特許 7503754 評価方法、評価システム及びレーザ加工システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-13

(45)【発行日】2024-06-21

(54)【発明の名称】評価方法、評価システム及びレーザ加工システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240614BHJP

   B23K 26/21 20140101ALN20240614BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 P

B23K26/00 Q

B23K26/21 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020186656

(22)【出願日】2020-11-09

(65)【公開番号】P2022076299

(43)【公開日】2022-05-19

【審査請求日】2023-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(72)【発明者】

【氏名】船見 浩司

(72)【発明者】

【氏名】藤原 和樹

(72)【発明者】

【氏名】中井 出

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００２３４６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１５０１５３３０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０５５４４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ発振器からのレーザビームの対象物への照射領域を前記対象物に対して相対的に移動させて前記対象物の加工を行うレーザ加工の評価方法であって、
光の強度を測定するための測光器の測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させて、前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化を前記測光器で測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定された前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化に基づいて、前記レーザ加工の評価をする評価ステップと、
を含み、
前記測定ステップは、前記測定領域の移動経路が前記照射領域の移動経路と複数の交差点を有するように、前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させる、
評価方法。

【請求項2】

前記測定ステップは、前記複数の交差点の少なくとも一つにおいて前記測定領域が前記照射領域の少なくとも一部と重なるように、前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させる、
請求項１の評価方法。

【請求項3】

前記測定ステップは、前記測定領域の移動経路が蛇行するように前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させる、
請求項１又は２に記載の評価方法。

【請求項4】

前記測定ステップは、
前記照射領域の移動方向においては、前記測定領域が前記照射領域の少なくとも一部と重なるように前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させ、
前記移動方向に交差する規定方向においては、前記照射領域の移動経路を基準にして前記測定領域を前記対象物に対して相対的に往復させる、
請求項１～３のいずれか一つに記載の評価方法。

【請求項5】

前記測定ステップは、測定システムを用いて、前記測定領域の移動に対する光の強度の変化を測定し、
前記測定システムは、
前記測光器と、
前記測定領域からの光を前記測光器に導き、前記対象物に対して前記測定領域が相対的に移動するように前記測光器に対する位置を調整可能な光学部材と、
前記光学部材の前記測光器に対する位置を調整する調整装置と、
を備え、
前記測定ステップは、前記調整装置により前記測光器に対する前記光学部材の位置を調整することで、前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させる、
請求項４に記載の評価方法。

【請求項6】

前記測定ステップは、前記規定方向においては、前記測定領域を所定の幅で往復させ、
前記所定の幅をＷ［ｍｍ］、前記レーザビームの前記対象物への照射による前記対象物の溶融予定領域の幅をｄ［ｍｍ］とすると、Ｗは、次式を満たす、
Ｗ≧２×ｄ
請求項４又は５に記載の評価方法。

【請求項7】

前記照射領域の移動速度をＶ［ｍｍ／ｓ］、前記照射領域の移動方向における前記測定領域の寸法をＤ［ｍｍ］、前記測定領域の前記規定方向における往復の周波数をＦ［Ｈｚ］とすると、Ｆは、次式を満たす、
Ｆ≧Ｖ／Ｄ
請求項４～６のいずれか一つに記載の評価方法。

【請求項8】

前記評価ステップは、測定波形と基準波形との比較に基づいて、前記レーザ加工の評価をし、
前記測定波形は、前記測定ステップで測定された前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化を示す波形であり、
前記基準波形は、前記レーザ加工に異常がない場合の前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化を示す波形である、
請求項１～７のいずれか一つに記載の評価方法。

【請求項9】

前記評価ステップは、前記測定波形に前記基準波形にはない光の強度の変化を確認し、前記レーザ加工に異常があると判定する、
請求項８に記載の評価方法。

【請求項10】

前記評価ステップは、前記測定波形において前記基準波形にはない光の強度の変化があるときの前記測定領域の位置に基づいて、前記対象物において前記レーザ加工の異常が起きた場所の判定をする、
請求項８又は９に記載の評価方法。

【請求項11】

レーザ発振器からのレーザビームの対象物への照射領域を前記対象物に対して相対的に移動させて前記対象物の加工を行うレーザ加工の評価システムであって、
測定処理及び評価処理を実行する処理装置を備え、
前記測定処理は、光の強度を測定するための測光器の測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させて、前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化を前記測光器で測定し、
前記評価処理は、前記測定処理で測定された前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化に基づいて、前記レーザ加工の評価をし、
前記測定処理は、前記測定領域の移動経路が前記照射領域の移動経路と複数の交差点を有するように、前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させる、
評価システム。

【請求項12】

測定システムを更に備え、
前記測定システムは、
前記測光器と、
前記測定領域からの光を前記測光器に導き、前記測光器に対する位置が変化することで前記対象物に対して前記測定領域を相対的に移動させる光学部材と、
前記光学部材の前記測光器に対する位置を変化させる調整装置と、
を備え、
前記測定処理は、前記調整装置により前記測光器に対する前記光学部材の位置を変化させることで、前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させる、
請求項１１に記載の評価システム。

【請求項13】

対象物にレーザビームを照射するためのレーザ発振器と、
光の強度を測定する測光器と、
前記レーザ発振器及び前記測光器に接続される処理装置と、
を備え、
前記処理装置は、加工処理と、測定処理と、評価処理と、を実行し、
前記加工処理は、前記レーザ発振器からのレーザビームの対象物への照射領域を前記対象物に対して相対的に移動させて前記対象物の加工を行い、
前記測定処理は、前記測光器の測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させて、前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化を前記測光器で測定し、
前記評価処理は、前記測定処理で測定された前記測定領域の移動に伴う光の強度の変化に基づいて、前記加工処理での加工の評価をし、
前記測定処理は、前記測定領域の移動経路が前記照射領域の移動経路と複数の交差点を有するように、前記測定領域を前記対象物に対して相対的に移動させる、
レーザ加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、評価方法、評価システム及びレーザ加工システムに関する。本開示は、より詳細には、レーザビームの対象物への照射に起因して対象物で発生する光を利用してレーザ加工の評価をする評価方法、評価システム及びレーザ加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のレーザ溶接品質評価方法は、レーザ溶接時に溶融部で発生する溶接光（熱放射光、プラズマ光、及び、レーザ反射光等）のピーク強度、もしくは、溶接光の強度の積分値から、リアルタイムでレーザ溶接品質評価を行っている。例えば、特許文献１においては、レーザ溶接時に溶融部で発生するプラズマ光または反射光のピーク強度を利用して溶接不良の判定を行っている。また、特許文献２においては、レーザ溶接時に溶融部で発生する反射光とプラズマ光と赤外光の時間積分強度を利用して溶接不良の判定を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３１５４１７７号公報

【文献】特開２００７－９８４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のレーザ溶接品質評価の方法は、溶接光を測定するモニタリング領域（測定領域）をレーザ照射位置に一致させて、溶融部のみでしか光の強度を測定していない。そのため、溶融部ではなく溶接部の周囲で発生した溶融異常を精度良く検出できない。具体的には、溶融部の外側のヒゲ状の溶融物やスパッタ付着等を精度良く検出できない。

【0005】

本開示は、レーザ加工の評価の精度を向上できる、評価方法、評価システム及びレーザ加工システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、レーザ発振器からのレーザビームの対象物への照射領域を対象物に対して相対的に移動させて対象物の加工を行うレーザ加工の評価方法である。評価方法は、測定ステップと、評価ステップとを含む。測定ステップは、光の強度を測定するための測光器の測定領域を対象物に対して相対的に移動させて、測定領域の移動に伴う光の強度の変化を測光器で測定する。評価ステップは、測定ステップで測定された測定領域の移動に伴う光の強度の変化に基づいて、レーザ加工の評価をする。測定ステップは、測定領域の移動経路が照射領域の移動経路と複数の交差点を有するように、測定領域を対象物に対して相対的に移動させる。

【0007】

本開示の一態様は、レーザ発振器からのレーザビームの対象物への照射領域を対象物に対して相対的に移動させて対象物の加工を行うレーザ加工の評価システムである。評価システムは、測定処理及び評価処理を実行する処理装置を含む。測定処理は、光の強度を測定するための測光器の測定領域を対象物に対して相対的に移動させて、測定領域の移動に伴う光の強度の変化を測光器で測定する。評価処理は、測定処理で測定された測定領域の移動に伴う光の強度の変化に基づいて、レーザ加工の評価をする。測定処理は、測定領域の移動経路が照射領域の移動経路と複数の交差点を有するように、測定領域を対象物に対して相対的に移動させる。

【0008】

本開示の一態様は、レーザ加工システムである。レーザ加工システムは、対象物にレーザビームを照射するためのレーザ発振器と、光の強度を測定する測光器と、レーザ発振器及び測光器に接続される処理装置とを備える。処理装置は、加工処理と、測定処理と、評価処理とを実行する。加工処理は、レーザ発振器からのレーザビームの対象物への照射領域を対象物に対して相対的に移動させて対象物の加工を行う。測定処理は、測光器の測定領域を対象物に対して相対的に移動させて、測定領域の移動に伴う光の強度の変化を測光器で測定する。評価処理は、測定処理で測定された測定領域の移動に伴う光の強度の変化に基づいて、前記加工処理での加工の評価をする。測定処理は、測定領域の移動経路が照射領域の移動経路と複数の交差点を有するように、測定領域を対象物に対して相対的に移動させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示は、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施の形態にかかるレーザ加工システムの構成例のブロック図

【図2】図１のレーザ加工システムの動作のフローチャート

【図3】対象物の溶融部に異常がある場合に図２に示す測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【図4】図２に示す加工処理の前の対象物の外観の説明図

【図5】図２に示す加工処理の後の対象物の外観の説明図

【図6】図２に示す加工処理におけるレーザビームの照射時間と出力との関係の一例を示すグラフ

【図7】図２に示す加工処理の後の対象物の外観の実際の写真

【図8】図１のレーザ加工システムが備える測定システムの動作の説明図

【図9】図１のレーザ加工システムが備える測定システムの動作の別の説明図

【図10】図１のレーザ加工システムが備える測定システムの動作の更に別の説明図

【図11】図２に示す測定処理における測定領域の移動経路の設定の仕方の一例の説明図

【図12】対象物の溶融部に異常がある場合に図２に示す測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【図13】対象物の溶融部に異常がある場合に図２に示す測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す別の説明図

【図14】対象物の溶融部の一方側に異常がある場合に図２に示す測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【図15】対象物の溶融部の他方側に異常がある場合に図２に示す測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【図16】対象物の溶融部の他方側に異常がある場合に図２に示す測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す別の説明図

【図17】比較例１の測定処理における測定領域の移動の仕方の説明図

【図18A】比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【図18B】比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す別の説明図

【図18C】比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す別の説明図

【図18D】比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す別の説明図

【図19A】比較例２の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【図19B】比較例３の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【図20】変形例の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の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のを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

【0012】

（実施の形態）
［１－１．概要］
図１は、一実施の形態にかかるレーザ加工システム１の構成例のブロック図である。レーザ加工システム１は、レーザ発振器２１と、測光器３１と、処理装置５を備える。レーザ加工システム１は、レーザ発振器２１からのレーザビームＬ１を対象物７１に照射することにより、対象物７１の加工を行う。図１では、レーザ加工システム１は、対象物７１を別の対象物７２に接合する、レーザ溶接に用いられる。対象物７２は、対象物７１の下に配置されている。対象物７１にレーザビームＬ１を照射して対象物７１及び対象物７２の一部を溶融して溶融部７４を形成することで、対象物７１と対象物７２とが互いに溶融接合される。

【0013】

レーザ加工システム１では、処理装置５が、図２に示すように、加工処理Ｓ１と、測定処理Ｓ２と、評価処理Ｓ３とを実行する。

【0014】

加工処理Ｓ１は、図３に示すように、レーザ発振器２１からのレーザビームＬ２の対象物７１への照射領域Ｒ１を対象物７１に対して相対的に移動させて対象物７１の加工を行う。図３において、加工処理Ｓ１は、照射領域Ｒ１を、最初の照射領域Ｒ１ｓから最後の照射領域Ｒ１ｅまで、対象物７１に対して相対的に移動させる。照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１は、所望の溶融部７４の形状が得られるように設定される。図３では、溶融部７４は直線状であり、移動経路Ｍ１も直線状である。

【0015】

測定処理Ｓ２は、図１に示すように、レーザビームＬ１の対象物７１への照射に起因する対象物７１からの光Ｌ２の強度を測定する。図１において、レーザビームＬ１と光Ｌ２とは、理解しやすいように、ずらして描いているが、実際には同軸上となる。測定処理Ｓ２は、図３に示すように、測光器３１の測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させて、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を測光器３１で測定する。図３において、測定領域Ｒ２は、最初の測定領域Ｒ２ｓから最後の測定領域Ｒ２ｅまで、対象物７１に対して相対的に移動する。特に、測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と複数の交差点Ｐ３を有するように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。

【0016】

評価処理Ｓ３は、測定処理Ｓ２で測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化に基づいて、レーザ加工の評価をする。測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化は、図３において、経過時間に対する信号強度の変化として図示されている。信号強度は、測定システム３からの検出信号の強度であり、これは、光Ｌ２の強度に対応する。

【0017】

図１のレーザ加工システム１では、測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と複数の交差点Ｐ３を有するように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２を、照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と常に一致させるのではなく、照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と異なる領域にも測定領域Ｒ２を設定する。そのため、評価処理Ｓ３は、光Ｌ２の強度に基づいて、照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と一致する領域でのレーザ加工の異常だけではなく、照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と異なる領域でのレーザ加工の異常も評価することが可能となる。したがって、図１のレーザ加工システム１によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0018】

［１－２．詳細］
以下、図１のレーザ加工システム１について更に詳細に説明する。レーザ加工システム１は、レーザ照射システム２と、測定システム３と、移動システム４と、処理装置５とを備える。

【0019】

［１－２－１．レーザ照射システム］
図１において、レーザ照射システム２は、対象物７１のレーザ加工のために、対象物７１にレーザビームＬ１を照射する。レーザ照射システム２は、レーザ発振器２１と、コリメートレンズ２２と、ダイクロイックミラー２３と、集光レンズ２４とを備える。レーザ発振器２１は、対象物７１のレーザ加工のためのレーザビームＬ１を出力する。レーザビームＬ１の波長は、例えば、１０７０ｎｍであるが、適宜設定される。レーザビームＬ１は、連続波でもパルス波であってもよい。コリメートレンズ２２と、ダイクロイックミラー２３と、集光レンズ２４とは、レーザビームＬ１を対象物７１に導く光学系を構成する。図１において、レーザ発振器２１から出力されるレーザビームＬ１は、コリメートレンズ２２で平行ビームに変換され、ダイクロイックミラー２３で対象物７１に向けて直角に反射され、集光レンズ２４で集光され、対象物７１に照射される。ダイクロイックミラー２３の表面は、レーザビームＬ１の波長と等しい波長の光を全反射し、レーザビームＬ１の波長と異なる波長の光を透過するように特殊コーティングされている。

【0020】

［１－２－２．測定システム］
図１において、測定システム３は、レーザ加工の際に対象物７１で発生する光Ｌ２の強度を測定し、光Ｌ２の強度を示す検出信号を出力する。光Ｌ２は、例えば、レーザビームＬ１の対象物７１への照射による対象物７１の溶融に起因する熱放射光を含む。熱放射光の強度は、溶融温度や溶融面積等の溶融状態に応じた大きさになる。なお、光Ｌ２は、熱放射光だけではなく、レーザビームＬ１の対象物７１での反射光、及び、対象物７１の材料が励起されることで発生する固有の光を含み得る。測定システム３は、測光器３１と、検出信号増幅器３２と、光学部材３３と、バンドパスフィルタ３４と、結像レンズ３５と、調整装置３６とを備える。

【0021】

測光器３１は、測定領域Ｒ２での光Ｌ２の強度を測定する。測光器３１は、受光センサを含む。測光器３１は、受光センサに入射される光Ｌ２の強度を測定し、光Ｌ２の強度を示す検出信号を、検出信号増幅器３２に出力する。検出信号増幅器３２は、測光器３１からの検出信号を、増幅して、処理装置５に出力する。

【0022】

光学部材３３と、バンドパスフィルタ３４と、結像レンズ３５とは、測光器３１の測定領域Ｒ２を対象物７１上に設定するための光学系を構成する。

【0023】

光学部材３３は、ダイクロイックミラー２３に対して集光レンズ２４とは反対側にある。光学部材３３は、測定領域Ｒ２からの光Ｌ２を測光器３１に導く。光学部材３３は、対象物７１に対して測定領域Ｒ２が相対的に移動するように測光器３１に対する位置を調整可能である。図１において、光学部材３３は、時計回り及び反時計回りに回転可能である。光学部材３３の測光器３１に対する位置は、光学部材３３の回転軸の周りの回転位置である。光学部材３３は、例えば、可動式全反射ミラーを備える。可動式全反射ミラーは、例えば、ガルバノミラーである。ガルバノミラーは、高精度かつ高速に回転可能である。光学部材３３において、可動式全反射ミラーの回転軸は、ステージ４１の移動方向Ｄ２に沿っている。そのため、光学部材３３は、ステージ４１の移動方向Ｄ２に直交する方向においては測定処領域Ｒ２を移動させることができるが、ステージ４１の移動方向Ｄ２においては測定処領域Ｒ２を移動させることができない。光学部材３３は、光学部材３３の回転にかかわらず、移動方向Ｄ２においては測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１に一致するように配置されている。図１において、光学部材３３は、時計回り及び反時計回りに回転可能である。

【0024】

バンドパスフィルタ３４と、結像レンズ３５とは、この順に、光学部材３３と測光器３１との間にある。バンドパスフィルタ３４は、所定の波長帯域の光を通過させて、結像レンズ３５に入射させる。所定の波長帯域は、例えば、１３００ｎｍ～１３５０ｎｍの波長帯域である。この場合、１３００ｎｍ～１３５０ｎｍの波長帯域の光だけが測光器３１に入射する。結像レンズ３５は、バンドパスフィルタ３４を通過した光Ｌ２を測光器３１で結像させる。図１において、測定領域Ｒ２からの光Ｌ２は、集光レンズ２４とダイクロイックミラー２３を通過して光学部材３３に入射する。光学部材３３に入射した光Ｌ２は、光学部材３３で反射され、バンドパスフィルタ３４及び結像レンズ３５を通過して、測光器３１に入射する。

【0025】

調整装置３６は、光学部材３３の測光器３１に対する位置を調整する。図１において、光学部材３３は、時計回り及び反時計回りに回転可能である。調整装置３６は、例えば、光学部材３３を回転させるモータを制御する。

【0026】

［１－２－３．移動システム］
図１において、移動システム４は、レーザ照射システム２からのレーザビームＬ１の照射領域Ｒ１に対して対象物７１を移動させる。移動システム４は、ステージ４１と、移動装置４２とを備える。ステージ４１は、レーザ加工の対象物７１を支持する。図１において、対象物７１の下には対象物７２が設置されている。対象物７１と対象物７２は、ステージ４１上に固定されている。移動装置４２は、モータ等の動力源を備え、ステージ４１を移動させる。ステージ４１が移動することで、対象物７１及び対象物７２も移動する。図１において、移動装置４２は、図１の紙面に直交する方向に沿って、ステージ４１を直線的に移動させる。図１のレーザ加工システム１は、ステージ４１の移動と同期してレーザビームＬ１を対象物７１に照射し、これによって、対象物７１と対象物７２とがレーザ溶接により接合される。

【0027】

［１－２－４．処理装置］
図１において、処理装置５は、レーザ照射システム２と、測定システム３と、移動システム４とに接続される。処理装置５は、レーザ加工システム１の全体の制御をする。処理装置５は、レーザ発振器２１、調整装置３６、及び移動装置４２の同期制御を実行し、検出信号増幅器３２からの検出信号の演算処理をする機能を有する。

【0028】

処理装置５は、図２に示すように、加工処理Ｓ１と、測定処理Ｓ２と、評価処理Ｓ３とを実行する。処理装置５は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。１以上のプロセッサが（１以上のメモリに記憶された）プログラムを実行することで、加工処理Ｓ１と、測定処理Ｓ２と、評価処理Ｓ３とを実現する。プログラムは、ここでは１以上のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0029】

［１－２－４－１．加工処理］
加工処理Ｓ１は、図３に示すように、レーザ発振器２１からのレーザビームＬ１の対象物７１への照射領域Ｒ１を対象物７１に対して相対的に移動させて対象物７１の加工を行う。図４は、図３に示す加工処理Ｓ１の前の対象物７１の外観の説明図である。図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ加工処理Ｓ１の前の対象物７１の断面図及び平面図である。図４（ｂ）に示すように、対象物７１に、対象物７１と対象物７２とを溶融接合するための、溶融予定領域７３が設定されている。

【0030】

加工処理Ｓ１は、溶融予定領域７３において対象物７１が溶融するように、照射領域Ｒ１を対象物７１に対して相対的に移動させる。加工処理Ｓ１は、移動システム４によりステージ４１を移動させて対象物７１，７２を移動させることで、照射領域Ｒ１を対象物７１に対して相対的に移動させる。照射領域Ｒ１が対象物７１に対して相対的に移動する移動方向Ｄ１は、ステージ４１の移動方向Ｄ２と反対方向である。図４において、照射領域Ｒ１は、レーザビームＬ１の対象物７１への照射位置Ｐ１を中心とする領域である。照射領域Ｒ１は、例えば、レーザビームＬ１の対象物７１への照射により対象物７１の溶融が生じる領域である。照射領域Ｒ１は円形の領域であり、照射領域Ｒ１の直径は溶融予定領域７３の幅に等しい。

【0031】

図５は、加工処理Ｓ１の後の対象物の外観の説明図である。図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ加工処理Ｓ１の後の対象物７１の断面図及び平面図である。図５（ｃ）は加工処理Ｓ１の後の対象物７１の、移動方向Ｄ１に直交する面での断面図である。図５（ａ）（ｂ）に示すように、加工処理Ｓ１は、照射領域Ｒ１を、最初の照射位置Ｐ１ｓに対応する照射領域Ｒ１から最後の照射位置Ｐ１ｅに対応する照射領域Ｒ１まで、対象物７１に対して相対的に移動させる。これによって、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、対象物７１，７２において溶融予定領域７３に対応する部位が溶融し、一定深さの溶融部７４が形成される。照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１は、溶融予定領域７３の形状によって決まる。溶融予定領域７３は、所望の溶融部７４の形状が得られるように設定される。図５では、溶融部７４は直線状であり、移動経路Ｍ１も直線状である。

【0032】

図６は、加工処理Ｓ１におけるレーザビームＬ１の照射時間［ｍｓ］と出力［ｗ］との関係の一例を示すグラフである。レーザビームＬ１の出力波形は、台形波形であり、スローアップ部、平坦部、及びスローダウン部を含む。平坦部のレーザビームＬ１の出力ｗ１は、例えば、４００Ｗである。レーザビームＬ１の全照射時間ｔ１は、例えば、４ｍｓである。スローアップ部及びスローダウン部は、レーザ溶接時のスパッタや陥没防止のために設けている。このようにレーザビームＬ１の出力波形が台形波形であるため、図５（ｂ）のように、溶融部７４の形状も逆台形形状となる。なお、移動システム４がステージ４１を移動させる移動速度は、５００ｍｍ／ｓである。溶融予定領域７３及び溶融部７４の幅は、約３００μｍである。溶融部７４の深さは、約４００μｍである。

【0033】

図７は、加工処理Ｓ１の後の対象物７１の外観の実際の写真である。図７において、対象物７１は、厚み０．２ｍｍのアルミ板である。対象物７２は、厚み１．０ｍｍのアルミ板である。

【0034】

図７（ａ）は、対象物７１の溶融部７４に異常がない正常時の対象物７１の外観の写真である。正常時、溶融部７４はある程度の一定の幅を有しており、レーザビームＬ１の照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１に即した形状である。

【0035】

図７（ｂ）は、対象物７１の溶融部７４に異常がある異常時の対象物７１の外観の写真である。図７（ｂ）では、溶融部７４の中央付近に異常部７５が発生している。図７（ｂ）では、異常部７５は、例えば、穴である。異常部７５は、穴あきに起因する。穴あきは、溶融予定領域７３の一部で溶融が正常に行われず、対象物７１に穴が開いたり、溶融部７４が凹状に凹んだりしているような、溶融の度合いが不十分である状態である。異常部７５は、例えば、穴のほかに、突起、凹み等である場合もある。このような異常部７５が発生する場合、異常部７５での温度が溶融部７４よりも高くなるため、光Ｌ２の強度も増加する。したがって、光Ｌ２の強度の変化に異常なピークがあれば、ピークの発生場所で、異常が発生したと推定できる。

【0036】

図７（ｃ）は、対象物７１の溶融部７４の周囲に異常がある異常時の対象物７１の外観の写真である。図７（ｃ）では、対象物７１の溶融部７４の一方側に異常部７６が発生している。異常部７６は、溶融部７４に対し、レーザビームＬ１の移動方向Ｄ１に直交する一方側（図７（ｃ）における溶融部７４の上側）にある。異常部７６が存在することで、溶融部７４の幅が異常部７６近傍で大きくなる。異常部７６は、例えば、対象物７１と対象物７２との間に樹脂等の異物が存在する場合に発生する過度な発熱によって、溶融予定領域７３外で対象物７１が溶融することで形成される。

【0037】

図７（ｄ）は、対象物７１の溶融部７４の周囲に異常がある異常時の対象物７１の外観の写真である。図７（ｄ）では、対象物７１の溶融部７４の他方側に異常部７７が発生している。異常部７７は、溶融部７４に対し、レーザビームＬ１の移動方向Ｄ１に直交する他方側（図７（ｄ）における溶融部７４の下側）にある。異常部７７が存在することで、溶融部７４の幅が異常部７７近傍で大きくなる。異常部７７は、例えば、対象物７１と対象物７２との間に樹脂等の異物が存在する場合に発生する過度な発熱によって、溶融予定領域７３外で対象物７１が溶融することで形成される。

【0038】

このように、加工処理Ｓ１でのレーザ加工では、異常が発生する場合がある。そこで、図１のレーザ加工システム１は、加工処理Ｓ１での加工の評価のための評価方法を実行する。評価方法は、測定ステップと評価ステップとを含む。測定ステップは、図２の測定処理Ｓ２に対応する。評価ステップは、図２の評価処理Ｓ３に対応する。

【0039】

［１－２－４－２．測定処理］
測定処理Ｓ２は、図１に示すように、測定システム３を用いて、レーザビームＬ１の対象物７１への照射に起因する対象物７１からの光Ｌ２の強度を測定する。測定処理Ｓ２は、加工処理Ｓ１と並行して実行される。測定処理Ｓ２は、図３に示すように、測光器３１の測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させて、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を測光器３１で測定する。測定領域Ｒ２の位置は、測定領域Ｒ２の中心Ｐ２の位置を基準とする。図３において、測定領域Ｒ２は、最初の測定領域Ｒ２ｓから最後の測定領域Ｒ２ｅまで、対象物７１に対して相対的に移動する。特に、測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と複数の交差点Ｐ３を有するように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。更に、測定処理Ｓ２は、複数の交差点Ｐ３の少なくとも一つにおいて測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１の少なくとも一部と重なるように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。

【0040】

図１のレーザ加工システム１の測定システム３では、調整装置３６は、測光器３１に対する光学部材３３の位置を調整することが可能である。測光器３１に対する光学部材３３の位置を調整することで、対象物７１上の測定領域Ｒ２の位置を調整することが可能である。

【0041】

図８～図１０は、測定システム３の動作の説明図である。なお、図９（ａ）及び図１０（ａ）では、単に図面の簡略化のために、処理装置５の図示を省略している。また、図８～図１０においては、溶融部７４の幅方向において、測定領域Ｒ２の寸法が溶融部７４の寸法と同じである。

【0042】

図８は、図１における対象物７１のレーザビームＬ１の照射領域Ｒ１近傍の拡大図である。図１において、光学部材３３は測光器３１に対して基本位置にある。基本位置では、集光レンズ２４を通過する光Ｌ１の光軸が集光レンズ２４を通過するレーザビームＬ１の光軸に一致するように光学部材３３の回転角度が設定される。つまり、光学部材３３が基本位置にある場合、測定領域Ｒ２が溶融部７４上にあり、照射領域Ｒ１に一致する。このため、測光器３１は、溶融部７４からの光Ｌ２の強度を測定することができる。図３において、測定領域Ｒ２１は、光学部材３３が基本位置にある場合に対応する。測定領域Ｒ２１の中心Ｐ２は、照射領域Ｒ１の照射位置Ｐ１及び交点Ｐ３と一致する。

【0043】

図９において、光学部材３３は測光器３１に対して第１位置にある。第１位置は、基本位置から光学部材３３が時計回り方向に回転した位置である。第１位置では、図９（ａ）に示すように、集光レンズ２４を通過する光Ｌ１の光軸が集光レンズ２４を通過するレーザビームＬ１の光軸に対して所定の第１角度を有するように光学部材３３の回転角度が設定される。図９（ｂ）は、図９（ａ）における対象物７１のレーザビームＬ１の照射領域Ｒ１近傍の拡大図である。図９（ｂ）に示すように、所定の第１角度は、例えば、測定領域Ｒ２が溶融部７４上ではなく、溶融部７４の幅方向の一方側（図９（ｂ）での左側）に位置するように設定される。つまり、光学部材３３が第１位置にある場合、測定領域Ｒ２が溶融部７４上になく、照射領域Ｒ１と重ならない。この場合、測光器３１は、溶融部７４の幅方向の一方側の領域からの光Ｌ２の強度を測定することができる。図３において、測定領域Ｒ２２は、光学部材３３が第１位置にある場合に対応する。

【0044】

図１０において、光学部材３３は測光器３１に対して第２位置にある。第２位置は、基本位置から光学部材３３が反時計回り方向に回転した位置である。第２位置では、図１０（ａ）に示すように、集光レンズ２４を通過する光Ｌ１の光軸が集光レンズ２４を通過するレーザビームＬ１の光軸に対して所定の第２角度を有するように光学部材３３の回転角度が設定される。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における対象物７１のレーザビームＬ１の照射領域Ｒ１近傍の拡大図である。図１０（ｂ）に示すように、所定の第２角度は、例えば、測定領域Ｒ２が溶融部７４上ではなく、溶融部７４の幅方向の他方側（図１０（ｂ）での右側）に位置するように設定される。つまり、光学部材３３が第２位置にある場合、測定領域Ｒ２が溶融部７４上になく、照射領域Ｒ１と重ならない。この場合、測光器３１は、溶融部７４の幅方向の他方側の領域からの光Ｌ２の強度を測定することができる。図３において、測定領域Ｒ２３は、光学部材３３が第２位置にある場合に対応する。

【0045】

図８～図１０に示すように、測定処理Ｓ２は、測定システム３の調整装置３６により測光器３１に対する光学部材３３の位置を調整することで、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。

【0046】

測定処理Ｓ２は、図５（ａ）（ｂ）に示す照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１においては、測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１の少なくとも一部と重なるように測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。図１のレーザ加工システム１では、移動システム４が、ステージ４１と一緒に対象物７１を移動方向Ｄ２に移動させる。測定領域Ｒ２は、移動方向Ｄ２においては、照射領域Ｒ１と一致している。そのため、移動システム４が、ステージ４１と一緒に対象物７１を移動方向Ｄ２に移動させるだけで、測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１と一致した状態で対象物７１に対して移動方向Ｄ１に相対的に移動する結果になる。

【0047】

一方で、測定処理Ｓ２は、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１に交差する規定方向においては、照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１を基準にして測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に往復させる。規定方向は、例えば、移動方向Ｄ１に直交する方向であって、図５（ｃ）に示す溶融部７４の幅方向（図５（ｃ）の左右方向）である。測定処理Ｓ２は、調整装置３６により光学部材３３を図９に示す第１位置と図１０に示す第２位置との間で往復移動にさせる。基本位置は、第１位置と第２位置との中間の位置である。これによって、測定領域Ｒ２が、照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１を基準にして対象物７１に対して規定方向において相対的に往復する。

【0048】

調整装置３６による測定領域Ｒ２の往復移動の間も、移動システム４が、ステージ４１と一緒に対象物７１を移動方向Ｄ２に移動させるから、測定領域Ｒ２は、図３に示すように、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が蛇行するように、対象物７１に対して相対的に移動する。このようにして、測定処理Ｓ２は、図３に示すように、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が蛇行するように測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。更に、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１において、測定領域Ｒ２は照射領域Ｒ１と一致しており、光学部材３３が基本位置にあるときは、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１に直交する方向においても測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１に一致する。そのため、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２と照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１との複数の交差点Ｐ３の各々において、測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１と重なる。

【0049】

図１１は、測定処理Ｓ２における測定領域Ｒ１の移動経路Ｍ２の設定の仕方の一例の説明図である。図１１は、レーザ加工の途中の対象物７１の状態を示している。

【0050】

図１１に示すように、測定処理Ｓ２は、溶融部７４の幅方向に一致する規定方向（図１１の上下方向）においては、測定領域Ｒ２を所定の幅Ｗ［ｍｍ］で往復させる。所定の幅Ｗは、測定領域Ｒ２の走査幅である。所定の幅Ｗは、規定方向における移動経路Ｍ２の幅である。所定の幅Ｗは、規定方向における、測定領域Ｒ２２と測定領域Ｒ２３との間の距離である。

【0051】

所定の幅Ｗは、対象物７１の溶融部７４の幅方向において、対象物７１の溶融部７４の周囲の状態の評価を可能とするように設定される。所定の幅Ｗは、例えば、少なくとも溶融部７４の幅方向の両側の領域での光Ｌ２の強度の評価が可能なように設定される。溶融部７４の幅を、ｄ［ｍｍ］とすると、所定の幅Ｗは、Ｗ≧２×ｄを満たすように設定される。溶融部７４の幅は、レーザビームＬ１の対象物７１への照射による対象物７１の溶融予定領域７３の幅に等しい。

【0052】

一方で、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２において、溶融部７４での走査ピッチをＰ［ｍｍ］、測定領域Ｒ２の往復移動の端での端ピッチをＰｔ［ｍｍ］とする。走査ピッチＰは、光学部材３３が基本位置にある場合の測定領域Ｒ２１の中心Ｐ２間の距離である。端ピッチＰｔは、光学部材３３が第１位置にある場合の測定領域Ｒ２２の中心Ｐ２間の距離、又は、光学部材３３が第２位置にある場合の測定領域Ｒ２３の中心Ｐ２間の距離である。

【0053】

更に、照射領域Ｒ１の移動速度をＶ［ｍｍ／ｓ］、測定領域Ｒ２の規定方向における往復の周波数をＦ［Ｈｚ］とする。移動速度Ｖは、移動システム４によるステージ４１の速度である。周波数Ｆは、測定システム３の調整装置３６による光学部材３３の往復の周波数である。周波数Ｆは、例えば、光学部材３３が第１位置から移動し再び第１位置に戻るまでにかかる時間の逆数である。

【0054】

この場合、走査ピッチＰは、Ｐ＝Ｖ／（Ｆ／２）である。端ピッチＰｔは、Ｐｔ＝Ｐ／２である。したがって、端ピッチＰｔは、Ｐｔ＝Ｖ／Ｆである。

【0055】

端ピッチＰｔは、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１において、対象物７１の溶融部７４全体の評価を可能とするように設定される。ここで、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１における測定領域Ｒ２の寸法をＤ［ｍｍ］とすると、端ピッチＰｔは、Ｐｔ≦Ｄを満たすように設定される。

【0056】

以上の点から、測定領域Ｒ２の規定方向における往復の周波数Ｆは、Ｆ≧Ｖ／Ｄを満たすように設定される。

【0057】

以上のように、移動経路Ｍ２の幅Ｗ及び周波数Ｆが設定されることで、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１において溶融部７４の全体の状態の評価、及び、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１に交差する規定方向において対象物７１の溶融部７４の周囲の状態の評価が可能となる。

【0058】

レーザ加工システム１では、測定領域Ｒ２のサイズをｄｍ［ｍｍ］とすると、ｄｍ＝ｄｓ×ｆ１／ｆ２で表される。図１１において、測定距離Ｒ２は、円形の領域である。測定領域Ｒ２のサイズは、測定領域Ｒ２の直径に等しい。つまり、ｄｍ＝Ｄである。ここで、ｄｓ［ｍｍ］は、測光器３１の受光部のサイズである。受光部は、例えば、円形である。受光部のサイズは、受光部の直径に等しい。ｆ１［ｍｍ］は、集光レンズ２４の焦点距離である。ｆ２［ｍｍ］は、測光器３１に対する結像レンズ３５の焦点距離である。

【0059】

このように、測定領域Ｒ２のサイズｄｍは、測光器３１の受光部のサイズｄｓ、集光レンズ２４の焦点距離ｆ１、及び、測光器３１に対する結像レンズ３５の焦点距離ｆ２により設定される。ｄｓ、ｆ１、ｆ２を調整することで、測定領域Ｒ２のサイズｄｍを調整することができる。図１１では、測定領域Ｒ２のサイズｄｍは、溶融部７４の幅ｄに等しい。例えば、溶融部７４の幅ｄが３００μｍである場合には、測光器３１の受光部のサイズｄｓを３００μｍ、ｆ１を１００ｍｍ、ｆ２を１００μｍに設定すればよい。

【0060】

以上述べた測定処理Ｓ２は、図３に示すように、測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２を、最初の測定領域Ｒ２ｓから最後の測定領域Ｒ２ｅまで、対象物７１に対して相対的に移動させる。測光器３１は、測定領域Ｒ２からの光Ｌ２の強度を示す検出信号を出力する。測光器３１からの検出信号は、検出信号増幅器３２で増幅されて、処理装置５に入力される。処理装置５は、図３に示すように、経過時間に対する検出信号の強度の変化を示す測定波形を取得する。経過時間は、測定領域Ｒ２が移動経路Ｍ２に沿って移動した距離に対応する。測定処理Ｓ２は、加工処理Ｓ１と並行して実行される。つまり、レーザ加工を行いながら、測定領域Ｒ２を照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１に対して垂直方向に往復させているため、測定領域Ｒ２からの光Ｌ２の強度は、溶融部７４を通過する時に最大となり、溶融部７４から離れるに従い弱くなり、最端部では最小となる。そのため、測定波形は、図３に示すような概略正弦波形となる。図３は、対象物７１の溶融部７４に異常がない場合に測定処理Ｓ２で得られる測定波形を示す。

【0061】

より詳細には、図３において、ｔｓは、最初の測定領域Ｒ２ｓに対応する。測定領域Ｒ２ｓは、溶融部７４の幅方向では、測定領域Ｒ２２と同じ位置である。測定領域Ｒ２２は、溶融部７４から最も離れており、照射領域Ｒ１とも一致しない。よって、ｔｓにおいて、信号強度は最小値である。ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４は、それぞれ、測定領域Ｒ２１、Ｒ２３，Ｒ２１，Ｒ２２に対応する。測定領域Ｒ２１は、溶融部７４上において照射領域Ｒ１と一致する。よって、ｔ１１，ｔ１３において、信号強度は最大値である。測定領域Ｒ２２，Ｒ２３は、溶融部７４から最も離れており、照射領域Ｒ１とも一致しない。よって、ｔ１２，ｔ１４において、信号強度は最小値である。ｔｅは、最後の測定領域Ｒ２ｅに対応する。測定領域Ｒ２ｅは、溶融部７４の幅方向では、測定領域Ｒ２３と同じ位置であるから、ｔｅにおいて、信号強度は最小値である。このように、経過時間に対する検出信号の強度の変化は、測定処理Ｓ２で測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化に対応する。図３の測定波形は、正常溶融波形Ａ１と、正常未溶融波形Ａ２とを含む。正常溶融波形Ａ１は、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化において、最大値近傍の信号強度の変化を示す。光学部材３３が基本位置にある場合の測定領域Ｒ２１において信号強度が最大になり、測定領域Ｒ２１は対象物７１の溶融部７４に対応する。よって、正常溶融波形Ａ１は、正常時の溶融部７４からの光Ｌ２の強度の波形を示す。正常未溶融波形Ａ２は、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化において、最小値近傍の信号強度の変化を示す。光学部材３３が第１位置又は第２位置にある場合の測定領域Ｒ２２，Ｒ２３において信号強度が最小になり、測定領域Ｒ２２，Ｒ２３は対象物７１において溶融していない未溶融部に対応する。よって、正常未溶融波形Ａ２は、正常時の未溶融部からの光Ｌ２の強度の波形を示す。

【0062】

次に、図１２及び図１３を参照して対象物７１の溶融部７４に異常がある場合に測定処理Ｓ２で得られる測定波形について説明する。図１２及び図１３は、図７（ｂ）と同様に溶融部７４の中央付近で異常部７５が発生した場合に、測定処理Ｓ２で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。

【0063】

図１２では、測定領域Ｒ２が異常部７５を一回通過している。図１２の測定波形は、異常部７５が発生した時刻において、異常溶融波形Ａ３を含む。は、溶融部７４の異常である異常部７５に起因する信号強度の変化を示す。図１２では、異常溶融波形Ａ３は、１つのピークを含む。異常溶融波形Ａ３の１つのピークは、正常溶融波形Ａ１のピークよりも大きい。

【0064】

図１３では、測定領域Ｒ２が異常部７５を２回通過している。図１３の測定波形は、異常部７５が発生した時刻近傍において、２つのピークを含む異常溶融波形Ａ４を含む。異常溶融波形Ａ４の２つのピークは、正常溶融波形Ａ１のピークよりも大きい。異常溶融波形Ａ４は、溶融部７４の異常である異常部７５に起因する信号強度の変化を示す。

【0065】

次に、図１４～図１６を参照して対象物７１の溶融部７４の周囲に異常がある場合に測定処理Ｓ２で得られる測定波形について説明する。

【0066】

図１４は、図７（ｃ）と同様に対象物７１の溶融部７４の一方側に異常部７６が発生した場合に、測定処理Ｓ２で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。図１４では、測定領域Ｒ２が溶融部７４を通って異常部７６を通過した後に、再び異常部７６を通って溶融部７４を通過している。図１４では、測定領域Ｒ２が異常部７６を２回通過しているが、一回目の異常部７６の通過と二回目の異常部７６の通過の時間間隔が、走査ピッチＰに対応する時間より短い。図１４の測定波形は、異常部７６が発生した時刻近傍において、２つのピークを含む異常溶融波形Ａ５を含む。異常溶融波形Ａ５の２つのピークは、正常溶融波形Ａ１のピークよりも大きい。また、異常溶融波形Ａ５の２つのピークの谷の信号強度は、正常未溶融波形Ａ２でのピークの谷の信号強度よりも大きい。このような異常溶融波形Ａ５は、溶融部７４の異常である異常部７６に起因する信号強度の変化を示す。異常溶融波形Ａ５は、上述のように正常溶融波形Ａ１及び正常未溶融波形Ａ２１と相違する。更に、異常溶融波形Ａ５は、溶融部７４の中央付近で異常部７５が発生した場合に対応する異常溶融波形Ａ３，Ａ４とも相違する。そのため、対象物７１の溶融部７４の一方側に異常部７６が発生した場合と、溶融部７４の中央付近で異常部７５が発生した場合との区別が可能である。

【0067】

図１５は、図７（ｄ）と同様に対象物７１の溶融部７４の他方側に異常部７７が発生した場合に、測定処理Ｓ２で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。図１５では、測定領域Ｒ２が溶融部７４を通って異常部７７を通過した後に、再び異常部７７を通って溶融部７４を通過している。図１５では、測定領域Ｒ２が異常部７７を２回通過しているが、一回目の異常部７７の通過と二回目の異常部７７の通過の時間間隔が、走査ピッチＰに対応する時間より短い。図１５の測定波形は、異常部７７が発生した時刻近傍において、２つのピークを含む異常溶融波形Ａ６を含む。異常溶融波形Ａ６の２つのピークは、正常溶融波形Ａ１のピークよりも大きい。また、異常溶融波形Ａ６の２つのピークの谷の信号強度は、正常未溶融波形Ａ２でのピークの谷の信号強度よりも大きい。このような異常溶融波形Ａ６は、溶融部７４の異常である異常部７７に起因する信号強度の変化を示す。異常溶融波形Ａ６は、上述のように正常溶融波形Ａ１及び正常未溶融波形Ａ２１と相違する。更に、異常溶融波形Ａ６は、溶融部７４の中央付近で異常部７５が発生した場合に対応する異常溶融波形Ａ３，Ａ４とも相違する。そのため、対象物７１の溶融部７４の他方側に異常部７７が発生した場合と、溶融部７４の中央付近で異常部７５が発生した場合との区別が可能である。

【0068】

図１４の異常溶融波形Ａ５は、対象物７１の溶融部７４の一方側に異常部７６が発生した場合に対応し、図１５の異常溶融波形Ａ６は、対象物７１の溶融部７４の他方側に異常部７７が発生した場合に対応する。図１４の異常溶融波形Ａ５と図１５の異常溶融波形Ａ６とは、異なる場所の異常部７６，７７にそれぞれ対応するものの、ほぼ同じ形状である。所定期間に観測された波形が異常溶融波形Ａ５，Ａ６のいずれに該当するかを判定するために、所定期間での光学部材３３の移動方向を利用できる。所定期間での光学部材３３の移動方向が基本位置から第１位置への方向から第１位置から基本位置への方向に変化する場合、測定領域Ｒ２は溶融部７４の一方側にある。よって、所定期間に観測された波形は異常溶融波形Ａ５である。所定期間での光学部材３３の移動方向が基本位置から第２位置への方向から第２位置から基本位置への方向に変化する場合、測定領域Ｒ２は溶融部７４の他方側にある。よって、所定期間に観測された波形は異常溶融波形Ａ６である。

【0069】

図１６は、図７（ｄ）と同様に対象物７１の溶融部７４の他方側に異常部７７が発生した場合に、測定処理Ｓ２で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。図１６では、測定領域Ｒ２が異常部７７を通って溶融部７４を通過した後に、再び溶融部７４を通って異常部７７を通過している。図１６では、測定領域Ｒ２が異常部７７を２回通過しているが、一回目の異常部７７の通過と二回目の異常部７７の通過の時間間隔が、走査ピッチＰに対応する時間より長い。図１６の測定波形は、異常部７７が発生した時刻近傍において、２つのピークを含む異常溶融波形Ａ７を含む。異常溶融波形Ａ７の２つのピークは、正常溶融波形Ａ１のピークよりも大きい。異常溶融波形Ａ７の２つのピークの谷の信号強度は、正常未溶融波形Ａ２でのピークの谷の信号強度に等しい。異常溶融波形Ａ７の２つのピークの谷と反対側の谷の信号強度は、正常未溶融波形Ａ２でのピークの谷の信号強度より大きい。このような異常溶融波形Ａ７は、溶融部７４の異常である異常部７７に起因する信号強度の変化を示す。異常溶融波形Ａ７は、上述のように正常溶融波形Ａ１及び正常未溶融波形Ａ２１と相違する。更に、異常溶融波形Ａ７は、溶融部７４の中央付近で異常部７５が発生した場合に対応する異常溶融波形Ａ３，Ａ４とも相違する。そのため、対象物７１の溶融部７４の他方側に異常部７７が発生した場合と、溶融部７４の中央付近で異常部７５が発生した場合との区別が可能である。

【0070】

以上述べた測定処理Ｓ２によれば、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を示す測定波形を得ることができる。測定波形は、図３に示す対象物７１の溶融部７４に異常がない場合とは異なり、図１２～図１６に示すように対象物７１の溶融部７４に異常がある場合に異常溶融波形Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７を含む。したがって、測定処理Ｓ２で得られる測定波形（測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化）を分析すれば、溶融部７４の異常の検出が可能であり、レーザ加工の評価が可能である。更に、異常が発生した時刻の近傍での測定領域Ｒ２の位置に基づいて、異常部が対象物７１のどの位置で発生しているかの評価が可能である。

【0071】

ここで、本実施の形態の測定処理Ｓ２の利点を確認するために、比較例１の測定処理を、図１７を参照して説明する。説明を簡略化するために、以下では、図１のレーザ加工システム１が比較例１の測定処理を実行する場合を説明する。図１７は、比較例１の測定処理における測定領域Ｒ２の移動の仕方の説明図である。図１７は、レーザ加工の途中の対象物７１の状態を示している。比較例１の測定処理は、測定システム３を用いて、レーザビームＬ１の対象物７１への照射に起因する対象物７１からの光Ｌ２の強度を測定する。比較例１の測定処理は、図１７に示すように、測光器３１の測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させて、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を測光器３１で測定する。図１７において、比較例１の測定処理は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２１が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と一致するように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。

【0072】

次に、図１８Ａ～図１８Ｄを参照して比較例１の測定処理で得られる測定波形について説明する。図１８Ａは、図７（ａ）と同様に溶融部７４に異常がない場合に、比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。図１８Ａの測定波形は、時刻ｔ２１～ｔ２２において、信号強度が、図６のレーザビームＬ１の出力の変化と同様に変化する。

【0073】

図１８Ｂは、図７（ｂ）と同様に溶融部７４に異常部７５が発生した場合に、比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。図１８Ｂの測定波形は、異常部７５に測定領域Ｒ２が重なる時刻ｔ２３～ｔ２４において信号強度が大きくなる。異常部７５が発生した場合、異常部７５が正常な溶融部７４に比べて異常な高温となるため、光Ｌ２の信号強度も急激に大きくなる。そのため、測定波形に大きなピークが見られれば、この大きなピークに対応する対象物７１の場所で溶融異常が発生したと考えられる。

【0074】

図１８Ｃは、図７（ｃ）と同様に溶融部７４の一方側に異常部７６が発生した場合に、比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。図１８Ｃの測定波形は、時刻ｔ２３～ｔ２４において、測定領域Ｒ２が異常部７６の一部に重なるが、図１８Ｂほどの大きな信号強度の変化が見られない。図１８Ｃに示す程度の信号強度の変化は、一般的な信号強度の変動とあまり変わらないため、溶融異常が発生したかどうかの判断が難しい。

【0075】

図１８Ｄは、図７（ｄ）と同様に溶融部７４の他方側に異常部７７が発生した場合に、比較例１の測定処理で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。図１８Ｄの測定波形は、時刻ｔ２３～ｔ２４において、測定領域Ｒ２が異常部７７の一部に重なるが、図１８Ｂほどの大きな信号強度の変化が見られない。図１８Ｄに示す程度の信号強度の変化は、一般的な信号強度の変動とあまり変わらないため、溶融異常が発生したかどうかの判断が難しい。

【0076】

図１８Ｃの測定波形は、対象物７１の溶融部７４の一方側に異常部７６が発生した場合に対応し、図１８Ｄの測定波形は、対象物７１の溶融部７４の他方側に異常部７７が発生した場合に対応する。図１８Ｃの測定波形と図１８Ｄの測定波形とは、異なる場所の異常部７６，７７にそれぞれ対応するものの、ほぼ同じ形状である。よって、図１８Ｃ及び図１８Ｄの測定波形に類似の測定波形が得られた場合に、この測定波形が図１８Ｃの測定波形と図１８Ｄの測定波形のいずれに該当するかを判定することは困難である。

【0077】

以上述べた比較例１の測定処理のように、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２１が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と一致するように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させると、溶融部７４の一方側の異常部７６又は他方側に異常部７７があっても、レーザ加工に異常があると判断することが難しい。

【0078】

比較例２の測定処理を、図１９Ａを参照して説明する。説明を簡略化するために、以下では、図１のレーザ加工システム１が比較例２の測定処理を実行する場合を説明する。図１９Ａは、図７（ｃ）と同様に溶融部７４に異常部７６が発生した場合に、比較例２の測定処理で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。比較例２の測定処理は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１に平行するが溶融部７４を通らないように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。図１９Ａでは、移動経路Ｍ２２が溶融部７４の一方側にある。図１９Ａの測定波形は、異常部７６に測定領域Ｒ２が重なる時刻ｔ２３～ｔ２４において信号強度が大きくなる。比較例２の測定処理は、異常部７６の検出が可能である一方で、異常部７５，７７については、信号強度の変化が一般的な信号強度の変動とあまり変わらない。そのため、比較例２の測定処理では、異常部７５，７７の検出は難しい。

【0079】

比較例３の測定処理を、図１９Ｂを参照して説明する。説明を簡略化するために、以下では、図１のレーザ加工システム１が比較例３の測定処理を実行する場合を説明する。図１９Ｂは、図７（ｄ）と同様に溶融部７４に異常部７７が発生した場合に、比較例３の測定処理で得られる測定波形と対象物７１との関係を示す説明図である。比較例３の測定処理は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１に平行するが溶融部７４を通らないように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。図１９Ｂでは、移動経路Ｍ２２が溶融部７４の他方側にある。図１９Ｂの測定波形は、異常部７７に測定領域Ｒ２が重なる時刻ｔ２３～ｔ２４において信号強度が大きくなる。比較例３の測定処理は、異常部７７の検出が可能である一方で、異常部７５，７６については、信号強度の変化が一般的な信号強度の変動とあまり変わらない。そのため、比較例３の測定処理では、異常部７５，７６の検出は難しい。

【0080】

以上述べたように、比較例１～３の測定処理の測定波形では、異常部７５，７６，７７の全てを安定的に検出することが難しい。これに対して、本実施の形態の測定処理Ｓ２の測定波形によれば、異常部７５，７６，７７の検出が可能となる。

【0081】

［１－２－４－３．評価処理］
評価処理Ｓ３は、測定処理Ｓ２で測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化に基づいて、レーザ加工の評価、つまり、加工処理Ｓ１での加工の評価をする。上述したように、測定処理Ｓ２により得られる測手波形は、レーザ加工に異常がある場合には、異常溶融波形Ａ３～Ａ７等の異常溶融波形を含む。したがって、異常溶融波形の有無によって、レーザ加工が正常か異常かの評価が行える。

【0082】

評価処理Ｓ３は、測定波形と基準波形との比較に基づいて、レーザ加工の評価をする。測定波形は、測定処理Ｓ２で測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を示す波形である。測定波形としては、例えば、図３、図１２～図１６に示す測定波形が挙げられる。基準波形は、レーザ加工に異常がない場合の測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を示す波形である。レーザ加工に異常がない場合、測定領域Ｒ２からの光Ｌ２の強度は、溶融部７４を通過する時に最大となり、溶融部７４から離れるに従い弱くなり、最端部では最小となる。基準波形は、例えば、図３に示す測定波形のような、概略制限波形となる。

【0083】

評価処理Ｓ３は、測定波形と基準波形との比較に基づいて、測定波形に基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化があるかどうかを判定する。評価処理Ｓ３は、測定波形に基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化がなければ、レーザ加工に異常がないと判定する。例えば、測定処理Ｓ２により図３に示す測定波形が得られた場合、評価処理Ｓ３は、レーザ加工に異常がないと判定する。評価処理Ｓ３は、測定波形に基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化があれば、レーザ加工に異常があると判定する。例えば、測定処理Ｓ２により図１２に示す測定波形が得られた場合、評価処理Ｓ３は、測定波形に基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化を示す異常溶融波形Ａ３があることから、レーザ加工に異常があると判定する。同様に、測定処理Ｓ２により図１３～図１６に示す測定波形が得られた場合、評価処理Ｓ３は、測定波形に基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化を示す異常溶融波形Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７があることから、レーザ加工に異常があると判定する。

【0084】

また、評価処理Ｓ３は、測定波形において基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化があるときの測定領域Ｒ２の位置に基づいて、対象物７１においてレーザ加工の異常が起きた場所の判定をする。測定波形において、経過時間は、測定領域Ｒ２が移動経路Ｍ２に沿って移動した距離に対応する。したがって、評価処理Ｓ３は、基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化が生じた時間から、対象物７１上での測定領域Ｒ２の位置を決定する。評価処理Ｓ３は、対象物７１上での測定領域Ｒ２の位置から、対象物７１においてレーザ加工の異常が起きた場所の判定をする。

【0085】

評価処理Ｓ３は、レーザ加工の評価の結果を、出力する。評価処理Ｓ３は、例えば、レーザ加工の評価の結果を示す情報を、無線又は有線通信により、端末装置等の外部装置に出力することができる。また、評価処理Ｓ３は、例えば、レーザ加工の評価の結果を示す情報を、画像表示装置に出力することができる。

【0086】

［１－３．効果等］
以上述べたように、図１のレーザ加工システム１は、対象物７１にレーザビームＬ１を照射するためのレーザ発振器２１と、光Ｌ２の強度を測定する測光器３１と、レーザ発振器２１及び測光器３１に接続される処理装置５とを備える。処理装置５は、加工処理Ｓ１と、測定処理Ｓ２と、評価処理Ｓ３とを実行する。加工処理Ｓ１は、レーザ発振器２１からのレーザビームＬ１の対象物７１への照射領域Ｒ１を対象物７１に対して相対的に移動させて対象物７１の加工を行う。測定処理Ｓ２は、測光器３１の測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させて、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を測光器３１で測定する。評価処理Ｓ３は、測定処理Ｓ２で測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化に基づいて、加工処理Ｓ１での加工の評価をする。測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と複数の交差点Ｐ３を有するように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。

【0087】

図１のレーザ加工システム１では、熱放射光Ｌ２を測定する測定領域Ｒ２をレーザビームＬ１の照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１と交差する方向に高速に往復移動させる。これにより、対象物７１においてレーザビームＬ１で溶融される溶融部７４だけではなく、溶融部７４の周囲やレーザビームＬ１の照射の影響を受けない未溶融部（凝固部）も含めた全体的なレーザ加工の品質を評価することができる。また、図１のレーザ加工システム１では、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１と移動方向Ｄ１に交差する方向との２次元的な範囲で、レーザ加工の評価が可能となる。そのため、レーザ加工に異常がある対象物７１を、レーザ加工の後の工程に供給してしまう可能性を低減できる。

【0088】

図１のレーザ加工システム１では、処理装置５が、レーザ発振器２１からのレーザビームＬ１の対象物７１への照射領域Ｒ１を対象物７１に対して相対的に移動させて対象物７１の加工を行うレーザ加工の評価方法を実行する。評価方法は、測定ステップと、評価ステップとを含む。測定ステップは、光Ｌ２の強度を測定するための測光器３１の測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させて、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を測光器３１で測定する。評価ステップは、測定ステップで測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化に基づいて、レーザ加工の評価をする。測定ステップは、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と複数の交差点Ｐ３を有し、かつ、複数の交差点Ｐ３の少なくとも一つにおいて測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１の少なくとも一部と重なるように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。この評価方法によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0089】

別の観点からすれば、処理装置５は、レーザ発振器２１からのレーザビームＬ１の対象物７１への照射領域Ｒ１を対象物７１に対して相対的に移動させて対象物７１の加工を行うレーザ加工の評価システムを構成する。評価システムは、測定処理Ｓ２及び評価処理Ｓ３を実行する処理装置５を備える。測定処理Ｓ２は、光Ｌ２の強度を測定するための測光器３１の測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させて、測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を測光器３１で測定する。評価処理Ｓ３は、測定処理Ｓ２で測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化に基づいて、レーザ加工の評価をする。測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１と複数の交差点Ｐ３を有し、かつ、複数の交差点Ｐ３の少なくとも一つにおいて測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１の少なくとも一部と重なるように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。この評価システムによれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0090】

また、評価システムは、測定システム３を更に備える。測定システム３は、測光器３１と、測定領域Ｒ２からの光Ｌ２を測光器３１に導き、測光器３１に対する位置が変化することで対象物７１に対して測定領域Ｒ２を相対的に移動させる光学部材３３と、光学部材３３の測光器３１に対する位置を変化させる調整装置３６とを備える。測定処理Ｓ２は、調整装置３６により測光器３１に対する光学部材３３の位置を変化させることで、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。この評価システムによれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0091】

また、図１のレーザ加工システム１では、測定処理Ｓ２は、複数の交差点（Ｐ３）の少なくとも一つにおいて測定領域（Ｒ２）が照射領域（Ｒ１）の少なくとも一部と重なるように、測定領域（Ｒ２）を対象物（７１）に対して相対的に移動させる。これにより、照射領域（Ｒ１）での光Ｌ２の強度の変化の測定が可能になる。

【0092】

また、図１のレーザ加工システム１では、測定処理Ｓ２は、測定領域Ｒ２の移動経路Ｍ２が蛇行するように測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。これにより、一つの測定領域Ｒ２だけで測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化の測定が可能になる。

【0093】

また、図１のレーザ加工システム１では、測定処理Ｓ２は、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１においては、測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１の少なくとも一部と重なるように測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。測定処理Ｓ２は、移動方向Ｄ１に交差する規定方向においては、照射領域Ｒ１の移動経路Ｍ１を基準にして測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に往復させる。これにより、簡易な構成で測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化の測定が可能になる。

【0094】

また、図１のレーザ加工システム１では、測定処理Ｓ２は、測定システム３を用いて、測定領域Ｒ２の移動に対する光Ｌ２の強度の変化を測定する。測定システム３は、測光器３１と、測定領域Ｒ２からの光Ｌ２を測光器３１に導き、対象物７１に対して測定領域Ｒ２が相対的に移動するように測光器３１に対する位置を調整可能な光学部材３３と、光学部材３３の測光器３１に対する位置を調整する調整装置３６とを備える。測定処理Ｓ２は、調整装置３６により測光器３１に対する光学部材３３の位置を調整することで、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させる。これにより、簡易な構成で測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化の測定が可能になる。

【0095】

また、図１のレーザ加工システム１では、測定処理Ｓ２は、規定方向においては、測定領域Ｒ２を所定の幅で往復させる。所定の幅をＷ［ｍｍ］、レーザビームＬ１の対象物７１への照射による対象物７１の溶融予定領域７３の幅をｄ［ｍｍ］とすると、Ｗは、Ｗ≧２×ｄを満たす。これにより、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１に交差する規定方向において対象物７１の溶融部７４の周囲の状態の評価が可能となる。

【0096】

また、図１のレーザ加工システム１では、照射領域Ｒ１の移動速度をＶ［ｍｍ／ｓ］、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１における測定領域Ｒ２の寸法をＤ［ｍｍ］、測定領域Ｒ２の規定方向における往復の周波数をＦ［Ｈｚ］とすると、Ｆは、Ｆ≧Ｖ／Ｄを満たす。これにより、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１において対象物７１の溶融部７４の全体の状態の評価が可能となる。

【0097】

また、図１のレーザ加工システム１では、評価処理Ｓ３は、測定波形と基準波形との比較に基づいて、レーザ加工の評価をする。測定波形は、測定処理Ｓ２で測定された測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を示す波形である。基準波形は、レーザ加工に異常がない場合の測定領域Ｒ２の移動に伴う光Ｌ２の強度の変化を示す波形である。これにより、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0098】

また、図１のレーザ加工システム１では、評価処理Ｓ３は、測定波形に基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化を確認し、レーザ加工に異常があると判定する。これにより、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0099】

また、図１のレーザ加工システム１では、評価処理Ｓ３は、測定波形において基準波形にはない光Ｌ２の強度の変化があるときの測定領域Ｒ２の位置に基づいて、対象物７１においてレーザ加工の異常が起きた場所の判定をする。これにより、レーザ加工の評価において異常が起きた場所を知ることができる。

【0100】

（変形例）
本開示の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。上記実施の形態は、本開示の課題を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施の形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

【0101】

上記実施の形態において、測定処理Ｓ２は、調整装置３６により光学部材３３を図９に示す第１位置と図１０に示す第２位置との間で往復移動にさせる。基本位置は、第１位置と第２位置との中間の位置である。一変形例では、基本位置は、第１位置と第２位置との中間の位置ではなく、基本位置が第１位置と第２位置との一方に他方よりも近付くように第１位置と第２位置とを調整することができる。

【0102】

図２０は、変形例の測定処理で得られる測定波形と対象物との関係を示す説明図である。変形例の測定処理では、移動経路Ｍ１が規定方向において移動経路Ｍ２４の中心を通らないように、移動経路Ｍ２４が設定される。規定方向での測定領域Ｒ２１と測定領域Ｒ２３との距離Ｗ２が、規定方向での測定領域Ｒ２１と測定領域Ｒ２２との距離Ｗ１より小さい。図２０の変形例では、基本位置が第２位置に第１位置よりも近付くように第１位置と第２位置とが調整されている。

【0103】

図２０の測定波形は、ピークに対応する波形Ａ２１と、ピーク間の谷に対応する波形Ａ２２，Ａ２３を含む。波形Ａ２１は、測定領域Ｒ２１での光Ｌ２の強度変化に対応する。波形Ａ２２，Ａ２３は、いずれもピーク間の谷の波形であるが、波形Ａ２２の谷の強度のほうが波形Ａ２３の谷の強度よりも低い。移動経路Ｍ２４において、測定領域Ｒ２２は、測定領域Ｒ２３よりも溶融部７４から遠い。そのため、測定領域Ｒ２２での光Ｌ２の強度は、測定領域Ｒ２３での光Ｌ２の強度より小さい。したがって、波形Ａ２２は、測定領域Ｒ２２での光Ｌ２の強度変化に対応し、波形Ａ２３は、測定領域Ｒ２３での光Ｌ２の強度変化に対応する。このように、図２０の測定波形においては、信号強度によって、測定領域Ｒ２２と測定領域Ｒ２３とのいずれの光Ｌ２の強度かを判断することが可能である。

【0104】

一変形例では、測定処理Ｓ２は、必ずしも、複数の交差点Ｐ３の少なくとも一つにおいて測定領域Ｒ２が照射領域Ｒ１の少なくとも一部と重なるように、測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に移動させなくてもよい。つまり、交差点Ｐ３において、測定領域Ｒ２は照射領域Ｒ１に一致しなくてもよい。例えば、交差点Ｐ３において、測定領域Ｒ２は、前回の照射領域Ｒ１に一致してよい。換言すれば、測定領域Ｒ２を、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１の後ろ側の位置を中心として、移動方向Ｄ１と交差する規定方向に高速に往復走査させてよい。このようにすれば、レーザビームＬ１による溶融時ではなく、レーザビームＬ１による溶融から時間が経過した溶融部７４、溶融部７４の周囲、及び凝固部のレーザ加工の品質を評価できる。

【0105】

一変形例では、レーザ加工システム１は、上下に重ねた対象物７１，７２の溶接ではなく、横に並べた対象物７１，７２の溶接に用いられてもよい。また、レーザ加工システム１でのレーザ加工は、レーザ溶接に限らず、レーザ切断であってもよい。

【0106】

一変形例では、レーザ照射システム２、測定システム３、及び移動システム４の構成は、上記の実施の形態の構成に限定されない。レーザ照射システム２、測定システム３、及び移動システム４の構成は、適宜変更され得る。

【0107】

レーザ照射システム２において、レーザ発振器２１の数は特に限定されない。コリメートレンズ２２、ダイクロイックミラー２３、及び集光レンズ２４を含む光学系の構成及び配置は特に限定されない。

【0108】

測定システム３において、測光器３１の数は特に限定されない。複数の測定領域Ｒ２が移動経路Ｍ２に沿って移動してよい。複数の測定領域Ｒ２は互いに異なる移動経路Ｍ２に沿って移動してよい。バンドパスフィルタ３４及び結像レンズ３５を含む光学系の構成及び配置は特に限定されない。光学部材３３及び調整装置３６の構成は特に限定されない。測定システム３は、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１において、測定領域Ｒ２を所定の幅で往復させる構成を備えていてもよい。この場合、測定処理は、照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１においては、照射領域Ｒ１を基準にして測定領域Ｒ２を対象物７１に対して相対的に往復させることができる。このような構成は、光学部材３３の回転軸の向きを移動方向Ｄ１に直交する方向とすることで実現できる。これによって、測定領域Ｒ２を照射領域Ｒ１の移動方向Ｄ１と同一方向に高速に往復移動させることができて、レーザビームＬ１による溶融時ではなく、レーザビームＬ１による溶融前後の溶融部７４、溶融部７４の周囲、及び凝固部のレーザ加工の品質を評価できる。

【0109】

移動システム４は、対象物７１を載せるステージ４１を直線的に移動させる構成に限定されない。移動システム４は、ステージ４１を所望の移動経路に沿って移動させてよい。ステージ４１の移動経路は、レーザ加工の内容に応じて適宜決定されてよい。また、移動システム４は、ステージ４１ではなく、レーザ照射システム２及び測定システム３を移動させてもよい。

【0110】

（態様）
上記実施の形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施の形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。

【0111】

第１の態様は、レーザ発振器（２１）からのレーザビーム（Ｌ１）の対象物（７１）への照射領域（Ｒ１）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させて前記対象物（７１）の加工を行うレーザ加工の評価方法である。前記評価方法は、測定ステップと、評価ステップとを含む。前記測定ステップは、光（Ｌ２）の強度を測定するための測光器（３１）の測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させて、前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化を前記測光器（３１）で測定する。前記評価ステップは、前記測定ステップで測定された前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化に基づいて、前記レーザ加工の評価をする。前記測定ステップは、前記測定領域（Ｒ２）の移動経路（Ｍ２）が前記照射領域（Ｒ１）の移動経路（Ｍ１）と複数の交差点（Ｐ３）を有するように、前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。この態様によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0112】

第２の態様は、第１の態様に基づく評価方法である。第２の態様では、前記測定ステップは、前記複数の交差点（Ｐ３）の少なくとも一つにおいて前記測定領域（Ｒ２）が前記照射領域（Ｒ１）の少なくとも一部と重なるように、前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。この態様によれば、照射領域（Ｒ１）での光Ｌ２の強度の変化の測定が可能になる。

【0113】

第３の態様は、第１又は第２の態様に基づく評価方法である。第３の態様では、前記測定ステップは、前記測定領域（Ｒ２）の移動経路（Ｍ２）が蛇行するように前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。この態様によれば、一つの測定領域（Ｒ２）だけで測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化の測定が可能になる。

【0114】

第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか一つに基づく評価方法である。第４の態様では、前記測定ステップは、前記照射領域（Ｒ１）の移動方向（Ｄ１）においては、前記測定領域（Ｒ２）が前記照射領域（Ｒ１）の少なくとも一部と重なるように前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。前記測定ステップは、前記移動方向（Ｄ１）に交差する規定方向においては、前記照射領域（Ｒ１）の移動経路（Ｍ１）を基準にして前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に往復させる。この態様によれば、簡易な構成で測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化の測定が可能になる。

【0115】

第５の態様は、第４の態様に基づく評価方法である。第５の態様では、前記測定ステップは、測定システム（３）を用いて、前記測定領域（Ｒ２）の移動に対する光（Ｌ２）の強度の変化を測定する。前記測定システム（３）は、前記測光器（３１）と、前記測定領域（Ｒ２）からの光（Ｌ２）を前記測光器（３１）に導き、前記対象物（７１）に対して前記測定領域（Ｒ２）が相対的に移動するように前記測光器（３１）に対する位置を調整可能な光学部材（３３）と、前記光学部材（３３）の前記測光器（３１）に対する位置を調整する調整装置（３６）とを備える。前記測定ステップは、前記調整装置（３６）により前記測光器（３１）に対する前記光学部材（３３）の位置を調整することで、前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。この態様によれば、簡易な構成で測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化の測定が可能になる。

【0116】

第６の態様は、第４又は第５の態様に基づく評価方法である。第６の態様では、前記測定ステップは、前記規定方向においては、前記測定領域（Ｒ２）を所定の幅で往復させる。前記所定の幅をＷ［ｍｍ］、前記レーザビーム（Ｌ１）の前記対象物（７１）への照射による前記対象物（７１）の溶融予定領域（７３）の幅をｄ［ｍｍ］とすると、Ｗは、Ｗ≧２×ｄを満たす。この態様によれば、照射領域（Ｒ１）の移動方向（Ｄ１）に交差する規定方向において対象物（７１）の溶融部（７４）の周囲の状態の評価が可能となる。

【0117】

第７の態様は、第４～第６の態様のいずれか一つに基づく評価方法である。第７の態様では、前記照射領域（Ｒ１）の移動速度をＶ［ｍｍ／ｓ］、前記照射領域（Ｒ１）の移動方向（Ｄ１）における前記測定領域（Ｒ２）の寸法をＤ［ｍｍ］、前記測定領域（Ｒ２）の前記規定方向における往復の周波数をＦ［Ｈｚ］とすると、Ｆは、Ｆ≧Ｖ／Ｄを満たす。この態様によれば、照射領域（Ｒ１）の移動方向（Ｄ１）において対象物（７１）の溶融部（７４）の全体の状態の評価が可能となる。

【0118】

第８の態様は、第１～第７の態様のいずれか一つに基づく評価方法である。第８の態様では、前記評価ステップは、測定波形と基準波形との比較に基づいて、前記レーザ加工の評価をする。前記測定波形は、前記測定ステップで測定された前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化を示す波形である。前記基準波形は、前記レーザ加工に異常がない場合の前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化を示す波形である。この態様によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0119】

第９の態様は、第８の態様に基づく評価方法である。第９の態様では、前記評価ステップは、前記測定波形に前記基準波形にはない光（Ｌ２）の強度の変化を確認し、前記レーザ加工に異常があると判定する。この態様によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0120】

第１０の態様は、第８又は第９の態様に基づく評価方法である。第１０の態様では、前記評価ステップは、前記測定波形において前記基準波形にはない光（Ｌ２）の強度の変化があるときの前記測定領域（Ｒ２）の位置に基づいて、前記対象物（７１）において前記レーザ加工の異常が起きた場所の判定をする。この態様によれば、レーザ加工の評価において異常が起きた場所を知ることができる。

【0121】

第１１の態様は、レーザ発振器（２１）からのレーザビーム（Ｌ１）の対象物（７１）への照射領域（Ｒ１）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させて前記対象物（７１）の加工を行うレーザ加工の評価システムである。前記評価システムは、測定処理（Ｓ２）及び評価処理（Ｓ３）を実行する処理装置（５）を備える。前記測定処理（Ｓ２）は、光（Ｌ２）の強度を測定するための測光器（３１）の測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させて、前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化を前記測光器（３１）で測定する。前記評価処理（Ｓ３）は、前記測定処理（Ｓ２）で測定された前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化に基づいて、前記レーザ加工の評価をする。前記測定処理（Ｓ２）は、前記測定領域（Ｒ２）の移動経路（Ｍ２）が前記照射領域（Ｒ１）の移動経路（Ｍ１）と複数の交差点（Ｐ３）を有するように、前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。この態様によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0122】

第１２の態様は、第１１の態様に基づく評価システムである。第１２の態様では、前記評価システムは、測定システム（３）を更に備える。前記測定システム（３）は、前記測光器（３１）と、前記測定領域（Ｒ２）からの光（Ｌ２）を前記測光器（３１）に導き、前記測光器（３１）に対する位置が変化することで前記対象物（７１）に対して前記測定領域（Ｒ２）を相対的に移動させる光学部材（３３）と、前記光学部材（３３）の前記測光器（３１）に対する位置を変化させる調整装置（３６）とを備える。前記測定処理（Ｓ２）は、前記調整装置（３６）により前記測光器（３１）に対する前記光学部材（３３）の位置を変化させることで、前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。この態様によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0123】

第１３の態様は、レーザ加工システム（１）である。前記レーザ加工システム（１）は、対象物（７１）にレーザビーム（Ｌ１）を照射するためのレーザ発振器（２１）と、光（Ｌ２）の強度を測定する測光器（３１）と、前記レーザ発振器（２１）及び前記測光器（３１）に接続される処理装置（５）とを備える。前記処理装置（５）は、加工処理（Ｓ１）と、測定処理（Ｓ２）と、評価処理（Ｓ３）とを実行する。前記加工処理（Ｓ１）は、前記レーザ発振器（２１）からのレーザビーム（Ｌ１）の対象物（７１）への照射領域（Ｒ１）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させて前記対象物（７１）の加工を行う。前記測定処理（Ｓ２）は、前記測光器（３１）の測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させて、前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化を前記測光器（３１）で測定する。前記評価処理（Ｓ３）は、前記測定処理（Ｓ２）で測定された前記測定領域（Ｒ２）の移動に伴う光（Ｌ２）の強度の変化に基づいて、前記加工処理（Ｓ１）での加工の評価をする。前記測定処理（Ｓ２）は、前記測定領域（Ｒ２）の移動経路（Ｍ２）が前記照射領域（Ｒ１）の移動経路（Ｍ１）と複数の交差点（Ｐ３）を有するように、前記測定領域（Ｒ２）を前記対象物（７１）に対して相対的に移動させる。この態様によれば、レーザ加工の評価の精度を向上できる。

【0124】

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0125】

本開示は、評価方法、評価システム及びレーザ加工システムに適用可能である。具体的には、レーザビームの対象物への照射に起因して対象物で発生する光を利用してレーザ加工の評価をする評価方法、評価システム及びレーザ加工システムに、本開示は適用可能である。

【符号の説明】

【0126】

１ レーザ加工システム
２１ レーザ発振器
３ 測定システム
３１ 測光器
３３ 光学部材
３６ 調整装置
５ 処理装置
７１ 対象物
Ｌ１ レーザビーム
Ｌ２ 光
Ｒ１ 照射領域
Ｒ２ 測定領域
Ｍ１ 移動経路
Ｍ２ 移動経路
Ｐ３ 交差点
Ｄ１ 移動方向
Ｓ１ 加工処理
Ｓ２ 測定処理
Ｓ３ 評価処理

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図18D】

【図19A】

【図19B】

【図20】