CN111998812A - 实测装置以及记录有程序的记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及实测装置以及记录有程序的记录介质。一种实测装置(1)，其对基于动作指令进行动作的振镜扫描仪(2)的动作状态进行实测，该振镜扫描仪(2)通过利用马达(23、24)进行旋转驱动的反射镜(21、22)来反射从激光源(P)射出的激光(L)并扫描激光(L)，该实测装置(1)具备：位置信息获取部(11)，其按时间序列获取上述反射镜(21、22)的旋转位置作为位置信息；照射位置确定部(16)，其基于所获取的位置信息来确定向工件照射的激光(L)的照射位置(M2)；以及输出部(18)，其以能够视觉确认的方式输出所确定的上述激光(L)的照射位置(M2)。

Description

实测装置以及记录有程序的记录介质
技术领域
本发明涉及实测装置以及记录有程序的记录介质。
背景技术
已知一种激光加工系统，其通过对工件(对象物)照射激光，从而进行焊接等加工。作为激光加工系统，已知例如在多轴机器人的臂的前端具备射出激光的振镜扫描仪的激光加工系统。
振镜扫描仪具备能够分别围绕2个旋转轴旋转的至少2个反射镜。振镜扫描仪通过利用伺服马达对这些反射镜旋转驱动，从而扫描从激光源射出的激光。振镜扫描仪基于例如指定加工形状的指令值来使马达进行动作。
关于振镜扫描仪，根据马达的响应性能(惯性、摩擦)，有时候相对于指令值会产生误差。误差表现为激光的位置(踪迹)的过冲等。从而提出了一种用于减少这种过冲的振镜扫描系统的驱动模式生成方法(例如参见专利文献1)。
现有专利文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/139026号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，为了修正误差，优选根据包括加工精度、加工内容、加工速度的加工条件进行调整。在专利文献1中记载的方法中，对预先决定的位置(指令值)与实际得到的坐标位置之间的误差进行计算。但是，并不能对实际得到的坐标位置进行确认。因此，为了易于调整，优选能以容易地进行视觉确认的方式输出激光的照射位置。
用于解决课题的手段
(1)本发明的一个形态涉及一种实测装置，其对基于动作指令进行动作的振镜扫描仪的动作状态进行实测，该振镜扫描仪通过利用马达进行旋转驱动的反射镜来反射从激光源射出的激光并扫描激光，上述实测装置具备：位置信息获取部，其按时间序列获取上述反射镜的旋转位置作为位置信息；照射位置确定部，其基于所获取的位置信息来确定向工件照射的激光的照射位置；以及输出部，其以能够视觉确认的方式输出所确定的上述激光的照射位置。
(2)另外，本发明的一个形态涉及一种记录有程序的记录介质，该程序用于使计算机作为实测装置发挥作用，该实测装置对基于动作指令进行动作的振镜扫描仪的动作状态进行实测，该振镜扫描仪通过利用马达进行旋转驱动的反射镜来反射从激光源射出的激光并扫描激光，上述程序使上述计算机作为位置信息获取部、照射位置确定部、输出部而发挥作用，上述位置信息获取部按时间序列获取上述反射镜的旋转位置作为位置信息，上述照射位置确定部基于所获取的位置信息来确定向工件照射的激光的照射位置，上述输出部以能够视觉确认的方式输出所确定的上述激光的照射位置。
发明的效果
根据一个形态，能够提供能以容易进行视觉确认的方式输出激光的照射位置的实测装置以及记录有程序的记录介质。
附图说明
图1是表示通过第1实施方式所涉及的实测装置实测的振镜扫描仪的构造的概略图。
图2是表示通过第1实施方式的实测装置实测的振镜扫描仪的反射镜的角度与激光的照射位置的关系的概略图。
图3是表示第1实施方式的实测装置与振镜扫描仪的关系的概略图。
图4是表示第1实施方式的实测装置的结构的框图。
图5是表示由第1实施方式的实测装置输出的激光的轨迹和激光的状态信息的画面的图。
图6是表示由第1实施方式的实测装置输出的照射位置和动作指令的一例的概略图。
图7是表示由第1实施方式的实测装置输出的照射位置和动作指令的其它示例的概略图。
附图标记说明
1：实测装置；2：振镜扫描仪；11：位置信息获取部；12：动作指令获取部；13：机械信息设定部；14：状态信息获取部；16：照射位置确定部；18：输出部；21、22：反射镜；23、24：马达；L：激光；P：激光源；M1：动作指令；M2：照射位置。
具体实施方式
下面，参照图1至图7对本发明的一个实施方式所涉及的实测装置1和程序进行说明。
首先，在说明本实施方式所涉及的实测装置1和程序之前，对一般的振镜扫描仪2的结构进行说明。
如图1所示，振镜扫描仪2具有：依次反射来自光源P的激光L的2个反射镜21、22；分别使反射镜21、22围绕各旋转轴X1、X2旋转驱动的2个马达23、24；以及使激光L聚光并射出的聚光透镜25。该反射镜21、22、马达23、24以及聚光透镜25构成射出部20。
反射镜21、22构成为能够分别围绕2个旋转轴X1、X2旋转。马达23、24例如由伺服马达构成，并且通过使反射镜21、22旋转驱动，从而扫描从激光源P射出的激光L。
如图1所示，来自激光源P的激光L依次被2个反射镜21、22反射。激光L通过聚光透镜25聚光，并向工件W照射。此时，如果通过马达23、24分别使2个反射镜21、22旋转驱动，则射入该反射镜21、22的激光L的入射角连续地变化。其结果是，依次由反射镜21、22反射并到达工件W的激光L沿着工件W上的规定的扫描路径被扫描。如图2所示，在反射镜21和反射镜22的基准位置(旋转位置)，如果来自激光源P的激光L照射XY平面(工件W)的原点，则激光L的照射位置(X坐标及Y坐标)例如通过以下的数学式来表现。
【数学式1】
X＝Dtan2θ2
Y＝sqrt(D12+D32)tan2θ1+sqrt(D2+X2)tan2θ1
但是，设为D＝D3+D2+d+WD。
这里，θ1表示从反射镜21的基准位置开始的旋转角度。θ2表示从反射镜22的基准位置开始的旋转角度。D1表示反射镜21、22之间在X轴方向上的轴间距离。D2表示聚光透镜25与反射镜21中的来自激光源P的激光的入射位置之间在高度方向(Z轴方向)上的距离。D3表示激光向反射镜21的入射位置与激光向反射镜22的入射位置之间在高度方向(Z轴方向)上的距离。d+WD表示高度方向(Z轴方向)上从聚光透镜25的上表面到XY平面之间的距离。
但是，激光L的实际扫描路径相对于通过动作指令对振镜扫描仪2设定的扫描路径产生误差。例如，关于激光L的实际操作路径，根据马达23、24的响应性能(惯性、摩擦)产生过冲等。本实施方式所涉及的实测装置1以及程序可以实现以能够视觉确认的方式输出相对于设定的扫描路径实际上沿着哪条扫描路径前进。
下面，参照图3至图7对本实施方式所涉及的实测装置1和程序进行说明。
实测装置1是对基于动作指令进行动作的振镜扫描仪2的动作状态进行实测的装置，该振镜扫描仪2通过利用马达23、24进行旋转驱动的反射镜21、22来反射从激光源P射出的激光L并扫描激光L。如图3所示，实测装置1与振镜扫描仪2连接。如图4所示，实测装置1具备：位置信息获取部11、动作指令获取部12、机械信息设定部13、状态信息获取部14、照射位置确定部16、计时部15、输出内容生成部17、以及输出部18。
位置信息获取部11例如作为调制解调器等的通信接口来实现。位置信息获取部11按时间序列获取反射镜21、22的旋转位置作为位置信息。位置信息获取部11获取例如与反射镜21、22同步旋转的马达23、24的旋转位置。具体地，位置信息获取部11按时间序列获取设置在马达23、24上的编码器的输出作为位置信息。即，位置信息获取部11按时间序列获取分别使2个反射镜21、22旋转驱动的马达23、24的旋转位置作为位置信息。例如，关于马达23、24的旋转位置，位置信息获取部11将其与由后述的计时部15计时的时刻关联起来并作为位置信息进行获取。
动作指令获取部12例如作为调制解调器等的通信接口来实现。动作指令获取部12在振镜扫描仪2的动作之前获取预先设定的动作指令。动作指令获取部12获取例如描绘圆的扫描路径作为动作指令。
机械信息设定部13例如通过CPU进行动作而实现。机械信息设定部13用于设定机械信息，该机械信息表示相对于反射镜21、22的机械位置来说的激光L的照射位置。机械信息设定部13设定机械信息，该机械信息表示例如反射镜21、22的旋转位置与激光L的照射位置的关系性。另外，机械信息设定部13设定例如与从照射激光的平面(工件W)到反射镜21、22之间的距离、反射镜旋转轴的角度等、振镜扫描仪2的机构相关的信息作为机械信息。
状态信息获取部14例如实现为调制解调器等的通信接口。状态信息获取部14获取激光L的输出状态的时间序列变化作为状态信息。状态信息获取部14例如从控制振镜扫描仪2的动作的控制部(未图示)按时间序列获取激光L的强度(输出电平)作为状态信息。例如，关于激光L的输出状态的变化，状态信息获取部14将其与由后述的计时部15计时的时刻关联起来并作为状态信息进行获取。
计时部15例如通过CPU进行动作而实现。计时部15例如对时刻进行计时。
照射位置确定部16例如通过CPU进行动作而实现。照射位置确定部16基于所获取的位置信息来确定向工件W照射的激光L的照射位置。照射位置确定部16例如通过基于位置信息和机械信息算出激光L在工件W的表面中的照射坐标，从而确定照射位置。另外，照射位置确定部16与由计时部15计时的时刻相关联地确定激光L的照射位置。
输出内容生成部17例如通过CPU进行动作而实现。输出内容生成部17对用户生成照射位置、动作指令及状态信息作为可视觉确认的输出内容。例如，如图5所示，输出内容生成部17生成对状态信息进行图表化而得到的输出内容。另外，输出内容生成部17生成将照射位置和动作指令重叠而得到的输出内容。而且，输出内容生成部17基于从计时部15得到的时刻将照射位置和状态信息关联起来并生成可视觉确认的输出内容。例如，如图5所示，通过选择照射位置，输出内容生成部17生成可显示表示对应的状态信息的图表的位置的输出内容。另外，输出内容生成部17例如根据由位置信息获取部11按时间序列获取的反射镜21、22的位置信息计算激光L的扫描速度并生成可显示的输出内容。
输出部18例如是显示器等显示装置。输出部18输出的是由输出内容生成部17生成的输出内容。具体地，输出部18以可视觉确认的方式输出所确定的激光L的照射位置。另外，输出部18将状态信息与照射位置一起输出。另外，输出部18将根据动作指令设定的激光L的照射位置和由照射位置确定部16确定的照射位置重叠并以可视觉确认的方式输出。例如，如图6所示，输出部18将所确定的照射位置M2相对于描绘圆的动作指令M1重叠并进行输出。另外，例如，如图7所示，输出部18将所确定的照射位置M2相对于描绘被倒角的四边形的动作指令M1重叠并进行输出。
接着，对实测装置1及程序的动作的流程进行说明。
首先，动作指令获取部12获取在振镜扫描仪2中设定的动作指令M1。动作指令获取部12将获取的动作指令M1发送到输出内容生成部17中。
接着，机械信息设定部13设定关于振镜扫描仪2的机械信息。机械信息设定部13将设定的机械信息发送到照射位置确定部16中。
当振镜扫描仪2开始动作时，位置信息获取部11从振镜扫描仪2按时间序列获取反射镜21、22的位置信息。位置信息获取部11例如按时间序列获取马达23、24的位置信息。位置信息获取部11将获取的位置信息发送到照射位置确定部16。
另外，状态信息获取部14从振镜扫描仪2按时间序列获取激光L的强度作为状态信息。状态信息获取部14将所获取的状态信息发送到输出内容生成部17中。
照射位置确定部16根据机械信息和位置信息确定激光L相对于工件W的照射位置M2。照射位置确定部16将确定的照射位置M2发送到输出内容生成部17。
输出内容生成部17将发送来的动作指令M1、照射位置M2及状态信息关联起来并生成输出内容。输出内容生成部17例如生成将动作指令M1和照射位置M2重叠而得的输出内容。另外，输出内容生成部17例如将照射位置M2的时刻和状态信息的时刻关联起来并生成可视觉确认的输出内容。输出内容生成部17将生成的输出内容输出到输出部18。
输出部18以可视觉确认的状态将输出内容输出。输出部18例如通过显示出输出内容，从而以可视觉确认的状态将输出内容输出。
下面，针对使计算机作为实测装置1进行动作的程序进行说明。
实测装置1包括的各结构分别通过硬件、软件或者它们的组合来实现。这里，通过软件实现是指通过计算机读入并执行程序来实现。
关于程序，可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质(non-transitorycomputer readable medium)进行存储，并向计算机供给。非暂时性计算机可读介质包括具有各种类型的实体的记录介质(tangible storage medium；有形存储介质)。作为非暂时性计算机可读介质的示例，包括磁记录介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如磁光盘)、CD-ROM(Read Only Memory；只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如掩码ROM、PROM(Programmable ROM；可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM；可擦除PROM)、闪存ROM、RAM((random access memory；随机存取存储器))。另外，程序也可以通过各种类型的暂时性计算机可读介质(transitory computer readable medium)向计算机供给。作为暂时性计算机可读介质的示例，包括电信号、光信号及电磁波。暂时性计算机可读介质可以经由电线和光纤等有线通信路径或者无线通信路径向计算机供给程序。
根据以上的本实施方式所涉及的实测装置1，起到了以下的效果。
(1)一种实测装置1，其对基于动作指令M1进行动作的振镜扫描仪2的动作状态进行实测，该振镜扫描仪2通过利用马达23、24进行旋转驱动的反射镜21、22来反射从激光源P射出的激光L并扫描激光L，该实测装置1具备：位置信息获取部11，其按时间序列获取反射镜21、22的旋转位置作为位置信息；照射位置确定部16，其基于所获取的位置信息来确定向工件W照射的激光L的照射位置M2；以及输出部18，其以能够视觉确认的方式输出所确定的激光L的照射位置M2。由此，能够容易地对激光L的实际的照射位置M2进行视觉确认。因此，由于能够一边对照射位置M2进行确认，一边调整振镜扫描仪2，所以能够容易地进行振镜扫描仪2的调整。
(2)实测装置1还具备机械信息设定部13，其设定机械信息，该机械信息表示反射镜21、22的机械位置与激光L的照射位置M2的关系性，照射位置确定部16根据机械信息和位置信息确定激光L的照射位置M2。由此，即使是针对每个振镜扫描仪2而不同的机械结构，也能够使用实测装置1。因此，能够提高实测装置1的通用性。
(3)实测装置1还具备：状态信息获取部14，其获取激光L的输出状态的时间序列变化作为状态信息，输出部18将状态信息与照射位置M2一起输出。由此，除了振镜扫描仪2的照射位置M2以外，关于动作状态也能够容易地进行视觉确认。因此，能够一边更详细地确认振镜扫描仪2的状态，一边执行调整。
(4)实测装置1还具备：动作指令获取部12，其获取动作指令M1，输出部18将根据动作指令M1设定的激光L的照射位置M2和由照射位置确定部16确定的照射位置M2重叠并以能够视觉确认的方式输出。由此，能够容易地对动作指令M1的扫描路径和实际的扫描路径之间的误差进行视觉确认。因此，能够易于对误差是否在容许范围内进行确认。
以上，关于本发明的实测装置及程序的优选的一个实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式，可以适当地进行变更。
例如，在上述实施方式中，将实测装置1作为与振镜扫描仪2分开的装置进行了说明，但并不局限于此。实测装置1也可以设置为与振镜扫描仪2一体。实测装置1例如也可以内置于振镜扫描仪2中。
另外，在上述实施方式中，设置为位置信息获取部11通过获取马达23、24的旋转位置来获取反射镜21、22的位置信息，但并不局限于此。位置信息获取部11也可以直接获取反射镜21、22的旋转位置作为位置信息。
另外，在上述实施方式中，在固定了进行实测的振镜扫描仪2的情况下，实测装置1也可以预先保持机械信息。该情况下，实测装置1也可以不具备机械信息设定部13。
另外，在上述实施方式中，输出内容生成部1 7生成照射位置M2、动作指令M1及状态信息来作为输出内容，但并不局限于此。也可以设置为输出内容生成部17生成至少包括照射位置M2的输出内容。
另外，在上述实施方式中，也可以设置为：当振镜扫描仪2安装于工业用机械(机器人等；未图示)的臂的前端时，机械信息设定部13和位置信息获取部11获取关于3个以上马达的机械信息和位置信息。
另外，在上述实施方式中，设置为输出部18显示输出内容，但并不局限于此。也可以设置为输出部18通过印刷将输出内容输出。

Claims (5)

1.一种实测装置，其对基于动作指令进行动作的振镜扫描仪的动作状态进行实测，该振镜扫描仪通过利用马达进行旋转驱动的反射镜来反射从激光源射出的激光并扫描激光，其特征在于，上述实测装置具备：
位置信息获取部，其按时间序列获取上述反射镜的旋转位置作为位置信息；
照射位置确定部，其基于所获取的位置信息来确定向工件照射的激光的照射位置；以及
输出部，其以能够视觉确认的方式输出所确定的上述激光的照射位置。
2.根据权利要求1所述的实测装置，其特征在于，
上述实测装置还具备：机械信息设定部，其设定机械信息，该机械信息表示上述反射镜的机械位置与上述激光的照射位置的关系性，
上述照射位置确定部根据上述机械信息和上述位置信息确定上述激光的照射位置。
3.根据权利要求1或2所述的实测装置，其特征在于，
上述实测装置还具备：状态信息获取部，其获取上述激光的输出状态的时间序列变化作为状态信息，
上述输出部将上述状态信息与上述照射位置一起输出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的实测装置，其特征在于，
上述实测装置还具备：动作指令获取部，其获取上述动作指令，
上述输出部将根据上述动作指令设定的上述激光的照射位置和由上述照射位置确定部确定的照射位置重叠并以能够视觉确认的方式输出。
5.一种记录有程序的记录介质，该程序用于使计算机作为实测装置发挥作用，该实测装置对基于动作指令进行动作的振镜扫描仪的动作状态进行实测，该振镜扫描仪通过利用马达进行旋转驱动的反射镜来反射从激光源射出的激光并扫描激光，其特征在于，
上述程序使上述计算机作为位置信息获取部、照射位置确定部、输出部而发挥作用，
上述位置信息获取部按时间序列获取上述反射镜的旋转位置作为位置信息，
上述照射位置确定部基于所获取的位置信息来确定向工件照射的激光的照射位置，
上述输出部以能够视觉确认的方式输出所确定的上述激光的照射位置。
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