JP2019109125A - Measurement device, laser marking device, and measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様は、2つのレーザ光を用いる測定装置などに関する。 One embodiment of the present invention relates to a measurement device and the like using two laser beams.
2つのレーザ光を対象物に照射し、対象物におけるレーザ光の輝点の外観に基づき対象物の位置を測定する方法がある。このような測定方法は、例えば特許文献1などに開示されている。
There is a method of irradiating an object with two laser beams and measuring the position of the object based on the appearance of the bright spot of the laser beam on the object. Such a measurement method is disclosed, for example, in
対象物に照射された2つのレーザ光の輝点を撮像し、撮像した画像における各輝点の位置情報を用いて対象物の位置の測定を行うことがある。このような場合、画像における各輝点が、いずれのレーザ光によって生じた輝点であるかを特定することが求められることがある。2つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定するための技術が求められる。 There are cases in which bright spots of two laser beams emitted to an object are imaged, and the position information of the object is measured using position information of each bright spot in the imaged image. In such a case, it may be required to specify which laser light causes each bright spot in the image. There is a need for a technique for easily identifying each bright spot on an object generated by two laser beams.
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。 The present invention adopts the following means in order to solve the above-mentioned problems and the like. In the following description, in order to facilitate understanding of the invention, reference numerals and the like in the drawings are appended in parentheses, but each component of the present invention is not limited to the appended ones. It should be interpreted broadly to the extent that the vendor can understand technically.
本発明の一の手段は、
第1のレーザ光(LA)を対象物(33)に照射する第1の照射部(11A)と、
第2のレーザ光(LB)を前記対象物(33)に照射する第2の照射部(11B)と、
前記対象物(33)における前記第1のレーザ光(LA)の輝点である第1輝点(SA)、および前記対象物(33)における前記第2のレーザ光(LB)の輝点である第2輝点(SB)を含む画像を生成する撮像部(12)と、
前記撮像部(12)によって生成された前記画像に基づき前記対象物(33)の位置を測定する測定部(13)と、を備え、
前記第1のレーザ光(LA)を法線とする面と前記第2のレーザ光(LB)を法線とする面とは、非平行であり、
前記第1の照射部(11A)および前記第2の照射部(11B)は、前記第1のレーザ光(LA)および前記第2のレーザ光(LB)が点で交差し得ないように設けられる、
測定装置(1)である。
One means of the present invention is
A first irradiation unit (11A) for irradiating the object (33) with the first laser beam (LA);
A second irradiation unit (11B) for irradiating the object (33) with a second laser beam (LB);
At a first bright spot (SA) which is a bright spot of the first laser beam (LA) in the object (33) and at a bright spot of the second laser beam (LB) in the object (33) An imaging unit (12) that generates an image including a certain second bright spot (SB);
A measuring unit (13) for measuring the position of the object (33) based on the image generated by the imaging unit (12);
The plane normal to the first laser light (LA) and the plane normal to the second laser light (LB) are not parallel to each other,
The first irradiation unit (11A) and the second irradiation unit (11B) are provided such that the first laser light (LA) and the second laser light (LB) can not intersect at a point. Be
It is a measuring device (1).
上記構成の測定装置によれば、画像における2つの輝点がそれぞれ位置し得る範囲が、対象物の位置に関わらず重ならないので、たとえば、第1輝点の位置し得る範囲および第2輝点の位置し得る範囲をそれぞれ画像の上半分および下半分になるように撮像することで、画像における2つの輝点をそれぞれ第1輝点および第2輝点に簡易に対応付けることができる。 According to the measuring apparatus of the above configuration, the range in which the two bright spots in the image can be positioned does not overlap regardless of the position of the object, so for example, the range in which the first bright spot can be located and the second bright spot The two bright spots in the image can be easily associated with the first bright spot and the second bright spot, respectively, by imaging the range where the image can be positioned to be in the upper half and the lower half of the image.
上記測定装置において、好ましくは、
前記第2輝点(SB)は、前記第1輝点(SA)が発生する領域とは重ならない領域で発生する。
In the above measuring apparatus, preferably
The second bright spot (SB) occurs in a region not overlapping the region where the first bright spot (SA) is generated.
上記構成の測定装置によれば、画像における輝点が第1輝点および第2輝点のいずれであるかを、当該輝点が含まれる領域から簡易に特定することができる。 According to the measuring apparatus having the above configuration, it can be easily specified from the area including the bright spot whether the bright spot in the image is the first bright spot or the second bright spot.
本発明の別の手段は、
第1のレーザ光(LA)を対象物(33)に照射する第1の照射部(11A)と、
第2のレーザ光(LB)を前記対象物(33)に照射する第2の照射部(11B)と、
前記第1のレーザ光(LA)および前記第2のレーザ光(LB)を片方ずつ照射させる制御部(64)と、
前記第1のレーザ光(LA)が照射されるタイミングにおいて、前記対象物(33)における前記第1のレーザ光(LA)の輝点である第1輝点(SA)を含む第1画像を生成し、前記第2のレーザ光(LB)が照射されるタイミングにおいて、前記対象物(33)における前記第2のレーザ光(LB)の輝点である第2輝点(SB)を含む第2画像を生成する撮像部(12)と、
前記撮像部(12)によって生成された前記第1画像および前記第2画像に基づき前記対象物(33)の位置を測定する測定部(63)と、を備え、
前記第1のレーザ光(LA)を法線とする面と前記第2のレーザ光(LB)を法線とする面とは、非平行である、
測定装置(51)である。
Another means of the invention is
A first irradiation unit (11A) for irradiating the object (33) with the first laser beam (LA);
A second irradiation unit (11B) for irradiating the object (33) with a second laser beam (LB);
A control unit (64) for irradiating the first laser light (LA) and the second laser light (LB) one by one;
At a timing when the first laser beam (LA) is irradiated, a first image including a first bright spot (SA) which is a bright spot of the first laser beam (LA) in the object (33) is selected. A second bright spot (SB), which is a bright spot of the second laser beam (LB) in the object (33), at a timing when the second laser beam (LB) is generated. An imaging unit (12) that generates two images;
A measuring unit (63) for measuring the position of the object (33) based on the first image and the second image generated by the imaging unit (12);
The plane normal to the first laser light (LA) and the plane normal to the second laser light (LB) are not parallel to each other.
It is a measuring device (51).
上記構成の測定装置によれば、画像に映った1つの輝点が第1輝点および第2輝点のいずれであるかを、当該画像を生成したタイミングから簡易に特定することができるので、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、2つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定することができる。 According to the measuring apparatus having the above configuration, it can be easily specified from the timing at which the image is generated, which one of the first and second luminescent points is one of the bright spots in the image. It is possible to easily identify each bright spot on the object generated by the two laser beams without performing complicated processing such as storing in a memory the range in which each bright spot in the image may be located.
上記測定装置において、好ましくは、
前記対象物(33)は、前記第1輝点(SA)および前記第2輝点(SB)が最も近づいた状態における前記対象物(33)の位置である近接位置よりも前記第1の照射部(11A)に近接した位置、および前記近接位置よりも前記第1の照射部(11A)から離れた位置、の双方に位置し得る。
In the above measuring apparatus, preferably
The object (33) has the first illumination more than the proximity position which is the position of the object (33) in a state where the first bright spot (SA) and the second bright spot (SB) are closest to each other. It may be located at both a position close to the part (11A) and a position farther from the first irradiation part (11A) than the close position.
上記構成の測定装置によれば、たとえば、撮像部による撮影可能範囲、および対象物の位置の測定可能範囲が同じ場合、対象物が近接位置に対して第1の照射部側にだけ位置する場合、または対象物が近接位置に対して第1の照射部の反対側にだけ位置する場合と比べて、第1のレーザ光の対象物への入射角および第2のレーザ光の対象物への入射角を大きくすることができるので、対象物の位置の測定精度を高めることができる。また、たとえば、対象物が近接位置に存在している場合における、第1輝点の画像中の位置および第2輝点の画像中の位置を基準とすることで、基準とした各位置に対する、撮影された画像における第1輝点の位置および第2輝点の位置に基づき、対象物が近接位置に対して第1の照射部側に位置するか、または対象物が近接位置に対して第1の照射部の反対側に位置するかを簡易に特定することができる。 According to the measuring apparatus having the above-described configuration, for example, in the case where the imageable unit and the measurable range of the position of the object are the same, the object is located only on the first irradiation unit side with respect to the proximity position Or the angle of incidence of the first laser beam on the object and the second laser beam on the object, as compared to the case where the object is located only on the opposite side of the first irradiation section with respect to the proximity position. Since the incident angle can be increased, the measurement accuracy of the position of the object can be enhanced. Also, for example, with respect to each position as a reference, by using the position in the image of the first bright spot and the position in the image of the second bright spot when the object is in the proximity position, Based on the position of the first bright spot and the position of the second bright spot in the captured image, the target is positioned on the first irradiation unit side with respect to the close position, or It can be easily specified whether it is located on the opposite side of the 1 irradiation part.
上記測定装置において、好ましくは、
前記第1輝点(SA)の態様、および前記第2輝点(SB)の態様が同じである。
In the above measuring apparatus, preferably
The aspect of the first bright spot (SA) and the aspect of the second bright spot (SB) are the same.
第1輝点の態様および第2輝点の態様が同じである場合、画像における輝点の態様から当該輝点が第1輝点および第2輝点のいずれであるかを特定することが困難であるが、上記構成の測定装置によれば、画像における輝点を、たとえば、当該輝点の位置し得る範囲、および当該輝点を含む画像が生成されたタイミングから特定することができる。そのため、態様の異なる輝点を生成する照射部を個別に設計する必要がなく、比較的容易に装置を設計することなどが可能となる。 When the aspect of the first bright spot and the aspect of the second bright spot are the same, it is difficult to identify which of the first bright spot and the second bright spot the bright spot is from the aspect of the bright spot in the image However, according to the measuring device having the above configuration, the bright spot in the image can be identified, for example, from the range in which the bright spot can be located and the timing at which the image including the bright spot is generated. Therefore, it is not necessary to design the irradiation part which produces the luminescent point from which an aspect differs separately, and it becomes possible to design an apparatus comparatively easily.
上記測定装置において、好ましくは、
前記測定部(13,63)は、前記撮像部(12)によって撮像された前記画像における、前記第1輝点(SA)の位置および前記第2輝点(SB)の位置に基づき前記対象物(33)の位置を算出する。
In the above measuring apparatus, preferably
The measuring unit (13, 63) is configured to select the object based on a position of the first bright spot (SA) and a position of the second bright spot (SB) in the image captured by the imaging unit (12). Calculate the position of (33).
上記構成の測定装置によれば、たとえば、第1輝点および第2輝点の位置関係と対象物の位置との関係を示す情報、ならびに画像における第1輝点および第2輝点の間の距離と対象物の位置との関係を示す情報を用意することで、対象物が近接位置に対して第1の照射部側、および近接位置に対して第1の照射部の反対側のいずれに位置しているかの判定と合わせて、対象物の位置を正しく算出することができる。 According to the measuring apparatus having the above configuration, for example, information indicating the relationship between the positional relationship between the first and second bright spots and the position of the object, and the information between the first and second bright spots in the image. By preparing information indicating the relationship between the distance and the position of the object, the object is either on the side closer to the first irradiation unit with respect to the proximity position or on the opposite side of the first irradiation unit relative to the proximity position The position of the object can be correctly calculated together with the determination as to whether it is positioned.
上記測定装置において、好ましくは、
前記第1の照射部(11A)および前記第2の照射部(11B)は、前記第1のレーザ光(LA)および前記第2のレーザ光(LB)が点で交差し得るように設けられる。
In the above measuring apparatus, preferably
The first irradiation unit (11A) and the second irradiation unit (11B) are provided such that the first laser light (LA) and the second laser light (LB) can intersect at a point. .
上記構成の測定装置によれば、第1のレーザ光および第2のレーザ光が点で交差する近傍に対象物が位置する場合においても、第1輝点および第2輝点の各々が別個の画像に含まれるので、各輝点が第1の輝点および第2の輝点のいずれであるかを簡易に特定することができる。 According to the measuring apparatus having the above configuration, each of the first bright spot and the second bright spot is separate even when the object is located in the vicinity where the first laser beam and the second laser beam intersect at a point. Since it is included in the image, it can be easily specified whether each bright spot is the first bright spot or the second bright spot.
また、本発明の別の手段は、
上記の測定装置(1)と、
前記測定装置(1)によって測定された結果に基づき、対象物(33)にレーザマーキングを行うマーキング部(32)と、を備える、
レーザマーキング装置(31)である。
Also, another means of the present invention is
The measuring device (1) above,
And (d) a marking unit (32) for performing laser marking on the object (33) based on the result measured by the measuring device (1).
It is a laser marking device (31).
上記構成の測定装置によれば、例えば、画像における2つの輝点をそれぞれ第1輝点および第2輝点に簡易に対応付けることができる。これにより、対象物の位置を正しく測定することができるので、たとえば、対象物に段差が設けられている場合においても、測定結果に基づきレーザマーキング用のレーザ光の集光位置を正しく調整し、良好なマーキングパターンを形成することができる。 According to the measuring apparatus having the above configuration, for example, two bright spots in an image can be easily associated with the first bright spot and the second bright spot, respectively. Thereby, since the position of the object can be measured correctly, for example, even when the object is provided with a step, the condensing position of the laser beam for laser marking is properly adjusted based on the measurement result, Good marking patterns can be formed.
また、本発明の別の手段は、
上記の測定装置(51)と、
前記測定装置(51)によって測定された結果に基づき、対象物(33)にレーザマーキングを行うマーキング部(32)と、を備える、
レーザマーキング装置(81)である。
Also, another means of the present invention is
The above measuring device (51),
And (d) a marking unit (32) for performing laser marking on the object (33) based on the result measured by the measuring device (51).
It is a laser marking device (81).
上記構成の測定装置によれば、例えば、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、2つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定することができる。これにより、対象物の位置を正しく測定することができるので、たとえば、対象物に段差が設けられている場合においても、測定結果に基づきレーザマーキング用のレーザ光の集光位置を正しく調整し、良好なマーキングパターンを形成することができる。 According to the measuring apparatus having the above configuration, for example, each bright spot on the object generated by the two laser beams is processed without performing complicated processing such as storing in memory the range in which each bright spot in the image may be located. It can be easily identified. Thereby, since the position of the object can be measured correctly, for example, even when the object is provided with a step, the condensing position of the laser beam for laser marking is properly adjusted based on the measurement result, Good marking patterns can be formed.
また、本発明の別の手段は、
第1のレーザ光(LA)を対象物(33)に照射する第1の照射部(11A)と、第2のレーザ光(LB)を前記対象物(33)に照射する第2の照射部(11B)と、を備える測定装置(1)における測定方法であって、
前記対象物(33)における前記第1のレーザ光(LA)の輝点である第1輝点(SA)、および前記対象物(33)における前記第2のレーザ光(LB)の輝点である第2輝点(SB)を含む画像を生成するステップと、
生成した前記画像に基づき前記対象物(33)の位置を測定するステップと、を有し、
前記第1のレーザ光(LA)を法線とする面と前記第2のレーザ光(LB)を法線とする面とは、非平行であり、
前記第1の照射部(11A)および前記第2の照射部(11B)は、前記第1のレーザ光(LA)および前記第2のレーザ光(LB)が点で交差し得ないように設けられる、
測定方法である。
Also, another means of the present invention is
A first irradiation unit (11A) for irradiating the object (33) with a first laser beam (LA), and a second irradiation unit for irradiating the object (33) with a second laser beam (LB) (11B), and the measuring method in the measuring device (1),
At a first bright spot (SA) which is a bright spot of the first laser beam (LA) in the object (33) and at a bright spot of the second laser beam (LB) in the object (33) Generating an image including a second bright spot (SB);
Measuring the position of the object (33) based on the generated image.
The plane normal to the first laser light (LA) and the plane normal to the second laser light (LB) are not parallel to each other,
The first irradiation unit (11A) and the second irradiation unit (11B) are provided such that the first laser light (LA) and the second laser light (LB) can not intersect at a point. Be
It is a measurement method.
上記構成の測定装置によれば、画像における2つの輝点がそれぞれ位置し得る範囲が、対象物の位置に関わらず重ならないので、たとえば、第1輝点の位置し得る範囲および第2輝点の位置し得る範囲をそれぞれ画像の上半分および下半分になるように撮像することで、画像における2つの輝点をそれぞれ第1輝点および第2輝点に簡易に対応付けることができる。 According to the measuring apparatus of the above configuration, the range in which the two bright spots in the image can be positioned does not overlap regardless of the position of the object, so for example, the range in which the first bright spot can be located and the second bright spot The two bright spots in the image can be easily associated with the first bright spot and the second bright spot, respectively, by imaging the range where the image can be positioned to be in the upper half and the lower half of the image.
また、本発明の別の手段は、
第1のレーザ光(LA)を対象物(33)に照射する第1の照射部(11A)と、第2のレーザ光(LB)を前記対象物(33)に照射する第2の照射部(11B)と、を備える測定装置(51)における測定方法であって、
前記第1のレーザ光(LA)を照射し、前記対象物(33)における前記第1のレーザ光(LA)の輝点である第1輝点(SA)を含む第1画像を生成するステップと、
前記第2のレーザ光(LB)を照射し、前記対象物(33)における前記第2のレーザ光(LB)の輝点である第2輝点(SB)を含む第2画像を生成するステップと、
生成した前記第1画像および前記第2画像に基づき前記対象物(33)の位置を測定するステップと、を有し、
前記第1のレーザ光(LA)を法線とする面と前記第2のレーザ光(LB)を法線とする面とは、非平行である、
測定方法である。
Also, another means of the present invention is
A first irradiation unit (11A) for irradiating the object (33) with a first laser beam (LA), and a second irradiation unit for irradiating the object (33) with a second laser beam (LB) (11B), and the measuring method in the measuring device (51),
Irradiating the first laser beam (LA) to generate a first image including a first bright spot (SA) which is a bright spot of the first laser beam (LA) on the object (33); When,
Irradiating the second laser beam (LB) to generate a second image including a second bright spot (SB) which is a bright spot of the second laser beam (LB) in the object (33) When,
Measuring the position of the object (33) based on the generated first image and the second image;
The plane normal to the first laser light (LA) and the plane normal to the second laser light (LB) are not parallel to each other.
It is a measurement method.
上記構成の測定装置によれば、画像に映った1つの輝点が第1輝点および第2輝点のいずれであるかを、当該画像を生成したタイミングから簡易に特定することができるので、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、2つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定することができる。 According to the measuring apparatus having the above configuration, it can be easily specified from the timing at which the image is generated, which one of the first and second luminescent points is one of the bright spots in the image. It is possible to easily identify each bright spot on the object generated by the two laser beams without performing complicated processing such as storing in a memory the range in which each bright spot in the image may be located.
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
1.実施形態1
(1)レーザマーキング装置の構成例
(2)動作例
(3)まとめ
2.実施形態2
(1)レーザマーキング装置の構成例
(2)動作例
(3)比較例
(4)まとめ
3.補足事項
Embodiments according to the present invention will be described according to the following configuration. However, the embodiments described below are merely examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not to be interpreted in a limited manner. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
1.
(1) Configuration example of laser marking device (2) Operation example (3)
(1) Configuration example of laser marking device (2) Operation example (3) Comparative example (4) Summary 3. Supplementary items
<1.実施形態1>
<(1)レーザマーキング装置の構成例>
実施形態1の測定装置は、2つのレーザ光を、点で交差し得ないように対象物に照射する構成としている点を特徴のひとつとする。
<1.
<(1) Configuration Example of Laser Marking Device>
One feature of the measuring apparatus of the first embodiment is that the object is irradiated with two laser beams so that they can not cross each other at points.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施形態1のレーザマーキング装置の構成を示す図である。図1に示されるように、実施形態1のレーザマーキング装置31は、測定装置1およびマーキング部32を含んで構成される。測定装置1は、レーザ光源11A、レーザ光源11B、カメラ12、および測定部13を含んで構成される。本実施形態においては、レーザマーキング装置31は、マーキング用のレーザ(図示せず)のレーザ光を用いて対象物33に対してマーキングを行う。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the configuration of the laser marking device of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
詳細には、レーザマーキングを行う場合、マーキング用のレーザを対象物33の表面に集光することで、対象物33にマーキングが施される。たとえば、マーキング対象物の表面に段差が存在しない場合、マーキングを行っている間、マーキング用のレーザと当該表面との間の距離を容易に一定に保つことができる。すなわち、マーキングを行っている間、マーキング用のレーザは当該表面に集光されるので、良好なマーキングが行われる。
In detail, when performing laser marking, marking is performed on the
図1に示すように、対象物33における表面に段差が存在する場合、マーキング用のレーザと対象物33の表面(以下、測定対象面33Aと称する。)との間の距離が変化するので、マーキング用のレーザを測定対象面33Aに集光するために、測定対象面33Aの位置の測定が求められる。なお、マーキングの対象物33に段差がない場合であっても、対象物33の高さにばらつきがあり、マーキング用のレーザと対象物との距離が変化する場合には、測定対象面33Aの位置の測定が必要となる場合がある。ここで、対象物33は、たとえば、表面に段差が存在する製品であり、トレーサビリティを確保するための識別子、具体的にはマイクロQRコード、およびロゴなどが刻印される。
As shown in FIG. 1, when there is a step on the surface of the
<レーザ光源11Aおよび11B>
レーザ光源11Aは、レーザ光LAを対象物33に照射する。レーザ光源11Bは、レーザ光LBを対象物33に照射する。詳細には、レーザ光源11Aおよび11Bは、レーザ光LAを法線とする面とレーザ光LBを法線とする面とが、非平行になるように保持部(図示せず)によって固定される。レーザ光源11Aおよび11Bは、本発明でいう「照射部」の一具体例である。本実施形態においては、レーザ光源11Aおよび11Bは、半導体レーザであり、レーザ光LAおよびLBが点で交差し得ないように保持部(図示せず)によって固定される。ここで、「レーザ光LAおよびLBが点で交差し得ない」とは、対象物33が設けられない場合において、レーザ光LAおよびLBが一点で交差する状態になり得ないことを意味する。対象物33における測定対象面33Aでは、レーザ光LAおよびLBによって輝点SAおよび輝点SBがそれぞれ生成される。なお、レーザ光源11Aおよび11Bは、半導体レーザ以外の種類のレーザであってもよい。
<
The
<定義>
本明細書では、輝点SA1および輝点SB1が最も近づいた状態における対象物33の位置を「近接位置」と定義する。対象物33が近接位置に存在する状態において、輝点SAおよびSBを含み、かつレーザ光LAの入射角αの大きさおよびレーザ光LBの入射角αの大きさが同じになる平面を「基準面SS」と定義する。基準面SSの法線であって輝点SAおよび輝点SBを結ぶ線分の中点を通る法線を、「中点法線NV」と定義する。基準面SSに対してレーザ光源11Aおよび11B側を「光源側」と称する。また、基準面SSに対してレーザ光源11Aおよび11Bの反対側を「非光源側」と称する。図1の例では、測定対象面33Aと基準面SSとは平行である。また、測定対象面33Aは、光源側に位置する。また、レーザ光LBは、レーザ光LAに対して奥側に位置する。
<Definition>
In the present specification, the position of the
<輝点の態様>
本実施形態においては、輝点SAの態様、および輝点SBの態様が同じである。具体的には、レーザ光源11Aおよび11Bは、たとえば、同じ種類のレーザである。また、レーザ光源11Aと輝点SAとの間の距離、およびレーザ光源11Bと輝点SBとの間の距離が、略同じである。このため、輝点SAおよび輝点SBについて、たとえば、サイズ、明るさ、形状、および色などの態様が同じとなる。
<Aspect of bright spot>
In the present embodiment, the aspect of the bright spot SA and the aspect of the bright spot SB are the same. Specifically, the
<対象物33の位置>
対象物33は、近接位置よりもレーザ光源11Aおよび11Bに近接した位置、および近接位置よりもレーザ光源11Aおよび11Bから離れた位置、の双方に位置し得る。本実施形態においては、対象物33が近接位置に存在する状態では、測定対象面33Aが基準面SSに位置する。すなわち、測定対象面33Aは、基準面SSよりもレーザ光源11Aおよび11Bに近接した位置、および基準面SSよりもレーザ光源11Aおよび11Bから離れた位置、の双方に位置し得る。
<Position of
The
<カメラ12>
カメラ12は、輝点SAおよび輝点SBを含む画像を生成する。なお、本実施形態のカメラ12は、本発明でいう「撮像部」の一具体例である。本実施形態においては、カメラ12は、白黒またはカラーの画像を撮像可能な撮像素子を有し、測定部13から撮像命令を受けて、受けた撮像命令に従って、対象物33における測定対象面33Aを撮像して画像を生成する。
<
The
カメラ12は、光源側において、中点法線NVに光軸が沿うように設けられる。カメラ12は、たとえば、テレセントリック光学系を有しており、撮像可能範囲FRは、カメラ12からの距離によって変化しない。測定可能範囲MRは、輝点SAおよびSBが撮像可能範囲FRに収まる範囲である。
The
図2〜図4は、それぞれ実施形態1のカメラによって生成された画像の一例を示す図である。イメージISAおよびISBは、それぞれ輝点SAおよび輝点SBのイメージである。図2には、測定対象面33Aが基準面SSに位置に存在する場合における画像が示される。図2に示す状態において、イメージISAからイメージISBへ向かう軸を、Y軸と定義する。また、イメージISAからイメージISBへ向かうベクトルを、測定ベクトルMVと定義する。図2では、測定ベクトルMVは、Y軸に平行である。
2 to 4 each show an example of an image generated by the camera of the first embodiment. Images ISA and ISB are images of bright point SA and bright point SB, respectively. FIG. 2 shows an image when the
図3には、測定対象面33Aが、基準面SSに対してレーザ光源11Aおよび11B側に距離Dvだけ離れた位置に存在する場合における画像が示される。図3では、測定ベクトルMVのY軸に対する角度(以下、対象角度とも称する。)は、画像に向かって時計回りを正とした場合、+βである。ここで、βは正である。
FIG. 3 shows an image in the case where the surface to be measured 33A is located at a distance Dv from the reference surface SS on the
図4には、測定対象面33Aが、基準面SSに対してレーザ光源11Aおよび11Bの反対側に距離Dvだけ離れた位置に存在する場合における画像が示される。図4では、対象角度は、−βである。
FIG. 4 shows an image in the case where the surface to be measured 33A is located at a distance Dv on the opposite side of the
図2〜図4に示すように、撮像された画像では、輝点SAおよび輝点SBの態様が略同じである。本実施形態では、輝点SBは、輝点SAが発生する領域とは重ならない領域で発生する。この例では、イメージISAおよびISBは、測定対象面33Aの位置に関わらず、それぞれ画像の下半分および上半分に含まれる。このように、画像において、イメージISAが位置する範囲、およびイメージISBが位置する範囲が異なるため、輝点の態様が同じであっても、各輝点の生成元のレーザ光を簡易に特定することができる。また、イメージISAからイメージISBへ向かうベクトルとY軸とのなす角度に基づき、測定対象面33Aが光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することができる。カメラ12は、生成した画像を含む画像情報を測定部13へ出力する。
As shown in FIGS. 2 to 4, in the captured image, the aspect of the bright point SA and the bright point SB is substantially the same. In the present embodiment, the bright spot SB occurs in a region not overlapping the region where the bright spot SA occurs. In this example, the images ISA and ISB are included in the lower half and the upper half of the image, respectively, regardless of the position of the
<測定部13>
図1〜図4に示すように、測定部13は、カメラ12によって生成された画像に基づき測定対象面33Aの位置を測定する。詳細には、測定部13は、カメラ12によって撮像された画像における、輝点SAおよび輝点SBの位置に基づき測定対象面33Aの位置を算出する。本実施形態においては、測定部13は、輝点SAおよび輝点SBの位置関係に基づき測定対象面33Aの位置を算出する。詳細には、測定部13は、マーキング部32から測定命令を受信して、受信した測定命令に従って撮像命令をカメラ12へ出力する。測定部13は、撮像命令に対する応答である画像情報をカメラ12から受けて、受けた画像情報に基づき距離Dvを算出する。
<
As shown in FIGS. 1 to 4, the measuring
詳細には、測定部13は、たとえば、受けた画像情報に基づき対象角度を算出する。より詳細には、測定部13は、たとえば、画像におけるイメージISAの周辺において、画素の座標と画素の明るさとの対応関係を示す曲面を算出し、算出した曲面のピークの座標をイメージISAの座標として取得する。測定部13は、画像におけるイメージISBについても同様に座標を取得する。測定部13は、取得したイメージISAの座標およびイメージISBの座標に基づき対象角度を算出する。なお、測定部13は、上記の曲面を算出する際に、1つおきの画素、または2つおきの画素などを用いることで画素を間引いてもよい。
In detail, the measuring
測定部13は、算出した対象角度の正負に基づき、測定対象面33Aが基準面SSに対してレーザ光源11A側およびレーザ光源11Aの反対側のいずれに位置するかを判定する。
The measuring
なお、測定部13は、対象角度の代わりに、たとえば、対象物33が近接位置に存在している場合におけるイメージISAおよびISBの画像中の位置を基準として用いてもよい。図1に示す配置では、測定部13は、測定対象面33Aが基準面SSに位置している場合におけるイメージISAおよびISBの画像中の位置すなわち図2に示すイメージISAおよびISBの画像中の位置を基準として用いる。この場合、測定部13は、たとえば、撮像された画像において、イメージISAが、基準としたイメージISAに対して左側に位置する場合、測定対象面33Aが光源側に位置すると判定する。一方、測定部13は、たとえば、撮像された画像において、イメージISAが、基準としたイメージISAに対して右側に位置する場合、測定対象面33Aが非光源側に位置すると判定する。
The measuring
測定部13は、算出した対象角度に基づき、測定対象面33Aおよび基準面SSの間の距離Dvを算出する。具体的には、測定部13は、たとえば、対象角度と距離Dvとの対応関係を示す式を保持しており、当該式を用いて対象角度から距離Dvを算出する。なお、測定部13は、上記の式の代わりに、たとえば、複数の対象角度と当該複数の距離Dvとの対応関係を示すテーブルを用いてもよい。
The
測定部13は、測定対象面33Aが基準面SSに対してレーザ光源11A側に位置すると判定した場合、基準面SSと中点法線NVとの交点から中点法線NVに沿って光源側に距離Dv離れた位置を測定対象面33AにおけるドットMDの位置として算出する。一方、測定部13は、測定対象面33Aが基準面SSに対してレーザ光源11Aの反対側に位置すると判定した場合、上記交点から中点法線NVに沿って非光源側に距離Dv離れた位置を測定対象面33AにおけるドットMDの位置として算出する。測定部13は、算出結果を含む距離情報をマーキング部32へ送信する。
If the
<マーキング部32>
図1に示すように、マーキング部32は、測定装置1における測定部13によって測定された結果に基づき、対象物33における測定対象面33Aにレーザマーキングを行う。本実施形態においては、マーキング部32は、たとえば、測定対象面33Aにおいて、ドット単位でマーキングをおこなう。詳細には、マーキング部32は、たとえば、測定対象面33Aにおける対象のドットMDに対するマーキングを行う場合、測定命令を測定部13へ送信し、測定命令に対する応答である距離情報を測定部13から受信する。マーキング部32は、受信した距離情報に基づき、マーキング用のレーザと測定対象面33Aとの間の距離を取得し、取得した距離に基づきマーキング用のレーザの集光位置を調整する。そして、マーキング部32は、マーキング用のレーザを発振させてドットMDをマーキングする。なお、マーキング部32によるマーキングは、従来からある種々の方法を採用してもよい。
<Marking
As shown in FIG. 1, the marking
<(2)動作例>
次に、本実施形態のレーザマーキング装置におけるマーキング処理について、図5を参照しながら説明する。図5は、実施形態1のレーザマーキング装置におけるマーキング処理を示すフローチャートである。
<(2) Operation example>
Next, the marking process in the laser marking apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a marking process in the laser marking device of the first embodiment.
<S102>
マーキング部32が対象のドットMDのマーキングを行う場合において、マーキング部32が測定命令を測定部13へ送信した状況を想定する。測定部13は、マーキング部32から測定命令を受信し、受信した測定命令に従って撮像命令をカメラ12へ出力する。また、レーザ光源11Aおよび11Bは、レーザ光LAおよびLBをそれぞれ測定対象面33Aへ照射する(S102)。
<S102>
It is assumed that the marking
<S104>
カメラ12は、測定部13から撮像命令を受けると、対象物33における測定対象面33Aを撮像して画像を生成し、生成した画像を含む画像情報を測定部13へ出力する(S104)。
<S104>
When the
<S106>
次に、測定部13は、カメラ12から画像情報を受けると、受けた画像情報に含まれる画像を分析し、画像における輝点SAおよびSBの位置を取得する(S106)。
<S106>
Next, when receiving the image information from the
<S108>
次に、測定部13は、取得した画像における輝点SAおよびSBの位置に基づき対象角度を算出する(S108)。
<S108>
Next, the
<S110〜S114>
次に、測定部13は、図3に示すように対象角度が正の場合(S110でYES)、対象物33における測定対象面33Aが基準面SSに対してレーザ光源11Aおよび11B側に位置すると判定する(S112)。
<S110 to S114>
Next, when the target angle is positive as shown in FIG. 3 (YES in S110),
一方、測定部13は、図4に示すように、対象角度が負の場合(S110でNO)、対象物33における測定対象面33Aが基準面SSに対してレーザ光源11Aおよび11Bの反対側に位置すると判定する(S114)。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the target angle is negative (NO in S110), the
<S116>
次に、測定部13は、たとえば、対象角度と距離Dvとの対応関係を示す式を用いて、算出した対象角度から距離Dvを算出する(S116)。
<S116>
Next, the measuring
<S118>
次に、測定部13は、算出した距離Dvおよび判定結果に基づき、対象物33における測定対象面33Aの位置を算出し、算出結果を含む距離情報をマーキング部32へ送信する(S118)。
<S118>
Next, the
<S120>
次に、マーキング部32は、測定部13から距離情報を受信すると、受信した距離情報に基づき、マーキング用のレーザの集光位置を調整し、マーキング用のレーザを発振させて対象のドットMDをマーキングする(S120)。
<S120>
Next, when the marking
<S122>
次に、マーキング部32によって対象のドットMDのマーキングが完了すると、レーザマーキング装置31におけるマーキング処理が終了する(S122)。
<S122>
Next, when the marking of the target dot MD is completed by the marking
<(3)まとめ>
上記構成の測定装置によれば、画像における2つの輝点がそれぞれ位置し得る範囲が、対象物33の位置に関わらず重ならないので、たとえば、輝点SAの位置し得る範囲および輝点SBの位置し得る範囲をそれぞれ画像の上半分および下半分になるように撮像することで、画像における2つの輝点をそれぞれ輝点SAおよび輝点SBに簡易に対応付けることができる。
<(3) Summary>
According to the measuring apparatus of the above configuration, the range in which the two bright spots in the image can be positioned does not overlap regardless of the position of the
上記構成の測定装置では、輝点SBが、輝点SAが発生する領域とは重ならない領域で発生するため、画像における輝点が輝点SAおよび輝点SBのいずれであるかを、当該輝点が含まれる領域から簡易に特定することができる。 In the measuring apparatus having the above configuration, the bright spot SB occurs in a region not overlapping the region where the bright spot SA occurs, so the bright spot in the image is either the bright spot SA or the bright spot SB, the bright spot It can be easily identified from the area where the point is included.
上記構成の測定装置では、対象物33が、近接位置よりもレーザ光源11Aに近接した位置、および近接位置よりもレーザ光源11Aから離れた位置、の双方に位置し得る。これにより、たとえば、カメラ12による撮像可能範囲FR、および対象物33の位置の測定可能範囲MRが同じ場合、対象物33が近接位置に対してレーザ光源11A側にだけ位置する場合、または対象物33が近接位置に対してレーザ光源11Aの反対側にだけ位置する場合と比べて、レーザ光LAの対象物33への入射角およびレーザ光LBの対象物33への入射角を大きくすることができるので、対象物33の位置の測定精度を高めることができる。また、たとえば、対象物33が近接位置に存在している場合における、輝点SAの画像中の位置および輝点SBの画像中の位置を基準とすることで、基準とした各位置に対する、撮像された画像における輝点SAの位置および輝点SBの位置に基づき、対象物33が近接位置に対してレーザ光源11A側に位置するか、または対象物33が近接位置に対してレーザ光源11Aの反対側に位置するかを簡易に特定することができる。
In the measurement apparatus of the above configuration, the
上記構成の測定装置では、輝点SAの態様、および輝点SBの態様が同じであるため、画像における輝点の態様から当該輝点が輝点SAおよび輝点SBのいずれであるかを特定することが困難であるが、画像における輝点を、当該輝点の位置し得る範囲から特定することができる。そのため、態様の異なる輝点を生成するレーザ光源を個別に設計する必要がなく、比較的容易に測定装置を設計することなどが可能となる。 In the measuring apparatus having the above configuration, since the aspect of the bright spot SA and the aspect of the bright spot SB are the same, it is specified from the aspect of the bright spot in the image whether the bright spot is the bright spot SA or the bright spot SB. Although it is difficult to do, bright spots in the image can be specified from the range in which the bright spots can be located. Therefore, it is possible to design the measuring apparatus relatively easily, without the need to individually design the laser light sources for generating the bright spots having different aspects.
上記構成の測定装置では、測定部13が、カメラ12によって撮像された画像における、輝点SAの位置および輝点SBの位置に基づき対象物33の位置を算出するため、輝点SAおよび輝点SBの位置関係と対象物33の位置との関係を示す情報を用意することで、対象物33が近接位置に対してレーザ光源11A側、および近接位置に対してレーザ光源11Aの反対側のいずれに位置しているかの判定と合わせて、対象物33の位置を正しく算出することができる。
In the measurement apparatus having the above configuration, the
<2.実施形態2>
次に、本発明の実施形態2について説明する。実施形態2の測定装置は、2つのレーザ光を別個のタイミングで対象物33に照射し、各タイミングにおいて撮像された2枚の画像に基づき対象物33の位置を測定する構成としている点を特徴のひとつとする。
<2.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The measuring apparatus according to the second embodiment is characterized in that two laser beams are irradiated to the
図6は、実施形態2のレーザマーキング装置の構成を示す図である。本実施形態は、実施形態1と比較して、測定部13が測定部63に置き換えられ、さらに制御部64を備える点で相違し、それ以外については同様である。以下、本実施形態が実施形態1の内容と相違する点について具体的に説明する。
FIG. 6 is a view showing the configuration of the laser marking device of the second embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
<(1)レーザマーキング装置の構成例>
図6に示されるように、本実施形態のレーザマーキング装置81は、マーキング部32および測定装置51を含んで構成される。測定装置51は、レーザ光源11A、レーザ光源11B、カメラ12、測定部63、および制御部64を含んで構成される。
<(1) Configuration Example of Laser Marking Device>
As shown in FIG. 6, the
<レーザ光源11Aおよび11B>
本実施形態においては、レーザ光源11Aおよび11Bは、レーザ光LAおよびLBが交差し得るように設けられる。ここで、「レーザ光LAおよびLBが点で交差し得る」とは、対象物33が設けられない場合において、レーザ光LAおよびLBが一点で交差する状態になり得ることを意味する。具体的には、レーザ光LAおよびLBは、対象物33が設けられない場合において、交点CSにおいて角度γで交差する。角度γを二等分する二等分線Bisを法線とする平面であって交点CSを含む平面を「正反射面MRS」と定義する。実施形態2では、正反射面MRSに対してレーザ光源11Aおよび11B側を「光源側」とする。また、正反射面MRSに対してレーザ光源11Aおよび11Bの反対側を「非光源側」とする。図6の例では、カメラ12は、光源側において、二等分線Bisに光軸が沿うように設けられる。測定対象面33Aと正反射面MRSとは平行である。また、測定対象面33Aは、光源側に位置する。
<
In the present embodiment, the
<制御部64>
制御部64は、レーザ光源11Aおよび11Bに対して、レーザ光LAおよびLBを片方ずつ、タイミングをずらして照射させる。本実施形態においては、制御部64は、たとえば、マーキング部32から測定命令を受けると、期間PAおよび期間PBを設定する。ここで、期間PAおよびPBは、重複しない。制御部64は、期間PAにおいてレーザ光源11Aに対してレーザ光LAを照射させるとともに、オン信号SAを測定部63へ出力する。そして、制御部64は、期間PBにおいてレーザ光源11Bに対してレーザ光LBを照射させるとともに、オン信号SBを測定部63へ出力する。
<Control unit 64>
The control unit 64 causes the
<カメラ12および測定部63>
カメラ12は、レーザ光LAが照射されるタイミングにおいて、対象物33におけるレーザ光LAの輝点である輝点SAを含む第1画像を生成し、レーザ光LBが照射されるタイミングにおいて、対象物33におけるレーザ光LBの輝点である輝点SBを含む第2画像を生成する。
<
The
図7は、実施形態2のカメラによって生成された第1画像の一例を示す図である。図8は、実施形態2のカメラによって生成された第2画像の一例を示す図である。図7および図8には、測定対象面33Aが、正反射面MRSに対してレーザ光源11Aおよび11B側に距離Dvだけ離れた位置に存在する場合における画像が示される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a first image generated by the camera of the second embodiment. FIG. 8 is a view showing an example of a second image generated by the camera of the second embodiment. FIGS. 7 and 8 show images when the
測定部63は、たとえば、マーキング部32から測定命令を受けた後、制御部64からオン信号SAを受けると、撮像命令をカメラ12へ出力する。カメラ12は、測定部63から撮像命令を受けて、受けた撮像命令に従って、輝点SAを含む第1画像(図7参照)を撮像し、撮像した第1画像を含む第1画像情報を測定部63へ出力する。測定部63は、第1画像情報をカメラ12から受けて、受けた第1画像情報を保持する。
For example, after receiving the measurement instruction from the marking
そして、測定部63は、制御部64からオン信号SBを受けると、撮像命令をカメラ12へ出力する。カメラ12は、測定部63から撮像命令を受けて、受けた撮像命令に従って、輝点SBを含む第2画像(図8参照)を撮像し、撮像した第2画像を含む第2画像情報を測定部63へ出力する。測定部63は、第2画像情報をカメラ12から受けて、受けた第2画像情報を保持する。図7および図8に示すように、イメージISAは第1画像に含まれ、イメージISBは第2画像に含まれるため、各輝点の生成元のレーザ光を特定することができる。
Then, upon receiving the on signal SB from the control unit 64, the measuring
図9は、実施形態2の測定部によって合成された合成画像の一例を示す図である。測定部63は、カメラ12によって生成された第1画像および第2画像に基づき対象物33の位置を測定する。本実施形態では、測定部63は、第1画像情報および第2画像情報に基づき、第1画像および第2画像を合成した合成画像を生成する。
FIG. 9 is a view showing an example of a combined image combined by the measurement unit of the second embodiment. The measuring
測定部63は、たとえば、合成画像において、イメージISAおよびISBの並び順に基づき、測定対象面33Aが正反射面MRSに対してレーザ光源11A側およびレーザ光源11Aの反対側のいずれに位置するかを判定する。
また、測定部63は、たとえば、合成画像に基づき、当該合成画像におけるイメージISAとISBとの間の距離IDhを算出する。測定部63は、算出した距離IDhに基づき、測定対象面33Aおよび正反射面MRSの間の距離Dvを算出する。具体的には、測定対象面33Aにおける輝点SAとSBとの間の距離Dhは、正反射面MRSと測定対象面33Aとの間の距離Dvに応じて変化する(図6参照)。したがって、画像における距離IDhに基づき、距離Dvを算出することが可能である。
The measuring
本実施形態では、測定部63は、たとえば、距離IDhと距離Dvとの対応関係を示す式を保持しており、当該式を用いて距離IDhから距離Dvを算出する。なお、測定部63は、上記の式の代わりに、たとえば、複数の距離IDhと当該複数の距離Dvとの対応関係を示すテーブルを用いてもよい。
In the present embodiment, the measuring
測定部63は、測定対象面33Aが正反射面MRSに対してレーザ光源11A側に位置すると判定した場合、交点CSから二等分線Bisに沿って光源側に距離Dv離れた位置を測定対象面33AにおけるドットMDの位置として算出する。一方、測定部63は、測定対象面33Aが正反射面MRSに対してレーザ光源11Aの反対側に位置すると判定した場合、交点CSから二等分線Bisに沿って非光源側に距離Dv離れた位置を測定対象面33AにおけるドットMDの位置として算出する。測定部63は、算出結果を含む距離情報をマーキング部32へ送信する。
When it is determined that the
<(2)動作例>
次に、本実施形態のレーザマーキング装置におけるマーキング処理について、図10を参照しながら説明する。図10は、実施形態2のレーザマーキング装置におけるマーキング処理を示すフローチャートである。
<(2) Operation example>
Next, the marking process in the laser marking device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing a marking process in the laser marking device of the second embodiment.
<S202>
マーキング部32が対象のドットMDのマーキングを行う場合において、マーキング部32が測定命令を測定部63および制御部64へ送信した状況を想定する。制御部64は、マーキング部32から測定命令を受けると、期間PAおよび期間PBを設定する(S202)。
<S202>
In a case where the marking
<S204>
次に、制御部64は、期間PAにおいてレーザ光源11Aに対してレーザ光LAを照射させるとともに、オン信号SAを測定部63へ出力する(S204)。
<S204>
Next, the control unit 64 causes the
<S206>
次に、測定部63は、マーキング部32から測定命令を受けた後、制御部64からオン信号SAを受けると、撮像命令をカメラ12へ出力し、撮像命令の応答である第1画像情報をカメラ12から受けて保持する(S206)。
<S206>
Next, after receiving the measurement instruction from the marking
<S208>
次に、制御部64は、期間PAの終了タイミングにおいて、レーザ光源11Aに対してレーザ光LAの照射を停止させる(S208)。
<S208>
Next, the control unit 64 causes the
<S210>
次に、制御部64は、期間PBにおいてレーザ光源11Bに対してレーザ光LBを照射させるとともに、オン信号SBを測定部63へ出力する(S210)。
<S210>
Next, the control unit 64 causes the
<S212>
次に、測定部63は、制御部64からオン信号SBを受けると、撮像命令をカメラ12へ出力し、撮像命令の応答である第2画像情報をカメラ12から受けて保持する(S212)。
<S212>
Next, upon receiving the on signal SB from the control unit 64, the measuring
<S214>
次に、制御部64は、期間PBの終了タイミングにおいて、レーザ光源11Bに対してレーザ光LBの照射を停止させる(S214)。
<S214>
Next, the control unit 64 causes the
<S216>
次に、測定部63は、第1画像情報および第2画像情報に基づき合成画像を生成する(S216)。
<S216>
Next, the
<S218〜S222>
次に、測定部63は、図9に示すように、合成画像において、イメージISAが、イメージISBに対して左側に位置する場合(S218でYES)、対象物33における測定対象面33Aが正反射面MRSに対してレーザ光源11Aおよび11B側に位置すると判定する(S220)。
<S218 to S222>
Next, as shown in FIG. 9, when the image ISA is positioned on the left side with respect to the image ISB as shown in FIG. 9 (YES in S218), the
一方、測定部63は、図9に示す場合と異なり、合成画像において、イメージISAが、イメージISBに対して右側に位置する場合(S218でNO)、対象物33における測定対象面33Aが正反射面MRSに対してレーザ光源11Aおよび11Bの反対側に位置すると判定する(S222)。
On the other hand, unlike the case shown in FIG. 9, when the image ISA is positioned on the right side with respect to the image ISB in the composite image (NO in S218), the
<S224>
次に、測定部63は、合成画像を分析し、画像における2つのイメージ間の距離IDhを算出する(S224)。
<S224>
Next, the
<S226>
次に、測定部63は、たとえば、距離IDhと距離Dvとの対応関係を示す式を用いて、算出した距離IDhから距離Dvを算出する(S226)。
<S226>
Next, the measuring
<S228>
次に、測定部63は、算出した距離Dvおよび判定結果に基づき、対象物33における測定対象面33Aの位置を算出し、算出結果を含む距離情報をマーキング部32へ送信する(S228)。
<S228>
Next, the measuring
<S230>
次に、マーキング部32は、測定部63から距離情報を受信すると、受信した距離情報に基づき、マーキング用のレーザの集光位置を調整し、マーキング用のレーザを発振させて対象のドットMDをマーキングする(S230)。
<S230>
Next, when the marking
<S232>
次に、マーキング部32によって対象のドットMDのマーキングが完了すると、レーザマーキング装置81におけるマーキング処理が終了する(S232)。
<S232>
Next, when the marking of the target dot MD is completed by the marking
なお、上記フローチャートにおける各処理は、動作に影響がない範囲で入れ換えられてもよい。例えば、上記フローチャートにおけるS214とS216との処理の順序は入れ換えられてもよい。 Note that each process in the above flowchart may be replaced as long as the operation is not affected. For example, the order of the processing of S214 and S216 in the flowchart may be switched.
<(3)比較例>
<測定可能範囲が交点CSに対してレーザ光源側にあるケース>
図11は、比較例の測定方法を説明するための図である。図12は、図11に示す比較例の測定方法によって撮像された画像を示す図である。図11には、測定対象面33Aの位置を測定する方法の比較例を示しており、以下、当該方法について説明する。
<(3) Comparative example>
<Case where the measurable range is on the laser light source side with respect to the intersection point CS>
FIG. 11 is a diagram for explaining the measurement method of the comparative example. FIG. 12 is a diagram showing an image captured by the measurement method of the comparative example shown in FIG. FIG. 11 shows a comparative example of a method of measuring the position of the
この例では、レーザ光源11Aおよび11Bは、レーザ光LAおよびLBが点で交差し得るように設けられる。レーザ光LAおよびLBは、対象物33が設けられない場合において、交点CSにおいて角度γで交差する。カメラ12は、図6に示す場合と同様に配置される。測定対象面33Aと正反射面MRSとは平行である。また、測定対象面33Aが光源側に位置するように制限されている。レーザ光LAおよびLBの波長、ビーム径、ビーム断面形状、および強度などの特性は、略同じである。
In this example, the
レーザ光LAおよびSBは、測定対象面33Aにおいて輝点SA1およびSB1をそれぞれ生成する。図12に示すように、カメラ12によって撮像された画像には、測定対象面33Aにおける輝点SA1のイメージISA1、および測定対象面33Aにおける輝点SB1のイメージISB1が含まれる。上述したように、レーザ光LAおよびLBの特性は略同じであるため、イメージISA1およびISB1の大きさ、明るさ、形状および色などの態様は略同じである。
The laser beams LA and SB respectively generate bright points SA1 and SB1 on the
<測定可能範囲が交点CSに対してレーザ光源の反対側にあるケース>
図13は、比較例の測定方法を説明するための図である。図13に示す測定方法では、測定対象面33Aが非光源側に位置するように制限されている。レーザ光LAおよびLBは、測定対象面33Aにおいて輝点SA2およびSB2をそれぞれ生成する。その他の構成は、図11に示す測定方法と同様である。
<Case where the measurable range is on the opposite side of the laser light source with respect to the intersection point CS>
FIG. 13 is a diagram for explaining the measurement method of the comparative example. In the measurement method shown in FIG. 13, the
<測定可能範囲に交点CSが含まれるケース>
図14は、比較例の測定方法を説明するための図である。図15および図16は、図14に示す比較例の測定方法によって撮像された画像を示す図である。
<Case in which the intersection CS is included in the measurable range>
FIG. 14 is a diagram for explaining the measurement method of the comparative example. FIG. 15 and FIG. 16 are diagrams showing images captured by the measurement method of the comparative example shown in FIG.
たとえば、レーザ光LAおよびLBの交差角をより大きくすると、距離Dvに対する距離Dhの変化の割合を大きくすることができるので、測定対象面33Aの位置の測定精度を向上させることができる。しかしながら、たとえば、図11および図13に示す配置において交差角の角度γを大きくすると、撮像可能範囲FRが固定されているため、測定可能範囲MRが縮小されてしまう。これに対して、図14に示すように、測定可能範囲MRに交点CSが含まれる配置にすることで、交差角をより大きくしながら、測定可能範囲MRの縮小を抑制することができる。
For example, when the intersection angle of the laser beams LA and LB is increased, the rate of change of the distance Dh with respect to the distance Dv can be increased, so that the measurement accuracy of the position of the
図14に示す測定方法では、測定対象面が光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することが求められる。しかしながら、測定対象面が正反射面MRSに対して光源側に距離Dv離れた位置S1に存在する場合と、測定対象面が正反射面MRSに対して非光源側に距離Dv離れた位置S2に存在する場合とを区別することが困難である。 In the measurement method shown in FIG. 14, it is required to specify which of the light source side and the non-light source side the measurement target surface is located. However, if the measurement target surface exists at a position S1 away from the specular reflection surface MRS by the distance Dv on the light source side, and the measurement target surface at a position S2 away from the regular reflection surface MRS by a distance Dv on the non-light source side It is difficult to distinguish it from its presence.
具体的には、測定対象面が位置S1に位置する場合、レーザ光LAおよびLBによって輝点SA3およびSB3がそれぞれ生成される。この場合、図15に示すように、カメラ12によって撮像された画像には、輝点SA3のイメージISA3、および輝点SB3のイメージISB3が含まれる。
Specifically, when the surface to be measured is located at position S1, bright spots SA3 and SB3 are respectively generated by laser beams LA and LB. In this case, as shown in FIG. 15, the image captured by the
一方、測定対象面が位置S2に位置する場合、レーザ光LAおよびLBによって輝点SA4およびSB4がそれぞれ生成される。この場合、図16に示すように、カメラ12によって撮像された画像には、輝点SA4のイメージISA4、および輝点SB4のイメージISB4が含まれる。
On the other hand, when the surface to be measured is located at the position S2, bright spots SA4 and SB4 are respectively generated by the laser beams LA and LB. In this case, as shown in FIG. 16, the image captured by the
図15に示す画像、および図16に示す画像は、略同じであるため、これらの画像から測定対象面が光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することが困難である。 Since the image shown in FIG. 15 and the image shown in FIG. 16 are substantially the same, it is difficult to specify from these images whether the measurement target surface is located on the light source side or the non-light source side.
これに対して、たとえば、レーザ光LAおよびLBが点で交差し得ない配置、またはカメラ12の光軸を二等分線Bisからずらした配置を用いる方法が考えられる。このような配置では、測定対象面が位置S1に位置する場合における画像と、測定対象面が位置S2に位置する場合における画像とを異ならせることができるので、測定対象面が光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することが可能となる。詳細には、たとえば、レーザ光LAによる輝点が画像において位置し得る範囲、およびレーザ光LBによる輝点が画像において位置し得る範囲を含む範囲情報をメモリに保存しておく。そして、範囲情報に基づき、画像における輝点がレーザ光LAによる輝点かレーザ光LABよる輝点かを判定する。しかしながら、このような処理は複雑であるので、画像における輝点がレーザ光LAによる輝点かレーザ光LABよる輝点かを簡易に判定する技術が求められる。
On the other hand, for example, a method using an arrangement in which the laser beams LA and LB can not cross at a point or an arrangement in which the optical axis of the
<(4)まとめ>
上記構成の測定装置によれば、画像に映った1つの輝点が輝点SAおよび輝点SBのいずれであるかを、当該画像を生成したタイミングから簡易に特定することができるので、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、2つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定することができる。
<(4) Summary>
According to the measuring apparatus having the above configuration, it is possible to easily identify which of the bright spot SA and the bright spot SB the single bright spot shown in the image is from the timing at which the image is generated. It is possible to easily identify each bright spot on the object generated by the two laser beams without performing complicated processing such as storing in memory the range in which each bright spot can be located.
上記構成の測定装置では、対象物33が、近接位置よりもレーザ光源11Aに近接した位置、および近接位置よりもレーザ光源11Aから離れた位置、の双方に位置し得る。これにより、たとえば、カメラ12による撮像可能範囲FR、および対象物33の位置の測定可能範囲MRが同じ場合、対象物33が近接位置に対してレーザ光源11A側にだけ位置する場合、または対象物33が近接位置に対してレーザ光源11Aの反対側にだけ位置する場合と比べて、レーザ光LAの対象物33への入射角およびレーザ光LBの対象物33への入射角を大きくすることができるので、対象物33の位置の測定精度を高めることができる。また、たとえば、対象物33が近接位置に存在している場合における、輝点SAの第1画像中の位置および輝点SBの第2画像中の位置を基準とすることで、基準とした各位置に対する、撮像された第1画像における輝点SAの位置、および撮像された第2画像における輝点SBの位置に基づき、対象物33が近接位置に対してレーザ光源11A側に位置するか、または対象物33が近接位置に対してレーザ光源11Aの反対側に位置するかを簡易に特定することができる。
In the measurement apparatus of the above configuration, the
上記構成の測定装置では、輝点SAの態様、および輝点SBの態様が同じであるため、画像における輝点の態様から当該輝点が輝点SAおよび輝点SBのいずれであるかを特定することが困難であるが、画像における輝点を、当該輝点を含む画像が生成されたタイミングから特定することができる。そのため、態様の異なる輝点を生成するレーザ光源を個別に設計する必要がなく、比較的容易に測定装置を設計することなどが可能となる。 In the measuring apparatus having the above configuration, since the aspect of the bright spot SA and the aspect of the bright spot SB are the same, it is specified from the aspect of the bright spot in the image whether the bright spot is the bright spot SA or the bright spot SB. Although it is difficult to do, bright spots in the image can be identified from the timing when the image including the bright spots is generated. Therefore, it is possible to design the measuring apparatus relatively easily, without the need to individually design the laser light sources for generating the bright spots having different aspects.
上記構成の測定装置では、測定部63が、カメラ12によって撮像された第1画像における輝点SAの位置、および第2画像における輝点SBの位置に基づき対象物33の位置を算出するため、合成画像における輝点SAおよび輝点SBの間の距離IDhと対象物33の位置との関係を示す情報を用意することで、対象物33が近接位置に対してレーザ光源11A側、および近接位置に対してレーザ光源11Aの反対側のいずれに位置しているかの判定と合わせて、対象物33の位置を正しく算出することができる。
In the measurement apparatus having the above configuration, the
上記構成の測定装置では、レーザ光源11Aおよびレーザ光源11Bが、レーザ光LAおよびレーザ光LBが点で交差し得るように設けられるため、レーザ光LAおよびレーザ光LBが点で交差する近傍に対象物33が位置する場合においても、輝点SAおよび輝点SBの各々が別個の画像に含まれるので、各輝点が輝点SAおよび輝点SBのいずれであるかを簡易に特定することができる。
In the measuring apparatus having the above configuration, the
<3.補足事項>
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
<3. Additional Notes>
The specific description of the embodiment of the present invention has been described above. In the above description, the description is merely an embodiment, and the scope of the present invention is not limited to the one embodiment, and can be broadly interpreted to a range that can be grasped by those skilled in the art.
実施形態1、2の測定装置では、レーザ光源11Aおよび11Bを照射部の一具体例として説明したが、照射部は、レーザ光を対象物33へ照射する構成であればよく、たとえば、レーザ光源からのレーザ光を反射して対象物33へ照射するミラー、および光ファイバーの出射口などであってもよい。
Although the
また、実施形態1の測定装置では、カメラ12が、中点法線NVに光軸が沿うように設けられると説明したが、カメラ12は、光軸が中点法線NVから外れる位置に設けられる構成であってもよい。
In the measurement device of the first embodiment, it is described that the
また、実施形態2の測定装置では、カメラ12が、二等分線Bisに光軸が沿うように設けられると説明したが、カメラ12は、光軸が二等分線Bisから外れる位置に設けられる構成であってもよい。
In the measurement apparatus of the second embodiment, it is described that the
また、実施形態2の測定装置では、レーザ光LAおよびLBが点で交差し得る構成について説明したが、レーザ光LAおよびLBが点で交差し得ない構成であってもよい。 Further, in the measurement apparatus of the second embodiment, the configuration in which the laser beams LA and LB can cross at points is described, but the configuration may be such that the laser beams LA and LB can not cross at points.
また、実施形態1、2の測定装置では、対象物33が、近接位置よりもレーザ光源11A,11Bに近接した位置、および近接位置よりもレーザ光源11A,11Bから離れた位置、の双方に位置し得る構成について説明したが、対象物33が、近接位置よりもレーザ光源11A,11Bに近接した位置、および近接位置よりもレーザ光源11A,11Bから離れた位置のいずれか一方にのみ位置する構成であってもよい。
Further, in the measurement apparatus of the first and second embodiments, the
また、実施形態2の測定装置では、レーザ光源11Aおよび11Bの各々を、オンおよびオフする構成について説明したが、たとえば、レーザ光源11Aおよび11Bの出射口にシャッターを設けることにより、レーザ光LAおよびLBの各々を、通過および遮蔽する構成であってもよい。
Further, in the measurement apparatus of the second embodiment, the configuration in which each of the
本発明の測定装置およびレーザマーキング装置は、たとえば、表面に凹凸がある対象物のマーキングに好適に適用される。 The measuring device and the laser marking device of the present invention are suitably applied to, for example, marking of an object having an uneven surface.
1…測定装置
11A,11B…レーザ光源
12…カメラ
13…測定部
31…レーザマーキング装置
32…マーキング部
33…対象物
33A…測定対象面
51…測定装置
63…測定部
64…制御部
81…レーザマーキング装置
Bis…二等分線
CS…交点
FR…撮像可能範囲
ISA,ISB…イメージ
LA,LB…レーザ光
MD…ドット
MR…測定可能範囲
MRS…正反射面
MV…測定ベクトル
NV…中点法線
SA,SB…輝点
SS…基準面
DESCRIPTION OF
Claims (10)
第2のレーザ光を前記対象物に照射する第2の照射部と、
前記対象物における前記第1のレーザ光の輝点である第1輝点、および前記対象物における前記第2のレーザ光の輝点である第2輝点を含む画像を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された前記画像に基づき前記対象物の位置を測定する測定部と、を備え、
前記第1のレーザ光を法線とする面と前記第2のレーザ光を法線とする面とは、非平行であり、
前記第1の照射部および前記第2の照射部は、前記第1のレーザ光および前記第2のレーザ光が点で交差し得ないように設けられる、
測定装置。 A first irradiation unit that irradiates the object with a first laser beam;
A second irradiation unit that irradiates the target with a second laser beam;
An imaging unit that generates an image including a first bright spot that is a bright spot of the first laser beam on the object, and a second bright spot that is a bright spot of the second laser beam on the object;
A measuring unit that measures the position of the object based on the image generated by the imaging unit;
The plane normal to the first laser beam and the plane normal to the second laser beam are nonparallel.
The first irradiation unit and the second irradiation unit are provided such that the first laser light and the second laser light can not intersect at a point.
measuring device.
請求項1に記載の測定装置。 The second bright spot occurs in a region not overlapping the region where the first bright spot occurs.
The measuring device according to claim 1.
第2のレーザ光を前記対象物に照射する第2の照射部と、
前記第1のレーザ光および前記第2のレーザ光を片方ずつ照射させる制御部と、
前記第1のレーザ光が照射されるタイミングにおいて、前記対象物における前記第1のレーザ光の輝点である第1輝点を含む第1画像を生成し、前記第2のレーザ光が照射されるタイミングにおいて、前記対象物における前記第2のレーザ光の輝点である第2輝点を含む第2画像を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された前記第1画像および前記第2画像に基づき前記対象物の位置を測定する測定部と、を備え、
前記第1のレーザ光を法線とする面と前記第2のレーザ光を法線とする面とは、非平行である、
測定装置。 A first irradiation unit that irradiates the object with a first laser beam;
A second irradiation unit that irradiates the target with a second laser beam;
A control unit configured to emit the first laser beam and the second laser beam one by one;
At the timing when the first laser beam is irradiated, a first image including a first bright spot which is a bright spot of the first laser beam on the object is generated, and the second laser beam is radiated. An imaging unit that generates a second image including a second bright spot that is a bright spot of the second laser beam on the object at the timing of
A measuring unit that measures the position of the object based on the first image and the second image generated by the imaging unit;
The plane normal to the first laser beam and the plane normal to the second laser beam are nonparallel.
measuring device.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の測定装置。 The object is positioned closer to the first irradiation portion than a proximity position which is a position of the object in a state where the first bright spot and the second bright spot are closest to each other, and more than the proximity position It may be located on both sides of the first irradiation unit,
The measuring device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の測定装置。 The aspect of the first bright spot and the aspect of the second bright spot are the same.
The measuring device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の測定装置。 The measurement unit calculates the position of the object based on the position of the first bright spot and the position of the second bright spot in the image captured by the imaging unit.
The measuring device according to any one of claims 1 to 5.
請求項3に記載の測定装置。 The first irradiation unit and the second irradiation unit are provided such that the first laser light and the second laser light can intersect at a point.
The measuring device according to claim 3.
前記測定装置によって測定された結果に基づき、対象物にレーザマーキングを行うマーキング部と、を備える、
レーザマーキング装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 6,
And a marking unit that performs laser marking on an object based on the result measured by the measuring device.
Laser marking device.
前記対象物における前記第1のレーザ光の輝点である第1輝点、および前記対象物における前記第2のレーザ光の輝点である第2輝点を含む画像を生成するステップと、
生成した前記画像に基づき前記対象物の位置を測定するステップと、を有し、
前記第1のレーザ光を法線とする面と前記第2のレーザ光を法線とする面とは、非平行であり、
前記第1の照射部および前記第2の照射部は、前記第1のレーザ光および前記第2のレーザ光が点で交差し得ないように設けられる、
測定方法。 A measuring method in a measuring apparatus, comprising: a first irradiation unit that irradiates a target with a first laser beam; and a second irradiation unit that applies a second laser beam to the target,
Generating an image including a first bright spot, which is a bright spot of the first laser beam on the object, and a second bright spot, which is a bright spot of the second laser beam on the object;
Measuring the position of the object based on the generated image.
The plane normal to the first laser beam and the plane normal to the second laser beam are nonparallel.
The first irradiation unit and the second irradiation unit are provided such that the first laser light and the second laser light can not intersect at a point.
Measuring method.
前記第1のレーザ光を照射し、前記対象物における前記第1のレーザ光の輝点である第1輝点を含む第1画像を生成するステップと、
前記第2のレーザ光を照射し、前記対象物における前記第2のレーザ光の輝点である第2輝点を含む第2画像を生成するステップと、
生成した前記第1画像および前記第2画像に基づき前記対象物の位置を測定するステップと、を有し、
前記第1のレーザ光を法線とする面と前記第2のレーザ光を法線とする面とは、非平行である、
測定方法。 A measuring method in a measuring apparatus, comprising: a first irradiation unit that irradiates a target with a first laser beam; and a second irradiation unit that applies a second laser beam to the target,
Irradiating the first laser beam to generate a first image including a first bright spot which is a bright spot of the first laser beam on the object;
Irradiating the second laser beam to generate a second image including a second bright spot which is a bright spot of the second laser beam on the object;
Measuring the position of the object based on the generated first image and the second image.
The plane normal to the first laser beam and the plane normal to the second laser beam are nonparallel.
Measuring method.
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