JPH06100458B2 - レ−ザ加工機用距離計測装置 - Google Patents
レ−ザ加工機用距離計測装置Info
- Publication number
- JPH06100458B2 JPH06100458B2 JP59227226A JP22722684A JPH06100458B2 JP H06100458 B2 JPH06100458 B2 JP H06100458B2 JP 59227226 A JP59227226 A JP 59227226A JP 22722684 A JP22722684 A JP 22722684A JP H06100458 B2 JPH06100458 B2 JP H06100458B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- distance measuring
- processing
- measuring device
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ加工において、対象物の基準面からの
変位を計測する距離計測装置に関するものである。
変位を計測する距離計測装置に関するものである。
従来、対象物の基準面からの変位は機械的に計測されて
いた。しかし機械的計測の場合、セッティング・計測等
に時間を要したり、対象物に直接接触するために対象物
を傷めるなどの問題があった。そこで提案されたのが第
３図に示す距離計測装置である。第３図において、１は
加工用レーザ光、２は加工用レーザ光１を集束する加工
用レンズ、３は加工ヘッド、４は半導体レーザからなる
計測用レーザ光としてのビームを放射する光源、５は光
源４から放射されるビームを集束する投光レンズ、６は
対象物W1表面上の放射ビーム像を撮像する受光レンズ、
７は放射ビーム像の結像位置に応じた電気信号を発生す
る位置検出素子としてのPSD（Position Sensitive Dete
ctor）、8,9はPSD7から出力される変位検出電流Ia,Ibを
変位検出信号としての変位検出電圧Va,Vbに変換すると
ともにプリアンプを兼ねたI/V変換器、10はレーザ駆動
電圧を入力しレーザ駆動電流Idを出力するV/I変換器、1
0aはチョッパ、11,12は変位検出電圧Va,Vbを増幅する増
幅器、13,14は増幅器11,12の出力を帯域濾波する帯域濾
波器、15はアナログ信号としての変位検出電圧Va,Vbを
ディジタル信号に変換するA/D変換器、16はディジタル
信号としてのレーザ駆動信号をアナログ信号としてのレ
ーザ駆動電圧Vdに変換するD/A変換器、17は光源４の発
光タイミングの設定，対象物表面の変位ΔＨの算出など
を行なう演算プロセッサ、S1はVa,Vbの切換スイッチで
ある。
いた。しかし機械的計測の場合、セッティング・計測等
に時間を要したり、対象物に直接接触するために対象物
を傷めるなどの問題があった。そこで提案されたのが第
３図に示す距離計測装置である。第３図において、１は
加工用レーザ光、２は加工用レーザ光１を集束する加工
用レンズ、３は加工ヘッド、４は半導体レーザからなる
計測用レーザ光としてのビームを放射する光源、５は光
源４から放射されるビームを集束する投光レンズ、６は
対象物W1表面上の放射ビーム像を撮像する受光レンズ、
７は放射ビーム像の結像位置に応じた電気信号を発生す
る位置検出素子としてのPSD（Position Sensitive Dete
ctor）、8,9はPSD7から出力される変位検出電流Ia,Ibを
変位検出信号としての変位検出電圧Va,Vbに変換すると
ともにプリアンプを兼ねたI/V変換器、10はレーザ駆動
電圧を入力しレーザ駆動電流Idを出力するV/I変換器、1
0aはチョッパ、11,12は変位検出電圧Va,Vbを増幅する増
幅器、13,14は増幅器11,12の出力を帯域濾波する帯域濾
波器、15はアナログ信号としての変位検出電圧Va,Vbを
ディジタル信号に変換するA/D変換器、16はディジタル
信号としてのレーザ駆動信号をアナログ信号としてのレ
ーザ駆動電圧Vdに変換するD/A変換器、17は光源４の発
光タイミングの設定，対象物表面の変位ΔＨの算出など
を行なう演算プロセッサ、S1はVa,Vbの切換スイッチで
ある。
このように構成された装置の動作について説明する。ま
ず光学系の動作について第３図を用いて説明する。光源
４から放射されたビームは、投光レンズ５により適当な
大きさの光スポットとなり対象物W1の表面に照射され
る。受光レンズ６はこの光スポットを撮像し、PSD7の受
光面に光スポットの像を結像する。PSD7は光スポット像
の結像位置に応じた電気信号を発生する。すなわち、PS
D7の２つの電極に生じる電流Ia,Ibの値により光スポッ
ト像の結像位置Ｐは Ｐ＝（Ia−Ib）／（Ia＋Ib） として得られる。上の式は、PSD7の出力が光スポット像
の位置と強度とに比例して出力を発生するため、光スポ
ット像の強度変化に相当する（Ia＋Ib）の項を導入して
光スポットの位置のみに比例する出力を得ている。
ず光学系の動作について第３図を用いて説明する。光源
４から放射されたビームは、投光レンズ５により適当な
大きさの光スポットとなり対象物W1の表面に照射され
る。受光レンズ６はこの光スポットを撮像し、PSD7の受
光面に光スポットの像を結像する。PSD7は光スポット像
の結像位置に応じた電気信号を発生する。すなわち、PS
D7の２つの電極に生じる電流Ia,Ibの値により光スポッ
ト像の結像位置Ｐは Ｐ＝（Ia−Ib）／（Ia＋Ib） として得られる。上の式は、PSD7の出力が光スポット像
の位置と強度とに比例して出力を発生するため、光スポ
ット像の強度変化に相当する（Ia＋Ib）の項を導入して
光スポットの位置のみに比例する出力を得ている。
次に電気系の動作について第２図を用いて説明する。第
２図（ａ）は光源４から出力される計測用レーザ光の点
滅を示し、第２図（ｂ），（ｃ）は変位検出電圧Va,Vb
の波形を示す。
２図（ａ）は光源４から出力される計測用レーザ光の点
滅を示し、第２図（ｂ），（ｃ）は変位検出電圧Va,Vb
の波形を示す。
まず対象物W1表面が基準面にある場合の動作について説
明する。受光レンズ６に入力された光はPSD7にスポット
状の光となって照射される。対象物W1の表面が基準面に
あるとき、この光の重心位置がPSD7の中心P1になるよう
に設定しておくと、変位検出電流Ia,Ibは互いに等しく
なり、変位検出電圧Va,Vbもまた互いに等しくなる。変
位検出電圧はVa,Vbは、増幅器11,12および帯域濾波器1
3,14で処理された後、アナログスイッチS1により時分割
されA/D変換器15でディジタル信号に変換されて演算プ
ロセッサ17に入力される。演算プロセッサ17はディジタ
ル信号化された変位検出電圧Va,Vbにより変位ΔＨを算
出するが、この場合Va＝Vbであるので、変位ΔＨ＝０と
なる。
明する。受光レンズ６に入力された光はPSD7にスポット
状の光となって照射される。対象物W1の表面が基準面に
あるとき、この光の重心位置がPSD7の中心P1になるよう
に設定しておくと、変位検出電流Ia,Ibは互いに等しく
なり、変位検出電圧Va,Vbもまた互いに等しくなる。変
位検出電圧はVa,Vbは、増幅器11,12および帯域濾波器1
3,14で処理された後、アナログスイッチS1により時分割
されA/D変換器15でディジタル信号に変換されて演算プ
ロセッサ17に入力される。演算プロセッサ17はディジタ
ル信号化された変位検出電圧Va,Vbにより変位ΔＨを算
出するが、この場合Va＝Vbであるので、変位ΔＨ＝０と
なる。
次に対象物W1表面がΔＨだけ下方に変位した場合の動作
について説明する。この場合対象物W1表面で散乱された
光は受光レンズ６を通った後PSD7の中心P1からＸ離れた
点P2にスポット状になって入射される、この入射光によ
り変位検出電流Ia,Ibが出力されるが、変位検出電流Ia,
Ibは互いに違った値となる。ΔＨとＸは比例関係にある
ので、Ｘを算出することによりΔＨを算出し出力するこ
とができる。または、あらかじめ、ＸとΔＨとの関係を
実測により求めておき、ＸからΔＨを定める。この出力
信号に応じて図示しない駆動手段を動作させて加工ヘッ
ド３を降下させΔＨの変位を零にするようになってい
る。このようにして加工ベッド３と対象物W1の表面との
間の距離は常に一定に保たれる。
について説明する。この場合対象物W1表面で散乱された
光は受光レンズ６を通った後PSD7の中心P1からＸ離れた
点P2にスポット状になって入射される、この入射光によ
り変位検出電流Ia,Ibが出力されるが、変位検出電流Ia,
Ibは互いに違った値となる。ΔＨとＸは比例関係にある
ので、Ｘを算出することによりΔＨを算出し出力するこ
とができる。または、あらかじめ、ＸとΔＨとの関係を
実測により求めておき、ＸからΔＨを定める。この出力
信号に応じて図示しない駆動手段を動作させて加工ヘッ
ド３を降下させΔＨの変位を零にするようになってい
る。このようにして加工ベッド３と対象物W1の表面との
間の距離は常に一定に保たれる。
このような動作をする装置においては、PSD7への入射光
として光源４から発する光のほか対象物W1の加工に使用
される加工用レーザ光１の照射に基づく背景光があり、
変位計測に誤差を生じさせるという問題がある。また加
工用レーザ光１によるスパイク状の背景光により帯域濾
波器13,14の出力信号に減衰振動を生じ同様に誤差を生
じるという問題がある。
として光源４から発する光のほか対象物W1の加工に使用
される加工用レーザ光１の照射に基づく背景光があり、
変位計測に誤差を生じさせるという問題がある。また加
工用レーザ光１によるスパイク状の背景光により帯域濾
波器13,14の出力信号に減衰振動を生じ同様に誤差を生
じるという問題がある。
本発明はこのような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、加工用レーザ光による背景光に
よる変位計測の誤差を少なくしたレーザ加工機用距離計
測装置を提供することにある。
の目的とするところは、加工用レーザ光による背景光に
よる変位計測の誤差を少なくしたレーザ加工機用距離計
測装置を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、距離計測装
置において、加工用レーザ光の発射による背景光の影響
が減衰する一定時間後に距離計測装置を出力するように
したものである。
置において、加工用レーザ光の発射による背景光の影響
が減衰する一定時間後に距離計測装置を出力するように
したものである。
本発明においては、対象物の加工に使用される加工用レ
ーザ光による背景光の影響を受けないタイミングで距離
の計測値を検出する。
ーザ光による背景光の影響を受けないタイミングで距離
の計測値を検出する。
第１図に本発明に係わる距離計測装置の一実施例を示
す。第１図において、18は加工用レーザ発振器、19はゲ
ートパルス発生回路、20は距離の計測値出力をゲートす
るゲート回路である。第１図において第３図と同一部分
又は相当部分には同一符号が付してある。
す。第１図において、18は加工用レーザ発振器、19はゲ
ートパルス発生回路、20は距離の計測値出力をゲートす
るゲート回路である。第１図において第３図と同一部分
又は相当部分には同一符号が付してある。
このように構成された装置の動作について第１図および
第２図を用いて説明する。第２図（ｄ）に示すようにPa
は加工用レーザの出力と一致したタイミングで出力さ
れ、Paがオンの期間だけ、加工用レーザ光１が発射され
る。加工用レーザ光１が対象物W1の表面に衝撃的に照射
されると、第２図（ｅ）に示すような大きな振幅から次
第に減衰していく背景光信号がPSD7から出力される。な
お、この背景光信号は変位検出電圧Va,Vbを含んでいる
が、変位検出電圧Va,Vbを無視できる程大きいので、第
２図（ｅ）には示されていない。I/V変換器8,9から出力
された変位検出電圧Va,Vbおよび背景光信号は距離の演
算処理等を施されて、ゲート回路20に入る。ゲート回路
20を開駆動するゲートパルスPbは、第２図（ｅ）に示さ
れるように、加工用レーザ光１の発射開始から時間Ｔ後
即ちＴ＝T1＋T2だけ後で背景光信号が削滅する（背景光
の影響が減衰する）タイミングで出力される。このこと
により距離の演算結果の出力は背景光信号の影響のない
タイミングで検出されることになり、背景光信号による
変位計測誤差を防止できる。
第２図を用いて説明する。第２図（ｄ）に示すようにPa
は加工用レーザの出力と一致したタイミングで出力さ
れ、Paがオンの期間だけ、加工用レーザ光１が発射され
る。加工用レーザ光１が対象物W1の表面に衝撃的に照射
されると、第２図（ｅ）に示すような大きな振幅から次
第に減衰していく背景光信号がPSD7から出力される。な
お、この背景光信号は変位検出電圧Va,Vbを含んでいる
が、変位検出電圧Va,Vbを無視できる程大きいので、第
２図（ｅ）には示されていない。I/V変換器8,9から出力
された変位検出電圧Va,Vbおよび背景光信号は距離の演
算処理等を施されて、ゲート回路20に入る。ゲート回路
20を開駆動するゲートパルスPbは、第２図（ｅ）に示さ
れるように、加工用レーザ光１の発射開始から時間Ｔ後
即ちＴ＝T1＋T2だけ後で背景光信号が削滅する（背景光
の影響が減衰する）タイミングで出力される。このこと
により距離の演算結果の出力は背景光信号の影響のない
タイミングで検出されることになり、背景光信号による
変位計測誤差を防止できる。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、加工用レーザ光の発射に
よる背景光の影響が減衰する一定時間後に距離計測信号
を出力することにより、加工用レーザ光による背景光の
影響を防止できるようにしたので、この背景光の信号に
よる対象物の変位誤差の増加を防止でき変位計測の精度
を高めることができる効果がある。
よる背景光の影響が減衰する一定時間後に距離計測信号
を出力することにより、加工用レーザ光による背景光の
影響を防止できるようにしたので、この背景光の信号に
よる対象物の変位誤差の増加を防止でき変位計測の精度
を高めることができる効果がある。
第１図は本発明に係わるレーザ加工機用距離計測装置の
一実施例を示すブロック系統図、第２図はその波形図、
第３図は従来のレーザ加工機用距離計測装置を示すブロ
ック系統図である。 １……加工用レーザ光、２……加工用レンズ、３……加
工ヘッド、４……光源、５……投光レンズ、６……受光
レンズ、７……PSD、8,9……I/V変換器、10……V/I変換
器、10a……チョッパ、11,12……増幅器、13,14……帯
域濾波器、15……A/D変換器、16……D/A変換器、17……
演算プロセッサ、18……加工用レーザ発振器、19……ゲ
ートパルス発生回路、20……ゲート回路、S1……アナロ
グスイッチ。
一実施例を示すブロック系統図、第２図はその波形図、
第３図は従来のレーザ加工機用距離計測装置を示すブロ
ック系統図である。 １……加工用レーザ光、２……加工用レンズ、３……加
工ヘッド、４……光源、５……投光レンズ、６……受光
レンズ、７……PSD、8,9……I/V変換器、10……V/I変換
器、10a……チョッパ、11,12……増幅器、13,14……帯
域濾波器、15……A/D変換器、16……D/A変換器、17……
演算プロセッサ、18……加工用レーザ発振器、19……ゲ
ートパルス発生回路、20……ゲート回路、S1……アナロ
グスイッチ。
フロントページの続き (72)発明者 柴山 耕三郎 長崎県長崎市丸尾町６番14号 三菱電機株 式会社長崎製作所内 (72)発明者 高嶋 和夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−137805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−122689（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】加工用レーザ光を対象物に照射していると
き，計測用レーザ光のスポットを対象物に照射し戻って
くる散乱光の重心位置を位置検出素子上に求めることに
より前記対象物の基準面からの変位を算出するレーザ加
工機用距離計測装置において、前記加工用レーザ光の発
射による背景光の影響が減衰する一定時間後のタイミン
グで距離計測信号を出力することを特徴とするレーザ加
工機用距離計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227226A JPH06100458B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | レ−ザ加工機用距離計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227226A JPH06100458B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | レ−ザ加工機用距離計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105416A JPS61105416A (ja) | 1986-05-23 |
| JPH06100458B2 true JPH06100458B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=16857475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59227226A Expired - Lifetime JPH06100458B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | レ−ザ加工機用距離計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100458B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4005316A (en) * | 1975-12-18 | 1977-01-25 | United Technologies Corporation | Switching transient suppression circuit |
| JPS6054836B2 (ja) * | 1980-02-29 | 1985-12-02 | 株式会社島津製作所 | レ−ザ−加工装置 |
| JPS59137805A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 倣いのための光学式距離計 |
| JPS59140546U (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-19 | オムロン株式会社 | 車載用受信器 |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59227226A patent/JPH06100458B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61105416A (ja) | 1986-05-23 |
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