JPS63140790A - レ−ザセンシング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラ熱交換器の管と管板とのレーザンール溶
接開先の高精度センシングや、レーザを用いた溶接、切
断、穴明は等を行うレーザ加工装置の位置決めなどに適
用されるレーザセンシング方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のレーザセンシング装置の構成と適用例を第５図と
第６図に示す。

第５図では加工用レーザビーム、例えばＣＯ２レーザビ
ニムを発振する発振器０１から出力されたＣＯ２レーザ
ビーム０４を加工ヘッド内部のミラー０８により収束レ
ンズ０６に集め、収束レンズ０６により管０１０と管板
０９との開先すき間をねらってレーザビーム光０８を照
射して溶接を行う。

このとき、開先位置決め装置として、第５図に示すよう
な可視光レーザ、例えばＩ（ｅ−Ｎｅレーザ発振器０２
より出たＨｅ−Ｎｅレーザ光０５をＣＯ２レーザと同軸
で収束レンズ０６へ導き、ビームスポット０８をワーク
表面に当て、ビームスポット０８の中心を管０１０と管
板０９との開先中心となるように目視て目合せを行って
開先位置決めを行った後にＣＯ２レーザビーム光０４に
切換えて溶接を行うものである。又、第６図においては
レーザ円周溶接装置に付随したレーザセンシング装置の
実施例を示すものであり、２１はレーザビーム、２２は
溶接ビード、２３は開先部、２４は管。

２５は管板を示す。前記第５図での説明のように作業者
が目視で開先位置決めを行うために位置決め精度が不十
分となりやすく、この状態で一周円周溶接中に開先部２
３から外れた溶接部（目外れ）の溶接ビード２２となる
ことがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術の場合１作業者が目視で開先位置決めを行うた
め位置決め精度が不十分であることや１通常位置決めポ
イントは、第６図に示す円周溶接の場合１円周中の一点
であり、−周円周溶接中に第６図のような目外れを生じ
てしまうおそれがある。また、マニュアルセラティ・ン
グのため効率が悪いなどの問題がある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は上記問題点を解決するため、加工用レーザ光（
例れば００２レーザまたはＹＡＧレーザなど）をそのま
まセンシング用レーザ光源としてビーム出力を低下させ
た弱ビームとなしてからワーク開先面を走査し、その際
に反射してくる特定波長のみを取出し、そのエネルギー
密度の分布状態から開先位置を知り、レーザビームの位
置決めを行うものである。すなわち、レーザ加工装置に
組込れたレーザ位置決め装置において、加工用レーザビ
ームそのものを弱い出力のビームとして照射して微小ビ
ームスポットを形成したワーク表面から反射レーザ光を
レンズにより収束させ、該レンズの後方に設置した光エ
ネルギー解析装置により前記反射レーザ光の特定波長の
エネルギー密度分布で反射強度を検出し、ワークと開先
位置とのエネルギー密度分布で反射強度の差により強度
の小さい位置を検知して開先位置決めを行うことを特徴
とするレーザセンシング方法を提供するものである。

〔作用〕

本発明のレーザセンシング方法は上記のようなセンシン
グ方法となるので非接触式となることからワーク表面の
表面粗さ、光沢状態等の周辺雰囲気の影響を受けず、ま
た、開先すき間の大きさとスポット径の大きさの影響を
受けることなく高精度な開先センシングが可能となると
ともに、また、従来例に示した別の開先位置決め用のビ
ーム光源を必要としないだめ、装置周りがコンパクトと
なり、かつ半自動的で正確にセンシングを可能ならしめ
るものである。

〔実施例〕

以下１本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。第１図は本発明の一実施例に係るレーザセンシ
ング方法に適用される開先センシング装置の部分断面を
示す構成の説明図。

第２図は本実施例に係る管と管板との開先すき間を直同
して２次元走査する概念図。第８図は本実施例に係る反
射レーザ光の取捨する特定波長域を示すグラフ。第４図
は本実施例に係るレーザビーム走査ごとに演算して開先
断面形状を示したグラフである。以下にその説明をする
。

第１図において加工用００２又はＹＡＧ等のレーザヘッ
ド１から照射した弱ビーム２を管１０と管板９との円周
開先すき間１２を横切るようにして。

第２図の平面図に示すｘ　−ｘ’及びＹ　−Ｙ’力方向
高速で２次元走置し、このとき微小ビームスポット８か
ら反射してくる反射レーザ光１１をＣＣＤカメラ８によ
り集め、この反射レーザ光１１の特定波長域のみ透過す
るような波長域カットフィルタ４により、第３図にＢ、
Ｃで示すカントフィルタによる削除波長域を除いたＡ部
範囲の検出波長域を限定し、その後に光電変換器５によ
り光信号を電気信号に変換する。

この後Ａ　／　Ｄ変換器６によりアナログ電気信号をデ
ジタル電気信号に換え、その結果を高速演算光エネルギ
ー解析装置７により、第４図に示すようにある特定成長
のエネルギー密度をし−ザピーム走査位置ごとに演算し
て第２図でも示す管と管板の寸法関係が、１．■は外側
管板の内面エツジ部を、ｉｔ、Ｖは管外側面エツジ部を
、　ｉｉｉ　、　Ｗは管内面エツジ部を示すように開先
断面形状が二値化（公知技術）されて分かるセンシング
方法であり、この本方法を利用して管板９上面（左右ど
ちらでも可）に弱ビーム２を照射して第２図に示す走査
方向Ｘ−＋Ｘ′またはＹ→Ｙ′と走査させて第４図で示
すように特定波長のエネルギー密度の犬きｌ／−ＩＤ部
から同率さいＥ部に変わる外側管板の内面エツジ部１．
Ｖｌを。

また、逆に管１０上面（左右どちらでも可）に弱ビーム
２を照射して上記と同様に走査して特定波長のエネルギ
ー密度の大きいＤ部から同率さいＥ部に変わる管の外側
面エツジ部（１，■を検出した部分を開先センシングし
で開先位置決めを行うものである。

〔発明の効果〕

以上、具体的に説明したように１本発明においては非・
接触で開先センシングが可能となり。

かつ１表面の粗さや光沢のばらつきの影響を受けずに高
精度のセンシングが可能である。加えて、加工用のレー
ザ光自体をセンシングビームとするため、加工ヘッド周
りがコンパクトである。また、従来において可視光レー
ザを用い目合わせする場合にビームスポット径が開先す
き間より大きいと二値化演算処理した場合に精度が不十
分であったが１本発明の場合はスポット径の大きさの影
響をほとんど受けないなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るレーザセンシング方法
に適用される開先センシング装置ノ部分断面を示す構成
の説明図、第２図は本実施例に係る管と管板との開先す
き間を直向して２次元走査する概念図、第８図は本実施
例に係る反射レーザ光の取捨する特定波長域を示すグラ
フ、第４図は本実施例に係るレーザビーム走査ごとに演
算して開先断面形状を示したグラフ。 第５図は従来のレーザセンシング方法に適用される装置
構成を示す説明図、第６図は従来のレーザセンシングに
よる欠陥溶接部を示す説明図である。 １・・・レーザヘッド、２・・・弱ビーム、３・・・Ｃ
ＣＤカメラ、４・・・波長域カットフィルタ、５・・・
光電変換装置、６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・高速演
算光エイ、ルギー解析装置、８・・・微小ビームスポッ
ト。 ９・・・管板、１０・・・管、１１・・・反射レーザ光
、１２・・・すき間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ加工装置に組込まれたレーザ位置決め装置におい
   て、加工用レーザビームそのものを弱い出力のビームと
   して照射して微小ビームスポットを形成したワーク表面
   から反射レーザ光をレンズにより収束させ、該レンズの
   後方に設置した光エネルギー解析装置により前記反射レ
   ーザ光の特定波長のエネルギー密度分布で反射強度を検
   出し、ワークと開先位置とのエネルギー密度分布で反射
   強度の差により強度の小さい位置を検知して開先位置決
   めを行うことを特徴とするレーザセンシング方法。