TWI398060B - 雷射加工控制裝置及雷射加工裝置 - Google Patents

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Description

雷射加工控制裝置及雷射加工裝置
本發明係有關一種控制使用於雷射加工之雷射脈波光的射出之雷射加工控制裝置及雷射加工裝置。
短脈波雷射加工裝置係為將例如1微秒(micro second)至100微秒寬度的雷射脈波光予以脈波照射至印刷基板等被加工物，藉此能於印刷基板上形成直徑為數十μm至數百μm左右的通孔(through hole)之工作機械。
在此種雷射加工裝置中，當照射至一個加工孔的雷射光的能量(強度)的合計值從規定值偏離時，會使形成於印刷基板上的孔的品質劣化。例如會發生當雷射光的能量的合計值從規定值偏離時，於所形成的孔徑產生異常、未開孔、雷射光貫穿孔、以及殘留加工屑之問題。因此，以往的雷射加工裝置係取出雷射振盪器所發射的雷射光的一部分，並將取出的雷射光轉換成電性量並以積分電路予以積分，根據該積分值計算出照射至一個加工孔的雷射光的能量。接著，當計算出的能量的合計值與預先設定的規定值不同時，係停止雷射加工或追加發射的脈波數。
此外，下述專利文獻1所記載的雷射加工裝置為了正確計算出照射至印刷基板的雷射光的能量，係於每發雷射脈波光計算出照射至印刷基板的雷射光的能量。接著，以與雷射脈波光的振盪頻率同步的時序將積分電路予以重置(reset)，並測量各雷射脈波光的脈波能量。
專利文獻1：日本特開平11-261146號公報
然而，在上述習知技術中，即使將積分電路重置亦無法校正雷射功率測量用感測器。因此，在隨著雷射光的射出於雷射功率測量用感測器產生溫度漂移(drift)時，會有雷射功率測量用感測器無法測量正確的雷射功率之問題。
本發明乃有鑑於上述課題而研創者，其目的係獲得一種能正確地測量雷射光的雷射功率且射出正確能量的雷射光之雷射加工控制裝置及雷射加工裝置。
為了解決上述課題以達成目的，本發明係一種雷射加工控制裝置，為控制從雷射振盪器照射至雷射加工對象的被加工物的雷射脈波光之射出，其特徵為具備有：雷射功率測量部，係測量前述雷射脈波光的雷射功率；偏移量計算部，係根據在未射出前述雷射脈波光之時序前述雷射功率測量部所輸出之輸出值，計算出前述雷射功率測量部所測量的雷射功率的偏移量；偏移量輸出部，係將前述偏移量計算部所計算出的偏移量輸出至前述雷射功率測量部；能量計算部，係根據前述雷射功率測量部使用前述偏移量測量到的雷射功率，於每個雷射照射位置計算出照射至前述被加工物的雷射脈波光的能量的合計值；以及控制部，係根據前述能量計算部所計算出的合計值，進行前述雷射振盪器所射出的雷射脈波光的射出控制。
依據本發明，由於根據未射出雷射脈波光的時序的雷射功率的輸出值計算出雷射功率的偏移量，因此達到可正確地測量雷射光的雷射功率並射出正確能量的雷射光之效果。
以下根據附圖詳細說明本發明的雷射加工控制裝置及雷射加工裝置的實施形態。此外，以下的實施形態並非用以限定本發明。
實施形態一
第1圖係顯示本發明實施形態一的雷射加工裝置的概略構成圖。雷射加工裝置101係將雷射光予以脈波照射至印刷基板等被加工物藉此進行被加工物的開孔加工等之裝置，藉由雷射加工控制裝置10進行控制。
雷射加工裝置101係具有雷射振盪器1、鏡子4、fθ透鏡5、電流掃描器(galvano scanner)6X,6Y、電流鏡(galvano mirror)61X,61Y、XY工作台8、部分反射鏡(部分透過鏡)31、後述之積分信號計算裝置20、以及雷射加工控制裝置10。雷射振盪器1係以例如100Hz至10000Hz的振盪頻率予以脈波射出例如1μsec至100μsec寬度的雷射脈波光(雷射光2)，經由部分反射鏡31射入至鏡子4。從雷射振盪器1射出的雷射光2的一部分係藉由部分反射鏡31傳送至積分信號計算裝置20。積分信號計算裝置20係與雷射加工控制裝置10連接，雷射加工控制裝置10係與雷射振盪器1連接。後述之積分信號a3係從積分信號計算裝置20傳送至雷射加工控制裝置10，後述之積分指令b3及偏移電壓b1係從雷射加工控制裝置10傳送至積分信號計算裝置20。此外，後述之振盪指示b2係從雷射加工控制裝置10傳送至雷射振盪器1。
鏡子4係將雷射光2反射並引導至光路徑。雷射光2係被複數個鏡子4反射而引導至電流鏡61X,61Y。電流鏡61X,61Y係將雷射光2反射並引導至fθ透鏡5。fθ透鏡5係將雷射光2聚光至XY工作台8上的被加工物7上。
電流掃描器6X,6Y係使雷射光2例如在50mm平方的範圍內掃描之伺服馬達，並以電流鏡61X,61Y搖動雷射光2，藉此將雷射光2的照射位置高速定位至被加工物7的孔位置。
電流掃描器6X係使雷射光的照射位置相對於被加工物7朝X方向移動，電流掃描器6Y係使雷射光的照射位置相對於被加工物7朝Y方向移動。XY工作台8係載置例如300mm平方的被加工物7，並使被加工物7朝XY方向移動。
雷射加工裝置101係反覆XY工作台8的移動(朝加工位置之位移(step))與對於被加工物7的雷射照射，藉此於被加工物7的複數個部位進行例如直徑數十μm至數百μm的孔加工。在雷射加工裝置101中，在移動XY工作台8的期間停止對被加工物7的雷射照射，在XY工作台8到達期望的位置且XY工作台8停止後，進行對被加工物7的雷射照射。
在本實施形態中，積分信號計算裝置20係使用雷射振盪器1射出的雷射光2的一部分，測量雷射脈波光的積分信號。接著，雷射加工控制裝置10係根據在停止對被加工物7的雷射照射之期間的積分信號，計算出照射至被加工物7的雷射光2的能量(雷射功率)。雷射加工控制裝置10係根據計算出的能量控制雷射振盪器1，使因應能量的脈波數的雷射光照射至被加工物7。
此外，在雷射加工裝置101中，亦可將雷射振盪器1、鏡子4、fθ透鏡5、電流掃描器6X,6Y、電流鏡61X,61Y、以及XY工作台8以外的光學元件等***至光路徑，亦可構成為省略其中一部分。
在此，說明積分信號計算裝置(雷射功率測量部)20的構成與動作。第2圖係顯示實施形態一的積分信號計算裝置的構成圖。積分信號計算裝置20係含有紅外線感測器22、放大電路23、以及積分電路24而構成，且計算出對應雷射脈波光的雷射功率之積分信號a3。
紅外線感測器22係將射入的雷射光2的光強度轉換成電性信號a1(電壓或電阻值等電性量)並予以輸出之感測器。放大電路23係將紅外線感測器22傳送來的電性信號a1予以放大之電路，並將經過放大的信號傳送至積分電路24。本實施形態的放大電路23係與雷射加工控制裝置10連接，並從雷射加工控制裝置10傳送來偏移電壓b1(用以消除紅外線感測器22的溫度漂移之電壓值)。放大電路23係加算電性信號a1與偏移電壓b1，將加算後的信號作為電性信號a2(補正後的電性信號)傳送至積分電路24。
積分電路24係將電性信號a2積分預定時間以計算出積分信號a3之電路。積分指令b3(指定積分時間之信號)係從雷射加工控制裝置10傳送至積分電路24。積分電路24係在對應積分指令b3之時間將電性信號a2積分以計算出積分信號a3(因應雷射功率之信號)，並傳送至雷射加工控制裝置10。
雷射振盪器1射出的雷射光2係傳送至部分反射鏡(部分透過鏡)31。部分反射鏡31係反射雷射光2中未穿透之雷射光2並傳送至電流鏡61X,61Y側。此外，部分反射鏡31係使雷射光2的一部分穿透並傳送至積分信號計算裝置20(紅外線感測器22)。積分信號計算裝置20係使用來自部分反射鏡31的雷射光計算出積分信號a3，並將計算出的積分信號a3傳送至雷射加工控制裝置10。雷射加工控制裝置10係根據積分信號a3計算出照射至被加工物7的雷射光2的能量。接著，雷射加工控制裝置10係將因應計算出的能量之偏移電壓b1傳送至放大電路23。
如此，放大電路23係加算電性信號a1與偏移電壓b1，並將加算後的信號作為電性信號a2傳送至積分電路24。雷射加工控制裝置10係使用該電性信號a2計算出積分信號a3，並將計算出的積分信號a3傳送至雷射加工控制裝置10。接著，雷射加工控制裝置10係根據使用電性信號a2所計算出的積分信號a3，計算出照射至被加工物7的雷射光2的能量。雷射加工控制裝置10係將因應計算出的能量之偏移電壓b1傳送至放大電路23，並將用以使因應計算出的能量之雷射光射出之指示(振盪指示b2)傳送至雷射振盪器1。
接著，說明實施形態一的雷射加工控制裝置10的構成。雷射加工控制裝置10係藉由例如CPU(Central Processing Unit；中央處理器)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、以及閘陣列等所構成。第3圖係顯示實施形態一的雷射加工控制裝置的構成之功能方塊圖。雷射加工控制裝置10係具有積分信號輸入部11、偏移電壓計算部(偏移量計算部)12、偏移電壓輸出部(偏移量輸出部)13、積分指令輸出部14、雷射脈波輸出指示部(控制部)15、以及能量計算部16。
積分信號輸入部11係輸入由積分電路24所傳送來的積分信號a3，並傳送至偏移電壓計算部12與能量計算部16。偏移電壓計算部12係對積分信號a3乘上後述之偏移係數k，以計算出傳送至放大電路23之偏移電壓b1。
偏移電壓輸出部13係將偏移電壓計算部12所計算出的偏移電壓b1輸出至放大電路23。積分指令輸出部14係將用以指定積分時間之積分指令b3輸出至積分電路24。積分指令輸出部14係在XY工作台8到達期望的位置且XY工作台8停止後，將用以測量偏移值之積分指令b3輸出至積分電路24。
能量計算部16係根據積分信號a3於每個脈波計算出雷射光2的能量。能量計算部16係比較於每個加工孔預先設定的能量的合計值(合計於各加工孔所設定的每個脈波的能量之值)(以下稱為能量基準值)與計算出的實際能量(以下稱為實際能量)，並將比較結果(能量的差分)傳送至雷射脈波輸出指示部15。
雷射脈波輸出指示部15係根據能量的比較結果將用以指示雷射光的停止射出或追加射出之振盪指示b2傳送至雷射振盪器1。在實際能量小於能量基準值的情形時，雷射脈波輸出指示部15係將用以指示追加射出因應能量的差分之脈波數的雷射光之振盪指示b2傳送至雷射振盪器1。而在判明實際能量變成大於能量基準值的時間點，雷射脈波輸出指示部15係將用以使雷射光停止射出之振盪指示b2傳送至雷射振盪器1。
接著，說明從紅外線感測器22輸出並經由放大電路23放大之雷射脈波(電性信號a2)與積分信號a3。第4圖係用以說明未於紅外線感測器產生溫度漂移時的積分信號之圖。第5圖係用以說明於紅外線感測器產生溫度漂移時的積分信號之圖。
在未於紅外線感測器22產生溫度漂移的情形中，從紅外線感測器22輸出無偏移的雷射脈波(電性信號a1)。在此情形中，在未射出雷射光的時序，屬於基準值之「0」的雷射脈波a1係從紅外線感測器22輸出。接著，若無從雷射加工控制裝置10對放大電路23輸入的偏移電壓b1，則如第4圖所示，從放大電路23輸出無偏移的雷射脈波(電性信號a2)。
雷射加工控制裝置10的積分指令輸出部14係在脈波的上升之前先上升積分指令(用以測量雷射光的能量之積分指令)(以下稱為積分指令bx)的信號。此處的積分指令bx係指與積分指令b3相同的積分指令，積分指令b3係用以測量偏移值之積分指令，相對於此，積分指令bx係用以測量能量之積分指令。積分指令輸出部14係在脈波下降後下降積分指令bx的信號。該等積分指令bx係從積分指令輸出部14傳送至積分電路24。積分電路24僅在積分指令bx上升的期間將雷射脈波光予以積分(計算出電性信號a2的面積)。藉此，積分電路24係獲得正常的積分信號a3(能量)作為積分結果。
另一方面，在紅外線感測器22產生溫度漂移的情形中，從紅外線感測器22輸出具有偏移之雷射脈波a1。在此情形中，即使是在未射出雷射光的時序，從紅外線感測器22輸出比屬於基準值「0」小之雷射脈波a1或比「0」大之雷射脈波a1。接著，若雷射加工控制裝置10未對放大電路23輸入偏移電壓b1時，則如第5圖所示，從放大電路23輸出具有「＋」的偏移之雷射脈波或具有「-」的偏移之雷射脈波。因此，積分電路24係獲得移位至正側的積分信號a3或移位至負側的積分信號a3作為積分結果。
當使用從正常值移位至正側或負側的積分信號a3計算照射至被加工物7的雷射光的能量時，無法正確地計算出實際能量。因此，在本實施形態中，雷射加工控制裝置10係將因應積分信號a3的偏移電壓b1輸入至放大電路23。藉此，若無偏移電壓b1被輸入至放大電路23而從放大電路23輸出具有「＋」或「-」的偏移之雷射脈波的情形中，亦能使放大電路23輸出無偏移的雷射脈波。
接著，說明偏移電壓b1的計算處理順序。第6圖係顯示偏移電壓的計算處理順序之流程圖。第7圖係用以說明偏移電壓的計算處理順序之圖。
當開始雷射加工時，雷射加工裝置101係使XY工作台8移動，使被加工物7移動至被加工物7的加工位置(雷射照射位置)。之後，使電流掃描器6X,6Y和電流鏡61X,61Y動作，藉此調整被加工物7的加工位置。接著，從雷射振盪器1射出雷射光2。從雷射振盪器1射出的雷射光2僅一部分穿透部分反射鏡31傳送至紅外線感測器22。
紅外線感測器22係將雷射光2的光強度轉換成電性信號a1並傳送至放大電路23。放大電路23係將已放大電性信號a1的電性信號a2(雷射脈波)傳送至積分電路24。
此外，當開始雷射加工時，積分指令輸出部14係確認雷射光是否射出至被加工物7(是否在加工中)(步驟S110)。具體而言，判斷是否為電流掃描器6X,6Y的動作停止且雷射光射出至被加工物之狀態(時序)。
若雷射光射出至被加工物7(步驟S110，Yes(是))，積分指令輸出部14係不輸出積分指令b3，結束處理。若雷射光未射出至被加工物7(步驟S110，否(No))，積分指令輸出部14係將例如100μsec間的積分指令b3輸出至積分電路24。積分電路24僅在積分指令b3上升的期間將各雷射脈波(電性信號a2)予以積分並計算出積分信號a3(步驟S120)。接著，積分電路24係將積分信號a3傳送至雷射加工控制裝置10。該積分信號a3係經由積分信號輸入部11傳送至偏移電壓計算部12與能量計算部16。
偏移電壓計算部12係將積分信號a3轉換成積分電壓d。此處的積分電壓d係對應積分信號a3之電壓，且為積分信號a3的各峰值。接著，偏移電壓計算部12係判斷積分電壓d是否在設定範圍內，具體而言偏移電壓計算部12係判斷是否為|積分電壓d|≦合格臨限值(步驟S130)。此處的合格臨限值係根據雷射加工的加工品質預先設定之值，且於|積分電壓d|≦合格臨限值時進行合格品質的雷射加工之值。合格臨限值係例如從雷射振盪器1射出雷射光時所計算出的積分電壓的±10%的範圍。
在|積分電壓d|≦合格臨限值的情形中(步驟S130，Yes)，偏移電壓計算部12係不計算偏移電壓b1，結束處理。在|積分電壓d|非為≦合格臨限值的情形中(步驟S130，No)，偏移電壓計算部12係對積分電壓d乘上偏移係數k藉此計算出偏移電壓b1(步驟S140)。偏移電壓輸出部13係將偏移電壓計算部12所計算出的偏移電壓b1輸出至放大電路23(步驟S150)。之後，放大電路23係將對電性信號a1加算偏移電壓b1之電性信號a2傳送至積分電路24。
能量計算部16係根據積分信號a3於每個脈波計算出雷射光2的能量。接著，能量計算部16係合計每個脈波的能量藉此計算出實際能量。能量計算部16係比較於各加工孔預先設定的能量基準值與實際能量，並將能量的差分傳送至雷射脈波輸出指示部15。
雷射脈波輸出指示部15係根據能量的差分將用以指示雷射光的停止射出或追加射出之振盪指示b2傳送至雷射振盪器1。在實際能量小於能量基準值的情形中，雷射脈波輸出指示部15係將用以使因應能量的差分之脈波數的雷射光追加射出之振盪指示b2傳送至雷射振盪器1。而在判斷為實際能量大於能量基準值的情形中或接著計算出的實際能量變成大於能量基準值的情形中，雷射脈波輸出指示部15係將用以使雷射光停止射出之振盪指示b2傳送至雷射振盪器1。
若雷射光未射出至被加工物7(步驟S110，No)，雷射加工裝置101係反覆步驟S120至S150的處理(電性信號a2的校正動作)。
在此，說明進行電性信號a2的校正動作之時序。第8圖係用以說明進行脈波射出數的校正動作之時序圖。如前述，雷射加工裝置101係反覆XY工作台8的移動與對被加工物7的雷射照射，藉此於被加工物7的複數個部位進行孔加工。雷射加工裝置101係在使XY工作台8移動的期間停止對於被加工物7的雷射照射。XY工作台8的移動時間係例如設定為300msec。此外，對於被加工物7的雷射照射係設定成每一部位為例如1sec至10sec，在該1sec至10sec間雷射照射複數個脈波光。
本實施形態的雷射加工裝置101係在未照射雷射光時(XY工作台8移動期間)，進行校正動作。具體而言，XY工作台8開始移動後，在經過預定時間(比例如電流掃描器6X,6Y的動作所需的時間為長，例如60msec)後開始校正動作。
雷射加工裝置101係進行例如50次第7圖所說明的校正動作，藉此校正電性信號a2。當一次的校正動作(計算出一個偏移電壓b1)所需的時間為例如100μsec時，進行例如50次該校正動作藉此在合計5msec的時間內結束校正動作。
如此，由於在XY工作台8移動的期間進行校正動作，因此於雷射加工處理中不會產生損失時間。此外，由於在每次XY工作台8移動時皆進行校正動作，因此可極頻繁地進行校正。
在此雖已說明進行50次校正動作的情形，但亦可在進行預定次數校正動作之後，若|積分電壓d|≦合格臨限值時，即結束校正動作。在此情形中，停止校正動作直至進行下一次的雷射照射。此外，若|積分電壓d|未變成≦合格臨限值時，亦可進行50次以上校正動作。在此情形中，係可進行校正動作直至|積分電壓d|≦合格臨限值，亦可僅在XY工作台8移動的期間繼續校正動作。在繼續校正動作直至|積分電壓d|≦合格臨限值的情形中，係使下一次的雷射照射待機直至|積分電壓d|≦合格臨限值。接著，於|積分電壓d|≦合格臨限值之後，開始下一次的雷射照射。
此外，在本實施形態中，雖已說明在XY工作台8移動的期間進行校正動作之情形，但亦可在脈波射出與脈波射出之間(第8圖所示之1sec至10sec的期間等)進行校正動作。在此情形中，進行一個脈波射出後，在直至進行下一個脈波射出的期間(每次的脈波射出間)，至少進行一次步驟S120至S150的處理(校正動作)。接著，在進行校正動作後，進行下一個脈波射出，並在直至進行另一次下一個脈波射出的期間，至少進行一次步驟S120至S150的處理。換言之，雷射加工裝置101係依序反覆進行一發的脈波射出與校正動作。此外，雷射加工裝置101亦可對複數發的脈波射出以一次的比例進行校正動作。
在雷射加工裝置101雷射加工被加工物7時，射出複數個脈波光。接著，該脈波光會被連續輸入至紅外線感測器22。因此，會有在脈波射出與脈波射出之間未進行校正動作的情形以及從放大電路23輸出第9圖的二點鏈線所示特性的雷射脈波(電性信號a2)的情形。另一方面，若在脈波射出與脈波射出之間進行校正動作，則變成從放大電路23輸出第9圖的實線所示特性的雷射脈波(電性信號a2)。
此外，在本實施形態中，雖分別校正積分信號計算裝置20與雷射加工控制裝置10，但亦可構成為雷射加工裝置10具有積分信號計算裝置20。
此外，在本實施形態中，雖已說明使用將電性信號a2經過積分的積分信號a3(積分電壓d)來計算偏移電壓b1之情形，但亦可使用電性信號a2來計算偏移電壓b1。此外，亦可使用電性信號a2來計算實際能量。
此外，在本實施形態中，雖已說明雷射加工控制裝置10控制雷射振盪器1所射出的雷射光的脈波數之情形，但雷射加工控制裝置10亦可控制雷射振盪器1所射出的雷射光的能量功率。
如此，依據實施形態一，由於從放大電路23輸出因應偏移電壓b1之正確的電性信號a2，因此可正確地測量照射至被加工物7的雷射光的雷射功率。
此外，由於在XY工作台8移動的期間進行電性信號a2的校正動作，因此電性信號a2的校正動作不會延遲雷射加工處理。此外，由於在每次XY工作台8移動時皆進行電性信號a2的校正動作，因此可極頻繁地進行電性信號a2的校正。此外，由於在每次雷射光2的脈波射出期間進行電性信號a2的校正動作，因此可進行正確的電性信號a2的校正。
實施形態二
接著，參照第10圖至第12圖，說明本發明的實施形態二。在實施形態二中，雷射加工控制裝置10係藉由軟體的運算將積分信號a3補正成正確的積分信號(考慮到溫度漂移的積分信號)，並使用所補正的積分信號(後述之積分信號a4)計算出雷射脈波光的實際能量。
第10圖係顯示實施形態二的積分信號測量裝置的構成圖。第10圖的各構成要素中達成與第2圖所示的實施形態一的積分信號計算裝置20相同功能之構成要素係附上與第2圖相同的元件符號，並省略重複之說明。
積分信號計算裝置20係含有紅外線感測器22與積分電路24而構成。本實施形態的積分電路24係連接至紅外線感測器22，將紅外線感測器22所輸出的電性信號a1積分預定時間(積分指令b3)以計算出積分信號a3。積分電路24係將以對應積分指令b3的時間積分後的電性信號a1作為積分信號a3傳送至雷射加工控制裝置10。
接著，說明實施形態二的雷射加工控制裝置10的構成。第11圖係顯示實施形態二的雷射加工控制裝置的構成之功能方塊圖。第11圖的各構成要素中達成與第3圖所示的實施形態一的雷射加工控制裝置10相同功能之構成要素係附上與第3圖相同的元件符號，並省略重複之說明。
雷射加工控制裝置10係具有積分信號輸入部11、積分指令輸出部14、雷射脈波輸出指示部15、能量計算部16、偏移量記憶部17、積分電壓計算部18、以及偏移量計算部19。
本實施形態的偏移量計算部19係將積分信號a3轉換成積分電壓d，並根據積分電壓d計算出偏移量c。此處的偏移量c係用以補正起因於紅外線感測器22的溫度漂移之積分信號a3的偏差量(偏移)之補正值。偏移量c係使用於補正從積分電路24輸入的下一次積分信號a3。
偏差量記憶部17係記憶偏移量計算部19計算出的最新的偏移量c。積分電壓計算部18係使用偏移量記憶部17所記憶的最新的偏移量c來補正從積分電路24輸入的下一次積分信號a3。積分電壓計算部18係將使用偏移量c補正過的積分信號作為積分信號a4(未圖示)傳送至能量計算部16。能量計算部16係根據積分信號a4於每個脈波計算出雷射光2的能量。
接著，說明積分信號a4的計算處理順序。第12圖係顯示積分信號的計算處理順序之流程圖。此外，第12圖所示的處理順序中與第6圖所說明的實施形態一的雷射加工裝置101所進行的處理順序相同的處理順序之說明係予以省略。
當開始雷射加工時，雷射加工裝置101係從雷射振盪器1射出雷射光2。雷射振盪器1射出的雷射光2僅一部分穿透部分反射鏡31傳送至紅外線感測器22。紅外線感測器22係將雷射光2的光強度轉換成電性信號a1(雷射脈波)並傳送至積分電路24。
此外，當開始雷射加工時，積分指令輸出部14係確認雷射光是否射出至被加工物7(步驟S210)。若雷射光射出至被加工物7(步驟S210，Yes)，積分指令輸出部14係不輸出積分指令b3，結束處理。當雷射光未射出至被加工物7(步驟S210，No)，積分指令輸出部14係將例如100μsec間的積分指令b3輸出至積分電路24。積分電路24僅在積分指令b3上升期間將各雷射脈波(電性信號a1)予以積分以計算出積分信號a3(步驟S220)。接著，積分電路24係將積分信號a3傳送至雷射加工控制裝置10。該積分信號a3係經由積分信號輸入部11傳送至偏移量計算部19與積分電壓計算部18。
偏移量計算部19係將積分信號a3轉換成積分電壓d。偏移量計算部19係判斷積分電壓d是否在設定範圍內，具體而言偏移量計算部19係判斷|積分電壓d|是否≦合格臨限值(步驟S230)。
當|積分電壓d|≦合格臨限值時(步驟S230，Yes)，偏移量計算部19係不計算偏移量c，結束處理。當|積分電壓d|非為≦合格臨限值時(步驟S230，No)，偏移量計算部19係根據積分電壓d計算出偏移量c。
偏移量計算部19係將例如積分電壓d的大小作為偏移量c的大小(積分電壓d=偏移量c)。此時，使積分電壓d的符號與偏移量c的符號反轉(將積分電壓d×(-1)作為偏移量c)。偏移量記憶部17係記憶偏移量計算部19計算出的偏移量c(步驟S240)。
之後，若雷射光未射出至被加工物7，積分指令輸出部14係將積分指令b3輸出至積分電路24，積分電路24係計算出積分信號a3並傳送至雷射加工控制裝置10。
該積分信號a3係經由積分信號輸入部11傳送至偏移量計算部19與積分電壓計算部18。積分電壓計算部18係將偏移量記憶部17所記憶的最新的偏移量c加算至積分信號a3，計算出補正後的積分信號a4(已補正起因於紅外線感測器22的溫度漂移之積分信號a1、a3的偏差量之積分信號a4)(步驟S250)。
接著，積分電壓計算部18係將計算出的積分電壓d傳送至能量計算部16。能量計算部16係根據積分電壓d於每個脈波計算出雷射光2的能量。以下，雷射加工控制裝置10係藉由與實施形態一相同的處理控制雷射振盪器1。
此外，偏移量計算部19係將積分信號a3轉換成積分電壓d。接著，若|積分電壓d|非為≦合格臨限值，偏移量計算部19係根據積分電壓d計算出新的偏移量c。偏移量記憶部17係記憶偏移量計算部19計算出的新的偏移量c。
之後，雷射加工裝置101係反覆步驟S210至S250的處理。具體而言，若雷射光未射出至被加工物7，積分指令輸出部14係將對應第n(n為自然數)脈波的脈波光之積分指令b3輸出至積分電路24，積分電路24係計算出第n脈波的脈波光的積分信號a3並傳送至雷射加工控制裝置10。
偏移量計算部19係將第n脈波的脈波光的積分信號a3轉換成積分電壓d。積分電壓計算部18係從偏移量記憶部17抽出照射第(n-1)脈波的脈波光時計算出的偏移量c(最新的偏移電性信號)。積分電壓計算部18係將抽出的偏移量c加算至積分信號a3，藉此計算出第n脈波的脈波光的積分信號a4。
此外，計算積分信號a4之時序係設定成與進行實施形態一所說明的電性信號a2的校正動作之時序相同的時序。亦即，係可在XY工作台8移動期間計算積分信號a4，亦可於雷射光2的每次的脈波射出期間計算積分信號a4。
如此，依據實施形態二，由於將照射第(n-1)脈波的脈波光時計算出的偏移量c加算至第n脈波的脈波光的積分信號a3，藉此計算出第n脈波的脈波光的積分信號a4，因此可正確地測量照射至被加工物7的雷射光的雷射功率。
 (產業上的可利用性)
如上所述，本發明的雷射加工控制裝置及雷射加工裝置係應用於雷射加工所使用的雷射脈波光的射出控制。
1．．．雷射振盪器
2．．．雷射光
4．．．鏡子
5．．．fθ透鏡
6X、6Y．．．電流掃描器7被加工物
8．．．XY工作台
10．．．雷射加工控制裝置
11．．．積分信號輸入部
12．．．偏移電壓計算部
13．．．偏移電壓輸出部
14．．．積分指令輸出部
15．．．雷射脈波輸出指示部
16．．．能量計算部
17．．．偏移量記憶部
18．．．積分電壓計算部
19．．．偏移量計算部
20．．．積分信號計算裝置
22．．．紅外線感測器
23．．．放大電路
24．．．積分電路
31．．．部分反射鏡
61X、61Y．．．電流鏡
101．．．雷射加工裝置
a1、a2．．．電性信號
a3．．．積分信號
b1．．．偏移電壓
b2．．．振盪指示
b3．．．積分指令
第1圖係顯示本發明實施形態一的雷射加工裝置的概略構成圖。
第2圖係顯示實施形態一的積分信號計算裝置的構成圖。
第3圖係顯示實施形態一的雷射加工控制裝置的構成之功能方塊圖。
第4圖係用以說明未於紅外線感測器產生溫度漂移時的積分信號之圖。
第5圖係用以說明於紅外線感測器產生溫度漂移時的積分信號之圖。
第6圖係顯示偏移電壓的計算處理順序之流程圖。
第7圖係用以說明偏移電壓的計算處理順序之圖。
第8圖係用以說明進行脈波射出數的校正動作之時序之圖。
第9圖係用以說明於脈波射出與脈波射出之間進行校正動作時的雷射脈波之圖。
第10圖係顯示實施形態二的積分信號測量裝置的構成圖。
第11圖係顯示實施形態二的雷射加工控制裝置的構成之功能方塊圖。
第12圖係顯示積分信號的計算處理順序之流程圖。
10．．．雷射加工控制裝置
11．．．積分信號輸入部
12．．．偏移電壓計算部
13．．．偏移電壓輸出部
14．．．積分指令輸出部
15．．．雷射脈波輸出指示部
16．．．能量計算部
a3．．．積分信號
b1．．．偏移電壓
b2．．．振盪指示
b3．．．積分指令

Claims (6)

  1. 一種雷射加工控制裝置，係控制從雷射振盪器照射至雷射加工對象的被加工物的雷射脈波光之射出，該雷射加工控制裝置係具備有：雷射功率測量部，係測量前述雷射脈波光的雷射功率；偏移量計算部，係根據在未射出前述雷射脈波光之時序前述雷射功率測量部所輸出之輸出值，計算出前述雷射功率測量部所測量的雷射功率的偏移量；偏移量輸出部，係將前述偏移量計算部所計算出的偏移量輸出至前述雷射功率測量部；能量計算部，係根據前述雷射功率測量部使用前述偏移量測量到的雷射功率，依每個雷射照射位置計算出照射至前述被加工物的雷射脈波光的能量的合計值；以及控制部，係根據前述能量計算部所計算出的合計值，進行前述雷射振盪器所射出的雷射脈波光的射出控制。
  2. 一種雷射加工控制裝置，係控制從雷射振盪器照射至雷射加工對象的被加工物的雷射脈波光之射出，該雷射加工控制裝置係具備有：雷射功率測量部，係測量前述雷射脈波光的雷射功率；偏移量計算部，係根據在未射出前述雷射脈波光之時序前述雷射功率測量部所輸出之輸出值，計算出前述雷射功率測量部所測量的雷射功率的偏移量；能量計算部，係根據前述雷射功率測量部所測量的雷射功率以及前述偏移量計算部所計算出的偏移量，依每個雷射照射位置計算出照射至前述被加工物的雷射脈波光的能量的合計值；以及控制部，係根據前述能量計算部所計算出的合計值，進行前述雷射振盪器所射出的雷射脈波光的射出控制。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之雷射加工控制裝置，其中，前述偏移量計算部係於前述被加工物被移動至預定的加工位置的期間計算出前述雷射功率的偏移量。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之雷射加工控制裝置，其中，前述偏移量計算部係於前述雷射脈波光的脈波射出期間計算出前述雷射功率的偏移量。
  5. 一種雷射加工裝置，係控制從雷射振盪器照射至被加工物的雷射脈波光之射出以進行前述被加工物的雷射加工，該雷射加工裝置係具備有：雷射振盪器，係射出前述雷射脈波光；以及雷射加工控制裝置，係進行前述雷射脈波光的射出控制；前述雷射加工控制裝置係具備有：雷射功率測量部，係測量前述雷射脈波光的雷射功率；偏移量計算部，係根據在未射出前述雷射脈波光之時序前述雷射功率測量部所輸出之輸出值，計算出前述雷射功率測量部所測量的雷射功率的偏移量；偏移量輸出部，係將前述偏移量計算部所計算出的偏移量輸出至前述雷射功率測量部；能量計算部，係根據前述雷射功率測量部使用前述偏移量測量到的雷射功率，依每個雷射照射位置計算出照射至前述被加工物的雷射脈波光的能量的合計值；以及控制部，係根據前述能量計算部所計算出的合計值，進行前述雷射振盪器所射出的雷射脈波光的射出控制。
  6. 一種雷射加工裝置，係控制從雷射振盪器照射至被加工物的雷射脈波光之射出以進行前述被加工物的雷射加工，該雷射加工裝置係具備有：雷射振盪器，係射出前述雷射脈波光；以及雷射加工控制裝置，係進行前述雷射脈波光的射出控制；前述雷射加工控制裝置係具備有：雷射功率測量部，係測量前述雷射脈波光的雷射功率；偏移量計算部，係根據在未射出前述雷射脈波光之時序前述雷射功率測量部所輸出之輸出值，計算出前述雷射功率測量部所測量的雷射功率的偏移量；能量計算部，係根據前述雷射功率測量部所測量的雷射功率以及前述偏移量計算部所計算出的偏移量，依每個雷射照射位置計算出照射至前述被加工物的雷射脈波光的能量的合計值；以及控制部，係根據前述能量計算部所計算出的合計值，進行前述雷射振盪器所射出的雷射脈波光的射出控制。
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