JPH04361889A - Method and device for monitoring laser welding - Google Patents

Method and device for monitoring laser welding

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JPH04361889A
JPH04361889A JP3160890A JP16089091A JPH04361889A JP H04361889 A JPH04361889 A JP H04361889A JP 3160890 A JP3160890 A JP 3160890A JP 16089091 A JP16089091 A JP 16089091A JP H04361889 A JPH04361889 A JP H04361889A
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橋本 義男
Takashi Ishide
孝 石出
Tadashi Nagashima
長島 是
Mitsuo Kuwabara
光男 桑原
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Abstract

PURPOSE:To accurately detect penetration depth and laser output in the course of laser welding by utilizing the light emission of a welding part. CONSTITUTION:The light of the welding part which is welded by a laser beam is transmitted through an optical fiber 5 for monitoring, the transmitted light is branched into three beams of light with each different wavelength range by reflection filters 13a, 13b, 13c, and each branched beam of light is inputted in detectors 6a, 6b, 6c through interference filters 14a, 14b, 14c. A light component emitted from a molten metal is made incident on the detectors 6a, 6b, and a light beam with a laser wavelength is made incident on the detector 6c. When the laser output is a base, the values of the detectors 6a, 6b are taken in to discriminate the penetration depth, and when the laser output is at a peak, the value of the detector 6c is taken in to discriminate the laser output.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて溶接
する際に溶接部の状況(溶け込み深さや付与されるレー
ザ出力)を監視するレーザ溶接モニタリング方法及びそ
の装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser welding monitoring method and apparatus for monitoring the condition of a welded part (penetration depth and applied laser power) during welding using laser light.

【0002】0002

【従来の技術】近年ではレーザ発振器から出射したレー
ザ光を用いて溶接が行なわれている。レーザ溶接でも同
様に溶接の品質を確保するためには、溶接状況を監視し
て常に適切な処置をする必要がある。レーザ発振器の出
力は、レーザ光を分岐することによりモニタすることが
できるが、レーザ光を溶接部へ導く光伝送系に不具合が
生じて伝送損失が増えることがあり、前述の方式では、
正確な溶接入力をモニタすることはむつかしい。
2. Description of the Related Art In recent years, welding has been performed using laser light emitted from a laser oscillator. Similarly, in laser welding, in order to ensure the quality of welding, it is necessary to monitor the welding situation and always take appropriate measures. The output of a laser oscillator can be monitored by branching the laser beam, but problems may occur in the optical transmission system that guides the laser beam to the welding area, resulting in increased transmission loss.
Monitoring accurate welding inputs is difficult.

【0003】このような観点から、溶接部を直接観察す
る方式が提案されている。即ち、レーザ溶接をすると被
溶接材の溶接部にレーザプラズマが発生し、発光するの
で、この発光状態を観測することにより、溶込み深さや
実際に投入したレーザ出力値をモニタする手法がある。 即ち図10に示すように、レーザビーム01をレンズ0
2で絞って被溶接材03に照射すると、溶接部04から
レーザプラズマ05が生ずる。このレーザプラズマ05
の発光強度を、フィルタ06を介してディテクタ07に
より抽出・検出して、溶込み深さやレーザ出力値をモニ
タしようとするものである。(文献名  E. Bey
er etal. : On−line plasma
 diagnostics for process−
control in welding with C
O2 lasers, SPIE vol. 1020
 p. 142 )。しかしながら、レーザプラズマは
、レーザビームの吸収による加熱、雰囲気ガスの影響を
受けて不安定である(図12参照)。したがって、レー
ザプラズマの発光強度から溶接状況をモニタすることは
、実用的でない。
[0003] From this point of view, a method of directly observing the welded portion has been proposed. That is, when laser welding is performed, laser plasma is generated in the welded part of the welded material and emits light, so there is a method of monitoring the penetration depth and the actual laser output value by observing the state of this light emission. That is, as shown in FIG.
When the material to be welded 03 is irradiated with a focus of 2, laser plasma 05 is generated from the welding part 04. This laser plasma 05
The light emission intensity is extracted and detected by a detector 07 via a filter 06 to monitor the penetration depth and laser output value. (Literature name E. Bey
er et al. :On-line plasma
diagnostics for process-
control in welding with C
O2 lasers, SPIE vol. 1020
p. 142). However, laser plasma is unstable due to heating due to laser beam absorption and the influence of atmospheric gas (see FIG. 12). Therefore, it is not practical to monitor the welding status from the emission intensity of laser plasma.

【0004】このような観点から、本出願人は、先に、
溶融池の発光強度から溶接部の溶け込み深さ及び実質的
溶接入力をモニタする提案を行った(特願平2−607
号)。つまり、図11において溶接部からの光をモニタ
リング用光ファイバ010により伝送し、伝送した光を
多分岐(この例では3分岐)光ファイバ011で3分岐
し、各分岐光を干渉フィルタ012a,012b,01
2cを通してディテクタ(フォトダイオード)07a,
07b,07cに取り込むようにした。各干渉フィルタ
012a,012b,012cは特定波長(λ1 ,λ
2 ,λ3 )の光のみを通過させるので、種々の外乱
光を排除し各ディテクタ07a,07b,07cでは特
定波長の光強度を検出する。このような構成において、
溶接用レーザ光が途絶えた直後の溶融池の発する光のう
ち、選択された特定波長の光の強度を検出して溶接状況
をモニタする。
[0004] From this point of view, the applicant first
We proposed monitoring the penetration depth of the weld and the actual welding input from the luminescence intensity of the molten pool (Patent Application No. 2-607).
issue). That is, in FIG. 11, light from the weld is transmitted through a monitoring optical fiber 010, the transmitted light is branched into three by a multi-branch (three branches in this example) optical fiber 011, and each branched light is filtered through interference filters 012a, 012b. ,01
Detector (photodiode) 07a through 2c,
I tried to import it into 07b and 07c. Each interference filter 012a, 012b, 012c has a specific wavelength (λ1, λ
Since only the light of wavelengths 2, λ3) is allowed to pass through, various disturbance lights are excluded, and each detector 07a, 07b, 07c detects the light intensity of a specific wavelength. In such a configuration,
The welding status is monitored by detecting the intensity of light of a selected specific wavelength among the light emitted from the molten pool immediately after the welding laser light is interrupted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示す如く、多分岐光ファイバ011を用いた技術では
、検出光を分岐するため各ディテクタ07a,07b,
07cに入る光量が、分岐数に逆比例して少なくなるの
で、溶接の規模によっては検出精度が低下するという問
題が残っていた。
[Problem to be solved by the invention] However, FIG.
As shown in FIG. 2, in the technique using a multi-branch optical fiber 011, each detector 07a, 07b,
Since the amount of light entering 07c decreases in inverse proportion to the number of branches, there remains the problem that detection accuracy decreases depending on the scale of welding.

【0006】本発明は、上記実状に鑑み、溶込み深さ及
びレーザ光による実質溶接入力を正確にモニタすること
のできるレーザ溶接モニタリング方法及びその装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned circumstances, it is an object of the present invention to provide a laser welding monitoring method and apparatus that can accurately monitor penetration depth and actual welding input by laser light.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、パルス状のレーザ光を被溶接材の溶接部に入射し
、溶接時の溶接部の光を取り出して伝送し、伝送された
光を、波長範囲の異なる複数の光に分岐し、波長範囲の
異なる各分岐光から必要な波長の光のみを抽出し、レー
ザ発振器がベース出力であるときに、分岐・抽出した光
のうち溶融金属から発した波長の光の強度を検出して溶
込み深さを判定するとともに、レーザ発振器がピーク出
力であるときに、分岐・抽出した光のうちレーザ発振器
の波長と同じ波長の光の強度を検出してレーザ光の実質
入力値を判定することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The present invention, which solves the above-mentioned problems, makes a pulsed laser beam enter a welding part of a material to be welded, extracts the light from the welding part during welding, and transmits it. Split the light into multiple lights with different wavelength ranges, extract only the necessary wavelength from each branched light with different wavelength ranges, and melt the split/extracted light when the laser oscillator is at base output. The penetration depth is determined by detecting the intensity of the light at the wavelength emitted from the metal, and when the laser oscillator is at its peak output, the intensity of the light at the same wavelength as the laser oscillator's wavelength is determined when the laser oscillator is at its peak output. The method is characterized in that the actual input value of the laser beam is determined by detecting.

【0008】[0008]

【作用】本発明では、溶接部の光は反射フィルタにより
波長範囲の異なる光に分岐され、各分岐光を干渉フィル
タに通すことにより必要な波長の光を抽出し、抽出した
光の強度をディテクタで検出する。この検出は、レーザ
光がベース出力の状態にあるときには、溶融金属から発
した波長の光の強度検出をし、レーザ光がピーク出力の
状態にあるときには、レーザ光の波長と同じ波長の光の
強度の検出をする。
[Operation] In the present invention, the light from the welding part is split into lights with different wavelength ranges by a reflection filter, each branched light is passed through an interference filter to extract the light of the necessary wavelength, and the intensity of the extracted light is detected by a detector. Detect with. This detection detects the intensity of light at the same wavelength as the laser beam when the laser beam is at its base output, and when the laser beam is at its peak output. Detect intensity.

【0009】[0009]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図1は本発明の実施例を示す。同図において
レーザ発振器1は、YAGレーザで波長が1.06μm
のレーザ光をパルス状に出力する(図5参照)。このレ
ーザ光は、入射光学系2により集光されレーザ伝送用光
ファイバ3に入射されて伝送され、結合光学系4を介し
て溶接ヘッド11に至る。そして溶接ヘッド11に内蔵
した光学系によりレーザ光は再集光され溶接に供される
。レーザ光がピーク出力となっているときにはレーザプ
ラズマが発生して発光し、レーザ光がベース出力(零ワ
ット)となっているときにはレーザプラズマは消失し溶
融池からの発光のみが観察できる。この光は、溶接ヘッ
ド11に内蔵した光学系によりモニタリング用光ファイ
バ5に取り込まれて伝送され、ディテクタ部6へ至る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the invention. In the figure, the laser oscillator 1 is a YAG laser with a wavelength of 1.06 μm.
The laser beam is outputted in a pulsed manner (see Fig. 5). This laser light is focused by an input optical system 2, enters a laser transmission optical fiber 3, is transmitted, and reaches a welding head 11 via a coupling optical system 4. The laser beam is then refocused by an optical system built into the welding head 11 and used for welding. When the laser beam has a peak output, laser plasma is generated and emits light, and when the laser beam has a base output (zero watts), the laser plasma disappears and only the light emitted from the molten pool can be observed. This light is taken into the monitoring optical fiber 5 by an optical system built into the welding head 11 and transmitted, and reaches the detector section 6.

【0010】ディテクタ部6は、フォトダイオードでな
るディテクタ6a,6b,6c及びアンプ7の他に、図
2に示すような光学系を備えている。即ち図2に示すよ
うに、モニタリング用光ファイバ5から出射した光は、
コリメートレンズ12により平行光となり、反射フィル
タ13a,13b,13cへ向う。ディテクタ6a,6
b,6cはそれぞれ、干渉フィルタ14a,14b,1
4c及び集光レンズ15a,15b,15cを間にして
、反射フィルタ13a,13b,13cに対し斜めに対
向している。
The detector section 6 includes an optical system as shown in FIG. 2 in addition to detectors 6a, 6b, 6c made of photodiodes and an amplifier 7. That is, as shown in FIG. 2, the light emitted from the monitoring optical fiber 5 is
The collimating lens 12 converts the light into parallel light, which then travels to reflection filters 13a, 13b, and 13c. Detector 6a, 6
b, 6c are interference filters 14a, 14b, 1, respectively.
4c and condensing lenses 15a, 15b, 15c in between, they are diagonally opposed to the reflection filters 13a, 13b, 13c.

【0011】このとき (イ)  反射フィルタ13aは、波長が0.85μm
以下の光を反射しそれ以上の波長の光を透過し(図3に
特性を示す)、干渉フィルタ14aは波長が0.8μm
の光を透過する(図4に特性を示す)。 (ロ)  反射フィルタ13bは、波長が0.99μm
以下の光を反射しそれ以上の波長の光を透過し、干渉フ
ィルタ14bは波長が0.94μmの光を透過する。 (ハ)  反射フィルタ13cは、波長が1.11μm
以下の光を反射しそれ以上の波長の光を透過し、干渉フ
ィルタ14cは波長が1.06μmの光を透過する。
At this time (a) the reflection filter 13a has a wavelength of 0.85 μm.
The interference filter 14a reflects light with a wavelength of 0.8 μm or more and transmits light with a wavelength of 0.8 μm or more (characteristics are shown in FIG. 3).
(characteristics are shown in Figure 4). (b) The reflection filter 13b has a wavelength of 0.99 μm.
The interference filter 14b reflects light with a wavelength of 0.94 μm and transmits light with a wavelength of 0.94 μm. (c) The reflection filter 13c has a wavelength of 1.11 μm.
The interference filter 14c reflects light with a wavelength of 1.06 μm or more, and transmits light with a wavelength of 1.06 μm.

【0012】このためディテクタ6aには集光レンズ1
5aを介して0.8μmの光が入射し、ディテクタ6b
には集光レンズ15bを介して0.94μmの光が入射
し、ディテクタ6cには集光レンズ15cを介して1.
06μmの光が入射する。そして図5に示すように、レ
ーザ光がベース出力(出力0W)となっているA期間で
は、0.8μmと0.94μmの光を検出したディテク
タ6a,6bのデータを取り込む。0.8μmと0.9
4μmの光は、レーザプラズマが失消して溶融池から発
生した光に含まれる成分である。なお、本実施例では溶
融池から発生した光のうち、0.8μmと0.94μm
の波長の光をモニタリングしているが、0.4〜1.0
μmの間の波長のうち、任意の波長成分の光を検出すれ
ばよい。これはディテクタとして、安価で市販されてい
るシリコンフォトダイオードを用いたときには、その感
度域は0.4〜1.0μm程度であり、特にこのダイオ
ードの分光感度が0.8〜1.0μmの光に対して高く
、十分な検出感度が得られるからである。一方、レーザ
光がピーク出力(出力1250W)となっているB期間
では、1.06μmの光を検出したディテクタ6cのデ
ータを取り込む。1.06μmの光は、レーザ発振器1
から出力されるレーザ光の波長である。
For this reason, the detector 6a is equipped with a condensing lens 1.
0.8 μm light enters the detector 6b through the detector 5a.
0.94 μm light is incident on the detector 6c via the condenser lens 15b, and 1.94 μm light is incident on the detector 6c via the condenser lens 15c.
06 μm light is incident. As shown in FIG. 5, in period A in which the laser beam is at the base output (output 0 W), data from the detectors 6a and 6b that detect light of 0.8 μm and 0.94 μm is captured. 0.8 μm and 0.9
The 4 μm light is a component contained in the light generated from the molten pool when the laser plasma disappears. In this example, out of the light generated from the molten pool, 0.8 μm and 0.94 μm
We are monitoring light with a wavelength of 0.4 to 1.0.
It is sufficient to detect light having an arbitrary wavelength component among wavelengths between μm. This is because when an inexpensive commercially available silicon photodiode is used as a detector, its sensitivity range is about 0.4 to 1.0 μm, and in particular, the spectral sensitivity of this diode is 0.8 to 1.0 μm. This is because sufficient detection sensitivity can be obtained. On the other hand, during the B period when the laser beam is at its peak output (output 1250 W), data from the detector 6c that detects the 1.06 μm light is taken in. The 1.06 μm light is transmitted by laser oscillator 1.
This is the wavelength of the laser light output from the

【0013】図1に戻り説明すると、ディテクタ6a,
6b,6cから取り込んだ光の強度に対応する電気出力
信号はアンプ7で増幅され、モニタ信号線8を通してA
/D変換ボード9へ伝送され、ここでデジタル信号に変
換されてからパーソナルコンピュータ10に入力される
Referring back to FIG. 1, the detectors 6a,
The electrical output signal corresponding to the intensity of the light taken in from 6b and 6c is amplified by an amplifier 7 and sent to A through a monitor signal line 8.
The signal is transmitted to the /D conversion board 9, where it is converted into a digital signal and then input to the personal computer 10.

【0014】パーソナルコンピュータ10は、レーザプ
ラズマが失消しており溶融光から生じた光成分を示す、
ディテクタ6a,6bから出力されるデータ(期間Aの
データ)を基に溶込み深さを判定する。またパーソナル
コンピュータ10は、レーザプラズマが生じておりレー
ザ光成分を示す、ディテクタ6cから出力されるデータ
(期間Bのデータ)を基に、レーザ光の使用効率を判定
する。使用効率とは、レーザ発振器1から出力されたレ
ーザ光出力に対し、溶接ヘッド11から実際に出力され
て溶接に寄与したレーザ光出力がどの程度であるかを示
すものである。
The personal computer 10 exhibits a light component generated from melting light when the laser plasma is extinguished.
The penetration depth is determined based on the data output from the detectors 6a and 6b (data for period A). Further, the personal computer 10 determines the usage efficiency of the laser beam based on the data output from the detector 6c (data for period B) indicating the laser beam component when laser plasma is generated. Usage efficiency indicates how much laser light output is actually output from the welding head 11 and contributes to welding compared to the laser light output output from the laser oscillator 1.

【0015】図1、図2に示す実施例では、レーザ光が
ベース出力となっており(図5の期間A)レーザプラズ
マの発生の影響のないときに、溶融金属からの発光をと
らえているため、このときの発光データを基に、溶込み
深さを正確に反映した情報を得ることができる。また、
レーザ光がピーク出力となっており(図5の期間B)レ
ーザプラズマが発生しているときに、レーザ光の波長成
分(1.06μm)の光を抽出しているため、このとき
の発光データを基に、レーザ光の使用効率を正確に求め
ることができる。
In the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the laser beam is the base output (period A in FIG. 5), and the light emitted from the molten metal is captured when there is no influence from the generation of laser plasma. Therefore, information that accurately reflects the penetration depth can be obtained based on the luminescence data at this time. Also,
Since the light of the wavelength component (1.06 μm) of the laser light is extracted when the laser light is at its peak output (period B in Figure 5) and laser plasma is generated, the light emission data at this time is Based on this, the usage efficiency of laser light can be determined accurately.

【0016】更に図2に示すように、特定波長域の光を
反射する反射フィルタ13a,13b,13cを用いて
いるので、図11に示す多分岐光ファイバ011を用い
る従来技術に比べ、特定波長の光がディテクタに入るま
での光損失を大幅に減少することができる。つまり、図
2において波長が0.8μmの光成分はほとんどディテ
クタ6aに入射されるが、従来の図11において波長が
λ1 の光成分はその光量が多分岐光ファイバ010で
1/3になってからディテクタ07aに入射されるので
ある。
Furthermore, as shown in FIG. 2, since reflection filters 13a, 13b, and 13c are used to reflect light in a specific wavelength range, compared to the conventional technology using a multi-branch optical fiber 011 shown in FIG. The optical loss until the light enters the detector can be significantly reduced. In other words, in FIG. 2, most of the light component with a wavelength of 0.8 μm is incident on the detector 6a, but in the conventional FIG. The light is incident on the detector 07a.

【0017】図6は本発明の実施例の具体的適用例を示
したものであり、この具体例では、熱交換器の伝熱管1
7の損傷部にスリーブ18を内面側から装着し、スリー
ブ内面側からスリーブ18及び伝熱管17を重ね溶接す
る。この例では、スリーブ径が約18mmと小さく狭隘
な箇所での溶接となり、溶接される環境も放射線雰囲気
であるので、遠隔から溶接状態を溶接実行時にモニタす
る必要がある。
FIG. 6 shows a specific application example of the embodiment of the present invention, and in this specific example, the heat exchanger tube 1 of the heat exchanger is
The sleeve 18 is attached to the damaged part of the tube 7 from the inner side, and the sleeve 18 and the heat transfer tube 17 are overlap-welded from the inner side of the sleeve. In this example, the sleeve diameter is approximately 18 mm, and welding is performed in a narrow space, and the welding environment is also a radiation atmosphere, so it is necessary to remotely monitor the welding state during welding.

【0018】図6において、溶接に用いられる高出力の
レーザ光は、YAGレーザ発振器1から出射し光ファイ
バ3(長さが約220m)を伝わりスリーブ18の内面
の溶接ヘッド11に導びかれ、スリーブ内面からの溶接
に供される。溶接ヘッド11内には集光レンズ系16な
どの光学系が備えられている。溶接を実行している際に
は、溶接部から発生する光はモニタリング用光ファイバ
5により伝送され、ディテクタ6にて検出され、パーソ
ナルコンピュータ10にてモニタ判定がされる。
In FIG. 6, a high-power laser beam used for welding is emitted from a YAG laser oscillator 1, transmitted through an optical fiber 3 (about 220 m in length), and guided to a welding head 11 on the inner surface of a sleeve 18. Used for welding from the inside of the sleeve. The welding head 11 is provided with an optical system such as a condensing lens system 16. When welding is being performed, light generated from the welding part is transmitted through the monitoring optical fiber 5, detected by the detector 6, and monitored and judged by the personal computer 10.

【0019】図7には、実際に溶接が適正に行われた際
の本システムによるモニタリング結果を示した。グラフ
の横軸は溶接時間で、縦軸は溶融池発光強度、YAGレ
ーザ反射光強度を示したものである。溶接は、レーザ平
均出力625Wのパルス溶接(ベース出力;0W、ピー
ク出力;1250W、duty50%、パルス周波数;
42Hz)で、溶接速度は0.6m/min で実施し
ている。モニタリングは、ベース出力時に溶接池の発光
光中、λ=0.8μm,0.94μmの2波長をサンプ
リングするとともに、ピーク出力時にYAGレーザ反射
光であるλ=1.06μmのサンプリングを実施し、そ
れをプロットしたものである。
FIG. 7 shows the results of monitoring by this system when welding was actually performed properly. The horizontal axis of the graph represents the welding time, and the vertical axis represents the molten pool light emission intensity and the YAG laser reflected light intensity. Welding was performed by pulse welding with an average laser output of 625 W (base output: 0 W, peak output: 1250 W, duty 50%, pulse frequency;
42 Hz), and the welding speed was 0.6 m/min. Monitoring was carried out by sampling two wavelengths of λ = 0.8 μm and 0.94 μm in the light emitted from the welding pool at the base output, and sampling λ = 1.06 μm, which is the YAG laser reflected light, at the peak output. This is a plot of it.

【0020】本実施例のごとく、溶接時間全体に渡り、
溶融池発光強度が安定し、一定の値が得られている際に
は、溶込み深さも安定したものが得られていると同時に
溶接現象も安定している。
As in this embodiment, throughout the welding time,
When the molten pool luminescence intensity is stable and a constant value is obtained, the penetration depth is also stable and at the same time the welding phenomenon is stable.

【0021】図8、図9に本実施例による効果を示した
。図8は、溶融池の発光光であるλ=0.8μm、λ=
0.94μmのレーザ出力に対する発光強度を整理した
ものである。これによると、λ=0.8μm,0.94
μmの発光光をモニタする事により、材料に投入される
実質レーザ出力がわかる。
FIGS. 8 and 9 show the effects of this embodiment. Figure 8 shows the emitted light of the molten pool, λ = 0.8 μm, λ =
The light emission intensity for a laser output of 0.94 μm is summarized. According to this, λ=0.8μm, 0.94
By monitoring the μm emission light, the actual laser power applied to the material can be determined.

【0022】図8中、従来の溶接モニタ、すなわち図1
1に示した3分岐型の光ファイバ011を用いた発光光
の抽出に対し、本発明による反射フィルタ及びレンズの
組合せによれば、2倍程の検出感度向上が確認できてい
る。
In FIG. 8, a conventional welding monitor, that is, FIG.
Compared to the extraction of emitted light using the three-branch type optical fiber 011 shown in FIG.

【0023】本モニタリングの実施により、図9に示す
如く、伝熱管、スリーブ部の重ね溶接がどの断面におい
ても安定に実施される事が確認されるとともに、溶接イ
ンプロセスで溶接安定性が確認でき品質管理上有効であ
った。
[0023] Through this monitoring, as shown in Fig. 9, it was confirmed that the lap welding of the heat exchanger tube and the sleeve part was carried out stably at any cross section, and welding stability could be confirmed in the welding in-process. This was effective for quality control.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに本発明によれば、溶接部から伝送されてきた光を、
特定波長域の光を反射する複数の反射フィルタにより、
波長範囲の異なる複数の光に分岐しているので、多分岐
光ファイバを用いて光分岐をする従来技術に比べ、特定
波長の光がディテクタに入るまでの光損失を大幅に減少
することができる。よって検出精度が向上する。
[Effects of the Invention] As specifically explained above in conjunction with the embodiments, according to the present invention, the light transmitted from the welding part can be
With multiple reflective filters that reflect light in specific wavelength ranges,
Since it branches into multiple lights with different wavelength ranges, compared to conventional technology that uses multi-branch optical fibers to split light, it can significantly reduce optical loss until the light of a specific wavelength enters the detector. . Therefore, detection accuracy is improved.

【0025】更に、レーザ光がベース出力となっており
レーザプラズマの発生の影響のないときに、溶融金属か
らの発光をとらえているため、このときの発光データを
基に、溶込み深さを正確に反映した情報を得ることがで
きる。また、レーザ光がピーク出力となっておりレーザ
プラズマが発生しているときに、レーザ光の波長成分の
光を抽出しているため、このときの発光データを基に、
実際に照射されているレーザ光の強度を正確に求めるこ
とができる。
Furthermore, since the emission from the molten metal is captured when the laser beam is at its base output and is not affected by the generation of laser plasma, the penetration depth can be estimated based on the emission data at this time. You can obtain accurately reflected information. In addition, since the wavelength component of the laser beam is extracted when the laser beam is at its peak output and laser plasma is generated, based on the emission data at this time,
The intensity of the laser light that is actually being irradiated can be accurately determined.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】実施例のディテクタ部の光学系を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an optical system of a detector section according to an embodiment.

【図3】反射フィルタの反射・透過特性を示す特性図で
ある。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing reflection/transmission characteristics of a reflection filter.

【図4】干渉フィルタの透過特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the transmission characteristics of an interference filter.

【図5】レーザ発振とサンプリングとのタイミングを示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the timing of laser oscillation and sampling.

【図6】実施例の具体的適用例を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a specific application example of the embodiment.

【図7】本発明に係るモニタリング結果を示す特性図で
ある。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing monitoring results according to the present invention.

【図8】溶接投入出力とモニタリング発光強度との関係
を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between welding input power and monitoring emission intensity.

【図9】モニタリングにより適正溶接された結果を示す
特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the results of proper welding through monitoring.

【図10】従来技術を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a prior art.

【図11】先に出願した溶接モニタリング装置の伝送系
を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a transmission system of a previously filed welding monitoring device.

【図12】レーザプラズマの発生状況を示す特性図であ
る。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the state of laser plasma generation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  レーザ発振器 2  入射光学系 3  レーザ伝送用光ファイバ 4  結合光学系 5  モニタリング用光ファイバ 6  ディテクタ部 6a,6b,6c  ディテクタ 7  アンプ 8  モニタ信号線 9  A/D変換ボード 10  パーソナルコンピュータ 11  溶接ヘッド 12  コリメートレンズ 1 Laser oscillator 2 Incidence optical system 3. Optical fiber for laser transmission 4 Coupling optical system 5 Optical fiber for monitoring 6 Detector section 6a, 6b, 6c Detector 7 Amplifier 8 Monitor signal line 9 A/D conversion board 10 Personal computer 11 Welding head 12 Collimating lens

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  レーザ発振器からのパルス状のレーザ
光を被溶接材の溶接部に照射し、溶接時の溶接部の光を
取り出して伝送し、伝送された光を、前記レーザ光と同
一波長の光と波長範囲の異なる複数の光とに分岐し、波
長範囲の異なる各分岐光から必要な波長の光のみを抽出
し、前記レーザ発振器がベース出力であるときに、分岐
・抽出した光のうち溶融金属から発した波長の光の強度
を検出して溶込み深さを判定するとともに、前記レーザ
発振器がピーク出力であるときに、前記レーザ光と同じ
波長の分岐・抽出光の強度を検出してレーザ光の実質入
力値を判定すること、を特徴とするレーザ溶接モニタリ
ング方法。
Claim 1: A pulsed laser beam from a laser oscillator is irradiated onto a welding part of a material to be welded, the light from the welding part during welding is extracted and transmitted, and the transmitted light has the same wavelength as the laser beam. branching into a plurality of lights with different wavelength ranges, and extracting only the light of the necessary wavelength from each branched light with different wavelength ranges, and when the laser oscillator is at base output, the split/extracted light is The penetration depth is determined by detecting the intensity of the light with the same wavelength emitted from the molten metal, and when the laser oscillator is at its peak output, the intensity of the branched/extracted light with the same wavelength as the laser beam is detected. A method for monitoring laser welding, comprising: determining an actual input value of a laser beam.
【請求項2】  レーザ発振器が発振・出力したパルス
状のレーザ光を被溶接材の溶接部近傍迄伝送するレーザ
伝送用光ファイバの出射端近傍に、溶接時の溶接部の発
光が入射されるよう配設されたモニタリング用光ファイ
バと、このモニタリング用光ファイバで伝送された光を
、複数の反射フィルタにより波長範囲の異なる複数の光
に分岐し、波長範囲の異なる各分岐光を、必要な波長の
光のみを通す干渉フィルタに個別に通す分岐・抽出手段
と、前記レーザ発振器がベース出力であるときに、分岐
・抽出した光のうち溶融金属から発した波長の光の強度
を検出して溶込み深さを判定するとともに、前記レーザ
発振器がピーク出力であるときに、分岐・抽出した光の
うちレーザ光の波長と同じ波長の光の強度を検出してレ
ーザ光出力値を判定する判定手段と、を有することを特
徴とするレーザ溶接モニタリング装置。
[Claim 2] Light emitted from the welding part during welding is incident near the output end of a laser transmission optical fiber that transmits the pulsed laser light oscillated and outputted by a laser oscillator to the vicinity of the welding part of the material to be welded. A monitoring optical fiber is arranged as shown in FIG. branching/extracting means for individually passing the light of the wavelength through an interference filter that passes only the light of the wavelength, and detecting the intensity of the light of the wavelength emitted from the molten metal among the branched/extracted light when the laser oscillator is at base output. Judgment that determines the penetration depth and, when the laser oscillator is at its peak output, detects the intensity of light with the same wavelength as the laser light wavelength among the branched and extracted light to determine the laser light output value. A laser welding monitoring device comprising: means.
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