JPS63269588A - レ−ザビ−ムのモニタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、シー＋１ビームのモニタリング装置に関する
。

（従来の技術） レーザ加工機では、シー１１加工の品質を保障するため
、加工ビームの断面の強度分布を適切とする必要がある
。

このため、従来より、レーザビームの横断面の強度を一
軸上でアナログ検出し、前記−軸に対づる強度分布図（
以下、プロファイルと称す）を表示装置上に表示するよ
うにしたレーザビームのモニタリング装置が提案されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如き従来よりのレーザビームのモ
ニタリング装置にあっては、レーデビームのプロファイ
ルを表示−することができるものの、検出されたプロフ
ァイルは表示装置上に表示されるだけであり、オペレー
タは、常時表示装置を監視していなければならず、監視
に多くの労を要するという問題点がある。

又、上記モニタリング装置にあっては、計測データは保
存されないので、異常の状況を詳細に知ることができな
いという問題点がある。

そこで、本発明は、レーザビームの異常を自動的に検出
することにより監視の負担を軽減し、異常の状況を詳細
に知ることができるレーザビームのモニタリング装置を
提供η゛ることを目的とする。

［発明の構成１ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、レーザビームの
−しニタリング装置を、レーザビームの横断面の強度を
前記断面内の一軸に沿ってデジタルサンプリングづるデ
ータサンプリング手段と、該手段でサンプリングされた
データを複数の計測回数について時系列的に記憶するデ
ータ記憶手段と、サンプリングされたデータを基準デー
タと比較づ−る比較手段と、該手段の比較誤差が所定値
以上となったとぎ所定のアラームを出力するアラーム出
力手段と、アラーム出力時のサンプリングデータないし
そのプロファイルを表示する表示手段とを備えて構成し
た。

（作用） 本発明では、データサンプリング手段によってレーザ横
断面の強度分布を示すデータが作成され、データ記憶手
段によって複数回分のデータが記憶される。

又、サンプリングデータは、比較手段によって基準デー
タと比較され、データ異常のとぎにはアラーム手段によ
ってアラームが出力される。

更に、アラーム出力時のり゛ンプリングデータは表示手
段によって表示される。

（実施例） 以下、添付図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るシー１１ビームのモニ
タリング装置のブロック図、第２図は光検出器の作用を
示す説明図、第３図は基準波形及び許容値設定装置の記
憶内容を示す説明図である。

第１図に示ずように、光検出器１は、シー１１発振器２
とレーザ加工曙３の中間に配置され、レーザ発振１５ｔ
２から発振されたレーデビーム４のプロファイルを、第
２図に示す要領で検出づるものである。レーザビームの
発振方向をＸ軸にとる。

第２図において、前記Ｘ軸と直交するＹＺ面には、前記
レーザビーム４の断面外に位置する点Ｏを中心として、
ＹＺ面内で回転する回転体５が配置され、該回転体５に
は、該回転体５の半径方向に前記レーザビーム４の断面
まで延伸されるワイＩ′／６が取イ・１けられている。

ワイＡ７６は、レーザビームを反射させるため、その表
面は高輝度に仕上げられている。

Ｙ軸及びＺ軸上には、前記回転体５の回転に伴って前記
ワイヤ６が前記レーデビーム４を横切る際、ワイヤ６の
表面で反射されたレーザビーム４の反ｔｌ）Ｊ光を入力
し、所定の電圧を発生さぼる受光器７が前２点Ｏより距
離したけ離れてビーム４に向けて設けられている。両受
光鼎７の特性は同一であり、内一つの受光器は取り除く
ことも可能である。

上記構成の光検出器１において、ワイＶ６が点０を中心
として回転し、シー１アピーム４を横切ると、図におい
て、紙面下方から照射されたレーザビーム４はワイヤ６
の表面で反射され、内一部の、レーＩＦ光が受光器７に
入射する。ワイヤ６で反射され受光器７に入射するレー
ザビーム４の断面位置は、図に破線で示される通り、点
０と受光器７の配置位置との中間点を中心とする半径Ｌ
／２の円弧上にある。

よって、前記ワイヤ６がレーザビーム４の断面を横切る
と、第２図に破線で示される円弧軸αに対しレーデビー
ム４の横断面の強度値が（りられることになり、これに
よりレーザビームのブ［１フアイルが得られることにな
る。なＪ３、距離りを十分大きくとった場合には、第２
図に破線で示す一軸αは直線と見做すことが可能である
。

双度第１図において、前記光検出器１は、デジタルメモ
リ装置８と接続されている。デジタルメモリ装置８は、
前記光検出器で検出されたプロファイルの強度値をｎ個
の区間でデジタルサンプリングし、サンプリングしたデ
ータを記憶するものである。その作用については第４図
以下で詳述する。

デジタルメ七り装置８には、モニタ指令スイッチ９．モ
ニタ１０．比較１Ｆｆ１１が接続されている。

モニタ指令スイッチ９は、モニタ１０の表示を指令する
ものである。

モニタ１０は、モニタ指令スイッチ９の指令に基いて、
デジタルメモリ装置８に記憶される所定のサンプリング
データを入力し、レーデビーム４の現在プロファイルを
表示すると共に、異常発生時のサンプリングデータに基
いて、該データを、又は該データに基いて作成されたプ
ロファイルを表示する。

前記比較装置１１は、基準波形及び許容値設定ｉＡ置１
２及び警報装置１３並びにレーザ制御装置１４と接続さ
れている。

基準波形及び許容値設定装置１２は、第３図にポリよう
に、基準波形１５についてのｎ個のデータＰ＋　”　、
Ｐ２　”・・・ｐｎ”と、許容誤差率ε０を記憶させる
ためのものである。

前記比較装置１１は、前記ｎ個の基準データＰ＋　”　
、Ｐ２　’・・・Ｐｎ”と前記光検出器１で検出された
回転体５の１回転に対するサンプリングデータとを比較
することにより、検出データの久準値に対し許容誤差率
ε０を上回ったことでレーザビーム４の異常を検出する
ものである。その作用については第４図で詳述する。

前記ｔ１１報装置１３は異常状態を報知するものである
。前記レーザ制御装置１４は、シー１１発振停止用のト
リガ信号発生イ段を備えており、大きな′Ｒ當のときに
は、前記レーザ発振器２のレーデ発振を停止する。

第４図はモニタリング処理のフローチャート、第５図は
データサンプリングの説明図、第６図はサンプリングデ
ータの記憶方式の説明図である。

第４図において、ステップ４０１では、第５図に示ずよ
うに、レーザビーム４のプロファイル１６を検出する。

ステップ４０２では、同じく第５図に示すように、ｎ１
ｌｉｉｌのデータＰ＋　＋　、Ｐ＋２　、　・＝Ｐ＋　
ｎをサンプリングする。１は計測回数、即ち、第２図に
示した回転体５の回転回数を示している。

又、ステップ４０２では、１ナンブリングされたデータ
をデジダルメモリ装置８の所定記憶位置へ記憶する。即
ら、デジタルメモリ装置８は、第６図に示すようにｍ回
分のサンプリングデータを記憶可能の先入れ先出し型の
メモリ８ａを備えており、今回検出されたサンプリング
データＤ１を図において最上段の記憶部へ記憶すると共
に、先に記憶されたサンプリングデータを順次下段へシ
フトして、メモリオーバの１ナンブリングデータは最下
段の記憶部から順次消去する。

ステップ４０３では、今回検出されたサンプリングデー
タに基いて、第５図に示ずプロファイル１６と同様のブ
［１）７１イルを再生し、これをモニタ１０に表示する
。この表示は、光検出器１で検出されたプロファイル１
６をそのまま表示することとしても良い。

ステップ４０４では、今回測定された波形１６と第３図
に示す基準波形１５を比較する。

比較は、ザンブリングデ〜りｐＨ，Ｐ＋２・・・Ｐａｎ
をｎ個の基準データＰ＋”、Ｐ２°、・・・Ｐｎ６で比
較することにより行われる。即ち、ここでは、１回のサ
ンプリングデータについて（Ｐ＋　−Ｐ’　）／Ｐ＋　
　（ｊ　＝１〜ｎ　）（７）絶対値εを演算し、該絶対
値εで示される誤差率が許容値ε０以上のとき比較装置
１１内に設けたカウンタのカウンタ数Ｎを１だけカウン
タアップする。

ステップ４０５では、ステップ４０４で検出したカウン
ト数Ｎが所定ｔｉ　Ｎ　＋〜Ｎ２　　（例えば１〜ｎ　
／　＋ｏ　）のとき、軽微の異常であるとして、ステッ
プ４０６へ移行し、そうでなければステップ４０７へ移
行する。

ステップ４０６では軽微の異常に基いて、この状態をモ
ニタ１０で警報する。該警報は、モニタ１０に赤の点滅
信号を表示する程度、又はブナを鳴らづ程度のもので十
分である。

ステップ４０７では、カウント数Ｎが所定値Ｎ２以上で
あるか否かを判断し、Ｎ≧Ｎ２ならば人ぎな異常である
としてステップ４０８へ移行し、そうでなければ、即ち
、何らの異常がなければステップ４０１へ移行し、ステ
ップ４０１〜４０７を繰り返えさせる。

ステップ４０８では、大ぎな異常であることに鑑みて、
レーザＭ御装四１４に異常信号を出力し、レーザ１１Ｍ
１１装置１９はレーザ発条器２にトリガ信号を発信し、
レーザビーム４の出力を停止する。

以上の通り、本実施例によれば、光検出器１を用いて加
工中のレーザビーム４のプロファイル１６を検出するの
で、レーザビームのプロファイルを加工に適した形に保
つことができ、高精度の加−１が可能となる。

又、このとき、検出されたプロファイル１６は基準のプ
ロファイル１５と比較され、軽微の誤差では警報のみが
出力され、大きなｒｆ４１２ではレーザビームの出力が
停止されるので、監視作業が容易となり、かつ１大な事
故を発生する恐れがない。

更に、本例では、計測データを時系列的に記憶可能のメ
モリ１２ａを設けたので、アラーム出力時点又はその前
後のモニタを行うことができ、異常発生の原因追求が容
易となる。

なＪ３、上記実施例では、検出したプロファイル１６と
基準プロファイル１５との比較を第４図ステップ４０４
，４０５，４０７で行ったが、比較方式はこれに限定さ
れるものではなく、検出プロファイル１６が基準プロフ
ァイル１５に対しずれていることを、レーザ加工の種別
に応じた条件で適宜比較し、レーザ異常を検出するもの
であれば良い。

又、上記実施例では、プロファイル１６をアナログ値で
検出したのらデジタル化処理を行ったが、デジタル化処
理はアナログ検出と同時に行うことも可能である。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、この
他適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様でも実
施し得るものである。

〔発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、レーザビームのプロファ
イルをデジタル処理して記憶装置に記憶しつつ、検出プ
ロファイルを基準プロファイルで比較するので、加工レ
ーザの異常検出を自動的に行うことができ、異常発生状
況を容易、確実に知ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るレーザビームのモニタ
リング装置のブロック図、第２図は光検出器のプロファ
イル検出方式を示す説明図、第３図は基準波形及び許容
ｖ１記憶装置の記憶内容を示す説明図、第４図は上記モ
ニタリング装置のモニタリング処理を示す７０−チ１？
−ト、第５図は検出プロファイルの説明図、第６図はナ
ンブリングデータの記憶方式を示す説明図である。 １・・・光検出器　　　８・・・デジタルメモリ装置１
０・・・モニタ　　　１１・・・比較装置１５・・・基
準プロファイル １６・・・検出プロファイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザビームの横断面の強度を前記断面内の一軸に沿っ
   てデジタルサンプリングするデータサンプリング手段と
   、該手段でサンプリングされたデータを複数の計測回数
   について時系列的に記憶するデータ記憶手段と、サンプ
   リングされたデータを基準データと比較する比較手段と
   、該手段の比較誤差が所定値以上となつたとき所定のア
   ラームを出力するアラーム出力手段と、アラーム出力時
   のサンプリングデータないしそのプロファイルを表示す
   る表示手段とを備えて構成されるレーザビームのモニタ
   リング装置。