JPH0448502Y2 - - Google Patents
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- JPH0448502Y2 JPH0448502Y2 JP9108885U JP9108885U JPH0448502Y2 JP H0448502 Y2 JPH0448502 Y2 JP H0448502Y2 JP 9108885 U JP9108885 U JP 9108885U JP 9108885 U JP9108885 U JP 9108885U JP H0448502 Y2 JPH0448502 Y2 JP H0448502Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本考案は、レーザ光のモード(即ち、レーザ光
線中のエネルギ密度分布)や強度を測定するため
の装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a device for measuring the mode (ie, energy density distribution in a laser beam) and intensity of a laser beam.
(従来の技術)
レーザ加工を行う場合には、レーザ光をそのモ
ードや強度を適度に設定した上で用いるようにし
ているため、このレーザ光のモード及び強度を測
定する必要がある。この測定は、加工開始前に行
うのは勿論のこと、一たん設定したにしても何か
の要因でモードや強度は変動することがあるため
加工途中に行うこともある。(Prior Art) When performing laser processing, the mode and intensity of the laser beam are set appropriately before use, so it is necessary to measure the mode and intensity of the laser beam. This measurement is of course performed before starting machining, but may also be performed during machining because even once set, the mode and intensity may vary due to some factors.
(考案が解決しようとする問題点)
ところで、従来、例えばCO2レーザの測定を行
う場合には一般に、そのレーザ光によつて昇化作
用を受けるアクリル板を用い、このアクリル板に
レーザ光を照射し、その昇化程度の差により生ず
るパターン(バーンパターン)を観測して行うよ
うにしている。すなわち、アクリル板の凹み量を
複数箇所にわたつて測りモードを測定し、このデ
ータを基にして計算により強度を求める、という
ものである。この測定法は例えばレーザハンドブ
ツク(レーザ学会編:オーム社)の326頁に記載
されている。(Problem to be solved by the invention) Conventionally, for example, when measuring with a CO 2 laser, an acrylic plate that is subjected to a sublimation effect by the laser beam is generally used, and the laser beam is applied to this acrylic plate. This is done by observing the pattern (burn pattern) created by the difference in the degree of elevation. That is, the mode is measured by measuring the amount of dent in the acrylic plate at multiple locations, and the strength is determined by calculation based on this data. This measurement method is described, for example, on page 326 of the Laser Handbook (edited by the Laser Society of Japan: Ohmsha).
しかしながら、アクリル板を昇化させるにはレ
ーザ光をこのアクリル板に数秒間当て続けなけれ
ばならないため、加工途中の測定は、これを中断
して行なければならない。またこの中断も測定器
具の段取りや昇化に要する時間も可成りかかるた
め頻繁には行なえないこととなり、オンライン連
続測定(即ち、複数回の測定を連続的に行いその
都度データを得てこれをオンライン処理して正確
な測定結果を得るようにする測定)が不可能にな
つて、測定結果が信頼性に欠けるという問題があ
る。 However, in order to elevate the acrylic plate, the laser beam must continue to be applied to the acrylic plate for several seconds, so measurements during processing must be interrupted. In addition, this interruption cannot be performed frequently because it takes a considerable amount of time to set up and elevate the measuring equipment, and online continuous measurement (i.e., multiple measurements are performed continuously and data is obtained each time). There is a problem in that the measurement results are unreliable because it is no longer possible to carry out on-line processing to obtain accurate measurement results.
また、アクリル板の凹み量も昇化条件のばらつ
きによりその正確なデータが得にくく、測定結果
が更に一層信頼性に欠けるという問題がある。こ
こで昇化条件とは、バーンパターンを取る際に行
うエアブローの強さあるいは方向、レーザ光の照
射時間、同照射方向、発振器からバーンパターン
を取る位置までの距離(この距離で光エネルギ密
度分配が異なる。)等があげられる。 Furthermore, it is difficult to obtain accurate data regarding the amount of depression in the acrylic plate due to variations in the elevation conditions, and there is a problem in that the measurement results are even more unreliable. Here, the elevation conditions include the strength or direction of the air blow when taking the burn pattern, the irradiation time of the laser beam, the direction of the irradiation, and the distance from the oscillator to the position where the burn pattern is taken (this distance determines the distribution of light energy density. ), etc.
さらにまた、アクリル板の昇化により刺激臭が
発生し、この刺激臭も可成り強いため、環境悪化
を招くという問題がある。 Furthermore, a pungent odor is generated due to the elevation of the acrylic plate, and this pungent odor is also quite strong, resulting in a problem of environmental deterioration.
しかも、アクリル板は消耗品になるがために、
コストアツプにも通ずるという問題がある。 Moreover, since the acrylic board is a consumable item,
The problem is that it also leads to increased costs.
このように、従来の測定は種々の問題を生ずる
ものであつて、本考案はこの点に鑑み、これらの
問題を解消し得るレーザ光の測定装置を提供する
ことを目的とする。 As described above, conventional measurement causes various problems, and in view of this point, an object of the present invention is to provide a laser beam measuring device that can solve these problems.
(問題点を解決するための手段) そのため本考案は以下の構成を有している。(Means for solving problems) Therefore, the present invention has the following configuration.
すなわち、
エンコーダ機能を付加した駆動機構と、
該駆動機構によりレーザ光線を横切るように変
移駆動される平面鏡と、
該平面鏡の反射光を受光するイメージセンサ
と、
前記駆動機構のエンコーダ出力および該イメー
ジセンサのイメージ出力が入力され前記エンコー
ダ出力に応じて前記イメージ出力を走査し測定デ
ータを得るようにしたデータ処理部と、
を有するレーザ光の測定装置、である。 That is, a drive mechanism with an encoder function added, a plane mirror that is driven to move across the laser beam by the drive mechanism, an image sensor that receives reflected light from the plane mirror, and an encoder output of the drive mechanism and the image sensor. a data processing section to which an image output is input and scans the image output according to the encoder output to obtain measurement data;
(考案の作用)
かかる構成により、エンコーダ出力に基きレー
ザ光線の平面鏡が横切つたところの各地点におけ
るイメージ出力から測定データを得るようにした
ものである。(Operation of the invention) With this configuration, measurement data is obtained from the image output at each point where the plane mirror of the laser beam traverses, based on the encoder output.
(実施例)
以下に本考案の一実施例を図面に基いて説明す
る。(Example) An example of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図は本考案の一実施例の機構図、第2図は
その動作を示す図、第3図はデータ処理部のブロ
ツクダイアグラムである。 FIG. 1 is a mechanical diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing its operation, and FIG. 3 is a block diagram of a data processing section.
まず第1図において、Lはレーザ発振器から発
射されたCO2レーザのレーザ光線、loはその光
軸、Mは同じくモードパターンである。すなわ
ち、光軸loに直交する方向のX軸およびY軸のな
す平面上においてZ軸方向にレーザ光線Lの光エ
ネルギ密度(joul/mm2)を表わすとモードパター
ンMの如き図に表わされるのであつて、このモー
ドパターンMに示す光エネルギ密度分布ならびに
全体としての強度を本考案の装置は測定しようと
いうものである。 First, in FIG. 1, L is a laser beam of a CO 2 laser emitted from a laser oscillator, lo is its optical axis, and M is also a mode pattern. That is, when the optical energy density (joul/mm 2 ) of the laser beam L is expressed in the Z-axis direction on the plane formed by the X-axis and Y-axis in the direction orthogonal to the optical axis lo, it is expressed in a diagram such as the mode pattern M. The device of the present invention is intended to measure the optical energy density distribution and overall intensity shown in this mode pattern M.
1は基枠であり、この基枠1には駆動機構2と
平面鏡3とが配設されており、この平面鏡3は駆
動機構2によりレーザ光線Lを横切るように往復
駆動されるものである。その駆動速度はなるべく
速い方が良く、好ましくは0.5秒位が良い。 Reference numeral 1 denotes a base frame, and a drive mechanism 2 and a plane mirror 3 are disposed on the base frame 1, and the plane mirror 3 is driven back and forth by the drive mechanism 2 so as to cross the laser beam L. The driving speed should be as fast as possible, preferably about 0.5 seconds.
駆動機構2は案内バー4,4とパルスモータ5
とギヤ機構6,6とから構成されており、このギ
ヤ機構6,6はラツク7とピニオン8とからな
る。案内バー4,4はレーザ光線Lを挟むように
してX軸方向に延びるように設けられており、平
面鏡3を貫通している。この平面鏡3は案内バー
4,4に対して摺動自在とされているもので、こ
れら案内バー4,4によつてX軸方向に案内され
るようになつている。パルスモータ5の回転駆動
軸(図示略)は平面鏡3に案内バー4と直交する
Y軸方向に延びる向きで遊挿・貫通されており、
ピニオン8,8は、この回転駆動軸に平面鏡3の
両側に位置されて固定されている。ラツク7は案
内バー4,4の外側でX軸方向に延びるように設
けられており、ピニオン8は、このラツク7に噛
合している。 The drive mechanism 2 includes guide bars 4, 4 and a pulse motor 5.
and a gear mechanism 6, 6, and the gear mechanism 6, 6 consists of a rack 7 and a pinion 8. The guide bars 4, 4 are provided so as to sandwich the laser beam L and extend in the X-axis direction, and pass through the plane mirror 3. This plane mirror 3 is slidable on guide bars 4, 4, and is guided by these guide bars 4, 4 in the X-axis direction. A rotational drive shaft (not shown) of the pulse motor 5 is loosely inserted and penetrated through the plane mirror 3 in a direction extending in the Y-axis direction perpendicular to the guide bar 4.
The pinions 8, 8 are positioned and fixed to this rotational drive shaft on both sides of the plane mirror 3. A rack 7 is provided outside the guide bars 4, 4 and extends in the X-axis direction, and the pinion 8 meshes with this rack 7.
平面鏡3は、X軸方向に延びる長尺状のもので
あり、その案内バー4,4の挿通されている部分
は本体9とされている。この本体9はCO2レーザ
の波長によつて発熱しにくい銅製のものであり、
その上面は光軸loに対し45°の角度をなすように
形成されている。平面鏡3は、この本体9の上面
に金メツキが施こされて帯状の鏡面10が形成さ
れてなるものであり、さらに、第2図に示すよう
に、本体9には冷却用孔11が形成されている。
この冷却用孔11は水や空気を通して冷却するた
めのもので、本体9の一側から他側にかけて貫通
している。 The plane mirror 3 has a long shape extending in the X-axis direction, and the portion through which the guide bars 4, 4 are inserted is a main body 9. This main body 9 is made of copper, which does not easily generate heat due to the wavelength of the CO 2 laser.
Its upper surface is formed at an angle of 45° with respect to the optical axis lo. The plane mirror 3 has a band-shaped mirror surface 10 formed by gold plating on the upper surface of the main body 9, and cooling holes 11 are formed in the main body 9, as shown in FIG. has been done.
This cooling hole 11 is for cooling by passing water or air, and penetrates from one side of the main body 9 to the other side.
第1図および第2図に示すように、基枠1の鏡
面10が向く側の端部には箱枠12が取り付けら
れており、この箱枠12の天井板13にはイメー
ジセンサ14が取着されている。このイメージセ
ンサ14は平面鏡3の反射光を受光するものであ
り、ライセンサ構成とされていて、その1024〜
2048個の撮像素子15,15……がY軸方向に並
ぶようにされている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a box frame 12 is attached to the end of the base frame 1 facing the mirror surface 10, and an image sensor 14 is attached to the ceiling plate 13 of this box frame 12. It is worn. This image sensor 14 receives the reflected light from the plane mirror 3, and has a licensor configuration.
2048 image sensors 15, 15... are arranged in the Y-axis direction.
箱枠12の底板16上には凸面鏡17が取り付
けられており、この凸面鏡17は平面鏡3からの
反射光を弱めてイメージセンサ14に投光する機
能を有するものであつて、その上面に凸状の鏡面
18を備えている。第2図に示すように、平面鏡
3の鏡面10を反射した光は凸面鏡17の鏡面1
8に入射し、この鏡面18により拡散されて、一
部がイメージセンサ14に受光されるようになつ
ている。尚、必要に応じてイメージセンサ14の
前にスリツト絞りを設けても良い。 A convex mirror 17 is attached to the bottom plate 16 of the box frame 12, and this convex mirror 17 has the function of weakening the reflected light from the plane mirror 3 and projecting the light onto the image sensor 14. A mirror surface 18 is provided. As shown in FIG. 2, the light reflected from the mirror surface 10 of the plane mirror 3 is
8 , is diffused by this mirror surface 18 , and a part of the light is received by the image sensor 14 . Note that a slit diaphragm may be provided in front of the image sensor 14 if necessary.
第3図において、19はコントローラ、20は
パルスモータドライバであり、これらコントロー
ラ19およびパルスモータドライバ20は駆動機
構2の一部を構成するものとなる。コントローラ
19はパルスモータドライバ20に対して回転角
度ないし方向に応じたパルスを有する駆動指令信
号を出力するものであり、パルスモータドライバ
20は、この駆動指令信号のパルスによりオンさ
れて電流増幅等を行いパルスモータ5に駆動電流
を供給する。 In FIG. 3, 19 is a controller, and 20 is a pulse motor driver, and these controller 19 and pulse motor driver 20 constitute a part of the drive mechanism 2. The controller 19 outputs a drive command signal having pulses according to the rotation angle or direction to the pulse motor driver 20, and the pulse motor driver 20 is turned on by the pulses of this drive command signal and performs current amplification, etc. and supplies a drive current to the pulse motor 5.
21はデータ処理部で、このデータ処理部21
はコントローラ19から上記駆動指令信号をエン
コーダ出力として受け且つイメージセンサ14か
らイメージ出力を受けて、エンコーダ出力に応じ
てイメージ出力を走査して測定データを得るとい
う機能を果すものであつて、アンプ22とマイク
ロコンピユータ23とから構成されている。アン
プ22は、シフトレジスタを内蔵するもので、コ
ントローラ19からのエンコーダ出力のパルスに
よりシフトレジスタを作動させてイメージセンサ
14の出力を走査し、そのイメージ出力データを
マイクロコンピユータ23に入力する。これによ
り、レーザ光線Lの平面鏡3が横切つたところの
全域に亘り各地点におけるイメージ出力データが
得られる。マイクロコンピユータ23は、この各
地点におけるイメージ出力データをリアルタイム
処理する。すなわち、第1図に示すX〜Z軸に関
してZ=f(x,y)なる所定の関数からモード
を演算し、さらには、レーザ強度W=∫l1 p∫l2 pf
(x,y)dxdyなる関数式より求め、測定結果を
出す。尚、このマイクロコンピユータ23は、こ
こではコントローラ19の制御を司るものとされ
ている。このマイクロコンピユータ23にはX−
Yブロツタ24やCRTデイスプレイ25などが
接続されており、測定結果は、X−Yブロツタ2
4で記録したり、あるいはCRTデイスプレイ2
5により表示する。 21 is a data processing section; this data processing section 21
The amplifier 22 receives the drive command signal from the controller 19 as an encoder output, receives the image output from the image sensor 14, and scans the image output according to the encoder output to obtain measurement data. and a microcomputer 23. The amplifier 22 has a built-in shift register, operates the shift register in response to an encoder output pulse from the controller 19, scans the output of the image sensor 14, and inputs the image output data to the microcomputer 23. As a result, image output data at each point can be obtained over the entire area where the laser beam L traverses the plane mirror 3. The microcomputer 23 processes the image output data at each point in real time. That is, the mode is calculated from a predetermined function Z=f(x,y) regarding the X to Z axes shown in FIG. 1, and further, the laser intensity W=∫ l1 p ∫ l2 p f
It is determined from the functional formula (x, y)dxdy and the measurement results are obtained. Note that this microcomputer 23 is assumed to be in charge of controlling the controller 19 here. This microcomputer 23 has
A Y-blotter 24, a CRT display 25, etc. are connected, and the measurement results are displayed on the X-Y blotter 2.
4 or CRT display 2
Displayed by 5.
(考案の効果)
以上述べて来たことから明らかなように本考案
によれば以下の効果を奏する。(Effects of the invention) As is clear from what has been described above, the invention provides the following effects.
測定データを得るにあたり平面鏡にレーザ光
線を横切らせるだけで良い、即ち平面鏡に対し
てレーザ光線を当て続けなくて良く、かつ予め
セツトしておくことができるため、加工途中の
測定であつてもこれを中断する必要がないこと
となり、オンライン連続測定が可能となつて、
測定結果の信頼性が向上する。 To obtain measurement data, you only need to pass the laser beam across the plane mirror; in other words, there is no need to keep shining the laser beam on the plane mirror, and the settings can be set in advance, making this possible even when measuring during processing. There is no need to interrupt the process, and continuous online measurement is possible.
The reliability of measurement results is improved.
アクリル板使用法のようにレーザ光を当てる
物体が測定の度に異るということはなく常に同
じ平面鏡となるため、測定結果の信頼性が更に
一層向上する。 Unlike the method using an acrylic plate, the object to which the laser beam is irradiated is not different each time the measurement is performed, but is always the same plane mirror, which further improves the reliability of the measurement results.
刺激臭の発生などがないため、測定により環
境悪化を招くことがない。 Since no irritating odor is generated, the measurement does not cause environmental deterioration.
測定の度に消耗する消耗品がないため、コス
ト低減化に効果がある。 There are no consumables that are consumed each time a measurement is performed, which is effective in reducing costs.
第1図は本考案の一実施例の機構図、第2図は
その動作を示す図、第3図はデータ処理部のブロ
ツクダイアグラム、である。
2……駆動機構、3……平面鏡、14……イメ
ージセンサ、21……データ処理部。
FIG. 1 is a mechanical diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing its operation, and FIG. 3 is a block diagram of a data processing section. 2... Drive mechanism, 3... Plane mirror, 14... Image sensor, 21... Data processing section.
Claims (1)
機構によりレーザ光線を横切るように変移駆動さ
れる平面鏡と、 該平面鏡の反射光を受光するイメージセンサ
と、 前記駆動機構のエンコーダ出力および該イメー
ジセンサのイメージ出力が入力され前記エンコー
ダ出力に応じて前記イメージ出力を走査し測定デ
ータを得るようにしたデータ処理部と、 を有するレーザ光の測定装置。[Claims for Utility Model Registration] A drive mechanism with an encoder function; a plane mirror that is driven to move across a laser beam by the drive mechanism; an image sensor that receives reflected light from the plane mirror; A laser beam measuring device comprising: a data processing section to which an encoder output and an image output of the image sensor are input and scan the image output according to the encoder output to obtain measurement data.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9108885U JPH0448502Y2 (en) | 1985-06-17 | 1985-06-17 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9108885U JPH0448502Y2 (en) | 1985-06-17 | 1985-06-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61206827U JPS61206827U (en) | 1986-12-27 |
| JPH0448502Y2 true JPH0448502Y2 (en) | 1992-11-16 |
Family
ID=30646672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9108885U Expired JPH0448502Y2 (en) | 1985-06-17 | 1985-06-17 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448502Y2 (en) |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP9108885U patent/JPH0448502Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61206827U (en) | 1986-12-27 |
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