JP2019126841A - Parameter specification device, laser beam machine, parameter specification method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パラメータ特定装置、レーザ加工機、パラメータ特定方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a parameter specifying device, a laser processing machine, a parameter specifying method, and a program.
特許文献１には、レーザ溶接中に被加工部を撮像して画像をモニタに出力することができるレーザ溶接装置が開示されている。
また、特許文献２には、レーザ溶接において、被加工部を撮像し、画像を解析することで溶融池の形状を計測する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、溶接方向に直交する方向を溶融池の幅方向と特定し、溶接方向の長さが溶融池の長さとして特定され、幅方向の長さが溶融池の幅として特定される。溶融池の長さや幅などのパラメータは、溶接の品質の判定に用いることができる。
Patent Document 1 discloses a laser welding apparatus capable of imaging a portion to be processed during laser welding and outputting an image to a monitor.
Patent Document 2 discloses a technique for measuring the shape of a molten pool by imaging a part to be processed and analyzing the image in laser welding. According to the technique described in Patent Document 1, the direction orthogonal to the welding direction is identified as the width direction of the molten pool, the length in the welding direction is identified as the length of the molten pool, and the length in the width direction is the molten pool Specified as the width of. Parameters such as the length and width of the weld pool can be used to determine the quality of the weld.
特許文献１に開示された技術においては、溶融池のパラメータを求めるために、溶接方向が既知である必要がある。溶接方向を特定する方法としては、例えば数値制御装置から被加工物とヘッドの相対座標の時間変化に基づいて溶接方向を特定する方法が考えられる。しかしながら、時間変化に基づいて溶接方向を特定する場合、カメラ画像と数値制御装置から取得される情報との同期を厳密にとらなければならず、また相対座標の取得周期による時間遅れが生じるという課題がある。
本発明の目的は、溶接方向の特定の有無に関わらず溶融池のパラメータを特定することができるパラメータ特定装置、レーザ加工機、パラメータ特定方法、およびプログラムを提供することにある。
In the technique disclosed in Patent Document 1, the welding direction needs to be known in order to obtain the parameters of the molten pool. As a method of specifying the welding direction, for example, a method of specifying the welding direction based on a time change in relative coordinates of the workpiece and the head from a numerical control device can be considered. However, in the case of specifying the welding direction based on the time change, the camera image and the information acquired from the numerical control device must be strictly synchronized, and there is a problem that a time delay occurs due to the acquisition cycle of relative coordinates. There is.
An object of the present invention is to provide a parameter specifying device, a laser processing machine, a parameter specifying method, and a program capable of specifying the parameters of the molten pool regardless of the specification of the welding direction.
本発明の第１の態様によれば、パラメータ特定装置は、溶融池が写る溶融池画像を取得する画像取得部と、前記溶融池画像のうち溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するパラメータ特定部とを備える。 According to the first aspect of the present invention, the parameter specifying device is an image acquisition unit for acquiring a molten pool image in which the molten pool is captured, and each radius or polarization with the melting center as the coordinate origin in the molten pool image. And a parameter specifying unit which specifies the parameters of the molten pool based on the lightness of the pixel for each corner.
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係るパラメータ特定装置が、画像を極座標変換する極座標変換部をさらに備え、前記パラメータ特定部は、極座標変換された前記画像に基づいて前記パラメータを特定するものであってよい。 According to a second aspect of the present invention, the parameter specifying device according to the first aspect further comprises a polar coordinate conversion unit for converting an image into a polar coordinate, wherein the parameter specifying unit is based on the image subjected to polar coordinate conversion. The parameter may be specified.
本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様に係るパラメータ特定装置が、画像を二値化する二値化部をさらに備え、前記パラメータ特定部は、二値化された前記画像に基づいて前記パラメータを特定するものであってよい。 According to the third aspect of the present invention, the parameter identification device according to the first or second aspect further comprises a binarization unit for binarizing an image, wherein the parameter identification unit is binarized. The parameter may be specified based on the image.
本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、前記パラメータとして前記溶融池の長さを特定するものであってよい。 According to a fourth aspect of the present invention, in the parameter specifying device according to any one of the first to third aspects, the parameter specifying unit specifies the length of the molten pool as the parameter. Good.
本発明の第５の態様によれば、第４の態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、動径ごとの画素の明度の和が所定の閾値以下となる最小の動径の長さに基づいて前記長さを特定するものであってよい。 According to a fifth aspect of the present invention, in the parameter identification device according to the fourth aspect, the parameter identification unit has a length of a minimum radius such that the sum of lightness of pixels for each radius is equal to or less than a predetermined threshold. The length may be specified based on the length.
本発明の第６の態様によれば、第１から第５の何れかの態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、前記パラメータとして前記溶融池の幅を特定するものであってよい。 According to a sixth aspect of the present invention, in the parameter specifying device according to any one of the first to fifth aspects, the parameter specifying unit may specify the width of the molten pool as the parameter. .
本発明の第７の態様によれば、第６の態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、偏角ごとの画素の明度の和の最小値に基づいて前記幅を特定するものであってよい。 According to a seventh aspect of the present invention, in the parameter identification device according to the sixth aspect, the parameter identification unit identifies the width based on the minimum value of the sum of the lightness of the pixel for each declination. It may be.
本発明の第８の態様によれば、レーザ加工機は、レーザノズルと、前記レーザノズルを介して加工用レーザを照射するレーザ発振器と、前記レーザノズルを介して溶融池が写る溶融池画像を撮像する撮像装置と、第１から第６の何れかの態様に係るパラメータ特定装置とを備える。 According to the eighth aspect of the present invention, a laser beam machine includes a laser nozzle, a laser oscillator for irradiating a processing laser through the laser nozzle, and a molten pool image showing a molten pool through the laser nozzle. The imaging apparatus includes an imaging apparatus for imaging and a parameter specifying apparatus according to any one of the first to sixth aspects.
本発明の第９の態様によれば、パラメータ特定方法は、溶融池が写る溶融池画像を取得するステップと、前記溶融池画像のうち溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップとを含む。 According to the ninth aspect of the present invention, the parameter identification method comprises the steps of acquiring a molten pool image in which the molten pool is captured, and for each radius or angle with the melting center in the molten pool image as the coordinate origin And identifying the molten pool parameter based on the lightness of the pixel of.
本発明の第１０の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、溶融池が写る溶融池画像を取得するステップと、前記溶融池画像のうち溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップとを実行させる。 According to the tenth aspect of the present invention, the program includes the steps of: acquiring, on a computer, a molten pool image showing the molten pool; Identifying the molten pool parameters based on the lightness of each pixel.
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、溶接方向の特定の有無に関わらず溶融池のパラメータを特定することができる。 According to at least one of the above aspects, the parameters of the molten pool can be specified regardless of the presence or absence of the specific direction of welding.
〈第１の実施形態〉
《レーザ加工機の構成》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係るレーザ加工機の外観図である。
レーザ加工機１は、被加工物Ｗに加工用レーザを照射することでレーザ加工を行う。レーザ加工の例としては、溶接が挙げられる。
レーザ加工機１は、ステージ１０１、ヘッド１０２、支持部１０３、数値制御装置１０４、および評価装置１０５を備える。
First Embodiment
<Laser machine configuration>
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view of the laser beam machine according to the first embodiment.
The laser processing machine 1 performs laser processing by irradiating the workpiece W with a processing laser. An example of laser processing is welding.
The laser processing machine 1 includes a stage 101, a head 102, a support portion 103, a numerical control device 104, and an evaluation device 105.
ステージ１０１は、被加工物Ｗを固定する台である。ステージ１０１には、アクチュエータ等の駆動機構が設けられ、これによりステージ１０１は水平方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）に移動可能に構成される。ヘッド１０２は、ステージ１０１上の被加工物Ｗヘ向けて加工用レーザを照射する。ヘッド１０２には、加工用レーザおよびアシストガスが通過するレーザノズル１０２１が設けられる。支持部１０３は、ヘッド１０２を支持する。数値制御装置１０４は、利用者の操作または利用者に指定されたプログラムに従って、ヘッド１０２の位置および加工用レーザの出力条件（加工用レーザのＯＮ／ＯＦＦ、出力値、ビーム直径 等）を制御する。評価装置１０５は、レーザ加工機１によるレーザ加工に係る溶融池のパラメータを特定し、表示する。レーザ加工機１の利用者は、評価装置１０５によって表示されたパラメータを視認し、パラメータが目標値に近づくようにレーザ加工の調整を行う。評価装置１０５は、パラメータ特定装置の一例である。 The stage 101 is a table for fixing the workpiece W. The stage 101 is provided with a drive mechanism such as an actuator, whereby the stage 101 is configured to be movable in the horizontal direction (X-axis-Y-axis direction). The head 102 irradiates the processing laser toward the workpiece W on the stage 101. The head 102 is provided with a laser nozzle 1021 through which a processing laser and an assist gas pass. The support unit 103 supports the head 102. The numerical control device 104 controls the position of the head 102 and the output conditions of the processing laser (processing laser ON / OFF, output value, beam diameter, etc.) according to the user's operation or a program designated by the user. . The evaluation device 105 specifies and displays the parameters of the molten pool involved in the laser processing by the laser processing machine 1. The user of the laser processing machine 1 visually recognizes the parameter displayed by the evaluation device 105 and adjusts the laser processing so that the parameter approaches the target value. The evaluation device 105 is an example of a parameter identification device.
図２は、第１の実施形態に係るレーザ加工機の構成を示す概略図である。
レーザ加工機１は、レーザ発振器１０６、撮像装置１０７、照明装置１０８、および光学系１０９を備える。
レーザ発振器１０６は、光学系１０９を介して加工用レーザを出力する。撮像装置１０７は、光学系１０９を介してステージ１０１上の被加工物Ｗを撮像する。照明装置１０８は、撮像装置１０７による撮像用の照明光を発する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the laser beam machine according to the first embodiment.
The laser processing machine 1 includes a laser oscillator 106, an imaging device 107, an illumination device 108, and an optical system 109.
The laser oscillator 106 outputs a processing laser via the optical system 109. The imaging device 107 images the workpiece W on the stage 101 via the optical system 109. The illumination device 108 emits illumination light for imaging by the imaging device 107.
光学系１０９は、プリズム１０９１、ダイクロイックミラー１０９２、集光レンズ１０９３、ハーフミラー１０９４、第１全反射ミラー１０９５、および第２全反射ミラー１０９６を備える。
プリズム１０９１は、レーザ発振器１０６が出力する加工用レーザの光軸上に設けられる。ダイクロイックミラー１０９２は、加工用レーザの光軸上であってプリズム１０９１より後段に設けられる。ダイクロイックミラー１０９２は、加工用レーザがレーザノズル１０２１を通過するように反射させる。集光レンズ１０９３は、加工用レーザの光軸上であってダイクロイックミラー１０９２より加工用レーザの後段かつレーザノズル１０２１の前段に設けられる。
つまり、加工用レーザは、レーザ発振器１０６から出力された後、プリズム１０９１、ダイクロイックミラー１０９２、集光レンズ１０９３の順に光学系１０９を通り、レーザノズル１０２１を介してステージ１０１上の被加工物Ｗに照射される。
The optical system 109 includes a prism 1091, a dichroic mirror 1092, a condenser lens 1093, a half mirror 1094, a first total reflection mirror 1095, and a second total reflection mirror 1096.
The prism 1091 is provided on the optical axis of the processing laser output from the laser oscillator 106. The dichroic mirror 1092 is provided on the optical axis of the processing laser and at a later stage than the prism 1091. The dichroic mirror 1092 reflects the processing laser so as to pass through the laser nozzle 1021. The condenser lens 1093 is provided on the optical axis of the processing laser and at the rear of the processing laser and the front of the laser nozzle 1021 with respect to the dichroic mirror 1092.
That is, after being output from the laser oscillator 106, the processing laser passes through the optical system 109 in the order of the prism 1091, the dichroic mirror 1092, and the condenser lens 1093, and the workpiece W on the stage 101 is processed through the laser nozzle 1021. Irradiated.
第１全反射ミラー１０９５は、撮像装置１０７の光軸上に設けられる。第１全反射ミラー１０９５は、撮像装置１０７の光軸がダイクロイックミラー１０９２およびレーザノズル１０２１を通過するような姿勢に設けられる。つまり、第１全反射ミラー１０９５により、ダイクロイックミラー１０９２と被加工物Ｗとの間において、撮像装置１０７の光軸と加工用レーザの光軸とが一致する。 The first total reflection mirror 1095 is provided on the optical axis of the imaging device 107. The first total reflection mirror 1095 is provided in such a posture that the optical axis of the imaging device 107 passes through the dichroic mirror 1092 and the laser nozzle 1021. That is, the first total reflection mirror 1095 causes the optical axis of the imaging device 107 and the optical axis of the processing laser to coincide between the dichroic mirror 1092 and the workpiece W.
ハーフミラー１０９４は、撮像装置１０７の光軸上であって第１全反射ミラー１０９５と撮像装置１０７との間に設けられる。第２全反射ミラー１０９６は、照明装置１０８の光軸上に設けられる。第２全反射ミラー１０９６は、照明装置１０８から照射される照明光が、ハーフミラー１０９４で反射され、ダイクロイックミラー１０９２およびレーザノズル１０２１を通過するような姿勢に設けられる。
つまり、照明装置１０８が照射した照明光は、第２全反射ミラー１０９６、ハーフミラー１０９４、第１全反射ミラー１０９５、ダイクロイックミラー１０９２、集光レンズ１０９３の順に光学系１０９を通り、ステージ１０１上の被加工物Ｗに照射される。そして、被加工物Ｗで反射した照明光は、集光レンズ１０９３、ダイクロイックミラー１０９２、第１全反射ミラー１０９５、ハーフミラー１０９４の順に光学系１０９を通り、撮像装置１０７に到達する。
上記構成により、撮像装置１０７は、レーザノズル１０２１を介して加工用レーザの焦点位置を撮像することができる。
The half mirror 1094 is provided on the optical axis of the imaging device 107 and between the first total reflection mirror 1095 and the imaging device 107. The second total reflection mirror 1096 is provided on the optical axis of the illumination device 108. The second total reflection mirror 1096 is provided in such an attitude that illumination light emitted from the illumination device 108 is reflected by the half mirror 1094 and passes through the dichroic mirror 1092 and the laser nozzle 1021.
That is, the illumination light emitted by the illumination device 108 passes through the optical system 109 in the order of the second total reflection mirror 1096, the half mirror 1094, the first total reflection mirror 1095, the dichroic mirror 1092 and the condenser lens 1093, The workpiece W is irradiated. The illumination light reflected by the workpiece W passes through the optical system 109 in order of the condenser lens 1093, the dichroic mirror 1092, the first total reflection mirror 1095, and the half mirror 1094, and reaches the imaging device 107.
With the above configuration, the imaging device 107 can capture the focal position of the processing laser via the laser nozzle 1021.
加工用レーザにより被加工物Ｗがレーザ加工されると、被加工物Ｗに溶融池が生じる。このとき、上記構成により、撮像装置１０７の光軸と加工用レーザの光軸とが一致するため、撮像装置１０７によって撮像された画像における溶融池の溶融中心は、必ず画像の中央に位置する。 When the workpiece W is laser-processed by the processing laser, a molten pool is formed on the workpiece W. At this time, because of the above configuration, the optical axis of the imaging device 107 and the optical axis of the processing laser coincide with each other, the melting center of the molten pool in the image captured by the imaging device 107 is necessarily located at the center of the image.
《評価装置の構成》
図３は、第１の実施形態に係る評価装置の構成を示す概略ブロック図である。
評価装置１０５は、プロセッサ１５１、メインメモリ１５２、ストレージ１５３、インタフェース１５４を備える。ストレージ１５３には、加工評価プログラムが記憶される。プロセッサ１５１は、加工評価プログラムをストレージ１５３から読み出してメインメモリ１５２に展開し、加工評価プログラムに従ってレーザ加工の評価処理を実行する。また、プロセッサ１５１は、加工評価プログラムに従って、所定の記憶領域をメインメモリ１５２に確保する。
<Configuration of evaluation device>
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the evaluation apparatus according to the first embodiment.
The evaluation apparatus 105 includes a processor 151, a main memory 152, a storage 153, and an interface 154. The storage 153 stores a processing evaluation program. The processor 151 reads out the processing evaluation program from the storage 153, develops it in the main memory 152, and executes the evaluation processing of laser processing according to the processing evaluation program. In addition, the processor 151 secures a predetermined storage area in the main memory 152 according to the machining evaluation program.
ストレージ１５３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１５３は、評価装置１０５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１５４または通信回線を介して評価装置１０５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によって評価装置１０５に配信される場合、配信を受けた評価装置１０５が当該プログラムをメインメモリ１５２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ１５３は、一時的でない有形の記憶媒体である。 Examples of the storage 153 include a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), a magnetic disk, a magneto-optical disk, a compact disc read only memory (CD-ROM), and a digital versatile disc read only memory (DVD-ROM). , Semiconductor memory and the like. The storage 153 may be an internal medium directly connected to the bus of the evaluation apparatus 105, or may be an external medium connected to the evaluation apparatus 105 via the interface 154 or a communication line. When this program is distributed to the evaluation device 105 via a communication line, the evaluation device 105 that has received the distribution may develop the program in the main memory 152 and execute the above processing. In at least one embodiment, storage 153 is a non-transitory tangible storage medium.
インタフェース１５４には、入力装置１１０、出力装置１１１、撮像装置１０７、および数値制御装置１０４が接続される。入力装置１１０の例としては、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。出力装置１１１の例としては、ディスプレイ、プロジェクタ、プリンタなどが挙げられる。 The input device 110, the output device 111, the imaging device 107, and the numerical control device 104 are connected to the interface 154. Examples of the input device 110 include a keyboard, a mouse, and a touch panel. Examples of the output device 111 include a display, a projector, and a printer.
プロセッサ１５１は、ストレージ１５３に記憶された加工評価プログラムを実行することで、画像取得部１５１１、極座標変換部１５１２、二値化部１５１３、パラメータ特定部１５１４、表示制御部１５１５として機能する。
画像取得部１５１１は、撮像装置１０７が撮像した画像を取得する。当該画像は、溶融池が写る溶融池画像である。図４は、溶融池画像の例を示す図である。被加工物Ｗは、温度が高くなるほど熱放射により強く発光する。したがって、図４に示すように、溶融池画像において溶融池が写る部分の明度は、他の部分と比較して高くなる。
極座標変換部１５１２は、溶融池画像の溶融中心が写る位置を原点として、溶融池画像を極座標変換することで、極座標画像を生成する。極座標画像は、偏角軸と動径軸とからなる極座標平面にマッピングされた画素の集合である。
二値化部１５１３は、極座標変換部１５１２が生成した極座標画像を二値化して二値極座標画像を生成する。二値化部１５１３は、極座標画像の各画素について、明度が所定の閾値以上であるか否かを判定し、明度が閾値以上の画素の明度を１、明度が閾値未満の画素の明度を０に決定する。図５は、二値極座標画像の例を示す図である。図５に示す二値極座標画像は、縦軸に偏角をとり、横軸に動径をとった画像である。
パラメータ特定部１５１４は、二値化部１５１３が生成した二値極座標画像に基づいて、被加工物Ｗの溶融池のパラメータ（長さおよび幅）を特定する。
表示制御部１５１５は、パラメータ特定部１５１４が特定した溶融池のパラメータを表示させる。
The processor 151 functions as an image acquisition unit 1511, a polar coordinate conversion unit 1512, a binarization unit 1513, a parameter specification unit 1514, and a display control unit 1515 by executing a processing evaluation program stored in the storage 153.
The image acquisition unit 1511 acquires an image captured by the imaging device 107. The said image is a molten pool image in which a molten pool is reflected. FIG. 4 is a view showing an example of a molten pool image. The workpiece W emits light more strongly by heat radiation as the temperature increases. Therefore, as shown in FIG. 4, the brightness of the portion where the molten pool appears in the molten pool image is higher than that of the other portions.
The polar coordinate conversion unit 1512 generates a polar coordinate image by performing polar coordinate conversion on the molten pool image, with the position where the molten center of the molten pool image is taken as an origin. A polar coordinate image is a set of pixels mapped to a polar coordinate plane consisting of a declination axis and a radial axis.
The binarization unit 1513 binarizes the polar coordinate image generated by the polar coordinate conversion unit 1512 to generate a binary polar coordinate image. The binarization unit 1513 determines, for each pixel of the polar coordinate image, whether or not the lightness is equal to or greater than a predetermined threshold, and the lightness of a pixel whose lightness is equal to or higher than the threshold is 1; To decide. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a binary polar coordinate image. The binary polar coordinate image shown in FIG. 5 is an image whose declination is taken along the vertical axis and whose radius is taken along the horizontal axis.
The parameter specifying unit 1514 specifies the parameters (length and width) of the molten pool of the workpiece W based on the binary polar coordinate image generated by the binarizing unit 1513.
The display control unit 1515 displays the parameters of the molten pool identified by the parameter identification unit 1514.
《評価方法》
利用者は、ステージ１０１に被加工物Ｗを設置すると、入力装置１１０を介して利用者から溶融池パラメータの評価処理の開始指示を、評価装置１０５に入力する。そして、利用者は、数値制御装置１０４を介してレーザ加工機１を操作する。
撮像装置１０７は、一定時間（例えば、１００ミリ秒）ごとに溶融池画像を撮像する。評価装置１０５は、撮像装置１０７が溶融池画像を撮像するたびに、以下の評価処理を実行する。
"Evaluation method"
When the user sets the workpiece W on the stage 101, the user inputs an instruction to start the evaluation processing of the molten pool parameters from the user to the evaluation device 105 via the input device 110. Then, the user operates the laser processing machine 1 via the numerical control device 104.
The imaging device 107 captures a molten pool image at regular time intervals (for example, 100 milliseconds). The evaluation device 105 executes the following evaluation processing each time the imaging device 107 captures a molten pool image.
図６は、第１の実施形態に係る評価装置による評価方法を示すフローチャートである。
評価装置１０５の画像取得部１５１１は、撮像装置１０７から溶融池画像を取得する（ステップＳ１）。極座標変換部１５１２は、取得した溶融池画像の溶融中心が写る座標を中心として、溶融池画像を極座標変換し、極座標画像を生成する（ステップＳ２）。なお、図２に示すとおり、撮像装置１０７の光軸は加工用レーザの光軸と一致しているため、溶融中心は常に溶融池画像の同じ座標（例えば画像の中心座標）に位置する。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an evaluation method performed by the evaluation apparatus according to the first embodiment.
The image acquisition unit 1511 of the evaluation device 105 acquires a molten pool image from the imaging device 107 (step S1). The polar coordinate conversion unit 1512 performs polar coordinate conversion of the molten pool image about the coordinates at which the melting center of the acquired molten pool image is taken, and generates a polar coordinate image (step S2). As shown in FIG. 2, the optical axis of the imaging device 107 coincides with the optical axis of the processing laser, so the melting center is always located at the same coordinates of the molten pool image (for example, the center coordinates of the image).
次に、二値化部１５１３は、極座標画像を二値化し、二値極座標画像を生成する（ステップＳ３）。二値化部１５１３による二値化に用いる明度の閾値は、例えば、加工条件に関連付けて予め定められた値を用いてもよいし、レーザ発振器１０６および光学系１０９の設定から求められるビーム直径に基づいて決定されてもよいし、溶融池画像または極座標画像の明度分布の標準偏差に従って決定されてもよい。 Next, the binarization unit 1513 binarizes the polar coordinate image to generate a binary polar coordinate image (step S3). The threshold value of lightness used for binarization by the binarization unit 1513 may be, for example, a value determined in advance in association with processing conditions, or a beam diameter obtained from settings of the laser oscillator 106 and the optical system 109. It may be determined based on the standard deviation of the lightness distribution of the molten pool image or the polar coordinate image.
図７は、二値極座標画像の偏角についての明度が１を示す画素の数を表すヒストグラムである。図８は、二値極座標画像の動径についての明度が１を示す画素の数を表すヒストグラムである。図９は、二値溶融池画像と溶融池のパラメータとの関係を表す図である。
次に、パラメータ特定部１５１４は、二値極座標画像の偏角ごとに明度が１を示す画素の数を算出する（ステップＳ４）。以下、明度が１を示す画素を明画素ともよぶ。すなわち、パラメータ特定部１５１４は、図７に示すヒストグラムを算出する。パラメータ特定部１５１４は、算出された明画素数のうち最小の値を特定する（ステップＳ５）。すなわち、パラメータ特定部１５１４は、明画素数が最小となる偏角における明画素数ｒ１を特定する。パラメータ特定部１５１４は、特定した明画素数ｒ１の２倍に相当する長さを、溶融池の幅Ｗとして特定する（ステップＳ６）。
上述のとおり、溶融池画像において溶融池が写る画素の明度は他の画素の明度より高いため、二値極座標画像において、溶融池の一部に相当する画素は明画素となる。したがって、図９に示すように、明画素数の最小値は、溶融中心を原点とする円であって、明画素のみを内包する最大の円の半径ｒ１に相当する。図９に示すように、溶融池の幅Ｗは、このような円の直径とほぼ一致する。
FIG. 7 is a histogram representing the number of pixels whose lightness for a declination of a binary polar coordinate image indicates one. FIG. 8 is a histogram representing the number of pixels whose lightness indicates 1 for the radius of the binary polar coordinate image. FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the binary molten pool image and the molten pool parameters.
Next, the parameter specifying unit 1514 calculates the number of pixels whose lightness is 1 for each argument of the binary polar coordinate image (step S4). Hereinafter, a pixel having a brightness of 1 is also referred to as a bright pixel. That is, the parameter specifying unit 1514 calculates the histogram shown in FIG. The parameter specifying unit 1514 specifies the minimum value of the calculated number of bright pixels (step S5). That is, the parameter specifying unit 1514 specifies the number r1 of bright pixels in the argument at which the number of bright pixels is minimum. The parameter specifying unit 1514 specifies a length corresponding to twice the specified number of bright pixels r1 as the weld pool width W (step S6).
As described above, since the brightness of the pixel in which the molten pool appears in the molten pool image is higher than the brightness of the other pixels, the pixel corresponding to a part of the molten pool is a bright pixel in the binary polar coordinate image. Therefore, as shown in FIG. 9, the minimum value of the number of bright pixels corresponds to the radius r1 of the maximum circle that includes only the bright pixels and is a circle having the melting center as the origin. As shown in FIG. 9, the width W of the molten pool substantially matches the diameter of such a circle.
次に、パラメータ特定部１５１４は、二値極座標画像の動径ごとに、明画素数を算出する（ステップＳ７）。すなわち、パラメータ特定部１５１４は、図８に示すヒストグラムを算出する。パラメータ特定部１５１４は、明画素数が所定の閾値（例えば、０）以下となる最小の動径の値ｒ２を特定する（ステップＳ８）。パラメータ特定部１５１４は、ステップＳ４で算出した明画素数ｒ１と特定した動径ｒ２の和を、溶融池の長さＬとして算出する（ステップＳ９）。
上述のとおり、溶融池画像において溶融池が写る画素の明度は他の画素の明度より高いため、二値極座標画像において、溶融池の一部に相当する画素は明画素となる。したがって、明度が１を示す画素の数が所定の閾値以下となる最小の動径の値とは、図９に示すように、溶融中心を原点とする円であって、溶融池を内包する最小の円の半径ｒ２に相当する。
Next, the parameter specifying unit 1514 calculates the number of bright pixels for each radius of the binary polar coordinate image (step S7). That is, the parameter specifying unit 1514 calculates the histogram shown in FIG. The parameter specifying unit 1514 specifies the minimum moving radius value r2 at which the number of bright pixels is equal to or less than a predetermined threshold (for example, 0) (step S8). The parameter specifying unit 1514 calculates the sum of the bright pixel number r1 calculated in step S4 and the specified radius r2 as the length L of the molten pool (step S9).
As described above, in the molten pool image, the brightness of the pixel where the molten pool appears is higher than the brightness of the other pixels, so in the binary polar coordinate image, the pixel corresponding to a part of the molten pool is a bright pixel. Therefore, as shown in FIG. 9, the minimum radius value where the number of pixels whose brightness indicates 1 is less than or equal to the predetermined threshold is a circle whose origin is the melting center and is the minimum including the molten pool. Corresponds to the radius r2 of the circle of.
表示制御部１５１５は、パラメータ特定部１５１４が特定した溶融池の幅Ｗおよび長さＬを、出力装置１１１に出力させる（ステップＳ１０）。利用者は、出力装置１１１に出力された溶融池の幅Ｗおよび長さＬを見ながら、これらの値が溶融池の幅および長さの目標値に近づくように、レーザ加工の調整を行う。例えば、溶融池の長さが目標値より長い場合、利用者はヘッド１０２の掃引速度を遅くし、溶融池の長さが目標値より短い場合、利用者はヘッド１０２の掃引速度を早くする。例えば、溶融池の幅が目標値より広い場合、利用者は加工用レーザのビーム直径を狭め、溶融池の幅が目標値より狭い場合、利用者は加工用レーザのビーム直径を広げる。 The display control unit 1515 causes the output device 111 to output the width W and the length L of the molten pool specified by the parameter specifying unit 1514 (step S10). The user adjusts the laser processing so that these values approach the target values of the width and length of the molten pool while observing the width W and the length L of the molten pool output to the output device 111. For example, if the length of the molten pool is longer than the target value, the user reduces the sweep speed of the head 102, and if the length of the molten pool is shorter than the target value, the user increases the sweep speed of the head 102. For example, when the width of the molten pool is wider than the target value, the user narrows the beam diameter of the processing laser, and when the width of the molten pool is narrower than the target value, the user widens the beam diameter of the processing laser.
《作用・効果》
このように、第１の実施形態に係る評価装置１０５は、溶融池画像のうち溶融中心の座標を中心とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて溶融池のパラメータを特定する。評価装置１０５は、溶融池画像の動径または偏角に基づいて溶融池のパラメータを特定することで、溶接方向の特定の有無に関わらず、溶融池のパラメータを特定することができる。具体的には、図５に示すような極座標画像によれば、溶接方向が変わると、画像が上下方向にシフトするような変化が生じる。これは、溶接方向の変化によって、ピーク部分が生じる偏角が変化するためである。つまり、溶接方向が変わったとしても極座標画像において回転に係る変化が生じない。したがって、評価装置１０５は、溶融池画像の動径または偏角に基づいて溶融池のパラメータを特定することで、溶接方向の特定の有無に関わらず、溶融池のパラメータを特定することができる。
<Action and effect>
As described above, the evaluation apparatus 105 according to the first embodiment identifies the parameters of the molten pool based on the brightness of the pixel for each radius or angle of deflection centering on the coordinates of the melting center in the molten pool image. . The evaluation device 105 can specify the parameters of the molten pool regardless of the presence or absence of the specification of the welding direction by specifying the parameters of the molten pool based on the radius of the molten pool image or the deflection angle. Specifically, according to the polar coordinate image as shown in FIG. 5, when the welding direction is changed, a change occurs such that the image is shifted in the vertical direction. This is because the deflection angle at which the peak portion is generated changes due to the change in the welding direction. That is, even if the welding direction is changed, no change related to rotation occurs in the polar coordinate image. Therefore, the evaluation device 105 can specify the parameters of the molten pool regardless of the presence or absence of the specification of the welding direction by specifying the parameters of the molten pool based on the radius or the declination of the molten pool image.
また、第１の実施形態に係る評価装置１０５は、極座標画像を二値化して溶融池のパラメータを求める。極座標画像を二値化することで、評価装置１０５は、偏角ごとの明画素数をそのまま長さに換算することができる。また、評価装置１０５は、画像の二値化により画像に含まれるノイズを除去することができる。つまり、評価装置１０５は、極座標画像を二値化することで、容易にかつ精度よく溶融池のパラメータを求めることができる。
なお、他の実施形態においては、評価装置１０５は二値化処理を行うことなく溶融池のパラメータを求めてもよい。例えば、明度が０から２５５の範囲内の値をとる場合に、評価装置１０５のパラメータ特定部１５１４は、偏角ごとまたは動径ごとに画素の明度の総和をとり、明度の総和を長さに換算することで、溶融池のパラメータを求めてもよい。なお、二値画像において画素の明度は１または０を示すため、二値画像における明画素数は、画素の明度の総和と等しい。
Moreover, the evaluation apparatus 105 which concerns on 1st Embodiment binarizes a polar coordinate image, and calculates | requires the parameter of a molten pool. By binarizing the polar coordinate image, the evaluation apparatus 105 can directly convert the number of bright pixels for each declination into a length. The evaluation device 105 can remove noise included in the image by binarizing the image. That is, the evaluation device 105 can obtain the parameters of the molten pool easily and accurately by binarizing the polar coordinate image.
In another embodiment, the evaluation device 105 may obtain the parameters of the molten pool without performing the binarization process. For example, when the lightness takes a value in the range of 0 to 255, the parameter specifying unit 1514 of the evaluation device 105 sums the lightness of pixels for each declination or for each radius, and sets the sum of lightness as a length. The parameters of the molten pool may be determined by conversion. Note that, since the lightness of a pixel in a binary image indicates 1 or 0, the number of bright pixels in the binary image is equal to the sum of the lightness of the pixels.
また、第１の実施形態に係る評価装置１０５は、溶融池のパラメータとして溶融池の幅および長さを特定する。溶融池の幅および長さは、溶接の溶け込み深さに関連することが知られている。また溶融池の幅が大きすぎると、溶接変形や残留応力が増加しやすいことが知られている。したがって、評価装置１０５が溶融池のパラメータとして溶融池の幅および長さを特定し、利用者に提示することで、利用者は溶接の品質を向上させやすくなる。 Moreover, the evaluation apparatus 105 which concerns on 1st Embodiment specifies the width and length of a molten pool as a parameter of a molten pool. The width and length of the weld pool is known to be related to the penetration depth of the weld. It is also known that welding deformation and residual stress tend to increase when the width of the molten pool is too large. Therefore, the evaluation device 105 specifies the width and length of the molten pool as the parameters of the molten pool and presents them to the user, so that the user can easily improve the welding quality.
また、第１の実施形態に係る評価装置１０５は、二値極座標画像の明画素数が所定の閾値以下となる最小の動径の長さに基づいて溶融池の長さを特定する。つまり、評価装置１０５は、動径ごとの画素の明度の和が所定の閾値以下となる最小の動径の長さに基づいて溶融長さを特定する。これにより、評価装置１０５は、溶融池画像において、溶融池の一部が暗く映ってしまった場合においても、すなわち二値極座標画像の溶融池部分において一部に暗画素が含まれてしまう場合にも、適切に溶融池の長さを特定することができる。また、評価装置１０５は、溶融池画像において、スパッタなどにより溶融池から離れた部分が明るく映ってしまった場合においても、すなわち二値極座標画像の非溶融池部分において一部に明画素が含まれてしまう場合にも、適切に溶融池の長さを特定することができる。なお、他の実施形態においてはこれに限らない。例えば、評価装置１０５は、偏角ごとの画素の明度の和の最大値に基づいて溶融池の長さを特定してもよい。 In addition, the evaluation device 105 according to the first embodiment identifies the length of the molten pool based on the minimum length of the radius at which the number of bright pixels of the binary polar coordinate image is equal to or less than a predetermined threshold. In other words, the evaluation device 105 specifies the melt length based on the minimum radius length at which the sum of the brightness of pixels for each radius is equal to or less than a predetermined threshold. As a result, the evaluation device 105 causes a dark pixel to be partially contained in the molten pool portion of the binary polar coordinate image even when a portion of the molten pool appears dark in the molten pool image. Also, the length of the molten pool can be properly identified. In addition, in the molten pool image, even when a portion separated from the molten pool appears bright due to sputtering or the like in the molten pool image, that is, bright pixels are partially included in the non-molten pool portion of the binary polar coordinate image. Even in the case where it is the case, the length of the molten pool can be properly specified. In addition, in other embodiment, it is not restricted to this. For example, the evaluation device 105 may specify the length of the molten pool based on the maximum value of the sum of the lightness of the pixel for each deflection angle.
また、第１の実施形態に係る評価装置１０５は、二値極座標画像の偏角ごとの明画素数の最小値に基づいて溶融池の幅を特定する。つまり、評価装置１０５は、二値極座標画像の偏角ごとの画素の明度の和の最小値に基づいて溶融池の幅を特定する。なお、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、評価装置１０５は、動径ごとの画素の明度の和が所定の閾値以上となる最大の動径の長さに基づいて溶融長さを特定してもよい。 Further, the evaluation device 105 according to the first embodiment specifies the width of the molten pool based on the minimum value of the number of bright pixels for each declination of the binary polar coordinate image. That is, the evaluation device 105 specifies the width of the molten pool based on the minimum value of the sum of the lightness of the pixel for each argument of the binary polar coordinate image. In addition, in other embodiment, it is not restricted to this. For example, the evaluation device 105 may specify the melt length based on the length of the maximum moving radius at which the sum of the brightness of the pixels for each moving radius is equal to or greater than a predetermined threshold.
《第２の実施形態》
第１の実施形態に係るレーザ加工機１は、評価装置１０５が溶融池のパラメータを表示することで、手動操作における溶接の品質の向上を図るものである。これに対し、第２の実施形態に係るレーザ加工機１は、溶融池のパラメータに基づいて自動操作における溶接の品質の向上を図る。
Second Embodiment
In the laser beam machine 1 according to the first embodiment, the evaluation device 105 displays the parameters of the molten pool to improve the quality of welding in the manual operation. In contrast, the laser beam machine 1 according to the second embodiment improves the quality of welding in automatic operation based on the parameters of the molten pool.
《レーザ加工機の構成》
図１０は、第２の実施形態に係るレーザ加工機の外観図である。
第２の実施形態に係るレーザ加工機１は、第１の実施形態の評価装置１０５に代えて、補正装置２０１を備える。補正装置２０１は、レーザ加工機１によるレーザ加工に係る溶融池のパラメータを特定し、これに基づいて数値制御装置１０４の制御パラメータを補正する。補正装置２０１は、パラメータ特定装置の一例である。
<Laser machine configuration>
FIG. 10 is an external view of a laser beam machine according to the second embodiment.
The laser beam machine 1 according to the second embodiment includes a correction device 201 instead of the evaluation device 105 of the first embodiment. The correction device 201 specifies the parameters of the molten pool related to laser processing by the laser processing machine 1 and corrects the control parameters of the numerical control device 104 based on the parameters. The correction device 201 is an example of a parameter identification device.
《補正装置の構成》
図１１は、第２の実施形態に係る評価装置の構成を示す概略ブロック図である。
補正装置２０１は、第１の実施形態の評価装置１０５と同様に、プロセッサ１５１、メインメモリ１５２、ストレージ１５３、インタフェース１５４を備える。
プロセッサ１５１は、ストレージ１５３に記憶された補正プログラムを実行することで、画像取得部１５１１、極座標変換部１５１２、二値化部１５１３、パラメータ特定部１５１４、補正部１５１６として機能する。また、補正プログラムの実行により、メインメモリ１５２には、目標値記憶部１５２１の記憶領域が確保される。
<Configuration of correction device>
FIG. 11 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the evaluation apparatus according to the second embodiment.
The correction device 201 includes a processor 151, a main memory 152, a storage 153, and an interface 154, similarly to the evaluation device 105 of the first embodiment.
The processor 151 functions as an image acquisition unit 1511, a polar coordinate conversion unit 1512, a binarization unit 1513, a parameter specification unit 1514, and a correction unit 1516 by executing the correction program stored in the storage 153. Further, by executing the correction program, a storage area of the target value storage unit 1521 is secured in the main memory 152.
補正部１５１６は、パラメータ特定部１５１４が特定した溶融池のパラメータに基づいて、数値制御装置１０４の制御パラメータを補正する。
目標値記憶部１５２１は、溶融池の各パラメータの目標値を記憶する。
The correction unit 1516 corrects the control parameters of the numerical control device 104 based on the molten pool parameters specified by the parameter specification unit 1514.
The target value storage unit 1521 stores target values for each parameter of the molten pool.
《制御方法》
利用者は、ステージ１０１に被加工物Ｗを設置すると、数値制御装置１０４のモードをプログラムによる自動運転を行うモードに設定する。そして、利用者は、入力装置１１０を操作し、補正装置２０１に補正処理の開始指示を入力する。
撮像装置１０７は、一定時間（例えば、１００ミリ秒）ごとに溶融池画像を撮像する。補正装置２０１は、撮像装置１０７が溶融池画像を撮像するたびに、以下の補正処理を実行する。
<Control method>
When the user places the workpiece W on the stage 101, the user sets the mode of the numerical control device 104 to a mode in which automatic operation by a program is performed. Then, the user operates the input device 110 and inputs an instruction to start the correction process to the correction device 201.
The imaging device 107 captures a molten pool image at regular time intervals (for example, 100 milliseconds). The correction device 201 executes the following correction processing each time the imaging device 107 captures a molten pool image.
図１２は、第２の実施形態に係る補正装置による制御方法を示すフローチャートである。
補正装置２０１の画像取得部１５１１は、撮像装置１０７から溶融池画像を取得する（ステップＳ１０１）。極座標変換部１５１２は、取得した溶融池画像の溶融中心が写る座標を中心として、溶融池画像を極座標変換し、極座標画像を生成する（ステップＳ１０２）。二値化部１５１３は、極座標画像を二値化し、二値極座標画像を生成する（ステップＳ１０３）。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a control method by the correction apparatus according to the second embodiment.
The image acquisition unit 1511 of the correction device 201 acquires a molten pool image from the imaging device 107 (step S101). The polar coordinate conversion unit 1512 performs polar coordinate conversion of the molten pool image about the coordinates at which the melting center of the acquired molten pool image is taken, and generates a polar coordinate image (step S102). The binarization unit 1513 binarizes the polar coordinate image to generate a binary polar coordinate image (step S103).
パラメータ特定部１５１４は、二値極座標画像の偏角ごとに明画素数を算出する（ステップＳ１０４）。パラメータ特定部１５１４は、算出された明画素数のうち最小の値を特定する（ステップＳ１０５）。パラメータ特定部１５１４は、特定した明画素数の２倍に相当する長さを、溶融池の幅として特定する（ステップＳ１０６）。 The parameter specifying unit 1514 calculates the number of bright pixels for each declination of the binary polar coordinate image (step S104). The parameter specifying unit 1514 specifies the minimum value of the calculated number of bright pixels (step S105). The parameter specifying unit 1514 specifies a length corresponding to twice the specified number of bright pixels as the width of the molten pool (step S106).
パラメータ特定部１５１４は、二値極座標画像の動径ごとに、明画素数を算出する（ステップＳ１０７）。パラメータ特定部１５１４は、明画素数が所定の閾値以下となる最小の動径の値を特定する（ステップＳ１０８）。パラメータ特定部１５１４は、ステップＳ１０４で算出した明画素数と特定した動径の和を、溶融池の長さとして算出する（ステップＳ１０９）。 The parameter specifying unit 1514 calculates the number of bright pixels for each radius of the binary polar coordinate image (step S107). The parameter specifying unit 1514 specifies the minimum value of the radius of the light having the number of bright pixels equal to or less than the predetermined threshold (step S108). The parameter specifying unit 1514 calculates the sum of the number of bright pixels calculated in step S104 and the specified moving radius as the length of the molten pool (step S109).
補正部１５１６は、特定されたパラメータと目標値記憶部１５２１が記憶する目標値との比を算出する（ステップＳ１１０）。つまり、補正部１５１６は、目標値記憶部１５２１が記憶する溶融池の幅の目標値と溶融池の幅との比を算出する。また補正部１５１６は、目標値記憶部１５２１が記憶する溶融池の長さの目標値と溶融池の長さとの比を算出する。
補正部１５１６は、パラメータと目標値との比に基づいて、数値制御装置１０４の制御パラメータの補正係数を求める（ステップＳ１１１）。具体的には、補正部１５１６は、溶融池の幅と目標値の比、および溶融池の長さと目標値の比に基づいて、ヘッド１０２の掃引速度、加工用レーザのビーム直径すなわち光学系１０９の調整量、およびレーザ発振器１０６の出力強度の補正係数を求める。なお、パラメータと目標値との比と、数値制御装置１０４の制御パラメータの補正係数との関係は、予め実験等によって求められたものである。
補正部１５１６は、特定した補正係数を数値制御装置１０４に出力する（ステップＳ１２）。
The correction unit 1516 calculates the ratio between the identified parameter and the target value stored in the target value storage unit 1521 (step S110). That is, the correction unit 1516 calculates the ratio between the target value of the molten pool width stored in the target value storage unit 1521 and the width of the molten pool. Further, the correction unit 1516 calculates the ratio between the target value of the molten pool length stored in the target value storage unit 1521 and the length of the molten pool.
The correction unit 1516 obtains a correction parameter of the control parameter of the numerical control device 104 based on the ratio of the parameter and the target value (step S111). Specifically, the correction unit 1516 determines the sweep speed of the head 102 and the beam diameter of the processing laser, that is, the optical system 109 based on the ratio of the width of the molten pool to the target value and the ratio of the length to the target value of the molten pool. And the correction coefficient of the output intensity of the laser oscillator 106 are obtained. The relationship between the ratio of the parameter to the target value and the correction coefficient of the control parameter of the numerical controller 104 is obtained in advance by experiment or the like.
The correction unit 1516 outputs the specified correction coefficient to the numerical control device 104 (step S12).
数値制御装置１０４は、補正係数に従って制御パラメータを変更する。これにより、数値制御装置１０４は、溶融池のパラメータが目標値に近づくようにレーザ加工機１を制御することができる。 The numerical control device 104 changes the control parameter according to the correction coefficient. Thereby, the numerical control device 104 can control the laser processing machine 1 such that the parameters of the molten pool approach the target value.
〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態においては、パラメータ特定装置である評価装置１０５または補正装置２０１が数値制御装置１０４と別個に設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、数値制御装置１０４にパラメータ特定装置としての機能が実装されていてもよい。
<Other embodiments>
As mentioned above, although one embodiment was described in detail with reference to drawings, a concrete configuration is not restricted to the above-mentioned thing, It is possible to do various design changes etc.
For example, in the above-described embodiment, the evaluation device 105 or the correction device 201 that is a parameter identification device is provided separately from the numerical control device 104, but is not limited thereto. For example, in another embodiment, the numerical control device 104 may be implemented with a function as a parameter specifying device.
また、上述した実施形態においては、撮像装置１０７の光軸と加工用レーザの光軸とが一致するものであったが、これに限らない。例えば、撮像装置１０７は、ヘッド１０２の外側に取り付けられたものであってもよい。この場合、上述した実施形態と異なり、溶融池の溶融中心が常に溶融池画像の同一の座標に位置するとは限らない。この場合、パラメータ特定装置は、以下の手法で溶融中心を特定してもよい。
パラメータ特定装置は、明度の閾値を増加させながら溶融池画像を二値化する。パラメータ特定装置は、二値画像に写る明画素の群の外形が略円形になったときに、当該円の中心の座標を溶融中心と特定する。これは、溶融池のうち加工用レーザが照射されている溶融中心の温度が、溶融池の他の部分の温度より高く、他の部分と比較して放射光の強度が強いためである。
In the above-described embodiment, the optical axis of the imaging device 107 and the optical axis of the processing laser coincide with each other. However, the present invention is not limited to this. For example, the imaging device 107 may be attached to the outside of the head 102. In this case, unlike the embodiment described above, the melting center of the molten pool is not always located at the same coordinates of the molten pool image. In this case, the parameter specifying device may specify the melting center by the following method.
The parameter specifying device binarizes the weld pool image while increasing the brightness threshold. The parameter specifying device specifies the coordinates of the center of the circle as the fusion center when the outer shape of the group of bright pixels appearing in the binary image becomes substantially circular. This is because the temperature of the melting center of the molten pool to which the processing laser is irradiated is higher than the temperature of the other part of the molten pool, and the intensity of the emitted light is stronger than other parts.
１ レーザ加工機
１０４ 数値制御装置
１０５ 評価装置
１０６ レーザ発振器
１０７ 撮像装置
１１０ 入力装置
１１１ 出力装置
２０１ 補正装置
１５１１ 画像取得部
１５１２ 極座標変換部
１５１３ 二値化部
１５１４ パラメータ特定部
１５１５ 表示制御部
１５１６ 補正部
１５２１ 目標値記憶部
Reference Signs List 1 laser processing machine 104 numerical control device 105 evaluation device 106 laser oscillator 107 imaging device 110 input device 111 output device 201 correction device 1511 image acquisition unit 1512 polar coordinate conversion unit 1513 binarization unit 1514 parameter specification unit 1515 display control unit 1516 correction unit 1521 Target value storage unit
Claims (10)
前記溶融池画像のうち溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するパラメータ特定部と
を備えるパラメータ特定装置。 An image acquisition unit for acquiring a molten pool image in which the molten pool is reflected;
A parameter identification unit that identifies the parameters of the molten pool based on the lightness of pixels for each radius or angle with the melting center as the origin of coordinates in the molten pool image.
前記パラメータ特定部は、極座標変換された前記画像に基づいて前記パラメータを特定する
請求項１に記載のパラメータ特定装置。 It further comprises a polar coordinate conversion unit that converts the image into polar coordinates,
The parameter specifying device according to claim 1, wherein the parameter specifying unit specifies the parameter based on the polar-coordinate-transformed image.
前記パラメータ特定部は、二値化された前記画像に基づいて前記パラメータを特定する
請求項１または請求項２に記載のパラメータ特定装置。 It further comprises a binarization unit that binarizes the image,
The parameter identification device according to claim 1, wherein the parameter identification unit identifies the parameter based on the binarized image.
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のパラメータ特定装置。 The parameter specifying device according to any one of claims 1 to 3, wherein the parameter specifying unit specifies the length of the molten pool as the parameter.
請求項４に記載のパラメータ特定装置。 The parameter specifying device according to claim 4, wherein the parameter specifying unit specifies the length based on a length of a minimum radius at which a sum of brightness of pixels for each radius is equal to or less than a predetermined threshold.
請求項１から請求項５の何れか１項に記載のパラメータ特定装置。 The parameter specifying device according to any one of claims 1 to 5, wherein the parameter specifying unit specifies a width of the molten pool as the parameter.
請求項６に記載のパラメータ特定装置。 The parameter specifying device according to claim 6, wherein the parameter specifying unit specifies the width based on a minimum value of a sum of lightness of pixels for each argument.
前記レーザノズルを介して加工用レーザを照射するレーザ発振器と、
前記レーザノズルを介して溶融池が写る溶融池画像を撮像する撮像装置と、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のパラメータ特定装置と
を備えるレーザ加工機。 A laser nozzle;
A laser oscillator for irradiating a processing laser through the laser nozzle;
An imaging device for imaging a molten pool image in which the molten pool is reflected through the laser nozzle;
A laser processing machine comprising: the parameter identification device according to any one of claims 1 to 6.
前記溶融池画像のうち溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップと
を含むパラメータ特定方法。 Acquiring a molten pool image showing the molten pool, and
Identifying the parameters of the molten pool based on the lightness of pixels for each radius or angle with the melting center as the origin of coordinates in the molten pool image.
溶融池が写る溶融池画像を取得するステップと、
前記溶融池画像のうち溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップと
を実行させるためのプログラム。 On the computer,
Acquiring a molten pool image showing the molten pool, and
A program for executing the step of specifying the parameters of the molten pool based on the lightness of the pixel for each radius or angle with the melting center as the origin of coordinates in the molten pool image.
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