JP7003903B2 - Laser marker - Google Patents

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Description

本開示は、レーザマーカに関するものである。 The present disclosure relates to laser markers.

従来より、加工対象物までの距離を測定するレーザマーカに関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献1に記載の技術は、距離測定装置であって、被測定物の表面にスポット光を投光する投光手段、前記被測定物からの反射光を受光して被測定物までの距離に対応する距離信号を出力する第1の受光手段、前記被測定物からの反射光を受光して前記スポット光の反射率のバラツキを補正するための補正信号を出力する第2の受光手段、前記第2の受光手段からの補正信号を前記第1の受光手段からの距離信号に印加して前記距離信号を補正する補正手段、を具備することを特徴とする。 Conventionally, various techniques have been proposed for laser markers that measure the distance to an object to be machined. For example, the technique described in Patent Document 1 below is a distance measuring device, which is a light projecting means for projecting spot light on the surface of an object to be measured, and the object to be measured by receiving the reflected light from the object to be measured. A first light receiving means for outputting a distance signal corresponding to a distance up to, and a second light receiving means for receiving the reflected light from the object to be measured and outputting a correction signal for correcting the variation in the reflectance of the spot light. It is characterized by comprising a light receiving means and a correction means for correcting the distance signal by applying a correction signal from the second light receiving means to the distance signal from the first light receiving means.

そのような特徴を具備する距離測定装置は、下記特許文献1の記載によれば、レーザー加工機に利用された場合、被測定物の金属表面までの距離を測定する際に生じる、投光された光の反射ムラ等による測定精度の劣化の問題を解決できるとされる。 According to the description of Patent Document 1 below, a distance measuring device having such a feature is projected when it is used in a laser processing machine and is generated when measuring a distance to a metal surface of an object to be measured. It is said that the problem of deterioration of measurement accuracy due to uneven reflection of light can be solved.

特開昭62-62208号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-62208

しかしながら、被測定物の表面上にある加工領域は、平面とは限らない。そのため、上記特許文献1に記載の距離測定装置によって測定された被測定物までの距離に基づき、レーザー加工機の焦点位置が決定されても、加工領域内の位置によっては、被測定物の表面が、焦点位置の許容範囲から外れる虞があった。 However, the processed region on the surface of the object to be measured is not always a flat surface. Therefore, even if the focal position of the laser processing machine is determined based on the distance to the object to be measured measured by the distance measuring device described in Patent Document 1, the surface of the object to be measured depends on the position in the processing area. However, there was a risk that the focal position would be out of the permissible range.

そこで、本開示は、上述した点を鑑みてなされたものであり、加工用レーザ光による印字精度の向上を図ることが可能なレーザマーカを提供する。 Therefore, the present disclosure has been made in view of the above-mentioned points, and provides a laser marker capable of improving printing accuracy by a processing laser beam.

本明細書は、加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、測距用レーザ光を出射し、測距対象物で反射した測距用レーザ光を受光することによって、測距対象物までの間の距離を測定する測距部と、加工用レーザ光及び測距用レーザ光を加工対象物の加工面上に向けて照射し、走査する走査部と、加工用レーザ光の焦点位置を移動させて補正する可変焦点光学系と、オブジェクトの印字パターンが記憶された記憶部と、制御部とを備え、制御部は、オブジェクトの印字パターンに基づいて加工対象物の加工面上に複数の測定点を設定し、測距用レーザ光を複数の測定点で反射させることによって取得される測定点と測距部との間の距離を、測定距離として、測定点に対応付けて記憶部に記憶し、加工用レーザ光をオブジェクトの印字パターンに基づいて加工対象物の加工面上で走査させる際に、オブジェクトの印字パターン、測定点、及び測定距離に基づいて、加工用レーザ光の焦点位置を補正し、複数の測定点は、加工用レーザ光がオブジェクトの印字パターンに基づいて加工対象物の加工面上に照射される照射位置にあり、制御部は、複数の測定点のうち、加工対象物の加工面上で隣り合う2つの測定点における測定距離の差が第1基準値を超える場合には、隣り合う2つの測定点に挟まれた間の中央付近において、隣り合う2つの測定点を結ぶ直線と照射位置とが重なる位置に測定点を追加することを特徴とするレーザマーカを開示する。 In the present specification, a laser light source that emits a processing laser beam for printing an object on the processing surface of a processing object and a distance measuring laser that emits a distance measuring laser beam and is reflected by the distance measuring object. By receiving light, a distance measuring unit that measures the distance to the object to be measured, a laser beam for processing, and a laser beam for distance measurement are irradiated onto the processed surface of the object to be processed and scanned. It is equipped with a scanning unit, a variable focus optical system that moves and corrects the focal position of the laser beam for processing, a storage unit that stores the print pattern of the object, and a control unit. Based on this, multiple measurement points are set on the machined surface of the object to be machined, and the distance between the measurement point and the distance measuring part obtained by reflecting the distance measuring laser beam at the multiple measuring points is measured. As a distance, it is stored in the storage unit in association with the measurement point, and when the laser beam for processing is scanned on the processing surface of the object to be processed based on the print pattern of the object, the print pattern, measurement point, and measurement of the object are performed. The focal position of the machining laser beam is corrected based on the distance, and the multiple measurement points are at the irradiation positions where the machining laser beam is applied onto the machined surface of the machined object based on the print pattern of the object. The control unit is sandwiched between two adjacent measurement points when the difference in measurement distance between two adjacent measurement points on the machined surface of the object to be machined exceeds the first reference value among a plurality of measurement points. Disclosed is a laser marker characterized in that a measurement point is added at a position where a straight line connecting two adjacent measurement points and an irradiation position overlap in the vicinity of the center of the space.

本開示によれば、レーザマーカは、加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するに際し、オブジェクトの印字パターンに基づいて測定された距離を使用して、加工用レーザ光の焦点位置を補正することによって、加工用レーザ光による印字精度の向上を図ることが可能である。 According to the present disclosure, the laser marker corrects the focal position of the laser beam for machining by using the distance measured based on the print pattern of the object when printing the object on the machined surface of the object to be machined. Therefore, it is possible to improve the printing accuracy by the laser beam for processing.

本実施形態のレーザマーカの概略構成が表された図である。It is a figure which showed the schematic structure of the laser marker of this embodiment. 同レーザマーカの電気的構成が表されたブロック図である。It is a block diagram showing the electrical structure of the laser marker. 同レーザマーカの概略構成が表された図である。It is a figure which showed the schematic structure of the laser marker. fθレンズと加工対象物の加工面との間が表された図である。It is a figure showing between the fθ lens and the machined surface of a machined object. 第1データテーブルが表された図である。It is a figure which represented the 1st data table. 第2データテーブルが表された図である。It is the figure which represented the 2nd data table. fθレンズと加工対象物の加工面との間が表された図である。It is a figure showing between the fθ lens and the machined surface of a machined object. 加工対象物の加工面上における測定点の設定例が表された図である。It is a figure which showed the setting example of the measurement point on the machined surface of the machined object. 加工対象物の加工面上における測定点の設定例が表された図である。It is a figure which showed the setting example of the measurement point on the machined surface of the machined object. 同レーザマーカが実行する各処理が表されたフローチャートである。It is a flowchart showing each process performed by the laser marker.

以下、本開示のレーザマーカについて、具体化した実施形態に基づき、図面を参照しつつ説明する。以下の説明に用いる図1乃至図3では、基本的構成の一部が省略されて描かれており、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。尚、以下の説明において、上下方向は、図1、図3、図4、及び図7に示された通りである。 Hereinafter, the laser marker of the present disclosure will be described with reference to the drawings based on the embodied embodiment. In FIGS. 1 to 3 used in the following description, a part of the basic configuration is omitted, and the dimensional ratio and the like of each drawn part are not always accurate. In the following description, the vertical direction is as shown in FIGS. 1, 3, 4, and 7.

[1.レーザマーカの概略構成]
先ず、図1及び図2に基づいて、本実施形態のレーザマーカ1の概略構成について説明する。本実施形態のレーザマーカ1は、印字情報作成部2及びレーザ加工部3で構成されている。印字情報作成部2は、パーソナルコンピュータ等で構成されている。
[1. Schematic configuration of laser marker]
First, a schematic configuration of the laser marker 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The laser marker 1 of this embodiment is composed of a print information creating unit 2 and a laser processing unit 3. The print information creating unit 2 is composed of a personal computer or the like.

レーザ加工部3は、レーザ光Pを加工対象物7の加工面8上で2次元走査してマーキング(印字)加工を行うものである。レーザ加工部3は、レーザコントローラ6を備えている。 The laser processing unit 3 performs marking (printing) processing by two-dimensionally scanning the laser beam P on the processing surface 8 of the processing object 7. The laser processing unit 3 includes a laser controller 6.

レーザコントローラ6は、コンピュータで構成され、印字情報作成部2と双方向通信可能に接続されている。レーザコントローラ6は、印字情報作成部2から送信された印字情報、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工部3を駆動制御する。 The laser controller 6 is composed of a computer and is connected to the print information creating unit 2 so as to be capable of bidirectional communication. The laser controller 6 drives and controls the laser processing unit 3 based on the print information, control parameters, various instruction information, and the like transmitted from the print information creation unit 2.

レーザ加工部3の概略構成について説明する。レーザ加工部3は、レーザ発振ユニット12、ガイド光部15、第1ダイクロイックミラー101、光学系70、TOF(Time of Flight)センサ103、第2ダイクロイックミラー105、ガルバノスキャナ18、及びfθレンズ19等を備えており、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。 The schematic configuration of the laser processing unit 3 will be described. The laser processing unit 3 includes a laser oscillation unit 12, a guide light unit 15, a first dichroic mirror 101, an optical system 70, a TOF (Time of Flight) sensor 103, a second dichroic mirror 105, a galvano scanner 18, an fθ lens 19, and the like. It is covered with a housing cover having a substantially rectangular shape (not shown).

レーザ発振ユニット12は、レーザ発振器21等で構成されている。レーザ発振器21は、CO2レーザ、YAGレーザ等で構成されており、レーザ光Pを出射する。尚、レーザ光Pの光径は、不図示のビームエキスパンダで調整(例えば、拡大)される。 The laser oscillation unit 12 is composed of a laser oscillator 21 and the like. The laser oscillator 21 is composed of a CO2 laser, a YAG laser, or the like, and emits a laser beam P. The light diameter of the laser beam P is adjusted (for example, enlarged) by a beam expander (not shown).

ガイド光部15は、可視半導体レーザ28等で構成されている。可視半導体レーザ28は、可視可干渉光である可視レーザ光Q、例えば、赤色レーザ光を出射する。尚、可視レーザ光Qは、不図示のレンズ群で平行光にされ、例えば、レーザ光Pでマーキング(印字)加工すべき印字パターンの像又はその像を取り囲んだ矩形の像を加工対象物7の加工面8に対して投影するものである。 The guide light unit 15 is composed of a visible semiconductor laser 28 or the like. The visible semiconductor laser 28 emits a visible laser beam Q, which is visible interference light, for example, a red laser beam. The visible laser beam Q is made into parallel light by a lens group (not shown), and for example, an image of a print pattern to be marked (printed) by the laser beam P or a rectangular image surrounding the image is processed as an object 7. It is projected onto the machined surface 8 of.

可視レーザ光Qの波長は、レーザ光Pの波長とは異なる。本実施形態では、例えば、レーザ光Pの波長は1064nmであり、可視レーザ光Qの波長は、650nmである。 The wavelength of the visible laser light Q is different from the wavelength of the laser light P. In the present embodiment, for example, the wavelength of the laser beam P is 1064 nm, and the wavelength of the visible laser beam Q is 650 nm.

第1ダイクロイックミラー101では、入射されたレーザ光Pのほぼ全部が透過する。また、第1ダイクロイックミラー101では、レーザ光Pが透過する略中央位置にて、可視レーザ光Qが45度の入射角で入射され、45度の反射角でレーザ光Pの光路上に反射される。第1ダイクロイックミラー101の反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、第1ダイクロイックミラー101は、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理がなされており、可視レーザ光Qの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光をほとんど(99%)透過するように構成されている。 In the first dichroic mirror 101, almost all of the incident laser beam P is transmitted. Further, in the first dichroic mirror 101, the visible laser light Q is incident at an incident angle of 45 degrees at a substantially central position through which the laser light P is transmitted, and is reflected on the optical path of the laser light P at a reflection angle of 45 degrees. Ru. The reflectance of the first dichroic mirror 101 has a wavelength dependence. Specifically, the first dichroic mirror 101 is surface-treated with a multilayer film structure of a dielectric layer and a metal layer, has a high reflectance with respect to the wavelength of visible laser light Q, and other than that. It is configured to transmit most (99%) of the wavelength of light.

尚、図1の一点鎖線は、レーザ光Pと可視レーザ光Qの光軸10を示している。また、光軸10の方向は、レーザ光Pと可視レーザ光Qの経路方向を示している。 The alternate long and short dash line in FIG. 1 indicates the optical axis 10 of the laser beam P and the visible laser beam Q. Further, the direction of the optical axis 10 indicates the path direction of the laser beam P and the visible laser beam Q.

光学系70は、第1レンズ72、第2レンズ74、及び移動機構76を備えている。光学系70では、第1ダイクロイックミラー101を経たレーザ光Pと可視レーザ光Qが、第1レンズ72に入射し通過する。その際、第1レンズ72によって、レーザ光Pと可視レーザ光Qの各光径が縮小される。また、第1レンズ72を通過したレーザ光Pと可視レーザ光Qは、第2レンズ74に入射し通過する。その際、第2レンズ74によって、レーザ光Pと可視レーザ光Qが平行光にされる。移動機構76は、光学系モータ80と、光学系モータ80の回転運動を直線運動に変換するラック・アンド・ピニオン(不図示)等を備えており、光学系モータ80の回転制御によって、第2レンズ74をレーザ光Pと可視レーザ光Qの経路方向に移動させる。 The optical system 70 includes a first lens 72, a second lens 74, and a moving mechanism 76. In the optical system 70, the laser beam P and the visible laser beam Q that have passed through the first dichroic mirror 101 enter the first lens 72 and pass therethrough. At that time, the light diameters of the laser beam P and the visible laser beam Q are reduced by the first lens 72. Further, the laser beam P and the visible laser beam Q that have passed through the first lens 72 enter the second lens 74 and pass therethrough. At that time, the laser beam P and the visible laser beam Q are made into parallel light by the second lens 74. The moving mechanism 76 includes an optical system motor 80, a rack and pinion (not shown) that converts the rotational motion of the optical system motor 80 into linear motion, and the like, and is second by controlling the rotation of the optical system motor 80. The lens 74 is moved in the path direction of the laser light P and the visible laser light Q.

尚、移動機構76は、第2レンズ74に代えて第1レンズ72を移動させる構成であってもよいし、第1レンズ72と第2レンズ74との間の距離が変わるように第1レンズ72と第2レンズ74の双方を移動させる構成であってもよい。 The moving mechanism 76 may be configured to move the first lens 72 instead of the second lens 74, or the first lens so that the distance between the first lens 72 and the second lens 74 changes. It may be configured to move both the 72 and the second lens 74.

TOFセンサ103は、出射した測距用レーザ光が戻ってくるまでの時間を計測し、その計測時間を距離に換算するTOF方式のセンサである。第2ダイクロイックミラー105では、入射されたレーザ光P及び可視レーザ光Qのほぼ全部が透過する。尚、TOFセンサ103及び第2ダイクロイックミラー105の詳細な説明については、後述する。 The TOF sensor 103 is a TOF type sensor that measures the time until the emitted ranging laser beam returns and converts the measured time into a distance. In the second dichroic mirror 105, almost all of the incident laser light P and visible laser light Q are transmitted. A detailed description of the TOF sensor 103 and the second dichroic mirror 105 will be described later.

ガルバノスキャナ18は、第2ダイクロイックミラー105を経たレーザ光Pと可視レーザ光Qとを2次元走査するものである。ガルバノスキャナ18では、ガルバノX軸モータ31とガルバノY軸モータ32とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラー18X、18Yが内側で互いに対向している。そして、各モータ31、32の回転制御で、各走査ミラー18X、18Yを回転させることによって、レーザ光Pと可視レーザ光Qとを2次元走査する。この2次元走査方向は、X方向とY方向である。 The galvano scanner 18 two-dimensionally scans the laser beam P and the visible laser beam Q that have passed through the second dichroic mirror 105. In the galvano scanner 18, the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 are attached so that their respective motor axes are orthogonal to each other, and the scanning mirrors 18X and 18Y attached to the tip of each motor axis are inside. They are facing each other. Then, the laser light P and the visible laser light Q are two-dimensionally scanned by rotating the scanning mirrors 18X and 18Y under the rotation control of the motors 31 and 32. The two-dimensional scanning directions are the X direction and the Y direction.

fθレンズ19は、ガルバノスキャナ18によって2次元走査されたレーザ光Pと可視レーザ光Qとを加工対象物7の加工面8上に集光するものである。従って、レーザ光Pと可視レーザ光Qは、各モータ31、32の回転制御によって、加工対象物7の加工面8上でX方向とY方向に2次元走査される。 The fθ lens 19 collects the laser beam P and the visible laser beam Q two-dimensionally scanned by the galvano scanner 18 on the processing surface 8 of the processing object 7. Therefore, the laser light P and the visible laser light Q are two-dimensionally scanned in the X direction and the Y direction on the machined surface 8 of the machined object 7 by the rotation control of the motors 31 and 32, respectively.

次に、レーザマーカ1を構成する印字情報作成部2とレーザ加工部3の回路構成について図2に基づいて説明する。先ず、レーザ加工部3の回路構成について説明する。 Next, the circuit configurations of the print information creating unit 2 and the laser processing unit 3 constituting the laser marker 1 will be described with reference to FIG. First, the circuit configuration of the laser processing unit 3 will be described.

図2に表されたように、レーザ加工部3は、レーザコントローラ6、ガルバノコントローラ35、ガルバノドライバ36、レーザドライバ37、半導体レーザドライバ38、光学系ドライバ78、及びTOFセンサ103等から構成されている。レーザコントローラ6は、レーザ加工部3の全体を制御する。レーザコントローラ6には、ガルバノコントローラ35、レーザドライバ37、半導体レーザドライバ38、光学系ドライバ78、及びTOFセンサ103等が電気的に接続されている。また、レーザコントローラ6には、外部の印字情報作成部2が双方向通信可能に接続されており、印字情報作成部2から送信された各情報(例えば、印字情報、レーザ加工部3に対する制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等)を受信可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the laser processing unit 3 includes a laser controller 6, a galvano controller 35, a galvano driver 36, a laser driver 37, a semiconductor laser driver 38, an optical system driver 78, a TOF sensor 103, and the like. There is. The laser controller 6 controls the entire laser processing unit 3. A galvano controller 35, a laser driver 37, a semiconductor laser driver 38, an optical system driver 78, a TOF sensor 103, and the like are electrically connected to the laser controller 6. Further, an external print information creation unit 2 is connected to the laser controller 6 so as to be capable of bidirectional communication, and each information transmitted from the print information creation unit 2 (for example, print information and control parameters for the laser processing unit 3) is connected. , Various instruction information from the user, etc.) can be received.

レーザコントローラ6は、CPU41、RAM42、及びROM43等を備えている。CPU41は、レーザ加工部3の全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。CPU41、RAM42、及びROM43は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。 The laser controller 6 includes a CPU 41, a RAM 42, a ROM 43, and the like. The CPU 41 is an arithmetic unit and a control device that controls the entire laser processing unit 3. The CPU 41, RAM 42, and ROM 43 are connected to each other by a bus line (not shown), and data is exchanged with each other.

RAM42は、CPU41により演算された各種の演算結果や印字パターンの(XY座標)データ等を一時的に記憶させておくためのものである。 The RAM 42 is for temporarily storing various calculation results calculated by the CPU 41, (XY coordinates) data of the print pattern, and the like.

ROM43は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、例えば、印字情報作成部2から送信された印字情報に基づいて印字パターンのXY座標データを算出してRAM42に記憶するプログラムが記憶されている。尚、各種プログラムには、上述したプログラムに加えて、例えば、印字情報作成部2から入力された印字情報に対応する印字パターンの太さ、深さ及び本数、レーザ発振器21のレーザ出力、レーザ光Pのレーザパルス幅、ガルバノスキャナ18によるレーザ光Pを走査する速度等を示す各種制御パラメータをRAM42に記憶するプログラム等がある。更に、ROM43には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。 The ROM 43 stores various programs. For example, a program that calculates XY coordinate data of a print pattern based on the print information transmitted from the print information creation unit 2 and stores it in the RAM 42 is stored. There is. In addition to the above-mentioned programs, various programs include, for example, the thickness, depth and number of print patterns corresponding to the print information input from the print information creation unit 2, the laser output of the laser oscillator 21, and the laser light. There is a program that stores various control parameters indicating the laser pulse width of P, the speed at which the laser beam P is scanned by the galvano scanner 18, and the like in the RAM 42. Further, the ROM 43 stores data such as a start point, an end point, a focal point, and a curvature of the font of each character composed of a straight line and an elliptical arc for each type of font.

CPU41は、ROM43に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行う。 The CPU 41 performs various operations and controls based on various programs stored in the ROM 43.

CPU41は、印字情報作成部2から入力された印字情報に基づいて算出した印字パターンのXY座標データ、及びガルバノスキャナ18によるレーザ光Pを走査する速度等を示すガルバノ走査速度情報等を、ガルバノコントローラ35に出力する。また、CPU41は、印字情報作成部2から入力された印字情報に基づいて設定したレーザ発振器21のレーザ出力、及びレーザ光Pのレーザパルス幅等を示すレーザ駆動情報を、レーザドライバ37に出力する。 The CPU 41 uses the galvano controller to obtain XY coordinate data of the print pattern calculated based on the print information input from the print information creation unit 2, galvano scanning speed information indicating the speed at which the laser beam P is scanned by the galvano scanner 18, and the like. Output to 35. Further, the CPU 41 outputs to the laser driver 37 the laser output of the laser oscillator 21 set based on the print information input from the print information creation unit 2, and the laser drive information indicating the laser pulse width of the laser beam P and the like. ..

CPU41は、可視半導体レーザ28の点灯開始を指示するオン信号又は消灯を指示するオフ信号を半導体レーザドライバ38に出力する。 The CPU 41 outputs an on signal instructing the start of lighting of the visible semiconductor laser 28 or an off signal instructing the extinguishing of the visible semiconductor laser 28 to the semiconductor laser driver 38.

ガルバノコントローラ35は、レーザコントローラ6から入力された各情報(例えば、印字パターンのXY座標データ、ガルバノ走査速度情報等)に基づいて、ガルバノX軸モータ31とガルバノY軸モータ32の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度及び回転速度を示すモータ駆動情報をガルバノドライバ36に出力する。ガルバノドライバ36は、ガルバノコントローラ35から入力されたモータ駆動情報に基づいて、ガルバノX軸モータ31とガルバノY軸モータ32を駆動制御して、レーザ光Pと可視レーザ光Qを2次元走査する。 The galvano controller 35 drives and rotates the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 based on the information input from the laser controller 6 (for example, XY coordinate data of the print pattern, galvano scanning speed information, etc.). The speed and the like are calculated, and the motor drive information indicating the drive angle and the rotation speed is output to the galvano driver 36. The galvano driver 36 drives and controls the galvano X-axis motor 31 and the galvano Y-axis motor 32 based on the motor drive information input from the galvano controller 35, and scans the laser beam P and the visible laser beam Q in two dimensions.

レーザドライバ37は、レーザコントローラ6から入力されたレーザ発振器21のレーザ出力、及びレーザ光Pのレーザパルス幅等を示すレーザ駆動情報等に基づいて、レーザ発振器21を駆動させる。半導体レーザドライバ38は、レーザコントローラ6から入力されたオン信号又はオフ信号に基づいて、可視半導体レーザ28を点灯駆動又は、消灯させる。 The laser driver 37 drives the laser oscillator 21 based on the laser output of the laser oscillator 21 input from the laser controller 6, the laser drive information indicating the laser pulse width of the laser beam P, and the like. The semiconductor laser driver 38 turns on or turns off the visible semiconductor laser 28 based on the on signal or off signal input from the laser controller 6.

光学系ドライバ78は、レーザコントローラ6から入力された情報(例えば、後述する指令値等)に基づいて、光学系モータ80を駆動制御して、第2レンズ74を移動させる。 The optical system driver 78 drives and controls the optical system motor 80 based on the information input from the laser controller 6 (for example, a command value described later) to move the second lens 74.

次に、印字情報作成部2の回路構成について説明する。印字情報作成部2は、制御部51、入力操作部55、液晶ディスプレイ(LCD)56、及びCD-ROMドライブ58等を備えている。制御部51には、不図示の入出力インターフェースを介して、入力操作部55、液晶ディスプレイ56、及びCD-ROMドライブ58等が接続されている。 Next, the circuit configuration of the print information creating unit 2 will be described. The print information creation unit 2 includes a control unit 51, an input operation unit 55, a liquid crystal display (LCD) 56, a CD-ROM drive 58, and the like. An input operation unit 55, a liquid crystal display 56, a CD-ROM drive 58, and the like are connected to the control unit 51 via an input / output interface (not shown).

入力操作部55は、不図示のマウス及びキーボード等から構成されており、例えば、各種指示情報をユーザが入力する際に使用される。 The input operation unit 55 is composed of a mouse, a keyboard, and the like (not shown), and is used, for example, when the user inputs various instruction information.

CD-ROMドライブ58は、各種データ、及び各種アプリケーションソフトウェア等をCD-ROM57から読み込むものである。 The CD-ROM drive 58 reads various data, various application software, and the like from the CD-ROM 57.

制御部51は、印字情報作成部2の全体を制御するものであって、CPU61、RAM62、ROM63、及びハードディスクドライブ(以下、「HDD」という。)66等を備えている。CPU61は、印字情報作成部2の全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。CPU61、RAM62、及びROM63は、不図示のバス線により相互に接続されており、相互にデータのやり取りが行われる。更に、CPU61とHDD66とは、不図示の入出力インターフェースを介して接続されており、相互にデータのやり取りが行われる。 The control unit 51 controls the entire print information creation unit 2, and includes a CPU 61, a RAM 62, a ROM 63, a hard disk drive (hereinafter referred to as “HDD”) 66, and the like. The CPU 61 is an arithmetic unit and a control device that controls the entire print information creation unit 2. The CPU 61, RAM 62, and ROM 63 are connected to each other by a bus line (not shown), and data is exchanged with each other. Further, the CPU 61 and the HDD 66 are connected to each other via an input / output interface (not shown), and data is exchanged with each other.

RAM62は、CPU61により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ROM63は、各種のプログラム等を記憶させておくものである。 The RAM 62 is for temporarily storing various calculation results and the like calculated by the CPU 61. The ROM 63 stores various programs and the like.

HDD66には、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、及び各種データファイル等が記憶される。 The HDD 66 stores various application software programs, various data files, and the like.

[2.レーザ光の焦点位置及びその補正]
次に、レーザ光Pの焦点位置及びその補正について説明する。
[2. Laser light focal position and its correction]
Next, the focal position of the laser beam P and its correction will be described.

図1に表されたように、レーザ光Pは、レーザ発振ユニット12から出射される。その出射されたレーザ光Pは、第1ダイクロイックミラー101を透過する。その透過したレーザ光Pは、光学系70内の第1レンズ72及び第2レンズ74を通過する。その通過したレーザ光Pは、第2ダイクロイックミラー105を透過する。その透過したレーザ光Pは、ガルバノスキャナ18の走査ミラー18X、18Yで2次元走査される。その2次元走査されたレーザ光Pは、fθレンズ19に入射する。その入射したレーザ光Pは、fθレンズ19で集光され、fθレンズ19から出射する。その出射されたレーザ光Pは、加工対象物7の加工面8を照射する。 As shown in FIG. 1, the laser beam P is emitted from the laser oscillation unit 12. The emitted laser beam P passes through the first dichroic mirror 101. The transmitted laser beam P passes through the first lens 72 and the second lens 74 in the optical system 70. The passed laser beam P passes through the second dichroic mirror 105. The transmitted laser beam P is two-dimensionally scanned by the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18. The two-dimensionally scanned laser beam P is incident on the fθ lens 19. The incident laser beam P is focused by the fθ lens 19 and emitted from the fθ lens 19. The emitted laser beam P irradiates the machined surface 8 of the machined object 7.

以下、加工対象物7の加工面8上においてレーザ光Pが照射されるべき位置を、「照射予定点」と表記する。 Hereinafter, the position where the laser beam P should be irradiated on the machined surface 8 of the machined object 7 is referred to as a “scheduled irradiation point”.

加工対象物7の加工面8が平面であれば、レーザ光Pは、加工対象物7の加工面8上のどの位置にガルバノスキャナ18で2次元走査されても、fθレンズ19によって、加工対象物7の加工面8上に集光される。しかしながら、図1に表されたように、加工対象物7の加工面8が平面であっても傾斜していると、fθレンズ19の位置に関連した基準位置から照射予定点までの距離が、加工対象物7の加工面8上の位置によって異なる。そのため、加工対象物7の加工面8上の位置によっては、その位置から上下方向へずれた位置でレーザ光Pが集光される。そこで、本実施形態のレーザマーカ1は、レーザ光Pの焦点位置を、光学系70で上下方向へ移動させることによって、加工対象物7の加工面8上にあるように補正する。この点は、加工対象物7の加工面8が段差状であっても、同様である。 If the machined surface 8 of the machined object 7 is a flat surface, the laser beam P is two-dimensionally scanned by the galvano scanner 18 at any position on the machined surface 8 of the machined object 7 by the fθ lens 19. The light is collected on the machined surface 8 of the object 7. However, as shown in FIG. 1, when the machined surface 8 of the object to be machined 7 is inclined even if it is flat, the distance from the reference position related to the position of the fθ lens 19 to the planned irradiation point becomes large. It depends on the position of the object to be machined 7 on the machined surface 8. Therefore, depending on the position of the object to be machined 7 on the machined surface 8, the laser beam P is focused at a position shifted in the vertical direction from that position. Therefore, the laser marker 1 of the present embodiment corrects the focal position of the laser beam P so that it is on the machined surface 8 of the object to be machined 7 by moving it in the vertical direction by the optical system 70. This point is the same even if the machined surface 8 of the object to be machined 7 has a stepped shape.

図1では、レーザ光Pがfθレンズ19に対して垂直に入射する場合(以下、「垂直入射の場合」という。)には、光学系70において、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が第2距離A2に調整される。これにより、レーザ光Pの第2焦点位置F2が、加工対象物7の加工面8上に置かれる。 In FIG. 1, when the laser beam P is vertically incident on the fθ lens 19 (hereinafter, referred to as “vertically incident”), the first lens 72 to the second lens 74 in the optical system 70. The distance is adjusted to the second distance A2. As a result, the second focal position F2 of the laser beam P is placed on the machined surface 8 of the machined object 7.

一方、fθレンズ19の位置に関連した基準位置から照射予定点までの距離が垂直入射の場合と比べて長いときは、光学系70において、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が、第2距離A2よりも長くなるように調整される。これにより、レーザ光Pの焦点位置が、下方向へ移動して、加工対象物7の加工面8上に置かれるように補正される。図1では、光学系70において、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が、第2距離A2から、その第2距離A2よりも長い第1距離A1に調整される。これにより、レーザ光Pの焦点位置が、第2焦点位置F2から、その第2焦点位置F2よりも下方向にある第1焦点位置F1に移動して、加工対象物7の加工面8上に置かれるように補正される。 On the other hand, when the distance from the reference position related to the position of the fθ lens 19 to the scheduled irradiation point is longer than that in the case of vertical incident, the distance from the first lens 72 to the second lens 74 in the optical system 70 is increased. It is adjusted to be longer than the second distance A2. As a result, the focal position of the laser beam P is corrected so as to move downward and be placed on the machined surface 8 of the machined object 7. In FIG. 1, in the optical system 70, the distance from the first lens 72 to the second lens 74 is adjusted from the second distance A2 to the first distance A1 which is longer than the second distance A2. As a result, the focal position of the laser beam P moves from the second focal position F2 to the first focal position F1 below the second focal position F2, and is placed on the machined surface 8 of the object 7 to be machined. Corrected to be placed.

これに対して、fθレンズ19の位置に関連した基準位置から照射予定点までの距離が垂直入射の場合と比べて短いときは、光学系70において、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が、第2距離A2よりも短くなるように調整される。これにより、レーザ光Pの焦点位置が、上方向へ移動して、加工対象物7の加工面8上に置かれるように補正される。図1では、光学系70において、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が、第2距離A2から、その第2距離A2よりも短い第3距離A3に調整される。これにより、レーザ光Pの焦点位置が、第2焦点位置F2から、その第2焦点位置F2よりも上方向にある第3焦点位置F3に移動して、加工対象物7の加工面8上に置かれるように補正される。 On the other hand, when the distance from the reference position related to the position of the fθ lens 19 to the planned irradiation point is shorter than that in the case of vertical incident, in the optical system 70, from the first lens 72 to the second lens 74. The distance is adjusted to be shorter than the second distance A2. As a result, the focal position of the laser beam P is corrected so as to move upward and be placed on the machined surface 8 of the machined object 7. In FIG. 1, in the optical system 70, the distance from the first lens 72 to the second lens 74 is adjusted from the second distance A2 to the third distance A3, which is shorter than the second distance A2. As a result, the focal position of the laser beam P moves from the second focal position F2 to the third focal position F3, which is upward from the second focal position F2, and is placed on the machined surface 8 of the object 7 to be machined. Corrected to be placed.

以下、第1焦点位置F1、第2焦点位置F2、及び第3焦点位置F3を区別せず、レーザ光Pの焦点位置を総称して説明する場合には、「焦点位置F」と表記する。 Hereinafter, when the focal position of the laser beam P is generically described without distinguishing between the first focal position F1, the second focal position F2, and the third focal position F3, it is referred to as “focal position F”.

更に、本実施形態のレーザマーカ1は、そのような補正を行うために、TOFセンサ103と照射予定点との間の距離を、TOFセンサ103で測定する。 Further, the laser marker 1 of the present embodiment measures the distance between the TOF sensor 103 and the planned irradiation point by the TOF sensor 103 in order to make such a correction.

図3に表されたように、TOFセンサ103では、測距用レーザ光Rが第2ダイクロイックミラー105へ向けて出射される。第2ダイクロイックミラー105では、測距用レーザ光Rが45度の入射角で入射され、45度の反射角でレーザ光Pの光路上に反射される。その際、測距用レーザ光Rの光軸は、レーザ光Pの光軸10と一致するが、平行であってもよい。第2ダイクロイックミラー105の反射率は、第1ダイクロイックミラー101と同様にして、波長依存性を持っている。具体的には、第2ダイクロイックミラー105は、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理がなされており、測距用レーザ光Rの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光をほとんど(99%)透過するように構成されている。 As shown in FIG. 3, in the TOF sensor 103, the range-finding laser beam R is emitted toward the second dichroic mirror 105. In the second dichroic mirror 105, the range-finding laser beam R is incident at an incident angle of 45 degrees and reflected on the optical path of the laser beam P at a reflection angle of 45 degrees. At that time, the optical axis of the range-finding laser beam R coincides with the optical axis 10 of the laser beam P, but may be parallel to each other. The reflectance of the second dichroic mirror 105 has a wavelength dependence in the same manner as that of the first dichroic mirror 101. Specifically, the second dichroic mirror 105 is surface-treated with a multilayer film structure of a dielectric layer and a metal layer, and has a high reflectance with respect to the wavelength of the range-finding laser beam R. It is configured to transmit most (99%) of light of wavelengths other than.

第2ダイクロイックミラー105で反射された測距用レーザ光Rは、ガルバノスキャナ18の走査ミラー18X、18Yに入射される。その入射された測距用レーザ光Rは、ガルバノスキャナ18の走査ミラー18X、18Yで反射され、fθレンズ19に入射する。その入射した測距用レーザ光Rは、fθレンズ19で集光され、fθレンズ19から出射する。その出射された測距用レーザ光Rは、加工対象物7の加工面8に入射する。その入射された測距用レーザ光Rは、加工対象物7の加工面8で反射し、上述した経路を反対方向へ辿って、TOFセンサ103で受光される。 The range-finding laser beam R reflected by the second dichroic mirror 105 is incident on the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18. The incident laser beam R for distance measurement is reflected by the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18, and is incident on the fθ lens 19. The incident range-finding laser beam R is focused by the fθ lens 19 and emitted from the fθ lens 19. The emitted distance-finding laser beam R is incident on the machined surface 8 of the machined object 7. The incident laser beam R for distance measurement is reflected by the machined surface 8 of the object to be machined 7, follows the above-mentioned path in the opposite direction, and is received by the TOF sensor 103.

以下、加工対象物7の加工面8上において測距用レーザ光Rが反射した位置を、「反射点」と表記する。 Hereinafter, the position where the distance measuring laser beam R is reflected on the machined surface 8 of the machined object 7 is referred to as a “reflection point”.

TOFセンサ103では、測距用レーザ光Rが出射されてから受光されるまでの時間が計測され、その計測時間が距離に換算される。その換算距離は、TOFセンサ103と反射点との間を往復する距離である。従って、その換算距離が半分にされることによって、TOFセンサ103と反射点との間の距離が、TOFセンサ103によって測定される。更に、TOFセンサ103から測距用レーザ光Rを出射させる際に、その反射点をガルバノスキャナ18の2次元走査で照射予定点に一致させれば、TOFセンサ103と照射予定点との間の距離が、TOFセンサ103によって測定される。 In the TOF sensor 103, the time from the emission of the distance measuring laser beam R to the reception of light is measured, and the measured time is converted into the distance. The converted distance is a reciprocating distance between the TOF sensor 103 and the reflection point. Therefore, the distance between the TOF sensor 103 and the reflection point is measured by the TOF sensor 103 by halving the converted distance. Further, when the distance measuring laser beam R is emitted from the TOF sensor 103, if the reflection point is matched with the planned irradiation point by the two-dimensional scanning of the galvano scanner 18, the distance between the TOF sensor 103 and the planned irradiation point is reached. The distance is measured by the TOF sensor 103.

図3では、図1の各焦点位置F1,F2,F3に対応する反射点(照射予定点)を、第1測定点MP1、第2測定点MP2、及び第3測定点MP3で表している。 In FIG. 3, the reflection points (planned irradiation points) corresponding to the focal positions F1, F2, and F3 in FIG. 1 are represented by the first measurement point MP1, the second measurement point MP2, and the third measurement point MP3.

以下、第1測定点MP1、第2測定点MP2、及び第3測定点MP3を区別せず、TOFセンサ103によって距離が測定される位置を総称して説明する場合には、「測定点MP」又は「複数の測定点MP」と表記する。 Hereinafter, when the positions where the distance is measured by the TOF sensor 103 are generically described without distinguishing between the first measurement point MP1, the second measurement point MP2, and the third measurement point MP3, "measurement point MP" is used. Or, it is expressed as "multiple measurement points MP".

従って、図3において、TOFセンサ103によって測定される、TOFセンサ103と照射予定点との間の距離とは、TOFセンサ103と測定点MPとの間の距離を意味する。 Therefore, in FIG. 3, the distance between the TOF sensor 103 and the planned irradiation point measured by the TOF sensor 103 means the distance between the TOF sensor 103 and the measurement point MP.

更に、本実施形態のレーザマーカ1では、TOFセンサ103と測定点MPとの間の距離から、fθレンズ19の位置に関連した基準位置と測定点MPとの間の距離が算出される。図4に表された具体例では、fθレンズ19の位置に関連した基準位置と測定点MPとの間の距離として、fθレンズ19の下面から測定点MPまでの距離(所謂ワーキングディスタンスであり、以下、「fθレンズ19から測定点MPまでの距離」という。)が示されている。尚、fθレンズ19の位置に関連した基準位置には、上記のfθレンズ19の下面の他に、例えば、fθレンズ19の上面、又はfθレンズ19の上下方向の中央等がある。以下では、fθレンズ19から測定点MPまでの距離の算出について、図4を参照しながら説明する。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, the distance between the reference position related to the position of the fθ lens 19 and the measurement point MP is calculated from the distance between the TOF sensor 103 and the measurement point MP. In the specific example shown in FIG. 4, the distance from the lower surface of the fθ lens 19 to the measurement point MP (so-called working distance) is defined as the distance between the reference position related to the position of the fθ lens 19 and the measurement point MP. Hereinafter, "distance from fθ lens 19 to measurement point MP") is shown. In addition to the lower surface of the fθ lens 19, the reference position related to the position of the fθ lens 19 includes, for example, the upper surface of the fθ lens 19 or the center of the fθ lens 19 in the vertical direction. Hereinafter, the calculation of the distance from the fθ lens 19 to the measurement point MP will be described with reference to FIG.

図4に表されたように、fθレンズ19と第2測定点MP2との間では、測距用レーザ光Rの通過方向がfθレンズ19の垂直方向と一致する。そのため、TOFセンサ103で測定された、TOFセンサ103と第2測定点MP2との間の距離(以下、「第2測定距離V2」という。)のうち、fθレンズ19と第2測定点MP2との間に相当する部分は、fθレンズ19から第2測定点MP2までの距離と同じである。そこで、fθレンズ19から第2測定点MP2までの距離は、TOFセンサ103からfθレンズ19までの距離等に基づいて、第2測定距離V2から求められる。尚、TOFセンサ103からfθレンズ19までの距離は、設計上求められる既知の値である。以下、そのように求められた距離(fθレンズ19から第2測定点MP2までの距離)を、「第2算出距離L2」と表記する。 As shown in FIG. 4, between the fθ lens 19 and the second measurement point MP2, the passing direction of the distance measuring laser beam R coincides with the vertical direction of the fθ lens 19. Therefore, among the distances between the TOF sensor 103 and the second measurement point MP2 (hereinafter referred to as “second measurement distance V2”) measured by the TOF sensor 103, the fθ lens 19 and the second measurement point MP2 The portion corresponding to between is the same as the distance from the fθ lens 19 to the second measurement point MP2. Therefore, the distance from the fθ lens 19 to the second measurement point MP2 is obtained from the second measurement distance V2 based on the distance from the TOF sensor 103 to the fθ lens 19 and the like. The distance from the TOF sensor 103 to the fθ lens 19 is a known value required by design. Hereinafter, the distance obtained in this way (distance from the fθ lens 19 to the second measurement point MP2) is referred to as a “second calculated distance L2”.

尚、図4では、第2測定距離V2のうち、fθレンズ19と第2測定点MP2との間に相当する部分が示されている。この点は、後述する第1測定距離V1及び第3測定距離V3についても、同様である。 Note that FIG. 4 shows a portion of the second measurement distance V2 corresponding to the distance between the fθ lens 19 and the second measurement point MP2. This point is the same for the first measurement distance V1 and the third measurement distance V3, which will be described later.

これに対して、fθレンズ19と第1測定点MP1との間では、測距用レーザ光Rの通過方向がfθレンズ19の垂直方向と一致しない。そのため、TOFセンサ103で測定された、TOFセンサ103と第1測定点MP1との間の距離(以下、「第1測定距離V1」という。)のうち、fθレンズ19と第1測定点MP1との間に相当する部分は、fθレンズ19から第1測定点MP1までの(最短)距離よりも長い。そこで、fθレンズ19から第1測定点MP1までの距離は、上述したTOFセンサ103からfθレンズ19までの距離に加えて、測距用レーザ光Rの通過方向とfθレンズ19の垂直方向とが交わる角度等に基づいて、第1測定距離V1から求められる。以下、そのように求められた距離(fθレンズ19から第1測定点MP1までの距離)を、「第1算出距離L1」と表記する。尚、測距用レーザ光Rの通過方向とfθレンズ19の垂直方向とが交わる角度は、第1測定点MP1のXY座標データ等から求められる。 On the other hand, between the fθ lens 19 and the first measurement point MP1, the passing direction of the distance measuring laser beam R does not coincide with the vertical direction of the fθ lens 19. Therefore, among the distances between the TOF sensor 103 and the first measurement point MP1 (hereinafter referred to as “first measurement distance V1”) measured by the TOF sensor 103, the fθ lens 19 and the first measurement point MP1 The portion corresponding to between is longer than the (shortest) distance from the fθ lens 19 to the first measurement point MP1. Therefore, the distance from the fθ lens 19 to the first measurement point MP1 is the distance from the TOF sensor 103 to the fθ lens 19 described above, as well as the passing direction of the distance measuring laser beam R and the vertical direction of the fθ lens 19. It is obtained from the first measurement distance V1 based on the intersection angle and the like. Hereinafter, the distance obtained in this way (distance from the fθ lens 19 to the first measurement point MP1) is referred to as “first calculated distance L1”. The angle at which the passing direction of the distance measuring laser beam R and the vertical direction of the fθ lens 19 intersect is obtained from the XY coordinate data of the first measurement point MP1 and the like.

この点は、fθレンズ19と第3測定点MP3との間でも、同様である。つまり、fθレンズ19から第3測定点MP3までの距離は、TOFセンサ103で測定された、TOFセンサ103と第3測定点MP3との間の距離(以下、「第3測定距離V3」という。)から求められる。以下、そのように求められた距離(fθレンズ19から第3測定点MP3までの距離)を、「第3算出距離L3」と表記する。 This point is the same between the fθ lens 19 and the third measurement point MP3. That is, the distance from the fθ lens 19 to the third measurement point MP3 is the distance between the TOF sensor 103 and the third measurement point MP3 measured by the TOF sensor 103 (hereinafter referred to as “third measurement distance V3”. ) Is required. Hereinafter, the distance obtained in this way (distance from the fθ lens 19 to the third measurement point MP3) is referred to as a “third calculated distance L3”.

図5に表されたように、各測定距離V1,V2,V3及び各算出距離L1,L2,L3は、第1データテーブル210において、各測定点MP1,MP2,MP3(のXY座標データ)に対応付けられた状態で格納される。第1データテーブル210は、レーザコントローラ6のRAM42に確保されている。 As shown in FIG. 5, each measurement distance V1, V2, V3 and each calculation distance L1, L2, L3 are set to each measurement point MP1, MP2, MP3 (XY coordinate data) in the first data table 210. It is stored in the associated state. The first data table 210 is secured in the RAM 42 of the laser controller 6.

以上より、本実施形態のレーザマーカ1において、レーザ光Pの焦点位置Fが、例えば、第1焦点位置F1、第2焦点位置F2、及び第3焦点位置F3に、それらの記載順で移動して補正されるようにするには、先ず、各測定点MP1,MP2,MP3が、加工対象物7の加工面8上に設定される。その設定は、マーキング(印字)加工すべき像の印字パターンに基づいて行われる。これにより、各測定点MP1,MP2,MP3が、加工対象物7の加工面8上の照射予定点と一致するように設定される。その後、各測定点MP1,MP2,MP3について、TOFセンサ103で各測定距離V1,V2,V3が測定され、各測定距離V1,V2,V3から各算出距離L1,L2,L3が算出される。 From the above, in the laser marker 1 of the present embodiment, the focal position F of the laser beam P moves to, for example, the first focal position F1, the second focal position F2, and the third focal position F3 in the order of description thereof. In order to make corrections, first, each measurement point MP1, MP2, MP3 is set on the machined surface 8 of the machined object 7. The setting is made based on the print pattern of the image to be marked (printed). As a result, each measurement point MP1, MP2, MP3 is set so as to coincide with the scheduled irradiation point on the machined surface 8 of the machined object 7. After that, for each measurement point MP1, MP2, MP3, each measurement distance V1, V2, V3 is measured by the TOF sensor 103, and each calculation distance L1, L2, L3 is calculated from each measurement distance V1, V2, V3.

次に、マーキング(印字)加工すべき像の印字パターンに基づいてレーザ光Pが加工対象物7の加工面8上で2次元走査される際に、光学系70における第1レンズ72と第2レンズ74との間の距離が、印字パターンのXY座標データ、各測定点MP1,MP2,MP3のXY座標データ、及び各算出距離L1,L2,L3等に基づいて、第1距離A1、第2距離A2、及び第3距離A3に、それらの記載順で調整される。そのため、レーザ光Pの焦点位置Fが、第1焦点位置F1、第2焦点位置F2、及び第3焦点位置F3に、それらの記載順で移動する。これにより、レーザ光Pの焦点位置Fは、上方向へ順次移動して、加工対象物7の加工面8上にあるように補正される。 Next, when the laser beam P is two-dimensionally scanned on the processing surface 8 of the processing object 7 based on the printing pattern of the image to be marked (printed), the first lens 72 and the second lens 72 in the optical system 70 are scanned. The distance to the lens 74 is the first distance A1, the second, based on the XY coordinate data of the print pattern, the XY coordinate data of each measurement point MP1, MP2, MP3, each calculated distance L1, L2, L3, and the like. The distance A2 and the third distance A3 are adjusted in the order of description. Therefore, the focal position F of the laser beam P moves to the first focal position F1, the second focal position F2, and the third focal position F3 in the order described. As a result, the focal position F of the laser beam P sequentially moves upward and is corrected so as to be on the machined surface 8 of the machined object 7.

以下、マーキング(印字)加工中において、レーザ光Pの焦点位置Fが加工対象物7の加工面8上にあるように補正されることを、「レーザ光Pの焦点位置Fの補正」と表記する。また、第1測定距離V1、第2測定距離V2、及び第3測定距離V3を区別せず、TOFセンサ103で測定された距離(つまり、TOFセンサ103と測定点MPとの間の距離)を総称して説明する場合には、「測定距離V」と表記する。また、第1算出距離L1、第2算出距離L2、及び第3算出距離L3を区別せず、fθレンズ19から測定点MPまでの距離(つまり、測定距離Vから求められた距離)を総称して説明する場合には、「算出距離L」と表記する。 Hereinafter, during the marking (printing) processing, the correction that the focal position F of the laser beam P is corrected so as to be on the machined surface 8 of the machining object 7 is referred to as "correction of the focal position F of the laser beam P". do. Further, the distance measured by the TOF sensor 103 (that is, the distance between the TOF sensor 103 and the measurement point MP) is determined without distinguishing between the first measurement distance V1, the second measurement distance V2, and the third measurement distance V3. When described generically, it is expressed as "measurement distance V". Further, the first calculated distance L1, the second calculated distance L2, and the third calculated distance L3 are not distinguished, and the distance from the fθ lens 19 to the measurement point MP (that is, the distance obtained from the measurement distance V) is generically referred to. In the case of the above description, it is expressed as "calculated distance L".

[3.レーザ光の焦点位置の移動範囲]
本実施形態のレーザマーカ1では、光学系70において、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が調整されることにより、レーザ光Pの焦点位置Fの補正が行われる。第1レンズ72から第2レンズ74までの距離の調整は、移動機構76により、第2レンズ74が移動することによって行われる。従って、第2レンズ74の移動範囲に応じて、レーザ光Pの焦点位置Fの移動範囲が存在する。
[3. Range of movement of the focal position of the laser beam]
In the laser marker 1 of the present embodiment, the focal position F of the laser beam P is corrected by adjusting the distance from the first lens 72 to the second lens 74 in the optical system 70. The adjustment of the distance from the first lens 72 to the second lens 74 is performed by moving the second lens 74 by the moving mechanism 76. Therefore, there is a moving range of the focal position F of the laser beam P according to the moving range of the second lens 74.

以下、そのような移動範囲を、「光学系70の補正範囲」と表記し、具体的に説明する。 Hereinafter, such a moving range will be referred to as a “correction range of the optical system 70” and will be specifically described.

光学系70において、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が最短になるように調整されると、レーザ光Pの焦点位置Fが最も上方へ移動する。図4では、第2測定点MP2から上方へ距離H1隔てた位置が、レーザ光Pの焦点位置Fが最も上方へ移動した位置である。これに対して、第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が最大になるように調整されると、レーザ光Pの焦点位置Fが最も下方へ移動する。図4では、第2測定点MP2から下方へ距離H2隔てた位置が、レーザ光Pの焦点位置Fが最も下方へ移動した位置である。 In the optical system 70, when the distance from the first lens 72 to the second lens 74 is adjusted to be the shortest, the focal position F of the laser beam P moves to the uppermost position. In FIG. 4, the position separated by a distance H1 upward from the second measurement point MP2 is the position where the focal position F of the laser beam P has moved most upward. On the other hand, when the distance from the first lens 72 to the second lens 74 is adjusted to the maximum, the focal position F of the laser beam P moves to the lowermost position. In FIG. 4, the position separated by a distance H2 downward from the second measurement point MP2 is the position where the focal position F of the laser beam P has moved most downward.

従って、第2測定点MP2から上方へ距離H1隔てた位置と、第2測定点MP2から下方へ距離H2隔てた位置との間が、光学系70の補正範囲Hである。 Therefore, the correction range H of the optical system 70 is between the position separated by a distance H1 upward from the second measurement point MP2 and the position separated by a distance H2 downward from the second measurement point MP2.

更に、本実施形態のレーザマーカ1では、レーザ光Pの焦点位置Fが光学系70の補正範囲Hを超えて移動しなければ、レーザ光Pの焦点位置Fの補正が行えない場合には、マーキング(印字)加工及びレーザ光Pの焦点位置Fの移動は行われず、その旨の警告が液晶ディスプレイ56で行われる。そのような場合には、液晶ディスプレイ56に警告を行わせるための情報が、レーザコントローラ6から印字情報作成部2に送信される。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, if the focal position F of the laser beam P cannot be corrected unless the focal position F of the laser beam P moves beyond the correction range H of the optical system 70, marking is performed. (Printing) No processing or movement of the focal position F of the laser beam P is performed, and a warning to that effect is given on the liquid crystal display 56. In such a case, information for causing the liquid crystal display 56 to give a warning is transmitted from the laser controller 6 to the print information creating unit 2.

[4.測定点の追加]
本実施形態のレーザマーカ1では、加工対象物7の加工面8上で隣り合う2つの測定点MPにおける算出距離Lの差が、第1基準値SB1(後述する図6参照)を超える場合には、それらの2つ測定点MPに挟まれた間において、測定点MPが追加される。以下、具体的に説明する。
[4. Addition of measurement points]
In the laser marker 1 of the present embodiment, when the difference in the calculated distance L between the two adjacent measurement points MP on the machined surface 8 of the machined object 7 exceeds the first reference value SB1 (see FIG. 6 to be described later). , The measurement point MP is added between the two measurement point MPs. Hereinafter, a specific description will be given.

図4に表されたように、加工対象物7の加工面8上で隣り合う第1測定点MP1と第2測定点MP2とにおいては、第1算出距離L1と第2算出距離L2との差が距離D12である。また、加工対象物7の加工面8上で隣り合う第2測定点MP2と第3測定点MP3とにおいては、第2算出距離L2と第3算出距離L3との差が距離D23である。 As shown in FIG. 4, the difference between the first calculated distance L1 and the second calculated distance L2 at the first measurement point MP1 and the second measurement point MP2 adjacent to each other on the machining surface 8 of the machining object 7. Is the distance D12. Further, at the second measurement point MP2 and the third measurement point MP3 adjacent to each other on the processing surface 8 of the processing object 7, the difference between the second calculated distance L2 and the third calculated distance L3 is the distance D23.

ここで、第2算出距離L2と第3算出距離L3との差である距離D23が、第1基準値SB1を超える場合には、図7に表されたようにして、それらの2つ測定点MP2,MP3に挟まれた間(例えば、その間の中央付近)において、第4測定点MP4が追加される。第4測定点MP4についても、各測定点MP1,MP2,MP3と同様にして、測定距離V(TOFセンサ103と第4測定点MP4との間の距離)が測定され、算出距離L(fθレンズ19から第4測定点MP4までの距離)が求められる。 Here, when the distance D23, which is the difference between the second calculated distance L2 and the third calculated distance L3, exceeds the first reference value SB1, the two measurement points are as shown in FIG. A fourth measurement point MP4 is added while being sandwiched between MP2 and MP3 (for example, near the center between them). For the fourth measurement point MP4, the measurement distance V (distance between the TOF sensor 103 and the fourth measurement point MP4) is measured in the same manner as the measurement points MP1, MP2, and MP3, and the calculated distance L (fθ lens) is measured. The distance from 19 to the 4th measurement point MP4) is obtained.

更に、第4測定点MP4に関して、加工対象物7の加工面8上で隣り合う第2測定点MP2との算出距離Lの差である距離D24や、加工対象物7の加工面8上で隣り合う第3測定点MP3との算出距離Lの差である距離D43が、上述した距離D12や距離D23と同様にして、第1基準値SB1と比較される。 Further, with respect to the fourth measurement point MP4, the distance D24, which is the difference in the calculated distance L from the second measurement point MP2 adjacent to the machined surface 8 of the machined object 7, and the distance D24 adjacent to the machined object 7 on the machined surface 8. The distance D43, which is the difference in the calculated distance L from the matching third measurement point MP3, is compared with the first reference value SB1 in the same manner as the above-mentioned distance D12 and distance D23.

第1基準値SB1は、図6に表されたように、第2データテーブル212に格納されている。尚、第2データテーブル212は、レーザコントローラ6のROM43に確保されている。 The first reference value SB1 is stored in the second data table 212 as shown in FIG. The second data table 212 is secured in the ROM 43 of the laser controller 6.

[5.レーザ光の焦点位置の移動可否]
本実施形態のレーザマーカ1では、レーザ光Pの焦点位置Fが加工対象物7の加工面8上からずれていても、マーキング(印字)加工の品質が保持されるのであれば、レーザ光Pの焦点位置Fの移動が行われない場合がある。例えば、レーザ光Pの焦点位置Fの補正距離(移動距離)が第2基準値SB2(図6参照)以下となる場合には、レーザ光Pの焦点位置Fが維持される。
[5. Whether or not the focal position of the laser beam can be moved]
In the laser marker 1 of the present embodiment, if the quality of marking (printing) processing is maintained even if the focal position F of the laser beam P deviates from the processing surface 8 of the object to be machined 7, the laser beam P can be used. The focal position F may not be moved. For example, when the correction distance (moving distance) of the focal position F of the laser beam P is equal to or less than the second reference value SB2 (see FIG. 6), the focal position F of the laser beam P is maintained.

第2基準値SB2は、図6に表されたように、第2データテーブル212に格納されている。第2基準値SB2には、マーキング(印字)加工の品質保持の観点から、例えば、レーザマーカ1の焦点深度の値、又はその焦点深度の半分の値が使用される。 The second reference value SB2 is stored in the second data table 212 as shown in FIG. For the second reference value SB2, for example, a value of the depth of focus of the laser marker 1 or a value of half of the depth of focus is used from the viewpoint of maintaining the quality of the marking (printing) process.

[6.測定点の位置と、レーザ光の入射角度]
本実施形態のレーザマーカ1において、測定点MPが照射予定点と一致するように設定される場合には、例えば、図8に表されたようにして、測定点MPの設定が行われる。図8では、加工対象物7の加工面8上において、マーキング(印字)加工すべき印字パターンの像200が「αβγ」の各文字であり、各測定点MP1,MP2,MP3が略等間隔で「αβγ」の各文字と重なるようにして設定されている。
[6. Position of measurement point and incident angle of laser beam]
In the laser marker 1 of the present embodiment, when the measurement point MP is set to coincide with the scheduled irradiation point, the measurement point MP is set as shown in FIG. 8, for example. In FIG. 8, on the machined surface 8 of the object to be machined 7, the image 200 of the print pattern to be marked (printed) is each character of “αβγ”, and the measurement points MP1, MP2, and MP3 are at substantially equal intervals. It is set so as to overlap each character of "αβγ".

更に、図8において、上記の第4測定点MP4が追加されるとした場合、第4測定点MP4は、2つの測定点MP2,MP3に挟まれた間において、例えば、2つの測定点MP2,MP3を結ぶ直線と「β」の文字とが重なる位置に設定される。 Further, in FIG. 8, when the above-mentioned fourth measurement point MP4 is added, the fourth measurement point MP4 is, for example, two measurement points MP2 while being sandwiched between the two measurement points MP2 and MP3. It is set at the position where the straight line connecting MP3s and the character "β" overlap.

尚、測定点MPが照射予定点と一致するように設定される場合において、測距用レーザ光Rがガルバノスキャナ18の各走査ミラー18X、18Yに対して入射する角度は、レーザ光Pの入射角度と同じとなる。 When the measurement point MP is set to coincide with the planned irradiation point, the angle at which the distance measuring laser beam R is incident on the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18 is the incident angle of the laser beam P. It is the same as the angle.

[7.レーザマーカの制御フロー]
図10のフローチャートで表されたプログラムは、レーザコントローラ6のROM43に記憶されており、レーザ光Pの焦点位置Fの補正が行われる際に、レーザコントローラ6のCPU41により実行される。
[7. Laser marker control flow]
The program represented by the flowchart of FIG. 10 is stored in the ROM 43 of the laser controller 6, and is executed by the CPU 41 of the laser controller 6 when the focal position F of the laser beam P is corrected.

図10のフローチャートで表されたプログラムでは、先ず、ステップ(以下、単に「S」と表記する。)10において、印字パターンの取得処理が行われる。この処理では、印字情報作成部2からレーザコントローラ6に入力された情報に基づいて、マーキング(印字)加工すべき像200の印字パターンが、RAM42に記憶される。 In the program represented by the flowchart of FIG. 10, first, in step 10 (hereinafter, simply referred to as “S”) 10, a print pattern acquisition process is performed. In this process, the print pattern of the image 200 to be marked (printed) is stored in the RAM 42 based on the information input from the print information creating unit 2 to the laser controller 6.

続いて、測定座標の決定処理が行われる(S12)。この処理では、RAM42に記憶された印字パターンに基づいて、複数の測定点MP(のXY座標データ)が設定される。その際、複数の測定点MP(のXY座標データ)は、例えば、図8に表されたようにして、印字パターンの像200と重なるような態様で設定される。 Subsequently, the measurement coordinate determination process is performed (S12). In this process, a plurality of measurement point MPs (XY coordinate data) are set based on the print pattern stored in the RAM 42. At that time, the plurality of measurement point MPs (XY coordinate data) are set so as to overlap with the image 200 of the print pattern, for example, as shown in FIG.

複数の測定点MP(のXY座標データ)が設定されると、測定処理が行われる(S14)。この処理では、測定点MP(のXY座標データ)に基づいて、ガルバノスキャナ18の各走査ミラー18X、18Yが回転させられることによって、TOFセンサ103から出射した測距用レーザ光Rが、測定点MPで反射させられ、TOFセンサ103に入射する。これにより、測定点MP毎に測定距離Vが測定される。 When a plurality of measurement points MP (XY coordinate data) are set, the measurement process is performed (S14). In this process, the distance measuring laser beam R emitted from the TOF sensor 103 is generated by rotating the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18 based on the measurement point MP (XY coordinate data). It is reflected by the MP and is incident on the TOF sensor 103. As a result, the measurement distance V is measured at each measurement point MP.

測定点MP毎に測定距離Vが測定されると、測定距離の記憶処理が行われる(S16)。この処理では、例えば、図5に表されたようにして、測定点MP毎の測定距離Vが、測定点MP(のXY座標データ)に対応付けられた状態で、第1データテーブル210に記憶される。 When the measurement distance V is measured at each measurement point MP, the measurement distance is stored (S16). In this process, for example, as shown in FIG. 5, the measurement distance V for each measurement point MP is stored in the first data table 210 in a state of being associated with the measurement point MP (XY coordinate data). Will be done.

測定点MP毎に測定距離Vが記憶されると、算出処理が行われる(S18)。この処理では、測定距離V毎に算出距離Lが算出される。この算出は、上述したようして、測定距離Vに基づいて行われる。 When the measurement distance V is stored for each measurement point MP, the calculation process is performed (S18). In this process, the calculated distance L is calculated for each measurement distance V. This calculation is performed based on the measurement distance V as described above.

測定点MP毎に算出距離Lが算出されると、算出距離の記憶処理が行われる(S20)。この処理では、例えば、図5に表されたようにして、測定点MP毎の算出距離Lが、測定点MP(のXY座標データ)に対応付けられた状態で、第1データテーブル210に記憶される。 When the calculated distance L is calculated for each measurement point MP, the calculated distance is stored (S20). In this process, for example, as shown in FIG. 5, the calculated distance L for each measurement point MP is stored in the first data table 210 in a state of being associated with the measurement point MP (XY coordinate data). Will be done.

測定点MP毎に算出距離Lが記憶されると、レーザ光Pの焦点位置Fの補正が、光学系70の補正範囲H外で行われるか否かが判定される(S22)。つまり、レーザ光Pの焦点位置Fの移動先が光学系70の補正範囲H外になるか否かについて、測定点MP毎に判定される。この判定は、測定点MP(のXY座標データ)及び算出距離L等に基づいて行われる。 When the calculated distance L is stored for each measurement point MP, it is determined whether or not the correction of the focal position F of the laser beam P is performed outside the correction range H of the optical system 70 (S22). That is, whether or not the destination of the focal position F of the laser beam P is outside the correction range H of the optical system 70 is determined for each measurement point MP. This determination is made based on the measurement point MP (XY coordinate data), the calculated distance L, and the like.

ここで、レーザ光Pの焦点位置Fの移動先の少なくとも1つが光学系70の補正範囲H外になる場合には(S22:YES)、警告処理が行われる(S24)。この処理では、上述したようにして、レーザ光Pの焦点位置Fの補正が行えない旨の警告が、液晶ディスプレイ56上に表示される。尚、このような警告は、図示しないスピーカからの警告音の出力によって行われてもよい。その後、図10のフローチャートで表されたプログラムは、終了する。 Here, if at least one of the destinations of the focal position F of the laser beam P is outside the correction range H of the optical system 70 (S22: YES), a warning process is performed (S24). In this process, as described above, a warning that the focal position F of the laser beam P cannot be corrected is displayed on the liquid crystal display 56. It should be noted that such a warning may be given by outputting a warning sound from a speaker (not shown). After that, the program represented by the flowchart of FIG. 10 ends.

これに対して、レーザ光Pの焦点位置Fの移動先の全てが光学系70の補正範囲H内である場合には(S22:NO)、加工対象物7の加工面8上で隣り合う2つの測定点MPにおける算出距離Lの差の全てが、第1基準値SB1以下であるか否かが判定される(S26)。この判定は、測定点MP(のXY座標データ)及び算出距離L等に基づいて行われる。 On the other hand, when all the destinations of the focal position F of the laser beam P are within the correction range H of the optical system 70 (S22: NO), 2 adjacent to each other on the machined surface 8 of the machined object 7. It is determined whether or not all the differences in the calculated distances L at the two measurement points MP are equal to or less than the first reference value SB1 (S26). This determination is made based on the measurement point MP (XY coordinate data), the calculated distance L, and the like.

ここで、加工対象物7の加工面8上で隣り合う2つの測定点MPにおける算出距離Lの差の全てが、第1基準値SB1以下である場合には(S26:YES)、指令値の決定処理が行われる(S28)。この処理では、光学系ドライバ78に対する指令値であって、光学系70における第1レンズ72から第2レンズ74までの距離に関する制御パラメータが、測定点MP毎に決定される。この決定は、測定点MP(のXY座標データ)及び算出距離L等に基づいて行われる。 Here, when all the differences in the calculated distances L at the two adjacent measurement points MP on the machined surface 8 of the machined object 7 are equal to or less than the first reference value SB1 (S26: YES), the command value The determination process is performed (S28). In this process, control parameters related to the distance from the first lens 72 to the second lens 74 in the optical system 70, which are command values for the optical system driver 78, are determined for each measurement point MP. This determination is made based on the measurement point MP (XY coordinate data), the calculated distance L, and the like.

但し、加工対象物7の加工面8上で隣り合う2つの測定点MPの間において、光学系70における第1レンズ72から第2レンズ74までの距離の差が僅かであり、そのため、上述したように、レーザ光Pの焦点位置Fの補正距離(移動距離)が第2基準値SB2以下となる場合には、光学系70における第1レンズ72から第2レンズ74までの距離を維持させる旨の指令値が決定される。 However, the difference in the distances from the first lens 72 to the second lens 74 in the optical system 70 between the two adjacent measurement points MP on the machined surface 8 of the machined object 7 is small, and therefore, as described above. As described above, when the correction distance (moving distance) of the focal position F of the laser beam P is equal to or less than the second reference value SB2, the distance from the first lens 72 to the second lens 74 in the optical system 70 is maintained. The command value of is determined.

続いて、印字処理が行われる(S30)。この処理では、上記S28の指令値に基づいた光学系70の第2レンズ74の移動によって、光学系70における第1レンズ72から第2レンズ74までの距離が測定点MP毎に調整される一方で、レーザ光Pが印字パターンに基づいてガルバノスキャナ18で2次元走査されることによって、加工対象物7の加工面8上に像200がマーキング(印字)加工される。 Subsequently, a printing process is performed (S30). In this process, the distance from the first lens 72 to the second lens 74 in the optical system 70 is adjusted for each measurement point MP by moving the second lens 74 of the optical system 70 based on the command value of S28. Then, the laser beam P is two-dimensionally scanned by the galvano scanner 18 based on the print pattern, so that the image 200 is marked (printed) on the machined surface 8 of the machined object 7.

これにより、レーザ光Pの焦点位置Fの補正が行われる。その後、図10のフローチャートで表されたプログラムは、終了する。 As a result, the focal position F of the laser beam P is corrected. After that, the program represented by the flowchart of FIG. 10 ends.

これに対して、加工対象物7の加工面8上で隣り合う2つの測定点MPにおける算出距離Lの差の少なくとも1つが、第1基準値SB1よりも大きい場合には(S26:NO)、測定座標の追加処理が行われる(S32)。この処理では、算出距離Lの差が第1基準値SB1よりも大きい2つの測定点MPの間において、新たな測定点MP(のXY座標データ)が設定される。その際、新たな測定点MP(のXY座標データ)は、既に設定されている測定点MP(のXY座標データ)と同様にして、印字パターンの像200と重なるような態様で設定される。 On the other hand, when at least one of the differences in the calculated distances L at the two adjacent measurement points MP on the machined surface 8 of the machined object 7 is larger than the first reference value SB1 (S26: NO), Additional processing of measurement coordinates is performed (S32). In this process, a new measurement point MP (XY coordinate data) is set between the two measurement point MPs in which the difference in the calculated distance L is larger than the first reference value SB1. At that time, the new measurement point MP (XY coordinate data) is set in the same manner as the already set measurement point MP (XY coordinate data) so as to overlap with the image 200 of the print pattern.

その後は、上述したS14以降の処理が繰り返される。 After that, the above-mentioned processing after S14 is repeated.

[8.まとめ]
以上詳細に説明したように、本実施の形態のレーザマーカ1では、マーキング(印字)加工すべき像200の印字パターンに基づいて測定された測定距離Vを使用して(S14,S16)、レーザ光Pの焦点位置Fの補正を行うことにより(S18乃至S22、S26乃至S30)、レーザ光Pによる印字精度の向上が図られている。
[8. summary]
As described in detail above, in the laser marker 1 of the present embodiment, the measurement distance V measured based on the print pattern of the image 200 to be marked (printed) is used (S14, S16), and the laser light is used. By correcting the focal position F of P (S18 to S22, S26 to S30), the printing accuracy by the laser beam P is improved.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、レーザ光P及び測距用レーザ光Rが、ガルバノスキャナ18の各走査ミラー18X、18Yに対して同角度で入射される。そのため、指令値の決定処理(S28)において、測定座標の決定処理(S12)で決定された複数の測定点MP(のXY座標データ)の使用が可能となるため、指令値の決定処理(S28)及び印字処理(S30)におけるデータの取り扱いが容易である。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, the laser beam P and the distance measuring laser beam R are incident on the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18 at the same angle. Therefore, in the command value determination process (S28), it is possible to use a plurality of measurement point MPs (XY coordinate data) determined in the measurement coordinate determination process (S12), so that the command value determination process (S28) can be used. ) And the data in the printing process (S30) are easy to handle.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、測距用レーザ光Rの光軸が、レーザ光Pの光軸10と一致している。そのため、本実施の形態のレーザマーカ1は、ガルバノスキャナ18の各走査ミラー18X、18Yを小さくすることが可能である。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, the optical axis of the range-finding laser beam R coincides with the optical axis 10 of the laser beam P. Therefore, the laser marker 1 of the present embodiment can make the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18 smaller.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、複数の測定点MPが、マーキング(印字)加工すべき印字パターンの像200と重なるような態様で設定される(S10,S12)。そのため、本実施の形態のレーザマーカ1は、レーザ光Pの焦点位置Fの補正の精度及び効率に優れる。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, a plurality of measurement point MPs are set so as to overlap the image 200 of the print pattern to be marked (printed) (S10, S12). Therefore, the laser marker 1 of the present embodiment is excellent in the accuracy and efficiency of correction of the focal position F of the laser beam P.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、加工対象物7の加工面8上で隣り合う2つの測定点MPにおける算出距離Lの差が第1基準値SB1を超える場合には(S26:NO)、その隣り合う2つの測定点MPに挟まれた間において、新たな測定点MPが追加される(S32)。そのため、レーザ光Pの焦点位置Fの補正の精度が向上する。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, when the difference in the calculated distance L between the two adjacent measurement points MP on the machined surface 8 of the machined object 7 exceeds the first reference value SB1, (S26: NO). , A new measurement point MP is added between the two adjacent measurement point MPs (S32). Therefore, the accuracy of correction of the focal position F of the laser beam P is improved.

また、本実施の形態のレーザマーカ1において、光学系70の第2レンズ74を移動させるには、ある程度の時間を要する。この点、指令値の決定処理(S28)では、レーザ光Pの焦点位置Fの補正距離(移動距離)が第2基準値SB2を超える場合に限って、光学系70の第2レンズ74を移動させる旨の指令値が決定される。そのため、マーキング(印字)加工に要する時間が短縮される。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, it takes a certain amount of time to move the second lens 74 of the optical system 70. In this regard, in the command value determination process (S28), the second lens 74 of the optical system 70 is moved only when the correction distance (movement distance) of the focal position F of the laser beam P exceeds the second reference value SB2. The command value to be made is determined. Therefore, the time required for marking (printing) processing is shortened.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、第2基準値SB2として、例えば、レーザマーカ1の焦点深度の値、又はその焦点深度の半分の値が使用されているので、マーキング(印字)加工の品質が保持される。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, for example, the value of the depth of focus of the laser marker 1 or the value of half of the depth of focus is used as the second reference value SB2, so that the quality of marking (printing) processing is used. Is retained.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、TOFセンサ103によって測定距離Vが測定される。そのため、本実施の形態のレーザマーカ1は、測定距離Vの精度に優れる。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, the measurement distance V is measured by the TOF sensor 103. Therefore, the laser marker 1 of the present embodiment is excellent in the accuracy of the measurement distance V.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、測定距離Vから求められた算出距離Lを使用して(S18,S20)、レーザ光Pの焦点位置Fの補正を行っているので(S22、S26乃至S30)、レーザ光Pによる印字精度の一層の向上が図られている。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, the calculated distance L obtained from the measurement distance V is used (S18, S20) to correct the focal position F of the laser beam P (S22, S26 to). S30), the printing accuracy by the laser beam P is further improved.

また、本実施の形態のレーザマーカ1では、レーザ光Pの焦点位置Fの移動先の少なくとも1つが光学系70の補正範囲H外になる場合には(S22:YES)、レーザ光Pの焦点位置Fの補正が行えない旨の警告が、液晶ディスプレイ56で行われる(S24)。そのため、マーキング(印字)加工の失敗が抑制される。 Further, in the laser marker 1 of the present embodiment, when at least one of the destinations of the focal position F of the laser beam P is outside the correction range H of the optical system 70 (S22: YES), the focal position of the laser beam P A warning to the effect that the correction of F cannot be performed is given on the liquid crystal display 56 (S24). Therefore, failure of marking (printing) processing is suppressed.

ちなみに、本実施形態において、照射予定点は、「照射位置」の一例である。加工対象物7は、「測距対象物」の一例である。レーザ発振ユニット12は、「レーザ光源」の一例である。ガルバノスキャナ18は、「走査部」の一例である。各走査ミラー18X、18Yは、「ミラー」の一例である。レーザコントローラ6のCPU41は、「制御部」の一例である。レーザコントローラ6のRAM42は、「記憶部」の一例である。液晶ディスプレイ56は、「警告部」の一例である。光学系70は、「可変焦点光学系」の一例である。TOFセンサ103は、「測距部」及び「TOF方式のセンサ」の一例である。マーキング(印字)加工すべき像200は、「オブジェクト」の一例である。レーザ光Pは、「加工用レーザ光」の一例である。 Incidentally, in the present embodiment, the planned irradiation point is an example of the “irradiation position”. The processing object 7 is an example of a “distance measuring object”. The laser oscillation unit 12 is an example of a “laser light source”. The galvano scanner 18 is an example of a “scanning unit”. The scanning mirrors 18X and 18Y are examples of "mirrors". The CPU 41 of the laser controller 6 is an example of a “control unit”. The RAM 42 of the laser controller 6 is an example of a “storage unit”. The liquid crystal display 56 is an example of a “warning unit”. The optical system 70 is an example of a “variable focus optical system”. The TOF sensor 103 is an example of a “distance measuring unit” and a “TOF type sensor”. The image 200 to be marked (printed) is an example of an "object". The laser beam P is an example of "laser beam for processing".

測定距離V(TOFセンサ103と測定点MPとの間の距離)は、「測距対象物までの間の距離」及び「測定点と測距部との間の距離」の一例である。算出距離Lは、「fθレンズの位置に関連した基準位置と測定点との間の距離」の一例である。光学系70の補正範囲Hは、「可変焦点光学系の補正範囲」の一例である。 The measurement distance V (distance between the TOF sensor 103 and the measurement point MP) is an example of "distance between the distance measurement object" and "distance between the measurement point and the distance measurement unit". The calculated distance L is an example of “the distance between the reference position and the measurement point related to the position of the fθ lens”. The correction range H of the optical system 70 is an example of the “correction range of the variable focus optical system”.

[9.その他]
尚、本開示は、本実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
[9. others]
The present disclosure is not limited to the present embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present embodiment.

例えば、測定座標の追加処理(S32)に代えて、測定座標の決定処理(S12)が、測定点MPの総数を増加させた状態で再び行われてもよい。 For example, instead of the measurement coordinate addition process (S32), the measurement coordinate determination process (S12) may be performed again with the total number of measurement point MPs increased.

また、測定点MPは、照射予定点と一致しないように設定されてもよい。そのような場合には、例えば、図9に表されたようにして、測定点MPの設定が行われる。図9では、加工対象物7の加工面8上において、マーキング(印字)加工すべき印字パターンの像200が「αβγ」の各文字であり、「αβγ」の各文字が内接する矩形202と重なるようにして、各測定点MP1,MP2,MP3が設定されている。 Further, the measurement point MP may be set so as not to coincide with the planned irradiation point. In such a case, for example, the measurement point MP is set as shown in FIG. In FIG. 9, on the machined surface 8 of the object to be machined 7, the image 200 of the print pattern to be marked (printed) is each character of “αβγ” and overlaps with the rectangle 202 inscribed by each character of “αβγ”. In this way, each measurement point MP1, MP2, MP3 is set.

第1測定点MP1及び第3測定点MP3は、矩形202の上辺両端に設定されている。第2測定点MP2は、矩形202の上辺中央に設定されている。尚、矩形202は、マーキング(印字)加工すべき印字パターンの像200の範囲を示すものとして、加工対象物7の加工面8上に可視レーザ光Qで投影されるものと同じである。 The first measurement point MP1 and the third measurement point MP3 are set at both ends of the upper side of the rectangle 202. The second measurement point MP2 is set at the center of the upper side of the rectangle 202. The rectangle 202 indicates the range of the image 200 of the print pattern to be marked (printed), and is the same as the one projected by the visible laser light Q on the processed surface 8 of the object to be processed 7.

更に、図9において、上記の第4測定点MP4が追加されるとした場合、第4測定点MP4は、2つの測定点MP2,MP3に挟まれた間において、例えば、矩形202の上辺のうち、2つの測定点MP2,MP3の間の中央位置に設定される。 Further, in FIG. 9, when the above-mentioned fourth measurement point MP4 is added, the fourth measurement point MP4 is, for example, among the upper sides of the rectangle 202 while being sandwiched between the two measurement points MP2 and MP3. It is set at the center position between the two measurement points MP2 and MP3.

また、測定点MPは、矩形202内で格子状に設定されてもよい。さらに、矩形202内で格子状に設定される測定点MPの間隔は、矩形202の四隅の間隔、又は矩形202の四隅における測定距離Vの差に応じて決定されてもよい。 Further, the measurement points MP may be set in a grid pattern within the rectangle 202. Further, the interval of the measurement points MP set in a grid pattern in the rectangle 202 may be determined according to the interval between the four corners of the rectangle 202 or the difference in the measurement distance V at the four corners of the rectangle 202.

尚、測定点MPが照射予定点と一致しないように設定される場合には、測距用レーザ光R及びレーザ光Pは、ガルバノスキャナ18の各走査ミラー18X、18Yに対して異なる角度で入射される。 When the measurement point MP is set so as not to coincide with the planned irradiation point, the distance measuring laser beam R and the laser beam P are incident on the scanning mirrors 18X and 18Y of the galvano scanner 18 at different angles. Will be done.

このようにして、測定点MPが照射予定点と一致しないように設定される場合には、測定点MPの総数が抑えられるので、レーザ光Pの焦点位置Fの補正に要する時間が短くなる。 In this way, when the measurement point MP is set so as not to coincide with the scheduled irradiation point, the total number of measurement point MPs is suppressed, so that the time required for correcting the focal position F of the laser beam P is shortened.

また、複数の測定点MPについて、一部の測定点MPが照射予定点と一致し、残りの測定点MPが照射予定点と一致しないように設定されてもよい。尚、測定点MP(のXY座標データ)の設定態様は、予め決定されていてもよいし、ユーザによる入力操作部55の操作によって決定されてもよい。 Further, for a plurality of measurement point MPs, some measurement point MPs may be set so as to coincide with the scheduled irradiation points, and the remaining measurement point MPs may be set so as not to coincide with the scheduled irradiation points. The setting mode of the measurement point MP (XY coordinate data) may be determined in advance, or may be determined by the operation of the input operation unit 55 by the user.

また、TOFセンサ103に代えて、位相差検出方式のセンサが使用されてもよいし、三角測距方式のセンサが使用されてもよい。 Further, instead of the TOF sensor 103, a phase difference detection type sensor may be used, or a triangular distance measuring type sensor may be used.

また、レーザ光Pの焦点位置Fの補正は、算出距離Lが求められることなく行われてもよい。そのような場合には、算出距離Lに代えて、測定距離Vが使用される。 Further, the correction of the focal position F of the laser beam P may be performed without obtaining the calculated distance L. In such a case, the measurement distance V is used instead of the calculated distance L.

また、ガルバノスキャナ18やfθレンズ19が使用されなくてもよい。そのような場合には、例えば、走査機能を有しない反射ミラーや、集光レンズが使用され、加工対象物7を載せたXYステージが走査部として使用されてもよい。更に、反射ミラーが省略されるように、集光レンズやXYステージが配設されてもよい。 Further, the galvano scanner 18 and the fθ lens 19 may not be used. In such a case, for example, a reflection mirror having no scanning function or a condenser lens may be used, and an XY stage on which the object to be processed 7 is mounted may be used as the scanning unit. Further, a condenser lens or an XY stage may be arranged so that the reflection mirror is omitted.

1:レーザマーカ、7:加工対象物、8:加工対象物の加工面、10:光軸、12:レーザ発振ユニット、18:ガルバノスキャナ、18X:走査ミラー、18Y:走査ミラー、19:fθレンズ、41:CPU、42:RAM、56:液晶ディスプレイ、70:光学系、103:TOFセンサ、200:像、202:矩形、F:焦点位置、H:光学系の補正範囲、L:算出距離、MP:測定点、P:レーザ光、R:測距用レーザ光、SB1:第1基準値、SB2:第2基準値、V:測定距離 1: Laser marker, 7: Machined object, 8: Machined surface of the machined object, 10: Optical axis, 12: Laser oscillation unit, 18: Galvano scanner, 18X: Scanning mirror, 18Y: Scanning mirror, 19: fθ lens, 41: CPU, 42: RAM, 56: LCD display, 70: Optical system, 103: TOF sensor, 200: Image, 202: Rectangular, F: Focus position, H: Optical system correction range, L: Calculated distance, MP : Measurement point, P: Laser light, R: Laser light for distance measurement, SB1: First reference value, SB2: Second reference value, V: Measurement distance

Claims (11)

加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、
測距用レーザ光を出射し、測距対象物で反射した前記測距用レーザ光を受光することによって、前記測距対象物までの間の距離を測定する測距部と、
前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光を前記加工対象物の加工面上に向けて照射し、走査する走査部と、
前記加工用レーザ光の焦点位置を移動させて補正する可変焦点光学系と、
前記オブジェクトの印字パターンが記憶された記憶部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上に複数の測定点を設定し、
前記測距用レーザ光を前記複数の測定点で反射させることによって取得される前記測定点と前記測距部との間の距離を、測定距離として、前記測定点に対応付けて前記記憶部に記憶し、
前記加工用レーザ光を前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上で走査させる際に、前記オブジェクトの印字パターン、前記測定点、及び前記測定距離に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置を補正し、
前記複数の測定点は、前記加工用レーザ光が前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上に照射される照射位置にあり、
前記制御部は、前記複数の測定点のうち、前記加工対象物の加工面上で隣り合う2つの前記測定点における前記測定距離の差が第1基準値を超える場合には、前記隣り合う2つの前記測定点に挟まれた間の中央付近において、前記隣り合う2つの前記測定点を結ぶ直線と前記照射位置とが重なる位置に前記測定点を追加することを特徴とするレーザマーカ。
A laser light source that emits a laser beam for processing to print an object on the machined surface of the object to be machined,
A distance measuring unit that measures the distance to the distance measuring object by emitting the distance measuring laser light and receiving the distance measuring laser light reflected by the distance measuring object.
A scanning unit that irradiates and scans the processing laser beam and the distance measuring laser beam toward the processing surface of the processing object.
A variable focus optical system that moves and corrects the focal position of the processing laser beam, and
A storage unit in which the print pattern of the object is stored, and a storage unit.
Equipped with a control unit
The control unit
A plurality of measurement points are set on the machined surface of the object to be machined based on the print pattern of the object.
The distance between the measurement point and the distance measurement unit acquired by reflecting the distance measurement laser beam at the plurality of measurement points is used as the measurement distance in the storage unit in association with the measurement point. Remember,
When scanning the processing laser beam on the processing surface of the object to be processed based on the print pattern of the object, the processing laser is based on the print pattern of the object, the measurement point, and the measurement distance. Correct the focal position of the light ,
The plurality of measurement points are located at irradiation positions where the processing laser beam is applied onto the processing surface of the processing object based on the print pattern of the object.
When the difference between the measurement distances at the two measurement points adjacent to each other on the machining surface of the object to be machined exceeds the first reference value among the plurality of measurement points, the control unit may use the adjacent 2 measurement points. A laser marker characterized in that the measurement point is added at a position where the straight line connecting the two adjacent measurement points and the irradiation position overlap in the vicinity of the center between the measurement points .
前記走査部は、ミラーであり、
前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光の少なくとも一部が、前記ミラーに対して同角度で入射することを特徴とする請求項1に記載のレーザマーカ。
The scanning unit is a mirror.
The laser marker according to claim 1, wherein at least a part of the processing laser light and the distance measuring laser light is incident on the mirror at the same angle.
前記ミラーに対して同角度で入射する前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光について、光軸が同軸であることを特徴とする請求項2に記載のレーザマーカ。 The laser marker according to claim 2, wherein the optical axes of the processing laser beam and the ranging laser beam incident on the mirror at the same angle are coaxial. 前記制御部は、前記加工用レーザ光の焦点位置の補正距離が第2基準値を超える場合に限り、前記加工用レーザ光の焦点位置を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一つに記載のレーザマーカ。 Claims 1 to 3 are characterized in that the control unit corrects the focal position of the processing laser beam only when the correction distance of the focal position of the processing laser beam exceeds the second reference value. The laser marker according to any one of the above. 前記第2基準値は、前記レーザマーカの焦点深度以下であることを特徴とする請求項に記載のレーザマーカ。 The laser marker according to claim 4 , wherein the second reference value is equal to or less than the depth of focus of the laser marker. 前記第2基準値は、前記レーザマーカの焦点深度の半分以下であることを特徴とする請求項に記載のレーザマーカ。 The laser marker according to claim 4 , wherein the second reference value is not more than half the depth of focus of the laser marker. 前記測距部は、TOF方式のセンサであることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一つに記載のレーザマーカ。 The laser marker according to any one of claims 1 to 6 , wherein the ranging unit is a TOF type sensor. 前記走査部を経て入射した前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光を前記加工対象物に集光させるfθレンズを備え、
前記制御部は、前記複数の測定点の全てについて、前記測定距離に基づいて算出した前記fθレンズの位置に関連した基準位置と前記測定点との間の距離を、前記測定距離として、前記測定点に対応付けて前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一つに記載のレーザマーカ。
It is provided with an fθ lens that condenses the processing laser beam and the distance measuring laser light incident through the scanning unit on the processing object.
The control unit measures the measurement of all of the plurality of measurement points by using the distance between the measurement point and the reference position related to the position of the fθ lens calculated based on the measurement distance as the measurement distance. The laser marker according to any one of claims 1 to 6 , wherein the laser marker is stored in the storage unit in association with a point.
ユーザに向けて警告を行う警告部を備え、
前記制御部は、前記加工用レーザ光の焦点位置の移動先が前記可変焦点光学系の補正範囲外になる場合には、前記警告部を作動させることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか一つに記載のレーザマーカ。
Equipped with a warning section that warns the user
Claims 1 to 8 are characterized in that the control unit activates the warning unit when the destination of the focal position of the processing laser beam is outside the correction range of the variable focus optical system. The laser marker according to any one of the above.
加工対象物の加工面上にオブジェクトを印字するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、A laser light source that emits a laser beam for processing to print an object on the machined surface of the object to be machined,
測距用レーザ光を出射し、測距対象物で反射した前記測距用レーザ光を受光することによって、前記測距対象物までの間の距離を測定する測距部と、A distance measuring unit that measures the distance to the distance measuring object by emitting the distance measuring laser light and receiving the distance measuring laser light reflected by the distance measuring object.
前記加工用レーザ光及び前記測距用レーザ光を前記加工対象物の加工面上に向けて照射し、走査する走査部と、A scanning unit that irradiates and scans the processing laser beam and the distance measuring laser beam toward the processing surface of the processing object.
前記加工用レーザ光の焦点位置を移動させて補正する可変焦点光学系と、A variable focus optical system that moves and corrects the focal position of the processing laser beam, and
前記オブジェクトの印字パターンが記憶された記憶部と、A storage unit in which the print pattern of the object is stored, and a storage unit.
制御部とを備え、Equipped with a control unit
前記制御部は、The control unit
前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上に複数の測定点を設定し、A plurality of measurement points are set on the machined surface of the object to be machined based on the print pattern of the object.
前記測距用レーザ光を前記複数の測定点で反射させることによって取得される前記測定点と前記測距部との間の距離を、測定距離として、前記測定点に対応付けて前記記憶部に記憶し、The distance between the measurement point and the distance measurement unit acquired by reflecting the distance measurement laser beam at the plurality of measurement points is used as the measurement distance in the storage unit in association with the measurement point. Remember,
前記加工用レーザ光を前記オブジェクトの印字パターンに基づいて前記加工対象物の加工面上で走査させる際に、前記オブジェクトの印字パターン、前記測定点、及び前記測定距離に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置を補正し、When scanning the processing laser beam on the processing surface of the object to be processed based on the print pattern of the object, the processing laser is based on the print pattern of the object, the measurement point, and the measurement distance. Correct the focal position of the light,
前記複数の測定点は、前記オブジェクトの印字パターンの像が内接する矩形もしくは前記矩形内の格子と重なる位置にあり、The plurality of measurement points are located at positions where the image of the print pattern of the object overlaps the inscribed rectangle or the grid in the rectangle.
前記制御部は、前記複数の測定点のうち、前記加工対象物の加工面上で隣り合う2つの前記測定点における前記測定距離の差が第1基準値を超える場合には、前記隣り合う2つの前記測定点に挟まれた間において、前記隣り合う2つの前記測定点の中央の位置に前記測定点を追加することを特徴とするレーザマーカ。When the difference between the measurement distances at the two measurement points adjacent to each other on the machining surface of the object to be machined exceeds the first reference value among the plurality of measurement points, the control unit may use the adjacent 2 measurement points. A laser marker comprising adding the measurement point at a position at the center of two adjacent measurement points while being sandwiched between the measurement points.
前記複数の測定点は、前記加工用レーザ光が前記オブジェクトの印字パターンに基づいて照射されることによって前記加工対象物の加工面上に印字される前記オブジェクトを取り囲む、矩形上にあることを特徴とする請求項10に記載のレーザマーカ。 The plurality of measurement points are characterized by being on a rectangle surrounding the object printed on the machined surface of the object to be machined by irradiating the laser beam for processing based on the print pattern of the object. The laser marker according to claim 10 .
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