焊接部检查装置及其检查方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接部检查装置及其检查方法，并且涉及一种检查例如通过激光束焊接多个工件时形成的焊接部的焊接状态的检查装置及其检查方法。
【背景技术】
[0002]当两块钢板被彼此上下放置且对其执行激光束焊接时，对通过激光束焊接而形成的焊接部进行品质评价。作为这种对通过激光束焊接而形成的焊接部的品质评价的一个示例，日本专利申请公报N0.2008-87056 (JP 2008-87056 A)描述了一种利用激光束的反射光来执行激光束焊接的品质评价的技术。
[0003]在JP 2008-87056 A中描述的激光束焊接品质判定系统中，YAG激光从例如激光筒照射，并且激光反射光由第一光接收输出装置从焊接进行方向的向前斜上方接收。此外，包括蒸气发光(烟缕)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的照射方向共轴的方向上接收。在两个预定方向上被同时接收的激光反射光和焊接光根据它们各自的强度而变换成电信号。此系统基于电信号的信号强度或其变化来判定焊接品质。
[0004]根据JP 2008-87056 A中描述的激光束焊接品质判定系统，在彼此不同的两个预定方向上同时接收激光反射光和焊接光并且将它们各自的光接收信号强度与适当地设定的阈值进行比较。因此，能判定以下各种类型的不良焊接中的任何一者的发生:焊接收缩(填料不足)，其中焊缝形成中空以包埋钢板之间的间隙；未接合焊接，其中上、下钢板由于钢板之间的过大间隙而未接合；带凹陷焊接，其中焊缝同样由于钢板之间的过大间隙而凹陷；和熔断焊接，其中焊缝由于热平衡的变动而意外消失；以及带气孔焊接。
[0005]但是，在JP 2008-87056 A中描述的激光束焊接品质判定系统中，例如，在激光筒与工件(钢板)分离的情况下，从所接收的激光反射光和焊接光获得的电信号变弱。由此，不良焊接的判定精度会下降。特别地，在激光束焊接时焊缝发生凹陷的带凹陷焊接中，由于不良焊接而产生的电信号的变化降低。这会导致不能精确地检测工件中的不良焊接这样的情况。此外，已知由于工件的熔融和蒸发而产生的蒸气发光以及从工件的熔池射出的热辐射光根据工件温度而改变，且由所接收的激光反射光和焊接光获得的电信号以及用于判定激光束焊接的品质的阈值根据工件温度而改变。由此，在激光束焊接时工件温度大幅变动的情况下，工件的不良焊接的判定精度会进一步下降。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种能够在以工件与激光筒间隔开的方式执行焊接的远程焊接时精确地检查工件的焊接部的焊接状态的焊接部检查装置，以及其检查方法。
[0007]本发明的第一方面涉及一种检查在焊接多个工件时形成的焊接部的焊接状态的焊接部检查装置。所述焊接部检查装置包括:照射部，所述照射部沿在所述工件中设定的焊接轨迹照射焊接用激光束以便焊接所述工件，或沿在通过所述焊接用激光束熔融的所述工件的熔池中设定的扫描轨迹照射检查用激光束；光接收部，所述光接收部接收返回光束，所述返回光束包括由所述照射部照射的所述焊接用激光束或所述检查用激光束的反射光、由于所述工件的熔融和蒸发而产生的蒸气发光以及从所述工件的熔池射出的热辐射光中的至少一者，所述反射光是从所述工件的熔池反射的；和检查部，所述检查部基于在所述焊接用激光束沿所述焊接轨迹照射时或在所述检查用激光束沿所述扫描轨迹照射时由所述光接收部接收的所述返回光束的强度变化来检查所述工件的焊接部的焊接状态。
[0008]根据上述方面，基于在焊接用激光束沿焊接轨迹照射时或在检查用激光束沿扫描轨迹照射时由光接收部接收的返回光束的强度变化来检查工件的焊接部的焊接状态。因此，例如，在以照射部与工件间隔开的方式执行焊接的远程焊接的情况下，即使从由光接收部接收的返回光束获得的电信号微弱或即使由光接收部接收的返回光束的强度根据工件温度的变化而改变，也能精确地检查工件中形成的焊接部的焊接状态。
[0009]此外，在上述方面中，所述照射部可沿同一焊接轨迹照射所述焊接用激光束多次或沿同一扫描轨迹照射所述检查用激光束多次。所述检查部可基于在所述焊接用激光束沿所述同一焊接轨迹照射时或在所述检查用激光束沿所述同一扫描轨迹照射时所述返回光束的强度变化的周期性来检查所述工件的焊接部的焊接状态。
[0010]根据上述方面，基于在焊接用激光束沿同一焊接轨迹照射多次时或在检查用激光束沿同一扫描轨迹照射多次时返回光束的强度变化的周期性来检查工件的焊接部的焊接状态。因此，即使在焊接用激光束沿焊接轨迹照射一次时或在检查用激光束沿扫描轨迹照射一次时从返回光束获得的电信号微弱或即使从返回光束获得的电信号包括噪音，也能抑制检查精度由于返回光束中包括的噪音等而下降。结果，能提高焊接部的焊接状态的检查精度。
[0011]此外，在上述方面中，在所述焊接用激光束沿所述同一焊接轨迹照射时该焊接用激光束的扫描周期或在所述检查用激光束沿所述同一扫描轨迹照射时该检查用激光束的扫描周期可与在所述焊接部的焊接状态正常时获得的所述返回光束的强度变化的固有周期相同。
[0012]通过焊接用激光束的照射而在工件中形成的熔池的液位以与熔池的固有频率相同的频率振动。因此，即使焊接部的焊接状态正常，由光接收部接收的返回光束的强度也周期性地改变。根据上述方面，焊接用激光束或检查用激光束的扫描周期与焊接部的焊接状态正常时获得的返回光束的强度变化的固有周期相同。因此，能根据由光接收部接收的返回光束的强度变化容易地指定由于焊接用激光束的照射而引起的返回光束的周期性强度变化，由此使得能精确地指定由于不良焊接而引起的返回光束的强度变化。这使得能进一步提高工件的焊接部的焊接状态的检查精度。
[0013]注意，焊接用激光束或检查用激光束的扫描周期是在焊接用激光束沿同一焊接轨迹照射多次或检查用激光束沿同一扫描轨迹照射多次的情况下焊接用激光束或检查用激光束扫描具有预定长度的焊接轨迹或扫描轨迹一次的时间。亦即，扫描周期是通过将以焊接用激光束照射的焊接轨迹的长度除以焊接用激光束的扫描速度而获得的时间，或通过将以检查用激光束照射的扫描轨迹的长度除以检查用激光束的扫描速度而获得的时间。
[0014]此外，在上述方面中，所述检查部可通过对所述返回光束的强度执行傅里叶变换或微分来检查所述工件的焊接部的焊接状态。
[0015]根据上述方面，对包括由于焊接用激光束的照射而引起的周期性强度变化的返回光束的强度执行傅里叶变换或微分。由此，能根据返回光束的强度变化而容易地指定由于焊接用激光束的照射而引起的返回光束的周期性强度变化，由此使得能精确地指定由于不良焊接而引起的返回光束的强度变化。这使得能更加进一步提高工件的焊接部的焊接状态的检查精度。
[0016]此外，本发明的第二方面涉及一种检查在焊接多个工件时形成的焊接部的焊接状态的焊接部检查方法。所述焊接部检查方法包括:沿在所述工件中设定的焊接轨迹照射焊接用激光束以便焊接所述工件，或沿在通过所述焊接用激光束熔融的所述工件的熔池中设定的扫描轨迹照射检查用激光束；接收返回光束，所述返回光束包括所述焊接用激光束或所述检查用激光束的从所述工件的熔池反射的反射光、由于所述工件的熔融和蒸发而产生的蒸气发光以及从所述工件的熔池射出的热辐射光中的至少一者；以及基于在沿所述焊接轨迹照射所述焊接用激光束时或在沿所述扫描轨迹照射所述检查用激光束时接收的所述返回光束的强度变化来检查所述工件的焊接部的焊接状态。
[0017]根据上述方面，基于在沿焊接轨迹照射焊接用激光束时或在沿扫描轨迹照射检查用激光束时接收的返回光束的强度变化来检查工件的焊接部的焊接状态。因此，例如，在以激光照射部与工件间隔开的方式执行焊接的远程焊接的情况下，即使从所接收的返回光束获得的电信号微弱或即使所接收的返回光束的强度根据工件温度的变化而改变，也能精确地检查形成在工件中的焊接部的焊接状态。
[0018]如从以上说明理解的，本发明的第一和第二方面具有简单构型，使得在多个工件被焊接的情况下，基于在焊接用激光束沿焊接轨迹照射时或在检查用激光束沿扫描轨迹照射时接收的返回光束的强度变化来检查工件的焊接部的焊接状态。因此，即使从返回光束获得的电信号微弱或即使返回光束的强度根据工件温度的变化而改变，也能精确地检查工件的焊接部的焊接状态。
【附图说明】
[0019]下面将参照【附图说明】本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中:
[0020]图1是示意性地示出本发明的焊接部检查装置的实施例1的总体构型的总体构型图；
[0021]图2是说明来自如图1所示的检查装置的焊接用照射部的焊接用激光束的照射形态的顶视图；
[0022]图3是说明来自如图1所示的检查装置的检查用照射部的检查用激光束的照射形态的顶视图；
[0023]图4是以时间顺序示出返回光束的强度的一个示例的视图；
[0024]图5A是说明在焊接部的焊接