JP4818029B2 - Laser welding evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ溶接評価方法に関する。 The present invention relates to a laser welding evaluation method.
レーザ溶接によって被加工物に形成される溶接部の歪み量や強度といった溶接品質を評価する技術として、例えば特許文献1に記載のレーザ溶接の品質検査方法がある。この従来のレーザ溶接の品質検査方法では、レーザ溶接時に被加工物の表面に発生するプラズマ・プルームの発光を検出し、検出信号のうちの所定の周波数帯の振幅値に基づいて溶接品質の可否を判断している。また、例えば特許文献2に記載のレーザ加工検査方法では、レーザ溶接部分から発生する音を検出し、検出信号の振幅値に基づいて被加工物の溶接品質の可否を判断している。
上述したような従来の検査方法では、溶接部の溶接品質が良品であると判断された場合(或いは不良品と判断された場合)のレーザ溶接時の検出信号の出力パターンをモデルパターンとし、実際に評価の対象とする被加工物のレーザ溶接時の検出信号の出力パターンとモデルパターンとの単純な比較に基づいて、溶接部の溶接品質の可否を判断している。そのため、例えば評価時の検出信号の出力パターンとモデルパターンとが重なり合う場合のように、両パターン自体の差分が小さいときには、溶接品質の可否の判断が困難となる。しかしながら、一見して両パターンの差分が小さい場合であっても、溶接部の溶接品質に異常が認められる場合があるため、溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができる技術が望まれている。 In the conventional inspection method as described above, the output pattern of the detection signal at the time of laser welding when the weld quality of the welded part is determined to be good (or determined to be defective) is used as a model pattern. Further, based on a simple comparison between the output pattern of the detection signal at the time of laser welding of the workpiece to be evaluated and the model pattern, whether or not the weld quality of the welded portion is acceptable is determined. For this reason, when the difference between both patterns itself is small, for example, when the output pattern of the detection signal at the time of evaluation and the model pattern overlap, it is difficult to determine whether or not the welding quality is acceptable. However, even if the difference between the two patterns at first glance is small, an abnormality may be recognized in the weld quality of the welded portion, and thus a technique capable of accurately determining whether the weld quality is acceptable is desired. Yes.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができるレーザ溶接評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser welding evaluation method capable of accurately determining whether welding quality is acceptable.
上記課題の解決のため、本発明に係るレーザ溶接評価方法は、レーザビームの照射によって被加工物に形成する溶接部の溶接品質を評価するレーザ溶接評価方法であって、評価の基準とする被加工物へのレーザビームの照射時における環境状態の物理量の変化を溶接環境検出手段によって検出し、当該溶接環境検出手段から出力される基準用の出力信号の各出力値を正規化して第1の正規化値を算出するステップと、評価の対象とする被加工物へのレーザビームの照射時における環境状態の物理量の変化を溶接環境検出手段によって検出し、当該溶接環境検出手段から出力される測定用の出力信号の各出力値を正規化して第2の正規化値を算出するステップと、第1の正規化値と基準用の出力信号の各出力値とを比較した第1の比較データと、第2の正規化値と測定用の出力信号の各出力値とを比較した第2の比較データとの差分に基づいて、評価の対象とする被加工物に形成された溶接部の溶接品質の可否を判断するステップとを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, a laser welding evaluation method according to the present invention is a laser welding evaluation method for evaluating the welding quality of a weld formed on a workpiece by irradiation with a laser beam. A change in the physical quantity of the environmental state at the time of irradiating the workpiece with the laser beam is detected by the welding environment detection means, and each output value of the reference output signal output from the welding environment detection means is normalized to obtain the first value. A step of calculating a normalization value, and a measurement output from the welding environment detection unit by detecting a change in a physical quantity of an environmental state when the workpiece to be evaluated is irradiated with a laser beam. Normalizing each output value of the output signal for use and calculating a second normalized value; first comparison data comparing the first normalized value and each output value of the reference output signal; Based on the difference between the second normalized value and the second comparison data obtained by comparing each output value of the output signal for measurement, the welding quality of the weld formed on the workpiece to be evaluated And a step of determining whether or not it is possible.
このレーザ溶接評価方法では、基準用の出力信号の各出力値から第1の正規化値を予め算出すると共に、測定用の出力信号の各出力値を正規化して第2の正規化値を別途に算出する。そして、第1の正規化値と基準用の出力信号の各出力値とを比較した第1の比較データと、第2の正規化値と測定用の出力信号の各出力値とを比較した第2の比較データとの差分に基づいて、溶接部の溶接品質の可否を判断する。ここで、第1の正規化値と第2の正規化値との差分は、基準用の出力信号の各出力値の分布と、測定用の出力信号の各出力値の分布とのずれ量に比例する。したがって、基準用の出力信号と測定用の出力信号の差分が一見して小さい場合であっても、溶接部の溶接品質に異常がある場合には、各出力信号の出力値の分布のずれ量の違いから第1の比較データと第2の比較データとの間に明確な差分が生じるので、溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができる。 In this laser welding evaluation method, the first normalized value is calculated in advance from each output value of the reference output signal, and each output value of the measurement output signal is normalized to separately obtain the second normalized value. To calculate. The first comparison data comparing the first normalized value and each output value of the reference output signal, and the second comparison value comparing the second normalized value and each output value of the measurement output signal. Based on the difference with the comparison data of 2, whether or not the welding quality of the welded portion is acceptable is determined. Here, the difference between the first normalized value and the second normalized value is the amount of deviation between the distribution of each output value of the reference output signal and the distribution of each output value of the measurement output signal. Proportional. Therefore, even if the difference between the output signal for reference and the output signal for measurement is small at first glance, if there is an abnormality in the weld quality of the welded part, the amount of deviation in the distribution of the output value of each output signal Due to the difference, a clear difference is generated between the first comparison data and the second comparison data, so that it is possible to accurately determine whether or not the welding quality is acceptable.
また、第1の比較データは、第1の正規化値を超える基準用の出力信号の各出力値の数であり、第2の比較データは、第2の正規化値を超える測定用の出力信号の各出力値の数であることが好ましい。この場合、例えば基準用の出力信号の振幅と測定用の出力信号の振幅とがほぼ同一であるような場合でも、第1の比較データと第2の比較データとの差分を明確化できるので、簡単な処理で溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができる。 The first comparison data is the number of each output value of the reference output signal exceeding the first normalized value, and the second comparison data is the measurement output exceeding the second normalized value. Preferably the number of each output value of the signal. In this case, for example, even when the amplitude of the reference output signal and the amplitude of the measurement output signal are substantially the same, the difference between the first comparison data and the second comparison data can be clarified. Whether or not the welding quality is acceptable can be accurately determined by simple processing.
また、基準用の出力信号及び測定用の出力信号は波形パターンであり、第1の比較データは、基準用の出力信号が第1の正規化値と交差した回数であり、第2の比較データは、測定用の出力信号が第2の正規化値と交差した回数であることが好ましい。基準用の出力信号及び測定用の出力信号を波形パターン化することにより、溶接時の環境状態を視覚的に把握することが可能となる。また、例えば基準用の出力信号の振幅と測定用の出力信号の振幅とがほぼ同一であるような場合でも、第1の比較データと第2の比較データとの差分を明確化できるので、簡単な処理で溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができる。 The reference output signal and the measurement output signal are waveform patterns, and the first comparison data is the number of times the reference output signal crosses the first normalized value, and the second comparison data Is preferably the number of times the measurement output signal crosses the second normalized value. By making the reference output signal and the measurement output signal into waveform patterns, it is possible to visually grasp the environmental state during welding. Further, for example, even when the amplitude of the reference output signal and the amplitude of the measurement output signal are substantially the same, the difference between the first comparison data and the second comparison data can be clarified. With this process, it is possible to accurately determine whether or not the welding quality is acceptable.
また、出力信号は波形パターンであることが好ましい。出力信号を波形パターン化することにより、溶接時の環境状態を視覚的に把握することが可能となる。 The output signal is preferably a waveform pattern. By making the output signal into a waveform pattern, it is possible to visually grasp the environmental state during welding.
本発明に係るレーザ溶接評価方法によれば、溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができる。 According to the laser welding evaluation method according to the present invention, it is possible to accurately determine whether or not the welding quality is acceptable.
以下、図面を参照しながら、本発明に係るレーザ溶接評価方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a laser welding evaluation method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るレーザ溶接評価方法を実現するレーザ溶接システムの一実施形態を示す構成図である。図1に示すレーザ溶接システム1は、例えば鉄道車両構体に用いる外板パネルと骨部材(以下、これらを「ワーク」と称す)とを重ね溶接するためのシステムであり、ワークの溶接予定領域にレーザビームを照射して溶接部を形成するレーザ溶接装置2と、形成した溶接部の溶接品質の可否を評価する評価装置3とを備えて構成されている。なお、以下の説明では、ワーク(被加工物)10A,10Bの略中央部分に直線状の溶接部Wを形成する場合について例示する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser welding system for realizing a laser welding evaluation method according to the present invention. A laser welding system 1 shown in FIG. 1 is a system for lap welding a skin panel and a bone member (hereinafter referred to as “work”) used in, for example, a railway vehicle structure. A laser welding device 2 that forms a welded portion by irradiating a laser beam and an
図1に示すように、レーザ溶接装置2は、送り装置21と、ワーク固定装置22と、レーザ照射装置23と、ガス供給装置24とを備えている。これらの各装置21,22,23,24は、上位の制御装置(図示しない)に接続され、この制御装置から出力される動作指示情報に従って、各動作を自動で実行するようになっている。
As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus 2 includes a
送り装置21は、ワーク10A,10Bへのレーザビームの照射位置を走査させる装置である。送り装置21は、ワーク10A,10Bを載置する可動ステージ25を有している。そして、送り装置21は、制御装置から走査開始を指示する旨の動作指示情報を受け取ると、可動ステージ25を矢印A方向に一定の速度で走査させる。これにより、可動ステージ25に載置されたワーク10A,10Bは、溶接予定領域Rに沿って、レーザ照射装置23によるレーザビームの照射位置に対して相対的に移動する。
The
ワーク固定装置22は、ワーク10A,10Bを可動ステージ25に固定する装置である。ワーク固定装置22は、長尺の押さえ板26aを有する加圧治具26を複数(本実施形態では2つ)備えている。ワーク固定装置22は、制御装置から動作開始を指示する動作指示情報を受け取ると、可動ステージ25に載置されたワーク10A,10Bの上方から長尺の加圧治具26を下降させる。そして、長尺の押さえ板26aによって、溶接予定領域Rを挟んだワーク10A,10Bの両端部分を可動ステージ25に押し付けることにより、溶接予定領域R近傍のワーク10A,10Bの密着性を向上させる。
The workpiece fixing device 22 is a device that fixes the workpieces 10 </ b> A and 10 </ b> B to the
レーザ照射装置23は、ワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに向けてレーザビームを照射する装置である。レーザ照射装置23は、ワーク10A,10Bの上方に配置されたレーザヘッド27を有している。レーザ照射装置23は、制御装置から照射開始を指示する動作指示情報を受け取ると、レーザヘッド27の先端から例えば波長1.06μm、出力約4.0kWのYAGレーザを所定時間出射させる。
The
ガス供給装置24は、ワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに対してアシストガスを供給する装置である。ガス供給装置24は、ワーク10A,10Bに対して約45度傾斜するように配置された供給ノズル28を有している。ガス供給装置24は、レーザ照射装置23の動作中に制御装置から供給開始を指示する動作指示情報を受け取ると、所定の供給量でレーザビームの照射位置にアシストガスを供給する。アシストガスとしては、ワーク10A,10Bの酸化防止及びスパッタ防止等を目的として、ヘリウムガス又はアルゴンガス等が用いられる。
The
一方、評価装置3は、物理的には、CPU、メモリ、通信インタフェイス、ハードディスクといった格納部、ディスプレイといった表示部等を備えたコンピュータシステムである。この評価装置3には、レーザ溶接中にワーク10A,10Bにおける溶接予定領域Rの近傍で発生する光を検出する光強度検出センサ(溶接環境検出センサ)4が接続されている。光強度検出センサ4は、より具体的には、例えば波長1100nm以下の光強度を選択的に検出し、レーザビームの照射中にワーク10A,10Bの溶接予定領域Rで発生するプラズマ及びプルームの光強度を検出する。そして、光強度検出センサ4は、検出した光強度に応じた出力信号を評価装置3に出力する。
On the other hand, the
また、評価装置3は、機能的な構成要素として、異常判断部31と、判断結果格納部32とを有している。異常判断部31は、光強度検出センサ4からの出力信号を波形パターン化すると共に、この波形パターンに基づいて、ワーク10A,10Bに形成した溶接部Wの溶接品質の可否を判断する部分である。異常判断部31は、溶接品質の可否の判断結果を示す判断結果情報を、例えばワーク10A,10Bの製品番号と関連付けて判断結果格納部32に出力する。判断結果格納部32は、異常判断部31から出力される判断結果情報を受け取って格納する。なお、異常判断部31における溶接部Wの異常判断の方法については後述する。
The
続いて、上述した構成を有するレーザ溶接システム1の動作について、図2を参照しながら説明する。図2は、レーザ溶接システム1の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the laser welding system 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the laser welding system 1.
まず、溶接品質が正常であると判断される場合のワーク10A,10B(以下、「基準用のワーク10A,10B」と称す)のレーザ溶接を行う。基準用のワーク10A,10Bが可動ステージ25に載置された状態で、ユーザによる所定の操作がなされると、上位の制御装置からワーク固定装置22に動作指示情報が出力される。動作指示情報を受け取ったワーク固定装置22は、可動ステージ25に載置された基準用のワーク10A,10Bの上方から加圧治具26を下降させ、基準用のワーク10A,10Bを可動ステージ25に固定する。次に、制御装置からレーザ照射装置23、送り装置21、及びガス供給装置24の各装置に動作指示情報が出力され、レーザ照射、ワーク送り、及びアシストガスの供給が開始される。これにより、基準用のワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに溶接部Wが順次形成される(ステップS01)。
First, laser welding is performed on the
また、溶接を行っている間、光強度検出センサ4によるプラズマ及びプルームの光強度の検出を行う。評価装置3の異常判断部31は、光強度検出センサ4から出力される基準用の出力信号を取得し、この信号の時間軸に対する波形パターン(図5参照)を取得する(ステップS02)。異常判断部31は、基準用の出力信号の波形パターンを取得した後、当該波形パターンに含まれる各出力値を標準偏差σに基づいて正規化し、標準偏差σの3倍(+3σ)を第1の正規化値(図3参照)として算出する(ステップS03)。
During welding, the light
第1の正規化値を算出した後、評価の対象とするワーク10A,10B(以下、「測定用のワーク10A,10B」と称す)のレーザ溶接を行う。この手順は、上記のステップS01〜ステップS03と同様であり、測定用のワーク10A,10Bの溶接予定領域Rに溶接部Wを順次形成すると共に(ステップS04)、溶接中に光強度検出センサ4から出力される測定用の出力信号の時間軸に対する波形パターン(図5参照)を取得する(ステップS05)。そして、異常判断部31は、基準用の出力信号の波形パターンに含まれる各出力値を標準偏差σに基づいて正規化し、標準偏差σの3倍(+3σ)を第2の正規化値(図3参照)として算出する(ステップS06)。
After calculating the first normalized value, laser welding is performed on the
次に、異常判断部31は、基準用の出力信号の波形パターン、測定用の出力信号の波形パターンのうち、所定のサンプリング時間における波形パターンを抽出する。図3に、サンプリング時間における基準用の出力信号の波形パターン及び測定用の出力信号の波形パターンの一例を示す。図3に示す例では、縦軸は出力信号の電圧V、横軸はサンプリング時間t1となっており、基準用の出力信号の波形パターン、測定用の出力信号の波形パターン、第1の正規化値、及び第2の正規化値がそれぞれプロットされている。
Next, the
波形パターンの抽出の後、異常判断部31は、第1の正規化値と基準用の出力信号の各出力値とを比較した第1の比較データと、第2の正規化値と測定用の出力信号の各出力値とを比較した第2の比較データとを作成し、溶接品質の可否の判断に用いる判断テーブルを作成する。図4に、判断テーブルの一例を示す。図4に示す例では、図3に示した各波形パターンに基づき、サンプリング時間「t1」、第1の正規化値を超えた基準用の出力信号の各出力値の数「7」、及び第2の正規化値を超えた測定用の出力信号の各出力値の数「3」が関連付けられている。そして、異常判断部31は、他のサンプリング時間t2、t3、…tnについても同様の手法で第1の比較データ及び第2の比較データを算出し、各データを判断テーブルに順次追加する。
After the waveform pattern is extracted, the
異常判断部31は、判断テーブルを参照し、それぞれのサンプリング時間における第1の比較データと第2の比較データとの差分を算出する(ステップS07)。そして、異常判断部31は、例えば全てのサンプリング時間において、第1の比較データと第2の比較データとの差分が所定の閾値(例えば1)に満たない場合には、測定用のワーク10A,10Bに形成された溶接部Wの溶接品質が正常であると判断し、いずれかのサンプリング時間において、第1の比較データと第2の比較データとの差分が上記閾値を超えている場合には、測定用のワーク10A,10Bに形成された溶接部Wの溶接品質が異常であると判断する(ステップS08)。
The
溶接部Wの溶接品質の可否を判断した後、異常判断部31は、判断テーブルと、測定用のワーク10A,10Bにおける溶接部Wの溶接品質の判断結果とを関連付けた判断結果情報を判断結果格納部32に出力する(ステップS09)。この後、全ての測定用のワーク10A,10Bの溶接が完了したか否かが判断され(ステップS10)、未完了である場合には、次の測定用のワーク10A,10Bについて、ステップS04〜ステップS09までの各処理が繰り返し行われる。全ての測定用のワーク10A,10Bについての溶接及び溶接品質の評価が完了すると、レーザ溶接システム1の動作が終了する。
After determining whether or not the welding quality of the welded portion W is acceptable, the
ところで、ステップS02及びステップS05において、基準用の出力信号の波形パターンと、測定用の出力信号の波形パターンとを取得した際、例えば図5に示すように、両パターンが重なり合うほどに近似する場合がある。このような場合、従来のように、基準用の出力信号の波形パターンと、測定用の出力信号の波形パターンとをパターン形状等から単純に比較すると、両パターン自体の差分が小さいために、溶接品質の可否の判断は困難となる。しかしながら、例えば出力信号の波形パターンと、溶接部に形成される溶接ビードの形状との間には、一定の相関関係があると考えられ、一見して両パターンの差分が小さい場合であっても、溶接部の溶接品質に異常が認められる場合がある。 By the way, when the waveform pattern of the reference output signal and the waveform pattern of the measurement output signal are acquired in Step S02 and Step S05, for example, as shown in FIG. There is. In such a case, when the waveform pattern of the reference output signal and the waveform pattern of the output signal for measurement are simply compared from the pattern shape, etc., as in the prior art, the difference between the two patterns itself is small. It is difficult to determine whether quality is acceptable. However, for example, it is considered that there is a certain correlation between the waveform pattern of the output signal and the shape of the weld bead formed in the weld, and even if the difference between the two patterns is small at first glance. In some cases, there may be an abnormality in the weld quality of the weld.
例えば、基準用の出力信号の波形パターンと同等の波形パターンが得られた場合に溶接部Wを観察すると、図6(a)に示すように、溶接部Wを形成する溶接ビード50の形状はほぼ均一となっており、図6(b)に示すように、溶接ビード50の断面形状も、ワーク10A,10Bの厚み方向に対してほぼ直角となっている。一方、基準用の出力信号の波形パターンに対して、測定用の出力信号の波形パターンの位相のみが僅かにずれているような場合に溶接部Wを観察すると、図7(a)に示すように、溶接部Wを形成する各溶接ビード50の溶接方向の長さが位相のずれ量に対応して不均一となっており、図7(b)に示すように、溶接ビード50の断面形状も、ワーク10A,10Bの厚み方向に対して歪みが生じている。また、ワーク10Aの表面における溶接ビード50の突出量も、図6(b)の場合に比べて2倍程度となっている。
For example, when the welded portion W is observed when a waveform pattern equivalent to the waveform pattern of the reference output signal is obtained, the shape of the
これに対し、本実施形態におけるレーザ溶接評価方法では、基準用の出力信号の波形パターンから第1の正規化値を予め算出すると共に、測定用の出力信号の波形パターンから第2の正規化値を別途に算出する。そして、所定のサンプリング時間内において、第1の正規化値を超える基準用の出力信号の各出力値の数(第1の比較データ)と、第2の正規化値を超える測定用の出力信号の各出力値の数(第2の比較データ)との差分が所定の閾値を超えたか否かによって、測定用のワーク10A,10Bに形成された溶接部Wの溶接品質の可否を判断する。
In contrast, in the laser welding evaluation method according to the present embodiment, the first normalized value is calculated in advance from the waveform pattern of the reference output signal, and the second normalized value is calculated from the waveform pattern of the measurement output signal. Is calculated separately. Then, within a predetermined sampling time, the number of output values of the reference output signal exceeding the first normalized value (first comparison data) and the output signal for measurement exceeding the second normalized value Whether the welding quality of the welded portion W formed on the
このレーザ溶接評価方法では、第1の正規化値と第2の正規化値との差分は、基準用の出力信号の各出力値の分布と、測定用の出力信号の各出力値の分布とのずれ量に比例する。したがって、基準用の出力信号と測定用の出力信号の差分が一見して小さい場合であっても、溶接部Wの溶接品質に異常がある場合には、各出力信号の出力値の分布のずれ量の違いから第1の比較データと第2の比較データとの間に明確な差分が生じるので、溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができる。 In this laser welding evaluation method, the difference between the first normalized value and the second normalized value is the distribution of each output value of the reference output signal and the distribution of each output value of the measurement output signal. It is proportional to the amount of deviation. Therefore, even if the difference between the output signal for reference and the output signal for measurement is small at first glance, if there is an abnormality in the welding quality of the welded portion W, the deviation of the output value distribution of each output signal Since a clear difference is generated between the first comparison data and the second comparison data due to the difference in amount, it is possible to accurately determine whether or not the welding quality is acceptable.
図3の波形パターンを例にとれば、仮に第1の正規化値のみを基準とすると、第1の正規化値を超える基準用の出力信号の各出力値の数と測定用の出力信号の各出力値の数とはいずれも「7」であり、両者に差分は生じない。しかし、第1の正規化値及び第2の正規化値の双方を基準とすることで、第1の正規化値を超える基準用の出力信号の各出力値の数は「7」であるのに対し、第2の正規化値を超える測定用の出力信号の各出力値の数は「3」となるので、両者に明確な差異が生じる。これにより、ワーク10A,10Bの溶接部Wの溶接品質に異常があることを確実に判断できる。
Taking the waveform pattern of FIG. 3 as an example, if only the first normalized value is used as a reference, the number of output values of the reference output signal exceeding the first normalized value and the output signal for measurement are measured. The number of each output value is “7”, and there is no difference between them. However, by using both the first normalized value and the second normalized value as a reference, the number of output values of the reference output signal exceeding the first normalized value is “7”. On the other hand, the number of output values of the output signal for measurement exceeding the second normalized value is “3”, so that there is a clear difference between them. Thereby, it can be reliably determined that there is an abnormality in the welding quality of the welded portion W of the
また、このレーザ溶接評価方法では、溶接部Wの溶接品質の可否を判断した後、判断テーブルと、測定用のワーク10A,10Bにおける溶接部Wの溶接品質の判断結果とを関連付けた判断結果情報を判断結果格納部32に格納して保存している。これにより、レーザ溶接されたワーク41,42を用いた製品のトレーサビリティ(追跡可能性)を確立することが可能となる。
Further, in this laser welding evaluation method, after determining whether or not the welding quality of the welded portion W is acceptable, determination result information that associates the determination table with the determination result of the welded portion W in the
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態では、光強度検出センサ4によるプラズマ及びプルームの光強度を検出し、その出力信号の波形パターンを解析しているが、例えば加工点温度を検出し、その出力信号の波形パターンを解析してもよい。また、第1の正規化値及び第2の正規化値は、±3σ、±1.5σ等を適宜設定してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the light intensity of the plasma and plume is detected by the light
さらに、上述した実施形態では、第1の正規化値を超える基準用の出力信号の各出力値の数を第1の比較データとし、第2の正規化値を超える測定用の出力信号の各出力値の数を第2の比較データとしているが、これに代えて、基準用の出力信号が第1の正規化値と交差した回数を第1の比較データとし、測定用の出力信号が第2の正規化値と交差した回数を第2の比較データとしてもよい。 Further, in the embodiment described above, the number of output values of the reference output signal exceeding the first normalized value is set as the first comparison data, and each of the output signals for measurement exceeding the second normalized value is set. The number of output values is the second comparison data. Instead, the number of times that the reference output signal crosses the first normalized value is the first comparison data, and the measurement output signal is the first comparison data. The number of crossings with the normalized value of 2 may be used as the second comparison data.
図8に基準用の出力信号の波形パターン及び測定用の出力信号の波形パターンの別の例を示す。図8に示す波形パターンが得られた場合、異常判断部31は、図9に示すように、サンプリング時間「t1」、基準用の出力信号が第1の正規化値と交差した回数「0回」、及び測定用の出力信号が第2の正規化値と交差した回数「4回」を判断テーブルに格納する。このような方法であっても、上述した実施形態と同様に、各出力信号の出力値の分布のずれ量の違いから第1の比較データと第2の比較データとの間に明確な差分が生じるので、溶接品質の可否の判断を精度良く行うことができる。
FIG. 8 shows another example of the waveform pattern of the reference output signal and the waveform pattern of the measurement output signal. When the waveform pattern shown in FIG. 8 is obtained, as shown in FIG. 9, the
1…レーザ溶接システム、4…光強度検出センサ(溶接環境検出手段)、10A,10B…ワーク(被加工物)、W…溶接部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser welding system, 4 ... Light intensity detection sensor (welding environment detection means), 10A, 10B ... Workpiece (workpiece), W ... Welding part.
Claims (3)
評価の基準とする被加工物への前記レーザビームの照射時における環境状態の物理量の変化を溶接環境検出手段によって検出し、当該溶接環境検出手段から出力される基準用の出力信号の各出力値を正規化して第1の正規化値を算出するステップと、
評価の対象とする被加工物への前記レーザビームの照射時における環境状態の物理量の変化を溶接環境検出手段によって検出し、当該溶接環境検出手段から出力される測定用の出力信号の各出力値を正規化して第2の正規化値を算出するステップと、
前記第1の正規化値と前記基準用の出力信号の各出力値とを比較した第1の比較データと、前記第2の正規化値と前記測定用の出力信号の各出力値とを比較した第2の比較データとの差分値を所定のサンプリング時間ごとに算出し、前記差分値が全てのサンプリング時間において所定の閾値未満である場合に前記評価の対象とする被加工物に形成された前記溶接部の溶接品質を正常と判断し、前記差分値がいずれかのサンプリング時間において前記所定の閾値以上である場合に前記評価の対象とする被加工物に形成された前記溶接部の溶接品質を異常と判断するステップとを備えたことを特徴とするレーザ溶接評価方法。 A laser welding evaluation method for evaluating the welding quality of a weld formed on a workpiece by irradiation with a laser beam,
Changes in the physical quantity of the environmental state at the time of irradiation of the laser beam to the workpiece to be evaluated are detected by the welding environment detection means, and each output value of the reference output signal output from the welding environment detection means Normalizing to calculate a first normalized value;
Changes in the physical quantity of the environmental state when the workpiece to be evaluated is irradiated with the laser beam is detected by the welding environment detection means, and each output value of the output signal for measurement output from the welding environment detection means Normalizing and calculating a second normalized value;
First comparison data comparing the first normalized value and each output value of the reference output signal, and comparing the second normalized value and each output value of the measurement output signal A difference value with respect to the second comparison data is calculated every predetermined sampling time, and is formed on the workpiece to be evaluated when the difference value is less than a predetermined threshold at all sampling times. The welding quality of the welded portion formed on the workpiece to be evaluated when the welding quality of the welded portion is determined to be normal and the difference value is equal to or greater than the predetermined threshold value at any sampling time A method for evaluating laser welding, comprising the step of:
前記第1の比較データは、前記基準用の出力信号が前記第1の正規化値と交差した回数であり、前記第2の比較データは、前記測定用の出力信号が前記第2の正規化値と交差した回数であることを特徴とする請求項1記載のレーザ溶接評価方法。
The reference output signal and the measurement output signal are waveform patterns,
The first comparison data is the number of times the reference output signal crosses the first normalized value, and the second comparison data is the measurement output signal of the second normalized value. The laser welding evaluation method according to claim 1, wherein the number is the number of times of crossing the value.
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