JP3278572B2 - レーザ伝送ミラーの位置制御装置 - Google Patents
レーザ伝送ミラーの位置制御装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ伝送ミラ
ーの位置を制御してレーザ光を移動体の受光部に照射す
るレーザ伝送ミラーの位置制御装置に関する。
ーの位置を制御してレーザ光を移動体の受光部に照射す
るレーザ伝送ミラーの位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】直線に沿って移動する移動体に、レーザ
光を伝送する装置がある。たとえば、走間で板どうしを
レーザ光により接合する装置、あるいはレーザ光により
鋼板を走間切断する装置などがある。大型のＣＯ2 レー
ザ発振器などは、振動に弱い点や耐久性、大きさの点か
らいってレーザ発振器本体の高速移動はできず、ミラー
を用いてレーザ光をレーザ発振器からライン上の接合装
置あるいは切断装置に伝送する。その際、レーザ光を反
射するミラーは大きく分けて伝送路に固定されているも
の（以後固定ミラーと呼ぶ）と溶接や溶断を行うために
動く移動体上のミラーや集光ミラー（以後移動ミラーと
呼ぶ）の２種類に分類される。レーザ光は、複数のレー
ザ伝送ミラーで反射され、接合装置あるいは切断装置に
伝送される。レーザ伝送ミラーはレーザ光の光軸に直角
な軸回りに回転可能に支持されており、ミラー回転角を
調節して次のミラーに正確に照射するようにしている。
伝送されてきたレーザ光は、最後に溶接ヘッドあるいは
溶断ヘッドに伝送されたのち、集光されて溶接、切断を
行う。
光を伝送する装置がある。たとえば、走間で板どうしを
レーザ光により接合する装置、あるいはレーザ光により
鋼板を走間切断する装置などがある。大型のＣＯ2 レー
ザ発振器などは、振動に弱い点や耐久性、大きさの点か
らいってレーザ発振器本体の高速移動はできず、ミラー
を用いてレーザ光をレーザ発振器からライン上の接合装
置あるいは切断装置に伝送する。その際、レーザ光を反
射するミラーは大きく分けて伝送路に固定されているも
の（以後固定ミラーと呼ぶ）と溶接や溶断を行うために
動く移動体上のミラーや集光ミラー（以後移動ミラーと
呼ぶ）の２種類に分類される。レーザ光は、複数のレー
ザ伝送ミラーで反射され、接合装置あるいは切断装置に
伝送される。レーザ伝送ミラーはレーザ光の光軸に直角
な軸回りに回転可能に支持されており、ミラー回転角を
調節して次のミラーに正確に照射するようにしている。
伝送されてきたレーザ光は、最後に溶接ヘッドあるいは
溶断ヘッドに伝送されたのち、集光されて溶接、切断を
行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】溶接ヘッドあるいは溶
断ヘッドにレーザ光をずれることなく伝送しなければな
らないが、移動ミラーに関しては高速移動中にミラーが
振動し、固定ミラーについては経年変化によってもミラ
ーが振動する。レーザ光の伝送距離は、たとえば３０〜
５０m にも及ぶことがある。レーザ伝送距離が長いと、
レーザ伝送ミラーのわずかな角度誤差でもレーザ光がミ
ラーからはみ出したり、集光光学系への入射角の変化に
より照射点がずれる。この照射点のずれによって溶接不
良や切断不良といった加工不良が生じる。このために、
固定ミラーの位置（角度）を正確に、移動ミラーの振動
に応じて高い速応性で制御する必要がある。
断ヘッドにレーザ光をずれることなく伝送しなければな
らないが、移動ミラーに関しては高速移動中にミラーが
振動し、固定ミラーについては経年変化によってもミラ
ーが振動する。レーザ光の伝送距離は、たとえば３０〜
５０m にも及ぶことがある。レーザ伝送距離が長いと、
レーザ伝送ミラーのわずかな角度誤差でもレーザ光がミ
ラーからはみ出したり、集光光学系への入射角の変化に
より照射点がずれる。この照射点のずれによって溶接不
良や切断不良といった加工不良が生じる。このために、
固定ミラーの位置（角度）を正確に、移動ミラーの振動
に応じて高い速応性で制御する必要がある。
【０００４】従来、レーザ光伝送系の光軸合わせはレー
ザ停止状態で行い、レーザ照射中には行われていなかっ
た。また、レーザ停止状態での光軸合わせにおいても閉
ループ制御により自動的に行うものではなく、手動で行
っていた。走間溶接、溶断を行うようなレーザ照射中に
ミラー角度が変化し、レーザ光路が変わる場合には、レ
ーザ照射中に移動体のミラーの動きに合わせて固定ミラ
ーの角度を制御しなければならない。
ザ停止状態で行い、レーザ照射中には行われていなかっ
た。また、レーザ停止状態での光軸合わせにおいても閉
ループ制御により自動的に行うものではなく、手動で行
っていた。走間溶接、溶断を行うようなレーザ照射中に
ミラー角度が変化し、レーザ光路が変わる場合には、レ
ーザ照射中に移動体のミラーの動きに合わせて固定ミラ
ーの角度を制御しなければならない。
【０００５】この発明は、レーザ伝送ミラーを介してレ
ーザ光を長距離伝送する設備において、レーザ伝送ミラ
ーの位置を高精度で制御することができる制御装置を提
供しようとするものである。
ーザ光を長距離伝送する設備において、レーザ伝送ミラ
ーの位置を高精度で制御することができる制御装置を提
供しようとするものである。
【０００６】以上、加工用レーザの伝送について問題点
を説明したが、計測用レーザなどなどの伝送についても
同様である。
を説明したが、計測用レーザなどなどの伝送についても
同様である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明のレーザ伝送ミ
ラーの位置制御装置は、レーザ発振器と、レーザ伝送ミ
ラーと、レーザ光光軸に沿って移動する移動体と、レー
ザ伝送ミラーからのレーザ光を受光する、移動体上のレ
ーザ光受光手段とを備えた装置において、ミラー位置制
御手段と、ミラー駆動手段と、移動体外乱制御手段と、
移動体に取り付けられた移動体加速度センサとを備え、
移動体外乱制御手段が移動体加速度信号をミラー駆動手
段の伝達関数の逆数よりなる伝達関数で角度外乱制御信
号に変換し、ミラー位置制御手段からのミラー角度制御
信号とともにミラー駆動手段へ出力する。
ラーの位置制御装置は、レーザ発振器と、レーザ伝送ミ
ラーと、レーザ光光軸に沿って移動する移動体と、レー
ザ伝送ミラーからのレーザ光を受光する、移動体上のレ
ーザ光受光手段とを備えた装置において、ミラー位置制
御手段と、ミラー駆動手段と、移動体外乱制御手段と、
移動体に取り付けられた移動体加速度センサとを備え、
移動体外乱制御手段が移動体加速度信号をミラー駆動手
段の伝達関数の逆数よりなる伝達関数で角度外乱制御信
号に変換し、ミラー位置制御手段からのミラー角度制御
信号とともにミラー駆動手段へ出力する。
【０００８】この発明のレーザ伝送ミラーの位置制御装
置では、レーザ伝送ミラー位置がミラー位置制御手段に
よりフィードバック制御されるとともに、移動体の振動
による外乱が移動体外乱制御手段によりフィードフォワ
ード制御される。この結果、移動体の振動による外乱は
レーザ光伝送に影響にしない程度に低減され、レーザ伝
送ミラーの位置が高精度で制御される。
置では、レーザ伝送ミラー位置がミラー位置制御手段に
よりフィードバック制御されるとともに、移動体の振動
による外乱が移動体外乱制御手段によりフィードフォワ
ード制御される。この結果、移動体の振動による外乱は
レーザ光伝送に影響にしない程度に低減され、レーザ伝
送ミラーの位置が高精度で制御される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に示すように、レーザ発振器
１からのレーザ光Ｂはレーザ伝送ミラー３により直角に
偏向され、移動体（台車）８の受光部９に照射される。
レーザ伝送ミラー３は直交する２軸回りに回転可能に支
持されており、ミラー駆動装置６により回転され、所定
の姿勢（角度）に保持される。レーザ伝送ミラー３の角
度偏差（ミラー基準位置からのずれ角度）をΔθ［rad
］、レーザ伝送ミラー３から台車８の受光部９までの
距離をＬ［mm］とし、角度偏差Δθが十分小さいとする
と、受光部９でのレーザ光照射点の位置偏差Δｘb （基
準位置からのずれ）［mm］は Δｘb ＝２ＬΔθ …（１） となる。伝送ミラー位置制御装置５はミラー駆動装置６
を制御して、位置偏差Δｘb に後述の台車位置の外乱が
重なり合った照射点のずれを０とする。
１からのレーザ光Ｂはレーザ伝送ミラー３により直角に
偏向され、移動体（台車）８の受光部９に照射される。
レーザ伝送ミラー３は直交する２軸回りに回転可能に支
持されており、ミラー駆動装置６により回転され、所定
の姿勢（角度）に保持される。レーザ伝送ミラー３の角
度偏差（ミラー基準位置からのずれ角度）をΔθ［rad
］、レーザ伝送ミラー３から台車８の受光部９までの
距離をＬ［mm］とし、角度偏差Δθが十分小さいとする
と、受光部９でのレーザ光照射点の位置偏差Δｘb （基
準位置からのずれ）［mm］は Δｘb ＝２ＬΔθ …（１） となる。伝送ミラー位置制御装置５はミラー駆動装置６
を制御して、位置偏差Δｘb に後述の台車位置の外乱が
重なり合った照射点のずれを０とする。
【００１０】図２に示すように、この発明の伝送ミラー
位置制御装置は、主としてミラー位置制御手段、ミラー
駆動手段、および台車外乱制御手段とからなっている。
ミラー位置制御手段を伝達関数Ｋ（ｓ）、ミラー駆動手
段の伝達関数をＰ（ｓ）、台車外乱制御手段の伝達関数
をＱ（ｓ）とすると、台車外乱ｄから出力ｙまでの関係
は式（２）のようになる。なお、上記ミラー駆動手段の
伝達関数をＰ（ｓ）は、モータ、伝動機構などからなる
駆動装置の伝達関数の他に、式（１）中の２Ｌを比例要
素として含むものとする。
位置制御装置は、主としてミラー位置制御手段、ミラー
駆動手段、および台車外乱制御手段とからなっている。
ミラー位置制御手段を伝達関数Ｋ（ｓ）、ミラー駆動手
段の伝達関数をＰ（ｓ）、台車外乱制御手段の伝達関数
をＱ（ｓ）とすると、台車外乱ｄから出力ｙまでの関係
は式（２）のようになる。なお、上記ミラー駆動手段の
伝達関数をＰ（ｓ）は、モータ、伝動機構などからなる
駆動装置の伝達関数の他に、式（１）中の２Ｌを比例要
素として含むものとする。
【数１】 したがって、Ｑ（ｓ）＝Ｐ（ｓ）-1とすれば、外乱の影
響は出力に現れないことになる。また、Ｑ（ｓ）は閉ル
ープ系の伝達関数の分母には現れないので、制御系の安
定性には無関係である。このために、安定性を考慮する
ことなしにミラー位置制御を行うことができる。
響は出力に現れないことになる。また、Ｑ（ｓ）は閉ル
ープ系の伝達関数の分母には現れないので、制御系の安
定性には無関係である。このために、安定性を考慮する
ことなしにミラー位置制御を行うことができる。
【００１１】図３は、上記伝送ミラー位置制御を実現す
る装置のブロック線図である。図に示すようにミラー位
置制御手段１１は、距離補正要素１／２ＬとＰＩＤ制御
要素Ｋ（ｓ）とから構成されている。ミラー位置制御手
段１１の中の係数１／２Ｌは、式（１）中の２Ｌ（ブロ
ック線図中の２Ｌ）で消去可能である。したがって、台
車走行に伴って走行距離Ｌが時間的に変化しても、ミラ
ー位置制御手段内部の係数１／２Ｌを走行距離に対応さ
せて変化させれば、制御性になんら影響しない。走行距
離Ｌは台車に取り付けた距離センサ１７（たとえばロー
タリエンコーダ）で計測し、計測結果に従って距離補正
要素１／２Ｌを変化させる。台車に取り付けた照射点位
置センサ（たとえば２次元イメージセンサ）１８で照射
点を計測し、ミラー位置制御手段１１にフィードバック
する。
る装置のブロック線図である。図に示すようにミラー位
置制御手段１１は、距離補正要素１／２ＬとＰＩＤ制御
要素Ｋ（ｓ）とから構成されている。ミラー位置制御手
段１１の中の係数１／２Ｌは、式（１）中の２Ｌ（ブロ
ック線図中の２Ｌ）で消去可能である。したがって、台
車走行に伴って走行距離Ｌが時間的に変化しても、ミラ
ー位置制御手段内部の係数１／２Ｌを走行距離に対応さ
せて変化させれば、制御性になんら影響しない。走行距
離Ｌは台車に取り付けた距離センサ１７（たとえばロー
タリエンコーダ）で計測し、計測結果に従って距離補正
要素１／２Ｌを変化させる。台車に取り付けた照射点位
置センサ（たとえば２次元イメージセンサ）１８で照射
点を計測し、ミラー位置制御手段１１にフィードバック
する。
【００１２】ミラー駆動手段１３は、比例要素Ｐ、駆動
装置速度系Ｍ、および積分要素１／ｓを含む局部フィー
ドバックを構成し、さらに比例要素２Ｌを含んでいる。
駆動装置速度系Ｍのモデルは、式（３）で示す２次系で
近似している。
装置速度系Ｍ、および積分要素１／ｓを含む局部フィー
ドバックを構成し、さらに比例要素２Ｌを含んでいる。
駆動装置速度系Ｍのモデルは、式（３）で示す２次系で
近似している。
【数２】 ここで、ωはレーザ伝送ミラー角速度［rad /s］、ωre
f はレーザ伝送ミラー角速度目標値［rad /s］、ζは速
度系減衰係数［−］、ωn は速度系自然角周波数［rad
/s］である。
f はレーザ伝送ミラー角速度目標値［rad /s］、ζは速
度系減衰係数［−］、ωn は速度系自然角周波数［rad
/s］である。
【００１３】台車外乱制御手段１５は次のようにして構
成される。上記ミラー駆動手段１３の伝達関数Ｐ（ｓ）
は、図３に示すブロック線図から、
成される。上記ミラー駆動手段１３の伝達関数Ｐ（ｓ）
は、図３に示すブロック線図から、
【数３】 となる。したがって、
【数４】 が得られる。これは台車位置外乱ｄの３階微分、２階微
分、および１階微分が必要なことを示している。ここ
で、台車に加速度センサを設けると、台車位置外乱の２
階微分までは実データおよびその積分値で代用できるこ
とがわかる。したがって、図３に示すように制御系を構
成するれば、台車位置外乱ｄに対するフィードフォワー
ド制御系が構築できる。図３に示すように、式（５）の
伝達関数Ｑ（ｓ）を実現するために、台車外乱制御手段
１５は微分要素ｓ、２ζωn ｓ、比例要素ωn 2 、Ｐω
n 2 、１／２ＬＰωn 2 、および二つの積分要素１／ｓ
から構成されている。距離センサ１７で走行距離を計測
し、計測結果に従って１／２ＬＰωn 2 要素中のＬを変
化させる。
分、および１階微分が必要なことを示している。ここ
で、台車に加速度センサを設けると、台車位置外乱の２
階微分までは実データおよびその積分値で代用できるこ
とがわかる。したがって、図３に示すように制御系を構
成するれば、台車位置外乱ｄに対するフィードフォワー
ド制御系が構築できる。図３に示すように、式（５）の
伝達関数Ｑ（ｓ）を実現するために、台車外乱制御手段
１５は微分要素ｓ、２ζωn ｓ、比例要素ωn 2 、Ｐω
n 2 、１／２ＬＰωn 2 、および二つの積分要素１／ｓ
から構成されている。距離センサ１７で走行距離を計測
し、計測結果に従って１／２ＬＰωn 2 要素中のＬを変
化させる。
【００１４】上記のように構成された伝送ミラー位置制
御装置において、目標値は照射点ずれ量０（ｙ＝０）で
ある。台車に取り付けられた照射点位置センサ１８で照
射点の位置を検出する。照射点位置センサ１８の出力ｙ
s は ｙs ＝Δｘb −Δｘs ＋Δξ …（６） である。ここで、Δｘb は台車へのレーザ光照射点位置
［mm］、Δｘs は台車原点位置外乱［mm］、Δξはセン
サノイズ［mm］である。出力ｙs をミラー位置制御手段
１１にフィードバックし、目標値との位置偏差（目標値
は０であるからｙs に等しい）を求める。位置偏差に基
づきミラー位置制御手段１１はミラー角度制御信号Δθ
m を出力する。
御装置において、目標値は照射点ずれ量０（ｙ＝０）で
ある。台車に取り付けられた照射点位置センサ１８で照
射点の位置を検出する。照射点位置センサ１８の出力ｙ
s は ｙs ＝Δｘb −Δｘs ＋Δξ …（６） である。ここで、Δｘb は台車へのレーザ光照射点位置
［mm］、Δｘs は台車原点位置外乱［mm］、Δξはセン
サノイズ［mm］である。出力ｙs をミラー位置制御手段
１１にフィードバックし、目標値との位置偏差（目標値
は０であるからｙs に等しい）を求める。位置偏差に基
づきミラー位置制御手段１１はミラー角度制御信号Δθ
m を出力する。
【００１５】一方、台車外乱制御手段１５は、台車上の
加速度センサ１９（たとえば圧電型加速度センサ）で検
出された台車加速度外乱ｄを、微分要素ｓ、２ζωn ｓ
でそれぞれ微分し、また積分要素１／ｓで積分して比例
定数ωn 2 を乗じ、更に積分要素１／ｓ、１／ｓで２重
積分して比例定数Ｐωn 2 を乗じて加え合わせる。その
結果に比例定数を１／２ＬＰωn 2 を乗じて外乱角度制
御信号Δθd とし、ミラー角度制御信号Δθm と加え合
わせ、副目標角度Δθref とする。
加速度センサ１９（たとえば圧電型加速度センサ）で検
出された台車加速度外乱ｄを、微分要素ｓ、２ζωn ｓ
でそれぞれ微分し、また積分要素１／ｓで積分して比例
定数ωn 2 を乗じ、更に積分要素１／ｓ、１／ｓで２重
積分して比例定数Ｐωn 2 を乗じて加え合わせる。その
結果に比例定数を１／２ＬＰωn 2 を乗じて外乱角度制
御信号Δθd とし、ミラー角度制御信号Δθm と加え合
わせ、副目標角度Δθref とする。
【００１６】ミラー駆動手段１３は副目標角度Δθref
に基づきミラー角度Δθを制御する。出側で検出された
ミラー回転角度Δθは、ミラー駆動手段１３内で局部フ
ィードバックされる。ミラー回転角度Δθは、式（１）
に示すように２Ｌで照射点位置Δｘb に変換される。
に基づきミラー角度Δθを制御する。出側で検出された
ミラー回転角度Δθは、ミラー駆動手段１３内で局部フ
ィードバックされる。ミラー回転角度Δθは、式（１）
に示すように２Ｌで照射点位置Δｘb に変換される。
【００１７】なお、図３はＸ方向のみについての位置制
御を示しているが、同様にしてＹ方向（紙面に対し垂直
方向）についても位置制御を行う。
御を示しているが、同様にしてＹ方向（紙面に対し垂直
方向）についても位置制御を行う。
【００１８】上記のように構成された位置制御手段の制
御性能を、シミュレーションにより評価した結果につい
て説明する。ミラー位置制御手段は、式（７）で示すＰ
ＩＤ制御系とする。
御性能を、シミュレーションにより評価した結果につい
て説明する。ミラー位置制御手段は、式（７）で示すＰ
ＩＤ制御系とする。
【数５】
【００１９】台車位置外乱は、周期３［Hz］、振幅８
［mm］の正弦波状外乱とする。上記位置外乱を図４に示
す。台車加速度外乱は、２回積分して上記台車位置外乱
となるように選んだ。台車加速度外乱を、図５に示す。
ミラー位置外乱を周期０．１［Hz］、振幅０．２５［mr
ad］の正弦波状外乱とする。ミラー位置外乱を図６に示
す。位置センサノイズは大きさ±０．２［mm］のランダ
ムノイズとし、これを図７に示す。加速度センサノイズ
は加速度外乱の約５％の大きさのランダムノイズとし、
これを図８に示す。台車外乱制御手段の微分項は、時定
数０．０１［s ］の疑似微分を用いた。また、駆動装置
速度系Ｍのモデルの係数はωn ＝６０［rad /s］、ζ＝
０．６［−］とした。
［mm］の正弦波状外乱とする。上記位置外乱を図４に示
す。台車加速度外乱は、２回積分して上記台車位置外乱
となるように選んだ。台車加速度外乱を、図５に示す。
ミラー位置外乱を周期０．１［Hz］、振幅０．２５［mr
ad］の正弦波状外乱とする。ミラー位置外乱を図６に示
す。位置センサノイズは大きさ±０．２［mm］のランダ
ムノイズとし、これを図７に示す。加速度センサノイズ
は加速度外乱の約５％の大きさのランダムノイズとし、
これを図８に示す。台車外乱制御手段の微分項は、時定
数０．０１［s ］の疑似微分を用いた。また、駆動装置
速度系Ｍのモデルの係数はωn ＝６０［rad /s］、ζ＝
０．６［−］とした。
【００２０】以上のような条件で、ミラー駆動手段の比
例要素（位置ゲイン）Ｐを求めるとともに、台車外乱の
応答を求めた。なお、台車外乱に対する台車の受光部に
おける目標照射点ずれ量を、±２．０［mm］とする。ミ
ラー駆動手段の位置ゲインＰは、位置ステップ応答がオ
ーバーシュートしない最大のものとした。その結果、位
置ゲインＰは１８となった。このときのミラー駆動手段
の応答は、およそ２０［rad /s］（約３［Hz］）となっ
た。図９に、位置ステップ応答を示す。
例要素（位置ゲイン）Ｐを求めるとともに、台車外乱の
応答を求めた。なお、台車外乱に対する台車の受光部に
おける目標照射点ずれ量を、±２．０［mm］とする。ミ
ラー駆動手段の位置ゲインＰは、位置ステップ応答がオ
ーバーシュートしない最大のものとした。その結果、位
置ゲインＰは１８となった。このときのミラー駆動手段
の応答は、およそ２０［rad /s］（約３［Hz］）となっ
た。図９に、位置ステップ応答を示す。
【００２１】まず始めに、何も制御を行わない時の応答
を図１０に示す。位置偏差は、約±２８［mm］と目標精
度±２［mm］を大きく超えている。
を図１０に示す。位置偏差は、約±２８［mm］と目標精
度±２［mm］を大きく超えている。
【００２２】次に、台車外乱制御手段を用いず、フィー
ドバックＰＩＤ制御のみのときの台車外乱応答について
説明する。ＰＩＤコントローラのゲインは限界感度法に
より調整した結果、比例感度Ｋp ＝１．８、積分時間Ｔ
I ＝０．０５、微分時間ＴD＝０．０１２５となった。
図１１および図１２に示すように、位置精度は約±４
［mm］となり、目標精度を超えている。
ドバックＰＩＤ制御のみのときの台車外乱応答について
説明する。ＰＩＤコントローラのゲインは限界感度法に
より調整した結果、比例感度Ｋp ＝１．８、積分時間Ｔ
I ＝０．０５、微分時間ＴD＝０．０１２５となった。
図１１および図１２に示すように、位置精度は約±４
［mm］となり、目標精度を超えている。
【００２３】この発明の台車外乱制御手段を用いた場合
の結果を、図１３および図１４に示す。これら図から明
らかなように、定常時において位置精度は±０．５［m
m］となり、目標精度以下とすることができた。
の結果を、図１３および図１４に示す。これら図から明
らかなように、定常時において位置精度は±０．５［m
m］となり、目標精度以下とすることができた。
【００２４】なお、この発明はミラー位置制御手段がＰ
ＩＤ制御に限られるものではなく、またミラー駆動手段
の速度系モデルが２次系に限られるものではない。
ＩＤ制御に限られるものではなく、またミラー駆動手段
の速度系モデルが２次系に限られるものではない。
【００２５】
【発明の効果】この発明のレーザ伝送ミラーの位置制御
装置では、レーザ伝送ミラーの位置を高精度で制御する
ことができる。この結果、レーザ光を所要の照射点に正
確に照射することができる。また、レーザ光照射点の位
置決め作業の自動化が可能となるので、レーザ光照射点
の位置決め作業の省力化および迅速化を図ることがで
き、オンラインでの使用も可能である。
装置では、レーザ伝送ミラーの位置を高精度で制御する
ことができる。この結果、レーザ光を所要の照射点に正
確に照射することができる。また、レーザ光照射点の位
置決め作業の自動化が可能となるので、レーザ光照射点
の位置決め作業の省力化および迅速化を図ることがで
き、オンラインでの使用も可能である。
【図１】レーザ伝送ミラー位置制御装置を含む設備を模
式的に示す図面である。
式的に示す図面である。
【図２】この発明の制御手段の概略を示すブロック線図
である。
である。
【図３】この発明の伝送ミラー位置制御装置のブロック
線図である。
線図である。
【図４】伝送ミラー位置制御装置の制御性能評価に用い
た台車位置外乱のグラフである。
た台車位置外乱のグラフである。
【図５】制御性能評価に用いた台車加速度外乱のグラフ
である。
である。
【図６】制御性能評価に用いたミラー位置外乱のグラフ
である。
である。
【図７】制御性能評価に用いた位置センサノイズのグラ
フである。
フである。
【図８】制御性能評価に用いた加速度センサノイズのグ
ラフである。
ラフである。
【図９】伝送ミラー位置制御装置のステップ応答図であ
る。
る。
【図１０】何も制御を行わないときの台車外乱応答図で
ある。
ある。
【図１１】ＰＩＤ制御のみの場合の台車外乱応答図であ
る。
る。
【図１２】図１１の台車外乱応答図において振幅のスケ
ールを拡大した応答図である。
ールを拡大した応答図である。
【図１３】この発明の制御装置による場合の台車外乱応
答図である。
答図である。
【図１４】図１３の台車外乱応答図において振幅のスケ
ールを拡大した応答図である。
ールを拡大した応答図である。
１ レーザ発振器 ３ レーザ伝送ミラー ５ レーザ伝送ミラー位置制御装置 ６ ミラー駆動装置 ８ 台車 １１ ミラー位置制御手段 １３ ミラー駆動手段 １５ 移動体外乱制御手段 １７ 距離センサ １８ 照射点位置センサ １９ 加速度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城戸 基 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平３−161188（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−180292（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−182090（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/06 G02B 26/08
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ発振器と、レーザ伝送ミラーと、
レーザ光光軸に沿って移動する移動体と、レーザ伝送ミ
ラーからのレーザ光を受光する、移動体上のレーザ光受
光手段とを備えた装置において、ミラー位置制御手段
と、ミラー駆動手段と、移動体外乱制御手段と、移動体
に取り付けられた移動体加速度センサとを備え、移動体
外乱制御手段が移動体加速度信号をミラー駆動手段の伝
達関数の逆数よりなる伝達関数で角度外乱制御信号に変
換し、ミラー位置制御手段からのミラー角度制御信号と
ともにミラー駆動手段へ出力することを特徴とするレー
ザ伝送ミラーの位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09665196A JP3278572B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | レーザ伝送ミラーの位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09665196A JP3278572B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | レーザ伝送ミラーの位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09277075A JPH09277075A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3278572B2 true JP3278572B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=14170741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09665196A Expired - Fee Related JP3278572B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | レーザ伝送ミラーの位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278572B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6909819B1 (en) * | 2004-04-16 | 2005-06-21 | Capella Photonics, Inc. | System and method for canceling disturbance MEMS devices |
| JP2008000801A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Tokyu Car Corp | レーザ加工装置 |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP09665196A patent/JP3278572B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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