激光焊接檢查裝置以及激光焊接檢查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光焊接檢查裝置以及激光焊接檢查方法的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光焊接是指向工件(例如2張鋼板)照射激光來使工件局部熔融并凝固而將工件接合的焊接。激光焊接檢查是判定通過激光焊接形成的工件的焊接部有無焊接缺陷的檢查。
[0003]作為激光焊接檢查，公知有一種向工件的焊接部照射檢查用激光，并接受檢查用激光從焊接部返回的返回光，根據(jù)返回光的強(qiáng)度來判定焊接部有無焊接缺陷的激光焊接檢查。例如，專利文獻(xiàn)I中公開了一種通過返回光強(qiáng)度的時間周期變化來判定焊接部有無焊接缺陷的激光焊接檢查。
[0004]在激光焊接中，當(dāng)向焊接部照射檢查用激光時，會發(fā)生從激光照射點附近產(chǎn)生金屬蒸汽，所產(chǎn)生的金屬蒸汽從焊接部以煙狀搖動的現(xiàn)象。而且，從該金屬蒸汽也會產(chǎn)生返回光。
[0005]因此，在專利文獻(xiàn)I公開那樣的現(xiàn)有的激光焊接檢查中，當(dāng)在焊接部中識別返回光的區(qū)域(監(jiān)測直徑)比激光聚光直徑大時，有可能檢測到從金屬蒸汽產(chǎn)生的返回光，來自檢測到的金屬蒸汽的返回光對時間周期變化造成影響而對焊接部有無焊接缺陷進(jìn)行誤判。
[0006]這樣，在現(xiàn)有的激光焊接檢查中，仍會誤判焊接缺陷，激光焊接檢查工序尚未達(dá)到無人化。鑒于此，在激光焊接檢查中，希望不檢測到從金屬蒸汽產(chǎn)生的返回光地提高焊接缺陷的判定精度。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-213806號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的課題在于，提供能夠提高焊接缺陷的判定精度的激光焊接檢查裝置以及激光焊接檢查方法。
[0009]本發(fā)明要解決的課題如上所述，下面對用于解決該課題的方案進(jìn)行說明。
[0010]S卩，在技術(shù)方案I中，激光焊接檢查裝置具備:向工件的焊接部照射檢查用激光的激光照射頭；接受上述檢查用激光從上述焊接部返回的返回光的受光部；至少調(diào)節(jié)照射至上述焊接部的上述檢查用激光的激光聚光直徑、和對來自上述焊接部的返回光進(jìn)行識別的區(qū)域的光學(xué)系統(tǒng)；以及控制上述光學(xué)系統(tǒng)，并且根據(jù)上述返回光的強(qiáng)度來判定上述焊接部有無焊接缺陷的控制單元，上述控制單元控制上述光學(xué)系統(tǒng)，來使對來自上述焊接部的返回光進(jìn)行識別的區(qū)域的區(qū)域直徑為上述激光聚光直徑的1.5倍以下。
[0011]在技術(shù)方案2中，激光焊接檢查方法是向工件的焊接部照射檢查用激光，接受該檢查用激光從該焊接部返回的返回光，并根據(jù)該返回光的強(qiáng)度來判定該焊接部有無焊接缺陷的方法，使對來自上述焊接部的返回光進(jìn)行識別的區(qū)域的區(qū)域直徑為照射至上述焊接部的激光聚光直徑的1.5倍以下。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的激光焊接檢查裝置以及激光焊接檢查方法，能夠提高焊接缺陷的判定精度。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示激光焊接檢查裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]圖2是表示聚光直徑與監(jiān)測直徑的關(guān)系的示意圖。
[0015]圖3是表示激光焊接檢查工序的流程的流程圖。
[0016]附圖標(biāo)記說明:10…激光照射頭；20…光學(xué)系統(tǒng)；30…受光部；50...控制器(控制單元)；100…激光焊接檢查裝置；DL...聚光直徑；D2…監(jiān)測直徑；Y…焊接部。
【具體實施方式】
[0017]使用圖1，來說明激光焊接檢查裝置100的結(jié)構(gòu)。
[0018]其中，在圖1中，示意性表示了激光焊接檢查裝置100的結(jié)構(gòu)。另外，在圖1中，為了易于理解說明，用實線表示照射激光，用雙點劃線表示返回光，用虛線表示電信號線。
[0019]激光焊接檢查裝置100是本發(fā)明的激光焊接檢查裝置涉及的實施方式。激光焊接檢查裝置100是判定通過激光焊接形成的工件W的焊接部Y有無焊接缺陷的檢查裝置。
[0020]其中，本實施方式的激光焊接檢查裝置100作為通常的激光焊接裝置被使用、即照射焊接用激光來作為激光焊接裝置而被使用，另一方面，還照射后述的檢查用激光來作為激光焊接檢查裝置而被使用。
[0021]此外，本實施方式的工件W由2張鋼板101、102重疊而成，被激光焊接檢查裝置100照射焊接用激光而形成焊接部Y。
[0022]激光焊接檢查裝置100具備激光照射頭10、光學(xué)系統(tǒng)20、受光部30、和作為控制單元的控制器50。
[0023]激光照射頭10通過激光振蕩器(省略圖示)而振蕩，向工件W照射由光路11傳導(dǎo)來的檢查用激光。光路11利用反射鏡將檢查用激光以折回方式進(jìn)行傳送，或通過光纖使檢查用激光彎曲自如地傳送。
[0024]光學(xué)系統(tǒng)20具備多面反射鏡25、25。光學(xué)系統(tǒng)20通過調(diào)整多面反射鏡25、25，來將從激光照射頭10向焊接部Y照射的激光聚光為適當(dāng)?shù)某叽纾⑹怪诠ぜ上進(jìn)行掃描。
[0025]另外，光學(xué)系統(tǒng)20通過調(diào)整多面反射鏡25、25，來調(diào)節(jié)工件W的焊接部Y中的激光聚光直徑Dl。并且，光學(xué)系統(tǒng)20通過調(diào)整多面反射鏡25、25，來調(diào)節(jié)對來自工件W的焊接部Y的返回光進(jìn)行識別的區(qū)域(以下稱為監(jiān)測直徑D2)。
[0026]即，本實施方式的光學(xué)系統(tǒng)20至少調(diào)節(jié)檢查用激光在焊接部Y中的激光聚光直徑Dl、以及對來自焊接部Y的返回光進(jìn)行識別的監(jiān)測直徑D2 (參照圖2)。
[0027]受光部30接受檢查用激光從焊接部Y返回的返回光、即接受來自焊接部Y中的監(jiān)測直徑D2的返回光并進(jìn)行識別。受光部30具備多個反射鏡35、激光受光部31、等離子體光受光部32、紅外線受光部33。
[0028]激光受光部31是沒有被焊接部Y吸收的激光本身(波長為1060nm左右)通過反射鏡35折回而被其接受的部分。
[0029]等離子體光受光部32是因來自小孔(keyhole)(焊接部Y的凹處)的金屬蒸發(fā)而產(chǎn)生的等離子體光(波長為IlOOnm以上)通過反射鏡35折回而被其接受的部分。
[0030]紅外線受光部33是焊接部Y的因熔解金屬熱的放射而產(chǎn)生的紅外線(波長為600nm以下)通過反射鏡35折回而被其接受的部分。
[0031]控制器50與光學(xué)系統(tǒng)20和受光部30連接?？刂破?0具有控制光學(xué)系統(tǒng)20的功能。另外，控制器50具有根據(jù)由受光部30接受的反射光的強(qiáng)度來判定焊接部Y有無焊接缺陷的功能。
[0032]使用圖2，來說明聚光直徑Dl與監(jiān)測直徑D2的關(guān)系。
[0033]其中，在圖2中，以俯視圖示意性表示了聚光直徑Dl與監(jiān)測直徑D2的關(guān)系。另夕卜，在圖2中，用實線表示聚光直徑D1，用虛線表示監(jiān)測直徑D2，用雙點劃線表示掃描軌跡Co掃描軌跡C是使檢查用激光在工件W上掃描時的檢查用激光的軌跡。
[0034]本實施方式的激光焊接檢查裝置100在焊接部Y中，例如使檢查用激光以圓形狀的掃描軌跡C繞行4圈，根據(jù)返回光強(qiáng)度的時間周期變化來判定焊接部Y有無焊接缺陷。
[0035]這里，需要注意的事項是:在本實施方式的激光焊接檢查裝置100中，通過控制器50來調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)20，以使監(jiān)測直徑D2為聚光直徑Dl的1.5倍以下，并且監(jiān)測直徑D2為聚光直徑Dl的0.7倍以上。
[0036]使用圖3，來說明激光焊接檢查工序SlOO的流程。
[0037]其中，在圖3中，利用流程圖表示了激光焊接檢查工序SlOO的流程。
[0038]激光焊接檢查工序SlOO是本發(fā)明的激光焊接檢查方法涉及的實施方式。激光焊接檢查工序SlOO是使用激光焊接檢查裝置100來判定因激光焊接形成的工件W的焊接部Y有無焊接缺陷的檢查工序。
[0039]在步驟SllO中，控制器50調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)20，來向焊接部Y以規(guī)定的聚光直徑Dl照射檢查用激光。此時，控制器50調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)20，如上所述那樣使檢查用激光以圓形狀的掃描軌跡C繞行4圈。
[0040]在步驟S120中，受光部30接受焊接部Y (圓形狀的掃描軌跡C)中的檢查用激光的返回光。
[0041]此時，控制器50如上所述那樣調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)20以使監(jiān)測直徑D2為聚光直徑Dl的1.5倍以下，來防止接受超過需要的區(qū)域的返回光。因此，雖然從激光照射點附近產(chǎn)生金屬蒸汽，且所產(chǎn)生的金屬蒸汽從焊接部Y以煙狀搖動，從金屬蒸汽也產(chǎn)生返回光，但能夠防止受光部30檢測來自金屬蒸汽的返回光。
[0042]在步驟S130中，控制器50解析焊接部Y (圓形狀的掃描軌跡C)中的檢查用激光的返回光的強(qiáng)度。
[0043]在步驟S140中，控制器50根據(jù)返回光強(qiáng)度的時間周期變化來判定焊接部Y有無焊接缺陷。具體而言，控制器50在返回光強(qiáng)度的時間變化(以掃描軌跡C繞行4圈的情況下)中周期性顯著存在強(qiáng)度較低的部分的情況下等，判定為存在焊接不良(穿孔、單側(cè)脫落)。
[0044]對激光焊接檢查裝置100以及激光焊接檢查方法SlOO的效果進(jìn)行說明。
[0045]根據(jù)激光焊接檢查裝置100以及激光焊接檢查方法S100，能夠提高焊接缺陷的判定精度。
[0046]S卩，根據(jù)激光焊接檢查裝置100以及激光焊接檢查方法S100，利用控制器50調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)20，以使監(jiān)測直徑D2為聚光直徑Dl的1.5倍以下，從而能夠降低從激光照射點附近產(chǎn)生的金屬蒸汽的影響，提高焊接缺陷的判定精度。
【主權(quán)項】
1.一種激光焊接檢查裝置，具備: 激光照射頭，向工件的焊接部照射檢查用激光； 受光部，接受所述檢查用激光從所述焊接部返回的返回光； 光學(xué)系統(tǒng)，至少調(diào)節(jié)照射至所述焊接部的所述檢查用激光的激光聚光直徑、和對來自所述焊接部的返回光進(jìn)行識別的區(qū)域；以及 控制單元，控制所述光學(xué)系統(tǒng)，并且根據(jù)所述返回光的強(qiáng)度來判定所述焊接部有無焊接缺陷，其中， 所述控制單元控制所述光學(xué)系統(tǒng)，來使對來自所述焊接部的返回光進(jìn)行識別的區(qū)域的區(qū)域直徑為所述激光聚光直徑的1.5倍以下。2.一種激光焊接檢查方法，向工件的焊接部照射檢查用激光，接受該檢查用激光從該焊接部返回的返回光，并根據(jù)該返回光的強(qiáng)度來判定該焊接部有無焊接缺陷，其中， 使對來自所述焊接部的返回光進(jìn)行識別的區(qū)域的區(qū)域直徑為照射至所述焊接部的激光聚光直徑的1.5倍以下。
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光焊接檢查裝置以及激光焊接檢查方法，能夠提高焊接缺陷的判定精度。激光焊接檢查裝置(100)具備向工件(W)的焊接部(Y)照射檢查用激光的激光照射頭(10)、接受檢查用激光從焊接部(Y)返回的返回光的受光部(30)、至少調(diào)節(jié)照射至焊接部(Y)的檢查用激光的激光聚光直徑(D1)和對來自焊接部(Y)的返回光進(jìn)行識別的監(jiān)測直徑(D2)的光學(xué)系統(tǒng)(20)、以及控制光學(xué)系統(tǒng)(20)并且根據(jù)返回光的強(qiáng)度來判定焊接部Y有無焊接缺陷的控制器(50)，控制器(50)控制光學(xué)系統(tǒng)(20)，來使對來自焊接部(Y)的返回光進(jìn)行識別的監(jiān)測直徑(D2)為激光聚光直徑(D1)的1.5倍以下。
【IPC分類】B23K26/02
【公開號】CN104923912
【申請?zhí)枴緾N201510116552
【發(fā)明人】小倉修平, 巖本雄太, 川喜田篤史, 岸弘朗
【申請人】豐田自動車株式會社
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年3月17日
【公告號】EP2921250A2, US20150266131