JP2018015808A - Laser alignment adjusting method and water jet laser beam machine - Google Patents
Laser alignment adjusting method and water jet laser beam machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018015808A JP2018015808A JP2016150564A JP2016150564A JP2018015808A JP 2018015808 A JP2018015808 A JP 2018015808A JP 2016150564 A JP2016150564 A JP 2016150564A JP 2016150564 A JP2016150564 A JP 2016150564A JP 2018015808 A JP2018015808 A JP 2018015808A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- nozzle hole
- camera
- display device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、液体をノズルから噴射して形成される柱状の液体流にレーザ光線を通してワークを加工するウォータジェットレーザ加工機において、レーザ光線の光軸と液体流の中心軸とを一致させるアライメント調整方法及びそのようなアライメント調整機能を有したウォータジェットレーザ加工機に関するものである。 The present invention relates to a water jet laser processing machine for processing a work through a laser beam in a columnar liquid flow formed by jetting liquid from a nozzle, and adjusting the alignment so that the optical axis of the laser beam coincides with the central axis of the liquid flow. The present invention relates to a method and a water jet laser processing machine having such an alignment adjustment function.
液体をノズルから噴射して形成される柱状の液体流にレーザ光線を通してワークを加工するレーザ加工機(以下、「ウォータジェットレーザ加工機」という)では、レーザ光線の光軸を液体流の中心軸に一致させなければならない。アライメント調整が不十分であると、レーザ光線の到達距離が短くなり加工が不能になったり、あるいは高価なノズルをレーザ光線によって破損してしまったりすることもある。 In a laser processing machine (hereinafter referred to as a “water jet laser processing machine”) that processes a workpiece through a laser beam into a columnar liquid flow formed by jetting liquid from a nozzle, the optical axis of the laser beam is the central axis of the liquid flow. Must match. Insufficient alignment adjustment may shorten the reach of the laser beam, making it impossible to process, or may damage an expensive nozzle with the laser beam.
特許文献1には、そうしたアライメント調整装置を備えたウォータジェットレーザ加工機が開示されている。特許文献1のアライメント調整装置は、液体を噴射して液柱を形成するジェットノズルの入口開口部の画像と、レーザスポットの画像とに基づいて、レーザスポットの中心がノズルの入口開口部の中心に一致するように、ジェットノズルと光ファイバとを相対移動させるように構成されている。 Patent Document 1 discloses a water jet laser processing machine provided with such an alignment adjusting device. The alignment adjustment device of Patent Document 1 is based on the image of the inlet opening of a jet nozzle that ejects liquid to form a liquid column and the image of the laser spot, and the center of the laser spot is the center of the inlet opening of the nozzle. The jet nozzle and the optical fiber are configured to move relative to each other.
アライメント調整は、レーザ光線の焦点の光軸方向の位置を規定の位置、通常はノズルの入口開口を含む平面内の位置、に定めてから行われる。しかしながら、特許文献1に記載されているアライメント調整装置は、レーザ光線の焦点の光軸方向の位置を調整する機能を有しない。このため、ノズル交換が行われ、それに起因してレーザ光線の焦点の光軸方向の位置がずれる可能性のあるウォータジェットレーザ加工機には特許文献1のアライメント調整装置を適用することはできない。 The alignment adjustment is performed after the position of the focal point of the laser beam in the optical axis direction is set to a predetermined position, usually a position in a plane including the inlet opening of the nozzle. However, the alignment adjusting device described in Patent Document 1 does not have a function of adjusting the position of the focal point of the laser beam in the optical axis direction. For this reason, the alignment adjustment device of Patent Document 1 cannot be applied to a water jet laser processing machine in which nozzle replacement is performed and the position of the focal point of the laser beam in the optical axis direction may be shifted.
通常、ウォータジェットレーザ加工機で用いられるノズルは1種類に限られることはなく、異なるノズル孔径を有するものから最適なものが加工の要求条件に応じて選択される。ノズルを交換した場合には、レーザ光線の焦点の光軸方向の位置の調整も含めてアライメント調整を行う必要がある。また、ノズルはゴム製の防水用のシール部材を介して周囲の支持構造体により保持されていることが多く、このような場合には、例えば水の供給の停止と再開に応じてノズルに作用する外力の微小な変動に起因してノズルの位置変動を生じることもある。したがって、ノズルを交換しない場合でも比較的頻繁にアライメント調整を行う必要がある。 Normally, the number of nozzles used in a water jet laser processing machine is not limited to one, and the optimum nozzle is selected from those having different nozzle hole diameters according to processing requirements. When the nozzle is replaced, it is necessary to perform alignment adjustment including adjustment of the position of the focal point of the laser beam in the optical axis direction. Also, the nozzle is often held by a surrounding support structure through a rubber waterproof seal member. In such a case, for example, the nozzle acts on the nozzle when the water supply is stopped and restarted. The position of the nozzle may change due to minute fluctuations in the external force. Accordingly, it is necessary to perform alignment adjustment relatively frequently even when the nozzle is not replaced.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、レーザ光線の焦点位置の光軸方向での調整も含めたレーザアライメント調整作業を正確かつ容易に行えるウォータジェットレーザ加工機用のレーザアライメント調整方法及びウォータジェットレーザ加工機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a laser alignment for a water jet laser processing machine capable of accurately and easily performing laser alignment adjustment work including adjustment of the focal position of a laser beam in the optical axis direction. An object is to provide an adjustment method and a water jet laser processing machine.
上述の目的を達成するために、本発明によれば、ウォータジェットを噴出させるノズル孔にレーザ光線の焦点を合わせるウォータジェットレーザ加工機のレーザアライメント調整方法において、ノズル孔と、レーザ光線により生み出されたレーザスポットとを撮影したカメラの画像を表示装置に表示し、カメラの画像の輝度分布をグラフ化してカメラの画像とともに表示装置に表示し、輝度分布グラフに基づいてレーザ光線のレーザスポットがノズル内に位置決めされるようにレーザ光線の焦点の位置を調整するレーザアライメント調整方法が提供される。 In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, in a laser alignment adjustment method of a water jet laser processing machine for focusing a laser beam on a nozzle hole for ejecting a water jet, the nozzle hole and the laser beam are generated. The image of the camera that captured the laser spot is displayed on the display device, the luminance distribution of the camera image is graphed and displayed on the display device together with the camera image, and the laser spot of the laser beam is the nozzle based on the luminance distribution graph A laser alignment adjustment method is provided for adjusting the position of the focal point of the laser beam so that it is positioned within the laser beam.
さらに、本発明によれば、ウォータジェットを噴出させるノズル孔の中心にレーザ光線の焦点を合わせるウォータジェットレーザ加工機のレーザアライメント調整方法において、ノズル孔と、レーザ光線により生み出されたレーザスポットとを撮影したカメラの画像を表示装置に表示するとともに、アライメント調整作業の補助をするターゲット画像を表示装置に表示する段階、表示装置の画像を見てカメラのピントを調整する段階、ターゲット画像の中心をレーザスポットの中心に一致させる段階、ターゲット画像の中心を通り直交2方向に延びる直線上の輝度分布をグラフ化して表示装置に表示する段階、直交2方向に延びる直線上の輝度分布の各グラフに生じるピークがより先鋭化するようにレーザ光線の焦点の位置を光軸方向で調整する段階、及びレーザ光線のレーザスポットがノズル孔に同心に位置決めされるようにレーザ光線の焦点の位置を直交2方向で調整する段階、を含むレーザアライメント調整方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, in a laser alignment adjustment method for a water jet laser processing machine that focuses a laser beam on the center of a nozzle hole for ejecting a water jet, the nozzle hole and a laser spot generated by the laser beam are provided. The captured camera image is displayed on the display device, the target image for assisting the alignment adjustment operation is displayed on the display device, the camera focus is adjusted by looking at the display device image, and the center of the target image is determined. A step of matching with the center of the laser spot, a step of graphing the luminance distribution on a straight line extending in two orthogonal directions through the center of the target image and displaying them on a display device, and a graph of the luminance distribution on a straight line extending in the two orthogonal directions Adjust the focus position of the laser beam in the direction of the optical axis so that the resulting peak becomes sharper That step, and a laser spot of the laser beam the step of adjusting the position of the focal point of the laser beam to be positioned concentrically to the nozzle hole in two orthogonal directions, the laser alignment adjustment method comprising is provided.
さらに、本発明によれば、ウォータジェットを噴出させるノズル孔にレーザ光線の焦点を合わせるレーザアライメント調整を行うことができるウォータジェットレーザ加工機において、レーザ光線の焦点を前記ノズル孔に対して移動させるレーザ光学系と、ノズル孔とレーザ光線のレーザスポットを撮影するカメラと、カメラから取り込まれた画像の輝度データをグラフ化する輝度分布グラフ作成部を有する制御装置と、カメラの画像とともに作成した輝度分布グラフを表示する表示装置と、を具備し、輝度分布グラフに基づいてレーザアライメント調整を行うウォータジェットレーザ加工機が提供される。 Furthermore, according to the present invention, in the water jet laser processing machine capable of performing laser alignment adjustment for focusing the laser beam on the nozzle hole for ejecting the water jet, the focus of the laser beam is moved relative to the nozzle hole. Luminance created with a laser optical system, a camera that captures a laser spot of a nozzle hole and a laser beam, a luminance distribution graph creation unit that graphs luminance data of an image captured from the camera, and a camera image There is provided a water jet laser processing machine that includes a display device that displays a distribution graph, and that performs laser alignment adjustment based on the luminance distribution graph.
本発明によると、輝度分布グラフを用いて定量的、可視的にレーザアライメント調整を行うことができる。更に詳細には、オペレータは、表示装置に表示された輝度分布グラフに生じるピークの先鋭化の程度、換言するとピークの幅や高さを判断材料にしてレーザ光線の光軸方向の焦点位置を調整することが可能になる。そのため、表示装置に表示されるレーザスポットの画像だけに基づいて前記焦点位置を調整する場合に比べて正確かつ容易に調整を行うことが可能になる。また、このため複数のオペレータがいる場合の調整結果のばらつきが小さくなる。 According to the present invention, laser alignment adjustment can be performed quantitatively and visually using a luminance distribution graph. More specifically, the operator adjusts the focal position of the laser beam in the optical axis direction based on the degree of sharpening of the peak generated in the luminance distribution graph displayed on the display device, in other words, the width and height of the peak. It becomes possible to do. Therefore, it becomes possible to perform the adjustment more accurately and easily than the case where the focal position is adjusted based only on the image of the laser spot displayed on the display device. For this reason, variation in adjustment results when there are a plurality of operators is reduced.
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明を適用するウォータジェットレーザ加工機の一例を示す図1を参照すると、ウォータジェットレーザ加工機(以下、「レーザ加工機」と呼ぶ)100は、ワークを取り付けるためのテーブル108と、該テーブル108に対してX軸、Y軸、Z軸の直交3軸方向に相対的に直線移動可能に設けられた光学ヘッド10を具備しており、該光学ヘッド10及びテーブル108は直方体状のカバー102によって包囲されている。カバー102は、左右方向(X軸方向)にスライド可能な安全扉106を有しており、該安全扉106を開くことによって、オペレータは開口部104を通じて光学ヘッド10及びテーブル108へアクセス可能となる。安全扉106は、安全扉106が閉じていることを検出する開閉検出部106aを備えている。テーブル108の右端部近くには、アライメント調整の際に利用されるアライメントユニット40が配設されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1 showing an example of a water jet laser processing machine to which the present invention is applied, a water jet laser processing machine (hereinafter referred to as “laser processing machine”) 100 includes a table 108 for mounting a work, and the table. The
カバー102の正面側壁には、レーザ加工機100のための操作盤110が取り付けられている。操作盤110は、レーザ加工機100の状態や動作を示すパラメータや、オペレータに対する操作方法を教示するアイコン等を表示する表示装置112及び各種操作ボタン114を有している。表示装置112は、オペレータが指でアイコンにタッチすることによってレーザ加工機100に対して様々な操作を行うことを可能とするタッチパネルから構成されている。操作盤110は制御装置(図示せず)を内蔵し、オペレータの入力や制御装置内に記憶されたプログラムに従ってレーザ加工機100を制御する。
An
制御装置は、光学ヘッド10内に配置されたデジタルカメラであるカメラ32から画像データを取り込んで処理する画像処理部(図示せず)と輝度データをグラフ化するグラフ作成部(図示せず)も備えている。
The control device also includes an image processing unit (not shown) that captures and processes image data from the
図2は、後述するアライメント調整位置に配置された光学ヘッド10を模式的に示している。光学ヘッド10は、ハウジング12内に配設された、レーザ発振器14からのレーザ光を光ファイバのような導光部材14aを介して受け取り、コリメーションレンズ18へ向けて照射するレーザ照射ヘッド16を具備している。レーザ照射ヘッド16からのレーザ光は、コリメーションレンズ18で平行光線となって、第1のミラー20によって第2のミラー22に向けて反射され、該第2のミラー22によってレーザフォーカスレンズ24へ向けて反射される。レーザフォーカスレンズ24で絞られたレーザ光線は、ノズルヘッド26とその底壁に取り付けられたノズル本体27のノズル孔27aとを通してハウジング12の外部に照射される。このとき、光学ヘッド10が照射するレーザ光線の光軸はZ軸に略平行となっている。本実施形態では、レーザ発振器14は、Nd:YAGレーザであって、可視光レーザを出射する。
FIG. 2 schematically shows the
第1と第2のミラー20、22は、平面状の反射面を有しており、またミラー配向変更手段として第1モータ20a及び第2モータ22aを有している。前記反射面の方向(反射面に垂直な方向)を第1モータ20a及び第2モータ22aによって調整することにより、レーザ光線の焦点位置をX及びY軸方向で調整することができる。また、第1と第2のミラー20、22、特にレーザフォーカスレンズ24へ向けレーザ光を反射する第2のミラー22は、レーザ発振器14から照射されるレーザ光の波長に適合し、該レーザ光を反射し、かつ、該レーザ光の波長以外の波長の光を透過する誘電体多層膜を含んでいる。より詳細には、ガラス板にこうした誘電体多層膜を蒸着して形成されている。第2のミラー22を誘電体多層膜から形成することによって、ノズル孔27aから照射されるレーザ光とノズル孔27aとの位置関係をカメラ32によって監視することが可能となっている。カメラ32の前面側の光路にはカメラフォーカスレンズ25が配置されている。カメラ32のピントを調整するために、カメラフォーカスレンズ25のZ軸方向の位置を移動させる第3モータ25aが設けられている。本実施形態では、カメラ32のピントは、ノズル孔27aの開口面と同一レベルのノズル本体27の上端面に合わせられる。また、本明細書では、カメラのピントが合わせられるノズル本体27の上端面を「観察面」とも呼ぶ。
The first and
レーザフォーカスレンズ24で絞られたレーザ光線の焦点は、X及びY軸方向ではノズル孔27aの中心に位置しなければならないことはもちろん、Z軸、つまり光軸方向でも所定の位置、本実施形態ではノズル孔27aの開口面と同一レベルに位置しなければならない。このため、光学ヘッド10は、レーザフォーカスレンズ24のZ軸方向の位置を調整するためのレーザ光線焦点調整手段として第4モータ24aを有している。焦点の光軸方向のずれは、レーザ光線の照射パワーの低下をもたらすだけではなく、絞られていない大径のレーザスポットを生成するので、ノズル孔27aからレーザスポットがはみ出して、ノズル本体27をレーザ光線で損傷させることもある。
The focal point of the laser beam focused by the
ノズルヘッド26は、水供給源30から管路28を介して水の供給を受ける中空状の部材である。ノズルヘッド26のテーブル108に対面する底壁にウォータジェットを噴出するノズル本体27が取り付けられ、前記底壁の反対側のレーザフォーカスレンズ24に対面する上面にガラス等の透明な部材より成る窓26aが設けられている。
The
ノズル本体27は、本実施形態では、ノズルヘッド26の底壁に交換可能に取付けられている。ノズル本体27は、本実施形態では、そのノズル孔27aの内径が25μmから120μmの範囲の異なるものが複数準備され、加工の要求条件に応じて選択される。また、ノズル本体27と、それが取り付けられるノズルヘッド26の底壁との間には水の漏出を防ぐためのゴム製のシール部材(図示せず)が配設されている。
In this embodiment, the
アライメントユニット40は、アライメント調整の際に、照射されたレーザ光を反射することによって、その調整を容易にするために設けられている。アライメントユニット40は、テーブル108の図1の右端部近くに配置されており、光学ヘッド10はアライメント調整の際にアライメントユニット40の上方のアライメント調整位置へ移動する。アライメントユニット40は、図3に示されるように、テーブル108に固定されるベース部材48、ベース部材48の上面に固定される環状の下保持部材46、下保持部材46に着脱可能に取り付けられる環状の上保持部材44、上、下保持部材44、46の間で保持される水平な反射板42及び上保持部材44の上面に固定される環状の弾性材料からなる遮光部材34を具備している。反射板42は、アライメント調整の際に、ノズル孔27aを通過したレーザ光線を上方へ反射することができる。
The
また、レーザ加工機100においては、図2に示すように、テーブル108においてアライメント調整位置にある光学ヘッド10が照射するレーザ光線の光軸上にセンサ部を有したパワーメータ80が埋設されており、光学ヘッド10から照射されるレーザ光線の出力を測定可能となっている。アライメントユニット40は、その反射板42に切欠き部(図示せず)が設けられているので、レーザ光線の出力測定を行うときにはレーザ光線がパワーメータ80へ達するように、切欠き部がレーザ光線の光軸上に配置される。
Further, in the
次に、本実施形態によるレーザ加工機100の基本的な作動の様態を説明する。
レーザ加工中は、水供給源30から管路28を介してノズルヘッド26に供給された水はノズル孔27aから噴出され、Z軸方向に延びる細い柱状の液体流(水柱)60が形成される。一方、レーザ発振器14からのレーザ光は、導光部材14a、レーザ照射ヘッド16、コリメーションレンズ18、第1と第2のミラー20、22を経てレーザフォーカスレンズ24で絞られ、ノズルヘッド26の窓26a及びノズルヘッド26内の水を通過して、ノズル孔27aの開口面で焦点を結び、水柱60内に導入され、水柱60と周囲の空気との境界面で全反射を繰り返してテーブル108上のワーク(図示せず)へ照射される。
Next, a basic operation mode of the
During laser processing, water supplied from the
レーザ光線を所定のビーム径及び出力でテーブル108上のワークに照射するためには、レーザフォーカスレンズ24によって集光されたレーザ光線の中心と柱状の液体流60の中心を整列させるアライメント調整を行うことが必要である。アライメント調整は、ノズル本体27が交換されたときはもちろん、本実施形態の場合のように、ノズル本体27が防水用のゴム製のシール部材(図示せず)を介してノズルヘッド26によって支持されている場合には、水の供給が一度止められてそれが再開されたときにも実施される。
In order to irradiate the workpiece on the table 108 with a predetermined beam diameter and output, alignment adjustment is performed to align the center of the laser beam condensed by the
次に、本発明の実施形態によるアライメント調整の一例について、図4のフローチャートを参照して以下に説明する。ところで、本実施形態では、アライメント調整においても、加工中と同様に水は供給されてノズル孔27aから噴出される。レーザ光も出射されるが、アライメント調整においては調整用の低出力のレーザ光が出射される。
Next, an example of alignment adjustment according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG. By the way, in this embodiment, also in alignment adjustment, water is supplied and ejected from the
先ず、ステップS10において、オペレータは操作盤110でアライメント調整機能を選択し、操作盤ボタン114中のスタートボタンを押下する。そうすると、ステップS20において、光学ヘッド10がレーザ加工機100のX軸、Y軸、Z軸の送り装置によってアライメント調整位置まで移動する。このとき、光学ヘッド10は、アライメントユニット40の上方に配置され、次いで、光学ヘッド10のハウジング12の底面12aがアライメントユニット40の遮光部材34に密着する所定の位置までZ軸に沿って下降する。
First, in step S10, the operator selects the alignment adjustment function on the
次に、ステップS30において、制御装置は、水の供給を開始させるとともに、レーザ発振器14に備えられたシャッター(図示せず)を開く。これとほぼ同時に、制御装置は、レーザの光量をアライメント調整用の出力に低下させる(ステップS40)。
Next, in step S30, the control device starts supplying water and opens a shutter (not shown) provided in the
このとき、操作盤110の表示装置112の主画面200aには図5に示されるように、X方向クロスライン208x及びY方向クロスライン208y付きのターゲットサークル208、レーザスポット204、ノズル孔202、ターゲットサークル208の中心を通るX及びY方向クロスライン208x、208yに沿う直線上のX方向輝度分布グラフ210xとY方向輝度分布グラフ210y、並びにレーザスポット204及びターゲットサークル208移動用の三角形の移動アイコン214a、b、c、dが表示される。なお、本明細書では主画面200aに表示されるノズル孔27aの画像の参照符号を202とする。
At this time, as shown in FIG. 5, the
操作盤110の制御装置はカメラ32の画像データを取り込んで処理することができる。X方向輝度分布グラフ210xとY方向輝度分布グラフ210yは、カメラ32の撮像素子の、X及びY方向クロスライン208x、208yとその延長線上に位置する画素の輝度データに基づいて制御装置のグラフ作成部がグラフ化したものである。また、レーザスポット204は、レーザフォーカスレンズ24によって絞られたレーザ光線が、観察面であるノズル本体27の上端面で反射した結果視認されたものである。
The control device of the
主画面200aの右側の領域の補助画面200bには、カメラフォーカス調整アイコン216a、b、レーザフォーカス調整アイコン218a、b、継続アイコン220、ターゲットボタン222、及びレーザスポットボタン224が表示される。カメラフォーカス調整アイコン216a、216bをタップすることによりカメラフォーカスレンズ25移動用の第3モータ25aを正転及び逆転させることができる。レーザフォーカス調整アイコン218a、218bをタップすることによりレーザフォーカスレンズ24移動用の第4モータ24aを正転及び逆転させることができる。継続アイコン220をタップすることによりアライメント調整操作を逐次進めることができる。ターゲットボタン222及びレーザスポットボタン224は、一方のボタンを選択することにより、移動アイコン214a、b、c、dをそれぞれターゲットサークル208移動用及びレーザスポット204の移動用に手動で切替えることができる。
On the
次に、ステップS50において、オペレータはカメラ32のピント調整を行う。オペレータは、カメラ32のピントを観察面であるノズル本体27の上端面に合わせるために、ノズル孔202をピント合わせのための被写体としてカメラ32のピントを調整する。オペレータは、主画面200aを見ながら補助画面200bのカメラフォーカス調整アイコン216a及び216bをタップしてノズル孔202が最も鮮明に表示される位置を探索する。
Next, in step S50, the operator adjusts the focus of the
カメラ32のピント調整を行う場合には、レーザスポット204を、その一部がノズル孔202に重なるようにノズル孔202に近接させることが好ましい。そうすると、ノズル孔を通過したレーザ光線の一部がアライメントユニット40の反射板42で反射され、その結果、ノズル孔202が周囲より明るく明瞭に表示されるからである。
When focus adjustment of the
次に、ステップS60において、オペレータはレーザ光線の焦点調整を行う。この場合の焦点調整とはレーザ光線の焦点の光軸方向の位置を調整することである。このステップにおいて、オペレータは、最初にターゲットサークル208をレーザスポット204の中心に合わせる。ターゲットサークル208は移動アイコン214a、b、c、dをタップすることによって移動させることができる。ターゲットサークル208とレーザスポット204の中心が合うと、X及びY方向輝度分布グラフ210x、210yはレーザスポット204の中心を通るX方向クロスライン208x及びY方向クロスライン208yを含んで延びる直線上の輝度の分布をそれぞれ表わす。オペレータは、観察面であるノズル本体27の上端面にレーザ光線の焦点を結ばせるために、レーザフォーカスアイコン218a及び218bをタップする。そうすると、第4モータ24aによってレーザフォーカスレンズ24が光軸方向に移動される。各輝度分布グラフ210x、210yには、レーザスポット204の中心位置において最大輝度を示すピークが形成されるので、オペレータは、焦点調整のために、X及びY方向輝度分布グラフ210x、210yを見ながら、前記ピークがより先鋭化するように、換言するとピークの幅が最小になるように、あるいはピークの高さが最大になるようにレーザフォーカスアイコン218a及び218bをタップする。
Next, in step S60, the operator adjusts the focus of the laser beam. The focus adjustment in this case is to adjust the position of the focal point of the laser beam in the optical axis direction. In this step, the operator first aligns the
図6は、ターゲットサークル208のX方向クロスライン208xがノズル孔202とレーザスポット204の中心を通り、Y方向クロスライン208yがレーザスポット204の中心を通るように、レーザスポット204及びターゲットサークル208をノズル孔202に対して配置した状態の主画面200aを示している。X方向輝度分布グラフ210xを見ると、レーザスポット204の中心で最大値を有するピークPxが示され、その左隣のノズル孔202に対応した位置になだらかな山が示される。一方、Y方向輝度分布グラフ210yを見ると、レーザスポット204の中心で最大値を有するピークPyだけが示される。オペレータは、これらピークの幅あるいは高さを判断材料にしてレーザ光線の光軸方向の焦点位置を適正な位置に設定することができる。
FIG. 6 shows the
次に、ステップS70において、オペレータは、ノズル孔202とレーザスポット204が同時に鮮明であるか否かを判定する。もし、そうでなければステップS50に戻り、そうであればステップS80に進む。S50に戻るステップは、ノズル孔202のピントを合わすとレーザスポット204のピントが微妙にずれ、逆にレーザスポット204のピントを合わすとノズル孔202のピントが微妙にずれるので、試行錯誤を繰り返すということである。そして、ステップS80において、オペレータは、ターゲットサークル208をレーザスポット204から外してノズル孔202に合わせる。
Next, in step S70, the operator determines whether the
次に、ステップS90に進むために継続アイコン220をタップする。すると、自動的に移動アイコン214a、b、c、dの機能がターゲットサークル218の移動用からレーザスポット204の移動用に切り替わる。ステップS90において、オペレータは、レーザスポット204とノズル孔202とが同心に位置決めされるように、レーザスポット204のX及びY方向の位置を移動させる。オペレータが移動アイコン214a、b、c、dをタップすることによって、それらアイコンが示す方向にレーザスポット204が移動する。レーザスポット204の移動は、第1と第2のミラー20、22のモータ20a、22aを駆動して第1と第2のミラー20、22の向きを変更することによって行われる。
Next, the
レーザスポット204とノズル孔202とが同心に位置決めされたなら、オペレータは操作盤110のボタン114を操作して、レーザアライメント調整を終わらせる(ステップS100)。これにともなって、レーザ光の出射は停止される。ただし、本実施形態の場合、水の供給は停止されず、光学ヘッド10は水をノズル孔27aより噴射しながら、通常の加工位置へ復帰する。
If the
その他の実施形態
カメラ32のピント調整を行うステップS50において、ノズル孔202の中心にターゲットサークル208の中心を合わせ、X及びY方向輝度分布グラフ210x、210yにおいてノズル孔202に対応して示される輝度分布の山の幅を最小化するようにカメラフォーカスレンズ25の位置を調整することによりカメラ32のピント調整を行ってもよい。
Other Embodiments In step S50 for adjusting the focus of the
カメラ32のピント調整を行うステップS50において、レーザスポット204をカメラのピント合わせのための被写体としてもよい。その場合、ターゲットサークル208の中心をレーザスポット204の中心に合わせ、X及びY方向輝度分布グラフ210x、210yにおいてレーザスポット204に対応して示される輝度分布のピークがより先鋭化するようにカメラフォーカスレンズ25の位置を調整することによりカメラ32のピント調整を行うことができる。
In step S50 for adjusting the focus of the
光学ヘッドが、観察面を照らす照明を具備する実施形態も可能である。この場合、照明は観察面の真上に配置され、その結果、カメラを横に移動するために第3のミラーが光学ヘッドに追加される。 Embodiments in which the optical head comprises illumination that illuminates the viewing surface are also possible. In this case, the illumination is placed directly above the viewing surface, so that a third mirror is added to the optical head to move the camera sideways.
10 光学ヘッド
14 レーザ発振器
18 コリメーションレンズ
20 第1のミラー
22 第2のミラー
24 レーザフォーカスレンズ
25 カメラフォーカスレンズ
26 ノズルヘッド
27 ノズル本体
27a ノズル孔
40 アライメントユニット
60 水柱
112 表示装置
202 ノズル孔
204 レーザスポット
208 ターゲットサークル
208x X方向クロスライン
208y Y方向クロスライン
210x X方向輝度分布グラフ
210y Y方向輝度分布グラフ
DESCRIPTION OF
上述の目的を達成するために、本発明によれば、ウォータジェットを噴出させるノズル孔にレーザ光線の焦点を合わせるウォータジェットレーザ加工機のレーザアライメント調整方法において、ノズル孔と、レーザ光線により生み出されたレーザスポットとを撮影したカメラの画像を表示装置に表示し、カメラの画像の輝度分布をグラフ化してカメラの画像とともに表示装置に表示し、ノズル孔のカメラ画像のピントを合わせるとともに輝度分布グラフに基づいてレーザ光線のレーザスポットのピントを合わせ、レーザ光線のレーザスポットとノズル孔のカメラ画像とが同心に位置決めされるようにレーザ光線の焦点の位置を調整するレーザアライメント調整方法が提供される。 In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, in a laser alignment adjustment method of a water jet laser processing machine for focusing a laser beam on a nozzle hole for ejecting a water jet, the nozzle hole and the laser beam are generated. The image of the camera that captured the laser spot is displayed on the display device, the luminance distribution of the camera image is graphed and displayed on the display device together with the camera image, the camera image of the nozzle hole is focused, and the luminance distribution graph A laser alignment adjustment method is provided in which a laser spot of a laser beam is focused on the basis of the laser beam and a laser beam focus is adjusted so that the laser spot of the laser beam and the camera image of the nozzle hole are positioned concentrically. .
さらに、本発明によれば、ウォータジェットを噴出させるノズル孔にレーザ光線の焦点を合わせるレーザアライメント調整を行うことができるウォータジェットレーザ加工機において、レーザ光線の焦点をノズル孔に対して移動させるレーザ光学系と、ノズル孔とレーザ光線のレーザスポットを撮影するカメラと、カメラから取り込まれた画像の輝度データを直交2方向でグラフ化する輝度分布グラフ作成部を有する制御装置と、カメラの画像とともに作成した輝度分布グラフを表示する表示装置と、表示装置にカメラ画像および輝度分布グラフとともに設けられ、カメラのピント調整を行うカメラフォーカスボタンおよびレーザ光線の焦点の光軸方向の位置調整を行うレーザフォーカスボタンと、を具備するウォータジェットレーザ加工機が提供される。 Furthermore, according to the present invention, in a water jet laser processing machine capable of performing laser alignment adjustment for focusing a laser beam on a nozzle hole that ejects a water jet, a laser that moves the focal point of the laser beam relative to the nozzle hole. Along with an image of the optical system, a camera that captures the laser spot of the nozzle hole and the laser beam, a control device having a luminance distribution graph creation unit that graphs luminance data of an image captured from the camera in two orthogonal directions, and a camera image A display device that displays the created luminance distribution graph, a camera focus button that is provided with the camera image and the luminance distribution graph on the display device, and a laser focus that adjusts the focus of the laser beam in the optical axis direction water jet laser processing machine that includes buttons and, the It is provided.
Claims (5)
前記ノズル孔と、前記レーザ光線により生み出されたレーザスポットとを撮影したカメラの画像を表示装置に表示し、
前記カメラの画像の輝度分布をグラフ化して前記カメラの画像とともに前記表示装置に表示し、
輝度分布グラフに基づいて前記レーザ光線のレーザスポットが前記ノズル内に位置決めされるように前記レーザ光線の焦点の位置を調整することを特徴としたレーザアライメント調整方法。 In the laser alignment adjustment method of the water jet laser processing machine for focusing the laser beam on the nozzle hole for ejecting the water jet,
Display on the display device the image of the camera that captured the nozzle hole and the laser spot generated by the laser beam,
Graphing the luminance distribution of the camera image and displaying it on the display device together with the camera image,
A laser alignment adjustment method comprising: adjusting a focal position of the laser beam so that a laser spot of the laser beam is positioned in the nozzle based on a luminance distribution graph.
前記ノズル孔と、前記レーザ光線により生み出されたレーザスポットとを撮影したカメラの画像を表示装置に表示するとともに、アライメント調整作業の補助をするターゲット画像を前記表示装置に表示する段階、
前記表示装置の画像を見て前記カメラのピントを調整する段階、
前記ターゲット画像の中心を前記レーザスポットの中心に一致させる段階、
前記ターゲット画像の中心を通り直交2方向に延びる直線上の輝度分布をグラフ化して前記表示装置に表示する段階、
前記直交2方向に延びる直線上の前記輝度分布の各グラフに生じるピークがより先鋭化するように前記レーザ光線の焦点の位置を光軸方向で調整する段階、及び
前記レーザ光線のレーザスポットが前記ノズル孔に同心に位置決めされるように前記レーザ光線の焦点の位置を前記直交2方向で調整する段階、
を含むことを特徴としたレーザアライメント調整方法。 In the laser alignment adjustment method of the water jet laser processing machine for focusing the laser beam on the center of the nozzle hole for ejecting the water jet,
Displaying on the display device an image of a camera that has captured the nozzle hole and the laser spot generated by the laser beam, and displaying a target image on the display device to assist in alignment adjustment work,
Adjusting the focus of the camera by looking at the image of the display device;
Aligning the center of the target image with the center of the laser spot;
Graphing a luminance distribution on a straight line extending in two orthogonal directions through the center of the target image and displaying the graph on the display device;
Adjusting the position of the focal point of the laser beam in the direction of the optical axis so that the peak generated in each graph of the luminance distribution on the straight line extending in the two orthogonal directions is sharpened; and the laser spot of the laser beam is the Adjusting the focal position of the laser beam in the two orthogonal directions to be positioned concentrically with the nozzle hole;
A laser alignment adjustment method comprising:
前記レーザ光線の焦点を前記ノズル孔に対して移動させるレーザ光学系と、
前記ノズル孔と前記レーザ光線のレーザスポットを撮影するカメラと、
前記カメラから取り込まれた画像の輝度データをグラフ化する輝度分布グラフ作成部を有する制御装置と、
前記カメラの画像とともに前記作成した輝度分布グラフを表示する表示装置と、
を具備し、前記輝度分布グラフに基づいてレーザアライメント調整を行うことを特徴としたウォータジェットレーザ加工機。 In a water jet laser processing machine capable of performing laser alignment adjustment for focusing a laser beam on a nozzle hole for ejecting a water jet,
A laser optical system for moving the focal point of the laser beam with respect to the nozzle hole;
A camera that captures a laser spot of the nozzle hole and the laser beam;
A control device having a luminance distribution graph creation unit that graphs luminance data of an image captured from the camera;
A display device for displaying the created luminance distribution graph together with the image of the camera;
And a water jet laser processing machine that performs laser alignment adjustment based on the luminance distribution graph.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016150564A JP6261678B1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Laser alignment adjustment method and water jet laser processing machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016150564A JP6261678B1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Laser alignment adjustment method and water jet laser processing machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6261678B1 JP6261678B1 (en) | 2018-01-17 |
JP2018015808A true JP2018015808A (en) | 2018-02-01 |
Family
ID=60989266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016150564A Active JP6261678B1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Laser alignment adjustment method and water jet laser processing machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6261678B1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019155402A (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 株式会社アマダホールディングス | Centering method for laser beam and lase processing device |
KR20200125935A (en) * | 2018-03-01 | 2020-11-05 | 시노바 에스.에이 | Apparatus for fabricating workpieces with laser beams coupled to fluid jets using automatic laser-nozzle-alignment and method for aligning such beams |
EP3984687A1 (en) | 2020-10-16 | 2022-04-20 | Bystronic Laser AG | Beam processing head and beam processing method |
KR20220120487A (en) * | 2021-02-22 | 2022-08-30 | 주식회사 아큐레이저 | The laser apparatus |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118141510A (en) * | 2024-03-21 | 2024-06-07 | 武汉大学 | Medical water guide laser system |
CN118162739B (en) * | 2024-05-10 | 2024-07-30 | 西安晟光硅研半导体科技有限公司 | Integrated high-power high-energy laser micro-jet processing head |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009262163A (en) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Sugino Mach Ltd | Method and apparatus for alignment adjustment, and laser beam machining apparatus equipped with the same |
JP2011235347A (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Sugino Machine Ltd | Alignment regulation method, alignment regulation device, and laser beam machining device equipped with the alignment regulation device |
WO2016121116A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 株式会社牧野フライス製作所 | Laser processing machine and alignment adjustment method |
-
2016
- 2016-07-29 JP JP2016150564A patent/JP6261678B1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009262163A (en) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Sugino Mach Ltd | Method and apparatus for alignment adjustment, and laser beam machining apparatus equipped with the same |
JP2011235347A (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Sugino Machine Ltd | Alignment regulation method, alignment regulation device, and laser beam machining device equipped with the alignment regulation device |
WO2016121116A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 株式会社牧野フライス製作所 | Laser processing machine and alignment adjustment method |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200125935A (en) * | 2018-03-01 | 2020-11-05 | 시노바 에스.에이 | Apparatus for fabricating workpieces with laser beams coupled to fluid jets using automatic laser-nozzle-alignment and method for aligning such beams |
JP2021514849A (en) * | 2018-03-01 | 2021-06-17 | シノヴァ エスアーSynova Sa | Automatic laser-nozzle alignment device |
JP7360134B2 (en) | 2018-03-01 | 2023-10-12 | シノヴァ エスアー | Automatic laser-nozzle alignment device |
US11897052B2 (en) | 2018-03-01 | 2024-02-13 | Synova S.A. | Apparatus for machining a workpiece with a laser beam coupled into a fluid jet, with automatic laser-nozzle alignment; method of aligning such a beam |
KR102672099B1 (en) * | 2018-03-01 | 2024-06-05 | 시노바 에스.에이 | Apparatus for manufacturing workpieces with a laser beam coupled to a fluid jet using automatic laser-nozzle-alignment and method for aligning such beam |
JP2019155402A (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 株式会社アマダホールディングス | Centering method for laser beam and lase processing device |
WO2019176786A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 株式会社アマダホールディングス | Laser light centering method and laser processing device |
EP3984687A1 (en) | 2020-10-16 | 2022-04-20 | Bystronic Laser AG | Beam processing head and beam processing method |
WO2022079239A1 (en) | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Bystronic Laser Ag | Beam machining head and method for beam machining |
KR20220120487A (en) * | 2021-02-22 | 2022-08-30 | 주식회사 아큐레이저 | The laser apparatus |
KR102617436B1 (en) * | 2021-02-22 | 2023-12-27 | 주식회사 아큐레이저 | The laser apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6261678B1 (en) | 2018-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6261678B1 (en) | Laser alignment adjustment method and water jet laser processing machine | |
JP6395869B2 (en) | Laser processing machine and alignment adjustment method | |
US11192204B2 (en) | Laser machining system including laser machining head and imaging device | |
CN108568593B (en) | Laser processing apparatus | |
KR102692293B1 (en) | Laser processing device and laser processing method | |
JP2012096288A (en) | Laser optical system, repair apparatus and method using the same | |
JPWO2016121122A1 (en) | Laser processing machine and laser processing method | |
JP6997480B2 (en) | Laser scanning microscope, laser scanning microscope system and laser ablation system | |
KR20170038666A (en) | Sample positioning method and charged particle beam apparatus | |
JP2009056507A (en) | Laser machining apparatus | |
JP5689952B2 (en) | Liquid ejection device with optical system for observation | |
US11577339B2 (en) | Optical axis adjusting method for laser processing apparatus | |
KR20170088752A (en) | Laser machining apparatus | |
JP6157245B2 (en) | Laser processing apparatus and laser optical axis adjustment method | |
JP7355629B2 (en) | How to adjust laser processing equipment | |
JP6169330B2 (en) | Pattern drawing apparatus and pattern drawing method | |
JP6266155B1 (en) | Laser machine setup method and laser machine | |
CN117020449A (en) | Laser processing device and laser processing method | |
JP7496711B2 (en) | Laser processing equipment | |
US10460974B2 (en) | Wafer processing method and adhesive tape | |
JP2017185511A (en) | Laser processing method and laser processing device | |
JP2007268519A (en) | Liquid material feeding device | |
JP5917897B2 (en) | Defect correction apparatus and defect correction method using the same | |
KR20220134440A (en) | Microscope system | |
JP2017106778A (en) | Observation optical system-attached working device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171212 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6261678 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |