CN107436128A - 激光焊接质量检查方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光焊接质量检查方法及装置。本发明根据包括检测部及控制装置部的激光焊接质量检查装置，控制装置部包括：数据收集模块，执行通过检测部收集数据；分类模块，在设定分类基准之后，在样本数据形态中对于两个样本之间距离值分类成小于光斑大小的与大于光斑大小的，其中所述分类基准是在收集数据的过程中对于样本数据通过粒子或者测量错误数据识别大于检测部的光斑大小的距离的样本数据；及错误数据修正模块，两个点之间的距离改变成大于从检测部照射的检测部光斑大小的情况下判定为错误数据。

Description

激光焊接质量检查方法及装置
技术领域
本发明涉及激光焊接质量检查方法及装置，更详细地说涉及通过利用共聚焦方式的传感器确认激光焊接之间的焊缝深度，从而确认焊接质量的激光焊接质量检查方法及装置。
背景技术
一般地说，激光焊接是用激光束熔融焊接母材来进行粘连的技术。若将激光束照射于金属，则通过激光束生成锁孔，而锁孔周边的金属被熔融，并且沿着焊接长度方向连续移动生成的锁孔与金属熔融物，进而来进行焊接。
激光焊接是利用高密度聚焦的激光束来加工材料的方法，具有热变形小、生产性高、限制材料少，但是相比于点焊接要求焊接部精密地匹配。
据此，应该精确的执行对焊接部的质量检查，但是在检查激光焊接质量时，其中在测量等离子状态的焊接激光照射部分，因为各种粒子无法测量出正确的深度，因此存在很难判断深度测量值是正常溶解的部分还是粒子的问题。
(专利文献0001)韩国专利注册公报注册号第10-0488692号，“激光焊接的质量检查方法及系统”
(专利文献0002)韩国专利注册公报注册号第10-0488692号“激光焊接的质量检查方法及系统”
发明内容
(要解决的问题)
本发明是为了解决上述问题而提出的，并且是用于提供如下的激光焊接质量检查方法及装置：通过利用共聚焦方式的传感器确认激光焊接之间焊缝深度来确认焊接质量。
另外，本发明是用于提供如下的激光焊接质量检查方法及装置：通过粒子或者对测量错误数据的矢量量化提供修正功能。
但是，本发明的目的不限于在以上谈及的目的，而对于未谈及的其他目的可被技术人员从以下的记载明确理解。
(解决问题的手段)
为了达成上述目的，根据本发明的实施例的激光焊接质量检查装置的一形态，根据检查激光焊接质量的激光焊接检查装置，所述激光焊接是焊接激光移动的同时熔融焊接母材来进行焊接，激光焊接质量检查装置包括：检测部，以与焊接激光相同的速度移动的同时，向焊接母材照射已设定的光斑大小的激光，沿所述焊接母材移动的方向，对依靠所述焊接激光形成在所述焊接母材的焊缝深度进行连续检测；控制装置部，所述从检测部收集的数据判断焊接质量；其中，所述控制装置部包括：收集模块，以在时间(X轴)及距离(Y轴)的连续的示意图上显示多个样本的数据形态收集所述检测部检测的焊缝深度；分类模块，将距离值的差小于检测部激光斑大小且连续的多个样本按类别分类；及错误数据修正模块，在所述分类模块分类的类别中所包括的的样本个数，在小于通过【数学式1】计算的基准样本数的情况下，判定为错误数据；【数学式1】基准样本数≤光斑大小/每脉冲的移动距离。在此，“光斑大小”是由从所述检测部照射的激光光斑大小，每脉冲移动距离是所述检测部的激光的每脉冲移动距离，“基准样本数”通过所述【数学式1】计算的值中最大的整数。
在本发明实施例的一形态中，优选为错误数据修正模块，对于判定为错误的样本数据进行矢量量化，其中所述矢量量化为计算之前样本数据与之后样本数据的平均值并保存在储存部，并且对样本数据之间进行比较，近似化成类似的图案。
在本发明实施例的一形态中，优选为控制装置部是利用共聚焦(confocal)方式，所述共聚焦方式表示所述检测部的激光与焊接激光的共享同一焦点。
使用根据本发明实施例的激光焊接质量检查装置检查激光焊接质量检查方法的一形态包括：第一步骤，控制装置部以在时间(X轴)及距离(Y轴)的连续的示意图上显示多个样本的数据形态收集检测部检测的焊缝深度；第二步骤，控制装置部将距离值的差小于检测部激光斑大小且连续的多个样本按类别分类；及第三步骤，在控制装置部分类的类别中所属的样本个数小于通过【数学式1】计算的基准样本数的情况下，判定为错误数据；【数学式1】基准样本数≤光斑大小/每脉冲的移动距离。在此，“光斑大小”是由所述从检测部照射的激光光斑大小，每脉冲移动距离是所示检测部的激光的每脉冲移动距离，“基准样本数”通过所述【数学式1】计算的值中最大的整数。
在本发明实施例的一形态中，优选为在所述第三步骤中，所述错误数据修正模块对于判定为错误的样本数据进行矢量量化，其中所述矢量量化为计算之前样本数据与之后样本数据的平均值并保存在储存部，并且对样本数据之间进行比较，近似化成类似的图案。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的激光焊接质量检查装置的图面。
图2是示出图1的激光焊接质量检查装置中的控制装置部的结构的框图。
图3是用于说明图1的激光焊接质量检查装置的工作原理的概念图。
图4是示出在根据本发明实施例的激光焊接质量检查装置中使用的激光焊接切面的横向(D1)及纵向(D2)切割概念的图面。
图5是示出图4中的焊缝的纵向(D2)切割面的图面。
图6是示出图4中的焊缝的横向(D1)切割面的图面。
图7是示出在图4中沿着焊缝的横向(D1)切割面进行焊接的情况下实时测量焊缝的采样(sampling)结果的示意图。
图8是示出利用图1的激光焊接质量检查装置的共聚焦(confocal)方式的深度测量结果的示意图。
图9是示出在图1的激光焊接质量检查装置中，因等离子内的粒子或者检测部的误操作数据的测量结果的示意图。
图10是用于说明通过图1的激光焊接质量检查装置进行分类的概念的示意图。
图11是用于说明通过图1的激光焊接质量检查装置分析错误数据的概念的示意图。
图12是示出根据本发明实施例的激光焊接质量检查方法的流程图。(附图标记说明)
1：激光焊接质量检查装置
11：检测部照射区域
12：焊接用激光(fiber laser)照射区域
13：变形成等离子的部分
14：焊接母材区域
100：检测部
200：测量用激光镜
300：焊接用激光镜
400：焊接激光
500：聚光透镜
600：控制装置部
610：输出入接口(I/O Interface)
620：控制部
621：数据收集模块
622：分类模块
623：错误数据修正模块
630：储存部
640：输出入部
700：焊接母材
具体实施方法
以下，参照附图说明对本发明的优选实施例的详细说明。以下，在说明本发明时，判断相关公知功能或者结构的具体说明使本发明的要点不清楚的情况下，将省略该详细说明。
在本说明书中，在一构成要素向另一构成要素“发送”数据或者信号的情况意味着，该构成要可向另一构成要素直接发送所述数据或者信号，并且至少通过一个其他构成要素向另一构成要素发送数据或信号。
图1是示出根据本发明实施例的激光焊接质量检查装置的图面。图2是示出图1的激光焊接质量检查装置1中的控制装置部610的结构的框图。图3是用于说明图1的激光焊接质量检查装置1的工作原理的概念图。
首先，参照图1及图2激光焊接质量检查装置1检查依靠焊接激光400熔融焊接母材700的品质，实质上是测量熔融焊接母材700而形成的焊缝深度。实质上焊接激光400及焊接母材700为，一方对另一方以直线方向相对移动的同时通过焊接激光400进行焊接母材700的焊接。例如，从焊接激光400照射的激光依靠焊接用激光镜300向已设定的方向折射，之后依靠聚光镜500聚光于焊接母材700的表面。
在本实施例中，所述激光焊接质量检查装置1包括检测部100及控制装置部600。检测部100测量通过焊接激光400形成在焊接母材700的焊缝深度。这时，检测部100照射已设定的光斑大小的激光，如此照射的激光通过测量用激光镜200而被折射进而可朝向焊接母材700。例如，检测部100可从被焊接母材700反射激光的时间等可测量形成在焊接母材700的焊缝深度。然后，控制装置部600从检测部100测量的焊接母材700的焊缝深度提取数据，基于该数据判断焊接质量。控制装置部600包括输出入接口(I/O Interface)610、控制部620、储存部630及输出入部640。
以下，参照图3图面符号11是显示检测部100的机制的检查部照射区域，图面符号12是显示焊接激光400的机制的焊接用激光(fiber laser)照射区域，图面符号13是通过激光变形成等离子的部分，图面符号14是等离子状态的焊接母材区域。
即，根据通过焊接激光400照射焊接激光，利用通过焊接用激光镜300的折射及通过聚光透镜500聚光的激光进行激光焊接，据此在开始激光焊接的同时图1的焊接母材700被熔融成圆形。实质上可以知道如图3的焊接母材区域14被熔融成等离子状态。
更具体地举例说明，如图1对于三种焊接母材700进行焊接时，各个焊接母材700按步骤熔融之后凝固的同时进行焊接，但是根据焊接母材700被熔融的深度决定焊接质量。实质上，根据是否将焊接母材700熔融成均匀的深度来判断焊接质量，在本发明中实时测量焊接母材700熔融状态的深度，进而能够使作业者判断焊接质量。
在此，控制装置部600利用共聚焦(confocal)方式对焊缝(weld bead)的焊接深度进行实时测量。另外，在测量等离子状态的激光照射部分时，因各种粒子无法测量出准确的深度，因此控制装置部600利用用于判断深度测量值是正常熔解部分还是粒子的演算法来测量深度。
之后，图4是示出对激光焊接切面的横向(D1)及纵向(D2)切割概念的图面。图5是示出焊缝的纵向(D2)切割面；图6是示出焊缝的横向(D1)切割面。在此，“横向(D1)”是指与焊接激光400对焊接母材700相对移动方向平行的方向，“纵向(D2)”是指直交于“横向(D1)”的方向。
通过如图5的焊接深度纵向(D2)切面可测量焊缝深度(D1_h1)，并且利用如图4的焊缝横向(D1)切割面，如图7所示对焊接的焊缝深度(D2_h1至D2_hn，n是2以上的自然数)进行实时测量并且可通过示意图进行图面化。
即，图7是示出根据焊缝横向(D1)切割面进行焊接的情况下实时测量焊缝的采样(sampling)结果的示意图。在此，控制装置部600获取利用共聚焦(confocal)方式的深度测量结果，这可以是如图8的形态的示意图，其中共聚焦方式是检测部100的激光与焊接激光400共享同一焦点。
另一方面，利用如图1的共聚焦方式的控制装置部600对利用共聚焦方式的焊缝进行实时测量。这时，因为焊接母材700的等离子内的粒子或者检测部100的误操作等，如图9向上或向下凸起的形状按区间可分别生成不准确的数据。为了解决这一问题，在本实施例中利用将数据的筛选矢量量化，生成类别并删除与类别不符的数据的演算法。为此，在本实施例中控制部620包括数据收集模块621、分类模块622、错误数据修正模块623。
更详细地说，数据收集模块621通过输出入接口610对检测部100进行工数据工作期的连接，之后可从检测部100检测的焊缝深度收集横向(D1)焊缝深度(D2_h1至D2_hn，n是2以上的自然数)及纵向(D2)焊缝深度(D2_h1)的相关数据。尤其是，沿着焊缝横向(D1)切割面进行焊接的情况下，数据收集模块621获取焊缝的实时测量的采样(sampling)数据，之后生成作为实时深度测量结果的图面化的示意图并可保存在储存部630。实质上，数据收集模块621能够以在时间(X轴)及距离(Y轴)且连续的示意图上显示多个样本的数据形态，并且收集检测部100检测的焊缝深度。
分类模块622对实时测量的样本执行数据矢量量化过程(vect orquantization)。更详细地说，为了进行矢量量化过程，分类模块622将样本数据分类成各种簇(cluster)，为了执行分类以时间范围(X轴)及两个样本数据之间的距离值(Y轴)的形态生成样本数据。
举例为“(1、0)、(2、5)、(3、8)、…、(299、10)、(300、93)、(301、95)、(302、13)…”的情况下，可如下计算：分类模块622按照排序的顺序①第一个(1、0)与第二个(2、5)样本数据之间的距离值差为5(5-0)、②第二个(2、5)与第三个(3、8)样本数据之间的距离值差为3(8-5)、③第299个(299、10)与第300个(300、93)样本数据之间的距离值差为83(93-10)、④第300个(300、93)与第301个(301、95)样本数据之间的距离值差为2(95-93)。因此，分类模块622可分别按照不同的类别分类从第一个样本、第299个样本、第300个样本及第301个样本。图10是示出按类别分类的示意图形态的图面。
若通过分类模块622完成根据计算样本数据之间的距离的分类，则错误数据修正模块623可执行提取错误数据。这时，根据在由分类模块262分类的类别所属的样本个数是否在通过以下【数学式1】计算的基准样本个数以上或者以下，错误数据修正模块623判断是否是错误数据。
【数学式1】
基准样本数≤光斑大小/每脉冲移动距离。
在此，“光斑大小”是从检测部100照射的激光的光斑大小；“每脉冲距离”是检测部100的激光的每脉冲移动距离；“基准样本数”是在通过所述【数学式1】计算的值中最大整数。
更具体地举例说明，从在试验中使用的检测部100照射的激光光斑大小为7μm、最大分解能为0.01μm的情况下，优选为将采样距离调整为0.5μm。在此，焊接激光400与检测部100的移动速度相同，并且假设检测部具有激光脉冲(pulse)为200kHz、pod为1、移动速度为100㎜/s的基准配置(spec)的情况下，可通过“1/200000×100(㎜)＝0.5μm”计算出1pulse移动距离为0.5μm。之后，分类模块622可通过“7(光斑大小)/0.5(每脉冲(pulse)移动距离)＝14(基准样本数)”，可按类别分离14个以上的样本小于检测部100激光的光斑大小且以距离值的差连续的情况。因此，可通过粒子或者测量错误数据识别小于14个的样本之中光斑大小以上的距离差大的移动距离。因此，在上述示例中，错误数据修正模块623将包括第300个样本及第301个样本的类别(参照图11的e1区域)判定为错误数据。
另外，错误数据修正模块623对于判定为错误的样本数据进行矢量量化，其中矢量量化是计算之前样本数据与之后样本数据的平均并保存在储存部，对样本数据之间进行比较并进行近似化。在上述的示例中，错误数据修正模块623对于第300个样本及第301个样本的距离值修改为之前样本数据及之后样本数据，即第299个样本数据及第302个样本数据的距离值的10与13的平均11.5四舍五入的整数12，来保存在储存部630。
图12是示出根据本发明实施例的激光焊接质量检查方法的流程图。
参照图12，首先控制装置部600执行收集通过检测部100的数据的第一步骤(S110)。对于第一步骤(S110)进行更详细的说明，控制装置部600沿着焊缝横向(D1)的切割面进行焊接的情况下，获取焊缝的实时测量采样(sampling)数据，之后生成作为实时深度测量结果的图面化的示意图并保存在储存部630。在此，为了进行对实时测量样本数据的矢量量化过程控制装置部600将样本数据分为多个簇(cluster)，为了执行分类，以时间范围(X轴)及两个样本之间的距离值(Y轴)的形态生成样本数据。
在第一步骤(S110)之后，控制装置部600执行对于样本数据按类别分类的第二步骤(S120)。更详细地说，控制装置部600对于在第一步骤(S110)生成的样本数据分类以小于激光光斑大小的距离值差连续的样本。
在第二步骤(S120)之后，控制装置部600执行分析及修正错误数据的第三步骤(S130)。即，若在第二步骤(S120)完成通过计算样本数据之间的距离的分类，则控制装置部600执行提取错误数据。在此，提取错误数据为，对于在分类的类别中包括小于基准样本数的样本的类别判定为错误数据。另外，控制装置部600对于判定为错误的样本数据进行矢量量化，其中矢量量化是计算之前样本数据与之后样本数据的平均并保存在储存部，对样本数据之间进行比较并估算成类似图案。
本发明也可作为电脑能够读取的代码而实现在电脑能够读取的记录媒体上。电脑能够读取的记录媒体包括保存能够被电脑系统读取的数据的所有种类的记录装置。
电脑能够读取的记录媒体的示例有ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储设备，并且也包括载波(例如，通过网络传送)的形态。
另外，电脑能够读取的记录媒体被分散在由网络连接的电脑系统，可保存施行电脑能够读取的代码。另外，用于实现本发明的功能性(functional)程序、代码及代码段可被本发明所属技术领域的程序员容易推论。
如上所述，在本说明书与图面公开了本发明的优选实施例，并且虽然使用了特定用语，但是这只不过是用于容易说明本发明的技术内容并且有助于理解发明的一般的意义上使用的，并非要限定本发明的范围，除了在此公开的实施例以外，可能够实施以本发明的技术思想为基础的其他变形示例，并且这对本发明所属技术领域具有通常知识的技术人员是显而易见的。

Claims (5)

1.一种激光焊接质量检查装置，其激光焊接是焊接激光(400)移动的同时熔融焊接母材(700)来进行焊接，其特征在于，
激光焊接质量检查装置(1)包括：
检测部(100)，以与焊接激光(400)相同的速度移动的同时向焊接母材(700)照射已设定的光斑大小的激光，沿所述焊接母材(700)移动的方向，对依靠所述焊接激光(400)而形成在所述焊接母材(700)的焊缝深度进行连续检测；
控制装置部(600)，从所述检测部(100)收集的数据判断焊接质量；
其中，所述控制装置部(600)包括：
收集模块(621)，以在时间(X轴)及距离(Y轴)的连续的示意图上显示多个样本的数据形态，收集所述检测部(100)检测的焊缝深度；
分类模块(622)，将距离值的差不足检测部(100)激光斑大小且连续的多个样本按类别分类；及
错误数据修正模块(623)，在所述分类模块(622)分类的类别中所包括的样本个数小于通过【数学式1】计算的基准样本数的情况下，判定为错误数据；
【数学式1】基准样本数≤光斑大小/每脉冲的移动距离；
在此，“光斑大小”是由从所述检测部(100)照射的激光光斑大小，每脉冲的移动距离是所述检测部(100)的激光的每脉冲的移动距离，“基准样本数”为通过所述【数学式1】计算的值中最大的整数。
2.根据权利要求1所述的激光焊接质量检查装置，其特征在于，
所述错误数据修正模块(623)，
对于判定为错误的样本数据进行矢量量化，其中所述矢量量化为计算之前样本数据与之后样本数据的平均值并保存在储存部(630)，并且对样本数据之间进行比较，估算成类似的图案。
3.根据权利要求1所述的激光焊接质量检查装置，其特征在于，
所述控制装置部(600)利用共聚焦方式，所述共聚焦方式表示所述检测部(100)照射的激光与焊接激光(400)的焦点共享同一个焦点。
4.一种激光焊接质量检查方法，其所述激光焊接是焊接激光(400)移动的同时熔融焊接母材(700)来进行焊接，其特征在于，所述方法包括：
第一步骤，数据收集模快(621)以在时间(X轴)及距离(Y轴)的连续的示意图上显示多个样本的数据形态收集检测部(100)检测的焊缝深度；
第二步骤，分类模块(622)将距离值的差不足检测部(100)激光斑大小且连续的多个样本按类别分类；及
第三步骤，错误数据修正模块(623)在所述分类模块(622)分类的类别中所包括的样本个数小于通过【数学式1】计算的基准样本数的情况下，判定为错误数据；
【数学式1】基准样本数≤光斑大小/每脉冲的移动距离；
在此，“光斑大小”是由所述从检测部(100)照射的激光光斑大小，每脉冲的移动距离是所述检测部(100)的激光的每脉冲的移动距离，“基准样本数”为通过所述【数学式1】计算的值中最大的整数。
5.根据权利要求4所述的激光焊接质量检查方法，其特征在于，
在所述第三步骤中，所述错误数据修正模块(623)对于判定为错误的样本数据进行矢量量化，其中所述矢量量化为计算之前样本数据与之后样本数据的平均值并保存在储存部(630)，并且对样本数据之间进行比较，估算成类似的图案。
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