CN116390828A - 激光加工系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够简单地进行控制点的修正的激光加工系统。激光加工系统具备：扫描器，其能够用激光束对工件进行扫描；移动装置，其使所述扫描器相对于所述工件移动；以及扫描器控制装置，其控制所述扫描器；其中，所述扫描器控制装置具有轨迹控制部，所述轨迹控制部控制所述扫描器，使得在所述移动装置停止了的状态下所述扫描器向所述工件照射用于对预先设定的控制点进行修正的控制点修正用轨迹，所述控制点修正用轨迹具有用于确定所述激光束的光轴方向上的偏差的规定长度、以及用于确定所述控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向的规定形状。

Description

激光加工系统和控制方法

技术领域

本发明涉及一种激光加工系统和控制方法。

背景技术

自以往以来，提出了从相远离的位置向工件照射激光束来进行焊接的激光加工系统。激光加工系统在机器人的臂前端具有用于照射激光束的扫描器。激光加工系统的机器人各轴与其它工业用机器人同样按照预先存储于控制装置的程序而被驱动。因此，在作业现场，进行使用实机和工件来制作程序的示教作业(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-135781号公报

发明内容

发明要解决的问题

在使用这样的激光加工系统进行激光加工的情况下，程序中的激光照射点的路径与实际的激光照射点的路径之间的偏移成为问题。

激光照射点的路径能够考虑通过以作业空间内的机器人的基部为基准的坐标系中的点的列来表现，因此将这些点称为控制点。控制点既可以是激光照射点的路径上的点，或者也可以如圆弧的中心那样不在激光照射点的路径上但是为了定义激光照射点的路径所需要的点。

机器人程序和扫描器程序是根据在激光加工系统的程序生成装置中设定的各控制点的位置和方向(控制点的坐标系)的各点而生成的。但是，CAD数据与实际的工件不一致，机器人的动作路径、治具等也存在位置的误差。因此，需要对这样的偏移、误差进行示教修正的作业。

另外，在激光加工系统中将机器人与扫描器进行组合时，有时也需要修正工具中心点(TCP)。TCP通过从机器人前端点朝向扫描器基准点的位置向量来表示。通过正确地设定TCP，由此无论机器人的姿势如何，程序上的激光照射位置与实际的激光照射位置都会一致。

以往，使用指示扫描器正下方的特定的点的示教用治具来进行控制点的修正和TCP的设定。通常，特定的点是扫描器的作业空间的原点，被设定为激光所会聚的点。

为了指示特定的点，使用由金属、树脂等制造出的示教用治具，或者使多个附加的引导激光交叉来视觉识别其交点。任何方法均是，由于获取扫描器正下方的一个点的坐标，因此需要操作机器人以使实际的工件上的期望的位置与特定的点一致，从而效率不高。

另外，在以往的方法中，需要向机器人安装示教用治具、或者向扫描器配备附加的引导激光。因此，期望一种不需要示教用治具、附加的引导激光等就能够简单地进行控制点的修正的激光加工系统。

用于解决问题的方案

本公开所涉及的激光加工系统具备：扫描器，其能够用激光束对工件进行扫描；移动装置，其使所述扫描器相对于所述工件移动；以及扫描器控制装置，其控制所述扫描器，其中，所述扫描器控制装置具有轨迹控制部，所述轨迹控制部控制所述扫描器，使得在所述移动装置停止了的状态下所述扫描器向所述工件照射用于对预先设定的控制点进行修正的控制点修正用轨迹，所述控制点修正用轨迹具有用于确定所述激光束的光轴方向上的偏差的规定长度、以及用于确定所述控制点的位置和通过所述控制点定义的坐标系的方向的规定形状。

本公开所涉及的激光加工系统的控制方法包括以下步骤：使能够用激光束对工件进行扫描的扫描器相对于所述工件移动；使用于使所述扫描器相对于所述工件移动的移动装置停止；以及控制所述扫描器，使得在所述移动装置停止了的状态下所述扫描器向所述工件照射用于对预先设定的控制点进行修正的控制点修正用轨迹，其中，所述控制点修正用轨迹具有用于确定所述激光束的光轴方向的规定长度、以及用于确定所述控制点的位置和通过所述控制点定义的坐标系的方向的规定形状。

发明的效果

根据本发明，能够简单地进行控制点的修正。

附图说明

图1是示出本实施方式所涉及的激光加工系统的整体结构的图。

图2是说明本实施方式所涉及的激光加工系统中的扫描器的光学系统的图。

图3是示出本实施方式所涉及的激光加工系统的功能结构的框图。

图4A示出对控制点进行修正之前的机器人的路径。

图4B示出对控制点进行修正之后的机器人的路径。

图5是示出本实施方式所涉及的扫描器控制装置的功能结构的框图。

图6A是示出控制点修正用轨迹的一例的图。

图6B是示出使用图6A所示的控制点修正用轨迹对控制点进行修正的动作的图。

图6C是用于对激光束的光轴方向上的偏差进行说明的图。

图6D是示出控制点修正用轨迹的另一例的图。

图6E是示出用于对控制点修正用轨迹进行修正的修正用图案的例子的图。

图6F是示出使用控制点修正用轨迹对控制点进行修正的动作的图。

图7A是示出通过激光加工系统焊接的构件的图。

图7B是示出控制点修正用轨迹和通过激光加工系统焊接的焊接部分的图。

图8A示出通过激光加工系统焊接的构件的俯视图。

图8B示出通过激光加工系统焊接的构件的立体图。

图8C是示出控制点修正用轨迹的图。

图8D是示出从不同的位置分别照射的激光束L的图。

图9是示出本实施方式所涉及的激光加工系统的处理的流程的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图来对本发明的实施方式进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的激光加工系统1的整体结构的图。图1所示的激光加工系统1表示远程激光焊接机器人系统的一例。

激光加工系统1具备机器人2、激光振荡器3、扫描器4、机器人控制装置5、扫描器控制装置6、激光控制装置7、机器人示教操作板8以及程序生成装置9。

机器人2例如是具有多个关节的多关节机器人。机器人2具备基部21、臂22以及具有沿着Y方向延伸的旋转轴的多个关节轴23a～23d。

另外，机器人2具有使臂22以Z方向为旋转轴进行旋转移动的机器人用伺服马达、使各关节轴23a～23d旋转来使臂22在X方向上移动的机器人用伺服马达等多个机器人用伺服马达。各机器人用伺服马达基于来自后述的机器人控制装置5的驱动数据来分别进行旋转驱动。

扫描器4被固定在机器人2的臂22的前端部22a。因而，机器人2能够通过各机器人用伺服马达的旋转驱动，来使扫描器4以规定的机器人速度且成为任意朝向的方式向作业空间上的任意的位置移动。即，机器人2是用于使扫描器4相对于工件10移动的移动装置。此外，在本实施方式中，激光加工系统1将机器人2用作移动装置，但不限定于此，例如也可以将三维加工机用作移动装置。

激光振荡器3由激光介质、光学共振器以及激励源等构成。激光振荡器3基于来自后述的激光控制装置7的激光输出指令生成作为激光输出的激光束，并对扫描器4供给所生成的激光束。作为振荡的激光的种类，有光纤激光、CO₂激光、YAG激光等，但在本实施方式中，不特别限制激光的种类。

激光振荡器3能够输出用于对工件10进行加工的加工用激光和用于对加工用激光进行调整的引导激光。引导激光是在与加工用激光相同的轴上被进行了调整的可见光激光。

扫描器4是能够接收从激光振荡器3射出的激光束L并用激光束L对工件10进行扫描的装置。

图2是说明本实施方式所涉及的激光加工系统1中的扫描器4的光学系统的图。如图2所示，扫描器4例如具备用于使从激光振荡器3射出的激光束L反射的两个检电镜41、42、对检电镜41进行旋转驱动的检电马达41a、对检电镜42进行旋转驱动的检电马达42a、以及护罩玻璃43。

检电镜41以能够绕旋转轴J1旋转的方式构成，检电镜42以能够绕旋转轴J2旋转的方式构成，这两个旋转轴J1、J2相互正交。检电马达41a、42a基于来自激光控制装置7的驱动数据来进行旋转驱动，使检电镜41绕旋转轴J1、检电镜42绕旋转轴J2独立地旋转。

从激光振荡器3射出的激光束L被两个检电镜41、42依次反射之后从扫描器4射出并到达工件10的加工点(焊接点)。此时，当通过检电马达41a、42a分别使两个检电镜41、42旋转时，向这些检电镜41、42入射的激光束L的入射角连续地变化。其结果是，从扫描器4以规定的路径对工件10扫描激光束L，沿着该激光束L的扫描路径而在工件10上形成焊接轨迹。

关于从扫描器4射出到工件10上的激光束L的扫描路径，能够通过适当地控制检电马达41a、42a的旋转驱动来使检电镜41、42各自的旋转角度变化，从而使该扫描路径在X、Y方向上任意地变化。

扫描器4还具备通过Z轴马达来自如地变更位置关系的变焦光学系统(未图示)。扫描器4能够通过Z轴马达的驱动控制来使激光所会聚的点在光轴方向上移动，从而使激光照射点在Z方向上也任意地变化。

护罩玻璃43为圆盘状，具有使由检电镜41、42依次反射而去向工件10的激光束L透过、并且对扫描器4的内部进行保护的功能。

另外，扫描器4也可以是套料钻头(trepanning head)。在该情况下，扫描器4例如能够具有如下结构：通过马达使一个面倾斜的形式的透镜旋转，来使入射的激光折射而向任意的位置照射。

机器人控制装置5根据规定的机器人程序向机器人2的各机器人用伺服马达输出驱动控制数据来控制机器人2的动作。

扫描器控制装置6是进行扫描器4的机构内的透镜、反射镜的位置调整的控制装置。此外，扫描器控制装置6也可以被嵌入于机器人控制装置5。

激光控制装置7是控制激光振荡器3的控制装置，根据来自扫描器控制装置6的指令进行控制以输出激光束。激光控制装置7不仅与扫描器控制装置6连接，还可以与机器人控制装置5直接连接。另外，激光控制装置7也可以与扫描器控制装置6一体化。

机器人示教操作板8与机器人控制装置5连接，由操作者使用机器人示教操作板8以进行机器人2的操作。例如，操作者通过机器人示教操作板8上的用户接口来输入用于进行激光加工的加工信息。

程序生成装置9与机器人控制装置5以及扫描器控制装置6连接，生成用于机器人2和扫描器4的程序。此外，参照图3来详细地说明程序生成装置9。在本实施方式中，设为至少扫描器4被调整为响应于程序的指令而准确地进行驱动，优选的是，机器人2也被调整为响应于程序的指令而准确地进行驱动。

图3是示出本实施方式所涉及的激光加工系统1的功能结构的框图。

如上所述，激光加工系统1具备机器人2、激光振荡器3、扫描器4、机器人控制装置5、扫描器控制装置6、激光控制装置7、机器人示教操作板8以及程序生成装置9。

下面，参照图3来详细地说明机器人控制装置、扫描器控制装置6、激光控制装置7以及程序生成装置9的动作。

程序生成装置9根据CAD/CAM数据来生成用于虚拟作业空间内的机器人2的机器人程序P1和用于扫描器4的扫描器程序P2。并且，程序生成装置9生成用于照射控制点修正用轨迹的程序。

所生成的机器人程序P1被传输到机器人控制装置5，所生成的扫描器程序P2被传输到扫描器控制装置6。当通过对机器人示教操作板8的操作而启动保存在机器人控制装置5内的机器人程序P1时，从机器人控制装置5向扫描器控制装置6发送指令，从而扫描器程序P2也被启动。

机器人控制装置5在机器人2将扫描器4搬送到了规定的位置时输出信号。扫描器控制装置6根据从机器人控制装置5输出的信号来驱动扫描器4内的光学系统。

另外，扫描器控制装置6对激光控制装置7指示输出激光。机器人控制装置5、扫描器控制装置6以及激光控制装置7通过在适当的定时交换信号，来使机器人2的动作、激光束轴的扫描以及激光光束的输出同步。

机器人2和扫描器4共享位置信息和时刻信息，来将激光照射点控制在作业空间内的期望的位置。另外，机器人2和扫描器4在适当的定时开始和结束激光照射。由此，激光加工系统1能够进行焊接等激光加工。

另外，程序生成装置9内置有3D建模软件。操作者能够在计算机上操作机器人2和扫描器4的模型来确认激光照射点、坐标值等。

并且，程序生成装置9使用工件10的CAD数据来生成工件10的3D建模，并在该3D建模的工件10上设定一个以上的控制点。然后，程序生成装置9针对所设定的各控制点定义焊接形状。

如上所述，激光照射点的路径能够考虑通过以作业空间内的机器人的基部为基准的坐标系的点的列来表现，因此将这些点称为控制点。控制点既可以是激光照射点的路径上的点，或者也可以如圆弧的中心那样不在激光照射点的路径上但是为了定义激光照射点的路径所需要的点。

当结束控制点和焊接形状的定义时，程序生成装置9计算机器人2进行移动的机器人路径和基于扫描器4的激光照射点的扫描路径。

对于三维空间内的激光照射点，机器人2的姿势以及与基于扫描器4的激光照射点对应的检电马达41a、42a的旋转角度不被唯一地决定。因此，程序生成装置9具备搜索满足条件的最优解的算法。机器人程序P1和扫描器程序P2的程序生成中的条件是指加工时间的最短化、对工件10照射的激光照射角的限制、机器人2的姿势范围的限制等。

然后，当控制点被修正时，扫描器控制装置6向程序生成装置9发送修正后的控制点的位置信息和坐标系的方向信息。

程序生成装置9使用上述的用于搜索最优解的算法，基于修正后的控制点的位置信息和坐标系的方向信息来再次生成机器人程序P1和扫描器程序P2。再次向扫描器控制装置6发送所生成的机器人程序P1和扫描器程序P2。

像这样，程序生成装置9能够通过生成反映了修正后的控制点的机器人程序P1和扫描器程序P2，来修正机器人程序P1中的机器人路径和扫描器程序P2中的基于扫描器4的激光束的照射路径。

图4A和图4B是示出机器人程序P1中的机器人2的路径的修正的一例的图。图4A示出对控制点进行修正之前的机器人2的路径，图4B示出对控制点进行修正之后的机器人2的路径。

当将图4A所示的工件18的焊接点20附近放大时，按照机器人程序P1中的机器人路径19A和扫描器程序P2中的由扫描器4照射激光束的照射路径来决定从扫描器4照射的激光的焊接点20。

因而，如图4B所示，当发生焊接点20的位置的变更以及控制点的增加和减少等时，程序生成装置9能够基于焊接点20的位置的变更以及控制点的增加和减少来再次生成机器人程序和扫描器程序，并重新生成最佳的机器人路径19B和激光照射路径。

图5是示出本实施方式所涉及的扫描器控制装置6的功能结构的框图。

如图5所示，扫描器控制装置6具备轨迹控制部61、控制点移动部62以及控制点存储部63。

轨迹控制部61基于用于照射控制点修正用轨迹的程序来控制扫描器4，使得在机器人2停止了的状态下该扫描器4向工件10照射用于对预先设定的控制点进行修正的控制点修正用轨迹。

控制点移动部62基于控制点修正用轨迹，按照对机器人示教操作板8的操作来移动控制点。

控制点存储部63存储由控制点移动部62移动后的控制点的位置以及通过控制点定义的坐标系的方向。另外，轨迹控制部61基于存储在控制点存储部63中的控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向，来控制扫描器4以向工件10照射控制点修正用轨迹。

图6A是示出控制点修正用轨迹的一例的图。如图6A所示，控制点修正用轨迹11A具有用于确定激光束的光轴方向上的偏差的规定长度M1、以及用于确定控制点C1的位置和通过控制点定义的坐标系的方向的规定形状S1。在此，规定长度M1例如优选为100mm左右。另外，规定形状S1优选为能够判别正方向和反方向的形状。

另外，轨迹控制部61控制扫描器4以利用引导激光照射控制点修正用轨迹11A，而不是加工用激光。由此，激光加工系统1能够在不对工件10进行加工的情况下照射控制点修正用轨迹11A。

图6B是示出使用图6A所示的控制点修正用轨迹11A对控制点进行修正的动作的图。此外，为了便于说明，图6B示出从侧面观察工件10得到的图。在此，L1A和L2A表示图6A中的控制点修正用轨迹11A的两端，引导激光往返于L1A与L2A之间。在图6B中，扫描器控制装置6将针对扫描器程序中的虚拟的工件10A的控制点C1修正到实际的工件10上。因此，引导激光L1A和L2A会被修正为引导激光L1和L2。

在图6B中，在控制点C1在光轴方向上产生了偏差的情况下，若规定长度M1小，则控制点C1的偏差的差异小，操作者难以目视进行判断。另外，若规定长度M1大，则偏差沿光轴方向的变化比较大，因此操作者容易目视进行判断。

另外，规定长度M1越大则越容易进行判断，但根据对光轴方向上的偏差进行修正时所需要的精度、扫描器4与工件10之间的距离、进行激光加工的部分的大小等，而规定长度M1的优选的大小不同。例如，在工件10与扫描器4之间的距离为500mm的情况下，规定长度M1优选为100mm左右。

扫描器程序中的虚拟的工件10A上的控制点修正用轨迹11A在实际的工件10上产生位置的偏差，并且与扫描器程序的指令相比变小。这表示控制点修正用轨迹11A的光轴方向上的位置以及与光轴垂直的方向上的位置产生了偏差。

因此，通过对从扫描器4照射的引导激光L1A和L2A进行操作，来使控制点修正用轨迹11A的位置和长度在实际的工件10上吻合。由此，扫描器控制装置6能够使引导激光L1与L2之间适当地照射在实际的工件10上。

在图6B中，引导激光L1A、L2A和L1、L2表示引导激光束所扫描的范围。当通过扫描器控制装置6改变控制点C1的位置时，在工件10的表面上形成反复扫描的控制点修正用轨迹。而且，引导激光束的扫描范围从引导激光L1A、L2A转变为引导激光L1、L2。由此，在工件10的表面上的控制点修正用轨迹11A的规定长度M1成为期望的大小，完成示教修正。

在此，如上所述，控制点修正用轨迹需要用于确定激光束的光轴方向上的偏差的规定长度。

如下面说明的那样，用于确定激光束的光轴方向上的偏差的规定长度根据能够视觉识别控制点修正用轨迹的长度的变化的距离、要确定的激光束的光轴方向上的偏差量、以及扫描器4与激光束的激光照射点之间的距离而计算出。

图6C是用于对激光束的光轴方向上的偏差进行说明的图。

如图6C所示，设为扫描器4与工件10正对，且将工件10处于位置A1时与处于位置B1时进行比较。

此时，工件10的位置A1与位置B1之间的激光束的光轴方向上的偏差为ΔD。另外，如图6C所示，位置A1的控制点修正用轨迹的长度为L，位置B1的控制点修正用轨迹的长度为L+ΔL。

从扫描器4内的检电镜41、42起的距离在工件10的位置A1和位置B1分别为D和D+ΔD。而且，长度L和L+ΔL、以及距离D和D+ΔD的关系如下。

L＝(ΔL/ΔD)×D

实际上，检电镜41、42具有X轴和Y轴这两个轴，工件10和扫描器4未必是正对的。另外，扫描器4的扫描范围的中心和周边部处的光轴方向上的距离的差异也会造成影响。即使考虑到这些，也能够通过上述的式子来近似长度L和L+ΔL、以及距离D和D+ΔD的关系。

在操作者视觉识别控制点修正用轨迹时，例如，长度ΔL能够视为能够判断差异的最小的长度。此时，如果将距离ΔD设为激光加工中所容许的激光束的光轴方向上的偏差、即焦点距离的容许范围，则能够根据扫描器4与工件10之间的距离D导出长度L(即，上述的规定长度)。

例如，在设为ΔL＝1mm、也就是说能够视觉识别1mm的差异的情况下，当设为ΔD＝5mm、也就是说将焦点距离的容许范围设为5mm、并且设为D＝500mm、也就是说将扫描器4内的检电镜41、42与激光照射点之间的距离设为500mm时，控制点修正用轨迹的长度L(规定长度)为100mm。

并且，在使用如后述那样的修正用图案的情况下，能够视觉识别的长度的差异ΔL变得更小。另外，如果能够辨别0.1mm的长度的差异，则控制点修正用轨迹的长度L可以为10mm。另外，如果仍将控制点修正用轨迹的长度L设为100mm，则能够以ΔD＝0.5mm、即0.5mm的精度来调整光轴方向上的位置。

接着，说明操作者对控制点进行修正的动作。

在本实施方式的控制点的修正中，操作者通过手动操作或半自动操作来将机器人2搬送到控制点的附近并使机器人2停止。然后，当通过扫描器4照射引导激光时，操作者一边视觉识别照射在工件10上的控制点修正用轨迹的形状一边使扫描器4移动。由此，操作者能够对控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向进行修正。

在此，手动操作是指操作者操作机器人示教操作板8来改变机器人2的姿势并将扫描器4搬送到期望的位置。另外，半自动操作是指使用由程序生成装置9针对3D建模内的期望的控制点生成的用于将扫描器4搬送到控制点的附近的机器人程序和用于照射引导激光的扫描器程序改变机器人2的姿势，来将扫描器4搬送到期望的位置。

手动操作的具体操作为下面所示那样的过程。

(1)驱动机器人2，来将固定于机器人2的臂22的前端部22a的扫描器4移动到要修正的控制点附近。

(2)在机器人2静止的状态下，向工件10照射引导激光。此时，扫描器控制装置6通过检电镜41、42来使用引导激光高速地反复扫描控制点修正用轨迹。

(3)操作者能够通过机器人示教操作板8来指示引导激光的X、Y及Z轴、以及绕各轴的旋转。操作者的指示从机器人控制装置5被传送到扫描器控制装置6，由此能够使高速地反复扫描的控制点修正用轨迹在空间内移动和旋转。

(4)操作者一边视觉识别投影在工件10上的控制点修正用轨迹，一边通过机器人示教操作板8对控制点修正用轨迹进行操作以成为期望的位置和期望的大小。

(5)当决定出控制点修正用轨迹的控制点的位置和坐标系的方向时，操作者将与该控制点修正用轨迹有关的数据保存于激光加工系统1的存储装置(未图示)，完成示教修正。此外，在操作者通过机器人示教操作板8对控制点修正用轨迹进行操作时，机器人2处于静止的状态，扫描器4的位置和坐标系的方向不发生变化。

在将扫描器4停止于要修正的控制点的附近之后，操作者操作机器人示教操作板8来启动用于照射控制点修正用轨迹的程序。

在手动操作的情况下，难以向最初要修正的控制点附近照射引导激光，因此扫描器4在刚启动用于照射控制点修正用轨迹的程序之后向扫描器4的正下方照射引导激光。

相对于手动操作，在半自动操作的情况下使用由程序生成装置9生成的机器人程序和扫描器程序。操作者启动机器人程序，在扫描器4到达最初要修正的控制点附近时，停止机器人2并使其静止。之后的操作与手动操作的(2)至(5)相同。在半自动操作中，之后，操作者使机器人2从所静止的位置起进一步按照机器人程序进行动作，移动到下一个要修正的控制点附近并继续修正作业。

另外，用于照射控制点修正用轨迹的程序也可以事先准备多个种类，并根据目的分开使用。例如，也可以针对工件10的面积狭窄的部分使用小的控制点修正用轨迹，针对工件10的面积宽阔的部分使用大的控制点修正用轨迹。另外，也可以针对沿着对接部分的直线的部分使用长的控制点修正用轨迹，针对圆筒的盖那样的部分，如果中心点为控制点，则使用与该控制点对应的控制点修正用轨迹。并且，针对圆筒面，能够使用立体的控制点修正用轨迹。

图6D是示出控制点修正用轨迹的另一例的图。如图6D所示，通过扫描器控制装置6来以规定的周期反复扫描控制点修正用轨迹11B。规定的周期例如优选为50msec左右。由此，根据视觉残留效果，操作者能够感知到控制点修正用轨迹被持续地进行绘制。

图6E是示出用于对控制点修正用轨迹进行修正的修正用图案12的例子的图。如图6E所示，修正用图案12具有与控制点修正用轨迹相同的长度和形状，并且能够配置在工件10上。修正用图案12例如也可以是能够粘贴在工件10上的贴签、能够配置在工件10上的卡片状的物品、纸样、磁铁等。另外，修正用图案12也可以被预先印刷在工件10上。

通过使用这样的修正用图案12，照射到工件10上的控制点修正用轨迹能够与具有与用于控制扫描器4的扫描器程序中的控制点修正用轨迹相同的长度和形状的修正用图案12进行比较。

由此，操作者能够通过将照射到工件10上的控制点修正用轨迹与扫描器程序中的控制点修正用轨迹进行比较，来对控制点修正用轨迹的位置、方向、大小以及变形进行确认和修正。

图6F是示出使用控制点修正用轨迹11B对控制点C2进行修正的动作的图。如图6F所示，控制点移动部62移动控制点C2，轨迹控制部61基于移动后的控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向，来使控制点修正用轨迹11B移动。

控制点移动部62能够在X、Y及Z轴的那样的正交坐标系、以及w、p及r轴(侧航(yaw)、俯仰(pitch)及翻滚(roll))那样的旋转坐标系中移动控制点C2。即，控制点移动部62能够以六个自由度移动控制点C2。

用于照射控制点修正用轨迹的程序对扫描器4进行控制使得：以照射开始点为起点照射引导激光，再次返回到起点，高速反复进行这些动作。启动时的激光照射点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向作为以机器人2的基轴为原点的坐标中的位置和方向的向量而被存储在机器人控制装置5或扫描器控制装置6中。

当操作者操作机器人示教操作板8以移动控制点修正用轨迹时，用于照射控制点修正用轨迹的程序每当返回到照射开始点时，例如每次将照射点向X轴的+方向变更0.1mm。同时，扫描器控制装置6将照射开始点被变更的情况作为变更后的照射开始点的起点进行存储。

在将控制点修正用轨迹移动到期望的位置之后，即，在将控制点移动成期望的位置和坐标系的方向之后，操作者使用机器人示教操作板8向扫描器控制装置6通知控制点的移动结束。

扫描器控制装置6向程序生成装置9传输变更后的控制点的信息。并且，程序生成装置9也可以将变更后的控制点的信息作为CAD数据传输到CAD系统(未图示)。控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向能够采取以机器人2的基轴为原点的坐标系的值、进行了修正的控制点的移动量等那样的各种数据形式。另外，在手动操作中，扫描器控制装置6也能够将任意的新的位置和坐标系的方向登记为控制点。

图7A和图7B是用于说明控制点修正用轨迹的另一例的图。图7A是示出通过激光加工系统1焊接的构件13和构件14的图。如图7A所示，构件14被搭载在筒状的构件13上，激光加工系统1对构件13与构件14的接触部分的一部分进行焊接。

图7B是示出通过激光加工系统1焊接的焊接部分和控制点修正用轨迹的图。图7B是俯视构件13和构件14得到的图。如图7B所示，激光加工系统1在焊接部分15A～15F处将构件13与构件14焊接。

特别是，当将焊接部分15E的附近放大时，构件13和构件14通过焊接部分15E而在构件14的端部14A附近被焊接。而且，轨迹控制部61控制扫描器4以向构件14的端部14A照射控制点修正用轨迹11C。

控制点修正用轨迹11C具有沿着端部14A的规定长度和以控制点C4为基准点对称的两个L字形状。此外，轨迹控制部61关闭引导激光，仅不照射控制点C4，使得操作者能够明确地视觉识别控制点C4。

而且，在操作者对控制点C4进行修正时，通过将控制点修正用轨迹11C的包括控制点C4的直线部分在构件14的端部14A上移动，来将控制点C4准确地配置在构件14的端部14A上。

另外，操作者能够通过调整控制点修正用轨迹11C的两端的短线段的位置，来准确地调整控制点C4的位置和通过控制点定义的坐标系的方向。另外，操作者能够根据控制点修正用轨迹11C的规定长度来对构件14的端部14A与激光束的光轴方向之间的偏差进行确认和修正。

图8A～图8D是用于说明控制点修正用轨迹的另一例的图。图8A示出通过激光加工系统1焊接的构件16的俯视图，图8B示出通过激光加工系统1焊接的构件16的立体图。如图8A所示，构件16通过激光加工系统1而在焊接部分17A～17C处被焊接。另外，如图8B所示，构件16具有凸缘部分16A和管道部分16B。

图8C是示出控制点修正用轨迹11D的图。如图8C所示，控制点修正用轨迹11D具有扇形形状，控制点C5被定位在控制点修正用轨迹11D上的与焊接部分17A重叠的部分。此外，图8C示出了对焊接部分17A进行焊接的情况下的控制点修正用轨迹11D，但控制点修正用轨迹11D在对焊接部分17B和17C进行焊接的情况下也同样地分别被照射到与焊接部分17B及17C对应的位置。

图8D是示出从不同的位置A和位置B分别进行照射的激光束L的图。如图8D所示，在位置A处，扫描器4从凸缘部分16A的内周侧起将凸缘部分16A与管道部分16B焊接，在位置B处，扫描器4从管道部分16B的外周侧起将凸缘部分16A的外周与管道部分16B焊接。

在该情况下，控制点修正用轨迹11D也会在激光束L的光轴方向上移动。另外，在操作者对控制点C5进行修正时，通过将包括控制点修正用轨迹11D的控制点C5的扇形形状在焊接部分17A～17C上移动，来将控制点C5准确地配置在焊接部分17A～17C上。

图9是示出本实施方式所涉及的激光加工系统1的处理的流程的流程图。

在步骤S1中，机器人控制装置5基于机器人程序来控制机器人2，使得能够用激光束对工件10进行扫描的扫描器4相对于工件10移动。

在步骤S2中，机器人控制装置5基于机器人程序来进行控制以使机器人2停止。

在步骤S3中，轨迹控制部61控制扫描器4，使得在机器人2停止了的状态下该扫描器4向工件10照射控制点修正用轨迹。

在步骤S4中，控制点移动部62基于控制点修正用轨迹来移动控制点。

在步骤S5中，控制点存储部63存储移动后的控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向。

在步骤S6中，轨迹控制部61基于移动后的控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向，来控制扫描器4以向工件10照射控制点修正用轨迹。

如上面所说明的那样，本实施方式所涉及的激光加工系统1具备：扫描器4，其能够用激光束对工件10进行扫描；机器人2，其使扫描器4相对于工件10移动；以及扫描器控制装置6，其控制扫描器4。扫描器控制装置6具有轨迹控制部61，该轨迹控制部61控制扫描器4，使得在机器人2停止了的状态下该扫描器4向工件10照射用于对预先设定的控制点进行修正的控制点修正用轨迹。控制点修正用轨迹具有用于确定激光束的光轴方向上的偏差的规定长度、以及用于确定控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向的规定形状。

由此，激光加工系统1能够使用控制点修正用轨迹来对控制点进行修正。因此，激光加工系统1能够不使机器人2移动，而仅通过扫描器4的动作来简单地对控制点进行修正。

另外，激光加工系统1能够不使用示教用治具、附加光源或者用于以图像的形式进行解析的摄像机和解析装置等而对控制点进行修正。另外，激光加工系统1仅通过扫描器4来使引导激光的光轴偏转，因此激光加工系统1的操作变得简便。另外，激光加工系统1使用与加工用激光相同的轴上的引导激光，因此示教修正的结果是准确的。

另外，激光加工系统1能够通过使用控制点修正用轨迹来准确地调整激光束的光轴方向上的位置、与光轴垂直的面的位置、控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向、工件10的倾斜等。特别是在激光焊接中，如对接、棱线等那样沿着线上的形状照射激光的情况较多，因此通过使用本实施方式所涉及的激光加工系统1，能够适当地调整激光束的方向和位置。

另外，轨迹控制部61控制扫描器4使得以规定的周期反复扫描控制点修正用轨迹。由此，根据视觉残留效果，操作者能够感知到控制点修正用轨迹被持续地进行绘制。因而，操作者能够通过感知控制点修正用轨迹来对控制点修正用轨迹的位置、方向、大小以及变形进行确认和修正。

另外，向工件10照射的控制点修正用轨迹具有与用于控制扫描器4的扫描器程序中的控制点修正用轨迹相同的长度和形状，并且能够与能够配置在工件10上的修正用图案12进行比较。由此，操作者能够通过将照射到工件10上的控制点修正用轨迹与扫描器程序中的控制点修正用轨迹进行比较，来对控制点修正用轨迹的位置、方向、大小以及变形进行确认和修正。

另外，扫描器控制装置6还具备：控制点移动部62，其基于控制点修正用轨迹来移动控制点；以及控制点存储部63，其存储移动后的控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向。轨迹控制部61基于控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向，来控制扫描器4以向工件10照射控制点修正用轨迹。

由此，激光加工系统1能够不使机器人2移动而对扫描器4的扫描范围内的控制点的位置和通过控制点定义的坐标系的方向进行修正。因而，激光加工系统1能够不改变机器人2的姿势，而仅通过引导激光的扫描来对控制点进行修正。

另外，用于激光束的光轴方向上的偏差的规定长度根据能够视觉识别控制点修正用轨迹的长度的变化的距离、要确定的激光束的光轴方向上的偏差量、以及扫描器4与激光束的激光照射点之间的距离而计算出。由此，激光加工系统1能够适当地确定激光束的光轴方向上的偏差。

上面对本发明的实施方式进行了说明，上述的激光加工系统1能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。另外，由上述的激光加工系统1进行的控制方法也能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。在此，通过软件实现的意思是通过计算机读取程序并执行该程序来实现。

程序能够使用各种类型的非暂态计算机可读取介质(non-transitory computerreadable medium)来保存并供给到计算机。非暂态计算机可读取介质包括各种类型的具有实体的记录介质(tangible storage medium：有形存储介质)。非暂态计算机可读取介质的例子包括磁记录介质(例如硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如光磁盘)、CD-ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如掩模ROM、PROM(ProgrammableROM：可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM：可擦除PROM)、快闪ROM、RAM(random accessmemory：随机存取存储器))。

另外，上述的各实施方式是本发明的优选的实施方式，但是并非将本发明的范围仅限定于上述各实施方式。能够以在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种变更所得到的方式来实施。

附图标记说明

1：激光加工系统；2：机器人；3：激光振荡器；4：扫描器4；5：机器人控制装置；6：扫描器控制装置；7：激光控制装置；8：机器人示教操作板；9：程序生成装置；10：工件；61：轨迹控制部；62：控制点移动部；63：控制点存储部。

Claims (6)

1.一种激光加工系统，具备：

扫描器，其能够用激光束对工件进行扫描；

移动装置，其使所述扫描器相对于所述工件移动；以及

扫描器控制装置，其控制所述扫描器，

其中，所述扫描器控制装置具有轨迹控制部，所述轨迹控制部控制所述扫描器，使得在所述移动装置停止了的状态下所述扫描器向所述工件照射用于对预先设定的控制点进行修正的控制点修正用轨迹，

所述控制点修正用轨迹具有用于确定所述激光束的光轴方向上的偏差的规定长度、以及用于确定所述控制点的位置和通过所述控制点定义的坐标系的方向的规定形状。

2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，

所述轨迹控制部控制所述扫描器，使得所述扫描器以规定的周期反复扫描所述控制点修正用轨迹。

3.根据权利要求1或2所述的激光加工系统，其中，

向所述工件照射的所述控制点修正用轨迹具有与用于控制所述扫描器的扫描器程序中的控制点修正用轨迹相同的长度和形状，并且能够与能够配置在所述工件上的修正用图案进行比较。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的激光加工系统，其中，

所述扫描器控制装置还具备：

控制点移动部，其基于所述控制点修正用轨迹来移动所述控制点；以及

控制点存储部，其存储移动后的所述控制点的位置和通过所述控制点定义的坐标系的方向，

所述轨迹控制部基于所述控制点的位置和通过所述控制点定义的坐标系的方向来控制所述扫描器，使得所述扫描器向所述工件照射所述控制点修正用轨迹。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的激光加工系统，其中，

用于确定所述激光束的光轴方向上的偏差的所述规定长度根据能够视觉识别所述控制点修正用轨迹的长度的变化的距离、所述激光束的光轴方向上的偏差量以及所述扫描器与所述激光束的激光照射点之间的距离来计算。

6.一种激光加工系统的控制方法，包括以下步骤：

使能够用激光束对工件进行扫描的扫描器相对于所述工件移动；

使用于使所述扫描器相对于所述工件移动的移动装置停止；以及

控制所述扫描器，使得在所述移动装置停止了的状态下所述扫描器向所述工件照射用于对预先设定的控制点进行修正的控制点修正用轨迹，

其中，所述控制点修正用轨迹具有用于确定所述激光束的光轴方向上的偏差的规定长度、以及用于确定所述控制点的位置和通过所述控制点定义的坐标系的方向的规定形状。

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