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可視化用レーザ照明を用いた
溶接現象の可視化手法

3.2 カメラ

一般的にアーク溶接の挙動は非常に高速であり、可視化にはハイスピードカメラを用いる場合が多い。ただし、パルスレーザとの同期が必要になる為、カメラ露光タイミング信号が出力できるものが必要になる。

図7にカメラの露光とレーザ照射の同期の関係模式図を示す。カメラの露光開始の信号を受けて、可視化用レーザ照明が照射を開始することにより、同期の取れた鮮明な画像を取得できる。また、できるだけレーザ以外の光を入射させたくないので、図8に示すように露光時間を短く設定できることが重要である。少なくとも数マイクロ秒以下、出来れば1マイクロ秒や500ナノ秒程度の短い露光時間を設定できることが望ましい。短い露光時間で撮影することにより、余分なアーク光の入射を抑えた、鮮明な撮影を行うことができる。なお、撮影速度はおおむね1,000〜10,000コマ/秒程度のことが多い。

図7 カメラ露光とレーザ照射の関係
(露光時間が長い場合)

図8 カメラ露光とレーザ照射の関係
(露光時間が短い場合)

また、レーザ溶接や、製造ラインの可視化等で、高速度撮影が必要でない場合は、ハイスピードカメラではなく、常速(30コマ/秒)カメラでの撮影も可能である。ただしこの場合もレーザ照明との同期は必須である。

以上、カメラのポイントをまとめると、下記の通りである。

  • ① 露光タイミングの信号出力が可能
  • ② 短露光時間
  • ③ ハイスピードカメラが有効


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