Устройство контроля сварного участка и способ его контроля с выделяющим участком для выделения свечения испарения и теплового излучения

Устройство контроля сварного участка и способ его контроля с выделяющим участком для выделения свечения испарения и теплового излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству контроля сварного участка и способу его контроля, в частности к устройству контроля, которое контролирует сварочное состояние сварного участка, образованного в то время времени, когда сваривают вместе множество обрабатываемых деталей лазерным лучом, например, и способу его контроля.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Когда два стальных листа, будучи уложенными один на другой, сваривают посредством лазерного луча, выполняют оценку качества сварного участка, образованного сваркой лазерным лучом. В качестве примера такой оценки качества на сварном участке, образованном сваркой лазерным лучом в публикации японской патентной заявки No. 2008-87056 (JP 2008-87056 А) описана технология выполнения оценки качества сварки лазерным лучом с использованием отраженного света лазерного луча.

[0003] В системе определения качества сварки лазерным лучом описанной в JP2008-87056 А, луч АИГ-лазера (лазер на алюминоиттриевом гранате) излучается, например, лазерным факелом. Отраженный свет лазера принимается первым светоприемным выходным средством, расположенным с верхней стороны в направлении по диагонали вперед относительно направления ведения сварки. Далее, сварочный луч света, включающий в себя свет паров (шлейф) и отраженный свет лазера, принимается вторым светоприемным выходным средством в направлении, коаксиальном направлению излучения лазерного луча. Отраженный свет лазера и сварочный луч света, которые принимают одновременно в двух заданных направлениях, преобразуются в электрические сигналы в соответствии с их интенсивностью. В результате эта система определяет качество сварки на основе интенсивности сигнала электрических сигналов или изменения в их интенсивности.

[0004] В соответствии с системой определения качества сварки лазерным лучом, описанной в JP 2008-87056 А, отраженный свет лазера и сварочный луч света принимают одновременно в двух заданных направлениях, отличных друг от друга. Интенсивность сигнала каждого из принятых лучей сравнивают с порогом, установленным соответствующим образом. В результате можно определить возникновение любого из разнообразных типов плохой сварки: незаполнение, когда сварной валик опускается и не заполняет зазор между стальными листами; отсутствие соединения, когда верхний и нижний стальные листы не соединены из-за избыточно большого зазора между стальными листами; заниженный валик, когда валик занижен из-за избыточно большого зазора между стальными листами; расплавление, когда валик непредумышленно исчезает из-за колебаний теплового баланса; возникновение отверстий.

[0005] Тем не менее, в системе определения качества сварки лазерным лучом, описанной, например, в JP 2008-87056 А, в случае, когда лазерный факел и обрабатываемая деталь (стальной лист), находятся на расстоянии друг от друга, электрический сигнал, полученный от принятого отраженного света лазера или света сварки, может быть очень слабым. Таким образом, точность определения плохой сварки может ухудшиться. В частности, при заниженном валике, когда валик занижен при сварке лазером, изменения электрических сигналов, вызванные плохой сваркой, уменьшаются. Таким образом, иногда плохую сварку в обрабатываемых деталях нельзя обнаружить с точностью. Кроме того, свечение паров, вызванное плавлением и испарением обрабатываемых деталей, или свет теплового излучения, излученный из ванны расплава обрабатываемых деталей, зависят от температуры обрабатываемых деталей. При этом известно, что порог для определения электрического сигнала, полученного от принятого отраженного лазерного луча или света сварки, и качество лазерной сварки меняются в соответствии с температурой обрабатываемой детали. Если изменение температуры обрабатываемой детали при сварке лазером велико, точность определения дефектов сварки обрабатываемых деталей может дополнительно снизиться.

Сущность изобретения

[0006] Настоящее изобретение обеспечивает создание устройства для сварки деталей с контролем состояния сварного участка, которое способно с точностью проконтролировать сварочное состояние сварного участка в обрабатываемой детали при удаленной сварке, когда лазерный факел и обрабатываемые детали расположены на расстоянии друг от друга, а также способ его контроля.

[0007] Первый объект изобретения относится к устройству для сварки деталей с контролем состояния сварного участка, сконфигурированному для контроля сварочного состояния сварного участка, образованного, когда сваривают вместе множество обрабатываемых деталей. Устройство контроля сварного участка содержит излучающий участок, сконфигурированный для многократного излучения сварочного лазерного луча вдоль траектории сварки, расположенной в обрабатываемых деталях, или многократного излучения контрольного лазерного луча вдоль траектории сканирования, расположенной в ванне расплава обрабатываемой детали, расплавленной сварочным лазерным лучом с тем, чтобы сварить вместе обрабатываемые детали; светопринимающий участок, сконфигурированный для приема обратного света, включающего в себя отраженный свет сварочного лазерного луча или контрольного лазерного луча, излученных излучающим участком, при этом отраженный свет отражен от ванны расплава в обрабатываемой детали, свечение паров, которое создано испарением обрабатываемой детали, и свет теплового излучения, излученный из ванны расплава в обрабатываемой детали; выделяющий участок, сконфигурированный для выделения первого компонента, содержащего свечение испарения, и второго компонента, содержащего свет теплового излучения, из обратного света, принятого светопринимающим участком; и участок контроля, сконфигурированный для контроля сварочного состояния сварного участка обрабатываемой детали на основе отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента, выделенных выделяющим участком.

[0008] Если в сварном участке обрабатываемой детали имеется дефект сварки, то когда сварочный лазерный луч, излученный по траектории сварки, расположенной в обрабатываемой детали, или контрольный лазерный луч, излученный по траектории сканирования, расположенной в ванне расплава обрабатываемой детали, проходит по дефекту сварки, интенсивность первого компонента, содержащего свечение испарения, и интенсивность второго компонента, содержащего свет теплового излучения, обратного света, меняется, по существу, по одинаковому циклу, однако формы сигнала интенсивности являются различными. Таким образом, когда вычисляется отношение между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента, выявляется, что множество форм сигнала, которые меняются, по существу, по одинаковому циклу, имеют, вместе с тем, сдвиг по фазе. Считается, что периодическое изменение периода Т, вызываемое дефектом сварки сварного участка обрабатываемых деталей, усиливается.

[0009] Согласно вышеописанному объекту путем выделения первого компонента, содержащего свечение испарения, и второго компонента, содержащего свет теплового излучения, из обратного света, принятого светопринимающим участком при многократном излучении сварочного лазерного луча по траектории сварки или многократном излучении контрольного лазерного луча по траектории сканирования, сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали контролируют на основе отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента. В результате, даже если электрический сигнал, полученный из обратного света, принятого светопринимающим участком, является слабым, или интенсивность обратного света, принятого светопринимающим участком, меняется в зависимости от рабочей температуры при удаленной сварке, чтобы сварить, например, с помощью лазерного излучающего участка обрабатываемые детали, дистанционно разнесенные друг от друга, периодическое изменение, вызванное дефектом сварки сварного участка обрабатываемой детали, можно надежно определить путем усиления так, чтобы сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали могло быть с точностью проконтролировано.

[0010] Кроме того, согласно вышеописанному объекту участок контроля может контролировать сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали путем проведения преобразования Фурье для отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента, или скоростью изменения отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента.

[0011] Согласно вышеописанному объекту участок контроля контролирует сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали путем проведения преобразования Фурье для отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента, или скорости изменения отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента. В результате, периодическое изменение, вызванное дефектом сварки сварного участка обрабатываемой детали, можно определить с большей надежностью. Таким образом, сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали можно проконтролировать с большей точностью.

[0012] Кроме того, согласно вышеописанному объекту участок контроля может проконтролировать сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали на основе амплитуды при частоте, которая в несколько раз выше, чем фундаментальная частота, определенная проведением преобразования Фурье для отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента, или скоростью изменения отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента.

[0013] Согласно вышеописанному объекту участок контроля контролирует сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали на основе амплитуды при частоте, которая в несколько раз выше фундаментальной частоты, определенной путем проведения преобразования Фурье для отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента, или скорости изменения отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента. В результате, сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали можно проконтролировать с большей точностью.

[0014] Далее, согласно вышеописанному объекту выделяющий участок может спектрально разлагать обратный свет, принятый светопринимающим участком, по меньшей мере, на первый компонент, содержащий свечение испарения, и второй компонент, содержащий свет теплового излучения, и выделять из обратного света первый компонент, содержащий свечение испарения, и второй компонент, содержащий свет теплового излучения.

[0015] Согласно вышеописанному объекту выделяющий участок, по меньшей мере, спектрально разлагает обратный свет, принятый светопринимающим участком, на первый компонент, содержащий свечение испарения, и второй компонент, содержащий свет теплового излучения, и выделяет из обратного света первый компонент, содержащий свечение испарения, и второй компонент, содержащий свет теплового излучения. В результате, из обратного света с помощью простой конструкции можно выделить первый компонент, содержащий свечение испарения, и второй компонент, содержащий свет теплового излучения.

[0016] Далее, второй объект настоящего изобретения относится к способу сварки деталей с контролем состояния сварного участка, применимому для контроля сварочного состояния сварного участка, образованного, когда сваривают вместе множество обрабатываемых деталей. Способ контроля сварного участка включает в себя: многократное осуществление излучения сварочного лазерного луча вдоль траектории сварки, расположенной в обрабатываемых деталях, или многократное осуществление излучения контрольного лазерного луча вдоль траектории сканирования, расположенной в ванне расплава обрабатываемой детали, расплавленной сварочным лазерным лучом с тем, чтобы сварить вместе обрабатываемые детали; осуществление приема обратного света, включающего в себя отраженный свет сварочного лазерного луча или контрольного лазерного луча, при этом отраженный свет отражен от ванны расплава в обрабатываемой детали, свечение паров, которое создано испарением обрабатываемой детали, и свет теплового излучения, излученный из ванны расплава в обрабатываемой детали; осуществление выделения первого компонента, содержащего свечение испарения, и второго компонента, содержащего свет теплового излучения, из обратного света и осуществление контроля сварочного состояния сварного участка обрабатываемой детали на основе отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента.

[0017] Согласно вышеописанному объекту первый компонент, содержащий свечение испарения, и второй компонент, содержащий свет теплового излучения, выделяют из обратного света, и сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали контролируют на основе отношения между интенсивностью первого компонента, содержащего свечение испарения, и второго компонента, содержащего свет теплового излучения. В результате, даже если электрический сигнал, полученный из обратного света, принятого светопринимающим участком, является слабым, либо интенсивность обратного света, принятого светопринимающим участком, меняется в зависимости от изменений рабочей температуры при удаленной сварке, чтобы сварить с помощью лазерного излучающего участка обрабатываемые детали, дистанционно разнесенные друг от друга, например, то периодическое изменение, вызванное дефектом сварки сварного участка обрабатываемой детали, можно надежно определить путем усиления, поэтому сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали может быть с точностью проконтролировано.

[0018] Как понятно из вышеприведенного описания, согласно первому и второму объектам настоящего изобретения при сварке вместе множества обрабатываемых деталей, первый компонент, содержащий свечение испарения, и второй компонент, содержащий свет теплового излучения, выделяют из обратного света при многократном излучении сварочного лазерного луча по траектории сварки, или многократном излучении контрольного лазерного луча по траектории сканирования, и сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали контролируют на основе отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента. В результате, даже если электрический сигнал, полученный из обратного света, является слабым, или интенсивность обратного света меняется в зависимости от рабочей температуры, то сварочное состояние сварного участка обрабатываемой детали может быть с точностью проконтролировано.

Краткое описание чертежей

[0019] Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы, и при этом:

фиг. 1 представляет собой диаграмму общей конфигурации, показывающую всю конструкцию первого варианта осуществления устройства контроля сварного участка по настоящему изобретению;

фиг. 2 представляет собой вид сверху, описывающий состояние излучения сварочного лазерного луча посредством сварочного излучающего участка устройства контроля, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой вид сверху, описывающий состояние излучения контрольного лазерного луча посредством контрольного излучающего участка устройства контроля, показанного на фиг. 1;

фиг. 4 представляет собой диаграмму, показывающую для случая, когда сварочное состояние сварного участка нормальное, интенсивность коротковолнового компонента, содержащего свечение испарения, интенсивность длинноволнового компонента, содержащего свет теплового излучения, и отношение интенсивности длинноволнового компонента к интенсивности коротковолнового компонента во временной последовательности;

фиг. 5А представляет собой вид сверху, описывающий взаимосвязь между ванной расплава и траекторией сканирования контрольного лазерного луча, когда сварочное состояние сварного участка нормальное;

фиг. 5В представляет собой вид, взятый по линии VB-VB с фиг. 5А;

фиг. 6 представляет собой диаграмму, показывающую для случая, когда сварочное состояние сварного участка дефектное, интенсивность коротковолнового компонента, содержащего свечение испарения, интенсивность длинноволнового компонента, содержащего свет теплового излучения, и отношение интенсивности длинноволнового компонента к интенсивности коротковолнового компонента во временной последовательности;

фиг. 7А представляет собой вид сверху, описывающий взаимосвязь между ванной расплава и траекторией сканирования контрольного лазерного луча, когда сварочное состояние сварного участка является дефектным;

фиг. 7В представляет собой вид, взятый по линии VIIB-VIIB на фиг. 7А;

фиг. 8 представляет собой диаграмму общей конфигурации, показывающую всю конструкцию второго варианта осуществления устройства контроля сварного участка по настоящему изобретению;

фиг. 9 представляет собой диаграмму, показывающую результат измерения интенсивности свечения испарения и интенсивности света теплового излучения, и результат арифметической обработки отношения интенсивности света теплового излучения к интенсивности свечения испарения согласно примеру 1 на основе контрольного образца во временной последовательности;

фиг. 10 представляет собой диаграмму, показывающую результат измерения интенсивности свечения испарения и интенсивности света теплового излучения, и результат арифметической обработки отношения интенсивности света теплового излучения к интенсивности свечения испарения согласно примеру 2 на основе контрольного образца во временной последовательности;

фиг. 11 представляет собой диаграмму, показывающую взаимосвязь между частотой и амплитудой, относящуюся к интенсивности свечения испарения, интенсивности света теплового излучения и отношения интенсивности света теплового излучения к интенсивности свечения испарения согласно примеру 1 на основе контрольного образца;

фиг. 12 представляет собой диаграмму, показывающую взаимосвязь между частотой и амплитудой, относящуюся к интенсивности свечения испарения, интенсивности света теплового излучения и отношения интенсивности света теплового излучения к интенсивности свечения испарения согласно примеру 2 на основе контрольного образца;

фиг. 13А представляет собой диаграмму, показывающую амплитуду интенсивности свечения испарения при фундаментальной частоте на основе контрольного образца;

фиг. 13В представляет собой диаграмму, показывающую амплитуду интенсивности свечения испарения при частоте, в два раза превышающей фундаментальную частоту, на основе контрольного образца;

фиг. 14А представляет собой диаграмму, показывающую амплитуду интенсивности света теплового излучения при фундаментальной частоте на основе контрольного образца;

фиг. 14В представляет собой диаграмму, показывающую амплитуду интенсивности света теплового излучения при частоте, в два раза превышающей фундаментальную частоту, на основе контрольного образца;

фиг. 15А представляет собой диаграмму, показывающую амплитуду отношения интенсивности света теплового излучения к интенсивности свечения испарения при фундаментальной частоте на основе контрольного образца; и

фиг. 15В представляет собой диаграмму, показывающую амплитуду отношения интенсивности света теплового излучения к интенсивности свечения испарения при частоте, в два раза превышающей фундаментальную частоту, на основе контрольного образца.

Подробное описание вариантов осуществления

[0020] В результате интенсивных исследований, авторы настоящего изобретения обнаружили, что в ответном световом излучении (далее также именуемом как «обратный свет»), принятом при излучении сварочного лазерного луча и контрольного лазерного луча на обрабатываемую деталь, отношение интенсивности между первым компонентом, содержащим свечение паров (далее также - свечение испарения), и вторым компонентом, содержащим свет теплового излучения, тесно связано со сварочным состоянием сварного участка, образованного на обрабатываемой детали.

[0021] Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что амплитуда при частоте, которая многократно выше, чем фундаментальная частота, более тесно связана со сварочным состоянием сварного участка обрабатываемой детали, чем амплитуда при фундаментальной частоте, обнаруженная путем проведения преобразования Фурье для отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента, или скорости изменения отношения между интенсивностью первого компонента и интенсивностью второго компонента.

[0022] Далее варианты осуществления устройства для сварки деталей с контролем качества сварного участка (далее также именуемого как «устройство контроля сварного участка») и способа сварки деталей с контролем качества сварного участка (далее также именуемого как «способ контроля сварного участка») согласно настоящему изобретению будут описаны со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Первый вариант осуществления устройства контроля сварного участка

[0023] Сначала первый вариант осуществления устройства для сварки деталей с контролем качества сварного участка по настоящему изобретению будет описан со ссылкой на фиг. 1-3.

[0024] Фиг. 1 представляет собой диаграмму общей конфигурации, показывающую всю конструкцию первого варианта осуществления устройства контроля сварного участка по настоящему изобретению. Фиг. 2 представляет собой вид сверху, описывающий состояние излучения сварочного лазерного луча посредством сварочного излучающего участка устройства контроля, показанного на фиг. 1, и фиг. 3 представляет собой вид сверху, описывающий состояние излучения контрольного лазерного луча посредством контрольного излучающего участка устройства контроля, показанного на фиг. 1.

[0025] Устройство контроля 100, проиллюстрированное на фиг. 1, главным образом включает сварочный излучающий узел 1 (далее также - сварочный излучающий участок), контрольный излучающий узел 5 (далее также - контрольный излучающий участок), светоприемный узел 2 (далее также - светопринимающий участок), оптические фильтры 8, 10, преобразующие участки 3а, 3b, усилители 4а, 4b, узел контроля 6 (далее также - участок контроля) и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 7.

[0026] Сварочный излучающий участок 1 облучает две обрабатываемые детали W1, W2 с помощью сварочного лазерного луча (например, АИГ-лазер, имеющий заданную длину волны) L1 чтобы сварить вместе две обрабатываемые детали W1, W2 (например, стальные листы), уложенные друг на друга или расположенные на некотором расстоянии друг от друга. Более конкретно, как показано на фиг. 2, сварочный излучающий участок 1 несколько раз поворачивает фокусную точку F1 сварочного лазерного луча L1, по существу, по круговой траектории сварки С11, имеющей радиус R11, расположенной на обрабатываемой детали W1, и несколько раз излучает по траектории сварки С11 сварочный лазерный луч L1. Далее, фокусная точка F1 сварочного лазерного луча L1 смещается внутрь траектории сварки С11. В дальнейшем, фокусная точка F1 сварочного лазерного луча L1 несколько раз поворачивается, по существу, по круговой траектории сварки С12, которая имеет радиус R12, меньший, чем радиус R11, и коаксиальна с траекторией сварки С11, и сварочный лазерный луч L1 несколько раз излучается по траектории сварки С12. Путем повторения этапа излучения сварочного лазерного луча L1 данным образом, на обрабатываемых деталях W1, W2 образуется, по существу, круговой сварной участок с тем, чтобы сварить вместе обрабатываемые детали W1, W2 (именуется лазерной винтовой сваркой). При этом центр С0 траектории сварки С11 и траектории сварки С12 служит в качестве центра сварки сварных участков, которые должны быть образованы на обрабатываемых деталях W1, W2.

[0027] Посредством излучения сварочного лазерного луча L1 из сварочного излучающего участка 1, сварочная ванна расплава Y1 (далее также - ванна расплава) образуется в результате расплавления обрабатываемых деталей W1, W2 с правой и левой сторон сварочного лазерного луча L1 и позади него в направлении перемещения сварочного лазерного луча L1. В первом варианте осуществления, сварочный лазерный луч L1 излучается, по существу, по круговым траекториям сварки C1, С2, как описано выше. В результате, в обрабатываемых деталях W1, W2 образуется, по существу, круглая ванна расплава Y1.

[0028] Как показано на фиг. 1, контрольный излучающий участок 5 излучает контрольный лазерный луч L5 на ванну расплава Y1, находящуюся в расплавленном состоянии, с помощью оптического фильтра 8 и светопринимающего участка 2. Более конкретно, как показано на фиг. 3, контрольный излучающий участок 5 несколько раз поворачивает фокусную точку F5 контрольного лазерного луча L5, по существу, по круговой траектории сканирования С51, имеющей радиус R51 и расположенной внутри наружного края ванны расплава Y1, по существу, на постоянной скорости и несколько раз излучает контрольный лазерный луч L5 по траектории сканирования С51. Далее, фокусная точка F5 контрольного лазерного луча L5 смещается внутрь траектории сканирования С51. В дальнейшем, фокусная точка F5 контрольного лазерного луча L5 несколько раз проходит, по существу, по круговой траектории сканирования С52, которая имеет радиус R52, меньший, чем радиус R51, и коаксиальна с траекторией сканирования С51, и контрольный лазерный луч L5 несколько раз излучается по траектории сканирования С52. Повторяя данным образом этап излучения контрольного лазерного луча L5, контрольный излучающий участок 5 излучает контрольный лазерный луч L5, по существу, по круговой в целом ванне расплава Y1, образованной в обрабатываемых деталях W1, W2. При этом центр траекторий сканирования С51, С52 установлен, например, на центр С0 вышеупомянутых траекторий сварки С11, С12.

[0029] Как показано на фиг. 1, с помощью контрольного излучающего участка 5 при излучении контрольного лазерного луча L5 на ванну расплава Y1, светопринимающий участок 2 принимает обратный свет L2, включающий в себя отраженный свет контрольного лазерного луча L5, который отражается от ванны расплава Y1 обрабатываемых деталей W1, W2, свечение испарения, вызванный плавлением / испарением обрабатываемых деталей W1, W2 (свет плазмы), и свет теплового излучения (инфракрасный свет), излученный из ванны расплава Y1 обрабатываемых деталей W1, W2.

[0030] Обратный свет L2, принятый светопринимающим участком 2, спектрально разлагается на коротковолновый компонент L2a, содержащий свечение испарения (свет плазмы), имеющее длину волны приблизительно 550 нм, и длинноволновый компонент L2b, содержащий свет теплового излучения (инфракрасный свет), имеющий длину волны приблизительно 800 нм, через оптический фильтр 8 и оптический фильтр (выделяющий узел или также выделяющий участок) 10. Таким образом, коротковолновый компонент L2a и длинноволновый компонент L2b выделяются из обратного света L2.

[0031] Преобразующий участок 3а преобразует коротковолновый компонент L2a, полученный путем спектрального разложения через оптический фильтр 10 и собранный через конденсорную линзу 9а, в электрический сигнал, и выдает электрический сигнал на усилитель 4а. Усилитель 4а усиливает сигнальную интенсивность электрического сигнала, выданного из преобразующего участка 3а, и посылает на участок контроля 6.

[0032] Кроме того, преобразующий участок 3b преобразует длинноволновый компонент L2b, полученный путем спектрального разложения через оптический фильтр 10 и собранный через конденсорную линзу 9b, в электрический сигнал, и выдает электрический сигнал на усилитель 4b. Усилитель 4b усиливает сигнальную интенсивность электрического сигнала, выданного из преобразующего участка 3b, и посылает на участок контроля 6.

[0033] Участок контроля 6 выполняет обработку электрических сигналов, направленных из усилителей 4а, 4b, для контроля сварочного состояния сварного участка, образованного на обрабатываемых деталях W1, W2. Более конкретно, когда контрольный излучающий участок 5 многократно излучает контрольный лазерный луч L5 на ванну расплава Y1 по соответствующим траекториям сканирования С51, С52, участок контроля 6 вычисляет отношение интенсивности сигнала между коротковолновым компонентом L2a, содержащим свечение испарения, и длинноволновым компонентом L2b, содержащим свет теплового излучения, которые направлены из соответствующих усилителей 4а, 4b. Участок контроля 6 контролирует сварочное состояние сварного участка, образованного в обрабатываемых деталях W1, W2 на основе этого отношения. Участок контроля 6 направляет результат обработки сигнала электрического сигнала, поступившего из усилителей 4а, 4b, и результат арифметической обработки, полученные участком контроля 6, на ЭЛТ 7. ЭЛТ 7 отображает результат обработки сигнала и результат арифметической обработки, полученные из участка контроля 6.

Первый вариант осуществления способа контроля сварного участка

[0034] Далее со ссылкой на фиг. 4-7 будет описан первый вариант осуществления способа контроля сварного участка по настоящему изобретению с использованием устройства контроля 100 сварного участка, показанного на фиг. 1.

[0035] Фиг. 4 представляет собой диаграмму, показывающую во временной последовательности для случая, когда сварочное состояние сварного участка нормальное, интенсивность коротковолнового компонента, содержащего свечение испарения, интенсивность длинноволнового компонента, содержащего свет теплового излучения, и отношение интенсивности длинноволнового компонента к интенсивности коротковолнового компонента, вычисленное участком контроля 6, которые должны поступать на участок контроля 6 устройства контроля 100, показанного на фиг. 1. Фиг. 5А представляет собой вид сверху, описывающий взаимосвязь между ванной расплава и траекторией сканирования контрольного лазерного луча, когда сварочное состояние сварного участка нормальное. Фиг. 5В представляет собой вид, взятый по линии VB-VB на фиг. 5А. Фиг. 6 представляет собой диаграмму, показывающую во временной последовательности для случая, когда сварочное состояние сварного участка имеет дефекты, интенсивность коротковолнового компонента, содержащего свечение испарения, интенсивность длинноволнового компонента, содержащего свет теплового излучения, и отношение интенсивности длинноволнового компонента к интенсивности коротковолнового компонента, вычисленное участком контроля 6, которые должны быть направлены на участок контроля 6 контрольного устройства 100, показанного на фиг. 1. Фиг. 7А представляет собой вид сверху, описывающий взаимосвязь между ванной расплава и траекторией сканирования контрольного лазерного луча, когда сварочное состояние сварного участка имеет дефекты. Фиг. 7В представляет собой вид, взятый по линии VIIB-VIIB на фиг. 7А.

[0036] В случае, когда сварочное состояние сварного участка нормальное, и, как показано на фиг. 5А и фиг. 5В (когда обрабатываемые детали W1, W2 сварены вместе нормально), фокусная точка F5 контрольного лазерного луча L5 проходит, например, несколько раз, по существу, вдоль круговой траектории сканирования С51, расположенной в ванне расплава Y1, для излучения контрольного лазерного луча L5 по траектории сканирования С51 несколько раз, считается, что изменение интенсивности отраженного света, свечения испарения, света теплового излучения от обрабатываемых деталей W1, W2 под действием контрольного лазерного луча L5 являются относительно небольшими.

[0037] Таким образом, как показано на фиг. 4, изменение интенсивности коротковолнового компонента L2a, направленного на участок контроля 6, изменение интенсивности длинноволнового компонента L2b и изменение отношения интенсивности длинноволнового компонента L2b к интенсивности коротковолнового компонента L2a, полученные участком контроля 6, являются относительно небольшими.

[0038] С другой стороны в случае, когда сварочное состояние сварного участка имеет дефекты, как показано на фиг. 7А и 7В (например, в случае однокомпонентного заниженного сварного шва, в котором сварной валик утоплен на одной из обрабатываемых деталей), и фокусная точка F5 контрольного лазерного луча L5 проходит, например, несколько раз, по существу, вдоль круговой траектории сканирования С51, расположенной в ванне расплава Y1, для излучения контрольного лазерного луча L5 по траектории сканирования С51 несколько раз, и если любой дефект сварки X1 (часть, в которой отсутствует расплавленный металл) существует на траектории сканирования С51 контрольного лазерного луча L5, то считается, что при сканировании дефекта сварки X1 по траектории сканирования С51 контрольным лазерным лучом L5 интенсивности отраженного света, свечения испарения и света теплового излучения от обрабатываемых деталей W1, W2 под действием контрольного лазерного луча L5 уменьшаются, при этом интенсивности отраженного света, свечения испарения и света теплового излучения от обрабатываемых деталей W1, W2 периодически меняются.

[0039] Таким образом, как показано на фиг. 6, интенсивность коротковолнового компонента L2a и интенсивность длинноволнового компонента L2b, направляемых на участок контроля 6, периодически меняются в периоде сканирования Т (например, периоде, в котором контрольный лазерный луч L5 выполняет один оборот по траектории сканирования С51) контрольного лазерного луча L5. В то же время, хотя интенсивность коротковолнового компонента L2a и интенсивность длинноволнового компонента L2b, направляемых на участок контроля 6, периодически меняются, по существу, в периоде Т, интенсивность их волн различная. Таким образом, в отношении интенсивности длинноволнового компонента L2b к интенсивности коротковолнового компонента L2a, полученным участком контроля 6, следует, что множество волн (например, две), которые меняются в периоде Т, и имеют фазовый сдвиг, существуют вместе. Таким образом, периодическое изменение периода Т, создаваемое дефектом сварки X1 сварного участка, образованного в обрабатываемых деталях W1, W2, усиливается.

[0040] Таким образом, согласно способу контроля по первому варианту осуществления, участком контроля 6 анализируется периодичность изменения отношения интенсивности длинноволнового компонента L2b к интенсивности коротковолнового компонента L2a. Более конкретно, при многократном излучении контрольного лазерного луча L5 по соответствующим траекториям сканирования С51, С52, вычисляется отношение интенсивности посланного из усилителя 4b сигнала длинноволнового компонента L2b, содержащего свет теплового излучения, к интенсивности посланного из усилителя 4а сигнала коротковолнового компонента L2a, содержащего свечение испарения. В результате, даже если электрический сигнал, полученный из обратного света L2, является слабым, или если интенсивность обратного света L2 меняется в зависимости от изменения рабочей температуры, например, сварочное состояние сварного участка, образованного в обрабатываемых деталях W1, W2, может быть с точностью проконтролировано. Кроме того, сварочное состояние сварного участка, образованного в обрабатываемых деталях W1, W2, может быть проконтролировано с большей точностью, чем при прямом определении периодичности интенсивности коротковолнового компонента L2a, направляемого на участок контроля 6, или интенсивности длинноволнового компонента L2b, или интенсивности обратного света L2, принятого светопринимающим участком 2, и дефект сварки X1, который может существовать внутри наружного края ванны расплава Y1, может быть надежно определен. При этом путем проведения преобразования Фурье для отношения интенсивности сигнала длинноволнового компонента L2b к интенсивности сигнала коротковолнового компонента L2a, периодичность изменения данного отношения можно определить с большей надежностью. В результате, сварочное состояние сварного участка, образованного в обрабатываемых деталях W1, W2, может быть проконтролировано с большей точностью.

[0041] В частн