JP6948076B2 - 自動化制御システム及び方法 - Google Patents

Description

本開示内容は、自動化制御システムに関し、特に、イーサネット（登録商標）制御自動化技術（Ether CAT）による自動化制御システムに関する。

各種類の応用には、自動化制御システムがよく見られる。現在の応用には、自動化制御システムが多種類の通信プロトコル（または、インターフェイス）によって複数の装置を制御する。

しかしながら、通信プロトコル（または、インターフェイス）の種類が異なるので、それらの通信プロトコルでの制御の間に、異なる長さのタイムラグがあって、制御命令を精度良く同期実行できない。

上記内容に鑑みて、本開示内容は、背景技術に述べる問題を解決するための自動化制御システム及び方法を提出する。
本開示内容の一実施形態は、第１の指令に応じてレーザー光を発生するレーザー装置と、載置物を支持することに用いられ、第２の指令に応じて載置物の位置を調整する移動ステージと、第３の指令に応じて、レーザー光の載置物への照射方向を決めて、加工工程を行うガルバノスキャナ位置決め制御装置と、イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて、第１の指令と、第２の指令と、第３の指令を転送して、レーザー装置と、移動ステージと、ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる主制御器を含み、該主制御器は、該第２の指令に従って、該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し、該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるため該第１の指令を更に出力し、該折れ曲がりの箇所において、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ、および、該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて、該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する、自動化制御システムに関する。

本開示内容の一実施形態は、レーザー装置によって、第１の指令に応じてレーザー光のエネルギーの大きさを制御する工程と、載置物を支持するための移動ステージによって、第２の指令に応じて載置物の位置を調整する工程と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置によって、第３の指令に応じて、レーザー光の載置物への照射方向を決めて、加工工程を行う工程と、主制御器によって、イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて、第１の指令と、第２の指令と、第３の指令を転送して、レーザー装置と、移動ステージと、ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる工程を含み、該加工工程を行う工程において、該主制御器によって、該第２の指令に従って、該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し、該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるため該第１の指令を更に出力し、該折れ曲がりの箇所において、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ、および、該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて、該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する、自動化制御方法に関する。

下記実施例に対する詳細な説明を参照することで更に全面的に本案を理解できる。下記添付図面を参照されたい：
本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムを示す模式図である。 本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムを示す模式図である。 本開示文書の一部の実施例による自動化制御方法を示すフロー図である。 本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムに関するパラメータを示す模式図である。

以下、実施例を挙げて添付図面を合わせて、詳細に説明するが、述べる具体的な実施例は、本発明を解説するものに過ぎなく、本発明を制限するものではない。また、構造の操作に対する説明は、その実行順序を制限するものではなく、全ての素子が改めて組み合された構造や同等の効果を有する装置は、いずれも本発明の実施例の開示内容の範囲内にある。

図１を参照されたい。図１は本開示文書の一部の実施例による自動化制御システム１００を示す模式図である。一部の実施例には、自動化制御システム１００は、主制御器１１０と、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を含む。

図１に示すように、レーザー装置１２０は、主制御器１１０に結合され、移動ステージ１３０は、主制御器１１０に結合され、且つガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０は、主制御器１１０に結合される。一部の実施例には、主制御器１１０は、マスタサーバ側の素子として操作し、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０は、スレーブサーバ側の素子として操作する。

一部の実施例には、主制御器１１０は、第１の通信プロトコルによって、レーザー装置１２０とガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を制御し、且つ第２の通信プロトコルによって、移動ステージ１３０を制御する。一部の実施例には、第１の通信プロトコルと第２の通信プロトコルは同じである。更なる実施例には、第１の通信プロトコル及び/又は第２の通信プロトコルは、イーサネット制御自動化（Ethernet（登録商標） for control automation technology、Ether CAT）プロトコル、又はその後継プロトコルである。一部のイーサネット制御自動化プロトコルを使用する実施例には、主制御器１１０と、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０の何れにも、このEther CATプロトコルに対応するトランシーバ回路が配置されて、イーサネット制御自動化プロトコルに基ついて、互いの接続が構築される。上記イーサネット制御自動化プロトコルは例示であり、本案はこれに制限されない。

一部の実施例には、第１の通信プロトコルと第２の通信プロトコルが同じである場合、主制御器１１０は、更にレーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を同期させる。他の一部の実施例には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を同期させる。言い換えれば、自動化制御システム１００は、単一種類の通信プロトコルによって、内部の全てのマスタ側の素子とスレーブ側の素子の同期性を統合する。

一部の実施例には、主制御器１１０は、第１の通信プロトコルによってレーザー装置１２０との接続を構築して、第１の指令Ｖ１をレーザー装置１２０に出力する。レーザー装置１２０は、受信した第１の指令Ｖ１に応じてレーザー光を発生する。例えば、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによってレーザー装置１２０に接続して、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１をレーザー装置１２０に転送してよい。レーザー装置１２０も、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１を受信してからそれに応じてレーザー光を発生し、且つレーザー光のエネルギーの大きさを制御してもよい。

一部の実施例には、主制御器１１０は、第２の通信プロトコルによって移動ステージ１３０に接続する。主制御器１１０は、第２の通信プロトコルによって第２の指令Ｖ２を移動ステージ１３０に出力する。一部の実施例には、移動ステージ１３０は載置物１３３（図２に示される）を支持することに用いられる。移動ステージ１３０は、受信した第２の指令Ｖ２に応じて載置物１３３の位置を調整する。一部の実施例には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて移動ステージ１３０に接続して、且つイーサネット制御自動化プロトコルによって第２の指令Ｖ２を移動ステージ１３０に転送する。移動ステージ１３０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第２の指令Ｖ２を受信してからそれに応じて載置物１３３の位置を調整する。

一部の実施例には、移動ステージ１３０は、サーボモータ用ドライバ１３２（図２に示される）を含む。サーボモータ用ドライバ１３２は、移動ステージ１３０が受信した第２の指令Ｖ２に基づいて、載置物１３３の位置を調整する。一部の実施例には、主制御器１１０は、第２の指令Ｖ２をサーボモータ用ドライバ１３２に転送して、サーボモータ用ドライバ１３２によって載置物１３３の位置を調整させる。

一部の実施例には、主制御器１１０は、レーザー装置１２０と移動ステージ１３０を制御する。レーザー装置１２０から発生されたレーザー光を、移動ステージ１３０によって位置が調整された載置物１３３に照射して、レーザー加工を行う。一部の実施例には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１と第２の指令Ｖ２を出力して、レーザー装置１２０と移動ステージ１３０をそれぞれ制御する。これによって、移動ステージ１３０が支持する載置物１３３は、適切な位置でレーザー装置１２０が第１の指令Ｖ１に基づいて発生するレーザー光に照射される。一部の実施例には、上記照射によって、載置物１３３がレーザー加工される。

一部の実施例には、主制御器１１０は、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を制御する。主制御器１１０は、第３の通信プロトコルによってガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０との接続を構築して、第３の指令Ｖ３をガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０に出力する。一部の実施例には、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０は、レーザー装置１２０が発生するレーザー光の照射方向を決めることに用いられる。ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０は、受信した第３の指令Ｖ３に応じて、レーザー光の載置物１３３への照射位置を決める。一部の実施例には、主制御器１１０は、第３の指令Ｖ３を生じることに用いられ、イーサネット制御自動化プロトコルによって第３の指令Ｖ３をガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０に転送して、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０が、イーサネット制御自動化プロトコルによって第３の指令Ｖ３を受信して、レーザー光の照射方向を決める。

一部の実施例には、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０は、ガルバノモータ１４１（図２に示される）を含む。ガルバノモータ１４１は、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０が受信した第３の指令Ｖ３に基づいて、レーザー装置１２０が発生するレーザー光の照射方向を決める。一部の実施例には、主制御器１１０は、第３の指令Ｖ３をガルバノモータ１４１に転送して、レーザー光の照射方向を決めるようにガルバノモータ１４１を制御する。

一部の実施例には、主制御器１１０は、更にレーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を同時に制御する。主制御器１１０の同期制御に基づいて、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０がレーザー装置１２０のレーザー光の照射方向を制御でき、且つ移動ステージ１３０が載置物１３３に対する支持位置を調整できる。これによって、載置物１３３は適切な位置でレーザー加工される。一部の実施例には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１と、第２の指令Ｖ２と、第３の指令Ｖ３を出力して、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０をそれぞれ制御する。

一部の実施例には、主制御器１１０は、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０の制御に用いられ、レーザー光に照射されるように載置物１３３を適切な位置に調整して、加工工程を行う。例えば、図１に示されるように、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１と、第２の指令Ｖ２と、第３の指令Ｖ３をレーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０にそれぞれ出力してもよい。これによって、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０は、それぞれ第１の指令Ｖ１と、第２の指令Ｖ２と、第３の指令Ｖ３に基づいて、対応する操作を行って、載置物１３３に対して加工工程を行う。一部の実施例には、加工工程はレーザー切断工程である。他の一部の実施例には、加工工程はレーザー彫刻工程である。

一部の実施例には、主制御器１１０は、レーザー光の移動ステージ１３０での照射経路の検出に用いられる。一部の実施例には、レーザー光の移動ステージ１３０での照射経路が、プリセット条件に合致する場合、主制御器１１０は、対応する第１の指令Ｖ１をレーザー装置１２０に出力して、レーザー光の出力を調整する。例えば、一部の実施例には、主制御器１１０は、レーザー光の移動ステージ１３０での照射経路に折れ曲がりが発生したかどうかの判断に用いられる。一部の実施例には、主制御器１１０は第２の指令Ｖ２に基づいて、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を介して反射されたレーザー光の照射位置を分析して、レーザー光の照射経路に折れ曲がりが発生したかどうかを判断する。また、さらなる一部の実施例には、上記判断は第２の指令Ｖ２及び/又は第３の指令Ｖ３に基づいて行う。関連記載は、下記段落で図４を参照して説明する。

一部の実施例には、主制御器１１０は、一つまたは複数のプログラムコードを保存するメモリ装置１１３（図２に示される）を含む。主制御器１１０は、プログラムコードに予め定義される一つまたは複数のプリセット機能又は指令に基づいて、第１の指令Ｖ１と、第２の指令Ｖ２と、第３の指令Ｖ３を出力する。

一部の実施例には、第１の指令Ｖ１と、第２の指令Ｖ２と、第３の指令Ｖ３は単一信号である。一部の実施例には、第１の指令Ｖ１と、第２の指令Ｖ２と、第３の指令Ｖ３は、複数の単一信号の組み合わせである。上記第１の指令Ｖ１と、第２の指令Ｖ２と、第３の指令Ｖ３の何れも例示用であり、各種類の指令や信号は本開示内容の範囲内にある。例えば、第１の指令Ｖ１は、レーザー装置１２０のレーザー光パルス幅変調信号の制御に用いられてもよく、且つ第３の指令Ｖ３は、デジタル信号であってもよい。

一部の実施例には、自動化制御システム１００は、工業用カメラ１５０を更に含む。図１に示されるように、工業用カメラ１５０が主制御器１１０に結合される。一部の実施例には、主制御器１１０は第４の通信プロトコルによって第４の指令Ｖ４を工業用カメラ１５０に出力する。工業用カメラ１５０は、受信した第４の指令Ｖ４に応じて、画像Ｆ１を撮る。一部の実施例には、工業用カメラ１５０は、加工工程に関する画像Ｆ１を撮ることに用いられる。

一部の実施例には、主制御器１１０はイーサネット制御自動化プロトコルによって第４の指令Ｖ４を工業用カメラ１５０に転送する。工業用カメラ１５０は、第４の指令Ｖ４に応じて移動ステージ１３０を撮影して、加工工程に関する画像Ｆ１を撮る。一部の実施例には、主制御器１１０は工業用カメラ１５０が撮った加工工程の画像Ｆ１を受信して、加工工程を監視する。

一部の実施例には、第１の通信プロトコルと、第２の通信プロトコルと、第３の通信プロトコルと、第４の通信プロトコルは同じである。一部の実施例には、第３の通信プロトコルはイーサネット制御自動化プロトコルである。

一部の実施例には、自動化制御システム１００は、データベース１６０を更に含む。図１に示されるように、データベース１６０が主制御器１１０に結合される。一部の実施例には、主制御器１１０は、少なくとも一つの通信プロトコル（例えば、上記の第１の通信プロトコルと、第２の通信プロトコルと、第３の通信プロトコルと、第４の通信プロトコル）によって、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０と、工業用カメラ１５０との接続を構築して、加工工程に関連する少なくとも一つのパラメータＰ１を集めて、データベース１６０に保存する。一部の実施例には、主制御器１１０は、第４の通信プロトコルによってデータベース１６０に接続して、少なくとも一つのパラメータＰ１をデータベース１６０に保存する。一部の実施例には、少なくとも一つのパラメータＰ１は、第１の指令Ｖ１、第２の指令Ｖ２、第３の指令Ｖ３、第４の指令Ｖ４、画像Ｆ１、又はこれらの組み合わせに関連される。言い換えれば、少なくとも一つのパラメータＰ１は、単一パラメータ、又は複数のパラメータの組み合わせであってもよい。例えば、レーザー光の出力、周波数、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０のガルバノミラーの角度、移動ステージ１３０の移動位置などのパラメータ又はこれらの組み合わせであってもよい（これに制限されない）。

一部の実施例には、第１の通信プロトコルと、第２の通信プロトコルと、第３の通信プロトコルと、第４の通信プロトコルは同じである。一部の実施例には、第４の通信プロトコルはイーサネット制御自動化プロトコルである。

図２を参照されたい。図２は本開示文書の一部の実施例による自動化制御システム２００を示す模式図である。一部の実施例には、自動化制御システム２００は、主制御器１１０と、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を含む。容易に理解するために、自動化制御システム２００については、図１の自動化制御システム１００と類似する素子に対して同じ番号を付けて、且つ類似する素子を繰り返して述べることをしない。

本案の実施例のマスタ・スレーブ制御態様を容易に理解するために、図２には自動化制御システム２００の主な素子の相対設置関係を示し、且つ全ての素子の具体構造及び/又は全ての細部を詳細にリストしない。本発明の精神や範囲から脱離せずに、図２に示される設置態様を加工工程の要求及び/又は実際応用に応じて、様々な調整、置き換え、変更を加えることができる。

一部の実施例には、主制御器１１０は、リアルタイムオペレーティングシステム１１１と、通信プロトコル制御器１１２と、メモリ装置１１３を含む。一部の実施例には、主制御器１１０は、メモリ（例えば、メモリ装置１１３又は独立のメモリ）と、プロセッサ回路を含む。リアルタイムオペレーティングシステム１１１は、このメモリにインストールされて、該プロセッサ回路に実行されることにより、制御機能を提供する。リアルタイムオペレーティングシステム１１１は、自動化制御システム１００の操作順序の制御に用いれる。一部の実施例には、通信プロトコル制御器１１２は、イーサネット制御自動化プロトコル制御器である。一部の実施例には、メモリ装置１１３は上記のデータベースの保存に用いられる。

一部の実施例には、レーザー装置１２０は、レーザー光源１２１と、レーザー光変調器１２２と、レーザー光変調器用ドライバ１２３と、ビーム拡大器１２４と、エネルギーメータ１２５と、口径１２６と、光学ミラーＭ１と、光学ミラーＭ２と、光学ミラーＭ３を含む。

一部の実施例には、レーザー光源１２１は、炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザー光源である。図２に示されるように、レーザー光源１２１は、レーザー光変調器１２２に照射するレーザー光を発生する。一部の実施例には、レーザー光変調器１２２は、レーザー光変調器用ドライバ１２３に制御され、且つレーザー光変調器用ドライバ１２３は、第１の通信プロトコルによって主制御器１１０に制御される。例えば、レーザー光変調器用ドライバ１２３は、第１の指令Ｖ１に基づいてレーザー光変調器１２２を制御して、下記操作を行ってもよい。図２に示されるように、レーザー光がレーザー光変調器１２２を通った後、ある比例で二分され、一方はビーム拡大器１２４に照射し、他方は光学ミラーＭ１に照射されてエネルギーメータ１２５へ反射される。一部の実施例には、ビーム拡大器１２４は、通ったレーザー光のビーム径と発散角を変化することに用いられる。一部の実施例には、主制御器１１０は、第１の通信プロトコルによってエネルギーメータ１２５に接続して、エネルギーメータ１２５に反射されたレーザー光の出力を測って、比例に基づいてビーム拡大器１２４に照射されたレーザー光のエネルギーを計算する。図２に示されるように、ビーム拡大器１２４を通ったレーザー光は、まず光学ミラーＭ２に照射され、それから光学ミラーＭ３に反射される。レーザー光は、光学ミラーＭ３に反射された後、口径１２６に照射されて、口径１２６を通してガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０に照射される。

一部の実施例には、レーザー光が光学ミラーＭ２と光学ミラーＭ３を通った後、異なる実施例に基づいて、レーザー光のビーム径と発散角を設計する。一部の実施例には、口径１２６は通ったレーザー光のビーム径の制御に用いられる。

一部の実施例には、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０は、ガルバノモータ１４１とガルバノモータ用ドライバ１４２を含む。図２に示されるように、口径１２６を通ったレーザー光は、ガルバノモータ１４１へ照射される。一部の実施例には、ガルバノモータ１４１は、ガルバノモータ用ドライバ１４２に結合され、且つ載置台１３１に設置される。

一部の実施例には、主制御器１１０は、第３の通信プロトコルによって第３の指令Ｖ３をガルバノモータ用ドライバ１４２に転送し、且つガルバノモータ用ドライバ１４２によってガルバノモータ１４１の角度を制御する。

一部の実施例には、ガルバノモータ１４１は、受けたレーザー光の照射方向の制御に用いられる。図２に示されるように、ガルバノモータ１４１は、レーザー光を載置物１３３に導く。一部の実施例には、載置台１３１とガルバノモータ１４１の制御によって、レーザー光は載置物１３３における異なる位置に照射するように制御される。

一部の実施例には、移動ステージ１３０は、載置台１３１とサーボモータ用ドライバ１３２を含む。載置台１３１は、サーボモータ用ドライバ１３２に結合される。一部の実施例には、載置台１３１は、上記の載置物１３３の支持に用いられ、且つ載置物１３３の第１の方向Ｘ及び/又は第２の方向Ｙでの移動を制御することに用いられる。一部の実施例には、載置台１３１は、更にガルバノモータ１４１の第３の方向Ｚでの移動を制御することに用いられる。載置台１３１の制御に応じて、ガルバノモータ１４１が第３の方向Ｚに移動する。言い換えれば、載置物１３３とガルバノモータ１４１の相対位置関係は、載置台１３１の第１の方向Ｘと、第２の方向Ｙと、第３の方向Ｚでの移動によって制御される。一部の実施例には、第１の方向Ｘと、第２の方向Ｙと、第３の方向Ｚは、互いに垂直する。

一部の実施例には、主制御器１１０は、第２の通信プロトコルによってサーボモータ用ドライバ１３２に接続し、第２の指令Ｖ２をサーボモータ用ドライバ１３２に転送して載置台１３１を制御し、載置台１３１における載置物１３３を平面（例えば、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙからなる平面）に移動させる。

一部の実施例には、レーザー光を載置物１３３に照射して、加工工程（例えば、レーザー切断工程及び/又はレーザー彫刻工程）を行う。言い換えれば、主制御器１１０は、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０の制御に用いられ、載置物１３３に対して加工工程を行う。一部の実施例には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて、載置物１３３に対して加工工程を行う。上記加工工程は、例示用にすぎない、各種類の加工工程は本開示内容の範囲内にある。

一部の関連技術には、加工設備の間に異なる種類の通信プロトコル（又はインターフェイス）を採用して接続する。例えば、移動ステージは別の運動軸制御カードが生じるパルス信号や電圧制御信号によって制御され、ガルバノモータはＸＹ２-１００インターフェイスによって制御され、レーザー光源はパルス幅変調指令によって制御され、且つ工業用カメラはＧｉｇａ−Ｅインターフェイスによって制御されてよい。上記設備が統合的に制御される場合、プロトコルが異なるので、各設備の操作タイミングを精度よく同期にすることができなく、加工工程の品質に悪影響を与える。

上記技術に比べて、本案の実施例は同一の通信プロトコル（例えば、イーサネット制御自動化プロトコル）によってマスタ・スレーブ制御態様で各加工設備の同期制御を行う。これによって、イーサネット制御自動化プロトコルの分散クロックメカニズムによって、スレーブ側の各加工設備の操作タイミングの同期誤差を著しく下げる。これによって、加工工程の品質が向上される（図４に示される）。

図３を参照されたい。図３は本開示文書の一部の実施例による自動化制御方法３００を示す流れ図である。一部の実施例には、自動化制御方法３００は工程Ｓ３０２〜Ｓ３２０を含む。一部の実施例には、自動化制御方法３００は、図１と図２の自動化制御システムに適用される。好ましく態様により本開示内容を理解するために、自動化制御方法３００については、図１と図２の自動化制御システムに合わせて説明するが、本開示内容はこれに制限されない。

工程Ｓ３０２には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１をレーザー装置１２０に転送し、レーザー光を出力させるようにレーザー装置１２０を制御する。レーザー装置１２０は、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０に照射するレーザー光を発生する。ただし、主制御器１１０は、レーザー光変調器用ドライバ１２３とレーザー光変調器１２２によって、発生するレーザー光の周波数とエネルギー幅を制御し、且つエネルギーメータ１２５によってガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０に照射されるレーザー光のエネルギーを計算する。また、ビーム拡大器１２４と、光学ミラーＭ２と、光学ミラーＭ３と、口径１２６によってレーザー光をガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０に照射する。

工程Ｓ３０４には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第２の指令Ｖ２を移動ステージ１３０に転送して、移動ステージ１３０を制御する。主制御器１１０は、サーボモータ用ドライバ１３２によって、載置物１３３を支持する載置台１３１を第１の方向Ｘと第２の方向Ｙからなる平面に移動させるように制御し、且つ載置台１３１に結合されるガルバノモータ１４１を第３の方向Ｚに移動させるように制御する。言い換えれば、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって、載置物１３３とガルバノモータ１４１の間の相対位置を制御する。

工程Ｓ３０６には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第３の指令Ｖ３をガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０に転送して、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０を制御する。主制御器１１０は、ガルバノモータ用ドライバ１４２によってガルバノモータ１４１を制御して、レーザー光の照射方向を制御し、且つレーザー光を載置物１３３に照射して加工工程を行う。

工程Ｓ３０８には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって第３の指令Ｖ３を転送して、且つガルバノモータ１４１により制御されるレーザー光の照射方向を制御する。

工程Ｓ３１０には、主制御器１１０は、レーザー光の照射方向を制御した後、イーサネット制御自動化プロトコルによって第２の指令Ｖ２を転送して、載置物１３３とガルバノモータ１４１の間の相対位置を調整する。

工程Ｓ３１２には、主制御器１１０は、載置物１３３とガルバノモータ１４１の間の相対位置を調整した後、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１を転送して、レーザー光の出力を調整する。例えば、変調レーザー光の出力を調整する。

工程Ｓ３１４には、主制御器１１０は、リアルタイムで加工工程の画像Ｆ１を同期に撮るように、イーサネット制御自動化プロトコルによって第４の指令Ｖ４を工業用カメラ１５０に転送する。

工程Ｓ３１６には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって加工工程に関連するパラメータを集めて、且つデータベース１６０に保存する。

工程Ｓ３１８には、主制御器１１０は、イーサネット制御自動化プロトコルによって、レーザー装置１２０と、移動ステージ１３０と、ガルバノスキャナ位置決め制御装置１４０と、工業用カメラ１５０と、データベース１６０を同期させる。

上記自動化制御方法３００の説明には、例示的な操作に含むが、自動化制御方法３００のこれらの操作は、示された順序に基づいて行う必要がない。自動化制御方法３００のこれらの操作の順序を、変更することや、適切な場合にこれらの操作を同時に行うことや、一部の操作を同時に行ったり、繰り返して行ったりする又は省略することは、いずれも本開示の実施例の精神や範囲内にある。

図４を参照されたい。図４は本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムに関するパラメータを示す模式図である。一部の実施例には、図４の自動化制御方法は、図１と図２の自動化制御システムに適用される。好ましく態様で本開示内容を理解するために、図４の自動化制御方法については、図１と図２の自動化制御システム１００、２００に合わせて説明するが、本開示内容はこれに制限されない。

図４に示されるように、Ｔはレーザー光の加工経路であり、Ｓｐはレーザー光の載置物１３３での移動速度であり、Ｆｒｅｑはレーザー光の出力周波数であり、及びＩｎｔは載置物１３３が受けたレーザー光のエネルギー密度である。一部の実施例には、速度Ｓｐは載置台１３１の移動速度であり、又はレーザー光の移動速度であってもよい。

一部の実施例には、レーザー光の加工経路Ｔは、図４に示されるように折れ曲がりを有している。加工経路Ｔの折れ曲がり箇所に、レーザー光の載置物１３３での移動速度Ｓｐが落ちる（例えば、図４に示される領域ＬＡ）。主制御器１１０は、の加工経路Ｔに折れ曲がりがあると計画すると、イーサネット制御自動化プロトコルによって第１の指令Ｖ１を転送して、レーザー光の出力を調整する。図４に示されるように、主制御器１１０は、レーザー装置１２０を制御してレーザー光の出力周波数Ｆｒｅｑを下げて（例えば、図４に示される領域ＬＡ）、レーザー光の出力を下げる。レーザー光が載置物１３３での移動速度Ｓｐが落ちることを合わせて、加工経路Ｔの折れ曲がり箇所（領域ＬＡ）に、レーザー光の載置物１３３でのエネルギー密度Ｉｎｔは元の大きさを維持でき、加工経路Ｔの折れ曲がりによりレーザー光の加工物でのエネルギー密度Ｉｎｔを上がることを防げる。このため、加工工程の品質がより好ましい。

一部の上記関連技術に比べて、図４を例として、関連技術には加工経路Ｔに折れ曲がりがある場合、各加工設備は異なる通信プロトコル（または、インターフェイス）を採用するので、レーザー光の出力を同期に下げることを効率的に行えなく、折れ曲がり箇所に同じ出力のレーザー光を照射し、これによって、折れ曲がり箇所でのエネルギー密度が高くなって、加工工程の品質に悪影響を与える。

本発明の実施例は上記のように開示されたが、本発明を限定するものではない。当業者であれば、誰でも本発明の精神や範囲から脱離せずに、様々な変更と修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲により決められたものを基準とする。

１００、２００：自動化制御システム
１１０：主制御器
１１１：リアルタイムオペレーティングシステム
１１２：通信プロトコル制御器
１１３：メモリ装置
１２０：レーザー装置
１２１：レーザー光源
１２２：レーザー光変調器
１２３：レーザー光変調器用ドライバ
１２４：ビーム拡大器
１２５：エネルギーメータ
１２６：口径
Ｍ１〜Ｍ３：光学ミラー
１３０：移動ステージ
１３１：載置台
１３２：サーボモータ用ドライバ
１３３：載置物
１４０：ガルバノスキャナ位置決め制御装置
１４１：ガルバノモータ
１４２：ガルバノモータ用ドライバ
１５０：工業用カメラ
Ｆ１：画像
１６０：データベース
Ｐ１：パラメーター
Ｖ１〜Ｖ４：指令
Ｘ、Ｙ、Ｚ：方向
３００：自動化制御方法
Ｓ３０２〜Ｓ３１８：工程
Ｔ：加工経路
Ｓｐ：移動速度
Ｆｒｅｑ：レーザー光の出力周波数
Ｉｎｔ：加工エネルギー密度
ＬＡ：折れ曲がり領域

Claims (7)

1. 第１の指令に応じてレーザー光を発生するレーザー装置と、
   載置物を支持することに用いられ、第２の指令に応じて該載置物の位置を調整する移動ステージと、
   第３の指令に応じて、該レーザー光の該載置物への照射方向を決めて、加工工程を行うガルバノスキャナ位置決め制御装置と、
   イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて、該第１の指令と、該第２の指令と、該第３の指令を転送して、該レーザー装置と、該移動ステージと、該ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる主制御器を含み、
   該主制御器は、該第２の指令に従い、該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し、
   該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるため該第１の指令を更に出力し、
   該折れ曲がりの箇所において、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ、および、該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて、該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する
   自動化制御システム。
2. 該移動ステージは、該第２の指令に基づいて該移動ステージを移動させて、該載置物の該位置を調整するサーボモータ用ドライバを更に含む請求項１に記載の自動化制御システム。
3. 該ガルバノスキャナ位置決め制御装置は、該第３の指令に基づいて該照射方向を決めるガルバノモータを更に含み、且つ該主制御器は、該第３の指令を該ガルバノモータに転送して、該ガルバノモータを制御する請求項１に記載の自動化制御システム。
4. 該主制御器は、更にイーサネット制御自動化プロトコルに基づいてデータベースに接続して、該加工工程の少なくとも一つのパラメータを集めてデータベースに保存する請求項１に記載の自動化制御システム。
5. 該主制御器は、プログラムコードの保存に用いられ、該プログラムコードに基づいて該第１の指令と、該第２の指令と、該第３の指令を出力する請求項１に記載の自動化制御システム。
6. 第４の指令に応じて該加工工程に関する画像を撮ることに用いられる工業用カメラを更に含み、
   該主制御器は、更に該イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて該第４の指令を該工業用カメラに転送して、且つ該画像を受信して、該加工工程を監視する請求項１に記載の自動化制御システム。
7. レーザー装置によって、第１の指令に応じてレーザー光を発生する工程と、
   載置物を支持するための移動ステージによって、第２の指令に応じて該載置物の位置を調整する工程と、
   ガルバノスキャナ位置決め制御装置によって、第３の指令に応じて、該レーザー光の該載置物への照射方向を決めて、加工工程を行う工程と、
   主制御器によって、イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて、該第１の指令と、該第２の指令と、該第３の指令を転送して、該レーザー装置と、該移動ステージと、該ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる工程を含み、
   該加工工程を行う工程において、
   該主制御器によって、該第２の指令に従い、該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し、
   該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるため該第１の指令を更に出力し、
   該折れ曲がりの箇所において、該主制御器は、該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ、および、該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて、該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する
   自動化制御方法。

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