JPH0195889A - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はワーク計測手段を備えたレーザ加工装置と、そ
のレーザ加工装置を用いてワークにレーザ加工を施す際
、予め試しワークで歪ｍを計測しその歪ωによる補正を
行なってからワークにレーザ加工を施すレーザ加工方法
に関する。

（従来の技術） 板金加工［業界においては、現在板金加工の高精度化が
一般化されている。

従来、板金加工の高精度化を行なうためには、ワークに
レーザ加工機でレーザ加工を施した後、加工されたワー
クの寸法計測を二次元または三次元の計測機で行ない、
その寸法計測結果をもとにＮＣ装置のＮＣテープを修正
するというステップを踏んでいるのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述した従来技術では、レーザ加工機と
は別に二次元または三次元の計測機の設備が必要である
と共に、各ステップ毎に作業者の人手や技能が必要であ
り、かつ高精度の寸法を扱うためにオペレータに大きな
負担をかけるという問題があった。さらに、上述の要素
は加工製品のコスト高になる要因にもなっている。

本発明は前述した問題点を改善するため、レーザ加工装
置にワーク計測手段を備えて短時間に加工後の寸法計測
を行なえるようにすると共に、レーザ加工時の歪量を計
測しその歪量を補正し、その補正をＮＣ装置にフィード
バックしてＮＧテープを修正してから正規のレーザ加工
を施して高精度な加工製品を得るようにしたレーザ加工
装置とレーザ加工方法を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、第１の発明は、ワ
ークに加工された穴を撮像する撮像手段と、ワークの複
数の多穴を撮像手段に対応する位置へ相対的に移動する
移動位置決め手段と、多穴を撮像手段で撮像した画像信
号を処理して前記穴の位置を計測する穴Ｊ１測手段と、
その穴計測手段で計測された計測データを演算処理する
演ｎ処理手段と、前記ワークにレーザ加工を施すレーザ
加工ヘッドと、を備えてなるレーザ加Ｉ装置を構成した
。

また、第２の発明は、レーザ加工装置で試しワークにレ
ーザ加工を施す前後に、試しワークに予め形成された複
数の穴をレーザ加工装置に備えた撮像手段によって撮像
して、上記多穴の座標位置を撮像手段に接続された穴計
測手段で計測し、レーザ加工前後の計測伯をもとに演算
処理手段でワークの歪量を求め、その歪量に基づく補正
値をレーザ加工装置のＮＣ装置にフィードバックして補
正処理を施した後、加工すぎべさワークにレーザ加工を
施すことを特徴とするレーザ加工方法である。

（作用） 本発明のレーザ加工装置とそのレーザ加工装置を用いて
ワークにレーザ加工を施すレーザ加工方法を採用するこ
とにより、ワークにレーザ加工を施した後、レーザ加工
装置に取付けられた撮像手段で複数の加工穴を撮像し、
撮像した画像信号を処理して前記穴の位置を穴計測手段
で計測する。

計測された計測デーを全演算処理手段で演算処理するこ
とによって加工［された穴の位置がその場で計測される
。したがって、計測した穴の位置を例えば仕上寸法と比
較することによって加工製品の良否が判定される。

また、正規のレーザ加工を施す前に、試しワークに予め
形成された複数の穴を試し加工の前後にレーザ加工装置
に備えた撮像手段によって撮像して、上記多穴の座標位
置を穴計測手段で計測しレーザ加工前後の計測値をもと
に演締手段でワークの歪量を求め、その歪量に基づく補
正値をレーザ加工装置のＮＣ装置へフィードバックして
補正処理を施してから正規のレーザ加工が施こされる。

したがって、加工された製品は高精度なものが得られる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図を参照するに、レーザ加工装置１のレーザ加工機
本体３におけるフレーム５の先端部には上下方向へ延伸
した加工ヘッド７が設けられている。その加工ヘッド７
の上下方向へ平行に撮像手段としてのカメラ９が前記フ
レーム５の一部に取付けられている。そのカメラ９の近
傍のフレーム５には、カメラ９でワークＷの複数の穴を
撮像するために必要な光源１１が設（プられている。

前記レーザ加工機本体３のベース１３上にはワークＷを
移動する移動位置決め手段としてのＸ。

Ｙ方向へ移動自在なワークテーブル１５が設けられてお
り、そのワークテーブル１５上に加工すべきワークＷが
載置される。

前記レーザ加工機本体３のフレーム５における一側壁に
は、ＮＣ装置１７が取付けられており、そのＮＣ装置１
７にはワークＷの複数の穴を計測する穴剖測手段１９Ａ
と演算処理手段１９Ｂを備えた画像処理装Ｍ　１９が接
続されており、その画像処理装置１つはレーザ加工機本
体３の近傍に配置されている。

前記カメラ９は画像処理装置１９に接続されている。画
像処理装置１９には演算処理手段としてのコンピュータ
２１が接続されている。

第１図に示したレーザ加工装置１の構成ブロック図が第
２図に示されている。第２図において、レーザ加工機本
体３とＮＣ装置１７とでは、位置決め信号と制御信号と
のやりとりが行なわれる。

ＮＣ装置１７と穴計測手段１９Ａと演算処理手段１９Ｂ
を備えた画像処理装置１９とでは、基準寸法データ、誤
差データおよび画像関係制御信号とのやりとりが行なわ
れる。画像処理装置１９とカメラ９とでは画像信号、同
期信号のやりとりが行なわれ、画像処理装置１９とコン
ピュータ２１とでは計測データのやりとりが行なわれる
。

上記構成により、ワークテーブル１５上にワークＷをク
ランプし、ワークテーブル１５をＮＣ装置１７のＮＣテ
ープによりＸ、Ｙ方向へ移動せしめてワークＷに例えば
所望の穴加工が施こされる。

ワークＷに所望の穴加工を施した後、フレーム５に取付
けられたカメラ９の直下にワークＷに加工を施した複数
の穴を位置決めして複数の穴の位首をとらえると共に画
像処理装置１９の穴計測手段１９Ａで計測し、その計測
データをコンピュータ２１へ送り、その複数の穴の計測
データをフロッピィディスク、プリンタあるいはＣＲＴ
に出力せしめられる。また、演算処理手段１９Ｂで例え
ば予め設定した仕上げ寸法と計測寸法とを比較すること
によって穴加工の良否がその場で判定することができる
。

このようにレーザ加工後、すぐに複数の穴の位置データ
が短時間で計測することができる。

次に、ワークＷに加＝［された穴の例えば穴ピツチ間の
計測手順例を具体的に説明する。

■　第３図には、例えばワークＷに穴Ｐ、Ｑが明けられ
た例が示されている。第３図において、ＮＣ装置１７か
らの指令によりカメラ９の中心が穴Ｐの中心座標に来る
ようにワークテーブル１５をＸ、Ｙ方向に移動させる。

すなわち、穴Ｐの中心座標＋（レーザ中心とカメラ９中
心のオフセット値）が指令される。

■　位置決め完了時点で、カメラ９でこの穴Ｐを撮像す
る。撮像データはケーブルを介して画像処理装置１９に
取込まれる。

■　画像処理装置１９では、撮像信号を２値化し、穴Ｐ
の重心を抽出する。重心検出のアルゴリズムは、公知の
方法で行なわれる。

■　本来ならば第４図に示す如く、画像中心Ｒと穴Ｐの
重心Ｓとは一致するはずであるが、現実的にはΔＸＳ、
ΔＹｓの誤差が発生する。画像処理装置１９内では、ず
れ量ΔＸｓ、ΔＹｓを夫々ビクセル単位で検出し格納す
る。格納終了後、その旨をＮＣ装置１７に通知する。

■　ＮＣ装置１７に続いてカメラ９の中心が穴Ｑの中心
座標に来るようワークテーブル１５をＸＹ力方向移動す
る位１６指令を出す。以下同様にして、十達した要領に
基づき画像処理装置１９ではずれ量ΔＸＴ、ΔＹＴを検
出し内部メモリ内へ格納する。

■　画像処理装置１９からの格納完了が通知された時点
で、ＮＣ装置１７は画像処理装置１９に第３図に示され
た穴１〕から穴Ｑへ位置決めした移動データ（Ａ、Ｂ）
を通知する。

■　画像処理装置１９内では、 Ｘ軸：Ａ十ΔＸＳ十ΔＸＴ Ｙ　軸　　：　　Ｂ　−ト　Δ　ＹＳ−１−Δ　ＹＴを
実寸法換算で演算を行ない、それぞれの結果をコンピュ
ータ２１へ通知する。なお、換算定数のｍｌ１ｌ／ビク
セルは事前に画像処理装置１９内の内部メモリに格納し
ておく。

■　コンピュータ２１では、このｔ１測データを受けて
内部メモリに格納しておき、以降オペレーションにより
、フロッピィディスク等の外部記憶装量に保存したり、
あるいはプリンタ等の外部出力装置に計測結果の出ノｊ
ができる。

なお、画像処理装置１９の演算処理手段１９［３内で計
測データと予め設定した仕」ゴリ寸法とを比較し、加工
製品の良否判定をするようにすれば、その場で加工製品
の良否が区別され、否の場合には再加工を直ちに行なう
ことができる。

前述したレーザ加工装置１を用いてワークＷにレーザ加
工を施す際、予め試しワークＷｐで歪量を計測しその歪
量による補正を行なってからワークＷにレーザ加工を施
すレーザ加工方法について具体的に説明する。

第５図において、試しワークＷｐから例えば６個の加工
製品Ｇをレーザ切断する前に、試しワークｗｐの右下角
部を加工原点とし、基準穴■と試しワークＷｐの中心Ｃ
をそれぞれカメラ９で撮像し、さらに画像処理装置１９
で基準穴■、中心Ｃの座標を計測する。続いて試しワー
クＷｐから加工製品Ｇをレーザ切断し、全製品この場合
６個の加工終了後、再度基準穴■と試しワークＷｐの中
心座標をカメラ９２画像処理装置１９により計測する。

この時、レーザ加工時の熱歪等の影響により、切断後の
基準穴Ｖの重心は切断前のものと比較してずれ量を有す
ることになる。このずれ量を位置決め寸法に対応して比
例配分し、試しワークＷｐと同じワークＷからこの配分
値を位置決め補正値として利用することにより、熱歪等
の影響を考慮した高精度の製品加工を得ることができる
。

上述したレーザ加工方法の機能実施手順を説明する。

（ａ）　　レーザ加工する前に、ワークＷに計測基準に
用いる２個以上の穴例えば第５図において基準穴Ｖと中
心穴Ｃを公知の任意の手段で予め加工しておく。

（ｂ）　　レーザ加工機本体３のワークテーブル１５土
に試しワークＷｐをクランプした後、まず例えば基準穴
Ｖの中心位慝ヘカメラ９の中心が合うよう位置決めする
。なお、オフセット量については前述したと同じ様に予
め設定しておく。

（Ｃ）　　位置決め完了後、カメラ９でこの基準穴Ｖを
撮像し、画像処理装置１９で重心位置第６図おいてＶ２
を計測する。この重心位置Ｖ２は理想重心位置ｖ１に対
してずれ量ΔＸＩ　、ΔＹ１があり、画像処理装置１９
内部のメモリ内にこのずれ量ΔＸ＋　、ΔＹ１を格納す
る。

（ｄ＞　　同様にもう１つの穴である試しワークＷｐの
中心についても上記（Ｃ）の要領で重心位置Ｃ２および
ずれ量ΔＸ２＋ΔＹ２を計測する。

（ｅ）　　試しワークＷｐにレーザ加工機本体３でレー
ザ加工を実施する。

（ｆ）　　レーザ加工終了後、再度（ｂ）〜（ｄ）を実
施し、加工後の再基準穴■、試しワークＷｐの中心Ｃの
重心位置Ｖ３　、Ｃ３およびずれ量ΔＸ３　、ΔＹ３　
；ΔＸ４　、Ｙ４を第６図に示す如く計測する。

＜ａ）　　画像処理装置１９の演算処理手段１９Ｂ内で
Ｘ軸、Ｙ軸方向の歪量ΔＸ、ΔＹを次の如く演算処理す
る。

ΔＸ＝　（ΔＸ４−ΔＸ３　）−（ΔＸ２−ΔＸ＋　）
ΔＹ−（ΔＹ４−△Ｙ３）−（ΔＹ２−△Ｙ＋　）（ｈ
）　　演算終了後、画像処理装置１９からＮＣ装置１７
に対して、上記演算処理結果が通知される。

（ｉ）　ＮＣ装Ｎ　１７はこの歪量ΔＸ、ΔＹを受けて
。

位置決めパルス補正量として扱う。すなわち、例えば２
穴Ｖ、０間の距離を６００１１１１１１．レーザ加工時
の熱歪量によるＸ、Ｙ軸のずれ皐をΔＸ、ΔＹを０．２
４ｍｍとすると、０．０４／１００ｍｍのパルス補正を
実施し、試しワークＷｐと同じ寸法のワークＷに次から
次へとレーザ加工を施せば、熱歪の影響を青痣した寸法
精度の良好な加工製品が得られることになる。なお、ず
れ量を何分割して比例配分し、パルス補正を実施するか
はＮＣ装置１７のオペレーションで設定可能である。

ワークＷから加工製品Ｗ１〜Ｗ６を順々に加工製品１つ
を加工する毎に熱歪等の影響による寸法誤差を補正する
場合について説明する。

第７図において、例えば基準穴０．Ｐ、Ｑ、Ｒをレーザ
加工前に加工しておき、かつそれぞれの基準穴の重心位
置を前述した（ｂ）〜（ｄ）と同様の手順で計測し理論
位置からのずれ量を演算処理し画像処理装置１９内の内
部メモリに格納しておく。以下、第８図に示したフロー
チャートに基づき補正処理が行なわれる。

すなわち、第８図においてステップ２３で製品Ｇ１にレ
ーザ加工をＩＭ−１−。ステップ２５で穴ＯとＰをカメ
ラ９で撮像し、画像処理装置１９で重心を計測する。次
いで、ステップ２７で理論位置がらＸ、Ｙ軸のずれ量を
画像処理装置１９で演算処理する。ステップ２９では画
像処理装置１９がらＮＣ装置１７へ上記演算値を通知す
る。ステップ３１においてＮＣ装置１７でパルス補正を
実施しながら製品Ｇ２の加工を行なう。さらにステップ
３３で製品Ｇ２にレーザ加工終了後、穴Ｑをカメラ９で
撮像し画像処理装置１９で重心を計測する。

重心の計測が終了すると、ステップ２７の手前に戻され
て、加工すべき製品Ｇｎが終了するまでステップ２７か
らステップ３３までのステップを繰返し処理される。

したがって、基準穴０．Ｐ、Ｑ、・・・を加工すること
で自由に補正の設工ができる。また、レーザ加工の都度
パルス補正値が更新されていくため、補正値精度が向上
する。製品単位の補正例えば製品Ｇのレーザ加Ｔによる
穴０．Ｐ間の誤差をパルス補正値Ｍ１を求め、その補正
値Ｍ１を使って製品Ｇ２のレーザ加工を行なうといった
前のパルス補正値を利用することから一種の学習機能を
果すことができる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されることなく、
適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施し
得るものである。例えば撮像手段として単にカメラ９の
例を示したが、ＩＴＶカメラ等伯の機器でも対応可能で
ある。また光源１１として反射光源を使用しているが、
透過光源を採用してもよい。その場合にはワークテーブ
ル１５に穴をあけ、その穴の直下に透過光源を配置する
ことになる。本実施例におＩプるアルゴリズムはソフト
あるいはハードいずれでも処理可能である。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、本発
明によれば、ワークに加工された穴を撮像する撮像手段
と、ワークの複数の６穴を撮像手段に対応する位置へ相
対的に移動する移動位置決め手段と、６穴を撮像手段で
撮像した画像信号を処理して前記穴の位置を計測する穴
計測手段と、その穴計測手段で計測された計測データを
演算処理する演算処理手段と、前記ワークにレーザ加工
を施すレーザ加工ヘッドと、を備えてなるレーザ加工装
置であるから、レーザ加工されたワークの穴位置がその
場で計測される。したがって、計測した穴の位置を例え
ば仕上げ寸法と比較することによって加工製品の良否を
判定することができる。

また、レーザ加工装置で試しワークにレーザ加工を施す
前後に、試しワークに形成された複数の穴をレーザ加工
装置に備えた撮像手段によって撮像して、上記６穴の座
標位置をｍｌ像手段に接続された穴計測手段で計測し、
レーザ加工前後の計測値をもとに演算処理手段でワーク
の歪量を求め、その歪量に基づく補正値をレーザ加工機
本体のＮＣ装置にフィードバックして補正処理を施した
後、加工すきべきワークにレーザ加工を施すことを特徴
とするレーザ加工方法であるから、試しワークで歪量を
計測しその歪量に基づく補正値をＮＣ装置へフィードバ
ックし、正規のワークを次から次へとレーザ加工が行な
われるため、高精度な加工製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した一実施例のレーザ加工装置の
概略斜視図、第２図は本発明の構成ブロック図である。 第３図および第４図はレーザ加工装置にょリレーザ加工
を施した加工穴間位置を計測づるための説明図である。 第５図および第６図は本発明のレーザ加工方法を説明す
るための説明図、第７図は本発明のレーザ加工方法の他
実施例を説明するための説明図および第８図は第７図に
基づくレーザ加工方法のフローチャートである。 １・・・レーザ加工装置　　３・・・レーザ加工機本体
９・・・カメラ（撮像手段〉 １５・・・ワークテーブル　１７・・・ＮＣ装置１９・
・・画像処理装置　　１９Ａ・・・穴ｈ１測手段１９Ｂ
・・・演算処理手段　２１・・・コンピュータ代理人　
　弁理士　　　三　好　　保　男第５図 第６図 符開平１−９５８８９　ＬＤ 園■祠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークに加工された穴を撮像する撮像手段と、ワ
   ークの複数の各穴を撮像手段に対応する位置へ相対的に
   移動する移動位置決め手段と、各穴を撮像手段で撮像し
   た画像信号を処理して前記穴の位置を計測する穴計測手
   段と、その穴計測手段で計測された計測データを演算処
   理する演算処理手段と、前記ワークにレーザ加工を施す
   レーザ加工ヘッドと、を備えてなることを特徴とするレ
   ーザ加工装置。
2. （２）レーザ加工装置で試しワークにレーザ加工を施す
   前後に、試しワークに予め形成された複数の穴をレーザ
   加工装置に備えた撮像手段によって撮像して、上記各穴
   の座標位置を撮像手段に接続された穴計測手段で計測し
   、レーザ加工前後の計測値をもとに演算処理手段でワー
   クの歪量を求め、その歪量に基づく補正値をレーザ加工
   装置のＮＣ装置にファィードバックして補正処理を施し
   た後、加工すきべきワークにレーザ加工を施すことを特
   徴とするレーザ加工方法。