-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasersystem, das eine Laserdiode als eine Lichtquelle oder Erregerlichtquelle verwendet.
-
2. Beschreibung des Standes der Technik
-
Im Stand der Technik bekannt ist ein Lasersystem, das eine Fehlerdiagnosefunktion aufweist (siehe
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2007-214170A und
japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-160237 ). Ferner ist bekannt, die Menge von Strom, der an eine Laserdiodenvorrichtung geliefert wird, anzupassen, um eine längere Nutzungsdauer des Lasersystems sicherzustellen (siehe
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-317841 ).
-
Ein Lasersystem, in dem eine hohe Ausgangsleistung gewünscht wird, verwendet eine große Anzahl von Laserdiodenmodulen, die als Lichtquellen oder Erregerlichtquellen wirken. In den bisherigen Verfahren bestand indes mit dem Anstieg der Anzahl der Laserdioden, die durch Fehlerdiagnose abgedeckt wurden, die Tendenz einer Verlängerung der für die Fehlerdiagnose erforderlichen Zeit.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Es wird daher ein Lasersystem gewünscht, das eine Fehlerdiagnosefunktion aufweist, die Fehlerdiagnose für mehrere Laserdioden in kurzer Zeit ermöglicht.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Lasersystem bereitgestellt, das mehrere Laseroszillationseinheiten umfasst und ausgestaltet ist, um Laserlicht, das von den Laseroszillationseinheiten emittiert wird, für die Emission nach außen zu kombinieren, wobei jede der Laseroszillationseinheiten mehrere Laserdioden-Modulgruppen, die jeweils mindestens ein Laserdiodenmodul umfassen, die als eine Lichtquelle oder Erregerlichtquelle wirken, einen ersten optischen Kopplungsteil, der das von den Laserdioden-Modulgruppen emittierte Licht kombiniert, und mindestens einen ersten Photodetektionsteil umfasst, der die Ausgangsleistung des durch den ersten optischen Kopplungsteil kombinierten Laserlichts detektiert, wobei das Lasersystem einen zweiten optischen Kopplungsteil, der das von den Laseroszillationseinheiten emittierte Laserlicht kombiniert, mindestens einen zweiten Photodetektionsteil, der den Ausgang des durch den zweiten optischen Kopplungsteil kombinierten Laserlichts detektiert, Stromversorgungsteile, die in der Lage sind, die Laserdioden-Modulgruppen unabhängig voneinander mit Treiberstrom zu versorgen, einen Aufzeichnungsteil, der optische Ausgangsmerkmale aufzeichnet, die die Beziehung zwischen Treiberstrom und Ausgangsleistung von Laserlicht an jeder von den Laserdioden-Modulgruppen zeigt, einen Steuerungsteil, der die Treiberbedingungen steuert, die den Treiberstrom, mit dem jede der Laserdioden-Modulgruppen zu versorgen ist, den Stromversorgungsteilen zeigen, einen Beurteilungsteil, der irgendeine/n Fehler oder Verschlechterung der Bauelemente des Lasersystems beurteilt, und einen Betriebsteil umfasst, der zum Einstellen der Treiberbedingungen verwendet wird, und der Beurteilungsteil ausgestaltet ist, um gleichzeitig für mindestens zwei Laseroszillationseinheiten unter den Laseroszillationseinheiten irgendeine/n Fehler oder Verschlechterung der Bauelemente des Lasersystems basierend auf den Ergebnissen der Detektion des ersten Photodetektionsteils und des zweiten Photodetektionsteils zu beurteilen, wenn die Laserdioden-Modulgruppen, die in jeder der Laseroszillationseinheiten enthalten sind, derart sukzessive angesteuert werden, dass ihre Ansteuerungszeiten sich nicht überlappen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerungsteil ausgestaltet, um die Treiberbedingungen derart einzustellen, dass der Treiberstrom, mit dem jede der Laserdioden-Modulgruppen versorgt wird, sich kontinuierlich oder in Stufen ändert, wenn die Beurteilung durch den Beurteilungsteil durchgeführt wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerungsteil ausgestaltet, um die Treiberbedingungen derart einzustellen, dass ein Treiberzyklus zum sukzessiven Ansteuern der Laserdioden-Modulgruppen, die in jeder von den Laseroszillationseinheiten enthalten sind, derart, dass ihre Ansteuerungszeiten sich nicht überlappen, mehrere Male durchgeführt wird, während der Treiberstrom, mit dem jede der Laserdioden-Modulgruppen versorgt wird, geändert wird, wenn die Beurteilung durch den Beurteilungsteil durchgeführt wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform, ist, wenn die Beurteilung durch den Beurteilungsteil durchgeführt wird, ein einen Laserstrahl emittierendes Ende des Lasersystems ausgestaltet, um sich in eine zurückgezogene Stellung zu bewegen, derart, dass der Laserstrahl, der von dem Lasersystem nach außen emittiert wird, an einem lichtabsorbierenden Teil absorbiert wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der lichtabsorbierende Teil einen dritten Photodetektionsteil, der den optischen Ausgang des auf dem lichtabsorbierenden Teil einfallenden Laserstrahls misst.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jede Laseroszillationseinheit mehrere erste Photodetektionsteile.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Lasersystem mindestens zwei zweite Photodetektionsteile.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jede der Laseroszillationseinheiten ferner eine Kühlplatte, die das mindestens eine Laserdiodenmodul kühlt, und einen Temperaturdetektor, der die Temperatur der Kühlplatte detektiert, und der Beurteilungsteil ist ausgestaltet, um irgendeine/n Fehler oder Verschlechterung der Bauelemente des Lasersystems, ferner basierend auf den Ergebnissen der Detektion des Temperaturdetektors, zu beurteilen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Beurteilungsteil ausgestaltet, um irgendeine/n Fehler oder Verschlechterung der Bauelemente des Lasersystems in einem vorbestimmten Zeitraum zu beurteilen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufzeichnungsteil derart ausgestaltet, dass die optischen Ausgangseigenschaften, die durch den Aufzeichnungsteil aufgezeichnet werden, unter Verwendung optischer Ausgangseigenschaften überschrieben werden, die neu erfasst worden sind, wenn die Beurteilung durch den Beurteilungsteil durchgeführt wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufzeichnungsteil ausgestaltet, um zusätzliche optische Ausgangseigenschaften aufzuzeichnen, die neu erfasst worden sind, wenn die Beurteilung durch den Beurteilungsteil durchgeführt wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufzeichnungsteil ausgestaltet, um die zusätzlichen optischen Ausgangseigenschaften gemeinsam mit der Erfassungszeit aufzuzeichnen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Lasersystem einen Anzeigeteil, der Ergebnisse der Beurteilung durch den Beurteilungsteil anzeigt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, deutlicher verständlich; es zeigen:
-
1 eine Ansicht, die die Ausgestaltung eines Lasersystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
-
2 eine Ansicht, die einen Ausgangsbefehl an eine erste Laserdioden-Modulgruppe in einer ersten Ausführungsform zeigt;
-
3 eine Ansicht, die Ausgangsbefehle an erste bis vierte Laserdioden-Modulgruppen in der ersten Ausführungsform zeigt;
-
4 eine Ansicht, die optischen Ausgang zeigt, der von Detektionswerten eines ersten Photodetektionsteils und zweiten Photodetektionsteils in der ersten Ausführungsform erhalten wird;
-
5 ein Ablaufdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozess zeigt, der in dem Lasersystem gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
-
6 eine Ansicht, die die Ausgestaltung eines Lasersytems gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt;
-
7 eine Ansicht, die die Ausgestaltung eines Lasersytems gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt;
-
8 eine Ansicht, die einen Ausgangsbefehl an eine erste Laserdioden-Modulgruppe in einer zweiten Ausführungsform zeigt;
-
9 eine Ansicht, die Ausgangsbefehle an erste bis vierte Laserdioden-Modulgruppen in der zweiten Ausführungsform zeigt;
-
10 eine Ansicht, die optischen Ausgang zeigt, der von Detektionswerten eines ersten Photodetektionsteils und zweiten Photodetektionsteils in der zweiten Ausführungsform erhalten wird;
-
11 ein Ablaufdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozess zeigt, der in dem Lasersystem gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
-
12 eine Ansicht, die einen Ausgangsbefehl an eine erste Laserdioden-Modulgruppe in einer dritten Ausführungsform zeigt;
-
13 eine Ansicht, die Ausgangsbefehle an erste bis vierte Laserdioden-Modulgruppen in der dritten Ausführungsform zeigt;
-
14 eine Ansicht, die optischen Ausgang zeigt, der von Detektionswerten eines ersten Photodetektionsteils und zweiten Photodetektionsteils in der dritten Ausführungsform erhalten werden;
-
15 eine Ansicht, die die Ausgestaltung eines Lasersystems gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
-
16 ein Ablaufdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozess zeigt, der in dem Lasersystem gemäß einer Abwandlung der vierten Ausführungsform durchgeführt wird;
-
17 eine Ansicht, die die Ausgestaltung eines Lasersystems gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
-
18 ein Ablaufdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozess zeigt, der in dem Lasersystem gemäß der fünften Ausführungsform durchgeführt wird;
-
19 ein Ablaufdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozess zeigt, der in dem Lasersystem gemäß einer sechsten Ausführungsform durchgeführt wird.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Der Maßstab der Bauelemente der veranschaulichten Ausführungsformen wurde auf zweckmäßige Art und Weise geändert, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu fördern. Für die gleichen oder entsprechenden Bauelemente werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
-
1 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung eines Lasersystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Das Lasersystem 1 ist ausgestaltet, um die Versorgung mit Treiberstrom zu empfangen und den Laserstrahl 19 nach außen zu emittieren. Das Lasersystem 1 wird zum Beispiel zum Schneiden von Blechen oder zum Schweißen verwendet.
-
Das Lasersystem 1 umfasst vier Laseroszillationseinheiten 3. Jede Laseroszillationseinheit 3 umfasst vier Laserdioden-Modulgruppen 2, einen ersten optischen Kopplungsteil 4 und einen ersten Photodetektionsteil 5.
-
Jede Laserdioden-Modulgruppe 2 umfasst mindestens ein Laserdiodenmodul, das die Versorgung mit Treiberstrom empfängt und Laserlicht emittiert.
-
Der erste optische Kopplungsteil 4 ist zum Kombinieren von Laserlicht bereitgestellt, das von den vier Laserdioden-Modulgruppen 2 der Laseroszillationseinheit 3 ausgegeben wird.
-
Der erste Photodetektionsteil 5 ist zum Detektieren des optischen Ausgangs der Laseroszillationseinheit 3 bereitgestellt.
-
Zwischen dem ersten optischen Kopplungsteil 4 und dem ersten Photodetektionsteil 5 ist ein Lasermedium 26 eingestellt. Das Lasermedium 26 ist ein optischer Kristall, der mit einem aktiven Element dotiert ist, das durch Laserlicht erregt wird und stimulierte Emission bewirkt.
-
Das Lasersystem 1 umfasst ferner einen zweiten optischen Kopplungsteil 6, einen zweiten Photodetektionsteil 7, Stromversorgungsteile 8, einen Aufzeichnungsteil 9, Steuerungsteil 10, Beurteilungsteil 11, Betriebsteil 12 und Anzeigeteil 13.
-
Der zweite optische Kopplungsteil 6 ist zum Kombinieren des von den vier Laseroszillationseinheiten 3 emittierten Laserlichts bereitgestellt.
-
Der zweite Photodetektionsteil 7 ist zum Detektieren des optischen Ausgangs des Lasersystems 1 bereitgestellt.
-
Die Stromversorgungsteile 8 versorgen die Laserdiodenmodule, die die Laserdioden-Modulgruppen 2 bilden, gemäß Befehlen von dem Steuerungsteil 10 mit Treiberstrom. Die Stromversorgungsteile 8 werden einzeln für die entsprechenden Laserdioden-Modulgruppen 2 vorgesehen. Deswegen sind die Laserdioden-Modulgruppen 2 in der Lage, unabhängig voneinander mit Treiberstrom versorgt zu werden.
-
Der Aufzeichnungsteil 9 zeichnet das Verhältnis zwischen den Treiberströmen, mit denen die Laserdioden-Modulgruppen 2 versorgt werden, und den optischen Ausgängen des Laserlichts auf, das von den entsprechenden Laserdioden-Modulgruppen 2 emittiert wird (in der Folge manchmal als „optische Ausgangseigenschaften” bezeichnet). Es bestehen individuelle Unterschiede in den optischen Ausgangseigenschaften der Laserdioden-Modulgruppen 2. Ferner ändern die Eigenschaften sich auch gemäß dem Grad der Verschlechterung, daher zeichnet der Aufzeichnungsteil 9 die optischen Ausgangseigenschaften der einzelnen Laserdioden-Modulgruppen 2 auf.
-
Der Steuerungsteil 10 bereitet Befehle für die Stromversorgungsteile 8 gemäß einem vorbestimmten Steuerungsprogramm und optischen Ausgangseigenschaften vor, die im Voraus in dem Aufzeichnungsteil 9 gespeichert sind. Aufgrund dessen erhält man die gewünschten optischen Ausgänge von den Laserdioden-Modulgruppen 2. Die Treiberströme, die durch den Steuerungsteil 10 bestimmt werden, werden manchmal als die „Treiberbedingungen” der entsprechenden Laserdioden-Modulgruppen bezeichnet.
-
Der Beurteilungsteil 11 entscheidet über jede(n) Fehler oder Verschlechterung der Bauelemente des Lasersystems 1.
-
Der Betriebsteil 12 wird für das manuelle Einstellen der Treiberbedingungen verwendet.
-
Der Anzeigeteil 13 zeigt die Ergebnisse der Beurteilung durch den Beurteilungsteil 11. Die Beurteilungsergebnisse werden zum Beispiel auf einer nicht gezeigten Anzeigevorrichtung, zum Beispiel einer Flüssigkristallanzeige, angezeigt.
-
Die Ausgangsbefehle, die in der Fehlerdiagnose verwendet werden, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, werden unter Bezugnahme auf 2 und 3 erklärt. 2 zeigt nur den Ausgangsbefehl für die erste Laserdioden-Modulgruppe LDG1 jeder Laseroszillationseinheit 3. Wie in 2 gezeigt, gibt der Steuerungsteil 10 dem Stromversorgungsteil 8, der der ersten Laserdioden-Modulgruppe LDG1 entspricht, von 10 ms bis 20 ms einen 300 W-Ausgangsbefehl.
-
3 zeigt die Ausgangsbefehle für die erste bis vierte Laserdioden-Modulgruppe LDG1 bis LDG4 jeder Laseroszillationseinheit 3 in einem überlagerten Zustand. Wie in 3 gezeigt, gibt der Steuerungsteil 10 dem Stromversorgungsteil 8, der der zweiten Laserdioden-Modulgruppe LDG2 entspricht, einen 300 W-Ausgangsbefehl zwischen 20 ms und 30 ms. Das heißt, die zweite Laserdioden-Modulgruppe LDG2 ist bezüglich der Ansteuerungszeit gegenüber der ersten Laserdioden-Modulgruppe LDG1 versetzt.
-
Auf ähnliche Weise sind die dritte Laserdioden-Modulgruppe LDG3 und die vierte Laserdioden-Modulgruppe LDG4 bezüglich der Ansteuerungszeiten auch gegenüber den anderen Laserdioden-Modulgruppen versetzt.
-
4 zeigt den optischen Ausgang, der von dem Detektionswert des ersten Photodetektionsteils 5 erhalten wird, und den optischen Ausgang, der von dem Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 erhalten wird, wenn Ausgangsbefehle, wie beispielsweise in 3, gleichzeitig den Laserdioden-Modulgruppen 2 der Laseroszillationseinheiten 3 in den einzelnen Laseroszillationseinheiten 3 gegeben werden. In 4 ist mit „1stPD LOU1” der erste Photodetektionsteil 5 der ersten Laseroszillationseinheit 3 gemeint. Ferner sind mit „1stPD LOU2”, „1stPD LOU3” und „1stPD LOU4” die ersten Photodetektionsteile 5 der zweiten Laseroszillationseinheit 3, der dritten Laseroszillationseinheit beziehungsweise der vierten Laseroszillationseinheit 3 gemeint.
-
In dem in 4 gezeigten Beispiel fallen in der Zeit von 30 ms bis 40 ms der optische Ausgang, der von dem Detektionswert des ersten Photodetektionsteils 5 erhalten wird, und der optische Ausgang, der von dem Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 der ersten Laseroszillationseinheit LOU1 erhalten wird, beide um etwa 10% von dem 300 W-Ausgangsbefehl ab. Dies deutet auf die Möglichkeit eines Fehlers in der dritten Laserdioden-Modulgruppe LDG3 der ersten Laseroszillationseinheit LOU1 hin, die als drittes angesteuert, das heißt im Zeitraum von 30 ms bis 40 ms mit Treiberstrom versorgt wurde.
-
Die Diagnoseverarbeitung, die in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 5 erklärt. Wenn die Diagnoseverarbeitung gestartet wird, versorgen die Stromversorgungsteile 8 die Laserdioden-Modulgruppen 2 gemäß Befehlen von dem Steuerungsteil 10 mit Strom (Schritt S501). Zu diesem Zeitpunkt sind die Ausgangsbefehle, die durch den Steuerungsteil 10 erzeugt werden, derart gestaltet, dass, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 2 und 3 erklärt, von den als die ersten bis vierten Gruppen bezeichneten Laserdioden-Modulgruppen LDG1 bis LDG4, die in den Laseroszillationseinheiten LOU1 bis LOU4 enthalten sind, die in verschiedenen Laseroszillationseinheiten enthaltenen Laserdioden-Modulgruppen mit den gleichen Nummern, gleichzeitig getrieben werden, während die Laserdioden-Modulgruppen LDG1 bis LDG4, denen unterschiedliche Nummern zugewiesen sind, Ansteuerungszeiten aufweisen, die einander nicht überlappen.
-
Im Schritt S502 wird beurteilt, ob der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 normal ist. Ob der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 normal ist, wird gemäß den optischen Ausgangseigenschaften beurteilt, die in dem Aufzeichnungsteil 9 aufgezeichnet sind.
-
Wenn das Ergebnis der Beurteilung von Schritt S502 negativ ist, das heißt, wenn beurteilt wird, dass der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 nicht normal ist, fährt die Routine mit Schritt S503 fort. Im Schritt S503 wird beurteilt, ob alle Detektionswerte von allen ersten Photodetektionsteilen 5 normal sind.
-
Wenn das Ergebnis der Beurteilung von Schritt S503 negativ ist, das heißt, wenn beurteilt wird, dass der Detektionswert von einem oder mehreren der ersten Photodetektionsteile 5 nicht normal ist, fährt die Routine mit Schritt S504 fort. Im Schritt S504 wird beurteilt, ob alle Laserdioden-Modulgruppen 2 abnormal sind.
-
Wenn das Ergebnis der Beurteilung von Schritt S504 negativ ist, das heißt, wenn eine oder mehrere von den Laserdioden-Modulgruppen 2 normal ist, fährt die Routine mit Schritt S505 fort. Im Schritt S505 beurteilt der Beurteilungsteil 11, dass der Zustand einer Laserdioden-Modulgruppe 2, die im Schritt S504 als nicht normal beurteilt wurde, sich verschlechtert hat.
-
Wenn hingegen das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S504 positiv ist, das heißt, wenn beurteilt wird, dass alle von den Laserdioden-Modulgruppen 2 abnormal sind, fährt die Routine mit Schritt S506 fort. Im Schritt S506 beurteilt der Beurteilungsteil 11, dass die Laseroszillationseinheit 3 oder der erste Photodetektionsteil 5 fehlerhaft ist.
-
Ferner fährt die Routine, wenn das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S503 positiv ist, das heißt, wenn beurteilt wird, dass die Detektionswerte von allen von den ersten Photodetektionsteilen 5 normal sind, mit Schritt S507 fort. Im Schritt S507 beurteilt der Beurteilungsteil 11, dass der zweite optische Kopplungsteil 6 oder der zweite Photodetektionsteil 7 fehlerhaft ist.
-
Wenn das Ergebnis der Beurteilung im Schritt S502 positiv ist, das heißt, wenn der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 normal ist, fährt die Routine mit Schritt S508 fort, wo beurteilt wird, ob die Detektionswerte von allen von den ersten Photodetektionsteilen 5 normal sind.
-
Wenn das Ergebnis der Beurteilung von Schritt S508 negativ ist, das heißt, wenn beurteilt wird, dass der Detektionswert von einem oder mehreren der ersten Photodetektionsteile 5 nicht normal ist, fährt die Routine mit Schritt S509 fort. Im Schritt S509 beurteilt der Beurteilungsteil 11, dass der erste Photodetektionsteil 5, der als nicht normal beurteilt wurde, fehlerhaft ist.
-
Wenn das Ergebnis im Schritt S508 positiv ist, das heißt, wenn beurteilt wird, dass die Detektionswerte von allen von den ersten Photodetektionsteilen 5 normal sind, beurteilt der Beurteilungsteil 11, dass kein Fehler am Lasersystem 1 aufgetreten ist.
-
Die Ergebnisse der Beurteilung des Beurteilungsteils 11 in den Schritten S505, S506, S507, S509 und S510 werden an der Anzeigevorrichtung durch den Anzeigeteil 13 angezeigt (Schritt S511).
-
Gemäß dem Lasersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Beurteilung des Vorliegens von Fehlern der Laserdioden-Modulgruppen, optischen Kopplungsteile und Photodetektionsteile, die das Lasersystem 1 bilden, in einer kurzen Zeit durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel im Fall eines Vergleichsbeispiels, in dem die Laserdioden-Modulgruppen für die Diagnose einzeln angesteuert werden, die Anzahl der Laseroszillationseinheiten als „m” bezeichnet wird, die Anzahl der Laserdioden-Modulgruppen in der Laseroszillationseinheit als „n” bezeichnet wird und die Zeit, die für die Diagnose einer Laserdioden-Modulgruppe erforderlich ist, als „t” bezeichnet wird, ist eine Zeit „n × m × t” für den Abschluss der Fehlerdiagnose erforderlich.
-
Im Gegensatz dazu kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Fehlerdiagnose in einer Zeit „n × t” abgeschlossen werden. Deswegen kann die Fehlerdiagnose häufiger durchgeführt werden. Aus diesem Grund ist es möglich, einen Abfall der Betriebsrate des Lasersystems aufgrund von plötzlichen Fehlern zu vermeiden und Maßnahmen dagegen zu ergreifen.
-
Das in 1 gezeigte Lasersystem umfasst vier Laseroszillationseinheiten 3. Jede Laseroszillationseinheit 3 umfasst vier Laserdioden-Modulgruppen 2. Die Erfindung ist indes nicht auf das veranschaulichte Beispiel beschränkt. Das Lasersystem 1 kann eine beliebige Anzahl von Laseroszillationseinheiten 3 von zwei aufwärts umfassen. Ferner kann jede Laseroszillationseinheit 3 irgendeine Anzahl von Laserdioden-Modulgruppen 2 von zwei aufwärts umfassen.
-
Ferner ist in einer anderen Ausführungsform ein dritter optischer Kopplungsteil enthalten. Deswegen können die Laserlichtanteile, die durch den zweiten optischen Kopplungsteil 6 gesammelt werden, ferner auch durch den dritten optischen Kopplungsteil gesammelt werden. In diesem Fall kann ferner ein dritter Photodetektionsteil zum Detektieren des optischen Ausgangs von dem dritten optischen Kopplungsteil einbezogen werden. Auf diese Weise können ferner ein zusätzlicher optischer Kopplungsteil und Photodetektionsteil hinzugefügt werden.
-
Das Lasersystem 1 erfordert einen optischen Kristall oder eine Glasfaser oder ein anderes Lasermedium, das mit einem aktiven Element dotiert ist, das durch Laserlicht erregt wird und stimulierte Emission bewirkt, aber das Lasersystem 1 gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch ausgestaltet sein, um das Licht zu verwenden, das von den Laserdioden-Modulgruppen 2 als direkte Lichtquellen emittiert wird.
-
6 zeigt ein Beispiel der Ausgestaltung des Lasersystems 1 in dem Fall der direkten Verwendung des von den Laserdiodenmodulen 14 emittierten Lichts. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst jede Laserdioden-Modulgruppe 2 zwei Laserdiodenmodule 14.
-
Das Lasersystem 1, das in 7 gezeigt ist, ist ein Faserlaser, der Laserlicht verwendet, das von den Laserdiodenmodulen 14 als Erregerlichtquellen emittiert wird. Das Lasersystem 1 umfasst ferner Glasfasern 15, in denen ein aktives Element dotiert ist, Faser-Bragg-Gitter 16 mit hohem Reflexionsvermögen und Faser-Bragg-Gitter 17 mit niedrigem Reflexionsvermögen. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst jede Laserdioden-Modulgruppe 2 vier Laserdiodenmodule 14. In 6 und 7 wurden, wie aus einem Vergleich mit 1 ersichtlich, die Stromversorgungsteile und der Steuerungsteil usw. weggelassen und nur die optischen Systeme gezeigt.
-
Der Photodetektionsteil weist die Ausgestaltung auf, die gemäß der Art der Ausbreitung des Laserlichts gewünscht wird. Wenn zum Beispiel das Laserlicht durch Raum ausgebreitet wird, kann der Photodetektionsteil derart ausgestaltet sein, dass ein Teil des Laserstrahls, der durch einen Teilreflektor herausgenommen wird, auf dem Photodetektionsteil zum Einfallen gebracht wird. Wenn das Laserlicht durch eine Faser ausgebreitet wird, kann der Photodetektionsteil ausgestaltet sein, um das Licht zu detektieren, das von einer Stelle durchgelassen wurde, von der das Abdeckungsteil der Faser entfernt wurde. Alternativ kann der Photodetektionsteil ausgestaltet sein, um einen Teil des Laserlichts durch einen Strahlenteiler herauszunehmen und zu detektieren.
-
Eine zweite Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 bis 11 erklärt. Das Lasersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, auf die gleiche Art und Weise ausgestaltet wie das Lasersystem 1 gemäß der vorhergehenden ersten Ausführungsform. Lediglich das Verfahren des Treibens der Laserdioden-Modulgruppen 2 unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform.
-
8 und 9 sind Ansichten, die 2 und 3 entsprechen. Wie unter Bezugnahme auf 8 und 9 ersichtlich, sind die Ausgangsbefehle von dem Steuerungsteil 10 ausgestaltet, um in Stufen über eine vorbestimmte Ansteuerungszeit anzusteigen.
-
10 zeigt den optischen Ausgang, den man von Detektionswerten der ersten Photodetektionsteile 5 erhält, und den optischen Ausgang, den man von dem Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 erhält, für den Fall, in dem die in 9 gezeigten Ausgangsbefehle gleichzeitig der ersten bis vierten Laserdioden-Modulgruppe LDG1 bis LDG4 der Laseroszillationseinheiten 3 in jeder Laseroszillationseinheit 3 gegeben werden.
-
In dem in 10 gezeigten Beispiel fallen in dem Zeitraum vom etwa 135 ms bis etwa 187 ms, während dessen die dritte Laserdioden-Modulgruppe LDG3 angesteuert wird, der Detektionswert des ersten Photodetektionsteils 5 der ersten Laseroszillationseinheit LOU1 und der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 beide etwa 10% vom Ausgangsbefehl ab. Dies deutet auf die Möglichkeit einer Verschlechterung des Zustands der optischen Ausgangseigenschaften der Laserdioden-Modulgruppe LDG3 hin, die als drittes in der ersten Laseroszillationseinheit LOU1 angesteuert wird.
-
11 ist ein Ablaufdiagramm einer Diagnoseverarbeitung, die gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Die Schritte S1101 bis S1111 von 11 sind den Schritten S501 bis S511 von 5 ähnlich, daher werden nur die Verarbeitung der hinzugefügten Schritte S1112 und der Schritt S1113 erklärt.
-
Wenn in Schritt S1104 beurteilt wird, dass mindestens eine Laserdioden-Modulgruppe normal ist, fährt die Routine mit Schritt S1112 fort. Im Schritt S1112 wird beurteilt, ob der Schwellenstrom einer Laserdioden-Modulgruppe, die als abnormal beurteilt wurde, normal ist.
-
Wenn das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S1112 negativ ist, fährt die Routine mit Schritt S1105 fort. Wenn hingegen das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S112 positiv ist, fährt die Routine mit Schritt S1113 fort, in dem der Beurteilungsteil 11 beurteilt, dass der erste optische Kopplungsteil 4 fehlerhaft ist. Das heißt, wenn der Schwellenstrom normal ist, selbst wenn der optische Ausgang abfällt, wird vermutet, dass sich die Eigenschaften der Laserdioden-Modulgruppe nicht verschlechtert haben.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden Informationen, die den Schwellenstrom betreffen, für die Fehlerdiagnose verwendet, daher kann eine genauere Fehlerdiagnose vorgenommen werden.
-
Es sei erwähnt, dass in einer anderen Ausführungsform anstatt des Erhöhens eines Ausgangsbefehls in Stufen ein Ausgangsbefehl kontinuierlich erhöht werden kann. Alternativ kann, statt einen graduellen Anstieg eines Ausgangsbefehls zu bewirken, auch bewirkt werden, dass der Treiberstrom, der gemäß dem Ausgangsbefehl gegeben wird, graduell ansteigt.
-
Eine dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 12 bis 14 erklärt. Gemäß dieser Ausführungsform weist das Lasersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Ausgestaltung auf, die derjenigen des ersten Lasersystems 1 gemäß der vorhergehenden ersten Ausführungsform ähnlich ist, aber das Verfahren zum Treiben der Laserdioden-Modulgruppen 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform.
-
12 zeigt den Ausgangsbefehl, der der ersten Laserdioden-Modulgruppe LDG1 von jeder Laseroszillationseinheit 3 gegeben wird. Wie in 12 gezeigt, wird der Ausgangsbefehl, der der ersten Laserdioden-Modulgruppe LDG1 gegeben wird, in Stufen in vorbestimmten Zeitintervallen erhöht.
-
13 zeigt die Ausgangsbefehle, die der ersten bis vierten Laserdioden-Modulgruppe LDG1 bis LDG4 von jeder Laseroszillationseinheit 3 in einem überlagerten Zustand gegeben werden. Wie veranschaulicht, sind die Ausgangsbefehle derart gestaltet, dass die Ansteuerungszeiten der ersten bis vierten Laserdioden-Modulgruppen LDG1 bis LDG4 zueinander versetzt sind.
-
Der Steuerungsteil 10 gibt einen Treiberbefehl, so dass entsprechend den optischen Ausgangseigenschaften, die in dem Aufzeichnungsteil 9 aufgezeichnet sind, Treiberströme geliefert werden, die den Ausgangsbefehlen an die Stromversorgungsteile entsprechen.
-
14 zeigt den optischen Ausgang, den man von Detektionswerten der ersten Photodetektionsteile 5 erhält und den optischen Ausgang erhalten wird, den man von dem Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 erhält, in dem Fall, in dem die in 13 gezeigten Ausgangsbefehle gleichzeitig den Laseroszillationseinheiten 3 der ersten bis vierten Laserdioden-Modulgruppe LDG1 bis LDG4 in jeder Laseroszillationseinheit 3 gegeben werden. In diesem Fall werden der Detektionswert des ersten Photodetektionsteils 5 der ersten Laseroszillationseinheit LOU1 und der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils von den Ausgangsbefehlen um etwa 10% niedriger.
-
Im Fall des Beispiels von 14 wird eine Verschlechterung der Eigenschaften der dritten Laserdioden-Modulgruppe der ersten Laseroszillationseinheit vorhergesagt. Es besteht indes auch die Möglichkeit eines anderen Grundes, zum Beispiel die Verschlechterung der Eigenschaften oder eine Anomalie bei einem Photodetektionsteil oder einem optischen Kopplungsteil usw. Aus diesem Grund kann in der vorliegenden Ausführungsform die Fehlerdiagnose automatisch gemäß dem Ablaufdiagramm von 11 durchgeführt werden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Änderung eines Detektionswerts eines Photodetektionsteils mit der Zeit relativ klein, daher ist es möglich, zu verhindern, dass die Detektionspräzision aufgrund der Zeitkonstante des Photodetektionsteils fällt. Man beachte, dass die Ansteuerungszeit der ersten Laserdioden-Modulgruppe, wo die Änderung des optischen Ausgangs mit der Zeit relativ groß wird, angepasst werden kann, um relativ lang zu werden.
-
In der vorhergehenden Ausführungsform wurde der Leistungsverlust des Laserlichts am zweiten optischen Kopplungsteil 6 der Vereinfachung halber ignoriert, aber faktisch unterscheidet sich die Verlustrate für jedes Eingangsende von Laserlicht für gewöhnlich. Aus diesem Grund ist es zur besseren Verbesserung der Präzision der Fehlerdiagnose auch möglich, die Daten der Verlustraten der einzelnen Eingangsenden am Aufzeichnungsteil 9 im Voraus aufzuzeichnen und die Daten der Verlustraten als Basis für die Korrektur der Treiberströme zu verwenden, mit denen die Laserdioden-Modulgruppen 2 durch die Stromversorgungsteile 8 versorgt werden, oder den Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils zu korrigieren.
-
15 zeigt die Ausgestaltung eines Lasersystems 1 gemäß der vierten Ausführungsform. Oben in 15 ist das Lasersystem 1 in dem Zustand der Verarbeitung eines Werkstücks 23 durch den Laserstrahl 19 gezeigt. Unten in 15 ist das Lasersystem 1 in dem Zustand gezeigt, in dem ein Verarbeitungskopf 18 des Laserlicht-Emissionsendes, der durch eine Glasfaser 21 mit dem Lasersystem 1 verbunden ist, sich in eine zurückgezogene Stellung in der Nähe eines lichtabsorbierenden Teils 20 bewegt.
-
Wenn das Verarbeitungsende 18 in der zurückgezogenen Stellung platziert ist, wird der Laserstrahl 19, der von dem Verarbeitungskopf 18 emittiert wird, durch das Lichtabsorbierungsteil 20 absorbiert. Daher ist es, wenn das Lasersystem 1 eine Fehlerdiagnose durchführt, möglich, zu verhindern, dass der Laserstrahl 19 in eine unvorhergesehene Richtung emittiert wird und durch die Zwischenräume der Lichtabschirmungsabdeckung 22 durchgelassen wird. Ferner ist es möglich, zu verhindern, dass das zurück laufende Licht, das sich dadurch ergibt, dass der von dem Verarbeitungskopf 18 emittierte Laserstrahl 19, reflektiert wird und auf dem Verarbeitungskopf 18 zum Einfall kommt, bewirkt, dass die Zuverlässigkeit des Detektionswerts eines Photodetektionsteils abnimmt.
-
In einer Abwandlung der vierten Ausführungsform kann das Lasersystem 1 einen dritten Photodetektionsteil umfassen, der den optischen Ausgang des auf dem lichtabsorbierenden Teil 20 einfallenden Laserstrahls misst. In einem Lasersystem 1, das den dritten Photodetektionsteil umfasst, ist es, wenn lediglich der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 fällt, möglich, den Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils 7 und den Detektionswert des dritten Photodetektionsteils zu vergleichen und zu identifizieren, ob die Ursache der Verschlechterung der Eigenschaften der zweite optische Kopplungsteil 6 oder der zweite Photodetektionsteil 7 ist.
-
16 ist ein Ablaufdiagramm der Fehlerdiagnose, die durch das Lasersystem 1 gemäß dieser Abwandlung durchgeführt wird. Wie aus einem Vergleich mit dem Ablaufdiagramm von 11 verständlich, sind die Schritte S1609 bis S1611 und die Schritte S1613 bis S1618, die durch die gestrichelten Linien gezeigt sind, hinzugefügt. Gemäß dieser Abwandlung kann, wenn die Detektionsergebnisse eines ersten Photodetektionsteils 5 und die Detektionsergebnisse des zweiten Photodetektionsteils 7 einander widersprechen, identifiziert werden, dass von dem ersten Photodetektionsteil 5 und dem zweiten Photodetektionsteil 7 einer der beiden fehlerhaft ist.
-
17 zeigt die Ausgestaltung eines Lasersystems 1 gemäß der fünften Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst jede Laseroszillationseinheit 3 zwei erste Photodetektionsteile 24, 25, die zueinander in Reihe bereitgestellt werden, das heißt „1stPD-1” und „1stPD-2”.
-
Gemäß einem Lasersystem, das mehrere erste Photodetektionsteile 24, 25 umfasst, kann, wenn der optische Ausgang von der Laseroszillationseinheit 3 fällt, identifiziert werden, ob die Ursache in dem ersten optischen Kopplungsteil 4 oder in den ersten Photodetektionsteilen 24, 25 liegt.
-
Es wurde ein Lasersystem 1 erklärt, das die zwei ersten Photodetektionsteile 24, 25 umfasst, aber in einer anderen Ausführungsform kann das Lasersystem 1 drei oder mehr erste Photodetektionsteile umfassen.
-
Ferner kann in einer anderen Ausführungsform das Lasersystem zwei oder mehr zweite Photodetektionsteile umfassen, die in Reihe zueinander bereitgestellt sind. Gemäß einem Lasersystem, das mehrere zweite Photodetektionsteile umfasst, ist es möglich, Vorteile ähnlich denen bei der Aufnahme des dritten Photodetektionsteils zu genießen. Das heißt, wenn der Detektionswert des zweiten Photodetektionsteils fällt, kann identifiziert werden, ob die Ursache in dem zweiten optischen Kopplungsteil 6 oder in dem zweiten Photodetektionsteil liegt.
-
18 zeigt ein Ablaufdiagramm der Fehlerdiagnose, die in dem Lasersystem 1 gemäß der fünften Ausführungsform durchgeführt wird. Wenn in einem Schritt S1804 beurteilt wird, dass die Detektionsergebnisse eines ersten Photodetektionsteils 24 und die Detektionsergebnisse des anderen ersten Photodetektionsteils 25 nicht zusammenpassen, fährt die Routine S1810 mit Schritt fort, wo beurteilt wird, dass einer von den ersten Photodetektionsteilen 24, 25 fehlerhaft ist.
-
19 zeigt ein Ablaufdiagramm der Diagnoseverarbeitung, die durch das Lasersystem gemäß einer sechsten Ausführungsform durchgeführt wird. Das Lasersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einen Temperaturdetektor, der die Temperatur einer Kühlplatte detektiert, auf der das Laserdiodenmodul platziert ist.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird es möglich, durch die Feststellung, ob die Temperatur der Kühlplatte, die durch den Temperaturdetektor detektiert wird, abnormal ist oder nicht, zu identifizieren, ob die Ursache für den Abfall des optischen Ausgangs in der Kühlvorrichtung liegt.
-
19 zeigt ein Ablaufdiagramm der Diagnoseverarbeitung, die durch das Lasersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird. Im Schritt S1909 wird beurteilt, ob die durch den Temperaturdetektor detektierte Temperatur abnormal ist. Ferner wird, wenn die detektierte Temperatur abnormal ist, beurteilt, dass die Kühlvorrichtung fehlerhaft ist.
-
In einer anderen Ausführungsform kann das Lasersystem ausgestaltet sein, um die Diagnoseverarbeitung automatisch zu voreingestellten Zeiten durchzuführen. Durch periodisches Durchführen einer Fehlerdiagnose ist es möglich, zu verhindern, dass ein Fehler in einem Bauelement einen plötzlichen Stopp des Lasersystems verursacht.
-
In noch einer anderen Ausführungsform kann das Lasersystem derart ausgestaltet sein, dass der Aufzeichnungsteil 9 die neuesten optischen Ausgangseigenschaften basierend auf den Detektionsergebnissen des ersten Photodetektionsteils aufzeichnet. Die optischen Ausgangseigenschaften können vorherige Daten überschreiben oder getrennt von vorherigen Daten aufgezeichnet werden. Ferner kann gleichzeitig die Zeit der Erfassung der optischen Ausgangseigenschaften aufgezeichnet werden.
-
Gemäß der vorangehend genannten Ausführungsform wird es durch Aufzeichnen der optischen Ausgangseigenschaften der einzelnen Laserdioden-Modulgruppen möglich, leicht zu vergleichen, in welchem Umfang sich die Laserdioden-Modulgruppen im Vergleich zu einer vorherigen Diagnose verschlechtert hat. Wenn zurückliegende Datensätze gespeichert werden, wird es möglich, einen Wartungsprozess wie erforderlich gemäß dem Zustand des Fortschreitens der Verschlechterung des Zustands durchzuführen, bevor ein Bauelement des Lasersystems fehlerhaft wird.
-
In den vorhergehenden Ausführungsformen wurde, wenn beurteilt wurde, dass ein Bauelement des Lasersystems fehlerhaft ist, das Anzeigeteil 13 verwendet, um Fehlerinformationen anzuzeigen. Wenn das Ausmaß der Verschlechterung von Eigenschaften einer Laserdioden-Modulgruppe indes gering ist, ist es auch möglich, anstatt dem Benutzer eine Fehlerinformation mitzuteilen, den Treiberstrom zu senken, mit dem die Laserdioden-Modulgruppe versorgt wird.
-
Vorhergehend wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt, aber ein Fachmann würde erkennen, das auch andere Ausführungsformen verwendet werden können, um die Vorgänge und Wirkungen auszuführen, die mit der vorliegenden Erfindung beabsichtigt werden. Insbesondere können die Bauelemente der vorhergehend erklärten Ausführungsformen entfernt oder ersetzt werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, und es können ferner bekannte Mittel hinzugefügt werden. Ferner ist die Tatsache, dass Merkmale der Ausführungsformen, die in dieser Patentschrift ausdrücklich oder implizit offenbart sind, auch frei kombiniert werden können, um die vorliegende Erfindung zu schaffen, für den Fachmann selbstverständlich.
-
Gemäß dem Lasersystem gemäß der vorliegenden Erfindung werden beim Durchführen des Fehlerdiagnoseverfahrens zwei oder mehr Laseroszillationseinheiten unter den Laseroszillationseinheiten simultan auf eine Weise mit Treiberstrom versorgt, derart, dass die Ansteuerungszeiten der Laserdioden-Modulgruppen in jeder Laseroszillationseinheit sich nicht überlappen. Daher wird es möglich, den Fehlerdiagnoseprozess in kurzer Zeit abzuschließen, und folglich wird es möglich, das Fehlerdiagnoseverfahren häufiger durchzuführen, und es wird dadurch möglich, den Zustand des Lasersystems wirksam zu überwachen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2007-214170 A [0002]
- JP 6-160237 [0002]
- JP 2005-317841 [0002]
