(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、
前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、２以上の可視レーザ発振器と、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とするレーザ加工システム。
【請求項２】
前記２以上の可視レーザ発振器が、それぞれ波長の異なる可視レーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項３】
被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、
前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、可視レーザ発振器および該可視レーザ発振器から照射された可視レーザ光を２以上の可視レーザ光に分岐させる分岐用ミラーと、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とするレーザ加工システム。
【請求項４】
加工用レーザ発振器と集光光学系との間に加工用レーザ光を導光する光ファイバが介装されており、少なくとも前記集光光学系と前記撮像装置からなるユニットを装着したマニピュレータをさらに備えてなる請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工システム。
【請求項５】
加工用レーザ発振器から照射される加工用レーザ光を、集光レンズを備えた集光光学系を介して被加工物表面に照射するレーザ加工方法であって、
集光レンズの加工用レーザ発振器側には、２以上の可視レーザ光を照射可能な可視レーザ発振器が設けられており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とが完全に一致する場合を最大の相関値とし、かつ、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量に応じて相関値が低減する相関グラフを予め作成しておき、該相関グラフにおいて、加工時に許容されるそれぞれの可視レーザの焦点位置の許容ずれ量を予め設定しておき、それぞれの可視レーザの焦点光を撮像装置にて撮像するとともに画像処理し、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量が、前記相関グラフの許容ずれ量の範囲内であるか否かを判定し、双方のレーザ光の焦点位置が許容ずれ量の範囲外である場合には、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工システムとレーザ加工方法に係り、特に、加工用レーザ光の焦点位置と複数の可視レーザ光の焦点位置とを許容範囲内に調整することで、高精度なレーザ加工を実現することのできるレーザ加工システムおよびレーザ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工の中で、長焦点の集光レンズを使用しながらレーザ発振器から遠方にレーザ光を集光させて溶接する、リモートウェルディング法がある。長焦点の集光レンズで集光された加工用レーザ光は、焦点位置から多少ずれた位置でも焦点位置における加工と同程度の加工をおこなうことができる。すなわち、被加工物の厚み方向において、焦点深度を長く取ることができるため、厳格な焦点位置管理をおこなう必要がない。
【０００３】
ところで、レーザ発振器から遠方で加工用レーザを集光させるためには、比較的品質の高いレーザ発振器が必要であるが、従来は、主に炭酸ガスレーザを照射するレーザ発振器が多用されていた。炭酸ガスレーザでは、光ファイバで導光することができないので、例えば車両外部のレーザ発振器から車両内部の溶接部位までのように遠方で集光させようとすると、多数のミラーを具備しなければならない。そのため、ミラーの調整に時間がかかったり、コスト増となるといった問題があった。この炭酸ガスレーザを照射するレーザ発振器に対し、光ファイバを導光する技術が開発された。この技術によれば、車両内部の溶接部位までのように遠方に集光させる場合であっても、光ファイバの自由な屈曲性を利用してレーザを導くことが可能となり、ミラーなどの調整が不要となり、さらにはコストの削減が可能となる。
【０００４】
この光ファイバ導光型のレーザ光によるリモートウェルディング法を適用する過程において、加工用レーザの焦点位置管理を従来に比してより厳格におこなう必要が生じてきている。この原因は、光ファイバ導光型レーザ光の集光に際し、光ファイバの出射ファイバ端面を結像させる光学系を構成させるために、焦点位置とその周辺でビーム形状が異なっていることが原因の一つであると考えられる。
【０００５】
レーザ加工に際し、上記する炭酸ガスレーザ光、光ファイバ導光型のレーザ光のいずれを適用する場合においても、加工用レーザの焦点位置を視認することができないため、予め加工用レーザの焦点位置に視認可能な複数の可視レーザの焦点位置を或る程度一致させておき、それぞれの可視レーザの焦点を目視で合焦させることによって加工用レーザの焦点位置を模擬し、レーザ加工がおこなわれているのが現状である。
【０００６】
ところで、上記する光ファイバを使用したレーザ加工システムにかかる従来技術として、特許文献１に開示の技術を挙げることができる。このレーザ加工システム（およびレーザ加工方法）は、加工用レーザおよび可視レーザを光ファイバを介して被加工物表面に照射させ、被加工物表面から反射する可視レーザ光を撮影し、テレビモニタ等に映し出された輝度分布のコントラストが最大となるレンズ位置を自動的に特定するというものである。
【０００７】
また、特許文献２には、炭酸ガスレーザによるレーザ加工に際し、可視レーザを撮影した撮影画像において、輝点の大きさが最小となる収束位置をもって加工用レーザの焦点位置とするレーザ加工システムが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２１６０８７号公報
【特許文献２】特許第３３５２３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記する特許文献１に開示のレーザ加工システムによれば、加工位置が配管内などの目視できない部位であっても、レーザ加工位置を観察できるとともに、レーザ光の焦点位置を自動調整することが可能となる。また、可視レーザの合焦程度を輝度分布のコントラストが最大となるレンズ位置をもって特定することにより、加工用レーザの焦点位置を自動的に特定することができる。しかし、コントラストの高低で可視レーザの焦点位置を特定する方法では、例えば、１ｍｍ程度の焦点ずれを特定するような高精度な焦点位置の特定は難しいのが現状である。また、かかる装置では、ガイド光（可視レーザ）とＹＡＧレーザ（加工用レーザ）とを入射レンズ、複合型光ファイバおよび出射レンズに対して同軸方向に照射しているが、可視レーザ光とＹＡＧレーザ光とは波長が大きく相違し、かかる装置の構成では、出射レンズ〜被加工物までの距離（焦点距離）と双方のレーザの波長の相違から、可視レーザと加工用レーザの距離補正をしなければ、可視レーザのコントラストのみをもって加工用レーザの焦点を特定することはできない。さらに、適用されている複合型光ファイバは、レーザ光を導光するファイバと画像伝送用ファイバとが一体に構成されてなる極めて高価なファイバからなり、装置の製作コストの高騰は否めない。
【００１０】
また、特許文献２に開示のレーザ加工システムにおいて、輝点の大きさの最小値をもって加工用レーザの焦点位置とする方法も、特許文献１と同様に、高精度な焦点位置の特定は難しい。また、かかる装置は多数のミラーを具備した構成となっており、その構成が複雑であることから装置の製作コストの高騰の問題があり、さらには、車両内部の目視できない部位におけるレーザ加工への適用は困難である。
【００１１】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、加工用レーザの焦点位置と複数の可視レーザの焦点位置とを高精度に合焦することができ、かつ、装置構成もシンプルで製作コストも比較的安価なレーザ加工システムと、該レーザ加工システムを使用してなるレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成すべく、本発明によるレーザ加工システムは、被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、２以上の可視レーザ発振器と、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のレーザ加工システムは、適宜のレーザを適用して任意の被加工物にレーザ溶接加工やレーザ孔開け加工などをおこなう装置である。ここで適用される加工用レーザは、炭酸ガスレーザのほか、ＹＡＧレーザやＹＡＧ-ＳＨＧレーザなどがある。
【００１４】
集光光学系は、例えば２以上の集光レンズや、コリメートレンズと集光レンズなどが適宜の間隔をおいて配設されることによって構成されている。本発明のレーザ加工システムでは、被加工物に最も近接している集光レンズのうち、被加工物とは反対側（加工用レーザ発振器側）に２以上の可視レーザ発振器が備えてある。この集光レンズと２以上の可視レーザ発振器とは、同期して進退できるように移動制御装置にて移動制御されており、予め設定された相関グラフの許容ずれ量の範囲内にそれぞれの可視レーザの焦点位置（および加工用レーザの焦点位置）が入るように移動制御されるものである。
【００１５】
加工用レンズの焦点位置は、公知のフォーカスモニタ等にて予め設定しておき、加工用レーザの焦点位置にそれぞれの可視レーザの焦点位置が一致するように、集光レンズと可視レーザとの離隔や、それぞれの可視レーザの角度調整が予めおこなわれる。
【００１６】
また、被加工物表面上の可視レーザの焦点光を撮影するための撮像装置が設けられており、撮影された映像は、画像処理装置にて画像処理された後に画面表示される。この撮像装置は、例えばＣＣＤカメラを適用できる。また、画像処理装置は、例えばパーソナルコンピュータからなり、ＣＣＤカメラに接続されている。この撮像装置は、例えば集光光学系の後端側、すなわち、被加工物と反対側に設けられた構成とすることにより、集光レンズを通って照射され、被加工物表面で反射してきた可視レーザ（の焦点光）を撮影することができる。
【００１７】
本発明のレーザ加工システムでは、２以上の可視レーザの焦点位置が加工用レーザの焦点位置に一致する、もしくは許容ずれ量の範囲内で精度よく一致させるために、相関グラフを予め作成しておき、この相関グラフに基づいて、それぞれの可視レーザの焦点位置の一致の程度を特定し、必要に応じて可視レーザと被加工物に最も近接する集光レンズとを同期移動させながら焦点位置の調整をおこなう。
【００１８】
ここで、相関グラフの作成に際しては、２以上の可視レーザの焦点位置が完全に一致する場合を相関値１００％とし、双方の焦点位置の平面的なずれ量に応じて相関値が減少するような相関グラフを作成する。この相関グラフでは、例えば双方の焦点位置が１ｍｍずれた場合の相関値が９５％であるといった具合に相関値とずれ量とが対応しており、加工に際して要求される許容ずれ量が１ｍｍの場合には、相関値９５％に入る範囲でそれぞれの可視レーザ（および集光レンズ）が進退調整される。
【００１９】
なお、上記する相関グラフの作成手法、すなわち、相関値の算出手法は特に限定されるものではないが、例えば、公知の正規化相関（ＣＣ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）や、該正規化相関をさらに拡張した選択的正規化相関（ＳＣＣ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）などによる相関グラフを適用することができる。
【００２０】
本発明のレーザ加工システムによれば、被加工物に近い集光レンズとその近傍に設置された２以上の可視レーザとを同期移動できるようにしておき、加工物レーザの焦点位置を特定するための２以上の可視レーザの一致の程度を相関グラフに基づいて特定し、必要に応じて集光レンズと可視レーザとを移動させながら焦点位置を許容範囲内とすることにより、１ｍｍ程度の精度誤差に対応可能な高精度の可視レーザの合焦をおこなうことができる。
【００２１】
また、本発明によるレーザ加工システムの他の実施の形態において、前記２以上の可視レーザ発振器が、それぞれ波長の異なる可視レーザ光を照射することを特徴とする。
【００２２】
２以上の可視レーザの焦点位置の一致の程度を画像モニタにて視認するに際し、それぞれの可視レーザに波長の異なるレーザを適用することにより、焦点光の色相が異なることによって焦点位置の一致の程度をより明確に特定することができる。
【００２３】
色相の異なる可視レーザの焦点光を撮影／画像処理し、双方の位置ずれ量を画面上で測定し、作成されている相関グラフ内に読み込ませることにより、位置ずれ量が許容ずれ量の範囲内か否かをより精度よく判定することが可能となる。なお、可視レーザ発振器に適宜のマスクを設けておき、焦点光を画像処理した際の画像形態を円形以外の形態とすることもできる。例えば、一方の可視レーザには焦点位置が十字状の交点となるようなマスクパターンを用意しておき、他方の色相の異なる可視レーザの円形焦点光が、該十字状の交点と一致するか否かを判定するといった形態などもある。
【００２４】
また、本発明によるレーザ加工システムの他の実施の形態は、被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、可視レーザ発振器および該可視レーザ発振器から照射された可視レーザ光を２以上の可視レーザ光に分岐させる分岐用ミラーと、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００２５】
本発明のレーザ加工システムは、２以上の別途の可視レーザ発振器を適用する代わりに、被加工物に最も近接している集光レンズのうち、被加工物と反対側に１基の可視レーザ発振器を配設し、可視レーザ発振器からの可視レーザ光を分岐用ミラーにて２以上に分岐させて集光レンズを通過するように構成された加工システムに関するものである。
【００２６】
例えば、集光レンズの中心点に関する点対象の位置にある２つの端部近傍を２本の可視レーザが通るように可視レーザ発振器から照射された可視レーザを分岐させることにより、１基の可視レーザ発振器のみから２つの可視レーザを形成させ、双方の焦点位置の一致の程度を既述する相関グラフに基づいて特定することにより、加工用レーザの焦点位置を高精度に特定することができる。
【００２７】
本発明のレーザ加工システムによれば、可視レーザ発振器の基数を低減することが可能となり、システムの製作コストの低減を図ることができる。
【００２８】
また、本発明によるレーザ加工システムの他の実施の形態において、加工用レーザ発振器と集光光学系との間に加工用レーザ光を導光する光ファイバが介装されており、少なくとも前記集光光学系と前記撮像装置からなるユニットを装着したマニピュレータをさらに備えてなることを特徴とする。
【００２９】
集光光学系と可視レーザ発振器、およびＣＣＤカメラ等からなる撮像装置を１つのユニットとし、加工用レーザ発振器と該ユニットとの間を光ファイバにて接続し、加工用レーザが光ファイバを介して集光光学系に照射されるようにし、さらに、該ユニットを多関節ロボットアーム等のマニピュレータに装着することにより、本システムが構成される。
【００３０】
本発明のレーザ加工システムによれば、車両内部の直接視認できない部位のレーザ加工や、加工空間が狭隘な場合のレーザ加工、加工部位が製品の奥に位置している場合のレーザ加工等に際しても、高精度のレーザ加工が可能となる。
【００３１】
さらに、本発明によるレーザ加工方法は、加工用レーザ発振器から照射される加工用レーザ光を、集光レンズを備えた集光光学系を介して被加工物表面に照射するレーザ加工方法であって、集光レンズの加工用レーザ発振器側には、２以上の可視レーザ光を照射可能な可視レーザ発振器が設けられており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とが完全に一致する場合を最大の相関値とし、かつ、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量に応じて相関値が低減する相関グラフを予め作成しておき、該相関グラフにおいて、加工時に許容されるそれぞれの可視レーザの焦点位置の許容ずれ量を予め設定しておき、それぞれの可視レーザの焦点光を撮像装置にて撮像するとともに画像処理し、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量が、前記相関グラフの許容ずれ量の範囲内であるか否かを判定し、双方のレーザ光の焦点位置が許容ずれ量の範囲外である場合には、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整することを特徴とする。
【００３２】
本発明は、既述するレーザ加工システムを適用してなるレーザ加工方法に関するものである。ここで、可視レーザ光は、２以上の可視レーザ発振器からそれぞれ照射される形態であってもよいし、１基の可視レーザ発振器から照射される可視レーザを分岐用ミラーにて２以上のレーザに分岐させる形態であってもよい。
【００３３】
予め、加工用レーザの焦点位置と２以上の可視レーザの焦点位置が一致するように集光レンズや可視レーザ発振器の配設位置、角度を調節しておき、さらには、２以上の可視レーザの焦点位置のずれ量に関する相関グラフを作成しておく。
【００３４】
任意のレーザ加工に際し、該レーザ加工に要求される焦点位置の許容ずれ量を相関グラフ内に設定しておき、２以上の可視レーザの焦点光に関する撮像画像に基づいて位置ずれ量をコンピュータ内で測定し、位置ずれ量が相関グラフの許容範囲内か否かを判定する。
【００３５】
判定の結果、位置ずれ量が許容範囲内の場合には、そのまま加工用レーザの照射に移行してレーザ加工がおこなわれる。一方、位置ずれ量が許容範囲外の場合には、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整させながら、双方の可視レーザ光の焦点位置が許容範囲内に収まるように調整する。なお、要求される許容ずれ量を、その都度相関グラフ内に設定することができるため、加工精度に応じて容易に加工用レーザの焦点位置の設定をおこなうことが可能となる。
【００３６】
本発明のレーザ加工方法によれば、２以上の可視レーザの焦点位置の一致の程度を相関値にて評価し、許容範囲内か否かが該相関値にて特定されるため、従来のレーザ加工方法に比して高い精度で加工用レーザの焦点位置を特定することが可能となる。本発明のレーザ加工方法は、加工用レーザの焦点位置のずれ量を例えば１ｍｍ程度の範囲内で調整することが要求される精密レーザ加工に好適である。
【発明の効果】
【００３７】
以上の説明から理解できるように、本発明のレーザ加工システムおよびレーザ加工方法によれば、加工用レーザの焦点位置を２以上の可視レーザの焦点位置のずれ量によって特定するに際し、予め作成された相関値に基づいて焦点位置が許容ずれ量の範囲内か否かを判定し、必要に応じて可視レーザ発振器や集光レンズを進退調整することにより、極めて高い精度でレーザ加工をおこなうことができるとともに、効率的な焦点位置の調整をおこなうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のレーザ加工システムの一実施の形態の模式図を、図２は、被加工物表面上に形成された２つの可視レーザの焦点光の模式図であり、図２ａはその一実施の形態を示しており、図２ｂは他の実施の形態を示した図をそれぞれ示している。図３は、レーザ加工システムの制御ブロック図を、図４は、相関グラフの一実施の形態を示した図を、図５は、集光光学系の他の実施の形態を示した図を、図６は、レーザ加工システムの他の実施の形態の模式図をそれぞれ示している。なお、本発明のレーザ加工システムは、レーザ溶接加工やレーザ孔開け加工など、レーザ加工一般に適用されるものである。
【００３９】
図１は、レーザ加工システムの一実施の形態の模式図を示している。レーザ加工システム１００は、ＹＡＧレーザやＹＡＧ-ＳＨＧレーザなどの加工用レーザＬ１を照射する加工用レーザ発振器１と、加工用レーザＬ１を導光する光ファイバ２、光ファイバ２から照射されたレーザ光を屈折させる屈折レンズ４１、屈折レンズ４１にて屈折された光を集光させる集光光学系３、集光光学系３にて集光された加工用レーザＬ１を被加工物側へ屈折させる屈折レンズ４２、さらに、可視レーザＬ２を発振させる可視レーザ発振器５１，５２、ＣＣＤカメラ６、システムを制御するパーソナルコンピュータ７とから大略構成されている。この屈折レンズ４１、集光光学系３、可視レーザ発振器５１，５２、屈折レンズ４２は、ハウジング９内に収容されており、光ファイバ２およびＣＣＤカメラ６は、このハウジングの所定の位置に装着されている。
【００４０】
集光光学系３は、屈折レンズ４１を介して屈折された加工用レーザＬ１を平行光にするコリメートレンズ３１と、平行光を集光させる集光レンズ３２とから構成されている。この集光レンズ３２のコリメートレンズ側には可視レーザ発振器５１，５２が該集光レンズ３２と蝶番５１ａ，５２ａを介して一体に装着されており、可視レーザ発振器５２の下面に装着された車輪５２ｂが移動レール８上を移動可能となっている（Ｙ方向）。可視レーザ発振器５１，５２は、蝶番５１ａ，５２ａによって角度の調整が可能となっており（Ｘ１方向、Ｘ２方向）、加工用レーザＬ１と可視レーザＬ２とが被加工物Ｗ上でそれぞれ合焦するように調整される。
【００４１】
被加工物Ｗ表面に形成された各レーザ光Ｌ１，Ｌ２の焦点光の映像は、屈折レンズ４２を介してＣＣＤカメラ６にて撮影される。撮影画像は、パーソナルコンピュータ７に送信され、その内部で画像処理された後、それぞれの可視レーザＬ２，Ｌ２の焦点位置のずれ量がコンピュータ内部で計測される（後述）。
【００４２】
図２は、２つの可視レーザの焦点光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂと、加工用レーザの焦点光Ｌ１ａの焦点位置がずれている状況を示しており、かつ、焦点光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂが異なる色相からなる実施の形態を示している。
【００４３】
図２ａの実施の形態では、加工用レーザ発振器５１，５２がそれぞれ波長の異なる可視レーザを照射するようになっており、その焦点光の映像がともに円形に形成されている（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）。図では、加工用レーザの焦点光Ｌ１ａに対してそれぞれの可視レーザ焦点光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂがともに位置ずれしている態様を示している。それぞれの可視レーザの波長が異なることによって画像処理後の各焦点光の色相も異なり、双方の焦点位置ずれ量がより明瞭となり、焦点位置ずれ量の計測が容易となる。
【００４４】
一方、図２ｂの実施の形態では、一方の加工用レーザ発振器５１に十字状のマスクが施されており、十字状の焦点光Ｌ２ａ’が形成され、他方の加工用レーザ発振器５２からの焦点光Ｌ２ｂ’は円形に形成されるものである。一方の焦点光の形状を十字状とすることで、十字状からなるＸＹ座標上における他方の焦点光の位置ずれ量を特定し易くできる。
【００４５】
図３は、レーザ加工システム１００の制御ブロック図を示している。パーソナルコンピュータ７内のＩ／Ｆ回路７１ａにはＣＣＤカメラ６によって撮影された可視レーザの焦点光の撮影画像が送信され、画像処理部７２にて画像処理される。画像処理後の画像は、図２ａ，ｂに示すような態様で表示部７４に表示される。一方、キーボード等から許容ずれ量に関するデータが入力され、入力データはＩ／Ｆ回路７１ｂを介して許容ずれ量格納部７７に格納される。
【００４６】
また、相関グラフ作成部７６では、適宜の相関アルゴリズムに基づいて２つの可視レーザの焦点光の位置の一致およびずれ量に関する相関グラフを作成する。ここでの相関値の算出方法としては、公知の正規化相関（ＣＣ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）や、該正規化相関をさらに拡張した選択的正規化相関（ＳＣＣ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）による相関グラフを適用することができるが、かかる相関グラフ（手法）に限定されるものではない。
【００４７】
相関グラフの一実施の形態を図４に示している。この相関グラフＺにおいて、加工用レーザの焦点位置と、２つの可視レーザの焦点位置がすべて一致する場合が相関値１００％であり、双方の可視レーザの焦点位置が加工用レーザの焦点位置からずれるに従って相関値は低減する。図示するグラフでは、相関値１００％の焦点位置Ａを基準として位置ずれ量の許容誤差±１ｍｍのずれ量が相関値９５％に対応し、この許容誤差±１ｍｍまでの範囲は許容位置ずれ量である実施例が示されている。
【００４８】
図３に戻り、レーザ加工に際し、要求される許容ずれ量が許容ずれ量格納部７７に格納されており、作成された相関グラフに読み込まれる。ここで、ずれ量計測部７３からの計測値に関するデータが判定部７５に送信され、相関グラフ作成部７６からは、許容ずれ量が入力された相関グラフデータが同様に判定部７５に送信される。判定部７５では、ずれ量に関するデータが許容ずれ量の範囲内か否かの判定がおこなわれ、許容ずれ量の範囲内である場合には、現在の可視レーザ発振器および集光レンズの位置にて加工用レーザの照射がおこなわれてもよいという指令が、判定部７５からＩ／Ｆ回路７１ｃを介して車輪５２ｂを駆動する不図示の駆動部に送信される。一方、判定の結果、許容ずれ量の範囲外である場合には、移動量指令信号が判定部７５から移動量調整部７９を介して可視レーザ発振器５２に送信され、可視レーザ発振器５１，５２と集光レンズ３２とが同期しながら移動レール８上を移動する（Ｙ方向）。例えば、移動量調整部７９から送信される一定の移動量パルス信号に応じて一定量の移動がおこなわれ、可視レーザが照射され、その焦点位置が撮影され、改めて焦点位置のずれ量が計測され、判定部７５にて許容範囲内か否かの判定がおこなわれる。かかるフィードバック制御は、可視レーザの焦点位置の位置ずれ量が許容範囲内となるまで繰返しおこなわれ、許容範囲内と判定された段階で加工用レーザの照射がおこなわれてもよいという指令信号が送信される。
【００４９】
なお、上記する表示部７４、判定部７５、相関グラフ作成部７６、移動量調整部７９、画像処理部７２の各作動は、中央制御部であるＣＰＵ７８によって制御される。また、可視レーザ発振器５１，５２と集光レンズ３２の同期移動は、サーボモータによる送りねじ機構による実施の形態であってもよい。
【００５０】
図５は、集光光学系の他の実施の形態を示した図である。図示する集光光学系３ａでは、１基の可視レーザ発振器５３から照射された可視レーザが、ハーフミラー３３と屈折ミラー３４を介して２つの可視レーザとなり、集光レンズ３２を通過して被加工物Ｗに照射されるものである。可視レーザ発振器を１基備えた構成とすることで、システムの製作コストを可及的に低減することができる。
【００５１】
図６は、レーザ加工システムの他の実施の形態を示した模式図である。このレーザ加工システム１００Ａは、ハウジング９とＣＣＤカメラ６とが多関節ロボットアーム１０の先端に取り付けられて構成されている。このレーザ加工システム１００Ａによれば、図示する車両Ｃ内の適宜のレーザ加工部位まで多関節ロボットアーム１０にてハウジング９とＣＣＤカメラ６が移載され、可視レーザの位置ずれ量が計測され、必要に応じて集光レンズ等が移動調整された後に可視レーザによるレーザ加工が実施される。
【００５２】
レーザ加工システム１００Ａによれば、光ファイバ２の長さで多関節ロボットアーム１０の伸張に対応することができ、また、作業員が入り込めないような車両部位においても容易にレーザ加工をおこなうことができるため、適用範囲が広く、作業効率も高いシステムを提供することができ、リモートウェルディング加工に好適である。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のレーザ加工システムの一実施の形態の模式図。
【図２】被加工物表面上に形成された２つの可視レーザの焦点光の模式図であり、（ａ）はその一実施の形態を示しており、（ｂ）は他の実施の形態を示した図。
【図３】レーザ加工システムの制御ブロック図。
【図４】相関グラフの一実施の形態を示した図。
【図５】集光光学系の他の実施の形態を示した図。
【図６】レーザ加工システムの他の実施の形態の模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１…加工用レーザ発振器、２…光ファイバ、３，３ａ…集光光学系、３１…コリメートレンズ、３２…集光レンズ、４１，４２…屈折ミラー、５１，５２，５３…可視レーザ発振器、６…ＣＣＤカメラ、７…パーソナルコンピュータ、８…移動レール、９…ハウジング、１０…多関節ロボットアーム、１００，１００Ａ…レーザ加工システム、Ｗ…被加工物、Ｌ１…加工用レーザ、Ｌ２…可視レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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