JPH0538592A - パルスレーザ加工装置 - Google Patents

パルスレーザ加工装置

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JPH0538592A
JPH0538592A JP3193057A JP19305791A JPH0538592A JP H0538592 A JPH0538592 A JP H0538592A JP 3193057 A JP3193057 A JP 3193057A JP 19305791 A JP19305791 A JP 19305791A JP H0538592 A JPH0538592 A JP H0538592A
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JP
Japan
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pulse laser
camera
plume
signal
processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP3193057A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Shimomura
義昭 下村
Kojiro Ogata
浩二郎 緒方
Nobuhiko Tada
信彦 多田
Naoki Mitsuyanagi
直毅 三柳
Kenichi Suzuki
賢一 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication of JPH0538592A publication Critical patent/JPH0538592A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】加工部監視装置付きパルスレーザ加工装置にお
いて、被加工物の物性値の変化や入射するパルスレーザ
光のエネルギ量の変化によりプルームの発光持続時間が
変化しても、固定した遅延時間の設定のみで、テレビカ
メラのハレーション等を起こすことなく、被加工材の加
工部の撮影を鮮明に行う。 【構成】パルスレーザ光3の照射により被加工部7上の
加工部8に発生するプルーム9の発光を、光検出器10
で検出し、この検出結果を信号変換機11でパルス信号
3に変換し、S3をカメラコントローラ12に取り込
む。カメラコントローラ12ではS3を外部トリガ信号
としてその立ち下がりを検出し、その時刻を基準とし
て、固定された所定の遅延時間TDの後に、設定された
所定の露光時間Texpでテレビカメラ13の露光動作を
コントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラのハレー
ション等を起こすことなく加工部を鮮明にモニタする加
工部監視装置を備えたパルスレーザ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来のパルスレーザ加工装置の構
成図を、また図5に図4のパルスレーザ加工装置におけ
るテレビカメラ13の露光動作を制御するタイムチャー
トを示す。以下、このパルスレーザ加工装置の構成及び
動作を説明する。
【0003】図4において、レーザコントローラ1より
発生した所定のパルス信号がパルスレーザ発振器2に入
力され、そのパルス信号に応じたパルスレーザ光3がパ
ルスレーザ発信器2より出力される。パルスレーザ光3
はベンディングミラー4により曲げられ、集光レンズ5
により加工テーブル6上に設置されたの加工部8(集光
点)に集光されることにより、被加工物7の溶接、切断
などのパルスレーザ加工を行う。被加工物7上の加工部
8(集光点)ではエネルギー密度が非常に高いため、プ
ルーム9と呼ばれる発光を伴う。プルーム9は金属蒸
気、プラズマ等が発生することによる発光であって図5
中S7にその波形を示すようにパルスレーザ光波形S6
同期して現れる断続的なものである。
【0004】露光時間の設定及び露光開始をパルス信号
に対して所定のタイミングで行える露光時間の調整可能
なテレビカメラ13を用いて、図5中S8にその露光タ
イミング信号波形を示すように、プルームの発光してい
ない時間Texpのみカメラの露光動作を行なっての映像
を捕らえることにより、被加工物7上の加工部8の映像
をプルーム9の光に妨害されることなく捕らえることが
できる。パルス信号波形(外部トリガ信号)S5に同期
した所定の露光開始までの遅延時間の設定及び露光時間
の設定、露光の開始及び終了はカメラコントローラ12
で行う。また、テレビカメラ13に捕らえられた映像は
テレビモニタ14によって肉眼で観察することができ
る。
【0005】レーザコントローラ1で出力されたパルス
信号を外部トリガ信号にして上記のカメラ露光を行う従
来の信号処理について図5により説明する。図5はパル
スレーザ加工装置におけるテレビカメラ13の露光動作
を制御するタイムチャートであって、S5はレーザコン
トローラ1で出力されたパルス信号波形を、S6はS5
基づくパルスレーザ光波形を、S7はプルーム9の発光
波形を、S8はテレビカメラ13の露光タイミング信号
をそれぞれ示す。図5において、レーザコントローラ1
(図4参照)より出力されるパルス信号(外部トリガ信
号)S5に同期してパルスレーザ光S6が出力される。S
7は加工中に発光するプルーム9をフォトダイオード
(図示しない)で捕らえた波形であり、断続的に発光し
ている。カメラ露光用の外部トリガ信号としてカメラコ
ントローラ12にS5が入力され、カメラコントローラ
12がこのパルス信号S5(外部トリガ信号)の立ち下
がりに同期して、所定の遅延時間TD、及び所定の露光
時間Texpによってテレビカメラ13を制御してカメラ
露光動作を行う。尚、TD,Texpはカメラ露光動作がプ
ルーム9の発光中には行なわれないように設定される。
【0006】以上のようにプルーム9の発光でテレビカ
メラ13がハレーションを起こすことなく被加工物7の
加工部8を撮影することができるので、被加工物7の溶
接や切断の状況をテレビモニタ14を通して監視するこ
とができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、カメラ露光動作は、図5に示すように、パルス信号
の立ち下がりから遅延時間TD後に設定した露光時間T
expで行なわれるが、プルーム9の発光はパルスレーザ
光3の照射が終わってもまだ続いている。カメラのハレ
ーションを起こさないプルーム9の発光強度のしきい値
をVth、パルス信号(外部トリガ信号)S5の立ち上が
りからTth後にプルームの発光強度がVth以下になると
すると、遅延時間TD
【0008】
【数1】 TD>Tth ・・・(1) を満たされなければならない。ところでTthは被加工物
7の物性値、あるいは入射するパルスレーザ光3のエネ
ルギ量等で変化するため、被加工物7が変わるたびに、
または入射するパルスレーザ光3のエネルギ量が変わる
たびに、(1)式を満足するようにTDを設定変更しな
ければならないという問題点があった。
【0009】本発明の目的は、上記問題点を解決するた
めになされたもので、被加工物の物性値の変化、あるい
は入射するパルスレーザ光のエネルギ量の変化によりプ
ルームの発光持続時間が変化しても、固定した遅延時間
の設定のみで、テレビカメラのハレーション等を起こす
ことなく、パルスレーザの周期と同期した被加工材の加
工部の撮影が鮮明に行なえる加工部監視装置付きパルス
レーザ加工装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、パルスレーザ光を発振するパルスレーザ
発振器と、被加工材を支持し加工位置を決定する加工テ
ーブルと、前記被加工材の加工中に加工部を監視するた
めの、シャッター機能を有するテレビカメラと、前記テ
レビカメラの露光動作をコントロールするカメラコント
ローラと、前記加工部の映像を撮影するテレビモニタと
を有する加工部監視装置付きパルスレーザ加工装置にお
いて、加工中に発せられるプルームを検出するための光
検出器と、前記光検出器の検出結果に基づく前記発光強
度が所定値以下になったことを捕らえる手段と、前記発
光強度が所定値以下になった時点から所定時間経過後に
前記テレビカメラの露光動作を開始する手段とを備える
ことを特徴とする。
【0011】尚、前記発光強度が所定値以下になったこ
とを捕らえる手段は、前記発光強度を信号変換器により
パルス化し、その立ち下がりを捕らえる手段とすること
ができる。
【0012】
【作用】以上のように、本発明においては、常にプルー
ムの発光を光検出器で検出し、その発光強度が所定値以
下になった時点をカメラ露光用の外部トリガ信号とし、
カメラコントローラでこの時刻を遅延時間の開始時刻と
してテレビカメラの露光動作を制御することによって、
被加工物の物性値や入射するパルスレーザ光のエネルギ
量の変化によるプルーム持続時間の変化に関係なく、固
定した遅延時間の設定のみでパルスレーザの周期と同期
した被加工材の加工部の撮影が鮮明に行なえる。
【0013】また、信号変換器によりプルームの発光強
度をパルス化することによって、プルームの発光強度が
所定値以下になったことを容易に捕らえることができ、
確実にその後のテレビカメラの露光動作を行なうことが
できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図3により
説明する。図1は、本実施例によるパルスレーザ加工装
置の構成図である。図1において、レーザコントローラ
1より発生した所定のパルス信号がパルスレーザ発振器
2に入力され、そのパルス信号に応じたパルスレーザ光
3がパルスレーザ発信器2より出力される。パルスレー
ザ光3はベンディングミラー4により曲げられ、集光レ
ンズ5により加工テーブル6上に設置された被加工物7
上の加工部8(集光点)に集光されることにより、被加
工物7の溶接、切断などのレーザ加工を行う。被加工物
7上の加工部8(集光点)ではエネルギー密度が非常に
高いため、前述したようにプルーム9と呼ばれる金属蒸
気、プラズマ等による発光を伴う。
【0015】この加工部8(集光点)の上方には光検出
器10が設置されており、この光検出器10はプルーム
9の発光を検出する。この検出結果は信号変換機11に
取り込まれ、図2のS3にその波形を示すようなパルス
信号に変換され、さらにS3はカメラコントローラ12
に取り込まれる。
【0016】テレビカメラ13は電子シャッターを備え
ており、露光時間の調整が可能であり、露光時間の設定
及び露光開始をパルス信号に対して所定のタイミングで
行うことができる。図2中S8に示すようにプルーム9
の発光していない時間Texpのみカメラの露光動作を行
なって加工部8の映像を捕らえることにより、被加工物
7上の加工部8の映像をプルーム9の光に妨害されるこ
となく捕らえることができる。パルス信号(外部トリガ
信号)S3に同期した所定の露光開始までの遅延時間TD
の設定及び露光時間Texpの設定、露光の開始及び終了
はカメラコントローラ12で行う。また、テレビカメラ
13に捕らえられた映像はテレビモニタ14によって肉
眼で観察することができる。
【0017】信号変換機11で変換されたパルス信号を
外部トリガ信号にしてテレビカメラ13の露光動作を行
う本実施例の信号処理について図2により説明する。図
2は本実施例によるパルスレーザ加工装置におけるテレ
ビカメラ13の露光動作を制御するタイムチャートであ
って、S1はパルスレーザ光の波形を、S2は光検出器1
0によって検出されたプルーム9の発光波形を、S3
信号変換機11によって変換されたS2に基づくパルス
信号(カメラ露光用トリガ信号)の波形を、S4はテレ
ビカメラ13の露光タイミング信号の波形をそれぞれ示
す。光検出器10で検出された発光波形S2においてテ
レビカメラ13がハレーションを起こすしきい値をVth
とすると、信号変換機11は、S2がこのしきい値Vth
を越えるとパルス信号をONし、極大値を超えた後しき
い値Vthを下まわるとパルス信号をOFFするようなパ
ルス信号S3にS2を変換する。このパルス信号S3がカ
メラコントローラ12に取り込まれ、カメラコントロー
ラ12ではこのパルス信号S3を外部トリガ信号として
その立ち下がりを検出して、この時刻を基準として固定
された所定の遅延時間TDの後に、設定された所定の露
光時間Texpでテレビカメラ13の露光動作をコントロ
ールする。このように、信号変換器11によってプルー
ムの発光強度をパルス化することによって、プルームの
発光強度がしきい値以下になったことを容易に捕らえる
ことができ、確実にその後のテレビカメラ13の露光動
作を行なうことができる。
【0018】カメラコントローラ12における信号処
理、及びテレビカメラ13の露光動作制御の一例を表す
フローチャートを図3に示す。まず、ステップ101で
信号変換機11で変換されたパルス信号S3がカメラコ
ントローラ12に取り込まれ、ステップ102でパルス
信号S3の立ち下がりを検出する。次に、ステップ10
3でパルス信号S3の立ち下がりの時刻t=0とし、ス
テップ104では時刻tがTDになるとステップ105
でテレビカメラ13の露光タイミング信号S4をONし
テレビカメラ13の露光動作を開始する。そして、ステ
ップ106でこの時刻を再びt=0とし、ステップ10
7で時刻tがTexpになるとステップ108でテレビカ
メラ13の露光タイミング信号S4をOFFしテレビカ
メラ13の露光動作を終了する。カメラコントローラ1
2では以上の動作を1サイクルとして、各パルスごとに
繰り返し同様の処理がなされる。
【0019】ここで遅延時間TD
【0020】
【数2】 TD>0 ・・・(2) を満たすように設定される。式(2)の右辺は常に0で
あり、従ってTDは0より大きな所定値に固定するのみ
でよく、従来技術のように被加工物が変わるたびに、ま
たは入射するパルスレーザ光のエネルギ量が変わるたび
に、式(1)に従ってプルーム9の発光持続時間に合わ
せたTDの設定変更をする必要がなくなる。
【0021】本実施例によれば、常にプルーム9を検出
し、これを変換したパルス信号S3の立ち下がりを外部
トリガ信号として、カメラコントローラ12でテレビカ
メラ13の露光動作を制御することによって、被加工物
の物性値の変化により、あるいは入射するパルスレーザ
光のエネルギ量の変化によりプルームの発光持続時間が
変化しても、固定した遅延時間TDの設定のみで、テレ
ビカメラ13のハレーション等を起こすことなく、パル
スレーザの周期と同期した被加工材の加工部の撮影が鮮
明に行なえる。
【0022】また、信号変換器11によりプルーム9の
発光強度S2をパルス信号S3にパルス化することによっ
て、プルーム9の発光強度がしきい値Vth以下になった
ことを容易に捕らえることができ、確実にその後のテレ
ビカメラ13の露光動作を行なうことができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、被加工物の物性値の変
化、あるいは入射するパルスレーザ光のエネルギ量の変
化によってプルームの発光持続時間が変化しても、固定
した遅延時間の設定のみで、テレビカメラのハレーショ
ン等を起こすことなく、パルスレーザの周期と同期した
被加工材の加工部の撮影が鮮明に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるパルスレーザ加工装置
の構成図である。
【図2】図1に示すパルスレーザ加工装置におけるテレ
ビカメラ13の露光動作を制御するタイムチャートであ
る。
【図3】カメラコントローラ12における信号処理、及
びテレビカメラ13の露光動作制御の一例を表すフロー
チャートである。
【図4】従来技術によるパルスレーザ加工装置の構成図
である。
【図5】図4に示すパルスレーザ加工装置におけるテレ
ビカメラ13の露光動作を制御するタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
1 レーザコントローラ 2 パルスレーザ発信器 3 パルスレーザ光 6 加工テーブル 7 被加工物 9 プルーム 10 光検出器 11 信号変換機 12 カメラコントローラ 13 テレビカメラ 14 テレビモニタ S1 パルスレーザ光波形 S2 プルームの発光波形 S32を変換したパルス信号波形(外部トリガ信号) S4 テレビカメラ13の露光タイミング信号 S5 パルス信号波形(外部トリガ信号) S6 パルスレーザ光波形 S7 プルームの発光波形 S8 テレビカメラ13の露光タイミング信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三柳 直毅 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 鈴木 賢一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルスレーザ光を発振するパルスレーザ
    発振器と、被加工材を支持し加工位置を決定する加工テ
    ーブルと、前記被加工材の加工中に加工部を監視するた
    めの、シャッター機能を有するテレビカメラと、前記テ
    レビカメラの露光動作をコントロールするカメラコント
    ローラと、前記加工部の映像を撮影するテレビモニタと
    を有する加工部監視装置付きパルスレーザ加工装置にお
    いて、加工中に生ずるプルームの発光を検出するための
    光検出器と、前記光検出器の検出結果に基づく前記発光
    強度が所定値以下になったことを捕らえる手段と、前記
    発光強度が所定値以下になった時点から所定時間経過後
    に前記テレビカメラの露光動作を開始する手段とを備え
    ることを特徴とする加工部監視装置付きパルスレーザ加
    工装置。
  2. 【請求項2】 前記発光強度が所定値以下になったこと
    を捕らえる手段は、前記発光強度を信号変換器によりパ
    ルス信号とし、前記パルス信号の立ち下がりを捕らえる
    手段であることを特徴とする請求項1記載の加工部監視
    装置付きパルスレーザ加工装置。
JP3193057A 1991-08-01 1991-08-01 パルスレーザ加工装置 Pending JPH0538592A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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