CN101663124A - 焊接观察装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种焊接观察装置，作为为了在焊接弧光放电时确认焊接状态而对弧光放电光进行滤光的光学系统，使用远心光学系统和光致变色滤光器(PCF)进行部分减光，即使不在PCF上成像、焦点从PCF上偏移，也能够确保减光性能，能够良好地监视焊接状态。其包括：弧光焊接部(8)；对物光学系统(1、2)，使来自弧光焊接部(8)的光聚光；远心光学系统(3)，对由对物光学系统(1、2)聚光的光进行导光；PCF(4)，被由远心光学系统(3)导光的光照射；以及固体摄像装置(9)，接收透过PCF(4)的光。由PCF(4)对来自弧光焊接部(8)的光进行部分减光。

Description

焊接观察装置
技术领域
本发明涉及一种焊接观察装置，特别是涉及为了在焊接弧光放电下确认焊接状态而在对弧光放电光进行滤光的光学系统方面具有特征的焊接观察装置。
背景技术
弧光焊接包括例如TIG方式(TIG：Tungsten Inert Gas Welding，钨极惰性气体焊接)、MIG方式(MIG：Metal Inert Gas Welding，金属极惰性气体焊接)、MAG方式(MAG：Metal Active Gas Welding，金属活性气体焊接)等。此外，还有CO2气体弧光焊接方式(MAG)等。
TIG方式是如下方法：在氩或氦等惰性气体氛围中，在钨极和母材之间产生弧光，利用该弧光热使母材和焊接棒(或焊条)熔融而焊接。钨电极仅产生弧光，本身并不熔融。
在MAG方式中，当开始焊接时，连续供给焊接线，在焊接线与母材之间产生的弧光得以持续，从而进行焊接。焊接线是产生弧光的电极，同时本身也因该弧光热而熔融，从而形成焊接金属。此时，通过从焊枪前端部的喷嘴流出的保护气体防护焊接金属，防止大气的不良影响，作为该保护气体，使用CO2气体、氩气、在氩气中混合有CO2气体的气体等。MAG焊接这一用词是考虑到保护气体的种类、特性而定义的，焊接法的原理与MIG焊接及CO2气体弧光焊接相同。
MIG方式的原理与MAG方式相同，作为保护气体的种类，使用氩、氦(或它们的混合气体)等惰性气体，或者使用在它们中添加有少量CO2气体、氧等活性气体的气体。
弧光焊接的弧光一般放射强光特别是紫外放射和可见光，因此由于该紫外放射而在工作现场产生很多角膜炎、结膜炎。此外，还报告有由可见光引起的视网膜疾病的事例。焊接弧光同时在紫外、可见、红外的较宽波长范围内放射光，其光谱的形状通常根据焊接法及条件而不同。
在TIG方式、MIG方式、MAG方式的任何方式下，在现有的焊接观察装置中，光学动态范围狭窄，存在焊接时难以同时在焊接部的高亮度部分和焊接部的周边部分的暗部之间进行观察的问题点。
为了解决上述问题点，使用电子方式图像合成等的现有的焊接观察装置，变得大型、复杂、难以安装、高价。
为了解决上述问题点，使用激光照明等高亮度照明的现有的焊接观察装置中，变得大型、难以安装、高价，同时激光照明还存在无法彩色化、无法观察弧光部分的问题点。
为了解决上述问题点，在使用ND(Neutral Density)滤光器(中灰滤光片)的现有的焊接观察装置中，存在无法鲜明地得到彩色图像、无法观察焊接部周边部分的暗部的问题点。
为了解决上述问题点，在使用部分滤光器的现有的焊接观察装置中，在画面结构上还需要固定用于配置部分滤光器的位置。
在专利文献1的图2中已公开有用于视频观察弧光焊接的装置及方法。
专利文献1：美国专利第5255088号说明书
在专利文献1中，公开了一种用于对弧光焊接环境下产生的各种光进行滤光的透镜结构及系统。在专利文献1涉及的系统中，显著降低弧光焊接时产生的焊接部的高亮度光的对比度，能够进行适当的远距离监视。具体地说，使用光致变色透镜(Photochromic Lens)形成弧光焊接部的负像。在专利文献1涉及的系统中，使用光致变色透镜形成的弧光焊接部的负像作为用于降低照射在光致变色透镜上而成像的焊接部的亮度的浓度降低光学滤光器而发挥作用。在专利文献1涉及的系统中，首先，使用第一透镜使弧光焊接部的光在光致变色透镜上聚光、成像，接着，使用第二透镜形成去除紫外光而入射到相机的图像。
在使用光致变色透镜的上述专利文献1的系统中，需要高性能的光致变色滤光器(PCF：Photochromic Filter)，并且存在焦点偏移时减光性能急剧下降的问题点。
本发明的目的在于提供一种焊接观察装置，作为为了在焊接弧光放电下确认焊接状态而对弧光放电光进行滤光的光学系统，通过远心光学系统和PCF进行部分减光，即使不在PCF上成像、焦点从PCF上偏移也能够确保减光性能，能够良好地监视焊接状态。
发明内容
根据本发明的一个方式，提供一种焊接观察装置，其特征在于，包括：弧光焊接部；对物光学系统，使来自上述弧光焊接部的光聚光；远心光学系统，对由上述对物光学系统聚光的光进行导光；光致变色滤光器，被由上述远心光学系统导光的光照射；以及固体摄像装置，接收透过上述光致变色滤光器的光，由上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
根据本发明的其他方式，提供一种焊接观察装置，其特征在于，包括：弧光焊接部；对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；远心光学系统，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；第二及第三波长滤光器，被由上述远心光学系统导光的光照射；以及固体摄像装置，接收透过上述第二及第三波长滤光器的光，由上述第三波长滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
根据本发明的其他方式，提供一种焊接观察装置，其特征在于，包括：弧光焊接部；对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；远心光学系统，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；光致变色滤光器，被由上述远心光学系统导光的光照射；第二及第三波长滤光器，被透过上述光致变色滤光器的光照射；以及固体摄像装置，接收透过上述第二及第三波长滤光器的光，由上述第三波长滤光器及上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
根据本发明的其他方式，提供一种焊接观察装置，其特征在于，包括：弧光焊接部；对物光学系统，使来自上述弧光焊接部的光聚光；传像光纤，对由上述对物光学系统聚光的光进行导光；以及相机部，具有被由上述传像光纤导光的光照射的光致变色滤光器、接收透过上述光致变色滤光器的光的固体摄像装置，由上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
根据本发明的其他方式，提供一种焊接观察装置，其特征在于，包括：弧光焊接部；对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；传像光纤，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；以及相机部，具有被由上述传像光纤导光的光照射的第二及第三波长滤光器、和接收透过上述第二及第三波长滤光器的光的固体摄像装置，由上述第三波长滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
根据本发明的其他方式，提供一种焊接观察装置，其特征在于，包括：弧光焊接部；对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；传像光纤，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；以及相机部，具有被由上述传像光纤导光的光照射的光致变色滤光器、被透过上述光致变色滤光器的光照射的第二及第三波长滤光器、和接收透过上述第二及第三波长滤光器的光的固体摄像装置，由上述第三波长滤光器及上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的焊接观察装置的示意性剖面结构图。
图2是本发明第一实施方式的比较例的焊接观察装置的示意性剖面结构图。
图3是本发明第一实施方式的焊接观察装置的光路图。
图4是本发明第一实施方式的焊接观察装置中适用的第一波长滤光器的滤光特性例。
图5是本发明第一实施方式的焊接观察装置中适用的第一波长滤光器的滤光特性例。
图6是本发明第一实施方式的焊接观察装置中适用的第二波长滤光器的滤光特性例。
图7是本发明第一实施方式的焊接观察装置中适用的第三波长滤光器的滤光特性例。
图8是说明本发明第一实施方式的焊接观察装置中适用的固体摄像装置(CCD)的CCD输出信号与分光放射照度的关系的示意图。
图9是表示软钢的MAG焊接中分光放射照度与波长的关系(发光谱)的一例。
图10是表示铝合金的MIG焊接中分光放射照度与波长的关系(发光谱)的一例。
图11是说明MIG焊接、MAG焊接、CO2焊接的分光放射照度与波长的关系(发光谱)以及彩色滤光器的视窗区域的存在的图。
图12是说明MIG焊接、MAG焊接、CO2焊接的分光放射照度与波长的关系(发光谱)和单色光的视窗区域的存在的图。
图13是用本发明第一实施方式的焊接观察装置观察的弧光焊接时的拍摄图。
图14是用本发明第一实施方式的焊接观察装置观察的其他的弧光焊接时的拍摄图。
图15是用本发明第一实施方式的焊接观察装置观察的弧光焊接时的高亮度部分的放大图。
图16表示本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置的示意性剖面结构图。
图17表示本发明第二实施方式的焊接观察装置的示意性剖面结构图。
图18表示本发明第二实施方式的焊接观察装置的整体结构图。
具体实施方式
接下来，参照附图说明本发明的实施方式。在以下附图中，相同或类似的部分标以相同或类似的标号。但是，附图仅是示意性的，应注意与现实的区别。此外，在附图之间也存在彼此的尺寸关系及比例不同的部分。
此外，以下实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的装置及方法的示例，本发明的技术思想并不将各构成部件的配置等限定为以下方式。本发明的技术思想可在权利要求的范围内进行各种变更。
[第一实施方式]
图1表示本发明第一实施方式的焊接观察装置的示意性剖面结构。此外，图2表示本发明第一实施方式的比较例的焊接观察装置的示意性剖面结构。
如图1所示，本发明第一实施方式的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统(1)，使来自弧光焊接部8的光聚光；远心光学系统(3)，对由对物光学系统(1)聚光的光进行导光；PCF 4，被由远心光学系统(3)导光的光照射；以及固体摄像装置9，接收透过PCF 4的光。由PCF 4对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
此外，如图1所示，本发明第一实施方式的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统，具有使来自弧光焊接部8的光聚光的窗口单元1和被由窗口单元1聚光的光照射的第一波长滤光器2；远心光学系统(3)，对透过波长滤光器2的光进行导光；第二及第三波长滤光器(5、6)，被由远心光学系统(3)导光的光照射；以及固体摄像装置9，接收透过第二及第三波长滤光器(5、6)的光。由第三波长滤光器6对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
或者，如图1所示，本发明第一实施方式的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统，具有使来自弧光焊接部8的光聚光的窗口单元1和被由窗口单元1聚光的光照射的第一波长滤光器2；远心光学系统(3)，对透过波长滤光器2的光进行导光；PCF 4，被由远心光学系统(3)导光的光照射；第二及第三波长滤光器(5、6)，被透过PCF 4的光照射；以及固体摄像装置，接收透过第二及第三波长滤光器(5、6)的光。由第三波长滤光器6及PCF 4对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
在图1中，对物光学系统具有窗口单元1，被配置于隔离物(Spacer)44内。远心光学系统具有物镜3，容纳于透镜架46内。48是主体，50是摄像头，7是低通滤光器。
如图2所示，本发明第一实施方式的比较例的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统，具有使来自弧光焊接部8的光聚光的窗口单元1和被由窗口单元1聚光的光照射的第一波长滤光器2；物镜3，对透过波长滤光器2的光进行导光；PCF 4，由物镜3导光的光成像；第二及第三波长滤光器(5、6)，被透过PCF 4的光照射；以及固体摄像装置9，接收透过第二及第三波长滤光器(5、6)的光。由第三波长滤光器6及PCF 4对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
在本发明第一实施方式的比较例的焊接观察装置中没有使用远心光学系统。被物镜3导光的光在PCF 4面上成像，因此若使用高性能的PCF 4，则能够以较强的对比度对来自弧光焊接部8的光进行减光。但是，由于被物镜3导光的光在PCF 4表面上成像，因此只要焦点稍微偏离时，焦点深度变浅，导致减光特性急剧劣化。
而在本发明第一实施方式的焊接观察装置中，如图1所示使用远心光学系统，从而焦点深度变深，虽然无法以较强的对比度进行减光，但是能够实现获得彩色图像、获得较宽的动态范围特性、可重叠多张低廉的PCF而对光进行部分减光等各种高功能化。
图3表示本发明第一实施方式的焊接观察装置的示意性光路图。图3对应于图1所示的本发明第一实施方式的焊接观察装置。
窗口单元1具有调整总光量的功能。也可以看作与物镜3一起构成远心光学系统的一部分。
第一波长滤光器2使紫外光(UV)透过，具有吸收或反射可见光(VIS)的性能。图4表示第一波长滤光器2的滤光特性例(200nm～500nm)，图5表示第一波长滤光器2的滤光特性例(200nm～2000nm)。
物镜3是成像用的透镜，但是能够使UV光、VIS光均透过。
PCF 4具有通过UV光而使浓度部分变化并屏蔽VIS光的性能。
第二波长滤光器5具有为保护固体摄像装置9而反射UV光并使VIS光透过的性能。图6表示第二波长滤光器5的滤光特性例。
第三波长滤光器6具有反射红外(IR)光并使VIS光透过的性能。图7表示第三波长滤光器6的滤光特性例。第三波长滤光器6是用于选择波长的滤光器，例如如图7所示，作为具有视窗波长的带通滤光器而发挥功能。
(CCD相机的性能)
图8是用于说明作为本发明第一实施方式的焊接观察装置中适用的固体摄像装置的电荷转移元件(CCD：Charge Coupled Device)的输出信号与分光放射照度的关系的示意图。
在TIG、MIG、MAG等弧光焊接中，弧光部分非常亮，所以在普通的CCD相机中动态范围不足，从而无法同时观察弧光和工件。
即，如图8所示，CCD输出信号在由暗电流Isn决定的分光放射强度P0和由饱和输出信号ISAT决定的分光放射强度P1的范围得到大致线性的动态范围。
CCD输出信号在分光放射强度P1下成为饱和输出信号ISAT，在分光放射强度大于P1的P2下固定为饱和输出信号ISAT，无法在较宽的动态范围得到所期待的输出信号IPO。
在本发明第一实施方式的焊接观察装置中，为了维持彩色化、相机的小型化，使用被称为PCF的、通过紫外线使可见区域的浓度变化的滤光器。在TIG、MIG、MAG焊接中，由于从弧光部分放射大量的紫外线，因此利用PCF使PCF部分变暗，而在可见光区域进行减光。
在本发明第一实施方式的焊接观察装置中，并不在PCF上成像紫外图像。透镜使用远心光学系统，紫外光及可见光的光束不会扩展到PCF整体，而是部分减弱而透过。因此，虽然对比度不会像本发明第一实施方式的比较例的焊接观察装置那样锐利，但是能够使紫外光的强光部分即弧光部分在空间上部分减光。因此，虽然PCF的浓度变化率较低，但是通过重叠多张PCF也能够强化减光特性。在TIG焊接等中，得到良好的观察结果，例如得到视野径为约40mm、工作距离(WD)为150mm左右的焊接观察装置。
焊接弧光在紫外、可见、红外的较宽的波长范围同时放射光，但是其光谱的形状通常会根据焊接法及条件而不同。
图9及图10表示产生的光的光谱(波长分布)的例子。
图9是表示软钢的MAG焊接过程中分光放射照度与波长的关系(发光谱)的一例，表示距离弧光约1m位置处的分光放射照度。线光谱的大部分由铁(Fe)引起，软钢及不锈钢的焊接中得到与此类似的形状的光谱。
图10是表示铝合金的MIG焊接过程中分光放射照度与波长的关系(发光谱)的一例，表示距离弧光约1m位置处的分光放射照度。线光谱的大部分由铝、镁、氩引起。
图11是说明MIG焊接、MAG焊接、CO2焊接的分光放射照度与波长的关系(发光谱)以及彩色滤光器的视窗区域的存在的图，图12是说明MIG焊接、MAG焊接、CO2焊接的分光放射照度与波长的关系(发光谱)以及单色光的视窗区域的存在的图。
此外，图13是用本发明第一实施方式的焊接观察装置观察的弧光焊接时的拍摄例，图14是用本发明第一实施方式的焊接观察装置观察的其他的弧光焊接时的拍摄例。
进而，图15是用本发明第一实施方式的焊接观察装置观察的弧光焊接时的高亮度部分的放大图。
(第一实施方式的变形例)
图16表示本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置的示意性剖面结构。例如，在MIG、MAG等焊接中，在观察高功率光、脉冲光等时，若仅是空间上的减光，则在没有使弧光完全减光的情况下(减光特性不足的情况下)，与在波长范围进行遮光的方法组合比较有效。
如图16所示，本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统，具有使来自弧光焊接部8的光聚光的窗口单元1和被由窗口单元1聚光的光照射的第一波长滤光器2；远心光学系统(3)，对透过波长滤光器2的光进行导光；PCF 4，被由远心光学系统(3)导光的光照射；第二及第三波长滤光器(5、80)，被透过PCF 4的光照射；以及固体摄像装置9，接收透过第二及第三波长滤光器(5、80)的光。由第三波长滤光器80及PCF 4对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
与图1所示的本发明第一实施方式的焊接观察装置的不同点在于，第三波长滤光器80的特性不同。
在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，也可以使用RGB的三波长颜色滤光器作为第三波长滤光器，从而进行彩色化。
此外，在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，也可以使用与弧光焊接的发光谱的视窗波长对应而窄波段化的RGB带通滤光器作为第三波长滤光器，从而进行彩色化。
此外，在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，也可以使用与弧光焊接的发光谱的视窗波长对应的带通滤光器作为第三波长滤光器，从而能够单色化地减光。
即，在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，在图11所示的弧光焊接时的发光谱中，能够如BGR所示以弧光放射强度小的部分为视窗，用波长滤光器对其他波长区域进行减光。
此外，在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，通过使用在图11所示的弧光焊接时的发光谱中使BGR多个视窗波长透过的滤光器，可以得到彩色图像。此时，还需要在CCD相机一侧设置颜色校正单元。
此外，如图12所示，在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，可以将例如600nm～700nm左右的范围作为波长范围而用带通滤光器选择性地进行观察。波段宽度可以设定得较窄，或者可以在上述范围内设定得较宽。
此外，在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，作为其他波长，也可以利用红外区域的光。
此外，在本发明第一实施方式的变形例的焊接观察装置中，也可以不使用PCF，而仅使用波长滤光器。
此外，在本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置中，弧光焊接部8可适用于TIG焊接、MIG焊接、MAG焊接或二氧化碳气体焊接。
此外，在本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置中，PCF也可以具有模块化而能够更换的结构。
此外，本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置能够适用于弧光焊接设备。
根据本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置，由于能够仅由光学系统构成，因此能够小型化，不需要安装空间，实现省空间化。
此外，本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置的部件数量少，因此能够实现低成本化。
此外，在本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置中，由于能够重叠使用PCF，因此即使发生可见浓度相对于紫外光量发生变化等滤光器性能劣化，或者厚度较厚，也完全能够使用。
此外，根据本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置，能够实现彩色观察。
此外，根据本发明第一实施方式及其变形例的焊接观察装置，能够实现弧光部分(明亮部分)和工件部分(暗的部分)的同时观察。
[第二实施方式]
图17表示本发明第二实施方式的焊接观察装置的示意性剖面结构。此外，图18表示本发明第二实施方式的焊接观察装置的整体结构。
如图18所示，本发明第二实施方式的焊接观察装置的整体结构包括：对物光学系统52、与对物光学系统52连接的传像光纤(Image Fiber)54、与传像光纤54连接的相机部56、以及与相机部56连接的相机控制部60。
在本发明第二实施方式的焊接观察装置中，用传像光纤54替换第一实施方式中的远心光学系统(3)，其他结构与第一实施方式的焊接观察装置相同。从而，省略各部分的详细说明。
如图17所示，本发明第二实施方式的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统52，使来自弧光焊接部8的光聚光；传像光纤54，对由对物光学系统52聚光的光进行导光；以及相机部56，具有被由传像光纤54导光的光照射的PCF 4、和接收透过PCF 4的光的固体摄像装置9。由PCF 4对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
此外，本发明第二实施方式的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统52，具有使来自弧光焊接部8的光聚光的窗口单元1和被由窗口单元1聚光的光照射的第一波长滤光器2；传像光纤54，对透过第一波长滤光器2的光进行导光；以及相机部56，具有被由传像光纤54导光的光照射的第二及第三波长滤光器(5、6)、和接收透过第二及第三波长滤光器(5、6)的光的固体摄像装置9。由第三波长滤光器6对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
此外，本发明第二实施方式的焊接观察装置包括：弧光焊接部8；对物光学系统52，具有使来自弧光焊接部8的光聚光的窗口单元1和被由窗口单元1聚光的光照射的第一波长滤光器2；传像光纤54，对透过第一波长滤光器2的光进行导光；以及相机部56，具有被由传像光纤54导光的光照射的PCF 4、被透过PCF 4的光照射的第二及第三波长滤光器(5、6)、和接收透过第二及第三波长滤光器(5、6)的光的固体摄像装置9。由第三波长滤光器6及PCF 4对来自弧光焊接部8的光进行部分减光。
此外，在本发明第二实施方式的焊接观察装置中，也可以使用RGB的三波长颜色滤光器作为第三波长滤光器，从而进行彩色化。
此外，在本发明第二实施方式的焊接观察装置中，也可以使用与弧光焊接的发光谱的视窗波长对应而窄波段化的RGB带通滤光器作为第三波长滤光器，从而进行彩色化。
此外，在本发明第二实施方式的焊接观察装置中，也可以使用与弧光焊接的发光谱的视窗波长对应的带通滤光器作为第三波长滤光器，从而能够单色化地减光。
此外，在本发明第二实施方式的焊接观察装置中，也可以使用红外光带通滤光器作为第三波长滤光器，从而观察红外光。
此外，本发明第二实施方式的焊接观察装置8可适用于TIG焊接、MIG焊接、MAG焊接或二氧化碳气体焊接。
此外，在本发明第二实施方式的焊接观察装置中，PCF 4也可以具有模块化而能够更换的结构。
此外，本发明第二实施方式的焊接观察装置能够适用于弧光焊接设备。
本发明第二实施方式的焊接观察装置能够隔断向电子设备(相机部)的热传导，此外能够适用于难以安装冷却护套的情况。耐热温度为例如约150℃。
传像光纤54可适用石英类的传像光纤，例如，像素数量为约3万像素左右。
根据本发明第二实施方式的焊接观察装置，由于能够仅由光学系统构成，因此能够小型化，不需要安装空间，实现省空间化。
此外，本发明第二实施方式的焊接观察装置的部件数量少，因此能够实现低成本化。
此外，在本发明第二实施方式的焊接观察装置中，由于能够重叠使用PCF，因此即使发生可见浓度相对于紫外光量发生变化等滤光器性能劣化，或者厚度较厚，也完全能够使用。
此外，根据本发明第二实施方式的焊接观察装置，能够实现彩色观察。
此外，根据本发明第二实施方式的焊接观察装置，能够实现弧光部分(明亮部分)和工件部分(暗的部分)的同时观察。
[其他实施方式]
如上所述，根据第一及第二实施方式说明了本发明，但是作为公开内容的一部分的说明及附图不应理解为是对本发明的限定。本领域技术人员当然可以从上述公开内容得到各种替代实施方式、实施例及应用技术。
在本发明中，第一及第二实施方式的焊接观察装置中适用的固体摄像装置不限于CCD，可以适用CMOS图像传感器、非晶图像传感器(Amorphous image sensor)、MOS型图像传感器等其他方式的图像传感器。
如上所述，本发明包括在此没有记载的各种实施方式等。因此，本发明的技术范围是由从上述说明中得到的适当的权利要求范围内的发明事项来确定。
本发明实施方式的焊接观察装置的特征在于，为了在焊接弧光放电下确认焊接状态而对弧光放电光进行滤光的光学系统，由于能够良好地监视焊接状态，因此非常适于组装到MIG、MAG、CO2焊接的焊接监视装置及自动焊接设备等中。进而，本发明实施方式的焊接观察装置还可用作弧光灯(Xe、金属卤化物等)、光纤焊接设备、使用等离子体的装置的观察装置。进而，本发明实施方式的焊接观察装置还可用作焊接装置的控制装置、焊接部的检查装置。
根据本发明的焊接观察装置，具有为了在焊接弧光放电时确认焊接状态对弧光放电光进行滤光的光学系统，从而能够良好地监视焊接状态。

Claims (20)

1.一种焊接观察装置，其特征在于，
包括：弧光焊接部；
对物光学系统，使来自上述弧光焊接部的光聚光；
远心光学系统，对由上述对物光学系统聚光的光进行导光；
光致变色滤光器，被由上述远心光学系统导光的光照射；以及
固体摄像装置，接收透过上述光致变色滤光器的光，
由上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
2.一种焊接观察装置，其特征在于，
包括：弧光焊接部；
对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元、和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；
远心光学系统，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；
第二及第三波长滤光器，被由上述远心光学系统导光的光照射；以及
固体摄像装置，接收透过上述第二及第三波长滤光器的光，
由上述第三波长滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
3.一种焊接观察装置，其特征在于，
包括：弧光焊接部；
对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元、和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；
远心光学系统，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；
光致变色滤光器，被由上述远心光学系统导光的光照射；
第二及第三波长滤光器，被透过上述光致变色滤光器的光照射；以及
固体摄像装置，接收透过上述第二及第三波长滤光器的光，
由上述第三波长滤光器及上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
4.根据权利要求2或3所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用RGB的三波长颜色滤光器作为上述第三波长滤光器，从而进行彩色化。
5.根据权利要求2或3所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用与上述弧光焊接的发光谱的视窗波长对应的窄波段化的RGB带通滤光器作为上述第三波长滤光器，从而进行彩色化。
6.根据权利要求2或3所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用与上述弧光焊接的发光谱的视窗波长对应的带通滤光器作为上述第三波长滤光器，从而单色化地减光。
7.根据权利要求2或3所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用红外光带通滤光器作为上述第三波长滤光器，从而观察红外光。
8.一种焊接观察装置，其特征在于，
包括：弧光焊接部；
对物光学系统，使来自上述弧光焊接部的光聚光；
传像光纤，对由上述对物光学系统聚光的光进行导光；以及
相机部，具有被由上述传像光纤导光的光照射的光致变色滤光器、和接收透过上述光致变色滤光器的光的固体摄像装置，
由上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
9.一种焊接观察装置，其特征在于，
包括：弧光焊接部；
对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元、和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；
传像光纤，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；以及
相机部，具有被由上述传像光纤导光的光照射的第二及第三波长滤光器、和接收透过上述第二及第三波长滤光器的光的固体摄像装置，
由上述第三波长滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
10.一种焊接观察装置，其特征在于，
包括：弧光焊接部；
对物光学系统，具有使来自上述弧光焊接部的光聚光的窗口单元、和被由上述窗口单元聚光的光照射的第一波长滤光器；
传像光纤，对透过上述第一波长滤光器的光进行导光；以及
相机部，具有被由上述传像光纤导光的光照射的光致变色滤光器、被透过上述光致变色滤光器的光照射的第二及第三波长滤光器、和接收透过上述第二及第三波长滤光器的光的固体摄像装置，
由上述第三波长滤光器及上述光致变色滤光器对来自上述弧光焊接部的光进行部分减光。
11.根据权利要求9或10所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用RGB的三波长颜色滤光器作为上述第三波长滤光器，从而进行彩色化。
12.根据权利要求9或10所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用与上述弧光焊接的发光谱的视窗波长对应的窄波段化的RGB带通滤光器作为上述第三波长滤光器，从而进行彩色化。
13.根据权利要求9或10所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用与上述弧光焊接的发光谱的视窗波长对应的带通滤光器作为上述第三波长滤光器，从而单色化地减光。
14.根据权利要求9或10所述的焊接观察装置，其特征在于，
使用红外光带通滤光器作为上述第三波长滤光器，从而观察红外光。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的焊接观察装置，其特征在于，上述弧光焊接部通过TIG焊接而形成。
16.根据权利要求1～14中任一项所述的焊接观察装置，其特征在于，上述弧光焊接部通过MIG焊接而形成。
17.根据权利要求1～14中任一项所述的焊接观察装置，其特征在于，上述弧光焊接部通过MAG焊接而形成。
18.根据权利要求1～14中任一项所述的焊接观察装置，其特征在于，上述弧光焊接部通过二氧化碳焊接而形成。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的焊接观察装置，其特征在于，上述光致变色滤光器具有模块化而能够更换的结构。
20.一种弧光焊接设备，其特征在于，具有权利要求1～19中任一项所述的焊接观察装置。
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