JP2593464B2 - Machine path tracking device - Google Patents

Machine path tracking device

Info

Publication number
JP2593464B2
JP2593464B2 JP62016132A JP1613287A JP2593464B2 JP 2593464 B2 JP2593464 B2 JP 2593464B2 JP 62016132 A JP62016132 A JP 62016132A JP 1613287 A JP1613287 A JP 1613287A JP 2593464 B2 JP2593464 B2 JP 2593464B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
detection head
psd
plane
tangent plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62016132A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63184810A (en
Inventor
武司 橋村
Original Assignee
株式会社 アマダ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 アマダ filed Critical 株式会社 アマダ
Priority to JP62016132A priority Critical patent/JP2593464B2/en
Publication of JPS63184810A publication Critical patent/JPS63184810A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2593464B2 publication Critical patent/JP2593464B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、立体的なワークにレーザ加工によってト
リミング加工や穴加工などを行う際に、ワークに予め画
かれた加工軌跡としてのケガキ線に沿ってのティーチン
グを正確にかつ自動的に行うことのでき、かつティーチ
ング後の再現性が良い加工軌跡追尾装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a processing locus preliminarily drawn on a three-dimensional workpiece when performing trimming processing or hole processing by laser processing. The present invention relates to a machining trajectory tracking device capable of accurately and automatically performing teaching along a marking line as described above, and having good reproducibility after teaching.

(従来の技術) 従来、立体的なワークに例えばトリミング加工や穴加
工などを行う場合には、対象のワークに予め加工軌跡と
してケガキ線を入れ、加工軌跡を追尾しながら、テイー
チングが行われている。すなわち、テイーチングは対象
ワークに予め加工軌跡としてのケガキ線を作業者が入
れ、しかも作業者がケガキ線を見ながら、テイーチング
ポイントにテイーチング装置のヘッドを持っていき、位
置、姿勢を制御して加工軌跡データを例えばレーザ加工
機の制御装置に入力している。
(Conventional technology) Conventionally, when performing, for example, a trimming process or a hole process on a three-dimensional work, a marking line is previously formed as a processing locus on the target work, and teaching is performed while tracking the processing locus. I have. In other words, for teaching, the operator inserts a marking line as a machining trajectory into the target work in advance, and while the operator sees the marking line, he brings the teaching device head to the teaching point and controls the position and posture to process. The trajectory data is input to, for example, a control device of a laser processing machine.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前述した加工軌跡を追尾しながら行う
テイーチングは、加工軌跡を得るための位置,姿勢の測
定および判断が非常に難かしく、かなりの時間がかかっ
ている。特に、立体的なワークが複雑な形状である場合
には、テイーチングポイントが多くなるので、テイーチ
ングに長時間要し、かつミスも多くなるのが現状であ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the teaching performed while tracking the processing locus described above, it is very difficult to measure and determine the position and orientation for obtaining the processing locus, and it takes a considerable time. . In particular, when the three-dimensional work has a complicated shape, the number of teaching points increases, so that it takes a long time for teaching and more mistakes are present.

而して、多品種少量生産にあっては、段取り時間が長
くなると共に、生産効率を著しく低下させる主要因とな
っている。
Thus, in the case of high-mix low-volume production, the setup time is prolonged, and the production efficiency is a major factor that significantly reduces the production efficiency.

また、光学式センサ方式では、例えば表面状態がご
み、油,錆などにより一定でなく測定誤差が多いからケ
ガキ線の位置、姿勢を直接計測することは難かしい。
Also, in the optical sensor system, it is difficult to directly measure the position and orientation of the marking line because the surface condition is not constant due to dust, oil, rust, or the like, and there are many measurement errors.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、レーザ
加工機に備えられた加工ヘッドと着脱交換して使用され
る検出ヘッドよりなるワークにおける加工軌跡追尾装置
であって、前記検出ヘッドは、ワークに画かれたケガキ
線上の任意の点を含んで上記ワークに接した接平面と平
行な平面上でかつ前記点を通り前記接平面に垂直な線上
に発光体を備えると共に、上記発光体から前記ケガキ線
へ照射された照射光の反射光を受光する複数対の光位置
検出器を前記平面に備えてなり、上記複数対の光位置検
出器の検出値に基いて前記接平面と前記検出ヘッドとの
間の距離および接平面に対する検出ヘッドの傾きを演算
する演算部を設けてなるものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In view of the above-described conventional problems, the present invention includes a detection head that is used by being detachably replaced with a processing head provided in a laser processing machine. A tracking trajectory tracking device for a workpiece, wherein the detection head is on a plane parallel to a tangent plane including the arbitrary point on the marking line drawn on the workpiece and in contact with the workpiece and passing through the point; A light emitting body is provided on a line perpendicular to the light emitting body, and a plurality of pairs of light position detectors for receiving reflected light of irradiation light emitted from the light emitting body to the marking line are provided on the plane, and the plurality of light An arithmetic unit is provided for calculating a distance between the tangent plane and the detection head and a tilt of the detection head with respect to the tangent plane based on a detection value of a position detector.

(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図および第2図を参照するに、レーザ加工機Mに
おける床1面上に複数本例えば4本のコラム3が立設し
てある。該コラム3上には支持プレート5が載置してあ
る。支持プレート5の両側上の第1図において左右方向
であるX軸方向に複数本例えば2本のX軸ガイド7が取
付けられている。2本のX軸ガイド7間には複数本例え
ば2本のサポートプレート9を第2図において上下方向
であるY軸方向に取付けてあり、サポートプレート9は
X軸ガイド7をサポートしている。2本のX軸ガイド7
上にまたがってX軸方向に移動するX軸キャレッジ11が
取付けられ、該X軸キャレッジ11にはY軸キャレッジ13
が載せられている。Y軸キャレッジ13はX軸キャレッジ
11の脇に平行に設けられたガイド15面に沿ってY軸方向
に移動される。Y軸キャレッジ13のほぼ中央部にあって
鉛直方向であるZ軸方向にZ軸コラム17が取付けられ、
しかもZ軸コラム17はY軸キャレッジ13内に装着された
ガイドに沿ってZ軸方向に移動するようになっている。
Z軸コラム17の先端側には第1図に示されているように
加工ヘッド19が取付けられている。
Referring to FIG. 1 and FIG. 2, a plurality of, for example, four columns 3 are erected on one floor of a laser beam machine M. A support plate 5 is placed on the column 3. A plurality of, for example, two X-axis guides 7 are attached on both sides of the support plate 5 in the X-axis direction which is the left-right direction in FIG. A plurality of, for example, two support plates 9 are mounted between the two X-axis guides 7 in the Y-axis direction, which is the vertical direction in FIG. 2, and the support plates 9 support the X-axis guides 7. Two X-axis guides 7
An X-axis carriage 11 that moves in the X-axis direction is mounted on the X-axis carriage 11, and the X-axis carriage 11 has a Y-axis carriage 13.
Has been posted. Y axis carriage 13 is X axis carriage
It is moved in the Y-axis direction along a guide 15 surface provided parallel to the side of 11. A Z-axis column 17 is mounted in the Z-axis direction, which is substantially in the center of the Y-axis carriage 13 and is vertical,
In addition, the Z-axis column 17 moves in the Z-axis direction along a guide mounted in the Y-axis carriage 13.
A processing head 19 is mounted on the distal end side of the Z-axis column 17 as shown in FIG.

レーザビームは加工ヘッド19の先端に第1図に示す如
く取付けられたノズルチップ21から照射される。第2図
に示されているようにX軸ガイド7間およびサポートプ
レート9間にあっては下方に設けられたワーキングエリ
ア23内に立体的なワークW(以下、単にワークという)
が載置される。各装置を被うためのセフティキャビン25
が機械本体の周囲に設けられている。機械本体の外側に
は第1図および第2図に明らかな如く空圧ユニット装置
27,数値制御装置29およびレーザ発振器電源装置31が配
設され、数値制御装置29は図示省略のX軸,Y軸,Z軸,X軸
まわりに回転されるA軸およびY軸まわりに回転される
B軸の各駆動装置と連結され、各駆動軸を制御してい
る。第1図および第2図に示すように右側のサポートプ
レート9上にレーザ発振器ヘッド33が取付けられ、前記
レーザ発振器電源装置31に連結管35を介して連結されて
いる。
The laser beam is emitted from a nozzle tip 21 attached to the tip of the processing head 19 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, a three-dimensional work W (hereinafter simply referred to as a work) is provided in a working area 23 provided below between the X-axis guides 7 and between the support plates 9.
Is placed. Safety cabin 25 to cover each device
Are provided around the machine body. On the outside of the machine body, as shown in FIGS. 1 and 2, a pneumatic unit device
27, a numerical controller 29 and a laser oscillator power supply 31 are provided, and the numerical controller 29 is rotated around A-axis and Y-axis which are rotated around X-axis, Y-axis, Z-axis, X-axis (not shown). And is connected to each drive device of the B axis to control each drive shaft. As shown in FIGS. 1 and 2, a laser oscillator head 33 is mounted on the right support plate 9 and is connected to the laser oscillator power supply 31 via a connecting pipe 35.

なお、Z軸コラム17の下方部には加工ヘッド19が着脱
自在に取付けられているが、例えば、加工ヘッド19の代
りに本実施例の主要部である追尾装置の検出ヘッドHが
着脱自在に取付けられるようになっている。
A processing head 19 is detachably attached to a lower portion of the Z-axis column 17. For example, instead of the processing head 19, a detection head H of a tracking device, which is a main part of the present embodiment, is detachably attached. It can be attached.

第3図はワークWと追尾装置の検出ヘッドHの相対位
置関係を表わしたものである。第3図において、例えば
帽子形状のワークWには、予め加工すべき加工軌跡とし
てのケガキ線WLが例えば作業者によって画かれる。その
加工軌跡としてのケガキ線WLは詳細を後述する如く発光
材としてのりん光の塗料を溝内に充填して形成されてい
る。
FIG. 3 shows the relative positional relationship between the workpiece W and the detection head H of the tracking device. In FIG. 3, the example of the hat-shaped workpiece W, as Eka by scribe lines W L as processing locus to be processed in advance, for example, an operator. Its scribe line W L as machining path is formed by filling in the groove phosphorescence paint as as light-emitting material, which will be described in detail later.

今、そのケガキ線WLの点Pを加工すべき出発点とし、
その出発点Pを含んだ接平面をTとする。出発点Pの機
械座標系における座標軸をX,YおよびZ軸とすると共
に、接平面Tにおける座標軸をx,yおよびz軸とすると
接平面Tはx−y平面となる。
Now, as a starting point to be processed the point P of the scribe line W L,
A tangent plane including the starting point P is defined as T. When the coordinate axes of the starting point P in the machine coordinate system are X, Y, and Z axes, and the coordinate axes in the tangent plane T are the x, y, and z axes, the tangent plane T is an xy plane.

今、接平面Tに対して距離dだけ離れた位置に検出ヘ
ッドHの受光平面Rがあるとし、その受光平面Rの中心
点をQとする。その受光平面R上には、座標検出用の複
数のセンサ例えば4つのポジションセンシティブデバイ
スPSD(光位置検出器という)が90度おきに十文字に配
置してある。すなわち、4つのPSDは第3図に示す如
く、時計方向回りに順に配置してあり、PSD1とPSD3,PS
D2とPSD4とがそれぞれ一直線上の対称位置にある。
Now, it is assumed that the light receiving plane R of the detection head H is located at a position apart from the tangent plane T by a distance d, and the center point of the light receiving plane R is Q. On the light receiving plane R, a plurality of sensors for coordinate detection, for example, four position-sensitive devices PSD (referred to as optical position detectors) are arranged in a cross at intervals of 90 degrees. That is, the four PSD as shown in FIG. 3, Yes arranged in order in the clockwise direction, PSD 1 and PSD 3, PS
D 2 and PSD 4 are respectively symmetrical on a straight line.

前記受光平面Rの中心点Qを含み、前記接平面Tに平
行な平面をSとし、接平面Tのx,yおよびz軸にそれぞ
れ平行な平面Sの座標軸をx′,y′およびz′軸とす
る。さらに、前記検出ヘッドHの軸心線は点Pと点Qを
結んだ線PQとなり、線PQは前記接平面Tのx,yおよびz
軸に対して、それぞれα,βおよびγの角度の方向にあ
るものとする。
A plane including the center point Q of the light receiving plane R and parallel to the tangent plane T is represented by S, and coordinate axes of a plane S parallel to the x, y and z axes of the tangent plane T are x ′, y ′ and z ′. Axis. Further, the axis of the detection head H is a line PQ connecting the point P and the point Q, and the line PQ is the x, y and z of the tangent plane T.
Assume that they are at angles α, β and γ with respect to the axis, respectively.

PSD1〜PSD4を含んだ受光平面RのPSD1とPSD3を結んだ
直線とx′軸とのなす角をθx,PSD2とPSD4を結んだ直
線とy′軸とのなす角をθyとする。
'The angle between the axis theta x, straight line y connecting the PSD 2 and PSD 4' PSD 1 and the straight line and the x connecting the PSD 3 of the light receiving plane R containing PSD 1 ~PSD 4 the angle between the axis Is θ y .

ここで、4個のPSDすなわち、PSD1,PSD2,PSD3およ
びPSD4のそれぞれが均等な反射光を受けるようにするに
は、好ましくは、θx=θy=0となるように制御すれば
よい。すなわち、受光平面Rが平面Sと重なり、平面S
と接平面Tとは平行であるから、受光平面Rを接平面T
に対して平行に制御することによって、4つのPSDには
均等な反射光が得られることになる。
Here, four PSD i.e., to ensure that each PSD 1, PSD 2, PSD 3 and PSD 4 receives the uniform reflected light is preferably controlled to be θ x = θ y = 0 do it. That is, the light receiving plane R overlaps the plane S, and the plane S
And the tangent plane T are parallel to each other.
, The reflected light is evenly obtained in the four PSDs.

また、点Pは前述した如く、機械座標系のX,Yおよび
Z軸の座標を有しており、前記θx,θyを適当に制御す
れば、検出ヘッドHの軸心線PQのベクトル▲▼を任
意の方向に制御することができることは勿論である。
As described above, the point P has the coordinates of the X, Y, and Z axes in the machine coordinate system, and if the θ x and θ y are appropriately controlled, the vector of the axis PQ of the detection head H can be obtained. Of course, ▲ ▼ can be controlled in any direction.

而して、接平面Tに受光平面Rが平行になれば、ベク
トル▲▼はz軸に一致する。すなわち、ベクトル▲
▼は接平面Tに垂直となる。
Thus, if the light receiving plane R is parallel to the tangent plane T, the vector ▼ corresponds to the z-axis. That is, the vector ▲
▼ is perpendicular to the tangent plane T.

したがって、検出ヘッドHの受光平面Rを接平面Tに
対してdの距離だけ離れた位置を検出すると共に、前記
受光平面Rを接平面Tに対して平行にかつ検出ヘッドH
の軸心線PQを前記接平面Tのz軸に一致せしめるごとく
検出すれば、検出ヘッドHの位置と姿勢が加工軌跡に対
して常時一定に保持し制御することができる。
Therefore, a position where the light receiving plane R of the detection head H is separated from the tangent plane T by a distance d is detected, and the light receiving plane R is parallel to the tangent plane T and the detection head H
, The position and orientation of the detection head H can always be kept constant and controlled with respect to the machining trajectory.

前記検出ヘッドHでワークWの加工軌跡としてのケガ
キ線WL上における例えば点Pの位置と姿勢を検出する具
体的な手段を説明する前に、検出ヘッドHに使用される
PSDの原理について簡単に説明する。
Before describing the specific means for detecting the position and orientation of the scribe line W L for example a point on the P as a processing path of the workpiece W by the detection head H, it is used to detect the head H
The principle of PSD will be briefly described.

第4図は1つのPSDの断面構造を示している。第4図
において、PSDはシリコンなどからなる高抵抗Si基板
(i層)の高抵抗半導体の片面あるいは両面が均一な抵
抗層より形成されており、層の両端に信号取り出し用の
一対の電極A,Bが設けられている。表面層はPN接合をも
形成しており、光電効果を有している。
FIG. 4 shows a sectional structure of one PSD. In FIG. 4, the PSD is a high-resistance Si substrate (i-layer) made of silicon or the like and one or both surfaces of a high-resistance semiconductor are formed of a uniform resistance layer, and a pair of electrodes A for signal extraction are provided at both ends of the layer. , B are provided. The surface layer also forms a PN junction and has a photoelectric effect.

PSDの電極AおよびBの間の距離をL,抵抗をRLとし、
電極Aより光入射位置までの距離をX,その部分の抵抗を
Rxとする。光入射位置で発生した光生成電荷は、光の入
射エネルギーに比例する光電流として抵抗層に到達し、
それぞれの電極までの抵抗値に逆比例するように分割さ
れ、電極AおよびBより取り出される。入射光により生
成された光電流をIOとし、電極AおよびBに取り出され
る電流をIA,IBとすると、 となる。
The distance between the electrodes A and B of the PSD is L, the resistance is R L ,
The distance from the electrode A to the light incident position is X, and the resistance of that part is
Let it be R x . The photo-generated charges generated at the light incident position reach the resistance layer as a photocurrent proportional to the incident energy of the light,
It is divided so as to be in inverse proportion to the resistance value to each electrode, and extracted from the electrodes A and B. The photocurrent generated by the incident light and I O, the current extracted to the electrodes A and B I A, When I B, Becomes

抵抗層は均一であり、長さと抵抗値とが比例するとす
れば、上式は で表わされる。
Assuming that the resistance layer is uniform and the length is proportional to the resistance value, Is represented by

IA,IBの比を求めると、 となり、IA,IBの値から、入射エネルギーに無関係に光
の入射位置を知ることができるものである。
I A, when determining the ratio of I B, Next, in which I A, from the value of I B, can be known irrespective incident position of light incident energy.

上述した原理に基づくPSDを用いた検出ヘッドHでワ
ークWの位置および姿勢の計測について説明する。
Measurement of the position and orientation of the workpiece W by the detection head H using the PSD based on the above-described principle will be described.

第5図はワークWに対する検出ヘッドHの位置および
姿勢の状態を表わしている。
FIG. 5 shows the position and posture of the detection head H with respect to the workpiece W.

第5図において、第3図で説明した如く、受光平面R
の中心点Qに非可視光を発光する半導体レーザダイオー
ドLDが配置されている。しかも受光平面R上で中心点Q
を中心にしてそれぞれPSD1とPSD3,PSD2とPSD4とが対称
となるよう90度おきに十文字に配置されている。
In FIG. 5, as described with reference to FIG.
A semiconductor laser diode LD that emits invisible light is disposed at a central point Q of the laser diode. Moreover, the center point Q on the light receiving plane R
And PSD 1 and PSD 3, PSD 2 and PSD 4 respectively are arranged crosswise every 90 degrees so as to be symmetrical about the.

半導体レーザダイオードLDの第5図において下方近傍
にはレーザダイオードLDから発光されるレーザ光を集束
するための例えば凸状の投光レンズが、PSD1〜PSD4のそ
れぞれ下方近傍には反射されたレーザ光を受光するため
の例えば凸状の受光レンズが配置されている。さらに、
投光レンズ,受光レンズの下方近傍には、中央に孔をあ
けた例えば凸状のトンネルレンズが配置されている。
A semiconductor laser diode for example convex projection lens for focusing the laser beam emitted from the laser diode LD is below and in the vicinity in the fifth diagram of LD were reflected in each vicinity below the PSD 1 ~PSD 4 For example, a convex light receiving lens for receiving laser light is arranged. further,
In the vicinity of the lower part of the light projecting lens and the light receiving lens, for example, a convex tunnel lens having a hole in the center is arranged.

一方、ワークWには、第1図で説明した如く、ケガキ
線WLが画かれ、そのケガキ線WL上はほぼ乱反射面で形成
されている。
On the other hand, the workpiece W, as described in the first figure, Eka has scribe lines W L, on the scribe line W L are formed in substantially irregular reflection surface.

このように、ワークWに対して配置された検出ヘッド
Hにおいて、半導体レーザダイオードLDから発光された
レーザ光は投光レンズを通り、さらにトンネルレンズの
中央に貫通された孔を通って集光され、ワークWのケガ
キ線WL上のほぼ乱反射面に例えば0.2mmφ以下のスポッ
ト像がつくられる。
As described above, in the detection head H disposed with respect to the work W, the laser light emitted from the semiconductor laser diode LD passes through the light projecting lens, and is further condensed through the hole penetrated through the center of the tunnel lens. substantially irregular reflection surface, for example 0.2mmφ following spot image on the scribe line W L of the workpiece W is made.

ワークWのケガキ線WL上はほぼ乱反射面となっている
ことにより、光源より照射された面の照度が面の傾き角
度の余弦に比例し、かつ照射された面を新に光源として
見たとき、面内の点に輝度はどの方向から観測しても一
定である原理に基づいて、反射光は各受光レンズを通っ
て同一受光平面R上に配置されたPSD1〜PSD4に受光され
る。
By the scribe line W L of the workpiece W has a substantially irregular reflection surface, the illumination of the illuminated surface from the light source is proportional to the cosine of the tilt angle of the surface, and viewing the illuminated surface as a new light source when, based on the principle luminance is constant even when observed from any direction to a point in the plane, the reflected light is received by the PSD 1 ~PSD 4 which are arranged on the same light receiving plane R through the light receiving lens You.

PSD1〜PSD4は検出ヘッドH上の入射光点の位置を知る
センサであるから、その位置情報は第4図で説明したご
とき各PSDの両端に設けられた一対の電極A,Bに流れる電
流値で得られる。
Since PSD 1 ~PSD 4 is a sensor to know the position of the incident light spot on the detector head H, the positional information flows to the pair of electrodes A, B provided at both ends of each PSD such as described in Figure 4 It is obtained as a current value.

すなわち、PSD1およびPSD3のA,B電極の電流IA1
IB1,IA3,IB3はヘッドアンプHA1を通り、演算部Cに入
力される。同様に、PSD2およびPSD4のA,B電極の電流
IA2,IB2,IA4,IB4はヘッドアンプHA2を通り、演算部
Cに入力される。
That is, the current I A1 of the A and B electrodes of PSD 1 and PSD 3 ,
I B1, I A3, I B3 passes through the head amplifier HA 1, is input to the arithmetic unit C. Similarly, the current of the A and B electrodes of PSD 2 and PSD 4
I A2, I B2, I A4 , I B4 passes through the head amplifier HA 2, is input to the arithmetic unit C.

演算部Cでは、 の演算処理がなされることにより、 d=k×V(k:定数)となる。In the arithmetic unit C, Is performed, d = k × V (k: constant).

すなわち、検出ヘッドHの受光点となるPSDとワーク
Wのケガキ線WLとの距離dが求められる。
That is, the distance d between the scribe line W L of the PSD and the workpiece W to be receiving point of the detecting head H is obtained.

なお、上記式の で割るのは光量による影響を正規化処理するためのもの
である。
Note that the above equation The purpose of dividing by is to normalize the effect of the amount of light.

前記検出ヘッドHは前述したごとく、同一平面上に配
置された4つのPSDと、その各PSDの受光レンズと、半導
体レーザダイオードLDと、その半導体レーザダイオード
LDの投光レンズおよびトンネルレンズは予めセットして
組立てられており、前記受光レンズおよびトンネルレン
ズの焦点距離は予め決っているので、検出ヘッドHのワ
ークWに対する位置dの調整は、トンネルレンズの焦点
がワークWのケガキ線WL上に来るように行われることに
なる。
As described above, the detection head H includes four PSDs arranged on the same plane, a light receiving lens of each PSD, a semiconductor laser diode LD, and the semiconductor laser diode.
The light projecting lens and the tunnel lens of the LD are set and assembled in advance, and the focal lengths of the light receiving lens and the tunnel lens are predetermined. Therefore, the adjustment of the position d of the detection head H with respect to the work W is performed by adjusting the position of the tunnel lens. focus so that is performed to come on the marking line W L of the workpiece W.

検出ヘッドHにおける姿勢の計測を説明すると、第3
図で説明した如く、PSD1とPSD3を結んだ直線,PSD2とPS
D4を結んだ直線をそれぞれワークWのケガキ線WL上の点
Pに対する接平面Tのx軸,y軸に対して傾きをθx,θy
とすれば、 θx=(IA1+IB1)−(IA3+IB3)=nx×V θy=(IA2+IB2)−(IA4+IB4)=ny×V となり、距離dと同様に、傾きθx,θyが求められる。
The measurement of the attitude of the detection head H will be described.
As explained in the figure, a straight line connecting PSD 1 and PSD 3 , PSD 2 and PS
X-axis tangent plane T D 4 a straight line connecting for point P on the scribe line W L of each work is W, the inclination to the y-axis theta x, theta y
If, θ x = (I A1 + I B1) - (I A3 + I B3) = n x × V θ y = (I A2 + I B2) - (I A4 + I B4) = n y × V , and the distance d Similarly, the inclinations θ x and θ y are obtained.

但し、nx,ny:定数,V:電圧 この傾きθx,θyが追尾制御装置Tに入力されて処理
される。
However, n x, n y: constant, V: voltage The inclination θ x, θ y is processed is input to the tracking control unit T.

次に、ワークW上に第3図で示した如くケガキ線WLを画
き、第5図に示した如くケガキ線WLをほぼ発光面に形成
すべく、例えばケガキ線WLを画いた溝にりん光の塗料WT
を充填する。
Next, as shown in FIG. 3 on the workpiece W Egaki the scribe line W L, to form a substantially light-emitting surface of the scribe line W L as shown in FIG. 5, for example Egai the scribe line W L groove Phosphorescent paint W T
Fill.

前記溝にりん光の塗料WTを充填する手段としては、第
6図に示した如く例えばりん光の塗料WTを充填したシリ
ンダ37が使用される。シリンダ37の先端にはニードル39
が設けてあり、そのニードル39からりん光の塗料WTが吐
出されるようになっている。
As a means for filling the coating material W T phosphorescent into the groove, a cylinder 37 filled with paint W T of as shown in FIG. 6 for example phosphorescence is used. Needle 39 at the tip of cylinder 37
Is is provided with, so that the coating material W T of the needle 39 Kararin light is ejected.

シリンダ37の後端にはチューブ41を介して流量をコン
トロールするディスペンサー43が接続してあり、そのデ
イスペンサー43には、チューブ45を介してフイルタレギ
ュレータ47が接続してある。また、そのフイルタレギュ
レータ47にはチューブ49を介して図示省略のエア源が接
続されている。
A dispenser 43 for controlling the flow rate is connected to the rear end of the cylinder 37 via a tube 41, and a filter regulator 47 is connected to the dispenser 43 via a tube 45. Further, an air source (not shown) is connected to the filter regulator 47 via a tube 49.

前記シリンダ37の一部第6図において右側壁には、ス
イッチ51が設けてあり、そのスイッチ51はケーブル53を
介して前記デイスペンサー43に接続されている。
A switch 51 is provided on a right side wall of a part of the cylinder 37 in FIG. 6, and the switch 51 is connected to the dispenser 43 via a cable 53.

上記構成により、作業者がシリンダ37を手に持ち、ス
イッチ51を手動操作することによってエアが図示省略の
エア源からチューブ49,フイルタレギュレータ47および
チューブ45を介してデイスペンサー43に送られ、そのデ
イスペンサー43でエアの流量を調整し、チューブ41を介
してシリンダ37内に供給される。シリンダ37に供給され
たエアにより、シリンダ37内に充填されているりん光の
塗料が描画速度に合わせて塗料の吐出量を微細にコント
ロールしてニードル39から吐き出されて、前記ワークW
のケガキ線WLの溝内に充填されて例えば0.5〜0.8mm程度
の加工軌跡が画かれることになる。
With the above configuration, the operator holds the cylinder 37 in his hand and manually operates the switch 51 to send air from an air source (not shown) to the dispenser 43 via the tube 49, the filter regulator 47, and the tube 45. The flow rate of the air is adjusted by the dispenser 43, and the air is supplied into the cylinder 37 via the tube 41. By the air supplied to the cylinder 37, the phosphorescent paint filled in the cylinder 37 is discharged from the needle 39 by finely controlling the discharge amount of the paint in accordance with the drawing speed, and the work W
Becomes filled in the groove of the scribe line W L are for example, the machining path of about 0.5~0.8mm is fractionated.

前記シリンダ37は作業者が手に持って操作した例を説
明したが、シリンダ37をロボットハンドに装着して描画
することも可能である。
Although an example has been described in which the operator operates the cylinder 37 while holding it with the hand, the cylinder 37 may be attached to a robot hand for drawing.

前記りん光の塗料は例えば非可視光としての赤外線に
反応して赤色のりん光を発する塗料が用いられる。ま
た、りん光の代りに蛍光の塗料を用いてもよい。りん光
の塗料としては、例えばZn Sに特殊成分を混合した塗料
が用いられる。この場合には、紫外線を常時当ててお
き、そこに赤外線が当たると赤く見えるものである。
As the phosphorescent paint, for example, a paint that emits red phosphorescent light in response to infrared rays as invisible light is used. Further, a fluorescent paint may be used instead of the phosphorescent light. As the phosphorescent paint, for example, a paint obtained by mixing ZnS with a special component is used. In this case, ultraviolet light is always applied, and when it is irradiated with infrared light, it looks red.

ワークWの予め画かれたケガキ線WLの溝内に例えばりん
光の塗料WTをシリンダ37で充填した後、追尾装置として
の検出ヘッドHをケガキ線WLの出発点P上に移動させ
て、点Pを含んだ接平面Tに対して検出ヘッドHの位置
dを調整する。すなわち、点Pの接平面Tに対してトン
ネルレンズの焦点を合わせた距離dと、上記θx=θy
0すなわち、検出ヘッドHを接平面Tの垂直方向に姿勢
を制御して、その位置および姿勢のデータを追尾制御装
置Tで処理する。
After the pre Eka paint W T of e.g. phosphorescence in the groove of the scribe line W L of the workpiece W was filled in the cylinder 37, moves the detection head H as tracking devices on the starting point P of the scribe line W L Then, the position d of the detection head H is adjusted with respect to the tangent plane T including the point P. That is, the distance d at which the focal point of the tunnel lens is focused on the tangent plane T of the point P, and the above θ x = θ y =
0, that is, the posture of the detection head H is controlled in the direction perpendicular to the tangent plane T, and the data of the position and posture are processed by the tracking control device T.

検出ヘッドHは距離dを一定に保ちながら、常時ワー
クWのケガキ線WLのほぼ発光面上を垂直に倣って逐次移
動されることになる。
While maintaining the detection head H is the distance d constant, is to be moved sequentially in substantially follow the above light-emitting surface perpendicular scribe lines W L always work W.

そこで、一定のサンプリングタイムを設定し、加工軌
跡としてのケガキ線WL上のポイントデータを得て、その
ポイントデータは演算部Cで処理される。
Therefore, by setting the predetermined sampling time, with the point data on scribe lines W L as a processing path, the point data is processed by the arithmetic unit C.

このとき、サンプリングタイムは一定であるから、検
出ヘッドHの動きが速い場合には、トレースポイント間
は大きく、遅い場合にはポイント間が小さくなり、より
細密なトレースを行うことができる。
At this time, since the sampling time is constant, when the movement of the detection head H is fast, the distance between trace points is large, and when the movement of the detection head H is slow, the distance between points is small, so that a finer trace can be performed.

ワークWにおける複雑な形状の部分は検出ヘッドの動
きは遅くなる。したがって、その場合のトレースポイン
トは必然的に細かくなり、逆に直線部分は粗くなる。
The portion of the workpiece W having a complicated shape causes the detection head to move slowly. Therefore, the trace points in that case are necessarily finer, and conversely, the straight line portions are coarser.

而して、検出ヘッドHのトレースポイントの各座標が
演算部Cで処理されて、この処理されたデータが前記レ
ーザ加工機Mにおける追尾機能をもった数値制御装置29
に転送されると共に、レーザ加工機Mの機械座標系に補
正処理される。次いで、検出ヘッドHを取外して加工ヘ
ッド19を取付け、さらに加工すべきワークWを、予めデ
ータを取ったなワークと同じようにセットして、トレー
スすなわち、ティーチングしたデータを用いてレーザ加
工機MをX,Y,Z,AおよびB軸に制御して加工を施せば、
均一な倣い加工ができる。
Thus, each coordinate of the trace point of the detection head H is processed by the arithmetic unit C, and the processed data is used as a numerical control device 29 having a tracking function in the laser beam machine M.
And correction processing is performed on the machine coordinate system of the laser beam machine M. Next, the detection head H is removed, the processing head 19 is attached, and the work W to be further processed is set in the same manner as the work for which data has been previously collected, and the laser processing machine M is traced, that is, using the teaching data. Is controlled by X, Y, Z, A and B axes,
Uniform copying can be performed.

なお、上記検出ヘッドHをトレース例えばティーチン
グする際、ケガキ線WLに対してジグザグ状に走行し、4
つのPSDにおける強度の和を平均した値により制御して
各測定点の位置を検出している。
Note that when tracing example teaching the detection head H, travels in a zigzag manner with respect to the marking line W L, 4
The position of each measurement point is detected by controlling the average value of the sum of the intensities of the two PSDs.

このように、ワークWのケガキ線WLをほぼ発光面とし
て形成し、検出ヘッドHをケガキ線WL上におけるティー
チングポイント上から一定の距離dで保持しながら、か
つ検出ヘッドHの姿勢を各ティーチングポイントの接平
面に対して垂直方向に制御できるようにしたことから、
追尾装置としての検出ヘッドHの自動追尾が容易にな
る。
Thus, to form a scribe line W L of the workpiece W as a nearly emission surface, while retaining the detecting head H from the teaching point on the marking line W L at a constant distance d, and the posture of the detecting head H each Because it can be controlled in the vertical direction to the tangent plane of the teaching point,
Automatic tracking of the detection head H as a tracking device is facilitated.

その結果、ワークの例えばトリミングまたは穴加工の
加工軌跡のティーチングを自動的に行うことができ、テ
ィーチング時間を大幅に短縮することができる。なお、
例えばりん光の塗料の幅はケガキ線の幅と同一であるか
ら、精度のよい計測ができるので、ティーチング精度も
良好となる。
As a result, teaching of a work locus of, for example, trimming or drilling of a workpiece can be automatically performed, and teaching time can be significantly reduced. In addition,
For example, since the width of the phosphorescent paint is the same as the width of the marking line, accurate measurement can be performed, so that teaching accuracy is also improved.

さらに、加工規制としてのケガキ線WLを目視可能な発
光材例えばりん光の塗料を充填して形成してあるから、
非可視光が加工軌跡上に照射されると、りん光の塗料が
赤く目視できるので、例えば夜など暗いところでケガキ
線W上のスポット位置が容易に確認できる。しかも、自
動追尾の状況を眼でフォローできるので作業が簡便にな
り、ミスも少なくなる。
Further, since the scribe lines W L as processing regulation is formed by filling a visible light emission material e.g. phosphorescence paint,
When the invisible light is irradiated on the processing locus, the phosphorescent paint can be visually observed in red, so that the spot position on the marking line W can be easily confirmed in a dark place such as at night. In addition, since the status of the automatic tracking can be followed with the eyes, the operation is simplified, and errors are reduced.

なお、この発明は前述した実施例に限定されることな
く、適宜の変更を行うことにより、その他の態様で実施
し得るものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be embodied in other modes by making appropriate changes.

[発明の効果] 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、レーザ加工機(M)に備えられた加工
ヘッド(19)と着脱交換して使用される検出ヘッド
(H)よりなるワークにおける加工軌跡追尾装置であっ
て、前記検出ヘッド(H)は、ワーク(W)に画かれた
ケガキ線(WL)上の任意の点(P)を含んで上記ワーク
(W)に接した接平面(T)と平行な平面(S)上でか
つ前記点(P)を通り前記接平面(T)に垂直な線(P
Q)上に発光体(LD)を備えると共に、上記発光体(L
D)から前記ケガキ線(WL)へ照射された照射光の反射
光を受光する複数対の光位置検出器(PSD)を前記平面
(S)に備えてなり、上記複数対の光位置検出器(PS
D)の検出値に基いて前記接平面(T)と前記検出ヘッ
ド(H)との間の距離および接平面(T)に対する検出
ヘッド(H)の傾きを演算する演算部(C)を設けてな
るものである。
[Effects of the Invention] As can be understood from the above description of the embodiments, in short, the present invention relates to a detection head ( H), wherein the detection head (H) includes an arbitrary point (P) on a marking line (W L ) drawn on the work (W). W) on a plane (S) parallel to the tangent plane (T) tangent to the tangent plane (T) and passing through the point (P) and perpendicular to the tangent plane (T).
Q) A light-emitting body (LD) is provided on top of the light-emitting body (L
D) a plurality of pairs of optical position detectors (PSDs) for receiving reflected light of irradiation light emitted from the marking line (W L ) to the marking line (W L ) on the plane (S); Vessel (PS
A calculation unit (C) for calculating a distance between the tangent plane (T) and the detection head (H) and a tilt of the detection head (H) with respect to the tangent plane (T) based on the detection value of D); It is.

上記構成より明らかなように、本発明においては、検
出ヘッドHはレーザ加工機における加工ヘッド19と着脱
交換して使用されるものであって、ワークWに画かれた
ケガキ線上の任意の点Pを含んでワークWに接した接平
面Tと平行な面S上で前記点Pを通り前記接平面Tに直
交する線PQ上には発光体を備えると共に、発光体から前
記ケガキ線に照射された照射光の反射光を受光する複数
対の光位置検出器を前記平面S上に備えた構成である。
そして、前記複数対の光位置検出器の検出値に基いて前
記接平面からの距離および接平面に対する検出ヘッドH
の傾きを演算する演算部を備えている。
As is clear from the above configuration, in the present invention, the detection head H is used by being detached and replaced with the processing head 19 in the laser processing machine, and is provided at an arbitrary point P on the marking line drawn on the workpiece W. A light emitter is provided on a line PQ passing through the point P and orthogonal to the tangent plane T on a plane S parallel to a tangent plane T in contact with the workpiece W, and is irradiated from the light emitter to the marking line. A plurality of pairs of optical position detectors for receiving reflected light of the irradiated light are provided on the plane S.
Then, based on the detection values of the plurality of pairs of optical position detectors, the distance from the tangent plane and the detection head H with respect to the tangent plane
Is provided.

したがって、本発明によれば、レーザ加工機の加工ヘ
ッド19によってレーザ加工を行う場合と同様の条件でも
って検出ヘッドHによりケガキ線の検出を行うことがで
き、レーザ加工機によってレーザ加工を行う際の加工軌
跡のティーチングを自動的にかつ正確に行うことができ
るものである。
Therefore, according to the present invention, the marking head can be detected by the detection head H under the same conditions as when laser processing is performed by the processing head 19 of the laser processing machine. The teaching of the machining locus can be automatically and accurately performed.

すなわち、レーザ加工機における加工ヘッド19に代え
て検出ヘッドHを用いてケガキ線のティーチングを行う
とき、ワークから検出ヘッドHまでの距離を一定に制御
し、かつワークに対して検出ヘッドHの軸心を常に法線
方向に維持してのティーチングが可能であり、ティーチ
ング後には再び加工ヘッド19に交換してレーザ加工を行
えば良いものであり、ティーチング後の再現性が良いも
のである。
That is, when teaching a marking line using the detection head H in place of the processing head 19 in the laser processing machine, the distance from the work to the detection head H is controlled to be constant, and the axis of the detection head H with respect to the work is controlled. Teaching can be performed while keeping the heart in the normal direction at all times. After teaching, it is sufficient to replace the processing head 19 again and perform laser processing, and the reproducibility after teaching is good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明を実施した一実施例のレーザ加工機の
正面図、第2図は第1図における平面図である。 第3図はこの発明を説明するためのワークと追尾装置検
出ヘッドの相対位置関係を表わした図である。第4図は
この発明に使用される検出ヘッドの原理を説明するため
の説明図である。 第5図はこの発明を説明するための説明図である。 第6図はワークの加工軌跡をほぼ発光面を形成するため
に使用される塗料を充填する装置の一例を示す図であ
る。 [図面の主要な部分を表わす符号の説明] W……ワーク WL……ケガキ線 WT……りん光の塗料 H……検出ヘッド T……接平面 R……受光平面 PSD……ホジションセンシティブデバィス LD……半導体レーザダイオード C……演算部
FIG. 1 is a front view of a laser beam machine according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG. FIG. 3 is a diagram showing a relative positional relationship between a work and a tracking device detection head for explaining the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the principle of the detection head used in the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the present invention. FIG. 6 is a view showing an example of an apparatus for filling a paint used for forming a light emitting surface substantially along a processing locus of a workpiece. [Explanation of reference numerals indicating main parts of drawings] W: Work W L: Marking line W T: Phosphorescent paint H: Detection head T: Tangent plane R: Light receiving plane PSD: Position sensitive Device LD: Semiconductor laser diode C: Operation unit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ加工機(M)に備えられた加工ヘッ
ド(19)と着脱交換して使用される検出ヘッド(H)よ
りなるワークにおける加工軌跡追尾装置であって、 前記検出ヘッド(H)は、ワーク(W)に画かれたケガ
キ線(WL)上の任意の点(P)を含んで上記ワーク
(W)に接した接平面(T)と平行な平面(S)上でか
つ前記点(P)を通り前記接平面(T)に垂直な線(P
Q)上に発光体(LD)を備えると共に、上記発光体(L
D)から前記ケガキ線(WL)へ照射された照射光の反射
光を受光する複数対の光位置検出器(PSD)を前記平面
(S)に備えてなり、上記複数対の光位置検出器(PS
D)の検出値に基いて前記接平面(T)と前記検出ヘッ
ド(H)との間の距離および接平面(T)に対する検出
ヘッド(H)の傾きを演算する演算部(C)を設けてな
ることを特徴とするワークにおける加工軌跡追尾装置。
1. A device for tracking a machining trajectory on a workpiece, comprising a detection head (H) used by being detachably replaced with a processing head (19) provided in a laser processing machine (M), wherein the detection head (H) ) Is on a plane (S) parallel to a tangent plane (T) in contact with the work (W) including an arbitrary point (P) on the marking line (W L ) drawn on the work (W). And a line (P) passing through the point (P) and perpendicular to the tangent plane (T).
Q) A light-emitting body (LD) is provided on top of the light-emitting body (L
D) a plurality of pairs of optical position detectors (PSD) for receiving reflected light of irradiation light emitted from the marking line (W L ) to the marking line (W L ) on the plane (S); Vessel (PS
A calculation unit (C) for calculating a distance between the tangent plane (T) and the detection head (H) and a tilt of the detection head (H) with respect to the tangent plane (T) based on the detection value of D); A machining path tracking device for a workpiece, comprising:
JP62016132A 1987-01-28 1987-01-28 Machine path tracking device Expired - Lifetime JP2593464B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62016132A JP2593464B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Machine path tracking device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62016132A JP2593464B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Machine path tracking device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63184810A JPS63184810A (en) 1988-07-30
JP2593464B2 true JP2593464B2 (en) 1997-03-26

Family

ID=11907965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62016132A Expired - Lifetime JP2593464B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Machine path tracking device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2593464B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022202797A1 (en) 2021-03-26 2022-09-29 株式会社アマダ Laser machining device and laser machining method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5584287A (en) * 1978-12-20 1980-06-25 Hitachi Ltd Laser working apparatus
JPS5933477B2 (en) * 1981-07-08 1984-08-16 工業技術院長 Laser processing equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022202797A1 (en) 2021-03-26 2022-09-29 株式会社アマダ Laser machining device and laser machining method

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63184810A (en) 1988-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4825091A (en) Optoelectronic distance sensor with visible pilot beam
US4822163A (en) Tracking vision sensor
JP2004198330A (en) Method and apparatus for detecting position of subject
JPS59501540A (en) automatic welding system
US6588868B1 (en) Marking apparatus
JP2687154B2 (en) 3D position measuring device
JP3504936B2 (en) Micro positioning system
US9866322B2 (en) Laser receiver
CN110500986A (en) Determine the method, system and unthreaded hole operating system of turntable rotation center line position
JP2593464B2 (en) Machine path tracking device
US7593118B2 (en) Optical guide and online control of a tool
JP2593463B2 (en) Processing path tracking device for three-dimensional work
JP2567425B2 (en) 3D thermal cutting machine
JPS5991308A (en) Method for detecting surface configuration
JPH0474642B2 (en)
JPS6221486A (en) Control method for rotation of sensor
CN107414287A (en) A kind of laser welding defocus amount determining device and assay method
JP7115684B2 (en) Mobile body, positioning method, and positioning system
JPH03226383A (en) Device for teaching robot for spot welding
JPS6211981B2 (en)
KR20220144664A (en) Droplet information measuring apparatus and substrate treating system including the same
JPH0677865B2 (en) Laser processing machine equipped with laser optical axis deviation detection device
JPS61104209A (en) Straightness detecting apparatus
JP2503533Y2 (en) Vehicle position / speed detector
JPS6067807A (en) Controlling method of profiling action in non-contacting pattern measurement