JP2020104160A - Laser processing device - Google Patents

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JP2020104160A JP2018246979A JP2018246979A JP2020104160A JP 2020104160 A JP2020104160 A JP 2020104160A JP 2018246979 A JP2018246979 A JP 2018246979A JP 2018246979 A JP2018246979 A JP 2018246979A JP 2020104160 A JP2020104160 A JP 2020104160A
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純也 小野田
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Abstract

To easily determine a model image for pattern search in a laser processing device.SOLUTION: A laser processing device L comprises: a wide-area camera 6 generating a workpiece image Pw; a setting part 107 setting a printing block B including a printing pattern P so as to overlap with the workpiece image Pw; a model candidate extraction part 104 extracting plural model candidate images Pm associated with the printing block B and different from each other in size; a correlation value calculation part 105 calculating a correlation value concerning each model candidate image Pm in a search area R5 and also calculating the acutance of the correlation value in the search area R5; and a model image registration part 106 determining and storing a model image Px based on the acutance from the model candidate images Pm in the range in which the displacement of a workpiece W to the wide-area camera 6 is tolerated, and in addition to the above storage, storing the relative physical relationship of the model image Px with the printing block B corresponding to the model image Px.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

ここに開示する技術は、レーザマーキング装置等、被加工物にレーザ光を照射することによって加工を行うレーザ加工装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a laser processing apparatus, such as a laser marking apparatus, which performs processing by irradiating a workpiece with laser light.

従来、加工位置を補正可能なレーザ加工装置が知られている。 Conventionally, a laser processing apparatus capable of correcting a processing position is known.

例えば特許文献1には、被加工物を穴明けするためのレーザ加工装置において、その穴の中心位置のずれ量を算出するとともに、そうして算出されたずれ量に基づいてガルバノミラーの角度を補正することが開示されている。 For example, in Patent Document 1, in a laser processing apparatus for drilling a workpiece, a shift amount of the center position of the hole is calculated, and the angle of the galvanometer mirror is calculated based on the calculated shift amount. Correcting is disclosed.

特開2015−006674号公報JP, 2005-006674, A

前記特許文献1に記載されているようなズレを補正するためのアルゴリズムとしては、パターンサーチを用いた手法が知られている。この手法を用いた場合、サーチ用のモデル画像を予め登録しておき、被加工物を撮像して得られたワーク画像の中からモデル画像と一致する部分を見つけ出すことで、補正用のパラメータを算出すること可能となる。 A method using pattern search is known as an algorithm for correcting the deviation as described in Patent Document 1. When this method is used, a model image for search is registered in advance, and a portion matching the model image is found from the work image obtained by imaging the workpiece, so that the correction parameter is set. It becomes possible to calculate.

これまで、モデル画像を適切に設定するためには、パターンサーチ用のアルゴリズムへの理解が求められていた。このアルゴリズムに精通していなければ、モデル画像を設定するのは困難であった。 Until now, in order to properly set the model image, an understanding of the algorithm for pattern search has been required. Without familiarity with this algorithm, setting the model image was difficult.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターンサーチ用のモデル画像を容易に決定することにある。 The technique disclosed here is made in view of such a point, and its purpose is to easily determine a model image for pattern search.

具体的に、本開示の第1の側面は、励起光を生成する励起光生成部と、前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物へ照射するとともに、該被加工物の表面上に設定された加工領域内で2次元走査するレーザ光走査部と、を備え、前記レーザ光走査部を制御することにより、前記加工領域内に所定の加工パターンを形成するレーザ加工装置に係る。 Specifically, the first aspect of the present disclosure is to generate a pump light and a laser light based on the pump light generated by the pump light generator, and to emit the laser light. And a laser beam scanning unit for irradiating the workpiece with the laser beam emitted from the laser beam output section and for two-dimensionally scanning within a processing region set on the surface of the workpiece. And a laser processing apparatus for forming a predetermined processing pattern in the processing region by controlling the laser beam scanning unit.

そして、本開示の第1の側面によれば、前記被加工物を撮像することにより、前記加工領域の少なくとも一部を含んだワーク画像を生成する撮像部と、前記加工領域に対応した設定面上に前記ワーク画像を表示する表示部と、前記ワーク画像と重ね合わせるように、前記加工パターンを含んだ加工ブロックを設定する加工ブロック設定部と、前記ワーク画像の少なくとも一部を切り出すことにより、前記加工ブロックと紐付けられかつ前記設定面上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像を抽出するモデル候補抽出部と、前記複数のモデル候補画像の各々について、前記ワーク画像における所定のサーチ領域内で各モデル候補画像に係る相関値を算出するとともに、該サーチ領域内における前記相関値の尖鋭度を算出する相関値算出部と、前記撮像部に対する前記被加工物の位置ズレが許容される範囲内で、前記複数のモデル候補画像の中から前記尖鋭度に基づいてモデル画像を決定して記憶するとともに、該モデル画像と、該モデル画像に対応した前記加工ブロックとの相対的な位置関係を併せて記憶するモデル画像登録部と、前記モデル画像の決定に用いた前記被加工物と同種の被加工物に対し、前記撮像部によりワーク画像を新たに撮像するとともに、該新たなワーク画像と、前記モデル画像と、該モデル画像に対応した前記相対的な位置関係と、に基づいて、前記新たなワーク画像に設定されるべき前記加工ブロックの位置を補正する位置補正部と、を備える。 Then, according to the first aspect of the present disclosure, an imaging unit that generates a work image including at least a part of the machining area by imaging the workpiece, and a setting surface corresponding to the machining area. A display unit that displays the work image on the top, so as to overlap with the work image, a processing block setting unit that sets a processing block including the processing pattern, and by cutting out at least a part of the work image, A model candidate extraction unit that extracts a plurality of model candidate images that are associated with the processing block and have different sizes on the setting surface, and a predetermined search area in the work image for each of the plurality of model candidate images. A correlation value calculation unit that calculates a correlation value related to each model candidate image within the search area and a sharpness of the correlation value in the search region; and a positional deviation of the workpiece with respect to the imaging unit is allowed. Within the range, a model image is determined and stored from the plurality of model candidate images based on the sharpness, and the relative positional relationship between the model image and the processing block corresponding to the model image is stored. And a model image registration unit that also stores the work image for the workpiece of the same type as the workpiece used to determine the model image. And a position correction unit that corrects the position of the processing block to be set in the new work image based on the model image and the relative positional relationship corresponding to the model image. ..

モデル画像のサイズが大きいときには、これが小さいときに比して相関値の尖鋭度が高くなる。また、相関値の尖鋭度が高いときには、低いときに比してパターンサーチの精度を向上させることができる。 When the size of the model image is large, the sharpness of the correlation value is higher than when it is small. Further, when the sharpness of the correlation value is high, the accuracy of the pattern search can be improved as compared with the case where the correlation value is low.

よって、パターンサーチの精度を向上させるためには、モデル画像のサイズを大きくすることが求められるところ、モデル画像のサイズを過度に大きくしてしまうと、例えば製造ラインを稼働させた場合に、撮像部の光軸に対して大きくズレた被加工物が運ばれてきたときに、パターンサーチに支障を来す可能性がある。 Therefore, in order to improve the accuracy of the pattern search, it is required to increase the size of the model image. However, if the size of the model image is excessively increased, for example, when operating the manufacturing line When a workpiece that is largely deviated with respect to the optical axis of the portion is carried, pattern search may be hindered.

そこで、前記の構成によれば、モデル画像登録部は、撮像部に対する被加工物の位置ズレが許容される範囲内で、尖鋭度に基づいてモデル画像を決定する。このように構成することで、パターンサーチを精度よく実施しつつも、撮像部に対する被加工物のズレを許容することができる。 Therefore, according to the above configuration, the model image registration unit determines the model image based on the sharpness within a range in which the positional deviation of the workpiece with respect to the imaging unit is allowed. With this configuration, it is possible to allow the deviation of the workpiece with respect to the imaging unit while accurately performing the pattern search.

こうして、パターンサーチ用のモデル画像を容易に決定することが可能になる。 In this way, it becomes possible to easily determine the model image for pattern search.

また、本開示の第2の側面によれば、前記モデル画像登録部は、前記複数のモデル候補画像のうち、前記位置ズレが許容される範囲内で前記尖鋭度が最も高いモデル候補画像を前記モデル画像として選択する、としてもよい。 In addition, according to the second aspect of the present disclosure, the model image registration unit determines, among the plurality of model candidate images, the model candidate image having the highest sharpness within a range in which the positional deviation is allowed. It may be selected as a model image.

この構成によれば、パターンサーチにおけるサーチ精度を可能な限り確保することができる。 With this configuration, it is possible to secure the search accuracy in the pattern search as much as possible.

また、本開示の第3の側面によれば、前記モデル画像登録部は、前記複数のモデル候補画像のうち、前記尖鋭度が所定以上の範囲内で、前記設定面上でのサイズが最も小さいモデル候補画像を前記モデル画像として選択する、としてもよい。 Further, according to the third aspect of the present disclosure, the model image registration unit has the smallest size on the setting surface within the range where the sharpness is a predetermined value or more among the plurality of model candidate images. A model candidate image may be selected as the model image.

この構成によれば、撮像部に対する被加工物の位置ズレを可能な限り許容することができる。 With this configuration, it is possible to allow the positional deviation of the workpiece with respect to the imaging unit as much as possible.

また、本開示の第4の側面によれば、前記モデル画像登録部は、前記複数のモデル候補画像のうち、前記位置ズレが許容される範囲内で前記尖鋭度が最も高いモデル候補画像を前記モデル画像として選択する相関値優先モードと、前記複数のモデル候補画像のうち、前記尖鋭度が所定以上の範囲内で、前記設定面上でのサイズが最も小さいモデル候補画像を前記モデル画像として選択する位置ズレ優先モードと、を選択可能に構成されている、としてもよい。 Further, according to the fourth aspect of the present disclosure, the model image registration unit selects, from the plurality of model candidate images, the model candidate image having the highest sharpness within a range in which the positional deviation is allowed. A correlation value priority mode selected as a model image, and a model candidate image having the smallest size on the setting surface within the range where the sharpness is a predetermined value or more among the plurality of model candidate images is selected as the model image. The position shift priority mode to be selected may be configured to be selectable.

この構成によれば、パターンサーチ用のモデル画像を容易に決定する上で有利になる。 This configuration is advantageous in easily determining the model image for pattern search.

また、本開示の第5の側面によれば、前記モデル候補抽出部は、前記加工ブロックの中央に位置する座標、又は、該加工ブロックの外縁上の座標を中心としてサイズを拡大又は縮小することにより、前記設定面上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像を抽出する、としてもよい。 Further, according to the fifth aspect of the present disclosure, the model candidate extracting unit enlarges or reduces the size around a coordinate located at the center of the machining block or a coordinate on the outer edge of the machining block. Thus, a plurality of model candidate images having different sizes on the setting surface may be extracted.

この構成によれば、パターンサーチ用のモデル画像を容易に決定する上で有利になる。 This configuration is advantageous in easily determining the model image for pattern search.

以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、パターンサーチ用のモデル画像を容易に決定することができる。 As described above, the laser processing apparatus can easily determine the model image for pattern search.

図1は、レーザ加工システムの全体構成を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a laser processing system. 図2は、レーザ加工装置の概略構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the laser processing apparatus. 図3Aは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。FIG. 3A is a block diagram illustrating a schematic configuration of the marker head. 図3Bは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。FIG. 3B is a block diagram illustrating a schematic configuration of the marker head. 図4は、マーカヘッドの外観を例示する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating the appearance of the marker head. 図5は、レーザ光走査部の構成を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the laser light scanning unit. 図6は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットの構成を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the laser light guide unit, the laser light scanning unit, and the distance measuring unit. 図7は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an optical path connecting the laser light guide unit, the laser light scanning unit, and the distance measuring unit. 図8は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する斜視図である。FIG. 8 is a perspective view illustrating an optical path connecting the laser light guide unit, the laser light scanning unit, and the distance measuring unit. 図9は、三角測距方式について説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the triangulation method. 図10は、レーザ加工システムの使用方法を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a method of using the laser processing system. 図11は、印字設定の作成手順を例示するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure for creating print settings. 図12は、レーザ加工装置の運用手順を例示するフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an operating procedure of the laser processing apparatus. 図13は、ワークの加工領域と、表示部の関係について例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the processing area of the work and the display unit. 図14は、パターンサーチ用のモデル画像の決定手順を例示するフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure for determining a model image for pattern search. 図15は、ワーク画像を例示する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a work image. 図16は、モデル候補画像の生成手法について例示する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a method of generating a model candidate image. 図17は、モデル候補画像を生成するための基準点を例示する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating reference points for generating a model candidate image. 図18は、モデル候補画像のサイズと相関値分布を例示する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating the size of the model candidate image and the correlation value distribution. 図19は、尖鋭度の算出方法について説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a method of calculating the sharpness. 図20Aは、パターンサーチの具体的な手順を例示する図である。FIG. 20A is a diagram illustrating a specific procedure of pattern search. 図20Bは、パターンサーチの具体的な手順を例示する図である。FIG. 20B is a diagram illustrating a specific procedure of the pattern search. 図20Cは、パターンサーチの具体的な手順を例示する図である。FIG. 20C is a diagram illustrating a specific procedure of pattern search. 図21Aは、モデル画像の登録に関連した表示画面を例示する図である。FIG. 21A is a diagram illustrating a display screen related to registration of a model image. 図21Bは、モデル画像の登録に関連した表示画面を例示する図である。FIG. 21B is a diagram illustrating a display screen related to registration of a model image. 図22は、位置ズレ許容量について例示する図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of the positional deviation allowable amount.

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The following description is an example.

すなわち、本明細書では、レーザ加工装置の一例としてのレーザマーカについて説明するが、ここに開示する技術は、レーザ加工装置及びレーザマーカという名称に拘らず、レーザ応用機器一般に適用することができる。 That is, although the present specification describes a laser marker as an example of a laser processing apparatus, the technology disclosed herein can be applied to general laser application equipment regardless of the names of the laser processing apparatus and the laser marker.

また、本明細書においては、加工の代表例として印字加工について説明するが、印字加工に限定されず、被加工物としてのワークWの表面に所定の加工パターンを形成するものであれば、画像のマーキング等、レーザ光を使ったあらゆる加工処理において利用することができる。 Further, in the present specification, printing processing will be described as a typical example of processing, but the present invention is not limited to printing processing, and as long as a predetermined processing pattern is formed on the surface of a work W as a workpiece, an image can be formed. It can be used in all kinds of processing using laser light, such as marking.

<全体構成>
図1は、レーザ加工システムSの全体構成を例示する図であり、図2はレーザ加工システムSにおけるレーザ加工装置Lの概略構成を例示する図である。図1に例示するレーザ加工システムSは、レーザ加工装置Lと、これに接続される操作用端末800及び外部機器900と、を備えている。
<Overall structure>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a laser processing system S, and FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a laser processing apparatus L in the laser processing system S. The laser processing system S illustrated in FIG. 1 includes a laser processing device L, an operation terminal 800 connected to the laser processing device L, and an external device 900.

そして、図1及び図2に例示するレーザ加工装置Lは、マーカヘッド1から出射されたレーザ光を、被加工物としてのワークWへ照射するとともに、そのワークWの表面上で3次元走査することによって加工を行うものである。なお、ここでいう「3次元走査」とは、レーザ光の照射先をワークWの表面上で走査する2次元的な動作(いわゆる「2次元走査」)と、レーザ光の焦点位置を調整する1次元的な動作と、の組み合わせを総称した概念を指す。 Then, the laser processing apparatus L illustrated in FIGS. 1 and 2 irradiates the work W as the workpiece with the laser light emitted from the marker head 1 and three-dimensionally scans the surface of the work W. By doing so, processing is performed. The "three-dimensional scanning" referred to here is a two-dimensional operation of scanning the irradiation destination of the laser light on the surface of the workpiece W (so-called "two-dimensional scanning") and the focus position of the laser light. Refers to the general term for the combination of one-dimensional movements.

特に、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、ワークWを加工するためのレーザ光として、1064nm付近の波長を有するレーザ光を出射することができる。この波長は、近赤外線(Near-InfraRed:NIR)の波長域に相当する。そのため、以下の記載では、ワークWを加工するためのレーザ光を「近赤外レーザ光」と呼称して、他のレーザ光と区別する場合がある。なお、近赤外線以外のレーザ光をワークWの加工に用いてもよい。 In particular, the laser processing apparatus L according to this embodiment can emit laser light having a wavelength near 1064 nm as the laser light for processing the work W. This wavelength corresponds to the near-infrared (NIR) wavelength range. Therefore, in the following description, the laser beam for processing the workpiece W may be referred to as "near infrared laser beam" to distinguish it from other laser beams. Laser light other than near infrared rays may be used for processing the work W.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、マーカヘッド1に内蔵された測距ユニット5を介してワークWまでの距離を測定するとともに、その測定結果を利用して近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。 Further, the laser processing apparatus L according to the present embodiment measures the distance to the work W via the distance measuring unit 5 built in the marker head 1 and uses the measurement result to measure the near infrared laser light. The focus position can be adjusted.

図1及び図2に示すように、レーザ加工装置Lは、レーザ光を出射するためのマーカヘッド1と、マーカヘッド1を制御するためのマーカコントローラ100と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the laser processing apparatus L includes a marker head 1 for emitting a laser beam and a marker controller 100 for controlling the marker head 1.

マーカヘッド1及びマーカコントローラ100は、この実施形態においては別体とされており、電気配線を介して電気的に接続されているとともに、光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。 The marker head 1 and the marker controller 100 are separate bodies in this embodiment, and are electrically connected via electrical wiring and optically coupled via an optical fiber cable.

より一般には、マーカヘッド1及びマーカコントローラ100の一方を他方に組み込んで一体化することもできる。この場合、光ファイバーケーブル等を適宜省略することができる。 More generally, one of the marker head 1 and the marker controller 100 may be incorporated into the other to be integrated. In this case, the optical fiber cable or the like can be omitted as appropriate.

操作用端末800は、例えば中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)及びメモリを有しており、マーカコントローラ100に接続されている。この操作用端末800は、印字設定など、種々の加工条件を設定するとともに、レーザ加工に関連した情報をユーザに示すための端末として機能する。この操作用端末800は、ユーザに情報を表示するための表示部801と、ユーザによる操作入力を受け付ける操作部802と、種々の情報を記憶するための記憶装置803と、を備えている。 The operation terminal 800 has, for example, a central processing unit (CPU) and a memory, and is connected to the marker controller 100. The operation terminal 800 functions as a terminal for setting various processing conditions such as print settings and showing information related to laser processing to the user. The operation terminal 800 includes a display unit 801 for displaying information to the user, an operation unit 802 for receiving an operation input by the user, and a storage device 803 for storing various information.

具体的に、表示部801は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELパネルにより構成されている。表示部801には、レーザ加工に関連した情報として、レーザ加工装置Lの動作状況および加工条件等が表示される。一方、操作部802は、例えばキーボード及び/又はポインティングデバイスにより構成されている。ここで、ポインティングデバイスには、マウス及び/又はジョイスティック等が含まれる。操作部802は、ユーザによる操作入力を受け付けるように構成されており、マーカコントローラ100を介してマーカヘッド1を操作するために用いられる。 Specifically, the display unit 801 is composed of, for example, a liquid crystal display or an organic EL panel. The display unit 801 displays the operation status and processing conditions of the laser processing apparatus L as information related to laser processing. On the other hand, the operation unit 802 includes, for example, a keyboard and/or a pointing device. Here, the pointing device includes a mouse and/or a joystick. The operation unit 802 is configured to receive an operation input by the user, and is used to operate the marker head 1 via the marker controller 100.

上記のように構成される操作用端末800は、ユーザによる操作入力に基づいて、レーザ加工における加工条件を設定することができる。この加工条件には、例えば、ワークWに印字されるべき文字列等の内容(マーキングパターン)、レーザ光に求める出力(目標出力)、及び、ワークW上でのレーザ光の走査速度(スキャンスピード)が含まれる。 The operation terminal 800 configured as described above can set processing conditions in laser processing based on an operation input by the user. The processing conditions include, for example, the content (marking pattern) of a character string or the like to be printed on the work W, the output required for the laser light (target output), and the scanning speed of the laser light on the work W (scan speed). ) Is included.

また、本実施形態に係る加工条件には、前述の測距ユニット5に関連した条件及びパラメータ(以下、これを「測距条件」ともいう)も含まれる。そうした測距条件には、例えば、測距ユニット5による検出結果を示す信号と、ワークWの表面までの距離と、を関連付けるデータ等が含まれる。 The processing conditions according to the present embodiment also include the conditions and parameters related to the distance measuring unit 5 described above (hereinafter, also referred to as “distance measuring conditions”). Such distance measuring conditions include, for example, data associating a signal indicating the detection result of the distance measuring unit 5 with the distance to the surface of the work W.

操作用端末800により設定される加工条件は、マーカコントローラ100に出力されて、その条件設定記憶部102に記憶される。必要に応じて、操作用端末800における記憶装置803が加工条件を記憶してもよい。 The processing conditions set by the operation terminal 800 are output to the marker controller 100 and stored in the condition setting storage unit 102. If necessary, the storage device 803 in the operation terminal 800 may store the processing conditions.

なお、操作用端末800は、例えばマーカコントローラ100に組み込んで一体化することができる。この場合は「操作用端末」ではなく、コントロールユニット等の呼称が用いられることになるが、少なくとも本実施形態においては、操作用端末800とマーカコントローラ100は互いに別体とされている。 The operation terminal 800 can be integrated into the marker controller 100, for example. In this case, the name of the control unit or the like is used instead of the “operating terminal”, but in at least this embodiment, the operating terminal 800 and the marker controller 100 are separate entities.

外部機器900は、必要に応じてレーザ加工装置Lのマーカコントローラ100に接続される。図1に示す例では、外部機器900として、画像認識装置901及びプログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller:PLC)902が設けられている。 The external device 900 is connected to the marker controller 100 of the laser processing apparatus L as needed. In the example illustrated in FIG. 1, an image recognition device 901 and a programmable logic controller (PLC) 902 are provided as the external device 900.

具体的に、画像認識装置901は、例えば製造ライン上で搬送されるワークWの種別及び位置を判定する。画像認識装置901として、例えばイメージセンサを用いることができる。PLC902は、予め定められたシーケンスに従ってレーザ加工システムSを制御するために用いられる。 Specifically, the image recognition device 901 determines the type and position of the work W conveyed on the manufacturing line, for example. As the image recognition device 901, for example, an image sensor can be used. The PLC 902 is used to control the laser processing system S according to a predetermined sequence.

レーザ加工装置Lには、上述した機器や装置以外にも、操作及び制御を行うための装置、その他の各種処理を行うためのコンピュータ、記憶装置、周辺機器等を接続することもできる。この場合の接続は、例えば、IEEE1394、RS−232、RS−422及びUSB等のシリアル接続、又はパラレル接続としてもよい。あるいは、10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的、磁気的、又は光学的な接続を採用することもできる。また、有線接続以外にも、IEEE802等の無線LAN、又は、Bluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続でもよい。さらに、データの交換や各種設定の保存等を行うための記憶装置に用いる記憶媒体としては、例えば、各種メモリカード、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等を利用することができる。 In addition to the above-described devices and devices, the laser processing device L can be connected to devices for operating and controlling, computers for performing various other processes, storage devices, peripheral devices, and the like. The connection in this case may be, for example, serial connection such as IEEE1394, RS-232, RS-422 and USB, or parallel connection. Alternatively, electrical, magnetic, or optical connection can be adopted through a network such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T. Besides the wired connection, a wireless LAN such as IEEE 802 or a wireless connection using radio waves such as Bluetooth (registered trademark), infrared rays, optical communication, or the like may be used. Further, as a storage medium used in a storage device for exchanging data and storing various settings, for example, various memory cards, magnetic disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, hard disks, etc. can be used.

以下、マーカコントローラ100及びマーカヘッド1それぞれのハード構成に係る説明と、マーカコントローラ100によるマーカヘッド1の制御に係る構成と、について順番に説明をする。 Hereinafter, a description of the hardware configurations of the marker controller 100 and the marker head 1 and a configuration of the control of the marker head 1 by the marker controller 100 will be sequentially described.

<マーカコントローラ100>
図2に示すように、マーカコントローラ100は、上述した加工条件を記憶する条件設定記憶部102と、これに記憶されている加工条件に基づいてマーカヘッド1を制御する制御部101と、レーザ励起光(励起光)を生成する励起光生成部110と、を備えている。
<Marker controller 100>
As shown in FIG. 2, the marker controller 100 includes a condition setting storage unit 102 that stores the above-described processing conditions, a control unit 101 that controls the marker head 1 based on the processing conditions stored therein, and laser excitation. An excitation light generation unit 110 that generates light (excitation light).

(条件設定記憶部102)
条件設定記憶部102は、操作用端末800を介して設定された加工条件を記憶するとともに、必要に応じて、記憶された加工条件を制御部101へと出力するように構成されている。
(Condition setting storage unit 102)
The condition setting storage unit 102 is configured to store the processing conditions set via the operation terminal 800, and to output the stored processing conditions to the control unit 101 as necessary.

具体的に、条件設定記憶部102は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)等を用いて構成されており、加工条件を示す情報を一時的または継続的に記憶することができる。なお、操作用端末800をマーカコントローラ100に組み込んだ場合には、記憶装置803が条件設定記憶部102を兼用するように構成することができる。 Specifically, the condition setting storage unit 102 is configured by using a volatile memory, a non-volatile memory, a hard disk drive (Hard Disk Drive: HDD), etc., and temporarily or continuously stores information indicating a processing condition. can do. When the operation terminal 800 is incorporated in the marker controller 100, the storage device 803 can also be configured to serve as the condition setting storage unit 102.

(制御部101)
制御部101は、条件設定記憶部102に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、マーカコントローラ100における励起光生成部110、並びに、マーカヘッド1におけるレーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5を制御することにより、ワークWの印字加工等を実行する。
(Control unit 101)
The control unit 101, based on the processing conditions stored in the condition setting storage unit 102, at least the excitation light generation unit 110 in the marker controller 100, the laser light output unit 2 in the marker head 1, the laser light guide unit 3, and the like. By controlling the laser beam scanning unit 4 and the distance measuring unit 5, printing work of the work W is executed.

具体的に、制御部101は、CPU、メモリ、入出力バスを有しており、操作用端末800を介して入力された情報を示す信号、及び、条件設定記憶部102から読み込んだ加工条件を示す信号に基づいて制御信号を生成する。制御部101は、そうして生成した制御信号をレーザ加工装置Lの各部へと出力することにより、ワークWに対する印字加工、及び、ワークWまでの距離の測定を制御する。 Specifically, the control unit 101 has a CPU, a memory, and an input/output bus, and outputs a signal indicating information input via the operation terminal 800 and a processing condition read from the condition setting storage unit 102. A control signal is generated based on the signal shown. The control unit 101 controls the printing processing on the work W and the measurement of the distance to the work W by outputting the control signal thus generated to each unit of the laser processing apparatus L.

例えば制御部101は、ワークWの加工を開始するときには、条件設定記憶部102に記憶された目標出力を読み込んで、その目標出力に基づき生成した制御信号を励起光源駆動部112へと出力し、レーザ励起光の生成を制御する。 For example, the control unit 101 reads the target output stored in the condition setting storage unit 102 when starting the processing of the work W, and outputs the control signal generated based on the target output to the excitation light source driving unit 112, Controls the generation of laser excitation light.

また制御部101は、実際にワークWを加工する際には、例えば条件設定記憶部102に記憶されている加工パターン(マーキングパターン)を読み込むとともに、その加工パターンに基づき生成した制御信号をレーザ光走査部4へと出力し、近赤外レーザ光を2次元走査する。近赤外レーザ光の2次元走査を制御しているという点で、制御部101は、本実施形態における「走査制御部」を例示している。 Further, when actually processing the work W, the control unit 101 reads a processing pattern (marking pattern) stored in, for example, the condition setting storage unit 102, and outputs a control signal generated based on the processing pattern to the laser beam. The light is output to the scanning unit 4, and the near infrared laser light is two-dimensionally scanned. The control unit 101 exemplifies the “scanning control unit” in the present embodiment in that it controls the two-dimensional scanning of the near infrared laser light.

(励起光生成部110)
励起光生成部110は、駆動電流に応じたレーザ光を生成する励起光源111と、その励起光源111に駆動電流を供給する励起光源駆動部112と、励起光源111に対して光学的に結合された励起光集光部113と、を備えている。励起光源111と励起光集光部113は、不図示の励起ケーシング内に固定されている。詳細は省略するが、この励起ケーシングは、熱伝導性に優れた銅等の金属で構成されており、励起光源111から効率よく放熱させることができる。
(Excitation light generation unit 110)
The pumping light generator 110 is optically coupled to the pumping light source 111 that generates a laser beam according to the driving current, the pumping light source driver 112 that supplies the driving current to the pumping light source 111, and the pumping light source 111. And the excitation light condensing unit 113. The excitation light source 111 and the excitation light condensing unit 113 are fixed inside an excitation casing (not shown). Although not described in detail, this excitation casing is made of metal such as copper having excellent thermal conductivity, and can efficiently radiate heat from the excitation light source 111.

以下、励起光生成部110の各部について順番に説明する。 Hereinafter, each part of the excitation light generator 110 will be described in order.

励起光源駆動部112は、制御部101から出力された制御信号に基づいて、励起光源111へ駆動電流を供給する。詳細は省略するが、励起光源駆動部112は、制御部101が決定した目標出力に基づいて駆動電流を決定し、そうして決定した駆動電流を励起光源111へ供給する。 The excitation light source drive unit 112 supplies a drive current to the excitation light source 111 based on the control signal output from the control unit 101. Although not described in detail, the excitation light source drive unit 112 determines a drive current based on the target output determined by the control unit 101, and supplies the drive current thus determined to the excitation light source 111.

励起光源111は、励起光源駆動部112から駆動電流が供給されるとともに、その駆動電流に応じたレーザ光を発振する。例えば、励起光源111は、レーザダイオード(Laser Diode:LD)等で構成されており、複数のLD素子を直線状に並べたLDアレイやLDバーを用いることができる。励起光源111としてLDアレイやLDバーを用いた場合、各素子から発振されるレーザ光は、ライン状に出力されて励起光集光部113に入射する。 The excitation light source 111 is supplied with a drive current from the excitation light source drive unit 112 and oscillates a laser beam according to the drive current. For example, the excitation light source 111 is composed of a laser diode (LD) or the like, and an LD array or LD bar in which a plurality of LD elements are linearly arranged can be used. When an LD array or LD bar is used as the excitation light source 111, the laser light oscillated from each element is output in a line and enters the excitation light condensing unit 113.

励起光集光部113は、励起光源111から出力されたレーザ光を集光するとともに、レーザ励起光(励起光)として出力する。例えば、励起光集光部113は、フォーカシングレンズ等で構成されており、レーザ光が入射する入射面と、レーザ励起光を出力する出射面と、を有している。励起光集光部113は、マーカヘッド1に対し、前述の光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。よって、励起光集光部113から出力されたレーザ励起光は、その光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド1へ導かれることになる。 The excitation light condensing unit 113 condenses the laser light output from the excitation light source 111 and outputs it as laser excitation light (excitation light). For example, the excitation light condensing unit 113 is composed of a focusing lens or the like, and has an incident surface on which the laser light is incident and an emission surface on which the laser excitation light is output. The excitation light condensing unit 113 is optically coupled to the marker head 1 via the above-mentioned optical fiber cable. Therefore, the laser excitation light output from the excitation light condensing unit 113 is guided to the marker head 1 via the optical fiber cable.

なお、励起光生成部110は、励起光源駆動部112、励起光源111及び励起光集光部113を予め組み込んだLDユニット或いはLDモジュールとすることができる。また、励起光生成部110から出射される励起光(具体的には、励起光集光部113から出力されるレーザ励起光)は、無偏光とすることができ、これにより偏光状態の変化を考慮する必要がなく、設計上有利となる。特に、励起光源111周辺の構成については、複数のLD素子を数十個配列したLDアレイから各々得られる光を光ファイバーでバンドルして出力するLDユニット自体に、出力光を無偏光とする機構を備えることが好ましい。 The pumping light generator 110 can be an LD unit or an LD module in which the pumping light source driver 112, the pumping light source 111, and the pumping light condensing unit 113 are incorporated in advance. Further, the pumping light emitted from the pumping light generation unit 110 (specifically, the laser pumping light output from the pumping light condensing unit 113) can be non-polarized, thereby changing the polarization state. There is no need to consider it, which is advantageous in design. In particular, regarding the configuration around the excitation light source 111, a mechanism for making the output light non-polarized is provided to the LD unit itself which bundles the light obtained from the LD array in which several dozen LD elements are arranged with an optical fiber and outputs the bundled light. It is preferable to provide.

(他の構成要素)
マーカコントローラ100はまた、測距ユニット5を介してワークWまでの距離を測定する距離測定部103を有している。距離測定部103は、測距ユニット5と電気的に接続されており、測距ユニット5による測定結果に関連した信号(少なくとも、測距光受光部5Bによる測距光の受光位置を示す信号)を受信可能とされている。
(Other components)
The marker controller 100 also includes a distance measuring unit 103 that measures the distance to the work W via the distance measuring unit 5. The distance measuring unit 103 is electrically connected to the distance measuring unit 5 and is a signal related to the measurement result of the distance measuring unit 5 (at least a signal indicating the light receiving position of the distance measuring light by the distance measuring light receiving unit 5B). Is being received.

また、後述のように、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、ワークWの表面を撮像するための狭域カメラ37及び広域カメラ6を備えている。マーカコントローラ100は、狭域カメラ37又は広域カメラ6により撮像された画像に基づく処理を行うべく、モデル候補抽出部104と、相関値算出部105と、モデル画像登録部106と、位置補正部108と、を備えている。 Further, as will be described later, the laser processing apparatus L according to this embodiment includes a narrow area camera 37 and a wide area camera 6 for imaging the surface of the work W. The marker controller 100 has a model candidate extraction unit 104, a correlation value calculation unit 105, a model image registration unit 106, and a position correction unit 108 in order to perform processing based on the image captured by the narrow-range camera 37 or the wide-range camera 6. And are equipped with.

マーカコントローラ100はまた、マーキングパターンに係る情報を設定する設定部107を備えている。設定部107における設定内容は、走査制御部としての制御部101が読み込んで使用する。 The marker controller 100 also includes a setting unit 107 that sets information regarding the marking pattern. The control unit 101 serving as a scanning control unit reads and uses the setting contents of the setting unit 107.

なお、距離測定部103、モデル候補抽出部104、相関値算出部105、モデル画像登録部106、設定部107及び位置補正部108は、制御部101によって構成してもよい。例えば、制御部101が位置補正部108を兼用してもよい。或いは、モデル候補抽出部104が、モデル画像登録部106等を兼用してもよい。 The distance measurement unit 103, the model candidate extraction unit 104, the correlation value calculation unit 105, the model image registration unit 106, the setting unit 107, and the position correction unit 108 may be configured by the control unit 101. For example, the control unit 101 may also serve as the position correction unit 108. Alternatively, the model candidate extraction unit 104 may also serve as the model image registration unit 106 and the like.

距離測定部103、モデル候補抽出部104、相関値算出部105、モデル画像登録部106、設定部107及び位置補正部108の詳細は後述する。 Details of the distance measurement unit 103, the model candidate extraction unit 104, the correlation value calculation unit 105, the model image registration unit 106, the setting unit 107, and the position correction unit 108 will be described later.

<マーカヘッド1>
前述のように、励起光生成部110により生成されたレーザ励起光は、光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド1へ導かれる。このマーカヘッド1は、レーザ励起光に基づいてレーザ光を増幅・生成して出力するレーザ光出力部2と、レーザ光出力部2から出力されたレーザ光をワークWの表面へ照射して2次元走査を行うレーザ光走査部4と、レーザ光出力部2からレーザ光走査部4へ至る光路を構成するレーザ光案内部3と、レーザ光走査部4を介して投光及び受光した測距光に基づいてワークWの表面までの距離を測定するための測距ユニット5と、を備えている。
<Marker head 1>
As described above, the laser excitation light generated by the excitation light generator 110 is guided to the marker head 1 via the optical fiber cable. The marker head 1 irradiates the surface of the work W with a laser light output unit 2 that amplifies/generates laser light based on laser excitation light and outputs the laser light, and a laser light output from the laser light output unit 2 A laser beam scanning unit 4 that performs dimensional scanning, a laser beam guiding unit 3 that forms an optical path from the laser beam output unit 2 to the laser beam scanning unit 4, and distance measurement that projects and receives light through the laser beam scanning unit 4. The distance measuring unit 5 for measuring the distance to the surface of the work W based on light.

ここで、本実施形態に係るレーザ光案内部3は、単に光路を構成するばかりでなく、レーザ光の焦点位置を調整するZスキャナ(焦点調整部)33、ガイド光を出射するガイド光源、及び、ワークWの表面を撮像する狭域カメラ37など、複数の部材が組み合わされてなる。 Here, the laser light guide unit 3 according to the present embodiment not only constitutes an optical path, but also a Z scanner (focus adjustment unit) 33 for adjusting the focus position of the laser light, a guide light source for emitting guide light, and , A narrow-range camera 37 for capturing an image of the surface of the work W, and the like.

また、レーザ光案内部3はさらに、レーザ光出力部2から出力される近赤外レーザ光とガイド光源36から出射されるガイド光を合流せしめる上流側合流機構31と、レーザ光走査部4へ導かれるレーザ光と測距ユニット5から投光される測距光を合流せしめる下流側合流機構35と、を有している。 Further, the laser light guide unit 3 is further connected to an upstream merging mechanism 31 for merging the near infrared laser light output from the laser light output unit 2 and the guide light emitted from the guide light source 36, and the laser light scanning unit 4. It has a downstream merging mechanism 35 for merging the guided laser light and the distance measuring light projected from the distance measuring unit 5.

図3A〜図3Bはマーカヘッド1の概略構成を例示するブロック図であり、図4はマーカヘッド1の外観を例示する斜視図である。図3A〜図3Bのうち、図3Aは近赤外レーザ光を用いてワークWを加工する場合を例示し、図3Bは測距ユニット5を用いてワークWの表面までの距離を測定する場合を例示している。 3A and 3B are block diagrams illustrating the schematic configuration of the marker head 1, and FIG. 4 is a perspective view illustrating the appearance of the marker head 1. 3A to 3B, FIG. 3A exemplifies a case where the work W is processed by using the near infrared laser light, and FIG. 3B shows a case where the distance to the surface of the work W is measured using the distance measuring unit 5. Is illustrated.

図3A〜図4に例示するように、マーカヘッド1は、少なくともレーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5が内部に設けられた筐体10を備えている。この筐体10は、図4に示すような略直方状の外形を有している。筐体10の下面は、板状の底板10aによって区画されている。この底板10aには、マーカヘッド1から、該マーカヘッド1の外部にレーザ光を出射するための透過ウインドウ19が設けられている。透過ウインドウ19は、底板10aを板厚方向に貫く貫通孔に対し、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光を透過可能な板状の部材を嵌め込むことによって構成されている。 As illustrated in FIGS. 3A to 4, the marker head 1 includes a housing 10 in which at least a laser light output unit 2, a laser light guide unit 3, a laser light scanning unit 4, and a distance measuring unit 5 are provided. ing. The housing 10 has a substantially rectangular outer shape as shown in FIG. The lower surface of the housing 10 is partitioned by a plate-shaped bottom plate 10a. The bottom plate 10a is provided with a transmission window 19 for emitting laser light from the marker head 1 to the outside of the marker head 1. The transmissive window 19 is configured by fitting a plate-shaped member that can transmit near-infrared laser light, guide light, and distance measuring light into a through hole that penetrates the bottom plate 10a in the plate thickness direction.

なお、以下の記載では、図4における筐体10の長手方向を単に「長手方向」又は「前後方向」と呼称したり、同図における筐体10の短手方向を単に「短手方向」又は「左右方向」と呼称したりする場合がある。同様に、図4における筐体10の高さ方向を単に「高さ方向」又は「上下方向」と呼称する場合もある。 In the following description, the longitudinal direction of the housing 10 in FIG. 4 is simply referred to as “longitudinal direction” or “front-back direction”, and the lateral direction of the housing 10 in FIG. 4 is simply referred to as “lateral direction” or It may be referred to as "left-right direction". Similarly, the height direction of the housing 10 in FIG. 4 may be simply referred to as “height direction” or “vertical direction”.

図5は、レーザ光走査部4の構成を例示する斜視図である。また、図6はレーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5の構成を例示する断面図であり、図7はレーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5を結ぶ光路を例示する断面図であり、図8はレーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5を結ぶ光路を例示する斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view illustrating the configuration of the laser light scanning unit 4. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the laser beam guide unit 3, the laser beam scanning unit 4, and the distance measuring unit 5, and FIG. 7 is the laser beam guide unit 3, the laser beam scanning unit 4, and the distance measuring unit 5. 9 is a cross-sectional view illustrating an optical path that connects the laser light guide unit 3, the laser light scanning unit 4, and the distance measuring unit 5. FIG.

図5〜図6に例示するように、筐体10の内部には仕切部11が設けられている。筐体10の内部空間は、この仕切部11によって長手方向の一側と他側に仕切られている。 As illustrated in FIGS. 5 to 6, a partition portion 11 is provided inside the housing 10. The internal space of the housing 10 is partitioned by the partition portion 11 into one side and the other side in the longitudinal direction.

具体的に、仕切部11は、筐体10の長手方向に対して垂直な方向に延びる平板状に形成されている。また、仕切部11は、筐体10の長手方向においては、同方向における筐体10の中央部に比して、長手方向一側(図4における前側)に寄せた配置とされている。 Specifically, the partition part 11 is formed in a flat plate shape extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the housing 10. Further, in the longitudinal direction of the casing 10, the partition portion 11 is arranged closer to one side in the longitudinal direction (front side in FIG. 4) than the central portion of the casing 10 in the same direction.

よって、筐体10内の長手方向一側に仕切られるスペースは、長手方向他側(図4における後側)に仕切られるスペースよりも、長手方向の寸法が短くなっている。以下、筐体10内の長手方向他側に仕切られるスペースを第1スペースS1と呼称する一方、その長手方向一側に仕切られるスペースを第2スペースS2と呼称する。 Therefore, the space partitioned into one side in the longitudinal direction in the housing 10 has a shorter dimension in the longitudinal direction than the space partitioned into the other side in the longitudinal direction (rear side in FIG. 4). Hereinafter, the space partitioned to the other side in the longitudinal direction in the housing 10 is referred to as a first space S1, while the space partitioned to the one side in the longitudinal direction is referred to as a second space S2.

この実施形態では、第1スペースS1の内部には、レーザ光出力部2と、レーザ光案内部3における一部の部品と、レーザ光走査部4と、測距ユニット5が配置されている。一方、第2スペースS2の内部には、レーザ光案内部3における主要な部品が配置されている。 In this embodiment, a laser beam output unit 2, a part of the laser beam guide unit 3, a laser beam scanning unit 4, and a distance measuring unit 5 are arranged inside the first space S1. On the other hand, inside the second space S2, main components of the laser light guide portion 3 are arranged.

詳しくは、第1スペースS1は、略平板状のベースプレート12によって、短手方向の一側(図4の左側)の空間と、他側(図4の右側)の空間と、に仕切られている。前者の空間には、主に、レーザ光出力部2を構成する部品が配置されている。 Specifically, the first space S1 is partitioned by the substantially flat plate-shaped base plate 12 into a space on one side (left side in FIG. 4) in the lateral direction and a space on the other side (right side in FIG. 4). .. In the former space, the components forming the laser light output unit 2 are mainly arranged.

さらに詳しくは、レーザ光出力部2を構成する部品のうち、光学レンズや光学結晶など、可能な限り気密状に密閉することが求められる光学部品21については、第1スペースS1における短手方向一側の空間において、ベースプレート12等によって包囲された収容空間の内部に配置されている。 More specifically, among the components forming the laser light output unit 2, the optical component 21 such as an optical lens or an optical crystal that is required to be hermetically sealed as much as possible is provided in the short-side direction in the first space S1. In the side space, it is arranged inside the accommodation space surrounded by the base plate 12 and the like.

対して、レーザ光出力部2を構成する部品のうち、電気配線や、図5に示すヒートシンク22など、必ずしも密閉することが求められない部品については、光学部品21に対し、ベースプレート12を挟んで反対側(第1スペースS1における短手方向他側)に配置されている。 On the other hand, among the components of the laser light output unit 2, for components such as electric wiring and the heat sink 22 shown in FIG. 5, which are not necessarily required to be sealed, the base plate 12 is sandwiched between the optical components 21. It is arranged on the opposite side (the other side in the lateral direction of the first space S1).

また、図5及び図6に例示するように、レーザ光走査部4は、レーザ光出力部2における光学部品21と同様に、ベースプレート12を挟んで短手方向の一側に配置することができる。具体的に、この実施形態に係るレーザ光走査部4は、長手方向においては前述の仕切部11に隣接するとともに、上下方向においては筐体10の内底面に沿って配置されている。 Further, as illustrated in FIGS. 5 and 6, the laser light scanning unit 4 can be arranged on one side in the lateral direction with the base plate 12 sandwiched therebetween, as with the optical component 21 in the laser light output unit 2. .. Specifically, the laser beam scanning unit 4 according to this embodiment is adjacent to the partition unit 11 described above in the longitudinal direction, and is arranged along the inner bottom surface of the housing 10 in the vertical direction.

また、図6に示すように、測距ユニット5は、レーザ光出力部2におけるヒートシンク22と同様に、第1スペースS1における短手方向他側の空間に配置されている。 Further, as shown in FIG. 6, the distance measuring unit 5 is arranged in the space on the other side in the short-side direction of the first space S1, similarly to the heat sink 22 in the laser light output unit 2.

また、レーザ光案内部3を構成する部品は、主に第2スペースS2に配置されている。この実施形態では、レーザ光案内部3を構成する大部分の部品は、仕切部11と、筐体10の前面を区画するカバー部材17と、により包囲された空間に収容されている。 In addition, the components forming the laser light guide unit 3 are mainly arranged in the second space S2. In this embodiment, most of the components that make up the laser light guide portion 3 are housed in a space surrounded by the partition portion 11 and the cover member 17 that partitions the front surface of the housing 10.

なお、レーザ光案内部3を構成する部品のうち、下流側合流機構35については、第1スペースS1における仕切部11付近の部位に配置されている(図5を参照)。すなわち、この実施形態では、下流側合流機構35は、第1スペースS1と第2スペースS2との境界付近に位置することになる。 Note that, of the components forming the laser light guide unit 3, the downstream merging mechanism 35 is arranged in a region near the partition unit 11 in the first space S1 (see FIG. 5). That is, in this embodiment, the downstream merging mechanism 35 is located near the boundary between the first space S1 and the second space S2.

またベースプレート12には、該ベースプレート12を板厚方向に貫通する貫通孔(不図示)が形成されている。この貫通孔を通じて、レーザ光案内部3及びレーザ光走査部4と、測距ユニット5とが光学的に結合されることになる。 Further, the base plate 12 is formed with a through hole (not shown) which penetrates the base plate 12 in the plate thickness direction. The laser light guide portion 3 and the laser light scanning portion 4 are optically coupled to the distance measuring unit 5 through the through hole.

以下、レーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5の構成について順番に説明をする。 Hereinafter, the configurations of the laser light output unit 2, the laser light guide unit 3, the laser light scanning unit 4, and the distance measuring unit 5 will be sequentially described.

(レーザ光出力部2)
レーザ光出力部2は、励起光生成部110により生成されたレーザ励起光に基づいて印字加工用の近赤外レーザ光を生成するとともに、その近赤外レーザ光をレーザ光案内部3へと出力するように構成されている。
(Laser light output unit 2)
The laser light output unit 2 generates near-infrared laser light for printing processing based on the laser excitation light generated by the excitation light generation unit 110, and directs the near-infrared laser light to the laser light guide unit 3. It is configured to output.

具体的に、レーザ光出力部2は、レーザ励起光に基づき所定の波長を有するレーザ光を生成するとともに、これを増幅して近赤外レーザ光を出射するレーザ発振器21aと、レーザ発振器21aから発振された近赤外レーザ光の一部を分離させるためのビームサンプラー21bと、ビームサンプラー21bによって分離せしめた近赤外レーザ光が入射するパワーモニタ21cと、を備えている。 Specifically, the laser light output unit 2 generates a laser light having a predetermined wavelength based on the laser excitation light, amplifies the laser light, and emits near-infrared laser light, and a laser oscillator 21a. A beam sampler 21b for separating a part of the oscillated near infrared laser light, and a power monitor 21c on which the near infrared laser light separated by the beam sampler 21b is incident are provided.

詳細は省略するが、本実施形態に係るレーザ発振器21aは、レーザ励起光に対応した誘導放出を行ってレーザ光を出射するレーザ媒質と、レーザ媒質から出射されるレーザ光をパルス発振するためのQスイッチと、Qスイッチによりパルス発振されたレーザ光を共振させるミラーと、を有している。 Although not described in detail, the laser oscillator 21a according to the present embodiment is for lasing a laser medium that emits a laser beam by performing stimulated emission corresponding to the laser excitation light and a laser beam that is emitted from the laser medium. It has a Q switch and a mirror that resonates the laser light pulse-oscillated by the Q switch.

特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のNd:YVO(イットリウム・バナデイト)が用いられている。これにより、レーザ発振器21aは、レーザ光として、1064nm付近の波長を有するレーザ光(前述の近赤外レーザ光)を出射することができる。ただし、この例に限らず、他のレーザ媒質として、例えば希土類をドープしたYAG、YLF、GdVO等を用いることもできる。レーザ加工装置Lの用途に応じて、様々な固体レーザ媒質を用いることができる。 In particular, in this embodiment, rod-shaped Nd:YVO 4 (yttrium vanadate) is used as the laser medium. As a result, the laser oscillator 21a can emit laser light having a wavelength near 1064 nm (the above-mentioned near infrared laser light) as the laser light. However, the laser medium is not limited to this example, and for example, YAG, YLF, GdVO 4 or the like doped with a rare earth can be used as another laser medium. Various solid-state laser media can be used depending on the application of the laser processing apparatus L.

また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光の波長を任意の波長に変換することもできる。また、固体レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザを利用してもよい。 Further, a wavelength conversion element may be combined with the solid-state laser medium to convert the wavelength of the output laser light into an arbitrary wavelength. Further, a so-called fiber laser in which a fiber is used as an oscillator instead of a bulk as a solid-state laser medium may be used.

さらには、Nd:YVO等の固体レーザ媒質と、ファイバーとを組み合わせてレーザ発振器21aを構成してもよい。その場合、固体レーザ媒質を用いたときのように、パルス幅の短いレーザを出射してワークWへの熱ダメージを抑制する一方で、ファイバーを用いたときのように、高出力化を実現してより早い印字加工を実現することが可能となる。 Furthermore, the laser oscillator 21a may be configured by combining a solid-state laser medium such as Nd:YVO 4 and a fiber. In that case, while a solid laser medium is used, a laser with a short pulse width is emitted to suppress thermal damage to the work W, while high output is realized as when a fiber is used. It is possible to realize faster printing processing.

パワーモニタ21cは、近赤外レーザ光の出力を検出する。パワーモニタ21cは、マーカコントローラ100と電気的に接続されており、その検出信号を制御部101等へ出力することができる。 The power monitor 21c detects the output of near infrared laser light. The power monitor 21c is electrically connected to the marker controller 100 and can output the detection signal thereof to the control unit 101 and the like.

(レーザ光案内部3)
レーザ光案内部3は、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光をレーザ光走査部4へと案内する光路Pを成す。レーザ光案内部3は、そうした光路Pを形成するためのベンドミラー34に加えて、Zスキャナ(焦点調整部)33、ガイド光源(ガイド光出射部)36及び狭域カメラ37等を備えている。これらの部品は、いずれも筐体10の内部(主に第2スペースS2)に設けられている。
(Laser light guide 3)
The laser light guide unit 3 forms an optical path P that guides the near infrared laser light emitted from the laser light output unit 2 to the laser light scanning unit 4. The laser light guide unit 3 includes a Z mirror (focus adjustment unit) 33, a guide light source (guide light emission unit) 36, a narrow-range camera 37, and the like, in addition to the bend mirror 34 for forming the optical path P. .. All of these components are provided inside the housing 10 (mainly in the second space S2).

レーザ光出力部2から入射した近赤外レーザ光は、ベンドミラー34によって反射され、レーザ光案内部3を通過する。ベンドミラー34へ至る途中には、近赤外レーザ光の焦点位置を調整するためのZスキャナ33が配置されている。Zスキャナ33を通過してベンドミラー34によって反射された近赤外レーザ光が、レーザ光走査部4に入射することになる。 The near infrared laser light incident from the laser light output unit 2 is reflected by the bend mirror 34 and passes through the laser light guide unit 3. On the way to the bend mirror 34, a Z scanner 33 for adjusting the focus position of the near infrared laser light is arranged. The near-infrared laser light that has passed through the Z scanner 33 and reflected by the bend mirror 34 enters the laser light scanning unit 4.

レーザ光案内部3により構成される光路Pは、焦点調整部としてのZスキャナ33を境として2分することができる。詳しくは、レーザ光案内部3により構成される光路Pは、レーザ光出力部2からZスキャナ33へ至る上流側光路Puと、Zスキャナ33からレーザ光走査部4へ至る下流側光路Pdと、に区分することができる。 The optical path P formed by the laser light guide unit 3 can be divided into two parts with the Z scanner 33 as a focus adjustment unit as a boundary. Specifically, the optical path P formed by the laser light guide unit 3 includes an upstream optical path Pu from the laser light output unit 2 to the Z scanner 33, and a downstream optical path Pd from the Z scanner 33 to the laser light scanning unit 4. Can be divided into

さらに詳しくは、上流側光路Puは、筐体10の内部に設けられており、レーザ光出力部2から、前述の上流側合流機構31を経由してZスキャナ33に至る。 More specifically, the upstream optical path Pu is provided inside the housing 10, and reaches the Z scanner 33 from the laser light output unit 2 via the upstream merging mechanism 31 described above.

一方、下流側光路Pdは、筐体10の内部に設けられており、Zスキャナ33から、ベンドミラー34と、前述の下流側合流機構35と、を順番に経由してレーザ光走査部4における第1スキャナ41に至る。 On the other hand, the downstream side optical path Pd is provided inside the housing 10, and in the laser beam scanning section 4 from the Z scanner 33 through the bend mirror 34 and the downstream side joining mechanism 35 in order. It reaches the first scanner 41.

このように、筐体10の内部においては、上流側光路Puの途中に上流側合流機構31が設けられているとともに、下流側光路Pdの途中に下流側合流機構35が設けられている。 As described above, inside the housing 10, the upstream merging mechanism 31 is provided in the middle of the upstream optical path Pu, and the downstream merging mechanism 35 is provided in the middle of the downstream optical path Pd.

以下、レーザ光案内部3に関連した構成について順番に説明をする。 Hereinafter, the configuration related to the laser light guide unit 3 will be sequentially described.

−ガイド光源36−
ガイド光源36は、筐体10内部の第2スペースS2に設けられており、所定の加工パターンをワークWの表面上に投影するためのガイド光を出射する。このガイド光の波長は、可視光域に収まるように設定されている。その一例として、本実施形態に係るガイド光源36は、ガイド光として、655nm付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。よって、マーカヘッド1からガイド光が出射されると、使用者は、そのガイド光を視認することできる。
-Guide light source 36-
The guide light source 36 is provided in the second space S2 inside the housing 10 and emits guide light for projecting a predetermined processing pattern onto the surface of the work W. The wavelength of this guide light is set so that it falls within the visible light range. As an example thereof, the guide light source 36 according to the present embodiment emits red laser light having a wavelength near 655 nm as guide light. Therefore, when the guide light is emitted from the marker head 1, the user can visually recognize the guide light.

なお、本実施形態では、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。また後述のように、測距ユニット5における測距光出射部5Aは、ガイド光及び近赤外レーザ光とは異なる波長を有する測距光を出射する。よって、測距光と、ガイド光と、レーザ光と、は互いに異なる波長を有するようになっている。 In addition, in the present embodiment, the wavelength of the guide light is set to be different from at least the wavelength of the near infrared laser light. Further, as described later, the distance measuring light emitting unit 5A of the distance measuring unit 5 emits distance measuring light having a wavelength different from that of the guide light and the near infrared laser light. Therefore, the distance measuring light, the guide light, and the laser light have different wavelengths.

具体的に、ガイド光源36は、第2スペースS2において上流側合流機構31と略同じ高さに配置されており、筐体10の短手方向の内側に向かって可視光レーザ(ガイド光)を出射することができる。ガイド光源36はまた、該ガイド光源36から出射されるガイド光の光軸と、上流側合流機構31と、が交わるような姿勢とされている。 Specifically, the guide light source 36 is disposed at substantially the same height as the upstream merging mechanism 31 in the second space S2, and emits a visible light laser (guide light) toward the inner side in the lateral direction of the housing 10. Can be emitted. The guide light source 36 is also arranged such that the optical axis of the guide light emitted from the guide light source 36 and the upstream merging mechanism 31 intersect.

なお、ここでいう「略同じ高さ」とは、筐体10の下面をなす底板10aから見て、高さ位置が実質的に等しいことを指す。他の記載においても、底板10aから見た高さを指す。 The “substantially the same height” here means that the height positions are substantially the same when viewed from the bottom plate 10a that forms the lower surface of the housing 10. In other description, it also means the height viewed from the bottom plate 10a.

よって、例えば近赤外レーザ光による加工パターンを使用者に視認させるべく、ガイド光源36からガイド光が出射されると、そのガイド光は、上流側合流機構31へ至る。上流側合流機構31は、光学部品としてのダイクロイックミラー(不図示)を有している。後述のように、このダイクロイックミラーは、ガイド光を透過させつつも、近赤外レーザ光を反射させる。これにより、ダイクロイックミラーを透過したガイド光と、同ミラーにより反射された近赤外レーザ光とが合流して同軸になる。 Therefore, for example, when the guide light is emitted from the guide light source 36 so that the user can visually recognize the processing pattern by the near infrared laser light, the guide light reaches the upstream merging mechanism 31. The upstream merging mechanism 31 has a dichroic mirror (not shown) as an optical component. As described later, this dichroic mirror reflects the near infrared laser light while transmitting the guide light. As a result, the guide light that has passed through the dichroic mirror and the near-infrared laser light that has been reflected by the mirror merge and become coaxial.

なお、本実施形態に係るガイド光源36は、制御部101から出力された制御信号に基づいて、ガイド光を出射するように構成されている。 The guide light source 36 according to the present embodiment is configured to emit the guide light based on the control signal output from the control unit 101.

−上流側合流機構31−
上流側合流機構31は、ガイド光出射部としてのガイド光源36から出射されたガイド光を、上流側光路Puに合流させる。上流側合流機構31を設けることで、ガイド光源36から出射されたガイド光と、上流側光路Puにおける近赤外レーザ光と、を同軸にすることができる。
-Upstream merging mechanism 31-
The upstream merging mechanism 31 merges the guide light emitted from the guide light source 36 serving as a guide light emitting portion into the upstream optical path Pu. By providing the upstream merging mechanism 31, the guide light emitted from the guide light source 36 and the near infrared laser light in the upstream optical path Pu can be made coaxial.

前述のように、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。そのため、上流側合流機構31は、前述のように、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。このダイクロイックミラーによって同軸化された近赤外レーザ光及びガイド光は、下方に向かって伝搬し、Zスキャナ33を通過してベンドミラー34へ至る。 As described above, the wavelength of the guide light is set to be at least different from the wavelength of the near infrared laser light. Therefore, the upstream merging mechanism 31 can be configured by using, for example, a dichroic mirror, as described above. The near-infrared laser light and the guide light coaxialized by the dichroic mirror propagate downward, pass through the Z scanner 33, and reach the bend mirror 34.

−Zスキャナ33−
焦点調整部としてのZスキャナ33は、レーザ光案内部3が構成する光路の途中に配置されており、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。
-Z scanner 33-
The Z scanner 33 as a focus adjustment unit is arranged in the optical path formed by the laser light guide unit 3 and can adjust the focus position of the near infrared laser light emitted from the laser light output unit 2. ..

詳しくは、本実施形態に係るZスキャナ33は、図3A〜図3Bに示すように、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光を透過させる入射レンズ33aと、入射レンズ33aを通過した近赤外レーザ光を通過させるコリメートレンズ33bと、入射レンズ33a及びコリメートレンズ33bを通過した近赤外レーザ光を通過させる出射レンズ33cと、入射レンズ33aを移動させるレンズ駆動部33dと、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b、出射レンズ33cを収容するケーシング33eと、を有している。 Specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, the Z scanner 33 according to the present embodiment passes through the entrance lens 33a that transmits the near-infrared laser light emitted from the laser light output unit 2 and the entrance lens 33a. The collimator lens 33b that allows the near-infrared laser light to pass, the exit lens 33c that allows the near-infrared laser light that has passed through the entrance lens 33a and the collimator lens 33b to pass through, the lens drive unit 33d that moves the entrance lens 33a, and the entrance. It has a lens 33a, a collimating lens 33b, and a casing 33e that houses the emitting lens 33c.

入射レンズ33aは平凹レンズからなり、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cは平凸レンズからなる。入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cは、各々の光軸が互いに同軸になるように配置されている。 The entrance lens 33a is a plano-concave lens, and the collimator lens 33b and the exit lens 33c are plano-convex lenses. The entrance lens 33a, the collimator lens 33b, and the exit lens 33c are arranged such that their optical axes are coaxial with each other.

また、Zスキャナ33においては、レンズ駆動部33dが光軸に沿って入射レンズ33aを移動させる。これにより、Zスキャナ33を通過する近赤外レーザ光に対し入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33c各々の光軸を同軸に保ちつつ、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの相対距離を変更することができる。そのことで、ワークWに照射される近赤外レーザ光の焦点位置が変化する。 In the Z scanner 33, the lens driving unit 33d moves the incident lens 33a along the optical axis. Thereby, while maintaining the optical axes of the incident lens 33a, the collimator lens 33b, and the exit lens 33c coaxial with the near-infrared laser light passing through the Z scanner 33, the relative distance between the entrance lens 33a and the exit lens 33c is changed. can do. As a result, the focus position of the near-infrared laser light with which the work W is irradiated changes.

以下、Zスキャナ33を構成する各部について、より詳細に説明する。 Hereinafter, each part of the Z scanner 33 will be described in more detail.

ケーシング33eは、略円筒形状を有している。図3A〜図3Bに示すように、ケーシング33eの両端部には、近赤外レーザ光を通過させるための開口33fが形成されている。ケーシング33eの内部では、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cが、この順番で上下方向に並んでいる。 The casing 33e has a substantially cylindrical shape. As shown in FIGS. 3A and 3B, openings 33f for passing near-infrared laser light are formed at both ends of the casing 33e. Inside the casing 33e, an entrance lens 33a, a collimator lens 33b, and an exit lens 33c are arranged in this order in the vertical direction.

そして、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cのうち、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cは、ケーシング33eの内部に固定されている。一方、入射レンズ33aは、上下方向に移動可能に設けられている。レンズ駆動部33dは、例えばモータを有しており、入射レンズ33aを上下方向に移動させる。これにより、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの相対距離が変更される。 The collimator lens 33b and the exit lens 33c among the entrance lens 33a, the collimator lens 33b, and the exit lens 33c are fixed inside the casing 33e. On the other hand, the entrance lens 33a is provided so as to be vertically movable. The lens driving unit 33d has, for example, a motor, and moves the incident lens 33a in the vertical direction. As a result, the relative distance between the entrance lens 33a and the exit lens 33c is changed.

例えば、レンズ駆動部33dによって、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの間の距離が、相対的に短く調整されたものとする。この場合、出射レンズ33cを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に小さくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド1の透過ウインドウ19から遠ざかることになる。 For example, it is assumed that the distance between the entrance lens 33a and the exit lens 33c is adjusted to be relatively short by the lens driving unit 33d. In this case, since the converging angle of the near infrared laser light passing through the emission lens 33c becomes relatively small, the focus position of the near infrared laser light moves away from the transmission window 19 of the marker head 1.

一方、レンズ駆動部33dによって、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの間の距離が、相対的に長く調整されたものとする。この場合、出射レンズ33cを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に大きくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド1の透過ウインドウ19に近付くことになる。 On the other hand, it is assumed that the distance between the entrance lens 33a and the exit lens 33c is adjusted to be relatively long by the lens driving unit 33d. In this case, since the converging angle of the near-infrared laser light passing through the emission lens 33c becomes relatively large, the focus position of the near-infrared laser light approaches the transmission window 19 of the marker head 1.

なお、Zスキャナ33においては、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cのうち、入射レンズ33aをケーシング33eの内部に固定して、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cを上下方向に移動可能としてもよい。あるいは、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cを全て、上下方向に移動可能としてもよい。 In the Z scanner 33, of the entrance lens 33a, the collimator lens 33b, and the exit lens 33c, the entrance lens 33a may be fixed inside the casing 33e, and the collimator lens 33b and the exit lens 33c may be vertically movable. Good. Alternatively, all of the entrance lens 33a, the collimator lens 33b, and the exit lens 33c may be movable in the vertical direction.

こうして、焦点調整部としてのZスキャナ33は、近赤外レーザ光を上下方向に走査するための手段として機能することになる。以下、Zスキャナ33による走査方向を「Z方向」と呼称する場合がある。 In this way, the Z scanner 33 as a focus adjustment unit functions as a unit for scanning the near infrared laser light in the vertical direction. Hereinafter, the scanning direction of the Z scanner 33 may be referred to as the “Z direction”.

なお、Zスキャナ33を通過する近赤外レーザ光は、前述のように、ガイド光源36から出射されるガイド光と同軸とされている。そのため、Zスキャナ33を作動させることにより、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置も併せて調整することができる。 The near infrared laser light passing through the Z scanner 33 is coaxial with the guide light emitted from the guide light source 36 as described above. Therefore, by operating the Z scanner 33, not only the near infrared laser light but also the focus position of the guide light can be adjusted together.

なお、本実施形態に係るZスキャナ33、特にZスキャナ33におけるレンズ駆動部33dは、制御部101から出力された制御信号に基づいて作動するように構成されている。 The Z scanner 33 according to the present embodiment, particularly the lens driving unit 33d in the Z scanner 33, is configured to operate based on the control signal output from the control unit 101.

−狭域カメラ37−
狭域カメラ37は、本実施形態ではベンドミラー34と略同じ高さに配置されており、レーザ光走査部4からレーザ光案内部3へと入射した反射光を受光する。本実施形態に係る狭域カメラ37は、ワークWの印字点において反射された反射された反射光が、ベンドミラー34を介して入射するように構成されている。狭域カメラ37は、そうして入射した反射光を結像することで、ワークWの表面の画像を結像することができる。なお、狭域カメラ37のレイアウトは、適宜、変更可能である。例えば、狭域カメラ37及びベンドミラー34の高さを互いに異ならせてもよい。
-Narrow area camera 37-
In the present embodiment, the narrow area camera 37 is arranged at substantially the same height as the bend mirror 34, and receives the reflected light incident from the laser light scanning unit 4 to the laser light guiding unit 3. The narrow area camera 37 according to the present embodiment is configured such that the reflected light reflected at the printing point of the work W enters through the bend mirror 34. The narrow-range camera 37 can form an image of the surface of the work W by forming an image of the reflected light thus entered. The layout of the narrow area camera 37 can be changed as appropriate. For example, the heights of the narrow area camera 37 and the bend mirror 34 may be different from each other.

狭域カメラ37が結像に用いる反射光は、前述の下流側光路Pdに沿って伝搬する。よって、レーザ光走査部4を適宜作動させることで、図13に例示する撮像領域R3を走査することができる。 The reflected light used for image formation by the narrow-range camera 37 propagates along the downstream optical path Pd described above. Therefore, by appropriately operating the laser beam scanning unit 4, it is possible to scan the imaging region R3 illustrated in FIG.

なお、本実施形態に係る狭域カメラ37は、ガイド光源36等と同様に、制御部101から出力された制御信号に基づいて作動するように構成されている。 The narrow-range camera 37 according to the present embodiment is configured to operate based on the control signal output from the control unit 101, like the guide light source 36 and the like.

−ベンドミラー34−
ベンドミラー34は、下流側光路Pdの途中に設けられており、該光路Pdを折り曲げて後方に指向させるように配置されている。図6に示すように、ベンドミラー34は、下流側合流機構35におけるダイクロイックミラー35aと略同じ高さに配置されており、Zスキャナ33を通過した近赤外レーザ光及びガイド光を反射することができる。
-Bend mirror 34-
The bend mirror 34 is provided in the middle of the downstream optical path Pd, and is arranged so as to bend the optical path Pd and direct it toward the rear. As shown in FIG. 6, the bend mirror 34 is disposed at substantially the same height as the dichroic mirror 35a in the downstream merging mechanism 35, and reflects the near infrared laser light and the guide light that have passed through the Z scanner 33. You can

ベンドミラー34によって反射された近赤外レーザ光及びガイド光は、後方に向かって伝搬し、下流側合流機構35を通過してレーザ光走査部(具体的には第1スキャナ41)へ至る。 The near infrared laser light and the guide light reflected by the bend mirror 34 propagate backward, pass through the downstream merging mechanism 35, and reach the laser light scanning unit (specifically, the first scanner 41).

−下流側合流機構35−
下流側合流機構35は、測距ユニット5における測距光出射部5Aから出射された測距光を、前述の下流側光路Pdに合流させることによりレーザ光走査部4を介してワークWへ導く。加えて、下流側合流機構35は、ワークWにより反射されてレーザ光走査部4及び下流側光路Pdの順に戻る測距光を、測距ユニット5における測距光受光部5Bへ導く。
-Downstream merging mechanism 35-
The downstream merging mechanism 35 guides the distance-measuring light emitted from the distance-measuring light emitting unit 5A of the distance-measuring unit 5 to the work W via the laser light scanning unit 4 by merging the distance-measuring light with the downstream optical path Pd. .. In addition, the downstream merging mechanism 35 guides the distance measuring light reflected by the work W and returning in the order of the laser light scanning unit 4 and the downstream optical path Pd to the distance measuring light receiving unit 5B in the distance measuring unit 5.

下流側合流機構35を設けることで、測距光出射部5Aから出射された測距光と、下流側光路Pdにおける近赤外レーザ光及びガイド光と、を同軸にすることができる。それと同時に、下流側合流機構35を設けることで、マーカヘッド1から出射されてワークWにより反射された測距光のうち、マーカヘッド1に入射した測距光を測距光受光部5Bまで導くことができる。 By providing the downstream merging mechanism 35, the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit 5A can be coaxial with the near infrared laser light and the guide light in the downstream optical path Pd. At the same time, by providing the downstream merging mechanism 35, out of the distance measuring light emitted from the marker head 1 and reflected by the work W, the distance measuring light incident on the marker head 1 is guided to the distance measuring light receiving portion 5B. be able to.

前述のように、測距光の波長は、近赤外レーザ光及びガイド光の波長と相違するように設定されている。そのため、下流側合流機構35は、上流側合流機構31と同様に、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。 As described above, the wavelength of the distance measuring light is set to be different from the wavelengths of the near infrared laser light and the guide light. Therefore, the downstream merging mechanism 35 can be configured by using, for example, a dichroic mirror, similarly to the upstream merging mechanism 31.

具体的に、本実施形態に係る下流側合流機構35は、測距光及びガイド光の一方を透過させ、他方を反射するダイクロイックミラー35aを有している(図6及び図7を参照)。より詳細には、ダイクロイックミラー35aは、ベンドミラー34と略同じ高さ位置で、かつベンドミラー34の後方に配置されており、筐体10内の短手方向の左側のスペースに配置される。 Specifically, the downstream merging mechanism 35 according to the present embodiment has a dichroic mirror 35a that transmits one of the distance measuring light and the guide light and reflects the other (see FIGS. 6 and 7). More specifically, the dichroic mirror 35a is arranged at substantially the same height as the bend mirror 34 and behind the bend mirror 34, and is arranged in the space on the left side in the lateral direction within the housing 10.

ダイクロイックミラー35aはまた、図6等に示すように、その一方側の鏡面をベンドミラー34に向け、かつ他方側の鏡面をベースプレート12に向けた姿勢で固定されている。よって、ダイクロイックミラー35aにおける一方側の鏡面には近赤外レーザ光及びガイド光が入射する一方、他方側の鏡面には測距光が入射することになる。 As shown in FIG. 6 and the like, the dichroic mirror 35a is also fixed in a posture in which the mirror surface on one side faces the bend mirror 34 and the mirror surface on the other side faces the base plate 12. Therefore, the near infrared laser light and the guide light are incident on the mirror surface on one side of the dichroic mirror 35a, while the distance measuring light is incident on the mirror surface on the other side.

そして、本実施形態に係るダイクロイックミラー35aは、測距光を反射し、かつ近赤外レーザ光とガイド光とを透過させることができる。これにより、例えば測距ユニット5から出射された測距光がダイクロイックミラー35aに入射したときには、その測距光を下流側光路Pdに合流させ、近赤外レーザ光及びガイド光と同軸にすることができる。そうして同軸化された近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光は、図3A〜図3Bに示すように第1スキャナ41へ至る。 The dichroic mirror 35a according to this embodiment can reflect the distance measuring light and transmit the near infrared laser light and the guide light. Thus, for example, when the distance measuring light emitted from the distance measuring unit 5 is incident on the dichroic mirror 35a, the distance measuring light is merged with the downstream optical path Pd to be coaxial with the near infrared laser light and the guide light. You can The near-infrared laser light, the guide light, and the distance-measuring light thus coaxialized reach the first scanner 41 as shown in FIGS. 3A and 3B.

一方、ワークWにより反射された測距光は、レーザ光走査部4へ戻ることにより下流側光路Pdに至る。下流側光路Pへ戻った測距光は、下流側合流機構35におけるダイクロイックミラー35aにより反射されて測距ユニット5に至る。 On the other hand, the distance measuring light reflected by the work W returns to the laser light scanning unit 4 and reaches the downstream optical path Pd. The distance measuring light returning to the downstream optical path P is reflected by the dichroic mirror 35 a in the downstream merging mechanism 35 and reaches the distance measuring unit 5.

なお、測距ユニット5からダイクロイックミラー35aに入射する測距光、及び、ダイクロイックミラー35aにより反射されて測距ユニット5に入射する測距光は、図7に示すように、双方とも、筐体10を平面視したときの左右方向(筐体10の短手方向)に沿って伝搬するようになっている。 It should be noted that, as shown in FIG. 7, both the distance measuring light that enters the dichroic mirror 35a from the distance measuring unit 5 and the distance measuring light that is reflected by the dichroic mirror 35a and enters the distance measuring unit 5 are The light is propagated along the left-right direction when viewed in plan view (the lateral direction of the housing 10 ).

(レーザ光走査部4)
図3Aに示すように、レーザ光走査部4は、レーザ光出力部2から出射されてレーザ光案内部3により案内されたレーザ光(近赤外レーザ光)をワークWへ照射するとともに、そのワークWの表面上で2次元走査するように構成されている。
(Laser light scanning unit 4)
As shown in FIG. 3A, the laser beam scanning unit 4 irradiates the work W with the laser beam (near infrared laser beam) emitted from the laser beam output unit 2 and guided by the laser beam guide unit 3, and The surface of the work W is configured to be two-dimensionally scanned.

図5に示す例では、レーザ光走査部4は、いわゆる2軸式のガルバノスキャナとして構成されている。すなわち、このレーザ光走査部4は、レーザ光案内部3から入射した近赤外レーザ光を第1方向に走査するための第1スキャナ41と、第1スキャナ41により走査された近赤外レーザ光を第2方向に走査するための第2スキャナ42と、を有している。 In the example shown in FIG. 5, the laser beam scanning unit 4 is configured as a so-called biaxial galvano scanner. That is, the laser light scanning unit 4 includes a first scanner 41 for scanning the near infrared laser light incident from the laser light guiding unit 3 in the first direction, and a near infrared laser scanned by the first scanner 41. A second scanner 42 for scanning the light in the second direction.

ここで、第2方向は、第1方向に対して略直交する方向を指す。よって、第2スキャナ42は、第1スキャナ41に対して略直交する方向に近赤外レーザ光を走査することができる。本実施形態では、第1方向は前後方向(筐体10の長手方向)に等しく、第2方向は左右方向(筐体10の短手方向)に等しい。以下、第1方向を「X方向」と呼称し、これを直交する第2方向を「Y方向」と呼称する。X方向とY方向は、双方とも前述のZ方向と直交している。 Here, the second direction refers to a direction substantially orthogonal to the first direction. Therefore, the second scanner 42 can scan the near-infrared laser light in a direction substantially orthogonal to the first scanner 41. In the present embodiment, the first direction is equal to the front-rear direction (longitudinal direction of the housing 10) and the second direction is equal to the left-right direction (shorter direction of the housing 10). Hereinafter, the first direction will be referred to as the “X direction”, and the second direction orthogonal thereto will be referred to as the “Y direction”. Both the X direction and the Y direction are orthogonal to the Z direction described above.

第1スキャナ41は、その先端に第1ミラー41aを有している。第1ミラー41aは、ベンドミラー34及びダイクロイックミラー35aと略同じ高さ位置で、かつダイクロイックミラー35aの後方に配置されている。よって、図5に示すように、ベンドミラー34と、ダイクロイックミラー35aと、第1ミラー41aは、前後方向(筐体10の長手方向)に沿って一列に並ぶようになっている。 The first scanner 41 has a first mirror 41a at its tip. The first mirror 41a is arranged at substantially the same height as the bend mirror 34 and the dichroic mirror 35a and behind the dichroic mirror 35a. Therefore, as shown in FIG. 5, the bend mirror 34, the dichroic mirror 35a, and the first mirror 41a are arranged in a line in the front-rear direction (longitudinal direction of the housing 10).

第1ミラー41aはまた、第1スキャナ41に内蔵されたモータ(不図示)によって回転駆動される。このモータは、上下方向に延びる回転軸まわりに第1ミラー41aを回転させることができる。第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、第1ミラー41aによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。 The first mirror 41a is also rotationally driven by a motor (not shown) built in the first scanner 41. This motor can rotate the first mirror 41a around a rotation axis extending in the vertical direction. By adjusting the rotation posture of the first mirror 41a, the reflection angle of the near infrared laser light by the first mirror 41a can be adjusted.

同様に、第2スキャナ42は、その先端に第2ミラー42aを有している。第2ミラー42aは、第1スキャナ41における第1ミラー41aと略同じ高さ位置でかつ、この第1ミラー41aの右方に配置されている。よって、図6に示すように、第1ミラー41aと、第2ミラー42aは、左右方向(筐体10の短手方向)に沿って並ぶようになっている。 Similarly, the second scanner 42 has a second mirror 42a at its tip. The second mirror 42a is arranged at substantially the same height as the first mirror 41a in the first scanner 41 and to the right of the first mirror 41a. Therefore, as shown in FIG. 6, the first mirror 41a and the second mirror 42a are arranged side by side in the left-right direction (the lateral direction of the housing 10).

第2ミラー42aはまた、第2スキャナ42に内蔵されたモータ(不図示)によって回転駆動される。このモータは、前後方向に延びる回転軸まわりに第2ミラー42aを回転させることができる。第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、第2ミラー42aによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。 The second mirror 42a is also driven to rotate by a motor (not shown) built in the second scanner 42. This motor can rotate the second mirror 42a around a rotation axis extending in the front-rear direction. By adjusting the rotation attitude of the second mirror 42a, the reflection angle of the near infrared laser light by the second mirror 42a can be adjusted.

よって、下流側合流機構35からレーザ光走査部4へ近赤外レーザ光が入射すると、その近赤外レーザ光は、第1スキャナ41における第1ミラー41aと、第2スキャナ42における第2ミラー42aとによって順番に反射され、透過ウインドウ19を介してマーカヘッド1の外部へ出射することになる。 Therefore, when the near-infrared laser light enters the laser light scanning unit 4 from the downstream merging mechanism 35, the near-infrared laser light is the first mirror 41a in the first scanner 41 and the second mirror in the second scanner 42. 42a in turn, and is emitted to the outside of the marker head 1 through the transmission window 19.

そのときに、第1スキャナ41のモータを作動させて第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で近赤外レーザ光を第1方向に走査することが可能となる。それと同時に、第2スキャナ42のモータを作動させて第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で近赤外レーザ光を第2方向に走査することが可能になる。 At that time, by operating the motor of the first scanner 41 to adjust the rotation posture of the first mirror 41a, it becomes possible to scan the surface of the work W with the near infrared laser light in the first direction. .. At the same time, by operating the motor of the second scanner 42 to adjust the rotation posture of the second mirror 42a, it becomes possible to scan the surface of the work W with the near infrared laser light in the second direction.

また前述のように、レーザ光走査部4には、近赤外レーザ光ばかりでなく、下流側合流機構35のダイクロイックミラー35aを通過したガイド光、又は、同ミラー35aによって反射された測距光も入射することになる。本実施形態に係るレーザ光走査部4は、第1スキャナ41及び第2スキャナ42をそれぞれ作動させることで、そうして入射したガイド光又は測距光を2次元走査することができる。 Further, as described above, the laser light scanning unit 4 includes not only the near infrared laser light but also the guide light that has passed through the dichroic mirror 35a of the downstream merging mechanism 35 or the distance measuring light reflected by the mirror 35a. Will also be incident. The laser light scanning unit 4 according to the present embodiment can two-dimensionally scan the guide light or the distance measuring light thus entered by operating the first scanner 41 and the second scanner 42, respectively.

なお、第1ミラー41a及び第2ミラー42aが取り得る回転姿勢は、基本的には、第2ミラー42aによって近赤外レーザ光が反射されたときに、その反射光が透過ウインドウ19を通過するような範囲内に設定される(図7〜図8も参照)。 The rotational postures that the first mirror 41a and the second mirror 42a can take are basically such that when the near infrared laser light is reflected by the second mirror 42a, the reflected light passes through the transmission window 19. It is set within such a range (see also FIGS. 7 to 8).

こうして、本実施形態に係るレーザ光走査部4は、走査制御部としての制御部101により制御されることにより、図13に例示するように、所定の加工領域R1に近赤外レーザ光を照射して、同領域R1内に所定の加工パターン(マーキングパターン)を形成することができる。 In this way, the laser light scanning unit 4 according to the present embodiment is controlled by the control unit 101 serving as a scanning control unit, so that the predetermined processing region R1 is irradiated with the near infrared laser light as illustrated in FIG. Then, a predetermined processing pattern (marking pattern) can be formed in the region R1.

(広域カメラ6)
前述のように、レーザ光案内部3には狭域カメラ37が設けられている。本実施形態に係るマーカヘッド1は、この狭域カメラ37とは別に、広域カメラ6を備えている。広域カメラ6は、透過ウインドウ19の直上方に配置されており、その撮像レンズを下方に向けた姿勢で固定されている。
(Wide area camera 6)
As described above, the laser light guide unit 3 is provided with the narrow area camera 37. The marker head 1 according to this embodiment includes a wide area camera 6 in addition to the narrow area camera 37. The wide area camera 6 is arranged immediately above the transparent window 19 and is fixed in a posture in which its imaging lens is directed downward.

図3A及び図3Bに例示するように、広域カメラ6の光軸は、近赤外レーザ光の光軸と同軸化されていない。そのため、レーザ光走査部4によって走査されないものの、図13に示すように、広域カメラ6の撮像領域R2は、狭域カメラ37の撮像領域R3より広い。すなわち、広域カメラ6は、狭域カメラ37よりも広範囲にわたってワークWの表面を撮像することができる。 As illustrated in FIGS. 3A and 3B, the optical axis of the wide area camera 6 is not coaxial with the optical axis of the near infrared laser light. Therefore, although not scanned by the laser beam scanning unit 4, the imaging area R2 of the wide area camera 6 is wider than the imaging area R3 of the narrow area camera 37 as shown in FIG. That is, the wide area camera 6 can image the surface of the work W over a wider area than the narrow area camera 37.

なお、狭域カメラ37及び広域カメラ6は、後述の制御態様において用いられるところ、少なくとも一方のカメラを用いればよい。すなわち、狭域カメラ37のみを用いてもよいし、広域カメラ6のみを用いてもよいし、両者を組み合わせて用いてもよい。そのため、狭域カメラ37及び広域カメラ6を双方とも備える構成は、必須ではない。 Note that the narrow area camera 37 and the wide area camera 6 may be at least one of the cameras, which are used in the control mode described later. That is, only the narrow area camera 37 may be used, only the wide area camera 6 may be used, or both may be used in combination. Therefore, the configuration including both the narrow area camera 37 and the wide area camera 6 is not essential.

(測距ユニット5)
図3Bに示すように、測距ユニット5は、レーザ光走査部4を介して測距光を投光し、これをワークWの表面に照射する。測距ユニット5はまた、ワークWの表面により反射された測距光を、レーザ光走査部4を介して受光する。
(Distance measuring unit 5)
As shown in FIG. 3B, the distance measuring unit 5 projects distance measuring light through the laser light scanning unit 4 and irradiates the surface of the work W with the distance measuring light. The distance measuring unit 5 also receives the distance measuring light reflected by the surface of the workpiece W via the laser light scanning unit 4.

測距ユニット5は、主に、測距光を投光するためのモジュールと、測距光を受光するためのモジュールと、に大別される。具体的に、測距ユニット5は、筐体10の内部に設けられ、レーザ加工装置Lにおけるマーカヘッド1からワークWの表面までの距離を測定するための測距光を、レーザ光走査部4に向けて出射する測距光出射部5Aと、筐体10の内部に設けられ、測距光出射部5Aから出射されてワークWにより反射された測距光を、レーザ光走査部4を介して受光する測距光受光部5Bと、を備えている。また、測距ユニット5はさらに、測距光出射部5A及び測距光受光部5Bを下方から支持する支持台50を備えており、この支持台50を介して筐体10の内部に固定されている。 The distance measuring unit 5 is mainly divided into a module for projecting distance measuring light and a module for receiving distance measuring light. Specifically, the distance measuring unit 5 is provided inside the housing 10, and measures the distance measuring light for measuring the distance from the marker head 1 in the laser processing apparatus L to the surface of the work W by the laser light scanning unit 4. Distance measuring light emitting section 5A that emits toward the camera, and the distance measuring light that is provided inside the housing 10 and that is emitted from the distance measuring light emitting section 5A and reflected by the work W is passed through the laser beam scanning section 4. The distance-measuring light receiving section 5B for receiving the light. Further, the distance measuring unit 5 further includes a support base 50 that supports the distance measuring light emitting unit 5A and the distance measuring light receiving unit 5B from below, and is fixed to the inside of the housing 10 via the support base 50. ing.

前述のように、測距ユニット5は、第1スペースS1における短手方向他側の空間に設けられている。図7に示すように、測距ユニット5は、筐体10の長手方向に沿って前方に測距光を出射するとともに、同長手方向に沿って略後方に伝搬する測距光を受光する。 As described above, the distance measuring unit 5 is provided in the space on the other side in the lateral direction of the first space S1. As shown in FIG. 7, the distance measuring unit 5 emits the distance measuring light forward along the longitudinal direction of the housing 10 and receives the distance measuring light propagating substantially rearward along the longitudinal direction.

また、測距ユニット5は、前述のダイクロイックミラー35aを介してレーザ光案内部3と光学的に結合される。前述のように、測距ユニット5は、筐体10の長手方向に沿って測距光を投光する。それに対し、ダイクロイックミラー35aは、筐体10の長手方向ではなく、その短手方向に沿って伝搬した測距光を反射するようになっている。 The distance measuring unit 5 is optically coupled to the laser light guide unit 3 via the dichroic mirror 35a described above. As described above, the distance measuring unit 5 projects distance measuring light along the longitudinal direction of the housing 10. On the other hand, the dichroic mirror 35a is configured to reflect the distance measuring light propagating not along the longitudinal direction of the housing 10 but along the lateral direction thereof.

そこで、測距ユニット5とダイクロイックミラー35aを結ぶ光路を構成するべく、筐体10の内部にはベンドミラー59が設けられている(図6及び図7を参照)。 Therefore, a bend mirror 59 is provided inside the housing 10 to form an optical path connecting the distance measuring unit 5 and the dichroic mirror 35a (see FIGS. 6 and 7).

よって、測距光出射部5Aからベンドミラー59に入射した測距光は、同ミラー59によって反射されてダイクロイックミラー35aに入射する。一方、レーザ光走査部4に戻ってダイクロイックミラー35aによって反射された測距光は、ベンドミラー59に入射するとともに、同ミラー59によって反射されて測距光受光部5Bに入射する。 Therefore, the distance measuring light that has entered the bend mirror 59 from the distance measuring light emitting unit 5A is reflected by the mirror 59 and enters the dichroic mirror 35a. On the other hand, the distance measuring light returning to the laser beam scanning unit 4 and reflected by the dichroic mirror 35a is incident on the bend mirror 59 and also reflected by the mirror 59 and incident on the distance measuring light receiving unit 5B.

以下、測距ユニット5を成す各部の構成について、順番に説明をする。 Hereinafter, the configuration of each part of the distance measuring unit 5 will be described in order.

−測距光出射部5A−
測距光出射部5Aは、筐体10の内部に設けられており、レーザ加工装置Lにおけるマーカヘッド1から、ワークWの表面までの距離を測定するための測距光を出射するよう構成されている。
-Distance measuring light emitting section 5A-
The distance measuring light emitting unit 5A is provided inside the housing 10, and is configured to emit distance measuring light for measuring the distance from the marker head 1 in the laser processing apparatus L to the surface of the work W. ing.

具体的に、測距光出射部5Aは、前述の測距光源51及び投光レンズ52と、これらを収容するケーシング53と、投光レンズ52によって集光された測距光を案内する一対のガイドプレート54L、54Rと、を有している。測距光源51、投光レンズ52及びガイドプレート54L、54Rは筐体10の後側から順番に並んでおり、それらの並び方向は、筐体10の長手方向と実質的に等しい。 Specifically, the distance measuring light emitting unit 5A includes the distance measuring light source 51 and the light projecting lens 52 described above, a casing 53 that houses them, and a pair of distance measuring lights that are guided by the light projecting lens 52. It has guide plates 54L and 54R. The distance measuring light source 51, the light projecting lens 52, and the guide plates 54L and 54R are arranged in order from the rear side of the housing 10, and the arrangement direction thereof is substantially the same as the longitudinal direction of the housing 10.

ケーシング53は、筐体10及び支持台50の長手方向に沿って延びる筒状に形成されており、同方向における一側、すなわち筐体10の後側に対応する一端部には測距光源51が取り付けられている一方、筐体10の前側に対応する他端部には投光レンズ52が取り付けられている。測距光源51と投光レンズ52との間の空間は、略気密状に密閉されている。 The casing 53 is formed in a cylindrical shape extending along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50, and the distance measuring light source 51 is provided at one end in the same direction, that is, at one end corresponding to the rear side of the housing 10. On the other hand, a light projecting lens 52 is attached to the other end corresponding to the front side of the housing 10. The space between the distance measuring light source 51 and the light projecting lens 52 is sealed in a substantially airtight manner.

測距光源51は、制御部101から入力された制御信号にしたがって、筐体10の前側に向かって測距光を出射する。詳しくは、測距光源51は、測距光として、可視光域にあるレーザ光を出射することができる。特に、本実施形態に係る測距光源51は、測距光として、690nm付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。 The distance measuring light source 51 emits distance measuring light toward the front side of the housing 10 in accordance with a control signal input from the control unit 101. Specifically, the distance measuring light source 51 can emit laser light in the visible light range as distance measuring light. In particular, the distance measuring light source 51 according to the present embodiment emits red laser light having a wavelength near 690 nm as distance measuring light.

測距光源51はまた、測距光として出射される赤色レーザ光の光軸Aoが、ケーシング53の長手方向に沿うような姿勢で固定されている。よって、測距光の光軸Aoは、筐体10及び支持台50の長手方向に沿うこととなり、投光レンズ52の中央部を通過してケーシング53の外部に至る。 The distance measuring light source 51 is also fixed such that the optical axis Ao of the red laser light emitted as the distance measuring light is along the longitudinal direction of the casing 53. Therefore, the optical axis Ao of the distance measuring light extends along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50, passes through the central portion of the light projecting lens 52, and reaches the outside of the casing 53.

投光レンズ52は、支持台50の長手方向においては、測距光受光部5Bにおける一対の受光素子56L、56Rと、受光レンズ57と、の間に位置している。投光レンズ52は、測距光の光軸Aoが通過するような姿勢とされている。 The light projecting lens 52 is located between the light receiving lens 57 and the pair of light receiving elements 56L and 56R in the distance measuring light receiving section 5B in the longitudinal direction of the support base 50. The light projecting lens 52 is in such a posture that the optical axis Ao of the distance measuring light passes through.

投光レンズ52は、例えば平凸レンズとすることができ、球面状の凸面をケーシング53の外部に向けた姿勢で固定することができる。投光レンズ52は、測距光源51から出射された測距光を集光し、ケーシング53の外部に出射する。ケーシング53の外部に出射された測距光は、ガイドプレート54L、54Rに至る。 The light projecting lens 52 can be, for example, a plano-convex lens, and the spherical convex surface can be fixed in a posture facing the outside of the casing 53. The light projecting lens 52 condenses the distance measuring light emitted from the distance measuring light source 51 and emits it to the outside of the casing 53. The distance measuring light emitted to the outside of the casing 53 reaches the guide plates 54L and 54R.

ガイドプレート54L、54Rは、支持台50の短手方向に並んだ一対の部材として構成されており、それぞれ、支持台50の長手方向に延びる板状体とすることができる。一方のガイドプレート54Lと、他方のガイドプレート54Rとの間には、測距光を出射するためのスペースが区画される。ケーシング53の外部に出射された測距光は、そうして区画されたスペースを通過して出力される。 The guide plates 54</b>L and 54</b>R are configured as a pair of members arranged in the lateral direction of the support base 50, and each can be a plate-shaped member extending in the longitudinal direction of the support base 50. A space for emitting the distance measuring light is defined between the one guide plate 54L and the other guide plate 54R. The distance measuring light emitted to the outside of the casing 53 passes through the space thus partitioned and is output.

よって、測距光源51から出射された測距光は、ケーシング53内部の空間、投光レンズ52の中央部、ガイドプレート54L、54Rの間のスペースを通過して、測距ユニット5の外部に出力される。そうして出力された測距光は、ベンドミラー59と、下流側合流機構35におけるダイクロイックミラー35aと、によって反射されて、レーザ光走査部4に入射する。 Therefore, the distance measuring light emitted from the distance measuring light source 51 passes through the space inside the casing 53, the central portion of the light projecting lens 52, and the space between the guide plates 54L and 54R to the outside of the distance measuring unit 5. Is output. The distance measuring light thus output is reflected by the bend mirror 59 and the dichroic mirror 35a in the downstream merging mechanism 35, and enters the laser light scanning unit 4.

レーザ光走査部4に入射した測距光は、第1スキャナ41の第1ミラー41aと、第2スキャナ42の第2ミラー42aと、によって順番に反射され、透過ウインドウ19からマーカヘッド1の外部へ出射することになる。 The distance measuring light incident on the laser light scanning unit 4 is sequentially reflected by the first mirror 41a of the first scanner 41 and the second mirror 42a of the second scanner 42, and is transmitted from the transmission window 19 to the outside of the marker head 1. Will be emitted to.

レーザ光走査部4の説明に際して記載したように、第1スキャナ41の第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で測距光を第1方向に走査することできる。それと同時に、第2スキャナ42のモータを作動させて第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で測距光を第2方向に走査することが可能になる。 As described in the description of the laser beam scanning unit 4, by adjusting the rotation posture of the first mirror 41a of the first scanner 41, the surface of the work W can be scanned with the distance measuring light in the first direction. At the same time, the motor of the second scanner 42 is operated to adjust the rotational posture of the second mirror 42a, so that the surface of the work W can be scanned with the distance measuring light in the second direction.

そうして走査された測距光は、ワークWの表面上で反射される。そうして反射された測距光の一部(以下、これを「反射光」ともいう)は、透過ウインドウ19を介してマーカヘッド1の内部に入射する。マーカヘッド1の内部に入射した反射光は、レーザ光走査部4を介してレーザ光案内部3に戻る。反射光は、測距光と同じ波長を有することから、レーザ光案内部3における下流側合流機構35のダイクロイックミラー35aによって反射され、ベンドミラー59を介して測距ユニット5に入射する。 The distance measuring light thus scanned is reflected on the surface of the work W. A part of the distance measuring light thus reflected (hereinafter, also referred to as “reflected light”) enters the inside of the marker head 1 through the transmission window 19. The reflected light that has entered the inside of the marker head 1 returns to the laser light guide unit 3 via the laser light scanning unit 4. Since the reflected light has the same wavelength as the distance measuring light, the reflected light is reflected by the dichroic mirror 35a of the downstream merging mechanism 35 in the laser light guide portion 3 and enters the distance measuring unit 5 via the bend mirror 59.

−測距光受光部5B−
測距光受光部5Bは、筐体10の内部に設けられており、測距光出射部5Aから出射されてワークWにより反射された測距光(前述の「反射光」に等しい)を受光するよう構成されている。
-Distance measuring light receiver 5B-
The distance measuring light receiving section 5B is provided inside the housing 10, and receives the distance measuring light (equivalent to the above-mentioned “reflected light”) emitted from the distance measuring light emitting section 5A and reflected by the work W. Is configured to.

具体的に、測距光受光部5Bは、一対の受光素子56L、56Rと、受光レンズ57と、を有している。一対の受光素子56L、56Rが、それぞれ支持台50の後端部に配置されている一方、受光レンズ57は、それぞれ支持台50の前端部に配置されている。したがって、一対の受光素子56L、56Rと、受光レンズ57と、は実質的に筐体10及び支持台50の長手方向に沿って並ぶようになっている。 Specifically, the distance measuring light receiving section 5B has a pair of light receiving elements 56L and 56R and a light receiving lens 57. The pair of light receiving elements 56</b>L and 56</b>R are arranged at the rear end of the support base 50, respectively, while the light receiving lens 57 is arranged at the front end of the support base 50. Therefore, the pair of light receiving elements 56L and 56R and the light receiving lens 57 are arranged substantially along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50.

一対の受光素子56L、56Rは、筐体10の内部において、測距光出射部5Aにおける測距光の光軸Aoを挟むように各々の光軸Al、Arが配置されている。一対の受光素子56L、56Rは、レーザ光走査部4へ戻った反射光をそれぞれ受光する。 In the pair of light receiving elements 56L and 56R, the optical axes Al and Ar are arranged inside the housing 10 so as to sandwich the optical axis Ao of the distance measuring light in the distance measuring light emitting unit 5A. The pair of light receiving elements 56L and 56R respectively receive the reflected light returned to the laser light scanning unit 4.

詳しくは、一対の受光素子56L、56Rは、測距光出射部5Aの光軸Aoに直交する方向に並んでいる。この実施形態では、一対の受光素子56L、56Rの並び方向は、筐体10及び支持台50の短手方向、すなわち左右方向に等しい。同方向において、一方の受光素子56Lが測距光源51の左側に配置され、他方の受光素子56Rが測距光源51の右側に配置されている。 Specifically, the pair of light receiving elements 56L and 56R are arranged in a direction orthogonal to the optical axis Ao of the distance measuring light emitting unit 5A. In this embodiment, the alignment direction of the pair of light receiving elements 56L and 56R is equal to the lateral direction of the housing 10 and the support base 50, that is, the horizontal direction. In the same direction, one light receiving element 56L is arranged on the left side of the distance measuring light source 51, and the other light receiving element 56R is arranged on the right side of the distance measuring light source 51.

そして、一対の受光素子56L、56Rは、それぞれ、斜め前方に指向せしめた受光面を有しており、各受光面における反射光の受光位置を検出し、その検出結果を示す信号(検出信号)を出力する。各受光素子56L、56Rから出力される検出信号は、マーカコントローラ100に入力されて距離測定部103に至る。 Each of the pair of light receiving elements 56L and 56R has a light receiving surface directed obliquely forward, detects the light receiving position of the reflected light on each light receiving surface, and outputs a signal (detection signal) indicating the detection result. Is output. Detection signals output from the light receiving elements 56L and 56R are input to the marker controller 100 and reach the distance measuring unit 103.

各受光素子56L、56Rとして使用可能な素子としては、例えば、相補型MOS(Complementary MOS:CMOS)から成るCMOSイメージセンサ、電荷結合素子(Charge-Coupled Device:CCD)から成るCCDイメージセンサ、光位置センサ(Position Sensitive Detector:PSD)等が挙げられる。 Examples of elements that can be used as the light receiving elements 56L and 56R include, for example, a CMOS image sensor including a complementary MOS (CMOS), a CCD image sensor including a charge-coupled device (CCD), and an optical position. A sensor (Position Sensitive Detector: PSD) etc. are mentioned.

本実施形態では、各受光素子56L、56Rは、CMOSイメージセンサを用いて構成されている。この場合、各受光素子56L、56Rは、反射光の受光位置ばかりでなく、その受光量分布(受光波形)を検出することができる。すなわち、CMOSイメージセンサを用いて各受光素子56L、56Rを構成した場合、各々の受光面aには、少なくとも左右方向に画素が並ぶことになる。この場合、各受光素子56L、56Rは、画素ごとに信号を読み出して増幅し、外部に出力することができる。各画素における信号の強度は、反射光が受光面56a上でスポットを形成したときに、そのスポットにおける反射光の強度に基づき決定される。 In this embodiment, each of the light receiving elements 56L and 56R is configured using a CMOS image sensor. In this case, each of the light receiving elements 56L and 56R can detect not only the light receiving position of the reflected light but also the light receiving amount distribution (light receiving waveform) thereof. That is, when each of the light receiving elements 56L and 56R is configured by using the CMOS image sensor, the pixels are lined up at least in the left-right direction on each light receiving surface a. In this case, each of the light receiving elements 56L and 56R can read out and amplify a signal for each pixel and output the signal to the outside. The intensity of the signal at each pixel is determined based on the intensity of the reflected light at the spot when the reflected light forms a spot on the light receiving surface 56a.

なお、CMOSイメージセンサのように、受光量分布(受光波形)を検出可能な素子を用いて各受光素子56L、56Rを構成した場合、各受光素子56L、56Rにおける受光量の大きさは、測距光の強度、すなわち測距光出射部5Aから出射される測距光の強度(以下、これを「投射光量」ともいう)と、画素毎に信号を増幅する際のゲイン(以下、これを「受光ゲイン」ともいう)と、を用いて調整することができる。また、ゲインの他にも、各受光素子56L、56Rにおける露光時間を用いて調整することができる。 When each of the light receiving elements 56L and 56R is configured by using an element capable of detecting a light receiving amount distribution (light receiving waveform) such as a CMOS image sensor, the amount of light receiving in each of the light receiving elements 56L and 56R is measured. The intensity of the distance light, that is, the intensity of the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit 5A (hereinafter, also referred to as “projection light amount”) and the gain for amplifying the signal for each pixel (hereinafter, "Also referred to as "light-receiving gain"). In addition to the gain, the exposure time of each of the light receiving elements 56L and 56R can be used for adjustment.

本実施形態に係る一対の受光素子56L、56Rは、少なくとも、反射光の受光位置を示すピーク位置と、その反射光の受光量を検出することができる。受光量を示す指標としては、例えば、反射光の受光量分布における、ピークの高さを用いることができる。これに代えて、受光量分布の合算値、平均値、積分値を用いてもよい。 The pair of light receiving elements 56L and 56R according to the present embodiment can detect at least the peak position indicating the light receiving position of the reflected light and the received light amount of the reflected light. As an index indicating the amount of received light, for example, the height of a peak in the received light amount distribution of reflected light can be used. Instead of this, a summed value, an average value, and an integrated value of the received light amount distribution may be used.

なお、反射光の受光位置を示す指標として、本実施形態では受光量分布のピーク位置を用いているが、これに代えて、受光量分布の重心位置としてもよい。 Although the peak position of the received light amount distribution is used as an index indicating the received light position of the reflected light in this embodiment, the position of the center of gravity of the received light amount distribution may be used instead.

受光レンズ57は、筐体10の内部において一対の受光素子56L、56Rそれぞれの光軸が通過するように配置されている。受光レンズ57はまた、下流側合流機構35と一対の受光素子56L、56Rとを結ぶ光路の途中に設けられており、下流側合流機構35を通過した反射光を、一対の受光素子56L、56Rそれぞれの受光面に集光させることができる。 The light receiving lens 57 is arranged inside the housing 10 so that the optical axes of the pair of light receiving elements 56L and 56R pass through. The light receiving lens 57 is also provided in the middle of the optical path connecting the downstream merging mechanism 35 and the pair of light receiving elements 56L and 56R, and reflects the reflected light that has passed through the downstream merging mechanism 35 into the pair of light receiving elements 56L and 56R. The light can be collected on each light receiving surface.

受光レンズ57は、レーザ光走査部4へ戻った反射光を集光し、各受光素子56L、56Rの受光面上に反射光のスポットを形成させる。各受光素子56L、56Rは、そうして形成されたスポットのピーク位置と、受光量を示す信号を距離測定部103に出力する。 The light receiving lens 57 collects the reflected light returned to the laser light scanning unit 4 and forms a spot of the reflected light on the light receiving surface of each of the light receiving elements 56L and 56R. Each of the light receiving elements 56L and 56R outputs a signal indicating the peak position of the spot thus formed and the amount of received light to the distance measuring unit 103.

レーザ加工装置Lは、基本的には、受光素子56L、56R各々の受光面における反射光の受光位置(本実施形態ではスポットのピークの位置)に基づいて、ワークWの表面までの距離を測定することができる。距離の測定手法としては、いわゆる三角測距方式が用いられる。 The laser processing apparatus L basically measures the distance to the surface of the work W based on the light receiving position (the peak position of the spot in this embodiment) of the reflected light on the light receiving surface of each of the light receiving elements 56L and 56R. can do. A so-called triangulation method is used as a distance measuring method.

<距離の測定手法について>
図9は、三角測距方式について説明する図である。図9においては、測距ユニット5のみが図示されているが、以下の説明は、前述のようにレーザ光走査部4を介して測距光が出射される場合にも適用可能である。
<About distance measurement method>
FIG. 9 is a diagram for explaining the triangulation method. Although only the distance measuring unit 5 is shown in FIG. 9, the following description is also applicable to the case where the distance measuring light is emitted through the laser light scanning unit 4 as described above.

図9に例示するように、測距光出射部5Aにおける測距光源51から測距光が出射されると、その測距光は、ワークWの表面に照射される。ワークWによって測距光が反射されると、その反射光(特に拡散反射光)は、仮に正反射の影響を除いたならば、略等方的に伝搬することになる。 As illustrated in FIG. 9, when the distance measuring light is emitted from the distance measuring light source 51 in the distance measuring light emitting unit 5A, the distance measuring light is applied to the surface of the work W. When the distance measuring light is reflected by the work W, the reflected light (especially diffuse reflected light) propagates isotropically if the influence of specular reflection is removed.

そうして伝搬する反射光には、受光レンズ57を介して受光素子56Lに入射する成分が含まれるものの、マーカヘッド1とワークWとの距離に応じて、受光素子56Lへの入射角が増減することになる。受光素子56Lへの入射角が増減すると、その受光面56aにおける受光位置が増減することになる。 The reflected light thus propagating includes a component that is incident on the light receiving element 56L via the light receiving lens 57, but the angle of incidence on the light receiving element 56L increases or decreases depending on the distance between the marker head 1 and the workpiece W. Will be done. When the incident angle on the light receiving element 56L increases or decreases, the light receiving position on the light receiving surface 56a increases or decreases.

このように、マーカヘッド1とワークWとの距離と、受光面56aにおける受光位置と、は所定の関係を持って関連付いている。したがって、その関係を予め把握するとともに、例えばマーカコントローラ100に記憶させておくことで、受光面56aにおける受光位置から、マーカヘッド1とワークWまでの距離を算出することができる。このような算出方法は、いわゆる三角測距方式を用いた手法に他ならない。 In this way, the distance between the marker head 1 and the work W and the light receiving position on the light receiving surface 56a are associated with each other with a predetermined relationship. Therefore, the distance between the marker head 1 and the work W can be calculated from the light receiving position on the light receiving surface 56a by grasping the relationship in advance and storing it in the marker controller 100, for example. Such a calculation method is nothing but a method using a so-called triangulation method.

すなわち、前述の距離測定部103が、測距光受光部5Bにおける測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式によりレーザ加工装置LからワークWの表面までの距離を測定する。 That is, the distance measuring unit 103 described above measures the distance from the laser processing device L to the surface of the workpiece W by the triangulation distance measuring method based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit 5B.

具体的に、前述の条件設定記憶部102には、受光面56aにおける受光位置と、マーカヘッド1とワークWの表面までの距離との関係が予め記憶されている。一方、距離測定部103には、測距光受光部5Bにおける測距光の受光位置、詳しくは反射光が受光面56a上に形成するスポットのピークの位置を示す信号が入力される。 Specifically, the above-described condition setting storage unit 102 stores in advance the relationship between the light receiving position on the light receiving surface 56a and the distance between the marker head 1 and the surface of the work W. On the other hand, the distance measuring unit 103 is supplied with a signal indicating the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit 5B, specifically, the position of the peak of the spot formed by the reflected light on the light receiving surface 56a.

距離測定部103は、そうして入力された信号と、条件設定記憶部102が記憶している関係と、に基づいて、ワークWの表面までの距離を測定する。そうして得られた測定値は、例えば制御部101に入力されて、制御部101によるZスキャナ33等の制御に用いられる。 The distance measuring unit 103 measures the distance to the surface of the work W based on the signal thus input and the relationship stored in the condition setting storage unit 102. The measurement value thus obtained is input to, for example, the control unit 101, and is used by the control unit 101 to control the Z scanner 33 and the like.

例えば、レーザ加工装置Lは、ワークWの表面のうち、マーカヘッド1による加工対象となる部位(印字点)を自動/手動で決定する。続いて、レーザ加工装置Lは、印字加工を実行するに先立って、各印字点(より正確には、印字点周辺に設定した測距点)までの距離を測定するとともに、その距離に見合う焦点位置をなるようにZスキャナ33の制御パラメータを決定する。レーザ加工装置Lは、そうして決定された制御パラメータに基づいてZスキャナ33を作動させた後に、近赤外レーザ光によってワークWに印字加工を施す。 For example, the laser processing apparatus L automatically/manually determines a portion (printing point) to be processed by the marker head 1 on the surface of the work W. Subsequently, the laser processing apparatus L measures the distance to each print point (more accurately, the distance measuring point set around the print point) before performing the print processing, and the focus corresponding to the distance is measured. The control parameter of the Z scanner 33 is determined so that the position becomes. The laser processing apparatus L operates the Z scanner 33 based on the control parameters thus determined, and then prints the work W with the near infrared laser light.

以下、レーザ加工システムSの具体的な使用方法について説明をする。 Hereinafter, a specific method of using the laser processing system S will be described.

<レーザ加工システムSの使用方法について>
図10は、レーザ加工システムSの使用方法を示すフローチャートである。また、図11は、印字設定の作成手順を例示するフローチャートであり、図12はレーザ加工装置Lの運用手順を例示するフローチャートである。
<How to use the laser processing system S>
FIG. 10 is a flowchart showing how to use the laser processing system S. Further, FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure for creating print settings, and FIG. 12 is a flowchart illustrating an operating procedure for the laser processing apparatus L.

また、図13はワークWの加工領域R1と、表示部801との関係について例示する図であり、図14はパターンサーチ用のモデル画像の決定手順を例示するフローチャートである。 13 is a diagram illustrating the relationship between the processing region R1 of the work W and the display unit 801, and FIG. 14 is a flowchart illustrating the procedure for determining a model image for pattern search.

また、図15はワーク画像Pwを例示する図であり、図16はモデル候補画像Pmの生成について例示する図であり、図17はモデル候補画像Pmを生成するための基準点Cを例示する図である。 15 is a diagram illustrating the work image Pw, FIG. 16 is a diagram illustrating generation of the model candidate image Pm, and FIG. 17 is a diagram illustrating a reference point C for generating the model candidate image Pm. Is.

また、図18はモデル候補画像Pcのサイズと相関値分布を例示する図であり、図19は尖鋭度の算出方法について説明する図であり、図20A〜図20Cは、パターンサーチの具体的な手順を例示する図である。 18 is a diagram illustrating the size of the model candidate image Pc and the correlation value distribution, FIG. 19 is a diagram illustrating a method of calculating the sharpness, and FIGS. 20A to 20C are specific patterns for pattern search. It is a figure which illustrates a procedure.

そして、図21A〜図21Bは、モデル画像Pxの登録に関連した表示画面を例示する図であり、図22は位置ズレ許容量について例示する図である。 21A to 21B are views showing a display screen related to the registration of the model image Px, and FIG. 22 is a view showing an example of the positional deviation allowable amount.

レーザマーカとして構成されたレーザ加工装置Lを備えたレーザ加工システムSは、例えば、工場の製造ライン上に設置して運用することができる。その運用に際しては、まず、製造ラインの稼働に先だって、そのラインを流れることになるワークWの設置位置、並びに、そのワークWに照射するレーザ光及び測距光の出力等の条件設定(印字設定)を作成する(ステップS1)。 The laser processing system S including the laser processing apparatus L configured as a laser marker can be installed and operated, for example, on a manufacturing line of a factory. Prior to the operation of the production line, first, the setting position of the work W that will flow through the line and the setting of conditions such as the output of the laser light and the distance measuring light that irradiate the work W (print setting) ) Is created (step S1).

このステップS1において作成された印字設定は、マーカコントローラ100、及び/又は、操作用端末800等に転送されて記憶されたり、作成直後にマーカコントローラ100が読み込んだりする(ステップS2)。 The print setting created in step S1 is transferred to and stored in the marker controller 100 and/or the operation terminal 800, or is read by the marker controller 100 immediately after creation (step S2).

そして、製造ラインの稼動に際して、マーカコントローラ100は、予め記憶されていたり、作成直後に読み込まれたりした印字設定を読み込む。レーザ加工装置Sは、その印字設定に基づいて運用され、ライン上を流れる各ワークWに対して印字加工を実行する(ステップS3)。 Then, when the manufacturing line is operated, the marker controller 100 reads the print setting that is stored in advance or that is read immediately after the creation. The laser processing apparatus S is operated based on the print setting and executes the print processing on each work W flowing on the line (step S3).

(印字設定の作成)
図11は、図10のステップS1における具体的な処理を例示している。
(Creating print settings)
FIG. 11 exemplifies the specific processing in step S1 of FIG.

まず、ステップS11において、レーザ加工装置Lに内蔵されている狭域カメラ37及び広域カメラ6は、加工領域R1を示すワーク画像Pwを撮像する。前述のように、広域カメラ6の撮像領域R2は、狭域カメラ37の撮像領域R3よりも広い。 First, in step S11, the narrow area camera 37 and the wide area camera 6 built in the laser processing apparatus L capture a work image Pw showing the processing area R1. As described above, the imaging area R2 of the wide area camera 6 is wider than the imaging area R3 of the narrow area camera 37.

なお、図15では、広域カメラ6が、加工領域R1の一部を含んだワーク画像Pwを撮像した例を示しているが、この例には限定されない。例えば、加工領域R1の全域を含んだワーク画像Pwを撮像してもよい。また、狭域カメラ37が撮像した画像をワーク画像Pwとして用いてもよい。 Note that FIG. 15 illustrates an example in which the wide area camera 6 captures the work image Pw including a part of the processing region R1, but the invention is not limited to this example. For example, the work image Pw including the entire processing region R1 may be captured. Further, the image captured by the narrow range camera 37 may be used as the work image Pw.

広域カメラ6及び狭域カメラ37は、ワークWを撮像することにより、加工領域R1の少なくとも一部を含んだワーク画像Pwを生成することができるという点で、それぞれ「撮像部」を例示している。 The wide-area camera 6 and the narrow-area camera 37 are examples of the “imaging unit” in that they can generate the work image Pw including at least a part of the processing region R1 by imaging the work W. There is.

これにより、操作用端末800における表示部801が、加工領域R1に対応した設定面R4を表示するとともに、その設定面R4上にワーク画像Pwを表示する。これにより、加工領域R1上の座標、すなわちワークWの表面上の座標と、表示部801における設定面R4上の座標と、を対応付けることができる。 As a result, the display unit 801 of the operation terminal 800 displays the setting surface R4 corresponding to the processing region R1 and also displays the work image Pw on the setting surface R4. As a result, the coordinates on the processing region R1, that is, the coordinates on the surface of the work W and the coordinates on the setting surface R4 on the display unit 801 can be associated with each other.

続くステップS12において、ステップS11において撮像されたワーク画像Pwに基づいて、ワークWの設置位置を補正する。詳細は省略するが、この工程は、XY平面(前述のX方向とY方向とがなす平面)に対する、ワークWの表面の傾きを補正したり、この表面の、Z軸(前述のZ方向に沿って延びる軸)まわりの回転(θ回転)を手動/自動で補正するものである。 In the following step S12, the installation position of the work W is corrected based on the work image Pw captured in step S11. Although details will be omitted, this step corrects the inclination of the surface of the work W with respect to the XY plane (the plane formed by the X direction and the Y direction described above), and the Z axis (in the Z direction described above) of this surface is corrected. The rotation (θ rotation) around an axis extending along the axis is corrected manually/automatically.

続くステップS13において、設定部107が加工条件を設定する。設定部107は、条件設定記憶部102等における記憶内容を読み出したり、操作用端末800を介した操作入力等を読み込んだりすることで、加工条件を設定する。 In the following step S13, the setting unit 107 sets the processing conditions. The setting unit 107 sets the processing condition by reading the stored contents in the condition setting storage unit 102 or the like, or by reading the operation input or the like via the operation terminal 800.

加工条件には、印字内容等を示す印字パターン(マーキングパターン)及び、この印字パターンを含んだ印字ブロックが含まれる。印字ブロックは、印字パターンのレイアウト、サイズ、回転姿勢等の調整に用いることができる。 The processing conditions include a print pattern (marking pattern) indicating print content and the like, and a print block including the print pattern. The print block can be used to adjust the layout, size, rotation posture, etc. of the print pattern.

図15に示す例では、ワークWの表面上には、「A」という文字からなる印字パターンPと、これを含んでなる矩形状の印字ブロックBと、がレイアウトされており、設定面R4を介して表示されている。通常、この印字ブロックBは、ワーク画像Pwと重ね合わせるように設定される。 In the example shown in FIG. 15, a print pattern P composed of the letters “A” and a rectangular print block B containing the print pattern P are laid out on the surface of the work W, and the setting surface R4 is Is displayed through. Usually, the print block B is set so as to be superposed on the work image Pw.

なお、印字パターンは「加工パターン」の例示であり、印字ブロックは「加工ブロック」の例示である。印字加工以外のレーザ加工に適用する場合、それに対応した名称とすればよい。 Note that the print pattern is an example of a “processed pattern”, and the print block is an example of a “processed block”. When it is applied to laser processing other than printing processing, a name corresponding to it may be used.

図15に示す例に代えて、設定面R4上に複数のワークWを表示してもよい。また、ワークW毎に、複数の印字ブロックを設けてもよい。印字パターンについても、例えば、「ABC」といった文字列を用いたり、QRコード(登録商標)等、文字列以外のパターンを用いるたりすることができる。 Instead of the example shown in FIG. 15, a plurality of works W may be displayed on the setting surface R4. Further, a plurality of print blocks may be provided for each work W. Regarding the print pattern, for example, a character string such as “ABC” can be used, or a pattern other than the character string such as QR code (registered trademark) can be used.

このように、本実施形態に係る設定部107は、ワーク画像Pwと重ね合わせるように、印字パターンPを含んだ印字ブロックを設定することができるという点で、「加工ブロック設定部」を例示している。 As described above, the setting unit 107 according to the present embodiment exemplifies the “machining block setting unit” in that it can set the print block including the print pattern P so as to be superimposed on the work image Pw. ing.

続くステップS12において、ステップS11において撮像されたワーク画像Pwに基づいて、ワークWの設置位置を補正する。後述の如く、この工程は、XY平面(前述のX方向とY方向とがなす平面)に対する、ワークWの表面の傾きを補正したり、この表面の、Z軸(前述のZ方向に沿って延びる軸)まわりの回転(θ回転)を手動/自動で補正するものである。 In the following step S12, the installation position of the work W is corrected based on the work image Pw captured in step S11. As will be described later, this step corrects the inclination of the surface of the workpiece W with respect to the XY plane (the plane formed by the X direction and the Y direction described above), and the Z axis of this surface (along the Z direction described above). The rotation (θ rotation) about the extending axis is corrected manually/automatically.

続くステップS13において、設定部107が加工条件を設定する。設定部107は、条件設定記憶部102等における記憶内容を読み出したり、操作用端末800を介した操作入力等を読み込んだりすることで、加工条件を設定する。 In the following step S13, the setting unit 107 sets the processing conditions. The setting unit 107 sets the processing condition by reading the stored contents in the condition setting storage unit 102 or the like, or by reading the operation input or the like via the operation terminal 800.

加工条件には、印字内容等を示す印字パターン(マーキングパターン)及び、この印字パターンを含んだ印字ブロックが含まれる。印字ブロックは、印字パターンのレイアウト、サイズ、回転姿勢等の調整に用いることができる。 The processing conditions include a print pattern (marking pattern) indicating print content and the like, and a print block including the print pattern. The print block can be used to adjust the layout, size, rotation posture, etc. of the print pattern.

加工条件には、レーザ条件も含まれる。このレーザ条件には、近赤外レーザ光の目標出力(レーザパワー)、近赤外レーザ光の繰り返し周波数、及び、レーザ光走査部4による近赤外レーザ光の走査速度(スキャンスピード)のうちの少なくとも1つが含まれる。本実施形態に係るレーザ加工装置Lのように、Qスイッチを用いてレーザ発振する場合、繰り返し周波数は、Qスイッチ周波数と略一致する。 The processing conditions also include laser conditions. The laser conditions include the target output (laser power) of the near infrared laser light, the repetition frequency of the near infrared laser light, and the scanning speed (scan speed) of the near infrared laser light by the laser light scanning unit 4. At least one of When laser oscillation is performed using the Q switch as in the laser processing apparatus L according to the present embodiment, the repetition frequency is substantially equal to the Q switch frequency.

続くステップS14において、印字ブロックをレイアウトする。その設定面R4上での印字ブロックの座標(ローカル座標)が、条件設定記憶部102等に保存される。 In the following step S14, the print block is laid out. The coordinates (local coordinates) of the print block on the setting surface R4 are stored in the condition setting storage unit 102 or the like.

一般に、製造ラインを稼働させた際に順次加工されることになる各ワークWには、それぞれX方向及びY方向(XY方向)に位置ズレが生じることになる。本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、種々の手法を用いることで、そうした位置ズレを補正することができる。そのために、ステップS15では、XY方向の位置ズレを補正するための条件設定を実施する。 In general, each work W to be sequentially processed when the manufacturing line is operated is displaced in the X direction and the Y direction (XY direction). The laser processing apparatus L according to the present embodiment can correct such positional deviation by using various methods. Therefore, in step S15, condition setting for correcting the positional deviation in the XY directions is performed.

XY方向における位置ズレを補正するための手法としては、例えばパターンサーチを用いることができる。その場合、このステップS15では、パターンサーチに係る条件(サーチ条件)として、パターンサーチ用のモデル画像が決定される。 As a method for correcting the positional deviation in the XY directions, for example, pattern search can be used. In this case, in this step S15, the model image for pattern search is determined as the condition (search condition) related to the pattern search.

また一般に、製造ラインを稼動させた際に順次加工されることになる各ワークWには、それぞれ、Z方向に位置ズレが生じることになる。そうした位置ズレは、近赤外レーザ光の焦点位置のズレを招くため望ましくない。本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、測距ユニット5を備えているため、ワークWの表面までの距離に基づいて、Z方向の位置ズレを検知することができる。これにより、Z方向の位置ズレ、ひいては焦点位置のズレを補正することができる。そのために、ステップS16では、Z方向の位置ズレを補正するための条件設定を実施する。 Further, in general, each work W to be sequentially processed when the manufacturing line is operated is displaced in the Z direction. Such a positional shift is not desirable because it causes a shift in the focal position of the near infrared laser light. Since the laser processing apparatus L according to this embodiment includes the distance measuring unit 5, it is possible to detect the positional deviation in the Z direction based on the distance to the surface of the work W. This makes it possible to correct the positional deviation in the Z direction, and consequently the focal position. Therefore, in step S16, condition setting for correcting the positional deviation in the Z direction is performed.

具体的に、このステップS16では、測距ユニット5に係る条件(測距条件)が決定される。本実施形態に係る設定部107は、測距条件として、少なくとも加工領域R1において印字パターンが形成されるべき部分領域(印字パターンを含んだ印字ブロックに対応する部分領域)内に設定される測距点を決定する。この測距点は、レーザ加工装置Lからの距離が測定される座標を示す。 Specifically, in this step S16, the condition (distance measuring condition) related to the distance measuring unit 5 is determined. The setting unit 107 according to this embodiment sets the distance measurement condition as a distance measurement condition in at least the partial region where the print pattern is to be formed in the processing region R1 (the partial region corresponding to the print block including the print pattern). Determine the point. This distance measuring point indicates a coordinate at which the distance from the laser processing apparatus L is measured.

なお、ここでいう部分領域は、ワークWの表面全体としてもよいし、ワークWの表面の一部としてもよいし、ワークWの表面からずれていてもよい。部分領域は、少なくとも、形成対象とされた印字パターンに紐付いた領域であればよい。 The partial region referred to here may be the entire surface of the work W, a part of the surface of the work W, or may be offset from the surface of the work W. The partial area may be at least an area associated with the print pattern to be formed.

続くステップS17において、マーカコントローラ100が印字設定の作成を完了する。 In the subsequent step S17, the marker controller 100 completes the creation of the print settings.

(印字加工の実行)
図12は、図10のステップS3における具体的な処理を例示している。すなわち、図12に示す処理は、製造ラインを稼働させたときに流れてくる各ワークWに対して順番に実行されるようになっている。
(Execution of print processing)
FIG. 12 illustrates a specific process in step S3 of FIG. That is, the process shown in FIG. 12 is sequentially executed for each work W that flows when the manufacturing line is operated.

まず、ステップS31において、マーカコントローラ100が、印字ブロックの詳細等を示す印字設定を読み込む。そして、ステップS32において、レーザ加工装置Lに内蔵されている狭域カメラ37及び広域カメラ6が、加工領域R1の少なくとも一部を示す撮像領域R2、R3を撮像することにより、該撮像領域R2、R3に対応したワーク画像Pwを生成する。 First, in step S31, the marker controller 100 reads print settings indicating details of print blocks and the like. Then, in step S32, the narrow area camera 37 and the wide area camera 6 built in the laser processing apparatus L image the image capturing areas R2 and R3 indicating at least a part of the processing area R1, so that the image capturing area R2, A work image Pw corresponding to R3 is generated.

続くステップS33において、マーカコントローラ100が、図11のステップS15で設定したサーチ条件を読み込む。それに続き、ステップS34において、マーカコントローラ100が、ステップS33で読み込んだサーチ条件に基づいてパターンサーチを実施して、XY方向におけるワークWの位置ズレを検知する。 In the following step S33, the marker controller 100 reads the search condition set in step S15 of FIG. Subsequently, in step S34, the marker controller 100 performs a pattern search based on the search condition read in step S33, and detects the positional deviation of the work W in the XY directions.

続くステップS35において、マーカコントローラ100が、図11のステップS16で設定した測距条件を読み込む。それに続き、ステップS36において、マーカコントローラ100における距離測定部103が、測距条件として設定された測距点までの距離を測定し、その測定結果に基づいて、Z方向におけるワークWの位置ズレを検知する
続くステップS37において、マーカコントローラ100が、XY方向におけるワークWの位置ズレを補正する。具体的には、マーカコントローラ100における設定部107が、設定面R4上での印字ブロックの座標(ローカル座標)を修正する。
In subsequent step S35, the marker controller 100 reads the distance measuring condition set in step S16 of FIG. Subsequently, in step S36, the distance measuring unit 103 in the marker controller 100 measures the distance to the distance measuring point set as the distance measuring condition, and based on the measurement result, the positional deviation of the workpiece W in the Z direction is detected. In the subsequent step S37, the marker controller 100 corrects the positional deviation of the work W in the XY directions. Specifically, the setting unit 107 of the marker controller 100 corrects the coordinates (local coordinates) of the print block on the setting surface R4.

続くステップS38において、マーカコントローラ100は、Z方向におけるワークWの位置ズレを補正する。具体的には、マーカコントローラ100におけるZスキャナ33が、ステップS36における測定結果に基づいて、印字ブロック毎に焦点位置を調整する。 In the following step S38, the marker controller 100 corrects the positional deviation of the work W in the Z direction. Specifically, the Z scanner 33 in the marker controller 100 adjusts the focus position for each print block based on the measurement result in step S36.

続くステップS39において、マーカコントローラ100が、マーカヘッド1へと励起レーザ光を出力し、この励起光レーザ光に基づき生成される近赤外レーザ光を利用して印字加工を実行する。 In the following step S39, the marker controller 100 outputs the excitation laser light to the marker head 1 and executes the printing process by using the near infrared laser light generated based on this excitation light laser light.

(パターンサーチ用のモデル画像の詳細)
以下、パターンサーチ用のモデル画像の詳細について、さらに説明をする。
(Details of model image for pattern search)
The details of the model image for pattern search will be further described below.

図15は前述した図面であり、設定面R4上に、ワークWの加工領域R1の一部を含んだワーク画像Pwが表示されている。 FIG. 15 is the above-described drawing, and the work image Pw including a part of the processing region R1 of the work W is displayed on the setting surface R4.

ここで、マウス操作等を通じてパターンサーチ用のモデル画像の作成を指示すると、図14のステップS101に示す処理が実行される。 Here, when an instruction to create a model image for pattern search is given through a mouse operation or the like, the process shown in step S101 of FIG. 14 is executed.

このステップS101において、設定部107が、モデル画像の位置ズレ許容量を設定する。製造ラインが稼動すると、図15に示したワークWと同種のワークW’が順次流れてくることになる。各ワークWは、互いに略同一の形状を有しているものの、レーザ加工装置L、特に広域カメラ6に対する相対位置は、ワークWごとにズレる可能性がある。 In step S101, the setting unit 107 sets the positional deviation allowable amount of the model image. When the manufacturing line operates, the work W'of the same kind as the work W shown in FIG. 15 sequentially flows. Although each work W has substantially the same shape as each other, the relative position with respect to the laser processing apparatus L, particularly the wide area camera 6, may be different for each work W.

位置ズレ許容量は、各ワークWが、広域カメラ6に対して、XY平面上でどの程度ズレ得るかを示す指標であり、例えば、ワークW間の位置ズレが最大10mm程度になると想定されるならば、位置ズレ許容量として10mmに設定すればよい。位置ズレ許容量の値は、設定部107を介してユーザが手動で入力してもよいし、初期状態で設定された値を自動的に読み込んでもよい。 The positional deviation allowance is an index indicating how much each work W can be displaced with respect to the wide area camera 6 on the XY plane, and for example, the maximum positional deviation between the works W is assumed to be about 10 mm. In that case, the positional deviation allowable amount may be set to 10 mm. The value of the allowable positional deviation amount may be manually input by the user via the setting unit 107, or the value set in the initial state may be automatically read.

仮に、位置ズレ許容量としてX方向、Y方向それぞれ10mmと設定された場合、後述のモデル候補画像Pmを抽出できる領域は、図22に例示するように、加工領域R1から、各方向について10mm分を差し引いた領域R5となる。本実施形態では、この領域R5が、「サーチ領域R5」の例示となる。サーチ領域R5は、少なくとも印字ブロックBと関連付いて設定されるようになっている。 If the positional deviation allowance is set to 10 mm in each of the X direction and the Y direction, the area from which the model candidate image Pm described below can be extracted is 10 mm in each direction from the processing area R1 as illustrated in FIG. The area R5 is obtained by subtracting. In the present embodiment, this area R5 is an example of the “search area R5”. The search area R5 is set to be associated with at least the print block B.

なお、位置ズレ許容量としては、X方向、Y方向における変位量に加えて、XY平面に垂直な回転軸まわりの回転角度を用いてもよい。 As the positional deviation allowable amount, in addition to the displacement amounts in the X and Y directions, a rotation angle around a rotation axis perpendicular to the XY plane may be used.

続くステップS102において、モデル候補抽出部104が、互いにサイズの異なる複数のモデル候補画像Pmを抽出する。詳しくは、ステップS102において、モデル候補抽出部104は、ワーク画像Pwの少なくとも一部を切り出すことにより、印字ブロックBと紐付けられかつ設定面R4上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像Pmを抽出する。 In subsequent step S102, the model candidate extracting unit 104 extracts a plurality of model candidate images Pm having different sizes. More specifically, in step S102, the model candidate extracting unit 104 cuts out at least a part of the work image Pw, and thereby a plurality of model candidate images Pm that are associated with the print block B and have different sizes on the setting surface R4. To extract.

図16に例示するように、モデル候補画像Pmの抽出は、前述のサーチ領域R5内で実行することができる。さらに詳しくは、モデル候補画像Pmの抽出は、このモデル候補画像Pmと紐付けられた印字ブロックBのサイズを漸増することにより、実施することができる。 As illustrated in FIG. 16, the extraction of the model candidate image Pm can be executed within the search region R5 described above. More specifically, the model candidate image Pm can be extracted by gradually increasing the size of the print block B associated with the model candidate image Pm.

ところが、一般に印字ブロックBは矩形状であることから、印字ブロックBのサイズを漸増する場合には、印字ブロックBのいずれの座標を中心(基準点)とするかが問題となる。 However, since the print block B is generally rectangular, when the size of the print block B is gradually increased, it becomes a problem which coordinate of the print block B is the center (reference point).

そこで、本実施形態に係るモデル候補抽出部104は、例えば図16に示すように、印字ブロックBの中央に位置する座標を基準点Cとして、この座標を中心にサイズを拡大又は縮小することにより、設定面R4上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像Pmを抽出することができる。 Therefore, the model candidate extracting unit 104 according to the present exemplary embodiment, for example, as shown in FIG. 16, sets the coordinates located at the center of the print block B as a reference point C, and enlarges or reduces the size around the coordinates. A plurality of model candidate images Pm having different sizes on the setting surface R4 can be extracted.

これに代えて、モデル候補抽出部104は、例えば印字ブロックBの外縁上の座標を中心としてサイズを拡大又は縮小することにより、設定面R4上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像Pmを抽出することができる。この場合、印字ブロックBの外縁としては、例えば図17の左図に示すように、印字ブロックBの四隅から選んでもよい。 Instead of this, the model candidate extracting unit 104 enlarges or reduces the size around, for example, the coordinates on the outer edge of the print block B, so that the model candidate images Pm having different sizes on the setting surface R4 are different from each other. Can be extracted. In this case, the outer edge of the print block B may be selected from the four corners of the print block B as shown in the left diagram of FIG.

これに代えて、モデル候補抽出部104は、使用者が指定した座標を中心としてサイズを拡大又は縮小することにより、設定面R4上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像Pmを抽出することもできる。 Instead of this, the model candidate extraction unit 104 extracts a plurality of model candidate images Pm having different sizes on the setting surface R4 by enlarging or reducing the size around the coordinates designated by the user. Can also

ただし、図17の左図と右図との比較から見て取れるように、印字ブロックB上に中心Cを設定した場合は、例えば印字ブロックBの外部に中心C’を選択した場合と比較して、モデル候補画像Pm、Pm’の回転に起因した誤差を抑制することができる。そのため、印字ブロックB上(特に、印字ブロックBの中心又は四隅)に中心を設定することが好ましい。 However, as can be seen from the comparison between the left diagram and the right diagram of FIG. 17, when the center C is set on the print block B, for example, compared with the case where the center C′ is selected outside the print block B, It is possible to suppress the error caused by the rotation of the model candidate images Pm and Pm′. Therefore, it is preferable to set the center on the print block B (in particular, the center or four corners of the print block B).

あるいは、ワークW上に複数の印字ブロックBが設定される場合は、各印字ブロックBを一体的なブロックとしてグループ化した上で、そのグループに共通の座標を中心として設定してもよい
ステップS102から続くステップS103において、相関値算出部105が、各モデル候補画像Pmの尖鋭度を算出する。詳しくは、ステップS103において、相関値算出部105は、各モデル候補画像Pmについて、ワーク画像Pmにおけるサーチ領域R5内で各モデル候補画像Pmに係る相関値を算出するとともに、該サーチ領域R5内における相関値の尖鋭度を算出する。
Alternatively, when a plurality of print blocks B are set on the work W, the print blocks B may be grouped as an integral block and then the coordinates common to the group may be set as the center. In subsequent step S103, the correlation value calculation unit 105 calculates the sharpness of each model candidate image Pm. Specifically, in step S103, the correlation value calculation unit 105 calculates the correlation value for each model candidate image Pm in the search region R5 in the work image Pm, and also in the search region R5 for each model candidate image Pm. Calculate the sharpness of the correlation value.

さらに詳しくは、相関値算出部105は、サーチ領域R5内の各領域と、各モデル候補画像Pmとの相関値を算出する。ここでいう「相関値」としては、いわゆるパターンサーチ(パターンマッチングともいう)において用いられる指標を適宜選択すればよい。例えば、相関値として、下式に示すようなZNCC(Zero-mean Normalized Cross-Correlation)を用いることができる。 More specifically, the correlation value calculation unit 105 calculates the correlation value between each area in the search area R5 and each model candidate image Pm. As the “correlation value” here, an index used in so-called pattern search (also referred to as pattern matching) may be appropriately selected. For example, as the correlation value, ZNCC (Zero-mean Normalized Cross-Correlation) as shown in the following equation can be used.

上式において、Aはモデル候補画像Pmにおける各画素の輝度値を示し、Bは相関値の算出対象となる領域における各画素の輝度値を示している。A、Bの上方に横棒を添えた記号は、A、Bそれぞれの平均値を示している。 In the above equation, A represents the brightness value of each pixel in the model candidate image Pm, and B represents the brightness value of each pixel in the area for which the correlation value is to be calculated. The symbol with a horizontal bar above A and B indicates the average value of A and B, respectively.

例えば、相関値の算出対象となる領域に、モデル候補画像Pmに含まれる特徴部と一致する画像が含まれているならば、それが含まれていない場合に比して、相関値は高くなる。特に、相関値の算出対象となる領域が、モデル候補画像Pmの抽出元の領域と一致すれば、相関値は略100%となる。 For example, if the area for which the correlation value is to be calculated includes an image that matches the feature portion included in the model candidate image Pm, the correlation value will be higher than if the image is not included. .. In particular, if the area for which the correlation value is calculated matches the area from which the model candidate image Pm is extracted, the correlation value will be approximately 100%.

一方、相関値の算出対象となる領域に、モデル候補画像Pmに含まれる特徴部と一致する画像が全く含まれていないならば、相関値は0%となる。なお、ここでいう「特徴部」とは、ワークWの凹凸及び輪郭など、ワークWの形状を特徴付ける部位を指す。 On the other hand, if the region for which the correlation value is to be calculated does not include any image that matches the feature portion included in the model candidate image Pm, the correlation value is 0%. The “characteristic portion” here refers to a portion that characterizes the shape of the work W, such as unevenness and contour of the work W.

そして、このステップS103において、相関値算出部105は、サーチ領域R5内の各領域について相関値を算出することで、この相関値の尖鋭度を算出する。尖鋭度は、サーチ領域R5内における相関値の増減幅を特徴付ける度合いであり、例えば相関値の傾きに基づき定めることができる。この尖鋭度は、例えば図19に示すように、サーチ領域R5内に定めた確認位置1、2、3、4に示す領域との相関値を算出することで、取得することができる。 Then, in step S103, the correlation value calculation unit 105 calculates the sharpness of the correlation value by calculating the correlation value for each region in the search region R5. The sharpness is a degree that characterizes the increase/decrease width of the correlation value in the search region R5, and can be determined based on the slope of the correlation value, for example. This sharpness can be acquired by calculating the correlation value with the regions shown in the confirmation positions 1, 2, 3, and 4 defined in the search region R5, as shown in FIG. 19, for example.

相関値の尖鋭度は、モデル候補画像Pmのサイズが大きいときには、小さいときに比して大きくなる傾向にある。すなわち、例えば図18の左図に示すようにモデル候補画像Pmのサイズが小さい場合、そのモデル候補画像Pmには、さほど多くの特徴部は含まれない。このモデル候補画像Pmは、ワークWの外縁を含んだ領域を除き、相関値は略100%で一定となる。 The sharpness of the correlation value tends to be larger when the size of the model candidate image Pm is large than when it is small. That is, for example, when the size of the model candidate image Pm is small as shown in the left diagram of FIG. 18, the model candidate image Pm does not include many feature parts. The model candidate image Pm has a constant correlation value of approximately 100% except for the region including the outer edge of the work W.

対して、例えば図18の中央図や右図に示すように、モデル候補画像Pmのサイズが大きい場合、そのモデル候補画像Pmには、ワークWの凹凸及び輪郭など、より多くの特徴部が含まれることになる。よって、この場合は、相関値は相対的に大きく変動することとなり、尖鋭度も大きくなる。 On the other hand, for example, as shown in the central diagram and the right diagram of FIG. 18, when the size of the model candidate image Pm is large, the model candidate image Pm includes more feature parts such as the unevenness and the contour of the work W. Will be done. Therefore, in this case, the correlation value relatively fluctuates, and the sharpness also increases.

パターンサーチを精度よく行うためには、尖鋭度がより大きいモデル候補画像Pmを用いることが推奨される。例えば、図18の右図に示すモデル候補画像Pmを用いた上で、その相関値が極大値となるような傾向を示す領域を探索することができれば、パターンサーチを精度よく実施することができる。 In order to perform the pattern search with high accuracy, it is recommended to use the model candidate image Pm having a higher sharpness. For example, if the model candidate image Pm shown in the right diagram of FIG. 18 is used and a region showing a tendency such that the correlation value has a maximum value can be searched for, the pattern search can be performed accurately. ..

しかしながら、モデル候補画像Pmのサイズを過度に大きくしてしまうと、製造ラインを稼働させたときに、ワークWの位置ズレに十分に対応できない可能性がある。そこで、本実施形態に係るモデル画像登録部106は、相関値の尖鋭度を考慮しつつも、ワークWの位置ズレも考慮した処理を行う。 However, if the size of the model candidate image Pm is excessively increased, it may not be possible to sufficiently cope with the positional deviation of the work W when the manufacturing line is operated. Therefore, the model image registration unit 106 according to the present embodiment performs processing that also considers the positional deviation of the workpiece W while considering the sharpness of the correlation value.

具体的に、本実施形態に係るモデル画像登録部106は、広域カメラ6に対するワークWの位置ズレが許容される範囲内で、複数のモデル候補画像Pmの中から尖鋭度に基づいてモデル画像Pxを決定して記憶するとともに、このモデル画像Pxと、該モデル画像Pxに対応した印字ブロックBとの相対的な位置関係を併せて記憶する。 Specifically, the model image registration unit 106 according to the present embodiment, based on the sharpness, selects the model image Px from the plurality of model candidate images Pm within a range in which the positional deviation of the work W with respect to the wide area camera 6 is allowed. And the relative positional relationship between the model image Px and the print block B corresponding to the model image Px are stored together.

具体的な決定方法として、モデル画像登録部106は、複数のモデル候補画像Pmのうち、位置ズレが許容される範囲内で尖鋭度が最も高いモデル候補画像Pmをモデル画像Pxとして選択する相関値優先モードと、複数のモデル候補画像Pmのうち、尖鋭度が所定以上の範囲内で、設定面R4上でのサイズが最も小さいモデル候補画像Pmをモデル画像Pxとして選択する位置ズレ優先モードと、を選択可能に構成されている。 As a specific determination method, the model image registration unit 106 selects, as the model image Px, the model candidate image Pm having the highest sharpness within the range in which the positional deviation is allowed, among the plurality of model candidate images Pm. A priority mode and a position shift priority mode for selecting, as a model image Px, a model candidate image Pm having the smallest size on the setting surface R4 within a range in which the sharpness is a predetermined value or more among a plurality of model candidate images Pm, Is configured to be selectable.

例えば図14に示すフローチャートにおいては、ステップS103から続くステップS104において、モデル画像登録部106は、相関値優先モードが選択されているか否かを判定する。この判定がYESの場合はステップS105へ進み、相関値優先モードに基づいてモデル画像Pxを選択する。具体的に、ステップS105において、モデル画像登録部106は、複数のモデル候補画像Pmの中から、サイズが最も大きいモデル候補画像Pmを選択し、これをモデル画像Pxとして登録する。これにより、尖鋭度が最も高いモデル画像Pxを用いることができ、パターンサーチを精度よく実施することが可能になる。 For example, in the flowchart shown in FIG. 14, in step S104 following step S103, the model image registration unit 106 determines whether or not the correlation value priority mode is selected. If the determination is YES, the process proceeds to step S105, and the model image Px is selected based on the correlation value priority mode. Specifically, in step S105, the model image registration unit 106 selects the model candidate image Pm having the largest size from the plurality of model candidate images Pm and registers it as the model image Px. As a result, the model image Px having the highest sharpness can be used, and the pattern search can be performed accurately.

一方、ステップS104における判定がNOの場合はステップS106へ進み、位置ズレ優先モードに基づいてモデル画像Pxを選択する。具体的に、ステップS106において、モデル画像登録部106は、複数のモデル候補画像Pmの中から、サイズが最も小さいモデル候補画像Pmを選択し、これをモデル画像Pxとして登録する。これにより、ワークWの位置ズレを最大限に許容可能なモデル画像Pxを用いることができるようになる。 On the other hand, if the determination in step S104 is no, the process proceeds to step S106, and the model image Px is selected based on the position shift priority mode. Specifically, in step S106, the model image registration unit 106 selects the model candidate image Pm having the smallest size from the plurality of model candidate images Pm, and registers this as the model image Px. As a result, it becomes possible to use the model image Px that allows the positional deviation of the work W to the maximum.

ステップS105又はステップS106から続くステップS107において、モデル画像登録部106は、ステップS105又はステップS106において登録されたモデル画像Pxと、該モデル画像Pxに対応した印字ブロックBとの相対的な位置関係を併せて記憶する。 In step S107 following step S105 or step S106, the model image registration unit 106 determines the relative positional relationship between the model image Px registered in step S105 or step S106 and the print block B corresponding to the model image Px. Store it together.

なお、図14のステップS105〜ステップS107においては、モデル画像登録部106が最適なモデル候補画像Pmを自動的に選択し、それをモデル画像Pxとして登録するように構成されているが、本開示はこれに限定されない。例えば、複数のモデル候補画像Pmを表示部801上に表示させ、それらの画像の中から、ユーザに所望の画像を選択させるようにしてもよい。或いは、完全にマニュアル化せずに、セミオート化してもよい。すなわち、モデル画像登録部106が複数のモデル候補画像Pmのうちの一部を選択して表示部801上に表示させた後、それらの画像の中から、ユーザに所望の画像を選択させるようにしてもよい。 Note that, in step S105 to step S107 of FIG. 14, the model image registration unit 106 is configured to automatically select the optimum model candidate image Pm and register it as the model image Px. Is not limited to this. For example, a plurality of model candidate images Pm may be displayed on the display unit 801, and the user may be allowed to select a desired image from those images. Alternatively, it may be semi-automated instead of being completely manual. That is, after the model image registration unit 106 selects a part of the plurality of model candidate images Pm to display it on the display unit 801, the user is allowed to select a desired image from those images. May be.

図21A及び図21Bは、表示部801における表示画面の例示である。図21A及び図21Bに示す画面は、モデル画像を登録する際に、表示部801上に表示されるようになっている。 21A and 21B are examples of display screens on the display unit 801. The screens shown in FIGS. 21A and 21B are adapted to be displayed on the display unit 801 when the model image is registered.

例えば図21Aに示す画面では、ボタンB1を操作することで、サーチ設定として「標準」モードと、前述の「相関値優先モード」又は「位置ズレ優先モード」との中から、いずれかのモードを選択することができる。標準モードは、相関値優先モードほど尖鋭度を高くせず、かつ位置ズレ優先モードほどモデル画像Pxを小さく設定しないモードである。 For example, in the screen shown in FIG. 21A, by operating the button B1, one of the “standard” mode and the above-mentioned “correlation value priority mode” or “positional deviation priority mode” is selected as the search setting. You can choose. The standard mode is a mode in which the sharpness is not set higher than that in the correlation value priority mode, and the model image Px is not set smaller in the position shift priority mode.

またボタンB2を操作することで、パターンサーチにおける角度範囲を設定することができる。角度範囲の値を大きくすることで、より広い範囲をサーチすることができるが、計算量も増える。また、ボタンB3を操作することで、相関値の下限を定めることができる。この下限とは、所定のワークWに対してパターンサーチを実施したときに、モデル画像Pxと一致する領域を発見したと判断する閾値である。 By operating the button B2, the angle range in the pattern search can be set. By increasing the value of the angle range, a wider range can be searched, but the amount of calculation also increases. In addition, the lower limit of the correlation value can be set by operating the button B3. The lower limit is a threshold value for determining that a region matching the model image Px is found when the pattern search is performed on the predetermined work W.

そしてボタンB4を操作することで、位置ズレ許容量を設定することができる。この例では、前述のように、X方向とY方向との双方について、10mmに設定されている。このように設定することで、図22に例示するようなサーチ領域R5が得られる。 Then, by operating the button B4, it is possible to set the positional deviation allowable amount. In this example, as described above, it is set to 10 mm in both the X direction and the Y direction. By setting in this way, a search region R5 as illustrated in FIG. 22 can be obtained.

また、図21Bに示す画面のように、サーチ領域R5及びモデル画像Pxを自動的に設定する「おまかせ」モードと、サーチ領域R5及びモデル画像Pxを手動で設定する「マニュアル」モードと、を選択することができる。後者のモードを選択した場合、サーチ領域R5と、モデル画像Pxとをそれぞれ使用者が指定することができる。 Further, as shown in the screen of FIG. 21B, a “automatic” mode for automatically setting the search region R5 and the model image Px and a “manual” mode for manually setting the search region R5 and the model image Px are selected. can do. When the latter mode is selected, the user can specify the search region R5 and the model image Px.

(パターンサーチの具体例)
以下の説明は、パターンサーチの具体例を示すものであり、図11におけるステップS15と、図13におけるステップS37に対応する処理を例示している。
(Specific example of pattern search)
The following description shows a specific example of the pattern search, and exemplifies the process corresponding to step S15 in FIG. 11 and step S37 in FIG.

まず、図20Aに示すように、レーザ加工システムSの運用に先立って、製造ラインに沿って流れることになるワークWを広域カメラ6で撮像し、そのワーク画像Pwに基づいてモデル画像Pxを決定する。 First, as shown in FIG. 20A, prior to the operation of the laser processing system S, the work W to be flown along the manufacturing line is imaged by the wide area camera 6, and the model image Px is determined based on the work image Pw. To do.

続いて、レーザ加工システムSの運用を開始すると、モデル画像Pxの決定に用いたワークWと同種のワークW’が流れてくることになる。ここで、最初のワークWと同じ場所に印字パターンPが加工されるようにするためには、その印字パターンPとワークW’との相対位置関係が、最初のワークWに係る相対位置関係と同じになることが望まれる。 Then, when the operation of the laser processing system S is started, a work W′ of the same type as the work W used for determining the model image Px comes to flow. Here, in order to process the print pattern P at the same place as the first work W, the relative positional relationship between the print pattern P and the work W′ is the same as the relative positional relationship regarding the first work W. Hope to be the same.

一方、印字パターンPに対応した印字ブロックBは、設定面R4上でのローカル座標こそ定められるものの、最初のワークWに対して、後者のワークW’が位置ズレ(具体的には、広域カメラ6に対するワークW’の位置ズレ)を生じる可能性があるため、ローカル座標に基づいた位置決めだけでは不十分である(図20Bを参照)。 On the other hand, in the print block B corresponding to the print pattern P, although the local coordinates on the setting surface R4 are determined, the latter work W'is displaced relative to the first work W (specifically, the wide area camera). Positioning based on the local coordinates is not sufficient because there is a possibility that the work W′ may be displaced with respect to No. 6 (see FIG. 20B).

そこで、図20Cに示すように、位置補正部108は、広域カメラ6によりワーク画像Pw’を新たに撮像するとともに、該新たなワーク画像Pw’と、モデル画像Pmと、該モデル画像Pmに対応した相対的な位置関係と、に基づいて、新たなワーク画像Pw’に設定されるべき印字ブロックBの位置を補正する。すなわち、位置補正部108は、モデル画像Pmを用いて、新たなワーク画像Pw’に対してパターンサーチを行う。これにより、印字ブロックBのローカル座標を補正することができる。 Therefore, as shown in FIG. 20C, the position correction unit 108 newly captures the work image Pw′ by the wide area camera 6, and also corresponds to the new work image Pw′, the model image Pm, and the model image Pm. The position of the print block B to be set in the new work image Pw′ is corrected based on the relative positional relationship. That is, the position correction unit 108 uses the model image Pm to perform a pattern search on the new work image Pw'. Thereby, the local coordinates of the print block B can be corrected.

以上説明したように、モデル画像Pxのサイズが大きいときには、これが小さいときに比して相関値の尖鋭度が高くなる。また、相関値の尖鋭度が高いときには、低いときに比してパターンサーチの精度を向上させることができる。 As described above, when the size of the model image Px is large, the sharpness of the correlation value is higher than when it is small. Further, when the sharpness of the correlation value is high, the accuracy of the pattern search can be improved as compared with the case where the correlation value is low.

よって、パターンサーチの精度を向上させるためには、モデル画像Pxのサイズを大きくすることが求められるところ、モデル画像Pxのサイズを過度に大きくしてしまうと、例えば製造ラインを稼働させた場合に、広域カメラ6の光軸に対して大きくズレたワークWが運ばれてきたときに、パターンサーチに支障を来す可能性がある。 Therefore, in order to improve the accuracy of the pattern search, it is required to increase the size of the model image Px. However, if the size of the model image Px is excessively increased, for example, when the manufacturing line is operated. When the work W, which is largely deviated from the optical axis of the wide area camera 6, is carried, the pattern search may be hindered.

そこで、図16に例示するように、モデル画像登録部106は、広域カメラ6の光軸に対するワークWの位置ズレが許容されるサーチ領域R5内で、尖鋭度に基づいてモデル画像Pxを決定する。このように構成することで、パターンサーチを精度よく実施しつつも、広域カメラ6に対するワークのズレを許容することができる。 Therefore, as illustrated in FIG. 16, the model image registration unit 106 determines the model image Px based on the sharpness in the search region R5 in which the positional deviation of the work W with respect to the optical axis of the wide area camera 6 is allowed. .. With such a configuration, it is possible to accurately perform the pattern search and allow the workpiece to be displaced with respect to the wide area camera 6.

《他の実施形態》
前記実施形態では、設定面R4上に1つのワークWが表示されている場合を例にとり説明したが、この場合には限られない。設定面R4上に複数のワークWが表示されている場合であっても、本開示を適用することができる。その場合、複数のワークWの各々について、1つずつ傾きを補正すればよい。
<<Other Embodiments>>
In the embodiment, the case where one work W is displayed on the setting surface R4 has been described as an example, but the present invention is not limited to this case. The present disclosure can be applied even when a plurality of works W are displayed on the setting surface R4. In that case, the inclination may be corrected one by one for each of the plurality of works W.

また、前記実施形態では、撮像部としての広域カメラ6を用いた場合について説明したが、ここに開示された技術は、広域カメラ6を用いた場合に限定されず、狭域カメラ37のように2次元走査可能な撮像部に適用することもできる。 Further, although the case where the wide area camera 6 is used as the imaging unit has been described in the above-described embodiment, the technique disclosed herein is not limited to the case where the wide area camera 6 is used, and it is not limited to the narrow area camera 37. It can also be applied to an imaging unit capable of two-dimensional scanning.

1 マーカヘッド
10 筐体
2 レーザ光出力部
3 レーザ光案内部
4 レーザ光走査部
100 マーカコントローラ
101 制御部(走査制御部)
104 モデル候補抽出部
105 相関値算出部
106 モデル画像登録部
107 設定部
110 励起光生成部
800 操作用端末
801 表示部
B 印字ブロック(加工ブロック)
C 基準点(中心)
P 印字パターン(印字パターン)
Pm モデル候補画像
Px モデル画像
Pw ワーク画像
Pw’ 新たなワーク画像
R1 加工領域
R4 設定面
R5 サーチ領域
L レーザ加工装置
S レーザ加工システム
W ワーク(被加工物)
W’ 新たなワーク(同種の被加工物)
1 Marker Head 10 Housing 2 Laser Light Output Unit 3 Laser Light Guide Unit 4 Laser Light Scanning Unit 100 Marker Controller 101 Control Unit (Scanning Control Unit)
104 model candidate extraction unit 105 correlation value calculation unit 106 model image registration unit 107 setting unit 110 excitation light generation unit 800 operation terminal 801 display unit B printing block (processing block)
C reference point (center)
P print pattern (print pattern)
Pm Model candidate image Px Model image Pw Work image Pw' New work image R1 Processing area R4 Setting surface R5 Search area L Laser processing device S Laser processing system W Work (workpiece)
W'new work (workpiece of the same kind)

Claims (5)

励起光を生成する励起光生成部と、
前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、
前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物へ照射するとともに、該被加工物の表面上に設定された加工領域内で2次元走査するレーザ光走査部と、を備え、
前記レーザ光走査部を制御することにより、前記加工領域内に所定の加工パターンを形成するレーザ加工装置であって、
前記被加工物を撮像することにより、前記加工領域の少なくとも一部を含んだワーク画像を生成する撮像部と、
前記加工領域に対応した設定面上に前記ワーク画像を表示する表示部と、
前記ワーク画像と重ね合わせるように、前記加工パターンを含んだ加工ブロックを設定する加工ブロック設定部と、
前記ワーク画像の少なくとも一部を切り出すことにより、前記加工ブロックと紐付けられかつ前記設定面上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像を抽出するモデル候補抽出部と、
前記複数のモデル候補画像の各々について、前記ワーク画像における所定のサーチ領域内で各モデル候補画像に係る相関値を算出するとともに、該サーチ領域内における前記相関値の尖鋭度を算出する相関値算出部と、
前記撮像部に対する前記被加工物の位置ズレが許容される範囲内で、前記複数のモデル候補画像の中から前記尖鋭度に基づいてモデル画像を決定して記憶するとともに、該モデル画像と、該モデル画像に対応した前記加工ブロックとの相対的な位置関係を併せて記憶するモデル画像登録部と、
前記モデル画像の決定に用いた前記被加工物と同種の被加工物に対し、前記撮像部によりワーク画像を新たに撮像するとともに、該新たなワーク画像と、前記モデル画像と、該モデル画像に対応した前記相対的な位置関係と、に基づいて、前記新たなワーク画像に設定されるべき前記加工ブロックの位置を補正する位置補正部と、を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。
A pumping light generator that generates pumping light;
While generating laser light based on the excitation light generated by the excitation light generation unit, a laser light output unit that emits the laser light,
A laser beam scanning unit for irradiating a laser beam emitted from the laser beam output unit to a workpiece and performing two-dimensional scanning within a processing region set on the surface of the workpiece;
A laser processing apparatus for forming a predetermined processing pattern in the processing region by controlling the laser light scanning unit,
An imaging unit that generates a work image including at least a part of the processing region by imaging the workpiece,
A display unit that displays the work image on a setting surface corresponding to the processing area,
A processing block setting unit that sets a processing block including the processing pattern so as to be superimposed on the work image,
By cutting out at least a part of the work image, a model candidate extraction unit that extracts a plurality of model candidate images that are associated with the processing block and have different sizes on the setting surface,
For each of the plurality of model candidate images, a correlation value calculation for calculating a correlation value for each model candidate image in a predetermined search region in the work image and calculating a sharpness of the correlation value in the search region Department,
Within a range in which positional deviation of the workpiece with respect to the imaging unit is allowed, a model image is determined and stored from the plurality of model candidate images based on the sharpness, and the model image and A model image registration unit that also stores a relative positional relationship with the processing block corresponding to the model image,
For the workpiece of the same type as the workpiece used to determine the model image, a new work image is captured by the imaging unit, and the new workpiece image, the model image, and the model image A laser processing apparatus comprising: a position correction unit that corrects the position of the processing block to be set in the new work image based on the corresponding relative positional relationship.
請求項1に記載されたレーザ加工装置において、
前記モデル画像登録部は、前記複数のモデル候補画像のうち、前記位置ズレが許容される範囲内で前記尖鋭度が最も高いモデル候補画像を前記モデル画像として選択する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 1,
A laser processing apparatus, wherein the model image registration unit selects, as the model image, a model candidate image having the highest sharpness within a range in which the positional deviation is allowed, of the plurality of model candidate images. ..
請求項1に記載されたレーザ加工装置において、
前記モデル画像登録部は、前記複数のモデル候補画像のうち、前記尖鋭度が所定以上の範囲内で、前記設定面上でのサイズが最も小さいモデル候補画像を前記モデル画像として選択する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 1,
Among the plurality of model candidate images, the model image registration unit selects, as the model image, a model candidate image having the smallest size on the setting surface within the range where the sharpness is a predetermined value or more. And laser processing equipment.
請求項1に記載されたレーザ加工装置において、
前記モデル画像登録部は、
前記複数のモデル候補画像のうち、前記位置ズレが許容される範囲内で前記尖鋭度が最も高いモデル候補画像を前記モデル画像として選択する相関値優先モードと、
前記複数のモデル候補画像のうち、前記尖鋭度が所定以上の範囲内で、前記設定面上でのサイズが最も小さいモデル候補画像を前記モデル画像として選択する位置ズレ優先モードと、を選択可能に構成されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 1,
The model image registration unit,
Of the plurality of model candidate images, the correlation value priority mode for selecting the model candidate image with the highest sharpness as the model image within the range in which the positional deviation is allowed,
Among the plurality of model candidate images, the sharpness is within a predetermined range or more, and a position shift priority mode for selecting the model candidate image having the smallest size on the setting surface as the model image can be selected. A laser processing device characterized by being configured.
請求項1から4のいずれか1項に記載されたレーザ加工装置において、
前記モデル候補抽出部は、前記加工ブロックの中央に位置する座標、又は、該加工ブロックの外縁上の座標を中心としてサイズを拡大又は縮小することにより、前記設定面上でのサイズが互いに異なる複数のモデル候補画像を抽出する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The model candidate extracting unit expands or reduces the size around the coordinates located at the center of the machining block or the coordinates on the outer edge of the machining block, thereby making a plurality of sizes different from each other on the setting surface. A laser processing apparatus, which extracts a model candidate image of.
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