DE102020206089A1 - Laserbearbeitungsgerät, laserbearbeitungsverfahren und korrekturdaten-erzeugungsverfahren - Google Patents

Abstract

Es wird ein Laserbearbeitungsgerät verwendet, das umfasst: einen Laseroszillator, der einen Bearbeitungslaserstrahl an einem zu bearbeitenden Bearbeitungspunkt auf einer Oberfläche eines Werkstücks in Oszillation versetzt; ein optisches Interferometer, das einen Messstrahl zu dem Bearbeitungspunkt aussendet und ein optisches Interferenzintensitätssignal auf der Basis von Interferenz erzeugt, die aufgrund einer optischen Wegdifferenz zwischen dem an dem Bearbeitungspunkt reflektierten Messstrahl und einem Referenzstrahl erzeugt wird; einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf den Bearbeitungspunkt fokussiert; einen Speicher, der korrigierte Bearbeitungsdaten speichert; eine Steuereinheit, die den Laseroszillator, den ersten Spiegel und den zweiten Spiegel auf der Basis der korrigierten Bearbeitungsdaten steuert; und eine Messverarbeitungseinheit, die eine Tiefe eines Stichloches, das an dem Bearbeitungspunkt durch den Bearbeitungslaserstrahl erzeugt wird, auf der Basis des optischen Interferenzintensitätssignals ableitet.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Laserbearbeitungsgerät, ein Laserbearbeitungsverfahren und ein Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren, die zur Bearbeitung eines Werkstücks verwendet werden.
• HINTERGRUND
• Eine Vorrichtung, die die Tiefe eines Stichloches misst, das während der Metallverarbeitung durch einen Laserstrahl erzeugt wird, wobei eine optische Kohärenztomographietechnik (OCT) verwendet wird, die eine Struktur innerhalb einer Probe mit Hilfe eines optischen Interferometers sichtbar macht, wurde als Laserbearbeitungsgerät gemäß dem Stand der Technik vorgeschlagen (siehe JP-A-2013-501964 ). 38 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Laserbearbeitungsgerätes gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, die in JP-A-2013-501964 offengelegt ist.
• In 38 werden ein Bearbeitungslaserstrahl 107 und ein Messstrahl 105 in einen Schweißkopf 108 eingeführt. Insbesondere ist der Messstrahl 105 so eingerichtet, dass er eine koaxiale Konfiguration aufweist, die eine gemeinsame optische Achse mit dem Bearbeitungslaserstrahl 107 über ein Kollimatormodul 106 und einen dichroitischen Spiegel 110 hat. Ein optisches OCT-System unter Verwendung eines optischen Interferometers, das eine Analyseeinheit 100, eine Lichtleitfaser 101, einen Strahlteiler 103, eine Lichtleitfaser 104, einen Referenzarm 102 und einen Messarm 109 umfasst, ist als Messinstrument konfiguriert, wobei der Messstrahl 105 als Messstrahl des OCT durch die Lichtleitfaser 104 gestrahlt wird.
• Der Bearbeitungslaserstrahl 107 und der Messstrahl 105 werden durch eine Kondensorlinse 111 fokussiert und auf ein Artefakt 112 gestrahlt, und das Artefakt 112 wird durch den Bearbeitungslaserstrahl 107 bearbeitet. Wenn der fokussierte Bearbeitungslaserstrahl 107 auf einen Bearbeitungsabschnitt 113 des Artefakts 112 gestrahlt wird, wird das Metall, aus dem das Artefakt 112 besteht, geschmolzen, und der Messstrahl 105 wird auf die Bodenfläche eines Stichloches gestrahlt, das durch einen Druck ausgebildet wird, wenn das geschmolzene Metall verdampft wird, so dass die Tiefe des Stichloches auf der Basis eines Interferenzsignals ermittelt werden kann, das entsprechend einer optischen Wegdifferenz zwischen dem von dem Stichloch reflektierten Messstrahl 105 und einem Lichtstrahl (Referenzstrahl) auf der Seite des Referenzarms 102 erzeugt wird. Da das Stichloch unmittelbar nach seiner Ausbildung mit dem umgebenden geschmolzenen Metall gefüllt wird, ist die Tiefe des Stichloches im wesentlichen gleich der Tiefe (Eindringtiefe) eines geschmolzenen Teils eines Metallverarbeitungsabschnitts. Dementsprechend wird die Eindringtiefe des Bearbeitungsabschnitts 113 gemessen.
• ÜBERSICHT
• In den letzten Jahren wurde eine Konfiguration, bei der ein Galvanometerspiegel, bei dem es sich um einen beweglichen Spiegel handelt, der in der Lage ist, eine Richtung zu steuern, in der ein Laserstrahl im Detail reflektiert wird, und eine fθ-Linse, die einen Laserstrahl auf einen Bearbeitungspunkt auf einer Oberfläche eines Werkstücks fokussiert, kombiniert werden, um einen Bearbeitungslaserstrahl optisch abzutasten, weithin als Laserbearbeitungsgerät bekannt. Wenn ein Laserbearbeitungsgerät, das durch eine Kombination aus einer fθ-Linse und einem Galvanometerspiegel konfiguriert ist, auf ein Verfahren zur Messung der Tiefe eines Stichloches angewendet wird, das in JP-A-2013-501964 offengelegt ist, kann es aufgrund der chromatischen Aberrationseigenschaften der fθ-Linse zu einer Abweichung zwischen einem Bearbeitungslaserstrahl und einem Messstrahl auf einer Oberfläche eines Werkstücks kommen, die durch einen Unterschied zwischen den Wellenlängen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls hervorgerufen wird. Daher ist es schwierig, die Tiefe eines Stichloches genau zu messen.
• Angesichts dieser Bedenken besteht ein Ziel der vorliegenden Offenbarung darin, ein Laserbearbeitungsgerät, ein Steuerverfahren und ein Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren bereitzustellen, mit denen eine genaue Messung der Tiefe eines Stichloches realisiert werden kann.
• Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird ein Laserbearbeitungsgerät eingesetzt, das umfasst: einen Laseroszillator, der einen Bearbeitungslaserstrahl an einem zu bearbeitenden Bearbeitungspunkt auf einer Oberfläche eines Werkstücks in Oszillation versetzt; ein optisches Interferometer, das einen Messstrahl zu dem Bearbeitungspunkt aussendet und ein optisches Interferenzintensitätssignal erzeugt, das auf der Interferenz basiert, die aufgrund eines optischen Wegunterschieds zwischen dem Messstrahl und einem an dem Bearbeitungspunkt reflektierten Referenzstrahl erzeugt wird; einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf den Bearbeitungspunkt fokussiert; einen Speicher, der korrigierte Bearbeitungsdaten speichert; eine Steuereinheit, die den Laseroszillator, den ersten Spiegel und den zweiten Spiegel auf der Basis der korrigierten Bearbeitungsdaten steuert; und eine Messverarbeitungseinheit, die eine Tiefe eines Stichloches, das an dem Bearbeitungspunkt durch den Bearbeitungslaserstrahl erzeugt wird, auf der Basis des optischen Interferenzintensitätssignals ableitet.
• Weiterhin wird eine Laserbearbeitungsverfahren verwendet, wobei das Laserbearbeitungsverfahren von einem Laserbearbeitungsgerät ausgeführt wird, das umfasst: einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; einen Strahlverschiebemechanismus, der eine Einfallsposition des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; und eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf einen Bearbeitungspunkt auf einer Oberfläche eines Werkstücks fokussiert, wobei der erste Spiegel, der zweite Spiegel und der Strahlverschiebemechanismus auf der Basis korrigierter Bearbeitungsdaten gesteuert werden, das Werkstück mit dem Bearbeitungslaserstrahl und dem Messstrahl bestrahlt wird, die Tiefe eines Stichloches, das an dem Bearbeitungspunkt durch Abstrahlung mit dem Bearbeitungslaserstrahl erzeugt wird, auf der Basis von Interferenz gemessen wird, die durch einen optischen Wegunterschied zwischen dem Messstrahl und einem an dem Bearbeitungspunkt reflektierten Referenzstrahl verursacht wird, und die korrigierten Bearbeitungsdaten Daten sind Daten, die man durch Korrigieren von Bearbeitungsdaten erhält, die im Voraus für die Bearbeitung des Werkstücks erzeugt wurden, um eine Abweichung der Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder des Messstrahls auf der Oberfläche des Werkstücks, die durch chromatische Aberration der Linse verursacht wird, und eine Abweichung zwischen einem Winkel des Stichloches und einem Winkel des Messstrahls zu beseitigen.
• Es wird ein erstes Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren verwendet, wobei bei einem Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren korrigierte Bearbeitungsdaten, die man durch Korrigieren von Bearbeitungsdaten erhält, die im Voraus für die Verarbeitung des Werkstücks erzeugt wurden, um die Abweichung der Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder des Messstrahls auf das Werkstück zu eliminieren, die durch die chromatische Aberration der Linse verursacht wird, in einem Laserbearbeitungsgerät erzeugt werden, das umfasst: einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; und eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf eine Oberfläche eines Werkstücks fokussiert,
  um die gewünschte Laserbearbeitung des Werkstücks auszuführen, Bearbeitungsdaten einschließlich einer Ausgabeintesität des Bearbeitungslaserstrahls, die für jeden Bearbeitungspunkt, an dem die Oberfläche des Werkstücks bearbeitet werden soll und mit der der Bearbeitungspunkt bestrahlt wird, eingestellt wird, und ein erster Betätigungsumfang erzeugt werden, mit dem der erste Spiegel so betätigt wird, dass der Bearbeitungslaserstrahl an dem Bearbeitungspunkt eintrifft,
  ein zweiter Betätigungsumfang, mit dem der zweite Spiegel so betätigt wird, dass der Messstrahl an jeder gewünschten Position auf der Oberfläche des Werkstücks eintrifft, für die Position berechnet wird, und
  ein dritter Betätigungsumfang, mit dem der zweite Spiegel so betätigt wird, dass der Messstrahl an jedem Bearbeitungspunkt eintrifft, für den Bearbeitungspunkt auf der Basis des zweiten Betätigungsumfangs berechnet und zu den Bearbeitungsdaten hinzugefügt wird, so dass die korrigierten Bearbeitungsdaten erzeugt werden.
• Es wird das erste Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren verwendet, bei dem, wenn der dritte Betätigungsumfang für jeden Bearbeitungspunkt auf der Basis des zweiten Betätigungsumfangs berechnet und zu den Bearbeitungsdaten addiert wird, so dass die korrigierten Bearbeitungsdaten erzeugt werden, wenn der Bearbeitungspunkt und die Position nicht miteinander übereinstimmen, der dritte Betätigungsumfang berechnet wird, indem eine Interpolationsverarbeitung an einer vorbestimmten Anzahl der Positionen unter Verwendung des zweiten Betätigungsumfangs in einer Ordnung nahe dem Bearbeitungspunkt ausgeführt wird.
• Es wird das erste Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren verwendet, bei dem die Position in einem Bereich der Werkstückoberfläche festgelegt wird, der einem beweglichen Bereich des ersten Spiegels entspricht, und so eingestellt wird, dass die Interpolationsbearbeitung innerhalb des Bereichs möglich ist.
• Weiterhin wird ein zweites Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren verwendet, wobei bei einem Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren das Verfahren durch ein Laserbearbeitungsgerät ausgeführt wird, das umfasst: einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; einen Strahlverschiebemechanismus, der eine Einfallsposition des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; und eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf eine Oberfläche eines Werkstücks fokussiert,
  Bearbeitungsdaten, in denen eine Ausgabeintesität des Bearbeitungslaserstrahls und ein Betätigungsumfang des ersten Spiegels, mit dem der Bearbeitungslaserstrahl an Bearbeitungspunkt eintrifft, festgelegt sind, für jeden Bearbeitungspunkt auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugt werden,
  ein erster Betätigungsumfang, der ein Betätigungsumfang des zweiten Spiegels ist, der bewirkt, dass der Messstrahl an jeder vorbestimmten Position auf der Oberfläche des Werkstücks eintrifft, für die vorbestimmte Position berechnet wird,
  ein zweiter Betätigungsumfang, der ein Betätigungsumfang des zweiten Spiegels ist, der bewirkt, dass der Messstrahl an dem Bearbeitungspunkt eintrifft, für jeden Bearbeitungspunkt auf der Basis des ersten Betätigungsumfangs berechnet wird,
  ein dritter Betätigungsumfang, der ein Betätigungsumfang des Strahlverschiebemechanismus ist, der bewirkt, dass der Messstrahl an jeder vorbestimmten Position auf der Oberfläche des Werkstücks eintrifft, für die vorbestimmte Position und jede Bearbeitungsgeschwindigkeit berechnet wird,
  ein vierter Betätigungsumfang, der ein Betätigungsumfang des Strahlverschiebemechanismus ist um zu bewirken, dass der Messstrahl an jedem Bearbeitungspunkt eintrifft, an dem Bearbeitungspunkt auf der Basis des dritten Betätigungsumfangs berechnet wird, und
  korrigierte Bearbeitungsdaten, die korrigiert werden, um eine durch chromatische Aberration der Linse verursachte Abweichung der Eintreffposition von dem Bearbeitungslaserstrahl und/oder dem Messstrahl auf das Werkstück und eine Abweichung zwischen einem Winkel des Stichloches und einem Winkel des Messstrahls zu eliminieren, erzeugt werden, indem der zweite Betätigungsumfang und der vierte Betätigungsumfang zu den Bearbeitungsdaten addiert werden.
• Es wird das zweite Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren verwendet, bei dem bei der Berechnung des zweiten Betätigungsumfangs, wenn der Bearbeitungspunkt und die vorbestimmte Position nicht miteinander übereinstimmen, der zweite Betätigungsumfang berechnet wird, indem eine Interpolationsverarbeitung bei einer vorbestimmten Anzahl der vorbestimmten Positionen in einer Ordnung nahe dem Bearbeitungspunkt unter Verwendung des ersten Betätigungsumfangs ausgeführt wird.
• Es wird das zweite Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren wird verwendet, bei dem bei der Berechnung des vierten Betätigungsumfangs, wenn der Bearbeitungspunkt und die vorbestimmte Position nicht miteinander übereinstimmen, der vierte Betätigungsumfang berechnet wird, indem eine Interpolationsverarbeitung bei der vorbestimmten Anzahl der Positionen in einer Ordnung nahe dem Bearbeitungspunkt unter Verwendung des dritten Betätigungsumfangs ausgeführt wird.
• Es wird das zweite Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren verwendet, bei dem die vorbestimmte Position in einem Bereich der Werkstückoberfläche festgelegt wird, der einem beweglichen Bereich des ersten Spiegels entspricht, und so eingestellt wird, dass die Interpolationsverarbeitung innerhalb des Bereichs ausgeführt werden kann.
• Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine genaue Messung der Tiefe eines Stichloches realisiert werden.
• Figurenliste
• 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Laserbearbeitungsgerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
• 2 ist ein Diagramm, das das Laserbearbeitungsgerät in einem Zustand zeigt, in dem ein erster Spiegel von einer ursprünglichen Position aus betätigt wird;
• 3 ist ein Diagramm, das das Laserbearbeitungsgerät in einem Zustand zeigt, in dem eine durch die chromatische Aberration der Vergrößerung bedingte Abweichung zwischen den Eintreffpositionen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls korrigiert wird;
• 4 ist ein Diagramm, das die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls auf einer Bearbeitungsoberfläche veranschaulicht, wenn die Oberfläche eines Werkstücks rasterförmig abgetastet wird, indem nur ein erster Spiegel betätigt wird, ohne einen zweiten Spiegel in einem Zustand zu betreiben, in dem die Bearbeitungsoberfläche von einer Linsenseite aus betrachtet wird;
• 5 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten darstellt;
• 6 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten darstellt;
• 7 ist ein Diagramm, das eine Datenkonfiguration von korrigierten Bearbeitungsdaten veranschaulicht;
• 8 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Vorgangs zur Erzeugung der korrigierten Bearbeitungsdaten;
• 9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Korrekturzahltabelle, das eine Datenkonfiguration von Korrekturzahl-Tabellendaten schematisch darstellt;
• 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Korrekturwinkeleinstellvorgang veranschaulicht;
• 11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Abtastwinkel X «p_Xk, φy_k) und einem umgebenden Korrekturdatenpunkt veranschaulicht, wenn der von einem Benutzer als Bearbeitungsdaten eingestellte Abtastwinkel X(φx_k, φy_k) bei keinem Datenpunkt auf der Korrekturzahltabelle mit einem Abtastwinkel der Korrekturzahltabelle übereinstimmt;
• 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Laserbearbeitungsvorgang veranschaulicht;
• 13 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang der Stichloch-Tiefenmessung veranschaulicht;
• 14 ist ein Diagramm, das die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls auf der Bearbeitungsoberfläche in einem Zustand zeigt, in dem der Einfluss der chromatischen Aberration der Vergrößerung aufgrund des Betriebs des zweiten Spiegels korrigiert ist;
• 15 ist ein Diagramm, das eine Modifikation des zweiten Spiegels darstellt;
• 16 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration des Laserbearbeitungsgerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
• 17 ist eine schematische Darstellung des Laserbearbeitungsgerätes in einem Zustand, in dem der erste Spiegel von einer Originalposition aus betätigt wird;
• 18 ist eine schematische Darstellung des Laserbearbeitungsgerätes in einem Zustand, in dem der Unterschied zwischen den Eintreffpositionen des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls aufgrund der chromatischen Aberration der Vergrößerung korrigiert ist;
• 19 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für einen Zustand darstellt, in dem bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit ein Stichloch entsteht;
• 20 ist ein Diagramm, das das Laserbearbeitungsgerät in einem Zustand schematisch darstellt, in dem eine Winkeldifferenz zwischen einer Stichlochausbildungsachse und einer optischen Messachse des Messstrahls korrigiert wird;
• 21 ist ein Diagramm, das die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls auf der Bearbeitungsoberfläche schematisch darstellt, wenn die Werkstückoberfläche rasterförmig abgetastet wird, indem nur der erste Spiegel betätigt wird;
• 22 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung von ersten Korrekturzahl-Tabellendaten darstellt;
• 23 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten darstellt;
• 24 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten eines Positionskorrektur-Bewegungsumfangs veranschaulicht;
• 25 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten eines Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs veranschaulicht;
• 26 ist ein Diagramm, das die Korrekturzahl-Tabellendaten für den Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang veranschaulicht;
• 27 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration der korrigierten Bearbeitungsdaten zeigt;
• 28 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Erzeugung von Bearbeitungsdaten veranschaulicht;
• 29 ist ein Diagramm, in dem die Korrekturzahltabelle schematisch dargestellt ist, die eine Konfiguration der Korrekturzahl-Tabellendaten darstellt;
• 30 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Korrekturwinkels veranschaulicht;
• 31 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Abtastwinkel X und dem umgebenden Korrekturdatenpunkt veranschaulicht, wenn der von dem Benutzer eingestellte Abtastwinkel X bei keinem Datenpunkt auf der Korrekturzahltabelle mit dem Abtastwinkel der Korrekturzahltabelle übereinstimmt;
• 32 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Korrekturbewegungsumfangs veranschaulicht;
• 33 ist ein Flussdiagramm, das eine Laserbearbeitungsverfahren veranschaulicht;
• 34 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Messung der Tiefe eines Stichloches veranschaulicht;
• 35 ist eine schematische Darstellung der Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls auf der Bearbeitungsoberfläche in einem Zustand, in dem der Einfluss der chromatischen Aberration der Vergrößerung durch die Betätigung des zweiten Spiegels korrigiert wird;
• 36 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Laserbearbeitungsgerätes gemäß Modifikation 1 der vorliegenden Offenbarung darstellt;
• 37 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Laserbearbeitungsgerätes gemäß Modifikation 4 der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
• 38 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Laserbearbeitungsgerät gemäß dem Stand der Technik zeigt.
• BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
• Ausführungsform 1: Erster Fall
• Konfiguration des Laserbearbeitungsgerätes
• 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Laserbearbeitungsgerätes 1 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Laserbearbeitungsgerät 1 umfasst einen Bearbeitungskopf 2, ein optisches Interferometer 3, eine Messverarbeitungseinheit 4, einen Laseroszillator 5 und eine Steuereinheit 6. Das optische Interferometer 3 sendet einen Messstrahl 15 zur OCT-Messung aus, und der Laseroszillator 5 versetzt einen Bearbeitungslaserstrahl 11 zur Laserbearbeitung in Oszillation. Der Messstrahl 15 wird von einem Messstrahleinlass 9 in den Bearbeitungskopf 2 eingespeist, und der von dem Laseroszillator 5 in Oszillation versetzte Bearbeitungslaserstrahl 11 wird von einem Bearbeitungsstrahleinlass 10 in den Bearbeitungskopf 2 eingespeist.
• Der von dem Bearbeitungsstrahleinlass 10 eingeleitete Bearbeitungslaserstrahl 11 durchläuft einen dichroitischen Spiegel 12, wird von einem ersten Spiegel 13 reflektiert, durchläuft eine Linse 14 und wird auf eine Bearbeitungsoberfläche 19 auf der Oberfläche eines Werkstücks 18 fokussiert. Dementsprechend wird ein Bearbeitungspunkt 20 des Werkstücks 18 laserbearbeitet. Zu diesem Zeitpunkt wird der mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 bestrahlte Bearbeitungspunkt 20 geschmolzen, und es bildet sich ein Schmelzbad 21. Weiterhin wird das geschmolzene Metall aus dem Schmelzbad 21 verdampft, wobei durch den Druck des beim Verdampfen erzeugten Dampfes ein Stichloch 22 ausgebildet wird.
• Der von dem Messstrahleinlass 9 eingeleitete Messstrahl 15 wird durch eine Kollimatorlinse 16 in einen parallelen Strahl umgewandelt, von einem zweiten Spiegel 17 und dem dichroitischen Spiegel 12 reflektiert, von dem ersten Spiegel 13 reflektiert, durch die Linse 14 geleitet und auf den Bearbeitungspunkt 20 auf der Oberfläche des Werkstücks 18 fokussiert. Anschließend wird der Messstrahl 15 von der Bodenfläche des Stichloches 22 reflektiert, erreicht auf einem Ausbreitungsweg das optische Interferometer 3 und erzeugt in dem optischen Interferometer 3 ein Interferenzsignal aufgrund optischer Interferenz mit einem Referenzstrahl, der nicht abgebildet ist. Die Messverarbeitungseinheit 4 leitet die Tiefe des Stichloches 22, d.h. die Eindringtiefe des Bearbeitungspunktes 20, aus dem Interferenzsignal ab. Die Eindringtiefe ist der Abstand zwischen dem höchsten Punkt eines geschmolzenen Teils des Werkstücks 18 und der Bearbeitungsoberfläche 19.
• Die Wellenlänge des Bearbeitungslaserstrahls 11 und die Wellenlänge des Messstrahls 15 unterscheiden sich voneinander. Der dichroitische Spiegel 12 hat derartige Eigenschaften, dass der dichroitische Spiegel 12 einen Lichtstrahl mit der Wellenlänge des Bearbeitungslaserstrahls 11 hindurchlässt und einen Lichtstrahl mit der Wellenlänge des Messstrahls 15 reflektiert.
• Der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 sind bewegliche Spiegel, die um zwei oder mehr Achsen gedreht werden können. In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 jeweils ein Galvanometerspiegel. Der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 sind über einen ersten Treiber 7 bzw. einen zweiten Treiber 8 mit der Steuereinheit 6 verbunden und werden unter Steuerung der Steuereinheit 6 betätigt. Die Steuereinheit 6 hat einen eingebauten Speicher 31 zur Aufnahme von Bearbeitungsdaten zur Durchführung der gewünschten Verarbeitung an dem Werkstück 18 und von Korrekturdaten zur Durchführung von Korrekturen, die im Folgenden beschrieben werden.
• In einem Beispiel in 1 ist nur die Drehung des ersten Spiegels 13 und des zweiten Spiegels 17 um eine Drehachse senkrecht zu einer Papieroberfläche dargestellt, wie durch gestrichelte Linien angedeutet. Tatsächlich sind jedoch der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 so konfiguriert, dass sie, wie oben beschrieben, um zwei oder mehr Achsen drehbar sind und sich beispielsweise um eine Drehachse parallel zur Papieroberfläche drehen können. In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber, wie in 1 dargestellt, ein Fall beschrieben, in dem der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 nur eine Drehbewegung um die zur Papieroberfläche senkrechte Drehachse ausführen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der erste Spiegel 13 sowie der zweite Spiegel 17 können auch eine Drehung um eine andere Drehachse ausführen.
• Wenn sich der zweite Spiegel 17 an einer ursprünglichen Position befindet, fällt eine optische Messachse 23 des Messstrahls 15 mit einer optischen Bearbeitungsachse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 zusammen, nachdem er von dem dichroitischen Spiegel 12 reflektiert wurde.
• Wenn sich der erste Spiegel 13 weiterhin an einer ursprünglichen Position befindet und der Bearbeitungslaserstrahl 11 von dem ersten Spiegel 13 reflektiert wird und durch die Linse 14 verläuft, fällt die optische Achse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 mit einer optischen Achse 25 der Linse zusammen, die das Zentrum der Linse 14 bildet. In der folgenden Beschreibung wird eine Eintreffposition (Abstrahlposition) des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 des Werkstücks 18, wenn der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 durch das Zentrum der Linse 14 hindurchgehen, als ursprünglicher Bearbeitungspunkt 26 beschrieben.
• Das heißt, die ursprünglichen Positionen des ersten Spiegels 13 und des zweiten Spiegels 17 sind Positionen, bei denen der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 durch das Zentrum der Linse 14 verlaufen.
• Die Linse 14 ist eine Linse zur Fokussierung des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf den Bearbeitungspunkt 20. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Linse 14 eine fθ-Linse.
• Der erste Spiegel 13 und die Linse 14 bilden ein allgemeines optisches Abtastsystem mit einem Galvanometerspiegel und einer fθ-Linse. Daher kann durch Drehen des ersten Spiegels 13 aus der ursprünglichen Position um einen vorbestimmten Betätigungsumfang eine Position gesteuert werden, in der der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht. Der Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 für die Bestrahlung eines gewünschten Bearbeitungspunktes 20 mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 kann eindeutig eingestellt werden, wenn eine Positionsbeziehung zwischen den optischen Elementen, die den Bearbeitungskopf 2 bilden, und ein Abstand von der Linse 14 zu der Bearbeitungsoberfläche 19 bestimmt wird.
• Es ist vorzuziehen, dass in der Entfernung von der Linse 14 zu der Bearbeitungsoberfläche 19 eine Fokusposition, in der der Bearbeitungslaserstrahl 11 am stärksten fokussiert ist, und die Bearbeitungsoberfläche 19 so angeordnet sind, dass sie miteinander übereinstimmen, so dass die Bearbeitung durch den Bearbeitungslaserstrahl 11 am effizientesten ausgeführt wird. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Abstand von der Linse 14 zu der Bearbeitungsoberfläche 19 kann je nach Bearbeitungsanwendung auf einen vorbestimmten Abstand festgelegt werden.
• Wenn ein Betätigungswinkel (Betätigungsumfang) des ersten Spiegels 13 gemäß einem vorgegebenen Betätigungsplan geändert wird, kann die Position des Bearbeitungspunktes 20 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 abgetastet werden. Da der Laseroszillator 5 unter Steuerung der Steuereinheit 6 zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand umgeschaltet wird, kann außerdem eine vorbestimmte Position auf der Bearbeitungsoberfläche 19 in einem vorbestimmten Muster innerhalb eines abtastbaren Bereichs des Bearbeitungslaserstrahls 11 laserbearbeitet werden.
• Wirkung der chromatischen Aberration
• 2 ist ein Diagramm, das das Laserbearbeitungsgerät 1 in einem Zustand zeigt, in dem ein erster Spiegel 13 von der ursprünglichen Position aus betätigt wird. In 2 wird angenommen, dass sich der zweite Spiegel 17 in der ursprünglichen Position befindet.
• In einem in 2 dargestellten Beispiel verlaufen der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der von dem ersten Spiegel 13 reflektierte Messstrahl 15 auf derselben optischen Achse, bis der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 das Objektiv 14 erreichen. Nachdem jedoch der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15, wie in 2 dargestellt, die Linse 14 durchlaufen haben, kommt es zu einer Abweichung in einer Laufrichtung des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15, wodurch der Messstrahl 15 eine andere Position als der Bearbeitungspunkt 20 erreicht. In 2 wird eine optische Achse des Bearbeitungslaserstrahls 11 als optische Bearbeitungsachse 24a und eine optische Achse des Messstrahls 15 als optische Messachse 23a bezeichnet.
• Dies wird durch die chromatische Aberration der Linse 14 verursacht. Die chromatische Aberration ist eine Aberration, die erzeugt wird, da ein allgemeines optisches Material einschließlich der Linse 14 die Eigenschaft hat, dass der Brechungsindex in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts variiert.
• Es gibt zwei Arten der chromatischen Aberration, die eine axiale chromatische Aberration und eine chromatische Aberration der Vergrößerung umfassen. Die axiale chromatische Aberration bezieht sich auf die Eigenschaft, dass die Brennweite einer Linse je nach der Wellenlänge des Lichts variiert, und die chromatische Aberration der Vergrößerung bezieht sich auf die Eigenschaft, dass die Bildhöhe in einer Brennebene je nach der Wellenlänge des Lichts variiert. In 2 wird die Abweichung in der Laufrichtung des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 nach dem Durchgang des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 durch die Linse 14 durch die chromatische Aberration der Vergrößerung verursacht.
• In dem Laserbearbeitungsgerät 1 tritt nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auch die axiale chromatische Aberration auf. Bei der durch die axiale chromatische Aberration bedingten Abweichung zwischen dem Bearbeitungslaserstrahl 11 und dem Messstrahl 15 wird jedoch ein Abstand zwischen der Kollimatorlinse 16 und dem Messstrahleinlass 9 eingestellt, wobei der Messstrahl 15 unmittelbar nach dem Durchgang durch die Kollimatorlinse 16 aus einem parallelen Lichtzustand leicht divergiert oder konvergiert wird, so dass die Abweichung ausgeglichen werden kann.
• In 2 erreicht der Messstrahl 15 in Bezug auf den ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 eine Position auf der Bearbeitungsoberfläche 19, die weiter entfernt ist als eine Position, die der Bearbeitungslaserstrahl 11 erreicht. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Der Messstrahl 15 kann aufgrund einer Linsenkonfiguration der Linse 14 und eines Größenverhältnisses zwischen den Wellenlängen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 eine Position erreichen, die näher an dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 liegt als der Bearbeitungslaserstrahl 11. Im Allgemeinen erreicht ein Strahl mit einer längeren Wellenlänge eine Position, die weiter von dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 entfernt ist als der Bearbeitungslaserstrahl 11.
• So gibt es zum Beispiel ein Verfahren zur Herstellung der Linse 14 mit den Eigenschaften einer achromatischen Linse als Verfahren zur Korrektur der chromatischen Aberration der Vergrößerung. Wenn die Linse 14 jedoch sowohl die Eigenschaften einer fθ-Linse als auch die Eigenschaften einer achromatischen Linse haben soll, ist ein sehr fortschrittliches optisches Designverfahren erforderlich, wobei das Design der Linse 14 einen hohen Zeit- und Kostenaufwand erfordert. Daher wird in der vorliegenden Offenbarung, wie unten beschrieben, die chromatische Aberration der Vergrößerung durch die Betätigung des zweiten Spiegels 17 mit geringen Kosten korrigiert.
• Verfahren zur Korrektur der chromatischen Aberration der Vergrößerung
• 3 ist ein Diagramm, das das Laserbearbeitungsgerät 1 in einem Zustand zeigt, in dem eine durch die chromatische Aberration der Vergrößerung bedingte Abweichung zwischen den Eintreffpositionen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 korrigiert wird.
• In 3 wird der zweite Spiegel 17 um einen vorgegebenen Betätigungswinkel (Bewegungsumfang) aus der ursprünglichen Position heraus betätigt. Dementsprechend sind die optische Bearbeitungsachse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 und die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 von dem dichroitischen Spiegel 12 zu der Linse 14 nicht koaxial. Nach dem Durchgang durch die Linse 14 erreichen der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 jedoch denselben Bearbeitungspunkt 20 auf der Bearbeitungsoberfläche 19. In 3 verläuft die optische Bearbeitungsachse 24a des Bearbeitungslaserstrahls 11 durch dieselbe Position wie in 2 und verläuft eine optische Messachse 23b des Messstrahls 15 nach der Korrektur durch die Betätigung des zweiten Spiegels 17 durch eine Position, die sich von der optischen Messachse 23a wie in 2 unterscheidet.
• Ein vorbestimmter Betätigungsumfang, mit dem der zweite Spiegel 17 von der ursprünglichen Position aus betätigt wird, ist einem Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 auf einer Eins-zu-Eins-Basis zugeordnet. Da der Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt wird, an dem der Bearbeitungslaserstrahl 11 (und der Messstrahl 15) eingestrahlt wird, wird ein Betätigungsumfang eines zweiten beweglichen Spiegels ebenfalls eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt, an dem der Messstrahl 15 eingestrahlt wird. Der Betätigungsumfang des zweiten Spiegels 17 von der ursprünglichen Position aus wird in der folgenden Beschreibung als Korrekturwinkel bezeichnet. Nachfolgend wird ein Verfahren zur Gewinnung des Korrekturwinkels beschrieben.
• Beziehung zwischen Korrekturwinkel und Abtastwinkel
• In der Linse 14, die eine fθ-Linse ist, gilt, wenn die Brennweite der Linse 14 f ist, der Winkel eines Lichtstrahls, der auf die Linse 14 von der optischen Achse 25 der Linse einfällt, θ ist, und der Abstand (als Bildhöhe bezeichnet) eines Lichtstrahls, der durch die Linse 14 von einer optischen Achse auf einer Bildebene durchtritt, h ist, eine Beziehung h = fθ.
• In der vorliegenden Ausführungsform hat der erste Spiegel 13, wie oben beschrieben, zwei Drehachsen. Wenn die beiden Achsen eine x-Achse und eine y-Achse sind, der Winkel einer x-Achsen-Komponente des Lichtstrahls, der durch den ersten Spiegel 13 von der optischen Linsenachse 25 reflektiert wird, θx und der Winkel einer y-Achsen-Komponente des Lichtstrahls, der von derselben optischen Linsenachse 25 reflektiert wird, θy ist und die Bildhöhen in x-Richtung und y-Richtung auf der Bildebene x bzw. y sind, gilt eine Beziehung von x = fθx und y = fθy.
• Wenn also die Position des Bearbeitungspunktes, an dem der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht, (x, y) ist, gilt (x, y) = (fθx, fθy). Da sich der Emissionswinkel des von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahls, wenn der Lichtstrahl auf einen Spiegel auftrifft, auf den doppelten Winkeländerungsumfang des Spiegels ändert, gilt, wenn der Betätigungsumfang (Betätigungswinkel) des ersten Spiegels 13 von der ursprünglichen Position aus (φx, φy) ist, eine Beziehung von (2φx, 2φy) = (θx, θy). In der folgenden Beschreibung wird der Betätigungswinkel (φx, φy) des ersten Spiegels 13 von der ursprünglichen Position aus als Abtastwinkel (φx, φy) bezeichnet.
• Wie oben beschrieben, wird in dem Laserbearbeitungsgerät 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wenn der Winkelumfang des ersten Spiegels 13, d.h. der Abtastwinkel (φx, φy), bestimmt wird, auch eine Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls 11 auf der Bearbeitungsoberfläche 19, d.h. die Position (x, y) des Bearbeitungspunktes 20, bestimmt.
• Wie oben beschrieben, wird der Abtastwinkel eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt, und ebenso wird der Korrekturwinkel eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt. Das heißt, für jede Position des Bearbeitungspunktes 20 wird im Voraus eine Beziehung zwischen dem Abtastwinkel und dem Korrekturwinkel abgeleitet, wobei der zweite Spiegel 17 während der Bearbeitung nur mit dem Korrekturwinkel betätigt wird, der der Position des Bearbeitungspunktes 20 entspricht, so dass die Abweichung des Messstrahls 15 aufgrund der chromatischen Aberration der Vergrößerung korrigiert werden kann.
• Im Folgenden wird ein Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben, die eine Übereinstimmung zwischen dem Abtastwinkel und dem Korrekturwinkel für jeden Bearbeitungspunkt 20 anzeigt.
• Verfahren zum Erstellen von Korrekturzahl-Tabellendaten
• 4 ist ein Diagramm, das die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 zeigt, wenn die Oberfläche des Werkstücks 18 rasterförmig abgetastet wird, wobei nur der erste Spiegel 13 betätigt wird, ohne den zweiten Spiegel 17 in einem Zustand zu betätigen, in dem die Bearbeitungsoberfläche 19 von der Seite der Linse 14 aus betrachtet wird.
• In 4 ist eine Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28, die eine Trajektorie des Bearbeitungslaserstrahls 11 ist, durch eine durchgezogene Linie und eine Messstrahl-Trajektorie 27, die eine Trajektorie des Messstrahls 15 ist, durch eine gestrichelte Linie dargestellt. In einem in 4 dargestellten Beispiel wird die chromatische Aberration der Vergrößerung nicht korrigiert, da der zweite Spiegel 17 nicht betätigt wird. Obwohl also die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 in der Nähe des ursprünglichen Bearbeitungspunktes 26 zusammenfallen, nimmt die Abweichung zwischen beiden Trajektorien mit zunehmendem Abstand von dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 zu. Während also die Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 ein gitterförmiges Muster ohne Verzerrung beschreibt, beschreibt die Messstrahl-Trajektorie 27 eine verzerrte Nadelkissenbahn. Die in 4 dargestellte Form der Messstrahl-Trajektorie 27 ist ein Beispiel, und die Verzerrungsform der Messstrahl-Trajektorie 27 kann sich je nach optischen Eigenschaften der Linse 14 ändern.
• Obwohl 4 als Beispiel ein Gittermuster von 4 × 4 Quadraten in gleichen Abständen zeigt, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das Gittermuster für das Abtasten kann auf ein Gitter mit einer geringeren Anzahl von Quadraten eingestellt werden, oder ein Gitterintervall eines Bereiches, der eine besonders hohe Genauigkeit erfordert, kann im Verhältnis zur chromatischen Aberration der Vergrößerung der Linse fθ verkleinert werden. Ferner kann ein radiales Gittermuster eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch, da der Korrekturwinkel durch zwei Achsen der x-Achse und der y-Achse festgelegt wird, ein orthogonales Gittermuster wie in 4 dargestellt vorzuziehen.
• Vergleicht man die Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 und die in 4 dargestellte Messstrahl-Trajektorie 27, so zeigt sich, dass an jedem entsprechenden Gitterpunkt des Gittermusters eine Abweichung auftritt.
• Um die Daten der Korrekturzahltabelle zu erstellen, ist es erforderlich, den Korrekturwinkel so zu bestimmen, dass ein Bearbeitungsstrahl-Rasterpunkt 30, der ein Rasterpunkt auf der Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 ist, und ein entsprechender Messstrahl-Rasterpunkt 29 auf der Messstrahl-Trajektorie 27 miteinander übereinstimmen.
• Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, um einen Korrekturwinkel an einer bestimmten Gitterpunktposition zu erhalten.
• 5 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten darstellt.
• In Schritt S1 wird, wie in der in 4 dargestellten Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28, ein Gittermuster in einem Bereich eingestellt, in dem die Laserbearbeitung auf der Bearbeitungsoberfläche 19 ausgeführt wird.
• In Schritt S2 wird ein zweidimensionaler Strahlprofilierer (nicht abgebildet) an einer Position des Gittermusters installiert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Höhenposition der Erfassungsoberfläche des zweidimensionalen Strahlprofilierers so eingestellt, dass sie mit der Bearbeitungsoberfläche 19 übereinstimmt.
• Im Schritt S3 wird der Abtastwinkel des ersten Spiegels 13 so eingestellt, dass der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Gitterpunktposition erreicht.
• In Schritt S4 wird der Bearbeitungslaserstrahl 11 eingestrahlt, und die Eintreffposition, an der der Bearbeitungslaserstrahl 11 tatsächlich die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht, mit dem zweidimensionalen Strahlprofilierer ermittelt.
• In Schritt S5 wird der Messstrahl 15 eingestrahlt, und die Eintreffposition, an der der Messstrahl 15 tatsächlich die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht, mit dem zweidimensionalen Strahlprofilierer ermittelt.
• In Schritt S6 wird der Korrekturwinkel des zweiten Spiegels 17 in Bezug auf das Messergebnis des zweidimensionalen Strahlprofilierers so eingestellt, dass die in Schritt S4 erhaltene Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls 11 und die Eintreffposition des Messstrahls 15 miteinander übereinstimmen.
• In Schritt S7 werden der eingestellte Abtastwinkel und der eingestellte Korrekturwinkel als Daten einer Korrekturzahltabelle in dem Speicher 31 gespeichert.
• In Schritt S8 wird bestimmt, ob die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten des in Schritt S1 eingestellten Gittermusters erfasst werden oder nicht. Wenn die Daten an sämtlichen Gitterpunkten erfasst werden (Schritt S8: Ja), wird der Vorgang beendet, andernfalls (Schritt S8: Nein) geht der Vorgang zu Schritt S9 über.
• In Schritt S9 werden verschiedene Gitterpunktpositionen festgelegt, und der Vorgang kehrt zu Schritt S2 zurück.
• Als nächstes wird ein zweites Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung von Korrekturzahl-Tabellendaten darstellt.
• In Schritt S11 wird als temporäres Werkstück eine flache Metallplatte (im Folgenden als Metallplatte bezeichnet) o.ä. installiert und wie in der in 4 dargestellten Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 ein Gittermuster in einem Bereich, in dem eine Laserbearbeitung ausgeführt wird, auf der Bearbeitungsoberfläche 19 eingestellt.
• In Schritt S12 wird der Abtastwinkel des ersten Spiegels 13 so eingestellt, dass der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Gitterpunktposition erreicht.
• In Schritt S13 wird der Bearbeitungslaserstrahl 11 abgestrahlt, um ein winziges Loch in der Oberfläche der Metallplatte auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Ausgabeintesität und die Abstrahlungszeit des Bearbeitungslaserstrahls 11 so eingestellt, dass das Werkstück 18 durchdrungen wird. Es ist vorzuziehen, dass der Durchmesser des winzigen Lochs etwa zwei- bis dreimal so groß ist wie die Messauflösung des optischen Interferometers 3.
• In Schritt S14 wird die Form des hergestellten winzigen Lochs mit dem optischen Interferometer 3 gemessen. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, eine dreidimensionale Form in der Nähe des winzigen Lochs zu messen, indem man den zweiten Spiegel 17 bis zu einem gewissen Grad aus einer Winkelposition heraus betätigt und den Messstrahl 15 abtastet.
• In Schritt S15 wird mit den in Schritt S14 gemessenen Formmessdaten ein Korrekturwinkel ermittelt, bei dem der Messstrahl 15 den tiefsten Teil des winzigen Lochs erreicht.
• In Schritt S16 werden der in Schritt S15 ermittelte Korrekturwinkel, der Abtastwinkel zu diesem Zeitpunkt und die Daten der Korrekturzahltabelle in dem Speicher 31 gespeichert.
• In Schritt S17 wird bestimmt, ob die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten des in Schritt S10 eingestellten Gittermusters erfasst werden oder nicht. Wenn die Daten an sämtlichen Gitterpunkten erfasst werden (Schritt S17: Ja), wird der Vorgang beendet, andernfalls (Schritt S17: Nein) geht der Vorgang zu Schritt S18 über.
• In Schritt S18 werden verschiedene Rasterpunktpositionen festgelegt, und der Vorgang kehrt zu Schritt S12 zurück.
• Die Daten der Korrekturzahltabelle werden mit dem oben beschriebenen Verfahren ermittelt. In dem in 4 dargestellten Beispiel können nur die Korrekturzahl-Tabellendaten an 16 Gitterpunkten auf dem 4 x 4-Gitter-Muster erzeugt werden. Tatsächlich ist es jedoch vorzuziehen, dass das Gittermuster feiner gemacht wird, so dass die Korrekturzahl-Tabellendaten an mehr Gitterpunkten erfasst werden. Aber selbst wenn die sehr feinen Gittermusterdaten zur Erzeugung der Korrekturzahl-Tabellendaten verwendet werden, kann der Betätigungswinkel (Abtastwinkel) des ersten Spiegels 13 auf einen beliebigen Wert eingestellt werden, solange der Wert zu einem Betätigungsbereich eines Mechanismus gehört und somit der Abtastwinkel möglicherweise nicht mit den Korrekturzahl-Tabellendaten übereinstimmt. In einem derartigen Fall ist es notwendig, den Korrekturwinkel durch Interpolation der Korrekturzahl-Tabellendaten zu beziehen. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Gewinnung des Korrekturwinkels durch Interpolation der Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben.
• Verfahren zum Erzeugen von Bearbeitungsdaten
• Als nächstes wird der Ablauf eines Verfahrens zum Erzeugen von Bearbeitungsdaten für die Bearbeitung des Werkstücks 18 beschrieben.
• Normalerweise steuert eine Steuereinheit in einem Laserbearbeitungsgerät mit einer fθ-Linse und einem Galvanometerspiegel den Laseroszillator und den Galvanometerspiegel unter Verwendung von Bearbeitungsdaten, in denen ein Ausgangsanzeigewert an einen Laseroszillator und ein Abtastwinkeldatenelement für jeden Bearbeitungspunkt eingestellt sind. Die Bearbeitungsdaten sind in einer chronologischen Ordnung angeordnet, und die Laserbearbeitung des gesamten Werkstücks erfolgt durch die Bearbeitung sämtlicher Bearbeitungspunkte auf der Oberfläche des Werkstücks in einer chronologischen Ordnung.
• In dem Laserbearbeitungsgerät 1 wird entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung der Korrekturwinkel als Datenelement der Bearbeitungsdaten zusätzlich zu dem Ausgangsanzeigewert an den Laseroszillator, der Position des Bearbeitungspunktes und dem Abtastwinkel hinzugefügt. In der folgenden Beschreibung werden die verarbeiteten Daten, zu denen der Korrekturwinkel auf diese Weise als Datenelement hinzugefügt wird, als korrigierte Bearbeitungsdaten bezeichnet.
• 7 ist ein Diagramm, das eine Datenkonfiguration der korrigierten Bearbeitungsdaten veranschaulicht. Wie in 7 dargestellt, 7 umfassen die korrigierten Bearbeitungsdaten: als einen Satz von Datenelementen eine Datenzahl k, die eine Ordnung der Bearbeitungsdaten angibt; eine Bearbeitungspunktposition x_k in der x-Richtung; eine Bearbeitungspunktposition y_k in der y-Richtung; Laserausgabedaten L_k, die den Ausgabeanzeigewert an den Laseroszillator angeben; einen Abtastwinkel φx_k des ersten Spiegels 13, der für die Abtastung in der x-Richtung zuständig ist; einen Abtastwinkel φy_k des ersten Spiegels 13, der für das Abtasten in der y-Richtung verantwortlich ist; einen Korrekturwinkel ψx_k des zweiten Spiegels 17, der für die Korrektur eines Messstrahls in der x-Richtung verantwortlich ist; und einen Korrekturwinkel ψy_k des zweiten Spiegels 17, der für die Korrektur eines Messstrahls in der y-Richtung verantwortlich ist. Das Suffix k jedes Datenelements mit Ausnahme der Datenzahl k zeigt an, dass das Datenelement der Datenzahl k entspricht. Der Abtastwinkel in den korrigierten verarbeiteten Daten ist ein Beispiel für einen ersten Anzeigewert der vorliegenden Offenbarung, und der Korrekturwinkel in den korrigierten verarbeiteten Daten ist ein Beispiel für einen zweiten Anzeigewert der vorliegenden Offenbarung.
• 8 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Vorgangs zur Erzeugung der korrigierten Bearbeitungsdaten.
• In Schritt S21 wird die Datenzahl k, die dem Bereich in dem Speicher 31 zugeordnet ist, in dem die Bearbeitungsdaten gespeichert sind, auf 0 gesetzt.
• In Schritt S22 werden die Laserausgabedaten L_k und die Bearbeitungspunktpositionen x_k und y_k in dem Bereich der Datenzahl k in dem Speicher 31 gespeichert. Bei diesen Werten handelt es sich um Sollwerte, die von einem Benutzer des Laserbearbeitungsgerätes 1 mit Hilfe einer nicht abgebildeten Betätigungseinheit (Tastatur, Maus, Tastfeld o.ä.) eingestellt werden, um die gewünschte Laserbearbeitung zu realisieren.
• In Schritt S23 werden die Abtastwinkel φx_k und φy_k des ersten Spiegels 13 aus den in Schritt S22 gespeicherten Bearbeitungspunktpositionen x_k und y_k berechnet und in dem Bereich der Datenzahl k in dem Speicher 31 gespeichert. Wenn die Brennweite der Linse 14 f ist, wird ein Verhältnis (x_k, y_k) = (2f · φx_k, 2f · φyk) zwischen der Bearbeitungspunktposition und dem Abtastwinkel hergestellt, und somit wird der Abtastwinkel automatisch aus der Bearbeitungspunktposition bestimmt. Ein Beziehungsausdruck zwischen der Bearbeitungspunktposition und dem Abtastwinkel, eine Entsprechungszahlentabelle und dergleichen kann von dem Benutzer im Voraus festgelegt werden, und in diesem Fall kann der Abtastwinkel anhand der festgelegten Positionen bestimmt werden.
• In Schritt S24 wird bestimmt, ob sämtliche Einstellungen der korrigierten Bearbeitungsdaten abgeschlossen sind oder nicht. Wenn sämtliche Einstellungen der korrigierten Bearbeitungsdaten abgeschlossen sind (Schritt S24: Ja), wird der Vorgang beendet, andernfalls (Schritt S24: Nein) geht der Vorgang zu Schritt S25 über.
• In Schritt S25 wird die zu referenzierende Datenanzahl k um eins erhöht, und der Vorgang kehrt zu Schritt S22 zurück. Dementsprechend werden die korrigierten Bearbeitungsdaten für sämtliche Datenzahlen k gesetzt.
• Verfahren zum Einstellen des Korrekturwinkels
• Als nächstes wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Korrekturwinkels für jede Bearbeitungspunktposition in den korrigierten Bearbeitungsdaten beschrieben.
• 9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Korrekturzahltabelle 34, die eine Datenkonfiguration von Korrekturzahl-Tabellendaten schematisch darstellt. 9 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Datensatzes für jeden Gitterpunkt als Datenpunkt 32 an einem Gitterpunkt in der Bearbeitungsoberfläche 19. Wie oben beschrieben, enthält jeder Datenpunkt 32 in 9 die Position auf der Bearbeitungsoberfläche (Bearbeitungspunktposition), den Abtastwinkel und den Korrekturwinkel. Ein Korrekturdatenpunkt 33 ist ein Punkt, der dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 entspricht.
• In der folgenden Beschreibung wird die Position jedes Datenpunktes in der Korrekturzahltabelle 34 der Einfachheit halber mit einem Abtastwinkel (φx, φy) angegeben. Eine Datenzahl in einer Richtung, die dem Abtastwinkel φx entspricht, ist i, und die Datenzahl in einer Richtung, die dem Abtastwinkel φy entspricht, ist j. Unter Verwendung der Datenzahlen i und j gilt der Datenpunkt 32 (Φx_i, Φy_j, Ψx_ij, Ψy_ij), der ein Satz aus einem Korrekturdatentabellen-Abtastwinkel (Φx_i, Φy_j) und einem Korrekturdatentabellen-Korrekturwinkel (Ψx_ij, Ψy_ij) ist.
• 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Korrekturwinkeleinstellvorgang veranschaulicht.
• In Schritt S31 wird die Datenzahl k auf „0“ gesetzt.
• In Schritt S32 wird bestimmt, ob die Datenzahlen i und j, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j genügen, vorhanden sind, indem der Abtastwinkel φx_k und φy_k, der in dem Bereich der Datenzahl k in dem Speicher 31 gespeichert ist, mit sämtlichen Korrekturzahltabellen-Abtastwinkeln Φx_i und Φy_j in der Korrekturzahltabelle 34 verglichen wird. Wenn die Datenzahlen i und j, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen, vorhanden sind (Schritt S32: Ja), fährt der Vorgang mit Schritt S33 fort; andernfalls (Schritt S33: Nein) fährt der Vorgang mit Schritt S34 fort. Im vorliegenden Schritt S32 wird bestimmt, ob ein Datenelement mit demselben Abtastwinkel wie der vom Benutzer eingestellte Korrekturwinkel in der Korrekturzahltabelle 34 vorhanden ist oder nicht.
• In Schritt S33 wird der Korrekturwinkel unter Verwendung der Datenzahlen i und j, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen, so eingestellt, dass (ψx_k, ψy_k) = (Ψx_ij, Ψy_ij).
• Das heißt, da in Schritt S33 ein Datenelement mit dem Abtastwinkel vorhanden ist, der genau mit dem vom Benutzer eingestellten Korrekturwinkel übereinstimmt, wird in Schritt S33 der entsprechende Korrekturdatentabellen-Korrekturwinkel als Korrekturwinkel so eingestellt, wie er ist.
• In Schritt S34 wird der Korrekturwinkel (ψx_k, ψy_k) eingestellt, indem eine Interpolationsverarbeitung unter Verwendung der Daten der vier nächstgelegenen Punkte in den Korrekturzahl-Tabellendaten in Bezug auf den vom Benutzer eingestellten Abtastwinkel (φx_k, φy_k) ausgeführt wird. Einzelheiten zu Schritt S34 werden im Folgenden beschrieben.
• In Schritt S35 wird der in Schritt S33 oder Schritt S34 eingestellte Korrekturwinkel (ψx_k, ψy_k) in dem Bereich der Datenzahl k der Bearbeitungsdaten in dem Speicher 31 gespeichert.
• In Schritt S36 wird bestimmt, ob die Korrekturwinkel für sämtliche in dem Speicher 31 gespeicherten Bearbeitungsdaten eingestellt sind oder nicht. Wenn die Einstellungen für sämtliche Bearbeitungsdaten abgeschlossen sind (Schritt S36: Ja), wird der Vorgang beendet, andernfalls (Schritt S36: Nein) geht der Vorgang zu Schritt S37 über.
• In Schritt S37 wird die zu referenzierende Datenzahl k um eins erhöht, und der Vorgang kehrt zu Schritt S32 zurück. Dementsprechend werden die korrigierten Bearbeitungsdaten für sämtliche Datenzahlen k gesetzt.
• Details der Interpolationsverarbeitung
• Es wird der Schritt S34 (Interpolationsverarbeitung) in 10 ausführlich beschrieben. In Schritt S34 stimmt der von dem Benutzer eingestellte Abtastwinkel (φx_k, φy_k) mit keinem Korrekturzahltabellen-Abtastwinkel (Φx_i, Φy_j) in dem Datenpunkt 32 überein.
• 11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Abtastwinkel X (φx_k, φy_k) und einem umgebenden Korrekturdatenpunkt veranschaulicht, wenn der von dem Benutzer als Bearbeitungsdaten eingestellte Abtastwinkel X (φx_k, φy_k) bei keinem Datenpunkt 32 in der Korrekturzahltabelle 34 mit dem Abtastwinkel der Korrekturzahltabelle übereinstimmt. Der Punkt, der dem Abtastwinkel X (φx_k, φy_k) entspricht, befindet sich in einem Gitter, das durch vier Punkte ausgebildet ist, darunter der Korrekturdatenpunkt A (φx_i, φy_j, Ψx_ij, Ψy_ij), der Korrekturdatenpunkt B (Φx_i+1, Φy_j, Ψx_i+1j, Ψy_i+1j), der Korrekturdatenpunkt C (Φx_i, Φy_j+1, Ψx_ij+1, Ψy_ij+1) und der Korrekturdatenpunkt D (Φx_i+n, Φy_j+1, Ψx_i+1j+1, Ψy_i+1j+1). Es wird eine Beziehung Φx_i ≤ φx_k ≤ Φx_i+1 (Gleichheitszeichen werden nicht gleichzeitig hergestellt) und eine Beziehung Φy_j ≤ φy_k ≤ Φy_j+1 (Gleichheitszeichen werden nicht gleichzeitig hergestellt) hergestellt. Zu diesem Zeitpunkt erhält man den Korrekturwinkel (ψx_k, ψy_k) aus den Gleichungen (1) und (2), indem der Wert des Abtastwinkels X (φx_k, φy_k) und die Werte der Korrekturdatenpunkte A, B, C und D verwendet werden. $$\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{k}}=\left(\text{E}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{ij}}+\text{F}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{i}+1\text{j}}+\text{G}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{ij}+1}+\text{H}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{i}+1\text{j}+1}\right)/\text{J}$$

  

  $$\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{k}}=\left(\text{E}\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{ij}}+\text{F}\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{i}+1\text{j}}+\text{G}\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{ij}+1}+\text{H}\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{i}+1\text{j}+1}\right)/\text{J}$$

  

  E, F, G, H und J in den Gleichungen (1) und (2) erhält man durch die Gleichungen (3) bis (7). $$\text{E}=\left(\mathrm{\phi }{\text{x}}_{\text{k}-}\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}}\right)\left(\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{k}-}\mathrm{\Phi }{\text{y}}_{\text{i}}\right)$$

  

  $$\text{F}=\left(\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}+\text{1}-}\mathrm{\phi }{\text{x}}_{\text{k}}\right)\left(\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{k}-}\mathrm{\Phi }{\text{y}}_{\text{j}}\right)$$

  

  $$\text{G}=\left(\mathrm{\phi }{\text{x}}_{\text{k}-}\mathrm{\phi }{\text{x}}_{\text{i}}\right)\left(\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{j}+1-}\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{k}}\right)$$

  

  $$\text{H}=\left(\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}+\text{1}-}\mathrm{\phi }{\text{x}}_{\text{k}}\right)\left(\mathrm{\Phi }{\text{y}}_{\text{j}+\text{1}-}\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{k}}\right)$$

  

  $$\text{J}=\left(\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}+\text{1}-}\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}}\right)\left(\mathrm{\Phi }{\text{y}}_{\text{j}+\text{1}-}\mathrm{\Phi }{\text{y}}_{\text{j}}\right)$$

  
• Gemäß einem derartigen Verfahren kann der Korrekturwinkel durch die Interpolationsverarbeitung auf der Basis des von dem Benutzer eingestellten Abtastwinkels abgeleitet werden. Der Korrekturwinkel gemäß der Interpolationsverarbeitung ist ein Beispiel für einen dritten Betätigungsumfang gemäß der vorliegenden Offenbarung.
• Bei der oben beschriebenen Interpolationsverarbeitung wird ein lineares Interpolationsverfahren als Interpolationsverfahren verwendet. Es können jedoch auch andere bekannte zweidimensionale Interpolationsverfahren (Spline-Interpolation, quadratische Flächenapproximation und dergleichen) verwendet werden. Weiterhin kann im Voraus eine approximative kontinuierliche gekrümmte Oberfläche höherer Ordnung für den Korrekturwinkel in Bezug auf den Abtastwinkel aus dem Korrekturzahltabellen-Korrekturwinkel (Ψx_ij, Ψy_ij) in der Korrekturzahltabelle 34 berechnet und der dem Abtastwinkel entsprechende Korrekturwinkel abgeleitet werden.
• Laser-Bearbeitu ngsverfahren
• Als nächstes wird ein Laserbearbeitungsverfahren mit dem Laserbearbeitungsgerät 1 beschrieben. 12 ist ein Flussdiagramm, das den Laserbearbeitungsvorgang veranschaulicht.
• In Schritt S41 wird die Datenzahl k auf 0 gesetzt.
• In Schritt S42 werden die Laserausgabedaten L_k, der Abtastwinkel φx_k, φy_k und die Korrekturwinkel ψxk, ψy_k entsprechend der Datenzahl k eingelesen.
• Im Schritt S43 betätigt die Steuereinheit 6 den ersten Spiegel 13 über den ersten Treiber 7 unter Verwendung des Abtastwinkels φx_k und φy_k als Betätigungsumfang und betätigt den zweiten Spiegel 17 über den zweiten Treiber 8 unter Verwendung des Korrekturwinkels ψx_k und ψy_k als Betätigungsumfang.
• In Schritt S44 sendet die Steuereinheit 6 die Laserausgabedaten L_k als Laserausgabewert an den Laseroszillator 5 und versetzt den Bearbeitungslaserstrahl 11 in Oszillation.
• In Schritt S45 wird bestimmt, ob die Laserbearbeitung, die sämtlichen in dem Speicher 31 gespeicherten Datenzahlen k entspricht, abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Laserbearbeitung, die sämtlichen Datenzahlen k entspricht, abgeschlossen ist (Schritt S45: Ja), wird der Vorgang beendet, andernfalls (Schritt S45: Nein) geht der Vorgang zu Schritt S46 über.
• In Schritt S46 wird die zu referenzierende Datenzahl k um eins erhöht, und der Vorgang kehrt zu Schritt S42 zurück. Dementsprechend wird die Verarbeitung für sämtliche Datenzahlen k ausgeführt.
• Verfahren zur Messung der Stichlochtiefe
• Als nächstes wird ein Verfahren zur Messung der Tiefe des Stichloches 22 während der Laserbearbeitung beschrieben.
• 13 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang der Stichloch-Tiefenmessung veranschaulicht.
• Im Schritt S51 werden vor dem Start des mit Bezug auf 12 beschriebenen Laserbearbeitungsvorganges Positionsdaten der Bearbeitungsoberfläche 19 des unbearbeiteten Werkstücks 18 gewonnen.
• Wenn der Laserbearbeitungsvorgang wie unter Bezugnahme auf 12 in Schritt S52 beschrieben beginnt, erzeugt die Messverarbeitungseinheit 4 ein optisches Interferenzsignal, das einer optischen Wegdifferenz zwischen dem Referenzstrahl und dem von dem Stichloch 22 in dem optischen Interferometer 3 zurückreflektierten Messstrahl 15 entspricht.
• Im Schritt S53 leitet die Messverarbeitungseinheit 4 mit Hilfe des optischen Interferenzsignals die Tiefe (Eindringtiefe) des Stichloches 22 ab. Die abgeleitete Tiefe des Stichloches 22 wird in dem Speicher 31 gespeichert.
• In Schritt S54 wird festgelegt, ob der Vorgang der Stichloch-Tiefenmessung beendet werden soll oder nicht. Wenn der Vorgang beendet ist (Schritt S54: Ja), fährt der Vorgang mit Schritt S55 fort; andernfalls (Schritt S54: Nein) kehrt der Vorgang zu Schritt S52 zurück.
• In Schritt S55 gibt die Steuereinheit 6 an die Messverarbeitungseinheit 4 eine Anweisung zum Beenden des Stichloch-Tiefenmessvorganges aus.
• Anweisungen zum Starten des Vorgangs der Stichloch-Tiefenmessung und zum Beenden des Vorgangs der Stichloch-Tiefenmessung sollten nicht von der Steuereinheit 6 ausgeführt werden, sondern können mit Hilfe der nicht abgebildeten Betätigungseinheit o.ä. des Benutzers ausgeführt werden.
• Wirkung
• Wie oben beschrieben, umfasst das Laserbearbeitungsgerät 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung: den Laseroszillator 5, der den Bearbeitungslaserstrahl an dem Bearbeitungspunkt in Oszillation versetzt, an dem das Werkstück bearbeitet werden soll; ein optisches Interferometer 3, das den Messstrahl zu dem Bearbeitungspunkt aussendet und ein optisches Interferenzintensitätssignal erzeugt, das auf Interferenzen beruht, die durch eine optische Wegdifferenz zwischen dem Messstrahl und dem an dem Bearbeitungspunkt reflektierten Referenzstrahl verursacht werden; einen ersten Spiegel 13, der die Laufrichtungen des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls ändert; den zweiten Spiegel 17, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel 13 ändert; eine Linse 14, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf den Bearbeitungspunkt fokussiert; einen Speicher 31, der die korrigierten Bearbeitungsdaten speichert, die im Voraus korrigiert wurden, um eine Abweichung zwischen den Abstrahlungspositionen des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls zu eliminieren, die durch chromatische Aberration der Linse auf der Oberfläche des Werkstücks verursacht wird, wobei die korrigierten Bearbeitungsdaten für die Verarbeitung des Werkstücks bestimmt sind; die Steuereinheit, die den Laseroszillator 5, den ersten Spiegel 13 und den zweiten Spiegel 17 auf der Basis der korrigierten Bearbeitungsdaten steuert; und die Messverarbeitungseinheit 4, die die Tiefe eines Stichloches, das an dem Bearbeitungspunkt durch den Bearbeitungslaserstrahl erzeugt wird, auf der Basis des optischen Interferenzintensitätssignals ableitet.
• Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Abweichung zwischen den Eintreffpositionen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 zu korrigieren, nachdem der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 die Linse 14 durchlaufen haben, wobei die Abweichung durch die chromatische Aberration der Vergrößerung der Linse 14 verursacht wird. Dementsprechend kann die Tiefe des Stichloches 22 durch das OCT in geeigneter Weise gemessen werden. 14 ist ein Diagramm, das die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 in einem Zustand zeigt, in dem der Einfluss der chromatischen Aberration der Vergrößerung durch die Betätigung des zweiten Spiegels 17 korrigiert wird. Gemäß 14 ist im Gegensatz zu 4 zu erkennen, dass die Trajektorie des Bearbeitungslaserstrahls 28, die eine Trajektorie des Bearbeitungslaserstrahls 11 ist, die Trajektorie des Messstrahls 27a, die eine Trajektorie des Messstrahls 15 ist, und die jeweiligen Gitterpunkte miteinander zusam menfallen.
• In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der zweite Spiegel 17, der ein Galvanometerspiegel ist, verwendet, um die Richtung der optischen Achse des Messstrahls 15 zu ändern, wobei die vorliegende Offenbarung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann eine Konfiguration angenommen werden, die zwischen dem Messstrahleinlass 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 installiert ist und die Richtung der optischen Achse des Messstrahls 15 auf der Basis der Steuerung der Steuereinheit 6 ändern kann.
• Ein spezifisches Beispiel für eine derartige Konfiguration umfasst eine in 15 dargestellte Konfiguration. 15 ist ein Diagramm, das eine Modifikation des zweiten Spiegels 17 illustriert. In 15 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem ein zweiter Spiegel 35 als zweiter Spiegel 17 zwischen dem Messstrahleingang 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 befestigt ist und der Messstrahleingang 9 mit einem beweglichen Tisch 36 zum Bewegen eines Messstrahlaustrittsendes versehen ist. Das Messstrahlaustrittsende des Messstrahleinlasses 9 ist so angeordnet, dass es sich in einem Brennpunkt des zweiten Spiegels 35 befindet, wird nach der Reflexion durch den zweiten Spiegel 35 zu einem parallelen Strahl und bewegt sich auf den dichroitischen Spiegel 12 zu. Der bewegliche Tisch 36 wird auf der Basis der Steuerung der Steuereinheit 6 über einen Tischtreiber 37 betätigt. Die Arbeitsrichtung des beweglichen Tisches 36 ist eine zweiachsige Richtung, die senkrecht zur optischen Messachse 23 verläuft. Da der Winkel der optischen Messachse 23 von dem zweiten Spiegel 35 zu dem dichroitischen Spiegel 12 durch die Betätigung des beweglichen Tisches 36 in der oben beschriebenen Ausführung verändert wird, kann der gleiche Effekt wie bei dem zweiten Spiegel 17 unter Verwendung des Galvanometerspiegels erzielt werden. Weiterhin kann ein Spiegel für mikroelektromechanische Systeme (MEMS) oder dergleichen als zweiter Spiegel 17 eingesetzt werden.
• Das Laserbearbeitungsgerät und das Laserbearbeitungsverfahren der vorliegenden Offenbarung können auf ein Laserbearbeitungsgerät angewandt werden, das eine Laserbearbeitung an Automobilen, elektronischen Bauteilen und dergleichen durchführt.
• Ausführungsform 2: Zweiter Fall
• Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder Zeichnung sind dieselben Bezugszeichen für dieselben Bauteile angegeben, wobei auf die Beschreibung derselben gegebenenfalls verzichtet wird. Nicht beschriebene Elemente sind dieselben wie in Ausführungsform 1.
• Konfiguration des Laserbearbeitungsgerätes
• Eine Konfiguration des Laserbearbeitungsgerätes 1 entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
• 16 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration des Laserbearbeitungsgerätes 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
• Das Laserbearbeitungsgerät 1 umfasst einen Bearbeitungskopf 2, ein optisches Interferometer 3, eine Messverarbeitungseinheit 4, einen Laseroszillator 5, eine Steuereinheit 6, einen ersten Treiber 7, einen zweiten Treiber 8 und einen dritten Treiber 41.
• Das optische Interferometer 3 emittiert den Messstrahl 15 für die OCT-Messung. Der emittierte Messstrahl 15 wird über den Messstrahleinlass 9 in den Bearbeitungskopf 2 eingespeist. Der Messstrahleinlass 9 ist auf dem zweiten Spiegel 17 installiert.
• Der Laseroszillator 5 oszilliert den Bearbeitungslaserstrahl 11 für die Laserbearbeitung. Der oszillierende Bearbeitungslaserstrahl 11 wird dem Bearbeitungskopf 2 über den Einlass 10 des Bearbeitungsstrahls zugeführt.
• Der in den Bearbeitungskopf 2 eingespeiste Bearbeitungslaserstrahl 11 durchläuft den dichroitischen Spiegel 12, wird von dem ersten Spiegel 13 reflektiert, durchläuft die Linse 14 und wird auf die Bearbeitungsoberfläche 19 auf der Oberfläche des Werkstücks 18 fokussiert. Dementsprechend wird ein Bearbeitungspunkt 20 des Werkstücks 18 laserbearbeitet. Zu diesem Zeitpunkt wird der mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 bestrahlte Bearbeitungspunkt 20 geschmolzen, und es bildet sich ein Schmelzbad 21. Weiterhin wird das geschmolzene Metall aus dem Schmelzbad 21 verdampft, wobei durch den Druck des beim Verdampfen erzeugten Dampfes ein Stichloch 22 ausgebildet wird.
• Der in den Bearbeitungskopf 2 eingespeiste Messstrahl 15 wird durch die Kollimatorlinse 16 in einen parallelen Strahl umgewandelt, von dem zweiten Spiegel 17 reflektiert und durchläuft anschließend einen Strahlverschiebemechanismus 38. Danach wird der Messstrahl 15 von dem dichroitischen Spiegel 12 reflektiert, von dem ersten Spiegel 13 reflektiert, durch das Objektiv 14 geleitet und dann auf den Bearbeitungspunkt 20 auf der Oberfläche des Werkstücks 18 fokussiert. Daraufhin wird der Messstrahl 15 von der Bodenfläche des Stichloches 22 reflektiert, erreicht auf einem Ausbreitungsweg das optische Interferometer 3 und erzeugt in dem optischen Interferometer 3 ein Interferenzsignal aufgrund optischer Interferenz mit einem Referenzstrahl, der nicht abgebildet ist.
• Die Messverarbeitungseinheit 4 misst die Tiefe des Stichloches 22, d.h. die Eindringtiefe des Bearbeitungspunktes 20 aus dem Störsignal. Die Eindringtiefe bedeutet einen Abstand zwischen der Bearbeitungsoberfläche 19 und dem höchsten Punkt des geschmolzenen Teils des Werkstücks 18.
• Die Wellenlänge des Bearbeitungslaserstrahls 11 und die Wellenlänge des Messstrahls 15 unterscheiden sich voneinander. Der dichroitische Spiegel 12 hat die Eigenschaft, einen Strahl mit der Wellenlänge des Bearbeitungslaserstrahls 11 hindurchzulassen und einen Strahl mit der Wellenlänge des Messstrahls 15 zu reflektieren.
• Wenn zum Beispiel ein YAG-Laser oder ein Faserlaser als Bearbeitungslaserstrahl 11 verwendet wird, beträgt die Wellenlänge des Bearbeitungslaserstrahls 11 1.064 nm. Wenn z.B. eine OCT-Lichtquelle als Messstrahl 15 verwendet wird, beträgt die Wellenlänge des Messstrahls 15 1.300 nm.
• Der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 sind bewegliche Spiegel, die sich um zwei oder mehr Achsen drehen können. Der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 sind beispielsweise Galvanometerspiegel.
• Der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 17 sind über den ersten Treiber 7 bzw. den zweiten Treiber 8 mit dem Steuergerät 6 verbunden und werden unter der Steuerung des Steuergerätes 6 betätigt. Der erste Treiber 7 bedient den ersten Spiegel 13 auf der Basis einer Anweisung von der Steuereinheit 6. Der zweite Treiber 8 bedient den zweiten Spiegel 17 auf der Basis einer Anweisung von der Steuereinheit 6.
• Die Steuereinheit 6 verfügt über einen Speicher 31. Der Speicher 31 speichert Bearbeitungsdaten zur Durchführung der gewünschten Bearbeitung an dem Werkstück 18 und Korrekturdaten zur Durchführung von Korrekturen, die nachfolgend beschrieben werden.
• 16 zeigt als Beispiel jeweils nur die Drehung des ersten Spiegels 13 und des zweiten Spiegels 17 um eine Drehachse in y-Richtung (siehe eine gepunktete Linie und einen Gegenrichtungspfeil in der Zeichnung).
• Tatsächlich ist jedoch sowohl der erste Spiegel 13 als auch der zweite Spiegel 17 so konfiguriert, dass sie, wie oben beschrieben, um zwei oder mehr Achsen drehbar sind. Daher kann sowohl der erste Spiegel 13 als auch der zweite Spiegel 17 auch eine Drehung z.B. um eine Drehachse in x-Richtung ausführen.
• Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur ein Fall beschrieben, in dem sowohl der erste Spiegel 13 als auch der zweite Spiegel 17 einen Drehvorgang um die Drehachse in y-Richtung ausführen.
• Wenn sich der zweite Spiegel 17 an der ursprünglichen Position befindet, fällt die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 mit der optischen Bearbeitungsachse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 zusammen, nachdem der Messstrahl 15 von dem dichroitischen Spiegel 12 reflektiert wurde.
• Wenn sich der erste Spiegel 13 an der ursprünglichen Position befindet, fällt die optische Achse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 mit der optischen Achse 25 der Linse zusammen, die den Mittelpunkt der Linse 14 bildet, wenn der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Linse 14 durchläuft, nachdem er von dem ersten Spiegel 13 reflektiert wurde.
• In der folgenden Beschreibung werden die Positionen (als Abstrahlungsposition bezeichnet), an denen der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15, nachdem sie durch die Mitte der Linse 14 hindurchgegangen sind, die Bearbeitungsoberfläche 19 des Werkstücks 18 erreichen, als „ursprünglicher Punkt 26 der Bearbeitung“ bezeichnet (siehe 17). Das heißt, die ursprünglichen Positionen des ersten Spiegels 13 und des zweiten Spiegels 17 sind Positionen, an denen der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 die Mitte der Linse 14 durchlaufen.
• Die Linse 14 ist eine Linse zur Fokussierung des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf den Bearbeitungspunkt 20. Die Linse 14 ist zum Beispiel eine fθ-Linse.
• Der erste Spiegel 13 und die Linse 14 bilden ein allgemeines optisches Abtastsystem mit einem Galvanometerspiegel und einer fθ-Linse. Da der erste Spiegel 13 um einen vorbestimmten Winkel aus der ursprünglichen Position gedreht wird, kann somit die Position, in der der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht, gesteuert werden. Im Folgenden wird ein Winkel, um den der erste Spiegel 13 aus seiner ursprünglichen Position gedreht wird, als „Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13“ bezeichnet. Der Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 für die Abstrahlung eines gewünschten Bearbeitungspunktes 20 mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 kann eindeutig eingestellt werden, wenn eine Positionsbeziehung zwischen den optischen Elementen, die den Bearbeitungskopf 2 bilden, und einem Abstand von der Linse 14 zur Bearbeitungsoberfläche 19 bestimmt wird.
• Es ist vorzuziehen, dass der Abstand von der Linse 14 zu der Bearbeitungsoberfläche 19 ein Abstand ist, bei dem die Fokusposition, in der der Bearbeitungslaserstrahl 11 am stärksten fokussiert ist, mit der Bearbeitungsoberfläche 19 zusammenfällt, so dass die Bearbeitung mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 am effizientesten ausgeführt wird. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Abstand von der Linse 14 zur Bearbeitungsoberfläche 19 kann als ein vorbestimmter Abstand entsprechend einer Bearbeitungsanwendung bestimmt werden.
• Da der Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 nach einem vorgegebenen Betätigungsplan verändert wird, kann die Position des Bearbeitungspunktes 20 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 abgetastet werden. Wenn der Laseroszillator 5 unter der Steuerung der Steuereinheit 6 ein- und ausgeschaltet wird, kann außerdem eine vorbestimmte Position auf der Bearbeitungsoberfläche 19 in einem vorbestimmten Muster innerhalb eines abtastbaren Bereichs des Bearbeitungslaserstrahls 11 laserbearbeitet werden.
• Der Strahlverschiebemechanismus 38 ist ein Mechanismus zur parallelen Verschiebung der optischen Achse 23 des Messstrahls 15 in zwei oder mehr Achsen. Beispielsweise ist der Strahlverschiebemechanismus 38 eine parallele Translation. Der Strahlverschiebemechanismus 38 ist so konfiguriert, dass er die Parallelverschiebung in zwei oder mehr Achsen in einer Richtung (siehe die xy-Achse und einen linearen Zweiwegepfeil in der Zeichnung) senkrecht zu der optischen Messachse 23 des Messstrahls 15 durchführt, wenn sich der zweite Spiegel 17 an der ursprünglichen Position befindet.
• Der Strahlverschiebemechanismus 38 ist über den dritten Treiber 41 mit dem Steuergerät 6 verbunden und wird basierend auf der Steuerung des Steuergerätes 6 betätigt. Der dritte Treiber 41 bedient den Strahlverschiebemechanismus 38 auf der Basis einer Anweisung des Steuergerätes 6.
• Außerdem ist der Strahlverschiebemechanismus 38 mit einer ersten Linse 39 und einer zweiten Linse 40 ausgestattet. Der Abstand zwischen einem Hauptpunkt der ersten Linse 39 und einem Hauptpunkt der zweiten Linse 40 wird auf einen Abstand eingestellt, der sich aus der Addition der Brennweiten der beiden Linsen ergibt.
• Weiter wird in der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass die Brennweite der ersten Linse 39 und die Brennweite der zweiten Linse 40 gleich lang sind.
• Wenn sich der Strahlverschiebemechanismus 38 an einer ursprünglichen Position und der zweite Spiegel 17 an der ursprünglichen Position befindet, fällt die optische Achse 23 des Messstrahls 15 mit der optischen Achse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 nach dem von dem dichroitischen Spiegel 12 reflektierten Messstrahl 15 zusammen.
• Wirkung der chromatischen Aberration
• Als nächstes wird der Effekt der chromatischen Aberration mit Bezug auf 17 beschrieben. 17 ist eine schematische Darstellung des Laserbearbeitungsgerätes 1 in einem Zustand, in dem der erste Spiegel 13 aus der ursprünglichen Position betätigt wird. In 17 wird angenommen, dass sich der zweite Spiegel 17 an der ursprünglichen Position befindet.
• Wie in 17 dargestellt, bewegen sich der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der von dem ersten Spiegel 13 reflektierte Messstrahl 15 auf derselben optischen Achse, bis der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 das Objektiv 14 erreichen. Nachdem der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 die Linse 14 durchlaufen haben, kommt es jedoch zu einer Abweichung in der Laufrichtung des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15. Das heißt, wie in 17 dargestellt, sind die optische Bearbeitungsachse 24a, die eine optische Achse des Bearbeitungslaserstrahls 11 ist, und die optische Messachse 23a, die eine optische Achse des Messstrahls 15 ist, verschoben. Daher erreicht der Messstrahl 15 eine andere Position als der Bearbeitungspunkt 20.
• Dies ist auf die chromatische Aberration der Linse 14 zurückzuführen. Die chromatische Aberration ist eine Aberration, die erzeugt wird, da ein allgemeines optisches Material einschließlich der Linse 14 die Eigenschaft hat, dass der Brechungsindex in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts variiert.
• Es gibt zwei Arten der chromatischen Aberration, die eine axiale chromatische Aberration und eine chromatischen Aberration der Vergrößerung umfassen. Die axiale chromatische Aberration bezieht sich auf die Eigenschaft, dass die Fokusposition einer Linse je nach Wellenlänge des Lichts unterschiedlich ist. Andererseits bezieht sich die chromatische Aberration der Vergrößerung auf die Eigenschaft, dass die Bildhöhe in der Brennebene je nach der Wellenlänge des Lichts variiert. Wie in 17 dargestellt, wird die Abweichung des Bearbeitungslaserstrahls 11 (die optische Bearbeitungsachse 24a) und des Messstrahls 15 (die optische Messachse 23a) in der Laufrichtung nach dem Durchgang des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 durch die Linse 14 durch die chromatische Aberration der Vergrößerung verursacht.
• In dem Laserbearbeitungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform tritt gleichzeitig auch die axiale chromatische Aberration auf. Bei der durch die axiale chromatische Aberration bedingten Abweichung zwischen dem Bearbeitungslaserstrahl 11 und dem Messstrahl 15 wird jedoch ein Abstand zwischen der Kollimatorlinse 16 und dem Messstrahleinlass 9 eingestellt, und der Messstrahl 15 wird unmittelbar nach dem Durchgang durch die Kollimatorlinse 16 aus einem parallelen Lichtzustand leicht divergiert oder konvergiert, so dass die Abweichung ausgeglichen werden kann.
• In 17 ist von dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 aus gesehen, eine Position, bei der der Messstrahl 15 die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht, weiter entfernt als eine Position, bei der der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Der Messstrahl 15 kann aufgrund einer Linsenkonfiguration der Linse 14 und eines Größenverhältnisses zwischen den Wellenlängen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 eine Position erreichen, die näher an dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 liegt als der Bearbeitungslaserstrahl 11. Im Allgemeinen erreicht ein Strahl mit einer längeren Wellenlänge eine Position, die weiter von dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 entfernt ist als der Bearbeitungslaserstrahl 11.
• Beispielsweise gibt es ein Verfahren zur Herstellung der Linse 14 mit der Eigenschaft einer achromatischen Linse als Verfahren zur Korrektur der chromatischen Aberration der Vergrößerung. Wenn die Linse 14 jedoch sowohl die Eigenschaften einer fθ-Linse als auch die Eigenschaften einer achromatischen Linse haben soll, ist eine sehr fortschrittliche optische Entwicklungstechnik erforderlich, wobei die Entwicklung der Linse 14 einen hohen Zeit- und Kostenaufwand erfordert. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie unten beschrieben, die chromatische Aberration der Vergrößerung durch die Betätigung des zweiten Spiegels 17 mit geringem Aufwand korrigiert.
• Verfahren zur Korrektur der chromatischen Aberration der Vergrößerung
• Als nächstes wird ein Verfahren zur Korrektur einer chromatischen Aberration der Vergrößerung unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. 18 ist eine schematische Darstellung des Laserbearbeitungsgerätes 1 in einem Zustand, in dem die Abweichung zwischen den Eintreffpositionen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 aufgrund des chromatischen Abbildungsfehlers der Vergrößerung korrigiert wird.
• In 18 wird der zweite Spiegel 17 von der ursprünglichen Position aus um einen vorgegebenen Betätigungswinkel (als Betätigungswinkel bezeichnet) betätigt. Dementsprechend sind, wie in 18 dargestellt, während sich der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 vom dichroitischen Spiegel 12 zur Linse 14 bewegen, die optische Bearbeitungsachse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 und die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 nicht koaxial. Nach dem Durchgang durch die Linse 14 erreichen der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 jedoch die gleiche Position auf der Bearbeitungsoberfläche 19, d.h. den Bearbeitungspunkt 20.
• In 18 verläuft die optische Bearbeitungsachse 24a des Bearbeitungslaserstrahls 11 durch die gleiche Position wie die in 17 dargestellte optische Bearbeitungsachse 24a. Andererseits verläuft in 18 die optische Messachse 23b des Messstrahls 15, korrigiert durch die Betätigung des zweiten Spiegels 17, durch eine Position, die sich von der in 17 dargestellten optischen Messachse 23a unterscheidet.
• Der Betätigungsumfang (d.h. ein Winkel, um den der zweite Spiegel 17 aus seiner ursprünglichen Position gedreht wird) des zweiten Spiegels 17 ist eins zu eins mit dem Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 verknüpft. Da der Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt wird, an dem der Bearbeitungslaserstrahl 11 (und der Messstrahl 15) eingestrahlt wird, wird der Betätigungsumfang des zweiten Spiegels 17 ebenfalls eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt, an dem der Messstrahl 15 eingestrahlt wird. Nachfolgend wird der Betätigungsumfang des zweiten Spiegels 17 auch als „Korrekturwinkel“ bezeichnet, und es wird ein Verfahren zur Ermittlung des Korrekturwinkels beschrieben.
• Beziehung zwischen Korrekturwinkel und Abtastwinkel
• Als nächstes wird eine Beziehung zwischen dem Korrekturwinkel und dem Abtastwinkel beschrieben. Bei der Linse 14, die eine fθ-Linse ist, ist bei einer Brennweite der Linse 14 von f, einem auf die Linse 14 von der optischen Achse 25 der Linse einfallenden Lichtwinkel θ und einem Abstand eines durch die Linse 14 hindurchtretenden Lichtstrahls von der optischen Achse in der Bildebene h, eine Beziehung von h = fθ hergestellt.
• Wie oben beschrieben, hat der erste Spiegel 13 zwei Drehachsen. Diese beiden Achsen sind auf eine x-Achse und eine y-Achse eingestellt, ein Winkel des Lichtstrahls, der von dem ersten Spiegel 13 in einer x-Achsen-Komponente von der optischen Linsenachse 25 reflektiert wird, ist auf θx eingestellt, und ein Winkel des Lichtstrahls in einer y-Achsen-Komponente von derselben optischen Linsenachse 25 ist auf θy eingestellt. Wenn dann die Bildhöhen in der x-Richtung und der y-Richtung auf der Bildebene auf x bzw. y gesetzt werden, gilt ein Verhältnis von x = fθx und y = fθy.
• Wenn also die Position des Bearbeitungspunktes, an dem der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht, (x, y) ist, ist (x, y) = (fθx, fθy) ist. Wenn außerdem ein Lichtstrahl auf den Spiegel auftrifft, ändert sich der Emissionswinkel des von dem Spiegel reflektierten Lichts um den doppelten Winkelumfang. Wenn also der Betätigungsumfang des ersten Spiegels 13 auf (φx, φy) gesetzt wird, ergibt sich das Verhältnis von (2φx, 2φy) = (θx, θy). In der folgenden Beschreibung wird der Betätigungsumfang (φx, φy) des ersten Spiegels 13 als „Abtastwinkel“ bezeichnet.
• Wie oben beschrieben, wird in dem Laserbearbeitungsgerät 1 der vorliegenden Ausführungsform bei der Bestimmung des Abtastwinkels (φx, φy) des ersten Spiegels 13 auch die Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls 11 auf der Bearbeitungsoberfläche 19, d.h. die Position (x, y) des Bearbeitungspunktes 20, bestimmt.
• Wie oben beschrieben, wird der Abtastwinkel eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt, und ebenso wird der Korrekturumfang ebenfalls eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunktes 20 bestimmt. Das heißt, für jede Position eines bestimmten Bearbeitungspunktes 20 wird im Voraus ein Verhältnis zwischen dem Abtastwinkel und dem Korrekturumfang berechnet, wobei der zweite Spiegel 17 während der Verarbeitung mit dem Korrekturumfang betätigt wird, der der Position des Bearbeitungspunktes 20 entspricht, so dass die Abweichung des Messstrahls 15 aufgrund der chromatischen Aberration der Vergrößerung korrigiert werden kann.
• Auswirkung des Stichlochwinkels
• Andererseits fallen, wie in 18 dargestellt, selbst in einem Zustand, in dem die Abweichung zwischen den Eintreffpositionen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 aufgrund der chromatischen Aberration der Vergrößerung korrigiert wird, die optische Bearbeitungsachse 24a des Bearbeitungslaserstrahls 11 und die optische Messachse 23b des Messstrahls 15 nicht zusammen.
• Wenn die Abtastgeschwindigkeit (im Folgenden als Bearbeitungsgeschwindigkeit bezeichnet) des Bearbeitungslaserstrahls 11 niedrig ist, fällt eine Richtung, in der das Stichloch 22 ausgebildet wird, mit der optischen Bearbeitungsachse 24a des Bearbeitungslaserstrahls 11 zusammen, und somit fällt der Messstrahl 15 schräg auf die Richtung ein, in der das Stichloch 22 ausgebildet wird. Dementsprechend tritt ein Fall ein, in dem der Messstrahl 15 den Boden des Stichloches 22 nicht erreichen kann. Infolgedessen verschlechtert sich die Messgenauigkeit der Tiefe des Stichloches 22.
• 19 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Zustand, in dem bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit das Stichloch 22 ausgebildet wird. Wenn sich die optische Bearbeitungsachse 24a des Bearbeitungslaserstrahls 11 in eine positive Richtung der x-Achse bewegt, wird das Stichloch 22 in einem Zustand ausgebildet, in dem eine Stichlochausbildungsachse 42 in eine Bearbeitungsrichtung (die positive Richtung der x-Achse) mit dem Bearbeitungspunkt 20 als Ausgangspunkt geneigt ist. Daher kann selbst in einem Zustand, in dem die Abweichung zwischen den Eintreffpositionen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 aufgrund der chromatischen Aberration der Vergrößerung korrigiert wird, ein Fall auftreten, in dem der Messstrahl 15 den Boden des Stichloches 22 nicht erreicht. Infolgedessen verschlechtert sich die Messgenauigkeit der Tiefe des Stichloches 22.
• Insbesondere wenn es sich bei einem Strahlmodus des Laseroszillators 5 um einen Einzelmodus handelt, reduziert sich der Punktdurchmesser des Bearbeitungslaserstrahls 11 an dem Bearbeitungspunkt 20 auf z.B. 50 µm oder weniger. Daher wird auch der Durchmesser des erzeugten Stichloches 22 verringert, wobei die Abweichung zwischen einem Winkel der stichlochausbildenden Achse 42 des Stichloches 22 und einem Winkel der optischen Messachse 23b des Messstrahls 15 ein Faktor ist, der eine große Verschlechterung der Messgenauigkeit der Tiefe des Stichloches 22 verursacht.
• Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie unten beschrieben, durch Betätigung des Strahlverschiebemechanismus 38 der Winkel der optischen Achse 23b des Messstrahls 15 korrigiert, so dass die optische Messachse 23b und die Stichlochausbildungsachse 42 miteinander zusammenfallen.
• Verfahren zum Korrigieren des Winkels der optischen Messachse
• Als nächstes wird ein Verfahren zum Korrigieren eines Winkels einer optischen Messachse unter Bezugnahme auf 20 beschrieben. 20 ist eine schematische Darstellung des Laserbearbeitungsgerätes 1 in einem Zustand, in dem die Winkelabweichung zwischen der Stichlochausbildungsachse 42 und der optischen Messachse 23b des in 18 dargestellten Messstrahls 15 korrigiert wird.
• In 20 wird der Strahlverschiebemechanismus 38 von einer ursprünglichen Position aus um einen vorgegebenen Betätigungsumfang (der als Betätigungsabstand bezeichnet werden kann) betätigt. Während sich der Messstrahl 15 und der Bearbeitungslaserstrahl 11 von dem dichroitischen Spiegel 12 zu der Linse 14 bewegen, wird dementsprechend die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 parallel zu der optischen Bearbeitungsachse 24 des Bearbeitungslaserstrahls 11 verschoben. Nach dem Durchgang durch die Linse 14 erreichen der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 jedoch denselben Bearbeitungspunkt 20 auf der Bearbeitungsoberfläche 19.
• In 20 verläuft die optische Bearbeitungsachse 24a des Bearbeitungslaserstrahls 11 durch dieselbe Position wie die in 18 dargestellte optische Bearbeitungsachse 24a. Weiterhin erhält man in 20 eine optische Messachse 23c, indem die in 18 dargestellte optische Messachse 23b durch Betätigung des Strahlverschiebemechanismus 38 korrigiert wird. Ein Winkel der in 20 dargestellten optischen Messachse 23c unterscheidet sich von dem in 18 dargestellten Winkel der optischen Messachse 23b und fällt mit einem Winkel der Stichlochausbildungsachse 42 des Stichloches 22 zusammen.
• Ein vorbestimmter Betätigungsumfang (im folgenden als Korrekturbewegungsumfang bezeichnet) für die Betätigung des Strahlverschiebemechanismus 38 aus der ursprünglichen Position ist mit dem Betätigungsumfang und der Bearbeitungsgeschwindigkeit des ersten Spiegels 13 assoziiert. Da der Betätigungsumfang und die Bearbeitungsgeschwindigkeit des ersten Spiegels 13 eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunkts 20 bestimmt sind, an dem der Bearbeitungslaserstrahl 11 (und der Messstrahl 15) eingestrahlt wird, ist der Korrekturbewegungsumfang ebenfalls eindeutig durch die Position des Bearbeitungspunkts 20 bestimmt, an dem der Messstrahl 15 eingestrahlt wird. Das heißt, für jede Position des Bearbeitungspunktes 20 wird im Voraus eine Beziehung zwischen dem Abtastwinkel und dem Korrekturbewegungsumfang berechnet, wobei der Strahlverschiebemechanismus 38 um den Korrekturbewegungsumfang betätigt wird, der der Position des Bearbeitungspunktes 20 während der Verarbeitung entspricht, so dass die Winkelabweichung zwischen der Stichlochausbildungsachse 42 und der optischen Messachse 23b, die in 18 dargestellt ist, korrigiert werden kann.
• Verfahren zur Erzeugung der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten
• Es wird ein Verfahren zur Erzeugung einer ersten Korrekturzahltabelle beschrieben. Bei den ersten Korrekturzahl-Tabellendaten handelt es sich um Daten, die eine Übereinstimmung zwischen dem Abtastwinkel und dem Korrekturwinkel für jeden Bearbeitungspunkt 20 anzeigen. Die ersten Korrekturzahl-Tabellendaten können als Korrekturzahl-Tabellendaten für einen Korrekturwinkel bezeichnet werden.
• Zunächst werden die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. 21 ist ein Diagramm, das die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 schematisch darstellt, wenn die Oberfläche (d.h. die Bearbeitungsoberfläche 19) des Werkstücks 18 rasterförmig abgetastet wird, indem nur der erste Spiegel 13 ohne den zweiten Spiegel 17 betätigt wird. 21 veranschaulicht einen Zustand, in dem die Bearbeitungsoberfläche 19 von der Seite der Linse 14 aus betrachtet wird.
• In 21 ist die Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28, die eine Trajektorie des Bearbeitungslaserstrahls 11 ist, durch eine durchgezogene Linie und die Messstrahl-Trajektorie 27, die eine Trajektorie des Messstrahls 15 ist, durch eine gepunktete Linie dargestellt. In einem in 21 dargestellten Beispiel wird, da der zweite Spiegel 17 nicht betätigt wird, die chromatische Aberration der Vergrößerung nicht korrigiert. Obwohl also die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 in der Nähe des ursprünglichen Bearbeitungspunktes 26 zusammenfallen, nimmt die Abweichung dazwischen mit zunehmendem Abstand von dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 zu. Während also die Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 ein gitterförmiges Muster ohne Verzerrung beschreibt, beschreibt die Messstrahl-Trajektorie 27 eine verzerrte Nadelkissenbahn. Die in 21 dargestellte Form der Messstrahlen-Trajektorie 27 ist ein Beispiel, wobei sich die Verzerrungsform der Messstrahlen-Trajektorie 27 je nach optischen Eigenschaften der Linse 14 ändern kann.
• In ähnlicher Weise hängt auch der Umfang der Abweichung zwischen den Positionen, die der Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 und der Messstrahl-Trajektorie 27 entsprechen, von den optischen Eigenschaften und einem optischen Design der Linse 14 ab. Bei einem allgemeinen Beispiel tritt bei einer kommerziell verfügbaren Linse fθ mit einer Brennweite von 250 mm und einer Bearbeitungsoberfläche von etwa 200 mm Durchmesser in der Nähe des äußersten Randes der Bearbeitungsoberfläche eine Abweichung von 0,2 mm bis 0,4 mm auf.
• Andererseits ist der Durchmesser des Stichloches 22 (siehe z.B. 16), das durch die Abstrahlung der Bearbeitungspunkt 20 mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 erzeugt wird, je nach Leistung und Qualität des Bearbeitungslaserstrahls 11 nur etwa 0,03 mm bis 0,2 mm groß. Aus diesem Grund erreicht der Messstrahl 15 aufgrund einer Positionsabweichung zwischen dem Bearbeitungslaserstrahl 11 und dem Messstrahl 15, die durch die chromatische Aberration der Linse 14 verursacht wird, nicht die Bodenfläche des Stichloches 22, so dass eine korrekte Eindringtiefe nicht gemessen werden kann.
• Obwohl 21 als Beispiel ein Gittermuster von 4 × 4 Quadraten in gleichen Abständen zeigt, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das Gittermuster für das Abtasten kann auf ein Gitter mit einer feineren Quadratanzahl eingestellt sein oder ein reduziertes Gitterintervall einem Bereich aufweisen, der eine besonders hohe Genauigkeit in Bezug auf die chromatische Aberration der Vergrößerung der Linse fθ erfordert. Weiterhin kann ein radiales Gittermuster eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch das in 21 dargestellte orthogonale Gittermuster vorzuziehen, da der Korrekturwinkel durch zwei Achsen der x-Achse und der y-Achse festgelegt ist.
• Vergleicht man die Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 und die in 21 dargestellte Trajektorie 27 des Messstrahls, so ist zu erkennen, dass die Abweichung an jedem entsprechenden Gitterpunkt des Gittermusters auftritt.
• Um die Daten der Korrekturzahltabelle zu erstellen, ist es erforderlich, den Korrekturumfang so zu bestimmen, dass ein Bearbeitungsstrahl-Rasterpunkt 30, der ein Rasterpunkt auf der Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28 ist, und ein entsprechender Messstrahl-Rasterpunkt 29 der Messstrahl-Trajektorie 27 miteinander übereinstimmen.
• Als nächstes wird der Ablauf des Verfahrens zur Erzeugung der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben.
• Zunächst wird ein erstes Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten unter Bezugnahme auf 22 beschrieben. 22 ist ein Flussdiagramm, das das erste Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten veranschaulicht.
• In Schritt S1 setzt die Steuereinheit 6 ein Gittermuster (z.B. die in 21 dargestellte Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28) in einem Bereich, in dem die Laserbearbeitung auf der Bearbeitungsoberfläche 19 des Werkstücks 18 ausgeführt wird.
• Darüber hinaus wählt die Steuereinheit 6 einen Gitterpunkt aus einer Vielzahl von Gitterpunkten aus, die in dem Gittermuster enthalten sind.
• In Schritt S2 stellt die Steuereinheit 6 einen zweidimensionalen Strahlprofilierer (nicht abgebildet) an dem ausgewählten Gitterpunkt ein. Zu diesem Zeitpunkt wird die Höhenposition einer Erfassungsoberfläche des zweidimensionalen Strahlprofilierers so eingestellt, dass sie mit der Bearbeitungsoberfläche 19 übereinstimmt.
• Im Schritt S3 stellt die Steuereinheit 6 den Abtastwinkel des ersten Spiegels 13 so ein, dass der Bearbeitungslaserstrahl 11 den gewählten Gitterpunkt erreicht.
• In Schritt S4 bezieht die Steuereinheit 6 eine Position (im Folgenden als Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls 11 bezeichnet), an der der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Bearbeitungsoberfläche 19 tatsächlich erreicht, indem der Bearbeitungslaserstrahl 11 abgestrahlt und der zweidimensionale Strahlprofilierer verwendet wird.
• Im Schritt S5 bezieht die Steuereinheit 6 durch Abstrahlung des Messstrahls 15 und Verwendung des zweidimensionalen Strahlprofilierers eine Position (im Folgenden als Eintreffposition des Messstrahls 15 bezeichnet), an der der Messstrahl 15 tatsächlich die Bearbeitungsoberfläche 19 erreicht.
• Im Schritt S6 stellt die Steuereinheit 6 den Korrekturwinkel des zweiten Spiegels 17 in Bezug auf das Messergebnis des zweidimensionalen Strahlprofilierers so ein, dass die Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls 11 mit der Eintreffposition des Messstrahls 15 übereinstimmt.
• In Schritt S7 speichert die Steuereinheit 6 den in Schritt S3 eingestellten Abtastwinkel und den in Schritt S6 eingestellten Korrekturwinkel als Daten der Korrekturzahltabelle in dem Speicher 31 ab.
• In Schritt S8 bestimmt die Steuereinheit 6, ob die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten des Gittermusters gespeichert sind oder nicht. Wenn die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten gespeichert sind (Schritt S8: JA), wird der Ablauf beendet. Wenn andererseits die Korrekturzahl-Tabellendaten nicht an sämtlichen Gitterpunkten gespeichert sind (Schritt S8: NEIN), wird der Ablauf zu Schritt S9 fortgesetzt.
• In Schritt S9 wählt die Steuereinheit 6 einen neuen Gitterpunkt aus (d.h. einen Gitterpunkt, an dem die Daten der Korrekturzahltabelle nicht gespeichert werden). Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S2 zurück.
• Oben wurde bereits das erste Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben.
• Als nächstes wird ein zweites Beispiel für ein Verfahren zur Erzeugung der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten unter Bezugnahme auf 23 beschrieben.
• 23 ist ein Flussdiagramm, das das zweite Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung der Korrekturzahl-Tabellendaten veranschaulicht.
• Im vorliegenden Beispiel wird beispielsweise eine flache Metallplatte (im Folgenden als Metallplatte bezeichnet) als temporäres Werkstück verwendet.
• Im Schritt S11 setzt die Steuereinheit 6 ein Rastermuster (z.B. die in 21 dargestellte Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28) in einem Bereich, in dem die Laserbearbeitung auf der Bearbeitungsoberfläche 19 der Metallplatte ausgeführt wird. Außerdem wählt die Steuereinheit 6 einen Gitterpunkt aus einer Vielzahl von Gitterpunkten aus, die in dem Gittermuster enthalten sind.
• In Schritt S12 stellt die Steuereinheit 6 den Abtastwinkel des ersten Spiegels 13 so ein, dass der Bearbeitungslaserstrahl 11 den gewählten Gitterpunkt erreicht.
• Im Schritt S13 bestrahlt die Steuereinheit 6 den ausgewählten Gitterpunkt mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 und bildet ein winziges Loch in der Oberfläche der Metallplatte aus. Zu diesem Zeitpunkt sind die Ausgabeintesität und die Abstrahlungszeit des Bearbeitungslaserstrahls 11 so eingestellt, dass der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Metallplatte durchdringt. Zudem ist es vorzuziehen, dass der Durchmesser des hierdurch erzeugten winzigen Lochs etwa zwei- bis dreimal so groß ist wie die Messauflösung des optischen Interferometers 3.
• In Schritt S14 veranlasst die Steuereinheit 6 das optische Interferometer 3, die Form des geformten winzigen Lochs zu messen. Zu diesem Zeitpunkt kann eine dreidimensionale Form in der Nähe des winzigen Lochs gemessen werden, indem man den zweiten Spiegel 17 bis zu einem gewissen Grad von der ursprünglichen Position aus betätigt und den Messstrahl 15 abtastet.
• In Schritt S15 bezieht die Steuereinheit 6 den Korrekturwinkel des zweiten Spiegels 17, bei dem der Messstrahl 15 den tiefsten Teil des winzigen Lochs erreichen kann, indem es Daten verwendet, die das in Schritt S14 gemessene Ergebnis angeben.
• In Schritt S16 speichert die Steuereinheit 6 den in Schritt S12 eingestellten Abtastwinkel und den in Schritt S15 bezogenen Korrekturwinkel als Daten der Korrekturzahltabelle in dem Speicher 31 ab.
• In Schritt S17 bestimmt die Steuereinheit 6, ob die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten des Gittermusters gespeichert sind oder nicht. Wenn die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten gespeichert sind (Schritt S17: JA), wird der Ablauf beendet. Wenn andererseits die Korrekturzahl-Tabellendaten nicht an sämtlichen Gitterpunkten gespeichert sind (Schritt S17: NEIN), wird der Ablauf zu Schritt S18 fortgesetzt.
• In Schritt S18 wählt die Steuereinheit 6 einen neuen Gitterpunkt aus (d.h. einen Gitterpunkt, an dem die Daten der Korrekturzahltabelle nicht gespeichert sind). Anschließend kehrt der Ablauf zu Schritt S12 zurück.
• Oben wurde das zweite Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben.
• Gemäß dem ersten oder dem zweiten oben beschriebenen Beispiel erhält man die Daten der ersten Korrekturzahltabelle. Wenn das in Schritt S1 oder Schritt S11 eingestellte Gittermuster das in 21 dargestellte 4 × 4 Gittermuster ist, können nur Korrekturzahl-Tabellendaten an 16 Gitterpunkten nicht erstellt werden. Daher ist es vorzuziehen, dass mehr Korrekturzahl-Tabellendaten durch Setzen eines gitterartigen Musters mit 16 oder mehr Gitterpunkten erzeugt werden.
• Aber selbst wenn weitere Korrekturzahl-Tabellendaten erstellt werden, kann der Abtastwinkel des ersten Spiegels 13 auf einen beliebigen Wert innerhalb eines Arbeitsbereiches eines Mechanismus eingestellt werden, so dass der Abtastwinkel möglicherweise nicht mit den Korrekturzahl-Tabellendaten übereinstimmt. In einem derartigen Fall ist es notwendig, den Korrekturwinkel durch Interpolation der Korrekturzahl-Tabellendaten zu beziehen. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Beziehen eines Korrekturwinkels durch Interpolation der Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben.
• Verfahren zur Erzeugung von zweiten Korrekturzahl-Tabellendaten
• Es wird ein Verfahren zur Erzeugung einer zweiten Korrekturzahltabelle beschrieben. Bei den Daten der zweiten Korrekturzahltabelle handelt es sich um Daten, die eine Übereinstimmung zwischen dem Abtastwinkel und dem Korrekturbewegungsumfang angeben. Wie oben beschrieben, entspricht der Korrekturbewegungsumfang der Position (im Folgenden als Bearbeitungsposition bezeichnet) und der Bearbeitungsgeschwindigkeit des Bearbeitungspunktes 20.
• Die zweiten Korrekturzahl-Tabellendaten werden erstellt, nachdem die oben beschriebenen ersten Korrekturzahl-Tabellendaten erstellt wurden.
• Darüber hinaus werden die Daten der zweiten Korrekturzahltabelle separat für die Bearbeitungsposition und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erstellt. Im Folgenden wird der Korrekturbewegungsumfang, der sich auf die Bearbeitungsposition bezieht, als „Positionskorrektur-Bewegungsumfang“ bezeichnet, und der Korrekturbewegungsumfang, der sich auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit bezieht, wird als „Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang“ bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Korrekturzahl-Tabellendaten des Positionskorrektur-Bewegungsumfangs und die Korrekturzahl-Tabellendaten des Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs als die zweiten Korrekturzahl-Tabellendaten erstellt.
• Zunächst wird der Ablauf eines Verfahrens zur Erzeugung der Korrekturzahl-Tabellendaten des Positionskorrektur-Bewegungsumfangs unter Bezugnahme auf 24 beschrieben. 24 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung der Korrekturzahl-Tabellendaten des Positionskorrektur-Bewegungsumfangs darstellt.
• Im vorliegenden Beispiel wird beispielsweise eine flache Metallplatte (im Folgenden als Metallplatte bezeichnet) als temporäres Werkstück verwendet.
• In Schritt S21 setzt die Steuereinheit 6 ein Gittermuster (zum Beispiel die in 21 dargestellte Bearbeitungsstrahl-Trajektorie 28) in einem Bereich, in dem die Laserbearbeitung auf der Bearbeitungsoberfläche 19 der Metallplatte ausgeführt wird. Außerdem wählt die Steuereinheit 6 einen Gitterpunkt aus einer Vielzahl von Gitterpunkten aus, die in dem Gittermuster enthalten sind.
• Im Schritt S22 stellt die Steuereinheit 6 den Abtastwinkel des ersten Spiegels 13 so ein, dass der Bearbeitungslaserstrahl 11 den gewählten Gitterpunkt erreicht.
• Im Schritt S23 stellt die Steuereinheit 6 den Korrekturwinkel des zweiten Spiegels 17 so ein, dass der Messstrahl 15 den gewählten Gitterpunkt erreicht. Dabei ist der Korrekturwinkel ein Wert, der als Daten der oben beschriebenen ersten Korrekturzahltabelle gespeichert ist.
• In Schritt S24 bildet die Steuereinheit 6 ein winziges Loch in der Oberfläche der Metallplatte aus, indem sie den ausgewählten Gitterpunkt mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 bestrahlt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Ausgabeintesität und die Abstrahlungszeit des Bearbeitungslaserstrahls 11 so eingestellt, dass der Bearbeitungslaserstrahl 11 die Metallplatte durchdringt. Ferner ist es vorzuziehen, dass der Durchmesser des hierdurch ausgebildeten winzigen Lochs etwa zwei- bis dreimal so groß ist wie die Messauflösung des optischen Interferometers 3.
• In Schritt S25 bezieht die Steuereinheit 6 den Umfang der Positionskorrekturbewegung, bei dem die Tiefe des Stichloches 22 maximiert wird, indem ein Winkel der optischen Messachse 23 zu dem Strahlverschiebemechanismus 38 abgetastet wird.
• In Schritt S26 speichert die Steuereinheit 6 den in Schritt S22 eingestellten Abtastwinkel und den in Schritt S25 bezogenen Positionskorrektur-Bewegungsumfang in dem Speicher 31 als Daten der Korrekturzahltabelle ab.
• In Schritt S27 bestimmt die Steuereinheit 6, ob die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten des Gittermusters gespeichert sind oder nicht. Wenn die Daten der Korrekturzahltabelle an sämtlichen Gitterpunkten gespeichert sind (Schritt S27: JA), wird der Ablauf beendet. Wenn andererseits die Korrekturzahl-Tabellendaten nicht an sämtlichen Gitterpunkten gespeichert sind (Schritt S27: NEIN), wird der Ablauf zu Schritt S28 fortgesetzt.
• In Schritt S28 wählt die Steuereinheit 6 einen neuen Gitterpunkt aus (d.h. einen Gitterpunkt, an dem die Daten der Korrekturzahltabelle nicht gespeichert werden). Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S22 zurück.
• Mit dem oben beschriebenen Verfahren erhält man die Daten der Korrekturzahltabelle für den Positionskorrektur-Bewegungsumfang. Das in Schritt S21 eingestellte Gittermuster ist dasselbe wie das Gittermuster, das bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Erzeugen der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten eingestellt wurde. Wenn also der Abtastwinkel nicht mit den Korrekturzahl-Tabellendaten übereinstimmt, kann man den Positionskorrektur-Bewegungsumfang durch Interpolation der Korrekturzahl-Tabellendaten in derselben Weise erhalten, wie sie bei dem Verfahren zum Erzeugen der ersten Korrekturzahl-Tabellendaten beschrieben ist.
• In der vorliegenden Ausführungsform werden die Korrekturzahl-Tabellendaten für den Positionskorrektur-Bewegungsumfang und die ersten Korrekturzahl-Tabellendaten (die Korrekturzahl-Tabellendaten für den Korrekturwinkel) als Korrekturzahltabelle der Bearbeitungsposition festgelegt.
• Als nächstes wird der Ablauf eines Verfahrens zum Erzeugen der Korrekturzahl-Tabellendaten des Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs unter Bezugnahme auf 25 beschrieben. 25 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für das Verfahren zur Erzeugung der Korrekturzahl-Tabellendaten des Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs darstellt.
• In diesem Beispiel wird eine Metallplatte als temporäres Werkstück verwendet.
• Im Schritt S31 stellt die Steuereinheit 6 den Abtastwinkel des ersten Spiegels und den Korrekturwinkel des zweiten Spiegels ein, der eine Abtastlinie durchläuft, die den ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 einschließt (siehe 17 und 18). Beispielsweise wird eine Linie auf der x-Achse, die durch den Punkt 26 der Bearbeitungsvorlage verläuft, als Abtastlinie verwendet, und die als erste Korrekturnummer gespeicherten Tabellendaten werden als Abtastwinkel und Korrekturwinkel verwendet.
• In Schritt S32 stellt die Steuereinheit 6 einen Bereich der Bearbeitungsgeschwindigkeit ein. Zum Beispiel stellt die Steuereinheit 6 einen Bereich von dem Maximalwert bis zu dem Minimalwert der Bearbeitungsgeschwindigkeit, der in den Bearbeitungsdaten für die Bearbeitung des Werkstücks 18 enthalten ist, auf einen Bereich der Bearbeitungsgeschwindigkeit ein.
• In Schritt S33 stellt die Steuereinheit 6 einen Bereich des Korrekturbewegungsumfangs ein. Zum Beispiel stellt die Steuereinheit 6 einen Bereich ein, in dem der Winkel der optischen Achse 23 des Messstrahls 15, der auf den Bearbeitungspunkt 20 auftrifft, ± 10 Grad in Abtastrichtung zu einem Bereich des Korrekturbewegungsumfangs beträgt.
• In Schritt S34 stellt die Steuereinheit 6 einen Ausgangswert der Bearbeitungsgeschwindigkeit ein. Beispielsweise wird der Minimalwert des Bereichs der Bearbeitungsgeschwindigkeit als Ausgangswert der Bearbeitungsgeschwindigkeit festgelegt.
• In Schritt S35 stellt die Steuereinheit 6 einen Ausgangswert für den Korrekturbewegungsumfang ein. Beispielsweise wird der Minimalwert des Bereichs des Korrekturbewegungsumfangs als Ausgangswert des Korrekturbewegungsumfangs festgelegt.
• Im Schritt S36 tastet die Steuereinheit 6 gleichzeitig die Abtastlinie mit dem Bearbeitungslaserstrahl 11 und dem Messstrahl 15 mit der eingestellten Bearbeitungsgeschwindigkeit ab und misst die Tiefe des Stichloches 22.
• In Schritt S37 zeichnet die Steuereinheit 6 die Tiefe des Stichloches 22 an der Position des ursprünglichen Bearbeitungspunktes 26 unter den in Schritt S36 gemessenen Tiefen des Stichloches 22 auf.
• In Schritt S38 bestimmt die Steuereinheit 6, ob Daten erfasst werden, die sämtlichen Werten entsprechen, die in dem Bereich des in Schritt S33 eingestellten Korrekturbewegungsumfangs enthalten sind, oder nicht. Bei den Daten, auf die hier Bezug genommen wird, handelt es sich um Daten, die die Tiefe des Stichloches 22 an der Position des ursprünglichen Bearbeitungspunktes 26 angeben.
• Wenn die Daten, die sämtlichen Werten in dem Bereich des Korrekturbewegungsumfangs entsprechen, erfasst sind (Schritt S38: JA), geht der Ablauf zu Schritt S310 über. Wenn andererseits die Daten, die sämtlichen Werten in dem Bereich des Korrekturbewegungsumfangs entsprechen, nicht erfasst werden (Schritt S38: NEIN), geht der Ablauf zu Schritt S39 über.
• In Schritt S39 stellt die Steuereinheit 6 einen weiteren Korrekturbewegungsumfang ein. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S36 zurück.
• In Schritt S310 bezieht die Steuereinheit 6 einen Korrekturbewegungsumfang, bei dem die Tiefe des Stichloches 22 maximiert wird, basierend auf der in Schritt S37 aufgezeichneten Tiefe des Stichloches 22.
• In Schritt S311 speichert die Steuereinheit 6 in dem Speicher 31 eine aktuelle Bearbeitungsgeschwindigkeit und den Korrekturbewegungsumfang, bei dem die in Schritt S310 bezogene Tiefe des Stichloches 22 maximiert wird, als Korrekturzahl-Tabellendaten des Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs.
• In Schritt S312 bestimmt die Steuereinheit 6, ob die Daten, die sämtlichen Werten entsprechen, die in dem Bereich der in Schritt S32 eingestellten Bearbeitungsgeschwindigkeit enthalten sind, erfasst werden oder nicht. Bei den Daten, auf die hier Bezug genommen wird, handelt es sich um die Daten der Korrekturzahltabelle, die die aktuelle Bearbeitungsgeschwindigkeit und den Korrekturbewegungsumfang angeben, bei dem die Tiefe des Stichloches 22 maximiert wird.
• Wenn die Daten, die sämtlichen in dem Bereich der Bearbeitungsgeschwindigkeit enthaltenen Werten entsprechen, erfasst sind (Schritt S312: JA), wird der Ablauf beendet. Wenn andererseits die Daten, die sämtlichen in dem Bereich der Bearbeitungsgeschwindigkeit enthaltenen Werten entsprechen, nicht erfasst werden (Schritt S312: NEIN), wird der Ablauf mit Schritt S313 fortgesetzt.
• In Schritt S313 stellt die Steuereinheit 6 eine andere Bearbeitungsgeschwindigkeit ein. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S35 zurück.
• Durch die oben beschriebene Verfahren erhält man die Daten der Korrekturzahltabelle für den Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang.
• 26 zeigt ein Beispiel für die Daten der Korrekturzahltabelle für den Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang. Wie in 26 dargestellt, sind in der Korrekturzahltabelle Daten für den Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang, die Bearbeitungsgeschwindigkeit V_k und der m Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang |Dv_k| einander zugeordnet. In 26 ist der Betrag des Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs |Dv_k| als die Größe der Neigung in Abtastrichtung aufgezeichnet.
• In der vorliegenden Ausführungsform werden die in 26 dargestellten Korrekturzahltabellendaten für den Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang als Korrekturzahltabelle für die Bearbeitungsgeschwindigkeit verwendet (siehe 32 unten beschrieben).
• Verfahren zum Erzeugen von Bearbeitungsdaten
• Als nächstes wird ein Verfahren zum Erzeugen von Bearbeitungsdaten für die Bearbeitung des Werkstücks 18 beschrieben.
• Normalerweise steuert eine Steuereinheit in einem Laserbearbeitungsgerät mit einer fθ-Linse und einem Galvanometerspiegel einen Laseroszillator und einen Galvanometerspiegel unter Verwendung einer Vielzahl von Bearbeitungsdaten (z.B. Daten, bei denen ein Ausgabeanzeigewert an den Laseroszillator und Datenelemente eines Abtastwinkels und einer Bearbeitungsgeschwindigkeit für jeden Bearbeitungspunkt eingestellt sind), die in einer Zeitfolge festgelegt sind. Dementsprechend wird jeder Bearbeitungspunkt auf der Oberfläche des Werkstücks in Zeitfolgen verarbeitet.
• In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Datenelemente der von dem Laserbearbeitungsgerät 1 verwendeten Bearbeitungsdaten weiterhin den Korrekturwinkel und den Korrekturbewegungsumfang zusätzlich zu dem Ausgabeanzeigewert (auch als Laserausgabedaten bezeichnet) an den Laseroszillator 5, die Position (auch als Bearbeitungspunktposition bezeichnet) des Bearbeitungspunktes 20, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und den Abtastwinkel. In der folgenden Beschreibung werden die Bearbeitungsdaten, zu denen der Korrekturwinkel und der Korrekturbewegungsumfang als Datenelemente hinzugefügt werden, als „korrigierte Bearbeitungsdaten“ bezeichnet.
• Hier wird ein Beispiel der korrigierten bearbeiteten Daten unter Bezugnahme auf 27 beschrieben. 27 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration der korrigierten Bearbeitungsdaten veranschaulicht.
• Wie in 27 dargestellt, umfassen die korrigierten verarbeiteten Daten als Satz von Datenelementen die Datenzahl k, die Laserausgabedaten L_k, die Bearbeitungspunktposition x_k, die Bearbeitungspunktposition y_k, die Bearbeitungsgeschwindigkeit V_k, den Abtastwinkel φx_k, den Abtastwinkel φy_k, den Korrekturwinkel ψx_k, den Korrekturwinkel ψy_k, den Korrekturbewegungsumfang Dx_k und den Korrekturbewegungsumfang Dy_k.
• Die Datenzahl k gibt die Ordnung der verarbeiteten Daten an. Die Laserausgabedaten L_k geben den Ausgangsanzeigewert für den Laseroszillator 5 an. Die Bearbeitungspunktposition x_k gibt die Position des Bearbeitungspunkts 20 in x-Richtung an. Die Bearbeitungspunktposition y_k gibt die Position des Bearbeitungspunkts 20 in y-Richtung an. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit V_k gibt die Abtastgeschwindigkeit des Bearbeitungslaserstrahls 11 an. Der Abtastwinkel φx_k gibt den Abtastwinkel des ersten für die Abtastung in x-Richtung zuständigen Spiegels 13 an. Der Abtastwinkel φy_k gibt den Abtastwinkel des ersten Spiegels 13 an, der für das Abtasten in y-Richtung verantwortlich ist. Der Korrekturwinkel ψx_k gibt den Korrekturwinkel des zweiten Spiegels 17 an, der für die Korrektur der Position des Messstrahls 15 in x-Richtung verantwortlich ist. Der Korrekturwinkel ψy_k gibt den Korrekturwinkel des zweiten Spiegels 17 an, der für die Korrektur der Position des Messstrahls 15 in der y-Richtung verantwortlich ist.
• In 27 zeigt das Suffix k, das jedem Datenelement außer der Datenzahl k hinzugefügt wird, an, dass das Datenelement der Datenzahl k entspricht. Der Abtastwinkel in den korrigierten verarbeiteten Daten ist ein Beispiel für einen „ersten Anzeigewert“. Ferner ist der Korrekturwinkel in den korrigierten verarbeiteten Daten ein Beispiel für einen „zweiten Anzeigewert“. Zudem ist der Korrekturbewegungsumfang in den korrigierten verarbeiteten Daten ein Beispiel für einen „dritten Anzeigewert“.
• Das Beispiel der korrigierten verarbeiteten Daten wurde oben beschrieben.
• Als nächstes wird der Ablauf eines Verfahrens zur Erzeugung von Bearbeitungsdaten unter Bezugnahme auf 28 beschrieben. 28 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Erzeugung von Bearbeitungsdaten veranschaulicht.
• In Schritt S41 setzt die Steuereinheit 6 die zu referenzierende Datenzahl k auf Null. Die Datenzahl k wird einem Bereich in dem Speicher 31 zugeordnet, in dem die Bearbeitungsdaten gespeichert sind.
• Im Schritt S42 stellt die Steuereinheit 6 die Laserausgabedaten L_k, die Bearbeitungspunktpositionen x_k und y_k sowie die Bearbeitungsgeschwindigkeit V_k in dem Bereich der Datenzahl k in dem Speicher 31 (die als Speicherposition bezeichnet werden kann) ein. Bei diesen Werten handelt es sich um Sollwerte, die von dem Benutzer des Laserbearbeitungsgerätes 1 mit Hilfe einer nicht abgebildeten Betätigungseinheit (z.B. Tastatur, Maus, Tastfeld o.ä.) eingestellt werden, um die gewünschte Laserbearbeitung zu realisieren.
• Im Schritt S43 berechnet die Steuereinheit 6 aus den im Schritt S42 eingestellten Bearbeitungspunktpositionen x_k und y_k die Abtastwinkel φx_k und φy_k des ersten Spiegels 13 und speichert die Abtastwinkel φx_k und φy_k in dem Bereich der Datenzahl k in dem Speicher 31 ab. Wenn die Brennweite der Linse 14 f ist, gilt ein Verhältnis von (x_k, y_k) = (2f · φx_k, 2f · φy_k) zwischen der Bearbeitungspunktposition und dem Abtastwinkel, wodurch der Abtastwinkel aus der Bearbeitungspunktposition automatisch bestimmt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Beziehungsausdruck zwischen der Bearbeitungspunktposition und dem Abtastwinkel, eine Entsprechungstabelle und Ähnliches von dem Benutzer im Voraus festgelegt werden kann. In diesem Fall kann die Steuereinheit 6 die Abtastwinkel φx_k und φy_k des ersten Spiegels 13 mit Hilfe eines Beziehungsausdrucks zwischen der Bearbeitungspunktposition und dem Abtastwinkel, einer Entsprechungszahlentabelle und ähnlichem bestimmen.
• In Schritt S44 bestimmt die Steuereinheit 6, ob die Bearbeitungsdaten für sämtliche Datenzahlen k vollständig gesetzt sind oder nicht. Wenn die Bearbeitungsdaten für sämtliche Datenzahlen k vollständig gesetzt sind (Schritt S44: JA), wird der Ablauf abgebrochen. Wenn die Bearbeitungsdaten dagegen nicht für sämtliche Datenzahlen k vollständig gesetzt sind (Schritt S44: NEIN), geht der Ablauf zu Schritt S45 über.
• In Schritt S45 wird die zu referenzierende Datenanzahl k um eins erhöht. Anschließend kehrt der Ablauf zu Schritt S42 zurück.
• Entsprechend dem oben beschriebenen Ablauf werden die Bearbeitungsdaten für sämtliche Datenzahlen k gesetzt.
• Verfahren zum Einstellen des Korrekturwinkels
• Als Nächstes wird ein Verfahren zum Einstellen eines Korrekturwinkels für jede Bearbeitungspunktposition für jeden Bearbeitungsdatensatz gemäß dem Ablauf von 28 beschrieben.
• Zunächst wird eine Konfiguration der Korrekturzahl-Tabellendaten der Bearbeitungsposition unter Bezugnahme auf 29 beschrieben. 29 ist ein Diagramm, das eine Korrekturzahltabelle 34 für eine Bearbeitungsposition zeigt, die schematisch eine Konfiguration der Korrekturzahl-Tabellendaten für eine Bearbeitungsposition darstellt.
• 29 zeigt schematisch, als den Datenpunkt 32, den korrigierten Bearbeitungsdatensatz für jeden Gitterpunkt auf der Bearbeitungsoberfläche 19. Wie oben beschrieben, enthält jeder der Datenpunkte 32 als korrigierte Bearbeitungsdaten die Position (d.h. die Position des Bearbeitungspunktes) auf der Bearbeitungsoberfläche 19, den Abtastwinkel, den Korrekturwinkel und den Positionskorrektur-Bewegungsumfang. Ein Korrekturdatenpunkt 33 ist ein Punkt, der dem ursprünglichen Bearbeitungspunkt 26 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 entspricht.
• In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber die Position jedes Datenpunktes 32 in der Korrekturzahltabelle 34 für eine Bearbeitungsposition durch den Abtastwinkel (φx, φy) angegeben. Die Datenzahl in einer Richtung, die dem Abtastwinkel φx entspricht, ist i, und die Datenzahl in einer Richtung, die dem Abtastwinkel φy entspricht, ist j. Der Datenpunkt 32 enthält einen Satz (Φx_i, Φy_j, Ψx_ij, Ψy_ij, Dpx_ij, Dpy_ij) des Abtastwinkels der Korrekturzahltabelle (Φx_i, Φy_j), des Korrekturdatentabellen-Korrekturwinkels (Ψx_ij, Ψy_ij) und des Korrekturdatentabellen-Positionskorrektur-Bewegungsumfangs (Dpx_ij, Dpy_ij). Der Korrekturzahltabellen-Abtastwinkel (Φx_i, Φy_j) hat ein Element des Abtastwinkels (φx, φy).
• Als nächstes wird der Ablauf des Verfahrens zum Einstellen eines Korrekturwinkels unter Bezugnahme auf 30 beschrieben. 30 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Einstellen eines Korrekturwinkels veranschaulicht.
• In Schritt S51 setzt die Steuereinheit 6 die zu referenzierende Datenzahl k auf Null.
• Im Schritt S52 bestimmt die Steuereinheit 6 durch Vergleich des in dem Bereich der Datenzahl k des Speichers 31 gespeicherten Abtastwinkels (φx_k, φy_k) mit sämtlichen Korrekturzahltabellen-Abtastwinkeln (Φx_i, Φy_j) in der Korrekturzahltabelle 34 der Bearbeitungsposition, ob die Datenzahlen i und j vorhanden sind oder nicht, bei denen φx_k = φy_k und Φx_i = Φy_j. In diesem Schritt S52 stellt die Steuereinheit 6 fest, ob in der Korrekturzahltabelle 34 der Bearbeitungsposition ein Datenelement mit dem gleichen Abtastwinkel wie der von dem Benutzer eingestellte Abtastwinkel in der Korrekturzahltabelle 34 vorhanden ist oder nicht.
• Wenn die Datenzahlen i und j, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen, vorhanden sind (Schritt S52: JA), geht der Ablauf zu Schritt S53 über. Wenn andererseits die Datenzahlen i und j, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen, nicht vorhanden sind (Schritt S52: NEIN), geht der Ablauf zu Schritt S54 über.
• Im Schritt S53 stellt die Steuereinheit 6 den Korrekturwinkel auf (ψx_k, ψy_k) = (Ψx_ij, Ψy_ij) mit den Datenzahlen i und j ein, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen. D.h., da in Schritt S53 das Datenelement mit demselben Abtastwinkel wie der von dem Benutzer eingestellte Abtastwinkel vorhanden ist, stellt die Steuereinheit 6 den entsprechenden Korrekturdatentabellen-Korrekturwinkel ein.
• In Schritt S54 stellt die Steuereinheit 6 den Korrekturwinkel (ψx_k, Ψy_k) ein, indem sie die Interpolationsverarbeitung unter Verwendung der Daten der vier nächstgelegenen Punkte um den von dem Benutzer in der Korrekturzahltabelle 34 eingestellten Abtastwinkel (φx_k, φy_k) ausführt. Einzelheiten zu Schritt S54 werden nachstehend beschrieben.
• In Schritt S55 stellt (speichert) die Steuereinheit 6 den in Schritt S53 oder Schritt S54 eingestellten Korrekturwinkel (ψx_k, Ψy_k) in dem Bereich der Datenzahl k der Bearbeitungsdaten in dem Speicher 31 ein.
• In Schritt S56 bestimmt die Steuereinheit 6, ob der Korrekturwinkel für sämtliche in dem Speicher 31 gespeicherten Bearbeitungsdaten vollständig eingestellt ist oder nicht. Wenn der Korrekturwinkel für sämtliche Bearbeitungsdaten vollständig eingestellt ist (Schritt S56: JA), wird der Ablauf beendet. Wenn der Korrekturwinkel dagegen nicht für sämtliche Bearbeitungsdaten vollständig eingestellt ist (Schritt S56: NEIN), geht der Ablauf zu Schritt S57 über.
• In Schritt S57 erhöht die Steuereinheit 6 die zu referenzierende Datenzahl k um eins. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S52 zurück.
• Entsprechend dem obigen Ablauf werden die Korrekturwinkel für sämtliche Datenzahlen k in dem Bearbeitungsdatensatz durch den Ablauf von 28 eingestellt.
• Details der Interpolationsverarbeitung
• Als nächstes wird der in 30 dargestellte Schritt S54 (Interpolationsverarbeitung) ausführlich beschrieben. Die Interpolationsverarbeitung in Schritt S54 wird ausgeführt, wenn der von dem Benutzer eingestellte Abtastwinkel (φx_k, φy_k) nicht mit einem der Abtastwinkel der Korrekturzahltabelle (Φx_i, Φy_j) in dem Datenpunkt 32 übereinstimmt.
• 31 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Abtastwinkel X (φx_k, φy_k) und dem umgebenden Korrekturdatenpunkt veranschaulicht, wenn der von dem Benutzer als Bearbeitungsdaten eingestellte Abtastwinkel X (φx_k, φy_k) nicht mit dem Abtastwinkel der Korrekturzahltabelle (Φx_i, Φy_j) des Datenpunkts 32 aus einer der Korrekturdatentabellen 34 für eine in 29 dargestellte Bearbeitungsposition übereinstimmt.
• Wie in Fig. dargestellt, befinden sich Punkte, die dem Abtastwinkel X (φx_k, φy_k, ψx_k, ψy_k, Dpx_k, Dpy_k) entsprechen, in einem Gitter aus vier Punkten, darunter der Korrekturdatenpunkt A (Φx_i, Φy_j, Ψx_ij, Ψy_ij, Dpx_ij, Dpy_ij), der Korrekturdatenpunkt B (Φx_i+1, Φy_j, Ψx_i+1j, Ψx_i+1j, Dpx_i+1j, Dpy_i+1j), der Korrekturdatenpunkt C (Φx_i, Φy_j+1, Ψx_ij+1, Ψy_ij+1, Dpx_ij+1, Dpy_ij+1) und der Korrekturdatenpunkt D (Φx_i+1, Φy_j+1, Ψx_i+1j+1, Ψy_i+1j+1, Dpx_i+1j+1, Dpy_i+1j+i). Es gelten eine Beziehung von Φx_i ≤ φx_k ≤ (Φx_i+1 (Gleichheitszeichen sind nicht gleichzeitig hergestellt) und eine Beziehung von Φy_j ≤ φy_k ≤ Φy_j+1 (Gleichheitszeichen sind nicht gleichzeitig hergestellt). Zu diesem Zeitpunkt erhält man den Korrekturwinkel (ψx_k, ψy_k) unter Verwendung eines Wertes des Abtastwinkels X (φx_k, φy_k) und der Werte der Korrekturdatenpunkte A, B, C und D durch die Gleichungen (1) und (2). $$\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{k}}=\left(\text{E}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{ij}}+\text{F}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{i}+1\text{j}}+\text{G}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{ij}+1}+\text{H}\mathrm{\Psi }{\text{x}}_{\text{i}+1\text{j}+1}\right)/\text{J}$$

  

  $$\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{k}}=\left(\text{E}\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{ij}}+\text{F}{\mathrm{\Psi }}_{\text{y}}{}_{\text{i}+1\text{j}}+\text{G}\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{ij}+1}+\text{H}\mathrm{\Psi }{\text{y}}_{\text{i}+1\text{j}+1}\right)/\text{J}$$

  
• E, F, G, H und J in den Gleichungen (1) und (2) erhält man durch die Gleichungen (3) bis (7). $$\text{E}=\left(\mathrm{\phi }{\text{x}}_{\text{k}}-\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}}\right)\left(\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{k}}\mathrm{-\Phi }{\text{y}}_{\text{i}}\right)$$

  

  $$\text{F}=\left(\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}+\text{1}}\mathrm{-\phi }{\text{x}}_{\text{k}}\right)\left(\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{k}}\mathrm{-\Phi }{\text{y}}_{\text{j}}\right)$$

  

  $$\text{G}=\left(\mathrm{\phi }{\text{x}}_{\text{k}}\mathrm{-\phi }{\text{x}}_{\text{i}}\right)\left(\mathrm{\phi }{\text{y}}_{\text{j}+1}\mathrm{-\phi }{\text{y}}_{\text{k}}\right)$$

  

  $$\text{H}=\left(\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}+\text{1}}\mathrm{-\phi }{\text{x}}_{\text{k}}\right)\left(\mathrm{\Phi }{\text{y}}_{\text{j}+\text{1}}\mathrm{-\phi }{\text{y}}_{\text{k}}\right)$$

  

  $$\text{J}=\left(\mathrm{\Phi }{\text{x}}_{\text{i}+\text{1}}\mathrm{-\Phi }{\text{x}}_{\text{i}}\right)\left(\mathrm{\Phi }{\text{y}}_{\text{j}+\text{1}}\mathrm{-\Phi }{\text{y}}_{\text{j}}\right)$$

  
• Mit der oben beschriebenen Interpolationsverarbeitung kann der Korrekturwinkel auf der Basis des von dem Benutzer eingestellten Abtastwinkels berechnet werden.
• In der oben beschriebenen Interpolationsverarbeitung wird das Verfahren der linearen Interpolation als Beispiel verwendet. Es können jedoch auch andere bekannte zweidimensionale Interpolationsverfahren (Spline-Interpolation, quadratische Flächenapproximation und dergleichen) verwendet werden. Darüber hinaus kann aus dem Korrekturzahltabellen-Korrekturwinkel (Ψx_ij, Ψy_ij) in der Korrekturzahltabelle 34 im Voraus eine approximative kontinuierliche gekrümmte Oberfläche höherer Ordnung für den Korrekturwinkel in Bezug auf den Abtastwinkel berechnet werden und kann der dem Abtastwinkel entsprechende Korrekturwinkel berechnet werden.
• Verfahren zum Einstellen des Korrekturbewegungsumfangs
• Als Nächstes wird ein Verfahren zum Einstellen eines Korrekturbewegungsumfangs für jede Bearbeitungspunktposition für jeden Bearbeitungsdatensatz gemäß dem Ablauf von 28 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform werden ein Positionskorrektur-Bewegungsumfang und ein Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang als Korrekturbewegungsumfang eingestellt.
• Als nächstes wird der Ablauf eines Verfahrens zum Einstellen des Korrekturbewegungsumfangs unter Bezugnahme auf 32 beschrieben. 32 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Einstellen eines Korrekturbewegungsumfangs veranschaulicht.
• In Schritt S61 setzt die Steuereinheit 6 die zu referenzierende Datenzahl k auf Null.
• In Schritt S62 bestimmt die Steuereinheit 6 durch Vergleich des in dem Bereich der Datenzahl k des Speichers 31 gespeicherten Abtastwinkels (φx_k, φy_k) mit sämtlichen Korrekturzahltabellen-Abtastwinkeln (Φx_i, Φy_j) in der Korrekturzahltabelle 34 der Bearbeitungsposition, ob die Datenzahlen i und j vorhanden sind oder nicht, bei denen φx_k = Φy_k und Φy_i = Φy_j. In dem vorliegenden Schritt S62 bestimmt die Steuereinheit 6, ob ein Datenelement mit dem Abtastwinkel vorhanden ist, der genau mit dem von dem Benutzer in der Korrekturzahltabelle 34 der Bearbeitungsposition eingestellten Abtastwinkel übereinstimmt oder nicht.
• Wenn die Datenzahlen i und j, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen, vorhanden sind (Schritt S62: JA), geht der Ablauf zu Schritt S63 über. Wenn andererseits die Datenzahlen i und j, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen, nicht vorhanden sind (Schritt S62: NEIN), geht der Ablauf zu Schritt S64 über.
• Im Schritt S63 stellt die Steuereinheit 6 den Positionskorrektur-Bewegungsumfang auf (Dpx_k, Dpy_k) = (Dpx_ij, Dpy_ij) unter Verwendung der Datenzahlen i und j ein, die φx_k = Φx_i und φy_k = Φy_j erfüllen. Das heißt, in Schritt S63 stellt die Steuereinheit 6 den entsprechenden Korrekturdatentabellen-Positionskorrektur-Bewegungsumfang als den Positionskorrektur-Bewegungsumfang so ein, wie er ist, da das Datenelement, das den Abtastwinkel umfasst, genau mit dem von dem Benutzer eingestellten Abtastwinkel übereinstimmt.
• In Schritt S64 stellt die Steuereinheit 6 den Positionskorrektur-Bewegungsumfang (Dpx_k, Dpy_k) ein, indem sie die Interpolationsverarbeitung unter Verwendung der Daten der vier nächstgelegenen Punkte um den von dem Benutzer in der Korrekturzahltabelle 34 für eine Bearbeitungsposition festgelegten Abtastwinkel (φx_k, φy_k) ausführt. Die Interpolationsverarbeitung in Schritt S64 kann auf die gleiche Weise wie die oben beschriebene Interpolationsverarbeitung in Schritt S54 von 30 ausgeführt werden.
• In Schritt S65 stellt die Steuereinheit 6 den Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang (Dvx_k, Dvy_k) aus der Bearbeitungsgeschwindigkeit V_k anhand der Korrekturzahltabelle für die Bearbeitungsgeschwindigkeit ein.
• Im Einzelnen bezieht die Steuereinheit 6 zunächst die Größe Dv des Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs, der der Bearbeitungsgeschwindigkeit Vk entspricht, aus der in 26 dargestellten Bearbeitungsgeschwindigkeits-Korrekturzahltabelle. Dann bezieht die Steuereinheit 6 den Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfang (Dvx_k, Dvy_k) aus der Bearbeitungspunktposition (x_k, y_k) der aktuellen Datenzahl k und der Bearbeitungspunktposition (x_k+1, y_k+1) einer nächsten Datenzahl k + 1 unter Verwendung der Gleichungen (8) bis (10). $${\text{Dvx}}_{\text{k}}=\text{Dv}\times \left({\text{x}}_{\text{k}+1}-{\text{x}}_{\text{k}}\right)/\text{R}$$

  

  $${\text{Dvy}}_{\text{k}}=\text{Dv}\times \left({\text{y}}_{\text{k}+1}-{\text{y}}_{\text{k}}\right)/\text{R}$$

  

  $$\text{R}=\surd \left({\left({\text{x}}_{\text{k}+1}-{\text{x}}_{\text{k}}\right)}^2+{\left({\text{y}}_{\text{k}+1}-{\text{y}}_{\text{k}}\right)}^2\right)$$

  
• In Schritt S66 stellt die Steuereinheit 6 den Korrekturbewegungsumfang (Dx_k, Dy_k) auf (Dx_k, Dy_k) = (Dpx_k + Dvx_k, Dpy_k + Dvy_k) unter Verwendung des Positionskorrektur-Bewegungsumfangs und des Geschwindigkeitskorrektur-Bewegungsumfangs ein.
• Im Schritt S67 setzt (speichert) die Steuereinheit 6 den in Schritt S66 eingestellten Korrekturbewegungsumfang (Dx_k, Dy_k) in dem Bereich der Datenzahl k der Bearbeitungsdaten in dem Speicher 31.
• In Schritt S68 bestimmt die Steuereinheit 6, ob der Korrekturbewegungsumfang für sämtliche in dem Speicher 31 gespeicherten Bearbeitungsdaten vollständig eingestellt ist oder nicht. Wenn der Korrekturbewegungsumfang für sämtliche Bearbeitungsdaten vollständig eingestellt ist (Schritt S68: JA), wird der Ablauf abgeschlossen.
• Wenn andererseits der Korrekturbewegungsumfang nicht für sämtliche Bearbeitungsdaten vollständig festgelegt ist (Schritt S68: NEIN), geht der Ablauf zu Schritt S69 über.
• In Schritt S69 erhöht die Steuereinheit 6 die zu referenzierende Datenzahl k um eins. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S62 zurück.
• Entsprechend dem obigen Ablauf wird in dem Bearbeitungsdatensatz durch den Ablauf von 28 der Korrekturbewegungsumfang für sämtliche Datenzahlen k festgelegt.
• Laser-Bearbeitungsverfahren
• Als nächstes wird der Ablauf eines Laserbearbeitungsverfahren durch das Laserbearbeitungsgerät 1 anhand von 33 beschrieben. 33 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf einer Laserbearbeitungsverfahren veranschaulicht.
• In Schritt S71 setzt die Steuereinheit 6 die zu referenzierende Datenzahl k auf Null.
• Im Schritt S72 liest die Steuereinheit 6 aus dem Speicher 31 die korrigierten verarbeiteten Daten (die Laserausgabedaten L_k, den Abtastwinkel φx_k, φy_k, den Korrekturwinkel ψx_k, ψy_k und den Korrekturbewegungsumfang Dx_k, Dy_k) entsprechend der Datenzahl k aus.
• In Schritt S73 bedient die Steuereinheit 6 den ersten Spiegel 13 auf der Basis des Abtastwinkels (φx_k, φy_k), bedient den zweiten Spiegel 17 auf der Basis des Korrekturwinkels (ψx_k, ψy_k) und bedient den Strahlverschiebemechanismus 38 auf der Basis des Korrekturbewegungsumfangs (Dx_k, Dy_k).
• Im Einzelnen teilt die Steuereinheit 6 dem ersten Treiber 7 den Abtastwinkel (φx_k, φy_k) mit. Dementsprechend bedient der erste Treiber 7 den ersten Spiegel 13 auf der Basis des Abtastwinkels (φx_k, φy_k). Ferner teilt die Steuereinheit 6 dem zweiten Treiber 8 den Korrekturwinkel (ψx_k, ψy_k) mit. Dementsprechend betätigt der zweite Treiber 8 den zweiten Spiegel 17 auf der Basis des Korrekturwinkels (ψx_k, ψy_k). Zudem teilt die Steuereinheit 6 dem dritten Treiber 41 den Korrekturbewegungsumfang (Dx_k, Dy_k) mit. Dementsprechend betätigt der zweite Treiber 8 den Strahlverschiebemechanismus 38 auf der Basis des Korrekturbewegungsumfangs (Dx_k, Dy_k).
• In Schritt S74 sendet die Steuereinheit 6 die Laserausgabedaten L_k als Laserausgabewert an den Laseroszillator 5 und veranlasst den Laseroszillator 5, den Bearbeitungslaserstrahl 11 auf der Basis der Laserausgabedaten L_k oszillieren zu lassen.
• In Schritt S75 bestimmt die Steuereinheit 6, ob die Laserbearbeitung, die sämtlichen in dem Speicher 31 gespeicherten Datenzahlen k entspricht, abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Laserbearbeitung, die sämtlichen Datenzahlen k entspricht, abgeschlossen ist (Schritt S75: JA), wird der Ablauf beendet. Wenn andererseits die Laserbearbeitung, die sämtlichen Datenzahlen k entspricht, nicht abgeschlossen ist (Schritt S75: NEIN), geht der Ablauf zu Schritt S76 über.
• Im Schritt S76 erhöht die Steuereinheit 6 die zu referenzierende Datenzahl k um eins. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt S72 zurück.
• Entsprechend dem obigen Ablauf wird die Laserbearbeitung für sämtliche Datenzahlen k ausgeführt.
• Verfahren zur Messung der Stichloch-Tiefe
• Als nächstes wird der Ablauf eines Verfahrens zur Messung der Tiefe des Stichloches 22 (zum Beispiel, siehe 16) bei der Ausführung des oben beschriebenen Laserbearbeitungsverfahrens unter Bezugnahme auf 34 beschrieben. 34 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Messung der Tiefe des Stichloches 22 veranschaulicht.
• Im Schritt S81 erfasst die Steuereinheit 6 vor Beginn des unter Bezugnahme auf 33 beschriebenen Laserbearbeitungsverfahrens die Positionsdaten der Bearbeitungsoberfläche 19 des unbearbeiteten Werkstücks 18. Dabei handelt es sich bei den Positionsdaten um Daten, die die Höhe der unbearbeiteten Bearbeitungsoberfläche 19 angeben (also die Lage der Bearbeitungsoberfläche 19 in Richtung der Z-Achse gemäß 16 und dergleichen). Darüber hinaus gibt die Steuereinheit 6 eine Anweisung zum Starten der Messung der Tiefe des Stichloches 22 an die Messverarbeitungseinheit 4 aus.
• Wenn das in 33 dargestellte Laserbearbeitungsverfahren startet, veranlasst die Messverarbeitungseinheit 4 das optische Interferometer 3, den Messstrahl 15 in Schritt S82 auszusenden. Dann erzeugt die Messverarbeitungseinheit 4 ein optisches Interferenzsignal entsprechend einer optischen Wegdifferenz zwischen dem von dem Stichloch 22 reflektierten und zurückgeworfenen Messstrahl 15 und dem Referenzstrahl.
• In Schritt S83 berechnet die Messverarbeitungseinheit 4 die Tiefe (d.h. die Eindringtiefe) des Stichloches 22 anhand der Positionsdaten und des optischen Interferenzsignals. Dann speichert die Steuereinheit 6 Daten (nachfolgend als Stichloch-Tiefendaten bezeichnet), die die berechnete Tiefe des Stichloches 22 anzeigen, in dem Speicher 31.
• In Schritt S84 bestimmt die Steuereinheit 6, ob die Messung der Tiefe von Stichloch 22 abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Messung abgeschlossen ist (Schritt S84: JA), geht der Ablauf zu Schritt S85 über. Wenn die Messung dagegen nicht abgeschlossen ist (Schritt S84: NEIN), kehrt der Ablauf zu Schritt S82 zurück.
• Im Schritt S85 gibt, nachdem das in 33 dargestellte Laserbearbeitungsverfahren beendet ist, die Steuereinheit 6 eine Anweisung zum Beenden der Messung der Tiefe des Stichloches 22 an die Messverarbeitungseinheit 4 aus.
• Die Anweisung, mit der Messung der Tiefe des Stichloches 22 zu beginnen, und die Anweisung, die Messung der Tiefe des Stichloches 22 zu beenden, werden nicht von der Steuereinheit 6, sondern von dem Benutzer mittels einer nicht abgebildeten Betätigungseinheit oder dergleichen ausgegeben.
• Wirkung
• Wie oben beschrieben, umfasst das Laserbearbeitungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: den Laseroszillator 5, der den Bearbeitungslaserstrahl 11 zu dem zu bearbeitenden Bearbeitungspunkt 20 auf der Oberfläche (Bearbeitungsoberfläche 19) des Werkstücks 18 oszilliert; das optische Interferometer 3, das den Messstrahl 15 zum Bearbeitungspunkt 20 aussendet und ein optisches Interferenzintensitätssignal erzeugt, das auf der Interferenz beruht, die durch eine optische Wegdifferenz zwischen dem Messstrahl 15 und dem am Bearbeitungspunkt 20 reflektierten Referenzstrahl verursacht wird; den ersten Spiegel 13, der die Laufrichtungen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 ändert; den zweiten Spiegel 17, der den Einfallswinkel des Messstrahls 15 auf den ersten Spiegel 13 ändert; den Strahlverschiebemechanismus 38, der eine Einfallsposition des Messstrahls 15 auf den ersten Spiegel 13 ändert; die Linse 14, die den Bearbeitungslaserstrahl 11 und den Messstrahl 15 auf den Bearbeitungspunkt fokussiert; den Speicher 31, der die korrigierten Bearbeitungsdaten speichert, die im Voraus korrigiert wurden, um die Abweichung der Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls 11 und/oder des Messstrahls 15 auf der Oberfläche des Werkstücks 18 zu eliminieren, die durch die chromatische Aberration der Linse 14 und die Abweichung zwischen dem Winkel des Stichloches 22 und dem Winkel des Messstrahls 15, der am Bearbeitungspunkt 20 erzeugt wird, verursacht wird, wobei die korrigierten Bearbeitungsdaten für die Bearbeitung des Werkstücks 18 bestimmt sind; die Steuereinheit 6, die den Laseroszillator 5, den ersten Spiegel 13, den zweiten Spiegel 17 und den Strahlverschiebemechanismus 38 auf der Basis der korrigierten Bearbeitungsdaten steuert; und die Messverarbeitungseinheit 4, die die Tiefe des Stichloches 22 misst, das an dem Bearbeitungspunkt durch den Bearbeitungslaserstrahl 11 auf der Basis des optischen Interferenzintensitätssignals erzeugt wird.
• Mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, die Abweichung zwischen den Eintreffpositionen des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19, die durch die chromatische Aberration der Vergrößerung der Linse 14 verursacht wird, zu korrigieren, nachdem der Bearbeitungslaserstrahl 11 und der Messstrahl 15 die Linse 14 durchlaufen haben. Weiterhin ist es möglich, eine Abweichung zwischen den Winkeln des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19, die durch die chromatische Aberration der Vergrößerung der Linse 14 verursacht wird, nach dem Durchgang des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 durch die Linse 14, und eine Abweichung des Winkels des Messstrahls 15 von der Stichlochausbildungsachse 42 aufgrund einer Änderung des Stichlochausbildungszustandes aufgrund der Bearbeitungsgeschwindigkeit zu korrigieren. Dementsprechend kann die Tiefe des Stichloches 22 mit dem optischen Interferometer 3 in geeigneter Weise gemessen werden. Das heißt, die Tiefe des Stichloches kann genau gemessen werden.
• 35 ist ein Diagramm, das die Trajektorien des Bearbeitungslaserstrahls 11 und des Messstrahls 15 auf der Bearbeitungsoberfläche 19 in einem Zustand zeigt, in dem der Einfluss der chromatischen Aberration der Vergrößerung durch die Betätigung des zweiten Spiegels 17 korrigiert ist. Gemäß 35 ist im Gegensatz zu 21 zu erkennen, dass die Trajektorie des Bearbeitungslaserstrahls 28, die eine Trajektorie des Bearbeitungslaserstrahls 11 ist, die Trajektorie des Messstrahls 27, die eine Trajektorie des Messstrahls 15 ist, und die jeweiligen Gitterpunkte miteinander zusammenfallen. Weiterhin fällt zu diesem Zeitpunkt die optische Messachse 23c (siehe 20) des Messstrahls 15 mit der Stichlochausbildungsachse 42 (siehe 19) zusammen.
• Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht auf die Beschreibung der obigen Ausführungsform, wobei verschiedene Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Nachstehend werden die Abänderungen beschrieben.
• Abänderung 1
• In der Ausführungsform wurde als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem der zweite Spiegel 17, der ein Galvanometerspiegel ist, verwendet wird, um die Richtung der optischen Achse des Messstrahls 15 zu ändern. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
• Der zweite Spiegel, der in dem Laserbearbeitungsgerät 1 verwendet wird, wird z.B. zwischen dem Messstrahleinlass 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 installiert und kann die Richtung der optischen Achse des Messstrahls 15 unter Steuerung der Steuereinheit 6 ändern.
• 36 zeigt den zweiten Spiegel 35 mit einer derartigen Konfiguration. 36 ist eine schematische Darstellung des Laserbearbeitungsgerätes 1 mit dem zweiten Spiegel 35.
• Das in 36 dargestellte Laserbearbeitungsgerät 1 hat einen zweiten Spiegel 35 anstelle des in 16 dargestellten zweiten Spiegels 17 und dergleichen, sowie einen beweglichen Tisch 36 und einen Tischantrieb 37. Das in 36 dargestellte Laserbearbeitungsgerät 1 verfügt nicht über die in 16 dargestellte Kollimatorlinse 16 und dergleichen.
• Der zweite Spiegel 35 ist ein Parabolspiegel, der zwischen dem Messstrahleinlass 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 befestigt ist.
• Der bewegliche Tisch 36 ist an dem Messstrahleingang 9 vorgesehen.
• Der Tischantrieb 37 ist elektrisch mit der Steuereinheit 6 verbunden und betätigt den beweglichen Tisch 36 auf der Basis einer Anweisung der Steuereinheit 6. Dementsprechend bewegt sich der bewegliche Tisch 36 in der Zeichnung in yz-Richtung (siehe vertikaler Zweiwegepfeil in der Zeichnung). Das heißt, die Bewegungsrichtung des beweglichen Tisches 36 ist eine zweiachsige Richtung, die senkrecht zu der optischen Messachse 23 verläuft.
• Ein Emissionsende des Messstrahls 15 in dem Messstrahleinlass 9 ist so angeordnet, dass es mit einem Brennpunkt des zweiten Spiegels 35 zusammenfällt. Dementsprechend wird der Messstrahl 15 zu einem parallelen Strahl, nachdem er von dem zweiten Spiegel 35 reflektiert wurde, und läuft zu dem dichroitischen Spiegel 12.
• Wenn sich der bewegliche Tisch 36 bewegt, ändert sich der Winkel der optischen Messachse 23 von dem zweiten Spiegel 35 zu dem dichroitischen Spiegel 12. Dementsprechend kann derselbe Effekt wie bei Verwendung des zweiten Spiegels 17, der ein Galvanometerspiegel ist, erzielt werden.
• Der zweite Spiegel, der in dem Laserbearbeitungsgerät 1 verwendet wird, kann ein MEMS-Spiegel oder dergleichen sein.
• Abänderung 2
• In der Ausführungsform wurde als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem die erste Linse 39 und die zweite Linse 40, die in dem Strahlverschiebemechanismus 38 eingebaut sind, die gleiche Brennweite haben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
• Zum Beispiel kann die Brennweite der zweiten Linse 40 länger gemacht werden als die Brennweite der ersten Linse 39, wobei ein Abstand zwischen den Linsenhauptpunkten der ersten Linse 39 und der zweiten Linse 40 eine Summe der Brennweite der ersten Linse 39 und der Brennweite der zweiten Linse 40 sein kann. Eine derartige Konfiguration wird allgemein als Kepler-Strahlaufweiter bezeichnet.
• In der oben beschriebenen Konfiguration wird der Umfang, um den sich die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 parallel bewegt, proportional zu einem Verhältnis der Brennweite der zweiten Linse 40 zur Brennweite der ersten Linse 39 erhöht. Entsprechend klein kann der Bewegungsbereich des Strahlverschiebemechanismus 38 eingestellt werden. Daher kann ein durch ein piezoelektrisches Element angetriebener Tisch als Paralleltranslationstisch des Strahlverschiebemechanismus 38 verwendet werden. Dadurch kann eine schnelle und genaue Positionierung realisiert werden.
• Die oben beschriebene Konfiguration eignet sich auch zur Synchronisierung des ersten Spiegels 13 und des zweiten Spiegels 17. Weiterhin ist der Winkel der optischen Achse 23 des Messstrahls 15 umgekehrt proportional zum Verhältnis der Brennweite der zweiten Linse 40 zur Brennweite der ersten Linse 39 reduziert. Dadurch kann der Einfluss eines Positionierfehlers wie z.B. einer Temperaturdrift des zweiten Spiegels 17 reduziert werden. Dadurch kann eine hochgenaue Positionierung realisiert werden.
• Abänderung 3
• In der Ausführungsform wurde als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem der Strahlverschiebemechanismus 38 nach dem zweiten Spiegel 17 zwischen dem Messstrahleinlass 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 angeordnet ist. Die vorliegende Darstellung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
• Zum Beispiel kann der zweite Spiegel 17 nach dem Strahlverschiebemechanismus 38 angeordnet sein. Wenn jedoch der Lichtfleckdurchmesser des Messstrahls 15 an dem Bearbeitungspunkt 20 klein eingestellt werden muss, muss der Strahldurchmesser des auf das Objektiv 14 auftreffenden Messstrahls 15 groß eingestellt werden. Wenn also der zweite Spiegel 17 nach dem Strahlverschiebemechanismus 38 angeordnet ist, muss die Spiegelgröße des zweiten Spiegels 17 entsprechend dem Strahldurchmesser des Messstrahls 15 vergrößert werden, was den Nachteil haben kann, dass ein Messkopf groß wird.
• Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es vorzuziehen, dass z.B. der Strahlverschiebemechanismus 38 zwischen dem Messstrahleinlass 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 nach dem zweiten Spiegel 17 angeordnet und der Strahlverschiebemechanismus 38 als Strahlaufweiter konfiguriert ist. Mit einer derartigen Konfiguration kann der Messfleckdurchmesser des Messstrahls 15 an dem Bearbeitungspunkt 20 klein eingestellt werden, während die Größe des zweiten Spiegels 17 klein gehalten wird. Daher kann die Tiefe des Stichloches 22 mit einem kleinen Durchmesser mit hoher Genauigkeit gemessen werden, ohne die Größe des Messkopfes zu vergrößern.
• Abänderung 4
• In der Ausführungsform wurde als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem der Strahlverschiebemechanismus 38, der ein Paralleltranslationstisch ist, verwendet wird, um die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 parallel zu verschieben. Die vorliegende Darstellung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
• Der in dem Laserbearbeitungsgerät 1 verwendete Strahlverschiebemechanismus 38 wird z.B. zwischen dem Messstrahleinlass 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 installiert und kann die optische Messachse 23 unter Steuerung der Steuereinheit 6 parallel verschieben.
• 37 zeigt einen Strahlverschiebemechanismus 50 mit einer derartigen Konfiguration. 37 ist eine schematische Darstellung des Laserbearbeitungsgerätes 1 mit dem Strahlverschiebemechanismus 50.
• Das in 37 dargestellte Laserbearbeitungsgerät 1 hat den Strahlverschiebemechanismus 50 anstelle des in 16 dargestellten Strahlverschiebemechanismus 38. Der Strahlverschiebemechanismus 50 ist zwischen dem Messstrahleinlass 9 und dem dichroitischen Spiegel 12 befestigt.
• Der Strahlverschiebemechanismus 50 hat ein erstes parallelebenes Substrat 43 und ein zweites parallelebenes Substrat 44. Das erste parallelebene Substrat 43 und das zweite parallelebene Substrat 44 sind beispielsweise aus Glas hergestellt.
• Bei dem Strahlverschiebemechanismus 50 ist das erste parallelebene Substrat 43 und das zweite parallelebene Substrat 44 jeweils in Bezug auf die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 geneigt, wenn sich der zweite Spiegel 17 an der ursprünglichen Position befindet.
• Außerdem rotieren das erste parallelebene Substrat 43 und das zweite parallelebene Substrat 44 jeweils um die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 aus dem zweiten Spiegel 17. Eine Drehposition (die als Drehwinkel bezeichnet werden kann) des ersten parallelebenen Substrats 43 und des zweiten parallelebenen Substrats 44 wird auf der Basis eines Anweisungwertes von dem dritten Treiber 41 gesteuert.
• Wenn der Messstrahl 15 aufgrund der Brechung des Strahls durch das erste parallelebene Substrat 43 und das zweite parallelebene Substrat 44 hindurchgeht, wird der austretende Strahl parallel zu dem einfallenden Strahl bewegt und emittiert. Daher ist es möglich, die optische Messachse 23 des Messstrahls 15 parallel zu einer vorbestimmten Position in xy-Richtung in der Zeichnung entsprechend einer Kombination der Rotationspositionen des ersten parallelebenen Substrats 43 und des zweiten parallelebenen Substrats 44 zu verschieben. Daher kann selbst bei Verwendung des Strahlverschiebemechanismus 50 der gleiche Effekt erzielt werden wie in einem Fall, in dem der Strahlverschiebemechanismus 38 mit der ersten Linse 39 und der zweiten Linse 40, die in 16 dargestellt sind, und dergleichen verwendet wird.
• Die oben beschriebenen Modifikationen können angemessen kombiniert werden.
• Das Laserbearbeitungsgerät, das Laserbearbeitungsverfahren und das Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren der vorliegenden Offenbarung eignen sich für die Laserbearbeitung, z.B. von Automobilen, elektronischen Komponenten und dergleichen.
• 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 2013501964 A [0002, 0005]

Claims (26)

1. Laserbearbeitungsgerät, umfassend: einen Laseroszillator, der einen Bearbeitungslaserstrahl an einem zu bearbeitenden Bearbeitungspunkt auf einer Oberfläche eines Werkstücks in Oszillation versetzt; ein optisches Interferometer, das einen Messstrahl zu dem Bearbeitungspunkt aussendet und ein optisches Interferenz-Intensitätssignal erzeugt, das auf der Interferenz basiert, die aufgrund einer optischen Wegdifferenz zwischen dem an dem Bearbeitungspunkt reflektierten Messstrahl und einem Referenzstrahl erzeugt wird; einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen des Bearbeitungslaserstrahls und des Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der den Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf den Bearbeitungspunkt fokussiert; einen Speicher, der korrigierte Bearbeitungsdaten speichert; eine Steuereinheit, die den Laseroszillator, den ersten Spiegel und den zweiten Spiegel auf der Basis der korrigierten Bearbeitungsdaten steuert; und eine Messverarbeitungseinheit, die auf der Basis des optischen Interferenzintensitätssignals eine Tiefe eines Stichloches ableitet, das an dem Bearbeitungspunkt durch den Bearbeitungslaserstrahl erzeugt wird.
2. Laserbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, bei dem es sich bei den korrigierten Bearbeitungsdaten um korrigierte Bearbeitungsdaten für die Bearbeitung des Werkstücks handelt, die im Voraus korrigiert werden, um eine durch chromatische Aberration der Linse verursachte Abweichung der Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder des Messstrahls auf der Oberfläche des Werkstücks zu beseitigen.
3. Laserbearbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die korrigierten Bearbeitungsdaten einen Ausgangsanzeigewert, der eine Intensität des durch den Laseroszillator oszillierenden Bearbeitungslaserstrahls angibt, einen ersten Anzeigewert, der einen Betätigungsumfang angibt, mit dem der erste Spiegel betätigt wird, und einen zweiten Anzeigewert, der einen Betätigungsumfang angibt, mit dem der zweite Spiegel betätigt wird, umfassen, wobei die Werte im Voraus für jeden Bearbeitungspunkt eingestellt sind.
4. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Bearbeitungslaserstrahl und der Messstrahl unterschiedliche Wellenlängen haben.
5. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste Spiegel und der zweite Spiegel jeweils Galvanometerspiegel sind.
6. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der erste Spiegel ein Galvanometerspiegel ist, der zweite Spiegel ein Parabolspiegel ist, und das Laserbearbeitungsgerät weiterhin einen beweglichen Tisch umfasst, der den in den zweiten Spiegel eintretenden Messstrahl bewegt.
7. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Linse eine fθ-Linse ist.
8. Laserbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, bei dem es sich bei den korrigierten Bearbeitungsdaten um Daten handelt, die man durch die Korrektur von Bearbeitungsdaten erhält, die im Voraus für die Bearbeitung des Werkstücks erzeugt wurden, so dass eine Abweichung einer Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder des Messstrahls auf der Oberfläche des Werkstücks, die durch die chromatische Aberration der Linse verursacht wird, und eine Abweichung zwischen einem Winkel des Stichloches und einem Winkel des Messstrahls beseitigt werden.
9. Laserbearbeitungsgerät nach Anspruch 8, bei dem die korrigierten Bearbeitungsdaten einen Ausgangsanzeigewert, der eine Intensität des durch den Laseroszillator in Oszillation versetzten bearbeitenden Laserstrahls anzeigt, einen ersten Anzeigewert, der einen Betätigungsumfang des ersten Spiegels anzeigt, einen zweiten Anzeigewert, der einen Betätigungsumfang des zweiten Spiegels anzeigt, und einen dritten Anzeigewert, der einen Betätigungsumfang des Strahlverschiebemechanismus anzeigt, umfassen, wobei die Werte im Voraus für jeden Bearbeitungspunkt eingestellt werden.
10. Laserbearbeitungsgerät nach Anspruch 8 oder 9, bei dem eine Wellenlänge des Bearbeitungslaserstrahls und eine Wellenlänge des Messstrahls voneinander verschieden sind.
11. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Linse eine fθ-Linse ist.
12. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem der erste Spiegel und der zweite Spiegel jeweils Galvanometerspiegel sind.
13. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem der erste Spiegel ein Galvanometerspiegel ist, der zweite Spiegel ein Parabolspiegel ist, und das Laserbearbeitungsgerät weiterhin einen beweglichen Tisch umfasst, der einen Emissionswinkel von dem Messstrahl des zweiten Spiegels ändert.
14. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem der Strahlverschiebemechanismus ein Tisch ist, der parallel in zwei oder mehr Achsen in einer Richtung senkrecht zu einer optischen Achse des Messstrahls verschoben wird, wenn sich der zweite Spiegel an einer ursprünglichen Position befindet, und der eine erste Linse und eine zweite Linse hat.
15. Laserbearbeitungsgerät nach Anspruch 14, bei dem eine Brennweite der zweiten Linse länger eingestellt ist als eine Brennweite der ersten Linse, und der zweite Spiegel sowie der Strahlverschiebemechanismus so angeordnet sind, dass der Messstrahl aus dem optischen Interferometer den zweiten Spiegel und den Strahlverschiebemechanismus in dieser Ordnung durchläuft.
16. Laserbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei dem der Strahlverschiebemechanismus ein erstes parallelebenes Substrat und ein zweites parallelebenes Substrat hat, die sich um eine optische Achse des Messstrahls drehen.
17. Laserbearbeitungsverfahren, das von einem Laserbearbeitungsgerät ausgeführt wird, wobei das Laserbearbeitungsgerät umfasst: einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; und eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf einen Bearbeitungspunkt auf einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks fokussiert, wobei das Verfahren umfasst: Bestrahlen des Werkstücks mit dem Bearbeitungslaserstrahl und dem Messstrahl auf der Basis korrigierter Bearbeitungsdaten durch Steuern des ersten Spiegels und des zweiten Spiegels; und Messen einer Tiefe eines Stichloches, das an dem Bearbeitungspunkt durch den Bearbeitungslaserstrahl erzeugt wird, basierend auf Interferenz, die durch einen optischen Wegunterschied zwischen dem Messstrahl und einem an dem Bearbeitungspunkt reflektierten Referenzstrahl verursacht wird.
18. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 17, bei dem es sich bei den korrigierten Bearbeitungsdaten um korrigierte Bearbeitungsdaten für die Bearbeitung des Werkstücks handelt, die im Voraus korrigiert werden, um eine durch chromatische Aberration der Linse verursachte Abweichung einer Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder Messstrahls auf der Oberfläche des Werkstücks zu beseitigen.
19. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 17, wobei das Laserbearbeitungsverfahren durch das Laserbearbeitungsgerät ausgeführt wird, das weiterhin einen Strahlverschiebemechanismus aufweist, der eine Einfallsposition des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert, wobei das Verfahren umfasst: Steuern des ersten Spiegels, des zweiten Spiegels und des Strahlverschiebemechanismus auf der Basis der korrigierten Bearbeitungsdaten und Bestrahlen des Werkstücks mit dem Bearbeitungslaserstrahl und dem Messstrahl; und Messen der Tiefe des Stichloches, das an dem Bearbeitungspunkt erzeugt wird, indem es mit dem Bearbeitungslaserstrahl bestrahlt wird, auf der Basis der Interferenz, die durch einen optischen Wegunterschied zwischen dem Messstrahl und dem an dem Bearbeitungspunkt reflektierten Referenzstrahl verursacht wird, wobei es sich bei den korrigierten Bearbeitungsdaten um Daten handelt, die durch die Korrektur von Bearbeitungsdaten gewonnen werden, die für die Bearbeitung des Werkstücks im Voraus erzeugt wurden, um eine Abweichung der Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder des Messstrahls auf der Oberfläche des Werkstücks, die durch die chromatische Aberration der Linse verursacht wird, sowie eine Abweichung zwischen einem Winkel des Stichloches und einem Winkel des Messstrahls zu beseitigen.
20. Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren in einem Laserbearbeitungsgerät, wobei das Laserbearbeitungsgerät umfasst: einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; und eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf eine Oberfläche eines Werkstücks fokussiert, wobei man die korrigierten Bearbeitungsdaten durch Korrigieren von Bearbeitungsdaten erhält, die im Voraus für die Bearbeitung des Werkstücks erzeugt wurden, um eine Abweichung einer Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder des Messstrahls auf dem Werkstück zu beseitigen, die durch eine chromatische Aberration der Linse verursacht wird, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen von Bearbeitungsdaten, die eine Ausgabeintesität des Bearbeitungslaserstrahls, die für jeden Bearbeitungspunkt eingestellt wird, an dem die Oberfläche des Werkstücks bearbeitet werden soll und mit der der Bearbeitungspunkt bestrahlt wird, um die gewünschte Laserbearbeitung des Werkstücks durchzuführen, und einen ersten Betätigungsumfang umfassen, mit dem der erste Spiegel so betätigt wird, dass der Bearbeitungslaserstrahl an dem Bearbeitungspunkt eintrifft; Berechnen eines zweiten Betätigungsumfangs, mit dem der zweite Spiegel so betätigt wird, dass der Messstrahl an jeder gewünschten Position auf der Oberfläche des Werkstücks für die Position eintrifft; und Berechnen eines dritten Betätigungsumfangs, mit dem der zweite Spiegel betätigt wird, so dass der Messstrahl an jedem Bearbeitungspunkt für den Bearbeitungspunkt eintrifft, basierend auf dem zweiten Betätigungsumfang, und Hinzufügen des dritten Betätigungsumfangs zu den Bearbeitungsdaten, um die korrigierten Bearbeitungsdaten zu erzeugen.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem, wenn der dritte Betätigungsumfang für jeden Bearbeitungspunkt auf der Basis des zweiten Betätigungsumfangs berechnet und zu den Bearbeitungsdaten hinzugefügt wird, wodurch die korrigierten Bearbeitungsdaten erzeugt werden, sofern der Bearbeitungspunkt und die Position nicht miteinander übereinstimmen, der dritte Betätigungsumfang berechnet wird, indem die Interpolationsverarbeitung bei einer vorgegebenen Anzahl von Positionen unter Verwendung des zweiten Betätigungsumfangs in einer Ordnung nahe dem Bearbeitungspunkt ausgeführt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Position in einem Bereich der Werkstückoberfläche eingestellt wird, der einem beweglichen Bereich des ersten Spiegels entspricht, und so eingestellt wird, dass die Interpolationsbearbeitung in diesem Bereich möglich ist.
23. Korrekturdaten-Erzeugungsverfahren, wobei das Verfahren durch ein Laserbearbeitungsgerät ausgeführt wird, das umfasst: einen ersten Spiegel, der die Laufrichtungen eines Bearbeitungslaserstrahls und eines Messstrahls ändert; einen zweiten Spiegel, der einen Einfallswinkel des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; einen Strahlverschiebemechanismus, der eine Einfallsposition des Messstrahls auf den ersten Spiegel ändert; und eine Linse, die den Bearbeitungslaserstrahl und den Messstrahl auf eine Oberfläche eines Werkstücks fokussiert, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen von Bearbeitungsdaten, bei denen für jeden Bearbeitungspunkt auf der Oberfläche des Werkstücks eine Ausgabeintesität des Bearbeitungslaserstrahls und ein Betätigungsumfang des ersten Spiegels, der bewirkt, dass der Bearbeitungslaserstrahl an dem Bearbeitungspunkt eintrifft, festgelegt werden; Berechnen eines ersten Betätigungsumfangs, der ein Betätigungsumfang des zweiten Spiegels ist, um zu bewirken, dass der Messstrahl an jeder vorbestimmten Position auf der Oberfläche des Werkstücks für die vorbestimmte Position eintrifft; Berechnen eines zweiten Betätigungsumfangs, der ein Betätigungsumfang des zweiten Spiegels ist, um zu bewirken, dass der Messstrahl für jeden Bearbeitungspunkt an dem Bearbeitungspunkt eintrifft, auf der Basis des ersten Betätigungsumfangs; Berechnen eines dritten Betätigungsumfangs, der ein Betätigungsumfang des Strahlverschiebemechanismus ist, um zu bewirken, dass der Messstrahl an jeder vorbestimmten Position auf der Oberfläche des Werkstücks für die vorbestimmte Position und jede Bearbeitungsgeschwindigkeit eintrifft; Berechnen eines vierten Betätigungsumfangs, der ein Betätigungsumfang des Strahlverschiebemechanismus ist, um zu bewirken, dass der Messstrahl an jedem Bearbeitungspunkt an dem Bearbeitungspunkt basierend auf dem dritten Betätigungsumfang eintrifft; und Erzeugen korrigierter Bearbeitungsdaten, die so korrigiert sind, dass eine durch chromatische Aberration der Linse hervorgerufene Abweichung der Eintreffposition des Bearbeitungslaserstrahls und/oder Messstrahls auf das Werkstück und eine Abweichung zwischen einem Winkel des Stichloches und einem Winkel des Messstrahls beseitigt werden, indem der zweite Betätigungsumfang und der vierte Betätigungsumfang zu den Bearbeitungsdaten addiert werden.
24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem bei Berechnen des zweiten Betätigungsumfangs, wenn der Bearbeitungspunkt und die vorbestimmte Position nicht miteinander übereinstimmen, der zweite Betätigungsumfang berechnet wird, indem eine Interpolationsverarbeitung bei einer vorbestimmten Anzahl der vorbestimmten Positionen in einer Ordnung nahe dem Bearbeitungspunkt unter Verwendung des ersten Betätigungsumfangs ausgeführt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem bei der Berechnung des vierten Betätigungsumfangs, wenn der Bearbeitungspunkt und die vorbestimmte Position nicht miteinander übereinstimmen, der vierte Betätigungsumfang berechnet wird, indem eine Interpolationsverarbeitung bei der vorbestimmten Anzahl der Positionen in einer Ordnung nahe dem Bearbeitungspunkt unter Verwendung des dritten Betätigungsumfangs ausgeführt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die vorbestimmte Position in einem Bereich der Oberfläche des Werkstücks festgelegt wird, der einem beweglichen Bereich des ersten Spiegels entspricht, und so eingestellt wird, dass die Interpolationsbearbeitung innerhalb des Bereichs ausgeführt werden kann.

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