOCTで解決
「OCT溶接深さ検査」
In-process inspection
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●Agenda ※Ver1.0（2023年9月25日）
01 弊社の会社紹介
02 OCT搭載ガルバノヘッド
03 事例のご紹介
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●Agenda
01 弊社の会社紹介
02 OCT搭載ガルバノヘッド
03 事例のご紹介
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会社紹介①
パナソニック ホールディングス株式会社
技術部門
マニュファクチャリングイノベーション本部
テクノロジー＆エンジニアリング部門
事業部門
パナソニック株式会社
パナソニックプロダクションエンジニアリング株式会社
パナソニック オートモーティブシステムズ株式会社 （PPE)
パナソニック エンターテインメント＆コミュニケーション株式会社
パナソニック ハウジングソリューションズ株式会社 会社概要
パナソニック コネクト株式会社 設立 ：2014年4月1日
本社 ：大阪府門真市
パナソニック インダストリー株式会社 社員数 ：682名（2022年4月1日現在）
パナソニック エナジー株式会社
パナソニック オペレーショナルエクセレンス株式会社
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会社紹介②
マニュファクチャリングイノベーション本部で培ってきた要素技術と生産技術ノウハウを融合したソリューションを提供
開発設備ソリューション 標準機ソリューション
電池分野 計測・検査装置
組立・検査自動化装置 加工設備
半導体・デバイス分野 先端素材
ディスプレイ分野
ピコ秒レーザ加工機 多層膜スパッタリング装置
（S600)
超高精度三次元想定機
（UA3P-4000） 痕検査機（FPX101AI)
ソフト・技術サービス・CS 成形ソリューション 新規事業インキュベーション
ソリューション
ITシステムソフトソリューション
設備ソフト開発支援・CAE
設備とシステムのトータル支援 車載DAパネル ドアSWパネル
設備・情報システム保守サービス
HOSPI
PiiMo
セルロースファイバー
自動細胞培養装置
樹脂ペレット
洗濯機 ステンレス槽
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●Agenda
01 弊社の会社紹介
02 OCT搭載ガルバノヘッド
03 事例のご紹介
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レーザ溶接業界のトレンド
⚫ 市場面 ⚫ 技術面
・電動車の急激な増加 ・３つの方向から技術革新
→バッテリー・インバータ・モータの増加
①新たな発振器の登場
→Greenレーザ、Blueレーザ
②新たなモニタリング技術（検査技術）の登場
→インプロセス溶接検査の進化
③AIの活用
プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ様プレスリリース資料を引用
レーザ溶接への期待アップ 本講演：「②新たな検査技術」の話
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なぜ溶接検査が重要か？
⚫ 溶接検査の重要性 ⚫ 「溶接検査」の難しさ
・レーザ溶接では、 ・溶接欠陥は、内部欠陥・表面欠陥に分けられる
「品質の作り込み」と「検査」はセット
品質確保
「品質の作り込み」 「検査」
確立 確立
内部がどこまで
溶けているか？
なぜなら、「溶接の検査」は難しい 特に、「溶接内部の検査」は難しい
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OCTと各溶接検査の比較
◆ 溶接検査は，溶接後検査・インプロセス検査（パッシブ式・アクティブ式）に分類できる。
◆ OCT検査（溶接深さ検査）は，インプロセス検査のアクティブ式であり，計測器として使用可能。
◆ 溶接欠陥は，内部欠陥と外部欠陥に分類できる。ただし，溶接強度に影響する内部欠陥を計測可能な検査方式は少ない。
溶接後検査 インプロセス検査
抜取り検査 インライン検査 パッシブ式 アクティブ式
断面研磨 X線検査 画像検査 戻り光モニタ OCT
引張り試験 各種探傷検査 高さ検査
方式 気密試験
抵抗検査
○ ○
内部欠陥 ○ ‐ ‐
破壊検査 溶接深さ検査
溶接欠陥
表面欠陥 ‐ ‐ ○ △ ‐
非破壊・全数検査 × △ ○ ○ ○
リアルタイム × × × ○ ○
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OCT（光干渉断層法）とは
●OCT（光干渉断層法）とは ●OCTの原理
・Optical Coherence Tomography ・物体からの反射/散乱光を干渉計測することで，距離計測を行う。
→「光干渉を利用した精密な距離計測」
光 干渉 断層計測
●歴史
・1985年に原理が報告され，1991年に装置実現
・医療用途（眼科用検査器）として普及し，
その後に産業用途として発展
眼科用検査器の事例（TOPCON様HPより引用）
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レーザ溶接におけるOCTの活用
◆ レーザ溶接によるOCTの活用
→①溶接前検査，②溶接中検査，③溶接後検査で使われる。
→弊社のOCTは，「②溶接中検査：溶接深さ検査」に特徴があります。
③溶接後検査
②溶接中検査
加工レーザ
●レーザ溶接によるOCTの活用事例 OCT計測光
①溶接前検査：溶接前高さ検査，シームトラッキング ①溶接前検査
②溶接中検査：溶接深さ検査
③溶接後検査：ビード幅検査，ビード高さ検査
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スライド 12
レーザ溶接におけるOCTの活用
◆ レーザ溶接によるOCTの活用
→キーホール底の到達位置を測定することで溶け込み深さとの相関が得られ，「溶接深さ検査」に活用できる。
●前提条件 ●溶接プロセスとの関係
・キーホール溶接に適用可能（熱伝導溶接には適用不可）
シングルモード使用時 マルチモード使用時
OCT計測光 レーザ光 レーザ光
溶接レーザ光
溶融
金属
凝固部 キーホール底
金属部材 精密に計測
溶け込み深さは， 溶け込み深さは，
キーホール
キーホール底位置とほぼ一致 キーホール底位置+熱伝導層
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OCTの導入メリット
◆ OCT検査により，「抜取りによる破壊検査」から，「リアルタイムによる非破壊・全数検査」が可能になる。
●工程フロー ●導入メリット
量産時の導入メリット 開発・試作時の導入メリット
Before Afftterr 「従来からの，抜取りによる破壊検査」 「破壊検査による断面検査」
→「リアルタイムによる非破壊・全数検査」 →「非破壊による断面検査」
インプロセス溶接保証への展開が可能 溶接深さを確認したワークで強度検査可能
溶接 溶接
＋ 「検査工程・検査工数の削減」， 「稼働率向上」 「評価工数の削減」， 「リードタイムの削減」
OCT検査
外観検査 （溶接深さ検査） Totalコスト削減が可能 開発検証サイクルを素早く回すことが可能
「全数の溶接品質裏付けデータを集積・保管」 「測定者に依存しない溶接深さ測定」
抜取検査
トレーサビリティ―が可能 以前の測定結果との比較が可能
※断面検査
※引張試験
【現状の量産工程課題】 【導入後】
・過剰な検査・保全によるロス 検査頻度，保全タイミングの最適化が図れ，
完成品 完成品 ・突発不具合による事後調査によるロス Totalコストが削減可能
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弊社製-OCT搭載ガルバノヘッド仕様
●OCT搭載ガルバノヘッド外観 溶接用レーザ光（1070nm)
OCT計測レーザ光（1310nm)
溶接用ガルバノ OCTユニット部
ヘッド部
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スライド 15
弊社製OCT搭載ガルバノヘッド仕様
●仕様
ガルバノヘッド部 OCT計測部
適用波長 1030~1070nm 測定方式 SS-OCT
レーザ出力 MAX:6kW 測定波長 1310nm
周波数 ～CW サンプリング周波数 100kHz
走査範囲 □100mm＠f255 測定分解能 10μm
ビームプロファイル DOE方式（カスタム対応可能） 測定深さレンジ 0.1～6mm
接続ファイバー QBH 測定範囲 □100mm＠f255
サイズ / 重量 65×210×806mm/30kg サイズ / 重量 238×177×250mm/10kg
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弊社製OCT搭載ガルバノヘッドの特徴
◆ 弊社OCT搭載ガルバノヘッドは，「溶接深さ検査」に特徴をもち，大きく5つの強みがあります。
●OCT搭載ガルバノヘッド概略図 ●5つの特徴
特長 内容 一般
① ガルバノスキャン光学系でOCT検査を実現
ガルバノ OCT光学系 2社
程度
加工用レーザ
② 溶接中のWobbling動作に追従したキー
ホール深さ計測が可能 ×
溶接方向
③ シングルモードファイバーレーザの使用において
Wobbling加工例
も測定可能 ×
（マイクロキーホールも測定可能）
④ 適用が難しいと言われているアルミ材も測定
可能 ×~△
OCT測定（溶接深さ測定）結果
⑤ 従来はキーホール底の位置合せに時間を要
すると言われていましたが，調整レスを実現 △~○
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特徴技術の説明：色収差対策を実施
◆ IRレーザ光（1070nm）とOCT計測光（1310nm)の波長違いによる色収差対策を実施
◆ 色収差補正機能を持たせることで，ガルバノスキャナーでもwobbling動作に追従した計測が可能になります。
●色収差のイメージ図 ●色収差補正機能のイメージ図
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スライド 18
その他の特徴技術：SS-OCT方式を採用
◆ 測定感度が高いSS-OCT方式を採用。
※レーザ溶接では，加工点からプラズマ光などのノイズが多い悪環境での計測のため，感度の高いSS-OCT採用が望ましい。
※眼科用検査器でも，より感度の高い計測の必要性から，SD-OCTからSS-OCTに移行した歴史あり。
①TD-OCT(Time Domain-OCT) /時間領域OCT
・参照ミラーを動かしながら、検出器上で参照光と信号光の干渉しあい
強め合う位置を観察することで試料内の各層の深さを計測する。
②FD-OCT(Fourier Domain-OCT) /フーリエ領域OCT TD-OCT
・SD-OCT(Spectral Domain-OCT)
・信号を回折格子とアレイディテクタで分光し得られたスペクトルを
フーリエ変換して深さの情報を得る
SD-OCT
・SS-OCT(Swept Source-OCT)
・波長掃引レーザを用い得られたスペクトルをフーリエ変換
して深さの情報を得る SS-OCT
【波長掃引レーザ】
波長可変レーザーと波長掃引機構を組み合わせたレーザーで、レーザーの ※システムエンジニアリング様HPより引用
発振波長を一定速度で連続的に変えながら一定の波長範囲で繰り返し出射する。
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●Agenda
01 弊社の会社紹介
02 OCT搭載ガルバノヘッド
03 事例のご紹介
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スライド 20
OCT検査と不良モード
検査方法 備考
欠陥
不良モード 溶融部に起こる現象 全数検査 抜き取り 全数
高さ検査 外観検査 抵抗検査 Ｘ線検査 断面検査 引張検査 OCT
レーザ出力低下 △ ○ ○ ○
保護ガラス汚れ 溶融深さ ○ ○ ○
内部 減少
欠陥 フォーカスシフト ○ ○ ○
浮き・隙間 ○ ○ ○ ○
ボイド 強度低下 ○ ○ ？
スパッタ 溶融体積減少 ○ ？
貫通 溶融深さ増加 ○ ○ ○
外部
欠陥
割れ 強度低下 ○ ○ ？
表面異物・汚れ 強度低下 ○ ？
[結論] OCTで溶融深さ検査出来れば、欠陥を発見出来る
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