A是放大和示出根据示例2的检查样品的焊接部的顶视图，图1OB是沿图1OA中的箭头XB-XB截取的视图，图1OC是以时间顺序示出根据示例2的检查样品中的返回光束的强度的视图。此外，图1lA是放大和示出根据示例3的检查样品的焊接部的顶视图，图1lB是沿图1lA中的箭头XIB-XIB截取的视图，图1lC是以时间顺序示出根据示例3的检查样品的返回光束的强度的视图。
[0082]如图9A至9C所示，在示例1(焊接状态正常)的检查样品中，在焊接用激光束被照射的区间Rl (0.35秒至约0.41秒)中、在检查用激光束沿半径为约1.5mm的扫描轨迹照射的区间R2 (约0.41秒至约0.46秒)中和在检查用激光束沿半径为约1.0mm的扫描轨迹照射的区间R3(约0.46秒至约0.51秒)中，测定的返回光束的强度变化中未发现周期性。
[0083]同时，如图1OA至1C所示，在示例2 (带气孔焊接，其中两个工件熔融并凹陷)的检查样品中，在焊接用激光束被照射的区间Rl中和检查用激光束被照射的区间R2、R3中，测定的返回光束的强度变化中发现了周期性。
[0084]此外，如图1lA至IlC所示，在示例3 (带单件凹陷焊接，其中两个工件之一熔融并凹陷)的检查样品中，在焊接用激光束被照射的区间Rl中测定的返回光束的强度变化中未发现周期性，但在检查用激光束被照射的区间R2、R3中测定的返回光束的强度变化中发现了周期性。
[0085]此外，图12是示出在对在向根据各示例I至3的检查样品照射检查用激光束的区间R2 (约0.41秒至约0.46秒)中测定的返回光束的强度执行傅里叶变换时频率与振幅之间的关系的视图。
[0086]如图12所示，在示例I (焊接状态正常)的检查样品中，未发现大的振幅峰值。然而，在示例2 (带气孔焊接)的检查样品中，在约141Hz的整数倍频率下发现大的振幅峰值，而在示例3 (带单件凹陷焊接)的检查样品中，在约141Hz的频率下发现大的振幅峰值。注意，在示例2和3的检查样品中发现振幅峰值的频率(约141Hz)大体对应于在检查用激光束沿半径为约1.5mm的扫描轨迹照射时扫描速度为80m/min的检查用激光束的扫描频率(1/(1.5mmX2X3.14/(80000mm/60 秒))Hz)。
[0087]由此实验结果，证实了以下内容:通过用于检测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的周期性的简便方法，能精确地检查包括不良焊接的焊接部的焊接状态，所述不良焊接例如是其中焊缝形成中空以包埋钢板之间的间隙的焊接收缩、其中工件未彼此接合的未接合焊接、其中焊缝凹陷的带凹陷焊接、其中焊缝由于热平衡的变动而意外消失的熔断焊接、带气孔焊接等。
[0088]此外，本发明的发明人还发现，通过焊接用激光束的照射而在工件中形成的熔池的液位周期性地振动，并且即使在焊接部的焊接状态正常的情况下，在焊接用激光束被照射的区间Rl中和在检查用激光束被照射的区间R2、R3中测定的返回光束的强度也周期性地改变。
[0089]鉴于这一点，本发明的发明人基于处于熔融状态的工件的表面张力和密度、工件中形成的熔池的大小和厚度等计算了熔池的固有频率。检查用激光束的扫描速度被调节成使得检查用激光束的扫描周期与由熔池的固有频率计算出的返回光束的强度变化的固有周期一致，且检查用激光束向工件照射。
[0090]图13是示出在检查用激光束在返回光束的强度变化的固有周期向示例1(焊接状态正常)中的熔池照射且对在区间R2中测定的返回光束(特别是从工件的熔池射出的热辐射光)的强度执行快速傅里叶变换时频率与振幅之间的关系的视图。
[0091]如图13所示，即使在焊接部的焊接状态正常的情况下，当对在区间R2中测定的返回光束的强度执行快速傅里叶变换时，在特定频率(约195Hz)下也发现大的振幅峰值。
[0092]由该实验结果，当焊接用激光束或检查用激光束以在焊接部的焊接状态正常时获得的返回光束的强度变化的该固有周期照射并且对测定的返回光束的强度执行快速傅里叶变换时，能指定在焊接部的焊接状态正常的情况下返回光束的强度变化的固有频率(例如，约195Hz)。结果，证实了仅能检测由于焊接部的不良焊接状态而产生的频率并且能精确地检查焊接部的焊接状态。
[0093]以上参照【附图说明】了本发明的实施例，但本发明的具体构型并不限于以上实施例。即使存在处于不偏离本发明的主旨的范围内的设计变更等，它们也被包括在本发明内。
【主权项】
1.一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。2.根据权利要求1所述的焊接部检查装置，其中: 所述照射部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；并且 所述检查部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。3.根据权利要求2所述的焊接部检查装置，其中: 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。4.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接部检查装置，其中: 所述检查部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。5.一种用于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。6.根据权利要求5所述的焊接部检查方法，其中: 在所述焊接用激光束或所述检查用激光束的照射中，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；并且 在所述焊接状态的检查中，基于在沿所述同一焊接轨迹照射所述焊接用激光束时或在沿所述同一扫描轨迹照射所述检查用激光束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。7.根据权利要求6所述的焊接部检查方法，其中: 在所述焊接用激光束或所述检查用激光束的照射中，以在所述工件的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沿所述同一焊接轨迹照射所述焊接用激光束或沿所述同一扫描轨迹照射所述检查用激光束。8.根据权利要求5至7中任一项所述的焊接部检查方法，其中: 在所述焊接状态的检查中，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。
【专利摘要】焊接用激光束(L1)沿在工件(W1，W2)中设定的焊接轨迹(C11，C12)照射，或检查用激光束(L5)沿在通过焊接用激光束(L1)的照射而熔融的工件(W1，W2)的熔池(Y1)中设定的扫描轨迹(C51，C52)照射，包括来自工件的熔池(Y1)的反射光、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(Y1)射出的热辐射光的返回光束(L2)被接收，并且基于这样接收的返回光束(L2)的强度变化来检查工件的焊接部的焊接状态。
【IPC分类】B23K26/08, B23K26/03, B23K26/22
【公开号】CN105102173
【申请号】CN201480018967
【发明人】小林裕臣, 古川雅志, 内田圭亮, 柴田义范, 川喜田笃史, 岸弘朗, 赤松英治, 岩本雄太
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年3月28日
【公告号】CA2908424A1, WO2014155191A2, WO2014155191A3, WO2014155191A8