在熔池的不同区域检测的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检测装置及其方法，且涉及一种例如当多个工件被焊接时检测当时形成的焊接部的焊接状态的焊接部检测装置及其检测方法。
【背景技术】
[0002]当两个钢片一个放置在另一个上面且在其上进行激光束焊接时，对由激光束焊接所形成的焊接部进行质量评估。作为这类对由激光束焊接形成的焊接部的质量评估的一个实例，日本专利申请公开号2008-87056 (JP2008-87056A)说明了一种通过使用激光束的反射光来进行激光束焊接的质量评估的技术。
[0003]在JP2008-87056A说明的激光束焊接质量判定系统中，例如，从激光电筒照射YAG激光，且激光反射光从焊接前进方向的斜前方上侧由第一光接收输出装置所接收。进一步，包括蒸气光(羽状(plume))和激光反射光的焊接光由第二光接收输出装置在与激光束照射方向同轴的方向上所接收。在两个预定方向上同时被接收的激光反射光和焊接光，被根据它们各自的强度而转换为电信号。此系统基于电信号的信号强度或其变化来判定焊接质量。
[0004]根据JP2008-87056A说明的激光束焊接质量判定系统，激光反射光和焊接光在两个彼此不同的预定的方向上同时被接收，而且将它们各自的光接收信号强度与适当设定的阈值进行比较。在此处，能够判定下列各种类型的不良焊接的任何一种的发生:焊接收缩(填充不足)，在其中焊接焊道(bead)中空以掩埋钢片之间的缝隙；未接合焊接，其中由于钢片之间的缝隙过大，上下钢片未接合；下陷(expressed)焊接，其中类似地由于钢片之间的缝隙过大，焊道下陷；以及熔融焊接，其中由于热平衡的波动，焊道意外消失；以及有孔焊接。
[0005]然而，在JP2008-87056A说明的激光束焊接质量判定系统中，例如在激光电筒与工件(钢片)分开的情况下，从接收的激光反射光和焊接光获得的电信号变弱。由此缘故，不良焊接的判定精度会降低。特别是，在其中激光焊接中焊道下陷的下陷焊接中，由于不良焊接引起的电信号的那些变化减弱。这引起在工件中的不良焊接不能被精确精密地探测的这种情况。进一步，众所周知由于工件熔融引起的蒸气光和从工件的熔池发射的热辐射光根据工件的温度而变化，且从接收的激光反射光和焊接光获得的电信号和判定激光束焊接的阈值根据工件温度而变化。因为此原因，在激光束焊接中在工件温度大幅波动的情况下，不良焊接的判定精度会进一步降低。
【发明内容】
[0006]本发明提供能够精确精确地检测远程焊接中工件的焊接部的焊接状态的一种焊接部检测装置及其检测方法，其中焊接被进行以使得在工件与激光电筒隔开。
[0007]本发明的第一个方面涉及一种焊接部检测装置，其当多个工件被焊接时检测当时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，所述照射部沿着设定在所述工件中的焊接轨迹而照射焊接激光束以焊接所述工件，或者沿着设定在由焊接激光束所熔融的所述工件中的熔池中的扫描轨迹而照射检测激光束；接收返回光束的光接收部，所述返回光束包括下列的至少一种:由所述照射部照射的所述焊接激光束或所述检测激光束的反射光，由于所述工件的熔融和蒸发引起的蒸气光，和从所述工件的所述熔池发射的热辐射光，所述反射光由所述工件的所述熔池反射；以及检测部，所述检测部基于在所述工件的所述熔池内部的相对靠近给定点的第一区域中的由所述光接收部接收的返回光束的强度和在所述工件的熔池内部的与所述给定点相对隔开的第二区域中的由所述光接收部接收的返回光束的强度，来检测所述工件的焊接部的焊接状态。
[0008]根据上述方面，所述工件的所述焊接部的所述焊接状态，被基于形成在所述工件中的所述熔池内部的相对靠近所述给定点的第一区域中的所述返回光束的强度和形成在所述工件中的熔池内部的与所述给定点相对隔开的第二区域中的所述返回光束的强度而检测。相应地，在如其中所述照射部与所述工件隔开进行焊接的远程焊接的情况下，即使从由所述光接收部接收的所述返回光束得到的电信号微弱，或者即使由所述光接收部接收的所述返回光束的所述强度根据工件温度的变化而变化，能够精确精确地检测在所述工件中形成的所述焊接部的所述焊接状态。
[0009]在上述方面中，所述检测部基于在所述第一区域中的由所述光接收部接收的所述返回光束的所述强度和在所述第二区域中的由所述光接收部接收的所述返回光束的强度之间的比率，来检测所述工件的所述焊接部的所述焊接状态。
[0010]根据上述方面，所述工件的所述焊接部的所述焊接状态，被基于在所述第一区域中接收的所述返回光束的强度和在所述第二区域中的接收的所述返回光束的强度之间的所述比率而检测。相应地，例如即使从由所述光接收部接收的所述返回光束得到的电信号微弱，或者即使由所述光接收部接收的所述返回光束的所述强度根据工件温度的变化而变化，能够判定所述工件的所述焊接部的焊接状态，基于大体上统一的标准，由此能够精确精确地检测所述工件的所述焊接部的所述焊接状态。
[0011]在上述方面中，所述检测部基于在所述第一区域中的由所述光接收部接收的所述返回光束的平均强度和在所述第二区域中的由所述光接收部接收的所述返回光束的平均强度，来检测所述工件的所述焊接部的所述焊接状态。
[0012]根据上述方面，所述工件的所述焊接部的所述焊接状态，被基于在所述第一区域中的接收的所述返回光束的所述平均强度和在所述第二区域中的接收的所述返回光束的所述平均强度而检测。相应地，例如即使由所述光接收部接收的所述返回光束的所述强度根据工件温度的变化或者所述熔池的液的周期性振动而变化，能够判定形成在所述工件中的所述焊接部的所述焊接状态，基于大体上统一的标准，由此能够进一步更精确地检测所述工件的所述焊接部的所述焊接状态。
[0013]注意在所述第一区域中的由所述光接收部接收的所述返回光束的平均强度为每单位长度的、每单位面积的或每单位时间的所述返回光的所述强度，其通过把在所述第一区域的由所述光接收部接收的所述返回光束的总强度除以在所述第一区域的激光束扫描的长度、第一区域的面积、在第一区域中激光束进行扫描经过的时间等而得到。进一步，由在所述第二区域中由所述光接收部接收的所述返回光束的所述平均强度同样是:通过把在所述第二区域的由所述光接收部接收的所述返回光束的总强度除以在第二区域的激光束扫描的长度、第二区域的面积、在第二区域中激光束进行扫描经过的时间等而得到每单位长度的、每单位面积的或每单位时间的所述返回光的所述强度。
[0014]进一步，本发明的第二方面涉及一种当多个工件被焊接时检测当时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:沿着设定在所述工件中的焊接轨迹而照射焊接激光束以焊接所述工件，或者沿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；接收返回光束，所述返回光束包括下列的至少一种:自所述工件的所述熔池反射的所述焊接激光束或所述检测激光束的反射光，由于所述工件的熔融和蒸发引起的蒸气光，和从所述工件的所述熔池发射的热辐射光；以及基于在所述工件的熔池内部的相对靠近给定点的第一区域中接收的返回光束的强度和在所述工件的所述熔池内部的与给所述定点相对隔开的第二区域中接收的返回光束的强度，来检测所述工件的焊接部的焊接状态。
[0015]根据上述方面，所述工件的焊接部的所述焊接状态被基于形成在所述工件的所述熔池内部的相对靠近所述给定点的所述第一区域中接收的所述返回光束的所述强度和形成在所述工件的所述熔池内部的与所述给定点相对隔开的所述第二区域中接收的所述返回光束的所述强度而检测。相应地，在如其中照射部与所述工件隔开而进行焊接的远程焊接的情况下，即使从由所述返回光束得到的电信号微弱，或者即使由此接收的所述返回光束的强度根据工件温度的变化而变化，能够精确地检测所述工件中形成的焊接部的焊接状
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[0016]由以上说明了解到，根据本发明的第一和第二方面具有如此简单的配置，当多个工件被焊接时，所述工件的焊接部的焊接状态，被基于在所述工件的熔池内部的相对靠近给定点的所述第一区域中接收的返回光束的强度和在所述工件的所述熔池内部的与所述给定点相对隔开的所述第二区域中接收的返回光束的强度而检测。相应地，即使从所述返回光得到的电信号微弱，或者所述返回光的所述强度根据工件温度的变化而变化，能够精确地检测工件的所述焊接部的焊接状态。
【附图说明】
[0017]下面将参考【附图说明】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，其中类似的参考标号表示类似的元件，其中:
[0018]图1为示意性说明本发明的焊接部检测装置的实施例1的整体配置的总体配置图。
[0019]图2为说明来自如图1所示的检测装置的焊接照射部的焊接激光束的照射形态(form)的俯视图。
[0020]图3为说明来自如图1所示的检测装置的检测照射部的检测激光束的照射形态的俯视图。
[0021]图4为示出时间序列的返回光束的强