JP3088117B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JP3088117B2 JP3088117B2 JP03049028A JP4902891A JP3088117B2 JP 3088117 B2 JP3088117 B2 JP 3088117B2 JP 03049028 A JP03049028 A JP 03049028A JP 4902891 A JP4902891 A JP 4902891A JP 3088117 B2 JP3088117 B2 JP 3088117B2
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明はレーザ加工装置に関し、加工位置
検出補正機能付きのレーザ加工装置に関するものであ
る。
検出補正機能付きのレーザ加工装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来技術】従来のこの種の加工位置検出，補正機能付
きのレーザ加工装置の模式的構成図を図４に示す。
きのレーザ加工装置の模式的構成図を図４に示す。
【０００３】被加工物４４の近傍位置に予め設けられて
いる複数の基準マーク４５をＣＣＤカメラ１にて撮像
し、これを画像認識部４０を介してモニタ４１に表示す
る。そして、この映像から複数の基準マーク４５の相互
間の重心位置つまり被加工部４４の中心位置を画像認識
部４０により認識する。
いる複数の基準マーク４５をＣＣＤカメラ１にて撮像
し、これを画像認識部４０を介してモニタ４１に表示す
る。そして、この映像から複数の基準マーク４５の相互
間の重心位置つまり被加工部４４の中心位置を画像認識
部４０により認識する。
【０００４】この認識されたデータを基に、スキャナミ
ラー付きオプティカルスキャナ９，１０による加工レー
ザ光の走査範囲中心位置の補正量をコンピュータ４２に
より算出する。この補正結果に応じて制御部４３はオプ
ティカルスキャナ９，１０の走査制御を行うようになっ
ている。
ラー付きオプティカルスキャナ９，１０による加工レー
ザ光の走査範囲中心位置の補正量をコンピュータ４２に
より算出する。この補正結果に応じて制御部４３はオプ
ティカルスキャナ９，１０の走査制御を行うようになっ
ている。
【０００５】すなわち、レーザ光の走査範囲中心位置
と、画像認識を行った結果の基準マーク間中心位置（被
加工物中心位置）との差を、コンピュータにて算出し、
その差分を指令座標値にフィードバックして補正するこ
とで、常に被加工物中心位置とオプティカルスキャナ原
点位置及び移動座標指令値に対する実際の移動量を一致
するようにしているのである。
と、画像認識を行った結果の基準マーク間中心位置（被
加工物中心位置）との差を、コンピュータにて算出し、
その差分を指令座標値にフィードバックして補正するこ
とで、常に被加工物中心位置とオプティカルスキャナ原
点位置及び移動座標指令値に対する実際の移動量を一致
するようにしているのである。
【０００６】尚、５，１２は全反射ミラー，１１はｆθ
レンズ，１６は加工時の不要物を吹飛ばすアシストガス
ノズル，１７は透明窓を夫々示している。
レンズ，１６は加工時の不要物を吹飛ばすアシストガス
ノズル，１７は透明窓を夫々示している。
【０００７】この様な従来のレーザ加工装置では、高分
解能で高精度の画像認識を行う場合、基準となるマーク
を新たに被加工物近傍に設けなければならず、またこの
基準マークを取込むための高倍率の観察光学系及び画像
認識装置が必要となって、小型化及びローコスト化を妨
げる要因となる。
解能で高精度の画像認識を行う場合、基準となるマーク
を新たに被加工物近傍に設けなければならず、またこの
基準マークを取込むための高倍率の観察光学系及び画像
認識装置が必要となって、小型化及びローコスト化を妨
げる要因となる。
【０００８】また、加工能力的にも、認識，計算，補
正，あるいは切断，加工に必要なＸ−Ｙステージに取付
けてあるアシストガスノズルが退避する時間が必要であ
り、一連の加工処理動作に大幅な時間を費やすという欠
点がある。
正，あるいは切断，加工に必要なＸ−Ｙステージに取付
けてあるアシストガスノズルが退避する時間が必要であ
り、一連の加工処理動作に大幅な時間を費やすという欠
点がある。
【０００９】
【発明の目的】本発明の目的は、オプティカルスキャナ
の温度ドリフトによる影響を簡単な構成でかつ高速に除
去することが可能なレーザ加工装置を提供することであ
る。
の温度ドリフトによる影響を簡単な構成でかつ高速に除
去することが可能なレーザ加工装置を提供することであ
る。
【００１０】
【発明の構成】本発明のレーザ加工装置は、加工用及び
位置検出用レーザ光を夫々出射するレーザ発振器と、こ
れ等両レーザ光を走査するスキャナ光学部と、それぞれ
４分割フォトダイオードの４つの分割領域からの信号に
基づき前記位置検出用レーザ光の４分割フォトダイオー
ドセンターからの変位量を出力して前記スキャナ光学部
を経た前記位置検出用レーザ光の２つの基準位置夫々か
らの変位量を出力する２つの変位検出部と、前記２つの
変位量から移動座標指令値に対する補正量を求め補正後
の移動座標指令値に従い前記スキャナ光学部の制御を行
う制御部とを含み、前記２つの基準位置の一方は、前記
スキャナ光学部が予め設定されたゲイン検出位置にある
ときの前記位置検出用レーザ光の位置であり、前記制御
部は、前記２つの基準位置の一方に対応する移動指令値
と、前記２つの基準位置の一方に設置された４分割フォ
トダイオードからの出力により求めた前記移動指令値に
対する実際の移動量との比を示すゲイン変動倍率を求
め、前記ゲイン変動倍率により補正した座標指令値に従
い前記スキャナ光学部の制御を行う。
位置検出用レーザ光を夫々出射するレーザ発振器と、こ
れ等両レーザ光を走査するスキャナ光学部と、それぞれ
４分割フォトダイオードの４つの分割領域からの信号に
基づき前記位置検出用レーザ光の４分割フォトダイオー
ドセンターからの変位量を出力して前記スキャナ光学部
を経た前記位置検出用レーザ光の２つの基準位置夫々か
らの変位量を出力する２つの変位検出部と、前記２つの
変位量から移動座標指令値に対する補正量を求め補正後
の移動座標指令値に従い前記スキャナ光学部の制御を行
う制御部とを含み、前記２つの基準位置の一方は、前記
スキャナ光学部が予め設定されたゲイン検出位置にある
ときの前記位置検出用レーザ光の位置であり、前記制御
部は、前記２つの基準位置の一方に対応する移動指令値
と、前記２つの基準位置の一方に設置された４分割フォ
トダイオードからの出力により求めた前記移動指令値に
対する実際の移動量との比を示すゲイン変動倍率を求
め、前記ゲイン変動倍率により補正した座標指令値に従
い前記スキャナ光学部の制御を行う。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００１２】まず、本発明の実施例に用いられる光学系
の構成を図２を用いて説明する。位置検出用半導体レー
ザ発振器３より出力した半導体レーザ光３−ａはコリメ
ータ４により平行光になって、全反射ミラー５で折り返
され、加工用ＹＡＧレーザ光６と同軸になる。
の構成を図２を用いて説明する。位置検出用半導体レー
ザ発振器３より出力した半導体レーザ光３−ａはコリメ
ータ４により平行光になって、全反射ミラー５で折り返
され、加工用ＹＡＧレーザ光６と同軸になる。
【００１３】ＹＡＧレーザ光６はコリメータ７で平行光
になり、全反射ミラー８で折り返され、ミラー付きＸ軸
オプティカルスキャナ９とＹ軸オプティカルスキャナ１
０とで走査される。
になり、全反射ミラー８で折り返され、ミラー付きＸ軸
オプティカルスキャナ９とＹ軸オプティカルスキャナ１
０とで走査される。
【００１４】ｆθレンズ１１で絞られながらＹＡＧレー
ザ光全反射ミラー１２でＹＡＧレーザは下方へ折り返さ
れ、ノズル窓ガラス１７とアシストガスノズル１６とを
通過し、加工部１９で集光することになる。アシストガ
スノズル１６は窓ガラス１７と共にＸ−Ｙステージ１８
でＹＡＧレーザ光６と同期移動を行ない、加工時不要物
を吹きとばす。アシストガスノズル１６には高圧気体が
流入している。
ザ光全反射ミラー１２でＹＡＧレーザは下方へ折り返さ
れ、ノズル窓ガラス１７とアシストガスノズル１６とを
通過し、加工部１９で集光することになる。アシストガ
スノズル１６は窓ガラス１７と共にＸ−Ｙステージ１８
でＹＡＧレーザ光６と同期移動を行ない、加工時不要物
を吹きとばす。アシストガスノズル１６には高圧気体が
流入している。
【００１５】一方、ＹＡＧレーザ光全反射ミラー１２を
透過した半導体レーザ光３−ａは半導体レーザ光全反射
ミラー１３により上方へ折り返され、位置検出用分割型
フォトダイオード１４，１５に入光される。分割型フォ
トダイオード１４，１５からはオプティカルスキャナ
９，１０が予め設定されている原点へ移動した場合と、
予め設定されているゲイン検出点に移動した場合との設
定位置からの変移量を信号として出力するようになって
いる。
透過した半導体レーザ光３−ａは半導体レーザ光全反射
ミラー１３により上方へ折り返され、位置検出用分割型
フォトダイオード１４，１５に入光される。分割型フォ
トダイオード１４，１５からはオプティカルスキャナ
９，１０が予め設定されている原点へ移動した場合と、
予め設定されているゲイン検出点に移動した場合との設
定位置からの変移量を信号として出力するようになって
いる。
【００１６】図１は本発明の実施例の制御系ブロック図
である。コンピュータ２０は半導体レーザ駆動部２２へ
位置検出・補正時開始信号を出力し、半導体レーザ３は
駆動部２２からの信号でレーザ発振する。
である。コンピュータ２０は半導体レーザ駆動部２２へ
位置検出・補正時開始信号を出力し、半導体レーザ３は
駆動部２２からの信号でレーザ発振する。
【００１７】フォトダイオード（原点検出用，ゲイン検
出用）１４，１５はこのレーザ光を受け、予め設定して
ある位置からの変位量を信号として増幅・演算・Ａ／Ｄ
変換部２４に出力する。この演算結果はコンピュータ２
０に入力され、位置変動量を計算し、補正値を求め補正
後の値でオプティカルスキャナ制御部２９へ信号を出力
する。
出用）１４，１５はこのレーザ光を受け、予め設定して
ある位置からの変位量を信号として増幅・演算・Ａ／Ｄ
変換部２４に出力する。この演算結果はコンピュータ２
０に入力され、位置変動量を計算し、補正値を求め補正
後の値でオプティカルスキャナ制御部２９へ信号を出力
する。
【００１８】オプティカルスキャナ９，１０は制御部２
９からの補正後駆動信号に従い、加工用ＹＡＧレーザ発
振器２１により出力されたレーザ光をＸ，Ｙ走査する。
Ｘ−Ｙステージ１８にはアシストガスノズルが取付けら
れており、ＹＡＧレーザ光と同期して移動する。この移
動量はコンピュータ２０より計算された値で駆動部２７
からの信号により決定される。
９からの補正後駆動信号に従い、加工用ＹＡＧレーザ発
振器２１により出力されたレーザ光をＸ，Ｙ走査する。
Ｘ−Ｙステージ１８にはアシストガスノズルが取付けら
れており、ＹＡＧレーザ光と同期して移動する。この移
動量はコンピュータ２０より計算された値で駆動部２７
からの信号により決定される。
【００１９】図３に本発明で用いる分割型フォトダイオ
ード１４，１５と変位信号増幅・演算・A/D 変換部２４
との関係の詳細を示す。この分割型フォトダイオードは
Ｘ方向エリアギャップ３４ａとＹ方向エリア分割ギャッ
プ３４ｂとで４分割されている。４分割されたエリアを
夫々Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ領域とした時、半導体レーザ光３３
ｂがＡ領域でのみ集光されている場合、このフォトダイ
オードからの出力はＡ領域のみから信号が出力される。
ード１４，１５と変位信号増幅・演算・A/D 変換部２４
との関係の詳細を示す。この分割型フォトダイオードは
Ｘ方向エリアギャップ３４ａとＹ方向エリア分割ギャッ
プ３４ｂとで４分割されている。４分割されたエリアを
夫々Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ領域とした時、半導体レーザ光３３
ｂがＡ領域でのみ集光されている場合、このフォトダイ
オードからの出力はＡ領域のみから信号が出力される。
【００２０】半導体レーザ３３ａがＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ領域
に均等に集光される場合、フォトダイオードからの出力
はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ領域から均等に出力される。
に均等に集光される場合、フォトダイオードからの出力
はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ領域から均等に出力される。
【００２１】フォトダイオードのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各領
域から出力された信号を増幅器４０，４１，４２，４３
で各々増幅し、Ｂ領域とＣ領域とから出力された信号を
加算し、フォトダイオードのマイナス（−）Ｘ方向の出
力信号とし、Ｘ方向の増幅器４６でＡ領域、Ｄ領域の加
算出力と，マイナス（−）Ｘ方向加算出力との差を求め
ることで、Ｘ方向の出力信号を得る。
域から出力された信号を増幅器４０，４１，４２，４３
で各々増幅し、Ｂ領域とＣ領域とから出力された信号を
加算し、フォトダイオードのマイナス（−）Ｘ方向の出
力信号とし、Ｘ方向の増幅器４６でＡ領域、Ｄ領域の加
算出力と，マイナス（−）Ｘ方向加算出力との差を求め
ることで、Ｘ方向の出力信号を得る。
【００２２】一方、マイナス（−）Ｙ方向の増幅器４５
でＣ領域とＤ領域との加算出力を得、Ｙ方向増幅器４７
でＡ領域，Ｂ領域の加算出力とマイナス（−）Ｙ方向加
算出力との差を求めることで、Ｙ方向の出力信号を得
る。
でＣ領域とＤ領域との加算出力を得、Ｙ方向増幅器４７
でＡ領域，Ｂ領域の加算出力とマイナス（−）Ｙ方向加
算出力との差を求めることで、Ｙ方向の出力信号を得
る。
【００２３】Ｘ方向，Ｙ方向出力はＡ／Ｄ変換部４８で
デジタル変換され、コンピュータ２０へ信号を送る。こ
の信号は分割型フォトダイオード上の半導体レーザの集
光位置を表わすので、コンピュータ２０は即座に位置デ
ータを読取ることが可能となる。
デジタル変換され、コンピュータ２０へ信号を送る。こ
の信号は分割型フォトダイオード上の半導体レーザの集
光位置を表わすので、コンピュータ２０は即座に位置デ
ータを読取ることが可能となる。
【００２４】半導体レーザ光集光位置を分割型フォトダ
イオードのセンター位置（０，０），つまり分割型フォ
トダイオードのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ各領域からの半導体レー
ザ集光による出力信号が均等になる位置に予め設定して
おくことで、オプティカルスキャナに絶対原点位置を持
つことができる。
イオードのセンター位置（０，０），つまり分割型フォ
トダイオードのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ各領域からの半導体レー
ザ集光による出力信号が均等になる位置に予め設定して
おくことで、オプティカルスキャナに絶対原点位置を持
つことができる。
【００２５】オプティカルスキャナを絶対原点位置へ移
動させた時、オプティカルスキャナ及び制御部の温度ド
リフト等により、必ずしも絶対原点位置に移動できると
は限らない。この時の位置変動量は分割型フォトダイオ
ードセンターからの変位量として表われるので、移動座
標指令値に変動量分オフセットを与えることで、常に絶
対原点位置へ移動することができる。
動させた時、オプティカルスキャナ及び制御部の温度ド
リフト等により、必ずしも絶対原点位置に移動できると
は限らない。この時の位置変動量は分割型フォトダイオ
ードセンターからの変位量として表われるので、移動座
標指令値に変動量分オフセットを与えることで、常に絶
対原点位置へ移動することができる。
【００２６】オプティカルスキャナの移動座標指令値に
対し、温度ドリフト等が原因で実際の移動量は必ずしも
移動座標指令値に一致しないことが多い。この様なゲイ
ン変動に対しても前述の様に分割型フォトダイオードを
オプティカルスキャナのスキャンエリア最大座標値のと
ころに設置しておくことにより、ゲイン変動倍率を算出
し、補正をかけ、常に移動座標指令値に一致する位置に
移動することが可能となる。
対し、温度ドリフト等が原因で実際の移動量は必ずしも
移動座標指令値に一致しないことが多い。この様なゲイ
ン変動に対しても前述の様に分割型フォトダイオードを
オプティカルスキャナのスキャンエリア最大座標値のと
ころに設置しておくことにより、ゲイン変動倍率を算出
し、補正をかけ、常に移動座標指令値に一致する位置に
移動することが可能となる。
【００２７】予め、移動座標指令値Ｘのところにゲイン
変動検出用の分割型フォトダイオード１５のセンタを設
置しておき、移動座標指令値に対し分割型フォトダイオ
ード１５からの出力により求められる実際に移動した移
動量がＸ＋αであったとすると、Ｘ／（Ｘ＋α）×100
（％）でゲインの補正変動倍率を求めることができる。
変動検出用の分割型フォトダイオード１５のセンタを設
置しておき、移動座標指令値に対し分割型フォトダイオ
ード１５からの出力により求められる実際に移動した移
動量がＸ＋αであったとすると、Ｘ／（Ｘ＋α）×100
（％）でゲインの補正変動倍率を求めることができる。
【００２８】上記で計算された補正変動倍率を、全ての
座標指令値に係数としてかけた値でオプティカルスキャ
ナを移動させれば、常に移動座標指令値に一致した量だ
け移動することができる。
座標指令値に係数としてかけた値でオプティカルスキャ
ナを移動させれば、常に移動座標指令値に一致した量だ
け移動することができる。
【００２９】回路系は図３と同一の演算回路がもう１式
必要となる。尚、ゲイン変動を検出する前に絶対原点位
置の補正を行なっておくことが条件となる。
必要となる。尚、ゲイン変動を検出する前に絶対原点位
置の補正を行なっておくことが条件となる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、位置検出用レーザ光の
スキャナ光学系を経た移動位置の補正を、極めて簡単に
かつ高速に行うことができるので、スキャナ光学系の温
度ドリフトの悪影響を高速かつローコストでなくすこと
が可能となるという効果がある。
スキャナ光学系を経た移動位置の補正を、極めて簡単に
かつ高速に行うことができるので、スキャナ光学系の温
度ドリフトの悪影響を高速かつローコストでなくすこと
が可能となるという効果がある。
【図１】本発明の実施例のシステムブロック図である。
【図２】本発明の実施例に用いる光学系の模式図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例における位置検出用フォトダイ
オードとその位置検出信号処理系との関係を示す図であ
る。
オードとその位置検出信号処理系との関係を示す図であ
る。
【図４】従来のレーザ加工装置の構成を示す図である。
３ 位置検出用半導体レーザ発振器 ６ 加工用ＹＡＧレーザ光 ９，１０ ミラー付きオプティカルスキャナ １４ 原点位置検出補正用分割型フォトダイオード １５ ゲイン変動倍率検出補正用分割型フォトダイオー
ド ２０ コンピュータ ２１ 加工用ＹＡＧレーザ発振器 ２４ 変位信号増幅・演算・A/D 変換部
ド ２０ コンピュータ ２１ 加工用ＹＡＧレーザ発振器 ２４ 変位信号増幅・演算・A/D 変換部
Claims (2)
- 【請求項１】 加工用及び位置検出用レーザ光を夫々出
射するレーザ発振器と、これ等両レーザ光を走査するス
キャナ光学部と、それぞれ４分割フォトダイオードの４
つの分割領域からの信号に基づき、前記位置検出用レー
ザ光の４分割フォトダイオードセンターからの変位量を
出力して前記スキャナ光学部を経た前記位置検出用レー
ザ光の２つの基準位置夫々からの変位量を出力する２つ
の変位検出部と、前記２つの変位量から移動座標指令値
に対する補正量を求め補正後の移動座標指令値に従い前
記スキャナ光学部の制御を行う制御部とを含むレーザ加
工装置において、 前記２つの基準位置の一方は、前記スキャナ光学部が予
め設定されたゲイン検出位置にあるときの前記位置検出
用レーザ光の位置であり、 前記制御部は、前記２つの基準位置の一方に対応する移
動指令値と、前記２つの基準位置の一方に設置された４
分割フォトダイオードからの出力により求めた前記移動
指令値に対する実際の移動量との比を示すゲイン変動倍
率を求め、前記ゲイン変動倍率により補正した座標指令
値に従い前記スキャナ光学部の制御を行う ことを特徴と
するレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記２つの基準位置の一方は、前記スキ
ャナ光学部が予め設定された原点位置にあるときの前記
位置検出用レーザ光の位置であることを特徴とする請求
項１記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03049028A JP3088117B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03049028A JP3088117B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06142953A JPH06142953A (ja) | 1994-05-24 |
| JP3088117B2 true JP3088117B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=12819648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03049028A Expired - Fee Related JP3088117B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3088117B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6001155B1 (ja) * | 2015-12-08 | 2016-10-05 | 東英商事株式会社 | 串焼き用器具 |
| US11623299B2 (en) | 2018-03-14 | 2023-04-11 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Device for determining an orientation of an optical device of a coherence tomograph, coherence tomograph and laser processing system |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3430124B2 (ja) * | 2000-06-02 | 2003-07-28 | 山形日本電気株式会社 | 半導体製造装置のゲート部位処理装置及び処理方法 |
| JP2002210578A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ照射装置及びレーザ加工方法 |
| JP2005262311A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Fine Device:Kk | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| GB2485985B (en) * | 2010-11-30 | 2015-07-22 | Powerphotonic Ltd | Laser pulse generation method and apparatus |
| CN111843190B (zh) * | 2020-06-22 | 2023-04-07 | 常州捷佳创智能装备有限公司 | 激光加工设备的校准方法 |
-
1991
- 1991-02-21 JP JP03049028A patent/JP3088117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6001155B1 (ja) * | 2015-12-08 | 2016-10-05 | 東英商事株式会社 | 串焼き用器具 |
| US11623299B2 (en) | 2018-03-14 | 2023-04-11 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Device for determining an orientation of an optical device of a coherence tomograph, coherence tomograph and laser processing system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06142953A (ja) | 1994-05-24 |
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