具有用于提取蒸發(fā)冷光和熱輻射的提取部的焊接部檢查裝置及其檢查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接部檢查裝置及其檢查方法，例如，具體涉及用于檢查在通過(guò)激光束將多個(gè)工件焊接在一起時(shí)形成的焊接部的焊接狀況的檢查裝置及其檢查方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)兩個(gè)鋼板通過(guò)激光束焊接在一起以彼此堆疊時(shí)，對(duì)通過(guò)激光焊接形成的焊接部執(zhí)行質(zhì)量評(píng)估。例如，作為對(duì)通過(guò)激光束形成的焊接部進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估的實(shí)例，公開(kāi)號(hào)為2008-87056的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(JP 2008-87056A)公開(kāi)了有關(guān)使用激光束的反射光對(duì)激光焊接執(zhí)行質(zhì)量評(píng)估的技術(shù)。
[0003]JP 2008-87056A中所公開(kāi)的激光焊接質(zhì)量判定系統(tǒng)例如從激光手電筒照射YAG激光。第一反射光接收/輸出裝置從焊接操作前進(jìn)方向的斜上方接收激光反射光。進(jìn)一步地，第二反射光接收/輸出裝置與激光束的照射方向同軸地接收包括蒸發(fā)光(羽煙)和反射激光的焊接光。同時(shí)從兩個(gè)預(yù)定方向接收的激光反射光和焊接光被轉(zhuǎn)換為與它們的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。因此，該系統(tǒng)基于此電信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度或其變化判定焊接質(zhì)量。
[0004]根據(jù)JP 2008-87056A中所公開(kāi)的激光焊接質(zhì)量判定系統(tǒng)，反射的激光和焊接光被從兩個(gè)不同的方向同時(shí)接收。所接收的每一種光的信號(hào)強(qiáng)度與適當(dāng)設(shè)定的閾值進(jìn)行比較。因此，可以判定已經(jīng)出現(xiàn)諸如未焊滿(其中焊道下沉以填充鋼板之間的間隙)、接合缺陷(其中由于鋼板之間的間隙過(guò)大，上下鋼板無(wú)法接合)、焊珠凹陷(其中由于鋼板之間的間隙過(guò)大，焊珠下陷)、熔斷(其中由于熱平衡變化，焊珠突然消失)、鏜孔之類(lèi)的多種焊接缺陷中的任意一種。
[0005]但是，根據(jù)JP 2008-87056A中所公開(kāi)的激光焊接質(zhì)量判定系統(tǒng)，例如，如果激光手電筒和工件(鋼板)被設(shè)定為彼此分離，則從所接收的反射激光或焊接光中獲取的電信號(hào)可能非常弱。這樣，焊接缺陷判定的精確性也會(huì)下降。特別是，在焊珠凹陷(其中焊珠在激光焊接時(shí)下陷)的情況下，由焊接故障導(dǎo)致的電信號(hào)變化減弱。因此，有時(shí)候無(wú)法精確地檢測(cè)到工件中的某些焊接故障。進(jìn)一步地，由工件的熔化/蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸發(fā)冷光或從工件中的熔池輻射的熱輻射光根據(jù)工件溫度而變化。已知用于判定從所接收的反射激光束或焊接光中獲取的電信號(hào)和激光焊接質(zhì)量的閾值根據(jù)工件溫度變化。如果激光焊接時(shí)的工件溫度變化很大，工件焊接缺陷的判定精確度有時(shí)可能進(jìn)一步降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種例如能夠在激光手電筒和工件被設(shè)定為彼此分離的情況下，能夠在用于焊接的遠(yuǎn)程焊接操作中精確地檢查工件中的焊接部的焊接狀況的焊接部檢查裝置及其檢查方法。
[0007]本發(fā)明的第一方面涉及一種焊接部檢查裝置，其被配置為檢查在多個(gè)工件被焊接在一起時(shí)所形成的焊接部的焊接狀況。所述焊接部檢查裝置包括:照射部，其被配置為沿著在工件中設(shè)定的焊接軌跡多次照射焊接激光束，或者沿著在由所述焊接激光束熔化的所述工件的熔池中設(shè)定的掃描軌跡多次照射檢查激光束，以便將所述工件焊接在一起；光接收部，其被配置為接收回射光，所述回射光包括來(lái)自由所述照射部照射的所述焊接激光束或所述檢查激光束導(dǎo)致的所述工件中的所述熔池的反射光、由所述工件的蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)冷光、以及從所述工件中的所述熔池輻射的熱輻射光；提取部，其被配置為從所述光接收部所接收的回射光中提取包含蒸發(fā)冷光的第一組分和包含熱輻射光的第二組分；以及檢查部，其被配置為基于所述提取部所提取的所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率，檢查所述工件的所述焊接部的焊接狀況。
[0008]如果，當(dāng)在所述工件的所述焊接部中存在焊接缺陷時(shí)，沿著在所述工件中設(shè)定的所述焊接軌跡照射的所述焊接激光束或沿著在所述工件的所述熔池中設(shè)定的所述掃描軌跡照射的所述檢查激光束經(jīng)過(guò)所述焊接缺陷，則所述回射光的包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分的強(qiáng)度和包含熱輻射光的所述第二組分的強(qiáng)度以基本相同的周期變化，但是所述強(qiáng)度的波形不同。因此，當(dāng)計(jì)算所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率時(shí)，結(jié)果是共同存在多個(gè)以基本相同的周期變化，但具有相移的多個(gè)波形?？烧J(rèn)為由所述工件的焊接部的所述焊接缺陷導(dǎo)致的周期為T(mén)的周期性變化被放大。
[0009]根據(jù)上述方面，當(dāng)沿著所述焊接軌跡多次照射所述焊接激光束，或者沿著所述掃描軌跡多次照射所述檢查激光束時(shí)，通過(guò)從所述光接收部所接收的所述回射光中提取包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分和包含熱輻射光的所述第二組分，基于所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率檢查所述工件的所述焊接部的所述焊接狀況。因此，例如，即使從所述光接收部所接收的所述回射光中獲取的電信號(hào)較弱，或者所述光接收部所接收的所述回射光的強(qiáng)度在所述照射部和所述工件被設(shè)定為彼此分離的情況下，在用于焊接的遠(yuǎn)程焊接操作中根據(jù)工件溫度的變化而變化，由所述工件的所述焊接部的所述焊接缺陷導(dǎo)致的周期性變化也可通過(guò)放大被可靠地檢測(cè)到，這樣便可精確地檢查所述工件的所述焊接部的所述焊接狀況。
[0010]進(jìn)一步地，在上述方面，所述檢查部可通過(guò)對(duì)所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率、或所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率的冪執(zhí)行傅里葉變換，來(lái)檢查所述工件的所述焊接部的焊接狀況。
[0011]根據(jù)上述方面，所述檢查部通過(guò)對(duì)所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率、或所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率的冪執(zhí)行傅里葉變換，來(lái)檢查所述工件的所述焊接部的焊接狀況。因此，可以更可靠地檢測(cè)到由所述工件的所述焊接部的所述焊接缺陷導(dǎo)致的周期性變化。這樣便可更精確地檢查所述工件的所述焊接部的所述焊接狀況。
[0012]進(jìn)一步地，在上述方面，所述檢查部可基于在高達(dá)基頻數(shù)倍的頻率下的振幅檢查所述工件的所述焊接部的焊接狀況，所述基頻是通過(guò)對(duì)所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率、或所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率的冪執(zhí)行傅里葉變換而檢測(cè)到的。
[0013]根據(jù)上述方面，所述檢查部基于在高達(dá)基頻數(shù)倍的頻率下的振幅檢查所述工件的所述焊接部的焊接狀況，所述基頻是通過(guò)對(duì)所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率、或所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率的冪執(zhí)行傅里葉變換而檢測(cè)到的。因此，可以更精確地檢查所述工件的所述焊接部的所述焊接狀況。
[0014]進(jìn)一步地，在上述方面，所述提取部可在頻譜上將所述光接收部所接收的所述回射光至少分散為包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分和包含熱輻射光的所述第二組分，并且從所述回射光中提取包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分和包含熱輻射光的所述第二組分。
[0015]根據(jù)上述方面，所述提取部在頻譜上將所述光接收部所接收的所述回射光至少分散為包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分和包含熱輻射光的所述第二組分，并且從所述回射光中提取包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分和包含熱輻射光的所述第二組分。因此，借助簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，可從所述回射光中提取包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分和包含熱輻射光的所述第二組分。
[0016]進(jìn)一步地，本發(fā)明的第二方面涉及一種焊接部檢查方法，其適合于檢查在多個(gè)工件被焊接在一起時(shí)所形成的焊接部的焊接狀況。所述焊接部檢查方法包括:沿著在工件中設(shè)定的焊接軌跡多次照射焊接激光束，或者沿著在由所述焊接激光束熔化的所述工件的熔池中設(shè)定的掃描軌跡多次照射檢查激光束，以便將所述工件焊接在一起；接收回射光，所述回射光包括來(lái)自由所述焊接激光束或所述檢查激光束導(dǎo)致的所述工件中的所述熔池的反射光、由所述工件的蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸發(fā)冷光、以及從所述工件中的所述熔池輻射的熱輻射光；從回射光中提取包含蒸發(fā)冷光的第一組分和包含熱輻射光的第二組分；以及基于所述第一組分的強(qiáng)度與所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率，檢查所述工件的所述焊接部的焊接狀況。
[0017]根據(jù)上述方面，從所述回射光中提取包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分和包含熱輻射光的所述第二組分，并且基于包含蒸發(fā)冷光的所述第一組分的強(qiáng)度與包含熱輻射光的所述第二組分的強(qiáng)度之間的比率檢查所述工件的所述焊接部的焊接狀況。因此，例如，即使從所述光接收部所接收的所述回射光中獲取的電信號(hào)較弱，或者所述光接收部所接收的所述回射光的強(qiáng)度在所述照射部和所述工件被設(shè)定為彼此分離的情況下，在用于焊接的遠(yuǎn)程焊接操作中根據(jù)工件溫度的變化而變化，由所述工件的所述焊接部的所述焊接缺陷導(dǎo)致的周期性變化也可通過(guò)放大而被可靠地檢測(cè)到，這樣便可精確地檢查所述工件的所述焊接部的所述焊接狀況。
[0018]通過(guò)上述描述可理解，根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面，在將多個(gè)工件焊接在一起的情況下，當(dāng)沿著焊接軌跡多次照射所述焊接激光束，或者沿著所述掃描軌跡多次照射所述檢查激光束時(shí)，從所述