專利名稱：激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波形控制型激光加工裝置。
在將脈沖激光束投射到工件上以進(jìn)行例如焊接或切割操作的激光加工裝置中，迄今為止已經(jīng)使用了下述技術(shù)，即，通過可變地控制脈沖激光束的激光能量的波形或者相應(yīng)的預(yù)定電參數(shù)的波形來適應(yīng)各種加工需要。
在這類波形控制系統(tǒng)中，一個(gè)理想的用于波形控制的基準(zhǔn)波形被事先設(shè)置并輸入到激光加工裝置中。激光加工裝置包括一激光振蕩單元，能夠響應(yīng)來自激光能量供應(yīng)單元的電能供應(yīng)，振蕩和輸出激光束；還包括一個(gè)激光控制(單元)，用于在開環(huán)控制系統(tǒng)或一閉環(huán)(反饋)控制系統(tǒng)中以隨時(shí)間而改變的方式提供一種對(duì)激光能量供應(yīng)單元的控制，也即，使自激光振蕩單元振蕩和輸出的激光束的激光能量波形，或是激光能量供應(yīng)單元的預(yù)定電參數(shù)的波形與基準(zhǔn)波形相一致。
參考圖21至23描述了一種在這類傳統(tǒng)激光加工裝置中設(shè)定基準(zhǔn)波形的典型方法。
傳統(tǒng)裝置中具有一個(gè)如圖21所示的設(shè)定模式屏，其中有多個(gè)階段，例如三個(gè)發(fā)光階段“發(fā)光1”，“發(fā)光2”，“發(fā)光3”以及兩個(gè)冷卻階段“冷卻1”，“冷卻2”被準(zhǔn)備做為用于確定單脈沖激光束基準(zhǔn)波形的波形元素項(xiàng)。
在一預(yù)定的時(shí)間區(qū)間(如0～20ms)內(nèi)的理想時(shí)間被設(shè)定并輸入到發(fā)光階段“發(fā)光”，并從二種不同模式[A,B]之中選擇一種激光能量值。這里，激光能量值模式[A,B]與激光能量相對(duì)應(yīng)，在激光能量供應(yīng)單元之中被表示為設(shè)定電壓，并在同一模式設(shè)定屏上的單獨(dú)的設(shè)定項(xiàng)中被設(shè)定為理想的電壓值。在所示的例子中，設(shè)定A=300V,B=500V。在預(yù)定的區(qū)間(例如0～20ms)內(nèi)的時(shí)間僅被設(shè)定和輸入到冷卻階段“冷卻”中。
圖22示出了與圖21的設(shè)定值相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)波形的波形圖。圖23A至23D示出了基準(zhǔn)波形圖的其他實(shí)例。在一般應(yīng)用情況下，通常象圖23的例子那樣通過連續(xù)地使多個(gè)發(fā)光階段“發(fā)光”相連而不插入冷卻階段“冷卻”來采用一種單脈沖波形。
應(yīng)注意，在圖21中為了便于說明，將可被設(shè)定并在模式設(shè)定屏幕中輸入的項(xiàng)用虛線圍起來。對(duì)于與基準(zhǔn)波形的設(shè)定無直接關(guān)系的項(xiàng)則不予說明。
如前所述，在傳統(tǒng)的激光加工裝置中，用戶(操作者)事先設(shè)定多個(gè)不同的激光能量值模式[A,B]的理想值以將各激光能量值模式分配給各發(fā)光階段，從而為激光能量波形控制設(shè)定基準(zhǔn)波形。
對(duì)于這種設(shè)定系統(tǒng)，如果激光能量模式的量很少，例如只有[A,B]二種，則可被設(shè)定的基準(zhǔn)波形圖案的形狀就受到限制，使得在處理不同類形的工件時(shí)會(huì)遇到困難。
通過增加激光能量值模式的數(shù)量來解決該問題則反過來會(huì)導(dǎo)致設(shè)定輸入操作復(fù)雜化的問題，從而加重的用戶方面的負(fù)擔(dān)。
雖然在工作材料相同而厚度不同時(shí)也需要改變激光能量值，但對(duì)于具有相同材料的工件來說，選用的基準(zhǔn)波形圖案通常是相同或相似的。例如，工件厚度的增加會(huì)導(dǎo)致激光能量值的增加。
在這一方面，要想將具有相同波形形狀的基準(zhǔn)波形的激光能量值總量提高15％，則上述傳統(tǒng)激光加工裝置要求用戶自己為各激光能量值模式[A,B]指明15％的增加量(新的設(shè)定值)，并將所獲得的新設(shè)定值在模式設(shè)定屏上輸入(圖21)，這樣，既便是在只改變一個(gè)激光能量值模式的情況下，操作工作也是很麻煩的。
如上所述，為增加基準(zhǔn)波形形狀的自由度而增加激光能量值模式數(shù)量的做法將會(huì)使使用者操作上的不便進(jìn)一步增加。
此外由于傳統(tǒng)激光加工裝置并不在屏上顯示任何所設(shè)定的基準(zhǔn)波形的波形形狀，所以使用者需要在其頭腦中從波形元素項(xiàng)的設(shè)定值中想像一個(gè)理想的波形圖，或是另外由用戶在紙上實(shí)際畫一張波形圖，這將導(dǎo)致在設(shè)定和改變基準(zhǔn)波形時(shí)花費(fèi)更多的時(shí)間。
此外，由于基準(zhǔn)波形的前沿和后沿被設(shè)置成僅有垂直而無傾斜，所以不可能隨意調(diào)整在激光加工過程中的加熱速率和冷卻速率。
本發(fā)明是著眼于上述存在于本發(fā)明中的問題而進(jìn)行的，因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種激光加工裝置，通過簡(jiǎn)單的用戶操作，能夠?yàn)榧す廨敵龌蛳鄳?yīng)電參數(shù)的波形控制設(shè)置具有不同波形圖案形式的基準(zhǔn)波形。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種激光加工裝置，可以對(duì)已設(shè)定的用于波形控制的基準(zhǔn)波形進(jìn)行方便、自由的改動(dòng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一激光加工裝置，使激光輸出波形的上升/下降可被設(shè)成任意波形，并在激光加工中保證可對(duì)加熱速率或冷卻速率按照所期望的那樣進(jìn)行調(diào)整。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種激光加工設(shè)備，包括用于振蕩和輸出脈沖激光束的激光振蕩裝置；用于向激光振蕩裝置提供用于激光振蕩所需電能的激光能量供應(yīng)裝置；用于為脈沖激光束的激光輸出或相應(yīng)的激光能量供應(yīng)裝置的電參數(shù)設(shè)定基準(zhǔn)值的基準(zhǔn)值設(shè)定裝置；波形段設(shè)定裝置，用于以相對(duì)于基準(zhǔn)值的比值的形式設(shè)定多個(gè)波形段的激光輸出值或電參數(shù)值，所述的多個(gè)波形段構(gòu)成用于對(duì)脈沖激光束的激光輸出和電參數(shù)進(jìn)行波形控制的基準(zhǔn)波形；基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置，用于在由基準(zhǔn)值和相對(duì)于波形段的基準(zhǔn)值的比的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的表示基準(zhǔn)波形的波形數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)值是由基準(zhǔn)值設(shè)定裝置設(shè)定的，而波形段是由波形段部分設(shè)定的；以及波形控制裝置，用于以下述方式提供一種對(duì)激光能量供應(yīng)裝置控制，即脈沖激光束的激光輸出或電參數(shù)與由基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置施加的基準(zhǔn)波形相一致。
在激光加工裝置中，波形段設(shè)定裝置最好包括脈沖階段設(shè)定裝置，用于將基準(zhǔn)波形的脈沖寬度劃分和設(shè)置成多個(gè)時(shí)間階段，每個(gè)時(shí)間階段具有一段任意長(zhǎng)度的時(shí)間；及比例設(shè)定裝置，用于以相對(duì)于激光輸出基準(zhǔn)值的比值的形式設(shè)定各時(shí)間階段的激光輸出值或電參數(shù)值。
在激光加工裝置中，基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置最好包括用于獲得基準(zhǔn)波形的上升波形段的上升段發(fā)生裝置，基準(zhǔn)波形的上升波形段由多個(gè)階段中的第一階段的時(shí)間，和第二階段的時(shí)間、激光輸出比或電參數(shù)比，以及基準(zhǔn)值得出。
在激光加工裝置中，基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置可以包括用于獲得基準(zhǔn)波形的下降波形段的下降段發(fā)生裝置，該下降波形段從多個(gè)階段中的倒數(shù)第二個(gè)階段的時(shí)間和激光輸出比或電參數(shù)比，以及基準(zhǔn)值和最后一個(gè)階段的時(shí)間得出。
激光加工裝置最好是還包括一個(gè)設(shè)定值顯示裝置，用于顯示基準(zhǔn)值和該階段的時(shí)間，激光輸出比或電參數(shù)比的設(shè)定值。
激光加工裝置最好還包括基準(zhǔn)波形圖顯示裝置，用于顯示表示基準(zhǔn)波形的波形形狀的基準(zhǔn)波形圖。
在激光加工裝置中，基準(zhǔn)波形圖顯示裝置可以在被脈沖階段設(shè)定裝置設(shè)定的多個(gè)階段的時(shí)間，以及已由比例設(shè)定裝置設(shè)定的各階段的激光輸出比或電參數(shù)比的基礎(chǔ)上獲得基準(zhǔn)波形圖。
在激光加工裝置中，波形段設(shè)定裝置可以包括通過點(diǎn)時(shí)間設(shè)定裝置，用于在基準(zhǔn)波形的波形上設(shè)置多個(gè)通過點(diǎn)的時(shí)間；及比例設(shè)定裝置，用于以相對(duì)于基準(zhǔn)值的比值的形式設(shè)定各通過點(diǎn)的電參數(shù)值或激光輸出值。
在激光加工裝置中，基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置最好包括用于獲得基準(zhǔn)波形的上升波形段的上升段發(fā)生裝置，所述上升波形段是從多個(gè)通過點(diǎn)中的第一點(diǎn)的時(shí)間、激光輸出比例或電參數(shù)比例，以及基準(zhǔn)值得出。
在激光加工裝置中，基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置最好包括用于獲得基準(zhǔn)波形的下降波形的下降波形生成器，下降波形段是從時(shí)間，和多個(gè)通過點(diǎn)中的倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn)的激光輸出比或電參數(shù)比，以及從最后一個(gè)通過點(diǎn)的時(shí)間和基準(zhǔn)值中獲得的。
激光加工裝置最好是還包括設(shè)定值顯示裝置，用于顯示激光輸出基準(zhǔn)值和時(shí)間設(shè)定值，所述通過點(diǎn)的激光輸出比或電參數(shù)比。
激光加工裝置最好還包括基準(zhǔn)波形圖顯示裝置，用于顯示表示基準(zhǔn)波形的波形形狀的基準(zhǔn)波形圖。
在激光加工裝置中，基準(zhǔn)波形圖顯示裝置可以在已被通過點(diǎn)時(shí)間設(shè)定裝置設(shè)定的多個(gè)通過點(diǎn)的時(shí)間，以及在已被比例設(shè)定裝置設(shè)定的各點(diǎn)的激光輸出比或電參數(shù)比的基礎(chǔ)上獲得基準(zhǔn)波形圖。
根據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，利用設(shè)定輸入方式，可設(shè)定或輸入用于脈沖激光束及其對(duì)應(yīng)的電參數(shù)的基準(zhǔn)值，并以相對(duì)于基準(zhǔn)值的比的形式設(shè)定和輸入組成激光輸出波形或電參數(shù)波形的多個(gè)波形段中的激光輸出值或電參數(shù)值。用于波形控制的基準(zhǔn)波形可以在基準(zhǔn)值，波形段的激光輸出比或電參數(shù)比的基礎(chǔ)上獲得。
此外，設(shè)定的基準(zhǔn)波形的波形形狀可以以波形圖的形式出現(xiàn)在屏幕上，借此，通過簡(jiǎn)單的用戶操作，就能將用于波形控制的基準(zhǔn)波形設(shè)定為各種波形形狀，并且對(duì)已經(jīng)設(shè)定的用于波形控制的基準(zhǔn)波形進(jìn)行方便自由的改變。
還可以將激光輸出波形或電參數(shù)波形的升/降段設(shè)置成任意形狀，以便在激光加工中的加熱速率和冷卻速率可隨意調(diào)整。
本發(fā)明的上述和其他目的、方面、特征和優(yōu)點(diǎn)通過下面結(jié)合基準(zhǔn)附圖所做的描述將變得更加清楚，其中

圖1是透視圖，示出了本發(fā)明一實(shí)施例的激光加工裝置的外形；圖2是局部放大了的頂視圖，以放大的比例示出了根據(jù)一實(shí)施例的激光加工裝置的操作面板的外形圖；圖3是示出了根據(jù)一實(shí)施例的激光加工裝置的配置的簡(jiǎn)圖；圖4是示出了根據(jù)一實(shí)施例由激光加工裝置的CPU和存儲(chǔ)器控制的各功能裝置的配置情況的簡(jiǎn)圖；圖5示出了實(shí)施例中的裝置所顯示的各主屏幕之間的關(guān)系及它們之間的相關(guān)轉(zhuǎn)換情況；圖6示出了根據(jù)實(shí)施例，在固定(FIX)模式下，在“方案”屏幕上所顯示的內(nèi)容的一個(gè)實(shí)例。
圖7示出了根據(jù)實(shí)施例，在自由(FREE)模式下，在“方案”屏上所顯示的內(nèi)容的一個(gè)實(shí)例；圖8示出了根據(jù)一實(shí)施例，在“狀態(tài)”屏幕上所顯示的內(nèi)容的一個(gè)實(shí)例；圖9示出了根據(jù)一實(shí)施例，在“功率監(jiān)視器”屏幕上所顯示的內(nèi)容的一個(gè)實(shí)例；圖10示出了在實(shí)施例的“方案”模式下由CPU進(jìn)行的一個(gè)主加工流程；圖11示出了在實(shí)施例的“方案”模式中“+”鍵輸入顯示處理的過程；圖12示出了在實(shí)施例的“方案”模式中“-”鍵輸入顯示處理的過程；圖13示出了在實(shí)施例的“方案”模式(FIX模式)下鍵輸入執(zhí)行處理的過程；圖14用圖表方式示出了在實(shí)施例的FIX模式下，所設(shè)定的數(shù)值數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置的一個(gè)實(shí)例；圖15示出了在實(shí)施例的FIX模式下基準(zhǔn)波形的波形形狀的一個(gè)實(shí)例；圖16A和16B示出了在實(shí)施例的FIX模式下顯示在“方案”屏幕上的基準(zhǔn)波形的波形圖與激光輸出基準(zhǔn)值之間的關(guān)系；圖17A和17B示出了根據(jù)實(shí)施例，在對(duì)基準(zhǔn)波形設(shè)定后對(duì)波形圖進(jìn)行顯示的功能；圖18A至18F示出了基準(zhǔn)波形的波形圖樣的一個(gè)例子，該基準(zhǔn)波形可以在實(shí)施例的固定模式中加以設(shè)定；圖19以圖表方式示出了在實(shí)施例的自由模式下所設(shè)定的數(shù)值數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置的例子；圖20示出了在實(shí)施例的FREE模式下基準(zhǔn)波形的波形形狀的實(shí)例；圖21示出了在傳統(tǒng)激光加工裝置中使用的模式設(shè)定屏幕的實(shí)例；圖22示出了在傳統(tǒng)激光加工裝置中使用的用于波形控制的基準(zhǔn)波的波形形狀；圖23A至23D示出了可在傳統(tǒng)激光加工裝置中設(shè)定的基準(zhǔn)波形的波形形狀的實(shí)例。
下面結(jié)合示出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖1至圖20來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的激光加工裝置的外部結(jié)構(gòu)。圖1是整個(gè)裝置的透視圖，圖2是該裝置操作面板的局部放大前視圖。
參見圖1，激光加工裝置包括組合成一體的上外殼10和下外殼12。上外殼10中裝有激光振蕩單元，控制器，用于進(jìn)行多點(diǎn)加工的激光分束單元等。上外殼10的前表面帶有例如一操作面板14，面板14上包括一顯示器和各種鍵開關(guān)和一組用發(fā)光顯示方式提示電能供應(yīng)、高壓供應(yīng)、充電完成等狀態(tài)的發(fā)光二極管15。在上外殼10的頂表面帶有例如多個(gè)孔(開口)16，多個(gè)用于多點(diǎn)加工的光纖從孔中延伸穿過，還有一個(gè)用于安裝光纖維的可開/閉蓋18。
下外殼12中裝有電能供應(yīng)單元，其包括電源部件、外接端和斷路器；冷卻單元包括水箱、泵、熱交換器、離子交換樹脂、過濾器和外部管道連接端等。下外殼12帶有一個(gè)門形式的前面板20。
參見圖2，操作面板14在其中部有一個(gè)平板顯示器，即，一液晶顯示器22，在顯示器下方設(shè)有多個(gè)功能鍵24至28，在此實(shí)施例中，功能鍵以光標(biāo)鍵24(24a至24d)，“+”鍵26，“-”鍵28，確認(rèn)(entry)鍵30，菜單鍵32，啟動(dòng)按鈕34，復(fù)位按鈕36和停機(jī)按鈕38的形式出現(xiàn)。
光標(biāo)鍵24(24a至24d)用于在垂直和水平方向在屏幕上移動(dòng)光標(biāo)，這樣，按動(dòng)鍵24a和24d可使光標(biāo)按鍵上的箭頭所示的方向移動(dòng)。
“+”鍵26和“-”鍵28均為數(shù)據(jù)輸入鍵，如將在后面所描述的那樣，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)值(十進(jìn)制數(shù))輸入，選定開/關(guān)項(xiàng)的開或關(guān)狀態(tài)，以及選定固定/自由項(xiàng)的固定或自由狀態(tài)等。
確認(rèn)鍵30用于將在光標(biāo)位置處顯示的數(shù)據(jù)做為已建立好的設(shè)定數(shù)據(jù)加以輸入。菜單鍵32是用于選定裝置的屏幕模式的鍵。
啟動(dòng)按鈕34用于啟動(dòng)裝置以發(fā)射脈沖激光束。當(dāng)產(chǎn)生故障時(shí)，復(fù)位按鈕36用于取消顯示在屏幕22上的“故障”屏幕(未示出)。停機(jī)按鈕38是一個(gè)在緊急狀態(tài)下使用的按鈕，當(dāng)該鈕按下時(shí)，高壓切斷，這樣冷卻單元也停止工作。
圖3為示出激光加工裝置配置的簡(jiǎn)圖，本發(fā)明的激光加工裝置包括激光振蕩單元40，激光能量供應(yīng)單元42，激光冷卻單元44，控制器46和輸入輸出接口單元48。
激光振蕩單元40包括做為激發(fā)光源的激發(fā)燈52以及做為激光介質(zhì)的YAG桿54，二者均設(shè)置在室50內(nèi)；還有一對(duì)光諧振鏡56和58，它們均設(shè)置在室50外的YAG桿54的光軸上。
當(dāng)激發(fā)燈52被點(diǎn)亮?xí)r，其光能激發(fā)YAG桿54，使光沿光軸自YAG桿54的兩端發(fā)射，在光諧振鏡56和58之間反復(fù)反射以便放大并做為脈沖激光束LB通過輸出反射鏡56。在通過輸出鏡56后，脈沖激光束LB被送到激光分束單元(未示出)，在該單元，光束被分成多個(gè)脈沖激光分束。脈沖激光分束隨后經(jīng)過相關(guān)的光纖(未示出)被饋送到一位于加工地的相關(guān)發(fā)射單元，這樣光束就能自相關(guān)發(fā)射單元入射到工件上。
激光能量供應(yīng)單元42包括存儲(chǔ)提供給激光振蕩單元40的激光振蕩存儲(chǔ)電能的電容器60；充電電路62，通過將普通三相交流電(U,V,W)轉(zhuǎn)化成直流電，將電容器60充電到預(yù)定直流電壓；晶體管64，用做轉(zhuǎn)換元件，其連接在激光振蕩單元40的激發(fā)燈52與電容器60之間；驅(qū)動(dòng)電路66，用于以高的頻率(例如10KHz)切換晶體管64。
激光冷卻單元44用于向激光振蕩單元40外幅射由激光振蕩單元40的YAG桿54和激發(fā)燈52產(chǎn)生的熱。激光冷卻單元44被構(gòu)造成可向激光振蕩單元40供應(yīng)冷卻介質(zhì)，如，被控制在一預(yù)定溫度的冷卻水CW。
控制器46包括CPU70(微處理器)，用于對(duì)整個(gè)裝置或其各單元的工作提供控制；存儲(chǔ)器72，用于存放各種程序，在這些程序下，CPU執(zhí)行預(yù)定加工、各種設(shè)定數(shù)據(jù)或計(jì)算數(shù)據(jù)；各種用于測(cè)定與激光能量供應(yīng)單元42相應(yīng)的電參數(shù)或脈沖激光束LB的激光輸出的測(cè)量裝置74,76,78,80和82。
在這些測(cè)量裝置中，一激光輸出測(cè)量裝置74帶有光傳感器，用于接收漏射到光諧振鏡58后方的激光束LB’；及測(cè)量電路，用于根據(jù)來自光學(xué)傳感器的電信號(hào)輸出探測(cè)脈沖激光束LB的激光輸出，所獲得的激光輸出測(cè)量值SL被饋送到CPU70。
電壓測(cè)量電路76經(jīng)電壓檢測(cè)線78電連接至激發(fā)燈52的兩端，以便測(cè)量例如由電能供應(yīng)單元42施加至激發(fā)燈52的電壓有效值(燈電壓)，所獲得的燈電壓測(cè)量值SV被送到CPU70。電流測(cè)量電路80從電流傳感器接收電流探測(cè)信號(hào)，以便測(cè)量提供給激發(fā)燈52的電流I的有效值，所述電流傳感器可以例如是霍爾CT82，其與電能供應(yīng)單元42的燈電流供應(yīng)電路相連接。所獲得的燈電流測(cè)量值SI被送到CPU70。
CPU70將一個(gè)充電控制信號(hào)CF提供給電能供應(yīng)單元42的充電電路62，用以對(duì)電容器60充電至一設(shè)定電壓值，CPU70還向驅(qū)動(dòng)電路66提供一開關(guān)控制信號(hào)SW以進(jìn)行波形控制。
在本實(shí)施例的波形控制中，CPU70通過將用于波形控制的預(yù)先定義的基準(zhǔn)波形與來自激光輸出測(cè)量單元74的激光輸出測(cè)量值SL，來自電壓測(cè)量電路76的燈電壓測(cè)量值SV，或來自電流測(cè)量電路80的燈電流測(cè)量值SI，或從燈電壓測(cè)量值SV和燈電流測(cè)量值SI獲得的燈功率測(cè)量值SP(SV·SI)進(jìn)行比較以找到一個(gè)比較誤差。于是CPU70產(chǎn)生一個(gè)例如脈沖寬度控制信號(hào)形式的開關(guān)控制信號(hào)SW以消除比較誤差。
這樣的反饋控制系統(tǒng)提供的控制使得從激光振蕩單元40振蕩輸出的脈沖激光束LB的激光輸出或與激光能量供應(yīng)單元42相應(yīng)的電參數(shù)(燈電流，燈功率，燈電壓)與對(duì)各波形進(jìn)行控制的基準(zhǔn)波形相一致。
輸入/輸出接口單元48包括輸入單元84，顯示單元86和通信接口(I/F)電路88。輸入單元84以位于操作面板14上的一組鍵開關(guān)的形式設(shè)置，同時(shí)顯示單元86以一組位于裝置前表面的發(fā)光二極管和顯示器22的形式設(shè)置。所述I/F電路88用于與外部裝置或單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
也可以以一個(gè)獨(dú)立于該加工裝置本體的單元(程序單元)的形式設(shè)置操作面板14。在這種情況下，程序單元帶有CPU70，存儲(chǔ)器72，輸入單元84和顯示單元86，且程序單元通過通訊電纜與該加工裝置本體電聯(lián)接。
圖4是示出了由此實(shí)施例中的CPU70和存儲(chǔ)器72控制的各功能裝置的配置情況的簡(jiǎn)圖。如圖所示，CPU70和存儲(chǔ)器72包括輸入緩沖單元90，控制信號(hào)發(fā)生單元92，算術(shù)單元94，數(shù)據(jù)管理單元96，測(cè)量值存儲(chǔ)單元98，設(shè)定值存儲(chǔ)單元100，圖形格式存儲(chǔ)單元102和顯示輸出單元104。
輸入緩沖單元90取得并暫時(shí)保存將被輸入到CPU70中的數(shù)據(jù)，例如從輸入單元84的設(shè)定數(shù)據(jù)，來自通訊接口電路88的外部數(shù)據(jù)，來自冷卻單元44或測(cè)量電路74,76和80的測(cè)量值數(shù)據(jù)。
算術(shù)單元94執(zhí)行CPU70所需的所有算術(shù)處理，控制信號(hào)發(fā)生單元92自CPU70向外部產(chǎn)生所有的控制信號(hào)。數(shù)據(jù)管理單元96管理在CPU70和存儲(chǔ)器72中保存和移動(dòng)的所有數(shù)據(jù)。
測(cè)量值存儲(chǔ)單元98保存輸入到CPU70的測(cè)量值數(shù)據(jù)，而設(shè)定值存儲(chǔ)單元100保存輸入CPU70的設(shè)定值數(shù)據(jù)或通過位于CPU70內(nèi)的算術(shù)單元獲得的設(shè)定值數(shù)據(jù)。
圖形格式存儲(chǔ)單元102存儲(chǔ)了表示格式化圖形的數(shù)據(jù)，其顯示的內(nèi)容在出現(xiàn)于顯示器22上的各種圖形中保持固定。顯示輸出單元104將表示變量(例如來自數(shù)據(jù)管理單元96的設(shè)定值)的圖形疊加到由圖形格式存儲(chǔ)單元102給定的格式化圖形上，以構(gòu)成一組合屏幕并將該組合屏幕上的圖形數(shù)據(jù)提供作為顯示單元86上的輸出。
現(xiàn)在參考圖5至圖20說明在本實(shí)施例的激光加工裝置中，用于設(shè)定可進(jìn)行波形控制的基準(zhǔn)波形的功能。
圖5示出了顯示本實(shí)施例的顯示器22上的各主要屏幕間的相互關(guān)系，以及各屏幕之間的相互轉(zhuǎn)換。
本實(shí)施例的三個(gè)主要屏幕是“方案”屏幕①，“狀態(tài)”屏幕②，以及“功率監(jiān)視器”屏幕③。在“方案”屏幕①上，用戶將所希望的設(shè)定值輸入到各設(shè)定項(xiàng)中；在“狀態(tài)”屏幕②上顯示了該加工裝置內(nèi)主要狀態(tài)信息；在“功率監(jiān)視器”屏幕③上顯示最近發(fā)射的脈沖激光束LB的激光輸出測(cè)量值?！胺桨浮逼立偈瞧渲刑貏e重要的一個(gè)。
三個(gè)屏幕①,②和③可以通過操作菜單鍵32實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，更具體地說，在出現(xiàn)“方案”屏幕①的情況下按動(dòng)菜單鍵32時(shí)，可以切換到“狀態(tài)”屏幕②。在出現(xiàn)“狀態(tài)”屏幕②的情況下按動(dòng)菜單鍵32可切換到“功率監(jiān)視器”屏幕③。在出現(xiàn)“功率監(jiān)視器”屏幕③的狀態(tài)下按動(dòng)菜單鍵32可切換到“方案”屏幕①。
此外，在出現(xiàn)“方案”屏幕①的情況下按動(dòng)啟動(dòng)按鈕34時(shí)，發(fā)射出一脈沖激光束LB，緊接著在切換到“功率監(jiān)視器”。
圖6和7通過一實(shí)例示出了“方案”屏幕所顯示的內(nèi)容，本實(shí)施例的“方案”屏幕具有二個(gè)屏幕設(shè)定模式，即，一個(gè)固定模式(圖6)和一個(gè)自由模式(圖7)。
當(dāng)通過鍵輸入操作(將在后面描述)在屏幕最頂部處屏幕模式選定項(xiàng)表中指定“固定”模式時(shí)，如圖6所示出現(xiàn)一個(gè)“固定”(FIX)模式屏幕。而當(dāng)選擇“自由”模式時(shí)，如圖7所示出現(xiàn)一個(gè)“自由”模式屏幕。對(duì)有關(guān)本設(shè)備“方案”屏幕的功能和動(dòng)作將在下面做更為詳盡的描述。
圖8通過實(shí)例說明了“狀態(tài)”屏幕所顯示的內(nèi)容，“狀態(tài)”屏幕顯示了用于多點(diǎn)加工的多個(gè)(例如六個(gè))脈沖激光分束(束1到束6)的光閘(shutter)開/閉狀態(tài)、在激光輸出波形控制中選定的當(dāng)前反饋參數(shù)(激光功率/燈功率/燈電流)以及其他主要狀態(tài)信息。
圖9通過實(shí)例示出了“功率監(jiān)視器”屏幕所顯示的內(nèi)容，“功率監(jiān)視器”屏幕上顯示了最近發(fā)射的脈沖激光束LB的能量(J)和平均功率(W)的測(cè)量值等。
通常，與一次按下啟動(dòng)按鈕的操作相呼應(yīng)，在以特定的循環(huán)中按照在方案模式下已預(yù)先設(shè)定的次數(shù)重復(fù)發(fā)射脈沖激光束LB。
顯示在“功率監(jiān)視器”屏幕上的能量測(cè)量值“能量”是在例如最近發(fā)射的脈沖中的一個(gè)典型的脈沖的測(cè)量值。平均輸出測(cè)量值“平均值”是通過將每一脈沖的能量測(cè)量值“能量”與一周期的次數(shù)相乘而得到的值，所述周期的次數(shù)，即為每單位時(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)發(fā)射的次數(shù)(REPEAT)。
在“功率監(jiān)視器”屏幕上，當(dāng)將屏幕最頂部的波形選擇項(xiàng)MW指定為“開”時(shí)，如圖9所示，在屏幕的右半部區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)表示當(dāng)前發(fā)射的脈沖激光束LB的激光輸出波形的波形圖。該波形圖是在來自激光輸出測(cè)量單元74的激光輸出測(cè)量值SL的基礎(chǔ)上，通過CPU70中的算術(shù)單元94處理后的理想數(shù)據(jù)而獲得的。該波形圖被存儲(chǔ)到測(cè)量值存儲(chǔ)單元98中。
當(dāng)在波形選擇項(xiàng)MW中指定“關(guān)”時(shí)，雖然在圖中并未示出，但在屏幕的右半部區(qū)域會(huì)出現(xiàn)表示在“方案”屏幕上已設(shè)定的基準(zhǔn)波形的波形圖。
下面參照?qǐng)D6、圖7和圖10至20，說明有關(guān)本加工裝置的“方案”屏幕的功能和動(dòng)作。
圖10示出了在“方案”屏幕模式下由CPU70完成的主要處理過程。圖11,12，和13分別說明了主過程中“+”鍵的輸入過程，“-”鍵的輸入過程以及鍵輸入執(zhí)行過程。
圖14以圖表方式示出了在本實(shí)施例的固定(FIX)模式下設(shè)定數(shù)據(jù)值存儲(chǔ)位置的一個(gè)實(shí)例，而圖15示出了在固定(FIX)模式下基準(zhǔn)波形的波形形式的一個(gè)實(shí)例。圖16A和16B示出了顯示在固定(FIX)模式屏幕上的基準(zhǔn)波形的波形圖與激光輸出基準(zhǔn)值之間的關(guān)系。圖17A和17B示出了在本實(shí)施例中設(shè)定基準(zhǔn)波形之后，波形圖顯示功能。圖18A至18F通過實(shí)例示出了可在固定模式下設(shè)定的基準(zhǔn)波形的波形形式。圖19以圖表方式示出了在本實(shí)施例的自由模式中設(shè)定值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置的一個(gè)實(shí)例，而圖20示出了在自由模式下基準(zhǔn)波形的波形格式的一個(gè)實(shí)例。
如上面所提到的，當(dāng)在“功率監(jiān)視器”屏幕狀態(tài)下在按下菜單鍵32時(shí)，CPU進(jìn)入如圖10所示的“方案”模式。
當(dāng)進(jìn)入歸劃模式時(shí)，CPU首先在顯示器22上顯示“方案”屏幕，該屏幕在最近的方案模式(步驟B1)完成之前被立即顯示。因而，要么如圖6所示顯示固定(FIX)模式下的“方案”屏幕，要么如圖7所示顯示自由(FREE)模式的“方案”屏幕。
在如此顯示的“方案”屏幕上，用戶可以利用操作面板14上的一組鍵和按鈕24至28在該加工裝置上輸入所希望的設(shè)定值或執(zhí)行動(dòng)作指令。(步驟B2)。
應(yīng)注意，在圖6和圖7中，為便于說明，允許進(jìn)行輸入設(shè)置的項(xiàng)在模式設(shè)定屏幕上被用虛線框起來。這些虛線在實(shí)際屏幕是看不見的。在圖6至圖9中，用中空的或粗線表明的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為各種測(cè)量值，且不能由鍵輸入方式設(shè)置或改變。
例如，如果希望將屏幕從自由(FREE)模式“方案”屏幕(圖7)切換到固定(FIX)模式“方案”屏幕(圖6)，則將光標(biāo)移位到屏幕第一行的屏幕模式選項(xiàng)的數(shù)據(jù)輸入位置，并隨后按下“+”鍵26。
然后，該加工裝置執(zhí)行“+”鍵輸入顯示過程(步驟B3)，在這過程中(圖11)，判斷光標(biāo)是否處于固定/自由位置，這樣，光標(biāo)位置顯示就從“自由”(FREE)處變化到“固定”(FIX)處(步驟C2)。此外，表明光標(biāo)處于固定(FIX)位置的數(shù)據(jù)被暫時(shí)保存起來。
然后當(dāng)用戶按下確認(rèn)鍵30時(shí)，該加工裝置執(zhí)行鍵輸入執(zhí)行過程(步驟B5)，這樣，顯示屏幕就從自由(FREE)模式下的“方案”屏(圖7)切換到固定(FIX)模式下的方案屏(圖6)(相反的轉(zhuǎn)換如圖13中步驟E3)。于是如圖14所示，表明當(dāng)前設(shè)置的屏幕模式為固定(FIX)模式的數(shù)據(jù)或標(biāo)志就被存儲(chǔ)到一個(gè)預(yù)定存儲(chǔ)地址A2當(dāng)中。該地址位于設(shè)定值存儲(chǔ)單元100中的預(yù)定區(qū)域上(圖14)。
此外，在用戶希望將用于為一幅屏幕管理一組設(shè)定數(shù)值的卷標(biāo)或方案號(hào)設(shè)置成“03”的情況下，可將光標(biāo)鍵24移動(dòng)到屏幕首行中位于方案號(hào)設(shè)定項(xiàng)SCH.#處的數(shù)據(jù)輸入位置上，這樣，通過操作“+”鍵26或“-”鍵28，就能將方案號(hào)設(shè)定為所希望的值“03”。
在“+”鍵每次被按下時(shí)，裝置執(zhí)行“+”鍵輸入顯示過程(步驟B3)，同時(shí)每次當(dāng)“-”鍵被按下時(shí)，裝置執(zhí)行“-”鍵輸入顯示過程(步驟B4)。由于光標(biāo)位于數(shù)字值輸入位置上，因此光標(biāo)位置處的數(shù)字值通過那些輸入鍵顯示過程逐一遞增或遞減更新，這樣，更新后的數(shù)字值就被顯示在屏幕上，同時(shí)數(shù)字值被保存在一適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)區(qū)或寄存器上(步驟C5和D5)。
當(dāng)方案號(hào)顯示已如上所述達(dá)到“03”時(shí)，用戶可以按下確認(rèn)鍵30。與該確認(rèn)鍵相對(duì)應(yīng)，CPU70執(zhí)行輸入鍵執(zhí)行過程(步驟B5)。在此，方案號(hào)被確認(rèn)為“03”(步驟E7)，這樣，設(shè)定值“03”數(shù)據(jù)就被存入到位于設(shè)定值存儲(chǔ)單元100內(nèi)的一預(yù)定存儲(chǔ)地址A1上(圖14)。
為了對(duì)用于波形控制的基準(zhǔn)波形進(jìn)行設(shè)定輸入，在FIX模式下，所期望的數(shù)字值被設(shè)定并輸入到激光輸出基準(zhǔn)值“峰值(PEAK)”的各項(xiàng)以及各波形元素“↑斜坡”，“發(fā)光1”，“發(fā)光2”，“發(fā)光3”和“↓斜坡”之中。
可以對(duì)任何激光輸出值進(jìn)行設(shè)定并以KW為單位輸入到所有上述輸入項(xiàng)中的激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”當(dāng)中。應(yīng)當(dāng)理解的是，通?？梢赃x定一些值，例如10,20,50,100,1000等，這些值適合于在激光輸出最大值附近做為比例計(jì)算基準(zhǔn)，所述激光輸出最大值是賦與準(zhǔn)備在該方案號(hào)下發(fā)射的脈沖激光束LB的。
此外，在上升階段“↑斜坡”和下降階段“↓斜坡”中僅設(shè)定和輸入時(shí)間。而在發(fā)光階段“發(fā)光1”，“發(fā)光2”和“發(fā)光3”中以相對(duì)于激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”比值的形式以及各階段時(shí)間的形式設(shè)定和輸入各階段的激光輸出值并設(shè)定和輸入時(shí)間。
雖然各階段的時(shí)間和激光輸出比可以被設(shè)定為任何任意值，但只要它們是從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)來設(shè)定的，就會(huì)有一定的范圍限制內(nèi)。例如，整個(gè)波形的時(shí)間長(zhǎng)度(脈沖寬度)可以是從0.05ms至30.0ms，而比例可以是從0％至200％。
數(shù)字值輸入到用于設(shè)定基準(zhǔn)波形的設(shè)定項(xiàng)中。用戶將光標(biāo)移動(dòng)到各輸入項(xiàng)的數(shù)據(jù)輸入位置上，按動(dòng)“+”鍵26或“-”鍵28以設(shè)定一個(gè)理想數(shù)值并按確認(rèn)鍵30。響應(yīng)這些鍵操作，CPU70執(zhí)行數(shù)字鍵輸入顯示和設(shè)定過程，并且所述設(shè)定過程同上述對(duì)方案號(hào)設(shè)定項(xiàng)SCH.#的設(shè)置相同，同時(shí)將所輸入的設(shè)定值數(shù)據(jù)輸入到設(shè)定值存儲(chǔ)單元100中的預(yù)定存儲(chǔ)地址中(圖24)。
在圖6所示的設(shè)置實(shí)例中，激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”被設(shè)置為10.0KW而發(fā)光階段“發(fā)光1”，“發(fā)光2”和“發(fā)光3”的激光輸出比分別被設(shè)定為100.0％,25.0％和50.0％。這意味著發(fā)光階段“發(fā)光1”，“發(fā)光2”和“發(fā)光3”中的激光輸出值KW轉(zhuǎn)換成KW后分別被設(shè)為10.0KW,2.5KW和5.0KW。
在對(duì)上述波形元素項(xiàng)進(jìn)行數(shù)字值設(shè)定的過程中(步驟E7)，CPU70產(chǎn)生了用于波形控制的基準(zhǔn)波形和用于顯示的基準(zhǔn)波形圖。
如在圖15中所看到的，在FIX模式下的基準(zhǔn)波形包括與上升階段↑斜坡相對(duì)應(yīng)的上升波形段Ls，同第一發(fā)光階段“發(fā)光1”，第二發(fā)光階段“發(fā)光2”，第三發(fā)光階段“發(fā)光3”相應(yīng)的第一，第二，第三平波形段L1,L2和L3，以及同下降階段“↓斜坡”相應(yīng)的下降波形段Le。
首先，關(guān)于作為顯示之用的基準(zhǔn)波形圖，所述上升波形段Ls和所述第一平波形段L1是從上升階段“↑斜坡”的時(shí)間ts，第一發(fā)光階段“發(fā)光1”的時(shí)間t1以及激光輸出比r1同時(shí)獲得的。此后，以此方式，后序波形段與前面波形段相連，第二平波形段L2由第二發(fā)光階段“發(fā)光2”的時(shí)間t2和激光輸出比r2推導(dǎo)出來，第三平波形段L3從第三發(fā)光階段“發(fā)光3”和激光輸出比r3推導(dǎo)出來，且所述下降波形段Le是從下降階段“↓斜坡”的時(shí)間te中推導(dǎo)出的。
以此方式獲得的基準(zhǔn)波形圖數(shù)據(jù)被存放在設(shè)定值存儲(chǔ)單元100中的預(yù)定存儲(chǔ)區(qū)域中。
用于波形控制的原始基準(zhǔn)波形圖是通過用按上述方式產(chǎn)生的基準(zhǔn)波形圖的激光輸出比r去乘以激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”而獲得的。
用于波形控制的基準(zhǔn)波形的基準(zhǔn)波形數(shù)據(jù)也存儲(chǔ)在設(shè)定值存儲(chǔ)單元100中的預(yù)定存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。于是當(dāng)脈沖激光束LB被發(fā)射時(shí)，CPU70把用于進(jìn)行波形控制的基準(zhǔn)波形數(shù)據(jù)當(dāng)做基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在控制信號(hào)發(fā)生裝置92或算術(shù)單元94中起反饋波形控制的作用。
如圖6所示，可以在FIX模式下以基準(zhǔn)波形圖的方式將所設(shè)置和輸入的基準(zhǔn)波形的波形形狀顯示在屏幕上。當(dāng)希望看到基準(zhǔn)波形圖時(shí)，用戶可將光標(biāo)移動(dòng)到位于屏幕之上的第二行中由一圖形符號(hào)表示的圖形開/關(guān)選擇項(xiàng)的數(shù)據(jù)輸入位置，并按動(dòng)“+”鍵26。
響應(yīng)于該鍵的操作，CPU70執(zhí)行該“+”鍵輸入顯示過程(步驟B3)并將光標(biāo)位置顯示置于“開”上(步驟C4)。然后當(dāng)用戶按下確認(rèn)鍵30時(shí)，CPU70執(zhí)行“+”鍵輸入顯示過程(步驟B5)，除了進(jìn)行“開”設(shè)置之外，還將基準(zhǔn)波形圖顯示在屏幕的預(yù)定區(qū)域上(屏幕右半側(cè)區(qū)域)(步驟E6，圖6上半部的圖形“開”屏幕)。
由于設(shè)定值按從“↑斜坡”開始如上所述“發(fā)光1”，“發(fā)光2”…的次序依次被輸入到各波形元素項(xiàng)之中，基準(zhǔn)波形的各波形段Ls,L1,L2…可依次獲得。此后圖形隨著生成過程被顯示到屏幕上。
這使得用戶能夠在較短的時(shí)間內(nèi)生成其目標(biāo)波形圖，同時(shí)根據(jù)被依次輸入到波形元素輸入項(xiàng)中的設(shè)定值，通過顯示在屏幕上的波形圖來驗(yàn)證基準(zhǔn)波形形成過程的狀態(tài)?？梢暂p易和隨意地改變已完成的基準(zhǔn)波形的波形段L。
在對(duì)波形段L進(jìn)行改變的情況下，用戶將光標(biāo)移向相關(guān)波形元素項(xiàng)的數(shù)據(jù)位置處。此時(shí)，利用圖形格式存儲(chǔ)單元102和顯示輸出單元104，CPU70以可辨別的方式顯示了基準(zhǔn)波形圖中與光標(biāo)所處的相關(guān)波形元素項(xiàng)相應(yīng)的波形段L。在圖17A中以虛線形式顯示出來(或是用一種特別的顏色)。
當(dāng)想要從屏幕上清除基準(zhǔn)波形圖時(shí)，用戶將光標(biāo)移動(dòng)到圖形開/關(guān)選定項(xiàng)的數(shù)據(jù)輸入位置，按下“-”鍵26(顯示“關(guān)”)，然后按下確認(rèn)鍵30。
在不顯示基準(zhǔn)波形圖時(shí)，取而代之顯示在屏幕右半?yún)^(qū)域上的是關(guān)于每單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)次數(shù)，“重復(fù)”(REPEAT)，由一次啟動(dòng)操作發(fā)射的脈沖激光束LB的總數(shù)“發(fā)射”(SHOT)，有關(guān)各脈沖的激光功率監(jiān)視器值(上限和下限)由“高”和“低”(HIGH和LOW)，用以判斷正?；虿徽！?br> 在這些與發(fā)射條件和監(jiān)控條件有關(guān)的輸入項(xiàng)中可以輸入所希望的設(shè)定值(數(shù)字值)，輸入是利用光標(biāo)鍵24、“+”鍵26，“-”鍵28和確認(rèn)鍵30等來完成的。
在屏幕的最底部總顯示著有關(guān)“高電壓”HV、主(光諧振器)光閘和導(dǎo)引光束“位置”的開/關(guān)選項(xiàng)。關(guān)于這些選項(xiàng)，其“開/關(guān)”設(shè)置可以用與由圖形符號(hào)指定的前述圖形開/關(guān)選項(xiàng)同樣的鍵操作來完成。
如上所述，在本實(shí)施例中固定模式下設(shè)置的基準(zhǔn)波形由上升波形段Ls，多個(gè)平波形段，例如三個(gè)平波形段L1,L2，和L3，以及下降波形段Le組成。
上升的波形，即其中的上升波形段Ls可以被調(diào)整為具有所希望的角度和上升時(shí)間，可以通過將上升階段“↑斜坡”的時(shí)間s以及第一發(fā)光階段“發(fā)光1”的激光輸出比r1設(shè)定為適當(dāng)值來實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于上升之后的波形段(L1,L2,L3)，通過選定合適的值做為時(shí)間(t1,t2,t3)和發(fā)光階段“發(fā)光1”，“發(fā)光2”，和“發(fā)光3”的激光輸出比(r1,r2,r3)的設(shè)定值來選擇不同的波形。
下降的波形，即波形的下降段可被調(diào)整為具有理想的傾斜角和下降時(shí)間，通過選定適當(dāng)?shù)闹底鰹樽詈笠淮伟l(fā)光階段“發(fā)光3”的激光輸出比r3和下降段“↓斜坡”的時(shí)間te的設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)的。
圖18A至18F通過實(shí)例示出了可在本實(shí)施例的固定模式下設(shè)定的其他波形形狀。
可以認(rèn)識(shí)到，圖18F的圖形形狀實(shí)例可以利用5個(gè)發(fā)光階段“發(fā)光”來生成。盡管以此方式增加了發(fā)光階段“發(fā)光”的數(shù)量，各階段的激光輸出值仍被設(shè)置為相對(duì)于激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”的比。此外，基準(zhǔn)波形圖被顯示在屏幕上，從而方便用戶將各階段中的波形段與其他階段中的波形段進(jìn)行比較，或是確定各自在整個(gè)基準(zhǔn)波形中的權(quán)重，這樣，用戶就能在屏幕上生成具有理想波形形狀的基準(zhǔn)波形。
應(yīng)注意，盡管在FIX模式下增加了發(fā)光階段“發(fā)光”的數(shù)目，但同樣可以使用將在后面描述的FREE模式中的滾屏功能。
基準(zhǔn)波形各段的激光輸出可以通過各階段波形段的激光輸出比r與激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”的乘積得到。如果用戶希望隨工件厚度的變化而改變脈沖激光束LB的整個(gè)波形的激光輸出，則僅需改變激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”的設(shè)定值就足夠了，而無需分別修改基準(zhǔn)波形的各段的激光輸出值。
在這種情況下，如圖16A和16B所示，只有激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”的設(shè)定值在“方案”屏幕上變化，而顯示在屏幕上的基準(zhǔn)波形圖的波形形式?jīng)]有變化。換句話說，雖然用于波形控制的基準(zhǔn)波形中的各部分的激光輸出值有變化，但由于波形的各段具有相同的百分比值，所以用于圖形表達(dá)的基準(zhǔn)波形沒有變化。
也可以像前面所提到的那樣，通過改變各發(fā)光階段的激光輸出比r的值來局部地改變各段的激光輸出。
下面將在此實(shí)施例中對(duì)自由(FREE)模式進(jìn)行說明。
在自由模式中，如圖7所示，為設(shè)置和輸入用于波形控制的基準(zhǔn)值，除了設(shè)置激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”之外，時(shí)間t和激光輸出比r被設(shè)置到多個(gè)波形通過點(diǎn)“點(diǎn)1”，“點(diǎn)2”，“點(diǎn)3”，“點(diǎn)4”…中的輸入項(xiàng)中。
大量的可設(shè)定波形通過點(diǎn)，如20個(gè)被準(zhǔn)備好，盡管一次在屏幕上只能顯示5個(gè)點(diǎn)，但所有的波形通過點(diǎn)可以借助屏幕滾動(dòng)系統(tǒng)顯示出來。當(dāng)希望向下滾動(dòng)屏幕時(shí)，用戶將光標(biāo)設(shè)置在位置上，并按動(dòng)光標(biāo)鍵24c以便向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)希望屏幕向上滾動(dòng)時(shí)，用戶將光標(biāo)設(shè)置到▲位置并按下光標(biāo)鍵24a以產(chǎn)生向上運(yùn)動(dòng)。該裝置在光標(biāo)移動(dòng)處理中(步驟B6)執(zhí)行屏幕滾動(dòng)。
在自由模式中，數(shù)字值被輸入到各輸入項(xiàng)中以設(shè)置基準(zhǔn)波形。用戶將光標(biāo)移動(dòng)到各輸入項(xiàng)的數(shù)據(jù)輸入位置，并操作“+”鍵26或“-”鍵28以設(shè)定所期望的數(shù)字值并按下確認(rèn)鍵30。響應(yīng)這些鍵操作，CPU70如前所述以與FIX模式下相似的方式執(zhí)行數(shù)字值的輸入顯示和設(shè)定過程，并將這些輸入的設(shè)定數(shù)值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述設(shè)定值存儲(chǔ)單元100內(nèi)的一預(yù)定存儲(chǔ)地址上(圖19)。
在圖7的設(shè)定實(shí)例中，激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”設(shè)定為10.0KW，同時(shí)5個(gè)波形通過點(diǎn)“點(diǎn)1”，“點(diǎn)2”，“點(diǎn)3”，“點(diǎn)4”，“點(diǎn)5”的時(shí)間和激光輸出比[t,r]分別被設(shè)置成[5ms,90％],[7ms,70％],[12ms,88％],[15ms,68％]和[18ms,0％]。通常，0％被賦給結(jié)束基準(zhǔn)波形的最后一個(gè)點(diǎn)的激光輸出比r。
參照?qǐng)D20，F(xiàn)REE模式下的基準(zhǔn)波形被確定為一條連接多個(gè)波形通過點(diǎn)“點(diǎn)1”，“點(diǎn)2”…的線圖，所述通過點(diǎn)已經(jīng)在具有表示時(shí)間的X軸和表示百分比％值的Y軸的坐標(biāo)系上設(shè)定和輸入。
該基準(zhǔn)波形的上升段，即上升波形段由第一點(diǎn)“點(diǎn)1”的時(shí)間和激光輸出比(t1,r1)確定。下降波形段由倒數(shù)第二點(diǎn)(圖7中實(shí)例的“點(diǎn)4”)的時(shí)間和激光輸出比(t4,r4)以及最后一點(diǎn)(“點(diǎn)5”)的時(shí)間t5確定。在上升波形段和下降波形段之間的中部波形段是通過對(duì)所有的點(diǎn)“點(diǎn)1”，“點(diǎn)2”等的坐標(biāo)的組合來自由選定的。通過增加點(diǎn)的數(shù)量可以生成一條近似于曲線的更為精確的波形圖。
在FREE模式下，基準(zhǔn)波形圖首先從百分比％值表達(dá)中得到，此后，該基準(zhǔn)波形圖的各點(diǎn)的激光輸出比r與激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”相乘以獲得用于波形控制的基準(zhǔn)波形。
這樣獲得的用于波形控制的基準(zhǔn)波形上的數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)波形圖均分別被存儲(chǔ)在設(shè)定值存儲(chǔ)單元100內(nèi)的預(yù)定存儲(chǔ)區(qū)中。在FREE模式下，通過將用圖形符號(hào)表示的圖形開/關(guān)選項(xiàng)指定為“開”，可實(shí)現(xiàn)在屏幕上看到以基準(zhǔn)波形圖形式表現(xiàn)的所設(shè)定和輸入的基準(zhǔn)波形的波形圖形狀(圖7)。
當(dāng)用戶希望局部修改曾經(jīng)設(shè)定過的基準(zhǔn)波形時(shí)，可將光標(biāo)移動(dòng)到相關(guān)點(diǎn)POINT的數(shù)據(jù)位置。此時(shí)，與光標(biāo)所在處的點(diǎn)相應(yīng)的波形圖點(diǎn)以可辨識(shí)的方式顯示，例如以在圖17B中所示的發(fā)光顯示(或以一特定的顏色進(jìn)行顯示)。
雖然已對(duì)優(yōu)選實(shí)施例做了上述描述，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，而是可以在其技術(shù)涵義的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改或改變。例如可使用鼠標(biāo)或輸入臺(tái)來進(jìn)行設(shè)定值的輸入。
為了設(shè)定用于波形控制的基準(zhǔn)波形，上述實(shí)施例設(shè)定和輸入了激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”，用于脈沖激光束的激光輸出的波形段或波形元素?cái)?shù)據(jù)(t,r)。然而，對(duì)于與脈沖激光束的激光輸出相應(yīng)的電參數(shù)如激光能量供應(yīng)單元42的燈電流，燈電壓或燈功率，也可以用與上述實(shí)施例相同的方式設(shè)置和輸入所期望的基準(zhǔn)值和波形元素?cái)?shù)據(jù)。在此情況下，根據(jù)所設(shè)定和輸入的電參數(shù)的類型在“方案”屏幕上能可轉(zhuǎn)換地顯示基準(zhǔn)值“峰值”的單位(A,V,W)。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)可做出其他各種修改。
權(quán)利要求
1．一種激光加工裝置，包括用于振蕩和輸出脈沖激光束的激光振蕩裝置；用于為激光振蕩裝置提供激光振蕩用的電能的激光能量供應(yīng)裝置；基準(zhǔn)值設(shè)定裝置，用于為所述脈沖激光束的激光輸出設(shè)定基準(zhǔn)值，或?yàn)橄鄳?yīng)的所述激光能量供應(yīng)裝置的電參數(shù)設(shè)定基準(zhǔn)值；波形段設(shè)定裝置，用于以相對(duì)于所述基準(zhǔn)值的比值的的形式設(shè)定多個(gè)波形段的激光輸出值或電參數(shù)值，以構(gòu)成所述脈沖激光束的激光輸出或所述電參數(shù)的波形控制用的基準(zhǔn)波形；基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置，用于在基準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上和相對(duì)于波形段的所述基準(zhǔn)值比的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生表示所述基準(zhǔn)波形的波形數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)值由所述基準(zhǔn)值設(shè)定裝置設(shè)定，而所述相對(duì)于波形段的所述基準(zhǔn)值的比由所述波形段設(shè)定裝置設(shè)定；和使所述激光能量供應(yīng)裝置能按以下方式進(jìn)行控制的波形控制裝置，所述方式即為所述脈沖激光束的激光輸出或所述電參數(shù)同由所述基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置施加的所述基準(zhǔn)波形相一致。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其中，所述波形段設(shè)定裝置包括脈沖階段設(shè)定裝置，用于將所述基準(zhǔn)波形的脈沖寬度劃分和設(shè)置成分別具有任意長(zhǎng)時(shí)間的多個(gè)階段；及比例設(shè)定裝置，用于以相對(duì)于所述激光輸出基準(zhǔn)值的比值的形式設(shè)定各所述階段的激光輸出值或電參數(shù)值。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，其中，所述基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置包括用于獲得所述基準(zhǔn)波形上升波形段的上升段發(fā)生裝置，所述上升波形段從多個(gè)階段中的第一階段的時(shí)間，第二階段的時(shí)間、激光輸出比或電參數(shù)比，及基準(zhǔn)值得出。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，其中，所述基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置包括下降段發(fā)生裝置，用于獲得所述基準(zhǔn)波形的下降波形段，所述下降波形段從多個(gè)階段中的倒數(shù)第二個(gè)階段的時(shí)間、激光輸出比或電參數(shù)比，以及所述基準(zhǔn)值和最后一個(gè)階段的時(shí)間得出。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，進(jìn)一步包括用于顯示所述基準(zhǔn)值和所述階段的時(shí)間、所述激光輸出比或電參數(shù)比的設(shè)定值的設(shè)定值顯示裝置。
6．根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，進(jìn)一步包括基準(zhǔn)波形圖顯示裝置，用于顯示表示所述基準(zhǔn)波形的波形形狀的基準(zhǔn)波形圖。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光加工裝置，其中，所述基準(zhǔn)波形圖顯示裝置在多個(gè)階段的時(shí)間和各階段的激光輸出比或電參數(shù)比的基礎(chǔ)上獲得所述基準(zhǔn)波形圖，所述多個(gè)階段的時(shí)間由所述脈沖階段設(shè)定裝置設(shè)定，而各階段的電參數(shù)比或激光輸出比由所述比例設(shè)定裝置設(shè)定。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其中，所述波形段設(shè)定裝置包括通過點(diǎn)時(shí)間設(shè)定裝置，用于在所述基準(zhǔn)波形的波形上設(shè)定多個(gè)通過點(diǎn)的時(shí)間；以及比例設(shè)定裝置，用于以相對(duì)于所述基準(zhǔn)值的比值形式設(shè)定各所述通過點(diǎn)的激光輸出值或電參數(shù)值。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，其中，所述基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置包括上升段發(fā)生裝置，用于獲得所述基準(zhǔn)波形的上升波形段，所述上升段波形從多個(gè)通過點(diǎn)中的第一點(diǎn)的時(shí)間、激光輸出比或電參數(shù)比以及所述的基準(zhǔn)值得出。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，其中，所述基準(zhǔn)波形發(fā)生裝置包括下降段發(fā)生裝置，用于獲得所述基準(zhǔn)波形的下降波形段，所述下降段波形從各通過點(diǎn)中倒數(shù)第二個(gè)通過點(diǎn)的時(shí)間、激光輸出比或電參數(shù)比，以及最后通過點(diǎn)的時(shí)間和所述基準(zhǔn)值得出。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，包括設(shè)定值顯示裝置，用于顯示所述基準(zhǔn)值，所述通過點(diǎn)的時(shí)間、激光輸出比或電參數(shù)比的設(shè)定值。
12．根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，包括基準(zhǔn)波形圖顯示裝置，用于顯示表示所述基準(zhǔn)波形的波形形狀的基準(zhǔn)波形圖。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光加工裝置，其中，所述基準(zhǔn)波形圖顯示裝置在由所述通過點(diǎn)時(shí)間設(shè)定裝置設(shè)定的多個(gè)通過點(diǎn)的時(shí)間的基礎(chǔ)上，以及在由所述比例設(shè)定裝置設(shè)定的各點(diǎn)的電參數(shù)比或激光輸出比的基礎(chǔ)上獲得所述基準(zhǔn)波形圖。
全文摘要
在顯示器顯示的“方案”屏幕上,用戶通過鍵輸入完成所需的設(shè)定值輸入或工作指令。期望值數(shù)據(jù)設(shè)定和輸入到激光輸出基準(zhǔn)值“峰值”項(xiàng)及“↑斜坡”、“發(fā)光1”、“發(fā)光2”,“發(fā)光3”的:“↓斜坡”等各波形項(xiàng)。在裝置內(nèi)部,根據(jù)輸入的設(shè)定值可以獲得用于波形控制的基準(zhǔn)波形圖和用于顯示的基準(zhǔn)波形圖。波形控制的基準(zhǔn)波形圖作為激光輸出波形控制的基準(zhǔn)值。用于顯示的基準(zhǔn)波形圖響應(yīng)預(yù)定的鍵操作而顯示在屏幕的預(yù)定區(qū)域。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1236690SQ9910237
公開日1999年12月1日 申請(qǐng)日期1999年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月24日
發(fā)明者佐佐木晴樹, 川村浩二 申請(qǐng)人:宮地技術(shù)株式會(huì)社