JP5017090B2 - Laser marking system and laser marking apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、対象物を搬送しつつレーザ光でマークを形成するレーザマーキングシステム及びレーザマーキング装置に関する。 The present invention relates to a laser marking system and a laser marking apparatus that form a mark with a laser beam while conveying an object.
従来、移動する対象物をレーザ光で走査してマークを形成するレーザマーキング装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このようなレーザマーキング装置では、ロール紙やシート状のラベルなどの対象物にマークを形成する場合、ロール上になっている対象物を搬送ラインにセットし、対象物を搬送しながらそのライン途中に設置したレーザマーキング装置でマークを形成している。
In such a laser marking device, when a mark is formed on an object such as roll paper or a sheet-like label, the object on the roll is set on a conveyance line, and the object is being conveyed while the object is being conveyed. The mark is formed by the laser marking device installed in
対象物を搬送しながらマークを形成する際には、レーザ光の照射位置を対象物の移動に応じて補正しながら行う必要がある。
そのため、一般にエンコーダなどの搬送距離検出手段を搬送ラインの駆動ローラに設置して移動距離を検出している。駆動ローラは一般に回転ムラ、いわゆるフラッタが起き難いので、エンコーダを駆動ローラに設置すると、対象物の移動距離を精度よく検出できる。
When forming a mark while transporting an object, it is necessary to correct the irradiation position of the laser light in accordance with the movement of the object.
For this reason, generally, a transport distance detecting means such as an encoder is installed on the driving roller of the transport line to detect the moving distance. Since the drive roller generally does not easily cause rotation unevenness, so-called flutter, if the encoder is installed on the drive roller, the moving distance of the object can be detected with high accuracy.
しかしながら、都合上、駆動ローラにエンコーダを取り付けられない状況がある。この場合、搬送ラインの途中の従動ローラにエンコーダを取り付けると、従動ローラが対象物に対してスリップを起こしたり、対象物の材質によっては伸びが生じたりするなどにより従動ローラにフラッタが生じる場合があり、マークが歪んでしまう場合があるという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、従動ローラに搬送距離検出手段を設置しつつマークを歪みなく形成するレーザマーキングシステム及びレーザマーキング装置を提供することを目的とする。
However, for convenience, there are situations in which an encoder cannot be attached to the drive roller. In this case, if the encoder is attached to the driven roller in the middle of the transport line, the driven roller may cause flutter due to slippage of the target object or elongation depending on the material of the target object. There is a problem that the mark may be distorted.
The present invention has been completed based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser marking system and a laser marking device which can form a mark without distortion while installing a conveyance distance detecting means on a driven roller. To do.
上記の目的を達成するため、対象物を搬送しつつレーザ光でマークを形成するレーザマーキングシステムであって、走査領域を前記マークに応じた座標データに基づいてレーザ光で走査するレーザ走査手段と、駆動ローラ及び従動ローラを有し、前記対象物を所定の搬送経路に沿って搬送する搬送手段であって、前記搬送経路上に設定された前記走査領域内を一定速度で搬送する搬送手段と、前記従動ローラが所定角度回転することにより前記対象物の搬送距離を検出してパルスを出力する搬送距離検出手段と、前記搬送距離検出手段から入力されるパルスをサンプリングしてパルス周期の平均値を算出する平均周期算出手段と、前記平均周期算出手段で算出されたパルス周期で補正パルスを出力する補正パルス出力手段と、前記補正パルスに基づくタイミングで前記座標データを搬送方向に一定距離分補正する座標データ補正手段と、を備える。
この発明によれば、搬送距離検出手段から出力されるパルスのパルス周期を平均化したパルス周期で補正パルスを出力し、この補正パルスに基づくタイミングで座標データを補正するので、搬送距離検出手段から出力されるパルスのパルス周期が乱れていてもマークを歪みなく形成できる。よってこの発明によると、従動ローラに搬送距離検出手段を設置しつつマークを歪みなく形成できる。
In order to achieve the above object, a laser marking system for forming a mark with laser light while conveying an object, laser scanning means for scanning a scanning region with laser light based on coordinate data corresponding to the mark; A conveying means having a driving roller and a driven roller for conveying the object along a predetermined conveying path, and conveying the object within the scanning region set on the conveying path at a constant speed; , A transport distance detecting means for detecting a transport distance of the object by rotating the driven roller by a predetermined angle and outputting a pulse; and an average value of a pulse cycle by sampling a pulse inputted from the transport distance detecting means An average period calculation means for calculating the correction pulse, a correction pulse output means for outputting a correction pulse at the pulse period calculated by the average period calculation means, and the correction pulse At the timing based and a coordinate data correction means for correcting a predetermined distance minutes in the conveying direction of the coordinate data.
According to the present invention, the correction pulse is output with a pulse period obtained by averaging the pulse periods of the pulses output from the conveyance distance detection unit, and the coordinate data is corrected at the timing based on the correction pulse. Even if the pulse period of the output pulse is disturbed, the mark can be formed without distortion. Therefore, according to the present invention, the mark can be formed without distortion while the conveyance distance detecting means is installed on the driven roller.
第2の発明は、前記平均周期算出手段は、所定時間当たりに入力されるパルス数を計数し、前記所定時間を前記計数したパルス数で除算することにより前記パルス周期の平均値を算出する。 In the second invention, the average period calculation means calculates the average value of the pulse periods by counting the number of pulses input per predetermined time and dividing the predetermined time by the counted number of pulses.
第3の発明は、前記所定時間は、前記従動ローラが一回転するのに要する時間である。 In a third invention, the predetermined time is a time required for the driven roller to make one rotation.
第4の発明は、前記平均周期算出手段は、サンプリングを開始して最初のパルスが入力されてから当該最初のパルスを含めて所定数のパルスが入力されるまでの時間を測定し、測定した時間をR、前記所定数をXとするとき、パルス周期の平均値Tを式1により算出する。
According to a fourth aspect of the invention, the average period calculation means measures and measures a time from when sampling is started until a predetermined number of pulses including the first pulse are input after the first pulse is input. When the time is R and the predetermined number is X, the average value T of the pulse period is calculated by
第5の発明は、前記所定数は、前記従動ローラが一回転する間に出力されるパルス数である。 In a fifth invention, the predetermined number is the number of pulses output while the driven roller makes one rotation.
第6の発明は、前記補正パルス出力手段は、パルス幅とパルス間隔とが等しい前記補正パルスを出力し、前記座標データ補正手段は、前記補正パルスの立ち上がり及び立ち下がりの両方のタイミングで前記座標データを補正する。 According to a sixth aspect of the invention, the correction pulse output means outputs the correction pulse having the same pulse width and pulse interval, and the coordinate data correction means outputs the coordinates at both rising and falling timings of the correction pulse. Correct the data.
第7の発明は、前記レーザ走査手段は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光の方向を変えることで前記走査領域内にレーザ光を照射するガルバノミラーと、前記レーザ光源をオンオフ制御するとともに、前記マークを表す情報に基づいて前記ガルバノミラーを制御するための前記座標データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段により生成された前記座標データを記憶する記憶手段と、前記搬送経路の途中に配されたトリガセンサが前記走査領域の通過を検出して出力するトリガ信号を、前記走査領域への走査を開始させるタイミングの基準として取り込むトリガ入力手段と、前記トリガ入力手段が前記トリガ信号を取り込むことに基づいて、前記記憶手段に記憶した前記座標データを取り出しつつ前記ガルバノミラーを駆動することによりレーザ光を搬送中の前記対象物上で走査して前記対象物への前記マークの形成を行わせる制御手段と、を有する。 According to a seventh aspect of the invention, the laser scanning means includes a laser light source that emits laser light, a galvanometer mirror that irradiates the laser light in the scanning region by changing the direction of the laser light from the laser light source, and the laser Data generating means for controlling on / off of the light source and generating the coordinate data for controlling the galvano mirror based on information representing the mark, and storage means for storing the coordinate data generated by the data generating means A trigger input means for taking in a trigger signal output by a trigger sensor arranged in the middle of the transport path as a result of detecting the passage of the scanning area and starting the scanning into the scanning area; and the trigger Based on the input means taking in the trigger signal, the coordinate data stored in the storage means is retrieved. And a control means for causing the formation of the mark to the object by scanning a laser beam on the object being transported by driving the galvanometer mirror.
第8の発明は、走査領域内を一定速度で搬送される対象物にレーザ光でマークを形成するレーザマーキング装置であって、前記走査領域を前記マークに応じた座標データに基づいてレーザ光で走査するレーザ走査手段と、外部パルスが入力される外部パルス入力手段と、前記外部パルス入力手段に入力される前記外部パルスをサンプリングしてパルス周期の平均値を算出する平均周期算出手段と、前記平均周期算出手段で算出されたパルス周期で補正パルスを出力する補正パルス出力手段と、前記補正パルスに基づいて前記座標データを搬送方向に一定距離分補正する座標データ補正手段と、を備える。
この発明によれば、外部パルス入力手段に入力される外部パルスのパルス周期を平均化したパルス周期で補正パルスを出力し、この補正パルスに基づくタイミングで座標データを補正するので、外部パルスのパルス周期が乱れていてもマークを歪みなく形成できる。よってこの発明によると、従動ローラに搬送距離検出手段を設置しつつマークを歪みなく形成できる。
An eighth invention is a laser marking device for forming a mark on an object conveyed in a scanning area at a constant speed with a laser beam, wherein the scanning area is formed with a laser beam based on coordinate data corresponding to the mark. Laser scanning means for scanning; external pulse input means for inputting an external pulse; average period calculating means for sampling the external pulse input to the external pulse input means to calculate an average value of pulse periods; Correction pulse output means for outputting a correction pulse at the pulse period calculated by the average period calculation means; and coordinate data correction means for correcting the coordinate data by a fixed distance in the transport direction based on the correction pulse.
According to the present invention, the correction pulse is output at a pulse period obtained by averaging the pulse period of the external pulse input to the external pulse input means, and the coordinate data is corrected at the timing based on the correction pulse. Even if the period is disturbed, the mark can be formed without distortion. Therefore, according to the present invention, the mark can be formed without distortion while the conveyance distance detecting means is installed on the driven roller.
本発明によれば、従動ローラに搬送距離検出手段を設置しつつマークを歪みなく形成できる。 According to the present invention, the mark can be formed without distortion while the conveyance distance detecting means is installed on the driven roller.
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図7によって説明する。
図1は、本発明の実施形態1によるレーザマーキングシステム1の模式図である。レーザマーキングシステム1は、ロール紙やシート状のラベルなどのような対象物11に一定間隔でマークを形成するものである。
<
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram of a
レーザマーキングシステム1は、搬送機構12、エンコーダ13、トリガセンサ14、レーザマーキング装置2などを備えている。
搬送機構12(搬送手段の一例)は、駆動ローラ15、複数の従動ローラ16〜23、駆動部25などで構成されている。なお、図1では従動ローラ17はエンコーダ13により紙面垂直方向奥側に隠れていて見えていない。
The
The transport mechanism 12 (an example of a transport unit) includes a
駆動ローラ15は駆動部25に駆動されて一定速度で回転し、従動ローラ23との間に対象物11を狭持してA方向に搬送する。
複数の従動ローラ16〜23は対象物11に当接して従動回転する。これらの従動ローラは対象物11の進行方向を変えることによって対象物11の搬送経路を設定している。
The
The plurality of driven
なお、本実施形態では従動ローラの回転軸に垂直な断面が円形である場合を例に説明するが、断面は必ずしも円形である必要はなく、楕円であってもよいし、四角形や六角形などの多角形であってもよい。 In this embodiment, the case where the cross section perpendicular to the rotation axis of the driven roller is circular will be described as an example. However, the cross section is not necessarily circular, and may be oval, rectangular, hexagonal, etc. It may be a polygon.
駆動部25は電気モータなどの駆動源及び駆動源を制御する制御回路などで構成されている。
なお、本実施形態の駆動ローラ15は対象物11を巻き取るものではないが、駆動ローラ15で対象物11を巻き取るように構成してもよい。その場合、制御回路は巻き始めの段階から巻き終わりの段階まで対象物11が走査領域24内を一定速度で移動するよう駆動ローラ15の回転速度を徐々に遅くするように制御すればよい。
The
The
ここで対象物11の一例を図2に示す。図2に示す対象物11はテープ状の台紙11aにラベルやシールなどが等間隔に支持されているものである。矩形で示す複数の領域11bがラベルやシールなどであり、レーザマーキングシステム1はこの矩形領域11bが走査領域24内を移動していく間にその移動に追従しながら矩形領域11b内にマークを形成する。また、各矩形領域11bにはマークを形成するタイミングを判定するための基準マーク11cが搬送方向下流側に形成されている。この基準マーク11cは貫通孔として形成されている。なお、基準マーク11cは印刷によって形成されていてもよい。
An example of the
図1に示すエンコーダ13(搬送距離検出手段の一例)は、公知のロータリーエンコーダと制御回路とを有している。ロータリーエンコーダの回転体13aは従動ローラ17と同軸に一体回転するように設けられており、ロータリーエンコーダは回転体13aの回転に伴ってその単位回転角度ごとにパルス信号をレーザマーキング装置2に出力する。
The
エンコーダ13は対象物11が一定距離移動したことを検出するために用いるものである。ところで、対象物11が一定速度で移動している場合、移動時間を測定すれば一定距離移動したことを検出することも可能である。しかしながら、その場合には移動速度が変化したとき何らかの方法で速度を入力し直さなければ同じ一定距離分の移動を検出できない。これに対し、エンコーダの場合は速度が変化しても同じ一定距離を何ら設定を変更することなく検出できるという利点がある。
The
なお、本実施形態では対象物11が一定距離移動したことをエンコーダ13により検出しているが、他の方法で検出してもよい。例えば、従動ローラ17と従動ローラ18とに無端ベルトを架け、その無端ベルトに周方向に一定間隔で貫通孔を形成しておく。そして、貫通孔を通過した光を光電センサで検出してパルスを出力する。これにより、結果として従動ローラ17が所定角度回転する毎にパルスが出力され、一定距離の移動を検出できる。
In the present embodiment, the
トリガセンサ14は、光電センサ等で構成されており、搬送経路の途中に設けられている。トリガセンサ14は、トリガセンサ14の対抗位置に基準マーク11c(図2参照)が来るとその貫通孔を通過した光を光電センサで検出し、トリガ信号をレーザマーキング装置2に出力する。なお、トリガセンサ14はレーザマーキング装置2に一体に組み込まれていてもよい。
The
レーザマーキング装置2は、搬送経路上に設定された走査領域24をマークに応じた座標データに基づいてレーザ光で二次元走査することにより、走査領域24内を搬送される対象物11にマークを形成する。
本実施形態ではレーザマーキング装置2は駆動ローラ15の近傍に設けられている。これは、駆動ローラ15の近傍であるほど対象物11の移動速度が安定するからである。これにより対象物11は少なくとも走査領域24内についてはほぼ一定速度で搬送される。以下、レーザマーキング装置2の詳細について説明する。
The
In the present embodiment, the
図3は、レーザマーキング装置2の模式図である。本実施形態のレーザマーキング装置2はいわゆるガルバノスキャニング方式を採用したものであり、レーザ光源31、ガルバノミラー装置32、33、データ生成部34、記憶部35、補正パルス生成部36及び制御部37などを備えている。
レーザ光源31は例えば赤外線領域の光を出射する半導体レーザ光源から構成されており、ガルバノミラー装置32、33に向けてレーザ光を出射する。
FIG. 3 is a schematic diagram of the
The
ガルバノミラー装置32は駆動部32aとガルバノミラー32bから構成されており、同様にガルバノミラー装置33は駆動部33aとガルバノミラー33bから構成されている。一方のガルバノミラー32bは駆動部32aによって縦方向に角度を変位し、他方のガルバノミラー33bは駆動部33aによって横方向に変位する。これによりレーザ光が2方向に向きを変えられ、レーザ光の照射点が走査領域24上を二次元移動する。
The
データ生成部34(データ生成手段の一例)は、文字・記号・図形等のマークを表す画像情報に基づいてマークを線要素に分解し、それらの線要素の始点及び終点を含む複数の座標データ(ガルバノミラー32b、33bが回動中心位置にあるときのレーザ光の照射位置を中心とし、そこからの位置偏差に応じた二次元データ)を生成する。この座標データは静止座標系における各線要素の位置を示すものであり、座標系が移動する場合には移動に追従した補正が必要である。 The data generation unit 34 (an example of data generation means) decomposes a mark into line elements based on image information representing marks such as characters, symbols, and figures, and a plurality of coordinate data including the start and end points of those line elements (Two-dimensional data corresponding to the positional deviation from the irradiation position of the laser beam when the galvano mirrors 32b and 33b are at the rotation center position) is generated. This coordinate data indicates the position of each line element in the stationary coordinate system, and when the coordinate system moves, correction following the movement is necessary.
記憶部35(記憶手段の一例)は、RAMなどの揮発性メモリあるいはフラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性メモリで構成され、データ生成部34で生成された座標データを記憶する。
補正パルス生成部36(平均周期算出手段、補正パルス出力手段、及び外部パルス入力手段の一例)は、エンコーダ13から所定時間当たりに出力されるパルス数を計数し、当該所定時間を当該計数したパルス数で除算した時間をパルス周期とする補正パルスを出力する。以下、補正パルス生成部36の詳細について説明する。
The storage unit 35 (an example of a storage unit) is configured by a volatile memory such as a RAM or a rewritable nonvolatile memory such as a flash memory, and stores the coordinate data generated by the
The correction pulse generation unit 36 (an example of an average period calculation unit, a correction pulse output unit, and an external pulse input unit) counts the number of pulses output per predetermined time from the
図4は、補正パルス生成部36を模式的に示すブロック図である。補正パルス生成部36は、時間測定回路36a、平均化回路36b、パルス発生回路36cなどを備える。
時間測定回路36aには、エンコーダ13から出力されるエンコーダパルスが入力されるとともに、制御部37から予め設定されている所定の測定時間(所定時間)が入力される。この測定時間としては、従動ローラ17がフラッタのない状態で回転したとした場合に一回転するのに要する時間又はその整数倍の時間を設定するのが望ましい。時間測定回路36aは入力された測定時間当たりに入力されるエンコーダパルスのパルス数を計数し、平均化回路36bに出力する。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing the
An encoder pulse output from the
平均化回路36bには、時間測定回路36aで計数されたパルス数が入力されるとともに、制御部37から上述した測定時間が入力される。平均化回路36bは測定時間をパルス数で除算することにより平均化したパルス周期を算出し、パルス発生回路36cに出力する。
The averaging
パルス発生回路36cには、平均化回路36bで平均化されたパルス周期が入力される。パルス発生回路36cはパルス周期が入力されると、入力されたパルス周期で補正パルスを生成して制御部37に出力する。
図5は、時間測定回路36aに入力されるエンコーダパルスとパルス発生回路36cから出力される補正パルスとの関係を示す模式図である。従動ローラ17にフラッタが生じると、エンコーダパルスは図示するようにパルス周期が不安定になる。これに対し、補正パルスは図示するように測定時間S当たりのパルス数がエンコーダパルスと等しく、且つパルス周期(図中ではT時間)が均等なパルスとなる。このパルス周期はエンコーダパルスのパルス周期を平均化したものに相当し、エンコーダ13を駆動ローラ15に設置した場合に得られるエンコーダパルスのパルス周期とほぼ同等のものとなる。
The pulse cycle averaged by the averaging
FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the encoder pulse input to the
図3に示す制御部37(トリガ入力手段及び制御手段の一例)は、トリガセンサ14からトリガ信号を受信すると、座標データに基づいて、レーザ光源31のレーザ出力を制御するとともに、駆動部32a、33aを制御してガルバノミラー32b、33bを回転駆動する。このとき対象物11は走査領域24内を一定速度で移動しているので、その移動に追従するために制御部37は座標データを補正しながらマークを形成する。座標データの補正については後述する。
When the control unit 37 (an example of the trigger input unit and the control unit) illustrated in FIG. 3 receives the trigger signal from the
次に、レーザマーキング装置2の加工分解能と、エンコーダ13の検出分解能との関係について説明する。
レーザマーキング装置2は、レーザ光で走査することにより、走査領域24内にある対象物11に座標データに対応するドットを形成する。加工分解能とは、レーザマーキング装置2が搬送方向の単位幅当たりに形成できるドットの数のことをいう。検出分解能とはエンコーダ13が当該単位幅に相当する回転角度当たりに出力できるパルスの数のことをいう。本実施形態ではレーザマーキング装置2の加工分解能の方が、エンコーダ13の検出分解能よりも大きいとする。
Next, the relationship between the processing resolution of the
The
言い換えると、加工分解能とはドット間の距離であるということができ、検出分解能とはエンコーダパルスが出力されてから次のエンコーダパルスが出力されるまでの間に対象物11が移動する距離であるといえる。この場合、加工分解能の方が検出分解能よりも大きいとは、エンコーダパルスが出力される間に対象物11が移動する距離よりもドット間の距離の方が小さいことを意味する。
従って、レーザマーキング装置2はエンコーダ13からパルスが出力されてから次のパルスが出力されるまでの間に複数のドットを形成できる。
In other words, the processing resolution can be said to be the distance between dots, and the detection resolution is the distance that the
Therefore, the
次に、座標データの補正について説明する。
図6は、座標データの補正を説明するための模式図である。ここでは理解を容易にするため、マークとして直線を例に説明する。
トリガ入力は、トリガセンサ14から制御部37にトリガ信号が出力されたタイミングを示している。
補正パルス入力は、補正パルス生成部36で生成された補正パルスを示している。
Next, correction of coordinate data will be described.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the correction of coordinate data. Here, for easy understanding, a straight line will be described as an example of the mark.
The trigger input indicates the timing at which a trigger signal is output from the
The correction pulse input indicates a correction pulse generated by the
クロック(CK)は、レーザマーキング装置2が1ドットを形成するのに要する時間を示している。
本実施形態では補正パルスが出力されてから次の補正パルスが出力されるまでの間に4ドットが形成される。すなわち、本実施形態では補正パルスが出力されてから次の補正パルスが出力されるまでの間は対象物11は移動していないものとみなしてドットを形成している。この場合、実際には対象物11は移動しているので本来の位置からズレた位置にドットが形成されることになるが、1CKは短時間であるのでそのずれは無視できる程度である。
The clock (CK) indicates the time required for the
In the present embodiment, 4 dots are formed after a correction pulse is output until the next correction pulse is output. That is, in this embodiment, the dot is formed on the assumption that the
xは、マーク(直線)を形成したときの搬送方向のドット形成位置(x座標)の時間的な遷移を示している。
制御部37は、補正パルス生成部36から補正パルスが出力されると、対象物11が搬送方向下流側に一定距離移動したとみなし、座標データを一定距離分補正する。ここで一定距離とは、エンコーダパルスが出力される角度から次のエンコーダパルスが出力される角度まで従動ローラ17がフラッタのない状態で回転したとした場合の対象物11の移動距離に相当する。図中ではt2〜t7のタイミングで座標データを一定距離分補正している。
x indicates a temporal transition of the dot formation position (x coordinate) in the transport direction when the mark (straight line) is formed.
When the correction pulse is output from the correction
一定距離分の補正は、具体的には例えば中心をずらすことにより行う。前述したように座標データは走査領域24の中心からの位置偏差として記憶されているので、制御部37はこの中心を一定距離分だけ搬送方向下流側に移動する。この結果、レーザ照射位置が全体として一定距離分だけ搬送方向下流側に移動するように座標データが補正されたことになる。これにより対象物11の移動に追従してマークが形成されるようになる。
Specifically, the correction for a certain distance is performed by shifting the center, for example. As described above, since the coordinate data is stored as a positional deviation from the center of the
補正パルスはエンコーダ13を駆動ローラ15に設置した場合に得られるエンコーダパルスのパルス周期とほぼ同等のパルス周期で出力されるので、補正パルスが出力されたタイミングで一定距離分の補正を行うと、対象物11が実際に移動した距離分をほぼ正確に補正できる。この結果、得られる直線は、エンコーダ13を駆動ローラ15に設置した場合に得られる直線と同程度に歪みの少ないものとなる。
Since the correction pulse is output with a pulse period substantially equal to the pulse period of the encoder pulse obtained when the
ここで、比較例として、エンコーダパルスをそのまま用いた場合にどのような補正になるかを図7に示す。
エンコーダパルスが出力されたタイミングで座標データを一定距離分補正するとすると、例えば時点s2やs3で補正することになるが、時点s2は図6に示す時点t2より1CK遅いタイミングである。また、時点s3は図6に示す時点t3より1CK早いタイミングである。このようにエンコーダパルスをそのまま用いると、対象物11が実際に移動した距離と前述した一定距離とがずれてしまうので、図示するように歪んだ線となってしまう。
Here, as a comparative example, FIG. 7 shows how correction is performed when the encoder pulse is used as it is.
If the coordinate data is corrected by a certain distance at the timing when the encoder pulse is output, for example, correction is performed at time points s2 and s3, but the time point s2 is a
これに対し、レーザマーキングシステム1はエンコーダパルスをそのまま用いるのではなく、補正パルスを用いて補正するので、図6に示すように歪みのない直線を形成できる。
On the other hand, the
次に、レーザマーキングシステム1の作動について説明する。
ここでは、対象物11の先端側に一定長さの余白部分があり、この余白部分が走査領域24内を搬送されている間に補正パルスのパルス周期を算出する場合を例に説明する。
対象物11の搬送が開始されると、エンコーダ13から補正パルス生成部36にエンコーダパルスが出力される。補正パルス生成部36は前述したように所定時間当たりに出力されるエンコーダパルスのパルス数を計数し、パルス周期を算出して補正パルスの生成を開始する。ここまでの処理は上述したように余白部分が走査領域24内を搬送されている間に行われる。
Next, the operation of the
Here, an example will be described in which there is a margin part of a certain length on the front end side of the
When the conveyance of the
制御部37は、搬送が開始されるとトリガセンサ14からトリガ信号が出力されるのを待つ。余白部分の搬送が終了してトリガセンサ14で基準マーク11cが検出されると、トリガセンサ14から制御部37にトリガ信号が出力される。
トリガ信号が出力されると、制御部37は補正パルスが出力されるタイミングで座標データを補正しつつレーザ光源31、駆動部32a、33aを制御して走査領域24をレーザ光で走査することにより、対象物11にマークを形成する。
制御部37は、一つのマークの形成が終了すると、次のトリガ信号が出力されるのを待ち、トリガ信号が出力されると同様にしてマークを形成する。これを繰り返すことにより、対象物11に一定間隔でマークが形成される。
The
When the trigger signal is output, the
When the formation of one mark is completed, the
以上説明した本発明の一実施形態に係るレーザマーキングシステム1によると、従動ローラ17に設置したエンコーダ13から出力されるエンコーダパルスのパルス周期を平均化したパルス周期で補正パルスを出力し、この補正パルスに基づくタイミングで座標データを補正するので、エンコーダパルスのパルス周期が乱れていてもマークを歪みなく形成できる。よってレーザマーキングシステム1によると、従動ローラ17にエンコーダ13を設置しつつマークを歪みなく形成できる。
According to the
また、レーザマーキングシステム1によると、レーザマーキング装置2の加工分解能の方がエンコーダ13の検出分解能よりも大きい。レーザマーキング装置2の加工分解能の方がエンコーダ13の検出分解能よりも大きいとフラッタの影響が現れ易くなる。レーザマーキングシステム1よると、補正パルスに基づいて座標データを補正するので、レーザマーキング装置2の加工分解能の方がエンコーダ13の検出分解能よりも大きい場合であってもフラッタの影響を低減してマークを歪みなく形成できる。
Further, according to the
<実施形態2>
図8は、実施形態2にかかるパルス周期の算出を説明するための模式図である。実施形態2では、サンプリングを開始すると、サンプリングを開始して最初のエンコーダパルスが出力されてから所定のサンプリング数(所定数)のエンコーダパルスが出力されるまでの時間を測定する。このサンプリング数は、従動ローラ17が一回転する間に出力されるパルス数であってもよい。
<
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the calculation of the pulse period according to the second embodiment. In the second embodiment, when sampling is started, the time from when sampling is started to when the first encoder pulse is output until when a predetermined sampling number (predetermined number) of encoder pulses is output is measured. This sampling number may be the number of pulses output while the driven
より具体的には、サンプリングを開始して最初のエンコーダパルスが立ち上がってから当該最初のエンコーダパルスを含めて所定のサンプリング数のエンコーダパルスが立ち上がるまでの時間を測定する。例えば図8はサンプリング数が4の場合の例であり、最初のエンコーダパルスの立ち上がりから4つめのエンコーダパルスの立ち上がりまでの時間を測定する。 More specifically, the time from the start of sampling until the first encoder pulse rises to the rise of a predetermined number of sampling encoder pulses including the first encoder pulse is measured. For example, FIG. 8 shows an example in which the sampling number is 4, and the time from the rising edge of the first encoder pulse to the rising edge of the fourth encoder pulse is measured.
そして、測定した時間をR、サンプリング数をXとするとき、パルス周期Tを以下の式1により算出する。
T=R/(X−1) ・・・ 式1
図8に示す例では、測定した時間Rを3(=4−1)で除算することによりパルス周期Tを算出している。
Then, when the measured time is R and the sampling number is X, the pulse period T is calculated by the
T = R / (X-1)
In the example shown in FIG. 8, the pulse period T is calculated by dividing the measured time R by 3 (= 4-1).
図9は、実施形態2に係る補正パルス生成部38を模式的に示すブロック図である。時間測定回路38a及び平均化回路38bには制御部37から上述したサンプリング数が入力される。時間測定回路38aは上述した時間Rの測定を行い、平均化回路38bは上述したパルス周期Tの算出を行う。パルス発生回路36cは実施形態1と同一であるため同一の符号を付している。
実施形態2はその他の点において実施形態1と実質的に同一である。
FIG. 9 is a block diagram schematically illustrating the correction
The second embodiment is substantially the same as the first embodiment in other points.
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では対象物の先端側に一定長さの余白部分があり、この余白部分を巻き取っている間に補正パルスのパルス周期を算出する場合を例に説明したが、対象物へのマークの形成を行っている間、パルス周期の算出を繰り返し実行し、常に最新のパルス周期の補正パルスを出力してもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In the above embodiment, a case has been described by way of example in which there is a margin part of a certain length on the front end side of the object, and the pulse period of the correction pulse is calculated while winding the margin part. While the mark is being formed, the calculation of the pulse period may be repeatedly executed to always output the correction pulse having the latest pulse period.
(2)上記実施形態では、対象物としてテープ状の台紙にラベルやシールなどが等間隔で支持されているものを例に説明したが、対象物は例えばロール紙でもよいし、樹脂や金属製のベルトであってもよい。また、対象物はマークが形成される物とそれを搬送するベルトとで構成されていてもよい。また、この場合、ベルトは無端ベルトであってもよい。 (2) In the above-described embodiment, an example has been described in which labels, seals, and the like are supported at equal intervals on a tape-shaped mount as the object. However, the object may be, for example, roll paper, resin, or metal. The belt may also be used. The object may be composed of an object on which a mark is formed and a belt that conveys the object. In this case, the belt may be an endless belt.
(3)上記実施形態では、補正パルスの立ち上がりの間隔を補正パルスのパルス周期として説明しているが、パルスの立ち下りの間隔をパルス周期としてもよい。 (3) In the above embodiment, the correction pulse rising interval is described as the pulse period of the correction pulse, but the pulse falling interval may be the pulse period.
(4)上記実施形態では、補正パルスの立ち上がりだけを補正のタイミングとして利用しているが、補正パルスのパルス幅とパルス間隔とを同じにすることにより、パルスの立ち上がり及び立ち下りの両方を補正のタイミングとして利用するようにしてもよい。
なお、補正パルスの立ち上がりのタイミングだけを利用する場合は、パルス幅とパルス間隔とが等しい必要はない。
(4) In the above embodiment, only the rising edge of the correction pulse is used as the correction timing. However, both the rising edge and falling edge of the pulse are corrected by making the pulse width and the pulse interval of the correction pulse the same. You may make it utilize as a timing of.
Note that when only the rising timing of the correction pulse is used, the pulse width and the pulse interval need not be equal.
(5)上記実施形態では、パルス発生回路36cは平均化回路36b又は38bから出力されたパルス周期で補正パルスを生成しているが、制御部37は図10に示すようにこのパルス周期を1/2に分周して補正のタイミングに利用してもよい。なお、パルス周期は1/3にしてもよいし1/4にしてもよい。
また、制御部37で分周するのではなく、パルス発生回路36cが図10に示すように1/2のパルス周期で補正パルスを出力してもよい。なお、パルス周期は1/3にしてもよいし1/4にしてもよい。
(5) In the above embodiment, the
Further, instead of dividing by the
1…レーザマーキングシステム
2…レーザマーキング装置
11…対象物
12…搬送機構
13…エンコーダ(搬送距離検出手段)
14…トリガセンサ
15…駆動ローラ
16〜23…従動ローラ
24…走査領域
25…駆動部(駆動源)
31…レーザ光源
32b、33b…ガルバノミラー
34…データ生成部(データ生成手段)
35…記憶部(記憶手段)
36…補正パルス生成部(平均周期算出手段、補正パルス出力手段、外部パルス入力手段)
37…制御部(制御手段)
38…補正パルス生成部(平均周期算出手段、補正パルス出力手段、外部パルス入力手段)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
31 ... Laser
35 ... Storage section (storage means)
36 ... Correction pulse generation unit (average period calculation means, correction pulse output means, external pulse input means)
37. Control unit (control means)
38 ... Correction pulse generation unit (average period calculation means, correction pulse output means, external pulse input means)
Claims (8)
走査領域を前記マークに応じた座標データに基づいてレーザ光で走査するレーザ走査手段と、
駆動ローラ及び従動ローラを有し、前記対象物を所定の搬送経路に沿って搬送する搬送手段であって、前記搬送経路上に設定された前記走査領域内を一定速度で搬送する搬送手段と、
前記従動ローラが所定角度回転することにより前記対象物の搬送距離を検出してパルスを出力する搬送距離検出手段と、
前記搬送距離検出手段から入力されるパルスをサンプリングしてパルス周期の平均値を算出する平均周期算出手段と、
前記平均周期算出手段で算出されたパルス周期で補正パルスを出力する補正パルス出力手段と、
前記補正パルスに基づくタイミングで前記座標データを搬送方向に一定距離分補正する座標データ補正手段と、
を備えるレーザマーキングシステム。 A laser marking system for forming a mark with a laser beam while conveying an object,
Laser scanning means for scanning a scanning area with laser light based on coordinate data corresponding to the mark;
A transport unit that includes a driving roller and a driven roller, and transports the object along a predetermined transport path, the transport unit transporting the scanning region set on the transport path at a constant speed;
A transport distance detecting means for detecting a transport distance of the object and outputting a pulse by rotating the driven roller by a predetermined angle;
An average period calculating means for sampling pulses input from the transport distance detecting means and calculating an average value of pulse periods;
Correction pulse output means for outputting a correction pulse at the pulse period calculated by the average period calculation means;
Coordinate data correction means for correcting the coordinate data by a fixed distance in the transport direction at a timing based on the correction pulse;
A laser marking system comprising:
T=R/(X−1) ・・・ 式1 The average period calculating means measures a time from when sampling is started until a predetermined number of pulses including the first pulse are input after the first pulse is input, and the measured time is R, the predetermined pulse The laser marking system according to claim 1, wherein when the number is X, the average value T of the pulse period is calculated by the following formula 1.
T = R / (X-1) Formula 1
前記座標データ補正手段は、前記補正パルスの立ち上がり及び立ち下がりの両方のタイミングで前記座標データを補正する請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のレーザマーキングシステム。 The correction pulse output means outputs the correction pulse having the same pulse width and pulse interval,
6. The laser marking system according to claim 1, wherein the coordinate data correcting unit corrects the coordinate data at both rising and falling timings of the correction pulse. 7.
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光の方向を変えることで前記走査領域内にレーザ光を照射するガルバノミラーと、
前記レーザ光源をオンオフ制御するとともに、前記マークを表す情報に基づいて前記ガルバノミラーを制御するための前記座標データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段により生成された前記座標データを記憶する記憶手段と、
前記搬送経路の途中に配されたトリガセンサが前記走査領域の通過を検出して出力するトリガ信号を、前記走査領域への走査を開始させるタイミングの基準として取り込むトリガ入力手段と、
前記トリガ入力手段が前記トリガ信号を取り込むことに基づいて、前記記憶手段に記憶した前記座標データを取り出しつつ前記ガルバノミラーを駆動することによりレーザ光を搬送中の前記対象物上で走査して前記対象物への前記マークの形成を行わせる制御手段と、
を有する請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のレーザマーキングシステム。 The laser scanning means includes
A laser light source for emitting laser light;
A galvanometer mirror that irradiates laser light into the scanning region by changing the direction of the laser light from the laser light source;
Data generating means for controlling the laser light source on and off, and generating the coordinate data for controlling the galvanometer mirror based on information representing the mark;
Storage means for storing the coordinate data generated by the data generation means;
A trigger input means for taking in a trigger signal output by a trigger sensor arranged in the middle of the transport path as a result of detecting the passage of the scanning area;
Based on the trigger input means capturing the trigger signal, the galvano mirror is driven while taking out the coordinate data stored in the storage means, thereby scanning a laser beam on the object being conveyed and scanning the object. Control means for causing the mark to be formed on the object;
The laser marking system according to claim 1, comprising:
前記走査領域を前記マークに応じた座標データに基づいてレーザ光で走査するレーザ走査手段と、
外部パルスが入力される外部パルス入力手段と、
前記外部パルス入力手段に入力される前記外部パルスをサンプリングしてパルス周期の平均値を算出する平均周期算出手段と、
前記平均周期算出手段で算出されたパルス周期で補正パルスを出力する補正パルス出力手段と、
前記補正パルスに基づくタイミングで前記座標データを搬送方向に一定距離分補正する座標データ補正手段と、
を備えるレーザマーキング装置。
A laser marking device for forming a mark with a laser beam on an object conveyed at a constant speed in a scanning region,
Laser scanning means for scanning the scanning area with laser light based on coordinate data corresponding to the mark;
An external pulse input means for inputting an external pulse;
An average period calculating means for sampling the external pulse input to the external pulse input means and calculating an average value of the pulse period;
Correction pulse output means for outputting a correction pulse at the pulse period calculated by the average period calculation means;
Coordinate data correction means for correcting the coordinate data by a fixed distance in the transport direction at a timing based on the correction pulse;
A laser marking device comprising:
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