JP4363857B2 - レーザマーカの印字制御方法及びレーザマーカ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を用いて樹脂、木、金属等の表面に文字等の印字加工を行うレーザマーカに関し、特に印字の開始から終了までに要する時間の短縮を目的としたデータ処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のレーザマーカは、炭酸ガスレーザ又はYAGレーザから発せられたレーザ光で樹脂、木、金属等の対象物の表面を加熱し、表面を局部的に変色又は変形させることにより文字等の印字加工(マーキング又は単に印字ということもある)を行う。
【0003】
印字すべき文字等に沿って対象物の表面をレーザ光のスポットが移動するようにレーザ光を偏向させる方法として、通常はベクタースキャンと呼ばれる方法が用いられる。これは、ガルバノミラーを用いてレーザ光のX方向及びY方向の偏向を同時に制御することにより、文字又は線画に沿ってレーザ光の照射スポットを移動させる方法である。効率よく短時間で印字を行うように、できるだけ一筆書きとなる軌跡が選択される。
【0004】
レーザマーカは通常、ヘッド部とコントローラ部からなり、ヘッド部にはレーザ発振器及びレーザ偏向装置(ガルバノミラー)が内蔵されている。コントローラ部には、制御用のマイクロコンピュータと、設定データやフォントデータを記憶するメモリが備えられている。設定データは印字する文字やマークの種類、大きさ、印字位置、印字方向等の情報を含む。
【0005】
コンソール又は外部コンピュータからコントローラ部に与えられた設定データは一旦メモリに記憶される。コントローラ部のマイクロコンピュータは印字加工を実行する際に設定データを読み出して展開データを生成する。つまり、印字内容に関する設定データとフォントデータからレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データ及びレーザ制御データからなる展開データを生成する。
【0006】
生成された展開データは、コントローラ部からヘッド部に転送される。ヘッド部では、受信した展開データに含まれる線分データに基づいてガルバノミラーが制御されると共に、レーザ制御データに基づいてレーザのオン・オフ制御が行われる。こうして、対象物の表面にレーザ光で印字加工が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような設定データから展開データ(線分データ及びレーザ制御データ)を生成する処理(これを展開処理ということがある)は時間が掛かる処理であり、長い場合は数十秒掛かる場合がある。このため、複数の印字内容(設定データ)を切り替えながら印字を行う場合に、設定データを読み出すたびに展開処理が行われ、印字の開始から終了までに要する時間が長くなるという問題がある。複数の設定データを切り替えながら印字を行う場合の例として、例えば製造ラインや物流ラインにおいて順次流れてくる複数種類の製品に対して異なる印字内容の印字を行う場合がある。あるいは、1つの製品に複数の印字箇所があり、各印字箇所に異なる印字内容の印字を行う場合がある。
【0008】
また、展開処理に掛かる時間は印字内容(設定データ)によって大きく変化する。つまり、印字内容の切り替えからレーザによる印字が開始するまでの時間が印字内容によって大きく変動するといった問題もある。
【0009】
本発明は、上記のような課題に鑑み、レーザマーカにおける印字内容の切り替えからレーザによる印字が開始するまでの時間を短縮すると共に、その時間が印字内容にかかわらず略一定となるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、レーザ光を用いて対象物の表面に印字加工を行うレーザマーカにおいて、印字の開始から終了までに要する時間の短縮を目的とするレーザマーカの印字制御方法であって、印字する文字又はマークの種類、大きさ、位置、方向等の印字内容の情報を含むN個の設定データを不揮発性メモリに記憶するステップと、あらかじめ印字実行指令又は印字内容切替指令に先立って、N個の設定データからレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データ及びレーザ制御データを含む展開データを予め生成する展開処理の対象となる設定データに対応した識別情報及び該識別情報の登録の有無をユーザに指定させるための設定画面を表示装置に表示させるステップと、設定画面でユーザにより指定されたM個(M≦N)の設定データの識別情報を不揮発性メモリに記憶するステップと、電源投入直後に、不揮発性メモリから読み出した識別情報に基づいて、指定されたM個の設定データの展開処理を順次行い、M個の各設定データから生成されたそれぞれの展開データを個別に揮発性メモリに保存するステップと、印字実行指令又は印字内容切替指令に伴って指定された設定データの識別情報にしたがって、対応する展開データを揮発性メモリから読み出して印字加工の開始処理を実行するステップとを有することを特徴とする。
【0011】
このような構成によれば、使用する複数の設定データ(印字内容)をユーザがあらかじめ指定しておけば、電源投入時に、指定された複数の設定データから展開情報がそれぞれ生成され、揮発性メモリに個別に記憶される。印字実行又は印字内容切り替えの際に、展開処理は行われないで、指定された展開データが揮発性メモリから読み出されて印字加工の開始処理が実行される。したがって、印字内容の切り替えからレーザによる印字が開始するまでの時間が短縮されると共に、その時間が印字内容にかかわらず略一定となる。
【0012】
なお、不揮発性メモリとは、フラッシュメモリ又はバッテリバックアップされたSRAMのように電源オフの間も記憶データが保持されるメモリを意味する。これに対して揮発性メモリとは、DRAMのように、電源がオフになれば記憶データが消えるメモリを意味する。また、印字加工の開始処理とは、例えば揮発性メモリから読み出した展開データをレーザ発振器及びレーザ偏向装置の制御用データとして出力する(すなわちヘッド部に送信する)処理を意味する。
【0013】
好ましい実施形態において、レーザマーカの印字制御方法は、設定データが変更されたときに、変更された設定データについて展開処理を再度実行し、揮発性メモリに記憶されている展開データを書き換えるステップを更に有する。これにより、設定データから生成されて揮発性メモリに一旦記憶された展開情報が設定データの変更に伴って適切に更新され、この場合も上記のように、印字内容の切り替えからレーザによる印字が開始するまでの時間が短縮されると共に、その時間が印字内容にかかわらず略一定となる効果が得られる。
【0014】
更に好ましくは、レーザマーカの印字制御方法は、設定データが変更されたときに、展開処理及び展開データの書き換え処理が完了するまで印字内容切替指令を無視するステップを更に有する。これにより、展開処理中に印字内容の切り替えが実行されることが回避され、上記の効果が担保される。
【0017】
図1は、本発明の実施形態に係るレーザマーカの概略構成図である。レーザマーカはヘッド部1とコントローラ部2を備え、両者がケーブル4で接続されている。また、液晶表示器とタッチパネルを用いたコンソール(表示・操作卓)3がケーブル5によってコントローラ部2に接続されている。ヘッド部1にはレーザ発振器11及びレーザ偏向装置12が内蔵されている。
【0018】
レーザ発振器11は、炭酸ガスレーザ又はYAGレーザを用いたレーザ管である。レーザ偏向装置12は、二次元のガルバノミラー12a及び集光レンズ(fθレンズ)12bからなる。レーザ発振器11から発したレーザ光LBはガルバノミラー12aによってX方向及びY方向に(二次元に)偏向されると共に集光レンズ12bによってワーク(加工対象物)WKの表面に集光される。こうして、ワークWKの表面に所望の文字や記号等を印字することができる。
【0019】
図2は、本発明の実施形態に係るレーザマーカの回路構成を示すブロック図である。ヘッド部1は、レーザ発振器11及びレーザ偏向装置12の他に、ラインレシーバ13、データ復元・タイミング調整部14、D/A変換器15及びガルバノ制御部16を備えている。
【0020】
コントローラ部2は、処理装置(MPU)21、スタティックRAM(SRAM)22、フォントデータ用メモリ(ROM)23、ダイナミックRAM(DRAM)24及びラインドライバ25を備えている。処理装置21は、コンソール3から受信した印字内容に関する設定データをSRAM22に記憶させると共に、設定データ及びフォントデータから展開データを生成してDRAM24に記憶させる処理を実行する。
【0021】
SRAM22は、バッテリバックアップによって不揮発性メモリを構成し、電源オフ時にも記憶内容を保持することができる。SRAM22は、コンソール3等から受信した設定データとスケジュール登録データの記憶に使用される。設定データは、印字する文字又はマークの種類、大きさ、位置、方向等の印字内容の情報を含む。スケジュール登録データは、後述するようにあらかじめ展開処理を行う設定データの番号(識別情報)である。
【0022】
フォントデータ用メモリ23は、印字に使用される各種文字やマークのフォントデータを記憶している。このフォントデータを印字内容の共通データとして管理することにより、各設定データの情報量を少なくすることができる。したがって、設定データから展開データを生成するときに、フォントデータ用メモリ23が参照される。
【0023】
DRAM24は、電源オフ時に記憶内容が消える揮発性メモリである。DRAM24には、設定データから生成された展開データが一時記憶される。展開データは、印字加工のためにレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データとレーザのオン・オフ制御のためのレーザ制御データを含む複数ビットからなる時系列のデータである。なお、印字内容の設定データに比べて展開データの情報量は多く、DRAM24に記憶できる展開データの数には制限がある。
【0024】
コンソール3にはメモリカード31を着脱可能なスロットとリード・ライト用のインターフェイスが備えられている。コンソール3から入力した印字内容に関する設定データをメモリカード31に保存しておき、必要なときに読み出してコントローラ部2に送信することができる。また、外部コンピュータ等で作成した設定データをメモリカードを介してコンソール3からコントローラ部2に転送することができる。
【0025】
また、コントローラ部2にパーソナルコンピュータ32を接続することも可能である。接続インターフェイスとして、RS232Cシリアルポート、パラレルポート、USBポート、IEEE1394ポート等が用いられる。パーソナルコンピュータ32にインストールした専用ソフトウェアにより、パーソナルコンピュータ32の画面やフルキーボード、マウス等を用いてコントローラ部2に対する設定データの作成や管理を行うことができる。
【0026】
図3は、レーザマーカのコントローラ部2に接続されたパーソナルコンピュータ32のハードウェア構成例を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ32は、CRT又はLCD等の表示装置51、キーボード52、マウス(他のポインティングデバイスでもよい)53、RS232Cシリアルポート、パラレルポート、USBポート等の通信インターフェイス54、CPU55、半導体記憶媒体である主メモリ56、補助記憶装置である固定ディスク装置57及びリムーバブルディスク装置58を備えている。
【0027】
レーザマーカの設定データの作成や管理を行うための専用ソフトウェア(コンピュータプログラム)は、CD−ROMのような記憶媒体59に記憶された状態で供給され、CD−ROMドライブ装置のようなリムーバブルディスク装置58によって記憶媒体59から読み出され、固定ディスク装置57にインストールされる。固定ディスク装置57にインストールされた専用ソフトウェアは、主メモリ56にロードされ、CPU55によって実行される。
【0028】
このような専用ソフトウェアによってサポートされる機能の一つとして、スケジュール設定機能がある。これは、複数の印字内容(設定データ)を切り替えながら印字を行う場合に、それら複数の設定データの展開処理をあらかじめ実行しておくことにより、印字内容切り替え時の時間ロスを低減するための設定機能である。
【0029】
図4は、パーソナルコンピュータ32の表示装置51に表示されるスケジュール設定機能のための画面表示の例を示す図である。この例では、機器設定画面61が有する複数の設定画面(タブ)の一つとしてスケジュール設定画面(タブ)62を選択した状態が示されている。あらかじめ展開処理を行う設定データの番号(識別情報に相当する)を指定する方法として、図4に示すように、連続番号のスケジュールを指定することもできるし、任意の番号のスケジュールを指定することもできる。ユーザは、マウス53を用いていずれか一方のチェックボックス63,64にチェックを入れる。
【0030】
なお、印字する文字又はマークの種類、大きさ、位置、方向等の印字内容の情報を含むN個(一実施例では最大2000個)の設定データがあらかじめ登録されている。各設定データはパーソナルコンピュータ32上で動く専用ソフトウェアを用いて作成し、編集することができる。これらの登録されたN個の設定データのうち、あらかじめ行う展開処理の対象としてM個(M≦N)の設定データを指定することができる。
【0031】
連続番号のスケジュールを指定する場合は、登録開始指定番号(No)と登録終了指定番号を入力する。つまり、範囲指定を行い、登録開始指定番号から登録終了指定番号までの連続番号の設定データがあらかじめ展開処理を行う対象となる。また、任意の番号のスケジュールを指定する場合は、図4に例示するように、飛び飛びの番号をカンマ(,)で区切って指定することができる。連続番号はハイフン(−)を用いて範囲指定することができる。
【0032】
この後、画面下部のOKボタン65をマウス53でクリックすればスケジュールの登録が完了し、指定した番号があらかじめ展開処理を行うべき設定データの識別情報として登録される。このようにして指定された番号の設定データは、レーザマーカの電源投入直後に処理装置21が実行する処理の中で展開され、それぞれの展開情報がDRAM24に記憶される。
【0033】
これにより、指定した複数の設定データ(印字内容)を切り替えながら印字を行う場合に、従来のように設定データの切り替えのたびに展開処理を行う必要が無くなる。あらかじめ展開されてDRAM24に記憶される展開データを読み出してヘッド部1に展開データを送信するだけでよい。例えば製造ラインや物流ラインにおいて順次流れてくる複数種類の製品に対して異なる印字内容の印字を行う場合がある。あるいは、1つの製品に複数の印字箇所があり、各印字箇所に異なる印字内容の印字を行う場合がある。このような場合に、設定データの切り替えの際に展開処理を行う必要が無い分だけ切り替えに要する時間が短くなる。
【0034】
図5は、コントローラ部2の処理装置21が実行する展開処理の概略を示すフローチャートである。ステップ#101において、処理装置21はSRAM22から設定データを読み出す。続くステップ#102において、フォントデータ用メモリ23から読み出したフォントデータを参照し、設定データに含まれる印字文字や記号等を複数の連続加工曲線(直線を含む)に分解する。それぞれの連続加工曲線は、一筆書きのようにレーザ光を連続して出力しながらレーザ光のスポットを移動させる切れ目の無い曲線である。
【0035】
1つの連続加工曲線は、レーザ偏向装置12の二次元ガルバノミラー12aを一定間隔で制御するための複数の座標の集合(線分データに相当する)として表される。つまり、1つの連続加工曲線は、複数の座標(折れ曲り点)で接続された複数の線分で近似される。また、1つの連続加工曲線の終端から次の連続加工曲線の始端への移動(偏向)はレーザ光の出力を停止した状態(ゼロパワー)で行われる。
【0036】
次のステップ#103において、複数の連続加工曲線の並び替えを行う。レーザ光スポットの移動が最も効率的になるように、すなわち、連続加工曲線間のゼロパワー移動を含む全移動距離が最も短くなるように、連続加工曲線の加工処理順序が選択される。続くステップ#104において、1つの連続加工曲線の終端から次の連続加工曲線の始端への移動経路(レーザ出力がゼロの線分)を生成し付加する。
【0037】
例えば、文字「B」は一筆書きのように1つの連続加工曲線で描くことができる。これに対して、文字「A」は一筆書きで描くことができないので、第1の連続加工曲線(直線)「∧」と第2の連続加工曲線(直線)「−」に分解される。この場合、第1の連続加工曲線(直線)「∧」の終端から第2の連続加工曲線(直線)「−」の始端までの移動経路が生成され付加される。この移動経路についても、レーザ偏向装置12の二次元ガルバノミラー12aを一定間隔で制御するための複数の座標点の集合(線分データ)として表される。
【0038】
続くステップ#105において、時系列の線分データ(X座標及びY座標のデータ)及びレーザ制御データ(レーザ出力のオン・オフの区別)を含む展開データが生成される。このようにして、生成された展開データは次のステップ#106でDRAM24に一時的に書き込まれ、展開処理が終了する。
【0039】
図6は、レーザマーカの電源投入直後から処理装置21が実行する処理の概略を示すフローチャートである。レーザマーカの電源投入直後の処理ルーチンの中で、処理装置21はSRAM22から登録されている設定データの番号(識別情報)を読み出す(ステップ#201)。これは、図4を用いて説明したように、あらかじめ展開処理を行う対象として指定された設定データの番号である。
【0040】
次のステップ#202において、各識別情報(番号の)設定データについて展開処理を順番に実行する(ステップ#202)。すなわち、図5を用いて説明したように、SRAM22から該当する設定データを読み出し、フォントデータ用メモリ23から読み出したフォントデータを参照して、線分データとレーザ制御データからなる展開データを生成する。そして展開データをDRAM24に格納する。
【0041】
この後、印字実行指令があれば(ステップ#203のYes)、DRAM24から指定された展開データを読み出す(ステップ#204)。読み出すべき展開データの指定は、対応する設定データの番号(識別情報)によって行われる。読み出された展開データは、ラインドライバ25を介してヘッド部1に送信される(ステップ#205)。こうして、ヘッド部1による印字加工が開始される。
【0042】
ステップ#203の印字実行指令には、最初の印字内容での印字開始指令の他に、印字内容の切り替え及び印字再開の指令(すなわち印字内容切替指令)も含まれる。印字内容を切り替えた後にユーザが印字再開指令をコンソール3又はパーソナルコンピュータ32から入力したときに印字が再開するように設定することができる。あるいは、自動的に複数の印字内容を切り替えながら印字を繰り返すように設定することもできる。
【0043】
図7は、図6の処理の変形例を示すフローチャートである。この例では、ステップ#301及びステップ#302(図6のステップ#201及びステップ#202に相当する)の後に、設定データの変更の有無をチェックしている(ステップ#303)。設定データの変更方法についての詳しい説明は省略するが、例えばコントローラ部2のSRAM22に記憶されている設定データの一部又は全部をパーソナルコンピュータ32から読み出して表示装置51の画面上に表示させ、画面上で編集処理を行った後に、SRAM22に書き戻すことによって行われる。
【0044】
設定データの変更が行われたときに(ステップ#303のYes)、処理装置21は変更された設定データの展開処理を再度実行し、DRAM24に記憶されている展開データの更新(上書き)を行う(ステップ#304)。この処理が完了するまでは、前述の印字内容切替指令を受け付けない。つまり、ユーザが印字内容切替指令をコンソール3又はパーソナルコンピュータ32から入力しても無視される。
【0045】
ステップ#304における設定データの展開処理及び展開データの更新処理が完了した後に、印字実行指令(印字内容切替指令を含む)があれば(ステップ#305のYes)、DRAM24から指定された展開データを読み出し(ステップ#306)、ラインドライバ25を介して展開データをヘッド部1に送信する(ステップ#307)。
【0046】
図2に示すように、ラインレシーバ13を介して展開データを受信したヘッド部1では、データ復元・タイミング調整部14が展開データに含まれるレーザ制御データに基づいてレーザ発振器11のオン・オフ制御を実行すると共に、線分データから求めたレーザ光の移動量に相当するデータをD/A変換器15に与える。
【0047】
D/A変換器15は、移動量に相当するデータをアナログ電圧に変換しガルバノ制御部16に与える。ガルバノ制御部16は与えられたアナログ電圧にしたがってレーザ偏向装置12の二次元ガルバノミラー12aを駆動し、これによってレーザ光のビームスポットが所定の位置へ移動する。このようにして、レーザ発振器11から発したレーザ光がレーザ偏向装置12で逐次偏向されてレーザ光のビームスポットがワークWKの表面を移動することにより、ワークWKの表面に所望の文字や記号等が印字される。
【0048】
以上、本発明の実施形態及び変形例を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限らず、種々の形態で実施することが可能である。例えば、上記の実施形態では、印字内容に関する設定情報と、あらかじめ展開処理を行う対象として指定された設定データの識別番号とを同じ不揮発性メモリ(SRAM22)に記憶しているが、個別の不揮発性メモリを備えるように構成してもよい。
【0049】
また、上記の実施形態のレーザマーカは、互いに分離したヘッド部1とコントローラ部2とが通信ケーブルで接続された構造を有するが、本発明は、ヘッド部1とコントローラ部2とが一体構造であるレーザマーカに適用することもできる。この場合は、処理装置21がレーザ発振器11の駆動装置及びレーザ偏向装置12の駆動装置を直接制御する構成も可能である。
【0050】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のレーザマーカの印字制御方法及びレーザマーカによれば、ユーザが使用する複数の設定データ(印字内容)をあらかじめ指定しておけば、電源投入時に、指定された複数の設定データから展開情報がそれぞれ生成され、揮発性メモリに個別に記憶される。印字実行又は印字内容切り替えの際に、展開処理は行われないで、指定された展開データが揮発性メモリから読み出されて印字加工の開始処理が実行される。したがって、印字内容の切り替えからレーザによる印字が開始するまでの時間が短縮されると共に、その時間が印字内容にかかわらず略一定となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るレーザマーカの概略構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係るレーザマーカの回路構成を示すブロック図である。
【図3】レーザマーカのコントローラ部に接続されたパーソナルコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図4】パーソナルコンピュータの表示装置に表示されるスケジュール設定機能のための画面表示の例を示す図である。
【図5】コントローラ部の処理装置が実行する展開処理の概略を示すフローチャートである。
【図6】レーザマーカの電源投入直後から処理装置が実行する処理の概略を示すフローチャートである。
【図7】図6の処理の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
11 レーザ発振器
12 レーザ偏向装置
21 処理装置
22 不揮発性メモリ(SRAM)
23 フォントデータ用メモリ
24 揮発性メモリ(DRAM)
Claims (3)
- レーザ光を用いて対象物の表面に印字加工を行うレーザマーカにおいて、印字の開始から終了までに要する時間の短縮を目的とするレーザマーカの印字制御方法であって、
印字する文字又はマークの種類、大きさ、位置、方向等の印字内容の情報を含むN個の設定データを不揮発性メモリに記憶するステップと、
あらかじめ印字実行指令又は印字内容切替指令に先立って、前記N個の設定データからレーザ光がたどるべき軌跡を規定する線分データ及びレーザ制御データを含む展開データを予め生成する展開処理の対象となる設定データに対応した識別情報及び該識別情報の登録の有無をユーザに指定させるための設定画面を表示装置に表示させるステップと、
前記設定画面でユーザにより指定されたM個(M≦N)の設定データの識別情報を不揮発性メモリに記憶するステップと、
電源投入直後に、前記不揮発性メモリから読み出した識別情報に基づいて、指定されたM個の設定データの前記展開処理を順次行い、M個の各設定データから生成されたそれぞれの展開データを個別に揮発性メモリに保存するステップと、
印字実行指令又は印字内容切替指令に伴って指定された設定データの識別情報にしたがって、対応する展開データを前記揮発性メモリから読み出して印字加工の開始処理を実行するステップと、
を有することを特徴とするレーザマーカの印字制御方法。 - 前記不揮発性メモリに記憶されている設定データが変更されたときに、変更された設定データの前記展開処理を再度実行し、前記揮発性メモリに記憶されている展開データを書き換えるステップを更に有することを特徴とする請求項1記載のレーザマーカの印字制御方法。
- 前記不揮発性メモリに記憶されている設定データが変更されたときに、前記展開処理及び展開データの書き換え処理が完了するまで前記印字内容切替指令を無視するステップを更に有することを特徴とする請求項2に記載のレーザマーカの印字制御方法。
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