JPH0642993B2 - Distance measuring device - Google Patents

Distance measuring device

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JPH0642993B2
JPH0642993B2 JP61254585A JP25458586A JPH0642993B2 JP H0642993 B2 JPH0642993 B2 JP H0642993B2 JP 61254585 A JP61254585 A JP 61254585A JP 25458586 A JP25458586 A JP 25458586A JP H0642993 B2 JPH0642993 B2 JP H0642993B2
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JP
Japan
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light
work
distance
light source
measuring device
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JP61254585A
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Japanese (ja)
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JPS63108981A (en
Inventor
英彦 中尾
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ加工機のノズルと対象ワークとの間
の距離を非接触で測定する距離計測装置に関するもので
ある。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a distance measuring device that measures the distance between a nozzle of a laser processing machine and a target work in a non-contact manner.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、レーザ加工機は、加工レンズによって集束した
レーザ光をワーク表面に照射して該ワークを溶接した
り、切断したりする等の加工を行なっているが、その加
工の効率を高めるために、レーザ光のビームウエスト位
置をワーク位置に合せている。この位置を合せるため
に、加工機のノズルとワークとの間の距離を制御してお
り、この制御を正確に行うために、その距離を測定する
距離測定装置が使用されている。
Generally, a laser processing machine performs processing such as irradiating the surface of a work with a laser beam focused by a processing lens to weld or cut the work, but in order to increase the efficiency of the processing, The beam waist position of the laser light is adjusted to the work position. In order to align this position, the distance between the nozzle of the processing machine and the work is controlled, and in order to perform this control accurately, a distance measuring device that measures the distance is used.

従来この種の距離計測装置として第3図に示すようなも
のがあった。図において、1はレーザ加工機のノズル、
2はノズル1へ距離計を取付けるカップリング、3は計
測用の第1光源、4は第1光源3より放射される光ビー
ムを集束する投光レンズ、5は光源3によってワーク8
上に形成される第1光スポットを撮像する受光レンズ、
6は受光レンズ5による第1光スポットの結像位置に設
置され、その結像に応じた電気信号を出力する受光素
子、7は受光素子6から出力される電気信号を処理して
ノズル1とワーク8との間の距離Hを算出する処理回路
である。
Conventionally, there is a distance measuring device of this type as shown in FIG. In the figure, 1 is a nozzle of a laser processing machine,
Reference numeral 2 is a coupling for attaching a rangefinder to the nozzle 1, 3 is a first light source for measurement, 4 is a projection lens for focusing the light beam emitted from the first light source 3, and 5 is a work 8 by the light source 3.
A light-receiving lens for imaging the first light spot formed on the
6 is a light receiving element which is installed at the image forming position of the first light spot by the light receiving lens 5 and outputs an electric signal according to the image forming, and 7 is a nozzle 1 which processes the electric signal output from the light receiving element 6 It is a processing circuit that calculates a distance H to the work 8.

以下従来の距離計の動作について説明する。The operation of the conventional rangefinder will be described below.

第1光源3よりワーク8に向けて放射された光ビームは
投光レンズ5によりワーク8の表面に適当な大きさの第
1光スポットを形成する。受光レンズ5は上記の第1光
スポットを撮像して受光素子6の受光面上に光スポット
の像を結像する。
The light beam emitted from the first light source 3 toward the work 8 forms a first light spot of an appropriate size on the surface of the work 8 by the light projecting lens 5. The light-receiving lens 5 images the first light spot and forms an image of the light spot on the light-receiving surface of the light-receiving element 6.

この受光素子6は光位置検出器とも称されるもので、こ
れは受光面における光スポットの結像位置に応じた、電
気信号を発生する。この受光素子6の2つの電極に生じ
る電流IA,IBの値により光スポット結像位置Pは として得られる。この式は受光素子6の出力が光スポッ
ト像の位置とその強度に比例した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)の項を分
母に導入することにより光スポット像の位置のみに比例
する出力を得ている。
The light receiving element 6 is also called an optical position detector, which generates an electric signal according to the image forming position of the light spot on the light receiving surface. The light spot image forming position P is determined by the values of the currents I A and I B generated in the two electrodes of the light receiving element 6. Obtained as. In this equation, the output of the light receiving element 6 produces an output proportional to the position of the light spot image and its intensity.
By introducing a term of (I A + I B ) corresponding to the intensity change of the light spot image into the denominator, an output proportional to only the position of the light spot image is obtained.

一方受光レンズ5の光点よりワークまでの距離hは として計算できる。ここで、Lは装置の構成のみで決ま
る固定値である。またθは上述した光スポット像の位置
Pと、受光レンズ5の設計位置により求まる。つまりh
はワーク8の表面の変位に対応するPのみを変数として
求まる。したがって、加工機のノズル1とワーク8表面
間の距離Hはhに一定の値を加えるのみでありH=K・
Pとして算出できる。
On the other hand, the distance h from the light spot of the light receiving lens 5 to the workpiece is Can be calculated as Here, L is a fixed value determined only by the device configuration. Further, θ is obtained from the position P of the light spot image described above and the design position of the light receiving lens 5. That is h
Is obtained by using only P corresponding to the displacement of the surface of the work 8 as a variable. Therefore, the distance H between the nozzle 1 of the processing machine and the surface of the workpiece 8 only adds a constant value to h, and H = K.
It can be calculated as P.

Kは事前に計算または実測により決定されるものであ
る。処理回路7は以上の計算を演算し、距離Hを送出す
る。この距離Hがレーザ加工機のノズル1を制御する情
報となる。
K is determined in advance by calculation or actual measurement. The processing circuit 7 calculates the above calculation and sends out the distance H. This distance H becomes information for controlling the nozzle 1 of the laser processing machine.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の距離計測装置は以上のようにして距離Hを計測し
ていたが、計測用の第1光源3が近赤外光のため、ワー
ク8上の光スポットの位置が目視で確認できず、計測点
の位置がわからなかった。また、スタンドオフの位置
(計算上の計測位置,レーザ光の焦点距離)も目視でき
ないので、初期の位置合わせがしにくく、さらに、ワー
ク8加工中においても、スタンドオフ位置とワーク8と
のずれが目視できないなどの問題点があった。
Although the conventional distance measuring device measures the distance H as described above, the position of the light spot on the work 8 cannot be visually confirmed because the first light source 3 for measurement is near infrared light. I did not know the position of the measurement point. Further, since the standoff position (calculated measurement position, laser light focal length) cannot be visually checked, it is difficult to perform initial alignment, and even during machining of the work 8, the standoff position and the work 8 are misaligned. There was a problem that it was not visible.

この発明は上記のような従来のものの欠点を解消するた
めなされたもので、計測点の目視による確認を可能にす
ることができるとともに、スタンドオフの位置を明確に
することのできる距離計測装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional ones, and a distance measuring device capable of visually confirming a measurement point and clarifying a standoff position is provided. The purpose is to provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る距離計測装置は、第1光源を挟む位置に
2個以上配置され、加工機のノズルからレーザ光の焦点
までの距離と同一の距離の位置で、その第1光源からの
放射光に交差させる可視光を放射する第2光源を設けた
ものである。
Two or more distance measuring devices according to the present invention are arranged at positions sandwiching the first light source, and the emitted light from the first light source is at the same distance as the distance from the nozzle of the processing machine to the focal point of the laser light. A second light source that emits visible light is provided so as to intersect with.

〔作用〕[Action]

この発明における距離計測装置は、第1光源からの放射
光上のレーザ光の焦点距離の位置に、2本以上可視光を
交差させることにより、対象ワークの位置とスタンドオ
フが一致した場合、1点の可視光のスポットで表示し、
その計測点も可視光のスポットと同一であることを表示
する。また、対象ワークの位置とスタンドオフがずれた
場合、2点以上の可視光のスポットで表示し、その計測
点は2点以上の可視光のスポットの間にあることを表示
する。
The distance measuring device according to the present invention, when the position of the target work and the standoff match by crossing two or more visible lights at the position of the focal length of the laser light on the emitted light from the first light source, 1 Display in spots of visible light at points,
It is displayed that the measurement point is also the same as the visible light spot. Further, when the position of the target work and the standoff are deviated, it is displayed with two or more visible light spots, and it is displayed that the measurement point is between two or more visible light spots.

〔実施例〕〔Example〕

この発明の一実施例を第1図について説明する。なお、
第3図と同一なものには同一符号を付したのでその説明
は省略する。第1図において、9,9はワーク8に向け
て可視の光を放射する第2光源で、これは計測用の光を
放射する第1光源3を挟む位置に設置され、計測用の放
射光に対して斜め方向に可視光を放射するようになって
いる。10,10は第2光源9,9から放射される可視
光を集束して、第1光源3によってワーク8上に形成さ
れる第1光スポットの位置に第2光スポットを形成する
レンズである。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition,
The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 1, reference numerals 9 and 9 denote second light sources that emit visible light toward the work 8, which are installed at positions sandwiching the first light source 3 which emits measurement light. It is designed to emit visible light in an oblique direction. Reference numerals 10 and 10 are lenses that focus visible light emitted from the second light sources 9 and 9 and form a second light spot at the position of the first light spot formed on the work 8 by the first light source 3. .

次に、上記距離計測装置の動作を説明する。第1光源3
よりワーク8上に照射された光スポットを受光レンズ5
により撮像し、受光素子6上に光スポットを結像させて
距離Hを計測する。この計測は従来のものと同じである
のでその説明を省略する。
Next, the operation of the distance measuring device will be described. First light source 3
The light spot irradiated onto the work 8 by the light receiving lens 5
The light spot is imaged on the light receiving element 6, and the distance H is measured. Since this measurement is the same as the conventional one, its explanation is omitted.

第2光源9,9から放射される可視光はレンズ10,1
0によって集束されてワーク8上に第2光スポットを形
成する。この際、ワーク8がスタンドオフ位置に一致し
ていれば、上記第2光スポットと、第1光源3によって
ワーク3上に形成される第1光スポット11(第2図参
照)とが一致するとともに、第2図のBに示すように可
視光の第2光スポット12は一つになる。ワーク8がス
タンドオフからずれると、第2図のA,Cに示すよう
に、可視光の第2光スポット12は二つになる。したが
って、スタンドオフの位置が明確になり、また計測点を
目視することができる。
The visible light emitted from the second light source 9, 9 is the lens 10, 1.
0 to form a second light spot on the work 8. At this time, if the work 8 is aligned with the standoff position, the second light spot is aligned with the first light spot 11 (see FIG. 2) formed on the work 3 by the first light source 3. At the same time, as shown in FIG. 2B, the number of visible light second light spots 12 becomes one. When the work 8 deviates from the standoff, the number of second visible light spots 12 becomes two, as shown in A and C of FIG. Therefore, the position of the standoff becomes clear, and the measurement point can be visually observed.

上記実施例では可視光の第2光源9,9は2個であるが
2個以上の複数であってもよい。また、上記第2光源9
によって形成される第2光スポットの径が最小となる位
置にスタンドオフの位置を合わせれば、第2光源9は1
つでもよい。
Although the number of the second light sources 9 and 9 for visible light is two in the above-described embodiment, a plurality of second light sources 9 and 9 may be used. Also, the second light source 9
If the standoff position is aligned with the position where the diameter of the second light spot formed by
You can choose one.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、第1光源を挟む位置
に2個以上配置され、加工機のノズルからレーザ光の焦
点までの距離と同一の距離の位置で、その第1光源から
の放射光に交差させる可視光を放射する第2光源を設け
るように構成したので、簡単な構成で測定点の位置を目
視することができ視認範囲が広くどこからでも確認する
ことができる。また、スタンドオフの位置も目視できる
ので、初期の位置合わせにおいても距離の計測範囲を設
定しやすく、容易に位置合わせができ、さらに、対象ワ
ークの加工中においても、スタンドオフの位置と対象ワ
ークとのずれを目視することができ、安全に対象ワーク
の加工を行うことができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, two or more are arranged at positions sandwiching the first light source, and at a position at the same distance as the distance from the nozzle of the processing machine to the focal point of the laser light, the distance from the first light source is increased. Since the second light source that emits visible light intersecting with the emitted light is provided, the position of the measurement point can be visually checked with a simple configuration, and the visible range is wide and can be confirmed from anywhere. Also, since the standoff position can be visually checked, it is easy to set the distance measurement range even in the initial alignment, and the alignment can be easily performed. It is possible to visually check the deviation from and the target workpiece can be safely processed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による距離計測装置の概略
構成図、第2図は従来の距離計測装置の概略構成図、第
3図はワークに形成される光スポットの説明図である。 1はノズル、3は第1光源、8はワーク、9は第2光源
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a distance measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional distance measuring device, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a light spot formed on a work. Reference numeral 1 is a nozzle, 3 is a first light source, 8 is a work, and 9 is a second light source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1光源から投光レンズを介して対象ワー
クに光を照射して該対象ワーク上に第1光スポットを形
成するとともに、この第1光スポットを撮像して加工機
のノズルと前記対象ワークとの間の距離を測定する距離
計測装置において、前記第1光源を挟む位置に2個以上
配置され、前記対象ワークに可視光を照射する第2光源
と、前記第2光源から照射される可視光を集光して前記
対象ワーク上に第2光スポットを形成するとともに、前
記対象ワークがスタンドオフの位置にある場合には、そ
の第2光スポットを前記第1光スポットに一致させるレ
ンズとを設けたことを特徴とする距離計測装置。
1. A nozzle of a processing machine, which irradiates a target work with light from a first light source through a light projecting lens to form a first light spot on the target work, and images the first light spot. In the distance measuring device for measuring the distance between the target work and the second light source, two or more second light sources are provided at positions sandwiching the first light source and irradiate the target work with visible light. The irradiated visible light is condensed to form a second light spot on the target work, and when the target work is in the standoff position, the second light spot is changed to the first light spot. A distance measuring device having a matching lens.
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