JP2006011108A - Optical positioning device amd method, and laser beam machining apparatus, and laser beam machining method using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザ加工装置や画像検査装置などに組込まれる光学位置決め装置と光学位置決め方法及びそれを用いたレーザ加工装置とレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to an optical positioning device and an optical positioning method incorporated in a laser processing device, an image inspection device, and the like, and a laser processing device and a laser processing method using the same.
レーザ加工装置や画像検査装置などでは、レーザ光や可視光などの光を利用して物体の加工や対象物の検査が広く行われている。例えばプリント基板用レーザ加工装置では、プリント基板にレーザ光を照射して、多層プリント基板の層間接続回路であるIVH(インナー・バイア・ホール)の穴加工を行っている。 In laser processing apparatuses, image inspection apparatuses, and the like, processing of objects and inspection of objects are widely performed using light such as laser light and visible light. For example, in a laser processing apparatus for a printed circuit board, the printed circuit board is irradiated with laser light to perform IVH (inner via hole) drilling, which is an interlayer connection circuit of the multilayer printed circuit board.
図25にプリント基板用レーザ加工装置の概要を示す。制御装置101は、レーザ発振器102、ガルバノ装置104、加工テーブル106、カメラ107の制御を行う。レーザ発振器102は、加工用のレーザ光103を出力する。ガルバノ装置104は、2軸のモータに取付けられたミラーによって、レーザ光103の位置決めを行う。fθレンズ105は、レーザ光103を集光する。カメラ107は、プリント基板108上の位置決めマークや位置補正用の加工穴の位置検出を行う。加工テーブル106は、加工するプリント基板108を搭載し、位置決めを行う。 FIG. 25 shows an outline of a laser processing apparatus for a printed circuit board. The control device 101 controls the laser oscillator 102, the galvano device 104, the processing table 106, and the camera 107. The laser oscillator 102 outputs a laser beam 103 for processing. The galvano device 104 positions the laser beam 103 by a mirror attached to a biaxial motor. The fθ lens 105 condenses the laser light 103. The camera 107 detects the position of a positioning mark on the printed circuit board 108 and a processing hole for position correction. The processing table 106 is mounted with a printed circuit board 108 to be processed.
次にプリント基板用レーザ加工装置の動作について説明する。レーザ発振器102から出力されたレーザ光103は、ガルバノ装置104で位置決めを行い、集光レンズ105によって集光され、プリント基板108の所定の位置に照射され、穴加工を行う。 Next, the operation of the laser processing apparatus for printed circuit boards will be described. The laser beam 103 output from the laser oscillator 102 is positioned by the galvano device 104, condensed by the condenser lens 105, irradiated to a predetermined position of the printed circuit board 108, and drilling is performed.
近年、電子機器の小型・軽量化が求められているが、これを実現するために多層プリント基板による電子部品の高密度実装が進んでいる。これは1枚の多層プリント基板に形成するIVHの穴数増加、小径化、高密度化することになり、これに対応するためにはプリント基板用レーザ加工装置の穴加工精度を高精度化する必要があり、加工穴の位置精度として±10μm以内が求められる。これを実現するには、ガルバノ装置の位置決め精度を±5μm以内にする必要がある。 In recent years, electronic devices have been required to be smaller and lighter. To achieve this, high-density mounting of electronic components using a multilayer printed circuit board has been progressing. This will increase the number of IVH holes formed on a single multilayer printed circuit board, reduce the diameter, and increase the density. In order to respond to this, the hole processing accuracy of the laser processing apparatus for printed circuit boards is increased. It is necessary, and the positional accuracy of the processed hole is required to be within ± 10 μm. In order to realize this, the positioning accuracy of the galvano device needs to be within ± 5 μm.
ガルバノ装置の位置誤差としては、ガルバノ装置のインポジションや温度変動など駆動系に起因する位置誤差と、光学系に起因する位置誤差がある。この光学系の位置誤差としては、ガルバノ装置のような光走査装置とfθレンズのような集光レンズを組合わせてレーザ光の位置決めを行う場合、加工平面上で歪みが発生し、指令位置に対して加工位置に位置ずれが生じるというものである。 The position error of the galvano device includes a position error caused by the drive system such as an in-position of the galvano device and temperature fluctuation, and a position error caused by the optical system. As a positional error of this optical system, when positioning a laser beam by combining an optical scanning device such as a galvano device and a condensing lens such as an fθ lens, distortion occurs on the processing plane and the command position is In contrast, the processing position is displaced.
図26に光学系の歪みを示す。この歪みは図26(a)のようなガルバノ装置の幾何学的な歪みと、図26(b)のようなfθレンズの非線形成分による歪みが合成されて、図26(c)のような歪みとなる。 FIG. 26 shows the distortion of the optical system. This distortion is obtained by synthesizing the geometric distortion of the galvano apparatus as shown in FIG. 26A and the distortion due to the non-linear component of the fθ lens as shown in FIG. It becomes.
この歪みを小さくするには限界があるため、この位置ずれをなくすにはこの歪みを補正する補正データを作成し、その補正データから指令位置を作成し、ガルバノ装置を位置決めする必要があり、例えばプリント基板用レーザ加工装置においてはこの補正データの精度として、1μm以下にする必要がある。 Since there is a limit to reducing this distortion, it is necessary to create correction data for correcting this distortion, create a command position from the correction data, and position the galvano device in order to eliminate this displacement. In the printed circuit board laser processing apparatus, the accuracy of the correction data needs to be 1 μm or less.
これらの補正データの作成方法としては、加工位置をスプライン補間し、そのスプライン補間計算から補正データを作成する方法(例えば、特許文献1)がある。 As a method for creating these correction data, there is a method (for example, Patent Document 1) in which correction data is generated from spline interpolation calculation of a machining position.
また加工位置と指令位置を線形解析して補正データを作成する方法もある。 There is also a method of creating correction data by linearly analyzing the machining position and the command position.
図27は、加工位置と指令位置の線形解析図である。図27(a)は、補正データを作成したい補正位置PfhとPfhを囲む四角形を構成する4点の加工位置Pf1,Pf2,Pf3,Pf4である。この位置関係を線形解析して、Pfhの位置を四角形の各辺の内分比率(a:1−a,b:1−b)で表す。図27(b)は、補正データPchとPchを囲む四角形を構成する4点の指令位置Pc1,Pc2,Pc3,Pf4である。図27(a)で求めた内分比率を図27(b)の四角形に適用し、補正データPchを求める。
従来の補正データを作成するスプライン補間では、大まかな歪み特性は数式化できるが、プリント基板用レーザ加工装置で搭載するガルバノ装置のように高精度な補正データが要求するものでは、スプライン補間は誤差が大きく、適用できないという課題があった。 In spline interpolation that creates conventional correction data, rough distortion characteristics can be expressed in mathematical formulas. However, if high-precision correction data is required, such as a galvano device installed in a laser processing device for printed circuit boards, spline interpolation is an error. However, there was a problem that it was not applicable.
また加工位置と指令位置を線形解析して補正データを作成する場合、補正データに高精度が要求されない場合、線形解析処理に近似式を適用して簡単な数式計算で処理できるが、高精度な補正データを必要とする場合には非常に数式が複雑になって計算処理が膨大となり、補正データ作成に長時間を要するという課題があった。 Also, when creating correction data by linearly analyzing the machining position and the command position, if high accuracy is not required for the correction data, an approximate expression can be applied to the linear analysis process and processing can be performed with simple mathematical formulas. When the correction data is required, the mathematical formula becomes very complicated and the calculation processing becomes enormous, and there is a problem that it takes a long time to create the correction data.
本発明は上記課題を解決し、高精度な補正データと指令位置を作成することができる光学位置決め装置及びその制御方法及びそれを用いたレーザ加工装置とレーザ加工方法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an optical positioning device and a control method thereof capable of creating highly accurate correction data and a command position, and a laser processing device and a laser processing method using the same. .
上記課題を解決するために本発明は、光路を少なくとも二次元に位置決めする光走査部と、前記光走査部が位置決めした光路の位置を検出する位置検出部を備え、前記光走査部の幾何学的または光学的な光路の位置ずれに対する補正データを作成する補正データ作成部と、補正データを格納する補正データ格納部を設け、補正位置を内包する多角形を構成する光走査部の前記多角形の頂点を示す指令位置と、前記指令位置に対応する多角形を構成する頂点の検出位置から前記指令位置で構成する多角形の重心位置を基準として補正位置の位置情報を演算し、指令位置で構成する多角形に演算した位置情報を対応させて補正データを作成し、補正データを格納するものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes an optical scanning unit that positions an optical path at least two-dimensionally, and a position detection unit that detects the position of the optical path positioned by the optical scanning unit. Correction data generating unit for generating correction data for positional deviation of the optical or optical path and a correction data storage unit for storing the correction data, and the polygon of the optical scanning unit constituting the polygon containing the correction position The position information of the correction position is calculated from the command position indicating the vertex of the polygon and the detected position of the vertex constituting the polygon corresponding to the command position, using the center of gravity position of the polygon formed by the command position as a reference. Correction data is created by associating the calculated position information with the polygons to be configured, and the correction data is stored.
そして、この構成により、指令位置作成部で作成した指令位置を用いて光走査部の位置決めを行い、そのときの位置検出部の検出位置と、指令位置から、補正データ作成部で補正データを作成し、そのときの補正データと、目標位置から指令位置作成部で指令位置を作成する。 With this configuration, the optical scanning unit is positioned using the command position created by the command position creation unit, and correction data is created by the correction data creation unit from the detected position of the position detection unit and the command position at that time. Then, the command position is created by the command position creation unit from the correction data at that time and the target position.
以上のように、補正データを作成したい補正位置と、補正位置を囲む多角形の頂点と加工位置との位置関係を多角形の重心位置を基準にしたベクトルとベクトル係数で表し、対応する各点の指令位置のベクトルにそのベクトル係数を当てはめて補正データを作成するため、計算処理に近似や省略などなく簡単なベクトル計算だけで高精度な補正データが作成できる。 As described above, the positional relationship between the correction position for which correction data is to be created, the vertex of the polygon surrounding the correction position, and the processing position is expressed as a vector and vector coefficient based on the center of gravity of the polygon, and each corresponding point Since the correction coefficient is generated by applying the vector coefficient to the vector at the command position, highly accurate correction data can be generated by simple vector calculation without approximation or omission in the calculation process.
また簡単なベクトル計算だけのため、処理時間が短い高速な補正データ作成ができる。 Moreover, since only simple vector calculation is performed, high-speed correction data can be created with a short processing time.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図1から図24を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の光学位置決め装置を搭載したプリント基板用レーザ加工装置の構成を示す図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus for a printed circuit board on which the optical positioning device of the present invention is mounted.
図1において、プリント基板用レーザ加工装置の主な構成としては、加工プログラム、加工条件、パラメータなどを入力する入力部1と、加工機全体を制御する制御部2と、レーザ光を出力するレーザ発振部3、穴加工を行うワークを搭載し、位置決めを行う加工テーブル部4,2軸のモータでミラーを位置決めしてレーザ光の位置決めを行うガルバノスキャナ部5、レーザ光で加工した加工穴やワーク上の位置決めマークを撮像するカメラ部6がある。 In FIG. 1, the main configuration of the laser processing apparatus for a printed circuit board includes an input unit 1 for inputting a processing program, processing conditions, parameters, a control unit 2 for controlling the entire processing machine, and a laser for outputting laser light. Oscillating unit 3, workpiece table for mounting holes, processing table unit 4 for positioning, galvano scanner unit 5 for positioning the laser beam by positioning the mirror with a 2-axis motor, processing holes processed by laser beam There is a camera unit 6 that images a positioning mark on the workpiece.
制御部2は、主制御部7、レーザ制御部8、加工テーブル制御部9、ガルバノ制御部10、位置検出部11で構成する。主制御部7は、シーケンス制御部12と光学位置決め部13で構成している。 The control unit 2 includes a main control unit 7, a laser control unit 8, a processing table control unit 9, a galvano control unit 10, and a position detection unit 11. The main control unit 7 includes a sequence control unit 12 and an optical positioning unit 13.
シーケンス制御部11は入力部1から入力したプログラム、加工条件などのデータを解析し、レーザ制御部3、加工テーブル制御部4、ガルバノ制御部5、位置検出部6にそれぞれ動作指令を出力する。また光学位置決め部13に補正データの作成に必要な位置データを出力する。またガルバノ制御部10の目標位置を出力し、光学位置補正後の指令位置を入力する。 The sequence control unit 11 analyzes data such as a program and machining conditions input from the input unit 1, and outputs operation commands to the laser control unit 3, the machining table control unit 4, the galvano control unit 5, and the position detection unit 6, respectively. In addition, position data necessary for creating correction data is output to the optical positioning unit 13. Further, the target position of the galvano controller 10 is output, and the command position after optical position correction is input.
光学位置決め部13は補正データ作成部14、補正データ格納部15、指令位置作成部16から構成する。補正データ作成部14はシーケンス部12から入力された位置データから補正データを作成する。補正データ格納部15は補正データ作成部14で作成した補正データを格納する。指令位置作成部16はシーケンス部12から入力されたガルバノ制御部10の目標位置と補正データ格納部15の補正データから指令位置を作成し、シーケンス部12に出力する。 The optical positioning unit 13 includes a correction data creation unit 14, a correction data storage unit 15, and a command position creation unit 16. The correction data creation unit 14 creates correction data from the position data input from the sequence unit 12. The correction data storage unit 15 stores the correction data created by the correction data creation unit 14. The command position creation unit 16 creates a command position from the target position of the galvano control unit 10 input from the sequence unit 12 and the correction data of the correction data storage unit 15 and outputs the command position to the sequence unit 12.
レーザ制御部8は主制御部7からレーザ出力指令を入力すると、レーザ発振部3にレーザ出力指令信号を出力する。また主制御部7にレーザ発振部3のレーザ発振部の動作情報などを出力する。 When the laser control unit 8 receives a laser output command from the main control unit 7, it outputs a laser output command signal to the laser oscillation unit 3. Further, the operation information of the laser oscillation unit of the laser oscillation unit 3 is output to the main control unit 7.
レーザ発振部3は、レーザ制御部8からレーザ出力指令信号を入力すると、レーザ出力信号に従い、レーザ光を出力する。またレーザ制御部8にレーザ出カモニタ信号などを出力する。加工テーブル制御部9は指令速度などの制御パラメータや加工テーブル動作指令が主制御部7から入力されると、位置制御を行い、モータ駆動指令信号を加工テーブル部4に出力する。またモータの位置情報などを主制御部7に出力する。加工テーブル部4は、加工テーブル制御部9からモータ駆動指令信号を入力すると、モータ駆動指令信号に従い、モータを駆動する。また、モータの位置検出信号を加工テーブル制御部9に出力する。 When a laser output command signal is input from the laser control unit 8, the laser oscillation unit 3 outputs laser light according to the laser output signal. Further, a laser output monitor signal or the like is output to the laser controller 8. When a control parameter such as a command speed or a machining table operation command is input from the main control unit 7, the machining table control unit 9 performs position control and outputs a motor drive command signal to the machining table unit 4. In addition, the motor position information and the like are output to the main control unit 7. When the machining table unit 4 receives a motor drive command signal from the machining table control unit 9, the machining table unit 4 drives the motor according to the motor drive command signal. In addition, a motor position detection signal is output to the machining table control unit 9.
ガルバノ制御部10は指令速度などの制御パラメータやガルバノ動作指令が主制御部7から入力されると、位置制御を行い、ガルバノ駆動指令信号をガルバノスキャナ部5に出力する。またガルバノスキャナ部5の位置情報などを主制御部7に出力する。ガルバノスキャナ部5はガルバノ制御部10から駆動指令信号を入力すると、駆動指令信号に従い、モータを駆動する。また、モータの位置検出信号をガルバノ制御部10に出力する。 When a control parameter such as a command speed or a galvano operation command is input from the main control unit 7, the galvano control unit 10 performs position control and outputs a galvano drive command signal to the galvano scanner unit 5. Further, position information of the galvano scanner unit 5 and the like are output to the main control unit 7. When the galvano scanner unit 5 receives a drive command signal from the galvano control unit 10, it drives the motor in accordance with the drive command signal. The motor position detection signal is output to the galvano controller 10.
位置検出部11は、主制御部7から位置検出指令を入力すると、カメラ部6に検出信号を出力する。またカメラ部6の撮像画像から位置検出を行い、位置検出結果を主制御部7に出力する。 When the position detection command is input from the main control unit 7, the position detection unit 11 outputs a detection signal to the camera unit 6. In addition, position detection is performed from the captured image of the camera unit 6, and the position detection result is output to the main control unit 7.
カメラ部6は位置検出部11から検出信号を入力すると、カメラで加工穴を撮像し、撮像画像を位置検出部11に出力する。 When the camera unit 6 receives the detection signal from the position detection unit 11, the camera unit 6 captures the processed hole and outputs the captured image to the position detection unit 11.
図2は光学位置決め部13の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the optical positioning unit 13.
まず補正データ作成部14の構成について説明する。 First, the configuration of the correction data creation unit 14 will be described.
位置データ記憶部20は、補正データの作成に必要な位置データをシーケンス部12から入力し、記憶する。位置データとしては、補正データを作成する位置を示す補正位置データ21と、ガルバノ制御部10に出力する位置指令データ22と、ガルバノスキャナ部5で格子状のレーザ加工穴を行い位置検出部11で位置検出した加工穴の位置を表す加工位置データ23からなる。ここでは、補正位置データ21を位置指令データ22にコピーする。 The position data storage unit 20 receives position data necessary for creating correction data from the sequence unit 12 and stores it. As the position data, correction position data 21 indicating the position where correction data is to be created, position command data 22 output to the galvano control unit 10, and lattice laser processing holes are formed in the galvano scanner unit 5, and the position detection unit 11 performs the processing. It consists of machining position data 23 representing the position of the machining hole whose position has been detected. Here, the corrected position data 21 is copied to the position command data 22.
加工位置エリア探索部24は、位置データ記憶部20から補正位置データ21と加工位置データ23を入力すると、補正データを作成する各補正位置に対して、その補正位置を囲む加工位置4点を加工位置データ23から探索する。 When the correction position data 21 and the processing position data 23 are input from the position data storage unit 20, the processing position area search unit 24 processes four processing positions surrounding the correction position for each correction position for generating correction data. Search from the position data 23.
加工位置重心演算部25は、加工位置エリア探索部24で探索した4点の加工位置データを入力すると、その4点で囲まれる四角形の重心位置を演算する。 When the machining position centroid calculating unit 25 receives the four machining position data searched by the machining position area searching unit 24, the machining position centroid calculating unit 25 calculates a square centroid position surrounded by the four points.
指令位置重心演算部26は、加工位置エリア探索部24で探索した4点の加工位置データを入力すると、その加工位置に対応する指令位置データを位置データ記憶部20の指令位置データ22から入力し、その4点の指令位置データで囲まれる四角形の重心位置を演算する。 When the command position centroid calculating unit 26 inputs the four machining position data searched by the machining position area searching unit 24, the command position data corresponding to the machining position is input from the command position data 22 of the position data storage unit 20. Then, the center of gravity of the quadrangle surrounded by the command position data of the four points is calculated.
加工位置ベクトル係数演算部27は、補正位置データと、探索した4点の加工位置データと、加工位置重心演算部25で演算した重心位置データを入力すると、重心位置を始点とした各加工位置までのベクトルの中の2つのベクトルを使って、重心位置から補正位置までのベクトルを表し、2つの各ベクトルに乗算する係数2つを演算する。 When the corrected position data, the searched four-point processed position data, and the centroid position data calculated by the processed position centroid calculating unit 25 are input, the processed position vector coefficient calculating unit 27 reaches each processed position starting from the centroid position. The vector from the center of gravity position to the correction position is represented using two of the vectors, and two coefficients for multiplying each of the two vectors are calculated.
補正データ演算部28は、指令位置重心演算部26から4点の指令位置データと、演算した重心位置データが、加工位置ベクトル係数演算部27から演算した2つのベクトル係数を入力すると、重心位置を始点とした各指令位置までの4つのベクトルの中の対応する2つのベクトルと、加工位置ベクトル係数を乗算して、補正データを演算する。 The correction data calculation unit 28 receives the four-point command position data from the command position centroid calculation unit 26 and the two vector coefficients calculated from the machining position vector coefficient calculation unit 27 based on the calculated centroid position data. The correction data is calculated by multiplying the corresponding two of the four vectors up to each command position as the start point by the machining position vector coefficient.
補正データ格納部15は、補正データ作成部14で作成した補正データを各補正位置データに対応させて記憶する。 The correction data storage unit 15 stores the correction data created by the correction data creation unit 14 in association with each correction position data.
指令位置作成部16の構成について説明する。目標位置記憶部29は、ガルバノスキャナ部6でレーザ光を位置決めしたい場所を示す目標位置データをシーケンス部12から入力し、記億する。 The configuration of the command position creation unit 16 will be described. The target position storage unit 29 inputs target position data indicating a position where the galvano scanner unit 6 wants to position the laser beam from the sequence unit 12 and records it.
補正位置エリア探索部30は、目標位置記憶部29から目標位置データを入力すると、その目標位置を囲む補正位置4点を補正データ格納部15から探索する。 When the target position data is input from the target position storage unit 29, the correction position area search unit 30 searches the correction data storage unit 15 for four correction positions surrounding the target position.
補正位置重心演算部31は、補正位置エリア探索部30で探索した4点の補正位置データを入力すると、その4点の補正位置で囲まれる四角形の重心位置を演算する。 When the four correction position data searched by the correction position area search unit 30 are input, the correction position barycenter calculation unit 31 calculates a quadrature barycentric position surrounded by the four correction positions.
補正データ重心演算部32は、補正位置エリア探索部30で探索した4点の加工位置データを入力すると、探索した4点の補正位置データに対応する補正データを補正データ格納部15から入力し、その4点の補正データで囲まれる四角形の重心位置を演算する。 When the correction data center of gravity calculation unit 32 inputs the four processing position data searched by the correction position area search unit 30, the correction data corresponding to the searched four correction position data is input from the correction data storage unit 15. The center-of-gravity position of the quadrangle surrounded by the four correction data is calculated.
補正位置ベクトル係数演算部33は、目標位置と、探索した4点の補正位置データおよびその重心位置データが補正位置重心演算部31から入力されると、重心位置を始点とした各補正位置までの4つのベクトルの中の2つのベクトルを使って、重心位置から目標位置までのベクトルを表し、2つの各ベクトルに乗算する係数2つを演算する。 When the correction position vector coefficient calculation unit 33 receives the target position, the four corrected position data searched for, and the centroid position data thereof from the correction position centroid calculation unit 31, the correction position vector coefficient calculation unit 33 obtains the correction position vector coefficient calculation unit 33. Two of the four vectors are used to represent a vector from the center of gravity position to the target position, and two coefficients for multiplying each of the two vectors are calculated.
指令位置作成部34は、補正データ重心演算部32から4つの補正データと重心位置データが、補正位置ベクトル係数演算部33から演算した2つの補正位置ベクトル係数を入力すると、重心位置を始点とした各補正データまでの4つのベクトルの中の対応する2つのベクトルと、補正位置ベクトル係数を乗算して、指令位置を演算する。 The command position creation unit 34 receives the four correction data and the centroid position data from the correction data centroid calculation unit 32 and the two correction position vector coefficients calculated from the correction position vector coefficient calculation unit 33, and the centroid position is set as the starting point. The command position is calculated by multiplying the corresponding two of the four vectors up to each correction data by the correction position vector coefficient.
次に補正データ作成処理について詳細を説明する。図3は初回の補正データ作成時の加工穴の分布を示す図である。 Next, the correction data creation process will be described in detail. FIG. 3 is a diagram showing a distribution of processed holes at the time of creating correction data for the first time.
初回の補正データ作成の加工では、補正データがないため、光学位置ずれの位置補正が行われていない指令位置でガルバノスキャナ部5を位置決めして、穴加工を行う。そのため図3のように、光学系の歪み特性による位置ずれが発生し、指令位置からずれた加工位置となっている。ここでは補正データ処理を簡単にするため、補正データを作成する補正位置と指令位置を同じ位置にして穴加工を行っている。また補正データ作成処理を分かりやすくするため、X方向、Y方向に等間隔の格子状の指令位置で穴加工を行っている。格子間隔や全加工範囲の大きさは、ガルバノスキャナ部5の走査範囲やfθレンズの特性と必要加工精度から決定する。 In the first correction data creation processing, since there is no correction data, the galvano scanner unit 5 is positioned at the command position where the optical position shift is not corrected, and hole processing is performed. For this reason, as shown in FIG. 3, a position shift occurs due to the distortion characteristics of the optical system, and the machining position is shifted from the command position. Here, in order to simplify the correction data processing, the drilling is performed with the correction position for creating the correction data and the command position at the same position. Further, in order to make the correction data creation process easy to understand, holes are drilled at lattice-shaped command positions that are equally spaced in the X and Y directions. The lattice interval and the size of the entire processing range are determined from the scanning range of the galvano scanner unit 5, the characteristics of the fθ lens, and the required processing accuracy.
次に補正データを作成する場合、図3の指令位置と加工位置の位置ずれ関係から、補正位置の補正データを作成する必要がある。補正データは、補正位置に穴加工するために必要な指令位置にあたる。そこで、任意1点の補正位置を囲む加工位置4点を探索し、その加工位置4点と補正位置の位置関係を、その加工位置4点に対応した指令位置に当てはめて、補正データを作成する。位置関係の割り出し方法として、各4点で作られる四角形の重心位置を基準としたベクトルを用いる。 Next, when creating correction data, it is necessary to create correction data for the correction position from the positional deviation relationship between the command position and the machining position in FIG. The correction data corresponds to a command position necessary for drilling a hole at the correction position. Therefore, four machining positions surrounding one arbitrary correction position are searched, and the positional relationship between the four machining positions and the correction position is applied to a command position corresponding to the four machining positions to create correction data. . As a method for determining the positional relationship, a vector based on the center of gravity of a quadrilateral formed by four points is used.
まず、任意の補正位置を囲む加工位置4点を探索する必要がある。探索方法は、位置データ記億部20に格納されている加工位置データと任意の1点の補正位置データの各座標データを比較していけばよい。 First, it is necessary to search for four processing positions surrounding an arbitrary correction position. The search method may be performed by comparing each coordinate data of the machining position data stored in the position data storage unit 20 and one arbitrary correction position data.
図4に初回の補正データ作成のベクトル図を示す。図4(a)は、補正データ作成を行う任意の補正位置1点と、その点を囲む4点の加工位置を示す図で、Pfhが補正位置であり、Pf1,Pf2,Pf3,Pf4が補正位置Pfhを囲む4点の加工位置である。Pfgは4点の加工位置を頂点とする四角形の重心位置である。Pf1の座標を(xf1,yf1)、Pf2の座標を(xf2,yf2)、Pf3の座標を(xf3,yf3)、Pf4の座標を(xf4,yf4)とすると、重心位置Pfgの座標(xfg,yfg)は、式(1)、(2)で算出する。
xfg=(xf1+xf2+xf3+xf4)/4・・・(1)
yfg=(yf1+yf2+yf3+yf4)/4・・・(2)
重心位置を始点としたPf1,Pf2,Pf3,Pf4,Pfhの各点へのベクトルをVf1,Vf2,Vf3,Vf4,Vfhとする。図4(a)では、補正位置Pfhは、Pfg,Pf1とPf2を頂点とする三角形の中に存在するので、Vfhは、Vf1とVf2で表すことができる。Vfhは、Vfh1とVfh2の合成ベクトルでVfh1,Vfh2は加工位置ベクトル係数Kf1,Kf2を用いて式(3)、(4)で表せる。
Vfh1=Kf1×Vf1・・・(3)
Vfh2=Kf2×Vf2・・・(4)
よって、Vfhは、式(5)で表せる。
Vfh=Vfh1+Vfh2=Kfl×Vf1+Kf2×Vf2・・・(5)
このように補正位置Pfhは、式(5)のように重心位置Pfgを基準とした加工位置2点のベクトルVf1,Vf2と、加工位置ベクトル係数Kf1,Kf2で表すことができる。
FIG. 4 shows a vector diagram for creating the first correction data. FIG. 4A is a diagram showing one arbitrary correction position for generating correction data and four processing positions surrounding the correction position. Pfh is a correction position, and Pf1, Pf2, Pf3, and Pf4 are corrections. Four machining positions surrounding the position Pfh. Pfg is a center of gravity position of a quadrangle having four processing positions as apexes. If the coordinates of Pf1 are (xf1, yf1), the coordinates of Pf2 are (xf2, yf2), the coordinates of Pf3 are (xf3, yf3), and the coordinates of Pf4 are (xf4, yf4), the coordinates (xfg, yfg) is calculated by equations (1) and (2).
xfg = (xf1 + xf2 + xf3 + xf4) / 4 (1)
yfg = (yf1 + yf2 + yf3 + yf4) / 4 (2)
Vf1, Vf2, Vf3, Vf4, and Vfh are vectors to Pf1, Pf2, Pf3, Pf4, and Pfh starting from the center of gravity. In FIG. 4A, since the correction position Pfh exists in a triangle having Pfg, Pf1 and Pf2 as vertices, Vfh can be expressed by Vf1 and Vf2. Vfh is a combined vector of Vfh1 and Vfh2, and Vfh1 and Vfh2 can be expressed by equations (3) and (4) using machining position vector coefficients Kf1 and Kf2.
Vfh1 = Kf1 × Vf1 (3)
Vfh2 = Kf2 × Vf2 (4)
Therefore, Vfh can be expressed by Equation (5).
Vfh = Vfh1 + Vfh2 = Kfl × Vf1 + Kf2 × Vf2 (5)
Thus, the correction position Pfh can be expressed by vectors Vf1 and Vf2 of two machining positions based on the center of gravity position Pfg and machining position vector coefficients Kf1 and Kf2 as shown in Expression (5).
ベクトルVfhの成分を(Vfhx,Vfhy),ベクトルVf1の成分を(Vflx,Vfly)、ベクトルVf2の成分を(Vf2x,Vf2y)とし、式(5)から加工位置ベクトル係数Kf1,Kf2を求めると、式(6)、(7)になる。
Kf1=(Vfhx×Vf2y−Vf2x×Vfhy)/(Vf1x×Vf2y−Vf2x×Vfly)・・・(6)
Kf2=(Vflx×Vfhy−Vfhx×Vf2y)/(Vflx×Vf2y−Vf2x×Vfly)・・・(7)
このように加工位置ベクトル係数Kf1,Kf2は、補正位置とその補正位置を囲む4点の加工位置の座標から演算できる。
When the component of the vector Vfh is (Vfhx, Vfhy), the component of the vector Vf1 is (Vflx, Vfly), the component of the vector Vf2 is (Vf2x, Vf2y), and the machining position vector coefficients Kf1, Kf2 are obtained from the equation (5), Expressions (6) and (7) are obtained.
Kf1 = (Vfhx × Vf2y−Vf2x × Vfhy) / (Vf1x × Vf2y−Vf2x × Vfly) (6)
Kf2 = (Vflx * Vfhy-Vfhx * Vf2y) / (Vflx * Vf2y-Vf2x * Vfly) (7)
In this way, the machining position vector coefficients Kf1 and Kf2 can be calculated from the correction position and the coordinates of the four machining positions surrounding the correction position.
次に補正データの演算方法について説明する。図4(b)は、図4(a)の補正位置及び4点の加工位置に対応した補正データと4点の指令位置を示す図で、Pchが補正データであり、Pc1,Pc2,Pc3,Pc4が図4(a)の4点の加工位置に対応した指令位置である。Pcgは4点の指令位置を頂点とする四角形の重心位置である。 Next, a correction data calculation method will be described. FIG. 4B is a diagram showing correction data corresponding to the correction positions and the four machining positions in FIG. 4A and four command positions, where Pch is the correction data, and Pc1, Pc2, Pc3 Pc4 is a command position corresponding to the four machining positions in FIG. Pcg is the center-of-gravity position of a quadrangle whose apexes are the four command positions.
Pc1の座標を(xc1,yc1)、Pc2の座標を(xc2,yc2)、Pc3の座標を(xc3,yc3)、Pc4の座標を(xc4,yc4)とすると、重心位置Pcgの座標(xcg,ycg)は、式(8)、(9)で算出する。
xcg=(xc1+xc2+xc3+xc4)/4・・・(8)
ycg=(yc1+yc2+yc3+yc4)/4・・・(9)
重心位置Pcgを始点としたPc1,Pc2,Pc3,Pc4,Pchの各点へのベクトルをVc1,Vc2,Vc3,Vc4,Vchとする。図4(a)と図4(b)では、光学系の歪みにより四角形の形状は異なるものの、各点の相対的な位置関係は同じであるため、図4(a)で求めた式(5)は、図4(b)でも、対応一したベクトルで成り立つ。
If the coordinates of Pc1 are (xc1, yc1), the coordinates of Pc2 are (xc2, yc2), the coordinates of Pc3 are (xc3, yc3), and the coordinates of Pc4 are (xc4, yc4), the coordinates (xcg, ycg) is calculated by equations (8) and (9).
xcg = (xc1 + xc2 + xc3 + xc4) / 4 (8)
ycg = (yc1 + yc2 + yc3 + yc4) / 4 (9)
Vc1, Vc2, Vc3, Vc4, and Vch are vectors to Pc1, Pc2, Pc3, Pc4, and Pch starting from the center of gravity Pcg. In FIGS. 4A and 4B, although the square shape differs depending on the distortion of the optical system, the relative positional relationship between the points is the same. Therefore, the equation (5) obtained in FIG. ) Is formed by a corresponding vector in FIG.
Vch,Vc1,Vc2,Vch1,Vch2は、Vfh,Vf1,Vf2,Vfh1,Vfh2と対応するため、式(10)となる。
Vch=Vch1+Vch2=Kfl×Vc1+Kf2×Vc2・・・(10)
よって、式(10)よりベクトルVchが重心位置Pcgを基準とした指令位置2点のベクトルVc1,Vc2と、加工位置ベクトル係数演算部で求めた加工位置ベクトル係数Kf1,Kf2で表すことができ、式(10)のKf1,Kf2に式(6)、(7)を代入すると、Pchの座標(xch,ych)が演算できる。
Since Vch, Vc1, Vc2, Vch1, and Vch2 correspond to Vfh, Vf1, Vf2, Vfh1, and Vfh2, Equation (10) is obtained.
Vch = Vch1 + Vch2 = Kfl × Vc1 + Kf2 × Vc2 (10)
Therefore, from equation (10), the vector Vch can be expressed by vectors Vc1 and Vc2 of two command positions with respect to the center of gravity position Pcg, and machining position vector coefficients Kf1 and Kf2 obtained by the machining position vector coefficient calculation unit, By substituting Equations (6) and (7) into Kf1 and Kf2 in Equation (10), the Pch coordinates (xch, ych) can be calculated.
演算した補正データは、図5のように補正位置と対応させて補正データ格納部にテーブルデータ形式で格納しておく。ここでは、補正位置に対応した補正データを記憶しているが、補正位置との差分データを補正位置に対応させて格納してもよい。 The calculated correction data is stored in the correction data storage unit in a table data format in correspondence with the correction position as shown in FIG. Here, correction data corresponding to the correction position is stored, but difference data from the correction position may be stored corresponding to the correction position.
図6に補正データ作成処理のフローチャートを示す。 FIG. 6 shows a flowchart of the correction data creation process.
補正データ作成処理をスタートすると、ステップ1では補正位置データを読込み、記憶する。 When the correction data generation process is started, in step 1, correction position data is read and stored.
ステップ2では補正位置データを指令位置データにコピーする。 In step 2, the correction position data is copied to the command position data.
ステップ3では加工位置データを読込み、記憶する。 In step 3, machining position data is read and stored.
ステップ4では、補正データを作成する1点の補正位置データを取出す。 In step 4, one point of correction position data for generating correction data is taken out.
ステップ5では、ステップ4で取出した補正位置を囲む4点の加工位置データを記憶した加工位置データの中から探索する。 In step 5, the machining position data stored in the four machining position data surrounding the correction position extracted in step 4 is searched.
ステップ6では、探索した4点の加工位置の重心位置を計算する。 In step 6, the gravity center positions of the searched four processing positions are calculated.
ステップ7では、ステップ5で探索した4点の加工位置に対応する4点の指令位置を記億した指令位置データから読み出し、その4点の重心位置を計算する。 In step 7, the four command positions corresponding to the four machining positions searched in step 5 are read out from the command position data, and the four gravity center positions are calculated.
ステップ8では、ステップ5で演算した重心位置を始点としたベクトルを用いて、補正位置のベクトルを加工位置のベクトルで表し、加工位置ベクトル係数を演算する。 In step 8, using the vector starting from the center of gravity calculated in step 5, the correction position vector is represented by the machining position vector, and the machining position vector coefficient is calculated.
ステップ9では、ステップ7で演算した重心位置を始点としたベクトルと、ステップ8で演算した加工位置ベクトル係数を用いて補正データを演算する。 In step 9, correction data is calculated using the vector starting from the center of gravity calculated in step 7 and the machining position vector coefficient calculated in step 8.
ステップ10では、ステップ9で演算した補正データを補正位置と対応させて格納する。 In step 10, the correction data calculated in step 9 is stored in association with the correction position.
ステップ11では、補正データを作成する補正位置の有無をチェックし、補正位置がある場合はステップ4に戻り、補正位置がない場合は、処理を終了する。 In step 11, the presence or absence of a correction position for creating correction data is checked. If there is a correction position, the process returns to step 4, and if there is no correction position, the process ends.
次に、位置指令作成処理について詳細を説明する。位置指令作成では、前述した補正データ作成処理で作成した補正データを用いて、穴加工の目標位置にレーザ光が照射できるように、指令位置を作成する。 Next, details of the position command generation process will be described. In the position command creation, the command position is created using the correction data created in the above-described correction data creation process so that the laser beam can be irradiated to the target position for drilling.
補正データは格子状に配置された補正位置しかないため、補正データ作成と同様に、目標位置を囲む4点の補正位置との位置関係を、その4点の補正位置に対応した補正データに当てはめて、指令位置を作成する。 Since the correction data has only correction positions arranged in a grid pattern, the positional relationship with the four correction positions surrounding the target position is applied to the correction data corresponding to the four correction positions, as in the correction data generation. To create a command position.
位置関係の割り出し方法として、補正データ作成と同様に各4点で作られる四角形の重心位置を基準としたベクトルを用いる。 As a method for determining the positional relationship, a vector based on the center of gravity of a quadrilateral formed by four points is used as in the correction data creation.
まず、目標位置を囲む補正位置4点を探索する必要がある。探索方法は、補正データ格納部15に格納されている補正位置と、目標位置の各座標を比較していけばよい。 First, it is necessary to search for four correction positions surrounding the target position. As a search method, the correction position stored in the correction data storage unit 15 may be compared with the coordinates of the target position.
次に、補正位置ベクトル係数の演算方法について説明する。図7に初回の補正データを用いた指令位置作成のベクトル図を示す。 Next, a method for calculating the corrected position vector coefficient will be described. FIG. 7 shows a vector diagram for creating a command position using the first correction data.
図7(a)は、指令位置作成を行う任意の目標位置1点と、その点を囲む4点の補正位置を示す図で、Phmが目標位置であり、Ph1,Ph2,Ph3,Ph4が目標位置Phmを囲む4点の補正位置である。Phgは4点の補正位置を頂点とする四角形の重心位置である。Ph1の座標を(xh1,yh1)、Ph2の座標を(xh2,yh2)、Ph3の座標を(xh3,yh3)、Ph4の座標を(xh4,yh4)とすると、重心位置Phgの座標(xhg,yhg)は、式(11)、(12)で算出する。
xhg=(xh1+xh2+xh3+xh4)/4・・・(11)
yhg=(yh1+yh2+yh3+yh4)/4・・・(12)
重心位置を始点としたPh1,Ph2,Ph3,Ph4,Phmの各点へのベクトルをVh1,Vh2,Vh3,Vh4,Vhmとする。図7(a)では、目標位置Phmは、Phg,Ph1,Ph2を頂点とする三角形の中に存在するので、ベクトルVhmは、Vh1とVh2で表すことできる。
FIG. 7A is a diagram showing one arbitrary target position where command position creation is performed and four correction positions surrounding the point, where Phm is the target position, and Ph1, Ph2, Ph3, and Ph4 are target positions. Four correction positions surrounding the position Phm. Phg is a center of gravity of a quadrangle having apexes at four correction positions. If the coordinates of Ph1 are (xh1, yh1), the coordinates of Ph2 are (xh2, yh2), the coordinates of Ph3 are (xh3, yh3), and the coordinates of Ph4 are (xh4, yh4), the coordinates (xhg, yhg) is calculated by equations (11) and (12).
xhg = (xh1 + xh2 + xh3 + xh4) / 4 (11)
yhg = (yh1 + yh2 + yh3 + yh4) / 4 (12)
Vh1, Vh2, Vh3, Vh4, and Vhm are vectors to Ph1, Ph2, Ph3, Ph4, and Phm starting from the center of gravity. In FIG. 7A, since the target position Phm exists in a triangle having Phg, Ph1, and Ph2 as vertices, the vector Vhm can be expressed by Vh1 and Vh2.
Vhmは、Vhm1とVhm2の合成ベクトルである。補正位置ベクトル係数をKh1,Kh2とすると、Vhm1,Vhm2は、式(13)、(14)で表せる。
Vhm1=Kh1×Vh1・・・(13)
Vhm2=Kh2×Vh2・・・(14)
よって、Vhmは、式(15)であらわせる。
Vhm=Vhm1+Vhm2=Khl×Vh1+Kh2×Vh2・・・(15)
このように目標位置Phmは、式(15)のように重心位置Phgを基準とした補正位置2点のベクトルVh1,Vh2と、補正位置ベクトル係数Kh1,Kh2で表すことができる。
Vhm is a combined vector of Vhm1 and Vhm2. Assuming that the corrected position vector coefficients are Kh1 and Kh2, Vhm1 and Vhm2 can be expressed by equations (13) and (14).
Vhm1 = Kh1 × Vh1 (13)
Vhm2 = Kh2 × Vh2 (14)
Therefore, Vhm is expressed by equation (15).
Vhm = Vhm1 + Vhm2 = Khl × Vh1 + Kh2 × Vh2 (15)
Thus, the target position Phm can be expressed by vectors Vh1 and Vh2 of two correction positions based on the center of gravity position Phg and correction position vector coefficients Kh1 and Kh2, as shown in Expression (15).
ベクトルVhmの成分を(Vhmx,Vhmy),ベクトルVh1の成分を(Vhlx,Vh1y)、ベクトルVh2の成分を(Vh2x,Vh2y)とし、式(15)から加工位置ベクトル係数Kh1,Kh2を求めると、式(16)、(7)になる。
Kh1=(Vhmx×Vh2y−Vh2x×Vhmy)/(Vhlx×Vh2y−Vh2x×Vhly)1・・・(16)
Kh2=(Vhlx×Vhmy−Vhmx×Vh2y)/(Vh1x×Vh2y−Vh2x×Vh1y)・・・(17)
このように補正位置ベクトル係数Kh1,Kh2は、目標位置とその目標位置を囲む4点の補正位置の座標から演算できる。
When the component of the vector Vhm is (Vhmx, Vhmy), the component of the vector Vh1 is (Vhlx, Vh1y), the component of the vector Vh2 is (Vh2x, Vh2y), and the processing position vector coefficients Kh1, Kh2 are obtained from equation (15), Expressions (16) and (7) are obtained.
Kh1 = (Vhmx × Vh2y−Vh2x × Vhmy) / (Vhlx × Vh2y−Vh2x × Vhly) 1 (16)
Kh2 = (Vhlx × Vhmy−Vhmx × Vh2y) / (Vh1x × Vh2y−Vh2x × Vh1y) (17)
As described above, the correction position vector coefficients Kh1 and Kh2 can be calculated from the target position and the coordinates of the four correction positions surrounding the target position.
次に位置指令データの演算方法について詳細を説明する。図7(b)は、図7(a)の目標位置及び4点の補正位置に対応した指令位置と4点の補正データを示す図で、Pdmが指令位置であり、Pd1、Pd2,Pd3,Pd4が図7(a)の4点の補正位置に対応した補正データである。Pdgは4点の補正データを頂点とする四角形の重心位置である。 Next, details of the calculation method of the position command data will be described. FIG. 7B is a diagram showing the command position corresponding to the target position and the four correction positions in FIG. 7A and the four correction data, where Pdm is the command position, Pd1, Pd2, Pd3 Pd4 is correction data corresponding to the four correction positions in FIG. Pdg is the position of the center of gravity of a quadrangle with the four points of correction data as vertices.
Pd1の座標を(xd1,yd1)、Pd2の座標を(xd2,yd2)、Pd3の座標を(xd3,yd3)、Pd4の座標を(xd4,yd4)とすると、重心位置Phdgの座標(xdg,ydg)は、式(18)、(19)で算出できる。
xdg=(xd1+xd2+xd3+xd4)/4・・・(18)
ydg=(yd1+yd2+yd3+yd4)/4・・・(19)
重心位置Pdgを始点としたPd1,Pd2,Pd3,Pd4,Pdmの各点へのベクトルをVd1,Vd2,Vd3,Vd4,Vdgとする。図7(a)と図7(b)では、光学系の歪みにより四角形の形状は異なるものの、各点の相対的な位置関係は同じであるため、図7(a)で求めた式(15)は、図7(b)でも、対応したベクトルで成り立つ。
If the coordinates of Pd1 are (xd1, yd1), the coordinates of Pd2 are (xd2, yd2), the coordinates of Pd3 are (xd3, yd3), and the coordinates of Pd4 are (xd4, yd4), the coordinates (xdg, ydg) can be calculated by equations (18) and (19).
xdg = (xd1 + xd2 + xd3 + xd4) / 4 (18)
ydg = (yd1 + yd2 + yd3 + yd4) / 4 (19)
Vd1, Vd2, Vd3, Vd4, and Vdg are vectors to Pd1, Pd2, Pd3, Pd4, and Pdm starting from the center of gravity Pdg. In FIG. 7A and FIG. 7B, although the square shape differs depending on the distortion of the optical system, the relative positional relationship between the points is the same. Therefore, the equation (15) obtained in FIG. ) Holds in the corresponding vector in FIG. 7B.
Vd1,Vd2,Vdm,Vdm1,Vdm2は、Vh1,Vh2,Vhm,Vhm1,Vhm2と対応するため、式(20)となる。
Vdm=Vdm1+Vdm2=Kh1×Vd1+Kh2×Vd2・・・(20)
よって、式(20)よりベクトルVdmが重心位置Pdgを基準とした補正データ2点のベクトルVd1,Vd2と、補正位置ベクトル係数Kh1,Kh2で表すことができ、式(20)のKh1,Kh2に式(16)、(17)を代入すると、Pdmの座標(xdm,ydm)が演算できる。
Since Vd1, Vd2, Vdm, Vdm1, and Vdm2 correspond to Vh1, Vh2, Vhm, Vhm1, and Vhm2, Equation (20) is obtained.
Vdm = Vdm1 + Vdm2 = Kh1 × Vd1 + Kh2 × Vd2 (20)
Therefore, from equation (20), the vector Vdm can be expressed by two vectors Vd1 and Vd2 of correction data with reference to the center of gravity position Pdg, and correction position vector coefficients Kh1 and Kh2, and Kh1 and Kh2 in equation (20) By substituting equations (16) and (17), the coordinates (xdm, ydm) of Pdm can be calculated.
演算した指令位置データは、シーケンス部12に出力する。 The calculated command position data is output to the sequence unit 12.
図8に初回の補正データを用いた指令位置作成処理のフローチャートを示す。指令位置データ作成処理をスタートすると、ステップ1では目標位置データを読込み、記憶する。 FIG. 8 shows a flowchart of the command position creation process using the first correction data. When the command position data creation process is started, in step 1, target position data is read and stored.
ステップ2では、指令位置データを作成する1点の目標位置データを取出す。 In step 2, one point of target position data for creating command position data is taken out.
ステップ3では、ステップ2で取出した目標位置を囲む4点の補正位置データを、補正データ格納部の中から探索する。 In step 3, four correction position data surrounding the target position extracted in step 2 are searched from the correction data storage unit.
ステップ4では、探索した4点の補正位置の重心位置を計算する。 In step 4, the centroid positions of the four corrected positions searched are calculated.
ステップ5では、ステップ3で探索した4点の補正位置に対応する4点の補正データを読み出し、その4点の重心位置を計算する。 In step 5, four correction data corresponding to the four correction positions searched in step 3 are read, and the center of gravity positions of the four points are calculated.
ステップ6では、ステップ4で演算した重心位置を始点としたベクトルを用いて、目標位置のベクトルを補正位置のベクトルで表し、補正位置ベクトル係数を演算する。 In step 6, using the vector starting from the barycentric position calculated in step 4, the vector of the target position is represented by the vector of the corrected position, and the corrected position vector coefficient is calculated.
ステップ7では、ステップ5で演算した重心位置を始点としたベクトルと、ステップ6で演算した補正位置ベクトル係数を用いて指令位置データを演算する。 In step 7, command position data is calculated using the vector starting from the center of gravity calculated in step 5 and the corrected position vector coefficient calculated in step 6.
ステップ8では、ステップ7で演算した指令位置を出力する。 In step 8, the command position calculated in step 7 is output.
ステップ9では、指令位置データを作成する目標位置の有無をチェックし、目標位置がある場合はステップ2に戻り、目標位置がない場合は、処理を終了する。 In step 9, the presence / absence of a target position for creating command position data is checked. If there is a target position, the process returns to step 2;
次に加工機の補正データ作成時の動作について説明する。予め主制御部7に補正位置を設定しておく。 Next, the operation of the processing machine when creating correction data will be described. A correction position is set in the main control unit 7 in advance.
まず加工テーブル部4上に補正データ作成用の穴加工を行うワークをセットする。次に加工テーブル部4を動作させ、ガルバノスキャナ部5の走査範囲内にワークを移動する。 First, a workpiece to be used for drilling correction data is set on the machining table unit 4. Next, the processing table unit 4 is operated to move the workpiece within the scanning range of the galvano scanner unit 5.
1回目の補正データ作成であるため補正位置が指令位置となり、主制御部7からガルバノ制御部10に出力され、ガルバノスキャナ部5が動作する。ガルバノスキャナ部5が位置決めすると、レーザ発振部3よりレーザ光が出力され、ワークに穴加工が行われる。 Since the correction data is generated for the first time, the correction position becomes the command position, which is output from the main control unit 7 to the galvano control unit 10 and the galvano scanner unit 5 operates. When the galvano scanner unit 5 is positioned, a laser beam is output from the laser oscillation unit 3 and a hole is machined in the workpiece.
すべての穴加工が終了すると、カメラ部6で加工穴を撮像し、加工穴の加工位置を測定する。すべての加工穴の加工位置の測定が終了すると、補正位置データ21と加工位置データ23を主制御部7内の光学位置決め部13内の補正データ作成部14に転送する。 When all the holes have been machined, the machined part 6 images the machined hole and measures the machining position of the machined hole. When the measurement of the machining positions of all the machining holes is completed, the correction position data 21 and the machining position data 23 are transferred to the correction data creation unit 14 in the optical positioning unit 13 in the main control unit 7.
補正データ作成部14では、転送された補正位置データ21と加工位置データ23から図6のフローチャートに従い補正データを作成し、完了後補正データ格納部15に格納する。 The correction data creation unit 14 creates correction data from the transferred correction position data 21 and machining position data 23 according to the flowchart of FIG. 6 and stores the correction data in the correction data storage unit 15 after completion.
次に補正データ作成後の指令位置作成動作について説明する。予め加工したいプリント基板の加工プログラムデータや加工条件を入力部1から、主制御部7に入力しておく。 Next, the command position creation operation after creation of correction data will be described. Processing program data and processing conditions for a printed circuit board to be processed are input from the input unit 1 to the main control unit 7 in advance.
まず基板全体の加工プログラムをガルバノスキャナ部の走査範囲などのパラメータを用いて、ガルバノスキャナ部5の走査範囲毎の目標位置に分割し、目標位置データを指令位置作成部16に転送する。 First, the processing program for the entire substrate is divided into target positions for each scanning range of the galvano scanner unit 5 using parameters such as the scanning range of the galvano scanner unit, and target position data is transferred to the command position creation unit 16.
次に目標位置と補正データ格納部15の補正データを用いて、指令位置作成部16で指令位置を作成し、シーケンス部12に出力する。 Next, using the target position and the correction data in the correction data storage unit 15, the command position creation unit 16 creates a command position and outputs it to the sequence unit 12.
プリント基板を加工テーブル上に設置すると、加工テーブル部4を動作させ、ガルバ
ノスキャナ部5の走査範囲にプリント基板を移動させる。
When the printed circuit board is placed on the processing table, the processing table unit 4 is operated to move the printed circuit board to the scanning range of the galvano scanner unit 5.
そして作成した指令位置でガルバノスキャナ部5を位置決めし、指令位置に達すると、レーザ発振部3からレーザ光を出力して、プリント基板の所定の位置に1穴づつ穴加工を行う。加工プログラム中のすべての穴加工が終わるまで、加工テーブル部4、ガルバノスキャナ部5、レーザ発振部部3の動作を繰り返す。 Then, the galvano scanner unit 5 is positioned at the created command position, and when the command position is reached, a laser beam is output from the laser oscillation unit 3 and a hole is drilled one by one at a predetermined position on the printed circuit board. The operations of the machining table unit 4, the galvano scanner unit 5, and the laser oscillation unit 3 are repeated until all holes in the machining program are finished.
なお、ここでは補正データ処理を簡単にするため、補正データを作成する補正位置と指令位置を同じ位置にして格子状に穴加工を行っているが、補正位置と指令位置を異なる位置にしても同様に補正データ作成が行え、その補正データを使って指令位置作成ができる。 Here, in order to simplify the correction data processing, the correction position for creating the correction data and the command position are set to the same position, and the hole is drilled in a lattice shape. However, the correction position and the command position are set to different positions. Similarly, correction data can be created, and the command position can be created using the correction data.
また、補正位置及び指令位置とも格子状に配置しなくても、その四角形の形状や大きさに関係なく同様に補正データ作成及び指令位置作成は行える。 Even if the correction position and the command position are not arranged in a grid pattern, the correction data and the command position can be generated in the same manner regardless of the shape and size of the rectangle.
更にベクトル計算では四角形を構成しているが、他の多角形でも同様の処理は行える。特に三角形の場合は、四角形と同様に簡単な処理で構成できる。 Further, the vector calculation forms a quadrangle, but the same processing can be performed for other polygons. In particular, in the case of a triangle, it can be configured by a simple process as in the case of a square.
ここではレーザ加工装置に搭載した光学位置決め装置で記述しているが、ガルバノ装置のような光走査装置とfθレンズのような集光レンズを組合せ、ワークの状態をカメラなどで撮像する画像検査装置にも同様に適用できる。 Although described here as an optical positioning device mounted on a laser processing device, an image inspection device that combines an optical scanning device such as a galvano device and a condensing lens such as an fθ lens, and images the state of the workpiece with a camera or the like. The same applies to the above.
以上のように、補正データを作成したい補正位置と、補正位置を囲む4点の加工位置との位置関係を4点の加工位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルとベクトル係数で表し、対応する4点の指令位置のベクトルにそのベクトル係数を当てはめて補正データを作成するため、計算処理に近似や省略などなく簡単なベクトル計算だけで高精度な補正データが作成できる。 As described above, the positional relationship between the correction position for which correction data is to be created and the four processing positions surrounding the correction position is expressed by a vector and a vector coefficient based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four processing positions, Since correction data is generated by applying the vector coefficient to the corresponding four command position vectors, high-precision correction data can be generated by simple vector calculation without approximation or omission in calculation processing.
また簡単なベクトル計算だけのため、処理時間が短い高速な補正データ作成ができる。 Moreover, since only simple vector calculation is performed, high-speed correction data can be created with a short processing time.
同様に、指令位置を作成したい目標位置と、目標位置を囲む4点の補正位置との位置関係を4点の補正位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルで表し、対応する4点の補正データにそのベクトル係数を当てはめて指令位置を作成するため、計算処理に近似や省略などなく簡単なベクトル計算だけで高精度な指令位置が作成できる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2を説明する。
Similarly, the positional relationship between the target position for which the command position is to be created and the four correction positions surrounding the target position is represented by a vector based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four correction positions. Since the command position is generated by applying the vector coefficient to the correction data, a highly accurate command position can be generated by simple vector calculation without approximation or omission in the calculation process.
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described.
図9は光学位置決め部13の構成を示す図で、補正データ作成部14の構成での図2の光学位置決め部13の位置データ記憶部20にある指令位置データ22をシーケンス部12からの入力に変更したもので、その他の構成は図2と同様であり、またレーザ加工装置の構成も図1と同じなので、それらの説明を省略する。 FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the optical positioning unit 13, and the command position data 22 in the position data storage unit 20 of the optical positioning unit 13 of FIG. 2 in the configuration of the correction data creation unit 14 is input from the sequence unit 12. Since the other configuration is the same as that of FIG. 2 and the configuration of the laser processing apparatus is the same as that of FIG. 1, the description thereof will be omitted.
図10は2回目以降の補正データ作成時の加工穴の分布を示す図で、実施の形態1の光学位置決め装置で、初回の補正を実施した後、再度補正位置を目標位置として位置指令を作成し、穴加工を行ったものである。 FIG. 10 is a diagram showing the distribution of the processed holes when the correction data is created for the second and subsequent times. After the first correction is performed by the optical positioning device of the first embodiment, a position command is created again using the correction position as the target position. Then, drilling is performed.
図3では、指令位置より加工位置のほうが膨らんでいたが、図10では光学位置補正を行っているので、指令位置を目標位置である補正位置より縮めた指令位置で加工しており、加工位置はほぼ補正位置の近くにある。しかし更に高精度加工を行うためには、この位置ずれを更に補正する必要がある。 In FIG. 3, the machining position is larger than the command position. However, in FIG. 10, since the optical position is corrected, the command position is machined at a command position that is shorter than the correction position, which is the target position. Is almost near the correction position. However, in order to perform machining with higher accuracy, it is necessary to further correct this misalignment.
そこで補正データ作成処理について説明する。図11は2回目以降の補正データ作成のベクトル図で、図11の符号は図4の符号と同じにしているが、ただし、図4は初回の補正データ作成時の加工のため図4(a)のように加工位置は大きくゆがんだ四角形となってたが、図11(a)では補正データによって補正位置を補正した指令位置でガルバノスキャナ部5の位置決めをしているので4点の加工位置は補正位置に対してゆがみの小さい四角形となっている。 Accordingly, correction data creation processing will be described. FIG. 11 is a vector diagram of correction data generation for the second and subsequent times, and the reference numerals in FIG. 11 are the same as those in FIG. 4, but FIG. However, in FIG. 11A, since the galvano scanner unit 5 is positioned at the command position where the correction position is corrected by the correction data, the four processing positions are shown. Is a square with little distortion with respect to the correction position.
また図4(b)では補正位置と指令位置が同じであるため、指令位置はゆがみのない四角形となっているが、しかし図11(b)では補正位置を補正データによって補正した指令位置であるため、指令位置はゆがみの大きい四角形となっている。 In FIG. 4B, since the correction position and the command position are the same, the command position is a square without distortion. However, in FIG. 11B, the correction position is a command position corrected with correction data. Therefore, the command position is a quadrangle with large distortion.
このように初回の補正時と、それ以降の補正時では、同じ補正位置の加工を行っても、
加工位置と指令位置の形状は大きくことなるが、図4と同じように四角形の重心位置を基準としたベクトルを用いて、補正データを作成する。加工位置ベクトル係数演算方法は、図4(a)と同じように、式(1)、(2)で図11(a)の加工位置の四角形の重心位置Pfgを求める。
In this way, during the first correction and subsequent corrections, even if the same correction position is processed,
Although the shapes of the machining position and the command position vary greatly, correction data is created using a vector based on the center of gravity of the quadrangle as in FIG. In the machining position vector coefficient calculation method, as in FIG. 4 (a), the center of gravity Pfg of the square of the machining position in FIG. 11 (a) is obtained by the equations (1) and (2).
図11(a)で、補正位置Pfhは、Pfg,Pf1,Pf3を頂点とする三角形の中に存在するので、Vfhは、Vf1とVf3で表すことができる。 In FIG. 11A, since the correction position Pfh exists in a triangle having Pfg, Pf1, and Pf3 as vertices, Vfh can be expressed by Vf1 and Vf3.
ここで式(3)から式(7)をVf1,Vf3に適用し、VfhをVf1とVf3で表せるベクトル係数Kf1,Kf3を求める。 Here, Expressions (3) to (7) are applied to Vf1 and Vf3 to obtain vector coefficients Kf1 and Kf3 that can represent Vfh by Vf1 and Vf3.
補正データ演算方法は、図4(b)と同じように、式(8)、(9)で図11(b)の指令位置の四角形の重心位置Pcgを求め、重心位置Pcgを基準としたベクトルを求め、式(10)を適用して、VchをVc1とVc3と、演算した加工位置ベクトル係数Kf1,Kf3で表し、Vf1,Vf3を適用した式(6)、(7)を代入して補正データPchの座標を演算する。 As in the case of FIG. 4B, the correction data calculation method obtains the center of gravity position Pcg of the square of the command position in FIG. 11B by equations (8) and (9), and uses the center of gravity position Pcg as a reference. Applying equation (10), Vch is represented by Vc1 and Vc3 and the calculated machining position vector coefficients Kf1 and Kf3, and the equations (6) and (7) to which Vf1 and Vf3 are applied are substituted and corrected. The coordinates of the data Pch are calculated.
演算した補正データは、図5のように補正位置と対応させて補正データ格納部にテーブルデータ形式で格納しておく。 The calculated correction data is stored in the correction data storage unit in a table data format in correspondence with the correction position as shown in FIG.
図12に2回目以降の補正データ作成処理のフローチャートを示す。図6のフローチャートのステップ2を指令位置読込みに変更したものである。その他のステップは図6と同じである。 FIG. 12 shows a flowchart of the second and subsequent correction data creation processing. Step 2 in the flowchart of FIG. 6 is changed to read the command position. The other steps are the same as in FIG.
次に、位置指令作成処理について説明する。位置指令作成では、前述した補正データ作成処理で作成した補正データを用いて、穴加工の目標位置にレーザ光が照射できるように、指令位置を作成する。 Next, the position command creation process will be described. In the position command creation, the command position is created using the correction data created in the above-described correction data creation process so that the laser beam can be irradiated to the target position for drilling.
図13に2回目以降の指令位置作成のベクトル図を示す。図13の符号は図7の符号と同じにしている。図7と同じように四角形の重心位置を基準としたベクトルを用いて、補正データを作成する。 FIG. 13 shows a vector diagram for creating command positions for the second and subsequent times. The reference numerals in FIG. 13 are the same as those in FIG. As in FIG. 7, correction data is created using a vector based on the center of gravity of the quadrangle.
ここで補正位置ベクトル係数演算方法は、図7(a)と同じように、式(11)、(12)で図13(a)の補正位置の四角形の重心位置Phgを求める。図13(a)では、目標位置Phmは、Phg,Ph1,Ph3を頂点とする三角形の中に存在するので、Vhmは、Vh1とVh3で表すことができる。 Here, in the correction position vector coefficient calculation method, as in FIG. 7A, the center-of-gravity position Phg of the quadrangle of the correction position in FIG. 13A is obtained by Expressions (11) and (12). In FIG. 13A, since the target position Phm exists in a triangle having Phg, Ph1, and Ph3 as vertices, Vhm can be expressed by Vh1 and Vh3.
そこで式(13)から式(17)をVh1,Vh3に適用し、VhmをVh1とVh3で表せる補正位置ベクトル係数Kh1,Kh3を求める。 Therefore, the corrected position vector coefficients Kh1 and Kh3 that can express Vhm by Vh1 and Vh3 are obtained by applying the expressions (13) to (17) to Vh1 and Vh3.
指令位置演算方法は、図7(b)と同じように、式(18)、(19)で図13(b)の補正データの四角形の重心位置Pdgを求め、重心位置Pdgを基準としたベクトルを求め、式(20)を適用して、VdhをVd1とVd3と、演算した補正位置ベクトル係数Kh1,Kh3で表し、Vh1,Vh3を適用した式(16)、(17)を代入して指令位置Pdmの座標を演算する。 In the same way as in FIG. 7B, the command position calculation method obtains the square centroid position Pdg of the correction data in FIG. 13B by equations (18) and (19), and a vector based on the centroid position Pdg. By applying equation (20), Vdh is represented by Vd1 and Vd3 and the calculated corrected position vector coefficients Kh1 and Kh3, and the equations (16) and (17) to which Vh1 and Vh3 are applied are substituted and commanded. The coordinates of the position Pdm are calculated.
補正データ作成処理のフローチャートは、図8と同一である。使用する補正データが、2回目以降の補正データ作成で作成されたものを使用する点が異なる。 The flowchart of the correction data creation process is the same as that in FIG. The difference is that the correction data to be used is one created in the second and subsequent correction data generation.
加工機の動作は、補正データ作成動作、指令位置作成動作とも実施の形態1と同じである。 The operation of the processing machine is the same as that of the first embodiment in both the correction data creation operation and the command position creation operation.
以上のように、補正データを作成したい補正位置と、補正位置を囲む4点の加工位置との位置関係を4点の加工位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルとベクトル係数で表し、対応する4点の指令位置のベクトルにそのベクトル係数を当てはめて補正データを作成するため、計算処理に近似や省略などなく簡単なベクトル計算だけで高精度な補正データが作成できる。また簡単なベクトル計算だけのため、処理時間が短い高速な補正データ作成ができる。更に四角形の重心位置を基準にしたベクトル計算のため、四角形の形状に制限がなく、2回目以降の補正データ作成にも適用でき、補正データ作成を繰り返すことによって、より高精度な補正データ作成が行える。 As described above, the positional relationship between the correction position for which correction data is to be created and the four processing positions surrounding the correction position is expressed by a vector and a vector coefficient based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four processing positions, Since correction data is generated by applying the vector coefficient to the corresponding four command position vectors, high-precision correction data can be generated by simple vector calculation without approximation or omission in calculation processing. Moreover, since only simple vector calculation is performed, high-speed correction data can be created with a short processing time. Furthermore, because the vector calculation is based on the center of gravity of the quadrangle, there is no restriction on the shape of the quadrangle, and it can be applied to the creation of correction data for the second and subsequent times. By repeating the creation of correction data, more accurate correction data can be created. Yes.
同様に、指令位置を作成したい目標位置と、目標位置を囲む4点の補正位置との位置関係を4点の補正位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルで表し、対応する4点の補正データにそのベクトル係数を当てはめて指令位置を作成するため、計算処理に近似や省略などなく簡単なベクトル計算だけで高精度な指令位置が作成できる。また簡単なベクトル計算だけのため、処理時間が短い高速な指令位置作成ができる。更に、繰り返し作成した補正データを使って指令位置を作成するので、より高精度な指令位置作成ができる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3を説明する。
Similarly, the positional relationship between the target position for which the command position is to be created and the four correction positions surrounding the target position is represented by a vector based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four correction positions. Since the command position is generated by applying the vector coefficient to the correction data, a highly accurate command position can be generated by simple vector calculation without approximation or omission in the calculation process. Moreover, since only a simple vector calculation is performed, a high-speed command position can be created with a short processing time. Furthermore, since the command position is created using the correction data that has been repeatedly created, the command position can be created with higher accuracy.
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the present invention will be described.
図14は光学位置決め部13の構成を示す図で、補正データ作成部14の構成について、図2の光学位置決め部13の補正データ作成部14に加工位置隣接エリア探索部35と、指令位置作成部16に補正位置隣接エリア探索部36を追加したものである。 FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the optical positioning unit 13. Regarding the configuration of the correction data creating unit 14, the processing position adjacent area searching unit 35 and the command position creating unit are added to the correction data creating unit 14 of the optical positioning unit 13 in FIG. 16 is obtained by adding a correction position adjacent area search unit 36.
加工位置隣接エリア探索部35は、加工位置エリア探索部24で補正位置を囲む4点の加工位置が得られない場合、その加工位置に最も隣接する四角形を構成する4点の加工位置を探索し、加工位置重心演算部25と指令位置重心演算部26に出力する。補正位置隣接エリア探索部36は、補正位置エリア探索部30で目標位置を囲む4点の補正位置が得られない場合、その目標位置に最も隣接する四角形を構成する4点の補正位置を探索し、補正位置重心演算部3!と補正データ重心演算部32に出力する。その他の構成は、図2と同様である。 When the machining position area search unit 24 cannot obtain the four machining positions surrounding the correction position, the machining position adjacent area search unit 35 searches for the four machining positions constituting the quadrangle closest to the machining position. The machining position gravity center calculation unit 25 and the command position gravity center calculation unit 26 are output. When the correction position area search unit 30 cannot obtain the four correction positions surrounding the target position, the correction position adjacent area search unit 36 searches for the four correction positions constituting the quadrangle closest to the target position. , Correction center of gravity calculation unit 3! And output to the correction data barycenter calculator 32. Other configurations are the same as those in FIG.
図15は縮んだ加工位置での補正データ作成時の加工穴の分布を示す図である。図15は、図3と同じように初回の補正時の加工であるが、ガルバノ装置やfθレンズの特性により、加工位置が補正位置より縮んだ位置となっている。この場合、最外周の補正位置は、その補正位置を囲むような4点の加工位置が得られない。 FIG. 15 is a diagram showing the distribution of the processed holes when the correction data is created at the contracted processing position. FIG. 15 shows the processing at the time of the first correction as in FIG. 3, but the processing position is a position contracted from the correction position due to the characteristics of the galvano device and the fθ lens. In this case, as the outermost correction position, four machining positions surrounding the correction position cannot be obtained.
このような場合の補正データの作成方法について説明する。図16に加工位置範囲外の補正データ作成のベクトル図を示す。図16の符号を図4の符号と同じにしている。図16(a)のPf1,Pf2,Pf3,Pf4は、最外周の補正位置Pfhに最も隣接する四角形を構成する4点の加工位置である。 A method for creating correction data in such a case will be described. FIG. 16 shows a vector diagram for creating correction data outside the machining position range. The reference numerals in FIG. 16 are the same as those in FIG. Pf1, Pf2, Pf3, and Pf4 in FIG. 16A are four machining positions that form a quadrangle that is closest to the outermost peripheral correction position Pfh.
まず、加工位置ベクトル係数の演算方法について説明する。補正位置Pfhは、加工位置の四角形には含まれないが、Pfg,Pf1,Pf2で構成される三角形の点Pfgを基準として拡大した場合、その拡大した三角形にPfhは含まれる。よって、Vfhは、Vf1とVf2と用いて表すことができ、加工位置ベクトル係数演算方法は、図4(a)と同じように、式(1)、(2)で図16(a)の加工位置の四角形の重心位置を求め、重心位置を基準としたベクトルを用いて、式(3)から式(7)でVfhをVf1とVf2で表して加工位置ベクトル係数Kf1,Kf2を求める。 First, a method for calculating the machining position vector coefficient will be described. The correction position Pfh is not included in the quadrangle of the processing position, but when the triangle Pfg composed of Pfg, Pf1 and Pf2 is enlarged as a reference, Pfh is included in the enlarged triangle. Therefore, Vfh can be expressed by using Vf1 and Vf2, and the machining position vector coefficient calculation method is the same as that in FIG. 4A, using the expressions (1) and (2) in FIG. 16A. The center-of-gravity position of the square of the position is obtained, and using the vectors based on the center-of-gravity position, Vfh is expressed by Vf1 and Vf2 in Equations (3) to (7) to obtain machining position vector coefficients Kf1 and Kf2.
次に補正データ演算処理について、説明する。図16(b)は、図4(a)の補正位置及び4点の加工位置に対応した補正データと4点の指令位置を示す図である。 Next, the correction data calculation process will be described. FIG. 16B is a diagram showing correction data corresponding to the correction positions and the four machining positions in FIG. 4A and four command positions.
式(8)、(9)で図16(b)の指令位置の四角形の重心位置を求め、重心位置を基準としたベクトルを用いて、式(10)でVchをVc1とVc2と、演算した加工位置ベクトル係数Kf1,Kf2で表し、式(6)、(7)を代入して補正データPchの座標を演算する。 The center of gravity of the quadrangle of the command position in FIG. 16B is obtained by Expressions (8) and (9), and Vch is calculated as Vc1 and Vc2 by Expression (10) using a vector based on the position of the center of gravity. The coordinates of the correction data Pch are calculated by substituting equations (6) and (7).
演算した補正データは、図5のように補正位置と対応させて補正データ格納部にテーブルデータ形式で格納しておく。 The calculated correction data is stored in the correction data storage unit in a table data format in correspondence with the correction position as shown in FIG.
図17に加工位置範囲外の補正データ作成処理のフローチャートを示す。ステップ1からステップ5までは図12と同じである。 FIG. 17 shows a flowchart of correction data creation processing outside the machining position range. Steps 1 to 5 are the same as those in FIG.
ステップ6では、ステップ5のエリア検索で補正位置を囲むような4点の加工位置が得られたかチェックする。4点の加工位置が得られた(OK)場合、ステップ8へ進む。得られなかった(NG)場合、ステップ7へ進む。 In step 6, it is checked whether or not four machining positions surrounding the correction position are obtained in the area search in step 5. If four machining positions are obtained (OK), the process proceeds to step 8. If not (NG), go to Step 7.
ステップ7では、補正位置に隣接する四角形を構成する4点の加工位置を探索する。 In step 7, four machining positions that form a quadrangle adjacent to the correction position are searched.
ステップ8からスッテプ13は図12のスッテプ6からステップ11までの処理内容と同じである。 Step 8 to step 13 are the same as the processing contents from step 6 to step 11 in FIG.
次に、位置指令作成処理について詳細を説明する。図18に補正データ範囲外の指令位置作成のベクトル図を示す。図18の符号を図7の符号と同じにしている。 Next, details of the position command generation process will be described. FIG. 18 shows a vector diagram for creating a command position outside the correction data range. The reference numerals in FIG. 18 are the same as those in FIG.
所定の補正位置の補正データ作成が行われても、補正位置の外側の目標位置で加工する場合が考えられる。図18(a)では、補正位置の外側に目標位置がある。 Even if correction data for a predetermined correction position is created, there is a case where processing is performed at a target position outside the correction position. In FIG. 18A, the target position is outside the correction position.
まず、補正位置ベクトル係数の演算方法について説明する。目標位置Phmは、補正位置の四角形には含まれないが、Phg,Ph1,Ph2で構成される三角形の点Phgを基準として拡大した場合、その拡大した三角形にPhmは含まれる。よって、Vhmは、Vh1とVh2と用いて表すことができ、ベクトル係数演算方法は、図7(a)と同じように、式(11)、(12)で図18(a)の補正位置の四角形の重心位置を求め、重心位置を基準としたベクトルを用いて、式(13)から式(17)でVhmをVh1とVh2で表して補正位置ベクトル係数Kh1,Kh2を求める。 First, a method for calculating the corrected position vector coefficient will be described. Although the target position Phm is not included in the quadrangle of the correction position, if the triangle is expanded with reference to a triangular point Phg composed of Phg, Ph1, and Ph2, Phm is included in the expanded triangle. Therefore, Vhm can be expressed by using Vh1 and Vh2, and the vector coefficient calculation method is the same as that in FIG. 7A with the equations (11) and (12) of the correction position of FIG. The center of gravity of the quadrangle is obtained, and the corrected position vector coefficients Kh1 and Kh2 are obtained by expressing Vhm as Vh1 and Vh2 using equations (13) to (17) using a vector based on the center of gravity.
補正データ演算処理について説明する。図18(b)は、図18(a)の補正位置及び4点の加工位置に対応した補正データと4点の指令位置を示す。式(18)、(19)で図18(b)の補正データの四角形の重心位置を求め、重心位置を基準としたベクトルを用いて、式(20)でVdmをVd1とVd2と、演算した補正位置ベクトル係数Kh1,Kh2で表し、式(16)、(17)を代入して指令位置Pdmの座標を演算する。 The correction data calculation process will be described. FIG. 18B shows correction data corresponding to the correction positions and the four machining positions in FIG. 18A and four command positions. The center of gravity of the quadrangle of the correction data in FIG. 18B is obtained by Expressions (18) and (19), and Vdm is calculated as Vd1 and Vd2 by Expression (20) using a vector based on the position of the center of gravity. Expressed by corrected position vector coefficients Kh1 and Kh2, the coordinates of the command position Pdm are calculated by substituting equations (16) and (17).
図19に補正データ範囲外の指令位置作成処理のフローチャートを示す。ステップ1からステップ3までは図8と同じである。 FIG. 19 shows a flowchart of a command position creation process outside the correction data range. Steps 1 to 3 are the same as those in FIG.
ステップ4では、ステップ3のエリア検索で目標位置を囲むような4点の補正位置が得られたかチェックする。4点の補正位置が得られた(○K)場合、ステップ6へ進む。得られなかった(NG)場合、ステップ5へ進む。 In step 4, it is checked whether or not four correction positions surrounding the target position are obtained in the area search in step 3. If four correction positions are obtained ((K), the process proceeds to step 6. If not (NG), go to Step 5.
ステップ5では、目標位置に隣接する四角形を構成する4点の補正位置を探索する。 In step 5, four correction positions constituting a quadrangle adjacent to the target position are searched.
ステップ6からスッテプ11は図4のスッテプからステップ9までの処理内容と同じである。 Step 6 to step 11 are the same as the processing contents from step to step 9 in FIG.
加工機の動作は、補正データ作成動作、指令位置作成動作とも実施の形態1と同じである。 The operation of the processing machine is the same as that of the first embodiment in both the correction data creation operation and the command position creation operation.
以上のように、補正データを作成したい補正位置と、補正位置を囲む4点の加工位置との位置関係を4点の加工位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルとベクトル係数で表し、対応する4点の指令位置のベクトルにそのベクトル係数を当てはめて補正データを作成するため、計算処理に近似や省略などなく簡単なベクトル計算だけで高精度な補正データが作成できる。また簡単なベクトル計算だけのため、処理時間が短い高速な補正データ作成ができる。更に補正位置を囲む4点の加工位置が得られない場合でも、隣接する4点の加工位置のデータから補正データを作成できるので、指令位置よりも加工位置が縮む特性を持つ光学系でもすべての補正位置で補正データ作成ができ、光学系の特性に影響を受けない安定した補正データ作成が行える。 As described above, the positional relationship between the correction position for which correction data is to be created and the four processing positions surrounding the correction position is expressed by a vector and a vector coefficient based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four processing positions, Since correction data is generated by applying the vector coefficient to the corresponding four command position vectors, high-precision correction data can be generated by simple vector calculation without approximation or omission in calculation processing. Moreover, since only simple vector calculation is performed, high-speed correction data can be created with a short processing time. Further, even when the four processing positions surrounding the correction position cannot be obtained, correction data can be created from the data of the four adjacent processing positions, so that even an optical system having a characteristic that the processing position contracts more than the command position Correction data can be created at the correction position, and stable correction data can be created without being affected by the characteristics of the optical system.
同様に、指令位置を作成したい目標位置と、目標位置を囲む4点の補正位置との位置関係を4点の補正位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルで表し、対応する4点の補正データにそのベクトル係数を当てはめて指令位置を作成するため、計算処理に近似や省略などなく簡単なベクトル計算だけで高精度な指令位置が作成できる。また簡単なベクトル計算だけのため、処理時間が短い高速な指令位置作成ができる。更に補正データ作成されていない領域を目標位置としても、作成済みの隣接する4点の補正データから指令位置を作成することができ、ガルバノ装置の走査範囲を広げることができる。
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4を説明する。
Similarly, the positional relationship between the target position for which the command position is to be created and the four correction positions surrounding the target position is represented by a vector based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four correction positions. Since the command position is generated by applying the vector coefficient to the correction data, a highly accurate command position can be generated by simple vector calculation without approximation or omission in the calculation process. Moreover, since only a simple vector calculation is performed, a high-speed command position can be created with a short processing time. Furthermore, even if an area in which no correction data is created is set as a target position, a command position can be created from the correction data of four adjacent points that have been created, and the scanning range of the galvano device can be expanded.
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described.
図20は光学位置決め部13の構成を示す図で、図2の光学位置決め部13の補正データ作成部14に加工位置3点重心演算部37と指令位置3点重心演算部38を、指令位置作成部16に補正位置3点重心演算部39と補正データ3点重心演算部40を追加したものである。 FIG. 20 is a diagram showing a configuration of the optical positioning unit 13. A processing position 3-point gravity center calculation unit 37 and a command position 3-point gravity center calculation unit 38 are added to the correction data creation unit 14 of the optical positioning unit 13 in FIG. A correction position three-point centroid calculating unit 39 and a correction data three-point centroid calculating unit 40 are added to the unit 16.
加工位置3点重心演算部37は、加工位置エリア探索部24で補正位置を囲む4点の加工位置の中で、1点の加工位置が検出エラーなどにより得られない場合、残りの3点の加工位置データを入力し、重心位置を演算し、出力する。 The machining position three-point centroid calculating unit 37 selects the remaining three points when one machining position cannot be obtained due to a detection error among the four machining positions surrounding the correction position by the machining position area searching unit 24. The machining position data is input, the center of gravity position is calculated and output.
指令位置3点重心演算部38は、加工位置3点重心演算部37の3点の加工位置に対応した指令位置を入力し、重心位置を演算し、出力する。 The command position 3-point gravity center calculator 38 receives the command positions corresponding to the three machining positions of the machining position 3-point gravity center calculator 37, calculates the gravity center position, and outputs it.
補正位置3点重心演算部39は、補正位置エリア探索部30で目標位置を囲む4点の補正位置の中で、その補正位置に対応した補正データ1点が得られない場合、残りの3点の補正位置を入力し、重心位置を演算し、出力する。 When the correction position area search unit 30 cannot obtain one correction data point corresponding to the correction position among the four correction positions surrounding the target position by the correction position area search unit 30, the remaining three points are corrected. The correction position is input, the center of gravity position is calculated and output.
補正データ3点重心演算部40は、補正位置3点重心演算部39の3点の補正位置に対応した補正データを入力し、重心位置を演算し、出力する。 The correction data three-point centroid calculating unit 40 inputs correction data corresponding to the three correction positions of the correction position three-point centroid calculating unit 39, calculates the centroid position, and outputs it.
その他の構成は、図2と同様である。 Other configurations are the same as those in FIG.
補正データ作成処理について説明する。補正データを作成する場合、上述した実施の形態で説明したように通常格子状に加工して4点の加工位置で構成される四角形を用いる。 The correction data creation process will be described. When the correction data is created, a quadrangle that is processed into a normal grid and configured with four processing positions is used as described in the above-described embodiment.
しかしレーザ光で加工した穴をカメラで撮像して加工穴の位置検出を行うため、レーザ光のパワー変動や加工するワークの不均一さなどによって加工穴の形状や大きさにばらつきが生じたり、更に加工くずが加工穴の近傍にある場合、カメラによる位置検出ができなくなるなど、検出エラーを生じる場合がある。 However, because the hole processed with the laser beam is imaged with the camera and the position of the processed hole is detected, the shape and size of the processed hole varies due to the power fluctuation of the laser beam and the non-uniformity of the workpiece to be processed, etc. Furthermore, when the processing waste is in the vicinity of the processing hole, a detection error may occur, such as the position detection by the camera being impossible.
補正データ作成の加工穴は、例えば50mm角のエリアを2mmピッチで加工した場合、676点の加工穴の位置検出を行わなければならない。 For example, when a 50 mm square area is machined at a 2 mm pitch, the position of 676 machining holes must be detected.
そこで、加工穴の位置検出で検出エラーが発生しても、補正データ作成を行う補正データ作成方法について説明する。 Therefore, a correction data creation method for creating correction data even when a detection error occurs in the position detection of the machining hole will be described.
加工位置ベクトル係数の演算方法について説明する。図21に3点の加工位置データでの補正データ作成のベクトル図を示す。図21の符号を図4と同じにしている。図21(a)のPf2,Pf3,Pf4は、補正位置Pfhを囲む4点の加工位置の中で、正しく位置検出した加工穴の加工位置である。Pf1は、本来は図21(a)中の位置に加工位置があるはずであるが、正しく位置検出できなかったため、加工位置データがない加工穴である。 A method for calculating the machining position vector coefficient will be described. FIG. 21 shows a vector diagram for creating correction data with three machining position data. The reference numerals in FIG. 21 are the same as those in FIG. Pf2, Pf3, and Pf4 in FIG. 21A are the machining positions of the machining holes that have been correctly detected among the four machining positions surrounding the correction position Pfh. Pf1 is originally a machining hole with no machining position data because the machining position should be at the position in FIG. 21A but the position could not be detected correctly.
まず、ベクトル係数の演算方法について説明する。Pf1がないため、Pf2,Pf3,Pf4で構成される三角形でベクトル係数を演算する。Pf2の座標を(xf2,yf2)、Pf3の座標を(xf3,yf3)、Pf4の座標を(xf4,yf4)とすると、重心位置Pfgの座標(xfg,yfg)は、式(21)、(22)で算出できる。
xfg=(xf2+xf3+xf4)/3・・・(21)
yfg=(yf2+yf3+yf4)/3・・・(22)
重心位置を始点としたPf2,Pf3,Pf4,Pfhの各点へのベクトルをVf2,Vf3,Vf4,Vfhとする。図21(a)では、補正位置Pfhは、Pfg,Pf2,Pf4を頂点とする三角形の中に存在するので、Vfhは、Vf2とVf4で表すことができる。Vfhは、Vfh2とVfh4の合成ベクトルである。加工位置ベクトル係数Kf2,Kf4とすると、Vfh2,Vfh4は、式(23)、(24)で表せる。
Vfh2=Kf2×Vf2・・・(23)
Vfh4=Kf4×Vf4・・・(24)
よって、Vfhは、式(25)であらわせる。
Vfh=Vfh2+Vfh4=Kf2×Vf2+Kf4×Vf4・・・(25)
このように補正位置Pfhは、式(25)のように重心位置Pfgを基準とした加工位置2点のベクトルVf2,Vf4と、加工位置ベクトル係数Kf2,Kf4で表すことができる。
First, a vector coefficient calculation method will be described. Since there is no Pf1, the vector coefficient is calculated with a triangle composed of Pf2, Pf3, and Pf4. Assuming that the coordinates of Pf2 are (xf2, yf2), the coordinates of Pf3 are (xf3, yf3), and the coordinates of Pf4 are (xf4, yf4), the coordinates (xfg, yfg) of the center of gravity position Pfg are expressed by equations (21), ( 22).
xfg = (xf2 + xf3 + xf4) / 3 (21)
yfg = (yf2 + yf3 + yf4) / 3 (22)
Vf2, Vf3, Vf4, and Vfh are vectors to Pf2, Pf3, Pf4, and Pfh starting from the center of gravity. In FIG. 21A, the correction position Pfh exists in a triangle having Pfg, Pf2, and Pf4 as vertices, so Vfh can be expressed by Vf2 and Vf4. Vfh is a combined vector of Vfh2 and Vfh4. Assuming the machining position vector coefficients Kf2 and Kf4, Vfh2 and Vfh4 can be expressed by equations (23) and (24).
Vfh2 = Kf2 × Vf2 (23)
Vfh4 = Kf4 × Vf4 (24)
Therefore, Vfh is expressed by equation (25).
Vfh = Vfh2 + Vfh4 = Kf2 × Vf2 + Kf4 × Vf4 (25)
As described above, the correction position Pfh can be expressed by vectors Vf2 and Vf4 of two machining positions based on the center of gravity position Pfg and machining position vector coefficients Kf2 and Kf4 as in Expression (25).
ベクトルVfhの成分を(Vfhx,Vfhy),ベクトルVf2の成分を(Vf2x,Vf2y)、ベクトルVf4の成分を(Vf4x,Vf4y)とし、式(25)から加工位置ベクトル係数Kf2,Kf4を求めると、式(26)、(27)になる。
Kf2=(Vfhx×Vf4y−Vf4x×Vfhy)/(Vf2x×Vf4y−Vf4x×Vf2y)・・・(26)
Kf4=(Vf2x×Vfhy−Vfhx×Vf2y)/(Vf2x×Vf4y−Vf4x×Vf2y)・・・(27)
このように加工位置ベクトル係数Kf2,Kf4は、補正位置とその補正位置を囲む3点の加工位置の座標から演算できる。
When the component of the vector Vfh is (Vfhx, Vfhy), the component of the vector Vf2 is (Vf2x, Vf2y), the component of the vector Vf4 is (Vf4x, Vf4y), and the machining position vector coefficients Kf2, Kf4 are obtained from the equation (25), Expressions (26) and (27) are obtained.
Kf2 = (Vfhx × Vf4y−Vf4x × Vfhy) / (Vf2x × Vf4y−Vf4x × Vf2y) (26)
Kf4 = (Vf2x * Vfhy-Vfhx * Vf2y) / (Vf2x * Vf4y-Vf4x * Vf2y) (27)
As described above, the processing position vector coefficients Kf2 and Kf4 can be calculated from the correction position and the coordinates of the three processing positions surrounding the correction position.
次に補正データの演算方法について説明する。図21(b)は、図21(a)の補正位置及び4点の加工位置に対応した補正データと4点の指令位置を示す図である。ただし、Pc1は対応する加工位置データがないため、Pf2,Pf3,Pf4で構成される三角形で補正データを演算する。Pchが補正データであり、Pc2,Pc3,Pc4が図21(a)の4点の加工位置に対応した指令位置である。
Pcgは3点の指令位置を頂点とする三角形の重心位置である。Pc2の座標を(xc2,yc2)、Pc3の座標を(xc3,yc3)、Pc4の座標を(xc4,yc4)とすると、重心位置Pcgの座標(xcg,ycg)は、式(28)、(29)で算出される。
xcg=(xc2+xc3+xc4)/3・・・(28)
ycg=(yc2+yc3+yc4)/3・・・(29)
重心位置Pcgを始点としたPc2,Pc3,Pc4,Pchの各点へのベクトルをVc2,Vc3,Vc4,Vchとする。図21(a)と図21(b)では、光学系の歪により三角形の形状は異なるものの、各点の相対的な位置関係は同じであるため、図21(a)で求めた式(25)は、図21(b)でも、対応したベクトルで成り立つ。Vch,Vc2,Vc4,Vch2,Vch4は、Vfh,Vf2,Vf4,Vfh2,Vfh4と対応するため、式(30)となる。
Vch=Vch2+Vch4=Kf2×Vc2+Kf4×Vc4・・・(30)
よって、式(30)よりベクトルVchが重心位置Pcgを基準とした加工位置2点のベクトルVc2,Vc4と、加工位置ベクトル係数Kf2,Kf4で表すことができ、式(30)のKf2,Kf4に式(26)、(27)を代入すると、Pchの座標(xch,ych)が演算できる。
Next, a correction data calculation method will be described. FIG. 21B is a diagram showing correction data corresponding to the correction positions and the four machining positions in FIG. 21A and four command positions. However, since there is no corresponding machining position data for Pc1, correction data is calculated using a triangle composed of Pf2, Pf3, and Pf4. Pch is correction data, and Pc2, Pc3, and Pc4 are command positions corresponding to the four machining positions in FIG.
Pcg is the position of the center of gravity of a triangle having apexes at three command positions. Assuming that the coordinates of Pc2 are (xc2, yc2), the coordinates of Pc3 are (xc3, yc3), and the coordinates of Pc4 are (xc4, yc4), the coordinates (xcg, ycg) of the center of gravity Pcg are expressed by equations (28), ( 29).
xcg = (xc2 + xc3 + xc4) / 3 (28)
ycg = (yc2 + yc3 + yc4) / 3 (29)
Vc2, Vc3, Vc4, and Vch are vectors to Pc2, Pc3, Pc4, and Pch starting from the center of gravity Pcg. In FIG. 21A and FIG. 21B, although the triangular shape differs depending on the distortion of the optical system, the relative positional relationship between the points is the same. Therefore, the equation (25) obtained in FIG. ) Holds in the corresponding vector in FIG. Since Vch, Vc2, Vc4, Vch2, and Vch4 correspond to Vfh, Vf2, Vf4, Vfh2, and Vfh4, Equation (30) is obtained.
Vch = Vch2 + Vch4 = Kf2 × Vc2 + Kf4 × Vc4 (30)
Therefore, the vector Vch can be represented by the vectors Vc2 and Vc4 at the two machining positions based on the center of gravity position Pcg and the machining position vector coefficients Kf2 and Kf4 from the equation (30). Substituting Equations (26) and (27), the Pch coordinates (xch, ych) can be calculated.
演算した補正データは、図5のように補正位置と対応させて補正データ格納部にテーブルデータ形式で格納しておく。 The calculated correction data is stored in the correction data storage unit in a table data format in correspondence with the correction position as shown in FIG.
図22に3点の加工位置データでの補正データ作成処理のフローチャートを示す。ステップ1からステップ5までは図12と同じである。 FIG. 22 shows a flowchart of correction data creation processing with three machining position data. Steps 1 to 5 are the same as those in FIG.
ステップ6では、ステップ5の加工位置エリア検索得られた加工位置データの個数をチェックする。 In step 6, the number of machining position data obtained from the machining position area search in step 5 is checked.
4点の場合、ステップ7は加工位置重心計算、ステップ8は指令位置重心計算へ進む。 In the case of four points, step 7 proceeds to machining position centroid calculation, and step 8 proceeds to command position centroid calculation.
3点の場合、ステップ7は加工位置3点重心計算、ステップ8は指令位置3点重心計算へ進む。 In the case of three points, the process proceeds to step 7 for calculating the center of gravity of the machining position and step 8 for calculating the center of gravity of the three points of command position.
ステツプ9からスツテプ12は図8のスツテプ8からステツプ11までの処理内容と同じである。 Step 9 to step 12 are the same as the processing contents from step 8 to step 11 in FIG.
次に、位置指令作成処理について詳細を説明する。図23に3点の補正データでの指令位置作成のベクトル図を示す。図23の符号を図7と同にしている。図23(a)のPh2,Ph3,Ph4は、目標位置Phmを囲む4点の加工位置の中で、正しい補正データが格納されている補正位置である。 Next, details of the position command generation process will be described. FIG. 23 shows a vector diagram for creating a command position with three points of correction data. The reference numerals in FIG. 23 are the same as those in FIG. Ph2, Ph3, and Ph4 in FIG. 23A are correction positions in which correct correction data is stored among the four machining positions surrounding the target position Phm.
Ph1は、本来は図中の位置に補正位置があるはずであるが、正しく補正データ作成ができなかったために、補正データがない補正位置である。 Ph1 is supposed to have a correction position at the position in the drawing, but it is a correction position without correction data because correct correction data could not be created.
まず、補正位置ベクトル係数の演算方法について説明する。Ph1がないため、Ph2,Ph3,Ph4で構成される三角形でベクトル係数を演算する。Ph2の座標を(xh2,yh2)、Ph3の座標を(xh3,yh3)、Ph4の座標を(xh4,yh4)とすると、重心位置Phgの座標(xhg,yhg)は、式(31)、(32)で算出できる。
xhg=(xh2+xh3+xh4)/3・・・(31)
yhg=(yh2+yh3+yh4)/3・・・(32)
重心位置を始点としたPh2,Ph3,Ph4,Phmの各点へのベクトルをVh2,Vh3,Vh4,Vhmとする。図23(a)では、補正位置Pcmは、Phg,Ph3,Ph4を頂点とする三角形の中に存在するので、Vhmは、Vh3とVh4で表すことができる。Vhmは、Vhm3とVhm4の合成ベクトルである。補正位置ベクトル係数をKh3,Kh4とすると、Vhm3,Vhm4は、式(33)、(34)で表せる。
Vhm3=Kh3×Vh3・・・(33)
Vhm4=Kh4×Vh4・・・(34)
よって、Vhmは、式(35)であらわせる。
Vhm=Vhm3+Vhm4=Kh3×Vh3+Kh4×Vh4・・・(35)
このように目標位置Pfhは、式(35)のように重心位置Phgを基準とした加工位置2点のベクトルVh3,Vh3と、補正位置ベクトル係数Kh3,Kh4で表すことができる。
First, a method for calculating the corrected position vector coefficient will be described. Since there is no Ph1, the vector coefficient is calculated with a triangle composed of Ph2, Ph3 and Ph4. Assuming that the coordinates of Ph2 are (xh2, yh2), the coordinates of Ph3 are (xh3, yh3), and the coordinates of Ph4 are (xh4, yh4), the coordinates (xhg, yhg) of the center of gravity position Phg are expressed by equations (31), ( 32).
xhg = (xh2 + xh3 + xh4) / 3 (31)
yhg = (yh2 + yh3 + yh4) / 3 (32)
Vh2, Vh3, Vh4, and Vhm are vectors to Ph2, Ph3, Ph4, and Phm starting from the center of gravity. In FIG. 23A, since the correction position Pcm exists in a triangle having Phg, Ph3, and Ph4 as vertices, Vhm can be expressed by Vh3 and Vh4. Vhm is a combined vector of Vhm3 and Vhm4. Assuming that the corrected position vector coefficients are Kh3 and Kh4, Vhm3 and Vhm4 can be expressed by equations (33) and (34).
Vhm3 = Kh3 × Vh3 (33)
Vhm4 = Kh4 × Vh4 (34)
Therefore, Vhm is expressed by Expression (35).
Vhm = Vhm3 + Vhm4 = Kh3 × Vh3 + Kh4 × Vh4 (35)
Thus, the target position Pfh can be expressed by vectors Vh3 and Vh3 of two machining positions based on the center of gravity position Phg and corrected position vector coefficients Kh3 and Kh4 as shown in Expression (35).
ベクトルVhmの成分を(Vhmx,Vhmy),ベクトルVh3の成分を(Vh3x,Vh3y)、ベクトルVh4の成分を(Vh4x,Vh4y)とし、式(35)から補正位置ベクトル係数Kh1,Kh2を求めると、式(36)、(37)になる。
Kh1=(Vhmx×Vh4y−Vh4x×Vhmy)/(Vh3x×Vh4y−Vh4x×Vh3y)・・・(36)
Kh2=(Vh3x×Vhmy−Vhmx×Vh4y)/(Vh3x×Vh4y−Vh4x×Vh3y)・・・(37)
このように補正位置ベクトル係数Kh3,Kh4は、目標位置とその目標位置を囲む3点の補正位置の座標から演算できる。
When the components of the vector Vhm are (Vhmx, Vhmy), the components of the vector Vh3 are (Vh3x, Vh3y), the components of the vector Vh4 are (Vh4x, Vh4y), and the corrected position vector coefficients Kh1, Kh2 are obtained from the equation (35), Expressions (36) and (37) are obtained.
Kh1 = (Vhmx × Vh4y−Vh4x × Vhmy) / (Vh3x × Vh4y−Vh4x × Vh3y) (36)
Kh2 = (Vh3x * Vhmy-Vhmx * Vh4y) / (Vh3x * Vh4y-Vh4x * Vh3y) (37)
As described above, the correction position vector coefficients Kh3 and Kh4 can be calculated from the target position and the coordinates of the three correction positions surrounding the target position.
次に指令位置の演算方法について説明する。図23(b)は、図23(a)の目標位置及び4点の補正位置に対応した指令位置と4点の補正データを示す図である。ただし、Pd1は補正データがないため、Pd2,Pd3,Pd4で構成される三角形で指令位置を演算する。Pdmが指令位置データであり、Pd2,Pd3,Pd4が図23(a)の3点の加工位置に対応した指令位置である。Pdgは3点の補正データを頂点とする三角形の重心位置である。Pd2の座標を(xd2,yd2)、Pd3の座標を(xd3,yd3)、Pd4の座標を(xd4,yd4)とすると、重心位置Pdgの座標(xdg,ydg)は、式(38)、(39)で算出される。
xdg=(xd2+xd3+xd4)/3・・・(38)
ydg=(yd2+yd3+yd4)/3・・・(39)
重心位置Pdgを始点としたPd2,Pd3,Pd4,Pdmの各点へのベクトルをVd2,Vd3,Vd4,Vdmとする。図23(a)と図23(b)では、光学系の歪により三角形の形状は異なるものの、各点の相対的な位置関係は同じであるため、図23(a)で求めた式(35)は、図23(b)でも、対応したベクトルで成り立つ。Vdm,Vd3,Vd4,Vdm3,Vdm4は、Vhm,Vh3,Vh4,Vhm3,Vhm4と対応するため、式(40)となる。
Vdm=Vdm3+Vdm4=Kd3×Vd3+Kd4×Vd4・・・(40)
よって、式(40)よりベクトルVdmが重心位置Pdgを基準とした補正データ2点のベクトルVd3,Vd4と、補正位置ベクトル係数Kh3,Kh4で表すことができ、式(40)のKh3,Kh4に式(36)、(37)を代入すると、Pdmの座標(xdm,ydm)が演算できる。
Next, a method for calculating the command position will be described. FIG. 23B is a diagram showing a command position corresponding to the target position and the four correction positions in FIG. 23A and four points of correction data. However, since Pd1 has no correction data, the command position is calculated using a triangle composed of Pd2, Pd3, and Pd4. Pdm is command position data, and Pd2, Pd3, and Pd4 are command positions corresponding to the three machining positions in FIG. Pdg is the position of the center of gravity of the triangle with the three points of correction data as vertices. Assuming that the coordinates of Pd2 are (xd2, yd2), the coordinates of Pd3 are (xd3, yd3), and the coordinates of Pd4 are (xd4, yd4), the coordinates (xdg, ydg) of the center of gravity Pdg are expressed by equations (38), ( 39).
xdg = (xd2 + xd3 + xd4) / 3 (38)
ydg = (yd2 + yd3 + yd4) / 3 (39)
Vd2, Vd3, Vd4, and Vdm are vectors to Pd2, Pd3, Pd4, and Pdm starting from the center of gravity Pdg. In FIG. 23A and FIG. 23B, although the triangular shape differs depending on the distortion of the optical system, the relative positional relationship between the points is the same. Therefore, the equation (35) obtained in FIG. ) Also holds a corresponding vector in FIG. Since Vdm, Vd3, Vd4, Vdm3, and Vdm4 correspond to Vhm, Vh3, Vh4, Vhm3, and Vhm4, Equation (40) is obtained.
Vdm = Vdm3 + Vdm4 = Kd3 × Vd3 + Kd4 × Vd4 (40)
Therefore, the vector Vdm can be represented by the vectors Vd3 and Vd4 of the two correction data based on the center of gravity position Pdg and the correction position vector coefficients Kh3 and Kh4 from Equation (40). By substituting the equations (36) and (37), the coordinates (xdm, ydm) of Pdm can be calculated.
図24に3点の加工位置データでの指令位置作成処理のフローチャートを示す。ステップ1からステップ3までは図8と同じである。ステップ4では、ステップ3のエリア検索得られた補正位置データの個数をチェツクする。 FIG. 24 shows a flowchart of the command position creation process with the three machining position data. Steps 1 to 3 are the same as those in FIG. In step 4, the number of correction position data obtained in the area search in step 3 is checked.
4点の場合、ステツプ5は補正位置重心計算、ステツプ6は補正データ重心計算へ進む。 In the case of four points, step 5 proceeds to correction position centroid calculation, and step 6 proceeds to correction data centroid calculation.
3点の場合、ステツプ5は補正位置3点重心計算、ステツプ6は補正データ3点重心計算へ進む。 In the case of three points, the step 5 proceeds to the correction position three-point centroid calculation, and the step 6 proceeds to the correction data three-point centroid calculation.
ステップ7からスッテプ10は、図6のスッテプ6からステップ9までの処理内容と同
じである。
Step 7 to step 10 are the same as the processing contents from step 6 to step 9 in FIG.
加工機の動作は、補正データ作成動作、指令位置作成動作とも実施の形態1と同じである。 The operation of the processing machine is the same as that of the first embodiment in both the correction data creation operation and the command position creation operation.
以上のように、補正データを作成したい補正位置と、補正位置を囲む4点の加工位置との位置関係を4点の加工位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルで表し、対応する4点の指令位置にそのベクトル係数を当てはめて補正データを作成する場合において、補正位置を囲む4点の加工位置の1点が加工穴の検出エラーなどで欠けても、簡単なベクトル計算だけの処理で高精度かつ高速に補正データが作成できるため、検出エラーを含む加工位置データを活用できるため、補正データ作成のやり直し回数を減らすことができる。 As described above, the positional relationship between the correction position for which correction data is to be created and the four machining positions surrounding the correction position is expressed by a vector based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four machining positions. When creating correction data by applying the vector coefficient to the command position of a point, even if one of the four machining positions surrounding the correction position is missing due to a machining hole detection error, etc., only a simple vector calculation is performed Since correction data can be created with high accuracy and high speed, machining position data including detection errors can be used, and the number of correction data creations can be reduced.
同様に、指令位置を作成したい目標位置と、目標位置を囲む4点の補正位置との位置関係を4点の補正位置からなる四角形の重心位置を基準にしたベクトルで表し、対応する4点の補正データにそのベクトル係数を当てはめて指令位置を作成する場合において、目標位置を囲む4点の補正データの1点がなくても簡単なベクトル計算だけの処理で高精度かつ高速に指令位置が作成できるため、エラーデータを含む補正データ作成を活用でき、補正データ作成のやり直す回数を減らすことができる。 Similarly, the positional relationship between the target position for which the command position is to be created and the four correction positions surrounding the target position is represented by a vector based on the center of gravity of a quadrangle consisting of the four correction positions. When creating the command position by applying the vector coefficient to the correction data, the command position can be created with high precision and high speed by simple vector calculation even if there is no one of the four correction data surrounding the target position. Therefore, correction data creation including error data can be used, and the number of correction data creation times can be reduced.
本発明によれば、高精度な補正データを作成し、その補正データを用いて高精度な指令位置を作成することができ、レーザ加工装置や画像検査装置などに組込まれる光学位置決め装置と光学位置決め方法及びそれを用いたレーザ加工装置とレーザ加工方法に有用である。 According to the present invention, high-accuracy correction data can be created, and a high-precision command position can be created using the correction data. An optical positioning device and an optical positioning incorporated in a laser processing apparatus, an image inspection apparatus, or the like. This method is useful for a method, a laser processing apparatus using the method, and a laser processing method.
1 入力部
2 制御部
3 レーザ発振部
4 加工テーブル部
5 ガルバノスキャナ部
6 カメラ部
7 主制御部
8 レーザ制御部
9 加工テーブル制御部
10 ガルバノ制御部
11 位置検出部
12 シーケンス部
13 光学位置決め部
14 補正データ作成部
15 補正データ格納部
16 指令位置作成部
20 位置データ記億部
21 補正位置データ
22 指令位置データ
23 加工位置データ
24 加工位置エリア探索部
25 加工位置重心演算部
26 指令位置重心演算部
27 加工位置ベクトル係数演算部
28 補正データ演算部
29 目標位置記億部
30 補正位置エリア探索部
31 補正位置重心演算部
32 補正データ重心演算部
33 補正位置ベクトル係数演算部
34 指令位置演算部
35 加工位置隣接エリア探索部
36 補正位置隣接エリア探索部
37 加工位置3点重心演算部
38 指令位置3点重心演算部
39 補正位置3点重心演算部
40 補正データ3点重心演算部
101 制御装置
102 レーザ発振器
103 レーザ光
104 ガルバノ装置
105 fθレンズ
106 加工テーブル
107 カメラ
108 プリント基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input part 2 Control part 3 Laser oscillation part 4 Processing table part 5 Galvano scanner part 6 Camera part 7 Main control part 8 Laser control part 9 Processing table control part 10 Galvano control part 11 Position detection part 12 Sequence part 13 Optical positioning part 14 Correction data generation unit 15 Correction data storage unit 16 Command position generation unit 20 Position data storage unit 21 Correction position data 22 Command position data 23 Processing position data 24 Processing position area search unit 25 Processing position barycenter calculation unit 26 Command position barycenter calculation unit 27 Processing position vector coefficient calculation unit 28 Correction data calculation unit 29 Target position storage unit 30 Correction position area search unit 31 Correction position centroid calculation unit 32 Correction data centroid calculation unit 33 Correction position vector coefficient calculation unit 34 Command position calculation unit 35 Processing Position adjacent area search unit 36 Correction position adjacent area search unit 37 Three machining positions Center-of-gravity calculation unit 38 Command position 3-point center-of-gravity calculation unit 39 Correction position 3-point center-of-gravity calculation unit 40 Correction data 3-point center of gravity calculation unit 101 Control device 102 Laser oscillator 103 Laser light 104 Galvano device 105 fθ lens 106 Processing table 107 Camera 108 Printed circuit board
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