JP2004243383A - Laser beam machine, and laser beam machining method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に係り、特に、3次元(X−Y−Z軸方向)に対する位置決め精度を向上させ、高精度な加工対象物の加工を行うためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、レーザ加工装置は、光学系を有するレーザ加工ヘッド(ハウジング)をX−Y軸方向に移動し、加工対象物の加工地点に対してレーザ発振器からの加工レーザ光を照射することにより加工を行っている。また、最近では、加工対象物が平面でない(凹凸を含む)ものがあるため、高さ方向(Z軸方向)の移動も行いながらの加工が行われている。
【0003】
ここで、上述に示すような加工を実現するために、3次元(X−Y−Z軸方向)に対する位置調整を行う方法として、レーザの焦点が加工対象物の加工面上に自動的に調整を行うためのティーチング方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
特許文献1では、3次元レーザ加工に先立って、レーザ加工ヘッドに設けられた撮像手段によりX軸、Y軸、Z軸方向から加工対象物を撮影して3次元図形を作り、入力手段からこの図形に大まかなティーチングポイントと溶接姿勢を入力して、画像処理装置によりマスタJOBを作成した後、詳細なデータを検出してマスタJOBを補正する補正JOBを作成してティーチングを行うものである。
【0005】
ここで、特許文献1に記載の発明に基づくレーザ加工ヘッドの概要について図を用いて説明する。図1は、画像処理装置を含む従来のレーザ加工装置の加工ヘッドの概要図を示す図である。
【0006】
図1のレーザ加工装置は、レーザ加工ヘッド11と、照射ノズル12と、撮像手段であるCCDカメラ13とを有するよう構成されており、ステージ14上に加工対象物15が載置されている。特許文献1に記載の発明は、レーザ加工ヘッド11に設置されているCCDカメラ13により、加工対象物15の上面図、正面図、左側面、及び右側面を取得して、加工対象物15の3次元図形を作成し、高精度な加工を行うためのティーチングを行う。
【0007】
つまり、3次元におけるレーザ加工に先立って、レーザ加工ヘッドに設けられた撮像手段により加工対象物15を撮影して三次元図形をつくり、この図形に大まかなティーチングポイントと溶接姿勢を入力してマスタJOBを作成した後、詳細なデータを検出してマスタJOBと作成するので、パーティションの外側において一つの入出力装置でティーチング操作が可能にあり、安全性が確保されると共に作業者の負担を軽減して作業効率を改善することができる。
【0008】
また、照射ノズル12から加工対象物15に対して照射される加工レーザ光の焦点精度を向上させるために、加工対象物15との距離を計測する距離センサを備えたレーザ加工装置も存在する(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
特許文献2では、距離センサで測定した距離データに基づき、距離データの近似曲線を求めたり、移動平均値を求めたりすることで距離データの測定誤差の補正値を求め、その補正値を用いてzステージを制御することで、各加工単位でフォーカシングを行って加工レーザ光のフォーカス位置を最適なものにしながらレーザ加工を行う。
【0010】
ここで、特許文献2に記載の発明に基づく上述の距離センサを有するレーザ加工の概要について図を用いて説明する。図2は、距離センサを有する従来のレーザ加工ヘッド部の一例を示す図である。
【0011】
図2のレーザ加工ヘッド部には、リレーレンズ21と、マスク22と、投影レンズ23と、距離センサ24とを有するよう構成されている。
【0012】
特許文献2では、距離センサ24が、投影レンズ23とX軸方向に並列して設けられており、距離センサ24からステージ14上に載置されている加工対象物15の加工地点までの距離を計測し、Z軸に対して上下動を行い焦点(フォーカス)位置の調整を行う。これにより、高度なレーザ加工が実現できる。
【0013】
【特許文献1】
特開2000−117466号公報
【0014】
【特許文献2】
特開2002−1563号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に示すような装置構成の場合、レーザ加工ヘッド11の側面に加工対象物15を撮影するための撮像手段を取り付けるため、図1におけるX軸方向の幅が大きくなるためレーザ加工ヘッド11の移動距離が制限されてしまう。例えば、移動空間が狭い場所で加工を行う場合、レーザ加工ヘッド11の幅が大きいと、移動できないことが頻繁に生じるため、その都度、加工対象物15を載置したステージ14を移動させる等の制御が必要になる。また、CCDカメラ13により直接加工対象物15を撮影するために実際のレーザ加工地点とは距離があるため、撮影地点と加工地点とのオフセットの補正が必要となる。
【0016】
また、距離センサ24を用いて焦点距離の補正を行う特許文献2においても、距離センサ24を設置する場所が別途必要になるので、レーザ加工ヘッド部を移動させる場合には距離センサ24が障害となってしまう。
【0017】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、レーザ加工ヘッドの構成をコンパクトにすると共に、位置決め精度を向上させ、高精度な加工対象物の加工を行うためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【0019】
請求項1に記載された発明は、レーザ発振器から出射された加工レーザ光がレーザ加工ヘッドから加工対象物の加工地点に照射されることにより前記加工地点の加工を行うレーザ加工装置において、予め設定された基準加工地点に移動した前記レーザ加工ヘッドの位置を計測する位置計測手段を有し、前記位置計測手段から出射された光は、前記加工レーザ光と同軸に照射されることを特徴とする。
【0020】
請求項1記載の発明によれば、加工レーザ光と同軸上に位置計測用の光を照射することにより、平面でない(凹凸のある)加工面に対して、加工地点の位置をより高精度に計測することができる。これにより、レーザ加工ヘッドから照射される加工レーザ光の焦点精度を向上させ、高精度なレーザ加工を実現することができる。
【0021】
請求項2に記載された発明は、前記基準加工地点を含む領域の画像を撮影する撮像装置を有し、前記撮像装置からの撮像光は、前記加工レーザ光と同軸に照射されることを特徴とする。
【0022】
請求項2記載の発明によれば、基準加工地点を含む画像を撮影することができるので、基準加工地点との誤差を容易に取得することができ、レーザ加工ヘッドの位置決め精度を向上させ、高精度なレーザ加工を実現することができる。
【0023】
請求項3に記載された発明は、前記位置計測手段と、前記撮像装置は、前記レーザ加工ヘッドに設置することを特徴とする。
【0024】
請求項3記載の発明によれば、距離センサ等の位置計測手段と、CCDカメラ等の撮像装置とが移動領域内に別に設置されていないため、レーザ加工ヘッドの移動範囲を拡大することができ、加工対象物が載置されたステージの移動における制御を削減することができ、加工作業の効率を向上させることができる。
【0025】
また、位置計測手段における計測用の光を加工レーザ光と同軸上に照射させるよう構成することにより、位置計測手段を含むレーザ加工ヘッドをコンパクトにすることができ、移動範囲を拡大させて加工作業の効率を向上させることができる。
【0026】
請求項4に記載された発明は、前記位置計測手段と、前記撮像装置とから得られる位置データに基づいて、前記基準加工地点に対する前記レーザ加工ヘッドの位置決め補正を行う位置補正手段を有することを特徴とする。
【0027】
請求項4記載の発明によれば、3次元の位置計測に基づく補正を行うことができるため、加工対象物の加工面が平面でない(凹凸がある)場合にも、高精度なレーザ加工を行うことができる。
【0028】
請求項5に記載された発明は、レーザ発振器から出射された加工レーザ光がレーザ加工ヘッドから加工対象物の加工地点に照射されることにより前記加工地点の加工を行うレーザ加工方法において、予め設定された基準加工地点に移動した前記レーザ加工ヘッドの位置を計測する位置計測段階と、前記基準加工地点を含む領域の画像を撮影する撮像段階とを有し、前記位置計測段階における位置を計測するための光と、前記撮像段階における撮像光とは前記加工レーザ光と同軸に照射することを特徴とする。
【0029】
請求項5記載の発明によれば、加工レーザ光と同軸上に位置計測用の光を照射することにより、平面でない(凹凸のある)加工面に対して、加工地点の位置をより高精度に計測することができる。これにより、レーザ加工ヘッドから照射される加工レーザ光の焦点精度を向上させ、高精度なレーザ加工を実現することができる。また、基準加工地点を含む画像を撮影することができるので、基準加工地点との誤差を容易に取得することができ、レーザ加工ヘッドの位置決め精度を向上させ、高精度なレーザ加工を実現することができる。
【0030】
請求項6に記載された発明は、前記位置計測段階と、前記撮像段階とから得られる位置データに基づいて、前記基準加工地点に対する前記レーザ加工ヘッドの位置決め補正を行う位置補正段階を有することを特徴とする。
【0031】
請求項6記載の発明によれば、3次元の位置計測に基づく補正を行うことができるため、加工対象物の加工面が平面でない(凹凸がある)場合にも、高精度なレーザ加工を行うことができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明は、レーザ加工装置においてレーザ加工ヘッドから照射される加工レーザ光を加工対象物に照射させて加工を行う前段階として、予め設定された基準となる加工地点(基準加工地点)に移動したレーザ加工ヘッドに対して加工対象物が載置されているステージの水平方向(X−Y軸方向)を測定する撮像装置、加工対象物の高さ方向(Z軸方向)を計測する距離センサを設け、更に、加工地点に照射される加工レーザ光と同軸上に撮像装置を配置することにより、直接加工地点を撮影することができるため、例えば、アライメントマーク等の基準加工地点に対する高精度な位置決めを実現できる。また、距離センサをレーザ加工ヘッドに設置し、レーザ加工ヘッド内から加工地点との距離を計測するよう構成することで、レーザ加工ヘッド部をコンパクトにすることができ、移動空間が狭いエリアにおいても移動を可能にすることができる。これにより、ステージの移動に関する制御を減少させることができ、効率的なレーザ加工を行うことができる。更に、加工対象物の高さ方向の位置決め補正を行うことができ、焦点精度を向上させて高精度なレーザ加工を行うことができる。
【0033】
次に、本発明における実施の形態について、図を用いて説明する。図3は、本発明におけるレーザ加工ヘッド部の一構成例を示す立体斜視図である。
【0034】
図3のレーザ加工ヘッド部は、レーザ加工ヘッド31と、照射ノズル32と、CCDカメラ33と、距離センサ34とを有するよう構成されている。なお、レーザ加工ヘッド31の内部には、加工レーザ用ミラー35と、加工レンズ36と、距離センサ用ミラー37とを有するよう構成されている。
【0035】
図3において、レーザ光は、加工レーザ用ミラー35を介して加工レンズ36で結像されて、照射ノズル32から加工対象物15の加工点に照射されて加工が行われる。この時、CCDカメラ33と距離センサ34とをレーザ加工ヘッド31に設置され、CCDカメラ33は、ステージ14上に載置されている加工対象物15の加工地点に対して照射される加工レーザ光と同軸上に設置することにより、予め設定されている基準となる加工地点を含む領域を撮影し、移動完了後のレーザ加工ヘッド31と、基準加工地点との軸方向に対する位置を容易に取得することができ、位置決め誤差を補正して高精度なレーザ加工を行うことができる。ここで、加工レーザ光には、可視光を通すYAGレーザを用いる。また、CCDカメラ33は、加工地点を含む領域の画像を撮影するための撮影光を加工レーザ光と同軸に照射して撮影を行う。なお、画像の領域は、設置されるCCDカメラが撮影可能な縦横幅とし、領域の中心に基準加工地点が位置決めされるよう調整する。
【0036】
更に、距離センサ34は、図3における加工対象物15に対して直接測定用の光を照射して加工地点の距離を測定するのではなく、レーザ加工ヘッド31の内部から距離センサ用ミラー37を介して距離を測定することで、例えば、加工対象物15の表面が、平面でない場合でも、レーザ加工を行う加工地点の位置を測定することができるので、焦点距離を高精度に補正することができ、レーザ加工精度を向上させることができる。
【0037】
なお、加工レーザ用ミラー35は、例えば、図3において、X軸方向からのレーザ光については反射を行い、Z軸方向からの光については、透過するよう構成されている。更に、距離センサ34においては、距離センサ34から位置計測用の光を距離センサ用ミラー37に照射し、その光が、距離センサ用ミラー37で反射して、加工対象物15に対して照射される。その後、加工対象物15により反射された光が、距離センサ用ミラー37で反射されて、距離センサ34で検知するまでの時間を計測する。つまり、距離センサ34からレーザを出射してから、加工対象物15で反射されて距離センサ34に戻ってくるまでの時間を計測し、出射した光の波長と時間から距離を求めることができる。
【0038】
更に、距離センサ用ミラー37は、Z軸方向からの光に対して、光の波長により、通過又は反射が可能な構成とし、距離センサからの光は、加工レーザ光とは異なる波長の光とする。
【0039】
また、加工レーザ用ミラー35、結像レンズ36、及び距離センサ用ミラー37は透明であり、CCDカメラからの加工地点の計測について、支障をきたすことはない。
【0040】
上述したようにCCDカメラ33及び距離センサ34により加工対象物15の加工位置をX−Y−Z軸の3軸(3次元)で計測することにより、レーザ加工ヘッドの位置の計測を高精度に行うことができ、更に、加工目的に応じて多様な加工を実現することができる。
【0041】
更に、CCDカメラ33と距離センサ34をレーザ加工ヘッド31に設置し、ヘッド内部から計測を行うため、大きな装置を設置させる必要がなく、ヘッド部の総体積を小さくすることができるので、レーザ加工ヘッド部の移動範囲を拡大させることができ、その分ステージ14を移動させる必要がなくなるため、効率的なレーザ加工を実現することができる。
【0042】
なお、図3に示すレーザ加工ヘッド部の構成については、上述の限りではなく、例えば、CCDカメラ33及び距離センサ34の位置を交換してもよく、また、CCDカメラ33及び距離センサ34をレーザ加工ヘッド部の内側面に設置してもよい。
【0043】
次に、上述のレーザ加工ヘッド部を有するレーザ加工装置について図を用いて説明する。
【0044】
図4は、本発明におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。
【0045】
図4のレーザ加工装置40は、レーザ発振器41と、レーザ加工ヘッド42と、照射ノズル43と、CCDカメラ44と、距離センサ45と、位置補正部46と、駆動部47と、ステージ48と、制御部49とを有するよう構成されている。また、レーザ加工ヘッド42の内部には、加工レーザ用ミラー50と、加工レンズ51と、距離センサ用ミラー52とを有するよう構成されている。ここで、制御部49は、レーザ発振器41によるレーザ光の出射タイミングと、駆動部47によるレーザ加工ヘッド42のX−Y−Z軸方向への基準加工地点への移動タイミングと、ステージ48のX−Y−Z軸方向への移動タイミングを制御している。また、制御部49における制御は、予め設定された基準となる加工地点への移動において、CCDカメラ44から撮影されたX−Y軸方向への位置計測データと、距離センサ45から計測されるZ軸方向の位置(距離)計測データとを位置補正部46に入力し、位置補正部46は、入力された計測データに基づいて基準加工地点とのX−Y軸方向に関する誤差、及びZ軸方向に関する焦点誤差に対応した補正データを算出し制御部49へ出力する。制御部49は、位置補正部46の補正データに基づいて、駆動部47と、ステージ48の補正に関する移動制御信号を駆動部47及びステージ48に出力して移動位置の位置決め補正を行う。
【0046】
なお、移動については、駆動部47又はステージ48の何れかでもよく、両方でもよい。また、レーザ加工ヘッド42及びステージ48は、X−Y−Z軸方向への移動が可能であり、制御部49は移動距離が最小限になるように駆動部47とステージ48に対して制御信号を出力する。これにより、加工地点間の移動を迅速に行うことができ、レーザ加工の作業効率を向上させることができる。
【0047】
なお、基準加工地点との誤差に関する補正値算出方法については、上述した特許文献1及び2に記載の方法を用いることにより求めることができる。例えば、距離データの近似曲線を求めたり、移動平均値を求めたりすることで補正値を算出することができる。補正値は、予め設定された基準加工地点に対して移動したレーザ加工ヘッドの位置を計測し、その計測値と基準加工地点との誤差から算出される。また、位置決め誤差をX−Y軸方向だけでなく、加工レンズ51で結像されるレーザ光の焦点が加工対象物53の加工地点に位置決めされるように補正することにより、高精度なレーザ加工を実現することができる。
【0048】
次に、本発明におけるレーザ加工手順について、フローチャートを用いて説明する。なお、レーザ加工手順は、図4におけるレーザ加工装置の構成に基づいて説明するが、本発明におけるレーザ加工装置の構成については、この限りではない。
【0049】
図5は、本発明におけるレーザ加工手順の流れを示す一例のフローチャートである。ここで、加工対象物53は、既にステージ48上に載置されているものとする。
【0050】
図5において、まず、制御部49は、予め設定されている加工位置への移動を行うためにステージ48に制御信号を出力し、ステージ48を加工地点の加工ができる位置に移動を行う(S01)。次に、予め設定されているの加工対象物53の基準加工地点に移動させるために、駆動部47に対して制御信号を出力し、駆動部47は、加工ヘッド42を加工位置にXYZ方向を含めて位置決めを行う(S02)。なお、本発明において、S01及びS02の順序を逆にしてもよく、また、S01とS02を同時に行ってもよい。
【0051】
次に、CCDカメラ44を用いて、移動したレーザ加工ヘッドのX−Y軸方向の位置の計測を行う(S03)。計測は、CCDカメラ44からの撮像光により、加工地点を含む領域の画像を撮影し、その画像から予め設定されている基準加工地点のX−Y軸上の点と、移動した後のX−Y軸上の点とをステージ48上に対応付けられたX−Y軸座標に基づき位置座標を求め、位置補正部46に出力する。
【0052】
また、距離センサ45を用いて加工地点のZ軸方向の位置を計測し、結像レンズから照射される加工レーザ光の焦点が加工地点に位置決めされるよう調整を行うための位置の計測を行う(S04)。距離センサ45による距離の計測については、上述したように、距離センサ45から加工レーザ光を距離センサ用ミラー50に照射し、その光が距離センサ用ミラー50を介して、加工対象物53に照射され、加工対象物52から反射された光が、距離センサ用ミラー50で反射されて、距離センサ45で検知するまでの時間を計測し、距離センサから出射したレーザ光の波長と時間から距離を求める。なお、本実施例においては、距離センサ45と距離センサ用ミラー50との間隔は一定とし、また、距離センサ用ミラー50から加工レンズ51までの間隔を一定とすることで、加工レンズ51から加工地点までの距離を容易に算出することができる。算出した距離(位置)データを位置補正部46に出力する。
【0053】
次に、位置補正部46は、CCDカメラ44により得られるX−Y軸方向の位置データと、距離センサ45により得られるZ軸方向の位置データに基づき、基準となる加工地点及び加工レンズ51からの焦点距離との誤差を算出し、その補正データを求めて制御部49へ出力する。制御部49は、位置補正部46より入力した補正データに基づき、駆動部47及びステージ48に位置決め補正を行うための移動を行う(S05)。
【0054】
S05における補正が終了後、制御部41は、レーザ発振器41に加工レーザを発振するよう制御信号を出力し、レーザ発振器41は、入力されたレーザ発振指示に基づいてレーザ光を出射してレーザ加工を行う(S06)。
【0055】
S06が終了後、制御部49は、加工対象物53に対する全ての加工地点の加工が終了したかを判断し(S07)、終了している場合は(S07において、YES)、処理を終了する。また、加工していない加工地点がある場合は(S07において、NO)、S01に戻り次の加工地点の移動を行い、S02からS06の処理を行う。
【0056】
上述したレーザ加工手順により、3次元におけるレーザ加工ヘッドの位置決め精度を向上させることができ、レーザ加工を高精度に行うことができる。
【0057】
上述したように本発明によれば、加工レーザ光と同軸上に位置計測用の光を照射することにより、従来のオフセット距離を有する位置計測を比較して平面でない加工面に対して、加工地点の位置をより高精度に計測することができる。これにより、レーザ加工ヘッドの位置決め精度を向上させ、高精度なレーザ加工を実現することができる。
【0058】
また、前記加工対象物の加工地点を含む領域の画像の撮影を行うCCDカメラ(撮像装置)からの撮像光は、前記加工レーザ光と同軸に照射されることにより、加工地点をそのまま撮像することができるため、基準点との比較を容易に行うことができ、レーザ加工ヘッドの位置決め精度を向上させ、高精度なレーザ加工を実現することができる。
【0059】
また、距離センサとCCDカメラをレーザ加工ヘッドに設置させることにより、距離センサとCCDカメラの設置領域を別途設ける必要がなく、レーザ加工ヘッダの移動領域を拡大することができるため、加工対象物が載置されたステージの移動の制御を減少させることができ、加工作業の効率を向上させることができる。また、加工レーザ光と同軸上に計測用の光を出射させるよう設置されているため、レーザ加工ヘッドをコンパクトにすることができ、移動範囲を拡大させ加工作業の効率を向上させることができる。
【0060】
更に、距離センサと、前記撮像装置とから得られる位置データに基づいて、予め設定された基準加工地点及び加工レンズからの焦点距離に対する補正データを求める位置補正部を設けることで、3軸方向(3次元)の位置計測に基づく補正を行うことができる。これにより、加工対象物の加工面が平面でない(凹凸を有する)場合にも、高精度なレーザ加工を行うことができる。
【0061】
なお、本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
【0062】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、3次元におけるレーザ加工ヘッドの位置決め精度を向上させることができ、レーザ加工を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像処理装置を含む従来のレーザ加工装置の加工ヘッドの概要図を示す図である。
【図2】距離センサを有する従来のレーザ加工ヘッド部の一例を示す図である。
【図3】本発明におけるレーザ加工ヘッド部の一構成例を示す立体斜視図である。
【図4】本発明におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。
【図5】本発明におけるレーザ加工手順の流れを示す一例のフローチャートである。
【符号の説明】
11,31 レーザ加工ヘッド
12,32,43 照射ノズル
13,33,44 CCDカメラ
14,48 ステージ
15,53 加工対象物
21 リレーレンズ
22 マスク
23 投影レンズ
24,34,45 距離センサ
35,50 レーザ光用ミラー
36,51 加工レンズ
37,52 距離センサ用ミラー
40 レーザ加工装置
41 レーザ発振器
46 位置補正部
47 駆動部
49 制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method, and more particularly to a laser processing apparatus for improving positioning accuracy in three dimensions (X, Y, and Z axis directions) and processing a processing object with high accuracy. The present invention relates to a laser processing method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser processing apparatus moves a laser processing head (housing) having an optical system in the XY axis direction and irradiates a processing laser beam from a laser oscillator to a processing point of a processing target. Is going. In addition, recently, there is a workpiece that is not a flat surface (including irregularities), and therefore machining is performed while moving in the height direction (Z-axis direction).
[0003]
Here, in order to realize the processing as described above, as a method of adjusting the position in three dimensions (X, Y, and Z axis directions), the focus of the laser is automatically adjusted on the processing surface of the processing object. There is a teaching method for performing (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
In Patent Document 1, prior to three-dimensional laser processing, a processing object is imaged from the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by an imaging unit provided in a laser processing head to create a three-dimensional figure, A rough teaching point and welding posture are input to a figure, and a master JOB is created by an image processing apparatus. Then, a detailed job is detected and a correction JOB for correcting the master JOB is created and teaching is performed.
[0005]
Here, an outline of a laser processing head based on the invention described in Patent Document 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of a processing head of a conventional laser processing apparatus including an image processing apparatus.
[0006]
The laser processing apparatus of FIG. 1 is configured to have a laser processing head 11, an
[0007]
In other words, prior to the three-dimensional laser processing, the
[0008]
In addition, there is a laser processing apparatus provided with a distance sensor for measuring the distance from the
[0009]
In Patent Document 2, based on distance data measured by a distance sensor, an approximate curve of distance data or a moving average value is obtained to obtain a correction value for measurement error of distance data, and the correction value is used. By controlling the z stage, laser processing is performed while performing focusing in each processing unit and optimizing the focus position of the processing laser beam.
[0010]
Here, an outline of laser processing having the above-described distance sensor based on the invention described in Patent Document 2 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional laser processing head unit having a distance sensor.
[0011]
The laser processing head portion of FIG. 2 is configured to have a relay lens 21, a
[0012]
In Patent Document 2, the
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-117466
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-1563
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the apparatus configuration as shown in Patent Document 1, since the imaging means for imaging the
[0016]
Also, in Patent Document 2 in which the focal length is corrected using the
[0017]
The present invention has been made in view of the above-described problems. A laser processing apparatus and a laser for reducing the configuration of a laser processing head, improving positioning accuracy, and processing a workpiece with high accuracy. An object is to provide a processing method.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs means for solving the problems having the following characteristics.
[0019]
The invention described in claim 1 is set in advance in a laser processing apparatus for processing the processing point by irradiating the processing point of the processing target object from the laser processing head with the processing laser light emitted from the laser oscillator. And a position measuring unit that measures the position of the laser processing head that has moved to the reference processing point, and the light emitted from the position measuring unit is irradiated coaxially with the processing laser beam. .
[0020]
According to the first aspect of the present invention, by irradiating the position measuring light coaxially with the processing laser light, the position of the processing point can be more accurately set on the processing surface which is not flat (uneven). It can be measured. Thereby, the focus accuracy of the processing laser beam irradiated from the laser processing head can be improved, and highly accurate laser processing can be realized.
[0021]
The invention described in claim 2 includes an imaging device that captures an image of an area including the reference processing point, and imaging light from the imaging device is irradiated coaxially with the processing laser light. And
[0022]
According to the second aspect of the present invention, since an image including the reference processing point can be taken, an error from the reference processing point can be easily obtained, the positioning accuracy of the laser processing head is improved, and high Accurate laser processing can be realized.
[0023]
The invention described in claim 3 is characterized in that the position measuring means and the imaging device are installed in the laser processing head.
[0024]
According to the third aspect of the present invention, since the position measuring means such as the distance sensor and the imaging device such as the CCD camera are not separately installed in the moving area, the moving range of the laser processing head can be expanded. In addition, it is possible to reduce control in moving the stage on which the workpiece is placed, and to improve the efficiency of the machining operation.
[0025]
In addition, by configuring the measurement light in the position measurement means to irradiate coaxially with the processing laser light, the laser processing head including the position measurement means can be made compact, and the working range can be expanded. Efficiency can be improved.
[0026]
The invention described in claim 4 includes position correction means for correcting the positioning of the laser processing head with respect to the reference processing point based on position data obtained from the position measurement means and the imaging device. Features.
[0027]
According to the fourth aspect of the invention, since correction based on three-dimensional position measurement can be performed, high-precision laser processing is performed even when the processing surface of the processing object is not flat (there is unevenness). be able to.
[0028]
According to a fifth aspect of the present invention, in the laser processing method for processing the processing point by irradiating the processing point of the processing target object from the laser processing head with the processing laser light emitted from the laser oscillator, the laser processing method is set in advance. A position measuring step of measuring the position of the laser processing head moved to the reference processing point, and an imaging step of capturing an image of an area including the reference processing point, and measuring the position in the position measuring step The imaging light and the imaging light in the imaging stage are irradiated coaxially with the processing laser light.
[0029]
According to the fifth aspect of the present invention, by irradiating the position measurement light coaxially with the processing laser light, the position of the processing point can be more accurately determined with respect to the non-planar (uneven) processing surface. It can be measured. Thereby, the focus accuracy of the processing laser beam irradiated from the laser processing head can be improved, and highly accurate laser processing can be realized. In addition, since an image including the reference processing point can be taken, an error from the reference processing point can be easily obtained, and the positioning accuracy of the laser processing head can be improved and high-precision laser processing can be realized. Can do.
[0030]
The invention described in claim 6 includes a position correction step for correcting the positioning of the laser processing head with respect to the reference processing point based on position data obtained from the position measurement step and the imaging step. Features.
[0031]
According to the invention described in claim 6, since correction based on three-dimensional position measurement can be performed, high-precision laser processing is performed even when the processing surface of the processing object is not flat (there is unevenness). be able to.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention has moved to a preset reference processing point (reference processing point) as a pre-stage for performing processing by irradiating a processing object with a processing laser beam irradiated from a laser processing head in a laser processing apparatus. An imaging device that measures the horizontal direction (XY axis direction) of the stage on which the workpiece is placed with respect to the laser machining head, and a distance sensor that measures the height direction (Z axis direction) of the workpiece. In addition, since the processing point can be directly photographed by arranging the imaging device coaxially with the processing laser beam irradiated to the processing point, for example, highly accurate positioning with respect to a reference processing point such as an alignment mark Can be realized. In addition, by installing a distance sensor on the laser processing head and measuring the distance from the laser processing head to the processing point, the laser processing head can be made compact, even in areas where the moving space is narrow Can be moved. Thereby, the control regarding the movement of the stage can be reduced, and efficient laser processing can be performed. Furthermore, the positioning correction in the height direction of the workpiece can be performed, and the focus accuracy can be improved and high-precision laser processing can be performed.
[0033]
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a three-dimensional perspective view showing one configuration example of the laser processing head unit in the present invention.
[0034]
The laser processing head unit in FIG. 3 is configured to include a
[0035]
In FIG. 3, laser light is imaged by the
[0036]
Further, the
[0037]
In FIG. 3, for example, the
[0038]
Further, the
[0039]
Further, the
[0040]
As described above, the position of the laser processing head can be measured with high accuracy by measuring the processing position of the
[0041]
Further, since the
[0042]
The configuration of the laser processing head unit shown in FIG. 3 is not limited to the above. For example, the positions of the
[0043]
Next, a laser processing apparatus having the above-described laser processing head unit will be described with reference to the drawings.
[0044]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the laser processing apparatus according to the present invention.
[0045]
4 includes a
[0046]
In addition, about the movement, either the
[0047]
In addition, about the correction value calculation method regarding the difference | error with a reference | standard process point, it can obtain | require by using the method of patent document 1 and 2 mentioned above. For example, the correction value can be calculated by obtaining an approximate curve of distance data or obtaining a moving average value. The correction value is calculated from an error between the measured value and the reference processing point by measuring the position of the laser processing head that has moved with respect to a preset reference processing point. Further, by correcting the positioning error so that the focal point of the laser beam imaged by the
[0048]
Next, the laser processing procedure in the present invention will be described using a flowchart. The laser processing procedure will be described based on the configuration of the laser processing apparatus in FIG. 4, but the configuration of the laser processing apparatus in the present invention is not limited to this.
[0049]
FIG. 5 is a flowchart of an example showing the flow of the laser processing procedure in the present invention. Here, it is assumed that the
[0050]
In FIG. 5, first, the
[0051]
Next, the position of the moved laser processing head in the XY axis direction is measured using the CCD camera 44 (S03). In the measurement, an image of a region including a processing point is captured by imaging light from the
[0052]
Further, the position of the machining point in the Z-axis direction is measured using the
[0053]
Next, the
[0054]
After completion of the correction in S05, the
[0055]
After S06 ends, the
[0056]
With the laser processing procedure described above, the positioning accuracy of the laser processing head in three dimensions can be improved, and laser processing can be performed with high accuracy.
[0057]
As described above, according to the present invention, a processing point is compared with a processing surface that is not flat by comparing position measurement having a conventional offset distance by irradiating position measuring light coaxially with the processing laser light. Can be measured with higher accuracy. Thereby, the positioning accuracy of the laser processing head can be improved and high-precision laser processing can be realized.
[0058]
In addition, imaging light from a CCD camera (imaging device) that captures an image of an area including the processing point of the processing object is irradiated coaxially with the processing laser light, thereby imaging the processing point as it is. Therefore, comparison with the reference point can be easily performed, positioning accuracy of the laser processing head can be improved, and high-precision laser processing can be realized.
[0059]
In addition, by installing the distance sensor and the CCD camera on the laser processing head, it is not necessary to provide a separate installation area for the distance sensor and the CCD camera, and the moving area of the laser processing header can be expanded, so Control of movement of the stage placed can be reduced, and the efficiency of the machining operation can be improved. Moreover, since it is installed so as to emit measurement light coaxially with the processing laser light, the laser processing head can be made compact, and the moving range can be expanded to improve the efficiency of the processing operation.
[0060]
Furthermore, by providing a position correction unit for obtaining correction data for a reference processing point set in advance and a focal length from the processing lens based on position data obtained from the distance sensor and the imaging device, the three-axis direction ( Correction based on (three-dimensional) position measurement can be performed. Thereby, even when the processing surface of the processing object is not flat (having irregularities), high-precision laser processing can be performed.
[0061]
It should be noted that the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and embodiments can be considered without departing from the scope of the claimed invention.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the positioning accuracy of the three-dimensional laser processing head can be improved, and laser processing can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of a processing head of a conventional laser processing apparatus including an image processing apparatus.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional laser processing head unit having a distance sensor.
FIG. 3 is a three-dimensional perspective view showing a configuration example of a laser processing head portion in the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a laser processing apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart of an example showing a flow of a laser processing procedure in the present invention.
[Explanation of symbols]
11, 31
Claims (6)
予め設定された基準加工地点に移動した前記レーザ加工ヘッドの位置を計測する位置計測手段を有し、
前記位置計測手段から出射された光は、前記加工レーザ光と同軸に照射されることを特徴とするレーザ加工装置。In the laser processing apparatus for processing the processing point by irradiating the processing point of the processing object from the laser processing head with the processing laser light emitted from the laser oscillator,
Having a position measuring means for measuring the position of the laser processing head moved to a preset reference processing point;
The laser processing apparatus, wherein the light emitted from the position measuring means is irradiated coaxially with the processing laser light.
前記撮像装置からの撮像光は、前記加工レーザ光と同軸に照射されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。An imaging device that captures an image of an area including the reference processing point;
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the imaging light from the imaging apparatus is irradiated coaxially with the processing laser light.
予め設定された基準加工地点に移動した前記レーザ加工ヘッドの位置を計測する位置計測段階と
前記基準加工地点を含む領域の画像を撮影する撮像段階とを有し、
前記位置計測段階における位置を計測するための光と、前記撮像段階における撮像光とは前記加工レーザ光と同軸に照射することを特徴とするレーザ加工方法。In the laser processing method for processing the processing point by irradiating the processing point of the processing object from the laser processing head with the processing laser light emitted from the laser oscillator,
A position measurement step for measuring the position of the laser processing head moved to a preset reference processing point, and an imaging step for capturing an image of an area including the reference processing point;
The laser processing method, wherein the light for measuring the position in the position measurement stage and the imaging light in the imaging stage are irradiated coaxially with the processing laser light.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008023550A (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Stopper welding apparatus |
JP2008068312A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Keyence Corp | Laser beam machining apparatus, offset adjusting method in height direction in three-dimensional laser beam machining, and control program of laser beam machining apparatus |
JP2009184011A (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Contrel Technology Co Ltd | Combined cutting machine |
US20110017716A1 (en) * | 2008-02-19 | 2011-01-27 | M-Solv Limited | Laser processing a multi-device panel |
JP2011085508A (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Toshiba Corp | Device and method for remote welding |
TWI392551B (en) * | 2009-03-31 | 2013-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | Laser processing device and laser processing method |
JP2014213348A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 株式会社アマダ | Image processing system, and method therefor |
KR101803783B1 (en) | 2016-03-31 | 2017-12-05 | 창원대학교 산학협력단 | Cutting Apparatus for setting of Machining Origin |
JP2018008290A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | ファナック株式会社 | Laser processing device and laser processing system |
JP2018118296A (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 株式会社ディスコ | Laser processing device |
WO2021025119A1 (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 | 株式会社ニコン | Processing device |
KR20220098831A (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-12 | (주)다원넥스뷰 | Micro Soldering Method |
-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003036613A patent/JP2004243383A/en active Pending
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008023550A (en) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Stopper welding apparatus |
JP4607064B2 (en) * | 2006-07-20 | 2011-01-05 | 原子燃料工業株式会社 | Stopper welding equipment |
JP2008068312A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Keyence Corp | Laser beam machining apparatus, offset adjusting method in height direction in three-dimensional laser beam machining, and control program of laser beam machining apparatus |
JP2009184011A (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Contrel Technology Co Ltd | Combined cutting machine |
US20110017716A1 (en) * | 2008-02-19 | 2011-01-27 | M-Solv Limited | Laser processing a multi-device panel |
US8710403B2 (en) * | 2008-02-19 | 2014-04-29 | M-Solv Ltd. | Laser processing a multi-device panel |
TWI392551B (en) * | 2009-03-31 | 2013-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | Laser processing device and laser processing method |
JP2011085508A (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Toshiba Corp | Device and method for remote welding |
JP2014213348A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 株式会社アマダ | Image processing system, and method therefor |
KR101803783B1 (en) | 2016-03-31 | 2017-12-05 | 창원대학교 산학협력단 | Cutting Apparatus for setting of Machining Origin |
JP2018008290A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | ファナック株式会社 | Laser processing device and laser processing system |
US10451738B2 (en) | 2016-07-13 | 2019-10-22 | Fanuc Corporation | Laser processing device and laser processing system |
US10473783B2 (en) | 2016-07-13 | 2019-11-12 | Fanuc Corporation | Laser processing device and laser processing system |
US10481264B2 (en) | 2016-07-13 | 2019-11-19 | Fanuc Corporation | Laser processing device and laser processing system |
JP2018118296A (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 株式会社ディスコ | Laser processing device |
CN108356408A (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-03 | 株式会社迪思科 | Laser processing device |
KR20180088582A (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-06 | 가부시기가이샤 디스코 | Laser processing apparatus |
CN108356408B (en) * | 2017-01-27 | 2021-07-09 | 株式会社迪思科 | Laser processing apparatus |
KR102325714B1 (en) * | 2017-01-27 | 2021-11-11 | 가부시기가이샤 디스코 | Laser processing apparatus |
WO2021025119A1 (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 | 株式会社ニコン | Processing device |
CN114206538A (en) * | 2019-08-08 | 2022-03-18 | 株式会社尼康 | Processing device |
KR20220098831A (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-12 | (주)다원넥스뷰 | Micro Soldering Method |
KR102467613B1 (en) * | 2021-01-05 | 2022-11-17 | (주)다원넥스뷰 | Micro Soldering Method |
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