JPH11129082A - レーザ溶接欠陥検出装置 - Google Patents
レーザ溶接欠陥検出装置Info
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- JPH11129082A JPH11129082A JP9298121A JP29812197A JPH11129082A JP H11129082 A JPH11129082 A JP H11129082A JP 9298121 A JP9298121 A JP 9298121A JP 29812197 A JP29812197 A JP 29812197A JP H11129082 A JPH11129082 A JP H11129082A
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Abstract
となく溶接箇所からの光を検出して欠陥検出を行うレー
ザ溶接欠陥検出装置を提供すること。 【解決手段】 レーザトーチ12の筺体内に、ワーク1
4に照射されるレーザ光の光軸と同軸になるようにして
溶接部から発する溶接光を集光する集光レンズ15を設
け、この集光レンズで集光された光の強度に基づいて溶
接箇所の欠陥検出を行うようにした。
Description
し、特に溶接箇所からの光を検出してその強度に基づい
て溶接の欠陥検出を行うためのレーザ溶接欠陥検出装置
に関する。
れたパルス状のレーザ光を対象ワークに照射して溶接を
行うものである。レーザ溶接における溶接欠陥検査は、
検査員がオフラインにて目視や検査機器の使用により行
うことが多い。この場合、自動車製造のような大量生産
ラインでは多量箇所の検査が必要となり、検査員の負担
は大きい。また、生産ラインの生産性の観点から検査時
間は短い必要があり、溶接と並行して欠陥検査を行うこ
とが最も望ましい。
計測技術として、以下の手法が提案されている。この手
法は、溶接箇所から溶接の過程において発生されるプラ
ズマ光あるいは音を検出器で検出し、その検出レベルに
基づいて溶接状態の正常、不良を判定するものでり、特
開平5−66202に開示されている。
すように、検出器31は、レーザ光を対象ワーク32に
照射するためのレーザトーチ30に外付けされるのが普
通である。レーザトーチ30は、レーザ光の焦点位置合
わせのためにレーザ光の光軸方向に上下動可能であり、
対象ワーク32が特別な形状をしている場合には斜め方
向のレーザ照射が可能なように傾動可能にされている。
ような構成では、以下のような問題点があり、これを図
4を参照して説明する。
動をしたとき、検出器31の検出方向が図4中に矢印で
示すように溶接箇所からずれる場合がある。
動をしたとき、レーザトーチ30のヘッド部分による溶
接光の遮蔽量の変化(言い換えれば、検出器31に届く
光量の変化)により、計測結果が多大の影響を受ける場
合がある。
合、検出器31の設置が困難な場合がある。
位置や姿勢の影響を受けることなく溶接箇所からの光を
検出して欠陥検出を行うレーザ溶接欠陥検出装置を提供
することにある。
に、オンライン検査を実現できるレーザ溶接欠陥検出装
置を提供することにある。
欠陥検出装置は、レーザ光をレーザトーチでワークに照
射して溶接を行うレーザ溶接機において、前記レーザト
ーチの筺体内に、前記ワークに照射される前記レーザ光
の光軸と同軸になるようにして溶接部から発する溶接光
を集光する集光レンズを設け、前記集光レンズで集光さ
れた光の強度に基づいて溶接箇所の欠陥検出を行うよう
にしたことを特徴とする。
ザ光の反射光のみを反射し、残りの光は透過する第1の
レーザ反射ミラーを設けると共に、該第1のレーザ反射
ミラーの透過光から溶接の過程で発生されるプラズマ光
のみを抽出するための第1のフィルタと、前記反射ミラ
ーの反射光から前記レーザ光の反射光のみを抽出するた
めの第2のフィルタとを設けることが好ましい。
振源と接続したレーザ伝送ファイバからのレーザ光を反
射させて前記ワークに向けて照射する第2のレーザ反射
ミラーが設けられており、前記集光レンズは前記第2の
レーザ反射ミラーを通して前記溶接部から発する溶接光
を集光する。
あることが好ましい。
ましい実施の形態について説明する。図1において、Y
AGレーザ発振器11で発生されたパルス状のレーザ光
を伝送ファイバでレーザトーチ12へ導き、レーザトー
チ12内のYAGレーザ反射ミラー13(第2のレーザ
反射ミラー)や図示しない光学レンズを通してワーク1
4に照射して溶接を行う。
に、ワーク14に照射されるレーザ光(以下、照射レー
ザ光と呼ぶ)の光軸と同軸になるようにして溶接部から
発する光(以下、これを溶接光と呼ぶ)を集光する集光
レンズ15を設け、この集光レンズで集光された光の強
度に基づいて溶接箇所の欠陥検出を行うようにしたこと
を特徴とする。溶接光には、溶接の過程で発生されるプ
ラズマ光や、照射レーザ光の反射光や、周囲の光が含ま
れる。
部から発する溶接光のうち照射レーザ光の反射光のみを
反射し、残りの光は透過するYAG光反射ミラー16
(第1のレーザ反射ミラー)を設けると共に、YAG光
反射ミラー16の透過光から溶接の過程で発生されるプ
ラズマ光のみを抽出するためのYAG光カットフィルタ
(第1のフィルタ)17と、YAG光反射ミラー16の
反射光から照射レーザ光の反射光のみを抽出するための
YAG光透過帯域フィルタ(第2のフィルタ)18とを
設ける。
内には、YAGレーザ発振器11からのレーザ光を反射
させてワーク14に向けて照射するYAGレーザ反射ミ
ラー13が設けられている。このため、照射レーザ光の
反射光はYAGレーザ反射ミラー13で反射され、その
一部が漏れ反射光として集光レンズ15で集光されるこ
とになる。言い換えれば、溶接光に含まれる照射レーザ
光の反射光は、その一部が集光レンズ15に到達する。
接部から発する溶接光を照射レーザ光と同軸に設置した
集光レンズ15で集光し、YAG光反射ミラー16でY
AG光のみを反射することでプラズマ光と反射光とに分
離する。分離後、プラズマ光はYAG光カットフィルタ
17を通してプラズマ光以外の波長域の光がカットされ
る。YAG光カットフィルタ17を出た光は、フォトダ
イオード20とアンプ21で光強度に応じた電圧信号に
変換されて溶接状態判定処理装置23に出力される。一
方、YAG光反射ミラー16からの反射光は、YAG光
透過帯域フィルタ18を通してYAG光以外の波長域の
光がカットされる。YAG光透過帯域フィルタ18を出
た光は、フォトダイオード24とアンプ25で光強度に
応じた電圧信号に変換されて溶接状態判定処理装置23
に出力される。
1、25からの電圧信号に基づいて欠陥検出などの判定
処理を行い、その結果を必要に応じて表示装置26や記
憶装置27で表示、記録する。
ある。アンプ21、25からの電圧信号をA/Dコンバ
ータ23−1でデジタル信号に変換し、CPU23−
2、高速信号処理プロセッサ23−3にて予め定められ
た処理アルゴリズムに従って欠陥検出などの溶接状態の
判定を行う。このような溶接状態判定処理装置23の構
成自体は信号処理装置として一般的であり、パソコンを
利用して容易に実現できる。
ザトーチ12の同軸上で検出する構成にして前述した問
題点を解決した。すなわち、レーザトーチ12は、ワー
ク14の溶接部を覆うように設置されるため、照射レー
ザ光及びレーザトーチ12の同軸上に設置した集光レン
ズ15は常に溶接部方向からの光を集光し、その範囲は
集光レンズ15とレーザトーチ12のヘッド部の開口径
により決まり、一定である。集光レンズ15で集光した
溶接光はYAG反射ミラー16でプラズマ光と照射レー
ザ光の反射光とに分離され、それぞれフォトダイオード
20、24で電気信号に変換される。しかも、2つのフ
ォトダイオード20、24の前面にそれぞれYAG光カ
ットフィルタ17、YAG光透過帯域フィルタ18を設
置し、YAG光反射ミラー16の漏れ光や筐体内を回り
込んだ光などのノイズといえる光に対処することで、プ
ラズマ光と照射レーザ光の反射光をより明確に分離す
る。光電変換されプラズマ光と反射光の2種の電圧信号
を溶接状態判定処理装置23にて処理し、欠陥検出など
の溶接状態の判定を行う。なお、欠陥検出のための処理
アルゴリズムは、例えば本願出願人によりすでに出願済
みの「レーザ溶接欠陥検出装置(特願平9−21322
3号)」に開示されている。
アルゴリズムは、ディジタル電圧信号からあらかじめ定
められた高周波成分を除去するためのローパスフィルタ
と、このローパスフィルタの出力を微分して微分信号を
出力するための微分処理部と、前記ディジタル電圧信号
の値が第1のしきい値L1を越えているかどうかで第1
の欠陥を検出し、前記ディジタル電圧信号の値が第1の
しきい値L1よりも低い第2のしきい値L2よりも低い
かどうかで第2の欠陥を検出するための第1の処理手段
と、前記微分信号の値が変化量0の場合を基準としてこ
の値を間にした第3のしきい値L3と第4のしきい値L
4(但しL3>L4)の範囲を越えているかどうかを検
出する第2の処理手段と、該第2の処理手段の検出結果
と前記第1の処理手段の検出結果とを受けて前記第2の
処理手段のみから出力がある時にこれを第3の欠陥とし
て検出する欠陥種類判別処理部とで実現される。
アルゴリズムを、アンプ21、25からの2つの電圧信
号について実行することにより、より確実に欠陥検出を
行うことができる。
てYAGレーザ発振器を用いているが、これに限らず、
他の例えばCO2 レーザ発振器、エキシマレーザ発振器
を用いても良い。この場合、照射レーザ光の反射光の検
出が可能なように、光学系の構成や光電変換素子の選定
を行う。
る。
るため、レーザトーチが上下変動や傾き変動をした場合
でも、常に溶接部の溶接光を検出できる。
るため、その集光範囲は集光レンズとレーザトーチのヘ
ッド部の開口径により決まり、一定である。よって、従
来のようにレーザトーチの位置や姿勢変動時に生じる溶
接光の遮蔽量の変化(言い換えれば、集光レンズに届く
光量の変化)による計測結果への影響がない。
同軸で溶接光の計測ができるため、ワークの形状が複雑
でも良い。
らず3次元加工にも適用可能である。
を利用することで多角的に溶接状態が判定でき、欠陥検
出の精度が向上する。
ンライン計測による検査時間短縮化を図れるので、欠陥
検出自動化による生産ライン自動化(無人化)へ大きく
寄与する。
構成を示した図である。
示したブロック図である。
チとそれに設けられる検出器の位置関係を示した図であ
る。
動した場合の問題点を説明するための図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 レーザ光をレーザトーチでワークに照射
して溶接を行うレーザ溶接機において、 前記レーザトーチの筺体内に、前記ワークに照射される
前記レーザ光の光軸と同軸になるようにして溶接部から
発する溶接光を集光する集光レンズを設け、前記集光レ
ンズで集光された光の強度に基づいて溶接箇所の欠陥検
出を行うようにしたことを特徴とするレーザ溶接欠陥検
出装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のレーザ溶接欠陥検出装置
において、前記集光レンズの後に、前記レーザ光の反射
光のみを反射し、残りの光は透過する第1のレーザ反射
ミラーを設けると共に、該第1のレーザ反射ミラーの透
過光から溶接の過程で発生されるプラズマ光のみを抽出
するための第1のフィルタと、前記反射ミラーの反射光
から前記レーザ光の反射光のみを抽出するための第2の
フィルタとを設けたことを特徴とするレーザ溶接欠陥検
出装置。 - 【請求項3】 請求項2記載のレーザ溶接欠陥検出装置
において、前記レーザトーチ内には、レーザ発振源と接
続したレーザ伝送ファイバからのレーザ光を反射させて
前記ワークに向けて照射する第2のレーザ反射ミラーが
設けられており、前記集光レンズは前記第2のレーザ反
射ミラーを通して前記溶接部から発する溶接光を集光す
ることを特徴とするレーザ溶接欠陥検出装置。 - 【請求項4】 請求項3記載のレーザ溶接欠陥検出装置
において、前記レーザ光は、YAGレーザ光であること
を特徴とするレーザ溶接欠陥検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09298121A JP3136556B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | レーザ溶接機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09298121A JP3136556B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | レーザ溶接機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11129082A true JPH11129082A (ja) | 1999-05-18 |
JP3136556B2 JP3136556B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=17855453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09298121A Expired - Lifetime JP3136556B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | レーザ溶接機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3136556B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005246434A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Osaka Industrial Promotion Organization | レーザスポット溶接における穴欠陥の防止または修復方法および装置 |
CN106583961A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-04-26 | 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司 | 连续焊接焊缝监测探头、焊缝监测系统及方法 |
-
1997
- 1997-10-30 JP JP09298121A patent/JP3136556B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005246434A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Osaka Industrial Promotion Organization | レーザスポット溶接における穴欠陥の防止または修復方法および装置 |
CN106583961A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-04-26 | 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司 | 连续焊接焊缝监测探头、焊缝监测系统及方法 |
CN106583961B (zh) * | 2017-03-01 | 2023-10-24 | 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司 | 连续焊接焊缝监测探头、焊缝监测系统及方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3136556B2 (ja) | 2001-02-19 |
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