CN101125392B - 激光加工设备和激光加工设备的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光加工设备和激光加工设备的控制方法。该激光加工设备包括：激光发射设备，其设置有用于改变激光束和可见光中的任何一个的方向的反射器；机器人，用于移动激光发射设备；以及机器人控制设备，当进行激光加工时，该机器人控制设备控制激光发射设备以使得激光束可以基于工件上的预定加工位置绘制预定加工图案，而当进行操作确认作业时，该机器人控制设备控制激光发射设备以使得可以仅向加工图案的参考位置发射可见光光束。

Description

激光加工设备和激光加工设备的控制方法
技术领域
本发明涉及一种激光加工设备和激光加工设备的控制方法。
背景技术
近年来，激光加工逐渐在利用机器人(robot)的焊接中使用。作为这类焊接技术，已知如下技术：在通过移动机器人臂同时改变从安装到机器人臂(操纵器)末端的、用于发射激光束的激光发射设备发射的激光束的方向来移动激光束时，利用该激光发射设备焊接预定的焊接点(例如，参照日本特开2005-177862号公报)。由于工件和激光发射设备间的相互距离比在传统焊接中的远，因而将这类焊接称为“远程焊接”。
在使机器人进行某些作业的情况下，用户向机器人示教进行该作业的过程，并指示机器人记忆该过程作为示教数据(还称之为示教程序)。将通过计算机模拟进行这种机器人操作的示教作业的方法称为“离线示教(off-line teaching)”等(例如，参照日本特开2001-105137号公报)。
在上述远程焊接中，将机器人的移动和激光束的方向形成为例如上述离线示教作业的示教数据，并且在机器人控制设备中设置该示教数据。
顺便提及，在进行离线示教的情况下，在通过模拟获得的示教数据在实际设备中实施后，不能将该示教数据立即用于制造操作，而要通过该设备所进行的测试操作确认该设备能否如所希望的那样工作。
然而，在远程焊接中，与传统上所进行的接近工件进行焊接的焊枪不同，激光发射设备和工件相互远离。这使得难以在实际设备所进行的测试操作中判断机器人和镜子是否使激光束指向了工件上所希望的位置，即设计好的焊接点。
本发明的目的
因此，本发明的目的是提供一种激光加工设备，在激光发射设备和工件相互远离的情况下，该激光加工设备在确认指示操作时更易于确认激光束的目标位置。本发明的另一目的是提供一种激光加工设备的控制方法。
发明内容
用于解决上述问题的本发明的一个方面提供了一种激光加工设备，其特征在于，包括：激光发射器(3)，其设置有用于改变激光束或者可见光的方向的反射器(11)；移动器(1)，用于移动所述激光发射器；以及控制器(7)，用于使所述移动器(1)根据先前示教的移动路线移动所述激光发射器(3)，其中当绘制预定的加工图案(B，L2，L3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射用于加工的激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的所述用于加工的激光束可以在工件(W)上绘制预定的所述加工图案(B，L2，L3)；以及当在测试模式下绘制表示所述加工图案(B，L2，L3)的参考位置的确认图案(b1，b2，b3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射可见光或者激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的可见光或者激光束可以在工件(W)上绘制所述确认图案(b1，b2，b3)。
用于解决上述问题的本发明的另一方面提供了一种激光加工设备的控制方法，其中，所述激光加工设备包括：激光发射器(3)，其设置有用于改变激光束或者可见光的方向的反射器(11)；移动器(1)，其移动该激光发射器(11)；以及控制器(7)，其使所述移动器(1)根据先前示教的移动路线移动所述激光发射器(3)，所述方法包括以下步骤：当绘制预定的加工图案(B，L2，L3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射用于加工的激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的所述用于加工的激光束可以在工件(W)上绘制预定的所述加工图案(B，L2，L3)；以及当在测试模式下绘制表示所述加工图案(B，L2，L3)的参考位置的确认图案(b1，b2，b3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射可见光或者激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的可见光或者激光束可以在工件(W)上绘制所述确认图案(b1，b2，b3)。
附图说明
图1是应用本发明的激光焊接系统的示意性结构图。
图2是图1所示的激光发射设备的内部结构图。
图3是图1所示的激光振荡器的内部结构图。
图4是示出根据本发明的实施例的激光焊接系统的控制系统的框图。
图5是示出该实施例中所使用的加工图案的形状的一个例子的图。
图6是示出该实施例中所使用的加工图案的形状的另一例子的图。
图7是示出该实施例中所使用的加工图案的形状的又一例子的图。
图8是示出根据该实施例在激光焊接时的操作过程的流程图。
图9是用于说明根据该实施例的激光焊接的焊缝(weldingbead)的说明图。
图10是示出在根据该实施例的中心位置模式中的操作过程的流程图。
图11是示出在根据该实施例的中心位置模式中可见激光束在工件上的轨迹的图。
图12是示出在根据该实施例的加工图案模式中可见激光束在工件上的轨迹的图。
图13A和13B是用于说明根据该实施例的中心位置模式和加工图案模式的作用的说明图。
图14A和14B是用于说明根据该实施例的中心位置模式和加工图案模式的作用的说明图。
具体实施方式
下面参考附图详细说明应用本发明的实施例。
图1是应用本发明的激光焊接系统的示意性结构图；图2是该激光焊接系统中的激光发射设备的内部结构图；图3是该激光焊接系统中的激光振荡器的内部结构图。
图1所示的激光焊接系统配置成在不与工件W直接接触的情况下，从位于工件W上方的激光发射设备3向工件W发射激光束100，从而进行工件W的焊接，其中，该工件W是作为加工对象提供的焊接对象。
所示的激光焊接系统构成如下：机器人1(移动器)；激光发射设备3(激光发射器)，其被安装到机器人1的臂2的末端，并且发射激光束100；激光振荡器5，其向激光发射设备3发送激光束；光缆(optical fiber cable)6，其将激光束从激光振荡器5引导至激光发射设备3；机器人控制设备7(加工控制器和加工位置确认控制器)，其控制机器人1和激光发射设备3的操作；示教盒8，其向机器人控制设备7发送各种指令；以及CAD系统9，其向机器人控制设备7发送CAD数据。
机器人1是通常使用的多轴机器人，并且能够通过根据由示教作业提供的路线数据驱动臂2，将激光发射设备3移动到不同的三维位置和方向。YAG激光器用于激光振荡器5，通过光缆6将由激光振荡器5生成的激光束引导至激光发射设备3。激光发射设备3通过嵌入激光发射设备3内的反射镜11反射所引导的激光束，并且利用强激光束100扫描工件W上的加工点(以下称之为焊接点)。使这样扫描所使用的激光束100指向焊接点，然后根据由激光发射设备3所扫描的形状，进行焊接点的焊接(焊缝的形成)。
机器人控制设备7在识别机器人1的位置时，控制机器人1的操作，还控制激光发射设备3(反射镜11)从而改变激光束的方向并扫描该激光束。另外，机器人控制设备7控制从激光振荡器5输出的激光的接通/断开(ON/OFF)。
通过从CAD系统9获得CAD数据，机器人控制设备7还可以掌握使激光发射设备3指向工件W上的区域的哪一部分来发射激光束100。
激光发射设备3配置成能够改变输入激光发射设备3中的激光束和可见激光束(可见光)中的任何一个的方向。也就是说，如图2所示，激光发射设备3包括：用于使通过光缆6引导的激光束100指向焊接点的反射镜11(反射器)；用于偏转反射镜11的马达16和17；以及透镜组12。
将通过反射镜11的镜面并与该镜面垂直的轴线设置为Z轴，而将与Z轴正交的轴定义为X轴和Y轴。支撑反射镜11，从而使其独立地绕X轴和Y轴自由旋转。马达16和17通过合成各马达的旋转位置，在三维方向上改变反射镜11的方向。因此，反射镜11安装成可以在三维方向上自由发射从光缆6入射的激光束。通过在三维方向上旋转反射镜11，可以在工件W上所设置的焊接点(加工位置)上绘制与预定形状一致的扫描图案(加工图案)。
在代替用于加工的激光束而输入下述可见激光束的情况下，可以以与上述相同的方式，通过所输入的可见激光束绘制各种图案(确认图案)。
透镜组12由用于使得从光缆6的端部发射的激光束成为平行光的准直透镜121以及用于将已成为平行光的激光束100汇聚在工件W上的聚光透镜122构成。因此，要求激光发射设备3与工件W保持距离以使得从焊接点到反射镜11的距离落在特定范围内。
如图3所示，在激光振荡器5内部，除了YAG激光振荡源501外，还设置了可见激光束振荡源502。可见激光束振荡源502例如是半导体激光器。可见激光束没有特别限定，只要其具有人眼可见的波长范围即可。因此，可以利用包括红光束和绿光束等短波长的可见激光束以及白光束的各种可见激光束中的任何一个。另外，由于可见激光束极佳的直线传播性，因而优选可见激光束。顺便提及，从发光二极管输出的普通可见光可以代替可见激光束。
激光振荡器5内部的切换镜503可以在向光缆6输出YAG激光束的情况和向光缆6输出可见激光束(可见光)的情况之间切换。也就是说，当切换镜503位于实线处时，向光缆6输出YAG激光束；当切换镜503位于虚线处时，向光缆6输出可见激光束。
通过来自机器人控制设备7的指令切换切换镜503或者手动地进行切换使得：当要进行激光焊接时可以输出YAG激光，或者在测试操作时可以输出可见激光束。顺便提及，在激光振荡器5的内部，根据需要设置有将YAG激光束和可见激光束中的任何一个引导至切换镜503和光缆6所需的透镜系统504～506。
图4是示出根据该实施例的激光焊接系统的控制系统的框图。
机器人控制设备7设置有示教数据存储单元21(示教数据存储器)、机器人控制单元22、加工图案存储单元23(加工图案存储器)、加工图案生成单元24、激光束扫描控制单元25(加工控制器)、以及测试模式控制单元27(加工位置确认控制器)。
示教数据存储单元21存储先前通过利用CAD系统的模拟中的示教作业示教的机器人1的操作路线和操作速度、以及工件W上的焊接点。该焊接点表示工件W上的焊接位置，并且以三维坐标表示。顺便提及，代替通过模拟获得的示教数据，可以使用通过使用实际设备获得的示教数据。
机器人控制单元22基于示教数据控制机器人1的各轴马达的旋转，从而控制激光发射设备3以根据预定操作路线移动，并顺序地停止在例如作为工件W上所设置的焊接点的预定位置的给定位置处(因此，机器人控制单元22还具有加工控制器和加工位置确认控制器的功能)。机器人控制单元22还用于基于各轴马达的旋转量(编码器值)识别机器人1的位置。因此，机器人控制单元22还用作识别机器人1的位置的位置识别单元。而且，机器人控制单元22还具有以下功能：基于所识别的机器人的位置，判断激光发射设备3是否位于可以将激光束发射到工件W上的特定焊接点的位置。
加工图案存储单元23是存储由激光发射设备3扫描的激光束100的扫描图案(加工图案)的存储单元。存储在加工图案存储单元23中的扫描图案可以具有任意大小的任意形状。在该实施例中，例如，存储图5所示的S形加工图案。该S形加工图案的大小以例如分别以几毫米的长度(焊接长度)和几毫米的宽度(焊接宽度)所表示的纵向尺寸和横向尺寸来定义。顺便提及，尽管在该实施例中，对于加工图案为S形的情况给出了说明，但是加工图案可以是图6所示的棒形，或者可以是图7所示的环形。顺便提及，因为通过CAD生成加工图案，因而将来自CAD的数据存储在加工图案存储单元23中。
现在说明用于表示加工图案的方法。加工图案由加工图案内给出的焊接点的中心坐标和均通过距离焊接点的中心坐标点的偏移量所定义的多个坐标点的序列构成。将该焊接点的中心坐标点和坐标点的序列以与工件W相同的坐标系中的坐标来表示。
例如，在加工图案为图5所示的S形的情况下，如该附图所示定义S形图案的焊接长度和焊接宽度。通过将S形图案的重心(barycenter)作为焊接点的中心坐标点(Wxcnt，Wycnt，Wzcnt)，并将该焊接点的中心坐标点作为坐标系的原点，来定义与为工件W所定义的坐标系相同的坐标系(Wx，Wy，Wz)。然后将从(Wxcnt+Wx(0)，Wycnt+Wy(0)，Wzcnt+Wz(0))到(Wxcnt+Wx(79)，Wycnt+Wy(79)，Wzcnt+Wz(79))的80个坐标点的序列定义为距离该焊接点的中心坐标点的偏移量(附图中虚线所示的向量)。以向量表示的这些偏移量表示各点距离焊接点的中心坐标点有多远。顺便提及，可以将每一偏移量定义为两维偏移量，还可以将其定义为三维偏移量。
在加工图案为图6所示的棒形的情况下，通过将棒形图案的重心作为焊接点的中心坐标点(Wxcnt，Wycnt，Wzcnt)，并将该焊接点的中心坐标点作为坐标系的原点，来定义与工件W相同的坐标系(Wx，Wy，Wz)。然后将从(Wxcnt+Wx(0)，Wycnt+Wy(0)，Wzcnt+Wz(0))到(Wxcnt+Wx(29)，Wycnt+Wy(29)，Wzcnt+Wz(29))的30个坐标点的序列定义为距离该焊接点的中心坐标点的偏移量(附图中虚线所示的向量)。
在加工图案为图7所示的环形的情况下，通过将环形图案的重心作为焊接点的中心坐标点(Wxcnt，Wycnt，Wzcnt)，并将该焊接点的中心坐标点作为坐标系的原点，来定义与工件W相同的坐标系(Wx，Wy，Wz)。然后将从(Wxcnt+Wx(0)，Wycnt+Wy(0)，Wzcnt+Wz(0))到(Wxcnt+Wx(79)，Wycnt+Wy(79)，Wzcnt+Wz(79))的80个坐标点的序列定义为距离该焊接点的中心坐标点的偏移量(附图中虚线所示的向量)。
尽管照焊接点原样通过CAD系统9(参考图1)生成存储在加工图案存储单元23中的加工图案，但是通过CAD系统9分别且独立地示教焊接点和加工图案。也就是说，可以将焊接点和加工图案当作相互完全不同的数据。因为这个原因，独立设置示教数据存储单元21和加工图案存储单元23。
加工图案生成单元24用于基于存储在加工图案存储单元23中的加工图案的S形生成具有如存储在加工图案存储单元23中的大小的S形，或者生成具有由示教盒8的指示单元26所指示的大小的S形。
激光束扫描控制单元25输入具有由加工图案存储单元23所生成的大小的S形(加工图案)。同时，激光束扫描控制单元25考虑到由机器人控制单元22所识别的机器人1的位置，计算将在焊接点上绘制的坐标点(约80个点)的S形序列，并基于该坐标点的S形序列偏转激光发射设备3的反射镜11。而且，激光束扫描控制单元25还具有以下功能：将加工图案的焊接点的中心坐标点和均以距离该焊接点的中心坐标点的偏移量表示的多个坐标点的序列转换成机器人1的坐标系中的坐标，其中该中心坐标点和多个坐标点的序列均以与工件W相同的坐标系中的坐标表示。
指示单元26用于指示在工件W上的焊接点上绘制的加工图案的大小。指示单元26根据例如焊接所需的焊接强度指示该大小，例如，加工图案的S形的长度和宽度分别为存储在加工图案存储单元23中的S形的长度的三倍和该S形的宽度的1.5倍。顺便提及，代替由指示单元26指示，可以将加工图案的大小预先嵌入到当进行激光焊接时所装载的程序中。
在测试模式的操作时，测试模式控制单元27通过将机器人控制单元22和激光振荡器5设置在测试模式下来控制它们，从而向工件W上发射可见激光束。
在该实施例中，可以使用两种类型的测试模式，作为由测试模式控制单元27执行的测试模式。
其中，第一测试模式是中心位置模式，在该模式中，仅向存储在示教数据存储单元21中的焊接点的位置发射可见激光束。第二测试模式是加工图案模式，在该模式中，绘制上述加工图案。
因此，在中心位置模式中，通过可见光在工件W上绘制仅表示加工图案的中心位置的确认图案。在这种情况下，确认图案可以采用包括以下形状的各种形状中的任意一种，例如：与可见激光束的光点形状相同的点形、略大于该光点形状的圆形、加工图案的中心位置处于其交叉点的X形(x标记)、以及加圈的x标记。从各种形状中适当选择用户能够容易识别的形状，然后将该形状预先存储为确认图案，从而使得测试模式控制单元27可以使用所选择的形状。
另一方面，在加工图案模式中，当加工图案例如为S形时，根据该形状的坐标点(约80个点)的序列向工件上发射可见激光束。
顺便提及，在中心位置模式和加工图案模式中，测试模式控制单元27指示激光振荡器5输出可见激光束。因此，激光振荡器5通过完全停止YAG激光振荡源501的振荡同时将切换镜503移动到可见激光束输出位置(图3中虚线所表示的位置)，开始可见激光束振荡源502的振荡以输出可见激光束。
作为示教操作的扩展操作，通过来自示教盒8的指示单元26的输入执行测试模式中的指令。
接着，基于图8中所示的流程图详细说明激光焊接时机器人控制单元的操作加工过程。
激光焊接时机器人控制单元22的基本操作包括：在示教位置处停止机器人；在该位置对可以通过激光发射设备3照射的一个焊接点进行激光焊接；以及当要对下一焊接点进行激光焊接时，将机器人进一步移动到下一位置以进行激光焊接。通过重复该基本操作，机器人控制单元22逐点顺序地进行激光焊接，从而对所有焊接点完成激光焊接。
首先，机器人控制单元22读取激光焊接的示教数据(S1)。该示教数据包括对例如机器人停止位置、操作速度、焊接点的中心坐标点、加工图案、焊接长度、焊接宽度和控制所需的其它操作指令的描述，并且机器人根据该示教数据工作。
接着，机器人控制单元22判断是否进行使用存储在加工图案存储单元23中的加工图案的焊接。可以通过判断示教数据是否包含通过获取加工图案执行焊接的描述，来进行该判断(S2)。如果这样读取的示教数据不包含关于加工图案的这种描述，则不指示机器人控制单元22执行使用该加工图案的焊接(S2中为否)，因此执行正常焊接作业的加工。由于该加工不直接涉及本发明，因而省略对该加工(S3)的详细说明。
机器人控制单元22使得机器人1根据示教数据工作，以示教数据中描述的操作速度移动激光发射设备3，并将激光发射设备3定位在机器人停止位置。同时，机器人控制单元22将激光发射设备3的反射镜11朝向工件W上的一个焊接点定位(S4)。具体地，将反射镜11的方向调节成使得能够向焊接点的中心坐标点发射激光束的方向。从该位置，激光发射设备3可以向特定焊接点发射激光束。
加工图案生成单元24从加工图案存储单元23读取加工图案(S5)。在该实施例中，读取图5所示的S形加工图案。
为了在工件W上的焊接点上绘制加工图案，加工图案生成单元24基于以工件W的坐标系描述的并且已读取的(或存储在加工图案存储单元23中的)焊接点的中心坐标点、焊接宽度和焊接长度，计算加工图案的80个点的各自的坐标(S6)。
接着，在生成具有所需大小的加工图案的偏置(biasing)处理中，加工图案生成单元24根据在读取的示教数据中所描述的“焊接宽度”和“焊接长度”，在纵向(焊接长度的方向)和横向(焊接宽度的方向)上移动如此计算出的加工图案的80个坐标点(S7)。
激光束扫描控制单元25将如此生成的加工图案的80个坐标点从工件的坐标系转换成机器人1的坐标系。同时，激光束扫描控制单元25输入由机器人控制单元所识别的机器人1的位置。然后，为了在工件W的焊接点上绘制具有所需大小的加工图案，激光束扫描控制单元计算以所希望的旋转反射镜11的方式(从旋转开始到旋转结束的各时刻的反射镜11的角度)进行焊接所使用的数据，其中，该焊接点被设置成以机器人1的当前位置作为目标(S8)。
当完成上述计算时，机器人控制设备7根据示教数据指示激光振荡器5输出激光束(YAG激光束)(在步骤S9中打开激光振荡器)。当打开激光振荡器5时，向反射镜11发射激光束，然后按照所计算出的旋转反射镜11。
激光束扫描控制单元25判断是否完成了反射镜11的旋转(或加工图案的照射)(S10)。当没有完成反射镜11的旋转时，通过已经打开的激光振荡器5继续激光焊接(步骤S10中为否)，当完成了反射镜11的旋转时(步骤S10中为是)，通过取消用于从激光振荡器5输出YAG激光的指令，停止激光束的输出(在步骤S11中关闭激光振荡器)，从而结束激光焊接。
通过以上加工完成了对一个焊接点的加工图案的照射。为了焊接多个焊接点，顺序地执行以上加工等于焊接点数量的次数。
因此，如图9所示，利用分别指定的加工图案(在该实施例中均为S形)在工件W上的焊接点的多个位置上形成焊缝B。
如上所述，在该实施例中，在具有多个焊接点的焊接的情况下，除与机器人1的操作有关的示教数据以外，机器人控制设备7还存储关于加工图案的数据。因此，在机器人1关于每一焊接点定位后，基于加工图案的数据进行激光焊接。因此，不需要对每一焊接点示教加工图案。因此，极大地缩短了示教所需的时间。而且，当需要改变加工图案的形状时，仅通过改变存储在加工图案存储单元23中的数据，就可以容易地改变加工图案的形状。
注意，尽管在此以S形图案作为加工图案的例子，但是，还可以通过将上述棒形和环形加工图案保持存储在加工图案存储单元23中，根据工件的种类选择将使用的加工图案的形状。而且，可以对于每一焊接点选择加工图案的形状。
接着，基于图10所示的流程图详细说明在测试模式中的中心位置模式时的机器人控制单元的操作加工过程。
中心位置模式时的机器人控制单元的基本操作包括：在示教位置处停止机器人；在与对一个焊接点进行焊接操作的情况下所需的时间段相同的时间段，发射可见激光束，其中激光发射设备3可以向该焊接点发射可见激光束；以及当存在下一焊接点时，将机器人移动到下一位置以发射可见激光束，并重复该操作。
首先，通过从示教盒8输入关于执行中心位置模式的指令，开始执行中心位置模式。利用该指令，激光振荡器5和机器人控制设备7中的各控制单元进入测试模式，并且根据来自测试模式控制单元27的指令工作。
然后，测试模式控制单元27首先指示激光振荡器5输出可见激光束(S21)。将该指令设置为强制性指令，并且在测试模式期间，测试模式控制单元27不接受其它指令，直到取消该指令为止。顺便提及，代替通过用于从测试模式控制单元27输出可见激光束的指令，可以通过手动切换激光振荡器5输出可见激光束，使得无论在激光振荡器5中输入什么指令，都防止发射YAG激光束。
接着，测试模式控制单元27指示机器人控制单元22读取激光焊接的示教数据。该示教数据与上述激光焊接时的控制中所使用的示教数据相同(S22)。
因此，机器人控制单元22基于如此读取的示教数据，判断是否与激光焊接的情况相同，进行使用存储在加工图案存储单元23中的加工图案的焊接。因此，测试模式控制单元27获取机器人控制单元22对于是否进行使用加工图案的焊接所进行的判断的结果(S23)。
当判断出进行使用加工图案的焊接操作时，也就是说，当判断出示教数据包含关于加工图案的描述时(步骤S 23中为是)，测试模式控制单元指示机器人控制单元22将机器人控制单元22所进行的判断的结果改变成：“不进行使用加工图案的焊接操作”(S24)。因此，机器人控制单元22通过改变自身所进行的判断的结果，识别出不进行使用加工图案的焊接操作。
另一方面，当在步骤S24所获取的、机器人控制单元22所进行的判断的结果为：不进行使用加工图案的焊接操作时(S23中为否)，则加工直接进入下一步骤S25。
然后，在步骤S25，测试模式控制单元27指示机器人控制单元22开始工作(S25)。此时，尽管随同机器人控制单元22根据示教数据的操作的进程一起，执行(上述S9)用于输出YAG激光束的指示，但是由于在步骤S21中所提供的强制性指令(或手动切换)，因而即使使用用于输出YAG激光束的指令，激光振荡器5也不输出YAG激光束。
然后，利用开始工作的指令，机器人控制单元22使得机器人1以与其正常工作相同的方式工作，以示教数据中所描述的操作速度移动激光发射设备3，并将激光发射设备3定位在机器人停止位置处。同时，机器人控制单元22将激光发射设备3的反射镜11朝向工件W上的焊接点定位。具体地，将反射镜11的方向调节成使得能够向焊接点的中心坐标点发射激光束的方向。因此，将可见激光束发射到焊接点的中心坐标点。从而，完成向一个焊接点发射激光束。在具有多个焊接点的情况下，将以上加工顺序地重复执行等于焊接点数量的次数。
在中心位置模式中，因为机器人控制单元22读取与在实际进行激光焊接时所使用的示教数据相同的示教数据，因而在与进行激光焊接时发射激光束所用的时间段相同的时间段，仅对所示教的焊接点发射可见激光束。
接着，说明在测试模式中的加工图案模式时机器人控制单元的操作。
在加工图案模式中，机器人1和反射镜11的操作可以与它们的正常焊接操作相同，不同之处仅在于：该操作被配置成可以发射可见激光束。
因此，在加工图案模式中，测试模式控制单元27通知各单元执行测试模式，并且在通过强制性指令(或手动)首先指示激光振荡器5输出可见激光束后，假定测试模式控制单元27指示机器人控制单元22以与其在正常焊接操作中相同的方式工作。
注意，尽管在加工图案模式中，在执行机器人控制单元22的正常操作的过程中，同样执行用于输出YAG激光束的指令，但是，即使从机器人控制单元22提供了用于输出YAG激光束的指令，也不会输出YAG激光束。这是因为：首先通过强制性指令(或手动)切换了激光振荡器5以输出可见激光束。
因此，在加工图案模式中，对于绘制加工图案的情况，以与正常激光焊接时相同的方式，通过可见激光束在工件上绘制加工图案。
这里将说明中心位置模式和加工图案模式的作用。
图11是示出中心位置模式中可见激光束在工件上的轨迹的图。图12是示出加工图案模式中可见激光束在工件上的轨迹的图。这里，在假定具有多个焊接点的情况下，给出关于这两种情况的说明。
首先，在中心位置模式中，如图11所示，向通过点b1～b3所表示的焊接点的示教位置发射可见激光束，从而，清楚地识别出这些点偏离焊接点位置A1～A3多少。在附图所示的情况下，可以获知关于直接使用示教数据时，焊接点的中心点偏离了多少(该附图所示的偏离量为D)。
另一方面，在加工图案模式中，如图12所示，在焊缝形成为S形的情况下，发射可见激光束作为其加工图案。因此，在通过具有预定形状的加工图案形成焊缝的情况下，可以确认具有这种图案的焊缝的延伸。
然而，在加工图案模式中，不向焊接点本身的位置发射可见激光束，结果，不能识别加工图案的中心位置(或参考位置)。
因此，优选地根据使用目的适当选择中心位置模式或加工图案模式。例如，优选的方式包括：在确认焊接点的设计位置和其示教位置之间出现偏离的情况下，选择中心位置模式，而在想要确认通过绘制加工图案形成焊缝时的焊缝的延伸的情况下，选择加工图案模式。
此外将说明中心位置模式和加工图案模式的其它作用。
图13A和13B是用于说明根据该实施例的中心位置模式和加工图案模式的作用的说明图，其为添加焊接点的情况的例子。这里，焊接点A3是添加的点。
在中心位置模式中，如图13A所示，通过在示教数据中添加焊接点使得可以添加焊接点，来利用可见激光束b3基于“原样(as-is)”照射工件W上的焊接点A3的位置。从而，可以容易地判断添加的焊接点的位置是否处于工件W上的设计位置。例如，更容易确认添加的焊接点A3距离工件的端部WE有多远(附图中所示的DE)。因此，通过确认距离DE的值是否与从工件的端部WE到焊接点A3的设计距离相同，可以在不再现加工图案的情况下，判断是否可以与在进行使用加工图案的焊接的情况所设计的一样，进行焊缝的形成。
另一方面，在加工图案模式中，如图13B所示，通过将添加的焊接点设置在加工图案L2的中心，通过可见激光束绘制加工图案L2，作为其预定的加工图案。因此，在对所添加的焊接点进行由加工图案所指定的焊接的情况下，可以识别形成焊缝的延伸方式。在该附图所示的例子中，加工图案伸出工件的端部WE之外(该附图中所示的NG)。
此外将说明中心位置模式和加工图案模式的其它作用。
图14A和14B是用于说明根据该实施例的中心位置模式和加工图案模式的作用的说明图，其为改变加工图案的形状的情况的例子。这里，将S形图案改变成C形图案。
在中心位置模式中，如图14A所示，即使在已经改变了加工图案的情况下，也通过可见激光束表示焊接点的位置。因此，在不再现加工图案的情况下，可以基于改变后的加工图案的焊接点的大小和中心位置，判断改变后的加工图案是否对应所设计的焊缝位置。
另一方面，在加工图案模式中，如图14B所示，根据改变后的加工图案，通过可见激光束绘制加工图案L3。因此，可以确认是否可以进行与改变后的加工图案相对应的焊接。
如上所述，当测试基于为了通过绘制预定的加工图案形成焊缝而示教的示教数据的操作时，通过使用中心位置模式发射可见激光束来表示焊接点本身而不是加工图案，可以容易地识别所设计的焊接点和通过再现示教数据而获得的焊接点之间的差异。而且，由于包括用于根据加工图案发射可见激光束的加工图案模式，因而可以确认具有该加工图案的焊缝的延伸。
尽管以上说明了应用本发明的实施例，但是本发明不局限于这样的实施例。上述实施例中进行加工时的操作之一是在停止激光发射设备3的状态下向一个焊接点发射加工图案。然而，作为代替，例如，可以通过移动激光发射设备3，同时将反射镜旋转到在移动范围内可被照射的焊接点，来进行通过使用加工图案的对焊接点的焊接。在前述情况的测试模式中，可以根据用于进行这种焊接操作的示教数据发射可见光。因此，即使在进行这种焊接操作的情况下，也可以确认焊接点的位置和焊接点的延伸等。
在所述实施例中，在单个机器人控制设备7内部分别形成用于执行焊接的激光束扫描控制单元25(对应于加工控制器)和用于执行测试模式的测试模式控制单元27(对应于加工位置确认控制器)。然而，由于实际上使用通过预定程序运行的所谓的计算机作为机器人控制设备7本身，因此没有必要从本质上将这些控制单元区分为加工控制器和加工位置确认控制器。可以通过使机器人控制设备7执行用于进行上述加工过程而生成的程序，来实现本发明。
此外，尽管在上述实施例中将可见光光源设置在激光振荡器5内部，但是，可见光光源可以位于任何地方，只要可见光光源可以将可见光输入到激光发射设备3即可。例如，可通过将光缆6的连接目的地从激光振荡器5改变成与激光振荡器5分开准备的可见光光源，来将可见光输入到激光发射设备3。而且，可以以使得可见光能够以与用于加工的激光束相同的光轴入射(输入)到反射镜11的方式，预先将可见光光源(例如，半导体激光器或发光二极管等)设置在激光发射设备3内部。
而且，同样在确认时，可以使用用于加工的激光束本身来代替可见光。也就是说，在上述实施例中，在测试模式时，将用于加工的激光束基于“原样”输出，而无需切换成可见光。因此，例如，由于在测试模式中的中心位置模式时表示中心位置的痕迹与正在绘制的确认图案一起保留，因而在完成确认操作后，可以再次在工件上确认加工位置。在加工图案模式中，显然希望将实际处理的图案绘制在工件上以进行确认。顺便提及，在测试模式时使用用于加工的激光束代替可见光的情况下，可以将激光振荡器5的激光输出水平从加工时的水平降低到允许激光束稍微留下痕迹的程度。因此，可以使用虚拟作业(dummywork)作为工件。
上述本发明当基于在发射用于加工的扫描图案(加工图案)的激光的激光加工设备中所使用的示教数据进行确认操作时，利用激光束或可见光绘制表示加工图案的参考位置的图案(确认图案)来代替加工图案本身，从而可以清晰地表示所设计的参考位置和通过再现示教数据所获得的加工位置之间的差异。
另外，本发明不局限于以上详细说明的实施例，并且可以采用各种修改的实施例。
除激光焊接以外，本发明还可以用于焊接以外的激光切割和激光标记等激光加工中。
本申请基于2006年8月14日提交的2006-221297号日本专利申请，其全部内容通过引用包括于此，并要求该申请的优先权。

Claims (6)

1.一种激光加工设备，包括：
激光发射器(3)，其设置有用于改变激光束或者可见光的方向的反射器(11)；
移动器(1)，用于移动所述激光发射器；以及
控制器(7)，用于使所述移动器(1)根据先前示教的移动路线移动所述激光发射器(3)，其中
当绘制预定的加工图案(B，L2，L3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射用于加工的激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的所述用于加工的激光束可以在工件(W)上绘制预定的所述加工图案(B，L2，L3)；以及
当在测试模式下绘制表示所述加工图案(B，L2，L3)的参考位置的确认图案(b1，b2，b3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射可见光或者激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的可见光或者激光束可以在工件(W)上绘制所述确认图案(b1，b2，b3)。
2.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，在所述测试模式下，所述控制器(7)在与进行激光加工时绘制所述加工图案(B，L2，L3)所需的时间段相同的时间段，绘制所述确认图案(b1，b2，b3)。
3.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，在所述测试模式下，所述控制器(7)在与进行激光加工时绘制所述加工图案(B，L2，L3)所需的时间段相同的时间段，停止所述反射器(11)的移动。
4.根据权利要求1或3所述的激光加工设备，其特征在于，所述参考位置是所述加工图案(B，L2，L3)的中心位置。
5.根据权利要求1或3所述的激光加工设备，其特征在于，在所述测试模式下，所述控制器(7)切换为所述控制器(7)绘制所述加工图案的中心位置作为所述确认图案的中心位置模式和所述控制器(7)绘制与所述加工图案相同的图案作为所述确认图案的所述加工图案模式的其中一个。
6.一种激光加工设备的控制方法，所述激光加工设备包括：激光发射器(3)，其设置有用于改变激光束或者可见光的方向的反射器(11)；移动器(1)，其移动该激光发射器(11)；以及控制器(7)，其使所述移动器(1)根据先前示教的移动路线移动所述激光发射器(3)，所述方法包括以下步骤：
当绘制预定的加工图案(B，L2，L3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射用于加工的激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的所述用于加工的激光束可以在工件(W)上绘制预定的所述加工图案(B，L2，L3)；以及
当在测试模式下绘制表示所述加工图案(B，L2，L3)的参考位置的确认图案(b1，b2，b3)时，所述激光发射器(3)向工件(W)发射可见光或者激光束，所述控制器(7)控制所述激光发射器(3)的所述反射器(11)以使得从所述激光发射器(3)发射的可见光或者激光束可以在工件(W)上绘制所述确认图案(b1，b2，b3)。
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