JP2638017B2 - レーザビーム・スキャナ - Google Patents
レーザビーム・スキャナInfo
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- JP2638017B2 JP2638017B2 JP62320983A JP32098387A JP2638017B2 JP 2638017 B2 JP2638017 B2 JP 2638017B2 JP 62320983 A JP62320983 A JP 62320983A JP 32098387 A JP32098387 A JP 32098387A JP 2638017 B2 JP2638017 B2 JP 2638017B2
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- Japan
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- laser beam
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザトリミング装置など各種レーザ加工
装置に使用されるレーザビーム・スキャナに関し、特に
ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナを用いたもの
に関する。
装置に使用されるレーザビーム・スキャナに関し、特に
ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナを用いたもの
に関する。
（従来の技術） 各種のレーザ加工装置で使用されるレーザビーム・ス
キャナの一つとして、ガルバノメータ型スキャナがあ
る。
キャナの一つとして、ガルバノメータ型スキャナがあ
る。
従来、ガルバノメータ型スキャナにおける位置制御に
は、走査ミラーの回転軸側と、これに対向する固定部側
に電極対を設置し、この電極対間の静電容量の変化に基
づき、回転角を検出して、制御するキャパシタンス・セ
ンサ方式が利用されている。
は、走査ミラーの回転軸側と、これに対向する固定部側
に電極対を設置し、この電極対間の静電容量の変化に基
づき、回転角を検出して、制御するキャパシタンス・セ
ンサ方式が利用されている。
（発明が解決しようとする問題点） 上記従来のキャパシタンス・センサ方式では、センサ
出力の安定化のために、温度制御を行っている。しか
し、その安定方式はレーザビームの位置をフィードバッ
クして行う方式ではない。そこで、従来のレーザビーム
・スキャナでは、周囲温度の変動，経時変化等により、
キャパシタンスセンサの出力変化が生じた場合、その変
化量がレーザビームの位置のずれとなり、レーザビーム
の位置決めの安定性が劣化する。
出力の安定化のために、温度制御を行っている。しか
し、その安定方式はレーザビームの位置をフィードバッ
クして行う方式ではない。そこで、従来のレーザビーム
・スキャナでは、周囲温度の変動，経時変化等により、
キャパシタンスセンサの出力変化が生じた場合、その変
化量がレーザビームの位置のずれとなり、レーザビーム
の位置決めの安定性が劣化する。
レーザビームの位置による閉ループ制御を行うリニア
モータを用いたXYテーブル型レーザビーム・スキャナの
場合には、ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナに
比べてレーザビーム位置を安定に制御できる。しかし、
XYテーブル型レーザビーム・スキャナには位置決め速度
が遅く、構造が複雑であるという問題がある。
モータを用いたXYテーブル型レーザビーム・スキャナの
場合には、ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナに
比べてレーザビーム位置を安定に制御できる。しかし、
XYテーブル型レーザビーム・スキャナには位置決め速度
が遅く、構造が複雑であるという問題がある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、レーザ光源から出射されたレーザビームを反射する
走査ミラーが回転軸に固定されたガルバノメータと、該
ガルバノメータの回転軸の回転角度を命令により制御す
る制御手段とを有し、被照射物の所望の位置にレーザビ
ームを照射するレーザビーム・スキャナにおいて： ２つの基準光源と基準位置検出装置とを備え、 前記基準光源は、可視光領域の基準光を出射する光源
であり、前記レーザビームを前記被照射物へ導く光学系
により該レーザビームの進行方向とは逆の方向へ該基準
光を導く位置に配置されており、 前記基準位置検出装置は、ビデオカメラ及び基準位置
検出回路を有し、 前記光学系は、前記レーザビームを全反射させ、前記
基準光を透過させる反射鏡を有し、 前記ビデオカメラは、前記反射鏡を透過した前記基準
光の映像を生成し、 前記基準位置検出回路は、前記ビデオカメラの映像に
おける予め定められた基準位置と前記基準光の位置との
ずれ量を検出し、 前記基準位置は、前記光学系において前記レーザビー
ムの軸を前記基準光の軸に一致させるように、前記カル
バノメータの回転軸を所定角度だけ回転させるように前
記命令を与えたとき、前記光学系を介して該ビデオカメ
ラに導かれる該基準光の前記映像における予定位置であ
り； 前記制御手段は、前記ずれ量により前記レーザビーム
の照射位置の誤差を算出し、該誤差を補正する回転角度
を見込んで前記命令をする ことを特徴とする。
は、レーザ光源から出射されたレーザビームを反射する
走査ミラーが回転軸に固定されたガルバノメータと、該
ガルバノメータの回転軸の回転角度を命令により制御す
る制御手段とを有し、被照射物の所望の位置にレーザビ
ームを照射するレーザビーム・スキャナにおいて： ２つの基準光源と基準位置検出装置とを備え、 前記基準光源は、可視光領域の基準光を出射する光源
であり、前記レーザビームを前記被照射物へ導く光学系
により該レーザビームの進行方向とは逆の方向へ該基準
光を導く位置に配置されており、 前記基準位置検出装置は、ビデオカメラ及び基準位置
検出回路を有し、 前記光学系は、前記レーザビームを全反射させ、前記
基準光を透過させる反射鏡を有し、 前記ビデオカメラは、前記反射鏡を透過した前記基準
光の映像を生成し、 前記基準位置検出回路は、前記ビデオカメラの映像に
おける予め定められた基準位置と前記基準光の位置との
ずれ量を検出し、 前記基準位置は、前記光学系において前記レーザビー
ムの軸を前記基準光の軸に一致させるように、前記カル
バノメータの回転軸を所定角度だけ回転させるように前
記命令を与えたとき、前記光学系を介して該ビデオカメ
ラに導かれる該基準光の前記映像における予定位置であ
り； 前記制御手段は、前記ずれ量により前記レーザビーム
の照射位置の誤差を算出し、該誤差を補正する回転角度
を見込んで前記命令をする ことを特徴とする。
（作用） 上述した従来のガルバノメータ型レーザビーム・スキ
ャナでは、走査ミラーの回転角を検出してレーザビーム
を制御する開ループ方式であったが、本発明は走査ミラ
ーの回転角による制御に加えて、レーザビームの位置に
相当する基準光の位置を検出してフィードバックするの
で、一種の閉ループ制御方式であり、制御が安定で精度
も高い。
ャナでは、走査ミラーの回転角を検出してレーザビーム
を制御する開ループ方式であったが、本発明は走査ミラ
ーの回転角による制御に加えて、レーザビームの位置に
相当する基準光の位置を検出してフィードバックするの
で、一種の閉ループ制御方式であり、制御が安定で精度
も高い。
（実施例） 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例のレーザビーム・ス
キャナを含むレーザ加工装置の構成を示すブロック図、
第２図（ａ），（ｂ）は第１図の基準位置検出回路21に
より基準位置を検出する方法の原理を示す図、第３図は
その基準位置検出回路21の構成を示すブロック図であ
る。第１図において、レーザ光の経路は点線で、可視光
の経路は１点鎖線でそれぞれ示してある。このレーザ加
工装置は、Nd:YAGレーザ光源１、レーザ光制御装置２、
ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナ３、基準位置
検出装置４、動作制御装置５を備えている。
キャナを含むレーザ加工装置の構成を示すブロック図、
第２図（ａ），（ｂ）は第１図の基準位置検出回路21に
より基準位置を検出する方法の原理を示す図、第３図は
その基準位置検出回路21の構成を示すブロック図であ
る。第１図において、レーザ光の経路は点線で、可視光
の経路は１点鎖線でそれぞれ示してある。このレーザ加
工装置は、Nd:YAGレーザ光源１、レーザ光制御装置２、
ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナ３、基準位置
検出装置４、動作制御装置５を備えている。
レーザ光源１から出射されたレーザビームは、ビーム
エキスパンダ６でビーム径を化拡大されたのち、ダイク
ロイックミラー18で反射され、ガルバノメータ型レーザ
ビーム・スキャナ３に導かれ、ガルバノメータ型レーザ
ビーム・スキャナ３において、走査ミラー8,10により偏
向されたのち、ｆ−θレンズ11を通過して、ダイクロイ
ックミラー12で反射され、被加工物13上の所望の加工位
置に照射される。ダイクロイックミラー12は赤外光であ
るレーザ光を全反射し、可視光を約半分程度反射する。
また、ダイクロイックミラー18は赤外光であるレーザ光
を全反射し、可視光を透過する。
エキスパンダ６でビーム径を化拡大されたのち、ダイク
ロイックミラー18で反射され、ガルバノメータ型レーザ
ビーム・スキャナ３に導かれ、ガルバノメータ型レーザ
ビーム・スキャナ３において、走査ミラー8,10により偏
向されたのち、ｆ−θレンズ11を通過して、ダイクロイ
ックミラー12で反射され、被加工物13上の所望の加工位
置に照射される。ダイクロイックミラー12は赤外光であ
るレーザ光を全反射し、可視光を約半分程度反射する。
また、ダイクロイックミラー18は赤外光であるレーザ光
を全反射し、可視光を透過する。
基準位置補正を行なわない通常時には、照明光源14a,
14bから照射された照射光（可視光）は被加工物13上よ
り反射され、ダイクロイックミラー12にて反射され、ｆ
−θレンズ11、走査ミラー10,8を介してダイクロイック
ミラー18を透過し、レンズ19にて集光され、ビデオカメ
ラ20にて撮像され、ビデオモニタ22上にレーザビーム位
置として映し出される。
14bから照射された照射光（可視光）は被加工物13上よ
り反射され、ダイクロイックミラー12にて反射され、ｆ
−θレンズ11、走査ミラー10,8を介してダイクロイック
ミラー18を透過し、レンズ19にて集光され、ビデオカメ
ラ20にて撮像され、ビデオモニタ22上にレーザビーム位
置として映し出される。
基準位置補正を行う時には、照明光源14a,14bは、動
作制御装置５より、スキャナ制御回路17を介して消燈さ
れ、基準光源15が点燈される。またスキャナ制御回路17
は、動作制御装置５の指令により、基準光源15の市と思
われる位置にガルバノメータ7,9を制御し、走査ミラー
8,10を偏向させる。基準光源15から出射される基準光
は、ダイクロイックミラー12を透過した後、ｆ−θレン
ズ11を通過し、走査ミラー10,8を介して、ダイクロイッ
クミラー18を通過し、レンズ19にて集光され、ビデオカ
メラ20にて撮像され、基準位置検出回路21にビデオ信号
204として入力される。基準位置検出回路21は、第２図
（ａ），（ｂ）に示すように、予め設定してある比較レ
ベル203とビデオ信号204とを比較し、ビデオ信号204が
比較レベル203を越える期間に高電位レベルとなる基準
位置信号205を生成する。基準位置検出回路21は、基準
光の位置情報として垂直方向にはNI＝（n1＋n2）/2サイ
クル、水平方向にはTI＝T1＋T2）/2秒を抽出する。その
後、動作制御装置５の指令によりスキャナ制御回路17は
基準光源15を消燈し、基準光源16を点燈する。またスキ
ャナ制御回路17は、動作制御回路５の指令により、基準
光源16の位置と思われる位置にガルバノメータ7,9を制
御し、走査ミラー8,10を偏向させる。以下、上述と同様
の経過をたどり、NII,TIIの位置情報を得る。このと
き、予め設定してある位置の基準値をN0,T0とし、位置
決めすべき位置座標を（X,Y）とし、補正を加えた位置
座標を（x,y）とすると、x,yは なる式で算出される。但し、Cx,Cyはこの光学系に固有
の定数、（XI,YI）は基準光源15の位置決めすべき座
標、（XII,YII）は基準光源16の位置決めすべき座標と
する。
作制御装置５より、スキャナ制御回路17を介して消燈さ
れ、基準光源15が点燈される。またスキャナ制御回路17
は、動作制御装置５の指令により、基準光源15の市と思
われる位置にガルバノメータ7,9を制御し、走査ミラー
8,10を偏向させる。基準光源15から出射される基準光
は、ダイクロイックミラー12を透過した後、ｆ−θレン
ズ11を通過し、走査ミラー10,8を介して、ダイクロイッ
クミラー18を通過し、レンズ19にて集光され、ビデオカ
メラ20にて撮像され、基準位置検出回路21にビデオ信号
204として入力される。基準位置検出回路21は、第２図
（ａ），（ｂ）に示すように、予め設定してある比較レ
ベル203とビデオ信号204とを比較し、ビデオ信号204が
比較レベル203を越える期間に高電位レベルとなる基準
位置信号205を生成する。基準位置検出回路21は、基準
光の位置情報として垂直方向にはNI＝（n1＋n2）/2サイ
クル、水平方向にはTI＝T1＋T2）/2秒を抽出する。その
後、動作制御装置５の指令によりスキャナ制御回路17は
基準光源15を消燈し、基準光源16を点燈する。またスキ
ャナ制御回路17は、動作制御回路５の指令により、基準
光源16の位置と思われる位置にガルバノメータ7,9を制
御し、走査ミラー8,10を偏向させる。以下、上述と同様
の経過をたどり、NII,TIIの位置情報を得る。このと
き、予め設定してある位置の基準値をN0,T0とし、位置
決めすべき位置座標を（X,Y）とし、補正を加えた位置
座標を（x,y）とすると、x,yは なる式で算出される。但し、Cx,Cyはこの光学系に固有
の定数、（XI,YI）は基準光源15の位置決めすべき座
標、（XII,YII）は基準光源16の位置決めすべき座標と
する。
この補正座標値x,yにより、補正後のレーザビームに
よる加工を行う。
よる加工を行う。
第４図は本発明の第２の実施例のブロック図であり、
基準位置検出回路21に代えてパターン認識装置23を備え
るこ以外は第１図の実施例と同様である。第１図の実施
例では、基準位置検出回路21を用いてレーザビーム位置
のずれ量を検出していたが、第４図の実施例において
は、ビデオ信号全般における画像パターンのずれ量をパ
ターン認識装置23により検出し、レーザビームの位置決
め位置の補正を行う。この実施例には、レーザビームの
位置決め補正のみならず、被加工物自体のずれ量も補正
することができる利点がある。
基準位置検出回路21に代えてパターン認識装置23を備え
るこ以外は第１図の実施例と同様である。第１図の実施
例では、基準位置検出回路21を用いてレーザビーム位置
のずれ量を検出していたが、第４図の実施例において
は、ビデオ信号全般における画像パターンのずれ量をパ
ターン認識装置23により検出し、レーザビームの位置決
め位置の補正を行う。この実施例には、レーザビームの
位置決め補正のみならず、被加工物自体のずれ量も補正
することができる利点がある。
（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明のレーザビーム
・スキャナは、ガルバノメータ型スキャナで走査される
レーザビームの所望の位置からのずれ量を補正する手段
を備えており、また、レーザビームの照射を停止してい
る被加工物交換の際に補正動作を行うことができるの
で、制御の処理能力を下げることなく、安定性を大幅に
向上できる。
・スキャナは、ガルバノメータ型スキャナで走査される
レーザビームの所望の位置からのずれ量を補正する手段
を備えており、また、レーザビームの照射を停止してい
る被加工物交換の際に補正動作を行うことができるの
で、制御の処理能力を下げることなく、安定性を大幅に
向上できる。
また、本発明のレーザビーム・スキャナは、ガルバノ
メータ型スキャナの回転角を検出して制御する従来の開
ループ制御方式よりも閉ループ制御方式に近いのでそれ
だけ制御精度を向上できる。
メータ型スキャナの回転角を検出して制御する従来の開
ループ制御方式よりも閉ループ制御方式に近いのでそれ
だけ制御精度を向上できる。
第１図は本発明の第１の実施例のレーザビーム・スキャ
ナを含むレーザ加工装置の構成を示すブロック図、第２
図（ａ），（ｂ）は第１図のレーザ加工装置における基
準位置検出回路により基準位置を検出する方法の原理を
示す図、第３図は第１図のレーザ加工装置における基準
位置検出回路の構成を示すブロック図、第４図は本発明
の第２の実施例を備えるレーザ加工装置の部分を示すブ
ロック図である。 １……Nd:YAGレーザ光源、２……レーザ光制御装置、３
……ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナ、４……
基準位置検出装置、５……動作制御装置、６……ビーム
エキスパンダ、7,9……ガルバノメータ、8,10……走査
ミラー、11……ｆ−θレンズ、12,18……ダイクロイッ
クミラー、13……被加工物、14a,14b……照明光源、15,
16……基準光源、17……スキャナ制御回路、19……レン
ズ、20……ビデオカメラ、21……基準位置検出回路、22
……ビデオモニタ、201……垂直同期信号、202……水平
同期信号、203……比較レベル、204……ビデオ信号、20
5……基準位置信号、301……比較器、302……垂直位置
検出器、303……水平位置検出器。
ナを含むレーザ加工装置の構成を示すブロック図、第２
図（ａ），（ｂ）は第１図のレーザ加工装置における基
準位置検出回路により基準位置を検出する方法の原理を
示す図、第３図は第１図のレーザ加工装置における基準
位置検出回路の構成を示すブロック図、第４図は本発明
の第２の実施例を備えるレーザ加工装置の部分を示すブ
ロック図である。 １……Nd:YAGレーザ光源、２……レーザ光制御装置、３
……ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナ、４……
基準位置検出装置、５……動作制御装置、６……ビーム
エキスパンダ、7,9……ガルバノメータ、8,10……走査
ミラー、11……ｆ−θレンズ、12,18……ダイクロイッ
クミラー、13……被加工物、14a,14b……照明光源、15,
16……基準光源、17……スキャナ制御回路、19……レン
ズ、20……ビデオカメラ、21……基準位置検出回路、22
……ビデオモニタ、201……垂直同期信号、202……水平
同期信号、203……比較レベル、204……ビデオ信号、20
5……基準位置信号、301……比較器、302……垂直位置
検出器、303……水平位置検出器。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光源から出射されたレーザビームを
反射する走査ミラーが回転軸に固定されたガルバノメー
タと、該ガルバノメータの回転軸の回転角度を命令によ
り制御する制御手段とを有し、被照射物の所望の位置に
レーザビームを照射するレーザビーム・スキャナにおい
て： ２つの基準光源と基準位置検出装置とを備え、 前記基準光源は、可視光領域の基準光を出射する光源で
あり、前記レーザビームを前記被照射物へ導く光学系に
より該レーザビームの進行方向とは逆の方向へ該基準光
を導く位置に配置されており、 前記基準位置検出装置は、ビデオカメラ及び基準位置検
出回路を有し、 前記光学系は、前記レーザビームを全反射させ、前記基
準光を透過させる反射鏡を有し、 前記ビデオカメラは、前記反射鏡を透過した前記基準光
の映像を生成し、 前記基準位置検出回路は、前記ビデオカメラの映像にお
ける予め定められた基準位置と前記基準光の位置とのず
れ量を検出し、 前記基準位置は、前記光学系において前記レーザビーム
の軸を前記基準光の軸に一致させるように、前記カルバ
ノメータの回転軸を所定角度だけ回転させるように前記
命令を与えたとき、前記光学系を介して該ビデオカメラ
に導かれる該基準光の前記映像における予定位置であ
り； 前記制御手段は、前記ずれ量により前記レーザビームの
照射位置の誤差を算出し、該誤差を補正する回転角度を
見込んで前記命令をする ことを特徴とするレーザビーム・スキャナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320983A JP2638017B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | レーザビーム・スキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320983A JP2638017B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | レーザビーム・スキャナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162591A JPH01162591A (ja) | 1989-06-27 |
| JP2638017B2 true JP2638017B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=18127474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62320983A Expired - Lifetime JP2638017B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | レーザビーム・スキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2638017B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210040579A (ko) * | 2019-10-04 | 2021-04-14 | 주식회사 하벤 | 라이다 시스템 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0518780U (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-09 | 日本電気株式会社 | レーザビーム位置決め装置 |
| DE69600131T2 (de) * | 1995-04-19 | 1998-07-23 | Gerber Garment Technology Inc | Laserschneidgerät und Verfahren zum Schneiden von Flachmaterial |
| JP4961870B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2012-06-27 | オムロン株式会社 | 光走査装置 |
| JP5027606B2 (ja) | 2007-09-26 | 2012-09-19 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置、加工データ生成方法及びコンピュータプログラム |
| CN108115273A (zh) * | 2016-11-28 | 2018-06-05 | 深圳中科光子科技有限公司 | 一种用于对工件进行多面加工的激光加工装置及方法 |
| TWI667471B (zh) * | 2018-04-13 | 2019-08-01 | 揚朋科技股份有限公司 | Apparatus and method for repairing printed circuit boards |
| KR102113006B1 (ko) * | 2018-11-27 | 2020-05-21 | 한국생산기술연구원 | 가공 시작점 자동 인식 장치 |
| KR102112999B1 (ko) * | 2018-11-29 | 2020-05-21 | 한국생산기술연구원 | 가공 시작점 자동 인식 방법 |
| KR102290609B1 (ko) * | 2019-11-19 | 2021-08-19 | 한국생산기술연구원 | 레이저 스캐닝 비전 측정 장치 및 방법 |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62320983A patent/JP2638017B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210040579A (ko) * | 2019-10-04 | 2021-04-14 | 주식회사 하벤 | 라이다 시스템 |
| KR102271915B1 (ko) * | 2019-10-04 | 2021-07-01 | 주식회사 하벤 | 라이다 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01162591A (ja) | 1989-06-27 |
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