(57)【要約】【課題】レーザ操作を用いて内部キャビティを正確に形成するシステム及び方法を提供すること。【解決手段】視覚的監視が困難か又は不可能である内部キャビディを機械加工するのに有効なレーザ機械加工システムは、レーザ発生器と、レーザ発生器に対して延長及び後退するよう構成されたロッドと、ロッド上に装着され且つレーザ発生器で発生したレーザビームを反射するよう構成された連接ミラーと、１以上のセンサと、センサからデータを受け取り、該データに基づいて、レーザ発生器で発生したレーザビームを方向付けるためにロッド及び連接ミラーをどのように操作するか及び操作を行うか否かを判定することができるコントローラと、を含むことができる。【選択図】      図１
2013119120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発生器と、
前記レーザ発生器に対して延長及び後退するよう構成されたロッドと、
前記ロッド上に装着され且つレーザ発生器で発生したレーザビームを反射するよう構成された連接ミラーと、
センサと、
コントローラと
を備える装置であって、前記コントローラが、
前記センサからデータを受け取り、
前記データに基づいてロッド及び連接ミラーを操作して、レーザ発生器で発生したレーザビームを方向付ける
ように構成されている、レーザ機械加工装置。
【請求項２】
前記データが、レーザビームと物体との接触点の２次元座標のセットと、レーザビームと物体との接触点の３次元座標のセットのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のレーザ機械加工装置。
【請求項３】
前記コントローラが、レーザ発生器に対してロッドを延長及び後退させるよう構成されている、請求項１記載のレーザ機械加工装置。
【請求項４】
前記コントローラが、レーザ発生器により形成される軸線の周りにロッドを回転させるよう構成されている、請求項１記載のレーザ機械加工装置。
【請求項５】
前記連接ミラーが、該連接ミラーの直径により形成される軸線の周りを回転するよう構成されている、請求項１記載のレーザ機械加工装置。
【請求項６】
前記コントローラが、連接ミラーを軸線の周りに回転させるよう構成されている、請求項１記載のレーザ機械加工装置。
【請求項７】
前記センサが少なくとも２つのセンサを備える、請求項１記載のレーザ機械加工装置。
【請求項８】
レーザ発生器と、
前記レーザ発生器に対して延長及び後退するよう構成されたロッドと、
ロッド上に装着され且つレーザ発生器で発生したレーザビームを反射するよう構成された連接ミラーと、
センサと、
前記センサに通信可能に接続されたコントローラと、
を備えるシステムであって、前記コントローラが、
前記センサからデータを受け取り、
前記データに基づいてロッド及び連接ミラーを操作して、レーザ発生器で発生したレーザビームを方向付ける、
ように構成されている、システム。
【請求項９】
前記データが、レーザビームと物体との接触点の２次元座標及び追加のデータを含み、コントローラが、２次元座標及び追加のデータに基づいて接触点の３次元座標を決定するよう構成されている、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記追加のデータが時間データである、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラが、第２の追加データで構成されており、更に、２次元座標、追加のデータ、及び第２の追加データに基づいて接触点の３次元座標を決定するよう構成されている、請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
第２の追加データが、レーザビームのパワー、物体の材料、及び接触点と物体の外面との間の距離のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントローラが、データに基づいてレーザ発生器の電源をオフにすることを決定するよう構成されている、請求項８記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラが、概略図を備えて構成されており、コントローラは、データ及び概略図に基づいてロッド及び連接ミラーを操作するよう構成されている、請求項８記載のシステム。
【請求項１５】
レーザ発生器を作動させて、レーザ発生器に対して延長及び後退するよう構成されたロッド上に装着された連接ミラーに向けてレーザを発生させる段階と、
レーザビームの物体上の接触点に近接するよう構成された少なくとも１つのセンサからデータを受け取る段階と、
接触点のロケーションを決定する段階と、
ロケーションに基づいてロッド及び連接ミラーの少なくとも１つを操作するか否かを判定する段階と
を含む方法。
【請求項１６】
ロッド及び連接ミラーの少なくとも１つを操作するか否かを判定する段階が、所定量の材料が接触点から除去されたか否かを判定する段階を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
所定量の材料が接触点から除去されたとの判定に応答して、ロッド及び連接ミラーの少なくとも１つを操作する段階を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
所定量の材料が接触点から除去されたとの判定に応答して、レーザ発生器を非作動にする段階を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
接触点のロケーションを決定する段階が、データに基づいて接触点の３次元座標を決定する段階を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
レーザ発生器からロッドを延長させる、
レーザ発生器に向けてロッドを後退させる、
レーザビームによって形成された第１の軸線の周りにロッドを回転させる、
連接ミラーの直径により形成される第２の軸線の周りに連接ミラーを回転させる
ことのうちの少なくとも１つを操作する段階を更に含む、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を加工するためのシステム及び方法に関し、より詳細には、レーザを用いて内部キャビティを形成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の材料で作られた物体の形状及びサイズを当該材料の一部を除去することで変更することは、人が工具を使用してきたのとほぼ同じ長さにわたって機械加工技術を用いて行われてきた。ある時には、機械加工は主として金属に対して実施されていたが、今日では、金属、セラミックス、及び他の材料を組合せることができる先進合金、セラミックス、及び複合材料などのより先進的な材料が一般的に機械加工されている。機械加工を行う手段もまた進歩しており、フライス加工、中ぐり、その他などのプロセスによって物体から材料を物理的に取り出すことを超えて、放電加工、電解加工、電子ビーム加工、光化学加工、レーザ加工、及び超音波加工などの新しい技術を含めることに移行している。機械加工及び材料技術が進歩した場合でも、特定のタイプの機械加工には依然として課題がある。とりわけ、これらの課題は、視覚的アクセスが可能ではないスペース（例えば、内部キャビティ）において機械加工装置を制御すること、及びこのようなスペース内で機械加工プロセスにおいて正確な深さ及び形状を得ることができるように機械加工装置を制御することに関する問題である。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の１つの態様によれば、レーザ発生器と、レーザ発生器に対して延長及び後退するよう構成されたロッドと、ロッド上に装着され且つレーザ発生器で発生したレーザビームを反射するよう構成された連接ミラーと、１以上のセンサと、センサからデータを受け取り、該データに基づいて、レーザ発生器で発生したレーザビームを方向付けるためにロッド及び連接ミラーをどのように操作するか及び操作を行うか否かを判定することができるコントローラとを備える、レーザ機械加工のためのシステム、方法及び装置が開示される。コントローラによって受け取られるデータは、レーザビー部が配向される物体と該レーザビームが接触するようになる接触点の２次元又は３次元座標を含むことができる。受け取られるデータはまた、或いは代替として、コントローラがこのような座標を決定するのに用いることができるデータとすることができる。コントローラは、レーザ発生器に対して延長及び後退するよう、及び／又はレーザビームによって形成される軸線の周りを回転させるよう、ロッドに命令、指示その他の方法で行わせることができる。コントローラはまた、連接ミラーの直径により形成される軸線の周りを回転するよう連接ミラーに命令、指示その他の方法で行わせることができる。
【０００４】
本発明の別の態様によれば、複数の熱センサを用いて、接触点の３次元座標を検出又は生成することができる。或いは、複数の熱センサからのデータをコントローラが用いて、３次元座標を決定することができる。幾つかの実施形態では、単一の熱センサを用いることができ、２次元座標と、反射時間測定値、検出される熱、その他などの追加データとに基づいて、３次元座標を決定することができる。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、コントローラは、接触点の決定されたロケーションをコントローラ上で構成される１以上のマップ、概略図、計画、その他と比較して、当該接触点にて追加の材料が除去されるべきか否かを判定することができる。接触点から追加の材料が除去される必要がない場合には、コントローラは、ロッド及び連接ミラーの１以上を操作することにより接触点を移動させ、レーザビームが材料を除去している物体の他の領域から材料を除去できることができる。物体から追加の材料を除去する必要が全くない場合には、コントローラは、レーザビームの放出を止めるようレーザ発生器に命令、指示その他の方法で行わせることができる。
【０００６】
上記の概要、並びに以下の詳細な説明は、添付図面を参照しながら読むとより理解されるであろう。請求項に記載された主題を例示する目的で、図面において種々の実施形態を示す実施例が示されるが、本発明は、開示された特定のシステム及び方法に限定されるものではない。
【０００７】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと更に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態による、限定ではない例示的なレーザ機械加工システムのブロック図。
【図２】本開示の一実施形態による、限定ではない例示的なレーザ機械加工システムの別のブロック図。
【図３】本開示の一実施形態による、限定ではない例示的なレーザ機械加工システムの別のブロック図。
【図４】本開示の一実施形態による、限定ではない例示的なレーザ機械加工システムの別のブロック図。
【図５】本開示の一実施形態による、限定ではない例示的なレーザ機械加工システムの別のブロック図。
【図６】本開示の一実施形態による、限定ではない例示的なレーザ機械加工システムの別のブロック図。
【図７】本開示の一実施形態を実施する限定ではない例示的な方法。
【図８】本開示の実施形態を実施することができる限定ではない例示的なプロセッサのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本開示の一実施形態による限定ではない例示的なシステムを示す。レーザビーム発生器１１０は、材料を変更又は材料に影響を与えるのに用いることができるあらゆるタイプの光、電磁放射線その他のビーム放射を生成するよう構成することができる。一実施形態では、発生器１１０は、１以上のタイプの材料を機械加工することが可能なあるタイプのレーザとすることができるレーザビーム１１３を生成することができる。ロッド１１１は、発生器１１０に接続その他の方法で近接させることができ、また、連接ミラー１１２に接続することができる。ロッド１１１は、発生器１１０の内外に延長及び後退し、更に、レーザビーム１１３によって形成される軸線の周りを回転するよう構成され、連接ミラー１１２が発生器１１０に接近し及び発生器１１０から離れ、更に発生器１１０によって放出されるレーザビーム１１３の周りを回転できることができる。連接ミラー１１２は、軸線（図５に示すような）の周りを回転し、或いは１以上の方向で傾き、レーザビーム１１３の操作を可能にするよう構成することができる。
【００１０】
連接ミラー１１２の位置は、直接的に調節される（例えば、傾けられる）か又はコントローラ１２０によって（例えば、ロッド１１１の操作により）間接的に調節することができる。コントローラ１２０は、本明細書で開示されるあらゆる実施形態を実施するのに使用できるあらゆる構成要素、素子、ソフトウェア、その他を含むことができる。
【００１１】
一実施形態では、コントローラ１２０は、ロッド１１１がレーザビーム１１３に関連する軸線の周りを回転するように指示し、命令しその他の方法で行わせるよう構成可能な軸回転制御出力１２１を含むことができる。コントローラ１２０はまた、ロッド１１１が発生器１１０の内外に延長及び後退し、或いは発生器１１０に接近し又は発生器１１０から離れるように指示し、命令しその他の方法で行わせるよう構成可能な線形制御出力１２２を含むことができる。コントローラ１２０はまた、連接ミラー１１２が傾き、或いは軸線の周りを回転するように指示し、命令しその他の方法で行わせるよう構成可能な傾斜制御出力１２３を含むことができる。コントローラ１２０はまた、発生器１１０がレーザビーム１１３の放出を停止又は開始するよう、或いは、発生器１１０のハウジングの外へのレーザビーム１１３の放出を阻止及び可能にするシャッター１６０を発生器１１０が上昇、降下又は所定位置への配置もしくは移動させるよう指示し、命令しその他の方法で行わせるよう構成可能なパワー制御出力１２４を含むことができる。パワー制御出力１２４はまた、或いは代替的に、発生器１１０が、レーザビーム１１３の強度及び／又はパワーを変化させ、及び／又は発生器１１０から放出されるときのレーザビーム１１３のあらゆる特性を変更するように指示し、命令しその他の方法で行わせることができる。
【００１２】
発生器１１０を用いて、物体１３０の１以上の表面上にレーザビーム１１３を配向し、物体１３０の一部を機械加工しその他の方法で除去することができる。物体１３０は、レーザビーム又は発生器１１０の他の何らかの放射によって機械加工可能なあらゆる物体とすることができる。一実施形態では、物体１３０は、何れかのタイプの翼形部とすることができ、セラミックマトリックス複合材料から構成することができる。発生器１１０及び関連の構成要素を用いて、物体１３０の内部構造を成形、機械加工又は変更することができる。例えば、物体１３０の内部構造に対する所望の変更は、破線１３１で設定されるものとすることができる。発生器１１０及び関連の構成要素を用いて、物体１３０の内部キャビティから材料を除去し、内部キャビティが破線１３１で示されるような形状を有することができる。破線１３１は、本開示のシステム及び方法による材料除去を用いて生成されている所望の形状又は形態の概略図、マップ、計画、指図その他の説明を表すことができる。このような概略図、マップ、計画、指図、その他は、コントローラ１２０内で構成することができ、コントローラ１２０が、開示されるシステムの他の構成要素を精密且つ正確に操作して所望の形状を形成できる。
【００１３】
場合によっては、物体１３０の内部キャビティは、物体１３０の内部にあることから、レーザビーム１１３の放出を視覚的に監視し、レーザビーム１１３による材料除去が所望又は期待通りに行われているか否かを確認することが困難か不可能である可能性がある。例えば、物体１３０の内部キャビティは、材料除去プロセスを監視する他の手段（例えば、小型カメラの挿入）が可能ではないほど十分に小さい場合がある。或いは、材料除去プロセスを監視するこのような代替の手段のコストは、本明細書で開示される１以上の実施形態を使用するのと比べて高すぎる場合がある。従って、一実施形態では、熱センサ１４０のような材料除去プロセスを検出するサブシステムを用いて、材料除去プロセスを検出し監視することができる。使用可能な熱センサのタイプは、表面タイプＫ（例えば、異種金属が溶接された）熱電対（ＴＣ）、シリコンダイオードベースの温度センサ、内蔵型距離測定機能を含むことができる赤外温度計センサ、格子アレイで設置可能な複数のＴＣから構成することができる平面センサパネル、及びレーザに対して実施される熱測定による過渡赤外信号エミッタ（注：パルスレーザを使用可能であり、このようなパルス化を用いて動作中にレーザ切断がガスを排出できることができる）を含む。これらのセンサの何れかその他の何れかのタイプのセンサは、接着又は取付具を用いて取付要素上に装着することができる。一実施形態では、熱センサ１４０は、熱反射性を利用して、レーザビーム１１３のエンドポイント又は終点（すなわち、レーザビーム１１３が現在物体１３０と接触している場所）の３次元座標を求めるためにコントローラ１２０が使用できるデータを決定又は提供することができる。
【００１４】
コントローラ１２０は、開示されるシステムのユーザ又はオペレータによって、物体１３０の材料タイプ、望ましい材料除去（例えば、破線１３１のパターンに追従する）の所望の形状及び深さ、及び距離に応じて構成することができる。距離１５０は、物体１３０と熱センサ１４０の両方の正確なロケーションを求めることにより決定することができ、或いは、距離１５０は、例えば、物体１３０と熱センサ１４０との間の距離１５０を検出するよう構成できる１以上の距離センサ１４１を用いることにより、材料除去プロセスを実行したときに求めることができる。幾つかの実施形態では、熱センサ１４０は、物体１３０の上に直接載置することができ、従って、距離１５０をほぼゼロにすることができる点に留意されたい。物体１３０の材料タイプ、所望の材料除去の所望の形状及び深さ、並びに距離１５０に関するデータを用いると、コントローラ１２０は、熱センサ１４０によって集められ且つフィードバック入力１２５を介してコントローラ１２０に提供される検出熱データに基づき種々の出力１２１、１２２、１２３、及び１２４を用いてレーザビーム１１３の方向及び強度を自動的に制御することができる。
【００１５】
例えば、レーザビーム１１３は、現在では、物体１３０から材料を除去することによって破線１３１の形状が生成されることになる物体１３０の領域に向けることができる。熱センサ１４０は、物体１３０の外部上で、物体１３０の材料を除去するレーザビーム１１３により発生する熱を検出することができる。熱センサ１４０は、このデータを入力１２５を介してコントローラ１２０に送信することができる。コントローラ１２０は、一実施形態では、距離１５０、物体１３０が構成される材料の特性、レーザビーム１１３のレーザのタイプ、レーザビーム１１３及び／又はレーザビーム１１３の方向及び位置に影響を及ぼすロッド１１１及び連接ミラー１１２などの構成要素の現在のロケーション及び／又は位置、その他など、他のデータも同様に用いて、物体１３０の材料の特定の深さ又は厚みに対応する特定の熱レベルに応じて構成され、或いは特定の熱レベルを求めるよう構成することができる。コントローラ１２０は、破線１３１のような、物体１３０の特定の領域において検出された熱レベルが特定の領域における物体１３０の材料の所望の深さ又は厚みに対応する時点を決定することができる。このような決定を行う際には、コントローラ１２０は、発生器１１０がレーザビーム１１３の放出を停止するよう指示その他の方法で行わせることができる。或いは、コントローラ１２０は、レーザビーム１１３が異なる領域に配向されるように、発生器１１０がロッド１１１及び連接ミラー１１２の１以上を調節するよう指示その他の方法で行わせることができる。全てのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあることが企図される。
【００１６】
図２は、一実施形態では提供できる発生器１１０の構成要素の操作に関するより詳細な図を示す。図２において、位置２Ａでは、ロッド１１１は、位置２Ｂにあるときよりも発生器１１０のハウジングから更に外側に延びている。従って、ロッド１１１を延長及び後退させることにより、連接ミラー１１２を発生器１１０に接近させ、及び発生器１１０から離れて移動させ、連接ミラー１１２をレーザ機械加工に望ましいロケーションに配置できることができる。
【００１７】
図３は、一実施形態では提供できる発生器１１０の構成要素の操作の別の詳細な図を示す。ロッド１１１は、レーザビーム１１３によって生成できる円筒軸線の周りを回転することができる。図４は、発生器１１０及びロッド１１１の回転構成の正面図を示す。この実施形態により、特に本明細書で記載されるミラー１１２の連接と併用したときに、レーザビーム１１３の接触点の更なる微調整が可能になる。
【００１８】
図５はまた、一実施形態では提供できる発生器１１０の構成要素の操作に関するより詳細な図を示す。図５において、連接ミラー１１２のより近接した側面図が示されている。図５で分かるように、連接ミラー１１２は、該連接ミラー１１２の直径に平行とすることができる軸線５１０に沿って回転され、レーザビーム１１３のエンドポイントの操作を可能にすることができる。この操作を可能にするために、連接ミラー１１２は、該連接ミラー１１２を軸線５１０の周りに回転させることができるあらゆるタイプの１以上のモータで構成できるベース５０１上に装着することができる。例えば、連接ミラー１１２が回転して位置５２０Ａにあるときには、レーザビーム１１３は、連接ミラー１１２により方向５２０Ｂに方向付けることができる。同様に、連接ミラー１１２が回転して位置５３０Ａにあるときには、レーザビーム１１３は、連接ミラー１１２により方向５３０Ｂに方向付けることができる。連接ミラーのあらゆる回転度及びこのような回転を引き起こす手段は、本開示の範囲内にあることが企図される。
【００１９】
理解されるように、連接ミラーと、このようなミラーを装着できるロッドの回転、延長及び後退の組合せは、レーザビームを多数の方向に方向付ける手段を提供することができる。
【００２０】
本明細書で記載されるように操作されるレーザビームが内部キャビティから材料を精密且つ正確に除去するのを確保するために、本明細書で記載される１以上の熱センサを用いて、材料除去を監視することができる。一実施形態では、例えば、本明細書で記載されるコントローラによって３次元情報を用いて、レーザビームが材料と接触するロケーション（本明細書では「接触点」と呼ぶことがある）を決定することができる。単一の熱センサを用いることにより、接触点は、深さ寸法（すなわち、Ｚ座標）を決定するのに使用される種々の手段と共に、例えば、材料の表面と比較した２次元（すなわち、ｘ及びｙ座標）で容易に決定することができる。
【００２１】
一実施形態では、熱センサは、レーザビームのパルス２以上を用いて、接触点を決定することができる。例えば、内部キャビティにおいてレーザビームが放出されるときには、内部キャビティを囲む物体の外側上でレーザビームのエネルギーを検出できるまでに経過することになる特定の時間量が存在する。この時間量は、接触点と物体の外面との間の材料の厚みによって決まる。レーザビーム発生器１１０の制御と熱検出器１４０からの入力の受け取りの両方を行うコントローラ１２０は、レーザビームエネルギーが内部キャビティを囲む物体の外側上で検出されるまでに経過する時間量並びに他の種々の変数に基づいて、接触点のｚロケーション（すなわち、外面と比べて接触点が位置付けられる深さ又は接触点と外面との間の材料の厚み）を計算することができる。このような変数は、熱センサと物体の表面との間の距離、物体が構成される材料、レーザパルスの発生器から接触点までの伝播時間、及び表面に対する接触点での材料の厚みを決定するのに用いることができる他の何れかの変数又は値を含むことができる。
【００２２】
別の実施形態では、本明細書で記載されるようなシステムは、２以上の熱センサを用いて、接触点の正確なロケーションを決定することができる。図６は、このようなシステムの例示的な実施形態を示す。レーザビーム１１３は、連接ミラー１１２によって放出及び操作することができる（ミラーがベース５０１及びロッド１１１により連接されるので）。レーザビーム１１３は、接触点６１０において物体５０１の材料と接触することができる。熱センサ６２１及び６２２は、物体５０１の外部上に位置付けることができ、レーザビーム１１３により生成される熱エネルギーを検出することができる。熱センサ６２１及び６２２の各々によって集められるｘ及びｙ座標データを用いて、コントローラ（図示せず）は、接触点６１０の深さ又は接触点６１０と物体６０１の表面との間の材料の厚み（すなわち、接触点６１０のｚ座標）を外挿その他の方法で決定することができる。一実施形態では、センサ６２１は、センサ６２２とは異なる波長に合わせることができ、センサ６２１及び６２２の各々によって取得される測定値の比率に基づき温度を決定することができる。これにより、接触点の温度及びロケーションを決定するために材料の放射率を認識又は決定する必要性を排除することができる。
【００２３】
接触点の３次元ロケーションを決定するための代替手段も企図される点に留意されたい。例えば、１以上の熱センサはまた、反射されてこのような熱センサに戻り、接触点の深さ又はｚ座標をコントローラが決定するのに用いることができるあらゆる検出可能なタイプのエネルギーを放出することができる。接触点の正確なロケーションを決定する他の何らかの手段又は方法は、本開示の範囲内にあることが企図される。
【００２４】
図７は、本発明の主題を実施する限定ではない例示的な方法７００を示す。方法７００に関連して記載される動作及び／又は機能の何れもが、個別に、方法７００に関して記載された他の機能及び／又は動作の何れかと組合せて、及び／その他の何れかの動作及び／又は機能と組合せて実施することができる点に留意されたい。このような全ての実施形態は、本開示の範囲内にあることが企図される。
【００２５】
ブロック７０５において、本明細書で記載されるようなシステムの連接ミラーを初期位置に配置することができる。これは、連接ミラーを手動で位置決めすることにより行うことができ、或いは、例えば、本明細書で記載されるコントローラによって自動的に実施してもよい。ブロック７１０において、レーザ発生器を作動させて、その後物体から材料を除去することができるレーザビームを発生させることができる。レーザビームは、システムの連接ミラーによって操作その他の方法で再配向され、例えば、翼形部の内部キャビティから材料を除去することができる。
【００２６】
ブロック７２０において、１以上の熱センサからデータを収集又は受け取ることができる。このようなデータは、該データを連続的に検出し集めるよう構成された熱センサから連続的に受け取ることができる。或いは、このようなデータは、該データを周期的に送信するよう構成された熱センサから周期的に受け取ることができる。別の代替形態において、このようなデータは、例えば、該センサをポーリングすることによって熱センサから周期的に集めることができる。周期的データ収集を使用する実施形態では、周期は、構成に合わせて適切に設定することができる。例えば、使用時のレーザのタイプ及びパワーにより迅速に除去される材料では、数ミリ秒又はナノ秒毎にデータを集めることができる。システムが除去するのにより長くかかる材料に作動する場合には、ポーリング又はデータ収集間隔をより長くすることができる。
【００２７】
ブロック７３０において、接触点の現在のロケーションの決定を行うことができる。一実施形態では、本明細書で記載されるあらゆる手段又は方法を用いて、ブロック７２０で受け取り又は集めた１以上の熱センサからのデータに基づいて、現在の接触点のｘ、ｙ、及びｚ座標を決定することができる。ブロック７４０において、現在の接触点から所望の量の材料が除去されたか否かに関して判定することができる。この判定は、接触点の現在のロケーションを、現在機械加工されている物体の最終設計を提供するのに用いることができるマップ、計画、概略図その他の何らかのデータと比較することによって行うことができる。このプロセスは、コントローラにおいて構成されたコンピュータプロセッサにより比較が実行され、この比較を実施する命令を備えるソフトウェアを実行することで、自動化することができる。或いは、コントローラと通信する別個のデバイスにおけるプロセッサ上で実行されるソフトウェアがこの比較を実施することができる。比較を実施する他の何れかの手段又は方法を用いてもよい。
【００２８】
材料の所望の量が未だ接触点から除去されていない場合には、ブロック７１０において、レーザ発生器を再度作動させるか又は引き続きレーザビームを生成するよう許容又は命令することができる。ブロック７１０において、何れかの実施形態では、レーザ発生器は、レーザビームを連続的に放出するか、レーザビームパルスを連続的に放出する（すなわち、ある時間期間でのレーザビームの放出と、別の時間期間でのレーザビームの非放出とを交互にする）か、コントローラによるコマンドに基づき、一実施形態ではコントローラによって指定された時間期間だけレーザビームパルスを放出することができる点に留意されたい。コントローラコマンドによるレーザ発生器システムでは、コントローラは、特定の時間期間にレーザビームを放出するようレーザ発生器に命令することができる。或いは、レーザ発生器は、あまりインテリジェントではなく、必要に応じた時間期間の間レーザ発生器を作動及び非作動にすることができる。このような全ての実施形態及びその変形形態は、本開示の範囲内にあることが企図される。
【００２９】
ブロック７４０において、所望の量の材料が接触点において除去されたと判定された場合、ブロック７５０において、除去されるべき追加の材料があるか否かに関して判定を行うことができる。追加の材料がない場合、例えば、障害、エラー、他の何らかの状態、或いはオペレータその他のシステムもしくはデバイスから受け取った命令が、現時点で更なる材料除去を実施すべきではないことを示している場合には、ブロック７７０において、レーザ発生器は、非作動にされ、電源オフにされ又はレーザを遮断するシャッターを閉じるよう命令され、或いは、ハウジングの外にレーザビームを放出するのを中止するよう命令しその他の方法で行わせることができる。
【００３０】
ブロック７５０において、接触点以外の場所から追加の材料を除去すべきかを判定し、ブロック７６０において、接触点を異なる領域に移動させるために、本明細書で記載される何らかの手段を用いて連接ミラーを操作することができる。ブロック７１０において、レーザ発生器に対して再度作動するよう命令し、或いは、レーザビームの発生の再開又は継続を許容又は命令することができる。
【００３１】
連接ミラー操作のためにレーザビームの発生を停止するのではなく、レーザビームが発生している間に連接ミラーを操作が操作され、これによりレーザビームの接触点が移動している間に材料を除去することができる。本明細書で記載されるように、材料の適切な量が除去されていることを確実にするために、データを集めて処理することができる。一実施形態では、レーザビームの接触点を連続的に移動させることができ、これは、特定のタイプの材料に対して作業をしている場合に、特定の領域での発熱を低減するなどの利点を提供することができる。このような実施形態では、熱センサデータを連続的に又はほぼ連続的に集めて処理することができる。材料除去の計画は、コントローラにおいて設定及び構成され、このような実施形態に対して効率的な材料除去をもたらすことができる。
【００３２】
図８は、本明細書で記載される実施形態の何れかの技術的作用をもたらすのに利用できる例示的なプロセッサ１１５８のブロック図である。プロセッサ１１５８は、レーザ発生器を制御するコントローラの１以上の構成要素、このようなコントローラと通信して該コントローラに命令するデバイス、本明細書で開示されるレーザ機械加工を実施するシステムの１以上の構成要素、及び／又は本明細書で記載される主題の何れかの部分を実施できる何らかの関連する機器、システム又はサブシステムの１以上の構成要素を含む、本明細書で開示される何れかの実施形態の構成要素として用いることができる。図８に描かれたブロック図は例示的なものであり、特定の実施構成を意味することを意図するものではないことを強調しておく。従って、プロセッサ１１５８は、単一のプロセッサ又は複数のプロセッサで実施することができる。複数のプロセッサは、分散して又は集中的に配置することができる。複数のプロセッサは、無線で、配線接続で又はこれらの組合せで通信することができる。プロセッサ１１５８は、本明細書で記載される機能及び方法の何れかをプロセッサ１１５８が実施できる回路及び他の何れかの構成要素を含むことができる。このような回路及び他の何れかの構成要素はまた、プロセッサ１１５８が他のデバイス及び構成要素（例えば、本明細書で開示される何れかのデバイスの他の何れかの構成要素その他の何れかのデバイス）と通信及び／又は対話できるようにし、プロセッサ１１５８及びこのような他のデバイス及び／又は構成要素が開示された機能及び方法の何れかを実施できることができる。
【００３３】
図８に示すように、プロセッサ１１５８は、処理部１１６０、メモリ部１１６２、及び入出力部１１６４を備える。処理部１１６０、メモリ部１１６２、及び入出力部１１６４は、これらの間での通信を可能にするよう互いに結合される（図８では結合は図示されていない）。処理部１１６０は、限定ではないが、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ  Ｓｃｒｉｐｔ（登録商標）、Ｐｅｒｌ、その他をそれぞれ単独で又は組合せて含む、様々な公知のプログラミング言語及び／又は技術を用いて作成されたコンピュータプログラムからコンパイル又は解釈実行することができる命令を実行する。一般に、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）は、例えば、メモリ、コンピュータ可読媒体、その他から命令を受け取り、これらの命令を実行し、これにより本明細書で記載されるプロセスの１以上を含む、１以上のプロセスを実施する。このような命令及び他のデータは、様々な公知のコンピュータ可読媒体を用いて記憶され、伝送することができる。入出力部１１６４は、例えば、１以上のレーザ発生器に命令を提供し、１以上の熱センサからのデータを受け取り、及び／又は本明細書で記載される他の何れかの機能を実施するのに利用されるコンポーネント、コマンド、及び／又は命令を提供及び／又は受け取ることができる。
【００３４】
プロセッサ１１５８は、クライアントプロセッサ及び／又はサーバプロセッサとして実施することができる。基本構成において、プロセッサ１１５８は、少なくとも１つの処理部１１６０とメモリ部１１６２とを含むことができる。メモリ部１１６２は、接触点の決定、接触点座標の決定、物体から追加の材料を除去すべきであるか否かの判定、その他と連動して利用されるあらゆる情報を記憶することができる。例えば、メモリ部は、概略図、マップ、その他を記憶することができる。プロセッサの正確な構成及びタイプに応じて、メモリ部１１６２は、揮発性（ＲＡＭなど）１１６６、不揮発性（ＲＯＭ、フラッシュメモリ、その他など）１１６８又はこれらの組合せとすることができる。プロセッサ１１５８は、追加の特徴要素／機能を有することができる。例えば、プロセッサ１１５８は、限定ではないが、磁気又は光ディスク、テープ、フラッシュ、スマートカード又はこれらの組合せを含む、追加の記憶装置（リムーバブル記憶装置１１７０及び／又は非リムーバブル記憶装置１１７２）を含むことができる。メモリ及び記憶素子１１６２、１１７０、１１７２、１１６６、及び１１６８などのコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ命令、プログラムモジュールその他のデータのような情報を記憶するための何らかの方法又は技術において実施される、揮発性及び不揮発性、リムーバブル及び非リムーバブル媒体を含むことができる。コンピュータ記憶媒体は、限定ではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）互換メモリ、スマートカード、或いは、所望の情報を記憶するのに用いることができ且つプロセッサ１１５８によってアクセス可能な他の何れかの有形媒体を含む。このような何れかのコンピュータ記憶媒体は、プロセッサ１１５８の一部とすることができる。
【００３５】
プロセッサ１１５８はまた、通信接続部１１８０を備え、例えば、有線又は無線通信手段の何れかのタイプを通じてプロセッサ１１５８が他のデバイスと通信できることができる。通信接続部１１８０は、通信媒体の１つの実施例である。通信媒体は通常、キャリア波その他の搬送機構などの変調データ信号においてコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールその他のデータを利用し、何らかの情報配信媒体を含む。用語「変調データ信号」は、信号内に情報をエンコードするようにして設定又は変えられた特徴の１以上を有する信号を意味する。例証として、限定ではないが、通信媒体は、有線ネットワーク又は直接配線接続などの有線媒体、及び音響、ＲＦ、赤外、セルラー、及び他の無線媒体などの無線媒体を含む。本明細書で使用される用語「コンピュータ可読媒体」は、記憶媒体と通信媒体の両方を含む。プロセッサ１１５８は、キーボード、キーパッド、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイス、その他などの入力デバイスを有することができる。ディスプレイ、スピーカ、プリンタ、その他などの出力デバイスも含めることができる。
【００３６】
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明の様々な実施形態を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作し且つ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行うことを可能にもする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができるこのような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３７】
１１０  レーザビーム発生器
１１１  ロッド
１１２  連接ミラー
１１３  レーザビーム
１２０  コントローラ
１２１  軸回転制御出力
１２２  線形制御出力
１２３  傾斜制御出力
１２４  パワー制御出力
１２５  センサデータに対するコントローラ上の入力
１３０  材料が除去されている物体
１３１  材料除去のための概略図を示すライン
１４０  熱センサ
１４１  距離センサ
１５０  熱センサと物体との間の距離
１６０  シャッター
２０１  レーザビームによって形成される軸線
５０１  連接ミラーベース
５１０  連接ミラーの直径によって形成される軸線
５２０Ａ  連接ミラーの位置
５２０Ｂ  連接ミラーの位置５２０Ａに関連するレーザビームの方向
５３０Ａ  連接ミラーの位置
５３０Ｂ  連接ミラーの位置５３０Ａに関連するレーザビームの方向
６０１  材料が除去されている物体
６１０  レーザと物体との接触点
６２１  熱センサ
６２２  熱センサ
７００  方法
７０５  方法のブロック７００
７１０  方法のブロック７００
７２０  方法のブロック７００
７３０  方法のブロック７００
７４０  方法のブロック７００
７５０  方法のブロック７００
７６０  方法のブロック７００
７７０  方法のブロック７００
１１５８  プロセッサ
１１６０  処理部
１１６２  メモリ部
１１６４  入出力部
１１６６  揮発性メモリ
１１６８  不揮発性メモリ
１１７０  リムーバブル記憶装置
１１７２  非リムーバブル記憶装置
１１７４  出力デバイス
１１７６  入力デバイス
１１８０  通信接続部
【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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【図７】
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【図８】
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