JP2021104514A - Laser processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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 present invention relates to a laser processing apparatus such as a laser marking apparatus that performs processing by irradiating a work piece with a laser beam.
カメラ等の撮像部を具備したレーザ加工装置が知られている。例えば特許文献１には、加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、加工用レーザ光を２次元的に走査する走査手段と、被加工物（ワーク）を撮像するための撮像手段と、を備えたレーザ加工装置（レーザマーキング装置）が開示されている。特許文献１に係る撮像手段は、その撮像光軸が加工用レーザ光と同軸になるように位置決めされている。具体的に、特許文献１のレーザ加工装置は、レーザ光源と走査手段との間に光路を分岐させる光路分岐手段を備えている。撮像手段は、光路分岐手段を介して走査手段に向かう光軸が加工用レーザ光の光軸と一致するように配置されている。
A laser processing apparatus including an imaging unit such as a camera is known. For example,
特許文献２は、被加工物（ワーク）を加工するための加工用レーザ光を出射するマーカレーザヘッドと、ワークの加工面を撮像する観察光学系と、を備えたレーザ加工装置を開示している。特許文献２に開示のレーザヘッドは、ワーク表面の加工面上でレーザ光を走査するための走査手段を収容している。観察光学系は、高さ方向において走査手段と加工面との間に設けられている。具体的に、特許文献２の観察光学系はレーザヘッドの底面の下に配置されている。この観察光学系は、加工用レーザ光の光軸に対して非同軸であり、加工面を斜め上側から撮像する。
特許文献３は、散乱光且つ可視光のガイド光を出射するガイド用光源を備えたレーザ加工装置を開示している。ガイド用光源から出射されたガイド光は、加工用レーザ光の光路の途中で同軸化され、そして、ガルバノスキャナによって走査される。ガイド光によって、加工用レーザ光の照射位置を示すガイドパターンがワーク上に投影される。これによりユーザは目視で加工用レーザ光の照射位置を確認することができる。
特許文献４は、ＸＹ方向及びＺ方向に移動可能なテーブルの上にワークを載置し、このワークをレーザ光によって切断する加工装置を開示している。このレーザ加工装置は、加工用レーザ光の光軸が固定であり、また、テーブル上に載置したワークを撮影するカメラを備え、また、定置した測距センサを備えている。光カメラで撮像したワークの画像上の切断予定線上に測距点が設定され、測距点における距離つまり高さが測距センサによって測定される。この測定には、パルスレーザ光が用いられている。そして、測定値に基づいてステージの高さが調整される。
特許文献４に開示のようにレーザ加工装置においてワークの高さ測定は加工精度を向上する上で重要である。特許文献４のレーザ加工装置は、ワークを載置するテーブルをＸＹ方向、Ｚ方向に移動させることを前提として構成されている。
As disclosed in
レーザ加工装置は、ＰＣを使って加工位置、加工条件などの設定を行い、実際に加工を実行する前に、設定の適否を確認する作業が行われる。この確認はワークとＰＣ表示画面とを見比べながら行われている。 The laser machining apparatus uses a PC to set the machining position, machining conditions, and the like, and confirms the suitability of the settings before actually executing the machining. This confirmation is performed while comparing the work and the PC display screen.
本発明は、ＰＣの設定ＧＵＩで設定された測距点を加工対象物上で目視で確認できるレーザ加工装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of visually confirming a AF point set by a setting GUI of a PC on an object to be processed.
上記の技術的課題は、本発明によれば、
励起光を生成する励起光生成部と、
該励起光生成部により生成された励起光に基づいて加工用レーザ光を生成して出力するレーザ光出力部と、
該レーザ光出力部から出力された前記加工用レーザ光を被加工物の表面上で２次元走査するレーザ光走査部と、
少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体と、
前記レーザ光走査部により２次元走査される加工領域に対応付けられた処理設定面を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記処理設定面上で、被加工物の表面に加工されるべき加工パターンと、これを囲む加工ブロックを配置して設定する加工ブロック設定部と、
前記表示部に表示された前記処理設定面を介して、被加工物の表面の距離を測定する位置を示す測距位置を設定する測距位置設定部と、
前記筐体の内部に設けられ、前記測距位置までの距離を測定するための測距光を出射する測距光出射部と、
前記筐体の内部において、前記レーザ光出力部から出射された前記加工用レーザ光の途中に配置され、前記測距光出射部から出射された前記測距光を前記加工用レーザ光の光路に合流させる測距光合流機構と、
被加工物の表面からの前記測距光の反射光を、前記レーザ光走査部及び前記測距光合流機構を介して受光して、該反射光に基づき前記測距位置までの距離を測定する距離測定部と、
前記筐体の内部に設けられ、被加工物の表面上で各種情報を示すガイド光を出射するガイド光出射部と、
前記筐体の内部において、前記レーザ光出力部から出力された前記加工用レーザ光の光路の途中に配置され、前記ガイド光出射部から出射された前記ガイド光を該加工用レーザ光の光路に合流させるガイド光合流機構と、
前記ガイド光合流機構により前記加工用レーザ光に合流した前記ガイド光を用いて、前記加工パターン又は前記加工ブロックが被加工物の表面上に投影されるように前記レーザ光走査部を制御し、また、前記測距位置設定部により設定された前記測距位置が示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を備えたレーザ加工装置を提供することにより達成される。
The above technical problems are according to the present invention.
An excitation light generator that generates excitation light,
A laser light output unit that generates and outputs a processing laser beam based on the excitation light generated by the excitation light generation unit, and a laser light output unit.
A laser beam scanning unit that two-dimensionally scans the processing laser beam output from the laser beam output unit on the surface of the workpiece, and a laser beam scanning unit.
At least the housing provided with the laser beam output unit and the laser beam scanning unit inside, and
A display unit that displays a processing setting surface associated with a processing area that is two-dimensionally scanned by the laser light scanning unit, and a display unit.
On the processing setting surface displayed on the display unit, a processing pattern to be processed on the surface of the workpiece, a processing block setting unit for arranging and setting a processing block surrounding the processing block, and a processing block setting unit.
A distance measuring position setting unit that sets a distance measuring position indicating a position for measuring the distance of the surface of the workpiece via the processing setting surface displayed on the display unit, and a distance measuring position setting unit.
A distance measuring light emitting unit provided inside the housing and emitting distance measuring light for measuring the distance to the distance measuring position,
Inside the housing, the distance measuring light is arranged in the middle of the processing laser light emitted from the laser light output unit, and the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit is used as an optical path of the processing laser light. With the ranging light merging mechanism to merge
The reflected light of the distance measuring light from the surface of the work piece is received via the laser light scanning unit and the distance measuring light merging mechanism, and the distance to the distance measuring position is measured based on the reflected light. Distance measurement unit and
A guide light emitting portion provided inside the housing and emitting a guide light indicating various information on the surface of the workpiece, and a guide light emitting portion.
Inside the housing, the guide light is arranged in the middle of the optical path of the processing laser light output from the laser light output unit, and the guide light emitted from the guide light emitting unit is used in the optical path of the processing laser light. Guide optical merging mechanism to merging and
Using the guide light merged with the processing laser light by the guide light merging mechanism, the laser light scanning unit is controlled so that the processing pattern or the processing block is projected on the surface of the workpiece. Further, it is achieved by providing a laser processing apparatus including a scanning control unit that controls the laser light scanning unit so that the distance measuring position set by the distance measuring position setting unit is indicated.
本発明によれば、従来のレーザ加工装置が備えているレーザ光走査部を使ってガイド光をワーク上に走査させて測距位置がガイド光により投影される。したがって、レーザ光走査部とは別にガイド光を走査するための第２走査部を構成する走査機構を設置する必要はない。ユーザはワーク上にガイド光により描き出された測距点を目視で確認できるため、設定ＧＵＩで設定された測距点と見比べることで、設定測距点の適否を判断することができる。また、測距光出射部が出射する測距光は距離測定に適した光を採用することができる。これにより距離測定の精度を向上することができる。 According to the present invention, the guide light is scanned on the work by using the laser light scanning unit provided in the conventional laser processing apparatus, and the distance measuring position is projected by the guide light. Therefore, it is not necessary to install a scanning mechanism that constitutes a second scanning unit for scanning the guide light separately from the laser light scanning unit. Since the user can visually confirm the AF point drawn by the guide light on the work, it is possible to judge the suitability of the set AF point by comparing it with the AF point set by the setting GUI. Further, as the distance measuring light emitted by the distance measuring light emitting unit, light suitable for distance measurement can be adopted. This makes it possible to improve the accuracy of distance measurement.
本発明の作用効果、他の目的及びその構成、作用効果は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになろう。 The action and effect of the present invention, other purposes and its constitution, and the action and effect will be clarified from the detailed description of the following preferred embodiments.
以下、本発明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。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わらず、レーザ応用機器一般に適用することができる。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、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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description is an example. That is, although the laser marker as an example of the laser processing apparatus will be described in the present specification, the technique disclosed herein can be generally applied to the laser application equipment regardless of the names of the laser processing apparatus and the laser marker. 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 can be used in all processing processing using laser light such as image 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の一部を構成する実施態様のレーザ加工装置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。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（ワークＷ）へ照射するとともに、ワークＷの表面上で３次元走査することによって表面加工を行う。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。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of the laser processing system S, and FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the laser processing apparatus L of the embodiment forming a part of the laser processing system S. The laser processing system S illustrated in FIG. 1 includes a laser processing device L, an
レーザ加工装置Ｌは、次々と流れてくるワークＷを加工するためのレーザ光として、例えば1064nm付近の波長を有するレーザ光を出射する。そして、ワークＷの表面上でレーザ光を走査することでワークＷに加工を施す。レーザ光の波長は、近赤外線（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」又は「加工用レーザ光」と呼称して、他のレーザ光と区別する場合がある。もちろん、他の波長を有するレーザ光をワークＷの加工に用いてもよい。 The laser processing apparatus L emits a laser beam having a wavelength of, for example, around 1064 nm as a laser beam for processing the work W flowing one after another. Then, the work W is processed by scanning the laser beam on the surface of the work W. The wavelength of the laser beam corresponds to the wavelength range of near infrared rays (NIR). Therefore, in the following description, the laser beam for processing the work W may be referred to as "near infrared laser beam" or "processing laser beam" to distinguish it from other laser beams. Of course, laser light having another wavelength may be used for processing the work W.
また、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、ユーザが設定した又はレーザ加工装置Ｌが自動的に設定した単数又は複数の測距点におけるワークＷの高さ（距離）を測定するとともに、その測定結果を利用して加工用レーザ光の焦点位置を調整する。
Further, the laser processing device L has a height of the work W at one or a plurality of distance measuring points set by the user or automatically set by the laser processing device L via the
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マーカヘッド１と、マーカヘッド１を制御するマーカコントローラ１００と、を備えている。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。変形例として、マーカヘッド１及びマーカコントローラ１００を一体化してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the laser processing apparatus L includes a
操作用端末８００は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを有している。操作用端末８００は、マーカコントローラ１００に接続されている。ユーザは、操作用端末８００を用いて、印字設定などの種々の加工条件を設定することができる。加工条件には、例えば、ワークＷに印字する文字列、図形等の内容（マーキングパターン）、レーザ光に求める出力（目標出力）、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。また、操作用端末８００は、レーザ加工に関連した情報、例えばレーザ加工装置Ｌの動作状況及び加工条件等の情報をユーザに提供するための端末として機能する。例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成される操作用端末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
上記の加工条件には、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）が含まれる。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。操作用端末８００によって設定された加工条件は、マーカコントローラ１００に出力される。マーカコントローラ１００の条件設定記憶部１０２（図２）に記憶される。必要に応じて、操作用端末８００の記憶装置８０３が加工条件を記憶してもよい。
The above-mentioned processing conditions include conditions and parameters related to the distance measuring unit 5 (hereinafter, this is also referred to as “distance measuring condition”). The distance measuring condition includes, for example, data for associating a signal indicating a detection result by the
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は互いに別体である。
The
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に外部機器９００が接続される。外部機器９００の典型例として、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（PLC)９０２を挙げることができる。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。
If necessary, the
以下、マーカコントローラ１００及びマーカヘッド１のハード構成並びにマーカコントローラ１００によるマーカヘッド１の制御系の構成を説明する。
＜マーカコントローラ１００>
図２を参照して、マーカコントローラ１００は、加工条件を記憶する条件設定記憶部１０２と、条件設定記憶部１０２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、レーザ励起光を生成する励起光生成部１１０とを備えている。
Hereinafter, the hardware configuration of the
<
With reference to FIG. 2, the
（条件設定記憶部１０２)
条件設定記憶部１０２は、操作用端末８００で設定された加工条件を記憶するとともに、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。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（HDD）、ソリッドステートドライブ（SSD）等で構成されている。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してもよい。
(Condition setting storage unit 102)
The condition setting
（制御部１０１)
レーザ加工装置Ｌは、必須ではないが好ましくは広域カメラ６を含むのがよい。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マーカコントローラ１００に含まれる励起光生成部１１０、マーカヘッド１のレーザ光出力部２、レーザ光案内部３、レーザ光走査部４、測距ユニット５、広域カメラ６を統合的に制御して、ワークＷの印字加工等を実行する。制御部１０１は、ＣＰＵ、メモリ、入出力パスを有しており、ユーザが操作用端末８００を介して入力した情報を示す信号や条件設定記憶部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、ワークＷに対する印字加工、ワークＷの高さ測定を制御する。
(Control unit 101)
The laser processing apparatus L preferably includes a
（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、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。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(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。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してレーザ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いる。励起光集光部１１３は、マーカヘッド１に対して光ファイバーケーブルを介して光学的に結合される。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る。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でバンドルして出力する。
(Excitation light generator 110)
The excitation
（他の構成要素）
マーカコントローラ１００はワークＷまでの距離（高さ）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における測距光の受光位置を示す信号）を受け取ることができる。レーザ加工装置ＬはワークＷの表面を撮像するための狭域カメラ３７と、好ましくは加工領域を俯瞰的に撮影する広域カメラ６とを備えている。マーカコントローラ１００の制御部１０１は、狭域カメラ３７、広域カメラ６の撮像画像に基いて処理を行うことができる。マーカコントローラ１００は、マーキングパターン、マーキングブロックつまりマーキング枠に係る情報を設定する設定部１０７を備えている。設定部１０７によ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。なお、距離測定部１０３及び設定部１０７は、制御部１０１によって構成してもよい。例えば、制御部１０１が距離測定部１０３を兼用してもよい。
(Other components)
The
＜マーカヘッド１＞
マーカヘッド１は、レーザ励起光を増幅・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（高さ）を測定するための測距ユニット５と、を備えている。レーザ光案内部３は、単に光路を構成するだけでなく、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、可視光且つ散乱光である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構成されている。
<
The
レーザ光案内部３は、上流側合流機構３１と下流側合流機構３５とを有している。上流側合流機構３１は、レーザ光出力部２から出力される加工用レーザ光とガイド光源３６から出射される散乱光のガイド光を合流させる。下流側合流機構３５はレーザ光走査部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させる。
The laser
図３Ａ、図３Ｂはマーカヘッド１の概略構成を示すブロック図である。図４はマーカヘッド１の外観を示す斜視図である。図３Ａ、図３Ｂのうち、図３Ａは加工用レーザ光を用いたワークＷの加工を示し、図３Ｂは測距ユニット５を用いてワークＷの表面までの距離測定を示す。
3A and 3B are block diagrams showing a schematic configuration of the
図３Ａ、図４を参照して、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を収容した筐体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輪郭を有している。筐体１０の下面は、板状の底板１０ａによって規定されている。この底板１０ａには、レーザ光を出射するための透過窓部を構成する透過ウインドウ１９が設けられている。透過ウインドウ１９は、底板１０ａの貫通孔１９ａに嵌め込まれた透明部材１９ｂで構成され、透明部材１９ｂは加工用レーザ光、散乱光のガイド光及び測距レーザ光が透過可能である。
With reference to FIGS. 3A and 4, the
円形の透明部材１９ｂの周囲には、好ましくは、周方向にほぼ等間隔に例えば４つの照明窓（不図示）が設けられ、筐体１０の内部に配置した照明部材が出射する光で各照明窓を通じてワーク表面を照明するのがよい。
Around the circular
なお、以下の記載では、図４に図示の筐体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、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に図示の筐体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
図５は、レーザ光走査部４の構成を示す斜視図である。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の構成を示す断面図である。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る。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 showing the configuration of the laser
図５、図６を参照して、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、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。筐体１０内の長手方向他側のスペースを「第１スペースＳ１」と呼称する。他方、長手方向一側のスペースを「第２スペースＳ２」と呼称する。第１スペースＳ１には、レーザ光出力部２と、レーザ光案内部３の一部の構成部品と、レーザ光走査部４と、測距ユニット５とが配置されている。第２スペースＳ２には、レーザ光案内部３の主要な部品が配置されている。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）の第１空間と、他側（図４の右側）の第２空間とに仕切られている。第１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。図６に示すように、測距ユニット５は、レーザ光出力部２のヒートシンク２２と同様に、第１スペースＳ１における短手方向他側の第２空間に配置されている。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の前面を規定するカバー部材１７とで包囲された空間に収容されている。
With reference to FIGS. 5 and 6, a
（レーザ光出力部２)
レーザ光出力部２は、印字加工用の加工用レーザ光を生成して、この加工用レーザ光をレーザ光案内部３に向けて出力するように構成されている。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、これを増幅して加工用レーザ光を出射するレーザ発振器２１ａと、レーザ発振器２１ａから発振された加工用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によって分離した加工用レーザ光が入射するパワーモニタ２１ｃと、を備えている。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。なお、レーザ媒質としてロッド状のNd:YVO4（イットリウム・パナデイト）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。
(Laser beam output unit 2)
The laser
レーザ加工装置Ｌの用途に応じて、他のレーザ媒質として、例えば希土類をドープしたYAG、YLF、GdVO4等を用いることもできる。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。さらには、Nd:YVO4等の固体レーザ媒質と、ファイバ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。パワーモニタ２１ｃは、加工用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。
Depending on the application of the laser processing apparatus L, for example, rare earth-doped YAG, YLF, GdVO4 or the like can be used as another laser medium. Further, the wavelength of the output laser light can be converted to an arbitrary wavelength by combining the solid-state laser medium with a wavelength conversion element. Further, a so-called fiber laser in which a fiber is used as an oscillator instead of the bulk may be used as the solid-state laser medium. Further, a solid-state laser medium such as Nd: YVO4 and a fiber may be combined to form a
（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から出射された加工用レーザ光をレーザ光走査部４へと案内する光路Ｐを生成する。レーザ光案内部３は、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。レーザ光出力部２から入射した加工用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、加工用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を反射した光はレーザ光走査部４に入射する。
(Laser beam guide 3)
The laser
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分して把握することができる。すなわち、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。上流側光路Ｐｕは、レーザ光出力部２から上流側合流機構３１を経由してＺスキャナ３３に至る。下流側光路Ｐｄは、Ｚスキャナ３３からベンドミラー３４、下流側合流機構３５を経由してレーザ光走査部４の第１スキャナ４１に至る。
The optical path P can be grasped by dividing it into two parts with the
以下、レーザ光案内部３に関連した構成について説明をする。
―ガイド光源３６―
ガイド光源３６は、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。ガイド光は例えば655nm付近の波長を有する赤色の散乱光である。ユーザは、マーカヘッド１から出射される加工用レーザ光の動きをガイド光によって目視で直接的に把握することができる。
Hereinafter, the configuration related to the laser
-Guide light source 36-
The guide light source 36 emits a guide light for projecting a predetermined processing pattern onto the surface of the work W. The wavelength of this guide light is set so as to fall within the visible light range. The guide light is, for example, red scattered light having a wavelength near 655 nm. The user can directly visually grasp the movement of the processing laser beam emitted from the
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のガイド光を出射する。ガイド光源３６は、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、が交わるように位置決めされている。なお、ここでいう「略同じ高さ」とは、筐体１０の下面を構成する底板１０ａを基準として高さ位置が実質的に等しいことを意味する。他の記載においても、底板１０ａを基準とした高さを指す。
Specifically, the guide light source 36 is arranged at substantially the same height as the upstream
例えば加工用レーザ光による加工パターンをユーザに視認させるべく、ガイド光源３６からガイド光が出射されると、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。ダイクロイックミラーは、可視光のガイド光を透過させつつ近赤外の加工用レーザ光を反射する。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、該ダイクロイックミラーにより反射された加工用レーザ光とが合流して同軸になる。可視可能な補助光であるガイド光を使って加工用レーザ光の照射位置を指し示すことにより、加工用レーザ光の照射位置を見える化できる。ガイド光源３６は、制御部１０１からの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。
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 processing laser light, the guide light reaches the upstream
−上流側合流機構３１-
上流側合流機構３１は、ガイド光源３６から出射された可視光の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によってガイド光と、上流側光路Ｐｕにおける加工用レーザ光とが同軸上を進む。
-Upstream merging mechanism 31-
The upstream
ガイド光の波長は近赤外の加工用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、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の加工用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。
The wavelength of the guide light is set to be different from the wavelength of the near-infrared processing laser light. Therefore, the upstream
-Ｚスキャナ３３-
焦点調整部を構成するＺスキャナ３３は、レーザ光案内部３が生成する光路の途中に配置されており、レーザ光出力部２から出射された加工用レーザ光の焦点位置を調整する。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から出射された加工用レーザ光を透過させる入射レンズ３３ａと、入射レンズ３３ａを通過した加工用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を通過した加工用レーザ光を通過させる出射レンズ３３ｃと、ケーシング３３ｅとを有する。ケーシング３３ｅには、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が収容されている。入射レンズ３３ａは平凹レンズで構成される。コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは平凸レンズで構成される。入射レンズ３３ａ、コリメートレンズ３３ｂ及び出射レンズ３３ｃは光軸が互いに同軸になるように配置されている。
-Z Scanner 33-
The
Ｚスキャナ３３において、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を通過する加工用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。これによりワークＷに照射される加工用レーザ光の焦点位置が変化する。
In the
次にＺスキャナ３３を構成する各部を説明する。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、加工用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が順に上下方向に並んでいる。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。レンズ駆動部３３ｄの動作によって、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ると、出射レンズ３３ｃを通過する加工用レーザ光の集光角が相対的に小さくなるため、加工用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。他方、レンズ駆動部３３ｄの動作によって、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ると、出射レンズ３３ｃを通過する加工用レーザ光の集光角が相対的に大きくなるため、加工用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に近づく。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。
Next, each part constituting the
焦点調整部としてのＺスキャナ３３は、加工用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。なお、Ｚスキャナ３３を通過する加工用レーザ光は、前述のように、レーザ光走査部４に達する前段階でガイド光源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、加工用レーザ光だけでなくガイド光の焦点位置も併せて調整される。なお、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から出力された信号に基づいて制御される。
The
―狭域カメラ３７―
狭域カメラ３７は、ベンドミラー３４と略同じ高さに配置されており、レーザ光走査部４からレーザ光案内部３へと入射した反射光を受光する。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、入射した反射光を結像することでワークＷの表面の画像を撮像する。なお、狭域カメラ３７の配置位置は、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 range camera 37-
The
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１０に例示する加工領域Ｒ１を走査することができる。狭域カメラ３７は、ガイド光源３６等と同様に、制御部１０１から出力された信号に基づいて制御される。
The reflected light used by the narrow-
―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、下流側光路Ｐｄを折り曲げて後方に指向させる。図６に示すように、ベンドミラー３４は、下流側合流機構３５の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を通過した加工用レーザ光及びガイド光を反射する。ベンドミラー３４によって反射された加工用レーザ光及びガイド光は、後方に向かって進み、下流側合流機構３５を通過してレーザ光走査部４（具体的には第１スキャナ４１)へ至る。
-Bend mirror 34-
The
―下流側合流機構３５―
下流側合流機構３５は、測距ユニット５の測距光出射部５Ａから出射された測距レーザ光を下流側光路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の順に戻る測距レーザ光を、測距ユニット５の測距光受光部５Ｂへ導く。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レーザ光と、下流側光路Ｐｄの加工用レーザ光及びガイド光とが同軸上に合流される。加えて、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レーザ光のうち、マーカヘッド１に入射した測距レーザ光を測距光受光部５Ｂまで導く。
-Downstream side merging mechanism 35-
The downstream
前述のように、測距レーザ光の波長は、加工用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。具体的に、下流側合流機構３５は、測距レーザ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）。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且つベンドミラー３４の後方に配置されている。ダイクロイックミラー３５ａは、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に向け且つ他方側の鏡面をベースプレート１２に向けた姿勢で位置決めされている。よって、ダイクロイックミラー３５ａの一方側の鏡面には加工用レーザ光及びガイド光が入射する。ダイクロイックミラー３５ａの他方側の鏡面には測距レーザ光が入射する。ダイクロイックミラー３５ａは、測距レーザ光を反射し且つ加工用レーザ光とガイド光とを透過させる。これにより、例えば測距ユニット５から出射された測距レーザ光がダイクロイックミラー３５ａに入射したときには、その測距レーザ光を下流側光路Ｐｄに合流させ、加工用レーザ光及びガイド光と同軸にすることができる。同軸化された加工用レーザ光、ガイド光及び測距レーザ光は、図３Ａ、図３Ｂに示すように第１スキャナ４１へ至る一方、ワークＷにより反射された測距レーザ光は、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Ｐｄへ戻った測距レーザ光は、下流側合流機構３５の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。
As described above, the wavelength of the ranging laser beam is set to be different from the wavelength of the processing laser beam and the guide light. Therefore, the downstream
なお、測距ユニット５からダイクロイックミラー３５ａに入射する測距レーザ光、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に入射する測距レーザ光は、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。
As shown in FIG. 7, both the ranging laser beam incident on the
（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により案内された加工用レーザ光をワーク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。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で構成されている。すなわち、このレーザ光走査部４は、レーザ光案内部３から入射した加工用レーザ光を第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により走査された加工用レーザ光を第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。
(Laser beam scanning unit 4)
As shown in FIG. 3A, the laser
ここで、第２方向は第１方向に対して略直交する方向を意味する。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加工用レーザ光を走査する。本実施形態では、第１方向は前後方向（筐体１０の長手方向）であり、第２方向は左右方向（筐体１０の短手方向）である。以下、第１方向を「Ｘ方向」と呼称し、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 means a direction substantially orthogonal to the first direction. Therefore, the
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且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）に沿って配列されている。第１ミラー４１ａは第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。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による加工用レーザ光の反射角を調整することができる。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の第１ミラー４１ａと略同じ高さ位置で且つ第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）に沿って横並びに配置されている。第２ミラー４２ａは、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。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による加工用レーザ光の反射角を調整することができる。
The
下流側合流機構３５からレーザ光走査部４へ加工用レーザ光が入射すると、加工用レーザ光は、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。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の表面上で加工用レーザ光を第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の表面上で近赤外の加工用レーザ光を第２方向に走査することが可能になる。前述のように、レーザ光走査部４には、加工用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、同ダイクロイックミラー３５ａによって反射された測距レーザ光も入射することになる。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、ガイド光又は測距レーザ光を２次元走査することができる。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によって加工用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８参照）。レーザ光走査部４は、走査制御部としての制御部１０１によって電気的に制御されることにより、図１０に例示するように、所定の加工領域Ｒ１に近赤外の加工用レーザ光を照射して、加工領域Ｒ１に所定の加工パターン（マーキングパターン）を形成する。
When the processing laser light is incident on the laser
（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。測距光は距離測定の精度を高めるのに適したレーザ光を採用するのがよい。測距ユニット５は、レーザ光走査部４を介して、ワークＷの表面により反射された測距レーザ光を受光する。測距ユニット５は、主に、測距レーザ光を投光するためのモジュールと、測距レーザ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は測距光出射部５Ａを備えている。測距光出射部５Ａは、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レーザ光をレーザ光走査部４に向けて出射する。測距ユニット５は測距光受光部５Ｂを有している。測距光受光部５Ｂは、レーザ光走査部４を介して、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レーザ光を受光する。さらに、測距ユニット５は、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。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レーザ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レーザ光を受光する。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レーザ光を投光する。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レーザ光を反射するように構成されている。
(Distance measuring unit 5)
As shown in FIG. 3B, the
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ために、ベンドミラー５９が設けられている（図６及び図７を参照）。測距光出射部５Ａからベンドミラー５９に入射した測距レーザ光は、同ベンドミラー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。そして、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レーザ光は、ベンドミラー５９に入射するとともに、同ベンドミラー５９によって反射されて測距光受光部５Ｂに入射する。
A
以下、測距ユニット５を成す各部の構成を説明する。
―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のマーカヘッド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レーザ光を出射する。測距光出射部５Ａは測距光源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レーザ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の後側から順に並んで位置決めされており、それらの並び方向は筐体１０の長手方向である。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の形状を有している。筐体１０の後側に測距光源５１が取り付けられている。筐体１０の前側に投光レンズ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。測距光源５１は、制御部１０１からの信号に従って前方に測距レーザ光を出射する。測距光源５１は、測距光として、可視光域にある例えば690nm付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。
Hereinafter, the configuration of each part forming the ranging
-Distance measuring
The ranging
測距光源５１は、測距光である赤色レーザ光の光軸Ａｏがケーシング５３の長手方向に沿って延びるように位置決めされている。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の一対の受光素子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、測距レーザ光の光軸Ａｏが通過するように位置決めされている。投光レンズ５２は、例えば平凸レンズで構成され、球面状の凸面をケーシング５３の外部に向けた姿勢で位置決めされる。投光レンズ５２は、測距光源５１から出射された測距レーザ光を集光し、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レーザ光は、ガイドプレート５４Ｌ、５４Ｒの間に至る。
The ranging
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で構成されており、それぞれ、支持台５０の長手方向に延びる板状体で構成されている。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、測距レーザ光を出射するためのスペースが画成される。ケーシング５３の外部に出射された測距レーザ光は、区画されたスペースを通過して出力される。よって、測距光源５１から出射された測距レーザ光は、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。出力された測距レーザ光は、ベンドミラー５９と、下流側合流機構３５の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。
The
レーザ光走査部４に入射した測距レーザ光は、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の外部へ出射される。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の表面上で測距レーザ光を第１方向に走査することができる。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の表面上で測距レーザ光を第２方向に走査することができる。走査された測距レーザ光は、ワークＷの表面上で反射される。反射された測距レーザ光の一部（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、測距レーザ光と同じ波長を有することから、レーザ光案内部３の下流側合流機構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 ranging laser beam incident on the laser
―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レーザ光（前述の「反射光」に等しい）を受光するよう構成されている。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は、それぞれ支持台５０の後端部に配置されている。受光レンズ５７は、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んで配置されている。
-Distance measuring
The ranging
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の測距レーザ光の光軸Ａｏを挟むように各々の光軸が配置されている。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。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。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、すなわち左右方向である。左右方向において、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。一対の受光素子５６Ｌ、５６Ｒは、それぞれ、斜め前方に指向し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。
The optical axes of the pair of
各受光素子５６Ｌ、５６Ｒとして使用可能な素子として、例えば、相補型MOS（CMOS）からなるCMOSイメージセンサ、電荷結合素子(CCD）からなるCCDイメージセンサ、光位置センサ(PSD）等を挙げることができる。本実施形態では、各受光素子５６Ｌ、５６ＲはCMOSイメージセンサで構成されている。これにより、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、画素毎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、反射光が受光面上でスポットを形成したときに、そのスポットの反射光の強度に基づいて決定される。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の受光量の大きさは、測距レーザ光の強度、すなわち測距光出射部５Ａから出射される測距レーザ光の強度（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（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。
Examples of the elements that can be used as the
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の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。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。
The pair of
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、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のそれぞれの受光面に集光させることができる。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、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
レーザ加工装置Ｌは、基本的には、受光素子５６Ｌ、５６Ｒの各々の受光面の反射光の受光位置（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 determines the distance to the surface of the work W based on the light receiving position of the reflected light on the light receiving surface of each of the
―距離の測定手法についてー
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を介して測距レーザ光が出射される場合にも適用可能である。
-About the distance measurement method-Fig. 9 is a diagram for explaining the triangular distance measurement method. Although only the ranging
図９に例示するように、測距光出射部５Ａの測距光源５１から測距レーザ光が出射されると、測距レーザ光はワークＷの表面に照射される。ワークＷによって反射されると、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。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、その入射光の受光素子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の受光位置が変位することになる。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の受光位置とは所定の関係をもって関連付いている。したがって、その関係を予め把握しておくとともに、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の受光位置からマーカヘッド１とワークＷと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。
As illustrated in FIG. 9, when the distance measuring laser light is emitted from the distance measuring
すなわち、前述の距離測定部１０３は測距光受光部５Ｂにおける測距レーザ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。具体的に、前述の条件設定記憶部１０２には、受光面５６aの受光位置と、マーカヘッド１からワークＷの表面までの距離との関係が予め記憶されている。距離測定部１０３には、測距光受光部５Ｂの測距レーザ光の受光位置、つまり反射光が受光面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。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。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。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のに先立って、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となるように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、近赤外の加工用レーザ光によってワークＷに印字加工を施す。
That is, the
−加工基準面について一
図１０は、加工基準面Ｒｂについて説明する図である。図３Ａ、図３Ｂ及び図１０に例示するように、各印字点までの距離を測定するための測距レーザ光、及び各印字点に照射される近赤外の加工用レーザ光は、いずれも透過ウインドウ１９を透過してワークＷに至る。ここで、各印字点は、ワークＷの表面上に設定される加工領域Ｒ１に設けられる。加工領域Ｒ１の設定は、制御部１０１が実行する加工領域Ｒ１を設定することで、各ワークＷにおいて加工が施されるべき部位を指定することができる。
-About the processing reference surface FIG. 10 is a diagram for explaining the processing reference surface Rb. As illustrated in FIGS. 3A, 3B and 10, the range-finding laser beam for measuring the distance to each printing point and the near-infrared processing laser beam applied to each printing point are all used. It passes through the
しかし、複数のワークＷに対して印字加工を施す場合、凹凸等の表面性状次第では、ワークＷ毎に印字点、ひいては加工領域Ｒ１の場所が変位する可能性がある。そのため、レーザ光走査部４の上流側で同軸化（図３Ａ、図３Ｂ）された測距レーザ光及び加工用レーザ光を精密に走査させるためには、ワークＷの表面状態とは無関係な指標が必要となる。レーザ加工装置Ｌ（特に、マーカコントローラ１００の制御部１０１）は、図１０に例示するように、筐体１０の外部に設けられる加工基準面Ｒｂを基準とした位置情報に基づいて、測距レーザ光及び加工用レーザ光を走査させるように構成されている。この加工基準面Ｒｂは、透明部材１９ｂを挟んでレーザ光走査部４の反対側に位置している。具体的に、加工基準面Ｒｂは透明部材１９ｂの下方に設けられており、この透明部材１９ｂとの距離が所定値となる位置に配置されている。このように配置することにより、レーザ光走査部４は、透明部材１９ｂを通して加工基準面Ｒｂと対向することになる。また、後述のように、透明部材１９ｂは扁平な部材で構成される。具体的に、透明部材１９ｂに対して垂直に交わる中心軸は、加工基準面Ｒｂに対しても垂直に交わる。このように構成した結果、加工基準面Ｒｂは、図１０に例示するように、透明部材１９ｂに対して平行に延びる。そして、加工領域Ｒ１に照射されるレーザ光は、加工基準面Ｒｂを基準とした位置情報、例えば加工基準面Ｒｂ上の近赤外の加工用レーザ光及び測距レーザ光の照射位置に基づいて制御可能である。
However, when printing is performed on a plurality of workpieces W, the printing point and the location of the processing region R1 may be displaced for each workpiece W depending on the surface texture such as unevenness. Therefore, in order to precisely scan the distance measuring laser beam and the processing laser beam coaxialized (FIGS. 3A and 3B) on the upstream side of the laser
制御部１０１は、加工基準面Ｒｂを基準とした位置情報に基づいて、加工基準面Ｒｂに平行な方向に沿って近赤外の加工用レーザ光及び測距レーザ光を２次元走査する。加工基準面Ｒｂを用いることで、例えば、高さの異なる複数のワークＷに対し、共通の加工パターンを容易に形成することができる。そのことで、次々と印字する複数のワークＷ間で印字精度、印字品質等にバラツキが生じるのを抑制することができる。本実施形態においては、レーザ光走査部４ばかりでなく、広域カメラ６も透明部材１９ｂを通して機能するように配置されている。
The
広域カメラ６を搭載するのであれば、好ましくは広域カメラ６の光軸が透過ウインドウ１９を通過するように広域カメラ６を位置決めするのがよい。
（透過ウインドウ１９)
図１１は、透過ウインドウ１９及び広域カメラ６の構成を示す下面図であり、図１２は透過ウインドウ１９及び広域カメラ６の横断面図であり、図１３は透過ウインドウ１９及び広域カメラ６の縦断面図である。図１２に示す横断面は、図１１のＡ-Ａ断面に相当する。図１３に示す縦断面は、図１１のＢ−Ｂ断面に相当する。図１１を参照して、透過ウインドウ１９は、筐体１０の外面に形成されており、レーザ光走査部４によって２次元走査された加工用レーザ光及び測距ユニット５から出射された測距レーザ光を、それぞれ、筐体１０の外部に出射する。透過ウインドウ１９は、筐体１０の外面に設けられた貫通孔１９ａと、この貫通孔１９ａに取り付けられた透明部材１９ｂと、を有している。貫通孔１９ａは、略円形状に形成されており、筐体１０の底板１０ａを上下方向に貫いている。一方、透明部材１９ｂは、貫通孔１９ａに嵌め込まれており、透過ウインドウ１９から出射される近赤外の加工用レーザ光及び測距レーザ光が、それぞれ透過するように構成されている。透明部材１９ｂは略円形のガラス板で構成されている。この透明部材１９ｂを真円とみなしたときの中心は図１１及び図１２に示すように、第２ミラー４２ａの直下に位置決めされている。透明部材１９ｂを貫通孔１９ａに嵌め込むことで、筐体１０内の空間を気密状に密閉することができる。
If the
(Transparent window 19)
11 is a bottom view showing the configuration of the
透明部材１９ｂはレンズ効果を意図的に抑制すべく、好ましくは扁平な部材で構成されている。透明部材１９ｂの曲率半径は、一般的なfθレンズに比して高く設定されている。曲率半径を高く設定することで、透明部材１９ｂはレンズ効果がない、又は、レンズ効果が低い扁平な部材とみなすことができる。透明部材１９ｂの曲率半径は、10,000mm以上且つ100,000mm以下の範囲内に設定してもよい。より好ましくは、透明部材１９ｂの曲率半径は50,000mm以上且つ100,000mm以下の範囲内に設定するのがよい。
The
（広域カメラ６）
ワーク表面の少なくとも加工領域を俯瞰的に撮影した広域画像に関する撮像部としての広域カメラ６は、透過ウインドウ１９を通じてワークＷを撮像することにより、加工領域Ｒ１の少なくとも一部を含んだワーク画像Ｐｗを生成するように位置決めされている（図１８も参照）。なお、図１０に示す例では、レーザ光走査部４によって走査可能な領域の全域を加工領域Ｒ１としているが、この例には限定されない。走査可能な領域のうちの一部を加工領域Ｒ１としてもよい。また図１０に示すように、広域カメラ６は、その撮像光軸Ａｃと、加工基準面Ｒｂとが直交するように筐体１０内に配置されている。広域カメラ６は、撮像用の光学レンズ６１と、光学レンズ６１を通じて取り込んだ光は撮像素子６２で結像される。広域カメラ６は光学レンズ６１を下方に向けて設置されている。広域カメラ６の撮像光軸Ａｃは、透明部材１９ｂ及び加工基準面Ｒｂの双方に対して直交している。近赤外の加工用レーザ光の光軸Ａｚ（以下、これを「レーザ光軸」ともいう）は、図１０に示すように、第２スキャナ４２の第２ミラー４２ａから下方に向かって延びている。撮像光軸Ａｃは好ましくはレーザ光軸Ａｚと同軸ではなく、互いに独立しているのがよい。撮像光軸Ａｃはレーザ光軸Ａｚと好ましくは平行であるのがよい。
(Wide area camera 6)
The
撮像光軸Ａｃは、透過ウインドウ１９を通過する近赤外の加工用レーザ光の光軸Ａｚと非同軸とされている。広域ワーク画像を生成するための光は、近赤外の加工用レーザ光とは独立した光路を通じて光学レンズ６１から取り込まれる。これにより、広域カメラ６は、レーザ光でない散乱光の可視光を対象とした露光条件で足りる一般的なカメラで構成することができる。
The imaging optical axis Ac is non-coaxial with the optical axis Az of the near-infrared processing laser beam passing through the
広域カメラ６は、撮像光軸Ａｃとレーザ光軸Ａｚの離間距離を適度に設定するのが好ましい。過度に離間させると、広域カメラ６の撮像視野Ｆｖと、加工用レーザ光によって加工される領域（加工領域Ｒ１）との間にズレが生じてしまい、その結果、レーザ加工装置Ｌの使い勝手を低下させてしまう可能性がある。広域カメラ６は、その撮像光軸Ａｃをレーザ光軸Ａｚに対して非同軸としつつも、撮像光軸Ａｃとレーザ光軸Ａｚとを可能な限り近接させて位置決めされて、撮像光軸Ａｃが透過ウインドウ１９を通過するように広域カメラ６を配置させるのがよい。これにより撮像光軸Ａｃとレーザ光軸Ａｚの離間距離を適度に設定するのが容易になる。広域カメラ６は、第１スキャナ４１に比して、第２スキャナ４２に近接して配置されている。この配置により広域カメラ６の撮像光軸Ａｃと加工用レーザ光のレーザ光軸Ａｚとを可能な限り近接させることができる。さらに詳しくは、広域カメラ６は、Ｚスキャナ３３とレーザ光走査部４を結ぶ光軸（具体的には、下流側光路Ｐｄに沿って延びる光軸）に対して直交する方向に沿って第１スキャナ４１、第２スキャナ４２及び広域カメラ６の順に並んで配置されている。図７に示す例では、下流側光路Ｐｄは後方に向かって延びている。そのため、本実施形態に係るレーザ加工装置Ｌにおいては、図１２において紙面右側から順に、第１スキャナ４１、第２スキャナ４２、広域カメラ６が配置されている（図６及び図７も参照）。
In the
また、図６及び図７において破線に示すように、広域カメラ６は、前後方向においては、下流側合流機構３５及びベンドミラー５９の後方且つ第１スキャナ４１及び第２スキャナ４２と同じ位置に配置されている。このように配置することで、下流側合流機構３５とベンドミラー５９との間を伝搬する測距レーザ光が、広域カメラ６の撮像視野Ｆｖに含まれないようにすることができる。なお、高さ方向については、広域カメラ６は、第２ミラー４２ａと略同じ高さとされている。広域カメラ６の撮像視野Ｆｖは、撮像光軸Ａｃを中心軸として、光学レンズ６１からテーパ状に末広がりである。
Further, as shown by the broken lines in FIGS. 6 and 7, the
図１０から直ちに分かるように、広域カメラ６は、その撮像視野Ｆｖにレーザ光走査部４が含まれない位置に配置されている。さらに、広域カメラ６は、その撮像視野Ｆｖに、透過ウインドウ１９の縁の一部、特に貫通孔１９ａの周縁部の一部（図１０において、透過ウインドウ１９の紙面左端部）が含まれるように位置決めされている。よって、広域カメラ６によって生成される広域ワーク画像Ｐｗには、レーザ光走査部４が映り込まない一方で、透過ウインドウ１９の縁の一部が含まれる。以下、透過ウインドウ１９の全周縁のうち、その一部である広域ワーク画像Ｐｗに取り込まれる部位を単に「透過ウインドウ１９における縁の一部」又は「縁の一部」と呼称するとともに、これに符号「１９ｃ」を付す。縁の一部１９ｃについては、図１１の下面図も参照されたい。また、広域カメラ６を構成する撮像素子６２の群は所定の方向に延びる矩形の輪郭を有している。そのため、広域カメラ６の撮像視野Ｆｖ、ひいては広域撮像視野Ｆｖを撮像光軸Ａｃに直交する方向に横断する撮像領域Ｒ２もその所定方向の寸法が長くなる。広域撮像領域Ｒ２は、加工領域Ｒ１の少なくとも一部を含むように構成されている。例えば、図１０に例示される撮像領域Ｒ２は加工領域Ｒ１の全体を含んでいる。
As can be immediately seen from FIG. 10, the
撮像素子６２の群は、その長手方向が広域カメラ６と第２スキャナ４２の並び方向と平行になるように配置されている。このように配置することで、撮像視野Ｆｖ及び撮像領域Ｒ２の長手方向に沿って広域カメラ６と第２スキャナ４２とが並んで配置される。その結果、図１０の下図に示すように、レーザ光走査部４によって走査可能な領域（この例では加工領域Ｒ１）の中央部Ｏｚは、撮像領域Ｒ２の中央部Ｏｃに対し、撮像領域Ｒ２の長手方向にオフセットすることになる。ここで、「走査可能な領域の中央部Ｏｚ」とは、図１０に示すように、レーザ光軸Ａｚと加工基準面Ｒｂとが直交する方向に加工用レーザ光を出射したときのレーザ光軸Ａｚと加工領域Ｒ１との交点をいう。また、「撮像領域Ｒ２の中央部Ｏｃ」とは、加工領域Ｒ１と面一になるように撮像領域Ｒ２を設定したときの撮像光軸Ａｃと撮像領域Ｒ２との交点をいう。
The group of the
上記の構成により、加工基準面Ｒｂと直交するように近赤外の加工用レーザ光を出射したときに、そのレーザ光軸Ａｚと加工基準面Ｒｂとが交わる位置が、撮像光軸Ａｃと加工基準面Ｒｂとが交わる位置に対してオフセットすることになる。広域カメラ６は、加工領域Ｒ１の少なくとも一部を含んだ広域ワーク画像Ｐｗとして、撮像領域Ｒ２に対応した画像を生成する。前述のように、このワーク画像Ｐｗには、加工領域Ｒ１ばかりでなく、透過ウインドウ１９の周縁の一部１９ｃも映り込む（図１８（a）も参照）。広域カメラ６により生成された広域ワーク画像Ｐｗは、制御部１０１へ供給される。
With the above configuration, when a near-infrared processing laser beam is emitted so as to be orthogonal to the processing reference surface Rb, the position where the laser optical axis Az and the processing reference surface Rb intersect is processed with the imaging optical axis Ac. It will be offset with respect to the position where the reference plane Rb intersects. The
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。
＜レーザ加工システムＳの使用方法について＞
図１４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。図１５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。図１６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。図１７は、ワークＷの加工領域Ｒ１と表示部８０１の設定画面Ｒ４との関係を説明するための図である。図１８は、広域ワーク画像Ｐｗによる部分画像Ｐｐの生成を説明する図である。
A specific method of using the laser processing system S will be described.
<How to use the laser processing system S>
FIG. 14 is a flowchart showing how to use the laser processing system S. FIG. 15 is a flowchart illustrating a procedure for creating print settings. FIG. 16 is a flowchart illustrating an operation procedure of the laser processing apparatus L. FIG. 17 is a diagram for explaining the relationship between the machining area R1 of the work W and the setting screen R4 of the
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立って、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レーザ光の出力等の条件設定（印宇設定）を作成する（ステップ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 laser processing system S including the laser processing apparatus L configured as a laser marker can be installed and operated on a production line of a factory, for example. In its operation, first, prior to the operation of the production line, the installation position of the work W that will flow through the line, and the condition setting such as the output of the laser light and the ranging laser light to irradiate the work W ( Inu setting) is created (step S1). The print setting created in step S1 is transferred to and stored in the
そして、製造ラインの稼働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参照する。レーザ加工装置Ｌは、参照された印字設定に基づいて運用される。そして、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 production line is operated, the
（印字設定の作成）
操作用端末８００を含むレーザ加工システムＳは、ワークＷの表面に加工されるべき印字パターンを含む印字ブロックを配置して設定する加工ブロック設定部を含む。図１５は、図１４のステップＳ１の具体的な処理を例示している。まず、ステップＳ１１における、ステップＳ１１ａにおいて、広域カメラ６が撮像領域Ｒ２の全域に対応した広域ワーク画像Ｐｗを生成する（図１８（a）を参照）。広域ワーク画像Ｐｗには、透過ウインドウ１９の縁の一部１９ｃが映り込む。そして、ステップＳ１１における、ステップＳ１１ｂにおいて、制御部１０１は、広域ワーク画像Ｐｗから縁の一部１９ｃを除いた部分画像Ｐｐを生成する（図１８(ｂ)を参照）。この部分画像Ｐｐは、加工領域Ｒ１の少なくとも一部を撮像した画像として生成される。制御部１０１によって生成された部分画像Ｐｐは、操作用端末８００へと出力される。そして、操作用端末８００の表示部８０１が、加工領域Ｒ１に対応した設定画面Ｒ４を表示するとともに、設定画面Ｒ４上に部分画像Ｐｐを表示する（図１８（ｃ）を参照）。これにより、加工領域Ｒ１上の座標、すなわち、ワークＷの表面上の座標と設定画面Ｒ４上の座標とを対応付けることができる。
(Creating print settings)
The laser machining system S including the
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部分画像Ｐｐに基づいて、ワークＷの設置位置を補正する。詳細は省略するが、この工程は、Ｘ−Ｙ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。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等の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。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。
In the following step S12, the installation position of the work W is corrected based on the partial image Pp captured in step S11. Although details are omitted, this step corrects the inclination of the surface of the work W with respect to the XY plane (the plane formed by the X direction and the Y direction described above) and the Z axis of this surface (the Z direction described above). The rotation around the axis (θ rotation) extending along the axis is manually / automatically corrected. In the following step S13, the
図１８（ｃ）に示す例では、ワークＷの表面上には、「Ａ」という文字からなる印字パターンＰと、これを含む矩形状の印字ブロックＢとがレイアウトされており、設定画面Ｒ４を介して表示されている。この印字ブロックＢは、部分画像Ｐｐと重ね合わせるように設定画面Ｒ４上に設定されることになる。印字ブロックＢの設定は設定部１０７が実行する。
In the example shown in FIG. 18C, a print pattern P composed of the character "A" and a rectangular print block B including the print pattern P are laid out on the surface of the work W, and the setting screen R4 is displayed. It is displayed through. The print block B is set on the setting screen R4 so as to overlap with the partial image Pp. The
なお、印字パターンは「加工パターン」の例示であり、印字ブロックは「加工ブロック」の例示である。印字加工以外のレーザ加工に適用する場合は、その適用対象に対応した名称とすればよい。図１８（ｃ）に示す例に代えて、設定画面Ｒ４上に複数のワークＷを表示してもよい。また、ワークＷ毎に、複数の印字ブロックつまり印字枠を設けてもよい。また、各ワークＷは互いに離れた印字ブロックつまり印字枠を設けることができる。印字パターンについても、例えば、「ＡＢＣ」といった文字列を用いたり、ＱＲコード（登録商標）等、文字列以外のパターンを用いたりすることができる。このように、設定部１０７は、設定画面Ｒ４上に、加工ブロックとしての印字ブロックを設定することができるという点で、「加工ブロック設定部」を例示している。
The print pattern is an example of a "processed pattern", and the print block is an example of a "processed block". When it is applied to laser processing other than printing processing, the name corresponding to the application target may be used. Instead of the example shown in FIG. 18C, a plurality of work Ws may be displayed on the setting screen R4. Further, a plurality of print blocks, that is, print frames may be provided for each work W. Further, each work W can be provided with a print block, that is, a print frame, which are separated from each other. As the print pattern, for example, a character string such as "ABC" may be used, or a pattern other than the character string such as a QR code (registered trademark) may be used. As described above, the
また、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、近赤外の加工用レーザ光の目標出力（レーザパワー）、加工用レーザ光の繰り返し周波数、及びレーザ光走査部４による加工用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。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。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ための設定画面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。
The processing conditions also include laser conditions. These laser conditions include the target output (laser power) of the near-infrared processing laser beam, the repetition frequency of the processing laser beam, and the scanning speed (scanning speed) of the processing laser beam by the laser
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、搬送される各ワーク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のが通常である。レーザ加工装置Ｌは種々の手法を用いることで、このような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。ＸＹ方向における位量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。次々と搬送される各ワークＷにはＺ方向の位置ズレを含む。Ｚ方向の位置ズレは加工用レーザ光の焦点位置のズレを招いて印字品質を悪化させるため望ましくない。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。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が行われる。
In general, each of the conveyed workpieces W, which will be sequentially processed when the production line is operated, is usually displaced in the X direction and the Y direction (XY direction), respectively. The laser processing apparatus L can correct such a positional deviation by using various methods. Therefore, in step S15, the condition setting for correcting the positional deviation in the XY direction is performed. As a method for correcting the displacement in the XY direction, for example, a pattern search can be used. In that case, in this step S15, the model image for the pattern search is determined as the condition (search condition) related to the pattern search. Each work W conveyed one after another includes a positional deviation in the Z direction. Positional deviation in the Z direction is not desirable because it causes deviation of the focal position of the processing laser beam and deteriorates print quality. Since the laser processing device L includes the
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。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を生成する部分領域（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）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。
In step S16, the condition (distance measuring condition) related to the
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、生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。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。
The partial region referred to here may be the entire surface of the work W, may be a part of the surface of the work W, or may be deviated from the surface of the work W. The partial area may be at least an area associated with the print pattern to be generated. In the following step S17, the
（印字加工の実行）
印字加工を実行する前に、印字設定が適切であるかの確認が行われる。この確認については後に説明する。印字加工は次の手順に従って行われる。図１６は、図１４のステップＳ３の具体的な処理を例示している。すなわち、図１６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。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、ステップＳ３２ａでは、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を撮像することにより、該撮像領域Ｒ２に対応した広域ワーク画像Ｐｗを生成する（図１８（a）を参照）。広域ワーク画像Ｐｗには、透過ウインドウ１９の縁の一部１９ｃが映り込む。そして、ステップＳ３２におけるステップＳ３２ｂにおいて、制御部１０１は、ワーク画像Ｐｗから縁の一部１９ｃを除いた部分画像Ｐｐを生成する（図１８（b）を参照）。部分画像Ｐｐは、加工領域Ｒ１の少なくとも一部を撮像した画像として生成される。
(Execution of printing process)
Before executing the printing process, it is confirmed whether the printing settings are appropriate. This confirmation will be described later. The printing process is performed according to the following procedure. FIG. 16 illustrates the specific process of step S3 of FIG. That is, the processes shown in FIG. 16 are sequentially executed for each work W that flows when the production line is operated. First, in step S31, the
制御部１０１によって生成された部分画像Ｐｐは、操作用端末８００に供給される。そして、操作用端末８００の表示部８０１が、加工領域Ｒ１に対応した設定画面Ｒ４を表示するとともに、設定画面Ｒ４上に部分画像Ｐｐを表示する（図１８（c）を参照）。続くステップＳ３３において、マーカコントローラ１００が図１５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。続くステップＳ３５において、マーカコントローラ１００が、図１５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の距離測定部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方向のワーク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方向のワーク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の設定部１０７が、設定画面Ｒ４上の部分画像Ｐｐに基づいて、設定画面Ｒ４における印字ブロックの位置、詳しくは、設定画面Ｒ４上での印字ブロックの座標（ローカル座標）を補正する。続くステップＳ３８において、マーカコントローラ１００は、Ｚ方向のワーク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の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。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、この励起レーザ光に基づき生成される加工用レーザ光を利用して印字加工を実行する。
The partial image Pp generated by the
（広域カメラ６のレイアウトについて）
図１０に例示するように、広域撮像部として搭載するのが好ましい広域カメラ６は、撮像光軸Ａｃと、加工基準面Ｒｂとを直交させた姿勢で筐体１０内に配置するのがよい。このように配置することで、ワークＷを斜め上方からではなく、真上から撮像することができる。そのことで、広域撮像画像としてのワーク画像Ｐｗの歪みが解消される。また、撮像光軸Ａｃと、加工用レーザ光との同軸化が必須ではなくなるため、広域カメラ６の撮像視野Ｆｖを拡大することが可能である。
(About the layout of the wide area camera 6)
As illustrated in FIG. 10, the
広域カメラ６は、透明部材１９ｂを通してワークＷを撮像する。このことに関連して、透明部材１９ｂによる広域ワーク画像Ｐｗの歪みの発生が懸念される。これに対応するのに、透明部材１９ｂとして、レンズ効果がない、又は、レンズ効果が低い扁平な部材を意図的に用いるのが良い。レンズ効果がない、又は、レンズ効果が低い透明部材１９ｂを用いることで、透明部材１９ｂによるワーク画像Ｐｗの歪みを抑制できる。これにより、制御部１０１を含む制御系の負荷を抑制することができる。
The
広域カメラ６の撮像光軸Ａｃは、レーザ光軸Ａｚとは非同軸である。非同軸によって、可視光を対象とした一般的なカメラを採用できるだけでなく、撮像視野Ｆｖの大きさとレーザ光走査部４の構成との関連性を無くすことができる。このことは撮像視野Ｆｖを拡大する上で有利であることを意味している。また、図１０に例示するように、撮像視野Ｆｖにレーザ光走査部４が含まれないように構成することで、ワーク画像Ｐｗを生成する上で、レーザ光走査部４の存在が邪魔にならない。
The imaging optical axis Ac of the wide-
また、図１８に例示するように、広域ワーク画像Ｐｗから縁の一部１９ｃを除いた部分画像Ｐｐを設定画面Ｒ４上に表示することで、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。また、図１６のステップＳ３７に例示するように、部分画像Ｐｐに基づいて印字ブロックの位置を調整することができる。これにより、より精密なレーザ加工を実現することが可能になる。
Further, as illustrated in FIG. 18, the usability of the laser processing apparatus L can be improved by displaying the partial image Pp excluding a
また、図１２に例示するように、広域カメラ６を、第１スキャナ４１に比して第２スキャナ４２に近接させて配置することで、広域カメラ６の撮像視野Ｆｖと、加工用レーザ光が実際に照射される領域とのズレを抑制することができる。このことは、加工領域Ｒ１の設定等をより適切に行う上で有効である。
Further, as illustrated in FIG. 12, by arranging the
また、図７等に例示するように、下流側光路Ｐｄに対して直交する方向に沿って、第１スキャナ４１、第２スキャナ４２、広域カメラ６の順に並べて配置することで、Ｚスキャナ３３からレーザ光走査部４に伝搬する加工用レーザ光と、広域カメラ６とを可能な限り離間させつつ、広域カメラ６と第２スキャナ４２とを近接させることができる。これにより、広域カメラ６の撮像視野Ｆｖと、加工用レーザ光が実際に照射される領域とのズレを抑制し、加工領域Ｒ１の設定等を一層適切に行うことが可能になる。
Further, as illustrated in FIG. 7 and the like, by arranging the
（マーカヘッド１の変形例）
図１９は、マーカヘッド１の変形例を示す図であり、図１０に対応する図である。以下、マーカヘッド１の変形例に符号「１’」を付し、これを単に「マーカヘッド１’」と呼称する。図１９を参照して、マーカヘッド１’の透明部材１９ｂは、レンズ効果がない、又は、レンズ効果が低い扁平な部材からなる。図１９に示す広域カメラ６は、その撮像光軸Ａｃと、加工基準面Ｒｂと、を直交させた姿勢で筐体１０内に配置されているところ、広域カメラ６は、撮像視野Ｆｖに、レーザ光走査部４（特に第２スキャナ４２）が含まれる位置に設けられている。よって、広域カメラ６により生成されるワーク画像Ｐｗには、レーザ光走査部４（特に第２スキャナ４２）が映り込むことになる。
(Modification example of marker head 1)
FIG. 19 is a diagram showing a modified example of the
マーカヘッド１’は、このようなレイアウトに適した処理を実行することができる。表示部８０１は、広域ワーク画像Ｐｗからレーザ光走査部４を除いた部分画像Ｐｐを生成し、これを設定画面Ｒ４上に表示する。そして、設定部１０７は、部分画像Ｐｐに基づいて、設定画面Ｒ４の印字ブロックの位置を補正することができる。
The marker head 1'can execute processing suitable for such a layout. The
このように、レーザ光走査部４を除いた部分画像Ｐｐを生成することで、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。また、部分画像Ｐｐに基づいて印字ブロックの位置を調整することで、一層精密なレーザ加工を実現することが可能になる。
By generating the partial image Pp excluding the laser
レーザ加工装置Ｌにおいて、ガイド光源３６（図３Ａ）は、従来と同様に、加工用レーザ光の照射位置を散乱光の可視光で指し示すのに用いられる。これにより、ユーザはワークＷの表面に投影されるガイド光によって描き出された例えば設定加工パターンによってその適否を眼で確認できる。ガイド光の焦点は加工用レーザ光と同じである。また、ガイド光源３６から出射されたガイド光は、レーザ光走査部４の上流側で加工用レーザ光と同軸化される（図３Ａ）。このことから、ガイド光源３６から出射されたガイド光のための走査部を別途用意する必要はない。レーザ加工装置Ｌに対して次々と流れ込んでくるワークＷはその位置、姿勢にズレが生じる。例えばワークＷの表面の高さにズレが生じている場合、ワークＷの加工表面とガイド光の焦点との不一致によりワークＷの表面に投影されたガイド光は太さが変化したりぼやけたりする。このガイド光は可視光且つ散乱光である。したがって、広域カメラ６を搭載するのであれば、広域カメラ６として一般的なカメラを採用できる。そして広域カメラ６を使ってガイド光投影軌跡を撮影することで撮像画像で印字設定の適否の確認作業を行うことができる。
In the laser processing apparatus L, the guide light source 36 (FIG. 3A) is used to indicate the irradiation position of the processing laser light with visible light of scattered light, as in the conventional case. As a result, the user can visually confirm the suitability of the work W by, for example, a set processing pattern drawn by the guide light projected on the surface of the work W. The focus of the guide light is the same as that of the processing laser light. Further, the guide light emitted from the guide light source 36 is coaxial with the processing laser light on the upstream side of the laser light scanning unit 4 (FIG. 3A). For this reason, it is not necessary to separately prepare a scanning unit for the guide light emitted from the guide light source 36. The position and orientation of the work W flowing into the laser machining apparatus L one after another are deviated. For example, when the height of the surface of the work W is deviated, the thickness of the guide light projected on the surface of the work W changes or becomes blurred due to the mismatch between the processed surface of the work W and the focal point of the guide light. .. This guide light is visible light and scattered light. Therefore, if the
レーザ加工装置Ｌは、操作用端末（ＰＣ）８００にＧＵＩ編集及びＧＵＩ制御プログラムが組み込まれており、広域カメラ６とガイド光の組み合わせを利用して、ガイド光を撮影した広域カメラ６の撮像画像を操作用端末８００（ＰＣ）の表示部８０１（図１）に表示することができる。ユーザは、ワークＷを見ることなく、ＰＣ表示部８０１の表示画像を見て印字設定が適正であるか否かを確認し判断できる。レーザ加工装置Ｌは、ユーザが設定した印字設定情報を既に保存している。操作用端末８００（ＰＣ）は、内部処理により印字設定と撮像画像とを対比して実質的な差分値を表示することも可能である。
The laser processing device L has a GUI editing and GUI control program incorporated in the operation terminal (PC) 800, and an image captured by the
表示部８０１に表示するＧＵＩの表示モードは、ユーザの確認にとって利便性を高めるように設計すればよい。具体例を例示すれば次の通りである。
（１）広域カメラ６で撮影したガイド光投影軌跡を表示するモード。
（２）設定した印字パターンとガイド光投影軌跡とを重畳して表示するモード。
（３）ワークＷの所定位置に設定した印字パターンと、全周の外形輪郭を含み且つガイド光投影軌跡を含むワークＷとを重畳して表示するモード。
（４）設定した印字パターンと、これを囲む印字ブロックの少なくとも一部と、ガイド光投影軌跡とを同時に表示するモード。
（５）印字ブロックの少なくとも一部と、ガイド光投影軌跡とを同時に表示するモード。
The display mode of the GUI displayed on the
(1) A mode for displaying the guide light projection locus taken by the
(2) A mode in which the set print pattern and the guide light projection locus are superimposed and displayed.
(3) A mode in which the print pattern set at a predetermined position of the work W and the work W including the outer contour of the entire circumference and including the guide light projection locus are superimposed and displayed.
(4) A mode in which the set print pattern, at least a part of the print block surrounding the set print pattern, and the guide light projection locus are displayed at the same time.
(5) A mode in which at least a part of the print block and the guide light projection locus are displayed at the same time.
従来の確認方法つまりワークＷに投影されているガイド光と設定画面とを見比べることに対して、表示部８０１の画像だけで印字設定が適正であるか否かを確認できる利点を例示すれば次の通りである。
（i）ワークＷから離れた場所で確認作業ができる。
（ii）ワークＷが例えば筐体に組み込まれていても、確認作業ができる。
（iii）設定した印字パターンとガイド光投影軌跡とを重畳表示することで、印字設定と実施の印字位置との関係性、例えば印字位置のずれを直ちに把握できる。
The following is an example of the advantage of being able to confirm whether or not the print setting is appropriate only with the image of the
(I) Confirmation work can be performed at a place away from the work W.
(Ii) Even if the work W is incorporated in the housing, for example, the confirmation work can be performed.
(Iii) By superimposing and displaying the set print pattern and the guide light projection locus, the relationship between the print setting and the actual print position, for example, the deviation of the print position can be immediately grasped.
（iv）画像を保存することで、設定が正しかったことの証拠を残すことができる。
（v）広域カメラ６で印字領域つまり加工領域Ｒ１（図１０）を撮影できるため、比較的小さなワークＷの場合に外形輪郭を含み且つガイド光投影軌跡を含むワークＷの全体を撮像画像に写し込むことで、ワークＷの全容や印字領域Ｒ１を俯瞰して各印字ブロックの位置や状態を一度に確認できる。例えばワークＷの表面に高低差がある場合にこの俯瞰して確認できる利点は大きい。
（vi）画像を拡大表示することで詳細な部分を確認できる。
（vii）印字設定作業、これに続く確認作業を同じＰＣの表示部８０１の表示画面を使って連続的に行うことができるため、従来のようにワークＷとＰＣ上の表示画面とを交互に見比べて確認するのに比べて、印字設定からその適否の確認、印字実行までの一連の作業の効率を向上することができる。
(Iv) By saving the image, you can leave evidence that the settings were correct.
(V) Since the
(Vi) You can check the detailed part by enlarging the image.
(Vii) Since the print setting work and the subsequent confirmation work can be continuously performed using the display screen of the
印字設定、これに続く確認の手順を図２０に例示するフローチャートに基づいて説明する。ステップＳ４０乃至Ｓ４４は、印字設定に関する各作業工程を示す。このステップＳ４０乃至Ｓ４４は、前述した図１５のステップＳ１３乃至Ｓ１７と実質的に同じであるので、その詳細な説明は省略する。なお、ステップＳ４１乃至Ｓ４３の順番は任意である。ステップＳ４４で印字設定の作成が終了すると、ステップＳ４５に移行して、端末（ＰＣ）８００の表示部８０１を使ってユーザによる確認作業が行われる。
The print setting and the subsequent confirmation procedure will be described with reference to the flowchart illustrated in FIG. Steps S40 to S44 show each work process related to the print setting. Since steps S40 to S44 are substantially the same as steps S13 to S17 of FIG. 15 described above, detailed description thereof will be omitted. The order of steps S41 to S43 is arbitrary. When the creation of the print setting is completed in step S44, the process proceeds to step S45, and the confirmation work by the user is performed using the
図２１は、表示部８０１の表示画像の一例を説明するための図である。図２１の(Ｉ)はユーザが表示部８０１上で作成し、そして設定した印字パターン８０を示す。図示の例では、「ＡＢＣＤ」の４文字からなる印字パターン８０が設定されている。図２１の(II)は、ユーザが設定した印字パターン８０を含む印字条件に基づいてガイド光源３６を制御してワークＷ上にガイド光を投影し、その軌跡８２を広域カメラ６で撮像した画像と、ユーザが設定した印字パターンとを重畳表示した表示例を示し、ガイド光投影軌跡を参照符号８２で示す。図２１(II)を見ると直ちにガイド光投影軌跡８２が設定印字パターン８０からオフセットしていることが分かる。その原因は、ワークＷの表面の高さ位置がズレていることによる。このような場合には、ステップＳ４７（図２０）に移行して印字設定編集モードに戻って設定の修正が行われる。
FIG. 21 is a diagram for explaining an example of a display image of the
図２１の(III)は修正後の印字設定に基づくガイド光投影軌跡８２を示す。図２１の(III)に図示の表示画像を見ると、投影軌跡８２が設定印字パターン８０と一致していることが分かる。この場合には、設定が適正に行われたことを意味していることから、ステップＳ４８（図２０）に進んで修正後の設定を保存し、また、修正後の設定に基づいて印字モード（図１６）に移行する。
FIG. 21 (III) shows a guide
ガイド光投影軌跡８２の表情は、例えば広域カメラ６のシャッタタイミング、ワークＷの位置ズレ、ワークＷの傾斜などによって変化する。このことから設定の適否の判断はユーザの経験値によって左右される。図２２はユーザが設定した印字パターン８０を例示的に示す。この印字パターン８０は、前述したのと同様に「ＡＢＣＤ」である。参照符号８４は、印字パターン８０を囲む枠である印字ブロックを示す。印字ブロック８４を表示するか否かはユーザの選択による。
The facial expression of the guide
図２３は、広域カメラ６で撮像したガイド光投影軌跡８２を表示部８０１に表示した表示モードの一例を示す図である。なお、図示を省いたが、表示部８０１には、同時に、ユーザが設定した印字パターン８０が表示されていると理解されたい。ユーザは表示部８０１の表示を見て次の評価が可能である。第１に、設定印字パターン８０とガイド光投影軌跡８２とが、サイズ、位置において完全に一致している。第２に、印字パターン８０に含まれる４つの文字の全てがゆがんでいない。よって、印字設定は適正であると判断できる。
FIG. 23 is a diagram showing an example of a display mode in which the guide
なお、図２３に見られるようにチェックボックス８８を表示部８０１に表示して、このチェックボックス８８によって、印字ブロック８４（図２２）を含む表示モードを選択させるようにしてもよい。
As seen in FIG. 23, the
図２４は、ユーザが設定した印字パターン８０と、広域カメラ６で撮像したガイド光投影軌跡８２とを重畳して表示部８０１に表示した表示モードを示す。この表示画像に対して次の評価が可能である。第１に、設定印字パターン８０とガイド光投影軌跡８２とが、サイズ、位置において完全に一致している。第２に、「ＡＢＣＤ」の印字パターン８０のうち「Ａ」と「Ｂ」の二文字が次の「ＣＤ」に比べて若干太く見える。この第２の点に関して、印字位置によっては同じ印字であってもガイド光が強く散乱することがある。この表示例は、これに相当すると判断できることから、印字設定は適正であると判断できる。
FIG. 24 shows a display mode in which the
図２５は、広域カメラ６で撮像したガイド光投影軌跡８２を表示部８０１に表示した表示モードを示す。なお、表示部８０１には、同時に、ユーザが設定した印字パターン８０が表示されていると理解されたい。この表示に対して次の評価が可能である。第１に、「ＡＢＣＤ」のガイド光投影軌跡８２に含まれる「ＡＢＣＤ」の全ての文字がぼけている。第２に、ガイド光投影軌跡８２「ＡＢＣＤ」が設定印字パターン８０よりも小さい。ワークＷの表面が設定位置よりも高い位置にあるとき、ワークＷがワーキングディスタンスよりも上にあることから、ガイド光の焦点がピンボケになると共にガイド光投影軌跡８２「ＡＢＣＤ」が縮小する。この表示例は、これに相当すると判断できることから、印字設定は不適であると判断できる。
FIG. 25 shows a display mode in which the guide
図２６は、ユーザが設定した印字パターン８０と、広域カメラ６で撮像したガイド光投影軌跡８２とを重畳して表示部８０１に表示した表示モードを示す。この表示に対して次の評価が可能である。第１に、「ＡＢＣＤ」のガイド光投影軌跡８２に含まれる「ＡＢＣＤ」の全ての文字がぼけている。第２に、ガイド光投影軌跡８２「ＡＢＣＤ」が設定印字パターン８０よりも小さい。第３に、印字位置が変位している。この表示例は、ワークＷの表面が設定位置よりも高い位置にあるときの典型例ということができる。つまり、印字設定においてワークＷの高さに関する設定が正しく行われなかった例である。勿論、この印字設定は不適であると判断できる。
FIG. 26 shows a display mode in which the
図２７は、広域カメラ６で撮像した全周の外形輪郭を含み且つガイド光投影軌跡８２を含むワークＷの撮像画像を表示部８０１に表示した表示モードを例示的に示す。この表示画像では、ユーザが設定した印字ブロック８４のうち上下の横枠線８４(1)、８４(2)が太いラインで強調した態様で表示されている。この表示モードはユーザの選択により表示させることができる。勿論、横枠線８４(1)、８４(2)の太さ、表示色もユーザが選択できるようにするのが好ましい。図２７の表示画像に対して次の評価が可能である。第１に、ワークＷの全体輪郭を見ると本来矩形であるべきワークＷが図中、左側が小さくなっている。第２に、上方の横枠線８４(1)に対して「ＡＢＣＤ」のガイド光投影軌跡８２の右側部分が離れている。第３に、下方の横枠線８４(2)に対して「ＡＢＣＤ」のガイド光投影軌跡８２の左側部分が離れている。この表示例は、ワークＷが図中、左右方向に傾斜し、左側が低く、右側が高いときの典型例であり、印字設定は不適であると判断できる。
FIG. 27 schematically shows a display mode in which a captured image of the work W including the outer contour of the entire circumference captured by the
図２８は、上記図２７の表示例とは逆に、第１に、ワークＷの全体輪郭を見ると本来矩形であるべきワークＷが図中、右側が小さくなっている。第２に、上方の横枠線８４(1)に対して「ＡＢＣＤ」のガイド光投影軌跡８２の左側部分が離れている。第３に、下方の横枠線８４(2)に対して「ＡＢＣＤ」のガイド光投影軌跡８２の右側部分が離れている。この表示例は、ワークＷが図中、左右方向に傾斜し、右側が低く、左側が高いときの典型例であり、印字設定は不適であると判断できる。
In FIG. 28, contrary to the display example of FIG. 27, first, when the overall outline of the work W is viewed, the work W, which should be originally rectangular, is smaller on the right side in the drawing. Second, the left side portion of the guide
図２９は、(i)広域カメラ６で撮像した全周の外形輪郭を含み且つガイド光投影軌跡８２を含む撮像画像、(ii)上下の横枠線８４(1)、８４(2)、(iii)設定印字パターン８０を重畳表示した表示モードを示す。図２７を参照して説明したのと同様に、表示例は、ワークＷが図中、左右方向に傾斜し、左側が低く、右側が高いときの典型例である。また、設定印字パターン８０を重畳表示したことにより、位置のズレ及びガイド光投影軌跡８２のサイズの違いなどの差分をユーザは明確に認識することができる。
FIG. 29 shows (i) an captured image including the outer contour of the entire circumference captured by the
図２３ないし図２９に様々な表示モード及びガイド光投影軌跡８２の表情などを含む撮像画像を説明したが、撮像画像から設定の適否を的確に判断するにはユーザに経験が必要である。人工知能の機能をレーザ加工装置Ｌに組み込んで、人工知能が学習することで設定の適否の判断をレーザ加工装置Ｌに委ねてもよい。
Although the captured images including various display modes and facial expressions of the guide
レーザ加工装置Ｌは、ガイド光と測距レーザ光とがレーザ光走査部４（図３Ａ）の上流側で同軸化されている。これにより、個別的に走査機構を設ける必要がなく、レーザ加工装置Ｌの大型化を回避することができる。また、レーザ光走査部４の上流側で測距レーザ光と同軸化された目に優しいガイド光を利用して測距点をワークＷの表面上で見える化することもできる。これにより、測距レーザ光を距離測定に適した強さのレーザ光を採用することができる。また、ユーザは、目に優しいガイド光で指し示すワーク表面上の設定測距点を眼で確認しながら、この測定点の設定が適切であるか否か、或いは複数の測定点を設定した場合に、その中で最も適切である測定点を選択することができる。これにより距離測定の測定精度、特にＺ方向の距離測定の精度を向上できる。
In the laser processing apparatus L, the guide light and the ranging laser light are coaxialized on the upstream side of the laser light scanning unit 4 (FIG. 3A). As a result, it is not necessary to individually provide a scanning mechanism, and it is possible to avoid an increase in the size of the laser processing apparatus L. Further, the distance measuring point can be visualized on the surface of the work W by using the eye-friendly guide light coaxial with the distance measuring laser light on the upstream side of the laser
また、ガイド光によってワークW上に測距点を見える化するときに、ガイド光によって(1)印字パターン８０もガイド光によって見える化する、(2)印字ブロック８４も見える化する、(3)印字パターン８０及び印字ブロック８４を見える化してもよい。測距点と印字パターン８０及び/又は印字ブロック８４とを見える化することにより、ユーザは印字位置と測距点との相対的な関係性を確認することができる。
Further, when the AF point is visualized on the work W by the guide light, (1) the
更に好ましくは、測距点を投影するガイド光を広域カメラ６で撮影するのがよい。測距点と印字パターン８０及び/又は印字ブロック８４を投影するガイド光を広域カメラ６で撮影するのがよい。これにより、設定測距点などを指し示すガイド光を取り込んだ撮像画像をＰＣ８００の表示部８０１に表示させることができる。ユーザは、ワークWを見ること無く、表示部８０１に表示される撮像画像だけで設定測距点の確認や設定測距点と印字パターン８０などとの相対的な関係性を確認することができる。
More preferably, the
図３０は、測距点の設定を含む印字条件設定に関する手順の一例を説明するためのフローチャートである。ステップＳ５０では、印字内容、印字位置、印字ブロックなどの条件の設定が行われる。このステップＳ５０は、前述した図２０のステップＳ４１、Ｓ４２に相当することからその詳しい説明は省略する。ステップＳ５１では、測距点の位置設定が行われる。測距点の位置設定に関し、ユーザが所望の位置に測距点を設定しても良いし、この設定を自動化し、例えば印字ブロック８４を設定する（Ｓ５０）と、その中心に測距点の位置が設定されるようにしてもよい。また、この測距点の位置に関する自動設定に加えて、ユーザが単数又は複数の所望の位置に測距点を設定してもよい。
FIG. 30 is a flowchart for explaining an example of a procedure for setting printing conditions including setting of AF points. In step S50, conditions such as print content, print position, and print block are set. Since this step S50 corresponds to steps S41 and S42 of FIG. 20 described above, detailed description thereof will be omitted. In step S51, the position of the AF point is set. Regarding the position setting of the AF point, the user may set the AF point at a desired position, or if this setting is automated and, for example, the
ステップＳ５２では、装置やワークＷの設置状態による補正が行われる。このステップＳ５２は、前述した図２０のステップＳ４３に相当することからその詳しい説明は省略する。ステップＳ５０ないしＳ５２の順番は任意である。ステップＳ５０ないしＳ５２での設定が終わると、ステップＳ５３において、ガイド光を用いて測距点の位置の適否の確認及び印字位置の確認が行われる。そして、ユーザが目視によって確認した結果、設定が適切であれば、ステップＳ５４において例えば設定終了ボタンを押し下げることにより設定作業が終了する。他方、ステップＳ５３において、設定が適切ではないと判断したときには、ステップＳ５０ないしＳ５２に戻って設定のやり直しが行われる。 In step S52, correction is performed depending on the installation state of the device and the work W. Since this step S52 corresponds to step S43 of FIG. 20 described above, detailed description thereof will be omitted. The order of steps S50 to S52 is arbitrary. When the settings in steps S50 to S52 are completed, in step S53, the appropriateness of the position of the AF point and the print position are confirmed using the guide light. Then, as a result of visual confirmation by the user, if the setting is appropriate, the setting work is completed by, for example, pressing the setting end button in step S54. On the other hand, when it is determined in step S53 that the setting is not appropriate, the process returns to steps S50 to S52 and the setting is redone.
図３１は、レーザ加工装置Ｌの運用時の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図３１のフローチャートは、図１４のステップＳ３の装置運用に相当する。レーザ加工装置Ｌは運用時つまり印字を実行する際には、印字パターン、印字ブロック、印字条件に関する各種の設定の読み込み（ステップＳ６１）、高さ測定（Ｚ方向測定）に関する設定の読み込み（ステップＳ６２）が行われる。この２つの工程の順番は逆であってもよい。次いで、ステップＳ６３で、装置・ワークの設置状態による補正が行われる。そして、測距点での高さつまり距離測定が実行され（ステップＳ６４）、測定した高さ（距離）を用いて印字位置が調整される（ステップＳ６５）。この調整が終わると、加工用レーザで印字が実行される（ステップＳ６６）。 FIG. 31 is a flowchart showing an example of a processing procedure during operation of the laser processing apparatus L. The flowchart of FIG. 31 corresponds to the device operation of step S3 of FIG. The laser machining apparatus L reads various settings related to the print pattern, print block, and print conditions (step S61) and reads settings related to height measurement (Z direction measurement) (step S62) during operation, that is, when printing is executed. ) Is performed. The order of these two steps may be reversed. Next, in step S63, correction is performed according to the installation state of the device / work. Then, the height at the AF point, that is, the distance measurement is executed (step S64), and the print position is adjusted using the measured height (distance) (step S65). When this adjustment is completed, printing is executed by the processing laser (step S66).
図３０を参照して前述した各種設定において、その適否を判断するための確認工程（Ｓ５３）の３つの具体例を図３２ないし図３７に基づいて説明する。第１ないし第３の具体例は、(i)測距点、(ii)印字パターン８０及び/又は印字ブロック８４つまり印字枠をワークＷ上にガイド光で目視可能に指し示す点で共通している。測距点が印字ブロック８４の中に設定されている場合、特に印字パターンと測距点とをガイド光で投影するときに、これを一緒にガイド光で指し示すとどれが測距点であるかが分からなくなってしまう可能性がある。これを回避するために、測距点を指し示す第１タイミングと、印字パターン及び/又は印字ブロックを指し示す第２タイミングとの間に時間差を設けたのが第１〜第３の具体例である。
In the various settings described above with reference to FIG. 30, three specific examples of the confirmation step (S53) for determining the suitability thereof will be described with reference to FIGS. 32 to 37. The first to third specific examples are common in that (i) the AF point, (ii) the
――第１具体例（図３２、図３３）――
第１具体例は、印字パターン８０を例に、この印字パターン８０を指し示す前に測距点ＭＰを指し示す例である。印字パターン８０に代えて印字ブロック８４であってもよい。ワークＷ上にガイド光を照射するに先だって、図３２のステップＳ７１でレーザ光走査部４を測距点に差し向ける。そして、次のステップＳ７２でガイド光源３６を点灯させる。そして、ステップＳ７３でレーザ光走査部４を制御してガイド光によって測距点ＭＰを走査する。測距点ＭＰを好ましくは目視上強調するために、測距点ＭＰの中心にユーザが目視可能なサイズの矩形や円、星印、クロス印などで描くようにガイド光を走査するのがよい。矩形や円、星印は白抜きの表現形態であってもよいし、塗りつぶしの表現形態であってもよい。ガイド光の走査はワークＷ上に投影されたガイド光の残像を生成するのに適した時間、継続される（ステップＳ７４〜Ｓ７６）。これによりワークＷ上のガイド光の残像によってユーザは測距点ＭＰの位置を眼で確認できる（図３３の(I)）。この測距点ＭＰに関するガイド光の照射及び走査が終わると、次の印字パターン８０に沿ってガイド光を走査する工程に移行する。
--First specific example (Fig. 32, Fig. 33)-
The first specific example is an example in which the
先ず、ステップＳ７７において、レーザ光走査部４を印字パターン走査開始点に差し向ける。そして、次のステップＳ７８でガイド光源３６を点灯させると共にレーザ光走査部４を制御してガイド光によって例えば印字パターンを走査する。この一連のガイド光の走査は、一回の走査で終わらせるか、それとも連続的に複数回反復走査するか又は走査時間はユーザによって選択できるようにするのが好ましく、また、複数回走査する回数又は走査する時間をユーザが任意に設定できるようにするのが好ましい。ガイド光でワークＷ上に描き出される印字パターン８０を見ることによって印字パターン８０の位置を目視で確認できる（図３３の(II)）。
First, in step S77, the laser
測距点ＭＰに関するガイド光の走査、これに続く印字パターン８０に関するガイド光の走査からなる一連の走査を一回で終わらせるか、複数回反復させるか、また何回反復させるかはユーザによって任意に設定できるようにするのが好ましい。印字パターン８０を例に第１具体例を説明したが、印字パターン８０に代えて印字ブロック８４つまり印字枠であってもよい。また、印字パターン８０と印字ブロック８４とをガイド光によってワークＷ上に描くようにしてもよい。
It is up to the user to decide whether to complete the series of scans consisting of the scan of the guide light for the AF point MP and the subsequent scan of the guide light for the
――第２具体例（図３４、図３５）――
第２具体例は、ガイド光で印字パターン８０を描いた後に測距点ＭＰを描く例である。印字パターン８０に代えて印字ブロック８４であってもよい。図３４を参照して、先ず、ステップＳ８１において、レーザ光走査部４を印字パターン走査開始点に差し向ける。そして、次のステップＳ８２でガイド光源３６を点灯させると共にレーザ光走査部４を制御してガイド光によって印字パターンを走査する。この走査は、一回の走査で終わらせるか、それとも連続的に複数回走査するかはユーザによって選択できるようにするのが好ましく、また、複数回走査する回数又は走査する時間をユーザが任意に設定できるようにするのが好ましい。ガイド光でワークＷ上に描き出される印字パターン８０を見ることによって印字パターン８０の位置を目視で確認できる（図３５の(I)）。
--Second specific example (Fig. 34, Fig. 35)-
The second specific example is an example in which the AF point MP is drawn after the
上述した印字パターン８０に基づくガイド光の走査が完了（ステップＳ８３）すると、次の測距点ＭＰに関するガイド光を走査する工程に移行する。先ず、ステップＳ８４でレーザ光走査部４を測距点に差し向ける。そして、次のステップＳ８５でガイド光源３６を点灯させる。そして、ステップＳ８６でレーザ光走査部４を制御してガイド光によって測距点ＭＰを走査する。前述したように測距点ＭＰを好ましくは目視上強調できる表現形態となるようにガイド光を走査するのがよい。この例では、白抜きの円で測距点ＭＰを描くようにガイド光の走査が行われている。この走査はワークＷ上に投影されたガイド光の残像を生成するのに適した時間、継続される（ステップＳ８７〜Ｓ８９）。これによりユーザは測距点ＭＰの位置を眼で確認できる（図３５の(II)）。
When the scanning of the guide light based on the above-mentioned
印字パターン８０に関するガイド光の走査、これに続く測距点ＭＰに関するガイド光の走査からなる一連の走査を一回で終わらせるか、複数回反復させるか等についてユーザが任意に設定できるようするのが好ましい。印字パターン８０を例に第２具体例を説明したが、印字パターン８０に代えて印字ブロック８４つまり印字枠であってもよい。また、印字パターン８０と印字ブロック８４とをガイド光によってワークＷ上に描くようにしてもよい。
The user can arbitrarily set whether to end a series of scans including the scan of the guide light for the
――第３具体例（図３６、図３７）――
複数の例えば印字ブロック８４つまり印字枠をガイド光でワークＷ上に描く途中で測距点ＭＰを描く例である。これによれば、ユーザは印字ブロック８４と測距点ＭＰとを同時に視認できるため、両者間の関係性を直ちに認識することができる。印字ブロック８４に代えて印字パターン８０であってもよい。
--Third specific example (Fig. 36, Fig. 37)-
This is an example in which a range-finding point MP is drawn while a plurality of, for example, print blocks 84, that is, print frames are drawn on the work W by guide light. According to this, since the user can visually recognize the
図３６のフローチャートは、一つのワークＷに複数の印字ブロック８４が設定されていることを前提としている。先ず、第１の印字ブロック８４(1)が高さ測定する対象となっているか否かを判断し（ステップＳ９１）、ＹＥＳであれば、高さ測定の対象の印字ブロックであると判断してステップＳ９２に進む。ステップＳ９２においてレーザ光走査部４を第１測距点ＭＰ(1)に差し向ける。そして、次のステップＳ９３でガイド光源３６を点灯させる。そして、ステップＳ９４でレーザ光走査部４を制御してガイド光によって第１測距点ＭＰ(1)を走査する。第１測距点ＭＰ(1)を好ましくは目視上強調するために、第１測距点ＭＰ(1)の中心にユーザが目視可能なサイズの矩形や円、星印、クロス印などで描くようにガイド光を走査するのがよい。矩形や円、星印は白抜きの表現形態であってもよいし、塗りつぶしの表現形態であってもよい。この例はクロス印で第１測距点ＭＰ(1)が表現されている。この第１測距点ＭＰ(1)に関するガイド光の照射及び走査によって、ガイド光によってワークＷ上に第１測距点ＭＰ(1)が描き出される（図３７の(I)）。これが終わる（ステップＳ９５、Ｓ９６）と、次に第１印字ブロック８４(1)をガイド光によってワークＷ上に描く工程に移る（ステップＳ９７）。
The flowchart of FIG. 36 is based on the premise that a plurality of print blocks 84 are set in one work W. First, it is determined whether or not the first print block 84 (1) is the target for height measurement (step S91), and if YES, it is determined that the print block is the target for height measurement. The process proceeds to step S92. In step S92, the laser
先ず、ステップＳ９７において、レーザ光走査部４を印字ブロック走査開始点に差し向ける。そして、次のステップＳ９８において、ガイド光源３６を点灯させると共にレーザ光走査部４を制御してガイド光によって第１印字ブロック８４(1)を走査する。この走査は、一回の走査で終わらせるか、それとも連続的に複数回走査するか等はユーザによって設定できるようにするのが好ましい。ガイド光でワークＷ上に描き出される第１印字ブロック８４(1)及び第１測距点ＭＰ(1)の残像を見ることによって第１印字ブロック８４(1)及びこれに関連した第１測距点ＭＰ(1)の相対関係を目視で確認できる（図３５の(I)(II)）。
First, in step S97, the laser
上記の例では、先ず第１測距点ＭＰ(1)をガイド光で描き次いでこれに関連した第１印字ブロック８４(1)をガイド光で描く手順であるが、これを逆転させて、先ず第１印字ブロック８４(1)をガイド光で描き、次いで第１測距点ＭＰ(1)をガイド光で描く手順を採用してもよい。 In the above example, the procedure is to first draw the first AF point MP (1) with the guide light, and then draw the first print block 84 (1) related to this with the guide light. A procedure may be adopted in which the first print block 84 (1) is drawn with the guide light, and then the first AF point MP (1) is drawn with the guide light.
第１印字ブロック８４(1)に関する一連の処理が終わると（ステップＳ９９）、次の第２の測距点ＭＰ(2)及び第２の印字ブロック８４(2)に関する処理が実行される。この処理は前述したステップＳ９１〜Ｓ９９と同じであるのでその説明を省略する。もし、第３の印字ブロックが設定されていれば、同じように、第３の印字ブロックに関する処理が実行される。 When a series of processes related to the first print block 84 (1) is completed (step S99), the next processes related to the second AF point MP (2) and the second print block 84 (2) are executed. Since this process is the same as steps S91 to S99 described above, the description thereof will be omitted. If the third print block is set, the process related to the third print block is executed in the same manner.
図３７の(V)は、第３具体例の処理の結果、ワークＷ上にガイド光によって表現される第１、第２の印字ブロック８４(1)、８４(2)及びこれに関連した第１、第２の測距点ＭＰ(1)、ＭＰ(2)の残像を説明するための図である。ユーザはワークＷ上に現れる残像を見ることで、第１、第２の印字ブロック８４(1)、８４(2)及びこれに関連した第１、第２の測距点ＭＰ(1)、ＭＰ(2)の全てを視認できる。このような残像がワークＷ上に出現するように、必要であれば図３６のルーチンを反復すればよい。この反復の回数又は時間はユーザによって任意に設定可能であるのが好ましい。 FIG. 37 (V) shows the first and second print blocks 84 (1) and 84 (2) represented by the guide light on the work W as a result of the processing of the third specific example, and related third print blocks 84 (1) and 84 (2). It is a figure for demonstrating the afterimage of the 1st and 2nd AF points MP (1), MP (2). By seeing the afterimage appearing on the work W, the user sees the first and second print blocks 84 (1) and 84 (2) and the related first and second AF points MP (1) and MP. All of (2) can be visually recognized. If necessary, the routine of FIG. 36 may be repeated so that such an afterimage appears on the work W. It is preferable that the number or time of this iteration can be arbitrarily set by the user.
図３８は、ワークＷ上のガイド光の投影軌跡や残像がどのようにユーザに見えるかを説明するための図である。図３８の(I)はワークＷの上に印字パターン８０を設定すると共にこれに関連した測距点ＭＰを設定したときのＧＵＩを示す。図３８の(II)は、ワークＷ上に現れる印字ブロック８４及び測距点ＭＰに関するガイド光の投影軌跡や残像の見え方に関する。図３８の(III)は、測距点ＭＰだけをガイド光で見える化したときに、ワークＷ上に現れる測距点ＭＰに関するガイド光の投影軌跡や残像の見え方に関する。
FIG. 38 is a diagram for explaining how the projection locus and the afterimage of the guide light on the work W are visible to the user. FIG. 38 (I) shows a GUI when the
図３９は、広域カメラ６で印字ブロック８４及び測距点ＭＰに関するガイド光の軌跡を撮影し、ＰＣ表示部８０１に表示した撮像画像を説明するための図である。ＰＣ表示部８０１の撮像画像には、印字ブロック８４及び測距点ＭＰに関するガイド光の投影軌跡や残像が取り込まれている。ユーザは、ワークＷを見ること無しに、ＰＣ表示部８０１の撮像画像によって印字ブロック８４と測距点ＭＰの相関関係を確認することができることが分かるであろう。
FIG. 39 is a diagram for explaining a captured image displayed on the
図４０は設定ＧＵＩの具体例を示す図である。この設定ＧＵＩを使って図３０を参照して説明した各種の設定が可能である。図４０の(I)を参照して、ＰＣ表示部８０１に表示のワークＷには２つの印字ブロック８４(1)、８４(2)が設定され、第１の印字ブロック８４(1)に「１２３４５６」の印字パターン８０(1)が設定されている。また、第２の印字ブロック８４(2)に「ＡＢＣＤＥＦ」の印字パターン８０(2)が設定されている。
FIG. 40 is a diagram showing a specific example of the setting GUI. Various settings described with reference to FIG. 30 can be made using this setting GUI. With reference to (I) of FIG. 40, two print blocks 84 (1) and 84 (2) are set in the work W displayed on the
測距点ＭＰはユーザが印字ブロック８４や印字パターン８０とは無関係に任意の位置に設定可能である。この測距点ＭＰに関し、予め定めた条件で自動設定することができる。ＰＣ表示部８０１に表示の設定ＧＵＩにおいて、例えば自動設定ボタンＢを押し下げると、自動設定プログラムに従って測距点の自動設定処理が実行される。
The AF point MP can be set by the user at an arbitrary position regardless of the
測距点の自動設定は、例えば、第１の印字ブロック８４(1)の枠内で複数点の高さ測定が実行され、安定して測定できる点が検出される。例示のように２つの印字ブロック８４(1)、８４(2)が設定されているときには、第２の印字ブロック８４(2)についても同様に安定して測定できる点が検出される。そして、高さ基準の印字ブロックが例えば第１印字ブロック８４(1)であるときには、図４０の(II)に示すように第１印字ブロック８４(1)が高さ基準であることを意味する破線で表示され、また、設定された測距点ＭＰが重畳表示される。 In the automatic setting of AF points, for example, height measurement of a plurality of points is executed within the frame of the first print block 84 (1), and points that can be stably measured are detected. When the two print blocks 84 (1) and 84 (2) are set as in the example, it is detected that the second print block 84 (2) can be measured stably in the same manner. Then, when the height-based print block is, for example, the first print block 84 (1), it means that the first print block 84 (1) is the height reference as shown in FIG. 40 (II). It is displayed as a broken line, and the set AF point MP is superimposed and displayed.
Ｌ レーザ加工装置
２ レーザ光出力部
４ レーザ光走査部
５ 測距ユニット
５Ａ 測距光出射部
１０ 筐体
１９ 透過ウインドウ
３１ 上流側合流機構
３５ 下流側合流機構
３６ ガイド光源
８００ 操作用端末（ＰＣ）
８０１ 操作用端末の表示部
８０ 印字パターン
８２ ガイド光投影軌跡
８４ 印字ブロック
１０３ 距離測定部
１１０ 励起光生成部
１１３ 励起光集光部
Ｐ 加工用レーザ光の光路
Ｗ 被加工物（ワーク）
L
801 Display unit of
Claims (10)
該励起光生成部により生成された励起光に基づいて加工用レーザ光を生成して出力するレーザ光出力部と、
該レーザ光出力部から出力された前記加工用レーザ光を被加工物の表面上で２次元走査するレーザ光走査部と、
少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体と、
前記レーザ光走査部により２次元走査される加工領域に対応付けられた処理設定面を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記処理設定面上で、被加工物の表面に加工されるべき加工パターンと、これを囲む加工ブロックを配置して設定する加工ブロック設定部と、
前記表示部に表示された前記処理設定面を介して、被加工物の表面の距離を測定する位置を示す測距位置を設定する測距位置設定部と、
前記筐体の内部に設けられ、前記測距位置までの距離を測定するための測距光を出射する測距光出射部と、
前記筐体の内部において、前記レーザ光出力部から出射された前記加工用レーザ光の途中に配置され、前記測距光出射部から出射された前記測距光を前記加工用レーザ光の光路に合流させる測距光合流機構と、
被加工物の表面からの前記測距光の反射光を、前記レーザ光走査部及び前記測距光合流機構を介して受光して、該反射光に基づき前記測距位置までの距離を測定する距離測定部と、
前記筐体の内部に設けられ、被加工物の表面上で各種情報を示すガイド光を出射するガイド光出射部と、
前記筐体の内部において、前記レーザ光出力部から出力された前記加工用レーザ光の光路の途中に配置され、前記ガイド光出射部から出射された前記ガイド光を該加工用レーザ光の光路に合流させるガイド光合流機構と、
前記ガイド光合流機構により前記加工用レーザ光に合流した前記ガイド光を用いて、前記加工パターン又は前記加工ブロックが被加工物の表面上に投影されるように前記レーザ光走査部を制御し、また、前記測距位置設定部により設定された前記測距位置が示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を備えたレーザ加工装置。 An excitation light generator that generates excitation light,
A laser light output unit that generates and outputs a processing laser beam based on the excitation light generated by the excitation light generation unit, and a laser light output unit.
A laser beam scanning unit that two-dimensionally scans the processing laser beam output from the laser beam output unit on the surface of the workpiece, and a laser beam scanning unit.
At least the housing provided with the laser beam output unit and the laser beam scanning unit inside, and
A display unit that displays a processing setting surface associated with a processing area that is two-dimensionally scanned by the laser light scanning unit, and a display unit.
On the processing setting surface displayed on the display unit, a processing pattern to be processed on the surface of the workpiece, a processing block setting unit for arranging and setting a processing block surrounding the processing block, and a processing block setting unit.
A distance measuring position setting unit that sets a distance measuring position indicating a position for measuring the distance of the surface of the workpiece via the processing setting surface displayed on the display unit, and a distance measuring position setting unit.
A distance measuring light emitting unit provided inside the housing and emitting distance measuring light for measuring the distance to the distance measuring position,
Inside the housing, the distance measuring light is arranged in the middle of the processing laser light emitted from the laser light output unit, and the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit is used as an optical path of the processing laser light. With the ranging light merging mechanism to merge
The reflected light of the distance measuring light from the surface of the work piece is received via the laser light scanning unit and the distance measuring light merging mechanism, and the distance to the distance measuring position is measured based on the reflected light. Distance measurement unit and
A guide light emitting portion provided inside the housing and emitting a guide light indicating various information on the surface of the workpiece, and a guide light emitting portion.
Inside the housing, the guide light is arranged in the middle of the optical path of the processing laser light output from the laser light output unit, and the guide light emitted from the guide light emitting unit is used in the optical path of the processing laser light. Guide optical merging mechanism to merging and
Using the guide light merged with the processing laser light by the guide light merging mechanism, the laser light scanning unit is controlled so that the processing pattern or the processing block is projected on the surface of the workpiece. Further, a laser processing apparatus including a scanning control unit that controls the laser beam scanning unit so that the distance measuring position set by the distance measuring position setting unit is indicated.
ユーザが前記第１モードと前記第２モードとを選択する制御モード選択部を更に有する、請求項１に記載のレーザ加工装置。 The scanning control unit has a first mode of projecting the machining pattern or the machining block onto the surface of the workpiece, and a second mode of projecting the ranging position together with the machining pattern or the machining block. ,
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a control mode selection unit for the user to select the first mode and the second mode.
前記走査制御部は、前記少なくとも２つの印字パターン又は前記少なくとも２つの印字ブロックと、前記測距位置とを示すように前記ガイド光を制御するときに、第１の前記印字パターン又は第１の前記印字ブロックを示すように前記ガイド光を走査する第１走査制御を実行し、その後第２の前記印字パターン又は第２の前記印字ブロックを示すように前記ガイド光を走査する第２走査制御を実行する途中で、前記測距位置を示すように前記ガイド光を走査する中間走査制御を実行する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The processing block setting unit can set at least two print patterns and at least two print blocks surrounding each of the at least two print patterns.
When the scanning control unit controls the guide light so as to indicate the at least two print patterns or the at least two print blocks and the distance measuring position, the first print pattern or the first said. The first scanning control for scanning the guide light is executed so as to indicate the print block, and then the second scanning control for scanning the guide light is executed so as to indicate the second print pattern or the second print block. The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, which executes an intermediate scanning control for scanning the guide light so as to indicate the distance measuring position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2019235693A JP2021104514A (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Laser processing device |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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