JP6795060B1 - Control device and laser machining system equipped with it, laser machining method - Google Patents

Control device and laser machining system equipped with it, laser machining method Download PDF

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Abstract

【課題】ワークの形状に関わらず、高さ方向および平面方向における位置ずれが生じた場合に、レーザ加工位置を適切に補正することが可能な制御装置およびこれを備えたレーザ加工システム、レーザ加工方法を提供する。【解決手段】制御装置10は、加工制御部11と、画像処理部12と、記憶部13と、を備えている。記憶部13は、ワーク50が基準位置および基準高さにある状態で設定される、ワーク50の一部の形状を含む登録パターンRPおよびこれに対応する対象基準位置(P0,Q0)と、ガイド光が照射されたワーク50が存在する位置の基準座標(X0,Y0)とを保存する。加工制御部11は、記憶部13に保存された基準座標(X0,Y0)と、登録パターンRPに対応する対象基準位置(P0,Q0)とを参照して、レーザ光によるワーク50の加工面50c上における加工位置を補正する。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device capable of appropriately correcting a laser machining position when a positional deviation occurs in a height direction and a plane direction regardless of the shape of a work, a laser machining system provided with the control device, and laser machining. Provide a method. A control device (10) includes a processing control unit (11), an image processing unit (12), and a storage unit (13). The storage unit 13 includes a registration pattern RP including a part of the shape of the work 50 set in a state where the work 50 is at the reference position and the reference height, a target reference position (P0, Q0) corresponding thereto, and a guide. The reference coordinates (X0, Y0) of the position where the work 50 irradiated with light exists are stored. The machining control unit 11 refers to the reference coordinates (X0, Y0) stored in the storage unit 13 and the target reference positions (P0, Q0) corresponding to the registration pattern RP, and the machining surface of the work 50 by the laser beam. The machining position on 50c is corrected. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、ワークの加工面に対してレーザを照射して、ワークの加工面の加工を行うレーザ加工装置を制御する制御装置およびこれを備えたレーザ加工システム、レーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a control device that controls a laser machining device that irradiates a machined surface of a work with a laser to machine the machined surface of the work, a laser machining system provided with the control device, and a laser machining method.

近年、ワークに対してレーザ光を照射して、ワークの加工面を加工するレーザ加工装置が用いられている。
このようなレーザ加工装置には、ワークの加工面にレーザ光を照射して、加工面に文字や図形等のマーキングを行うものや、穴開け、切断等の加工を行うもの等がある。
例えば、特許文献1には、ワークの表面に向けてポインタ光を出射する距離測定用ポインタ光出射器と、レーザビームの出射軸から分岐した受光軸を有し、ポインタ光が当たってワーク表面に生成された輝点を撮像する撮像部と、ワーキングディスタンスを導き出すための距離導出情報を記録したメモリと、該メモリの距離導出情報と撮像部が撮像した撮像画像の輝点の位置とに基づいてワーキングディスタンスを求めるワーキングディスタンス測定手段とを有するレーザ加工装置について開示されている。
In recent years, a laser processing device that irradiates a work with a laser beam to process the machined surface of the work has been used.
Such laser machining devices include those that irradiate the machined surface of the work with laser light to mark the machined surface with characters, figures, and the like, and those that perform processing such as drilling and cutting.
For example, Patent Document 1 has a pointer light emitter for distance measurement that emits pointer light toward the surface of a work, and a light receiving shaft branched from an emission axis of a laser beam, and the pointer light hits the surface of the work. Based on the imaging unit that captures the generated bright spot, the memory that records the distance derivation information for deriving the working distance, the distance derivation information of the memory, and the position of the bright spot in the image captured by the imaging unit. A laser processing apparatus having a working distance measuring means for obtaining a working distance is disclosed.

また、特許文献2には、アタッチメントが、カメラ、レンズおよびミラーにより構成される観察光学系を収納し、加工レーザ光を走査するガルバノミラーを備えるレーザヘッドの底面に取り付けられており、加工面からの光は、ミラーにより反射され、レンズに入射し、レンズによりカメラの撮像素子において加工面の像を結像させるレーザ加工装置について開示されている。 Further, in Patent Document 2, an attachment is attached to the bottom surface of a laser head including a galvano mirror that houses an observation optical system composed of a camera, a lens, and a mirror and scans a processed laser beam from the processed surface. The light is reflected by a mirror, incident on a lens, and an image of a machined surface is formed by the lens in an image pickup element of a camera.

特開2016−36841号公報(特許第6305270号公報)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-36841 (Patent No. 6305270) 特開2015−44212号公報(特許第6299111号公報)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-44212 (Patent No. 6299111)

しかしながら、上記従来のレーザ加工装置では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記特許文献1に開示されたレーザ加工装置の構成では、距離測定用ポインタ光出射器から出射されるポインタ光がワークの中心位置に固定された状態で計測を行うため、ワークの形状、例えば、円環状のワークのように中心位置に開口部を有する形状野場合には、ワークとの距離を測定できないという課題がある。
However, the above-mentioned conventional laser processing apparatus has the following problems.
That is, in the configuration of the laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1, the shape of the work is measured because the pointer light emitted from the pointer light emitter for distance measurement is fixed at the center position of the work. For example, in the case of a shape field having an opening at the center position such as an annular work, there is a problem that the distance to the work cannot be measured.

また、特許文献2のレーザ加工装置についても同様に、焦点ポインタが、斜め方向から観察光学系のフォーカスが合う面における加工中心を通るように調整されているため、ガイド光が照射される部分にワーク面がないワークに対してレーザ加工を行う場合には、加工光学系のフォーカス位置(レーザ光の集光位置)を測定して加工高さを調整することができないという課題がある。 Similarly, in the laser processing apparatus of Patent Document 2, since the focus pointer is adjusted so as to pass through the processing center on the focused surface of the observation optical system from an oblique direction, the portion irradiated with the guide light is irradiated. When laser processing is performed on a work having no work surface, there is a problem that the processing height cannot be adjusted by measuring the focus position (condensing position of laser light) of the processing optical system.

本発明の課題は、ワークの形状に関わらず、高さ方向おける平面方向における位置ずれが生じた場合に、レーザ加工位置を適切に補正することが可能な制御装置およびこれを備えたレーザ加工システム、レーザ加工方法を提供することにある。 An object of the present invention is a control device capable of appropriately correcting a laser machining position when a positional deviation occurs in a plane direction in the height direction regardless of the shape of the work, and a laser machining system provided with the control device. , To provide a laser processing method.

第1の発明に係る制御装置は、加工対象となるワークを加工するためのレーザ光を照射する出射部とワークの加工面上においてレーザ光を走査するための走査手段とを含むレーザヘッドと、ワークを含む観察画像を取得するカメラを含みカメラの光軸がレーザ光の照射方向に対して交差するように配置された観察光学系と、レーザ光と同軸で走査されワークの加工面に対して照射されるガイド光を照射するガイド光照射部と、を備えたレーザ加工装置を制御する制御装置であって、加工制御部と、記憶部と、を備えている。加工制御部は、カメラによって取得された観察画像を用いて、レーザヘッドによるワークの加工を制御する。記憶部は、ワークが基準位置および基準高さにある状態で設定される、ワークの一部の形状を含む登録パターンおよび登録パターンに対応する対象基準位置と、ガイド光照射部によってガイド光が照射されたワークが存在する位置の基準座標と、を保存する。加工制御部は、記憶部に保存された基準座標と、登録パターンに対応する対象基準位置とを参照して、レーザ光によるワークの加工面上における加工位置を補正する。 The control device according to the first invention includes a laser head including an exit portion that irradiates a laser beam for processing the work to be processed and a scanning means for scanning the laser light on the processed surface of the work. An observation optical system that includes a camera that acquires an observation image including the work and is arranged so that the optical axes of the camera intersect with the irradiation direction of the laser light, and the machined surface of the work that is scanned coaxially with the laser light. It is a control device for controlling a laser processing apparatus including a guide light irradiating unit for irradiating the irradiated guide light, and includes a processing control unit and a storage unit. The machining control unit controls machining of the workpiece by the laser head using the observation image acquired by the camera. The storage unit is set with the work at the reference position and the reference height, and the registration pattern including a part of the shape of the work and the target reference position corresponding to the registration pattern, and the guide light irradiation unit irradiates the storage unit with the guide light. Save the reference coordinates of the position where the work is located. The machining control unit corrects the machining position on the machining surface of the workpiece by the laser beam with reference to the reference coordinates stored in the storage section and the target reference position corresponding to the registration pattern.

ここでは、ワークの加工面に対して照射されるレーザ光を走査することで加工面の加工を行うレーザヘッドと、光軸がレーザ光の照射方向に対して斜めに配置されておりワークを含む観察画像を取得するカメラを有する観察光学系と、ワークの加工面に参考用のガイド光を照射するガイド光照射部とを備えたレーザ加工装置の制御を行う制御装置において、予め記憶部に保存された基準座標と、登録パターンに対応する対象基準位置とを参照して、加工対象となるワークのレーザ光による加工面上における加工位置を補正する。 Here, the laser head that processes the machined surface by scanning the laser beam emitted to the machined surface of the work and the optical axis are arranged obliquely with respect to the irradiation direction of the laser light, and include the work. A control device that controls a laser processing device including an observation optical system having a camera for acquiring an observation image and a guide light irradiation unit that irradiates a machined surface of the work with a reference guide light, and stores the laser processing device in advance in a storage unit. With reference to the set reference coordinates and the target reference position corresponding to the registration pattern, the machining position of the workpiece to be machined on the machined surface by the laser beam is corrected.

ここで、レーザヘッドから照射されるレーザ光による加工には、例えば、加工面に対する文字や数字、記号等の印字加工、穴開け加工、切削・切断加工等が含まれる。
ワークの基準位置とは、レーザ光の照射方向に略垂直な平面上における基準となる位置を意味している。また、ワークの基準高さとは、レーザ光の照射方向における基準となる位置を意味している。
Here, the processing by the laser beam emitted from the laser head includes, for example, printing processing of characters, numbers, symbols and the like on the processed surface, drilling processing, cutting / cutting processing and the like.
The reference position of the work means a reference position on a plane substantially perpendicular to the irradiation direction of the laser beam. Further, the reference height of the work means a reference position in the irradiation direction of the laser beam.

また、ガイド光とは、例えば、レーザヘッドによって走査されるレーザ光と同軸で加工面に対して照射され加工時に参考にされる赤色の光であって、ワークの形状を考慮してワークの加工面上に照射される。
さらに、登録パターンとは、例えば、ワークの形状を考慮して、様々な種類のワークごとの特徴的な形状の部分におけるワークの輪郭等を意味している。そして、登録パターンに対応するワークの対象基準位置とは、例えば、ワークの特徴的な形状の部分に対して設定されるカメラのカメラ座標の原点、レーザ光による加工座標の原点を意味している。
Further, the guide light is, for example, red light that is coaxially irradiated to the machined surface with the laser light scanned by the laser head and is referred to at the time of machining. It is irradiated on the surface.
Further, the registration pattern means, for example, the contour of the work in a portion having a characteristic shape for each of various types of works in consideration of the shape of the work. The target reference position of the work corresponding to the registration pattern means, for example, the origin of the camera coordinates of the camera set for the characteristic shape portion of the work and the origin of the processing coordinates by the laser beam. ..

これにより、加工対象となるワークの観察画像において、記憶部に保存された基準座標と同一方向に照射されたガイド光が照射された加工面の座標と基準座標とのずれ量、およびワークの特徴的な形状等を基準にした対象基準位置と記憶部に保存された対象基準位置とのずれ量を算出することができる。
この結果、ワークの中心位置に限らず基準座標と対象基準位置とを設定することができるため、ワークの形状に関わらず、高さ方向および平面方向における位置ずれが生じた場合に、レーザ加工位置を適切に補正することができる。
As a result, in the observation image of the work to be machined, the amount of deviation between the coordinates of the machined surface irradiated with the guide light irradiated in the same direction as the reference coordinates stored in the storage unit and the reference coordinates, and the characteristics of the work. It is possible to calculate the amount of deviation between the target reference position and the target reference position stored in the storage unit based on the specific shape or the like.
As a result, the reference coordinates and the target reference position can be set not only at the center position of the work, so that the laser machining position occurs when the position shift occurs in the height direction and the plane direction regardless of the shape of the work. Can be corrected appropriately.

第2の発明に係る制御装置は、第1の発明に係る制御装置であって、記憶部に保存された基準座標と、カメラによって取得された観察画像に含まれるワーク上における基準座標と同一方向に照射されたガイド光の位置とに基づいて、ワークの高さ方向における位置ずれを検出する。
これにより、基準座標の設定時と同一方向(加工座標系の原点に対して斜め方向)に照射されたガイド光が照射されるワークの加工面上における座標のずれ量を算出することで、レーザ光の照射方向に垂直な平面におけるずれ量からレーザ光の照射方向における高さ方向における位置ずれを算出して、加工位置を適切に補正することができる。
The control device according to the second invention is the control device according to the first invention, and has the same direction as the reference coordinates stored in the storage unit and the reference coordinates on the work included in the observation image acquired by the camera. The displacement in the height direction of the work is detected based on the position of the guide light irradiated to the workpiece.
As a result, the amount of deviation of the coordinates on the machined surface of the work to be irradiated with the guide light irradiated in the same direction as when the reference coordinates are set (diagonal direction with respect to the origin of the machined coordinate system) is calculated. The processing position can be appropriately corrected by calculating the positional deviation in the height direction in the laser beam irradiation direction from the deviation amount in the plane perpendicular to the light irradiation direction.

第3の発明に係る制御装置は、第1または第2の発明に係る制御装置であって、記憶部に保存された登録パターンに対応する対象基準位置と、カメラによって取得された観察画像に含まれるワークの登録パターンに対応する位置とに基づいて、レーザ光の照射方向に略垂直な平面方向における位置ずれを検出する。
これにより、ワークごとに特徴的な形状等を含む登録パターンの位置を基準として設定された対象基準位置と、加工対象となるワークの観察画像における登録パターンの位置を基準として求められる位置とを比較することで、レーザ光の照射方向に略垂直な平面におけるワークの位置ずれを検出して、加工位置を適切に補正することができる。
The control device according to the third invention is the control device according to the first or second invention, and is included in the target reference position corresponding to the registration pattern stored in the storage unit and the observation image acquired by the camera. The positional deviation in the plane direction substantially perpendicular to the irradiation direction of the laser beam is detected based on the position corresponding to the registration pattern of the workpiece.
As a result, the target reference position set based on the position of the registration pattern including the characteristic shape for each work is compared with the position obtained based on the position of the registration pattern in the observation image of the work to be processed. By doing so, it is possible to detect the displacement of the work in a plane substantially perpendicular to the irradiation direction of the laser beam and appropriately correct the machining position.

第4の発明に係る制御装置は、第1から第3の発明のいずれか1つに係る制御装置であって、加工制御部は、記憶部に保存された登録パターンに対応する対象基準位置と、カメラによって取得された観察画像に含まれるワークの位置とに基づいて、ワークのレーザ光の光軸を中心とする回転方向における位置ずれを検出する。
これにより、ワークごとに特徴的な形状等を含む登録パターンの位置を基準として設定された対象基準位置と、加工対象となるワークの観察画像における登録パターンの位置を基準として求められる対象基準位置の座標とを比較することで、レーザ光の光軸を中心とする回転方向におけるワークの位置ずれを検出して、加工位置を適切に補正することができる。
The control device according to the fourth invention is the control device according to any one of the first to third inventions, and the processing control unit has a target reference position corresponding to the registration pattern stored in the storage unit. , The position shift in the rotation direction about the optical axis of the laser beam of the work is detected based on the position of the work included in the observation image acquired by the camera.
As a result, the target reference position set based on the position of the registration pattern including the characteristic shape for each work and the target reference position obtained based on the position of the registration pattern in the observation image of the work to be processed By comparing with the coordinates, it is possible to detect the positional deviation of the work in the rotation direction about the optical axis of the laser beam and appropriately correct the machining position.

第5の発明に係る制御装置は、第1から第4の発明のいずれか1つに係る制御装置であって、記憶部には、ワークの高さ位置の変化に応じて設定された複数の登録パターンが保存される。
これにより、ワークの加工面に対して斜め方向から観察画像を取得するカメラを用いてレーザ加工位置を補正する構成において、ワークの高さ方向における位置変動があって斜め上方から見たワークの形状が変化する場合でも、高さに応じて複数の登録パターンが保存されていることで、高さ変動に対応して適切なレーザ加工位置の補正を実施することができる。
The control device according to the fifth invention is a control device according to any one of the first to fourth inventions, and a plurality of control devices set in the storage unit according to a change in the height position of the work. The registration pattern is saved.
As a result, in a configuration in which the laser machining position is corrected by using a camera that acquires an observation image from an oblique direction with respect to the machined surface of the workpiece, there is a position change in the height direction of the workpiece and the shape of the workpiece viewed from diagonally above. Even when is changed, since a plurality of registered patterns are stored according to the height, it is possible to perform appropriate correction of the laser processing position in response to the height fluctuation.

第6の発明に係る制御装置は、第1から第5の発明のいずれか1つに係る制御装置であって、加工制御部は、ガイド光照射部から照射された丸、楕円、多角形のいずれか1つを含む特徴的なスポット光を形成するガイド光の位置を検出して、基準座標との比較を行う。
これにより、カメラによって取得された観察画像において、特徴的な形状を持つガイド光のスポットを検索することで、ガイド光によって設定された基準座標の位置との比較を容易に実施することができる。
The control device according to the sixth invention is a control device according to any one of the first to fifth inventions, and the processing control unit is a circle, ellipse, or polygon irradiated from the guide light irradiation unit. The position of the guide light forming the characteristic spot light including any one is detected and compared with the reference coordinates.
Thereby, by searching for the spot of the guide light having a characteristic shape in the observation image acquired by the camera, it is possible to easily compare the position with the reference coordinate set by the guide light.

第7の発明に係る制御装置は、第1から第6の発明のいずれか1つに係る制御装置であって、対象基準位置は、カメラのカメラ座標の原点であって、レーザ光による加工座標系の原点である。
これにより、例えば、略円環状のワークの対象基準位置として、カメラ座標の原点およびレーザ光の加工座標系の原点を用いることで、略円環状のワークがない中心位置を対象基準位置として設定した場合でも、加工対象となるワークの位置ずれを容易に検出することができる。
The control device according to the seventh invention is the control device according to any one of the first to sixth inventions, and the target reference position is the origin of the camera coordinates of the camera and the processed coordinates by the laser beam. It is the origin of the system.
As a result, for example, by using the origin of the camera coordinates and the origin of the laser beam processing coordinate system as the target reference position of the substantially annular work, the central position without the substantially annular work is set as the target reference position. Even in this case, the displacement of the work to be machined can be easily detected.

第8の発明に係る制御装置は、第1から第7の発明のいずれか1つに係る制御装置であって、ガイド光照射部は、ワークの加工面の方向に向かってワークを含む範囲に対してガイド光を多点照射する。
これにより、ガイド光照射部から多点照射されたガイド光のうち、ワークの加工面上に照射されたガイド光の位置を記憶させることで、レーザ光の照射方向に対して垂直な平面におけるワークの位置ずれを容易に検出することができる。
The control device according to the eighth invention is the control device according to any one of the first to seventh inventions, and the guide light irradiation unit is within a range including the work toward the machined surface of the work. On the other hand, the guide light is irradiated at multiple points.
As a result, among the guide lights irradiated from the guide light irradiation unit at multiple points, the position of the guide light irradiated on the machined surface of the work is memorized, so that the work on the plane perpendicular to the irradiation direction of the laser light is stored. The misalignment of the light can be easily detected.

第9の発明に係る制御装置は、第8の発明に係る制御装置であって、記憶部は、ガイド光照射部によって多点照射されたガイド光のうち、ワークが基準位置および基準高さにある状態で、ワーク上に照射されたガイド光の位置を保存する。
これにより、ガイド光照射部によって多点照射されたガイド光のうち、ワークが基準位置および基準高さにある状態でワーク上に照射されたガイド光の位置を基準位置として保存することで、レーザ光の照射方向に対して垂直な平面におけるワークの位置ずれを検出することができる。
The control device according to the ninth invention is the control device according to the eighth invention, and in the storage unit, among the guide lights irradiated at multiple points by the guide light irradiation unit, the work is set to the reference position and the reference height. In a certain state, the position of the guide light irradiated on the work is saved.
As a result, among the guide lights irradiated at multiple points by the guide light irradiation unit, the position of the guide light irradiated on the work in the state where the work is at the reference position and the reference height is saved as the reference position, so that the laser can be used. It is possible to detect the displacement of the work in a plane perpendicular to the light irradiation direction.

第10の発明に係る制御装置は、第9の発明に係る制御装置であって、加工制御部は、記憶部に保存されたガイド光の位置と、カメラによって取得された観察画像に含まれるワーク上に照射されたガイド光の位置とを比較して、レーザ光によるワークの加工面上における加工位置を補正する。
これにより、記憶部に保存されたガイド光の位置と、実際に加工対象となるワークの加工面上に照射されたガイド光の位置とを比較することで、レーザ光の照射方向に対して垂直な平面におけるワークの位置ずれを検出して、加工面上における加工位置を適切に補正することができる。
The control device according to the tenth invention is the control device according to the ninth invention, and the processing control unit includes the position of the guide light stored in the storage unit and the work included in the observation image acquired by the camera. The machining position on the machining surface of the workpiece by the laser beam is corrected by comparing with the position of the guide light irradiated above.
As a result, by comparing the position of the guide light stored in the storage unit with the position of the guide light actually irradiated on the machined surface of the work to be machined, it is perpendicular to the irradiation direction of the laser beam. It is possible to detect the displacement of the work on a flat surface and appropriately correct the machining position on the machining surface.

第11の発明に係る制御装置は、第8から第10の発明のいずれか1つに係る制御装置であって、加工制御部は、記憶部に保存されたガイド光の位置と、カメラによって取得された観察画像に含まれるワーク上におけるガイド光の位置とを比較して検出されたワークの傾斜に基づいて、ワークの加工面上における加工位置を補正する。
これにより、例えば、ワークの加工面上に多点照射されたガイド光の位置が、ワークが基準位置および基準高さにある場合と比較して変化したことを検出することで、ワークの加工面の傾きを検出することができる。
よって、加工面の傾きの量に応じて、ワークの加工面上における加工位置を適切に補正することができる。
The control device according to the eleventh invention is a control device according to any one of the eighth to tenth inventions, and the processing control unit acquires the position of the guide light stored in the storage unit and the camera. The machining position on the machining surface of the work is corrected based on the inclination of the work detected by comparing with the position of the guide light on the work included in the observed image.
As a result, for example, by detecting that the position of the guide light irradiated at multiple points on the machined surface of the work has changed as compared with the case where the work is at the reference position and the reference height, the machined surface of the work The inclination of can be detected.
Therefore, the machining position on the machining surface of the work can be appropriately corrected according to the amount of inclination of the machining surface.

第12の発明に係る制御装置は、第1から第11の発明のいずれか1つに係る制御装置であって、ワークは、円環状の形状を有している。
これにより、ワークが略円環状等の中心部分がない形状であっても、上述した対象基準位置と基準座標とを設定することで、ワークの加工面上における加工位置を適切に補正することができる。
The control device according to the twelfth invention is a control device according to any one of the first to eleventh inventions, and the work has an annular shape.
As a result, even if the work has a shape such as a substantially circular ring without a central portion, the machining position on the machining surface of the workpiece can be appropriately corrected by setting the target reference position and the reference coordinates described above. it can.

第13の発明に係るレーザ加工システムは、第1から第12の発明のいずれか1つに係る制御装置と、レーザヘッドと、観察光学系と、ガイド光照射部と、を備えている。
これにより、上述した制御装置によってレーザ光の加工位置を補正する加工制御を実施することで、ワークの形状に関わらず、高さ方向おける平面方向におけるワークの位置ずれを検出して、加工位置を適切に補正することができる。
The laser processing system according to the thirteenth invention includes a control device according to any one of the first to twelfth inventions, a laser head, an observation optical system, and a guide light irradiation unit.
As a result, by performing machining control that corrects the machining position of the laser beam by the control device described above, the position shift of the workpiece in the plane direction in the height direction is detected regardless of the shape of the workpiece, and the machining position is determined. It can be corrected appropriately.

第14の発明に係るレーザ加工方法は、加工対象となるワークを加工するためのレーザ光を照射する出射部と、ワークの加工面上においてレーザ光を走査するための走査手段と、を含むレーザヘッドと、ワークを含む観察画像を取得するカメラを含み、カメラの光軸がレーザ光の照射方向に対して交差するように配置された観察光学系と、レーザ光と同軸で走査され、ワークの加工面に対して照射されるガイド光を照射するガイド光照射部と、カメラによって取得された観察画像を用いて、レーザヘッドによるワークの加工を制御する加工制御部と、を備えたレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、保存ステップと、補正ステップと、を備えている。保存ステップでは、ワークが基準位置および基準高さにある状態で設定される、ワークの一部の形状を含む登録パターンおよび登録パターンに対応する対象基準位置と、ガイド光照射部によってガイド光が照射されたワークが存在する位置の基準座標と、を記憶部に保存する。補正ステップでは、記憶部に保存された基準座標と、登録パターンに対応する対象基準位置とを参照して、レーザ光によるワークの加工面上における加工位置を補正する。 The laser processing method according to the fourteenth invention includes a laser including an exit portion that irradiates a laser beam for processing the work to be processed, and a scanning means for scanning the laser light on the processed surface of the work. The work is scanned coaxially with the laser beam and an observation optical system that includes a head and a camera that acquires an observation image including the workpiece, and the optical axes of the camera are arranged so as to intersect the irradiation direction of the laser beam. A laser processing apparatus provided with a guide light irradiation unit that irradiates a guide light that is applied to the processed surface, and a processing control unit that controls processing of a workpiece by a laser head using an observation image acquired by a camera. It is a laser processing method according to the above, and includes a preservation step and a correction step. In the storage step, the guide light is irradiated by the guide light irradiation unit and the registration pattern including a part of the shape of the work and the target reference position corresponding to the registration pattern, which are set with the work at the reference position and the reference height. The reference coordinates of the position where the work is present and the reference coordinates are stored in the storage unit. In the correction step, the machining position on the machining surface of the workpiece by the laser beam is corrected with reference to the reference coordinates stored in the storage unit and the target reference position corresponding to the registration pattern.

ここでは、ワークの加工面に対して照射されるレーザ光を走査することで加工面の加工を行うレーザヘッドと、光軸がレーザ光の照射方向に対して斜めに配置されておりワークを含む観察画像を取得するカメラを有する観察光学系と、ワークの加工面に参考用のガイド光を照射するガイド光照射部とを備えたレーザ加工装置の制御を行う制御装置において、予め記憶部に保存された基準座標と、登録パターンに対応する対象基準位置とを参照して、加工対象となるワークのレーザ光による加工面上における加工位置を補正する。 Here, the laser head that processes the machined surface by scanning the laser beam emitted to the machined surface of the work and the optical axis are arranged obliquely with respect to the irradiation direction of the laser light, and include the work. A control device that controls a laser processing device including an observation optical system having a camera for acquiring an observation image and a guide light irradiation unit that irradiates a machined surface of the work with a reference guide light, and stores the laser processing device in advance in a storage unit. With reference to the set reference coordinates and the target reference position corresponding to the registration pattern, the machining position of the workpiece to be machined on the machined surface by the laser beam is corrected.

ここで、レーザヘッドから照射されるレーザ光による加工には、例えば、加工面に対する文字や数字、記号等の印字加工、穴開け加工、切削・切断加工等が含まれる。
ワークの基準位置とは、レーザ光の照射方向に略垂直な平面上における基準となる位置を意味している。また、ワークの基準高さとは、レーザ光の照射方向における基準となる位置を意味している。
Here, the processing by the laser beam emitted from the laser head includes, for example, printing processing of characters, numbers, symbols and the like on the processed surface, drilling processing, cutting / cutting processing and the like.
The reference position of the work means a reference position on a plane substantially perpendicular to the irradiation direction of the laser beam. Further, the reference height of the work means a reference position in the irradiation direction of the laser beam.

また、ガイド光とは、例えば、レーザヘッドによって走査されるレーザ光と同軸で加工面に対して照射され加工時に参考にされる赤色の光であって、ワークの形状を考慮してワークの加工面上に照射される。
さらに、登録パターンとは、例えば、ワークの形状を考慮して、様々な種類のワークごとの特徴的な形状の部分におけるワークの輪郭等を意味している。そして、登録パターンに対応するワークの対象基準位置とは、例えば、ワークの特徴的な形状の部分に対して設定されるカメラのカメラ座標の原点、レーザ光による加工座標の原点を意味している。
Further, the guide light is, for example, red light that is coaxially irradiated to the machined surface with the laser light scanned by the laser head and is referred to at the time of machining. It is irradiated on the surface.
Further, the registration pattern means, for example, the contour of the work in a portion having a characteristic shape for each of various types of works in consideration of the shape of the work. The target reference position of the work corresponding to the registration pattern means, for example, the origin of the camera coordinates of the camera set for the characteristic shape portion of the work and the origin of the processing coordinates by the laser beam. ..

これにより、加工対象となるワークの観察画像において、記憶部に保存された基準座標と同一方向に照射されたガイド光が照射された加工面の座標と基準座標とのずれ量、およびワークの特徴的な形状等を基準にした対象基準位置と記憶部に保存された対象基準位置とのずれ量を算出することができる。
この結果、ワークの中心位置に限らず基準座標と対象基準位置とを設定することができるため、ワークの形状に関わらず、高さ方向おける平面方向におけるワークの位置ずれが生じた場合に、レーザ加工位置を適切に補正することができる。
As a result, in the observation image of the work to be machined, the amount of deviation between the coordinates of the machined surface irradiated with the guide light irradiated in the same direction as the reference coordinates stored in the storage unit and the reference coordinates, and the characteristics of the work. It is possible to calculate the amount of deviation between the target reference position and the target reference position stored in the storage unit based on the specific shape or the like.
As a result, the reference coordinates and the target reference position can be set not only at the center position of the work, but the laser can be used when the work is displaced in the plane direction in the height direction regardless of the shape of the work. The machining position can be corrected appropriately.

本発明に係る制御装置によれば、ワークの形状に関わらず、高さ方向および平面方向における位置ずれが生じた場合に、レーザ加工位置を適切に補正することができる。 According to the control device according to the present invention, the laser machining position can be appropriately corrected when the position shift occurs in the height direction and the plane direction regardless of the shape of the work.

本発明の一実施形態に係る制御装置を備えたレーザ加工システムの構成を示す概略図。The schematic diagram which shows the structure of the laser processing system provided with the control device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のレーザ加工システムによって加工されるワークの形状を示す斜視図。The perspective view which shows the shape of the workpiece machined by the laser machining system of FIG. 図1のレーザ加工システムの制御ブロック図。The control block diagram of the laser processing system of FIG. (a)は、図1のレーザ加工システムによって加工されるワークの平面方向における位置ずれを示す概略図。(b)は、図1のレーザ加工システムによって加工されるワークの高さ方向における位置ずれを示す概略図。(c)は、図1のレーザ加工システムによって加工されるワークの平面方向および高さ方向における位置ずれを示す図。(A) is a schematic view showing a positional deviation in a plane direction of a workpiece machined by the laser machining system of FIG. (B) is a schematic view showing a positional deviation in the height direction of the work machined by the laser machining system of FIG. FIG. 1C is a diagram showing positional deviations of the workpiece machined by the laser machining system of FIG. 1 in the plane direction and the height direction. (a)は、図1に示す基準高さおよび基準位置にあるワークの加工面に対してレーザ加工を行った場合のレーザ加工位置を含む観察画像を示す図。(b)は、図4(c)に示す平面方向および高さ方向における位置ずれが生じたワークの加工面に対してレーザ加工を行った場合のレーザ加工位置を含む観察画像を示す図。FIG. 1A is a diagram showing an observation image including a reference height shown in FIG. 1 and a laser machining position when laser machining is performed on a machined surface of a workpiece at a reference position. FIG. 4B is a diagram showing an observation image including a laser machining position when laser machining is performed on a machined surface of a workpiece in which a positional deviation occurs in the plane direction and the height direction shown in FIG. 4 (c). 図1のレーザ加工システムにおいて、ワークの高さ方向および平面方向における位置ずれを検出するためにメモリに保存される基準高さおよび基準位置にあるワークの登録パターンと対象基準位置と基準座標とを含む観察画像を示す図。In the laser machining system of FIG. 1, the reference height and the registration pattern of the workpiece at the reference position, the target reference position, and the reference coordinates stored in the memory in order to detect the positional deviation in the height direction and the plane direction of the workpiece are set. The figure which shows the observation image including. 図1のレーザ加工システムにおいて、登録パターン、対象基準位置および基準座標を用いた、ワークの高さ方向および平面方向における位置ずれを検出して補正するための処理について説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a process for detecting and correcting a positional deviation in the height direction and the plane direction of a work using a registration pattern, a target reference position, and reference coordinates in the laser machining system of FIG. 1. 図7の平面方向における基準座標の位置ずれから、高さ方向における位置ずれを算出する処理について説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a process of calculating a positional deviation in the height direction from a positional deviation of reference coordinates in the plane direction of FIG. 7. 図1のレーザ加工システムのレーザヘッドにおけるレーザ出射位置におけるレーザの径を示す概略図。The schematic diagram which shows the diameter of the laser at the laser emission position in the laser head of the laser processing system of FIG. 本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法の処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the processing flow of the laser processing method which concerns on one Embodiment of this invention. (a)は、本発明の他の実施形態に係るレーザ加工システムにおいて使用されるガイド光の多点照射の基準位置を示す図。(b)は、ワークの位置ずれが生じた際の多点照射の基準位置との差を示す図。(A) is a figure which shows the reference position of the multi-point irradiation of the guide light used in the laser processing system which concerns on other embodiment of this invention. (B) is a diagram showing the difference from the reference position of multi-point irradiation when the position of the work is displaced.

本発明の一実施形態に係る制御装置10を備えたレーザ加工システム1について、図1〜図10を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、以下の説明において、高さ方向とは、レーザヘッド20からワーク50の加工面50cに対してレーザ光が照射される方向(図1中の上下方向)、平面方向とは、レーザ光が照射される方向に略直交する平面の方向(図1中の左右方向)を意味するものとする。
The laser processing system 1 provided with the control device 10 according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 10.
In the following description, the height direction is the direction in which the laser beam is applied from the laser head 20 to the machined surface 50c of the work 50 (vertical direction in FIG. 1), and the plane direction is the direction in which the laser beam is emitted. It shall mean the direction of the plane substantially orthogonal to the direction of irradiation (the left-right direction in FIG. 1).

また、後述するワーク50の高さ方向における位置ずれとは、図1に示すワーク50の基準高さから高さ方向(Z方向)においてワーク50がオフセットされた位置にある状態を意味している。さらに、後述するワーク50の平面方向における位置ずれとは、図1のワーク50の基準位置から、レーザ光の照射方向に略直交する平面方向(XY方向)においてオフセットされた位置にある状態を意味している。 Further, the misalignment of the work 50 in the height direction, which will be described later, means a state in which the work 50 is offset from the reference height of the work 50 shown in FIG. 1 in the height direction (Z direction). .. Further, the positional deviation of the work 50 described later in the plane direction means a state in which the work 50 is offset from the reference position of the work 50 in FIG. 1 in the plane direction (XY direction) substantially orthogonal to the irradiation direction of the laser beam. doing.

本実施形態のレーザ加工システム1は、図1に示すように、ワーク50の加工面50cに対してレーザ光を照射して、文字等のレーザ加工を行うシステムであって、制御装置10と、レーザヘッド20と、観察光学系30と、表示装置40と、を備えている。
ここで、本実施形態においてレーザ加工の対象物として用いられるワーク50は、図2に示すように、略円環状の形状を有している。なお、図1に示すワーク50は、レーザ加工システム1において、基準高さおよび基準位置となる位置に配置された状態を示している。
As shown in FIG. 1, the laser processing system 1 of the present embodiment is a system that irradiates the processed surface 50c of the work 50 with a laser beam to perform laser processing of characters and the like, and includes a control device 10 and a control device 10. It includes a laser head 20, an observation optical system 30, and a display device 40.
Here, the work 50 used as an object for laser machining in the present embodiment has a substantially annular shape as shown in FIG. The work 50 shown in FIG. 1 shows a state in which the work 50 is arranged at a reference height and a reference position in the laser machining system 1.

具体的には、ワーク50は、図2に示すように、略円環状の本体部50aと、本体部50aの中心に形成された開口部50bと、本体部50aの平面部(加工面50c)とを有している。
そして、レーザ加工システム1は、本体部50aの中心部分に開口部50bを有する略円環状のワーク50の加工面50cに対して、文字等の印字加工を実施する。
Specifically, as shown in FIG. 2, the work 50 includes a substantially annular main body portion 50a, an opening portion 50b formed at the center of the main body portion 50a, and a flat surface portion (machined surface 50c) of the main body portion 50a. And have.
Then, the laser processing system 1 performs printing processing of characters and the like on the processing surface 50c of the substantially annular work 50 having the opening 50b in the central portion of the main body portion 50a.

(1)制御装置10
制御装置10は、観察光学系30に含まれるカメラ31によって取得された観察画像およびガイド光照射部22から照射されたガイド光の位置を用いてレーザヘッド20によるレーザ光を用いた加工制御を行う装置であって、図3に示すように、加工制御部11と、画像処理部12と、記憶部13とを備えている。
(1) Control device 10
The control device 10 performs processing control using the laser beam by the laser head 20 by using the observation image acquired by the camera 31 included in the observation optical system 30 and the position of the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22. As shown in FIG. 3, the apparatus includes a processing control unit 11, an image processing unit 12, and a storage unit 13.

加工制御部11は、図3に示すように、レーザヘッド20に含まれるレーザ光出射部21とガイド光照射部22とガルバノスキャナ(走査手段)24とに接続されており、レーザ光の照射、ガイド光の照射、レーザ光の加工位置の補正等の制御を行う。そして、加工制御部11は、レーザ光出射部21から照射されたレーザ光およびガイド光照射部22から照射されたガイド光を、ワーク50の加工面50cにおける所望の加工位置に照射するように、ガルバノスキャナ24を制御する。さらに、加工制御部11は、後述するワーク50が基準高さおよび基準位置にある状態で加工面50c上に照射されたガイド光の位置として基準座標(X0,Y0)を設定(図6参照)し、記憶部13に保存させる。 As shown in FIG. 3, the processing control unit 11 is connected to a laser light emitting unit 21, a guide light irradiation unit 22, and a galvano scanner (scanning means) 24 included in the laser head 20, and is capable of irradiating the laser light. Controls such as irradiation of guide light and correction of processing position of laser light. Then, the processing control unit 11 irradiates the laser light emitted from the laser light emitting unit 21 and the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 to a desired processing position on the processing surface 50c of the work 50. Controls the galvano scanner 24. Further, the machining control unit 11 sets the reference coordinates (X0, Y0) as the position of the guide light irradiated on the machining surface 50c with the work 50 described later at the reference height and the reference position (see FIG. 6). Then, it is stored in the storage unit 13.

なお、ワーク50の基準高さおよび基準位置からのずれに伴う、加工制御部11による加工位置の補正制御については、後段にて詳述する。
画像処理部12は、図3に示すように、観察光学系30のカメラ31に接続されており、カメラ31にとって取得されたワーク50の加工面を含む観察画像を受信して、ワーク50の加工面50cにおける加工位置を設定する等の各種画像処理を実施する。また、画像処理部12は、表示装置40に接続されており、カメラ31から受信した観察画像を表示装置40に送信する。さらに、画像処理部12は、後述するワーク50が基準高さおよび基準位置にある状態で登録パターンRPと対象基準位置(P0,Q0)とを設定(図6参照)し、記憶部13に保存させる。
The correction control of the machining position by the machining control unit 11 due to the reference height of the work 50 and the deviation from the reference position will be described in detail later.
As shown in FIG. 3, the image processing unit 12 is connected to the camera 31 of the observation optical system 30, receives an observation image including the processed surface of the work 50 acquired by the camera 31, and processes the work 50. Various image processing such as setting the processing position on the surface 50c is performed. Further, the image processing unit 12 is connected to the display device 40 and transmits the observation image received from the camera 31 to the display device 40. Further, the image processing unit 12 sets the registration pattern RP and the target reference positions (P0, Q0) in a state where the work 50 described later is at the reference height and the reference position (see FIG. 6), and stores the work 50 in the storage unit 13. Let me.

記憶部13は、図3に示すように、加工制御部11および画像処理部12に接続されており、加工制御部11および画像処理部12において作成・設定等された各種データを保存する。また、記憶部13は、後述するワーク50の基準高さおよび基準位置からのずれに伴う加工位置の補正制御に用いられる登録パターンRP、対象基準位置(P0,Q0)、基準座標(X0,Y0)(いずれも図6参照)を保存する。 As shown in FIG. 3, the storage unit 13 is connected to the processing control unit 11 and the image processing unit 12, and stores various data created and set by the processing control unit 11 and the image processing unit 12. Further, the storage unit 13 uses the registration pattern RP, the target reference position (P0, Q0), and the reference coordinates (X0, Y0) used for the correction control of the reference height of the work 50 and the machining position due to the deviation from the reference position, which will be described later. ) (See FIG. 6 for both).

本実施形態では、記憶部13に予め保存される登録パターンRPとして、2つの略円弧状の部分(図6の破線四角の部分A1内の太線参照)が登録されており、これに対応する対象基準位置として、2つの略円弧状の部分の中心位置(P0,Q0)が設定されている。
なお、本実施形態では、対象基準位置(P0,Q0)は、加工座標系の原点およびカメラ座標系の原点と一致するように設定されている。
In the present embodiment, two substantially arc-shaped portions (see the thick line in the broken line square portion A1 in FIG. 6) are registered as the registration pattern RP stored in advance in the storage unit 13, and the corresponding target As the reference position, the center positions (P0, Q0) of the two substantially arc-shaped portions are set.
In the present embodiment, the target reference positions (P0, Q0) are set so as to coincide with the origin of the processing coordinate system and the origin of the camera coordinate system.

(2)レーザヘッド20
レーザヘッド20は、ワーク50の加工面50cに対してレーザ光を照射して各種加工を行うレーザ加工装置であって、レーザ光出射部(出射部)21と、ガイド光照射部22と、ダイクロイックミラー23と、ガルバノスキャナ(走査手段)24と、を有している。
(2) Laser head 20
The laser head 20 is a laser processing device that irradiates the processed surface 50c of the work 50 with laser light to perform various processing, and includes a laser light emitting unit (exhausting unit) 21, a guide light irradiation unit 22, and a dichroic filter. It has a mirror 23 and a galvano scanner (scanning means) 24.

レーザ光出射部(出射部)21は、レーザ光源、レンズ等を有しており、ワーク50の加工面50cにおいて焦点が合うように、レーザ光を照射する。
ガイド光照射部22は、レーザ光出射部21から照射されるレーザ光による加工を補助するために、加工面50c上におけるレーザ光の照射位置を示して位置調整するためのガイド光(補助光)を照射する。
The laser light emitting unit (exhausting unit) 21 has a laser light source, a lens, and the like, and irradiates the laser light so that the processed surface 50c of the work 50 is in focus.
The guide light irradiation unit 22 indicates and adjusts the irradiation position of the laser light on the processing surface 50c in order to assist the processing by the laser light emitted from the laser light emission unit 21 (auxiliary light). Irradiate.

なお、ガイド光照射部22から照射されるガイド光には、例えば、視認可能な可視光(赤外線等)が用いられる。
また、本実施形態では、ガイド光照射部22から照射されるガイド光は、ワーク50の加工面50cに照射されたスポットの形状が略円形になるように構成されている。
ダイクロイックミラー23は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過させる光学素子であって、本実施形態では、図1に示すように、レーザ光出射部21から照射されたレーザ光を透過させるとともに、ガイド光照射部22から照射されたガイド光を反射して、レーザ光およびガイド光を同軸でガルバノスキャナ24へと誘導する。
As the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22, for example, visible visible light (infrared rays or the like) is used.
Further, in the present embodiment, the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 is configured so that the shape of the spot irradiated on the processed surface 50c of the work 50 is substantially circular.
The dichroic mirror 23 is an optical element that reflects light of a specific wavelength and transmits light of other wavelengths, and in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a laser irradiated from a laser light emitting unit 21. While transmitting the light, the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 is reflected, and the laser light and the guide light are coaxially guided to the galvano scanner 24.

ガルバノスキャナ(走査手段)24は、反射ミラーを有し、レーザ光を所望の位置へ走査させるためのステッピングモータであって、回転停止角度を正確に制御することで、レーザ光およびガイド光を加工面50cにおける所望の位置へ照射させる。そして、ガルバノスキャナ24は、制御装置10の加工制御部11によって制御され、レーザ光出射部21から照射されたレーザ光およびガイド光照射部22から照射されたガイド光を、同軸で、ワーク50の加工面50c上において走査させる。 The galvano scanner (scanning means) 24 is a stepping motor having a reflection mirror and scanning the laser beam to a desired position, and processes the laser beam and the guide light by accurately controlling the rotation stop angle. Irradiate to a desired position on the surface 50c. Then, the galvano scanner 24 is controlled by the processing control unit 11 of the control device 10, and the laser light emitted from the laser light emitting unit 21 and the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 are coaxially transferred to the work 50. Scan on the machined surface 50c.

これにより、レーザヘッド20は、ワーク50の加工面50cに対して、レーザ光によって所望の文字の印字加工等を実施するとともに、レーザ光による加工実施前に、レーザ光と同軸でガイド光をワーク50の加工面50c上に照射することができる。
ここで、本実施形態では、レーザヘッド20は、図1に示すように、ワーク50の加工面50cに対して直上からレーザ光およびガイド光を照射するように配置されている。
As a result, the laser head 20 performs printing processing of desired characters on the machined surface 50c of the work 50 by the laser light, and works the guide light coaxially with the laser light before the processing by the laser light. It is possible to irradiate 50 processed surfaces 50c.
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the laser head 20 is arranged so as to irradiate the machined surface 50c of the work 50 with laser light and guide light from directly above.

すなわち、レーザヘッド20から照射されるレーザ光およびガイド光の光軸op1は、ワーク50の加工面50cに対して略垂直に配置されており、ガルバノスキャナ24によって走査されることで、光軸op1を加工面50cに対して傾けながら加工面50cの所望の位置へレーザ加工を行う。
なお、レーザ光およびガイド光の光軸op1は、加工を行っていない状態では、加工座標系の原点を向くように設定されている。
That is, the optical axis op1 of the laser beam and the guide light emitted from the laser head 20 is arranged substantially perpendicular to the machined surface 50c of the work 50, and is scanned by the galvano scanner 24 to obtain the optical axis op1. Is laser-machined to a desired position on the machined surface 50c while tilting with respect to the machined surface 50c.
The optical axis op1 of the laser light and the guide light is set so as to face the origin of the processing coordinate system in the unprocessed state.

(3)観察光学系30
観察光学系30は、レーザヘッド20によってレーザ光が照射されるワーク50の加工面50cを含む観察画像を取得するカメラ31と、ミラー32とを有している。
カメラ31は、図1に示すように、レーザヘッド20の下面に取り付けられており、ミラー32を介して、ワーク50の加工面50cを含む観察画像を取得して、制御装置10へと送信する。
(3) Observation optical system 30
The observation optical system 30 includes a camera 31 that acquires an observation image including a machined surface 50c of the work 50 that is irradiated with laser light by the laser head 20, and a mirror 32.
As shown in FIG. 1, the camera 31 is attached to the lower surface of the laser head 20, acquires an observation image including the machined surface 50c of the work 50 via the mirror 32, and transmits the observation image to the control device 10. ..

また、本実施形態では、カメラ31は、図1に示すように、ミラー32を介して加工面50cに対して斜め方向から撮影した観察画像を取得する。すなわち、カメラ光軸op2(カメラ31に含まれるレンズの光軸)は、レーザ光およびガイド光の光軸op1に対して角度φで交差するように、斜めに配置されている。
ミラー32は、レーザヘッド20の下面に取り付けられたカメラ31の近傍に配置されており、カメラ31のカメラ光軸op2を基準高さおよび基準位置にあるワーク50の中心位置に設定する。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the camera 31 acquires an observation image taken from an oblique direction with respect to the machined surface 50c via the mirror 32. That is, the camera optical axis op2 (the optical axis of the lens included in the camera 31) is diagonally arranged so as to intersect the optical axis op1 of the laser beam and the guide light at an angle φ.
The mirror 32 is arranged in the vicinity of the camera 31 attached to the lower surface of the laser head 20, and sets the camera optical axis op2 of the camera 31 at the reference height and the center position of the work 50 at the reference position.

本実施形態のレーザ加工システム1では、以上のように、レーザヘッド20から照射されるレーザ光の光軸op1と、観察光学系30のカメラ31のカメラ光軸op2とが、図1に示すように、ワーク50の加工面50cにおいて互いに交差するように配置されている。
このため、例えば、後述する図4(c)に示すように、カメラ光軸op2に沿って、ワーク50が高さ方向および平面方向の両方で位置ずれを生じさせた場合には、カメラ31によって取得された観察画像上では、位置ずれが生じていないように見えてしまう。
In the laser processing system 1 of the present embodiment, as described above, the optical axis op1 of the laser light emitted from the laser head 20 and the camera optical axis op2 of the camera 31 of the observation optical system 30 are as shown in FIG. Is arranged so as to intersect each other on the machined surface 50c of the work 50.
Therefore, for example, as shown in FIG. 4C described later, when the work 50 is displaced in both the height direction and the plane direction along the camera optical axis op2, the camera 31 causes the work 50 to shift the position. On the acquired observation image, it seems that there is no misalignment.

この状態で、位置ずれなしと判定されたワーク50に対してレーザヘッド20がレーザを照射すると、実際には、図4(c)中の左方向へワーク50の平面位置が位置ずれしているために、所望の位置へレーザ加工を行うことができない。
そこで、本実施形態のレーザ加工システム1では、図4(a)に示す平面方向における位置ずれ、図4(b)に示す高さ方向における位置ずれだけに対応するのではなく、図4(c)に示す高さ方向および平面方向の両方向における位置ずれを考慮した、レーザ加工位置の補正を行う。
In this state, when the laser head 20 irradiates the work 50 determined to have no misalignment with a laser, the plane position of the work 50 is actually misaligned to the left in FIG. 4C. Therefore, laser processing cannot be performed at a desired position.
Therefore, the laser machining system 1 of the present embodiment does not correspond only to the positional deviation in the plane direction shown in FIG. 4A and the positional deviation in the height direction shown in FIG. 4B, but also corresponds to FIG. 4C. ), The laser machining position is corrected in consideration of the positional deviation in both the height direction and the plane direction.

(4)表示装置40
表示装置40は、レーザ加工システム1の各種設定を実施する際に設定値等を表示するとともに、観察光学系30に含まれるカメラ31によって取得されたワーク50の加工面50cを含む観察画像等を表示する。
(4) Display device 40
The display device 40 displays set values and the like when performing various settings of the laser processing system 1, and also displays an observation image and the like including the processed surface 50c of the work 50 acquired by the camera 31 included in the observation optical system 30. indicate.

<高さ方向および平面方向における位置ずれに伴う加工位置の補正処理>
本実施形態のレーザ加工システム1では、図1に示す基準高さおよび基準位置にワーク50が配置された状態を基準として、例えば、レーザ加工システム1へ搬送されてきたワーク50に、高さ方向および/または平面方向における位置ずれが生じた場合のずれ量を検出し、加工位置の補正を行う。
すなわち、レーザ加工システム1によって加工されるワーク50は、図1に示す基準高さおよび基準位置に配置されたワーク50の位置に対して、図4(a)〜図4(c)に示すように、レーザ照射方向(光軸op1方向)に略垂直な平面方向における位置ずれ(図4(a)参照)、レーザ照射方向(光軸op1方向)における高さ方向における位置ずれ(図4(b)参照)、両方向における位置ずれ(図4(c)参照)が生じる可能性がある。
<Correction processing of machining position due to misalignment in height direction and plane direction>
In the laser processing system 1 of the present embodiment, based on the reference height shown in FIG. 1 and the state in which the work 50 is arranged at the reference position, for example, the work 50 conveyed to the laser processing system 1 is in the height direction. And / or detect the amount of misalignment when a misalignment occurs in the plane direction, and correct the machining position.
That is, the work 50 machined by the laser processing system 1 is as shown in FIGS. 4A to 4C with respect to the reference height shown in FIG. 1 and the position of the work 50 arranged at the reference position. In addition, the positional deviation in the plane direction substantially perpendicular to the laser irradiation direction (optical axis op1 direction) (see FIG. 4A) and the positional deviation in the height direction in the laser irradiation direction (optical axis op1 direction) (FIG. 4 (b)). ), Positional deviation in both directions (see FIG. 4C) may occur.

例えば、ワーク50が基準高さおよび基準位置に配置されている場合には、観察画像は、図5(a)に示すように、加工座標系の原点を略円環状のワーク50の中心位置に合わせた状態で、ワーク50の加工面50c上に、「ABCDE」等の文字情報が、加工座標系の原点から高さh1の位置に印字加工される。
一方、図4(c)に示す基準高さからの位置ずれ(高さ方向における位置ずれ)、基準位置からの位置ずれ(平面方向における位置ずれ)があるワーク50に対してそのままレーザヘッド20によってレーザ光を照射して文字情報を印字すると、図5(b)に示すように、カメラ31の中心座標から加工座標系の原点が上方へずれてしまうため、原点から高さh1の位置に印字加工すると、「ABCDE」の文字が上方へはみ出してしまう。
For example, when the work 50 is arranged at the reference height and the reference position, the observation image shows the origin of the processing coordinate system at the center position of the work 50 having a substantially annular shape, as shown in FIG. 5A. In the combined state, character information such as "ABCDE" is printed on the machined surface 50c of the work 50 at a height h1 from the origin of the machined coordinate system.
On the other hand, with respect to the work 50 having a positional deviation from the reference height (positional deviation in the height direction) and a positional deviation from the reference position (positional deviation in the plane direction) shown in FIG. 4C, the laser head 20 is used as it is. When the character information is printed by irradiating the laser beam, as shown in FIG. 5B, the origin of the processing coordinate system shifts upward from the center coordinates of the camera 31, so the printing is performed at a position at a height h1 from the origin. When processed, the letters "ABCDE" will protrude upward.

このため、平面方向および平面方向における位置ずれがあるワーク50に対してレーザ加工を行う場合には、高さ方向および平面方向における位置ずれを検出して、レーザ加工位置を補正する必要がある。
本実施形態のレーザ加工システム1では、ワーク50の高さ方向および平面方向における位置ずれが生じている場合でもレーザ加工位置を適切に補正するために、ワーク50が基準高さおよび基準位置にある状態で、画像処理部12が、図6に示すように、カメラ座標系の原点と加工座標系の原点とを合わせ込み、登録パターンRPと、登録パターンRPに対応する対象基準位置(P0,Q0)とを設定する。
Therefore, when laser machining is performed on the work 50 having a positional deviation in the planar direction and the planar direction, it is necessary to detect the positional deviation in the height direction and the planar direction and correct the laser machining position.
In the laser machining system 1 of the present embodiment, the work 50 is at the reference height and the reference position in order to appropriately correct the laser machining position even when the work 50 is displaced in the height direction and the plane direction. In this state, as shown in FIG. 6, the image processing unit 12 aligns the origin of the camera coordinate system with the origin of the processed coordinate system, and sets the registration pattern RP and the target reference position (P0, Q0) corresponding to the registration pattern RP. ) And set.

ここで、本実施形態においける登録パターンRPとして、図6に示すように、略円環状のワーク50の上面視において特徴的な部分として、内径側の円弧状の輪郭と、外形側の円弧状の輪郭とが設定される。
そして、この2つの円弧状部分に設定された登録パターンRPに対応する対象基準位置(P0,Q0)として、図6に示すように、2つの円弧状の登録パターンRPの中心位置が設定される。なお、本実施形態では、対象基準位置(P0,Q0)は、カメラ31のカメラ座標の原点であって、レーザ加工の加工座標系の原点である。
Here, as the registration pattern RP in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the arcuate contour on the inner diameter side and the circle on the outer diameter side are characteristic parts in the top view of the substantially annular work 50. An arcuate contour is set.
Then, as the target reference positions (P0, Q0) corresponding to the registration pattern RPs set in the two arc-shaped portions, the center positions of the two arc-shaped registration pattern RPs are set as shown in FIG. .. In the present embodiment, the target reference positions (P0, Q0) are the origins of the camera coordinates of the camera 31, and are the origins of the laser processing processing coordinate system.

さらに、本実施形態のレーザ加工システム1では、上記ワーク50に高さ方向および平面方向における位置ずれがある場合にレーザ加工位置を補正するために、ワーク50が基準高さおよび基準位置にある状態で、ガイド光照射部22から照射されたガイド光を走査して、ワーク50の加工面50c上における任意の位置へ、基準座標(X0,Y0)を設定する。 Further, in the laser machining system 1 of the present embodiment, the work 50 is in the reference height and the reference position in order to correct the laser machining position when the work 50 has a positional deviation in the height direction and the plane direction. Then, the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 is scanned, and the reference coordinates (X0, Y0) are set at arbitrary positions on the machined surface 50c of the work 50.

基準座標(X0,Y0)は、ガルバノスキャナ24を制御して、ガイド光が照射されたワーク50の加工面50c上に設定される。すなわち、基準座標(X0,Y0)は、加工座標系の原点から離れた加工面50c上の位置に設定される。よって、基準座標(X0,Y0)に照射されたガイド光は、レーザヘッド20の出射部分から斜めに加工面50c上へ照射されている。 The reference coordinates (X0, Y0) are set on the machined surface 50c of the work 50 irradiated with the guide light by controlling the galvano scanner 24. That is, the reference coordinates (X0, Y0) are set at positions on the machining surface 50c away from the origin of the machining coordinate system. Therefore, the guide light irradiated at the reference coordinates (X0, Y0) is irradiated obliquely onto the machined surface 50c from the emitting portion of the laser head 20.

そして、図6において設定された登録パターンRPおよび対象基準位置(P0,Q0)と、基準座標(X0,Y0)とが、記憶部13に保存される。
本実施形態のレーザ加工システム1では、記憶部13に保存された登録パターンRPおよび対象基準位置(P0,Q0)と、基準座標(X0,Y0)とを用いて、レーザ加工位置の補正を行う。
Then, the registration pattern RP set in FIG. 6, the target reference position (P0, Q0), and the reference coordinates (X0, Y0) are stored in the storage unit 13.
In the laser machining system 1 of the present embodiment, the laser machining position is corrected by using the registration pattern RP and the target reference positions (P0, Q0) stored in the storage unit 13 and the reference coordinates (X0, Y0). ..

すなわち、例えば、レーザヘッド20の直下にセットされたワーク50に高さ方向および平面方向における位置ずれがある場合には、加工制御部11は、ワーク50の高さ方向における位置ずれ量を算出するために、カメラ座標系において加工座標系のずれ量を算出する。その後、パターンマッチングを行い、ワーク50の登録パターンの位置から対象基準位置の位置を求め、対象基準位置のずれを印字位置情報に付加して位置補正を行う。 That is, for example, when the work 50 set directly under the laser head 20 has misalignment in the height direction and the plane direction, the machining control unit 11 calculates the amount of misalignment in the height direction of the work 50. Therefore, the deviation amount of the processed coordinate system is calculated in the camera coordinate system. After that, pattern matching is performed, the position of the target reference position is obtained from the position of the registered pattern of the work 50, and the deviation of the target reference position is added to the print position information to perform position correction.

より具体的には、まず、画像処理部12において、加工座標系の原点(XY方向含む)とカメラ座標系の基準点(XY方向含む)とを合わせ込む。このとき、使用者は、表示装置40の表示画面を見ながら、ガイド光によって表示される狙いの印字イメージが、ずれの無い状態で印字ができていることを確認する。
次に、ワーク50が基準高さ・基準位置にある状態で、画像処理部12が、図6に示す登録パターンRP(破線内の2つの円弧状の部分)と、その登録パターンの対象基準位置(P0,Q0)とを設定し、記憶部13に保存させる。
More specifically, first, in the image processing unit 12, the origin of the processed coordinate system (including the XY direction) and the reference point of the camera coordinate system (including the XY direction) are aligned. At this time, the user confirms that the target print image displayed by the guide light can be printed without any deviation while looking at the display screen of the display device 40.
Next, with the work 50 at the reference height and the reference position, the image processing unit 12 performs the registration pattern RP (two arc-shaped portions in the broken line) shown in FIG. 6 and the target reference position of the registration pattern. (P0, Q0) is set and stored in the storage unit 13.

なお、本実施形態では、上述したように、対象基準位置(P0,Q0)は、2つの円弧状の部分の中心の位置であって、カメラ座標の原点でもあり、さらに加工座標系の原点でもある。
次に、ワーク50が基準高さ・基準位置にある状態で、加工制御部11が、ガイド光照射部22およびガルバノスキャナ24を制御して、ワーク50のある部分(加工面50c)にガイド光を照射させて、図6に示すガイド光が照射された加工面50c上の座標(X0,Y0)を記憶部13に保存させる。
In the present embodiment, as described above, the target reference position (P0, Q0) is the position of the center of the two arcuate portions, is also the origin of the camera coordinates, and is also the origin of the processed coordinate system. is there.
Next, with the work 50 at the reference height and the reference position, the machining control unit 11 controls the guide light irradiation unit 22 and the galvano scanner 24 to provide guide light to a portion of the work 50 (machined surface 50c). The coordinates (X0, Y0) on the machined surface 50c irradiated with the guide light shown in FIG. 6 are stored in the storage unit 13.

以上の処理により、記憶部13には、ワーク50の高さ方向および平面方向における位置ずれに応じた補正に用いられる登録パターンRPおよび対象基準位置(P0,Q0)、基準座標(X0,Y0)が保存される。
次に、実際に加工対象となるワーク50が所定の加工位置にセットされると、画像処理部12が、カメラ31によって取得された観察画像を画像処理して、高さ方向および平面方向における位置ずれが無いかを確認する。
By the above processing, the storage unit 13 has the registration pattern RP used for correction according to the positional deviation in the height direction and the plane direction of the work 50, the target reference position (P0, Q0), and the reference coordinates (X0, Y0). Is saved.
Next, when the work 50 to be actually processed is set at a predetermined processing position, the image processing unit 12 performs image processing on the observation image acquired by the camera 31 to position the work 50 in the height direction and the plane direction. Check if there is any deviation.

ここで、例えば、加工位置にセットされたワーク50が、図4(b)に示す高さ方向における位置ずれがある状態であると仮定すると、加工制御部11は、図7に示す観察画像(図7の実線参照)を用いて、ワーク50の高さ位置が変化したことによって、基準座標(X0,Y0)から移動したガイド光の位置(X1,Y1)と、その変化量dX,dYとを以下のように定義する。 Here, for example, assuming that the work 50 set at the machining position has a positional deviation in the height direction shown in FIG. 4B, the machining control unit 11 has the observation image shown in FIG. Using the solid line in FIG. 7), the position (X1, Y1) of the guide light moved from the reference coordinates (X0, Y0) due to the change in the height position of the work 50, and the amount of change dX, dY. Is defined as follows.

dX=X1−X0
dY=Y1−Y0
ここで、高さ方向における位置ずれ量Zは、X0およびX1から算出される。
すなわち、ガイド光が照射されたワーク50の加工面50cにおける基準座標(X0,Y0)は、ガイド光が走査手段(ガルバノスキャナ24)によって加工面50cに対して所定の角度で斜めに照射されていると仮定すると、図8に示すように、ワーク50の加工面50cの高さ位置が下がることによってX方向における座標がX0からX1へ移動する。
dX = X1-X0
dY = Y1-Y0
Here, the misalignment amount Z in the height direction is calculated from X0 and X1.
That is, the reference coordinates (X0, Y0) on the machined surface 50c of the work 50 irradiated with the guide light are obliquely irradiated with the guide light at a predetermined angle with respect to the machined surface 50c by the scanning means (galvano scanner 24). Assuming that, as shown in FIG. 8, the coordinates in the X direction move from X0 to X1 by lowering the height position of the machined surface 50c of the work 50.

よって、高さ方向における位置ずれ量Zは、図8に示す高さZ0、底辺X0の直角三角形と、高さ(Z0+Z)、底辺X1の直角三角形の相似関係を利用することで、X0およびX1から算出される。
具体的には、図8に示す高さZ0、底辺X0の直角三角形と、高さ(Z0+Z)、底辺X1の直角三角形との相似関係から、ワーク50が基準高さ・基準位置にある状態で、ガイド光が照射された座標(X0,Y0)、高さ方向における位置ずれ(下へ移動)がある状態でガイド光が照射された座標(X1,Y1)のX0,X1を用いて、高さ方向における位置ずれ量Zは、以下の計算式(1)によって算出される。
Therefore, the displacement amount Z in the height direction is X0 and X1 by using the similarity relationship between the right triangle of height Z0 and base X0 shown in FIG. 8 and the right triangle of height (Z0 + Z) and base X1. Calculated from.
Specifically, from the similarity relationship between the right triangle with height Z0 and base X0 shown in FIG. 8 and the right triangle with height (Z0 + Z) and base X1, the work 50 is in the reference height and reference position. , X0, X1 of the coordinates (X0, Y0) irradiated with the guide light, and the coordinates (X1, Y1) irradiated with the guide light in the state where there is a position shift (moving downward) in the height direction, are used for height. The misalignment amount Z in the vertical direction is calculated by the following formula (1).

Z={(X1−X0)/X0)}・Z0 ・・・・・(1)
次に、加工制御部11は、高さ方向における位置ずれ量Zだけ高さ位置がずれた位置にあるワーク50に対して、カメラ光軸op2とレーザ光の光軸op1とのなす角φと、高さ方向における位置ずれ量Zを用いて、以下の関係式(2),(3)によって、図7に示す高さ方向において位置ずれした加工面50cにおける加工座標系の原点(Pa,Qa)を、高さ方向における位置ずれ基準点として算出する。
Z = {(X1-X0) / X0)} ・ Z0 ・ ・ ・ ・ ・ (1)
Next, the machining control unit 11 determines the angle φ formed by the camera optical axis op2 and the laser beam optical axis op1 with respect to the work 50 at a position where the height position is displaced by the amount of displacement Z in the height direction. , The origin (Pa, Qa) of the machining coordinate system on the machining surface 50c displaced in the height direction shown in FIG. 7 by the following relational expressions (2) and (3) using the displacement amount Z in the height direction. ) Is calculated as a misalignment reference point in the height direction.

Pa=P0 ・・・(2)
Qa=Q0+Z・tanφ ・・・(3)
次に、画像処理部12は、高さ方向における位置ずれしたワーク50の観察画像においてパターンマッチングを行い、図7に示す2つの円弧状の登録パターンRPに対応する対象基準位置(P1,Q1)を求める。
Pa = P0 ・ ・ ・ (2)
Qa = Q0 + Z ・ tanφ ・ ・ ・ (3)
Next, the image processing unit 12 performs pattern matching on the observed image of the work 50 whose position is displaced in the height direction, and the target reference positions (P1, Q1) corresponding to the two arc-shaped registration pattern RPs shown in FIG. Ask for.

これにより、加工制御部11が、加工座標系の原点の座標(Pa,Qa)と対象基準位置(P1,Q1)との差を、基準高さおよび基準位置にあるワーク50に対する印字座標に付加することで、高さ方向における位置ずれ量Zも考慮したレーザ加工位置の補正を実施することができる。
すなわち、本実施形態のレーザ加工システム1では、XY方向における2次元情報を持つ観察画像を用いて、基準高さ・基準位置にあるワーク50の加工面50cに設定されたガイド光の基準座標(X0,Y0)を基準にして、加工対象であるワーク50に対して同一方向に照射されたガイド光の座標(X1,Y1)を用いて、高さ方向における位置ずれ量Zを算出することができる。
As a result, the machining control unit 11 adds the difference between the coordinates (Pa, Qa) of the origin of the machining coordinate system and the target reference position (P1, Q1) to the reference height and the print coordinates for the work 50 at the reference position. By doing so, it is possible to correct the laser machining position in consideration of the amount of misalignment Z in the height direction.
That is, in the laser machining system 1 of the present embodiment, the reference coordinates of the guide light set on the machining surface 50c of the work 50 at the reference height / reference position using the observation image having the two-dimensional information in the XY direction ( With reference to X0, Y0), the amount of misalignment Z in the height direction can be calculated using the coordinates (X1, Y1) of the guide light radiated in the same direction to the work 50 to be machined. it can.

そして、算出された高さ方向における位置ずれ量Zと、平面方向における対象基準位置(P0,Q0)を用いて、高さ方向における位置ずれ基準点(Pa,Qa)を算出し、この高さ方向における位置ずれ基準点(Pa,Qa)から、位置ずれしたワーク50の登録パターンRPから求められる対象基準位置(P1,Q1)の差を算出することで、3次元方向におけるワーク50の位置ずれ量を考慮したレーザ加工位置の補正を行うことができる。 Then, the position shift reference point (Pa, Qa) in the height direction is calculated using the calculated position shift amount Z in the height direction and the target reference position (P0, Q0) in the plane direction, and this height is calculated. Positional deviation of the work 50 in the three-dimensional direction by calculating the difference between the target reference positions (P1, Q1) obtained from the registration pattern RP of the displaced work 50 from the positional deviation reference points (Pa, Qa) in the direction. It is possible to correct the laser processing position in consideration of the amount.

ここで、ワーク50の加工面50c上に照射され高さ方向における位置ずれを検出するためのるガイド光は、ワーク50の外形の中心位置ではなく、ワーク50の加工面50cが存在する位置に照射される。
この結果、ワーク50がどのような形状であっても、その形状に関わらず、高さ方向および平面方向における位置ずれが生じた場合に、レーザ加工位置を適切に補正することができる。
Here, the guide light that irradiates the machined surface 50c of the work 50 to detect the positional deviation in the height direction is not at the center position of the outer shape of the work 50, but at the position where the machined surface 50c of the work 50 exists. Be irradiated.
As a result, regardless of the shape of the work 50, the laser machining position can be appropriately corrected when the position shift occurs in the height direction and the plane direction regardless of the shape.

また、本実施形態のレーザ加工システム1の構成では、図9に示すように、ガイド光照射部22から照射されたガイド光は、ガルバノスキャナ24によってワーク50の加工面50c上に集光される。
このため、レーザヘッド20の筐体下面から出射されるガイド光のビーム径r1は、例えば、約7〜8mm程度となる。
Further, in the configuration of the laser processing system 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 is focused on the processed surface 50c of the work 50 by the galvano scanner 24. ..
Therefore, the beam diameter r1 of the guide light emitted from the lower surface of the housing of the laser head 20 is, for example, about 7 to 8 mm.

これに対して、例えば、ワークの位置ずれを検出するための変位センサを設けた従来の構成では、変位センサからはビーム径が約1mm程度の光が出射されるために、変位センサの表面に、レーザ加工によって生じた粉塵等のゴミが付着すると、ワークの位置ずれを正確に検出することは困難であった。
本実施形態では、上述したように、レーザヘッド20の筐体の下面から出射されるガイド光は、筐体表面部分ではレーザ径が約7〜8mmあるため、レーザヘッド20の下面に粉塵等が付着してもガイド光を用いたワーク50の高さ方向および平面方向における位置ずれの検出に大きな影響を及ぼすことは無い。
この結果、汚れに強いレーザ加工システム1を提供することができる。
On the other hand, for example, in the conventional configuration in which the displacement sensor for detecting the displacement of the work is provided, the displacement sensor emits light having a beam diameter of about 1 mm, so that the surface of the displacement sensor is exposed to light. When dust such as dust generated by laser processing adheres, it is difficult to accurately detect the displacement of the work.
In the present embodiment, as described above, the guide light emitted from the lower surface of the housing of the laser head 20 has a laser diameter of about 7 to 8 mm on the surface of the housing, so that dust or the like is collected on the lower surface of the laser head 20. Even if it adheres, it does not significantly affect the detection of the positional deviation in the height direction and the plane direction of the work 50 using the guide light.
As a result, it is possible to provide the laser processing system 1 that is resistant to dirt.

<レーザ加工システム1によるレーザ加工方法>
本実施形態のレーザ加工方法は、上述したレーザ加工システム1によって、図10に示すフローチャートに従って実施される。
すなわち、ステップS11では、制御装置10の画像処理部12が、加工座標系の原点とカメラ座標系の原点とを位置合わせした状態で、基準高さ・基準位置にセットされたワーク50に対して、図6に示す登録パターンRPと対象基準位置(P0,Q0)とを設定し、記憶部13に保存させる。
<Laser processing method by laser processing system 1>
The laser machining method of the present embodiment is carried out by the laser machining system 1 described above according to the flowchart shown in FIG.
That is, in step S11, with respect to the work 50 set at the reference height / reference position, the image processing unit 12 of the control device 10 aligns the origin of the processing coordinate system with the origin of the camera coordinate system. , The registration pattern RP shown in FIG. 6 and the target reference positions (P0, Q0) are set and stored in the storage unit 13.

次に、ステップS12では、同じく、制御装置10の画像処理部12が、加工座標系の原点とカメラ座標系の原点とを位置合わせした状態で、基準高さ・基準位置にセットされたワーク50に対して、図6に示すガイド光の基準座標(X0,Y0)を設定し、記憶部13に保存させる。
次に、ステップS13では、制御装置10の加工制御部11が、実際にレーザ加工システム1にセットされたワーク50に対して、ステップS12と同一方向へ照射されたガイド光の座標(X1,Y1)と、ステップS12において記憶部13に保存された基準座標(X0,Y0)とを比較して、ワーク50の高さ位置が変化したことに伴う位置ずれの量を算出する。
Next, in step S12, the work 50 set at the reference height / reference position in the same state where the image processing unit 12 of the control device 10 aligns the origin of the processing coordinate system with the origin of the camera coordinate system. On the other hand, the reference coordinates (X0, Y0) of the guide light shown in FIG. 6 are set and stored in the storage unit 13.
Next, in step S13, the machining control unit 11 of the control device 10 irradiates the work 50 actually set in the laser machining system 1 in the same direction as the guide light (X1, Y1). ) And the reference coordinates (X0, Y0) stored in the storage unit 13 in step S12, and the amount of misalignment due to the change in the height position of the work 50 is calculated.

次に、ステップS14では、制御装置10の加工制御部11が、ステップS13における算出結果に基づいて、ワーク50の位置ずれの有無について判定する。ここで、位置ずれ有りと判定されると、ステップS15へ進む。一方、位置ずれなしと判定されると、ステップS17へ進み、平面方向における加工位置の補正のみを実施する。
次に、ステップS15では、ステップS14において位置ずれ有りと判定されると、制御装置10の加工制御部11が、ワーク50の高さ方向における位置ずれ(高さ方向における位置ずれ量Z)があると判断し、ずれた高さ位置における加工座標系の原点(基準点)として、(Pa,Qa)を算出する。
Next, in step S14, the machining control unit 11 of the control device 10 determines whether or not the work 50 is displaced based on the calculation result in step S13. Here, if it is determined that there is a misalignment, the process proceeds to step S15. On the other hand, if it is determined that there is no misalignment, the process proceeds to step S17, and only the correction of the machining position in the plane direction is performed.
Next, in step S15, when it is determined in step S14 that there is a misalignment, the machining control unit 11 of the control device 10 has a misalignment in the height direction of the work 50 (position misalignment amount Z in the height direction). (Pa, Qa) is calculated as the origin (reference point) of the processing coordinate system at the deviated height position.

次に、ステップS16では、制御装置10の画像処理部12が、記憶部13に保存された登録パターンRPの位置と、実際のワーク50の登録パターンRPの位置とのマッチングを行い、対象基準位置(P1,Q1)を導出する。
次に、ステップS17では、制御装置10の加工制御部11が、実際のワーク50の登録パターンRPの対象基準位置(P1,Q1)と加工座標系の原点(Pa,Qa)とのずれ量および高さ方向における位置ずれ量Zをレーザヘッド20に送信する。
次に、ステップS18では、制御装置10の加工制御部11が、高さ方向および/または平面方向における位置ずれを考慮した加工位置の補正を実施する。
Next, in step S16, the image processing unit 12 of the control device 10 matches the position of the registration pattern RP stored in the storage unit 13 with the position of the registration pattern RP of the actual work 50, and performs a target reference position. (P1, Q1) is derived.
Next, in step S17, the machining control unit 11 of the control device 10 determines the amount of deviation between the target reference position (P1, Q1) of the registration pattern RP of the actual work 50 and the origin (Pa, Qa) of the machining coordinate system. The misalignment amount Z in the height direction is transmitted to the laser head 20.
Next, in step S18, the machining control unit 11 of the control device 10 corrects the machining position in consideration of the positional deviation in the height direction and / or the plane direction.

[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
[Other Embodiments]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention.

(A)
上記実施形態では、ガイド光照射部22から照射された1点のガイド光の位置を基準座標として用いて、ワーク50の位置ずれを検出し、加工位置を補正する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図11(a)に示すように、ガイド光照射部22から一定の間隔で複数照射(多点照射)された複数のガイド光の位置を用いて、ワークの高さ方向および平面方向における位置ずれを検出し、加工位置の補正を行ってもよい。
(A)
In the above embodiment, the position of one point of the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 is used as the reference coordinates to detect the displacement of the work 50 and correct the processing position. However, the present invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 11A, the positions of a plurality of guide lights irradiated from the guide light irradiation unit 22 at regular intervals (multi-point irradiation) are used in the height direction and the plane direction of the work. The misalignment may be detected and the machining position may be corrected.

具体的には、まず、図11(a)に示すように、ガイド光照射部22から、基準高さおよび基準位置にあるワークに対してガイド光をXY方向の2次元に、順次、多点照射し、加工面において反射したガイド光のスポット位置のみを有効ポイント(図11(a)中の塗りつぶされた丸参照)として、記憶部に保存させる。
そして、レーザ加工対象としてのワークがセットされると、記憶部に保存されたガイド光のスポット位置に対応するガイド光のみを単点あるいは多点照射し、反射光が検出される点(図11(b)の塗りつぶされた丸参照)と、位置ずれにより反射光が非検出となる点(図11(b)の破線円参照)とが発生する。
Specifically, first, as shown in FIG. 11A, the guide light irradiating unit 22 sequentially transmits the guide light to the work at the reference height and the reference position in two dimensions in the XY directions at multiple points. Only the spot position of the guide light that is irradiated and reflected on the processed surface is stored as an effective point (see the filled circle in FIG. 11A) in the storage unit.
Then, when the work as the laser processing target is set, only the guide light corresponding to the spot position of the guide light stored in the storage unit is irradiated at a single point or multiple points, and the reflected light is detected (FIG. 11). (Refer to the filled circle in (b)) and a point where the reflected light is not detected due to the misalignment (see the broken line circle in FIG. 11 (b)).

これにより、反射光が検出された点、非検出の点の位置を用いて、上述したガイド光の基準座標を用いた方法と同様に、高さ方向における位置ずれ量Zを算出することができる。
さらに、本発明の制御装置では、高さ方向および平面方向における位置ずれだけでなく、ワーク面の傾斜が想定される場合は、図11(a)に示すガイド光の多点照射を用いて、ワークの傾斜を検出し、その傾斜情報をレーザヘッドに入力して、傾斜分を考慮したレーザ加工位置の補正を実施してもよい。
すなわち、加工対象であるワークが傾いてセットされている場合には、図11に示すガイド光の多点照射の反射位置が、予め記憶部に保存されている反射位置から変化したことを検出することで、ワークの傾斜を含めたレーザ加工位置の補正を実施することができる。
Thereby, the position deviation amount Z in the height direction can be calculated by using the positions of the points where the reflected light is detected and the points where the reflected light is not detected, as in the method using the reference coordinates of the guide light described above. ..
Further, in the control device of the present invention, when not only the positional deviation in the height direction and the plane direction but also the inclination of the work surface is assumed, the multi-point irradiation of the guide light shown in FIG. 11A is used. The inclination of the work may be detected, the inclination information may be input to the laser head, and the laser machining position may be corrected in consideration of the inclination.
That is, when the work to be machined is set at an angle, it is detected that the reflection position of the multi-point irradiation of the guide light shown in FIG. 11 has changed from the reflection position stored in the storage unit in advance. As a result, it is possible to correct the laser machining position including the inclination of the work.

(B)
上記実施形態では、平面(XY)方向および高さ(Z)方向における加工位置の補正を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(B)
In the above embodiment, an example of correcting the machining position in the plane (XY) direction and the height (Z) direction has been described. However, the present invention is not limited to this.

例えば、ワークの回転(θ)方向における位置ずれを検出し、加工位置を補正する構成であってもよい。
この場合には、ワークの特徴的な情報を持つ登録パターンを、高さ方向における位置ずれの量に合わせて補正する。あるいは、予めZ方向における高さ位置に応じた登録パターンを複数データとして記憶部に保存しておき、検出された高さ方向における位置ずれ量に応じて、登録パターンを選択的に切り替えて、XYθ補正を実行してもよい。
For example, the configuration may be such that the positional deviation in the rotation (θ) direction of the work is detected and the machining position is corrected.
In this case, the registration pattern having the characteristic information of the work is corrected according to the amount of the positional deviation in the height direction. Alternatively, the registration patterns according to the height position in the Z direction are stored in the storage unit as a plurality of data in advance, and the registration patterns are selectively switched according to the detected position shift amount in the height direction to XYθ. The correction may be performed.

(C)
上記実施形態では、ワーク50の特徴的な形状を持つ部分を、登録パターンRPとして記憶部13に保存した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、記憶部には、ワークの高さ位置の変化に応じて設定された複数の登録パターンが保存されていてもよい。
これにより、ワークの形状によって、高さ方向における位置ずれ量が変化すると、斜め上方に設置されたカメラから見た登録パターンの部分の見え方も変化する場合にも対応可能となる。
(C)
In the above embodiment, an example in which a portion of the work 50 having a characteristic shape is stored in the storage unit 13 as a registration pattern RP has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, a plurality of registration patterns set according to a change in the height position of the work may be stored in the storage unit.
As a result, when the amount of misalignment in the height direction changes depending on the shape of the work, it is possible to cope with the case where the appearance of the registered pattern portion seen from the camera installed diagonally upward also changes.

(D)
上記実施形態では、ガイド光照射部22から照射されるガイド光が、ワーク50の加工面50c上において略円形のスポットを形成するように構成された例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(D)
In the above embodiment, an example has been described in which the guide light emitted from the guide light irradiation unit 22 is configured to form a substantially circular spot on the machined surface 50c of the work 50. However, the present invention is not limited to this.

例えば、四角形等の多角形や、楕円形等、他の特徴的な形状を持つスポットが形成されるようにガイド光を照射してもよいし、点であってもよい。
ただし、上記実施形態のように、特徴的な形状を持つスポットが形成されるようにガイド光を照射した場合には、制御装置が、特徴的な形状を持つガイド光のスポットを検索することで、観察画像を用いて上述した基準座標と比較すべき座標を容易に発見することができるという効果を奏する。よって、ガイド光照射部から照射されるガイド光のスポット形状は、単なる点ではなく、円形等の特徴的な形状のスポットであることがより望ましい。
For example, the guide light may be irradiated so as to form a spot having another characteristic shape such as a polygon such as a quadrangle or an ellipse, or it may be a point.
However, when the guide light is irradiated so as to form a spot having a characteristic shape as in the above embodiment, the control device searches for the spot of the guide light having a characteristic shape. The effect is that the coordinates to be compared with the above-mentioned reference coordinates can be easily found by using the observation image. Therefore, it is more desirable that the spot shape of the guide light emitted from the guide light irradiation unit is not a mere point but a spot having a characteristic shape such as a circle.

(E)
上記実施形態では、ワーク50の特徴的な部分を示す登録パターンRPとして、円環状のワーク50の円弧状の輪郭部分を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ワークの形状に応じて、その形状ごとに特徴的な部分を、登録パターンとして用いてもよい。
(E)
In the above embodiment, an example in which the arcuate contour portion of the annular work 50 is used as the registration pattern RP indicating the characteristic portion of the work 50 has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, depending on the shape of the work, a portion characteristic of each shape may be used as a registration pattern.

(F)
上記実施形態では、登録パターンに対応する対象基準位置として、カメラのカメラ座標の原点であって、レーザ光による加工座標系の原点を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、登録パターンに対応する対象基準位置として、カメラ座標および加工座標系の原点とは別の位置が設定されていてもよい。
すなわち、対象基準位置は、ワークの形状の特徴的な部分が登録パターンとして設定されており、この登録パターンを基準にして設定される任意の位置であってもよい。
(F)
In the above embodiment, an example in which the origin of the camera coordinates of the camera and the origin of the processed coordinate system by the laser beam is used as the target reference position corresponding to the registration pattern has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, a position different from the camera coordinates and the origin of the processed coordinate system may be set as the target reference position corresponding to the registration pattern.
That is, the target reference position may be an arbitrary position in which a characteristic portion of the shape of the work is set as a registration pattern and is set with reference to this registration pattern.

(G)
上記実施形態では、観察画像を取得する観察光学系30として、カメラ31とミラー32とを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(G)
In the above embodiment, an example in which the camera 31 and the mirror 32 are used as the observation optical system 30 for acquiring the observation image has been described. However, the present invention is not limited to this.

例えば、観察光学系は、ミラーを持たず、単体のカメラによって直接的にワークを含む観察画像を取得する構成であってもよい。
(H)
上記実施形態では、レーザヘッド20から照射されるレーザ光を用いて、ワーク50の加工面50cに「ABCDE」という文字情報を印字する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、レーザ光を用いた加工としては、文字の印字に限らず、記号、図形、絵等の他の加工であってもよい。
For example, the observation optical system may have a configuration in which an observation image including a work is directly acquired by a single camera without having a mirror.
(H)
In the above embodiment, an example of printing the character information "ABCDE" on the machined surface 50c of the work 50 by using the laser beam emitted from the laser head 20 has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, the processing using the laser beam is not limited to printing characters, and may be other processing such as symbols, figures, and pictures.

(I)
上記実施形態では、略円環状のワーク50対してレーザ加工を行うレーザ加工システム1を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ワークの形状は、略円環状に限らず、他のどのような形状であってもよい。
(I)
In the above embodiment, the laser machining system 1 that performs laser machining on the substantially annular workpiece 50 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this.
For example, the shape of the work is not limited to a substantially annular shape, and may be any other shape.

(J)
上記実施形態では、制御装置10とレーザヘッド20と観察光学系30(カメラ31、ミラー32)とが別体として設けられたレーザ加工システム1を、例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上述した制御装置、レーザヘッドおよび観察光学系が一体化されたレーザ加工装置として、本発明を実現してもよい。
(J)
In the above embodiment, the laser processing system 1 in which the control device 10, the laser head 20, and the observation optical system 30 (camera 31, mirror 32) are separately provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this.
For example, the present invention may be realized as a laser processing device in which the above-mentioned control device, laser head, and observation optical system are integrated.

(K)
上記実施形態では、本発明を制御装置10およびこれを備えたレーザ加工システム1、レーザ加工方法として特定した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(K)
In the above embodiment, the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is specified as a control device 10, a laser processing system 1 provided with the control device 10, and a laser processing method. However, the present invention is not limited to this.

例えば、図10に示すフローチャートに従って実施されるレーザ加工方法をコンピュータに実行させるレーザ加工プログラムとして、本発明を実現してもよい。
このレーザ加工プログラムは、記憶部に保存されており、CPUが記憶部に保存されたプログラムを読み込むことで、図10に示す各ステップをハードウェアに実行させる。
あるいは、このレーザ加工プログラムを格納した記録媒体として、本発明を実現してもよい。
For example, the present invention may be realized as a laser machining program for causing a computer to execute a laser machining method carried out according to the flowchart shown in FIG.
This laser machining program is stored in the storage unit, and the CPU reads the program stored in the storage unit to cause the hardware to execute each step shown in FIG.
Alternatively, the present invention may be realized as a recording medium in which this laser processing program is stored.

本発明の制御装置は、ワークの形状に関わらず、高さ方向および平面方向における位置ずれが生じた場合に、レーザ加工位置を適切に補正することができるという効果を奏することから、レーザ加工を行う装置に搭載される制御装置として広く適用可能である。 Since the control device of the present invention has an effect that the laser machining position can be appropriately corrected when the positional deviation occurs in the height direction and the plane direction regardless of the shape of the work, the laser machining can be performed. It can be widely applied as a control device mounted on a device to perform.

1 レーザ加工システム
10 制御装置
11 加工制御部
12 画像処理部
13 記憶部
20 レーザヘッド
21 レーザ光出射部(出射部)
22 ガイド光照射部
23 ダイクロイックミラー
24 ガルバノスキャナ(走査手段)
30 観察光学系
31 カメラ
32 ミラー
40 表示装置
50 ワーク
50a 本体部
50b 開口部
50c 加工面
h1 高さ
op1 レーザ光の光軸
op2 カメラ光軸
r1 ビーム径
RP 登録パターン
Z0 高さ
Z 高さ方向における位置ずれ量
1 Laser processing system 10 Control device 11 Processing control unit 12 Image processing unit 13 Storage unit 20 Laser head 21 Laser light emitting unit (exhausting unit)
22 Guide light irradiation unit 23 Dichroic mirror 24 Galvano scanner (scanning means)
30 Observation optical system 31 Camera 32 Mirror 40 Display device 50 Work 50a Main body 50b Opening 50c Machined surface h1 Height op1 Laser light optical axis op2 Camera optical axis r1 Beam diameter RP Registration pattern Z0 Height Z Position in the height direction Amount of deviation

Claims (13)

加工対象となるワークを加工するためのレーザ光を照射する出射部と前記ワークの加工面上において前記レーザ光を走査するための走査手段とを含むレーザヘッドと、前記ワークを含む観察画像を取得するカメラを含み前記カメラの光軸が前記レーザ光の照射方向に対して交差するように配置された観察光学系と、前記レーザ光と同軸で走査され前記ワークの前記加工面に対して照射されるガイド光を照射するガイド光照射部と、を備えたレーザ加工装置を制御する制御装置であって、
前記カメラによって取得された前記観察画像を用いて、前記レーザヘッドによる前記ワークの加工を制御する加工制御部と、
前記ワークが基準位置および基準高さにある状態で設定される、前記ワークの一部の形状を含む登録パターンおよび前記登録パターンに対応する対象基準位置と、前記ガイド光照射部によって前記ガイド光が照射された前記ワークが存在するXY平面上の位置の基準座標と、を保存する記憶部と、
を備え、
前記加工制御部は、前記記憶部に保存されたXY平面上の前記基準座標から、前記カメラによって取得された前記観察画像に含まれる前記ワーク上における前記基準座標と同一方向に照射された前記ガイド光の位置を示すXY平面上の座標への変化量に基づいて、前記ワークの高さ方向における位置ずれ量を算出し、前記高さ方向における位置ずれに起因する位置ずれ基準点と前記登録パターンに対応する前記対象基準位置との差に基づいて、前記レーザ光による前記ワークの加工面上の3次元方向における位置ずれ量を考慮して加工位置を補正する、
制御装置。
Acquires a laser head including an exit portion that irradiates a laser beam for processing a work to be processed, a scanning means for scanning the laser light on the processed surface of the work, and an observation image including the work. The observation optical system is arranged so that the optical axes of the camera intersect with the irradiation direction of the laser beam, and the processed surface of the work is irradiated coaxially with the laser beam. A control device that controls a laser processing device equipped with a guide light irradiation unit that irradiates a guide light.
Using the observation image acquired by the camera, a processing control unit that controls processing of the work by the laser head, and a processing control unit.
A registration pattern including a part of the shape of the work, a target reference position corresponding to the registration pattern, and a guide light irradiation unit set the work in a state where the work is at a reference position and a reference height. A storage unit that stores the reference coordinates of the position on the XY plane where the irradiated work exists, and
With
The processing control unit irradiates the guide in the same direction as the reference coordinates on the work included in the observation image acquired by the camera from the reference coordinates on the XY plane stored in the storage unit. The amount of misalignment in the height direction of the work is calculated based on the amount of change to the coordinates on the XY plane indicating the position of light, and the misalignment reference point and the registration pattern due to the misalignment in the height direction. Based on the difference from the target reference position corresponding to, the machining position is corrected in consideration of the amount of misalignment in the three-dimensional direction on the machining surface of the work by the laser beam .
Control device.
前記加工制御部は、前記記憶部に保存された前記登録パターンに対応する前記対象基準位置と、前記カメラによって取得された前記観察画像に含まれる前記ワークの位置とに基づいて、前記レーザ光の照射方向に略垂直な平面方向における位置ずれを検出する、
請求項1に記載の制御装置。
The processing control unit receives the laser beam based on the target reference position corresponding to the registration pattern stored in the storage unit and the position of the work included in the observation image acquired by the camera. Detects misalignment in the plane direction approximately perpendicular to the irradiation direction,
The control device according to claim 1 .
前記加工制御部は、前記記憶部に保存された前記登録パターンに対応する前記対象基準位置と、前記カメラによって取得された前記観察画像に含まれる前記ワークの位置とに基づいて、前記ワークの前記レーザ光の光軸を中心とする回転方向における位置ずれを検出する、
請求項1または2に記載の制御装置。
The processing control unit is based on the target reference position corresponding to the registration pattern stored in the storage unit and the position of the work included in the observation image acquired by the camera. Detects misalignment in the direction of rotation around the optical axis of the laser beam,
The control device according to claim 1 or 2 .
前記記憶部には、前記ワークの高さ位置の変化に応じて設定された複数の登録パターンが保存される、
請求項1からのいずれか1項に記載の制御装置。
A plurality of registration patterns set according to changes in the height position of the work are stored in the storage unit.
The control device according to any one of claims 1 to 3 .
前記加工制御部は、前記ガイド光照射部から照射された丸、楕円、多角形のいずれか1つを含む特徴的なスポット光を形成するガイド光の位置を検出して、前記基準座標との比較を行う、
請求項1からのいずれか1項に記載の制御装置。
The processing control unit detects the position of the guide light forming a characteristic spot light including any one of a circle, an ellipse, and a polygon irradiated from the guide light irradiation unit, and determines the position of the guide light with respect to the reference coordinates. Make a comparison,
The control device according to any one of claims 1 to 4 .
前記対象基準位置は、前記カメラのカメラ座標の原点であって、前記レーザ光による加工座標系の原点である、
請求項1からのいずれか1項に記載の制御装置。
The target reference position is the origin of the camera coordinates of the camera, and is the origin of the processed coordinate system by the laser beam.
The control device according to any one of claims 1 to 5 .
前記ガイド光照射部は、前記ワークの前記加工面の方向に向かって前記ワークを含む範囲に対して前記ガイド光を多点照射する、
請求項1からのいずれか1項に記載の制御装置。
The guide light irradiating unit irradiates a range including the work toward a processing surface of the work at multiple points.
The control device according to any one of claims 1 to 6 .
前記記憶部は、前記ガイド光照射部によって多点照射された前記ガイド光のうち、前記ワークが前記基準位置および前記基準高さにある状態で、前記ワーク上に照射された前記ガイド光の位置を保存する、
請求項に記載の制御装置。
The storage unit is the position of the guide light irradiated on the work in a state where the work is at the reference position and the reference height among the guide lights irradiated at multiple points by the guide light irradiation unit. Save,
The control device according to claim 7 .
前記加工制御部は、前記記憶部に保存された前記ガイド光の位置と、前記カメラによって取得された前記観察画像に含まれる前記ワーク上に照射された前記ガイド光の位置とを比較して、前記レーザ光による前記ワークの前記加工面上における前記加工位置を補正する、
請求項に記載の制御装置。
The processing control unit compares the position of the guide light stored in the storage unit with the position of the guide light irradiated on the work included in the observation image acquired by the camera. Correcting the processing position of the work on the processing surface by the laser beam.
The control device according to claim 8 .
前記加工制御部は、前記記憶部に保存された前記ガイド光の位置と、前記カメラによって取得された前記観察画像に含まれる前記ワーク上における前記ガイド光の位置とを比較して検出された前記ワークの傾斜に基づいて、前記ワークの前記加工面上における前記加工位置を補正する、
請求項からのいずれか1項に記載の制御装置。
The processing control unit is detected by comparing the position of the guide light stored in the storage unit with the position of the guide light on the work included in the observation image acquired by the camera. The machining position of the work on the machined surface is corrected based on the inclination of the work.
The control device according to any one of claims 7 to 9 .
前記ワークは、円環状の形状を有している、
請求項1から1のいずれか1項に記載の制御装置。
The work has an annular shape.
Control device according to any one of claims 1 1 0.
請求項1から1のいずれか1項に記載の制御装置と、
前記レーザヘッドと、
前記観察光学系と、
前記ガイド光照射部と、
を備えたレーザ加工システム。
The control device according to any one of claims 1 to 11.
With the laser head
With the observation optical system
With the guide light irradiation unit
Laser processing system equipped with.
加工対象となるワークを加工するためのレーザ光を照射する出射部と、前記ワークの加工面上において前記レーザ光を走査するための走査手段と、を含むレーザヘッドと、
前記ワークを含む観察画像を取得するカメラを含み、前記カメラの光軸が前記レーザ光の照射方向に対して交差するように配置された観察光学系と、
前記レーザ光と同軸で走査され、前記ワークの前記加工面に対して照射されるガイド光を照射するガイド光照射部と、
前記カメラによって取得された前記観察画像を用いて、前記レーザヘッドによる前記ワークの加工を制御する加工制御部と、
を備えたレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、
前記ワークが基準位置および基準高さにある状態で設定される、前記ワークの一部の形状を含む登録パターンおよび前記登録パターンに対応する対象基準位置と、前記ガイド光照射部によって前記ガイド光が照射された前記ワークが存在する位置の基準座標と、を記憶部に保存する保存ステップと、
前記記憶部に保存されたXY平面上の前記基準座標から、前記カメラによって取得された前記観察画像に含まれる前記ワーク上における前記基準座標と同一方向に照射された前記ガイド光の位置を示すXY平面上の座標への変化量に基づいて、前記ワークの高さ方向における位置ずれ量を算出し、前記高さ方向における位置ずれに起因する位置ずれ基準点と前記登録パターンに対応する前記対象基準位置との差に基づいて、前記レーザ光による前記ワークの加工面上の3次元方向における位置ずれ量を考慮して加工位置を補正する補正ステップと、
を備えたレーザ加工方法。
A laser head including an emitting portion that irradiates a laser beam for processing a workpiece to be processed, and a scanning means for scanning the laser beam on the processed surface of the workpiece.
An observation optical system including a camera that acquires an observation image including the work, and arranged so that the optical axes of the camera intersect with the irradiation direction of the laser beam.
A guide light irradiation unit that irradiates a guide light that is scanned coaxially with the laser light and irradiates the machined surface of the work.
Using the observation image acquired by the camera, a processing control unit that controls processing of the work by the laser head, and a processing control unit.
It is a laser processing method using a laser processing device equipped with
A registration pattern including a part of the shape of the work, a target reference position corresponding to the registration pattern, and a guide light irradiation unit set the work in a state where the work is at a reference position and a reference height. A saving step of saving the reference coordinates of the position where the irradiated work exists in the storage unit, and
XY indicating the position of the guide light irradiated in the same direction as the reference coordinates on the work included in the observation image acquired by the camera from the reference coordinates on the XY plane stored in the storage unit. The amount of misalignment in the height direction of the work is calculated based on the amount of change to the coordinates on the plane, and the misalignment reference point due to the misalignment in the height direction and the target reference corresponding to the registration pattern. A correction step of correcting the machining position based on the difference from the position in consideration of the amount of misalignment in the three-dimensional direction on the machining surface of the workpiece by the laser beam .
Laser processing method equipped with.
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