DE112008003863T5 - Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem - Google Patents
Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem Download PDFInfo
- Publication number
- DE112008003863T5 DE112008003863T5 DE112008003863T DE112008003863T DE112008003863T5 DE 112008003863 T5 DE112008003863 T5 DE 112008003863T5 DE 112008003863 T DE112008003863 T DE 112008003863T DE 112008003863 T DE112008003863 T DE 112008003863T DE 112008003863 T5 DE112008003863 T5 DE 112008003863T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- laser beam
- movement
- axis
- scanner
- positioning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
- B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/02—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only
- H04N3/08—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem mit einem Galvanoscanner, der in der Lage ist, einen Hauptlaserstrahl und einen sichtbaren Laserstrahl in eine vorgegebene Richtung zu bewegen, einem Scannertreiber zum Antreiben des Galvanoscanners und einer Steuerung zum Steuern des Scannertreibers, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist:
Bereitstellen eines Master-Werkstücks, bei dem auf einer Oberfläche mehrere Positionierungspunkte sichtbar sind, die eine Abtasttrajektorie definieren, welcher der Hauptlaserstrahl folgt;
für jeden der Positionierungspunkte sequenzielles Durchführen eines Lernvorgangs, in dem der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche des Master-Werkstücks gestrahlt wird, der Galvanoscanner durch manuelle Bedienung über den Scannertreiber betrieben wird, eine Position, an der der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche gestrahlt wird, durch visuelle Beobachtung auf einen der Positionierungspunkte ausgerichtet wird, Positionsinformation des ausgerichteten Galvanoscanners von einem Positionssensor, der an dem Galvanoscanner angebracht ist, erhalten wird, und die Positionsinformation aufgezeichnet wird;
Anwenden der Positionsinformation, die für jeden der Positionierungspunkte erhalten worden...
Bereitstellen eines Master-Werkstücks, bei dem auf einer Oberfläche mehrere Positionierungspunkte sichtbar sind, die eine Abtasttrajektorie definieren, welcher der Hauptlaserstrahl folgt;
für jeden der Positionierungspunkte sequenzielles Durchführen eines Lernvorgangs, in dem der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche des Master-Werkstücks gestrahlt wird, der Galvanoscanner durch manuelle Bedienung über den Scannertreiber betrieben wird, eine Position, an der der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche gestrahlt wird, durch visuelle Beobachtung auf einen der Positionierungspunkte ausgerichtet wird, Positionsinformation des ausgerichteten Galvanoscanners von einem Positionssensor, der an dem Galvanoscanner angebracht ist, erhalten wird, und die Positionsinformation aufgezeichnet wird;
Anwenden der Positionsinformation, die für jeden der Positionierungspunkte erhalten worden...
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem, in dem ein sichtbarer Laserstrahl über jeden Positionierungspunkt auf einer Fläche eines Werkstücks bewegt wird, und dadurch ein Antriebsmuster zum Bewegen eines Hauptlaserstrahls erzeugt wird.
- Stand der Technik
- Ein Galvano-Scannersystem wird benutzt, um einen Laserstrahl in einer Laserbearbeitungsvorrichtung oder einer ähnlichen Vorrichtung gemäß einem vorgegebenen Antriebsmuster zu bewegen. In einer Lasermarkierungsvorrichtung ist z. B. ein Galvano-Scannersystem (Galvano-Abtastsystem) vorgesehen, das einen X-Achsen-Galvanoscanner und einen Y-Achsen-Galvanoscanner aufweist, und ein Laserstrahl, der von einer Laserstrahlquelle ausgestrahlt wird, wird durch die Scanner zweidimensional gemäß einem vorgegebenen Antriebsmuster über eine Fläche eines Werkstücks bewegt und eine vorgegebene Markierung wird auf die Fläche des Werkstücks aufgebracht.
- Ein Antriebsmustereingangsbefehl für ein konventionelles Galvano-Scannersystem wird durch Eingeben, in einer Art, die ähnlich einem Ablaufdiagramm ist, von Koordinatendaten, welche mehrere Positionierungspunkte zum Definieren eines Antriebsmusters repräsentieren, einer Abfolge von jedem der Positionierungspunkte und der Bewegungsgeschwindigkeit zwischen jedem der Positionierungspunkte unter Benutzung eines höherrangigen Gerätes, das mit einem PC zum Steuern des Galvano-Scannersystems augestattet ist, erzeugt; dann wird eine große Menge an Informationen, die zuvor zusammengestellt worden sind, einschließlich des Abstandes zur Fläche des Werkstücks, Daten zum Korrigieren einer Verzerrung durch ein optisches System und Ansprechverhalten des Galvano-Scanners hinzugefügt. Daher ist es notwendig, eine große, Menge an Informationen einzugeben und die Informationen vorher zusammenzustellen, um ein Antriebsmustereingangsbefehl zu erzeugen. Das Erzeugen eines Antriebsmustereingangsbefehls ist daher zeitaufwändig und erfordert eine gewisse Menge an Vorbereitungszeit und Fachwissen.
- Patentreferenz 1 offenbart eine Lasermarkierungsvorrichtung mit einer Funktion des Projizierens eines Führungsbildes auf ein Werkstück über einen Galvano-Spiegel unter Benutzung eines Laserstrahls, wobei das Führungsbild dem gewünschten Druckmuster folgt. In der Lasermarkierungsvorrichtung wird bewirkt, dass der Galvano-Spiegel sich entsprechend derselben Koordinatendaten bewegt, wie sie während des Druckvorgangs benutzt worden sind, dadurch wird ein Strahlpunkt des Führungslaserstrahls über das Werkstück bewegt und das Druckmusterführungsbild wird auf eine Fläche des Werksstücks projiziert. Dadurch wird ein Fehler zwischen einer Position der Führungsbildprojektion und einer gewünschten Position auf dem Werkstück identifiziert, dies macht es möglich eine Korrektur der Druckposition vorzunehmen, bevor das Drucken beginnt. Daher besteht im Gegensatz zu dem Fall, in dem das wirkliche Drucken auf einem Werkstück vorgenommen wird und eine Druckkorrektur vorgenommen wird, kein Bedürfnis, ein Testwerkstück bereitzustellen und eine Korrektur der Druckposition kann relativ leicht durchgeführt werden.
Patentreferenz 1:JP-A 2003-220485 - Offenbarung der Erfindung
- Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem vorzuschlagen, wobei eine Fläche eines Werkstücks unter Benutzung eines sichtbaren Laserstrahls (d. h. eines Führungslaserstrahls) abgetastet wird, und dadurch mit Leichtigkeit ein Antriebsmuster zum Bewegen eines Hauptlaserstrahls, wie z. B. eines Laserstrahls zum Markieren, erzeugt wird.
- Mittel, die benutzt werden, um die zuvor genannten Aufgaben zu lösen
- Um die zuvor genannten Aufgaben zu lösen, umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem, das einen Galvano-Scanner, der in der Lage ist, einen Hauptlaserstrahl und einen sichtbaren Laserstrahl in eine vorgegebene Richtung zu bewegen, einen Scannerantrieb zum Antreiben des Galvano-Scanners und eine Steuerung zum Steuern des Scannerantriebs aufweist, wobei das Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem dadurch gekennzeichnet ist, dass es einschließt:
Bereitstellen eines Master-Werkstücks, auf dessen Oberfläche mehrere Positionierungspunkte zum Definieren einer Abtasttrajektorie, welcher der Hauptlaserstrahl folgt, sichtbar sind;
für jeden der Positionierungspunkte sequenzielles Durchführen eines Lernvorgangs, in dem der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche des Master-Werkstücks gestrahlt wird, der Galvano-Scanner im manuellen Betrieb durch den Scannerantrieb betrieben wird, eine Strahlposition des sichtbaren Laserstrahls auf der Oberfläche durch visuelle Beobachtung auf einen der Positionierungspunkte ausgerichtet wird, Positionsinformation des ausgerichteten Galvano-Scanners von einem Positionssensor, der an dem Galvano-Scanner angebracht ist, erhalten wird, und die Positionsinformation aufgezeichnet wird;
Anwenden der Positionsinformation, die für jeden der Positionierungspunkte in einer Sequenz, in der jede Positionsinformation erhalten worden ist, erhalten worden ist, und Bestimmen einer Trajektorie, durch die sich der sichtbare Laserstrahl bewegt;
individuelles oder globales Setzen einer Bewegungsdauer innerhalb jedes Bereichs der Bewegung der Bewegungstrajektorie;
Setzen des Hauptlaserstrahls in einen Ein-/Aus-Zustand an jeder Bewegungsposition auf der Bewegungstrajektorie; und
Erzeugen eines Eingangsbefehls für ein Muster zum Antreiben des Hauptlaserstrahls basierend auf der Bewegungstrajektorie, der Bewegungsdauer und der Information, die sich auf den Ein-/Aus-Zustand des Hauptlaserstrahls bezieht. - In der vorliegenden Erfindung wird der sichtbare Laserstrahl, der von dem Galvano-Scannersystem bewegt wird, auf die Oberfläche des Master-Werkstücks gestrahlt und die Positionsinformation des Galvano-Scannersystems wird an einer Position aufgezeichnet, an der ein Positionierungspunkt und ein Strahlpunkt des sichtbaren Laserstrahls übereinstimmen. Währenddessen wird der Betrieb des Galvano-Scannersystems durch die Steuerung in einem Lernbetrieb durchgeführt und erfordert es daher nicht, dass zuvor ein Antriebsmuster eingegeben wird. Das Ausrichten des Strahlpunktes des sichtbaren Laserstrahls wird so oft wie notwendig wiederholt, und die Position und die Abfolge jedes der Positionierungspunkte werden aufgezeichnet. Die so erhaltene Positionierungsinformation enthält den Effekt einer Verzerrung durch ein optisches System. Daher sind Fehler, die die ihren Ursprung in Fehlern des optischen Systems haben, einschließlich Fokus-(Kissenverzerrungsfehler) und Anschluss-, Skalen- und Offset-Fehler und andere Gründe für Fehler bereits aus dem Eingangsbefehl für ein Antriebsmuster, das gemäß der erhaltenen Positionierungsinformation erzeugt worden ist, entfernt. Auch besteht keine Notwendigkeit, einen Abstand zur Fläche des Werkstücks einzugeben. Es kann daher mit Leichtigkeit ein Eingangsbefehl für ein Antriebsmuster erzeugt werden, aus dem die Fehlerbestandteile entfernt sind.
- Für Anwendungen, die keine hohe Empfindlichkeit und hohe Positionierungsgenauigkeit erfordern, kann die Geschwindigkeit des Hauptlaserstrahls konstant gehalten werden, um ein Antriebsmuster für ein Galvano-Scannersystem zu erzeugen, ohne dass die Notwendigkeit für einen Betrieb entsteht, in dem ein numerischer Wert eingegeben und die Bewegungsgeschwindigkeit festgelegt wird. Andererseits kann zur Benutzung in der Laserverarbeitung und anderen Anwendungen, bei denen eine hohe Positionierungsgenauigkeit erforderlich ist, ein Vorgang des Setzens der Bewegungsgeschwindigkeit durch Eingeben eines numerischen Wertes durchgeführt werden.
- Um den Hauptlaserstrahl zweidimensional über die Arbeitsfläche zu bewegen, hat das Galvano-Scannersystem im Allgemeinen einen X-Achsen-Galvanoscanner und einen Y-Achsen-Galvanoscanner, von denen jeder in der Lage ist, den Hauptlaserstrahl und den sichtbaren Laserstrahl jeweils in Richtung einer X-Achse und einer Y-Achse zu bewegen; einen X-Achsen-Scannerantrieb, um den X-Achsen-Galvanoscanner anzutreiben; einen Y-Achsen-Scannerantrieb, um den Y-Achsen-Galvanoscanner anzutreiben; und eine Steuerung, um den X-Achsen-Scannerantrieb und den Y-Achsen-Scannerantrieb zu steuern.
- In diesem Fall kann ein Antriebsmuster auch auf eine ähnliche Weise erzeugt werden. Zunächst wird ein Master-Werkstück, auf dessen Oberfläche mehrere Positionierungspunkte sichtbar sind, um eine Bewegungstrajektorie des Hauptlaserstrahls zu definieren, zur Verfügung gestellt. Als Nächstes wird ein Positionierungspunktlernvorgang durchgeführt, bei dem der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche des Master-Werkstücks gestrahlt wird, der X-Achsen-Galvanoscanner und der Y-Achsen-Galvanoscanner durch manuelles Betreiben des X-Achsen-Scannerantriebs und des Y-Achsen-Scannerantriebs betrieben werden, um durch visuelles Beobachten die Position der Strahlung des sichtbaren Laserstrahls auf der Oberfläche auf einen der Positionierungspunkte auszurichten, X-Achsen-Positionierungsinformation und Y-Achsen-Positionierungsinformation des X-Achsen-Galvanoscanners und des Y-Achsen-Galvanoscanners im ausgerichteten Zustand jeweils von einem X-Achsen-Positionssensor und einem Y-Achsen-Positionssensor, die jeweils an dem X-Achsen-Galvanoscanner und dem Y-Achsen-Galvanoscanner angebracht sind, erhalten werden und die Positionierungsinformation aufgezeichnet wird. Die X-Achsen-Positionierungsinformation und die Y-Achsen-Positionierungsinformation, die für jeden der Positionierungspunkte erhalten worden ist, werden in X-Y-Koordinaten in einer Sequenz angewandt, in der jede der Arten von Positionierungsinformationen erhalten wird, eine Bewegungstrajektorie des sichtbaren Laserstrahls wird bestimmt; eine Bewegungsdauer innerhalb jedes Bereichs der Bewegung der Bewegungstrajektorie wird individuell oder global festgelegt und ein Ein-/Aus-Zustand des Hauptlaserstrahls an jeder Bewegungsposition auf der Bewegungstrajektorie wird festgelegt. Dann wird basierend auf der Bewegungstrajektorie, der Bewegungsdauer und der Ein-/Aus-Zustandsinformation ein Eingangskommando für ein Muster zum Antreiben des Hauptlaserstrahls festgelegt.
- Weiter ist das Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es einschließt:
Bestimmen einer Differenz zwischen Designkoordinaten, die jeden der Positionierungspunkte repräsentieren, welche die Abtasttrajektorie definieren, der der Hauptlaserstrahl folgt, und Messkoordinaten, die jeden der Positionierungspunkte repräsentieren, die durch den Lernbetrieb erhalten worden sind;
basierend auf der Differenz Berechnen einer Korrekturtabelle oder einer Korrekturformel, welche einen Fehlerkorrekturwert für jede der Designkoordinatenpositionen repräsentiert;
Durchführen einer Korrektur unter Benutzung der Korrekturtabelle oder der Korrekturformel der Designkoordinaten, um den Hauptlaserstrahl auf einen vorgegebenen Positionierungspunkt auszurichten; und
Erzeugen eines Antriebseingangsbefehls, welcher den Koordinaten nach der Korrektur entspricht. - In der vorliegenden Erfindung wird der Lernvorgang unter Benutzung des Master-Werkstücks vorgenommen, um die Korrekturtabelle oder die Korrekturformel zu erhalten, die benutzt wird, um eine Korrektur eines Anordnungseingangswertes zum Antreiben durchzuführen, und ein Fehler wird beseitigt. Daher ist es in einem Fall, in dem das Bewegen des Laserstrahls über verschiedene Werkstücke durchgeführt wird, möglich, das Ärgernis des wiederholten Durchführens des Lernvorgangs zu vermeiden, beispielsweise wenn der Laserstrahl gemäß einem anderen Antriebsmuster bewegt wird. In einem Fall, in dem die Verzerrung durch das optische System komplex ist, z. B. in einem Fall, in dem viele Fehlerursachen vorhanden sind, kann die Anzahl der über die Positionierungspunkte durchgeführten Lernschritte erhöht werden, um die Fehlerkorrektur des Anordnungseingangswertes mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
- Weiterhin ist das Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es einschließt:
beim Bewegen des Hauptlasers an einen Positionierungsabschlusspunkt in jedem Bereich der Bewegung eines erzeugten Antriebsmusters Herausnehmen eines Bereichs der Bewegung, in dem es wahrscheinlich ist, dass ein Über-das-Ziel-Hinausschießen auftritt;
vor dem Positionierungsabschlusspunkt des herausgenommenen Bereiches der Bewegung Einfügen eines Bewegungshilfsbereichs, der mit einer Antriebsbedingung versehen ist, die ein Über-das-Ziel-Hinausschießen minimieren kann;
Bewirken, dass ein Endpunkt des Bewegungshilfsbereichs mit dem Positionierungsabschlusspunkt übereinstimmt; und
Benutzen eines angepassten Antriebsmusters nach dem Einfügen des Bewegungshilfsbereichs als Eingangsbefehl für den Hauptlaserstrahl. - Das Antriebsmuster kann so angepasst werden, um ein Über-das-Ziel-Hinausschießen des Galvanoscanners am Positionierungsabschlusspunkt und die damit verbundene Vibration zu minimieren.
- Ergebnis der Erfindung
- Gemäß dem Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein sichtbarer Laserstrahl entlang jedes der Positionierungspunkte bewegt, die auf der Oberfläche des Master-Werkstücks sichtbar sind, Positionsinformation des Galvanoscanners in einem Zustand, in dem er auf jeden der Positionierungspunkte ausgerichtet ist, wird erhalten und ein Antriebsmuster zum Bewegen des Hauptlaserstrahls wird basierend auf der Positionsinformation erzeugt. Daher ist es möglich, durch ein einfaches Verfahren in einer kurzen Zeitspanne ein Antriebsmuster zu erzeugen, aus dem Fehler, die sich aus einer Verzerrung des optischen Systems des Galvano-Scanners, dem Ansprechverhalten des Galvano-Scanners, dem Abstand zur Arbeitsfläche und anderen Fehlerursachen ergeben, entfernt werden, ohne einen Vorgang des Eingebens von Korrekturdaten oder ähnlichen Daten zum Entfernen der Effekte solcher Fehler durchzuführen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein schematisches Galvanoscannersystem, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird; -
2 ist eine erläuternde Zeichnung, die ein Master-Werkstück zeigt; -
3(a) ist eine Tabelle, die aufgezeichnete Daten zeigt, die durch einen Lernvorgang geladen worden sind; -
3(b) ist eine erläuternde Zeichnung, die eine angewendete Bewegungstrajektorie zeigt; -
4 ist eine Tabelle, die ein erzeugtes Antriebsmuster zeigt; -
5(a) ist eine erläuternde Zeichnung, die eine X-Achsen-Bewegungstrajektorie des in4 gezeigten Antriebsmusters zeigt; -
5(b) ist eine erläuternde Zeichnung, die eine Y-Achsen-Bewegungstrajektorie des gleichen Antriebsmusters zeigt; -
5(c) ist eine erläuternde Zeichnung, die ein Antriebsmuster von Ein-/Aus-Zuständen des Lasers des gleichen Antriebsmusters zeigt; -
6 ist eine erläuternde Zeichnung, die ein Master-Werkstück zum Lesen eines Korrekturwertes zeigt, eine erläuternde Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem ein rechtwinkliger Eingangsbefehl als Folge eines Fehlers verzerrt ist, ein Graph, der Koordinaten zeigt, welche durch den Lernvorgang erhalten worden sind, ein Graph, der Designkoordinatendaten zeigt, ein Graph, der einen berechneten Fehlerkorrekturwert zeigt, und eine erläuternde Zeichnung, die ein Rechteck zeigt, das ohne Verzerrung durch einen Eingangsbefehl, der den Fehler berücksichtigt, gebildet ist; -
7 ist ein Graph, der einen Antriebszustand, in dem kein Über-das-Ziel-Hinausschießen auftritt, und einen Antriebszustand, in dem Über-das-Ziel-Hinausschießen auftritt, zeigt; -
8 ist eine Tabelle, die ein Antriebsmuster zeigt, das einen Bereich der Bewegung enthält, in dem Über-das-Ziel-Hinausschießen auftritt, ein Graph, der das zugehörige X-Achsen-Antriebsmuster zeigt, und ein Graph, der das zugehörige Y-Achsen-Antriebsmuster zeigt; und -
9 ist eine Tabelle, die ein Antriebsmuster für einen Fall zeigt, in dem ein Bereich der Bewegung vor einem Positionierungsabschlusspunkt jedes Bereichs der Bewegung, in dem Über-das-Ziel-Hinausschießen auftritt, hinzugefügt ist, ein Graph, der ein zugehöriges X-Achsen-Antriebsmuster zeigt, und ein Graph, der ein zugehöriges Y-Achsen-Antriebsmuster zeigt. - Beste Art und Weise, um die Erfindung auszuführen
- Ein Ausführungsbeispiel eines Galvano-Scannersystems, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- (1. Ausführungsbeispiel)
-
1 ist ein schematisches Diagramm eines Galvano-Scannersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Ein Galvano-Scannersystem1 hat einen X-Achsen-Galvanoscanner2 , einen Y-Achsen-Galvanoscanner3 , einen X-Achsen-Scannertreiber4 und einen Y-Achsen-Scannertreiber5 zum Antreiben des Galvanoscanners, einen Befehlsgenerator8 , wobei der Befehlsgenerator8 eine analoge Steuerung6 hat, und einen Personalcomputer7 oder ein ähnliches Gerät zum Steuern des X-Achsen- und des Y-Achsen-Scannertreibers4 ,5 . - Das Galvano-Scannersystem
1 , das z. B. als Lasermarkierungsvorrichtung benutzt wird, weist eine Quelle11 für einen Markierungslaserstrahl und eine Quelle12 für einen sichtbaren Laserstrahl auf. Die Quelle11 für den Markierungslaserstrahl wird durch einen Treiber10 angetrieben, um einen Markierungslaserstrahl L(11) zu erzeugen, der über einen halbdurchlässigen Spiegel13 , der als Strahlwegkombinationselement benutzt wird, auf einen X-Achsen-Scannerspiegel21 des X-Achsen-Galvanoscanners2 gestrahlt wird. Der Markierungslaserstrahl L(11) wird von dem X-Achsen-Scannerspiegel21 reflektiert und dann auf einen Y-Achsen-Scannerspiegel31 des Y-Achsen-Galvanoscanners3 gestrahlt. Nachdem er von dem Y-Achsen-Scannerspiegel31 reflektiert worden ist, wird der markierende Laserstrahl L(11) durch eine fΘ-Linse14 oder eine andere Sammellinse auf eine Oberfläche16a eines Werkstücks16 , das auf einem Arbeitstisch15 befestigt ist, gestrahlt. Ein sichtbarer Laserstrahl L(12), der von einer Quelle12 für einen sichtbaren. Laserstrahl ausgestrahlt worden ist, wird durch den halbdurchlässigen Spiegel13 in einem rechten Winkel reflektiert, dann durch einen Strahlweg, der identisch zu dem des markierenden Laserstrahls L(11) ist, geführt und auf die Oberfläche16a des Werkstücks16 gestrahlt. - Ein Programm, das zum Erzeugen eines Befehls vorgesehen ist, ist auf dem Personalcomputer
7 des Befehlsgenerators8 installiert, und ein digitaler Positionierungsbefehl für den X-Achsen- und den Y-Achsen-Scannertreiber4 ,5 wird der analogen Steuerung6 zugeführt. Die analoge Steuerung6 führt eine Digital-zu-Analog-Konvertierung durch, um den digitalen Positionierungsbefehl in eine Befehlsspannung umzuwandeln, welche einen analogen Positionierungsbefehl repräsentiert, und führt die Befehlsspannung dem X-Achsen- und dem Y-Achsen-Scannertreiber4 ,5 zu. Der X-Achsen- und der Y-Achsen-Scannertreiber4 ,5 erzeugen basierend auf der Befehlsspannung eine Scannerantriebsspannung, legen die Scannerantriebsspannung an die X-Achsen- und Y-Achsen-Galvanoscanner2 ,3 an und bewegen den X-Achsen- und den Y-Achsen-Galvanoscanner2 ,3 zu einer vorgegebenen Position. Ein Eingangssteuerteil6a ist mit der Analogsteuerung6 verbunden und ein Befehl zum Antreiben der X-Achsen- und Y-Achsen-Galvanoscanner2 ,3 kann manuell von dem Eingangssteuerbereich6a aus eingegeben werden. - Die X-Achsen- und Y-Achsen-Galvanoscanner
2 ,3 sind jeweils z. B. mit einem Schrittrotationsmotor20 ,30 und einem X-Achsen- bzw. einem Y-Achsen-Scannerspiegel21 ,31 ausgestattet, die an der Motorrotationswelle20a ,30a des jeweiligen Motors befestigt sind. Ein Positionssensor22 ,32 zum Erkennen der Rotationswinkelposition der Motorrotationswelle20a ,30a ist jeweils an dem X-Achsen- und Y-Achsen-Galvanoscanner2 ,3 angebracht. Ein analoger Positionserkennungsausgangswert vom Positionssensor22 ,32 wird der Analogsteuerung6 jeweils durch die X-Achsen- und Y-Achsen-Scannertreiber4 ,5 zugeführt. Die analoge Steuerung6 führt eine Analog-zu-Digital-Konvertierung durch, um den analogen Positionserkennungsausgangswert in eine digitale Positionierungsinformation umzuwandeln. Die digitale Positionierungsinformation wird dem Personalcomputer7 zugeführt. An den X-Achsen- und Y-Achsen-Galvanoscannern2 ,3 wird eine Rückkoppelungssteuerung gemäß einem Antriebsmuster, das zuvor basierend auf der Position von jedem der X-Achsen- und Y-Achsen-Galvanoscanner2 ,3 festgelegt und eingegeben worden ist, ausgeführt. - (Antriebsmustererzeugungssequenz)
- Eine Sequenz zum Erzeugen eines Musters zum Antreiben des markierenden Laserstrahls L(11) im Galvano-Scannersystem
1 wird nun beschrieben. - Zuerst wird ein Master-Werkstück
7 zur Verfügung gestellt, das mehrere Positionierungspunkte hat, welche eine Abtasttrajektorie des markierenden Laserstrahls L(11) definieren, wie z. B. die Positionierungspunkte P1 bis P14, die auf der Fläche17a sichtbar sind, wie in2 gezeigt. Das Master-Werkstück17 ist auf dem Arbeitstisch15 befestigt. - Als Nächstes wird der Befehlsgenerator
8 in den Lernbetriebsmodus gebracht. Die Quelle12 des sichtbaren Laserstrahls wird dabei angesteuert, der sichtbare Laserstrahl L(12) wird ausgestrahlt und der sichtbare Laserstrahl L(12) wird auf die Fläche17a des Master-Werkstücks7 gestrahlt. Ein Bediener steuert den X-Achsen-Galvanoscanner2 und den Y-Achsen-Galvanoscanner3 vom Eingabesteuerbereich6a der Analogsteuerung6 durch manuelle Bedienung, während er visuell einen Strahlfleck des sichtbaren Laserstrahls L(12), der auf der Oberfläche17a des Master-Werkstücks17 erzeugt wird, überwacht und richtet den Laserfleck auf einen Positionierungspunkt P1 aus. - Wenn ein ausgerichteter Zustand geschaffen worden ist, wird der Eingabesteuerbereich
6a bedient, ein Sensorsignalwert von jedem der Positionssensoren22 ,32 des X-Achsen- und des Y-Achsen-Galvanoscanners2 ,3 wird gelesen und der Sensorsignalwert wird in einer internen Speichervorrichtung6b oder einer extern bereitgestellten externen Speichervorrichtung6c zusammen mit einer Lesesequenz gespeichert. Das Lesen des Sensorsignalwertes wird nur in einem Fall durchgeführt, in dem das Eingangssteuerteil6a bedient und ein Lesekommando eingegeben wird; Positionierungsinformation, abgelaufene Zeit und andere Informationen, welche eine Bewegungstrajektorie während des Ausrichteprozesses repräsentieren, werden nicht aufgezeichnet. Information, die einen Ein-/Aus-Zustand des Markierungslaserstrahls zwischen jedem der Positionierungspunkte, d. h. in jedem Bereich der Bewegung, repräsentiert, wird durch Bedienen des Eingabesteuerbereichs6a eingegeben und in der Speichervorrichtung6b oder6c aufgezeichnet. Das Setzen der Ein-/Aus-Zustandsinformation kann auch durchgeführt werden, nachdem die Eingangsinformation aufgezeichnet worden ist. Die aufgezeichnete Information wird in Form eines digitalen Signals aufgezeichnet. - Ähnlich wird, wenn der Strahlfleck durch manuelle Bedienung zu einem nächsten Positionierungspunkt bewegt und auf den Positionierungspunkt P2 ausgerichtet worden ist, ein Sensorsignalwert gelesen und auf der Speichervorrichtung
6b oder6c aufgezeichnet. Ebenso wird Information in Bezug auf den Ein-/Aus-Zustand des Markierungslaserstrahls aufgezeichnet. Ein ähnlicher Aufzeichnungsvorgang wird der Reihe nach für die Positionierungspunkte P3 bis P14 durchgeführt. Positionen, an denen die Aufzeichnung begonnen und beendet wird, werden durch Durchführen einer Eingabe markiert. - Wenn die Aufzeichnung so für jeden der Positionierungspunkte P1 bis P14 durchgeführt worden ist, wird die aufgezeichnete Information in den Personalcomputer
7 des Befehlsgenerators8 geladen und ein Antriebsmuster wird basierend auf der geladenen Information erzeugt. - Als Nächstes werden für Anwendungen, die eine höhere Empfindlichkeit und eine höhere Positionierungsgenauigkeit erfordern, Daten, die auf der Speichervorrichtung
6b ,6c aufgezeichnet worden sind, von der Speichervorrichtung6b ,6c in den Personalcomputer7 geladen, dann auf die X-Y-Koordinatenachsen angewandt und eine Bewegungstrajektorie des sichtbaren Laserstrahls wird bestimmt.3(a) ist eine Tabelle, welche die geladenen, aufgezeichneten Daten zeigt, und3(b) zeigt die aufgestellte Bewegungstrajektorie. Trajektorienkoordinaten der Bewegungstrajektorie können an diesem Punkt geändert werden. - Als Nächstes wird in jedem Bereich der Bewegung (d. h. zwischen benachbarten Positionierungspunkten) individuell für eine X-Achsen-Trajektorie und eine Y-Achsen-Trajektorie eine Bewegungsdauer der Bewegungstrajektorie eingegeben und auf ein Antriebsmuster für jede der Achsen angewandt. Die jeweilige Bewegungsdauer für jeden Bereich der Bewegung kann auf einen identischen Wert gesetzt werden.
4 ist eine Tabelle, welche die Daten zeigt, nachdem die Bewegungsdauer festgelegt worden ist. - Die
5(a) bis5(c) sind erläuternde Zeichnungen, die jeweils ein X-Achsen-Antriebsmuster, ein Y-Achsen-Antriebsmuster und ein Ein-/Aus-Zustand-Antriebsmuster des markierenden Laserstrahls zeigen. - Die so erzeugten Antriebsmuster (d. h. das X-Achsen-Antriebsmuster, das Y-Achsen-Antriebsmuster und das Ein-/Aus-Zustand-Antriebsmuster des markierenden Laserstrahls) werden in eine Speichervorrichtung des Personalcomputers
7 eingegeben und dort gespeichert. In einem Fall, in dem ein Markierungsvorgang auf dem Werkstück6 durchgeführt werden soll, wird das Werkstück16 auf dem Arbeitstisch15 befestigt; dann wird ein Befehlserzeugungsprogramm auf dem Personalcomputer7 gestartet, ein Eingabebefehl basierend auf den in der Speichervorrichtung gespeicherten Antriebsmustern erzeugt und der Eingabebefehl über die Analogsteuerung6 an die X-Achsen- und Y-Achsen-Scannertreiber4 ,5 übertragen. Eine Steuerung zur Synchronisation des X-Achsen- und des Y-Achsen-Galvanoscanners2 ,3 wird entweder durch die Master-Analogsteuerung oder zwischen dem X-Achsen- und dem Y-Achsen-Scannertreiber4 ,5 durchgeführt. - Fehler, die ihren Ursprung in Fehlerursachen des optischen Systems einschließlich von Fokusfehlern (Kissenverzerrungsfehler) haben, Befestigungsfehler, Skalenfehler, Offsetfehler, Fehler des Abstandes der Arbeitsfläche und andere Fehlerursachen sind aus dem so erzeugten Antriebsmuster bereits beseitigt. Daher kann ein Strahlfleck des markierenden Laserstrahls mit einem hohen Grad an Genauigkeit entlang jedes Positionierungspunktes auf der Oberfläche
16a des Werkstücks16 bewegt werden. - Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein Beispiel für das Galvano-Scannersystem
1 mit zwei Achsen; es ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung genauso zur Erzeugung eines Antriebsmusters eines Galvano-Scannersystems mit drei Achsen verwendet werden kann. - (Zweites Ausführungsbeispiel)
- Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters ist es notwendig, für jeden Arbeitsschritt ein Master-Werkstück bereitzustellen, den sichtbaren Laserstrahl entlang aller Positionierungspunkte zu bewegen und ein Antriebsmuster zu erzeugen. In einem Fall, in dem Markieren oder eine andere Laserverarbeitung an einer Vielzahl von Werkstücktypen durchgeführt wird, ist es erforderlich, dass der Lernvorgang durch den sichtbaren Laserstrahl zum Erzeugen des Antriebsmusters für jeden Arbeitsschritt durchgeführt wird, und ist daher aufwendig. Es ist daher vorteilhaft, den Lernvorgang für die Positionierungspunkte unter Benutzung eines Master-Werkstücks nur einmal durchzufühen, um dabei eine Fehler-Korrekturtabelle oder eine Fehler-Korrekturfunktion zu erzeugen, und Designkoordinatendaten basierend auf der Fehler-Korrekturtabelle oder der Fehler-Korrekturfunktion zu korrigieren.
- In solch einem Fall wird ein Master-Werkstück bereitgestellt, wobei das Master-Werkstück Positionierungspunkte hat, von denen jeder an einer repräsentativen Position auf der Oberfläche vorgesehen ist. Ein Strahlfleck eines sichtbaren Laserstrahls wird durch manuelle Bedienung auf jeden Positionierungspunkt des Master-Werkstücks ausgerichtet, ein Sensorpositionssignal wird von einem Positionssensor erhalten, das erhaltene Sensorpositionssignal wird in den Personalcomputer
7 geladen und ein Messkoordinaten-Positionsdatum zum Ausrichten des markierenden Laserstrahls auf jeden der Positionierungspunkte wird berechnet. Dann wird ein Fehler zwischen den Designkoordinaten-Positionsdaten, die jeden der Positionierungspunkte repräsentieren, und den gemessenen Koordinatenpositionsdaten, die wirklich erhalten worden sind, berechnet. Eine Korrekturtabelle, in der der berechnete Fehler jedem der Positionierungspunkte zugeordnet ist, oder eine Fehler-Korrekturfunktion, die den Fehler an jedem der Positionierungspunkte eliminieren kann, wird erzeugt. - Beim Durchführen eines Markierungsvorgangs auf einem Werkstück werden die Designkoordinatendaten, die von einem Eingangsbereich des Personalcomputers
7 eingegeben worden sind, unter Benutzung der Korrekturtabelle oder der Fehler-Korrekturfunktion korrigiert und die Designkoordinatendaten werden nach der Korrektur als Eingangsbefehl in die Analogsteuerung6 eingegeben. Um die Genauigkeit der Fehlerkorrektur zu erhöhen, wird die Anzahl der Lernvorgänge, die auf den Positionierungspunkten ausgeführt wird, erhöht. - Ein Verfahren zum Erzeugen der Fehlerkorrekturtabelle wird nun unter Bezugnahme auf
6 beschrieben. Zuerst wird ein Master-Werkstück18 bereitgestellt, wobei das Master-Werkstück18 mehrere Reihen von Positionierungspunkten hat, die in regelmäßigen Abständen entlang der Y-Achse angeordnet sind, wobei die Reihen in regelmäßigen Abständen entlang einer X-Achse auf einer Oberfläche18a angeordnet sind, wie in6(a) gezeigt. Ein sichtbarer Laserstrahl wird auf jeden der Positionierungspunkte auf dem Master-Werkstück18 gestrahlt, ein Strahlfleck des sichtbaren Laserstrahls wird der Reihe nach auf jeden der Positionierungspunkte ausgerichtet und ein Sensorpositionssignal, das von den Positionssensoren22 ,32 an jedem der Positionierungspunkte erhalten wird, wird gelesen. - Die Krümmung einer geraden Linie, die von dem sichtbaren Laserstrahl auf der Oberfläche
18a des Master-Werkstücks18 verfolgt wird, nimmt relativ zu einem Abtastwinkel mit zunehmendem Abstand von einem optischen Ursprung O zu, wie in6(b) gezeigt. Daher enthalten die Messkoordinatendaten, die gemäß dem Sensorpositionssignal, das jeden der linear angeordneten Positionierungspunkte repräsentiert, berechnet worden sind, den Verzerrungseffekt durch das optische System, wie er zuvor beschrieben worden ist, und krümmen sich daher in eine entgegengesetzte Richtung, wie in6(c) gezeigt. Eine Differenz zwischen den Messkoordinatendaten, die in6(c) gezeigt sind, und den in6(d) gezeigten Designkoordinaten, welche keinen Fehler berücksichtigten, stellt eine Fehlergröße dar. Die Fehlergröße ist in6(e) gezeigt. - Daher wird eine Korrektur der eingegebenen Designkoordinatendaten durchgeführt, um die Fehlergröße zu beseitigen, und dadurch wird ein Eingangsbefehl zum Antreiben erzeugt. Als Ergebnis wird eine Korrektur durchgeführt, wie sie in
6(f) gezeigt ist. Dabei bewegt sich der markierende Laserstrahl entlang einer linearen Bewegungstrajektorie über das Werkstück, was es möglich macht, den Markierungsvorgang genau durchzuführen, ohne dass er durch Fehler, die durch eine optische Verzerrung im optischen System oder andere Ursachen erzeugt werden, negativ beeinflusst wird. - (Drittes Ausführungsbeispiel)
- Normalerweise wird das Galvano-Scannersystem
1 gemäß einem Antriebsmuster angetrieben, das in Übereinstimmung mit zuvor festgelegten Anpassungsbedingungen ist, und dabei kann ein Maximum an Empfindlichkeit und Positionsgenauigkeit erhalten werden. Oft treten in einem Fall, in dem das Galvano-Scannersystem mit einem Antriebsmuster unter Bedingungen, die schwieriger als die Einstellungsbedingungen sind, angetrieben wird, während des Ausrichtens auf einen Positionierungspunkt ein Über-das-Ziel-Hinausschießen und Schwingungen um den Positionierungspunkt auf, und die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Ausrichtung nehmen ab.7(a) zeigt ein Beispiel für einen Antriebsvorgang (d. h. eine wirkliche Bewegung), die in Übereinstimmung mit einem Antriebsmuster (d. h. einem Befehlseingangswert) durchgeführt wird, mit einer kleinen Schwingungsbreite in Übereinstimmung mit zuvor festgelegten Einstellbedingungen, und7(b) zeigt ein Beispiel für einen Antriebsvorgang aufgrund eines Antriebsmusters mit einer großen Schwingungsbreite, welche die Einstellbedingungen überschreitet. - Um die Taktzeit zu verringern, ist es notwendig, die Bewegungsgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn der Laser ausgeschaltet ist, um so die nicht mit Laserstrahlung verbundene Bewegungszeit zu minimieren. Wenn jedoch die Bewegungsgeschwindigkeit erhöht wird, wird während des Ausrichtens auf einen Positionierungspunkt unmittelbar nach einer Bewegung mit hoher Geschwindigkeit ein Über-das-Ziel-Hinausschießen erzeugt, und eine Einschwingzeit wird notwendig. Daher stehen Bewegungsgeschwindigkeit und Ausrichtgenauigkeit in einer gegenläufigen Beziehung und es ist schwierig, beide gleichzeitig zu verbessern.
- Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Korrektur eines erzeugten Antriebsmusters durchgeführt und die Bewegungsdauer wird verkürzt, während eine Verringerung der Ausrichtgenauigkeit minimiert wird, wie im Folgenden beschrieben. Ein Verfahren zum Beschreiben eines Antriebsmusters entspricht dem des zuvor beschriebenen ersten Antriebsmusters und auf die Beschreibung wird daher verzichtet.
- Nachdem das Antriebsmuster erzeugt worden ist, wird ein Bereich der Bewegung, der Antriebsbedingungen hat, welche die Einstellbedingungen erfüllen, z. B. vor einem Positionierungsabschlusspunkt eines Bereichs der Bewegung, der gemäß vorgegebener Bedingungen herausgenommen worden ist, eingefügt und ein Endpunkt des eingefügten Bereichs der Bewegung wird in Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Positionierungsabschlusspunkt gebracht.
- Ein in
8 gezeigtes Beispiel, in dem ein Antriebsvorgang entlang von Positionierungspunkten (d. h. Schritte 1 bis 14) durchgeführt wird, wird beschrieben. In diesem Fall wird bei ausgeschaltetem Laser ein Hochgeschwindigkeitsantriebsvorgang von 400 rad/s in einem Bereich A der Bewegung zwischen dem Positionierungspunkt1 und dem Positionierungspunkt2 durchgeführt. Ein ähnlicher Antriebsvorgang wird in einem Bereich B der Bewegung zwischen dem Positionierungspunkt8 und dem Positionierungspunkt9 und einem Bereich10 der Bewegung zwischen dem Positionierungspunkt11 und dem Positionierungspunkt12 durchgeführt. In diesen Bereichen der Bewegung mit hoher Geschwindigkeit wird an den jeweiligen Positionierungsendpunkten von jedem der Bereiche der Bewegung, d. h. an den Positionierungspunkten2 ,9 und12 , aufgrund von Über-das-Ziel-Hinausschießen Vibration erzeugt. Ein Bereich, der dem Bereich C der Bewegung entspricht, ist mit vergrößerter Zeitachse rechts in der8 gezeigt. - Wie in
9 gezeigt, ist ein Bereich A1 der Bewegung der eine sehr kleine Bewegung zwischen einem Positionierungspunkt1a und dem Positionierungspunkt2 repräsentiert, vor dem Positionierungspunkt2 im Bereich A der Bewegung hinzugefügt. Die Bewegung im Bereich A1 der Bewegung wird so eingestellt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit eine kleine Geschwindigkeit von 10 rad/s ist und auch die Bewegungsstrecke sehr klein ist. Unter ähnlichen Bedingungen wird ein Bereich B1 der Bewegung zwischen einem Positionierungspunkt8a und dem Positionierungspunkt9 vor dem Positionierungspunkt9 im Bereich B der Bewegung und ein Bereich C1 der Bewegung zwischen einem Positionierungspunkt11a und dem Positionierungspunkt12 hinzugefügt. - Die neu eingefügten Bereiche der Bewegung werden mit Bedingungen in Bezug auf Vibrationsbreite, Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und ähnlichen Parametern versehen und weisen eine gerade Linie oder eine Reihe von geraden Linien mit verschiedenen Geschwindigkeiten auf.
- Schwingung an den Positionierungspunkten
2 ,9 ,12 kann dabei minimiert werden, ohne unnötige Stand-by-Zeiten zu schaffen. Die Bewegung des ausgeschalteten Laserstrahls kann so ohne Probleme wie üblich gesteuert werden, da keine Notwendigkeit besteht, die Energiedichte des Lasers zu berücksichtigen. - Bezugszeichenliste
- Fig. 4
- 1
- X-Achse
- 2
- Y-Achse
- 3
- Bewegungsdauer
- 4
- Bewegungsgröße entlang der X-Achse
- 5
- Bewegungsgröße entlang der Y-Achse
- 6
- Maximale Bewegungsgröße
- 7
- Berechnete Bewegungsdauer
- 8
- Bewegungsgeschwindigkeit wenn der Laser eingeschaltet ist [mm/s]
- 9
- Bewegungsgeschwindigkeit wenn der Laser ausgeschaltet ist [mm/s].
- *1
- Ideales, auf dem PC erzeugtes Rechteck
- *2
- Kissenverzerrungsfehler, der sich aus dem Abtasten ohne Korrektur ergibt
- *3
- Beim Lernen eingegebene Punkte
- *4
- Position auf der Y-Achse
- *5
- Position auf der X-Achse
- *6
- Designeingabewert ohne Fehlerberücksichtigung
- *7
- Position auf der Y-Achse
- *8
- Position auf der X-Achse
- *9
- Fehler (Korrekturwert)
- *10
- Position auf der Y-Achse
- *11
- Korrekturwert auf der X-Achse
- *12
- Tonnenförmige korrigierte Daten werden verarbeitet
- *13
- dies führt zu einem idealen Rechteck
- *1
- Eingangsbefehl
- *2
- Wirkliche Bewegung
- *3
- Fall, in dem die Schwingungsbreite kleiner als die gemäß den Einstellbedingungen ist
- *4
- Eingangsbefehl
- *5
- Auftreten von über-das-Ziel-Hinausschießen
- *6
- Wirkliche Bewegung
- *7
- Fall, in dem die Schwingungsbreite größer als die gemäß den Einstellbedingungen ist
- *1
- X-Achse
- *2
- Y-Achse
- *3
- Bewegungsdauer
- *4
- Bewegungsgröße entlang der X-Achse
- *5
- Bewegungsgröße entlang der Y-Achse
- *6
- Maximale Bewegungsgröße
- *7
- Geschwindigkeit
- *8
- Berechnete Bewegungsdauer
- *9
- Bewegungsgeschwindigkeit wenn der Laser eingeschaltet ist [rad/s]
- *10
- Bewegungsgeschwindigkeit wenn der Laser ausgeschaltet ist [rad/s]
- *1
- X-Achse
- *2
- Y-Achse
- *3
- Bewegungsdauer
- *4
- Bewegungsgröße entlang der X-Achse
- *5
- Bewegungsgröße entlang der Y-Achse
- *6
- Maximale Bewegungsgröße
- *7
- Geschwindigkeit
- *8
- Berechnete Bewegungsdauer
- *9
- Bewegungsgeschwindigkeit wenn der Laser eingeschaltet ist [rad/s]
- *10
- Bewegungsgeschwindigkeit wenn der Laser ausgeschaltet ist [rad/s]
- *11
- Korrektur in [rad/s]
- Zusammenfassung
- Ein sichtbarer Laserstrahl (L(12)), der durch ein Galvano-Scannersystem (
1 ) bewegt wird, wird durch manuellen Betrieb auf jeden einer Anzahl von Positionierungspunkten (P1 bis P14) auf der Oberfläche (17a ) eines Master-Werkstücks (17 ) ausgerichtet, um Sensorpositionssignale von Positionssensoren (22 ,32 ) an Galvanoscannern (2 ,3 ) aufzuzeichnen. Die Sensorpositionssignale an jedem Positionierungspunkt werden aufgezeichnet, um in Übereinstimmung mit den aufgezeichneten Sensorpositionssignalen ein Antriebsmuster zu erzeugen. Das Antriebsmuster hat keine Quellen optischer Systemfehler, wie Fokusfehler und Zuordnungsfehler, sowie Fehler, die durch Skalierung, Offset und Ähnliches auftreten, mehr und eliminiert auch die Notwendigkeit des Eingebens des Abstandes zur Oberfläche des Werkstücks. Daher kann mit Leichtigkeit ein Antriebsmuster erzeugt werden, in dem Fehlerbestandteile entfernt worden sind. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2003-220485 A [0004]
Claims (4)
- Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem mit einem Galvanoscanner, der in der Lage ist, einen Hauptlaserstrahl und einen sichtbaren Laserstrahl in eine vorgegebene Richtung zu bewegen, einem Scannertreiber zum Antreiben des Galvanoscanners und einer Steuerung zum Steuern des Scannertreibers, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: Bereitstellen eines Master-Werkstücks, bei dem auf einer Oberfläche mehrere Positionierungspunkte sichtbar sind, die eine Abtasttrajektorie definieren, welcher der Hauptlaserstrahl folgt; für jeden der Positionierungspunkte sequenzielles Durchführen eines Lernvorgangs, in dem der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche des Master-Werkstücks gestrahlt wird, der Galvanoscanner durch manuelle Bedienung über den Scannertreiber betrieben wird, eine Position, an der der sichtbare Laserstrahl auf die Oberfläche gestrahlt wird, durch visuelle Beobachtung auf einen der Positionierungspunkte ausgerichtet wird, Positionsinformation des ausgerichteten Galvanoscanners von einem Positionssensor, der an dem Galvanoscanner angebracht ist, erhalten wird, und die Positionsinformation aufgezeichnet wird; Anwenden der Positionsinformation, die für jeden der Positionierungspunkte erhalten worden ist, in einer Reihenfolge, in der jede der Positionierungsinformationen erhalten worden ist, und Bestimmen einer Trajektorie, entlang derer sich der sichtbare Laserstrahl bewegt; Festlegen, individuell oder insgesamt, einer Bewegungsdauer innerhalb jedes Bereichs der Bewegung auf der Bewegungstrajektorie; Setzen des Hauptlaserstrahls in einen Ein-/Aus-Zustand an jeder Bewegungsposition auf der Bewegungstrajektorie; und Erzeugen eines Musters zum Antreiben des Hauptlaserstrahls basierend auf der Bewegungstrajektorie, der Bewegungsdauer und der Information in Bezug auf den Ein-/Aus-Zustand des Hauptlaserstrahls.
- Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Galvanoscanner wenigstens einen X-Achsen-Galvanoscanner und einen Y-Achsen-Galvanoscanner aufweist, wobei jeder der Galvanoscanner in der Lage ist, den Hauptlaserstrahl und den sichtbaren Laserstrahl entlang einer X-Achse bzw. einer Y-Achse zu bewegen.
- Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: Bestimmen einer Differenz zwischen Designkoordinaten, die jeden der Positionierungspunkte repräsentieren, welche die Scantrajektorie definieren, der der Hauptlaserstrahl folgt, repräsentieren, und Messkoordinaten, welche jeden der Positionierungspunkte repräsentieren, die durch den Lernvorgang erhalten worden sind; basierend auf der Differenz Berechnen einer Korrekturtabelle oder einer Korrekturformel, welche eine Fehlerkorrekturgröße für jede der Designkoordinatenpositionen repräsentiert; Durchführen einer Korrektur unter Benutzung der Korrekturtabelle oder der Korrekturformel der Designkoordinaten zum Ausrichten des Hauptlaserstrahls auf einen vorgegebenen Positionierungspunkt; und Erzeugen eines Antriebsbefehls entsprechend den Koordinaten nach der Korrektur.
- Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvanoscannersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: Herausnehmen eines Bereichs der Bewegung, in dem es wahrscheinlich ist, dass beim Bewegen des Hauptlasers an einem Positionierungsabschlusspunkt in jedem Bereich der Bewegung des erzeugten Antriebsmusters ein Über-das-Ziel-Hinausschießen auftritt; Einfügen eines Hilfsbewegungsbereiches, der mit einer Antriebsbedingung ausgestattet ist, die Über-das-Ziel-Hinausschießen minimieren kann, vor dem Positionierungsabschlusspunkt des herausgenommenen Bereichs der Bewegung; Bewirken, dass ein Endpunkt des Hilfsbewegungsbereiches mit dem Positionierungsabschlusspunkt übereinstimmt; und Benutzen eines veränderten Antriebsmusters nach dem Einfügen des Hilfsbewegungsbereichs als Muster zum Antreiben des Hauptlaserstrahls.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2008/001237 WO2009139026A1 (ja) | 2008-05-16 | 2008-05-16 | ガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112008003863T5 true DE112008003863T5 (de) | 2011-04-28 |
DE112008003863B4 DE112008003863B4 (de) | 2017-04-13 |
Family
ID=41318410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112008003863.5T Active DE112008003863B4 (de) | 2008-05-16 | 2008-05-16 | Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8780406B2 (de) |
JP (1) | JPWO2009139026A1 (de) |
DE (1) | DE112008003863B4 (de) |
WO (1) | WO2009139026A1 (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5715113B2 (ja) * | 2012-12-14 | 2015-05-07 | 株式会社片岡製作所 | レーザ加工機 |
US20170014945A1 (en) * | 2015-07-17 | 2017-01-19 | Laserax Inc. | Methods and systems for laser marking an identifier on an industrial product |
JP6575350B2 (ja) * | 2015-12-24 | 2019-09-18 | ブラザー工業株式会社 | レーザ加工装置 |
JP7201534B2 (ja) * | 2019-05-27 | 2023-01-10 | ファナック株式会社 | 実測装置及びプログラム |
DE102019119270A1 (de) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | Smart Move Gmbh | Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mit UV-Licht |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003220485A (ja) | 2002-01-25 | 2003-08-05 | Sunx Ltd | レーザマーキング装置、及びそのガイド像の投射位置調整方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH052142A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光ビームの走査線偏位量検出方法および光ビーム走査装置 |
JP3154938B2 (ja) * | 1996-03-21 | 2001-04-09 | 株式会社東芝 | ビーム光走査装置および画像形成装置 |
JP3172092B2 (ja) * | 1996-06-03 | 2001-06-04 | 株式会社東芝 | ビーム光走査装置および画像形成装置 |
US6381356B1 (en) * | 1996-10-23 | 2002-04-30 | Nec Corporation | Method and apparatus for inspecting high-precision patterns |
JPH10301052A (ja) * | 1997-05-02 | 1998-11-13 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工装置の加工位置ずれ補正方式 |
JPH11254172A (ja) * | 1998-03-16 | 1999-09-21 | Hoya Shot Kk | レーザ加工装置 |
JP3614308B2 (ja) * | 1998-10-09 | 2005-01-26 | 松下電器産業株式会社 | レーザ加工方法 |
JP2004195473A (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
JP4174420B2 (ja) * | 2003-12-15 | 2008-10-29 | キヤノン株式会社 | 光偏向器 |
JP2005220485A (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Toray Ind Inc | 繊維用ポリエステル組成物 |
JP2005262311A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Fine Device:Kk | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
JP2005338450A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | ガルバノ型スキャナの駆動方法およびシステム |
JP2007237199A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
JP2008073782A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Shibuya Kogyo Co Ltd | 加工装置の位置ずれ補正装置およびその方法 |
-
2008
- 2008-05-16 WO PCT/JP2008/001237 patent/WO2009139026A1/ja active Application Filing
- 2008-05-16 JP JP2010511793A patent/JPWO2009139026A1/ja active Pending
- 2008-05-16 DE DE112008003863.5T patent/DE112008003863B4/de active Active
- 2008-05-16 US US12/992,937 patent/US8780406B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003220485A (ja) | 2002-01-25 | 2003-08-05 | Sunx Ltd | レーザマーキング装置、及びそのガイド像の投射位置調整方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009139026A1 (ja) | 2009-11-19 |
JPWO2009139026A1 (ja) | 2011-09-08 |
DE112008003863B4 (de) | 2017-04-13 |
US8780406B2 (en) | 2014-07-15 |
US20110304836A1 (en) | 2011-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3426445B1 (de) | Achsenkalibrieren einer strahlbearbeitungsmaschine | |
DE102006030130B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Energiestrahls, insbesondere Laserstrahls | |
DE4233455C2 (de) | Ausrichtverfahren und Ausrichtvorrichtung für das Siebdrucken | |
EP1974848B1 (de) | System und zugehöriges Verfahren zum Korrigieren einer Laserstrahlablenkeinheit | |
DE112008002862T5 (de) | Abtastkopfkalibrierungssystem und Verfahren | |
EP1640101A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines automatischen Bearbeitungsprozesses | |
EP1904260A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer lateralen relativbewegung zwischen einem bearbeitungskopf und einem werkstück | |
DE1941057C3 (de) | ||
WO2012013818A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren einer laserbearbeitungsmaschine unter verwendung eines laserlicht-sensors | |
DE102015216858A1 (de) | Laserbearbeitungsvorrichtung | |
DE112008003863B4 (de) | Verfahren zum Erzeugen eines Antriebsmusters für ein Galvano-Scannersystem | |
EP2988947B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur lasermarkierung mit graustufenkalibrierung | |
DE2624121A1 (de) | Verfahren zum genauen bearbeiten eines im arbeitsfeld eines bearbeitungslasers angeordneten werkstueckes sowie vorrichtung zur ausuebung des verfahrens | |
DE10052153B4 (de) | Druckvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Positionsverschiebung eines Druckkopfs derselben | |
EP0986465B1 (de) | Verfahren zur gravur von druckzylindern | |
DE102020100217A1 (de) | Verfahren zur automatisierten Strahlpositionierung eines Laserstrahls bezüglich einer Düse eines Laserbearbeitungskopfes und Laserbearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Laserstrahl | |
DE102017200119A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur prozessorientierten Strahlformanpassung und Strahlorientierung | |
DE10351669A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Handhabungsgeräts relativ zu einem Objekt | |
EP1001882A1 (de) | Verfahren zum positionieren von gravierorganen | |
EP0482240A1 (de) | Verfahren zur massgenauen Bearbeitung von flachen oder leicht gewölbten Werkstücken | |
DE102018103474A1 (de) | Ein system und verfahren zur objektabstandserkennung und positionierung | |
DE4105001A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems | |
EP4145233A1 (de) | Konturtreuebestimmung für eine laserschneidmaschine | |
DE10157983B4 (de) | Positionier- und/oder Laserbearbeitungsverfahren und Vorrichtung | |
DE102006020680A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum positionsgenauen Triggern eines wahlweise aktivierbaren Maschinenteils |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B23K0026000000 Ipc: B23K0026082000 |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B23K0026000000 Ipc: B23K0026082000 Effective date: 20140311 |
|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20140415 |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B23K0026082000 Ipc: B23K0026042000 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHMITT-NILSON SCHRAUD WAIBEL WOHLFROM PATENTA, DE |
|
R020 | Patent grant now final |