(57)【要約】【課題】レーザー光及びレーザー光に励起されたプラズマ光の影響を低減して、レーザー加工される加工物の撮像画質を向上できる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、レーザー加工される加工物を撮像するイメージセンサと、開閉により、イメージセンサを露出又は遮蔽するシャッタと、シャッタの開閉及び加工物に対して発光する光源の発光を制御するコントローラと、を備え、コントローラの制御により、レーザー加工するための第１のレーザー光の非照射時間に、シャッタが開く、又は、光源が発光する。【選択図】図４
2016221538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工される加工物を撮像するイメージセンサと、
開閉により、前記イメージセンサを露出又は遮蔽するシャッタと、
前記シャッタの開閉及び前記加工物に対して発光する光源の発光を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラの制御により、前記レーザー加工するための第１のレーザー光の非照射時間に、前記シャッタが開く又は前記光源が発光する、撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、更に、
前記光源を備える、撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、更に、
前記イメージセンサの前面に設けられたフィルタを備え、
前記フィルタは、前記第１のレーザー光の波長帯と、前記第１のレーザー光により前記加工物で励起されたプラズマ光の波長帯と、の間の波長帯である第１の波長帯の光を透過し、前記第１の波長帯以外の第２の波長帯の光を遮断する、撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記光源は、前記第１のレーザー光の波長帯と、前記第１のレーザー光により前記加工物で励起されたプラズマ光の波長帯と、の間の波長帯の光を発光する、撮像装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、更に、
前記イメージセンサの前面に設けられた減光フィルタを備え、
前記光源は、前記加工物に対して、前記第１のレーザー光よりも光強度が強い第２のレーザー光を発光する、撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置であって、更に、
前記シャッタは、前記コントローラの制御により、第１の時間にわたって開く第１の開動作と、前記第１の時間よりも短い第２の時間にわたって開く第２の開動作と、を交互に反復する、撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置であって、更に、
前記シャッタは、前記コントローラの制御により、１フレームにおいて複数回開閉する、撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置であって、更に、
前記イメージセンサにより撮像された前記加工物の画像と、前記シャッタの開閉速度と、に基づいて、前記レーザー加工において噴射された金属粉の速度を推定するプロセッサを備える、撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像装置であって、
前記プロセッサは、推定された前記金属粉の速度に基づいて、前記金属粉の温度を推定する、撮像装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の撮像装置であって、
前記プロセッサは、推定された前記金属粉の速度に基づいて、前記レーザー加工において噴射されたガスの速度を推定する、撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記プロセッサは、推定された前記金属粉又は前記ガスの状態に基づいて、前記レーザー加工を制御する、撮像装置。
【請求項１２】
撮像装置と、光源と、モニタと、を備える金属加工装置であって、
前記光源は、加工物に対して発光し、
前記撮像装置は、
レーザー加工される前記加工物を撮像するイメージセンサと、
開閉により、前記イメージセンサを露出又は遮蔽するシャッタと、
前記シャッタの開閉及び前記光源の発光を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラの制御により、前記レーザー加工するためのレーザー光の非照射時間に、前記シャッタが開き又は前記光源が発光し、
前記モニタは、前記撮像装置により撮像された前記加工物の画像を表示する、金属加工装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の金属加工装置であって、更に、
前記イメージセンサにより撮像された前記加工物の画像と、前記シャッタの開閉速度と、に基づいて、前記レーザー加工において噴射された金属粉の速度を推定する制御装置を備える、金属加工装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の金属加工装置であって、
前記制御装置は、推定された前記金属粉の速度に基づいて、前記金属粉の温度を推定する、金属加工装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の金属加工装置であって、
前記制御装置は、推定された前記金属粉の速度に基づいて、前記レーザー加工において噴射されたガスの速度を推定する、金属加工装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の金属加工装置であって、
前記制御装置は、推定された前記金属粉又は前記ガスの状態に基づいて、前記レーザー加工を制御する、金属加工装置。
【請求項１７】
撮像装置における撮像方法であって、
コントローラの制御により、レーザー加工するための第１のレーザー光の非照射時間に、開閉によりイメージセンサを露出又は遮蔽するシャッタを開き、又は、前記レーザー加工される加工物に対して発光する光源を発光し、
前記イメージセンサにより前記加工物を撮像する、撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置、金属加工装置、及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー加工等により金属を加工することが一般的に行われている。従来、溶接部全体の直接観察し、一台のカメラで凹凸形状の情報取得を行うための溶接部可視化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この溶接部可視化装置は、高輝度照明用光学系と、光切断計測用光学系と、カメラと、タイミング装置と、を備える。高輝度照明用光学系は、溶接部より発せられる光よりも高輝度な短パルスレーザー光を溶接部へ照明用として照射する。光切断計測用光学系は、高輝度照明光学系とは異なる波長の短パルスレーザー光を、溶接部より発せられる光よりも高輝度なファンビーム状にして、高輝度照明用光学系の短パルスレーザー光と同期したタイミングで、溶接部へ照射する。カメラは、溶接部を撮像するための光速度シャッタを備える。タイミング装置は、各光学系からの短パルスレーザー光の照射タイミングを、カメラの光速度シャッタの開閉に同期させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の溶接部可視化装置では、レーザー加工するためのレーザー光とレーザー光により励起されるプラズマ光との光強度の低減が不十分である。そのため、レーザー光及びプラズマ光を除いた加工物周辺の撮像画像の画質が低下する可能性がある。
【０００６】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、レーザー光及びレーザー光に励起されたプラズマ光の影響を低減して、レーザー加工される加工物の撮像画質を向上できる撮像装置、金属加工装置、及び撮像方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の撮像装置は、レーザー加工される加工物を撮像するイメージセンサと、開閉により、イメージセンサを露出又は遮蔽するシャッタと、シャッタの開閉及び加工物に対して発光する光源の発光を制御するコントローラと、を備える。コントローラの制御により、レーザー加工するための第１のレーザー光の非照射時間に、シャッタが開く又は光源が発光する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、レーザー光及びレーザー光に励起されたプラズマ光の影響を低減して、レーザー加工される加工物の撮像画質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態における金属加工装置の構成例を示す模式図
【図２】金属加工装置の構成例を示すブロック図
【図３】積層造形を説明するための模式図
【図４】カメラの構成例を示すブロック図
【図５】各種光の特性例と各種フィルタの特性例とを示す模式図
【図６】（Ａ）光源のオンオフにカメラのシャッタの開閉を同期させることを説明するための模式図、（Ｂ）カメラのシャッタの開閉に光源のオンオフを同期させることを説明するための模式図、（Ｃ）レーザー照射とカメラのシャッタの開閉とのタイミングを説明するための模式図
【図７】（Ａ）露光時間の異なる２つの撮像画像を得て合成する第１合成例を示す模式図、（Ｂ）露光時間の異なる２つの撮像画像を得て合成する第２合成例を説明するための模式図
【図８】（Ａ）１フレームにおいて複数回露光する場合のカメラのシャッタの開閉例を示す模式図、（Ｂ）複数の撮像画像から得られた合成画像における金属粉の所定時間での移動例を示す模式図
【図９】金属粉の速度分布の一例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１１】
（本開示の一形態を得るに至った経緯）
特許文献１に記載された溶接部可視化装置では、光切断用のレーザー照射のタイミングに合わせて、照明用のレーザー照射を行い、カメラのシャッタを開いて溶接部を撮像する。つまり、レーザー光及びレーザー光により励起されるプラズマ光の発光時間にカメラのシャッタを開いて撮像するので、撮像時におけるレーザー光とプラズマ光との光強度の低減が不十分となる。そのため、溶接部以外の加工物全体や加工面の様子を撮像することは困難である。
【００１２】
以下、レーザー光及びレーザー光に励起されたプラズマ光の影響を低減して、レーザー加工される加工物の撮像画質を向上できる撮像装置、金属加工装置、及び撮像方法について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
［構成等］
図１は、第１の実施形態における金属加工装置１０の構成例を示す模式図である。図２は、金属加工装置１０の構成例を示すブロック図である。図３は、金属加工機２０による積層造形を説明するための模式図である。
【００１４】
金属加工装置１０は、金属加工機２０、カメラ３０、及び操作盤４０を備える。
【００１５】
金属加工機２０は、母材２６を用いて金属をレーザー加工し、加工物５０を得る。レーザー加工は、例えば、積層造形、切削加工を含む。本実施形態では、主に積層造形を例示する。
【００１６】
カメラ３０は、レーザー加工される加工物５０の周辺を撮像し、撮像された画像（撮像画像）を操作盤４０へ出力する。
【００１７】
操作盤４０は、金属加工機２０に対して所定の指示を与えるための操作を受け付ける。操作盤４０は、レーザー加工の作業を行うユーザ７０により操作される。操作盤４０は、撮像画像を表示し、ユーザ７０が金属加工機２０へ指示するための指示操作を受け付ける。つまり、操作盤４０は、ユーザインタフェースとしての機能を有する。
【００１８】
金属加工機２０は、例えば、ノズル２１、レーザー照射器２２、金属粉噴射器２３、ガス噴射器２４、及びプロセッサ２５を備える。
【００１９】
ノズル２１は、気体、液体、又は固体の各種流体を噴出する。流体は、レーザー（例えばＹＡＧレーザー）、シールドガス（例えば不活性ガス（例えばアルゴン））、及び金属粉を含む。
【００２０】
レーザー照射器２２は、ノズル２１を介して、母材２６に対してレーザー加工のためのレーザー光２２ａを照射する。レーザー照射器２２は、プロセッサ２５からの制御信号に基づいて、レーザーを照射する。例えば、レーザー照射器２２は、レーザー光２２ａの光強度、照射量、照射方向、照射時間の少なくとも１つを調整して、レーザー光２２ａを照射する。レーザー照射器２２は、装置本体又はノズル２１周辺に設けられる。
【００２１】
金属粉噴射器２３は、ノズル２１を介して、母材２６に対してレーザー加工のための金属粉２３ａを噴射する。金属粉噴射器２３は、プロセッサ２５からの制御信号に基づいて、金属粉２３ａを噴射する。例えば、金属粉噴射器２３は、金属粉２３ａの噴射速度、噴射量、噴射方向、噴射時間の少なくとも１つを調整して、金属粉２３ａを噴射する。金属粉噴射器２３は、装置本体又はノズル２１周辺に設けられる。
【００２２】
ガス噴射器２４は、ノズル２１を介して、シールドガス２４ａを噴射する。シールドガス２４ａは、レーザー加工中に溶解金属と空気との接触を遮断する。また、シールドガスは、金属粉２３ａの母材２６に対する噴射方向を調整する。ガス噴射器２４は、プロセッサ２５からの制御信号に基づいて、シールドガス２４ａを照射する。例えば、ガス噴射器２４は、シールドガス２４ａの噴射速度、噴射量、噴射方向、噴射時間の少なくとも１つを調整して、シールドガス２４ａを噴射する。ガス噴射器２４は、装置本体又はノズル２１周辺に設けられる。
【００２３】
プロセッサ２５は、操作盤４０からの制御信号を、各機器（レーザー照射器２０、金属粉噴射器２３及びガス噴射器２４）を制御するための制御信号に変換する。プロセッサ２５は、例えば金属加工機２０の装置本体に配置される。
【００２４】
図３に示すように、金属加工機２０では、ノズル２１から、母材２６に対して、レーザー光２２ａが照射され、金属粉２３ａ及びシールドガス２４ａが噴射される。母材２６におけるレーザー光２２ａが照射される位置周辺には、溶解池２７が形成される。溶解池２７は、アーク熱等によって母材２６が溶解して形成される。溶解池２７に隣接して、希釈域２８及び造形部２９が形成される。希釈域２８は、レーザー光２２ａの照射により母材２６が希釈化された領域である。造形部２９は、金属粉２３ａがレーザー光２２ａにより焼結されて、母材２６上に形成される。加工物５０は、例えば、母材２６、溶解池２７、希釈域２８、及び造形部２９を含む。
【００２５】
図４は、カメラ３０の詳細構成例を示す模式図である。カメラ３０は、光源３１、レンズ３２、フィルタ３３、モータ３４、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３５、イメージセンサ３６、及び第１のイメージプロセッサ３７を備える。
【００２６】
光源３１は、例えば補助光３１ａとしての近赤外光を、金属加工機２０により加工される加工物５０周辺に対して照射（発光）する。光源３１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源である。光源３１は、ＣＰＵ３５からの光源制御信号に基づいて動作する。近赤外光は光の波長が比較的長いので、近赤外光を用いることで、粒子を介して対象物を撮影でき、ユーザ７０がこの対象物を観察できる。例えば、カメラ３０が、金属粉２３ａが存在しても、金属粉２３ａを介在して存在する加工物５０を容易に観察できる。
【００２７】
尚、図４では、光源３１がカメラ３０内に設けられているが、カメラ３０外に設けられてもよい。
【００２８】
レンズ３２は、例えばズームレンズを含み、加工物５０を含む被写体５１の像をイメージセンサ３６の受光面に結像させる。ズームレンズを用いる場合、加工物５０を拡大して撮像できるので、加工物５０を観察し易くなる。
【００２９】
尚、被写体５１周辺には、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂのような光強度の大きい光が存在するが、後述するタイミング制御やフィルタ制御により、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂの影響を低減して、被写体５１の像が得られる。図２及び図４では、説明を簡単にするため、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂが被写体５１に含まれているが、実際には、影響が低減されている。
【００３０】
フィルタ３３は、例えば、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）フィルタ、ＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットフィルタ、又はＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを含む。ＢＰＦは、レーザー光２２ａの波長と、及びレーザー光２２ａにより母材２６において励起されたプラズマ光２２ｂの波長と、の間の波長帯の信号を透過し、その他の波長帯の信号を遮断する。ＩＲカットフィルタは、可視光の波長帯の信号を透過し、非可視光（例えば赤外光）の波長帯の信号を遮断する。ＮＤフィルタは、全波長帯にわたって信号を減衰させる。
【００３１】
フィルタ３３として、ＢＰＦフィルタ、ＮＤフィルタ、及びＩＲカットフィルタのいずれかが選択され、イメージセンサ３６の前面（受光面側）に配置される。例えば、金属加工機２０がレーザー加工する際には、ＣＰＵ３５により、ＢＰＦ又はＮＤフィルタが選択される。金属加工機２０がレーザー加工しない際には、ＣＰＵ３５により、ＩＲカットフィルタが選択される。フィルタ３３としてのＢＰＦフィルタ、ＮＤフィルタ、及びＩＲカットフィルタは、モータ３４の駆動により、イメージセンサ３６の前面に移動する。
【００３２】
モータ３４は、ＣＰＵ３５からの駆動制御信号に基づいて、フィルタ３３としてのＢＰＦフィルタ、ＮＤフィルタ、及びＩＲカットフィルタを、イメージセンサ３６の前面に移動させる。
【００３３】
ＣＰＵ３５は、図示しないメモリと協働し、カメラ３０内の各部を統括する。メモリは、ＣＰＵ３５に内蔵されてもよい。ＣＰＵ３５は、レーザー光２２ａのパルスタイミングとの同期信号を金属加工機２０のプロセッサ２５から取得する。ＣＰＵ３５は、プロセッサ２５からのレーザー光２２ａの同期信号に基づいて、動作する。例えば、ＣＰＵ３５は、この同期信号に基づいて、光源３１を点灯又は消灯するタイミングを制御してもよい。ＣＰＵ３５は、この同期信号に基づいて、シャッタ３８の開閉タイミングを制御してもよい。
【００３４】
また、ＣＰＵ３５は、モータ３４を駆動するための駆動制御信号を、モータ３４へ出力する。ＣＰＵ３５は、シャッタ３８を開閉するためのシャッタ制御信号を、シャッタ３８へ出力する。ＣＰＵ３５は、光源３１の点灯及び消灯を制御するための光源制御信号を、光源３１へ出力する。ＣＰＵ３５は、イメージセンサ３６により得られる画像信号のゲインを調整するためのゲイン調整信号を、第１のイメージプロセッサ３７へ出力する。
【００３５】
イメージセンサ３６は、イメージセンサ３６の受光面に結像された被写体５１の像を、光の強度に応じた電気信号に変換し、画像信号を得る。イメージセンサ３６は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ又はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、を含む。
【００３６】
また、イメージセンサ３６は、露光時間を調整するための電子的なシャッタ３８を有する。シャッタ３８は、ＣＰＵ３５からのシャッタ制御信号に基づいて開閉する。シャッタ３８が開くと、イメージセンサ３６の受光面が露出される。シャッタ３８が閉じると、イメージセンサ３６の受光面が遮蔽される。
【００３７】
第１のイメージプロセッサ３７は、イメージセンサ３６により生成された撮像画像に対して、各種画像処理を行う。第１のイメージプロセッサ３７は、例えば、この画像処理として、ＣＰＵ３５からのゲイン調整信号に基づいて、画像信号のゲインを調整する。また、第１のイメージプロセッサ３７は、例えば、画像信号から画像符号化し、撮像画像を得る。第１のイメージプロセッサ３７は、各種画像処理された撮像画像を、操作盤４０へ出力する。
【００３８】
図１，図２に示すように、操作盤４０は、例えば、第２のイメージプロセッサ４１、モニタ４２、及びインプットデバイス４３を備える。
【００３９】
第２のイメージプロセッサ４１は、カメラ３０からの撮像画像を取得し、撮像画像に対して各種画像処理を行う。第２のイメージプロセッサ４１は、例えば、この画像処理として、撮像画像の特徴を抽出する。例えば、第２のイメージプロセッサ４１は、撮像画像の特徴を抽出し、撮像画像に含まれる加工物の形状と、メモリ等に登録された所望の加工物の形状と、を比較する。第２のイメージプロセッサ４１は、比較結果に基づいて、例えば、加工物に所望の形状から変異がある場合、金属加工機２０の各機器（例えばレーザー照射器２２、金属粉噴射器２３、ガス噴射器２４）を制御するための制御信号を生成する。第２のイメージプロセッサ４１は、生成された制御信号を、金属加工機２０のプロセッサ２５へ出力する。
【００４０】
これにより、金属加工装置１０は、ユーザ７０による操作を行わずに、レーザー加工に係るパラメータを自動制御できる。レーザー加工に係るパラメータは、例えば、レーザー光２２ａの光強度や照射量や照射方向や照射時間、金属粉２３ａの噴射速度や噴射量や噴射方向や噴射時間、シールドガス２４ａの噴射速度や噴射量や噴射方向や噴射時間の少なくとも１つを含む。
【００４１】
また、第２のイメージプロセッサ４１は、撮像画像に所定の加工（例えば撮像画像の合成）を行い、又は加工を行わないで、撮像装置をモニタ４２へ出力する。
【００４２】
モニタ４２は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）であり、第２のイメージプロセッサ４１からの各種情報（例えば、画像Ｐ１、後述する温度お分布図や速度分布図）を表示する。モニタ４２の表示により、ユーザ７０は、画像Ｐ１に含まれるレーザー加工された加工物５０の観察や検査を実施できる。尚、画像Ｐ１は、加工物５０を含む撮像画像や撮像画像が加工された画像である。
【００４３】
インプットデバイス４３は、ユーザ７０からの入力操作を受け付ける。インプットデバイス４３は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、等を含む。インプットデバイス４３は、入力操作に基づいて、金属加工機２０を制御するための制御信号を生成する。インプットデバイス４３は、生成された制御信号を、金属加工機２０のプロセッサ２５へ出力する。
【００４４】
インプットデバイス４３は、例えば、モニタ４２に表示された画像Ｐ１を確認したユーザ７０から、レーザー加工を調整するための入力操作を受け付ける。例えば、ユーザ７０が、モニタ４２に表示された画像Ｐ１を参照して加工物５０の形状の変異を確認した場合、加工物５０を所望の形状とするように、レーザー加工に係るパラメータ（例えば金属粉２３ａの噴射量や噴射方向）を調整するための制御信号を生成する。
【００４５】
これにより、金属加工装置１０は、ユーザ操作に基づいて、レーザー加工に係るパラメータを手動制御できる。
【００４６】
尚、第２のイメージプロセッサ４１及びモニタ４２は、カメラ３０が備えてもよい。また、モニタ４２は、操作盤４０やカメラ３０が備えるのではなく、別体に設けられてもよい。
【００４７】
［各種光及び各種フィルタの波長特性］
図５は、各種光及び各種フィルタの波長特性を示す模式図である。図５では、レーザー光２２ａの波長特性Ｃ１、プラズマ光２２ｂの波長特性Ｃ２、及び光源３１が用いる補助光３１ａ（近赤外光）の波長特性Ｃ３を示している。また、図５では、ＢＰＦの波長特性Ｃ４（フィルタ特性）及びＩＲカットフィルタの波長特性Ｃ５（フィルタ特性）を示している。
【００４８】
レーザー光２２ａの波長特性Ｃ１では、レーザー光２２ａがおよそ８５０（ｎｍ）以上の波長を有し、波長が１０６５（ｎｍ）付近の位置で光強度のピークが存在する。プラズマ光２２ｂの波長特性Ｃ２では、プラズマ光２２ｂがおよそ７９０（ｎｍ）以下の波長を有し、波長が６８０（ｎｍ）付近の位置で光強度のピークが存在する。補助光３１ａの波長特性Ｃ３では、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの光強度が小さい波長帯に光強度のピークが存在し、例えば波長が８０８（ｎｍ）の位置で光強度のピークが存在する。
【００４９】
ＢＰＦの波長特性Ｃ４では、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの光強度が小さい波長帯（例えば波長が７７０（ｎｍ）〜８５０（ｎｍ））の透過率が大きく、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの光強度が大きい波長帯の透過率が小さい。ＩＲカットフィルタの波長特性Ｃ４では、可視光の波長帯（例えば７００（ｎｍ）以下の波長帯）の透過率が大きく、非可視光（赤外光）の波長帯の透過率が小さい。
【００５０】
尚、プラズマ光２２ｂの波長特性Ｃ２は、加工物５０の金属の種類に依存して変化する。
【００５１】
［カメラ３０の構成のバリエーション］
カメラ３０は、フィルタ３３として、波長特性Ｃ４のＢＰＦを設けてもよい。これにより、カメラ３０は、加工物５０が反射する光よりも光強度が十分に大きいレーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの波長帯の光（外乱光）を低減でき、加工物５０自体（つまり観察対象の実映像）の撮像画質を向上できる。
【００５２】
従って、ユーザ７０は、加工物５０の様子、加工物５０の特定の面の様子を、光強度が強いレーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの影響を低減して、確認できる。
【００５３】
また、カメラ３０は、波長特性Ｃ３の補助光３１ａを加工物５０に対して照明する光源３１を備えてもよい。但し、ここでの補助光３１ａの光強度は、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂの光強度よりも小さい。これにより、カメラ３０は、加工物５０が反射する光量を増大でき、イメージセンサ３６に取り込まれる光量を増大できるので、加工物５０からの光の光強度をレーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの光強度に近づけることができる。従って、カメラ３０は、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの波長帯の光による影響を低減でき、加工物５０自体の撮像画質を向上できる。
【００５４】
尚、カメラ３０は、波長特性Ｃ４のＢＰＦ及び波長特性Ｃ３の補助光３１ａの双方を使用してもよい。これにより、カメラ３０は、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの波長帯の光による影響を一層低減でき、加工物５０自体の撮像画質を向上できる。
【００５５】
また、カメラ３０は、波長特性Ｃ３の補助光３１ａを加工物５０に対して照明する光源３１を備えてもよい。但し、ここでの補助光３１ａの光強度は、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂの光強度よりも大きい。例えば、光源３１は、補助光３１ａをパルス化し、レーザー照明にすると、光強度を大きくできる。この場合、カメラ３０は、フィルタ３３として、ＮＤフィルタを設ける。これにより、カメラ３０は、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂの影響を相対的に低減できる。また、カメラ３０は、ＮＤフィルタを設けることで、加工物５０周辺の全体の光強度を小さくでき、イメージセンサ３６による受光量が過大となることを抑制でき、受光量を良好にできる。従って、カメラ３０は、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの波長帯の光による影響を低減でき、加工物５０自体の撮像画質を向上できる。
【００５６】
［シャッタ、照明、レーザー光照射の同期］
図６（Ａ），（Ｂ）は、カメラ３０のシャッタ３８の開閉タイミングと補助光３１ａの照射タイミングとの同期を示す模式図である。カメラ３０は、カメラ３０のシャッタ３８の開閉タイミングと補助光３１ａの照射タイミング（光源３１のオンオフのタイミング）とを同期させてもよい。
【００５７】
この場合、図６（Ａ）に示すように、ＣＰＵ３５が、補助光３１ａのオンオフのタイミングに、シャッタ３８の開閉タイミングを合わせるように、同期させてもよい。例えば、ＣＰＵ３５が、光源３１をオンするとシャッタ３８を開き、光源３１をオフするとシャッタ３８を閉じてもよい。
【００５８】
また、図６（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ３５が、シャッタ３８の開閉タイミングに、補助光３１ａの照射タイミングを合わせるように、同期させてもよい。例えば、ＣＰＵ３５が、シャッタ３８を開くと光源３１をオンし、シャッタ３８を閉じると光源３１をオフしてもよい。
【００５９】
図６（Ｃ）は、カメラ３０のシャッタ３８の開閉タイミングとレーザー光２２ａの照射タイミングとの同期を示す模式図である。ＣＰＵ３５は、パルス状のレーザー光２２ａの照射が終了するタイミングに合わせて、シャッタ３８を開くよう指示する。これにより、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂがイメージセンサ３６に到達する可能性を低減できるので、撮像画質を向上できる。
【００６０】
カメラ３０のＣＰＵ３５は、金属加工機２０のプロセッサ２５から取得したレーザー光２２ａの同期信号を用いて、レーザー光２２ａの非照射期間とシャッタ３８の開閉タイミングおよび／または補助光の照射タイミングとを同期させる。
【００６１】
［金属粉の速度及び温度の導出例］
金属加工機２０がレーザー加工に用いる金属粉２３ａは、金属粉２３ａの温度が高い程、光強度が大きくなり、高輝度粒子となる。一方、金属粉２３ａは、金属粉２３ａの温度が低い程、光強度が小さくなり、低輝度粒子となる。高輝度粒子は、撮像画像に写り込み易く、低輝度粒子は、撮像画像に写り込み難い。
【００６２】
ＣＰＵ３５は、シャッタ３８が開いている時間を長くし、露光時間を長くしてもよい。露光時間が長い程、イメージセンサ３６が露出された時間が長くなり、取り込まれる光の量が多くなり、撮像画像が明るくなる。従って、カメラ３０は、高温の金属粉２３ａである高輝度粒子とともに、低温の金属粉２３ａである低輝度粒子も撮像できる可能性が高くなる。
【００６３】
ＣＰＵ３５は、シャッタ３８が閉じている時間を短くし、露光時間を短くしてもよい。露光時間が短い程、イメージセンサ３６が遮蔽された時間が長くなり、取り込まれる光の量が少なくなり、撮像画像が暗くなる。従って、カメラ３０は、高温の金属粉２３ａである高輝度粒子を撮像できる可能性が高いが、低温の金属粉２３ａである低輝度粒子を撮像することは困難である。
【００６４】
図７（Ａ），（Ｂ）は、露光時間の異なる２つの撮像画像を合成することを説明する模式図である。図７（Ａ），（Ｂ）では、１フレームで１枚の撮像画像を得ることを例示する。
【００６５】
図７（Ａ）では、露光時間を長くして撮像された撮像画像Ｐ１１に、金属粉２３ａの移動の軌跡Ｑ１１が写り込んでいる。また、露光時間を短くして撮像された撮像画像Ｐ１２に、金属粉２３ａの移動の軌跡Ｑ１２が写り込んでいる。第２のイメージプロセッサ４１は、撮像画像Ｐ１１と撮像画像Ｐ１２とを合成し、合成画像Ｐ１３を得る。合成画像Ｐ１３は、モニタ４２に表示され得る。
【００６６】
図７（Ａ）では、露光時間の短い撮像画像Ｐ１２に軌跡Ｑ１２が写り込んでいることから、モニタ４２を確認したユーザ７０は、撮像された金属粉２３ａが高温であると推定できる。また、このユーザ７０は、撮像された金属粉２３ａの速度が高速であると推定できる。
【００６７】
また、図７（Ａ）では、第２のイメージプロセッサ４１が、軌跡Ｑ１２が写り込んでいることを画像認識し、撮像された金属粉２３ａが高温であると推定してもよい。また、第２のイメージプロセッサ４１が、撮像された金属粉２３ａが高速であると推定してもよい。
【００６８】
図７（Ｂ）では、露光時間を長くして撮像された撮像画像Ｐ２１に、金属粉２３ａの移動の軌跡Ｑ２１が写り込み、露光時間を短くして撮像された撮像画像Ｐ２２に、金属粉２３ａの移動の軌跡が写り込んでいない。第２のイメージプロセッサ４１は、撮像画像Ｐ２１と撮像画像Ｐ２２とを合成し、合成画像Ｐ２３を得る。合成画像Ｐ２３は、モニタ４２に表示され得る。
【００６９】
図７（Ｂ）では、露光時間の短い撮像画像Ｐ２２に金属粉２３ａの移動の軌跡が写り込んでいないことから、モニタ４２を確認したユーザ７０は、撮像された金属粉２３ａが低温であると推定できる。また、このユーザ７０は、撮像された金属粉２３ａの速度が低速であると推定できる。
【００７０】
また、図７（Ｂ）では、第２のイメージプロセッサ４１が、金属粉２３ａの移動の軌跡が写り込んでいないことを画像認識し、撮像された金属粉２３ａが低温であると推定してもよい。また、第２のイメージプロセッサ４１が、撮像された金属粉２３ａが低速であると推定してもよい。
【００７１】
カメラ３０は、図７（Ａ），（Ｂ）に示した露光時間が比較的長くした撮像と、露光時間が比較的短くした撮像とを、相互に実施してもよい。ＣＰＵ３５は、シャッタ３８を開いた時間を長くして撮像し、シャッタ３８を閉じた時間を長くして撮像し、この撮像を反復してもよい。これにより、露光時間が比較的長い撮像では、高輝度粒子とともに、低輝度粒子を含む画像が得られる。また、露光時間が比較的短い撮像では、高輝度粒子を含み、低輝度粒子を含まない画像が得られる。従って、カメラ３０は、シャッタ３８の開閉時間を制御することで、金属粉２３ａの速度や温度を容易に推定できる。
【００７２】
また、図８（Ａ）に示すように、カメラ３０は、１フレームで複数枚の撮像画像を得てもよい。図８（Ａ）では、１フレームにおいて４枚の撮像画像を得ることを例示している。具体的には、ＣＰＵ３５は、所定時間ｔ１毎にシャッタ３８を開閉し、イメージセンサ３６が、取り込まれた光信号を電気信号に変換して、撮像画像を得る。尚、所定時間ｔ１は、例えば４．２（ミリ秒）である。
【００７３】
図８（Ｂ）は、１フレームで得られた複数枚の撮像画像を重ねた合成画像Ｐ３３を示す模式図である。合成画像Ｐ３３では、移動物体（例えば金属粉２３ａ）については移動の前後の位置に示され、非移動物体（例えばノズル２１）については１つ示されている。図８（Ｂ）に示すように、カメラ３０は、１フレームで複数回露光する高速露光を実施することで、粒子毎に移動を追跡可能である。
【００７４】
例えば、所定時間ｔ１の始端ｔ１１で撮像された画像と所定時間ｔ１の終端ｔ１２で撮像された画像とに写り込んだ金属粉２３ａが、合成画像Ｐ３３の位置ｄ１から位置ｄ２へ移動しているとする。第２のイメージプロセッサ４１は、合成画像Ｐ３３における位置ｄ１と位置ｄ２の距離を、実空間上の距離ｒに変換する。この場合、第２のイメージプロセッサ４１は、移動物体の速度を、距離ｒ（ｍｍ）／ｔ１（ミリ秒）で算出できる。例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示す金属粉２３ａの速度は、１（ｍｍ）／４．２（ミリ秒）＝２３８（ｍ／秒）である。
【００７５】
また、第２のイメージプロセッサ４１は、撮像画像における各位置での金属粉２３ａの速度に基づいて、金属粉２３ａの速度分布を生成してもよい。第２のイメージプロセッサ４１は、撮像画像における各位置での金属粉２３ａの温度に基づいて、金属粉２３ａの温度分布を生成してもよい。
【００７６】
図９は、金属粉２３ａの速度分布を示す模式図である。図９に示すように、ノズル２１に近い程、噴射時の噴射速度が維持されるので、金属粉２３ａが高速である。また、ノズル２１から遠く、母材２６に近い程、金属粉２３ａが空気抵抗等を受けて、金属粉２３ａが低速になる。例えば、図９では、領域Ｄ１において金属粉２３ａが最も高速であり、領域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５に向かって、金属粉２３ａが低速になる。
【００７７】
尚、金属粉２３ａの温度分布は、金属粉２３ａの温度が金属粉２３ａの速度に依存することから、金属粉２３ａの速度分布と同様になる。
【００７８】
速度分布図や温度分布図は、例えば、コンター図により示されてもよい。例えば、第２のイメージプロセッサ４１が、コンター図を生成し、モニタ４２に出力させてもよい。また、第２のイメージプロセッサ４１は、速度分布図や温度分布図（例えばコンター図）と撮像画像を合成して、モニタ４２に表示させてもよい。これにより、ユーザ７０は、加工物５０周辺の各位置における金属粉２３ａの速度や温度を容易に認識できる。
【００７９】
このように、第２のイメージプロセッサ４１は、金属粉２３ａの速度を推定してもよい。モニタ４２は、金属粉２３ａの速度の情報を表示してもよい。モニタ４２は、金属粉２３ａの速度の情報を表示する。これにより、ユーザ７０は、金属加工機２０に対してインプットデバイス４３を介して金属粉２３ａの速度を調整すべく、シールドガスの噴射速度を調整できる。
【００８０】
また、第２のイメージプロセッサ４１は、金属粉２３ａの速度から、シールドガス２４ａの噴射速度を推定してもよい。モニタ４２は、シールドガス２４ａの噴射速度の情報を表示してもよい。
【００８１】
また、第２のイメージプロセッサ４１は、金属粉２３ａの速度から、金属粉２３ａの温度を推定してもよい。モニタ４２は、金属粉２３ａの温度の情報を表示してもよい。
【００８２】
［効果等］
このように、金属加工装置１０によれば、加工物５０の周辺に光強度が十分に大きいレーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂが発生していても、レーザー光２２ａの非照射時間に、シャッタ３８を開放する。また、カメラ３０は、シャッタ３８の開閉と光源３１の光照射タイミング（つまり光源３１のオンオフ）とを同期させる。そのため、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂの存在が少ない時間（非照射時間）に、加工物５０の周辺を好適に撮像できる。
【００８３】
従って、ユーザ７０又は第２のイメージプロセッサ４１は、撮像画像や画像Ｐ１を参照することで、レーザー加工された加工物５０の形状、模様、色彩等を容易に認識できる。また、金属加工装置１０は、１つ以上の撮像画像や画像Ｐ１を参照することで、金属粉２３ａの速度分布図や温度分布図を生成できる。
【００８４】
よって、ユーザ７０は、画像Ｐ１の参照結果に応じて、インプットデバイス４３を介して、レーザー加工に係るパラメータ（例えば、レーザー光２２ａ、金属粉２３ａ、シールドガス２４ａに係るパラメータ）を手動で調整できる。また、第２のイメージプロセッサ４１は、加工物５０の周辺の撮像画像を基に画像処理し、レーザー加工に係るパラメータを自動で調整できる。パラメータが調整されることで、金属加工装置１０は、加工物５０の形状や積層厚みを所望の状態に近づけることができる。
【００８５】
また、カメラ３０は、シャッタ３８の開閉を制御することで、撮像画像に写り込む金属粉２３ａの輝度や露光時間を自由に調整できる。撮像画像において輝度の高い（明るい）金属粉２３ａは高温であり、撮像画像において輝度の低い（暗い）金属粉２３ａは低温である。
【００８６】
従って、金属加工装置１０は、シャッタ制御（シャッタ３８の開閉制御）により、金属粉２３ａの相対温度を算出でき、速度分布図を生成できる。また、金属加工装置１０は、露光時間と撮像画像における金属粉２３ａの移動距離とに基づいて、金属粉２３ａの速度を算出でき、速度分布図を生成できる。このように、粒子明暗と粒子温度とは相関がある。
【００８７】
また、１フレームにおいて複数枚、加工物５０周辺を撮像することで、各撮像画像を比較して金属粉２３ａの移動を追跡できる。また、各撮像画像の撮像時間の差が１フレームで１枚撮像する場合と比較すると小さくなるので、ユーザ７０又は第２のイメージプロセッサ４１は、金属粉２３ａの移動の詳細を認識できる。そのため、金属加工装置１０は、金属粉２３ａの速度及び温度を高精度に検出できる。
【００８８】
（他の実施形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、第１の実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。
【００８９】
第１の実施形態では、カメラ３０が金属加工装置１０に含まれることを例示したが、カメラ３０が金属加工装置１０に含まれなくてもよい。
【００９０】
第１の実施形態では、カメラ３０が、電子的なシャッタ３８を有することを例示したが、電子的なシャッタ３８の代わりに、物理的なシャッタ機構を有してもよい。
【００９１】
第１の実施形態では、プロセッサ（例えばプロセッサ２５、第１のイメージプロセッサ３７、第２のイメージプロセッサ４１）は、物理的にどのように構成してもよい。また、プログラム可能なプロセッサを用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサの設計の自由度を高めることができる。プロセッサは、１つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、第１の実施形態の各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで１つのプロセッサを構成すると考えることができる。また、プロセッサは、半導体チップと別の機能を有する部材（コンデンサ等）で構成してもよい。また、プロセッサが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、１つの半導体チップを構成してもよい。
【００９２】
第１の実施形態では、図１，２，４の構成を示したが、各構成は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよい。
【００９３】
（本開示の実施形態の概要）
本開示の実施形態のカメラ３０は、レーザー加工される加工物５０を撮像するイメージセンサ３６と、開閉により、イメージセンサ３６を露出又は遮蔽するシャッタ３８と、シャッタ３８の開閉及び加工物５０に対して発光する光源３１の発光を制御するＣＰＵ３５と、を備える。また、ＣＰＵ３５の制御により、レーザー加工するためのレーザー光２２ａの非照射時間に、シャッタ３８が開く、又は、光源３１が発光する。
【００９４】
カメラ３０は撮像装置の一例である。ＣＰＵ３５はコントローラの一例である。レーザー光２２ａは第１のレーザー光の一例である。
【００９５】
これにより、カメラ３０は、撮像時におけるレーザー光２２ａとプラズマ光２２ｂとの影響を抑制できる。そのため、カメラ３０は、溶接部（溶接池等）及び溶接部以外の加工物５０全体や加工面の様子を撮像でき、撮像画像の画質を向上できる。
【００９６】
また、カメラ３０は、光源を備えてもよい。
【００９７】
また、カメラ３０は、イメージセンサ３６の前面に設けられたフィルタ３３を備えてもよい。フィルタ３３は、レーザー光２２ａの波長帯と、レーザー光２２ａにより加工物５０で励起されたプラズマ光２２ｂの波長帯と、の間の波長帯である第１の波長帯の光を透過し、第１の波長帯以外の第２の波長帯の光を遮断してもよい。
【００９８】
これにより、カメラ３０は、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの光強度を低減し、加工物５０の光強度を相対的に増大して、被写体５１を撮像できる。
【００９９】
また、カメラ３０は、光源３１が、レーザー光２２ａの波長帯と、レーザー光２２ａにより加工物５０で励起されたプラズマ光２２ｂの波長帯と、の間の波長帯の光を発光してもよい。
【０１００】
これにより、カメラ３０は、レーザー光２２ａ及びプラズマ光２２ｂの間の波長帯の光を用いて加工物５０を照明することで、加工物５０の光強度を相対的に増大して、被写体５１を撮像できる。
【０１０１】
また、カメラ３０は、イメージセンサ３６の前面に設けられた減光フィルタを備えてもよい。光源３１は、加工物５０に対して、レーザー光２２ａよりも光強度が強い第２のレーザー光を発光してもよい。第２のレーザー光は、例えば、光強度が大きい補助光３１ａである。
【０１０２】
これにより、カメラ３０は、相対的にレーザー光２２ａよりも加工物５０の光強度を大きくできるので、加工物５０の光強度を相対的に増大して、被写体５１を撮像できる。また、カメラ３０は、減光フィルタを用いることで、第２のレーザー光の光強度を抑制でき、撮像画像におけるハレーションの発生を低減できる。
【０１０３】
また、カメラ３０は、シャッタ３８が、ＣＰＵ３５の制御により、第１の時間にわたって開く第１の開動作と、第１の時間よりも短い第２の時間にわたって開く第２の開動作と、を交互に反復してもよい。
【０１０４】
これにより、カメラ３０は、露光時間の長い撮像画像と露光時間の短い撮像画像とを取得できる。カメラ３０は、露光時間の長い撮像画像により、低輝度粒子を容易に撮像できる。カメラ３０は、露光時間の短い撮像画像により、露光時間の短い撮像画像に金属粉２３ａが写り込むか否かに応じて、レーザー加工で用いられる金属粉２３ａの速度や温度を推定できる。
【０１０５】
また、カメラ３０は、シャッタ３８が、ＣＰＵ３５の制御により、１フレームにおいて複数回開閉してもよい。
【０１０６】
これにより、カメラ３０は、画像を撮像する時間間隔を短縮できる。そのため、カメラ３０は、複数の撮像画像における移動物体の位置の差に基づいて、移動物体の速度を高精度に推定できる。
【０１０７】
また、カメラ３０は、イメージセンサ３６により撮像された加工物５０の画像と、シャッタ３８の開閉速度と、に基づいて、レーザー加工において噴射された金属粉２３ａの速度を推定するプロセッサを備えてもよい。プロセッサは、例えば、第２のイメージプロセッサ４１である。
【０１０８】
これにより、ユーザ７０は、金属粉２３ａの速度を参照して、手動操作によりレーザー加工（例えばシールドガス２４ａの噴射速度）を調整できる。また、カメラ３０は、金属粉２３ａの速度に基づいて制御信号を生成し、自動でレーザー加工を調整できる。
【０１０９】
また、カメラ３０は、プロセッサが、推定された金属粉２３ａの速度に基づいて、金属粉２３ａの温度を推定してもよい。
【０１１０】
これにより、ユーザ７０は、金属粉２３ａの温度を参照して、手動操作によりレーザー加工（例えばシールドガス２４ａの噴射速度）を調整できる。また、カメラ３０は、金属粉２３ａの温度に基づいて制御信号を生成し、自動でレーザー加工を調整できる。
【０１１１】
また、カメラ３０は、プロセッサが、推定された金属粉２３ａの速度に基づいて、レーザー加工において噴射されたガスの速度を推定してもよい。
【０１１２】
これにより、ユーザ７０は、ガスの速度を参照して、手動操作によりレーザー加工（例えばシールドガス２４ａの噴射速度）を調整できる。また、カメラ３０は、ガスの速度に基づいて制御信号を生成し、自動でレーザー加工を調整できる。
【０１１３】
また、カメラ３０は、プロセッサが、推定された金属粉又はガスの状態に基づいて、レーザー加工を制御してもよい。
【０１１４】
これにより、ユーザ７０が、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂの影響を低減して撮像された撮像画像を参照して、レーザー加工を手動調整する手間を省ける。
【０１１５】
また、本開示の実施形態の金属加工装置１０は、カメラ３０と、光源３１と、モニタ４２と、を備える。光源３１は、加工物５０に対して発光する。カメラ３０は、レーザー加工される加工物５０を撮像するイメージセンサ３６と、開閉により、イメージセンサ３６を露出又は遮蔽するシャッタ３８と、シャッタ３８の開閉及び光源３１の発光を制御するＣＰＵ３５と、を備える。ＣＰＵ３５の制御により、レーザー加工するためのレーザー光２２ａの非照射時間に、シャッタ３８が開く、又は、光源３１が発光する。モニタ４２は、カメラ３０により撮像された加工物５０の画像Ｐ１を表示する。
【０１１６】
これにより、金属加工装置１０は、撮像時におけるレーザー光２２ａとプラズマ光２２ｂとの影響を抑制できる。そのため、金属加工装置１０は、溶接部（溶接池等）及び溶接部以外の加工物５０全体や加工面の様子を撮像でき、撮像画像の画質を向上できる。また、ユーザ７０は、撮像画像をモニタ４２で確認することで、加工物５０の様子を容易に観察でき、レーザー加工の調整を容易に実施できる。
【０１１７】
また、金属加工装置１０は、イメージセンサ３６により撮像された加工物５０の画像と、シャッタ３８の開閉速度と、に基づいて、レーザー加工において噴射された金属粉２３ａの速度を推定する制御装置を備えてもよい。制御装置は、例えば操作盤４０である。
【０１１８】
これにより、ユーザ７０は、金属粉２３ａの速度を参照して、手動操作によりレーザー加工（例えばシールドガス２４ａの噴射速度）を調整できる。また、金属加工装置１０は、金属粉２３ａの速度に基づいて制御信号を生成し、自動でレーザー加工を調整できる。
【０１１９】
また、金属加工装置１０は、制御装置が、推定された金属粉２３ａの速度に基づいて、金属粉２３ａの温度を推定してもよい。
【０１２０】
これにより、ユーザ７０は、金属粉２３ａの温度を参照して、手動操作によりレーザー加工（例えばシールドガス２４ａの噴射速度）を調整できる。また、金属加工装置１０は、金属粉２３ａの温度に基づいて制御信号を生成し、自動でレーザー加工を調整できる。
【０１２１】
また、金属加工装置１０は、制御装置が、推定された金属粉２３ａの速度に基づいて、レーザー加工において噴射されたガスの速度を推定してもよい。
【０１２２】
これにより、ユーザ７０は、ガスの速度を参照して、手動操作によりレーザー加工（例えばシールドガス２４ａの噴射速度）を調整できる。また、金属加工装置１０は、ガスの速度に基づいて制御信号を生成し、自動でレーザー加工を調整できる。
【０１２３】
また、金属加工装置１０は、制御装置が、推定された金属粉２３ａ又はガスの状態に基づいて、レーザー加工を制御してもよい。
【０１２４】
これにより、ユーザ７０が、レーザー光２２ａやプラズマ光２２ｂの影響を低減して撮像された撮像画像を参照して、レーザー加工を手動調整する手間を省ける。
【０１２５】
本開示の一態様の撮像方法は、撮像装置における撮像方法である。この方法では、ＣＰＵ３５の制御により、レーザー加工するためのレーザー光２２ａの非照射時間に、開閉によりイメージセンサ３６を露出又は遮蔽するシャッタ３８を開き、又は、レーザー加工される加工物５０に対して発光する光源３１を発光し、イメージセンサ３６により加工物を撮像する。
【０１２６】
これにより、カメラ３０は、撮像時におけるレーザー光２２ａとプラズマ光２２ｂとの影響を抑制できる。そのため、カメラ３０は、溶接部（溶接池等）及び溶接部以外の加工物５０全体や加工面の様子を撮像でき、撮像画像の画質を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本開示は、レーザー光及びレーザー光に励起されたプラズマ光の影響を低減して、レーザー加工される加工物の撮像画質を向上できる撮像装置、金属加工装置、及び撮像方法等に有用である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０  金属加工装置
２０  金属加工機
２１  ノズル
２２  レーザー照射器
２２ａ  レーザー光
２３  金属粉噴射器
２３ａ  金属粉
２４  ガス噴射器
２４ａ  シールドガス
２５  プロセッサ
２６  母材
２７  溶解池
２８  希釈域
２９  造形部
３０  カメラ
３１  光源
３２  レンズ
３３  フィルタ
３４  モータ
３５  ＣＰＵ
３６  イメージセンサ
３７  第１のイメージプロセッサ
３８  シャッタ
４０  操作盤
４１  第２のイメージプロセッサ
４２  モニタ
４３  インプットデバイス
５０  加工物
５１  被写体
７０  ユーザ 
【図１】
2016221538.tif 000003
【図２】
2016221538.tif 000004
【図３】
2016221538.tif 000005
【図４】
2016221538.tif 000006
【図５】
2016221538.tif 000007
【図６】
2016221538.tif 000008
【図７】
2016221538.tif 000009
【図８】
2016221538.tif 000010
【図９】
2016221538.tif 000011