JP2016175120A - レーザ加工システム、条件補正装置、及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを所望の色に精度よく着色することが容易なレーザ加工システムを提供する。
【解決手段】レーザ加工システム１は、レーザ光ＬＢを照射するレーザヘッド１２と、マーキング加工の対象である試験用ワークＷＴ（ワークＷ）にレーザ加工機２からレーザ光ＬＢを照射した際の試験用ワークＷＴの色情報を取得する色取得部２０と、レーザ光ＬＢの照射により試験用ワークＷＴに付与されるエネルギーと、色情報との関係を示す関数を算出する関数生成部２１と、関数に基づいて、ワークＷにマーキング加工を行う際の加工条件を補正する条件補正部２２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工システム、条件補正装置、及びレーザ加工方法に関する。

ワークにレーザ光を照射し、表面を酸化により着色することによって、例えば、型番の識別マークやアライメントマーク等を形成するマーキング加工が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。特許文献１では、例えば、金属試験片に鏡面研磨や洗浄などを行って、その表面が所定の状態となるように表面処理した後に、紫外レーザ光を照射することが提案されている。また、特許文献１には、レーザ光の照射エネルギー密度に応じてワークの色が変化することが記載されている。

特許第５１４６９４８号明細書

しかしながら、上記した特許文献１では、マーキング加工時に、レーザ光の照射エネルギー密度を調整して着色しているが、ワークの表面の平坦度や付着物等の影響によって、同一の照射エネルギー密度であってもワークが所望の色と異なる色に着色される場合がある。この色ずれを補正するには、例えば、オペレータが目視などで色を判別した上で、レーザの出力を経験により調整することが行われている。そのため、色を精度よく目標に近づけようとすると、例えば、オペレータの主観や経験に基づくので、色設定のために長時間を要し、オペレータの負担増加を招いてしまう。

また、ワークをレーザ光によって切断加工等を行うレーザ加工システムが知られているが、ワークに対する切断加工等の前または後に、このレーザ加工システムによりワークに対してマーキング加工を行うことができれば作業効率が向上する。このとき、上記した特許文献１のように、マーキング加工に際して各ワークの表面に対して研磨や洗浄を行うのでは、作業時間が長くなるといった問題がある。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたものであり、ワークを所望の色に精度よく着色することが容易なレーザ加工システム、条件補正装置、及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

本発明のレーザ加工システムは、発振器からのレーザ光を照射するレーザヘッドと、マーキング加工の対象であるワークにレーザヘッドからレーザ光を照射した際のワークの色情報を取得する色取得部と、レーザ光の照射によりワークに付与されるエネルギーと、色情報との関係を示す関数を生成する関数生成部と、関数に基づいて、ワークにマーキング加工を行う際の加工条件を補正する条件補正部と、を備える。

また、レーザヘッドは、少なくともワークに対する切断加工に用いられてもよい。また、ワークに対してマーキング加工による目標の色を指定する色指定部を備え、条件補正部は、加工条件を、色指定部により指定された色を実現するように補正してもよい。また、色情報は、色空間上の座標で表され、関数は、色空間上の座標とエネルギーとの関係を示す数式及び表の少なくとも一方を含んでもよい。また、加工条件を記憶する記憶部を備え、条件補正部は、記憶部に記憶されている加工条件を補正してもよい。また、条件補正部は、加工条件で想定されているワークの色情報と、加工条件によりレーザ光の照射を行った際の色情報とを比較して、加工条件を補正してもよい。また、加工条件は、レーザヘッドから照射されるレーザ光の出力及び走査速度の少なくとも一方を含んでもよい。

本発明の条件補正装置は、マーキング加工を行うレーザ加工機の加工条件を補正する条件補正装置であって、マーキング加工の対象であるワークにレーザ加工機からレーザ光を照射した際のワークの色情報を取得する色取得部と、レーザ光の照射によりワークに付与されるエネルギーと、色情報との関係を示す関数を算出する関数生成部と、関数に基づいて、ワークにマーキング加工を行う際の加工条件を補正する条件補正部と、を備える。

本発明のレーザ加工方法は、発振器からのレーザ光をレーザヘッドから照射することと、マーキング加工の対象であるワークにレーザヘッドからレーザ光を照射した際のワークの色情報を取得することと、レーザ光の照射によりワークに付与されるエネルギーと、色情報との関係を示す関数を生成することと、関数に基づいて、ワークにマーキング加工を行う際の加工条件を補正することと、を含む。

本発明によれば、エネルギーと色情報との関係を示す関数を生成するので、ワークの色とエネルギーとを客観的に関連付けることができ、この関数に基づいて加工条件を補正することにより、ワークを所望の色に精度よく着色することが容易である。

また、レーザヘッドが、少なくともワークに対する切断加工に用いられるものでは、切断加工とマーキング加工とでレーザヘッドが共通であるので、例えば、装置コストを下げることができる。また、ワークに対してマーキング加工による目標の色を指定する色指定部を備え、条件補正部が、加工条件を、色指定部により指定された色を実現するように補正するものでは、指定された色に応じた加工条件に自動的に補正されるので、利便性が高い。また、色情報が、色空間上の座標で表され、関数が、色空間上の座標とエネルギーとの関係を示す数式及び表の少なくとも一方を含むものでは、関数によって色が客観的に表現されるので、ワークを所望の色に精度よく着色することができる。また、加工条件を記憶する記憶部を備え、条件補正部が、記憶部に記憶されている加工条件を補正するものでは、予め記憶されている加工条件をベースに補正するので、補正処理をシンプルにすることができる。また、条件補正部が、加工条件で想定されているワークの色情報と、加工条件によりレーザ光の照射を行った際の色情報とを比較して、加工条件を補正するものでは、色情報の測定結果を用いて補正を行うことができるので、ワークを所望の色に精度よく着色することができる。また、加工条件が、レーザヘッドから照射されるレーザ光の出力及び走査速度の少なくとも一方を含むものでは、レーザ光の出力や走査速度によって、ワークへ付与されるエネルギーを調整できるので、ワークを所望の色に精度よく着色することが容易である。

実施形態に係るレーザ加工システムを示す図である。 試験用ワークの例を示す図である。 色空間の例を示す概念図、及び色取得部の処理の例を示す概念図である。 エネルギーと色情報の関数の例を示す概念図である。 エネルギー密度のオフセット量を算出する処理の例を示す概念図である。 実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。 加工条件の設定処理の例を示すフローチャートである。 補正処理の例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。

図１は、実施形態に係るレーザ加工システム１を示す図である。レーザ加工システム１は、レーザ加工機２と、条件補正装置３と、色測定器４と、記憶部５と、入力部６と、表示部７とを備える。

レーザ加工機２は、ワークＷに対して、少なくとも切断加工を行う。また、レーザ加工機２は、ワークＷの切断加工だけでなく、ワークＷに対して溝や非貫通穴を形成するような切削加工を行ってもよい。以下の説明において、レーザ加工機２により行う加工を、切断加工等という。また、レーザ加工機２は、レーザ光の照射によりワークＷの表面にマークＭを形成し、マーキング加工を行う。ワークＷは、例えば板状の部材である。マークＭは、ワークＷから製造される物品の型番、ロット番号、メーカ名などの識別マーク等である。マークＭは、その種類に限定はなく、例えば、ワークＷを加工する際のプロセスの種別などを示す符号や記号、ワークＷの位置合わせに用いられるアライメントマーク、製品に付与する模様（デザイン）などでもよい。

レーザ加工機２は、図１に示すように、例えば、加工パレット１０、発振器１１、レーザヘッド１２、駆動部１３、及び制御部１４を備える。加工パレット１０は、例えば、矩形板状の基台上に複数の支持プレート１０ａが起立した状態で形成される。複数の支持プレート１０ａは、Ｘ方向に並んで配置され、それぞれの上端が鋸歯状に形成される。ワークＷは、複数の支持プレート１０ａ上に載置され、水平面（ＸＹ平面）に沿って支持される。

また、加工パレット１０は、不図示の駆動装置によって例えばＸ方向に移動可能に形成される。加工パレット１０は、例えば、レーザ加工機２から離れた位置で未加工のワークＷが載置され、ワークＷを載置したまま移動することによりレーザ加工機２にワークＷを搬入することができる。レーザヘッド１２によるワークＷの加工は、加工パレット１０に載置したまま行われる。また、加工後のワークＷは、加工パレット１０に載置されたまま、この加工パレット１０を移動させることによりレーザ加工機２から搬出される。なお、上記した加工パレット１０は一例であって、他の形態であってもよい。例えば、鋸歯状の支持プレートに代えて、上端が波形の支持プレートでもよく、また、複数のピンが加工パレット１０の基台上に形成され、これらピンの上端でワークＷを支持するものでもよい。

発振器１１は、例えばファイバレーザなどであり、レーザ光を発生する。発振器１１からのレーザ光ＬＢは、光ファイバ１１ａなどを介してレーザヘッド１２に導入される。レーザヘッド１２は、加工パレット１０の上方（Ｚ方向）に配置可能である。レーザヘッド１２は、発振器１１からのレーザ光ＬＢをワークＷ上に集光する光学系（図示せず）を有し、ワークＷに向けてレーザ光を照射する。駆動部１３は、レーザヘッド１２を、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能である。レーザヘッド１２は、切断加工等とマーキング加工とで共通して用いられる。レーザヘッド１２から照射されるレーザ光ＬＢの出力（以下、レーザ出力という）は、切断加工を行う際にワークＷを切断可能なレベルに設定される。また、レーザ出力は、例えば、マーキング加工を行う際に、ワークＷを切断しないレベルに設定される。

レーザ加工機２は、例えば、加工データ（加工レシピ）を用いた数値制御（ＮＣ）により、ワークＷを加工する。加工データは、例えば、レーザヘッド１２からのレーザ光ＬＢの照射位置、照射タイミング、及びレーザ出力を定めたＮＣデータである。制御部１４は、加工データに基づいて、発振器１１および駆動部１３を制御する。例えば、制御部１４は、発振器１１を発振させてレーザ光ＬＢを生成させる。発振器１１により発振されたレーザ光ＬＢは、光ファイバ等を介してレーザヘッド１２に供給される。レーザヘッド１２は、発振器１１から供給されたレーザ光ＬＢを下部のノズルからワークＷ等に向けて出射する。また、制御部１４は、駆動部１３を制御することにより、レーザヘッド１２の位置を制御する。

例えば、制御部１４は、加工データに従って、レーザヘッド１２からレーザ光ＬＢを照射させながら駆動部１３によりレーザヘッド１２を移動させる。制御部１４は、例えば、発振器１１の発振を加工データに従って制御し、切断加工時においてはレーザ光ＬＢの出力をワークＷの切断が可能なレベルに設定し、また、マーキング加工時においてはレーザ光ＬＢの出力を、ワークＷを切断せずにマーキング加工に適したレベルに設定する。このように、加工データは、ワークＷの加工条件として、レーザ出力（レーザ光ＬＢの出力）を含む。

なお、制御部１４は、発振器１１に対してＣＷ発振またはパルス発振によりレーザ光ＬＢを生成させる。ＣＷ発振の場合、制御部１１は、発振器１１から発振される連続波の出力を調整することにより上記したレーザ出力を制御してもよい。また、パルス発振の場合、制御部１１は、周波数（１秒間に発振する回数）や、デューティ（単位時間あたりのレーザ光ＬＢの出射時間の比率）を調整することにより上記したレーザ出力を制御してもよい。また、レーザ光ＬＢの照射によりワークＷに付与される単位面積あたりのエネルギー（以下、エネルギー密度という）は、ワークＷとレーザヘッド１２との相対速度（走査速度）と比例関係にある。そのため、走査速度を制御することによりエネルギー密度を制御することもでき、ワークＷの加工条件は、例えば、走査速度を含んでいてもよい。

記憶部５は、例えば、ハードディスクなどの記憶装置である。記憶部５は、上記の加工データを記憶する。記憶部５は、制御部１４と通信可能に接続され、制御部１４は、記憶部５から加工データを読み出して、レーザ加工機２の各部を制御する。また、記憶部５は、ワークＷに対する切断加工等の加工条件、及びマーキング加工の加工条件を記憶する。これら加工条件は、例えば、ワークＷの材質、板厚、アシストガスの種類などを含む。また、レーザ加工機２は、マーキング加工時のエネルギー密度を調整することにより、マークＭの色（例、色相、明度、彩度）を調整することができる。マーキング加工の加工条件は、マークＭの目標の色として指定された色の情報を含む。

レーザ加工システム１は、マーキング加工の加工条件を補正可能であり、この補正処理には、例えば、色測定器４および条件補正装置３が用いられる。色測定器４はマークＭの色を検出し、条件補正装置３は、色測定器４の測定結果（マークＭの色情報）に基づいて加工条件を補正する。

色測定器４は、例えばフルカラー撮影が可能なカメラ（撮像装置）などである。色測定器４は、例えば、切断加工等を行う際にレーザヘッド１２と衝突しないように、レーザヘッド１２の可動範囲外に配置される。色測定器４は、例えば、ワークＷの搬送経路に配置されるが、レーザヘッド１２の可動範囲の内外に移動可能に設けられていてもよい。例えば、色測定器４は、切断加工等を行う間にレーザヘッド１２の可動範囲から退避しており、切断加工等の終了後にレーザヘッド１２の可動範囲内に移動して、マークＭの色を検出してもよい。また、色測定器４は、レーザヘッド１２とユニット化されていてもよく、例えば、駆動部１３によってレーザヘッド１２とともに、ワークＷの上方を移動可能であってもよい。

色測定器４は、例えば、ＲＧＢのカラーフィルタと、カラーフィルタを通った光を検出するイメージセンサとを有する。イメージセンサは、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどである。イメージセンサは、カラーフィルタを通った赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、及び青色光（Ｂ）を、それぞれ、画素ごとに検出する。色測定器４は、その検出結果として、例えば、各画素の画素値がＲＧＢの階調値の組で表されるフルカラーの撮像画像を出力する。

条件補正装置３は、色測定器４からマークＭの撮像画像を取得し、補正処理を行う。補正処理の際のユーザインターフェースとして、例えば入力部６および表示部７が用いられる。表示部７および入力部６は、例えば、条件補正装置３と通信可能に接続される。表示部７は、例えば液晶ディスプレイなどであり、条件補正装置３から供給される画像を表示する。例えば、条件補正装置３は、マーキング加工の加工条件を記憶部５から読み出し、加工条件を示す画像を表示部７に表示させる。条件補正装置３は、色測定器４から取得した撮像画像を表示部７に表示させることもできる。

入力部６は、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、あるいは表示部７と一体化されたタッチパネルなどである。入力部６は、ユーザからの入力を受け付け、入力された指令、データなどの情報を条件補正装置３に供給する。入力部６は、ワークＷに対してマーキング加工による目標の色を指定する色指定部としても機能する。例えば、ユーザは、表示部７に表示された撮像画像を見ることでマークＭの色を確認すること等ができ、入力部６を操作することにより、マーキング加工の目標の色を指定することなどができる。

条件補正装置３は、例えば、色取得部２０と、関数生成部２１と、条件補正部２２とを備える。条件補正装置３は、概略すると以下のように動作する。色取得部２０は、レーザ加工機２からレーザ光ＬＢが試験照射された試験用ワークＷＴの色情報を取得する。試験用ワークＷＴは、製品用のマーキング加工（以下、本マーキング加工という）の対象のワークＷと物性が同じものである。関数生成部２１は、試験照射により試験用ワークＷＴに付与されるエネルギーと、色情報との関係を示す関数（以下、Ｅ−Ｃ関数という）を算出する。条件補正部２２は、Ｅ−Ｃ関数に基づいて、ワークＷに本マーキング加工を行う際の加工条件を補正する。

図２（Ａ）〜（Ｃ）は、試験用ワークの例を示す図である。図２（Ａ）の試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４は、それぞれ、試験用に用意されたものである。試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４は、本マーキング加工の対象のワークＷと材質、板厚、表面状態などの物性が同じであるが、例えば切断加工、切削加工が施されない試験片である。試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４は、例えば、ワークＷに対する切断加工等により生じた端材を利用したものでもよい。試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４は、レーザ出力が互いに異なる複数の試験照射により、それぞれ、試験領域Ａ１〜Ａ４が形成されたものである。試験領域Ａ１〜Ａ４は、レーザ出力に応じて、色が異なる。試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４のそれぞれについて、レーザ出力と色情報とを対にすることで、離散的なＥ−Ｃ関数が得られる。

図２（Ｂ）の試験用ワークＷＴ５は、図２（Ａ）と同様に、試験用に用意されたものである。試験用ワークＷＴ５は、レーザ出力を連続的に変化させながら、レーザ光で試験用ワークＷＴ５上を走査したものである。レーザ光が照射された試験領域Ａ５は、矩形状の領域であり、その長辺方向がレーザ光の走査方向に対応する。試験用ワークＷＴ５の試験領域Ａ５は、長辺方向の位置に応じてレーザ出力が連続的に変化しており、長辺方向の位置に応じて色が連続的に変化する。試験用ワークＷＴ５を用いる場合、試験領域Ａ５の長辺方向の位置ごとにレーザ出力と色情報とを対応付けることにより、連続的なＥ−Ｃ関数が得られる。

図２（Ｃ）の試験用ワークＷＴ６は、１つのワーク上に複数の試験領域Ｂ１〜Ｂｎを形成したものである。試験領域Ｂ１〜Ｂｎは、例えば、離散的に配置され、レーザ出力が互いに異なる。試験領域Ｂ１〜Ｂｎのそれぞれについて、レーザ出力と色情報とを対にすることで、離散的なＥ−Ｃ関数が得られる。試験用ワークＷＴ６は、例えば、本マーキング加工の対象のワークＷと同じロット番号のものであり、外形、外寸などもワークＷと同一である。試験用ワークＷＴ６は、本マーキング加工が施されたワークＷを利用したものでもよく、例えば、良品検査などで不良品と判定されたものでもよい。また、試験用ワークＷＴ６は、本マーキング加工が施されたワークＷであって、ワークＷのうち製品に利用しない領域に試験領域Ｂ１〜Ｂｎを形成したものでもよい。

色取得部２０（図１参照）は、例えば、色測定器４によって試験用ワークＷＴを撮像した撮像画像に基づいて、マークＭの色情報を取得する。色情報は、例えば、色空間上の座標で表される。図３（Ａ）は色空間の例を示す概念図、図３（Ｂ）は色取得部２０の処理を示す概念図である。色空間は、例えば、ＣＩＥ（国際照明委員会）が定める各種の色空間から適宜選択される。ここでは、色空間としてＬａｂ表色系を用いる例を説明するが、ＲＧＢ表色系、ＸＹＺ表色系などを用いてもよい。図３（Ａ）に示すＬａｂ表色系の色空間は、明度を表す白と黒とを結ぶ方向の座標がＬで表され、補色の関係にある赤と緑とを結ぶ方向の座標がａで表され、補色の関係にある青と黄を結ぶ方向の座標をｂで表される。Ｌａｂ表色系において、色情報は（Ｌ，ａ，ｂ）の三次元座標で表される。

色取得部２０は、例えば、色測定器４による撮像画像の色空間を、補正処理に用いる色空間へ変換することで、色情報を取得する。例えば、色測定器４による撮像画像がＲＧＢ表色系で表され、Ｌａｂ表色系の座標を用いて補正処理を行う場合、図３（Ｂ）に示すように、色取得部２０は、撮像画像の各画素の階調値である（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の組を、（Ｌ，ａ，ｂ）の組に変換することで、色情報を取得する。色取得部２０は、例えば、加工条件を取得し、撮像画像上でマーキング加工が施された領域を特定し、この領域の（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の組を、（Ｌ，ａ，ｂ）の組に変換する。なお、色測定器４による撮像画像の色空間と、補正処理に用いる色空間とが同じである場合、色取得部２０は、座標変換を行わなくてよい。例えば、条件補正装置３は、ＲＧＢ表色系で表される撮像画像をもとに、ＲＧＢ表色系の座標を用いて補正処理を行ってもよい。また、色取得部２０は、色測定器４に組み込まれてもよいし、色測定器４は、条件補正装置３の一部であってもよい。

関数生成部２１は、色取得部２０が取得した色情報に基づいて、Ｅ−Ｃ関数を生成する。関数生成部２１は、例えば、試験マーキング加工時の加工条件を記憶部５から取得し、加工条件（例、レーザ出力、走査速度）ごとに、加工条件からエネルギー密度を算出する。また、関数生成部２１は、加工条件ごとに、試験マーキング加工から得られる（Ｌ，ａ，ｂ）と、エネルギー密度とを関連付けることによって、Ｅ−Ｃ関数を生成する。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、エネルギーと色情報のＥ−Ｃ関数のステンレススチールにおける例を示す概念図である。図４（Ａ）のＥ−Ｃ関数Ｆ１は、図３（Ａ）に示したＬａｂ表色系においてＬ方向に直交する面上で、レーザ出力に伴う色の変化を軌跡Ｔｒで表したものである。軌跡Ｔｒ上の矢印は、エネルギー密度が増加する向きを表す。Ｅ−Ｃ関数Ｆ２は、例えば、各加工条件に対応する（Ｌ，ａ，ｂ）を、エネルギー密度が増加する順にスプライン曲線などで結ぶことにより、得られる。図４（Ａ）において、軌跡Ｔｒは、「黄」の付近を起点Ｔｒ０とし、「赤」、「紫」、「青」の付近を経て、「青緑」の付近の終点Ｔｒ１に至る螺旋状である。軌跡Ｔｒ上の任意の点Ｔｒ２に関して、起点Ｔｒ０から軌跡Ｔｒ上をＴｒ２までたどる曲線の長さＤｓは、この点の色に対応するエネルギー密度に相当する。そのため、軌跡Ｔｒ上の点を指定すると、その点に対応する色にマーキング加工するためのエネルギー密度が求まる。例えば、エネルギー密度を求めるには、例えば、スプライン補間法などの各種の補間法で表される式を用いてもよい。

図４（Ｂ）のＥ−Ｃ関数Ｆ２は、色情報の座標に応じた値に対して、レーザ出力をプロットしたものである。図４（Ｂ）の横軸は、（Ｌ，ａ，ｂ）と１対１で対応する値であり、例えば、図４（Ａ）に示した起点Ｔｒ０から点Ｔｒ２までの曲線の長さＤｓである。また、符号ｆは、各データ点を用いた近似法などにより、レーザ出力を、Ｄｓをパラメータとする連続関数で表したものである。レーザ出力に相当するｆは、Ｄｓが（Ｌ，ａ，ｂ）の関数であることから、（Ｌ，ａ，ｂ）の関数である。すなわち、指定の色を表す（Ｌ，ａ，ｂ）が与えられると、連続関数ｆを用いて、指定の色に応じたレーザ出力が求まる。また、レーザ出力が与えられると、連続関数ｆを用いて、このレーザ出力に応じた色を表す（Ｌ，ａ，ｂ）の推定値が求まる。なお、エネルギー密度は、走査速度を用いてレーザ出力と換算可能であるので、例えば走査速度が一定である場合、レーザ出力で表されていてもよい。

図４（Ｃ）のＥ−Ｃ関数Ｆ３は、例えば、レーザ出力と色情報（Ｌ，ａ，ｂ）とを関連付けた表である。例えば、「番号」は、照射試験ごとに付された番号であり、番号がＴ１の照射試験において、レーザ出力がＰＷ１であり、その結果の色は（Ｌ１，ａ１，ｂ１）である。同様に、Ｅ−Ｃ関数Ｆ３は、番号がＴ２〜Ｔｎの照射試験について、レーザ出力がそれぞれＰＷ２〜ＰＷｎである場合の色情報として、（Ｌ１，ａ１，ｂ１）〜（Ｌｎ，ａｎ，ｂｎ）を含む。このようなＥ−Ｃ関数Ｆ３を用いる場合、例えば、指定された色の（Ｌ，ａ，ｂ）に対して、その近傍点との距離に応じて、近傍点のレーザ出力を重み付けすることなどにより、指定された色に応じたレーザ出力が得られる。

図１の説明に戻り、条件補正部２２は、Ｅ−Ｃ関数に基づいて、加工条件を補正する。例えば、条件補正部２２は、記憶部５に記憶されている加工条件を読み出し、加工条件を補正する。条件補正部２２は、例えば、補正後の加工条件を記憶部５に記憶させることで、加工条件を更新する。

図５は、条件補正部２２の処理を示す概念図である。条件補正部２２は、例えば、加工条件で想定されている試験用ワークＷＴの色情報（目標値）と、加工条件により試験照射を行った際の色情報（測定値）とを比較して、加工条件を補正する。条件補正部２２は、例えば、Ｅ−Ｃ関数（例、図４（Ｂ）に示したｆ）を用いて、色の測定値をエネルギー密度に換算する。また、条件補正部２２は、加工条件に定められたレーザ出力に相当するエネルギー密度の設定値を取得する。エネルギー密度の設定値が加工条件に含まれる場合、条件補正部２２は、加工条件から設定値を取得する。また、加工条件にレーザ出力および走査速度が含まれる場合、条件補正部２２は、レーザ出力および走査速度を用いて、エネルギー密度を算出する。また、条件補正部２２は、Ｅ−Ｃ関数を用いて、色の目標値をエネルギー密度に換算してもよい。

また、条件補正部２２は、色の目標値に対応するエネルギー密度の設定値と、色の測定値に対応するエネルギー密度の換算値とのオフセット量ΔＥを算出する。オフセット量ΔＥは、例えば、ワークＷの物性（例、表面状態）が加工条件から変化したことにより、着色に寄与するエネルギー密度の変動量の推定値として利用可能である。例えば、図８において、換算値は設定値よりも低くなっており、着色に寄与するエネルギー密度が、表面状態の変化等によりΔＥだけ低下したと考えられる。この場合、条件補正部２２は、エネルギー密度が設定値よりもΔＥだけ増加するように、加工条件のうちレーザ出力と走査速度の少なくとも一方を補正する。なお、換算値が設定値よりもΔＥだけ高い場合、条件補正部２２は、例えば、エネルギー密度が設定値よりもΔＥだけ減少するように、加工条件のうちレーザ出力と走査速度の少なくとも一方を補正する。

次に、上記のレーザ加工システム１の構成に基づき、レーザ加工方法について説明する。図６は、実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。ステップＳ１において、レーザ加工システム１は、加工条件の初期設定を行う。加工条件の初期設定は、例えば、ワークＷの物性が変更になる場合や、マーキング加工の目標の色が変更になる場合、前回の初期設定から所定の期間が経過した場合などに行われる。

図７は、初期設定の例を示すフローチャートである。ステップＳ１０において、レーザ加工システム１は、加工条件としてワークＷの材質、板厚、アシストガスの種類の入力を受け付ける。例えば、レーザ加工システム１は、加工条件の入力画面を表示部７に表示させ、ユーザからの入力を入力部６により受け付ける。また、ステップＳ１１において、レーザ加工システム１は、加工条件として、マーキング加工の色の目標値の入力を受け付ける。例えば、レーザ加工システム１は、ワークＷの材質、板厚、アシストガスの種類に応じて、マーキング加工により着色が可能な色の見本を表示部７に表示させ、ユーザからの入力を入力部６により受け付ける。例えば、色の見本上でクリックすることで目標の色を指定可能でもよいし、色空間上の座標を数値入力することで目標値を指定可能でもよい。

次に、ステップＳ１２において、レーザ加工システム１は、試験用ワーク（ワーク）ＷＴに対して試験照射する。例えば、試験用ワークＷＴとして図２（Ａ）の試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４を用いる場合、レーザ加工システム１は、試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４を順に搬入させ、試験用ワークＷＴ１〜ＷＴ４ごとにレーザ出力を切り替えて試験照射を行う。次に、ステップＳ１３において、レーザ加工システム１は、試験照射後の試験用ワークＷＴの色情報を取得する。例えば、レーザ加工システム１は、試験照射後の試験用ワークＷＴを色測定器４により撮像させ、色取得部２０は、色測定器４による撮像画像をもとにマークＭの色情報を取得する。

次に、レーザ加工システム１は、エネルギー密度と色情報との関係を示すＥ−Ｃ関数を生成する。例えば、関数生成部２１は、色取得部２０が取得した色情報、及び試験照射時のエネルギー密度に基づいて、図４に示したようなＥ−Ｃ関数を生成する。次に、ステップＳ１５において、レーザ加工システム１は、ステップＳ１４で生成されたＥ−Ｃ関数を記憶部５に記憶させる。次に、レーザ加工システム１は、マーキング加工による色の目標値に応じたエネルギー密度を算出する。例えば、条件補正部２２は、記憶部５から、色の目標値およびＥ−Ｃ関数を読み出し、Ｅ−Ｃ関数を用いて、目標の色を実現するようにエネルギー密度を算出する。ステップＳ１７において、レーザ加工システム１は、加工条件として、ステップＳ１６で算出されたエネルギー密度に応じたレーザ出力、走査速度を設定する。例えば、走査速度が指定されている場合、条件補正部２２は、走査速度の指定値を用いて、エネルギー密度からレーザ出力を算出する。また、走査速度およびレーザ出力が指定されていない場合、例えば、条件補正部２２は、走査速度の上限値、レーザ出力の上限値を超えない範囲で、走査速度を最大に設定する。次に、ステップＳ１８において、レーザ加工システム１は、ステップＳ１７で設定された加工条件を、記憶部５に記憶させる。

図６の説明に戻り、ステップＳ２において、レーザ加工システム１は、加工条件に従ってマーキング加工を行う。レーザ加工システム１は、例えば、マーキング加工を、切断加工等の前または後に連続的に行う。次に、ステップＳＡにおいて、ワークＷに施されたマークＭの色情報を取得する。なお、このステップＳＡにより取得した色情報は後述するステップＳ３において使用されてもよい。従って、ステップＳＡを行うか否かは任意である。次に、ステップＳ３において、レーザ加工システム１は、加工条件を補正するか否かを判定する。例えば、条件補正装置３は、加工条件の補正をするか否かの指示をユーザに求める画面を表示部７に表示させ、入力部６によりユーザの入力を受け付ける。条件補正装置３は、例えば、ユーザの入力に従って、加工条件の補正をするか否かを判定する。ステップＳ３の判定処理は、１枚のワークＷにマーキング加工が施されるたびに行われてもよいし、複数枚のワークＷにマーキング加工が施されるたびに行われてもよい。例えば、条件補正装置３は、ワークＷのロット番号が切り替わる場合に、ステップＳ３の判定処理を行ってもよい。

なお、条件補正部２２は、ステップＳＡにおいてマーキング処理が施されたワークＷのマークＭの色情報を取得した場合、マークＭの良否判定に基づいてステップＳ３の判定処理を行ってもよい。例えば、１枚または複数枚のワークＷにマーキング加工が施されるたびに、色測定器４は、検査対象のワークＷを撮像し、色取得部２０は、色測定器４から撮像画像を取得する。また、条件補正装置３は、撮像画像に基づいてマークＭの色情報（測定値）を取得し、加工条件に指定された目標の色に対応する色情報（目標値）と比較する。例えば、条件補正装置３は、例えば測定値と目標値との差が閾値以上である場合に、例えばステップＳ３の判定処理を行うことにより、測定値が目標値から閾値以上ずれていることをユーザに報知する。条件補正装置３は、例えば、測定値と目標値との差が閾値未満である場合に、ステップＳ３の判定処理を行わなくてよい。

レーザ加工システム１は、補正を行わないと判定した場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、ステップＳ４において、予定された全てのワークＷに対して、マーキング加工が終了したか否かを判定する。例えば、レーザ加工システム１は、予定された枚数のワークＷに対するマーキング加工が終了したと判定した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。また、レーザ加工システム１は、予定された枚数のワークＷに対するマーキング加工が終了していないと判定した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、マーキング加工が終了したワークＷの搬出、次のワークＷの搬入を行った後、ステップＳ２に戻り次のワークＷに対するマーキング加工を行う。レーザ加工システム１は、補正を行うと判定した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、ステップＳ５において加工条件の補正処理を行った後、ステップＳ２に戻り、補正後の加工条件に従ってマーキング加工を行う。

図８は、補正処理の例を示すフローチャートである。ステップＳ２０において、レーザ加工システム１は、Ｅ−Ｃ関数を更新するか否かを判定する。例えば、レーザ加工システム１は、Ｅ−Ｃ関数を更新するか否かの指示をユーザに求める画像を表示部７に表示させ、ユーザからの入力を入力部６により受け付ける。レーザ加工システム１は、Ｅ−Ｃ関数を更新する指示の入力がユーザからあった場合に、Ｅ−Ｃ関数を更新すると判定し（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、図６のステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理によりＥ−Ｃ関数を再度求め、ステップＳ１５においてＥ−Ｃ関数を更新した後、ステップＳ１６以降の処理を行うことにより、加工条件を補正する。

図８のステップＳ２０において、レーザ加工システム１は、Ｅ−Ｃ関数を更新しない指示の入力がユーザからあった場合に、Ｅ−Ｃ関数を更新しないと判定し（ステップＳ２０；Ｎｏ）、ステップＳ２１以降の処理を行う。レーザ加工システム１は、例えば、ステップＳ２１以降の処理において、図５に示した処理により加工条件を補正する。ステップＳ２１において、レーザ加工システム１は、記憶部５からＥ−Ｃ関数を読み出す。次に、ステップＳ２２において、レーザ加工システム１は、前回のマーキング加工の色を測定する。例えば、レーザ加工システム１は、前回のマーキング加工が施されたワークＷのマークＭを、色測定器４に撮像させ、その撮像画像をもとに色取得部２０により色情報を取得する。

ステップＳ２３において、条件補正部２２は、ステップＳ２１で読み出したＥ−Ｃ関数を用いて、色の測定値をエネルギー密度に換算する。次に、ステップＳ２４において、条件補正部２２は、加工条件に定められたレーザ出力に相当するエネルギー密度の設定値を取得し、エネルギー密度の設定値と換算値とのオフセット量ΔＥを算出する。次に、ステップＳ２５において、条件補正部２２は、オフセット量ΔＥに応じてエネルギー密度を、目標の色を実現する上で投入すべき値に補正する。次に、ステップＳ２６において、条件補正部２２は、ステップＳ２５で補正したエネルギー密度に応じて、加工条件としてレーザ出力と走査速度の少なくとも一方を補正する。次に、ステップＳ２７において、条件補正部２２は、補正後の加工条件を記憶部５に記憶させる。

上述の実施形態において、条件補正装置３は、例えば、ＣＰＵおよびメモリを備えるコンピュータなどで実現される。このコンピュータは、例えば記憶部５に記憶されている条件補正プログラムを読み出し、この条件補正プログラムに従って処理を実行する。この条件補正プログラムは、コンピュータに、マーキング加工の対象のワークＷと物性が同じ試験用ワークＷＴにレーザヘッド１２からレーザ光を試験照射した際の試験用ワークＷＴの色情報を取得することと、試験照射により試験用ワークＷＴに付与されるエネルギーと、色情報との関係を示す関数を生成することと、関数に基づいて、ワークＷにマーキング加工を行う際の加工条件を補正することと、を実行させる。この条件補正プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で提供されてもよい。なお、条件補正装置３は、例えば、レーザ加工機２を制御する上位制御装置の一部であってもよいし、ＮＣデータを生成するデータ生成装置の一部であってもよい。

なお、上述の実施形態において、レーザヘッド１２は、切断加工等とマーキング加工とで共用であるが、切断加工等に用いられるレーザヘッドと、マーキング加工に用いられるレーザヘッドとが別に設けられていてもよい。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。

１・・・レーザ加工システム、２・・・レーザ加工機、３・・・条件補正装置、５・・・記憶部、１２・・・レーザヘッド、２０・・・色取得部、２１・・・関数生成部、２２・・・条件補正部、Ｗ・・・ワーク、ＷＴ・・・試験用ワーク（ワーク）

Claims (9)

1. 発振器からのレーザ光を照射するレーザヘッドと、
   マーキング加工の対象であるワークに前記レーザヘッドからレーザ光を照射した際の前記ワークの色情報を取得する色取得部と、
   前記レーザ光の照射により前記ワークに付与されるエネルギーと、前記色情報との関係を示す関数を生成する関数生成部と、
   前記関数に基づいて、前記ワークにマーキング加工を行う際の加工条件を補正する条件補正部と、を備えるレーザ加工システム。
2. 前記レーザヘッドは、少なくとも前記ワークに対する切断加工に用いられる、請求項１に記載のレーザ加工システム。
3. 前記ワークに対してマーキング加工による目標の色を指定する色指定部を備え、
   前記条件補正部は、前記加工条件を、前記色指定部により指定された色を実現するように補正する、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工システム。
4. 前記色情報は、色空間上の座標で表され、
   前記関数は、前記色空間上の座標と前記エネルギーとの関係を示す数式及び表の少なくとも一方を含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
5. 前記加工条件を記憶する記憶部を備え、
   前記条件補正部は、前記記憶部に記憶されている前記加工条件を補正する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
6. 前記条件補正部は、前記加工条件で想定されている前記ワークの色情報と、前記加工条件により前記レーザ光の照射を行った際の色情報とを比較して、前記加工条件を補正する、請求項５に記載のレーザ加工システム。
7. 前記加工条件は、前記レーザヘッドから照射されるレーザ光の出力及び走査速度の少なくとも一方を含む、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
8. マーキング加工を行うレーザ加工機の加工条件を補正する条件補正装置であって、
   マーキング加工の対象であるワークに前記レーザ加工機からレーザ光を照射した際の前記ワークの色情報を取得する色取得部と、
   前記レーザ光の照射により前記ワークに付与されるエネルギーと、前記色情報との関係を示す関数を算出する関数生成部と、
   前記関数に基づいて、前記ワークにマーキング加工を行う際の加工条件を補正する条件補正部と、を備える条件補正装置。
9. 発振器からのレーザ光をレーザヘッドから照射することと、
   マーキング加工の対象であるワークに前記レーザヘッドからレーザ光を照射した際の前記ワークの色情報を取得することと、
   前記レーザ光の照射により前記ワークに付与されるエネルギーと、前記色情報との関係を示す関数を生成することと、
   前記関数に基づいて、前記ワークにマーキング加工を行う際の加工条件を補正することと、を含むレーザ加工方法。