激光振荡器的监视控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种激光振荡器的监视控制系统。具备：散射光检测部，其检测光纤激光振荡器在操作光纤的输入端面处的散射光强度；控制部，其基于来自CNC的激光输出指令值和散射光检测部的检测结果来控制激光输出值；正常散射光计算部，其求出正常指标值；第一阈值设定部，其设定表示由于污迹和/或损伤引起的异常的第一阈值；第二阈值设定部，其设定表示由于光轴偏移引起的异常的第二阈值；以及第三阈值设定部，其设定表示部件发生破损的级别的异常的第三阈值。另外，控制部构成为基于由散射光检测部检测出的散射光强度和第一阈值、第二阈值、第三阈值来控制激光输出值。

Monitoring and control system of laser oscillator

【技术实现步骤摘要】
激光振荡器的监视控制系统
本专利技术涉及一种激光振荡器的监视控制系统。
技术介绍
以往，由于具有能量转换效率高、能够进行高输出化、容易维护等许多优点，因此在机床等中多使用光纤激光振荡器(激光振荡器)。这种激光振荡器A例如图5所示构成为具备：电源1；激光腔(LC)2，其具备激励源、谐振反射镜、以及作为激光介质的光纤；合束器4，其将从激光腔2引导激光的多个光纤熔焊为一根馈通光纤3以形成大输出的激光；光纤直径变换用的耦合器7或用于针对多个加工头6分配激光束的分束器8，其中，光纤直径变换用的耦合器7将从合束器4引导出的激光束通过操作光纤(processfiber)5引导至加工头6。另外，在机床等的光纤激光振荡器A中，检测电源1的电流值、激光腔2内的功率、合束器4内的功率，CNC(计算机数值控制装置)9监视各装置单元是否按照指令值进行动作，并进行控制(例如参照专利文献1)。并且，在耦合器7、分束器8的使激光入射于操作光纤5的输入端面的部位，如图6所示，由光电二极管(PD)10监视散射光强度，探测异常，并且进行使激光振荡停止等控制。此外，在图6中，标记11、12为透镜。专利文献1：日本特表2005-161361号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题另一方面，众所周知，如图7所示，光纤(5)以芯轴的芯13、包层14、涂覆层(日语：被覆)15的三层构造形成。在耦合器7、分束器8的使激光入射于操作光纤5的输入端面的部位，通过透镜12(11)使焦点对准，将激光射出到光纤的输入端面的芯13。而且，在这样的耦合器7或分束器8的使激光入射于光纤端面的部位，如图5至图7所示，通过光电二极管10检测散射光强度，检测异常的散射光强度，并且由CNC9进行停止激光振荡的控制。具体地说，如图7所示，当在光纤端面例如存在灰尘或水滴(结露)的附着、由于干燥而引起的污迹、损伤等异常时，由光电二极管10检测到的散射光强度提高。另外，在光轴偏移的情况下，散射光强度下降。此外知道，在分束器8的反射镜存在污迹、损伤等异常的情况下，也同样会使散射光强度提高，需要进行清洁等。因此，在耦合器7、分束器8的使激光入射于光纤端面的部位，由光电二极管10检测散射光强度，如图8所示，在检测到比预先设定的上限的阈值(警报阈值)大的散射光强度的情况下，判断为在光纤端面存在污迹、损伤，输出警报(警告)并且进行激光振荡的停止控制。然而，在现有方法中，即使在光纤端面发生了污迹、损伤的情况下，也会射出按照指令的额定输出的激光，在该状态下的散射光强度偏离了上限的警报阈值的范围的情况下判断为异常，进行激光照射的停止控制。因此，即使是在光纤端面由于灰尘等而发生了污迹的状态，也向光纤端面输入按照指令值的额定输出的激光，因此有可能导致灰尘等燃烧，光纤端面发生破损(损伤)。即使在光轴偏移的状态下，也照射额定输出的激光，因此不仅从加工头不射出规定强度的激光，非预期的部位(部件)被照射激光而发生破损(损伤)，有可能发生大的损害。即，在现有方法中，针对光纤端面等部件的破损级别来决定警报阈值，因此在激光的低输出状态下无法探测到异常。由此，即使探测到异常而对激光照射进行停止控制，部件也有可能发生破损。此外，如图8所示，在现有方法中，具有如下情形：当光轴偏移从而散射光变小时，尽管为警报级别，也不能检测到散射光。另外，具有如下的情形：即使在光纤端面存在污迹，在激光为低输出的状态下也不能对其进行检测，从而不能探测到异常。另一方面，检测散射光强度的光电二极管10的散射光强度的检测值由于光电二极管10自身的特性的偏差、安装位置的微小的差异(微小的角度、位置的差异)等不同。因此，需要在安装后进行强度调整、校正，进行强度调整、校正的激光振荡器在出厂时或维护/更换时、或者在激光振荡器的制造时都需要很多的工时和人力。因而，强烈期望开发一种能够减轻进行激光振荡器的强度调整、校正的工时的方法。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种能够预防光纤等部件发生破损(损伤)、另外能够高效地进行激光振荡器在出厂时或维护/更换时、制造时等的强度调整、校正的激光振荡器的监视控制系统。用于解决问题的方案本专利技术人发现了能够预防光纤等部件发生破损、另外能够高效地进行激光振荡器在出厂时的维护/更换时、制造时等的强度调整、校正的方法，从而完成了本专利技术。(1)本专利技术的特征在于，具备：散射光检测部(例如后述的散射光检测部20、光电二极管10)，其检测光纤激光振荡器(例如后述的激光振荡器A)的在操作光纤(例如后述的操作光纤5)的输入端面处的散射光强度；控制部(例如后述的控制部21)，其基于来自计算机数值控制装置(例如后述的CNC9)的激光输出指令值和所述散射光检测部的检测结果来控制激光输出值；正常散射光计算部(例如后述的正常散射光计算部22)，其求出表示正常时的所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的正常指标值(例如后述的正常指标值S1)；第一阈值设定部(例如后述的第一阈值设定部23)，其设定表示由于污迹和/或损伤引起的异常时的、所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的第一阈值(例如后述的第一阈值S2)；第二阈值设定部(例如后述的第二阈值设定部24)，其设定表示由于光轴偏移引起的异常时的、所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的第二阈值(例如后述的第二阈值S3)；以及第三阈值设定部(例如后述的第三阈值设定部25)，其设定表示部件发生破损的级别的异常时的所述散射光强度的第三阈值(例如后述的第三阈值S4)，其中，所述控制部构成为基于由所述散射光检测部检测出的所述散射光强度和所述第一阈值、所述第二阈值、所述第三阈值来控制激光输出值。(2)关于本专利技术，在上述(1)中，也可以是，还具备警告部(例如后述的警告部26)，在检测到超过所述第一阈值的所述散射光强度的情况、检测到低于所述第二阈值的所述散射光强度的情况以及检测到达到所述第三阈值的所述散射光强度的情况下，所述警告部均发出警告。(3)关于本专利技术，在上述(1)、(2)中，也可以是，所述第一阈值设定部对所述正常指标值的所述散射光强度加上作为第一正的常数的散射光强度值来设定所述第一阈值，所述第二阈值设定部从所述正常指标值的所述散射光强度减去作为第二正的常数的散射光强度值来设定所述第二阈值。(4)关于本专利技术，在上述(1)、(2)中，也可以是，在所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系中，在将所述正常指标值的所述散射光强度设为S(PC)、将激光输出指令值设为PC、将a1、a2、b1、b2设为正的常数时，所述第一阈值设定部将所述第一阈值设定为S(PC)+(a1×S(PC)+b1)，所述第二阈值设定部将所述第二阈值设定为S(PC)-(a2×S(PC)+b2)。(5)关于本专利技术，在上述(1)至(4)中的任一项中，也可以是，还具备激光输出抑制部，在所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系中，在将达到所述第一阈值时的所述散射光强度设为S(PCF)、将达到所述第一阈值时的激光输出指令值设为PC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光振荡器的监视控制系统，具备：/n散射光检测部，其检测光纤激光振荡器的在操作光纤的输入端面处的散射光强度；/n控制部，其基于来自计算机数值控制装置的激光输出指令值和所述散射光检测部的检测结果来控制激光输出值；/n正常散射光计算部，其求出表示正常时的所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的正常指标值；/n第一阈值设定部，其设定表示由于污迹和/或损伤引起的异常时的、所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的第一阈值；/n第二阈值设定部，其设定表示由于光轴偏移引起的异常时的、所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的第二阈值；以及/n第三阈值设定部，其设定表示部件发生破损的级别的异常时的所述散射光强度的第三阈值，/n其中，所述控制部构成为基于由所述散射光检测部检测出的所述散射光强度和所述第一阈值、所述第二阈值、所述第三阈值来控制激光输出值。/n

【技术特征摘要】
20181012 JP 2018-1932551.一种激光振荡器的监视控制系统，具备：
散射光检测部，其检测光纤激光振荡器的在操作光纤的输入端面处的散射光强度；
控制部，其基于来自计算机数值控制装置的激光输出指令值和所述散射光检测部的检测结果来控制激光输出值；
正常散射光计算部，其求出表示正常时的所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的正常指标值；
第一阈值设定部，其设定表示由于污迹和/或损伤引起的异常时的、所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的第一阈值；
第二阈值设定部，其设定表示由于光轴偏移引起的异常时的、所述激光输出指令值与所述散射光强度的关系的第二阈值；以及
第三阈值设定部，其设定表示部件发生破损的级别的异常时的所述散射光强度的第三阈值，
其中，所述控制部构成为基于由所述散射光检测部检测出的所述散射光强度和所述第一阈值、所述第二阈值、所述第三阈值来控制激光输出值。


2.根据权利要求1所述的激光振荡器的监视控制系统，其特征在于，
还具备警告部，在检测到超过所述第一阈值的所述散射光强度的情况、检测到低于所述第二阈值的所述散射光强度的情况以及检测到达到所述第三阈值的所述散射光强度的情况下，所述警告部均发出警告。


3.根据权利要求1或2所述的激光振荡器的监视控制系统，其特征在于，
所述第一阈值设定部对所述正常指标值的所述散射光强度加上作为第一正的常数的散射光强度值来设定所述第一阈值，
所述第二阈值设定部从...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木达也，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP