JP2020104162A - Laser processing device - Google Patents

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Junya Onoda
純也 小野田
英樹 山川
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英樹 山川
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Abstract

To save trouble due to an inclination of a work-piece to improve usability of a laser processing device.SOLUTION: A laser processing device L comprises: a ranging light emitting part 5A that emits ranging light; a ranging light receiving part 5B that receives ranging light reflected by a work-piece W; a distance measuring part 103 that measures a distance up to a surface of the work-piece W by a triangulation method, on the basis of a position where the ranging light is received in the ranging light receiving part 5B; a setting part 107 that sets a plurality of ranging points on a camera image Pw; a display control part 105 that performs visual display on the camera image Pw, on the basis of distances up to the ranging points; and a correction parameter calculating part 108 that determines an inclination of the work-piece W on the basis of the distances to the ranging points and calculates a correction parameter for correcting the inclination. The display control part 105 updates the visual display on the basis of the correction parameter, and a Z scanner 33 as a focus adjusting part adjusts a focus position of near-infrared laser light on the basis of the correction parameter.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、被加工物までの距離を測定可能なレーザ加工装置が知られている。 Conventionally, a laser processing device capable of measuring a distance to a workpiece is known.

例えば特許文献1には、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光(パルスレーザ光)を集光する対物集光用レンズと、この対物集光用レンズと被加工物(加工対象物)との距離を計測する測距センサと、この測距センサによる計測結果に基づき、レーザ光の焦点位置を調整するアクチュエータと、を備えたレーザ加工装置が開示されている。 For example, in Patent Document 1, an objective light condensing lens that condenses a processing laser light (pulse laser light) emitted from a laser light source, the objective light condensing lens, and a workpiece (workpiece) There is disclosed a laser processing apparatus that includes a distance measuring sensor that measures the distance and an actuator that adjusts the focus position of laser light based on the measurement result of the distance measuring sensor.

また特許文献2には、前記特許文献1に係る測距センサの別例として、被加工物(加工対象物)までの距離を測定するための測距光(計測用レーザ光)を出射する変位センサを備えたレーザ加工装置が開示されている。 Further, in Patent Document 2, as another example of the distance measuring sensor according to Patent Document 1, a displacement that emits distance measuring light (measuring laser light) for measuring a distance to a workpiece (working object) A laser processing apparatus including a sensor is disclosed.

前記特許文献2に開示されているレーザ加工装置は、ステージ上に設置された被加工物に対して変位センサから測距光を照射するとともに、その反射光を変位センサによって適宜検出することで、被加工物までの距離を測定するようになっている。 The laser processing device disclosed in Patent Document 2 irradiates the workpiece mounted on the stage with the distance measuring light from the displacement sensor, and detects the reflected light by the displacement sensor as appropriate. It is designed to measure the distance to the work piece.

また、前記特許文献1及び2に開示されているようなレーザ加工装置においては、被加工物の表面を撮像するためのカメラ等を併用することも広く知られている。 It is also widely known that the laser processing apparatus as disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above also uses a camera or the like for capturing an image of the surface of a workpiece.

具体的に、例えば特許文献3には、CCDカメラからなる撮像部(撮像装置)を備えたレーザ加工装置が開示されている。同文献に係る撮像部は、レーザ光を走査するためのレーザ光走査部(走査部)に入射する可視光を利用して、被加工物(ワーク)の表面を撮像することができる。 Specifically, for example, Patent Document 3 discloses a laser processing apparatus including an imaging unit (imaging device) including a CCD camera. The imaging unit according to the same document can image the surface of a workpiece by using visible light incident on a laser beam scanning unit (scanning unit) for scanning a laser beam.

特開2006−315031号公報JP, 2006-315031, A 特開2008−215829号公報JP, 2008-215829, A 特開2016−032831号公報JP, 2016-032831, A

ところで、前記特許文献2に係るレーザ加工装置において、例えば前記特許文献3に記載されているような撮像部を用いた場合、この撮像部によって撮像される領域(撮像領域)と、被加工物の表面と、が互いに略平行となるように被加工物を配置することが考えられる。このように配置すると、距離の測定誤差を抑制することができ、焦点位置を精度よく調整することが可能になる。 By the way, in the laser processing apparatus according to Patent Document 2, for example, when an imaging unit as described in Patent Document 3 is used, a region (imaging region) imaged by the imaging unit and an object to be processed It is conceivable to arrange the workpiece such that the surface and the surface are substantially parallel to each other. With such an arrangement, it is possible to suppress a distance measurement error and accurately adjust the focus position.

それに対し、前述の撮像領域に対して被加工物の表面が傾いていた場合、焦点位置を精度よく調整するためには、この傾きを補正するように、被加工物の設置状況等を調整することが考えられる。しかし、このような作業には手間がかかるため、装置の使い勝手という点で改善の余地があることが新たにわかった。 On the other hand, when the surface of the workpiece is tilted with respect to the above-described imaging region, in order to adjust the focus position with high accuracy, the installation condition of the workpiece is adjusted so as to correct this tilt. It is possible. However, it has been newly found that there is room for improvement in terms of usability of the device because such work takes time and effort.

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、被加工物の傾きに起因した手間を省き、レーザ加工装置の使い勝手を向上させることにある。 The technique disclosed here is made in view of such a point, and an object of the technique is to save the trouble caused by the inclination of the workpiece and improve the usability of the laser processing apparatus.

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の焦点位置を調整する焦点調整部と、前記焦点調整部により焦点位置が調整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. A laser light output unit, a focus adjustment unit that adjusts the focus position of the laser light emitted from the laser light output unit, and irradiates the workpiece with the laser light whose focus position is adjusted by the focus adjustment unit. And a laser beam scanning unit for two-dimensionally scanning within a processing region set on the surface of the workpiece.

そして、本開示の第1の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を、前記レーザ光走査部に向けて出射する測距光出射部と、前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光を、前記レーザ光走査部を介して受光する測距光受光部と、前記測距光受光部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前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、前記加工領域の少なくとも一部を示す撮像領域を撮像することにより、該撮像領域に対応した撮像画像を生成する撮像部と、前記撮像画像を表示する表示部と、前記撮像画像を介して前記撮像領域内に複数の測距点を定める設定部と、前記レーザ加工装置から前記複数の測距点の各々までの距離が測定されるように前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像上に、該距離の長短を反映した視覚表示を行う表示制御部と、前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像における前記被加工物の表面の傾きを求めるとともに、該傾きを補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、を備え、前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて前記視覚表示を更新し、前記焦点調整部は、前記補正パラメータに基づいてレーザ光の焦点位置を調整する。 Then, according to the first aspect of the present disclosure, the laser processing device directs distance-measuring light for measuring a distance from the laser processing device to the surface of the workpiece toward the laser light scanning unit. A distance-measuring light emitting unit that emits the distance-measuring light, and a distance-measuring light receiving unit that receives the distance-measuring light emitted from the distance-measuring light emitting unit and reflected by the workpiece through the laser light scanning unit, At least one of a distance measuring unit that measures a distance from the laser processing device to the surface of the workpiece by a triangulation method based on a light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit, and at least one of the processing regions. An image pickup unit that generates a picked-up image corresponding to the picked-up region by picking up an picked-up image region, a display unit that displays the picked-up image, and a plurality of measurement units in the picked-up region via the picked-up image. A setting unit that determines the distance measuring point, a scanning control unit that controls the laser light scanning unit so that the distance from the laser processing device to each of the plurality of distance measuring points is measured, and a plurality of distance measuring points Based on the distance to each, on the captured image, a display control unit that performs a visual display reflecting the length of the distance, and based on the distance to each of the plurality of focus detection points, the image in the captured image. And a correction parameter calculation unit that calculates a correction parameter for correcting the tilt of the surface of the workpiece, and the display control unit updates the visual display based on the correction parameter. The focus adjustment unit adjusts the focus position of the laser light based on the correction parameter.

この構成によれば、レーザ加工装置から被加工物の表面までの距離を測定する場合、測距光出射部が測距光を出射する。測距光出射部から出射された測距光は、レーザ光走査部を介して被加工物に照射される。被加工物に照射された測距光は、被加工物によって反射された後、レーザ光走査部を逆行して測距光受光部に至る。この測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、距離測定部が被加工物の表面までの距離を測定する。 According to this configuration, when measuring the distance from the laser processing device to the surface of the workpiece, the distance measuring light emitting section emits the distance measuring light. The distance-measuring light emitted from the distance-measuring light emitting unit is applied to the workpiece through the laser light scanning unit. The distance-measuring light applied to the work piece is reflected by the work piece, and then moves backward through the laser beam scanning section to reach the distance-measuring light receiving section. The distance measuring unit measures the distance to the surface of the workpiece based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit.

また、表示部は、撮像部により生成された撮像画像を表示する。この撮像画像は、加工領域の少なくとも一部を示す撮像領域に対応した画像である。設定部は、その撮像画像を介して複数の測距点を定めることができる。 The display unit also displays the captured image generated by the image capturing unit. This picked-up image is an image corresponding to the picked-up area showing at least a part of the processed area. The setting unit can determine a plurality of distance measuring points via the captured image.

そうして定められた各測距点に対して走査制御部が距離を測定するとともに、表示制御部は、各距離の長短を反映した視覚表示を行う。このように、加工領域の各部に対する距離を表示することで、使用者は、被加工物の傾きを把握することができる。 The scanning control unit measures the distance with respect to each of the distance measuring points thus determined, and the display control unit performs a visual display reflecting the length of each distance. In this way, by displaying the distance to each part of the processing area, the user can grasp the inclination of the workpiece.

そして、この傾きを補正するための補正パラメータが補正パラメータ算出部により算出され、表示制御部が、その補正パラメータに基づいて視覚表示を更新し、かつ焦点調整部が、その補正パラメータに基づいてレーザ光の焦点位置を調整する。 Then, a correction parameter for correcting this inclination is calculated by the correction parameter calculation unit, the display control unit updates the visual display based on the correction parameter, and the focus adjustment unit uses the laser based on the correction parameter. Adjust the light focus position.

このような構成を採ることで、被加工物の傾きを補正するための手間が省ける。これにより、レーザ加工装置の使い勝手を向上させることができる。 By adopting such a configuration, it is possible to save the trouble for correcting the inclination of the workpiece. Thereby, the usability of the laser processing apparatus can be improved.

また、本開示の第2の側面によれば、前記設定部は、前記撮像領域を複数のブロックに分割するとともに、各ブロックに1つ以上の測距点を設定する、としてもよい。 Further, according to the second aspect of the present disclosure, the setting unit may divide the imaging area into a plurality of blocks and set one or more focus detection points in each block.

この構成によれば、測距点を適切に設定することができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。 According to this configuration, the distance measuring point can be set appropriately, which is advantageous in improving the usability of the laser processing apparatus.

また、本開示の第3の側面によれば、前記走査制御部は、前記複数のブロックの各々に設定された測距点までの距離を測定し、前記表示制御部は、前記走査制御部により測定された距離の長短に応じて、前記複数のブロック各々の表示色を異ならせる、としてもよい。 Further, according to the third aspect of the present disclosure, the scan control unit measures a distance to a focus detection point set in each of the plurality of blocks, and the display control unit uses the scan control unit. The display color of each of the plurality of blocks may be different according to the length of the measured distance.

この構成によれば、使用者は、被加工物の傾きをより適切に把握することができ、ひいては、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。 According to this configuration, the user can more appropriately grasp the inclination of the workpiece, which is advantageous in improving the usability of the laser processing apparatus.

また、本開示の第4の側面によれば、前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記撮像画像を台形補正する、としてもよい。 Further, according to the fourth aspect of the present disclosure, the display control unit may perform trapezoidal correction on the captured image based on the correction parameter.

この構成によれば、被加工物の傾きを補正する手間が省け、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。 According to this configuration, the trouble of correcting the inclination of the workpiece can be saved, which is advantageous in improving the usability of the laser processing apparatus.

また、本開示の第5の側面によれば、前記表示制御部は、前記撮像領域に直交する回転軸まわりに前記撮像画像を回転させることにより、該撮像画像を補正する、としてもよい。 Further, according to the fifth aspect of the present disclosure, the display control unit may correct the captured image by rotating the captured image around a rotation axis orthogonal to the imaging region.

この構成によれば、被加工物の傾き以外の要素を補正することができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。 According to this configuration, elements other than the inclination of the workpiece can be corrected, which is advantageous in improving the usability of the laser processing apparatus.

また、本開示の第6の側面によれば、前記補正パラメータ算出部は、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向がなす平面に対する、前記被加工物の表面の傾きを求める、としてもよい。 Further, according to the sixth aspect of the present disclosure, the correction parameter calculation unit may obtain the inclination of the surface of the workpiece with respect to the plane formed by the scanning direction of the laser light by the laser light scanning unit. ..

この構成によれば、被加工物の傾きをより適切に求めることができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。 According to this configuration, the inclination of the workpiece can be obtained more appropriately, which is advantageous in improving the usability of the laser processing apparatus.

また、本開示の第7の側面によれば、前記走査制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向を補正する、としてもよい。 Further, according to the seventh aspect of the present disclosure, the scan control unit may correct the scanning direction of the laser light by the laser light scanning unit based on the correction parameter.

この構成によれば、被加工物の傾きをより適切に補正することができ、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。 According to this configuration, the inclination of the workpiece can be corrected more appropriately, which is advantageous in improving the usability of the laser processing apparatus.

以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、被加工物の傾きに起因した手間を省き、このレーザ加工装置の使い勝手を向上させることができる。 As described above, according to the laser processing apparatus, it is possible to save the trouble caused by the inclination of the workpiece and improve the usability of the laser processing apparatus.

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、表示面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 surface. 図14は、ワークの設置位置の調整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 adjusting the installation position of the work. 図15Aは、ワークの撮像画像を例示する図である。FIG. 15A is a diagram illustrating a captured image of a work. 図15Bは、ワークWの傾きを検出する測定領域を例示する図である。FIG. 15B is a diagram exemplifying a measurement region for detecting the inclination of the work W. 図15Cは、測定領域を分割した各ブロックに対して測距を実施する様子を例示する図である。FIG. 15C is a diagram exemplifying how distance measurement is performed on each block obtained by dividing the measurement region. 図15Dは、表示部における位置調整前の視覚表示を例示する図である。FIG. 15D is a diagram illustrating a visual display before position adjustment on the display unit. 図15Eは、表示部における位置調整後の視覚表示を例示する図である。FIG. 15E is a diagram illustrating a visual display after position adjustment on the display unit. 図16は、表示部における視覚表示の更新について例示する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of updating the visual display on the display unit. 図17は、撮像画像のθ回転補正について例示する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating the θ rotation correction of the captured image.

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、距離測定部103による測定結果に基づいて、マーカコントローラ100は、種々の処理を実行する。具体的に、マーカコントローラ100は、距離測定部103による測定結果に基づいて、表示部801における表示態様を制御する表示制御部105を備えている。 Further, the marker controller 100 executes various processes based on the measurement result by the distance measuring unit 103. Specifically, the marker controller 100 includes a display control unit 105 that controls the display mode on the display unit 801 based on the measurement result by the distance measuring unit 103.

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と、ワークWの設置位置に係る補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部108と、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 related to the marking pattern, and a correction parameter calculation unit 108 that calculates a correction parameter related to the installation position of the work W. 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、表示制御部105、設定部107及び補正パラメータ算出部108は、制御部101によって構成してもよい。例えば、制御部101が表示制御部105を兼用してもよい。或いは、距離測定部103が、補正パラメータ算出部108等を兼用してもよい。 The distance measuring unit 103, the display control unit 105, the setting unit 107, and the correction parameter calculation unit 108 may be configured by the control unit 101. For example, the control unit 101 may also serve as the display control unit 105. Alternatively, the distance measuring unit 103 may also serve as the correction parameter calculating unit 108 and the like.

距離測定部103、表示制御部105、設定部107及び補正パラメータ算出部108の詳細は後述する。 Details of the distance measurement unit 103, the display control unit 105, the setting unit 107, and the correction parameter calculation 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、レーザ光操作部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 that has entered the laser light guide unit 3 from the laser light operation unit 4. 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はワークWの設置位置の調整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 adjusting the installation position of the work W.

また、図15AはワークWの撮像画像Pwを例示する図であり、図15BはワークWの傾きを検出する測定領域R6を例示する図であり、図15Cは測定領域R6を分割した各ブロックBiに対して測距を実施する様子を例示する図であり、図15Dは表示部801における位置調整前の視覚表示を例示する図であり、図15Eは表示部801における位置調整後の視覚表示を例示する図である。 15A is a diagram illustrating a captured image Pw of the work W, FIG. 15B is a diagram illustrating a measurement region R6 for detecting the inclination of the work W, and FIG. 15C is a block Bi obtained by dividing the measurement region R6. 15D is a diagram illustrating a state in which distance measurement is performed on the display unit 801, FIG. 15D is a diagram illustrating a visual display before position adjustment on the display unit 801, and FIG. 15E is a visual display after position adjustment on the display unit 801. It is a figure which illustrates.

さらに、図16は表示部801における視覚表示の更新について例示する図であり、図17は撮像画像Pwのθ回転補正について例示する図である。 Further, FIG. 16 is a diagram illustrating update of the visual display on the display unit 801, and FIG. 17 is a diagram illustrating θ rotation correction of the captured image Pw.

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を示すカメラ画像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 camera 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15Aでは、広域カメラ6が、加工領域R1全域を含んだカメラ画像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、狭域カメラ37が、加工領域R1の一部を示すカメラ画像Pwを撮像してもよい。 Note that FIG. 15A shows an example in which the wide area camera 6 captures the camera image Pw including the entire processing region R1, but the example is not limited to this example. For example, the narrow area camera 37 may capture a camera image Pw showing a part of the processing region R1.

広域カメラ6及び狭域カメラ37は、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に対応したカメラ画像(撮像画像)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 can generate camera images (captured images) corresponding to the image capturing areas R2 and R3 by capturing the image capturing areas R2 and R3 indicating at least a part of the processing area R1. The “imaging unit” is illustrated in that it is possible.

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上にカメラ画像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 the camera 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.

図13に示す例では、表示部801は、設定面R4として、加工領域R1の全域を表示しているが、この表示態様には限定されない。加工領域R1の少なくとも一部を含んでいればよい。 In the example shown in FIG. 13, the display unit 801 displays the entire processing region R1 as the setting surface R4, but the display mode is not limited to this. It suffices to include at least a part of the processed region R1.

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カメラ画像に基づいて、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 subsequent step S12, the installation position of the work W is corrected based on the camera image 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に対応したカメラ画像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 camera 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.

(ワークWの設定位置補正の詳細)
以下、ワークWの設置位置補正の詳細について、さらに説明をする。
(Details of work W setting position correction)
Hereinafter, the details of the installation position correction of the work W will be further described.

図15A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全域を含んだカメラ画像Pwが表示されている。 FIG. 15A is the above-described drawing, and the camera image Pw including the entire processing region R1 of the work W is displayed on the setting surface R4.

ここで、ワークWの設置位置補正を開始するためのボタンをマウスクリック等によって押下すると、図14のステップS101に示す処理が実行される。 Here, when the button for starting the installation position correction of the work W is pressed by a mouse click or the like, the processing shown in step S101 of FIG. 14 is executed.

このステップS101において、設定部107は、表示部801に表示されているカメラ画像Pwを介して、撮像領域R2内に複数の測距点を定める。なお、ここでいう「複数の測距点」は、設置位置補正用の測距点であって、レーザ加工装置Lの運用時に用いられる測距点とは一般には異なる。 In step S101, the setting unit 107 sets a plurality of focus detection points in the imaging region R2 via the camera image Pw displayed on the display unit 801. The “plurality of distance measuring points” here are distance measuring points for correcting the installation position, and are generally different from the distance measuring points used when the laser processing apparatus L is operated.

具体的に、このステップS101においては、設定部107が、設定面R4上をドラッグ操作等することによって、カメラ画像Pw上に、設置位置補正の対象とする測定領域R6を設定する。図15Bに示す例では、測定領域R6は、撮像領域R2及び加工領域R1と一致している。そして、設定部107は、撮像領域R2を複数のブロックBiに分割するとともに、各ブロックに1つ以上の測距点を設定する。 Specifically, in step S101, the setting unit 107 sets the measurement region R6 to be the installation position correction target on the camera image Pw by dragging the setting surface R4. In the example shown in FIG. 15B, the measurement region R6 matches the imaging region R2 and the processing region R1. Then, the setting unit 107 divides the imaging region R2 into a plurality of blocks Bi and sets one or more focus detection points in each block.

図15Bに示す例では、設定部107は、撮像領域R2に一致する測定領域R6を5行4列のブロックBi(i=1、2、…、20)に分割するとともに、ブロックBiごとに1点ずつ測距点を設定する。 In the example illustrated in FIG. 15B, the setting unit 107 divides the measurement region R6 that coincides with the imaging region R2 into blocks Bi (i=1, 2,..., 20) of 5 rows and 4 columns, and 1 for each block Bi. Set the distance measuring points point by point.

ステップS101から続くステップS102において、走査制御部としての制御部1001は、レーザ加工装置Sから、撮像領域R2内に設定された各測距点までの距離が測定されるようにレーザ光走査部4を制御する。これにより、制御部101は、各ブロックBiに設定された測距点までの距離を測定することができる。 In step S102 subsequent to step S101, the control unit 1001 as the scanning control unit controls the laser beam scanning unit 4 so that the distance from the laser processing device S to each distance measuring point set in the imaging region R2 is measured. To control. As a result, the control unit 101 can measure the distance to the distance measuring point set in each block Bi.

このときの走査方向としては、図15Cに例示するように、ワークWの外縁部から出発し、渦を描くように走査してもよい。また、距離の測定ピッチ、すなわち測定領域R6の分割数については、任意で変更することができる。例えば、分割数を変更可能に構成してもよいし、各ブロックの寸法を変更可能に構成してもよい。 As the scanning direction at this time, as illustrated in FIG. 15C, the scanning may start from the outer edge of the work W and scan so as to draw a vortex. Further, the distance measurement pitch, that is, the number of divisions of the measurement region R6 can be arbitrarily changed. For example, the number of divisions may be changed, or the size of each block may be changed.

測距点の設定は、測定領域R6内で、X方向及びY方向について、それぞれ2点以上測定されるように構成すればよい。例えば、ワークWの表面の四隅を測定するように構成すればよい。 The distance measuring points may be set so that two or more points are measured in the measurement region R6 in each of the X direction and the Y direction. For example, the four corners of the surface of the work W may be measured.

続くステップS103において、表示制御部105は、各測距点までの距離に基づいて、カメラ画像Pw上に、各測距点までの距離の長短を反映した視覚表示を行う。図15Cに示す例では、相対的に距離が長いブロックBiは相対的に濃い斜線部で表示されており、それよりも距離が短いブロックBiは若干薄い斜線部で表示されており、それよりもさらに距離が短いブロックは、相対的に薄い斜線部で表示されている。これら斜線部は、各ブロックBiの表示色を示している。各ブロックBiの表示色は、半透過色とすることができる。これにより、ワークWの表面形状を視認させつつ、各ブロックBiの距離を把握させることができる。 In the following step S103, the display control unit 105 performs visual display that reflects the length of the distance to each distance measuring point on the camera image Pw based on the distance to each distance measuring point. In the example shown in FIG. 15C, a block Bi having a relatively long distance is displayed with a relatively dark shaded portion, and a block Bi having a shorter distance than that is displayed with a slightly lighter shaded portion, and Blocks with a shorter distance are indicated by relatively thin shaded areas. These shaded areas indicate the display color of each block Bi. The display color of each block Bi can be a semi-transparent color. This allows the distance between the blocks Bi to be grasped while visually recognizing the surface shape of the work W.

このように、距離の長短を反映した視覚表示は、ブロックBi単位で行うことができる。そのときに、表示制御部105は、走査制御部101により測定された距離の長短に応じて、各ブロックBiの表示色を異ならせることができる。 In this way, the visual display that reflects the length of the distance can be performed in block Bi units. At this time, the display control unit 105 can change the display color of each block Bi according to the length of the distance measured by the scan control unit 101.

また、カメラ画像Pw上に視覚表示を行うタイミングとしては、図15Cに例示するように、ブロックBi毎に距離を測定した直後のタイミングとしてもよいし、これに代えて、全ブロックBiについて測定を完了した後のタイミングとしてもよい。 The visual display timing on the camera image Pw may be the timing immediately after the distance is measured for each block Bi, as shown in FIG. 15C. Alternatively, the measurement may be performed for all blocks Bi. The timing may be after the completion.

続くステップS104において、補正パラメータ算出部108が、各測距点までの距離に基づいて、カメラ画像PwにおけるワークWの表面の傾きを求めるとともに、該傾きを補正するための補正パラメータを算出する。 In subsequent step S104, the correction parameter calculation unit 108 obtains the inclination of the surface of the work W in the camera image Pw based on the distance to each distance measuring point, and calculates the correction parameter for correcting the inclination.

具体的に、補正パラメータ算出部108は、レーザ光走査部4によるレーザ光の走査方向がなす平面、すなわち前述のXY平面に対する、ワークWの表面の傾きを求める。図15Dに例示するように、補正パラメータ算出部108による算出結果を表示部801上に表示してもよい。図15Dに示す例では、補正パラメータとして、傾きの回転軸A1と、XY平面Pxyに対してワークWの表面がなす回転角度θ1と、が表示されている。 Specifically, the correction parameter calculation unit 108 obtains the inclination of the surface of the work W with respect to the plane formed by the laser beam scanning direction of the laser beam scanning unit 4, that is, the XY plane described above. As illustrated in FIG. 15D, the calculation result by the correction parameter calculation unit 108 may be displayed on the display unit 801. In the example shown in FIG. 15D, the rotation axis A1 of the inclination and the rotation angle θ1 formed by the surface of the work W with respect to the XY plane Pxy are displayed as the correction parameters.

続くステップS105において、表示制御部108は、補正パラメータに基づいて視覚表示を更新する。具体的に、これ以降の処理(例えば、図11におけるステップS13以降のステップ、及び、図12の各ステップ)では、制御部101は、補正パラメータに基づいて、該レーザ光走査部4による近赤外レーザ光及び測距光の走査方向を補正する。すなわち、制御部101は、補正パラメータに基づいてX方向とY方向とを修正し、ワークWの傾きを補正するように、XY平面Pxyを補正する。 In the following step S105, the display control unit 108 updates the visual display based on the correction parameter. Specifically, in the subsequent processing (for example, the step after step S13 in FIG. 11 and each step in FIG. 12), the control unit 101 causes the laser light scanning unit 4 to perform the near-red light based on the correction parameter. The scanning directions of the outer laser light and the distance measuring light are corrected. That is, the control unit 101 corrects the X direction and the Y direction based on the correction parameter, and corrects the XY plane Pxy so as to correct the inclination of the work W.

これにより、Zスキャナ33は、補正後のXY平面に垂直な方向に沿って、近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができるようになる。 This allows the Z scanner 33 to adjust the focal position of the near-infrared laser light along the direction perpendicular to the corrected XY plane.

XY平面の補正を行った後、制御部101は、ワークWの表面に対する距離の測定を再度実行し、その測定結果に基づいて、表示制御部108が表示部801の視覚表示を更新する。これにより、図15Eに示すように、各ブロックBiの表示色が一致するようになる。このとき、設定面R4上に表示されるカメラ画像Pwとしては、再度撮像してもよいし、補正パラメータに基づいてカメラ画像Pwを台形補正し、その台形補正後の画像を表示してもよい。 After correcting the XY plane, the control unit 101 again measures the distance to the surface of the work W, and the display control unit 108 updates the visual display of the display unit 801 based on the measurement result. As a result, as shown in FIG. 15E, the display colors of the blocks Bi match. At this time, the camera image Pw displayed on the setting surface R4 may be captured again, or the camera image Pw may be trapezoidally corrected based on the correction parameter and the image after the keystone correction may be displayed. ..

なお、ステップS105で例示した手法は、マーカコントローラ100が自動的に行う処理であるが、例えば図16に示すように、ワークWの傾きを手動で調整してもよい。前述のように、ワークWの傾きが調整され次第、制御部101は、ワークWの表面に対する距離の測定を再度実行し、その測定結果に基づいて、表示制御部108が表示部801の視覚表示を更新する。この場合においても、Zスキャナ33は、補正後のXY平面に垂直な方向に沿って、近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができるようになる。 Although the method illustrated in step S105 is a process automatically performed by the marker controller 100, the inclination of the work W may be manually adjusted as shown in FIG. 16, for example. As described above, as soon as the inclination of the work W is adjusted, the control unit 101 performs the measurement of the distance to the surface of the work W again, and based on the measurement result, the display control unit 108 visually displays the display unit 801. To update. Also in this case, the Z scanner 33 can adjust the focal position of the near infrared laser light along the direction perpendicular to the corrected XY plane.

続くステップS106において、表示制御部108は、撮像領域R2に直交する回転軸A2まわりにカメラ画像Pwを回転させることにより、このカメラ画像Pwを補正する(いわゆるθ回転補正)。このステップS106においては、設定面R4上でユーザが4点を指定することで、その4点が四隅となるようにカメラ画像Pwの表示を更新することができる。 In subsequent step S106, the display control unit 108 corrects the camera image Pw by rotating the camera image Pw around the rotation axis A2 orthogonal to the imaging region R2 (so-called θ rotation correction). In step S106, the user can specify the four points on the setting surface R4, and the display of the camera image Pw can be updated so that the four points become the four corners.

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置Lにおいては、図15Cに例示するように、カメラ画像Pw上に定められた各測距点に対して距離を測定するとともに、各距離の長短を反映した視覚表示を行う。このように、加工領域R2の各部に対する距離を表示することで、ユーザは、ワークWの傾きを把握することができる。 As described above, in the laser processing device L according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 15C, the distance is measured with respect to each distance measuring point defined on the camera image Pw, and Visual display that reflects the short and long. In this way, by displaying the distance to each part of the processing region R2, the user can grasp the inclination of the work W.

そして、図15Dに示すように、ワークWの傾きを補正するための補正パラメータが算出され、その補正パラメータに基づいて視覚表示の更新と、近赤外レーザ光の焦点位置を調整する。 Then, as shown in FIG. 15D, a correction parameter for correcting the inclination of the work W is calculated, and the visual display is updated and the focus position of the near infrared laser light is adjusted based on the correction parameter.

このような構成を採ることで、ワークWの傾きを補正するための手間が省ける。これにより、レーザ加工装置Lの使い勝手を向上させることができる。 By adopting such a configuration, the labor for correcting the inclination of the work W can be saved. Thereby, the usability of the laser processing apparatus L can be improved.

《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.

また、前記実施形態では、図15Bに例示するように、測定領域R6が、撮像領域R2及び加工領域R1と一致していたが、本開示はこれに限定されない。測定領域R6は、撮像領域R2の一部、又は、加工領域R1の一部であってもよい。 Further, in the embodiment, as illustrated in FIG. 15B, the measurement region R6 matches the imaging region R2 and the processing region R1, but the present disclosure is not limited to this. The measurement region R6 may be a part of the imaging region R2 or a part of the processing region R1.

例えば、測定領域R6は、印字ブロックの全体又は一部に対して設定することもできる。この場合、測定領域R6が対応付けられた印字ブロックにおいて傾き補正が実施され、傾きを補正するための補正パラメータが算出される。算出された補正パラメータは、その印字ブロックの測距条件又は加工条件としてメモリ(条件設定記憶部102など)に記憶される。そして、実際の測距時又は加工時に参照されることで、印字ブロック毎の傾き補正を実現する。 For example, the measurement region R6 can be set for all or a part of the print block. In this case, the tilt correction is performed in the print block associated with the measurement region R6, and the correction parameter for correcting the tilt is calculated. The calculated correction parameters are stored in the memory (such as the condition setting storage unit 102) as the distance measuring condition or the processing condition of the print block. Then, the inclination correction for each print block is realized by referring to the actual distance measurement or the processing.

このような構成にすることで、例えば、ワークWの上面のうち一部が傾斜面であって、他部が水平面であるような場合は、それら傾斜面と水平面のそれぞれに印字ブロックを設定し、設定された印字ブロックに対して上述した補正パラメータを対応付けて記憶させることができる。これにより、1つのワークWに対して部分的な傾き補正を実現することができる。 With such a configuration, for example, when a part of the upper surface of the work W is an inclined surface and the other part is a horizontal surface, print blocks are set on each of the inclined surface and the horizontal surface. The correction parameters described above can be stored in association with the set print block. As a result, partial tilt correction can be realized for one work W.

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
33 Zスキャナ(焦点調整部)
4 レーザ光走査部
5 測距ユニット
5A 測距光出射部
5B 測距光受光部
56L 受光素子
56R 受光素子
100 マーカコントローラ
101 制御部(走査制御部)
103 距離測定部
105 表示制御部
107 設定部
108 補正パラメータ算出部
110 励起光生成部
800 操作用端末
801 表示部
A1 回転軸(補正パラメータ)
θ1 回転角度(補正パラメータ)
Bi ブロック
Pw 撮像画像
Pxy XY平面
R1 加工領域
R2 撮像領域
R3 撮像領域
R4 設定面
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)
1 Marker Head 10 Housing 2 Laser Light Output Section 3 Laser Light Guide Section 33 Z Scanner (Focus Adjustment Section)
4 laser beam scanning section 5 ranging unit 5A ranging light emitting section 5B ranging light receiving section 56L receiving element 56R receiving element 100 marker controller 101 control section (scanning control section)
103 distance measurement unit 105 display control unit 107 setting unit 108 correction parameter calculation unit 110 excitation light generation unit 800 operation terminal 801 display unit A1 rotation axis (correction parameter)
θ1 rotation angle (correction parameter)
Bi block Pw Captured image Pxy XY plane R1 Processing area R2 Imaging area R3 Imaging area R4 Setting surface L Laser processing device S Laser processing system W Workpiece (workpiece)

Claims (7)

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の焦点位置を調整する焦点調整部と、
前記焦点調整部により焦点位置が調整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、を備えるレーザ加工装置であって、
前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を、前記レーザ光走査部に向けて出射する測距光出射部と、
前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光を、前記レーザ光走査部を介して受光する測距光受光部と、
前記測距光受光部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前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、
前記加工領域の少なくとも一部を示す撮像領域を撮像することにより、該撮像領域に対応した撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像を表示する表示部と、
前記撮像画像を介して前記撮像領域内に複数の測距点を定める設定部と、
前記レーザ加工装置から前記複数の測距点の各々までの距離が測定されるように前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、
前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像上に、該距離の長短を反映した視覚表示を行う表示制御部と、
前記複数の測距点の各々までの距離に基づいて、前記撮像画像における前記被加工物の表面の傾きを求めるとともに、該傾きを補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、を備え、
前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて前記視覚表示を更新し、
前記焦点調整部は、前記補正パラメータに基づいてレーザ光の焦点位置を調整する
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 focus adjustment unit that adjusts the focus position of the laser light emitted from the laser light output unit,
A laser beam scanning unit that irradiates a workpiece with a laser beam whose focus position is adjusted by the focus adjustment unit, and that two-dimensionally scans a processing area set on the surface of the processing object A processing device,
Distance-measuring light for measuring the distance from the laser processing device to the surface of the workpiece, a distance-measuring light emitting unit for emitting toward the laser-light scanning unit,
A distance-measuring light receiving unit that receives the distance-measuring light emitted from the distance-measuring light emitting unit and reflected by the workpiece through the laser light scanning unit,
A distance measuring unit that measures the distance from the laser processing device to the surface of the workpiece based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit by a triangulation distance measuring method;
An imaging unit that generates a captured image corresponding to the imaging region by capturing an imaging region showing at least a part of the processing region,
A display unit for displaying the captured image,
A setting unit that determines a plurality of distance measuring points in the imaging area via the captured image;
A scanning control unit that controls the laser light scanning unit so that distances from the laser processing device to each of the plurality of distance measuring points are measured;
A display control unit that performs a visual display reflecting the length of the distance on the captured image based on the distance to each of the plurality of distance measuring points;
A correction parameter calculation unit that calculates the correction parameter for correcting the inclination of the surface of the workpiece in the captured image based on the distance to each of the plurality of distance measuring points. Prepare,
The display control unit updates the visual display based on the correction parameter,
The laser processing apparatus, wherein the focus adjustment unit adjusts the focus position of the laser light based on the correction parameter.
請求項1に記載されたレーザ加工装置において、
前記設定部は、前記撮像領域を複数のブロックに分割するとともに、各ブロックに1つ以上の測距点を設定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 1,
The laser processing apparatus, wherein the setting unit divides the imaging region into a plurality of blocks and sets one or more distance measuring points in each block.
請求項2に記載されたレーザ加工装置において、
前記走査制御部は、前記複数のブロックの各々に設定された測距点までの距離を測定し、
前記表示制御部は、前記走査制御部により測定された距離の長短に応じて、前記複数のブロック各々の表示色を異ならせる
ことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 2,
The scan control unit measures a distance to a focus detection point set in each of the plurality of blocks,
The laser processing apparatus, wherein the display control unit changes the display color of each of the plurality of blocks according to the length of the distance measured by the scan control unit.
請求項1から3のいずれか1項に記載されたレーザ加工装置において、
前記表示制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記撮像画像を台形補正する
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 3,
The laser processing apparatus, wherein the display control unit performs trapezoidal correction on the captured image based on the correction parameter.
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、
前記表示制御部は、前記撮像領域に直交する回転軸まわりに前記撮像画像を回転させることにより、該撮像画像を補正する
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 laser processing apparatus, wherein the display control unit corrects the captured image by rotating the captured image around a rotation axis orthogonal to the imaging region.
請求項1から5のいずれか1項に記載されたレーザ加工装置において、
前記補正パラメータ算出部は、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向がなす平面に対する、前記被加工物の表面の傾きを求める
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 5,
The laser processing apparatus, wherein the correction parameter calculation unit obtains an inclination of a surface of the workpiece with respect to a plane formed by a scanning direction of laser light by the laser light scanning unit.
請求項6に記載されたレーザ加工装置において、
前記走査制御部は、前記補正パラメータに基づいて、前記レーザ光走査部によるレーザ光の走査方向を補正する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 6,
The laser processing apparatus, wherein the scanning control unit corrects a scanning direction of laser light by the laser light scanning unit based on the correction parameter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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