CN1236690A

CN1236690A - 激光加工装置

Info

Publication number: CN1236690A
Application number: CN99102376A
Authority: CN
Inventors: 佐佐木晴树; 川村浩二
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 1999-12-01
Also published as: EP0937534A2; KR19990072840A; EP0937534A3; JPH11243245A; US6385218B1

Abstract

在显示器显示的“方案”屏幕上,用户通过键输入完成所需的设定值输入或工作指令。期望值数据设定和输入到激光输出基准值“峰值”项及“↑斜坡”、“发光1”、“发光2”,“发光3”的:“↓斜坡”等各波形项。在装置内部,根据输入的设定值可以获得用于波形控制的基准波形图和用于显示的基准波形图。波形控制的基准波形图作为激光输出波形控制的基准值。用于显示的基准波形图响应预定的键操作而显示在屏幕的预定区域。

Description

激光加工装置

本发明涉及一种波形控制型激光加工装置。

在将脉冲激光束投射到工件上以进行例如焊接或切割操作的激光加工装置中，迄今为止已经使用了下述技术，即，通过可变地控制脉冲激光束的激光能量的波形或者相应的预定电参数的波形来适应各种加工需要。

在这类波形控制系统中，一个理想的用于波形控制的基准波形被事先设置并输入到激光加工装置中。激光加工装置包括一激光振荡单元，能够响应来自激光能量供应单元的电能供应，振荡和输出激光束；还包括一个激光控制(单元)，用于在开环控制系统或一闭环(反馈)控制系统中以随时间而改变的方式提供一种对激光能量供应单元的控制，也即，使自激光振荡单元振荡和输出的激光束的激光能量波形，或是激光能量供应单元的预定电参数的波形与基准波形相一致。

参考图21至23描述了一种在这类传统激光加工装置中设定基准波形的典型方法。

传统装置中具有一个如图21所示的设定模式屏，其中有多个阶段，例如三个发光阶段“发光1”，“发光2”，“发光3”以及两个冷却阶段“冷却1”，“冷却2”被准备做为用于确定单脉冲激光束基准波形的波形元素项。

在一预定的时间区间(如0～20ms)内的理想时间被设定并输入到发光阶段“发光”，并从二种不同模式[A,B]之中选择一种激光能量值。这里，激光能量值模式[A,B]与激光能量相对应，在激光能量供应单元之中被表示为设定电压，并在同一模式设定屏上的单独的设定项中被设定为理想的电压值。在所示的例子中，设定A=300V,B=500V。在预定的区间(例如0～20ms)内的时间仅被设定和输入到冷却阶段“冷却”中。

图22示出了与图21的设定值相对应的基准波形的波形图。图23A至23D示出了基准波形图的其他实例。在一般应用情况下，通常象图23的例子那样通过连续地使多个发光阶段“发光”相连而不插入冷却阶段“冷却”来采用一种单脉冲波形。

应注意，在图21中为了便于说明，将可被设定并在模式设定屏幕中输入的项用虚线围起来。对于与基准波形的设定无直接关系的项则不予说明。

如前所述，在传统的激光加工装置中，用户(操作者)事先设定多个不同的激光能量值模式[A,B]的理想值以将各激光能量值模式分配给各发光阶段，从而为激光能量波形控制设定基准波形。

对于这种设定系统，如果激光能量模式的量很少，例如只有[A,B]二种，则可被设定的基准波形图案的形状就受到限制，使得在处理不同类形的工件时会遇到困难。

通过增加激光能量值模式的数量来解决该问题则反过来会导致设定输入操作复杂化的问题，从而加重的用户方面的负担。

虽然在工作材料相同而厚度不同时也需要改变激光能量值，但对于具有相同材料的工件来说，选用的基准波形图案通常是相同或相似的。例如，工件厚度的增加会导致激光能量值的增加。

在这一方面，要想将具有相同波形形状的基准波形的激光能量值总量提高15％，则上述传统激光加工装置要求用户自己为各激光能量值模式[A,B]指明15％的增加量(新的设定值)，并将所获得的新设定值在模式设定屏上输入(图21)，这样，既便是在只改变一个激光能量值模式的情况下，操作工作也是很麻烦的。

如上所述，为增加基准波形形状的自由度而增加激光能量值模式数量的做法将会使使用者操作上的不便进一步增加。

此外由于传统激光加工装置并不在屏上显示任何所设定的基准波形的波形形状，所以使用者需要在其头脑中从波形元素项的设定值中想像一个理想的波形图，或是另外由用户在纸上实际画一张波形图，这将导致在设定和改变基准波形时花费更多的时间。

此外，由于基准波形的前沿和后沿被设置成仅有垂直而无倾斜，所以不可能随意调整在激光加工过程中的加热速率和冷却速率。

本发明是着眼于上述存在于本发明中的问题而进行的，因此，本发明的目的之一是提供一种激光加工装置，通过简单的用户操作，能够为激光输出或相应电参数的波形控制设置具有不同波形图案形式的基准波形。

本发明的另一个目的是提供一种激光加工装置，可以对已设定的用于波形控制的基准波形进行方便、自由的改动。

本发明的再一个目的是提供一激光加工装置，使激光输出波形的上升/下降可被设成任意波形，并在激光加工中保证可对加热速率或冷却速率按照所期望的那样进行调整。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种激光加工设备，包括：用于振荡和输出脉冲激光束的激光振荡装置；用于向激光振荡装置提供用于激光振荡所需电能的激光能量供应装置；用于为脉冲激光束的激光输出或相应的激光能量供应装置的电参数设定基准值的基准值设定装置；波形段设定装置，用于以相对于基准值的比值的形式设定多个波形段的激光输出值或电参数值，所述的多个波形段构成用于对脉冲激光束的激光输出和电参数进行波形控制的基准波形；基准波形发生装置，用于在由基准值和相对于波形段的基准值的比的基础上产生的表示基准波形的波形数据，所述基准值是由基准值设定装置设定的，而波形段是由波形段部分设定的；以及波形控制装置，用于以下述方式提供一种对激光能量供应装置控制，即脉冲激光束的激光输出或电参数与由基准波形发生装置施加的基准波形相一致。

在激光加工装置中，波形段设定装置最好包括脉冲阶段设定装置，用于将基准波形的脉冲宽度划分和设置成多个时间阶段，每个时间阶段具有一段任意长度的时间；及比例设定装置，用于以相对于激光输出基准值的比值的形式设定各时间阶段的激光输出值或电参数值。

在激光加工装置中，基准波形发生装置最好包括用于获得基准波形的上升波形段的上升段发生装置，基准波形的上升波形段由多个阶段中的第一阶段的时间，和第二阶段的时间、激光输出比或电参数比，以及基准值得出。

在激光加工装置中，基准波形发生装置可以包括用于获得基准波形的下降波形段的下降段发生装置，该下降波形段从多个阶段中的倒数第二个阶段的时间和激光输出比或电参数比，以及基准值和最后一个阶段的时间得出。

激光加工装置最好是还包括一个设定值显示装置，用于显示基准值和该阶段的时间，激光输出比或电参数比的设定值。

激光加工装置最好还包括基准波形图显示装置，用于显示表示基准波形的波形形状的基准波形图。

在激光加工装置中，基准波形图显示装置可以在被脉冲阶段设定装置设定的多个阶段的时间，以及已由比例设定装置设定的各阶段的激光输出比或电参数比的基础上获得基准波形图。

在激光加工装置中，波形段设定装置可以包括通过点时间设定装置，用于在基准波形的波形上设置多个通过点的时间；及比例设定装置，用于以相对于基准值的比值的形式设定各通过点的电参数值或激光输出值。

在激光加工装置中，基准波形发生装置最好包括用于获得基准波形的上升波形段的上升段发生装置，所述上升波形段是从多个通过点中的第一点的时间、激光输出比例或电参数比例，以及基准值得出。

在激光加工装置中，基准波形发生装置最好包括用于获得基准波形的下降波形的下降波形生成器，下降波形段是从时间，和多个通过点中的倒数第二个点的激光输出比或电参数比，以及从最后一个通过点的时间和基准值中获得的。

激光加工装置最好是还包括设定值显示装置，用于显示激光输出基准值和时间设定值，所述通过点的激光输出比或电参数比。

在激光加工装置中，基准波形图显示装置可以在已被通过点时间设定装置设定的多个通过点的时间，以及在已被比例设定装置设定的各点的激光输出比或电参数比的基础上获得基准波形图。

根据本发明的激光加工装置，利用设定输入方式，可设定或输入用于脉冲激光束及其对应的电参数的基准值，并以相对于基准值的比的形式设定和输入组成激光输出波形或电参数波形的多个波形段中的激光输出值或电参数值。用于波形控制的基准波形可以在基准值，波形段的激光输出比或电参数比的基础上获得。

此外，设定的基准波形的波形形状可以以波形图的形式出现在屏幕上，借此，通过简单的用户操作，就能将用于波形控制的基准波形设定为各种波形形状，并且对已经设定的用于波形控制的基准波形进行方便自由的改变。

还可以将激光输出波形或电参数波形的升/降段设置成任意形状，以便在激光加工中的加热速率和冷却速率可随意调整。

本发明的上述和其他目的、方面、特征和优点通过下面结合基准附图所做的描述将变得更加清楚，其中：

图1是透视图，示出了本发明一实施例的激光加工装置的外形；

图2是局部放大了的顶视图，以放大的比例示出了根据一实施例的激光加工装置的操作面板的外形图；

图3是示出了根据一实施例的激光加工装置的配置的简图；

图4是示出了根据一实施例由激光加工装置的CPU和存储器控制的各功能装置的配置情况的简图；

图5示出了实施例中的装置所显示的各主屏幕之间的关系及它们之间的相关转换情况；

图6示出了根据实施例，在固定(FIX)模式下，在“方案”屏幕上所显示的内容的一个实例。

图7示出了根据实施例，在自由(FREE)模式下，在“方案”屏上所显示的内容的一个实例；

图8示出了根据一实施例，在“状态”屏幕上所显示的内容的一个实例；

图9示出了根据一实施例，在“功率监视器”屏幕上所显示的内容的一个实例；

图10示出了在实施例的“方案”模式下由CPU进行的一个主加工流程；

图11示出了在实施例的“方案”模式中“+”键输入显示处理的过程；

图12示出了在实施例的“方案”模式中“-”键输入显示处理的过程；

图13示出了在实施例的“方案”模式(FIX模式)下键输入执行处理的过程；

图14用图表方式示出了在实施例的FIX模式下，所设定的数值数据的存储位置的一个实例；

图15示出了在实施例的FIX模式下基准波形的波形形状的一个实例；

图16A和16B示出了在实施例的FIX模式下显示在“方案”屏幕上的基准波形的波形图与激光输出基准值之间的关系；

图17A和17B示出了根据实施例，在对基准波形设定后对波形图进行显示的功能；

图18A至18F示出了基准波形的波形图样的一个例子，该基准波形可以在实施例的固定模式中加以设定；

图19以图表方式示出了在实施例的自由模式下所设定的数值数据的存储位置的例子；

图20示出了在实施例的FREE模式下基准波形的波形形状的实例；

图21示出了在传统激光加工装置中使用的模式设定屏幕的实例；

图22示出了在传统激光加工装置中使用的用于波形控制的基准波的波形形状；

图23A至23D示出了可在传统激光加工装置中设定的基准波形的波形形状的实例。

下面结合示出本发明优选实施例的图1至图20来对本发明进行说明。

图1和图2示出了根据本发明一实施例的激光加工装置的外部结构。图1是整个装置的透视图，图2是该装置操作面板的局部放大前视图。

参见图1，激光加工装置包括组合成一体的上外壳10和下外壳12。上外壳10中装有激光振荡单元，控制器，用于进行多点加工的激光分束单元等。上外壳10的前表面带有例如一操作面板14，面板14上包括一显示器和各种键开关和一组用发光显示方式提示电能供应、高压供应、充电完成等状态的发光二极管15。在上外壳10的顶表面带有例如多个孔(开口)16，多个用于多点加工的光纤从孔中延伸穿过，还有一个用于安装光纤维的可开/闭盖18。

下外壳12中装有电能供应单元，其包括电源部件、外接端和断路器；冷却单元包括水箱、泵、热交换器、离子交换树脂、过滤器和外部管道连接端等。下外壳12带有一个门形式的前面板20。

参见图2，操作面板14在其中部有一个平板显示器，即，一液晶显示器22，在显示器下方设有多个功能键24至28，在此实施例中，功能键以光标键24(24a至24d)，“+”键26，“-”键28，确认(entry)键30，菜单键32，启动按钮34，复位按钮36和停机按钮38的形式出现。

光标键24(24a至24d)用于在垂直和水平方向在屏幕上移动光标，这样，按动键24a和24d可使光标按键上的箭头所示的方向移动。

“+”键26和“-”键28均为数据输入键，如将在后面所描述的那样，用于进行数据项的数值(十进制数)输入，选定开/关项的开或关状态，以及选定固定/自由项的固定或自由状态等。

确认键30用于将在光标位置处显示的数据做为已建立好的设定数据加以输入。菜单键32是用于选定装置的屏幕模式的键。

启动按钮34用于启动装置以发射脉冲激光束。当产生故障时，复位按钮36用于取消显示在屏幕22上的“故障”屏幕(未示出)。停机按钮38是一个在紧急状态下使用的按钮，当该钮按下时，高压切断，这样冷却单元也停止工作。

图3为示出激光加工装置配置的简图，本发明的激光加工装置包括激光振荡单元40，激光能量供应单元42，激光冷却单元44，控制器46和输入输出接口单元48。

激光振荡单元40包括做为激发光源的激发灯52以及做为激光介质的YAG杆54，二者均设置在室50内；还有一对光谐振镜56和58，它们均设置在室50外的YAG杆54的光轴上。

当激发灯52被点亮时，其光能激发YAG杆54，使光沿光轴自YAG杆54的两端发射，在光谐振镜56和58之间反复反射以便放大并做为脉冲激光束LB通过输出反射镜56。在通过输出镜56后，脉冲激光束LB被送到激光分束单元(未示出)，在该单元，光束被分成多个脉冲激光分束。脉冲激光分束随后经过相关的光纤(未示出)被馈送到一位于加工地的相关发射单元，这样光束就能自相关发射单元入射到工件上。

激光能量供应单元42包括：存储提供给激光振荡单元40的激光振荡存储电能的电容器60；充电电路62，通过将普通三相交流电(U,V,W)转化成直流电，将电容器60充电到预定直流电压；晶体管64，用做转换元件，其连接在激光振荡单元40的激发灯52与电容器60之间；驱动电路66，用于以高的频率(例如10KHz)切换晶体管64。

激光冷却单元44用于向激光振荡单元40外幅射由激光振荡单元40的YAG杆54和激发灯52产生的热。激光冷却单元44被构造成可向激光振荡单元40供应冷却介质，如，被控制在一预定温度的冷却水CW。

控制器46包括：CPU70(微处理器)，用于对整个装置或其各单元的工作提供控制；存储器72，用于存放各种程序，在这些程序下，CPU执行预定加工、各种设定数据或计算数据；各种用于测定与激光能量供应单元42相应的电参数或脉冲激光束LB的激光输出的测量装置74,76,78,80和82。

在这些测量装置中，一激光输出测量装置74带有光传感器，用于接收漏射到光谐振镜58后方的激光束LB’；及测量电路，用于根据来自光学传感器的电信号输出探测脉冲激光束LB的激光输出，所获得的激光输出测量值SL被馈送到CPU70。

电压测量电路76经电压检测线78电连接至激发灯52的两端，以便测量例如由电能供应单元42施加至激发灯52的电压有效值(灯电压)，所获得的灯电压测量值SV被送到CPU70。电流测量电路80从电流传感器接收电流探测信号，以便测量提供给激发灯52的电流I的有效值，所述电流传感器可以例如是霍尔CT82，其与电能供应单元42的灯电流供应电路相连接。所获得的灯电流测量值S_I被送到CPU70。

CPU70将一个充电控制信号CF提供给电能供应单元42的充电电路62，用以对电容器60充电至一设定电压值，CPU70还向驱动电路66提供一开关控制信号SW以进行波形控制。

在本实施例的波形控制中，CPU70通过将用于波形控制的预先定义的基准波形与来自激光输出测量单元74的激光输出测量值S_L，来自电压测量电路76的灯电压测量值S_V，或来自电流测量电路80的灯电流测量值S_I，或从灯电压测量值S_V和灯电流测量值S_I获得的灯功率测量值S_P(S_V·S_I)进行比较以找到一个比较误差。于是CPU70产生一个例如脉冲宽度控制信号形式的开关控制信号SW以消除比较误差。

这样的反馈控制系统提供的控制使得从激光振荡单元40振荡输出的脉冲激光束LB的激光输出或与激光能量供应单元42相应的电参数(灯电流，灯功率，灯电压)与对各波形进行控制的基准波形相一致。

输入/输出接口单元48包括输入单元84，显示单元86和通信接口(I/F)电路88。输入单元84以位于操作面板14上的一组键开关的形式设置，同时显示单元86以一组位于装置前表面的发光二极管和显示器22的形式设置。所述I/F电路88用于与外部装置或单元进行数据交换。

也可以以一个独立于该加工装置本体的单元(程序单元)的形式设置操作面板14。在这种情况下，程序单元带有CPU70，存储器72，输入单元84和显示单元86，且程序单元通过通讯电缆与该加工装置本体电联接。

图4是示出了由此实施例中的CPU70和存储器72控制的各功能装置的配置情况的简图。如图所示，CPU70和存储器72包括输入缓冲单元90，控制信号发生单元92，算术单元94，数据管理单元96，测量值存储单元98，设定值存储单元100，图形格式存储单元102和显示输出单元104。

输入缓冲单元90取得并暂时保存将被输入到CPU70中的数据，例如从输入单元84的设定数据，来自通讯接口电路88的外部数据，来自冷却单元44或测量电路74,76和80的测量值数据。

算术单元94执行CPU70所需的所有算术处理，控制信号发生单元92自CPU70向外部产生所有的控制信号。数据管理单元96管理在CPU70和存储器72中保存和移动的所有数据。

测量值存储单元98保存输入到CPU70的测量值数据，而设定值存储单元100保存输入CPU70的设定值数据或通过位于CPU70内的算术单元获得的设定值数据。

图形格式存储单元102存储了表示格式化图形的数据，其显示的内容在出现于显示器22上的各种图形中保持固定。显示输出单元104将表示变量(例如来自数据管理单元96的设定值)的图形叠加到由图形格式存储单元102给定的格式化图形上，以构成一组合屏幕并将该组合屏幕上的图形数据提供作为显示单元86上的输出。

现在参考图5至图20说明在本实施例的激光加工装置中，用于设定可进行波形控制的基准波形的功能。

图5示出了显示本实施例的显示器22上的各主要屏幕间的相互关系，以及各屏幕之间的相互转换。

本实施例的三个主要屏幕是“方案”屏幕①，“状态”屏幕②，以及“功率监视器”屏幕③。在“方案”屏幕①上，用户将所希望的设定值输入到各设定项中；在“状态”屏幕②上显示了该加工装置内主要状态信息；在“功率监视器”屏幕③上显示最近发射的脉冲激光束LB的激光输出测量值。“方案”屏①是其中特别重要的一个。

三个屏幕①,②和③可以通过操作菜单键32实现相互转换，更具体地说，在出现“方案”屏幕①的情况下按动菜单键32时，可以切换到“状态”屏幕②。在出现“状态”屏幕②的情况下按动菜单键32可切换到“功率监视器”屏幕③。在出现“功率监视器”屏幕③的状态下按动菜单键32可切换到“方案”屏幕①。

此外，在出现“方案”屏幕①的情况下按动启动按钮34时，发射出一脉冲激光束LB，紧接着在切换到“功率监视器”。

图6和7通过一实例示出了“方案”屏幕所显示的内容，本实施例的“方案”屏幕具有二个屏幕设定模式，即，一个固定模式(图6)和一个自由模式(图7)。

当通过键输入操作(将在后面描述)在屏幕最顶部处屏幕模式选定项表中指定“固定”模式时，如图6所示出现一个“固定”(FIX)模式屏幕。而当选择“自由”模式时，如图7所示出现一个“自由”模式屏幕。对有关本设备“方案”屏幕的功能和动作将在下面做更为详尽的描述。

图8通过实例说明了“状态”屏幕所显示的内容，“状态”屏幕显示了用于多点加工的多个(例如六个)脉冲激光分束(束1到束6)的光闸(shutter)开/闭状态、在激光输出波形控制中选定的当前反馈参数(激光功率/灯功率/灯电流)以及其他主要状态信息。

图9通过实例示出了“功率监视器”屏幕所显示的内容，“功率监视器”屏幕上显示了最近发射的脉冲激光束LB的能量(J)和平均功率(W)的测量值等。

通常，与一次按下启动按钮的操作相呼应，在以特定的循环中按照在方案模式下已预先设定的次数重复发射脉冲激光束LB。

显示在“功率监视器”屏幕上的能量测量值“能量”是在例如最近发射的脉冲中的一个典型的脉冲的测量值。平均输出测量值“平均值”是通过将每一脉冲的能量测量值“能量”与一周期的次数相乘而得到的值，所述周期的次数，即为每单位时间内脉冲重复发射的次数(REPEAT)。

在“功率监视器”屏幕上，当将屏幕最顶部的波形选择项MW指定为“开”时，如图9所示，在屏幕的右半部区域出现一个表示当前发射的脉冲激光束LB的激光输出波形的波形图。该波形图是在来自激光输出测量单元74的激光输出测量值S_L的基础上，通过CPU70中的算术单元94处理后的理想数据而获得的。该波形图被存储到测量值存储单元98中。

当在波形选择项MW中指定“关”时，虽然在图中并未示出，但在屏幕的右半部区域会出现表示在“方案”屏幕上已设定的基准波形的波形图。

下面参照图6、图7和图10至20，说明有关本加工装置的“方案”屏幕的功能和动作。

图10示出了在“方案”屏幕模式下由CPU70完成的主要处理过程。图11,12，和13分别说明了主过程中“+”键的输入过程，“-”键的输入过程以及键输入执行过程。

图14以图表方式示出了在本实施例的固定(FIX)模式下设定数据值存储位置的一个实例，而图15示出了在固定(FIX)模式下基准波形的波形形式的一个实例。图16A和16B示出了显示在固定(FIX)模式屏幕上的基准波形的波形图与激光输出基准值之间的关系。图17A和17B示出了在本实施例中设定基准波形之后，波形图显示功能。图18A至18F通过实例示出了可在固定模式下设定的基准波形的波形形式。图19以图表方式示出了在本实施例的自由模式中设定值数据存储位置的一个实例，而图20示出了在自由模式下基准波形的波形格式的一个实例。

如上面所提到的，当在“功率监视器”屏幕状态下在按下菜单键32时，CPU进入如图10所示的“方案”模式。

当进入归划模式时，CPU首先在显示器22上显示“方案”屏幕，该屏幕在最近的方案模式(步骤B1)完成之前被立即显示。因而，要么如图6所示显示固定(FIX)模式下的“方案”屏幕，要么如图7所示显示自由(FREE)模式的“方案”屏幕。

在如此显示的“方案”屏幕上，用户可以利用操作面板14上的一组键和按钮24至28在该加工装置上输入所希望的设定值或执行动作指令。(步骤B2)。

应注意，在图6和图7中，为便于说明，允许进行输入设置的项在模式设定屏幕上被用虚线框起来。这些虚线在实际屏幕是看不见的。在图6至图9中，用中空的或粗线表明的数字数据为各种测量值，且不能由键输入方式设置或改变。

例如，如果希望将屏幕从自由(FREE)模式“方案”屏幕(图7)切换到固定(FIX)模式“方案”屏幕(图6)，则将光标移位到屏幕第一行的屏幕模式选项的数据输入位置，并随后按下“+”键26。

然后，该加工装置执行“+”键输入显示过程(步骤B3)，在这过程中(图11)，判断光标是否处于固定/自由位置，这样，光标位置显示就从“自由”(FREE)处变化到“固定”(FIX)处(步骤C2)。此外，表明光标处于固定(FIX)位置的数据被暂时保存起来。

然后当用户按下确认键30时，该加工装置执行键输入执行过程(步骤B5)，这样，显示屏幕就从自由(FREE)模式下的“方案”屏(图7)切换到固定(FIX)模式下的方案屏(图6)(相反的转换如图13中步骤E3)。于是如图14所示，表明当前设置的屏幕模式为固定(FIX)模式的数据或标志就被存储到一个预定存储地址A2当中。该地址位于设定值存储单元100中的预定区域上(图14)。

此外，在用户希望将用于为一幅屏幕管理一组设定数值的卷标或方案号设置成“03”的情况下，可将光标键24移动到屏幕首行中位于方案号设定项SCH.#处的数据输入位置上，这样，通过操作“+”键26或“-”键28，就能将方案号设定为所希望的值“03”。

在“+”键每次被按下时，装置执行“+”键输入显示过程(步骤B3)，同时每次当“-”键被按下时，装置执行“-”键输入显示过程(步骤B4)。由于光标位于数字值输入位置上，因此光标位置处的数字值通过那些输入键显示过程逐一递增或递减更新，这样，更新后的数字值就被显示在屏幕上，同时数字值被保存在一适当的存储区或寄存器上(步骤C5和D5)。

当方案号显示已如上所述达到“03”时，用户可以按下确认键30。与该确认键相对应，CPU70执行输入键执行过程(步骤B5)。在此，方案号被确认为“03”(步骤E7)，这样，设定值“03”数据就被存入到位于设定值存储单元100内的一预定存储地址A1上(图14)。

为了对用于波形控制的基准波形进行设定输入，在FIX模式下，所期望的数字值被设定并输入到激光输出基准值“峰值(PEAK)”的各项以及各波形元素“↑斜坡”，“发光1”，“发光2”，“发光3”和“↓斜坡”之中。

可以对任何激光输出值进行设定并以KW为单位输入到所有上述输入项中的激光输出基准值“峰值”当中。应当理解的是，通常可以选定一些值，例如10,20,50,100,1000等，这些值适合于在激光输出最大值附近做为比例计算基准，所述激光输出最大值是赋与准备在该方案号下发射的脉冲激光束LB的。

此外，在上升阶段“↑斜坡”和下降阶段“↓斜坡”中仅设定和输入时间。而在发光阶段“发光1”，“发光2”和“发光3”中以相对于激光输出基准值“峰值”比值的形式以及各阶段时间的形式设定和输入各阶段的激光输出值并设定和输入时间。

虽然各阶段的时间和激光输出比可以被设定为任何任意值，但只要它们是从实际应用出发来设定的，就会有一定的范围限制内。例如，整个波形的时间长度(脉冲宽度)可以是从0.05ms至30.0ms，而比例可以是从0％至200％。

数字值输入到用于设定基准波形的设定项中。用户将光标移动到各输入项的数据输入位置上，按动“+”键26或“-”键28以设定一个理想数值并按确认键30。响应这些键操作，CPU70执行数字键输入显示和设定过程，并且所述设定过程同上述对方案号设定项SCH.#的设置相同，同时将所输入的设定值数据输入到设定值存储单元100中的预定存储地址中(图24)。

在图6所示的设置实例中，激光输出基准值“峰值”被设置为10.0KW而发光阶段“发光1”，“发光2”和“发光3”的激光输出比分别被设定为100.0％,25.0％和50.0％。这意味着发光阶段“发光1”，“发光2”和“发光3”中的激光输出值KW转换成KW后分别被设为10.0KW,2.5KW和5.0KW。

在对上述波形元素项进行数字值设定的过程中(步骤E7)，CPU70产生了用于波形控制的基准波形和用于显示的基准波形图。

如在图15中所看到的，在FIX模式下的基准波形包括与上升阶段↑斜坡相对应的上升波形段L_s，同第一发光阶段“发光1”，第二发光阶段“发光2”，第三发光阶段“发光3”相应的第一，第二，第三平波形段L1,L2和L3，以及同下降阶段“↓斜坡”相应的下降波形段L_e。

首先，关于作为显示之用的基准波形图，所述上升波形段L_s和所述第一平波形段L₁是从上升阶段“↑斜坡”的时间t_s，第一发光阶段“发光1”的时间t₁以及激光输出比r₁同时获得的。此后，以此方式，后序波形段与前面波形段相连，第二平波形段L₂由第二发光阶段“发光2”的时间t₂和激光输出比r₂推导出来，第三平波形段L₃从第三发光阶段“发光3”和激光输出比r₃推导出来，且所述下降波形段L_e是从下降阶段“↓斜坡”的时间te中推导出的。

以此方式获得的基准波形图数据被存放在设定值存储单元100中的预定存储区域中。

用于波形控制的原始基准波形图是通过用按上述方式产生的基准波形图的激光输出比r去乘以激光输出基准值“峰值”而获得的。

用于波形控制的基准波形的基准波形数据也存储在设定值存储单元100中的预定存储区内。于是当脉冲激光束LB被发射时，CPU70把用于进行波形控制的基准波形数据当做基准数据。在控制信号发生装置92或算术单元94中起反馈波形控制的作用。

如图6所示，可以在FIX模式下以基准波形图的方式将所设置和输入的基准波形的波形形状显示在屏幕上。当希望看到基准波形图时，用户可将光标移动到位于屏幕之上的第二行中由一图形符号表示的图形开/关选择项的数据输入位置，并按动“+”键26。

响应于该键的操作，CPU70执行该“+”键输入显示过程(步骤B3)并将光标位置显示置于“开”上(步骤C4)。然后当用户按下确认键30时，CPU70执行“+”键输入显示过程(步骤B5)，除了进行“开”设置之外，还将基准波形图显示在屏幕的预定区域上(屏幕右半侧区域)(步骤E6，图6上半部的图形“开”屏幕)。

由于设定值按从“↑斜坡”开始如上所述“发光1”，“发光2”…的次序依次被输入到各波形元素项之中，基准波形的各波形段Ls,L₁,L₂…可依次获得。此后图形随着生成过程被显示到屏幕上。

这使得用户能够在较短的时间内生成其目标波形图，同时根据被依次输入到波形元素输入项中的设定值，通过显示在屏幕上的波形图来验证基准波形形成过程的状态。可以轻易和随意地改变已完成的基准波形的波形段L。

在对波形段L进行改变的情况下，用户将光标移向相关波形元素项的数据位置处。此时，利用图形格式存储单元102和显示输出单元104，CPU70以可辨别的方式显示了基准波形图中与光标所处的相关波形元素项相应的波形段L。在图17A中以虚线形式显示出来(或是用一种特别的颜色)。

当想要从屏幕上清除基准波形图时，用户将光标移动到图形开/关选定项的数据输入位置，按下“-”键26(显示“关”)，然后按下确认键30。

在不显示基准波形图时，取而代之显示在屏幕右半区域上的是关于每单位时间内重复次数，“重复”(REPEAT)，由一次启动操作发射的脉冲激光束LB的总数“发射”(SHOT)，有关各脉冲的激光功率监视器值(上限和下限)由“高”和“低”(HIGH和LOW)，用以判断正常或不正常。

在这些与发射条件和监控条件有关的输入项中可以输入所希望的设定值(数字值)，输入是利用光标键24、“+”键26，“-”键28和确认键30等来完成的。

在屏幕的最底部总显示着有关“高电压”HV、主(光谐振器)光闸和导引光束“位置”的开/关选项。关于这些选项，其“开/关”设置可以用与由图形符号指定的前述图形开/关选项同样的键操作来完成。

如上所述，在本实施例中固定模式下设置的基准波形由上升波形段Ls，多个平波形段，例如三个平波形段L₁,L₂，和L₃，以及下降波形段L_e组成。

上升的波形，即其中的上升波形段L_s可以被调整为具有所希望的角度和上升时间，可以通过将上升阶段“↑斜坡”的时间s以及第一发光阶段“发光1”的激光输出比r₁设定为适当值来实现。

关于上升之后的波形段(L₁,L₂,L₃)，通过选定合适的值做为时间(t₁,t₂,t₃)和发光阶段“发光1”，“发光2”，和“发光3”的激光输出比(r₁,r₂,r₃)的设定值来选择不同的波形。

下降的波形，即波形的下降段可被调整为具有理想的倾斜角和下降时间，通过选定适当的值做为最后一次发光阶段“发光3”的激光输出比r₃和下降段“↓斜坡”的时间te的设定值来实现的。

图18A至18F通过实例示出了可在本实施例的固定模式下设定的其他波形形状。

可以认识到，图18F的图形形状实例可以利用5个发光阶段“发光”来生成。尽管以此方式增加了发光阶段“发光”的数量，各阶段的激光输出值仍被设置为相对于激光输出基准值“峰值”的比。此外，基准波形图被显示在屏幕上，从而方便用户将各阶段中的波形段与其他阶段中的波形段进行比较，或是确定各自在整个基准波形中的权重，这样，用户就能在屏幕上生成具有理想波形形状的基准波形。

应注意，尽管在FIX模式下增加了发光阶段“发光”的数目，但同样可以使用将在后面描述的FREE模式中的滚屏功能。

基准波形各段的激光输出可以通过各阶段波形段的激光输出比r与激光输出基准值“峰值”的乘积得到。如果用户希望随工件厚度的变化而改变脉冲激光束LB的整个波形的激光输出，则仅需改变激光输出基准值“峰值”的设定值就足够了，而无需分别修改基准波形的各段的激光输出值。

在这种情况下，如图16A和16B所示，只有激光输出基准值“峰值”的设定值在“方案”屏幕上变化，而显示在屏幕上的基准波形图的波形形式没有变化。换句话说，虽然用于波形控制的基准波形中的各部分的激光输出值有变化，但由于波形的各段具有相同的百分比值，所以用于图形表达的基准波形没有变化。

也可以像前面所提到的那样，通过改变各发光阶段的激光输出比r的值来局部地改变各段的激光输出。

下面将在此实施例中对自由(FREE)模式进行说明。

在自由模式中，如图7所示，为设置和输入用于波形控制的基准值，除了设置激光输出基准值“峰值”之外，时间t和激光输出比r被设置到多个波形通过点“点1”，“点2”，“点3”，“点4”…中的输入项中。

大量的可设定波形通过点，如20个被准备好，尽管一次在屏幕上只能显示5个点，但所有的波形通过点可以借助屏幕滚动系统显示出来。当希望向下滚动屏幕时，用户将光标设置在位置上，并按动光标键24c以便向下运动，当希望屏幕向上滚动时，用户将光标设置到▲位置并按下光标键24a以产生向上运动。该装置在光标移动处理中(步骤B6)执行屏幕滚动。

在自由模式中，数字值被输入到各输入项中以设置基准波形。用户将光标移动到各输入项的数据输入位置，并操作“+”键26或“-”键28以设定所期望的数字值并按下确认键30。响应这些键操作，CPU70如前所述以与FIX模式下相似的方式执行数字值的输入显示和设定过程，并将这些输入的设定数值数据存储到所述设定值存储单元100内的一预定存储地址上(图19)。

在图7的设定实例中，激光输出基准值“峰值”设定为10.0KW，同时5个波形通过点“点1”，“点2”，“点3”，“点4”，“点5”的时间和激光输出比[t,r]分别被设置成[5ms,90％],[7ms,70％],[12ms,88％],[15ms,68％]和[18ms,0％]。通常，0％被赋给结束基准波形的最后一个点的激光输出比r。

参照图20，FREE模式下的基准波形被确定为一条连接多个波形通过点“点1”，“点2”…的线图，所述通过点已经在具有表示时间的X轴和表示百分比％值的Y轴的坐标系上设定和输入。

该基准波形的上升段，即上升波形段由第一点“点1”的时间和激光输出比(t₁,r₁)确定。下降波形段由倒数第二点(图7中实例的“点4”)的时间和激光输出比(t₄,r₄)以及最后一点(“点5”)的时间t₅确定。在上升波形段和下降波形段之间的中部波形段是通过对所有的点“点1”，“点2”等的坐标的组合来自由选定的。通过增加点的数量可以生成一条近似于曲线的更为精确的波形图。

在FREE模式下，基准波形图首先从百分比％值表达中得到，此后，该基准波形图的各点的激光输出比r与激光输出基准值“峰值”相乘以获得用于波形控制的基准波形。

这样获得的用于波形控制的基准波形上的数据和基准波形图均分别被存储在设定值存储单元100内的预定存储区中。在FREE模式下，通过将用图形符号表示的图形开/关选项指定为“开”，可实现在屏幕上看到以基准波形图形式表现的所设定和输入的基准波形的波形图形状(图7)。

当用户希望局部修改曾经设定过的基准波形时，可将光标移动到相关点POINT的数据位置。此时，与光标所在处的点相应的波形图点以可辨识的方式显示，例如以在图17B中所示的发光显示(或以一特定的颜色进行显示)。

虽然已对优选实施例做了上述描述，但本发明并不限于上述实施例，而是可以在其技术涵义的范围内进行各种修改或改变。例如可使用鼠标或输入台来进行设定值的输入。

为了设定用于波形控制的基准波形，上述实施例设定和输入了激光输出基准值“峰值”，用于脉冲激光束的激光输出的波形段或波形元素数据(t,r)。然而，对于与脉冲激光束的激光输出相应的电参数如激光能量供应单元42的灯电流，灯电压或灯功率，也可以用与上述实施例相同的方式设置和输入所期望的基准值和波形元素数据。在此情况下，根据所设定和输入的电参数的类型在“方案”屏幕上能可转换地显示基准值“峰值”的单位(A,V,W)。

本发明并不限于上述实施例，在本发明的精神和实质的范围内可做出其他各种修改。

Claims

1．一种激光加工装置，包括：

用于振荡和输出脉冲激光束的激光振荡装置；

用于为激光振荡装置提供激光振荡用的电能的激光能量供应装置；

基准值设定装置，用于为所述脉冲激光束的激光输出设定基准值，或为相应的所述激光能量供应装置的电参数设定基准值；

波形段设定装置，用于以相对于所述基准值的比值的的形式设定多个波形段的激光输出值或电参数值，以构成所述脉冲激光束的激光输出或所述电参数的波形控制用的基准波形；

基准波形发生装置，用于在基准值的基础上和相对于波形段的所述基准值比的基础上，产生表示所述基准波形的波形数据，所述基准值由所述基准值设定装置设定，而所述相对于波形段的所述基准值的比由所述波形段设定装置设定；和

使所述激光能量供应装置能按以下方式进行控制的波形控制装置，所述方式即为所述脉冲激光束的激光输出或所述电参数同由所述基准波形发生装置施加的所述基准波形相一致。

2．根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，所述波形段设定装置包括脉冲阶段设定装置，用于将所述基准波形的脉冲宽度划分和设置成分别具有任意长时间的多个阶段；及比例设定装置，用于以相对于所述激光输出基准值的比值的形式设定各所述阶段的激光输出值或电参数值。

3．根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，所述基准波形发生装置包括用于获得所述基准波形上升波形段的上升段发生装置，所述上升波形段从多个阶段中的第一阶段的时间，第二阶段的时间、激光输出比或电参数比，及基准值得出。

4．根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，所述基准波形发生装置包括下降段发生装置，用于获得所述基准波形的下降波形段，所述下降波形段从多个阶段中的倒数第二个阶段的时间、激光输出比或电参数比，以及所述基准值和最后一个阶段的时间得出。

5．根据权利要求2所述的激光加工装置，进一步包括用于显示所述基准值和所述阶段的时间、所述激光输出比或电参数比的设定值的设定值显示装置。

6．根据权利要求2所述的激光加工装置，进一步包括基准波形图显示装置，用于显示表示所述基准波形的波形形状的基准波形图。

7．根据权利要求6所述的激光加工装置，其中，所述基准波形图显示装置在多个阶段的时间和各阶段的激光输出比或电参数比的基础上获得所述基准波形图，所述多个阶段的时间由所述脉冲阶段设定装置设定，而各阶段的电参数比或激光输出比由所述比例设定装置设定。

8．根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，所述波形段设定装置包括：通过点时间设定装置，用于在所述基准波形的波形上设定多个通过点的时间；以及比例设定装置，用于以相对于所述基准值的比值形式设定各所述通过点的激光输出值或电参数值。

9．根据权利要求8所述的激光加工装置，其中，所述基准波形发生装置包括上升段发生装置，用于获得所述基准波形的上升波形段，所述上升段波形从多个通过点中的第一点的时间、激光输出比或电参数比以及所述的基准值得出。

10．根据权利要求8所述的激光加工装置，其中，所述基准波形发生装置包括下降段发生装置，用于获得所述基准波形的下降波形段，所述下降段波形从各通过点中倒数第二个通过点的时间、激光输出比或电参数比，以及最后通过点的时间和所述基准值得出。

11．根据权利要求8所述的激光加工装置，包括设定值显示装置，用于显示所述基准值，所述通过点的时间、激光输出比或电参数比的设定值。

12．根据权利要求8所述的激光加工装置，包括基准波形图显示装置，用于显示表示所述基准波形的波形形状的基准波形图。

13．根据权利要求12所述的激光加工装置，其中，所述基准波形图显示装置在由所述通过点时间设定装置设定的多个通过点的时间的基础上，以及在由所述比例设定装置设定的各点的电参数比或激光输出比的基础上获得所述基准波形图。