JPWO2009139026A1 - ガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法 - Google Patents

Abstract

ガルバノスキャナシステム（１）によって走査される可視レーザ光Ｌ（１２）を、手動操作によって、マスターワーク（１７）の表面（１７ａ）上の各位置決めポイントＰ１〜Ｐ１４に位置決めし、ガルバノスキャナ（２、３）の位置センサ（２２、３２）のセンサ位置信号を記録する。各位置決めポイントについてセンサ位置信号を記録し、これに基づき駆動パターンを作成する。駆動パターンは、フォーカスエラーおよび取り付け誤差を含む光学系の誤差要因、スケール、オフセット等に起因する誤差が既に除去されており、ワーク表面までの距離を入力する必要もない。よって、簡単に、誤差成分が除去された駆動パターンを作成できる。

Description

本発明は、可視レーザ光をワーク表面上の各位置決めポイントを経由させて走査することにより主レーザ光を走査するための駆動パターンを作成するガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法に関する。

ガルバノスキャナシステムは、レーザ加工装置などにおいてレーザ光を一定の駆動パターンに従って走査するために用いられている。例えば、レーザマーキング装置では、Ｘ軸ガルバノスキャナおよびＹ軸ガルバノスキャナを備えたガルバノスキャナシステムが搭載されており、レーザ光源から射出されたレーザ光が、これらのスキャナによって一定の駆動パターンに従ってワーク表面に沿って二次元的に走査されて、ワーク表面に所定のマーキングが施される。

従来のガルバノスキャナシステムへの駆動パターン入力指令は、当該ガルバノスキャナシステムを制御するパーソナルコンピュータを備えた上位機器から、駆動パターンを規定するための複数の位置決めポイントを表す座標データ、各位置決めポイントの順序、各位置決めポイント間の走査速度を、タイミングチャートのように入力し、しかる後に、ワークの表面までの距離、光学系による歪み補正データ、ガルバノスキャナの応答特性などを含む予め設計された多数の情報を付加することによって作成される。したがって、駆動パターン入力指令の作成には、多数の情報を入力する必要があり、また、これらの情報を事前に設定しておく必要がある。よって、駆動パターン入力指令の作成には時間が掛かり、ある程度の準備時間と関連知識が必要である。

特許文献１には、ガイド用レーザ光により印字すべきパターンに応じたガイド像をガルバノミラーを介してワーク上に投射する機能を備えたレーザマーキング装置が開示されている。このレーザマーキング装置では、ガルバノミラーを印字動作時と同じ座標データに基づいて回動させることによりワーク上でガイド用レーザ光の照射点を走査して、印字パターンのガイド像をワーク表面に投射している。これにより、ワーク上におけるガイド像の投射位置と所望の位置との誤差を確認して、印字開始前に印字位置調整を行うことができるようになっている。したがって、サンプル用のワークに実際に印字して印字位置調整を行う場合に比べて、サンプル用ワークを用意する必要がなく、印字位置調整を比較的簡単に行うことができるという利点がある。
特開２００３−２２０４８５号公報

本発明の課題は、可視レーザ光（ガイド用レーザ光）を用いてワーク表面を走査することにより、マーキング用レーザ光などの主レーザ光を走査するための駆動パターンを簡単に作成できるようにしたガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、主レーザ光および可視レーザ光を所定方向に走査可能なガルバノスキャナと、このガルバノスキャナを駆動するスキャナドライバと、このスキャナドライバを制御するコントローラとを有するガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法であって、
前記主レーザ光による走査軌跡を規定する複数の位置決めポイントが表面に表示されているマスターワークを用意し、
前記可視レーザ光を当該マスターワークの前記表面に照射し、前記スキャナドライバを介して前記ガルバノスキャナを手動操作して、目視により、前記可視レーザ光の前記表面上の照射位置を前記位置決めポイントの一つに位置決めし、位置決めされた前記ガルバノスキャナの位置情報を、当該ガルバノスキャナに取り付けられている位置センサから取得して記録するティーチング動作を各位置決めポイントについて順次に行い、
各位置決めポイントについて得られた前記位置情報を各位置情報の取得順に展開して前記可視レーザ光の移動軌跡を求め、
前記移動軌跡上における各移動区間の移動時間を個別に、あるいは一律に設定し、
前記移動軌跡上における各移動位置における前記主レーザ光のオンオフを設定し、
前記移動軌跡、前記移動時間および前記主レーザ光のオンオフ情報に基づき、前記主レーザ光の駆動パターンの入力指令を生成することを特徴としている。

本発明では、マスターワークの表面上に、ガルバノスキャナシステムによって走査される可視レーザ光を照射し、位置決めポイントと可視レーザ光の照射スポットが重なった位置において、ガルバノスキャナの位置情報を記録する。このときのガルバノスキャナシステムの操作は、コントローラによるティーチングによって行われるので、予め入力された駆動パターンを必要としない。可視レーザ光の照射スポットの位置決めを必要回数繰り返すことにより、各位置決めポイントの位置および順序が記録される。このようにして取得された位置情報には、光学系による歪みの影響が含まれている。したがって、取得された位置情報に基づき作成した駆動パターンの入力指令は、フォーカスエラー（ピンクッションエラー）および取り付け誤差を含む光学系の誤差要因、スケール、オフセット等に起因する誤差が既に除去されている。また、ワークの表面までの距離を入力する必要もない。よって、簡単に、誤差成分が除去された駆動パターン入力指令を作成することができる。

ここで、高い応答性、高い位置決め精度を必要としない用途に用いる場合には、主レーザ光の走査速度を一定とすることにより、数値を入力して走査速度を設定する操作を必要とすることなく、ガルバノスキャナシステムの駆動パターンを作成することができる。逆に、高い位置決め精度を必要とするレーザ加工などの用途に用いる場合には、数値入力によって走査速度を設定する操作を行えば良い。

次に、一般的には、ワーク表面に沿って主レーザ光を二次元的に走査するために、ガルバノスキャナシステムは、主レーザ光および可視レーザ光をそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に走査可能なＸ軸ガルバノスキャナおよびＹ軸ガルバノスキャナと、前記Ｘ軸ガルバノスキャナを駆動するＸ軸スキャナドライバと、前記Ｙ軸ガルバノスキャナを駆動するＹ軸スキャナドライバと、前記Ｘ軸スキャナドライバおよび前記Ｙ軸スキャナドライバを制御するコントローラとを有している。

この場合においても同様にして駆動パターンを作成することができる。まず、前記主レーザ光による走査軌跡を規定する複数の位置決めポイントが表面に表示されているマスターワークを用意する。次に、前記可視レーザ光を当該マスターワークの前記表面に照射し、前記Ｘ軸スキャナドライバおよび前記Ｙ軸スキャナドライバをそれぞれ介して前記Ｘ軸ガルバノスキャナおよび前記Ｙ軸ガルバノスキャナを手動操作することにより、前記可視レーザ光の前記表面上の照射位置を目視により前記位置決めポイントの一つに位置決めして、位置決め状態における前記Ｘ軸ガルバノスキャナおよび前記Ｙ軸ガルバノスキャナのＸ軸位置情報およびＹ軸位置情報を、これらＸ軸ガルバノスキャナおよびＹ軸ガルバノスキャナに取り付けられているＸ軸位置センサおよびＹ軸位置センサから取得して記憶保持する位置決めポイント・ティーチング動作を各位置決めポイントについて順次に行う。各位置決めポイントについて得られた前記Ｘ軸位置情報および前記Ｙ軸位置情報を、これらの取得順にＸＹ座標に展開して前記可視レーザ光の移動軌跡を求め、前記移動軌跡上における各移動区間の移動時間を個別に、あるいは一律に設定し、前記移動軌跡上における各移動位置における前記主レーザ光のオンオフを設定する。そして、前記移動軌跡、前記移動時間および前記主レーザ光のオンオフ情報に基づき、前記主レーザ光の駆動パターンの入力指令を生成する。

次に、本発明のガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法は、
前記主レーザ光の走査軌跡を規定する複数の前記位置決めポイントのそれぞれを表す設計座標値と、前記ティーチング動作によって得られた各位置決めポイントを表す測定座標値との差分を求め、
前記差分に基づき、各設計座標位置における誤差補正量を表す補正マップあるいは補正式を算出し、
前記主レーザ光を所定の位置決めポイントに位置決めするための設計座標値に対して、前記補正マップあるいは前記補正式を用いて補正を施し、
補正後の座標値に対応する駆動入力指令を生成することを特徴としている。

本発明では、駆動用の設計入力値に対して、マスターワークを用いたティーチング動作によって得られた補正マップあるいは補正式を用いて補正を施して、誤差を除去するようにしている。したがって、異なるワークにレーザ光の走査を行う場合、異なる駆動パターンでレーザ光を走査する場合などにおいて、その都度、ティーチング動作を行う手間を省くことができる。なお、光学系の歪みが複雑な場合、例えば、多数の誤差要因が含まれる場合には、位置決めポイントのティーチング数量を増加させることにより、設計入力値に対して精度の高い誤差補正を施すことが可能になる。

次に、本発明のガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法は、
生成した駆動パターンにおける各移動区間の位置決め完了ポイントにおいて前記主レーザ光の走査においてオーバーシュートが発生するおそれのある移動区間を抽出し、
抽出した前記移動区間の位置決め完了ポイントの手前に、オーバーシュートを抑制可能な駆動条件を備えた補助移動区間を挿入し、当該補助移動区間の終点を前記位置決め完了ポイントに一致させ、
前記補助移動区間が挿入された後の修正駆動パターンを前記主レーザ光の入力指令として採用することを特徴としている。

このように駆動パターンを修正することによって、位置決め完了ポイントでのガルバノスキャナのオーバーシュート、それに伴う振動を抑制できる。

本発明のガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法によれば、可視レーザ光をマスターワークの表面に表示した各位置決めポイントに沿って走査し、各位置決めポイントに位置決めされた状態でのガルバノスキャナの位置情報を取得し、これに基づき、主レーザ光を走査するための駆動パターンを作成している。したがって、ガルバノスキャナの光学系による歪み、その応答特性、ワーク表面までの距離などに起因する誤差が除去された駆動パターンを、これらの影響を除去するための補正データなどを操作入力することなく簡単かつ短時間で作成することができる。

本発明を適用したガルバノスキャナシステムを示す概略構成図である。 マスターワークを示す説明図である。 （ａ）はティーチングによって取り込まれた記録データを示すテーブルを示し、（ｂ）は展開された移動軌跡を示す説明図である。 作成した駆動パターンを示すテーブルである。 （ａ）は図４の駆動パターンのＸ軸移動軌跡を示す説明図であり、（ｂ）はそのＹ軸移動軌跡を示す説明図であり、（ｃ）はそのレーザオンオフの駆動パターンを示す説明図である。 補正値読取用のマスターワークを示す説明図、入力指令が誤差によって矩形形状が歪む状況を示す説明図、ティーチングによって取得した座標データを示すグラフ、設計座標データを示すグラフ、算出した誤差補正量を示すグラフ、誤差を考慮した入力指令によって歪みなく形成される矩形形状を示す説明図である。 オーバーシュートの発生しない駆動状態およびオーバーシュートが発生する駆動状態を示すグラフである。 オーバーシュートの発生する移動区間を含む駆動パターンを示すテーブル、Ｘ軸駆動パターンを示すグラフ、Ｙ軸駆動パターンを示すグラフである。 オーバーシュートの発生する移動区間の位置決め完了ポイントの手前に移動区間を追加した場合の駆動パターンを示すテーブル、Ｘ軸駆動パターンを示すグラフ、Ｙ軸駆動パターンを示すグラフである。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したガルバノスキャナシステムの実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係るガルバノスキャナシステムの概略構成図である。ガルバノスキャナシステム１は、Ｘ軸ガルバノスキャナ２と、Ｙ軸ガルバノスキャナ３と、これらを駆動するためのＸ軸スキャナドライバ４およびＹ軸スキャナドライバ５と、これらのＸ軸およびＹ軸スキャナドライバ４、５を制御するためのアナログコントローラ６およびパーソナルコンピュータ７などから構成される指令発生機８とを有している。

ガルバノスキャナシステム１は例えばレーザマーキング装置として用いられるものであり、マーキング用レーザ光源１１と可視レーザ光源１２を備えている。ドライバ１０を介してマーキング用レーザ光源１１を駆動することにより発生するマーキング用レーザ光Ｌ（１１）は、光路合成素子として用いたハーフミラー１３を介してＸ軸ガルバノスキャナ２のＸ軸走査用ミラー２１に照射される。マーキング用レーザ光Ｌ（１１）はＸ軸走査用ミラー２１によって反射された後に、Ｙ軸ガルバノスキャナ３のＹ軸走査用ミラー３１に照射され、ここで反射された後に、マーキング用レーザ光Ｌ（１１）はｆθレンズ１４などの集光レンズを介してワークテーブル１５に設置されたワーク１６の表面１６ａに照射される。可視光レーザ光源１２から射出される可視レーザ光Ｌ（１２）はハーフミラー１３によって直角に反射された後は、マーキング用レーザ光Ｌ（１１）と同一の光路を導かれて、同じくワーク１６の表面１６ａに照射される。

ここで、指令発生機８のパーソナルコンピュータ７には専用の指令発生用プログラムがインストールされており、Ｘ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ４、５のデジタル位置指令をアナログコントローラ６に供給する。アナログコントローラ６はデジタル位置指令をアナログ位置指令である指令電圧にＤ／Ａ変換し、指令電圧をＸ軸およびＹ軸スキャナドライバ４、５にそれぞれ供給する。Ｘ軸およびＹ軸スキャナドライバ４、５は指令電圧に基づきスキャナ駆動電圧を生成してＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３に印加して、Ｘ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３を指定された位置に駆動する。また、アナログコントローラ６には入力操作部６ａが接続されており、入力操作部６ａからＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３を駆動するための指令を手動入力可能となっている。

Ｘ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３は、例えば、有限回転型モータ２０、３０と、これらのモータ回転軸２０ａ、３０ａに取り付けたＸ軸およびＹ軸走査用ミラー２１、３１とを備えている。また、Ｘ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３には、モータ回転軸２０ａ、３０ａの回転角度位置を検出するための位置センサ２２、３２が取り付けられている。位置センサ２２、３２のアナログ位置検出出力は、Ｘ軸およびＹ軸スキャナドライバ４、５を介してアナログコントローラ６に供給される。アナログコントローラ６は、アナログ位置検出出力をデジタル位置情報にＡ／Ｄ変換する。デジタル位置情報はパーソナルコンピュータ７に供給される。検出されたＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３の位置に基づき、予め設定入力されている駆動パターンに従ってＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３がフィードバック制御される。

（駆動パターン作成手順）
ガルバノスキャナシステム１のマーキング用レーザ光Ｌ（１１）の駆動パターンの作成手順を説明する。

まず、図２に示すように、マーキング用レーザ光Ｌ（１１）の走査軌跡を規定する複数の位置決めポイント、例えば位置決めポイントＰ１〜Ｐ１４が表面１７ａに表示されているマスターワーク１７を用意する。このマスターワーク１７をガルバノスキャナシステム１のワークテーブル１５に設置する。

次に、指令発生機８をティーチング動作モードに設定する。これにより、可視レーザ光源１２が駆動され可視レーザ光Ｌ（１２）が射出され、可視レーザ光Ｌ（１２）がマスターワーク１７の表面１７ａを照射する。操作者は、マスターワーク１７の表面１７ａ上に形成された可視レーザ光Ｌ（１２）の光スポットを目視しながら、アナログコントローラ６の操作部６ａから手動操作によってＸ軸ガルバノスキャナ２およびＹ軸ガルバノスキャナ３を駆動して、光スポットを位置決めポイントＰ１に位置決めする。

位置決め状態が形成されると、操作部６ａを操作して、Ｘ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２、３の位置センサ２２、３２のセンサ信号値を読み取り、内蔵メモリ６ｂあるいは外付けの外部メモリ６ｃにセンサ信号値を読み取り順と共に記録する。センサ信号値の読み取りは、操作部６ａを操作して読取指令を入力した場合だけ行われ、位置決め途中の移動軌跡を表す位置情報、経過時間などの情報は記録されない。また、各位置決めポイント間、すなわち、各移動区間のマーキング用レーザ光のオンオフ情報も、操作部６ａを操作して入力してメモリ６ｂあるいは６ｃに記録する。オンオフ情報の設定は、位置情報を記録した後に行うことも可能である。記録される情報はデジタル信号の形態で記録される。

同様に、次の位置決めポイントＰ２に光スポットを手動操作によって移動させ、当該位置決めポイントＰ２に光スポットが位置決めされると、センサ信号値を読み取ってメモリ６ｂあるいは６ｃに記録する。また、マーキング用レーザ光のオンオフ情報も記録する。

以下、位置決めポイントＰ３〜Ｐ１４まで順次に同様な記録動作を行う。なお、記録の開始位置および終了位置においては、その旨を示す入力操作を行う。

このようにして、各位置決めポイントＰ１〜Ｐ１４について記録が終了した後に、記録内容を指令発生機８のパーソナルコンピュータ７に取り込み、取り込み情報に基づき、駆動パターンを作成する。

次に、高応答、高い位置決め精度が要求される用途においては、メモリ６ｂ、６ｃに記録されたデータを、メモリ６ｂ、６ｃからパーソナルコンピュータ７に取り込んだ後に、ＸＹ座標軸上に展開して可視レーザ光の移動軌跡を求める。図３（ａ）は取り込まれた記録データを示すテーブルであり、図３（ｂ）は展開された移動軌跡を示す。なお、この時点において、移動軌跡の軌跡座標を修正することもできる。

次に、移動軌跡のＸ軸軌跡およびＹ軸軌跡に対して、各移動区間（隣接する位置決めポイント間）の移動時間を個別に入力して、各軸の駆動パターンへ展開する。各移動区間の移動時間を同一の値として設定してもよい。図４は移動時間を設定した後のデータ内容を示すテーブルである。また、図５（ａ）〜（ｃ）は、Ｘ軸駆動パターン、Ｙ軸駆動パターン、およびマーキング用レーザ光のオンオフ駆動パターンを示す説明図である。

このようにして作成された駆動パターン（Ｘ軸駆動パターン、Ｙ軸駆動パターン、マーキング用レーザ光のオンオフ駆動パターン）は、パーソナルコンピュータ７のメモリに記憶保持される。そして、ワーク１６に対するマーキングを行う場合には、ワーク１６をワークテーブル１５にセットした後に、パーソナルコンピュータ７の指令発生用プログラムを起動させて、メモリに保持されている駆動パターンに基づき入力指令を生成して、アナログコントローラ６を介してＸ軸およびＹ軸スキャナドライバ４、５に転送する。Ｘ軸およびＹ軸のガルバノスキャナ２、３の同期制御は、上位のアナログコントローラの側、あるいはＸ軸およびＹ軸スキャナドライバ４、５の間で行われる。

上記のように作成した駆動パターンは、フォーカスエラー（ピンクッションエラー）、取り付け誤差を含む光学系の誤差要因、スケール、オフセット、ワーク面までの距離などの影響による誤差が除去されたものである。したがって、精度良く、マーキング用レーザ光の光スポットをワーク１６の表面１６ａ上における各位置決めポイントに沿って走査させることができる。

なお、以上の説明は、２軸のガルバノスキャナシステム１についての例であるが、本発明は３軸のガルバノスキャナシステムの駆動パターンの作成にも同様に適用可能なことは勿論である。

（実施の形態２）
ここで、上記の駆動パターンの作成方法では、ワーク毎にマスターワークを用意して、可視レーザ光を各位置決めポイントに沿って走査させて駆動パターンを作成する必要がある。各種のワークにマーキングなどのレーザ加工を施す場合には、駆動パターンを作成するための可視レーザ光によるティーチングをワーク毎に行う必要があるので煩雑である。

そこで、マスターワークを用いた位置決めポイントのティーチング動作を１回のみ行い、それによって誤差補正マップあるいは誤差補正関数を作成し、これに基づき、入力される設計座標データを補正することが望ましい。

この場合には、マスターワークとして、その表面における代表的な位置に、位置決めポイントが設定されているマスターワークを用意し、このマスターワークの各位置決めポイントに可視レーザ光の光スポットを手動操作によって位置決めして位置センサによるセンサ位置信号を取得し、取得したセンサ位置信号をパーソナルコンピュータ７に取り込み、各位置決めポイントにマーキング用レーザ光を位置決めするための測定座標位置データを算出する。しかる後に、各位置決めポイントを表す設計座標位置データと、実際に得られた測定座標位置との誤差を算出する。算出した誤差を各位置決めポイントに対応させた補正マップを作成する。あるいは、各位置決めポイントにおける誤差を解消可能な誤差補正関数を作成する。

ワークに対するマーキング作業時には、パーソナルコンピュータ７の入力部から入力される設計座標データを、補正マップあるいは誤差補正関数を用いて補正し、補正後の設計座標データを入力指令としてアナログコントローラ６に供給する。なお、誤差補正の精度を高めるためには、位置決めポイントのティーチング数を増加させればよい。

図６を参照して誤差補正マップの作成手順を説明する。まず、図６（ａ）に示すように、マスターワーク１８として、その表面１８ａに、一定の間隔でＹ軸方向に配列された位置決めポイントの列が、Ｘ軸方向に一定の間隔で多数配列されたものを用意する。このマスターワーク１８の各位置決めポイントに可視レーザ光を照射し、その光スポットを各位置決めポイントに順次に位置決めし、各位置決めポイントにおいて位置センサ２２、３２から得られるセンサ位置信号を読み取る。

ワーク１８の表面１８ａ上に描く可視レーザ光の直線は、図６（ｂ）に示すように、光学原点Ｏから離れる程、スキャナ角度に対して非直線の度合いが高くなる。したがって、直線状に並んでいる各位置決めポイントを表すセンサ位置信号に基づき算出した測定座標データは、このような光学系による歪みによる影響を含んでいるので、図６（ｃ）に示すように、逆方向に膨らんだものとなる。図６（ｃ）に示す測定座標データと、図６（ｄ）に示す誤差を考慮しない設計座標データとの差分が誤差量となる。図６（ｅ）には誤差量を示してある。

したがって、入力された設計座標データに対して、誤差量を除去するように補正を加えることにより、駆動用の入力指令が作成される。この結果、図６（ｆ）に示すような補正が加えられる。これにより、マーキング用レーザ光はワーク上において直線状の移動軌跡に沿って移動し、光学系の歪みなどに起因する誤差の影響を受けずに、マーキングを正確に行うことができる。

（実施の形態３）
次に、ガルバノスキャナシステム１では、予め設定された調整条件に従う駆動パターンによって駆動することにより、最大限の応答性、位置精度を得ることができるのが一般的である。調整条件よりも厳しい条件の駆動パターンに従って駆動された場合には、多くの場合において、位置決めポイントに位置決めする際にオーバーシュートが発生し、位置決めポイントを中心として振動し、位置決めの応答性、精度が低下してしまう。図７（ａ）には予め設定された調整条件に従った小さな振幅の駆動パターン（指令入力値）による駆動（実際の動き）の例を示し、図７（ｂ）には調整条件を超える大きな振幅の駆動パターンによる駆動の例を示してある。

ここで、タクトタイムを向上させるためには、レーザ照射以外の移動時間は極力短縮するために、レーザオフ状態で移動速度を速くすることが求められる。しかし、移動速度を高めると、高速移動直後における位置決めポイントへの位置決め時にオーバーシュートが発生し、その静定時間が必要になる。したがって、移動速度と位置決め精度はトレードオフの関係にあり、双方を同時に改善することが困難である。

本実施の形態３では、次のようにして、作成された駆動パターンに修正を施し、移動時間を短縮しつつ、位置決め精度の低下を抑制できるようにしている。駆動パターンの作成方法は先に述べた実施の形態１における場合と同様であるので、説明を省略する。

駆動パターンを作成した後に、例えば、一定の条件に基づき抽出した移動区間の位置決め完了ポイントの手前に、調整条件を満たす駆動条件の移動区間を挿入し、この移動区間の終点を当初の位置決め完了ポイントと一致させる。

例えば、図８に示す各位置決めポイント（Ｓｔｅｐ１〜１４）に沿って駆動する場合を例に説明する。この場合には、位置決めポイント１から位置決めポイント２の間の移動区間Ａは、レーザオフ状態で４００ｒａｄ／ｓの高速駆動が行われる。同様に、位置決めポイント８から位置決めポイント９までの間の移動区間Ｂ、位置決めポイント１１から位置決めポイント１２までの間の移動区間Ｃにおいても同様である。このような高速の移動区間においては、各移動区間の位置決め完了ポイント、すなわち、位置決めポイント２、９、１２においてオーバーシュートに伴う振動が発生する。なお、図８の右側には、移動区間Ｃの部分について時間軸を拡大して示してある。

そこで、図９に示すように、移動区間Ａにおける位置決め完了ポイント２の手前に、僅かな移動量からなる位置決めポイント１ａから位置決めポイント２までの間の移動区間Ａ１を追加する。この移動区間Ａ１における移動速度を低速の１０ｒａｄ／ｓにし、その移動距離も僅かなものとする。同様の条件で、移動区間Ｂにおける位置決め完了ポイント９の手前において、位置決めポイント８ａから位置決めポイント９までの移動区間Ｂ１を追加し、位置決めポイント１１ａから位置決めポイント１２までの移動区間Ｃ１を追加する。

ここで、新たに挿入される移動区間は、振幅、速度、応答性等のパラメータによって条件付けされ、直線、または速度の異なる直線の連続によって構成することができる。

これにより、無駄な待ち時間を入れることなく、位置決め完了ポイント２、９、１２での振動を抑制できる。また、レーザオフ時の移動は、レーザのエネルギー密度を考慮する必要がないので、従来と同様の制御で問題ない。

Claims (4)

1. 主レーザ光および可視レーザ光を所定方向に走査可能なガルバノスキャナと、このガルバノスキャナを駆動するスキャナドライバと、このスキャナドライバを制御するコントローラとを有するガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法であって、
   前記主レーザ光による走査軌跡を規定する複数の位置決めポイントが表面に表示されているマスターワークを用意し、
   前記可視レーザ光を当該マスターワークの前記表面に照射し、前記スキャナドライバを介して前記ガルバノスキャナを手動操作して、目視により、前記可視レーザ光の前記表面上の照射位置を前記位置決めポイントの一つに位置決めし、位置決めされた前記ガルバノスキャナの位置情報を、当該ガルバノスキャナに取り付けられている位置センサから取得して記録するティーチング動作を各位置決めポイントについて順次に行い、
   各位置決めポイントについて得られた前記位置情報を各位置情報の取得順に展開して前記可視レーザ光の移動軌跡を求め、
   前記移動軌跡上における各移動区間の移動時間を個別に、あるいは一律に設定し、
   前記移動軌跡上における各移動位置における前記主レーザ光のオンオフを設定し、
   前記移動軌跡、前記移動時間および前記主レーザ光のオンオフ情報に基づき、前記主レーザ光の駆動パターンを生成することを特徴とするガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法。
2. 請求項１に記載のガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法において、
   前記ガルバノスキャナには、少なくとも、前記主レーザ光および前記可視レーザ光をそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に走査可能なＸ軸ガルバノスキャナおよびＹ軸ガルバノスキャナが含まれていることを特徴とするガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法。
3. 請求項１または２に記載のガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法において、
   前記主レーザ光の走査軌跡を規定する複数の前記位置決めポイントのそれぞれを表す設計座標値と、前記ティーチング動作によって得られた各位置決めポイントを表す測定座標値との差分を求め、
   前記差分に基づき、各設計座標位置における誤差補正量を表す補正マップあるいは補正式を算出し、
   前記主レーザ光を所定の位置決めポイントに位置決めするための設計座標値に対して、前記補正マップあるいは前記補正式を用いて補正を施し、
   補正後の座標値に対応する駆動指令を生成することを特徴とするガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法。
4. 請求項１または２に記載のガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法において、
   生成した駆動パターンにおける各移動区間の位置決め完了ポイントにおいて前記主レーザ光の走査においてオーバーシュートが発生するおそれのある移動区間を抽出し、
   抽出した前記移動区間の位置決め完了ポイントの手前に、オーバーシュートを抑制可能な駆動条件を備えた補助移動区間を挿入し、当該補助移動区間の終点を前記位置決め完了ポイントに一致させ、
   前記補助移動区間が挿入された後の修正駆動パターンを前記主レーザ光の前記駆動パターンとして採用することを特徴とするガルバノスキャナシステムの駆動パターン作成方法。

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