JP7398725B2 - レーザ加工装置、制御方法、および補正データ生成方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1におけるレーザ加工装置1の構成を示す図である。レーザ加工装置1は加工ヘッド2、光干渉計3、計測処理部4、レーザ発振器5、制御部6、で構成されている。光干渉計3はOCT測定用の測定光15を出射し、レーザ発振器5はレーザ加工用の加工用レーザ光11を発振する。測定光15は測定光導入口9から、レーザ発振器5で発振された加工用レーザ光11は加工光導入口10から、それぞれ加工ヘッド2へ入力される。
図2は、第1ミラー13を原点位置から動作させた状態のレーザ加工装置1を示す図である。図2において、第2ミラー17は原点位置にあるとする。
図3は、倍率色収差による加工用レーザ光11と測定光15の到達位置のずれを補正した状態のレーザ加工装置1を示す図である。
fθレンズであるレンズ14では、レンズ14の焦点距離をf、レンズ14に入射する光のレンズ光軸25からの角度をθ、レンズ14を透過した光線の像面における光軸からの距離(像高と呼ぶ)をhとすると、h=fθという関係が成り立つ。
図4は、加工面19をレンズ14側から見た状態で、第2ミラー17は動作させず、第1ミラー13のみを動作させて、被加工物18の表面を格子状に走査した際の、加工面19における加工用レーザ光11と測定光15の軌跡を例示した図である。
次に、被加工物18を加工するための加工データの作成方法の流れについて説明する。
次に、補正済み加工データにおける、加工点位置毎の補正角の決定方法について説明する。
図10におけるステップS34(補間処理)について、詳細に説明する。ステップS34では、ユーザの設定した走査角(φxk,φyk)が、データ点32内の補正数表用走査角(Φxi,Φyj)のいずれにも一致していない。
ψyk=(EΨyij+FΨyi+1j+GΨyij+1+HΨyi+1j+1)/J・・・(2)
F=(Φxi+1-φxk)(φyk-Φyj)・・・(4)
G=(φxk-Φxi)(Φyj+1-φyk)・・・(5)
H=(Φxi+1-φxk)(Φyj+1-φyk)・・・(6)
J=(Φxi+1-Φxi)(Φyj+1-Φyj)・・・(7)
次に、レーザ加工装置1によるレーザ加工方法を説明する。図12はレーザ加工工程を説明するフローチャートである。
次に、上述したレーザ加工時におけるキーホール22の深さ計測方法について説明する。
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置1は、被加工物の加工されるべき加工点に対して加工用レーザ光を発振するレーザ発振器5と、前記加工点に対して測定光を出射し、前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する光干渉計3と、前記加工用レーザ光および前記測定光の進行方向を変化させる第1ミラー13と、前記測定光の前記第1ミラー13への入射角を変化させる第2ミラー17と、前記加工用レーザ光および前記測定光を前記加工点に集光させるレンズ14と、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の照射位置の前記被加工物表面におけるずれを解消するようにあらかじめ補正された、前記被加工物を加工するための補正済み加工用データを記憶するメモリ31と、前記補正済み加工用データに基づいて前記レーザ発振器5、前記第1ミラー13、および前記第2ミラー17を制御する制御部と、前記光干渉強度信号に基づいて、前記加工用レーザ光によって前記加工点に生じるキーホールの深さを導出する計測処理部4と、を有する。
2 加工ヘッド
3 光干渉計
4 計測処理部
5 レーザ発振器
6 制御部
7 第1ドライバ
8 第2ドライバ
9 測定光導入口
10 加工光導入口
11 加工用レーザ光
12 ダイクロイックミラー
13 第1ミラー
14 レンズ
15 測定光
16 コリメートレンズ
17 第2ミラー
18 被加工物
19 加工面
20 加工点
21 溶融池
22 キーホール
23 測定光軸
24 加工光軸
25 レンズ光軸
26 加工原点
27 測定光軌跡
28 加工光軌跡
29 測定光格子点
30 加工光格子点
31 メモリ
32 データ点
33 補正データ点
34 補正数表
35 放物面ミラー
36 移動ステージ
37 ステージドライバ
Claims (10)
- 被加工物の表面の加工されるべき加工点に対して加工用レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記加工点に対して測定光を出射し、前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する光干渉計と、
前記加工用レーザ光および前記測定光の進行方向を変化させる第1ミラーと、
前記測定光の前記第1ミラーへの入射角を変化させる第2ミラーと、
前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間に配置され、前記加工用レーザ光の光路と前記測定光の光路とを重ねる合波ミラーと、
前記加工用レーザ光および前記測定光を前記加工点に集光させるレンズと、
前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の到達位置の前記被加工物の表面におけるずれを解消するようにあらかじめ補正された、前記被加工物を加工するための補正済み加工用データを記憶するメモリと、
前記補正済み加工用データに基づいて前記レーザ発振器、前記第1ミラー、および前記第2ミラーを制御する制御部と、
前記光干渉強度信号に基づいて、前記加工用レーザ光によって前記加工点に生じるキーホールの深さを導出する計測処理部と、
を有する、レーザ加工装置。 - 前記補正済み加工用データは、前記加工点毎にあらかじめ設定された、前記レーザ発振器に発振させる前記加工用レーザ光の強度を示す出力指示値、前記第1ミラーを動作させる動作量を示す第1指示値、および前記第2ミラーを動作させる動作量を示す第2指示値を含む、
請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記加工用レーザ光と前記測定光とは、異なる波長を有する、
請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1ミラーおよび前記第2ミラーは、それぞれガルバノミラーである、
請求項1から3のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1ミラーはガルバノミラーであり、
前記第2ミラーは放物面ミラーであり、
前記第2ミラーに入射する前記測定光を移動させる移動ステージをさらに有する、
請求項1から3のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記レンズは、fθレンズである、
請求項1から5のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 加工用レーザ光および測定光の進行方向を変化させる第1ミラーと、前記測定光の前記第1ミラーへの入射角を変化させる第2ミラーと、前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間に配置され、前記加工用レーザ光の光路と前記測定光の光路とを重ねる合波ミラーと、前記加工用レーザ光および前記測定光を被加工物の表面の加工されるべき加工点に集光させるレンズと、を有するレーザ加工装置の制御方法であって、
前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の前記被加工物の表面における到達位置のずれを解消するようにあらかじめ補正された、前記被加工物を加工するための補正済み加工用データに基づいて、前記第1ミラーおよび前記第2ミラーを制御して、前記加工用レーザ光および前記測定光を前記被加工物に対して照射し、
前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づいて、前記加工用レーザ光によって前記加工点に生じるキーホールの深さを計測する、
制御方法。 - 加工用レーザ光および測定光の進行方向を変化させる第1ミラーと、前記測定光の前記第1ミラーへの入射角を変化させる第2ミラーと、前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間に配置され、前記加工用レーザ光の光路と前記測定光の光路とを重ねる合波ミラーと、前記加工用レーザ光および前記測定光を被加工物の表面に集光させるレンズと、を有するレーザ加工装置において、前記被加工物を加工するためにあらかじめ生成された加工用データを、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の前記被加工物への到達位置のずれを解消するように補正した補正済み加工用データを生成する補正データ生成方法であって、
前記被加工物に対して所望のレーザ加工を行うために、前記被加工物の表面の加工が行われるべき加工点毎に設定された、当該加工点に対して照射する前記加工用レーザ光の出力強度、および、当該加工点に前記加工用レーザ光が到達するようにするために前記第1ミラーを動作させる第1動作量を含む加工用データを生成し、
前記被加工物の表面の所定の位置毎に、当該位置に前記測定光が到達するようにするために前記第2ミラーを動作させる第2動作量を算出し、
前記第2動作量に基づいて、前記加工点毎に、前記加工点に対して前記測定光が到達するようにするために前記第2ミラーを動作させる第3動作量を算出して前記加工用データに加え、補正済み加工用データを生成する、
補正データ生成方法。 - 前記第2動作量に基づいて、前記加工点毎に前記第3動作量を算出して前記加工用データに加え、補正済み加工用データを生成する際に、
前記加工点と前記位置とが一致しない場合には、前記加工点に近い順に所定数の前記位置における前記第2動作量を用いて補間処理を行い、前記第3動作量を算出する、
請求項8に記載の補正データ生成方法。 - 前記位置は、前記第1ミラーの可動範囲に対応した前記被加工物表面の範囲に設定され、かつ、前記補間処理が前記範囲内で可能となるように設定される、
請求項9に記載の補正データ生成方法。
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JP2009241148A (ja) | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sunx Ltd | レーザ加工装置 |
US20160039045A1 (en) | 2013-03-13 | 2016-02-11 | Queen's University At Kingston | Methods and Systems for Characterizing Laser Machining Properties by Measuring Keyhole Dynamics Using Interferometry |
US20160356595A1 (en) | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Lessmueller Lasertechnik Gmbh | Measurement device for a laser processing system and a method for performing position measurements by means of a measurement beam on a workpiece |
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---|---|---|---|---|
JP2002035981A (ja) | 2000-07-18 | 2002-02-05 | Tdk Corp | スキャン式レーザ加工装置および加工シミュレーション可能なレーザ加工方法 |
JP2009175441A (ja) | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Hamamatsu Photonics Kk | 観察装置 |
JP2009241148A (ja) | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sunx Ltd | レーザ加工装置 |
US20160039045A1 (en) | 2013-03-13 | 2016-02-11 | Queen's University At Kingston | Methods and Systems for Characterizing Laser Machining Properties by Measuring Keyhole Dynamics Using Interferometry |
JP2018501964A (ja) | 2014-10-20 | 2018-01-25 | プレシテック ゲーエムベーハー ウント ツェーオー カーゲー | 溶接シームの深さをリアルタイムで測定するための装置 |
US20160356595A1 (en) | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Lessmueller Lasertechnik Gmbh | Measurement device for a laser processing system and a method for performing position measurements by means of a measurement beam on a workpiece |
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