1.本发明涉及激光加工机以及加工方法。
背景技术：2.已知利用从激光振荡器照射的激光来切断作为被加工材料的金属板等工件而制作所希望的形状的产品的激光加工机中的、具有监视工件的加工区域的装置的激光加工机(例如，参照专利文献1)。该监视装置在激光加工头中包含对工件的加工区域进行照明的至少一个照明装置，一边在多个第一时间间隔中通过照明装置进行照明，在第二时间间隔中不进行照明装置的照明，一边监视加工区域。
3.并且，将在第一时间间隔内以及第二时间间隔内分别从加工区域产生的电磁放射线作为由与第一以及第二时间间隔同步的帧率的第一视频流以及第二视频流构成的视频流的电磁放射的图像来检测。
4.通过对这样检测出的图像的电磁放射线单独地进行处理，能够得到表示加工区域的不同类型的检测结果，并且组合相同类型的多个检测结果来评价加工的状况，根据加工条件适当地控制激光。
5.因此，如果如上述的监视装置那样取得激光加工的加工区域的图像而进行监视并适当调整加工条件，则能够实现激光加工处理的在线和/或实时观察，并且能够进行自动控制、反馈控制。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：国际公开第2019/110114号
技术实现要素：9.发明要解决的课题
10.但是，在上述专利文献1所公开的现有技术的监视装置中，在激光加工头设置照明装置，取得照明装置的加工区域的电磁放射线的图像，因此照明光也照射未被激光照射的大范围的加工区域而能够掌握加工区域整体的形状，另一方面，向加工区域照射激光的结果是，对向加工头逆行的电磁放射线与其他照明装置的照明光照射加工区域并向加工头反射的光合成后的光进行图像取得，由此存在无法准确地判断在加工区域产生的光的状态这样的问题。
11.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种激光加工机以及加工方法，向加工区域照射激光的结果是，能够准确地判断并应对在加工区域产生的光的状态，能够控制激光加工。
12.用于解决课题的手段
13.本发明涉及的激光加工机的特征在于，具有：激光加工单元，其使用激光对工件进行加工；拍摄装置，其对照射了所述激光的工件进行拍摄；以及控制装置，其按照对所述工
件进行加工的加工条件来控制所述激光加工单元，所述控制装置控制所述激光加工单元的动作以使从图像信息观测到的光学像的尺寸和光强度的峰值接近预先设定的基准值，其中，所述图像信息是所述拍摄装置拍摄所述工件而得到的。
14.在本发明的一实施方式中，所述控制装置具有：存储部，其存储所述基准值；图像处理部，其对所述图像信息进行解析来计算出所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值；以及控制部，其使所述激光加工单元动作，以使所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值接近存储在所述存储部中的基准值。
15.在本发明的其他实施方式中，对由所述控制装置控制的所述激光加工单元的动作进行规定的加工条件包括所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度。
16.在本发明的另一实施方式中，所述控制装置进行如下控制：在所述光学像的尺寸比所述基准值小的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置提高；以及在所述光学像的尺寸比所述基准值大的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置下降。
17.在本发明的另一实施方式中，所述控制装置进行如下控制：在所述光强度的峰值比所述基准值小的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置下降；以及在所述光强度的峰值比所述基准值大的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置提高。此外，所述控制装置控制所述焦点位置和所述加工速度中的至少一方，以使从所述图像信息观测到的所述尺寸和/或所述峰值收敛于预定的控制范围内，其中，所述预定的控制范围包含表示所述基准值的所述尺寸和/或所述峰值。
18.本发明的加工方法是激光加工机的加工方法，所述激光加工机具备：激光加工单元，其使用激光对工件进行加工；拍摄装置，其对照射了所述激光的工件进行拍摄；以及控制装置，其按照对所述工件进行加工的加工条件来控制所述激光加工单元，所述控制装置控制所述激光加工单元的动作来进行加工，以使从图像信息观测到的光学像的尺寸和光强度的峰值满足预先设定的基准值，其中，所述图像信息是所述拍摄装置拍摄所述工件而得到的。
19.此外，在本发明的一实施方式中，校正所述加工条件以使所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值接近所述基准值，并按照校正后的所述加工条件控制所述激光加工单元的动作。
20.另外，在本发明的其他实施方式中，要校正的所述加工条件包括所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度。
21.并且，在本发明的另一实施方式中，在所述光学像的尺寸比所述基准值小的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置提高，在所述光学像的尺寸比所述基准值大的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置下降。
22.并且，在本发明的另一实施方式中，在所述光强度的峰值比所述基准值小的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置下降，在所述光强度的峰值比所述基准值大的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置提高。此外，以变更所述焦点位置和所述加工速度中的至少一方的方式校正所述加
工条件，以使从所述图像信息观测到的所述尺寸和/或所述峰值收敛于预定的控制范围内，其中，所述预定的控制范围包含表示所述基准值的所述尺寸和/或所述峰值。
23.此外，在本发明的另一实施方式中，所述控制装置根据所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值，控制所述激光加工单元的动作以使所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的切断速度接近预先设定的基准条件。
24.另外，在本发明的另一实施方式中，所述激光加工机还具备学习部，所述学习部具备：状态观测部，其观测所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值作为状态变量；以及决策部，其根据表示所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度与所述基准条件接近多少的数值以及加工品质来计算品质得分，并将该品质得分与由所述状态观测部观测到的状态变量关联起来进行学习，决定所述加工条件。
25.另外，在本发明的另一实施方式中，所述控制装置根据所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值，控制所述激光加工单元的动作来进行加工，以使所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的切断速度接近预先设定的基准条件。
26.另外，在本发明的另一实施方式中，观测所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值作为状态变量，根据表示所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度与所述基准条件接近多少的数值以及加工品质来计算品质得分，并将该品质得分与观测到的状态变量关联起来进行学习，决定所述加工条件。
27.并且，在本发明的另一实施方式中，所述激光加工机还具备：显示部，其显示所述计算出的品质得分；以及修正部，其对成为所述基准条件的所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度进行修正。
28.发明效果
29.根据本发明，向加工区域照射激光的结果是，能够准确地判断并应对在加工区域产生的光的状态，且能够控制激光加工。
附图说明
30.图1是表示本发明的一实施方式的激光加工机的概略结构的说明图。
31.图2是概略性地表示该激光加工机的功能结构的框图。
32.图3是用于对从利用该激光加工机拍摄工件而得的图像信息观测的光学像的参数的一例进行说明的图。
33.图4是用于对该激光加工机的激光加工的加工条件下的光学像与激光的焦点位置和加工速度(切断速度)的关系的一例进行说明的图。
34.图5是表示该激光加工机的激光加工的加工速度与光学像的尺寸相对于基准值的倍率的关系的图表。
35.图6是表示该激光加工机的激光加工的加工速度与光学像的光强度的峰值相对于基准值的倍率的关系的图表。
36.图7是表示该激光加工机中的加工速度与浮渣(dross)高度的关系的图表。
37.图8是表示该激光加工机中的激光的焦点位置与光学像的尺寸的关系的图表。
38.图9是表示该激光加工机中的激光的焦点位置与光强度的峰值的关系的图表。
39.图10是表示该激光加工机中的激光的焦点位置与浮渣高度的关系的图表。
40.图11是表示该激光加工机的激光加工的光学像的尺寸、光强度的峰值和良否结果的关系的图表。
41.图12是表示该激光加工机的激光加工的光学像的尺寸、光强度的峰值和良否结果的关系的图表。
42.图13是表示该激光加工机的激光加工的光学像的尺寸、光强度的峰值和良否结果的关系的图表。
43.图14是表示该激光加工机的激光加工的初始加工条件下的工件的板厚与激光的焦点位置的关系的图表。
44.图15是表示该激光加工机的激光加工的初始加工条件下的工件的板厚与来自板厚中心的激光的焦点位置的比例的关系的图表。
45.图16是用于概念性地说明能够根据该激光加工机的激光加工的光学像的尺寸、光强度的峰值和良否结果的关系而设定的控制范围的表以及图表。
46.图17是将图11的数据应用于图16的表以及图表来表示其内容的表以及图表。
47.图18是表示该激光加工机的激光加工的流程的一例的流程图。
48.图19是用于对用于说明该激光加工机的机器学习的光学像与激光的焦点位置和加工速度(切断速度)的关系的一例进行说明的图。
49.图20是用于对图19的第五光学像的参数的一例进行说明的图。
50.图21是用于对图19的第一光学像的参数的一例进行说明的图。
51.图22是用于对图19的第六光学像的参数的一例进行说明的图。
52.图23是用于对图19的第七光学像的参数的一例进行说明的图。
53.图24是用于对图19的第四光学像的参数的一例进行说明的图。
54.图25是概略性地表示本发明的其他实施方式的激光加工机的功能结构的框图。
具体实施方式
55.以下，参照附图，对本发明的实施方式的激光加工机以及加工方法进行详细说明。但是，以下的实施方式并不限定各请求专利保护的发明，另外，实施方式中说明的特征的全部组合并非是发明的解决手段所必须的。
56.图1是表示本发明的一实施方式的激光加工机100的概略结构的说明图，图2是概略性地表示激光加工机100的功能结构的框图。此外，由于包含激光加工单元1的激光加工机100的基本构造是已知的，因此在此除了需要说明的部分以外仅对概略进行说明。
57.另外，在以下的说明中，“x轴方向”是指与激光加工机100中的激光加工单元1的加工台30的正面相对的情况下的左右方向，“y轴方向”是指该情况下的进深方向，“z轴方向”是指该情况下的上下方向。另外，在本实施方式中，存在夸张地表示各构成要素的比例尺、尺寸的情况、省略一部分构成要素的情况。
58.如图1所示，激光加工机100是通过激光l对工件(材料)w进行加工(激光切断加工)的加工机。作为成为加工对象的工件w，例如使用金属板。激光加工机100具有：激光加工单元1，其包含激光振荡器10、激光加工头20以及载置工件w的加工台30；以及作为拍摄装置的照相机40，其对照射了激光l的工件w进行拍摄。
59.另外，激光加工机100具有按照对工件w进行加工的加工条件来控制激光加工单元
1的nc装置50、供给辅助气体的辅助气体供给装置(未图示)。此外，具体而言，nc装置50作为激光加工机100的nc装置发挥功能。另外，根据工件w的材质及板厚在nc装置50中预先设定加工条件。
60.激光加工单元1是用于实际使用激光l对工件w进行加工的单元。激光加工单元1的激光振荡器10与激光加工头20经由工艺光纤(processfiber)11连接。
61.激光振荡器10生成激光l并射出激光l。作为该激光振荡器10，例如优选使用从激光二极管发出的种子光通过谐振器激励yb等使其放大而射出预定波长的激光l的类型、或者直接利用从激光二极管发出的激光l的类型的激光振荡器。
62.激光振荡器10例如作为固体激光振荡器而列举了光纤激光振荡器、yag激光振荡器、圆盘激光振荡器、ddl振荡器等。
63.本实施方式的激光振荡器10射出波长900nm～1100nm的1μm波段的激光l。例如，ddl振荡器射出波长910nm～950nm的激光l，光纤激光振荡器射出波长1060nm～1080nm的激光l。另外，蓝色半导体激光器射出波长400nm～460nm的激光。绿色激光器可以是射出波长500nm～540nm的激光的光纤激光振荡器、ddl振荡器，也可以是与1μm波段的激光l进行光合成的多波长谐振器。工艺光纤11将由激光振荡器10射出的激光l传送至激光加工单元1的激光加工头20。
64.激光加工头20将由工艺光纤11传送的激光l向加工台30上的工件w照射。激光加工头20具有包含激光l的照射中心轴c的筒状的壳体20a。激光加工头20在该壳体20a的内部具有：准直透镜21，其被入射从工艺光纤11的出射端射出的激光l；以及弯曲镜(bend mirror)22，其使从该准直透镜21射出的激光l朝向与x轴和y轴垂直的z轴方向的下方反射。对弯曲镜22实施例如仅反射激光l的一部分波长(1080nm、650nm)的涂层。另外，激光加工头20具有使由弯曲镜22反射的激光l会聚的加工用聚光透镜23。
65.壳体20a在激光加工头20的前端侧形成为尖细形状。在激光加工头20的前端部分设置有用于向工件w照射激光l的具有圆形的开口部的喷嘴20b。为了去除熔融的工件w，该喷嘴20b具有用于使从辅助气体供给装置供给的高压气流与激光l同轴地朝向工件w的喷嘴功能，设置成装卸自如。
66.激光加工单元1在经由未图示的滑架(carriage)连接的加工台30上具有这样构成的激光加工头20。滑架将激光加工头20支承为能够相对于加工台30在x轴方向、y轴方向以及z轴方向上移动。
67.在这样构成的激光加工单元1中，使用由工艺光纤11传送的激光l，例如进行工件w的切断加工(切割：cutting)、贯通加工(穿孔：piercing)。
68.来自工件w的光lw(light from work)包含激光l的反射光、从工件w产生的等离子体光等各种光。通过激光l在工件w上形成贯通孔时，来自工件w的反射光减少。因这些光lw而在工件w的加工区域产生的光学像oi(optical image)通过加工用聚光透镜23、弯曲镜22后被拍摄用聚光透镜24聚光，由照相机40进行拍摄。
69.照相机40例如构成为能够取得空间上分解而得的拍摄图像的流(图像信息)。照相机40可以由彩色照相机、单色照相机、高速照相机等构成。由照相机40拍摄到的图像的流输入到经由数据链路(线缆(cable))41连接的nc装置50。
70.nc装置50控制激光加工单元1的动作，以使表示由照相机40拍摄到的光学像oi的
参数，例如光学像oi的尺寸ois(oi size)及光学像oi的光强度li(light intensity)的峰值pv(peak value)等检测值接近预先设定给nc装置50的基准值。
71.如图2所示，nc装置50功能上具有：图像处理部53、控制部54、显示部52、输入部55以及存储部51。图像处理部53对从照相机40经由线缆41及影像接口(i/f)2输入的光学像oi的图像信息进行解析，计算光学像oi的尺寸ois(以下，只要没有特别注明则称为“尺寸ois”)及光学像oi的光强度li的峰值pv(以下，只要没有特别注明则称为“峰值pv”)等参数的检测值。
72.另外，控制部54以使由图像处理部53计算出的检测值与存储在存储部51中的基准值接近的方式使激光加工单元1动作。并且，控制部54例如也可以根据检测值所包含的光学像oi的尺寸ois及光强度li的峰值pv，控制激光加工单元1的动作，以使激光l的焦点位置fp(focal point)及激光l相对于工件w的切断速度fr(feed rate)接近预先设定的基准条件的焦点位置fp及切断速度fr。并且，显示部52显示输入加工条件等的设定输入画面等各种画面。输入部55例如由键盘、鼠标等输入设备构成。
73.存储部51具有ram、rom、hdd、ssd等存储介质，并且与将各种信息关联起来进行存储的数据库51a连接。另外，存储部51例如将与控制部54的加工良否的判定结果相关的信息以及与光学像oi相关的信息和所设定的加工条件51c以及计算出的光学像oi的参数的检测值关联起来，存储在例如数据库51a中。
74.另外，在数据库51a中存储有例如记录了激光l的焦点位置fp、切断速度(加工速度)fr等加工条件51c的加工程序51b。并且，在数据库51a中记录有预先在初始加工条件下进行加工而求出的、与加工条件51c对应的评价表51d。在评价表51d中包含尺寸ois以及峰值pv等的基准值。
75.即，控制部54通过参照评价表51d，在控制激光加工单元1的动作时，例如能够瞬间运算实时取得的尺寸ois及峰值pv距评价表51d所包含的尺寸ois及峰值pv的基准值存在何种程度差异。并且，针对根据运算结果实施的激光加工中的来自激光加工头20的激光l的焦点位置fp、切断速度fr进行激光加工单元1的动作的控制(例如，反馈控制)，以使例如参数的检测值与基准值一致(接近基准值)。
76.显示部52可以由具有输入部55的功能的触摸面板构成。这样，在显示部52由触摸面板构成的情况下，用户例如通过操作显示部52，除了工件w的材质及板厚之外，还能够对nc装置50输入上述那样的各种信息。另外，用户能够根据显示于显示部52的各种信息，通过视觉辨认来掌握加工条件51c等与激光加工相关的信息。
77.图像处理部53可以由图形控制器、vram等缓冲存储器、显示控制ic等构成，但在本例中，由至少具有gpu的图像处理装置构成。控制部54由具有cpu的运算处理装置构成。此外，图像处理部53以及控制部54也可以由功能统一的运算处理装置构成。
78.图3是用于对根据由照相机40拍摄工件w而得的图像信息观测(检测)的光学像oi的参数的一例进行说明的图。如该图所示，图像处理部53例如针对由照相机40拍摄到的包含激光l和等离子体光的光学像oi实时地进行解析等处理。作为通过该图像处理部53的解析等检测出的表示光学像oi的参数，例如从由照相机40拍摄到的光学像oi中，检测表示激光l的行进方向上的光学像区域9的长度的光学像oi的尺寸ois。例如，在进行了光学像oi的轮廓检测后，检测激光l的行进方向上的轮廓的长度，来求出该尺寸ois。另外，也可以将光
学像区域9的周围的图像的光强度li的电平作为阈值电平，将图像信息划分为多阶段的光强度分布，通过观测得到的光强度分布图像的光学像oi的行进方向的长度来求出尺寸ois。
79.另外，例如从对光学像oi的与上述行进方向垂直的方向的光强度li进行解析而得的解析图像8中，检测光学像oi的光强度li的峰值pv作为参数。这些尺寸ois及峰值pv的检测值被输入至控制部54并且存储在存储部51中，用于控制激光加工单元1的动作。对于利用了尺寸ois及峰值pv的激光加工单元1的动作的控制的详细说明，在后面进行叙述。
80.控制部54根据例如用户经由输入部55及输入接口(i/f)3输入的输入信息，设定激光加工单元1的加工(激光加工)的加工条件51c。另外，控制部54经由输出接口(i/f)4向激光加工单元1输出控制信号，控制激光加工单元1的动作。
81.具体而言，在激光加工时，控制部54从存储部51读出加工程序51b，并且读出按成为加工对象的工件w的材质及板厚而设定(代入)于评价表51d的基准值及记载于加工程序51b的加工条件51c。另外，控制部54取得并参照由图像处理部53进行解析等后的尺寸ois及峰值pv的检测值。
82.并且，控制部54根据读出的这些加工程序51b、基准值以及加工条件51c，控制激光加工单元1(激光振荡器10以及激光加工头20)的动作。由此，在激光加工单元1中，对工件w进行按照加工条件51c的激光加工。
83.如上所述，数据库51a存储对工件w进行切断加工时的基准值以及加工条件51c。在加工条件51c中，除了利用激光l切断工件w时的激光l的焦点位置fp及切断速度(加工速度)fr的信息以外，还包含激光振荡器10的激光输出、激光l的频率、占空比等脉冲条件、激光加工头20的喷嘴20b的开口径、加工用聚光透镜23的焦距、辅助气体的种类、压力等信息。此外，激光l的焦点位置fp是指z轴方向(上下方向(工件w的厚度方向))上的工件w的上表面(表面)与焦点位置fp之间的距离即加工焦点的位置。
84.另外，各i/f2～4也可以由具有通信功能而统一为一个的统一i/f构成。该情况下，也可以采用将由外部的计算机等生成的预定的数据通过经由统一i/f的通信向nc装置50输入输出的结构。另外，存储部51例如能够将后述的激光加工的良否的判定结果和通过照相机40拍摄工件w而得的光学像oi的图像信息与基准值、设定的加工条件51c和上述参数关联起来蓄积(存储)在数据库51a中。
85.如上所述，激光加工头20固定于在加工台30上在y轴方向上移动自如的滑架，并且该滑架设置于在x轴方向上移动自如的滑架。因此，激光加工头20构成为能够使向工件w照射激光l的加工位置沿着工件w的板面在x轴方向以及y轴方向上移动。
86.此外，作为激光加工机100，也可以代替上述那样的使激光加工头20沿着工件w的板面移动的结构，而是在固定了激光加工头20的位置的状态下使工件w在x轴方向以及y轴方向上移动的结构。即，激光加工机100只要具有使激光加工头20相对于工件w的面相对移动的结构即可。如果使用这样构成的激光加工机100，则能够利用由激光振荡器10射出的激光l对加工台30上的工件w进行切断、贯通(开孔、冲孔)、淬火、焊接等加工，制作具有预定的形状、花纹等的产品。
87.另外，未图示的辅助气体供给装置调整辅助气体的种类、压力、流量等而向激光加工头20供给。作为辅助气体，例如列举了氧气、氮气、氧气与氮气的混合气体或空气等。在激光加工中从喷嘴20b的开口向工件w吹送辅助气体。吹送的辅助气体使工件w熔融的切口宽
度内的熔融金属排出。
88.接着，对激光加工机100的动作进行说明。
89.在这样构成的激光加工机100中，例如作为工件w而使用板厚10mm的不锈钢(sus304)，将激光振荡器10的激光l的输出设定为9kw，并且在作为辅助气体而使用氮气的激光加工中，例如以在激光l的焦点位置fp为-4且加工速度fr为f4500时(将其称为“基准条件60”)实现最佳的加工的方式设定加工条件51c。另外，以该基准条件60为中心，将焦点位置fp以及加工速度fr成为预定的范围内的范围作为控制范围61来设定加工条件51c。
90.此外，将该范围作为控制范围61是为了确保即使焦点位置fp稍微偏离也不会产生切断不良的稳定性和生产性不会极端降低的加工速度fr。并且，在将加工条件51c中的其他各种条件(激光l的占空比、气压等)固定的基础上，一边变更焦点位置fp及加工速度(切断速度)fr一边实施激光加工，每次由照相机40拍摄到的光学像oi的焦点位置fp及加工速度(切断速度)fr的关系配置(profile)例如如下。
91.图4是用于对由图像处理部53进行了解析等的、激光加工机100的激光加工的加工条件51c下的光学像oi与激光l的焦点位置fp及加工速度(切断速度)fr的关系的一例进行说明的图。该图的纵轴表示激光l的焦点位置fp，横轴表示激光加工中的切断速度fr。另外，面向附图从左侧朝向右侧的方向为激光l的行进方向。
92.图4所示的是表示上述的加工条件51c下的激光加工的光学像oi与焦点位置fp及切断速度fr的关系的一例。此外，在图4中，用单点划线、双点划线、细的虚线、粗的虚线分别包围表示的范围表示是相同的范围(区域)。
93.在图4中，在基准条件60时包含由照相机40拍摄到的第一光学像oia的控制范围61为包含在工件w几乎没有浮渣的产生而良好地进行了激光加工的情况下的焦点位置fp以及切断速度fr的组合的范围。另外，包含第二光学像oib的第二范围62为包含与控制范围61相比在工件w稍微有浮渣的产生但在某种程度上良好地进行了激光加工的情况下的焦点位置fp以及切断速度fr的组合的范围。
94.并且，包含第三光学像oic的第三范围63为包含虽然能够切断但认为产生浮渣的情况下的焦点位置fp及切断速度fr的组合的范围，包含第四光学像oid的第四范围64为包含认为切断不良(刨削)的情况下的焦点位置fp及切断速度fr的组合的范围。此外，浮渣是指熔融附着在切断后的材料的下表面的金属、氧化物等堆积而成的物质，与熔渣同义。另外，在判定有无浮渣的产生时，也可以将判定有无浮渣的产生的距工件w的板面的浮渣高度dh(dross height)的容许值设定为例如工件w的板厚的10％以下、5％以下。另外，激光切断中的刨削(gouging)是指例如在激光切断的中途激光l未贯通而熔融的金属向材料表面(工件表面)喷出而造成外观上也变脏的状态。
95.具体而言，如图4所示，控制范围61包含激光l的焦点位置fp为-3～-5的组合、及切断速度fr为f4000(4000mm/min，以下相同)～f5000(5000mm/min，以下相同)的组合，以矩形形状进行表示。如果以焦点位置fp及加工速度fr收敛于该控制范围61内的方式，更优选以接近基准值的方式控制激光加工单元1的动作，则能够进行保持了所希望的品质的激光加工。第二范围62包含焦点位置fp为-2且切断速度fr为f4000及f4500(4500mm/min，以下相同)的组合、焦点位置fp为-4及-5且切断速度fr为f3000(3000mm/min，以下相同)的组合、焦点位置fp为-6及-7且切断速度fr为f2000(2000mm/min，以下相同)～f4500的组合、以及焦
点位置fp为-8且切断速度fr为f2000～f4000的组合。
96.另外，第三范围63包含焦点位置fp为0且切断速度fr为f1000(1000mm/min，以下相同)～f4000的组合、焦点位置fp为-1且切断速度fr为f1000～f4500的组合、焦点位置fp为-2且切断速度fr为f1000～f3000的组合、焦点位置fp为-3及-4且切断速度fr为f1000～f2000的组合、以及焦点位置fp为-5～-8且切断速度fr为f1000的组合。
97.并且，第四范围64包含焦点位置fp为0且切断速度fr为f4500时、焦点位置fp为-1及-2且切断速度fr为f5000的组合、焦点位置fp为-2～-5且切断速度fr为f5500(5500mm/min，以下相同)的组合、焦点位置fp为-6且切断速度fr为f5000时、以及焦点位置fp为-8且切断速度fr为f4500时。
98.由以上可知，根据本技术人的见解，根据由这样的各范围61～64所包含的焦点位置fp及加工速度fr表示的光学像oi的关系配置，处于控制范围61的中心部的以框围表示的基准条件60下的(焦点位置fp为-4且切断速度fr为f4500时的)光学像oi(第一光学像oia)的尺寸ois及光强度li的峰值pv能够成为存储在评价表51d中的基准值。因此，如果将包含该基准条件60的控制范围61作为加工条件51c，预先根据工件w的材质、板厚进行设定，则能够提高在初始动作时能够实现适当的加工动作的可能性。并且，在加工动作开始后，只要以实际观测的光学像oi接近基准值的方式进行激光加工单元1的动作(焦点位置fp及加工速度fr)的控制即可。在此，作为与该基准值相关的一考察，对着眼于加工速度fr的情况进行说明。
99.图5示出了基于图4所示的激光加工机100的激光加工的加工速度fr和光学像oi的尺寸ois相对于基准值的倍率的关系。该图的纵轴表示尺寸ois相对于基准值的倍率，横轴表示加工速度fr。根据图5，能够掌握如下倾向：随着加工速度fr大致变快(例如，从f2000上升到f5000)，行进方向的尺寸ois变大(从约0.98倍变为约1.04倍)。此外，关于加工速度fr过快而产生了切断不良的情况(例如，加工速度fr比f5000快的情况)，尺寸ois进一步变大，但这从参照图4的情况，例如在切断速度fr为f5000且焦点位置fp为-1至-2的范围以及-6时同样地产生刨削的情况也可以明确。即，在这些刨削的情况下，切断槽未贯通而没有切割前，处于与辅助气体的喷射一起照射的全部激光l通过工件w的熔池漫反射的状态(因产生切断不良而使得激光l的反射光急剧增大的状态)，因此如图5所示，示出了尺寸ois的倍率急剧增加(变大)的情况。
100.图6示出了基于图4所示的激光加工机100的激光加工的加工速度fr与光学像oi的光强度li的峰值pv相对于基准值的倍率的关系。该图的纵轴表示峰值pv相对于基准值的倍率，横轴表示加工速度fr。根据图6，能够掌握如下倾向：加工速度fr大致越快(例如，从f2000上升到f5000)，峰值pv越高(从约0.68倍变为约1.09倍)。此外，关于加工速度fr过快而发生了切断不良时(例如，加工速度fr比f5000快时)，峰值pv的高度进一步变高，但这从参照图4的情况，例如在切断速度fr为f5000且焦点位置fp为-1至-2的范围及-6时如上所述产生了刨削，因此峰值pv变高的情况也可以明确。此外，因刨削的产生，与切断速度fr从f2000到f5000的位移状况相比，峰值pv在切断速度fr为f5000以上时示出了显著变高的倾向。另外，在切断速度fr为f2000至f4000的范围内能够确认大致线性的斜率，能够确认f4000至f5000的范围的斜率位移为稍小的斜率。这样，在图6中示出了因产生切断不良而使得激光l的反射光急剧增大，与图5所示的尺寸ois的倍率同样地，峰值pv的倍率急剧增加
(变大)。
101.图7示出了基于图4所示的激光加工机100中的加工速度fr(mm/min)与浮渣高度dh(μm)的关系。该图的纵轴表示浮渣高度dh，横轴表示加工速度fr。根据图7，能够掌握如下倾向：在大致预定的加工速度fr的范围(例如，f3000～f5000的范围)内，浮渣高度dh非常低(例如，小于100μm)而被良好地切断。另外，可知在从低速到成为某固定的加工速度fr(例如，f3000)为止的期间，浮渣高度dh变得非常高(例如，500μm以上)。另外，能够确认加工速度fr从f3000到f4500的范围为大致线形，能够确认示出了与从f4500到f5000的范围不同的倾向。此外，在高速(例如，f5000以上)的情况下，因产生了刨削使得切断不成立，无法测定浮渣高度dh。
102.根据以上判明了例如针对板厚10mm的sus304的工件w，在作为焦点位置fp而使用-3至-5进行切断时，如果以组合f4000至f5000作为加工速度fr(以满足上述控制范围61的加工速度fr)进行切断的方式控制激光加工单元1的动作，则能够得到所希望的切断结果，并且如果以加工速度fr为f4500(基准条件60下的加工速度fr)的方式进行控制，则能够得到更最佳的切断结果。根据这样的观点，例如在将向激光加工机100的用户的推荐加工速度fr(即，基准条件60的加工速度fr)决定为f4500的基础上，即使在控制范围61内加工速度fr以某种程度变化，也能够实施良好的激光加工。在将这样的内容捕捉为一般化、通用化的倾向时，可知例如激光加工头20的加工速度(切断速度)fr与光学像oi的尺寸ois具有某种程度的比例关系。另外，可知例如激光加工头20的切断速度fr和光学像oi的光强度li的峰值pv也具有某种程度的比例关系。因此，若根据基准条件60下的尺寸ois及峰值pv，将激光加工单元1的加工速度fr控制在例如控制范围61内，以使根据由照相机40拍摄工件w而得的图像信息检测出的尺寸ois及峰值pv接近基准值，则能够进行与未产生切断不良的最佳情况接近的品质的所希望的激光加工。
103.另一方面，作为与如上述那样着眼于加工速度fr的情况不同的基准值相关的其他考察，对着眼于焦点位置fp的情况进行说明。图8示出了基于图4所示的激光加工机100中的激光l的焦点位置fp与光学像oi的尺寸ois的关系。根据图8，能够掌握如下的倾向：在大致降低焦点位置fp(例如，从-1降低到-7)时，尺寸ois变小(从约1.35倍变为约0.83倍)。此外，在将焦点位置fp从-7降低到-8的情况下，与该倾向不同，尺寸ois从约0.8倍增大到约1.2倍，但这从参照图4的情况，例如在加工速度fr为f4500且焦点位置fp为-8时产生刨削也可以明确。即，该情况下，切断槽未贯通而没有切割前，与辅助气体的喷射一起照射的全部激光l通过工件w的熔池漫反射，因此示出了尺寸ois急剧变大。同样地，明确在将焦点位置fp从-1提高到0的情况下，也产生了刨削，示出了尺寸ois急剧变大。
104.图9示出了基于图4所示的激光加工机100中的激光l的焦点位置fp与光学像oi的光强度li的峰值pv的关系。根据图9，能够掌握如下倾向：在大致降低焦点位置fp(例如，从-2降低到-7)时，峰值pv变高(从约0.76倍变为约1.6倍)。此外，在将焦点位置fp从-2提高到-1的情况下，与该倾向不同，峰值pv从约0.76倍提高到2.0倍，但这从参照图4的情况，在加工速度fr为f4500且焦点位置fp为-1时为浮渣高度dh高的状态也可以明确。即，该情况下，根据浮渣的附着情况，示出了峰值pv变高。另外，在将焦点位置fp从-1提高到0的情况下，也同样地产生了刨削，因此峰值pv示出了与焦点位置fp从-2到-7的位移状况相比变高的倾向。另外，在焦点位置fp为-2至-5的范围内能够确认大致线性的斜率，能够确认-5至-7的范围
的斜率位移为稍大的斜率。
105.此外，在焦点位置fp为0的情况下等，在焦点位置fp高时，工件w的上表面(表面)侧的熔解状态变得良好，另一方面，工件w的下表面(背面)侧的功率密度降低，因此无法良好地保持熔解状态。该情况下，经过浮渣不良，产生未形成切割前的刨削。相反，在焦点位置fp为-8的情况下等，在焦点位置fp低时，工件w的上表面侧的功率密度降低，因此无法良好地保持熔解状态。该情况下，未突然形成切割前，因此同样地产生刨削。
106.图10示出了基于图4所示的激光加工机100中的激光l的焦点位置fp(mm)与浮渣高度dh(μm)的关系。该图的纵轴表示浮渣高度dh，横轴表示焦点位置fp。根据图10，能够掌握如下倾向：在大致预定的焦点位置fp的范围(例如，-2至-7的范围)内，浮渣高度dh非常低(例如，小于100μm)而被良好地切断。另外，可知在除此以外的焦点位置fp的范围(例如，极浅或深的焦点位置(例如，-1或-8的焦点位置))，浮渣高度dh变得非常高(例如，500μm以上)。另外，能够确认焦点位置fp在从-3到-5的范围内为大致线形，能够确认焦点位置fp示出了与从-2到-3的范围或从-5到-7的范围不同的倾向。
107.由以上明确，例如针对板厚10mm的sus304的工件w，在作为加工速度fr而使用f4500进行切断时，如果以组合-2至-7作为焦点位置fp进行切断的方式控制激光加工单元1的动作，则浮渣高度dh为容许范围内，并且，如果组合-3至-5作为焦点位置fp(以在满足上述控制范围61的焦点位置fp)进行切断，则得到更良好的切断结果，如果设为-4的焦点位置fp(基准条件60下的焦点位置fp)，则得到最好的(最佳的)切断结果。从这样的观点出发，例如在将向激光加工机100的用户的推荐焦点位置fp(即，基准条件60的焦点位置fp)决定为-4的基础上，即使在控制范围61内焦点位置fp以某种程度变化，也能够实施良好的激光加工。在将这样的内容捕捉为一般化、通用化的倾向时，可知例如激光加工头20的焦点位置fp与光学像oi的尺寸ois具有某种程度的比例关系，但激光加工头20的焦点位置fp与光学像oi的光强度li的峰值pv具有某种程度的反比例关系。
108.因此，在控制部54中，若根据基准条件60下的尺寸ois及峰值pv，将激光加工单元1的焦点位置fp控制在例如控制范围61内，以使根据由照相机40拍摄工件w而得的图像信息检测出的尺寸ois及峰值pv接近基准值，则能够进行与未产生切断不良的最佳情况接近的品质的所希望的激光加工。此外，控制部54例如将由图像处理部53解析等而检测出的尺寸ois以及峰值pv的检测值与基准值进行比较，由此能够立即运算检测值距基准值的差异(偏差)。并且，调整加工条件51c中的焦点位置fp和加工速度(切断速度)fr，以使该偏差例如收敛于控制范围61内，或者消除该偏差，即，使检测值接近基准值，由此校正存储在存储部51中的加工条件51c(的焦点位置fp以及加工速度fr)。例如，焦点位置fp的调整能够通过调节准直透镜21或加工用聚光透镜23来进行。
109.图11、图12以及图13示出了激光加工机100的激光加工的光学像oi的尺寸ois、光学像oi的光强度li的峰值pv和良否判定的结果(以下，称为“良否结果”)的关系。各图的纵轴表示峰值pv，横轴表示尺寸ois。此外，在图11～图13中，图中绘制的
“◇”
表示基准条件60下的尺寸ois和峰值pv的位置，
“○”
表示加工速度fr和产品的品质都良好的情况下的尺寸ois和峰值pv的位置。另外，
“●”
表示产品的品质良好但可能成为加工不良的情况、加工速度fr慢等可能变得不适当的情况下的尺寸ois和峰值pv的位置，
“▲”
表示在工件w附着有浮渣的情况下的尺寸ois和峰值pv的位置，
“×”
表示加工不良的情况下的尺寸ois和峰值pv的
位置。
110.图11中示出了在将以-4的焦点位置fp以及f4500的加工速度fr向板厚10mm的不锈钢(sus304)的工件w照射9kw的输出的激光l设为基准条件60的情况下，适当变更加工条件时的激光加工中的尺寸ois、峰值pv以及良否结果的分布。根据图11所示的内容可知，包含基准条件60的控制范围61作为相对于尺寸ois及峰值pv均为1.0的基准条件60的大致良好的基准，确定为尺寸ois为约0.9倍～约1.1倍、及峰值pv为约0.75倍～约1.25倍的范围。因此，例如若在激光加工中检测的尺寸ois及峰值pv收敛于该控制范围61内，则针对激光加工单元1的动作，即使焦点位置fp和/或加工速度fr稍微偏离基准条件60，也能够得到良好的切断品质的产品。与此同时，若检测的尺寸ois及峰值pv与存储在评价表51d中的基准值相同，则可以说能够以认为最佳的焦点位置fp和/或加工速度fr进行激光加工。
111.在图12中示出了使工件w的材质、激光l的输出等与图11所示的条件相同，仅将工件w的板厚变更为6mm，适当变更加工条件时的激光加工中的尺寸ois、峰值pv以及良否结果的分布。根据图12所示的内容可知，包含基准条件60的控制范围61作为相对于尺寸ois及峰值pv均为1.0的基准条件60的大致良好的基准，确定为尺寸ois为约0.85倍～约1.1倍、及峰值pv为约0.5倍～约1.25倍的范围。因此，若如上述那样检测的尺寸ois以及峰值pv收敛于控制范围61内，则即使焦点位置fp和/或加工速度fr稍微偏离基准条件60，也可以说能够以认为优质的切断品质以及最佳的焦点位置fp和/或加工速度fr进行激光加工而得到产品。
112.在图13中示出了使工件w的材质、激光l的输出等与图11以及图12所示的条件相同，仅将工件w的板厚变更为15mm，适当变更加工条件时的激光加工中的尺寸ois、峰值pv以及良否结果的分布。根据图13所示的内容可知，包含基准条件60的控制范围61作为相对于尺寸ois及峰值pv均为1.0的基准条件60的大致良好的基准，确定为尺寸ois为约0.95倍～约1.1倍、及峰值pv为约0.8倍～约1.1倍的范围。因此，若如上述那样检测的尺寸ois以及峰值pv收敛于控制范围61内，则即使焦点位置fp和/或加工速度fr稍微偏离基准条件60，也可以说能够以认为优质的切断品质以及最佳的焦点位置fp和/或加工速度fr进行激光加工而得到产品。
113.根据以上那样的结果，即使在工件w为10mm、6mm以及15mm的任意板厚的情况下，作为基本的倾向，关于加工速度(切断速度)fr，设想在加工速度fr快时，与切割前的前端部分长相应地，峰值pv变高。另外，设想在加工速度fr慢时，与切割前的角度上升相应地，峰值pv变低。另外，设想在加工速度fr快时，与切割前的前端部分长相应地，尺寸ois变大(变长)，设想在加工速度fr慢时，与切割前的角度上升相应地，尺寸ois变小(变短)。
114.并且，关于焦点位置fp，认为在焦点位置fp低(深)时，激光l的功率密度在工件w的表面降低，但激光l遍及切割前的整体，因此容易熔融。因此，设想峰值pv变高，且尺寸ois变小(短)。此外，在切断不良(刨削)的情况下，峰值pv因饱和而显著变高，且尺寸ois也显著变大，因此判明了能够容易地从良否判定中排除。
115.并且，在整理与关于本技术人的激光加工的实证相关的目前为止的信息时，明确了在设定了某基准条件60的基础上，若相对于该基准条件60的尺寸ois以及峰值pv，检测出的尺寸ois为约0.9倍～约1.1倍左右的范围，且峰值pv为约0.8倍～约1.2倍左右的范围(控制范围61)内，则能够成为良好的加工条件51c下的激光加工，并且若与基准值相同，则能够成为最佳的加工条件51c下的激光加工。因此，在本实施方式的激光加工机100中，根据由照
相机40拍摄工件w而得的光学像oi的图像信息，利用作为其参数的尺寸ois及峰值pv的检测值，能够控制激光加工单元1的动作(加工速度fr和/或焦点位置fp)，以使尺寸ois及峰值pv在工件w的激光加工中接近上述基准条件60的尺寸及峰值，另外例如在偏离控制范围61的情况下收敛于控制范围61内。
116.图14是表示激光加工机100的激光加工的初始加工条件下的工件w的板厚与激光l的焦点位置fp的关系的图表。另外，图15是表示激光加工机100的激光加工的初始加工条件下的工件w的板厚与来自板厚中心的激光l的焦点位置fp的比例的关系的图表。此外，工件w的材质与上述同样为不锈钢(sus304)。
117.如图14所示，作为初始加工条件，例如在工件w的板厚为(1)1mm以及(2)3mm时，初始的焦点位置fp能够设定为0，在工件w的板厚为(3)6mm时，初始的焦点位置fp能够设定为-1，在工件w的板厚为(4)10mm时，初始的焦点位置fp能够设定为-4，在工件w的板厚为(5)15mm时，初始的焦点位置fp能够设定为-11，以及在工件w的板厚为(6)20mm时，初始的焦点位置fp能够设定为-16。这成为焦点位置fp的初始加工条件。在实际的激光加工中，从这样设定的初始的焦点位置fp开始激光加工，但这些焦点位置fp能够在激光加工中实时控制。
118.此外，如图15所示，在上述(1)时，距工件w的板厚中心的焦点位置fp的距离为0.5mm，因此距板厚中心的焦点位置fp的比例为50％。另外，在上述(2)时，距工件w的板厚中心的焦点位置fp的距离为1.5mm，因此距板厚中心的焦点位置fp的比例为50％。另外，在上述(3)时，距工件w的板厚中心的焦点位置fp的距离为2.0mm，因此距板厚中心的焦点位置fp的比例为33％。另外，在上述(4)时，距工件w的板厚中心的焦点位置fp的距离为1.0mm，因此距板厚中心的焦点位置fp的比例为10％。
119.另外，在上述(5)时，距工件w的板厚中心的焦点位置fp的距离为-3.5mm，因此距板厚中心的焦点位置fp的比例为-23％。并且，在上述(6)时，距工件w的板厚中心的焦点位置fp距离为-6.0mm，因此距板厚中心的焦点位置fp的比例为-30％。如以上那样，根据图14以及图15，能够汇总激光加工机100的激光加工的初始加工条件下的工件w的板厚与焦点位置fp的关系。
120.并且，在考虑了该工件w的板厚与激光l的焦点位置fp的关系的基础上，作为包含能够得到最佳的加工结果的基准条件60的控制范围61，即得到良好的加工结果的范围(以下，称为“良好范围”)，设定在加工速度fr以及焦点位置fp双方中满足富余度(加工余量、即使距基准条件60稍微不同也能够容许的范围)的加工条件51c。并且，据此来控制激光加工单元1的动作。在此，对与激光加工中的满足上述富余度的控制范围61的设定相关的想法进行说明。
121.图16是用于概念性地对能够根据激光加工机100的激光加工的光学像oi的尺寸ois、光强度li的峰值pv和良否结果的关系设定的控制范围进行说明的表(图16的(a))及图表(图16的(b))。图16的(a)针对光学像oi的尺寸ois及光强度li的峰值pv的每一个，例如在表的横向表示激光加工机100的加工速度fr，在表的纵向表示激光l的焦点位置fp(及焦点位置fp相对于板厚中心的比例)，表示各自的良好范围为怎样的焦点位置fp及加工速度fr的组合。另外，图16的(b)表示通过图16的(a)所示的良好范围，在尺寸ois与峰值pv的关系中如何表示控制范围61。
122.首先，如图16的(a)所示，在将焦点位置fp为-4且加工速度fr为f4500的框(x5，y5)
表示为“86％”，y3表示为“94％”，y4表示为“94％”，y6表示为“107％”，y7表示为“114％”，y8表示为“115％”，y9表示为“126”。
131.基于这些数据的控制范围61如图17的(b)所示，虽然是矩形形状，但以比菱形更接近带状的形状进行表示。在图17的(b)所示的情况下，基准条件60的点为从控制范围61的中心附近向下方侧离开而接近第四线段74的位置。但是，即使在该情况下，也可以说使激光加工单元1的加工速度fr和/或焦点位置fp变化来控制其动作，以使检测出的尺寸ois和/或峰值pv接近基准条件60的尺寸和/或峰值，并收敛于控制范围61内，这对于良好(或最佳)的激光加工而言尤为重要。
132.这样，根据本实施方式的激光加工机100，对拍摄激光加工时的工件w而得的光学像oi进行解析，得到光学像oi的尺寸ois和光学像oi的光强度li的峰值pv的检测值，以使其接近例如基准条件60的基准值的方式，即，以使检测出的尺寸ois、峰值pv与基准值相同的方式，在控制范围61内控制激光l的焦点位置fp以及加工速度(切断速度)fr来进行激光加工，由此，能够以始终得到包含最佳的加工结果的良好的加工结果的方式进行激光加工。另外，激光加工机100能够立即运算距该基准值的检测值的偏差，例如以消除偏差的方式调整焦点位置fp和切断速度fr来校正加工条件51c，能够控制激光加工单元1的动作。因此，激光加工机100向工件w的加工区域照射激光l的结果是，能够准确地判断并应对在加工区域产生的来自工件w的光lw的状态，能够控制激光加工。
133.此外，通过利用对工件w照射激光l时的光学像oi，激光加工机100例如在整个加工中监视由照相机40拍摄工件w而得的光学像oi，由此，也能够瞬间判定激光加工的良否。并且，在激光加工中，通过持续监视从工件w的加工区域得到的光学像oi的尺寸ois及光学像oi的光强度li的峰值pv的检测值，能够一边对激光l的焦点位置fp及加工速度(切断速度)fr进行微调整一边进行激光加工，以成为最佳的激光加工。
134.图18是表示激光加工机100的激光加工的流程的一例的流程图。此外，在图18的流程图中，作为前提条件，将预先进行激光加工而求出的基准值记录在评价表51d中，参照该评价表51d导出基准值与检测值的差异，以接近包含该基准值的基准条件60的方式控制加工速度fr和/或焦点位置fp。此外，参照记录在数据库51a中的评价表51d，如以下所示那样，在产生了新的加工条件51c时，改写加工程序51b设定为激光加工的加工条件51c进行利用。
135.另外，在本流程图中，只要没有特别注明，则关于各工序的动作的主体、以及与图2所示的nc装置50内的包含各i/f2～4的各部51～54中的数据的收发(交换)相关的工序等，能够应用已述的内容，因此省略。
136.如图18所示，首先，控制部54经由存储部51从数据库51a读出用于执行激光加工的加工程序51b并起动(步骤s101)。接着，读出记录(包含)在起动的加工程序51b中的加工条件51c，并且读出与该加工条件51c对应的评价表51d的基准值等(步骤s102)。
137.控制部54根据读出的各信息，按照加工条件51c控制激光加工单元1，对工件w照射激光l，开始工件w的加工(步骤s103)。然后，通过照相机40拍摄在加工区域产生的来自工件w的光lw(步骤s104)。
138.在进行了照相机40的拍摄后，图像处理部53对拍摄而得的光lw的光学像oi的图像信息进行解析(步骤s105)，作为光学像oi的参数，计算并取得光学像oi的尺寸ois及光学像oi的光强度li的峰值pv的检测值(步骤s106)。
139.控制部54将由图像处理部53得到的光学像oi的尺寸ois及光学像oi的光强度li的峰值pv的检测值与读出的评价表51d的基准值进行比较，例如判断两者是否存在从控制范围61偏离的程度的差异(步骤s107)。在判断为两者不存在从控制范围61偏离的程度的差异的情况下(步骤s107的“否”)，进行收敛(停留)在包含基准条件60的控制范围61内的加工条件下的加工，因此维持按照当前使用的加工条件51c的激光加工单元1的控制，继续加工(步骤s114)，转移到上述步骤s104，反复进行以后的处理。
140.另一方面，在判断为两者存在从控制范围61偏离的程度的差异的情况下(步骤s107的“是”)，例如判断该差异是否是产生了刨削造成的(步骤s108)。在判断为产生了刨削的情况下(步骤s108的“是”)，控制部54判断为正在进行从基准条件60脱离而从控制范围61偏离的加工条件下的加工，停止激光加工单元1的动作而中止加工。然后，为了接下来的工件w，进行加工条件(例如，加工速度fr和焦点位置fp)51c的校正，以使检测值与基准值相比收敛于控制范围61内(步骤s109)。然后，控制部54经由存储部51，将校正后的加工条件51c覆盖于加工程序51b等而进行记录，存储在数据库51a中(步骤s110)，判断是否结束工件w的加工(步骤s111)。
141.在判断为结束加工的情况下(步骤s111的“是”)，结束本流程图的一系列的处理。在判断为不结束加工的情况下(步骤s111的“否”)，转移到上述步骤s104，反复进行以后的处理。此外，控制部54在上述步骤s108中判断为未产生刨削的情况下(步骤s108的“否”)，判断为不是收敛于上述控制范围61内的加工条件下但是进行了不至于达到刨削的加工条件下的加工，设定新的加工条件(例如，以检测值收敛于控制范围61内的方式变更焦点位置fp和/或加工速度fr的加工条件)，进行该新的加工条件下的加工。即，以使光学像oi的尺寸ois及光学像oi的光强度li的峰值pv的检测值接近例如上述的评价表51d所包含的基准值的方式进行加工条件(例如，加工速度fr及焦点位置fp)51c的校正(步骤s112)。
142.然后，按照校正后的加工条件51c控制激光加工单元1的动作，进行工件w的加工(步骤s113)，并且转移到上述步骤s110，在将校正后的加工条件51c覆盖于加工程序51b等而记录的基础上，存储在数据库51a中(步骤s110)，反复进行以后的处理。
143.在此，具体而言，加工条件51c的校正以如下方式进行。首先，关于焦点位置fp，例如在图4中，设想在激光l为基准条件60(切断速度fr为f4500，焦点位置fp为-4)的状态下进行加工时，在根据表示实际拍摄到的光学像oi的图像信息检测出的尺寸ois和/或峰值pv的检测值是表示在与基准值进行比较时表示焦点位置fp变高的-2的焦点位置fp处拍摄到的光学像oi的检测值的情况下，进行使焦点位置fp从-2向基准值下降的校正。即，该情况下，表示以使焦点位置fp向与作为基准条件60的焦点位置fp的-4相比下降了2的-6移动的方式进行校正。另外，相反地，检测值是表示与基准值的焦点位置fp相比表示实际上焦点位置fp变低的-6的焦点位置fp处拍摄到的光学像oi的检测值的情况，表示以使焦点位置fp向与作为基准条件60的焦点位置fp的-4相比上升了2的-2移动的方式进行校正。
144.另外，关于加工速度(切断速度)fr，具体而言，例如在图4中，设想在激光l为基准条件60(切断速度fr为f4500，焦点位置fp为-4)的状态下进行加工时，在根据表示实际拍摄到的光学像oi的图像信息检测出的尺寸ois和/或峰值pv的检测值是表示在与基准值进行比较时表示切断速度fr变慢的f3000的加工速度fr时拍摄到的光学像oi的检测值的情况下，进行加快切断速度fr的校正。即，该情况下，是指以使切断速度fr为与作为基准条件60
的切断速度fr的f4500相比快f1500的f4500的方式进行校正。另外，相反地，检测值是表示与基准条件60的切断速度fr相比表示实际上切断速度fr变快的f5500时拍摄到的光学像oi的检测值的情况，是指以使切断速度fr为与作为基准条件60的切断速度fr的f4500相比慢f1000的f4500的方式进行校正。
145.此外，在上述步骤s113中，例如能够按照这样校正后的加工条件51c来进行工件w的加工。另外，在加工条件51c的校正中，例如对焦点位置fp以及切断速度fr中的至少一个进行校正即可。
146.此外，控制部54在上述那样的判定激光加工的良否的判定功能中，除了切断加工，还能够判定贯通加工的良否。关于贯通加工的良否的判定，例如以如下方式进行。即，在贯通加工时，在工件w为未贯通的状态时，照相机40拍摄被工件w的表面反射的反射光，但在工件w为贯通状态时，照相机40几乎不接收光，因此不拍摄反射光。针对该反射光的拍摄的有无按照例如与其的切换时间、拍摄时间等时间的关系来进行检测，由此能够进行贯通加工的良否的判定。
147.另外，控制部54例如也可以构成为，参照存储或记录在存储部51的数据库51a中的基准值、加工条件51c、各参数等检测值、评价表51d、光学像oi的图像信息等各种信息，利用从由照相机40实时拍摄的工件w的加工区域得到的光学像oi，对激光加工机100中的工件w的加工不良的产生进行预兆管理。预兆管理是公知的技术，因此在此省略说明。这样，能够在产生工件w的加工不良之前自动地采取适当的应对(使激光加工停止等)。
148.图25是概略性地表示其他实施方式的激光加工机100的功能结构的框图。此外，在图25以后的说明中，对相同或相当的构成要素标注相同的符号并省略重复的说明。
149.如图25所示，本实施方式的nc装置50
′
与之前的实施方式的nc装置50的不同点在于，进行机器学习(强化学习)的学习部56与控制部54连接。即，学习部56具有：状态观测部(未图示)，其将上述那样的加工良否的判定结果、数据库51a的评价表51d、由照相机40拍摄而得的光学像oi的图像信息以及对光学像oi进行解析而得的参数(光学像oi的尺寸ois、光学像oi的光强度li的峰值pv)的检测值等中的、例如光学像oi的尺寸ois以及光强度li的峰值pv作为状态变量进行观测。另外，学习部56具有：决策部，其根据表示激光l的焦点位置fp以及激光l相对于工件w的切断速度fr与基准条件60的焦点位置fp以及切断速度fr接近多少的数值、以及加工品质来计算品质得分，将该品质得分与由状态观测部观测到的状态变量关联起来进行学习，决定加工条件51c。该决策部还具有对成为基准条件60的焦点位置fp以及切断速度fr进行修正的修正部的功能。通过该学习部56中的机器学习，如上述的良好范围61a、61b、控制范围61、第一线段71～第四线段74那样，决定良好或最佳的加工条件51c所需的状态变量等各种要素也能够蓄积在数据库51a中。并且，如果将这样进行机器学习而得的学习完成的学习模型、学习数据例如蓄积在数据库51a等中并在激光加工机100中灵活运用，则也能够实现激光加工单元1的完全自动控制等。
150.此外，根据激光加工机100的用户的不同，即使并非基于收敛于良好范围61a、61b(图16)、控制范围61(图4)的良好或最佳的加工条件51c的激光加工，只要能够更快速地进行与这样的加工条件51c接近的品质的激光加工(良好的激光加工)，就存在想要高速地进行基于此时的良好的加工条件(以下，称为“准最佳加工条件”)的高品位的激光加工的需求。因此，也能够构成为通过机器学习，能够容易地选择或设定该准最佳加工条件。
151.在此，作为机器学习的具体例，例如列举以下那样的例子。
152.图19是用于对用于说明激光加工机100的机器学习的光学像oi与激光l的焦点位置fp及加工速度(切断速度)fr的关系的一例进行说明的图，图20～图24是用于对光学像oi的参数的一例进行说明的图。
153.如图19所示，由照相机40拍摄到的光学像oi能够通过焦点位置fp与切断速度fr的关系来表示，例如着眼于以下的(1)～(3)的点，由图像处理部53对图像信息进行解析，由此制作用于机器学习的状态变量。
154.即，在此关注包含上述的基准条件60(图4)的第一光学像oia的控制范围61(图4)的周边的光学像oi。此外，作为周边的光学像oi，例如拾取第四光学像oid、第五光学像oi1、第六光学像oi2以及第七光学像oi3来进行说明。
155.[关于关注点(1)]
[0156]
首先，在光强度li的分布中，焦点位置fp越是成为远离作为最佳的加工条件的基准条件60的加工条件，光学像oi的光强度li的峰值pv的值越是稍微增减。即，在峰值pv增加时，能够视为远离基准条件60。此外，针对峰值pv，例如，如图20所示，将沿着激光l的行进方向的方向的峰值分类为pv1，将与行进方向垂直的方向的峰值分类为pv2。即使该情况下，这些峰值pv1、pv2也均看出同样的倾向。该倾向能够根据图21～图23的解析图像中(1)所示的部分来掌握。
[0157]
[关于关注点(2)]
[0158]
接着，在光强度li的分布中，焦点位置fp越上升(以oi2(图22)、oia(图21)及oi1(图20)的顺序参照解析图像)，激光l越难以到达切割前的下表面，因此在这些图22、图21及图20的解析图像中从(2)-(a)所示的部分也可知，看出表示峰值pv2的光强度li的分布形状即“山形形状的底部的宽度”以第六光学像oi2、第一光学像oia及第五光学像oi1的顺序变宽的倾向。另外，在图22、图21及图20的解析图像中从(2)-(b)所示的部分也可知，看出表示峰值pv1的光强度li的分布形状即“山形形状的倾斜”以第六光学像oi2、第一光学像oia及第五光学像oi1的顺序变缓的倾向。
[0159]
另外，切断速度fr越慢(以oid(图24)、oia(图21)和oi3(图23)的顺序参照解析图像)，激光l越容易到达切割前的下表面，因此在这些图24、图21和图23的解析图像中从(2)-(a)所示的部分也可知，看出表示第四光学像oid、第一光学像oia和第七光学像oi3中的峰值pv2的光强度li的分布形状即“山形形状的底部的宽度”变窄的倾向。另外，在图24、图21及图23的解析图像中从(2)-(b)所示的部分也可知，看出表示峰值pv1的光强度li的分布形状即“山形形状的倾斜”以第四光学像oid、第一光学像oia及第七光学像oi3的顺序变陡的倾向。此外，从图24的解析图像也可知，在产生了刨削的情况下，峰值pv急剧上升。
[0160]
[关于关注点(3)]
[0161]
并且，在尺寸ois的分布中，焦点位置fp越下降(以oi1(图20)、oia(图21)以及oi2(图22)的顺序参照解析图像)，激光l越容易到达切割前的下表面，因此在这些图20、图21以及图22的解析图像中可知，看出尺寸ois以第五光学像oi1、第一光学像oia以及第六光学像oi2的顺序变小的倾向。
[0162]
接着，除了根据这样的关注点(1)～(3)对图像信息进行解析而制作出的状态变量以外，学习部56如上述那样根据表示激光l的焦点位置fp以及切断速度fr与基准条件60接
近多少的数值、以及加工品质来计算品质得分。此外，表示与基准条件60接近多少的数值也能够根据加工条件51c所包含的激光l的焦点位置fp以及切断速度fr的其他信息而变动，由任意的数值范围进行表示。另外，加工品质是指例如通过切断不良的有无、实际的浮渣的高度、或者刨削的程度等决定的品质，该加工品质也可能与上述数值一起对品质得分造成影响。学习部56将这样计算出的品质得分与状态变量关联起来进行学习，决定加工条件51c。并且，控制部54以决定出的加工条件51c进行激光加工，学习部56将此时的激光l的焦点位置fp以及切断速度fr例如与最佳加工条件近似多少，以表示加工品质(例如，“最佳”、“优良”、“良”等加工品质)的品质得分显示于显示部52，并且至少修正成为用于接近准最佳加工条件的基准条件60的焦点位置fp以及切断速度fr。另外，学习部56计算表示当前用于激光加工的加工条件51c的焦点位置fp以及切断速度f与这样校正后的基准条件60的焦点位置fp以及切断速度fr接近多少、或者为了接近多少而表示多少程度的数值的调整量的调整得分。这样，学习部56将光学像oi的尺寸ois和相对于工件w的切断速度fr作为状态变量，通过根据数值和加工品质计算出的品质得分来表示激光l的焦点位置fp以及切断速度fr与基准条件60接近多少，将状态变量和品质得分关联起来进行学习，决定加工条件51c。在机器学习中利用的各种数据、得到的学习数据等存储在存储部51中，并且蓄积在数据库51a中。
[0163]
并且，进行了这样的机器学习的结果是，控制部54例如也能够根据在激光加工中实时地由照相机40拍摄并从图像处理部53得到的光学像oi的图像信息、和来自学习部56的学习数据，例如将当前进行中的激光加工中的加工品质作为品质得分显示于显示部52，或将表示在当前进行中的激光加工中为了使焦点位置fp、切断速度fr接近基准条件60而应该以何种程度调整的数值等作为调整得分显示于显示部52。通过机器学习，能够自动地决定、调整加工条件51c并进行自动控制等。
[0164]
如上所述，根据本实施方式，能够根据工件w的加工区域的光学像oi的图像信息得到光学像oi的尺寸ois和光学像oi的光强度li的峰值pv的检测值，控制激光l的焦点位置fp及切断速度fr来进行激光加工，以使该检测值例如接近基准值。由此，向加工区域照射激光l的结果是，能够准确地判断并应对在加工区域产生的光lw的状态，控制激光加工。
[0165]
符号说明
[0166]
1 激光加工单元
[0167]
2 影像接口
[0168]
3 输入接口
[0169]
4 输出接口
[0170]
8 解析图像
[0171]
9 光学像区域
[0172]
10 激光振荡器
[0173]
11 工艺光纤
[0174]
20 激光加工头
[0175]
20a 壳体
[0176]
21 准直透镜
[0177]
22 弯曲镜
[0178]
23 加工用聚光透镜
[0179]
24 拍摄用聚光透镜
[0180]
40 照相机
[0181]
50 nc装置
[0182]
51 存储部
[0183]
51a 数据库
[0184]
52 显示部
[0185]
53 图像处理部
[0186]
54 控制部
[0187]
55 输入部
[0188]
100 激光加工机。
技术特征：1.一种激光加工机，其特征在于，具备：激光加工单元，其使用激光对工件进行加工；拍摄装置，其对照射了所述激光的工件进行拍摄；以及控制装置，其按照对所述工件进行加工的加工条件来控制所述激光加工单元，所述控制装置控制所述激光加工单元的动作以使从图像信息观测到的光学像的尺寸和光强度的峰值接近预先设定的基准值，其中，所述图像信息是所述拍摄装置拍摄所述工件而得到的。2.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，所述控制装置具有：存储部，其存储所述基准值；图像处理部，其对所述图像信息进行解析来计算出所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值；以及控制部，其使所述激光加工单元动作，以使所述光学像的尺寸和所述峰值接近存储在所述存储部中的基准值。3.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，对由所述控制装置控制的所述激光加工单元的动作进行规定的加工条件包括所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度。4.根据权利要求3所述的激光加工机，其特征在于，所述控制装置进行如下控制：在所述光学像的尺寸比所述基准值小的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置提高；以及在所述光学像的尺寸比所述基准值大的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置下降。5.根据权利要求3或4所述的激光加工机，其特征在于，所述控制装置进行如下控制：在所述光强度的峰值比所述基准值小的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置下降；以及在所述光强度的峰值比所述基准值大的情况下，控制所述激光加工单元的动作以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置提高。6.根据权利要求3～5中的任一项所述的激光加工机，其特征在于，所述控制装置控制所述焦点位置和所述加工速度中的至少一方，以使从所述图像信息观测到的所述尺寸和/或所述峰值收敛于预定的控制范围内，其中，所述预定的控制范围包含表示所述基准值的所述尺寸和/或所述峰值。7.一种激光加工机的加工方法，所述激光加工机具备：激光加工单元，其使用激光对工件进行加工；拍摄装置，其对照射了所述激光的工件进行拍摄；以及控制装置，其按照对所述工件进行加工的加工条件来控制所述激光加工单元，其特征在于，所述控制装置控制所述激光加工单元的动作来进行加工，以使从图像信息观测到的光学像的尺寸和光强度的峰值满足预先设定的基准值，其中，所述图像信息是所述拍摄装置拍摄所述工件而得到的。
8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，校正所述加工条件以使所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值接近所述基准值，并按照校正后的所述加工条件控制所述激光加工单元的动作。9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，要校正的所述加工条件包括所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度。10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，在所述光学像的尺寸比所述基准值小的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置提高，在所述光学像的尺寸比所述基准值大的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置下降。11.根据权利要求9或10所述的加工方法，其特征在于，在所述光强度的峰值比所述基准值小的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度加快和/或使所述焦点位置下降，在所述光强度的峰值比所述基准值大的情况下，校正所述加工条件以使所述加工速度变慢和/或使所述焦点位置提高。12.根据权利要求9～11中的任一项所述的激光加工机，其特征在于，以变更所述焦点位置和所述加工速度中的至少一方的方式校正所述加工条件，以使从所述图像信息观测到的所述尺寸和/或所述峰值收敛于预定的控制范围内，其中，所述预定的控制范围包含表示所述基准值的所述尺寸和/或所述峰值。13.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，所述控制装置根据所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值，控制所述激光加工单元的动作以使所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的切断速度接近预先设定的基准条件。14.根据权利要求13所述的激光加工机，其特征在于，所述激光加工机还具备学习部，所述学习部具备：状态观测部，其观测所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值作为状态变量；以及决策部，其根据表示所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度与所述基准条件接近多少的数值以及加工品质来计算品质得分，并将该品质得分与由所述状态观测部观测到的状态变量关联起来进行学习，决定所述加工条件。15.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述控制装置根据所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值，控制所述激光加工单元的动作来进行加工，以使所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的切断速度接近预先设定的基准条件。16.根据权利要求15所述的加工方法，其特征在于，观测所述光学像的尺寸和所述光强度的峰值作为状态变量，根据表示所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度与所述基准条件接近多少的数值以及加工品质来计算品质得分，并将该品质得分与观测到的状态变量关
联起来进行学习，决定所述加工条件。17.根据权利要求14所述的激光加工机，其特征在于，所述激光加工机还具备：显示部，其显示所述计算出的品质得分；以及修正部，其对成为所述基准条件的所述激光的焦点位置和所述激光相对于所述工件的加工速度进行修正。
技术总结激光加工机(100)具有：激光加工单元(1)，其使用激光(L)对工件(W)进行加工；拍摄装置，其对照射了激光(L)的工件(W)进行拍摄；以及控制装置，其按照对工件(W)进行加工的加工条件(51c)来控制激光加工单元(1)。控制装置控制激光加工单元(1)的动作，以使从图像信息观测到的光学像(OI)的尺寸(OIS)及光学像(OI)的光强度(LI)的峰值(PV)接近预先设定的基准值(60)，其中，图像信息是拍摄装置拍摄工件(W)而得到的。的。的。
技术研发人员：沟口祐也 重藤毅彦 龟井瞳
受保护的技术使用者：株式会社天田集团
技术研发日：2021.03.08
技术公布日：2022/11/1
