JP7040949B2 - Parameter identification device, laser machine, parameter identification method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、パラメータ特定装置、レーザ加工機、パラメータ特定方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a parameter specifying device, a laser machine, a parameter specifying method, and a program.

特許文献1には、レーザ溶接中に被加工部を撮像して画像をモニタに出力することができるレーザ溶接装置が開示されている。
また、特許文献2には、レーザ溶接において、被加工部を撮像し、画像を解析することで溶融池の形状を計測する技術が開示されている。特許文献1に記載の技術によれば、溶接方向に直交する方向を溶融池の幅方向と特定し、溶接方向の長さが溶融池の長さとして特定され、幅方向の長さが溶融池の幅として特定される。溶融池の長さや幅などのパラメータは、溶接の品質の判定に用いることができる。
Patent Document 1 discloses a laser welding apparatus capable of capturing an image of a workpiece during laser welding and outputting the image to a monitor.
Further, Patent Document 2 discloses a technique for measuring the shape of a molten pool by imaging a workpiece and analyzing the image in laser welding. According to the technique described in Patent Document 1, the direction orthogonal to the welding direction is specified as the width direction of the molten pool, the length in the welding direction is specified as the length of the molten pool, and the length in the width direction is the molten pool. Specified as the width of. Parameters such as the length and width of the molten pool can be used to determine the quality of the weld.

特許第6220718号公報Japanese Patent No. 6220718 特許第3595511号公報Japanese Patent No. 3595511

特許文献1に開示された技術においては、溶融池のパラメータを求めるために、溶接方向が既知である必要がある。溶接方向を特定する方法としては、例えば数値制御装置から被加工物とヘッドの相対座標の時間変化に基づいて溶接方向を特定する方法が考えられる。しかしながら、時間変化に基づいて溶接方向を特定する場合、カメラ画像と数値制御装置から取得される情報との同期を厳密にとらなければならず、また相対座標の取得周期による時間遅れが生じるという課題がある。
本発明の目的は、溶接方向の特定の有無に関わらず溶融池のパラメータを特定することができるパラメータ特定装置、レーザ加工機、パラメータ特定方法、およびプログラムを提供することにある。
In the technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary that the welding direction is known in order to obtain the parameters of the molten pool. As a method of specifying the welding direction, for example, a method of specifying the welding direction from a numerical control device based on the time change of the relative coordinates of the workpiece and the head can be considered. However, when the welding direction is specified based on the time change, it is necessary to strictly synchronize the camera image with the information acquired from the numerical control device, and there is a problem that a time delay occurs due to the relative coordinate acquisition cycle. There is.
An object of the present invention is to provide a parameter specifying device, a laser machine, a parameter specifying method, and a program capable of specifying the parameters of a molten pool regardless of whether or not the welding direction is specified.

本発明の第1の態様によれば、パラメータ特定装置は、被加工物に加工用レーザが照射されることによって生じる溶融池が写る溶融池画像を取得する画像取得部と、前記溶融池画像のうち前記溶融池と前記加工用レーザの光軸とが交差する位置である溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するパラメータ特定部とを備える。 According to the first aspect of the present invention, the parameter specifying device includes an image acquisition unit that acquires a molten pool image in which a molten pool generated by irradiating a workpiece with a processing laser is irradiated, and an image of the molten pool. Of these, parameters that specify the parameters of the molten pool based on the brightness of the pixels for each radius or angle with the melting center, which is the position where the optical axis of the processing laser intersects, as the origin of the coordinates. It has a specific part.

本発明の第2の態様によれば、第1の態様に係るパラメータ特定装置が、画像を極座標変換する極座標変換部をさらに備え、前記パラメータ特定部は、極座標変換された前記画像に基づいて前記パラメータを特定するものであってよい。 According to the second aspect of the present invention, the parameter specifying device according to the first aspect further includes a polar coordinate conversion unit that converts an image into polar coordinates, and the parameter specifying unit is based on the image that has been polar coordinate converted. It may specify a parameter.

本発明の第3の態様によれば、第1または第2の態様に係るパラメータ特定装置が、画像を二値化する二値化部をさらに備え、前記パラメータ特定部は、二値化された前記画像に基づいて前記パラメータを特定するものであってよい。 According to the third aspect of the present invention, the parameter specifying device according to the first or second aspect further includes a binarizing unit for binarizing the image, and the parameter specifying unit is binarized. The parameter may be specified based on the image.

本発明の第4の態様によれば、第1から第3の何れかの態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、前記パラメータとして前記溶融池の長さを特定するものであってよい。 According to the fourth aspect of the present invention, in the parameter specifying device according to any one of the first to third aspects, the parameter specifying unit specifies the length of the molten pool as the parameter. good.

本発明の第5の態様によれば、第4の態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、動径ごとの画素の明度の和が所定の閾値以下となる最小の動径の長さに基づいて前記長さを特定するものであってよい。 According to the fifth aspect of the present invention, in the parameter specifying device according to the fourth aspect, the parameter specifying unit has the minimum radius length at which the sum of the brightness of the pixels for each radius is equal to or less than a predetermined threshold value. The length may be specified based on the radius.

本発明の第6の態様によれば、第1から第5の何れかの態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、前記パラメータとして前記溶融池の幅を特定するものであってよい。 According to the sixth aspect of the present invention, in the parameter specifying device according to any one of the first to fifth aspects, the parameter specifying unit may specify the width of the molten pool as the parameter. ..

本発明の第7の態様によれば、第6の態様に係るパラメータ特定装置において、前記パラメータ特定部は、偏角ごとの画素の明度の和の最小値に基づいて前記幅を特定するものであってよい。 According to the seventh aspect of the present invention, in the parameter specifying device according to the sixth aspect, the parameter specifying unit specifies the width based on the minimum value of the sum of the brightness of the pixels for each declination. It may be there.

本発明の第8の態様によれば、レーザ加工機は、レーザノズルと、前記レーザノズルを介して加工用レーザを照射するレーザ発振器と、前記レーザノズルを介して溶融池が写る溶融池画像を撮像する撮像装置と、第1から第6の何れかの態様に係るパラメータ特定装置とを備える。 According to the eighth aspect of the present invention, the laser processing machine captures a laser nozzle, a laser oscillator that irradiates a processing laser through the laser nozzle, and a molten pool image in which the molten pool is captured via the laser nozzle. An image pickup device for taking an image and a parameter specifying device according to any one of the first to sixth aspects are provided.

本発明の第9の態様によれば、パラメータ特定方法は、被加工物に加工用レーザが照射されることによって生じる溶融池が写る溶融池画像を取得するステップと、前記溶融池画像のうち前記溶融池と前記加工用レーザの光軸とが交差する位置である溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップとを含む。 According to the ninth aspect of the present invention, the parameter specifying method includes a step of acquiring a molten pool image in which a molten pool generated by irradiating a work piece with a processing laser is performed , and the above -mentioned molten pool image. A step of specifying the parameters of the molten pool based on the brightness of the pixel for each radius or for each deviation angle with the melting center at the position where the melting pond and the optical axis of the processing laser intersect as the origin of the coordinates. include.

本発明の第10の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、被加工物に加工用レーザが照射されることによって生じる溶融池が写る溶融池画像を取得するステップと、前記溶融池画像のうち前記溶融池と前記加工用レーザの光軸とが交差する位置である溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップとを実行させる。 According to the tenth aspect of the present invention, the program includes a step of acquiring a molten pool image in which a molten pool generated by irradiating a work piece with a processing laser is performed on a computer, and among the molten pool images. With the step of specifying the parameters of the molten pool based on the brightness of the pixel for each moving diameter or for each deviation angle with the melting center at the position where the optical axis of the molten pool intersects with the optical axis of the processing laser as the origin of the coordinates. To execute.

上記態様のうち少なくとも1つの態様によれば、溶接方向の特定の有無に関わらず溶融池のパラメータを特定することができる。 According to at least one of the above embodiments, the parameters of the molten pool can be specified regardless of whether or not the welding direction is specified.

第1の実施形態に係るレーザ加工機の外観図である。It is an external view of the laser processing machine which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るレーザ加工機の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the laser processing machine which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る評価装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the evaluation apparatus which concerns on 1st Embodiment. 溶融池画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the molten pool image. 二値極座標画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the binary polar coordinate image. 第1の実施形態に係る評価装置による評価方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the evaluation method by the evaluation apparatus which concerns on 1st Embodiment. 二値極座標画像の偏角についての明度が1を示す画素の数を表すヒストグラムである。It is a histogram which shows the number of the pixel which shows the brightness 1 about the declination angle of a binary polar coordinate image. 二値極座標画像の動径についての明度が1を示す画素の数を表すヒストグラムである。It is a histogram which shows the number of the pixel which shows the brightness 1 about the radius of a binary polar coordinate image. 二値溶融池画像と溶融池のパラメータとの関係を表す図である。It is a figure which shows the relationship between the binary molten pool image and the parameter of a molten pool. 第2の実施形態に係るレーザ加工機の外観図である。It is an external view of the laser processing machine which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る評価装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the evaluation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る補正装置による制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method by the correction apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

〈第1の実施形態〉
《レーザ加工機の構成》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図1は、第1の実施形態に係るレーザ加工機の外観図である。
レーザ加工機1は、被加工物Wに加工用レーザを照射することでレーザ加工を行う。レーザ加工の例としては、溶接が挙げられる。
レーザ加工機1は、ステージ101、ヘッド102、支持部103、数値制御装置104、および評価装置105を備える。
<First Embodiment>
<< Configuration of laser processing machine >>
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view of the laser processing machine according to the first embodiment.
The laser processing machine 1 performs laser processing by irradiating the workpiece W with a processing laser. An example of laser machining is welding.
The laser processing machine 1 includes a stage 101, a head 102, a support portion 103, a numerical control device 104, and an evaluation device 105.

ステージ101は、被加工物Wを固定する台である。ステージ101には、アクチュエータ等の駆動機構が設けられ、これによりステージ101は水平方向(X軸-Y軸方向)に移動可能に構成される。ヘッド102は、ステージ101上の被加工物Wヘ向けて加工用レーザを照射する。ヘッド102には、加工用レーザおよびアシストガスが通過するレーザノズル1021が設けられる。支持部103は、ヘッド102を支持する。数値制御装置104は、利用者の操作または利用者に指定されたプログラムに従って、ヘッド102の位置および加工用レーザの出力条件(加工用レーザのON/OFF、出力値、ビーム直径 等)を制御する。評価装置105は、レーザ加工機1によるレーザ加工に係る溶融池のパラメータを特定し、表示する。レーザ加工機1の利用者は、評価装置105によって表示されたパラメータを視認し、パラメータが目標値に近づくようにレーザ加工の調整を行う。評価装置105は、パラメータ特定装置の一例である。 The stage 101 is a table for fixing the workpiece W. The stage 101 is provided with a drive mechanism such as an actuator, whereby the stage 101 is configured to be movable in the horizontal direction (X-axis-Y-axis direction). The head 102 irradiates the machining laser toward the workpiece W on the stage 101. The head 102 is provided with a laser nozzle 1021 through which a processing laser and an assist gas pass. The support portion 103 supports the head 102. The numerical control device 104 controls the position of the head 102 and the output conditions of the processing laser (ON / OFF of the processing laser, output value, beam diameter, etc.) according to the operation of the user or the program specified by the user. .. The evaluation device 105 identifies and displays the parameters of the molten pool related to the laser processing by the laser processing machine 1. The user of the laser processing machine 1 visually recognizes the parameters displayed by the evaluation device 105, and adjusts the laser processing so that the parameters approach the target value. The evaluation device 105 is an example of a parameter specifying device.

図2は、第1の実施形態に係るレーザ加工機の構成を示す概略図である。
レーザ加工機1は、レーザ発振器106、撮像装置107、照明装置108、および光学系109を備える。
レーザ発振器106は、光学系109を介して加工用レーザを出力する。撮像装置107は、光学系109を介してステージ101上の被加工物Wを撮像する。照明装置108は、撮像装置107による撮像用の照明光を発する。
FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the laser processing machine according to the first embodiment.
The laser processing machine 1 includes a laser oscillator 106, an image pickup device 107, a lighting device 108, and an optical system 109.
The laser oscillator 106 outputs a processing laser via the optical system 109. The image pickup apparatus 107 images the workpiece W on the stage 101 via the optical system 109. The lighting device 108 emits illumination light for imaging by the image pickup device 107.

光学系109は、プリズム1091、ダイクロイックミラー1092、集光レンズ1093、ハーフミラー1094、第1全反射ミラー1095、および第2全反射ミラー1096を備える。
プリズム1091は、レーザ発振器106が出力する加工用レーザの光軸上に設けられる。ダイクロイックミラー1092は、加工用レーザの光軸上であってプリズム1091より後段に設けられる。ダイクロイックミラー1092は、加工用レーザがレーザノズル1021を通過するように反射させる。集光レンズ1093は、加工用レーザの光軸上であってダイクロイックミラー1092より加工用レーザの後段かつレーザノズル1021の前段に設けられる。
つまり、加工用レーザは、レーザ発振器106から出力された後、プリズム1091、ダイクロイックミラー1092、集光レンズ1093の順に光学系109を通り、レーザノズル1021を介してステージ101上の被加工物Wに照射される。
The optical system 109 includes a prism 1091, a dichroic mirror 1092, a condenser lens 1093, a half mirror 1094, a first total reflection mirror 1095, and a second total reflection mirror 1096.
The prism 1091 is provided on the optical axis of the processing laser output by the laser oscillator 106. The dichroic mirror 1092 is provided on the optical axis of the processing laser and after the prism 1091. The dichroic mirror 1092 reflects the processing laser so that it passes through the laser nozzle 1021. The condenser lens 1093 is provided on the optical axis of the processing laser, after the processing laser and in front of the laser nozzle 1021 from the dichroic mirror 1092.
That is, after being output from the laser oscillator 106, the processing laser passes through the optical system 109 in the order of the prism 1091, the dichroic mirror 1092, and the condenser lens 1093, and passes through the laser nozzle 1021 to the workpiece W on the stage 101. Be irradiated.

第1全反射ミラー1095は、撮像装置107の光軸上に設けられる。第1全反射ミラー1095は、撮像装置107の光軸がダイクロイックミラー1092およびレーザノズル1021を通過するような姿勢に設けられる。つまり、第1全反射ミラー1095により、ダイクロイックミラー1092と被加工物Wとの間において、撮像装置107の光軸と加工用レーザの光軸とが一致する。 The first total reflection mirror 1095 is provided on the optical axis of the image pickup apparatus 107. The first total reflection mirror 1095 is provided in such a posture that the optical axis of the image pickup apparatus 107 passes through the dichroic mirror 1092 and the laser nozzle 1021. That is, the optical axis of the image pickup apparatus 107 and the optical axis of the processing laser coincide with each other between the dichroic mirror 1092 and the workpiece W by the first total reflection mirror 1095.

ハーフミラー1094は、撮像装置107の光軸上であって第1全反射ミラー1095と撮像装置107との間に設けられる。第2全反射ミラー1096は、照明装置108の光軸上に設けられる。第2全反射ミラー1096は、照明装置108から照射される照明光が、ハーフミラー1094で反射され、ダイクロイックミラー1092およびレーザノズル1021を通過するような姿勢に設けられる。
つまり、照明装置108が照射した照明光は、第2全反射ミラー1096、ハーフミラー1094、第1全反射ミラー1095、ダイクロイックミラー1092、集光レンズ1093の順に光学系109を通り、ステージ101上の被加工物Wに照射される。そして、被加工物Wで反射した照明光は、集光レンズ1093、ダイクロイックミラー1092、第1全反射ミラー1095、ハーフミラー1094の順に光学系109を通り、撮像装置107に到達する。
上記構成により、撮像装置107は、レーザノズル1021を介して加工用レーザの焦点位置を撮像することができる。
The half mirror 1094 is provided on the optical axis of the image pickup device 107 and between the first total reflection mirror 1095 and the image pickup device 107. The second total reflection mirror 1096 is provided on the optical axis of the lighting device 108. The second total reflection mirror 1096 is provided in such a posture that the illumination light emitted from the illumination device 108 is reflected by the half mirror 1094 and passes through the dichroic mirror 1092 and the laser nozzle 1021.
That is, the illumination light emitted by the illuminating device 108 passes through the optical system 109 in the order of the second full reflection mirror 1096, the half mirror 1094, the first full reflection mirror 1095, the dichroic mirror 1092, and the condenser lens 1093, and is on the stage 101. The workpiece W is irradiated. Then, the illumination light reflected by the workpiece W passes through the optical system 109 in the order of the condenser lens 1093, the dichroic mirror 1092, the first full reflection mirror 1095, and the half mirror 1094, and reaches the image pickup apparatus 107.
With the above configuration, the image pickup apparatus 107 can image the focal position of the processing laser via the laser nozzle 1021.

加工用レーザにより被加工物Wがレーザ加工されると、被加工物Wに溶融池が生じる。このとき、上記構成により、撮像装置107の光軸と加工用レーザの光軸とが一致するため、撮像装置107によって撮像された画像における溶融池の溶融中心は、必ず画像の中央に位置する。 When the workpiece W is laser-machined by the machining laser, a molten pool is formed in the workpiece W. At this time, since the optical axis of the image pickup device 107 and the optical axis of the processing laser coincide with each other due to the above configuration, the melting center of the molten pool in the image captured by the image pickup device 107 is always located at the center of the image.

《評価装置の構成》
図3は、第1の実施形態に係る評価装置の構成を示す概略ブロック図である。
評価装置105は、プロセッサ151、メインメモリ152、ストレージ153、インタフェース154を備える。ストレージ153には、加工評価プログラムが記憶される。プロセッサ151は、加工評価プログラムをストレージ153から読み出してメインメモリ152に展開し、加工評価プログラムに従ってレーザ加工の評価処理を実行する。また、プロセッサ151は、加工評価プログラムに従って、所定の記憶領域をメインメモリ152に確保する。
<< Configuration of evaluation device >>
FIG. 3 is a schematic block diagram showing the configuration of the evaluation device according to the first embodiment.
The evaluation device 105 includes a processor 151, a main memory 152, a storage 153, and an interface 154. The processing evaluation program is stored in the storage 153. The processor 151 reads the machining evaluation program from the storage 153, expands it in the main memory 152, and executes the laser machining evaluation process according to the machining evaluation program. Further, the processor 151 secures a predetermined storage area in the main memory 152 according to the machining evaluation program.

ストレージ153の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ153は、評価装置105のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース154または通信回線を介して評価装置105に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によって評価装置105に配信される場合、配信を受けた評価装置105が当該プログラムをメインメモリ152に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ153は、一時的でない有形の記憶媒体である。 Examples of the storage 153 include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), and DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory). , Semiconductor memory and the like. The storage 153 may be an internal medium directly connected to the bus of the evaluation device 105, or an external medium connected to the evaluation device 105 via the interface 154 or a communication line. When this program is distributed to the evaluation device 105 by a communication line, the distributed evaluation device 105 may expand the program to the main memory 152 and execute the above processing. In at least one embodiment, the storage 153 is a non-temporary tangible storage medium.

インタフェース154には、入力装置110、出力装置111、撮像装置107、および数値制御装置104が接続される。入力装置110の例としては、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。出力装置111の例としては、ディスプレイ、プロジェクタ、プリンタなどが挙げられる。 An input device 110, an output device 111, an image pickup device 107, and a numerical control device 104 are connected to the interface 154. Examples of the input device 110 include a keyboard, a mouse, a touch panel, and the like. Examples of the output device 111 include a display, a projector, a printer, and the like.

プロセッサ151は、ストレージ153に記憶された加工評価プログラムを実行することで、画像取得部1511、極座標変換部1512、二値化部1513、パラメータ特定部1514、表示制御部1515として機能する。
画像取得部1511は、撮像装置107が撮像した画像を取得する。当該画像は、溶融池が写る溶融池画像である。図4は、溶融池画像の例を示す図である。被加工物Wは、温度が高くなるほど熱放射により強く発光する。したがって、図4に示すように、溶融池画像において溶融池が写る部分の明度は、他の部分と比較して高くなる。
極座標変換部1512は、溶融池画像の溶融中心が写る位置を原点として、溶融池画像を極座標変換することで、極座標画像を生成する。極座標画像は、偏角軸と動径軸とからなる極座標平面にマッピングされた画素の集合である。
二値化部1513は、極座標変換部1512が生成した極座標画像を二値化して二値極座標画像を生成する。二値化部1513は、極座標画像の各画素について、明度が所定の閾値以上であるか否かを判定し、明度が閾値以上の画素の明度を1、明度が閾値未満の画素の明度を0に決定する。図5は、二値極座標画像の例を示す図である。図5に示す二値極座標画像は、縦軸に偏角をとり、横軸に動径をとった画像である。
パラメータ特定部1514は、二値化部1513が生成した二値極座標画像に基づいて、被加工物Wの溶融池のパラメータ(長さおよび幅)を特定する。
表示制御部1515は、パラメータ特定部1514が特定した溶融池のパラメータを表示させる。
The processor 151 functions as an image acquisition unit 1511, a polar coordinate conversion unit 1512, a binarization unit 1513, a parameter specification unit 1514, and a display control unit 1515 by executing a processing evaluation program stored in the storage 153.
The image acquisition unit 1511 acquires an image captured by the image pickup apparatus 107. The image is a molten pool image showing the molten pool. FIG. 4 is a diagram showing an example of a molten pool image. The work piece W emits stronger light due to heat radiation as the temperature rises. Therefore, as shown in FIG. 4, the brightness of the portion where the molten pool is reflected in the molten pool image is higher than that of the other portions.
The polar coordinate conversion unit 1512 generates a polar coordinate image by performing polar coordinate conversion of the molten pool image with the position where the melting center of the molten pool image is captured as the origin. A polar coordinate image is a set of pixels mapped to a polar coordinate plane consisting of an argument axis and a radial axis.
The binarization unit 1513 binarizes the polar coordinate image generated by the polar coordinate conversion unit 1512 to generate a binary polar coordinate image. The binarization unit 1513 determines whether or not the brightness of each pixel of the polar coordinate image is equal to or higher than a predetermined threshold value, 1 is the brightness of the pixel whose brightness is equal to or higher than the threshold value, and 0 is the brightness of the pixel whose brightness is lower than the threshold value. To decide. FIG. 5 is a diagram showing an example of a binary polar coordinate image. The binary polar coordinate image shown in FIG. 5 is an image in which the vertical axis has a declination and the horizontal axis has a radius.
The parameter specifying unit 1514 specifies the parameters (length and width) of the molten pool of the workpiece W based on the binary polar coordinate image generated by the binarizing unit 1513.
The display control unit 1515 displays the parameters of the molten pool specified by the parameter specifying unit 1514.

《評価方法》
利用者は、ステージ101に被加工物Wを設置すると、入力装置110を介して利用者から溶融池パラメータの評価処理の開始指示を、評価装置105に入力する。そして、利用者は、数値制御装置104を介してレーザ加工機1を操作する。
撮像装置107は、一定時間(例えば、100ミリ秒)ごとに溶融池画像を撮像する。評価装置105は、撮像装置107が溶融池画像を撮像するたびに、以下の評価処理を実行する。
"Evaluation methods"
When the workpiece W is installed on the stage 101, the user inputs to the evaluation device 105 an instruction to start the evaluation process of the molten pool parameter from the user via the input device 110. Then, the user operates the laser processing machine 1 via the numerical control device 104.
The image pickup apparatus 107 captures a molten pool image at regular time intervals (for example, 100 milliseconds). The evaluation device 105 executes the following evaluation process each time the image pickup device 107 captures a molten pool image.

図6は、第1の実施形態に係る評価装置による評価方法を示すフローチャートである。
評価装置105の画像取得部1511は、撮像装置107から溶融池画像を取得する(ステップS1)。極座標変換部1512は、取得した溶融池画像の溶融中心が写る座標を中心として、溶融池画像を極座標変換し、極座標画像を生成する(ステップS2)。なお、図2に示すとおり、撮像装置107の光軸は加工用レーザの光軸と一致しているため、溶融中心は常に溶融池画像の同じ座標(例えば画像の中心座標)に位置する。
FIG. 6 is a flowchart showing an evaluation method by the evaluation device according to the first embodiment.
The image acquisition unit 1511 of the evaluation device 105 acquires a molten pool image from the image pickup device 107 (step S1). The polar coordinate conversion unit 1512 converts the molten pond image into polar coordinates around the coordinates in which the molten center of the acquired molten pool image is captured, and generates a polar coordinate image (step S2). As shown in FIG. 2, since the optical axis of the image pickup apparatus 107 coincides with the optical axis of the processing laser, the melting center is always located at the same coordinates of the molten pool image (for example, the center coordinates of the image).

次に、二値化部1513は、極座標画像を二値化し、二値極座標画像を生成する(ステップS3)。二値化部1513による二値化に用いる明度の閾値は、例えば、加工条件に関連付けて予め定められた値を用いてもよいし、レーザ発振器106および光学系109の設定から求められるビーム直径に基づいて決定されてもよいし、溶融池画像または極座標画像の明度分布の標準偏差に従って決定されてもよい。 Next, the binarization unit 1513 binarizes the polar coordinate image and generates a binary polar coordinate image (step S3). The brightness threshold used for binarization by the binarization unit 1513 may be, for example, a predetermined value associated with the processing conditions, or may be the beam diameter obtained from the settings of the laser oscillator 106 and the optical system 109. It may be determined based on, or it may be determined according to the standard deviation of the brightness distribution of the molten pool image or the polar coordinate image.

図7は、二値極座標画像の偏角についての明度が1を示す画素の数を表すヒストグラムである。図8は、二値極座標画像の動径についての明度が1を示す画素の数を表すヒストグラムである。図9は、二値溶融池画像と溶融池のパラメータとの関係を表す図である。
次に、パラメータ特定部1514は、二値極座標画像の偏角ごとに明度が1を示す画素の数を算出する(ステップS4)。以下、明度が1を示す画素を明画素ともよぶ。すなわち、パラメータ特定部1514は、図7に示すヒストグラムを算出する。パラメータ特定部1514は、算出された明画素数のうち最小の値を特定する(ステップS5)。すなわち、パラメータ特定部1514は、明画素数が最小となる偏角における明画素数r1を特定する。パラメータ特定部1514は、特定した明画素数r1の2倍に相当する長さを、溶融池の幅Wとして特定する(ステップS6)。
上述のとおり、溶融池画像において溶融池が写る画素の明度は他の画素の明度より高いため、二値極座標画像において、溶融池の一部に相当する画素は明画素となる。したがって、図9に示すように、明画素数の最小値は、溶融中心を原点とする円であって、明画素のみを内包する最大の円の半径r1に相当する。図9に示すように、溶融池の幅Wは、このような円の直径とほぼ一致する。
FIG. 7 is a histogram showing the number of pixels showing a brightness of 1 with respect to the declination angle of the binary polar coordinate image. FIG. 8 is a histogram showing the number of pixels having a brightness of 1 for the radius of the binary polar coordinate image. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the binary molten pool image and the parameters of the molten pool.
Next, the parameter specifying unit 1514 calculates the number of pixels having a brightness of 1 for each declination of the binary polar coordinate image (step S4). Hereinafter, a pixel having a brightness of 1 is also referred to as a bright pixel. That is, the parameter specifying unit 1514 calculates the histogram shown in FIG. 7. The parameter specifying unit 1514 specifies the minimum value among the calculated number of bright pixels (step S5). That is, the parameter specifying unit 1514 specifies the number of bright pixels r1 at the declination that minimizes the number of bright pixels. The parameter specifying unit 1514 specifies a length corresponding to twice the specified number of bright pixels r1 as the width W of the molten pool (step S6).
As described above, since the brightness of the pixel in which the molten pool is reflected in the molten pool image is higher than the brightness of the other pixels, the pixel corresponding to a part of the molten pool is a bright pixel in the binary pole coordinate image. Therefore, as shown in FIG. 9, the minimum value of the number of bright pixels is a circle whose origin is the melting center and corresponds to the radius r1 of the maximum circle containing only the bright pixels. As shown in FIG. 9, the width W of the molten pool substantially coincides with the diameter of such a circle.

次に、パラメータ特定部1514は、二値極座標画像の動径ごとに、明画素数を算出する(ステップS7)。すなわち、パラメータ特定部1514は、図8に示すヒストグラムを算出する。パラメータ特定部1514は、明画素数が所定の閾値(例えば、0)以下となる最小の動径の値r2を特定する(ステップS8)。パラメータ特定部1514は、ステップS4で算出した明画素数r1と特定した動径r2の和を、溶融池の長さLとして算出する(ステップS9)。
上述のとおり、溶融池画像において溶融池が写る画素の明度は他の画素の明度より高いため、二値極座標画像において、溶融池の一部に相当する画素は明画素となる。したがって、明度が1を示す画素の数が所定の閾値以下となる最小の動径の値とは、図9に示すように、溶融中心を原点とする円であって、溶融池を内包する最小の円の半径r2に相当する。
Next, the parameter specifying unit 1514 calculates the number of bright pixels for each radius of the binary polar coordinate image (step S7). That is, the parameter specifying unit 1514 calculates the histogram shown in FIG. The parameter specifying unit 1514 specifies a minimum radius value r2 in which the number of bright pixels is equal to or less than a predetermined threshold value (for example, 0) (step S8). The parameter specifying unit 1514 calculates the sum of the number of bright pixels r1 calculated in step S4 and the specified radius r2 as the length L of the molten pool (step S9).
As described above, since the brightness of the pixel in which the molten pool is reflected in the molten pool image is higher than the brightness of the other pixels, the pixel corresponding to a part of the molten pool is a bright pixel in the binary pole coordinate image. Therefore, as shown in FIG. 9, the minimum radius value at which the number of pixels showing a brightness of 1 is equal to or less than a predetermined threshold value is a circle having the melting center as the origin and the minimum including the melting pond. Corresponds to the radius r2 of the circle.

表示制御部1515は、パラメータ特定部1514が特定した溶融池の幅Wおよび長さLを、出力装置111に出力させる(ステップS10)。利用者は、出力装置111に出力された溶融池の幅Wおよび長さLを見ながら、これらの値が溶融池の幅および長さの目標値に近づくように、レーザ加工の調整を行う。例えば、溶融池の長さが目標値より長い場合、利用者はヘッド102の掃引速度を遅くし、溶融池の長さが目標値より短い場合、利用者はヘッド102の掃引速度を早くする。例えば、溶融池の幅が目標値より広い場合、利用者は加工用レーザのビーム直径を狭め、溶融池の幅が目標値より狭い場合、利用者は加工用レーザのビーム直径を広げる。 The display control unit 1515 causes the output device 111 to output the width W and the length L of the molten pool specified by the parameter specifying unit 1514 (step S10). The user adjusts the laser processing so that these values approach the target values of the width and length of the molten pool while observing the width W and the length L of the molten pool output to the output device 111. For example, if the length of the molten pool is longer than the target value, the user slows down the sweep speed of the head 102, and if the length of the molten pool is shorter than the target value, the user speeds up the sweep speed of the head 102. For example, if the width of the molten pool is wider than the target value, the user narrows the beam diameter of the processing laser, and if the width of the molten pool is narrower than the target value, the user widens the beam diameter of the processing laser.

《作用・効果》
このように、第1の実施形態に係る評価装置105は、溶融池画像のうち溶融中心の座標を中心とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて溶融池のパラメータを特定する。評価装置105は、溶融池画像の動径または偏角に基づいて溶融池のパラメータを特定することで、溶接方向の特定の有無に関わらず、溶融池のパラメータを特定することができる。具体的には、図5に示すような極座標画像によれば、溶接方向が変わると、画像が上下方向にシフトするような変化が生じる。これは、溶接方向の変化によって、ピーク部分が生じる偏角が変化するためである。つまり、溶接方向が変わったとしても極座標画像において回転に係る変化が生じない。したがって、評価装置105は、溶融池画像の動径または偏角に基づいて溶融池のパラメータを特定することで、溶接方向の特定の有無に関わらず、溶融池のパラメータを特定することができる。
《Action / Effect》
As described above, the evaluation device 105 according to the first embodiment specifies the parameters of the molten pool based on the brightness of the pixels for each radius or each deviation angle centered on the coordinates of the center of the molten pool in the molten pool image. .. The evaluation device 105 can specify the parameters of the molten pool regardless of whether or not the welding direction is specified by specifying the parameters of the molten pool based on the moving diameter or the deviation angle of the molten pool image. Specifically, according to the polar coordinate image as shown in FIG. 5, when the welding direction changes, the image shifts in the vertical direction. This is because the declination at which the peak portion occurs changes due to the change in the welding direction. That is, even if the welding direction changes, there is no change related to rotation in the polar coordinate image. Therefore, the evaluation device 105 can specify the parameters of the molten pool regardless of whether or not the welding direction is specified by specifying the parameters of the molten pool based on the radial diameter or the deviation angle of the molten pool image.

また、第1の実施形態に係る評価装置105は、極座標画像を二値化して溶融池のパラメータを求める。極座標画像を二値化することで、評価装置105は、偏角ごとの明画素数をそのまま長さに換算することができる。また、評価装置105は、画像の二値化により画像に含まれるノイズを除去することができる。つまり、評価装置105は、極座標画像を二値化することで、容易にかつ精度よく溶融池のパラメータを求めることができる。
なお、他の実施形態においては、評価装置105は二値化処理を行うことなく溶融池のパラメータを求めてもよい。例えば、明度が0から255の範囲内の値をとる場合に、評価装置105のパラメータ特定部1514は、偏角ごとまたは動径ごとに画素の明度の総和をとり、明度の総和を長さに換算することで、溶融池のパラメータを求めてもよい。なお、二値画像において画素の明度は1または0を示すため、二値画像における明画素数は、画素の明度の総和と等しい。
Further, the evaluation device 105 according to the first embodiment binarizes the polar coordinate image to obtain the parameters of the molten pool. By binarizing the polar coordinate image, the evaluation device 105 can directly convert the number of bright pixels for each declination into the length. Further, the evaluation device 105 can remove noise contained in the image by binarizing the image. That is, the evaluation device 105 can easily and accurately obtain the parameters of the molten pool by binarizing the polar coordinate image.
In another embodiment, the evaluation device 105 may obtain the parameters of the molten pool without performing the binarization process. For example, when the brightness takes a value in the range of 0 to 255, the parameter specifying unit 1514 of the evaluation device 105 takes the total brightness of the pixels for each deviation angle or each radius, and the total brightness is set as the length. The parameters of the molten pool may be obtained by conversion. Since the brightness of the pixels in the binary image indicates 1 or 0, the number of bright pixels in the binary image is equal to the total brightness of the pixels.

また、第1の実施形態に係る評価装置105は、溶融池のパラメータとして溶融池の幅および長さを特定する。溶融池の幅および長さは、溶接の溶け込み深さに関連することが知られている。また溶融池の幅が大きすぎると、溶接変形や残留応力が増加しやすいことが知られている。したがって、評価装置105が溶融池のパラメータとして溶融池の幅および長さを特定し、利用者に提示することで、利用者は溶接の品質を向上させやすくなる。 Further, the evaluation device 105 according to the first embodiment specifies the width and length of the molten pool as parameters of the molten pool. The width and length of the molten pool are known to be related to the penetration depth of the weld. It is also known that if the width of the molten pool is too large, welding deformation and residual stress are likely to increase. Therefore, when the evaluation device 105 specifies the width and length of the molten pool as the parameters of the molten pool and presents them to the user, the user can easily improve the quality of welding.

また、第1の実施形態に係る評価装置105は、二値極座標画像の明画素数が所定の閾値以下となる最小の動径の長さに基づいて溶融池の長さを特定する。つまり、評価装置105は、動径ごとの画素の明度の和が所定の閾値以下となる最小の動径の長さに基づいて溶融長さを特定する。これにより、評価装置105は、溶融池画像において、溶融池の一部が暗く映ってしまった場合においても、すなわち二値極座標画像の溶融池部分において一部に暗画素が含まれてしまう場合にも、適切に溶融池の長さを特定することができる。また、評価装置105は、溶融池画像において、スパッタなどにより溶融池から離れた部分が明るく映ってしまった場合においても、すなわち二値極座標画像の非溶融池部分において一部に明画素が含まれてしまう場合にも、適切に溶融池の長さを特定することができる。なお、他の実施形態においてはこれに限らない。例えば、評価装置105は、偏角ごとの画素の明度の和の最大値に基づいて溶融池の長さを特定してもよい。 Further, the evaluation device 105 according to the first embodiment specifies the length of the molten pool based on the length of the minimum radius at which the number of bright pixels of the binary polar coordinate image is equal to or less than a predetermined threshold value. That is, the evaluation device 105 specifies the melt length based on the length of the minimum radius at which the sum of the brightness of the pixels for each radius is equal to or less than a predetermined threshold value. As a result, the evaluation device 105 is used even when a part of the molten pool appears dark in the molten pool image, that is, when a dark pixel is partially included in the molten pool portion of the binary pole coordinate image. Also, the length of the molten pool can be appropriately specified. Further, the evaluation device 105 includes bright pixels in a part of the non-molten pond portion of the binary pole coordinate image, that is, even when the portion away from the molten pool is brightly reflected in the molten pool image due to spatter or the like. Even in such a case, the length of the molten pool can be appropriately specified. It should be noted that the present invention is not limited to this in other embodiments. For example, the evaluation device 105 may specify the length of the molten pool based on the maximum value of the sum of the brightness of the pixels for each declination.

また、第1の実施形態に係る評価装置105は、二値極座標画像の偏角ごとの明画素数の最小値に基づいて溶融池の幅を特定する。つまり、評価装置105は、二値極座標画像の偏角ごとの画素の明度の和の最小値に基づいて溶融池の幅を特定する。なお、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、評価装置105は、動径ごとの画素の明度の和が所定の閾値以上となる最大の動径の長さに基づいて溶融長さを特定してもよい。 Further, the evaluation device 105 according to the first embodiment specifies the width of the molten pool based on the minimum value of the number of bright pixels for each declination of the binary polar coordinate image. That is, the evaluation device 105 specifies the width of the molten pool based on the minimum value of the sum of the brightness of the pixels for each declination of the binary polar coordinate image. It should be noted that the present invention is not limited to this in other embodiments. For example, the evaluation device 105 may specify the melt length based on the length of the maximum radius at which the sum of the brightness of the pixels for each radius is equal to or greater than a predetermined threshold value.

《第2の実施形態》
第1の実施形態に係るレーザ加工機1は、評価装置105が溶融池のパラメータを表示することで、手動操作における溶接の品質の向上を図るものである。これに対し、第2の実施形態に係るレーザ加工機1は、溶融池のパラメータに基づいて自動操作における溶接の品質の向上を図る。
<< Second Embodiment >>
In the laser processing machine 1 according to the first embodiment, the evaluation device 105 displays the parameters of the molten pool to improve the quality of welding in manual operation. On the other hand, the laser processing machine 1 according to the second embodiment aims to improve the quality of welding in the automatic operation based on the parameters of the molten pool.

《レーザ加工機の構成》
図10は、第2の実施形態に係るレーザ加工機の外観図である。
第2の実施形態に係るレーザ加工機1は、第1の実施形態の評価装置105に代えて、補正装置201を備える。補正装置201は、レーザ加工機1によるレーザ加工に係る溶融池のパラメータを特定し、これに基づいて数値制御装置104の制御パラメータを補正する。補正装置201は、パラメータ特定装置の一例である。
<< Configuration of laser processing machine >>
FIG. 10 is an external view of the laser processing machine according to the second embodiment.
The laser processing machine 1 according to the second embodiment includes a correction device 201 instead of the evaluation device 105 of the first embodiment. The correction device 201 identifies the parameters of the molten pool related to the laser processing by the laser processing machine 1, and corrects the control parameters of the numerical control device 104 based on the parameters. The correction device 201 is an example of a parameter specifying device.

《補正装置の構成》
図11は、第2の実施形態に係る評価装置の構成を示す概略ブロック図である。
補正装置201は、第1の実施形態の評価装置105と同様に、プロセッサ151、メインメモリ152、ストレージ153、インタフェース154を備える。
プロセッサ151は、ストレージ153に記憶された補正プログラムを実行することで、画像取得部1511、極座標変換部1512、二値化部1513、パラメータ特定部1514、補正部1516として機能する。また、補正プログラムの実行により、メインメモリ152には、目標値記憶部1521の記憶領域が確保される。
<< Configuration of correction device >>
FIG. 11 is a schematic block diagram showing the configuration of the evaluation device according to the second embodiment.
The correction device 201 includes a processor 151, a main memory 152, a storage 153, and an interface 154, similarly to the evaluation device 105 of the first embodiment.
The processor 151 functions as an image acquisition unit 1511, a polar coordinate conversion unit 1512, a binarization unit 1513, a parameter specifying unit 1514, and a correction unit 1516 by executing a correction program stored in the storage 153. Further, by executing the correction program, the storage area of the target value storage unit 1521 is secured in the main memory 152.

補正部1516は、パラメータ特定部1514が特定した溶融池のパラメータに基づいて、数値制御装置104の制御パラメータを補正する。
目標値記憶部1521は、溶融池の各パラメータの目標値を記憶する。
The correction unit 1516 corrects the control parameters of the numerical control device 104 based on the parameters of the molten pool specified by the parameter specifying unit 1514.
The target value storage unit 1521 stores the target value of each parameter of the molten pool.

《制御方法》
利用者は、ステージ101に被加工物Wを設置すると、数値制御装置104のモードをプログラムによる自動運転を行うモードに設定する。そして、利用者は、入力装置110を操作し、補正装置201に補正処理の開始指示を入力する。
撮像装置107は、一定時間(例えば、100ミリ秒)ごとに溶融池画像を撮像する。補正装置201は、撮像装置107が溶融池画像を撮像するたびに、以下の補正処理を実行する。
<< Control method >>
When the workpiece W is installed on the stage 101, the user sets the mode of the numerical control device 104 to the mode for performing automatic operation by the program. Then, the user operates the input device 110 and inputs an instruction to start the correction process to the correction device 201.
The image pickup apparatus 107 captures a molten pool image at regular time intervals (for example, 100 milliseconds). The correction device 201 executes the following correction processing each time the image pickup device 107 captures a molten pool image.

図12は、第2の実施形態に係る補正装置による制御方法を示すフローチャートである。
補正装置201の画像取得部1511は、撮像装置107から溶融池画像を取得する(ステップS101)。極座標変換部1512は、取得した溶融池画像の溶融中心が写る座標を中心として、溶融池画像を極座標変換し、極座標画像を生成する(ステップS102)。二値化部1513は、極座標画像を二値化し、二値極座標画像を生成する(ステップS103)。
FIG. 12 is a flowchart showing a control method by the correction device according to the second embodiment.
The image acquisition unit 1511 of the correction device 201 acquires a molten pool image from the image pickup device 107 (step S101). The polar coordinate conversion unit 1512 converts the molten pond image into polar coordinates around the coordinates in which the molten center of the acquired molten pool image is captured, and generates a polar coordinate image (step S102). The binarization unit 1513 binarizes the polar coordinate image and generates a binary polar coordinate image (step S103).

パラメータ特定部1514は、二値極座標画像の偏角ごとに明画素数を算出する(ステップS104)。パラメータ特定部1514は、算出された明画素数のうち最小の値を特定する(ステップS105)。パラメータ特定部1514は、特定した明画素数の2倍に相当する長さを、溶融池の幅として特定する(ステップS106)。 The parameter specifying unit 1514 calculates the number of bright pixels for each declination of the binary polar coordinate image (step S104). The parameter specifying unit 1514 specifies the minimum value among the calculated number of bright pixels (step S105). The parameter specifying unit 1514 specifies a length corresponding to twice the specified number of bright pixels as the width of the molten pool (step S106).

パラメータ特定部1514は、二値極座標画像の動径ごとに、明画素数を算出する(ステップS107)。パラメータ特定部1514は、明画素数が所定の閾値以下となる最小の動径の値を特定する(ステップS108)。パラメータ特定部1514は、ステップS104で算出した明画素数と特定した動径の和を、溶融池の長さとして算出する(ステップS109)。 The parameter specifying unit 1514 calculates the number of bright pixels for each radius of the binary polar coordinate image (step S107). The parameter specifying unit 1514 specifies the value of the minimum radius at which the number of bright pixels is equal to or less than a predetermined threshold value (step S108). The parameter specifying unit 1514 calculates the sum of the number of bright pixels calculated in step S104 and the specified radius as the length of the molten pool (step S109).

補正部1516は、特定されたパラメータと目標値記憶部1521が記憶する目標値との比を算出する(ステップS110)。つまり、補正部1516は、目標値記憶部1521が記憶する溶融池の幅の目標値と溶融池の幅との比を算出する。また補正部1516は、目標値記憶部1521が記憶する溶融池の長さの目標値と溶融池の長さとの比を算出する。
補正部1516は、パラメータと目標値との比に基づいて、数値制御装置104の制御パラメータの補正係数を求める(ステップS111)。具体的には、補正部1516は、溶融池の幅と目標値の比、および溶融池の長さと目標値の比に基づいて、ヘッド102の掃引速度、加工用レーザのビーム直径すなわち光学系109の調整量、およびレーザ発振器106の出力強度の補正係数を求める。なお、パラメータと目標値との比と、数値制御装置104の制御パラメータの補正係数との関係は、予め実験等によって求められたものである。
補正部1516は、特定した補正係数を数値制御装置104に出力する(ステップS12)。
The correction unit 1516 calculates the ratio between the specified parameter and the target value stored in the target value storage unit 1521 (step S110). That is, the correction unit 1516 calculates the ratio between the target value of the width of the molten pool stored in the target value storage unit 1521 and the width of the molten pool. Further, the correction unit 1516 calculates the ratio between the target value of the length of the molten pool stored in the target value storage unit 1521 and the length of the molten pool.
The correction unit 1516 obtains a correction coefficient for the control parameter of the numerical control device 104 based on the ratio of the parameter to the target value (step S111). Specifically, the correction unit 1516 determines the sweep speed of the head 102, the beam diameter of the processing laser, that is, the optical system 109, based on the ratio of the width of the molten pool to the target value and the ratio of the length of the molten pool to the target value. And the correction coefficient of the output intensity of the laser oscillator 106 are obtained. The relationship between the ratio of the parameter to the target value and the correction coefficient of the control parameter of the numerical control device 104 has been obtained in advance by an experiment or the like.
The correction unit 1516 outputs the specified correction coefficient to the numerical control device 104 (step S12).

数値制御装置104は、補正係数に従って制御パラメータを変更する。これにより、数値制御装置104は、溶融池のパラメータが目標値に近づくようにレーザ加工機1を制御することができる。 The numerical control device 104 changes the control parameters according to the correction coefficient. Thereby, the numerical control device 104 can control the laser processing machine 1 so that the parameter of the molten pool approaches the target value.

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態においては、パラメータ特定装置である評価装置105または補正装置201が数値制御装置104と別個に設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、数値制御装置104にパラメータ特定装置としての機能が実装されていてもよい。
<Other embodiments>
Although one embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above-mentioned one, and various design changes and the like can be made.
For example, in the above-described embodiment, the evaluation device 105 or the correction device 201, which is a parameter specifying device, is provided separately from the numerical control device 104, but the present invention is not limited to this. For example, in another embodiment, the numerical control device 104 may be equipped with a function as a parameter specifying device.

また、上述した実施形態においては、撮像装置107の光軸と加工用レーザの光軸とが一致するものであったが、これに限らない。例えば、撮像装置107は、ヘッド102の外側に取り付けられたものであってもよい。この場合、上述した実施形態と異なり、溶融池の溶融中心が常に溶融池画像の同一の座標に位置するとは限らない。この場合、パラメータ特定装置は、以下の手法で溶融中心を特定してもよい。
パラメータ特定装置は、明度の閾値を増加させながら溶融池画像を二値化する。パラメータ特定装置は、二値画像に写る明画素の群の外形が略円形になったときに、当該円の中心の座標を溶融中心と特定する。これは、溶融池のうち加工用レーザが照射されている溶融中心の温度が、溶融池の他の部分の温度より高く、他の部分と比較して放射光の強度が強いためである。
Further, in the above-described embodiment, the optical axis of the image pickup apparatus 107 and the optical axis of the processing laser are aligned, but the present invention is not limited to this. For example, the image pickup apparatus 107 may be attached to the outside of the head 102. In this case, unlike the above-described embodiment, the melting center of the molten pool is not always located at the same coordinates in the molten pool image. In this case, the parameter specifying device may specify the melting center by the following method.
The parameter identification device binarizes the molten pool image while increasing the brightness threshold. The parameter specifying device identifies the coordinates of the center of the circle as the melting center when the outer shape of the group of bright pixels reflected in the binary image becomes a substantially circular shape. This is because the temperature of the center of the molten pool irradiated with the processing laser is higher than the temperature of the other parts of the molten pool, and the intensity of synchrotron radiation is stronger than that of the other parts.

1 レーザ加工機
104 数値制御装置
105 評価装置
106 レーザ発振器
107 撮像装置
110 入力装置
111 出力装置
201 補正装置
1511 画像取得部
1512 極座標変換部
1513 二値化部
1514 パラメータ特定部
1515 表示制御部
1516 補正部
1521 目標値記憶部
1 Laser processing machine 104 Numerical control device 105 Evaluation device 106 Laser oscillator 107 Image pickup device 110 Input device 111 Output device 201 Correction device 1511 Image acquisition unit 1512 Polar coordinate conversion unit 1513 Binarization unit 1514 Parameter specification unit 1515 Display control unit 1516 Correction unit 1521 Target value storage unit

Claims (10)

被加工物に加工用レーザが照射されることによって生じる溶融池が写る溶融池画像を取得する画像取得部と、
前記溶融池画像のうち前記溶融池と前記加工用レーザの光軸とが交差する位置である溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するパラメータ特定部と
を備えるパラメータ特定装置。
An image acquisition unit that acquires a molten pool image that captures the molten pool generated by irradiating the workpiece with a laser for processing .
In the molten pool image, the molten pool is based on the brightness of the pixels for each radius or angle with the melting center at the position where the optical axis of the processing laser intersects as the origin of the coordinates. A parameter identification device having a parameter identification unit for specifying parameters.
画像を極座標変換する極座標変換部をさらに備え、
前記パラメータ特定部は、極座標変換された前記画像に基づいて前記パラメータを特定する
請求項1に記載のパラメータ特定装置。
It also has a polar coordinate conversion unit that converts images into polar coordinates.
The parameter specifying device according to claim 1, wherein the parameter specifying unit specifies the parameter based on the image transformed into polar coordinates.
画像を二値化する二値化部をさらに備え、
前記パラメータ特定部は、二値化された前記画像に基づいて前記パラメータを特定する
請求項1または請求項2に記載のパラメータ特定装置。
It also has a binarization section that binarizes the image.
The parameter specifying device according to claim 1 or 2, wherein the parameter specifying unit specifies the parameter based on the binarized image.
前記パラメータ特定部は、前記パラメータとして前記溶融池の長さを特定する
請求項1から請求項3の何れか1項に記載のパラメータ特定装置。
The parameter specifying device according to any one of claims 1 to 3, wherein the parameter specifying unit specifies the length of the molten pool as the parameter.
前記パラメータ特定部は、動径ごとの画素の明度の和が所定の閾値以下となる最小の動径の長さに基づいて前記長さを特定する
請求項4に記載のパラメータ特定装置。
The parameter specifying device according to claim 4, wherein the parameter specifying unit specifies the length based on the length of the minimum radius at which the sum of the brightness of the pixels for each radius is equal to or less than a predetermined threshold value.
前記パラメータ特定部は、前記パラメータとして前記溶融池の幅を特定する
請求項1から請求項5の何れか1項に記載のパラメータ特定装置。
The parameter specifying device according to any one of claims 1 to 5, wherein the parameter specifying unit specifies the width of the molten pool as the parameter.
前記パラメータ特定部は、偏角ごとの画素の明度の和の最小値に基づいて前記幅を特定する
請求項6に記載のパラメータ特定装置。
The parameter specifying device according to claim 6, wherein the parameter specifying unit specifies the width based on the minimum value of the sum of the brightness of the pixels for each declination angle.
レーザノズルと、
前記レーザノズルを介して加工用レーザを照射するレーザ発振器と、
前記レーザノズルを介して溶融池が写る溶融池画像を撮像する撮像装置と、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載のパラメータ特定装置と
を備えるレーザ加工機。
Laser nozzle and
A laser oscillator that irradiates a processing laser through the laser nozzle,
An image pickup device that captures an image of a molten pool in which the molten pool is captured via the laser nozzle.
A laser processing machine including the parameter specifying device according to any one of claims 1 to 7 .
被加工物に加工用レーザが照射されることによって生じる溶融池が写る溶融池画像を取得するステップと、
前記溶融池画像のうち前記溶融池と前記加工用レーザの光軸とが交差する位置である溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップと
を含むパラメータ特定方法。
The step of acquiring a molten pool image showing the molten pool generated by irradiating the workpiece with a laser for processing, and
In the molten pool image, the molten pool is based on the brightness of the pixels for each radius or angle with the melting center at the position where the optical axis of the processing laser intersects as the origin of the coordinates. A parameter identification method that includes steps to identify the parameter.
コンピュータに、
被加工物に加工用レーザが照射されることによって生じる溶融池が写る溶融池画像を取得するステップと、
前記溶融池画像のうち前記溶融池と前記加工用レーザの光軸とが交差する位置である溶融中心を座標の原点とした動径ごとまたは偏角ごとの画素の明度に基づいて前記溶融池のパラメータを特定するステップと
を実行させるためのプログラム。
On the computer
The step of acquiring a molten pool image showing the molten pool generated by irradiating the workpiece with a laser for processing, and
In the molten pool image, the molten pool is based on the brightness of the pixels for each radius or angle with the melting center at the position where the optical axis of the processing laser intersects as the origin of the coordinates. A program for performing steps and executions that specify parameters.
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