激光焊接的质量检查方法和设备的制作方法

专利名称：激光焊接的质量检查方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及检查激光焊接的质量的方法和设备，更具体地说，涉及通过在激光焊接处理中，监测金属熔池(即，焊接金属)的大小，检查激光焊接的质量的方法和设备。
背景技术：
通常，激光焊接是用于结合金属或非金属，以便利用从激光器发出的激光束熔化金属或非金属，并使之熔合在一起结合技术，如图1中所示。当把激光束照射到基体金属时，激光束形成小孔，小孔周围的焊接金属被熔化。随后，沿着特定方向，即，基体金属的焊接方向(例如，纵向)连续移动作为结果形成的小孔和金属熔池，以便进行焊接处理。用作车身装配技术的激光焊接是利用密聚焦激光束处理材料的方法。与点焊相比，这种激光焊接具有热变形小，生产率高，待处理材料较少受限的优点，不过需要相对精确的焊接匹配作业。对这种激光焊接来说，会产生如下的焊接质量缺陷。就镀锌钢板来说，为了抑制焊道的裂纹，需要约0. 1-0. 2mm级的锌蒸气排放间隙 (zinc vapor discharge gap)0如果焊接基体金属之间的间隙小于约0. 1mm，那么会出现诸如图1 (a)中所示的焊缝的裂纹之类的焊接缺陷。另一方面，如果焊接基体金属之间的间隙超过约0. 2mm，那么会出现诸如图1(b)中所示的咬边之类的焊接缺陷。下面将说明以激光加工后的光的监测为基础的常规激光焊接质量检查方法。图2是图解说明以激光加工后的光的监测为基础的常规激光焊接质量检查系统的示意图，图3是图解说明激光焊接加工后的光(或光)的波段的示意图。如图2和3中所示，在激光焊接处理中，从焊接零件发出的焊接加工后的光被转换成电信号，基于其确定良好的焊接质量的信号被设定为基准波形。根据基准波形，确定上限值和下限值，以致当检测到的信号超出上限波形和下限波形的区域时，判定焊接零件存在焊接缺陷。激光焊接加工后的光一般包括近红外线(NIR)，近紫外线(NUVR)，激光反射光等等。通常，激光焊接加工后的大部分光是激光反射光。常规技术采用其中把激光加工后的光转换成电信号，简单地比较转换的电信号和基准波形，之后进行分析的方法。不过，由于激光焊接加工后的大部分光是激光反射光，因此与缺陷焊缝的长度，焊道的宽度等相关的信号较小，这使得不能正确地测量激光焊接的质量。因此，这种信号主要用于监测激光功率。此外，由于激光功率监控信号的趋势是利用持续约两个星期收集数据的统计方法分析和设定的，因此需要专业技术，从而使得一般工作人员很难设定所述信号。另外，还存在汽车制造商的技术员通常亲自设定所述信号，从而花费大量的时间和金钱的问题。换句话说，激光焊接加工后的光包括近红外线(NIR)，近紫外线(NUVR)，激光反射光等等。通常，由于激光焊接加工后的大部分光是激光反射光，因此利用其中简单的比较检测的焊接加工后的光与基准波形，之后进行分析的常规方法，不能正确探查激光焊接质量。从而，如图4中所示，要求应从感测的激光焊接加工后的光中光学过滤和除去激光反射光。通过色差光学滤波器的激光加工后的光的波段是近紫外线(NUVR)和近红外线 (NIR)的范围，这是从激光焊接熔池产生的等离子体光。图5中，表示了感测的等离子体光的电信号。等离子体光的电信号被分成指示图5的图形中的不规则白色曲线部分的AC分量， 和同时脉动的DC分量。这种情况下，等离子体与熔池的状态和焊接质量密切相关。通过利用能够以500帧/秒(fps)的速度拍摄的高速照相机，分析拍摄的激光焊接零件的熔池，可看出重复进行了一系列的众多处理，其中激光焊接零件吸收聚集到激光焊接零件上的激光束，使其固态金属熔化，沿着焊接方向移动光学头，以致在与激光束的焦点相隔l-3mm的位置的后部部分快速凝固，从而产生焊道。采用相同基体金属的激光焊接零件的熔池的状态易于随希望焊接的基体金属板和基体金属板之间的间隙而变化。如果所述间隙较大，那么激光束熔化的熔池大部分被充填到所述间隙中，从而出现诸如其中产生的焊道的上部部分下沉的咬边之类的焊接缺陷。另外，由于熔池的上部部分的大小变小，因此从焊接零件外部产生的等离子体光的强度和瞬时变化被减小。另一方面，如果所述间隙适当，那么由于充填到所述间隙中的金属熔池的量较小， 从而熔池的上部部分的大小变大。另外，从焊接零件外部产生的等离子体光的强度和瞬时变化被增大，等离子体光的波形也非常稳定。如上所述，在镀锌钢板的多道搭接焊接中，如果两个钢板之间的间隙小于0. Imm, 那么夹杂在金属熔池中的锌蒸气通过焊道被排出到外部，进入等离子体中，从而与间隙适当(焊接质量良好)的情况相比，等离子体光的强度和瞬时变化被进一步增大，从而使等离子体光的波形不稳定。因此，提出监测等离子体光的电信号，检查激光焊接的质量的方法。不过，在车身的相同激光焊接零件中，由于等离子体信号的DC分量的变化随金属板的状态和匹配关系而显著改变，因此难以利用等离子体信号的DC分量的变化，正确地检查激光焊接的质量。从而，最近提出一种通过部分采用滤出等离子体信号的DC分量的AC分量，进行激光焊接的质量检查的技术。例如，日本专利No. P2000-271768A和P2001-48756举例说明了这种技术。不过，由于上述日本专利采用仅仅除去小于特定频率的DC分量的简单滤波方法， 因此由于焊接质量良好的焊接零件的AC分量和出现焊接缺陷的焊接零件的传感器电信号之间的辨别功率(discriminating power)的减小，应另外感测其它波段的焊接加工后的光信号，并对其进行非常复杂的处理。例如，上面提及的日本专利利用包括两个传感器信号，指示激光反射光的信号，指示等离子体光的信号，DC分量的信号，和AC分量的信号在内的总共八个传感器信号，检查激光焊接的质量。
另外，应通过众多的试验，收集焊接质量良好的焊接区和焊接存在缺陷的焊接区的数据。实际上，在车身激光焊缝中存在激光焊接基体金属的无数组合。从而，在利用上述方法的情况下，事实上从焊接时间安排的效率观点来看，不能确保关于车身的整个激光焊接零件的数据，这使得不能应用于车身焊接工艺。在本发明的背景技术部分中公开的信息只是为了增进对本发明的背景的了解，不应被视为所述信息构成已为本领域的技术人员已知的现有技术的认可或任意形式的暗示。

发明内容
本发明目的在于解决现有技术中出现的上述问题，本发明的一个目的是提供一种检查激光焊接的质量的方法和设备，其中实现一种新的激光焊接质量检查系统，在所述系统中，通过提出一种等离子体光的电信号的滤波方法，能够利用等离子体光的一个传感器信号和一个滤波电信号进行正确的焊接质量检查，从而使激光焊接质量管理更容易，并且使其能够实际应用于车身激光焊接处理。为了实现上述目的，在一个方面，本发明提供一种检查激光焊接质量的设备，包括激光焊接系统，所述激光焊接系统被配置成进行激光焊接处理；质量检查传感器，所述质量检查传感器被配置成感测从激光焊接零件产生的等离子体光，随后输出等离子体光感测信号；和质量检查单元，所述质量检查单元被配置成接收从质量检查传感器输出的等离子体光感测信号，把接收的等离子体光感测信号转换成电信号，对转换的电信号滤波，并基于作为等离子体光的滤波电信号的AC分量的等离子体光的瞬时变化，确定激光焊接的质量，其中质量检查单元还包括分频和滤波/放大部分，所述分频和滤波/放大部分被配置成把从质量检查传感器输出的等离子体光感测信号分割成多个频带，例如包括0-50HZ， 50-100Hz, 100-500Hz,500Hz-lkHz和大于IkHz的五个频带，对频带分割信号单独滤波或放大，合成滤波和放大后的信号，并通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方，以致利用在多分割复合信号处理方案中滤波的等离子体光的瞬时变化，能够检查激光焊接的质量。在一个实施例中，分频和滤波/放大部还包括分频单元，用于把从质量检查传感器传来的等离子体光感测信号分割成多个频带；滤波/放大单元，用于单独滤波和放大频带分割信号；信号合成单元，用于合成滤波和放大后的信号；和乘法放大器，用于输出合成信号的输入值的平方。另外，在一个实施例中，分频和滤波/放大部可包括按每个频带，由一个高通滤波器、与高通滤波器串联连接的一个低通滤波器、和一个放大器构成的分频和滤波/放大电路。此外，在一个实施例中，激光焊接质量检查设备还包括质量检查控制计算机(例如，PC)，所述质量检查控制计算机被配置成使得能够向质量检查单元发送信号并从质量检查单元接收信号，并控制分割成多个频带的滤波和放大模块的操作变量，使操作变量分别单独地得到调整，以适应现场激光焊接零件的特性。在另一个方面，本发明提供一种检查激光焊接质量的方法，包括对进入车身装配线的车辆进行激光焊接处理的步骤；和利用质量检查传感器，感测从激光焊接零件产生的等离子体光，以输出等离子体光感测信号，把等离子体光感测信号转换成电信号，对转换的电信号滤波，和基于作为等离子体光的滤波电信号的AC分量的等离子体光的瞬时变化，确定激光焊接的质量的步骤，其中确定激光焊接质量的步骤还包括把等离子体光感测信号分割成多个频带，例如包括0-50Hz、50-100Hz、100-500Hz、500Hz-lkHz和大于IkHz的五个频带，对频带分割信号分别单独地进行滤波或放大，重新合成滤波和放大后的信号，并通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方，从而利用输出的等离子体光的瞬时变化，能够确定激光焊接质量是否合格(例如，“良好”或“不良”)的步骤。优选地，在确定激光焊接质量的步骤中，等离子体光的瞬时变化可被分成给定区域，随后可比较每个区域的等离子体光的瞬时变化的平均值和确定基准值，以确定激光焊接的质量。另外，激光焊接质量检查方法还可包括如果在确定激光焊接质量的步骤中，确定在焊接零件是出现焊接缺陷，那么把确定结果传给检查修补生产线(例如，位置独立于车身装配线的检查修补生产线)，以致能够进行焊接零件的修补工作的步骤。此外，激光焊接质量检查方法还可包括把从焊接零件发出的激光焊接加工后的光转换成电信号，比较转换的电信号与基准波形的上下限值的激光功率异常监测处理，所述基准波形被设定为基于其确定合格(例如良好)的焊接质量的信号。这里讨论本发明的其它方面。


下面将参考在附图中图解说明的本发明的一些例证实施例，详细说明本发明的上述及其它特征，所述附图仅仅是作为例子给出的，从而不是对本发明的限制，附图中图1是图解说明常规的激光焊接方法和焊接缺陷状态的示意图；图2是图解说明通过监控激光焊接加工后的光，检查焊接质量的方法的示意图；图3是图解说明与激光焊接处理相关的激光焊接加工后的光的频带的示意图；图4是图解说明光学过滤激光反射光的方法的示意图；图5是表示从激光焊接零件产生的等离子体光的电信号的图形；图6是图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查设备的结构的方框图；图7是图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查方法的流程图；图8是图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查方法中的分频和滤波/放大部分(例如，电路)和多分割复合信号处理方案的方框图和图形；图9是图解说明在按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查方法中使用的分频和滤波/放大电路的电路图；图IOa-IOf图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查方法的系统和算法；图1 la-1 Id是表示按焊接质量状态种类，表示现有技术和本发明之间的比较的图形和照片。附图中列出的附图标记包括对下面进一步讨论的下述组件的引用10 激光焊接系统11 质量检查单元
12 质量检查传感器13 分频和滤波部/电路14 质量检查控制PC15 =QC 显示 PC16 远程监测PC
具体实施例方式下面将详细说明本发明的一个或多个实施例，在附图中图解说明了本发明的多个例子，附图中，相同的附图标记表示相同的组件。下面说明本发明的实施例，以便通过参考附图解释本发明。另外，这里使用的术语“车辆”或其它类似术语包括通常的机动车辆，比如包括运动型多功能汽车(SUV)的客车，公共汽车，卡车，各种商用车，包括各种小船和轮船的水运工具，飞机等等，包括混合动力汽车，电动汽车，插电式混合动力电动车，氢动力汽车和其它代用燃料汽车(例如，从除石油外的资源得到的燃料)。如这里所指，混合动力汽车是具有两种以上动力源的汽车，比如既用汽油又用电供给动力的汽车。本发明的系统特别适用于各种机动车辆。下面参考附图，详细说明按照本发明的实施例。特别地，图6是图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查设备的结构的方框图。如图6中所示，激光焊接质量检查设备能够利用等离子体光的一个传感器信号和一个滤波电信号，即，对从激光焊接零件产生的等离子体光的电信号滤波的方法中的等离子体光的瞬时变化，正确地检查激光焊接的质量。为此，激光焊接质量检查设备包括普通的激光焊接系统10，它包括激光器10a， 自动机IOb和激光器控制面板IOc ；质量检查传感器12，它包括红外传感器12a，传感器控制CPU 12b，增益调节器12c，信号放大器12d，和把电压转换成电流的信号转换器12e ；和质量检查单元11，它包括DSP单元和DAQ单元，并被配置成确定激光焊接的质量，如这里所述。质量检查单元11和激光焊接系统10能够通过I/O接口相互通信，质量检查传感器12和质量检查单元11能够通过诸如RS-485接口之类的接口相互通信。另外，本发明的激光焊接质量检查设备还包括控制质量检查单元11的质量检查控制PC 14，在质量检查和管理过程中显示焊接结果的质量控制OiC)显示PC 15，和监测在远程的激光焊接的质量的远程监测PC 16。质量检查控制PC 14，QC显示PC 15和远程监测PC 16可经以太网集线器相互连接，以太网集线器是使装置能够相互通信的局域网(LAN)。质量检查传感器12包括感测激光焊接加工后的光的光电二极管12a，放大信号的放大器12d，和把模拟信号传给远程地点的信号转换器12e。另外，质量检查传感器12允许通过质量检查单元和质量检查控制PC 14之间的通信，调整信号放大率。在一个实施例中，质量检查传感器12的感测波段可被设定成780nm-800nm的范围。质量检查单元11包括数字信号处理器(DSP)单元和数据采集(DAQ)单元。DSP单元实现各种功能，包括输入/输出(I/O)接口连接，传感器控制，焊接质量检查，硬件异常监控，和远程支持。例证地，DSP单元可包括I/O接口芯片，比如现场总线(PR0FIBUS)芯片 11a, DSP lib和以太网连接11c。DAQ单元包括把从质量检查传感器传来的质量检查信号从电流电平转换成电压电平的部件lld，由DSP单元控制的可编程滤波器部件lie，和两个 A/D (模-数)转换部件Ilf和llg。质量检查控制PC 14实现各种功能，包括传感器信号滤波条件管理，质量确定标准管理，传感器信号数据库(DB)管理，检查结果显示，焊接缺陷历史管理，检查结果的统计分析和硬件监控。另外，QC显示PC 15用于显示检查结果，和当出现焊接缺陷时显示修补零件。远程监测PC 16能够实现检查结果查询，焊接故障历史查询和硬件监控。图7是图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查方法的流程图。如图7中所示，始于步骤705并结束于步骤775的激光焊接质量检查方法700包括对车身装配线上的车辆执行激光焊接处理，利用质量检查传感器感测从激光焊接零件产生的等离子体光，以输出等离子体光感测信号，把等离子体光感测信号转换成电信号，对转换后的电信号滤波，和根据作为等离子体光的滤波电信号的AC分量的等离子体的瞬时变化， 确定激光焊接的质量。特别地，如图7中所示，进行激光焊接加工包括接收放在车身装配线上的车辆的种类(步骤710)，接收焊接零件的索引编号(步骤71 ，同时接收焊接点的数目(步骤720) 的焊接准备步骤，开始焊接处理的步骤(步骤72 ，从在激光焊接期间产生的激光焊接加工后的光中，获得等离子体光的某一滤波电信号的瞬时变化的步骤(步骤730，例如如图所示，等离子体光感测，传感器信号滤波，A/D转换，平方运算，和存储器存储)，和终结焊接处理的步骤(步骤735)。确定激光焊接的质量是根据在上面的步骤730中获得的等离子体光的某一滤波电信号的瞬时变化进行的。例如，执行其中把等离子体光感测信号分成五个频带，包括 0-50Hz,50-100Hz, 100-500Hz, 500Hz-lkHz和大于1kHz，并单独滤波和放大分割频带后的信号的步骤。之后，执行其中重新合成滤波和放大后的信号，并通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方的步骤。随后，根据输出的等离子体光的瞬时变化，进行确定激光焊接的质量的步骤。此时，在确定激光焊接的质量的步骤中，用于确定区间焊接缺陷(步骤740)的等离子体光的瞬时变化被分成给定的区域，即，五个区间，随后比较每个区间的等离子体光的瞬时变化的平均值和确定基准值，以按区间确定激光焊接的质量。换句话说，如果在五个区间之中，焊接缺陷区间(即，每个区间的等离子体光的瞬时变化的平均值小于确定基准值的区间)的数目超过两个(步骤745)，S卩，如果等离子体光的瞬时变化较小的区间的数目超过两个，那么确定出现焊接缺陷(步骤750)。另外，确定结果被传给检查修补生产线(步骤75 。如果确定在激光焊接零件中出现焊接缺陷(步骤760)，那么能够在例如位置独立的车身装配线(修补生产线)进行焊接零件的修补工作(步骤76 ，随后。把车身送到后续生产线(步骤770)。图8是图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查方法中的分频和滤波/放大部分/电路和多分割复合信号处理方案的方框图和图形。
10
在图8中，表示了包括在质量检查单元11的DSP单元中的用于处理多分割复合信号的分频和滤波/放大电路13的结构。分频和滤波/放大电路13用于放大与激光焊接的质量密切相关的频带，和除去其中出现焊接质量确定误差的频带。为此，分频和滤波/放大电路13可包括用于把从质量检查传感器12传来的等离子体光感测信号分成多个频带的分频单元13a，单独地滤波和放大频带分割后的信号的滤波/放大单元13b，合成滤波和放大信号的信号合成单元13c，和输出合成信号的输入值的平方的乘法放大器13d。在图8中，上面的图形表示由一个光电二极管(传感器12)感测的信号(1)，S卩，滤波前的信号，下面的图形表示在信号被多重分割成五个频带的多分割条件下，经过滤波之后(在13d之后)的信号O)。更具体地说，在本发明中，传感器信号被分成五个频带，单独滤波或放大频带分割后的信号，重新合成滤波或放大后的信号，通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方， 以便取得具有辨别功率的等离子体光的瞬时变化。按照这样的方式设定五个传感器信号频带，以致区间1从0Hz-50Hz，区间2从 50Hz-100Hz,区间 3 从 100Hz-500Hz,区间 4 从 500Hz_lkHz，和区间 5 大于 IkHz。按照基体金属的厚度和叠合次数，通过许多次实验选择相应的区间。通常，随着基体金属的厚度和叠合次数的增大，影响焊接的质量的频带减小。由于在汽车的车身中，存在激光焊接零件的基体金属的众多组合，因此与激光焊接质量密切相关的，在激光焊接零件的等离子体光的电信号的频带彼此不同。从而，如果通过实验选择一种特定的滤波条件，并应用于激光焊接质量检查方法， 那么易于出现激光焊接质量检查误差。于是，在本发明中，质量检查控制PC 14允许单独控制分成五个频带的滤波和放大部件的操作变量，以适应现场的激光焊接零件的特性。相应划分的滤波/放大单元的操作变量可由质量检查控制PC控制，如图6中所示。这些变量值被传给质量检查单元，并由可编程滤波器部件控制。乘法放大器意图进一步提高在经过五个分割的滤波/放大阶段之后合成的传感器信号的辨别功率。如图9中所示，本发明中使用的分频和滤波/放大电路可按每个频带，由一个高通滤波器，与高通滤波器串联连接的一个低滤波器，和一个放大器组成。放大器的增益是按电子容量(electronic volume) VR调整的，并由DSP单元控制。五个频带分割的信号由输入阻抗较高的运算(OP)放大器按1 1的比例合成。本发明中使用的乘法放大器对由利用软件实现的放大器转换的，并被输入DSP单元的数字数据进行平方运算，并把数字数据保存在存储装置中。图IOa-IOf图解说明按照本发明的一个实施例的激光焊接质量检查方法的系统和算法。参见图10a，图中表示了激光焊接质量检查系统以供参考，而算法将在后面参考图 IOb-IOf 说明。首先，当准备焊接两块金属(例如，铁板，比如当使车身进入装配车间时)，激光焊接系统10对材料(例如，车身)进行焊接，如图IOa中所示。随后，如图IOb中所示，在焊接期间感测焊接加工后的光。这种情况下，感测从激光焊接零件发出的光(激光焊接等离子体密度)。此时，光的波段在近红外线(NIR)和激光反射光的波段范围中，质量检查单元11 把感测的焊接加工后的光转换成电信号。在本发明中，在取得等离子体密度的瞬时变化之前，检测激光功率异常，如图IOc 中所示。此时，获得的信号可用作确定激光焊接缺陷的基准。例如，可以进行激光功率异常监测处理，其中从焊接零件发出的激光焊接加工后的光被转换成电信号，比较转换后的电信号和基准波形的上下限值，所述基准波形被设定为基于其确定焊接质量良好的信号。随后，取得等离子体密度的瞬时变化。此时，对转换后的电信号滤波，以除去低频带。这种情况下，使用的信号的频带从60-1000HZ。从图IOd中的图形可看出，当信号振幅较小时，它指示焊接缺陷，而当信号振幅较大时，它指出焊接质量良好。特别地，如图IOe中所示，确定焊接点的焊接质量。在多分割复合信号处理方案中滤波之后取得的等离子体密度的瞬时变化被分成给定的区间，例如，五个区间，随后，比较每个区间的等离子体光的瞬时变化的平均值与确定基准值，以按区间确定激光焊接的质量。这种情况下，确定基准由工人决定。当出现焊接故障时，信号较小。基于其区分良好的焊接质量和不良的焊接质量的值被设定为确定基准。如果信号落在基准值的范围中， 那么确定存在焊接缺陷。可如下判定焊接质量。当出现激光功率异常，或者当作为每个区间的等离子体光的瞬时变化的平均值与确定基准值的比较结果，每个区间的等离子体密度的瞬时变化的平均值小于确定基准值的区域的数目超过两个时，确定存在焊接故障。这种情况下，在不影响焊接质量和中纬度的范围内，工作可任意设定用作确定焊接故障的基准的两个区间。由于与点焊相比，激光焊接的焊接强度高，焊接质量好，因此即使在整个焊接长度的约两个区间中，等离子体密度的瞬时变化的平均值较小，这也不会影响整个焊接零件的质量。从而，通常约两个区间可被设定为用于确定焊接缺陷的基准。然而，如果需要的话，一个区间，三个区间等可被设定为确定焊接缺陷的基准。随后，显示和保存焊接质量检查的结果，如图IOf中所示。可如图10中所示，显示对产品的整个焊接长度来说，焊接质量是好还是差。图1 la-1 Id是表示按焊接质量状态种类，表示现有技术和本发明之间的比较的图形和照片。参见图lla-lld，相互比较仅仅除去小于特定频率的DC分量的常规的简单滤波方法的应用例子，和以按照本发明的多分割复合信号处理方案为基础的滤波方法的应用例子。具体地说，图Ila表示当焊接质量“良好”时，现有技术和本发明之间的比较。图 lib表示当焊接质量指示咬边状况时，现有技术和本发明之间的比较。图IlC表示当焊接质量指示气孔状况时，现有技术和本发明之间的比较。图Ild关于图Ila-Ilc中的状况，表示等离子体图形的所有瞬时变化之间的比较。就常规的滤波方法来说，感测信号和等离子体光的瞬时变化之间的差异并不明显。相反，就本发明的滤波方法来说，感测信号和等离子体光的瞬时变化之间的差异明显， 从而表现出信号辨别功率。于是，本发明有利地确定焊接质量的可接受性，例如，焊接质量是好/合格还是差(例如，咬边，有孔等)，以及能够确保焊接质量的确定的正确性。如上所述，按照本发明的检测激光焊接质量的方法和设备至少带来下述效果。首先，用利用激光焊接系统，质量检查传感器，质量检查单元，质量检查控制PC等的组合体，对等离子体光的电信号滤波的新方法进行激光焊接的质量检查，以致能够正确地进行焊接质量检查，本发明的滤波方法能够适用于实际的激光焊接处理。其次，简化了激光焊接质量的维护和管理，能够节约制造成本。上面关于本发明的优选实施例，详细说明了本发明。不过，本领域的技术人员会认识到，可在这些实施例中做出各种变化和修改，而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由所附的权利要求及其等同物限定。例如，尽管关于车辆(例如，装配线)说明了实施例， 不过本发明并不局限于此，可以和任何适当的激光焊接处理一起使用。此外，本发明可被具体体现成有形的非临时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包含软件，其中当被处理器执行时，所述软件实现上面说明的技术的一个或多个方面。于是，本发明所属领域的技术人员根据本发明的详细说明和实施例易于得到的一切应被理解为在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种检查激光焊接质量的设备，包括激光焊接系统，所述激光焊接系统被配置成对激光焊接零件进行激光焊接处理；质量检查传感器，所述质量检查传感器被配置成感测从所述激光焊接零件产生的等离子体光，随后输出等离子体光感测信号；和质量检查单元，所述质量检查单元被配置成接收从所述质量检查传感器输出的所述等离子体光感测信号，把所接收的等离子体光感测信号转换成电信号，对转换的电信号滤波， 并基于作为所述等离子体光的滤波电信号的AC分量的所述等离子体光的瞬时变化，确定激光焊接的质量，其中所述质量检查单元还包括分频和滤波/放大部，所述分频和滤波/放大部被配置成把从所述质量检查传感器输出的所述等离子体光感测信号分割成多个频带，对一个或多个频带分割信号分别单独地进行滤波，对一个或多个频带分割信号分别单独地进行放大， 合成滤波和放大后的信号，并通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方。
2.按照权利要求1所述的设备，其中所述分频和滤波/放大部包括i)分频单元，所述分频单元被配置成把从所述质量检查传感器传来的所述等离子体光感测信号分割成多个频带， )滤波/放大单元，所述滤波/放大单元被配置成对所述频带分割信号分别单独地进行滤波和放大，iii)信号合成单元，所述信号合成单元被配置成合成所述滤波和放大后的信号，和iv)乘法放大器，所述乘法放大器被配置成输出所述合成信号的输入值的平方。
3.按照权利要求2所述的设备，其中所述分频和滤波/放大部包括按每个频带，由一个高通滤波器、与所述高通滤波器串联连接的一个低通滤波器、和一个放大器构成的分频和滤波/放大电路。
4.按照权利要求2所述的设备，其中所述分频和滤波/放大部把从所述质量检查传感器输出的所述等离子体光感测信号分割成的多个频带包括0-50Hz、50-100Hz、100-500HZ、 500Hz-lkHz和大于IkHz的五个频带。
5.按照权利要求2所述的设备，还包括质量检查控制计算机，所述质量检查控制计算机被配置成使得能够向所述质量检查单元发送信号并从所述质量检查单元接收信号，并且控制分割成多个频带的滤波和放大模块的操作变量，使所述操作变量分别单独地得到调整，以适应激光焊接零件的特性。
6.按照权利要求1所述的设备，其中利用在多分割复合信号处理方案中滤波的等离子体光的瞬时变化，检查激光焊接的质量。
7.按照权利要求1所述的设备，其中所述分频和滤波/放大部包括按每个频带，由一个高通滤波器、与所述高通滤波器串联连接的一个低通滤波器、和一个放大器构成的分频和滤波/放大电路。
8.按照权利要求1所述的设备，其中所述分频和滤波/放大部把从所述质量检查传感器输出的所述等离子体光感测信号分成的多个频带包括0-50Hz、50-100Hz、100-500HZ、 500Hz-lkHz和大于IkHz的五个频带。
9.按照权利要求1所述的设备，还包括质量检查控制计算机，所述质量检查控制计算机被配置成使得能够向所述质量检查单元发送信号并从所述质量检查单元接收信号，并且控制分割成多个频带的滤波和放大模块的操作变量，使所述操作变量分别单独地得到调整，以适应激光焊接零件的特性。
10.一种检查激光焊接质量的方法，包括 对激光焊接零件进行激光焊接处理；利用质量检查传感器，感测从所述激光焊接零件产生的等离子体光，以输出等离子体光感测信号；把所述等离子体光感测信号转换成电信号； 对转换的电信号滤波；和基于作为所述等离子体光的滤波电信号的AC分量的所述等离子体光的瞬时变化，确定激光焊接的质量，其中确定激光焊接质量的步骤包括i)把所述等离子体光感测信号分割成多个频带， )对频带分割信号分别单独地进行滤波和/或放大，iii)合成滤波和放大后的信号，和 iv)通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方，从而利用输出的所述等离子体光的瞬时变化，确定激光焊接质量是否合格。
11.按照权利要求10所述的方法，其中把所述等离子体光感测信号分成多个频带的步骤包括把所述等离子体光感测信号分成包括0-50Hz、50-100Hz、100-500Hz、500Hz-lkHz和大于IkHz的五个频带。
12.按照权利要求10所述的方法，还包括响应于确定激光焊接的质量指示在所述焊接零件中出现焊接缺陷，把确定的结果传给检查修补生产线。
13.按照权利要求10所述的方法，还包括通过将转换的电信号与基准波形的上下限值进行比较，来监测激光功率异常，所述基准波形被设定为做出焊接质量是否合格的确定的所基于的信号。
14.按照权利要求10所述的方法，其中所述激光焊接零件是进入车身装配线的车辆。
15.一种方法，包括感测由激光焊接处理产生的等离子体光，作为等离子体光感测信号； 通过下述步骤，确定所述等离子体光的瞬时变化 i)把所述等离子体光感测信号分成多个频带， )对频带分割信号分别单独地进行滤波或放大，iii)合成滤波和放大后的信号，和iv)通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方，作为所述等离子体光的瞬时变化；禾口根据所述等离子体光的瞬时变化，确定所述激光焊接处理的质量。
16.一种包含软件的有形的非临时性计算机可读介质，当被处理器执行时，所述软件可操作地执行以下操作感测由激光焊接处理产生的等离子体光，作为等离子体光感测信号； 通过下述步骤，确定所述等离子体光的瞬时变化 i)把所述等离子体光感测信号分成多个频带， )对频带分割信号分别单独地进行滤波或放大，iii)合成滤波和放大后的信号，和iv)通过乘法放大器输出合成信号的输入值的平方，作为所述等离子体光的瞬时变化；禾口根据所述等离子体光的瞬时变化，确定所述激光焊接处理的质量。
全文摘要
本发明涉及通过在激光焊接处理期间，监测金属熔池(即，焊接金属)的大小，检查激光焊接的质量的方法和设备。本发明提供一种检查激光焊接的质量的方法和设备，其中实现一种新型的激光焊接质量检查系统，在所述系统中，通过提出一种等离子体光的电信号的滤波方法，能够利用等离子体光的一个传感器信号和一个滤波电信号进行正确的焊接质量检查，从而使激光焊接质量管理更容易，并且使其能够实际应用于车身激光焊接处理。
文档编号B23K31/02GK102463419SQ201110122079
公开日2012年5月23日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年11月18日
发明者吴光旼 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社