JPS6316892A - レ−ザ加工装置用測距装置 - Google Patents

レ−ザ加工装置用測距装置

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JPS6316892A
JPS6316892A JP61162455A JP16245586A JPS6316892A JP S6316892 A JPS6316892 A JP S6316892A JP 61162455 A JP61162455 A JP 61162455A JP 16245586 A JP16245586 A JP 16245586A JP S6316892 A JPS6316892 A JP S6316892A
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laser
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measuring device
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Takashi Ikeda
隆 池田
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Mitsubishi Electric Corp
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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

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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ加工において、レーザ光を用いて対
象物の基準面からの変位を検出するレーザ加工装置用測
距装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図は特願昭59−227226号に記載されたこの
種の装置断面を示し、同図において、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(Position 5enitine Dete
ctor、以下PSDという)、8はPSD7から出力
される変位検出電流Ia、Ibに基づき所定の演算を行
なって対象物W1の基準面Sからの変位を演算する演算
処理器、9は演算処理器8の演算結果に応じて基準面S
に対する所定距離範囲内に対像物w1を位置ずける制御
を行う距離制御装置である。
次に動作について説明する。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
なり対像物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は光スポツト像の結像位置に
応じた電気信号Ia、Ibを発生する。演算処理器8は
この変位検出電流Ia、Ibに基づき対像物W1の基準
面Sからの変位を演算する。この演算結果を入力した距
離制御装置9は加工ヘッド3の位置をその演算結果応じ
て制御する。
まず対象物W1表面が基準面Sにある場合、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S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1a、lbは互いに等しく
なる。この変位検出電流Ia、Ibを入力した演算処理
器8は変位0として距離制御装置9に出力する。これに
より、距離制御装置9は加工ヘッド3をそのま1の位置
に保つ。
次に対像物W1表面がΔHだけ下方に変位した場合、対
像物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ΔX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I
a、Ibが出方されるが、変化検出電流Ia、Ibは互
いに違った値となる。ΔHとΔXは比例関係にあるので
、ΔX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。この出力信号に応じて距離制御装置9は加工
ヘッド3を降下させΔHの変位を例えば零にするように
している。このようにして加工ヘッド3と対象物W1の
表面との間の距離は常に一定所定範囲内に保たれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のレーザ加工装置用測距装置は以上のように構成さ
れているので、加工ヘッドと対象物表面との距離が変化
すれば、測距用光源がら出力された光スポットの位置が
加工用レーザの光軸中心からΔEだけ離れた点に移るた
め、対象物が曲面を有し、その曲面部などでは対象物が
平担の場合と異なった位置に光スポットが形成されるの
で、加工ヘッドと加工点までの距離が正しく測定されず
、また、距離計測用の光源が独立して必要であり、装置
構成の複雑化を招くなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので加工点と同じ位置を距離測定点とすることがで
きる距離測定が可能なレーザ加工装置用測距装置を得る
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るレーザ加工装置用測距装置は、対象物表
面の基準面からの変位を計測用レーザ光を用いて測距す
る時に計測用レーザ光を加工用レーザ光で兼用したもの
である。
〔作用〕
この発明におけるレーザ加工装置用測距装置は、計測用
レーザ光として加工用レーザ光を用いているので、対象
物表面から反射される加工用レーザ光と加工用レーザ光
のエネルギーにより熱せられた対象物からの光とを選択
的に計測用に用いることができ、対象物表面上の計測点
と加工点とのズレがなく、計測精度を高め、しかも曲率
のある対象物表面上の測距も精度高くでき、また、測距
用光源を別個に特に必要としない。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、第2図と同符号の部分は従来例のもの
と同一で、10は受光レンズ6の光入射側に配置され入
射光量を制限する絞り、11は受光レンズ6の光出射側
に配置された例えば1次元CCD等のような位置検出素
子としての位置センサ、12は位置センサ11からの出
力信号に基づき基準面Sからの対象物W1の変化を演算
する信号処理器、13は信号処理器12の演算結果を表
示する表示装置である。
次に、この実施例の動作について説明する。まず、対象
物W1を加工中の場合について述べる。
加工中は、加工用レーザ光1が加工用レンズ2により絞
られ、対象物W1の表面の加工点を照射して、対象物W
1を加工する。このとき、加工点及びその近傍周辺にお
いて、加工用レーザ光1の一部が乱反射すると共に残り
の加工用レーザ光1のエネルギーにより対象物w1が熱
せられて光を発生する。受光レンズ6は加工点及びその
近傍周辺からのこのような光を絞り10を介して入射し
、位置センサ11上に光スポツト像を形成する。信号処
理器12は、背景光による雑音成分を取除き、S/N比
を向上させ、位置センサ11上に形成された光スポツト
像の位置信号に基づき対象物W1の基準面Sからの変位
に応じた距離信号を演算して出力する。距離制御装置9
はこの距離信号に応じて対象物W1の表面が基準面Sか
ら所定距離範囲内例えば基準面Sから零に入るように加
工用ヘッド3の位置を制御する。
例えば位置センサ11が一次元CCDであれば、位置セ
ンサ11の光スポツト像が1次元のビデオ信号として得
られ、このビデオ信号に含まれるパルスの基準時刻から
の時間的ズレを検出することにより対象物W1の変位Δ
Hを演算処理することが信号処理器12の処理により可
能となる。例えば、対象物W1の表面が基準面Sにある
時、位置センサ11上の光スポツト像の重心位置をP□
とし、同じく基準面SからΔH変位した時、位置センサ
11上の光スポツト像の重心位置をP2とする。ここで
、位置センサ11の21点を走査した時を基準時刻にと
れば、この基準時刻から22点−7= を走査する迄の時間は、20点とP2点間の距離ΔXに
対応している。従って、基準時刻からパルスを検出する
迄の走査時間の計測により変位ΔHを演算することがで
きる。
次に、教示中について述べる。教示中は、加工用レーザ
光1が可視光の教示用レーザ光に置換され、上記と同様
の動作によって教示時にも測距等が行なわれると共に対
象物w1表面の基準面Sがらの変位が距離として信号処
理器12から距離信号を入力した表示装置13により表
示される。
なお、上記実施例では位置センサとして1次元CCDを
用いたが、その他のリニアイメージセンサでもよく、ま
た、2次元撮像素子を用いてもよく、フォトダイオード
アレイ、PSD等を用い、用いる位置センサに適合した
信号処理器を用いる周知の測距装置等を用いても上記実
施例と同様の効果を奏する。
また、絞りの代りに対象物からの計測用光を選択するた
めに対象物表面から位置センサ迄の光路上に光の波長領
域を選択するフィルタをあるいは絞りとこのフィルタを
組合せたものを使用してもよいことは勿論言うまでもな
いし、また、絞りの代りにNDフィルタを用いてもよい
し、受光レンズがフィルタの機能を兼ねてもよいし、ま
た、上記実施例においては時に絞りを必要としなくとも
よい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば距離測定用の光源を使
用せずに加工中は加工用レーザ光及び加工用レーザ光の
加熱により加工点周辺で発生する光を選択的に測距用光
源として用いて測距をするように構成したので、加工点
と測距位置の距離変動によっても変化せず、曲面部分等
でも測距誤差を生じなくなり、精度高く測距することが
でき、また、測距用に別光源を設けることを不要とした
ので構成を簡単化できるものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるレーザ加工装置用測
距装置を示す断面側面図、第2図は従来のレーザ加工装
置用測距装置を示す断面図である。 図において、1は加工用レーザ光、2は加工用レンズ、
3は加工ヘッド、6は受光レンズ、1゜は絞り、11は
位置センサ、12は信号処理器、13は表示装置。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)加工用レーザ光を対象物に照射する加工時に、計
    測用レーザ光を前記対象物に照射して前記対象物からの
    計測用光を集光用の受光レンズで位置検出素子上に集光
    し、この位置検出素子からの位置検出信号に基づき前記
    対象物の基準面からの変位を出すレーザ加工装置用測距
    装置において、前記計測用レーザ光を前記加工用レーザ
    光で兼用したことを特徴とするレーザ加工装置用測距装
    置。
  2. (2)前記対象物から前記位置検出素子迄の光路上に透
    過光の波長領域を限定するフィルタを設けたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ加工装置用測
    距装置。
  3. (3)前記受光レンズの光入射側に絞りを設けたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載のレー
    ザ加工装置用測距装置。
  4. (4)前記対象物から前記位置検出素子迄の光路上にN
    Dフィルタを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載のレーザ加工装置用測距装置。
  5. (5)非加工中の教示中に、前記計測用レーザ光として
    前記加工用レーザ光に代えて出射される可視の教示用レ
    ーザをも用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    乃至第4項のいずれか1項に記載のレーザ加工装置用測
    距装置。
  6. (6)前記検出した変位を表示する表示装置を設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第5項記載のレーザ加工
    装置用測距装置。
JP61162455A 1986-07-10 1986-07-10 レ−ザ加工装置用測距装置 Granted JPS6316892A (ja)

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JPH0429477B2 JPH0429477B2 (ja) 1992-05-19

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02276907A (ja) * 1989-04-19 1990-11-13 Fanuc Ltd Ccd固体撮像素子を用いたアークセンサ
JPH0385408A (ja) * 1989-08-30 1991-04-10 Sumitomo Metal Ind Ltd レーザ距離計による測定方法
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JP2008032524A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology レーザ加工装置および計測用レーザ光の焦点検出方法
WO2009019073A1 (de) * 2007-08-03 2009-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung der fokuslage bei laserstrahlbearbeitungsprozessen
JP2021513463A (ja) * 2018-02-09 2021-05-27 レーザラックス インク 表面をレーザ処理する方法及びレーザ処理システム
WO2024095352A1 (ja) * 2022-10-31 2024-05-10 ファナック株式会社 測定システムおよび測定方法

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WO2024095352A1 (ja) * 2022-10-31 2024-05-10 ファナック株式会社 測定システムおよび測定方法

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