CN104923912B - 激光焊接检查装置以及激光焊接检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光焊接检查装置以及激光焊接检查方法，能够提高焊接缺陷的判定精度。激光焊接检查装置(100)具备向工件(W)的焊接部(Y)照射检查用激光的激光照射头(10)、接受检查用激光从焊接部(Y)返回的返回光的受光部(30)、至少调节照射至焊接部(Y)的检查用激光的激光聚光直径(D1)和对来自焊接部(Y)的返回光进行识别的监测直径(D2)的光学系统(20)、以及控制光学系统(20)并且根据返回光的强度来判定焊接部Y有无焊接缺陷的控制器(50)，控制器(50)控制光学系统(20)，来使对来自焊接部(Y)的返回光进行识别的监测直径(D2)为激光聚光直径(D1)的1.5倍以下。

Description

激光焊接检查装置以及激光焊接检查方法
技术领域
本发明涉及激光焊接检查装置以及激光焊接检查方法的技术。
背景技术
激光焊接是指向工件(例如2张钢板)照射激光来使工件局部熔融并凝固而将工件接合的焊接。激光焊接检查是判定通过激光焊接形成的工件的焊接部有无焊接缺陷的检查。
作为激光焊接检查，公知有一种向工件的焊接部照射检查用激光，并接受检查用激光从焊接部返回的返回光，根据返回光的强度来判定焊接部有无焊接缺陷的激光焊接检查。例如，专利文献1中公开了一种通过返回光强度的时间周期变化来判定焊接部有无焊接缺陷的激光焊接检查。
在激光焊接中，当向焊接部照射检查用激光时，会发生从激光照射点附近产生金属蒸汽，所产生的金属蒸汽从焊接部以烟状摇动的现象。而且，从该金属蒸汽也会产生返回光。
因此，在专利文献1公开那样的现有的激光焊接检查中，当在焊接部中识别返回光的区域(监测直径)比激光聚光直径大时，有可能检测到从金属蒸汽产生的返回光，来自检测到的金属蒸汽的返回光对时间周期变化造成影响而对焊接部有无焊接缺陷进行误判。
这样，在现有的激光焊接检查中，仍会误判焊接缺陷，激光焊接检查工序尚未达到无人化。鉴于此，在激光焊接检查中，希望不检测到从金属蒸汽产生的返回光地提高焊接缺陷的判定精度。
专利文献1：日本特开2012-213806号公报
发明内容
本发明要解决的课题在于，提供能够提高焊接缺陷的判定精度的激光焊接检查装置以及激光焊接检查方法。
本发明要解决的课题如上所述，下面对用于解决该课题的方案进行说明。
即，在技术方案1中，激光焊接检查装置具备：向工件的焊接部照射检查用激光的激光照射头；接受上述检查用激光从上述焊接部返回的返回光的受光部；至少调节照射至上述焊接部的上述检查用激光的激光聚光直径、和对来自上述焊接部的返回光进行识别的区域的光学系统；以及控制上述光学系统，并且根据上述返回光的强度来判定上述焊接部有无焊接缺陷的控制单元，上述控制单元控制上述光学系统，来使对来自上述焊接部的返回光进行识别的区域的区域直径为上述激光聚光直径的1.5倍以下。
在技术方案2中，激光焊接检查方法是向工件的焊接部照射检查用激光，接受该检查用激光从该焊接部返回的返回光，并根据该返回光的强度来判定该焊接部有无焊接缺陷的方法，使对来自上述焊接部的返回光进行识别的区域的区域直径为照射至上述焊接部的激光聚光直径的1.5倍以下。
根据本发明的激光焊接检查装置以及激光焊接检查方法，能够提高焊接缺陷的判定精度。
附图说明
图1是表示激光焊接检查装置的结构的示意图。
图2是表示聚光直径与监测直径的关系的示意图。
图3是表示激光焊接检查工序的流程的流程图。
附图标记说明：10…激光照射头；20…光学系统；30…受光部；50…控制器(控制单元)；100…激光焊接检查装置；D1…聚光直径；D2…监测直径；Y…焊接部。
具体实施方式
使用图1，来说明激光焊接检查装置100的结构。
其中，在图1中，示意性表示了激光焊接检查装置100的结构。另外，在图1中，为了易于理解说明，用实线表示照射激光，用双点划线表示返回光，用虚线表示电信号线。
激光焊接检查装置100是本发明的激光焊接检查装置涉及的实施方式。激光焊接检查装置100是判定通过激光焊接形成的工件W的焊接部Y有无焊接缺陷的检查装置。
其中，本实施方式的激光焊接检查装置100作为通常的激光焊接装置被使用、即照射焊接用激光来作为激光焊接装置而被使用，另一方面，还照射后述的检查用激光来作为激光焊接检查装置而被使用。
此外，本实施方式的工件W由2张钢板101、102重叠而成，被激光焊接检查装置100照射焊接用激光而形成焊接部Y。
激光焊接检查装置100具备激光照射头10、光学系统20、受光部30、和作为控制单元的控制器50。
激光照射头10通过激光振荡器(省略图示)而振荡，向工件W照射由光路11传导来的检查用激光。光路11利用反射镜将检查用激光以折回方式进行传送，或通过光纤使检查用激光弯曲自如地传送。
光学系统20具备多面反射镜25、25。光学系统20通过调整多面反射镜25、25，来将从激光照射头10向焊接部Y照射的激光聚光为适当的尺寸，并使之在工件W上进行扫描。
另外，光学系统20通过调整多面反射镜25、25，来调节工件W的焊接部Y中的激光聚光直径D1。并且，光学系统20通过调整多面反射镜25、25，来调节对来自工件W的焊接部Y的返回光进行识别的区域(以下称为监测直径D2)。
即，本实施方式的光学系统20至少调节检查用激光在焊接部Y中的激光聚光直径D1、以及对来自焊接部Y的返回光进行识别的监测直径D2(参照图2)。
受光部30接受检查用激光从焊接部Y返回的返回光、即接受来自焊接部Y中的监测直径D2的返回光并进行识别。受光部30具备多个反射镜35、激光受光部31、等离子体光受光部32、红外线受光部33。
激光受光部31是没有被焊接部Y吸收的激光本身(波长为1060nm左右)通过反射镜35折回而被其接受的部分。
等离子体光受光部32是因来自小孔(keyhole)(焊接部Y的凹处)的金属蒸发而产生的等离子体光(波长为1100nm以上)通过反射镜35折回而被其接受的部分。
红外线受光部33是焊接部Y的因熔解金属热的放射而产生的红外线(波长为600nm以下)通过反射镜35折回而被其接受的部分。
控制器50与光学系统20和受光部30连接。控制器50具有控制光学系统20的功能。另外，控制器50具有根据由受光部30接受的反射光的强度来判定焊接部Y有无焊接缺陷的功能。
使用图2，来说明聚光直径D1与监测直径D2的关系。
其中，在图2中，以俯视图示意性表示了聚光直径D1与监测直径D2的关系。另外，在图2中，用实线表示聚光直径D1，用虚线表示监测直径D2，用双点划线表示扫描轨迹C。扫描轨迹C是使检查用激光在工件W上扫描时的检查用激光的轨迹。
本实施方式的激光焊接检查装置100在焊接部Y中，例如使检查用激光以圆形状的扫描轨迹C绕行4圈，根据返回光强度的时间周期变化来判定焊接部Y有无焊接缺陷。
这里，需要注意的事项是：在本实施方式的激光焊接检查装置100中，通过控制器50来调整光学系统20，以使监测直径D2为聚光直径D1的1.5倍以下，并且监测直径D2为聚光直径D1的0.7倍以上。
使用图3，来说明激光焊接检查工序S100的流程。
其中，在图3中，利用流程图表示了激光焊接检查工序S100的流程。
激光焊接检查工序S100是本发明的激光焊接检查方法涉及的实施方式。激光焊接检查工序S100是使用激光焊接检查装置100来判定因激光焊接形成的工件W的焊接部Y有无焊接缺陷的检查工序。
在步骤S110中，控制器50调整光学系统20，来向焊接部Y以规定的聚光直径D1照射检查用激光。此时，控制器50调整光学系统20，如上所述那样使检查用激光以圆形状的扫描轨迹C绕行4圈。
在步骤S120中，受光部30接受焊接部Y(圆形状的扫描轨迹C)中的检查用激光的返回光。
此时，控制器50如上所述那样调整光学系统20以使监测直径D2为聚光直径D1的1.5倍以下，来防止接受超过需要的区域的返回光。因此，虽然从激光照射点附近产生金属蒸汽，且所产生的金属蒸汽从焊接部Y以烟状摇动，从金属蒸汽也产生返回光，但能够防止受光部30检测来自金属蒸汽的返回光。
在步骤S130中，控制器50解析焊接部Y(圆形状的扫描轨迹C)中的检查用激光的返回光的强度。
在步骤S140中，控制器50根据返回光强度的时间周期变化来判定焊接部Y有无焊接缺陷。具体而言，控制器50在返回光强度的时间变化(以扫描轨迹C绕行4圈的情况下)中周期性显著存在强度较低的部分的情况下等，判定为存在焊接不良(穿孔、单侧脱落)。
对激光焊接检查装置100以及激光焊接检查方法S100的效果进行说明。
根据激光焊接检查装置100以及激光焊接检查方法S100，能够提高焊接缺陷的判定精度。
即，根据激光焊接检查装置100以及激光焊接检查方法S100，利用控制器50调整光学系统20，以使监测直径D2为聚光直径D1的1.5倍以下，从而能够降低从激光照射点附近产生的金属蒸汽的影响，提高焊接缺陷的判定精度。

Claims (2)

1.一种激光焊接检查装置，具备：
激光照射头，向工件的焊接部照射检查用激光；
受光部，接受所述检查用激光从所述焊接部返回的返回光；
光学系统，至少调节照射至所述焊接部的所述检查用激光的激光聚光直径、和对来自所述焊接部的返回光进行识别的区域；以及
控制单元，控制所述光学系统，并且根据所述返回光的强度来判定所述焊接部有无焊接缺陷，其中，
所述控制单元控制所述光学系统，来使对来自所述焊接部的返回光进行识别的区域的区域直径为所述激光聚光直径的0.7倍以上1.5倍以下。
2.一种激光焊接检查方法，向工件的焊接部照射检查用激光，接受该检查用激光从该焊接部返回的返回光，并根据该返回光的强度来判定该焊接部有无焊接缺陷，其中，
使对来自所述焊接部的返回光进行识别的区域的区域直径为照射至所述焊接部的激光聚光直径的0.7倍以上1.5倍以下。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017122391A1 (ja) * 2016-01-14 2017-07-20 日産自動車株式会社 レーザー溶接部における穴検出方法、およびレーザー溶接装置
JP6500831B2 (ja) * 2016-05-11 2019-04-17 トヨタ自動車株式会社 溶接判定装置
JP6835151B2 (ja) * 2019-06-28 2021-02-24 株式会社安川電機 評価装置、評価方法、評価システムおよび評価プログラム
DE102021111349A1 (de) 2021-05-03 2022-11-03 Precitec Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Überwachen eines Laserschweißprozesses und dazugehöriges Laserschweißsystem

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2624121A1 (de) * 1976-05-28 1977-12-15 Siemens Ag Verfahren zum genauen bearbeiten eines im arbeitsfeld eines bearbeitungslasers angeordneten werkstueckes sowie vorrichtung zur ausuebung des verfahrens
JP2803932B2 (ja) * 1991-11-29 1998-09-24 新日本製鐵株式会社 レーザ溶接用シームセンター検出装置
DE4203667A1 (de) * 1992-02-08 1993-08-12 Arlt Alfred G Dipl Ing Verfahren und einrichtung zum erfassen und positionieren der nahtfuge fuer das laserschweissen
JP3531226B2 (ja) * 1994-09-09 2004-05-24 松下電器産業株式会社 溶接結果判定装置
AU6422698A (en) * 1997-03-26 1998-10-20 Toray Industries, Inc. Imaging device, imaging method, and printing device
RU2194601C2 (ru) * 1998-03-02 2002-12-20 Эльпатроник АГ Способ контроля сварного шва
US6285002B1 (en) * 1999-05-10 2001-09-04 Bryan Kok Ann Ngoi Three dimensional micro machining with a modulated ultra-short laser pulse
DE10120251B4 (de) * 2001-04-25 2006-03-23 Precitec Kg Verfahren und Sensorvorrichtung zur Überwachung eines an einem Werkstück durchzuführenden Laserbearbeitungsvorgangs sowie Laserbearbeitungskopf mit einer derartigen Sensorvorrichtung
GB0118307D0 (en) * 2001-07-26 2001-09-19 Gsi Lumonics Ltd Automated energy beam positioning
JP4210560B2 (ja) * 2003-07-03 2009-01-21 パナソニック株式会社 レーザ溶接モニタリング方法およびレーザ溶接モニタリング装置
DE102004001168A1 (de) * 2004-01-07 2005-08-04 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Nahtführung beim Laserschweissen
ATE343148T1 (de) * 2004-09-30 2006-11-15 Trumpf Laser Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur fokussierung eines laserstrahls
JP2007098442A (ja) * 2005-10-05 2007-04-19 Toyota Motor Corp レーザ接合品質検査装置
JP5158924B2 (ja) 2006-06-08 2013-03-06 株式会社シャルマン レーザ突合せ溶接における溶接可否およびルートギャップ適否判定方法
DE102008060384B3 (de) * 2008-12-03 2010-04-01 Precitec Kg Sensorsystem zur Überwachung eines an einem Werkstück durchzuführenden Laserbearbeitungsvorgangs, Laserbearbeitungskopf mit einem Sensorsystem und Verfahren zum Auswählen eines bestimmten Beobachtungsfeldes
US20110284508A1 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Welding system and welding method
JP5671873B2 (ja) 2010-08-09 2015-02-18 日産自動車株式会社 レーザ溶接モニタリング装置
JP5459256B2 (ja) * 2011-04-08 2014-04-02 株式会社安川電機 ロボットシステム
JP5252026B2 (ja) * 2011-05-10 2013-07-31 パナソニック株式会社 レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法
JP5472380B2 (ja) 2012-06-14 2014-04-16 日産自動車株式会社 溶着状態検出装置および溶着状態検出方法

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