焊接部检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接部装置及其检测方法，特别地，例如，涉及一种当通过激光束的方式将多个工件焊接到一起时，检测形成的焊接部的焊接状态的检测装置及其检测方法。
【背景技术】
[0002]当通过激光束的方式将两块钢片焊接到一起时，使得它们一块叠放在另一块上面，进行了对由激光焊接形成的焊接部的质量评估。作为对于由激光焊接形成的焊接部的质量评估的实例，如日本专利申请公开号2008-87056 (JP2008-87056)公开了一种有关使用激光束的反射光对激光焊接质量评估的技术。
[0003]在JP2008-87056A中公开的一种激光焊接质量判定系统，如从激光电筒(torch)辐射YAG激光。激光反射光从焊接操作的前进方向的斜上方上侧被第一反射光接收/输出装置所接收。包括蒸发光(羽状(plume))和反射激光光的焊接光被与激光束照射方向同轴的第二反射光接收/输出装置所接收。从两个预定方向同时接收的激光反射光和焊接光被转换为与它们的强度对应的电信号。此系统基于该电信号的信号强度和其强度的变化来判定焊接质量。
[0004]根据JP2008-87056A中公开的激光焊接质量判定系统，反射激光和焊接光在同一时间从两个不同的方向被接收。通过将每种接收光的信号强度与适当设定的阈值进行比较，能够判定各种焊接缺陷中的任何一种，如:焊道下沉以填补钢片间缝隙的填充不足，由于钢片间缝隙过大上下钢片不能接合的接合失败，由于钢片间缝隙过大而焊道下陷的焊道下陷，由于热平衡的变化焊道突然消失的熔断，发生穿孔。
[0005]然而，根据JP2008-87056A中公开的激光焊接质量判定系统，例如，如果激光电筒和工件(钢片)彼此分开，由接收的反射激光束或焊接光得到的电信号很微弱。因而焊接失败的判定的精度下降。特别是，在当激光焊接时焊道下陷的焊道下陷的情况下，由于焊接失败的电信号的变化减弱。因而，有时候，在工件中的焊接失败不能被精确检测。进一步，众所周知，由于工件的熔融/蒸发产生的蒸发发光或从工件中的熔池辐射的热辐射光根据工件温度而变化，且用于判定从接收的反射激光束或焊接光得到的电信号的阈值和激光焊接质量都根据工件温度而变化。如果激光焊接时工件温度的变化大，工件焊接缺陷的判定精度有时会进一步下降。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种能够在激光电筒与工件彼此分隔设置进行焊接的远程焊接操作中，精确地检测工件中焊接部的焊接状态的焊接部检测装置及其检测方法。
[0007]本发明的第一方面涉及一种焊接部检测装置，其被配置为当将多个工件(Wl，W2)被焊接到一起时，检测形成的焊接部的焊接状态。所述焊接部检测装置包括:照射部，其被配置为沿着设定在工件中的焊接轨迹而照射焊接激光束或者沿着设定在由所述焊接激光束熔融的所述工件的熔池中的扫描轨迹而照射检测激光束，以将所述工件焊接在一起；光接收部，其被配置为接收返回光，所述返回光包括下列的至少一种:来自所述工件中的所述熔池的通过由所述照射部而照射的所述焊接激光束或所述检测激光束的反射光，由所述工件的蒸发产生的蒸发发光，和从所述工件中的所述熔池而辐射的热辐射光；以及检测部，其被配置为基于在通过对由所述光接收部接收到的所述返回光的强度进行傅里叶变换所探测的基频下的振幅和在二倍于所述基频的频率下的另一个振幅，来检测所述工件中的所述焊接部的所述焊接状态。
[0008]根据上述方面，在所述工件中所述焊接部的所述焊接状态，被基于在所述基频下的振幅和在二倍于所述基频的所述频率下的另一个振幅被检测，所述基频被通过当沿着焊接轨迹照射焊接激光束或者沿着扫描轨迹照射检测激光束时对由光接收部接收的返回光的所述强度进行傅里叶变换来探测。结果，在所述照射部与那些工件彼此分隔设置而将工件焊接到一起的远程焊接操作中，即使从由所述光接收部接收的所述返回光得到的电信号微弱，或者由所述光接收部接收的所述返回光的强度相应于所述工件温度的变化而变化，在所述工件中所述焊接部的所述焊接状态都可以被精确检测。
[0009]在上述方面中，所述检测部基于在所述基频下的所述振幅和二倍于所述基频的所述频率下的所述振幅之间的比率，检测在所述工件的所述焊接部中的所述焊接缺陷的大小。
[0010]根据上述方面，所述检测部基于在在所述基频下的振幅和在二倍于所述基频的所述频率下的另一个振幅之间的比率，检测在所述工件的所述焊接部中的所述焊接缺陷的大小，从而，使检测在所述工件中所述焊接部的所述焊接状态更为精确。
[0011]在上述方面中，所述照射部沿着沿着同一的焊接轨迹照射所述焊接激光束数次或者沿着同一的扫描轨迹照射所述检测激光束数次。
[0012]根据上述方面，在所述工件中所述焊接部的所述焊接状态，被基于在所述基频下的振幅和在二倍于所述基频下的振幅而检测，所述基频被通过当沿着同一的焊接轨迹照射所述焊接激光束数次或者沿着同一的扫描轨迹照射所述检测激光束数次时，对所述光接收部接收的所述返回光的所述强度进行傅里叶变换而探测。结果，即使当沿着预定的焊接轨迹照射所述焊接激光束仅一次或者沿着预定的扫描轨迹照射所述检测激光束仅一次时，从所述返回光得到的电信号微弱，或者从所述光接收部得到的所述电信号包含噪声，由于在所述返回光中的这种噪声对检测精度的削减可被抑制。也就是说，所述检测部的所述焊接状态的所述检测精度能被提尚。
[0013]本发明的第二方面涉及一种适合于检测当多个工件被焊接在一起时所形成的焊接部的焊接状态的焊接部检测方法。所述焊接部检测方法包括:沿着设定在工件中的所述焊接轨迹而照射焊接激光束或者在沿着设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扫描轨迹而照射所述检测激光束，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种:来自所述工件中的所述熔池的通过所述焊接激光束或所述检测激光束的反射光，由所述工件的蒸发产生的蒸发发光，和从所述工件中的所述熔池而辐射的热辐射光；通过对所述返回光的强度进行傅里叶变换来探测基频；及基于在所述基频下的振幅和在二倍于所述基频的另一个频率下的另一个振幅，检测在所述工件中的所述焊接部的所述焊接状态。
[0014]根据上述方面，所述基频通过对所述接收的所述返回光的所述强度进行傅里叶变换而探测，且然后，基于在所述基频下的振幅和在二倍于所述基频的另一个频率下的所述振幅，检测在所述工件中的所述焊接部的所述焊接状态。结果，在所述激光照射部与工件彼此分隔设置而焊接到一起的远程焊接操作中，即使从所述接收的返回光得到的电信号微弱或者所述接收的返回光相应于所述工件的温度的变化而变化，在所述工件中所述焊接部的所述焊接状态都可以被精确检测。
[0015]由以上说明了解到，根据本发明的第一和第二方面，当将多个工件焊接到一起，所述基频通过当沿着所述焊接轨迹照射所述焊接激光束或者沿着所述扫描轨迹照射所述检测激光束时，对所述返回光的所述强度进行傅里叶变换而探测，且然后，基于在所述基频下的所述振幅和在二倍于所述基频的另一个频率的所述振幅，检测在所述工件中的所述焊接部的所述焊接状态。结果，即使从所述返回光得到的电信号微弱或者所述返回光相应于所述工件温度的变化而变化，在所述工件中所述焊接部的所述焊接状态都能够被精确检测。
【附图说明】
[0016]本发明的示例性实施例的特点、优点以及在技术和工业上的意义将参考【附图说明】如下，其中类似的参考标号表示类似的元件，其中:
[0017]图1为示出本发明的焊