JP7123788B2 - Laser processing equipment - Google Patents

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ここに開示する技術は、レーザマーキング装置等、被加工物にレーザ光を照射することによって加工を行うレーザ加工装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a laser processing apparatus, such as a laser marking apparatus, that performs processing by irradiating a laser beam onto a workpiece.

従来、被加工物までの距離を測定可能なレーザ加工装置が知られている。 Conventionally, a laser processing apparatus capable of measuring a distance to a workpiece is known.

例えば特許文献1には、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光(パルスレーザ光)を集光する対物集光用レンズと、この対物集光用レンズと被加工物(加工対象物)との距離を計測する測距センサと、この測距センサによる計測結果に基づき、レーザ光の焦点位置を調整するアクチュエータと、を備えたレーザ加工装置が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses an objective condenser lens for condensing a processing laser beam (pulsed laser beam) emitted from a laser light source, and an object condenser lens and a workpiece (object to be processed). and an actuator that adjusts the focal position of the laser beam based on the measurement result of the distance sensor.

また特許文献2には、前記特許文献1に係る測距センサの一例として、レーザ光を発光する半導体レーザと、レーザ光の反射光が結像するよう配置された1対の受光素子(半導体位置検出素子)と、を備えたものが開示されている。 Further, in Patent Document 2, as an example of the distance measuring sensor according to Patent Document 1, a semiconductor laser that emits laser light and a pair of light receiving elements (semiconductor position a detection element).

また特許文献3には、前記特許文献1及び2に係る測距センサの別例として、被加工物(加工対象物)までの距離を測定するための測距光(計測用レーザ光)を出射する変位センサを備えたレーザ加工装置が開示されている。 Further, in Patent Document 3, as another example of the distance measuring sensor according to Patent Documents 1 and 2, distance measuring light (measurement laser light) for measuring the distance to a workpiece (object to be processed) is emitted. A laser processing apparatus is disclosed that includes a displacement sensor that

前記特許文献3に開示されているレーザ加工装置は、ステージ上に設置された被加工物に対して変位センサから測距光を照射するとともに、その反射光を変位センサによって適宜検出することで、被加工物までの距離を測定するようになっている。 The laser processing apparatus disclosed in Patent Document 3 irradiates a workpiece placed on a stage with distance measuring light from a displacement sensor, and by appropriately detecting the reflected light with the displacement sensor, It is designed to measure the distance to the workpiece.

特開2006-315031号公報JP-A-2006-315031 特開平10-051195号公報JP-A-10-051195 特開2008-215829号公報JP 2008-215829 A

しかし、前記特許文献3に記載されているような測距光は、その出射方向に沿って略直線状に伝搬するところ、実際には円錐状に拡がりながら伝搬することになる。 However, the distance measuring light as described in Patent Document 3 propagates in a substantially straight line along the emission direction, but actually propagates while expanding in a conical shape.

ここで、例えば円柱など、特定の曲面部が形成された被加工物へ測距光を照射する場合を考える。この場合、仮に、測距光が拡がらずに伝搬したとすると、曲面部において局所的に反射された測距光は、特定の反射角を以て伝搬する正反射光となる。 Here, let us consider the case of irradiating distance measuring light onto a workpiece having a specific curved surface portion, such as a cylinder. In this case, if the distance measuring light propagates without spreading, the distance measuring light locally reflected by the curved surface becomes specularly reflected light that propagates with a specific reflection angle.

しかしながら、前述のように、測距光が拡がりながら伝搬したとすると、曲面部の各所において略同時に反射された測距光が、それぞれ、特定の反射角を以て伝搬する正反射光となる。この場合、各正反射光の反射角は、曲面部の曲率が大きくなるに従って、より一層バラツクようになっている。 However, as described above, if the distance measuring light spreads while propagating, the distance measuring light that is reflected at various points on the curved surface at substantially the same time becomes specularly reflected light that propagates with a specific angle of reflection. In this case, the reflection angles of the specularly reflected lights become more dispersed as the curvature of the curved surface portion increases.

したがって、例えば円柱状の被加工物にあっては、板状の被加工物に比して、各正反射光が受光素子に至る可能性が高まる。そのため、単に受光素子のレイアウトに工夫を凝らしたり、受光素子を複数配置したりするだけでは、正反射光が受光素子に至る可能性が、少なからず残り得る。 Therefore, for a cylindrical workpiece, for example, the specularly reflected light is more likely to reach the light-receiving element than for a plate-shaped workpiece. Therefore, simply devising the layout of the light-receiving elements or arranging a plurality of light-receiving elements may leave a considerable possibility that specularly reflected light reaches the light-receiving elements.

そして、受光素子に到達した正反射光は、拡散反射光と同時に検出されることになるため、いずれの検出値を用いるべきか判断することを考慮すると、測定誤差の要因となり不都合である。 Since the specularly reflected light that has reached the light receiving element is detected at the same time as the diffusely reflected light, considering which detection value should be used is a factor of measurement error, which is inconvenient.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、曲面部が形成された被加工物を測距対象とした場合に、正反射に起因した測定誤差を抑制することにある。 The technology disclosed herein has been made in view of this point, and its purpose is to reduce measurement errors caused by specular reflection when a workpiece having a curved surface portion is used as a distance measurement target. is to suppress

具体的に、本開示の第1の側面は、励起光を生成する励起光生成部と、前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物へ照射するとともに、該被加工物の表面上で2次元走査するレーザ光走査部と、を備えるレーザ加工装置に係る。 Specifically, a first aspect of the present disclosure includes an excitation light generation unit that generates excitation light, and generates laser light based on the excitation light generated by the excitation light generation unit, and emits the laser light. and a laser beam scanning unit that irradiates a workpiece with the laser beam emitted from the laser beam output unit and performs two-dimensional scanning on the surface of the workpiece. related to.

そして、本開示の第1の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を、前記レーザ光走査部へ向けて出射する測距光出射部と、前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光を、前記レーザ光走査部を介して受光する測距光受光部と、前記測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、前記被加工物のうち、特定の曲率を有する曲面部の形状情報を設定する設定部と、前記設定部により設定された形状情報に基づいて、前記曲面部における曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に測距光が照射されるように、前記レーザ光走査部及び前記測距光出射部を制御する制御部と、前記制御部によって前記複数箇所の各々に測距光が照射された場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置を特定する位置特定部と、を備え、前記距離測定部は、前記位置特定部により特定された受光位置に基づいて、前記被加工物における前記曲面部までの距離を測定する。 Then, according to the first aspect of the present disclosure, the laser processing device directs distance measuring light for measuring a distance from the laser processing device to the surface of the workpiece to the laser beam scanning unit. a distance measuring light emitting unit that emits the distance measuring light through the laser beam scanning unit; a distance measuring unit for measuring the distance from the laser processing device to the surface of the workpiece by a triangulation method based on the light receiving position of the ranging light in the ranging light receiving unit; a setting unit for setting shape information of a curved surface portion having a specific curvature; and based on the shape information set by the setting unit, distance measuring light is provided at a plurality of locations aligned in a direction orthogonal to the curvature radius of the curved surface portion. and a control unit for controlling the laser beam scanning unit and the distance measuring light emitting unit so that the distance measuring light is irradiated to each of the plurality of locations, and when the distance measuring light is irradiated to each of the plurality of locations by the control unit a position specifying unit that specifies a light receiving position caused by the diffusely reflected light from among a plurality of light receiving positions in the light receiving unit, and the distance measuring unit, based on the light receiving position specified by the position specifying unit, A distance to the curved surface portion of the workpiece is measured.

この構成によれば、レーザ加工装置から被加工物の表面までの距離を測定する場合、測距光出射部が測距光を出射する。測距光出射部から出射された測距光は、レーザ光走査部を介して被加工物に照射される。被加工物に照射された測距光は、被加工物によって反射された後、レーザ光走査部を逆行して測距光受光部に至る。この測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、距離測定部が被加工物の表面までの距離を測定する。 According to this configuration, when measuring the distance from the laser processing device to the surface of the workpiece, the distance measuring light emitting section emits the distance measuring light. The distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting section is irradiated onto the workpiece through the laser light scanning section. After being reflected by the object to be processed, the distance measuring light irradiated to the object travels backward through the laser beam scanning unit and reaches the distance measuring light receiving unit. Based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving part, the distance measuring part measures the distance to the surface of the workpiece.

ここで、被加工物のうち、特定の曲率を有する曲面部における形状情報は、設定部により設定される。この形状情報に基づいて、曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に、測距光を照射することができる。 Here, the shape information of the curved surface portion having a specific curvature in the workpiece is set by the setting unit. Based on this shape information, it is possible to irradiate the distance measuring light to a plurality of locations arranged in a direction orthogonal to the radius of curvature.

この場合、拡散反射光に起因した受光位置は、被加工物までの距離に応じて変動する。それに対し、正反射光に起因した受光位置は、曲面部との位置関係に応じて変動する。 In this case, the light receiving position caused by the diffusely reflected light varies according to the distance to the workpiece. On the other hand, the light-receiving position due to specularly reflected light varies according to the positional relationship with the curved surface portion.

そして、前記のように、曲率半径と直交する方向に測距光の照射先を移動させた場合、被加工物までの距離は、曲面部との位置関係に比して変動しない。したがって、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しないようになっている。 As described above, when the irradiation target of the distance measuring light is moved in the direction orthogonal to the radius of curvature, the distance to the workpiece does not fluctuate compared to the positional relationship with the curved surface portion. Therefore, the light-receiving position caused by the diffusely reflected light is not displaced compared to the light-receiving position caused by the specularly reflected light.

よって、例えば受光位置の変位量等をモニタすることで、位置特定部は、測距光受光部における複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置を特定することが可能となる。そして、距離測定部は、位置特定部により特定された受光位置(拡散反射光に起因した受光位置)に基づいて、曲面部までの距離を測定する。これにより、正反射に起因した受光の影響を排除することができ、測定誤差を抑制することができる。 Therefore, for example, by monitoring the amount of displacement of the light receiving position, the position specifying unit can specify the light receiving position caused by the diffusely reflected light from among the plurality of light receiving positions in the distance measuring light receiving unit. . Then, the distance measuring section measures the distance to the curved surface section based on the light receiving position (the light receiving position caused by the diffusely reflected light) specified by the position specifying section. As a result, the influence of light reception due to regular reflection can be eliminated, and measurement errors can be suppressed.

また、本開示の第2の側面によれば、前記制御部は、前記曲率半径と直交する方向に測距光を走査することにより、前記複数箇所の各々に対して測距光を順番に照射する、としてもよい。 Further, according to the second aspect of the present disclosure, the control unit sequentially irradiates each of the plurality of locations with the distance measuring light by scanning the distance measuring light in a direction orthogonal to the radius of curvature. You can do it.

この構成によれば、測距光出射部は、レーザ光走査部を介して測距光を出射することから、制御部がレーザ光走査部を制御することで、測距光を走査して照射先を移動させることができる。そうして走査して得られた検出結果を時系列に沿って解析することで、各受光位置の変位量を直接的、又は、間接的にモニタすることができる。前記のように、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しない。 According to this configuration, since the distance measuring light emitting unit emits the distance measuring light through the laser beam scanning unit, the controller controls the laser beam scanning unit to scan and irradiate the distance measuring light. You can move ahead. By analyzing the detection results obtained by scanning along the time series, the amount of displacement of each light receiving position can be directly or indirectly monitored. As described above, the light-receiving position due to diffusely reflected light is not displaced compared to the light-receiving position due to specularly reflected light.

このような傾向を利用して、拡散反射光に起因した受光位置を特定することができ、正反射光に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。 By using such a tendency, it is possible to specify the light receiving position caused by the diffusely reflected light, which is advantageous in suppressing the measurement error caused by the specularly reflected light.

また、本開示の第3の側面によれば、前記距離測定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置それぞれに対応した距離を測定し、前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記複数の受光位置それぞれに対応した各距離の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置を特定する、としてもよい。 Further, according to the third aspect of the present disclosure, when the control unit scans the distance measuring light, the distance measuring unit measures the distance corresponding to each of the plurality of light receiving positions in the distance measuring light receiving unit. and, when the control unit scans the distance measuring light, the position specifying unit specifies the light receiving position caused by the diffusely reflected light based on the amount of displacement of each distance corresponding to each of the plurality of light receiving positions. , may be

この構成によれば、拡散反射光に起因した受光位置を特定することができ、正反射に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。 With this configuration, it is possible to specify the light receiving position caused by the diffusely reflected light, which is advantageous in suppressing measurement errors caused by specular reflection.

また、本開示の第4の側面によれば、前記測距光受光部は、前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光の光量を検出し、前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査したときの受光量を時系列に沿って積算するとともに、該積算後の受光量が相対的に大きな受光位置を、拡散反射光に起因した受光位置と判定する、としてもよい。 Further, according to the fourth aspect of the present disclosure, the distance measuring light receiving section detects the amount of distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting section and reflected by the workpiece, and detects the position of the workpiece. The specifying unit integrates the amount of light received when the control unit scans the distance measuring light along the time series, and determines the light receiving position where the amount of light received after the integration is relatively large is the light received due to the diffusely reflected light. It may be determined as the position.

前記のように、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しない。よって、前記のように受光量を積算すると、拡散反射光に起因した受光量は、正反射光に起因した受光量に比して大きなピークを形成することになる。 As described above, the light-receiving position due to diffusely reflected light is not displaced compared to the light-receiving position due to specularly reflected light. Therefore, when the amount of light received is integrated as described above, the amount of light received due to diffusely reflected light forms a larger peak than the amount of light received due to specularly reflected light.

このような傾向を利用して、拡散反射光に起因した受光位置を特定することができ、そのことで、正反射に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。 Using such a tendency, it is possible to specify the light receiving position caused by the diffusely reflected light, which is advantageous in suppressing the measurement error caused by the specular reflection.

また、本開示の第5の側面によれば、前記設定部は、前記形状情報として、円柱の中心軸、円錐の中心軸、及び、球の中心のうちの少なくとも1つを設定可能に構成されている。 Further, according to the fifth aspect of the present disclosure, the setting unit is configured to be able to set at least one of a central axis of a cylinder, a central axis of a cone, and a center of a sphere as the shape information. ing.

以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、曲面部が形成された被加工物を測距対象とした場合に、正反射に起因した測定誤差を抑制することができる。 As described above, according to the laser processing apparatus, measurement errors due to specular reflection can be suppressed when a workpiece having a curved surface portion is a distance measurement object.

図1は、レーザ加工システムの全体構成を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a laser processing system. 図2は、レーザ加工装置の概略構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating the schematic configuration of the laser processing apparatus. 図3Aは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。FIG. 3A is a block diagram illustrating a schematic configuration of a marker head; 図3Bは、マーカヘッドの概略構成を例示するブロック図である。FIG. 3B is a block diagram illustrating a schematic configuration of the marker head; 図4は、マーカヘッドの外観を例示する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating the appearance of the marker head. 図5は、レーザ光走査部の構成を例示する斜視図である。FIG. 5 is a perspective view illustrating the configuration of a laser beam scanning unit. 図6は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットの構成を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the configurations of the laser light guide section, the laser light scanning section, and the distance measuring unit. 図7は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an optical path connecting a laser beam guiding section, a laser beam scanning section, and a distance measuring unit. 図8は、レーザ光案内部、レーザ光走査部及び測距ユニットを結ぶ光路を例示する斜視図である。FIG. 8 is a perspective view illustrating an optical path connecting a laser beam guide section, a laser beam scanning section, and a distance measuring unit. 図9は、三角測距方式について説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the triangulation method. 図10は、ワークの加工手順を例示するフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure for machining a workpiece. 図11Aは、拡散反射光を例示する図である。FIG. 11A is a diagram illustrating diffusely reflected light. 図11Bは、正反射光を例示する図である。FIG. 11B is a diagram illustrating regular reflected light. 図12Aは、測距光の拡がりに起因した、正反射光の影響について説明する図である。FIG. 12A is a diagram illustrating the influence of specularly reflected light caused by the spread of ranging light. 図12Bは、測距光の拡がりに起因した、正反射光の影響について説明する図である。FIG. 12B is a diagram illustrating the influence of specularly reflected light caused by the spread of distance measuring light. 図13は、正反射光と、拡散反射光とが受光素子に入射する状況について説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining how specularly reflected light and diffusely reflected light enter a light receiving element. 図14は、曲率半径と直交する方向に測距光を走査したときの、受光量分布を例示する図である。FIG. 14 is a diagram exemplifying the received light amount distribution when the distance measuring light is scanned in the direction orthogonal to the radius of curvature. 図15は、拡散反射光の特定手順について例示するフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart illustrating a procedure for specifying diffusely reflected light. 図16は、形状情報の設定画面について例示する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a setting screen for shape information. 図17は、受光量分布の積算値について例示する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an integrated value of the received light amount distribution.

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. Note that the following description is an example.

すなわち、本明細書では、レーザ加工装置の一例としてのレーザマーカについて説明するが、ここに開示する技術は、レーザ加工装置及びレーザマーカという名称に拘らず、レーザ応用機器一般に適用することができる。 That is, in this specification, a laser marker will be described as an example of a laser processing apparatus, but the technology disclosed herein can be applied to general laser application equipment regardless of the names of laser processing apparatus and laser marker.

また、本明細書においては、加工の代表例として印字加工について説明するが、印字加工に限定されず、画像のマーキング等、レーザ光を使ったあらゆる加工処理において利用することができる。 In this specification, printing processing will be described as a representative example of processing, but the present invention is not limited to printing processing, and can be used in any processing processing using laser light, such as image marking.

<全体構成>
図1は、レーザ加工システムSの全体構成を例示する図であり、図2はレーザ加工システムSにおけるレーザ加工装置Lの概略構成を例示する図である。図1に例示するレーザ加工システムSは、レーザ加工装置Lと、これに接続される操作用端末800及び外部機器900と、を備えている。
<Overall composition>
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a laser processing system S, and FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a laser processing device L in the laser processing system S. As shown in FIG. A laser processing system S illustrated in FIG. 1 includes a laser processing device L, an operation terminal 800 and an external device 900 connected thereto.

そして、図1及び図2に例示するレーザ加工装置Lは、マーカヘッド1から出射されたレーザ光を、被加工物としてのワークWへ照射するとともに、そのワークWの表面上で3次元走査することによって加工を行うものである。なお、ここでいう「3次元走査」とは、レーザ光の照射先をワークWの表面上で走査する2次元的な動作(いわゆる「2次元走査」)と、レーザ光の焦点位置を調整する1次元的な動作と、の組み合わせを総称した概念を指す。 1 and 2 irradiates a laser beam emitted from the marker head 1 onto a workpiece W as an object to be processed, and three-dimensionally scans the surface of the workpiece W. Processing is performed by The term "three-dimensional scanning" as used herein refers to a two-dimensional operation (so-called "two-dimensional scanning") of scanning the surface of the workpiece W with the irradiation target of the laser beam, and adjusting the focal position of the laser beam. It refers to the general concept of a combination of one-dimensional motion and

特に、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、ワークWを加工するためのレーザ光として、1064nm付近の波長を有するレーザ光を出射することができる。この波長は、近赤外線(Near-InfraRed:NIR)の波長域に相当する。そのため、以下の記載では、ワークWを加工するためのレーザ光を「近赤外レーザ光」と呼称して、他のレーザ光と区別する場合がある。なお、近赤外線以外のレーザ光をワークWの加工に用いてもよい。 In particular, the laser processing apparatus L according to this embodiment can emit a laser beam having a wavelength of around 1064 nm as a laser beam for processing the workpiece W. This wavelength corresponds to the near infrared (Near-InfraRed: NIR) wavelength range. Therefore, in the following description, the laser beam for processing the workpiece W may be referred to as "near-infrared laser beam" to distinguish it from other laser beams. Laser beams other than near-infrared rays may be used for processing the workpiece W.

また、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、マーカヘッド1に内蔵された測距ユニット5を介してワークWまでの距離を測定するとともに、その測定結果を利用して近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。 In addition, the laser processing apparatus L according to the present embodiment measures the distance to the workpiece W via the distance measuring unit 5 incorporated in the marker head 1, and uses the measurement result to emit near-infrared laser light. Focus position can be adjusted.

図1及び図2に示すように、レーザ加工装置Lは、レーザ光を出射するためのマーカヘッド1と、マーカヘッド1を制御するためのマーカコントローラ100と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2 , the laser processing apparatus L includes a marker head 1 for emitting laser light and a marker controller 100 for controlling the marker head 1 .

マーカヘッド1及びマーカコントローラ100は、この実施形態においては別体とされており、電気配線を介して電気的に接続されているとともに、光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。 The marker head 1 and the marker controller 100 are separated in this embodiment, electrically connected via electrical wiring, and optically coupled via an optical fiber cable.

より一般には、マーカヘッド1及びマーカコントローラ100の一方を他方に組み込んで一体化することもできる。この場合、光ファイバーケーブル等を適宜省略することができる。 More generally, one of the marker head 1 and the marker controller 100 can be integrated into the other. In this case, the optical fiber cable or the like can be omitted as appropriate.

操作用端末800は、例えば中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)及びメモリを有しており、マーカコントローラ100に接続されている。この操作用端末800は、印字設定など、種々の加工条件を設定するとともに、レーザ加工に関連した情報をユーザに示すための端末として機能する。この操作用端末800は、ユーザに情報を表示するための表示部801と、ユーザによる操作入力を受け付ける操作部802と、種々の情報を記憶するための記憶装置803と、を備えている。 The operation terminal 800 has, for example, a central processing unit (CPU) and memory, and is connected to the marker controller 100 . This operation terminal 800 functions as a terminal for setting various processing conditions such as print settings and for displaying information related to laser processing to the user. This operation terminal 800 includes a display unit 801 for displaying information to the user, an operation unit 802 for receiving operation input by the user, and a storage device 803 for storing various information.

具体的に、表示部801は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELパネルにより構成されている。表示部801には、レーザ加工に関連した情報として、レーザ加工装置Lの動作状況および加工条件等が表示される。一方、操作部802は、例えばキーボード及び/又はポインティングデバイスにより構成されている。ここで、ポインティングデバイスには、マウス及び/又はジョイスティック等が含まれる。操作部802は、ユーザによる操作入力を受け付けるように構成されており、マーカコントローラ100を介してマーカヘッド1を操作するために用いられる。 Specifically, the display unit 801 is configured by, for example, a liquid crystal display or an organic EL panel. The display unit 801 displays the operation status of the laser processing apparatus L, processing conditions, and the like as information related to laser processing. On the other hand, the operation unit 802 is composed of, for example, a keyboard and/or pointing device. Here, the pointing device includes a mouse and/or a joystick. The operation unit 802 is configured to receive an operation input by the user, and is used to operate the marker head 1 via the marker controller 100 .

上記のように構成される操作用端末800は、ユーザによる操作入力に基づいて、レーザ加工における加工条件を設定することができる。この加工条件には、例えば、ワークWに印字されるべき文字列等の内容(マーキングパターン)、レーザ光に求める出力(目標出力)、及び、ワークW上でのレーザ光の走査速度(スキャンスピード)が含まれる。 The operation terminal 800 configured as described above can set the processing conditions for laser processing based on the operation input by the user. The processing conditions include, for example, the contents of a character string to be printed on the workpiece W (marking pattern), the output required for the laser beam (target output), and the scanning speed of the laser beam on the workpiece W (scanning speed ) is included.

また、本実施形態に係る加工条件には、前述の測距ユニット5に関連した条件及びパラメータ(以下、これを「測距条件」ともいう)も含まれる。そうした測距条件には、例えば、測距ユニット5による検出結果を示す信号と、ワークWの表面までの距離と、を関連付けるデータ等が含まれる。 The processing conditions according to the present embodiment also include the conditions and parameters related to the distance measurement unit 5 (hereinafter also referred to as "distance measurement conditions"). Such distance measurement conditions include, for example, data that associates a signal indicating the detection result by the distance measurement unit 5 with the distance to the surface of the workpiece W, and the like.

操作用端末800により設定される加工条件は、マーカコントローラ100に出力されて、その条件設定記憶部102に記憶される。必要に応じて、操作用端末800における記憶装置803が加工条件を記憶してもよい。 The processing conditions set by the operating terminal 800 are output to the marker controller 100 and stored in the condition setting storage section 102 thereof. If necessary, the storage device 803 in the operation terminal 800 may store the processing conditions.

なお、操作用端末800は、例えばマーカコントローラ100に組み込んで一体化することができる。この場合は「操作用端末」ではなく、コントロールユニット等の呼称が用いられることになるが、少なくとも本実施形態においては、操作用端末800とマーカコントローラ100は互いに別体とされている。 Note that the operation terminal 800 can be integrated into the marker controller 100, for example. In this case, the term "control unit" is used instead of "operation terminal", but at least in the present embodiment, the operation terminal 800 and the marker controller 100 are separated from each other.

外部機器900は、必要に応じてレーザ加工装置Lのマーカコントローラ100に接続される。図1に示す例では、外部機器900として、画像認識装置901及びプログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller:PLC)902が設けられている。 The external device 900 is connected to the marker controller 100 of the laser processing device L as required. In the example shown in FIG. 1, an image recognition device 901 and a programmable logic controller (PLC) 902 are provided as the external device 900 .

具体的に、画像認識装置901は、例えばライン上で搬送されるワークWの種別及び位置を判定する。画像認識装置901として、例えばイメージセンサを用いることができる。PLC902は、予め定められたシーケンスに従ってレーザ加工システムSを制御するために用いられる。 Specifically, the image recognition device 901 determines the type and position of the work W conveyed on the line, for example. For example, an image sensor can be used as the image recognition device 901 . PLC 902 is used to control laser processing system S according to a predetermined sequence.

レーザ加工装置Lには、上述した機器や装置以外にも、操作及び制御を行うための装置、その他の各種処理を行うためのコンピュータ、記憶装置、周辺機器等を接続することもできる。この場合の接続は、例えば、IEEE1394、RS-232、RS-422及びUSB等のシリアル接続、又はパラレル接続としてもよい。あるいは、10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T等のネットワークを介して電気的、磁気的、又は光学的な接続を採用することもできる。また、有線接続以外にも、IEEE802等の無線LAN、又は、Bluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続でもよい。さらに、データの交換や各種設定の保存等を行うための記憶装置に用いる記憶媒体としては、例えば、各種メモリカード、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等を利用することができる。 In addition to the devices and devices described above, the laser processing device L can also be connected to a device for operation and control, a computer for performing various other processes, a storage device, peripheral devices, and the like. The connection in this case may be serial connection such as IEEE1394, RS-232, RS-422 and USB, or parallel connection, for example. Alternatively, electrical, magnetic, or optical connections can be employed through networks such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, and the like. In addition to the wired connection, a wireless LAN such as IEEE802, or a wireless connection using radio waves such as Bluetooth (registered trademark), infrared rays, optical communication, or the like may be used. Furthermore, various memory cards, magnetic disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, hard disks, etc., can be used as storage media used in storage devices for exchanging data and storing various settings.

以下、マーカコントローラ100及びマーカヘッド1それぞれのハード構成に係る説明と、マーカコントローラ100によるマーカヘッド1の制御に係る構成と、について順番に説明をする。 The hardware configurations of the marker controller 100 and the marker head 1 and the configuration of the marker head 1 controlled by the marker controller 100 will be sequentially described below.

<マーカコントローラ100>
図2に示すように、マーカコントローラ100は、上述した加工条件を記憶する条件設定記憶部102と、これに記憶されている加工条件に基づいてマーカヘッド1を制御する制御部101と、レーザ励起光(励起光)を生成する励起光生成部110と、を備えている。
<Marker controller 100>
As shown in FIG. 2, the marker controller 100 includes a condition setting storage unit 102 for storing the processing conditions described above, a control unit 101 for controlling the marker head 1 based on the processing conditions stored therein, a laser excitation and an excitation light generator 110 that generates light (excitation light).

(条件設定記憶部102)
条件設定記憶部102は、操作用端末800を介して設定された加工条件を記憶するとともに、必要に応じて、記憶された加工条件を制御部101へと出力するように構成されている。
(Condition setting storage unit 102)
The condition setting storage unit 102 is configured to store processing conditions set via the operation terminal 800 and to output the stored processing conditions to the control unit 101 as necessary.

具体的に、条件設定記憶部102は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)等を用いて構成されており、加工条件を示す情報を一時的または継続的に記憶することができる。なお、操作用端末800をマーカコントローラ100に組み込んだ場合には、記憶装置803が条件設定記憶部102を兼用するように構成することができる。 Specifically, the condition setting storage unit 102 is configured using a volatile memory, a nonvolatile memory, a hard disk drive (HDD), or the like, and temporarily or continuously stores information indicating processing conditions. can do. Note that when the operation terminal 800 is incorporated in the marker controller 100, the storage device 803 can be configured to also serve as the condition setting storage section 102. FIG.

(制御部101)
制御部101は、条件設定記憶部102に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、マーカコントローラ100における励起光生成部110、並びに、マーカヘッド1におけるレーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5を制御することにより、ワークWの印字加工等を実行する。
(control unit 101)
Based on the processing conditions stored in the condition setting storage unit 102, the control unit 101 controls at least the excitation light generation unit 110 in the marker controller 100, the laser light output unit 2 in the marker head 1, the laser light guide unit 3, By controlling the laser beam scanning unit 4 and the distance measuring unit 5, the printing process of the workpiece W and the like are executed.

具体的に、制御部101は、CPU、メモリ、入出力バスを有しており、操作用端末800を介して入力された情報を示す信号、及び、条件設定記憶部102から読み込んだ加工条件を示す信号に基づいて制御信号を生成する。制御部101は、そうして生成した制御信号をレーザ加工装置Lの各部へと出力することにより、ワークWに対する印字加工、及び、ワークWまでの距離の測定を制御する。 Specifically, the control unit 101 has a CPU, a memory, and an input/output bus, and receives signals indicating information input via the operation terminal 800 and processing conditions read from the condition setting storage unit 102. A control signal is generated based on the indicated signal. The control unit 101 outputs the control signal thus generated to each unit of the laser processing apparatus L, thereby controlling the printing processing on the work W and the measurement of the distance to the work W. FIG.

例えば制御部101は、ワークWの加工を開始するときには、条件設定記憶部102に記憶された目標出力を読み込んで、その目標出力に基づき生成した制御信号を励起光源駆動部112へと出力し、レーザ励起光の生成を制御する。 For example, when starting machining of the workpiece W, the control unit 101 reads the target output stored in the condition setting storage unit 102, outputs a control signal generated based on the target output to the excitation light source driving unit 112, Controls the generation of laser excitation light.

(励起光生成部110)
励起光生成部110は、駆動電流に応じたレーザ光を生成する励起光源111と、その励起光源111に駆動電流を供給する励起光源駆動部112と、励起光源111に対して光学的に結合された励起光集光部113と、を備えている。励起光源111と励起光集光部113は、不図示の励起ケーシング内に固定されている。詳細は省略するが、この励起ケーシングは、熱伝導性に優れた銅等の金属で構成されており、励起光源111から効率よく放熱させることができる。
(Excitation light generator 110)
The excitation light generation unit 110 is optically coupled to the excitation light source 111 that generates laser light according to the drive current, the excitation light source drive unit 112 that supplies the drive current to the excitation light source 111 , and the excitation light source 111 . and an excitation light condensing unit 113 . The excitation light source 111 and the excitation light collector 113 are fixed in an excitation casing (not shown). Although details are omitted, the excitation casing is made of a metal such as copper having excellent thermal conductivity, and can efficiently dissipate heat from the excitation light source 111 .

以下、励起光生成部110の各部について順番に説明する。 Each part of the excitation light generator 110 will be described in order below.

励起光源駆動部112は、制御部101から出力された制御信号に基づいて、励起光源111へ駆動電流を供給する。詳細は省略するが、励起光源駆動部112は、制御部101が決定した目標出力に基づいて駆動電流を決定し、そうして決定した駆動電流を励起光源111へ供給する。 The excitation light source drive section 112 supplies drive current to the excitation light source 111 based on the control signal output from the control section 101 . Although details are omitted, the excitation light source driving section 112 determines the drive current based on the target output determined by the control section 101 and supplies the determined drive current to the excitation light source 111 .

励起光源111は、励起光源駆動部112から駆動電流が供給されるとともに、その駆動電流に応じたレーザ光を発振する。例えば、励起光源111は、レーザダイオード(Laser Diode:LD)等で構成されており、複数のLD素子を直線状に並べたLDアレイやLDバーを用いることができる。励起光源111としてLDアレイやLDバーを用いた場合、各素子から発振されるレーザ光は、ライン状に出力されて励起光集光部113に入射する。 The excitation light source 111 is supplied with a driving current from the excitation light source driving section 112 and oscillates laser light according to the driving current. For example, the excitation light source 111 is composed of a laser diode (LD) or the like, and an LD array or LD bar in which a plurality of LD elements are arranged in a straight line can be used. When an LD array or an LD bar is used as the excitation light source 111 , laser light emitted from each element is linearly output and enters the excitation light collecting section 113 .

励起光集光部113は、励起光源111から出力されたレーザ光を集光するとともに、レーザ励起光(励起光)として出力する。例えば、励起光集光部113は、フォーカシングレンズ等で構成されており、レーザ光が入射する入射面と、レーザ励起光を出力する出射面と、を有している。励起光集光部113は、マーカヘッド1に対し、前述の光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。よって、励起光集光部113から出力されたレーザ励起光は、その光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド1へ導かれることになる。 The excitation light collector 113 collects the laser light output from the excitation light source 111 and outputs it as laser excitation light (excitation light). For example, the excitation light condensing unit 113 is configured by a focusing lens or the like, and has an incident surface on which laser light is incident and an emission surface from which the laser excitation light is output. The excitation light condensing section 113 is optically coupled to the marker head 1 via the aforementioned optical fiber cable. Therefore, the laser excitation light output from the excitation light focusing section 113 is guided to the marker head 1 via the optical fiber cable.

なお、励起光生成部110は、励起光源駆動部112、励起光源111及び励起光集光部113を予め組み込んだLDユニット或いはLDモジュールとすることができる。また、励起光生成部110から出射される励起光(具体的には、励起光集光部113から出力されるレーザ励起光)は、無偏光とすることができ、これにより偏光状態の変化を考慮する必要がなく、設計上有利となる。特に、励起光源111周辺の構成については、複数のLD素子を数十個配列したLDアレイから各々得られる光を光ファイバーでバンドルして出力するLDユニット自体に、出力光を無偏光とする機構を備えることが好ましい。 The excitation light generator 110 can be an LD unit or an LD module in which the excitation light source driver 112, the excitation light source 111 and the excitation light collector 113 are incorporated in advance. In addition, the excitation light emitted from the excitation light generator 110 (specifically, the laser excitation light emitted from the excitation light collector 113) can be unpolarized. There is no need to consider this, which is advantageous in terms of design. In particular, regarding the configuration around the excitation light source 111, the LD unit itself, which bundles and outputs the light obtained from each LD array in which several tens of LD elements are arranged, with an optical fiber, has a mechanism for making the output light unpolarized. It is preferable to have

(他の構成要素)
マーカコントローラ100はまた、測距ユニット5を介してワークWまでの距離を測定する距離測定部103を有している。距離測定部103は、測距ユニット5と電気的に接続されており、測距ユニット5による測定結果に関連した信号(少なくとも、測距光受光部5Bによる測距光の受光位置を示す信号)を受信可能とされている。
(other components)
The marker controller 100 also has a distance measuring section 103 that measures the distance to the work W via the distance measuring unit 5 . The distance measuring unit 103 is electrically connected to the distance measuring unit 5, and is a signal related to the measurement result by the distance measuring unit 5 (at least a signal indicating the light receiving position of the distance measuring light by the distance measuring light receiving unit 5B). can be received.

なお、測距ユニット5は、後述の如く、ワークWへと測距光を出射するとともに、出射先のワークWによって反射された測距光を受光することができる。距離測定部103は、そうして反射された測距光の受光位置に基づいて測定を行うよう構成されている。 As will be described later, the distance measuring unit 5 can emit the distance measuring light to the work W and receive the distance measuring light reflected by the work W from which it is emitted. The distance measuring unit 103 is configured to perform measurement based on the light receiving position of the reflected distance measuring light.

ところが、ワークWの材質又は表面状態次第では、測定に利用可能な拡散反射光(図11の上図を参照)ばかりでなく、測定に不要な正反射光(図11の下図を参照)までもが、測距ユニット5に受光される可能性がある。 However, depending on the material or surface condition of the workpiece W, not only diffuse reflected light that can be used for measurement (see the upper diagram in FIG. 11), but also specular reflected light that is unnecessary for measurement (see the lower diagram in FIG. 11) may be received by the ranging unit 5 .

そこで、本実施形態に係るマーカコントローラ100は、正反射光に起因した受光を特定するための位置特定部104と、位置特定部104に関連した設定部105とを備えている。位置特定部104による判定結果は、距離測定部103、操作用端末800、及び/又は、外部機器900へ出力することができる。 Therefore, the marker controller 100 according to this embodiment includes a position specifying unit 104 for specifying light reception due to specularly reflected light, and a setting unit 105 related to the position specifying unit 104 . A determination result by the position specifying unit 104 can be output to the distance measuring unit 103 , the operation terminal 800 and/or the external device 900 .

本実施形態に係る距離測定部103は、そうした位置特定部104を介して測距ユニット5と接続されるようになっている。 The distance measurement section 103 according to this embodiment is connected to the distance measurement unit 5 via the position specifying section 104 .

なお、距離測定部103、位置特定部104及び設定部105は、制御部101によって構成してもよい。例えば、制御部101に距離測定部103を兼用させてもよい。或いは、距離測定部103が、位置特定部104を兼用してもよい。 Note that the distance measuring unit 103 , the position specifying unit 104 and the setting unit 105 may be configured by the control unit 101 . For example, the control unit 101 may also serve as the distance measurement unit 103 . Alternatively, the distance measurement section 103 may also serve as the position specifying section 104 .

距離測定部103、位置特定部104及び設定部105の詳細については後述する。 Details of the distance measuring unit 103, the position specifying unit 104, and the setting unit 105 will be described later.

<マーカヘッド1>
前述のように、励起光生成部110により生成されたレーザ励起光は、光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド1へ導かれる。このマーカヘッド1は、レーザ励起光に基づいてレーザ光を増幅・生成して出力するレーザ光出力部2と、レーザ光出力部2から出力されたレーザ光をワークWの表面へ照射して2次元走査を行うレーザ光走査部4と、レーザ光出力部2からレーザ光走査部4へ至る光路を構成するレーザ光案内部3と、レーザ光走査部4を介して投光及び受光した測距光に基づいてワークWの表面までの距離を測定するための測距ユニット5と、を備えている。
<Marker head 1>
As described above, the laser excitation light generated by the excitation light generator 110 is guided to the marker head 1 via the optical fiber cable. The marker head 1 includes a laser light output unit 2 that amplifies, generates and outputs laser light based on laser excitation light, and a laser light output unit 2 that irradiates the surface of the workpiece W with the laser light output 2 . A laser light scanning unit 4 that performs dimensional scanning, a laser light guide unit 3 that forms an optical path from the laser light output unit 2 to the laser light scanning unit 4, and distance measurement that emits light and receives light through the laser light scanning unit 4. and a distance measuring unit 5 for measuring the distance to the surface of the work W based on light.

ここで、本実施形態に係るレーザ光案内部3は、単に光路を構成するばかりでなく、レーザ光の焦点位置を調整するZスキャナ(焦点調整部)33、及び、ガイド光を出射するガイド光源(ガイド光出射部)36など、複数の部材が組み合わされてなる。 Here, the laser light guide unit 3 according to the present embodiment not only configures an optical path, but also includes a Z scanner (focus adjustment unit) 33 that adjusts the focal position of the laser light, and a guide light source that emits guide light. A plurality of members such as (guide light emitting portion) 36 are combined.

また、レーザ光案内部3はさらに、レーザ光出力部2から出力される近赤外レーザ光とガイド光源36から出射されるガイド光を合流せしめる上流側合流機構31と、レーザ光走査部4へ導かれるレーザ光と測距ユニット5から投光される測距光を合流せしめる下流側合流機構35と、を有している。 In addition, the laser light guide section 3 further includes an upstream merging mechanism 31 for merging the near-infrared laser light output from the laser light output section 2 and the guide light output from the guide light source 36, and the laser light scanning section 4. It has a downstream merging mechanism 35 for merging the guided laser light and the distance measuring light projected from the distance measuring unit 5 .

図3A~図3Bはマーカヘッド1の概略構成を例示するブロック図であり、図4はマーカヘッド1の外観を例示する斜視図である。図3A~図3Bのうち、図3Aは近赤外レーザ光を用いてワークWを加工する場合を例示し、図3Bは測距ユニット5を用いてワークWの表面までの距離を測定する場合を例示している。 3A and 3B are block diagrams illustrating the schematic configuration of the marker head 1, and FIG. 4 is a perspective view illustrating the appearance of the marker head 1. FIG. 3A to 3B, FIG. 3A illustrates the case of processing the work W using a near-infrared laser beam, and FIG. 3B illustrates the case of measuring the distance to the surface of the work W using the distance measuring unit 5. is exemplified.

図3A~図4に例示するように、マーカヘッド1は、少なくともレーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5が内部に設けられた筐体10を備えている。この筐体10は、図4に示すような略直方状の外形を有している。筐体10の下面は、板状の底板10aによって区画されている。この底板10aには、マーカヘッド1から、該マーカヘッド1の外部にレーザ光を出射するための透過ウインドウ19が設けられている。透過ウインドウ19は、底板10aを板厚方向に貫く貫通孔に対し、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光を透過可能な板状の部材を嵌め込むことによって構成されている。 As illustrated in FIGS. 3A to 4, the marker head 1 includes a housing 10 in which at least a laser light output section 2, a laser light guide section 3, a laser light scanning section 4, and a distance measuring unit 5 are provided. ing. The housing 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. The lower surface of the housing 10 is defined by a plate-like bottom plate 10a. The bottom plate 10a is provided with a transmission window 19 for emitting laser light from the marker head 1 to the outside of the marker head 1. As shown in FIG. The transmission window 19 is configured by fitting a plate-like member capable of transmitting near-infrared laser light, guide light, and range-finding light into a through-hole extending through the bottom plate 10a in the plate thickness direction.

なお、以下の記載では、図4における筐体10の長手方向を単に「長手方向」又は「前後方向」と呼称したり、同図における筐体10の短手方向を単に「短手方向」又は「左右方向」と呼称したりする場合がある。同様に、図4における筐体10の高さ方向を単に「高さ方向」又は「上下方向」と呼称する場合もある。 In the description below, the longitudinal direction of the housing 10 in FIG. It may be called "left and right direction". Similarly, the height direction of the housing 10 in FIG. 4 may be simply referred to as "height direction" or "vertical direction".

図5は、レーザ光走査部4の構成を例示する斜視図である。また、図6はレーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5の構成を例示する断面図であり、図7はレーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5を結ぶ光路を例示する断面図であり、図8はレーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5を結ぶ光路を例示する斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view illustrating the configuration of the laser beam scanning unit 4. As shown in FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the laser light guide section 3, the laser light scanning section 4 and the distance measuring unit 5, and FIG. 8 is a perspective view illustrating an optical path connecting the laser light guide section 3, the laser light scanning section 4, and the distance measuring unit 5. FIG.

図5~図6に例示するように、筐体10の内部には仕切部11が設けられている。筐体10の内部空間は、この仕切部11によって長手方向の一側と他側に仕切られている。 As illustrated in FIGS. 5 and 6, a partition 11 is provided inside the housing 10 . The internal space of the housing 10 is partitioned into one side and the other side in the longitudinal direction by the partition portion 11 .

具体的に、仕切部11は、筐体10の長手方向に対して垂直な方向に延びる平板状に形成されている。また、仕切部11は、筐体10の長手方向においては、同方向における筐体10の中央部に比して、長手方向一側(図4における前側)に寄せた配置とされている。 Specifically, the partition part 11 is formed in a flat plate shape extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the housing 10 . In addition, in the longitudinal direction of the housing 10, the partition section 11 is arranged closer to one side in the longitudinal direction (the front side in FIG. 4) than the central portion of the housing 10 in the same direction.

よって、筐体10内の長手方向一側に仕切られるスペースは、長手方向他側(図4における後側)に仕切られるスペースよりも、長手方向の寸法が短くなっている。以下、筐体10内の長手方向他側に仕切られるスペースを第1スペースS1と呼称する一方、その長手方向一側に仕切られるスペースを第2スペースS2と呼称する。 Therefore, the space partitioned on one longitudinal side in the housing 10 has a smaller longitudinal dimension than the space partitioned on the other longitudinal side (rear side in FIG. 4). Hereinafter, the space partitioned on the other longitudinal side in the housing 10 will be referred to as a first space S1, and the space partitioned on the one longitudinal side will be referred to as a second space S2.

この実施形態では、第1スペースS1の内部には、レーザ光出力部2と、レーザ光案内部3における一部の部品と、レーザ光走査部4と、測距ユニット5が配置されている。一方、第2スペースS2の内部には、レーザ光案内部3における主要な部品が配置されている。 In this embodiment, the laser light output section 2, some components of the laser light guide section 3, the laser light scanning section 4, and the distance measuring unit 5 are arranged inside the first space S1. On the other hand, main components of the laser beam guide section 3 are arranged inside the second space S2.

詳しくは、第1スペースS1は、略平板状のベースプレート12によって、短手方向の一側(図4の左側)の空間と、他側(図4の右側)の空間と、に仕切られている。前者の空間には、主に、レーザ光出力部2を構成する部品が配置されている。 Specifically, the first space S1 is partitioned into a space on one side in the short direction (left side in FIG. 4) and a space on the other side (right side in FIG. 4) by a substantially flat base plate 12. . In the former space, mainly parts constituting the laser light output section 2 are arranged.

さらに詳しくは、レーザ光出力部2を構成する部品のうち、光学レンズや光学結晶など、可能な限り気密状に密閉することが求められる光学部品21については、第1スペースS1における短手方向一側の空間において、ベースプレート12等によって包囲された収容空間の内部に配置されている。 More specifically, among the parts that make up the laser light output unit 2, the optical parts 21, such as optical lenses and optical crystals, which are required to be hermetically sealed as much as possible, are arranged in the first space S1 in the transverse direction. In the side space, it is arranged inside a receiving space surrounded by a base plate 12 or the like.

対して、レーザ光出力部2を構成する部品のうち、電気配線や、図5に示すヒートシンク22など、必ずしも密閉することが求められない部品については、光学部品21に対し、ベースプレート12を挟んで反対側(第1スペースS1における短手方向他側)に配置されている。 On the other hand, among the parts that make up the laser light output unit 2, parts that do not necessarily need to be sealed, such as electrical wiring and a heat sink 22 shown in FIG. It is arranged on the opposite side (the other side in the short direction of the first space S1).

また、図5及び図6に例示するように、レーザ光走査部4は、レーザ光出力部2における光学部品21と同様に、ベースプレート12を挟んで短手方向の一側に配置することができる。具体的に、この実施形態に係るレーザ光走査部4は、長手方向においては前述の仕切部11に隣接するとともに、上下方向においては筐体10の内底面に沿って配置されている。 Further, as illustrated in FIGS. 5 and 6, the laser beam scanning unit 4 can be arranged on one side in the short direction across the base plate 12, similarly to the optical component 21 in the laser beam output unit 2. . Specifically, the laser beam scanning section 4 according to this embodiment is arranged adjacent to the partition section 11 in the longitudinal direction and along the inner bottom surface of the housing 10 in the vertical direction.

また、図6に示すように、測距ユニット5は、レーザ光出力部2におけるヒートシンク22と同様に、第1スペースS1における短手方向他側の空間に配置されている。 Further, as shown in FIG. 6, the distance measuring unit 5 is arranged in the space on the other side in the short direction of the first space S1, like the heat sink 22 in the laser light output section 2. As shown in FIG.

また、レーザ光案内部3を構成する部品は、主に第2スペースS2に配置されている。この実施形態では、レーザ光案内部3を構成する大部分の部品は、仕切部11と、筐体10の前面を区画するカバー部材17と、により包囲された空間に収容されている。 Also, the components that make up the laser beam guide section 3 are mainly arranged in the second space S2. In this embodiment, most of the components that make up the laser beam guide section 3 are housed in a space surrounded by a partition section 11 and a cover member 17 that partitions the front surface of the housing 10 .

なお、レーザ光案内部3を構成する部品のうち、下流側合流機構35については、第1スペースS1における仕切部11付近の部位に配置されている(図5を参照)。すなわち、この実施形態では、下流側合流機構35は、第1スペースS1と第2スペースS2との境界付近に位置することになる。 Note that, among the components that configure the laser beam guide section 3, the downstream merging mechanism 35 is arranged in the vicinity of the partition section 11 in the first space S1 (see FIG. 5). That is, in this embodiment, the downstream merging mechanism 35 is positioned near the boundary between the first space S1 and the second space S2.

またベースプレート12には、該ベースプレート12を板厚方向に貫通する貫通孔(不図示)が形成されている。この貫通孔を通じて、レーザ光案内部3及びレーザ光走査部4と、測距ユニット5とが光学的に結合されることになる。 A through hole (not shown) is formed in the base plate 12 so as to penetrate the base plate 12 in the plate thickness direction. Through this through-hole, the laser light guide section 3, the laser light scanning section 4, and the distance measuring unit 5 are optically coupled.

以下、レーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5の構成について順番に説明をする。 The configurations of the laser light output section 2, the laser light guide section 3, the laser light scanning section 4, and the distance measuring unit 5 will be described in order below.

(レーザ光出力部2)
レーザ光出力部2は、励起光生成部110により生成されたレーザ励起光に基づいて印字加工用の近赤外レーザ光を生成するとともに、その近赤外レーザ光をレーザ光案内部3へと出力するように構成されている。
(Laser light output unit 2)
The laser light output unit 2 generates near-infrared laser light for print processing based on the laser excitation light generated by the excitation light generation unit 110, and directs the near-infrared laser light to the laser light guide unit 3. configured to output.

具体的に、レーザ光出力部2は、レーザ励起光に基づき所定の波長を有するレーザ光を生成するとともに、これを増幅して近赤外レーザ光を出射するレーザ発振器21aと、レーザ発振器21aから発振された近赤外レーザ光の一部を分離させるためのビームサンプラー21bと、ビームサンプラー21bによって分離せしめた近赤外レーザ光が入射するパワーモニタ21cと、を備えている。 Specifically, the laser light output unit 2 generates a laser light having a predetermined wavelength based on the laser excitation light, and a laser oscillator 21a that amplifies the laser light and emits a near-infrared laser light. It has a beam sampler 21b for separating part of the oscillated near-infrared laser light, and a power monitor 21c into which the near-infrared laser light separated by the beam sampler 21b is incident.

詳細は省略するが、本実施形態に係るレーザ発振器21aは、レーザ励起光に対応した誘導放出を行ってレーザ光を出射するレーザ媒質と、レーザ媒質から出射されるレーザ光をパルス発振するためのQスイッチと、Qスイッチによりパルス発振されたレーザ光を共振させるミラーと、を有している。 Although the details are omitted, the laser oscillator 21a according to the present embodiment includes a laser medium for emitting laser light by performing stimulated emission corresponding to laser excitation light, and a laser medium for pulsating the laser light emitted from the laser medium. It has a Q switch and a mirror that resonates the laser light pulse-oscillated by the Q switch.

特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のNd:YVO(イットリウム・バナデイト)が用いられている。これにより、レーザ発振器21aは、レーザ光として、1064nm付近の波長を有するレーザ光(前述の近赤外レーザ光)を出射することができる。ただし、この例に限らず、他のレーザ媒質として、例えば希土類をドープしたYAG、YLF、GdVO等を用いることもできる。レーザ加工装置Lの用途に応じて、様々な固体レーザ媒質を用いることができる。 Particularly in this embodiment, rod-shaped Nd:YVO 4 (yttrium vanadate) is used as the laser medium. As a result, the laser oscillator 21a can emit laser light having a wavelength of around 1064 nm (near-infrared laser light described above) as laser light. However, it is not limited to this example, and other laser media such as YAG, YLF, and GdVO 4 doped with rare earth elements can also be used. Various solid-state laser media can be used according to the application of the laser processing apparatus L.

また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光の波長を任意の波長に変換することもできる。また、固体レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザを利用してもよい。 Also, a wavelength conversion element can be combined with the solid-state laser medium to convert the wavelength of the output laser light to an arbitrary wavelength. A so-called fiber laser, which uses a fiber as an oscillator instead of a bulk as a solid-state laser medium, may also be used.

さらには、Nd:YVO等の固体レーザ媒質と、ファイバーとを組み合わせてレーザ発振器21aを構成してもよい。その場合、固体レーザ媒質を用いたときのように、パルス幅の短いレーザを出射してワークWへの熱ダメージを抑制する一方で、ファイバーを用いたときのように、高出力化を実現してより早い印字加工を実現することが可能となる。 Further, the laser oscillator 21a may be configured by combining a solid laser medium such as Nd: YVO4 and a fiber. In that case, as in the case of using a solid-state laser medium, a laser with a short pulse width is emitted to suppress thermal damage to the workpiece W, while high output can be achieved as in the case of using a fiber. This makes it possible to achieve faster print processing.

パワーモニタ21cは、近赤外レーザ光の出力を検出する。パワーモニタ21cは、マーカコントローラ100と電気的に接続されており、その検出信号を制御部101等へ出力することができる。 The power monitor 21c detects the output of near-infrared laser light. The power monitor 21c is electrically connected to the marker controller 100, and can output its detection signal to the control section 101 or the like.

(レーザ光案内部3)
レーザ光案内部3は、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光をレーザ光走査部4へと案内する光路Pを成す。レーザ光案内部3は、そうした光路Pを形成するためのベンドミラー34に加えて、Zスキャナ(焦点調整部)33及びガイド光源(ガイド光出射部)36等を備えている。これらの部品は、いずれも筐体10の内部(主に第2スペースS2)に設けられている。
(Laser beam guide part 3)
The laser light guide section 3 forms an optical path P that guides the near-infrared laser light emitted from the laser light output section 2 to the laser light scanning section 4 . The laser light guide section 3 includes a bend mirror 34 for forming such an optical path P, a Z scanner (focus adjustment section) 33, a guide light source (guide light emission section) 36, and the like. All of these parts are provided inside the housing 10 (mainly in the second space S2).

レーザ光出力部2から入射した近赤外レーザ光は、ベンドミラー34によって反射され、レーザ光案内部3を通過する。ベンドミラー34へ至る途中には、近赤外レーザ光の焦点位置を調整するためのZスキャナ33が配置されている。Zスキャナ33を通過してベンドミラー34によって反射された近赤外レーザ光が、レーザ光走査部4に入射することになる。 The near-infrared laser light incident from the laser light output section 2 is reflected by the bend mirror 34 and passes through the laser light guide section 3 . A Z scanner 33 for adjusting the focal position of the near-infrared laser beam is arranged on the way to the bend mirror 34 . A near-infrared laser beam that passes through the Z scanner 33 and is reflected by the bend mirror 34 enters the laser beam scanning unit 4 .

レーザ光案内部3により構成される光路Pは、焦点調整部としてのZスキャナ33を境として2分することができる。詳しくは、レーザ光案内部3により構成される光路Pは、レーザ光出力部2からZスキャナ33へ至る上流側光路Puと、Zスキャナ33からレーザ光走査部4へ至る下流側光路Pdと、に区分することができる。 The optical path P formed by the laser light guide section 3 can be divided into two with the Z scanner 33 as a focus adjustment section as a boundary. More specifically, the optical path P formed by the laser beam guide unit 3 includes an upstream optical path Pu from the laser beam output unit 2 to the Z scanner 33, a downstream optical path Pd from the Z scanner 33 to the laser beam scanning unit 4, can be divided into

さらに詳しくは、上流側光路Puは、筐体10の内部に設けられており、レーザ光出力部2から、前述の上流側合流機構31を経由してZスキャナ33に至る。 More specifically, the upstream optical path Pu is provided inside the housing 10 and extends from the laser light output unit 2 to the Z scanner 33 via the above-described upstream joining mechanism 31 .

一方、下流側光路Pdは、筐体10の内部に設けられており、Zスキャナ33から、ベンドミラー34と、前述の下流側合流機構35と、を順番に経由してレーザ光走査部4における第1スキャナ41に至る。 On the other hand, the downstream optical path Pd is provided inside the housing 10, and passes from the Z scanner 33, through the bend mirror 34, and the downstream merging mechanism 35 in order, to the laser beam scanning unit 4. It reaches the first scanner 41 .

このように、筐体10の内部においては、上流側光路Puの途中に上流側合流機構31が設けられているとともに、下流側光路Pdの途中に下流側合流機構35が設けられている。 As described above, inside the housing 10, the upstream joining mechanism 31 is provided in the middle of the upstream optical path Pu, and the downstream joining mechanism 35 is provided in the middle of the downstream optical path Pd.

以下、レーザ光案内部3に関連した構成について順番に説明をする。 Hereinafter, configurations related to the laser beam guide section 3 will be described in order.

-ガイド光源36-
ガイド光源36は、筐体10内部の第2スペースS2に設けられており、所定の加工パターンをワークWの表面上に投影するためのガイド光を出射する。このガイド光の波長は、可視光域に収まるように設定されている。その一例として、本実施形態に係るガイド光源36は、ガイド光として、655nm付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。よって、マーカヘッド1からガイド光が出射されると、使用者は、そのガイド光を視認することできる。
- Guide light source 36 -
The guide light source 36 is provided in the second space S<b>2 inside the housing 10 and emits guide light for projecting a predetermined machining pattern onto the surface of the work W. The wavelength of this guide light is set to fall within the visible light range. As an example, the guide light source 36 according to the present embodiment emits red laser light having a wavelength of around 655 nm as guide light. Therefore, when the guide light is emitted from the marker head 1, the user can visually recognize the guide light.

なお、本実施形態では、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。また後述のように、測距ユニット5における測距光出射部5Aは、ガイド光及び近赤外レーザ光とは異なる波長を有する測距光を出射する。よって、測距光と、ガイド光と、レーザ光と、は互いに異なる波長を有するようになっている。 In addition, in this embodiment, the wavelength of the guide light is set so as to be at least different from the wavelength of the near-infrared laser light. Further, as will be described later, the distance measuring light emitting section 5A in the distance measuring unit 5 emits distance measuring light having a wavelength different from that of the guide light and the near-infrared laser light. Therefore, the distance measuring light, the guide light, and the laser light have different wavelengths.

具体的に、ガイド光源36は、第2スペースS2において上流側合流機構31と略同じ高さに配置されており、筐体10の短手方向の内側に向かって可視光レーザ(ガイド光)を出射することができる。ガイド光源36はまた、該ガイド光源36から出射されるガイド光の光軸と、上流側合流機構31と、が交わるような姿勢とされている。 Specifically, the guide light source 36 is arranged at substantially the same height as the upstream merging mechanism 31 in the second space S2, and emits a visible light laser (guide light) toward the inner side of the housing 10 in the short direction. can be emitted. The guide light source 36 is also oriented such that the optical axis of the guide light emitted from the guide light source 36 intersects with the upstream joining mechanism 31 .

なお、ここでいう「略同じ高さ」とは、筐体10の下面をなす底板10aから見て、高さ位置が実質的に等しいことを指す。他の記載においても、底板10aから見た高さを指す。 The term “substantially the same height” as used herein means that the height positions are substantially equal when viewed from the bottom plate 10a forming the lower surface of the housing 10. As shown in FIG. Also in other descriptions, it refers to the height seen from the bottom plate 10a.

よって、例えば近赤外レーザ光による加工パターンを使用者に視認させるべく、ガイド光源36からガイド光が出射されると、そのガイド光は、上流側合流機構31へ至る。上流側合流機構31は、光学部品としてのダイクロイックミラー(不図示)を有している。後述のように、このダイクロイックミラーは、ガイド光を透過させつつも、近赤外レーザ光を反射させる。これにより、ダイクロイックミラーを透過したガイド光と、同ミラーにより反射された近赤外レーザ光とが合流して同軸になる。 Therefore, when guide light is emitted from the guide light source 36 in order to allow the user to visually recognize the pattern processed by the near-infrared laser light, the guide light reaches the upstream merging mechanism 31 . The upstream merging mechanism 31 has a dichroic mirror (not shown) as an optical component. As will be described later, this dichroic mirror reflects near-infrared laser light while transmitting guide light. As a result, the guide light that has passed through the dichroic mirror and the near-infrared laser light that has been reflected by the mirror merge and become coaxial.

なお、本実施形態に係るガイド光源36は、制御部101から出力された制御信号に基づいて、ガイド光を出射するように構成されている。 The guide light source 36 according to this embodiment is configured to emit guide light based on the control signal output from the control section 101 .

-上流側合流機構31-
上流側合流機構31は、ガイド光出射部としてのガイド光源36から出射されたガイド光を、上流側光路Puに合流させる。上流側合流機構31を設けることで、ガイド光源36から出射されたガイド光と、上流側光路Puにおける近赤外レーザ光と、を同軸にすることができる。
-Upstream merging mechanism 31-
The upstream merging mechanism 31 merges the guide light emitted from the guide light source 36 as a guide light emitting part into the upstream optical path Pu. By providing the upstream merging mechanism 31, the guide light emitted from the guide light source 36 and the near-infrared laser light in the upstream optical path Pu can be made coaxial.

前述のように、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。そのため、上流側合流機構31は、前述のように、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。このダイクロイックミラーによって同軸化された近赤外レーザ光及びガイド光は、下方に向かって伝搬し、Zスキャナ33を通過してベンドミラー34へ至る。 As described above, the wavelength of the guide light is set to be at least different from the wavelength of the near-infrared laser light. Therefore, the upstream merging mechanism 31 can be configured using, for example, a dichroic mirror as described above. The near-infrared laser light and guide light coaxialized by this dichroic mirror propagate downward, pass through the Z scanner 33 and reach the bend mirror 34 .

-Zスキャナ33-
焦点調整部としてのZスキャナ33は、上流側合流機構31とベンドミラー34との間に配置されており、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。焦点調整部としてのZスキャナ33は、近赤外レーザ光を上下方向に走査するための手段として機能する。
-Z Scanner 33-
A Z scanner 33 as a focus adjustment unit is arranged between the upstream merging mechanism 31 and the bend mirror 34, and can adjust the focal position of the near-infrared laser light emitted from the laser light output unit 2. can. The Z scanner 33 as a focus adjustment unit functions as means for vertically scanning the near-infrared laser beam.

なお、Zスキャナ33を通過する近赤外レーザ光は、前述のように、ガイド光源36から出射されるガイド光と同軸とされている。そのため、Zスキャナ33を作動させることにより、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置も併せて調整することができる。 The near-infrared laser light passing through the Z scanner 33 is coaxial with the guide light emitted from the guide light source 36 as described above. Therefore, by operating the Z scanner 33, not only the near-infrared laser light but also the focal position of the guide light can be adjusted.

なお、本実施形態に係るZスキャナ33は、ガイド光源36と同様に、制御部101から出力された制御信号に基づいて作動するように構成されている。 Note that the Z scanner 33 according to this embodiment is configured to operate based on the control signal output from the control section 101, like the guide light source .

-ベンドミラー34-
ベンドミラー34は、下流側光路Pdの途中に設けられており、該光路Pdを折り曲げて後方に指向させるように配置されている。図6に示すように、ベンドミラー34は、下流側合流機構35におけるダイクロイックミラー35aと略同じ高さに配置されており、Zスキャナ33を通過した近赤外レーザ光及びガイド光を反射することができる。
-Bend mirror 34-
The bend mirror 34 is provided in the middle of the downstream optical path Pd, and arranged so as to bend the optical path Pd and direct it backward. As shown in FIG. 6, the bend mirror 34 is arranged at substantially the same height as the dichroic mirror 35a in the downstream merging mechanism 35, and reflects the near-infrared laser light and the guide light that have passed through the Z scanner 33. can be done.

ベンドミラー34によって反射された近赤外レーザ光及びガイド光は、後方に向かって伝搬し、下流側合流機構35を通過してレーザ光走査部(具体的には第1スキャナ41)へ至る。 The near-infrared laser light and the guide light reflected by the bend mirror 34 propagate backward, pass through the downstream confluence mechanism 35, and reach the laser light scanning section (specifically, the first scanner 41).

-下流側合流機構35-
下流側合流機構35は、測距ユニット5における測距光出射部5Aから出射された測距光を、前述の下流側光路Pdに合流させることによりレーザ光走査部4を介してワークWへ導く。加えて、下流側合流機構35は、ワークWにより反射されてレーザ光走査部4及び下流側光路Pdの順に戻る測距光を、測距ユニット5における測距光受光部5Bへ導く。
- Downstream merging mechanism 35 -
The downstream merging mechanism 35 guides the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting portion 5A in the distance measuring unit 5 to the work W via the laser beam scanning portion 4 by joining the above described downstream optical path Pd. . In addition, the downstream merging mechanism 35 guides the distance measuring light reflected by the workpiece W and returning to the laser beam scanning unit 4 and the downstream optical path Pd in that order to the distance measuring light receiving unit 5B in the distance measuring unit 5 .

下流側合流機構35を設けることで、測距光出射部5Aから出射された測距光と、下流側光路Pdにおける近赤外レーザ光及びガイド光と、を同軸にすることができる。それと同時に、下流側合流機構35を設けることで、マーカヘッド1から出射されてワークWにより反射された測距光のうち、マーカヘッド1に入射した測距光を測距光受光部5Bまで導くことができる。 By providing the downstream merging mechanism 35, the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting portion 5A can be coaxial with the near-infrared laser light and the guide light in the downstream optical path Pd. At the same time, by providing the downstream merging mechanism 35, of the ranging light emitted from the marker head 1 and reflected by the workpiece W, the ranging light incident on the marker head 1 is led to the ranging light receiving section 5B. be able to.

前述のように、測距光の波長は、近赤外レーザ光及びガイド光の波長と相違するように設定されている。そのため、下流側合流機構35は、上流側合流機構31と同様に、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。 As described above, the wavelength of the ranging light is set to be different from the wavelengths of the near-infrared laser light and guide light. Therefore, the downstream merging mechanism 35 can be configured using, for example, a dichroic mirror, like the upstream merging mechanism 31 .

具体的に、本実施形態に係る下流側合流機構35は、測距光及びガイド光の一方を透過させ、他方を反射するダイクロイックミラー35aを有している(図6及び図7を参照)。より詳細には、ダイクロイックミラー35aは、ベンドミラー34と略同じ高さ位置で、かつベンドミラー34の後方に配置されており、筐体10内の短手方向の左側のスペースに配置される。 Specifically, the downstream joining mechanism 35 according to the present embodiment has a dichroic mirror 35a that transmits one of the distance measuring light and the guide light and reflects the other (see FIGS. 6 and 7). More specifically, the dichroic mirror 35a is arranged at substantially the same height as the bend mirror 34 and behind the bend mirror 34, and is arranged in the space on the left side of the housing 10 in the short direction.

ダイクロイックミラー35aはまた、図6等に示すように、その一方側の鏡面をベンドミラー34に向け、かつ他方側の鏡面をベースプレート12に向けた姿勢で固定されている。よって、ダイクロイックミラー35aにおける一方側の鏡面には近赤外レーザ光及びガイド光が入射する一方、他方側の鏡面には測距光が入射することになる。 The dichroic mirror 35a is also fixed in such a position that one mirror surface faces the bend mirror 34 and the other mirror surface faces the base plate 12, as shown in FIG. Therefore, the near-infrared laser light and the guide light are incident on one mirror surface of the dichroic mirror 35a, while the distance measuring light is incident on the other mirror surface.

そして、本実施形態に係るダイクロイックミラー35aは、測距光を反射し、かつ近赤外レーザ光とガイド光とを透過させることができる。これにより、例えば測距ユニット5から出射された測距光がダイクロイックミラー35aに入射したときには、その測距光を下流側光路Pdに合流させ、近赤外レーザ光及びガイド光と同軸にすることができる。そうして同軸化された近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光は、図3A~図3Bに示すように第1スキャナ41へ至る。 The dichroic mirror 35a according to the present embodiment can reflect the distance measuring light and transmit the near-infrared laser light and the guide light. As a result, for example, when the distance measuring light emitted from the distance measuring unit 5 is incident on the dichroic mirror 35a, the distance measuring light is merged into the downstream optical path Pd and made coaxial with the near-infrared laser light and the guide light. can be done. The near-infrared laser light, guide light, and distance measuring light thus coaxialized reach the first scanner 41 as shown in FIGS. 3A and 3B.

一方、ワークWにより反射された測距光は、レーザ光走査部4へ戻ることにより下流側光路Pdに至る。下流側光路Pへ戻った測距光は、下流側合流機構35におけるダイクロイックミラー35aにより反射されて測距ユニット5に至る。 On the other hand, the distance measuring light reflected by the workpiece W returns to the laser light scanning unit 4 and reaches the downstream optical path Pd. The distance measuring light returning to the downstream optical path P is reflected by the dichroic mirror 35 a in the downstream merging mechanism 35 and reaches the distance measuring unit 5 .

なお、測距ユニット5からダイクロイックミラー35aに入射する測距光、及び、ダイクロイックミラー35aにより反射されて測距ユニット5に入射する測距光は、図7に示すように、双方とも、筐体10を平面視したときの左右方向(筐体10の短手方向)に沿って伝搬するようになっている。 As shown in FIG. 7, the distance measuring light incident on the dichroic mirror 35a from the distance measuring unit 5 and the distance measuring light reflected by the dichroic mirror 35a and incident on the distance measuring unit 5 both The light propagates along the left-right direction (the lateral direction of the housing 10) when the housing 10 is viewed from above.

(レーザ光走査部4)
図3Aに示すように、レーザ光走査部4は、レーザ光出力部2から出射されてレーザ光案内部3により案内されたレーザ光(近赤外レーザ光)をワークWへ照射するとともに、そのワークWの表面上で2次元走査するように構成されている。
(Laser beam scanning unit 4)
As shown in FIG. 3A, the laser light scanning unit 4 irradiates the workpiece W with laser light (near-infrared laser light) emitted from the laser light output unit 2 and guided by the laser light guide unit 3. It is configured to perform two-dimensional scanning on the surface of the work W.

図5に示す例では、レーザ光走査部4は、いわゆる2軸式のガルバノスキャナとして構成されている。すなわち、このレーザ光走査部4は、レーザ光案内部3から入射した近赤外レーザ光を第1方向に走査するための第1スキャナ41と、第1スキャナ41により走査された近赤外レーザ光を第2方向に走査するための第2スキャナ42と、を有している。 In the example shown in FIG. 5, the laser beam scanning unit 4 is configured as a so-called two-axis galvanometer scanner. That is, the laser beam scanning unit 4 includes a first scanner 41 for scanning the near-infrared laser beam incident from the laser beam guide unit 3 in a first direction, and a near-infrared laser beam scanned by the first scanner 41 . and a second scanner 42 for scanning light in a second direction.

ここで、第2方向は、第1方向に対して略直交する方向を指す。よって、第2スキャナ42は、第1スキャナ41に対して略直交する方向に近赤外レーザ光を走査することができる。本実施形態では、第1方向は前後方向(筐体10の長手方向)に等しく、第2方向は左右方向(筐体10の短手方向)に等しい。 Here, the second direction refers to a direction substantially orthogonal to the first direction. Therefore, the second scanner 42 can scan the near-infrared laser light in a direction substantially perpendicular to the first scanner 41 . In this embodiment, the first direction is equal to the front-rear direction (the longitudinal direction of the housing 10), and the second direction is equal to the left-right direction (the lateral direction of the housing 10).

第1スキャナ41は、その先端に第1ミラー41aを有している。第1ミラー41aは、ベンドミラー34及びダイクロイックミラー35aと略同じ高さ位置で、かつダイクロイックミラー35aの後方に配置されている。よって、図5に示すように、ベンドミラー34と、ダイクロイックミラー35aと、第1ミラー41aは、前後方向(筐体10の長手方向)に沿って一列に並ぶようになっている。 The first scanner 41 has a first mirror 41a at its tip. The first mirror 41a is positioned at substantially the same height as the bend mirror 34 and the dichroic mirror 35a and behind the dichroic mirror 35a. Therefore, as shown in FIG. 5, the bend mirror 34, the dichroic mirror 35a, and the first mirror 41a are arranged in a line in the front-rear direction (longitudinal direction of the housing 10).

第1ミラー41aはまた、第1スキャナ41に内蔵されたモータ(不図示)によって回転駆動される。このモータは、上下方向に延びる回転軸まわりに第1ミラー41aを回転させることができる。第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、第1ミラー41aによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。 The first mirror 41 a is also rotationally driven by a motor (not shown) incorporated in the first scanner 41 . This motor can rotate the first mirror 41a around a rotation axis extending in the vertical direction. By adjusting the rotational posture of the first mirror 41a, the angle of reflection of the near-infrared laser beam by the first mirror 41a can be adjusted.

同様に、第2スキャナ42は、その先端に第2ミラー42aを有している。第2ミラー42aは、第1スキャナ41における第1ミラー41aと略同じ高さ位置でかつ、この第1ミラー41aの右方に配置されている。よって、図6に示すように、第1ミラー41aと、第2ミラー42aは、左右方向(筐体10の短手方向)に沿って並ぶようになっている。 Similarly, the second scanner 42 has a second mirror 42a at its tip. The second mirror 42a is positioned at substantially the same height as the first mirror 41a in the first scanner 41 and to the right of the first mirror 41a. Therefore, as shown in FIG. 6, the first mirror 41a and the second mirror 42a are arranged side by side along the left-right direction (the lateral direction of the housing 10).

第2ミラー42aはまた、第2スキャナ42に内蔵されたモータ(不図示)によって回転駆動される。このモータは、前後方向に延びる回転軸まわりに第2ミラー42aを回転させることができる。第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、第2ミラー42aによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。 The second mirror 42a is also rotationally driven by a motor (not shown) incorporated in the second scanner 42. As shown in FIG. This motor can rotate the second mirror 42a around a rotation axis extending in the front-rear direction. By adjusting the rotational attitude of the second mirror 42a, the angle of reflection of the near-infrared laser light by the second mirror 42a can be adjusted.

よって、下流側合流機構35からレーザ光走査部4へ近赤外レーザ光が入射すると、その近赤外レーザ光は、第1スキャナ41における第1ミラー41aと、第2スキャナ42における第2ミラー42aとによって順番に反射され、透過ウインドウ19を介してマーカヘッド1の外部へ出射することになる。 Therefore, when the near-infrared laser light is incident on the laser light scanning unit 4 from the downstream joining mechanism 35, the near-infrared laser light is reflected by the first mirror 41a of the first scanner 41 and the second mirror of the second scanner 42. 42 a in order, and exits the marker head 1 through the transmission window 19 .

そのときに、第1スキャナ41のモータを作動させて第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で近赤外レーザ光を第1方向に走査することが可能となる。それと同時に、第2スキャナ42のモータを作動させて第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で近赤外レーザ光を第2方向に走査することが可能になる。 At this time, by operating the motor of the first scanner 41 to adjust the rotational attitude of the first mirror 41a, the surface of the work W can be scanned with the near-infrared laser light in the first direction. . At the same time, by actuating the motor of the second scanner 42 to adjust the rotational posture of the second mirror 42a, the surface of the work W can be scanned with the near-infrared laser light in the second direction.

また前述のように、レーザ光走査部4には、近赤外レーザ光ばかりでなく、下流側合流機構35のダイクロイックミラー35aを通過したガイド光、又は、同ミラー35aによって反射された測距光も入射することになる。本実施形態に係るレーザ光走査部4は、第1スキャナ41及び第2スキャナ42をそれぞれ作動させることで、そうして入射したガイド光又は測距光を2次元走査することができる。 As described above, the laser beam scanning unit 4 receives not only near-infrared laser beams, but also guide light that has passed through the dichroic mirror 35a of the downstream merging mechanism 35, or range-finding light that has been reflected by the same mirror 35a. will also enter. By operating the first scanner 41 and the second scanner 42 respectively, the laser beam scanning unit 4 according to the present embodiment can two-dimensionally scan the incident guide light or distance measuring light.

なお、第1ミラー41a及び第2ミラー42aが取り得る回転姿勢は、基本的には、第2ミラー42aによって近赤外レーザ光が反射されたときに、その反射光が透過ウインドウ19を通過するような範囲内に設定される(図7~図8も参照)。 In addition, the rotational postures that the first mirror 41a and the second mirror 42a can take are basically such that when the near-infrared laser light is reflected by the second mirror 42a, the reflected light passes through the transmission window 19. (see also FIGS. 7 and 8).

(測距ユニット5)
図3Bに示すように、測距ユニット5は、レーザ光走査部4を介して測距光を投光し、これをワークWの表面に照射する。測距ユニット5はまた、ワークWの表面により反射された測距光を、レーザ光走査部4を介して受光する。
(Range measurement unit 5)
As shown in FIG. 3B, the distance measurement unit 5 projects distance measurement light through the laser beam scanning section 4 and irradiates the surface of the work W with the light. The distance measurement unit 5 also receives the distance measurement light reflected by the surface of the work W via the laser beam scanning section 4 .

測距ユニット5は、主に、測距光を投光するためのモジュールと、測距光を受光するためのモジュールと、に大別される。具体的に、測距ユニット5は、筐体10の内部に設けられ、レーザ加工装置Lにおけるマーカヘッド1からワークWの表面までの距離を測定するための測距光を、レーザ光走査部4に向けて出射する測距光出射部5Aと、筐体10の内部に設けられ、測距光出射部5Aから出射されてワークWにより反射された測距光を、レーザ光走査部4を介して受光する測距光受光部5Bと、を備えている。また、測距ユニット5はさらに、測距光出射部5A及び測距光受光部5Bを下方から支持する支持台50を備えており、この支持台50を介して筐体10の内部に固定されている。 The distance measuring unit 5 is mainly divided into a module for projecting distance measuring light and a module for receiving distance measuring light. Specifically, the distance measuring unit 5 is provided inside the housing 10 and emits distance measuring light for measuring the distance from the marker head 1 in the laser processing apparatus L to the surface of the work W. and the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit 5A provided inside the housing 10 and reflected by the workpiece W is sent through the laser beam scanning unit 4. and a distance measuring light receiving portion 5B that receives the light. The distance measuring unit 5 further includes a support base 50 that supports the distance measuring light emitting portion 5A and the distance measuring light receiving portion 5B from below. ing.

前述のように、測距ユニット5は、第1スペースS1における短手方向他側の空間に設けられている。図7に示すように、測距ユニット5は、筐体10の長手方向に沿って前方に測距光を出射するとともに、同長手方向に沿って略後方に伝搬する測距光を受光する。 As described above, the distance measuring unit 5 is provided in the space on the other side in the short direction of the first space S1. As shown in FIG. 7, the distance measuring unit 5 emits distance measuring light forward along the longitudinal direction of the housing 10 and receives distance measuring light propagating substantially backward along the longitudinal direction.

また、測距ユニット5は、前述のダイクロイックミラー35aを介してレーザ光案内部3と光学的に結合される。前述のように、測距ユニット5は、筐体10の長手方向に沿って測距光を投光する。それに対し、ダイクロイックミラー35aは、筐体10の長手方向ではなく、その短手方向に沿って伝搬した測距光を反射するようになっている。 Further, the distance measuring unit 5 is optically coupled to the laser light guide section 3 via the dichroic mirror 35a. As described above, the distance measuring unit 5 projects distance measuring light along the longitudinal direction of the housing 10 . On the other hand, the dichroic mirror 35a reflects the range-finding light that propagates along the lateral direction of the housing 10 rather than along its longitudinal direction.

そこで、測距ユニット5とダイクロイックミラー35aを結ぶ光路を構成するべく、筐体10の内部にはベンドミラー59が設けられている(図6及び図7を参照)。 Therefore, a bend mirror 59 is provided inside the housing 10 to form an optical path connecting the distance measuring unit 5 and the dichroic mirror 35a (see FIGS. 6 and 7).

よって、測距光出射部5Aからベンドミラー59に入射した測距光は、同ミラー59によって反射されてダイクロイックミラー35aに入射する。一方、レーザ光走査部4に戻ってダイクロイックミラー35aによって反射された測距光は、ベンドミラー59に入射するとともに、同ミラー59によって反射されて測距光受光部5Bに入射する。 Therefore, the distance measuring light incident on the bend mirror 59 from the distance measuring light emitting portion 5A is reflected by the same mirror 59 and enters the dichroic mirror 35a. On the other hand, the distance measuring light returned to the laser beam scanning unit 4 and reflected by the dichroic mirror 35a is incident on the bend mirror 59 and is reflected by the same mirror 59 to enter the distance measuring light receiving unit 5B.

以下、測距ユニット5を成す各部の構成について、順番に説明をする。 The configuration of each part forming the distance measuring unit 5 will be described in order below.

-測距光出射部5A-
測距光出射部5Aは、筐体10の内部に設けられており、レーザ加工装置Lにおけるマーカヘッド1から、ワークWの表面までの距離を測定するための測距光を出射するよう構成されている。
-Ranging light output unit 5A-
The distance measuring light emitting unit 5A is provided inside the housing 10 and is configured to emit distance measuring light for measuring the distance from the marker head 1 in the laser processing apparatus L to the surface of the work W. ing.

具体的に、測距光出射部5Aは、前述の測距光源51及び投光レンズ52と、これらを収容するケーシング53と、投光レンズ52によって集光された測距光を案内する一対のガイドプレート54L、54Rと、を有している。測距光源51、投光レンズ52及びガイドプレート54L、54Rは筐体10の後側から順番に並んでおり、それらの並び方向は、筐体10の長手方向と実質的に等しい。 Specifically, the distance measuring light emitting unit 5A includes the above-described distance measuring light source 51 and the projection lens 52, a casing 53 that accommodates these, and a pair of It has guide plates 54L and 54R. The distance measuring light source 51 , the projection lens 52 , and the guide plates 54 L and 54 R are arranged in order from the rear side of the housing 10 , and their arrangement direction is substantially the same as the longitudinal direction of the housing 10 .

ケーシング53は、筐体10及び支持台50の長手方向に沿って延びる筒状に形成されており、同方向における一側、すなわち筐体10の後側に対応する一端部には測距光源51が取り付けられている一方、筐体10の前側に対応する他端部には投光レンズ52が取り付けられている。測距光源51と投光レンズ52との間の空間は、略気密状に密閉されている。 The casing 53 is formed in a tubular shape extending along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50 , and one side in the same direction, that is, one end corresponding to the rear side of the housing 10 is provided with a distance measuring light source 51 . is attached, while a projection lens 52 is attached to the other end corresponding to the front side of the housing 10 . The space between the distance measuring light source 51 and the projection lens 52 is substantially airtightly closed.

測距光源51は、制御部101から入力された制御信号にしたがって、筐体10の前側に向かって測距光を出射する。詳しくは、測距光源51は、測距光として、可視光域にあるレーザ光を出射することができる。特に、本実施形態に係る測距光源51は、測距光として、690nm付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。 The distance measuring light source 51 emits distance measuring light toward the front side of the housing 10 according to the control signal input from the control unit 101 . Specifically, the distance measuring light source 51 can emit laser light in the visible light range as the distance measuring light. In particular, the distance measuring light source 51 according to this embodiment emits a red laser beam having a wavelength of around 690 nm as distance measuring light.

測距光源51はまた、測距光として出射される赤色レーザ光の光軸Aoが、ケーシング53の長手方向に沿うような姿勢で固定されている。よって、測距光の光軸Aoは、筐体10及び支持台50の長手方向に沿うこととなり、投光レンズ52の中央部を通過してケーシング53の外部に至る。 The distance measuring light source 51 is also fixed in such a posture that the optical axis Ao of the red laser light emitted as the distance measuring light is along the longitudinal direction of the casing 53 . Therefore, the optical axis Ao of the distance measuring light extends along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50 , passes through the central portion of the projection lens 52 and reaches the outside of the casing 53 .

投光レンズ52は、支持台50の長手方向においては、測距光受光部5Bにおける一対の受光素子56L、56Rと、受光レンズ57と、の間に位置している。投光レンズ52は、測距光の光軸Aoが通過するような姿勢とされている。 The projection lens 52 is positioned between the pair of light receiving elements 56L and 56R and the light receiving lens 57 in the distance measuring light receiving section 5B in the longitudinal direction of the support base 50 . The projection lens 52 is oriented so that the optical axis Ao of the distance measuring light passes through it.

投光レンズ52は、例えば平凸レンズとすることができ、球面状の凸面をケーシング53の外部に向けた姿勢で固定することができる。投光レンズ52は、測距光源51から出射された測距光を集光し、ケーシング53の外部に出射する。ケーシング53の外部に出射された測距光は、ガイドプレート54L、54Rに至る。 The projection lens 52 can be, for example, a plano-convex lens, and can be fixed with a spherical convex surface facing the outside of the casing 53 . The projection lens 52 collects the distance measuring light emitted from the distance measuring light source 51 and emits it to the outside of the casing 53 . The distance measuring light emitted outside the casing 53 reaches the guide plates 54L and 54R.

ガイドプレート54L、54Rは、支持台50の短手方向に並んだ一対の部材として構成されており、それぞれ、支持台50の長手方向に延びる板状体とすることができる。一方のガイドプレート54Lと、他方のガイドプレート54Rとの間には、測距光を出射するためのスペースが区画される。ケーシング53の外部に出射された測距光は、そうして区画されたスペースを通過して出力される。 The guide plates 54L and 54R are configured as a pair of members aligned in the lateral direction of the support base 50, and each can be a plate-like body extending in the longitudinal direction of the support base 50. As shown in FIG. A space for emitting the distance measuring light is defined between one guide plate 54L and the other guide plate 54R. The distance measuring light emitted to the outside of the casing 53 passes through the space thus partitioned and is output.

よって、測距光源51から出射された測距光は、ケーシング53内部の空間、投光レンズ52の中央部、ガイドプレート54L、54Rの間のスペースを通過して、測距ユニット5の外部に出力される。そうして出力された測距光は、ベンドミラー59と、下流側合流機構35におけるダイクロイックミラー35aと、によって反射されて、レーザ光走査部4に入射する。 Therefore, the distance measuring light emitted from the distance measuring light source 51 passes through the space inside the casing 53, the central portion of the projection lens 52, the space between the guide plates 54L and 54R, and reaches the outside of the distance measuring unit 5. output. The output distance measuring light is reflected by the bend mirror 59 and the dichroic mirror 35 a in the downstream merging mechanism 35 and enters the laser beam scanning section 4 .

レーザ光走査部4に入射した測距光は、第1スキャナ41の第1ミラー41aと、第2スキャナ42の第2ミラー42aと、によって順番に反射され、透過ウインドウ19からマーカヘッド1の外部へ出射することになる。 The distance measuring light incident on the laser beam scanning unit 4 is sequentially reflected by the first mirror 41a of the first scanner 41 and the second mirror 42a of the second scanner 42, and passes through the transmission window 19 to the outside of the marker head 1. will be emitted to

レーザ光走査部4の説明に際して記載したように、第1スキャナ41の第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で測距光を第1方向に走査することできる。それと同時に、第2スキャナ42のモータを作動させて第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で測距光を第2方向に走査することが可能になる。 As described in the description of the laser beam scanning unit 4, the surface of the workpiece W can be scanned with the distance measuring light in the first direction by adjusting the rotational posture of the first mirror 41a of the first scanner 41. FIG. At the same time, the motor of the second scanner 42 is actuated to adjust the rotational attitude of the second mirror 42a, so that the surface of the workpiece W can be scanned with the distance measuring light in the second direction.

そうして走査された測距光は、ワークWの表面上で反射される。そうして反射された測距光の一部(以下、これを「反射光」ともいう)は、透過ウインドウ19を介してマーカヘッド1の内部に入射する。マーカヘッド1の内部に入射した反射光は、レーザ光走査部4を介してレーザ光案内部3に戻る。反射光は、測距光と同じ波長を有することから、レーザ光案内部3における下流側合流機構35のダイクロイックミラー35aによって反射され、ベンドミラー59を介して測距ユニット5に入射する。 The distance measuring light thus scanned is reflected on the surface of the work W. As shown in FIG. A portion of the reflected distance measuring light (hereinafter also referred to as “reflected light”) enters the inside of the marker head 1 through the transmission window 19 . The reflected light that has entered the inside of the marker head 1 returns to the laser light guide section 3 via the laser light scanning section 4 . Since the reflected light has the same wavelength as the distance measuring light, it is reflected by the dichroic mirror 35 a of the downstream merging mechanism 35 in the laser beam guide section 3 and enters the distance measuring unit 5 via the bend mirror 59 .

-測距光受光部5B-
測距光受光部5Bは、筐体10の内部に設けられており、測距光出射部5Aから出射されてワークWにより反射された測距光(前述の「反射光」に等しい)を受光するよう構成されている。
-Ranging light receiving part 5B-
The distance measuring light receiving section 5B is provided inside the housing 10, and receives the distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting section 5A and reflected by the workpiece W (equivalent to the aforementioned "reflected light"). is configured to

具体的に、測距光受光部5Bは、一対の受光素子56L、56Rと、受光レンズ57と、を有している。一対の受光素子56L、56Rが、それぞれ支持台50の後端部に配置されている一方、受光レンズ57は、それぞれ支持台50の前端部に配置されている。したがって、一対の受光素子56L、56Rと、受光レンズ57と、は実質的に筐体10及び支持台50の長手方向に沿って並ぶようになっている。 Specifically, the distance measuring light receiving section 5B has a pair of light receiving elements 56L and 56R and a light receiving lens 57. As shown in FIG. A pair of light-receiving elements 56L and 56R are arranged at the rear end of the support base 50, respectively, while the light-receiving lenses 57 are arranged at the front end of the support base 50, respectively. Therefore, the pair of light receiving elements 56L and 56R and the light receiving lens 57 are arranged substantially along the longitudinal direction of the housing 10 and the support base 50. As shown in FIG.

一対の受光素子56L、56Rは、筐体10の内部において、測距光出射部5Aにおける測距光の光軸Aoを挟むように各々の光軸Al、Arが配置されている。一対の受光素子56L、56Rは、レーザ光走査部4へ戻った反射光をそれぞれ受光する。 The pair of light-receiving elements 56L and 56R are arranged inside the housing 10 so as to sandwich the optical axis Ao of the distance measuring light from the distance measuring light emitting section 5A. A pair of light receiving elements 56L and 56R receive the reflected light that has returned to the laser beam scanning section 4, respectively.

詳しくは、一対の受光素子56L、56Rは、測距光出射部5Aの光軸Aoに直交する方向に並んでいる。この実施形態では、一対の受光素子56L、56Rの並び方向は、筐体10及び支持台50の短手方向、すなわち左右方向に等しい。同方向において、一方の受光素子56Lが測距光源51の左側に配置され、他方の受光素子56Rが測距光源51の右側に配置されている。 Specifically, the pair of light receiving elements 56L and 56R are arranged in a direction orthogonal to the optical axis Ao of the distance measuring light emitting section 5A. In this embodiment, the direction in which the pair of light receiving elements 56L and 56R are arranged is the same as the lateral direction of the housing 10 and the support base 50, that is, the horizontal direction. In the same direction, one light receiving element 56L is arranged on the left side of the distance measuring light source 51, and the other light receiving element 56R is arranged on the right side of the distance measuring light source 51. As shown in FIG.

そして、一対の受光素子56L、56Rは、それぞれ、斜め前方に指向せしめた受光面を有しており、各受光面における反射光の受光位置を検出し、その検出結果を示す信号(検出信号)を出力する。各受光素子56L、56Rから出力される検出信号は、マーカコントローラ100に入力されて距離測定部103に至る。 The pair of light-receiving elements 56L and 56R each have a light-receiving surface directed obliquely forward, detects the light-receiving position of the reflected light on each light-receiving surface, and provides a signal (detection signal) indicating the detection result. to output Detection signals output from the light receiving elements 56L and 56R are input to the marker controller 100 and reach the distance measuring section 103. FIG.

各受光素子56L、56Rとして使用可能な素子としては、例えば、相補型MOS(Complementary MOS:CMOS)から成るCMOSイメージセンサ、電荷結合素子(Charge-Coupled Device:CCD)から成るCCDイメージセンサ、光位置センサ(Position Sensitive Detector:PSD)等が挙げられる。 Elements that can be used as the light receiving elements 56L and 56R include, for example, a CMOS image sensor composed of a complementary MOS (CMOS), a CCD image sensor composed of a charge-coupled device (CCD), and an optical position sensor. A sensor (Position Sensitive Detector: PSD) and the like are included.

本実施形態では、各受光素子56L、56Rは、CMOSイメージセンサを用いて構成されている。この場合、各受光素子56L、56Rは、反射光の受光位置ばかりでなく、その受光量分布(受光波形)を検出することができる。すなわち、CMOSイメージセンサを用いて各受光素子56L、56Rを構成した場合、各々の受光面aには、少なくとも左右方向に画素が並ぶことになる。この場合、各受光素子56L、56Rは、画素ごとに信号を読み出して増幅し、外部に出力することができる。各画素における信号の強度は、反射光が受光面56a上でスポットを形成したときに、そのスポットにおける反射光の強度に基づき決定される。 In this embodiment, each of the light receiving elements 56L and 56R is constructed using a CMOS image sensor. In this case, each of the light receiving elements 56L and 56R can detect not only the light receiving position of the reflected light but also the light receiving amount distribution (light receiving waveform). That is, when each of the light receiving elements 56L and 56R is configured using a CMOS image sensor, pixels are arranged at least in the horizontal direction on each light receiving surface a. In this case, each of the light receiving elements 56L and 56R can read out a signal for each pixel, amplify it, and output it to the outside. The intensity of the signal in each pixel is determined based on the intensity of the reflected light at the spot when the reflected light forms a spot on the light receiving surface 56a.

なお、CMOSイメージセンサのように、受光量分布(受光波形)を検出可能な素子を用いて各受光素子56L、56Rを構成した場合、各受光素子56L、56Rにおける受光量の大きさは、測距光の強度、すなわち測距光出射部5Aから出射される測距光の強度(以下、これを「投射光量」ともいう)と、画素毎に信号を増幅する際のゲイン(以下、これを「受光ゲイン」ともいう)と、を用いて調整することができる。また、ゲインの他にも、各受光素子56L、56Rにおける露光時間を用いて調整することができる。 Note that when each light receiving element 56L, 56R is configured using an element capable of detecting the light receiving amount distribution (light receiving waveform) like a CMOS image sensor, the magnitude of the light receiving amount in each light receiving element 56L, 56R can be measured. The intensity of the distance light, that is, the intensity of the distance measurement light emitted from the distance measurement light emitting portion 5A (hereinafter also referred to as "projection light amount"), and the gain for amplifying the signal for each pixel (hereinafter referred to as (also referred to as "light receiving gain"). In addition to the gain, it can be adjusted using the exposure time in each of the light receiving elements 56L and 56R.

本実施形態に係る一対の受光素子56L、56Rは、少なくとも、反射光の受光位置を示すピーク位置と、その反射光の受光量を検出することができる。受光量を示す指標としては、例えば、反射光の受光量分布における、ピークの高さを用いることができる。これに代えて、受光量分布の合算値、平均値、積分値を用いてもよい。 The pair of light receiving elements 56L and 56R according to the present embodiment can detect at least the peak position indicating the light receiving position of the reflected light and the amount of received light of the reflected light. As an index indicating the amount of received light, for example, the height of the peak in the distribution of the amount of reflected light can be used. Alternatively, the total value, average value, or integral value of the received light amount distribution may be used.

なお、反射光の受光位置を示す指標として、本実施形態では受光量分布のピーク位置を用いているが、これに代えて、受光量分布の重心位置としてもよい。 Although the present embodiment uses the peak position of the distribution of the amount of received light as an index indicating the position of receiving the reflected light, it may instead be the position of the center of gravity of the distribution of the amount of received light.

受光レンズ57は、筐体10の内部において一対の受光素子56L、56Rそれぞれの光軸が通過するように配置されている。受光レンズ57はまた、下流側合流機構35と一対の受光素子56L、56Rとを結ぶ光路の途中に設けられており、下流側合流機構35を通過した反射光を、一対の受光素子56L、56Rそれぞれの受光面に集光させることができる。 The light-receiving lens 57 is arranged inside the housing 10 so that the optical axes of the pair of light-receiving elements 56L and 56R pass through. The light-receiving lens 57 is also provided in the middle of the optical path connecting the downstream-side junction mechanism 35 and the pair of light-receiving elements 56L and 56R, and receives the reflected light that has passed through the downstream-side junction mechanism 35 into the pair of light-receiving elements 56L and 56R. Light can be collected on each light receiving surface.

受光レンズ57は、レーザ光走査部4へ戻った反射光を集光し、各受光素子56L、56Rの受光面上に反射光のスポットを形成させる。各受光素子56L、56Rは、そうして形成されたスポットのピーク位置と、受光量を示す信号を距離測定部103に出力する。 The light-receiving lens 57 collects the reflected light that has returned to the laser beam scanning unit 4 and forms spots of the reflected light on the light-receiving surfaces of the light-receiving elements 56L and 56R. Each of the light receiving elements 56L and 56R outputs to the distance measuring section 103 a signal indicating the peak position of the spot thus formed and the amount of received light.

レーザ加工装置Lは、基本的には、受光素子56L、56R各々の受光面における反射光の受光位置(本実施形態ではスポットのピークの位置)に基づいて、ワークWの表面までの距離を測定することができる。距離の測定手法としては、いわゆる三角測距方式が用いられる。 The laser processing apparatus L basically measures the distance to the surface of the workpiece W based on the light receiving position of the reflected light on the light receiving surface of each of the light receiving elements 56L and 56R (in this embodiment, the position of the peak of the spot). can do. A so-called triangulation method is used as a distance measurement method.

<距離の測定手法について>
図9は、三角測距方式について説明する図である。図9においては、測距ユニット5のみが図示されているが、以下の説明は、前述のようにレーザ光走査部4を介して測距光が出射される場合にも適用可能である。
<About distance measurement method>
FIG. 9 is a diagram for explaining the triangulation method. Although FIG. 9 shows only the distance measuring unit 5, the following description can also be applied to the case where the distance measuring light is emitted via the laser beam scanning section 4 as described above.

図9に例示するように、測距光出射部5Aにおける測距光源51から測距光が出射されると、その測距光は、ワークWの表面に照射される。ワークWによって測距光が反射されると、その反射光(特に拡散反射光)、仮に正反射の影響を除いたならば、略等方的に伝搬することになる。 As illustrated in FIG. 9, when the distance measuring light is emitted from the distance measuring light source 51 in the distance measuring light emitting portion 5A, the surface of the workpiece W is irradiated with the distance measuring light. When the distance measuring light is reflected by the work W, the reflected light (particularly diffusely reflected light) propagates substantially isotropically if the influence of specular reflection is eliminated.

そうして伝搬する反射光には、受光レンズ57を介して受光素子56Lに入射する成分が含まれるものの、マーカヘッド1とワークWとの距離に応じて、受光素子56Lへの入射角が増減することになる。受光素子56Lへの入射角が増減すると、その受光面56aにおける受光位置が増減することになる。 Although the reflected light thus propagated includes a component incident on the light receiving element 56L via the light receiving lens 57, the angle of incidence on the light receiving element 56L increases or decreases according to the distance between the marker head 1 and the workpiece W. will do. When the angle of incidence on the light receiving element 56L increases or decreases, the light receiving position on the light receiving surface 56a increases or decreases.

このように、マーカヘッド1とワークWとの距離と、受光面56aにおける受光位置と、は所定の関係を持って関連付いている。したがって、その関係を予め把握するとともに、例えばマーカコントローラ100に記憶させておくことで、受光面56aにおける受光位置から、マーカヘッド1とワークWまでの距離を算出することができる。このような算出方法は、いわゆる三角測距方式を用いた手法に他ならない。 Thus, the distance between the marker head 1 and the workpiece W and the light receiving position on the light receiving surface 56a are associated with a predetermined relationship. Therefore, by grasping the relationship in advance and storing it in the marker controller 100, for example, the distance between the marker head 1 and the workpiece W can be calculated from the light-receiving position on the light-receiving surface 56a. Such a calculation method is nothing but a technique using a so-called triangulation method.

すなわち、前述の距離測定部103が、測距光受光部5Bにおける測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式によりレーザ加工装置LからワークWの表面までの距離を測定する。 That is, the distance measuring unit 103 described above measures the distance from the laser processing apparatus L to the surface of the work W by the triangulation method based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit 5B.

具体的に、前述の条件設定記憶部102には、受光面56aにおける受光位置と、マーカヘッド1とワークWの表面までの距離との関係が予め記憶されている。一方、距離測定部103には、測距光受光部5Bにおける測距光の受光位置、詳しくは反射光が受光面56a上に形成するスポットのピークの位置を示す信号が入力される。 Specifically, the relationship between the light-receiving position on the light-receiving surface 56a and the distance between the marker head 1 and the surface of the workpiece W is stored in advance in the condition setting storage unit 102 described above. On the other hand, the distance measuring section 103 receives a signal indicating the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving section 5B, more specifically, the peak position of the spot formed by the reflected light on the light receiving surface 56a.

距離測定部103は、そうして入力された信号と、条件設定記憶部102が記憶している関係と、に基づいて、ワークWの表面までの距離を測定する。そうして得られた測定値は、例えば制御部101に入力されて、制御部101によるZスキャナ33等の制御に用いられる。 The distance measurement unit 103 measures the distance to the surface of the workpiece W based on the signal thus input and the relationship stored in the condition setting storage unit 102 . The measured values thus obtained are input to, for example, the control unit 101 and used by the control unit 101 to control the Z scanner 33 and the like.

<ワークWの加工手順について>
以下、距離測定部103による測定結果の使用例として、レーザ加工装置LによるワークWの加工手順について説明する。図10は、ワークWの加工手順を例示するフローチャートである。
<Regarding the processing procedure of the workpiece W>
As an example of using the measurement result of the distance measuring unit 103, the processing procedure of the workpiece W by the laser processing device L will be described below. FIG. 10 is a flow chart illustrating the procedure for machining the workpiece W. As shown in FIG.

図10に例示する制御プロセスは、励起光生成部110、レーザ光出力部2、Zスキャナ33、レーザ光走査部4、測距光出射部5A及びガイド光源36を制御可能な制御部101によって実行可能である。 The control process illustrated in FIG. 10 is executed by the control unit 101 capable of controlling the excitation light generation unit 110, the laser light output unit 2, the Z scanner 33, the laser light scanning unit 4, the distance measurement light emission unit 5A, and the guide light source 36. It is possible.

まず、ステップS101において、使用者が操作用端末800を操作することにより、レーザ加工における加工条件が設定される。ステップS101にて設定される加工条件には、例えばワークWの表面上に印字される文字列等の内容(マーキングパターン)、及び、そうした文字列等のレイアウトが含まれる。 First, in step S<b>101 , the processing conditions for laser processing are set by the user operating the operation terminal 800 . The processing conditions set in step S101 include, for example, the contents (marking pattern) such as character strings printed on the surface of the workpiece W, and the layout of such character strings.

続くステップS102において、制御部101は、ステップS101にて設定された加工条件に基づき、ワークWの表面のうち、マーカヘッド1からの距離を測定するべき箇所(以下、「測定箇所」ともいう)を複数箇所にわたり決定する。 In subsequent step S102, the control unit 101 selects a portion of the surface of the work W where the distance from the marker head 1 is to be measured (hereinafter also referred to as a "measurement point") based on the processing conditions set in step S101. is determined at multiple points.

続くステップS103において、制御部101は、測距光出射部5Aを制御することにより、レーザ加工装置LからワークWの表面までの距離を、距離測定部103を介して測定する。 In subsequent step S103, the control unit 101 measures the distance from the laser processing apparatus L to the surface of the work W via the distance measuring unit 103 by controlling the distance measuring light emitting unit 5A.

具体的に、このステップS103において、制御部101は、ステップS102において決定された各測定箇所に対し、測距光出射部5Aから測距光を出射させ、その反射光を測距光受光部5Bにより受光させる。そして、測距光受光部5Bにおける反射光の受光位置を示す信号が距離測定部103に入力されて、距離測定部103がワークWの表面までの距離を測定する。距離測定部103は、そうして測定された距離を示す信号を制御部101へと入力する。 Specifically, in step S103, the control unit 101 emits the distance measuring light from the distance measuring light emitting unit 5A to each measurement point determined in step S102, and the reflected light is sent to the distance measuring light receiving unit 5B. light is received by A signal indicating the light receiving position of the reflected light in the distance measuring light receiving section 5B is input to the distance measuring section 103, and the distance measuring section 103 measures the distance to the surface of the work W. FIG. Distance measurement section 103 inputs a signal indicating the distance thus measured to control section 101 .

続くステップS104において、制御部101は、ステップS103における測定結果、つまり各測定箇所における距離の測定値に基づいて、それぞれ測定値に見合う焦点位置となるようにZスキャナ33の制御パラメータを決定する。 In subsequent step S104, the control unit 101 determines the control parameters of the Z scanner 33 based on the measurement results in step S103, ie, the distance measurement values at each measurement location, so that the focal position matches the measurement values.

具体的に、このステップS104において、制御部101は、各測定箇所におけるZスキャナ33の制御パラメータを決定する。 Specifically, in step S104, the control unit 101 determines control parameters for the Z scanner 33 at each measurement point.

続くステップS105において、制御部101は、Zスキャナ33を介して各測定箇所における焦点位置を調整するとともに、Zスキャナ33により焦点位置を調整した後に、ガイド光源36を介してワークWの表面へガイド光を照射させる。それとともに、制御部101は、レーザ光走査部4を制御することにより、ガイド光源36から照射されるガイド光によってマーキングパターンをトレースする。 In subsequent step S105, the control unit 101 adjusts the focal position at each measurement location via the Z scanner 33, and after adjusting the focal position with the Z scanner 33, guides the work W to the surface of the work W via the guide light source 36. irradiate with light. At the same time, the control unit 101 traces the marking pattern with the guide light emitted from the guide light source 36 by controlling the laser beam scanning unit 4 .

近赤外レーザ光にガイド光を合流させる上流側合流機構31は、Zスキャナ33の上流側に設けられているため、Zスキャナ33により焦点位置を調整することで、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置を併せて調整することができる。 Since the upstream merging mechanism 31 for merging the guide light with the near-infrared laser light is provided on the upstream side of the Z scanner 33, by adjusting the focal position with the Z scanner 33, only the near-infrared laser light is used. It is possible to adjust the focal position of the guide light as well.

また、ガイド光によるマーキングパターンのトレースは、レーザ光走査部4を適宜制御することにより、繰り返し行われるようになっている。これにより、人間の目の残像作用により、ワークWの表面にはマーキングパターンが連続表示される。この際、残像作用による連続表示を有効なものとするためには、ガイド光の走査速度を残像現象が生じる最低速度以上に設定することが考えられる。一方、ワークWの材料、近赤外レーザ光の出力等の条件によっては、印字加工の際に近赤外レーザ光の走査速度が過度に遅くなる可能性がある。これを受けて、ガイド光の走査速度は、近赤外レーザ光の走査速度よりも速い速度、つまり残像現象が生ずる最低速度以上の速度に設定される。 Further, the tracing of the marking pattern by the guide light is repeatedly performed by appropriately controlling the laser beam scanning section 4. FIG. As a result, the marking pattern is continuously displayed on the surface of the workpiece W due to the afterimage effect of the human eye. At this time, in order to make the continuous display by the afterimage effect effective, it is conceivable to set the scanning speed of the guide light to the minimum speed at which the afterimage phenomenon occurs or higher. On the other hand, depending on conditions such as the material of the work W and the output of the near-infrared laser light, the scanning speed of the near-infrared laser light may become excessively slow during printing. In response to this, the scanning speed of the guide light is set to a speed faster than the scanning speed of the near-infrared laser light, that is, a speed equal to or higher than the minimum speed at which the afterimage phenomenon occurs.

続くステップS106において、制御部101は、マーキングパターンに係る設定を完了し、その設定に基づいて印字加工を実行する。なお、このステップS106に代えて、マーキングパターンに係る設定を条件設定記憶部102又は操作用端末800に転送し、これを保存してもよい。 In subsequent step S106, the control unit 101 completes the setting related to the marking pattern, and executes print processing based on the setting. Instead of step S106, the settings related to the marking pattern may be transferred to the condition setting storage unit 102 or the operation terminal 800 and stored.

<円柱ワークにおける正反射光の影響について>
図11Aは拡散反射光を例示する図であり、図11Bは正反射光を例示する図である。また、図12A及び図12Bは測距光の拡がりに起因した正反射光の影響について説明する図であり、図13は、正反射光と、拡散反射とが受光素子56Lに入射する状況について説明する図である。
<Influence of specularly reflected light on a cylindrical workpiece>
FIG. 11A is a diagram illustrating diffuse reflection light, and FIG. 11B is a diagram illustrating specular reflection light. 12A and 12B are diagrams for explaining the influence of specularly reflected light caused by the spread of distance measuring light, and FIG. 13 is for explaining the situation in which specularly reflected light and diffuse reflection are incident on the light receiving element 56L. It is a figure to do.

さらに、図14は曲率半径と直交する方向に測距光を走査したときの、受光量分布を例示する図であり、図15は拡散反射光の特定手順について例示するフローチャートである。 Further, FIG. 14 is a diagram illustrating the received light amount distribution when the distance measuring light is scanned in a direction orthogonal to the radius of curvature, and FIG. 15 is a flowchart illustrating a procedure for specifying diffusely reflected light.

以下、種々の形状を有するワークWのうち、その加工されるべき表面に曲面が設けられているものについては、符号「W’」を付す場合がある。 Hereinafter, among works W having various shapes, those having a curved surface to be machined may be denoted by a symbol "W'".

ワークWによって測距光が反射されると、図11Aに示すように、いわゆる拡散反射光が略等方的に伝搬することになる。一方、ワークWの材料、又は、表面状態次第では、図11Aに示す拡散反射光に加えて、図11Bに示すような正反射光が生じる可能性がある。正反射光が受光素子56Lに入射してしまうと、距離の測定に悪影響が生じ得るため望ましくない。 When the distance measuring light is reflected by the work W, so-called diffusely reflected light propagates approximately isotropically as shown in FIG. 11A. On the other hand, depending on the material or surface condition of the workpiece W, regular reflection light as shown in FIG. 11B may occur in addition to the diffuse reflection light shown in FIG. 11A. If specularly reflected light enters the light receiving element 56L, it is not desirable because it may adversely affect distance measurement.

そこで、受光素子56Lのレイアウトに工夫を施したり、本実施形態に係る測距ユニット5のように一対の受光素子56L、56Rを用いたりすることで、受光素子56Lに正反射光が入射しないように構成することが考えられる。 Therefore, by devising the layout of the light-receiving element 56L or using a pair of light-receiving elements 56L and 56R as in the distance measuring unit 5 according to the present embodiment, specularly reflected light is prevented from entering the light-receiving element 56L. It is conceivable to configure

ところが、測距光をはじめとするレーザ光は、理想的には、図12Aの左図に示すように直線状に伝搬する。この場合、ワークW’の表面により局所的に反射された測距光は、特定の反射角θaを以て伝搬する正反射光となる。 However, laser light including ranging light ideally propagates in a straight line as shown in the left diagram of FIG. 12A. In this case, the distance measuring light locally reflected by the surface of the workpiece W' becomes specularly reflected light propagating with a specific reflection angle θa.

しかしながら、実際の測距光は、図12Aの右図に示すように円錐状に拡がりながら伝搬することになる。この場合、ワークW’の表面によって同時多発的に反射された測距光が、それぞれ、特定の反射角を以て伝搬する正反射光となる。各正反射光の反射角は、ワークW’の表面の曲率が大きくなるに従って、より一層バラツクようになっている。 However, the actual ranging light propagates while expanding in a conical shape as shown in the right diagram of FIG. 12A. In this case, the distance measuring lights simultaneously reflected by the surface of the workpiece W' become specularly reflected lights propagating at specific reflection angles. The angle of reflection of each specularly reflected light varies more as the curvature of the surface of the workpiece W' increases.

すなわち、測距光の拡がりに起因した現象は、板状のワークWにおいても共通するところ、特に、円柱状のワークW’のように、ワークW’表面の曲率が相対的に大きいワークW’にあっては、各正反射光が様々な方向に伝搬してしまい、正反射光が受光素子56Lに至る可能性が高まることになる。図12Bに例示するようにワークW’の曲率が大きくなるにして、各正反射光の拡がりは大きくなる。 That is, the phenomenon caused by the spread of the distance measuring light is common to the plate-shaped work W. In this case, each specularly reflected light propagates in various directions, increasing the possibility that the specularly reflected light reaches the light receiving element 56L. As illustrated in FIG. 12B, as the curvature of the workpiece W' increases, the spread of each specularly reflected light increases.

そのため、単に受光素子56Lのレイアウトに工夫を凝らしたり、受光素子56L、56Rを複数配置したりするだけでは、正反射光が受光素子56Lに至る可能性が、少なからず残り得る。 Therefore, if the layout of the light-receiving element 56L is devised or if a plurality of light-receiving elements 56L and 56R are arranged, specularly reflected light may reach the light-receiving element 56L.

そして、図13に例示するように、受光素子56Lに到達した正反射光は、拡散反射光と同時に検出されることになるため、いずれの検出値を用いるべきか判断することを考慮すると、測定誤差の要因となり不都合である。 As illustrated in FIG. 13, the specularly reflected light that reaches the light receiving element 56L is detected at the same time as the diffusely reflected light. This is inconvenient because it causes an error.

それに対し、本実施形態に係るマーカコントローラ100は、ワークW’の形状を考慮した処理を実行することで、正反射光に起因した検出値を特定するように構成されている。 On the other hand, the marker controller 100 according to the present embodiment is configured to identify the detected value due to specularly reflected light by executing processing considering the shape of the workpiece W'.

具体的には、まず、前述の設定部105が、外部からの操作入力等に基づいて、ワークW’毎に、曲面部の形状情報を設定する。ここでいう“曲面部”とは、ワークW’のうち、特定の曲率を有する部位を指す。本実施形態では、操作用端末800を介して、ユーザが曲面部の形状情報を設定するように構成されている。 Specifically, first, the above-described setting unit 105 sets the shape information of the curved surface portion for each workpiece W′ based on an operation input from the outside or the like. The term “curved portion” as used herein refers to a portion of the work W′ that has a specific curvature. In this embodiment, the user sets the shape information of the curved surface portion via the operation terminal 800 .

なお、本実施形態では、曲面部が形成されたワークW’として、円柱状のワークW’を例示している。そのため、曲面部は、いわゆる円周面に相当する。そこで、以下の記載では、曲面部を単に「円周面」と呼称するとともに、図12Bに例示するように、符号「Wa」を付す。 In this embodiment, a columnar work W' is exemplified as the work W' on which the curved surface portion is formed. Therefore, the curved surface portion corresponds to a so-called circumferential surface. Therefore, in the following description, the curved surface portion is simply referred to as the "circumferential surface" and is given the symbol "Wa" as illustrated in FIG. 12B.

ここで、設定部105は、形状情報として、円柱の中心軸、円錐の中心軸、及び、球の中心のうちの少なくとも1つを設定可能に構成されている。 Here, the setting unit 105 is configured to be able to set at least one of the central axis of the cylinder, the central axis of the cone, and the center of the sphere as the shape information.

そして、制御部101は、設定部105により設定された形状情報に基づいて、円周面Waにおける曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に測距光が照射されるように、レーザ光走査部4と測距光出射部5Bを制御する。ここで、制御部101は、曲率半径と直交する方向に測距光を走査することにより、この曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所の各々に対して測距光を順番に照射することができる。 Based on the shape information set by the setting unit 105, the control unit 101 scans the laser light so that the distance measuring light is applied to a plurality of locations aligned in the direction orthogonal to the radius of curvature on the circumferential surface Wa. It controls the unit 4 and the distance measuring light emitting unit 5B. Here, the control unit 101 scans the distance measuring light in the direction orthogonal to the radius of curvature, thereby sequentially irradiating the distance measuring light to each of a plurality of locations aligned in the direction orthogonal to the radius of curvature. can be done.

なお、「曲率半径と直交する方向」は、例えば、操作用端末800を介してユーザが手動で指定してもよいし、形状情報に基づいて、制御部101が自動的に決定してもよい。例えば、形状情報として円柱の中心軸が設定されている場合、その円周面の接線に沿って延び、かつ円柱の中心軸まわりに周回する方向が、「曲率半径と直交する方向」となる。 The "direction orthogonal to the curvature radius" may be manually specified by the user via the operation terminal 800, or may be automatically determined by the control unit 101 based on the shape information. . For example, when the central axis of a cylinder is set as the shape information, the direction extending along the tangent to the circumferential surface and revolving around the central axis of the cylinder is the "direction perpendicular to the radius of curvature."

前述のように、本実施形態では、曲面部が形成されたワークW’として、円柱状のワークW’を例示している。この場合、「曲率半径と直交する方向」とは、前述のように、円周面Waの接線に沿って延び、かつ円柱の中心軸まわりに周回する方向に等しい。以下の記載では、同方向を単に「直交方向」と呼称するとともに、図14に例示するように、符号「A1」を付す。 As described above, in the present embodiment, a cylindrical workpiece W' is exemplified as the workpiece W' having the curved surface portion. In this case, the "direction orthogonal to the radius of curvature" is, as described above, the direction extending along the tangential line of the circumferential surface Wa and rotating around the central axis of the cylinder. In the following description, the same direction will simply be referred to as the "perpendicular direction", and will be given the reference symbol "A1" as exemplified in FIG.

ここで、例えば、図14の上図に示すように、ワークW’の円周面Waに測距光を出射したとする。この場合、図13に例示したように、受光素子56Lには、正反射光と拡散反射光が入射する可能性がある。 Here, for example, as shown in the upper diagram of FIG. 14, assume that the distance measuring light is emitted to the circumferential surface Wa of the workpiece W'. In this case, as illustrated in FIG. 13, specularly reflected light and diffusely reflected light may enter the light receiving element 56L.

そこで、図14においては図示を省略するが、受光素子56Lに正反射光と拡散反射光が入射したと仮定すると、そのときに得られる受光量分布には、正反射光に起因した分布(受光位置:X1)と、拡散反射光に起因した分布(受光位置:X0)とが、併存することになる(図14の上図参照)。 Therefore, although illustration is omitted in FIG. 14, if it is assumed that the specularly reflected light and the diffusely reflected light are incident on the light receiving element 56L, the received light amount distribution obtained at that time includes a distribution due to the specularly reflected light (light receiving Position: X1) and the distribution due to the diffusely reflected light (light receiving position: X0) coexist (see the upper diagram of FIG. 14).

ところで、図9を用いて説明したように、特に拡散反射光に起因した受光位置は、ワークWまでの距離に応じて変動する。それに対し、正反射光に起因した受光位置は、円周面Waとの位置関係(特に、測距光の入射角)に応じて変動する。 By the way, as described with reference to FIG. 9, the light-receiving position caused by the diffusely reflected light varies depending on the distance to the workpiece W. As shown in FIG. On the other hand, the light-receiving position caused by the specularly reflected light fluctuates according to the positional relationship with the circumferential surface Wa (in particular, the incident angle of the distance measuring light).

そのため、直交方向A1に沿って測距光の照射先を移動させた場合、ワークWまでの距離は、円周面Waとの位置関係に比して変動しない。したがって、拡散反射光に起因した受光位置は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しないようになっている。 Therefore, when the irradiation target of the distance measuring light is moved along the orthogonal direction A1, the distance to the work W does not change as compared with the positional relationship with the circumferential surface Wa. Therefore, the light-receiving position caused by the diffusely reflected light is not displaced compared to the light-receiving position caused by the specularly reflected light.

例えば、図14の中図に示したように、直交方向A1に測距光の照射先を移動させた場合、正反射光に起因した分布は、受光位置X1から受光位置X2に変位するのに対し、拡散反射光に起因した分布は、受光位置X0から実質的に変位しない。 For example, as shown in the middle diagram of FIG. 14, when the irradiation target of the distance measuring light is moved in the orthogonal direction A1, the distribution caused by the specularly reflected light shifts from the light receiving position X1 to the light receiving position X2. On the other hand, the distribution caused by the diffusely reflected light does not substantially displace from the light receiving position X0.

そして、図14の下図に示したように、測距光の照射先をさらに移動させた場合、正反射光に起因した分布は、受光位置X2から受光位置X3に変位するのに対し、拡散反射光に起因した分布は、受光位置X0から実質的に変位しない。 Then, as shown in the lower diagram of FIG. 14, when the irradiation destination of the distance measuring light is further moved, the distribution caused by the specularly reflected light shifts from the light receiving position X2 to the light receiving position X3. The light-induced distribution does not substantially displace from the light receiving position X0.

図14に示した傾向に基づいて、位置特定部104は、直交方向A1に並んだ複数箇所の各々に測距光が照射された場合に、測距光受光部5Bにおける複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する。 Based on the tendency shown in FIG. 14 , the position specifying unit 104 detects the position among the plurality of light receiving positions in the distance measuring light receiving unit 5B when the distance measuring light is irradiated to each of the plurality of positions aligned in the orthogonal direction A1. , the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light is identified.

拡散反射光に起因した受光位置X0を特定するべく、位置特定部104は、測距光を走査した場合の、測距光受光部5Bにおける各受光位置の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する。 In order to specify the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light, the position specifying unit 104 detects the diffusely reflected light based on the amount of displacement of each light receiving position in the distance measuring light receiving unit 5B when the distance measuring light is scanned. The resulting light receiving position X0 is identified.

ここで、本実施形態に係る位置特定部104は、受光位置の大きさを直接的に用いるのではなく、これを間接的に用いることで、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する。 Here, the position specifying unit 104 according to the present embodiment does not directly use the size of the light receiving position, but indirectly uses it to specify the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light.

具体的に、距離測定部103は、制御部101が測距光を走査した場合に、測距光受光部5Bにおける複数の受光位置それぞれに対応した距離を、時系列に沿って測定する。そして、位置特定部104は、そうして得られた各距離(制御部101が測距光を走査した場合に、複数の受光位置それぞれに対応した各距離)の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する。 Specifically, when the control unit 101 scans the distance measuring light, the distance measuring unit 103 measures the distance corresponding to each of the plurality of light receiving positions in the distance measuring light receiving unit 5B along time series. Then, the position specifying unit 104 performs diffuse reflection based on the amount of displacement of each distance thus obtained (each distance corresponding to each of a plurality of light receiving positions when the control unit 101 scans the distance measuring light). A light receiving position X0 caused by light is specified.

例えば、位置特定部104は、図14の受光位置X1に対応した距離と、受光位置X2に対応した距離との差分を算出したり、図14の上図における受光位置X0に対応した距離と、同中図における受光位置X0に対応した距離との差分を算出したりする。なお、差分の算出は、各受光位置に対応する受光量分布の取得タイミングが異なるもの同士で行うことが好ましい。 For example, the position specifying unit 104 calculates the difference between the distance corresponding to the light receiving position X1 in FIG. 14 and the distance corresponding to the light receiving position X2, The difference from the distance corresponding to the light receiving position X0 in the same figure is calculated. It should be noted that it is preferable to calculate the difference between the light receiving amount distribution acquisition timings corresponding to the respective light receiving positions that are different from each other.

位置特定部104は、そうして算出された差分が最も小さい受光量分布を、拡散反射光に起因した受光量分布と判断し、同分布に対応した受光位置X0を特定する。 The position specifying unit 104 determines that the light-receiving amount distribution with the smallest difference calculated in this manner is the light-receiving amount distribution caused by the diffusely reflected light, and specifies the light-receiving position X0 corresponding to the same distribution.

このように、各受光位置の変動量を直接モニタするのではなく、受光位置に対応した距離を介して間接的にモニタすることで、拡散反射光に起因した受光位置X0を精度よく特定することが可能となる。距離測定部103は、位置特定部104により特定された受光位置X0に基づいて、ワークW’における円周面Waまでの距離を測定する。具体的に、距離測定部103は、ワークW’における円周面Waまでの距離として、拡散反射光に起因した受光位置X0に対応した距離を出力する。 In this manner, the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light can be accurately specified by indirectly monitoring the amount of variation of each light receiving position through the distance corresponding to the light receiving position instead of directly monitoring the amount of change. becomes possible. The distance measuring unit 103 measures the distance to the circumferential surface Wa of the workpiece W' based on the light receiving position X0 specified by the position specifying unit 104. FIG. Specifically, the distance measuring unit 103 outputs the distance corresponding to the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light as the distance to the circumferential surface Wa of the workpiece W'.

なお、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する際に、距離以外の物理量を用いた場合、距離測定部103は、この受光位置X0を含んだ所定範囲外の領域をマスクして、その所定範囲外の領域に受光した反射光の影響を除外することができる。これにより、正反射光に起因した受光位置X1、X2、X3を排除することができる。 Note that when a physical quantity other than the distance is used to specify the light receiving position X0 resulting from the diffusely reflected light, the distance measuring unit 103 masks the area outside the predetermined range including the light receiving position X0, and It is possible to exclude the influence of reflected light received in areas outside the predetermined range. As a result, the light receiving positions X1, X2, and X3 caused by specularly reflected light can be eliminated.

なお、図14に例示したように、制御部101は、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する場合、円周面Waにおける直交方向A1に並んだ3箇所以上に測距光を照射してもよい。これにより、受光位置X0を精度よく特定することができる。 As illustrated in FIG. 14, when specifying the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light, the control unit 101 irradiates the distance measuring light to three or more points aligned in the orthogonal direction A1 on the circumferential surface Wa. may Thereby, the light receiving position X0 can be specified with high accuracy.

また、「直交方向A1」が複数ある場合、測距光を走査したときの反射光の移動方向が、受光面56a上で画素の並び方向に沿うような方向を選択することが好ましい。 If there are a plurality of "perpendicular directions A1", it is preferable to select a direction in which the direction of movement of the reflected light when scanning with the distance measuring light is along the direction in which the pixels are arranged on the light receiving surface 56a.

また図14では、正反射光の波形の大きさ(受光量の大きさ)は、全て同じになっているが、より厳密に言えば、受光位置X0から離れるに従って、波形の大きさは小さくなる。すなわち、受光位置X1、X2、X0と移動するにしたがって正反射光の波形の大きさは大きくなり、また、受光位置X0からX3へと、X0から離れるにしたがって、正反射光の波形の大きさは小さくなる。 Also, in FIG. 14, the magnitude of the waveform of the specularly reflected light (the magnitude of the amount of received light) is all the same, but more strictly speaking, the magnitude of the waveform decreases as the distance from the light receiving position X0 increases. . That is, the magnitude of the waveform of the specularly reflected light increases as the light receiving positions X1, X2, and X0 move, and the magnitude of the waveform of the specularly reflected light increases from the light receiving position X0 to X3 and away from X0. becomes smaller.

(拡散反射光の特定手順の具体例)
以下、拡散反射光の特定手順の具体例について説明する。図15は、拡散反射光の特定手順について例示するフローチャートである。
(Specific example of procedure for specifying diffusely reflected light)
A specific example of the procedure for specifying diffusely reflected light will be described below. FIG. 15 is a flowchart illustrating a procedure for specifying diffusely reflected light.

まず、図15のステップS201において、マーカコントローラ100が、正反射光を特定すべきタイミングが否かを判定する。このタイミングとしては、操作部802を介してユーザが指定したタイミングとしてもよい。正反射光を特定すべきタイミングであると判定された場合(ステップS201:YES)はステップS202に進み、正反射光を特定すべきタイミングではないと判定された場合(ステップS201:NO)はステップS201を繰り返す。 First, in step S201 of FIG. 15, the marker controller 100 determines whether or not it is time to specify specularly reflected light. This timing may be the timing designated by the user via the operation unit 802 . If it is determined that it is time to specify specularly reflected light (step S201: YES), the process proceeds to step S202; if it is determined that it is not time to specify specularly reflected light (step S201: NO), step S201 is repeated.

続くステップS202において、制御部101が、設定部105が設定した形状情報を読み込む。制御部101はまた、そうして読み込んだ形状情報に基づいて、測距光の走査方向(直交方向A1)を決定する。 In subsequent step S202, the control unit 101 reads the shape information set by the setting unit 105. FIG. The control unit 101 also determines the scanning direction (perpendicular direction A1) of the distance measuring light based on the read shape information.

続くステップS203において、制御部101が、ステップS202で定めた方向に沿って測距光を走査する。これにより、位置特定部104は、時系列順に、複数の受光量分布を取得する(ステップS204)。 In subsequent step S203, the control unit 101 scans the distance measuring light along the direction determined in step S202. Thereby, the position specifying unit 104 acquires a plurality of received light amount distributions in chronological order (step S204).

続くステップS205において、位置特定部104は、各受光量分布のピーク位置を検出し、これを受光位置とみなす。同ステップで得られる受光位置には、拡散反射光に起因したものと、正反射光に起因したものが併存することになる。そして、ステップS206において、距離測定部104が、各受光位置に対応した距離を測定する。 In subsequent step S205, the position specifying unit 104 detects the peak position of each light-receiving amount distribution, and regards this as the light-receiving position. The light-receiving positions obtained in the same step include those caused by diffusely reflected light and those caused by specularly reflected light. Then, in step S206, the distance measurement unit 104 measures the distance corresponding to each light receiving position.

続くステップS207において、位置特定部104は、ステップS206において距離測定部104が測定した距離を、受光量分布の取得タイミングが異なるもの同士で算出する。位置特定部104は、そうして算出された差分(特に、時系列に沿った変位量)に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する。 In subsequent step S207, the position specifying unit 104 calculates the distances measured by the distance measuring unit 104 in step S206 between the light receiving amount distribution acquisition timings different from each other. The position specifying unit 104 specifies the light-receiving position X0 caused by the diffusely reflected light based on the difference thus calculated (in particular, the amount of displacement along the time series).

そして、ステップS208において、距離測定部103は、ステップS207で特定された受光位置X0に対応する距離を選択し、これを最終的な測定結果として出力する。 Then, in step S208, the distance measurement unit 103 selects the distance corresponding to the light receiving position X0 identified in step S207, and outputs this as the final measurement result.

こうして、距離測定部103は、位置特定部104により特定された受光位置X0に基づいて、ワークW’の円周面Waまでの距離を測定し、これを最終的な測定結果として出力することができる。 Thus, the distance measuring unit 103 can measure the distance to the circumferential surface Wa of the workpiece W' based on the light receiving position X0 specified by the position specifying unit 104, and output this as the final measurement result. can.

図16は、表示部801における表示態様のうち、特に、形状情報の設定画面を例示している。同図に示す画面において、例えばボタンB2を操作することで、加工対象とされるワークW’の形状を選択したり、そうして選択されたワークW’において、マーキングパターンのレイアウトを変更したり、することができる。また、矢印A3に例示するように、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定する際の走査方向A1についてもこの画面で設定することができる。 FIG. 16 particularly exemplifies a setting screen for shape information among display modes on the display unit 801 . By operating the button B2, for example, on the screen shown in FIG. ,can do. Further, as exemplified by an arrow A3, the scanning direction A1 for specifying the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light can also be set on this screen.

すなわち、図16に示す画面を通じて、ワークW’が円柱形状であることが設定されると、その円柱形状の頂点座標と、同円柱の中心軸に対して垂直な方向を定めることができる。これにより、矢印A3に示す走査方向A1を決定することが可能となる。 That is, when it is set through the screen shown in FIG. 16 that the workpiece W' has a cylindrical shape, the vertex coordinates of the cylindrical shape and the direction perpendicular to the central axis of the cylinder can be determined. This makes it possible to determine the scanning direction A1 indicated by the arrow A3.

以上説明したように、拡散反射光に起因した受光位置X0は、図14に示すように、ワークW’までの距離に応じて変動する。それに対し、正反射光に起因した受光位置X1、X2、X3は、円周面Waとの位置関係に応じて変動する。 As described above, the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light varies according to the distance to the workpiece W', as shown in FIG. On the other hand, the light-receiving positions X1, X2, and X3 caused by specularly reflected light fluctuate according to the positional relationship with the circumferential surface Wa.

例えば、円周面Waの曲率半径と直交する方向に測距光の照射先を移動させた場合、図14に示すように、ワークW’までの距離は、円周面Waとの位置関係に比して変動しない。したがって、拡散反射光に起因した受光位置X0は、正反射光に起因した受光位置X1、X2、X3に比して変位しないようになっている。 For example, when the irradiation target of the distance measuring light is moved in a direction perpendicular to the radius of curvature of the circumferential surface Wa, as shown in FIG. does not change in comparison. Therefore, the light-receiving position X0 caused by the diffusely reflected light is not displaced compared to the light-receiving positions X1, X2, and X3 caused by the specularly reflected light.

よって、図15に示すように、受光位置に基づいた距離の変位量等をモニタすることで、位置特定部104は、測距光受光部5Bにおける複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定することが可能となる。そして、距離測定部103は、位置特定部104により特定された受光位置X0に基づいて、円周面Waまでの距離を測定する。これにより、正反射に起因した受光の影響を排除することができ、測定誤差を抑制することができる。 Therefore, as shown in FIG. 15, by monitoring the displacement amount of the distance based on the light receiving position, the position specifying unit 104 selects the diffusely reflected light from among the plurality of light receiving positions in the distance measuring light receiving unit 5B. It becomes possible to identify the light receiving position X0 that caused the error. Then, the distance measuring section 103 measures the distance to the circumferential surface Wa based on the light receiving position X0 specified by the position specifying section 104 . As a result, the influence of light reception due to regular reflection can be eliminated, and measurement errors can be suppressed.

また、図14に示すように、測距光出射部5Aは、レーザ光走査部4を介して測距光を出射することから、制御部101がレーザ光走査部4を制御することで、測距光を走査して照射先を移動させることができる。そうして走査して得られた検出結果(受光量分布)を時系列に沿って解析することで、各受光位置の変位量を直接的に、又は、間接的にモニタすることができる。前記のように、拡散反射光に起因した受光位置X0は、正反射光に起因した受光位置に比して変位しない。 Further, as shown in FIG. 14, since the distance measuring light emitting unit 5A emits the distance measuring light through the laser beam scanning unit 4, the control unit 101 controls the laser beam scanning unit 4, thereby The irradiation target can be moved by scanning the distance light. By analyzing the detection results (light receiving amount distribution) obtained by scanning in this manner along the time series, the displacement amount of each light receiving position can be directly or indirectly monitored. As described above, the light-receiving position X0 caused by diffusely reflected light is not displaced compared to the light-receiving position caused by specularly reflected light.

このような傾向を利用して、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定することができ、正反射光に起因した測定誤差を抑制する上で有利になる。 Using such a tendency, it is possible to specify the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light, which is advantageous in suppressing the measurement error caused by the specularly reflected light.

《他の実施形態》
前記実施形態では、形状情報の設定方法について、図16を用いて説明したが、この構成には限定されない。例えば製造ライン上にレーザ加工システムSを設置する場合は、そのラインを稼動させる前の準備段階であれば、様々な手法を用いて形状情報を設定することができる。
<<Other embodiments>>
In the above embodiment, the method for setting shape information has been described with reference to FIG. 16, but the configuration is not limited to this. For example, when the laser processing system S is installed on a production line, the shape information can be set using various methods in the preparatory stage before starting the line.

例えば、レーザ加工システムSは、同システムSの運用に先立って、加工対象となるワークの形状を示すCADデータを読み込んでもよい。この場合、設定部105は、そうして読み込まれたCADデータに基づいて、ワーク表面の曲率半径を推定することができる。 For example, prior to operation of the system S, the laser processing system S may read CAD data indicating the shape of the workpiece to be processed. In this case, the setting unit 105 can estimate the radius of curvature of the work surface based on the CAD data thus read.

また、レーザ加工システムSの運用に先立って、予め、加工対象となるワークに対して網羅的に距離の測定を実施して、その測定結果に基づいて、設定部105がワークの表面形状を推定してもよい。 In addition, prior to the operation of the laser processing system S, the distance is comprehensively measured in advance for the workpiece to be processed, and the setting unit 105 estimates the surface shape of the workpiece based on the measurement result. You may

また、前記実施形態では、拡散反射光に起因した受光位置X0に対応した距離の変位量に基づいた手法について説明したが、ここに開示された技術は、そのような手法には限定されない。例えば、各受光位置に対応した受光量の積算値に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置X0を特定することができる。 Further, in the above-described embodiment, a method based on the amount of displacement of the distance corresponding to the light receiving position X0 caused by diffusely reflected light has been described, but the technology disclosed here is not limited to such a method. For example, based on the integrated value of the amount of light received corresponding to each light receiving position, the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light can be specified.

図17は、受光量分布の積算値について例示する図である。詳しくは、この図17は、図14に示した3つのグラフを重ね合わせた結果を例示している。同図から見て取れるように、拡散反射光に起因した受光位置X0に係る積算値のピークの高さP0は、正反射光に起因した他の受光位置X1、X2、X3に係る積算値のピークの高さP1に比して大きくなる。 FIG. 17 is a diagram illustrating an integrated value of the received light amount distribution. Specifically, FIG. 17 illustrates the result of superimposing the three graphs shown in FIG. As can be seen from the figure, the height P0 of the peak of the integrated value related to the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light is the height of the peak of the integrated value related to the other light receiving positions X1, X2, and X3 caused by the specular reflected light. It becomes larger than the height P1.

したがって、位置特定部104は、制御部101が測距光を走査したときの受光量を時系列順に沿って積算するとともに、該積算後の受光量が相対的に大きな受光位置X0を、拡散反射光に起因した受光位置X0と判定する、と構成することができる。この構成によれば、前記実施形態と同様に、散反射光に起因した受光位置X0を精度よく判定することができる。 Therefore, the position specifying unit 104 integrates the amount of light received when the control unit 101 scans the distance measuring light in chronological order, and determines the light receiving position X0, where the amount of light received after the integration is relatively large, as diffuse reflection. It can be configured to determine that the light receiving position X0 is caused by light. According to this configuration, similarly to the above-described embodiment, it is possible to accurately determine the light receiving position X0 caused by the diffusely reflected light.

1 マーカヘッド
10 筐体
2 レーザ光出力部
4 レーザ光走査部
5 測距ユニット
5A 測距光出射部
5B 測距光受光部
56L 受光素子
56R 受光素子
100 マーカコントローラ
101 制御部
102 条件設定記憶部(設定部)
103 距離測定部
104 位置特定部
105 設定部
110 励起光生成部
A1 直交方向(曲面部における曲率半径に直交する方向)
L レーザ加工装置
S レーザ加工システム
W ワーク(被加工物)
W’ ワーク(被加工物)
Ws 円周面(曲面部)
X0 拡散反射光に起因した受光位置
1 Marker head 10 Housing 2 Laser light output unit 4 Laser light scanning unit 5 Distance measuring unit 5A Distance measuring light emitting unit 5B Distance measuring light receiving unit 56L Light receiving element 56R Light receiving element 100 Marker controller 101 Control unit 102 Condition setting storage unit ( setting part)
103 distance measurement unit 104 position specifying unit 105 setting unit 110 excitation light generation unit A1 orthogonal direction (direction orthogonal to the radius of curvature of the curved surface)
L Laser processing device S Laser processing system W Work (workpiece)
W' work (workpiece)
Ws Circumferential surface (curved surface)
X0 Light receiving position caused by diffusely reflected light

Claims (5)

励起光を生成する励起光生成部と、
前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、
前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物へ照射するとともに、該被加工物の表面上で2次元走査するレーザ光走査部と、を備えるレーザ加工装置であって、
前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定するための測距光を、前記レーザ光走査部へ向けて出射する測距光出射部と、
前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光を、前記レーザ光走査部を介して受光する測距光受光部と、
前記測距光受光部における測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式により前記レーザ加工装置から前記被加工物の表面までの距離を測定する距離測定部と、
前記被加工物のうち、特定の曲率を有する曲面部の形状情報を設定する設定部と、
前記設定部により設定された形状情報に基づいて、前記曲面部における曲率半径と直交する方向に並んだ複数箇所に測距光が照射されるように、前記レーザ光走査部及び前記測距光出射部を制御する制御部と、
前記制御部によって前記複数箇所の各々に測距光が照射された場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置の中から、拡散反射光に起因した受光位置を特定する位置特定部と、を備え、
前記距離測定部は、前記位置特定部により特定された受光位置に基づいて、前記被加工物における前記曲面部までの距離を測定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
an excitation light generator that generates excitation light;
a laser light output unit that generates laser light based on the excitation light generated by the excitation light generation unit and that emits the laser light;
A laser processing apparatus comprising a laser beam scanning unit that irradiates a laser beam emitted from the laser beam output unit onto a workpiece and two-dimensionally scans the surface of the workpiece,
a distance measuring light emitting unit for emitting distance measuring light for measuring the distance from the laser processing device to the surface of the workpiece toward the laser beam scanning unit;
a distance measuring light receiving section for receiving, via the laser beam scanning section, distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting section and reflected by the workpiece;
a distance measuring unit that measures the distance from the laser processing device to the surface of the workpiece by a triangulation method based on the light receiving position of the distance measuring light in the distance measuring light receiving unit;
a setting unit that sets shape information of a curved surface portion having a specific curvature in the workpiece;
Based on the shape information set by the setting unit, the laser light scanning unit and the range-finding light emitting device are arranged so that the range-finding light is emitted to a plurality of locations aligned in a direction perpendicular to the radius of curvature of the curved surface portion. a control unit that controls the unit;
a position specifying unit that specifies a light receiving position caused by diffusely reflected light from among a plurality of light receiving positions in the distance measuring light receiving unit when the distance measuring light is irradiated to each of the plurality of locations by the control unit; , and
The laser processing apparatus, wherein the distance measuring unit measures a distance to the curved surface portion of the workpiece based on the light receiving position specified by the position specifying unit.
請求項1に記載されたレーザ加工装置において、
前記制御部は、前記曲率半径と直交する方向に測距光を走査することにより、前記複数箇所の各々に対して測距光を順番に照射する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to claim 1,
The laser processing apparatus, wherein the control unit sequentially irradiates each of the plurality of locations with the distance measuring light by scanning the distance measuring light in a direction orthogonal to the radius of curvature.
請求項2に記載されたレーザ加工装置において、
前記距離測定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記測距光受光部における複数の受光位置それぞれに対応した距離を測定し、
前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査した場合に、前記複数の受光位置それぞれに対応した各距離の変位量に基づいて、拡散反射光に起因した受光位置を特定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to claim 2,
the distance measurement unit measures distances corresponding to each of a plurality of light receiving positions in the distance measurement light receiving unit when the control unit scans the distance measurement light;
The position specifying unit specifies the light receiving position caused by the diffusely reflected light based on the amount of displacement of each distance corresponding to each of the plurality of light receiving positions when the control unit scans the distance measuring light. A laser processing device characterized by:
請求項2に記載されたレーザ加工装置において、
前記測距光受光部は、前記測距光出射部から出射されて前記被加工物により反射された測距光の光量を検出し、
前記位置特定部は、前記制御部が測距光を走査したときの受光量を時系列に沿って積算するとともに、該積算後の受光量が相対的に大きな受光位置を、拡散反射光に起因した受光位置と判定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to claim 2,
The distance measuring light receiving unit detects the amount of distance measuring light emitted from the distance measuring light emitting unit and reflected by the workpiece,
The position specifying unit integrates the amount of light received when the control unit scans the range-finding light in a time-series manner, and determines a light-receiving position where the amount of light received after the integration is relatively large is caused by the diffusely reflected light. A laser processing apparatus characterized in that it is determined that the light receiving position is a light receiving position.
請求項1から4のいずれか1項に記載されたレーザ加工装置において、
前記設定部は、前記形状情報として、円柱の中心軸、円錐の中心軸、及び、球の中心のうちの少なくとも1つを設定可能に構成されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The laser processing apparatus, wherein the setting unit is configured to be able to set at least one of a central axis of a cylinder, a central axis of a cone, and a center of a sphere as the shape information.
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