JP4594256B2 - Laser processing system and laser processing method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ加工システムとレーザ加工方法に係り、特に、加工用レーザ光の焦点位置と複数の可視レーザ光の焦点位置とを許容範囲内に調整することで、高精度なレーザ加工を実現することのできるレーザ加工システムおよびレーザ加工方法に関するものである。   The present invention relates to a laser processing system and a laser processing method, and in particular, achieves high-precision laser processing by adjusting the focus position of a processing laser beam and the focus positions of a plurality of visible laser beams within an allowable range. The present invention relates to a laser processing system and a laser processing method that can be performed.

レーザ加工の中で、長焦点の集光レンズを使用しながらレーザ発振器から遠方にレーザ光を集光させて溶接する、リモートウェルディング法がある。長焦点の集光レンズで集光された加工用レーザ光は、焦点位置から多少ずれた位置でも焦点位置における加工と同程度の加工をおこなうことができる。すなわち、被加工物の厚み方向において、焦点深度を長く取ることができるため、厳格な焦点位置管理をおこなう必要がない。   In laser processing, there is a remote welding method in which laser light is condensed and welded far from a laser oscillator while using a long-focus condenser lens. The processing laser beam condensed by the long focal point condensing lens can be processed to the same degree as the processing at the focal position even at a position slightly deviated from the focal position. That is, since the focal depth can be increased in the thickness direction of the workpiece, it is not necessary to perform strict focal position management.

ところで、レーザ発振器から遠方で加工用レーザを集光させるためには、比較的品質の高いレーザ発振器が必要であるが、従来は、主に炭酸ガスレーザを照射するレーザ発振器が多用されていた。炭酸ガスレーザでは、光ファイバで導光することができないので、例えば車両外部のレーザ発振器から車両内部の溶接部位までのように遠方で集光させようとすると、多数のミラーを具備しなければならない。そのため、ミラーの調整に時間がかかったり、コスト増となるといった問題があった。この炭酸ガスレーザを照射するレーザ発振器に対し、光ファイバを導光する技術が開発された。この技術によれば、車両内部の溶接部位までのように遠方に集光させる場合であっても、光ファイバの自由な屈曲性を利用してレーザを導くことが可能となり、ミラーなどの調整が不要となり、さらにはコストの削減が可能となる。   By the way, in order to focus the processing laser far from the laser oscillator, a relatively high quality laser oscillator is required. Conventionally, however, a laser oscillator that mainly emits a carbon dioxide gas laser has been frequently used. Since a carbon dioxide laser cannot be guided by an optical fiber, a large number of mirrors must be provided to focus light from a distance, for example, from a laser oscillator outside the vehicle to a welding site inside the vehicle. Therefore, there are problems that it takes time to adjust the mirror and the cost increases. A technique for guiding an optical fiber has been developed for the laser oscillator that irradiates the carbon dioxide laser. According to this technology, it is possible to guide the laser by utilizing the flexibility of the optical fiber even when condensing far away, such as up to the welding site inside the vehicle, and adjustment of the mirror and the like is possible. It becomes unnecessary, and furthermore, the cost can be reduced.

この光ファイバ導光型のレーザ光によるリモートウェルディング法を適用する過程において、加工用レーザの焦点位置管理を従来に比してより厳格におこなう必要が生じてきている。この原因は、光ファイバ導光型レーザ光の集光に際し、光ファイバの出射ファイバ端面を結像させる光学系を構成させるために、焦点位置とその周辺でビーム形状が異なっていることが原因の一つであると考えられる。   In the process of applying the remote welding method using this optical fiber light guide type laser beam, it is necessary to manage the focal position of the processing laser more strictly than in the past. This is due to the difference in beam shape between the focal position and its periphery in order to form an optical system that forms an image on the end face of the outgoing fiber of the optical fiber when condensing the optical fiber guided laser beam. It is considered to be one.

レーザ加工に際し、上記する炭酸ガスレーザ光、光ファイバ導光型のレーザ光のいずれを適用する場合においても、加工用レーザの焦点位置を視認することができないため、予め加工用レーザの焦点位置に視認可能な複数の可視レーザの焦点位置を或る程度一致させておき、それぞれの可視レーザの焦点を目視で合焦させることによって加工用レーザの焦点位置を模擬し、レーザ加工がおこなわれているのが現状である。   When laser processing is applied, the focus position of the processing laser cannot be visually recognized regardless of whether the above-described carbon dioxide laser light or optical fiber light guide type laser light is applied. The focal positions of a plurality of possible visible lasers are matched to some extent, and the focal positions of the lasers for processing are simulated by visually focusing the focal points of the respective visible lasers, and laser processing is performed. Is the current situation.

ところで、上記する光ファイバを使用したレーザ加工システムにかかる従来技術として、特許文献1に開示の技術を挙げることができる。このレーザ加工システム(およびレーザ加工方法)は、加工用レーザおよび可視レーザを光ファイバを介して被加工物表面に照射させ、被加工物表面から反射する可視レーザ光を撮影し、テレビモニタ等に映し出された輝度分布のコントラストが最大となるレンズ位置を自動的に特定するというものである。   By the way, a technique disclosed in Patent Document 1 can be cited as a conventional technique related to a laser processing system using the above-described optical fiber. This laser processing system (and laser processing method) irradiates the surface of a workpiece with a processing laser and a visible laser via an optical fiber, shoots a visible laser beam reflected from the surface of the workpiece, and applies it to a television monitor or the like. The lens position where the contrast of the projected luminance distribution is maximized is automatically specified.

また、特許文献2には、炭酸ガスレーザによるレーザ加工に際し、可視レーザを撮影した撮影画像において、輝点の大きさが最小となる収束位置をもって加工用レーザの焦点位置とするレーザ加工システムが開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a laser processing system in which, in laser processing using a carbon dioxide laser, in a captured image obtained by capturing a visible laser, a converging position where the size of a bright spot is the minimum is used as a focal position of the processing laser. ing.

特開平9−216087号公報JP-A-9-216087 特許第3352373号公報Japanese Patent No. 3352373

上記する特許文献1に開示のレーザ加工システムによれば、加工位置が配管内などの目視できない部位であっても、レーザ加工位置を観察できるとともに、レーザ光の焦点位置を自動調整することが可能となる。また、可視レーザの合焦程度を輝度分布のコントラストが最大となるレンズ位置をもって特定することにより、加工用レーザの焦点位置を自動的に特定することができる。しかし、コントラストの高低で可視レーザの焦点位置を特定する方法では、例えば、1mm程度の焦点ずれを特定するような高精度な焦点位置の特定は難しいのが現状である。また、かかる装置では、ガイド光(可視レーザ)とYAGレーザ(加工用レーザ)とを入射レンズ、複合型光ファイバおよび出射レンズに対して同軸方向に照射しているが、可視レーザ光とYAGレーザ光とは波長が大きく相違し、かかる装置の構成では、出射レンズ〜被加工物までの距離(焦点距離)と双方のレーザの波長の相違から、可視レーザと加工用レーザの距離補正をしなければ、可視レーザのコントラストのみをもって加工用レーザの焦点を特定することはできない。さらに、適用されている複合型光ファイバは、レーザ光を導光するファイバと画像伝送用ファイバとが一体に構成されてなる極めて高価なファイバからなり、装置の製作コストの高騰は否めない。   According to the laser processing system disclosed in Patent Document 1 described above, the laser processing position can be observed and the focal position of the laser beam can be automatically adjusted even if the processing position is not visible such as in a pipe. It becomes. Further, the focal position of the processing laser can be automatically specified by specifying the in-focus degree of the visible laser with the lens position where the contrast of the luminance distribution is maximized. However, in the method of specifying the focus position of the visible laser with high and low contrast, it is difficult to specify the focus position with high accuracy such as specifying a focus shift of about 1 mm. Further, in such an apparatus, guide light (visible laser) and YAG laser (processing laser) are irradiated in the coaxial direction to the incident lens, the composite optical fiber, and the output lens. The wavelength of light is very different from that of light. In such a device configuration, the distance from the exit lens to the workpiece (focal length) and the difference in wavelength of both lasers must be corrected for the distance between the visible laser and the processing laser. For example, the focal point of the processing laser cannot be specified only by the contrast of the visible laser. Further, the applied composite optical fiber is an extremely expensive fiber in which a fiber for guiding laser light and an image transmission fiber are integrally formed, and the production cost of the apparatus cannot be denied.

また、特許文献2に開示のレーザ加工システムにおいて、輝点の大きさの最小値をもって加工用レーザの焦点位置とする方法も、特許文献1と同様に、高精度な焦点位置の特定は難しい。また、かかる装置は多数のミラーを具備した構成となっており、その構成が複雑であることから装置の製作コストの高騰の問題があり、さらには、車両内部の目視できない部位におけるレーザ加工への適用は困難である。   Further, in the laser processing system disclosed in Patent Document 2, it is difficult to specify the focus position of the processing laser with the minimum value of the size of the bright spot, as in Patent Document 1, with high accuracy. In addition, such a device has a configuration including a large number of mirrors, and since the configuration is complicated, there is a problem of an increase in the manufacturing cost of the device. Application is difficult.

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、加工用レーザの焦点位置と複数の可視レーザの焦点位置とを高精度に合焦することができ、かつ、装置構成もシンプルで製作コストも比較的安価なレーザ加工システムと、該レーザ加工システムを使用してなるレーザ加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and can focus the focus position of a processing laser and the focus positions of a plurality of visible lasers with high accuracy, and can also be manufactured with a simple apparatus configuration. It is an object of the present invention to provide a laser processing system with a relatively low cost and a laser processing method using the laser processing system.

前記目的を達成すべく、本発明によるレーザ加工システムは、被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、2以上の可視レーザ発振器と、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a laser processing system according to the present invention is a laser processing system that performs laser processing by irradiating a workpiece surface with laser light, and the laser processing system includes a processing laser oscillator, a collecting laser oscillator, and a laser processing system. A condensing optical system including an optical lens, two or more visible laser oscillators, a movement control device that adjusts the condensing lens and the visible laser oscillator in advance and retreat, and a focal point of visible laser light on the surface of the workpiece An image pickup device that picks up light, and an image processing device that performs image processing on the picked-up video and displays a processed image, and includes a focus position of a processing laser and a focus position of each visible laser. Further, it is characterized in that it further includes a focal position control means for adjusting the value within a range of the allowable deviation amount based on a preset correlation graph.

本発明のレーザ加工システムは、適宜のレーザを適用して任意の被加工物にレーザ溶接加工やレーザ孔開け加工などをおこなう装置である。ここで適用される加工用レーザは、炭酸ガスレーザのほか、YAGレーザやYAG-SHGレーザなどがある。   The laser processing system of the present invention is an apparatus that performs laser welding processing, laser drilling processing, or the like on an arbitrary workpiece by applying an appropriate laser. The processing laser applied here includes a YAG laser and a YAG-SHG laser in addition to a carbon dioxide laser.

集光光学系は、例えば2以上の集光レンズや、コリメートレンズと集光レンズなどが適宜の間隔をおいて配設されることによって構成されている。本発明のレーザ加工システムでは、被加工物に最も近接している集光レンズのうち、被加工物とは反対側(加工用レーザ発振器側)に2以上の可視レーザ発振器が備えてある。この集光レンズと2以上の可視レーザ発振器とは、同期して進退できるように移動制御装置にて移動制御されており、予め設定された相関グラフの許容ずれ量の範囲内にそれぞれの可視レーザの焦点位置(および加工用レーザの焦点位置)が入るように移動制御されるものである。   The condensing optical system is configured, for example, by arranging two or more condensing lenses or a collimating lens and a condensing lens with an appropriate interval. In the laser processing system of the present invention, two or more visible laser oscillators are provided on the opposite side (processing laser oscillator side) of the condenser lens closest to the workpiece to the workpiece. The condensing lens and the two or more visible laser oscillators are moved and controlled by a movement control device so as to be able to advance and retreat synchronously, and each visible laser falls within a preset allowable deviation range. The movement is controlled so that the focal position (and the focal position of the processing laser) enters.

加工用レンズの焦点位置は、公知のフォーカスモニタ等にて予め設定しておき、加工用レーザの焦点位置にそれぞれの可視レーザの焦点位置が一致するように、集光レンズと可視レーザとの離隔や、それぞれの可視レーザの角度調整が予めおこなわれる。   The focal position of the processing lens is set in advance using a known focus monitor or the like, and the focusing lens and the visible laser are separated from each other so that the focal position of each visible laser coincides with the focal position of the processing laser. Or the angle adjustment of each visible laser is performed in advance.

また、被加工物表面上の可視レーザの焦点光を撮影するための撮像装置が設けられており、撮影された映像は、画像処理装置にて画像処理された後に画面表示される。この撮像装置は、例えばCCDカメラを適用できる。また、画像処理装置は、例えばパーソナルコンピュータからなり、CCDカメラに接続されている。この撮像装置は、例えば集光光学系の後端側、すなわち、被加工物と反対側に設けられた構成とすることにより、集光レンズを通って照射され、被加工物表面で反射してきた可視レーザ(の焦点光)を撮影することができる。   In addition, an imaging device for photographing the focus light of the visible laser on the surface of the workpiece is provided, and the photographed video is displayed on the screen after being image-processed by the image processing device. For example, a CCD camera can be applied to this imaging apparatus. Further, the image processing apparatus is composed of a personal computer, for example, and is connected to a CCD camera. For example, the imaging apparatus is configured to be provided on the rear end side of the condensing optical system, that is, on the side opposite to the workpiece, so that it is irradiated through the condenser lens and reflected on the surface of the workpiece. A visible laser (focused light) can be taken.

本発明のレーザ加工システムでは、2以上の可視レーザの焦点位置が加工用レーザの焦点位置に一致する、もしくは許容ずれ量の範囲内で精度よく一致させるために、相関グラフを予め作成しておき、この相関グラフに基づいて、それぞれの可視レーザの焦点位置の一致の程度を特定し、必要に応じて可視レーザと被加工物に最も近接する集光レンズとを同期移動させながら焦点位置の調整をおこなう。   In the laser processing system of the present invention, a correlation graph is prepared in advance so that the focal positions of two or more visible lasers coincide with the focal positions of the processing lasers or precisely coincide with each other within an allowable deviation range. Based on this correlation graph, the degree of coincidence of the focal position of each visible laser is specified, and the focal position is adjusted while the visible laser and the condensing lens closest to the workpiece are moved synchronously as necessary. To do.

ここで、相関グラフの作成に際しては、2以上の可視レーザの焦点位置が完全に一致する場合を相関値100%とし、双方の焦点位置の平面的なずれ量に応じて相関値が減少するような相関グラフを作成する。この相関グラフでは、例えば双方の焦点位置が1mmずれた場合の相関値が95%であるといった具合に相関値とずれ量とが対応しており、加工に際して要求される許容ずれ量が1mmの場合には、相関値95%に入る範囲でそれぞれの可視レーザ(および集光レンズ)が進退調整される。   Here, when creating the correlation graph, the correlation value is 100% when the focal positions of two or more visible lasers are completely coincident with each other, so that the correlation value decreases in accordance with the planar shift amount of both focal positions. A simple correlation graph. In this correlation graph, for example, the correlation value corresponds to 95% when both focal positions are shifted by 1 mm, and the allowable deviation required for processing is 1 mm. Each of the visible lasers (and the condensing lens) is adjusted to advance and retract within a range where the correlation value falls within 95%.

なお、上記する相関グラフの作成手法、すなわち、相関値の算出手法は特に限定されるものではないが、例えば、公知の正規化相関(CC:Correlation Coefficient)や、該正規化相関をさらに拡張した選択的正規化相関(SCC:Selective Correlation Coefficient)などによる相関グラフを適用することができる。   The method for creating the correlation graph, that is, the method for calculating the correlation value is not particularly limited. For example, a known normalized correlation (CC: Correlation Coefficient) or the normalized correlation is further expanded. A correlation graph based on selective normalized correlation (SCC) or the like can be applied.

本発明のレーザ加工システムによれば、被加工物に近い集光レンズとその近傍に設置された2以上の可視レーザとを同期移動できるようにしておき、加工物レーザの焦点位置を特定するための2以上の可視レーザの一致の程度を相関グラフに基づいて特定し、必要に応じて集光レンズと可視レーザとを移動させながら焦点位置を許容範囲内とすることにより、1mm程度の精度誤差に対応可能な高精度の可視レーザの合焦をおこなうことができる。   According to the laser processing system of the present invention, the focusing lens close to the workpiece and two or more visible lasers installed in the vicinity thereof can be moved synchronously, and the focal position of the workpiece laser is specified. The degree of coincidence of two or more visible lasers is specified based on the correlation graph, and the focus position is within an allowable range while moving the condenser lens and the visible laser as necessary, so that an accuracy error of about 1 mm. It is possible to focus a high-precision visible laser that can cope with the above.

また、本発明によるレーザ加工システムの他の実施の形態において、前記2以上の可視レーザ発振器が、それぞれ波長の異なる可視レーザ光を照射することを特徴とする。   In another embodiment of the laser processing system according to the present invention, the two or more visible laser oscillators irradiate visible laser beams having different wavelengths.

2以上の可視レーザの焦点位置の一致の程度を画像モニタにて視認するに際し、それぞれの可視レーザに波長の異なるレーザを適用することにより、焦点光の色相が異なることによって焦点位置の一致の程度をより明確に特定することができる。   When visually confirming the degree of coincidence of the focal positions of two or more visible lasers on the image monitor, the degree of coincidence of the focal positions due to the difference in hue of the focused light by applying lasers having different wavelengths to the respective visible lasers Can be identified more clearly.

色相の異なる可視レーザの焦点光を撮影/画像処理し、双方の位置ずれ量を画面上で測定し、作成されている相関グラフ内に読み込ませることにより、位置ずれ量が許容ずれ量の範囲内か否かをより精度よく判定することが可能となる。なお、可視レーザ発振器に適宜のマスクを設けておき、焦点光を画像処理した際の画像形態を円形以外の形態とすることもできる。例えば、一方の可視レーザには焦点位置が十字状の交点となるようなマスクパターンを用意しておき、他方の色相の異なる可視レーザの円形焦点光が、該十字状の交点と一致するか否かを判定するといった形態などもある。   Shooting / image processing of the focus light of visible lasers with different hues, measuring the amount of misalignment of both on the screen, and reading them into the created correlation graph, the misalignment amount is within the allowable deviation range It becomes possible to determine whether or not. An appropriate mask may be provided in the visible laser oscillator, and the image form when the focused light is image-processed may be a form other than a circle. For example, a mask pattern in which the focal position is a cross-shaped intersection is prepared for one visible laser, and the circular focus light of the other visible laser having a different hue matches the cross-shaped intersection. There is also a form of determining whether or not.

また、本発明によるレーザ加工システムの他の実施の形態は、被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、可視レーザ発振器および該可視レーザ発振器から照射された可視レーザ光を2以上の可視レーザ光に分岐させる分岐用ミラーと、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とする。   Another embodiment of the laser processing system according to the present invention is a laser processing system for performing laser processing by irradiating a workpiece surface with laser light, the laser processing system comprising: a processing laser oscillator; A condensing optical system including a condensing lens, a visible laser oscillator, a branching mirror that divides the visible laser light emitted from the visible laser oscillator into two or more visible laser lights, a condensing lens, and a visible laser oscillator Control device that adjusts advancing and retreating synchronously, an imaging device that captures the focus light of visible laser light on the surface of the workpiece, and an image processing device that performs image processing on the captured image and displays a processed image The focus position of the processing laser and the focus position of each visible laser are adjusted within the allowable deviation range based on a preset correlation graph. Characterized in that it further includes a focus position control means for.

本発明のレーザ加工システムは、2以上の別途の可視レーザ発振器を適用する代わりに、被加工物に最も近接している集光レンズのうち、被加工物と反対側に1基の可視レーザ発振器を配設し、可視レーザ発振器からの可視レーザ光を分岐用ミラーにて2以上に分岐させて集光レンズを通過するように構成された加工システムに関するものである。   In the laser processing system of the present invention, instead of applying two or more separate visible laser oscillators, one visible laser oscillator on the side opposite to the workpiece out of the condensing lens closest to the workpiece. The processing system is configured such that the visible laser beam from the visible laser oscillator is split into two or more by a branching mirror and passes through a condenser lens.

例えば、集光レンズの中心点に関する点対象の位置にある2つの端部近傍を2本の可視レーザが通るように可視レーザ発振器から照射された可視レーザを分岐させることにより、1基の可視レーザ発振器のみから2つの可視レーザを形成させ、双方の焦点位置の一致の程度を既述する相関グラフに基づいて特定することにより、加工用レーザの焦点位置を高精度に特定することができる。   For example, one visible laser is split by branching the visible laser emitted from the visible laser oscillator so that two visible lasers pass near the two ends at the position of the point object with respect to the central point of the condenser lens. By forming two visible lasers only from the oscillator and specifying the degree of coincidence of both focal positions based on the correlation graph described above, the focal position of the processing laser can be identified with high accuracy.

本発明のレーザ加工システムによれば、可視レーザ発振器の基数を低減することが可能となり、システムの製作コストの低減を図ることができる。   According to the laser processing system of the present invention, the number of visible laser oscillators can be reduced, and the production cost of the system can be reduced.

また、本発明によるレーザ加工システムの他の実施の形態において、加工用レーザ発振器と集光光学系との間に加工用レーザ光を導光する光ファイバが介装されており、少なくとも前記集光光学系と前記撮像装置からなるユニットを装着したマニピュレータをさらに備えてなることを特徴とする。   In another embodiment of the laser processing system according to the present invention, an optical fiber for guiding the processing laser light is interposed between the processing laser oscillator and the condensing optical system, and at least the condensing is performed. It further comprises a manipulator equipped with an optical system and a unit comprising the imaging device.

集光光学系と可視レーザ発振器、およびCCDカメラ等からなる撮像装置を1つのユニットとし、加工用レーザ発振器と該ユニットとの間を光ファイバにて接続し、加工用レーザが光ファイバを介して集光光学系に照射されるようにし、さらに、該ユニットを多関節ロボットアーム等のマニピュレータに装着することにより、本システムが構成される。   An image pickup apparatus including a condensing optical system, a visible laser oscillator, and a CCD camera is used as one unit, and the processing laser oscillator and the unit are connected by an optical fiber, and the processing laser passes through the optical fiber. The system is configured by irradiating the condensing optical system and further mounting the unit on a manipulator such as an articulated robot arm.

本発明のレーザ加工システムによれば、車両内部の直接視認できない部位のレーザ加工や、加工空間が狭隘な場合のレーザ加工、加工部位が製品の奥に位置している場合のレーザ加工等に際しても、高精度のレーザ加工が可能となる。   According to the laser processing system of the present invention, it is possible to perform laser processing of a part that cannot be directly recognized inside the vehicle, laser processing when the processing space is narrow, laser processing when the processing part is located in the back of the product, etc. High precision laser processing becomes possible.

さらに、本発明によるレーザ加工方法は、加工用レーザ発振器から照射される加工用レーザ光を、集光レンズを備えた集光光学系を介して被加工物表面に照射するレーザ加工方法であって、集光レンズの加工用レーザ発振器側には、2以上の可視レーザ光を照射可能な可視レーザ発振器が設けられており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とが完全に一致する場合を最大の相関値とし、かつ、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量に応じて相関値が低減する相関グラフを予め作成しておき、該相関グラフにおいて、加工時に許容されるそれぞれの可視レーザの焦点位置の許容ずれ量を予め設定しておき、それぞれの可視レーザの焦点光を撮像装置にて撮像するとともに画像処理し、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量が、前記相関グラフの許容ずれ量の範囲内であるか否かを判定し、双方のレーザ光の焦点位置が許容ずれ量の範囲外である場合には、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整することを特徴とする。   Furthermore, a laser processing method according to the present invention is a laser processing method for irradiating the surface of a workpiece with a processing laser beam irradiated from a processing laser oscillator via a condensing optical system provided with a condensing lens. The processing laser oscillator side of the condenser lens is provided with a visible laser oscillator capable of irradiating two or more visible laser beams, and the focal position of the processing laser and the focal position of each visible laser are completely A correlation graph in which the correlation value is the maximum correlation value and the correlation value decreases in accordance with the amount of deviation of the focus position of each visible laser is prepared in advance, The allowable deviation amount of the focus position of each visible laser is set in advance, and the focus light of each visible laser is imaged and image-processed by the imaging device, and the focus of each visible laser is It is determined whether or not the position deviation is within the range of the allowable deviation of the correlation graph. The forward and backward adjustment is performed in synchronization with the laser oscillator.

本発明は、既述するレーザ加工システムを適用してなるレーザ加工方法に関するものである。ここで、可視レーザ光は、2以上の可視レーザ発振器からそれぞれ照射される形態であってもよいし、1基の可視レーザ発振器から照射される可視レーザを分岐用ミラーにて2以上のレーザに分岐させる形態であってもよい。   The present invention relates to a laser processing method to which the laser processing system described above is applied. Here, the visible laser light may be emitted from two or more visible laser oscillators, or the visible laser emitted from one visible laser oscillator is converted into two or more lasers by a branching mirror. It may be a form of branching.

予め、加工用レーザの焦点位置と2以上の可視レーザの焦点位置が一致するように集光レンズや可視レーザ発振器の配設位置、角度を調節しておき、さらには、2以上の可視レーザの焦点位置のずれ量に関する相関グラフを作成しておく。   The arrangement position and angle of the condenser lens and the visible laser oscillator are adjusted in advance so that the focal position of the processing laser and the focal position of the two or more visible lasers coincide with each other. A correlation graph relating to the amount of shift of the focal position is created.

任意のレーザ加工に際し、該レーザ加工に要求される焦点位置の許容ずれ量を相関グラフ内に設定しておき、2以上の可視レーザの焦点光に関する撮像画像に基づいて位置ずれ量をコンピュータ内で測定し、位置ずれ量が相関グラフの許容範囲内か否かを判定する。   When performing arbitrary laser processing, an allowable deviation amount of the focal position required for the laser processing is set in the correlation graph, and the positional deviation amount is calculated in the computer based on the captured images related to the focus light of two or more visible lasers. Measure and determine whether the displacement is within the allowable range of the correlation graph.

判定の結果、位置ずれ量が許容範囲内の場合には、そのまま加工用レーザの照射に移行してレーザ加工がおこなわれる。一方、位置ずれ量が許容範囲外の場合には、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整させながら、双方の可視レーザ光の焦点位置が許容範囲内に収まるように調整する。なお、要求される許容ずれ量を、その都度相関グラフ内に設定することができるため、加工精度に応じて容易に加工用レーザの焦点位置の設定をおこなうことが可能となる。   As a result of the determination, if the amount of positional deviation is within the allowable range, the laser processing is performed by proceeding to the processing laser irradiation as it is. On the other hand, when the amount of positional deviation is outside the allowable range, adjustment is made so that the focal positions of both visible laser beams fall within the allowable range while the condensing lens and the visible laser oscillator are advanced and retracted in synchronization. In addition, since the required allowable deviation amount can be set in the correlation graph each time, it becomes possible to easily set the focal position of the processing laser according to the processing accuracy.

本発明のレーザ加工方法によれば、2以上の可視レーザの焦点位置の一致の程度を相関値にて評価し、許容範囲内か否かが該相関値にて特定されるため、従来のレーザ加工方法に比して高い精度で加工用レーザの焦点位置を特定することが可能となる。本発明のレーザ加工方法は、加工用レーザの焦点位置のずれ量を例えば1mm程度の範囲内で調整することが要求される精密レーザ加工に好適である。   According to the laser processing method of the present invention, the degree of coincidence of the focal positions of two or more visible lasers is evaluated by the correlation value, and whether or not it is within the allowable range is specified by the correlation value. It becomes possible to specify the focal position of the processing laser with higher accuracy than the processing method. The laser processing method of the present invention is suitable for precision laser processing that requires adjustment of the shift amount of the focal position of a processing laser within a range of, for example, about 1 mm.

以上の説明から理解できるように、本発明のレーザ加工システムおよびレーザ加工方法によれば、加工用レーザの焦点位置を2以上の可視レーザの焦点位置のずれ量によって特定するに際し、予め作成された相関値に基づいて焦点位置が許容ずれ量の範囲内か否かを判定し、必要に応じて可視レーザ発振器や集光レンズを進退調整することにより、極めて高い精度でレーザ加工をおこなうことができるとともに、効率的な焦点位置の調整をおこなうことができる。   As can be understood from the above description, according to the laser processing system and the laser processing method of the present invention, it is created in advance when the focal position of the processing laser is specified by the amount of deviation of the focal positions of two or more visible lasers. It is possible to perform laser processing with extremely high accuracy by determining whether or not the focal position is within the allowable deviation amount range based on the correlation value, and adjusting the visible laser oscillator and condenser lens to advance and retract as necessary. At the same time, the focus position can be adjusted efficiently.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明のレーザ加工システムの一実施の形態の模式図を、図2は、被加工物表面上に形成された2つの可視レーザの焦点光の模式図であり、図2aはその一実施の形態を示しており、図2bは他の実施の形態を示した図をそれぞれ示している。図3は、レーザ加工システムの制御ブロック図を、図4は、相関グラフの一実施の形態を示した図を、図5は、集光光学系の他の実施の形態を示した図を、図6は、レーザ加工システムの他の実施の形態の模式図をそれぞれ示している。なお、本発明のレーザ加工システムは、レーザ溶接加工やレーザ孔開け加工など、レーザ加工一般に適用されるものである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the laser processing system of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of the focus light of two visible lasers formed on the surface of the workpiece, and FIG. One embodiment is shown, and FIG. 2b shows a diagram illustrating another embodiment. FIG. 3 is a control block diagram of the laser processing system, FIG. 4 is a diagram showing one embodiment of a correlation graph, and FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the condensing optical system. FIG. 6 shows a schematic diagram of another embodiment of the laser processing system, respectively. The laser processing system of the present invention is generally applied to laser processing such as laser welding processing and laser drilling processing.

図1は、レーザ加工システムの一実施の形態の模式図を示している。レーザ加工システム100は、YAGレーザやYAG-SHGレーザなどの加工用レーザL1を照射する加工用レーザ発振器1と、加工用レーザL1を導光する光ファイバ2、光ファイバ2から照射されたレーザ光を屈折させる屈折レンズ41、屈折レンズ41にて屈折された光を集光させる集光光学系3、集光光学系3にて集光された加工用レーザL1を被加工物側へ屈折させる屈折レンズ42、さらに、可視レーザL2を発振させる可視レーザ発振器51,52、CCDカメラ6、システムを制御するパーソナルコンピュータ7とから大略構成されている。この屈折レンズ41、集光光学系3、可視レーザ発振器51,52、屈折レンズ42は、ハウジング9内に収容されており、光ファイバ2およびCCDカメラ6は、このハウジングの所定の位置に装着されている。   FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of a laser processing system. The laser processing system 100 includes a processing laser oscillator 1 that irradiates a processing laser L1, such as a YAG laser and a YAG-SHG laser, an optical fiber 2 that guides the processing laser L1, and a laser beam irradiated from the optical fiber 2. Refracting lens 41, condensing optical system 3 for condensing light refracted by the refractive lens 41, and refraction for refracting the processing laser L1 collected by the condensing optical system 3 toward the workpiece. The lens 42 is generally composed of visible laser oscillators 51 and 52 that oscillate the visible laser L2, a CCD camera 6, and a personal computer 7 that controls the system. The refractive lens 41, the condensing optical system 3, the visible laser oscillators 51 and 52, and the refractive lens 42 are accommodated in the housing 9, and the optical fiber 2 and the CCD camera 6 are mounted at predetermined positions of the housing. ing.

集光光学系3は、屈折レンズ41を介して屈折された加工用レーザL1を平行光にするコリメートレンズ31と、平行光を集光させる集光レンズ32とから構成されている。この集光レンズ32のコリメートレンズ側には可視レーザ発振器51,52が該集光レンズ32と蝶番51a,52aを介して一体に装着されており、可視レーザ発振器52の下面に装着された車輪52bが移動レール8上を移動可能となっている(Y方向)。可視レーザ発振器51,52は、蝶番51a,52aによって角度の調整が可能となっており(X1方向、X2方向)、加工用レーザL1と可視レーザL2とが被加工物W上でそれぞれ合焦するように調整される。   The condensing optical system 3 includes a collimating lens 31 that converts the processing laser L1 refracted through the refractive lens 41 into parallel light, and a condensing lens 32 that condenses the parallel light. Visible laser oscillators 51 and 52 are integrally mounted on the collimating lens side of the condensing lens 32 via the condensing lens 32 and hinges 51 a and 52 a, and a wheel 52 b mounted on the lower surface of the visible laser oscillator 52. Is movable on the moving rail 8 (Y direction). The angles of the visible laser oscillators 51 and 52 can be adjusted by hinges 51a and 52a (X1 direction and X2 direction), and the processing laser L1 and the visible laser L2 are focused on the workpiece W, respectively. To be adjusted.

被加工物W表面に形成された各レーザ光L1,L2の焦点光の映像は、屈折レンズ42を介してCCDカメラ6にて撮影される。撮影画像は、パーソナルコンピュータ7に送信され、その内部で画像処理された後、それぞれの可視レーザL2,L2の焦点位置のずれ量がコンピュータ内部で計測される(後述)。   An image of the focus light of each of the laser beams L1 and L2 formed on the surface of the workpiece W is taken by the CCD camera 6 through the refractive lens 42. The captured image is transmitted to the personal computer 7 and subjected to image processing therein, and then the amount of deviation of the focal positions of the visible lasers L2 and L2 is measured inside the computer (described later).

図2は、2つの可視レーザの焦点光L2a,L2bと、加工用レーザの焦点光L1aの焦点位置がずれている状況を示しており、かつ、焦点光L2a,L2bが異なる色相からなる実施の形態を示している。   FIG. 2 shows a situation in which the focal positions of the focus lights L2a and L2b of the two visible lasers and the focus light L1a of the processing laser are shifted, and the focus lights L2a and L2b have different hues. The form is shown.

図2aの実施の形態では、加工用レーザ発振器51,52がそれぞれ波長の異なる可視レーザを照射するようになっており、その焦点光の映像がともに円形に形成されている(L2a,L2b)。図では、加工用レーザの焦点光L1aに対してそれぞれの可視レーザ焦点光L2a,L2bがともに位置ずれしている態様を示している。それぞれの可視レーザの波長が異なることによって画像処理後の各焦点光の色相も異なり、双方の焦点位置ずれ量がより明瞭となり、焦点位置ずれ量の計測が容易となる。   In the embodiment of FIG. 2a, the processing laser oscillators 51 and 52 irradiate visible lasers having different wavelengths, respectively, and the images of the focused light are both formed in a circle (L2a and L2b). In the drawing, the visible laser focus lights L2a and L2b are both displaced with respect to the focus light L1a of the processing laser. When the wavelengths of the visible lasers are different, the hues of the respective focused lights after image processing are also different, the focal position deviation amounts of both are clearer, and the measurement of the focal position deviation amount is facilitated.

一方、図2bの実施の形態では、一方の加工用レーザ発振器51に十字状のマスクが施されており、十字状の焦点光L2a’が形成され、他方の加工用レーザ発振器52からの焦点光L2b’は円形に形成されるものである。一方の焦点光の形状を十字状とすることで、十字状からなるXY座標上における他方の焦点光の位置ずれ量を特定し易くできる。   On the other hand, in the embodiment of FIG. 2 b, a cross-shaped mask is applied to one processing laser oscillator 51, a cross-shaped focus light L 2 a ′ is formed, and the focus light from the other processing laser oscillator 52 is formed. L2b ′ is formed in a circular shape. By setting the shape of one focus light to a cross shape, it is possible to easily specify the positional deviation amount of the other focus light on the XY coordinates formed in a cross shape.

図3は、レーザ加工システム100の制御ブロック図を示している。パーソナルコンピュータ7内のI/F回路71aにはCCDカメラ6によって撮影された可視レーザの焦点光の撮影画像が送信され、画像処理部72にて画像処理される。画像処理後の画像は、図2a,bに示すような態様で表示部74に表示される。一方、キーボード等から許容ずれ量に関するデータが入力され、入力データはI/F回路71bを介して許容ずれ量格納部77に格納される。   FIG. 3 shows a control block diagram of the laser processing system 100. A photographed image of the focus laser beam photographed by the CCD camera 6 is transmitted to the I / F circuit 71 a in the personal computer 7, and the image processing unit 72 performs image processing. The image after image processing is displayed on the display unit 74 in a manner as shown in FIGS. On the other hand, data relating to the allowable deviation amount is input from a keyboard or the like, and the input data is stored in the allowable deviation amount storage unit 77 via the I / F circuit 71b.

また、相関グラフ作成部76では、適宜の相関アルゴリズムに基づいて2つの可視レーザの焦点光の位置の一致およびずれ量に関する相関グラフを作成する。ここでの相関値の算出方法としては、公知の正規化相関(CC:Correlation Coefficient)や、該正規化相関をさらに拡張した選択的正規化相関(SCC:Selective Correlation Coefficient)による相関グラフを適用することができるが、かかる相関グラフ(手法)に限定されるものではない。   In addition, the correlation graph creation unit 76 creates a correlation graph related to the coincidence and shift amount of the focus light positions of the two visible lasers based on an appropriate correlation algorithm. As a method of calculating the correlation value, a correlation graph based on a known normalized correlation (CC: Correlation Coefficient) or a selective normalized correlation (SCC: Selective Correlation Coefficient) obtained by further expanding the normalized correlation is applied. However, the present invention is not limited to such a correlation graph (method).

相関グラフの一実施の形態を図4に示している。この相関グラフZにおいて、加工用レーザの焦点位置と、2つの可視レーザの焦点位置がすべて一致する場合が相関値100%であり、双方の可視レーザの焦点位置が加工用レーザの焦点位置からずれるに従って相関値は低減する。図示するグラフでは、相関値100%の焦点位置Aを基準として位置ずれ量の許容誤差±1mmのずれ量が相関値95%に対応し、この許容誤差±1mmまでの範囲は許容位置ずれ量である実施例が示されている。   One embodiment of the correlation graph is shown in FIG. In this correlation graph Z, the case where the focal position of the processing laser coincides with the focal positions of the two visible lasers is a correlation value of 100%, and the focal positions of both visible lasers deviate from the focal position of the processing laser. Accordingly, the correlation value decreases. In the graph shown in the figure, a deviation amount of ± 1 mm of the positional deviation amount with respect to the focal position A having a correlation value of 100% corresponds to a correlation value of 95%, and the range up to this tolerance error of ± 1 mm is the allowable positional deviation amount. An example is shown.

図3に戻り、レーザ加工に際し、要求される許容ずれ量が許容ずれ量格納部77に格納されており、作成された相関グラフに読み込まれる。ここで、ずれ量計測部73からの計測値に関するデータが判定部75に送信され、相関グラフ作成部76からは、許容ずれ量が入力された相関グラフデータが同様に判定部75に送信される。判定部75では、ずれ量に関するデータが許容ずれ量の範囲内か否かの判定がおこなわれ、許容ずれ量の範囲内である場合には、現在の可視レーザ発振器および集光レンズの位置にて加工用レーザの照射がおこなわれてもよいという指令が、判定部75からI/F回路71cを介して車輪52bを駆動する不図示の駆動部に送信される。一方、判定の結果、許容ずれ量の範囲外である場合には、移動量指令信号が判定部75から移動量調整部79を介して可視レーザ発振器52に送信され、可視レーザ発振器51,52と集光レンズ32とが同期しながら移動レール8上を移動する(Y方向)。例えば、移動量調整部79から送信される一定の移動量パルス信号に応じて一定量の移動がおこなわれ、可視レーザが照射され、その焦点位置が撮影され、改めて焦点位置のずれ量が計測され、判定部75にて許容範囲内か否かの判定がおこなわれる。かかるフィードバック制御は、可視レーザの焦点位置の位置ずれ量が許容範囲内となるまで繰返しおこなわれ、許容範囲内と判定された段階で加工用レーザの照射がおこなわれてもよいという指令信号が送信される。   Returning to FIG. 3, at the time of laser processing, the required allowable deviation amount is stored in the allowable deviation amount storage section 77 and read into the created correlation graph. Here, data related to the measurement value from the deviation amount measurement unit 73 is transmitted to the determination unit 75, and the correlation graph data to which the allowable deviation amount is input is similarly transmitted to the determination unit 75 from the correlation graph creation unit 76. . The determination unit 75 determines whether or not the data regarding the deviation amount is within the allowable deviation amount range. If the deviation amount data is within the allowable deviation amount range, the current position of the visible laser oscillator and the condenser lens is determined. A command indicating that the processing laser may be irradiated is transmitted from the determination unit 75 to the driving unit (not shown) that drives the wheel 52b via the I / F circuit 71c. On the other hand, if the result of determination is outside the allowable deviation amount range, a movement amount command signal is transmitted from the determination unit 75 to the visible laser oscillator 52 via the movement amount adjustment unit 79, and the visible laser oscillators 51, 52 It moves on the moving rail 8 while synchronizing with the condenser lens 32 (Y direction). For example, a certain amount of movement is performed according to a certain amount of movement pulse signal transmitted from the movement amount adjusting unit 79, the visible laser is irradiated, the focal position is photographed, and the deviation amount of the focal position is measured again. Then, the determination unit 75 determines whether or not it is within the allowable range. Such feedback control is repeated until the amount of positional deviation of the focus position of the visible laser is within the allowable range, and a command signal is transmitted that the processing laser may be irradiated when it is determined to be within the allowable range. Is done.

なお、上記する表示部74、判定部75、相関グラフ作成部76、移動量調整部79、画像処理部72の各作動は、中央制御部であるCPU78によって制御される。また、可視レーザ発振器51,52と集光レンズ32の同期移動は、サーボモータによる送りねじ機構による実施の形態であってもよい。   In addition, each operation | movement of the display part 74 mentioned above, the determination part 75, the correlation graph preparation part 76, the movement amount adjustment part 79, and the image process part 72 is controlled by CPU78 which is a central control part. Further, the synchronous movement of the visible laser oscillators 51 and 52 and the condenser lens 32 may be an embodiment using a feed screw mechanism by a servo motor.

図5は、集光光学系の他の実施の形態を示した図である。図示する集光光学系3aでは、1基の可視レーザ発振器53から照射された可視レーザが、ハーフミラー33と屈折ミラー34を介して2つの可視レーザとなり、集光レンズ32を通過して被加工物Wに照射されるものである。可視レーザ発振器を1基備えた構成とすることで、システムの製作コストを可及的に低減することができる。   FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the condensing optical system. In the illustrated condensing optical system 3a, the visible laser irradiated from one visible laser oscillator 53 becomes two visible lasers via the half mirror 33 and the refractive mirror 34, and passes through the condensing lens 32 to be processed. The object W is irradiated. By adopting a configuration including one visible laser oscillator, the production cost of the system can be reduced as much as possible.

図6は、レーザ加工システムの他の実施の形態を示した模式図である。このレーザ加工システム100Aは、ハウジング9とCCDカメラ6とが多関節ロボットアーム10の先端に取り付けられて構成されている。このレーザ加工システム100Aによれば、図示する車両C内の適宜のレーザ加工部位まで多関節ロボットアーム10にてハウジング9とCCDカメラ6が移載され、可視レーザの位置ずれ量が計測され、必要に応じて集光レンズ等が移動調整された後に可視レーザによるレーザ加工が実施される。   FIG. 6 is a schematic diagram showing another embodiment of the laser processing system. This laser processing system 100 </ b> A is configured with a housing 9 and a CCD camera 6 attached to the tip of an articulated robot arm 10. According to this laser processing system 100A, the housing 9 and the CCD camera 6 are transferred by the articulated robot arm 10 to an appropriate laser processing site in the vehicle C shown in the figure, and the amount of visible laser displacement is measured and required. The laser processing with the visible laser is performed after the focusing lens and the like are moved and adjusted accordingly.

レーザ加工システム100Aによれば、光ファイバ2の長さで多関節ロボットアーム10の伸張に対応することができ、また、作業員が入り込めないような車両部位においても容易にレーザ加工をおこなうことができるため、適用範囲が広く、作業効率も高いシステムを提供することができ、リモートウェルディング加工に好適である。   According to the laser processing system 100A, the length of the optical fiber 2 can cope with the extension of the articulated robot arm 10, and laser processing can be easily performed even in a vehicle part where an operator cannot enter. Therefore, a system with a wide application range and high work efficiency can be provided, which is suitable for remote welding processing.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

本発明のレーザ加工システムの一実施の形態の模式図。The schematic diagram of one Embodiment of the laser processing system of this invention. 被加工物表面上に形成された2つの可視レーザの焦点光の模式図であり、(a)はその一実施の形態を示しており、(b)は他の実施の形態を示した図。It is the schematic diagram of the focus light of two visible lasers formed on the surface of a workpiece, (a) has shown the one embodiment, (b) has shown the other embodiment. レーザ加工システムの制御ブロック図。The control block diagram of a laser processing system. 相関グラフの一実施の形態を示した図。The figure which showed one Embodiment of the correlation graph. 集光光学系の他の実施の形態を示した図。The figure which showed other embodiment of the condensing optical system. レーザ加工システムの他の実施の形態の模式図。The schematic diagram of other embodiment of a laser processing system.

符号の説明Explanation of symbols

1…加工用レーザ発振器、2…光ファイバ、3,3a…集光光学系、31…コリメートレンズ、32…集光レンズ、41,42…屈折ミラー、51,52,53…可視レーザ発振器、6…CCDカメラ、7…パーソナルコンピュータ、8…移動レール、9…ハウジング、10…多関節ロボットアーム、100,100A…レーザ加工システム、W…被加工物、L1…加工用レーザ、L2…可視レーザ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator for processing, 2 ... Optical fiber, 3, 3a ... Condensing optical system, 31 ... Collimating lens, 32 ... Condensing lens, 41, 42 ... Refraction mirror, 51, 52, 53 ... Visible laser oscillator, 6 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... CCD camera, 7 ... Personal computer, 8 ... Moving rail, 9 ... Housing, 10 ... Articulated robot arm, 100, 100A ... Laser processing system, W ... Workpiece, L1 ... Laser for processing, L2 ... Visible laser

Claims (5)

被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、
前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、2以上の可視レーザ発振器と、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とするレーザ加工システム。
A laser processing system for performing laser processing by irradiating a workpiece surface with laser light,
The laser processing system includes a processing laser oscillator, a condensing optical system including a condensing lens, two or more visible laser oscillators, and a movement control device that adjusts advance and retreat of the condensing lens and the visible laser oscillator in synchronization. An imaging device that captures the focus light of visible laser light on the surface of the workpiece, and an image processing device that performs image processing on the captured image and displays a processed image. A laser processing system, further comprising a focus position control means for adjusting a laser focus position and a focus position of each visible laser within a range of an allowable deviation based on a preset correlation graph .
前記2以上の可視レーザ発振器が、それぞれ波長の異なる可視レーザ光を照射することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工システム。   The laser processing system according to claim 1, wherein the two or more visible laser oscillators emit visible laser beams having different wavelengths. 被加工物表面にレーザ光を照射してレーザ加工をおこなうレーザ加工システムであって、
前記レーザ加工システムは、加工用レーザ発振器と、集光レンズを具備する集光光学系と、可視レーザ発振器および該可視レーザ発振器から照射された可視レーザ光を2以上の可視レーザ光に分岐させる分岐用ミラーと、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整する移動制御装置と、被加工物表面上の可視レーザ光の焦点光を撮像する撮像装置と、撮像された映像を画像処理するとともに処理後の画像を表示する画像処理装置と、を具備しており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とを、予め設定された相関グラフに基づいて許容ずれ量の範囲内に調整する焦点位置制御手段をさらに備えていることを特徴とするレーザ加工システム。
A laser processing system for performing laser processing by irradiating a workpiece surface with laser light,
The laser processing system includes a processing laser oscillator, a condensing optical system including a condensing lens, a visible laser oscillator, and a branch that splits visible laser light emitted from the visible laser oscillator into two or more visible laser lights. Mirror, a condensing lens and a movement control device that adjusts the visible laser oscillator synchronously, an imaging device that captures the focus light of visible laser light on the surface of the workpiece, and image processing of the captured image And an image processing device that displays an image after processing, and the focal position of the processing laser and the focal position of each visible laser are determined based on a preset correlation graph. A laser processing system, further comprising a focal position control means for adjusting within a range.
加工用レーザ発振器と集光光学系との間に加工用レーザ光を導光する光ファイバが介装されており、少なくとも前記集光光学系と前記撮像装置からなるユニットを装着したマニピュレータをさらに備えてなる請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ加工システム。   An optical fiber for guiding the processing laser light is interposed between the processing laser oscillator and the condensing optical system, and further includes a manipulator equipped with at least a unit composed of the condensing optical system and the imaging device. The laser processing system according to any one of claims 1 to 3. 加工用レーザ発振器から照射される加工用レーザ光を、集光レンズを備えた集光光学系を介して被加工物表面に照射するレーザ加工方法であって、
集光レンズの加工用レーザ発振器側には、2以上の可視レーザ光を照射可能な可視レーザ発振器が設けられており、加工用レーザの焦点位置とそれぞれの可視レーザの焦点位置とが完全に一致する場合を最大の相関値とし、かつ、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量に応じて相関値が低減する相関グラフを予め作成しておき、該相関グラフにおいて、加工時に許容されるそれぞれの可視レーザの焦点位置の許容ずれ量を予め設定しておき、それぞれの可視レーザの焦点光を撮像装置にて撮像するとともに画像処理し、それぞれの可視レーザの焦点位置のずれ量が、前記相関グラフの許容ずれ量の範囲内であるか否かを判定し、双方のレーザ光の焦点位置が許容ずれ量の範囲外である場合には、集光レンズと可視レーザ発振器とを同期して進退調整することを特徴とするレーザ加工方法。
A laser processing method for irradiating a workpiece surface with a processing laser beam irradiated from a processing laser oscillator via a condensing optical system including a condensing lens,
A visible laser oscillator capable of irradiating two or more visible laser beams is provided on the processing laser oscillator side of the condensing lens, and the focal position of each processing laser and the focal position of each visible laser coincide completely. A correlation graph in which the correlation value is reduced in accordance with the amount of deviation of the focus position of each visible laser is prepared in advance, and An allowable shift amount of the focus position of the visible laser is set in advance, and the focus light of each visible laser is imaged by the imaging device and image processing is performed, and the shift amount of the focus position of each visible laser is represented by the correlation graph. If the focal position of both laser beams is outside the allowable deviation range, synchronize the condenser lens with the visible laser oscillator. Laser processing method characterized by forward and backward adjustment.
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