JPH11179578A - レーザ溶接における溶融部可視化装置 - Google Patents
レーザ溶接における溶融部可視化装置Info
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- JPH11179578A JPH11179578A JP9364300A JP36430097A JPH11179578A JP H11179578 A JPH11179578 A JP H11179578A JP 9364300 A JP9364300 A JP 9364300A JP 36430097 A JP36430097 A JP 36430097A JP H11179578 A JPH11179578 A JP H11179578A
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- Japan
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- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ溶接による溶融池を可視化して観察
できるようにする。 【解決手段】 レーザ溶接による溶融池３へ向けて溶融
池３よりも高輝度な短パルスレーザ光４を照明用として
照射する短パルスレーザ光源５を設ける。溶融池３付近
を撮影するために高速度シャッター６を備えたカメラ７
を用意する。短パルスレーザ光４のみを透過させる波長
フィルター８をカメラ７に装備させる。短パルスレーザ
光源５による短パルスレーザ光４の照射間隔に同期させ
て高速度シャッター６を開閉させるタイミング装置９を
備える。
できるようにする。 【解決手段】 レーザ溶接による溶融池３へ向けて溶融
池３よりも高輝度な短パルスレーザ光４を照明用として
照射する短パルスレーザ光源５を設ける。溶融池３付近
を撮影するために高速度シャッター６を備えたカメラ７
を用意する。短パルスレーザ光４のみを透過させる波長
フィルター８をカメラ７に装備させる。短パルスレーザ
光源５による短パルスレーザ光４の照射間隔に同期させ
て高速度シャッター６を開閉させるタイミング装置９を
備える。
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
生ずる溶融池を観察するために用いる溶融部可視化装置
に関するものである。
生ずる溶融池を観察するために用いる溶融部可視化装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】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。
接品質の管理、安定化のために重要なことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、溶融池の観
察は、溶融池の発光に頼って行うため、たとえば、ＴＩ
Ｇ溶接等の溶融池では可能であるが、レーザ溶接（ＹＡ
Ｇ）における溶融池では、プラズマ光やレーザ散乱光が
その周囲より強烈に発せられるため、極めて困難であ
る。すなわち、レーザ溶接のように、溶融池が高輝度な
プラズマによって覆われてしまう場合には、溶融池から
の発光よりもプラズマ及びレーザ散乱光の方が強いた
め、必ずこれらの発光に溶融池の発光が埋もれてしまう
ことになる。
察は、溶融池の発光に頼って行うため、たとえば、ＴＩ
Ｇ溶接等の溶融池では可能であるが、レーザ溶接（ＹＡ
Ｇ）における溶融池では、プラズマ光やレーザ散乱光が
その周囲より強烈に発せられるため、極めて困難であ
る。すなわち、レーザ溶接のように、溶融池が高輝度な
プラズマによって覆われてしまう場合には、溶融池から
の発光よりもプラズマ及びレーザ散乱光の方が強いた
め、必ずこれらの発光に溶融池の発光が埋もれてしまう
ことになる。
【０００４】そこで、本発明は、高輝度なプラズマを発
するレーザ溶接による溶融池を観察することができるよ
うな溶融部可視化装置を提供しようとするものである。
するレーザ溶接による溶融池を観察することができるよ
うな溶融部可視化装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【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、レーザ溶接による溶融池へ向けて該溶融
池よりも高輝度な短パルスレーザ光を照射するための短
パルスレーザ光源と、溶融池付近を撮影する高速度シャ
ッターを具備したカメラと、上記短パルスレーザ光源に
よる短パルスレーザ光の照射間隔に上記高速度シャッタ
ーの開閉を同期させるタイミング装置とを備え、且つ上
記短パルスレーザ光の波長のみを透過させるようにした
波長フィルターを、上記カメラに装備させた構成とす
る。
決するために、レーザ溶接による溶融池へ向けて該溶融
池よりも高輝度な短パルスレーザ光を照射するための短
パルスレーザ光源と、溶融池付近を撮影する高速度シャ
ッターを具備したカメラと、上記短パルスレーザ光源に
よる短パルスレーザ光の照射間隔に上記高速度シャッタ
ーの開閉を同期させるタイミング装置とを備え、且つ上
記短パルスレーザ光の波長のみを透過させるようにした
波長フィルターを、上記カメラに装備させた構成とす
る。
【０００６】溶融池に向けて短パルスレーザ光源より短
パルスレーザ光を、プラズマ光やレーザ散乱光の発光よ
りも高い輝度で照射すると、波長フィルターによって上
記プラズマ光等を減衰させることができるので、溶融池
を可視化することができる。
パルスレーザ光を、プラズマ光やレーザ散乱光の発光よ
りも高い輝度で照射すると、波長フィルターによって上
記プラズマ光等を減衰させることができるので、溶融池
を可視化することができる。
【０００７】又、短パルスレーザ光の波長のみを透過さ
せる波長フィルターに、該波長フィルターとは異なる透
過波長帯域を有する波長フィルターを組み合わせた構成
とすることにより、照明用の短パルスレーザ光とは異な
る波長の光を透過させることができるので、溶融池をカ
ラー画像として可視化することができる。
せる波長フィルターに、該波長フィルターとは異なる透
過波長帯域を有する波長フィルターを組み合わせた構成
とすることにより、照明用の短パルスレーザ光とは異な
る波長の光を透過させることができるので、溶融池をカ
ラー画像として可視化することができる。
【０００８】
【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。
【０００９】先ず、レーザ溶接による溶融池を可視化す
るための本発明の原理を説明する。
るための本発明の原理を説明する。
【００１０】すなわち、溶融池を可視化するために、外
部から溶融池を照明して、プラズマ光やレーザ散乱光等
による発光よりも高い輝度を与えるようにし、この際、
レーザ光のような単色光によって照明すれば、波長フィ
ルターによってプラズマ光等を減衰させることができ
て、観察が可能となる。更に、上記照明用レーザ光とし
て、パルスレーザのように短時間に強烈に発光する光源
を採用し、カメラのシャッターを同期させることによ
り、時間的にカメラへのプラズマ光等の入射を抑えるこ
とができる。
部から溶融池を照明して、プラズマ光やレーザ散乱光等
による発光よりも高い輝度を与えるようにし、この際、
レーザ光のような単色光によって照明すれば、波長フィ
ルターによってプラズマ光等を減衰させることができ
て、観察が可能となる。更に、上記照明用レーザ光とし
て、パルスレーザのように短時間に強烈に発光する光源
を採用し、カメラのシャッターを同期させることによ
り、時間的にカメラへのプラズマ光等の入射を抑えるこ
とができる。
【００１１】図１は上記原理に基づく本発明の実施の一
形態を示すもので、レーザ溶接トーチ１により母材２に
形成される溶融池３に向けて溶融池よりも高輝度な短パ
ルスレーザ光４を照明用として照射するための短パルス
レーザ光源５と、溶融池３付近を撮影するための高速度
シャッター６を備えたカメラ（ビデオカメラ）７と、該
カメラ７に装備させて短パルスレーザ光４の波長のみを
透過させるようにした狭帯域波長フィルター８と、上記
短パルスレーザ光源５による短パルスレーザ光４の照射
間隔に同期させて高速度シャッター６を開閉させるよう
にしたタイミング装置（ディレイジェネレータ）９とを
設け、且つ上記短パルスレーザ光源５から照射された短
パルスレーザ光４を溶融池３まで導くようにする適数枚
のミラー１０と、この短パルスレーザ光４の光路の所要
位置に配置して短パルスレーザ光４を広げるようにする
レンズ１１とを備えた構成としてある。１２はモニター
を示す。なお、上記波長フィルター８は単体のものであ
っても、複数枚のフィルター部材の組み合わせであって
もよい。
形態を示すもので、レーザ溶接トーチ１により母材２に
形成される溶融池３に向けて溶融池よりも高輝度な短パ
ルスレーザ光４を照明用として照射するための短パルス
レーザ光源５と、溶融池３付近を撮影するための高速度
シャッター６を備えたカメラ（ビデオカメラ）７と、該
カメラ７に装備させて短パルスレーザ光４の波長のみを
透過させるようにした狭帯域波長フィルター８と、上記
短パルスレーザ光源５による短パルスレーザ光４の照射
間隔に同期させて高速度シャッター６を開閉させるよう
にしたタイミング装置（ディレイジェネレータ）９とを
設け、且つ上記短パルスレーザ光源５から照射された短
パルスレーザ光４を溶融池３まで導くようにする適数枚
のミラー１０と、この短パルスレーザ光４の光路の所要
位置に配置して短パルスレーザ光４を広げるようにする
レンズ１１とを備えた構成としてある。１２はモニター
を示す。なお、上記波長フィルター８は単体のものであ
っても、複数枚のフィルター部材の組み合わせであって
もよい。
【００１２】レーザ溶接トーチ１により母材２に形成さ
れる溶融池３を観察する場合には、短パルスレーザ光源
５より高輝度な短パルスレーザ光４を発し、これをミラ
ー１０やレンズ１１を通して溶融池３へ導くようにし、
このとき、溶融池３を撮影するカメラ７の高速度シャッ
ター６を、タイミング装置９からの指令で短パルスレー
ザ光源５の出力に同期させて開閉させるようにする。こ
の際、カメラ７に狭帯域波長フィルター８が装備されて
いるので、プラズマ光やレーザ散乱光が減衰させられた
状態として撮影される。これにより、従来では見ること
のできなかった溶融池３を、モニター１２上で浮かび上
がるような状態として見ることができる。
れる溶融池３を観察する場合には、短パルスレーザ光源
５より高輝度な短パルスレーザ光４を発し、これをミラ
ー１０やレンズ１１を通して溶融池３へ導くようにし、
このとき、溶融池３を撮影するカメラ７の高速度シャッ
ター６を、タイミング装置９からの指令で短パルスレー
ザ光源５の出力に同期させて開閉させるようにする。こ
の際、カメラ７に狭帯域波長フィルター８が装備されて
いるので、プラズマ光やレーザ散乱光が減衰させられた
状態として撮影される。これにより、従来では見ること
のできなかった溶融池３を、モニター１２上で浮かび上
がるような状態として見ることができる。
【００１３】このように、本発明では、短パルスレーザ
光源５による高輝度照明により、溶融池３にプラズマ光
及びレーザ散乱光以上の発光強度を与え、更に、波長フ
ィルター８とレーザ同期の高速度シャッター６の採用に
より、カメラ７への有害光の入射を殆どカットして入射
光量を大幅に減らすことができるようにしたので、溶融
池３の可視観察が可能となる。したがって、溶接品質の
管理を容易に行うことができる。
光源５による高輝度照明により、溶融池３にプラズマ光
及びレーザ散乱光以上の発光強度を与え、更に、波長フ
ィルター８とレーザ同期の高速度シャッター６の採用に
より、カメラ７への有害光の入射を殆どカットして入射
光量を大幅に減らすことができるようにしたので、溶融
池３の可視観察が可能となる。したがって、溶接品質の
管理を容易に行うことができる。
【００１４】次に、図２は本発明の他の実施の形態を示
すもので、図１に示したと同様な構成において、カメラ
７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１３を、減
衰フィルターとして併設し、溶融池３の情報をカラー画
像として得られるようにしたものである。
すもので、図１に示したと同様な構成において、カメラ
７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１３を、減
衰フィルターとして併設し、溶融池３の情報をカラー画
像として得られるようにしたものである。
【００１５】図１に示した実施の形態では、波長フィル
ター８は、図３（イ）に示す如く、単一の波長しか透過
しないので、単純に透過率を上げると、フィルター効果
が弱まり、溶融池３の形状の情報を覆い隠してしまうこ
とになるが、図２に示すように、透過波長帯域の異なる
２枚の波長フィルター８，１３を組み合わせて、照射輝
度やシャッター速度の制御等でＳ／Ｎ比に余裕をもたせ
ると、図３（ロ）に示す如く、照明用短パルスレーザ光
４以外の波長をわずかに透過させることができるので、
溶融池３をカラー画像として可視化することができる。
因に、図３（ロ）において、ａ部は緑、ｂ部は赤、ｃ部
は青である。
ター８は、図３（イ）に示す如く、単一の波長しか透過
しないので、単純に透過率を上げると、フィルター効果
が弱まり、溶融池３の形状の情報を覆い隠してしまうこ
とになるが、図２に示すように、透過波長帯域の異なる
２枚の波長フィルター８，１３を組み合わせて、照射輝
度やシャッター速度の制御等でＳ／Ｎ比に余裕をもたせ
ると、図３（ロ）に示す如く、照明用短パルスレーザ光
４以外の波長をわずかに透過させることができるので、
溶融池３をカラー画像として可視化することができる。
因に、図３（ロ）において、ａ部は緑、ｂ部は赤、ｃ部
は青である。
【００１６】このように、波長フィルター８，１３の組
み合わせにより、フィルターの透過波長帯域を、３色程
度に分散させて持たせることにより、色情報を得ること
ができるので、単色では検知しにくい溶融池３の温度と
か溶け込み状態が検知可能となり、溶接品質の管理、安
定化に更に有利となる。
み合わせにより、フィルターの透過波長帯域を、３色程
度に分散させて持たせることにより、色情報を得ること
ができるので、単色では検知しにくい溶融池３の温度と
か溶け込み状態が検知可能となり、溶接品質の管理、安
定化に更に有利となる。
【００１７】なお、図２の実施の形態における波長フィ
ルターの組み合わせは２枚に限られるものではないこ
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。
ルターの組み合わせは２枚に限られるものではないこ
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。
【００１８】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のレーザ溶接に
おける溶融部可視化装置によれば、次の如き優れた効果
を発揮する。 (1) レーザ溶接による溶融池へ向けて該溶融池よりも高
輝度な短パルスレーザ光を照射するための短パルスレー
ザ光源と、溶融池付近を撮影する高速度シャッターを具
備したカメラと、上記短パルスレーザ光源による短パル
スレーザ光の照射間隔に上記高速度シャッターの開閉を
同期させるタイミング装置とを備え、且つ上記短パルス
レーザ光の波長のみを透過させるようにした波長フィル
ターを、上記カメラに装備させた構成としてあるので、
短パルスレーザ光源による高輝度照明によって、溶融池
にプラズマ光及びレーザ散乱光以上の発光強度を与え、
且つ波長フィルターと高速度シャッターの採用によって
カメラへ有害光を殆ど入射させないようにすることによ
り、溶融池を可視化することができ、したがって、溶融
池の観察を容易に行うことができて、溶接品質の管理、
安定化に寄与し得る。 (2) 短パルスレーザ光の波長のみを透過させる波長フィ
ルターに、該波長フィルターとは異なる透過波長帯域を
有する波長フィルターを組み合わせた構成とすることに
より、フィルターの透過波長帯域を複数に分散させるこ
とができるので、溶融池をカラー画像として可視化する
ことができて得られる情報を多くすることができ、これ
により、溶接品質の管理、安定化の上で更に有利とな
る。
おける溶融部可視化装置によれば、次の如き優れた効果
を発揮する。 (1) レーザ溶接による溶融池へ向けて該溶融池よりも高
輝度な短パルスレーザ光を照射するための短パルスレー
ザ光源と、溶融池付近を撮影する高速度シャッターを具
備したカメラと、上記短パルスレーザ光源による短パル
スレーザ光の照射間隔に上記高速度シャッターの開閉を
同期させるタイミング装置とを備え、且つ上記短パルス
レーザ光の波長のみを透過させるようにした波長フィル
ターを、上記カメラに装備させた構成としてあるので、
短パルスレーザ光源による高輝度照明によって、溶融池
にプラズマ光及びレーザ散乱光以上の発光強度を与え、
且つ波長フィルターと高速度シャッターの採用によって
カメラへ有害光を殆ど入射させないようにすることによ
り、溶融池を可視化することができ、したがって、溶融
池の観察を容易に行うことができて、溶接品質の管理、
安定化に寄与し得る。 (2) 短パルスレーザ光の波長のみを透過させる波長フィ
ルターに、該波長フィルターとは異なる透過波長帯域を
有する波長フィルターを組み合わせた構成とすることに
より、フィルターの透過波長帯域を複数に分散させるこ
とができるので、溶融池をカラー画像として可視化する
ことができて得られる情報を多くすることができ、これ
により、溶接品質の管理、安定化の上で更に有利とな
る。
【図１】本発明のレーザ溶接における溶融部可視化装置
の実施の一形態を示す概略図である。
の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す概略図である。
【図３】波長フィルターを透過する波長と透過率との関
係を示すもので、（イ）は図１に、又（ロ）は図２にそ
れぞれ対応する図である。
係を示すもので、（イ）は図１に、又（ロ）は図２にそ
れぞれ対応する図である。
３ 溶融池 ４ 短パルスレーザ光 ５ 短パルスレーザ光源 ６ 高速度シャッター ７ カメラ ８ 波長フィルター ９ タイミング装置 １３ 波長フィルター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 武人 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技術研究所内 (72)発明者 松坂 文夫 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技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ溶接による溶融池へ向けて該溶融
池よりも高輝度な短パルスレーザ光を照射するための短
パルスレーザ光源と、溶融池付近を撮影する高速度シャ
ッターを具備したカメラと、上記短パルスレーザ光源に
よる短パルスレーザ光の照射間隔に上記高速度シャッタ
ーの開閉を同期させるタイミング装置とを備え、且つ上
記短パルスレーザ光の波長のみを透過させるようにした
波長フィルターを、上記カメラに装備させた構成を有す
ることを特徴とするレーザ溶接における溶融部可視化装
置。 - 【請求項２】 短パルスレーザ光の波長のみを透過させ
る波長フィルターに、該波長フィルターとは異なる透過
波長帯域を有する波長フィルターを組み合わせた請求項
１記載のレーザ溶接における溶融部可視化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9364300A JPH11179578A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | レーザ溶接における溶融部可視化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9364300A JPH11179578A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | レーザ溶接における溶融部可視化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11179578A true JPH11179578A (ja) | 1999-07-06 |
Family
ID=18481487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9364300A Pending JPH11179578A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | レーザ溶接における溶融部可視化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11179578A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-12-19 JP JP9364300A patent/JPH11179578A/ja active Pending
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