专利名称：激光焊接检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及把握激光焊接状况并检查焊接品质的激光焊接检查装置。
背景技术：
作为以往的激光焊接检查装置的一例，有专利文献1所示的装置(以下称为“专利 文献1的装置”)。专利文献1的装置具备激光照射头，该激光照射头对工件照射激光振荡 器所产生的激光而对该工件进行焊接。该激光照射头具备透镜(聚光透镜)，对激光振荡 器所产生的激光进行会聚并对工件进行照射；和保护罩，保护聚光透镜免受焊接时产生的 飞散物(工件中所含的物质蒸发而形成的飞散物等)损伤。专利文献1的装置还具备光 纤，配置在与从激光照射头照射的激光光路偏离一些的位置上；和太阳能电池，配置在与该 光纤的前端相对的位置上并将光能转换成电能(电压)。专利文献1的装置中，在保护罩上的污物等较少或没有的情况下，因污物等发生 散射的激光较少或没有，结果照射到太阳能电池上的激光光量变少，对工件照射有效的激 光。另一方面，在保护罩上的污物等增加的情况下，因该污物等发生散射的激光增加，因此， 大量的散射光(激光)经由光纤照射到太阳能电池上，有助于焊接的激光变少，不再对工件 照射有效的激光。专利文献1的装置中，由于在保护罩上的污物等较少或没有的情况下，对工件照 射有效的激光，所以判定焊接优良；由于在保护罩上的污物等增加的情况下，未对工件照射 有效的激光，所以判定焊接不良。专利文献1 日本特开平11-320144号公报
发明内容
但是，在上述现有技术中，具备光纤和太阳能电池，将太阳能电池配置在与光纤前 端相对的位置上，在太阳能电池上连接电线束并在该电线束的前端连接波形计测器。在上 述现有技术中，如上所述，采用电线束及太阳能电池来进行焊接优劣判定，因而存在下述问 题导致装置的复杂化，进而导致装置大型化了与激光光路偏离地配置太阳电池的量。而 且，一般而言，太阳能电池价格高昂，随之导致装置成本的增加，实际状况是仍有待于改善。本发明是鉴于上述情况提出的，其目的在于提供一种激光焊接检查装置，其能够 以简易的结构抑制附着在保护玻璃上的异物的影响，并良好地进行焊接品质的评价。本发明的激光焊接检查装置，其具有拍摄单元，并利用通过该拍摄单元的拍摄而 得到的焊接部图像检查焊接品质，该拍摄单元通过用于保护激光光学系统的保护玻璃接收 相对于激光的照射由焊接部反射的激光反射光，并由所接收到的激光反射光拍摄所述焊接 部，其特征在于，以相对于所述保护玻璃的成像点与所述拍摄单元不一致的方式，在所述拍 摄单元与所述焊接部之间设有一个以上相对于所述焊接部的成像点。根据本发明，焊接部的像在设置于拍摄单元与焊接部之间的相对于焊接部的成像 点处成像并由拍摄单元拍摄，另一方面，相对于保护玻璃的像被扩散而未在所述成像点处成像，所以拍摄单元所获得的图像中，因保护玻璃的污物所引起的照入相对变少，相应地可 以提高优劣判定精度。以下，列举几个本申请中视为可申请专利的发明的(以下有时称作“可申请发明”。)的方案，并对此进行说明。对于各方案，与权利要求相同地按项区分，对各项标注编 号，并根据需要以引用其他项编号的形式进行记载。这只是为了便于理解可申请发明，而并 不是要将构成可申请发明的构成要素的组合限定于以下的各项记载。即，可申请发明应参 照各项随附的记载、实施例的记载等进行解释，在符合此解释的条件下，在各项方案的基础 上进一步附加其他构成要素的方案或从各项方案删除构成要素的方案也可以作为可申请 发明的一个方案。本发明由下述⑴ (5)项的方案构成。(1) (3)项的方案分别相当于权利要 求1 3。(1) 一种激光焊接检查装置，其具有拍摄单元，并利用通过该拍摄单元的拍摄而 得到的焊接部图像检查焊接品质，该拍摄单元通过用于保护激光光学系统的保护玻璃接收 相对于激光的照射由焊接部反射的激光反射光，并由所接收到的激光反射光拍摄所述焊接 部，其特征在于，以相对于所述保护玻璃的成像点与所述拍摄单元不一致的方式，在所述拍 摄单元与所述焊接部之间设有一个以上相对于所述焊接部的成像点。(2)在(1)项所述的激光焊接检查装置中，其特征在于，在所述拍摄单元与所述保 护玻璃之间，设有用于限定从所述保护玻璃入射的光线的方向范围的光圈。(3)在(2)项所述的激光焊接检查装置中，其特征在于，将相对于所述焊接部的成 像点和所述光圈配置在相同位置上。(4)在(1) (3)中的任一项所述的激光焊接检查装置中，其特征在于，设激光光 学系统中的面对所述保护玻璃的透镜(以下称为“保护玻璃相对透镜”)与所述焊接部的距 离(“以下称为保护玻璃相对透镜-焊接部距离”)为a、设保护玻璃相对透镜与保护玻璃 的距离(“以下称为保护玻璃相对透镜_保护玻璃距离”)为b时，a/b被设定为超过1的 数值t(其中，t>l)以上。(5)在(4)项所述的激光焊接检查装置中，其特征在于，超过1的数值t被设定为 10。根据(1) (5)项所述的激光焊接检查装置，焊接部的像在设置于拍摄单元与焊 接部之间的相对于焊接部的成像点处成像并由拍摄单元拍摄，另一方面，相对于保护玻璃 的像被扩散而未在上述成像点处成像，并由拍摄单元拍摄。因此，因保护玻璃的污物引起的 照入被扩散，而且，通过设置光圈，在拍摄单元获得的图像中，污物照入图像成分不清晰、且 较少，另一方面，基于焊接部的图像成分清晰且较多，因而可以相应地提高优劣判定精度。根据权利要求1所述的发明，焊接部的像在设置于拍摄单元与焊接部之间的相对 于焊接部的成像点处成像并由拍摄单元拍摄，另一方面，相对于保护玻璃的像被扩散而未 在上述成像点处成像，因此，在拍摄单元获得的图像中，因污物引起的照入相对变少，可以 相应地提高优劣判定精度。根据权利要求2所述的发明，因保护玻璃的污物引起的照入图像成分较少，另一 方面，基于焊接部的图像成分较多，因而可以提高优劣判定精度。根据权利要求3所述的发明，由于将相对于焊接部的成像点及光圈配置在相同位置上，所以光圈对基于焊接部的图像成分的影响变小，可以相应地提高优劣判定精度。
图1是示意性地表示本发明第一实施方式涉及的激光焊接检查装置的图。图2是同时表示来自图1的工件及保护玻璃的光的光路的图。图3是表示在图1的激光焊接检查装置上设有光圈的例子(第二实施方式)的图.图4是示意性地表示本发明第三实施方式的激光焊接装置1的图。附图标记说明1、1A、1B激光焊接检查装置5、6第一、第二透镜单元(光学系统)11相机(拍摄单元)12保护玻璃15第一成像点(相对于焊接部的成像点)30 光圈W工件(焊接部)
具体实施例方式以下，基于图1及图2对本发明的第一实施方式进行说明。图1是表示本发明第一实施方式涉及的激光焊接检查装置1的图。在图1中，2是 焊接用焊枪，在焊接用焊枪2的内部内置有两个透镜单元5、6 (光学系统)。焊接用焊枪2， 从激光振荡器7通过光纤8发送的激光(焊接用激光)，经由反射镜9且通过两个透镜单元 5、6，从其前端部向工件(焊接部)W照射，以对工件W实施激光焊接。反射镜9反射激光光 线，后述相机11的拍摄涉及的图像(可见光)能够透过。在焊接用焊枪2的前端部设置了保护玻璃12。保护玻璃12保护两个透镜单元即 两个透镜单元5、6免受由激光焊接所产生的飞溅物(熔融金属的飞散物)及烟雾(烟状气 体)损伤。以下，为了便于说明，将两个透镜单元5、6中的配置于焊接用焊枪2的前端部侧 的透镜单元称为第一透镜单元5，将配置于焊接用焊枪2的后端部侧的透镜单元称为第二 透镜单元6。在焊接用焊枪2的后端部配置了相机11，通过第一、第二透镜单元5、6，与焊接用 激光同轴地接收由工件W反射的激光反射光。焊接用焊枪2的位置被如下设定第一透镜单元5的一侧的焦点fll与工件W的 加工点Wk —致，第二透镜单元6的一侧的焦点f21与相机11 一致。而且，第一、第二透镜 单元5、6被如下设定第一透镜单元5的另一侧的焦点f 12与第二透镜单元6的另一侧的 焦点f22处于相同位置(以下称为“第一、第二透镜单元5、6的焦点一致位置15”)上。第 一、第二透镜单元5、6被如上所述地配置，而且，如上所述地相对相机11及工件W来设定焊 接用焊枪2的位置，由此，焊接用焊枪2的相对于工件W的像在第一、第二透镜单元5、6的 焦点一致位置15处结合。以下，将这样使相对于工件W的像结合的第一、第二透镜单元5、 6的焦点一致位置15适当称为第一成像点15(相当于权利要求1中的相对于焊接部的成像 点)。而且，通过如上所述地相对于相机11及工件W来设定焊接用焊枪2的位置，相机11经由第一成像点15对相对于工件W的像进行拍摄(成像)。设第一透镜单元5与工件W的加工点Wk的距离(第一透镜单元_工件距离)、换 言之第一透镜单元5的焦点距离为a，第一透镜单元5与保护玻璃12的距离(第一透镜单 元5-保护玻璃距离)为b，则两个距离之间有以下关系成立10。相机11利用通过第一、第二透镜单元5、6接收的激光反射光拍摄工件W(工件W 的加工点Wk)，并获得工件W的图像(可视化图像)[焊接部图像]。一般而言，若反复进行 激光焊接，则如上所述地飞溅物等(以下，为了便于说明，称为污物)会附着到保护玻璃12 上。当保护玻璃12上附着有污物时，焊接部图像中包含污物照入涉及的图像(以下称为污 物照入图像)。此外，还另行设置有信号处理装置20，在信号处理装置20中包括对由相机11拍 摄的图像进行分析的图像分析单元21和基于该图像分析单元21的分析结果判定工件W的 焊接品质优劣的优劣判定单元22。在如上所述地构成的激光焊接检查装置1中，如上所述地对第一透镜单元-工件 距离a及第一透镜单元_保护玻璃单元b进行设定(a/b ^ 10)，且，在相机11与工件W之 间配置第一成像点15，由此，相对于保护玻璃12的像未在第一成像点15处成像，而是如图 2中的虚线23所示地在比第一成像点15靠近第二透镜单元6 —侧的部分(以下称为“保 护玻璃对应成像点26”)。关于在保护玻璃对应成像点26成像的像，在相机11处被扩散而 未成像，并由相机11拍摄。另一方面，相对于工件W的像在第一成像点15处成像，进而如图2中的实线24所 示地在第二成像点16处即由相机11拍摄。因此，因保护玻璃12的污物引起的照入被扩散，伴随于此，焊接部图像中，污物照 入图像的影响相对变小，基于工件W的图像清晰，可以相应地提高优劣判定精度，进而可以 良好地评价工件W的焊接品质。在将太阳能电池配置在与光纤前端相对的位置上、且在太阳能电池上连接电线束 的上述现有技术中，由于采用了太阳能电池，导致装置的复杂化及装置成本的增加。相对于 此，调整透镜的配置方式以良好地评价工件W的焊接品质，由此不需采用上述现有技术中 所必需的太阳能电池，从而实现了装置的简化及装置的低廉化。在上述实施方式中，将第一透镜单元_工件距离a与第一透镜单元_保护玻璃距 离b设定成a/b彡10，与设定成a/b < 10时相比，保护玻璃12变成与工件W分离的状态， 可以相应地抑制飞溅物等附着到保护玻璃12上。另外，对于第一透镜单元_工件距离a与第一透镜单元_保护玻璃距离b，也可以 取代上述的“a/b彡10”的设定方式，而设定成a/b彡t (其中，t > 1)。在上述实施方式中，虽然以在相机11与工件W之间设有一个相对于工件W的成像点为例，但是不限于此，也可以进一步设置透镜单元，并在相机11与工件W之间设置两个以 上相对于工件W的成像点。在这种情况下，在上述设定方式的基础上，还设定成相对于保护 玻璃12的成像点与相机11不一致。在上述实施方式中，如图3所示，也可以在第一成像点15上设置用于限定从保护 玻璃12 (参照图1)入射的光线的方向范围的光圈30 (第二实施方式)。根据第二实施方式涉及的激光焊接检查装置1B，通过设置光圈30，可以抑制来自保护玻璃12的像(污物等的像)23中的、图3中的剖面线所示区域部分23a进入相机11 一侧，污物照入图像成分变少。
另一方面，如图3中的实线31所示，来自工件W(参照图1)的像不受光圈30限制 地进入相机11(参照图1) 一侧。因此，焊接部图像中，污物照入图像成分相对地变少，基于 工件W的图像成分变多，相应地可以提高优良判定精度。在第二实施方式中，虽然以在第一成像点15上设置光圈30的情况为例，但是也可 以将光圈30设置在与第一成像点15分离的位置上。在上述第一、第二实施方式中，虽然以激光照射方向和相机11的拍摄方向同轴的 情况为例，但是本发明不限于此。例如，如图4所示，可以与第一、第二实施方式相同地在与工件W的表面垂直的方 向上进行相机11的拍摄，而相对于工件W大约以60°的入射角进行激光照射。虽然图4所 示的激光焊接检查装置IB中以激光照射的入射角大约为60°的情况为例，但是也可以以 其他入射角度进行激光照射。
权利要求
一种激光焊接检查装置，其具有拍摄单元，并利用通过该拍摄单元的拍摄而得到的焊接部图像检查焊接品质，该拍摄单元通过用于保护激光光学系统的保护玻璃接收相对于激光的照射由焊接部反射的激光反射光，并由所接收到的激光反射光拍摄所述焊接部，其特征在于，以相对于所述保护玻璃的成像点与所述拍摄单元不一致的方式，在所述拍摄单元与所述焊接部之间设有一个以上相对于所述焊接部的成像点。
2.根据权利要求1所述的激光焊接检查装置，其中，在所述拍摄单元与所述保护玻璃 之间设有用于限定从所述保护玻璃入射的光线的方向范围的光圈。
3.根据权利要求2所述的激光焊接检查装置，其中，将相对于所述焊接部的成像点及 所述光圈配置在相同位置上。
全文摘要
在相机(11)与工件(W)之间设置相对于工件(W)的第一成像点(15)。工件(W)的像在第一成像点(15)处成像并由相机(11)拍摄，另一方面，相对于保护玻璃(12)的像被扩散而未在第一成像点(15)处成像，并由相机(11)拍摄。因此，因保护玻璃(12)的污物引起的照入被扩散，伴随于此，相机(11)获得的图像中，污物照入图像较少，基于工件(W)的图像相对增多，可以提高工件(W)的品质评价精度。
文档编号B23K26/00GK101801585SQ20088010280
公开日2010年8月11日 申请日期2008年7月29日 优先权日2007年8月10日
发明者丰田哲弘, 川副裕司, 西尾匡弘 申请人:丰田自动车株式会社