JP2000202657A - Laser beam machining monitoring device - Google Patents

Laser beam machining monitoring device

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JP2000202657A
JP2000202657A JP11007378A JP737899A JP2000202657A JP 2000202657 A JP2000202657 A JP 2000202657A JP 11007378 A JP11007378 A JP 11007378A JP 737899 A JP737899 A JP 737899A JP 2000202657 A JP2000202657 A JP 2000202657A
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JP
Japan
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sensor
laser
processing
light
optical system
Prior art date
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Pending
Application number
JP11007378A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isamu Miyamoto
宮本  勇
Takashi Ishide
孝 石出
Risuke Nayama
理介 名山
Yasumi Nagura
保身 名倉
Yoshio Hashimoto
義男 橋本
Koji Okimura
浩司 沖村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable detecting up to a depth without needing strictness in an installation position and becoming large size by only one set of sensor. SOLUTION: In the case that a work 10 is irradiated with laser beam 11 to machine the work 10, in a monitoring device to detect light emitting state of S part to be worked of the work piece, the light emission of the S part of the work piece which goes back to an optical system 15 on which the laser beam 11 is made incident is made to enter into a sensor 17 through a monitoring system 16 in a branched light passage separated from the laser beam 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの加工状況
をインプロセスにてモニタリングするレーザ加工モニタ
リング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing monitoring apparatus for monitoring a processing state of a work in process.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近では、レーザ溶接や切断などレーザ
加工技術が採用されつつあり、このレーザ加工の信頼性
を向上するために加工状況をインプロセスにて検査する
必要が生じている。このようなインプロセスモニタリン
グについては、溶接についていえば、図9(a)に示す
ような装置が提案されている。すなわち、図9にあっ
て、レーザ光1によるワーク2の照射位置に向けて複数
個のセンサ3がこの照射位置をとり囲むように配置さ
れ、溶接による生ずるプルームやプラズマを観察して溶
接の是非つまりビート垂れや表面不具合などの是非につ
きモニタリングをしようとする。
2. Description of the Related Art In recent years, laser processing techniques such as laser welding and cutting have been adopted. In order to improve the reliability of the laser processing, it is necessary to inspect the processing state in-process. As for such in-process monitoring, for welding, an apparatus as shown in FIG. 9A has been proposed. That is, in FIG. 9, a plurality of sensors 3 are arranged so as to surround the irradiation position of the work 2 by the laser beam 1 so as to surround the irradiation position. In other words, we will try to monitor the beating of the beating and surface defects.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図9(a)に示す構成にあっては、図9(b)に示すよ
うにキーホール5内部の状態を観察するためには複数個
(図では4個示す)の個別設置のセンサが必要である。
しかも、これらセンサ3はワーク2の照射部位をめがけ
て光のセンシングができるように精確な位置決めをする
必要があり、高精度な位置決めが必要になる。
However, in the configuration shown in FIG. 9 (a), a plurality of (for example, as shown in FIG. 9 (b)) (In the figure, four sensors are shown).
In addition, these sensors 3 need to be accurately positioned so that light can be sensed at an irradiation portion of the work 2, and high-precision positioning is required.

【0004】更には、レーザ光1のまわれにこのレーザ
光1を干渉しないようセンサ3を配置する必要があるの
で、ともすればレーザ加工ヘッドが大型化せざるを得な
い。
Further, since it is necessary to dispose the sensor 3 so as not to interfere with the laser beam 1 around the laser beam 1, the laser processing head must be increased in size.

【0005】また、レーザ加工ヘッドとセンサ3とを一
体化して構成されている場合はともかく、この場合加工
ヘッドが更に大型化することにもなるが、この一体化し
ていない場合にはワーク2の形状の変化に伴ってセンサ
位置を変えることができず、加工の柔軟性に対応できな
い。
[0005] In addition to the case where the laser processing head and the sensor 3 are integrally formed, in this case, the size of the processing head is further increased. The position of the sensor cannot be changed according to the change in the shape, and the flexibility of processing cannot be accommodated.

【0006】また、図9(b)の如く複数のセンサ3に
よってキーホール5内の発光も検出するのであるが、キ
ーホール5の内深部までの状態を検出できるわけではな
い。
Although light emission in the keyhole 5 is detected by a plurality of sensors 3 as shown in FIG. 9B, the state of the keyhole 5 cannot be detected deeply.

【0007】本発明は、上述の問題に鑑み、センサをま
とめて1個設置し、位置決めもさ程厳密さを要求され
ず、レーザ加工ヘッドの大型化にもならず、加工の柔軟
性にも対応でき、またキーホールの内深部や底部状態を
も検出可能としたレーザ加工モニタリング装置の提供を
目的とする。
[0007] In view of the above problems, the present invention provides one sensor in a lump, does not require much strict positioning, does not increase the size of the laser processing head, and increases processing flexibility. It is an object of the present invention to provide a laser processing monitoring device capable of responding and capable of detecting the inner deep portion and the bottom portion of the keyhole.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。第1の発明は、ワ
ークに対してレーザ光を照射して上記ワークを加工する
に当り、ワーク加工部位の発光状態を検出するモニタリ
ング装置において、上記レーザ光が入射される光学系を
戻る上記ワーク加工部位の発光を、上記レーザ光と分離
する分岐された光路上にてモニタ用光学系を介してセン
サに入射することを特徴とする。
The present invention that achieves the above object has the following matters specifying the invention. According to a first aspect of the present invention, in processing a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, the monitoring apparatus detects a light emitting state of a workpiece processing part. The light emitted from the processing portion is incident on a sensor via a monitoring optical system on a branched optical path for separating the light from the laser beam.

【0009】第2の発明は、第1の発明において、モニ
タ用光学系及びセンサは、ワーク加工部位にレーザ光を
照射する加工ヘッドに装着するようにしたことを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the monitor optical system and the sensor are mounted on a processing head that irradiates a laser beam to a workpiece processing portion.

【0010】第3の発明は、第1又は第2の発明におい
て、センサはフォトセンサ、光ファイバ、CCD素子の
いずれかを平面からみて十字形に並べた構造としたこと
を特徴とする。
A third invention is characterized in that, in the first or second invention, the sensor has a structure in which any one of a photosensor, an optical fiber, and a CCD element is arranged in a cross shape when viewed from a plane.

【0011】第4の発明は、第1又は第2の発明におい
て、モニタ用光学系は光軸方向に移動可能としたことを
特徴とする。
A fourth invention is characterized in that, in the first or second invention, the monitor optical system is movable in the optical axis direction.

【0012】第5の発明は、第1の発明において、セン
サに入射した光を、センサ全体、各センサごと、特定位
置のセンサのいずれかにて処理をするコンピュータを備
えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided a computer which processes light incident on the sensor by one of the whole sensor, each sensor, and a sensor at a specific position. .

【0013】第6の発明は、第1の発明において、パル
ス発振レーザでのレーザ照射時間であるパルス幅に対し
て、パルスオン、あるいはパルスオフ又はその両者のタ
イミングにてモニタリングを行なうことを特徴とする。
According to a sixth aspect, in the first aspect, the pulse width, which is the laser irradiation time of the pulsed laser, is monitored at the timing of pulse-on, pulse-off, or both. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】ここで、図1〜図8を参照して本
発明の実施の形態の一例を説明する。図1において、ワ
ーク10に対して集光され照射されるレーザ光11は、
レーザ発振器12、光ファイバ13を介して全反射ミラ
ー14にて反射され、集光レンズ等のレーザ加工光学系
15を介してワーク加工部位Sに集光される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a laser beam 11 condensed and irradiated on a work 10 is:
The light is reflected by a total reflection mirror 14 via a laser oscillator 12 and an optical fiber 13, and is condensed on a workpiece processing portion S via a laser processing optical system 15 such as a condenser lens.

【0015】この場合、全反射ミラー14は、レーザ発
振器12が例えばYAGレーザである場合には、そのレ
ーザ光(1.06nm)の波長がほとんど(99%)反
射しその他の光を通すコーティングが施されたミラーで
ある。
In this case, when the laser oscillator 12 is, for example, a YAG laser, the total reflection mirror 14 is coated with a coating that reflects most (99%) the wavelength of the laser light (1.06 nm) and transmits other light. It is a mirror that was given.

【0016】他方、レーザ加工によって生じた発光を補
足するためにレーザ加工光学系15、ミラー14を通っ
てレーザ光学系と分岐してその上方にモニタ用光学系1
6が配置され、このモニタ用光学系16の上方にセンサ
17が配置されている。この場合、モニタ用光学系16
及びセンサ17はワーク加工部位Sの真上に位置し、ワ
ーク加工部位の状態が良く観察できるよう配慮されてい
る。また、このモニタ用光学系16を用いず直接センサ
17を配置する場合もある。そして、このモニタ用光学
系16やセンサ17は、加工ヘッドにレーザ加工光学系
15や全反射ミラー14と共に備えられている。
On the other hand, in order to supplement light emission generated by the laser processing, the light passes through a laser processing optical system 15 and a mirror 14 and branches off into a laser optical system.
6 and a sensor 17 is arranged above the monitor optical system 16. In this case, the monitor optical system 16
The sensor 17 and the sensor 17 are located right above the workpiece processing portion S, and are designed so that the state of the workpiece processing portion can be observed well. In some cases, the sensor 17 is directly disposed without using the monitor optical system 16. The monitoring optical system 16 and the sensor 17 are provided on the processing head together with the laser processing optical system 15 and the total reflection mirror 14.

【0017】かかる構成にあって、センサ17は例えば
図2に示すようにシリコンフォトセンサ17aが平面か
らみて十字形をなすように配列され、ワーク加工部位S
を上からみて前後左右に見ることができるように配置さ
れている。ここでは、ワーク加工部位Sにて発生した光
の束LBを縦横にセンシングするセンサ17として、フ
ォトセンサ(図2P)をあげたが光ファイバ(図2F)
としてもよく、更にはCCD撮像素子であってもよい。
なお、センサ17としては、図2では縦横十字形状に配
列した場合のみならず、場合によっては光束全面に配列
したり、あるいは縦方向(前後方向)のみあるいは横方
向(左右方向)のみ配列するようにしてもよい。もっと
も、簡単な配置にキーホールの内部まで十分検出できる
構成としては図2に示す十字配置が有効である。
In such a configuration, the sensors 17 are arranged, for example, as shown in FIG.
Are arranged so that they can be seen from front to back and right and left when viewed from above. Here, a photosensor (FIG. 2P) is used as the sensor 17 for sensing the bundle of light LB generated at the workpiece processing portion S in the vertical and horizontal directions, but an optical fiber (FIG. 2F).
Or a CCD imaging device.
In FIG. 2, the sensors 17 are not only arranged in a vertical and horizontal cross shape, but may be arranged on the entire surface of the luminous flux, or may be arranged only in the vertical direction (front-back direction) or only in the horizontal direction (left-right direction). It may be. However, as a configuration in which the inside of the keyhole can be sufficiently detected in a simple arrangement, the cross arrangement shown in FIG. 2 is effective.

【0018】図3は、レーザ光11の照射によってワー
ク加工部位Sが溶融しそれによって発する光の経路を示
している。つまり、キーホールの入口付近のみならずキ
ーホール内部からの発光も含めて、レーザ加工光学系1
5、モニタ用光学系16を通った光がセンサ17に到達
する様子を示している。この図3からも判明するよう
に、キーホールの中の発光状態まで各センサ17aの位
置を特定することにより判別して得ることができる。つ
まり、キーホールの内部について縦横(前後左右)方向
の発光状態を見ることができる。
FIG. 3 shows a path of light emitted by the irradiation of the laser beam 11 with the work processing portion S being melted. That is, the laser processing optical system 1 includes not only the vicinity of the keyhole entrance but also the light emission from inside the keyhole.
5 shows how light passing through the monitor optical system 16 reaches the sensor 17. As can be seen from FIG. 3, the light emission state in the keyhole can be determined and identified by specifying the position of each sensor 17a. That is, the light emission state in the vertical and horizontal directions (front and rear, right and left) can be seen inside the keyhole.

【0019】また、モニタ用光学系16の上下方向の移
動により、焦点合わせをしたりズーム機能を持たすこと
によって、キーホール周辺の状態やキーホールの内部ま
でも得ることができる。
Further, by providing the focusing function and the zoom function by moving the monitor optical system 16 in the vertical direction, the state around the keyhole and the inside of the keyhole can be obtained.

【0020】図2に戻り、センサ17より得られた信号
は、例えば光ファイバをセンサ17とした場合には、O
/E(光−電気)変換器18を介して電気信号とされ、
コンピュータ19によって光の処理を行ない加工状態を
検出している。
Returning to FIG. 2, if the signal obtained from the sensor 17 is, for example, an optical fiber,
Is converted into an electric signal via a / E (optical-electrical) converter 18,
The computer 19 performs light processing to detect a processing state.

【0021】センサ17によりワーク加工部位Sの発光
を得るためには、モニタ用光学系16の直線による焦点
合わせが必要となる。つまり、加工対象全体として発光
強度の強弱を得たい場合には例えばワーク加工対象面よ
り焦点をずらして(ぼかして)全センサ17にて強弱を
検出すると共に、例えばキーホールの所望深さの発光強
度や表面の発光強度を得たい場合には、モニタ用光学系
16によりその位置に焦点合わせを行なうことで所望位
置の発光強度を得ることができる。
In order to obtain light emission from the workpiece processing portion S by the sensor 17, it is necessary to focus the monitoring optical system 16 by a straight line. In other words, when it is desired to obtain the intensity of the light emission intensity of the entire processing object, for example, the focus is shifted (blurred) from the work processing object surface, the intensity is detected by all the sensors 17, and the light emission at a desired depth of the keyhole is performed. When it is desired to obtain the intensity or the luminous intensity of the surface, the monitor optical system 16 focuses on the position to obtain the luminous intensity at a desired position.

【0022】しかも、センサ17の各素子17aが十字
形に配置されているので、キーホールの内部状態の検出
については、そのセンサ17中素子17aを特定するこ
とで、その内部位置を更に特定することができる。例え
ば図3の如き内部の左右位置の発光状態を知りたい場合
には図3の右端等の素子17aを選択してその受光強度
を見ればよい。このようにして、モニタ用光学系16の
調整とセンサ17中の素子17aの選択により、加工対
象の深さに応じて発光強度を検出できると共にその深さ
での左右前後の部分での発光強度をも得ることができ
る。
Moreover, since the elements 17a of the sensor 17 are arranged in a cross shape, for detecting the internal state of the keyhole, the element 17a in the sensor 17 is specified to further specify the internal position. be able to. For example, when it is desired to know the light emission state at the left and right positions inside as shown in FIG. 3, the element 17a at the right end or the like in FIG. In this manner, by adjusting the monitoring optical system 16 and selecting the element 17a in the sensor 17, the light emission intensity can be detected in accordance with the depth of the processing target, and the light emission intensity at the left, right, front and rear portions at the depth can be detected. Can also be obtained.

【0023】例えば、溶接について述べれば、レーザ光
により対象金属が溶融し流れて新たな溶融部分が生じる
とき発光が生じるのであるが、この発光状態が良好な溶
接にあっては一定の振幅での定常波形となるのに対し、
例えばポロシティ(空孔)の発生時にはこの定常波形が
乱れ振幅に部分的な凹凸がみられたり、発光の周波数が
変化する。このようにしてモニタ用光学系16の焦点合
わせとセンサ17の素子の選択とで極めて厳密に深さや
位置を特定した発光強度が得られ、その箇所の状態を得
ることができる。もちろん、焦点合わせだけ行なってセ
ンサ17の素子全体を観察すれば、その深さ全体の発光
強度が得られ、また、前述したように対象物表面より焦
点をぼかして素子全体にて検出する場合にはその時の溶
接部分全体からの発光強度を得ることができる。
For example, in the case of welding, light emission occurs when a target metal is melted and flows by a laser beam to generate a new molten portion. In contrast to a steady waveform,
For example, when porosity (voids) is generated, the steady waveform is disturbed, and partial unevenness is observed in the amplitude, and the frequency of light emission changes. In this way, the light emission intensity whose depth and position are specified very strictly by the focusing of the monitoring optical system 16 and the selection of the element of the sensor 17 can be obtained, and the state of that location can be obtained. Of course, if the entire element of the sensor 17 is observed by performing only focusing, the light emission intensity at the entire depth can be obtained. In addition, as described above, when the focus is defocused from the surface of the object and the entire element is detected. Can obtain the luminous intensity from the entire welded portion at that time.

【0024】なお、レーザ加工にあって加工部位は、全
体として発光しているが、特定深度や位置の発光は、全
体の発光、例えば表面から出るプルーム(焦点をずらし
た全センサによる発光強度)に対して特定深度や位置の
センサによる発光強度の差分をとることによって、結果
的にプルームによる発光を除いて処理することが可能と
なっている。
In the laser processing, the processing portion emits light as a whole, but the light emission at a specific depth or position is the whole light emission, for example, a plume coming out of the surface (light emission intensity by all the sensors defocused). By taking the difference between the light emission intensities of the sensors at specific depths and positions, it is possible to perform processing excluding light emitted by the plume.

【0025】また、レーザ光による加工にあっては連続
レーザ光とパルスレーザ光とのいずれかによる加工とな
るのであるが、パルスレーザ光を使用する場合にあって
は、パルスオンタイム(レーザ照射時)とパルスオフタ
イム、またはその両者で検出しセンサによる検出・処理
をする。こうして、焦点合わせを行なうモニタ用光学系
によりズーム機能も含めた焦点合わせと、十字形に並べ
られたセンサ17による全体の又は素子17aの選択に
よる位置の特定によって、加工部位での全体のあるいは
所望深さでの、あるいは所望深さと所望箇所での発光強
度が自在に得られることになる。
In the case of processing using laser light, processing is performed using either continuous laser light or pulsed laser light. In the case where pulsed laser light is used, the pulse on-time (laser irradiation) is used. ) And the pulse off time, or both, and performs detection and processing by the sensor. In this way, the whole or desired position at the processing portion is determined by the focusing including the zoom function by the monitoring optical system for performing the focusing, and by specifying the entire position by the sensors 17 arranged in a cross shape or the position by selecting the element 17a. The light emission intensity at the depth or at the desired depth and the desired location can be freely obtained.

【0026】図4は、溶接に当って溶接先端部位とセン
サ17(ここでは4個としている)の配置とを対応させ
て発光強度状態を検出したのものであり、かつビードの
表面状態を示したものである。図4(a)は、ビード及
びレーザ光に対するセンサ17の対応位置を示してお
り、溶接部位に対してセンサ17による検出可能位置を
5A,9A,13A,17Aとした。そして、この位置
5A,9A,13A,17Aに対し図4(b)では、セ
ンサ位置が5S,9S,13S,17Sに対応すること
を示しており、このセンサにて発光状態を検出すること
になる。図4(c),(d)は、センサ5S,9S,1
3S,17Sによる発光の相対強度を示したクラフであ
り、図4(e),(f)はそのときのビード表面状態を
示している。つまり、図4(c)に示す不良ビードの場
合にはセンサ5S,17Sの発光が強く、良好なビード
の場合にはセンサ13Sの光強度が大きい。つまり、不
良ビードにあっては溶融した金属のいわゆるかたよりに
よりセンサ17Sや5Sの発光強度が強く、また良好な
ビードにあってはセンサ13Sが強いという結果を示し
ている。そして、この光強度の変化は、図4(e)に示
す不良ビードにあってはいわゆる荒れた表面状態を示し
ており、図4(f)に示す良好なビードではきれいなビ
ードが見られる。
FIG. 4 shows the state of the light emission intensity detected by associating the position of the welding tip with the arrangement of the sensors 17 (here, four) during welding, and shows the surface state of the bead. It is a thing. FIG. 4A shows the corresponding position of the sensor 17 with respect to the bead and the laser beam, and the detectable positions of the sensor 17 with respect to the welding part are 5A, 9A, 13A, and 17A. FIG. 4B shows that the sensor positions correspond to 5S, 9S, 13S, and 17S with respect to the positions 5A, 9A, 13A, and 17A. Become. 4C and 4D show the sensors 5S, 9S, 1
FIG. 4E is a graph showing the relative intensity of light emission by 3S and 17S, and FIGS. 4E and 4F show the state of the bead surface at that time. That is, in the case of a defective bead shown in FIG. 4C, the light emission of the sensors 5S and 17S is strong, and in the case of a good bead, the light intensity of the sensor 13S is large. In other words, the results indicate that the sensor 17S or 5S has a strong light emission intensity due to the so-called skewing of the molten metal in a defective bead, and the sensor 13S has a strong result in a good bead. This change in light intensity indicates a so-called rough surface state in the defective bead shown in FIG. 4E, and a clear bead is seen in the good bead shown in FIG.

【0027】図5は、レーザ光による切断加工に伴うワ
ークの状態と、センサにより受光した発光の状態を示し
ている。すなわち、図5(a)にてレーザ切断によるワ
ークの表面状態を示し、図5(b)にてワークの背面状
態を示している。そして、図5(c)では、ワークの内
部切断状態を示す。このような切断を行なうと共にその
発光状態をセンサ17全体により検出し処理したものが
図5(d)である。この図5(d)は良好な切断状態と
良好でない切断状態との境界を波形で示しているが、良
好な切断状態では波形が略一定で光強度も低く収まって
いるのに対し、切断が良好でないとき波形が一定でなく
乱れ、しかも全体として光強度も高いことが見受けられ
る。なお、図5(d)にてλは光の波長を示している。
FIG. 5 shows a state of the work accompanying the cutting processing by the laser beam and a state of the light emission received by the sensor. That is, FIG. 5A shows the surface state of the work by laser cutting, and FIG. 5B shows the back state of the work. FIG. 5 (c) shows the internal cutting state of the work. FIG. 5D shows a state in which the cutting is performed and the light emission state is detected and processed by the entire sensor 17. FIG. 5D shows the boundary between the good cutting state and the poor cutting state with a waveform. In the good cutting state, the waveform is substantially constant and the light intensity is low. When it is not good, it can be seen that the waveform is irregular and irregular, and that the light intensity is high as a whole. In FIG. 5D, λ indicates the wavelength of light.

【0028】図6は、レーザ光による良好な切断状態を
更にセンサによる光強度に基づき解析したものである。
図6(a),(b),(c)は図5(a),(b),
(c)と同様表面,背面,内部状態を示す。図6(d)
は切断表面の粗さを波形として示したものであるが、こ
の表面の粗さに対して、図6(e)に示すセンサ17に
よる切断表面での全センサによる光強度の波形が良く似
ており、これは、この発光の波形を時間拡大した図6
(f)をみることにより表面近傍の粗さと一致している
ことがわかる。
FIG. 6 shows an analysis of a good cutting state by the laser beam based on the light intensity of the sensor.
FIGS. 6A, 6B, and 6C show FIGS. 5A, 5B, and 5C.
The front, back, and internal states are shown as in (c). FIG. 6 (d)
Shows the roughness of the cut surface as a waveform. The waveform of the light intensity by all the sensors on the cut surface by the sensor 17 shown in FIG. FIG. 6 is a time-expanded view of this emission waveform.
By looking at (f), it can be seen that it is consistent with the roughness near the surface.

【0029】この波形にて良好な切断状態に関しては、
表面粗さ波形が一定でその状態は図5(d)左端の波形
とも共通するが、図6(e)に示すセンサ17による表
面の発光状態にも現われ、更に図6(f)上に示す内部
での発光状態にも乱れが少なくて図6(d)の波形とも
近似する所があり、更には図6(f)下に示すように底
部での発光は図6(f)上の状態をなめらかにした波形
に似ることが判明している。
With respect to a good cutting state in this waveform,
The surface roughness waveform is constant and the state is common to the waveform at the left end in FIG. 5D, but also appears in the light emission state of the surface by the sensor 17 shown in FIG. 6E, and further shown in FIG. The light emission state inside is less disturbed and approximates to the waveform of FIG. 6D, and furthermore, the light emission at the bottom as shown in the lower part of FIG. Has been found to resemble a smoothed waveform.

【0030】図7は、センサ全体からみた発光状態を示
しており、未切断では発光強度が高いのであるが、図8
では切断による光の透過により発光が無い。しかし、セ
ンサ17による感度レベルにより発光状態の波形が変化
するので、その感度を適宜選定することにより、切断の
良否判断のレベルを変えることができる。
FIG. 7 shows the light emission state as viewed from the entire sensor. Although the light emission intensity is high when the sensor is not cut, FIG.
In this case, there is no light emission due to transmission of light by cutting. However, since the waveform of the light emission state changes depending on the sensitivity level of the sensor 17, it is possible to change the level of the quality judgment of the cutting by appropriately selecting the sensitivity.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の効果を有する。ワークに対してレーザ光を照射して上
記ワークを加工するに当り、ワーク加工部位の発光状態
を検出するモニタリング装置において、上記レーザ光が
入射される光学系を戻る上記ワーク加工部位の発光を、
上記レーザ光と分離する分岐された光路上にてモニタ用
光学系を介してセンサに入射することにより、センサを
まとめて配置することができ、またセンサの位置決め精
度も従来よりは要求されず、またキーホールの内部の光
を検出できる。
According to the present invention as described above, the following effects can be obtained. In processing the work by irradiating the work with laser light, in a monitoring device that detects the light emission state of the work processing part, the light emission of the work processing part returning to the optical system where the laser light is incident,
By entering the sensor via the optical system for monitoring on the branched optical path separated from the laser light, the sensors can be arranged collectively, and the positioning accuracy of the sensor is not required conventionally, Also, light inside the keyhole can be detected.

【0032】またモニタ用光学系及びセンサは、ワーク
加工部位にレーザ光を照射する加工ヘッドに装着するよ
うにしたことで、レーザ加工ヘッドの大型化も極端にな
らず、一体化により加工の柔軟性にも対応できる。
The monitoring optical system and the sensor are mounted on a processing head that irradiates a laser beam to a workpiece processing portion, so that the size of the laser processing head does not become extremely large, and the processing is flexible by integration. Can also respond to sex.

【0033】更に、センサはフォトセンサ、光ファイ
バ、CCD素子のいずれかを平面からみて十字形に並べ
た構造としたことにより、加工対象の前後左右の全ての
部分からの情報を得ることができる。
Further, the sensor has a structure in which any one of a photo sensor, an optical fiber, and a CCD element is arranged in a cross shape when viewed from a plane, so that information from all front, rear, left and right portions of the object to be processed can be obtained. .

【0034】また、モニタ用光学系は、光軸方向に移動
可能としたことにより、加工対象の所望の深さにて焦点
合わせをすることができて、厳密な深さの光強度を得る
ことができる。
The monitor optical system is movable in the direction of the optical axis, so that it is possible to focus on a desired depth of the object to be processed and to obtain a light intensity at a strict depth. Can be.

【0035】更に、センサに入射した光を、センサ全
体、各センサごと、特定位置のセンサのいずれかにて処
理をするコンピュータを備えたことにより、全体のみな
らず部分箇所でのモニタリングが可能となる。
Further, by providing a computer for processing the light incident on the sensor by any one of the whole sensor, each sensor, and a sensor at a specific position, it is possible to monitor not only the whole sensor but also a part thereof. Become.

【0036】パルス発振レーザにおいてはパルス間隔に
てモニタリングを行なえば一層明瞭な処理結果を得るこ
とが予想される。
In the case of a pulsed laser, it is expected that clearer processing results will be obtained if monitoring is performed at pulse intervals.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】センサ例と処理回路とを示す概略図。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a sensor and a processing circuit.

【図3】発光経路を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a light emitting path.

【図4】溶接加工時のセンサ配置とセンサ受光部分、ビ
ードの表面状態との発光強度を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a sensor arrangement, a sensor light receiving portion, and a light emitting intensity of a bead surface state during welding processing.

【図5】切断加工時の切断状態と発光強度とを示す図。FIG. 5 is a diagram showing a cutting state and light emission intensity during cutting.

【図6】良好な切断時での切断状態と発光強度を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a cutting state and emission intensity at the time of a good cutting.

【図7】全センサの未切断の波形図。FIG. 7 is an uncut waveform diagram of all sensors.

【図8】全センサの切断時の波形図。FIG. 8 is a waveform diagram when all sensors are disconnected.

【図9】従来例の説明図。FIG. 9 is an explanatory view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ワーク 11 レーザ光 16 モニタ用光学系 17 センサ 17a 素子 18 O/E(光/電気)変換器 19 コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Work 11 Laser beam 16 Monitoring optical system 17 Sensor 17a Element 18 O / E (optical / electric) converter 19 Computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名山 理介 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 名倉 保身 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 橋本 義男 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 沖村 浩司 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Fターム(参考) 4E068 CA17 CB02 CC01 CD11 CD15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Risuke Nayama 2-1-1, Shinhama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Research Institute (72) Inventor Hozumi Nakura 2-1-1, Araimachi, Takarai City, Hyogo Prefecture No. 1 Inside the Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Research Laboratory (72) Inventor Yoshio Hashimoto 2-1-1, Araicho, Araimachi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Research Laboratory (72) Inventor Koji Okimura Wa, Hyogo-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture 1-1-1 Tazakicho Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard F-term (reference) 4E068 CA17 CB02 CC01 CD11 CD15

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワークに対してレーザ光を照射して上記
ワークを加工するに当り、ワーク加工部位の発光状態を
検出するモニタリング装置において、 上記レーザ光が入射される光学系を戻る上記ワーク加工
部位の発光を、上記レーザ光と分離する分岐された光路
上にてモニタ用光学系を介してセンサに入射することを
特徴とするレーザ加工モニタリング装置。
1. A monitoring device for irradiating a laser beam to a workpiece to process the workpiece, wherein the monitoring apparatus detects a light emitting state of a workpiece processing portion. A laser processing monitoring apparatus characterized in that light emitted from a part is incident on a sensor via a monitoring optical system on a branched optical path for separating the laser light from the laser light.
【請求項2】 請求項1において、モニタ用光学系及び
センサは、ワーク加工部位にレーザ光を照射する加工ヘ
ッドに装着するようにしたレーザ加工モニタリング装
置。
2. The laser processing monitoring apparatus according to claim 1, wherein the monitoring optical system and the sensor are mounted on a processing head that irradiates a laser beam to a workpiece processing portion.
【請求項3】 請求項1又は2において、センサはフォ
トセンサ、光ファイバ、CCD素子のいずれかを平面か
らみて十字形に並べた構造としたレーザ加工モニタリン
グ装置。
3. The laser processing monitoring apparatus according to claim 1, wherein the sensor has a structure in which one of a photosensor, an optical fiber, and a CCD element is arranged in a cross shape when viewed from a plane.
【請求項4】 請求項1又は2において、モニタ用光学
系は光軸方向に移動可能としたレーザ加工モニタリング
装置。
4. A laser processing monitoring apparatus according to claim 1, wherein the monitoring optical system is movable in an optical axis direction.
【請求項5】 請求項1において、センサに入射した光
を、センサ全体、各センサごと、特定位置のセンサのい
ずれかにて処理をするコンピュータを備えたレーザ加工
モニタリング装置。
5. The laser processing monitoring apparatus according to claim 1, further comprising a computer for processing light incident on the sensor by any one of the whole sensor, each sensor, and a sensor at a specific position.
【請求項6】 請求項1において、パルス発振レーザで
のレーザ照射時間であるパルス幅に対して、パルスオ
ン、パルスオフいずれかあるいはその両方のタイミング
にてモニタリングを行なうレーザ加工モニタリング装
置。
6. The laser processing monitoring apparatus according to claim 1, wherein a pulse width, which is a laser irradiation time of the pulse oscillation laser, is monitored at a timing of pulse-on, pulse-off, or both.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013233593A (en) * 2013-07-22 2013-11-21 Mitsubishi Electric Corp Laser machining apparatus

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JP2013233593A (en) * 2013-07-22 2013-11-21 Mitsubishi Electric Corp Laser machining apparatus

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