JP2022503868A - 異なる近接場走査パターンにより提供されるレーザエネルギー分布を視覚化するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、「SYSTEM AND METHOD FOR VISUALIZING LASER ENERGY DISTRIBUTIONS PROVIDED BY DIFFERENT NEAR FIELD SCANNING PATTERNS」と題する2018年9月27日に出願された米国仮出願第62/737,538号の利益を主張し、その全体を、参照により本明細書に組み込むものとする。
4 軸
100 レーザ溶接システム
101 レーザエネルギー分布視覚化システム
102 加工物
104 シーム
106 溶接ベッド
108 移動ステージ
110 レーザ溶接ヘッド
111 出力ファイバ
111a コネクタ
112 ファイバレーザ
114 移動ステージ
116 平行化されたビーム、溶接ヘッドアクセサリ
118 集束ビーム
120 モジュール
122 コリメータ
130 モジュール
131 軸
132 第1の可動ミラー
133 軸
134 第2の可動ミラー
140 モジュール
142 焦点レンズ
144 固定ミラー
146 保護ウィンドウ
150 カメラ/検出器
160 制御システム
162 第1の温度センサ
164 第2の温度センサ
166 インターロック経路
410 レーザ溶接ヘッド
418 集束ビーム
420 コリメータモジュール
430 ウォブラモジュール
440 コアブロックモジュール
700 グラフィカルユーザインターフェース
710 プロセスパラメータ
712 ビーム直径
714 レーザ処理ヘッドおよび/または加工物の速度
716 レーザパワー
720 ウォブルパラメータ
722 ウォブルパターン
724 パターン方向
726 ウォブル周波数
728 ウォブル振幅
730 ウォブルパターンの開始点のための座標
740 視覚化セクション
742 単一パターンのレーザエネルギー分布
744 移動するレーザエネルギー分布
746 移動するレーザエネルギー分布
800 グラフィカルユーザインターフェース
802 計算ボタン
810 プロセスパラメータ
818 ビーム輪郭パラメータ
820 ウォブルパラメータ
832 低下エネルギーシミュレーションパラメータ
834 作業領域パラメータ
840 視覚化セクション
848 エネルギー密度表示設定
849 「で計算された」セクション
850 エネルギー分布
852 赤色部分
854 黄色部分
856 緑色部分
858 淡緑青色
900 グラフィカルユーザインターフェース
910 プロセスパラメータ
918 ビーム輪郭、レーザパワーコアパラメータ
919 レーザパワーリングパラメータ
920 ウォブルパラメータ
948 エネルギー密度表示設定
960 AMBモード
962 ビーム速度セクション
970 進んだユーザモードインターフェース
972 パターン例
974 パターン式
976 パターン設定
978 パターン
α 走査角
Claims (24)
- レーザエネルギー源、およびレーザ運動を提供する走査レーザ処理ヘッドを含むレーザ処理システムにより実施されるレーザ処理動作におけるレーザエネルギー分布を視覚化するための方法であって、
前記レーザエネルギー源に関連付けられたレーザ処理パラメータ、および前記走査レーザ処理ヘッドにより提供される前記レーザ運動に関連付けられたレーザ運動パラメータを受け取るステップであって、前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータは、前記レーザエネルギー源および前記走査レーザ処理ヘッドを含む前記レーザ処理システムにより実施されるレーザ処理動作において使用される、ステップと、
前記受け取ったレーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記レーザ運動に含まれる複数の位置におけるレーザエネルギー分布を決定するステップと、
前記レーザ運動に含まれる前記複数の位置における前記レーザエネルギー分布の視覚的表現を表示するステップであって、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現は、前記レーザ処理動作のトラブルに対処するために、および/または前記レーザ処理動作における実際のレーザエネルギー分布を予測するために使用される、ステップと
を含む方法。 - 前記レーザ処理システムを使用して、加工物に対してレーザ処理動作を実施するステップをさらに含み、前記レーザ処理動作は、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現を表示するために使用された前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータを使用して実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータを使用して、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現を表示する前に、前記レーザ処理動作が実施され、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現は、前記レーザ処理動作のトラブルに対処するために使用される、請求項2に記載の方法。
- 前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータを使用して、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現を表示した後に、前記レーザ処理動作が実施され、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現は、前記レーザ処理動作におけるレーザエネルギー分布を予測するために使用される、請求項2に記載の方法。
- 前記レーザ運動は、30×30mm未満の視野に含まれる、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザ運動パラメータは、レーザ運動パターン、レーザ運動方向、レーザ運動周波数、およびレーザ運動振幅からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザ運動パラメータは、少なくともレーザ運動パターンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザ運動パターンは、円パターン、数字8パターン、無限大パターン、および線パターンからなる群から選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記レーザ運動パターンは、ユーザに定義される、請求項7に記載の方法。
- 前記レーザ運動パラメータは、レーザ運動周波数、およびレーザ運動振幅をさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記レーザ処理パラメータは、ビーム輪郭、ビーム直径、速度、およびレーザパワーからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザエネルギー分布を決定するステップは、前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータに基づいて、前記複数の位置のそれぞれに対するビーム照射時間を計算するステップと、前記ビーム照射時間に基づいて、前記複数の位置のそれぞれに対するエネルギー密度を計算するステップとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記視覚的表現を表示するステップは、前記複数の位置のそれぞれに対する前記エネルギー密度を色へと変換するステップと、画面上の各位置において、前記色を表示するステップとを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記視覚的表現を表示するステップは、画面上の各位置において、前記レーザエネルギー分布に関連付けられた色を表示するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザエネルギー分布は、複数のレーザ運動パターンに対して決定され、前記視覚的表現は、前記レーザ運動パターンのそれぞれに対して表示される、請求項1に記載の方法。
- レーザエネルギー源、および少なくとも1つのレーザ運動を提供する走査レーザ処理ヘッドを含むレーザ処理システムにより実施されるレーザ処理動作におけるレーザエネルギー分布を視覚化するための方法であって、
前記レーザ処理システムを使用して、加工物に対してレーザ処理動作を実施するステップであって、前記レーザ処理動作は、前記レーザエネルギー源に関連付けられたレーザ処理パラメータ、および前記走査レーザ処理ヘッドにより提供される前記少なくとも1つのレーザ運動に関連付けられるレーザ運動パラメータを使用して実施される、ステップと、
前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータを、視覚化システムに入力するステップと、
前記視覚化システムに入力された前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも1つのレーザ運動に含まれる複数の位置におけるレーザエネルギー分布を決定するステップと、
前記レーザ運動に含まれる前記複数の位置における前記レーザエネルギー分布の視覚的表現を表示するステップであって、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現は、前記レーザ処理動作のトラブルに対処するために使用される、ステップと
を含む方法。 - レーザエネルギー源、および少なくとも1つのレーザ運動を提供する走査レーザ処理ヘッドを含むレーザ処理システムにより実施されるレーザ処理動作におけるレーザエネルギー分布を視覚化するための方法であって、
前記レーザエネルギー源に関連付けられたレーザ処理パラメータ、および前記走査レーザ処理ヘッドにより提供される前記少なくとも1つのレーザ運動に関連付けられたレーザ運動パラメータを、視覚化システムに入力するステップと、
前記視覚化システムに入力された前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも1つのレーザ運動に含まれる複数の位置におけるレーザエネルギー分布を決定するステップと、
前記レーザ運動に含まれる前記複数の位置における前記レーザエネルギー分布の視覚的表現を表示するステップと、
前記レーザ処理システムを使用して、加工物に対してレーザ処理動作を実施するステップであって、前記レーザ処理は、前記レーザエネルギー分布の前記視覚化表現を生成した前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータを使用して実施される、ステップと
を含む方法。 - コンピュータ可読命令を含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
レーザエネルギー源に関連付けられたレーザ処理パラメータ、および走査レーザ処理ヘッドにより生成される少なくとも1つのレーザ運動に関連付けられたレーザ運動パラメータを受け取ることであって、前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータは、前記レーザエネルギー源および前記走査レーザ処理ヘッドを含むレーザ処理システムにより実施されるレーザ処理動作において使用される、受け取ることと、
前記受け取ったレーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記レーザ運動に含まれる複数の位置におけるレーザエネルギー分布を決定することと、
前記レーザ運動に含まれる前記複数の位置における前記レーザエネルギー分布の視覚的表現を表示することであって、前記レーザエネルギー分布の前記視覚的表現は、前記レーザ処理動作のトラブルに対処するために、および/または前記レーザ処理動作における実際のレーザエネルギー分布を予測するために使用される、表示することと
を含む動作を実施させる、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータを受け取ることは、レーザ処理システムに入力された前記レーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータを受け取るために、前記レーザ処理システムと通信することを含む、請求項18に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
- レーザ溶接システムであって、
出力ファイバを含むファイバレーザと、
前記ファイバレーザの前記出力ファイバに結合された溶接ヘッドであって、
ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータ、
前記コリメータから平行化されたレーザビームを受け取り、前記ビームを少なくとも1つの軸において動かすように構成された少なくとも1つの可動ミラー、および
前記レーザビームを集束させるように構成された焦点レンズ
を備える溶接ヘッドと、
少なくとも前記ファイバレーザ、および前記少なくとも1つのミラーの位置を制御するための制御システムと、
前記ファイバレーザに関連付けられたレーザ処理パラメータ、および前記溶接ヘッドにおける前記少なくとも1つのミラーによる少なくとも1つのレーザ運動に関連付けられたレーザ運動パラメータを受け取り、前記受け取ったレーザ処理パラメータおよび前記レーザ運動パラメータに少なくとも部分的に基づいて、前記レーザ運動に含まれる複数の位置におけるレーザエネルギー分布を決定し、前記レーザ運動に含まれる前記複数の位置における前記レーザエネルギー分布の視覚的表現を表示するようにプログラムされたレーザエネルギー分布視覚化システムと
を備えるレーザ溶接システム。 - 前記ファイバレーザは、イッテルビウムファイバレーザを含む、請求項20に記載のレーザ溶接システム。
- 前記制御システムは、ウォブルパターンを提供するために、前記少なくとも1つのミラーを制御するように構成される、請求項20に記載のレーザ溶接システム。
- 前記制御システムは、前記ビームの運動および/または位置に応じて、レーザパワーを調整すべく前記ファイバレーザを制御するように構成される、請求項20に記載のレーザ溶接システム。
- 前記少なくとも1つの可動ミラーは、約1~2°の走査角により画定される限られた視野内だけで、前記ビームを動かすように構成される、請求項20に記載のレーザ溶接システム。
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