激光输出控制装置、激光振荡器及激光输出控制方法
【专利摘要】在对激光振荡器进行控制的激光输出控制装置中，具有：切换部，其基于在生成激光的输出波形时所使用的激光输出指令的脉宽的大小，切换为峰值控制和平均值控制中的某一方，其中，该峰值控制将激光输出控制所使用的电流指令值设为脉冲波形峰值，该平均值控制将激光输出控制所使用的电流指令值设为脉冲波形平均值；峰值指令生成部，其在进行峰值控制的情况下，生成使用了脉冲波形峰值的电流指令值；以及平均值指令生成部，其在进行平均值控制的情况下，生成使用了脉冲波形平均值的电流指令值，在该激光输出控制装置中，将由同一测定部测定出的激光输出值输入至峰值指令生成部以及平均值指令生成部，以使得激光输出值成为与激光输出指令对应的值的方式，生成电流指令值。
【专利说明】激光输出控制装置、激光振荡器及激光输出控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及对激光的输出进行控制的激光输出控制装置、激光
[0002]振荡器及激光输出控制方法。
【背景技术】
[0003]进行被加工物的激光加工的激光加工机，具有用于输出激光的激光振荡器、和对激光振荡器进行控制的激光输出控制装置。现有的激光输出控制装置在对激光输出进行控制时，利用能够高速检测激光输出的功率传感器(追踪高频的高速功率传感器)检测激光峰值输出，实施峰值控制或平均值控制。
[0004]使用高速功率传感器的情况下，装置价格上升，并且，由于与噪声等干扰因素对应的不稳定性增加，因此控制变得复杂。另外，在使用高速功率传感器进行平均值控制的情况下，为了应对低频，必须使传感器的时间常数延长。为了延长传感器的时间常数，必须增大延时电路用滤波器的电容等的容量，导致装置价格上升。
[0005]专利文献I所记载的激光加工机按照下述方式进行放大器的延时校正。逐次推定从放大器输出的测量值，基于放大器的激光输出测量值、激光输出指令值和放大器的响应特性，对应于与由测量值模拟单元生成的模拟值之差，对激光输出指令值进行反馈校正。由此，对功率传感器的响应延时进行校正。
[0006]专利文献1:日本特开2004 - 25204号公报
【发明内容】
[0007]但是，在上述现有的技术中，由于使用的是与放大器的响应特性匹配的模拟值，必须预测与放大器的响应特性匹配的激光输出测量值，因此存在装置结构复杂且装置价格上升的问题。
[0008]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于获得以简单的结构容易地对激光输出进行控制的激光输出控制装置、激光振荡器以及激光输出控制方法。
[0009]为了解决上述课题、实现目的，本发明所涉及的激光输出控制装置，其对用于输出激光的激光振荡器进行控制，该激光输出控制装置的特征在于，具有:脉宽运算部，其基于在生成所述激光的输出波形时使用的激光输出指令，计算所述激光进行着激光振荡期间的脉宽；切换部，其基于所述脉宽的大小，将控制方法切换为峰值控制和平均值控制中的某一方，其中，为了计算所述激光振荡器的控制所使用的电流指令值，该峰值控制是使用脉冲波形峰值进行控制，该平均值控制是使用脉冲波形平均值进行控制；峰值指令生成部，其在对所述激光振荡器进行峰值控制的情况下，基于从所述激光振荡器输出的激光的输出值，以使该输出值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了所述脉冲波形峰值的电流指令值；以及平均值指令生成部，其在对所述激光振荡器进行平均值控制的情况下，基于从所述激光振荡器输出的激光的输出值，以使该输出值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了所述脉冲波形平均值的电流指令值，在该激光输出控制装置中，将由同一测定部测定出的所述激光的输出值输入至所述峰值指令生成部以及所述平均值指令生成部。
[0010]发明的效果
[0011]根据本发明，具有能够以简单的结构容易地对激光输出进行控制的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示具有实施方式所涉及的激光输出控制装置而构成的激光加工机的结构的图。
[0013]图2是表示激光振荡器的结构的框图。
[0014]图3是表示实施方式所涉及的激光输出控制装置的结构的框图。
[0015]图4是表示激光的输出控制流程的流程图。
[0016]图5 — I是表示进行峰值控制的情况下的输出监视值的图。
[0017]图5 — 2是表示进行平均值控制的情况下的输出监视值的图。
[0018]图6是说明实施方式所涉及的激光输出控制装置的动作处理流程的图。
[0019]图7 — I是表示平均输出指令值和峰值输出值的关系的图。
[0020]图7 — 2是表示使用峰值输出值和输出定时(timing)而生成的输出指令脉冲波形的图。
[0021]图7 — 3是表示在峰值控制的情况下输出至激光电源的电流指令脉冲波形的图。
[0022]图8 — I是表示用于平均值控制的平均输出指令值的图。
[0023]图8 — 2是表示反馈控制后的电流指令值和平均输出指令值的关系的图。
[0024]图8 — 3是说明在平均值控制的情况下输出至激光电源的电流指令脉冲波形的图。
【具体实施方式】
[0025]下面，基于附图，详细说明本发明的实施方式所涉及的激光输出控制装置、激光振荡器以及激光输出控制方法。此外，本发明并不限定于本实施方式。
[0026]实施方式
[0027]图1是表示具有实施方式所涉及的激光输出控制装置而构成的激光加工机的结构的图。激光加工机100具有激光振荡器1、激光输出控制装置(反馈控制装置)11、加工工作台9、左右支柱4、5、横梁6、Y轴单元7、Z轴单元8、加工头10以及加工控制装置20。
[0028]加工工作台9可在XY平面内移动地设置在底座部3上方。加工工作台9用于载置作为激光加工对象的加工材料(被加工物)。横梁6水平地架设在左右支柱4、5之间。Y轴单元7设置在横梁6上，可沿Y轴方向移动。Z轴单元8设置在Y轴单元7上，可沿Z轴方向移动。加工头10安装在Z轴单元8上。在加工头10的前端处安装有加工喷嘴(激光用喷嘴)。
[0029]加工控制装置20是人机接口，且具有操作盘21以及画面显示部22。画面显示部22是例如液晶面板。加工控制装置20通过针对省略图示的X轴伺服电动机、Y轴伺服电动机以及Z轴伺服电动机的各轴指令，而对加工工作台9、Y轴单元7以及Z轴单元8的位置进行控制。[0030]另外，加工控制装置20具有后述的激光输出指令部2。激光输出指令部2基于加工程序，将激光的输出指令(激光输出指令值)发送至激光输出控制装置11。
[0031]激光输出控制装置11是用于控制激光振荡器I的装置，与激光振荡器I连接。本实施方式的激光输出控制装置11 一边基于根据激光输出指令值计算出的导通脉宽W，将激光振荡器I切换为平均值输出(平均值控制)和峰值输出(峰值控制)中的一方，一边使激光振荡器I输出激光。导通脉宽W是进行着激光振荡的时间，是脉冲的导通时间。平均值控制是将输出至激光振荡器I的激光输出指令值设为脉冲波形平均值的控制，峰值控制是将输出至激光振荡器I的激光输出指令值设为脉冲波形峰值的控制。
[0032]图2是表示激光振荡器的结构的框图。激光振荡器I与激光输出控制装置11连接，具有激光电源13、功率传感器(测定部)12以及谐振器14。
[0033]激光输出控制装置11与加工控制装置20的激光输出指令部2连接，从激光输出指令部2接收激光输出指令值。另外，激光输出控制装置11与功率传感器12和激光电源13连接。激光输出控制装置11从功率传感器12接收激光功率的输出监视值。
[0034]激光输出控制装置11基于激光输出指令值和输出监视值，对激光电源13进行反馈控制。激光输出控制装置11基于激光输出指令值，对激光导通脉宽W进行计算，基于导通脉宽W进行向平均值输出和峰值输出中某一方的切换。激光输出控制装置11在导通脉宽W小于或等于规定值的情况下，对激光进行平均值控制，在导通脉宽W比规定值大的情况下，对激光进行峰值控制。激光输出控制装置11通过控制激光电源13而控制从谐振器14输出的激光的输出值。
[0035]激光电源13基于从激光输出控制装置11发送来的电流指令(脉冲波形)产生电流，由此，使谐振器14输出与电流指令对应的激光。谐振器14输出与从激光电源13发送来的电流相对应的激光。
[0036]功率传感器12对从谐振器14输出的激光的功率(输出值)进行监视，并将其发送至激光输出控制装置11。本实施方式的激光输出控制装置11使用通过同一功率传感器12测定的激光输出值，进行峰值控制以及平均值控制。因此，无论是进行峰值控制还是进行平均值控制，都将由同一功率传感器12测定的激光输出值输入至激光输出控制装置11。
[0037]图3是表示实施方式所涉及的激光输出控制装置的结构的框图。激光输出控制装置11具有输出定时生成部41、脉宽运算部42、切换部43、峰值输出值运算部44、输出脉冲生成部45、反馈控制部46、反馈控制部47、电流脉冲生成部48。
[0038]此外，此处的峰值输出值运算部44、输出脉冲生成部45、反馈控制部46与权利要求书所记载的峰值指令生成部对应。另外，此处的反馈控制部47、电流脉冲生成部48与权利要求书所记载的平均值指令生成部对应。
[0039]输出定时生成部41以及脉宽运算部42分别与激光输出指令部2连接。频率f、占空比D等作为激光输出指令值被发送至输出定时生成部41。输出定时生成部41使用频率f和占空比D生成输出定时(导通/截止定时)0wl。输出定时生成部41将输出定时Owl发送至输出脉冲生成部45和电流脉冲生成部48。此外，输出定时生成部41也可以在进行脉冲值控制的情况下，将输出定时Owl发送至输出脉冲生成部45，而在进行平均值控制的情况下，将输出定时Owl发送至电流脉冲生成部48。
[0040]平均输出指令值Px、频率f、占空比D等作为激光输出指令值而被发送至脉宽运算部42。占空比D=脉冲导通时间/I个周期。脉宽运算部42使用频率f和占空比D运算导通脉宽W。脉宽运算部42将导通脉宽W发送至切换部43。
[0041]切换部43判定导通脉宽W是否比规定值T大。换言之，判定导通脉宽W的时间是否比T还要长。切换部43在导通脉宽W比T大的情况下，将平均输出指令值Px和占空比D发送至峰值输出值运算部44。切换部43在导通脉宽W小于或等于T的情况下，将平均输出指令值Px发送至反馈控制部47。
[0042]峰值输出值运算部44在进行峰值控制时，通过将平均输出指令值Px除以占空比D而进行峰值输出值Pl (指令值)的计算。峰值输出值运算部44将计算出的峰值输出值Pl发送至输出脉冲生成部45。
[0043]输出脉冲生成部45通过进行峰值输出值Pl和输出定时Owl的AND运算(“与”运算)，从而生成输出指令脉冲波形0?2。输出脉冲生成部45将生成的输出指令脉冲波形0w2发送至反馈控制部46。
[0044]反馈控 制部46读入由功率传感器12测定的激光输出监视值Ml。反馈控制部46按照使得输出监视值Ml成为与峰值输出指令值Pl对应的值的方式对电流指令值(输出指令脉冲波形0w2)进行调整，生成电流指令值0?3。反馈控制部46使用电流指令值0?3，生成针对激光电源13的电流指令脉冲波形(输出指令脉冲波形)0w4o反馈控制部46将电流指令脉冲波形0w4作为电流指令，输出至激光电源13。
[0045]反馈控制部47在进行平均值控制时，读入由功率传感器12测定的激光的输出监视值M2。反馈控制部47通过进行输出监视值M2的平均化处理，从而计算平均输出监视值M3。反馈控制部47按照使得平均输出监视值M3成为与平均输出指令值Px对应的值的方式对电流指令值(平均输出指令值Px)进行调整，生成电流指令值P5。反馈控制部47将生成的电流指令值P5发送至电流脉冲生成部48。
[0046]电流脉冲生成部48通过进行电流指令值P5和输出定时Owl的AND运算，生成电流指令脉冲波形(输出指令脉冲波形)0?5。电流脉冲生成部48将电流指令脉冲波形0w5作为电流指令，输出至激光电源13。
[0047]图4是表示激光的输出控制流程的流程图。激光输出控制装置11接收并读入从激光输出指令部2发送来的激光输出指令值(步骤SI)。将平均输出指令值Px、频率f、占空比D等作为激光输出指令值，发送至激光输出控制装置11。
[0048]脉宽运算部42使用频率f和占空比D来计算脉宽。此处的脉宽运算部42对脉宽中的导通脉宽W进行计算(步骤S2)。然后，切换部43判定导通脉宽W是否比规定值T大(步骤S3)。
[0049]规定值T是基于功率传感器12的特性(平均化时间(滤波器时间常数)等)而预先设定的值。如果将规定值T设定得过小，则即使是激光输出值没有达到峰值的高频脉冲波，也对其进行峰值控制。因此，规定值T预先设定为在进行峰值控制时能够由功率传感器12对激光输出值的峰值进行检测的值。例如，如果在对激光进行脉冲输出时，从开始进行脉冲输出至达到脉冲峰值为止的时间为tl，则将规定值T设定为tl ( T0
[0050]在导通脉宽W比T大的情况下(步骤S3为“是”)，激光输出控制装置11进行峰值控制。具体来说，在导通脉宽W比T大的情况下，切换部43将平均输出指令值Px和占空比D发送至峰值输出值运算部44。峰值输出值运算部44通过将平均输出指令值Px除以占空比D，从而求出峰值输出值Pl (指令值)(步骤S4)。
[0051]另外，输出定时生成部41使用频率f和占空比D，生成输出定时(导通/截止定时)Owl。并且，输出脉冲生成部45通过进行峰值输出值Pl和输出定时Owl的AND运算，从而生成输出指令脉冲波形0w2 (步骤S5)。
[0052]反馈控制部46读入由功率传感器12测定的激光输出监视值Ml(步骤S6)。然后，反馈控制部46对电流指令值(此处为输出指令脉冲波形0w2)进行调整，以使得输出监视值Ml成为峰值输出指令值(步骤S7)。
[0053]换言之，反馈控制部46对所生成的输出指令脉冲波形0w2和输出监视值Ml的差进行计算，通过生成使得差为O的电流指令值0?3，从而进行反馈控制(PID运算)。从而，反馈控制部46基于输出监视值Ml而对电流指令值进行调整，以使得电流指令值成为期望的峰值输出指令值。
[0054]然后，反馈控制部46使用电流指令值0w3，生成针对激光电源13的电流指令脉冲波形0?4。并且，反馈控制部46将电流指令脉冲波形0w4作为电流指令，输出至激光电源13 (步骤 S8)。
[0055]另一方面，在导通脉宽W小于或等于T的情况下(步骤S3为“否”)，激光输出控制装置11进行平均值控制。具体来说，在导通脉宽W小于或等于T的情况下，切换部43将平均输出指令值Px发送至反馈控制部47。反馈控制部47读入由功率传感器12测定的激光输出监视值M2 (步骤S9)。然后，反馈控制部47通过进行输出监视值M2的平均化处理(步骤S10)，从而计算平均输出监视值M3。
[0056]反馈控制部47以使得平均输出监视值M3成为与平均输出指令值Px对应的值(例如，相同的值)的方式对电流指令值进行调整(步骤S11)，生成电流指令值P5。换言之，反馈控制部47使用平均输出监视值M3，进行激光输出的反馈控制(PID运算)。
[0057]然后，电流脉冲生成部48使用调整后的电流指令值P5，生成电流指令脉冲波形(电流指令)0w5 (步骤S12)。此时，电流脉冲生成部48通过进行电流指令值P5和输出定时Owl的AND运算，从而生成电流指令脉冲波形0?5。然后，电流脉冲生成部48将电流指令脉冲波形0w5作为电流指令，输出至激光电源13 (步骤S8)。此外，在激光的输出指令是连续波的情况下，切换部43判断为导通脉宽W比规定值T大，激光输出控制装置11进行峰值控制。
[0058]图5 — 1是表示进行峰值控制的情况下的输出监视值的图，图5 — 2是表示进行平均值控制的情况下的输出监视值的图。图5 — I中的波形31是脉冲波为低频的情况下的实际激光输出波形，与电流指令脉冲波形0w4对应。另外，波形32与脉冲波为低频的情况下的输出监视值Ml对应。
[0059]另外，图5 — 2中的波形33是脉冲波为高频的情况下的实际激光输出波形，与电流指令脉冲波形0w5对应。另外，波形34与脉冲波为高频的情况下的平均输出监视值M3对应。
[0060]在导通脉宽W比规定值T大的情况下，激光输出控制装置11进行峰值控制。由此，在导通脉宽W比规定值T大的情况下，以波形32 (输出监视值Ml)追踪作为脉冲波形的波形31的方式进行激光输出控制。因此，输出监视值Ml与实际的激光输出波形大致一致。
[0061]另一方面，在导通脉宽W小于或等于规定值T的情况下，激光输出控制装置11进行平均值控制。由此，在导通脉宽W小于或等于规定值T的情况下，以波形34(平均输出监视值M3)追踪波形33的平均值输出的方式进行激光输出控制。因此，平均输出监视值M3和与平均输出指令值Px对应的激光输出波形大致一致。
[0062] 下面，对本实施方式所涉及的激光输出控制装置11的动作处理流程进行说明。图6是用于说明实施方式所涉及的激光输出控制装置的动作处理流程的图。激光输出控制装置11接收从激光输出指令部2发送来的激光输出指令值。具体地说，输出定时生成部41接收频率f、占空比D作为激光输出指令值，脉宽运算部42接收平均输出指令值Px、频率f、占空比D作为激光输出指令值。
[0063]由此，输出定时生成部41使用频率f和占空比D，生成输出定时Owl (stl)。另外，脉宽运算部42使用频率f和占空比D运算导通脉宽W (st2)。此时，脉宽运算部42使用下述式(I)计算导通脉宽W。
[0064]W= (I / f) XD...(I)
[0065]切换部43基于导通脉宽W的长度，进行平均值控制和峰值控制的切换(st3)。在导通脉宽W比T大的情况下，激光输出控制装置11进行峰值控制。在这种情况下，峰值输出值运算部44使用式(2)运算峰值输出值Pl (St4)。
[0066]Pl=Px / D...(2)
[0067]然后，输出脉冲生成部45将求得的峰值输出值Pl (峰值输出值运算结果)加载为激光指令值(s15)。输出脉冲生成部45通过进行激光指令值(峰值输出值Pl)和输出定时Owl的AND运算,生成输出指令脉冲波形0w2 (st6)。
[0068]反馈控制部46使用由功率传感器12测定的激光输出监视值M1，进行反馈控制。具体地说，反馈控制部46对电流指令值0w3进行调整，以使得输出监视值Ml成为峰值输出指令值(st7 )。然后，反馈控制部46使用调整后的电流指令值0w3，生成针对激光电源13的电流指令脉冲波形0?4，并将其输出至激光电源13。
[0069]另外，在导通脉宽W小于或等于T的情况下，激光输出控制装置11进行平均值控制。这种情况下，反馈控制部47将平均输出指令值Px (指令值)加载为激光指令值(st8)。另外，反馈控制部47通过对由功率传感器12测定的激光输出监视值M2进行平均化处理，从而计算平均输出监视值M3。
[0070]然后，反馈控制部47使用平均输出监视值M3进行反馈控制。具体地说，反馈控制部47以使得平均输出监视值M3成为与平均输出指令值Px相同的值的方式，生成电流指令值P5。
[0071]然后，电流脉冲生成部48通过进行电流指令值P5和输出定时Owl之间的AND运算，从而生成电流指令脉冲波形0w5 (StlO)0然后，电流脉冲生成部48将电流指令脉冲波形0w5输出至激光电源13。
[0072]图7 — I~图7 — 3是用于说明在进行峰值控制时所使用的激光输出指令值的图。图7 — I是表示平均输出指令值和峰值输出值的关系的图。图7 — I中所示的峰值输出值是在进行峰值控制时被加载为激光指令值的峰值输出值P1，是激光输出控制装置11进行了 st5处理的时刻的波形。例如，在占空比D为25%的情况下，平均输出指令值Px的4 (=1 / 0.25)倍的值成为峰值输出值Pl。
[0073]图7 — 2是表示使用峰值输出值和输出定时而生成的输出指令脉冲波形的图。激光输出控制装置11通过进行峰值输出值Pl和输出定时Owl的AND运算，从而生成输出指令脉冲波形0?2。因此，图7 — 2所示的输出指令脉冲波形0w2是激光输出控制装置11进行了 st6处理的时刻的波形。
[0074]图7 — 3是表示在峰值控制的情况下输出至激光电源的电流指令脉冲波形的图。图7 — 3所示的电流指令脉冲波形是激光输出控制装置11输出至激光电源13的电流指令脉冲波形0?4，是激光输出控制装置11进行了 st7处理的时刻的波形。电流指令脉冲波形0w4通过激光输出控制装置11而输出至激光电源13。
[0075]图8 — I~图8 — 3是用于说明在进行平均值控制时所使用的激光输出指令值的图。图8 — I是表示平均值控制所使用的平均输出指令值的图。图8 — I所示的平均输出指令值是在进行平均值控制时加载为激光指令值的平均输出指令值Px，是激光输出控制装置11进行了 st8处理的时刻的波形。
[0076]图8 — 2是表示反馈控制后的电流指令值和平均输出指令值的关系的图。图8 —2所示的电流指令值是以使得平均输出监视值M3成为与平均输出指令值Px相同的值的方式调整后的电流指令值P5，是激光输出控制装置11进行了 st9处理的时刻的波形。
[0077]图8 — 3是用于说明在平均值控制的情况下输出至激光电源的电流指令脉冲波形的图。激光输出控制装置11通过进行电流指令值P5和输出定时Owl的AND运算，从而生成电流指令脉冲波形0?5。因此，图8 — 3所示的电流指令脉冲波形0w5是激光输出控制装置11进行了 StlO处理的时刻的波形。电流指令脉冲波形0w5由激光输出控制装置11输出至激光电源13。
[0078]如上所述，进行峰值控制的情况下，在进行峰值输出值Pl和输出定时Owl的AND运算后，进行使用输出监视值Ml的反馈控制。另外，在进行平均值控制的情况下，在进行使用平均输出监视值M3的反馈控制之后，进行电流指令值P5和输出定时Owl的AND运算。
[0079]此外，本实施方式中，基于导通脉宽W是否比规定值T大而对峰值控制和平均值控制进行切换，但也可以使用导通脉宽W (进行着激光振荡的时间)以及截止脉宽Woff (不进行激光振荡的时间)(脉冲间隔)进行峰值控制和平均值控制的切换。
[0080]在这种情况下，在导通脉宽W比规定值T长，且截止脉宽Woff比规定值T长的情况下，激光输出控制装置11实施峰值控制。脉宽运算部42使用上述的式(I)来计算导通脉宽W，使用下述式(3)来计算截止脉宽Wo--。
[0081]Woff= (I / f) X (I — D)...(3)
[0082]峰值控制是以功率传感器12检测的输出波形能够追踪激光的实际输出为前提而进行的控制。因此，在截止脉宽Woff比规定值T短的情况下，由于有时会变为与激光实际输出不同的波形，因此，在这种情况下，激光输出控制装置11进行平均值控制。通过使用导通脉宽W及截止脉宽Woff进行峰值控制和平均值控制的切换，从而，即使是截止脉宽WofT短的情况，激光振荡器I输出的激光依然稳定。
[0083]此外，在功率传感器12的响应时间在波峰的上升和下降处不同的情况下，也可以将导通脉宽W (脉冲的导通时间)和截止脉宽Woff (脉冲的截止时间)的切换基准时间即规定值T设定为两种(T1、T2)。这种情况下，在导通脉宽W比Tl长，且截止脉宽Woff比Τ2长的情况下，激光输出控制装置11实施峰值控制。另外，在本实施方式中，对激光输出控制装置11和激光振荡器I独立构成的情况进行了说明，但也可以将激光输出控制装置11组装在激光振荡器I内。
[0084]另外，在本实施方式中，对于使用平均输出指令值Px进行峰值控制或者平均值控制的情况进行了说明，但也可以使用峰值输出值Pl (指令值)进行峰值控制或者平均值控制。
[0085]在这种情况下，从激光输出指令部2将峰值输出值Pl向激光输出控制装置11输入。然后，在进行平均值控制的情况下，激光输出控制装置11使用上述的式(2)，计算平均输出指令值Px。另外，在进行峰值控制的情况下，激光输出控制装置11使用来自激光输出指令部2的峰值输出值PI，而不进行峰值输出值PI和输出定时Ow I的AND运算，由此，生成输出指令脉冲波形0w2。
[0086]高频激光大多被用于通过降低平均输入热量而减小对周边部的热影响，依靠平均激光能量控制就足够。因此，激光输出控制装置11在激光输出周期为高频的情况下对平均值输出进行控制，而在激光输出周期为低频的情况下对峰值输出进行控制。因此，低频下的输出追踪性得到改善。
[0087]如上所述，根据实施方式，基于根据激光输出指令计算出的导通脉宽W，将激光振荡器I切换至平均值控制和峰值控制中的某一方，因此，无论激光输出指令频率的高低，都能够由一个功率传感器12对激光输出进行控制。因此，没有必要将激光的功率监视过度地设为高速，因此，没有必要将高价的功率传感器用于输出监视。并且，可以与功率传感器12的特性相匹配，适当地控制激光输出。
[0088]另外，由于不需要用于对激光输出值进行模拟的电路等，因此，装置结构变得简单。因此，能够以简单的结构容易地对激光输出进行控制。
[0089]工业实用性
[0090]如上所述，本发明所涉及的激光输出控制装置、激光振荡器以及激光输出控制方法可用于激光的输出控制。
[0091]标号的说明
[0092]I激光振荡器、2激光输出指令部、11激光输出控制装置、12功率传感器、13激光电源、14谐振器、20加工控制装置、41输出定时生成部、42脉宽运算部、43切换部、44峰值输出值运算部、45输出脉冲生成部、46、47反馈控制部、48电流脉冲生成部、100激光加工机。
【权利要求】
1.一种激光输出控制装置，其对用于输出激光的激光振荡器进行控制， 该激光输出控制装置的特征在于，具有: 脉宽运算部，其基于在生成所述激光的输出波形时使用的激光输出指令，计算所述激光进行着激光振荡期间的脉宽； 切换部，其基于所述脉宽的大小，将控制方法切换为峰值控制和平均值控制中的某一方，其中，为了计算所述激光振荡器的控制所使用的电流指令值，该峰值控制是使用脉冲波形峰值进行控制，该平均值控制是使用脉冲波形平均值进行控制； 峰值指令生成部，其在对所述激光振荡器进行峰值控制的情况下，基于从所述激光振荡器输出的激光的输出值，以使该输出值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了所述脉冲波形峰值的电流指令值；以及 平均值指令生成部，其在对所述激光振荡器进行平均值控制的情况下，基于从所述激光振荡器输出的激光的输出值，以使该输出值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了所述脉冲波形平均值的电流指令值， 将由同一测定部测定出的所述激光的输出值输入至所述峰值指令生成部以及所述平均值指令生成部。
2.根据权利要求1所述的激光输出控制装置，其特征在于， 所述脉宽运算部还基于所述激光输出指令，计算所述激光不进行激光振荡期间的时间、即脉冲间隔， 所述切换部基于所述脉宽的大小以及所述脉冲间隔的大小，将所述控制方法切换为所述峰值控制和所述平均值控制中的某一方。
3.根据权利要求1所述的激光输出控制装置，其特征在于， 所述切换部在所述脉宽比第I设定时间长的情况下，将所述控制方法切换为所述峰值控制，并且，在所述脉宽小于或等于所述第I设定时间的情况下，将所述控制方法切换为所述平均值控制。
4.根据权利要求2所述的激光输出控制装置，其特征在于， 所述切换部在所述脉冲间隔比第I设定时间长的情况下，将所述控制方法切换为所述峰值控制，并且，在所述脉冲间隔小于或等于所述第I设定时间的情况下，将所述控制方法切换为所述平均值控制。
5.根据权利要求2所述的激光输出控制装置，其特征在于， 所述切换部在所述脉宽比第I设定时间长的情况下，将所述控制方法切换为所述峰值控制，并且，在所述脉宽小于或等于所述第I设定时间的情况下，将所述控制方法切换为所述平均值控制，而且，在所述脉冲间隔比第2设定时间长的情况下，将所述控制方法切换为所述峰值控制，并且，在所述脉冲间隔小于或等于所述第2设定时间的情况下，将所述控制方法切换为所述平均值控制。
6.—种激光振荡器,其用于输出激光， 该激光振荡器的特征在于，具有: 激光输出控制装置，其通过输出电流指令值而控制所述激光的输出； 电源部，其基于所述电流指令值，产生用于输出所述激光的电流； 谐振器，其使用由所述电源部产生的电流，输出所述激光；以及测定部，其测定所述激光的输出值， 所述激光输出控制装置具有: 脉宽运算部，其基于在生成所述激光的输出波形时使用的激光输出指令，计算所述激光进行着激光振荡期间的脉宽； 切换部，其基于所述脉宽的大小，将控制方法切换为峰值控制和平均值控制中的某一方，其中，为了计算所述激光振荡器的控制所使用的电流指令值，该峰值控制是使用脉冲波形峰值进行控制，该平均值控制是使用脉冲波形平均值进行控制； 峰值指令生成部，其在对所述谐振器进行峰值控制的情况下，基于从所述谐振器输出的激光的输出值，以使该输出值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了脉冲波形峰值的电流指令值；以及 平均值指令生成部，其在对所述谐振器进行平均值控制的情况下，基于从所述谐振器输出的激光的输出值，以使该输出 值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了脉冲波形平均值的电流指令值， 将由同一测定部测定出的所述激光的输出值输入至所述峰值指令生成部以及所述平均值指令生成部。
7.—种激光输出控制方法,其对用于输出激光的激光振荡器进行控制， 该激光输出控制方法的特征在于，包含: 脉宽运算步骤，在该步骤中，基于在生成所述激光的输出波形时使用的激光输出指令，计算所述激光进行着激光振荡期间的脉宽； 切换步骤，在该步骤中，基于所述脉宽的大小，将控制方法切换为峰值控制和平均值控制中的某一方，其中，为了计算所述激光振荡器的控制所使用的电流指令值，该峰值控制是使用脉冲波形峰值进行控制，该平均值控制是使用脉冲波形平均值进行控制； 峰值指令生成步骤，在该步骤中，在对所述激光振荡器进行峰值控制的情况下，基于从所述激光振荡器输出的激光的输出值，以使该输出值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了脉冲波形峰值的电流指令值；以及 平均值指令生成步骤，在该步骤中，在对所述激光振荡器进行平均值控制的情况下，基于从所述激光振荡器输出的激光的输出值，以使该输出值成为与所述激光输出指令对应的值的方式，生成使用了脉冲波形平均值的电流指令值， 在进行所述峰值控制的情况下以及进行所述平均值控制的情况下，均输入由同一测定部测定出的所述激光的输出值。
【文档编号】H01S3/131GK103931062SQ201380002989
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2012年6月26日
【发明者】腰前利树, 福冈辉章 申请人:三菱电机株式会社