JP2009142866A - Laser machining apparatus, laser machining method and method for setting laser machining apparatus - Google Patents

Laser machining apparatus, laser machining method and method for setting laser machining apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser machining apparatus for achieving machining with constant quality irrespective of the difference in height of a machining target surface even when scanners having different response characteristics are mixedly used. <P>SOLUTION: The laser machining apparatus includes: a laser drive control section 4 for controlling a laser oscillation section and a laser beam scanning section; a machining condition setting section 3C for setting laser beam output conditions, a machining pattern on an X-Y coordinate plane and a three-dimensional shape thereof as the machining conditions for machining workpiece into a desired machining pattern; a correlation storing section for storing the position of X-Y coordinates of the machining pattern set by the machining condition setting section 3C and the position of a Z coordinate obtained by projecting the X-Y coordinates in a perpendicular direction for the three-dimensional shape of the machining pattern; and a machining amount correcting means 80M for automatically correcting the machining conditions set by the machining condition setting section 3C so that a machining amount on a machining target surface can approximate to a constant value in response to the ratio of the relative movement amount of the Z-axis direction to the X-axis direction and/or Y-axis direction of the laser optical scanning section in spatial coordinates forming the machining pattern set in the machining condition setting section 3C. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザマーキング装置等、レーザ光を加工対象物に照射して印字等の加工を行うレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定方法に関する。   The present invention relates to a laser marking apparatus or the like, a laser processing apparatus that performs processing such as printing by irradiating an object to be processed with laser light, a laser processing method, and a laser processing apparatus setting method.

レーザ加工装置は、レーザ光を所定の領域内において走査して、部品や製品等の加工対象物(ワーク)の表面に対しレーザ光を照射して印字やマーキング等の加工を行う。レーザ加工装置の構成の一例を図74に示す。この図に示すレーザ加工装置は、レーザ制御部1とレーザ出力部2と入力部3とを備える。レーザ制御部1のレーザ励起部6で発生される励起光を、レーザ出力部2のレーザ発振部50で発振器を構成するレーザ媒質8に照射し、レーザ発振を生じさせる。レーザ発振光はレーザ媒質8の出射端面から出射され、ビームエキスパンダ53でビーム径を拡大されて、必要に応じミラーなどの光学部材により反射されてレーザ光走査部9に導かれる。レーザ光走査部9は、レーザ光Lをガルバノミラー等で反射させて所望の方向に偏光する。また、レーザ光走査部9の下方には、集光部15が備えられる。集光部15はレーザ光を作業領域に照射させるよう集光するための集光レンズで構成され、fθレンズが使用される。集光部15から出力されるレーザ光Lは、ワークWKの表面で走査されて印字等の加工を行う。   The laser processing apparatus scans a laser beam within a predetermined region and irradiates the surface of a processing target (work) such as a component or product with a laser beam to perform processing such as printing or marking. An example of the configuration of the laser processing apparatus is shown in FIG. The laser processing apparatus shown in this figure includes a laser control unit 1, a laser output unit 2, and an input unit 3. The excitation light generated by the laser excitation unit 6 of the laser control unit 1 is irradiated to the laser medium 8 constituting the oscillator by the laser oscillation unit 50 of the laser output unit 2 to cause laser oscillation. The laser oscillation light is emitted from the emission end face of the laser medium 8, the beam diameter is enlarged by the beam expander 53, is reflected by an optical member such as a mirror as necessary, and is guided to the laser light scanning unit 9. The laser beam scanning unit 9 reflects the laser beam L with a galvanometer mirror or the like and polarizes it in a desired direction. A condensing unit 15 is provided below the laser beam scanning unit 9. The condensing part 15 is comprised with the condensing lens for condensing so that a working area may be irradiated with a laser beam, and an f (theta) lens is used. The laser beam L output from the condensing unit 15 is scanned on the surface of the workpiece WK and performs processing such as printing.

図75に、レーザ出力光をワーク上で走査させるためのレーザ光走査部9の詳細を示す。レーザ光走査部9は、一対のガルバノミラーを構成するX・Y軸スキャナ14a、14bと、各ガルバノミラーをそれぞれ回動軸に固定し回動するためのガルバノモータ51a、51bとを備えている。X・Y軸スキャナ14a、14bは、図75に示すように互いに直交する姿勢で配置されており、レーザ光をX方向、Y方向に反射させて走査させることができる。   FIG. 75 shows details of the laser beam scanning unit 9 for scanning the laser output light on the workpiece. The laser beam scanning unit 9 includes X / Y-axis scanners 14a and 14b constituting a pair of galvanometer mirrors, and galvano motors 51a and 51b for fixing and rotating the galvanometer mirrors on respective rotation axes. . As shown in FIG. 75, the X / Y-axis scanners 14a and 14b are arranged so as to be orthogonal to each other, and can scan the laser beam by reflecting it in the X and Y directions.

さらに図75に示すレーザ加工装置は、Z軸スキャナ14cを付加することで光軸方向の焦点位置を調整可能としている。これにより2次元平面内での加工のみならず、高さ方向すなわちZ軸方向にレーザ光の焦点位置を変化させて3次元状の加工を可能としている。Z軸スキャナ14cは、レーザ発振部側に面する入射レンズと、レーザ出射側に面する出射レンズを含んでおり、レンズを駆動モータ等で摺動させてレンズ間の距離を相対的に変化させ、焦点位置すなわち高さ方向のワーキングディスタンス(WD)を調整可能としている。
特開2000−202655号公報
Further, in the laser processing apparatus shown in FIG. 75, the focal position in the optical axis direction can be adjusted by adding a Z-axis scanner 14c. Thereby, not only the processing in the two-dimensional plane but also the three-dimensional processing is possible by changing the focal position of the laser beam in the height direction, that is, the Z-axis direction. The Z-axis scanner 14c includes an incident lens facing the laser oscillating unit and an exit lens facing the laser emitting side. The lens is slid with a drive motor or the like to relatively change the distance between the lenses. The focus position, that is, the working distance (WD) in the height direction can be adjusted.
JP 2000-202655 A

このような3次元加工が可能なレーザ加工装置においては、3次元のレーザ加工データに基づいてレーザ光を走査し、加工を行う。この際、ワークの3次元形状データから、XY座標にZ座標を関連付けして簡易的に3次元のレーザ加工データを作成することができる。このような関連付けによって、XY座標を求めればZ座標が一義的に決定されるため、レーザ加工装置の処理を2次元データを扱うのとほぼ同様の処理として簡素化でき、3次元座標を容易に求めることができる。そして加工の際は、X軸及びY軸スキャナを駆動してレーザ光の走査位置のXY座標を移動させると、これに追随させてZ軸スキャナを駆動しZ座標も移動させる。   In such a laser processing apparatus capable of three-dimensional processing, a laser beam is scanned based on three-dimensional laser processing data to perform processing. At this time, three-dimensional laser processing data can be easily created by associating the Z coordinate with the XY coordinate from the three-dimensional shape data of the workpiece. With such association, if the XY coordinates are obtained, the Z coordinate is uniquely determined. Therefore, the processing of the laser processing apparatus can be simplified as almost the same processing as that for handling two-dimensional data, and three-dimensional coordinates can be easily obtained. Can be sought. At the time of processing, when the X-axis and Y-axis scanners are driven to move the XY coordinates of the scanning position of the laser beam, the Z-axis scanner is driven and the Z coordinates are moved in accordance with this.

一方、レーザ加工装置においては、スキャナの駆動用モータの応答時間、すなわちスキャナの実際の位置(現在の角度)と制御位置(目標の角度)とが一致するまでの時間が経過しないと、所望の位置に加工することができない。スキャナの応答特性、すなわちスキャナに動作指示が与えられてから実際に動作を完了するまでに要する応答時間は、スキャナによって異なる。特にX、Y、Z軸スキャナを有する3次元加工可能なレーザ加工装置においては、一般にX、Y軸スキャナに比べ、Z軸スキャナの応答特性が劣る傾向にある。例えば図75に示すように、X・Y軸スキャナはガルバノスキャナによって回転するミラーにてスキャンするが、これに対しZ軸スキャナは光軸方向へレンズ自体を平行移動させる機構となっている。このためZ軸スキャナは、モータを利用した回転運動を平行移動に変換させる動作機構により、Z軸スキャナの応答特性がX・Y軸スキャナに比べて不利となる。またZ軸スキャナにモータを使用せず、シリンダやピストン等で駆動することもできるが、この場合も応答速度的にはX・Y軸スキャナに比べて不利となる。   On the other hand, in the laser processing apparatus, the response time of the scanner driving motor, that is, the time until the actual position (current angle) of the scanner and the control position (target angle) coincide with each other does not pass. Cannot be processed into position. The response characteristics of the scanner, that is, the response time required to actually complete the operation after the operation instruction is given to the scanner varies depending on the scanner. In particular, in a laser processing apparatus capable of three-dimensional processing having an X, Y, and Z axis scanner, the response characteristics of the Z axis scanner tend to be inferior as compared with the X and Y axis scanners. For example, as shown in FIG. 75, an X / Y-axis scanner scans with a mirror that is rotated by a galvano scanner, whereas a Z-axis scanner has a mechanism that translates the lens itself in the optical axis direction. For this reason, the Z-axis scanner is disadvantageous in response characteristics of the Z-axis scanner compared to the X / Y-axis scanner due to the operation mechanism that converts the rotational motion using the motor into the parallel movement. The Z-axis scanner can be driven by a cylinder, a piston or the like without using a motor, but this case is also disadvantageous in terms of response speed compared to the X / Y-axis scanner.

この結果、加工する位置のXY座標データと、このXY座標データを鉛直な方向に投影したZ座標データとを対応付けた制御を行う場合は、加工対象面を2次元的に平面視したX・Y軸スキャナの走査距離と、Z軸を含めた実際の加工対象面における走査距離が一致しないことになる。このためZ軸方向の高低差が大きい場合と小さい場合とで走査距離が異なるにもかかわらず、XY座標に関してはいずれも同一の走査速度で走査することとなり、この結果加工品質にむらが生じるという問題がある。すなわち、実際の加工対象面が3次元形状を有するにも関わらず、XY座標上を均一な走査速度で走査すれば、加工対象面上での各位置における走査速度がZ座標の勾配によって変化してしまう。例えば図60に示すような、隣り合う座標位置A1、A2間の高低差が異なる2つの加工対象面について考える。図60(a)に示すように座標位置A1、A2間の高低差すなわちZ座標に殆ど変化がない場合は、Z方向への移動、すなわちZ軸スキャナの走査距離が少ない。一方図60(b)に示すように座標位置A1、A2間の高低差が大きく変化する場合は、Z軸スキャナの走査距離も大きくなる。この結果、加工対象面上での相対速度が速くなる分、加工時間が短くなり、加工対象面に与えられるパワーが減少するため、加工深さが浅くなったり、印字濃度が薄くなったり、あるいは印字幅が細くなったりして、印字不良の原因となる。また、同一加工対象面で図60(a)と図60(b)のような高低差のある部位が混在する場合は、印字加工結果が不均一となり、加工品質にむらが生じる。   As a result, in the case of performing control in which the XY coordinate data of the processing position is associated with the Z coordinate data obtained by projecting the XY coordinate data in the vertical direction, the X · The scanning distance of the Y-axis scanner and the scanning distance on the actual processing target surface including the Z-axis do not match. For this reason, although the scanning distance differs between when the height difference in the Z-axis direction is large and small, the XY coordinates are scanned at the same scanning speed, resulting in uneven processing quality. There's a problem. In other words, even if the actual processing target surface has a three-dimensional shape, if the XY coordinates are scanned at a uniform scanning speed, the scanning speed at each position on the processing target surface changes depending on the gradient of the Z coordinate. End up. For example, consider two processing target surfaces having different height differences between adjacent coordinate positions A1 and A2 as shown in FIG. As shown in FIG. 60 (a), when there is almost no change in the height difference between the coordinate positions A1 and A2, that is, the Z coordinate, the movement in the Z direction, that is, the scanning distance of the Z-axis scanner is small. On the other hand, when the height difference between the coordinate positions A1 and A2 changes greatly as shown in FIG. 60B, the scanning distance of the Z-axis scanner also increases. As a result, since the relative speed on the surface to be processed is increased, the processing time is shortened and the power given to the surface to be processed is reduced, so that the processing depth becomes shallow, the print density becomes thin, or The print width becomes narrow, which may cause printing failure. Further, in the case where the same processing target surface includes portions with different heights as shown in FIGS. 60A and 60B, the printing processing result becomes non-uniform, resulting in uneven processing quality.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の一の目的は、応答特性の異なるスキャナの混在したレーザ加工装置において、加工対象面の高低差に拘わらず一定品質での加工が可能なレーザ加工装置、レーザ加工条件設定装置、レーザ加工方法、レーザ加工条件設定方法、レーザ加工条件設定プログラム、コンピュータで読み取り可能な記録媒体及び記録した機器を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems. One object of the present invention is a laser processing apparatus, a laser processing condition setting apparatus, and a laser processing capable of processing at a constant quality regardless of the height difference of the processing target surface in a laser processing apparatus in which scanners having different response characteristics are mixed. The present invention provides a method, a laser processing condition setting method, a laser processing condition setting program, a computer-readable recording medium, and a recorded device.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

第1発明に係るレーザ加工装置によれば、加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査部として、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZ軸スキャナと、前記Z軸スキャナを透過するレーザ光を、X軸方向に走査させるためのX軸スキャナ及びY軸方向に走査させるためのY軸スキャナと、を備えるレーザ光走査部と、前記レーザ発振部および前記レーザ光走査部を制御するためのレーザ駆動制御部と、所望の加工パターンに加工する加工条件として、レーザ光出力条件と、XY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定するための加工条件設定部と、前記加工条件設定部で設定された加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部と、前記加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、前記レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、前記加工条件設定部で設定された加工条件を自動的に補正するための加工量補正手段と、を備えることができる。これにより、レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、加工量補正手段で補正された補正加工条件でレーザ光走査部を駆動するよう、レーザ駆動制御部で制御できる。この結果、Z軸方向への移動量の大小によらず、加工量が一定となるように補正加工条件を自動演算して補正するため、高低差のある加工対象面であっても加工品質を均質に維持できる。   The laser processing apparatus according to the first aspect of the present invention is a laser processing apparatus capable of irradiating a processing target surface with laser light to process it into a desired processing pattern, and a laser oscillation unit for generating laser light And a Z-axis capable of adjusting the focal position in the optical axis direction of the laser beam emitted from the laser oscillation unit as a laser beam scanning unit for scanning the laser beam emitted from the laser oscillation unit in a work area A laser beam scanning unit comprising: a scanner; an X-axis scanner for scanning the laser beam transmitted through the Z-axis scanner in the X-axis direction; and a Y-axis scanner for scanning in the Y-axis direction; And a laser drive control unit for controlling the laser beam scanning unit, a laser beam output condition, and a processing pattern on the XY coordinate plane as a processing condition for processing into a desired processing pattern. A machining condition setting unit for setting the three-dimensional shape, the XY coordinate position of the machining pattern set by the machining condition setting unit, and the XY coordinates perpendicular to the three-dimensional shape of the machining pattern. An X axis of the laser beam scanning unit in a correspondence storage unit for associating and storing a correspondence relationship with the Z coordinate position projected in the direction, and a spatial coordinate constituting the machining pattern set by the machining condition setting unit In accordance with the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the direction and / or the Y-axis direction, the machining condition setting unit sets the machining amount on the surface to be machined to a constant value. Machining amount correction means for automatically correcting the machining conditions. Thus, when the laser beam scanning unit scans the surface to be processed, the laser beam scanning unit is driven under the corrected processing condition corrected by the processing amount correcting unit according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. As such, it can be controlled by the laser drive controller. As a result, the correction processing conditions are automatically calculated and corrected so that the processing amount is constant regardless of the amount of movement in the Z-axis direction. It can be kept homogeneous.

また第2発明に係るレーザ加工装置によれば、加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査部として、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZ軸スキャナと、前記Z軸スキャナを透過するレーザ光を、X軸方向に走査させるためのX軸スキャナ及びY軸方向に走査させるためのY軸スキャナと、を備えるレーザ光走査部と、前記レーザ発振部および前記レーザ光走査部を、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を含めて制御するためのレーザ駆動制御部と、所望の加工パターンに加工する加工条件として、X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を含むレーザ光出力条件と、XY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定するための加工条件設定部と、前記加工条件設定部で設定された加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部と、前記加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、前記レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近づけるように前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの補正走査速度を設定する加工量補正手段と、を備え、前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を前記加工量補正手段で補正された補正走査速度で駆動するよう、前記レーザ駆動制御部が前記レーザ光走査部を制御可能に構成できる。これにより、Z軸スキャナの移動量が大きい場合にはX軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を遅くするように補正走査速度を調整することで、加工対象面の高低差によらず一定の加工結果を得ることができ、加工品質を均一にした高品質な加工が実現される。   The laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention is a laser processing apparatus capable of irradiating a processing target surface with a laser beam to process it into a desired processing pattern, and a laser oscillation for generating the laser beam. And a laser beam scanning unit for scanning the laser beam emitted from the laser oscillation unit in the work area, the focus position in the optical axis direction of the laser beam emitted from the laser oscillation unit can be adjusted A laser beam scanning section comprising: an axis scanner; an X-axis scanner for scanning the laser beam transmitted through the Z-axis scanner in the X-axis direction; and a Y-axis scanner for scanning in the Y-axis direction; A laser drive control unit for controlling the oscillation unit and the laser beam scanning unit including the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, and a desired processing pattern. As processing conditions, laser beam output conditions including the scanning speed of the X-axis scanner and / or Y-axis scanner, a processing pattern on the XY coordinate plane, a processing condition setting unit for setting the three-dimensional shape, Correspondence for storing the XY coordinate position of the machining pattern set in the machining condition setting unit and the Z coordinate position obtained by projecting the XY coordinate in the vertical direction with respect to the three-dimensional shape of the machining pattern in association with each other. Relative movement in the Z-axis direction with respect to the movement amount of the laser beam scanning unit in the X-axis direction and / or the Y-axis direction in the spatial coordinates constituting the processing pattern set by the storage unit and the processing condition setting unit Processing amount correction means for setting the correction scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner so that the processing amount on the processing target surface approaches a constant value according to the ratio of the amount. When the laser beam scanning unit scans the surface to be processed, the processing amount correction unit controls the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. The laser drive control unit can be configured to be able to control the laser beam scanning unit so as to drive at the corrected scanning speed corrected. As a result, when the movement amount of the Z-axis scanner is large, the correction scanning speed is adjusted so as to slow down the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner. Machining results can be obtained, and high quality machining with uniform machining quality can be realized.

さらに第3発明に係るレーザ加工装置によれば、加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査部として、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZ軸スキャナと、前記Z軸スキャナを透過するレーザ光を、X軸方向に走査させるためのX軸スキャナ及びY軸方向に走査させるためのY軸スキャナと、を備えるレーザ光走査部と、前記レーザ発振部および前記レーザ光走査部を制御するためのレーザ駆動制御部と、所望の加工パターンに加工する加工条件として、加工対象面に照射されるレーザ照射パワーを含むレーザ光出力条件と、XY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定するための加工条件設定部と、前記加工条件設定部で設定された加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部と、前記加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、前記レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、前記加工条件設定部で設定された補正レーザ照射パワーを自動的に補正するための加工量補正手段と、を備え、前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記加工量補正手段で補正された補正レーザ照射パワーで前記レーザ光走査部を駆動するよう、前記レーザ駆動制御部で制御可能に構成できる。これにより、Z軸スキャナの移動量が大きい場合にはレーザ照射パワーを増すように補正レーザ照射パワーとして自動的に再設定することで、加工対象面の高低差によらず一定の加工結果を得ることができ、加工品質を均一にした高品質な加工が実現される。   Further, according to the laser processing apparatus according to the third aspect of the present invention, the laser processing apparatus can irradiate the processing target surface with a laser beam and process it into a desired processing pattern, and generates a laser beam. And a laser beam scanning unit for scanning the laser beam emitted from the laser oscillation unit in the work area, the focus position in the optical axis direction of the laser beam emitted from the laser oscillation unit can be adjusted A laser beam scanning section comprising: an axis scanner; an X-axis scanner for scanning the laser beam transmitted through the Z-axis scanner in the X-axis direction; and a Y-axis scanner for scanning in the Y-axis direction; Laser drive control unit for controlling the oscillation unit and the laser beam scanning unit, and the laser irradiation power applied to the processing target surface as a processing condition for processing into a desired processing pattern Including the laser beam output condition, the machining pattern on the XY coordinate plane, the machining condition setting unit for setting the three-dimensional shape, the XY coordinate position of the machining pattern set by the machining condition setting unit, The correspondence storage unit for storing the correspondence relationship with the Z coordinate position obtained by projecting the XY coordinates in the vertical direction with respect to the three-dimensional shape of the machining pattern, and the machining pattern set by the machining condition setting unit are configured In the spatial coordinates, the processing amount on the processing target surface is set to a constant value according to the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the laser beam scanning unit. Processing amount correction means for automatically correcting the correction laser irradiation power set in the processing condition setting unit so as to approach, when the laser beam scanning unit scans the processing target surface, According to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction, the laser drive control unit can be configured to drive the laser beam scanning unit with the correction laser irradiation power corrected by the processing amount correction unit. . As a result, when the amount of movement of the Z-axis scanner is large, the correction laser irradiation power is automatically reset so as to increase the laser irradiation power, thereby obtaining a constant processing result regardless of the height difference of the processing target surface. And high quality processing with uniform processing quality is realized.

さらにまた第4発明に係るレーザ加工装置によれば、前記加工量補正手段が、XY座標平面上を前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナで走査する際の移動制御の基本となる、予め設定された基本移動単位に基づいて、前記加工条件設定部で設定された加工パターンの各XY座標データを、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナによる加工順序に従って分解し、分解された各基本移動単位におけるZ座標の移動量を算出し、前記レーザ駆動制御部が、前記算出されたZ座標の移動量に応じて、該Z座標に対応するXY座標上の基本移動単位区間における前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を調整するように、前記記憶手段に記憶された各XY座標データに基いて前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナを制御すると共に、前記記憶手段に記憶された各XY座標データに対応する各Z座標データを読み出し、読み出されたZ座標データの位置に焦点が合うように前記Z軸スキャナを制御することができる。これにより、Z座標の移動量が大きいXY座標上の基本移動単位区間のX・Y軸スキャナの走査速度が、変化量が小さい区間のXY座標上の基本移動単位区間のX・Y軸スキャナの走査速度よりも遅くなるように、これらX・Y軸スキャナの走査を制御することができ、またこのようなX・Y軸スキャナの制御によって、各XY座標データに対応するZ座標データの位置に焦点を合わせるZ軸スキャナの応答速度を一致させることができる結果、Z座標の移動量に拘わらずZ軸スキャナをX・Y軸スキャナと同じタイミングで所定位置に移動させることができ、一定の加工結果を得ることができる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the processing amount correction unit is set in advance as a basis for movement control when scanning on the XY coordinate plane with the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner. Based on the basic movement unit, each XY coordinate data of the machining pattern set by the machining condition setting unit is decomposed according to the processing order by the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, and each basic movement is decomposed. The movement amount of the Z coordinate in a unit is calculated, and the X-axis scanner in the basic movement unit section on the XY coordinate corresponding to the Z coordinate is calculated by the laser drive control unit according to the calculated movement amount of the Z coordinate. And / or controlling the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner based on the XY coordinate data stored in the storage means so as to adjust the scanning speed of the Y-axis scanner. To read each Z coordinate data corresponding to each XY coordinate data stored in the storage means, it is possible to control the Z-axis scanner to focus on the position of the Z coordinate data read. As a result, the scanning speed of the X / Y-axis scanner in the basic movement unit section on the XY coordinate where the movement amount of the Z coordinate is large is the same as that of the X / Y-axis scanner in the basic movement unit section on the XY coordinate of the section where the change amount is small. The scanning of these X / Y-axis scanners can be controlled so as to be slower than the scanning speed, and the position of the Z-coordinate data corresponding to each XY coordinate data can be controlled by such control of the X / Y-axis scanner. As a result of being able to match the response speed of the Z-axis scanner for focusing, the Z-axis scanner can be moved to a predetermined position at the same timing as the X / Y-axis scanner regardless of the amount of movement of the Z-coordinate. The result can be obtained.

さらにまた第5発明に係るレーザ加工装置によれば、前記基本移動単位をXY座標の分解能と一致させることができる。これにより、細かくZ軸方向の高低差を算出して各区間の走査速度を制御するため、高い加工品質で加工することができる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the basic movement unit can be matched with the resolution of the XY coordinates. Thereby, since the height difference in the Z-axis direction is calculated finely and the scanning speed of each section is controlled, it is possible to process with high processing quality.

さらにまた第6発明に係るレーザ加工装置によれば、前記基本移動単位を任意に設定可能とできる。これにより、求める加工速度や加工品質に応じた、より柔軟な設定が可能となる。例えば、加工品質よりも加工速度を優先したい場合は、基本移動単位をXY座標の分解能よりも長い基本移動単位を設定すればよい。   Furthermore, according to the laser processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the basic movement unit can be arbitrarily set. Thereby, a more flexible setting according to the required processing speed and processing quality becomes possible. For example, when priority is given to the processing speed over the processing quality, the basic movement unit may be set to a basic movement unit that is longer than the resolution of the XY coordinates.

さらにまた第7発明に係るレーザ加工装置によれば、前記加工量補正手段が、Z座標の移動量に対応する走査速度データを予め記憶された補正加工量記憶部から読み出すことで、補正加工量を決定するよう構成できる。これにより、加工量補正手段による補正加工量の特定を容易に行うことができ、加工量補正手段の処理を低負荷とし、高速化できる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus of the seventh invention, the processing amount correction means reads the scanning speed data corresponding to the movement amount of the Z coordinate from the correction processing amount storage unit stored in advance, thereby correcting the processing amount. Can be configured to determine. Thereby, it is possible to easily specify the corrected machining amount by the machining amount correction unit, and the processing of the machining amount correction unit can be performed with a low load and speeded up.

さらにまた第8発明に係るレーザ加工装置によれば、前記加工量補正手段が、Z座標の移動量に対応する走査速度データを予め設定された演算式に基づいて演算することで、補正加工量を決定するよう構成できる。これにより、テーブルなどを用いることなく、理論式や曲線データ等に基づいて補正加工量を適切に決定できる。   Further, according to the laser processing apparatus of the eighth invention, the processing amount correcting means calculates the correction processing amount by calculating the scanning speed data corresponding to the movement amount of the Z coordinate based on a preset arithmetic expression. Can be configured to determine. As a result, the correction processing amount can be appropriately determined based on the theoretical formula, curve data, and the like without using a table or the like.

さらにまた第9発明に係るレーザ加工装置によれば、前記加工量補正手段が、リアルタイムにZ座標の移動量を算出することができる。これにより、走査速度データを算出するタイミングを、走査しながらのリアルタイムとできる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus according to the ninth aspect of the present invention, the processing amount correction means can calculate the movement amount of the Z coordinate in real time. Thereby, the timing which calculates scanning speed data can be made into real time, scanning.

さらにまた第10発明に係るレーザ加工装置によれば、前記加工量補正手段が、予め印字順序と基本移動単位に基いて、Z座標の移動量を算出することができる。このように、加工前の段階で加工パターンが位置決めされ、加工順序が定まっているような場合は、走査速度データを予め算出しておくことができ、予めデータとして保持された補正加工量を随時読み出すことで、低負荷且つ高速に補正加工量を決定できる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus in accordance with the tenth aspect of the present invention, the processing amount correction means can calculate the movement amount of the Z coordinate based on the printing order and the basic movement unit in advance. As described above, when the processing pattern is positioned in the stage before processing and the processing order is fixed, the scanning speed data can be calculated in advance, and the correction processing amount held in advance as data can be set as needed. By reading, it is possible to determine the correction processing amount with low load and high speed.

さらにまた第11発明に係るレーザ加工装置によれば、前記加工量補正手段が、Z座標の移動量に加えて、XY座標上での移動方向に応じて前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を調整するよう構成できる。これにより、X軸スキャナ又はY軸スキャナいずれか一方の移動や両方の同時移動に応じても走査速度を変化できる。例えばXY座標上で縦横に移動した時を1に設定し、斜めに移動した時は1.5に設定し、ΔXYとΔZに基づいて走査速度を制御するようにしてもよい。   Further, according to the laser processing apparatus of the eleventh aspect of the present invention, the processing amount correcting means is configured to change the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner according to the moving direction on the XY coordinates in addition to the moving amount of the Z coordinates. The scanning speed can be adjusted. As a result, the scanning speed can be changed in accordance with the movement of either the X-axis scanner or the Y-axis scanner or the simultaneous movement of both. For example, the scanning speed may be controlled based on ΔXY and ΔZ by setting 1 when moving vertically and horizontally on the XY coordinates, and setting 1.5 when moving diagonally.

さらにまた第12発明に係るレーザ加工装置によれば、前記対応関係記憶部が、XY座標位置とZ座標位置との対応関係を関連付けた3次元形状の基本図形を加工パターンとして予め記憶できる。これにより、基本図形を指定することで自動的にXY座標位置とZ座標位置との対応関係を決定できる。   Furthermore, according to the laser machining apparatus of the twelfth aspect of the invention, the correspondence relationship storage unit can store in advance a three-dimensional basic figure that associates the correspondence relationship between the XY coordinate position and the Z coordinate position as a machining pattern. Thereby, the correspondence between the XY coordinate position and the Z coordinate position can be automatically determined by designating the basic figure.

さらにまた第13発明に係るレーザ加工装置によれば、前記対応関係記憶部が、外部で用意されたXY座標位置とZ座標位置との対応関係を関連付けたデータファイルを読み込み可能に構成できる。これにより、別途作製されたCADデータなどのデータファイルを読み込んで、XY座標位置とZ座標位置との対応関係を決定できる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus of the thirteenth aspect, the correspondence relationship storage unit can be configured to be able to read a data file that associates the correspondence relationship between the XY coordinate position and the Z coordinate position prepared externally. As a result, a data file such as CAD data produced separately can be read to determine the correspondence between the XY coordinate position and the Z coordinate position.

さらにまた第14発明に係るレーザ加工装置によれば、さらに、加工対象面の3次元形状データを入力するための3次元形状データ入力手段と、前記3次元形状データ入力手段に入力された3次元形状データに対して前記加工条件設定部で設定された3次元加工パターンの加工位置を位置決めするための位置決め手段と、を備えることができる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus of the fourteenth aspect of the present invention, the three-dimensional shape data input means for inputting the three-dimensional shape data of the surface to be processed, and the three-dimensional shape input to the three-dimensional shape data input means Positioning means for positioning the machining position of the three-dimensional machining pattern set by the machining condition setting unit with respect to the shape data.

さらにまた第15発明に係るレーザ加工装置によれば、前記Z軸スキャナが走査速度を調整可能に構成できる。   Furthermore, according to the laser processing apparatus according to the fifteenth aspect of the present invention, the Z-axis scanner can be configured so that the scanning speed can be adjusted.

さらにまた第16発明に係るレーザ加工方法によれば、加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工するレーザ加工方法であって、所望の加工パターンに加工する加工条件として、レーザ光出力条件とXY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定し、加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けた加工パターンを設定する工程と、前記設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光を走査するレーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率を予め設定された基準値に近付けるよう、該基準値に従い、前記レーザ光走査部を構成するZ軸スキャナの移動毎に、同じく前記レーザ光走査部を構成するX軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を補正走査速度に補正する工程と、前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を前記補正された補正走査速度で駆動するよう、前記レーザ光走査部を制御する工程と、を含むことができる。これにより、Z軸スキャナの移動量が大きい場合にはX軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を遅くすることで、加工対象面の高低差によらず一定の加工結果を得ることができ、加工品質を均一にした高品質な加工が実現される。   Furthermore, according to the laser processing method of the sixteenth aspect of the present invention, there is provided a laser processing method for processing a surface to be processed into a desired processing pattern by irradiating the processing target surface with a laser beam, wherein the processing conditions for processing into the desired processing pattern are performed. The laser beam output condition, the machining pattern on the XY coordinate plane, and its three-dimensional shape are set, and the XY coordinate position of the machining pattern and the XY coordinate are projected in the vertical direction with respect to the three-dimensional shape of the machining pattern. The X-axis direction and / or the Y-axis of the laser beam scanning unit that scans the laser beam in the step of setting the machining pattern associated with the corresponding relationship with the Z coordinate position, and the spatial coordinates constituting the set machining pattern In accordance with the reference value, the Z-axis scanning unit constituting the laser beam scanning unit is set so that the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the direction approaches a preset reference value. For each movement of the channel, the step of correcting the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, which also constitutes the laser beam scanning unit, to the corrected scanning rate, and the laser beam scanning unit scans the surface to be processed. The laser beam scanning unit is driven so that the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner is driven at the corrected scanning speed according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. Controlling. As a result, when the movement amount of the Z-axis scanner is large, by reducing the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, a constant processing result can be obtained regardless of the height difference of the processing target surface. High quality processing with uniform processing quality is realized.

さらにまた第17発明に係るレーザ加工装置によれば、加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工するレーザ加工装置の操作プログラムであって、所望の加工パターンに加工する加工条件として、レーザ光出力条件とXY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定し、加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けた加工パターンを設定する機能と、前記設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光を走査するレーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率を予め設定された基準値に近付けるよう、該基準値に従い、前記レーザ光走査部を構成するZ軸スキャナの移動毎に、同じく前記レーザ光走査部を構成するX軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を補正走査速度に補正する機能と、前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を前記補正された補正走査速度で駆動するよう、前記レーザ光走査部を制御する機能と、をコンピュータに実現させることができる。これにより、Z軸スキャナの移動量が大きい場合にはX軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を遅くすることで、加工対象面の高低差によらず一定の加工結果を得ることができ、加工品質を均一にした高品質な加工が実現される。   Further, according to the laser processing apparatus of the seventeenth aspect of the present invention, there is provided an operating program for a laser processing apparatus that irradiates a processing target surface with laser light to process it into a desired processing pattern. As a processing condition to perform, a laser beam output condition, a processing pattern on the XY coordinate plane, and its three-dimensional shape are set, and the XY coordinate position of the processing pattern and the XY coordinate are perpendicular to the three-dimensional shape of the processing pattern. A function of setting a processing pattern that associates a correspondence relationship with a Z coordinate position projected in the direction, and the X-axis direction of the laser beam scanning unit that scans the laser beam in the spatial coordinates that constitute the set processing pattern and / or Alternatively, the laser beam scanning unit according to the reference value so that the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the Y-axis direction approaches a preset reference value. A function of correcting the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, which also constitutes the laser beam scanning unit, to a corrected scanning rate for each movement of the Z-axis scanner that constitutes the laser beam scanning unit, When scanning above, the laser beam is driven so that the scanning speed of the X-axis scanner and / or Y-axis scanner is driven at the corrected scanning speed according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. The function of controlling the scanning unit and the computer can be realized. As a result, when the movement amount of the Z-axis scanner is large, by reducing the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, a constant processing result can be obtained regardless of the height difference of the processing target surface. High quality processing with uniform processing quality is realized.

さらにまた第18発明に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納したものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray、HD DVD(AOD)等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。   Furthermore, a computer-readable recording medium according to the eighteenth aspect stores the above program. Recording media include CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray, HD A medium that can store a program such as a magnetic disk such as a DVD (AOD), an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is included. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Further, the recording medium includes a device capable of recording the program, for example, a general purpose or dedicated device in which the program is implemented in a state where the program can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or hardware may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or program software. And a partial hardware module that realizes a part of hardware elements may be mixed.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定方法を例示するものであって、本発明はレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a laser processing apparatus, a laser processing method, and a laser processing apparatus setting method for embodying the technical idea of the present invention. The laser processing method and the setting method of the laser processing apparatus are not specified as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to the description unless otherwise specified. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.

本明細書においてレーザ加工装置とこれに接続される操作、制御、入出力、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばIEEE1394、RS−232x、RS−422、RS−423、RS−485、USB、PS2等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IEEE802.1x、OFDM方式等の無線LANやBluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらに加工パターンのデータ保存や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。   In this specification, the connection between the laser processing apparatus and computers, printers, external storage devices and other peripheral devices for operation, control, input / output, display, and other processing connected thereto is, for example, IEEE 1394, RS- 232x, RS-422, RS-423, RS-485, USB, PS2, etc., serial connection, parallel connection, or 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, etc. I do. The connection is not limited to a physical connection using a wire, but may be a wireless connection using radio waves such as IEEE802.1x and OFDM, Bluetooth (registered trademark), infrared rays, optical communication, or the like. Furthermore, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used as a recording medium for storing processing pattern data or setting.

以下の実施の形態では、本発明を具現化したレーザ加工装置の一例として、レーザマーカについて説明する。ただ、本明細書においてレーザ加工装置は、その名称に拘わらずレーザ応用機器一般に利用でき、例えばレーザ発振器や各種のレーザ加工装置、穴あけ、マーキング、トリミング、スクライビング、表面処理等のレーザ加工や、レーザ光源として他のレーザ応用分野、例えばDVDやBlu−ray(登録商標)等の光ディスクの高密度記録再生用光源や通信用の光源、印刷機器、照明用光源、ディスプレイ等の表示装置用の光源、医療機器等において、好適に利用できる。   In the following embodiments, a laser marker will be described as an example of a laser processing apparatus embodying the present invention. However, in this specification, the laser processing apparatus can be used in general for laser application equipment regardless of its name. For example, laser processing such as laser oscillators and various laser processing apparatuses, drilling, marking, trimming, scribing, surface treatment, and laser processing, Other laser application fields as a light source, for example, a light source for high-density recording / playback of optical discs such as DVD and Blu-ray (registered trademark), a light source for communication, a printing device, a light source for illumination, a light source for a display device such as a display, It can be suitably used in medical devices and the like.

また、本明細書においては加工の代表例として印字について説明するが、上述の通り印字加工に限られず、溶融や剥離、表面酸化、切削、変色等のレーザ光を使ったあらゆる加工処理においても利用できる。また印字とは文字や記号、図形等のマーキングの他、上述した各種の加工も含む概念で使用する。さらに本明細書において加工パターンは、ひらがな、カタカナ、漢字、アルファベットや数字、記号、絵文字、アイコン、ロゴ、バーコードや2次元コード等のグラフィック等、さらに直線、曲線等の図形も含める意味で使用する。特に本明細書において文字又はシンボルで指す文字とは、OCR等、光学式の読み取り装置で読み取り可能なキャラクターを意味し、アルファベットや漢字、ひらがな、カタカナの他、数字や記号も含む概念である。またシンボルとは、バーコードや2次元コードを意味する。   In this specification, printing will be described as a representative example of processing. However, as described above, printing is not limited to printing processing, and it can be used in all types of processing using laser light such as melting, peeling, surface oxidation, cutting, and discoloration. it can. In addition, the term “printing” is used in a concept including various kinds of processing described above in addition to marking of characters, symbols, figures and the like. Furthermore, in this specification, processing patterns are used to include hiragana, katakana, kanji, alphabets and numbers, symbols, pictograms, icons, logos, graphics such as barcodes and two-dimensional codes, etc., and graphics such as lines and curves. To do. In particular, in this specification, a character indicated by a character or symbol means a character that can be read by an optical reader such as OCR, and is a concept that includes numerals, symbols, hiragana and katakana, as well as numbers and symbols. The symbol means a barcode or a two-dimensional code.

図1はレーザ加工装置100を構成するブロック図を示す。この図に示すレーザ加工装置100は、レーザ制御部1とレーザ出力部2と入力部3とを備える。
(入力部3)
FIG. 1 is a block diagram showing the laser processing apparatus 100. A laser processing apparatus 100 shown in this figure includes a laser control unit 1, a laser output unit 2, and an input unit 3.
(Input unit 3)

入力部3はレーザ制御部1に接続され、レーザ加工装置を操作するための必要な設定を入力してレーザ制御部1に送信する。設定内容はレーザ加工装置の動作条件や具体的な印字内容等である。入力部3はキーボードやマウス、コンソール等の入力デバイスである。また、入力部3で入力された入力情報を確認したり、レーザ制御部1の状態等を表示する表示部82を別途設けることもできる。表示部82はLCDやブラウン管等のモニタが利用できる。またタッチパネル方式を利用すれば、入力部と表示部を兼用することもできる。これによって、コンピュータ等を外部接続することなく入力部でレーザ加工装置の必要な設定を行うことができる。またこの入力部3は、所望の加工パターンに加工する加工条件として、レーザ光出力条件と加工パターンを設定するための加工条件設定部としても機能する。
(レーザ制御部1)
The input unit 3 is connected to the laser control unit 1, inputs necessary settings for operating the laser processing apparatus, and transmits them to the laser control unit 1. The setting contents are operating conditions of the laser processing apparatus, specific printing contents, and the like. The input unit 3 is an input device such as a keyboard, a mouse, or a console. In addition, a display unit 82 for confirming input information input by the input unit 3 and displaying the state of the laser control unit 1 and the like can be separately provided. The display unit 82 can use a monitor such as an LCD or a cathode ray tube. If a touch panel method is used, the input unit and the display unit can also be used. Accordingly, the necessary setting of the laser processing apparatus can be performed at the input unit without externally connecting a computer or the like. The input unit 3 also functions as a processing condition setting unit for setting a laser beam output condition and a processing pattern as processing conditions for processing into a desired processing pattern.
(Laser controller 1)

レーザ制御部1は、レーザ駆動制御部4とメモリ部5とレーザ励起部6と電源7とを備える。メモリ部5は入力部3から入力された各種設定内容を保持する。レーザ駆動制御部4はレーザ発振部50およびレーザ光走査部9を制御する。具体的には、必要時にメモリ部5から設定内容を読み込み、印字内容に応じた印字信号に基づいてレーザ励起部6を動作させてレーザ出力部2のレーザ媒質8を励起する。メモリ部5はRAMやROM等の半導体メモリが利用できる。またメモリ部5はレーザ制御部1に内蔵する他、挿抜可能なPCカードやSDカード等の半導体メモリカード、カード型ハードディスク等のメモリカードを利用することもできる。メモリカードで構成されるメモリ部5は、コンピュータ等の外部機器で容易に書き換え可能であり、コンピュータで設定した内容をメモリカードに書き込み、レーザ制御部1にセットすることで、入力部をレーザ制御部に接続することなく設定を行うことができる。特に半導体メモリはデータの読み込み・書き込みが高速で、しかも機械的動作部分がないため振動等に強く、ハードディスクのようなクラッシュによるデータ消失事故を防止できる。   The laser control unit 1 includes a laser drive control unit 4, a memory unit 5, a laser excitation unit 6, and a power source 7. The memory unit 5 holds various setting contents input from the input unit 3. The laser drive control unit 4 controls the laser oscillation unit 50 and the laser beam scanning unit 9. Specifically, the setting content is read from the memory unit 5 when necessary, and the laser excitation unit 6 is operated based on a print signal corresponding to the print content to excite the laser medium 8 of the laser output unit 2. The memory unit 5 can use a semiconductor memory such as a RAM or a ROM. The memory unit 5 can be built in the laser control unit 1 or a semiconductor memory card such as a detachable PC card or SD card, or a memory card such as a card-type hard disk. The memory unit 5 composed of a memory card can be easily rewritten by an external device such as a computer. The contents set by the computer are written in the memory card and set in the laser control unit 1 so that the input unit is laser controlled. Settings can be made without connecting to the unit. In particular, the semiconductor memory is fast in reading and writing data and has no mechanical operation part, so it is resistant to vibrations and can prevent data loss accidents due to crashes such as hard disks.

メモリ部5は設定情報やフォントデータを記憶する。設定情報は印字する文字やマークの種類、大きさ、印字位置、印字方向等の情報を含む。入力部3やレーザ加工データ設定装置180、コンピュータその他の外部機器190からコントローラ1Aに与えられた設定情報は、一旦メモリ部5に記憶される。コントローラ1Aのレーザ駆動制御部4は電源起動時又は設定変更時に、設定情報を読み出して展開情報を生成する。つまり、印字内容に関する設定情報とフォントデータからレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データ及びレーザ制御データからなる展開情報を生成する。生成された展開情報は、印字実行指令(トリガ信号)に従って、コントローラ1Aからマーキングヘッド150(図10等)に転送される。マーキングヘッド150では、受信した展開情報に含まれる線分データに基づいてガルバノミラーが制御されると共に、レーザ制御データに基づいてレーザのON/OFF制御が行われる。こうして、加工対象物の表面にレーザ光で印字加工が行われる。   The memory unit 5 stores setting information and font data. The setting information includes information such as the type and size of characters and marks to be printed, the printing position, and the printing direction. Setting information given to the controller 1 </ b> A from the input unit 3, laser processing data setting device 180, computer or other external device 190 is temporarily stored in the memory unit 5. The laser drive control unit 4 of the controller 1A reads the setting information and generates development information when the power is turned on or when the setting is changed. That is, development information including line segment data and laser control data for defining a locus to be traced by the laser beam is generated from the setting information relating to the print contents and the font data. The generated development information is transferred from the controller 1A to the marking head 150 (FIG. 10, etc.) in accordance with a print execution command (trigger signal). In the marking head 150, the galvanometer mirror is controlled based on the line segment data included in the received development information, and laser ON / OFF control is performed based on the laser control data. Thus, the printing process is performed on the surface of the workpiece with the laser beam.

図1の例では、メモリ部5は設定情報用メモリ5a、基本文字線分情報用メモリ5b、展開情報用メモリ5cを含む。設定情報用メモリ5aは、バッテリバックアップされたSRAM又はEEPROMのような不揮発性メモリで構成され、電源OFF時にも記憶内容を保持することができる。設定情報用メモリ5aに記憶される設定情報は、印字する文字又はマークの種類、大きさ、位置、方向等の印字内容の情報を含む。また基本文字線分情報用メモリ5bもバッテリバックアップされたSRAM又はEEPROMのような不揮発性メモリで構成される。基本文字線分情報用メモリ5bには、印字に使用される各種文字やマーク等の基本文字や基本線分の情報(基本文字線分情報)が記憶されている。この基本文字線分情報を印字内容の共通データとして管理することにより、各設定情報の情報量を少なくすることができる。したがって、設定情報から展開情報を生成するときに、基本文字線分情報用メモリ5bに記憶された基本文字線分情報が参照される。さらに展開情報用メモリ5cには、電源OFF時に記憶内容が消えるが低コストで多くの情報を記憶できるDRAM等の揮発性メモリが使用されている。設定情報及び基本文字線分情報から生成された展開情報が一時的に展開情報用メモリ5cに記憶され、印字の際に参照される。展開情報は、印字加工のためにレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データとレーザのON/OFF制御のためのレーザ制御データを含む複数ビットからなる時系列のデータである。   In the example of FIG. 1, the memory unit 5 includes a setting information memory 5a, a basic character line segment information memory 5b, and a development information memory 5c. The setting information memory 5a is constituted by a non-volatile memory such as a battery-backed SRAM or EEPROM, and can retain stored contents even when the power is turned off. The setting information stored in the setting information memory 5a includes information on printing contents such as the type, size, position, and direction of characters or marks to be printed. The basic character line segment information memory 5b is also constituted by a non-volatile memory such as SRAM or EEPROM backed up by a battery. The basic character line segment information memory 5b stores basic characters such as various characters and marks used for printing and basic line segment information (basic character line segment information). By managing this basic character / line segment information as common data for printing contents, the amount of information of each setting information can be reduced. Accordingly, the basic character line segment information stored in the basic character line segment information memory 5b is referred to when the development information is generated from the setting information. Further, as the development information memory 5c, a volatile memory such as a DRAM capable of storing a large amount of information at a low cost although the stored contents disappear when the power is turned off is used. The expansion information generated from the setting information and the basic character line segment information is temporarily stored in the expansion information memory 5c and is referred to when printing. The development information is time-series data composed of a plurality of bits including line segment data defining a locus that the laser beam should follow for printing and laser control data for laser ON / OFF control.

さらにこのメモリ部5は、加工条件設定部で設定された加工パターンの3次元形状に関して、XY座標位置とZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部としても機能する。ここでは設定情報用メモリ5aが、対応関係記憶部に相当する。   Further, the memory unit 5 also functions as a correspondence storage unit for storing a correspondence relationship between the XY coordinate position and the Z coordinate position in association with the three-dimensional shape of the machining pattern set by the machining condition setting unit. Here, the setting information memory 5a corresponds to a correspondence storage unit.

さらにレーザ駆動制御部4は、設定された印字を行うようレーザ媒質8で発振されたレーザ光Lを印字対象物(ワーク)WK上で走査させるため、レーザ出力部2のレーザ光走査部9を動作させる走査信号をレーザ光走査部9に出力する。電源7は、定電圧電源として、レーザ励起部6へ所定電圧を印加する。印字動作を制御する印字信号は、そのHIGH/LOWに応じてレーザ光LのON/OFFが切り替えられ、その1パルスが発振されるレーザ光Lの1パルスに対応するPWM信号である。PWM信号は、その周波数に応じたデューティ比に基づいてレーザ強度が定められるが、周波数に基づいた走査速度によってもレーザ強度が変化するよう構成することもできる。   Further, the laser drive control unit 4 scans the laser beam L oscillated by the laser medium 8 on the print object (work) WK so as to perform the set printing, so that the laser beam scanning unit 9 of the laser output unit 2 is moved. A scanning signal to be operated is output to the laser beam scanning unit 9. The power source 7 applies a predetermined voltage to the laser excitation unit 6 as a constant voltage power source. The print signal for controlling the print operation is a PWM signal corresponding to one pulse of the laser light L that is oscillated by switching on / off of the laser light L according to the HIGH / LOW. Although the laser intensity of the PWM signal is determined based on a duty ratio corresponding to the frequency, the laser intensity may be changed depending on the scanning speed based on the frequency.

またレーザ駆動制御部4は、加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、加工条件設定部で設定された加工条件を自動的に補正するための加工量補正手段として機能させることもできる。
(レーザ励起部6)
In addition, the laser drive control unit 4 has a relative position in the Z-axis direction with respect to the movement amount of the laser beam scanning unit in the X-axis direction and / or the Y-axis direction in the spatial coordinates constituting the machining pattern set by the machining condition setting unit. It can also function as a machining amount correction means for automatically correcting the machining conditions set by the machining condition setting unit so that the machining amount on the machining target surface approaches a constant value according to the ratio of the amount of movement. it can.
(Laser excitation unit 6)

レーザ励起部6は、光学的に接合されたレーザ励起光源10とレーザ励起光源集光部11を備える。レーザ励起部6の内部の一例を図2の斜視図に示す。この図に示すレーザ励起部6は、レーザ励起光源10とレーザ励起光源集光部11をレーザ励起部ケーシング12内に固定している。レーザ励起部ケーシング12は、熱伝導性の良い銅等の金属で構成され、レーザ励起光源10を効率よく外部に放熱する。レーザ励起光源10は半導体レーザ(Laser Diode:LD)や励起ランプ等で構成される。図2の例では、複数の半導体レーザダイオード素子を直線状に並べたレーザダイオードアレイを使用しており、各素子からのレーザ発振がライン状に出力される。レーザ発振はレーザ励起光源集光部11の入射面に入射されて、出射面から集光されたレーザ励起光として出力される。レーザ励起光源集光部11はフォーカシングレンズ等で構成される。レーザ励起光源集光部11からのレーザ励起光は光ファイバケーブル13等によりレーザ出力部2のレーザ媒質8に入射される。レーザ励起光源10とレーザ励起光源集光部11、光ファイバケーブル13は、空間あるいは光ファイバを介して光学的に結合されている。
(レーザ出力部2)
The laser excitation unit 6 includes a laser excitation light source 10 and a laser excitation light source condensing unit 11 that are optically bonded. An example of the inside of the laser excitation unit 6 is shown in the perspective view of FIG. The laser excitation unit 6 shown in this figure has a laser excitation light source 10 and a laser excitation light source condensing unit 11 fixed in a laser excitation unit casing 12. The laser excitation unit casing 12 is made of a metal such as copper having good thermal conductivity, and efficiently radiates the laser excitation light source 10 to the outside. The laser excitation light source 10 includes a semiconductor laser (Laser Diode: LD), an excitation lamp, and the like. In the example of FIG. 2, a laser diode array in which a plurality of semiconductor laser diode elements are arranged in a straight line is used, and laser oscillation from each element is output in a line. Laser oscillation enters the incident surface of the laser excitation light source condensing unit 11 and is output as laser excitation light condensed from the emission surface. The laser excitation light source condensing unit 11 is composed of a focusing lens or the like. Laser excitation light from the laser excitation light source condensing unit 11 is incident on the laser medium 8 of the laser output unit 2 through an optical fiber cable 13 or the like. The laser excitation light source 10, the laser excitation light source condensing unit 11, and the optical fiber cable 13 are optically coupled via a space or an optical fiber.
(Laser output unit 2)

レーザ出力部2は、レーザ発振部50を備える。レーザ光Lを発生させるレーザ発振部50は、レーザ媒質8と、レーザ媒質8が放出する誘導放出光の光路に沿って所定の距離を隔てて対向配置された出力ミラー及び全反射ミラーと、これらの間に配されたアパーチャ、Qスイッチ19等を備える。Qスイッチ19はレーザ媒質8から出射されるレーザの光軸上に位置するよう一方の端面に面して配設されている。Qスイッチ19を用いることで連続発振を尖頭出力値(ピーク値)の高い高速繰返しパルス発振に変えることが可能となる。またQスイッチ19には、これに印加するRF信号を生成するQスイッチ制御回路が接続されている。このレーザ発振部50は、レーザ媒質8が放出する誘導放出光を、出力ミラーと全反射ミラーとの間での多重反射により増幅し、Qスイッチ19の動作により短周期にて通断しつつアパーチャによりモード選別して、出力ミラーを経てレーザ光Lを出力する。レーザ媒質8は光ファイバケーブル13を介してレーザ励起部6から入射されるレーザ励起光で励起されて、レーザ発振される。レーザ媒質8はロッド状の一方の端面からレーザ励起光を入力して励起され、他方の端面からレーザ光Lを出射する、いわゆるエンドポンピングによる励起方式を採用している。
(レーザ媒質8)
The laser output unit 2 includes a laser oscillation unit 50. The laser oscillation unit 50 that generates the laser light L includes a laser medium 8, an output mirror and a total reflection mirror that are arranged to face each other at a predetermined distance along the optical path of the stimulated emission light emitted from the laser medium 8, and Apertures disposed between the Q switch 19 and the like. The Q switch 19 is disposed facing one end surface so as to be positioned on the optical axis of the laser emitted from the laser medium 8. By using the Q switch 19, continuous oscillation can be changed to high-speed repetitive pulse oscillation with a high peak output value (peak value). The Q switch 19 is connected to a Q switch control circuit that generates an RF signal to be applied thereto. The laser oscillation unit 50 amplifies the stimulated emission light emitted from the laser medium 8 by multiple reflection between the output mirror and the total reflection mirror, and cuts off the aperture in a short period by the operation of the Q switch 19. The mode is selected by the above, and the laser beam L is output through the output mirror. The laser medium 8 is excited by the laser excitation light incident from the laser excitation unit 6 via the optical fiber cable 13 and is oscillated. The laser medium 8 employs a so-called end pumping excitation method in which laser excitation light is input from one end surface of the rod shape and is excited, and laser light L is emitted from the other end surface.
(Laser medium 8)

上記の例では、レーザ媒質8としてロッド状のNd:YVO4結晶を用いた。また固体レーザ媒質の励起用半導体レーザの波長は、このNd:YVO4の吸収スペクトルの中心波長である808nmに設定した。ただ、この例に限られず他の固体レーザ媒質として、例えば希土類をドープしたYAG、LiSrF、LiCaF、YLF、NAB、KNP、LNP、NYAB、NPP、GGG等も用いることもできる。また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光Lの波長を任意の波長に変換できる。また、固体レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザにも適用可能である。さらに、固体レーザ媒質を使用せず、言い換えるとレーザ光を発振させる共振器を構成せず、波長変換のみを行う波長変換素子を使用することもできる。この場合は、半導体レーザの出力光に対して波長変換を行う。 In the above example, a rod-shaped Nd: YVO 4 crystal is used as the laser medium 8. The wavelength of the pumping semiconductor laser of the solid laser medium was set to 808 nm, which is the center wavelength of the Nd: YVO 4 absorption spectrum. However, the present invention is not limited to this example, and other solid-state laser media such as rare earth doped YAG, LiSrF, LiCaF, YLF, NAB, KNP, LNP, NYAB, NPP, GGG, etc. can also be used. Moreover, the wavelength of the laser beam L to be output can be converted into an arbitrary wavelength by combining a wavelength conversion element with the solid laser medium. The present invention can also be applied to a so-called fiber laser that uses a fiber as an oscillator instead of a bulk as a solid laser medium. Furthermore, it is also possible to use a wavelength conversion element that does not use a solid laser medium, in other words, does not constitute a resonator that oscillates laser light, and performs only wavelength conversion. In this case, wavelength conversion is performed on the output light of the semiconductor laser.

波長変換素子としては、例えばKTP(KTiPO4)、有機非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例えばKN(KNbO3)、KAP(KAsPO4)、BBO(β−BaB24)、LBO(LiB35)や、バルク型の分極反転素子(LiNbO3(Periodically Polled Lithium Niobate :PPLN)、LiTaO3等)が利用できる。また、Ho、Er、Tm、Sm、Nd等の希土類をドープしたフッ化物ファイバを用いたアップコンバージョンによるレーザの励起光源用半導体レーザを用いることもできる。このように、本実施の形態においてはレーザ発生源として様々なタイプを適宜利用できる。 Examples of the wavelength conversion element include KTP (KTiPO 4 ), organic nonlinear optical materials and other inorganic nonlinear optical materials such as KN (KNbO 3 ), KAP (KAsPO 4 ), BBO (β-BaB 2 O 4 ), LBO ( LiB 3 O 5 ) and bulk-type polarization inversion elements (LiNbO 3 (Periodically Polled Lithium Niobate: PPLN), LiTaO 3, etc.) can be used. Further, a semiconductor laser for an excitation light source of a laser by up-conversion using a fluoride fiber doped with rare earth such as Ho, Er, Tm, Sm, and Nd can be used. Thus, in this embodiment, various types can be appropriately used as a laser generation source.

さらにまた、レーザ発振部50は、固体レーザに限られず、CO2やヘリウム−ネオン、アルゴン、窒素等の気体を媒質として用いる気体レーザを利用することもできる。例えば炭酸ガスレーザを用いた場合のレーザ発振部は、レーザ発振部の内部に炭酸ガス(CO2)が充填され、電極を内蔵しており、レーザ制御部から与えられる印字信号に基づいて、レーザ発振部内の炭酸ガスを励起し、レーザ発振させる。
(2方向励起方式)
Furthermore, the laser oscillator unit 50 is not limited to the solid-state laser, CO 2 and helium - it neon, argon, also use a gas laser using a gas such as nitrogen as a medium. For example, when a carbon dioxide laser is used, the laser oscillation unit is filled with carbon dioxide (CO 2 ) inside the laser oscillation unit and has an electrode built in. The laser oscillation is based on a print signal given from the laser control unit. The carbon dioxide in the unit is excited to cause laser oscillation.
(Bidirectional excitation method)

固体レーザ媒質を励起する構成としては、固体レーザ媒質を励起する励起光を一方の端面のみから入射して励起させ、他方の端面からレーザ光を出射する、いわゆるエンドポンピングによる1方向励起方式が利用できる。また、固体レーザ媒質の前後の端面から各々励起光を照射する2方向励起方式も採用できる。2方向励起においては、各端面に励起光源であるLDを各々配置する構成の他、単一のLDからの励起光を光ファイバ等で分岐して、固体レーザ媒質の両端面からポンピングする構成等が利用できる。   As a configuration for exciting the solid-state laser medium, a so-called end-pumping one-way excitation method is used in which excitation light for exciting the solid-state laser medium is incident only from one end face to be excited, and laser light is emitted from the other end face. it can. Also, a two-way excitation method in which excitation light is irradiated from the front and rear end faces of the solid-state laser medium can be employed. In bi-directional excitation, in addition to a configuration in which LDs, which are excitation light sources, are arranged on each end surface, a configuration in which excitation light from a single LD is branched by an optical fiber or the like and pumped from both end surfaces of a solid-state laser medium, etc. Is available.

特に固体レーザ媒質を励起するレーザ加工装置では、量子効率の限界から、励起パワーのうち3割〜4割が熱となり失われてしまう。そのため極限的な性能を発揮させるためには、強励起により顕在化する熱複屈折や熱レンズ、熱複レンズ、更には熱による破壊等の様々な熱問題を解決する必要がある。特にLD励起固体レーザ加工装置においては、固体レーザ媒質の励起光吸収に伴う発熱が結晶そのものにレンズ効果を誘起し、熱レンズを生じさせる。熱レンズはレーザ共振器の安定性を著しく阻害し、共振器の設計の大きな障害となる。2方向励起方式を採用することで、このような問題を軽減できる。また2方向励起方式においては、レーザ励起部として一の励起光源を使用し、これを分岐して各端面から投入する構成とすることで、熱レンズ等の発生を抑制することもできる。加えて、励起波長に対する安定性や立ち上がり特性の改善の効果も得られる。
(レーザ光走査部9)
In particular, in a laser processing apparatus that excites a solid laser medium, 30% to 40% of the excitation power is lost due to heat due to the limit of quantum efficiency. Therefore, in order to exhibit the extreme performance, it is necessary to solve various thermal problems such as thermal birefringence, thermal lens, thermal doublet lens, and destruction due to heat, which are manifested by strong excitation. In particular, in an LD-pumped solid-state laser processing apparatus, heat generated by the absorption of pumping light of the solid-state laser medium induces a lens effect on the crystal itself, thereby generating a thermal lens. The thermal lens significantly impedes the stability of the laser resonator and becomes a major obstacle to the resonator design. By adopting the two-way excitation method, such a problem can be reduced. Further, in the two-way excitation method, it is possible to suppress the generation of a thermal lens or the like by using a single excitation light source as a laser excitation unit and branching it from each end face. In addition, the effect of improving the stability with respect to the excitation wavelength and the rise characteristic can be obtained.
(Laser beam scanning unit 9)

レーザ発振部50で得られたレーザ発振は、レーザ光走査部9により走査される。レーザ光走査部9を図3〜図5に示す。これらの図において、図3はレーザ加工装置のレーザ光走査部9の構成を示す斜視図を、図4は図3を逆方向から見た斜視図を、図5は側面図を、それぞれ示している。これらの図に示すレーザ加工装置は、レーザ光Lを発生させるレーザ発振部50と光路を一致させたZ軸スキャナを内蔵するビームエキスパンダ53と、X軸スキャナ14aと、X軸スキャナ14aと直交するよう配置されたY軸スキャナ14bとを備える。このレーザ光走査部9は、レーザ発振部50より出射されるレーザ光LをX軸スキャナ14a、Y軸スキャナ14bで作業領域WS内で2次元的に走査させ、さらにZ軸スキャナ14cで高さ方向にワーキングディスタンスすなわち焦点距離を調整することができ、3次元状に印字加工が可能となる。なお、X軸スキャナ、Y軸スキャナ、Z軸スキャナは、互いに入れ替えても同様に機能できることはいうまでもない。例えばZ軸スキャナを出射したレーザ光をY軸スキャナで受けるよう構成したり、あるいはX軸スキャナでY軸を制御し、Y軸スキャナでZ軸を制御するよう配置してもよい。また図において集光レンズであるfθレンズは図示を省略している。   The laser oscillation obtained by the laser oscillation unit 50 is scanned by the laser beam scanning unit 9. The laser beam scanning unit 9 is shown in FIGS. In these drawings, FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the laser beam scanning unit 9 of the laser processing apparatus, FIG. 4 is a perspective view of FIG. 3 viewed from the reverse direction, and FIG. 5 is a side view. Yes. The laser processing apparatus shown in these drawings includes a beam expander 53 having a built-in Z-axis scanner whose optical path coincides with a laser oscillation unit 50 that generates laser light L, an X-axis scanner 14a, and an X-axis scanner 14a. And a Y-axis scanner 14b arranged to do so. The laser beam scanning unit 9 two-dimensionally scans the laser beam L emitted from the laser oscillation unit 50 in the work area WS with the X-axis scanner 14a and the Y-axis scanner 14b, and further the height with the Z-axis scanner 14c. The working distance, that is, the focal length can be adjusted in the direction, and printing can be performed three-dimensionally. Needless to say, the X-axis scanner, the Y-axis scanner, and the Z-axis scanner can function similarly even if they are interchanged. For example, the laser beam emitted from the Z-axis scanner may be received by the Y-axis scanner, or the Y-axis may be controlled by the X-axis scanner and the Z-axis may be controlled by the Y-axis scanner. In the drawing, the fθ lens which is a condenser lens is not shown.

レーザ加工装置においては一般に、第2のミラー(Y軸スキャナ)で反射されたレーザ光を作業領域に照射させるよう集光するために、第2のミラーと作業領域の間には、fθレンズと呼ばれる集光レンズを配置している。fθレンズは、Z軸方向の補正を行う。具体的には、図6(a)に示すように、作業領域WSの端部に近付くほど焦点位置を伸ばし、ワークの加工対象面上に位置させる補正である。レーザ光の焦点位置は円弧状の軌跡となるため、加工対象面が平面の場合、鉛直下の位置、図6(a)において加工対象面を示す平面WMの中心で焦点位置が合うように設定すると、中心から離れるほど、すなわち作業領域WSの周辺に近付くほど焦点位置が加工対象面から遠ざかり(レーザ光L’)、焦点が合わず加工精度が低下する。そこで、図6(b)に示すように作業領域WSの端部に近付くほどレーザ光Lの焦点位置が長くなるよう、fθレンズで補正する。仮想的に加工対象面の平面WMが、WM’で示す凸状曲面の補正面となるよう変換することで、レーザ光Lの焦点位置を平面WM上に位置させることができる。   In general, in a laser processing apparatus, an fθ lens is disposed between the second mirror and the work area in order to focus the laser light reflected by the second mirror (Y-axis scanner) so as to irradiate the work area. A condensing lens called is arranged. The fθ lens performs correction in the Z-axis direction. Specifically, as shown in FIG. 6A, correction is performed such that the focal position is extended toward the end of the work area WS and positioned on the workpiece processing surface. Since the focal position of the laser beam is an arc-shaped trajectory, when the surface to be processed is a flat surface, the focal position is set so that the focal position is at a position vertically below, the center of the plane WM indicating the surface to be processed in FIG. Then, the further away from the center, that is, the closer to the periphery of the work area WS, the farther the focal position is from the surface to be processed (laser light L ′), the focus is not adjusted, and the processing accuracy decreases. Therefore, as shown in FIG. 6B, correction is performed by the fθ lens so that the focal position of the laser light L becomes longer as the end of the work area WS is approached. The focal position of the laser beam L can be positioned on the plane WM by virtually converting the plane WM of the processing target surface into a convex curved correction surface indicated by WM ′.

レーザマーカにおいて、例えばスポット径を約50μmより小さいビームを形成したい場合は、fθレンズを配置することが好ましい。一方、上述の小スポット径よりも大きい、スポット径が約100μm程度(通常良く使用されるスポット径)のビーム径を採用する場合は、Z軸スキャナ側のビームエキスパンダに備えられたZ軸集光レンズをZ軸方向に移動させることにより、fθレンズが行うべきZ軸方向の補正を、補正制御として行うことができる。これにより、スポット径が大きい場合はfθレンズを省略することも可能となる。上述した図6(a)の例では、fθレンズが行うべきZ軸方向の補正を、Z軸スキャナの補正制御に行わせている。一方、スポット径が小さい場合は、Z軸スキャナによる補正では焦点位置の調整が不十分となるため、上述の通りfθレンズを用いる。本実施の形態では、レーザ光のスポット径として小スポット、標準、ワイドスポットの3種類を用意しており、この内の小スポットタイプのみ、fθレンズで作業領域WS端部の歪みを矯正し、標準及びワイドスポットではfθレンズを使用せず、Z軸スキャナで補正している。   In the laser marker, for example, when it is desired to form a beam having a spot diameter smaller than about 50 μm, it is preferable to arrange an fθ lens. On the other hand, when a beam diameter larger than the small spot diameter described above and having a spot diameter of about 100 μm (usually used spot diameter) is adopted, the Z-axis assembly provided in the beam expander on the Z-axis scanner side is used. By moving the optical lens in the Z-axis direction, correction in the Z-axis direction that should be performed by the fθ lens can be performed as correction control. Thereby, when the spot diameter is large, the fθ lens can be omitted. In the example of FIG. 6A described above, correction in the Z-axis direction to be performed by the fθ lens is performed by correction control of the Z-axis scanner. On the other hand, when the spot diameter is small, the focus position is not sufficiently adjusted by the correction by the Z-axis scanner, so the fθ lens is used as described above. In this embodiment, three types of spot diameters of laser light, a small spot, a standard, and a wide spot, are prepared, and only the small spot type among them is used to correct distortion at the end of the work area WS with an fθ lens. In standard and wide spots, the fθ lens is not used, and correction is performed by a Z-axis scanner.

Z軸スキャナのビームエキスパンダに備えられたZ軸集光レンズでZ軸方向の補正制御を行う場合も、上述したfθレンズによる補正と同様の補正を行う。図6(b)で説明した補正面WM’の高さ、すなわちZ座標は、XY座標によって一義的に決定される。このため、XY座標毎に、補正後のZ座標を関連付けておくことで、X・Y軸スキャナの移動に従いZ軸スキャナを関連付けられたZ座標に移動させれば、常に焦点位置での加工が可能となる。関連付けのデータは、後述する図11等に示す記憶部5Aで保存する。あるいはレーザ加工装置のレーザ制御部に備えられたメモリ部5に保存、転送することもできる。これによって、作業領域内におけるXY座標の移動に追従して、補正後のZ座標が決定されるので、作業領域内でほぼ均一に焦点位置が調整されたレーザ光を照射できる。   Even when correction control in the Z-axis direction is performed by the Z-axis condenser lens provided in the beam expander of the Z-axis scanner, correction similar to the correction by the fθ lens described above is performed. The height of the correction surface WM ′ described in FIG. 6B, that is, the Z coordinate is uniquely determined by the XY coordinate. Therefore, by associating the corrected Z coordinate for each XY coordinate, if the Z-axis scanner is moved to the associated Z-coordinate according to the movement of the X / Y-axis scanner, processing at the focal position is always performed. It becomes possible. The association data is stored in the storage unit 5A shown in FIG. Alternatively, the data can be stored and transferred to the memory unit 5 provided in the laser control unit of the laser processing apparatus. As a result, the corrected Z coordinate is determined following the movement of the XY coordinates in the work area, so that it is possible to irradiate laser light whose focal position is adjusted almost uniformly in the work area.

各スキャナは、光を反射する反射面として全反射ミラーであるガルバノミラーと、ガルバノミラーを回動軸に固定して回動するためのガルバノモータと、回動軸の回転位置を検出して位置信号として出力する位置検出部を備える。またスキャナは、スキャナを駆動するスキャナ駆動部に接続される。スキャナ駆動部はスキャナ制御部74に接続され、スキャナを制御する制御信号をスキャナ制御部74から受けて、これに基づいてスキャナを駆動する。例えばスキャナ駆動部は、制御信号に基づいてスキャナを駆動する駆動電流を調整する。またスキャナ駆動部は、制御信号に対する各スキャナの回転角の時間変化を調整する調整機構を備える。調整機構は、スキャナ駆動部の各パラメータを調整する可変抵抗等の半導体部品で構成される。
(Z軸スキャナ14c)
Each scanner has a galvano mirror which is a total reflection mirror as a reflecting surface for reflecting light, a galvano motor for rotating with the galvano mirror fixed to the rotating shaft, and a position where the rotating shaft rotates. A position detector for outputting as a signal is provided. The scanner is connected to a scanner driving unit that drives the scanner. The scanner driving unit is connected to the scanner control unit 74, receives a control signal for controlling the scanner from the scanner control unit 74, and drives the scanner based on the control signal. For example, the scanner driving unit adjusts the driving current for driving the scanner based on the control signal. The scanner driving unit includes an adjustment mechanism that adjusts a temporal change in the rotation angle of each scanner with respect to the control signal. The adjustment mechanism is constituted by a semiconductor component such as a variable resistor that adjusts each parameter of the scanner driving unit.
(Z-axis scanner 14c)

Z軸スキャナ14cはレーザ光Lのスポット径を調整し、これによって焦点距離を調整するビームエキスパンダ53を構成している。すなわち、ビームエキスパンダで入射レンズと出射レンズとの相対距離を変化させることでレーザ光のビーム径を拡大/縮小し、焦点位置も変化させることができる。ビームエキスパンダ53は、小スポットへの集光を効果的に行わせるため、図3に示すようにガルバノミラーの前段に配置され、レーザ発振部50から出力されるレーザ光Lのビーム径を調整すると共に、レーザ光Lの焦点位置を調整可能としている。Z軸スキャナ14cがワーキングディスタンスを調整する方法を、図7〜図9に基づいて説明する。図7、図8はレーザ光走査部9の側面図であり、図7はレーザ光Lの焦点距離を長くする場合、図8は焦点距離を短くする場合をそれぞれ示している。また図9はZ軸スキャナ14cの正面図及び断面図を示している。これらの図に示すように、Z軸スキャナ14cはレーザ発振部50側に面する入射レンズ16と、レーザ出射側に面する出射レンズ18を含んでおり、これらのレンズ間の距離を相対的に変化可能としている。図7〜図9の例では、出射レンズ18を固定し、入射レンズ16を光軸方向に沿って駆動モータ等で摺動可能としている。図9は出射レンズ18の図示を省略して、入射レンズ16の駆動機構を示している。この例では、コイルと磁石によって軸方向に可動子を摺動可能とし、可動子に入射レンズ16を固定している。ただ、入射レンズ側を固定して出射レンズ側を移動可能としたり、入射レンズ、出射レンズを共に移動可能とすることもできる。   The Z-axis scanner 14c constitutes a beam expander 53 that adjusts the spot diameter of the laser light L and thereby adjusts the focal length. That is, by changing the relative distance between the entrance lens and the exit lens by the beam expander, the beam diameter of the laser beam can be enlarged / reduced, and the focal position can also be changed. The beam expander 53 is arranged in front of the galvanometer mirror and adjusts the beam diameter of the laser beam L output from the laser oscillation unit 50 as shown in FIG. In addition, the focal position of the laser beam L can be adjusted. A method for adjusting the working distance by the Z-axis scanner 14c will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are side views of the laser beam scanning unit 9. FIG. 7 illustrates a case where the focal length of the laser beam L is increased, and FIG. 8 illustrates a case where the focal length is decreased. FIG. 9 shows a front view and a sectional view of the Z-axis scanner 14c. As shown in these drawings, the Z-axis scanner 14c includes an incident lens 16 facing the laser oscillating unit 50 side and an exit lens 18 facing the laser exit side. It can change. 7 to 9, the exit lens 18 is fixed, and the entrance lens 16 can be slid along the optical axis direction by a drive motor or the like. FIG. 9 omits the illustration of the exit lens 18 and shows the drive mechanism of the entrance lens 16. In this example, the movable element can be slid in the axial direction by a coil and a magnet, and the incident lens 16 is fixed to the movable element. However, the incident lens side can be fixed and the exit lens side can be moved, or both the entrance lens and the exit lens can be moved.

図7に示すように、入射レンズ16と出射レンズ18との間の距離を近付けると、焦点位置が遠ざかり、焦点距離(ワーキングディスタンス)が大きくなる。逆に図8に示すように入射レンズ16と出射レンズ18との距離を離すと、焦点位置が近付き焦点距離が小さくなる。   As shown in FIG. 7, when the distance between the entrance lens 16 and the exit lens 18 is made closer, the focal position becomes farther and the focal distance (working distance) becomes larger. Conversely, as shown in FIG. 8, when the distance between the incident lens 16 and the outgoing lens 18 is increased, the focal position approaches and the focal distance decreases.

なお、3次元加工、すなわちワークの高さ方向への加工が可能なレーザ加工装置は、上記図7、図8のようにZ軸スキャナを調整する方式の他、例えば物理的に集光レンズを移動させる、あるいはレーザ出力部やマーキングヘッド自体を移動可能とする等、他の方式を利用することも可能である。   In addition, the laser processing apparatus capable of three-dimensional processing, that is, processing in the height direction of the workpiece, is not limited to the method of adjusting the Z-axis scanner as shown in FIGS. It is possible to use other methods such as moving the laser output unit or the marking head itself.

この例では、Z軸スキャナは、Qスイッチ19から出射されたレーザ光の焦点位置を光軸方向に調整可能な焦点位置調整手段として機能し、またX軸スキャナ、Y軸スキャナは、Z軸スキャナから出射されたレーザ光を2次元的に走査するレーザ光2次元走査系として機能する。
(ディスタンスポインタ)
In this example, the Z-axis scanner functions as a focus position adjusting unit that can adjust the focus position of the laser light emitted from the Q switch 19 in the optical axis direction. The X-axis scanner and the Y-axis scanner are Z-axis scanners. It functions as a laser beam two-dimensional scanning system that two-dimensionally scans the laser beam emitted from the laser beam.
(Distance pointer)

また、3次元加工可能なレーザマーカの作業領域の中心に焦点位置を調整するために、レーザ光を作業領域WS内に走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを表示することができる。図3〜図4に示すレーザマーカのレーザ光走査部9は、ディスタンスポインタとして、ガイド用光源60と、ガイド用光源60からのガイド光Gをレーザ光走査部9の光軸と一致させるためのガイド光光学系の一形態としてハーフミラー62を備えると共に、ポインタ光調整系として、ポインタ光Pを照射するためのポインタ用光源64と、Y軸スキャナ14bの裏面に形成された第3のミラーとしてポインタ用スキャナミラー14dと、ポインタ用スキャナミラー14dで反射されたポインタ用光源64からのポインタ光Pをさらに反射させて焦点位置に向かって照射する固定ミラー66とを備えている。このディスタンスポインタは、レーザ光の焦点位置を示すポインタ光Pをポインタ用光源64から照射し、ガイド光Gで表示されるガイドパターンのほぼ中心に、ポインタ光Pを照射するよう調整することで、レーザ光の焦点位置が指示される。   In addition, in order to adjust the focal position at the center of the work area of the laser marker that can be three-dimensionally processed, a guide pattern indicating the irradiation position when the laser beam is scanned into the work area WS can be displayed. The laser light scanning unit 9 of the laser marker shown in FIGS. 3 to 4 serves as a distance pointer and a guide for aligning the guide light source 60 and the guide light G from the guide light source 60 with the optical axis of the laser light scanning unit 9. A half mirror 62 is provided as one form of the optical optical system, and a pointer light source 64 for irradiating pointer light P as a pointer light adjustment system, and a pointer as a third mirror formed on the back surface of the Y-axis scanner 14b. And a fixed mirror 66 for further reflecting the pointer light P from the pointer light source 64 reflected by the pointer scanner mirror 14d and irradiating it toward the focal position. The distance pointer is adjusted by irradiating the pointer light P indicating the focal position of the laser light from the pointer light source 64 and irradiating the pointer light P almost at the center of the guide pattern displayed by the guide light G. The focal position of the laser beam is indicated.

なお、上記の例ではレーザ光走査部9に、レーザ光の焦点距離を調整可能な機構を設けることで3次元加工を可能としている。ただ、ワークを載置するステージの位置を上下方向に調整可能とすることで、レーザ光の焦点がワークの作業面で結ぶようにステージの高さを調整する制御を行うことでも、同様に3次元加工を行うこともできる。また、ステージをX軸あるいはY軸方向に移動可能とすることで、レーザ光走査部の該当するスキャナを省略できる。これらの構成は、ワークをライン上に搬送する形態でなく、ステージ上に載置して加工する形態において好適に利用できる。
(レーザマーカのシステム構成)
In the above example, the laser beam scanning unit 9 is provided with a mechanism capable of adjusting the focal length of the laser beam, thereby enabling three-dimensional processing. However, by controlling the stage height so that the position of the stage on which the workpiece is placed can be adjusted in the vertical direction, the height of the stage is adjusted so that the focal point of the laser beam is connected to the work surface of the workpiece. Dimensional processing can also be performed. Further, by making the stage movable in the X-axis or Y-axis direction, the corresponding scanner of the laser beam scanning unit can be omitted. These configurations can be suitably used not only in a form in which the workpiece is conveyed on the line but also in a form in which the work is placed on the stage and processed.
(System configuration of laser marker)

次に図10に、3次元印字可能なレーザマーカのシステム構成を示す。この図に示すレーザ加工システムは、レーザ出力部2を構成するマーキングヘッド150と、マーキングヘッド150と接続されてこれを制御するレーザ制御部1を構成するコントローラ1Aと、コントローラ1Aとデータ通信可能に接続され、コントローラ1Aに対して印字パターンを3次元のレーザ加工データとして設定するレーザ加工データ設定装置180とを備える。マーキングヘッド150とコントローラ1Aとで、レーザ加工装置100を構成する。レーザ加工データ設定装置180は、図10の例においてはコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定機能を実現させている。レーザ加工データ設定装置は、コンピュータの他、タッチパネルを接続したプログラマブルロジックコントローラ(PLC)や、その他専用のハードウェア等を利用することもできる。またレーザ加工データ設定装置は、レーザ加工装置の動作を制御する制御装置として機能させることもできる。例えば、一のコンピュータにレーザ加工データ設定装置としての機能と、レーザ出力部を備えるマーキングヘッドのコントローラとしての機能を統合してもよい。さらにレーザ加工データ設定装置は、レーザ加工装置と別部材で構成する他、レーザ加工装置に統合することもでき、例えばレーザ加工装置に組み込まれたレーザ加工データ設定回路等とすることもできる。   Next, FIG. 10 shows a system configuration of a laser marker capable of three-dimensional printing. The laser processing system shown in this figure is capable of data communication with the marking head 150 constituting the laser output unit 2, the controller 1A constituting the laser control unit 1 connected to and controlling the marking head 150, and the controller 1A. A laser processing data setting device 180 that is connected and sets a print pattern as three-dimensional laser processing data for the controller 1A is provided. The laser processing apparatus 100 is configured by the marking head 150 and the controller 1A. In the example of FIG. 10, the laser processing data setting device 180 installs a laser processing data setting program in a computer to realize a laser processing data setting function. The laser processing data setting device can use a programmable logic controller (PLC) connected with a touch panel, other dedicated hardware, etc. in addition to a computer. The laser processing data setting device can also function as a control device that controls the operation of the laser processing device. For example, a function as a laser processing data setting device and a function as a controller of a marking head including a laser output unit may be integrated into one computer. Further, the laser processing data setting device is constituted by a member different from the laser processing device, and can also be integrated into the laser processing device, for example, a laser processing data setting circuit incorporated in the laser processing device.

さらにコントローラ1Aには、必要に応じて各種外部機器190を接続できる。例えばライン上に搬送されるワークの種別、位置等を確認するイメージセンサ等の画像認識装置、ワークとマーキングヘッド150との距離に関する情報を取得する変位計等の距離測定装置、所定のシーケンスに従って機器の制御を行うPLC、ワークの通過を検出するPDセンサその他各種のセンサ等を設置し、これらとデータ通信可能に接続できる。
(レーザ加工データ設定装置)
Furthermore, various external devices 190 can be connected to the controller 1A as necessary. For example, an image recognition device such as an image sensor for confirming the type and position of a workpiece conveyed on the line, a distance measuring device such as a displacement meter for obtaining information on the distance between the workpiece and the marking head 150, and a device according to a predetermined sequence It is possible to install a PLC that controls the above, a PD sensor that detects the passage of a workpiece, and other various sensors, and to be connected so that data communication is possible.
(Laser processing data setting device)

平面状の印字データを3次元状に印字するための設定情報であるレーザ加工データは、レーザ加工データ設定装置180により設定される。図11は、レーザ加工データ設定装置180の一例としてブロック図を示している。この図に示すレーザ加工データ設定装置180は、各種設定を入力するための入力部3と、設定内容や演算後のレーザ加工データを表示するための表示部82と、各種設定データを記憶するための記憶部5Aとを備える。また記憶部5Aは、複数の加工パラメータの組み合わせを関連付けて保持した参照テーブル5Bを含む。また参照テーブル5Bは、熱レンズ効果による光軸方向の焦点位置補正量を、レーザ光出力条件に対応させて予め記録した補正量記憶手段、加工条件設定部で設定された加工パターンの3次元形状に関して、XY座標位置とZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部としても機能する。表示部82は、加工対象面のイメージを3次元的に表示可能な加工イメージ表示部83と、加工イメージ表示部83に加工対象面のイメージを3次元的に表示させる際に、マーキングヘッドのイメージを表示可能なヘッドイメージ表示手段84を備える。   Laser processing data, which is setting information for printing planar print data in a three-dimensional form, is set by a laser processing data setting device 180. FIG. 11 shows a block diagram as an example of the laser processing data setting device 180. A laser processing data setting device 180 shown in this figure stores an input unit 3 for inputting various settings, a display unit 82 for displaying setting contents and post-calculation laser processing data, and various setting data. Storage unit 5A. Further, the storage unit 5A includes a reference table 5B that holds a plurality of combinations of processing parameters in association with each other. The reference table 5B is a three-dimensional shape of a processing pattern set by a correction amount storage means and a processing condition setting unit in which a focal position correction amount in the optical axis direction due to the thermal lens effect is recorded in advance corresponding to the laser light output condition. , It also functions as a correspondence storage unit for storing the correspondence between the XY coordinate position and the Z coordinate position in association with each other. The display unit 82 includes a processing image display unit 83 that can display a three-dimensional image of the processing target surface, and a marking head image when the processing image display unit 83 displays the processing target surface image three-dimensionally. The head image display means 84 which can display is provided.

入力部3は、所望の加工パターンで加工する加工条件である、レーザ光出力条件と加工パターンを設定するための加工条件設定部3Cとして、ワークの印字面の3次元形状を示すプロファイル情報を入力するための加工面プロファイル入力手段3Aと、印字パターン情報を入力するための加工パターン入力手段3Bと、作業領域内に複数の加工ブロックを設定し、加工ブロック毎に加工パターンを設定可能な加工ブロック設定手段3Fの他、ブロック設定手段3Fで設定された複数の加工ブロックを纏めた加工グループを設定するためのグループ設定手段、加工対象面上に配置される加工パターンの位置を調整可能な加工パターン位置調整手段の機能を実現する。加工面プロファイル入力手段3Aはさらに、加工対象面を表す基本図形を指定するための基本図形指定手段3aと、加工対象面を表す3次元形状データを外部から入力するための3次元形状データ入力手段3b、3次元形状データ入力手段3bで入力された3次元形状データに対して、加工条件設定部で設定された3次元加工パターンの加工位置を位置決めするための位置決め手段3cの機能を実現する。記憶部5Aは、図1のメモリ部5に相当し、入力部3で設定されたプロファイル情報や印字パターン情報等の情報を記憶する。このような記憶部5Aには、固定記憶装置等の記憶媒体や半導体メモリ等が利用できる。表示部82は、専用のディスプレイを設ける他、システムに接続されたコンピュータのモニタを利用してもよい。
(演算部80)
The input unit 3 inputs profile information indicating the three-dimensional shape of the print surface of the workpiece as a processing condition setting unit 3C for setting a laser beam output condition and a processing pattern, which are processing conditions for processing with a desired processing pattern. Machining surface profile input means 3A for processing, machining pattern input means 3B for inputting print pattern information, and a machining block in which a plurality of machining blocks are set in the work area and a machining pattern can be set for each machining block In addition to the setting means 3F, group setting means for setting a machining group in which a plurality of machining blocks set by the block setting means 3F are set, and a machining pattern capable of adjusting the position of the machining pattern arranged on the machining target surface The function of the position adjusting means is realized. The machining surface profile input means 3A further includes basic graphic designating means 3a for designating a basic graphic representing the machining target surface, and three-dimensional shape data input means for inputting three-dimensional shape data representing the machining target surface from the outside. The function of the positioning means 3c for positioning the processing position of the three-dimensional processing pattern set by the processing condition setting unit with respect to the three-dimensional shape data input by the 3b and three-dimensional shape data input means 3b is realized. The storage unit 5A corresponds to the memory unit 5 in FIG. 1 and stores information such as profile information and print pattern information set by the input unit 3. As such a storage unit 5A, a storage medium such as a fixed storage device, a semiconductor memory, or the like can be used. In addition to providing a dedicated display, the display unit 82 may use a computer monitor connected to the system.
(Calculation unit 80)

一方、レーザ加工装置100のコントローラ1Aは、入力部3から入力された情報に基づいてレーザ加工データを生成する加工データ生成部80K等を構成する演算部80を備える。演算部80は、加工条件設定部3Cで設定された加工条件に基づいて、実際の加工を行うための加工データを生成するための加工データ生成部80K、加工条件設定部3Cで設定されたレーザ光出力条件に基づいて発生する熱レンズ効果に起因する光軸方向の焦点位置のずれを焦点位置補正量として特定する補正量特定手段80B、加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、加工条件設定部で設定された加工条件を自動的に補正するための加工量補正手段80M、表示部82に3次元のレーザ加工データを表示する際に加工対象面上にレーザ加工データを配置する初期位置を決定する初期位置設定手段、作業領域においてレーザ光を照射できず加工できない、あるいは加工が不良となる加工不良領域を検出する加工不良領域検出手段、加工不良領域検出手段で検出された加工不良領域に対して、加工可能な領域と異なる態様にて表示するためのハイライト処理を行うハイライト処理手段、加工条件設定部3Cで加工パターンを設定する際、加工不良領域を含む領域に何らかの加工が行われるよう設定されていることを検出して、警告を発するための設定警告手段の機能を実現する。また必要に応じて、加工不良領域における加工条件を加工可能となるように調整する加工条件調整手段、印字面に印字パターンを仮想的に一致させるように、印字パターン情報を平面状から3次元空間座標データに変換する座標変換手段等の機能を実現させることもできる。この演算部80はFPGAやLSI等で構成される。   On the other hand, the controller 1 </ b> A of the laser processing apparatus 100 includes a calculation unit 80 that configures a processing data generation unit 80 </ b> K that generates laser processing data based on information input from the input unit 3. The calculation unit 80 includes a machining data generation unit 80K for generating machining data for performing actual machining based on the machining conditions set by the machining condition setting unit 3C, and a laser set by the machining condition setting unit 3C. A correction amount specifying means 80B for specifying a shift in the focal position in the optical axis direction caused by the thermal lens effect generated based on the light output condition as a focus position correction amount, and a space constituting the machining pattern set by the machining condition setting unit In terms of coordinates, the processing amount on the processing target surface is brought close to a constant value in accordance with the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the laser beam scanning unit. The processing amount correction means 80M for automatically correcting the processing conditions set by the processing condition setting unit, and when the three-dimensional laser processing data is displayed on the display unit 82, laser processing is performed on the processing target surface. An initial position setting means for determining an initial position for arranging data, a processing failure area detection means for detecting a processing failure area that cannot be processed because laser light cannot be irradiated in the work area, or a processing failure area detection means that detects processing failure. When the processing pattern is set by the highlight processing means for performing a highlight process for displaying the detected processing defect area in a mode different from the processable area, the processing condition setting unit 3C sets the processing defect area. The function of the setting warning means for detecting that it is set so that some processing is performed in the included area and issuing a warning is realized. Further, if necessary, the processing condition adjusting means for adjusting the processing conditions in the processing defect area so that the processing can be performed, and the print pattern information from the planar shape to the three-dimensional space so as to virtually match the print pattern with the print surface. Functions such as a coordinate conversion means for converting to coordinate data can also be realized. The calculation unit 80 is configured by an FPGA, an LSI, or the like.

また図11の例では、レーザ加工データ設定装置180を専用のハードウェアで構成したが、これらの部材はソフトウェアでも実行できる。特に、図10に示すように汎用のコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定装置180として機能させることもできる。また図11の例では、レーザ加工データ設定装置180とレーザ加工装置100とを個別の機器としたが、図12に示すようにこれらを一体的に統合することもできる。   In the example of FIG. 11, the laser processing data setting device 180 is configured by dedicated hardware, but these members can also be executed by software. In particular, as shown in FIG. 10, a laser processing data setting program can be installed in a general-purpose computer so as to function as the laser processing data setting device 180. In the example of FIG. 11, the laser processing data setting device 180 and the laser processing device 100 are separate devices, but they can be integrated as shown in FIG.

加工データ生成部80Kは、レーザ加工装置100のコントローラ1A側に配置している。ただ、図13に示すように加工データ生成部80Kをレーザ加工データ設定装置180側に設けてもよい。例えば汎用のコンピュータにレーザ加工データ設定プログラムをインストールして、レーザ加工データ設定装置180として機能させるコンピュータで加工データ生成部80Kの機能を実現している。あるいは、加工データ生成部をレーザ加工装置100側とレーザ加工データ設定装置180側に各々設けることにより、レーザ加工装置100、レーザ加工データ設定装置180のいずれにおいてもレーザ加工データを生成可能としたり、レーザ加工データの受け渡しや編集、表示を各々で可能とできる。
(レーザ加工データ設定プログラム)
The machining data generation unit 80K is disposed on the controller 1A side of the laser machining apparatus 100. However, as shown in FIG. 13, the machining data generation unit 80K may be provided on the laser machining data setting device 180 side. For example, a laser processing data setting program is installed in a general-purpose computer, and the function of the processing data generation unit 80K is realized by a computer that functions as the laser processing data setting device 180. Alternatively, by providing the processing data generation unit on the laser processing device 100 side and the laser processing data setting device 180 side, it is possible to generate laser processing data in either the laser processing device 100 or the laser processing data setting device 180, Laser processing data can be exchanged, edited, and displayed individually.
(Laser processing data setting program)

次に、レーザ加工データ設定プログラムを用いて、加工条件設定部3Cから入力された文字情報に基づいて加工パターンを生成する手順を、図14〜図16のユーザインターフェース画面に基づいて説明する。なおこれらのプログラムのユーザインターフェース画面の例において、各入力欄や各ボタン等の配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様等は適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。またこれらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するON/OFF操作、数値や命令入力等の指定は、プログラムを組み込んだコンピュータに接続された入力部3で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力部によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。入力部等を構成する入出力デバイスはコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータ等に固定されている。一般的な入力部としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの入出力デバイスは、プログラムの操作のみに限られず、レーザ加工装置等のハードウェアの操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示する表示部82のディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。   Next, a procedure for generating a processing pattern based on character information input from the processing condition setting unit 3C using the laser processing data setting program will be described based on the user interface screens shown in FIGS. In the examples of user interface screens of these programs, it goes without saying that the layout, shape, display method, size, color scheme, pattern, etc. of each input field and button can be changed as appropriate. By changing the design, it is possible to make the display easier to view, easier to evaluate and judge, and easier to operate. For example, the detailed setting screen can be displayed as a separate window, or a plurality of screens can be displayed within the same display screen. On the user interface screens of these programs, ON / OFF operations for numerically provided buttons and input fields, designation of numerical values and command inputs, etc. are performed by the input unit 3 connected to the computer in which the program is incorporated. . In this specification, “pressing” includes not only physically touching and operating buttons, but also clicking or selecting with an input unit and pseudo-pressing. Input / output devices constituting the input unit or the like are connected to a computer by wire or wirelessly, or are fixed to the computer or the like. Examples of general input units include various pointing devices such as a mouse, keyboard, slide pad, track point, tablet, joystick, console, jog dial, digitizer, light pen, numeric keypad, touch pad, and accu point. These input / output devices are not limited to program operations, but can also be used for hardware operations such as laser processing equipment. Furthermore, a touch screen or a touch panel is used for the display itself of the display unit 82 that displays the interface screen, so that the user can directly input or operate the screen by hand, or voice input or other existing input is possible. Means can be used, or these can be used in combination.

レーザ加工データ設定プログラムは、3次元レーザ加工データの編集が可能である。ただ、3次元データの編集が不得手なユーザを考慮し、平面上での設定のみ可能で、3次元上での編集ができない「2D編集モード」を用意し、3次元レーザ加工データの加工が可能な「3D編集モード」と切り替え可能としてもよい。このような複数の編集モードを備える場合は、現在の編集モードを示す編集モード表示欄270と、編集モードを切り替える編集モード切替ボタン272を備える。図14の例では、レーザ加工データ設定プログラムの起動時は「2D編集モード」とし、画面右上に設けられた編集モード表示欄270に、現在の編集モードが「2D編集中」であることを表示させている。操作が比較的容易な2次元編集モードを起動時のデフォルト編集モードとして設定することにより、3次元レーザ加工データの編集が不得手なユーザであっても戸惑うことなく操作できる。また、起動時の編集モードはユーザが変更可能に構成することもでき、操作を習熟したユーザが編集モードを切り替えることなく3次元レーザ加工データの編集が可能となるよう設定することもできる。   The laser processing data setting program can edit three-dimensional laser processing data. However, considering users who are not good at editing 3D data, a “2D editing mode” is available, which allows only setting on a plane and cannot be edited on 3D. It may be possible to switch to a possible “3D editing mode”. When such a plurality of editing modes are provided, an editing mode display field 270 indicating the current editing mode and an editing mode switching button 272 for switching the editing mode are provided. In the example of FIG. 14, the “2D editing mode” is set when the laser processing data setting program is started, and the editing mode display field 270 provided at the upper right of the screen indicates that the current editing mode is “2D editing in progress”. I am letting. By setting the two-dimensional editing mode, which is relatively easy to operate, as the default editing mode at the time of activation, even a user who is not good at editing three-dimensional laser processing data can operate without confusion. Further, the editing mode at the time of activation can be configured to be changeable by the user, and it can also be set so that a user who has mastered the operation can edit the three-dimensional laser processing data without switching the editing mode.

また編集モード表示欄270の右側に設けられた編集モード切替ボタン272には、3D編集モードに切り替え可能であることを示す「3D」の文字が表示されている。この状態から、編集モード切替ボタン272を押下すると、「3D編集モード」に切り替えられると共に、編集モード表示欄270の表示が「3D編集中」に変更される。さらに編集モード切替ボタン272は3D編集モードから2D編集モードに切り替え可能であることを示す「2D」の文字が表示される。このように、3D表示や編集を制限又は排除した「2D編集モード」を設けることで、ユーザが2次元的加工面に対する加工データの設定・編集を行いたい場合、2次元的加工面に対する加工データの設定・編集のみが行えるユーザインターフェースを提供することで、ユーザインターフェースの簡素化とそれに伴う操作性の向上を図ることができる。また、ユーザが3次元的加工平面に対する加工データの設定・編集を行いたい場合においても、いきなり不慣れな3D表示を行うのではなく、上述したこれまで慣れ親しんだ「2D編集モード」にて2次元的加工面に対する加工データの設定・編集を行い、この「2D編集モード」にて設定・加工された2次元加工データを「3D編集モード」にて更に、所望の3次元加工データに加工・編集し直す工程をとることにより、「3D編集モード」も、ユーザにとって判り易いユーザインターフェースとそれに伴う操作性の向上を図ることができる。   The edit mode switching button 272 provided on the right side of the edit mode display field 270 displays “3D” characters indicating that switching to the 3D edit mode is possible. When the edit mode switch button 272 is pressed from this state, the mode is switched to “3D edit mode” and the display in the edit mode display field 270 is changed to “3D editing in progress”. Further, the edit mode switching button 272 displays “2D” characters indicating that switching from the 3D editing mode to the 2D editing mode is possible. In this way, by providing a “2D editing mode” that restricts or eliminates 3D display and editing, when the user wants to set and edit machining data for a two-dimensional machining surface, machining data for a two-dimensional machining surface By providing a user interface capable of only setting / editing, it is possible to simplify the user interface and improve the operability associated therewith. In addition, when the user wants to set / edit machining data for a three-dimensional machining plane, the user does not suddenly become unfamiliar with 3D display, but uses the above-mentioned “2D editing mode” in which the user is familiar. Set and edit the machining data for the machining surface, and further process and edit the 2D machining data set and machined in this “2D editing mode” into the desired 3D machining data in “3D editing mode”. By taking the correction process, the “3D editing mode” can improve the user interface that is easy to understand for the user and the operability associated therewith.

加工条件設定部3Cの一例を、図14に基づいて説明する。図14は、レーザ加工データ設定プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示しており、画面の左側にワーク上に印字される加工パターンのイメージを表示する編集表示欄202、右側に具体的な加工条件として各種データを指定する印字パターン入力欄204を設けている。印字パターン入力欄204では、設定項目を選択するタブとして「基本設定」タブ204h、「形状設定」タブ204i、「詳細設定」タブ204jを切り替えることができる。図14の例では「基本設定」タブ204hが選択されており、ここには加工種類指定欄204aと、文字データ指定欄204d、文字入力欄204b、詳細設定欄204cを設けている。加工種類指定欄204aは、加工パターンの種別として、文字列やシンボル、ロゴ、模様、図等のイメージを含めた印字パターン、若しくは加工機としての動作を行うかを指定する。図14の例では、加工種類指定欄204aからラジオボタンで文字列、ロゴ・図、加工機動作の別を選択する。また文字データ指定欄204dは、文字データの種別を指定する。ここでは文字、バーコード、2次元コード、RSS・コンポジットコード(Composite Code:CC)のいずれかをプルダウンメニューから選択する。さらに選択された文字データの種別に応じて、さらに詳細な種別を種別指定欄204qで選択する。例えば文字を選択した場合はフォントの種別、バーコードを選択した場合は、CODE39、ITF、2 of 5、NW7、JAN、Code 28等のバーコード種別、2次元コードを選択した場合は、QRコード、マイクロQRコード、DataMatrix等の2次元コード種別、RSS・コンポジットコードを選択した場合は、RSS-14、RSS-14 CC-A、RSS Stacked、RSS Stacked CC-A、RSS Limited、RSS Limited CC-A等のRSSコード種別、又はRSSコンポジットコード種別を指定する。文字入力欄204bでは、印字したい文字情報を入力する。入力された文字は、文字データ指定欄204dで文字を選択した場合、そのまま文字列として印字される。一方、シンボルが指定された場合は、選択されたシンボルの種別に従って入力された文字列がエンコードされた加工パターンが生成される。加工パターンの生成は、加工条件設定部3Cで行う他、加工データ生成部で行ってもよい。この例では演算部80が行っている。また詳細設定欄204cは、タブを切り替えて「印字データ」タブ204e、「サイズ・位置」タブ204f、「印字条件」タブ204g等、印字条件の詳細を指定する。「印字条件」タブ204gでは印字パワーやスキャンスピード等を設定する。   An example of the processing condition setting unit 3C will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows an example of the user interface screen of the laser processing data setting program. The edit display column 202 displays the image of the processing pattern printed on the workpiece on the left side of the screen, and the specific processing conditions on the right side. A print pattern input field 204 for specifying various data is provided. In the print pattern input field 204, a “basic setting” tab 204h, a “shape setting” tab 204i, and a “detailed setting” tab 204j can be switched as tabs for selecting setting items. In the example of FIG. 14, a “basic setting” tab 204h is selected, and a processing type designation field 204a, a character data designation field 204d, a character input field 204b, and a detailed setting field 204c are provided. The processing type designation field 204a designates whether the operation as a printing pattern including a character string, a symbol, a logo, a pattern, an image such as a figure, or a processing machine is performed as a processing pattern type. In the example of FIG. 14, a character string, a logo / diagram, and a processing machine operation are selected from the processing type designation field 204a by radio buttons. The character data designation field 204d designates the type of character data. Here, any one of a character, a barcode, a two-dimensional code, and an RSS / composite code (CC) is selected from a pull-down menu. Further, according to the type of the selected character data, a more detailed type is selected in the type designation field 204q. For example, if you select a character, select a font type. If you select a barcode, select CODE39, ITF, 2 of 5, NW7, JAN, Code 28, etc. RSS-14, RSS-14 CC-A, RSS Stacked, RSS Stacked CC-A, RSS Limited, RSS Limited CC- when selecting 2D code type such as Micro QR Code, DataMatrix, RSS / Composite Code Specifies an RSS code type such as A or an RSS composite code type. In the character input field 204b, character information to be printed is input. The inputted character is printed as it is as a character string when a character is selected in the character data designation field 204d. On the other hand, when a symbol is designated, a processing pattern in which a character string input according to the type of the selected symbol is encoded is generated. The machining pattern may be generated by the machining data setting unit in addition to the machining condition setting unit 3C. In this example, the calculation unit 80 performs. The detailed setting column 204c switches the tabs and designates details of printing conditions such as a “printing data” tab 204e, a “size / position” tab 204f, and a “printing conditions” tab 204g. In the “print condition” tab 204g, the print power, the scan speed, and the like are set.

なお加工種類指定欄204aから加工機動作を選択すると、加工種別がプルダウンメニューから選択できるようになり、定点、直線、破線、左回り円・楕円、右回り円・楕円、トリガON中定点等が選択できる。加工機動作では、加工パターンとして文字入力欄に代わって線分座標指定欄が設けられ、直線や円弧等の軌跡を座標で指定する。またレーザ加工装置は文字列に限らず、ロゴや図等のイメージデータの印字も可能である。
(加工ブロック設定手段3F)
When the processing machine operation is selected from the processing type designation field 204a, the processing type can be selected from the pull-down menu, and fixed points, straight lines, broken lines, counterclockwise circles / ovals, clockwise circles / ovals, trigger ON fixed points, etc. You can choose. In the processing machine operation, a line segment coordinate designation field is provided as a machining pattern instead of a character input field, and a locus such as a straight line or an arc is designated by coordinates. The laser processing apparatus is not limited to character strings, and can print image data such as logos and drawings.
(Processing block setting means 3F)

以上のようにして、一つの印字ブロックに関する印字パターン情報を設定する。また、印字ブロックを複数設定することもできる。すなわち、加工領域において複数の印字ブロックを設定し、異なる印字条件で印字加工を行うことができる。印字ブロックは、一のワーク又は加工(印字)対象面に対して複数設定する他、加工領域内に存在する複数のワークに対して各々設定することもできる。   As described above, the print pattern information related to one print block is set. In addition, a plurality of print blocks can be set. That is, a plurality of printing blocks can be set in the processing area, and printing can be performed under different printing conditions. In addition to setting a plurality of printing blocks for one workpiece or a processing (printing) target surface, it is also possible to set a plurality of printing blocks for a plurality of workpieces existing in the processing area.

加工ブロックの設定は、加工ブロック設定手段3Fで行う。図14の例では、加工ブロック設定手段3Fの一形態として、印字パターン入力欄204の上欄にブロック番号選択欄216が設けられる。ブロック番号選択欄216にはブロック番号を表示する番号表示欄と、番号指定手段として、「>」ボタン、「>>」ボタン、「<」ボタン、「<<」ボタンが設けられる。「>」ボタンを押下すると、ブロック番号が1インクリメントされて、新たな印字ブロックの設定が可能となる。また、設定済みの印字ブロックの設定を変更する際も、同様に「>」ボタンを操作してブロック番号を選択し、該当する印字ブロックの設定を呼び出すことができる。また「>>」ボタンを押下すると最終のブロック番号にジャンプする。さらに「<」ボタンを押下するとブロック番号が1つ戻り、「<<」ボタンを押下すると先頭のブロック番号にジャンプする。さらに、ブロック番号選択欄216の数値表示欄に直接数値を入力してブロック番号を指定することもできる。このようにして、ブロック番号選択欄216で印字ブロックを選択し、各印字ブロックについて印字パターン情報を指定する。この例では、ブロック番号を0〜255まで設定可能としている。   The machining block is set by machining block setting means 3F. In the example of FIG. 14, a block number selection field 216 is provided above the print pattern input field 204 as one form of the processing block setting unit 3F. The block number selection field 216 is provided with a number display field for displaying a block number, and a “>” button, a “>>” button, a “<” button, and a “<<” button as number designation means. When the “>” button is pressed, the block number is incremented by 1, and a new print block can be set. Similarly, when changing the setting of a print block that has been set, the user can operate the “>” button to select a block number and call the corresponding print block setting. If the “>>” button is pressed, the program jumps to the last block number. If the “<” button is further pressed, the block number is returned by one, and if the “<<” button is pressed, the program jumps to the first block number. Furthermore, a block number can be designated by directly inputting a numerical value in the numerical value display field of the block number selection field 216. In this way, a print block is selected in the block number selection field 216, and print pattern information is designated for each print block. In this example, the block number can be set from 0 to 255.

また印字ブロックの配置について、配置位置の調整(中心軸に対するセンタリング、右寄せ、左寄せ等)、複数の印字ブロックが重複した場合の重ね順や、位置合わせ等のレイアウトを設定することもできる。さらに各印字ブロックの配置を座標等で指定することもできる。例えば加工パターン位置調整手段を構成する「サイズ・位置」タブ204fからブロック座標のX座標、Y座標を数値で指定する。またこの画面から、文字サイズとして文字高さ、文字幅、文字間隔等を指定できる。さらにブロック形状として、横書き、縦書きの別や、3次元印字の際の円柱内周、外周の別等を指定する。
(印字ブロックの設定一覧表)
In addition, regarding the arrangement of the print blocks, adjustment of the arrangement position (centering with respect to the central axis, right alignment, left alignment, etc.), the stacking order when a plurality of print blocks overlap, and the layout such as alignment can be set. Furthermore, the arrangement of each print block can be specified by coordinates or the like. For example, the X and Y coordinates of the block coordinates are designated by numerical values from the “size / position” tab 204f constituting the processing pattern position adjusting means. From this screen, the character height, character width, character spacing, etc. can be specified as the character size. Further, as the block shape, horizontal writing, vertical writing, cylinder inner circumference, outer circumference, etc. at the time of three-dimensional printing are designated.
(Print block setting list)

このようにして設定された印字ブロックの設定項目を一覧表示させることもできる。図14の例では、図15に示すようにメニューの「編集」から「ブロック一覧」を選択することで、図16のブロック一覧画面217が別ウィンドウで表示される。この一覧画面から、設定済みの印字ブロックを削除したり、複写して新たな印字ブロックを追加することができる。また所望の印字ブロックを選択して、設定項目を調整するように構成してもよい。
(ディレイ動作)
It is also possible to display a list of print block setting items set in this way. In the example of FIG. 14, the block list screen 217 of FIG. 16 is displayed in a separate window by selecting “Block List” from the “Edit” menu as shown in FIG. From this list screen, set print blocks can be deleted, or new print blocks can be added by copying. Alternatively, a desired print block may be selected and the setting items may be adjusted.
(Delay operation)

一般にレーザ励起部6やQスイッチ19、X軸スキャナ14aやY軸スキャナ14bなどは応答速度に優れる一方で、Z軸スキャナ14cはこれらに比べ応答速度が遅く、レーザ駆動制御部から動作命令を受けてから、指示された動作をZ軸スキャナが完了するまでの間、遅れ時間が生じる。特に複数の加工ブロック毎にレーザパワーやQスイッチ周波数等の加工条件を変化させる場合は、加工ブロック毎にZ軸スキャナを動作させることになり、前後する加工ブロック間での移動距離が大きい場合は、このような遅れ時間が顕在化する。このため、仮に動作命令を受けてから直ちに各部材の動作を実行させると、Z軸スキャナによる焦点位置の調整が終了していない段階からレーザ光の照射が開始されることとなって、加工開始部分では焦点位置がずれた状態で加工されることとなり、加工品質が低下することがある。そこで、Z軸スキャナの動作に要する時間を予め考慮した上で各部材を動作させるようにディレイ動作を行うことで、このような問題を解消できる。   In general, the laser excitation unit 6, the Q switch 19, the X-axis scanner 14a, the Y-axis scanner 14b, and the like are excellent in response speed, while the Z-axis scanner 14c has a slower response speed than these, and receives an operation command from the laser drive control unit. After that, there is a delay time until the Z-axis scanner completes the instructed operation. Especially when changing machining conditions such as laser power and Q switch frequency for each machining block, the Z-axis scanner must be operated for each machining block. Such a delay time becomes obvious. For this reason, if the operation of each member is executed immediately after receiving the operation command, the irradiation of the laser beam is started from the stage where the adjustment of the focal position by the Z-axis scanner is not completed, and the processing starts. The part is processed with the focus position shifted, and the processing quality may deteriorate. Thus, such a problem can be solved by performing a delay operation so as to operate each member in consideration of the time required for the operation of the Z-axis scanner.

具体的には、Z軸スキャナの遅れ時間はZ軸スキャナに固有であって、移動の開始位置と終了位置の座標位置や移動距離、あるいは加工パターンが決まれば、遅れ時間を演算できる。よって、加工パターンに応じてZ軸スキャナの遅れ時間をレーザ駆動制御部等で演算すると共に、演算された遅れ時間分だけ、レーザ光の出力開始を待機するようにレーザ駆動制御部を制御することで、焦点位置が正確に調整された状態での加工が行われ、高品質な加工結果を維持できる。
(ワークのプロファイル情報)
Specifically, the delay time of the Z-axis scanner is unique to the Z-axis scanner, and the delay time can be calculated if the coordinate position and movement distance of the movement start position and end position, or the machining pattern is determined. Therefore, the delay time of the Z-axis scanner is calculated by the laser drive control unit or the like according to the processing pattern, and the laser drive control unit is controlled so as to wait for the start of laser light output by the calculated delay time. Thus, processing is performed with the focus position adjusted accurately, and high-quality processing results can be maintained.
(Work profile information)

次に図14に戻り、ワークのプロファイル情報を設定する手順について説明する。図14の例では、平面状のワークに印字する例を示している。このレーザ加工データ設定プログラムでは、加工対象面が平面状に限られず、3次元形状の加工対象面の設定も可能である。ワークの加工対象面の3次元形状に関するプロファイル情報は、図11の加工面プロファイル入力手段3Aから設定される。プロファイル情報を指定する方法としては、以下のような方法が考えられる。
(1)3次元形状を入力可能なプログラム上から、ワークを作画して指定する方式
(2)ワークの形状を特定するためのパラメータを、対話形式でユーザに入力させる方式
(3)基本図形を選択する方式
Next, returning to FIG. 14, a procedure for setting workpiece profile information will be described. The example of FIG. 14 shows an example of printing on a planar workpiece. In this laser processing data setting program, the processing target surface is not limited to a planar shape, and a three-dimensional processing target surface can be set. Profile information relating to the three-dimensional shape of the workpiece surface to be machined is set from the machining surface profile input means 3A in FIG. The following method can be considered as a method for specifying the profile information.
(1) A method for drawing and specifying a workpiece from a program capable of inputting a three-dimensional shape (2) A method for allowing a user to input parameters for specifying the shape of the workpiece in an interactive manner (3) A basic figure Method to select

また、対話形式に限られず、基本図形を選択して基本図形に関するパラメータを指定する方式としてもよい。すなわち、予め用意された円柱状、円錐状、球状等の基本図形をユーザに選択させ、選択された基本図形を特定するパラメータを提示して、ユーザに数値を入力させることで、容易に2次元形状から3次元形状に変換できる。基本図形でワークを擬似的に表現することにより、指定が容易かつ正確に行える利点がある。
(4)ワークの形状に予め作成された3Dデータのデータファイルを入力して変換する方式
Further, the method is not limited to the interactive format, and a method may be used in which a basic graphic is selected and parameters relating to the basic graphic are designated. In other words, two-dimensional data can be easily obtained by letting the user select a basic figure such as a cylinder, cone, or sphere prepared in advance, presenting parameters for specifying the selected basic figure, and allowing the user to input a numerical value. The shape can be converted into a three-dimensional shape. By pseudo-representing a workpiece with a basic figure, there is an advantage that designation can be performed easily and accurately.
(4) A method of inputting and converting a 3D data file created in advance into the shape of the workpiece

予め3次元CAD等の別プログラムで作成されたワークのデータファイルを変換して利用するものである。この方法では、既に作成されたデータを利用できるので、ワークの形状指定作業を大幅に省力化できる。読み込み可能なデータファイル形式は、DXF、IGES、STEP、STL、GKS等、各種の汎用的なフォーマットが利用できる。またDWG等、特定のアプリケーションの専用フォーマットを直接入力して変換することもできる。
(5)2次元情報に高さ情報を直接指定する
(6)ワークの形状を実際にイメージセンサ等の画像認識装置で読み込んで取得する方式
A work data file created in advance by another program such as three-dimensional CAD is converted and used. In this method, since already created data can be used, work shape designation work can be greatly saved. Various general-purpose formats such as DXF, IGES, STEP, STL, and GKS can be used as the readable data file format. It is also possible to directly input a special format of a specific application such as DWG for conversion.
(5) Directly specifying height information as two-dimensional information (6) Method of actually reading and acquiring the shape of a workpiece with an image recognition device such as an image sensor

以上の内、ここでは(3)と(4)の方法を採用している。具体的には、予め用意された基本図形から選択する手段と、3次元形状を記録したファイルを入力する手段が利用できる。さらに3次元形状データ入力手段3bに入力された3次元形状データに対して、加工条件設定部で設定された3次元加工パターンの加工位置を位置決めするための位置決め手段3cと備えることができる。この様子を、図17〜図19に基づいて説明する。図14の画面から、印字パターン入力欄204の設定項目を選択するタブを「基本設定」タブ204hから「形状設定」タブ204iに切り替えると図17に示す画面となり、プロファイル情報の入力方法を選択するプロファイル入力選択手段として、プロファイル指定欄205が表示される。図17のプロファイル指定欄205では、基本図形、ZMAP、加工機動作のいずれかをラジオボタンで選択する。
(基本図形指定手段3a)
Of these, the methods (3) and (4) are adopted here. Specifically, means for selecting from basic figures prepared in advance and means for inputting a file in which a three-dimensional shape is recorded can be used. Furthermore, it can be provided with positioning means 3c for positioning the processing position of the three-dimensional processing pattern set by the processing condition setting unit with respect to the three-dimensional shape data input to the three-dimensional shape data input means 3b. This state will be described with reference to FIGS. When the tab for selecting the setting item of the print pattern input field 204 is switched from the “basic setting” tab 204h to the “shape setting” tab 204i on the screen of FIG. 14, the screen shown in FIG. 17 is displayed, and a method for inputting profile information is selected. A profile designation field 205 is displayed as profile input selection means. In the profile designation field 205 of FIG. 17, one of the basic figure, ZMAP, and processing machine operation is selected with a radio button.
(Basic figure designation means 3a)

基本図形から選択する方法では、予め用意された基本図形の形状を選択する。基本図形としては、平面、円柱、球、円錐等がある。図17の例では基本図形指定手段3aの一形態としてプロファイル指定欄205で基本図形が、その下欄に設けられた形状選択欄206で「平面」が、それぞれ選択されている。ここで、図18に示すように円柱を選択すると、編集表示欄202の2次元表示が平面状から円柱状に切り替えられる。すなわち、円柱状のワークに印字されるQRコードのXY座標平面図が表示されるため、QRコードの右側に向かうほど横幅が狭くなるよう変形して表示される。
(3D表示)
In the method of selecting from the basic figure, the shape of the basic figure prepared in advance is selected. Basic figures include planes, cylinders, spheres, cones, and the like. In the example of FIG. 17, as a form of the basic figure specifying means 3a, a basic figure is selected in the profile designation column 205, and “plane” is selected in the shape selection column 206 provided in the lower column. Here, when a cylinder is selected as shown in FIG. 18, the two-dimensional display in the edit display field 202 is switched from a planar shape to a cylindrical shape. That is, since the XY coordinate plane view of the QR code printed on the cylindrical workpiece is displayed, the QR code is deformed and displayed so as to become narrower toward the right side of the QR code.
(3D display)

また、加工対象面を立体的に表示することもできる。この例では、加工イメージ表示部として編集表示欄202の表示形式を、2次元状の表示と3次元状の表示とを切り替え可能としている。図18の画面に設けられた表示切替ボタン(3D)207を押下すると、図19に示すように編集表示欄202が3次元表示に切り替えられ、加工対象面の3次元形状が立体的に確認できる。なお図19の画面から表示切替ボタン(2D)207を押下すると、図18の画面に切り替えられる。このように、表示切替ボタン207を押下する毎に、2D表示と3D表示が切り替えられ、またこれに応じて表示切替ボタン207の表示も、他方の表示形態を示す2Dと3Dとに切り替えられる。また図19の3D表示画面においても、図18の2D表示画面と同様に、加工パターンの領域は、枠Kで囲まれて表示される。   In addition, the processing target surface can be displayed three-dimensionally. In this example, the display format of the edit display field 202 can be switched between a two-dimensional display and a three-dimensional display as a processed image display unit. When the display switching button (3D) 207 provided on the screen of FIG. 18 is pressed, the edit display field 202 is switched to three-dimensional display as shown in FIG. 19, and the three-dimensional shape of the processing target surface can be confirmed three-dimensionally. . When the display switching button (2D) 207 is pressed from the screen of FIG. 19, the screen is switched to the screen of FIG. Thus, every time the display switching button 207 is pressed, the 2D display and the 3D display are switched, and the display of the display switching button 207 is switched to 2D and 3D indicating the other display form accordingly. Also in the 3D display screen of FIG. 19, the region of the processing pattern is displayed surrounded by a frame K, similarly to the 2D display screen of FIG. 18.

また図19の例では、2D表示と3D表示の表示切替ボタン207は、フローティングツールバーに設けられている。フローティングツールバーは任意の位置に移動可能である。またフローティングツールバーの表示/非表示を切り替えたり、通常のツールバーに組み込むよう構成してもよい。
(3D表示画面の視点の変更)
In the example of FIG. 19, the display switching button 207 for 2D display and 3D display is provided on the floating toolbar. The floating toolbar can be moved to any position. Further, the display / non-display of the floating toolbar may be switched, or the floating toolbar may be incorporated into a normal toolbar.
(Change of viewpoint of 3D display screen)

3D表示画面においては、任意の視点に変更することが可能である。図18に示すQRコードを円柱状のワークに印字する印字面を様々な視点から3D表示画面に表示させた例を、図20〜図27に示す。図18の2D表示画面から、フローティングツールバーの表示切替ボタン(3D)207を押下すると、図19の3D表示画面に切り替えられる。この3D表示画面からスクロールバー209を操作することで、図20〜図27に示すように3次元表示画面の視点を自由に変更できる。図20は、作業領域を斜め上方から見た斜視図であり、図21は、図20の状態から作業領域を回転させて、ワークを裏側から表示した例を示している。視点の変更には、スクロールバーを用いる他、マウスで3D表示画面上の任意の点をドラッグすること等によってワークを回転させるように構成してもよい。   On the 3D display screen, it is possible to change to an arbitrary viewpoint. FIGS. 20 to 27 show examples in which the printing surface for printing the QR code shown in FIG. 18 on a cylindrical workpiece is displayed on the 3D display screen from various viewpoints. When the display switch button (3D) 207 of the floating toolbar is pressed from the 2D display screen of FIG. 18, the screen is switched to the 3D display screen of FIG. By operating the scroll bar 209 from this 3D display screen, the viewpoint of the 3D display screen can be freely changed as shown in FIGS. FIG. 20 is a perspective view of the work area as viewed obliquely from above, and FIG. 21 shows an example in which the work area is rotated from the state of FIG. 20 and the work is displayed from the back side. For changing the viewpoint, in addition to using a scroll bar, the work may be rotated by dragging an arbitrary point on the 3D display screen with a mouse.

また、フローティングツールバーに設けられた「スクロールバーの移動/回転切替」を押下すると、スクロールバーの用途がワークの回転から、画面の移動に切り替えられる。図20の画面から水平方向のスクロールバーを操作すると、図22や図23に示すように、3次元表示の表示角度を維持したまま、視野を左右に平行移動できる。また垂直方向のスクロールバーを操作すると、図24に示すように上下方向に視野を移動できる。このように、スクロールバーを画面の移動と回転に切り替えて使用することで、3D表示の操作に不慣れなユーザでも比較的簡単に視野を変更できる。   Further, when the “scroll bar movement / rotation switching” provided in the floating toolbar is pressed, the use of the scroll bar is switched from the rotation of the workpiece to the movement of the screen. When the horizontal scroll bar is operated from the screen of FIG. 20, the visual field can be translated from side to side while maintaining the display angle of the three-dimensional display as shown in FIGS. When the vertical scroll bar is operated, the visual field can be moved in the vertical direction as shown in FIG. Thus, by using the scroll bar by switching between screen movement and rotation, even a user unfamiliar with 3D display operation can change the field of view relatively easily.

さらに、3D表示画面を規定の視点からの表示に切り替えることもできる。図20の例では、フローティングツールバーに、「表示位置」変更欄207Bが設けられ、ここで視点をXY平面等、規定の表示に変更できる。例えば図25はXY平面で印字面を表示した例を示しており、図18に示す2D表示画面と対応する平面図が表示される。また図26はYZ平面、図27はZX平面における表示例を、それぞれ示している。また、各画面からもスクロールバーを操作する等して表示の視点を変更することもできる。このように、3次元表示においても、規定の方向から見た表示画面に速やかに切り替えることができ、表示の変更、復帰や確認の際等に有益である。
(3次元ビューワ260)
Further, the 3D display screen can be switched to display from a specified viewpoint. In the example of FIG. 20, a “display position” change field 207B is provided in the floating toolbar, and the viewpoint can be changed to a specified display such as an XY plane. For example, FIG. 25 shows an example in which the print surface is displayed on the XY plane, and a plan view corresponding to the 2D display screen shown in FIG. 18 is displayed. FIG. 26 shows a display example on the YZ plane, and FIG. 27 shows a display example on the ZX plane. In addition, the viewpoint of display can be changed from each screen by operating a scroll bar or the like. As described above, even in the three-dimensional display, it is possible to quickly switch to a display screen viewed from a specified direction, which is useful for display change, restoration, confirmation, and the like.
(3D viewer 260)

上記の例では、編集表示欄202を2次元表示と3次元表示のいずれかに切り替えている。ただ、同じワークの2次元表示と3次元表示を並べて表示させたい場合もある。このような要求に応えるため、別ウィンドウで開く3次元ビューワ260を用意している。図28に、3次元ビューワ260を表示させた例を示している。上記図18の例では、3次元ビューワ260を開くための3次元別画面呼出手段として、2画面表示ボタン207Cをフローティングツールバーに設けている。図18のように編集表示欄202で2次元表示させている状態で、2画面表示ボタン207Cを押下すると、図28に示すように3次元ビューワ260が別ウィンドウで表示される。3次元ビューワ260はドラッグして任意の位置に配置可能である。またウィンドウサイズも変更できる。さらに、3次元ビューワ260で表示されるワークWの姿勢や角度の変更、回転等の操作を可能としてもよい。これらの3次元表示においては、グリッドやスケールを表示させており、視点の把握を容易にしている。これらグリッドやスケール表示をON/OFFすることもできる。   In the above example, the edit display field 202 is switched to either 2D display or 3D display. However, there are cases where it is desired to display two-dimensional display and three-dimensional display of the same workpiece side by side. In order to meet such a demand, a three-dimensional viewer 260 that opens in a separate window is prepared. FIG. 28 shows an example in which a three-dimensional viewer 260 is displayed. In the example of FIG. 18 described above, a two-screen display button 207C is provided in the floating toolbar as a three-dimensional screen calling means for opening the three-dimensional viewer 260. When the two-screen display button 207C is pressed while two-dimensional display is performed in the edit display field 202 as shown in FIG. 18, a three-dimensional viewer 260 is displayed in a separate window as shown in FIG. The three-dimensional viewer 260 can be dragged and placed at an arbitrary position. You can also change the window size. Furthermore, operations such as changing the posture and angle of the work W displayed on the three-dimensional viewer 260, and rotating the work W may be possible. In these three-dimensional displays, grids and scales are displayed to make it easy to grasp the viewpoint. These grids and scale display can be turned ON / OFF.

なお、図19に示すように編集表示欄202で3次元表示させている状態では、さらに3次元表示画面を開く必要がないので、3次元ビューワ260を呼び出すフローティングツールバーの2画面表示ボタン207Cはグレーアウトされ、選択できないようになっており、誤操作を防止している。ただ、2次元表示を別画面で表示させたい場合に、別途2次元ビューワ欄を表示可能とすることもできる。なおこれらの表示は一例であり、各欄のレイアウトや大きさ、位置関係等は任意に変更可能であることは言うまでもない。例えば設定欄を含めた各欄を別ウィンドウで表示させてもよい。このように表示部82に、加工対象面の3次元形状イメージを表示させる加工イメージ表示部83として、編集表示欄202や3次元ビューワ260等が利用できる。
(3次元形状データ入力手段3b)
As shown in FIG. 19, in the state where 3D display is performed in the edit display field 202, there is no need to open the 3D display screen, so the 2 screen display button 207C of the floating toolbar for calling the 3D viewer 260 is grayed out. Therefore, it cannot be selected, and erroneous operation is prevented. However, when it is desired to display the two-dimensional display on a separate screen, a separate two-dimensional viewer field can be displayed. Note that these displays are merely examples, and it goes without saying that the layout, size, positional relationship, and the like of each column can be arbitrarily changed. For example, each field including the setting field may be displayed in a separate window. As described above, the edit display field 202, the three-dimensional viewer 260, and the like can be used as the processing image display unit 83 that displays the three-dimensional shape image of the processing target surface on the display unit 82.
(3D shape data input means 3b)

一方、予め3次元CAD等でワークの形状を規定する3次元形状データを作成しておき、このデータファイルをして入力する例を、図29〜図34に示す。この方法では、外部から入力された3次元形状データに、2次元の印字パターン情報を貼り付ける。まず、図29の画面から文字入力欄204bに文字列「ABCDEFGHIJKLM」を入力し、さらに図30の画面で3次元形状データ入力手段3bであるプロファイル指定欄205からZMAPを選択すると、形状選択欄に代わってZMAPファイル名入力欄292が表示される。ここでZMAPファイルとは、3次元形状データファイルの一であり、XY座標毎に高さ方向のZ座標情報を一有するファイル形式である。ZMAPファイル名入力欄292の右側に設けられた「参照」ボタン293を押下すると、図31に示すファイル選択画面294が表示され、ここから印字対象のワーク形状を規定したZMAPファイルを選択する。なお、ZMAPファイルは、予め作成されているものとする。これにより、図32に示すようにZMAPファイル名入力欄292にZMAP(この例ではdolphin.M3D)が指定される。この状態で、編集表示欄202には文字列「ABCDEFGHIJKLM」をZMAPファイルで規定される3次元形状データに貼り付けた状態が表示されている。   On the other hand, an example in which three-dimensional shape data that prescribes the shape of a work is created in advance using a three-dimensional CAD or the like and is input as a data file is shown in FIGS. In this method, two-dimensional print pattern information is pasted on three-dimensional shape data input from the outside. First, the character string “ABCDEFGHIJKLM” is input to the character input field 204b from the screen of FIG. 29, and when ZMAP is selected from the profile specification field 205 which is the three-dimensional shape data input means 3b on the screen of FIG. Instead, a ZMAP file name input field 292 is displayed. Here, the ZMAP file is one of three-dimensional shape data files and has a file format having one Z coordinate information in the height direction for each XY coordinate. When a “reference” button 293 provided on the right side of the ZMAP file name input field 292 is pressed, a file selection screen 294 shown in FIG. 31 is displayed, from which a ZMAP file defining a work shape to be printed is selected. Note that the ZMAP file is created in advance. As a result, as shown in FIG. 32, ZMAP (dolphin.M3D in this example) is designated in the ZMAP file name input field 292. In this state, the edit display column 202 displays a state where the character string “ABCDEFGHIJKLM” is pasted on the three-dimensional shape data defined by the ZMAP file.

また、この状態からフローティングツールバーの左端に設けられた表示切替ボタン(3D)207を押下すると、図33に示すように編集表示欄202が2次元表示から3次元表示に切り替えられ、加工対象面の3次元形状が立体的に確認できる。この図に示すように、ZMAPファイルに含まれる3次元形状データ上の指定された位置に文字列「ABCDEFGHIJKLM」が貼り付けられた状態が3次元的に表示される。これにより、加工イメージ表示部においてワークの印字面での印字状態を2次元的及び3次元的に確認できる。   When the display switching button (3D) 207 provided at the left end of the floating toolbar is pressed from this state, the edit display field 202 is switched from the two-dimensional display to the three-dimensional display as shown in FIG. The three-dimensional shape can be confirmed three-dimensionally. As shown in this figure, the state where the character string “ABCDEFGHIJKLM” is pasted at the specified position on the three-dimensional shape data included in the ZMAP file is displayed three-dimensionally. Thereby, the printing state on the printing surface of the workpiece can be confirmed two-dimensionally and three-dimensionally in the machining image display unit.

さらに、ZMAPを指定した段階でフローティングツールバーの右端に設けられた「ZMAP表示」欄207Dのチェックボックスが選択可能に切り替わる(図32参照)。図33の状態から、「ZMAP表示」欄207DのチェックボックスをONにすると、図34に示すように編集表示欄202の3次元表示された印字対象面に、ZMAPファイルで規定される3次元形状データが重ねて表示される。これにより、印字対象面のみならず、ワークの全体形状を含めて3次元的に表示できるので、ユーザは印字の全体像を視覚的に確認できる。   Furthermore, at the stage where ZMAP is specified, the check box in the “ZMAP display” column 207D provided at the right end of the floating toolbar is switched to be selectable (see FIG. 32). When the check box in the “ZMAP display” column 207D is turned on from the state of FIG. 33, the three-dimensional shape defined by the ZMAP file is displayed on the three-dimensionally displayed print target surface in the edit display column 202 as shown in FIG. The data is displayed overlaid. As a result, not only the print target surface but also the entire shape of the work can be displayed in a three-dimensional manner, so that the user can visually confirm the entire print image.

なお、印字パターンである文字列を、ワークの形状を規定するZMAPに貼り付ける際は、図33及び図34に示すように、印字パターンを3次元の印字対象面に正射影し、一方向(この例では上面)から印字対象面を見た場合に印字パターンが正しく再現するように構成している。すなわち、図29の編集表示欄202で文字列「ABCDEFGHIJKLM」を2次元表示している状態から、3次元形状に変換(図33、図34)しても、その平面図は図32に示すように変化しない。ここでは、印字パターンが有する平面情報(XY座標)をそのまま使用し、印字パターンのXY座標と対応するZMAPのXY座標位置における高さ情報(Z座標)を、印字パターンの3次元情報として付加している。この手法では高さ情報のみZMAPを参照し、平面情報はそのまま使用するため、2次元の印字パターンを3次元に変換する際のデータ処理が容易であり、軽負荷で高速化が図れる利点が得られる。特にワークの形状が複雑である際には、この手法が処理能力や速度の面で有利となる。また、印字結果を一方向から視認する用途においては、正確な形状が再現できる利点も得られる。例えば、バーコード等のシンボルを曲面に印字した場合でも、読み取り方向を正確に設定することで、バーコードの端部でナロー幅が変化して読み取りエラーが生じる恐れを解消できる。またOCRにおいても同様に文字の歪みを低減して、読み取り率の高い高精度な印字が実現できる。   When a character string, which is a print pattern, is affixed to ZMAP that defines the shape of the work, as shown in FIGS. 33 and 34, the print pattern is orthogonally projected onto a three-dimensional print target surface, and the unidirectional ( In this example, the print pattern is correctly reproduced when the print target surface is viewed from the upper surface. That is, even if the character string “ABCDEFGHIJKLM” is displayed in the edit display field 202 in FIG. 29 from the two-dimensional display to the three-dimensional shape (FIGS. 33 and 34), the plan view is as shown in FIG. Does not change. Here, the plane information (XY coordinates) of the print pattern is used as it is, and the height information (Z coordinate) at the XY coordinate position of ZMAP corresponding to the XY coordinates of the print pattern is added as the three-dimensional information of the print pattern. ing. In this method, only the height information is referred to the ZMAP, and the plane information is used as it is, so that data processing when converting a two-dimensional print pattern to three dimensions is easy, and an advantage that the speed can be increased with a light load can be obtained. It is done. Especially when the shape of the workpiece is complicated, this method is advantageous in terms of processing capacity and speed. In addition, in applications where the printing result is viewed from one direction, there is an advantage that an accurate shape can be reproduced. For example, even when a symbol such as a barcode is printed on a curved surface, by setting the reading direction accurately, the possibility of a reading error due to a change in the narrow width at the end of the barcode can be eliminated. Similarly, in OCR, character distortion can be reduced, and high-precision printing with a high reading rate can be realized.

一方、上述した基本図形を用いた3次元レーザ加工データへの変換方法では、基本図形を平面状に展開した展開図に印字パターンを貼り付ける方式としている。すなわち、編集表示欄202における印字パターンの2次元表示は、図17、図18のように変化する。この場合は、視認方向が一方向に決まっていない場合等に好適であり、例えば製品の製造年月日やシリアル番号等の文字列を印字する際に、ユーザが判読しやすい印字を行える。   On the other hand, in the conversion method to the three-dimensional laser processing data using the basic figure described above, a printing pattern is pasted on a developed view in which the basic figure is developed in a planar shape. That is, the two-dimensional display of the print pattern in the edit display field 202 changes as shown in FIGS. In this case, it is suitable for a case where the viewing direction is not determined in one direction. For example, when a character string such as a product manufacturing date or a serial number is printed, a user-readable print can be performed.

以上のように、基本図形指定手段3aによる基本図形の指定と、3次元形状データ入力手段3bによるZMAPファイルの指定とを、プロファイル指定欄205で切り替えることができ、プロファイル指定欄205は基本図形指定手段3aと3次元形状データ入力手段3bの切替手段として機能する。
(ZMAPデータの作成)
As described above, the designation of the basic figure by the basic figure designation means 3a and the designation of the ZMAP file by the three-dimensional shape data input means 3b can be switched in the profile designation column 205. It functions as a switching means between the means 3a and the three-dimensional shape data input means 3b.
(Create ZMAP data)

次に、予め作成した汎用的な3次元形状データファイルからZMAPデータを作成する手順を説明する。3次元形状データファイルを作成する手段としては、3D−CADプログラムや3D−CGプログラム等が利用できる。これらの3次元形状データ作成プログラムで作成され、保存されるデータ形式としては、DXF、IGES、STEP、STL、GKS等の汎用的なフォーマットや、DWG、DWF、CDR、AI等、特定のアプリケーションの専用フォーマット等がある。本実施の形態では、STL(Stereo Lithography)ファイル形式を利用している。STLはすべての面を3角形の平面で構築したデータであり、扱いやすいという利点がある。よって、3D−CADプログラム等により、ワークの形状を規定するSTLデータを予め作成しておく。なおレーザ加工データ設定プログラムに、STL等の3次元形状データ作成機能を持たせてもよい。   Next, a procedure for creating ZMAP data from a general-purpose three-dimensional shape data file created in advance will be described. As a means for creating a three-dimensional shape data file, a 3D-CAD program, a 3D-CG program, or the like can be used. Data formats created and saved by these 3D shape data creation programs include general-purpose formats such as DXF, IGES, STEP, STL, and GKS, and specific applications such as DWG, DWF, CDR, and AI. There are special formats. In the present embodiment, an STL (Stereo Lithography) file format is used. STL is data in which all surfaces are constructed with a triangular plane, and has the advantage of being easy to handle. Therefore, STL data that defines the shape of the workpiece is created in advance by a 3D-CAD program or the like. The laser processing data setting program may have a three-dimensional shape data creation function such as STL.

このようにして作成されたSTLデータを、レーザ加工データ設定プログラムに読み込む。プログラムの編集メニューから「ZMAP作成」を選択すると、図35に示すZMAP作成画面300が表示される。ZMAP作成画面300は、左欄に3次元形状データを3次元的に示すためのビューワ画面301、右欄にビューワ画面301に表示される3次元形状データの姿勢を調整する調整欄302を設けている。この画面から、ファイルメニューの「STLファイルを開く」を選択すると、STLファイルの選択ダイヤログボックスが開くので、作成済みのSTLファイルの保存先を指定して、所望のワークの形状を規定するSTLファイルを選択する。図36に、STLファイルを開いた状態のZMAP作成画面300を示す。この状態では、右欄上に設けられた「STL表示」ボタン303が押下された状態となり、ビューワ画面301にSTLファイルが表示されていることを示している。STLファイルを開いた状態でのビューワ画面301における3次元形状データの初期位置は、この例では3次元形状データの頂点が原点に位置するように設定されている。なお、初期位置を任意に設定可能としてもよい。   The STL data created in this way is read into a laser processing data setting program. When “Create ZMAP” is selected from the edit menu of the program, a ZMAP creation screen 300 shown in FIG. 35 is displayed. The ZMAP creation screen 300 includes a viewer screen 301 for displaying three-dimensional shape data three-dimensionally in the left column, and an adjustment column 302 for adjusting the posture of the three-dimensional shape data displayed on the viewer screen 301 in the right column. Yes. When “Open STL file” is selected from the file menu on this screen, an STL file selection dialog box is opened. An STL that specifies the shape of a desired workpiece by designating the storage location of the created STL file Select a file. FIG. 36 shows a ZMAP creation screen 300 in a state where the STL file is opened. In this state, the “STL display” button 303 provided on the right column is pressed, indicating that the STL file is displayed on the viewer screen 301. In this example, the initial position of the three-dimensional shape data on the viewer screen 301 with the STL file opened is set such that the vertex of the three-dimensional shape data is located at the origin. Note that the initial position may be arbitrarily set.

次に、STLファイルを操作し、ZMAPに変形したい姿勢を決定する。ここでは図36の右欄に設けられた調整欄302で、STLファイルで規定される3次元形状データの座標や回転角を調整する。例えば座標調整欄304でX座標方向に−60mm移動させると、図37に示すようにビューワ画面301で表示される3次元形状データが平行移動される。同様にZ座標方向に調整して、図38の状態から図39(Z座標10mm)、図40(Z座標−10mm)に示すように3次元形状データを高さ方向に垂直移動させることも、図41に示すようにY座標方向(Y座標50mm)を調整することもできる。これら座標位置の指定は、座標調整欄304の数値入力欄から数値を直接入力する他、右側に設けられた矢印ボタン305を押下することでも操作できる。矢印ボタン305は、十字状に配置されたボタン305aでXY座標を調整し、その下でZ座標調整欄304の右側に設けられた上下矢印ボタン305bでZ座標を調整する。これによってユーザは視覚的に3次元形状データを移動できる。   Next, the STL file is manipulated to determine the posture to be transformed into ZMAP. Here, in the adjustment column 302 provided in the right column of FIG. 36, the coordinates and rotation angle of the three-dimensional shape data defined by the STL file are adjusted. For example, when the coordinate adjustment field 304 is moved by −60 mm in the X coordinate direction, the three-dimensional shape data displayed on the viewer screen 301 is translated as shown in FIG. Similarly, the three-dimensional shape data can be moved vertically in the height direction as shown in FIG. 39 (Z coordinate 10 mm) and FIG. 40 (Z coordinate −10 mm) by adjusting in the Z coordinate direction. As shown in FIG. 41, the Y coordinate direction (Y coordinate 50 mm) can also be adjusted. The designation of these coordinate positions can be performed by directly inputting a numerical value from the numerical value input field of the coordinate adjustment field 304 or by pressing an arrow button 305 provided on the right side. The arrow button 305 adjusts the XY coordinates with the button 305 a arranged in a cross shape, and adjusts the Z coordinate with the up and down arrow buttons 305 b provided on the right side of the Z coordinate adjustment field 304 below. As a result, the user can visually move the three-dimensional shape data.

さらに、回転角調整欄306から回転角度を指定することで、ビューワ画面301で表示される3次元形状データを回転できる。回転角調整欄306には、X回転、Y回転、Z回転欄が各々設けられ、数値若しくはスライダにより回転角度を指定する。図42はX回転、図43はY回転、図44はZ回転の例を、それぞれ示している。   Furthermore, by specifying a rotation angle from the rotation angle adjustment field 306, the three-dimensional shape data displayed on the viewer screen 301 can be rotated. The rotation angle adjustment field 306 includes an X rotation field, a Y rotation field, and a Z rotation field, and designates the rotation angle with a numerical value or a slider. 42 shows an example of X rotation, FIG. 43 shows an example of Y rotation, and FIG. 44 shows an example of Z rotation.

さらに加えて、ビューワ画面301に印字可能領域を示すこともできる。調整欄302に設けられた印字領域表示欄307でX方向、Y方向、Z方向のチェックボックスをONにすることにより、印字可能領域のそれぞれの方向における境界面KMを表示できる。図45にX方向、図46にY方向、図47にZ方向における境界面KMを表示する例を、それぞれ示す。またこれらの境界面KMは、複数を同時に表示することも可能である。これによって、印字可能な領域内に3次元形状データが適切に配置されているかどうかを、ユーザは視認しながら調整できる。   In addition, a printable area can be displayed on the viewer screen 301. By turning ON the check boxes in the X direction, Y direction, and Z direction in the print area display field 307 provided in the adjustment field 302, the boundary surface KM in each direction of the printable area can be displayed. 45 shows an example of displaying the boundary surface KM in the X direction, FIG. 46 in the Y direction, and FIG. 47 in the Z direction. A plurality of these boundary surfaces KM can be displayed simultaneously. Accordingly, the user can adjust whether or not the three-dimensional shape data is appropriately arranged in the printable area while visually recognizing.

またZMAP作成画面300においても、画面の回転やスクロールによる視点変更が可能で、スクロールバーにより操作する。「回転/スクロール」ボタン308を押下することで、スクロールバーの機能を3次元形状データの回転と画面スクロールに切り替えて利用できる。   In the ZMAP creation screen 300, the viewpoint can be changed by rotating or scrolling the screen, and the scroll bar is operated. By pressing a “rotate / scroll” button 308, the function of the scroll bar can be switched between rotation of the three-dimensional shape data and screen scrolling.

なお、ZMAP作成画面300に、STLファイルの簡易的な変形機能を持たせてもよい。例えばSTLファイルの拡大/縮小率の変更、トリミング、等を持たせることもできる。   It should be noted that the ZMAP creation screen 300 may have a simple deformation function of the STL file. For example, it is possible to change the enlargement / reduction ratio of the STL file, trimming, or the like.

このようにして、3次元形状データの姿勢を決定すると、ZMAPに変換する。図38の画面から、ZMAP作成画面300の右欄に設けられた「ZMAP表示」ボタン310を押すと、「ZMAPに変換します。よろしいですか?」等の確認ダイヤログボックスが表示され、「OK」を押下するとSTLファイルからZMAPファイルへの変換が実行され、図48のようにZMAPデータが生成される。ZMAPファイルでは、高さ情報を一点のみ持つため、ビューワ画面301で表示される3次元形状データのXY座標面以下のデータがカットされ、上半面のみの形状となる。レーザ加工装置ではワークの裏側にレーザ光を照射できないので、ワークの片面のみ、すなわち上半面のみのデータとすれば足りる。   When the posture of the three-dimensional shape data is determined in this way, it is converted into ZMAP. When the “ZMAP display” button 310 provided in the right column of the ZMAP creation screen 300 is pressed from the screen of FIG. 38, a confirmation dialog box such as “Convert to ZMAP? Are you sure?” Is displayed. When “OK” is pressed, conversion from the STL file to the ZMAP file is executed, and ZMAP data is generated as shown in FIG. Since the ZMAP file has only one point of height information, the data below the XY coordinate plane of the three-dimensional shape data displayed on the viewer screen 301 is cut, and only the upper half surface is formed. Since the laser processing apparatus cannot irradiate the back side of the workpiece with laser light, it is sufficient to use data for only one side of the workpiece, that is, only the upper half.

なお、ワークの裏面に印字したい場合は、図42に示すように、3次元形状データを回転させて裏面が上側となる姿勢に調整し、この状態でZMAPに変換する。図42の例では図37の状態から回転角を180°させた状態で、ZMAPに変換し、図49に示すZMAPデータを得ている。このように、ワークを回転させることでワークの裏面の印字も可能となる。   If printing is desired on the back side of the workpiece, as shown in FIG. 42, the three-dimensional shape data is rotated to adjust the posture so that the back side is on the upper side, and converted to ZMAP in this state. In the example of FIG. 42, the ZMAP data shown in FIG. 49 is obtained by converting into ZMAP with the rotation angle 180 ° from the state of FIG. In this way, the back side of the workpiece can be printed by rotating the workpiece.

ZMAP表示中は、「ZMAP表示」ボタン310が押下された状態となり、ビューワ画面301での表示がZMAP表示に切り替えられていることを示す。このように、ファイル変換を実行するボタンに、ビューワ画面301で表示される表示内容を示す機能を兼用させている。また、ZMAP表示中に「STL表示」ボタン301を押下すると、ZMAPの表示が変換前のSTLに戻る。これにより、変換前のSTLファイルに戻ることができ、操作のやり直しや再設定、再保存も可能となる。   During the ZMAP display, the “ZMAP display” button 310 is pressed, indicating that the display on the viewer screen 301 is switched to the ZMAP display. As described above, the button for executing the file conversion also has the function of displaying the display contents displayed on the viewer screen 301. If the “STL display” button 301 is pressed during ZMAP display, the ZMAP display returns to the STL before conversion. As a result, it is possible to return to the STL file before conversion, and it is possible to redo, re-set, and re-save the operation.

変換されたZMAPで規定される3次元形状データが正しくワークの加工面を表現していることをビューワ画面301で確認した後、このZMAPファイルを保存する。具体的にはファイルメニューの「ZMAPとして保存」を選択し、所望の保存場所に名前を付けて保存する。   After confirming on the viewer screen 301 that the three-dimensional shape data defined by the converted ZMAP correctly represents the machining surface of the workpiece, this ZMAP file is saved. Specifically, “Save as ZMAP” is selected from the file menu, and a desired storage location is named and saved.

このようにして作成されたZMAPデータをワークの印字面を示す3次元形状データとして指定することで、印字パターンを3次元形状に変換することができる。次に、指定されたZMAPデータに基づいて印字パターンを3次元形状に変換する手順を説明する。
(印字パターンを3次元形状に変換する手順)
By specifying the ZMAP data created in this way as three-dimensional shape data indicating the print surface of the workpiece, the print pattern can be converted into a three-dimensional shape. Next, a procedure for converting a print pattern into a three-dimensional shape based on designated ZMAP data will be described.
(Procedure for converting the print pattern into a three-dimensional shape)

図49に示すように、文字入力欄204bに文字列「ABCDEFGHIJKLM」を入力し、さらに図32の画面でプロファイル指定欄205からZMAP(dolphin.M3D)を選択し、ZMAPファイル名入力欄292から上記で作成されたZMAPファイルを指定する。この結果、印字パターンである文字列「ABCDEFGHIJKLM」が3次元形状に変換され、図32にはXY平面における印字パターンが表示される。この状態で表示切替ボタン(3D)207を押下すると、図33に示すように編集表示欄202が2次元表示から3次元表示に切り替えられ、印字対象面の3次元形状が立体的に確認できる。これらの図に示すように、観察方向(上面)から見た印字パターンが図32と等しくなるように、文字列が印字対象面に写像されるよう変形される。   As shown in FIG. 49, the character string “ABCDEFGHIJKLM” is entered into the character entry field 204b, and ZMAP (dolphin.M3D) is selected from the profile designation field 205 on the screen of FIG. Specify the ZMAP file created in. As a result, the character string “ABCDEFGHIJKLM”, which is a print pattern, is converted into a three-dimensional shape, and the print pattern on the XY plane is displayed in FIG. When the display switching button (3D) 207 is pressed in this state, the edit display field 202 is switched from the two-dimensional display to the three-dimensional display as shown in FIG. As shown in these drawings, the character string is deformed so as to be mapped onto the print target surface so that the print pattern viewed from the observation direction (upper surface) is equal to that in FIG.

さらに、「ZMAP表示」欄207DのチェックボックスをONにすると、図34に示すように編集表示欄202に印字対象面の3次元形状に加えて、ZMAPファイルで規定されるワークの3次元形状が重ねて表示される。同様に、3次元形状データとして図49のZMAPファイルを選択した場合、図50に示すように印字パターンが3次元形状に変形される。このように、ユーザは印字対象面のみ、あるいはワークの全体形状の3次元表示を切り替えて設定作業を行える。ユーザはこの状態から、印字パターンを3次元形状データのどの位置に貼り付けるかを調整する。
(作業領域の設定時の3次元表示)
Further, when the check box in the “ZMAP display” column 207D is turned ON, the three-dimensional shape of the work specified by the ZMAP file is displayed in the edit display column 202 as shown in FIG. Overlaid. Similarly, when the ZMAP file of FIG. 49 is selected as the three-dimensional shape data, the print pattern is transformed into a three-dimensional shape as shown in FIG. In this way, the user can perform the setting operation by switching only the printing target surface or the three-dimensional display of the entire shape of the workpiece. From this state, the user adjusts the position where the print pattern is pasted in the three-dimensional shape data.
(3D display when setting the work area)

作業領域(印字エリア)を3次元形状のワークに設定し、ワーク形状を含めた印字エリアを3次元的に表示する場合、ここでは以下のようにして印字エリアがワークに対して適切な印字可能な位置にあることを目視できるよう構成している。   When the work area (printing area) is set to a three-dimensional workpiece and the printing area including the workpiece shape is displayed three-dimensionally, the printing area can be printed appropriately on the workpiece as follows. It is configured so that it can be visually observed that it is in a proper position.

まずワークについては、レーザマーカのマーキングヘッドの出射位置からレーザ光を出射した場合、レーザ光と印字対象面とのなす角度が所定の角度範囲(適切に印字が可能と判断できる所定の角度範囲)にある場合と、印字は可能であるものの、印字品質の低下のおそれがある場合(上記所定角度以下または未満の場合)とで、印字対象面に対する色分けを行う。具体的には、適切に印字が可能と判断できる角度範囲には着色を行わず、印字は可能であるものの、印字品質の低下のおそれがある角度範囲には赤色に着色している。これにより、設定された印字エリアが適切な範囲のみに設定されているか、または印字エリアのどの部分が赤色(印字品質低下のおそれがある角度範囲)になっているかを、3次元表示画面から目視により判断できる。   First, for the workpiece, when the laser beam is emitted from the emission position of the marking head of the laser marker, the angle formed by the laser beam and the print target surface is within a predetermined angle range (a predetermined angle range in which it can be determined that printing can be appropriately performed). In some cases, printing is possible, but there is a possibility that the print quality may be deteriorated (when the angle is equal to or less than the predetermined angle), and color classification is performed on the print target surface. Specifically, the angle range in which it can be determined that printing can be appropriately performed is not colored, and printing is possible, but the angle range in which print quality may be degraded is colored red. As a result, it is possible to visually check from the three-dimensional display screen whether the set print area is set to an appropriate range or which part of the print area is red (angle range where print quality may be degraded). Can be determined.

また、マーキングヘッドのレーザ出射位置からワークに設定されている印字エリアを見て、ワークの加工面(印字エリア設定領域)が裏側に位置する場合、印字不可能と判断し、ワークに設定された印字エリア(印字内容)を3次元表示画面上で非表示としている。これにより、ユーザはワークに対して自らが設定した印字エリアがどのような状態(位置関係等)にあるかを速やかに把握でき、その印字エリアの位置修正等も容易に行うことができる。   Also, when looking at the print area set on the workpiece from the laser emission position of the marking head, if the work surface of the workpiece (print area setting area) is located on the back side, it is determined that printing is impossible and the workpiece is set. The print area (print contents) is not displayed on the 3D display screen. As a result, the user can quickly grasp the state (positional relationship, etc.) of the print area set by the user with respect to the workpiece, and can easily correct the position of the print area.

また、3次元表示画面で表示させる手段に限られず、何らかの方法で「最適な印字状態を提供できる角度範囲」、印字品質低下角度範囲を示す「印字不良領域」、「印字不可能領域」等を目視できる手法が適宜採用できる。例えば、「最適な印字状態を提供できる角度範囲」、「印字不良領域」、「印字不可能領域」等に該当することをテキストでユーザインターフェース画面上に表示したり、音声や警告音、ダイヤログボックス等を利用することもできる。またいずれかの項目のみを表示させることも可能で、例えば印字品質を問わず印字ができれば良いユーザに対しては、「印字不可能領域」に対する情報のみを提供すれば足りる。
(レーザ加工データの設定手順)
Also, it is not limited to means for displaying on a three-dimensional display screen, but “an angle range that can provide an optimal printing state” by any method, “a printing defect area” that indicates a printing quality deterioration angle range, “an unprintable area”, etc. A visually observable method can be adopted as appropriate. For example, text on the user interface screen indicating that it corresponds to “angle range that can provide the optimal print state”, “printing failure area”, “printing impossible area”, etc., voice, warning sound, dialog Boxes can also be used. It is also possible to display only one of the items. For example, for a user who only needs to be able to print regardless of print quality, it is sufficient to provide only information on the “non-printable area”.
(Laser processing data setting procedure)

以上のレーザ加工データ設定プログラムを用いて、加工条件設定部3Cから印字条件を設定して加工データ生成部80Kが加工パターンを生成する手順を説明する。まず加工パターンを設定する。ここでは、加工条件設定部3Cから文字列を入力し、さらにエンコードするシンボルの種別を指定する。図14の例では、加工種類指定欄204aで文字列を選択し、文字入力欄204bから文字列として「ABCDE」を入力すると共に、文字データ指定欄204dの「文字データの種類」欄から、種別として「文字」を選択し、またフォントの種別を指定している。このようにして指定された情報に基づき、演算部80は加工パターンを生成する。ここでは文字列が選択されているので、文字の印字パターンのイメージが編集表示欄202に表示される。   A procedure for setting the printing condition from the processing condition setting unit 3C and generating the processing pattern by the processing data generation unit 80K using the above laser processing data setting program will be described. First, a processing pattern is set. Here, a character string is input from the processing condition setting unit 3C, and the type of symbol to be encoded is specified. In the example of FIG. 14, a character string is selected in the processing type designation field 204a, “ABCDE” is input as a character string from the character input field 204b, and a type is selected from the “character data type” field in the character data designation field 204d. “Character” is selected, and the font type is specified. Based on the information specified in this way, the calculation unit 80 generates a machining pattern. Since a character string is selected here, an image of a character print pattern is displayed in the edit display field 202.

なお、この例では加工条件設定部3Cから入力された文字情報に基づいて、演算部80が自動的に加工パターンを生成しているが、直接シンボルを入力することも可能である。例えば、既に作成されたシンボルの画像データを加工条件設定部で選択して入力したり、他のプログラムで作成したシンボルを加工条件設定部から貼り付ける等の手段が採用できる。   In this example, the calculation unit 80 automatically generates a processing pattern based on the character information input from the processing condition setting unit 3C, but it is also possible to input a symbol directly. For example, it is possible to adopt means such as selecting and inputting image data of already created symbols in the processing condition setting unit, or pasting symbols created by other programs from the processing condition setting unit.

次に加工条件設定部3Cからプロファイル情報を入力する。図14の例では、印字パターン入力欄204のタブを「基本設定」タブ204hから「形状設定」タブ204iに切り替えて、プロファイル指定欄から基本図形を選択する。これにより、編集表示欄202の表示が指定した形状に切り替えられる。また、編集表示欄202の表示形式を3D表示に切り替えると、加工対象面の3次元形状が立体的に確認できる。なお形状の指定は文字列すなわち印字ブロック毎に設定可能であるが、複数文字列に一括して形状を指定してもよい。   Next, profile information is input from the machining condition setting unit 3C. In the example of FIG. 14, the tab of the print pattern input field 204 is switched from the “basic setting” tab 204h to the “shape setting” tab 204i, and a basic figure is selected from the profile designation field. Thereby, the display of the edit display column 202 is switched to the designated shape. Further, when the display format of the edit display field 202 is switched to 3D display, the three-dimensional shape of the processing target surface can be confirmed three-dimensionally. The shape can be specified for each character string, that is, for each print block, but the shape may be specified for a plurality of character strings at once.

このように、印字パターン情報を指定し、この加工パターンの平面図を編集表示欄202で表示させた後、プロファイル情報を指定して3次元の加工パターンに変換して編集表示欄202で確認することで、加工パターンの変化を視覚的に確認できる。なお、上記手順は、順序を入れ替えてもよい。すなわち、先に加工対象面の形状を指定した後、印字パターン情報を指定することもできる。   In this way, after specifying the print pattern information and displaying the plan view of this processed pattern in the edit display column 202, the profile information is specified and converted into a three-dimensional processed pattern and confirmed in the edit display column 202. Thus, the change of the processing pattern can be visually confirmed. The order of the above procedures may be changed. That is, the print pattern information can be specified after the shape of the surface to be processed is specified first.

以上のようにして、加工データとして3次元空間座標データが得られた後、必要に応じて調整作業が行われる。例えばレイアウトの調整や高さ方向(z方向)への微調整が挙げられる。微調整には、プログラムのユーザインターフェース上に設けられたスライダの調整やマウスのホイール回転等の手段が利用できる。   As described above, after the three-dimensional spatial coordinate data is obtained as the processing data, adjustment work is performed as necessary. For example, adjustment of the layout and fine adjustment in the height direction (z direction) can be mentioned. For fine adjustment, means such as adjustment of a slider provided on the user interface of the program or rotation of a mouse wheel can be used.

以上の手順で最終的なレーザ加工データが生成され設定作業が終了した後、得られたレーザ加工データをレーザ加工データ設定プログラムから、図10に示すレーザ加工装置のコントローラ1Aに転送する。転送の実行には、レーザ加工データ設定プログラムの画面左下に設けられた「転送・読出し」ボタン215を押下する。これにより記憶部5Aからコントローラ1A内のメモリ部5に設定データが転送され、展開されて設定内容が切り替えられ、新たな印字条件が反映される。メモリ部5で展開されたレーザ加工データやその他の加工条件は、加工動作時に参照される。   After the final laser processing data is generated and the setting operation is completed by the above procedure, the obtained laser processing data is transferred from the laser processing data setting program to the controller 1A of the laser processing apparatus shown in FIG. To execute the transfer, a “transfer / read” button 215 provided at the lower left of the screen of the laser processing data setting program is pressed. As a result, the setting data is transferred from the storage unit 5A to the memory unit 5 in the controller 1A, expanded and switched, and the new printing conditions are reflected. The laser processing data developed in the memory unit 5 and other processing conditions are referred to during the processing operation.

レーザ加工装置では、レーザ加工データに基づいて印字加工を行う。また実際の加工開始に先立って、テスト印字を行わせてもよい。これにより、所望の印字パターンの印字が得られるかどうかを事前に確認することができる。またテスト印字結果に基づいて、さらにレーザ加工データを再設定することもできる。   The laser processing apparatus performs printing processing based on the laser processing data. Further, test printing may be performed prior to the start of actual processing. Thereby, it can be confirmed in advance whether or not printing of a desired printing pattern can be obtained. Further, the laser processing data can be reset based on the test print result.

以上の例では、一のワークに一の印字パターンを指定する例を説明したが、同様の手順を繰り返すことにより一のワークに複数の印字パターンを指定することもできる。また、レーザ加工データ設定プログラムの一画面にワークを一のみを表示する構成に限られず、一画面に複数のワークを表示させて、それぞれのワークに印字パターンを指定することもできる。
(デフォーカス量の設定)
In the above example, an example in which one print pattern is designated for one work has been described. However, a plurality of print patterns can be designated for one work by repeating the same procedure. Further, the present invention is not limited to the configuration in which only one workpiece is displayed on one screen of the laser processing data setting program, and a plurality of workpieces can be displayed on one screen and a print pattern can be designated for each workpiece.
(Defocus amount setting)

以上の加工データ生成部80Kは、加工条件設定部3Cで設定された加工条件に基づいて、3次元状の加工対象面と一致する基本設定条件となるように加工データを生成している。ただ、意図的に加工対象面と一致しないようにデフォーカス量を設定することも可能である。   The machining data generation unit 80K described above generates machining data based on the machining conditions set by the machining condition setting unit 3C so that the basic setting conditions coincide with the three-dimensional machining target surface. However, it is also possible to set the defocus amount so as not to coincide with the processing target surface.

意図的に特定のデフォーカス量を印字面に対して設定するには、印字面に対してフォーカスが合う基本設定条件に対して、デフォーカス量を指定する。図51に、このような設定を行う加工パラメータ設定画面の一例を示す。図51において、加工パラメータ設定欄204nにデフォーカス値を指定するデフォーカス設定欄204oが設けられており、ユーザが所望の値を入力する。デフォーカス値として、例えばプラスの値を入力すれば、焦点位置が印字面よりも設定された値分、レーザ加工装置に対して離れた位置に設定される。逆にマイナスの値として入力すれば、印字面よりさらに設定された値だけ焦点位置がレーザ加工装置に対して近い位置に設定される。   In order to intentionally set a specific defocus amount for the print surface, the defocus amount is designated for the basic setting condition in which the print surface is focused. FIG. 51 shows an example of a processing parameter setting screen for performing such setting. In FIG. 51, a defocus setting field 204o for specifying a defocus value is provided in the processing parameter setting field 204n, and the user inputs a desired value. If, for example, a positive value is input as the defocus value, the focal position is set at a position away from the laser processing apparatus by a value set from the printing surface. Conversely, if a negative value is input, the focal position is set closer to the laser processing apparatus by a value further set than the print surface.

また、加工条件を設定する際の設定項目として、レーザ光のデフォーカス量としてのスポット径、ワークの材質等の加工パラメータを設定することもできる。この際、指定された一の加工パラメータの変更に追従させて他の加工条件を自動的に変更することにより、ユーザは特定の設定項目のみを変化させた条件出しが容易に行える。図51に示すレーザ加工データ設定プログラムの画面においては、画面右側の「詳細設定」タブ204jの下段において、ワーキングディスタンス、デフォーカス量、スポット径、加工対象ワークの設定欄が設けられている。ワーキングディスタンスは、レーザ加工装置によって決まるため、通常は自動で設定される。デフォーカス量は、レーザ光の焦点位置(ワーキングディスタンス)からのオフセット量を指定する。またスポット径は焦点位置のスポット径を基準として比率で指定される。さらに、加工対象ワークは、加工対象のワークの材質や加工目的を、選択肢204kから選択することで、選択されたワークの加工に適したレーザ光のパワー密度に調整される。この例では、鉄への黒色印字、ステンレスへの黒色印字、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂といったワークの材質、及び樹脂溶着、表面粗しといった加工目的が列挙されており、ユーザは所望の加工目的に応じてラジオボタンを選択する。   Further, as setting items when setting the processing conditions, processing parameters such as a spot diameter as a defocus amount of the laser beam and a workpiece material can be set. At this time, by automatically changing other machining conditions in accordance with the change of one designated machining parameter, the user can easily create a condition by changing only a specific set item. In the screen of the laser processing data setting program shown in FIG. 51, a setting column for a working distance, a defocus amount, a spot diameter, and a workpiece to be processed is provided in the lower part of the “detail setting” tab 204j on the right side of the screen. Since the working distance is determined by the laser processing apparatus, it is usually set automatically. The defocus amount designates an offset amount from the focal position (working distance) of the laser beam. The spot diameter is specified as a ratio based on the spot diameter at the focal position. Furthermore, the workpiece to be machined is adjusted to the power density of the laser beam suitable for machining the selected workpiece by selecting the material and machining purpose of the workpiece to be machined from the options 204k. In this example, black printing on iron, black printing on stainless steel, work materials such as ABS resin, polycarbonate resin, phenol resin, and processing purposes such as resin welding and surface roughening are listed. Select a radio button according to the purpose.

これらの設定項目は、相互に関連している。すなわち、デフォーカス量を調整することにより、レーザ光のパワー密度を調整できるが、同時にスポット径も変化する。またワークの材質や加工目的を選択すると、目的に合致したレーザ光のパワー密度が選択されるため、デフォーカス量やスポット径が変化することになる。このため、スポット径を一定に維持しつつレーザ光のパワー密度を調整したい場合には、従来はデフォーカス量を設定するのみならず、スポット径が変化しないような加工パラメータの組み合わせを探すべく、レーザ光の出力値や走査速度といった他の設定項目を調整する必要があった。この作業は、実際にワークにレーザ光を走査して加工した結果を見ながら各項目値を調整するという試行錯誤を繰り返して、最適な加工パラメータの組み合わせを見つけ出すものであるため、極めて煩雑で手間がかかる。   These setting items are related to each other. That is, by adjusting the defocus amount, the power density of the laser beam can be adjusted, but the spot diameter also changes at the same time. Further, when the material of the workpiece and the processing purpose are selected, the power density of the laser beam that matches the purpose is selected, so that the defocus amount and the spot diameter change. For this reason, when it is desired to adjust the power density of the laser beam while maintaining the spot diameter constant, conventionally, not only the defocus amount is set, but in order to find a combination of processing parameters that does not change the spot diameter, It was necessary to adjust other setting items such as the output value of the laser beam and the scanning speed. This work involves repeated trial and error of adjusting each item value while observing the result of actually scanning the workpiece with laser light and finding the optimum combination of machining parameters, which is extremely complicated and laborious. It takes.

そこで、予め一の加工パラメータに対応して変更すべき他の加工パラメータ値の組み合わせを参照テーブル5Bに登録しておき、一の加工パラメータを調整する際には、参照テーブル5Bを参照して該当する他の加工パラメータの組み合わせを抽出し、この値を自動設定することによって、必要な設定項目のみを変化させることを可能としている。具体的には、図51の画面からデフォーカス量やスポット径、加工対象ワークのいずれか一を設定すると、他の設定項目には対応する値が自動的に入力される。また、この状態からデフォーカス量を変更しても、スポット径や加工対象ワークが一定に維持されるよう、他の加工パラメータ(例えばレーザ出力や走査速度)等が自動的に調整される。これにより、ユーザは所望の項目のみを速やかに変更できるので、所望の加工結果に極めて容易に調整することができる。
(デフォーカス量の連続変化)
Therefore, a combination of other machining parameter values to be changed in advance corresponding to one machining parameter is registered in the reference table 5B, and when adjusting one machining parameter, the reference table 5B is referred to. By extracting a combination of other processing parameters to be performed and automatically setting this value, it is possible to change only necessary setting items. Specifically, when any one of the defocus amount, the spot diameter, and the workpiece to be processed is set from the screen of FIG. 51, corresponding values are automatically input to the other setting items. Even if the defocus amount is changed from this state, other processing parameters (for example, laser output and scanning speed) are automatically adjusted so that the spot diameter and the workpiece to be processed are maintained constant. Thereby, since the user can change only a desired item rapidly, it can adjust to a desired process result very easily.
(Continuous change in defocus amount)

さらに、加工パラメータをレーザ加工中に連続的に変化させることもできる。これによって、ワーク表面の彫り込み加工において傾斜面を形成したり、ワーク表面に筆書き調のロゴを印字加工することができる。このような加工を行うには、レーザ光のデフォーカス量やスポット径を連続的に変化させるように設定することで実現できる。この際も、上記と同様にデフォーカス量やスポット径の連続変化に追従させるように、加工データ生成部80Kが他の加工パラメータも連続的に調整し、指定された設定項目のみが連続変化するように自動調整される。この結果、加工位置や大きさといった、変更を要しない設定項目は従前の値を維持するような加工が行われ、ユーザが望む設定項目のみを変化させるような加工条件を容易に設定できる。   Furthermore, the processing parameters can be continuously changed during laser processing. Thereby, it is possible to form an inclined surface in the engraving process of the work surface, or to print a logo in a handwritten style on the work surface. Such processing can be realized by setting the defocus amount and spot diameter of the laser beam to be continuously changed. At this time, similarly to the above, the machining data generation unit 80K also continuously adjusts other machining parameters so as to follow the continuous change of the defocus amount and the spot diameter, and only the designated setting items continuously change. To be automatically adjusted. As a result, the setting items that do not need to be changed, such as the processing position and size, are processed so that the previous values are maintained, and processing conditions that change only the setting items desired by the user can be easily set.

図52に、このようなレーザ加工の連続変化を設定する加工パラメータ設定欄204lの一例を示す。図52の例では、加工パラメータ設定欄204lに設けられた「連続変化を行う」欄のチェックボックスをONにすると、連続変化の設定画面に切り替えられる。ここでは、連続変化を行う範囲を座標位置で指定する。また、変化させたい設定項目のチェックボックスをONにすると、範囲の入力欄が表示され、数値を指定可能となる。図52の例では、デフォーカス量のチェックボックスを選択することでデフォーカス設定欄204mが表示されており、開始位置のデフォーカス量と終了位置のデフォーカス量を指定する。指定されたデフォーカス量は、指定された範囲内において、均等に連続変化するように自動設定される。また、開始値または終了値のみを指定し、変化の増分・減分や変化率を指定することもできる。また、デフォーカス量を設定すると、スポット径の欄も対応する数値が参照テーブル5Bから参照されて、入力欄に自動的に入力される。このように、いずれかの設定項目が指定されると、他の設定項目にも自動的に対応値が入力されるので、ユーザは各設定項目の加工パラメータ同士の相関関係を意識することなく、必要な項目のみを設定するだけで所望の加工条件に変更することが可能となる。   FIG. 52 shows an example of a processing parameter setting field 204l for setting such a continuous change in laser processing. In the example of FIG. 52, when the check box of the “perform continuous change” column provided in the machining parameter setting column 204l is turned on, the screen is switched to the continuous change setting screen. Here, the range where the continuous change is performed is designated by the coordinate position. When the check box of a setting item to be changed is turned ON, a range input field is displayed, and a numerical value can be designated. In the example of FIG. 52, the defocus setting column 204m is displayed by selecting the defocus amount check box, and the defocus amount at the start position and the defocus amount at the end position are designated. The designated defocus amount is automatically set so as to continuously change evenly within the designated range. It is also possible to specify only the start value or the end value, and specify the increment / decrement of change and the rate of change. When the defocus amount is set, a numerical value corresponding to the spot diameter column is also referred to from the reference table 5B and automatically input to the input column. In this way, when any setting item is specified, the corresponding value is automatically input to the other setting items, so the user is not aware of the correlation between the processing parameters of each setting item. It is possible to change to desired processing conditions by setting only necessary items.

以上のようにして、加工対象のワークの材質、加工パターン、仕上げ状態、加工時間等の設定項目について、レーザ光のビーム径を自由に変化させることにより、簡単に短時間で変更できる。
(設定の保存・読み込み)
As described above, the setting items such as the material of the workpiece to be machined, the machining pattern, the finishing state, and the machining time can be easily changed in a short time by freely changing the beam diameter of the laser beam.
(Save / Load settings)

さらに、一旦設定された加工条件の加工パラメータを設定データとして保存し、必要時に呼び出すこともできる。例えば、ファイルメニューから「名前をつけて保存」を選択し、任意の名称をつけて設定情報を保存しておくことで、将来同じワークに同じ加工を行う際に、保存された設定データを呼び出すことで、段取り替えに要する時間や手間を大幅に簡略化できる。また、よく使われる設定については、予め登録しておくことにより、これを利用すれば初心者でも容易に加工条件の設定を行える。また登録・保存されたデータの設定条件をベースにして調整を行うことによって、設定の手間を大幅に省力化できる。このように、設定情報の再利用を可能とすることでも、設定作業の省力化に大きく貢献できる。   Furthermore, the processing parameters of the processing conditions once set can be saved as setting data and recalled when necessary. For example, by selecting “Save As” from the File menu and saving the setting information with an arbitrary name, the saved setting data can be recalled when performing the same processing on the same workpiece in the future. As a result, the time and labor required for the setup change can be greatly simplified. Moreover, by registering frequently used settings in advance, even if a beginner can use them, machining conditions can be easily set. Also, by making adjustments based on the setting conditions of registered / stored data, the labor of setting can be greatly saved. As described above, enabling the reuse of the setting information can greatly contribute to labor saving of the setting work.

以上のように、レーザ加工データ設定プログラムを用いたレーザ加工データ設定方法の基本的な流れは、先ず2次元設定用ユーザインターフェースを用いて、2次元状の印字パターン情報として、印字文字列やレイアウトなどを設定し、次いで3次元設定用ユーザインターフェースで、印字パターンを3次元形状に変換するための3次元情報やレイアウトを設定するという手順になる。この手順を具体的に説明すると、先ず2次元設定用ユーザインターフェースでの設定は、印字対象の文字列、バーコード、2次元コード、あるいはユーザ規定の図形等を規定する情報と、それらの大きさ、文字毎の傾き、線幅など平面的なレイアウトに関するデータを入力する。データ入力に関しては、直接数値入力することや、加工イメージ表示部で2次元状に表示させたイメージ上から直接編集することも可能である。例えばサイズ調整やレイアウト等をマウス操作により調整できる。これらの設定は、2次元表示にて行うことができる。
(加工条件)
As described above, the basic flow of the laser processing data setting method using the laser processing data setting program is as follows. First, using a two-dimensional setting user interface, as a two-dimensional print pattern information, a print character string and a layout are arranged. And then setting 3D information and layout for converting the print pattern into a 3D shape on the 3D setting user interface. This procedure will be described in detail. First, the setting in the two-dimensional setting user interface is performed by specifying the character string to be printed, the barcode, the two-dimensional code, or information specifying the user-defined figure and the size thereof. Input data related to a planar layout such as the inclination and line width for each character. Regarding data input, it is possible to directly input numerical values or to edit directly from an image displayed in a two-dimensional form on the processed image display unit. For example, size adjustment and layout can be adjusted by operating the mouse. These settings can be made in a two-dimensional display.
(Processing conditions)

加工条件には、加工の内容を示す加工パターン情報と、加工パターンを加工対象面の形状に応じて3次元状に変形する3次元形状情報が含まれる。加工パターンは、文字列やバーコード、2次元コード等のシンボル、あるいはロゴ等のイメージデータである。またパレット印字等の一括加工モードにおいては、製造年月日やシリアル番号等の変数を加工パターンに含めてもよい。変数は、加工日時等、加工時に指定する所定値の他、シリアル番号等のように加工位置や加工順序等に応じてインクリメントする値等が利用される。このような情報をワークに付加することで、トレーサビリティに対応した3次元印字が実現できる。なおX軸スキャナ及びY軸スキャナによる加工順序は、加工パターンに依存する。例えば、入力部を用いて文字を加工パターンとして入力する場合は、フォントによってその書き順は予め設定される。一方、外字入力の場合は、線分単位で書き順をユーザが指定することができる。   The processing conditions include processing pattern information indicating the content of processing and three-dimensional shape information for deforming the processing pattern into a three-dimensional shape according to the shape of the processing target surface. The processing pattern is a character string, a bar code, a symbol such as a two-dimensional code, or image data such as a logo. In a batch processing mode such as pallet printing, variables such as a manufacturing date and a serial number may be included in the processing pattern. As the variable, in addition to a predetermined value specified at the time of processing, such as a processing date, a value that is incremented according to a processing position, a processing order, or the like such as a serial number is used. By adding such information to the workpiece, three-dimensional printing corresponding to traceability can be realized. Note that the processing order by the X-axis scanner and the Y-axis scanner depends on the processing pattern. For example, when a character is input as a processing pattern using the input unit, the writing order is preset by the font. On the other hand, in the case of external character input, the user can specify the writing order in units of line segments.

以上のようにしてレーザ加工条件設定プログラムやレーザ加工条件設定装置で設定された加工条件は、記憶部5A(図11)に保持されており、加工条件設定後にはコントローラ1Aのメモリ部5(図1)に転送されて展開され、加工動作時に参照される。
(熱レンズ効果補正機能)
The machining conditions set by the laser machining condition setting program and the laser machining condition setting device as described above are held in the storage unit 5A (FIG. 11). After the machining conditions are set, the memory unit 5 (FIG. 11) of the controller 1A is set. It is transferred to 1) and expanded, and is referred to during the machining operation.
(Thermal lens effect correction function)

またレーザマーカは、熱レンズ効果により生じた焦点位置のずれを、レーザ光の焦点位置を光軸方向に調整可能な焦点位置調整手段で補正する熱レンズ効果補正機能を備えている。具体的には、加工条件設定部3Cで設定された加工条件から、発生する熱レンズ効果を修正するための焦点位置補正量を補正量特定手段80Bが特定し、この焦点位置補正量に応じてレーザ駆動制御部が焦点位置を調整するようZ軸スキャナを制御してレーザ光を走査する。これにより、熱レンズ効果が発生しても加工品質を低下させることなく、高品質な加工を維持できる信頼性の高いレーザ加工が実現される。補正量特定手段80Bによる焦点位置補正量は、レーザマーカの設定時に、加工条件設定部3Cで設定された加工条件に従って自動演算される。この焦点位置補正量に従い、レーザ光照射時には補正された焦点位置で加工するよう、レーザ駆動制御部によりレーザ光走査部9が制御される。   The laser marker also has a thermal lens effect correction function that corrects a focal position shift caused by the thermal lens effect by a focal position adjusting unit that can adjust the focal position of the laser light in the optical axis direction. Specifically, the correction amount specifying unit 80B specifies a focus position correction amount for correcting the generated thermal lens effect from the processing conditions set by the processing condition setting unit 3C, and according to the focus position correction amount. The laser drive controller controls the Z-axis scanner to adjust the focal position and scans the laser beam. This realizes highly reliable laser processing capable of maintaining high quality processing without degrading the processing quality even when the thermal lens effect occurs. The focus position correction amount by the correction amount specifying unit 80B is automatically calculated according to the processing conditions set by the processing condition setting unit 3C when setting the laser marker. In accordance with this focal position correction amount, the laser light scanning unit 9 is controlled by the laser drive control unit so that processing is performed at the corrected focal position during laser beam irradiation.

このように、焦点位置の調整機能を有するZ軸スキャナを、3次元加工に利用するのみならず、設定時の熱レンズ効果の補正にも利用することができる。特に熱レンズ効果の補正は、従来は手作業でレーザマーカのワーキングディスタンスを、熱レンズ効果による焦点位置のずれに応じて現場で調整する必要があり、極めて手間がかかっていた。また、レーザパワーやQスイッチ周波数などのレーザ加工条件を変更すると、焦点位置のずれの程度も変化するため、これに応じて一々再設定を行う必要があった。さらに、レーザマーカは加工ブロック毎にレーザパワーやQスイッチ周波数などの加工条件を変更することができるようになっているものが多いが、加工条件の変更は熱レンズ効果の程度も変化させるため、複数の加工ブロック に対して連続的にレーザ光を照射する場合は、すべての加工ブロックにおいて正確な焦点位置の調整を行うことができず、その結果加工品質が加工ブロック毎に一定しないという結果を招いていた。本実施の形態によれば、加工位置の調整を加工ブロック毎に変化させることもできるので、このような問題も解消でき、極めて高品質な加工が実現される。   As described above, the Z-axis scanner having the function of adjusting the focal position can be used not only for three-dimensional processing but also for correcting the thermal lens effect at the time of setting. In particular, the correction of the thermal lens effect has been extremely troublesome in the past because it was necessary to manually adjust the working distance of the laser marker in the field according to the shift of the focal position due to the thermal lens effect. Further, if the laser processing conditions such as the laser power and the Q switch frequency are changed, the degree of the focal position shift also changes, and it is necessary to reset each time accordingly. Furthermore, many laser markers can change the processing conditions such as laser power and Q switch frequency for each processing block. However, changing the processing conditions also changes the degree of the thermal lens effect. When continuously irradiating laser beam to the machining block, it is impossible to adjust the focal position accurately in all machining blocks, resulting in the result that machining quality is not constant for each machining block. It was. According to the present embodiment, since the adjustment of the processing position can be changed for each processing block, such a problem can be solved and extremely high quality processing is realized.

以下、熱レンズ効果補正機能を図53に基づいて説明する。図53は熱レンズ効果によって焦点位置が変動する様子を示しており、図53(b)を基準として、図53(a)はレーザパワーが大きい、又はQスイッチ周波数が小さい場合に、実線で示すように焦点距離が長く伸びる状態を、図53(c)はレーザパワーが小さい、又はQスイッチ周波数が大きい場合、実線で示すように焦点距離が短くなる状態を、それぞれ示している。   Hereinafter, the thermal lens effect correction function will be described with reference to FIG. FIG. 53 shows how the focal position fluctuates due to the thermal lens effect. FIG. 53 (a) is shown by a solid line when the laser power is large or the Q switch frequency is small with reference to FIG. 53 (b). FIG. 53 (c) shows a state where the focal length is shortened as indicated by a solid line when the laser power is low or the Q switch frequency is high.

例えばYVO4やYAGのような固体レーザにおいては、固体レーザ媒質が熱を帯びると熱レンズ効果が発生し、焦点位置が本来の位置からずれる現象が生じる。焦点位置のずれ量は、レーザ発振器内部に滞留する熱量に比例する。これは、(投入パワー)−(レーザ平均出力)と等価であり、投入パワーはレーザパワーの設定値、レーザ平均出力はQスイッチ周波数の関数であるから、焦点位置のずれ量ΔVspotはΔVspot=f(P、Q)で表現できる。ここでPはパワー設定値、QはQスイッチ関連パラメータ(Qスイッチ周波数、ON/OFFデューティ等)である。 For example, in a solid-state laser such as YVO 4 or YAG, when the solid-state laser medium is heated, a thermal lens effect is generated, and a phenomenon in which the focal position shifts from the original position occurs. The shift amount of the focal position is proportional to the amount of heat staying inside the laser oscillator. This is equivalent to (input power) − (laser average output), and the input power is a set value of the laser power, and the laser average output is a function of the Q switch frequency. Therefore, the focal position deviation amount ΔVspot is ΔVspot = f. (P, Q). Here, P is a power setting value, and Q is a Q switch related parameter (Q switch frequency, ON / OFF duty, etc.).

一方でレーザマーカは、光軸方向に焦点位置を調整できるレーザ光走査部9としてZ軸スキャナを搭載している。そこで、Z軸スキャナを利用して、このずれ量を相殺するように制御する。例えば、図53(a)に実線で示すようにレーザパワーが大きい、Qスイッチ周波数が小さい、又はON/OFFデューティ比が大きくなる場合は、焦点位置が遠くなるように変化する。よってこれを補正するために、図53(a)に破線で示すように、Z軸スキャナを制御して焦点位置を手前側、すなわちスポット径を細くするように調整する。逆に図53(c)に実線で示すようにレーザパワーが小さい、Qスイッチ周波数が大きい、又はON/OFFデューティ比が小さくなる場合は、焦点距離が短くなるので、図53(c)に破線で示すように焦点位置を近付けるよう、すなわちスポット径が太くするようにZ軸スキャナを制御する。   On the other hand, the laser marker is equipped with a Z-axis scanner as the laser beam scanning unit 9 that can adjust the focal position in the optical axis direction. Therefore, the Z-axis scanner is used to perform control so as to cancel out this deviation amount. For example, when the laser power is large, the Q switch frequency is small, or the ON / OFF duty ratio is large as indicated by the solid line in FIG. 53A, the focal position changes so as to be far. Therefore, in order to correct this, as shown by a broken line in FIG. 53A, the Z-axis scanner is controlled to adjust the focal position to the near side, that is, to reduce the spot diameter. Conversely, as shown by the solid line in FIG. 53 (c), when the laser power is small, the Q switch frequency is large, or the ON / OFF duty ratio is small, the focal length is shortened. The Z-axis scanner is controlled so as to bring the focal position closer, that is, to increase the spot diameter.

また、レーザ発振部そのものではなく、LBO等の波長変換素子においても、固体レーザ媒質と同様に熱レンズ効果が発生するため、このような熱レンズ効果補正機能は有効である。また波長変換素子はその内部を通過したビームの強度により広がり角が変化するので、これを補正するためにも同様に焦点位置調整手段であるZ軸スキャナを利用できる。   Further, not only the laser oscillation unit itself but also a wavelength conversion element such as LBO generates a thermal lens effect as in the case of the solid laser medium, and thus such a thermal lens effect correction function is effective. Further, since the divergence angle changes depending on the intensity of the beam that has passed through the wavelength conversion element, a Z-axis scanner, which is a focal position adjustment means, can also be used to correct this.

さらにCO2レーザ等、固体レーザ媒質を使用しないレーザ加工装置においても、外部のレンズ等の光学素子が、これを通過するレーザビームのパワーにより加熱されると、光学素子の熱膨張やひずみ等により焦点位置が変化することが生じる。このような場合の補正においても、焦点位置調整手段であるZ軸スキャナを利用できる。
(熱平衡状態までの遷移期間)
Furthermore, even in a laser processing apparatus that does not use a solid-state laser medium such as a CO 2 laser, when an optical element such as an external lens is heated by the power of a laser beam that passes through the optical element, thermal expansion or distortion of the optical element causes The focal position changes. Also in the correction in such a case, a Z-axis scanner which is a focal position adjusting unit can be used.
(Transition period until thermal equilibrium)

また、レーザパワーやQスイッチ周波数を変更した後、熱レンズ効果が熱平衡状態に至る時間が長い設計も考えられる。例えば固体レーザ媒質が大きい場合、固体レーザ媒質が熱容量の大きな部材と接触している場合などが考えられる。この場合は、焦点位置補正量を動的に変更することで、このような過渡的な期間においても適切な補正を行うことができる。例えば、時間変化を考慮した焦点位置補正量としてΔVspot=f”(P、Q、t)(t:時間)で表現できる。   Further, a design in which it takes a long time for the thermal lens effect to reach a thermal equilibrium state after changing the laser power or the Q switch frequency is also conceivable. For example, when the solid laser medium is large, the solid laser medium may be in contact with a member having a large heat capacity. In this case, it is possible to perform appropriate correction even in such a transient period by dynamically changing the focal position correction amount. For example, it can be expressed as ΔVspot = f ″ (P, Q, t) (t: time) as a focus position correction amount considering the time change.

さらに熱レンズ効果の程度は固体レーザ媒質による個体差がある場合も考えられる。この場合には関数f”(P、Q、t)の係数や定数を個体毎に調整し補正することもできる。加えて、経時変化も考慮して焦点位置補正量を調整することもできる。
(デフォーカス量の重畳)
Further, the degree of the thermal lens effect may be different depending on the solid laser medium. In this case, the coefficients and constants of the function f ″ (P, Q, t) can be adjusted and corrected for each individual. In addition, the focal position correction amount can be adjusted in consideration of changes with time.
(Defocus amount superimposition)

また、Z軸スキャナを備える3次元加工が可能なレーザマーカは、上述のとおり焦点位置を意図的にずらして加工するデフォーカス機能を備える。すなわち、ユーザが加工条件設定部3C、具体的には図52のデフォーカス設定欄204mから、加工ブロック毎に光軸方向のスポット位置を変更して、スポット径を大きくして太字で印字したり、スポット径を小さくして細く印字することが可能である。このような場合においても、上述した焦点位置補正量を加味した制御を行う。具体的には、ユーザの所望のスポット位置をΔYspotとすると、この値を焦点位置補正量に加算したΔYspot+ΔVspotを焦点位置として制御する。このように、デフォーカスが設定されている場合は、このデフォーカス量をオフセットして焦点位置調整手段を制御することで、適切な加工が実現される。
(焦点位置に応じたディレイ量制御)
In addition, a laser marker capable of three-dimensional processing provided with a Z-axis scanner has a defocus function for processing by shifting the focal position intentionally as described above. That is, the user changes the spot position in the optical axis direction for each processing block from the processing condition setting unit 3C, specifically, the defocus setting field 204m in FIG. It is possible to print finely by reducing the spot diameter. Even in such a case, control is performed in consideration of the focus position correction amount described above. Specifically, if the user's desired spot position is ΔYspot, ΔYspot + ΔVspot obtained by adding this value to the focal position correction amount is controlled as the focal position. Thus, when defocus is set, appropriate processing is realized by offsetting the defocus amount and controlling the focus position adjusting means.
(Delay amount control according to focus position)

また焦点位置の調整量に伴って、上述したディレイ動作も変更するよう制御することもできる。上述のとおり加工ブロック毎に加工条件を変化させる場合は、加工ブロック毎にZ軸スキャナを動作させることになる。この際のZ軸スキャナの移動量は、その前段の加工ブロックの加工パターン、及び焦点位置補正量に依存する。したがって、前後する加工ブロック間での差を考慮して、ディレイ量すなわち遅れ時間を変化させるよう制御することで、実際のZ軸スキャナの移動量に応じた適切なディレイ動作を実行できる。
(補正量特定手段80B)
It is also possible to control so as to change the above-described delay operation in accordance with the adjustment amount of the focal position. As described above, when the machining conditions are changed for each machining block, the Z-axis scanner is operated for each machining block. The amount of movement of the Z-axis scanner at this time depends on the processing pattern of the preceding processing block and the focal position correction amount. Therefore, an appropriate delay operation according to the actual movement amount of the Z-axis scanner can be executed by controlling the delay amount, that is, the delay time, in consideration of the difference between the preceding and following machining blocks.
(Correction amount specifying means 80B)

次に、補正量特定手段80Bで熱レンズ効果による光軸方向の焦点位置補正量を決定する手順を説明する。焦点位置補正量の特定は、予めレーザ加工条件に応じて熱レンズ効果によるずれ量、すなわち焦点位置補正量を記録した補正量記憶手段の一形態である参照テーブルを参照することで、容易に決定できる。補正量特定手段80Bは、加工条件設定部3Cで設定されたレーザ光出力条件、例えばレーザパワー、Qスイッチ周波数、ON/OFFデューティ等のパラメータ値に応じた焦点位置情報を、2次元配列のテーブルデータとして補正量記憶手段に記憶しておき、ここからパラメータ値に応じて対応する焦点位置補正量を読み出すことができる。これにより、補正量特定手段80Bの処理を負荷を軽減し、高速化が図られる。   Next, a procedure for determining the focal position correction amount in the optical axis direction by the thermal lens effect by the correction amount specifying unit 80B will be described. The focal position correction amount can be easily determined by referring to a reference table that is a form of correction amount storage means that records the deviation amount due to the thermal lens effect, that is, the focal position correction amount, in advance according to the laser processing conditions. it can. The correction amount specifying means 80B displays the focal position information according to the laser light output conditions set by the processing condition setting unit 3C, for example, parameter values such as laser power, Q switch frequency, ON / OFF duty, etc., in a two-dimensional array table. The data is stored in the correction amount storage means as data, and the corresponding focal position correction amount can be read out according to the parameter value. As a result, the processing of the correction amount specifying unit 80B is reduced in load and speeded up.

あるいは、テーブルを利用することなく、設定されたレーザ加工条件から演算により求めることもできる。この場合は、レーザ光出力条件に応じて発生する熱レンズ効果による焦点位置のずれ量を演算するための演算式を、予め補正量特定手段80Bに設定しておき、この演算式に基づいて補正量特定手段80Bが各レーザ加工条件毎の焦点位置補正量を演算する。この方法であれば、テーブルなどの記憶素子を用いることなく、焦点位置補正量を適切に決定できる。また、複数の演算式を用意しておき、切り替えて用いることもできる。演算式としては、ΔVspot=aP−f’(Q)+c(a、b、cは定数;Pはレーザパワー;QはQスイッチ関連パラメータ(Qスイッチ周波数、ON/OFFデューティ等))等に設定できる。この演算式を用いることで、P、Qのパラメータ値変更に伴いΔVspotが計算でき、この値に基づいてワーク上に焦点が合うようにZ軸スキャナをリアルタイムに制御することができる。   Or it can also obtain | require by calculation from the set laser processing conditions, without utilizing a table. In this case, an arithmetic expression for calculating the focal position shift amount due to the thermal lens effect generated according to the laser light output condition is set in the correction amount specifying means 80B in advance, and correction is performed based on this arithmetic expression. The amount specifying means 80B calculates a focus position correction amount for each laser processing condition. With this method, the focal position correction amount can be appropriately determined without using a storage element such as a table. Also, a plurality of arithmetic expressions can be prepared and used by switching. As an arithmetic expression, ΔVspot = aP−f ′ (Q) + c (a, b, c are constants; P is laser power; Q is a Q switch related parameter (Q switch frequency, ON / OFF duty, etc.)), etc. it can. By using this arithmetic expression, ΔVspot can be calculated as the parameter values of P and Q are changed, and the Z-axis scanner can be controlled in real time so as to focus on the workpiece based on this value.

さらにいずれの場合も、補正量記憶手段や補正量特定手段80Bは、コントローラ1A側に配置することができる。例えば図1のメモリ部5に設けられた展開情報用メモリ5cに、このような焦点位置補正量を保持させておき、加工時に参照する。
(加工条件設定データの流れ)
Further, in any case, the correction amount storage means and the correction amount specifying means 80B can be arranged on the controller 1A side. For example, such a focal position correction amount is held in the development information memory 5c provided in the memory unit 5 of FIG. 1 and is referred to during processing.
(Processing condition setting data flow)

図54に、ユーザによる加工条件設定の入力から加工開始までの処理におけるデータの流れを説明したブロック図を示す。図54において、印字設定の入力値401は、図11等の加工条件設定部3Cで設定され記憶部5Aに記憶された加工条件の設定情報に相当する。ここでは、レーザパワーやQスイッチ周波数、デフォーカス量ΔYspotなどをユーザが図14の画面から入力する。また、基本文字線分情報402は、図1の基本文字線分情報用メモリ5bに記憶された情報である。これらの情報から文字座標情報403、印字パワー・スピード等情報404及び加工後文字線分情報405が展開処理によって生成される。これらの情報を含む展開情報は、図1の展開情報用メモリ5cに相当する印字時参照メモリ406に記憶される。そして、印字時参照メモリ406に記憶された展開情報は、印字開始指令に伴ってコントローラ部のレジスタ407及びFIFOメモリ408に渡される。
(焦点位置補正量を決定する手順)
FIG. 54 is a block diagram illustrating the flow of data in processing from the input of machining condition settings by the user to the start of machining. 54, the print setting input value 401 corresponds to the processing condition setting information set in the processing condition setting unit 3C in FIG. 11 and the like and stored in the storage unit 5A. Here, the user inputs the laser power, the Q switch frequency, the defocus amount ΔYspot, and the like from the screen of FIG. The basic character line segment information 402 is information stored in the basic character line segment information memory 5b of FIG. From these pieces of information, character coordinate information 403, printing power / speed information 404, and post-processing character line segment information 405 are generated by development processing. The development information including these pieces of information is stored in a print time reference memory 406 corresponding to the development information memory 5c in FIG. The expanded information stored in the print reference memory 406 is transferred to the register 407 and the FIFO memory 408 of the controller unit in accordance with the print start command.
(Procedure for determining the focal position correction amount)

次に、Z軸スキャナに与える焦点位置補正量を決定する手順を、図55のフローチャートに基づいて説明する。まずステップS1で、加工条件を設定する。具体的には、ユーザが加工条件設定部3Cから、レーザ光出力条件として、Qスイッチ19から出射されるレーザパワー、Qスイッチ周波数又はQスイッチのON/OFFのデューティ比を設定する。また必要に応じて、ステップS2でデフォーカス量ΔYspotを設定する。次いでステップS3で、加工パターンの位置情報を設定する。これによって、加工位置のXYZ座標が決定される。その他、システム情報、設定共通情報及びブロック情報を含む設定情報が入力される。このようにして設定情報が入力されると、ステップS4で加工データが演算される。この段階で焦点位置補正量が補正量特定手段80Bにより加味されて、最終的なZ座標位置であるZ=z(x,y)+ΔYspot+f(P,Q)が決定される。そして印字情報の展開処理が行われ、印字順が決定される。このとき、図54に示した文字座標情報403、印字パワー・スピード等情報404及び加工後文字線分情報405が生成される。より具体的には、ユーザの入力した文字サイズ、助走長、太線幅にしたがって、基本文字線分情報で定義された文字の拡大縮小、助走線分の付加、及び太線化処理(必要な場合)を実行する。このようにして生成された展開情報は、印字時参照メモリ406(展開情報用メモリ5c)に一旦格納される。この後、ユーザが印字開始指令を入力するのを待つ。   Next, the procedure for determining the focal position correction amount to be given to the Z-axis scanner will be described based on the flowchart of FIG. First, in step S1, processing conditions are set. Specifically, the user sets the laser power emitted from the Q switch 19, the Q switch frequency, or the ON / OFF duty ratio of the Q switch as the laser light output condition from the processing condition setting unit 3C. If necessary, the defocus amount ΔYspot is set in step S2. Next, in step S3, processing pattern position information is set. Thereby, the XYZ coordinates of the machining position are determined. In addition, setting information including system information, setting common information, and block information is input. When the setting information is input in this way, the machining data is calculated in step S4. At this stage, the focus position correction amount is added by the correction amount specifying means 80B, and the final Z coordinate position Z = z (x, y) + ΔYspot + f (P, Q) is determined. Then, a print information expansion process is performed, and the print order is determined. At this time, the character coordinate information 403, the printing power / speed information 404, and the processed character line segment information 405 shown in FIG. 54 are generated. More specifically, according to the character size, run length, and bold line width entered by the user, enlargement / reduction of characters defined by basic character line segment information, addition of run-up line segments, and thickening processing (when necessary) Execute. The expansion information generated in this way is temporarily stored in the printing reference memory 406 (development information memory 5c). Thereafter, it waits for the user to input a print start command.

印字実行指令の入力があれば、ステップS5で、印字データが出力され、印字処理の実行に移る。この際、必要に応じて時間、日付、ランク等の更新文字の決定をした後、展開情報がレジスタ407及びFIFOメモリ408に転送される。印字内容に更新文字が含まれない場合は、印字時参照メモリ406から読み出した展開情報がそのままレジスタ407及びFIFOメモリ408に転送される。更新文字は、時間、日付、ランク、シリアル番号等の印字文字であり、例えば複数のワークに印字するシリアル番号が1ずつ増加するような場合に相当する。更新文字がある場合は、加工条件設定入力の際にユーザが明示的に指示し、印字に使用される可能性のある文字(例えば数字の0から9)の全部について、展開処理が行われる。時間及び期限の印字に関しては、印字開始指令が入力された時点で計算される。上記のようにして展開情報がレジスタ407及びFIFOメモリ408に渡されると、印字が開始される。具体的には、レジスタ407及びFIFOメモリ408に展開情報の蓄積が完了した時点で、あるいはFIFOメモリ408に空き領域が無くなった時点でハードウェア内部の印字開始命令が発行され、印字が開始される。FIFOメモリ408に空き領域が無くなった時点で展開情報に残りがある場合は、展開情報の転送が一旦中断され、印字の実行に伴ってFIFOメモリ408の空き領域が半分になった時点で展開情報の転送が再開される。   If there is an input of a print execution command, print data is output in step S5, and the process proceeds to execution of print processing. At this time, the update information is transferred to the register 407 and the FIFO memory 408 after determining update characters such as time, date, and rank as necessary. If the print content does not include an updated character, the expanded information read from the print reference memory 406 is transferred to the register 407 and the FIFO memory 408 as they are. The update character is a print character such as time, date, rank, serial number, etc. For example, it corresponds to a case where the serial number printed on a plurality of works increases by one. When there is an update character, the user explicitly instructs when inputting the processing condition setting, and the expansion process is performed for all characters (for example, numbers 0 to 9) that may be used for printing. The time and deadline printing is calculated when a print start command is input. When the development information is transferred to the register 407 and the FIFO memory 408 as described above, printing is started. Specifically, when the storage of the development information is completed in the register 407 and the FIFO memory 408, or when the FIFO memory 408 has no free space, a print start command in the hardware is issued and printing is started. . If there is a remaining development information when there is no free area in the FIFO memory 408, the transfer of the development information is temporarily interrupted, and the development information is displayed when the empty area of the FIFO memory 408 is halved as a result of printing. Transfer is resumed.

以上のように、本実施の形態によれば熱レンズ効果の較正をはじめとする焦点位置の制御に、既存のZ軸スキャナを利用するため、安価にかつ簡易な構成で実現できる。特に加工ブロック毎に加工条件を変更したい場合などには極めて有効である。
(加工量補正機能)
As described above, according to the present embodiment, since the existing Z-axis scanner is used to control the focal position including the calibration of the thermal lens effect, it can be realized at a low cost and with a simple configuration. This is extremely effective especially when it is desired to change the processing conditions for each processing block.
(Processing amount correction function)

さらにこのレーザ加工装置は、加工対象面の高低差に応じて加工条件を自動的に補正することで、このような高低差によらず加工品質を一定に保持する加工量補正を備えている。この機能について、以下図56〜図61に基づいて説明する。3次元加工が可能なレーザ加工装置では、XY座標に対応したZ座標を関連付けしたデータをメモリ部に保持しておき、XY座標の制御時にこのメモリ部に格納されたZ座標を参照することで、XYZ座標を決定している。これにより、XY座標の制御のみでZ座標も出力される。またXYZ方向への変化分に応じて、加工対象面に照射されるエネルギー密度が均一になるように、レーザ光走査部の走査速度を変化させる。ここではメモリ部からの読み出し時間を制御することで、X・Y・Z軸スキャナの走査速度を制御する。例えば、ZMAPを用いて3次元加工パターンを指定する場合、ZMAPメモリ410(図61)にZ座標を格納する。ZMAPメモリ410は、XY座標411に対応するZ座標412を関連付けた対応関係記憶部として機能する。このZMAPメモリ410は、加工条件設定時には記憶部5A(図11)に保持されており、加工条件設定後にはコントローラ1Aのメモリ部5(図1)に展開されて、加工時に参照される。この方法であれば、Z座標を含めた3次元データを、2次元データとほぼ同様に扱うことができるので内部処理を簡素化できる。   Further, the laser processing apparatus includes a processing amount correction that keeps the processing quality constant regardless of the height difference by automatically correcting the processing conditions according to the height difference of the processing target surface. This function will be described below with reference to FIGS. In a laser processing apparatus capable of three-dimensional processing, data associated with a Z coordinate corresponding to an XY coordinate is held in a memory unit, and the Z coordinate stored in the memory unit is referred to when controlling the XY coordinate. , XYZ coordinates are determined. Thereby, the Z coordinate is also output only by controlling the XY coordinate. Further, the scanning speed of the laser beam scanning unit is changed according to the change in the XYZ directions so that the energy density applied to the processing target surface is uniform. Here, the scanning speed of the X / Y / Z-axis scanner is controlled by controlling the reading time from the memory unit. For example, when a three-dimensional machining pattern is designated using ZMAP, the Z coordinate is stored in the ZMAP memory 410 (FIG. 61). The ZMAP memory 410 functions as a correspondence storage unit that associates Z coordinates 412 corresponding to XY coordinates 411. The ZMAP memory 410 is held in the storage unit 5A (FIG. 11) when processing conditions are set, and is expanded in the memory unit 5 (FIG. 1) of the controller 1A after the processing conditions are set, and is referred to during processing. With this method, three-dimensional data including the Z coordinate can be handled in substantially the same manner as two-dimensional data, so that internal processing can be simplified.

例えば、図56に示すレーザ加工データ設定プログラムのユーザインターフェース画面では、2次元状の、すなわちXY座標設定画面で加工データを表示させた例を示している。この画面では、加工パターンは印字文字「A」であり、2次元状である。従って、図56の画面を3次元表示に切り替えても、図57に示すようにX・Y平面上に、平面状の加工パターンが表示される。この場合のZ座標は0である。この状態で、予めXY座標に関連付けられたZ座標のデータが、ZMAPメモリから参照される。これにより、Z座標を含めた3次元の加工データが生成され、図58に示すように3次元状に表示される。図58の例では、説明を単純にするため加工面を傾斜面としている。ここではZ座標Z=aY(aは定数)で表現される。
(対応関係記憶部)
For example, the user interface screen of the laser processing data setting program shown in FIG. 56 shows an example in which processing data is displayed on a two-dimensional, that is, XY coordinate setting screen. In this screen, the processing pattern is the print character “A”, which is two-dimensional. Therefore, even if the screen of FIG. 56 is switched to the three-dimensional display, a planar processing pattern is displayed on the XY plane as shown in FIG. In this case, the Z coordinate is zero. In this state, the Z coordinate data associated with the XY coordinates in advance is referred to from the ZMAP memory. As a result, three-dimensional machining data including the Z coordinate is generated and displayed in a three-dimensional manner as shown in FIG. In the example of FIG. 58, the machining surface is an inclined surface for the sake of simplicity. Here, the Z coordinate Z = aY (a is a constant) is expressed.
(Correspondence relationship storage unit)

また、この例に対応する対応関係記憶部として、ZMAPメモリ410のメモリ空間を図59に示す。この図に示すよう、XY座標に応じてテーブル状にZ座標情報が格納されている。図59の例では、図56などに示す印字文字「A」について、座標(x、y)=(0x80,0x7f)の位置におけるZ座標は、この位置のセルに格納されたメモリ値を参照することで決定される。   Further, FIG. 59 shows a memory space of the ZMAP memory 410 as a correspondence storage unit corresponding to this example. As shown in this figure, Z coordinate information is stored in a table shape according to the XY coordinates. In the example of FIG. 59, for the print character “A” shown in FIG. 56 and the like, the Z coordinate at the position of coordinates (x, y) = (0x80, 0x7f) refers to the memory value stored in the cell at this position. Is determined.

この方法では、Z座標を簡単に決定できるので、レーザ加工装置内部でのデータ処理を簡素化できる利点が得られる。反面、XY座標の制御のみでZ座標を求めようとすると、Z座標すなわち高さ方向の距離の差が反映されないため、高低差が大きい場合と小さい場合とで加工の際の相対的な走査速度が変わってしまうという問題がある。すなわち、XY平面上で距離が同じであっても、Z軸方向の距離が異なれば、加工すべき線分の長さが変わる。例えば、図60(a)、(b)に示すように、高低差がある加工パターンでは、高低差の大きい方(図60(b))が当然、移動距離が長くなる。図58、図59の例では、傾斜面の横方向、すなわち傾斜角度と交差するY軸方向への移動であれば、高低差がないものの、傾斜面の縦方向、すなわち傾斜角度に沿うX軸方向への移動であれば、高低差が生じるためZ軸スキャナの移動量が大きくなる。移動量が大きくなると、相対的に走査速度が速くなるため、加工対象面に照射されるレーザ照射パワーの密度が低下し、濃度や太さ、深さといった加工の程度に不均一が生じることとなる。(なお、レーザ照射パワーとは、レーザ発振部におけるレーザ光の出力でなく、最終的に加工対象面に照射されるレーザ光の出力を指す。)
(補正走査速度)
In this method, since the Z coordinate can be easily determined, there is an advantage that the data processing inside the laser processing apparatus can be simplified. On the other hand, if the Z coordinate is obtained only by controlling the XY coordinates, the difference in the Z coordinate, that is, the distance in the height direction, is not reflected, so the relative scanning speed at the time of machining when the height difference is large and small There is a problem that changes. That is, even if the distance is the same on the XY plane, the length of the line segment to be processed changes if the distance in the Z-axis direction is different. For example, as shown in FIGS. 60A and 60B, in a processing pattern having a height difference, the larger the height difference (FIG. 60B) naturally becomes longer. In the examples of FIGS. 58 and 59, there is no difference in height as long as the movement is in the horizontal direction of the inclined surface, that is, the Y-axis direction intersecting the inclination angle, but the vertical direction of the inclined surface, that is, the X axis along the inclination angle. If the movement is in the direction, a difference in height occurs, and the amount of movement of the Z-axis scanner increases. When the amount of movement increases, the scanning speed relatively increases, so the density of the laser irradiation power applied to the surface to be processed decreases, resulting in unevenness in the degree of processing such as density, thickness, and depth. Become. (Note that the laser irradiation power refers not to the output of the laser beam in the laser oscillation unit but to the output of the laser beam that is finally irradiated onto the surface to be processed.)
(Correction scanning speed)

そこで、このような高低差による加工の不均一を是正すべく、加工の程度を左右するパラメータ(加工量制御パラメータ)すなわち加工量を補正して、補正加工量を決定すると共に、この補正加工量に基づいて加工を制御する。まず補正加工量の一例として、X・Y軸スキャナの走査速度を加工量補正手段80Mで補正走査速度に補正して制御する場合を考える。ここでは、単純なXY座標のみの制御でなく、XYZ座標の移動量Δx、Δy、Δzを考慮して移動速度を決定し、これにより高低差の変化による相対的な距離又は走査速度の差を低減するような制御を行う。図61に、加工量補正制御の処理を説明したブロック図を示す。ここでは、既に加工条件として加工パターンの3次元データを設定済みとする。まず設定された加工パターンのXY座標411から、ZMAPメモリ410を参照して各XY座標411に関連付けられたメモリ空間に対応するZ座標412を決定する。これらのXYZ座標データは、FIFOメモリ408に格納される。一方で、FIFOメモリ408に格納されたXYZ座標データから、基本移動単位毎の移動量Δx、Δy、Δzを加工量補正手段80Mで演算する。すなわち、XY座標上における加工位置の移動分Δx、Δyに伴い、XY座標の基本移動単位に対するZ座標の変化量ΔZを計算する。演算されたΔx、Δy、Δzデータは、FIFOメモリ408に展開されて、加工量補正手段80MによりこれらΔx、Δy、Δzを加味した補正加工量が演算される。具体的には、Z軸スキャナの移動量Δz又は走査速度を基準として、Z軸スキャナによる焦点位置の移動にX・Y軸スキャナを追随させるように、X・Y軸スキャナの走査速度が演算される。演算された各スキャナの走査速度に従って、FIFOメモリ408から各スキャナに対して制御命令(ここでは座標位置の更新情報409)を送出する。   Therefore, in order to correct machining unevenness due to such height difference, a parameter (machining amount control parameter) that affects the degree of machining, that is, a machining amount is corrected to determine a corrected machining amount, and this corrected machining amount The processing is controlled based on the above. First, as an example of the correction processing amount, consider the case where the scanning speed of the X / Y-axis scanner is controlled to be corrected to the correction scanning speed by the processing amount correction means 80M. Here, the movement speed is determined in consideration of the movement amounts Δx, Δy, Δz of the XYZ coordinates, not simply the control of the XY coordinates, and thereby the relative distance or the difference in the scanning speed due to the change in the height difference is determined. Control to reduce. FIG. 61 is a block diagram illustrating the processing amount correction control process. Here, it is assumed that the three-dimensional data of the machining pattern has already been set as the machining conditions. First, the Z coordinate 412 corresponding to the memory space associated with each XY coordinate 411 is determined with reference to the ZMAP memory 410 from the XY coordinate 411 of the set processing pattern. These XYZ coordinate data are stored in the FIFO memory 408. On the other hand, from the XYZ coordinate data stored in the FIFO memory 408, the movement amounts Δx, Δy, Δz for each basic movement unit are calculated by the machining amount correction means 80M. That is, the change amount Z of the Z coordinate with respect to the basic movement unit of the XY coordinate is calculated along with the movement amounts Δx and Δy of the machining position on the XY coordinate. The calculated Δx, Δy, Δz data is developed in the FIFO memory 408, and a corrected machining amount that takes these Δx, Δy, Δz into account is calculated by the machining amount correction means 80M. Specifically, based on the movement amount Δz of the Z-axis scanner or the scanning speed, the scanning speed of the X / Y-axis scanner is calculated so that the X / Y-axis scanner follows the movement of the focal position by the Z-axis scanner. The In accordance with the calculated scanning speed of each scanner, a control command (here, coordinate position update information 409) is sent from the FIFO memory 408 to each scanner.

ここでは、FIFOメモリ408からX・Y軸スキャナへの動作命令が送出されるタイミングを調整することで、スキャナの動作速度を調整している。すなわち、従来は一定のタイミングで各スキャナに対して動作命令を送出していたが、本実施の形態ではX・Y軸スキャナに対する動作命令の送出タイミングをZ軸スキャナと独立させて可変とすることで、結果的にX・Y軸スキャナの走査速度を制御できる。このような制御により、実際の加工対象面上における走査速度の均一化を図ることができ、全体として均一な品質で加工を行うことができる。   Here, the operation speed of the scanner is adjusted by adjusting the timing at which the operation command is sent from the FIFO memory 408 to the X / Y-axis scanner. In other words, in the past, operation commands were sent to each scanner at a fixed timing, but in this embodiment, the operation command sending timing to the X / Y-axis scanner is made variable independently of the Z-axis scanner. As a result, the scanning speed of the X / Y-axis scanner can be controlled. By such control, the scanning speed on the actual processing target surface can be made uniform, and processing can be performed with uniform quality as a whole.

なお、この例では応答特性がX・Y軸スキャナに比べ相対的に劣るZ軸スキャナの移動量又は走査速度を基準として、X・Y軸スキャナ側をこれに合わせるよう走査速度を落とす制御を行っている。ただ、この構成に限られず、例えば高速なZ軸スキャナを使用する場合は、X軸又はY軸スキャナの走査に応じてZ軸スキャナの走査速度を速めるような制御も可能である。また、X軸スキャナとY軸スキャナの応答特性が異なる場合は、これらの移動量を合わせるように、いずれかのスキャナの走査速度を制御することもできる。
(基本図形)
In this example, on the basis of the movement amount or scanning speed of the Z-axis scanner whose response characteristics are relatively inferior to those of the X / Y-axis scanner, control is performed to reduce the scanning speed so that the X / Y-axis scanner side matches this. ing. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, when a high-speed Z-axis scanner is used, control that increases the scanning speed of the Z-axis scanner according to the scanning of the X-axis or Y-axis scanner is also possible. Further, when the response characteristics of the X-axis scanner and the Y-axis scanner are different, the scanning speed of any of the scanners can be controlled so as to match these movement amounts.
(Basic shape)

また上記の例ではXY座標位置とZ座標位置とを関連付けた対応関係記憶部としてZMAPメモリ410を使用したが、これに限らず予め定められた円柱、円錐、球面などの、XYZ座標が一義的に決まる基本図形の座標情報を対応関係記憶部として利用しても、同様の結果を得ることができる。   In the above example, the ZMAP memory 410 is used as the correspondence storage unit that associates the XY coordinate position and the Z coordinate position. However, the present invention is not limited to this, and the XYZ coordinates such as a predetermined cylinder, cone, and sphere are unambiguous. The same result can be obtained even if the coordinate information of the basic figure determined by is used as the correspondence storage unit.

さらには、ZMAPデータに限られず、上述の通り他のデータフォーマットで記録された3次元データファイルも利用できる。例えば3次元CAD等の別プログラムで作成された加工対象面のデータファイルとして、DXF、IGES、STEP、STL、GKS等、各種の汎用的なフォーマットや、DWG等、特定のアプリケーションの専用フォーマットを利用できる。これらのデータファイルをレーザ加工データ設定プログラムで取り込んだ後、必要に応じてプログラムで扱える適切なデータ形式に変換して、対応関係記録部を構築できる。この方法では、既に作成されたデータを利用できるので、加工対象面の形状指定作業を大幅に省力化できる。このようなデータの読み込み手段として、上述の通り3次元形状データ入力手段3bと、入力された3次元形状データに対して位置決めするための位置決め手段3cと備えることで、3次元形状データの入力と位置合わせ作業を適切に行える。   Furthermore, the present invention is not limited to ZMAP data, and three-dimensional data files recorded in other data formats as described above can also be used. For example, various general-purpose formats such as DXF, IGES, STEP, STL, and GKS, and dedicated formats for specific applications such as DWG are used as data files for the machining target surface created by another program such as 3D CAD. it can. After these data files are taken in by the laser processing data setting program, it can be converted into an appropriate data format that can be handled by the program if necessary, and the correspondence recording unit can be constructed. In this method, since already created data can be used, the work of designating the shape of the surface to be processed can be greatly saved. As such data reading means, as described above, the three-dimensional shape data input means 3b and the positioning means 3c for positioning with respect to the inputted three-dimensional shape data are provided. The alignment work can be performed appropriately.

いずれの方法による場合も、加工量補正手段80Mは対応関係記憶部からこの加工パターンを読み込んで補正量を決定することができ、これにより3次元形状の均質な加工を実行できる。
(その他の補正加工量)
In any of the methods, the machining amount correction unit 80M can read the machining pattern from the correspondence storage unit and determine the correction amount, thereby performing a uniform machining of a three-dimensional shape.
(Other correction processing amount)

このように、XY座標上の基本走査移動単位に対して、Z座標上の移動量を算出し、算出された移動量に基づいて実際の加工対象面上における走査速度が一定となるようにレーザ光走査部の移動速度を制御することで、Z座標の移動量によらず、加工深さや太さ、濃度といった加工品質を均一にすることができる。ここでは補正加工量として、スキャナの走査速度を補正走査速度に調整することで、加工量が高低差に拘わらず一定となるよう制御する例を説明したが、補正加工量としてこれに代わって、あるいはこれに加えて、レーザパワーやQスイッチ周波数、スポット径等のパラメータを調整することでも同様の結果を得ることができる。また、移動すべき距離が定まっているので、走査時間も走査速度と同義として扱うことができる。
(レーザ照射パワー制御)
(補正レーザ照射パワー)
In this way, the movement amount on the Z coordinate is calculated with respect to the basic scanning movement unit on the XY coordinate, and the laser is set so that the scanning speed on the actual processing target surface is constant based on the calculated movement amount. By controlling the moving speed of the optical scanning unit, the processing quality such as the processing depth, thickness and density can be made uniform regardless of the amount of movement of the Z coordinate. Here, as an example of the correction processing amount, the example in which the processing amount is controlled to be constant regardless of the height difference by adjusting the scanning speed of the scanner to the correction scanning speed has been described. Alternatively, in addition to this, the same result can be obtained by adjusting parameters such as laser power, Q switch frequency, and spot diameter. Further, since the distance to be moved is fixed, the scanning time can be treated as synonymous with the scanning speed.
(Laser irradiation power control)
(Correction laser irradiation power)

例えば、加工対象面の傾斜により走査速度が相対的に速くなり、レーザ照射パワー密度が相対的に低下する場合は、低下分に相当するレーザ照射パワーを付加することで、被照射位置におけるレーザ光のエネルギー密度を同等として加工対象面に照射することができ、加工結果の均一化を図ることができる。具体的には、エネルギー密度が高いほど深い加工となり、低いほど浅い加工となる。エネルギー密度は、次式で表現できる。   For example, when the scanning speed is relatively increased due to the inclination of the surface to be processed and the laser irradiation power density is relatively decreased, the laser beam at the irradiated position is added by adding the laser irradiation power corresponding to the decreased amount. It is possible to irradiate the processing target surface with the same energy density, and to achieve uniform processing results. Specifically, the deeper the energy density, the shallower the lower the energy density. The energy density can be expressed by the following equation.

エネルギー密度[W=J/S]=レーザ照射パワー[W]/照射面積[mm2Energy density [W = J / S] = Laser irradiation power [W] / Irradiated area [mm 2 ]

すなわち単位時間、単位面積あたりに照射されるレーザ照射パワーの大きさがエネルギー密度となる。ここで、照射面積は、次式で表現できる。   That is, the energy density is the magnitude of the laser irradiation power irradiated per unit time and unit area. Here, the irradiation area can be expressed by the following equation.

照射面積[mm2]=速度[mm/s]*時間[S]*レーザビームスポット径[mm] Irradiation area [mm 2 ] = Speed [mm / s] * Time [S] * Laser beam spot diameter [mm]

上式に従い、Z方向の変化量ΔZに応じて、各加工位置における加工品質が均一となるようにレーザ照射パワーを調整する。これにより、Z軸方向の変化によって実際の加工面上における走査速度が変化することで発生する加工品質のむらを抑制できる。   According to the above equation, the laser irradiation power is adjusted so that the processing quality at each processing position is uniform according to the amount of change ΔZ in the Z direction. As a result, it is possible to suppress unevenness in the processing quality that occurs when the scanning speed on the actual processing surface changes due to the change in the Z-axis direction.

なお、レーザビームのスポット径を調整することでも、同様にエネルギー密度を調整することができる。ただ、この方法ではZ軸方向の変化量によってスポット径が変化してしまう上、デフォーカス量をユーザが調整できるため、制御が複雑になる。   Note that the energy density can be similarly adjusted by adjusting the spot diameter of the laser beam. However, in this method, the spot diameter changes depending on the amount of change in the Z-axis direction, and the defocus amount can be adjusted by the user, resulting in complicated control.

このように加工量補正手段80Mは、補正加工量として、レーザ光走査部の走査速度の他、レーザ照射パワーやスポット径といったパラメータを調整することでも加工量を一定に近づけるよう制御できる。
(補正加工量の決定方法)
As described above, the processing amount correction unit 80M can control the processing amount to be nearly constant by adjusting parameters such as the laser irradiation power and the spot diameter in addition to the scanning speed of the laser beam scanning unit as the correction processing amount.
(How to determine the correction machining amount)

補正走査速度の制御は各ΔZに応じた走査速度データを予め補正加工量記憶部に記憶し、ΔZが算出された時にこれを加工量補正手段80Mで読み出して決定することができる。補正加工量記憶部は記憶部5Aの参照テーブル5Bとして、2次元配列のメモリテーブルデータが利用できる。これにより、安価な構成で補正加工量を容易に決定でき、また加工量補正手段80Mの処理を低負荷とし、高速化できる。あるいは、このようなテーブルを設けることなく、加工量補正手段80Mが演算で補正加工量を決定することもできる。この場合は、加工量補正手段80Mが理論式や曲線データから走査速度データを求める。
(補正加工量の決定タイミング)
The control of the correction scanning speed can be determined by storing the scanning speed data corresponding to each ΔZ in the correction processing amount storage unit in advance, and reading ΔZ by the processing amount correction means 80M when ΔZ is calculated. The correction processing amount storage unit can use memory table data of a two-dimensional array as the reference table 5B of the storage unit 5A. Thereby, the correction processing amount can be easily determined with an inexpensive configuration, and the processing of the processing amount correction means 80M can be made low in load and speeded up. Alternatively, the processing amount correction unit 80M can determine the correction processing amount by calculation without providing such a table. In this case, the machining amount correcting means 80M obtains the scanning speed data from the theoretical formula or curve data.
(Decision timing of correction machining amount)

また補正加工量を決定するタイミングとしては、テーブルを設けない場合は、レーザ光走査部を走査しながら加工量補正手段80Mでリアルタイムに決定する。あるいは、上述の通り3次元形状データに加工パターンが既に位置決めされ、印字順序が当初から定まっている場合は、予め補正加工量を加工量補正手段80Mで算出して補正加工量記憶部やメモリ部に保持しておき、加工動作時に随時補正加工量を読み出すことができる。これらの詳細については後述する。   Further, when the table is not provided, the correction processing amount is determined in real time by the processing amount correction means 80M while scanning the laser beam scanning unit. Alternatively, as described above, when the machining pattern is already positioned in the three-dimensional shape data and the printing order is determined from the beginning, the corrected machining amount is calculated in advance by the machining amount correcting unit 80M and the corrected machining amount storage unit or the memory unit The correction machining amount can be read out at any time during the machining operation. Details of these will be described later.

なお上記の例では、FIFOメモリ408からレーザ光走査部に出力される座標位置データの送出タイミングを変更することで、X・Y軸スキャナの走査速度を変化させている。ただ、本発明はX・Y軸スキャナの走査速度を変化させるための手法を構成に限定せず、例えば、X・Y軸スキャナのガルバノミラーを回転させるガルバノモータの回転速度を直接制御し、遅く回転させることもできる。
(基本移動単位)
In the above example, the scanning speed of the X / Y-axis scanner is changed by changing the sending timing of the coordinate position data output from the FIFO memory 408 to the laser beam scanning unit. However, the present invention does not limit the method for changing the scanning speed of the X / Y-axis scanner to the configuration. For example, the rotational speed of the galvano motor that rotates the galvanometer mirror of the X / Y-axis scanner is directly controlled to reduce the scanning speed. It can also be rotated.
(Basic movement unit)

X・Y軸スキャナを移動させる単位は、予め基本移動単位として設定される。すなわち基本移動単位は、XY座標上の座標位置を特定、演算、更新する最小単位となる。この基本移動単位をベースにして、Z座標の移動量が算出される。   The unit for moving the X / Y-axis scanner is set in advance as a basic movement unit. That is, the basic movement unit is a minimum unit for specifying, calculating, and updating the coordinate position on the XY coordinates. Based on this basic movement unit, the movement amount of the Z coordinate is calculated.

基本移動単位は、XY座標の分解能を最小として、任意に設定できる。例えばXY座標の分解能(例えば65536画素×65536画素)とXY座標の基本移動単位を一致させる。この場合は、XY座標上を一画素移動する毎にZ座標の変化量を算出して制御する。この方法であれば細かくΔZを算出して、各区間の補正加工量を制御できるため、高い加工品質が得られる。   The basic movement unit can be arbitrarily set with the resolution of the XY coordinates as a minimum. For example, the resolution of the XY coordinates (for example, 65536 pixels × 65536 pixels) is matched with the basic movement unit of the XY coordinates. In this case, the amount of change in the Z coordinate is calculated and controlled every time one pixel is moved on the XY coordinate. With this method, ΔZ can be calculated finely and the correction machining amount in each section can be controlled, so that high machining quality can be obtained.

あるいは、これよりも大きい基本移動単位を設定できる。例えば2画素分、10画素分といった複数画素で基本移動単位を設定すると、処理量を低減できるので、加工品質よりも加工速度を優先したい場合には好適である。さらに基本移動単位はデフォルトで既定値を設定したり、ユーザが任意の値に調整可能とすることもできる。
(XY座標の移動方向に基づく基本移動単位の制御)
Alternatively, a larger basic movement unit can be set. For example, if the basic movement unit is set with a plurality of pixels such as 2 pixels and 10 pixels, the amount of processing can be reduced, which is preferable when it is desired to prioritize the processing speed over the processing quality. Furthermore, the basic movement unit can be set to a default value by default, or can be adjusted to an arbitrary value by the user.
(Control of basic movement unit based on movement direction of XY coordinates)

またX・Y軸スキャナの走査速度はZ座標の変化量とは別に、XY座標上での移動方向によって変更することもできる。具体的には、XY座標単独の移動と、X座標、Y座標を同時に移動する、すなわち斜め方向に移動した場合とで、異なる基本移動単位を設定することができる。例えばXY座標上で縦又は横にそれぞれ移動したときは移動単位として1を設定し、斜めに移動したときは移動単位として1.41、あるいはこれを近似した1.5に各々設定する。このようにXY座標の移動方向に応じて基本移動単位を2通りに設定することで、縦横斜めの基本移動単位を正方形状に近似できる。また、斜めに移動したときでも移動単位として1を設定して、基本移動単位を1通りに統一しておくことも可能であることはいうまでもない。   In addition, the scanning speed of the X / Y-axis scanner can be changed according to the moving direction on the XY coordinates separately from the amount of change of the Z coordinates. Specifically, different basic movement units can be set for the movement of the XY coordinates alone and the case where the X coordinates and the Y coordinates are moved simultaneously, that is, when the movement is performed in an oblique direction. For example, when moving vertically or horizontally on the XY coordinates, 1 is set as the moving unit, and when moving diagonally, the moving unit is set to 1.41, or 1.5 approximating this. In this way, by setting two basic movement units according to the movement direction of the XY coordinates, the basic movement units that are vertically and horizontally inclined can be approximated to a square shape. Further, it is needless to say that even when moving obliquely, it is possible to set 1 as the movement unit and unify the basic movement unit in one way.

なお基本移動単位を2通りに設定すると、XYの移動方向に応じて場合分けした補正走査速度や補正レーザ照射パワーを算出しなければならないため、演算処理が複雑化する。そこで、斜めに移動した場合にも同一の移動量に近似できるように、例えば縦横に移動した場合は、3画素分(1+1+1=3)を基本移動単位とし、斜めに移動した場合には2画素分(1.5+1.5=3)を基本移動単位とするように設定することもできる。これにより、後述する図67、図70に示すようにXY平面での移動量を均一とした円形状に近似することができる。
(Z座標の移動量の算出方法)
If the basic movement unit is set in two ways, the correction scanning speed and the correction laser irradiation power classified according to the XY movement direction must be calculated, which complicates the arithmetic processing. Therefore, in order to approximate the same movement amount even when moving diagonally, for example, when moving vertically and horizontally, 3 pixels (1 + 1 + 1 = 3) is used as a basic movement unit, and when moving diagonally, 2 pixels It is also possible to set the minute (1.5 + 1.5 = 3) as the basic movement unit. Thereby, as shown in FIGS. 67 and 70 to be described later, it is possible to approximate a circular shape in which the movement amount on the XY plane is uniform.
(Calculation method of movement amount of Z coordinate)

以上のようにして決定されるXY座標上の基本移動単位に従って、Z座標の移動量が演算される。すなわち、Z座標の移動量を、XY座標上の基準となる基準移動単位に対して算出することで、Z座標の変化に応じたX・Y軸スキャナの補正加工量を適切に設定できる。次に、補正加工量としてZ座標の移動量を算出する具体的な方法として、2つの例を説明する。
(1)各XY座標にZ座標を個々に格納
The movement amount of the Z coordinate is calculated according to the basic movement unit on the XY coordinate determined as described above. That is, by calculating the movement amount of the Z coordinate with respect to a reference movement unit that is a reference on the XY coordinates, the correction processing amount of the X / Y-axis scanner according to the change of the Z coordinate can be appropriately set. Next, two examples will be described as specific methods for calculating the movement amount of the Z coordinate as the correction processing amount.
(1) Z coordinate is stored individually in each XY coordinate

補正加工量記憶部に、各XY座標に対応するZ座標を格納する。具体的には、XY座標(例えば65536画素×65536画素)の各座標位置が各々Z座標を格納している場合は、XY座標の移動に基づいて対応するZ座標を読み出して、Z方向の移動量を算出する。
(2)加工面をブロック単位に分割
A Z coordinate corresponding to each XY coordinate is stored in the corrected machining amount storage unit. Specifically, when each coordinate position of the XY coordinates (for example, 65536 pixels × 65536 pixels) stores the Z coordinates, the corresponding Z coordinates are read based on the movement of the XY coordinates, and the movement in the Z direction is performed. Calculate the amount.
(2) Divide the machining surface into blocks

各画素に個別にZ座標を格納する方法では、分解能が高くなる程、補正加工量記憶部に必要なメモリ量が大きくなる。そこで、加工面をブロック単位に分割して、ブロック単位でZ座標を決定する構成としてもよい。例えば、65536画素×65536画素を有するXY座標を、256画素×256画素の大きさのブロックに分割し、256個×256個の各ブロックにZ座標を算出する異なる平面式を割り当てる。そして加工対象のXY座標位置が所属するブロックの平面式に基づいて、Z座標を近似的に算出する。この方法によれば、Z座標を演算で求める上、ブロック単位で平面式を保持すれば足りるので、必要なメモリ量を大幅に低減できる。   In the method of storing the Z coordinate individually for each pixel, the amount of memory required for the correction processing amount storage unit increases as the resolution increases. Therefore, the machining surface may be divided into blocks and the Z coordinate may be determined in blocks. For example, an XY coordinate having 65536 pixels × 65536 pixels is divided into blocks each having a size of 256 pixels × 256 pixels, and a different plane expression for calculating a Z coordinate is assigned to each of 256 × 256 blocks. Then, the Z coordinate is approximately calculated based on the plane expression of the block to which the XY coordinate position to be processed belongs. According to this method, it is sufficient to obtain the Z coordinate by calculation, and it is sufficient to hold the plane equation in units of blocks, so that the necessary memory amount can be greatly reduced.

このように、Z座標の移動量の算出は印字パターンを設定し、設定された加工パターンのXY座標上におけるZ座標上の加工位置が決まった時点で算出可能となる。したがって、加工しながらリアルタイムにZ座標の移動量を算出する以外にも、加工パターンを設定した時点で予め移動量も算出しておき、これを保持しておくことで、加工時に読み出されるZ座標に応じて制御することもできる。
(補正加工量の制御)
As described above, the movement amount of the Z coordinate can be calculated when the print pattern is set and the machining position on the Z coordinate on the XY coordinate of the set machining pattern is determined. Therefore, in addition to calculating the movement amount of the Z coordinate in real time while processing, the movement amount is also calculated in advance when the processing pattern is set, and the Z coordinate read out at the time of processing is held by holding this. It is also possible to control according to.
(Control of correction machining amount)

XY座標の基本移動単位を1通りとした場合には、Z座標の変化量に基づいて制御対象の補正加工量を決定する。2通りの場合はXYの移動方向によって場合分けした上で、Z座標の変化量に基づいて補正加工量を決定する。
(1)XY座標上における走査速度(時間)の制御
When the basic movement unit of the XY coordinates is one, the correction processing amount to be controlled is determined based on the change amount of the Z coordinate. In the two cases, the correction processing amount is determined on the basis of the change amount of the Z coordinate after being classified according to the XY movement direction.
(1) Control of scanning speed (time) on XY coordinates

加工量制御パラメータを制御する基準となる区間として、座標位置情報を更新する単位を単位区間Δとする。XY座標の単位区間Δを走査位置が移動するのに要する走査時間(距離が定まっているので走査速度と同義)を制御する。具体的には、ΔXYZをXY座標の単位区間Δにおける加工対象面上の実際の印字距離として定義し、tを上記走査時間として定義すると、
ΔXYZ/t=定数
となるように各ΔXYZ区間における走査時間tを制御する。ΔXYZ/tは印字表面上での印字位置の移動速度を示す。したがってこれが一定となるようにtを制御すれば、加工対象面上での印字位置の移動速度を一定にすることができる。走査速度は、上述の通りFIFOメモリ408からレーザ光走査部に出力する座標データの更新タイミングを変更することで制御する。またこれに加えて、レーザのON/OFFを制御するQスイッチも同時に制御することで、より均一な印字が可能となる。
(2)レーザ照射パワーの制御
As a section serving as a reference for controlling the machining amount control parameter, a unit for updating the coordinate position information is set as a unit section Δ. Controls the scanning time (synonymous with scanning speed because the distance is fixed) required for the scanning position to move in the unit interval Δ of the XY coordinates. Specifically, ΔXYZ is defined as the actual printing distance on the surface to be processed in the unit interval Δ of the XY coordinates, and t is defined as the scanning time,
The scanning time t in each ΔXYZ section is controlled so that ΔXYZ / t = constant. ΔXYZ / t indicates the moving speed of the printing position on the printing surface. Therefore, if t is controlled so that this is constant, the moving speed of the printing position on the surface to be processed can be made constant. As described above, the scanning speed is controlled by changing the update timing of the coordinate data output from the FIFO memory 408 to the laser beam scanning unit. In addition, more uniform printing is possible by simultaneously controlling the Q switch for controlling ON / OFF of the laser.
(2) Control of laser irradiation power

一方、レーザ照射パワーの制御によっても補正加工量を調整できる。ここではΔXYZが大きいほど、レーザ照射パワーPを大きくするように制御する。具体的には、
P/ΔXYZ=定数
となるように各ΔXYZ区間におけるレーザ照射パワーPを制御する。この方法でも各照射位置におけるエネルギー密度を一定とすることができる。レーザ照射パワーの制御は、励起光源であるLD電流を制御することにより行う。またレーザ光のスポット径やQスイッチ周波数の制御でも同様の効果が得られる。例えば走査速度が速くなると印字ドットの密度が粗くなり、遅くなると濃くなる。このため、走査速度の変化に合わせてQスイッチ周波数も変化させることで、印字ドットの密度を一定に保つことができる。
(加工量制御パラメータ)
On the other hand, the correction processing amount can also be adjusted by controlling the laser irradiation power. Here, the control is performed so that the laser irradiation power P increases as ΔXYZ increases. In particular,
The laser irradiation power P in each ΔXYZ section is controlled so that P / ΔXYZ = constant. Even in this method, the energy density at each irradiation position can be made constant. The laser irradiation power is controlled by controlling the LD current that is an excitation light source. The same effect can be obtained by controlling the spot diameter of the laser light and the Q switch frequency. For example, as the scanning speed increases, the density of printed dots becomes coarse, and as the scanning speed decreases, the density increases. For this reason, the density of the printed dots can be kept constant by changing the Q switch frequency in accordance with the change in the scanning speed.
(Processing amount control parameter)

このように、加工対象面上でのエネルギー密度を一定にするための加工量制御パラメータとして、加工対象面に照射するレーザ照射パワー、加工対象面上での走査速度又は距離(走査速度×時間)が挙げられる。XYZ情報に応じて、これらの加工量制御パラメータを調整して制御することにより、加工位置によらずエネルギー密度を一定にできる。また、レーザ光走査部の動作に関して、X・Y軸スキャナがほぼ同じ駆動特性を持ち、Z軸スキャナの駆動特性が異なる場合、X・Y軸スキャナの制御パラメータとZ軸スキャナの制御パラメータを分離することによって、より最適な加工量制御パラメータの制御が可能となる。
(加工量制御パラメータの制御)
As described above, as the processing amount control parameter for making the energy density on the processing target surface constant, the laser irradiation power applied to the processing target surface, the scanning speed or the distance on the processing target surface (scanning speed × time) Is mentioned. By adjusting and controlling these machining amount control parameters according to the XYZ information, the energy density can be made constant regardless of the machining position. Also, regarding the operation of the laser beam scanning unit, when the X / Y-axis scanner has almost the same drive characteristics and the Z-axis scanner has different drive characteristics, the control parameters of the X / Y-axis scanner and the control parameters of the Z-axis scanner are separated. By doing so, it is possible to control more optimal machining amount control parameters.
(Control of machining amount control parameter)

以下、これらの方法の組み合わせも含めた詳細について説明する。加工量制御パラメータを、X・Y・Z軸スキャナの制御に組み合わせることで、加工量を補正するパターンとしては以下の6つが考えられる。
(1)補正走査速度
Hereinafter, details including combinations of these methods will be described. The following six patterns can be considered to correct the machining amount by combining the machining amount control parameter with the control of the X / Y / Z-axis scanner.
(1) Corrected scanning speed

XYZ軸方向への移動量を算出し、算出された移動量に応じて走査速度を制御する。また基本移動単位として、(A)XYがX軸方向のみ、Y軸方向のみへそれぞれ移動した場合の基本移動単位と、(B)XY軸の両方が移動した場合、すなわちXY軸上を斜めに移動した場合の基本移動単位とを異なる値に設定することもでき、この場合にはZ軸方向への移動量が同じでも、異なるXYZ移動量となる。   The amount of movement in the XYZ axis directions is calculated, and the scanning speed is controlled according to the calculated amount of movement. As basic movement units, (A) the basic movement unit when XY moves only in the X-axis direction and only in the Y-axis direction, and (B) when both the XY axes move, that is, diagonally on the XY axis. It is also possible to set the basic movement unit in the case of movement to a different value. In this case, even if the movement amount in the Z-axis direction is the same, the XYZ movement amount is different.

ここで、図62に示すような蒲鉾形の背面を加工対象面WS’として、レーザ光を走査する場合の移動量を考える。ZMAPを利用してXY座標に対応したZ座標を決定する場合の、X・Y平面での移動量に対応したX・Z平面における実際のレーザ光走査部の軌跡と、単位区間Δの移動に要した時間t及びレーザ照射パワーのイメージを、図63に示す。ここでは走査速度を調整した補正走査速度を、加工量制御パラメータとして制御する。まずXY平面での単位区間Δにおける移動量Δxyに応じてZ方向への移動量すなわち高低差Δzを算出する。そして、各単位区間Δにおける加工対象面上の実際の走査速度(Δxyz/Δt)が均一になるように、各単位区間Δの加工時間Δtを調整する。これにより、XYZ方向を考慮した加工対象面上での走査速度を、位置によらず一定に維持できる。この例では、各単位区間Δでのレーザ照射パワーは一定に維持しつつ、Z軸スキャナの走査速度を基準として、X・Y軸スキャナの走査速度を制御する。図63に示す例では、加工対象面の端部に近い程、高低差Δzが大きくなるため、加工に要する時間Δtも大きくなり、t3>t2>t1となる。   Here, let us consider the amount of movement in the case of scanning the laser beam with the bowl-shaped back surface as shown in FIG. When the Z coordinate corresponding to the XY coordinate is determined using ZMAP, the actual laser beam scanning portion trajectory on the X / Z plane corresponding to the movement amount on the XY plane and the movement of the unit interval Δ are used. An image of the required time t and laser irradiation power is shown in FIG. Here, the corrected scanning speed obtained by adjusting the scanning speed is controlled as a machining amount control parameter. First, the movement amount in the Z direction, that is, the height difference Δz is calculated according to the movement amount Δxy in the unit section Δ on the XY plane. Then, the processing time Δt of each unit section Δ is adjusted so that the actual scanning speed (Δxyz / Δt) on the processing target surface in each unit section Δ is uniform. Thereby, the scanning speed on the processing target surface in consideration of the XYZ directions can be kept constant regardless of the position. In this example, the scanning speed of the X / Y-axis scanner is controlled on the basis of the scanning speed of the Z-axis scanner while keeping the laser irradiation power in each unit section Δ constant. In the example shown in FIG. 63, the closer to the end of the surface to be processed, the greater the height difference Δz, so the time required for processing Δt also increases, and t3> t2> t1.

また、この場合の加工量補正制御の処理を、図64のブロック図に示す。この図は、図61の機能ブロック図に対応する。ここではXYZ座標413がFIFOメモリ408に格納される。また加工量補正手段80MがXYZ方向の各変化分ΔX、ΔY、ΔZを決定すると共に、この値に応じて加工量(ここではXYZ方向を考慮した加工対象面上での走査速度)が均一になるように、X・Y軸スキャナの走査速度をスキャナ駆動制御部で変化させる。すなわち、FIFOメモリ408からの補正後のXYZ座標位置414の読み出しタイミングを制御して、XYZ軸スキャナの走査速度を制御する。また必要に応じて、ΔX、ΔY、ΔZに基づいて加工量補正手段80MがQスイッチ周波数を制御し、レーザ出力の周波数制御も行う。
(2)補正レーザ照射パワー
Further, the processing amount correction control processing in this case is shown in the block diagram of FIG. This figure corresponds to the functional block diagram of FIG. Here, the XYZ coordinates 413 are stored in the FIFO memory 408. Further, the machining amount correcting means 80M determines the respective changes ΔX, ΔY, ΔZ in the XYZ directions, and the machining amount (here, the scanning speed on the surface to be machined in consideration of the XYZ directions) is made uniform according to these values. Thus, the scanning speed of the X / Y-axis scanner is changed by the scanner drive control unit. That is, the scanning speed of the XYZ axis scanner is controlled by controlling the read timing of the corrected XYZ coordinate position 414 from the FIFO memory 408. If necessary, the machining amount correcting means 80M controls the Q switch frequency based on ΔX, ΔY, and ΔZ, and also controls the frequency of the laser output.
(2) Corrected laser irradiation power

XYZ軸方向への移動量を算出し、算出された移動量に応じてレーザ照射パワーを制御する。この方法は、上記(1)において制御する加工量制御パラメータを、レーザ照射パワーに変更したものである。図65に、このような制御の流れを示す。ここではXYZ座標413がFIFOメモリ408に格納されており、XYZの変化分に応じてエネルギー密度が均一になるようにレーザ照射パワーを変化させる。具体的には、XYZ座標413が図64と同様にFIFOメモリ408に格納されて、補正後のXYZ座標位置414がレーザ光走査部に出力される。一方、加工量補正手段80MがXYZ方向の各変化分ΔX、ΔY、ΔZを決定すると共に、この値に応じて加工量(ここでは加工対象面上でのレーザ照射パワー)が均一になるように、補正レーザ照射パワー、具体的にはLD電流を調整する。このようにして、X・Y・Zの変化分に応じて補正レーザ照射パワーを変化させ、加工量が一定になるよう制御する。
(3)補正走査速度(X・Y軸スキャナ)+補正レーザ照射パワー(Z軸スキャナ)
The amount of movement in the XYZ axis direction is calculated, and the laser irradiation power is controlled according to the calculated amount of movement. In this method, the processing amount control parameter controlled in the above (1) is changed to laser irradiation power. FIG. 65 shows the flow of such control. Here, XYZ coordinates 413 are stored in the FIFO memory 408, and the laser irradiation power is changed so that the energy density becomes uniform according to the amount of change in XYZ. Specifically, the XYZ coordinates 413 are stored in the FIFO memory 408 as in FIG. 64, and the corrected XYZ coordinate position 414 is output to the laser beam scanning unit. On the other hand, the processing amount correction means 80M determines the respective changes ΔX, ΔY, ΔZ in the XYZ directions, and the processing amount (here, the laser irradiation power on the processing target surface) is made uniform according to these values. Then, the correction laser irradiation power, specifically, the LD current is adjusted. In this way, the correction laser irradiation power is changed in accordance with the change in X, Y, and Z, and the amount of processing is controlled to be constant.
(3) Corrected scanning speed (X / Y-axis scanner) + Corrected laser irradiation power (Z-axis scanner)

上記(1)、(2)の例では、X・Y軸スキャナとZ軸スキャナの制御に、同じ加工量制御パラメータを用いているが、X・Y軸スキャナとZ軸スキャナとで加工量制御パラメータを変化させることもできる。まず(3)として、X・Y軸スキャナについては補正走査速度を、Z軸スキャナについては補正レーザ照射パワーを、それぞれ加工量制御パラメータとしている。すなわちXY座標の移動量に基づいてXY座標上の走査速度を制御し、かつZ座標の移動量に基づいてレーザ照射パワーを制御する。   In the above examples (1) and (2), the same machining amount control parameter is used for controlling the X / Y-axis scanner and the Z-axis scanner, but the machining amount is controlled by the X / Y-axis scanner and the Z-axis scanner. Parameters can also be changed. First, as (3), the correction scanning speed is set as the processing amount control parameter for the X / Y axis scanner, and the correction laser irradiation power is set for the Z axis scanner. That is, the scanning speed on the XY coordinate is controlled based on the movement amount of the XY coordinate, and the laser irradiation power is controlled based on the movement amount of the Z coordinate.

ここではX・Y軸スキャナについて、縦横方向への移動と、斜め方向への移動に応じて場合分けしている。X・Y軸スキャナの基本移動単位をXY座標の分解能と一致させる場合は、斜め方向には正方形のセル状の対角線方向に移動するため、XY座標上をやや長い距離移動することになる。この場合、基本移動単位を2通りに設定し、各々の移動方向に応じた場合分けをすることにより精度の高い制御が可能となる。一方、基本移動単位を分解能よりも大きくした場合は、複数画素で基本移動単位を構成する。この場合、X・Y軸スキャナの移動を縦横同時に行って斜めに移動させると、正方形のセル状の対角線上の軌跡となるため、縦横に比べ移動距離が増すことになる。したがって、単位区間Δで比較した場合は相対移動速度が縦横に比べ、斜め方向への移動が速くなる。速度の不均一は、加工むらの原因となる。そこで、相対的な加工量を一致させるべく、相対速度を一定にする。ここでは、X・Y軸スキャナの縦横方向への走査速度を、斜め方向よりも遅くなるように制御する。例えば縦横と斜めとの比率を1:1.5に近似すると、斜め方向への移動を基準として縦横方向への移動速度を1/1.5倍とする。   Here, the X / Y-axis scanner is divided into cases according to the movement in the vertical and horizontal directions and the movement in the oblique direction. When the basic movement unit of the X / Y-axis scanner is made to coincide with the resolution of the XY coordinates, it moves in the diagonal direction of the square cell shape in the diagonal direction, and therefore moves a little longer on the XY coordinates. In this case, it is possible to control with high accuracy by setting two basic movement units and dividing the case according to each movement direction. On the other hand, when the basic movement unit is larger than the resolution, the basic movement unit is configured by a plurality of pixels. In this case, if the X and Y axis scanners are moved in the vertical and horizontal directions and moved diagonally, the trajectory is a square cell-like diagonal line, so that the movement distance increases compared to the vertical and horizontal directions. Therefore, when compared in the unit interval Δ, the relative movement speed is faster in the oblique direction than in the vertical and horizontal directions. The non-uniform speed causes uneven processing. Therefore, the relative speed is made constant in order to match the relative processing amounts. Here, the scanning speed in the vertical and horizontal directions of the X / Y-axis scanner is controlled to be slower than that in the oblique direction. For example, when the ratio of vertical and horizontal to oblique is approximated to 1: 1.5, the moving speed in the vertical and horizontal directions is set to 1 / 1.5 times based on the movement in the oblique direction.

この制御を、図66に基づいて説明する。ここではXY座標、Z座標が異なるメモリ空間に格納される。まずXY座標411をFIFOメモリ408に格納した後、変化量Δx、Δyを加工量補正手段80Mで算出し、補正走査速度を決定する。これによりXY座標の変化、具体的には縦横・斜めの移動方向に応じて加工量が均一になるように走査速度を制御できる。また必要に応じて加工量補正手段80MがQスイッチ周波数を制御し、レーザ出力の周波数制御も行う。   This control will be described with reference to FIG. Here, XY coordinates and Z coordinates are stored in different memory spaces. First, after the XY coordinates 411 are stored in the FIFO memory 408, the change amounts Δx and Δy are calculated by the processing amount correction means 80M to determine the correction scanning speed. Accordingly, the scanning speed can be controlled so that the processing amount becomes uniform according to the change of the XY coordinates, specifically, the vertical / horizontal / oblique moving directions. If necessary, the machining amount correction means 80M controls the Q switch frequency and also controls the frequency of the laser output.

一方で、ZMAPメモリ410を参照してXY座標411に対応するZ座標412を読み出し、レーザ光走査部に対してXYZ座標位置の更新データを送出する。この際、単位区分の変化量ΔZを算出し、これに応じて補正レーザ照射パワー、具体的にはLD電流を調整する。このように、補正後のX・Y軸スキャナの走査速度でエネルギー密度が均一になるように、Zの変化分に応じたレーザ照射パワーを変化させる。このようにX・Y軸スキャナとZ軸スキャナの制御を分離し、異なる加工量制御パラメータに基づいて制御することもできる。
(4)距離一定(X・Y軸スキャナ)+補正走査速度(Z軸スキャナ)
On the other hand, the Z coordinate 412 corresponding to the XY coordinate 411 is read with reference to the ZMAP memory 410, and update data of the XYZ coordinate position is sent to the laser beam scanning unit. At this time, the change amount ΔZ of the unit section is calculated, and the correction laser irradiation power, specifically, the LD current is adjusted accordingly. As described above, the laser irradiation power corresponding to the change in Z is changed so that the energy density becomes uniform at the corrected scanning speed of the X / Y-axis scanner. In this way, control of the X / Y-axis scanner and the Z-axis scanner can be separated and controlled based on different processing amount control parameters.
(4) Constant distance (X / Y-axis scanner) + Correction scanning speed (Z-axis scanner)

上記(3)の例では、X・Y軸スキャナの移動方向に応じた場合分けを行っているが、X・Y軸スキャナの移動量を方向によらず一定に維持することもできる。(4)では、XY座標の移動量は、縦横斜めのどの方向に対しても同じ距離の線分ベクトルとなるように制御され、Z座標の移動量のみに基づいて走査速度を制御する。この場合の図62に示す加工対象面に対するレーザ光を走査する場合の移動量を図67及び図68に示す。図67は、XY平面におけるX・Y軸スキャナの縦、横、斜め方向への基本移動単位を、図68はX・Z平面における加工対象面上のレーザ光の軌跡、基本移動単位の移動に要した時間t及びレーザ照射パワーのイメージを、それぞれ示す。   In the example of (3), the case is divided according to the moving direction of the X / Y-axis scanner, but the moving amount of the X / Y-axis scanner can be kept constant regardless of the direction. In (4), the movement amount of the XY coordinates is controlled so as to be a line segment vector of the same distance in any of the vertical and horizontal diagonal directions, and the scanning speed is controlled based only on the movement amount of the Z coordinates. FIG. 67 and FIG. 68 show the amount of movement when the laser beam is scanned with respect to the processing target surface shown in FIG. 62 in this case. FIG. 67 shows basic movement units in the vertical, horizontal, and diagonal directions of the X / Y-axis scanner in the XY plane, and FIG. Images of time t required and laser irradiation power are shown.

図67に示すように、X・Y方向への移動量は常に線分ベクトルになるように規定される。すなわち、XY平面上における縦横方向への基本移動単位と、斜め方向への基本移動単位がほぼ一致するように制御される。例えば縦横方向への基本移動単位を3画素、斜め方向への基本移動単位を2画素として円状の線分ベクトル圏内に近似する。これにより、いずれの方向への基本移動単位も等しくなり、斜め方向移動の場合分けを不要とできる。このような制御を実現するために、XY平面上での走査速度Δxy/Δtxyを均一とするように移動距離の変化量Δxyを算出する。   As shown in FIG. 67, the amount of movement in the X and Y directions is always defined to be a line segment vector. That is, control is performed so that the basic movement unit in the vertical and horizontal directions on the XY plane and the basic movement unit in the oblique direction substantially coincide with each other. For example, the basic movement unit in the vertical and horizontal directions is 3 pixels, and the basic movement unit in the oblique direction is 2 pixels, and is approximated within a circular line segment vector area. As a result, the basic movement unit in any direction becomes equal, and the case of oblique movement can be eliminated. In order to realize such control, the movement distance change amount Δxy is calculated so that the scanning speed Δxy / Δtxy on the XY plane is uniform.

次にZ方向への変化量Δzを求め、さらにXY平面上での走査速度(Δxy/Δtxy)*Z方向への走査速度(Δz/Δtz)が均一になるように、単位区間Δの加工時間Δtzを算出する。この結果、単位時間Δtz=f(Δxy/Δtxy,Δz)となる。この場合も図63と同様に、加工対象面の端部に近付き高低差Δzが大きくなる程、Δtは大きくなり、t3>t2>t1となる。また、各単位区間Δでのレーザ照射パワーは一定に維持される。このようにして、X・Y軸スキャナを移動距離、Z軸スキャナを補正走査速度の加工量制御パラメータに基づいて制御する。   Next, the amount of change Δz in the Z direction is obtained, and the processing time of the unit section Δ is set so that the scanning speed (Δxy / Δtxy) on the XY plane * the scanning speed (Δz / Δtz) in the Z direction becomes uniform. Δtz is calculated. As a result, unit time Δtz = f (Δxy / Δtxy, Δz). Also in this case, as in FIG. 63, as the height difference Δz approaches the end of the surface to be processed, Δt increases, and t3> t2> t1. Further, the laser irradiation power in each unit section Δ is kept constant. In this way, the X / Y-axis scanner is controlled based on the movement distance control parameter, and the Z-axis scanner is controlled based on the correction scanning speed control parameter.

図69に、このような制御の流れを示す。ここではXY座標、Z座標が異なるメモリ空間に格納され、さらにXYは線分ベクトルになるよう分割され、Z方向の変化量ΔZに応じて補正走査速度を決定する。具体的にはXY座標411からZMAPメモリ410を参照してZ座標412を読み出し、XYZ座標をFIFOメモリ408に格納する。この際、単位区分の変化量ΔZを算出し、これに応じて加工量、具体的にはZ軸スキャナの補正走査速度を決定する。また必要に応じて加工量補正手段80MがQスイッチ周波数を制御し、レーザ出力の周波数制御も行う。この方法によれば、XY平面での移動距離が線分ベクトルで規定されるため、X・Y軸スキャナの移動方向に応じた場合分けが不要で、制御を簡素化できる。
(5)距離一定(X・Y軸スキャナ)+補正レーザ照射パワー(Z軸スキャナ)
FIG. 69 shows the flow of such control. Here, XY coordinates and Z coordinates are stored in different memory spaces, and XY is divided so as to be a line segment vector, and the correction scanning speed is determined according to the change amount ΔZ in the Z direction. Specifically, the Z coordinate 412 is read from the XY coordinate 411 with reference to the ZMAP memory 410, and the XYZ coordinate is stored in the FIFO memory 408. At this time, the change amount ΔZ of the unit section is calculated, and the processing amount, specifically, the correction scanning speed of the Z-axis scanner is determined accordingly. If necessary, the machining amount correction means 80M controls the Q switch frequency and also controls the frequency of the laser output. According to this method, since the movement distance in the XY plane is defined by the line segment vector, it is not necessary to distinguish between cases depending on the movement direction of the X / Y-axis scanner, and the control can be simplified.
(5) Constant distance (X / Y-axis scanner) + Correction laser irradiation power (Z-axis scanner)

(5)では、(4)と同じくX・Y軸スキャナの移動を線分ベクトルで規定し、Z座標の移動量のみに基づいてレーザ照射パワーを制御する。この様子を、図70及び図71に基づいて説明する。ここでは、図67と同様にXY平面上での走査速度Δxy/Δtxyを均一とするように、移動距離の変化量Δxyを算出する。   In (5), as in (4), the movement of the X / Y-axis scanner is defined by a line segment vector, and the laser irradiation power is controlled based only on the movement amount of the Z coordinate. This will be described with reference to FIGS. 70 and 71. FIG. Here, as with FIG. 67, the movement distance change amount Δxy is calculated so that the scanning speed Δxy / Δtxy on the XY plane is uniform.

次に、図68の走査速度に代わって、レーザ照射パワーを制御する。具体的には、図71に示すように、Z方向への変化量Δzを求め、さらにXY平面上での走査速度(Δxy/Δtxy)*Z方向のレーザ照射パワーの変化量(ΔP/Δz)が均一になるように、単位区間Δのレーザ照射パワーの変化量ΔPを算出する。ここでは単位区間Δのレーザ照射パワーの変化量ΔPは、ΔP=f(Δxy/Δtxy,Δz)で表現できる。図71に示すように、加工対象面の端部に近付き高低差Δzが大きくなる程、ΔPは大きくなり、P3>P2>P1となる。なお、レーザ光走査部の走査速度は一定に維持される。このようにして、X・Y軸スキャナを移動距離、Z軸スキャナを補正レーザ照射パワーの加工量制御パラメータに基づいて制御する。   Next, the laser irradiation power is controlled instead of the scanning speed of FIG. Specifically, as shown in FIG. 71, the amount of change Δz in the Z direction is obtained, and the scanning speed on the XY plane (Δxy / Δtxy) * the amount of change in laser irradiation power in the Z direction (ΔP / Δz) The amount of change ΔP of the laser irradiation power in the unit section Δ is calculated so that becomes uniform. Here, the change amount ΔP of the laser irradiation power in the unit interval Δ can be expressed by ΔP = f (Δxy / Δtxy, Δz). As shown in FIG. 71, ΔP increases as the height difference Δz approaches the end of the surface to be processed, and P3> P2> P1. The scanning speed of the laser beam scanning unit is kept constant. In this way, the X / Y-axis scanner is controlled based on the processing distance control parameter and the Z-axis scanner is controlled based on the processing amount control parameter of the correction laser irradiation power.

図72に、このような制御の流れを示す。ここでは図69と同様に、XY座標、Z座標が異なるメモリ空間に格納され、さらにXYは線分ベクトルになるよう分割され、Z方向の変化量ΔZに応じて補正レーザ照射パワーを決定する。具体的にはXY座標411からZMAPメモリ410を参照してZ座標412を読み出し、XYZ座標をFIFOメモリ408に格納する。この際、単位区分の変化量ΔZを算出し、これに応じて加工量、具体的には補正レーザ照射パワーを決定する。この方法によれば、XY平面での移動距離が線分ベクトルで規定されるため、X・Y軸スキャナの移動方向に応じた場合分けが不要で、制御を簡素化できる。
(6)補正レーザ照射パワー(X・Y軸スキャナ)+補正走査速度(Z軸スキャナ)
FIG. 72 shows the flow of such control. Here, as in FIG. 69, XY coordinates and Z coordinates are stored in different memory spaces, and XY is further divided into line segment vectors, and the correction laser irradiation power is determined according to the change amount ΔZ in the Z direction. Specifically, the Z coordinate 412 is read from the XY coordinate 411 with reference to the ZMAP memory 410, and the XYZ coordinate is stored in the FIFO memory 408. At this time, the change amount ΔZ of the unit section is calculated, and the processing amount, specifically, the correction laser irradiation power is determined according to this. According to this method, since the movement distance in the XY plane is defined by the line segment vector, it is not necessary to distinguish between cases depending on the movement direction of the X / Y-axis scanner, and the control can be simplified.
(6) Corrected laser irradiation power (X / Y-axis scanner) + Corrected scanning speed (Z-axis scanner)

(6)ではXY座標の移動量に基づいてXY座標上のレーザ照射パワーを制御し、Z座標の移動量に基づいて走査速度を制御する。ここでも、XY座標、Z座標が異なるメモリ空間に格納され、XYの変化分に応じてエネルギー密度が均一になるようにレーザ照射パワーを制御し、さらにそのパワーでエネルギー密度が均一になるようにZの変化分に応じてX・Y軸スキャナの走査速度を変化させる。   In (6), the laser irradiation power on the XY coordinate is controlled based on the movement amount of the XY coordinate, and the scanning speed is controlled based on the movement amount of the Z coordinate. Again, the XY coordinates and Z coordinates are stored in different memory spaces, the laser irradiation power is controlled so that the energy density becomes uniform according to the amount of change in XY, and the energy density is made uniform with that power. The scanning speed of the X / Y-axis scanner is changed according to the change of Z.

図73に、このような制御の流れを示す。まずXY座標411からZMAPメモリ410を参照してZ座標412を読み出し、XYZ座標をFIFOメモリ408に格納する。またXY方向の変化分ΔX、ΔYを加工量補正手段80Mで決定し、この値に応じて加工量(ここでは加工対象面上でのレーザ照射パワー)が均一になるように、補正レーザ照射パワーを演算し、LD電流を調整するパワー制御を行う。例えばX・Y軸スキャナが斜めに移動すると、LD電流を縦横移動時の1.5倍にする。   FIG. 73 shows the flow of such control. First, the Z coordinate 412 is read from the XY coordinates 411 with reference to the ZMAP memory 410, and the XYZ coordinates are stored in the FIFO memory 408. Further, the changes ΔX and ΔY in the XY directions are determined by the processing amount correcting means 80M, and the correction laser irradiation power is set so that the processing amount (here, the laser irradiation power on the processing target surface) becomes uniform according to this value. And power control for adjusting the LD current is performed. For example, when the X / Y-axis scanner moves obliquely, the LD current is set to 1.5 times that in the vertical / horizontal movement.

一方、Z方向の変化分ΔZを加工量補正手段80Mで決定し、この値に応じて加工量(ここではXYZ方向を考慮した加工対象面上での走査速度)が均一になるように、レーザ光走査部を制御する。例えばFIFOメモリ408からの座標位置データの読み出しタイミングを制御して、XYZ軸スキャナの走査速度をスキャナ駆動制御部で変化させる。また必要に応じて、ΔZに基づいて加工量補正手段80MがQスイッチ周波数を制御し、レーザ出力の周波数制御も行う。このようにして、X・Y軸スキャナを補正走査速度、Z軸スキャナを補正レーザ照射パワーの加工量制御パラメータに基づいて制御する。   On the other hand, the amount of change ΔZ in the Z direction is determined by the processing amount correcting means 80M, and the processing amount (scanning speed on the processing target surface in consideration of the XYZ directions) is made uniform according to this value. The optical scanning unit is controlled. For example, the reading timing of the coordinate position data from the FIFO memory 408 is controlled, and the scanning speed of the XYZ axis scanner is changed by the scanner drive control unit. If necessary, the machining amount correcting means 80M controls the Q switch frequency based on ΔZ, and also controls the frequency of the laser output. In this way, the X / Y axis scanner is controlled based on the correction scanning speed, and the Z axis scanner is controlled based on the processing amount control parameter of the correction laser irradiation power.

本発明のレーザ加工装置、レーザ加工方法及びレーザ加工装置の設定方法は、例えばマーキング、穴あけ、トリミング、スクライビング、表面処理等、立体形状を有する立体の表面にレーザ照射を行う処理において、立体形状の設定に広く適用可能である。なお、3次元印字が可能なレーザマーカの例について説明したが、本発明は2次元印字が可能なレーザマーカに対しても好適に適用できる。   The laser processing apparatus, the laser processing method, and the laser processing apparatus setting method of the present invention include a three-dimensional shape in a process of performing laser irradiation on a three-dimensional surface having a three-dimensional shape, such as marking, drilling, trimming, scribing, and surface treatment. Widely applicable to settings. Although an example of a laser marker capable of three-dimensional printing has been described, the present invention can be suitably applied to a laser marker capable of two-dimensional printing.

本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 図1のレーザ励起部の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the laser excitation part of FIG. レーザ加工装置のレーザ光走査部を含むマーキングヘッドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the marking head containing the laser beam scanning part of a laser processing apparatus. 図3を背面方向から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at FIG. 3 from the back direction. 図3を側面から見た側面図である。It is the side view which looked at FIG. 3 from the side. レーザ加工装置のレーザ光の焦点位置が、作業位置において変化する状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state from which the focus position of the laser beam of a laser processing apparatus changes in a work position. 焦点距離を長くする場合のレーザ光走査部を示す側面図である。It is a side view which shows the laser beam scanning part in the case of lengthening a focal distance. 焦点距離を短くする場合のレーザ光走査部を示す側面図である。It is a side view which shows the laser beam scanning part in the case of shortening a focal distance. Z軸スキャナを示す正面図及び断面図である。It is the front view and sectional drawing which show a Z-axis scanner. 3次元印字可能なレーザマーカのシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system configuration | structure of the laser marker which can be three-dimensionally printed. レーザ加工システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows a laser processing system. レーザ加工システムの他の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other example of a laser processing system. レーザ加工システムのさらに他の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the further another example of a laser processing system. レーザ加工データ設定プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the user interface screen of a laser processing data setting program. 図14の画面から、加工ブロック一覧を呼び出す画面を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the screen which calls a process block list from the screen of FIG. 複数の印字ブロックを設定する加工ブロック設定手段の一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the process block setting means which sets a some printing block. 図14で「3D設定」に切り替えた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state switched to "3D setting" in FIG. 図17で円柱を選択した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which selected the cylinder in FIG. 図18から編集表示欄を3次元表示に切り替えた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which switched the edit display column from FIG. 18 to three-dimensional display. 3D表示画面を斜め上方から表示させたイメージ図である。It is the image figure which displayed the 3D display screen from diagonally upward. 図20の3D表示画面を裏側から表示させたイメージ図である。It is the image figure which displayed the 3D display screen of FIG. 20 from the back side. 図20の3D表示画面を左に移動して表示させたイメージ図である。It is the image figure which moved and displayed the 3D display screen of FIG. 20 to the left. 図20の3D表示画面を右に移動して表示させたイメージ図である。It is the image figure which moved and displayed the 3D display screen of FIG. 図20の3D表示画面を上に移動して表示させたイメージ図である。It is the image figure which moved and displayed the 3D display screen of FIG. 図20の3D表示画面をXY平面で表示させたイメージ図である。It is the image figure which displayed the 3D display screen of FIG. 20 on XY plane. 図20の3D表示画面をYZ平面で表示させたイメージ図である。It is the image figure which displayed the 3D display screen of FIG. 20 on the YZ plane. 図20の3D表示画面をZX平面で表示させたイメージ図である。It is the image figure which displayed the 3D display screen of FIG. 20 on the ZX plane. 3次元ビューワで加工対象面の3次元画像を表示させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which displayed the three-dimensional image of the process target surface with the three-dimensional viewer. 2次元の印字パターン情報を入力する状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which inputs two-dimensional printing pattern information. プロファイル指定欄からZMAPを選択した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which selected ZMAP from the profile designation | designated column. ZMAPファイル選択画面を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a ZMAP file selection screen. ZMAPファイル名入力欄にZMAPを指定した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which designated ZMAP in the ZMAP file name input column. 図32から編集表示欄を3次元表示に切り替えて印字対象面の3次元形状を表示する状態を示すイメージ図である。FIG. 33 is an image diagram showing a state in which the three-dimensional shape of the print target surface is displayed by switching the edit display field from FIG. 32 to three-dimensional display. 図33で編集表示欄に3次元表示される印字対象面に、ZMAPファイルで規定される3次元形状データを重ねて表示する状態を示すイメージ図である。FIG. 34 is an image diagram showing a state in which three-dimensional shape data defined by a ZMAP file is superimposed and displayed on a print target surface that is three-dimensionally displayed in the edit display field in FIG. 33. ZMAP作成画面を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a ZMAP creation screen. 図35でSTLファイルを開いた状態を示すイメージ図である。FIG. 36 is an image diagram showing a state where the STL file is opened in FIG. 図36でビューワ画面に表示される3次元形状データをX座標方向に移動させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which moved the three-dimensional shape data displayed on a viewer screen in FIG. 36 to the X coordinate direction. 図37でビューワ画面に表示される3次元形状データの視点を変更した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which changed the viewpoint of the three-dimensional shape data displayed on a viewer screen in FIG. 3次元形状データをZ座標方向(正)に移動させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which moved three-dimensional shape data to the Z coordinate direction (positive). 3次元形状データをZ座標方向(負)に移動させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which moved three-dimensional shape data to the Z coordinate direction (negative). 3次元形状データをY座標方向に移動させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which moved the three-dimensional shape data to the Y coordinate direction. 3次元形状データをX座標方向に回転させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which rotated three-dimensional shape data to the X coordinate direction. 3次元形状データをY座標方向に回転させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which rotated three-dimensional shape data to the Y coordinate direction. 3次元形状データをZ座標方向に回転させた状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which rotated three-dimensional shape data to the Z coordinate direction. ビューワ画面にX座標方向の印字可能領域を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the printable area | region of a X coordinate direction on a viewer screen. ビューワ画面にY座標方向の印字可能領域を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the printable area | region of the Y coordinate direction on a viewer screen. ビューワ画面にZ座標方向の印字可能領域を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the printable area | region of a Z coordinate direction on a viewer screen. 図38の姿勢でSTLデータをZMAPデータに変換した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which converted STL data into ZMAP data with the attitude | position of FIG. 図42の姿勢でSTLデータをZMAPデータに変換した状態を示すイメージ図である。FIG. 43 is an image diagram showing a state in which STL data is converted to ZMAP data in the posture of FIG. 図49のZMAPデータで印字パターンを変形した状態を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the state which deform | transformed the printing pattern with the ZMAP data of FIG. 加工パラメータの設定画面の一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the setting screen of a process parameter. デフォーカス設定量の設定画面の一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the setting screen of a defocus setting amount. 熱レンズ効果を補正する様子を示す模式図であり、図53(b)を基準として、図53(a)は焦点距離が長く伸びた状態を、図53(c)は焦点距離が短くなった状態を、それぞれ示す。FIGS. 53A and 53B are schematic diagrams showing how the thermal lens effect is corrected. FIG. 53A shows a state in which the focal length is long, and FIG. 53C shows a case in which the focal length is short, based on FIG. Each state is shown. 加工時に必要な情報を作成する手順を説明する機能ブロック図である。It is a functional block diagram explaining the procedure which produces the information required at the time of a process. Z軸スキャナに与える焦点位置補正量を決定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines the focus position correction amount given to a Z-axis scanner. レーザ加工データ設定プログラムで加工データを2次元状に表示させた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displayed the processing data in the two-dimensional form with the laser processing data setting program. 図56で3次元表示に切り替えた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example switched to the three-dimensional display in FIG. 図57で3次元の加工データを表示させた例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example which displayed the three-dimensional process data in FIG. ZMAPメモリのメモリ空間の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the memory space of ZMAP memory. 高低差が異なる加工対象面でレーザ光を走査させた軌跡を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the locus | trajectory which scanned the laser beam in the process target surface from which a height difference differs. 加工量補正制御の処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the process of process amount correction | amendment control. ワークの加工対象面にレーザ光を走査する軌跡を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the locus | trajectory which scans a laser beam on the process target surface of a workpiece | work. 加工量制御パラメータとして補正走査速度を用いた場合の、X・Z平面におけるレーザ光の軌跡と、単位区間の移動に要した時間t及びレーザ照射パワーのイメージを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the image of the time t required for the movement of a unit area, the laser irradiation power in the X * Z plane at the time of using correction | amendment scanning speed as a process amount control parameter. 図63の加工量補正制御の処理を示すブロック図である。FIG. 64 is a block diagram showing processing of machining amount correction control in FIG. 63. 補正レーザ照射パワーを加工量制御パラメータとした加工量補正制御の処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the process amount correction | amendment control process which used correction | amendment laser irradiation power as the process amount control parameter. X・Y軸スキャナにつき補正走査速度及びZ軸スキャナにつき補正レーザ照射パワーを加工量制御パラメータとした加工量補正制御の処理を示すブロック図である。It is a block diagram showing processing amount correction control processing using a correction scanning speed for the X / Y-axis scanner and a correction laser irradiation power for the Z-axis scanner as processing amount control parameters. X・Y軸スキャナにつき線分ベクトルを一定として、Z軸スキャナにつき補正走査速度を加工量制御パラメータとした加工量補正制御の、X・Y平面におけるレーザ光の線分ベクトルを示す平面図である。It is a top view which shows the line segment vector of the laser beam in a X / Y plane of the processing amount correction control which made the line segment vector constant about a X-axis scanner, and set the correction scanning speed for a Z-axis scanner as a processing amount control parameter. . 図67のX・Z平面におけるレーザ光の軌跡と、単位区間の移動に要した時間t及びレーザ照射パワーのイメージを示す断面図である。FIG. 68 is a cross-sectional view showing an image of a laser beam trajectory in the X / Z plane of FIG. 67, a time t required for movement of a unit section, and laser irradiation power; 図67及び図68の加工量補正制御の処理を示すブロック図である。FIG. 69 is a block diagram showing processing of machining amount correction control in FIGS. 67 and 68. X・Y軸スキャナにつき線分ベクトルを一定として、Z軸スキャナにつき補正レーザ照射パワーを加工量制御パラメータとした加工量補正制御の、X・Y平面におけるレーザ光の線分ベクトルを示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a line vector of laser light in the X and Y planes of machining amount correction control with a constant line segment vector for the X and Y axis scanners and a correction laser irradiation power for the Z axis scanner as a machining amount control parameter. is there. 図70のX・Z平面におけるレーザ光の軌跡と、単位区間の移動に要した時間t及びレーザ照射パワーのイメージを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the locus | trajectory of the laser beam in the X * Z plane of FIG. 70, time t required for the movement of a unit area, and the image of laser irradiation power. 図70及び図71の加工量補正制御の処理を示すブロック図である。FIG. 72 is a block diagram showing processing of processing amount correction control in FIGS. 70 and 71. X・Y軸スキャナにつき補正レーザ照射パワー及びZ軸スキャナにつき補正走査速度を加工量制御パラメータとした加工量補正制御の処理を示すブロック図である。It is a block diagram showing processing amount correction control processing in which the correction laser irradiation power for the X / Y-axis scanner and the correction scanning speed for the Z-axis scanner are processing amount control parameters. 従来のレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional laser processing apparatus. X・Y・Z軸スキャナの配置状態を示す透明斜視図である。It is a transparent perspective view which shows the arrangement | positioning state of a X * Y * Z-axis scanner.

符号の説明Explanation of symbols

100…レーザ加工装置
1…レーザ制御部;1A…コントローラ;2…レーザ出力部
3…入力部;3A…加工面プロファイル入力手段;3B…加工パターン入力手段
3C…加工条件設定部;3F…加工ブロック設定手段
3a…基本図形指定手段;3b…3次元形状データ入力手段;3c…位置決め手段
4…レーザ駆動制御部;5…メモリ部;5A…記憶部;5B…参照テーブル
5a…設定情報用メモリ;5b…基本文字線分情報用メモリ;5c…展開情報用メモリ
6…レーザ励起部;7…電源;8…レーザ媒質;9…レーザ光走査部
10…レーザ励起光源;11…レーザ励起光源集光部
12…レーザ励起部ケーシング;13…光ファイバケーブル
14a…X軸スキャナ;14b…Y軸スキャナ
14c…Z軸スキャナ;14d…ポインタ用スキャナミラー
15…集光部;16…入射レンズ;18…出射レンズ;19…Qスイッチ
50…レーザ発振部;51a、51b…ガルバノモータ
52…スキャナ駆動回路;53…ビームエキスパンダ
60…ガイド用光源;62…ハーフミラー;64…ポインタ用光源;66…固定ミラー
80…演算部;80B…補正量特定手段;80K…加工データ生成部
80M…加工量補正手段
82…表示部;83…加工イメージ表示部;84…ヘッドイメージ表示手段
150…マーキングヘッド;180…レーザ加工データ設定装置;190…外部機器
202…編集表示欄
204…印字パターン入力欄;204a…加工種類指定欄;204b…文字入力欄
204c…詳細設定欄;204d…文字データ指定欄;204e…「印字データ」タブ
204f…「サイズ・位置」タブ;204g…「印字条件」タブ
204h…「基本設定」タブ;204i…「形状設定」タブ
204j…「詳細設定」タブ;204k…選択肢
204l…加工パラメータ設定欄;204m…デフォーカス設定欄
204n…加工パラメータ設定欄;204o…デフォーカス設定欄
204q…種別指定欄
205…プロファイル指定欄;206…形状選択欄
207…表示切替ボタン;207B…「表示位置」変更欄
207C…2画面表示ボタン;207D…「ZMAP表示」欄
208…画面内配置設定欄;209…スクロールバー
215…「転送・読出し」ボタン;216…ブロック番号選択欄
217…ブロック一覧画面
260…3次元ビューワ;270…編集モード表示欄;272…編集モード切替ボタン
292…ZMAPファイル名入力欄;293…「参照」ボタン
294…ファイル選択画面
300…ZMAP作成画面;301…ビューワ画面;302…調整欄
303…「STL表示」ボタン;304…座標調整欄
305…矢印ボタン;305a…十字状矢印ボタン;305b…上下矢印ボタン
306…回転角調整欄;307…印字領域表示欄;308…「回転/スクロール」ボタン
310…「ZMAP表示」ボタン
401…印字設定の入力値;402…基本文字線分情報;403…文字座標情報
404…印字パワー・スピード等情報;405…加工後文字線分情報
406…印字時参照メモリ;407…レジスタ;408…FIFOメモリ
409…座標位置の更新情報
410…ZMAPメモリ;411…XY座標;412…Z座標;413…XYZ座標
414…補正後のXYZ座標位置
L、L’…レーザ光;G…ガイド光;P…ポインタ光;WK…ワーク
WS、WS’…作業領域;WM…加工対象面を示す平面;WM’…補正面;KM…境界面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Laser processing apparatus 1 ... Laser control part; 1A ... Controller; 2 ... Laser output part 3 ... Input part; 3A ... Process surface profile input means; 3B ... Process pattern input means 3C ... Process condition setting part; Setting means 3a ... basic figure designation means; 3b ... three-dimensional shape data input means; 3c ... positioning means 4 ... laser drive control section; 5 ... memory section; 5A ... storage section; 5B ... reference table 5a ... setting information memory; 5b ... Basic character line segment information memory; 5c ... Development information memory 6 ... Laser excitation unit; 7 ... Power source; 8 ... Laser medium; 9 ... Laser beam scanning unit 10 ... Laser excitation light source; Part 12 ... Laser excitation part casing; 13 ... Optical fiber cable 14a ... X-axis scanner; 14b ... Y-axis scanner 14c ... Z-axis scanner; Namirror 15 ... condensing part; 16 ... incident lens; 18 ... exit lens; 19 ... Q switch 50 ... laser oscillation part; 51a, 51b ... galvano motor 52 ... scanner drive circuit; 53 ... beam expander 60 ... light source for guide; 62 ... half mirror; 64 ... light source for pointer; 66 ... fixed mirror 80 ... arithmetic unit; 80B ... correction amount specifying means; 80K ... processing data generation unit 80M ... processing amount correction means 82 ... display unit; 84 ... Head image display means 150 ... Marking head; 180 ... Laser processing data setting device; 190 ... External device 202 ... Edit display field 204 ... Print pattern input field; 204a ... Processing type designation field; 204b ... Character input field 204c ... Detail setting field; 204d ... Character data designation field; 204e ... "Print data" tab 204f ... 204g ... "Printing condition" tab 204h ... "Basic setting"tab; 204i ... "Shape setting" tab 204j ... "Detail setting"tab; 204k ... Option 204l ... Processing parameter setting field; 204m ... Defocus setting Field 204n ... Processing parameter setting field; 204o ... Defocus setting field 204q ... Type designation field 205 ... Profile designation field; 206 ... Shape selection field 207 ... Display switch button; 207B ... "Display position" change field 207C ... Two screen display button 207D ... "ZMAP display" field 208 ... In-screen layout setting field; 209 ... Scroll bar 215 ... "Transfer / Read"button; 216 ... Block number selection field 217 ... Block list screen 260 ... Three-dimensional viewer; 270 ... Edit mode Display column: 272 ... Edit mode switching button 292 ... ZMAP file name Input field; 293 ... “reference” button 294 ... file selection screen 300 ... ZMAP creation screen; 301 ... viewer screen; 302 ... adjustment field 303 ... "STL display"button; 304 ... coordinate adjustment field 305 ... arrow button; 305b ... Up / down arrow button 306 ... Rotation angle adjustment field; 307 ... Print area display field; 308 ... "Rotation / scroll" button 310 ... "ZMAP display" button 401 ... Input value of print setting; 402 ... Basic character Line segment information; 403 ... Character coordinate information 404 ... Information such as printing power and speed; 405 ... Character line segment information after processing 406 ... Reference memory during printing; 407 ... Register; 408 ... FIFO memory 409 ... Update information of coordinate position 410 ... ZMAP memory; 411 ... XY coordinate; 412 ... Z coordinate; 413 ... XYZ coordinate 414 ... X after correction Z coordinate position L, L '... laser beam; G ... guide beam; P ... pointer beam; WK ... work WS, WS' ... work area; WM ... plane showing the surface to be machined; WM '... correction surface; KM ... boundary surface

Claims (18)

加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、
レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、
前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査部として、
前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZ軸スキャナと、
前記Z軸スキャナを透過するレーザ光を、X軸方向に走査させるためのX軸スキャナ及びY軸方向に走査させるためのY軸スキャナと、
を備えるレーザ光走査部と、
前記レーザ発振部および前記レーザ光走査部を制御するためのレーザ駆動制御部と、
所望の加工パターンに加工する加工条件として、レーザ光出力条件と、XY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定するための加工条件設定部と、
前記加工条件設定部で設定された加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部と、
前記加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、前記レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、前記加工条件設定部で設定された加工条件を自動的に補正するための加工量補正手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
A laser processing apparatus capable of irradiating a processing target surface with laser light and processing it into a desired processing pattern,
A laser oscillation unit for generating laser light;
As a laser beam scanning unit for scanning the laser beam emitted from the laser oscillation unit in the work area,
A Z-axis scanner capable of adjusting the focal position in the optical axis direction of the laser light emitted from the laser oscillation unit;
An X-axis scanner for scanning the laser beam transmitted through the Z-axis scanner in the X-axis direction and a Y-axis scanner for scanning in the Y-axis direction;
A laser beam scanning unit comprising:
A laser drive control unit for controlling the laser oscillation unit and the laser beam scanning unit;
As processing conditions for processing into a desired processing pattern, a laser light output condition, a processing pattern on the XY coordinate plane, and a processing condition setting unit for setting the three-dimensional shape,
Correspondence for storing in association the correspondence relationship between the XY coordinate position of the machining pattern set in the machining condition setting unit and the Z coordinate position obtained by projecting the XY coordinate in the vertical direction with respect to the three-dimensional shape of the machining pattern A relationship storage unit;
In the spatial coordinates constituting the machining pattern set by the machining condition setting unit, the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the laser beam scanning unit Accordingly, a processing amount correction means for automatically correcting the processing conditions set by the processing condition setting unit so as to bring the processing amount on the processing target surface closer to a constant value;
A laser processing apparatus comprising:
加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、
レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、
前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査部として、
前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZ軸スキャナと、
前記Z軸スキャナを透過するレーザ光を、X軸方向に走査させるためのX軸スキャナ及びY軸方向に走査させるためのY軸スキャナと、
を備えるレーザ光走査部と、
前記レーザ発振部および前記レーザ光走査部を、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を含めて制御するためのレーザ駆動制御部と、
所望の加工パターンに加工する加工条件として、X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を含むレーザ光出力条件と、XY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定するための加工条件設定部と、
前記加工条件設定部で設定された加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部と、
前記加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、前記レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近づけるように前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの補正走査速度を設定する加工量補正手段と、
を備え、
前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を前記加工量補正手段で補正された補正走査速度で駆動するよう、前記レーザ駆動制御部が前記レーザ光走査部を制御可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
A laser processing apparatus capable of irradiating a processing target surface with laser light and processing it into a desired processing pattern,
A laser oscillation unit for generating laser light;
As a laser beam scanning unit for scanning the laser beam emitted from the laser oscillation unit in the work area,
A Z-axis scanner capable of adjusting the focal position in the optical axis direction of the laser light emitted from the laser oscillation unit;
An X-axis scanner for scanning the laser beam transmitted through the Z-axis scanner in the X-axis direction and a Y-axis scanner for scanning in the Y-axis direction;
A laser beam scanning unit comprising:
A laser drive control unit for controlling the laser oscillation unit and the laser beam scanning unit including the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner;
As processing conditions for processing into a desired processing pattern, a laser beam output condition including the scanning speed of the X-axis scanner and / or Y-axis scanner, a processing pattern on the XY coordinate plane, and its three-dimensional shape are set. Machining condition setting section,
Correspondence for storing in association the correspondence relationship between the XY coordinate position of the machining pattern set in the machining condition setting unit and the Z coordinate position obtained by projecting the XY coordinate in the vertical direction with respect to the three-dimensional shape of the machining pattern A relationship storage unit;
In the spatial coordinates constituting the machining pattern set by the machining condition setting unit, the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the laser beam scanning unit Accordingly, a processing amount correction unit that sets a correction scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner so that the processing amount on the processing target surface approaches a constant value;
With
When the laser beam scanning unit scans the surface to be processed, the processing amount correction unit controls the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. The laser processing apparatus, wherein the laser drive control unit is configured to be able to control the laser beam scanning unit so as to drive at a corrected scanning speed corrected.
加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工可能なレーザ加工装置であって、
レーザ光を発生させるためのレーザ発振部と、
前記レーザ発振部より出射されるレーザ光を作業領域内において走査させるためのレーザ光走査部として、
前記レーザ発振部から照射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZ軸スキャナと、
前記Z軸スキャナを透過するレーザ光を、X軸方向に走査させるためのX軸スキャナ及びY軸方向に走査させるためのY軸スキャナと、
を備えるレーザ光走査部と、
前記レーザ発振部および前記レーザ光走査部を制御するためのレーザ駆動制御部と、
所望の加工パターンに加工する加工条件として、加工対象面に照射されるレーザ照射パワーを含むレーザ光出力条件と、XY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定するための加工条件設定部と、
前記加工条件設定部で設定された加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けて記憶するための対応関係記憶部と、
前記加工条件設定部で設定された加工パターンを構成する空間座標において、前記レーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率に応じて、加工対象面における加工量を一定値に近付けるように、前記加工条件設定部で設定された補正レーザ照射パワーを自動的に補正するための加工量補正手段と、
を備え、
前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記加工量補正手段で補正された補正レーザ照射パワーで前記レーザ光走査部を駆動するよう、前記レーザ駆動制御部で制御可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
A laser processing apparatus capable of irradiating a processing target surface with laser light and processing it into a desired processing pattern,
A laser oscillation unit for generating laser light;
As a laser beam scanning unit for scanning the laser beam emitted from the laser oscillation unit in the work area,
A Z-axis scanner capable of adjusting the focal position in the optical axis direction of the laser light emitted from the laser oscillation unit;
An X-axis scanner for scanning the laser beam transmitted through the Z-axis scanner in the X-axis direction and a Y-axis scanner for scanning in the Y-axis direction;
A laser beam scanning unit comprising:
A laser drive control unit for controlling the laser oscillation unit and the laser beam scanning unit;
As processing conditions for processing into a desired processing pattern, laser light output conditions including the laser irradiation power applied to the processing target surface, processing patterns on the XY coordinate plane, and processing conditions for setting the three-dimensional shape A setting section;
Correspondence for storing in association the correspondence relationship between the XY coordinate position of the machining pattern set in the machining condition setting unit and the Z coordinate position obtained by projecting the XY coordinate in the vertical direction with respect to the three-dimensional shape of the machining pattern A relationship storage unit;
In the spatial coordinates constituting the machining pattern set by the machining condition setting unit, the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the laser beam scanning unit Accordingly, a processing amount correction means for automatically correcting the correction laser irradiation power set by the processing condition setting unit so as to bring the processing amount on the processing target surface closer to a constant value,
With
When the laser beam scanning unit scans the surface to be processed, the laser beam scanning unit is moved with the correction laser irradiation power corrected by the processing amount correcting unit according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. A laser processing apparatus configured to be controlled by the laser drive control unit so as to be driven.
請求項1から3のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記加工量補正手段が、
XY座標平面上を前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナで走査する際の移動制御の基本となる、予め設定された基本移動単位に基づいて、前記加工条件設定部で設定された加工パターンの各XY座標データを、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナによる加工順序に従って分解し、分解された各基本移動単位におけるZ座標の移動量を算出し、
前記レーザ駆動制御部が、
前記算出されたZ座標の移動量に応じて、該Z座標に対応するXY座標上の基本移動単位区間における前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を調整するように、前記記憶手段に記憶された各XY座標データに基いて前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナを制御すると共に、前記記憶手段に記憶された各XY座標データに対応する各Z座標データを読み出し、読み出されたZ座標データの位置に焦点が合うように前記Z軸スキャナを制御することを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 3,
The processing amount correcting means is
Based on a preset basic movement unit, which is the basis of movement control when scanning on the XY coordinate plane with the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, the machining pattern set by the machining condition setting unit Each XY coordinate data is decomposed according to the processing order by the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner, and the movement amount of the Z coordinate in each decomposed basic movement unit is calculated,
The laser drive controller is
The storage means is configured to adjust the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner in the basic movement unit section on the XY coordinates corresponding to the Z coordinate according to the calculated movement amount of the Z coordinate. The X-axis scanner and / or the Y-axis scanner is controlled based on each XY coordinate data stored in the memory, and each Z coordinate data corresponding to each XY coordinate data stored in the storage means is read and read. A laser processing apparatus for controlling the Z-axis scanner so that the position of the Z coordinate data is in focus.
請求項4に記載のレーザ加工装置において、
前記基本移動単位をXY座標の分解能と一致させたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 4,
A laser processing apparatus, wherein the basic movement unit is made to coincide with a resolution of an XY coordinate.
請求項4に記載のレーザ加工装置において、
前記基本移動単位を任意に設定可能としたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 4,
A laser processing apparatus characterized in that the basic movement unit can be arbitrarily set.
請求項1から6のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記加工量補正手段が、Z座標の移動量に対応する走査速度データを予め記憶された補正加工量記憶部から読み出すことで、補正加工量を決定するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 6,
The processing amount correction unit is configured to determine a correction processing amount by reading scanning speed data corresponding to a movement amount of the Z coordinate from a correction processing amount storage unit stored in advance. Processing equipment.
請求項1から6のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記加工量補正手段が、Z座標の移動量に対応する走査速度データを予め設定された演算式に基づいて演算することで、補正加工量を決定するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 6,
The processing amount correction unit is configured to determine a correction processing amount by calculating scanning speed data corresponding to the movement amount of the Z coordinate based on a preset arithmetic expression. Processing equipment.
請求項1から8のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記加工量補正手段が、リアルタイムにZ座標の移動量を算出することを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 8,
The laser processing apparatus, wherein the processing amount correction means calculates a movement amount of the Z coordinate in real time.
請求項1から8のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記加工量補正手段が、予め印字順序と基本移動単位に基いて、Z座標の移動量を算出することを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 8,
The laser processing apparatus, wherein the processing amount correction means calculates a movement amount of a Z coordinate based on a printing order and a basic movement unit in advance.
請求項1から10のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記加工量補正手段が、Z座標の移動量に加えて、XY座標上での移動方向に応じて前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を調整するよう構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 10,
The processing amount correction means is configured to adjust the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner in accordance with the movement direction on the XY coordinates in addition to the movement amount of the Z coordinates. Laser processing equipment.
請求項1から11のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記対応関係記憶部が、XY座標位置とZ座標位置との対応関係を関連付けた3次元形状の基本図形を加工パターンとして予め記憶してなることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 11,
The laser processing apparatus, wherein the correspondence storage unit stores in advance a three-dimensional basic figure associating a correspondence between an XY coordinate position and a Z coordinate position as a machining pattern.
請求項1から11のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記対応関係記憶部が、外部で用意されたXY座標位置とZ座標位置との対応関係を関連付けたデータファイルを読み込み可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 11,
The laser processing apparatus, wherein the correspondence storage unit is configured to be able to read a data file that associates a correspondence between an XY coordinate position and a Z coordinate position prepared externally.
請求項1から13のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、さらに、
加工対象面の3次元形状データを入力するための3次元形状データ入力手段と、
前記3次元形状データ入力手段に入力された3次元形状データに対して前記加工条件設定部で設定された3次元加工パターンの加工位置を位置決めするための位置決め手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 13, further comprising:
3D shape data input means for inputting 3D shape data of the surface to be processed;
Positioning means for positioning the machining position of the three-dimensional machining pattern set by the machining condition setting unit with respect to the three-dimensional shape data input to the three-dimensional shape data input means;
A laser processing apparatus comprising:
請求項1から14のいずれか一に記載のレーザ加工装置において、
前記Z軸スキャナが走査速度を調整可能に構成してなることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus as described in any one of Claim 1 to 14,
A laser processing apparatus, wherein the Z-axis scanner is configured to be able to adjust a scanning speed.
加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工するレーザ加工方法であって、
所望の加工パターンに加工する加工条件として、レーザ光出力条件とXY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定し、加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けた加工パターンを設定する工程と、
前記設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光を走査するレーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率を予め設定された基準値に近付けるよう、該基準値に従い、前記レーザ光走査部を構成するZ軸スキャナの移動毎に、同じく前記レーザ光走査部を構成するX軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を補正走査速度に補正する工程と、
前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を前記補正された補正走査速度で駆動するよう、前記レーザ光走査部を制御する工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
A laser processing method of irradiating a processing target surface with laser light to process it into a desired processing pattern,
As processing conditions for processing into a desired processing pattern, a laser beam output condition, a processing pattern on the XY coordinate plane, and its three-dimensional shape are set, and the XY coordinate position of the processing pattern and the XY coordinate are set to 3 of the processing pattern. Setting a machining pattern in which a correspondence relationship with a Z coordinate position projected in a vertical direction with respect to a dimensional shape is associated;
In the spatial coordinates constituting the set processing pattern, the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the laser beam scanning unit that scans the laser beam is set in advance. The X-axis scanner and / or the Y-axis scanner that also constitutes the laser beam scanning unit in accordance with the reference value so that the Z-axis scanner that constitutes the laser beam scanning unit moves every time the Z-axis scanner that constitutes the laser beam scanning unit moves. Correcting the speed to the corrected scanning speed;
When the laser beam scanning unit scans the surface to be processed, the corrected scanning in which the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner is corrected according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. Controlling the laser beam scanning unit to drive at a speed;
A laser processing method comprising:
加工対象面に対してレーザ光を照射して、所望の加工パターンに加工するレーザ加工装置の操作プログラムであって、
所望の加工パターンに加工する加工条件として、レーザ光出力条件とXY座標平面上での加工パターンと、その3次元形状を設定し、加工パターンのXY座標位置と、該XY座標を加工パターンの3次元形状に対して鉛直方向に投影したZ座標位置との対応関係を関連付けた加工パターンを設定する機能と、
前記設定された加工パターンを構成する空間座標において、レーザ光を走査するレーザ光走査部のX軸方向及び/又はY軸方向への移動量に対するZ軸方向の相対的な移動量の比率を予め設定された基準値に近付けるよう、該基準値に従い、前記レーザ光走査部を構成するZ軸スキャナの移動毎に、同じく前記レーザ光走査部を構成するX軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を補正走査速度に補正する機能と、
前記レーザ光走査部が加工対象面上を走査する際、前記Z軸スキャナのZ方向への移動量に応じて、前記X軸スキャナ及び/又はY軸スキャナの走査速度を前記補正された補正走査速度で駆動するよう、前記レーザ光走査部を制御する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするレーザ加工装置の操作プログラム。
An operation program for a laser processing apparatus that irradiates a processing target surface with laser light and processes the surface into a desired processing pattern,
As processing conditions for processing into a desired processing pattern, a laser light output condition, a processing pattern on the XY coordinate plane, and its three-dimensional shape are set, and the XY coordinate position of the processing pattern and the XY coordinate are set to 3 of the processing pattern. A function for setting a processing pattern in which a correspondence relationship with a Z coordinate position projected in a vertical direction with respect to a three-dimensional shape is associated;
In the spatial coordinates constituting the set processing pattern, the ratio of the relative movement amount in the Z-axis direction to the movement amount in the X-axis direction and / or the Y-axis direction of the laser beam scanning unit that scans the laser beam is set in advance. In accordance with the reference value, the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner that similarly constitutes the laser beam scanning unit is moved in accordance with the reference value so that the Z-axis scanner that constitutes the laser beam scanning unit moves. A function of correcting the speed to the corrected scanning speed;
When the laser beam scanning unit scans the surface to be processed, the corrected scanning in which the scanning speed of the X-axis scanner and / or the Y-axis scanner is corrected according to the amount of movement of the Z-axis scanner in the Z direction. A function of controlling the laser beam scanning unit to drive at a speed;
An operation program for a laser processing apparatus, characterized in that a computer is realized.
請求項17に記載されるプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium storing the program according to claim 17.
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