JP2021104529A - Laser processing device - Google Patents
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Abstract
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 technique disclosed herein relates to a laser processing apparatus such as a laser marking apparatus that performs processing by irradiating a work piece with a laser beam.
従来、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。 Conventionally, a laser processing apparatus including an imaging unit such as a camera is known.
例えば特許文献1には、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を2次元的に走査する走査手段と、被マーキング対象物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。
For example,
前記特許文献1に係る撮像手段は、その撮像光軸が、加工用のレーザ光を同軸になるように構成されている。具体的に、前記特許文献1に開示されているレーザ加工装置は、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おり、同文献に係る撮像手段は、光路分岐手段を介して走査手段に向かう光軸が、レーザ光の光軸と一致するように設けられている。
The imaging means according to
また特許文献2には、被加工物(ワーク)を加工するためのレーザ光を出射するレーザヘッドと、被加工物における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が開示されている。
Further,
前記特許文献2に係るレーザヘッドは、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おり、同文献に係る観察光学系は、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、前記特許文献2に開示されている観察光学系は、レーザヘッドの外部に配置されており、そのレーザヘッドの底面に対して下方から取り付けられている。この観察光学系は、レーザ光の光軸に対して非同軸となっており、加工面を斜め上側から撮像するようになっている。
The laser head according to
さらに、レーザ光による加工位置を補正可能なレーザ加工装置も知られている。 Further, a laser processing apparatus capable of correcting the processing position by laser light is also known.
例えば特許文献3には、ワークを穴明けするためのレーザ加工装置において、その穴のずれ量を算出するとともに、そうして算出されたずれ量に基づいてガルバノミラーの角度を補正することが開示されている。
For example,
ここで、前記特許文献3に係るレーザ加工装置は、設置位置及び撮像位置が固定された撮像装置を備えている。この撮像装置は、ワークの基板上に形成されるパターンと、そのパターンを被覆するフィルムに形成される穴と、が1つの撮像画像内に収まるようにワークを撮像する。特許文献3に係るレーザ加工装置は、制御装置をさらに備えている。この制御装置は、撮像装置によって生成された撮像画像に基づいて、穴のずれ量を算出することができる。
Here, the laser processing apparatus according to
しかしながら、前記特許文献3に開示されている制御装置は、パターンと穴を収めた撮像画像全体を用いることになるため、ずれ量の算出に比較的長い時間を要してしまう。
However, since the control device disclosed in
そこで、本願発明者らは、ずれ量の算出をはじめとしたサーチ処理一般において、撮像画像の全体を用いずに、その一部のみを用いることを想到した。この場合、前記特許文献2に開示されているように、加工用のレーザ光と非同軸化された撮像手段ではなく、前記特許文献1に開示されているように、加工用のレーザ光と同軸化された撮像手段(以下、仮の呼称として「同軸カメラ」という)を使用することが考えられる。一般に、同軸カメラは狭視野かつ高分解能であるため、そうした同軸カメラを用いることで、サーチ処理を精度よく行うことができるようになる。
Therefore, the inventors of the present application have come up with the idea of using only a part of the captured image in general, including the calculation of the deviation amount, without using the entire captured image. In this case, the imaging means is not coaxial with the processing laser beam as disclosed in
ところが、例えば同軸カメラの撮像視野に比してサーチ処理を行うべき領域が広い場合には、撮像視野の範囲外でサーチ処理が適切に実行されない虞がある。このことは、サーチ処理の精度という観点からは不都合である。 However, for example, when the area to be searched is wider than the imaging field of view of the coaxial camera, the search processing may not be properly executed outside the range of the imaging field of view. This is inconvenient from the viewpoint of the accuracy of the search process.
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、加工用のレーザ光と同軸化された撮像手段を備えるレーザ加工装置において、サーチ処理の精度を向上させることにある。 The technique disclosed here has been made in view of this point, and the purpose thereof is to improve the accuracy of search processing in a laser processing apparatus provided with an imaging means coaxial with a laser beam for processing. To let you do it.
具体的に、本開示の第1の側面は、励起光を生成する励起光生成部と、前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物に照射するとともに、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 an excitation light based on an excitation light generation unit that generates excitation light and an excitation light generated by the excitation light generation unit, and emit the laser light. Laser light output unit and a laser light scanning unit that irradiates a work piece with laser light emitted from the laser light output unit and scans two-dimensionally within a processing region set on the surface of the work piece. The present invention relates to a laser processing apparatus including.
本開示の第1の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部までのレーザ光路から分岐した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部を介して前記被加工物を撮像することにより、前記加工領域の少なくとも一部を含んだ第1画像を生成する第1撮像部と、前記レーザ光路とは独立した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部の非介在下で前記被加工物を撮像することにより、前記第1撮像部よりも視野サイズが広くかつ前記加工領域全体を含んだ第2画像を生成する第2撮像部と、前記第1又は第2画像を表示する表示部と、前記表示部により表示された前記第1又は第2画像上に、前記被加工物の位置ズレを特定するためにサーチされる補正用領域、及び、該補正用領域がサーチされる範囲を規定するサーチ領域を設定する設定部と、前記設定部により設定された前記補正用領域内での画像情報と、前記設定部により設定された前記サーチ領域の位置情報と、を記憶する記憶部と、を備える。 According to the first aspect of the present disclosure, the laser processing apparatus has an image pickup optical axis branched from the laser optical path from the laser light output unit to the laser light scanning unit, and via the laser light scanning unit. It has a first imaging unit that generates a first image including at least a part of the processed region by imaging the workpiece, and an imaging optical axis independent of the laser optical path, and the laser. A second imaging unit that generates a second image that has a wider field size than the first imaging unit and includes the entire processed region by imaging the work piece without the intervention of the optical scanning unit, and the above. A display unit for displaying the first or second image, a correction area searched for identifying the positional deviation of the workpiece on the first or second image displayed by the display unit, and a correction area. , The setting unit that sets the search area that defines the range in which the correction area is searched, the image information in the correction area set by the setting unit, and the search area set by the setting unit. It is provided with a storage unit for storing the position information of the image.
そして、前記レーザ加工装置は、前記設定部により設定された前記サーチ領域のサイズに基づいて、前記第1及び第2撮像部のうちのいずれか一方を選択する撮像選択部と、前記第1及び第2撮像部のうち前記撮像選択部により選択された一方を制御することにより、前記補正用領域の設定に用いた前記被加工物とは異なる新たな被加工物について、前記第1又は第2画像を新たに生成する制御部と、前記記憶部に記憶された前記画像情報と、前記制御部により新たに生成された前記第1又は第2画像における前記サーチ領域に対応する領域内で抽出される画像情報と、に基づいて、前記被加工物と、前記新たな被加工物と、の間の位置ズレを検出する位置ズレ検出部と、を備え、前記制御部は、前記第1又は第2画像を新たに生成するとき、前記撮像選択部によって前記第1撮像部が選択されている場合は、前記記憶部に記憶された前記サーチ領域の位置に基づいて前記レーザ光走査部を制御した状態で、前記第1撮像部に前記第1画像を新たに生成させる一方、前記撮像選択部によって前記第2撮像部が選択されている場合は、該第2撮像部に前記第2画像を新たに生成させる。 Then, the laser processing apparatus includes an image pickup selection unit that selects one of the first and second image pickup units based on the size of the search region set by the setting unit, and the first and second image pickup units. By controlling one of the second image pickup units selected by the image pickup selection unit, a new work piece different from the work piece used for setting the correction area can be referred to as the first or second work piece. The control unit that newly generates an image, the image information stored in the storage unit, and the area corresponding to the search area in the first or second image newly generated by the control unit are extracted. The control unit includes the first or first position deviation detecting unit for detecting the position deviation between the work piece and the new work piece based on the image information. When the first image pickup unit is selected by the image pickup selection unit when the two images are newly generated, the laser light scanning unit is controlled based on the position of the search region stored in the storage unit. In this state, the first image pickup unit newly generates the first image, while the second image pickup section newly generates the second image in the second image pickup section when the second image pickup section is selected by the image pickup selection section. To generate.
ここで、「画像情報」は、撮像画像そのものでもよいし、その撮像画像から抽出したエッジ情報でもよい。 Here, the "image information" may be the captured image itself or the edge information extracted from the captured image.
また、第1撮像部は、加工用のレーザ光と同軸化された撮像手段からなる。この第1撮像部は、第2撮像部よりも視野サイズこそ狭いが、加工領域を相対的に高倍率で拡大した第1画像を生成したり、レーザ光走査部を介して撮像領域を2次元走査したり、することができる。第1撮像部は、例えば、加工領域の一部を局所的に拡大して撮像するために用いられる。 Further, the first imaging unit includes an imaging means coaxial with the laser beam for processing. Although the field of view size of this first imaging unit is narrower than that of the second imaging unit, it can generate a first image in which the processed area is enlarged at a relatively high magnification, or the imaging area is two-dimensionally formed via a laser light scanning unit. You can scan and do it. The first imaging unit is used, for example, to locally magnify and image a part of the processed region.
一方、第2撮像部は、加工用のレーザ光と非同軸化された撮像手段からなる。この第2撮像部は、レーザ光走査部を介した2次元走査こそできないが、第1撮像部よりも視野サイズが広く、加工領域を相対的に広視野で撮像した第2画像を生成することができる。第2撮像部は、例えば、加工領域全体を一度に撮像するために用いられる。 On the other hand, the second imaging unit comprises an imaging means decoaxialized with the laser beam for processing. Although this second imaging unit cannot perform two-dimensional scanning via the laser light scanning unit, it has a wider field of view than the first imaging unit and generates a second image in which the processed area is imaged in a relatively wide field of view. Can be done. The second imaging unit is used, for example, to image the entire processed region at one time.
前記の構成によれば、設定部は、補正用領域がサーチされるべき範囲を規定するサーチ領域を設定する。次いで、撮像選択部は、設定部により設定されたサーチ領域のサイズに基づいて、第1及び第2撮像部のうちのいずれか一方を選択する。 According to the above configuration, the setting unit sets a search area that defines a range in which the correction area should be searched. Next, the imaging selection unit selects either one of the first and second imaging units based on the size of the search area set by the setting unit.
そして、制御部は、第1及び第2撮像部のうち撮像選択部により選択された一方を制御することにより、補正用領域の設定に用いた被加工物とは異なる新たな被加工物について、第1又は第2画像を新たに生成する。 Then, the control unit controls one of the first and second image pickup units selected by the image pickup selection unit to control a new work piece different from the work piece used for setting the correction area. A first or second image is newly generated.
このように、サーチ領域のサイズに基づいて撮像部を選択することで、そのサイズに適した撮像部を自動的に選択することができる。そうして選択された撮像部によって画像を生成し、その画像を用いてサーチ処理を行うことで、撮像視野の範囲内でサーチ処理を実行させることができ、ひいては、サーチ処理の精度を向上させることが可能になる。 In this way, by selecting the imaging unit based on the size of the search area, it is possible to automatically select the imaging unit suitable for the size. By generating an image by the image pickup unit selected in this way and performing a search process using the image, the search process can be executed within the range of the imaging field of view, and the accuracy of the search process is improved. Will be possible.
また、本開示の第2の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記加工領域内に形成されるべき加工内容を示す加工パターンを設定する加工設定部と、前記位置ズレ検出部により検出された位置ズレに基づいて、前記加工パターンの位置を補正する位置補正部と、をさらに備える、としてもよい。 Further, according to the second aspect of the present disclosure, the laser machining apparatus is detected by a machining setting unit that sets a machining pattern indicating a machining content to be formed in the machining region and the position deviation detection unit. A position correction unit that corrects the position of the processing pattern based on the positional deviation may be further provided.
この構成によれば、位置補正部は、位置ズレ検出部より検出された位置ズレに基づいて加工パターンの位置を補正する。これにより、被加工物の加工精度を向上させる上で有利になる。 According to this configuration, the position correction unit corrects the position of the machining pattern based on the position deviation detected by the position deviation detection unit. This is advantageous in improving the processing accuracy of the workpiece.
また、本開示の第3の側面によれば、前記設定部は、前記第1又は第2画像上に、前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距位置を設定し、前記位置補正部は、前記位置ズレ検出部により検出された位置ズレに基づいて、前記被加工物について前記測距位置を補正し、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出射する測距光出射部と、前記測距光出射部により出射される測距光が、前記位置補正部により補正された前記測距位置に照射されるように、前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、前記被加工物の表面上で反射されて前記レーザ光走査部を介して戻った測距光を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、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、をさらに備え、前記焦点調整部は、前記被加工物へのレーザ光の照射に先だって、前記位置補正部によって前記測距位置が補正された状態で、前記距離測定部による測定結果に基づいて焦点位置を調整する、としてもよい。 Further, according to the third aspect of the present disclosure, the setting unit sets a distance measuring position on the first or second image for measuring the distance to the surface of the workpiece, and the above-mentioned The position correction unit corrects the distance measurement position of the workpiece based on the position deviation detected by the position deviation detection unit, and adjusts the focal position of the laser light emitted from the laser light output unit. A focus adjusting unit, a distance measuring light emitting unit that emits distance measuring light for measuring the distance from the laser processing apparatus to the surface of the workpiece, and a distance measuring light emitted by the distance measuring light emitting unit. However, the scanning control unit that controls the laser light scanning unit and the laser light scanning unit that is reflected on the surface of the workpiece so that the distance measuring position corrected by the position correction unit is irradiated. The distance from the laser processing device to the surface of the work piece is determined based on the distance measuring light receiving unit that receives the distance measuring light returned via the above and the receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit. The distance measuring unit further includes a distance measuring unit for measuring, and the focusing unit is a distance measuring unit in a state where the distance measuring position is corrected by the position correction unit prior to irradiation of the workpiece with laser light. The focal position may be adjusted based on the measurement result of.
この構成によれば、レーザ加工装置は、位置ズレ検出部を介して被加工物の位置ズレを検出するとともに、その検出結果に基づいて、位置補正部を介して測距位置を補正することができる。そして、レーザ加工装置は、被加工物へのレーザ光の照射に先だって、位置補正部により測距位置が補正された状態で、距離測定部による測定結果に基づいて焦点位置を補正する。 According to this configuration, the laser machining apparatus can detect the positional deviation of the workpiece via the positional deviation detecting unit and correct the distance measuring position via the position correcting unit based on the detection result. can. Then, the laser processing apparatus corrects the focal position based on the measurement result by the distance measuring unit in a state where the distance measuring position is corrected by the position correcting unit prior to irradiating the workpiece with the laser beam.
このように、被加工物の位置ズレが補正された状態で焦点位置を調整するように構成することで、被加工物が位置ズレした場合にあっても、その加工精度を高く保つことができる。 In this way, by adjusting the focal position while the positional deviation of the workpiece is corrected, the machining accuracy can be maintained high even if the workpiece is displaced. ..
また、本開示の第4の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記第1撮像部の視野サイズを示す第1視野サイズと、前記第2撮像部の視野サイズを示しかつ前記第1視野サイズよりも広い第2視野サイズと、を予め記憶する撮像属性記憶部を備え、前記撮像選択部は、前記撮像属性記憶部における記憶内容に基づいて、前記サーチ領域のサイズと、前記第1又は第2視野サイズと、を比較するとともに、その比較結果に基づいて、前記第1及び第2撮像部のうちのいずれか一方を選択する、としてもよい。 Further, according to the fourth aspect of the present disclosure, the laser processing apparatus indicates the first field of view size indicating the field of view size of the first imaging unit and the field of view size of the second imaging unit and the first field of view. An imaging attribute storage unit that stores a second field of view size wider than the size in advance is provided, and the imaging selection unit has the size of the search area and the first or first image based on the storage contents in the imaging attribute storage unit. The second visual field size may be compared, and one of the first and second imaging units may be selected based on the comparison result.
この構成によれば、撮像選択部は、各撮像部の視野サイズとサーチ領域のサイズを比較することで、撮像部の選択を実行する。これにより、撮像部をより適切に選択することができるようになる。 According to this configuration, the imaging selection unit selects the imaging unit by comparing the field of view size of each imaging unit with the size of the search area. This makes it possible to select the imaging unit more appropriately.
また、本開示の第5の側面によれば、前記撮像選択部は、前記第1及び第2視野サイズが双方とも前記サーチ領域よりも広い場合は、前記第1撮像部を選択する、としてもよい。 Further, according to the fifth aspect of the present disclosure, the image pickup selection unit may select the first image pickup unit when both the first and second visual field sizes are wider than the search area. good.
この構成によれば、撮像選択部は、第1及び第2撮像部を双方とも選択可能な場合、第1撮像部を優先的に選択する。一般に、第1撮像部は、第2撮像部よりも視野サイズが狭い分、分解能に優れる。よって、第1撮像部を優先的に選択することで、より精細な第1画像を用いることができ、ひいては、サーチ処理の精度向上に有利となる。 According to this configuration, when both the first and second imaging units can be selected, the imaging selection unit preferentially selects the first imaging unit. In general, the first imaging unit has a narrower field of view than the second imaging unit, and therefore has excellent resolution. Therefore, by preferentially selecting the first image pickup unit, a finer first image can be used, which is advantageous in improving the accuracy of the search process.
また、本開示の第6の側面によれば、前記第1及び第2撮像部の少なくとも一方は、各々の視野サイズが異なる複数の撮像モードを有し、前記撮像選択部は、前記サーチ領域のサイズに基づいて、前記複数の撮像モードの中から1つを選択する、としてもよい。 Further, according to the sixth aspect of the present disclosure, at least one of the first and second imaging units has a plurality of imaging modes having different visual field sizes, and the imaging selection unit is the search region. One may be selected from the plurality of imaging modes based on the size.
この構成によれば、サーチ処理の精度向上に有利となる。 According to this configuration, it is advantageous to improve the accuracy of the search process.
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、サーチ処理の精度を向上させることができる。 As described above, according to the laser processing apparatus, the accuracy of the search process can be improved.
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わらず、レーザ応用機器一般に適用することができる。 That is, although the 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.
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。 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 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 in the laser processing system S. The laser processing system S illustrated in FIG. 1 includes a laser processing device L, an
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、レーザ光の照射位置をワーク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 a work piece with the laser light emitted from the
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。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。 In particular, the laser processing apparatus L according to the present embodiment can emit a laser beam having a wavelength in the vicinity of 1064 nm as a laser beam for processing the work W. This wavelength corresponds to the near infrared (Near-InfraRed: NIR) wavelength range. Therefore, in the following description, the laser beam for processing the work W may be referred to as "near-infrared 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、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(ワークWの高さ)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 (height of the work W) 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
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
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
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(印字条件ともいう)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
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の動作状況及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
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、並びに、バーコード及びQRコード(登録商標)等の図形の内容(マーキングパターン)と、レーザ光に求める出力(目標出力)と、ワークW上でのレーザ光の走査速度(スキャンスピード)と、のうちの1つ以上が含まれる。
The
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。
Further, the processing conditions according to the present embodiment also include conditions and parameters related to the above-mentioned distance measuring unit 5 (hereinafter, these are also referred to as “distance measuring conditions”). Such distance measuring conditions include, for example, data associating a signal indicating a detection result by the
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
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
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
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
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-mentioned devices and devices, the laser processing device L can also be connected to devices for performing operations and controls, computers for performing various other processes, storage devices, peripheral devices, and the like. The connection in this case may be, for example, a serial connection such as IEEE1394, RS-232, RS-422 and USB, or a parallel connection. Alternatively, electrical, magnetic, or optical connections may be employed via networks such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, and the like. In addition to the wired connection, a wireless LAN such as IEEE802 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 for a storage device for exchanging data, storing various settings, and the like, for example, various memory cards, magnetic disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, hard disks, and the like 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 relating to the hardware configuration of each of the
<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。
<
As shown in 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
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)、ソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)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又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
(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、測距ユニット5、並びに同軸カメラ6及び全体カメラ(非同軸カメラ)7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)
Based on the processing conditions stored in the condition setting
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
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, when starting the machining of the work W, the
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。
Further, when the work W is actually processed, the
このように、制御部101は、近赤外レーザ光の2次元走査を実現するようにレーザ光走査部4を制御することができる。制御部101は、本実施形態における「走査制御部」の例示である。
In this way, the
(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 generator 110)
The excitation
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
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
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
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
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ユニットあるいは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 excitation
(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におけ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
また、後述のように、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、同軸カメラ6と、非同軸カメラとしての全体カメラ7と、を備えている。このレーザ加工装置Lは、同軸カメラ6及び広域カメラ7の少なくとも一方を作動させることで、ワークWの表面を撮像することができる。
Further, as will be described later, the laser processing apparatus L according to the present embodiment includes a
マーカコントローラ100は、同軸カメラ6及び全体カメラ7により生成される撮像画像Pwに係る処理を行うべく、距離測定部103と、特徴量抽出部104と、位置ズレ検出部105と、位置補正部108と、撮像選択部109と、を備えている。
The
マーカコントローラ100はまた、マーキングパターンに係る情報を設定する設定部107を備えている。設定部107における設定内容は、走査制御部としての制御部101が読み込んで使用する。
The
なお、距離測定部103、特徴量抽出部104、位置ズレ検出部105、位置補正部108及び撮像選択部109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。また、位置ズレ検出部105が、位置補正部108等を兼用してもよい。距離測定部103、特徴量抽出部104、位置ズレ検出部105、位置補正部108及び撮像選択部109の詳細は、後述する。
The
<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、ワークWの表面を撮像する同軸カメラ6及び全体カメラ7と、を備えている。
<
As described above, the laser excitation light generated by the excitation
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36、及び、ワークWの表面を撮像する同軸カメラ6など、複数の部材が組み合わされてなる。
Here, the laser
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
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 to 3B are block diagrams illustrating the schematic configuration of the
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の外部へ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透明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
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
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
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
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
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 on one side in the longitudinal direction in the
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, the laser
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 divided into a space on one side (left side in FIG. 4) and a space on the other side (right side in FIG. 4) in the lateral direction by a substantially
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 constituting the laser
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 parts constituting the laser
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
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
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を構成する部品の大部分は、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。
Further, the parts constituting the laser
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。
Among the parts constituting the laser
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
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
(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 beam output unit 2)
The laser
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
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 details are omitted, the
特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のNd:YVO4(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、GdVO4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, a rod-shaped Nd: YVO 4 (yttrium vanadate) is used as the laser medium. As a result, the
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, it is also possible to combine a solid-state laser medium with a wavelength conversion element 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 the bulk may be used as the solid-state laser medium.
さらには、Nd:YVO4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。
Further, a solid-state laser medium such as Nd: YVO 4 and a fiber may be combined to form a
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 the near-infrared laser beam. The power monitor 21c is electrically connected to the
(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へと案内するレーザ光路Pの少なくとも一部を形成する。レーザ光案内部3は、そうしたレーザ光路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及びガイド光源(ガイド光出射部)36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 beam guide 3)
The laser
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
レーザ光案内部3により構成されるレーザ光路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により構成されるレーザ光路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 laser optical path P composed of the laser
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
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 optical path Pd is provided inside the
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
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 configurations related to the laser
−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。そ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ができる。
-Guide light source 36-
The guide light source 36 is provided in the second space S2 inside the
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 the present embodiment, the wavelength of the guide light is set to be at least different from the wavelength of the near-infrared laser light. Further, as will be described later, the ranging
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 arranged at substantially the same height as the upstream
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 term "substantially the same height" as used herein means that the height positions are substantially the same when viewed from the
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 in order to make the user visually recognize the processing pattern by the near infrared laser light, the guide light reaches the upstream
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 guide light based on the control signal output from the
−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
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
−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
具体的に、Zスキャナ33は、筐体10の内部において、レーザ光路Pのうち、ガイド光合流機構としての上流側合流機構31からレーザ光走査部4までの光路の途中に設けられている。
Specifically, the
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 to 3B, the
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
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。
Further, in the
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 constituting the
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
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。
Among the
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
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
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
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
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
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-
−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における光学部材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
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)4へ至る。
The near-infrared laser light and the guide light reflected by 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 side merging mechanism 35-
The downstream
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
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 ranging light is set to be different from the wavelength of the near-infrared laser light and the guide light. Therefore, the downstream
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
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
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
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Pd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 ranging light reflected by the work W reaches the downstream optical path Pd by returning to the laser
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。
As shown in FIG. 7, both the distance measuring light 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 beam scanning unit 4)
As shown in FIG. 3A, the laser
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
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、これと直交する第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
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及び光学部材35aと略同じ高さ位置で、かつ光学部材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、光学部材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
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
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
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
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 is incident on the laser
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
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の光学部材35aを通過したガイド光、又は、同部材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
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 posture that the
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によって電気的に制御されることにより、ワークWの表面上に設定される加工領域R1に近赤外レーザ光を照射して、その加工領域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
(同軸カメラ6)
同軸カメラ6は、レーザ光出力部2からレーザ光走査部4までのレーザ光路Pから分岐した撮像光軸A1を有する(図3A及び図3B参照)。同軸カメラ6は、レーザ光走査部4を介してワーク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撮像画像Pwを生成することができる。同軸カメラ6は、本実施形態における「第1撮像部」の例示である。
(Coaxial camera 6)
The
以下、撮像画像Pwのうち、第1撮像部としての同軸カメラ6により生成される撮像画像Pwを「同軸画像」と呼称し、これに符号「Pw1」を付す。同軸画像Pw1は、「第1画像」の例示である。
Hereinafter, among the captured image Pw, the captured image Pw generated by the
同軸カメラ6は、加工用の近赤外レーザ光と同軸化された撮像手段として構成されている。同軸カメラ6は、広域カメラ7よりも視野サイズこそ狭いが、、撮像画像Pwとして、加工領域R1を相対的に高倍率で拡大した同軸画像Pw1を生成したり、レーザ光走査部4を介して撮像領域を2次元走査したり、することができる。同軸カメラ6は、例えば、加工領域R1の一部を局所的に拡大して撮像するために用いられる。
The
同軸カメラ6によって生成された撮像画像Pwは、その少なくとも一部を拡大縮小した状態で、表示部801上に表示することができる。
The captured image Pw generated by the
本実施形態に係る同軸カメラ6は、筐体10に内蔵されている。具体的に、同軸カメラ6は、レーザ光案内部3において、ベンドミラー34と略同じ高さに配置されている。同軸カメラ6は、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。同軸カメラ6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。同軸カメラ6は、そうして入射した反射光を結像することで、ワークWの表面を撮像することができる。なお、同軸カメラ6のレイアウトは、適宜、変更可能である。例えば、同軸カメラ6及びベンドミラー34の高さを互いに異ならせてもよい。
The
同軸カメラ6が結像に用いる反射光は、前述の下流側光路Pdから分岐して伝搬する。よって、レーザ光走査部4を適宜作動させることで、図12に例示する加工領域R1を2次元的に走査することができる。
The reflected light used by the
なお、本実施形態に係る同軸カメラ6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
(全体カメラ7)
全体カメラ7は、レーザ光路Pとは独立した撮像光軸A2を有する(図12参照)。全体カメラ7は、レーザ光走査部4の非介在下でワークWを撮像することにより、同軸カメラ6により生成される画像よりも視野サイズが広くかつ加工領域R1全体を含んだ撮像画像Pwを生成することができる。全体カメラ7は、本実施形態における「第2撮像部」の例示である。
(Overall camera 7)
The
以下、撮像画像Pwのうち、第2撮像部としての全体カメラ7により生成される撮像画像Pwを「全体画像」と呼称し、これに符号「Pw2」を付す。全体画像Pw2は、「第2画像」の例示である。
Hereinafter, among the captured image Pw, the captured image Pw generated by the
全体カメラ7は、加工用の近赤外レーザ光と非同軸化された撮像手段として構成されている。全体カメラ7は、レーザ光走査部4を介した2次元走査こそできないが、同軸カメラ6よりも視野サイズが広く、撮像画像Pwとして、加工領域R1を相対的に広視野で撮像した全体画像Pw2を生成することができる。全体カメラ7は、例えば、加工領域R1全体を一度に撮像するために用いられる。
The
全体カメラ7によって生成された撮像画像Pwは、その少なくとも一部を拡大縮小した状態で、表示部801上に表示することができる。表示部801は、全体カメラ7によって生成された撮像画像Pwと、同軸カメラ6によって生成された撮像画像Pwと、を並べて表示したり、2種類の撮像画像Pwのうちの一方を択一的に表示したり、することができる。
The captured image Pw generated by the
本実施形態に係る全体カメラ7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。前述のように、全体カメラ7の撮像光軸A2は、前述した近赤外レーザ光の光軸Azと同軸化されていない(図3A、図3B及び図12を参照)。
The
(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、それをワーク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 ranging
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、測距光を投光するためのモジュールとして構成された測距光出射部5Aと、測距光を受光するためのモジュールとして構成された測距光受光部5Bと、を備えている。
The ranging
このうち、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、レーザ光走査部4に向けて出射する。
Of these, the ranging
一方、測距光受光部5Bは、測距光出射部5Aと同様に筐体10の内部に設けられており、ワークWの表面上で反射されてレーザ光走査部4及び下流側合流機構35を介して戻った測距光を受光する。
On the other hand, the distance measuring
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。
Further, the
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
また、測距ユニット5は、前述の光学部材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、光学部材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。
Further, the
そこで、測距ユニット5と光学部材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
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によって反射された光学部材35aに入射する。一方、レーザ光走査部4に戻って光学部材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 ranging light incident on the
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 configurations of the respective parts forming the
−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
The ranging
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
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
測距光源51は、制御部101から入力された制御信号に従って、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 ranging
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 ranging
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
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の間に至る。
The
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
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における光学部材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 ranging light emitted from the ranging
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 ranging light incident on the laser
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
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の光学部材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 light thus scanned is reflected on the surface of the work W. A part of the distance measuring light reflected in this way (hereinafter, this is also referred to as “reflected light”) is incident on the inside of the
−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
The ranging
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は、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 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における測距光の光軸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。
The optical axes of the pair of
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
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
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 the elements that can be used as the
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、そのスポットにおける反射光の強度に基づき決定される。
In the present embodiment, the
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 light receiving
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
また、反射光の受光位置を示す指標としては、本実施形態では受光量分布のピーク位置(スポットのピーク位置)を用いているが、これに代えて、受光量分布の重心位置を用いてもよい。 Further, as an index indicating the light receiving position of the reflected light, the peak position of the light receiving amount distribution (the peak position of the spot) is used in this embodiment, but instead of this, the center of gravity position of the light receiving amount distribution may be used. good.
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
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
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 device L basically measures the distance to the surface of the work W based on the light receiving position of the reflected light (the position of the peak of the spot in this embodiment) on the light receiving surface of each of the
−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共通である。
-About the distance measurement method-
FIG. 9 is a diagram illustrating a triangular ranging method. In FIG. 9, only the
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
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における受光位置が変位することになる。
Although the reflected light propagating in this way contains a component incident on the
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、は所定の関係を以て関連付いている。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における受光位置から、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 described above, the distance between the
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
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。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、詳しくは測距光の反射光が、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-mentioned condition setting
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
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)を自動又は手動で決定する。続いて、レーザ加工装置Lは、印字加工を実行するに先だって、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、測定された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、近赤外レーザ光によってワークWに印字加工を施す。
For example, the laser machining apparatus L automatically or manually determines a portion (printing point) to be machined by the
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、サーチ設定及び測距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、加工領域R1と設定面R4の関係を例示する図であり、図13は、表示部801における表示内容を例示する図である。
<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 a print setting, a search setting, and a distance measurement setting, FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the machining area R1 and the setting surface R4, and FIG. 13 is a display. It is a figure which illustrates the display content in
また、図14A〜図14Dは、サーチ条件の具体的な設定手順を例示する図であり、図15は、撮像選択処理の基本概念について説明する図であり、図16は、撮像選択処理の具体的な処理を例示するフローチャートである。 14A to 14D are diagrams illustrating a specific procedure for setting search conditions, FIG. 15 is a diagram illustrating a basic concept of an imaging selection process, and FIG. 16 is a specific diagram of the imaging selection process. It is a flowchart which exemplifies a typical process.
また、図17は、広角モードと標準モードを説明する図であり、図18は、広角モードと標準モードを取り入れた撮像選択処理を説明する図である。 Further, FIG. 17 is a diagram for explaining the wide-angle mode and the standard mode, and FIG. 18 is a diagram for explaining the imaging selection process incorporating the wide-angle mode and the standard mode.
また、図19A〜図19Dは、測距条件の具体的な設定手順を例示する図である。 Further, FIGS. 19A to 19D are diagrams illustrating a specific procedure for setting the distance measuring condition.
また、図20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り、図21A〜図21Eは、パターンサーチの具体的な手順を例示する図である。 Further, FIG. 20 is a flowchart illustrating an operation procedure of the laser processing apparatus L, and FIGS. 21A to 21E are diagrams illustrating a specific procedure of pattern search.
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に照射する近赤外レーザ光及び測距光の出力等の条件設定を作成する(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 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 near-infrared laser light and the ranging light to irradiate the work W. Is created (step S1).
このステップS1において作成された設定内容は、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 setting contents created in step S1 are transferred to and / or 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設定内容を参照する。レーザ加工装置Lは、参照された設定内容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 production line is operated, the
(各設定の具体的な作成手順)
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。図11に例示するように、本実施形態では、印字設定に関連した制御プロセスと、サーチ設定に関連した制御プロセスと、測距設定に関連した制御プロセスと、が順番に実行されるようになっている。各制御プロセスは、互いに重なり合うことなく、独立したプロセスとして構成されている。
(Specific creation procedure for each setting)
FIG. 11 illustrates a specific process in step S1 of FIG. As illustrated in FIG. 11, in the present embodiment, the control process related to the print setting, the control process related to the search setting, and the control process related to the distance measurement setting are executed in order. ing. Each control process is configured as an independent process without overlapping each other.
まず、ステップS11において、レーザ加工装置Lに内蔵されている同軸カメラ6又は全体カメラ7は、加工領域R1の少なくとも一部を含んだ撮像画像Pwを生成する。同軸カメラ6又は広域カメラ7によって生成された撮像画像Pwは、操作用端末800に出力される。
First, in step S11, the
操作用端末800における表示部801は、加工領域R1に対応付けられた設定面R4を表示するとともに、その設定面R4上に、撮像画像Pwとしての同軸画像Pw1又は全体画像Pw2を重ねて表示する(図12及び図13参照)。
The
これにより、表示部801における設定面R4上に規定される座標系(印字座標系)と、撮像画像Pw上に規定される座標系(カメラ座標系)と、を対応付けることができる。例えば、ユーザが撮像画像Pwを見ながら印字点を指定することで、設定面R4を介して加工領域R1上に印字することができるようになる。撮像画像Pwは、設定面R4を通じて種々の設定を行う際の背景画像として機能する。
Thereby, the coordinate system (printed coordinate system) defined on the setting surface R4 on the
−印字設定の作成−
続くステップS12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。
-Creating print settings-
In the following step S12, the
加工条件の一例として、設定部107は、ワークWの表面上に、加工領域R1内に形成されるべき印字内容(加工内容)を示す印字パターン(マーキングパターン)Pmを設定する。印字パターンPmの設定は、前述の設定面R4を介して実行される。設定部107は、本実施形態における「加工設定部」の例示である。
As an example of processing conditions, the
加工条件には、マーキングパターンとしての印字パターンPmの他、印字パターンPmの位置を示す印字ブロックBが含まれる。印字ブロックBは、印字パターンPm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。また、印字ブロックBは、後述の測距位置Iと紐付けられて用いられる。 The processing conditions include a print pattern Pm as a marking pattern and a print block B indicating the position of the print pattern Pm. The print block B can be used for adjusting the layout, size, rotation posture, etc. of the print pattern Pm. Further, the print block B is used in association with the distance measuring position I described later.
表示部801は、印字パターンPm及び印字ブロックBを撮像画像Pwと重ね合わせて表示することができる。例えば、図13では、ワークWの表面上に、「123」という数字からなる印字パターンPmと、これを取り囲む矩形状の印字ブロックBと、が設定面R4上に配置されており、表示部801は、そうして配置された印字パターンPm及び印字ブロックBを、撮像画像Pwと重ね合わせて表示する。
The
なお、印字パターンPmは「加工パターン」の例示であり、印字ブロックBは「加工ブロック」の例示である。「印字パターン」及び「印字ブロック」という名称は、便宜的なものに過ぎず、その用途を限定することを意図したものではない。 The print pattern Pm is an example of a "processed pattern", and the print block B is an example of a "processed block". The names "print pattern" and "print block" are for convenience only and are not intended to limit their use.
また、図示は省略したが、設定面R4上に複数のワークWを表示してもよいし、図13に例示するように、1つのワークWのみを表示してもよい。また、1つのワークW上に、複数の印字ブロックBを配置してもよい。印字パターンPmについても、例えばQRコード(登録商標)等、文字列以外のパターンを用いることができる。 Further, although not shown, a plurality of work Ws may be displayed on the setting surface R4, or only one work W may be displayed as illustrated in FIG. Further, a plurality of print blocks B may be arranged on one work W. As the print pattern Pm, a pattern other than a character string such as a QR code (registered trademark) can be used.
図11のステップS12に戻ると、同ステップでは、例えばユーザが手動で印字ブロックBを作成し、その印字ブロックBを設定面R4上に配置する。前述のように設定面R4と撮像画像Pwとが関連付いているため、ユーザは、撮像画像Pwを視認しながら印字ブロックBを配置することができる。 Returning to step S12 of FIG. 11, in the same step, for example, the user manually creates a print block B and arranges the print block B on the setting surface R4. Since the setting surface R4 and the captured image Pw are related as described above, the user can arrange the print block B while visually recognizing the captured image Pw.
そうして、1つ又は複数の印字ブロックBが配置されると、ユーザは、印字ブロックB毎に印字パターンPmを決定する。印字パターンPmの決定は、例えば、ユーザが操作部802を操作するとともに、その際の操作入力に基づいて、操作部802がマーカコントローラ100に印字パターンPmを入力することによって実行される。
Then, when one or more print blocks B are arranged, the user determines the print pattern Pm for each print block B. The determination of the print pattern Pm is executed, for example, by the user operating the
設定部107は、そうして配置された印字ブロックB、及び、印字ブロックB毎に決定された印字パターンPmを読み込んで、それを加工条件として設定する。本実施形態に係る設定部107は、設定面R4上での印字ブロックBの座標(印字座標系での座標)等を、条件設定記憶部102等に一時的に又は継続的に記憶させる。
The
前述のように、設定面R4は、撮像画像Pwと重ね合わせて表示されることから、本実施形態に係る設定部107は、撮像画像Pwと重ね合わせるようにして印字ブロックBを設定することになる。
As described above, since the setting surface R4 is displayed so as to be superimposed on the captured image Pw, the
なお、加工条件には、近赤外レーザ光に係る条件(以下、「レーザ条件」という)も含まれる。このレーザ条件には、近赤外レーザ光の出射位置、近赤外レーザ光の目標出力)レーザパワー)、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)、近赤外レーザ光の繰り返し周波数(パルス周波数)、近赤外レーザ光のレーザスポットを可変にするか否か(スポット可変)、及び、近赤外レーザ光が印字パターンPmをなぞる回数(印字回数)のうちの少なくとも1つが含まれる。図13の右下に表示されるメニューD1に例示するように、こうした加工条件は、印字ブロックB毎に設定することができる。
The processing conditions also include conditions related to near-infrared laser light (hereinafter referred to as "laser conditions"). These laser conditions include the emission position of the near-infrared laser light, the target output of the near-infrared laser light) laser power), the scanning speed (scan speed) of the near-infrared laser light by the laser
−サーチ設定の作成−
また、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。
-Creating search settings-
Further, in general, each work W to be sequentially machined when the production line is operated will be displaced in the X direction and the Y direction (XY direction), respectively. The laser processing apparatus L according to the present embodiment can correct such a positional deviation by using various methods.
そこで、ステップS12から続くステップS13では、設定部107は、XY方向の位置ズレを補正するための条件設定(サーチ設定)を作成する。本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、XY方向における位置ズレを補正するための手法として、サーチ処理としてのパターンサーチを用いるように構成されている。
Therefore, in step S13 following step S12, the
パターンサーチを用いるべく、設定部107は、パターンサーチに係る条件(サーチ条件)として、ワークWの位置ズレを特定するためにサーチされるパターン領域Rpと、パターン領域Rpがサーチされる範囲を規定するサーチ領域Rsと、を撮像画像Pwとしての同軸画像Pw1又は全体画像Pw2上に設定する。なお、パターン領域Rpは、本実施形態における「補正用領域」の例示である。
In order to use the pattern search, the
また、マーカコントローラ100は、パターンサーチを実際に行うべく、パターン領域Rp内での同軸画像Pw1又は全体画像Pw2の画像情報(特徴量)を抽出する特徴量抽出部104を備えている(図2参照)。本実施形態に係る特徴量抽出部104は、撮像画像Pwとしての同軸画像Pw1又は全体画像Pw2の画像情報として、パターン領域Rp内での撮像画像Pw自身を切り出す。設定部107は、特徴量抽出部104によって切り出された画像を、パターン画像Ppに設定する。条件設定記憶部102は、設定部107により設定されたパターン画像Ppを記憶する(図14D参照)。条件設定記憶部102は、本実施形態における「記憶部」の例示である。記憶部としての条件設定記憶部102は、設定部107により設定されたサーチ領域Rsの位置情報も記憶する。
Further, the
以下、サーチ条件の具体的な設定手順について図14A〜図14Dを用いて説明する。 Hereinafter, a specific procedure for setting the search condition will be described with reference to FIGS. 14A to 14D.
まず、ステップS13における1番目のサブステップ(ステップS131)では、パターンサーチによるサーチ対象とする印字ブロックBを決定する。具体的に、図14Aに示す例では、ダイアログD2上でプルダウン操作を実行することで、全ての印字ブロックBをサーチ対象とするか、あるいは、特定の印字ブロックBをサーチ対象とするか、を選択することができる。 First, in the first sub-step (step S131) in step S13, the print block B to be searched by the pattern search is determined. Specifically, in the example shown in FIG. 14A, by executing the pull-down operation on the dialog D2, it is determined whether all the print blocks B are the search targets or the specific print blocks B are the search targets. You can choose.
続いて、ステップS13における2番目のサブステップ(ステップS132)では、設定部107が、撮像画像Pw上にパターン領域Rpを設定する。具体的に、図14Bに示す例では、撮像画像Pw上でドラッグ操作等を実行することで、各印字ブロックBに対応したパターン領域Rpが設定される。
Subsequently, in the second sub-step (step S132) in step S13, the
なお、図14Bに示す例では、印字パターンPmを取り囲むようにパターン領域Rpが設定されているが、そうした設定には限定されない。印字パターンPmを囲わないようにパターン領域Rpを設定することもできる。 In the example shown in FIG. 14B, the pattern area Rp is set so as to surround the print pattern Pm, but the setting is not limited to such a setting. The pattern area Rp can also be set so as not to surround the print pattern Pm.
また、特徴量抽出部104は、パターン領域Rp内における撮像画像Ppを切り出して、それを画像情報(パターン画像Pp)に設定する(図14Dを参照)。そうして設定されたパターン画像Ppは、設定部107等へ入力される。
Further, the feature
続いて、ステップS13における3番目のサブステップ(ステップS133)では、設定部107が、撮像画像Pw上にサーチ領域Rsを設定する。具体的に、図14Cには、ダイアログD3上に設けられる入力欄M1に数値を入力することで、その入力欄M1に入力された数値の分だけパターン領域Rpを横方向及び縦方向に拡張し、そうして拡張された領域をサーチ領域Rsに設定するものが例示されている。設定されたサーチ領域Rsは、条件設定記憶部102等に記憶される。例えば、図14Cに示されるサーチ領域Rsは、パターン領域Rpを縦横に5mmほど拡張したものとなっている。
Subsequently, in the third sub-step (step S133) in step S13, the
また、図14Dに例示するように、表示部801上にダイアログD4を表示することで、画像情報としてのパターン画像Ppを確認するとともに、サーチ設定をさらに詳細に設定することができる。
Further, as illustrated in FIG. 14D, by displaying the dialog D4 on the
例えば、ユーザは、ダイアログD4上でサーチ設定M2なるプルダウンメニューを操作することで、パターン領域Rp及びパターン画像Ppを縮小し、より高速にパターンサーチを実行するモード(速度優先モード)を選択したり、パターン領域Rp及びパターン画像Ppを縮小せずに、より高精度にパターンサーチを実行するモード(精度優先モード)を選択したり、図例のように、速度優先モードよりも若干精度を優先しつつも、精度優先モードよりも若干速度を優先する中間的なモード(バランスモード)を選択したり、することができる。 For example, the user can select a mode (speed priority mode) in which the pattern area Rp and the pattern image Pp are reduced and the pattern search is executed at a higher speed by operating the pull-down menu of the search setting M2 on the dialog D4. , Select a mode (precision priority mode) to execute pattern search with higher accuracy without reducing the pattern area Rp and pattern image Pp, or prioritize the accuracy slightly over the speed priority mode as shown in the figure. However, it is possible to select or select an intermediate mode (balance mode) that gives priority to speed slightly over accuracy priority mode.
ところで、レーザ加工装置Lの運用時にパターンサーチを行うためには、製造ラインの稼働に伴い搬送されるワークW’を同軸カメラ6又は全体カメラ7によって撮像し、ワークW’毎に、サーチ領域Rsに対応する領域Rs’を生成することが求められる。
By the way, in order to perform a pattern search during the operation of the laser processing apparatus L, the work W'carried with the operation of the production line is imaged by the
一般に、同軸カメラ6は狭視野かつ高分解能であるため、同軸カメラ6を用いることで、パターンサーチを精度よく行うことができるようになる。ところが、例えば同軸カメラ6の視野サイズF1に比してサーチ領域Rsが広い場合には、視野サイズF1の範囲外でパターンサーチが適切に実行されない虞がある。このことは、パターンサーチの精度向上という観点からは不都合である。
In general, since the
そうした問題を解決するためには、同軸カメラ6と全体カメラ7を適切に使い分けるような仕組みが必要となる。そこで、マーカコントローラ100は、ステップS133から続くステップS134において、サーチ領域Rsの生成に用いるカメラを選択する。この選択は、マーカコントローラ100に備えられた撮像選択部109が実行する。具体的に、撮像選択部109は、設定部107により設定されたサーチ領域Rsのサイズに基づいて、同軸カメラ6及び全体カメラ7うちのいずれか一方を選択する。撮像選択部109は、その選択結果を条件設定記憶部102に一時的又は継続的に記憶させたり、その選択結果を示す信号を制御部101に入力したりする。以下、撮像選択部109が行う処理のうち、カメラの選択に係る処理を「撮像選択処理」と呼称する。
In order to solve such a problem, it is necessary to have a mechanism for properly using the
−撮像選択処理の基本概念−
撮像選択処理に先立って、条件設定記憶部102には、同軸カメラ6の視野サイズを示す第1視野サイズF1と、全体カメラ7の視野サイズを示しかつ第1視野サイズF1よりも広い第2視野サイズF2と、が予め記憶される。条件設定記憶部102は、本実施形態における「撮像属性記憶部」の例示である。
-Basic concept of imaging selection process-
Prior to the imaging selection process, the condition setting
撮像選択処理において、撮像選択部109は、条件設定記憶部102における記憶内容に基づいて、サーチ領域Rsのサイズと、第1又は第2視野サイズF1,F2と、を比較するとともに、その比較結果に基づいて、同軸カメラ6及び全体カメラ7のうちのいずれか一方を選択する。
In the image pickup selection process, the image
詳しくは、撮像選択処理において、撮像選択部109は、同軸カメラ6及び全体カメラ7のうち、少なくともサーチ領域Rsよりも視野サイズの広い一方を選択する。例えば、図15の(b)のように、第1視野サイズF1がサーチ領域Rsよりも狭く、かつ、第2視野サイズF2がサーチ領域Rsよりも広い場合、撮像選択部109は、全体カメラ7を選択する。全体カメラ7を選択することで、読取エリアRqを第2視野サイズF2に収めることができる。この場合、サーチ領域Rsは、全体画像Pw2によって生成されることになる。
Specifically, in the image pickup selection process, the image
ここで、図15の(b)に示した状態に比してサーチ領域Rsが大きい場合、撮像選択部109は、全体カメラ7が選択された状態を保持することになる(図15の(a)を参照)。
Here, when the search region Rs is larger than the state shown in FIG. 15B, the image
ところが、図15の(b)に示した状態に比してサーチ領域Rsが小さい場合、同軸カメラ6における第1視野サイズF1と、全体カメラ7における第2視野サイズF2と、が双方ともサーチ領域Rsよりも広くなる可能性がある(図15の(c)を参照)。この場合、同軸カメラ6及び全体カメラ7のいずれを選択したとしても、読取エリアRqを第1又は第2視野サイズF1,F2に収めることができる。
However, when the search area Rs is smaller than the state shown in FIG. 15B, the first field of view size F1 in the
そこで、本実施形態に係る撮像選択部109は、第1及び第2視野サイズF1,F2が双方ともサーチ領域Rsよりも広い場合、より分解能に優れた同軸カメラ6を選択するように構成されている。この場合、サーチ領域Rsは、同軸画像Pw1によって生成されることになる。同軸カメラ6を優先的に選択することで、より高精細な同軸画像Pw1を生成することができる。
Therefore, the
ところで、図15においては、第1及び第2視野サイズF1,F2が1つであることを前提に説明したが、同軸カメラ6及び全体カメラ7の少なくとも一方は、各々の視野サイズが異なる複数の撮像モードを有していてもよい。実際、本実施形態に係る同軸カメラ6及び全体カメラ7は、それぞれ、視野サイズが相違する2つの撮像モード(具体的には、広角モードと標準モード)を有している。
By the way, in FIG. 15, it has been described on the premise that the first and second field of view sizes F1 and F2 are one, but at least one of the
−広角モードと標準モードについて−
図17に例示するように、本実施形態に係る同軸カメラ6及び全体カメラ7は、それぞれ、複数の画素61aが設けられた撮像素子61を有している。なお、図17では、同軸カメラ6の撮像素子61と画素61aのみを例示しているが、以下の説明は、全体カメラ7の撮像素子(不図示)、及び、その画素(不図示)についても共通である。
-Wide-angle mode and standard mode-
As illustrated in FIG. 17, the
撮像素子61は、本実施形態では、相補型MOS(Complementary MOS:CMOS)から成るCMOSイメージセンサによって構成されている。この撮像素子61の画素数は、1920x1200ピクセルに設定されているものの、レーザ加工装置Lのシステム制約上、表示部801には、480x480ピクセルでしか転送できない。
In the present embodiment, the
こうしたシステム制約を利用するために、本実施形態に係る撮像選択部109は、同軸カメラ6における同軸画像Pw1と、全体カメラ7における全体画像Pw2のそれぞれについて、2つの撮像モードを選択することができる。
In order to utilize such system restrictions, the
具体的に、撮像選択部109は、撮像素子61における所定の第1範囲Rx1内の画素61aによって生成された画像Px1を圧縮して表示する広角モードと、その第1範囲Rx1よりも狭い第2範囲Rx2内の画素61aによって生成された画像Px2を表示する標準モードと、を使い分けることができる。
Specifically, the image
詳しくは、広角モードは、1200x1200ピクセルに設定された第1範囲Rx1を撮像し、それを480x480ピクセルに圧縮して表示するモードである。この広角モードによって生成される画像Px1は、標準モードによって生成される画像Px2よりも広視野となる。 Specifically, the wide-angle mode is a mode in which the first range Rx1 set to 1200x1200 pixels is imaged, and the first range Rx1 is compressed to 480x480 pixels and displayed. The image Px1 generated by this wide-angle mode has a wider field of view than the image Px2 generated by the standard mode.
対して、標準モードは、480x480ピクセルに設定された第2範囲Rx2を撮像し、圧縮せずに表示するモードである。この標準モードによって生成される画像Px2は、広角モードによって生成される画像Px1に比して狭視野となるものの、相対的に高分解能となる。 On the other hand, the standard mode is a mode in which the second range Rx2 set to 480x480 pixels is imaged and displayed without compression. The image Px2 generated by this standard mode has a narrower field of view than the image Px1 generated by the wide-angle mode, but has a relatively high resolution.
図15における同軸カメラ6及び全体カメラ7それぞれの視野サイズF1,F2は、双方とも、広角モードにおける各カメラの視野サイズを指す。同軸カメラ6及び全体カメラ7のそれぞれにおいて、標準モードにおける視野サイズは、広角モードにおける視野サイズよりも狭い。また、標準モードにおける全体カメラ7の視野サイズは、広角モードにおける同軸カメラ6の撮像視野F1よりも広い。
The field of view sizes F1 and F2 of the
よって、図18に示したように、視野サイズが広いものから順に、広角モードにおける全体カメラ7、標準モードにおける全体カメラ7、広角モードにおける同軸カメラ6、及び、標準モードにおける同軸カメラ6となる。撮像選択部109は、そうした並び順と、サーチ領域Rsのサイズと、に基づいて、カメラ毎に、広角モード及び標準モードから1つを選択するように構成されている。
Therefore, as shown in FIG. 18, in order from the one having the widest field of view size, the
なお、図示は省略したが、分解能については、分解能が高いものから順に、標準モードにおける同軸カメラ6、広角モードにおける同軸カメラ6、標準モードにおける全体カメラ7、及び、広角モードにおける全体カメラ7となる。
Although not shown, the resolutions are, in descending order of resolution, the
−撮像選択処理の具体例−
図15は、撮像選択処理の具体例であり、図11のステップS134における具体的な処理を示している。まず、ステップS401において、撮像選択部109は、図11のステップS133で設定されたサーチ領域Rsのサイズを読み込む。次いで、撮像選択部109は、サーチ領域Rsのサイズと、広角モードにおける第1視野サイズ(同軸カメラ6の視野サイズ)F1とを比較して、サーチ領域Rsのサイズが第1視野サイズF1以下であるか否かを判定する。この判定がYESの場合はステップS402に進む一方、NOの場合はステップS406へ進む。
-Specific example of imaging selection process-
FIG. 15 is a specific example of the imaging selection process, and shows the specific process in step S134 of FIG. First, in step S401, the image
ステップS402において、撮像選択部109は、サーチ領域Rsの生成に用いるカメラとして同軸カメラ6を選択し、ステップS403へ進む。
In step S402, the
ステップS403において、撮像選択部109は、条件設定記憶部102等に予め記憶された第1視野閾値を読み込む。第1視野閾値は、標準モードにおける第1視野サイズF1に等しい。次いで、撮像選択部109は、サーチ領域Rsのサイズと、第1視野閾値とを比較して、サーチ領域Rsのサイズが第1視野閾値以下であるか否かを判定する。この判定がYESの場合はステップS404に進む一方、NOの場合はステップS405へ進む。
In step S403, the
ステップS404において、撮像選択部109は、同軸カメラ6の撮像モードとして標準モード(同軸標準モード)を選択し、リターンする。また、ステップS405において、撮像選択部109は、同軸カメラ6の撮像モードとして広角モード(同軸広角モード)を選択し、リターンする。
In step S404, the image
また、ステップS406において、撮像選択部109は、サーチ領域Rsの生成に用いるカメラとして全体カメラ7を選択し、ステップS407へ進む。
Further, in step S406, the
ステップS407において、撮像選択部109は、条件設定記憶部102等に予め記憶された第2視野閾値を読み込む。第2視野閾値は、標準モードにおける第2視野サイズF2に等しい。次いで、撮像選択部109は、サーチ領域Rsのサイズと、第2視野閾値とを比較して、サーチ領域Rsのサイズが第2視野閾値以下であるか否かを判定する。この判定がYESの場合はステップS408に進む一方、NOの場合はステップS409へ進む。
In step S407, the
ステップS408において、撮像選択部109は、全体カメラ7の撮像モードとして標準モード(全体標準モード)を選択し、リターンする。また、ステップS409において、撮像選択部109は、全体カメラ7の撮像モードとして広角モード(全体広角モード)を選択し、リターンする。
In step S408, the image
そうして、図16に示す処理が完了すると、マーカコントローラ100は、前述のサーチ条件に、撮像選択処理によるカメラの選択結果を加える。そうして設定されたサーチ条件は、サーチ設定として条件設定記憶部102等に記憶される。サーチ設定の作成が完了すると、設定部107は、ステップS13からステップS14へ進む。
Then, when the process shown in FIG. 16 is completed, the
−測距設定の測定−
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S13から続くステップS14では、Z方向の位置ズレを補正するための条件設定(測距設定)を作成する。
-Measurement of distance measurement settings-
Further, in general, each work W to be sequentially machined when the production line is operated will be displaced in the Z direction. Such a misalignment is not desirable because it causes a misalignment of the focal position of the near-infrared laser beam. Since the laser machining apparatus L according to the present embodiment includes the
具体的に、このステップS14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、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位置Iを、撮像画像Pwとしての同軸画像Pw1又は全体画像Pw2上に設定する(図13の星印を参照)。この測距位置Iは、基本的にはワークWの表面と重なり合うように設定されるものであり、測距光が照射されるべき座標を示している。
Specifically, in this step S14, the condition (distance measuring condition) relating to the
なお、設定部107は、複数の印字ブロックBが設定されている場合には、印字ブロックB毎に測距条件を設定することができる。この場合、設定部107は、各印字ブロックB内に測距位置Iを設定することができる(図13の星印を参照)。これに代えて、設定部107は、各印字ブロックBの外部に測距位置Iを設定してもよい。
When a plurality of print blocks B are set, the
以下、測距条件の具体的な設定手順について図19A〜図19Dを用いて説明する。 Hereinafter, a specific procedure for setting the distance measuring conditions will be described with reference to FIGS. 19A to 19D.
まず、ステップS14における1番目のサブステップ(ステップS141)では、距離の測定対象(測距対象)とする印字ブロックBを決定する。具体的に、図19Aに示す例では、ダイアログD5上でプルダウン操作を実行することで、全ての印字ブロックBを測距対象とするか、特定の印字ブロックBを測距対象とするか、あるいは、測距対象を設定しないか(対象なし)を選択することができる。「対象なし」を選択した場合、測距こそ実施されるものの、その測定結果は、Z方向の位置補正には使用されないようになっている。 First, in the first sub-step (step S141) in step S14, the print block B to be the distance measurement target (distance measurement target) is determined. Specifically, in the example shown in FIG. 19A, by executing the pull-down operation on the dialog D5, all print blocks B are targeted for distance measurement, specific print blocks B are targeted for distance measurement, or , You can select whether to set the distance measurement target (no target). When "No object" is selected, the distance measurement is performed, but the measurement result is not used for the position correction in the Z direction.
また、図19Aに示す例では、プルダウン操作を実行することで、距離(高さ)の測定に代えて、ワークWの傾きを検出することができる。ワークWの傾きを検出する場合、測距位置Iは、少なくとも3箇所にわたり設定される。3箇所にわたって距離を測定することで、ワークWの表面の傾きを検出することができる。レーザ加工装置Lは、Z方向におけるワークWの位置ズレに加えて、XY平面に対するワークWの傾きを補正することもできる。 Further, in the example shown in FIG. 19A, by executing the pull-down operation, the inclination of the work W can be detected instead of measuring the distance (height). When detecting the inclination of the work W, the distance measuring position I is set at least three places. By measuring the distance over three points, the inclination of the surface of the work W can be detected. The laser machining apparatus L can correct the inclination of the work W with respect to the XY plane in addition to the positional deviation of the work W in the Z direction.
続いて、ステップS14における2番目のサブステップ(ステップS142)では、印字ブロックB毎に、設定部107が測距条件を設定する。具体的に、図19Bに例示するように、ダイアログD6上で、印字ブロックBの識別番号(ブロック番号)を指定するパターンと、印字ブロックBとは無関係な任意座標を指定するパターンと、の2つのパターンから選択することができる。前者のパターンが選択された場合、設定部107は、指定された印字ブロックBの中央部を測距位置Iに設定する。一方、後者のパターンが選択された場合、設定部107は、ユーザが指定した座表を測距位置Iに指定する。
Subsequently, in the second sub-step (step S142) in step S14, the
続いて、ステップS14における3番目のサブステップ(ステップS143)では、設定部107が測距条件を自動的に調整する(図19Cを参照)。具体的に、設定部107は、測距条件として、測距光出射部5Aにおける出射光量、測距光出射部5Aにおける投光時間、測距光受光部5Bにおける受光ゲイン、及び測距光受光部5Bにおける露光時間のうちの少なくとも1つを、印字ブロックB毎に自動的に調整する。
Subsequently, in the third sub-step (step S143) in step S14, the
また、図19Dに例示するように、表示部801上にダイアログD7を表示することで、作成された測距条件を手動で変更したり、測距条件をさらに詳細に設定したり、することができる。
Further, as illustrated in FIG. 19D, by displaying the dialog D7 on the
例えば、ユーザは、ダイアログD7上で“高さ座標”M3なる項目に数字を入力することで、Z方向における基準の高さ(すなわち、Z方向における原点の座標)を変更することができる。 For example, the user can change the reference height in the Z direction (that is, the coordinates of the origin in the Z direction) by inputting a number in the item "height coordinates" M3 on the dialog D7.
このようにして設定された測距条件は、測距設定として条件設定記憶部102等に記憶される。測距設定の作成が完了すると、設定部107は、ステップS14からステップS15に進む。設定部107は、全ての設定が作成されたものとしてステップS15からリターンする。
The distance measuring conditions set in this way are stored in the condition setting
(印字加工の実行)
図20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20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 printing process)
FIG. 20 illustrates a specific process in step S3 of FIG. That is, the processes shown in FIG. 20 are sequentially executed for each work W that flows when the production line is operated.
まず、図20に示す各ステップに先だって、図10のステップS1と、図11のステップS11〜ステップS15と、を用いて説明したように、マーカコントローラ100は、所定のワークWについて、印字パターンPm及び印字ブロックB等の設定(印字設定)と、パターン画像Pp及びサーチ領域Rs等の設定(サーチ設定)と、測距位置I等の設定(測距設定)と、を予め作成する(図21Aも参照)。
First, as described with reference to step S1 of FIG. 10 and steps S11 to S15 of FIG. 11 prior to each step shown in FIG. 20, the
各設定の作成が完了することで、マーカコントローラ100は、図20に例示した制御プロセスを実行可能な状態となる。この制御プロセスは、主なプロセスとして、XYトラッキング(XY方向におけるパターンサーチ)を実行するための制御プロセス(ステップS303〜ステップS307)と、Zトラッキング(Z方向における高さ測定)を実行するための制御プロセス(ステップS308〜ステップS312)と、を含んだ構成とされている。
When the creation of each setting is completed, the
まず、図20のステップS301において、マーカコントローラ100は、レーザ光走査部4を作動させる。マーカコントローラ100は、条件設定記憶部102に記憶されたサーチ領域Rsの中心位置に向けて、同軸カメラ6の撮像光軸A1を指向させる。なお、撮像選択処理において広域カメラ7が選択された場合、ステップS301は不要となる。
First, in step S301 of FIG. 20, the
続くステップS302において、PLC902等からマーカコントローラ100にトリガ入力されると、パターン領域Rpをはじめとする種々の設定に用いたワークWとは異なる新たなワークW’が搬送される。
In the subsequent step S302, when a trigger is input to the
ところで、印字パターンPmに対応した印字ブロックBは、設定面R4上で規定される座標系によって設定されている。また、最初のワークWに対して、後者のワークW’がXY方向に位置ズレする可能性がある。図21Bに例示するように、XY方向に位置ズレが生じた場合、ワークW’上の所望の位置に、印字パターンPmを形成できなくなってしまう可能性がある。 By the way, the print block B corresponding to the print pattern Pm is set by the coordinate system defined on the setting surface R4. Further, the latter work W'may be displaced in the XY direction with respect to the first work W. As illustrated in FIG. 21B, when the position shift occurs in the XY direction, there is a possibility that the print pattern Pm cannot be formed at a desired position on the work W'.
XY方向の位置ズレを補正するためにはパターンサーチを実施することが考えられるが、前述のように、パターンサーチを実行するためには、搬送されるワークW’毎にサーチ領域Rsに対応する領域Rs’を生成する必要がある。その領域Rs’sを生成するためには、ワークW’毎に撮像画像Pwを生成する必要がある。 It is conceivable to perform a pattern search in order to correct the positional deviation in the XY direction, but as described above, in order to execute the pattern search, each work W'to be conveyed corresponds to the search area Rs. It is necessary to generate the region Rs'. In order to generate the region Rs's, it is necessary to generate the captured image Pw for each work W'.
そこで、制御部101は、同軸カメラ6及び全体カメラ7のうち撮像選択部109により選択された一方を制御することにより、パターン領域Rpの設定に用いたワークWとは異なる新たなワークW’について、同軸画像Pw1又は全体画像Pw2からなる撮像画像Pw’を新たに生成し、その撮像画像Pw’に基づいて、サーチ領域Rsに対応する領域Rs’を生成する(図21B〜図21Cを参照)。
Therefore, the
具体的に、制御部101は、同軸画像Pw1又は全体画像Pw2を新たに生成するときに、撮像選択部109によって同軸カメラ6が選択されている場合は、条件設定記憶部102に記憶されたサーチ領域Rsの位置(特に、サーチ領域Rsの中心位置)に基づいてレーザ光走査部4を制御した状態で、同軸カメラ6に同軸画像Pw1を新たに生成させる。
Specifically, when the
一方、制御部101は、同軸画像Pw1又は全体画像Pw2を新たに生成するときに、撮像選択部109によって全体カメラ7が選択されている場合は、前述のステップS301において説明したように、レーザ光走査部4を非制御とした状態で、全体カメラ7に全体画像Pw2を新たに生成させる。
On the other hand, when the
また、本実施形態に係るマーカコントローラ100は、新たなワークW’に対してパターンサーチを実行する位置ズレ検出部105と、そのサーチ結果に基づいてXY方向の位置補正を行う位置補正部108と、を備えた構成とされている。
Further, the
このうち、位置ズレ検出部105は、条件設定記憶部102に予め記憶された画像情報(パターン画像Pp)と、制御部101により新たに生成された同軸画像Pw1又は全体画像Pw2におけるサーチ領域Rsに対応する領域Rs’内で新たに抽出される画像情報と、に基づいて、パターン領域Rpの設定に用いたワークWと、新たなワークW’と、の間の位置ズレを検出する。
Of these, the position
具体的に、位置ズレ検出部105は、サーチ領域Rsに対応する領域Rs’の範囲内で、新たに生成された撮像画像Pw’と重ね合わせるようにパターン領域Rpを移動させる(図21Dを参照)。位置ズレ検出部105によるパターン領域Rpの移動と略同じタイミングで、特徴量抽出部104は、移動後のパターン領域Rp内における撮像画像Pw’の画像情報を新たに抽出する。特に、本実施形態に係る特徴量抽出部104は、移動後のパターン領域Rp内の画像を撮像画像Pw’から切り出して、それを新たに抽出された画像情報とする。
Specifically, the
位置ズレ検出部105は、最初のワークW上で予め抽出された画像情報(パターン画像Pp)と、それと異なる新たなワークW’上で新たに抽出された画像情報と、を比較することで、2つの画像情報が他の領域に比して高く一致する領域を、新たに生成された撮像画像Pw’上で見つけ出す。
The position
位置ズレ検出部105は、移動前のパターン領域Rpの座標(設定面R4上での座標)と、前述のように、2つの画像情報が他の領域に比して高く一致する領域の座標(設定面R4上での座標)と、の差分を算出し、その差分をXY方向におけるワークW,W’のズレ量とみなす。このズレ量は、例えばピクセル単位で検出することができる。
The position
一方、位置補正部108は、位置ズレ検出部105により検出された位置ズレに基づいて、印字ブロックB、ひいては印字パターンPmの位置を補正する。
On the other hand, the
具体的に、位置補正部108は、位置ズレ検出部105により算出されたズレ量に基づいて、設定面R4上で印字ブロックBを移動させる(図21Eを参照)。これにより、新たに搬送されたワークW’上の所望の位置に、印字パターンPmを形成することができるようになる。
Specifically, the
なお、ピクセル単位でズレ量を検出した場合、位置補正部108は、広角及び標準モードにおける同軸カメラ6の分解能、並びに、広角及び標準モードにおける全体カメラ7の分解能を用いることで、ピクセル単位を長さ単位(例えばミリ単位)に変換する。位置補正部108は、長さ単位に変換されたズレ量を用いて、印字パターンPmの位置補正を実現する。
When the amount of deviation is detected in pixel units, the
図20のフローに戻ると、ステップS302から続くステップS303において、マーカコントローラ100は、同軸カメラ6又は全体カメラ7を介することで、同軸画像Pw1又は全体画像Pw2からなる撮像画像(カメラ画像)Pw’を生成し、生成された撮像画像Pw’を設定面R4と重ね合わせて表示する。
Returning to the flow of FIG. 20, in step S303 following step S302, the
そして、ステップS303から続くステップS304において、マーカコントローラ100は、サーチ対象とした印字ブロックBの各々について、サーチ設定(サーチ条件)を読み込む。
Then, in step S304 following step S303, the
それに続くステップS305において、マーカコントローラ100における位置ズレ検出部105が、前述のように構成されたパターンサーチを実行する。パターンサーチを実行することで、印字設定、サーチ設定及び測距設定の作成に用いたワークWと、運用時に新たに搬送されてきたワークW’と、の間のXY方向における位置ズレが検出される。
In the subsequent step S305, the position
しかし、この時点では、ワークW,W’間のZ方向における位置ズレは解消されていない。Z方向において位置ズレが発生している場合(ワークWの高さが変化した場合)、同軸カメラ6における画角の広がり等に起因して、XY方向における位置ズレがさらに発生することになる。
However, at this point, the positional deviation between the works W and W'in the Z direction has not been eliminated. When the position shift occurs in the Z direction (when the height of the work W changes), the position shift in the XY direction further occurs due to the widening of the angle of view in the
ゆえに、ステップS305で得られた検出結果に基づいて印字ブロックBを移動させるだけでは、ワークWの高さに起因したXY方向の位置ズレが残存する可能性がある。 Therefore, simply moving the print block B based on the detection result obtained in step S305 may leave a positional deviation in the XY direction due to the height of the work W.
そこで、ステップS305から続くステップS306では、位置補正部108は、ステップS305の検出結果に基づいて、XY方向における位置ズレを仮補正する。
Therefore, in step S306 following step S305, the
具体的に、位置補正部108は、該位置補正部108によって検出された位置ズレを減殺する方向に、設定面R4上に規定された印字座標系をシフトさせる。これにより、当初設定されたXY座標から、位置ズレが少なくとも部分的に減殺された仮のXY座標(仮座標)へと変換することができる。
Specifically, the
そして、XY座標を仮座標へと変換することで、変換前のXY座標を用いて設定されていた印字ブロックBの位置が、仮座標への変換に伴い移動することになる(図21Eを参照)。 Then, by converting the XY coordinates to the temporary coordinates, the position of the print block B set using the XY coordinates before the conversion moves with the conversion to the temporary coordinates (see FIG. 21E). ).
ところで、前述のように、各印字ブロックBには測距位置Iが紐付いて設定されている。よって、ステップS306においてXY座標を仮座標へと変換すると、印字ブロックBの移動に伴って、測距位置Iも移動することになる。すなわち、位置補正部108は、設定部107により設定された測距位置Iに対応する新たなワークW’上での測距位置Iを補正する。
By the way, as described above, the distance measuring position I is set in association with each print block B. Therefore, when the XY coordinates are converted into the temporary coordinates in step S306, the distance measuring position I also moves along with the movement of the print block B. That is, the
このように、本実施形態に係る位置補正部108は、XY方向における位置ズレの検出結果に基づいて、ワークWとは異なる新たなワークW’について、印字ブロックBの位置と、測距位置Iと、を補正するように構成されている。以下、補正後の測距位置Iに符号I’を付す(図21Eを参照)。
As described above, the
そして、ステップS306から続くステップS307において、マーカコントローラ100は、サーチ対象とした全ての印字ブロックBについてパターンサーチが完了したか否かを判定し、その判定がYESの場合はステップS308へ進む一方、NOの場合はステップS303へ戻る。
Then, in step S307 following step S306, the
続くステップS308において、マーカコントローラ100は、測距対象とした印字ブロックBの各々について、測距設定(測距条件)を読み込む。
In the following step S308, the
それに続くステップS309において、走査制御部としての制御部101は、測距光が、補正後の測距位置I’に照射されるようにレーザ光走査部4を制御する。これにより、マーカヘッド1から、仮座標系への変換を反映した測距位置I’までの距離を測定することができるようになる。
In the subsequent step S309, the
それに続くステップS310において、距離測定部103は、測距ユニット5を作動させることによって、マーカヘッド1から補正後の測距位置I’までの距離、ひいては、その測距位置I’におけるワークW’の高さを測定する。
In the subsequent step S310, the
それに続くステップS311において、位置ズレ検出部105は、距離測定部103による測定結果に基づいて、測距位置I’におけるワークW’のZ座標を取得するとともに、Z方向におけるワークW’の位置ズレを検出する。この位置ズレは、取得されたZ座標と、Z方向における基準の高さ(原点の座標)と、の差分に基づいて検出することができる。
In the subsequent step S311, the position
位置補正部108は、Z方向におけるワークW’の位置ズレに基づいて、Zスキャナ33の制御パラメータを取得する。ここで取得される制御パラメータは、Zスキャナ33が焦点位置を補正する際に用いられるパラメータ(Z座標、焦点位置の補正値)に相当する。
The
そうして取得されたパラメータは、ワークW’への印字加工を実行する前に、制御部101によるZスキャナ33の制御に用いられる。すなわち、本実施形態に係るZスキャナ33は、ワークW’への近赤外レーザ光の照射に先だって、位置補正部108によって測距位置Iが補正された状態で、距離測定部103による測定結果に基づいて焦点位置を調整することができる。
The parameters thus acquired are used for controlling the
ステップS311から続くステップS312において、位置補正部108は、ステップS311において検出されたZ方向における位置ズレに基づいて、XY座標を再び変換する。ここでの再変換には、パターンサーチによって検出されたXY方向の位置ズレと、ワークWの高さに起因したXY方向の位置ズレと、が両方とも考慮される。これにより、XY方向におけるワークW’の位置ズレを精度よく補正することができ、ワークW’上の所望の位置に、印字パターンPmを形成することができるようになる。
In step S312 following step S311 the
そして、ステップS312から続くステップS313において、マーカコントローラ100は、全ての測距位置Iについて高さ測定が完了したか否かを判定し、その判定がYESの場合はステップS314へ進む一方、NOの場合はステップS308へ戻る。
Then, in step S313 following step S312, the
ステップS314において、位置補正部108は、近赤外レーザ光の出射位置をXYZ方向について補正する。このステップS314では、ワークWの高さの影響を加味したXY方向の位置補正と、ワークWの高さに基づいたZ方向の位置補正(すなわち、焦点位置の補正)と、が両方とも考慮される。
In step S314, the
そして、ステップS314から続くステップS315において、マーカコントローラ100は、マーカヘッド1を介してワークW’に対する印字加工を実行してリターンする。XYZ方向の位置ズレは既に補正されているため、走査制御部としての制御部101は、位置補正部108による印字パターンPm等の位置補正を反映した状態で、レーザ光走査部4を介して近赤外レーザ光の2次元走査を行うことができる。
Then, in step S315 following from step S314, the
なお、図19Aを用いて説明したように、ワークWの傾きを検出するように設定した場合、少なくとも3つの測距位置Iについて高さ測定が実行される。この場合、前述したステップS314において、XYZ方向の位置補正に加えて、傾きを減殺するための補正(傾き補正)が実行される。この傾き補正は、例えば、撮像画像Pw’の台形補正を用いて実行することができる。 As described with reference to FIG. 19A, when the inclination of the work W is set to be detected, height measurement is performed for at least three distance measuring positions I. In this case, in step S314 described above, in addition to the position correction in the XYZ direction, a correction (tilt correction) for reducing the tilt is executed. This tilt correction can be performed, for example, by using the keystone correction of the captured image Pw'.
<カメラの選択について>
以上説明したように、設定部107は、パターン領域Rpがサーチされるべき範囲を規定するサーチ領域Rsを設定する。次いで、撮像選択部109は、図15に例示したように、設定部107により設定されたサーチ領域Rsのサイズに基づいて、同軸カメラ6及び全体カメラ7のうちのいずれか一方を選択する。
<Camera selection>
As described above, the
そして、制御部101は、同軸カメラ6及び全体カメラ7のうち撮像選択部109により選択された一方を制御することにより、サーチ領域Rpの設定に用いたワークWとは異なる新たなワークW’について、同軸画像Pw1又は全体画像Pw2を新たに生成する。
Then, the
このように、サーチ領域Rsのサイズに基づいてカメラを選択することで、そのサイズに適したカメラを自動的に選択することができる。そうして選択されたカメラによって画像を生成し、その画像を用いてパターンサーチを行うことで、第1視野サイズF1又は第2視野サイズF2に収まるような範囲内でパターンサーチを実行することができ、ひいては、パターンサーチの精度を向上させることが可能になる。 In this way, by selecting a camera based on the size of the search area Rs, it is possible to automatically select a camera suitable for that size. By generating an image with the camera selected in this way and performing a pattern search using the image, it is possible to execute the pattern search within the range within the first field of view size F1 or the second field of view size F2. As a result, it becomes possible to improve the accuracy of the pattern search.
また、図21E等に例示したように、位置補正部108は、位置ズレ検出部105より検出された位置ズレに基づいて、印字パターンPmの位置を補正する。これにより、ワークW’の加工精度を向上させる上で有利になる。
Further, as illustrated in FIG. 21E and the like, the
また、図15に例示したように、撮像選択部109は、同軸カメラ6及び全体カメラ7の視野サイズF1,F2と、サーチ領域Rsのサイズと、を比較することで、カメラの選択を実行する。これにより、より適切にカメラを選択することができるようになる。
Further, as illustrated in FIG. 15, the
また、図15に例示したように、撮像選択部109は、同軸カメラ6及び全体カメラ7を双方とも選択可能な場合、同軸カメラ6を優先的に選択する。一般に、同軸カメラ6は、全体カメラ7よりも視野サイズが狭い分、分解能に優れる。よって、同軸カメラ6を優先的に選択することで、より精細な同軸画像Pw1を用いることができ、ひいては、パターンサーチの精度向上に有利となる。
Further, as illustrated in FIG. 15, when both the
<位置補正と焦点距離との関係について>
ところで、XY方向における位置補正のように、2次元平面上での位置補正は、高さを有するワークWを加工対象とした場合に加工精度が低下する可能性がある。
<Relationship between position correction and focal length>
By the way, the position correction on the two-dimensional plane, such as the position correction in the XY direction, may reduce the machining accuracy when the work W having a height is targeted for machining.
例えば、近赤外レーザ光の焦点位置は、レーザ光走査部4によって2次元走査した場合に、ワークW上に設定される加工領域R1の中央付近と、その加工領域R1の端付近と、で相違する。具体的に、加工領域R1の中央部から端に向かうにつれて、焦点位置が加工領域R1から離間することになる。そのため、2次元平面上での位置補正では、その補正後に焦点位置がずれる可能性がある。このことは、加工精度を高く保つには不都合である。
For example, the focal position of the near-infrared laser light is located near the center of the processing region R1 set on the work W and near the edge of the processing region R1 when two-dimensional scanning is performed by the laser
例えば、図22に例示するように、焦点位置Dfが最適化された第1ワークW1と、その第1ワークW1に対してXY方向に位置ズレした第2ワークW2と、に近赤外レーザ光を照射する場合を考える。 For example, as illustrated in FIG. 22, the near-infrared laser beam is applied to the first work W1 whose focal position Df is optimized and the second work W2 whose position is displaced in the XY direction with respect to the first work W1. Consider the case of irradiating.
ここで、第2ワークW2におけるXY方向の位置ズレを補正した結果、近赤外レーザ光の照射位置がS1からS2へと移動したものとすると、第1ワークW1について最適化されていた焦点位置Dfが、第2ワークW2の表面からΔDだけずれてしまうことになる。焦点位置がずれてしまっては、加工精度を高く保つには不都合である。 Here, assuming that the irradiation position of the near-infrared laser beam has moved from S1 to S2 as a result of correcting the positional deviation in the XY direction in the second work W2, the focal position optimized for the first work W1. Df will be displaced by ΔD from the surface of the second work W2. If the focal position shifts, it is inconvenient to maintain high processing accuracy.
それに対し、本実施形態によれば、レーザ加工装置Lは、図29のステップS306に例示するように、位置補正部108を介してワークW’のXY方向における位置ズレを検出するとともに、その検出結果に基づいて測距位置Iを補正することができる。そして、レーザ加工装置Lは、図20のステップS311に例示するように、ワークW’へのレーザ光の照射に先だって、位置補正部108により測距位置Iが補正された状態で、距離測定部103による測定結果に基づいて焦点位置を補正する。
On the other hand, according to the present embodiment, as illustrated in step S306 of FIG. 29, the laser machining apparatus L detects the positional deviation of the work W'in the XY direction via the
このように、ワークW’の位置ズレが補正された状態で焦点位置を調整するように構成することで、ワークW’が位置ズレした場合にあっても、その加工精度を高く保つことができる。 In this way, by adjusting the focal position while the position deviation of the work W'is corrected, the processing accuracy can be maintained high even if the position deviation of the work W'is corrected. ..
また、図20のステップS315に例示するように、制御部101は、位置ズレを考慮した状態で、近赤外レーザ光の2次元走査を実行する。これにより、ワークW’の加工精度を高く保つ上で有利になる。
Further, as illustrated in step S315 of FIG. 20, the
また、図21Dに例示するように、パターンンサーチのサーチ結果を用いて印字ブロックBの位置を補正することで、その印字ブロックBに紐付いた測距位置Iを補正することができる。これにより、ワークW’の加工精度を向上させる上で有利になる。 Further, as illustrated in FIG. 21D, by correcting the position of the print block B using the search result of the pattern search, the distance measurement position I associated with the print block B can be corrected. This is advantageous in improving the processing accuracy of the work W'.
また、図21A等に例示するように、印字ブロックB内に測距位置Iを設定することで、測距位置Iをより適切に設定し、ひいては、ワークW’の加工精度を高く保つ上で有利になる。 Further, as illustrated in FIG. 21A and the like, by setting the distance measuring position I in the print block B, the distance measuring position I can be set more appropriately, and by extension, the processing accuracy of the work W'is kept high. It will be advantageous.
<位置ズレの補正対象とする印字ブロックの選択について>
図23は、位置ズレの補正対象とする印字ブロックの選択手順を説明する図である。
<Selection of print block to be corrected for misalignment>
FIG. 23 is a diagram illustrating a procedure for selecting a print block to be corrected for misalignment.
本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、設定面R4上に設定される印字ブロックのそれぞれについて、位置補正部108による位置ズレの補正対象とするか否かを選択することができる。
The laser machining apparatus L according to the present embodiment can select whether or not to correct the positional deviation by the
一例として、図23に示すように、設定面R4上に3つの印字パターンPm1,Pm2,Pm3が表示されている場合、例えば、1つ目の印字パターンPm1に関連付いた印字ブロックをクリックすることで、その印字パターンPm1が枠F1で囲まれるようになっている。他の印字パターンPm2〜Pm3についても同様である。具体的に、2つ目の印字パターンPm2に関連付いた印字ブロックをクリックすることで、その印字パターンPm2が枠F2で囲まれるとともに、3つ目の印字パターンPm2に関連付いた印字ブロックをクリックすることで、その印字パターンPm3が枠F3で囲まれるようになっている。 As an example, as shown in FIG. 23, when three print patterns Pm1, Pm2, and Pm3 are displayed on the setting surface R4, for example, clicking the print block associated with the first print pattern Pm1. Then, the print pattern Pm1 is surrounded by the frame F1. The same applies to the other print patterns Pm2 to Pm3. Specifically, by clicking the print block associated with the second print pattern Pm2, the print pattern Pm2 is surrounded by the frame F2, and the print block associated with the third print pattern Pm2 is clicked. By doing so, the print pattern Pm3 is surrounded by the frame F3.
そうして、1つ以上の印字ブロックをクリックした状態でダイアログD5の「完了」ボタンをクリックすることで、位置ズレの補正対象とする印字ブロックを設定することができる。 Then, by clicking the "Finish" button in the dialog D5 while clicking one or more print blocks, it is possible to set the print block to be corrected for the positional deviation.
《他の実施形態》
前記実施形態では、同軸カメラ6及び全体カメラ7は、双方とも筐体10内に設けられていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。例えば、全体カメラ7を筐体10の外面に取り付けてもよい。
<< Other Embodiments >>
In the above embodiment, both the
また、前記実施形態では、第2撮像部としての全体カメラ7は、加工領域R1全体を一度に撮像するように構成されていたが、本開示は、その構成には限定されない。例えば、全体カメラ7は、加工領域R1を複数回にわたって撮像し、各撮像結果を並べて表示することで、加工領域R1全体を示す画像を生成してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、前記実施形態では、同軸カメラ6と全体カメラ7のそれぞれについて、2つの撮像モード(広角モード及び標準モード)が設定されていたが、撮像モードの数は、これに限定されない。例えば、各カメラの視野サイズの高低に応じて、3つ以上の撮像モードを設定してもよい。
Further, in the above-described embodiment, two imaging modes (wide-angle mode and standard mode) are set for each of the
また、前記実施形態では、画像情報としてパターン画像Ppを用いたが、その構成には限定されない。例えば、パターン画像Ppのエッジ情報を画像情報としてもよい。エッジ情報を用いることで、パターンサーチの高速化を図ることができる。 Further, in the above-described embodiment, the pattern image Pp is used as the image information, but the configuration is not limited to the pattern image Pp. For example, the edge information of the pattern image Pp may be used as the image information. By using the edge information, it is possible to speed up the pattern search.
1 マーカヘッド
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
6 同軸カメラ(第1撮像部)
7 広域カメラ(第2撮像部)
100 マーカコントローラ
101 制御部(走査制御部)
102 条件設定記憶部(記憶部,撮像属性記憶部)
103 距離測定部
104 特徴量抽出部
105 位置ズレ検出部
107 設定部(加工設定部)
108 位置補正部
109 撮像選択部
110 励起光生成部
801 表示部
A1 同軸カメラの撮像光軸
A2 全体カメラの撮像光軸
Pm 印字パターン(加工パターン)
B 印字ブロック(加工ブロック)
F1 第1視野サイズ
F2 第2視野サイズ
I 測距位置
I’ 補正された測距位置
Pw 撮像画像
Pw1 同軸画像(第1画像)
Pw2 全体画像(第2画像)
Pw’ 新たに生成された撮像画像
R1 加工領域
Rp パターン領域(補正用領域)
Rs サーチ領域
L レーザ加工装置
S レーザ加工システム
W,W’ ワーク(被加工物)
1
4 Laser
7 Wide area camera (second imaging unit)
100
102 Condition setting storage unit (storage unit, imaging attribute storage unit)
103
108
B Print block (processing block)
F1 1st field of view size F2 2nd field of view size I Distance measurement position I'Corrected distance measurement position Pw Captured image Pw1 Coaxial image (1st image)
Pw2 whole image (second image)
Pw'Newly generated captured image R1 processing area Rp pattern area (correction area)
Rs Search area L Laser machining equipment S Laser machining system W, W'Work (workpiece)
Claims (6)
前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、
前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物に照射するとともに、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、
前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部までのレーザ光路から分岐した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部を介して前記被加工物を撮像することにより、前記加工領域の少なくとも一部を含んだ第1画像を生成する第1撮像部と、
前記レーザ光路とは独立した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部の非介在下で前記被加工物を撮像することにより、前記第1撮像部よりも視野サイズが広くかつ前記加工領域全体を含んだ第2画像を生成する第2撮像部と、
前記第1又は第2画像を表示する表示部と、
前記表示部により表示された前記第1又は第2画像上に、前記被加工物の位置ズレを特定するためにサーチされる補正用領域、及び、該補正用領域がサーチされる範囲を規定するサーチ領域を設定する設定部と、
前記設定部により設定された前記補正用領域内での画像情報と、前記設定部により設定された前記サーチ領域の位置情報と、を記憶する記憶部と、
前記設定部により設定された前記サーチ領域のサイズに基づいて、前記第1及び第2撮像部のうちのいずれか一方を選択する撮像選択部と、
前記第1及び第2撮像部のうち前記撮像選択部により選択された一方を制御することにより、前記補正用領域の設定に用いた前記被加工物とは異なる新たな被加工物について、前記第1又は第2画像を新たに生成する制御部と、
前記記憶部に記憶された前記画像情報と、前記制御部により新たに生成された前記第1又は第2画像における前記サーチ領域に対応する領域内で抽出される画像情報と、に基づいて、前記被加工物と、前記新たな被加工物と、の間の位置ズレを検出する位置ズレ検出部と、を備え、
前記制御部は、前記第1又は第2画像を新たに生成するとき、
前記撮像選択部によって前記第1撮像部が選択されている場合は、前記記憶部に記憶された前記サーチ領域の位置に基づいて前記レーザ光走査部を制御した状態で、前記第1撮像部に前記第1画像を新たに生成させる一方、
前記撮像選択部によって前記第2撮像部が選択されている場合は、該第2撮像部に前記第2画像を新たに生成させる
ことを特徴とするレーザ加工装置。 An excitation light generator that generates excitation light,
A laser light output unit that generates laser light based on the excitation light generated by the excitation light generation unit and emits the laser light.
A laser processing apparatus including a laser light scanning unit that irradiates a work piece with laser light emitted from the laser light output unit and scans two-dimensionally within a processing region set on the surface of the work piece. And
By having an imaging optical axis branched from the laser optical path from the laser light output unit to the laser light scanning unit and imaging the workpiece through the laser light scanning unit, at least one of the processed regions A first imaging unit that generates a first image including the unit, and
By having an imaging optical axis independent of the laser optical path and imaging the work piece without the intervention of the laser light scanning unit, the field of view size is wider than that of the first imaging unit and the processing region. A second imaging unit that generates a second image that includes the entire image,
A display unit that displays the first or second image, and
On the first or second image displayed by the display unit, a correction area searched for identifying the positional deviation of the work piece and a range in which the correction area is searched are defined. The setting part that sets the search area and
A storage unit that stores image information in the correction area set by the setting unit and position information of the search area set by the setting unit.
An imaging selection unit that selects either one of the first and second imaging units based on the size of the search area set by the setting unit.
By controlling one of the first and second imaging units selected by the imaging selection unit, a new work piece different from the work piece used for setting the correction area is described as described in the first. A control unit that newly generates the first or second image,
Based on the image information stored in the storage unit and the image information extracted in the area corresponding to the search area in the first or second image newly generated by the control unit, the said image information. A positional deviation detecting unit for detecting a positional deviation between the workpiece and the new workpiece is provided.
When the control unit newly generates the first or second image,
When the first imaging unit is selected by the imaging selection unit, the first imaging unit receives control of the laser light scanning unit based on the position of the search region stored in the storage unit. While the first image is newly generated,
A laser processing apparatus characterized in that when the second imaging unit is selected by the imaging selection unit, the second imaging unit newly generates the second image.
前記加工領域内に形成されるべき加工内容を示す加工パターンを設定する加工設定部と、
前記位置ズレ検出部により検出された位置ズレに基づいて、前記加工パターンの位置を補正する位置補正部と、をさらに備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to claim 1,
A machining setting unit that sets a machining pattern indicating the machining content to be formed in the machining area, and a machining setting unit.
A laser machining apparatus further comprising a position correction unit that corrects the position of the processing pattern based on the position deviation detected by the position deviation detection unit.
前記設定部は、前記第1又は第2画像上に、前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距位置を設定し、
前記位置補正部は、前記位置ズレ検出部により検出された位置ズレに基づいて、前記被加工物について前記測距位置を補正し、
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出射する測距光出射部と、
前記測距光出射部により出射される測距光が、前記位置補正部により補正された前記測距位置に照射されるように、前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、
前記被加工物の表面上で反射されて前記レーザ光走査部を介して戻った測距光を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、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、をさらに備え、
前記焦点調整部は、前記被加工物へのレーザ光の照射に先だって、前記位置補正部によって前記測距位置が補正された状態で、前記距離測定部による測定結果に基づいて焦点位置を調整する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to claim 2.
The setting unit sets a distance measuring position on the first or second image for measuring the distance to the surface of the work piece.
The position correction unit corrects the distance measurement position of the workpiece based on the position deviation detected by the position deviation detection unit.
A focus adjustment unit that adjusts the focal position of the laser light emitted from the laser light output unit, and a focus adjustment unit.
A ranging light emitting unit that emits ranging light for measuring the distance from the laser machining apparatus to the surface of the work piece,
A scanning control unit that controls the laser light scanning unit so that the distance measuring light emitted by the distance measuring light emitting unit is irradiated to the distance measuring position corrected by the position correction unit.
A distance measuring light receiving unit that receives the distance measuring light that is reflected on the surface of the work piece and returned through the laser light scanning unit, and a distance measuring light receiving unit.
A distance measuring unit for measuring the distance from the laser processing apparatus to the surface of the workpiece based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit is further provided.
The focus adjusting unit adjusts the focal position based on the measurement result by the distance measuring unit in a state where the distance measuring position is corrected by the position correcting unit prior to irradiating the workpiece with a laser beam. A laser processing device characterized by this.
前記第1撮像部の視野サイズを示す第1視野サイズと、前記第2撮像部の視野サイズを示しかつ前記第1視野サイズよりも広い第2視野サイズと、を予め記憶する撮像属性記憶部を備え、
前記撮像選択部は、前記撮像属性記憶部における記憶内容に基づいて、前記サーチ領域のサイズと、前記第1又は第2視野サイズと、を比較するとともに、その比較結果に基づいて、前記第1及び第2撮像部のうちのいずれか一方を選択する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
An imaging attribute storage unit that stores in advance a first visual field size indicating the visual field size of the first imaging unit and a second visual field size indicating the visual field size of the second imaging unit and wider than the first visual field size. Prepare,
The imaging selection unit compares the size of the search area with the size of the first or second visual field based on the storage contents in the imaging attribute storage unit, and based on the comparison result, the first A laser processing apparatus characterized in that one of the second imaging unit and the second imaging unit is selected.
前記撮像選択部は、前記第1及び第2視野サイズが双方とも前記サーチ領域よりも広い場合は、前記第1撮像部を選択する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to claim 4,
The laser processing apparatus is characterized in that the imaging selection unit selects the first imaging unit when both the first and second visual field sizes are wider than the search region.
前記第1及び第2撮像部の少なくとも一方は、各々の視野サイズが異なる複数の撮像モードを有し、
前記撮像選択部は、前記サーチ領域のサイズに基づいて、前記複数の撮像モードの中から1つを選択する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
At least one of the first and second imaging units has a plurality of imaging modes having different visual field sizes.
The laser processing apparatus is characterized in that the image pickup selection unit selects one from the plurality of image pickup modes based on the size of the search area.
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