JP2024011364A - Nozzle state determination device, laser beam machine, and nozzle state determination method - Google Patents

Nozzle state determination device, laser beam machine, and nozzle state determination method Download PDF

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JP2024011364A JP2022113301A JP2022113301A JP2024011364A JP 2024011364 A JP2024011364 A JP 2024011364A JP 2022113301 A JP2022113301 A JP 2022113301A JP 2022113301 A JP2022113301 A JP 2022113301A JP 2024011364 A JP2024011364 A JP 2024011364A
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啓一 中西
Keiichi Nakanishi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle state determination device, a laser beam machine, and a nozzle state determination method which can properly determine the state of a nozzle of a laser head.
SOLUTION: A nozzle state determination device 11 for determining the state of a nozzle 12 of a laser head 4 in a laser beam machine 1 for processing a workpiece W with a laser beam L1 emitted from the laser head 4 comprises: an imaging unit 27 which images the workpiece W by detecting light emitted from the workpiece W in the time of processing the workpiece W via a portion of a laser beam passage space in the laser head 4; and a determination unit 42 which determines the state of the nozzle 12. The imaging unit 27 images the nozzle 12 when processing with the laser beam L1 is not performed by the laser beam machine 1. The determination unit 42 determines the state of the nozzle 12 on the basis of the shape of a nozzle hole 121 included in an image of the nozzle 12 imaged by the imaging unit 27.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズル状態判定装置、レーザ加工機、及びノズル状態判定方法に関する。 The present invention relates to a nozzle state determination device, a laser processing machine, and a nozzle state determination method.

レーザヘッドから出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機が知られている(特許文献1参照)。特許文献1に記載のレーザ加工機は、レーザヘッドの外側に設けられた撮像部を用いてノズル穴をレーザヘッドの外側から撮像し、撮像した画像に基づいて、ノズルの異常などのノズルの状態を判定している。 2. Description of the Related Art A laser processing machine that processes a workpiece using a laser beam emitted from a laser head is known (see Patent Document 1). The laser processing machine described in Patent Document 1 uses an imaging unit provided outside the laser head to image a nozzle hole from outside the laser head, and based on the captured image, detects nozzle conditions such as nozzle abnormalities. is being determined.

特許6431937号公報Patent No. 6431937

特許文献1に記載のレーザ加工機では、ノズル穴をレーザヘッドの外側から撮像した画像に基づいてノズルの状態を判定している。従って、ノズルの状態がレーザヘッドの内側の構造に起因する場合には、その状態を適切に判定することが難しい場合がある。 In the laser processing machine described in Patent Document 1, the state of the nozzle is determined based on an image of the nozzle hole taken from outside the laser head. Therefore, if the condition of the nozzle is due to the internal structure of the laser head, it may be difficult to appropriately determine the condition.

本発明は、レーザヘッドのノズルの状態を適切に判定することが可能なノズル状態判定装置、レーザ加工機、及びノズル状態判定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a nozzle state determining device, a laser processing machine, and a nozzle state determining method that can appropriately determine the state of a nozzle of a laser head.

本発明の態様に係るノズル状態判定装置は、レーザヘッドから出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機におけるレーザヘッドのノズルの状態を判定するノズル状態判定装置であって、ワークの加工時にワークから発せられた光をレーザヘッド内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することでワークを撮像する撮像部と、ノズルの状態を判定する判定部と、を備え、撮像部は、レーザ加工機によりレーザ光による加工が行われていない際にノズルを撮像し、判定部は、撮像部によって撮像されたノズルの画像に含まれるノズルの形状に基づいてノズルの状態を判定する。 A nozzle state determining device according to an aspect of the present invention is a nozzle state determining device for determining the state of a nozzle of a laser head in a laser processing machine that processes a workpiece using a laser beam emitted from a laser head, and the nozzle state determining device determines the state of a nozzle of a laser head when processing a workpiece. The imaging section includes an imaging section that images the workpiece by detecting the light emitted from the laser beam through a part of the laser light passage space in the laser head, and a determination section that determines the state of the nozzle. The nozzle is imaged when the processing machine is not processing the nozzle with laser light, and the determination unit determines the state of the nozzle based on the shape of the nozzle included in the image of the nozzle captured by the imaging unit.

本発明の態様に係るノズル状態判定方法は、レーザヘッドから出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機におけるレーザヘッドのノズルの状態を判定するノズル状態判定方法であって、レーザ加工機は、ワークの加工時にワークから発せられた光をレーザヘッド内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することでワークを撮像する撮像部を備えており、レーザ光による加工が行われていない際にノズルを撮像部により撮像することと、撮像部によって撮像されたノズルの画像に含まれるノズルの形状に基づいてノズルの状態を判定することと、を含む。 A nozzle state determination method according to an aspect of the present invention is a nozzle state determination method for determining the state of a nozzle of a laser head in a laser processing machine that processes a workpiece with laser light emitted from a laser head, the laser processing machine comprising: It is equipped with an imaging unit that captures an image of the workpiece by detecting the light emitted from the workpiece during processing of the workpiece through a part of the laser light passage space in the laser head, and when processing is not being performed with the laser light, The method includes the steps of: capturing an image of the nozzle with an image capturing section; and determining the state of the nozzle based on the shape of the nozzle included in the image of the nozzle captured by the image capturing section.

上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機によれば、レーザ加工時に加工状態のモニタリングを行うための撮像部が撮像する、レーザヘッドの内側から撮像した画像を用いてノズルの状態を判定するため、レーザヘッドの内側の構造に起因する異常がノズルに発生した場合であってもその異常を検出することができ、ノズルの状態を適切に判定することができる。 According to the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the nozzle state is determined using an image captured from inside the laser head, which is captured by the imaging unit for monitoring the processing state during laser processing. Therefore, even if an abnormality occurs in the nozzle due to the internal structure of the laser head, the abnormality can be detected and the state of the nozzle can be appropriately determined.

また、上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機において、撮像部は、ノズルの第1画像と、第1画像とは明度が異なるノズルの第2画像とを撮像し、判定部は、第1画像と第2画像との差分画像を生成し、差分画像に基づいてノズルの状態を判定してもよい。これらの構成により、加工ヘッド内部から外部の像を撮影する構成であるため、画像上においてノズルの壁面をキャンセルすることができるので、明度の異なる複数の画像の差分をとってノズル形状を検出してノズルの異常を精度よく判定できる。 Further, in the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the imaging unit captures a first image of the nozzle and a second image of the nozzle having a brightness different from the first image, and the determination unit captures a first image of the nozzle. A difference image between the first image and the second image may be generated, and the state of the nozzle may be determined based on the difference image. With these configurations, the external image is taken from inside the processing head, so the nozzle wall can be canceled out on the image, so the nozzle shape can be detected by taking the difference between multiple images with different brightness. Nozzle abnormalities can be determined with high accuracy.

また、上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機において、ノズル状態判定装置は、照明光を発生させる照明部を備え、第1画像は、第1テストプレートで反射した照明光が撮像部によって検出されることで生成された画像であり、第2画像は、第1テストプレートとは反射率の異なる第2テストプレートで反射した照明光が撮像部によって検出されることで生成された画像であってもよい。これらの構成により、明度の異なる第1画像及び第2画像を簡便に撮影することができる。 Further, in the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the nozzle state determination device includes an illumination unit that generates illumination light, and the first image is generated by the illumination light reflected by the first test plate being captured by the imaging unit. The second image is an image generated when the imaging unit detects the illumination light reflected by the second test plate, which has a different reflectance from the first test plate. There may be. With these configurations, the first image and the second image having different brightness can be easily captured.

また、上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機において、判定部は、撮像部が撮像した画像に基づくノズルの形状が、ワークの加工に使用されるノズルの初期形状に対して予め設定された所定範囲を超えている場合に、ノズルに異常があると判定してもよい。これらの構成により、レーザ加工によってノズル変形した場合又はノズルの誤装着をノズルの異常として判定することができる。 Further, in the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the determination unit is configured such that the shape of the nozzle based on the image captured by the imaging unit is set in advance with respect to the initial shape of the nozzle used for processing the workpiece. If the value exceeds a predetermined range, it may be determined that there is an abnormality in the nozzle. With these configurations, when the nozzle is deformed due to laser processing or when the nozzle is incorrectly installed, it is possible to determine that the nozzle is abnormal.

また、上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機において、レーザ加工機は、ノズルを自動で交換するノズルチェンジャを備え、判定部は、ノズルチェンジャによって行われるノズルの交換に関する情報を取得し、ノズルの交換に前後してノズルの状態を判定してもよい。これらの構成により、穴径の異なるノズル、或いはダメージ等により変形したノズルでのレーザ加工を防止することができる。 Further, in the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the laser processing machine includes a nozzle changer that automatically replaces the nozzle, and the determination unit acquires information regarding the nozzle replacement performed by the nozzle changer, The state of the nozzle may be determined before or after replacing the nozzle. These configurations can prevent laser processing on nozzles with different hole diameters or nozzles that have been deformed due to damage or the like.

また、上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機において、判定部は、レーザ加工機によるワークの加工に際して、ノズルの状態を判定してもよい。これらの構成により、ワークのレーザ加工前、レーザ加工の工程中(レーザ照射中は除く)、及びレーザ加工後のいずれの場合においてノズルの状態の判定することができる。 Furthermore, in the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the determination unit may determine the state of the nozzle when processing a workpiece using the laser processing machine. With these configurations, the state of the nozzle can be determined before laser processing a workpiece, during the laser processing process (excluding during laser irradiation), and after laser processing.

また、上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機において、判定部は、撮像部が撮像したノズルの画像に対する楕円フィッティングの処理、又は撮像部が撮像したノズルの画像に対する真円フィッティングの処理を実行し、処理の結果に基づいてノズルの穴径、円形度、及び扁平率のうち少なくとも1つを求めてもよい。これらの構成により、ノズルの形状を精度よく判定することができる。 Further, in the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the determination unit performs an ellipse fitting process on the nozzle image captured by the imaging unit or a perfect circle fitting process on the nozzle image captured by the imaging unit. At least one of the hole diameter, circularity, and oblateness of the nozzle may be determined based on the results of the processing. With these configurations, the shape of the nozzle can be determined with high accuracy.

また、上記態様に係るレーザ加工機は、ノズルを自動で交換するノズルチェンジャと、ノズルチェンジャによるノズルの交換を制御する交換制御部と、ノズル状態判定装置によりノズルに異常があると判定された場合、ノズルチェンジャによりノズルを交換させるように、交換制御部に指示する加工制御部と、を有してもよい。これらの構成により、ノズルに異常があった場合に、ノズルチェンジャにより自動でそのノズルを交換できる。 Further, the laser processing machine according to the above aspect includes a nozzle changer that automatically replaces the nozzle, a replacement control unit that controls the nozzle replacement by the nozzle changer, and a nozzle condition determination device when it is determined that there is an abnormality in the nozzle. , and a processing control section that instructs the exchange control section to cause the nozzle changer to exchange the nozzle. With these configurations, if there is an abnormality in a nozzle, the nozzle can be automatically replaced by the nozzle changer.

また、上記態様に係るレーザ加工機は、ノズルを自動で交換するノズルチェンジャと、ノズルの交換に関する情報をユーザに通知する通知部と、ノズル状態判定装置によりノズルに異常があると判定された場合、ノズルを交換すべき旨を通知部から通知するように指示する加工制御部と、を有してもよい。これらの構成により、ノズルに異常があった場合に、そのノズルの交換をユーザに促すことができる。 Further, the laser processing machine according to the above aspect includes a nozzle changer that automatically replaces the nozzle, a notification unit that notifies the user of information regarding the nozzle replacement, and a nozzle state determination device when the nozzle is determined to have an abnormality. , and a processing control unit that instructs the notification unit to notify that the nozzle should be replaced. With these configurations, if there is an abnormality in a nozzle, the user can be prompted to replace the nozzle.

また、上記態様に係るレーザ加工機は、ノズル状態判定装置によりノズルの異常が判定された場合、ワークの加工を中止する加工制御部を備えてもよい。これらの構成により、ノズルに異常があった場合には、加工を中止させることができる。 Further, the laser processing machine according to the above aspect may include a processing control unit that stops processing the workpiece when the nozzle state determining device determines that the nozzle is abnormal. With these configurations, if there is an abnormality in the nozzle, processing can be stopped.

また、上記態様に係るノズル状態判定装置又はレーザ加工機において、レーザヘッドは、レーザ光によりワークの表面にマーキング加工を行い、ノズル状態判定装置に備える撮像部により撮影される画像であってマーキング加工によってワークに形成されるマーキング痕の画像と、予め取得しているノズルの穴の中心位置に関する情報とに基づいて、ノズルの穴の中心位置に対するレーザ光の中心位置の芯ずれを検出する検出部を備えてもよい。これらの構成により、マーキングによりワーク表面だけ変質させる(焦がす)ことで、ドロスの発生を抑制し、画像処理で正確な中心位置を検出できる。 Further, in the nozzle state determination device or laser processing machine according to the above aspect, the laser head performs marking processing on the surface of the workpiece with laser light, and the marking processing is an image photographed by an imaging unit provided in the nozzle state determination device. a detection unit that detects the misalignment of the center position of the laser beam with respect to the center position of the nozzle hole based on the image of the marking mark formed on the workpiece by the may be provided. With these configurations, only the surface of the workpiece is altered (burned) by marking, thereby suppressing the generation of dross, and making it possible to accurately detect the center position using image processing.

第1実施形態に係るレーザ加工機及びノズル状態判定装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a laser processing machine and a nozzle state determination device according to a first embodiment. 第1実施形態に係るレーザヘッドの構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a laser head according to a first embodiment. 第1実施形態に係る画像処理装置の機能部の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional unit of the image processing device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る画像によるカーフ幅測定の一例を示す図である。It is a figure showing an example of kerf width measurement by an image concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る画像による燃焼状態の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a combustion state by an image concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係るテストプレートの配置の一例を示す図である。It is a figure showing an example of arrangement of a test plate concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係るテストプレートの配置の一例を示す図である。It is a figure showing an example of arrangement of a test plate concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る第1画像及び第2画像の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the 1st image and the 2nd image concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る差分画像の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a difference image according to the first embodiment. 第1実施形態に係るノズルの穴径の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of the hole diameter of the nozzle concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る扁平率の算出方法を示す図である。It is a figure showing the calculation method of the flatness rate concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係るノズル判定処理のフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram of nozzle determination processing according to the first embodiment. 第1実施形態に係るレーザ加工機の変形例である。It is a modification of the laser processing machine according to the first embodiment. 第2実施形態に係るレーザ加工機を示す図である。It is a figure showing the laser processing machine concerning a 2nd embodiment. 第2実施形態に係る画像処理装置の機能部の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a functional unit of an image processing device according to a second embodiment. 第2実施形態に係るテストプレートの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement|positioning of the test plate based on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係るテストプレートの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement|positioning of the test plate based on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係るマーキング加工を説明する図である。It is a figure explaining marking processing concerning a 2nd embodiment. 第2実施形態に係るマーキング位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the marking position based on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る芯ずれの検出方法を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a method for detecting misalignment according to a second embodiment. 第2実施形態に係る芯ずれ検出方法のフロー図である。FIG. 7 is a flow diagram of a misalignment detection method according to a second embodiment. 第2実施形態に係るユーザインターフェースの一例を示す図である。It is a figure showing an example of the user interface concerning a 2nd embodiment. 第3実施形態に係るレーザ加工機を示す図である。It is a figure showing the laser processing machine concerning a 3rd embodiment. 第3実施形態に係る画像処理装置の機能部の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a functional unit of an image processing device according to a third embodiment. 第3実施形態に係るテストプレートの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement|positioning of the test plate based on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るテストプレートの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement|positioning of the test plate based on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るレーザ加工機の動作のフロー図である。It is a flowchart of the operation of the laser processing machine concerning a 3rd embodiment.

以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。 Hereinafter, the present invention will be explained through embodiments, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention. In addition, in the drawings, the same or similar parts may be denoted by the same reference numerals and redundant explanations may be omitted. In addition, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する場合がある。XYZ座標系においては、水平面に平行な平面をXY平面とする。また、XY平面に垂直な方向はZ方向と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が-方向であるものとして説明する。 Directions in the figures may be explained using an XYZ coordinate system. In the XYZ coordinate system, a plane parallel to the horizontal plane is defined as an XY plane. Further, the direction perpendicular to the XY plane is referred to as the Z direction. The X direction, Y direction, and Z direction will be explained assuming that the direction of the arrow in the figure is the + direction, and the direction opposite to the direction of the arrow is the - direction.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るレーザ加工機1及びノズル状態判定装置11の一例を示す図である。第1実施形態に係るレーザ加工機1は、レーザ光Lを出射して加工対象であるワークWに対して、切断,マーキング加工などのレーザ加工を行う。レーザ加工機1は、レーザ発振器2と、レーザヘッド4と、アシストガス供給部5と、ヘッド駆動部6と、加工制御部7と、ノズルチェンジャ8と、交換制御部9と、通知部10と、ノズル状態判定装置11とを備える。ノズル状態判定装置11は、照明部3と、観察光学系14と、撮像部27と、画像処理装置31とを備える。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a laser processing machine 1 and a nozzle state determination device 11 according to the first embodiment. The laser processing machine 1 according to the first embodiment emits a laser beam L to perform laser processing such as cutting and marking on a workpiece W to be processed. The laser processing machine 1 includes a laser oscillator 2, a laser head 4, an assist gas supply section 5, a head drive section 6, a processing control section 7, a nozzle changer 8, an exchange control section 9, and a notification section 10. , and a nozzle state determination device 11. The nozzle state determination device 11 includes an illumination section 3, an observation optical system 14, an imaging section 27, and an image processing device 31.

レーザ発振器2は、加工用レーザ光L1を発生させる。例えば、加工用レーザ光L1は、赤外レーザ光である。レーザ発振器2は、光ファイバFを介してレーザヘッド4に接続されている。光ファイバFは、レーザ発振器2から出力される加工用レーザ光L1をレーザヘッド4に導入する。 The laser oscillator 2 generates a processing laser beam L1. For example, the processing laser beam L1 is an infrared laser beam. Laser oscillator 2 is connected to laser head 4 via optical fiber F. The optical fiber F introduces the processing laser beam L1 output from the laser oscillator 2 into the laser head 4.

照明部3は、レーザヘッド4に対して接続される。照明部3は、レーザ光源3A及びコリメータ3Bを備える。レーザ光源3Aは、加工用レーザ光L1と異なる波長の照明用レーザ光L2(照明光)を発する。コリメータ3Bは、レーザ光源3Aから照明用レーザ光L2が入射する位置に設けられ、レーザ光源3Aから入射する照明用レーザ光L2を平行光に変換する。 The illumination unit 3 is connected to the laser head 4. The illumination unit 3 includes a laser light source 3A and a collimator 3B. The laser light source 3A emits illumination laser light L2 (illumination light) having a different wavelength from the processing laser light L1. The collimator 3B is provided at a position where the illumination laser light L2 enters from the laser light source 3A, and converts the illumination laser light L2 that enters from the laser light source 3A into parallel light.

レーザヘッド4は、ノズル12からレーザ光L(加工用レーザ光L1及び照明用レーザ光L2)をワークWに向けて照射する。レーザヘッド4は、ワークWに対して、X方向、Y方向、Z方向に相対的に移動可能に設けられる。レーザヘッド4は、ワークWに対して相対的に移動しながら、ワークWに対して加工用レーザ光L1を照射することでレーザ加工を行う。 The laser head 4 irradiates the work W with laser light L (processing laser light L1 and illumination laser light L2) from the nozzle 12. The laser head 4 is provided so as to be movable relative to the workpiece W in the X direction, the Y direction, and the Z direction. The laser head 4 performs laser processing by irradiating the processing laser beam L1 onto the workpiece W while moving relative to the workpiece W.

図2は、レーザヘッド4の構成の一例を示す図である。図2に示すように、レーザヘッド4は、ノズル12と、照射光学系13とを備える。ノズル12は、レーザヘッド4の下方に取り付けられる。ノズル12は、下方向に向けられている。ノズル12は、出射孔であるノズル穴121を有する。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the laser head 4. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the laser head 4 includes a nozzle 12 and an irradiation optical system 13. The nozzle 12 is attached below the laser head 4. Nozzle 12 is directed downward. The nozzle 12 has a nozzle hole 121 that is an emission hole.

加工用レーザ光L1及び照明用レーザ光L2は、ノズル穴121から下方向に向けて照射される。ノズル12は、ガス供給管等を介してアシストガス供給部5に接続される。ノズル12は、加工用レーザ光L1を照射する領域に向けて、アシストガス供給部5からのアシストガスをワークWに供給する。 The processing laser light L1 and the illumination laser light L2 are irradiated downward from the nozzle hole 121. The nozzle 12 is connected to the assist gas supply section 5 via a gas supply pipe or the like. The nozzle 12 supplies assist gas from the assist gas supply section 5 to the workpiece W toward a region to which the processing laser beam L1 is irradiated.

照射光学系13は、レーザヘッド4の内部に設けられている。照射光学系13は、レーザ発振器2で発生した加工用レーザ光L1を、ワークWに向けて案内することにより、ノズル12のノズル穴121を通してワークWに照射する。例えば、照射光学系13は、コリメータ21と、ビームスプリッタ22と、集光レンズ23とを備える。 The irradiation optical system 13 is provided inside the laser head 4. The irradiation optical system 13 irradiates the work W through the nozzle hole 121 of the nozzle 12 by guiding the processing laser light L1 generated by the laser oscillator 2 toward the work W. For example, the irradiation optical system 13 includes a collimator 21, a beam splitter 22, and a condenser lens 23.

コリメータ21は、加工用レーザ光L1の入射側の焦点が光ファイバFの端部の位置と一致するように設けられ、レーザ発振器2から出力される加工用レーザ光L1を平行光に変換する。ビームスプリッタ22は、コリメータ21を通過した加工用レーザ光L1が入射する位置に設けられ、加工用レーザ光L1を透過し、照明用レーザ光L2を反射させる。集光レンズ23は、レーザヘッド4に収容されている。集光レンズ23は、ビームスプリッタ22からの加工用レーザ光L1が入射する位置に設けられ、入射する加工用レーザ光L1を集光する。集光レンズ23は、光学系駆動部(図示なし)によって光軸に沿って移動可能である。この光学系駆動部によってワークW側の焦点が調整される。 The collimator 21 is provided so that the focal point on the incident side of the processing laser beam L1 coincides with the position of the end of the optical fiber F, and converts the processing laser beam L1 output from the laser oscillator 2 into parallel light. The beam splitter 22 is provided at a position where the processing laser light L1 that has passed through the collimator 21 is incident, transmits the processing laser light L1, and reflects the illumination laser light L2. The condensing lens 23 is housed in the laser head 4. The condensing lens 23 is provided at a position where the processing laser beam L1 from the beam splitter 22 is incident, and condenses the incident processing laser beam L1. The condensing lens 23 is movable along the optical axis by an optical system drive unit (not shown). The focus on the workpiece W side is adjusted by this optical system drive section.

観察光学系14は、レーザヘッド4の内部に設けられている。観察光学系14は、ハーフミラー24と、波長選択フィルタ25と、結像レンズ26とを備える。ハーフミラー24は、コリメータ3Bを通過した照明用レーザ光L2が入射する位置に設けられ、照明用レーザ光L2の一部を反射し、一部を通過させる。ハーフミラー24で反射した照明用レーザ光L2は、ビームスプリッタ22を反射する。集光レンズ23は、ビームスプリッタ22を反射した照明用レーザ光L2を集光する。ワークWにおいて照明用レーザ光L2が照射される領域は、ワークWに対して加工用レーザ光L1が照射される領域を含むように設定される。 The observation optical system 14 is provided inside the laser head 4. The observation optical system 14 includes a half mirror 24, a wavelength selection filter 25, and an imaging lens 26. The half mirror 24 is provided at a position where the illumination laser light L2 that has passed through the collimator 3B is incident, and reflects part of the illumination laser light L2 and allows part of it to pass through. The illumination laser beam L2 reflected by the half mirror 24 is reflected by the beam splitter 22. The condensing lens 23 condenses the illumination laser beam L2 reflected from the beam splitter 22. The area of the workpiece W that is irradiated with the illumination laser beam L2 is set to include the area of the workpiece W that is irradiated with the processing laser beam L1.

ワークWからの戻り光は、集光レンズ23を通過してビームスプリッタ22に入射する。戻り光は、照明用レーザ光L2がワークWで反射錯乱した光と、加工用レーザ光L1がワークWで反射した光とを含む。照明用レーザ光L2に由来する光は、ビームスプリッタ22で反射してハーフミラー24に入射する。同様に、加工用レーザ光L1に由来する光は、ビームスプリッタ22で反射してハーフミラー24に入射する。 The return light from the workpiece W passes through the condenser lens 23 and enters the beam splitter 22 . The returned light includes light that is the illumination laser beam L2 reflected and confused by the work W, and light that is the processing laser beam L1 that is reflected by the work W. Light originating from the illumination laser beam L2 is reflected by the beam splitter 22 and enters the half mirror 24. Similarly, the light originating from the processing laser beam L1 is reflected by the beam splitter 22 and enters the half mirror 24.

波長選択フィルタ25は、例えば、ダイクロイックミラー、ノッチフィルター等である。ハーフミラー24に入射した戻り光は、ハーフミラー24を通過して波長選択フィルタ25に入射する。照明用レーザ光L2に由来する光は、波長選択フィルタ25で反射して結像レンズ26に入射する。一方、加工用レーザ光L1に由来する光は、波長選択フィルタ25を透過する。結像レンズ26は、波長選択フィルタ25で反射した光を撮像部27に集光する。 The wavelength selection filter 25 is, for example, a dichroic mirror, a notch filter, or the like. The returned light that has entered the half mirror 24 passes through the half mirror 24 and enters the wavelength selection filter 25 . Light originating from the illumination laser beam L2 is reflected by the wavelength selection filter 25 and enters the imaging lens 26. On the other hand, the light originating from the processing laser beam L1 passes through the wavelength selection filter 25. The imaging lens 26 focuses the light reflected by the wavelength selection filter 25 onto the imaging section 27 .

図1に示すように、アシストガス供給部5は、レーザヘッド4に接続されている。アシストガス供給部5は、ノズル12内にアシストガスを供給する。アシストガスは、レーザ加工において、溶融した材料を除去するために用いられる。アシストガスの供給源としては、例えば、ガスボンベ、工場の供給ライン等が用いられる。アシストガスとしては、例えば、窒素ガス、空気、窒素と酸素とを混合したガスが用いられる。 As shown in FIG. 1, the assist gas supply section 5 is connected to the laser head 4. The assist gas supply unit 5 supplies assist gas into the nozzle 12 . Assist gas is used in laser processing to remove molten material. As the assist gas supply source, for example, a gas cylinder, a factory supply line, etc. are used. As the assist gas, for example, nitrogen gas, air, or a mixture of nitrogen and oxygen is used.

ヘッド駆動部6は、加工制御部7に制御され、レーザヘッド4をX方向、Y方向、及びZ方向の各方向に移動させる。ヘッド駆動部6は、例えば、X方向に移動可能なガントリと、ガントリに対してY方向に移動可能なスライダと、スライダに対してZ方向に移動可能な昇降部とを有する。なお、ヘッド駆動部6は、上記の構成に限定されず、ロボットアーム等の他の構成により実現されてもよい。 The head driving section 6 is controlled by the processing control section 7 and moves the laser head 4 in each of the X direction, the Y direction, and the Z direction. The head drive unit 6 includes, for example, a gantry that is movable in the X direction, a slider that is movable in the Y direction with respect to the gantry, and an elevating unit that is movable in the Z direction with respect to the slider. Note that the head drive unit 6 is not limited to the above configuration, and may be realized by other configurations such as a robot arm.

加工制御部7は、ヘッド駆動部6を制御することで、レーザヘッド4の移動を制御する。例えば、加工制御部7は、レーザヘッド4の位置情報を所定の周期で取得し、その取得した位置情報に基づいてヘッド駆動部6を制御することでレーザヘッド4の移動を制御する。また、加工制御部7は、アシストガス供給部5を制御してアシストガスの噴射を開始させ、レーザ発振器2から加工用レーザ光L1を出力させることで、照射光学系13からワークWに加工用レーザ光L1を照射させる。 The processing control section 7 controls the movement of the laser head 4 by controlling the head drive section 6 . For example, the processing control unit 7 acquires position information of the laser head 4 at a predetermined period, and controls movement of the laser head 4 by controlling the head drive unit 6 based on the acquired position information. Further, the processing control unit 7 controls the assist gas supply unit 5 to start injection of assist gas, and causes the laser oscillator 2 to output the processing laser beam L1, so that the irradiation optical system 13 applies the processing laser beam to the workpiece W. The laser beam L1 is irradiated.

ノズルチェンジャ8は、交換制御部9からの制御に基づいて、ノズル12の交換を行う。ノズルチェンジャ8は、ノズル収容部(図示せず)に複数のノズル12を配置し、複数のノズル12のうち、いずれかのノズル12をレーザヘッド4の先端に装着する。交換制御部9は、ノズルチェンジャ8によるノズル12の交換を制御する。 The nozzle changer 8 exchanges the nozzle 12 based on control from the exchange control section 9. The nozzle changer 8 arranges a plurality of nozzles 12 in a nozzle accommodating portion (not shown), and attaches one of the nozzles 12 to the tip of the laser head 4 . The replacement control unit 9 controls the replacement of the nozzle 12 by the nozzle changer 8 .

通知部10は、ノズル状態判定装置11に接続されている。通知部10は、ノズル状態判定装置11から得られた情報をユーザに通知する。例えば、通知部10は、ノズル12の交換に関する情報をユーザに通知する。ノズル12の交換に関する情報とは、例えば、ノズル12を交換することを示す情報と、ノズル12の交換が完了したことを示す情報とのいずれか又は両方である。通知部10は、例えば、表示部(ディスプレイ)又はスピーカを有する。ただし、これに限定されず、通知部10は、ノズル12の交換に関する情報をユーザに通知できればよく、例えば、ノズル12の交換に関する情報をユーザが利用する情報端末に通知してもよい。通知部10がユーザに通知する方法は、特に限定されないが、例えば、メールでの通知、ポップアップ通知、又はSNSを利用した通知であってもよい。ユーザが利用する情報端末とは、例えば、コンピュータ、携帯端末又はウェアラブル端末である。 The notification unit 10 is connected to a nozzle state determination device 11. The notification unit 10 notifies the user of information obtained from the nozzle state determination device 11. For example, the notification unit 10 notifies the user of information regarding replacement of the nozzle 12. The information regarding the replacement of the nozzle 12 is, for example, either or both of information indicating that the nozzle 12 is to be replaced and information indicating that the replacement of the nozzle 12 has been completed. The notification unit 10 includes, for example, a display unit or a speaker. However, the notification unit 10 is not limited thereto as long as it can notify the user of information regarding the replacement of the nozzle 12. For example, the notification unit 10 may notify the information regarding the replacement of the nozzle 12 to an information terminal used by the user. The method by which the notification unit 10 notifies the user is not particularly limited, and may be, for example, a notification by email, a pop-up notification, or a notification using SNS. The information terminal used by the user is, for example, a computer, a mobile terminal, or a wearable terminal.

撮像部27は、レーザヘッド4に設けられる。撮像部27は、加工用レーザ光L1が照射される領域を撮像する。撮像部27は、撮像素子271を備える。撮像素子271は、照明用レーザ光L2の照明がワークWで反射錯乱した戻り光を検出し、画像Gを生成するイメージセンサである。すなわち、撮像部27は、ワークWの加工時にワークWから発せられた光をレーザヘッド4内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することでワークWを撮像する。撮像部27は、撮像素子271により生成された画像Gをノズル状態判定装置11に送信する。 The imaging section 27 is provided in the laser head 4. The imaging unit 27 images the area irradiated with the processing laser light L1. The imaging unit 27 includes an imaging element 271. The image sensor 271 is an image sensor that detects return light generated by the illumination of the illumination laser beam L2 reflected and confused by the workpiece W, and generates an image G. That is, the imaging unit 27 images the workpiece W by detecting the light emitted from the workpiece W through a part of the laser light passage space in the laser head 4 during processing of the workpiece W. The imaging unit 27 transmits the image G generated by the imaging device 271 to the nozzle state determination device 11.

画像処理装置31は、例えばコンピュータなどの情報処理装置である。画像処理装置31は、加工制御部7に接続されており、相互に情報を送受可能である。画像処理装置31は、撮像部27に接続されている。図3は、第1実施形態に係る画像処理装置31の機能部の一例を示す図である。画像処理装置31は、例えば、記憶部40と、加工状態計測部41と、判定部42とを備える。 The image processing device 31 is, for example, an information processing device such as a computer. The image processing device 31 is connected to the processing control section 7, and can exchange information with each other. The image processing device 31 is connected to the imaging section 27. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional unit of the image processing device 31 according to the first embodiment. The image processing device 31 includes, for example, a storage section 40, a processing state measurement section 41, and a determination section 42.

加工状態計測部41及び判定部42は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部又は全部は、LSI(Large Scale Integrated circuit)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等のハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。 The machining state measuring section 41 and the determining section 42 are realized, for example, by a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software). In addition, some or all of these components may be implemented using hardware such as LSI (Large Scale Integrated circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), or GPU (Graphics Processing Unit). It may be realized by a circuit unit (including circuitry), or it may be realized by cooperation of software and hardware.

記憶部40は、例えば、HDD、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、又はRAM(Random Access Memory)等により構成される。上記のプログラムは、記憶部40に格納されていてもよい。 The storage unit 40 is configured of, for example, an HDD, a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a ROM (Read Only Memory), or a RAM (Random Access Memory). The above program may be stored in the storage unit 40.

加工状態計測部41は、レーザ加工中において、撮像部27により生成された画像Gを受信する。加工状態計測部41は、受信した画像Gに対する画像処理を実行し、加工状態に関する特徴量を求める。加工状態計測部41は、図4に例示するように、加工状態に関する特徴量として、例えばカーフ幅Kを算出する。例えば、加工状態計測部41は、レーザ加工によるカーフの両端のエッジを検出し、画像G上のエッジ間の距離を実スケールの距離に変換することでカーフ幅Kを算出する。加工状態計測部41は、加工状態に関する特徴量として、図5に例示するように、例えばレーザ加工によって加工されているワークWのエリアEの燃焼状態(例えば、輝度など)を数値化してもよい。 The processing state measuring section 41 receives the image G generated by the imaging section 27 during laser processing. The machining state measurement unit 41 executes image processing on the received image G and obtains feature amounts related to the machining state. As illustrated in FIG. 4, the machining state measuring unit 41 calculates, for example, a kerf width K as a feature amount related to the machining state. For example, the machining state measuring unit 41 detects edges at both ends of the kerf formed by laser processing, and calculates the kerf width K by converting the distance between the edges on the image G into a distance on an actual scale. The machining state measuring unit 41 may quantify, for example, the combustion state (for example, brightness, etc.) of the area E of the workpiece W being processed by laser processing, as illustrated in FIG. 5, as the feature amount related to the machining state. .

判定部42は、レーザ加工機1によりレーザ光Lによる加工が行われていない際に撮像部27により生成されたノズル12の画像Gを受信する。判定部42は、受信したノズル12の画像Gに対する画像処理を実行し、画像Gに含まれるノズル穴121の形状に基づいてノズル12の状態を判定する処理(以下、「ノズル判定処理」という。)を実行する。ノズル12の状態とは、例えば、ノズル12の異常の有無である。 The determination unit 42 receives the image G of the nozzle 12 generated by the imaging unit 27 when the laser processing machine 1 is not performing processing using the laser beam L. The determination unit 42 performs image processing on the received image G of the nozzle 12, and determines the state of the nozzle 12 based on the shape of the nozzle hole 121 included in the image G (hereinafter referred to as "nozzle determination process"). ). The state of the nozzle 12 is, for example, whether or not there is an abnormality in the nozzle 12.

判定部42は、例えば、ノズルチェンジャ8によるノズル12の交換が行われた場合にノズル判定処理を実行する。ただし、これに限定されず、ノズル判定処理は、ノズル12の交換に前後して実施されてもよい。換言すれば、ノズル判定処理は、ノズル12の交換の前及び後の少なくともいずれかの場合に実施されてもよい。また、ノズル判定処理は、ワークWの加工に際して実行されてもよい。ワークWの加工に際してとは、レーザ加工前、レーザ加工の工程中(レーザ照射中は除く)、及びレーザ加工の終了時の少なくともいずれかを含む。レーザ加工の工程中とは、レーザ加工が開始されてから一定時間が経過した場合と、異常が発生した場合など何らかの要因でレーザ加工が一時停止した場合との少なくともいずれかを含む。 The determination unit 42 executes a nozzle determination process, for example, when the nozzle 12 is replaced by the nozzle changer 8. However, the present invention is not limited to this, and the nozzle determination process may be performed before or after replacing the nozzle 12. In other words, the nozzle determination process may be performed at least either before or after the nozzle 12 is replaced. Further, the nozzle determination process may be executed when the workpiece W is processed. The processing of the workpiece W includes at least one of before laser processing, during the laser processing process (excluding during laser irradiation), and at the end of laser processing. The phrase "during the laser processing process" includes at least one of a case where a certain period of time has passed since the laser processing was started, and a case where the laser processing is temporarily stopped due to some reason such as when an abnormality occurs.

ここで、加工用レーザ光L1による加工が行われていない際に撮像される画像Gは、例えば、第1画像G1と第2画像G2を含む。第1画像G1と第2画像G2は、レーザ加工が行われていない場合において撮像部27が撮像したノズル12の画像であって、互いに明度が異なる。例えば、第1画像G1は、テスト用のワークWである第1テストプレートWt1で反射した照明用レーザ光L2が撮像部27によって検出されることで生成された画像である。例えば、第2画像G2は、テスト用のワークWであって、第1テストプレートWt1とは反射率の異なる第2テストプレートWt2で反射した照明用レーザ光L2が撮像部27によって検出されることで生成された画像である。第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2は、例えば、金属プレートである。例えば、第1テストプレートWt1は、ステンレスプレートである。例えば、第2テストプレートWt2は、黒メッキ処理された金属プレートである。なお、第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2は、一体型であってもよいし、別体であってもよい。 Here, the image G captured when processing by the processing laser beam L1 is not performed includes, for example, a first image G1 and a second image G2. The first image G1 and the second image G2 are images of the nozzle 12 captured by the imaging unit 27 when laser processing is not performed, and have different brightness. For example, the first image G1 is an image generated by the imaging unit 27 detecting the illumination laser beam L2 reflected by the first test plate Wt1, which is the test work W. For example, the second image G2 is a test workpiece W, and the illumination laser beam L2 reflected by the second test plate Wt2 having a different reflectance from the first test plate Wt1 is detected by the imaging unit 27. This is an image generated by . The first test plate Wt1 and the second test plate Wt2 are, for example, metal plates. For example, the first test plate Wt1 is a stainless steel plate. For example, the second test plate Wt2 is a black-plated metal plate. Note that the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2 may be integrated or separate.

図6及び図7は、第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2の配置の一例を示す図である。図6は、上面視での第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2の配置を示す。図7は、側面視での第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2の配置を示す。なお、図6及び図7は、加工用のワークWが加工領域に搬入された状態を示す。 6 and 7 are diagrams showing an example of the arrangement of the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2. FIG. 6 shows the arrangement of the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2 when viewed from above. FIG. 7 shows the arrangement of the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2 in a side view. Note that FIGS. 6 and 7 show a state in which a workpiece W for processing is carried into the processing area.

図6及び図7に示すように、レーザ加工機1は、移動可能なパレット50と、載置台51とを備える。レーザ加工が行われるワークWは、パレット50に載置されたまま加工領域へ搬入される。レーザ加工機1は、加工領域に搬入されたパレット50上のワークWをレーザ加工する。パレット50に載置されたワークWは、加工用のワーク(以下、「加工用ワーク」という。)Wrである。第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2は、載置台51に載置されている。載置台51は、加工領域に配置されている。第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2は、パレット50が加工領域に搬入された状態において、レーザヘッド4のX方向の移動範囲Hx及びY方向の移動範囲Hyの少なくともいずれかに配置されている。また、第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2は、隣接しており、X方向に並べられて配置されている。 As shown in FIGS. 6 and 7, the laser processing machine 1 includes a movable pallet 50 and a mounting table 51. The work W to be laser processed is carried into the processing area while being placed on the pallet 50. The laser processing machine 1 laser-processes the work W on the pallet 50 that has been carried into the processing area. The workpiece W placed on the pallet 50 is a workpiece for processing (hereinafter referred to as "workpiece for processing") Wr. The first test plate Wt1 and the second test plate Wt2 are placed on a mounting table 51. The mounting table 51 is placed in the processing area. The first test plate Wt1 and the second test plate Wt2 are arranged in at least one of the moving range Hx in the X direction and the moving range Hy in the Y direction of the laser head 4 when the pallet 50 is carried into the processing area. There is. Further, the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2 are adjacent to each other and arranged side by side in the X direction.

レーザ加工機1は、第1画像G1を取得する場合には、ノズル12を第1テストプレートWt1の上方に移動させる。そして、レーザ加工機1は、第1テストプレートWt1で反射した照明用レーザ光L2を撮像部27にて検出することで第1画像G1を取得する。レーザ加工機1は、第2画像G2を取得する場合には、ノズル12を第2テストプレートWt2の上方に移動させる。そして、レーザ加工機1は、第2テストプレートWt2で反射した照明用レーザ光L2を撮像部27にて検出することで第2画像G2を取得する。なお、パレット50の動作は、加工制御部7によって制御されてもよいし、他の装置によって制御されてもよい。 When acquiring the first image G1, the laser processing machine 1 moves the nozzle 12 above the first test plate Wt1. Then, the laser processing machine 1 acquires the first image G1 by using the imaging unit 27 to detect the illumination laser beam L2 reflected by the first test plate Wt1. When acquiring the second image G2, the laser processing machine 1 moves the nozzle 12 above the second test plate Wt2. Then, the laser processing machine 1 acquires the second image G2 by detecting the illumination laser beam L2 reflected by the second test plate Wt2 with the imaging unit 27. Note that the operation of the pallet 50 may be controlled by the processing control section 7 or may be controlled by another device.

図8(A)は、本実施形態に係る第1画像G1の一例を示す図である。図8(B)は、本実施形態に係る第2画像G2の一例を示す図である。判定部42は、図8(A)に例示する第1画像G1と、図8(B)に例示する第2画像G2を取得する。判定部42は、取得した第1画像G1と第2画像G2との差分画像G3を生成する。図9は、本実施形態に係る差分画像G3の一例を示す図である。 FIG. 8(A) is a diagram showing an example of the first image G1 according to the present embodiment. FIG. 8(B) is a diagram showing an example of the second image G2 according to the present embodiment. The determination unit 42 acquires a first image G1 illustrated in FIG. 8(A) and a second image G2 illustrated in FIG. 8(B). The determination unit 42 generates a difference image G3 between the acquired first image G1 and second image G2. FIG. 9 is a diagram showing an example of the difference image G3 according to this embodiment.

判定部42は、第1画像G1と第2画像G2との差分画像G3に基づいてノズル穴121の形状を求める。ここで、ノズル穴121の形状を求めるために使用される画像は、撮像部27によって撮像されたノズル12の画像又はその画像によって生成される画像であればよく、差分画像G3に限定されない。ただし、撮像部27によって撮像されたノズル12の画像は、ノズル12とノズル穴121のコントラスト(明度差)が小さくノズル穴121の輪郭が不鮮明になる場合がある。そのため、判定部42は、一例として、画像上においてノズル穴121の輪郭をより鮮明にするために、明度の異なる第1画像G1と第2画像G2との差分画像G3を生成する。そして、判定部42は、差分画像G3に基づいてノズル穴121の形状を求める。従って、判定部42は、より精度よくノズル穴121の形状を求めることができる。 The determination unit 42 determines the shape of the nozzle hole 121 based on the difference image G3 between the first image G1 and the second image G2. Here, the image used to determine the shape of the nozzle hole 121 may be an image of the nozzle 12 captured by the imaging unit 27 or an image generated from the image, and is not limited to the difference image G3. However, in the image of the nozzle 12 captured by the imaging unit 27, the contrast (brightness difference) between the nozzle 12 and the nozzle hole 121 is small, and the outline of the nozzle hole 121 may become unclear. Therefore, as an example, the determination unit 42 generates a difference image G3 between the first image G1 and the second image G2, which have different brightness, in order to make the outline of the nozzle hole 121 clearer on the image. Then, the determination unit 42 determines the shape of the nozzle hole 121 based on the difference image G3. Therefore, the determination unit 42 can determine the shape of the nozzle hole 121 with higher accuracy.

判定部42は、例えば、二値化、輪郭検出、フィッティング処理(例えば、楕円フィッティング又は真円フィッティング)などの公知の画像処理を差分画像G3に適用することによって、差分画像G3に含まれるノズル穴121の形状に関する特徴量を生成する。ノズル穴121の形状に関する特徴量とは、例えば、ノズル12の穴径R、円形度D、扁平率f、及びノズル穴121の中心位置のうち少なくとも1つである。 The determination unit 42 applies known image processing such as binarization, contour detection, and fitting processing (for example, ellipse fitting or perfect circle fitting) to the difference image G3, thereby identifying the nozzle holes included in the difference image G3. 121 shapes are generated. The feature amount related to the shape of the nozzle hole 121 is, for example, at least one of the hole diameter R of the nozzle 12, the circularity D, the oblateness f, and the center position of the nozzle hole 121.

判定部42は、例えば、差分画像G3に対して楕円フィッティングを適用することでノズル12の穴径Rを求める。例えば、判定部42は、図10(a)に例示するように、差分画像G3に含まれるノズル12の穴径Rの輪郭に対して楕円をフィッティングさせる楕円フィッティングを行う。判定部42は、楕円フィッティングにおいてフィッティングさせた楕円の長径R1と短径R2とを求める。そして、判定部42は、以下の式(1)に基づいて、ノズル12の穴径Rを求める。 The determination unit 42 determines the hole diameter R of the nozzle 12, for example, by applying ellipse fitting to the difference image G3. For example, the determination unit 42 performs ellipse fitting in which an ellipse is fitted to the outline of the hole diameter R of the nozzle 12 included in the difference image G3, as illustrated in FIG. 10(a). The determining unit 42 determines the major axis R1 and minor axis R2 of the fitted ellipse in the ellipse fitting. Then, the determination unit 42 determines the hole diameter R of the nozzle 12 based on the following equation (1).

穴径R=((長径R1+短径R2)/2)×光学倍率 …(1) Hole diameter R = ((major axis R1 + minor axis R2)/2) x optical magnification...(1)

判定部42は、差分画像G3に対して真円フィッティングを適用することでノズル12の穴径Rを求めてもよい。例えば、判定部42は、図10(b)に例示するように、差分画像G3に含まれるノズル12の穴径Rの輪郭に対して真円(最小外接円)をフィッティングさせる真円フィッティングを行ってもよい。この場合には、判定部42は、真円フィッティングにおいてフィッティングさせた真円の直径R3を求める。そして、判定部42は、真円の直径R3に対して光学倍率を乗算することでノズル12の穴径Rを求める。なお、判定部42は、楕円フィッティングの処理及び真円フィッティングの処理のそれぞれを適用し、その2つの処理結果に基づいて、穴径R求めてもよい。なお、判定部42は、第1画像G1、第2画像G2又は差分画像G3に対して楕円フィッティング又は真円フィッティングを適用することで、画像上におけるノズル穴121の中心位置を求めてもよい。 The determination unit 42 may obtain the hole diameter R of the nozzle 12 by applying perfect circle fitting to the difference image G3. For example, as illustrated in FIG. 10(b), the determination unit 42 performs perfect circle fitting in which a perfect circle (minimum circumscribed circle) is fitted to the outline of the hole diameter R of the nozzle 12 included in the difference image G3. You can. In this case, the determination unit 42 determines the diameter R3 of the perfect circle fitted in the perfect circle fitting. Then, the determination unit 42 determines the hole diameter R of the nozzle 12 by multiplying the diameter R3 of the perfect circle by the optical magnification. Note that the determination unit 42 may apply each of the ellipse fitting process and the perfect circle fitting process, and calculate the hole diameter R based on the results of the two processes. Note that the determination unit 42 may obtain the center position of the nozzle hole 121 on the image by applying ellipse fitting or perfect circle fitting to the first image G1, the second image G2, or the difference image G3.

判定部42は、例えば、ノズル穴121の形状として、差分画像G3に含まれるノズル穴121の領域(図9に例示する符号NHの部分、つまり輝度の高い部分)の円形度Dを求める。ノズル12の孔の面積をSとし、周囲長をLとした場合に、円形度Dは、例えば、以下の式(2)で求められる。 The determination unit 42 determines, for example, the circularity D of the region of the nozzle hole 121 (the portion indicated by the symbol NH illustrated in FIG. 9, that is, the portion with high brightness) included in the difference image G3 as the shape of the nozzle hole 121, for example. When the area of the hole of the nozzle 12 is S and the circumferential length is L, the circularity D is determined by the following equation (2), for example.

円形度D=4・π・S/(L) …(2) Circularity D=4・π・S/(L 2 )…(2)

判定部42は、例えば、ノズル穴121の形状として、差分画像G3に含まれるノズル12の領域(図9に例示する符号NHの部分、つまり輝度の高い部分)の扁平率fを求める。例えば、判定部42は、差分画像G3に含まれるノズル穴121の輪郭に対して楕円フィッティングを行う。判定部42は、楕円フィッティングにおいてフィッティングさせた楕円の長半径r1と短半径r2とを求める。そして、判定部42は、以下の式(3)に基づいてノズル穴121の扁平率fを求める。図11は、楕円フィッティングによって求められる扁平率fの一例を示す図である。 The determining unit 42 determines, for example, the oblateness f of the region of the nozzle 12 included in the difference image G3 (the portion indicated by the symbol NH illustrated in FIG. 9, that is, the portion with high brightness) as the shape of the nozzle hole 121, for example. For example, the determination unit 42 performs ellipse fitting on the outline of the nozzle hole 121 included in the difference image G3. The determination unit 42 determines the major radius r1 and minor radius r2 of the fitted ellipse in the ellipse fitting. Then, the determination unit 42 determines the flatness f of the nozzle hole 121 based on the following equation (3). FIG. 11 is a diagram showing an example of the oblateness f determined by ellipse fitting.

扁平率f=(r1-r2)/r1 …(3) Oblateness f=(r1-r2)/r1...(3)

判定部42は、差分画像G3に基づくノズル穴121の形状が、ワークWの加工に使用されるノズル12の初期形状に対して予め設定された所定範囲を超えている場合に、ノズル12に異常があると判定する。ノズル12の初期形状とは、ノズル12に異常が無い場合のノズル穴121の形状であって、例えば、レーザ加工の加工条件として設定されているノズル穴121の形状である。 The determination unit 42 detects an abnormality in the nozzle 12 when the shape of the nozzle hole 121 based on the difference image G3 exceeds a predetermined range set in advance for the initial shape of the nozzle 12 used for processing the workpiece W. It is determined that there is. The initial shape of the nozzle 12 is the shape of the nozzle hole 121 when there is no abnormality in the nozzle 12, and is, for example, the shape of the nozzle hole 121 set as a processing condition for laser processing.

例えば、初期形状として、ノズル12の穴径Rの規定値Rthと、円形度Dの規定値Dthと、扁平率fの規定値fthとの少なくともいずれかが予め記憶部40に登録されている。判定部42は、差分画像G3から求めたノズルの穴径R、円形度D及び扁平率fの少なくともいずれかと、その規定値とを比較することでノズル12に異常があるか否かを判定してもよい。例えば、判定部42は、穴径Rと規定値Rthとの差である変動幅ΔR(=|R-Rth|)が第1閾値を超えた場合には、ノズル12に異常があると判定してもよい。判定部42は、円形度Dと規定値Dthとの差である変動幅ΔD(=|D-Dth|)が第2閾値を超えた場合には、ノズル12に異常があると判定してもよい。判定部42は、扁平率fと規定値fthとの差である変動幅Δf(=|f-fth|)が第3閾値を超えた場合にノズル12に異常があると判定してもよい。 For example, as the initial shape, at least one of a specified value Rth of the hole diameter R of the nozzle 12, a specified value Dth of the degree of circularity D, and a specified value fth of the flatness f is registered in the storage unit 40 in advance. The determining unit 42 determines whether or not there is an abnormality in the nozzle 12 by comparing at least one of the hole diameter R, circularity D, and oblateness f of the nozzle obtained from the difference image G3 with a specified value. You can. For example, the determination unit 42 determines that there is an abnormality in the nozzle 12 when the variation range ΔR (=|R−Rth|), which is the difference between the hole diameter R and the specified value Rth, exceeds the first threshold. You can. If the variation width ΔD (=|D−Dth|), which is the difference between the circularity D and the specified value Dth, exceeds the second threshold, the determination unit 42 determines that there is an abnormality in the nozzle 12. good. The determining unit 42 may determine that there is an abnormality in the nozzle 12 when the variation range Δf (=|f−fth|), which is the difference between the flatness f and the specified value fth, exceeds a third threshold.

以下に、第1実施形態に係るノズル判定処理の流れを、図12を用いて説明する。図12は、第1実施形態に係るノズル判定処理のフロー図である。判定部42は、例えば、ノズル12の交換に関する情報を交換制御部9から受信した場合には、ノズル判定処理を実施する。例えば、判定部42は、加工制御部7から、レーザ加工が開始されること又はレーザ加工が終了したことを示す情報を受信した場合には、ノズル判定処理を実施する。判定部42は、何らかのトリガーの信号が入力されたことを契機として、ノズル判定処理を実施してもよい。 The flow of the nozzle determination process according to the first embodiment will be explained below using FIG. 12. FIG. 12 is a flow diagram of nozzle determination processing according to the first embodiment. For example, when the determination unit 42 receives information regarding replacement of the nozzle 12 from the replacement control unit 9, it performs a nozzle determination process. For example, when the determination unit 42 receives information from the processing control unit 7 indicating that laser processing is started or that laser processing has been completed, the determination unit 42 performs the nozzle determination process. The determination unit 42 may perform the nozzle determination process when a certain trigger signal is input.

画像処理装置31は、ノズル判定処理を実施する場合には、その旨を示す第1情報を加工制御部32に送信する。加工制御部32は、画像処理装置31から第1情報を受信した場合には、ヘッド駆動部6を制御してレーザヘッド4を第1テストプレートWt1の上方に移動させる(ステップS101)。レーザヘッド4が第1テストプレートWt1の上方に移動すると、撮像部27は、第1テストプレートWt1で反射した照明用レーザ光L2(戻り光)をレーザヘッド4内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することでノズル12の第1画像G1を生成する(ステップS102)。撮像部27は、生成した第1画像G1を画像処理装置31に送信する。 When performing nozzle determination processing, the image processing device 31 transmits first information indicating that to the processing control unit 32. When the processing control unit 32 receives the first information from the image processing device 31, it controls the head drive unit 6 to move the laser head 4 above the first test plate Wt1 (step S101). When the laser head 4 moves above the first test plate Wt1, the imaging unit 27 converts the illumination laser beam L2 (return light) reflected by the first test plate Wt1 into a part of the laser beam passage space within the laser head 4. A first image G1 of the nozzle 12 is generated by detecting the nozzle 12 (step S102). The imaging unit 27 transmits the generated first image G1 to the image processing device 31.

加工制御部32は、第1画像G1の生成が完了すると、ヘッド駆動部6を制御してレーザヘッド4を第2テストプレートWt2の上方に移動させる(ステップS103)。レーザヘッド4が第2テストプレートWt2の上方に移動すると、撮像部27は、第2テストプレートWt2で反射した照明用レーザ光L2(戻り光)をレーザヘッド4内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することでノズル12の第2画像G2を生成する(ステップS104)。撮像部27は、生成した第2画像G2を画像処理装置31に送信する。 When the generation of the first image G1 is completed, the processing control unit 32 controls the head drive unit 6 to move the laser head 4 above the second test plate Wt2 (step S103). When the laser head 4 moves above the second test plate Wt2, the imaging unit 27 converts the illumination laser beam L2 (return light) reflected by the second test plate Wt2 into a part of the laser beam passage space within the laser head 4. A second image G2 of the nozzle 12 is generated by detecting the nozzle 12 (step S104). The imaging unit 27 transmits the generated second image G2 to the image processing device 31.

判定部42は、第1画像G1と第2画像G2との差分画像G3を生成する(ステップS105)。判定部42は、差分画像G3に対して上記のフィッティング処理を含む画像処理を適用することで差分画像G3上のノズル穴121の形状を数値化する(ステップS106)。判定部42は、数値化したノズル穴121の形状に関する特徴量に基づいてノズル12に異常があるか否かを判定する(ステップS107)。判定部42は、数値化したノズル穴121の形状に関する特徴量と予め設定された規定値との差が閾値を超えた場合に、ノズル12に異常があると判定する。なお、ノズル穴121の形状に関する特徴量は、例えば、ノズル12の穴径R、円形度D、及び扁平率fのうちの1つ以上を含む。判定部42は、数値化したノズル穴121の形状に関する特徴量と予め設定された規定値との差が閾値以下の場合に、ノズル12に異常がないと判定してノズル判定処理を終了する。 The determination unit 42 generates a difference image G3 between the first image G1 and the second image G2 (step S105). The determination unit 42 digitizes the shape of the nozzle hole 121 on the difference image G3 by applying image processing including the above-described fitting process to the difference image G3 (step S106). The determining unit 42 determines whether or not there is an abnormality in the nozzle 12 based on the numerically quantified feature amount regarding the shape of the nozzle hole 121 (step S107). The determining unit 42 determines that there is an abnormality in the nozzle 12 when the difference between the digitized feature amount regarding the shape of the nozzle hole 121 and a preset specified value exceeds a threshold value. Note that the feature amount related to the shape of the nozzle hole 121 includes, for example, one or more of the hole diameter R, the circularity D, and the oblateness f of the nozzle 12. If the difference between the digitized feature amount regarding the shape of the nozzle hole 121 and a preset specified value is equal to or less than a threshold value, the determination unit 42 determines that there is no abnormality in the nozzle 12 and ends the nozzle determination process.

加工制御部7は、判定部42によりノズル12に異常があると判定された場合、レーザ加工機1によるワークWの加工を中止してもよい(ステップS108)。例えば、加工制御部7は、ノズル状態判定装置11と通信を行い、ノズル状態判定装置11が行ったステップS107の処理の判定結果がノズル12の異常を示す結果である場合には、ワークWの加工を中止する。加工制御部7は、判定部42によりノズル12に異常があると判定された場合、ノズルチェンジャ8によりノズル12を交換させるように、交換制御部9に指示してもよい(ステップS109)。交換制御部9は、加工制御部7からの指示に基づいてノズルチェンジャ8を制御する。例えば、交換制御部9は、加工制御部7からの指示があった場合には、レーザ加工の停止後に、予備のノズル12に交換するようにノズルチェンジャ8を制御する。 If the determination unit 42 determines that there is an abnormality in the nozzle 12, the processing control unit 7 may stop the processing of the workpiece W by the laser processing machine 1 (step S108). For example, the processing control unit 7 communicates with the nozzle state determination device 11, and if the determination result of the process in step S107 performed by the nozzle state determination device 11 is a result indicating that the nozzle 12 is abnormal, the processing control unit 7 Cancel processing. If the determination unit 42 determines that the nozzle 12 is abnormal, the processing control unit 7 may instruct the replacement control unit 9 to cause the nozzle changer 8 to replace the nozzle 12 (step S109). The exchange control section 9 controls the nozzle changer 8 based on instructions from the processing control section 7. For example, when receiving an instruction from the processing control section 7, the replacement control section 9 controls the nozzle changer 8 to replace the nozzle 12 with a spare nozzle 12 after stopping laser processing.

ステップS109において、加工制御部7は、判定部42によりノズル12に異常があると判定された場合、ノズル12を交換すべき旨を通知部10からユーザへ通知するように指示してもよい。通知部10は、加工制御部7からの指示があった場合には、ノズル12を交換すべき旨の情報をユーザに通知する。この場合には、ユーザは、手動にてノズル12の交換を行ってもよい。 In step S109, if the determination unit 42 determines that the nozzle 12 is abnormal, the processing control unit 7 may instruct the notification unit 10 to notify the user that the nozzle 12 should be replaced. The notification unit 10 notifies the user of information to the effect that the nozzle 12 should be replaced when there is an instruction from the processing control unit 7. In this case, the user may manually replace the nozzle 12.

以下に、第1実施形態の作用効果について説明する。レーザ加工機1は、レーザヘッド4の先端のノズル穴121から加工用レーザ光L1とアシストガスとを出力することでワークWの一部を溶融し、アシストガスで溶融した材料を除去しながらワークWをレーザ加工する。アシストガスが酸素の場合には、燃焼を促進させる働きもある。ここで、ノズル穴121が真円又はほぼ真円である場合には、レーザ加工の加工品質は高い。ノズル12がレーザ加工中の熱によって焼損したり、ワークWと衝突したりするなどによりノズル穴121が変形してしまうと、ノズル穴121が真円ではなくなる場合がある。ノズル穴121が変形して真円ではなくなると、アシストガスの効果が一様でなくなり、加工品質が加工方向によってばらつく場合がある。また、ノズル穴121の変形によって、ノズル穴121の開口面積が小さくなると、アシストガスの供給量が低下し、加工品質が低下する場合がある。 The effects of the first embodiment will be explained below. The laser processing machine 1 melts a part of the workpiece W by outputting the processing laser beam L1 and assist gas from the nozzle hole 121 at the tip of the laser head 4, and melts a part of the workpiece W while removing the melted material with the assist gas. Laser process W. When the assist gas is oxygen, it also works to promote combustion. Here, when the nozzle hole 121 is a perfect circle or almost a perfect circle, the processing quality of laser processing is high. If the nozzle hole 121 is deformed due to the nozzle 12 being burned out by heat during laser processing or colliding with the workpiece W, the nozzle hole 121 may no longer be a perfect circle. When the nozzle hole 121 is deformed and is no longer a perfect circle, the effect of the assist gas becomes uneven, and the processing quality may vary depending on the processing direction. Further, if the opening area of the nozzle hole 121 becomes smaller due to the deformation of the nozzle hole 121, the amount of assist gas supplied may decrease and the processing quality may deteriorate.

一般的に、ワークWの材質、ワークWの板厚、及びアシストガスの種類によって、最適な穴径のノズル12を選定してレーザヘッド4に装着することが求められる。しかしながら、ユーザが間違って不適切な穴径のノズル12をレーザヘッド4に装着してしまう誤装着が発生する場合がある。ノズル12の誤装着は、レーザ加工が実施される前には発覚せず、レーザ加工が開始されてからレーザ加工の加工不良が発生することで発覚する場合がある。 Generally, it is required to select a nozzle 12 with an optimal hole diameter and attach it to the laser head 4 depending on the material of the workpiece W, the thickness of the workpiece W, and the type of assist gas. However, there may be cases where a user erroneously attaches a nozzle 12 with an inappropriate hole diameter to the laser head 4. Incorrect attachment of the nozzle 12 may not be discovered before laser processing is performed, but may be discovered after the laser processing has started when a processing defect occurs in the laser processing.

このような問題を解決するために、レーザヘッドの外部にノズルの状態を判定するための新たなセンサを設け、そのセンサの検出結果に基づいてノズルの状態を判定することも考えられるが、コストアップの要因になる。また、レーザヘッドの外部に配置された上記の新たなセンサでは、レーザヘッドの内側の構造に起因する異常がノズルに発生した場合には、その状態を適切に判定することが難しい場合がある。 In order to solve this problem, it may be possible to install a new sensor outside the laser head to determine the nozzle status and determine the nozzle status based on the detection results of that sensor, but this would be costly. It becomes a factor of increase. Further, with the above-mentioned new sensor placed outside the laser head, if an abnormality occurs in the nozzle due to the structure inside the laser head, it may be difficult to appropriately determine the state.

第1実施形態に係るレーザ加工機1では、レーザ加工が行われていない場合に撮像部27によりノズル12を撮像し、撮像部27によって撮像されたノズル12の画像に含まれるノズル穴121の形状に基づいてノズル12の状態を判定する。これらの構成により、新たなセンサを用いることなく、ノズル12の状態を判定することができる。その結果、上記のコストアップを発生させることなく、ノズル穴121の変形及びノズル12の誤装着を検出することができる。また、撮像部27は、ワークWから発せられた光をレーザヘッド4内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することでノズル12を撮像する。すなわち、第1実施形態においてノズル12の状態を判定するために用いる画像は、ノズル穴121をレーザヘッド4の外側から撮像した画像ではなく、レーザヘッド4の内側から撮像した画像である。従って、レーザ加工機1は、レーザヘッド4の内側の構造に起因する異常がノズル12に発生した場合には、その異常を検出することができ、ノズル12の状態を適切に判定することができる。 In the laser processing machine 1 according to the first embodiment, the nozzle 12 is imaged by the imaging unit 27 when laser processing is not performed, and the shape of the nozzle hole 121 included in the image of the nozzle 12 captured by the imaging unit 27 The state of the nozzle 12 is determined based on. With these configurations, the state of the nozzle 12 can be determined without using a new sensor. As a result, deformation of the nozzle hole 121 and incorrect installation of the nozzle 12 can be detected without causing the above-mentioned cost increase. Further, the imaging unit 27 images the nozzle 12 by detecting the light emitted from the workpiece W through a part of the laser light passage space within the laser head 4 . That is, the image used to determine the state of the nozzle 12 in the first embodiment is not an image of the nozzle hole 121 taken from outside the laser head 4 but an image taken from inside the laser head 4. Therefore, if an abnormality occurs in the nozzle 12 due to the internal structure of the laser head 4, the laser processing machine 1 can detect the abnormality and appropriately determine the state of the nozzle 12. .

第1実施形態において、レーザ加工機1は、第1テストプレートWt1と第2テストプレートWt2を用いて第1画像G1及び第2画像G2を生成したが、これに限定されない。すなわち、レーザ加工機1は、撮像部27によって第1画像G1及び第2画像G2を生成できればよく、その生成方法には特に限定されない。例えば、レーザ加工機1は、照明光L3を照射する照明装置200を用いて第1画像G1及び第2画像G2を生成してもよい。図13は、レーザ加工機1の変形例を示す図である。例えば、レーザ加工機1は、照明装置200を備える。例えば、照明装置200は、載置台51に載置され、移動範囲Hx及び移動範囲Hyの少なくともいずれかの移動範囲内に配置されている。 In the first embodiment, the laser processing machine 1 generates the first image G1 and the second image G2 using the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2, but the invention is not limited to this. That is, the laser processing machine 1 only needs to be able to generate the first image G1 and the second image G2 by the imaging unit 27, and the generation method is not particularly limited. For example, the laser processing machine 1 may generate the first image G1 and the second image G2 using the illumination device 200 that emits the illumination light L3. FIG. 13 is a diagram showing a modification of the laser processing machine 1. For example, the laser processing machine 1 includes a lighting device 200. For example, the illumination device 200 is placed on the mounting table 51, and is arranged within at least one of the movement range Hx and the movement range Hy.

照明装置200は、ノズル12の下方からノズル穴121に向けて照明光L3を照射可能である。例えば、画像処理装置31は、照明装置200に接続されており、画像処理装置31による制御によって、ノズル穴121に向けて照明光L3を照射する第1状態と、照明光L3を照射しない第2状態とのいずれかに切り替えられる。撮像部27は、レーザヘッド4が照明装置200の上方に位置している場合において、照明装置200が第1状態と第2状態とのそれぞれの状態のときにノズル12を撮像する。すなわち、撮像部27は、照明装置200が第1状態のときに撮像することで第1画像G1を生成する。撮像部27は、照明装置200が第2状態のときに撮像することで第2画像G2を生成する。なお、第2状態では、第1状態よりも照度が低い状態であれば照明光L3が照射されてもよい。 The illumination device 200 can emit illumination light L3 from below the nozzle 12 toward the nozzle hole 121. For example, the image processing device 31 is connected to the lighting device 200, and under the control of the image processing device 31, a first state in which the illumination light L3 is irradiated toward the nozzle hole 121 and a second state in which the illumination light L3 is not irradiated. Can be switched between states. When the laser head 4 is located above the illumination device 200, the imaging unit 27 images the nozzle 12 when the illumination device 200 is in the first state and the second state. That is, the imaging unit 27 generates the first image G1 by capturing an image when the illumination device 200 is in the first state. The imaging unit 27 generates the second image G2 by capturing an image when the illumination device 200 is in the second state. Note that in the second state, the illumination light L3 may be irradiated as long as the illuminance is lower than in the first state.

レーザ加工機1は、照明装置200を用いる場合には、第1状態で撮像した画像のみを用いてノズル穴121の形状を求めてもよい。ノズル穴121に向けて照明光L3を照射する第1状態で撮像した画像は、ノズル12とノズル穴121のコントラスト(明度差)が大きく、ノズル穴121の輪郭が鮮明になる場合がある。よって、判定部42は、第1画像G1と第2画像G2との差分画像G3を生成する必要がなく、第1状態で撮像したノズル12の画像に対して上記の画像処理を適用することでノズル穴121の形状を求めてもよい。 When using the illumination device 200, the laser processing machine 1 may determine the shape of the nozzle hole 121 using only the image captured in the first state. In the image captured in the first state in which the illumination light L3 is irradiated toward the nozzle hole 121, the contrast (brightness difference) between the nozzle 12 and the nozzle hole 121 is large, and the outline of the nozzle hole 121 may be sharp. Therefore, the determination unit 42 does not need to generate the difference image G3 between the first image G1 and the second image G2, and can apply the above image processing to the image of the nozzle 12 captured in the first state. The shape of the nozzle hole 121 may also be determined.

第1実施形態において、第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2を覆う、開閉可能なカーバ等の防塵機構を設けてもよい。第1画像G1及び第2画像G2を生成する場合には、防塵機構が開状態に制御される。 In the first embodiment, a dustproof mechanism such as a cover that can be opened and closed may be provided to cover the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2. When generating the first image G1 and the second image G2, the dustproof mechanism is controlled to be in the open state.

第1実施形態において、判定部42は、1つ以上の差分画像G3に基づいてノズル12の状態を判定すればよく、複数の差分画像G3に基づいてノズル12の状態を判定してもよい。この場合には、判定部42は、各差分画像G3に基づいて求めたノズル穴121の形状に関する特徴量を平均化し、その平均化したノズル穴121の形状に関する特徴量と規定値とを比較することでノズル12の状態を判定してもよい。 In the first embodiment, the determination unit 42 may determine the state of the nozzle 12 based on one or more difference images G3, or may determine the state of the nozzle 12 based on a plurality of difference images G3. In this case, the determination unit 42 averages the feature amounts related to the shape of the nozzle hole 121 obtained based on each difference image G3, and compares the averaged feature amount related to the shape of the nozzle hole 121 with a specified value. The state of the nozzle 12 may be determined by this.

[第2実施形態]
第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図14は、第2実施形態に係るレーザ加工機1Aを示す図である。第2実施形態に係るレーザ加工機1Aは、加工用レーザ光L1を出射して加工対象であるワークWに対して、切断,マーキング加工などのレーザ加工を行う。ここで、第2実施形態のマーキング加工は、貫通孔を形成することなくワークWの表面にマーキングする加工であって、レーザの出力及び周波数を適切に調整することで、ワーク表面だけを変質させ(焦がす)、元のワークWの色とは異なる色に変色させる。マーキング加工によってワークWに形成されたマークを「マーキング痕MK」と称する場合がある。
[Second embodiment]
A second embodiment will be described. In this embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. FIG. 14 is a diagram showing a laser processing machine 1A according to the second embodiment. A laser processing machine 1A according to the second embodiment emits a processing laser beam L1 to perform laser processing such as cutting and marking on a workpiece W to be processed. Here, the marking process of the second embodiment is a process of marking the surface of the workpiece W without forming a through hole, and by appropriately adjusting the output and frequency of the laser, only the surface of the workpiece is altered. (scorch), change the color to a color different from the original color of the workpiece W. A mark formed on the workpiece W by the marking process may be referred to as a "marking mark MK."

レーザ加工機1Aは、レーザ発振器2と、レーザヘッド4と、アシストガス供給部5と、ヘッド駆動部6と、加工制御部7Aと、ノズルチェンジャ8と、交換制御部9と、通知部10Aと、アクチュエータ60と、調整制御部61と、芯ずれ検出装置62とを備える。芯ずれ検出装置62は、照明部3と、観察光学系14と、撮像部27と、画像処理装置31Aとを備える。 The laser processing machine 1A includes a laser oscillator 2, a laser head 4, an assist gas supply section 5, a head drive section 6, a processing control section 7A, a nozzle changer 8, an exchange control section 9, and a notification section 10A. , an actuator 60, an adjustment control section 61, and a misalignment detection device 62. The misalignment detection device 62 includes an illumination section 3, an observation optical system 14, an imaging section 27, and an image processing device 31A.

加工制御部7Aは、ヘッド駆動部6を制御することで、レーザヘッド4の移動を制御する。例えば、加工制御部7Aは、レーザヘッド4の位置情報を所定の周期で取得し、その取得した位置情報に基づいてヘッド駆動部6を制御することでレーザヘッド4の移動を制御する。また、加工制御部7Aは、アシストガス供給部5を制御してアシストガスの噴射を開始させ、レーザ発振器2から加工用レーザ光L1を出力させることで、照射光学系13からワークWに加工用レーザ光L1を照射させる。 The processing control unit 7A controls the movement of the laser head 4 by controlling the head drive unit 6. For example, the processing control unit 7A acquires position information of the laser head 4 at a predetermined period, and controls movement of the laser head 4 by controlling the head drive unit 6 based on the acquired position information. Further, the processing control unit 7A controls the assist gas supply unit 5 to start injection of assist gas, and causes the laser oscillator 2 to output the processing laser beam L1, so that the irradiation optical system 13 applies the processing laser beam to the workpiece W. The laser beam L1 is irradiated.

通知部10Aは、芯ずれ検出装置62に接続されている。通知部10Aは、芯ずれ検出装置62から得られた情報をユーザに通知する。例えば、通知部10Aは、芯ずれに関する情報をユーザに通知する。芯ずれに関する情報とは、例えば、芯ずれがあることを示す情報と、芯ずれの量(以下、「芯ずれ量」という。)を示す情報とのいずれか又は両方である。通知部10Aは、通知部10と同様に、例えば、表示部(ディスプレイ)又はスピーカを有してもよい。ただし、これに限定されず、通知部10Aは、芯ずれに関する情報をユーザに通知できればよく、例えば、芯ずれに関する情報をユーザが利用する上記の情報端末に通知してもよい。通知部10Aによるユーザへの通知の方法は、通知部10と同様であってもよい。 The notification unit 10A is connected to the misalignment detection device 62. The notification unit 10A notifies the user of the information obtained from the misalignment detection device 62. For example, the notification unit 10A notifies the user of information regarding misalignment. The information regarding misalignment is, for example, either or both of information indicating that there is misalignment and information indicating the amount of misalignment (hereinafter referred to as "amount of misalignment"). Similar to the notification unit 10, the notification unit 10A may include, for example, a display unit or a speaker. However, the notification unit 10A is not limited thereto as long as it can notify the user of information regarding misalignment, and may, for example, notify the information regarding misalignment to the above-mentioned information terminal used by the user. The method of notification to the user by the notification unit 10A may be the same as that of the notification unit 10.

アクチュエータ60は、集光レンズ23の位置を自動で調整する。例えば、アクチュエータ60は、集光レンズ23の光軸に垂直な面内における集光レンズ23の位置を調整する。集光レンズ23の位置の調整によって、加工用レーザ光L1の中心位置(光軸)が調整される。調整制御部61は、アクチュエータ60を制御する。調整制御部61は、アクチュエータ60を制御して加工用レーザ光L1の中心位置を調整する。 The actuator 60 automatically adjusts the position of the condensing lens 23. For example, the actuator 60 adjusts the position of the condenser lens 23 in a plane perpendicular to the optical axis of the condenser lens 23. By adjusting the position of the condenser lens 23, the center position (optical axis) of the processing laser beam L1 is adjusted. Adjustment control section 61 controls actuator 60 . The adjustment control unit 61 controls the actuator 60 to adjust the center position of the processing laser beam L1.

画像処理装置31Aは、例えばコンピュータなどの情報処理装置である。画像処理装置31Aは、加工制御部7Aに接続されており、相互に情報を送受可能である。画像処理装置31Aは、撮像部27に接続されている。画像処理装置31Aは、ノズルチェンジャ8に接続されている。図15は、第2実施形態に係る画像処理装置31Aの機能部の一例を示す図である。画像処理装置31Aは、例えば、記憶部40と、加工状態計測部41と、検出部70と、異常判定部71とを備える。 The image processing device 31A is, for example, an information processing device such as a computer. The image processing device 31A is connected to the processing control section 7A, and can exchange information with each other. The image processing device 31A is connected to the imaging section 27. The image processing device 31A is connected to the nozzle changer 8. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a functional unit of an image processing device 31A according to the second embodiment. The image processing device 31A includes, for example, a storage section 40, a processing state measurement section 41, a detection section 70, and an abnormality determination section 71.

撮像部27は、レーザ加工が行われていていない際にマーキング痕MKを撮像する。検出部70は、撮像部27が撮像したマーキング痕MKの画像G(以下、「画像Gm」という。)に基づいて、ノズル穴121の中心位置Onに対するレーザ光の中心位置Orのずれ、すなわち芯ずれを検出する。ここで、マーキング痕MKは、例えば、テスト用のワークWである第3テストプレートWmに対してマーキング加工が行われることで、第3テストプレートWmの表面に形成される。図16及び図17は、第3テストプレートWmの配置の一例を示す図である。図16は、上面視での第3テストプレートWmの配置を示す。図17は、側面視での第3テストプレートWmの配置を示す。なお、図16及び図17は、加工用ワークWrが加工領域に搬入された状態を示す。 The imaging unit 27 images the marking mark MK when laser processing is not being performed. The detection unit 70 detects the deviation of the center position Or of the laser beam with respect to the center position On of the nozzle hole 121, that is, the center position, based on the image G (hereinafter referred to as “image Gm”) of the marking mark MK captured by the imaging unit 27. Detect deviation. Here, the marking marks MK are formed on the surface of the third test plate Wm, for example, by performing a marking process on the third test plate Wm, which is the workpiece W for testing. 16 and 17 are diagrams showing an example of the arrangement of the third test plate Wm. FIG. 16 shows the arrangement of the third test plate Wm when viewed from above. FIG. 17 shows the arrangement of the third test plate Wm in a side view. Note that FIGS. 16 and 17 show a state in which the workpiece Wr for processing is carried into the processing area.

図16及び図17に示すように、レーザ加工機1Aは、移動可能なパレット50と、載置台51Aとを備える。レーザ加工が行われる加工用ワークWrは、パレット50Aに載置されたまま加工領域へ搬入される。レーザ加工機1Aは、加工領域に搬入されたパレット50上の加工用ワークWrをレーザ加工する。第3テストプレートWmは、載置台51Aに載置されている。載置台51Aは、加工領域に配置されている。第3テストプレートWmは、パレット50が加工領域に搬入された状態において、レーザヘッド4のX方向の移動範囲Hx及びY方向の移動範囲Hyの少なくともいずれかに配置されている。 As shown in FIGS. 16 and 17, the laser processing machine 1A includes a movable pallet 50 and a mounting table 51A. The workpiece Wr to be laser-processed is carried into the processing area while being placed on the pallet 50A. The laser processing machine 1A performs laser processing on the processing workpiece Wr on the pallet 50 carried into the processing area. The third test plate Wm is placed on the mounting table 51A. The mounting table 51A is placed in the processing area. The third test plate Wm is arranged in at least one of the moving range Hx in the X direction and the moving range Hy in the Y direction of the laser head 4 when the pallet 50 is carried into the processing area.

レーザ加工機1Aは、画像Gmを取得する場合には、レーザヘッド4を第3テストプレートWmの上方に移動させる。そして、レーザ加工機1Aは、第3テストプレートWmに対してマーキング加工を行うことで、第3テストプレートWmの表面にマーキング痕MKを形成する。図18は、第3テストプレートWmに対するマーキング加工を説明する図である。例えば、レーザヘッド4は、第3テストプレートWmに対するマーキング加工の回数は、1回以上である。加工制御部7Aは、マーキング加工の回数をカウンタ72などで管理している。なお、図18に示すかっこ内の数字は、その数字に対応するマーキング痕MKが何回目のマーキング加工によって形成されたかを示す情報である。 When acquiring the image Gm, the laser processing machine 1A moves the laser head 4 above the third test plate Wm. Then, the laser processing machine 1A forms marking marks MK on the surface of the third test plate Wm by performing a marking process on the third test plate Wm. FIG. 18 is a diagram illustrating marking processing on the third test plate Wm. For example, the laser head 4 performs marking processing on the third test plate Wm one or more times. The processing control unit 7A manages the number of marking operations using a counter 72 or the like. Note that the numbers in parentheses shown in FIG. 18 are information indicating how many times the marking mark MK corresponding to the number was formed.

加工制御部7Aは、第3テストプレートWmに対してマーキング加工を行う位置(以下、「マーキング位置」という。)を制御している。マーキング位置は、例えば、XY平面における第3テストプレートWm上の位置である。マーキング加工が2回以上行われる場合には、第3テストプレートWm上の同じ箇所にマーキング加工を行わないようにマーキング加工を行う順序が設定されている。 The processing control unit 7A controls the position (hereinafter referred to as "marking position") at which marking processing is performed on the third test plate Wm. The marking position is, for example, a position on the third test plate Wm in the XY plane. When the marking process is performed two or more times, the order in which the marking process is performed is set so that the marking process is not performed at the same location on the third test plate Wm.

例えば、加工制御部7Aは、カウンタ72のカウント値からマーキング加工を行うべきマーキング位置を算出する。加工制御部7Aは、算出したマーキング位置に対してマーキング加工を実行させる。すなわち、加工制御部7Aは、カウンタ72のカウント値に応じたマーキング位置に対してマーキング加工を実行させる。ただし、これに限定されず、例えば、加工制御部7Aは、マーキング回数と、マーキング位置とが対応づけられたマーキング情報を有してもよい。 For example, the processing control unit 7A calculates a marking position at which marking processing should be performed from the count value of the counter 72. The processing control unit 7A executes marking processing on the calculated marking position. That is, the processing control section 7A causes marking processing to be performed on the marking position according to the count value of the counter 72. However, the present invention is not limited to this, and for example, the processing control unit 7A may have marking information in which the number of times of marking is associated with the marking position.

加工制御部7Aは、カウンタ72のカウント値に基づいて、次のマーキング加工を行うマーキング回数を求め、求めたマーキング回数に対応するマーキング位置をマーキング情報から取得する。加工制御部7Aは、取得したマーキング位置にマーキング加工を行う。マーキング位置の間隔は、過去のマーキングの影響を受けない間隔で、等間隔に設定されてもよい。また、マーキング位置の配置は、図19(A)に示すように正四角形の格子状であってもよいし、図19(B)に示すように正六角形の格子状であってもよい。撮像部27は、マーキング痕MKを撮像することで、マーキング痕MKの画像Gmを生成する。撮像部27は、生成した画像Gmを画像処理装置31Aに送信する。 The processing control unit 7A determines the number of markings to perform the next marking processing based on the count value of the counter 72, and acquires the marking position corresponding to the determined number of markings from the marking information. The processing control unit 7A performs marking processing on the acquired marking position. The intervals between the marking positions may be set at equal intervals that are not affected by past markings. Further, the marking positions may be arranged in a regular quadrangular lattice shape as shown in FIG. 19(A), or in a regular hexagonal lattice shape as shown in FIG. 19(B). The imaging unit 27 generates an image Gm of the marking mark MK by capturing an image of the marking mark MK. The imaging unit 27 transmits the generated image Gm to the image processing device 31A.

図20は、検出部70による芯ずれの検出方法を説明する図である。検出部70は、マーキング痕MKの画像Gmに対する画像処理を実行し、マーキング痕MKの画像Gm上におけるレーザ光の中心位置Orを検出する。レーザ光の中心位置Orは、例えば、マーキング痕MKの中心位置である。画像処理は、例えば、二値化、輪郭検出、楕円又は真円フィッティングなどの既存の処理を含む。また、検出部70は、撮像部27が撮像した画像上のノズル穴121の中心位置Onを検出する。検出部70による中心位置Onの検出方法は、第1実施形態で説明した方法と同様である。なお、中心位置Onを検出するために使用される画像は、マーキング痕MKの画像Gであってもよいが、これに限定されず、マーキング痕MK以外の画像であってもよい。検出部70は、検出したレーザ光の中心位置Orとノズル穴121の中心位置Onとの偏差である芯ずれ量Sを求める。 FIG. 20 is a diagram illustrating a method for detecting misalignment by the detection unit 70. The detection unit 70 executes image processing on the image Gm of the marking mark MK, and detects the center position Or of the laser beam on the image Gm of the marking mark MK. The center position Or of the laser beam is, for example, the center position of the marking mark MK. Image processing includes existing processing such as binarization, contour detection, ellipse or perfect circle fitting, for example. Further, the detection unit 70 detects the center position On of the nozzle hole 121 on the image captured by the imaging unit 27. The method of detecting the center position On by the detection unit 70 is the same as the method described in the first embodiment. Note that the image used to detect the center position On may be the image G of the marking mark MK, but is not limited to this, and may be an image other than the marking mark MK. The detection unit 70 determines a misalignment amount S, which is the deviation between the detected center position Or of the laser beam and the center position On of the nozzle hole 121.

異常判定部71は、検出部70が検出した芯ずれ量Sが規定の閾値Sth以上であるか否かを判定する。異常判定部71は、芯ずれ量Sが規定の閾値Sth以上であると判定した場合には異常と判定する。異常判定部71により異常と判定された場合には、加工制御部7Aは、レーザ加工機1Aによる加工用ワークWrの加工を中止してもよい。加工制御部7Aは、異常判定部71により異常と判定された場合には、加工制御部7Aは、異常判定部71が検出した芯ずれ量に応じた、集光レンズ23の位置の調整量を通知部10Aからユーザに通知するように指示してもよい。 The abnormality determination unit 71 determines whether the misalignment amount S detected by the detection unit 70 is equal to or greater than a prescribed threshold value Sth. The abnormality determination unit 71 determines that there is an abnormality when it is determined that the misalignment amount S is equal to or greater than a prescribed threshold value Sth. If the abnormality determination unit 71 determines that the abnormality is abnormal, the processing control unit 7A may stop the processing of the workpiece Wr by the laser processing machine 1A. When the abnormality determination unit 71 determines that the processing control unit 7A is abnormal, the processing control unit 7A adjusts the amount of adjustment of the position of the condenser lens 23 according to the amount of misalignment detected by the abnormality determination unit 71. The notification unit 10A may instruct the user to notify.

加工制御部7Aは、異常判定部71により異常と判定された場合には、異常判定部71が芯ずれ量に応じて集光レンズ23の位置を自動で調整させるように調整制御部52に指示してもよい。例えば、加工制御部7Aは、調整制御部52に指示を行うにあたって、芯ずれ量Sの情報を異常判定部71から取得し、その取得した芯ずれ量Sの情報を調整制御部52に送信してもよいし、その取得した芯ずれ量Sに応じた調整量を調整制御部52に送信してもよい。調整制御部52は、芯ずれ量Sを受信した場合には、その芯ずれ量Sがなくなるようにアクチュエータ60を制御する。調整制御部52は、調整量を受信した場合には、その調整量に応じてアクチュエータ60を制御する。 If the abnormality determination unit 71 determines that there is an abnormality, the processing control unit 7A instructs the adjustment control unit 52 to cause the abnormality determination unit 71 to automatically adjust the position of the condenser lens 23 according to the amount of misalignment. You may. For example, when instructing the adjustment control unit 52, the processing control unit 7A acquires information on the misalignment amount S from the abnormality determination unit 71, and transmits the acquired information on the misalignment amount S to the adjustment control unit 52. Alternatively, an adjustment amount corresponding to the acquired misalignment amount S may be transmitted to the adjustment control unit 52. When the adjustment control unit 52 receives the misalignment amount S, it controls the actuator 60 so that the misalignment amount S disappears. When the adjustment control unit 52 receives the adjustment amount, it controls the actuator 60 according to the adjustment amount.

以下に、芯ずれ検出処理の流れを、図21を用いて説明する。図21は、芯ずれ検出方法のフロー図である。検出部70は、例えば、ノズルチェンジャ8によるノズル12の交換が行われた場合に、芯ずれ検出処理を実施する。ただし、これに限定されず、芯ずれ検出処理を実施するタイミングは、レーザ加工の開始時であってもよいし、レーザ加工の終了時であってもよい。例えば、検出部70は、ノズル12の交換に関する情報としてノズル12の交換が行われたことを示す情報を交換制御部9から受信した場合には、芯ずれ検出処理を実施してもよい。例えば、検出部70は、加工制御部7Aから、レーザ加工が開始されること又はレーザ加工が終了したことを示す情報を受信した場合には、芯ずれ検出処理を実施してもよい。異常判定部71は、何らかのトリガーの信号が入力されたことを契機として、芯ずれ検出処理を実施してもよい。 The flow of misalignment detection processing will be explained below using FIG. 21. FIG. 21 is a flow diagram of the misalignment detection method. The detection unit 70 performs misalignment detection processing, for example, when the nozzle 12 is replaced by the nozzle changer 8. However, the timing to perform the misalignment detection process is not limited to this, and may be at the start of laser processing or at the end of laser processing. For example, when the detection unit 70 receives information indicating that the nozzle 12 has been replaced as information regarding the replacement of the nozzle 12 from the replacement control unit 9, the detection unit 70 may perform misalignment detection processing. For example, when the detection unit 70 receives information from the processing control unit 7A indicating that laser processing has started or that the laser processing has ended, the detection unit 70 may perform the misalignment detection process. The abnormality determination unit 71 may perform the misalignment detection process when a certain trigger signal is input.

画像処理装置31Aは、検出部70によって芯ずれ検出処理を実施する際には、まず、その旨を示す第2情報を加工制御部32に送信する。加工制御部32は、画像処理装置31Aから第2情報を受信した場合には、ヘッド駆動部6を制御し、レーザヘッド4に対して、第3テストプレートWmの表面に貫通孔を形成しないマーキング加工を実行させる(ステップS201)。レーザヘッド4によって第3テストプレートWmにマーキング加工が行われると、撮像部27は、レーザ加工が行われていていない際に、マーキング加工によって第3テストプレートWmに形成されたマーキング痕MKを撮像することでマーキング痕MKの画像Gmを生成する(ステップS202)。撮像部27は、生成したマーキング痕MKの画像Gmを画像処理装置31Aに送信する。 When the image processing device 31A performs misalignment detection processing by the detection unit 70, first, it transmits second information indicating that to the processing control unit 32. When the processing control unit 32 receives the second information from the image processing device 31A, the processing control unit 32 controls the head drive unit 6 to mark the laser head 4 so that no through holes are formed on the surface of the third test plate Wm. Machining is executed (step S201). When the marking process is performed on the third test plate Wm by the laser head 4, the imaging unit 27 images the marking mark MK formed on the third test plate Wm by the marking process when the laser process is not performed. By doing so, an image Gm of the marking mark MK is generated (step S202). The imaging unit 27 transmits the generated image Gm of the marking mark MK to the image processing device 31A.

検出部70は、撮像部27からマーキング痕MKの画像Gmを取得する。検出部70は、取得したマーキング痕MKの画像Gmに対して真円フィッティングを含む画像処理を適用することで画像Gm上における加工用レーザ光L1の中心位置Orを検出する(ステップS203)。 The detection unit 70 acquires an image Gm of the marking mark MK from the imaging unit 27. The detection unit 70 detects the center position Or of the processing laser beam L1 on the image Gm by applying image processing including perfect circle fitting to the acquired image Gm of the marking mark MK (step S203).

検出部70は、検出した加工用レーザ光L1の中心位置Orと、ノズル穴121の中心位置Onとの偏差を求めることで芯ずれ量Sを検出する(ステップS204)。なお、検出部70は、事前に撮像部27で撮像したノズル12の画像に対して真円フィッティングを含む画像処理を適用することでノズル穴121の中心位置Onを検出している。異常判定部71は、検出部70が検出した芯ずれ量が閾値Sth以上であるか否かを判定する(ステップS205)。 The detection unit 70 detects the misalignment amount S by determining the deviation between the detected center position Or of the processing laser beam L1 and the center position On of the nozzle hole 121 (step S204). Note that the detection unit 70 detects the center position On of the nozzle hole 121 by applying image processing including perfect circle fitting to the image of the nozzle 12 captured by the imaging unit 27 in advance. The abnormality determination unit 71 determines whether the amount of misalignment detected by the detection unit 70 is greater than or equal to the threshold value Sth (step S205).

異常判定部71は、検出部70が検出した芯ずれ量Sが閾値Sth以上である場合には異常と判定する。加工制御部7Aは、異常判定部71と通信し、異常判定部71により異常と判定された場合には、レーザ加工機1AによるワークWの加工を中止してもよい(ステップS206)。加工制御部7Aは、異常判定部71により異常と判定された場合には、芯ずれ量Sに応じた、集光レンズ23の位置の調整量を通知部10Aからユーザへ通知するように指示してもよい。通知部10Aは、加工制御部7Aからの指示があった場合には、芯ずれ量に応じた、集光レンズ位置の調整量をユーザに通知する。 The abnormality determination unit 71 determines that there is an abnormality when the misalignment amount S detected by the detection unit 70 is equal to or greater than the threshold value Sth. The processing control section 7A communicates with the abnormality determination section 71, and when the abnormality determination section 71 determines that there is an abnormality, the processing of the workpiece W by the laser processing machine 1A may be stopped (step S206). If the abnormality determination unit 71 determines that the process is abnormal, the processing control unit 7A instructs the notification unit 10A to notify the user of the adjustment amount of the position of the condenser lens 23 according to the amount of misalignment S. You can. The notification unit 10A notifies the user of the amount of adjustment of the condenser lens position according to the amount of misalignment when there is an instruction from the processing control unit 7A.

図22は、レーザ加工機1Aのユーザインターフェース(例えば、GUI)の一例を示す図である。例えば、図22に例示するように、レーザ加工機1Aが有する表示装置(例えば、通知部10A)には、ユーザインターフェースの一例として、加工条件及び芯出しの調整に関する情報の表示画面80が表示される。芯出しとは、ノズル穴121の中心位置と加工用レーザ光の中心位置とを一致させることである。表示画面80は、第1表示領域81Aと、第2表示領域81Bとを有する。第1表示領域81Aには、レーザ加工機1Aの加工条件が表示される。例えば、加工条件は、レーザ加工に使用される、加工用ワークWrの材質、板厚、レンズの焦点距離、ノズル径、アシストガスなどの情報である。これらの加工条件は、ファイルに登録されており、読込ボタンを操作して上記のファイルを読み込むことでレーザ加工機1Aに設定される。 FIG. 22 is a diagram showing an example of a user interface (eg, GUI) of the laser processing machine 1A. For example, as illustrated in FIG. 22, a display screen 80 of information regarding processing conditions and centering adjustment is displayed on a display device (for example, notification section 10A) of the laser processing machine 1A as an example of a user interface. Ru. Centering refers to aligning the center position of the nozzle hole 121 with the center position of the processing laser beam. The display screen 80 has a first display area 81A and a second display area 81B. The processing conditions of the laser processing machine 1A are displayed in the first display area 81A. For example, the processing conditions include information such as the material of the processing workpiece Wr, the plate thickness, the focal length of the lens, the nozzle diameter, and the assist gas used for laser processing. These processing conditions are registered in a file, and are set in the laser processing machine 1A by operating the read button and reading the above file.

第2表示領域81Bには、芯出しの調整方法が表示される。例えば、レーザヘッド4には、手動でアクチュエータ60を動作させる操作部が設けられている。この操作部は、加工用レーザ光L1の中心位置(光軸)をXY方向に調整する第1操作部82Lと第2操作部82Rとを有している。なお、第2表示領域81Bには、第1操作部82Lと第2操作部82Rとが模式的に示されている。第2表示領域81Bには、芯出しが必要な場合、すなわち芯ずれ量Sが閾値Sth以上である場合において、芯出しを行うための操作部の操作方法が表される。 A centering adjustment method is displayed in the second display area 81B. For example, the laser head 4 is provided with an operation section that manually operates the actuator 60. This operating section includes a first operating section 82L and a second operating section 82R that adjust the center position (optical axis) of the processing laser beam L1 in the XY directions. Note that a first operating section 82L and a second operating section 82R are schematically shown in the second display area 81B. The second display area 81B shows a method of operating the operating unit to perform centering when centering is required, that is, when the amount of misalignment S is equal to or greater than the threshold value Sth.

図22の例では、操作部の操作方法として、8つの操作パターンP1~P8のうち、芯出しを行うパターンがどのパターンであるかが表示されている。また、第2表示領域81Bには、ステップS208の処理の判定結果(例えば、「OK」又は「NG」)83と、芯ずれ量Sに応じた、集光レンズ23の位置の調整量84とが表示される。例えば、芯ずれ量Sに応じた、集光レンズ23の位置の調整量とは、操作部の操作量(例えば、第1操作部82Lの回転量84Lと第2操作部82Rの回転量84R)である。図22の例では、芯出しの調整方法として、第1操作部82Lのみを左側に回転させる操作パターンP8が選択されている。従って、この場合には、第2表示領域81Bには第1操作部82Lの回転量が回転量84Lとして表示される。 In the example of FIG. 22, as a method of operating the operating section, which of the eight operating patterns P1 to P8 is used for centering is displayed. The second display area 81B also displays a determination result 83 of the process in step S208 (for example, "OK" or "NG") and an adjustment amount 84 of the position of the condenser lens 23 according to the amount of misalignment S. is displayed. For example, the amount of adjustment of the position of the condenser lens 23 according to the amount of misalignment S is the amount of operation of the operation section (for example, the amount of rotation 84L of the first operation section 82L and the amount of rotation 84R of the second operation section 82R). It is. In the example of FIG. 22, an operation pattern P8 in which only the first operation portion 82L is rotated to the left is selected as the centering adjustment method. Therefore, in this case, the amount of rotation of the first operating portion 82L is displayed as the amount of rotation 84L in the second display area 81B.

以下に、第2実施形態の作用効果について説明する。ノズル穴121の中心位置と加工用レーザ光の中心位置が一致していない、すなわち芯ずれが発生している場合には、第1実施形態で説明したアシストガスの効果が一様でなくなり、加工品質が加工方向によってばらつく場合がある。そのため、芯ずれを検出し、その芯ずれを補正する芯出しを行うことが求められる。ところで、芯ずれを検出するにあたって、レーザ加工によってワークに形成された貫通孔の画像に対して画像処理を行うことで貫通孔の中心位置(レーザ光の中心位置)と、ノズル穴121の中心位置とのずれである芯ずれを検出することが考えられる。ただし、レーザ加工による貫通孔の形成時には、ワークの溶融物であるドロスが噴出し、このドロスがワークに付着することがある。従って、上記した画像処理で正確な中心位置を検出できるようなきれいな貫通孔を安定的に形成することができないため、芯ずれの検出精度が悪いといった問題がある。 The effects of the second embodiment will be explained below. If the center position of the nozzle hole 121 and the center position of the processing laser beam do not match, that is, if misalignment occurs, the effect of the assist gas described in the first embodiment will not be uniform, and the processing will be difficult. Quality may vary depending on the processing direction. Therefore, it is required to detect misalignment and perform centering to correct the misalignment. By the way, in order to detect misalignment, image processing is performed on the image of the through hole formed in the workpiece by laser processing to determine the center position of the through hole (center position of the laser beam) and the center position of the nozzle hole 121. It is conceivable to detect the misalignment, which is the misalignment between the two. However, when a through hole is formed by laser machining, dross, which is a melt from the workpiece, may be ejected and adhere to the workpiece. Therefore, it is not possible to stably form a clean through hole whose center position can be accurately detected by the image processing described above, and therefore there is a problem that the detection accuracy of misalignment is poor.

第2実施形態では、貫通孔を形成することなくワークWの表面にマーキング加工することによって形成されたマーキング痕MKの画像Gmを用いて芯ずれを検出する。このような構成により、ドロスの噴出を抑制することができ、芯ずれの検出精度が低下するのを抑制することができる。 In the second embodiment, misalignment is detected using an image Gm of a marking mark MK formed by marking the surface of the workpiece W without forming a through hole. With such a configuration, it is possible to suppress the ejection of dross, and it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of misalignment.

第2実施形態において、レーザ加工機1Aは、カウンタ72のカウント値が所定数に到達した場合には、第3テストプレートWmを交換するようにユーザに促してもよい。例えば、レーザ加工機1Aは、カウンタ72のカウント値が所定数に到達した場合には、第3テストプレートWmを交換することを通知部10Aから通知するように指示してもよい。 In the second embodiment, the laser processing machine 1A may prompt the user to replace the third test plate Wm when the count value of the counter 72 reaches a predetermined number. For example, the laser processing machine 1A may instruct the notification unit 10A to notify that the third test plate Wm is to be replaced when the count value of the counter 72 reaches a predetermined value.

第2実施形態において、カウンタ72のカウント値のリセットは、第3テストプレートWmの交換時において、ユーザによる手動によって実行されてもよい。また、カウンタ72のカウント値のリセットは、第3テストプレートWmの交換がセンサ(図示せず)により検出された場合に実行されてもよい。 In the second embodiment, the count value of the counter 72 may be reset manually by the user when replacing the third test plate Wm. Further, the count value of the counter 72 may be reset when replacement of the third test plate Wm is detected by a sensor (not shown).

第2実施形態において、第3テストプレートWmを覆う、カーバなどの防塵機構を設けてもよい。マーキング加工が行われる場合には、当該防塵機構が開状態に制御される。また、マーキング加工が実施される前に、第3テストプレートWm上にガスを吹き付けてクリーニングしてもよい。 In the second embodiment, a dustproof mechanism such as a cover may be provided to cover the third test plate Wm. When marking processing is performed, the dustproof mechanism is controlled to be in an open state. Furthermore, before the marking process is performed, gas may be sprayed onto the third test plate Wm to clean it.

第2実施形態において、検出部70は、1つ以上の画像Gmに基づいて、加工用レーザ光L1の中心位置Orと、ノズル穴121の中心位置Onとの偏差である芯ずれ量を求めればよく、複数の画像Gmに基づいて芯ずれ量を求めてもよい。検出部70は、各画像Gmに基づいて求めた芯ずれ量を平均化し、その平均化した芯ずれ量を最終的な芯ずれ量としてもよい。 In the second embodiment, the detection unit 70 calculates the amount of misalignment, which is the deviation between the center position Or of the processing laser beam L1 and the center position On of the nozzle hole 121, based on one or more images Gm. Often, the amount of misalignment may be calculated based on a plurality of images Gm. The detection unit 70 may average the amount of misalignment found based on each image Gm, and may use the averaged amount of misalignment as the final amount of misalignment.

[第3実施形態]
第3実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図23は、第3実施形態に係るレーザ加工機1Bを示す図である。第3実施形態に係るレーザ加工機1Bは、第1実施形態のレーザ加工機1の機能と、第2実施形態のレーザ加工機1Aの機能とを有する。レーザ加工機1Bは、ノズル12の異常を判定し、かつ、芯ずれを検出する。レーザ加工機1Bは、加工用レーザ光L1を出射して加工対象であるワークWに対して、切断,マーキング加工などのレーザ加工を行う。ここで、第3実施形態のマーキング加工は、第2実施形態と同様であって、ワークWの表面にマーキング痕MKを形成する。
[Third embodiment]
A third embodiment will be described. In this embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. FIG. 23 is a diagram showing a laser processing machine 1B according to the third embodiment. A laser beam machine 1B according to the third embodiment has the functions of the laser beam machine 1 of the first embodiment and the functions of the laser beam machine 1A of the second embodiment. The laser processing machine 1B determines whether there is an abnormality in the nozzle 12 and detects misalignment. The laser processing machine 1B emits a processing laser beam L1 to perform laser processing such as cutting and marking on a workpiece W to be processed. Here, the marking process in the third embodiment is similar to that in the second embodiment, and marking marks MK are formed on the surface of the workpiece W.

レーザ加工機1Bは、レーザ発振器2と、レーザヘッド4と、アシストガス供給部5と、ヘッド駆動部6と、加工制御部7Bと、ノズルチェンジャ8と、交換制御部9と、通知部10Bと、アクチュエータ60と、調整制御部61と、画像処理システム100とを備える。画像処理システム100は、照明部3と、観察光学系14と、撮像部27と、画像処理装置31Bとを備える。画像処理システム100は、本発明のノズル状態判定装置又は芯ずれ検出装置の一例である。 The laser processing machine 1B includes a laser oscillator 2, a laser head 4, an assist gas supply section 5, a head drive section 6, a processing control section 7B, a nozzle changer 8, an exchange control section 9, and a notification section 10B. , an actuator 60, an adjustment control section 61, and an image processing system 100. The image processing system 100 includes an illumination section 3, an observation optical system 14, an imaging section 27, and an image processing device 31B. The image processing system 100 is an example of a nozzle state determination device or misalignment detection device of the present invention.

加工制御部7Bは、ヘッド駆動部6を制御することで、レーザヘッド4の移動を制御する。例えば、加工制御部7Bは、レーザヘッド4の位置情報を所定の周期で取得し、その取得した位置情報に基づいてヘッド駆動部6を制御することでレーザヘッド4の移動を制御する。また、加工制御部7Bは、アシストガス供給部5を制御してアシストガスの噴射を開始させ、レーザ発振器2から加工用レーザ光L1を出力させることで、照射光学系13からワークWに加工用レーザ光L1を照射させる。 The processing control section 7B controls the movement of the laser head 4 by controlling the head drive section 6. For example, the processing control unit 7B acquires position information of the laser head 4 at a predetermined period, and controls movement of the laser head 4 by controlling the head drive unit 6 based on the acquired position information. Further, the processing control section 7B controls the assist gas supply section 5 to start injection of assist gas, and causes the laser oscillator 2 to output the processing laser beam L1, so that the irradiation optical system 13 applies the processing laser beam to the workpiece W. The laser beam L1 is irradiated.

通知部10Bは、画像処理装置31Bに接続されている。通知部10Bは、画像処理装置31Bから得られた情報をユーザに通知する。例えば、通知部10Bは、ノズル12の交換に関する情報及び芯ずれに関する情報をユーザに通知する。通知部10Bは、通知部10と同様に、例えば、表示部(ディスプレイ)又はスピーカを有してもよい。ただし、これに限定されず、通知部10Bは、ノズル12の交換に関する情報及び芯ずれに関する情報をユーザに通知できればよく、例えばユーザが利用する上記の情報端末に通知してもよい。通知部10Bによるユーザへの通知の方法は、通知部10と同様であってもよい。 The notification unit 10B is connected to the image processing device 31B. The notification unit 10B notifies the user of information obtained from the image processing device 31B. For example, the notification unit 10B notifies the user of information regarding replacement of the nozzle 12 and information regarding misalignment. Similar to the notification unit 10, the notification unit 10B may include, for example, a display unit or a speaker. However, the notification unit 10B is not limited thereto as long as it can notify the user of information regarding replacement of the nozzle 12 and information regarding misalignment, and may notify the above-mentioned information terminal used by the user, for example. The method of notification to the user by the notification unit 10B may be the same as that of the notification unit 10.

画像処理システム100は、例えば、撮像部27と、画像処理装置31Bとを備える。画像処理装置31Bは、例えばコンピュータなどの情報処理装置である。画像処理装置31Bは、加工制御部7Bに接続されており、相互に情報を送受可能である。画像処理装置31Bは、撮像部27に接続されている。画像処理装置31Bは、ノズルチェンジャ8に接続されている。画像処理装置31Bは、通知部10Bに接続されている。画像処理装置31Bは、第1実施形態の画像処理装置31の機能と、第2実施形態の画像処理装置31Aの機能とを備える。図24は、第3実施形態に係る画像処理装置31Bの機能部の一例を示す図である。画像処理装置31Bは、例えば、記憶部40と、加工状態計測部41と、判定部42と、検出部70と、異常判定部71とを備える。 The image processing system 100 includes, for example, an imaging unit 27 and an image processing device 31B. The image processing device 31B is, for example, an information processing device such as a computer. The image processing device 31B is connected to the processing control section 7B and can exchange information with each other. The image processing device 31B is connected to the imaging section 27. The image processing device 31B is connected to the nozzle changer 8. The image processing device 31B is connected to the notification section 10B. The image processing device 31B has the functions of the image processing device 31 of the first embodiment and the functions of the image processing device 31A of the second embodiment. FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a functional unit of an image processing device 31B according to the third embodiment. The image processing device 31B includes, for example, a storage section 40, a machining state measuring section 41, a determining section 42, a detecting section 70, and an abnormality determining section 71.

加工状態計測部41、判定部42、検出部70、及び異常判定部71は、例えば、CPU等のハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部又は全部は、LSI又はASIC、FPGA、GPU等のハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。 The machining state measuring section 41, the determining section 42, the detecting section 70, and the abnormality determining section 71 are realized, for example, by a hardware processor such as a CPU executing a program (software). Further, some or all of these components may be realized by hardware (including circuitry) such as LSI, ASIC, FPGA, GPU, etc., or may be realized by collaboration of software and hardware. may be done.

図25及び図26は、加工用ワークWrが加工領域に搬入された状態を示す。図25及び図26に示すように、レーザ加工機1Bは、移動可能なパレット50と、載置台51Bとを備える。レーザ加工機1Bは、載置台51Bを有する。載置台51Bは、加工領域に配置され、第1テストプレートWt1、第2テストプレートWt2及び第3テストプレートWmが載置されている。第1テストプレートWt1、第2テストプレートWt2及び第3テストプレートWmは、パレット50が加工領域に搬入された状態において、レーザヘッド4のX方向の移動範囲Hx及びY方向の移動範囲Hyの少なくともいずれかに配置されている。また、第1テストプレートWt1、第2テストプレートWt2及び第3テストプレートWmは、隣接しており、X方向に並べられて配置されている。 25 and 26 show a state in which the workpiece Wr for processing is carried into the processing area. As shown in FIGS. 25 and 26, the laser processing machine 1B includes a movable pallet 50 and a mounting table 51B. The laser processing machine 1B has a mounting table 51B. The mounting table 51B is arranged in the processing area, and the first test plate Wt1, the second test plate Wt2, and the third test plate Wm are mounted on the mounting table 51B. The first test plate Wt1, the second test plate Wt2, and the third test plate Wm are arranged at least within the moving range Hx in the X direction and the moving range Hy in the Y direction of the laser head 4 when the pallet 50 is carried into the processing area. placed in either. Further, the first test plate Wt1, the second test plate Wt2, and the third test plate Wm are adjacent to each other and arranged side by side in the X direction.

以下に、第3実施形態に係るレーザ加工機1Bの動作の流れを、図27を用いて説明する。図27は、第3実施形態に係るレーザ加工機1Bの動作のフロー図である。レーザ加工機1Bは、まず、ノズル判定処理を実行する。ノズル判定処理に関するステップS301~ステップS309の処理は、ステップS101~ステップS109と同様であるため、説明を省略する。 Below, the flow of operation of the laser processing machine 1B according to the third embodiment will be explained using FIG. 27. FIG. 27 is a flow diagram of the operation of the laser processing machine 1B according to the third embodiment. The laser processing machine 1B first executes a nozzle determination process. The processes in steps S301 to S309 regarding the nozzle determination process are the same as those in steps S101 to S109, so a description thereof will be omitted.

画像処理装置31Bは、ステップS309の処理が行われることによってノズル12が手動又は自動で交換された場合には、ステップS311の処理に移行して芯ずれ判定処理を開始する。一方、画像処理装置31Bは、ステップS307の処理においてノズル12に異常がないと判定された場合には、芯ずれ判定処理の実施タイミングにおいて、ステップS311の処理に移行して芯ずれ判定処理を開始する。例えば、画像処理装置31Bは、ステップS307の処理においてノズル12に異常がないと判定された場合には、芯ずれ検出処理の実施タイミングが到来した場合に(ステップS310:YES)、ステップS311の処理に移行する。芯ずれ検出処理の実施タイミングとは、例えば、ノズル12が交換されたタイミングで行われてもよいし、加工用ワークW2の加工に際して行われてもよい。 If the nozzle 12 is replaced manually or automatically by performing the process in step S309, the image processing device 31B moves to the process in step S311 and starts the misalignment determination process. On the other hand, if it is determined in the process of step S307 that there is no abnormality in the nozzle 12, the image processing device 31B moves to the process of step S311 and starts the misalignment determination process at the timing of performing the misalignment determination process. do. For example, if it is determined that there is no abnormality in the nozzle 12 in the process of step S307, and the timing to perform the misalignment detection process has arrived (step S310: YES), the image processing device 31B performs the process of step S311. to move to. The timing of performing the misalignment detection process may be, for example, the timing at which the nozzle 12 is replaced, or may be performed at the time of machining the workpiece W2.

ステップS311~ステップS316までの処理は、ステップS201~ステップS205及びステップS207の処理と同様であるため、説明を省略する。ここで、検出部70は、ステップ314の処理、すなわち芯ずれ量の検出にあたって、ノズル状態判定処理において撮像された第1画像G1又は第2画像G2に対して真円フィッティングを含む画像処理を適用することでノズル穴121の中心位置Onを予め検出してもよい。また、検出部70は、判定部42からノズル穴121の中心位置Onを取得してもよい。 The processing from step S311 to step S316 is the same as the processing from step S201 to step S205 and step S207, so a description thereof will be omitted. Here, in the process of step 314, that is, in detecting the amount of misalignment, the detection unit 70 applies image processing including perfect circle fitting to the first image G1 or the second image G2 captured in the nozzle state determination process. By doing so, the center position On of the nozzle hole 121 may be detected in advance. Further, the detection unit 70 may acquire the center position On of the nozzle hole 121 from the determination unit 42.

第3実施形態によれば、第1実施形態及び第2実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、レーザ加工機1Bは、ノズル判定処理及び芯ずれ判定処理を実行可能であり、レーザヘッド4のノズル12の状態を適切に判定し、かつ、芯ずれの検出精度が低下するのを抑制することができる。 According to the third embodiment, the same effects as the first and second embodiments can be achieved. That is, the laser processing machine 1B is capable of executing nozzle determination processing and misalignment determination processing, appropriately determines the state of the nozzle 12 of the laser head 4, and suppresses a decrease in misalignment detection accuracy. be able to.

第3実施形態において、レーザ加工機1Bは、第1テストプレートWt1、第2テストプレートWt2、及び第3テストプレートWmの3つのテストプレートを用いているが、これに限定されない。例えば、レーザ加工機1Bは、第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2の2つのテストプレートを用いてノズル判定処理及び芯ずれ検出処理を実施してもよい。一例として、レーザ加工機1Bは、第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2を用いて第1画像G1及び第2画像G2を生成した後に、第1テストプレートWt1及び第2テストプレートWt2のいずれかに対してマーキング加工を行ってもよい。 In the third embodiment, the laser processing machine 1B uses three test plates: a first test plate Wt1, a second test plate Wt2, and a third test plate Wm, but the present invention is not limited thereto. For example, the laser processing machine 1B may perform the nozzle determination process and the misalignment detection process using two test plates, the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2. As an example, after the laser processing machine 1B generates the first image G1 and the second image G2 using the first test plate Wt1 and the second test plate Wt2, it Marking processing may also be performed on the material.

<付記>
上記実施形態は、少なくとも以下の構成を開示する。
(構成1)
レーザヘッドから出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機における前記レーザヘッドのノズルの状態を判定するノズル状態判定装置であって、
前記ワークの加工時に前記ワークから発せられた光を前記レーザヘッド内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することで前記ワークを撮像する撮像部と、
前記ノズルの状態を判定する判定部と、
を備え、
前記撮像部は、前記レーザ加工機により前記レーザ光による加工が行われていない際に前記ノズルを撮像し、
前記判定部は、前記撮像部によって撮像された前記ノズルの画像に含まれる前記ノズルの形状に基づいて前記ノズルの状態を判定する、
ノズル状態判定装置。
(構成2)
前記撮像部は、前記ノズルの第1画像と、前記第1画像とは明度が異なる前記ノズルの第2画像とを撮像し、
前記判定部は、前記第1画像と前記第2画像との差分画像を生成し、前記差分画像に基づいて前記ノズルの状態を判定する、
構成1に記載のノズル状態判定装置。
(構成3)
照明光を発生させる照明部を備え、
前記第1画像は、第1テストプレートで反射した前記照明光が前記撮像部によって検出されることで生成された画像であり、
前記第2画像は、前記第1テストプレートとは反射率の異なる第2テストプレートで反射した前記照明光が前記撮像部によって検出されることで生成された画像である、
構成1又は構成2に記載のノズル状態判定装置。
(構成4)
前記判定部は、前記撮像部が撮像した画像に基づく前記ノズルの形状が、前記ワークの加工に使用される前記ノズルの初期形状に対して予め設定された所定範囲を超えている場合に、前記ノズルに異常があると判定する、
構成1から構成3のいずれかの構成に記載のノズル状態判定装置。
(構成5)
前記レーザ加工機は、前記ノズルを自動で交換するノズルチェンジャを備え、
前記判定部は、前記ノズルチェンジャによって行われる前記ノズルの交換に関する情報を取得し、前記ノズルの交換に前後して前記ノズルの状態を判定する、
構成4に記載のノズル状態判定装置。
(構成6)
前記判定部は、前記レーザ加工機による前記ワークの加工に際して、前記ノズルの状態を判定する、
構成1から構成5のいずれかの構成に記載のノズル状態判定装置。
(構成7)
前記判定部は、前記撮像部が撮像した前記ノズルの画像に対する楕円フィッティングの処理、又は前記撮像部が撮像した前記ノズルの画像に対する真円フィッティングの処理を実行し、前記処理の結果に基づいて前記ノズルの穴径、円形度、及び扁平率のうち少なくとも1つを求める、
構成1から構成6のいずれかの構成に記載のノズル状態判定装置。
(構成8)
ノズルからレーザ光を出射し、前記レーザ光により前記ワークを加工する前記レーザヘッドと、
前記レーザヘッドの前記ノズルの状態を判定する、構成1から構成7のいずれかの構成に記載のノズル状態判定装置と、
を備える、
レーザ加工機。
(構成9)
前記ノズルを自動で交換するノズルチェンジャと、前記ノズルチェンジャによる前記ノズルの交換を制御する交換制御部と、
前記ノズル状態判定装置により前記ノズルに異常があると判定された場合、前記ノズルチェンジャにより前記ノズルを交換させるように、前記交換制御部に指示する加工制御部と、
を備える、構成8に記載のレーザ加工機。
(構成10)
前記ノズルを自動で交換するノズルチェンジャと、
前記ノズルの交換に関する情報をユーザに通知する通知部と、
前記ノズル状態判定装置により前記ノズルに異常があると判定された場合、前記ノズルを交換すべき旨を前記通知部から通知するように指示する加工制御部と、
を備える、構成8又は構成9に記載のレーザ加工機。
(構成11)
前記ノズル状態判定装置により前記ノズルの異常が判定された場合、前記ワークの加工を停止する加工制御部を備える、
構成8から構成10のいずれかの構成に記載のレーザ加工機。
(構成12)
前記レーザヘッドは、前記レーザ光によりワークの表面にマーキング加工を行い、
前記ノズル状態判定装置に備える前記撮像部により撮影される画像であって前記マーキング加工によって前記ワークに形成されるマーキング痕の画像と、予め取得している前記ノズルの穴の中心位置に関する情報とに基づいて、前記ノズルの穴の中心位置に対する前記レーザ光の中心位置の芯ずれを検出する検出部を備える、
構成8から構成11のいずれかの構成に記載のレーザ加工機。
<Additional notes>
The above embodiments disclose at least the following configurations.
(Configuration 1)
A nozzle state determination device for determining the state of a nozzle of a laser head in a laser processing machine that processes a workpiece with a laser beam emitted from a laser head,
an imaging unit that captures an image of the workpiece by detecting light emitted from the workpiece during processing of the workpiece through a part of a laser light passage space within the laser head;
a determination unit that determines the state of the nozzle;
Equipped with
The imaging unit images the nozzle when the laser processing machine is not processing the nozzle with the laser beam,
The determination unit determines the state of the nozzle based on the shape of the nozzle included in the image of the nozzle captured by the imaging unit.
Nozzle condition determination device.
(Configuration 2)
The imaging unit captures a first image of the nozzle and a second image of the nozzle having a brightness different from that of the first image,
The determination unit generates a difference image between the first image and the second image, and determines the state of the nozzle based on the difference image.
The nozzle state determination device according to configuration 1.
(Configuration 3)
Equipped with a lighting section that generates illumination light,
The first image is an image generated by the illumination light reflected by the first test plate being detected by the imaging unit,
The second image is an image generated by the imaging unit detecting the illumination light reflected by a second test plate having a different reflectance from the first test plate.
The nozzle state determination device according to configuration 1 or configuration 2.
(Configuration 4)
The determining unit determines that when the shape of the nozzle based on the image captured by the imaging unit exceeds a predetermined range preset with respect to the initial shape of the nozzle used for processing the workpiece, It is determined that there is an abnormality in the nozzle.
A nozzle state determination device according to any one of configurations 1 to 3.
(Configuration 5)
The laser processing machine includes a nozzle changer that automatically replaces the nozzle,
The determination unit acquires information regarding the nozzle replacement performed by the nozzle changer, and determines the state of the nozzle before and after the nozzle replacement.
The nozzle state determination device according to configuration 4.
(Configuration 6)
The determination unit determines a state of the nozzle when processing the workpiece by the laser processing machine.
A nozzle state determination device according to any one of configurations 1 to 5.
(Configuration 7)
The determination unit executes an ellipse fitting process on the image of the nozzle captured by the imaging unit, or a perfect circle fitting process on the image of the nozzle captured by the imaging unit, and performs the process on the nozzle image captured by the imaging unit, and performs the determining at least one of the hole diameter, circularity, and oblateness of the nozzle;
A nozzle state determination device according to any one of configurations 1 to 6.
(Configuration 8)
the laser head that emits a laser beam from a nozzle and processes the workpiece with the laser beam;
a nozzle state determination device according to any one of configurations 1 to 7, which determines the state of the nozzle of the laser head;
Equipped with
Laser processing machine.
(Configuration 9)
a nozzle changer that automatically replaces the nozzle; a replacement control unit that controls replacement of the nozzle by the nozzle changer;
a processing control unit that instructs the replacement control unit to cause the nozzle changer to replace the nozzle when the nozzle condition determination device determines that the nozzle is abnormal;
The laser processing machine according to configuration 8, comprising:
(Configuration 10)
a nozzle changer that automatically replaces the nozzle;
a notification unit that notifies a user of information regarding replacement of the nozzle;
a processing control unit that instructs the notification unit to notify that the nozzle should be replaced when the nozzle condition determination device determines that the nozzle is abnormal;
The laser processing machine according to configuration 8 or configuration 9, comprising:
(Configuration 11)
comprising a processing control unit that stops processing the workpiece when the nozzle condition determination device determines that the nozzle is abnormal;
The laser processing machine according to any one of configurations 8 to 10.
(Configuration 12)
The laser head performs marking processing on the surface of the workpiece using the laser beam,
An image of a marking mark formed on the workpiece by the marking process, which is an image taken by the imaging unit included in the nozzle state determination device, and information regarding the center position of the nozzle hole that has been acquired in advance. a detection unit that detects a misalignment of the center position of the laser beam with respect to the center position of the hole of the nozzle based on the above;
The laser processing machine according to any one of configurations 8 to 11.

また、上記実施形態は、少なくとも以下の構成をさらに開示する。
(構成13)
加工用のレーザ光を発生させるレーザ発振器と、前記レーザ発振器が発生させた前記レーザ光を集光してワークに照射する集光レンズを収容するレーザヘッドとを備えたレーザ加工機における前記レーザ光の芯ずれを検出する芯ずれ検出装置であって、
前記ワークの加工時に前記ワークから発せられた光を前記レーザヘッド内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することで前記ワークを撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像される画像であって前記ワークに対して貫通孔を形成しないマーキング加工によって前記ワークに形成されるマーキング痕の画像 と、予め取得している前記レーザヘッドのノズル穴の中心位置に関する情報と、に基づいて前記レーザ光の前記芯ずれを検出する画像処理装置と、
を備える、芯ずれ検出装置。
(構成14)
前記レーザ加工機は、前記レーザヘッドのノズルを自動で交換するノズルチェンジャを備え、
前記画像処理装置は、前記ノズルチェンジャによって行われる前記ノズルの交換に関する情報を取得し、前記ノズルチェンジャによる前記ノズルの交換に前後して前記芯ずれを検出する、
構成13に記載の芯ずれ検出装置。
(構成15)
前記画像処理装置は、前記レーザ加工機による前記ワークの加工に際して前記芯ずれを検出する、
構成13又は構成14に記載の芯ずれ検出装置。
(構成16)
前記画像処理装置は、前記マーキング痕の画像から前記レーザ光の中心位置を算出し、前記ノズル穴の中心位置に対する前記レーザ光の中心位置のずれを前記芯ずれとして検出する、
構成13から構成15のいずれかの構成に記載の芯ずれ検出装置。
(構成17)
加工用のレーザ光を発生させる前記レーザ発振器と、
前記レーザ発振器が発生させた前記レーザ光を集光してワークに照射する前記集光レンズと、
構成13から構成16のいずれかの構成に記載の芯ずれ検出装置と、
を備えるレーザ加工機。
(構成18)
前記芯ずれ検出装置により検出された前記芯ずれの量が規定値以上である場合、前記レーザ加工機による前記ワークの加工を中止する加工制御部を備える、
構成17に記載のレーザ加工機。
(構成19)
前記芯ずれに関する情報をユーザに通知する通知部と、
前記芯ずれ検出装置により検出された前記芯ずれの量が規定の閾値以上である場合、前記芯ずれの量に応じた、前記集光レンズの位置の調整量を前記通知部から通知するように指示する加工制御部と、
を備える、構成17又は構成18に記載のレーザ加工機。
(構成20)
前記集光レンズの位置を調整するアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する調整制御部と、
前記芯ずれ検出装置により検出された前記芯ずれの量が規定の閾値以上である場合、前記芯ずれの量に応じて前記集光レンズの位置を調整させるように、前記調整制御部に指示する加工制御部と、
を備える、構成17から構成19のいずれかの構成に記載のレーザ加工機。
(構成21)
前記アクチュエータは、前記集光レンズの光軸に垂直な面内における前記集光レンズの位置を調整する、
構成20に記載のレーザ加工機。
Furthermore, the above embodiments further disclose at least the following configurations.
(Configuration 13)
The laser beam in a laser processing machine equipped with a laser oscillator that generates a laser beam for processing, and a laser head that accommodates a condensing lens that focuses the laser beam generated by the laser oscillator and irradiates it onto a workpiece. A misalignment detection device for detecting misalignment of
an imaging unit that captures an image of the workpiece by detecting light emitted from the workpiece during processing of the workpiece through a part of a laser light passage space within the laser head;
an image captured by the imaging unit of a marking mark formed on the workpiece by marking processing that does not form a through hole on the workpiece; and a pre-obtained center position of the nozzle hole of the laser head. an image processing device that detects the misalignment of the laser beam based on information about the laser beam;
A misalignment detection device comprising:
(Configuration 14)
The laser processing machine includes a nozzle changer that automatically changes the nozzle of the laser head,
The image processing device acquires information regarding the nozzle replacement performed by the nozzle changer, and detects the misalignment before and after the nozzle replacement by the nozzle changer.
The misalignment detection device according to configuration 13.
(Configuration 15)
The image processing device detects the misalignment when processing the workpiece by the laser processing machine.
The misalignment detection device according to configuration 13 or configuration 14.
(Configuration 16)
The image processing device calculates a center position of the laser beam from the image of the marking trace, and detects a deviation of the center position of the laser beam with respect to a center position of the nozzle hole as the center deviation.
The misalignment detection device according to any one of configurations 13 to 15.
(Configuration 17)
the laser oscillator that generates a laser beam for processing;
the condensing lens that condenses the laser light generated by the laser oscillator and irradiates the workpiece;
The misalignment detection device according to any one of configurations 13 to 16;
A laser processing machine equipped with
(Configuration 18)
comprising a processing control unit that stops processing the workpiece by the laser processing machine when the amount of the misalignment detected by the misalignment detection device is equal to or greater than a specified value;
The laser processing machine according to configuration 17.
(Configuration 19)
a notification unit that notifies a user of information regarding the misalignment;
When the amount of misalignment detected by the misalignment detection device is equal to or greater than a predetermined threshold, the notification unit notifies the amount of adjustment of the position of the condenser lens according to the amount of misalignment. A processing control unit that gives instructions;
The laser processing machine according to configuration 17 or configuration 18, comprising:
(Configuration 20)
an actuator that adjusts the position of the condensing lens; an adjustment control unit that controls the actuator;
If the amount of misalignment detected by the misalignment detection device is equal to or greater than a predetermined threshold, instruct the adjustment control unit to adjust the position of the condenser lens according to the amount of misalignment. a processing control section;
The laser processing machine according to any one of configurations 17 to 19, comprising:
(Configuration 21)
The actuator adjusts the position of the condenser lens in a plane perpendicular to the optical axis of the condenser lens.
The laser processing machine according to configuration 20.

以上、実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に限定されない。また、上記した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、上記した実施形態で説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、実施形態において示した各手順の実行順序は、前の手順の結果を後の手順で用いない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記した実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。 Although the embodiments have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described above. Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the embodiments described above. It is clear from the claims that forms with such changes or improvements may also be included within the technical scope of the present invention. Furthermore, one or more of the requirements described in the embodiments described above may be omitted. Further, the requirements described in the above embodiments can be combined as appropriate. Moreover, the execution order of each procedure shown in the embodiment can be implemented in any order as long as the result of the previous procedure is not used in the subsequent procedure. Further, even if the operations in the above-described embodiments are described using "first", "next", "successively", etc. for convenience, it is not essential that they be performed in this order.

1、1A、1B・・・レーザ加工機
2・・・レーザ発振器
3・・・照明部
4・・・レーザヘッド
7・・・加工制御部
8・・・ノズルチェンジャ
9・・・交換制御部
10、10A、10B・・・通知部
11・・・ノズル状態判定装置
12・・・ノズル
27・・・撮像部
31、31A、31B・・・画像処理装置
42・・・判定部
50・・・アクチュエータ
60・・・アクチュエータ
61・・・調整制御部
62・・・芯ずれ検出装置
70・・・検出部
Wt1・・・第1テストプレート
Wt2・・・第2テストプレート
Wm・・・第3テストプレート

1, 1A, 1B... Laser processing machine 2... Laser oscillator 3... Illumination unit 4... Laser head 7... Processing control unit 8... Nozzle changer 9... Replacement control unit 10 , 10A, 10B...Notification section 11...Nozzle state determination device 12...Nozzle 27...Imaging section 31, 31A, 31B...Image processing device 42...Judgment section 50...Actuator 60... Actuator 61... Adjustment control unit 62... Misalignment detection device 70... Detection unit Wt1... First test plate Wt2... Second test plate Wm... Third test plate

Claims (13)

レーザヘッドから出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機における前記レーザヘッドのノズルの状態を判定するノズル状態判定装置であって、
前記ワークの加工時に前記ワークから発せられた光を前記レーザヘッド内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することで前記ワークを撮像する撮像部と、
前記ノズルの状態を判定する判定部と、
を備え、
前記撮像部は、前記レーザ加工機により前記レーザ光による加工が行われていない際に前記ノズルを撮像し、
前記判定部は、前記撮像部によって撮像された前記ノズルの画像に含まれる前記ノズルの形状に基づいて前記ノズルの状態を判定する、
ノズル状態判定装置。
A nozzle state determination device for determining the state of a nozzle of a laser head in a laser processing machine that processes a workpiece with a laser beam emitted from a laser head,
an imaging unit that captures an image of the workpiece by detecting light emitted from the workpiece during processing of the workpiece through a part of a laser light passage space within the laser head;
a determination unit that determines the state of the nozzle;
Equipped with
The imaging unit images the nozzle when the laser processing machine is not processing the nozzle with the laser beam,
The determination unit determines the state of the nozzle based on the shape of the nozzle included in the image of the nozzle captured by the imaging unit.
Nozzle condition determination device.
前記撮像部は、前記ノズルの第1画像と、前記第1画像とは明度が異なる前記ノズルの第2画像とを撮像し、
前記判定部は、前記第1画像と前記第2画像との差分画像を生成し、前記差分画像に基づいて前記ノズルの状態を判定する、
請求項1に記載のノズル状態判定装置。
The imaging unit captures a first image of the nozzle and a second image of the nozzle having a brightness different from that of the first image,
The determination unit generates a difference image between the first image and the second image, and determines the state of the nozzle based on the difference image.
The nozzle state determination device according to claim 1.
照明光を発生させる照明部を備え、
前記第1画像は、第1テストプレートで反射した前記照明光が前記撮像部によって検出されることで生成された画像であり、
前記第2画像は、前記第1テストプレートとは反射率の異なる第2テストプレートで反射した前記照明光が前記撮像部によって検出されることで生成された画像である、
請求項2に記載のノズル状態判定装置。
Equipped with a lighting section that generates illumination light,
The first image is an image generated by the illumination light reflected by the first test plate being detected by the imaging unit,
The second image is an image generated by the imaging unit detecting the illumination light reflected by a second test plate having a different reflectance from the first test plate.
The nozzle state determination device according to claim 2.
前記判定部は、前記撮像部が撮像した画像に基づく前記ノズルの形状が、前記ワークの加工に使用される前記ノズルの初期形状に対して予め設定された所定範囲を超えている場合に、前記ノズルに異常があると判定する、
請求項1に記載のノズル状態判定装置。
The determining unit determines that when the shape of the nozzle based on the image captured by the imaging unit exceeds a predetermined range preset with respect to the initial shape of the nozzle used for processing the workpiece, It is determined that there is an abnormality in the nozzle.
The nozzle state determination device according to claim 1.
前記レーザ加工機は、前記ノズルを自動で交換するノズルチェンジャを備え、
前記判定部は、前記ノズルチェンジャによって行われる前記ノズルの交換に関する情報を取得し、前記ノズルの交換に前後して前記ノズルの状態を判定する、
請求項4に記載のノズル状態判定装置。
The laser processing machine includes a nozzle changer that automatically replaces the nozzle,
The determination unit acquires information regarding the nozzle replacement performed by the nozzle changer, and determines the state of the nozzle before and after the nozzle replacement.
The nozzle state determination device according to claim 4.
前記判定部は、前記レーザ加工機による前記ワークの加工に際して、前記ノズルの状態を判定する、
請求項1に記載のノズル状態判定装置。
The determination unit determines a state of the nozzle when processing the workpiece by the laser processing machine.
The nozzle state determination device according to claim 1.
前記判定部は、前記撮像部が撮像した前記ノズルの画像に対する楕円フィッティングの処理、又は前記撮像部が撮像した前記ノズルの画像に対する真円フィッティングの処理を実行し、前記処理の結果に基づいて前記ノズルの穴径、円形度、及び扁平率のうち少なくとも1つを求める、
請求項1に記載のノズル状態判定装置。
The determination unit executes an ellipse fitting process on the image of the nozzle captured by the imaging unit, or a perfect circle fitting process on the image of the nozzle captured by the imaging unit, and performs the process on the nozzle image captured by the imaging unit, and performs the determining at least one of the hole diameter, circularity, and oblateness of the nozzle;
The nozzle state determination device according to claim 1.
ノズルからレーザ光を出射し、前記レーザ光により前記ワークを加工する前記レーザヘッドと、
前記レーザヘッドの前記ノズルの状態を判定する、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のノズル状態判定装置と、
を備える、
レーザ加工機。
the laser head that emits a laser beam from a nozzle and processes the workpiece with the laser beam;
The nozzle state determination device according to any one of claims 1 to 7, which determines the state of the nozzle of the laser head;
Equipped with
Laser processing machine.
前記ノズルを自動で交換するノズルチェンジャと、
前記ノズルチェンジャによる前記ノズルの交換を制御する交換制御部と、
前記ノズル状態判定装置により前記ノズルに異常があると判定された場合、前記ノズルチェンジャにより前記ノズルを交換させるように、前記交換制御部に指示する加工制御部と、
を備える、請求項8に記載のレーザ加工機。
a nozzle changer that automatically replaces the nozzle;
an exchange control unit that controls exchange of the nozzle by the nozzle changer;
a processing control unit that instructs the replacement control unit to cause the nozzle changer to replace the nozzle when the nozzle condition determination device determines that the nozzle is abnormal;
The laser processing machine according to claim 8, comprising:
前記ノズルを自動で交換するノズルチェンジャと、
前記ノズルの交換に関する情報をユーザに通知する通知部と、
前記ノズル状態判定装置により前記ノズルに異常があると判定された場合、前記ノズルを交換すべき旨を前記通知部から通知するように指示する加工制御部と、
を備える、請求項8に記載のレーザ加工機。
a nozzle changer that automatically replaces the nozzle;
a notification unit that notifies a user of information regarding replacement of the nozzle;
a processing control unit that instructs the notification unit to notify that the nozzle should be replaced when the nozzle condition determination device determines that the nozzle is abnormal;
The laser processing machine according to claim 8, comprising:
前記ノズル状態判定装置により前記ノズルの異常が判定された場合、前記ワークの加工を中止する加工制御部を備える、
請求項8に記載のレーザ加工機。
comprising a processing control unit that stops processing the workpiece when the nozzle condition determination device determines that the nozzle is abnormal;
The laser processing machine according to claim 8.
前記レーザヘッドは、前記レーザ光によりワークの表面にマーキング加工を行い、
前記ノズル状態判定装置に備える前記撮像部により撮影される画像であって前記マーキング加工によって前記ワークに形成されるマーキング痕の画像と、予め取得している前記ノズルの穴の中心位置に関する情報とに基づいて、前記ノズルの穴の中心位置に対する前記レーザ光の中心位置の芯ずれを検出する検出部を備える、
請求項8に記載のレーザ加工機。
The laser head performs a marking process on the surface of the workpiece using the laser beam,
An image of a marking mark formed on the workpiece by the marking process, which is an image taken by the imaging unit provided in the nozzle state determination device, and information regarding the center position of the hole of the nozzle obtained in advance. a detection unit that detects a misalignment of the center position of the laser beam with respect to the center position of the hole of the nozzle,
The laser processing machine according to claim 8.
レーザヘッドから出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機における前記レーザヘッドのノズルの状態を判定するノズル状態判定方法であって、
前記レーザ加工機は、前記ワークの加工時に前記ワークから発せられた光を前記レーザヘッド内におけるレーザ光通過空間の一部を介して検出することで前記ワークを撮像する撮像部を備えており、
前記レーザ光による加工が行われていない際に前記ノズルを前記撮像部により撮像することと、
前記撮像部によって撮像された前記ノズルの画像に含まれる前記ノズルの形状に基づいて前記ノズルの状態を判定することと、
を含む、ノズル状態判定方法。

A nozzle state determination method for determining the state of a nozzle of a laser head in a laser processing machine that processes a workpiece with a laser beam emitted from a laser head, the method comprising:
The laser processing machine includes an imaging unit that captures an image of the workpiece by detecting light emitted from the workpiece during processing of the workpiece through a part of a laser light passage space in the laser head,
capturing an image of the nozzle with the imaging unit when processing with the laser beam is not being performed;
determining a state of the nozzle based on a shape of the nozzle included in an image of the nozzle captured by the imaging unit;
A nozzle condition determination method, including:

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