焊接部檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接部裝置及其檢測(cè)方法，特別地，例如，涉及一種當(dāng)通過激光束的方式將多個(gè)工件焊接到一起時(shí)，檢測(cè)形成的焊接部的焊接狀態(tài)的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)通過激光束的方式將兩塊鋼片焊接到一起時(shí)，使得它們一塊疊放在另一塊上面，進(jìn)行了對(duì)由激光焊接形成的焊接部的質(zhì)量評(píng)估。作為對(duì)于由激光焊接形成的焊接部的質(zhì)量評(píng)估的實(shí)例，如日本專利申請(qǐng)公開號(hào)2008-87056 (JP2008-87056)公開了一種有關(guān)使用激光束的反射光對(duì)激光焊接質(zhì)量評(píng)估的技術(shù)。
[0003]在JP2008-87056A中公開的一種激光焊接質(zhì)量判定系統(tǒng)，如從激光電筒(torch)輻射YAG激光。激光反射光從焊接操作的前進(jìn)方向的斜上方上側(cè)被第一反射光接收/輸出裝置所接收。包括蒸發(fā)光(羽狀(plume))和反射激光光的焊接光被與激光束照射方向同軸的第二反射光接收/輸出裝置所接收。從兩個(gè)預(yù)定方向同時(shí)接收的激光反射光和焊接光被轉(zhuǎn)換為與它們的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。此系統(tǒng)基于該電信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度和其強(qiáng)度的變化來判定焊接質(zhì)量。
[0004]根據(jù)JP2008-87056A中公開的激光焊接質(zhì)量判定系統(tǒng)，反射激光和焊接光在同一時(shí)間從兩個(gè)不同的方向被接收。通過將每種接收光的信號(hào)強(qiáng)度與適當(dāng)設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，能夠判定各種焊接缺陷中的任何一種，如:焊道下沉以填補(bǔ)鋼片間縫隙的填充不足，由于鋼片間縫隙過大上下鋼片不能接合的接合失敗，由于鋼片間縫隙過大而焊道下陷的焊道下陷，由于熱平衡的變化焊道突然消失的熔斷，發(fā)生穿孔。
[0005]然而，根據(jù)JP2008-87056A中公開的激光焊接質(zhì)量判定系統(tǒng)，例如，如果激光電筒和工件(鋼片)彼此分開，由接收的反射激光束或焊接光得到的電信號(hào)很微弱。因而焊接失敗的判定的精度下降。特別是，在當(dāng)激光焊接時(shí)焊道下陷的焊道下陷的情況下，由于焊接失敗的電信號(hào)的變化減弱。因而，有時(shí)候，在工件中的焊接失敗不能被精確檢測(cè)。進(jìn)一步，眾所周知，由于工件的熔融/蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)發(fā)光或從工件中的熔池輻射的熱輻射光根據(jù)工件溫度而變化，且用于判定從接收的反射激光束或焊接光得到的電信號(hào)的閾值和激光焊接質(zhì)量都根據(jù)工件溫度而變化。如果激光焊接時(shí)工件溫度的變化大，工件焊接缺陷的判定精度有時(shí)會(huì)進(jìn)一步下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種能夠在激光電筒與工件彼此分隔設(shè)置進(jìn)行焊接的遠(yuǎn)程焊接操作中，精確地檢測(cè)工件中焊接部的焊接狀態(tài)的焊接部檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
[0007]本發(fā)明的第一方面涉及一種焊接部檢測(cè)裝置，其被配置為當(dāng)將多個(gè)工件(Wl，W2)被焊接到一起時(shí)，檢測(cè)形成的焊接部的焊接狀態(tài)。所述焊接部檢測(cè)裝置包括:照射部，其被配置為沿著設(shè)定在工件中的焊接軌跡而照射焊接激光束或者沿著設(shè)定在由所述焊接激光束熔融的所述工件的熔池中的掃描軌跡而照射檢測(cè)激光束，以將所述工件焊接在一起；光接收部，其被配置為接收返回光，所述返回光包括下列的至少一種:來自所述工件中的所述熔池的通過由所述照射部而照射的所述焊接激光束或所述檢測(cè)激光束的反射光，由所述工件的蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)發(fā)光，和從所述工件中的所述熔池而輻射的熱輻射光；以及檢測(cè)部，其被配置為基于在通過對(duì)由所述光接收部接收到的所述返回光的強(qiáng)度進(jìn)行傅里葉變換所探測(cè)的基頻下的振幅和在二倍于所述基頻的頻率下的另一個(gè)振幅，來檢測(cè)所述工件中的所述焊接部的所述焊接狀態(tài)。
[0008]根據(jù)上述方面，在所述工件中所述焊接部的所述焊接狀態(tài)，被基于在所述基頻下的振幅和在二倍于所述基頻的所述頻率下的另一個(gè)振幅被檢測(cè)，所述基頻被通過當(dāng)沿著焊接軌跡照射焊接激光束或者沿著掃描軌跡照射檢測(cè)激光束時(shí)對(duì)由光接收部接收的返回光的所述強(qiáng)度進(jìn)行傅里葉變換來探測(cè)。結(jié)果，在所述照射部與那些工件彼此分隔設(shè)置而將工件焊接到一起的遠(yuǎn)程焊接操作中，即使從由所述光接收部接收的所述返回光得到的電信號(hào)微弱，或者由所述光接收部接收的所述返回光的強(qiáng)度相應(yīng)于所述工件溫度的變化而變化，在所述工件中所述焊接部的所述焊接狀態(tài)都可以被精確檢測(cè)。
[0009]在上述方面中，所述檢測(cè)部基于在所述基頻下的所述振幅和二倍于所述基頻的所述頻率下的所述振幅之間的比率，檢測(cè)在所述工件的所述焊接部中的所述焊接缺陷的大小。
[0010]根據(jù)上述方面，所述檢測(cè)部基于在在所述基頻下的振幅和在二倍于所述基頻的所述頻率下的另一個(gè)振幅之間的比率，檢測(cè)在所述工件的所述焊接部中的所述焊接缺陷的大小，從而，使檢測(cè)在所述工件中所述焊接部的所述焊接狀態(tài)更為精確。
[0011]在上述方面中，所述照射部沿著沿著同一的焊接軌跡照射所述焊接激光束數(shù)次或者沿著同一的掃描軌跡照射所述檢測(cè)激光束數(shù)次。
[0012]根據(jù)上述方面，在所述工件中所述焊接部的所述焊接狀態(tài)，被基于在所述基頻下的振幅和在二倍于所述基頻下的振幅而檢測(cè)，所述基頻被通過當(dāng)沿著同一的焊接軌跡照射所述焊接激光束數(shù)次或者沿著同一的掃描軌跡照射所述檢測(cè)激光束數(shù)次時(shí)，對(duì)所述光接收部接收的所述返回光的所述強(qiáng)度進(jìn)行傅里葉變換而探測(cè)。結(jié)果，即使當(dāng)沿著預(yù)定的焊接軌跡照射所述焊接激光束僅一次或者沿著預(yù)定的掃描軌跡照射所述檢測(cè)激光束僅一次時(shí)，從所述返回光得到的電信號(hào)微弱，或者從所述光接收部得到的所述電信號(hào)包含噪聲，由于在所述返回光中的這種噪聲對(duì)檢測(cè)精度的削減可被抑制。也就是說，所述檢測(cè)部的所述焊接狀態(tài)的所述檢測(cè)精度能被提尚。
[0013]本發(fā)明的第二方面涉及一種適合于檢測(cè)當(dāng)多個(gè)工件被焊接在一起時(shí)所形成的焊接部的焊接狀態(tài)的焊接部檢測(cè)方法。所述焊接部檢測(cè)方法包括:沿著設(shè)定在工件中的所述焊接軌跡而照射焊接激光束或者在沿著設(shè)定在由所述焊接激光束熔融的所述工件的所述熔池中的所述掃描軌跡而照射所述檢測(cè)激光束，以使所述工件焊接在一起；接收返回光，所述返回光包括下列的至少一種:來自所述工件中的所述熔池的通過所述焊接激光束或所述檢測(cè)激光束的反射光，由所述工件的蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)發(fā)光，和從所述工件中的所述熔池而輻射的熱輻射光；通過對(duì)所述返回光的強(qiáng)度進(jìn)行傅里葉變換來探測(cè)基頻；及基于在所述基頻下的振幅和在二倍于所述基頻的另一個(gè)頻率下的另一個(gè)振幅，檢測(cè)在所述工件中的所述焊接部的所述焊接狀態(tài)。
[0014]根據(jù)上述方面，所述基頻通過對(duì)所述接收的所述返回光的所述強(qiáng)度進(jìn)行傅里葉變換而探測(cè)，且然后，基于在所述基頻下的振幅和在二倍于所述基頻的另一個(gè)頻率下的所述振幅，檢測(cè)在所述工件中的所述焊接部的所述焊接狀態(tài)。結(jié)果，在所述激光照射部與工件彼此分隔設(shè)置而焊接到一起的遠(yuǎn)程焊接操作中，即使從所述接收的返回光得到的電信號(hào)微弱或者所述接收的返回光相應(yīng)于所述工件的溫度的變化而變化，在所述工件中所述焊接部的所述焊接狀態(tài)都可以被精確檢測(cè)。
[0015]由以上說明了解到，根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面，當(dāng)將多個(gè)工件焊接到一起，所述基頻通過當(dāng)沿著所述焊接軌跡照射所述焊接激光束或者沿著所述掃描軌跡照射所述檢測(cè)激光束時(shí)，對(duì)所述返回光的所述強(qiáng)度進(jìn)行傅里葉變換而探測(cè)，且然后，基于在所述基頻下的所述振幅和在二倍于所述基頻的另一個(gè)頻率的所述振幅，檢測(cè)在所述工件中的所述焊接部的所述焊接狀態(tài)。結(jié)果，即使從所述返回光得到的電信號(hào)微弱或者所述返回光相應(yīng)于所述工件溫度的變化而變化，在所述工件中所述焊接部的所述焊接狀態(tài)都能夠被精確檢測(cè)。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)以及在技術(shù)和工業(yè)上的意義將參考【附圖說明】如下，其中類似的參考標(biāo)號(hào)表示類似的元件，其中:
[0017]圖1為示出本發(fā)明的焊