JP2001287064A - レーザ溶接部可視化装置 - Google Patents
レーザ溶接部可視化装置Info
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- JP2001287064A JP2001287064A JP2000108367A JP2000108367A JP2001287064A JP 2001287064 A JP2001287064 A JP 2001287064A JP 2000108367 A JP2000108367 A JP 2000108367A JP 2000108367 A JP2000108367 A JP 2000108367A JP 2001287064 A JP2001287064 A JP 2001287064A
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- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ溶接による溶融池を可視化して真上か
ら観察できるようにする。 【解決手段】 レーザ光１をビームスプリッター５で直
角に変向させて加工材３に照射するようにしてある溶接
トーチ４において、ビームスプリッター５の背面側に、
ＣＣＤカメラ６を、加工材３へ向かうレーザ光１と同軸
として配置する。ＣＣＤカメラ６の横に、高輝度パルス
光源９からの照明光１０を加工材３表面の溶融池１３へ
導くようにする照明ヘッド１１を少なくとも２個所設置
する。照明ヘッド１１により溶融池１３に高輝度照明光
１０をアクティブに与え、その部分をＣＣＤカメラ６に
より真上から見て、溶融池１３及びその周辺部を観察す
る。
ら観察できるようにする。 【解決手段】 レーザ光１をビームスプリッター５で直
角に変向させて加工材３に照射するようにしてある溶接
トーチ４において、ビームスプリッター５の背面側に、
ＣＣＤカメラ６を、加工材３へ向かうレーザ光１と同軸
として配置する。ＣＣＤカメラ６の横に、高輝度パルス
光源９からの照明光１０を加工材３表面の溶融池１３へ
導くようにする照明ヘッド１１を少なくとも２個所設置
する。照明ヘッド１１により溶融池１３に高輝度照明光
１０をアクティブに与え、その部分をＣＣＤカメラ６に
より真上から見て、溶融池１３及びその周辺部を観察す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ溶接によって
生ずる加工材表面の溶融池を観察するために用いるレー
ザ溶接部可視化装置に関するものである。
生ずる加工材表面の溶融池を観察するために用いるレー
ザ溶接部可視化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧレーザ溶接は、ＹＡＧレーザ光源
から発したレーザ光を、光ファイバーを通し溶接トーチ
まで伝送して溶接トーチにより加工材の表面に照射させ
るようにしたものである。
から発したレーザ光を、光ファイバーを通し溶接トーチ
まで伝送して溶接トーチにより加工材の表面に照射させ
るようにしたものである。
【０００３】上記溶接によって生ずる溶融池の観察は、
溶接品質の管理、安定化のために重要なことであるが、
これまでは、溶融池の観察は殆ど実施されておらず、
又、実施する場合にも、波長フィルターを付けたＣＣＤ
カメラにより溶融池を溶接トーチの横から見るというよ
うなパッシブな観察方法であった。
溶接品質の管理、安定化のために重要なことであるが、
これまでは、溶融池の観察は殆ど実施されておらず、
又、実施する場合にも、波長フィルターを付けたＣＣＤ
カメラにより溶融池を溶接トーチの横から見るというよ
うなパッシブな観察方法であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なＣＣＤカメラにより溶融池を溶接トーチの横から見る
というような観察方法では、溶融部を真上から見ること
はできず、正確に観察することはできなかった。
なＣＣＤカメラにより溶融池を溶接トーチの横から見る
というような観察方法では、溶融部を真上から見ること
はできず、正確に観察することはできなかった。
【０００５】そこで、本発明は、溶融池及びその周辺部
を真上から正確に観察することができるレーザ溶接部可
視化装置を提供しようとするものである。
を真上から正確に観察することができるレーザ溶接部可
視化装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、レーザ光をレーザ光変向部材で変向させ
てから集束レンズを通して加工材に照射させるようにし
てある溶接トーチの上記レーザ光変向部材をビームスプ
リッターとし、該ビームスプリッターの背面側に、加工
材に照射されるレーザ光と同軸となるようにＣＣＤカメ
ラを配置し、該ＣＣＤカメラの横の位置に、高輝度パル
ス光源からの照明光をレーザ光集束部へ向けて導くよう
にする照明ヘッドを、ＣＣＤカメラを挟んで２個所以上
配置してなる可視化ヘッドを有する構成とする。
決するために、レーザ光をレーザ光変向部材で変向させ
てから集束レンズを通して加工材に照射させるようにし
てある溶接トーチの上記レーザ光変向部材をビームスプ
リッターとし、該ビームスプリッターの背面側に、加工
材に照射されるレーザ光と同軸となるようにＣＣＤカメ
ラを配置し、該ＣＣＤカメラの横の位置に、高輝度パル
ス光源からの照明光をレーザ光集束部へ向けて導くよう
にする照明ヘッドを、ＣＣＤカメラを挟んで２個所以上
配置してなる可視化ヘッドを有する構成とする。
【０００７】照明ヘッドから、プラズマ光やレーザ散乱
光の発光よりも高い輝度で溶融池へ向けて照明光を照射
し、レーザ光と同軸配置のＣＣＤカメラで溶融池を見る
と、溶融池及びその周辺部を真上から正確に観察するこ
とができる。
光の発光よりも高い輝度で溶融池へ向けて照明光を照射
し、レーザ光と同軸配置のＣＣＤカメラで溶融池を見る
と、溶融池及びその周辺部を真上から正確に観察するこ
とができる。
【０００８】又、可視化ヘッドを溶接トーチに一体化さ
せた構成とすることにより、コンパクト設計が可能とな
る。
せた構成とすることにより、コンパクト設計が可能とな
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１０】図１は本発明の実施の一形態を示すもの
で、光ファイバーを通して伝送されてきたレーザ光１
を、レーザ光変向部材で直角に変向させてから集束レン
ズ２を通して加工材３に照射させるようにしてあるレー
ザ溶接トーチ４を有するＹＡＧレーザ溶接装置におい
て、上記レーザ光変向部材を、半透明鏡製のビームスプ
リッター５とし、該ビームスプリッター５の背面側に、
高速度シャッター７及び波長フィルター８を備えたＣＣ
Ｄカメラ６を、変向後のレーザ光１の光軸方向へ向けて
同軸配置すると共に、該ＣＣＤカメラ６にモニター１２
を接続し、且つ上記ＣＣＤカメラ６の横の位置に、高輝
度パルス光源９からの照明光（短パルスレーザ光）１０
をビームスプリッター５及び集束レンズ２を通してレー
ザ光集束部へ照射させるようにするための照明ヘッド１
１を、ＣＣＤカメラ６を前後又は左右で挟んで少なくと
も２個所設置してなる可視化ヘッドＩを構成して、該可
視化ヘッドＩを溶接トーチ４に一体化し、レーザ溶接時
に、加工材３の表面に形成された溶融池１３に照明ヘッ
ド１１から高輝度照明光１０を照射してＣＣＤカメラ６
によりビームスプリッター５及び集束レンズ２を通して
溶融池１３を撮影して観察できるようにする。
で、光ファイバーを通して伝送されてきたレーザ光１
を、レーザ光変向部材で直角に変向させてから集束レン
ズ２を通して加工材３に照射させるようにしてあるレー
ザ溶接トーチ４を有するＹＡＧレーザ溶接装置におい
て、上記レーザ光変向部材を、半透明鏡製のビームスプ
リッター５とし、該ビームスプリッター５の背面側に、
高速度シャッター７及び波長フィルター８を備えたＣＣ
Ｄカメラ６を、変向後のレーザ光１の光軸方向へ向けて
同軸配置すると共に、該ＣＣＤカメラ６にモニター１２
を接続し、且つ上記ＣＣＤカメラ６の横の位置に、高輝
度パルス光源９からの照明光（短パルスレーザ光）１０
をビームスプリッター５及び集束レンズ２を通してレー
ザ光集束部へ照射させるようにするための照明ヘッド１
１を、ＣＣＤカメラ６を前後又は左右で挟んで少なくと
も２個所設置してなる可視化ヘッドＩを構成して、該可
視化ヘッドＩを溶接トーチ４に一体化し、レーザ溶接時
に、加工材３の表面に形成された溶融池１３に照明ヘッ
ド１１から高輝度照明光１０を照射してＣＣＤカメラ６
によりビームスプリッター５及び集束レンズ２を通して
溶融池１３を撮影して観察できるようにする。
【００１１】なお、６ａはＣＣＤカメラ６のレンズ、１
１ａは照明ヘッド１１を構成する光ファイバー、１１ｂ
は同じく投光調整レンズを示す。
１ａは照明ヘッド１１を構成する光ファイバー、１１ｂ
は同じく投光調整レンズを示す。
【００１２】レーザ溶接トーチ４により加工材３の表面
に形成される溶融池１３を観察する場合には、高輝度パ
ルス光源９からの高輝度照明光１０を各照明ヘッド１１
から発し、これをビームスプリッター５及び集束レンズ
２を通して溶融池１３へアクティブに導くようにし、こ
のとき、溶融池１３を撮影するＣＣＤカメラ６の高速度
シャッター７を、図示しないタイミング装置からの指令
で高輝度パルス光源９の出力に同期させて開閉させるよ
うにし、溶融池１３の画像をビームスプリッター５及び
集束レンズ２を通し撮影してモニター１２に表示させる
ようにする。この際、照明ヘッド１１はＣＣＤカメラ６
の横に少なくとも２個所設置されているため、溶融池１
３に影を作ることはなく、これにより、これまでは見る
ことができなかった溶融池１３及びその周辺部の真上か
らの状況を、モニター１２で浮かび上がるような状態と
してリアルタイムで見ることができる。
に形成される溶融池１３を観察する場合には、高輝度パ
ルス光源９からの高輝度照明光１０を各照明ヘッド１１
から発し、これをビームスプリッター５及び集束レンズ
２を通して溶融池１３へアクティブに導くようにし、こ
のとき、溶融池１３を撮影するＣＣＤカメラ６の高速度
シャッター７を、図示しないタイミング装置からの指令
で高輝度パルス光源９の出力に同期させて開閉させるよ
うにし、溶融池１３の画像をビームスプリッター５及び
集束レンズ２を通し撮影してモニター１２に表示させる
ようにする。この際、照明ヘッド１１はＣＣＤカメラ６
の横に少なくとも２個所設置されているため、溶融池１
３に影を作ることはなく、これにより、これまでは見る
ことができなかった溶融池１３及びその周辺部の真上か
らの状況を、モニター１２で浮かび上がるような状態と
してリアルタイムで見ることができる。
【００１３】このように、本発明では、高輝度パルス光
源９による高輝度照明光１０を、照明ヘッド１１により
溶融池１３にアクティブに導くことができ、しかも、Ｃ
ＣＤカメラ６が加工材３へ向かうレーザ光１と同軸配置
としてあることから、溶融池１３及びその周辺部を真上
から見ることができ、したがって、溶接時のキーホール
の形成状況等を鮮明な可視画像として観察することがで
きる。又、可視化ヘッドＩは、ＣＣＤカメラ６と照明ヘ
ッド１１とを集約させて、溶接トーチ４と一体型として
あるため、後付けするタイプに比して相対的にコンパク
トな設計となる点でも有利となる。
源９による高輝度照明光１０を、照明ヘッド１１により
溶融池１３にアクティブに導くことができ、しかも、Ｃ
ＣＤカメラ６が加工材３へ向かうレーザ光１と同軸配置
としてあることから、溶融池１３及びその周辺部を真上
から見ることができ、したがって、溶接時のキーホール
の形成状況等を鮮明な可視画像として観察することがで
きる。又、可視化ヘッドＩは、ＣＣＤカメラ６と照明ヘ
ッド１１とを集約させて、溶接トーチ４と一体型として
あるため、後付けするタイプに比して相対的にコンパク
トな設計となる点でも有利となる。
【００１４】なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定
されるものではなく、たとえば、ＣＣＤカメラ６に装備
させた波長フィルター８に、該波長フィルター８とは透
過波長帯域が異なる波長フィルターを減衰フィルターと
して併設し、溶融池１３の情報をカラー画像として得ら
れるようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
されるものではなく、たとえば、ＣＣＤカメラ６に装備
させた波長フィルター８に、該波長フィルター８とは透
過波長帯域が異なる波長フィルターを減衰フィルターと
して併設し、溶融池１３の情報をカラー画像として得ら
れるようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
【００１５】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のレーザ溶接部
可視化装置によれば、レーザ光をレーザ光変向部材で変
向させてから集束レンズを通して加工材に照射させるよ
うにしてある溶接トーチの上記レーザ光変向部材をビー
ムスプリッターとし、該ビームスプリッターの背面側
に、加工材に照射されるレーザ光と同軸となるようにＣ
ＣＤカメラを配置し、該ＣＣＤカメラの横の位置に、高
輝度パルス光源からの照明光をレーザ光集束部へ向けて
導くようにする照明ヘッドを、ＣＣＤカメラを挟んで２
個所以上配置してなる構成としてあるので、高輝度パル
ス光源による高輝度照明を溶融池にアクティブに与える
ことができ、その部分をレーザ光と同軸配置のＣＣＤカ
メラによって見ることができることにより、溶融池及び
その周辺部を真上から見ることができて、溶接時のキー
ホールの形成状況等のより鮮明且つ正確な観察が可能と
なり、したがって、溶接品質の管理、安定化に寄与する
ことができ、又、可視化ヘッドを溶接トーチに一体化さ
せた構成とすることにより、コンパクトな設計とするこ
とができて有利となる、等の優れた効果を発揮する。
可視化装置によれば、レーザ光をレーザ光変向部材で変
向させてから集束レンズを通して加工材に照射させるよ
うにしてある溶接トーチの上記レーザ光変向部材をビー
ムスプリッターとし、該ビームスプリッターの背面側
に、加工材に照射されるレーザ光と同軸となるようにＣ
ＣＤカメラを配置し、該ＣＣＤカメラの横の位置に、高
輝度パルス光源からの照明光をレーザ光集束部へ向けて
導くようにする照明ヘッドを、ＣＣＤカメラを挟んで２
個所以上配置してなる構成としてあるので、高輝度パル
ス光源による高輝度照明を溶融池にアクティブに与える
ことができ、その部分をレーザ光と同軸配置のＣＣＤカ
メラによって見ることができることにより、溶融池及び
その周辺部を真上から見ることができて、溶接時のキー
ホールの形成状況等のより鮮明且つ正確な観察が可能と
なり、したがって、溶接品質の管理、安定化に寄与する
ことができ、又、可視化ヘッドを溶接トーチに一体化さ
せた構成とすることにより、コンパクトな設計とするこ
とができて有利となる、等の優れた効果を発揮する。
【図１】本発明のレーザ溶接部可視化装置の実施の一形
態を示す概略図である。
態を示す概略図である。
Ｉ 可視化ヘッド １ レーザ光 ２ 集束レンズ ３ 加工材 ４ 溶接トーチ ５ ビームスプリッター（レーザ光変向部材） ６ ＣＣＤカメラ ９ 高輝度パルス光源 １０ 照明光 １１ 照明ヘッド
フロントページの続き (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社生産技術開発セン ター内 (72)発明者 松坂 文夫 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 4E068 BA00 CA17 CC02 CD15
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ光をレーザ光変向部材で変向させ
てから集束レンズを通して加工材に照射させるようにし
てある溶接トーチの上記レーザ光変向部材をビームスプ
リッターとし、該ビームスプリッターの背面側に、加工
材に照射されるレーザ光と同軸となるようにＣＣＤカメ
ラを配置し、該ＣＣＤカメラの横の位置に、高輝度パル
ス光源からの照明光をレーザ光集束部へ向けて導くよう
にする照明ヘッドを、ＣＣＤカメラを挟んで２個所以上
配置してなる可視化ヘッドを有することを特徴とするレ
ーザ溶接部可視化装置。 - 【請求項２】 可視化ヘッドを溶接トーチに一体化させ
た請求項１記載のレーザ溶接部可視化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108367A JP2001287064A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | レーザ溶接部可視化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000108367A JP2001287064A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | レーザ溶接部可視化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001287064A true JP2001287064A (ja) | 2001-10-16 |
Family
ID=18621219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000108367A Pending JP2001287064A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | レーザ溶接部可視化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001287064A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005508759A (ja) * | 2001-11-15 | 2005-04-07 | エルパトローニク アクチエンゲゼルシヤフト | ワークの接合箇所を評価するための方法および装置 |
| US6995334B1 (en) * | 2003-08-25 | 2006-02-07 | Southern Methodist University | System and method for controlling the size of the molten pool in laser-based additive manufacturing |
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| JP2007030032A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Miyachi Technos Corp | レーザ加工ヘッド及びレーザ加工装置 |
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| DE102009050784A1 (de) | 2009-10-27 | 2011-05-26 | Lessmüller Lasertechnik GmbH | Verfahren zur bildgestützten Kontrolle von Bearbeitungsprozessen |
| JP2011110558A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Amada Co Ltd | Ｙａｇレーザ加工機の溶接ヘッド |
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| DE102011119478A1 (de) | 2011-11-25 | 2013-05-29 | Lessmüller Lasertechnik GmbH | Vorrichtung zur fremdbeleuchteten Visualisierung eines mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls erfolgenden Bearbeitungsprozesses sowie Umlenkelement |
| CN103604813A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-02-26 | 上海彩石激光科技有限公司 | 用于激光加工过程的熔池监测装置 |
| CN107655831A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-02 | 华中科技大学 | 一种基于多波段耦合的增材制造过程熔池监测装置及方法 |
| US10166631B2 (en) | 2014-03-12 | 2019-01-01 | Mitsubishi Electronic Corporation | Laser processing head apparatus with camera monitor |
-
2000
- 2000-04-10 JP JP2000108367A patent/JP2001287064A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100922478B1 (ko) | 2001-11-15 | 2009-10-21 | 프리시텍 비전 게엠베하 운트 코. 카게 | 작업편들 사이의 접합부를 검출하는 장치 및 방법과 그 방법의 이용 |
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| DE102008047140B4 (de) * | 2008-09-12 | 2010-07-22 | Falldorf Sensor Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Nahtlage beim Laserschweißen von Stumpfstößen sowie deren Verwendung |
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