具有用于提取蒸发冷光和热辐射的提取部的焊接部检查装置及其检查方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接部检查装置及其检查方法，例如，具体涉及用于检查在通过激光束将多个工件焊接在一起时形成的焊接部的焊接状况的检查装置及其检查方法。
【背景技术】
[0002]当两个钢板通过激光束焊接在一起以彼此堆叠时，对通过激光焊接形成的焊接部执行质量评估。例如，作为对通过激光束形成的焊接部进行质量评估的实例，公开号为2008-87056的日本专利申请(JP 2008-87056A)公开了有关使用激光束的反射光对激光焊接执行质量评估的技术。
[0003]JP 2008-87056A中所公开的激光焊接质量判定系统例如从激光手电筒照射YAG激光。第一反射光接收/输出装置从焊接操作前进方向的斜上方接收激光反射光。进一步地，第二反射光接收/输出装置与激光束的照射方向同轴地接收包括蒸发光(羽烟)和反射激光的焊接光。同时从两个预定方向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。因此，该系统基于此电信号的信号强度或其变化判定焊接质量。
[0004]根据JP 2008-87056A中所公开的激光焊接质量判定系统，反射的激光和焊接光被从两个不同的方向同时接收。所接收的每一种光的信号强度与适当设定的阈值进行比较。因此，可以判定已经出现诸如未焊满(其中焊道下沉以填充钢板之间的间隙)、接合缺陷(其中由于钢板之间的间隙过大，上下钢板无法接合)、焊珠凹陷(其中由于钢板之间的间隙过大，焊珠下陷)、熔断(其中由于热平衡变化，焊珠突然消失)、镗孔之类的多种焊接缺陷中的任意一种。
[0005]但是，根据JP 2008-87056A中所公开的激光焊接质量判定系统，例如，如果激光手电筒和工件(钢板)被设定为彼此分离，则从所接收的反射激光或焊接光中获取的电信号可能非常弱。这样，焊接缺陷判定的精确性也会下降。特别是，在焊珠凹陷(其中焊珠在激光焊接时下陷)的情况下，由焊接故障导致的电信号变化减弱。因此，有时候无法精确地检测到工件中的某些焊接故障。进一步地，由工件的熔化/蒸发所产生的蒸发冷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。已知用于判定从所接收的反射激光束或焊接光中获取的电信号和激光焊接质量的阈值根据工件温度变化。如果激光焊接时的工件温度变化很大，工件焊接缺陷的判定精确度有时可能进一步降低。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种例如能够在激光手电筒和工件被设定为彼此分离的情况下，能够在用于焊接的远程焊接操作中精确地检查工件中的焊接部的焊接状况的焊接部检查装置及其检查方法。
[0007]本发明的第一方面涉及一种焊接部检查装置，其被配置为检查在多个工件被焊接在一起时所形成的焊接部的焊接状况。所述焊接部检查装置包括:照射部，其被配置为沿着在工件中设定的焊接轨迹多次照射焊接激光束，或者沿着在由所述焊接激光束熔化的所述工件的熔池中设定的扫描轨迹多次照射检查激光束，以便将所述工件焊接在一起；光接收部，其被配置为接收回射光，所述回射光包括来自由所述照射部照射的所述焊接激光束或所述检查激光束导致的所述工件中的所述熔池的反射光、由所述工件的蒸发产生的蒸发冷光、以及从所述工件中的所述熔池辐射的热辐射光；提取部，其被配置为从所述光接收部所接收的回射光中提取包含蒸发冷光的第一组分和包含热辐射光的第二组分；以及检查部，其被配置为基于所述提取部所提取的所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率，检查所述工件的所述焊接部的焊接状况。
[0008]如果，当在所述工件的所述焊接部中存在焊接缺陷时，沿着在所述工件中设定的所述焊接轨迹照射的所述焊接激光束或沿着在所述工件的所述熔池中设定的所述扫描轨迹照射的所述检查激光束经过所述焊接缺陷，则所述回射光的包含蒸发冷光的所述第一组分的强度和包含热辐射光的所述第二组分的强度以基本相同的周期变化，但是所述强度的波形不同。因此，当计算所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率时，结果是共同存在多个以基本相同的周期变化，但具有相移的多个波形。可认为由所述工件的焊接部的所述焊接缺陷导致的周期为T的周期性变化被放大。
[0009]根据上述方面，当沿着所述焊接轨迹多次照射所述焊接激光束，或者沿着所述扫描轨迹多次照射所述检查激光束时，通过从所述光接收部所接收的所述回射光中提取包含蒸发冷光的所述第一组分和包含热辐射光的所述第二组分，基于所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率检查所述工件的所述焊接部的所述焊接状况。因此，例如，即使从所述光接收部所接收的所述回射光中获取的电信号较弱，或者所述光接收部所接收的所述回射光的强度在所述照射部和所述工件被设定为彼此分离的情况下，在用于焊接的远程焊接操作中根据工件温度的变化而变化，由所述工件的所述焊接部的所述焊接缺陷导致的周期性变化也可通过放大被可靠地检测到，这样便可精确地检查所述工件的所述焊接部的所述焊接状况。
[0010]进一步地，在上述方面，所述检查部可通过对所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率、或所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率的幂执行傅里叶变换，来检查所述工件的所述焊接部的焊接状况。
[0011]根据上述方面，所述检查部通过对所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率、或所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率的幂执行傅里叶变换，来检查所述工件的所述焊接部的焊接状况。因此，可以更可靠地检测到由所述工件的所述焊接部的所述焊接缺陷导致的周期性变化。这样便可更精确地检查所述工件的所述焊接部的所述焊接状况。
[0012]进一步地，在上述方面，所述检查部可基于在高达基频数倍的频率下的振幅检查所述工件的所述焊接部的焊接状况，所述基频是通过对所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率、或所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率的幂执行傅里叶变换而检测到的。
[0013]根据上述方面，所述检查部基于在高达基频数倍的频率下的振幅检查所述工件的所述焊接部的焊接状况，所述基频是通过对所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率、或所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率的幂执行傅里叶变换而检测到的。因此，可以更精确地检查所述工件的所述焊接部的所述焊接状况。
[0014]进一步地，在上述方面，所述提取部可在频谱上将所述光接收部所接收的所述回射光至少分散为包含蒸发冷光的所述第一组分和包含热辐射光的所述第二组分，并且从所述回射光中提取包含蒸发冷光的所述第一组分和包含热辐射光的所述第二组分。
[0015]根据上述方面，所述提取部在频谱上将所述光接收部所接收的所述回射光至少分散为包含蒸发冷光的所述第一组分和包含热辐射光的所述第二组分，并且从所述回射光中提取包含蒸发冷光的所述第一组分和包含热辐射光的所述第二组分。因此，借助简单的结构，可从所述回射光中提取包含蒸发冷光的所述第一组分和包含热辐射光的所述第二组分。
[0016]进一步地，本发明的第二方面涉及一种焊接部检查方法，其适合于检查在多个工件被焊接在一起时所形成的焊接部的焊接状况。所述焊接部检查方法包括:沿着在工件中设定的焊接轨迹多次照射焊接激光束，或者沿着在由所述焊接激光束熔化的所述工件的熔池中设定的扫描轨迹多次照射检查激光束，以便将所述工件焊接在一起；接收回射光，所述回射光包括来自由所述焊接激光束或所述检查激光束导致的所述工件中的所述熔池的反射光、由所述工件的蒸发产生的蒸发冷光、以及从所述工件中的所述熔池辐射的热辐射光；从回射光中提取包含蒸发冷光的第一组分和包含热辐射光的第二组分；以及基于所述第一组分的强度与所述第二组分的强度之间的比率，检查所述工件的所述焊接部的焊接状况。
[0017]根据上述方面，从所述回射光中提取包含蒸发冷光的所述第一组分和包含热辐射光的所述第二组分，并且基于包含蒸发冷光的所述第一组分的强度与包含热辐射光的所述第二组分的强度之间的比率检查所述工件的所述焊接部的焊接状况。因此，例如，即使从所述光接收部所接收的所述回射光中获取的电信号较弱，或者所述光接收部所接收的所述回射光的强度在所述照射部和所述工件被设定为彼此分离的情况下，在用于焊接的远程焊接操作中根据工件温度的变化而变化，由所述工件的所述焊接部的所述焊接缺陷导致的周期性变化也可通过放大而被可靠地检测到，这样便可精确地检查所述工件的所述焊接部的所述焊接状况。
[0018]通过上述描述可理解，根据本发明的第一和第二方面，在将多个工件焊接在一起的情况下，当沿着焊接轨迹多次照射所述焊接激光束，或者沿着所述扫描轨迹多次照射所述检查激光束时，从所述