JP7194883B2 - FAILURE DETECTION DEVICE, LASER PROCESSING SYSTEM AND FAILURE DETECTION METHOD - Google Patents

FAILURE DETECTION DEVICE, LASER PROCESSING SYSTEM AND FAILURE DETECTION METHOD Download PDF

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Description

本開示は、光ファイバの故障検出装置、レーザ加工システムおよび故障検出方法に関し、とりわけ高出力の加工レーザ光を伝送する光ファイバの故障検出装置、レーザ加工システムおよび故障検出方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to an optical fiber failure detection device, laser processing system, and failure detection method, and more particularly to an optical fiber failure detection device, laser processing system, and failure detection method that transmits high-power processing laser light.

ダイレクト・ダイオード・レーザ(DDL)光源等からの高出力の加工レーザ光を、光ファイバを介して加工ヘッドまで伝送し、集光および照射することにより、被加工材(ワーク)を溶接、溶断穿孔などするレーザ加工システムが広く用いられている。こうした光ファイバは、加工レーザ光を伝送している間に光ファイバが断線すると、加工レーザ光の出力エネルギが大きいため、光ファイバの被膜樹脂等をはじめ周辺装置に損傷を与える虞がある。したがって、高出力の加工レーザ光を利用するレーザ加工システムには、一般に、レーザ光を伝送する光ファイバの断線を検出するための装置が設けられている。 A high-power processing laser beam from a direct diode laser (DDL) light source, etc. is transmitted to the processing head via an optical fiber, and by condensing and irradiating it, the workpiece (work) can be welded, fused, and perforated. Such laser processing systems are widely used. In such an optical fiber, if the optical fiber is broken while transmitting the processing laser beam, the output energy of the processing laser beam is large, so there is a risk of damaging the coating resin of the optical fiber and other peripheral devices. Therefore, a laser processing system that utilizes high-power processing laser light is generally provided with a device for detecting disconnection of the optical fiber that transmits the laser light.

高出力のレーザ光を伝送する光ファイバの断線を検出するための装置は、これまでにも数多く提案されている。従来技術に係る断線検出装置として、例えば、レーザ光を伝送する光ファイバに沿って配置された被覆電線を用いて閉回路を構成し、光ファイバの断線時に生じる熱により閉回路が断線(オープン)または短絡(ショート)したことを電気的に検出することにより、光ファイバの断線を検出するものが提案されている。 Many devices have been proposed so far for detecting disconnection of an optical fiber that transmits high-power laser light. As a disconnection detection device according to the prior art, for example, a closed circuit is configured using a coated wire arranged along an optical fiber that transmits a laser beam, and the closed circuit is disconnected (opened) due to heat generated when the optical fiber is disconnected. Alternatively, it has been proposed to detect disconnection of an optical fiber by electrically detecting a short circuit.

さらに別の断線検出装置は、被覆電線に代わって、ガスを循環させるチューブを光ファイバに沿って配置し、循環させるガスの流量をモニタし、循環ガスの流量が変化したとき、光ファイバの断線を判断するものも提案されている。 Still another disconnection detection device has a tube for circulating gas placed along the optical fiber instead of the coated wire, monitors the flow rate of the circulating gas, and detects disconnection of the optical fiber when the flow rate of the circulating gas changes. It has also been proposed to determine

別の断線検出装置は、被加工材を加工するためのレーザ光(加工レーザ光)を光ファイバにより伝送させるレーザ加工システムにおいて、光ファイバに入射および出射される加工レーザ光のそれぞれの光強度(出力強度)をモニタする一対の光検出器を備え、各光検出器で測定された加工レーザ光の光強度の差異または相対値の変化に基づいて、光ファイバの断線または光ファイバによるエネルギ損失を検出するものも利用されている。 Another disconnection detection device is a laser processing system in which a laser beam (processing laser beam) for processing a workpiece is transmitted through an optical fiber. A pair of photodetectors monitor the output intensity), and based on the difference in the light intensity of the processing laser beam measured by each photodetector or the change in the relative value, the breakage of the optical fiber or the energy loss due to the optical fiber is detected. Detectors are also used.

より具体的には、特許文献1の記載の光ファイバ破断検出装置は、被加工材を加工するための高エネルギの加工レーザ光を伝送する光ファイバと、光ファイバの入射端および出射端の近傍に一対の受光器と、これら受光器の出力を比較して光ファイバの破断を検出する検出部とを備える。 More specifically, the optical fiber break detection device described in Patent Document 1 includes an optical fiber that transmits a high-energy processing laser beam for processing a workpiece, and an optical fiber near the incident end and the exit end of the optical fiber. is provided with a pair of light receivers and a detection unit that compares the outputs of these light receivers and detects breakage of the optical fiber.

また特許文献2の記載のレーザ伝送用光ファイバ装置は、同様に、被加工材を加工するためのパワーレーザ光を伝送する光ファイバと、光ファイバの出射端の近傍に配置された可視光選択反射手段と、光ファイバの入射端の近傍に配置され、パワーレーザ光および可視光選択反射手段で選択された可視光を受光する受光検出器とを備える。この可視光は、光ファイバの断線等に起因して光ファイバの被覆材が燃焼して生じるものである。そしてレーザ伝送用光ファイバ装置は、パワーレーザ光および可視光の光強度を比較することにより、光ファイバの断線等の異常を検出するものである。 Further, the optical fiber device for laser transmission described in Patent Document 2 similarly includes an optical fiber for transmitting power laser light for processing a workpiece, and a visible light selection device disposed near the output end of the optical fiber. and a light receiving detector arranged near the incident end of the optical fiber for receiving the power laser light and the visible light selected by the visible light selective reflecting means. This visible light is generated by burning the coating material of the optical fiber due to disconnection of the optical fiber or the like. The optical fiber device for laser transmission detects an abnormality such as disconnection of the optical fiber by comparing the light intensity of the power laser beam and the visible light.

特開平10-038751号公報JP-A-10-038751 特開平07-266067号公報JP-A-07-266067

しかしながら、被覆電線またはガス循環用チューブを用いた断線検出装置においては、光ファイバが断線していなくても、光ファイバとは別体の被覆電線の閉回路が断線もしくは短絡し、または循環ガスの流量が変化したとき、光ファイバが断線したものと誤検出する場合がある。例えば、被覆電線を用いた断線検出装置において、閉回路を構成する一対の被覆電線が光ファイバとの摩擦により剥離すると、被膜電線の一対の芯線が接触(短絡)し、断線検出機能が動作することがある。 However, in a disconnection detection device using a coated wire or gas circulation tube, even if the optical fiber is not disconnected, the closed circuit of the coated wire separate from the optical fiber is disconnected or short-circuited, or the circulating gas is discharged. When the flow rate changes, it may be erroneously detected as disconnection of the optical fiber. For example, in a disconnection detection device using a coated wire, when a pair of coated wires forming a closed circuit are peeled off due to friction with an optical fiber, the pair of core wires of the coated wire come into contact (short circuit), and the disconnection detection function operates. Sometimes.

また特許文献1および特許文献2に記載の技術は、いずれも被加工材を加工するための高出力レーザを断線検出に利用する。具体的には、光ファイバに入射および出射される加工レーザ光(特許文献1)、または光ファイバに入射されるパワーレーザ光および光ファイバから出射される可視光(特許文献2)を比較して、光ファイバの断線を検出する。しかし、被加工材を加工するためのレーザ光(加工レーザ光)の出力強度は、レーザ光源装置の動作状態または使用時間等に起因して変動して、光ファイバの透過率が実質的に変化しやすい。そのため、加工レーザ光を伝送する光ファイバそのものを用いて、その光ファイバの伝送損失等を検出することは困難となり、誤検出等を招く虞がある。 Further, the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 both use a high-output laser for processing a workpiece to detect disconnection. Specifically, a processing laser beam incident on and emitted from an optical fiber (Patent Document 1), or a power laser beam incident on an optical fiber and visible light emitted from the optical fiber (Patent Document 2) are compared. , to detect breaks in optical fibers. However, the output intensity of the laser beam (processing laser beam) for processing the material to be processed fluctuates due to the operating state or usage time of the laser light source device, and the transmittance of the optical fiber changes substantially. It's easy to do. Therefore, it is difficult to detect the transmission loss or the like of the optical fiber by using the optical fiber itself that transmits the processing laser light, and there is a risk of erroneous detection or the like.

また加工レーザ光(特許文献1)および被覆材が燃焼して生じる可視光(特許文献2)は、一般に、波長帯域が広く、これらの波長および光ファイバの組成(光ファイバを構成するガラス分子の密度)に依存して光ファイバ内で生じるレイリー散乱光(光の波長よりも小さいサイズの粒子による光の散乱現象により発生する散乱光)と干渉しやすく、加工レーザ光または可視光が安定せず、同様に誤検出等を招くことがある。 In addition, the processing laser light (Patent Document 1) and the visible light generated by burning the coating material (Patent Document 2) generally have a wide wavelength band. density), it is likely to interfere with the Rayleigh scattered light (scattered light generated by the light scattering phenomenon caused by particles smaller than the wavelength of light) generated within the optical fiber, and the processing laser light or visible light is unstable. , may also lead to erroneous detection and the like.

本開示に係る第の態様は、光ファイバの故障検出装置に関し、この故障検出装置は、加工レーザ光を出射する加工レーザ光源と、検出レーザ光を出射する検出レーザ光源と、検出レーザ光を第1および第2の部分光に分割する分光器と、検出レーザ光の第1の部分光の強度を測定する第1の受光器と、入射端から出射端へ検出レーザ光の第2の部分光および加工レーザ光を伝送する光ファイバと、光ファイバにより伝送されて光ファイバの出射端で出射された第2の部分光を、部分的に光ファイバの出射端に向けて反射させるとともに、部分的に透過させる反射透過部と、反射透過部で透過した第2の部分光の透過光の強度を測定する第2の受光器と、反射透過部で光ファイバの出射端に向けて反射し、光ファイバにより伝送されて光ファイバの入射端で出射された第2の部分光の反射光の強度を測定する第3の受光器と、第1の受光器で測定された第1の部分光と第2受光器で測定された2の部分光の透過光との強度の相対比、および第1の受光器で測定された第1の部分光と第3の受光器で測定された前記第2の部分光の反射光の強度の相対比に基づいて、光ファイバに不具合があるか否かを判定する判定部と、を備える。 A first aspect of the present disclosure relates to an optical fiber failure detection device, which includes a processing laser light source that emits processing laser light, a detection laser light source that emits detection laser light, and a detection laser light. A spectroscope for splitting into first and second partial beams, a first receiver for measuring the intensity of the first partial beam of the detection laser beam, and a second portion of the detection laser beam from the input end to the output end. The optical fiber transmitting the light and the processing laser light, and the second partial light transmitted by the optical fiber and emitted from the output end of the optical fiber are partially reflected toward the output end of the optical fiber, and partially reflected toward the output end of the optical fiber. a second light receiver for measuring the intensity of the transmitted light of the second partial light transmitted by the reflecting/transmitting part; a reflecting/transmitting part that reflects the light toward the output end of the optical fiber ; a third light receiver for measuring the intensity of the reflected light of the second partial light transmitted by the optical fiber and emitted from the incident end of the optical fiber; and the first partial light measured by the first light receiver. The relative ratio of the intensity of the second partial light measured at the second receiver to the transmitted light , and the first partial light measured at the first receiver and the third light receiver measured a determination unit that determines whether or not there is a problem with the optical fiber based on the relative ratio of the intensity of the second partial light to the reflected light.

本開示に係る故障検出装置は、加工レーザ光ではなく、光ファイバにより伝送される安定的な検出レーザ光を用いて、光ファイバの断線をより高い信頼性で検出することができる。 The failure detection device according to the present disclosure can detect disconnection of an optical fiber with higher reliability by using stable detection laser light transmitted through an optical fiber instead of processing laser light.

図1は、実施の形態1に係る故障検出装置の概略的構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a failure detection device according to Embodiment 1. FIG. 図2は、実施の形態2に係る故障検出装置の概略的構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a failure detection device according to Embodiment 2. As shown in FIG. 図3は、実施の形態3に係る故障検出装置の概略的構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a failure detection device according to Embodiment 3. As shown in FIG.

まず、本開示の概略的構成を説明する。本開示の各態様に係る故障検出装置は、加工レーザ光を出射する加工レーザ光源と、検出レーザ光を出射する検出レーザ光源と、検出レーザ光を第1および第2の部分光に分割する分光器と、検出レーザ光の第1の部分光の強度を測定する第1の受光器と、検出レーザ光の第2の部分光および加工レーザ光を伝送する光ファイバとを備える。 First, a schematic configuration of the present disclosure will be described. A failure detection device according to each aspect of the present disclosure includes a processing laser light source that emits processing laser light, a detection laser light source that emits detection laser light, and a spectrometer that divides the detection laser light into first and second partial lights. a first light receiver for measuring the intensity of the first partial light of the detection laser light; and an optical fiber for transmitting the second partial light of the detection laser light and the processing laser light.

第1の態様に係る故障検出装置は、光ファイバにより伝送された第2の部分光の強度を測定する第2の受光器と、第1および第2の受光器で測定された第1および第2の部分光の強度の相対比に基づいて、光ファイバに不具合があるか否かを判定する判定部と、を備える。検出レーザ光は、加工レーザ光に比して、ピーク波長がより短く、半値幅(ピーク波長のピーク値の半分となる波長の幅であり、波長方向への広がり程度を示す値)がより小さく(波長帯域がより狭く)、出力強度がより小さい。また、検出レーザ光(ひいては、第2の部分光)は、加工レーザ光に比して、光ファイバにより伝送されている間に生じる光強度の損失がより小さく、より安定している。光ファイバの伝送損失の波長依存性は、主に光ファイバの材質により異なる。また、検出レーザ光のピーク波長は、主に検出レーザ光の光源により異なる。検出レーザ光の光源を適切に選択することにより、加工レーザ光に比べて光ファイバ中での光強度の損失が小さな検出レーザ光を得ることができる。第1の態様に係る判定部は、安定した検出レーザ光を利用するので、光ファイバの断線等の不具合を高い信頼性で検出するように構成されている。 A fault detection device according to a first aspect includes a second light receiver that measures the intensity of the second partial light transmitted by the optical fiber, and the first and second light receivers measured by the first and second light receivers. a determination unit that determines whether or not there is a problem with the optical fiber based on the relative ratio of the intensities of the two partial lights. The detection laser beam has a shorter peak wavelength and a smaller half width (the width of the wavelength that is half the peak value of the peak wavelength, and indicates the degree of spread in the wavelength direction) compared to the processing laser beam. (narrower wavelength band) and smaller output intensity. Also, the detection laser light (and thus the second partial light) is more stable with less loss of light intensity during transmission through the optical fiber than the processing laser light. The wavelength dependence of the transmission loss of an optical fiber mainly differs depending on the material of the optical fiber. Also, the peak wavelength of the detection laser light mainly differs depending on the light source of the detection laser light. By appropriately selecting the light source of the detection laser light, it is possible to obtain the detection laser light with less light intensity loss in the optical fiber than the processing laser light. Since the determination unit according to the first aspect uses stable detection laser light, it is configured to detect defects such as disconnection of the optical fiber with high reliability.

第2の態様に係る故障検出装置は、光ファイバにより伝送された第2の部分光を光ファイバに向けて反射させる反射部と、反射部で反射し、光ファイバにより伝送された第2の部分光の反射光の強度を測定する第3の受光器と、第1および第3の受光器で測定された第1の部分光および第2の部分光の反射光の強度の相対比に基づいて、光ファイバに不具合があるか否かを判定する判定部と、を備える。第2の態様に係る判定部は、安定した検出レーザ光を利用するので、光ファイバの断線等の不具合を高い信頼性で検出するように構成されている。また第3の光検出器から不具合判定部まで、光強度の差異を示す信号を送信するための電気的な配線距離を短くすることができ、故障検出装置の構成をより簡便にすることができる。 A fault detection device according to a second aspect includes a reflector that reflects a second partial light transmitted through an optical fiber toward the optical fiber, and a second portion that is reflected by the reflector and transmitted through the optical fiber. on the basis of a third receiver measuring the intensity of the reflected light of the light and the relative ratio of the reflected light intensities of the first partial light and the second partial light measured at the first and third receivers , and a determination unit that determines whether or not there is a problem with the optical fiber. Since the determination unit according to the second aspect uses stable detection laser light, it is configured to detect defects such as disconnection of optical fibers with high reliability. In addition, the electrical wiring distance for transmitting the signal indicating the difference in light intensity can be shortened from the third photodetector to the failure determination unit, and the configuration of the failure detection device can be simplified. .

第3の態様に係る故障検出装置は、光ファイバにより伝送された第2の部分光を、部分的に光ファイバに向けて反射させるとともに、部分的に透過させる反射透過部と、反射透過部で透過した第2の部分光の透過光の強度を測定する第2の受光器と、反射透過部で反射し、光ファイバにより伝送された第2の部分光の反射光の強度を測定する第3の受光器と、第1、第2および第3の受光器で測定された第1の部分光、および第2の部分光の透過光ならびに反射光の強度の相対比に基づいて、光ファイバに不具合があるか否かを判定する判定部と、を備える。第3の態様に係る判定部は、第1および第2の態様のものを組み合わせたものであり、安定した検出レーザ光を利用するので、光ファイバの断線等の不具合を高い信頼性で検出するように構成されている。 A failure detection device according to a third aspect includes a reflection-transmission unit that partially reflects the second partial light transmitted by the optical fiber toward the optical fiber and partially transmits the second partial light, and a reflection-transmission unit that partially transmits the second partial light. A second photodetector for measuring the intensity of the transmitted light of the second partial light that has been transmitted; and the first, second, and third optical receivers, based on the relative ratios of the transmitted and reflected light intensities of the first partial light and the second partial light measured at the optical fiber and a determination unit that determines whether or not there is a problem. The determination unit according to the third aspect is a combination of the first and second aspects, and uses a stable detection laser beam, so that failures such as disconnection of optical fibers can be detected with high reliability. is configured as

次に、添付図面を参照して本開示に係る光ファイバの故障検出装置の実施形態を以下説明する。各実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(たとえば「左側」および「右側」等)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本開示を限定するものでない。なお、各図面において、光ファイバの故障検出装置の各構成部品の電気的な接続を実線で示し、各構成部品(光源等)からの各レーザ光の進行方向を直線矢印で示す。また、各図面の直線矢印は、各レーザ光を明確にするために、これらの光軸をずらして図示するが、実際には各レーザ光は、光ファイバ内において同一の光軸上に伝送されるものである。 Next, an embodiment of an optical fiber failure detection device according to the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of each embodiment, directional terms (e.g., “left” and “right”) are used as appropriate for ease of understanding, but these terms are for description purposes only and are not used in the present specification. It is not intended to limit disclosure. In each drawing, a solid line indicates an electrical connection of each component of the optical fiber failure detection device, and a straight arrow indicates a traveling direction of each laser beam from each component (light source, etc.). In addition, the straight arrows in each drawing indicate that the optical axes of the laser beams are shifted in order to clarify the laser beams. It is a thing.

[実施の形態1]
図1を参照しながら、本開示に係る故障検出装置1の実施の形態1を説明する。図1は、本開示に係る故障検出装置1の概略的構成を示すブロック図である。実施の形態1に係る故障検出装置1は、図1に示すように、概略、加工レーザ光源10と、検出レーザ光源20と、ハーフミラー22(分光器)と、光ファイバ30(プロセスファイバまたは伝送ファイバともいう。)と、第1および第2の光検出器24,26(受光器)と、不具合判定部50(単に、判定部ともいう。)とを備える。なお、本開示に係るレーザ加工システムは、故障検出装置1の加工レーザ光源10および不具合判定部50に電気的に接続されたシステム制御部60を備える。レーザ加工システムは、第1の収容室16と、第1の収容室16から離れた第2の収容室18とを有する。第1の収容室16は、加工レーザ光源10、検出レーザ光源20、ハーフミラー12,22、第1の光検出器24、集光レンズ36、および、不具合判定部50を収容する。第2の収容室18は、第2の光検出器26、コリメーションレンズ38、および、ビームスプリッタ40を収容する。光ファイバ30は、第1の収容室16と第2の収容室18とを物理的および光学的に接続する。第1の収容室16は、例えば、装置の筐体または建物の部屋により規定される空間である。第2の収容室18も同様である。
[Embodiment 1]
A first embodiment of a failure detection device 1 according to the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a failure detection device 1 according to the present disclosure. As shown in FIG. 1, the failure detection apparatus 1 according to Embodiment 1 generally includes a processing laser light source 10, a detection laser light source 20, a half mirror 22 (spectroscope), and an optical fiber 30 (process fiber or transmission light source). ), first and second photodetectors 24 and 26 (light receivers), and a defect determination section 50 (simply referred to as a determination section). The laser processing system according to the present disclosure includes a system control section 60 electrically connected to the processing laser light source 10 and the defect determination section 50 of the failure detection device 1 . The laser processing system has a first containment chamber 16 and a second containment chamber 18 remote from the first containment chamber 16 . The first housing chamber 16 houses the processing laser light source 10 , the detection laser light source 20 , the half mirrors 12 and 22 , the first photodetector 24 , the condenser lens 36 , and the failure determination section 50 . A second housing chamber 18 houses a second photodetector 26 , a collimation lens 38 and a beam splitter 40 . The optical fiber 30 physically and optically connects the first storage chamber 16 and the second storage chamber 18 . The first containment chamber 16 is, for example, a space defined by a housing of the device or a room of the building. The same applies to the second storage chamber 18 .

加工レーザ光源10は、被加工材(ワーク、図示せず)を加工するための任意の高出力の加工レーザ光Lを出射する。加工は、例えば、溶接、溶断および穿孔である。加工レーザ光源10は、例えばピーク波長が長く、波長帯域が広く(975nm±20nm)、出力強度が数kWオーダ(~10W)の加工レーザ光Lを出射するダイレクト・ダイオード・レーザ(DDL)光源であってもよい。加工レーザ光Lは、図示のように、加工レーザ光Lの光軸に対して45度の向きに配置されたハーフミラー12で反射し、光ファイバ30に配向(案内)される。ハーフミラー12は、加工レーザ光Lの上記波長帯域の光を実質的に全反射させ、後述の検出レーザ光L等のより波長の短い光を実質的に全透過させるものであることが好ましい。The processing laser light source 10 emits an arbitrary high - power processing laser beam LP for processing a workpiece (workpiece, not shown). Processing is, for example, welding, fusing and drilling. The processing laser light source 10 is, for example, a direct diode laser ( DDL ) light source. The processing laser beam LP is reflected by a half mirror 12 arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the processing laser beam LP , and directed (guided) to an optical fiber 30 . The half mirror 12 substantially totally reflects light in the above wavelength band of the processing laser light LP , and substantially totally transmits light with a shorter wavelength such as the detection laser light LD described later. preferable.

検出レーザ光源20は、光ファイバ30の断線等の不具合を検出するための検出レーザ光Lを出射する。検出レーザ光源20は、例えば加工レーザ光Lに比してピーク波長が短く、波長帯域が狭く(600nm±5nm)、出力強度が数百ミリW(~1W)の検出レーザ光を出射するヘリウムネオン(He-Ne)レーザ光源または半導体レーザ光源であってもよい。検出レーザ光Lは、図示のように、その光軸に対して45度の向きに配置された別のハーフミラー22(分光器)の図中左下向きの面Sで、その一部が反射し、その残りが透過する。すなわち検出レーザ光Lは、ハーフミラー22の面Sにより第1の部分光LD1および第2の部分光LD2に分割される。透過した第2の部分光LD2は、加工レーザ光Lと同軸上に光ファイバ30に入射し、反射した第1の部分光LD1は、第1の光検出器24に入射する。The detection laser light source 20 emits a detection laser beam LD for detecting defects such as disconnection of the optical fiber 30 . The detection laser light source 20 emits detection laser light having a peak wavelength shorter than that of the processing laser light LP, a narrower wavelength band (600 nm±5 nm), and an output intensity of several hundred milliW (~1 W). It may be a neon (He—Ne) laser light source or a semiconductor laser light source. As shown in the figure, the detection laser beam LD is a surface S1 of another half mirror 22 (spectroscope) arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis. It reflects and the rest is transmitted. That is, the detection laser beam LD is split by the surface S1 of the half mirror 22 into a first partial beam LD1 and a second partial beam LD2 . The transmitted second partial light LD2 enters the optical fiber 30 coaxially with the processing laser light LP, and the reflected first partial light LD1 enters the first photodetector 24 .

第1の光検出器24は、検出レーザ光Lの第1の部分光LD1を受光し、第1の部分光LD1の光強度を測定するものである。また第1の光検出器24は、測定された第1の部分光LD1の光強度を示す信号Pを不具合判定部50に供給する。The first photodetector 24 receives the first partial light LD1 of the detection laser light LD and measures the light intensity of the first partial light LD1 . Further, the first photodetector 24 supplies a signal P1 indicating the measured light intensity of the first partial light LD1 to the failure determination section 50 .

ハーフミラー12と光ファイバ30との間には、集光レンズ36が配置される。集光レンズ36は、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2および加工レーザ光Lを光ファイバ30の入射端32に集光させるものである。光ファイバ30の出射端34から出射した検出レーザ光Lの第2の部分光LD2および加工レーザ光Lは、コリメーションレンズ38で平行光に変換された後、光ファイバ30の光軸に対して45度の向きに配置されたビームスプリッタ40に入射される。A condenser lens 36 is arranged between the half mirror 12 and the optical fiber 30 . The condensing lens 36 converges the second partial light LD2 of the detection laser light LD and the processing laser light LP onto the incident end 32 of the optical fiber 30 . The second partial light LD2 of the detection laser light LD and the processing laser light LP emitted from the output end 34 of the optical fiber 30 are converted into parallel light by a collimation lens 38, and are then directed along the optical axis of the optical fiber 30. It is incident on the beam splitter 40 arranged at an angle of 45 degrees with respect to the beam.

ビームスプリッタ40は、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2と同等の波長帯域の光を第2の光検出器26に向けて実質的に全反射させ、加工レーザ光Lと同等の波長帯域の光を実質的に全透過させるものである。すなわち検出レーザ光Lの第2の部分光LD2は、第2の光検出器26に入射し、加工レーザ光Lは被加工材に照射される。図示されていないが、ビームスプリッタ40と第2の光検出器26との間に、第2の部分光LD2を集光するための別の集光レンズを配置してもよい。The beam splitter 40 substantially totally reflects the light in the wavelength band equivalent to the second partial light LD2 of the detection laser light LD toward the second photodetector 26, so that the light in the same wavelength band as the processing laser light LP is reflected. substantially all of the light in the wavelength band of . That is, the second partial light LD2 of the detection laser light LD is incident on the second photodetector 26, and the processing laser light LP is applied to the workpiece. Although not shown, another condenser lens may be arranged between the beam splitter 40 and the second photodetector 26 to collect the second partial light LD2 .

第2の光検出器26は、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2を受光し、第2の部分光LD2の光強度を測定するとともに、その光強度を示す信号Pを不具合判定部50に供給するものである。不具合判定部50は、第1および第2の光検出器24,26から供給された光強度を示す信号P,Pを比較して、光ファイバ30に断線等の不具合があったか否かを判定する。不具合判定部50は、例えば信号P,Pの強度比(r=P/P)が閾値Thより小さいとき(r<Th)、光ファイバ30に不具合があったと判断してもよい。光ファイバ30が断線したとき、典型的には、加工レーザ光Lおよび検出レーザ光Lの第2の部分光LD2が光ファイバ30の出射端34から出射されることはなく、信号Pの強度は、ほぼゼロであり、強度比rもゼロである。このとき、不具合判定部50は、光ファイバ30が断線したと判定することができる。なお、不具合判定部50は、信号P,Pの強度比に代えて、信号P,Pの強度差に基づいて不具合を判定してもよい。さらに、不具合判定部50は、信号P,Pの強度比の変化または強度差の変化に基づいて不具合を判定してもよい。要するに、不具合判定部50は、第1および第2の部分光LD1,LD2の強度の相対比に基づいて、光ファイバ30に不具合または不具合の予兆があるか否かを判定し、または、第1および第2の部分光LD1,LD2の強度の相対比の変化または相対差の変化に基づいて、不具合または不具合の予兆を判定する。The second photodetector 26 receives the second partial light LD2 of the detection laser light LD , measures the light intensity of the second partial light LD2 , and outputs a signal P2 indicating the light intensity. It is supplied to the defect determination unit 50 . The defect determination unit 50 compares the signals P 1 and P 2 indicating the light intensity supplied from the first and second photodetectors 24 and 26 to determine whether or not the optical fiber 30 has a defect such as disconnection. judge. For example, when the intensity ratio (r 1 =P 2 /P 1 ) of the signals P 1 and P 2 is smaller than the threshold value Th 1 (r 1 <Th 1 ), the defect determination unit 50 determines that the optical fiber 30 has a defect. You may When the optical fiber 30 is broken, typically, the second partial light LD2 of the processing laser beam LP and the detection laser beam LD is not emitted from the emission end 34 of the optical fiber 30, and the signal P The intensity of 2 is almost zero and the intensity ratio r1 is also zero. At this time, the defect determination unit 50 can determine that the optical fiber 30 has been disconnected. It should be noted that the defect determination unit 50 may determine the defect based on the intensity difference between the signals P 1 and P 2 instead of the intensity ratio between the signals P 1 and P 2 . Further, the defect determination unit 50 may determine a defect based on changes in the intensity ratio or intensity difference between the signals P 1 and P 2 . In short, the defect determination unit 50 determines whether or not there is a defect or a sign of a defect in the optical fiber 30 based on the relative ratio of the intensities of the first and second partial lights L D1 and L D2 , or Defects or signs of defects are determined based on changes in relative ratios or differences in intensities of the first and second partial lights L D1 and L D2 .

また、光ファイバ30の入射端32または出射端34に汚れ等が付着した場合、信号P,Pの強度比rはゼロとはならないが、不具合判定部50は、信号P,Pの強度比rと適当な閾値Thを比較することにより、加工レーザ光Lが汚れ等に照射されて、光ファイバ30の入射端32または出射端34が過剰に発熱した状態を不具合状態として適切に判定することができる。本開示に係る故障検出装置1は、上記説明した背景技術とは異なり、光ファイバ30とは別体の被覆電線の断線を検出するのではなく、光ファイバ30そのものに伝送されるレーザ光を検出する。また、加工レーザは、波長帯域が広く、出力強度が加工レーザ光源の動作状態または使用時間等に起因して不安定になりやすい。故障検出装置1は、そのような加工レーザではなく、検出レーザ光Lを利用する。したがって、光ファイバ30の断線等の不具合をより高い信頼性で検出または判定することができる。 In addition, when dirt or the like adheres to the incident end 32 or the exit end 34 of the optical fiber 30, the intensity ratio r1 of the signals P1 and P2 does not become zero, but the defect determination unit 50 determines that the signals P1 and P 2 intensity ratio r 1 and an appropriate threshold value Th 1 , the processing laser beam LP is applied to dirt or the like, and the incident end 32 or the exit end 34 of the optical fiber 30 is excessively heated. It can be appropriately determined as a state. Unlike the background art described above, the failure detection device 1 according to the present disclosure does not detect disconnection of a coated wire separate from the optical fiber 30, but detects laser light transmitted to the optical fiber 30 itself. do. In addition, the processing laser has a wide wavelength band, and the output intensity tends to be unstable due to the operating state or usage time of the processing laser light source. The failure detection device 1 uses detection laser light LD instead of such a processing laser. Therefore, defects such as disconnection of the optical fiber 30 can be detected or determined with higher reliability.

また、光ファイバ30に入射される検出レーザ光Lの光強度を示す信号P、および光ファイバから出射される安定した検出レーザ光Lの光強度を示す信号Pの光強度の比、差異、または相対値の変化、に基づいて光ファイバ30の断線等の不具合を高い信頼性で検出することができる。Also, the ratio of the light intensity of the signal P 1 indicating the light intensity of the detection laser light LD incident on the optical fiber 30 and the signal P 2 indicating the light intensity of the stable detection laser light LD emitted from the optical fiber , differences, or changes in relative values, defects such as disconnection of the optical fiber 30 can be detected with high reliability.

不具合判定部50が光ファイバ30に断線または不具合が生じたことを判定したとき、システム制御部60は、高出力の加工レーザ光Lの出射を速やかに停止するように加工レーザ光源10を制御することにより、光ファイバ30から漏れ出た加工レーザ光Lによる周辺装置等の損傷を未然に防止することができる。When the defect determination unit 50 determines that the optical fiber 30 is disconnected or has a defect, the system control unit 60 controls the processing laser light source 10 to immediately stop emitting the high - power processing laser light LP. By doing so, it is possible to prevent damage to peripheral devices and the like due to the processing laser light LP leaked from the optical fiber 30 .

[実施の形態2]
図2を参照しながら、本開示に係る故障検出装置2の実施の形態2を説明する。図2は、本開示に係る故障検出装置2の概略的構成を示すブロック図である。実施の形態2に係る故障検出装置2は、概略、第2の光検出器26の代わりに、光ファイバ30を往復する第2の部分光LD2を検出する第3の光検出器28を備えた点を除き、実施の形態1のものと同様の構成を有するので、重複する点に関する説明を省略する。第3の光検出器28は、第1の収容室16に収容される。
[Embodiment 2]
A second embodiment of the failure detection device 2 according to the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the failure detection device 2 according to the present disclosure. The failure detection device 2 according to the second embodiment roughly includes a third photodetector 28 that detects the second partial light LD2 reciprocating through the optical fiber 30 instead of the second photodetector 26. Except for this point, the configuration is the same as that of the first embodiment, so the description of overlapping points will be omitted. A third photodetector 28 is housed in the first housing chamber 16 .

実施の形態2に係る故障検出装置2は、実施の形態1と同様、概略、加工レーザ光源10と、検出レーザ光源20と、ハーフミラー22(分光器)と、光ファイバ30と、第1の光検出器24(受光器)と、不具合判定部50(判定部)とを備える。これらの構成および機能は、実施の形態1と同様である。 As in the first embodiment, the failure detection device 2 according to the second embodiment generally includes a processing laser light source 10, a detection laser light source 20, a half mirror 22 (spectroscope), an optical fiber 30, and a first It includes a photodetector 24 (photodetector) and a failure determination section 50 (determination section). These configurations and functions are the same as those of the first embodiment.

実施の形態2に係る故障検出装置2は、図2に示すコリメーションレンズ38の右側に図示した、光ファイバ30の光軸に対して垂直に配置された回折格子板42(グレーティングまたは反射部ともいう。)を備える。図2の回折格子板42は、加工レーザ光Lと同等の波長帯域の光を実質的に全透過させ、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2と同等の波長帯域の光を光ファイバ30の出射端34に向けて実質的に全反射させるものである。また、図2で示すものとは異なるが、回折格子板42は、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2のうち、一定比率の一部を透過させ、残りを光ファイバ30の出射端34に向けて反射させるものであってもよい。このとき、第2の部分光LD2が回折格子板42を透過する透過光と、回折格子板42で反射する反射光との相対的な強度比は一定である。The failure detection device 2 according to the second embodiment includes a diffraction grating plate 42 (also referred to as a grating or a reflector) arranged perpendicular to the optical axis of the optical fiber 30, shown on the right side of the collimation lens 38 shown in FIG. ). The diffraction grating plate 42 shown in FIG. 2 substantially completely transmits light in a wavelength band equivalent to that of the processing laser light LP , and transmits light in a wavelength band equivalent to the second partial light LD2 of the detection laser light LD. The light is substantially totally reflected toward the output end 34 of the optical fiber 30 . 2, the diffraction grating plate 42 transmits a certain portion of the second partial light LD2 of the detection laser light LD and emits the rest through the optical fiber 30. It may be reflective towards the edge 34 . At this time, the relative intensity ratio between the light transmitted through the diffraction grating plate 42 of the second partial light LD2 and the reflected light reflected by the diffraction grating plate 42 is constant.

さらに、光ファイバ30の入射端32から出射した検出レーザ光Lの第2の部分光LD2は、ハーフミラー22(分光器)の図中右上向きの面Sで、その一部が反射し、その残りが透過する。ただし図2において、第2の部分光LD2のうち、ハーフミラー22を透過する透過光を示す直線矢印を省略した。すなわち、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2は、光ファイバ30を往復し、その一部の光(第3の部分光LD3)がハーフミラー22の面Sで反射して、第3の光検出器28に入射する。Further, the second partial light LD2 of the detection laser light LD emitted from the incident end 32 of the optical fiber 30 is partly reflected by the surface S2 of the half mirror 22 (spectroscope) facing upper right in the figure. and the remainder is transmitted. However, in FIG. 2, the straight arrow indicating the transmitted light that is transmitted through the half mirror 22 in the second partial light LD2 is omitted. That is, the second partial light L D2 of the detection laser light L D travels back and forth through the optical fiber 30, and part of the light (the third partial light L D3 ) is reflected by the surface S 2 of the half mirror 22. , impinge on the third photodetector 28 .

第3の光検出器28は、検出レーザ光Lの第3の部分光LD3を受光し、その光強度を測定するものである。また第3の光検出器28は、測定された第3の部分光LD3の光強度を示す信号Pを不具合判定部50に供給する。The third photodetector 28 receives the third partial light LD3 of the detection laser light LD and measures its light intensity. Also, the third photodetector 28 supplies a signal P3 indicating the measured light intensity of the third partial light LD3 to the malfunction determination section 50 .

実施の形態2に係る不具合判定部50は、第1および第3の光検出器24,28から供給された光強度を示す信号P,Pを比較して、光ファイバ30に断線等の不具合があったか否かを判定する。不具合判定部50は、例えば信号P,Pの強度比(r=P/P)が閾値Thより小さいとき(r<Th)、光ファイバ30に不具合があったと判断してもよい。光ファイバ30が断線したとき、典型的には、検出レーザ光Lの第3の部分光LD3が光ファイバ30の入射端32から出射されることはなく、信号Pの強度は、ほぼゼロであり、強度比rもゼロである。このとき、不具合判定部50は、光ファイバ30が断線したと判定することができる。The defect determination unit 50 according to the second embodiment compares the signals P 1 and P 3 indicating the light intensity supplied from the first and third photodetectors 24 and 28, and determines whether the optical fiber 30 has a disconnection or the like. Determine whether or not there is a problem. For example, when the intensity ratio (r 2 =P 3 /P 1 ) of the signals P 1 and P 3 is smaller than the threshold value Th 2 (r 2 <Th 2 ), the defect determination unit 50 determines that the optical fiber 30 has a defect. You may When the optical fiber 30 is broken, typically the third partial light L D3 of the detection laser light L D is not emitted from the incident end 32 of the optical fiber 30, and the intensity of the signal P3 is approximately is zero and the intensity ratio r2 is also zero. At this time, the defect determination unit 50 can determine that the optical fiber 30 has been disconnected.

また、光ファイバ30の入射端32または出射端34に汚れ等が付着した場合、信号P,Pの強度比rはゼロとはならないが、不具合判定部50は、信号P,Pの強度比rと適当な閾値Thを比較することにより、加工レーザ光Lが汚れ等に照射されて、光ファイバ30の入射端32または出射端34が過剰に発熱した状態を不具合状態として適切に判定することができる。本開示に係る故障検出装置2は、上述のように、光ファイバ30そのものに伝送される安定した検出レーザ光である検出レーザ光Lを利用することにより、光ファイバ30の断線等の不具合をより高い信頼性で検出または判定することができる。In addition, when dirt or the like adheres to the incident end 32 or the exit end 34 of the optical fiber 30 , the intensity ratio r2 of the signals P1 and P3 does not become zero. By comparing the intensity ratio r2 of No. 3 with an appropriate threshold value Th2 , it is possible to determine whether the incident end 32 or the exit end 34 of the optical fiber 30 is excessively heated due to the processing laser beam LP being irradiated onto dirt or the like. It can be appropriately determined as a state. As described above, the failure detection device 2 according to the present disclosure uses the detection laser light LD, which is a stable detection laser light transmitted to the optical fiber 30 itself, to prevent defects such as disconnection of the optical fiber 30. It can be detected or determined with higher reliability.

また、光ファイバ30に入射される検出レーザ光Lの光強度を示す信号P、および光ファイバの入射端と出射端との間を往復して伝送される検出レーザ光Lの光強度を示す信号Pのそれぞれの光強度の比、差異、または相対値の変化、に基づいて光ファイバ30の断線等の不具合を高い信頼性で検出することができる。 A signal P 1 indicating the light intensity of the detection laser light LD incident on the optical fiber 30, and the light intensity of the detection laser light LD transmitted back and forth between the incident end and the exit end of the optical fiber A defect such as disconnection of the optical fiber 30 can be detected with high reliability based on the ratio, difference, or change in relative value of the respective light intensities of the signal P3 indicating .

なお、実施の形態2は、実施の形態1とは異なり、第1および第3の光検出器24,28の両方を不具合判定部50に隣接して配置することができる。具体的には、第1および第3の光検出器24,28は、いずれも第1の収容室16に収容されている。不具合判定部50も、第1の収容室16に収容されている。すなわち実施の形態2に係る第3の光検出器28は、実施の形態1の第2の光検出器26より不具合判定部50の近くに配置することができる。よって、第3の光検出器28から不具合判定部50まで信号Pを送信するための電気的な配線距離を短くすることができ、故障検出装置2の構成をより簡便にすることができる。In addition, in the second embodiment, unlike the first embodiment, both the first and third photodetectors 24 and 28 can be arranged adjacent to the malfunction determination section 50. FIG. Specifically, both the first and third photodetectors 24 and 28 are housed in the first housing chamber 16 . The defect determination unit 50 is also accommodated in the first accommodation chamber 16 . In other words, the third photodetector 28 according to the second embodiment can be arranged closer to the failure determining section 50 than the second photodetector 26 according to the first embodiment. Therefore, the electrical wiring distance for transmitting the signal P3 from the third photodetector 28 to the fault determination section 50 can be shortened, and the configuration of the failure detection device 2 can be simplified.

このように不具合判定部50が光ファイバ30に断線または不具合が生じたことを判定したとき、システム制御部60は、高出力の加工レーザ光Lの出射を速やかに停止するように加工レーザ光源10を制御することにより、光ファイバ30から漏れ出た加工レーザ光Lによる周辺装置等の損傷を未然に防止することができる。When the defect determining unit 50 determines that the optical fiber 30 is disconnected or defective in this way, the system control unit 60 controls the processing laser light source to quickly stop emitting the high - power processing laser light LP. By controlling 10, it is possible to prevent damage to peripheral devices and the like caused by the processing laser light LP leaked from the optical fiber 30. FIG.

[実施の形態3]
図3を参照しながら、本開示に係る故障検出装置3の実施の形態3を説明する。図3は、本開示に係る故障検出装置3の概略的構成を示すブロック図である。実施の形態3に係る故障検出装置3は、概略、実施の形態1の第2の光検出器26に加えて、実施の形態2の第3の光検出器28を備えた点を除き、実施の形態1のものと同様の構成を有するので、重複する点に関する説明を省略する。
[Embodiment 3]
A third embodiment of the failure detection device 3 according to the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the fault detection device 3 according to the present disclosure. The failure detection device 3 according to the third embodiment is similar to the embodiment except that it includes the third photodetector 28 of the second embodiment in addition to the second photodetector 26 of the first embodiment. Since it has the same configuration as that of form 1, the description of overlapping points will be omitted.

実施の形態3に係る故障検出装置3は、実施の形態1と同様、概略、加工レーザ光源10と、検出レーザ光源20と、ハーフミラー22(分光器)と、光ファイバ30と、第1の光検出器24(受光器)と、不具合判定部50(判定部)とを備える。これらの構成および機能は、実施の形態1と同様である。 The failure detection device 3 according to Embodiment 3, as in Embodiment 1, generally includes a processing laser light source 10, a detection laser light source 20, a half mirror 22 (spectroscope), an optical fiber 30, and a first It includes a photodetector 24 (photodetector) and a failure determination section 50 (determination section). These configurations and functions are the same as those of the first embodiment.

実施の形態3に係る故障検出装置3は、図3に示すコリメーションレンズ38の右側に図示した、光ファイバ30の光軸に対して垂直に配置された回折格子板42(グレーティングまたは透過反射部ともいう。)を備える。図3の回折格子板42は、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2のうち、一定比率の一部(透過光LD2T)を透過させ、残り(反射光LD2R)を光ファイバ30の出射端34に向けて反射させるものである。The failure detection device 3 according to the third embodiment includes a diffraction grating plate 42 (also known as a grating or transmission/reflection section) arranged perpendicular to the optical axis of the optical fiber 30, shown on the right side of the collimation lens 38 shown in FIG. ). The diffraction grating plate 42 of FIG. 3 transmits a part of the second partial light L D2 of the detection laser light L D (transmitted light L D2T ) at a constant ratio, and transmits the rest (reflected light L D2R ) to the optical fiber. The light is reflected toward the output end 34 of 30 .

図3の回折格子板42で透過した透過光LD2Tは、実施の形態1と同様、ビームスプリッタ40を介して、第2の光検出器26に入射する。また、図3の回折格子板42で反射した反射光LD2Rは、再び光ファイバ30に伝送され、実施の形態2と同様、ハーフミラー22(分光器)の図中右上向きの面Sで反射され、第3の光検出器28に入射する。The transmitted light LD2T that has passed through the diffraction grating plate 42 of FIG. 3 enters the second photodetector 26 via the beam splitter 40 as in the first embodiment. Further, the reflected light LD2R reflected by the diffraction grating plate 42 of FIG. 3 is transmitted to the optical fiber 30 again, and is reflected by the surface S2 of the half mirror 22 (spectroscope) facing upper right in the drawing, as in the second embodiment. It is reflected and strikes the third photodetector 28 .

光ファイバ30の出射端34側の検出レーザ光を受光する第2の光検出器26および光ファイバ30の入射端32の検出レーザ光を受光する第3の光検出器28は、実施の形態1および2と同様、検出レーザ光Lの第2の部分光LD2のうちの透過光LD2Tおよび反射光LD2Rを受光し、その光強度を測定し、その光強度を示す信号P,Pを不具合判定部50に供給する。The second photodetector 26 for receiving the detection laser light on the output end 34 side of the optical fiber 30 and the third photodetector 28 for receiving the detection laser light on the input end 32 of the optical fiber 30 are the same as those in the first embodiment. and 2, the transmitted light L D2T and the reflected light L D2R of the second partial light L D2 of the detection laser light L D are received, the light intensities thereof are measured, and signals P 2 and P 2 indicating the light intensities are obtained. P3 is supplied to the failure determination unit 50 .

実施の形態3に係る不具合判定部50は、第1、第2および第3の光検出器24,26,28から供給された光強度を示す信号P,P,Pを比較して、光ファイバ30に断線等の不具合があったか否かを判定する。不具合判定部50は、例えば信号P,P,Pの強度比(r=P/P,r=P/P)がそれぞれ閾値Th,Thより小さいとき(r<Th,r<Th)、光ファイバ30に不具合があったと判断してもよい。光ファイバ30が断線したとき、典型的には、第2の部分光LD2のうちの透過光LD2Tおよび反射光LD2Rの光強度は、ほぼゼロであり、強度比r,rもゼロである。このとき、不具合判定部50は、光ファイバ30が断線したと判定することができる。The failure determination unit 50 according to the third embodiment compares the signals P 1 , P 2 , P 3 indicating the light intensities supplied from the first, second and third photodetectors 24, 26, 28. , to determine whether or not the optical fiber 30 has a problem such as disconnection. For example, when the intensity ratios of the signals P 1 , P 2 and P 3 (r 1 =P 2 /P 1 and r 2 =P 3 /P 1 ) are smaller than the thresholds Th 1 and Th 2 ( r 1 <Th 1 , r 2 <Th 2 ), it may be determined that the optical fiber 30 has a problem. When the optical fiber 30 is broken, typically the light intensity of the transmitted light LD2T and the reflected light LD2R of the second partial light LD2 is almost zero, and the intensity ratio r 1 and r 2 is also is zero. At this time, the defect determination unit 50 can determine that the optical fiber 30 has been disconnected.

また、光ファイバ30の入射端32または出射端34に汚れ等が付着した場合、信号P,P,Pの強度比r,rはゼロとはならないが、不具合判定部50は、信号P,P,Pの強度比r,rと適当な閾値Th,Thとを比較することにより、加工レーザ光Lが汚れ等に照射されて、光ファイバ30の入射端32または出射端34が過剰に発熱した状態を不具合状態として適切に判定することができる。本開示に係る故障検出装置3は、上述のように、光ファイバ30そのものに伝送される安定した検出レーザ光である検出レーザ光Lを利用することにより、光ファイバ30の断線等の不具合をより高い信頼性で検出または判定することができる。Further, when dirt or the like adheres to the incident end 32 or the exit end 34 of the optical fiber 30 , the intensity ratio r1 , r2 of the signals P1, P2, P3 does not become zero, but the fault determination unit 50 , signals P 1 , P 2 , P 3 , and the intensity ratios r 1 , r 2 of the signals P 1 , P 2 , P 3 are compared with appropriate threshold values Th 1 , Th 2 . Excessive heat generation at the entrance end 32 or the exit end 34 of the laser can be appropriately determined as a defective state. As described above, the failure detection device 3 according to the present disclosure uses the detection laser light LD, which is a stable detection laser light transmitted to the optical fiber 30 itself, to prevent defects such as disconnection of the optical fiber 30. It can be detected or determined with higher reliability.

また、光ファイバ30に入射される検出レーザ光Lの光強度を示す信号P、光ファイバから出射される安定した検出レーザ光Lの光強度を示す信号P、および光ファイバの入射端と出射端との間を往復して伝送される検出レーザ光Lの光強度を示す信号Pのそれぞれの光強度の比、差異、または相対値の変化、に基づいて光ファイバ30の断線等の不具合を高い信頼性で検出することができる。Also, a signal P 1 indicating the light intensity of the detection laser light LD incident on the optical fiber 30, a signal P 2 indicating the light intensity of the stable detection laser light LD emitted from the optical fiber, and an input signal of the optical fiber of the optical fiber 30 based on the ratio, difference, or change in relative value of the respective light intensities of the signal P3 indicating the light intensity of the detection laser light LD transmitted back and forth between the end and the output end. Defects such as disconnection can be detected with high reliability.

また実施の形態3に係る故障検出装置3は、実施の形態1の第2の光検出器26に加えて、実施の形態2の第3の光検出器28を備えたものであるので、光ファイバ30が断線したか否かを、より確実に判定することができる。 Further, since the failure detection device 3 according to the third embodiment includes the third photodetector 28 of the second embodiment in addition to the second photodetector 26 of the first embodiment, Whether or not the fiber 30 is broken can be determined more reliably.

このように不具合判定部50が光ファイバ30の断線等を判定すると、システム制御部60は、加工レーザ光源10を制御して、高出力の加工レーザ光Lの出射を直ちに停止し、加工レーザ光Lによる周辺装置等の損傷を未然に防止することができる。When the defect determination unit 50 determines that the optical fiber 30 is disconnected or the like in this way, the system control unit 60 controls the processing laser light source 10 to immediately stop emitting the high - output processing laser beam LP, and It is possible to prevent the peripheral devices from being damaged by the light LP .

本開示は、高出力の加工レーザ光を伝送する光ファイバの故障検出装置および故障検出方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be used for a failure detection device and failure detection method for an optical fiber that transmits high-power processing laser light.

1,2,3 光ファイバの故障検出装置
10 加工レーザ光源
12 ハーフミラー
,S ハーフミラーの面
20 検出レーザ光源
22 ハーフミラー
24 第1の光検出器
26 第2の光検出器
28 第3の光検出器
30 光ファイバ
32 入射端
34 出射端
36 集光レンズ
38 コリメーションレンズ
40 ビームスプリッタ
42 回折格子板
50 不具合判定部(判定部)
60 システム制御部
加工レーザ光
検出レーザ光
D1 第1の部分光
D2 第2の部分光
D3 第3の部分光
D2R 第2の部分光の反射光
D2T 第2の部分光の透過光
1, 2, 3 Optical fiber failure detection device 10 Processing laser light source 12 Half mirror S 1 , S 2 Half mirror surface 20 Detection laser light source 22 Half mirror 24 First photodetector 26 Second photodetector 28 Second 3 Photodetector 30 Optical fiber 32 Incident end 34 Output end 36 Condensing lens 38 Collimation lens 40 Beam splitter 42 Diffraction grating plate 50 Defect judging section (judging section)
60 System control unit LP Processing laser beam LD Detection laser beam LD1 First partial beam LD2 Second partial beam LD3 Third partial beam LD2R Reflected beam of second partial beam LD2T Second beam Transmitted light of partial light

Claims (7)

加工レーザ光を出射する加工レーザ光源と、
検出レーザ光を出射する検出レーザ光源と、
前記検出レーザ光を第1および第2の部分光に分割する分光器と、
前記検出レーザ光の前記第1の部分光の強度を測定する第1の受光器と、
入射端から出射端へ前記検出レーザ光の前記第2の部分光および前記加工レーザ光を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバにより伝送されて前記光ファイバの出射端で出射された前記第2の部分光を、部分的に前記光ファイバの出射端に向けて反射させるとともに、部分的に透過させる反射透過部と、
前記反射透過部で透過した前記第2の部分光の透過光の強度を測定する第2の受光器と、
前記反射透過部で前記光ファイバの出射端に向けて反射し、前記光ファイバにより伝送されて前記光ファイバの入射端で出射された前記第2の部分光の反射光の強度を測定する第3の受光器と、
前記第1の受光器で測定された前記第1の部分光と前記第2受光器で測定された記第2の部分光の前記透過光との強度の相対比、および前記第1の受光器で測定された前記第1の部分光と前記第3の受光器で測定された前記第2の部分光の前記反射光の強度の相対比に基づいて、前記光ファイバに不具合があるか否かを判定する判定部と、を備えた故障検出装置。
a processing laser light source that emits processing laser light;
a detection laser light source that emits detection laser light;
a spectroscope for splitting the detection laser beam into first and second partial beams;
a first light receiver for measuring the intensity of the first partial light of the detection laser light;
an optical fiber that transmits the second partial light of the detection laser light and the processing laser light from an input end to an output end ;
a reflecting/transmitting part that partially reflects the second partial light that has been transmitted through the optical fiber and emitted from the output end of the optical fiber toward the output end of the optical fiber and partially transmits the second partial light; ,
a second light receiver for measuring the intensity of the transmitted light of the second partial light transmitted through the reflection transmission part;
A third measuring the intensity of the reflected light of the second partial light reflected by the reflecting/transmitting part toward the output end of the optical fiber, transmitted by the optical fiber, and output from the input end of the optical fiber a receiver of
relative ratio of intensities of the first partial light measured by the first light receiver and the transmitted light of the second partial light measured by the second light receiver; The optical fiber is defective based on the relative ratio of the intensity of the first partial light measured at the receiver and the reflected light of the second partial light measured at the third receiver. and a determination unit for determining whether or not.
前記検出レーザ光の前記第2の部分光は、前記加工レーザ光に比して、前記光ファイバにより伝送されている間に生じる光強度の損失がより小さい、
請求項1記載の故障検出装置。
The second partial light of the detection laser light has a smaller loss of light intensity during transmission through the optical fiber than the processing laser light.
The failure detection device according to claim 1.
前記検出レーザ光は、前記加工レーザ光に比して、ピーク波長がより短く、半値幅がより小さく、かつ出力強度がより小さい、
請求項1または2に記載の故障検出装置。
The detection laser light has a shorter peak wavelength, a smaller half width, and a lower output intensity than the processing laser light.
3. The failure detection device according to claim 1 or 2 .
請求項1~のいずれか1項に記載の前記故障検出装置と、
前記故障検出装置および前記加工レーザ光源を制御する制御部と、を備えたレーザ加工システム。
The failure detection device according to any one of claims 1 to 3 ;
A laser processing system comprising: a control unit that controls the failure detection device and the processing laser light source.
検出レーザ光を出射する工程と、
加工レーザ光を出射する工程と、
前記検出レーザ光を第1および第2の部分光に分割する工程と、
前記検出レーザ光の前記第1の部分光の強度を測定する工程と、
前記検出レーザ光の前記第2の部分光および前記加工レーザ光を光ファイバにより前記光ファイバの入射端から出射端へ伝送する工程と、
前記光ファイバにより伝送されて前記光ファイバの出射端で出射された前記第2の部分光を、部分的に前記光ファイバの出射端に向けて反射させるとともに、部分的に透過させる工程と、
部分的に透過させた前記第2の部分光の透過光の強度を測定する工程と、
部分的に前記光ファイバの出射端に向けて反射させ前記光ファイバにより伝送されて前記光ファイバの入射端で出射された前記第2の部分光の反射光の強度を測定する工程と、
測定された前記第1の部分光前記第2の部分光の前記透過光との強度の相対比、および測定された前記第1の部分光と前記第2の部分光の前記反射光の強度の相対比に基づいて、前記光ファイバに不具合があるか否かを判定する工程と、を備えた故障検出方法。
emitting a detection laser beam;
a step of emitting a processing laser beam;
splitting the detection laser beam into first and second partial beams;
measuring the intensity of the first partial light of the detection laser light;
a step of transmitting the second partial light of the detection laser light and the processing laser light through an optical fiber from an input end to an output end of the optical fiber ;
a step of partially reflecting the second partial light transmitted by the optical fiber and emitted from the output end of the optical fiber toward the output end of the optical fiber and partially transmitting the second partial light;
measuring the transmitted light intensity of the partially transmitted second partial light;
measuring the intensity of the reflected light of the second partial light that is partially reflected toward the output end of the optical fiber and transmitted by the optical fiber and output from the input end of the optical fiber ;
the measured relative ratio of the intensities of the first partial light and the transmitted light of the second partial light , and the measured intensity of the first partial light and the reflected light of the second partial light ; and determining whether or not the optical fiber has a defect based on the relative ratio of the intensities.
前記検出レーザ光の前記第2の部分光は、前記加工レーザ光に比して、前記光ファイバにより伝送されている間に生じる光強度の損失がより小さい、請求項に記載の故障検出方法。 6. The failure detection method according to claim 5 , wherein said second partial light of said detection laser light has a smaller loss of light intensity while being transmitted through said optical fiber than said processing laser light. . 前記検出レーザ光は、前記加工レーザ光に比して、ピーク波長がより短く、半値幅がより小さく、かつ出力強度がより小さい、
請求項5または6に記載の故障検出方法。
The detection laser light has a shorter peak wavelength, a smaller half width, and a lower output intensity than the processing laser light.
The failure detection method according to claim 5 or 6 .
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