JP3203508B2

JP3203508B2 - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP3203508B2
Application number: JP05766798A
Authority: JP
Inventors: 恭之奥平; 哲也岡村
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2001-08-27
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JPH11254167A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザビーム照射用
の出射光学系あるいはワークを変位させてワークに対す
る溶接や切断加工を行うレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７を参照して、この種のレーザ加工装
置の一例について概略的に説明する。図７において、第
１のボールネジ機構６１によりワーク（図示せず）を搭
載したワークテーブル６５を一方向（ここではＸ軸方向
と呼ぶ）に移動可能にしている。また、第２のボールネ
ジ機構６２に第１のボールネジ機構６１を搭載してＸ軸
に直角なＹ軸方向に移動可能にしている。更に、第３の
ボールネジ機構６３にアーム６４を取り付けてＸ軸、Ｙ
軸に垂直なＺ軸方向に移動可能とし、このアーム６４に
はレーザビーム照射用の出射光学系とこれをＸ、Ｙ、Ｚ
の３軸方向に駆動する駆動部とから成るレーザ照射部１
００を取り付けている。以後、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ
軸方向に駆動する軸をそれぞれ、加工軸と呼ぶこともあ
る。

【０００３】レーザ発振源等を内蔵した駆動ユニット６
６からケーブル状に被覆された光ファイバ６７が導出さ
れ、この光ファイバ６７はアーム６４、レーザ照射部１
００の動きに連動して変形可能な状態でレーザ照射部１
００に接続されている。レーザ発振源としては、例えば
ＹＡＧレーザ装置が用いられる。

【０００４】この種のレーザ加工装置では、教示あるい
は教示支援のためにティーチングボックス６８が用いら
れる。このティーチングボックス６８は、教示と実際の
レーザ加工との切り換えを行うためのスイッチ、装置の
起動、停止を行うためのスイッチやリモコン操作用のボ
タン等を実装していることにより、各ボールネジ機構や
出射光学系の変位を操作できる。なお、ティーチングボ
ックス６８は、ここでは有線で遠隔操作できるようにさ
れているが、主制御部６９に取り付けられていても良
い。主制御部６９は、各種の設定値等を入力したりする
操作パネル６９−１や、各種データを表示するためのモ
ニタ６９−２を備えている。

【０００５】ところで、レーザ加工、例えば溶接を行う
場合、ワーク毎にティーチングボックス６８を用いてあ
らかじめ教示が行われる。すなわち、自動制御による溶
接を始める前に、オペレータがティーチングボックス６
８を操作して教示を行う。

【０００６】図８〜図１１をも参照して、出射光学系に
ＣＣＤカメラを搭載し、出射光学系の加工軸を操作して
教示を行う場合について説明する。オペレータがティー
チングボックス６８のスイッチを教示モードに選択する
と、図８に示されるように、出射光学系７０から教示ビ
ームが照射される。オペレータは、この教示ビームを参
照しながらモニタ６９−２に表示されたＣＣＤカメラの
視界内にワーク７１における溶接すべき被加工線Ｌ１が
入るように出射光学系７０を移動させる（第１ステッ
プ）。なお、教示ビームは、案内の機能を有していれば
良いので、通常、レーザビームとは異なるビーム、例え
ばＨｅ−Ｎｅビームが使用される。また、教示ビームは
第１ステップが終了すると、一旦停止される。

【０００７】次に、オペレータは、図９に示すように、
ＣＣＤカメラの画像に設定された中心点（以後、加工点
と呼ぶ）Ｃ１が被加工線Ｌ１の上に位置するように、出
射光学系７０の位置を微調整する。なお、図９では、被
加工線Ｌ１は拡大されて、間隔の狭いハッチングで表さ
れている。加工点Ｃ１は、実際の溶接においてはレーザ
ビームの光軸位置となるようにあらかじめ設定されてい
る。そして、この状態を維持しながら、出射光学系７０
を移動させることで加工点Ｃ１を被加工線Ｌ１の延在方
向に所定距離だけ移動させる（第２ステップ）。

【０００８】図１０は、照射されるべき加工用のレーザ
ビームの焦点を被加工線Ｌ１上に一致させるステップ
（第３ステップ）を示す。図１１は、ワーク７１の面が
曲面のような場合に照射されるべき加工用のレーザビー
ムの光軸をワーク７１に対して垂直にするステップ（第
４ステップ）を示している。これらの第３、第４ステッ
プはそれぞれ、オートフォーカス機能、オートノルマル
機能と呼ばれる機能により、自動化が実現されている。
いずれにしても、オペレータは上記第１〜第４ステップ
を所定距離、通常は１００ｍｍ刻みで実行し、その都度
教示データの入力指定を行って教示データを主制御部６
９に内蔵された記憶装置に記憶させる。

【０００９】すなわち、オペレータは、上記のようにし
て得られた被加工線Ｌ１の始点から終点までの出射光学
系７０とワークテーブル６５の位置データを上記所定距
離毎に教示データとして主制御部６９内の記憶装置に記
憶させる。実際の溶接においては、主制御部６９が記憶
装置から教示データを読み出し、読み出した教示データ
を用いて出射光学系７０あるいはワークテーブル６５の
移動を自動制御する。

【００１０】ところで、ＣＣＤカメラで撮影された拡大
表示画面を見ても、出射光学系７０の移動操作はオペレ
ータが行うので、画像の中心点Ｃ１が常に溶接すべき被
加工線Ｌ１と一致するように出射光学系７０を移動させ
るのは難しく、教示のための時間も長くなる。これは、
特にＹＡＧレーザによる高精度の加工において大きな問
題点となる。このように、従来の教示作業は、煩雑で時
間のかかる作業である。

【００１１】そこで、本出願人は、教示のための操作を
簡単にし、高い加工精度を得ることのできるレーザ加工
装置を提案した。このレーザ加工装置は、特開平８−２
４３７７３に開示されている。

【００１２】簡単に説明すると、出射光学系から出射さ
れるレーザビームの光軸がワークの被加工線上を移動す
るように、出射光学系及びワークを搭載したワークテー
ブルの少なくとも一方を移動させてレーザ加工を行うレ
ーザ加工装置である。このレーザ加工装置は、ワークの
被加工線を含む所定範囲の領域を撮影するためのＣＣＤ
カメラを出射光学系に設け、該出射光学系あるいはワー
クテーブルの移動に伴ないＣＣＤカメラからの被加工線
を含む画像に対してあらかじめ定められた処理を行なっ
て被加工線に近似した少なくとも１本の直線を検出する
ための画像処理部と、ＣＣＤカメラの画像内にあらかじ
め設定されたレーザビームの光軸となるべき加工点と、
検出された直線上の最近点との位置ずれを検出し、この
位置ずれを補正するように出射光学系あるいはワークテ
ーブルの駆動部を制御する制御部と、画像処理部で検出
された直線をモニタに表示可能な画像として作成するた
めの描画手段と、該描画手段で作成された画像とＣＣＤ
カメラからの画像とを重ね合わせてモニタに表示させる
ための画像重ね合わせ手段と、画像処理部で一度に検出
された直線が複数本ある場合に、モニタにて重ね合わせ
表示された複数本の直線のいずれかを選択する手段とを
備えている。

【００１３】このレーザ加工装置によれば、ＣＣＤカメ
ラによる視界を加工すべき被加工線から外れないように
出射光学系あるいはワークテーブルを移動させるだけで
教示作業を行うことができ、加工点の被加工線上への精
密な位置合わせは自動的に行われる。加えて、画像処理
部において直線が一度に複数本検出された場合には、オ
ペレータはモニタに表示された重ね合わせ画像を見て選
択手段により最も好ましい直線を選択することができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接や
切断のような加工は、実際には直線だけとは限らず、直
線的に折れ曲がる、いわゆる加工線折れ点を有する場合
がある。そして、このような加工線折れ点においても教
示データを与える必要がある。これに対し、上記のレー
ザ加工装置では、加工線折れ点を検出する機能を有して
いないために、加工線折れ点に加工点を合わせるための
作業が必要であった。この作業は、複数の加工軸の操作
が必要であり、面倒で時間を要していた。

【００１５】そこで、本発明の課題は、簡単な操作で加
工線折れ点の検出を行うと共に、検出した加工線折れ点
への加工点の自動位置合わせ機能を有するレーザ加工装
置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、出射光
学系から出射されるレーザビームの光軸がワークの被加
工線上を移動するように、前記出射光学系及び前記ワー
クを搭載したワークテーブルの少なくとも一方を移動さ
せてレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記被
加工線は、直線的に折れ曲がる加工線折れ点を有してお
り、前記ワーク上の前記加工線折れ点を含む所定範囲の
領域を撮影するためのＣＣＤカメラを設け、前記ＣＣＤ
カメラからの前記加工線折れ点を含む画像に対してあら
かじめ定められた処理を行なって前記加工線折れ点を形
成している少なくとも２本の直線を検出すると共に、前
記加工線折れ点位置を検出する画像処理部と、前記画像
処理部の検出結果を受けて、前記ＣＣＤカメラの画像内
にあらかじめ設定された前記レーザビームの光軸となる
べき加工点と、前記検出された加工線折れ点との間の位
置ずれを算出し、該位置ずれを補正して一致させるよう
に前記出射光学系あるいは前記ワークテーブルの駆動部
を制御する制御部と、前記画像処理部で検出された直線
をモニタに表示可能な画像として作成するための描画手
段と、前記描画手段で作成された画像と前記ＣＣＤカメ
ラからの画像とを重ね合わせて前記モニタに表示させる
ための画像重ね合わせ手段と、前記画像処理部で検出さ
れた直線をモニタ上において選択指定するための選択手
段とを備え、前記出射光学系あるいは前記ワークテーブ
ルの位置データを教示データとしてレーザビームによる
加工を行うことを特徴とするレーザ加工装置が提供され
る。

【００１７】なお、前記画像処理部は、前記あらかじめ
定められた処理としてハフ変換処理を行うことにより、
直線を検出する。

【００１８】また、前記出射光学系及び前記ワークテー
ブルの少なくとも一方は、Ｘ軸、Ｙ軸で規定される水平
面上を移動可能であり、前記制御部は、検出された前記
加工線折れ点上にある前記加工点の移動方向を前記Ｘ軸
あるいは前記Ｙ軸に合わせることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明において使用される
出射光学系１０の概略構成を示し、図７で説明した出射
光学系の代わりに使用されても良い。レーザ発振源から
のレーザビームＢ１は光ファイバを通して出射光学系１
０に導入され、ミラー１１で角度を変えられてｆθレン
ズと呼ばれる加工レンズ１２を通してワーク２０に照射
される。ティーチングボックスを用いて教示を行う場合
には、後述するように光ファイバを通してＨｅ−Ｎｅビ
ームＢ２が供給され、ワーク２０に照射される。出射光
学系１０の上部にはＣＣＤカメラ１３が設けられ、この
ＣＣＤカメラ１３は観測用レンズ１４を通して所定範囲
の領域を撮影する。所定範囲の領域は、直線的に折れ曲
がる加工線折れ点を含む被加工線を含むことのできる大
きさに設定されている。

【００２０】ＣＣＤカメラ１３の光軸とレーザビームＢ
１の光軸はあらかじめ一致するように設定されており、
しかもレーザビームＢ１の焦点位置にＣＣＤカメラ１３
のピントが合うように調整されている。言い換えれば、
ＣＣＤカメラ１３の光軸、ピントをワーク２０上の被加
工線に合わせると、レーザビームＢ１の光軸、焦点もそ
れに一致するようにされている。これはＨｅ−Ｎｅビー
ムＢ２についても同じである。

【００２１】なお、ＣＣＤカメラ１３による画像の分解
能は２５６×２５６画素で、１画素は約０．０２（ｍ
ｍ）である。また、ＣＣＤカメラ１３の視界は５×５
（ｍｍ）である。これは、視界を狭くすると撮影された
領域が拡大されて検出精度は向上するが、教示に伴うオ
ペレータの作業が微細になって作業量が増えることを考
慮している。画像は光の強度に応じて２５６階調の色
（輝度）で表わされている。

【００２２】図２は本発明によるレーザ加工装置のう
ち、ティーチングボックスを用いて教示を行う場合に必
要な構成を示す。以下の説明でも、出射光学系１０を移
動させて教示を行う場合について説明するが、ワークテ
ーブル６５を移動させる場合でもまったく同じである。
ＣＣＤカメラ１３からの画像は、画像処理装置２１に送
られる他、画像重ね合わせ装置２２を通してモニタ６９
−２に送られて表示される。画像処理装置２１は、ＣＣ
Ｄカメラ１３からの画像に対して後述する画像処理を行
って、ワーク２０上において加工線折れ点を形成してい
る少なくとも２本の直線を検出すると共に、これらの直
線の交点である加工線折れ点を検出する。検出された直
線及び加工線折れ点は、制御部２３と描画装置２４に送
られる。制御部２３は、検出された加工点折れ線とＣＣ
Ｄカメラ１３に設定された画像の中心点（図９の加工点
Ｃ１）、すなわちレーザビームの焦点位置とのずれを検
出し、このずれを補正するためには出射光学系１０をど
の程度移動させるべきかを示す座標を算出する。

【００２３】すなわち、制御部２３には、操作パネル６
９−１や図示しない各種センサから加工点の位置やＣＣ
Ｄカメラ１３の視界の座標系、加工軸の機械座標系の位
置関係を示すデータが与えられると共に、ＣＣＤカメラ
１３から画像を取り込んだ時の各加工軸の数値が与えら
れる。そして、モニタ６９−２の画像上で加工線折れ点
の位置が検出されると、制御部２３は加工点を加工線折
れ点位置に一致させるための移動量を算出し、この算出
結果を加工点座標とする。制御部２３は、この加工点座
標に基づいて出射光学系１０の移動を制御して、加工用
のレーザビームの焦点、すなわち加工点を、検出された
加工線折れ点に一致させる。

【００２４】本発明で使用されるティーチングボックス
２５は、液晶モニタと出射光学系１０あるいはワークテ
ーブル６５の変位を操作する操作部とを有し、有線ある
いはワイヤレスで主制御部６９と結合される。オペレー
タは、教示に際してはこのティーチングボックス２５を
持ち、モニタ６９−２を見ながら操作部を操作してＣＣ
Ｄカメラ１３の画像の中心点、すなわち加工点が加工線
折れ点に近付くように出射光学系１０を所定距離だけ移
動させる。厳密に言えば、オペレータは加工点と加工線
折れ点がＣＣＤカメラ１３の視界内に入るように出射光
学系１０を所定距離ずつ移動させるように操作するだけ
で良い。なお、出射光学系１０の移動距離は常に一定で
ある必要は無い。

【００２５】なお、本発明においても、所定距離移動す
る毎に前述したオートノルマル機能とオートフォーカス
機能を起動させることで、レーザビームＢ１の光軸やＨ
ｅ−ＮｅビームＢ２の光軸がワーク２０の面に垂直にな
り、焦点が加工点に一致する。オペレータは、出射光学
系１０を所定距離だけ移動させた後、画像処理装置２１
を起動すると、画像処理装置２１では後述する直線検出
及び加工線折れ点検出を行う。制御部２３は、画像処理
装置２１の検出結果を用いて、ＣＣＤカメラ１３の画像
の中心点、すなわち加工点を加工線折れ点に位置合わせ
するための動作を実行する。

【００２６】いずれにしても、教示に伴う出射光学系１
０の位置データは検出された直線及び加工線折れ点によ
って決まり、この位置データは制御部２３内の記憶部に
記憶される。そして、以後の実際のレーザ溶接では、制
御部２３は記憶部に記憶された位置データにもとづいて
出射光学系１０を移動させる。

【００２７】以上の説明で理解できるように、本形態で
対象とする教示方式は、オペレータ操作により出射光学
系１０を所定距離ずつワーク上を移動させ、その都度、
画像処理を行うと共にその結果に基いて加工点位置の補
正制御を行い、補正された位置データを記憶してゆくと
いう方式である。

【００２８】図３、図４をも参照して、本発明の特徴部
分である直線及び加工線折れ点位置検出と自動折れ点位
置合わせ機能について説明する。オペレータは最初に対
象となるワークを直接、あるいはトーチ上部のＣＣＤカ
メラ１３からの加工点の画像をモニタ６９−２で観察し
ながら教示作業を行う。オペレータは、図１において説
明したようなＨｅ−ＮｅビームＢ２によるおおまかな位
置合わせを行ってモニタ６９−２の画像内に加工線折れ
点を入れ、オートフォーカス機能とオートノルマル機能
を起動させる。これによりレーザ光の焦点が対象表面に
一致し、レーザ光の光軸は対象に対して垂直になる。

【００２９】ここで、自動折れ点位置合わせ機能を起動
させると、ステップＳ１では、ＣＣＤカメラ１３からの
アナログ画像信号がディジタル信号に変換されて画像処
理装置２１に画像が取り込まれる。画像処理装置２１で
は、まず、ステップＳ２においてディジタル信号に前処
理を施す。ここでは、前処理として、加工線折れ点を形
成している少なくとも２本の直線の特徴を生かして線強
調、及びノイズ除去処理を行う。次に、ステップＳ３に
移行して２値化処理を行う。この２値化処理は、ある適
当な輝度をしきい値として、それ以上の輝度の画素を
白、しきい値未満の画素を黒にして白黒画像にする処理
である。このような２値化処理された画像によれば、溶
接すべき被加工線Ｌ１部分は黒で表わされる。

【００３０】ステップＳ４では、画像処理装置２１は、
２値化処理後の黒部分を対象に直線検出を行い、加工線
折れ点を交点とする２本の直線と線Ｌ２に対応する直線
とを検出する。これらの検出された直線は描画装置２４
に送られてこれらの直線を表示するための描画画像が形
成される。これらの描画画像は、画像重ね合わせ装置２
２によりＣＣＤカメラ１３からの画像に重ね合わされて
表示される。その結果、モニタ６９−２には、図４
（ａ）に示すような画像が表示される。なお、図４
（ａ）では、溶接すべき被加工線Ｌ１以外に傷、その他
の原因でワークの表面についた線Ｌ２が存在しているこ
とを示している。図４（ａ）において、モニタ６９−２
の画像には被加工線Ｌ１の上に加工線折れ点を形成して
いる２本の直線Ｌ３、Ｌ４がオーバラップして表示さ
れ、線Ｌ２には直線Ｌ５がオーバラップして表示され
る。

【００３１】この場合、オペレータは、選択器２６（図
２）により該当する直線を選択することができる。すな
わち、モニタ６９−２の画像にはカーソルが表示されて
おり、カーソル移動用の押しボタン２６−１、２６−２
でカーソルを移動させて直線を指定し、選択の確定は押
しボタン２６−３で行われる（ステップＳ５）。

【００３２】このようにして、２本の直線Ｌ３、Ｌ４が
選択されると、ステップＳ６において画像処理装置２１
は２本の直線Ｌ３、Ｌ４の交点、すなわち加工線折れ点
とその位置とを検出する。なお、上記のような直線検出
を行うために、本発明では後述する「ハフ変換処理」と
いう直線検出アルゴリズムを採用している。画像処理装
置２１によりワーク２０上の加工線折れ点位置が検出さ
れると、制御部２３は、検出された加工線折れ点位置と
ＣＣＤカメラ１３の画像の中心点、すなわちレーザビー
ムの光軸位置とのずれ量を算出する。そして、このずれ
量にもとづいてＣＣＤカメラ１３の画像の中心点、すな
わち加工点を、検出された加工線折れ点位置に一致させ
るための移動量を算出し、加工点座標とする。制御部２
３は、この加工点座標に基づいて出射光学系１０を移動
させ、加工点を加工線折れ点位置に一致させる。図４
（ｂ）は、このようにして一致させたモニタ６９−２の
画像を示す。ここでは、検出した直線の表示は行われな
い。

【００３３】次に、図５、図６を参照して、ハフ変換に
よる加工線検出アルゴリズムの原理について簡単に説明
する。図５はＸ−Ｙ平面が撮影された画像の座標系であ
り、各画素に（ｘ、ｙ）の座標が与えられる。ある座標
（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ）の画素を通る直線群は、次の式（１）に
より、 ρ＝ｘ_iｃｏｓθ＋ｙ_iｓｉｎθ （１）と表される。ここでρ、θは原点から直線への距離と角
度である。式（１）をρ、θに関する方程式と考え、そ
の軌跡をθ−ρ空間に描くと図６のようになる。こうし
た軌跡をハフ曲線という。被加工線Ｌ１部分は画像中で
は輝度の低い画素（特徴点と呼ぶ）となるが、画像中の
それらすべてに対し、この写像を行い、θ−ρ空間に描
いていく。図５の（ａ、ｂ）はθ−ρ平面では、 ρ＝ａｃｏａθ＋ｂｓｉｎθ （２）の曲線となる。多くのハフ曲線が交差する点は同一直線
上に多数の特徴点がのっていることを示している。θ−
ρ空間内のハフ曲線上の１点で、交差本数の多い点を
（ρ₀、θ₀）とした時、（ρ₀、θ₀）を用いた下記
の式（３）によって定義される直線 ρ₀＝ｘｃｏｓθ₀＋ｙｓｉｎθ₀ （３）が画像中に存在するとみなすことができる。この原理を
利用して、直線を検出することができる。

【００３４】図６はハフ変換を行ったθ−ρ平面画像で
あり、このθ−ρ平面内の最高点を式（３）の直線で表
して１本の直線が検出される。

【００３５】前述したように、ＣＣＤカメラ１３から画
像を取り込んだときの出射光学系１０に関する加工軸の
位置、姿勢はＣＣＤカメラ１３から画像を取り込むと同
時に保存されている。このように、オペレータは直線及
び加工線折れ点をカメラ画界内に入る程度に教示し、自
動折れ点位置合わせ機能を起動させるだけで詳細な加工
点位置合わせ作業は自動折れ点位置合わせ機能で実現す
ることができ、作業が簡単になり、作業時間も短縮され
る。

【００３６】なお、加工点を加工線折れ点に位置合わせ
した後、加工点を次に教示する点へ移動させる際、オペ
レータは、上記作業を繰り返すか、モニタ６９−２を見
ながら、Ｘ軸、Ｙ軸の加工軸を操作しながら被加工線Ｌ
１に沿って加工点を移動させる。しかし、自動折れ点位
置合わせ機能では被加工線Ｌ１の方向も画像処理した際
に同時に得ることができる。被加工線Ｌ１に沿って加工
点を移動させるには、自動折れ点位置合わせ終了後、加
工点の移動モードを仮想工具軸モードに変更する。この
場合、検出した直線のベクトルを算出し、これを仮想工
具軸とする。そして、その仮想工具軸にＸ軸、あるいは
Ｙ軸を一致させてモニタ６９−２に表示させることがで
きる。これは、制御部２３の制御下で行われる。

【００３７】図４（ｃ）は、仮想工具軸モードでのモニ
タ６９−２の表示例を示している。図４（ｃ）から明ら
かなように、ここでは、次に加工点を移動させるべき方
向がＹ軸に一致するように表示されている。この場合、
オペレータは、Ｙ軸方向のみの加工軸に関して移動操作
を行うだけで、自動折れ点位置合わせ機能起動時に検出
した被加工線Ｌ１方向へ加工点を移動させることができ
る。したがって、移動のための作業が簡単になり、作業
時間も短縮される。

【００３８】上記の説明は、溶接の場合であり、この場
合には溶接線が被加工線として存在することで直線検出
を行うことができる。一方、切断加工の場合にも、ワー
クの切断すべき部分にけがき等により切断線を被加工線
として描き入れることで、同様の処理により切断線を検
出して折れ点位置検出及び自動折れ点位置合わせを行う
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
レーザ加工装置では、教示に際してオペレータはワーク
上の加工線折れ点がＣＣＤカメラの視界から外れないよ
うに出射光学系を移動させるだけで良く、画像処理装置
が加工線折れ点を検出し、制御部がＣＣＤカメラの画像
に設定された加工点をこの加工線折れ点に一致するよう
に出射光学系あるいはワークテーブルを移動させるの
で、オペレータの操作は楽であり、作業量及び時間も大
幅に少なくなる。しかも、０．１ｍｍ以下の被加工線を
０．１ｍｍ以内の精度で検出できる。更に、本発明にお
いて用いるハフ変換による直線検出アルゴリズムによれ
ば、被加工線が途中で途切れていたり、一部隠蔽されて
いても検出可能である。加えて、画像処理装置において
ワークについた傷や汚れにより直線が複数本検出されて
も、これらがモニタ表示され、オペレータはいずれかを
選択することにより、速やかに直線を確定させることが
できる。

【００４０】更に、仮想工具軸モードという複数の加工
軸における協調動作による移動モードによって、一つの
操作で検出した線方向に沿って加工点を移動させること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザ加工装置における出射光学
系の内部構造を概略的に示した断面図である。

【図２】本発明において直線及び加工線折れ点の検出に
必要な構成を示した図である。

【図３】図２に示す構成の動作を説明するためのフロー
チャート図である。

【図４】図２に示したモニタで表示される画像の例を示
した図である。

【図５】ハフ変換の原理を説明するためのＸ−Ｙ平面図
である。

【図６】ハフ変換の原理を説明するためのθ−ρ平面図
である。

【図７】本発明が適用されるレーザ加工装置の概略構成
を示す斜視図である。

【図８】従来の教示における出射光学系のおおまかな位
置合わせを説明するための図である。

【図９】従来の教示における出射光学系の精密な位置合
わせを説明するための図である。

【図１０】従来の教示における出射光学系のレーザビー
ムの焦点位置合わせを説明するための図である。

【図１１】従来の教示における出射光学系のレーザビー
ムの光軸合わせを説明するための図である。

【符号の説明】

１０出射光学系１１ミラー１２加工レンズ１３ＣＣＤカメラ１４観測用レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平10−58363（ＪＰ，Ａ) 特開平５−69139（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−296986（ＪＰ，Ａ) 特開平８−243773（ＪＰ，Ａ) 特開平１−99791（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−30339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/04 B23K 26/02 G01B 11/00 G06T 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】出射光学系から出射されるレーザビーム
の光軸がワークの被加工線上を移動するように、前記出
射光学系及び前記ワークを搭載したワークテーブルの少
なくとも一方を移動させてレーザ加工を行うレーザ加工
装置において、前記被加工線は、直線的に折れ曲がる加工線折れ点を有
しており、前記ワーク上の前記加工線折れ点を含む所定範囲の領域
を撮影するためのＣＣＤカメラを設け、前記ＣＣＤカメラからの前記加工線折れ点を含む画像に
対してあらかじめ定められた処理を行なって前記加工線
折れ点を形成している少なくとも２本の直線を検出する
と共に、前記加工線折れ点位置を検出する画像処理部
と、前記画像処理部の検出結果を受けて、前記ＣＣＤカメラ
の画像内にあらかじめ設定された前記レーザビームの光
軸となるべき加工点と、前記検出された加工線折れ点と
の間の位置ずれを算出し、該位置ずれを補正して一致さ
せるように前記出射光学系あるいは前記ワークテーブル
の駆動部を制御する制御部と、前記画像処理部で検出された直線をモニタに表示可能な
画像として作成するための描画手段と、前記描画手段で作成された画像と前記ＣＣＤカメラから
の画像とを重ね合わせて前記モニタに表示させるための
画像重ね合わせ手段と、前記画像処理部で検出された直線をモニタ上において選
択指定するための選択手段とを備え、前記出射光学系あるいは前記ワークテーブルの位置デー
タを教示データとしてレーザビームによる加工を行うこ
とを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】請求項１記載のレーザ加工装置におい
て、前記画像処理部は、前記あらかじめ定められた処理
としてハフ変換処理を行うことにより、直線を検出する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】請求項１記載のレーザ加工装置におい
て、前記出射光学系及び前記ワークテーブルの少なくと
も一方は、Ｘ軸、Ｙ軸で規定される水平面上を移動可能
であり、前記制御部は、検出された前記加工線折れ点上
にある前記加工点の移動方向を前記Ｘ軸あるいは前記Ｙ
軸に合わせることを特徴とするレーザ加工装置。