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JP3227650B2 - Laser welding machine and laser welding condition monitoring method - Google Patents

Laser welding machine and laser welding condition monitoring method

Info

Publication number
JP3227650B2
JP3227650B2 JP21747098A JP21747098A JP3227650B2 JP 3227650 B2 JP3227650 B2 JP 3227650B2 JP 21747098 A JP21747098 A JP 21747098A JP 21747098 A JP21747098 A JP 21747098A JP 3227650 B2 JP3227650 B2 JP 3227650B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
laser
welding
welding machine
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP21747098A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000042769A (en
Inventor
英志 市川
定彦 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP21747098A priority Critical patent/JP3227650B2/en
Publication of JP2000042769A publication Critical patent/JP2000042769A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3227650B2 publication Critical patent/JP3227650B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ溶接機におけ
る欠陥検出に関し、特に溶接箇所からの光を検出してそ
の強度に基づいて溶接の欠陥検出やビードの大きさを評
価するためのレーザ溶接状態監視機能を持つレーザ溶接
及びレーザ溶接状態監視方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to defect detection in a laser welding machine, and more particularly to a laser welding state for detecting light from a welding point and detecting welding defects and evaluating a bead size based on the intensity of the light. Laser welding with monitoring function
And a laser welding state monitoring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ溶接は、レーザ発振器から出力さ
れたパルス状あるいは連続レーザ光を対象ワークに照射
して溶接を行うものである。レーザ溶接における溶接欠
陥検査は、検査員がオフラインにて目視や検査機器の使
用により行うことが多い。この場合、自動車製造のよう
な大量生産ラインでは多量箇所の検査が必要となり、検
査員の負担は大きい。また、生産ラインの生産性の観点
から検査時間は短い必要があり、溶接と並行して欠陥検
査を行うことが最も望ましい。
2. Description of the Related Art In laser welding, a target workpiece is irradiated with pulsed or continuous laser light output from a laser oscillator to perform welding. Inspection of welding defects in laser welding is often performed by an inspector off-line visually or by using inspection equipment. In this case, mass production lines such as automobile manufacturing require inspection of a large number of places, and the burden on inspectors is large. Further, the inspection time needs to be short from the viewpoint of the productivity of the production line, and it is most desirable to perform the defect inspection in parallel with the welding.

【0003】レーザ溶接における溶接状態のオンライン
計測技術として、本発明者により以下の手法が提案され
ている。
The following method has been proposed by the present inventor as an on-line measurement technique of the welding state in laser welding.

【0004】図11を参照して、この手法について説明
する。図11において、YAGレーザ発振器11で発生
されたパルス状のレーザ光を伝送ファイバでレーザトー
チ12へ導き、レーザトーチ12内のYAGレーザ反射
ミラー13や図示しない光学レンズを通してワーク14
に照射して溶接を行う。
[0004] This technique will be described with reference to FIG. In FIG. 11, a pulsed laser beam generated by a YAG laser oscillator 11 is guided to a laser torch 12 by a transmission fiber, and a work 14 is passed through a YAG laser reflecting mirror 13 in the laser torch 12 and an optical lens (not shown).
Irradiation is performed for welding.

【0005】レーザトーチ12の筺体内には、ワーク1
4に照射されるレーザ光(以下、照射レーザ光と呼ぶ)
の光軸と同軸になるようにして溶接部から発する光(以
下、これを溶接光と呼ぶ)を集光する集光レンズ15が
設けられている。溶接光には、溶接の過程で発生される
プラズマ光や、照射レーザ光の反射光や、周囲の光が含
まれる。YAGレーザ反射ミラー13においては、溶接
部からの照射レーザ光の反射光はほとんど反射される
が、ごく一部は透過し、プラズマ光はそのまま透過す
る。
[0005] In the housing of the laser torch 12, a work 1 is provided.
Laser light applied to 4 (hereinafter referred to as irradiation laser light)
A condensing lens 15 for condensing light (hereinafter, referred to as welding light) emitted from the welding portion so as to be coaxial with the optical axis of the laser beam is provided. The welding light includes plasma light generated during the welding process, reflected light of irradiation laser light, and ambient light. In the YAG laser reflecting mirror 13, most of the reflected laser light emitted from the welded portion is reflected, but a very small portion is transmitted, and the plasma light is transmitted as it is.

【0006】集光レンズ15の後には、溶接光のうち照
射レーザ光の反射光のみを反射し、残りの光は透過する
YAG光反射ミラー16を設けている。YAG光反射ミ
ラー16の透過部側には、YAG光反射ミラー16の透
過光から溶接の過程で発生されるプラズマ光のみを抽出
するためのYAG光カットフィルタ17を設けている。
一方、YAG光反射ミラー16の反射部側には、YAG
光反射ミラー16の反射光から照射レーザ光の反射光の
みを抽出するためのYAG光透過帯域フィルタ18を設
けている。
After the condenser lens 15, there is provided a YAG light reflecting mirror 16 which reflects only the reflected light of the irradiation laser light out of the welding light and transmits the remaining light. A YAG light cut filter 17 for extracting only the plasma light generated during the welding process from the transmitted light of the YAG light reflecting mirror 16 is provided on the transmitting portion side of the YAG light reflecting mirror 16.
On the other hand, the YAG light reflecting mirror 16 has a reflecting portion on the YAG light reflecting mirror 16 side.
A YAG light transmission bandpass filter 18 for extracting only the reflected light of the irradiation laser light from the light reflected by the light reflecting mirror 16 is provided.

【0007】なお、前述したように、レーザトーチ12
内には、YAGレーザ発振器11からのレーザ光を反射
させてワーク14に向けて照射するYAGレーザ反射ミ
ラー13が設けられている。このため、照射レーザ光の
反射光はYAGレーザ反射ミラー13で反射され、その
一部が漏れ反射光として集光レンズ15で集光されるこ
とになる。言い換えれば、溶接光に含まれる照射レーザ
光の反射光は、その一部のみが集光レンズ15に到達す
る。
[0007] As described above, the laser torch 12
Inside, there is provided a YAG laser reflection mirror 13 for reflecting laser light from the YAG laser oscillator 11 and irradiating the work 14 with the laser light. For this reason, the reflected light of the irradiation laser light is reflected by the YAG laser reflecting mirror 13 and a part thereof is condensed by the condenser lens 15 as leak reflected light. In other words, only a part of the reflected light of the irradiation laser light included in the welding light reaches the condenser lens 15.

【0008】以上のような構成により、ワーク14の溶
接部から発する溶接光を照射レーザ光と同軸に設置した
集光レンズ15で集光し、YAG光反射ミラー16でY
AG光のみを反射することでプラズマ光と反射光とに分
離する。分離後、プラズマ光はYAG光カットフィルタ
17を通してプラズマ光以外の波長域の光がカットされ
る。YAG光カットフィルタ17を出た光は、光電変換
素子としてのフォトダイオード20とアンプ21で受光
強度に応じた電圧信号に変換されて溶接状態判定処理装
置23に出力される。
With the above-described configuration, the welding light emitted from the welding portion of the work 14 is condensed by the converging lens 15 installed coaxially with the irradiation laser light, and the YAG light reflecting mirror 16 condenses the welding light.
By reflecting only the AG light, it is separated into plasma light and reflected light. After the separation, the plasma light is cut through a YAG light cut filter 17 in a wavelength range other than the plasma light. The light that has exited the YAG light cut filter 17 is converted into a voltage signal according to the received light intensity by a photodiode 20 as a photoelectric conversion element and an amplifier 21 and output to a welding state determination processing device 23.

【0009】一方、YAG光反射ミラー16からの反射
光は、YAG光透過帯域フィルタ18を通してYAG光
以外の波長域の光がカットされる。YAG光透過帯域フ
ィルタ18を出た光は、光電変換素子としてのフォトダ
イオード24とアンプ25で受光強度に応じた電圧信号
に変換されて溶接状態判定処理装置23に出力される。
On the other hand, the reflected light from the YAG light reflecting mirror 16 is cut through a YAG light transmission bandpass filter 18 so that light in a wavelength range other than the YAG light is cut off. The light exiting the YAG light transmission bandpass filter 18 is converted into a voltage signal according to the received light intensity by a photodiode 24 as a photoelectric conversion element and an amplifier 25 and output to a welding state determination processing device 23.

【0010】溶接状態判定処理装置23は、アンプ2
1、25からの電圧信号に基づいて欠陥検出などの判定
処理を行い、その結果を必要に応じて表示装置26や記
憶装置27で表示、記録する。なお、欠陥検出のための
処理アルゴリズムは、例えば本願出願人によりすでに出
願済みの「レーザ溶接欠陥検出装置(特願平9−213
223号)」に開示されている。
[0010] The welding state determination processing device 23 includes an amplifier 2
Judgment processing such as defect detection is performed based on the voltage signals from 1 and 25, and the result is displayed and recorded on the display device 26 or the storage device 27 as necessary. A processing algorithm for defect detection is described in, for example, “Laser Welding Defect Detector (Japanese Patent Application No. 9-213) already filed by the present applicant.
No. 223) ".

【0011】簡単に説明すると、欠陥検出のための処理
アルゴリズムは、ディジタル電圧信号からあらかじめ定
められた高周波成分を除去するためのローパスフィルタ
と、このローパスフィルタの出力を微分して微分信号を
出力するための微分処理部と、前記ディジタル電圧信号
の値が第1のしきい値L1を越えているかどうかで第1
の欠陥を検出し、前記ディジタル電圧信号の値が第1の
しきい値L1よりも低い第2のしきい値L2よりも低い
かどうかで第2の欠陥を検出するための第1の処理手段
と、前記微分信号の値が変化量0の場合を基準としてこ
の値を間にした第3のしきい値L3と第4のしきい値L
4(但し、L3>L4)の範囲を越えているかどうかを
検出する第2の処理手段と、該第2の処理手段の検出結
果と前記第1の処理手段の検出結果とを受けて前記第2
の処理手段のみから出力がある時にこれを第3の欠陥と
して検出する欠陥種類判別処理部とで実現される。
In brief, a processing algorithm for detecting a defect is a low-pass filter for removing a predetermined high-frequency component from a digital voltage signal, and a differential signal is output by differentiating the output of the low-pass filter. And a first processing unit for determining whether the value of the digital voltage signal exceeds a first threshold value L1.
And a first processing means for detecting a second defect based on whether the value of the digital voltage signal is lower than a second threshold L2 lower than the first threshold L1. A third threshold value L3 and a fourth threshold value L3 between which the value of the differential signal is zero when the value of the differential signal is zero.
4 (where L3> L4), and a second processing means for detecting whether the value exceeds the range, and receiving the detection result of the second processing means and the detection result of the first processing means, 2
And a defect type discriminating processing unit that detects the output as a third defect when there is an output from only the processing means.

【0012】このような構成で、欠陥検出のための処理
アルゴリズムを、アンプ21、25からの2つの電圧信
号について実行することにより、欠陥検出を行うことが
できる。
With this configuration, the defect detection can be performed by executing the processing algorithm for defect detection on the two voltage signals from the amplifiers 21 and 25.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】この手法は、集光レン
ズ15によって2次元的に集光した照射レーザ光の反射
光やプラズマ光をそれぞれ、1つのフォトダイオード2
0、24で検出するため、フォトダイオード20、24
の受光面に受光した光強度の総量を計測値としているこ
とになる。一方、照射レーザ光の反射光やプラズマ光の
強度の2次元分布は溶接状態によって変化する場合があ
る。
According to this method, the reflected light of the irradiation laser light and the plasma light that are two-dimensionally condensed by the condensing lens 15 are each applied to one photodiode 2.
0, 24, the photodiodes 20, 24
Is the total amount of light intensity received on the light receiving surface of the light receiving surface. On the other hand, the two-dimensional distribution of the reflected light of the irradiation laser light and the intensity of the plasma light may change depending on the welding state.

【0014】図12は、フォトダイオードにおける照射
レーザ光の反射光の分布の変化を模式的(簡略的に一次
元で描いた)に示したものであり、図12(a)は溶接
部の溶融が良い場合、図12(b)は溶接部の溶融が悪
い場合の例である。図12において、照射レーザ光の反
射光強度の総量が図12(a)、図1(b)共に等しい
とき(すなわち、図中の斜線部の面積が等しいとき)、
前述の手法では溶融状態の変化を検知できないことにな
る。
FIG. 12 is a schematic diagram (schematically drawn in one dimension) of a change in the distribution of the reflected laser light in the photodiode, and FIG. 12 (b) is an example of a case where welding is poor in melting. In FIG. 12, when the total amount of the reflected light intensity of the irradiation laser light is the same in both FIGS. 12A and 1B (that is, when the area of the hatched portion in the drawing is equal),
With the above-described method, a change in the molten state cannot be detected.

【0015】そこで、本発明の課題は、光電変換素子を
複数個配置することにより、欠陥の検出精度を向上させ
ることのできるレーザ溶接状態監視機能を持つレーザ溶
接機を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a laser welding state monitoring function capable of improving the defect detection accuracy by arranging a plurality of photoelectric conversion elements.
To provide a contactor .

【0016】本発明はまた、上記のレーザ溶接に適し
たレーザ溶接状態監視方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser welding state monitoring method suitable for the above laser welding machine .

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光をレ
ーザトーチでワークに照射して溶接を行うレーザ溶接機
において、前記レーザトーチの筺体内に、前記ワークに
照射される前記レーザ光の光軸と同軸になるようにして
溶接箇所から発する、プラズマ光及びレーザ光の反射光
を集光する集光レンズを設け、前記集光レンズで集光さ
れたプラズマ光を受光するための二次元的な受光手段
と、前記集光レンズで集光されたレーザ光の反射光を受
光するための二次元的な受光手段とを配置して、受光し
たプラズマ光及びレーザ光の反射光の強度の二次元分布
に基づいて溶接箇所の欠陥検出を行うことを特徴とす
る。
This onset bright [Means for solving problems], in the laser welding machine for performing welding by irradiating a workpiece with a laser beam in laser torch, in the housing of the laser torch, the light of the laser light radiated on the workpiece Reflected light of plasma light and laser light emitted from the welding point so as to be coaxial with the axis
The condensing the condenser lens provided that, two-dimensional light-receiving means for receiving a plasma light condensed by the condenser lens
And the reflected light of the laser light condensed by the condenser lens.
Arrange two-dimensional light receiving means for emitting light to receive light.
Defect detection of a welding location is performed based on the two-dimensional distribution of the intensity of the reflected light of the plasma light and the laser light .

【0018】このレーザ溶接においては、前記集光レ
ンズの後に、前記レーザ光の反射光のみを反射し、残り
の光は透過する第1のレーザ光反射ミラーが設けられる
と共に、該第1のレーザ光反射ミラーの透過光から溶接
の過程で発生されるプラズマ光のみを抽出するための第
1のフィルタと、前記レーザ光反射ミラーの反射光から
前記レーザ光の反射光のみを抽出するための第2のフィ
ルタとが設けられる。
In this laser welding machine , a first laser light reflecting mirror that reflects only the reflected light of the laser light and transmits the remaining light is provided after the condenser lens, and the first laser light reflecting mirror is provided. A first filter for extracting only plasma light generated during the welding process from the transmitted light of the laser light reflecting mirror; and a first filter for extracting only the reflected light of the laser light from the reflected light of the laser light reflecting mirror. A second filter is provided.

【0019】前記二次元的な受光手段としては、前記第
1のフィルタの後に光ファイバと該光ファイバで受光さ
れた光を光電変換する複数の光電変換素子とを第1のグ
ループとして配置すると共に、前記第2のフィルタの後
にも光ファイバと該光ファイバで受光された光を光電変
換する複数の光電変換素子とを第2のグループとして配
置することが好ましい。
The two-dimensional light receiving means includes, after the first filter, an optical fiber and a plurality of photoelectric conversion elements for photoelectrically converting the light received by the optical fiber as a first group. After the second filter, it is preferable that an optical fiber and a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert light received by the optical fiber be arranged as a second group.

【0020】なお、前記レーザトーチ内には、レーザ発
振源と接続したレーザ伝送ファイバからのレーザ光を反
射させて前記ワークに向けて照射する第2のレーザ光反
射ミラーが設けられており、前記集光レンズは前記第2
のレーザ光反射ミラーを通して前記溶接箇所から発する
溶接光を集光する。
In the laser torch, there is provided a second laser light reflecting mirror for reflecting laser light from a laser transmission fiber connected to a laser oscillation source and irradiating the laser light to the work. The optical lens is the second
The welding light emitted from the welding location is condensed through the laser light reflecting mirror.

【0021】また、前記第1のグループの光電変換素子
からの複数の電気信号のレベルと前記第2のグループの
光電変換素子からの複数の電気信号のレベルとに基づい
て溶接箇所の欠陥検出を行う判定処理装置を備え、該判
定処理装置は、前記第1のグループ及び前記第2のグル
ープのそれぞれについて、複数の電気信号のレベルがそ
れぞれあらかじめ定められた範囲内にあるかどうかを判
別して前記あらかじめ定められた範囲内にある時には”
0”、前記あらかじめ定められた範囲外の時には”1”
を判別結果として出力すると共に、それぞれの判別結果
にあらかじめ定められた重み付けを行い、重み付けされ
た値の総和をあらかじめ定められたしきい値と比較して
欠陥の有無を判定する。
[0021] In addition, the defect detection at the welding portion is performed based on the levels of the plurality of electric signals from the photoelectric conversion elements of the first group and the levels of the plurality of electric signals from the photoelectric conversion elements of the second group. A determination processing device for performing, for each of the first group and the second group, determining whether the level of a plurality of electrical signals is within a predetermined range, respectively. When within the predetermined range, "
0 ”,“ 1 ”when out of the predetermined range
Is output as a determination result, a predetermined weight is applied to each determination result, and the presence or absence of a defect is determined by comparing the sum of the weighted values with a predetermined threshold value.

【0022】前記判定処理装置は更に、前記第1のグル
ープの光電変換素子からの複数の電気信号のレベルと前
記第2のグループの光電変換素子からの複数の電気信号
のレベルとに基づいて溶接ビードの大きさを評価する評
価手段を有し、該評価手段は、前記第1のグループ及び
前記第2のグループのそれぞれについて、複数の電気信
号のレベルがそれぞれあらかじめ設定されたしきい値よ
り高いかどうかを判別し、前記あらかじめ設定されたし
きい値より高い電気信号の数に基づいて溶接ビードの深
さと幅を評価するようにしても良い。
[0022] The determination processing device may further perform welding based on a plurality of electric signal levels from the first group of photoelectric conversion elements and a plurality of electric signal levels from the second group of photoelectric conversion elements. An evaluation unit that evaluates the size of the bead, wherein the evaluation unit is configured such that, for each of the first group and the second group, the level of each of the plurality of electric signals is higher than a predetermined threshold. It may be determined whether or not the welding bead is to be used to evaluate the depth and width of the weld bead based on the number of electric signals higher than the preset threshold.

【0023】更に、前記二次元的な受光手段として、前
記第1のフィルタの後に可視光及び赤外光を検知可能な
第1のCCDカメラを配置すると共に、前記第2のフィ
ルタの後にも可視光及び赤外光を検知可能な第2のCC
Dカメラを配置するようにしても良い。
Further, as the two-dimensional light receiving means, a first CCD camera capable of detecting visible light and infrared light is disposed after the first filter, and a visible light and an infrared light can be detected after the second filter. Second CC that can detect light and infrared light
A D camera may be arranged.

【0024】CCDカメラを使用する場合、前記第1の
CCDカメラからの画像と前記第2のCCDカメラから
の画像とを個別に画像処理して溶接箇所の欠陥検出を行
う判定処理装置を備え、該判定処理装置は、前記第1の
CCDカメラからの各画素毎の輝度レベル(以下、第1
の輝度レベルグループと呼ぶ)と前記第2のCCDカメ
ラからの各画素毎の輝度レベル(以下、第2の輝度レベ
ルグループと呼ぶ)のそれぞれについて、複数の輝度レ
ベルがそれぞれあらかじめ定められた範囲内にあるかど
うかを判別して前記あらかじめ定められた範囲内にある
時には”0”、前記あらかじめ定められた範囲外の時に
は”1”を判別結果として出力すると共に、それぞれの
判別結果にあらかじめ定められた重み付けを行い、重み
付けされた値の総和をあらかじめ定められたしきい値と
比較して欠陥の有無を判定する。CCDカメラを使用す
る場合にはまた、前記判定処理装置は更に、前記第1の
グループの光電変換素子からの複数の電気信号のレベル
と前記第2のグループの光電変換素子からの複数の電気
信号のレベルとに基づいて溶接ビードの大きさを評価す
る評価手段を有し、該評価手段は、前記第1のグループ
及び前記第2のグループのそれぞれについて、複数の電
気信号のレベルがそれぞれあらかじめ設定されたしきい
値より高いかどうかを判別し、前記あらかじめ設定され
たしきい値より高い電気信号の数に基づいて溶接ビード
の深さと幅を評価するようにしても良い。
In the case where a CCD camera is used, a judgment processing device is provided for individually performing image processing on the image from the first CCD camera and the image from the second CCD camera to detect a defect at a welding position. The determination processing device includes a luminance level (hereinafter referred to as a first luminance level) for each pixel from the first CCD camera.
Luminance level group) and a luminance level of each pixel from the second CCD camera (hereinafter, referred to as a second luminance level group). And outputs "0" as a determination result when the value is outside the predetermined range, and outputs "1" as a value outside the predetermined range. Weighting is performed, and the presence or absence of a defect is determined by comparing the sum of the weighted values with a predetermined threshold value. When a CCD camera is used, the determination processing device may further include a plurality of electric signal levels from the first group of photoelectric conversion elements and a plurality of electric signal from the second group of photoelectric conversion elements. Evaluation means for evaluating the size of the weld bead based on the level of the plurality of electric signals, wherein the evaluation means sets in advance the levels of the plurality of electric signals for each of the first group and the second group. It may be determined whether the threshold value is higher than the predetermined threshold value and the depth and width of the weld bead can be evaluated based on the number of electrical signals higher than the preset threshold value.

【0025】本発明によればまた、レーザ光をワークに
照射して溶接を行う際に、前記レーザトーチの筐体内
に、前記ワークに照射される前記レーザ光の光軸と同軸
になるようにして溶接箇所から発する、プラズマ光及び
レーザ光の反射光を集光し、集光されたプラズマ光を
次元的な受光手段により受光し、集光されたレーザ光
の反射光を、二次元的な受光手段により受光して、受光
したプラズマ光及びレーザ光の反射光の強度の二次元分
に基づいて溶接箇所の欠陥検出を行うことを特徴とす
るレーザ溶接状態監視方法が提供される。
According to the present invention, when welding is performed by irradiating the workpiece with a laser beam, the inside of the housing of the laser torch can be used.
And coaxial with the optical axis of the laser beam applied to the work.
Become manner emanating from the welding location, the reflection light of the plasma light and laser light condensed, the condensed plasma light,
Laser light received and focused by two- dimensional light receiving means
Light reflected by the two-dimensional light receiving means
-Dimensional component of reflected plasma and laser light intensity
A laser welding state monitoring method is provided, wherein a defect of a welding location is detected based on a cloth .

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明の好まし
い実施の形態によるレーザ溶接について説明する。な
お、図11と同じ部分には同一番号を付している。YA
Gレーザ発振器11からのYAGレーザ光をレーザトー
チ12へ導き、レーザトーチ12内のYAGレーザ反射
ミラー13や図示しない光学レンズを通してワーク14
に照射して溶接を行う。ワーク14の溶接部から発する
溶接光を照射レーザ光と同軸に設置した集光レンズ15
で集光し、YAG光反射ミラー16でYAG光のみを反
射することでプラズマ光と照射レーザ光の反射光とに分
離する。分離後、プラズマ光はYAG光カットフィルタ
17を透過し、密集させて配置した複数の光ファイバ2
で受光される。受光されたプラズマ光はそれぞれ、各光
ファイバ2に個別に結合されたフォトダイオード3で光
電変換される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser welding machine according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. YA
The YAG laser light from the G laser oscillator 11 is guided to the laser torch 12 and the work 14 is passed through a YAG laser reflecting mirror 13 in the laser torch 12 and an optical lens (not shown).
Irradiation is performed for welding. A condensing lens 15 in which welding light emitted from a welding portion of the work 14 is coaxially arranged with the irradiation laser light.
Then, only the YAG light is reflected by the YAG light reflection mirror 16 to be separated into plasma light and reflected light of the irradiation laser light. After the separation, the plasma light passes through the YAG light cut filter 17, and the plurality of optical fibers 2 arranged densely are arranged.
Is received at. The received plasma light is photoelectrically converted by a photodiode 3 individually coupled to each optical fiber 2.

【0027】一方、照射レーザ光の反射光はYAG光透
過帯域フィルタ18を透過し、密集させて配置した複数
の光ファイバ4で受光される。受光されたプラズマ光は
それぞれ、各光ファイバ4に個別に結合されたフォトダ
イオード5で光電変換される。フォトダイオード3、5
で光電変換された複数の電圧信号はそれぞれ、図示しな
いアンプで増幅されて溶接状態判定処理装置6に入力さ
れる。溶接状態判定処理装置6は、入力された複数の電
圧信号のレベルに基づいて欠陥検出などの処理を行い、
その結果を必要に応じて表示装置26や記憶装置27で
表示、記録する。すなわち、溶接状態判定処理装置6
は、フォトダイオード3からの複数の電圧信号、フォト
ダイオード5からの複数の電圧信号について別々に欠陥
検出などの処理を行う。
On the other hand, the reflected light of the irradiation laser light passes through the YAG light transmission bandpass filter 18 and is received by a plurality of optical fibers 4 arranged closely. The received plasma light is photoelectrically converted by a photodiode 5 individually coupled to each optical fiber 4. Photodiodes 3, 5
Each of the plurality of voltage signals photoelectrically converted in step (1) is amplified by an amplifier (not shown) and input to the welding state determination processing device 6. The welding state determination processing device 6 performs processing such as defect detection based on the levels of the plurality of input voltage signals,
The result is displayed and recorded on the display device 26 or the storage device 27 as needed. That is, the welding state determination processing device 6
Performs processing such as defect detection on the plurality of voltage signals from the photodiode 3 and the plurality of voltage signals from the photodiode 5 separately.

【0028】光ファイバ2とフォトダイオード3の関係
を図2に示す。光ファイバ2を複数本密集させて端部を
面状に揃え、そこに溶接光を集光する。図2では9本の
光ファイバ2を密集させているが、本数と1本のファイ
バ径は適宜に選択する。光ファイバ2で伝送した光を光
ファイバ1本毎に1個のフォトダイオード3で受光す
る。このような関係は、光ファイバ4とフォトダイオー
ド5についても同様である。
FIG. 2 shows the relationship between the optical fiber 2 and the photodiode 3. A plurality of optical fibers 2 are densely arranged, and the ends are aligned in a plane, and the welding light is focused thereon. In FIG. 2, nine optical fibers 2 are densely arranged, but the number and the diameter of one fiber are appropriately selected. The light transmitted by the optical fiber 2 is received by one photodiode 3 for each optical fiber. Such a relationship is the same for the optical fiber 4 and the photodiode 5.

【0029】なお、光ファイバ2あるいは4を用いてい
るのは、光ファイバは図2のように隙間を生じないよう
に密集させて配置することができるからである。これに
対し、これまでのフォトダイオードは、その形状から隙
間を生じないように密集させて配置することは難しい。
しかし、フォトダイオードを含めて、隙間を生じないよ
うに密集させて配置することのできる光電変換素子であ
れば、光ファイバ無しで光電変換素子で直接、プラズマ
光や照射レーザ光の反射光を受光するようにしても良
い。
The reason why the optical fibers 2 or 4 are used is that the optical fibers can be densely arranged so as not to form a gap as shown in FIG. On the other hand, it is difficult to arrange the photodiodes so far densely so as not to form a gap due to their shape.
However, if the photoelectric conversion elements, including the photodiodes, can be arranged densely without gaps, the photoelectric conversion elements directly receive the reflected light of plasma light or irradiation laser light without using optical fibers. You may do it.

【0030】一方、光ファイバとフォトダイオードとの
組合せに代えて、図3の様に可視/赤外CCDカメラ7
を使用しても良い。ここで、可視/赤外CCDカメラと
いうのは、可視光及び赤外光を検知可能なCCDカメラ
である。照射レーザ光の反射光、プラズマ光をそれぞれ
別の可視/赤外CCDカメラ7で受光し、その画像を溶
接状態判定処理装置6に伝送する。ただし、可視/赤外
CCDカメラ7は約30msec周期で画像を伝送する
ので、タイミングによっては欠陥を見落とす(欠陥発生
時に画像を取得できない)場合がある。また、可視/赤
外CCDカメラ7を使用する構成では、溶接状態判定処
理装置6に画像処理装置を設置する。この画像処理装置
は、可視/赤外CCDカメラ7からの画像の各画素につ
いて輝度を検出し、検出した輝度レベルに基づいて欠陥
検出などの処理を行う。この場合、1つの画素が図1の
光ファイバ1本に相当することになるが、隣接し合う複
数の画素を光ファイバ1本に相当する1つの判定領域と
して、複数の画素の輝度レベルの和を算出し、この和に
基づいて欠陥検出を行うようにしても良い。
On the other hand, instead of a combination of an optical fiber and a photodiode, a visible / infrared CCD camera 7 is used as shown in FIG.
May be used. Here, the visible / infrared CCD camera is a CCD camera capable of detecting visible light and infrared light. The reflected light of the irradiation laser light and the plasma light are received by separate visible / infrared CCD cameras 7, respectively, and the images are transmitted to the welding state determination processing device 6. However, since the visible / infrared CCD camera 7 transmits an image at a cycle of about 30 msec, a defect may be overlooked (an image cannot be acquired when a defect occurs) depending on the timing. In the configuration using the visible / infrared CCD camera 7, an image processing device is installed in the welding state determination processing device 6. This image processing apparatus detects the luminance of each pixel of the image from the visible / infrared CCD camera 7 and performs processing such as defect detection based on the detected luminance level. In this case, one pixel corresponds to one optical fiber in FIG. 1, but a plurality of adjacent pixels are defined as one determination area corresponding to one optical fiber, and the sum of the luminance levels of the plurality of pixels is determined. May be calculated, and defect detection may be performed based on this sum.

【0031】図4は図1の構成に適用される溶接状態判
定処理装置6の構成を示すブロック図である。フォトダ
イオード3(5)で光電変換された複数の電圧信号をA
/Dコンバータ6−1でデジタル変換し、CPU6−
2、高速信号処理プロセッサ6−3にて予め定められた
処理アルゴリズムに従って欠陥検出などの溶接状態の判
定を行う。便宜上、A/Dコンバータ6−1には、フォ
トダイオード3で光電変換された複数の電圧信号と、フ
ォトダイオード5で光電変換された複数の電圧信号とが
入力されているが、デジタル変換は別々に行われること
は言うまでも無い。このような装置の構成自体は信号処
理装置として一般的であり、パソコンを利用して容易に
実現できる。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the welding state determination processing device 6 applied to the configuration of FIG. A plurality of voltage signals photoelectrically converted by the photodiode 3 (5) are
The digital signal is converted by the / D converter 6-1 and the CPU 6-
2. The high-speed signal processor 6-3 determines a welding state such as a defect detection according to a predetermined processing algorithm. For convenience, a plurality of voltage signals photoelectrically converted by the photodiode 3 and a plurality of voltage signals photoelectrically converted by the photodiode 5 are input to the A / D converter 6-1. Needless to say, this is done. The configuration itself of such a device is general as a signal processing device, and can be easily realized using a personal computer.

【0032】なお、図3の可視/赤外CCDカメラ7を
使用する場合には、A/Dコンバータ6−1を画像処理
装置に代えた構成とする。
When the visible / infrared CCD camera 7 shown in FIG. 3 is used, the A / D converter 6-1 is replaced with an image processing device.

【0033】以下に、溶接状態判定処理装置6における
欠陥検出と溶接ビード評価のアルゴリズムを説明する。
便宜上、バッチ的に説明するが、実際には計測信号のレ
ベルを使用して逐次演算処理してゆく。
An algorithm for detecting a defect and evaluating a weld bead in the welding state determination processing device 6 will be described below.
For the sake of convenience, the description will be made in a batch manner. In practice, however, the arithmetic processing is sequentially performed using the level of the measurement signal.

【0034】(1)欠陥検出 図5にn本の光ファイバにて溶接光(プラズマ光あるい
は照射レーザ光の反射光)を受光した場合の計測信号の
波形を時系列で示す。図5の様に、溶接欠陥が発生する
と計測信号のレベルが著しく変化する。よって、適当な
しきい値を設定してレベル変化を検知することで欠陥を
検出できる。以下に手順を示す。
(1) Defect Detection FIG. 5 shows a time series of waveforms of measurement signals when welding light (reflected light of plasma light or irradiation laser light) is received by n optical fibers. As shown in FIG. 5, when a welding defect occurs, the level of the measurement signal changes significantly. Therefore, a defect can be detected by setting an appropriate threshold value and detecting a level change. The procedure is shown below.

【0035】A/D変換処理後の信号をディジタルロ
ーパスフィルタ処理にて高周波成分を除去する。その結
果、図6に示すような処理信号が得られる。
A high-frequency component is removed from the signal after the A / D conversion processing by a digital low-pass filter processing. As a result, a processed signal as shown in FIG. 6 is obtained.

【0036】予め定められたしきい値a、bによりあ
る範囲を設定する。処理信号のレベルがこの範囲内にあ
るかどうかを判別し、この範囲内であれば”0”、範囲
外であれば欠陥候補としてフラグを立てる(フラグを”
1”にする)。この判別結果を図7に示す。
A certain range is set by predetermined threshold values a and b. It is determined whether or not the level of the processed signal is within this range. If the level is within this range, "0" is set. If not, a flag is set as a defect candidate (the flag is set to "1").
1 "). The result of this determination is shown in FIG.

【0037】最終的に欠陥の有無を判定するため演算
処理を行う。
An arithmetic process is finally performed to determine the presence or absence of a defect.

【0038】図8に演算処理アルゴリズムの概略を示
す。光ファイバ別に判別されたフラグの値(0または
1)に予め設定した重み係数を掛け、総和を求める。総
和が予め設定したしきい値以上のとき、欠陥と判定す
る。光ファイバ別に重み係数を設定するのは、溶接部の
中でも特に重視したい部位とそれほど重要では無い部位
とがあるからである。そこで、重視したい部位の光ファ
イバの判別結果には大きな重み係数を設定し、それほど
重要では無い部位の光ファイバの判別結果には小さな重
み係数を設定する。また、レーザのパワーチェンジをし
た場合には、監視すべき溶接部の領域も変える必要があ
る。例えば、レーザのパワーアップをした場合には、外
側領域の光ファイバの判別結果に対しても重み係数を大
きくするような変更を行う。
FIG. 8 shows an outline of the arithmetic processing algorithm. The value (0 or 1) of the flag determined for each optical fiber is multiplied by a preset weighting factor to obtain the sum. When the sum is equal to or larger than a preset threshold value, it is determined that a defect exists. The weight coefficient is set for each optical fiber because there are parts to be particularly emphasized and parts that are not so important among the welded parts. Therefore, a large weighting factor is set for the determination result of the optical fiber of the portion to be emphasized, and a small weighting factor is set for the determination result of the optical fiber of the less important portion. When the laser power is changed, it is necessary to change the region of the welded portion to be monitored. For example, when the power of the laser is increased, a change is made to increase the weighting factor also for the determination result of the optical fiber in the outer region.

【0039】なお、溶接状態判定処理装置6は、フォト
ダイオード3からの複数の電圧信号、フォトダイオード
5からの複数の電圧信号について別々に上記のアルゴリ
ズムに基づいて欠陥検出などの処理を行い、少なくとも
一方の処理において欠陥が検出されれば欠陥ありの出力
を行う。
It should be noted that the welding state determination processing device 6 separately performs processing such as defect detection on the plurality of voltage signals from the photodiode 3 and the plurality of voltage signals from the photodiode 5 based on the above algorithm. If a defect is detected in one of the processes, an output indicating that there is a defect is performed.

【0040】(2)溶接ビードの大きさの評価 溶接ビードにおいて、その深さや幅が変化すると、溶接
光(プラズマ光あるいは照射レーザ光の反射光)の二次
元的広がりも大きさが変化する。このことから溶接光の
広がり面積を求めて、溶接ビードの大きさを評価するこ
とができる。
(2) Evaluation of Weld Bead Size When the depth or width of the weld bead changes, the two-dimensional spread of welding light (reflected light of plasma light or irradiation laser light) also changes. From this, the size of the weld bead can be evaluated by determining the spread area of the welding light.

【0041】図9に示すように、溶接光を受光する光フ
ァイバの本数が、溶接ビードの変化によって変わってく
る。よって、溶接ビードの深さ及び幅と受光した光ファ
イバの本数との相関関係をあらかじめ実験結果により求
めておく。そして、実際の溶接加工時にはこの実験結果
に基づいて、受光した光ファイバの本数から溶接ビード
の深さ及び幅を評価することができる。
As shown in FIG. 9, the number of optical fibers for receiving the welding light changes depending on the change of the welding bead. Therefore, the correlation between the depth and width of the weld bead and the number of optical fibers received is determined in advance by experimental results. At the time of actual welding, the depth and width of the weld bead can be evaluated based on the number of optical fibers received based on the experimental results.

【0042】図10には、溶接ビードの深さ及び幅と受
光した光ファイバの本数との相関関係の例を3種類示し
ている。
FIG. 10 shows three examples of the correlation between the depth and width of the weld bead and the number of optical fibers received.

【0043】実際の信号処理手順を以下に示す。The actual signal processing procedure will be described below.

【0044】A/D変換処理後の信号をディジタルロ
ーパスフィルタ処理にて高周波成分を除去する。これは
上記(1)の欠陥検出と同じ処理である。
A high-frequency component is removed from the signal after the A / D conversion processing by a digital low-pass filter processing. This is the same process as the defect detection in the above (1).

【0045】予め設定したしきい値cと計測信号のレ
ベルを比較し、しきい値c以上ならば、光ファイバに受
光ありと判定してカウントする。
The predetermined threshold value c is compared with the level of the measurement signal. If the level is equal to or greater than the threshold value c, it is determined that the optical fiber has received light and counting is performed.

【0046】受光ありと判定した光ファイバの本数か
ら実験結果に基づいて溶接ビードの深さ及び幅を評価す
る。
The depth and width of the weld bead are evaluated based on the experimental results from the number of optical fibers determined to have received light.

【0047】なお、上記の説明では、レーザ発振器とし
てYAGレーザ発振器を用いているが、これに限らず、
他の例えばCO2 レーザ発振器、エキシマレーザ発振器
を用いたレーザ溶接機にも適用できる。この場合、照射
レーザ光の反射光の検出が可能なように、光学系の構成
やフォトダイオード、すなわち光電変換素子の選定を行
う。
In the above description, a YAG laser oscillator is used as the laser oscillator.
For example, the present invention can be applied to a laser welding machine using a CO 2 laser oscillator or an excimer laser oscillator. In this case, a configuration of an optical system and a photodiode, that is, a photoelectric conversion element are selected so that reflected light of the irradiation laser light can be detected.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば次のような効果が得られ
る。
According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0049】1.溶接光をプラズマ光と照射レーザ光の
反射光とに分け、それらの分布を二次元かつ多点で計測
することで多角的な溶接状態の判定を行うことができる
ので、欠陥検出精度の向上を図ることができ、溶接ビー
ドの大きさ(深さ、幅)の評価を行うこともできる。
1. Welding light is divided into plasma light and reflected light of irradiation laser light, and the distribution of those is measured two-dimensionally and at multiple points. It is possible to evaluate the size (depth, width) of the weld bead.

【0050】2.レーザトーチ上部から照射レーザ光と
同軸で溶接光の計測ができるため、ワークの形状が複雑
でも欠陥検出を行うことができる。
2. Since the welding light can be measured coaxially with the irradiation laser light from above the laser torch, the defect can be detected even if the shape of the work is complicated.

【0051】3.上記の1、2より平面加工のみならず
3次元加工にも適用可能である。
3. From the above 1 and 2, the present invention can be applied to not only planar processing but also three-dimensional processing.

【0052】4.検査員の省人・省力化を実現でき、オ
ンライン計測による検査時間短縮化を図れるので、欠陥
検出自動化による生産ライン自動化(無人化)へ大きく
寄与する。
4. It can save labor and labor of inspectors and can shorten the inspection time by online measurement, which greatly contributes to automation of production lines (automated operation) by automated defect detection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態によるレーザ溶接の構成
を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser welding machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示された光ファイバとフォトダイオード
との関係を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between an optical fiber and a photodiode shown in FIG.

【図3】図1に示された光ファイバとフォトダイオード
とに代えて可視/赤外CCDカメラを使用する場合につ
いて説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a case where a visible / infrared CCD camera is used instead of the optical fiber and the photodiode shown in FIG. 1;

【図4】図1に示された溶接状態判定処理装置の構成を
示したブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a welding state determination processing device illustrated in FIG. 1;

【図5】図1に示された光ファイバから得られる計測信
号の例を欠陥ありの場合について示した波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of a measurement signal obtained from the optical fiber shown in FIG. 1 in a case where there is a defect.

【図6】図5に示された計測信号にローパスフィルタ処
理を施した後の波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram after a low-pass filter process is performed on the measurement signal shown in FIG. 5;

【図7】図6に示された信号に対して欠陥候補の有無を
判別した結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a result of discriminating presence / absence of a defect candidate from the signal shown in FIG. 6;

【図8】図7に示された判別結果を用いて行われる欠陥
検出処理アルゴリズムを説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a defect detection processing algorithm performed using the determination result shown in FIG. 7;

【図9】溶接ビードの大きさの評価方法を説明するため
に、図1における光ファイバへの溶接光の二次元分布の
例を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a two-dimensional distribution of welding light to the optical fiber in FIG. 1 for explaining a method of evaluating the size of a welding bead.

【図10】溶接ビードの大きさの評価に必要な、溶接ビ
ードの深さ及び幅と光ファイバの受光本数の相関関係の
例を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a correlation between the depth and width of a weld bead and the number of light-receiving fibers of an optical fiber necessary for evaluating the size of the weld bead.

【図11】本発明者によりすでに提案されている溶接欠
陥検出装置の構成を示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a welding defect detection device already proposed by the present inventors.

【図12】図11に示された溶接欠陥検出装置における
問題点を説明するための図である。
12 is a diagram for explaining a problem in the welding defect detection device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、4 光ファイバ 3、5、20、24 フォトダイオード 21、25 アンプ 11 YAGレーザ発振器 12 レーザトーチ 13 YAGレーザ反射ミラー 14 ワーク 15 集光レンズ 16 YAG光反射ミラー 17 YAG光カットフィルタ 18 YAG光透過帯域フィルタ 2, 4 Optical fiber 3, 5, 20, 24 Photodiode 21, 25 Amplifier 11 YAG laser oscillator 12 Laser torch 13 YAG laser reflection mirror 14 Work 15 Condensing lens 16 YAG light reflection mirror 17 YAG light cut filter 18 YAG light transmission band filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 5/335 G02B 7/18 Z (56)参考文献 特開 平9−108866(JP,A) 特開 平4−371381(JP,A) 特開 平11−138278(JP,A) 森 清和 外2名,”テーラードブラ ンク溶接における溶接欠陥の検出”,溶 接学会論文集,社団法人溶接学会,平成 8年11月5日,第14巻,第4号,p. 689−693 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H04N 5/335 G02B 7/18 Z (56) References JP-A-9-108866 (JP, A) JP-A-4-371381 ( JP, A) JP-A-11-138278 (JP, A) S. Mori et al., “Detection of welding defects in tailored blank welding”, Proceedings of the Japan Welding Society, Welding Society of Japan, November 5, 1996 Japan, Vol. 14, No. 4, p. 689-693 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 26/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光をレーザトーチでワークに照射
して溶接を行うレーザ溶接機において、 前記レーザトーチの筺体内に、前記ワークに照射される
前記レーザ光の光軸と同軸になるようにして溶接箇所か
ら発する、プラズマ光及びレーザ光の反射光を集光する
集光レンズを設け、 前記集光レンズで集光されたプラズマ光を受光するため
の二次元的な受光手段と、 前記集光レンズで集光されたレーザ光の反射光を受光す
るための二次元的な受光手段とを配置して、 受光したプラズマ光及びレーザ光の反射光の強度の二次
元分布 に基づいて溶接箇所の欠陥検出を行うことを特徴
とするレーザ溶接
1. A laser welding machine for performing welding by irradiating a laser beam to a work with a laser torch, wherein welding is performed in a housing of the laser torch so as to be coaxial with an optical axis of the laser light irradiated to the work. A condensing lens for condensing the reflected light of the plasma light and the laser light emitted from the location, for receiving the plasma light condensed by the condensing lens
Be received in the two-dimensional light-receiving means, the reflected light condensed laser beam by the condenser lens
And a two-dimensional light receiving means for the second order of the intensity of the reflected light of the received plasma light and laser light.
A laser welding machine for detecting a defect at a welding location based on a source distribution .
【請求項2】 請求項1記載のレーザ溶接において、
前記集光レンズの後に、前記レーザ光の反射光のみを反
射し、残りの光は透過する第1のレーザ光反射ミラーを
設けると共に、該第1のレーザ光反射ミラーの透過光か
ら溶接の過程で発生されるプラズマ光のみを抽出するた
めの第1のフィルタと、前記レーザ光反射ミラーの反射
光から前記レーザ光の反射光のみを抽出するための第2
のフィルタとを設けたことを特徴とするレーザ溶接
2. The laser welding machine according to claim 1, wherein
After the condenser lens, a first laser light reflecting mirror that reflects only the reflected light of the laser light and transmits the remaining light is provided, and a welding process is performed based on the transmitted light of the first laser light reflecting mirror. And a second filter for extracting only the reflected light of the laser light from the reflected light of the laser light reflecting mirror.
A laser welding machine comprising: a filter;
【請求項3】 請求項2記載のレーザ溶接において、
前記二次元的な受光手段として、前記第1のフィルタの
後に光ファイバと該光ファイバで受光された光を光電変
換する複数の光電変換素子とを第1のグループとして配
置すると共に、前記第2のフィルタの後にも光ファイバ
と該光ファイバで受光された光を光電変換する複数の光
電変換素子とを第2のグループとして配置することを特
徴とするレーザ溶接
3. The laser welding machine according to claim 2, wherein
As the two-dimensional light receiving means, after the first filter, an optical fiber and a plurality of photoelectric conversion elements for photoelectrically converting light received by the optical fiber are arranged as a first group, and A laser welding machine , wherein an optical fiber and a plurality of photoelectric conversion elements for photoelectrically converting light received by the optical fiber are arranged as a second group even after the filter.
【請求項4】 請求項3記載のレーザ溶接において、
前記レーザトーチ内には、レーザ発振源と接続したレー
ザ伝送ファイバからのレーザ光を反射させて前記ワーク
に向けて照射する第2のレーザ光反射ミラーが設けられ
ており、前記集光レンズは前記第2のレーザ光反射ミラ
ーを通して前記溶接箇所から発する溶接光を集光するこ
とを特徴とするレーザ溶接
4. The laser welding machine according to claim 3, wherein
In the laser torch, there is provided a second laser light reflection mirror that reflects laser light from a laser transmission fiber connected to a laser oscillation source and irradiates the work toward the work, and the condensing lens includes the second laser light reflection mirror. 2. A laser welding machine, wherein the welding light emitted from the welding location is condensed through a second laser light reflecting mirror.
【請求項5】 請求項3記載のレーザ溶接において、
前記第1のグループの光電変換素子からの複数の電気信
号のレベルと前記第2のグループの光電変換素子からの
複数の電気信号のレベルとに基づいて溶接箇所の欠陥検
出を行う判定処理装置を備え、該判定処理装置は、前記
第1のグループ及び前記第2のグループのそれぞれにつ
いて、複数の電気信号のレベルがそれぞれあらかじめ定
められた範囲内にあるかどうかを判別して前記あらかじ
め定められた範囲内にある時には”0”、前記あらかじ
め定められた範囲外の時には”1”を判別結果として出
力すると共に、それぞれの判別結果にあらかじめ定めら
れた重み付けを行い、重み付けされた値の総和をあらか
じめ定められたしきい値と比較して欠陥の有無を判定す
ることを特徴とするレーザ溶接
5. The laser welding machine according to claim 3, wherein
A determination processing device that detects a defect at a welding location based on the levels of a plurality of electric signals from the photoelectric conversion elements of the first group and the levels of a plurality of electric signals from the photoelectric conversion elements of the second group. The determination processing device determines whether the level of each of the plurality of electric signals is within a predetermined range for each of the first group and the second group, and "0" is output as a discrimination result when the value is within the predetermined range, and "1" is output as a discrimination result when the value is outside the predetermined range. A laser welding machine characterized in that the presence or absence of a defect is determined by comparing with a predetermined threshold value.
【請求項6】 請求項2記載のレーザ溶接において、
前記二次元的な受光手段として、前記第1のフィルタの
後に可視光及び赤外光を検知可能な第1のCCDカメラ
を配置すると共に、前記第2のフィルタの後にも可視光
及び赤外光を検知可能な第2のCCDカメラを配置する
ことを特徴とするレーザ溶接
6. The laser welding machine according to claim 2, wherein
As the two-dimensional light receiving means, a first CCD camera capable of detecting visible light and infrared light is disposed after the first filter, and visible light and infrared light are also provided after the second filter. A laser welding machine comprising a second CCD camera capable of detecting a laser beam.
【請求項7】 請求項6記載のレーザ溶接において、
前記第1のCCDカメラからの画像と前記第2のCCD
カメラからの画像とを個別に画像処理して溶接箇所の欠
陥検出を行う判定処理装置を備え、該判定処理装置は、
前記第1のCCDカメラからの各画素毎の輝度レベル
(以下、第1の輝度レベルグループと呼ぶ)と前記第2
のCCDカメラからの各画素毎の輝度レベル(以下、第
2の輝度レベルグループと呼ぶ)のそれぞれについて、
複数の輝度レベルがそれぞれあらかじめ定められた範囲
内にあるかどうかを判別して前記あらかじめ定められた
範囲内にある時には”0”、前記あらかじめ定められた
範囲外の時には”1”を判別結果として出力すると共
に、それぞれの判別結果にあらかじめ定められた重み付
けを行い、重み付けされた値の総和をあらかじめ定めら
れたしきい値と比較して欠陥の有無を判定することを特
徴とするレーザ溶接
7. The laser welding machine according to claim 6, wherein
An image from the first CCD camera and the second CCD
A determination processing device that individually performs image processing on an image from a camera to detect a defect at a welding location, and the determination processing device includes:
The luminance level of each pixel from the first CCD camera (hereinafter, referred to as a first luminance level group) and the second
For each luminance level (hereinafter, referred to as a second luminance level group) for each pixel from the CCD camera,
It is determined whether or not each of the plurality of brightness levels is within a predetermined range, and “0” is determined when the brightness level is within the predetermined range, and “1” is determined when the brightness level is outside the predetermined range. A laser welding machine for outputting a result of the determination, performing a predetermined weighting on each determination result, and comparing the sum of the weighted values with a predetermined threshold value to determine the presence or absence of a defect.
【請求項8】 請求項5記載のレーザ溶接において、
前記判定処理装置は更に、前記第1のグループの光電変
換素子からの複数の電気信号のレベルと前記第2のグル
ープの光電変換素子からの複数の電気信号のレベルとに
基づいて溶接ビードの大きさを評価する評価手段を有
し、該評価手段は、前記第1のグループ及び前記第2の
グループのそれぞれについて、複数の電気信号のレベル
がそれぞれあらかじめ設定されたしきい値より高いかど
うかを判別し、前記あらかじめ設定されたしきい値より
高い電気信号の数に基づいて溶接ビードの深さと幅を評
価することを特徴とするレーザ溶接
8. The laser welding machine according to claim 5, wherein
The determination processing device may further include a welding bead size based on a level of the plurality of electric signals from the first group of photoelectric conversion elements and a level of the plurality of electric signals from the second group of photoelectric conversion elements. Evaluation means for evaluating whether the level of each of the plurality of electric signals is higher than a predetermined threshold value for each of the first group and the second group. A laser welding machine for determining and evaluating the depth and width of a weld bead based on the number of electrical signals higher than the preset threshold.
【請求項9】 請求項7記載のレーザ溶接において、
前記判定処理装置は更に、前記第1の輝度レベルグルー
プ及び前記第2の輝度レベルグループから溶接ビードの
大きさを評価する評価手段を備え、該評価手段は、前記
第1の輝度レベルグループ及び前記第2の輝度レベルグ
ループのそれぞれについて、複数の輝度レベルがそれぞ
れあらかじめ設定されたしきい値より高いかどうかを判
別し、前記あらかじめ設定されたしきい値より高い電気
信号の数に基づいて溶接ビードの深さと幅を評価するこ
とを特徴とするレーザ溶接
9. The laser welding machine according to claim 7, wherein
The determination processing device further includes evaluation means for evaluating the size of the weld bead from the first brightness level group and the second brightness level group, wherein the evaluation means includes the first brightness level group and the evaluation value. For each of the second brightness level groups, it is determined whether each of the plurality of brightness levels is higher than a predetermined threshold value, and the welding bead is determined based on the number of electrical signals higher than the predetermined threshold value. A laser welding machine characterized by evaluating the depth and width of a workpiece.
【請求項10】 レーザ光をワークに照射して溶接を行
際に、 前記レーザトーチの筐体内に、前記ワークに照射される
前記レーザ光の光軸と同軸になるようにして 溶接箇所か
ら発する、プラズマ光及びレーザ光の反射光を集光し、 集光されたプラズマ光を、二次元的な受光手段により受
光し、集光されたレーザ光の反射光を、二次元的な受光手段に
より受光して、 受光したプラズマ光及びレーザ光の反射光の強度の二次
元分布 に基づいて溶接箇所の欠陥検出を行うことを特徴
とするレーザ溶接状態監視方法。
The method according to claim 10 laser light when performing welding by irradiating a workpiece, in a housing of the laser torch, is irradiated to the workpiece
Emanating from the welding point set to be an optical axis coaxial with the laser beam, the reflected light of the plasma light and laser light condensed, the condensed plasma light, received by the two-dimensional light-receiving means, current The reflected light of the emitted laser light is used as two-dimensional light receiving means
From the intensity of the reflected light of the received plasma light and laser light
A laser welding state monitoring method, comprising detecting a defect at a welding location based on a source distribution .
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