【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ溶接状況をリアルタイムに把握し、評価する技術に係り、特に溶接部から反射されるレーザ光の反射光を用いてレーザ溶接状況を把握し、評価するレーザ溶接品質評価装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光の反射光を用いてレーザ溶接状況を把握し、評価するレーザ溶接品質評価装置、方法としては、特許文献１に記載されたものがある。このものは、レーザトーチ内に、溶接用レーザ光の光軸と同軸となるようにして集光レンズを設け、溶接部から反射されるレーザ光の反射光を前記集光レンズで集光してＣＣＤカメラへ送り、ＣＣＤカメラからの各画素の輝度レベル（光強度）について、それぞれがあらかじめ定められた範囲内にあるかどうかを判別して２値化し、さらに重み付け等を行って溶接欠陥の有無を判定するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４２７６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載されるレーザ溶接品質評価装置、方法によれば、レーザ光の反射光を照射レーザ光の光軸と同軸で集光しているため、撮像範囲が限定され、溶接品質と相関する、レーザ光の照射位置を中心とする溶接前後方向の状況、特にキーホールの後壁部分および該後壁部分に隣接する部分の状況を的確に把握することはできず、溶接品質を正確に判断することが困難になる。
また、ＣＣＤカメラからの全画素について２値化し、重み付け等をする処理が必要なため、判定結果（評価）が出るまでに時間がかかり、レーザ溶接状況をリアルタイムに把握することが困難になる。
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、レーザ光の照射位置を中心とした溶接前後方向の状況を的確にかつ速やかに把握できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明に係るレーザ溶接品質評価装置は、レーザトーチから出射されるレーザ光を被溶接物に照射し、前記レーザトーチと前記被溶接物とを溶接方向へ相対移動させて溶接を行うレーザ溶接において、前記被溶接物に対するレーザ光の照射部位から反射されるレーザ光の反射光を前記照射レーザ光と非同軸で受光し、溶融部の画像データを得る撮像手段と、該撮像手段で得られた画像データの、溶接前後方向の光強度分布に基づいて溶接品質を判定する品質判定手段とを備えていることを特徴とする。
このように構成したレーザ溶接品質評価装置においては、撮像手段が、レーザ光の反射光を照射レーザ光と非同軸で受光して画像データを得るので、レーザ光の照射位置を中心とした溶接前後方向の情報を広範に把握することができる。また、品質判定手段は、溶接前後方向の光強度分布に基づいて溶接品質を判定するので、溶接品質と相関する、レーザ光の照射位置を中心とする溶接前後方向の溶接状況を的確に把握できる。しかも、レーザ光の反射光をパターン化して溶接品質を把握するので、２値化や重み付けなどの面倒な処理が不要になり、溶接状況をリアルタイムに把握できる。
本装置において、上記撮像手段は、キーホールの後壁部分を中心に撮像できるように、レーザトーチよりも溶接方向前側に位置して傾斜して配置される構成とすることができる。この場合は、溶接品質と密接に相関するキーホールの後壁部分を中心に溶接状況を的確に把握できる。
本発明の装置において、上記撮像手段は、エリアを撮像可能なエリアセンサカメラであっても、１ラインの撮影が可能なラインセンサカメラであってもよい。
また、上記課題を解決するための、本発明に係るレーザ溶接品質評価方法は、レーザトーチから出射されるレーザ光を被溶接物に照射し、前記レーザトーチと前記被溶接物とを溶接方向へ相対移動させて溶接を行うレーザ溶接において、前記被溶接物に対するレーザ光の照射部位から反射されるレーザ光の反射光を前記照射レーザ光と非同軸で受光し、溶融部の画像データまたはキーホールの後壁部分を中心とする画像データを得る撮像工程と、該撮像工程で得られた画像データの、溶接前後方向の光強度分布に基づいて溶接品質を判定する品質判定工程とを含むことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１および図２は、本発明に係るレーザ溶接品質評価装置の一つの実施の形態を示したものである。これらの図において、１は、溶接用レーザ光Ａを被溶接物Ｗへ向けて出射するレーザトーチであり、レーザトーチ１内には、レーザ発振器２から光ファイバ３を介して送られたレーザ光Ａを集光する光学系が内臓されている。本実施の形態において、被溶接物Ｗは、相互に重ね合された２枚の鋼板Ｗ１、Ｗ２からなっており、溶接に際しては、レーザトーチ１から出射されるレーザ光Ａが上側の鋼板Ｗ１上に所定のパターンとなるように照射され、この状態で、レーザトーチ１と被溶接物Ｗとが溶接方向Ｆへ相対的に駆動される。なお、溶接用レーザ光Ａとしては、ＹＡＧレーザ光、炭酸ガスレーザ光等の高出力レーザ光を用いることができ、前記レーザ発振器２としては、これら使用するレーザ光の種類に応じて適宜のものが使用される。
【０００７】
レーザ溶接においては、被溶接物Ｗに対するレーザ光Ａの照射部位にキーホール４が形成されると共に、このキーホール４の周りに溶融金属の溶融池（溶融部）５が形成される。溶融池５は溶接方向Ｆの後側へ延びるように形成され、溶融金属は、レーザトーチ１の移動（相対移動）に応じて溶融池５の後端側から順次凝固する。図中、６は、前記溶融金属の凝固跡である溶接ビード６を示しており、被溶接物Ｗとしての２枚の鋼板Ｗ１、Ｗ２は、この溶接ビード６を介して相互に重ね合せ溶接される。
【０００８】
１０は、上記溶融部５からのレーザ光Ａの反射光Ｂをフィルタ１１を通して受光し、溶融部５の画像データを得るエリアセンサカメラ（撮像手段）である。エリアセンサカメラ１０は、ここではエリアＣＣＤカメラからなっており、レーザトーチ１よりも溶接方向Ｆの前側に位置して配置されている。このエリアセンサカメラ１０はまた、前記キーホール４の後壁部分４ａを中心に撮像できるように、被溶接物Ｗの上面に対して傾斜して配置されている。この場合、エリアセンサカメラ１０の傾斜角度αは任意であるが、４０〜６０度望ましくは５０度程度に設定するのがよい。なお、フィルタ１１は、レーザ光Ａの反射光Ｂの波長成分を透過帯域とする光学フィルタである。また、エリアセンサカメラ１０は、レーザトーチ１に連結してもよいが、レーザトーチ１を駆動する駆動系（例えば、ロボット）に支持させてもよい。
【０００９】
レーザ溶接における溶接品質は、上記したキーホール４の大きさはもちろん、キーホール４の後壁部分４ａおよびこれに隣接する部分の溶接状況と密接に相関することが知られている。本実施の形態においては、上記したようにこのキーホール４の後壁部分４ａを中心に撮像できるようにエリアセンサカメラ１０を設置しているので、このエリアセンサカメラ１０で高速度撮影することにより得られる画像データは、溶接品質を正確に反映するものとなる。
本発明者等は、上記した点を確認するため、上記重ね合せ溶接を繰返えす中で、エリアセンサカメラ１０による高速撮影を行い、該エリアセンサカメラ１０による画像データと溶接品質との相関を種々調査した。図３〜図６中の上側は、エリアセンサカメラ１０で得られた種々の画像データを可視化して示したもので、溶接状況（溶接品質）に応じて、満月状（図３）、２分離三日月状（図４）、３分離三日月状（図５）、単独三日月状（図６）等を呈するようになる。このうち、図３に示す満月状の画像Ｐ１は溶接品質が良好な場合に、図４に示す２分離三日月状の画像Ｐ２は溶接品質がやや良好な場合に、図５に示す３分離三日月状の画像Ｐ３は表引け、裏引け等の引けが生じた場合に、図６に示す単独三日月状の画像Ｐ４は溶け落ちが生じた場合にそれぞれ現われ、したがって、これら画像のパターンを認識することにより溶接品質を正確に把握することが可能になる。
【００１０】
上記エリアセンサカメラ１０による画像データは、信号線１２を介して品質判定手段１３へ送出される。品質判定手段１３は、エリアセンサカメラ１０で得られた画像データについて、レーザの照射位置を中心とする溶接前後方向の光強度分布を得る機能を有する情報算出装置１４と前記情報算出手段１４で得られた光強度分布を予め設定したパターンと比較して、溶接品質の良否を判定する機能を有するパターン認識装置１５とを備えている。
【００１１】
上記情報算出装置１４においては、例えば、図３〜６に示した各画像（可視化画像）Ｐ１〜Ｐ４について、溶接方向Ｆと直交する方向（溶融部５の幅方向）の輝度値を加算することを溶接の前後方向で繰返して、光強度分布を得る。したがって、この情報算出装置１２により得られた光強度分布は、図３〜６の下側に示すように、各画像（画像データ）をパターン化したデータとなる。このようにして得られたパターンは、溶融部の幅方向の輝度値を加算しているので、撮像位置のずれや画像の粒子化精度による誤差が極めて小さくなり、溶融部５の状況を正確に反映するものとなる。
また、上記パターン認識装置１５においては、例えば、前記満月状の画像Ｐ１（図３）および２分離三日月状の画像Ｐ２（図４）に相当するパターンを合格パターンとして予め設定することにより、これらのパターンを外れる光強度分布（図５、６）が得られた場合には、溶接不良と判定する。この場合、パターンを比較判定する指標として、ピークの高さ、ピークの数、ピーク間距離、パターン内の面積などを用いることができる。
なお、必要により、この品質判定手段１３による判定結果を、上記可視化された画像と合せて表示装置に表示させるようにしてもよい。
【００１２】
以下、上記のように構成した溶接品質評価装置による溶接品質評価方法を説明する。
レーザ溶接に際しては、溶接すべき二枚の鋼板Ｗ１とＷ２とを密着して重ね合せ、この二枚の鋼板Ｗ１とＷ２とを重ね合せた被溶接物Ｗの上方に、例えば、ロボットを用いて上記レーザトーチ１とエリアセンサカメラ１０とを位置決めする。そして、レーザ発振器２を起動させてレーザトーチ１からレーザ光Ａを被溶接物Ｗに向けて出射し、レーザトーチ１を溶接方向Ｆへ移動させると、二枚の鋼板Ｗ１とＷ２とは次第に重ね合せ溶接される。
【００１３】
上記した溶接中、エリアセンサカメラ１０は高速（例えば、毎秒３０コマ）で作動しており、その作動に応じて溶融部５特にキーホール４の周辺から反射されるレーザ光Ａの反射光Ｂがエリアセンサカメラ１０内の撮像素子に受光され、これにより、エリアセンサカメラ１０には、キーホール４の後壁部分４ａを中心とする１コマごとの画像データが取込まれる。この１コマごとの画像データは、エリアセンサカメラ１０から品質判定手段１３内の情報算出装置１４へ順次送出され、情報算出装置１４は前記画像データについて画像処理を行い、溶接前後方向の光強度分布を求める。すると、パターン認識装置１５は、前記情報算出装置１４で得られた溶接前後方向の光強度分布を予め設定された良好なパターンと比較し、溶接品質の良否を判定する。
【００１４】
このように本レーザ溶接評価方法によれば、エリアセンサカメラ１０で得られた画像データを、溶接前後方向におけるレーザ反射光の光強度分布としてパターン化するので、従来のように照射レーザと同軸でレーザ反射光を集光する場合に比べて、レーザ光の照射位置を中心とした溶接前後方向の情報を広範に把握することができ、溶接品質を的確に把握できる。本実施の形態の形態においては特に、溶接トーチ１の周りにエリアセンサカメラ１０を配置し、溶接品質と密接に相関するキーホール４の後壁部分４ａを中心に撮像データを得るようにしているので、溶接品質の評価も極めて正確となる。しかも、２値化や重み付けなどが不要になるため、処理は簡単となり、リアルタイムに溶接状況を把握できる。
なお、上記実施の形態においては、各画像Ｐ１〜Ｐ４（図３〜６）について、溶融部５の幅方向の輝度値を加算することを溶接の前後方向で繰返して、光強度分布を得るようにしたが、これに代えて、各画像Ｐ１〜Ｐ４について１ラインまたは複数ラインの光輝度分布を得るようにしてもよい。ただし、この場合は、幅方向の輝度値を加算する場合よりも誤差が大きくなる。
【００１５】
ここで、上記実施の形態においては、溶融部５の撮像手段としてエリアセンサカメラ１０を用いたが、本発明は、前記エリアセンサカメラ１０に代えて、受光部に撮像素子を直線状に配列したラインセンサカメラを用いることができる。ただし、この場合は、キーホール４を溶接方向Ｆに横断するラインに沿う画像データが得られるようにラインセンサカメラの設置向きを調整する必要がある。撮像手段としてラインセンサカメラを用いた場合は、その画像データが、１ラインの光強度分布を表しているので、情報算出装置１４は、単にラインセンサカメラの出力を光度変換するだけの画像処理となり、エリアセンサカメラ１０によるエリア画像データを画像処理する場合に比べてその処理は簡単となる。また、ラインセンサカメラは、エリアセンサカメラ１０に比べてより高速での撮影（例えば、毎秒１２０コマ）が可能になるので、よりリアルタイムに溶接品質を評価することができる。
【００１６】
なお、上記実施の形態においては、キーホール４の後壁部分４ａを中心に画像データを得るようにしたが、この画像データを得る部位は任意であり、例えば、キーホール４中心の画像データを得るようにしてもよい。
また、撮像手段としてラインセンサカメラを用いる場合は、該ラインセンサカメラを溶融部５の幅方向また溶接方向Ｆへ走査させることによりエリア画像データの取込みも可能になるので、ラインセンサカメラをこのように用いることも本発明の範囲に含まれる。
さらに、上記実施の形態においては、二枚の鋼板Ｗ１、Ｗ２の重ね合せ溶接に適用した例を示したが、本発明は、これ以外にも２つの部材の突合せ溶接、隅肉溶接等に適用できることはもちろんである。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るレーザ溶接品質評価装置、方法によれば、撮像手段で得られた画像データを、溶接前後方向におけるレーザ反射光の光強度分布としてパターン化して溶接品質を判定するので、溶接品質と相関する、レーザ光の照射位置を中心とした溶接前後方向の状況を的確にかつ速やかに把握でき、溶接品質評価に対する信頼性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ溶接品質評価装置の第１の実施の形態を示す模式図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本レーザ溶接品質評価装置で得られる画像データの可視化画像と、この可視化画像の、溶接前後方向の光強度分布を示したもので、良好な溶接品質に対応する結果を示す図である。
【図４】やや良好な溶接品質に対応する可視化画像と高強度分布とを示す、図３と同様の図である。
【図５】引けに対応する可視化画像と高強度分布とを示す、図３と同様の図である。
【図６】溶け落ちに対応する可視化画像と高強度分布とを示す、図３と同様の図である。
【符号の説明】
１ レーザトーチ
４ キーホール
４ａ キーホールの後壁部分
５ 溶融池（溶融部）
１０ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１１ フィルタ
１３ 品質判定手段
Ａ 溶接用レーザ光
Ｂ レーザ光の反射光
Ｗ 被溶接物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for grasping and evaluating a laser welding situation in real time, and in particular, a laser welding quality evaluation apparatus and method for grasping and evaluating a laser welding situation using reflected light of a laser beam reflected from a welded portion. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a laser welding quality evaluation apparatus and method for grasping and evaluating a laser welding situation using reflected light of a laser beam, there is one described in Patent Document 1. In this laser, a condenser lens is provided in the laser torch so as to be coaxial with the optical axis of the welding laser beam, and the reflected light of the laser beam reflected from the welded portion is condensed by the condenser lens. The brightness level (light intensity) of each pixel from the CCD camera is sent to the camera and binarized by determining whether each pixel is within a predetermined range, and further weighted to determine whether there is a weld defect. Judgment is made.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-42769 A [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the laser welding quality evaluation apparatus and method described in Patent Document 1, since the reflected light of the laser beam is condensed coaxially with the optical axis of the irradiated laser beam, the imaging range is limited, and welding is performed. It is not possible to accurately grasp the situation in the longitudinal direction of welding centering on the irradiation position of the laser beam, which correlates with the quality, particularly the situation of the rear wall part of the keyhole and the part adjacent to the rear wall part. It becomes difficult to accurately determine
Further, since it is necessary to binarize and weight all pixels from the CCD camera, it takes time to obtain a determination result (evaluation), and it is difficult to grasp the laser welding situation in real time.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to make it possible to accurately and promptly grasp the situation in the longitudinal direction of welding centering on the irradiation position of the laser beam. is there.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a laser welding quality evaluation apparatus according to the present invention irradiates an object to be welded with laser light emitted from a laser torch, and relatively moves the laser torch and the object to be welded in a welding direction. In laser welding for performing welding, imaging means for receiving reflected light of the laser beam reflected from the irradiated portion of the laser beam with respect to the workpiece to be welded non-coaxially with the irradiated laser beam, and obtaining image data of the fusion part, It is characterized by comprising quality judgment means for judging the welding quality based on the light intensity distribution in the longitudinal direction of welding of the image data obtained by the imaging means.
In the laser welding quality evaluation apparatus configured as described above, since the imaging means receives the reflected light of the laser beam non-coaxially with the irradiated laser beam and obtains image data, before and after welding around the irradiation position of the laser beam. It is possible to grasp direction information extensively. Moreover, since the quality determination means determines the welding quality based on the light intensity distribution in the longitudinal direction of welding, it is possible to accurately grasp the welding situation in the longitudinal direction of welding centering on the irradiation position of the laser beam, which correlates with the welding quality. . Moreover, since the welding quality is grasped by patterning the reflected light of the laser beam, troublesome processing such as binarization and weighting becomes unnecessary, and the welding situation can be grasped in real time.
In the present apparatus, the image pickup means can be configured to be inclined and positioned on the front side in the welding direction with respect to the laser torch so that an image can be picked up around the rear wall portion of the keyhole. In this case, the welding situation can be accurately grasped centering on the rear wall portion of the keyhole that is closely correlated with the welding quality.
In the apparatus of the present invention, the imaging means may be an area sensor camera capable of imaging an area or a line sensor camera capable of capturing one line.
In addition, a laser welding quality evaluation method according to the present invention for solving the above-described problems is directed to irradiating an object to be welded with laser light emitted from a laser torch and relatively moving the laser torch and the object to be welded in a welding direction. In laser welding in which welding is performed, the reflected light of the laser beam reflected from the irradiated portion of the laser beam with respect to the workpiece is received non-coaxially with the irradiated laser beam, and after the melted portion image data or the keyhole An imaging process for obtaining image data centered on a wall portion, and a quality determination process for determining welding quality based on a light intensity distribution in the longitudinal direction of welding of the image data obtained in the imaging process. To do.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 show one embodiment of a laser welding quality evaluation apparatus according to the present invention. In these drawings, reference numeral 1 denotes a laser torch that emits a laser beam A for welding toward a workpiece W. In the laser torch 1, laser beam A sent from a laser oscillator 2 through an optical fiber 3 is transmitted. A condensing optical system is built-in. In the present embodiment, the work W is composed of two steel plates W1 and W2 that are superposed on each other, and during welding, the laser light A emitted from the laser torch 1 is placed on the upper steel plate W1. Irradiation is performed in a predetermined pattern, and in this state, the laser torch 1 and the workpiece W are relatively driven in the welding direction F. The welding laser beam A can be a high-power laser beam such as a YAG laser beam or a carbon dioxide laser beam, and the laser oscillator 2 can be appropriately selected depending on the type of laser beam used. used.
[0007]
In laser welding, a keyhole 4 is formed at a portion irradiated with the laser beam A on the work W and a molten pool (molten portion) 5 of molten metal is formed around the keyhole 4. The molten pool 5 is formed so as to extend to the rear side in the welding direction F, and the molten metal solidifies sequentially from the rear end side of the molten pool 5 in accordance with the movement (relative movement) of the laser torch 1. In the figure, reference numeral 6 denotes a weld bead 6 which is a solidification trace of the molten metal, and two steel plates W1 and W2 as the workpiece W are overlapped and welded to each other via the weld bead 6. The
[0008]
Reference numeral 10 denotes an area sensor camera (imaging means) that receives the reflected light B of the laser light A from the melting portion 5 through the filter 11 and obtains image data of the melting portion 5. Here, the area sensor camera 10 is composed of an area CCD camera, and is disposed in front of the laser torch 1 in the welding direction F. The area sensor camera 10 is also arranged so as to be inclined with respect to the upper surface of the work piece W so that an image can be taken centering on the rear wall portion 4a of the keyhole 4. In this case, the inclination angle α of the area sensor camera 10 is arbitrary, but is preferably set to 40 to 60 degrees, preferably about 50 degrees. The filter 11 is an optical filter having a transmission band of the wavelength component of the reflected light B of the laser light A. The area sensor camera 10 may be connected to the laser torch 1 or may be supported by a drive system (for example, a robot) that drives the laser torch 1.
[0009]
It is known that the welding quality in laser welding closely correlates with the welding situation of the rear wall portion 4a of the keyhole 4 and the portion adjacent thereto, as well as the size of the keyhole 4 described above. In the present embodiment, as described above, the area sensor camera 10 is installed so as to be able to take an image centering on the rear wall portion 4a of the keyhole 4, so that the area sensor camera 10 can shoot at a high speed. The obtained image data accurately reflects the welding quality.
In order to confirm the above points, the present inventors performed high-speed imaging with the area sensor camera 10 while repeating the overlap welding, and correlated the image data and the welding quality with the area sensor camera 10. Various investigations were made. The upper side in FIG. 3 to FIG. 6 shows various image data obtained by the area sensor camera 10 in a visible manner. Depending on the welding situation (welding quality), a full moon shape (FIG. 3) and two separations are shown. A crescent shape (FIG. 4), a 3 separated crescent shape (FIG. 5), a single crescent shape (FIG. 6), etc. will be exhibited. Among them, the full moon image P1 shown in FIG. 3 is when the welding quality is good, and the 2-separated crescent image P2 shown in FIG. 4 is the 3-separated crescent shape shown in FIG. 5 when the welding quality is slightly good. The image P3 of FIG. 6 appears when the front and back are closed, and the single crescent-shaped image P4 shown in FIG. 6 appears when the burnout occurs. Therefore, by recognizing the pattern of these images, It becomes possible to accurately grasp the welding quality.
[0010]
The image data from the area sensor camera 10 is sent to the quality judgment means 13 through the signal line 12. The quality determination unit 13 obtains the image data obtained by the area sensor camera 10 by the information calculation unit 14 having a function of obtaining a light intensity distribution in the front-rear direction of welding around the laser irradiation position and the information calculation unit 14. A pattern recognition device 15 having a function of judging the quality of the welding quality by comparing the obtained light intensity distribution with a preset pattern is provided.
[0011]
In the information calculation device 14, for example, for each of the images (visualized images) P <b> 1 to P <b> 4 shown in FIGS. 3 to 6, the luminance value in the direction orthogonal to the welding direction F (the width direction of the fusion part 5) is added. Is repeated in the longitudinal direction of welding to obtain a light intensity distribution. Therefore, the light intensity distribution obtained by the information calculation device 12 is data obtained by patterning each image (image data) as shown on the lower side of FIGS. Since the pattern obtained in this way adds the luminance values in the width direction of the fusion part, errors due to the shift of the imaging position and the accuracy of particle formation of the image become extremely small, and the situation of the fusion part 5 can be accurately determined. It will be reflected.
Further, in the pattern recognition device 15, for example, by setting in advance the patterns corresponding to the full-moon-shaped image P 1 (FIG. 3) and the 2-separated crescent-shaped image P 2 (FIG. 4) as acceptable patterns. When a light intensity distribution (FIGS. 5 and 6) deviating from the pattern is obtained, it is determined that the welding is defective. In this case, the peak height, the number of peaks, the peak-to-peak distance, the area in the pattern, and the like can be used as indexes for comparing and determining patterns.
If necessary, the determination result by the quality determination unit 13 may be displayed on the display device together with the visualized image.
[0012]
Hereinafter, the welding quality evaluation method by the welding quality evaluation apparatus comprised as mentioned above is demonstrated.
In laser welding, the two steel plates W1 and W2 to be welded are brought into close contact with each other, and the two steel plates W1 and W2 are superposed on the workpiece W, for example, using a robot. The laser torch 1 and the area sensor camera 10 are positioned. When the laser oscillator 2 is activated to emit laser light A from the laser torch 1 toward the workpiece W and the laser torch 1 is moved in the welding direction F, the two steel plates W1 and W2 are gradually overlapped. Is done.
[0013]
During the above-described welding, the area sensor camera 10 operates at a high speed (for example, 30 frames per second), and the reflected light B of the laser light A reflected from the periphery of the melting part 5, particularly the keyhole 4, according to the operation. The image sensor in the area sensor camera 10 receives the light, whereby the area sensor camera 10 captures image data for each frame centered on the rear wall portion 4 a of the keyhole 4. The image data for each frame is sequentially sent from the area sensor camera 10 to the information calculation device 14 in the quality determination means 13, and the information calculation device 14 performs image processing on the image data, and the light intensity distribution in the pre- and post-welding directions. Ask for. Then, the pattern recognition device 15 compares the light intensity distribution in the direction before and after welding obtained by the information calculation device 14 with a good pattern set in advance, and determines the quality of the welding quality.
[0014]
As described above, according to the present laser welding evaluation method, the image data obtained by the area sensor camera 10 is patterned as the light intensity distribution of the laser reflected light in the pre- and post-welding directions. Compared with the case of condensing the laser reflected light, it is possible to grasp a wide range of information in the longitudinal direction of the welding centering on the irradiation position of the laser light, and to accurately grasp the welding quality. Particularly in the present embodiment, an area sensor camera 10 is arranged around the welding torch 1 so as to obtain imaging data centering on the rear wall portion 4a of the keyhole 4 that is closely correlated with the welding quality. Therefore, the evaluation of welding quality is also extremely accurate. Moreover, since binarization, weighting, and the like are not required, the processing is simplified and the welding status can be grasped in real time.
In the above embodiment, for each of the images P1 to P4 (FIGS. 3 to 6), adding the luminance value in the width direction of the fusion part 5 is repeated in the front-rear direction of welding to obtain a light intensity distribution. However, instead of this, a light luminance distribution of one line or a plurality of lines may be obtained for each of the images P1 to P4. However, in this case, the error is larger than when adding the luminance values in the width direction.
[0015]
Here, in the above-described embodiment, the area sensor camera 10 is used as the image pickup means of the melting part 5, but in the present invention, instead of the area sensor camera 10, image pickup elements are linearly arranged in the light receiving part. A line sensor camera can be used. However, in this case, it is necessary to adjust the installation direction of the line sensor camera so that image data along a line crossing the keyhole 4 in the welding direction F can be obtained. When a line sensor camera is used as the imaging means, the image data represents a light intensity distribution of one line, and therefore the information calculation device 14 performs image processing simply by converting the output of the line sensor camera into luminous intensity. Compared with the case where area image data is processed by the area sensor camera 10, the processing is simple. In addition, since the line sensor camera can shoot at a higher speed than the area sensor camera 10 (for example, 120 frames per second), it is possible to evaluate the welding quality in real time.
[0016]
In the above embodiment, the image data is obtained centering on the rear wall portion 4a of the keyhole 4. However, the part from which the image data is obtained is arbitrary. You may make it obtain.
Further, when a line sensor camera is used as the imaging means, the area sensor data can be taken in by scanning the line sensor camera in the width direction or the welding direction F of the fusion part 5, so the line sensor camera is used in this way. It is also included in the scope of the present invention.
Furthermore, in the said embodiment, although the example applied to the lap welding of the two steel plates W1 and W2 was shown, this invention is applied to butt welding, fillet welding, etc. of two members besides this. Of course you can.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the laser welding quality evaluation apparatus and method according to the present invention, the image data obtained by the imaging means is patterned as the light intensity distribution of the laser reflected light in the pre- and post-welding directions to improve the welding quality. Since the determination is made, it is possible to accurately and promptly grasp the situation in the longitudinal direction of the welding centering on the irradiation position of the laser beam, which correlates with the welding quality, and the reliability for the welding quality evaluation is remarkably improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a laser welding quality evaluation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of FIG.
FIG. 3 shows a visualized image of image data obtained by this laser welding quality evaluation apparatus, and a light intensity distribution of the visualized image in the direction before and after welding, and shows results corresponding to good welding quality. is there.
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, showing a visualized image and a high intensity distribution corresponding to slightly better welding quality.
FIG. 5 is a view similar to FIG. 3, showing a visualized image corresponding to a close and a high intensity distribution.
6 is a view similar to FIG. 3, showing a visualized image corresponding to burn-through and a high-intensity distribution. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Laser torch 4 Keyhole 4a Rear wall part of keyhole 5 Molten pool (molten part)
10 CCD camera (imaging means)
11 Filter 13 Quality determination means A Laser beam B for welding Reflected light W of laser beam W
