CN110099768B - 激光加工装置 - Google Patents

Abstract

激光加工装置具有：激光振荡器(2)，其振荡产生脉冲激光即激光(3)；以及红外线传感器(21)，其是对脉冲激光进行受光，输出检测信号的光检测器。激光加工装置具有：第1积分电路(23)，其在激光振荡器(2)的动作中脉冲激光接通时对检测信号进行积分；以及第2积分电路(24)，其在激光振荡器(2)的动作中脉冲激光断开时对检测信号进行积分。

Description

激光加工装置

技术领域

本发明涉及通过脉冲激光的照射而对被加工物进行加工的激光加工装置。

背景技术

已知通过脉冲激光的照射而在被加工物形成孔的激光加工装置。关于激光加工装置，有时被照射脉冲激光的区域即光点处的脉冲激光的能量从规定值偏离，由此发生加工品质的恶化。激光加工装置在脉冲激光的能量小于规定值的情况下，有时会发生如下述的品质恶化，即，形成的孔的深度比期望的深度浅，形成的孔的直径小于期望的直径，或者在被加工物残留加工屑。激光加工装置在脉冲激光的能量大于规定值的情况下，有时会发生如下述的品质恶化，即，形成的孔的深度比期望的深度深，或者形成的孔的直径大于期望的直径。

激光加工装置取出向被加工物行进的脉冲激光的一部分，基于对取出的激光的强度进行测定得到的结果，能够测量出向被加工物照射的脉冲激光的能量。激光加工装置将取出的激光的强度变换为电量，基于将得到的电信号通过积分电路进行积分得到的结果，对脉冲激光的能量进行计算。激光加工装置基于脉冲激光的能量的测量结果对脉冲激光的振荡进行控制，由此能够稳定地得到高加工品质。

在将激光的强度变换为电量的光检测器中，有时偏移电压的变动成为原因，产生输出变动的温度漂移。在光检测器中，由于温度的变化，可能产生输出电压上升或者下降的误差即偏移电压。温度漂移的产生对脉冲激光的能量的计算精度造成影响。关于该问题，在专利文献1中公开了下述技术，即，在脉冲和脉冲之间的期间中对由偏移电压引起的输出的变动进行校正。根据专利文献1的技术，激光加工装置将从接受到脉冲激光的光检测器输出的电信号通过积分电路进行积分。激光加工装置在没有接受到脉冲激光时将从光检测器输出的电信号通过积分电路进行积分，基于得到的积分信号，对用于光检测器的校正的偏移电压值进行计算。

专利文献1：日本特开2009－279631号公报

发明内容

在偏移电压值的计算中，积分电路对0V附近的微小的电压电平的电信号进行积分，因此为了提高偏移电压值的计算精度而要求确保尽可能长的积分时间。另一方面，在专利文献1的技术中，需要确保脉冲的间隔中的积分时间。脉冲激光的振荡频率越高，脉冲的间隔变得越短，因此在专利文献1的技术中，为了计算偏移电压值，能够确保的积分时间被缩短，偏移电压值的高精度的计算变得困难。如果偏移电压的计算精度降低，则脉冲激光的能量的测量精度也降低，因此向被加工物照射的脉冲激光的能量的高精度的调整变得困难。因此，根据专利文献1的技术，激光加工装置由于脉冲激光的能量调整精度的降低，有时难以稳定地得到高加工品质。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够稳定地得到高加工品质的激光加工装置。

为了解决上述的课题并达到目的，本发明所涉及的激光加工装置具有：激光振荡器，其振荡产生脉冲激光；红外线传感器，其对脉冲激光进行受光，输出检测信号，第1积分电路，其在激光振荡器的动作中在脉冲激光接通时对检测信号进行积分；以及第2积分电路，其在激光振荡器的动作中在脉冲激光断开时对检测信号进行积分。

发明的效果

本发明所涉及的激光加工装置具有下述效果，即，能够稳定地得到高加工品质。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光加工装置的结构的图。

图2是表示图1所示的积分信号计算装置的结构的图。

图3是表示图1所示的控制装置的功能结构的框图。

图4是表示图1所示的控制装置的硬件结构的框图。

图5是对图2所示的第1积分信号进行说明的第1图。

图6是对图2所示的第1积分信号进行说明的第2图。

图7是对图1所示的激光加工装置的用于电信号的校正的动作进行说明的图。

图8是对图7所示的电信号进行说明的图。

图9是对将由图2所示的积分指令信号指定的积分时间设为可变的情况进行说明的图。

图10是对将图1所示的放大电路的增益设为可变的情况进行说明的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的激光加工装置详细地进行说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式.

图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光加工装置1的结构的图。激光加工装置1通过作为脉冲激光的激光3的照射而在被加工物12形成孔。

在图1中，X轴和Y轴设为平行于水平方向、且相互垂直的2个轴。Z轴设为平行于铅垂方向、且与X轴和Y轴垂直的轴。被加工物12放置于与X轴和Y轴平行的面即工作台13的上表面。

激光加工装置1具有激光振荡器2，该激光振荡器2振荡产生向被加工物12照射的脉冲激光即激光3。激光3为红外光。激光振荡器2所涉及的脉冲激光的振荡频率包含于100Hz至10000Hz的范围。射出激光3的1个脉冲的期间即脉宽包含于1μ秒至100μ秒的范围。在激光振荡器2的动作中，激光振荡器2反复进行激光3的接通和断开。激光3接通是指激光振荡器2射出激光3。激光3断开是指激光振荡器2不射出激光3。

部分反射镜4对来自激光振荡器2的激光3的一部分进行反射，且使剩余的激光3透过。在实施方式中，部分反射镜4使来自激光振荡器2的激光3中的95％透过，且对5％进行反射。透过部分反射镜4的激光3朝向被加工物12行进。来自激光振荡器2的激光3中的通过部分反射镜4处的反射而分支出的激光14，朝向积分信号计算装置15行进。镜5、6对透过部分反射镜4的激光3进行反射。

扫描镜8对来自镜6的激光3进行反射。电扫描器7是对扫描镜8进行旋转驱动的伺服电动机。电扫描器7通过使扫描镜8旋转，从而使被加工物12上的激光3的入射位置在X轴方向上位移。扫描镜10对来自扫描镜8的激光3进行反射。电扫描器9是对扫描镜10进行旋转驱动的伺服电动机。电扫描器9通过使扫描镜10旋转，从而使被加工物12上的激光3的入射位置在Y轴方向上位移。

聚光光学系统11将来自扫描镜10的激光3会聚。聚光光学系统11具有1个或者多个聚光透镜。聚光光学系统11可以是fθ透镜。由fθ透镜形成的激光3的聚光位置，是对聚光光学系统11的焦距f乘以扫描镜8、10的偏转角θ而得到的fθ的位置。

工作台13能够在X轴方向和Y轴方向移动。被加工物12与工作台13一起在X轴方向和Y轴方向移动。在实施方式中，在工作台13载置300mm四方的被加工物12。电扫描器7、9在工作台13上的被加工物12中的50mm四方的范围使激光3扫描。

激光加工装置1反复进行工作台13的移动和激光3向被加工物12的照射，在被加工物12的多个位置形成孔。激光加工装置1形成10μm数量级或者100μm数量级直径的孔。激光振荡器2在使工作台13移动的期间将激光3设为断开。在工作台13停止于期望的位置后，激光振荡器2将激光3设为接通。

在激光加工装置1中，可以在使激光3行进的光路设置有部分反射镜4、镜5、6、扫描镜8、10及聚光光学系统11以外的光学元件。在激光加工装置1中，可以省略部分反射镜4、镜5、6、扫描镜8、10、电扫描器7、9、聚光光学系统11及工作台13的任意者。

激光加工装置1具有积分信号计算装置15和控制装置16。积分信号计算装置15对由部分反射镜4分支出的激光14的强度进行测定。积分信号计算装置15将激光14的强度变换为电量，输出对得到的电信号进行积分的结果即积分信号。

控制装置16连接于积分信号计算装置15和激光振荡器2。控制装置16基于从积分信号计算装置15输入的积分信号，求出向被加工物12照射的激光3的能量值。控制装置16基于求出的能量值，对激光振荡器2进行控制。激光加工装置1通过对被加工物12上的针对每个光点的激光3的发射次数进行调整，从而能够减少由针对每个光点的激光3的能量值与规定值的偏离引起的加工品质的恶化。

此外，控制装置16也可以进行电扫描器7、9和工作台13的控制。在这里，省略关于电扫描器7、9和工作台13的控制的详细内容。

接下来，对积分信号计算装置15的结构和动作进行说明。图2是表示图1所示的积分信号计算装置15的结构的图。积分信号计算装置15具有红外线传感器21，该红外线传感器21是对在部分反射镜4分支出的激光14进行检测的光检测器。红外线传感器21对激光14进行受光，输出检测信号。红外线传感器21输出与受光的激光14的强度相对应的电压电平的检测信号即电信号31。红外线传感器21输出作为第1电信号的电信号31。

积分信号计算装置15具有作为运算放大器的放大电路22。放大电路22对从红外线传感器21输出的电信号31进行放大，输出放大后的电信号32。放大电路22可以具有用于放大率的变更的结构。放大电路22通过从电信号31减去用于红外线传感器21和放大电路22的校正的偏移电压值35，从而对电信号31进行校正，对校正后的电信号31即第2电信号进行放大。放大电路22对取消了由红外线传感器21和放大电路22的偏移电压产生的误差后的电信号31即第2电信号进行放大，输出放大后的第2电信号即电信号32。

积分信号计算装置15具有对来自放大电路22的电信号32进行积分的第1积分电路23和第2积分电路24。第1积分电路23和第2积分电路24是包含电容器和作为放大电路的运算放大器的积分电路。第1积分电路23和第2积分电路24并联连接。

第1积分电路23将在激光振荡器2的动作中激光3为接通时从红外线传感器21及放大电路22输出的检测信号即电信号32针对每个脉冲进行积分。第1积分电路23在由积分指令信号37指定的第1积分时间中对电信号32进行积分。第1积分电路23输出与所输入的电信号32的时间积分成正比的第1积分信号33。由第1积分电路23得到的积分结果即第1积分信号33，表示激光14的强度的时间积分。第1积分电路23针对每1个脉冲对电信号32进行积分。

第2积分电路24将在激光振荡器2的动作中激光3为断开时从红外线传感器21及放大电路22输出的检测信号即电信号32进行积分。第2积分电路24在由积分指令信号38指定的第2积分时间中对电信号32进行积分。第2积分电路24输出与所输入的电信号32的时间积分成正比的第2积分信号34。由第2积分电路24得到的积分结果即第2积分信号34，表示红外线传感器21和放大电路22中的偏移电压的时间积分。第2积分电路24针对脉冲的每个间隔对电信号32进行积分。

积分信号计算装置15将第1积分电路23的输出即第1积分信号33和第2积分电路24的输出即第2积分信号34向控制装置16输出。控制装置16使用通过第2积分信号34校正后的第1积分信号33，对接下来振荡产生的激光3进行控制。来自控制装置16的偏移电压值35、积分指令信号37、38和增益信号39向积分信号计算装置15输入。

图3是表示图1所示的控制装置16的功能结构的框图。控制部40是对控制装置16的各功能部进行控制的功能部。控制部40总管各功能部间的信号的传递。第1积分信号输入部41是接收来自积分信号计算装置15的第1积分信号33的功能部。第1积分信号输入部41将输入的第1积分信号33向控制部40发送。控制部40将第1积分信号33向能量计算部48发送。

第2积分信号输入部42是接收来自积分信号计算装置15的第2积分信号34的功能部。第2积分信号输入部42将输入的第2积分信号34向控制部40发送。控制部40将第2积分信号34向偏移电压计算部43发送。

偏移电压计算部43是对偏移电压值35进行计算的功能部。偏移电压计算部43将第2积分信号34与系数参数相乘，由此对偏移电压值35进行计算。偏移电压计算部43将偏移电压值35向控制部40发送。控制部40将偏移电压值35向偏移电压输出部44发送。偏移电压输出部44是向图2所示的放大电路22输出偏移电压值35的功能部。

第1积分指令输出部45是向图2所示的第1积分电路23输出积分指令信号37的功能部。第1积分时间由积分指令信号37指定。第2积分指令输出部46是向图2所示的第2积分电路24输出积分指令信号38的功能部。第2积分时间由积分指令信号38指定。

能量计算部48是基于通过取消偏移电压后的电信号32的积分而得到的第1积分信号33，对向被加工物12的光点照射的激光3的能量值进行计算的功能部。能量计算部48将第1积分信号33与系数参数相乘，由此计算针对每个光点的激光3的能量值。将由能量计算部48计算出的能量值适当地称为“实测值”。能量计算部48计算针对每个光点的激光3的能量的规定值与实测值的差分。能量计算部48将规定值与实测值的差分向控制部40发送。控制部40将规定值与实测值的差分向激光振荡控制部47发送。

激光振荡控制部47是基于能量的规定值与实测值的差分，对由激光振荡器2产生的激光3的振荡进行控制的功能部。激光振荡控制部47在能量的实测值小于规定值的情况下，生成使激光3的照射追加的控制信号36。激光振荡控制部47与规定值和实测值的差分相应地决定激光3的照射次数。另外，激光振荡控制部47在判定为能量的实测值大于规定值时，生成将激光3设为断开的控制信号36。激光振荡控制部47向图2所示的激光振荡器2输出控制信号36。

增益信号输出部49是生成增益信号39，向图2所示的放大电路22输出增益信号39的功能部。表示放大电路22的放大率的增益由增益信号39指定。

偏移电压存储部50具有与能够由增益信号39指定的增益的数量相当的数量的数据区域。偏移电压存储部50是对与增益相对应的偏移电压值35进行保存的功能部。在增益发生了变更的情况下且与变更后的增益相对应的偏移电压值35保存于偏移电压存储部50的情况下，控制部40从偏移电压存储部50读出与变更后的增益相对应的偏移电压值35。控制部40将读出的偏移电压值35向偏移电压输出部44发送。偏移电压输出部44向图2所示的放大电路22输出偏移电压值35。

由控制装置16实现的功能是使用硬件结构实现的。图4是表示图1所示的控制装置16的硬件结构的框图。在实施方式中，控制装置16的硬件结构是微控制器。控制装置16的功能在由微控制器解析及执行的程序上被执行。此外，控制装置16的功能的一部分也可以在通过接线逻辑实现的硬件上执行。

控制装置16具有执行各种处理的处理器51和对用于各种处理的程序进行储存的存储器52。处理器51和存储器52经由总线53相互连接。处理器51将载入的程序展开，执行由控制装置16实现的激光加工装置1的控制的各种处理。图3所示的控制部40、第1积分信号输入部41、第2积分信号输入部42、偏移电压计算部43、偏移电压输出部44、第1积分指令输出部45、第2积分指令输出部46、激光振荡控制部47、能量计算部48及增益信号输出部49是使用处理器51实现的。偏移电压存储部50是使用存储器52实现的。

接下来，对从放大电路22输出的电信号32和从第1积分电路23输出的第1积分信号33进行说明。图5是对图2所示的第1积分信号33进行说明的第1图。在红外线传感器21和放大电路22中，由于温度的变化，有可能产生输出电压上升或者下降的误差即偏移电压。另外，在放大电路22中，由于增益的变化，也有可能产生输出电压上升或者下降的误差即偏移电压。在图5中示出了没有产生由于红外线传感器21的偏移电压的变动而输出变动的温度漂移的情况下的电信号32、和通过该电信号32的积分而得到的第1积分信号33。

在没有产生红外线传感器21的偏移电压的情况下，在激光3断开时，电信号32的电压电平成为基准值即0V。在没有产生放大电路22中的偏移电压的情况下，放大电路22输出不包含由偏移电压引起的变动的电信号32。

图3所示的第1积分指令输出部45在电信号32的脉冲的上升前使积分指令信号37上升。第1积分指令输出部45在电信号32的下降后使积分指令信号37下降。第1积分电路23在从积分指令信号37的上升至下降为止的时间对电信号32进行积分。

第1积分电路23中的电信号32的时间积分，相当于求出电信号32的脉冲波形的面积。通过输入不包含由偏移电压引起的变动的电信号32，从而第1积分电路23能够得到准确的第1积分信号33。能量计算部48能够对脉冲激光的准确的能量值进行计算。

图6是对图2所示的第1积分信号33进行说明的第2图。在图6中示出了在红外线传感器21中发生了温度漂移的情况下的电信号32、积分指令信号37和第1积分信号33。

在红外线传感器21的偏移电压的电平为正电平、即高于0V的电平的情况下，激光3断开时的电信号32的电压电平向正侧移位。在向放大电路22输入的偏移电压值35为零的情况下，放大电路22输出电压电平向正侧移位的电信号32。第1积分电路23得到电压电平向正侧移位的第1积分信号33。

在红外线传感器21的偏移电压的电平为负电平即低于0V的电平的情况下，激光3断开时的电信号32的电压电平向负侧移位。在向放大电路22输入的偏移电压值35为零的情况下，放大电路22输出电压电平向负侧移位的电信号32。第1积分电路23得到电压电平向负侧移位的第1积分信号33。

第1积分信号33的电压电平向正侧或者负侧移位，由此能量计算部48难以对激光3的准确的能量值进行计算。在实施方式中，放大电路22从电信号31减去基于第2积分信号34计算出的偏移电压值35，由此得到对由偏移电压引起的变动进行校正后的电信号32。通过输入对由偏移电压引起的变动进行校正后的电信号32，从而第1积分电路23能够得到准确的第1积分信号33。由此，能量计算部48能够对激光3的准确的能量值进行计算。

接下来，对激光加工装置1的用于电信号32的校正的动作的定时进行说明。图7是对通过图1所示的激光加工装置1实现的用于电信号32的校正的动作进行说明的图。图8是对图7所示的电信号32进行说明的图。

偏移电压计算部43在脉冲激光接通的期间和下一个脉冲激光接通的期间之间的脉冲激光断开的期间，对偏移电压值35进行计算。激光加工装置1在脉冲激光断开的期间，进行用于校正的动作。激光加工装置1在进行用于校正的动作后，在下一个脉冲激光接通的期间和再下一个脉冲激光接通的期间之间，也进行用于校正的动作。激光加工装置1交替地反复进行1次脉冲激光的射出和用于校正的动作。

激光加工装置1射出多个脉冲激光，对被加工物12进行加工。从向被加工物12行进的脉冲激光分支出的激光14，向红外线传感器21连续地输入。在没有进行脉冲激光断开的期间中的校正的情况下，如图8中双点划线所示，随着时间经过，电信号32的电压电平和基准值之间的偏离变大。激光加工装置1在脉冲激光接通的期间和下一个脉冲激光接通的期间之间进行校正，由此如图8中实线所示，能够减少电信号32的电压电平和基准值之间的偏离。

第1积分指令输出部45在开始脉冲激光的射出前，将积分指令信号37从断开切换为接通。在脉冲激光射出期间，放大电路22输出与脉冲激光的强度相对应的电压电平的电信号32。在脉冲激光的射出停止后，向第1积分信号输入部41输入第1积分信号33。第1积分电路23在积分时间T11中对电信号32进行积分。积分时间T11是从积分指令信号37的上升时至向第1积分信号输入部41的第1积分信号33的输入开始为止的时间。

第1积分信号输入部41在脉冲激光的射出停止后的测定时间T12中，读取模拟信号即第1积分信号33。在这里，将第1积分信号输入部41中的第1积分信号33的读取称为第1积分信号33的测定。第1积分信号输入部41实施用于第1积分信号33的测定的模拟数字(Analog to Digital，AD)变换。

在第1积分信号输入部41中的第1积分信号33的测定结束的定时，第1积分指令输出部45将积分指令信号37从接通切换为断开。第1积分电路23在积分指令信号37从接通切换为断开后算起的放电时间T13中，将在电容器中累积的电荷释放。

第2积分指令输出部46在通过第1积分信号输入部41实现的第1积分信号33的测定开始的定时，将积分指令信号38从断开切换为接通。在脉冲激光的射出停止的期间，放大电路22输出与红外线传感器21和放大电路22的偏移电压的电平相对应的电信号32。在下一个脉冲激光的射出开始前，向第2积分信号输入部42输入第2积分信号34。第2积分电路24在积分时间T21中对电信号32进行积分。积分时间T21是从积分指令信号38的上升时至第2积分信号34向第2积分信号输入部42的输入开始为止的时间。

第2积分信号输入部42在测定时间T22中，读取模拟信号即第2积分信号34。在这里，将第2积分信号输入部42中的第2积分信号34的读取称为第2积分信号34的测定。第2积分信号输入部42实施用于第2积分信号34的测定的AD变换。

在第2积分信号输入部42中的第2积分信号34的测定结束的定时，第2积分指令输出部46将积分指令信号38从接通切换为断开。第2积分电路24在积分指令信号38从接通切换为断开后算起的放电时间T23中，将在电容器中累积的电荷释放。

假设在用于脉冲激光的能量值的计算的积分和用于偏移电压值35的计算的积分中使用1个积分电路的情况下，在用于脉冲激光的能量值的计算的积分后的测定及放电之后，开始用于偏移电压值35的计算的积分。

与此相对，实施方式所涉及的激光加工装置1，能够与第1积分信号33的测定和第1积分电路23的放电并行地通过第2积分电路24对电信号32进行积分。激光加工装置1无需等待关于第1积分信号33的测定时间T12和放电时间T13，就能够开始用于偏移电压值35的计算的积分时间T21。激光加工装置1通过设置有第1积分电路23和第2积分电路24，从而能够确保比使用1个积分电路的情况长的积分时间T21。激光加工装置1在比脉冲激光的射出间隔短的情况下，也能够确保长的积分时间T21。

在激光振荡器2的振荡频率为10kHz，脉冲的间隔为100μ秒，且将积分时间T11设定为55μ秒，将测定时间T12、T22设定为5μ秒，将放电时间T13、T23设定为10μ秒的情况下，积分时间T21能够设为45μ秒。激光加工装置1能够确保长的积分时间T21，由此能够准确地计算偏移电压值35。

此外，激光加工装置1也可以针对每1次的脉冲激光的射出而对电信号32进行校正，也可以针对每多次的脉冲激光的射出而对电信号32进行校正。

接下来，对将第1积分电路23中的积分时间T11设为可变的情况进行说明。第1积分指令输出部45可以将由积分指令信号37指定的积分时间T11设为可变。激光加工装置1可以与激光振荡器2的振荡频率或者脉宽相应地变更积分时间T11。

图9是对将由图2所示的积分指令信号37指定的积分时间T11设为可变的情况进行说明的图。第1积分指令输出部45基于激光振荡器2的振荡频率或者脉宽，对积分时间进行计算。第1积分指令输出部45在脉冲激光的射出开始前，将积分指令信号37从断开切换为接通。第1积分指令输出部45在将积分指令信号37从断开切换为接通后，在经过了积分时间T11时，将积分指令信号37从接通切换为断开。

假设在积分时间T11为60μ秒不变的情况下，电信号32的脉宽设为60μ秒。在该情况下，在电信号32的脉冲的上升前积分时间T11开始，由此在电信号32的脉冲下降前积分时间T11结束。因此，电信号32的脉冲的一部分没有被积分。实施方式所涉及的激光加工装置1关于该电信号32的脉冲，将积分时间T11适当设定为比60μ秒长的时间。激光加工装置1能够将积分时间T11设定为110μ秒。由此，激光加工装置1能够避免电信号32的脉冲的一部分不被积分这样的情况。

假设在积分时间T11为120μ秒不变的情况下，设为脉宽为20μ秒的2个电信号32的脉冲相连续。在该情况下，电信号32的2个脉冲不分离而被一并积分。实施方式所涉及的激光加工装置1关于该电信号32的脉冲，将积分时间T11适当设定为比120μ秒短的时间。激光加工装置1能够将积分时间T11设定为70μ秒。由此，激光加工装置1能够避免电信号32的2个脉冲不分离而被积分这样的情况。

激光加工装置1通过将积分时间T11设为可变，从而能够避免下述问题，即，脉冲的期间中的信号的一部分不被积分，或者进行从多个脉冲的期间中的信号向1个积分信号的积分。激光加工装置1即使在振荡频率或者脉宽变化的情况下，也能够计算针对每个脉冲激光的能量。

接下来，对将放大电路22的增益设为可变的情况进行说明。增益信号输出部49可以将由增益信号39指定的增益设为可变。激光加工装置1可以与从激光振荡器2输出的脉冲激光的强度相应地，对放大电路22的增益进行变更。

图10是对将图1所示的放大电路22的增益设为可变的情况进行说明的图。增益信号输出部49与脉冲激光的能量值相应地对增益进行设定。增益信号输出部49生成包含该增益在内的指定的增益信号39。

放大电路22通过从电信号31减去偏移电压值35而对电信号31进行校正，对校正后的电信号31进行放大。放大电路22对取消了偏移电压后的电信号31进行放大，输出放大后的电信号32。

图10所示的电平L表示能够进行通过第1积分信号输入部41实现的测定的第1积分信号33的电压电平的上限。假设在将增益设为固定的情况下，向红外线传感器21射入的激光14的能量值高，由此第1积分信号33的电压电平有可能超过电平L。激光加工装置1在脉冲激光的能量值高的情况下降低放大电路22的增益，由此得到比电平L低的电压电平的第1积分信号33。激光加工装置1能够进行通过第1积分信号输入部41实现的第1积分信号33的测定。在图10所示的例子中，在脉冲激光的能量值高而至第1积分信号33的电压电平超过电平L的程度的情况下，将增益设定为10倍。如上所述，激光加工装置1使第1积分信号33的电压电平收敛于从基准值即0V至电平L为止的范围即控制装置16的可输入范围。

另外，在将增益设为固定的情况下，向红外线传感器21射入的激光14的能量值低，由此第1积分信号33的信噪比(Signal-to-Noise Ratio、SNR)有可能降低。第1积分信号33的SNR降低，由此难以进行通过第1积分信号输入部41实现的第1积分信号33的准确的测定。激光加工装置1在脉冲激光的能量值低的情况下提高放大电路22的增益，由此能够进行通过第1积分信号输入部41实现的第1积分信号33的准确的测定。在图10所示的例子中，在脉冲激光的能量值低而直至第1积分信号33的SNR降低的程度的情况下，将增益设定为20倍。如上所述，激光加工装置1维持能够抑制SNR的降低的程度的第1积分信号33的电压电平。

接下来，对针对脉冲激光的每次射出的增益的切换进行说明。增益信号输出部49在脉冲激光的射出开始前，向放大电路22发送增益信号39。放大电路22按照增益信号39对增益进行切换。

偏移电压计算部43为了避免由增益的变更引起的偏移电压值35的计算结果的变动，与增益相应地对系数参数进行变更。能量计算部48为了避免由增益的变更引起的能量的实测值的计算结果的变动，与增益相应地对系数参数进行变更。

放大电路22的偏移电压与增益相应地变化。激光加工装置1如果增益被变更，则对由偏移电压引起的放大电路22的输出的变动进行校正。如果放大电路22的增益变更，则第2积分指令输出部46向第2积分电路24输出积分指令信号38。第2积分电路24对脉冲激光的射出停止时的电信号32进行积分，向第2积分信号输入部42发送第2积分信号34。

偏移电压计算部43对由第2积分信号输入部42得到的第2积分信号34的测定结果乘以与增益相应地变更的系数参数，由此对偏移电压值35进行计算。由此，偏移电压输出部44在增益变更时，更新向放大电路22输出的偏移电压值35。

如果激光加工装置1的被加工物12的加工开始，则激光振荡控制部47向激光振荡器2发送控制信号36。第1积分电路23对脉冲激光射出时的电信号32进行积分，向第1积分信号输入部41发送第1积分信号33。能量计算部48对由第1积分信号输入部41得到的第1积分信号33的测定结果乘以与增益相应地变更的系数参数，由此对脉冲激光的能量的实测值进行计算。

如上所述，激光加工装置1在放大电路22的增益发生了变更的情况下，更新偏移电压值35而对放大电路22的输出进行校正。另外，激光加工装置1与增益相应地对系数参数进行变更。由此，激光加工装置1在增益被切换的情况下，也能够对脉冲激光的准确的能量值进行计算。

接下来，对增益的设定进行说明。在向激光振荡器2输入对基于相同条件的振荡进行指示的控制信号36的情况下，从激光振荡器2输出的脉冲激光的强度有时针对每个加工而变动。下面，将由控制信号36指示的条件称为加工条件。

在加工前，激光加工装置1依次射出针对每个加工条件的脉冲激光，通过能量计算部48对脉冲激光的能量值进行计算，由此对各加工条件中的脉冲激光的能量进行测定。激光加工装置1一边对由增益信号输出部49指定的增益进行变更一边对能量进行测定。增益信号输出部49使第1积分信号33的电压电平收敛于上述的可输入范围，并且针对各加工条件对能够维持可抑制SNR的降低的程度的第1积分信号33的电压电平的增益进行选择。由此，激光加工装置1针对每个加工条件对增益进行调整，设定适于加工的增益。

接下来，对通过偏移电压存储部50实现的偏移电压值35的保存进行说明。放大电路22的偏移电压与增益相对应地变化，因此激光加工装置1在加工中增益发生了变更的情况下，对偏移电压值35进行更新。

在与变更后的增益相对应的偏移电压值35保存于偏移电压存储部50的情况下，偏移电压输出部44从偏移电压存储部50读出与变更后的增益相对应的偏移电压值35，将读出的偏移电压值35输出。

另一方面，在与变更后的增益相对应的偏移电压值35没有保存于偏移电压存储部50的情况下，偏移电压计算部43对偏移电压值35进行计算，将计算出的偏移电压值35向偏移电压输出部44输出。另外，偏移电压计算部43将计算出的偏移电压值35向偏移电压存储部50发送。偏移电压存储部50在数据区域对偏移电压值35进行储存。

激光加工装置1将与能够设定于放大电路22的各增益相对应的偏移电压值35保存于偏移电压存储部50，由此能够省去增益的切换时的偏移电压值35的计算。激光加工装置1能够减少由增益的切换引起的偏移电压值35的更新所需的处理，且能够缩短更新所需的时间。

激光加工装置1在加工时以外，可以关于由放大电路22可取的全部增益对偏移电压值35进行计算，在偏移电压存储部50的各数据区域对偏移电压值35进行储存。激光加工装置1可以在不进行加工的时间持续大于或等于一定时间时，进行偏移电压值35的计算及储存。激光加工装置1在接下来开始加工之前，关于全部增益对偏移电压值35进行保存，由此能够省去加工时的偏移电压值35的计算。

偏移电压计算部43也可以取代针对可设定于放大电路22的全部增益计算偏移电压值35，而是关于可设定于放大电路22的增益中的最大增益和最小增益计算偏移电压值35。在该情况下，偏移电压计算部43可以通过关于最大增益的偏移电压值35和关于最小增益的偏移电压值35的线性插补，求出关于最大增益及最小增益以外的增益的偏移电压值35。在该情况下，激光加工装置1也能够关于全部增益保存偏移电压值35。

此外，图2所示的积分信号计算装置15的结构要素的一部分或者全部也可以设置于控制装置16。能量计算部48也可以取代第1积分信号33，而是使用脉冲激光接通时的电信号32对能量值进行计算。偏移电压计算部43也可以取代第2积分信号34，而是使用脉冲激光断开时的电信号32对偏移电压值35进行计算。

根据实施方式，激光加工装置1通过独立于第1积分电路23而设置的第2积分电路24，实施用于偏移电压值35的计算的积分。激光加工装置1能够与第1积分信号33的测定和第1积分电路23的放电并行地通过第2积分电路24对电信号32进行积分，由此能够使用于偏移电压值35的计算的积分时间T21变长。激光加工装置1通过确保长的积分时间T21，从而能够准确地计算偏移电压值35，能够实现脉冲激光的能量的高精度的测量。激光加工装置1能够实现脉冲激光的能量的高精度的调整，能够稳定地得到高加工品质。由此，激光加工装置1具有能够稳定地得到高加工品质这样的效果。

以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1激光加工装置，2激光振荡器，3、14激光，4部分反射镜，5、6镜，7、9电扫描器，8、10扫描镜，11聚光光学系统，12被加工物，13工作台，15积分信号计算装置，16控制装置，21红外线传感器，22放大电路，23第1积分电路，24第2积分电路，31、32电信号，33第1积分信号，34第2积分信号，35偏移电压值，36控制信号，37、38积分指令信号，39增益信号，40控制部，41第1积分信号输入部，42第2积分信号输入部，43偏移电压计算部，44偏移电压输出部，45第1积分指令输出部，46第2积分指令输出部，47激光振荡控制部，48能量计算部，49增益信号输出部，50偏移电压存储部，51处理器，52存储器，53总线。

Claims (12)

1.一种激光加工装置，其特征在于，具有：

激光振荡器，其振荡产生脉冲激光；

光检测器，其对所述脉冲激光进行受光，输出检测信号，

第1积分电路，其在所述激光振荡器的动作中所述脉冲激光接通时对所述检测信号进行积分；

第2积分电路，其在所述激光振荡器的动作中所述脉冲激光断开时对所述检测信号进行积分；以及

控制装置，其使用通过所述第2积分电路的输出进行了校正的所述第1积分电路的输出，对接下来振荡产生的所述脉冲激光进行控制。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

所述第1积分电路针对每1个脉冲对所述检测信号进行积分，

所述第2积分电路针对每个脉冲的间隔对所述检测信号进行积分。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，

所述第1积分电路输出第1积分信号，该第1积分信号是对用于所述光检测器的校正的偏移电压值被减去后的所述检测信号进行积分得到的结果，

所述控制装置具有偏移电压计算部，该偏移电压计算部根据通过所述第2积分电路得到的积分结果即第2积分信号对所述偏移电压值进行计算。

4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，

所述光检测器输出与检测出的所述脉冲激光的强度相对应的电压电平的所述检测信号即第1电信号，

所述第1积分电路对所述偏移电压值被减去后的所述第1电信号即第2电信号进行积分而输出所述第1积分信号，

所述控制装置具有：

能量计算部，其基于所述第1积分信号对所述脉冲激光的能量值进行计算；以及

激光振荡控制部，其基于所述能量值对所述激光振荡器进行控制。

5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，

所述偏移电压计算部在所述脉冲激光接通的期间和下一个所述脉冲激光接通的期间之间的期间中对所述偏移电压值进行计算，

与用于所述能量值的计算的所述第1积分信号的测定及所述第1积分电路的放电并行地，所述第2积分电路对所述第2电信号进行积分。

6.根据权利要求4或5所述的激光加工装置，其特征在于，

所述第1积分电路中的所述第2电信号的积分时间可变。

7.根据权利要求4或5所述的激光加工装置，其特征在于，

具有放大电路，该放大电路对所述第2电信号进行放大，

所述第1积分电路和所述第2积分电路，对通过所述放大电路放大的所述第2电信号进行积分。

8.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，

所述放大电路的增益可变。

9.根据权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于，

所述偏移电压计算部在所述增益发生可变更时对所述偏移电压值进行更新。

10.根据权利要求9所述的激光加工装置，其特征在于，

所述控制装置具有偏移电压存储部，该偏移电压存储部对与可设定于所述放大电路的各增益相对应的所述偏移电压值进行保存。

11.根据权利要求10所述的激光加工装置，其特征在于，

所述偏移电压计算部关于可设定于所述放大电路的增益中的最大增益和最小增益而对所述偏移电压值进行计算，通过关于所述最大增益的所述偏移电压值和关于所述最小增益的所述偏移电压值的插补，求出关于所述最大增益及所述最小增益以外的增益的所述偏移电压值。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，

所述增益基于加工前的所述脉冲激光的能量的测定结果而进行选择。

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