JP7316209B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
ここに開示する技術は、レーザマーキング装置等、被加工物にレーザ光を照射することによって加工を行うレーザ加工装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a laser processing apparatus, such as a laser marking apparatus, that performs processing by irradiating a laser beam onto a workpiece.
従来、カメラ等の撮像部を具備したレーザ加工装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a laser processing apparatus equipped with an imaging unit such as a camera is known.
例えば特許文献1には、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を2次元的に走査する走査手段と、被マーキング対象物を撮像するための撮像手段と、を備えたレーザ加工装置(レーザマーキング装置)が開示されている。
For example,
前記特許文献1に係る撮像手段は、その撮像光軸が、加工用のレーザ光と同軸になるように構成されている。具体的に、前記特許文献1に開示されているレーザ加工装置は、レーザ光源と走査手段との間に光路を分岐させる光路分岐手段を備えており、同文献に係る撮像手段は、光路分岐手段を介して走査手段に向かう光軸が、レーザ光の光軸と一致するように設けられている。
The imaging means according to
しかし、前記特許文献1に開示されているように、加工用のレーザ光と同軸化された撮像手段(以下、仮の呼称として「同軸カメラ」という)を用いた場合、その同軸カメラの撮像視野は、ガルバノミラーの表面積等、走査手段の構成に応じて制限されてしまう。
However, as disclosed in the
そのため、一般的な同軸カメラを用いたのでは、被加工物の表面(より正確には、被加工物の表面上に設定される加工領域)全体を一度に撮像することはできない。 Therefore, if a general coaxial camera is used, it is impossible to image the entire surface of the workpiece (more precisely, the entire processing area set on the surface of the workpiece) at once.
一方、被加工物の表面上に所定の加工パターンを形成しようとした場合、同軸カメラにより生成された画像上に、加工パターンの位置を示す加工ブロックを配置しなければならない。 On the other hand, when a predetermined machining pattern is to be formed on the surface of the workpiece, a machining block indicating the position of the machining pattern must be placed on the image generated by the coaxial camera.
前述したように、同軸カメラを用いたのでは加工領域全体を一度に撮像することはできないため、加工ブロックを配置する際には、その配置に先立ってまずは走査手段を作動させ、加工ブロックを配置すべき位置を探し出す必要がある。このように、加工ブロックを配置する際には手間がかかるため、レーザ加工装置の使い勝手には改善の余地がある。 As described above, the use of a coaxial camera cannot capture an image of the entire processing area at once. It is necessary to find the position where it should be. As described above, since it takes time and effort to arrange the processing blocks, there is room for improvement in usability of the laser processing apparatus.
ここに開示する技術は、かかる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、加工ブロックを配置する際の作業負荷を軽減し、ひいてはレーザ加工装置の使い勝手を向上させることにある。 The technology disclosed herein has been made in view of this point, and the purpose thereof is to reduce the workload when arranging the processing blocks, and to improve the usability of the laser processing apparatus. .
具体的に、本開示の第1の側面は、励起光を生成する励起光生成部と、前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物に照射するとともに、該被加工物の表面上に設定された加工領域内で2次元走査するレーザ光走査部と、を備え、前記レーザ光走査部を制御することにより、前記加工領域内に所定の加工パターンを形成するレーザ加工装置に係る。 Specifically, a first aspect of the present disclosure includes an excitation light generation unit that generates excitation light, and generates laser light based on the excitation light generated by the excitation light generation unit, and emits the laser light. and a laser beam scanning unit that irradiates a workpiece with the laser beam emitted from the laser beam output unit and performs two-dimensional scanning within a processing area set on the surface of the workpiece. and a laser processing apparatus that forms a predetermined processing pattern in the processing area by controlling the laser beam scanning unit.
本開示の第1の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部までのレーザ光路から分岐した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部を介して前記被加工物を撮像することにより、前記加工領域の少なくとも一部を含んだ第1画像を生成する第1撮像部と、前記加工パターンを入力する加工パターン入力部と、前記第1画像を表示する第1表示領域を有し、該第1表示領域内に、前記加工パターンの位置を示す加工ブロックを前記第1画像に重ね合わせて表示する表示部と、前記第1表示領域内で、前記第1画像に対する前記加工ブロックの位置を移動させる加工ブロック移動部と、前記加工ブロック移動部による前記加工ブロックの移動に対応して前記第1画像を更新するように、前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、を備える。 According to the first aspect of the present disclosure, the laser processing device has an imaging optical axis branched from a laser light path from the laser light output unit to the laser light scanning unit, and through the laser light scanning unit a first imaging unit that generates a first image including at least a part of the processing region by capturing an image of the workpiece with a device; a processing pattern input unit that inputs the processing pattern; A display unit that has a first display area for displaying, and displays a processing block indicating the position of the processing pattern in the first display area so as to be superimposed on the first image; a processing block moving unit that moves the position of the processing block with respect to the first image; and a scanning control unit for controlling.
また、第1撮像部は、加工用のレーザ光と同軸化された撮像手段からなる。この第1撮像部は、例えば加工用のレーザ光と非同軸化された撮像手段に比して視野サイズこそ狭くなる傾向にあるが、加工領域を相対的に高倍率で拡大した第1画像を生成したり、レーザ光走査部を介して撮像領域を2次元走査したり、することができる。第1撮像部は、例えば、加工領域の一部を局所的に拡大して撮像するために用いられる。 Also, the first imaging unit is composed of imaging means coaxial with the laser beam for processing. This first imaging section tends to have a narrower field of view than, for example, an imaging means that is non-coaxial with the laser beam for processing, but the first image obtained by enlarging the processing area at a relatively high magnification is obtained. can be generated, and the imaging area can be two-dimensionally scanned via a laser beam scanning unit. The first imaging unit is used, for example, for locally enlarging and imaging a part of the processing region.
この構成によれば、走査制御部は、レーザ光走査部を制御することにより、加工ブロックの移動に対応して第1画像を更新する。加工ブロックの移動に応じてレーザ光走査部を自動的に作動させることで、加工ブロックの移動に追従するように第1画像の表示範囲を移動させることができる。これにより、加工ブロックを配置する際の作業負荷を軽減し、ひいては、レーザ加工装置の使い勝手を向上させることができる。 According to this configuration, the scanning control section updates the first image corresponding to the movement of the processing block by controlling the laser beam scanning section. By automatically activating the laser beam scanning unit according to the movement of the processing block, the display range of the first image can be moved so as to follow the movement of the processing block. As a result, it is possible to reduce the work load when arranging the processing blocks, and thereby improve the usability of the laser processing apparatus.
また、本開示の第2の側面によれば、前記レーザ加工装置は、前記レーザ光路とは独立した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部の非介在下で前記被加工物を撮像することで、前記第1画像よりも視野サイズの広い第2画像を生成する第2撮像部を備え、前記表示部は、前記第2画像を表示する第2表示領域を有し、該第2表示領域内に、前記第1画像の視野サイズ及び視野位置を示す図形を前記第2画像に重ねて表示し、前記走査制御部による前記レーザ光走査部の制御に追従させるように、前記第2表示領域内で前記図形を移動させる図形移動部をさらに備える、としてもよい。 Further, according to the second aspect of the present disclosure, the laser processing apparatus has an imaging optical axis independent of the laser beam path, and images the workpiece without intervention of the laser beam scanning unit. By doing so, a second imaging section is provided for generating a second image having a wider field of view than the first image, the display section has a second display area for displaying the second image, and the second In the display area, a figure indicating the field size and field position of the first image is displayed superimposed on the second image, and the second image is displayed so as to follow the control of the laser beam scanning unit by the scanning control unit. It may further include a graphic moving unit that moves the graphic within the display area.
ここで、第2撮像部は、加工用のレーザ光と非同軸化された撮像手段からなる。この第2撮像部は、レーザ光走査部を介した2次元走査こそできないが、第1撮像部よりも視野サイズが広く、加工領域を相対的に広視野で撮像した第2画像を生成することができる。第2撮像部は、例えば、加工領域全体を一度に撮像するために用いられる。 Here, the second imaging unit is composed of imaging means that is not coaxial with the laser beam for processing. Although the second imaging section cannot perform two-dimensional scanning via the laser beam scanning section, it has a wider field of view than the first imaging section, and can generate a second image in which the processing area is captured in a relatively wide field of view. can be done. The second imaging unit is used, for example, to capture an image of the entire processing region at once.
前記の構成によれば、表示部は、第2表示領域内に、第1画像の視野サイズ及び視野位置を表示する。このように表示することで、被加工物の表面上での第1画像の位置、ひいては加工ブロックの位置をユーザに視認させることができる。このような構成は、加工ブロックを配置する際の作業負荷を軽減し、ひいてはレーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有効である。 According to the above configuration, the display section displays the visual field size and visual field position of the first image in the second display area. By displaying in this way, the user can visually recognize the position of the first image on the surface of the workpiece, and thus the position of the processing block. Such a configuration is effective in reducing the work load when arranging the processing blocks and thus improving the usability of the laser processing apparatus.
また、本開示の第3の側面によれば、前記第2撮像部は、前記第2画像として、前記加工領域全体を撮像した画像を生成する、としてもよい。 Further, according to the third aspect of the present disclosure, the second imaging section may generate an image obtained by imaging the entire processing region as the second image.
また、本開示の第4の側面によれば、前記表示部は、前記加工領域に対応付けられた設定面を表示し、前記表示部は、少なくとも前記第1画像を前記設定面に重ねて表示する、としてもよい。 Further, according to the fourth aspect of the present disclosure, the display unit displays a setting surface associated with the processing area, and the display unit displays at least the first image superimposed on the setting surface. You can do it.
前記の構成によれば、設定面を介して第1画像を加工領域に重ねて表示することができる。これにより、レーザ光が2次元走査されるべき領域と、第1画像が表示されるべき第1表示領域と、を重畳して表示することができる。このような構成は、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有効である。 According to the above configuration, the first image can be superimposed and displayed on the processing area through the setting surface. Thereby, the area to be two-dimensionally scanned with the laser light and the first display area to display the first image can be displayed in a superimposed manner. Such a configuration is effective in improving usability of the laser processing apparatus.
また、本開示の第5の側面によれば、前記レーザ加工装置は、少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体を備え、前記第1撮像部は、前記筐体に内蔵される、としてもよい。 Further, according to the fifth aspect of the present disclosure, the laser processing apparatus includes a housing in which at least the laser light output unit and the laser light scanning unit are provided, and the first imaging unit includes the It may be built in the housing.
前記の構成によれば、レーザ加工装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。 The above configuration is advantageous in improving usability of the laser processing apparatus.
以上説明したように、前記レーザ加工装置によれば、加工ブロックを配置する際の作業負荷を軽減し、ひいてはレーザ加工装置の使い勝手を向上させることができる。 As described above, according to the laser processing apparatus, it is possible to reduce the work load when arranging the processing blocks, and to improve the usability of the laser processing apparatus.
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. Note that the following description is an example.
すなわち、本明細書では、レーザ加工装置の一例としてのレーザマーカについて説明するが、ここに開示する技術は、レーザ加工装置及びレーザマーカという名称に拘わらず、レーザ応用機器一般に適用することができる。 That is, in this specification, a laser marker will be described as an example of a laser processing apparatus, but the technology disclosed herein can be applied to general laser application equipment regardless of the names of laser processing apparatus and laser marker.
また、本明細書においては、加工の代表例として印字加工について説明するが、印字加工に限定されず、画像のマーキング等、レーザ光を使ったあらゆる加工処理において利用することができる。 In this specification, printing processing will be described as a representative example of processing, but the present invention is not limited to printing processing, and can be used in any processing processing using laser light, such as image marking.
また、本明細書においては、加工の代表例として印字加工について説明するが、印字加工に限定されず、画像のマーキング等、レーザ光を使ったあらゆる加工処理において利用することができる。 In this specification, printing processing will be described as a representative example of processing, but the present invention is not limited to printing processing, and can be used in any processing processing using laser light, such as image marking.
<全体構成>
図1は、レーザ加工システムSの全体構成を例示する図であり、図2は、レーザ加工システムSにおけるレーザ加工装置Lの概略構成を例示する図である。図1に例示するレーザ加工システムSは、レーザ加工装置Lと、これに接続される操作用端末800及び外部機器900と、を備えている。
<Overall composition>
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a laser processing system S, and FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a laser processing device L in the laser processing system S. As shown in FIG. A laser processing system S illustrated in FIG. 1 includes a laser processing device L, an
そして、図1及び図2に例示するレーザ加工装置Lは、マーカヘッド1から出射されたレーザ光を、被加工物としてのワークWへ照射するとともに、そのワークWの表面上で3次元走査することによって加工を行うものである。なお、ここでいう「3次元走査」とは、レーザ光の照射位置をワークWの表面上で走査する2次元的な動作(いわゆる「2次元走査」)と、レーザ光の焦点位置を調整する1次元的な動作と、の組み合わせを総称した概念を指す。
1 and 2 irradiates a laser beam emitted from the
特に、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、ワークWを加工するためのレーザ光として、1064nm付近の波長を有するレーザ光を出射することができる。この波長は、近赤外線(Near-InfraRed:NIR)の波長域に相当する。そのため、以下の記載では、ワークWを加工するためのレーザ光を「近赤外レーザ光」と呼称して、他のレーザ光と区別する場合がある。もちろん、他の波長を有するレーザ光を、ワークWの加工に用いてもよい。 In particular, the laser processing apparatus L according to this embodiment can emit a laser beam having a wavelength of around 1064 nm as a laser beam for processing the workpiece W. This wavelength corresponds to the near infrared (Near-InfraRed: NIR) wavelength range. Therefore, in the following description, the laser beam for processing the workpiece W may be referred to as "near-infrared laser beam" to distinguish it from other laser beams. Of course, laser light having other wavelengths may be used for processing the workpiece W.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、マーカヘッド1に内蔵された測距ユニット5を介してワークWまでの距離(ワークWの高さ)を測定するとともに、その測定結果を利用して近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。
Further, the laser processing apparatus L according to the present embodiment measures the distance to the workpiece W (the height of the workpiece W) via the distance measuring unit 5 incorporated in the
図1及び図2に示すように、レーザ加工装置Lは、レーザ光を出射するためのマーカヘッド1と、マーカヘッド1を制御するためのマーカコントローラ100と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the laser processing apparatus L includes a
マーカヘッド1及びマーカコントローラ100は、この実施形態においては別体とされており、電気配線を介して電気的に接続されているとともに、光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。
The
より一般には、マーカヘッド1及びマーカコントローラ100の一方を他方に組み込んで一体化することもできる。この場合、光ファイバーケーブル等を適宜省略することができる。
More generally, one of the
操作用端末800は、例えば中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)及びメモリを有しており、マーカコントローラ100に接続されている。この操作用端末800は、印字設定など、種々の加工条件(印字条件ともいう)を設定するとともに、レーザ加工に関連した情報をユーザに示すための端末として機能する。この操作用端末800は、ユーザに情報を表示するための表示部801と、ユーザによる操作入力を受け付ける操作部802と、種々の情報を記憶するための記憶装置803と、を備えている。
The
具体的に、表示部801は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELパネルにより構成されている。表示部801には、レーザ加工に関連した情報として、レーザ加工装置Lの動作状況及び加工条件等が表示される。一方、操作部802は、例えばキーボード及び/又はポインティングデバイスにより構成されている。ここで、ポインティングデバイスには、マウス及び/又はジョイスティック等が含まれる。操作部802は、ユーザによる操作入力を受け付けるように構成されており、マーカコントローラ100を介してマーカヘッド1を操作するために用いられる。
Specifically, the
上記のように構成される操作用端末800は、ユーザによる操作入力に基づいて、レーザ加工における加工条件を設定することができる。この加工条件には、例えば、ワークWに印字されるべき文字列、並びに、バーコード及びQRコード(登録商標)等の図形の内容(マーキングパターン)と、レーザ光に求める出力(目標出力)と、ワークW上でのレーザ光の走査速度(スキャンスピード)と、のうちの1つ以上が含まれる。
The
また、本実施形態に係る加工条件には、前述の測距ユニット5に関連した条件及びパラメータ(以下、これを「測距条件」ともいう)も含まれる。そうした測距条件には、例えば、測距ユニット5による検出結果を示す信号と、ワークWの表面までの距離と、を関連付けるデータ等が含まれる。 The processing conditions according to the present embodiment also include the conditions and parameters related to the distance measurement unit 5 (hereinafter also referred to as "distance measurement conditions"). Such distance measurement conditions include, for example, data that associates a signal indicating the detection result by the distance measurement unit 5 with the distance to the surface of the workpiece W, and the like.
操作用端末800により設定される加工条件は、マーカコントローラ100に出力されて、その条件設定記憶部102に記憶される。必要に応じて、操作用端末800における記憶装置803が加工条件を記憶してもよい。
The processing conditions set by the operating
なお、操作用端末800は、例えばマーカコントローラ100に組み込んで一体化することができる。この場合は「操作用端末」ではなく、コントロールユニット等の呼称が用いられることになるが、少なくとも本実施形態においては、操作用端末800とマーカコントローラ100は互いに別体とされている。
Note that the
外部機器900は、必要に応じてレーザ加工装置Lのマーカコントローラ100に接続される。図1に示す例では、外部機器900として、画像認識装置901及びプログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller:PLC)902が設けられている。
The
具体的に、画像認識装置901は、例えば製造ライン上で搬送されるワークWの種別及び位置を判定する。画像認識装置901として、例えばイメージセンサを用いることができる。PLC902は、予め定められたシーケンスに従ってレーザ加工システムSを制御するために用いられる。
Specifically, the
レーザ加工装置Lには、上述した機器や装置以外にも、操作及び制御を行うための装置、その他の各種処理を行うためのコンピュータ、記憶装置、周辺機器等を接続することもできる。この場合の接続は、例えば、IEEE1394、RS-232、RS-422及びUSB等のシリアル接続、又はパラレル接続としてもよい。あるいは、10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T等のネットワークを介して電気的、磁気的、又は光学的な接続を採用することもできる。また、有線接続以外にも、IEEE802等の無線LAN、又は、Bluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続でもよい。さらに、データの交換や各種設定の保存等を行うための記憶装置に用いる記憶媒体としては、例えば、各種メモリカード、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等を利用することができる。 In addition to the devices and devices described above, the laser processing device L can also be connected to a device for operation and control, a computer for performing various other processes, a storage device, peripheral devices, and the like. The connections in this case may be serial connections such as IEEE1394, RS-232, RS-422 and USB, or parallel connections. Alternatively, electrical, magnetic, or optical connections can be employed through networks such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, and the like. In addition to the wired connection, a wireless LAN such as IEEE802, or a wireless connection using radio waves such as Bluetooth (registered trademark), infrared rays, optical communication, or the like may be used. Furthermore, various memory cards, magnetic disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, hard disks, etc., can be used as storage media used in storage devices for exchanging data and storing various settings.
以下、マーカコントローラ100及びマーカヘッド1それぞれのハード構成に係る説明と、マーカコントローラ100によるマーカヘッド1の制御に係る構成と、について順番に説明をする。
The hardware configurations of the
<マーカコントローラ100>
図2に示すように、マーカコントローラ100は、上述した加工条件を記憶する条件設定記憶部102と、これに記憶されている加工条件に基づいてマーカヘッド1を制御する制御部101と、レーザ励起光(励起光)を生成する励起光生成部110と、を備えている。
<
As shown in FIG. 2, the
(条件設定記憶部102)
条件設定記憶部102は、操作用端末800を介して設定された加工条件を記憶するとともに、必要に応じて、記憶された加工条件を制御部101へと出力するように構成されている。
(Condition setting storage unit 102)
The condition setting storage unit 102 is configured to store processing conditions set via the
具体的に、条件設定記憶部102は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)、ソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)等を用いて構成されており、加工条件を示す情報を一時的又は継続的に記憶することができる。なお、操作用端末800をマーカコントローラ100に組み込んだ場合には、記憶装置803が条件設定記憶部102を兼用するように構成することができる。
Specifically, the condition setting storage unit 102 is configured using a volatile memory, a nonvolatile memory, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (Solid State Drive: SSD), or the like. can be stored temporarily or continuously. Note that when the
(制御部101)
制御部101は、条件設定記憶部102に記憶された加工条件に基づいて、少なくとも、マーカコントローラ100における励起光生成部110、並びに、マーカヘッド1におけるレーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4、測距ユニット5、並びに同軸カメラ6及び広域カメラ(非同軸カメラ)7を制御することにより、ワークWの印字加工等を実行する。
(control unit 101)
Based on the processing conditions stored in the condition setting storage unit 102, the
具体的に、制御部101は、CPU、メモリ、入出力バスを有しており、操作用端末800を介して入力された情報を示す信号、及び、条件設定記憶部102から読み込んだ加工条件を示す信号に基づいて制御信号を生成する。制御部101は、そうして生成した制御信号をレーザ加工装置Lの各部へと出力することにより、ワークWに対する印字加工、及び、ワークWまでの距離の測定を制御する。
Specifically, the
例えば、制御部101は、ワークWの加工を開始するときには、条件設定記憶部102に記憶された目標出力を読み込んで、その目標出力に基づき生成した制御信号を励起光源駆動部112へと出力し、レーザ励起光の生成を制御する。
For example, when starting to process the workpiece W, the
また、制御部101は、実際にワークWを加工する際には、例えば条件設定記憶部102に記憶されている加工パターン(マーキングパターン)を読み込むとともに、その加工パターンに基づき生成した制御信号をレーザ光走査部4へと出力し、近赤外レーザ光を2次元走査する。
When the work W is actually processed, the
このように、制御部101は、近赤外レーザ光の2次元走査を実現するようにレーザ光走査部4を制御することができる。制御部101は、本実施形態における「走査制御部」の例示である。
In this manner, the
(励起光生成部110)
励起光生成部110は、駆動電流に応じたレーザ光を生成する励起光源111と、その励起光源111に駆動電流を供給する励起光源駆動部112と、励起光源111に対して光学的に結合された励起光集光部113と、を備えている。励起光源111と励起光集光部113は、不図示の励起ケーシング内に固定されている。詳細は省略するが、この励起ケーシングは、熱伝導性に優れた銅等の金属で構成されており、励起光源111から効率よく放熱させることができる。
(Excitation light generator 110)
The excitation
以下、励起光生成部110の各部について順番に説明する。
Each part of the
励起光源駆動部112は、制御部101から出力された制御信号に基づいて、励起光源111へ駆動電流を供給する。詳細は省略するが、励起光源駆動部112は、制御部101が決定した目標出力に基づいて駆動電流を決定し、そうして決定した駆動電流を励起光源111へ供給する。
The excitation light
励起光源111は、励起光源駆動部112から駆動電流が供給されるとともに、その駆動電流に応じたレーザ光を発振する。例えば、励起光源111は、レーザダイオード(Laser Diode:LD)等で構成されており、複数のLD素子を直線状に並べたLDアレイやLDバーを用いることができる。励起光源111としてLDアレイやLDバーを用いた場合、各素子から発振されるレーザ光は、ライン状に出力されて励起光集光部113に入射する。
The
励起光集光部113は、励起光源111から出力されたレーザ光を集光するとともに、レーザ励起光(励起光)として出力する。例えば、励起光集光部113は、フォーカシングレンズ等で構成されており、レーザ光が入射する入射面と、レーザ励起光を出力する出射面と、を有している。励起光集光部113は、マーカヘッド1に対し、前述の光ファイバーケーブルを介して光学的に結合されている。よって、励起光集光部113から出力されたレーザ励起光は、その光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド1へ導かれることになる。
The
なお、励起光生成部110は、励起光源駆動部112、励起光源111及び励起光集光部113を予め組み込んだLDユニットあるいはLDモジュールとすることができる。また、励起光生成部110から出射される励起光(具体的には、励起光集光部113から出力されるレーザ励起光)は、無偏光とすることができ、これにより偏光状態の変化を考慮する必要がなく、設計上有利となる。特に、励起光源111周辺の構成については、複数のLD素子を数十個配列したLDアレイから各々得られる光を光ファイバーでバンドルして出力するLDユニット自体に、出力光を無偏光とする機構を備えることが好ましい。
The
(他の構成要素)
マーカコントローラ100はまた、測距ユニット5を介してワークWまでの距離を測定する距離測定部103を有している。距離測定部103は、測距ユニット5と電気的に接続されており、測距ユニット5による測定結果に関連した信号(少なくとも、測距光受光部5Bにおける測距光の受光位置を示す信号)を受信可能とされている。
(other components)
The
また、後述のように、本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、同軸カメラ6と、非同軸カメラとしての広域カメラ7と、を備えている。このレーザ加工装置Lは、同軸カメラ6及び広域カメラ7の少なくとも一方を作動させることで、ワークWの表面を撮像することができる。
Further, as will be described later, the laser processing apparatus L according to this embodiment includes a
マーカコントローラ100は、同軸カメラ6及び広域カメラ7によって撮像された画像の表示態様を制御するための表示制御部108を備えている。表示制御部108は、少なくとも、倍率調整部108aと、領域移動部108bと、表示切替部108cと、印字ブロック移動部108dと、を有している。
The
マーカコントローラ100はまた、マーキングパターンに係る情報を設定する設定部107を備えている。設定部107における設定内容は、走査制御部としての制御部101が読み込んで使用する。
The
なお、距離測定部103及び表示制御部108は、制御部101によって構成してもよい。例えば、制御部101が表示制御部108を兼用してもよい。距離測定部103及び表示制御部108の詳細は後述する。
Note that the
<マーカヘッド1>
前述のように、励起光生成部110により生成されたレーザ励起光は、光ファイバーケーブルを介してマーカヘッド1へ導かれる。このマーカヘッド1は、レーザ励起光に基づいてレーザ光を増幅・生成して出力するレーザ光出力部2と、レーザ光出力部2から出力されたレーザ光をワークWの表面へ照射して2次元走査を行うレーザ光走査部4と、レーザ光出力部2からレーザ光走査部4へ至る光路を構成するレーザ光案内部3と、レーザ光走査部4を介して投光及び受光した測距光に基づいてワークWの表面までの距離を測定するための測距ユニット5と、ワークWの表面を撮像する同軸カメラ6及び広域カメラ7と、を備えている。
<
As described above, the laser excitation light generated by the
ここで、本実施形態に係るレーザ光案内部3は、単に光路を構成するばかりでなく、レーザ光の焦点位置を調整するZスキャナ(焦点調整部)33、ガイド光を出射するガイド光源36、及び、ワークWの表面を撮像する同軸カメラ6など、複数の部材が組み合わされてなる。
Here, the laser
また、レーザ光案内部3はさらに、レーザ光出力部2から出力される近赤外レーザ光とガイド光源36から出射されるガイド光を合流せしめる上流側合流機構31と、レーザ光走査部4へ導かれるレーザ光と測距ユニット5から投光される測距光を合流せしめる下流側合流機構35と、を有している。
In addition, the laser
図3A~図3Bはマーカヘッド1の概略構成を例示するブロック図であり、図4はマーカヘッド1の外観を例示する斜視図である。図3A~図3Bのうち、図3Aは近赤外レーザ光を用いてワークWを加工する場合を例示し、図3Bは測距ユニット5を用いてワークWの表面までの距離を測定する場合を例示している。
3A and 3B are block diagrams illustrating the schematic configuration of the
図3A~図4に例示するように、マーカヘッド1は、少なくともレーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5が内部に設けられた筐体10を備えている。この筐体10は、図4に示すような略直方状の外形を有している。筐体10の下面は、板状の底板10aによって区画されている。この底板10aには、マーカヘッド1から該マーカヘッド1の外部へレーザ光を出射するための透過ウインドウ19が設けられている。透過ウインドウ19は、底板10aを板厚方向に貫く貫通孔に対し、近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光を透過可能な板状の透明部材を嵌め込むことによって構成されている。
As illustrated in FIGS. 3A to 4, the
なお、以下の記載では、図4における筐体10の長手方向を単に「長手方向」又は「前後方向」と呼称したり、同図における筐体10の短手方向を単に「短手方向」又は「左右方向」と呼称したりする場合がある。同様に、図4における筐体10の高さ方向を単に「高さ方向」又は「上下方向」と呼称する場合もある。
In the description below, the longitudinal direction of the
図5は、レーザ光走査部4の構成を例示する斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view illustrating the configuration of the laser
図5に例示するように、筐体10の内部には仕切部11が設けられている。筐体10の内部空間は、この仕切部11によって長手方向の一側と他側に仕切られている。
As illustrated in FIG. 5, a
具体的に、仕切部11は、筐体10の長手方向に対して垂直な方向に延びる平板状に形成されている。また、仕切部11は、筐体10の長手方向においては、同方向における筐体10の中央部に比して、長手方向一側(図4における前側)に寄せた配置とされている。
Specifically, the
よって、筐体10内の長手方向一側に仕切られるスペースは、長手方向他側(図4における後側)に仕切られるスペースよりも、長手方向の寸法が短くなっている。以下、筐体10内の長手方向他側に仕切られるスペースを第1スペースS1と呼称する一方、その長手方向一側に仕切られるスペースを第2スペースS2と呼称する。
Therefore, the space partitioned on one longitudinal side in the
この実施形態では、第1スペースS1の内部には、レーザ光出力部2と、レーザ光案内部3における一部の部品と、レーザ光走査部4と、測距ユニット5が配置されている。一方、第2スペースS2の内部には、レーザ光案内部3における主要な部品が配置されている。
In this embodiment, the laser
詳しくは、第1スペースS1は、略平板状のベースプレート12によって、短手方向の一側(図4の左側)の空間と、他側(図4の右側)の空間と、に仕切られている。前者の空間には、主に、レーザ光出力部2を構成する部品が配置されている。
Specifically, the first space S1 is partitioned into a space on one side in the short direction (left side in FIG. 4) and a space on the other side (right side in FIG. 4) by a substantially
さらに詳しくは、レーザ光出力部2を構成する部品のうち、光学レンズや光学結晶など、可能な限り気密状に密閉することが求められる光学部品21については、第1スペースS1における短手方向一側の空間において、ベースプレート12等によって包囲された収容空間の内部に配置されている。
More specifically, among the parts that make up the laser
対して、レーザ光出力部2を構成する部品のうち、電気配線や、図5に示すヒートシンク22など、必ずしも密閉することが求められない部品については、光学部品21に対し、ベースプレート12を挟んで反対側(第1スペースS1における短手方向他側)に配置されている。
On the other hand, among the parts that make up the laser
また、図5に例示するように、レーザ光走査部4は、レーザ光出力部2における光学部品21と同様に、ベースプレート12を挟んで短手方向の一側に配置することができる。具体的に、この実施形態に係るレーザ光走査部4は、長手方向においては前述の仕切部11に隣接するとともに、上下方向においては筐体10の内底面に沿って配置されている。
Further, as illustrated in FIG. 5 , the laser
また、図示は省略したが、測距ユニット5は、レーザ光出力部2におけるヒートシンク22と同様に、第1スペースS1における短手方向他側の空間に配置されている。
Although not shown, the distance measuring unit 5 is arranged in the space on the other side in the short direction of the first space S1, like the
また、レーザ光案内部3を構成する部品は、主に第2スペースS2に配置されている。この実施形態では、レーザ光案内部3を構成する大部分の部品は、仕切部11と、筐体10の前面を区画するカバー部材17と、により包囲された空間に収容されている。
Also, the components that make up the laser
なお、レーザ光案内部3を構成する部品のうち、下流側合流機構35については、第1スペースS1における仕切部11付近の部位に配置されている(図5を参照)。すなわち、この実施形態では、下流側合流機構35は、第1スペースS1と第2スペースS2との境界付近に位置することになる。
Note that, among the components that configure the laser
またベースプレート12には、該ベースプレート12を板厚方向に貫通する貫通孔(不図示)が形成されている。この貫通孔を通じて、レーザ光案内部3及びレーザ光走査部4と、測距ユニット5とが光学的に結合されることになる。
A through hole (not shown) is formed in the
以下、レーザ光出力部2、レーザ光案内部3、レーザ光走査部4及び測距ユニット5の構成について順番に説明をする。
The configurations of the laser
(レーザ光出力部2)
レーザ光出力部2は、励起光生成部110により生成されたレーザ励起光に基づいて印字加工用の近赤外レーザ光を生成するとともに、その近赤外レーザ光をレーザ光案内部3へと出力するように構成されている。
(Laser light output unit 2)
The laser
具体的に、レーザ光出力部2は、レーザ励起光に基づき所定の波長を有するレーザ光を生成するとともに、これを増幅して近赤外レーザ光を出射するレーザ発振器21aと、レーザ発振器21aから発振された近赤外レーザ光の一部を分離させるためのビームサンプラー21bと、ビームサンプラー21bによって分離せしめた近赤外レーザ光が入射するパワーモニタ21cと、を備えている。
Specifically, the laser
詳細は省略するが、本実施形態に係るレーザ発振器21aは、レーザ励起光に対応した誘導放出を行ってレーザ光を出射するレーザ媒質と、レーザ媒質から出射されるレーザ光をパルス発振するためのQスイッチと、Qスイッチによりパルス発振されたレーザ光を共振させるミラーと、を有している。
Although the details are omitted, the
特に本実施形態では、レーザ媒質としてロッド状のNd:YVO4(イットリウム・バナデイト)が用いられている。これにより、レーザ発振器21aは、レーザ光として、1064nm付近の波長を有するレーザ光(前述の近赤外レーザ光)を出射することができる。ただし、この例に限らず、他のレーザ媒質として、例えば希土類をドープしたYAG、YLF、GdVO4等を用いることもできる。レーザ加工装置Lの用途に応じて、様々な固体レーザ媒質を用いることができる。
Particularly in this embodiment, rod-shaped Nd:YVO 4 (yttrium vanadate) is used as the laser medium. As a result, the
また、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出力されるレーザ光の波長を任意の波長に変換することもできる。また、固体レーザ媒質としてバルクに代わってファイバーを発振器として利用した、いわゆるファイバーレーザを利用してもよい。 Also, a wavelength conversion element can be combined with the solid-state laser medium to convert the wavelength of the output laser light to an arbitrary wavelength. A so-called fiber laser, which uses a fiber as an oscillator instead of a bulk as a solid-state laser medium, may also be used.
さらには、Nd:YVO4等の固体レーザ媒質と、ファイバーとを組み合わせてレーザ発振器21aを構成してもよい。その場合、固体レーザ媒質を用いたときのように、パルス幅の短いレーザを出射してワークWへの熱ダメージを抑制する一方で、ファイバーを用いたときのように、高出力化を実現してより早い印字加工を実現することが可能となる。
Further, the
パワーモニタ21cは、近赤外レーザ光の出力を検出する。パワーモニタ21cは、マーカコントローラ100と電気的に接続されており、その検出信号を制御部101等へ出力することができる。
The power monitor 21c detects the output of near-infrared laser light. The power monitor 21c is electrically connected to the
(レーザ光案内部3)
レーザ光案内部3は、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光をレーザ光走査部4へと案内するレーザ光路Pの少なくとも一部を形成する。レーザ光案内部3は、そうしたレーザ光路Pを形成するためのベンドミラー34に加えて、Zスキャナ(焦点調整部)33及びガイド光源(ガイド光出射部)36等を備えている。これらの部品は、いずれも筐体10の内部(主に第2スペースS2)に設けられている。
(Laser beam guide part 3)
The laser
レーザ光出力部2から入射した近赤外レーザ光は、ベンドミラー34によって反射され、レーザ光案内部3を通過する。ベンドミラー34へ至る途中には、近赤外レーザ光の焦点位置を調整するためのZスキャナ33が配置されている。Zスキャナ33を通過してベンドミラー34によって反射された近赤外レーザ光が、レーザ光走査部4に入射することになる。
The near-infrared laser light incident from the laser
レーザ光案内部3により構成されるレーザ光路Pは、焦点調整部としてのZスキャナ33を境として2分することができる。詳しくは、レーザ光案内部3により構成されるレーザ光路Pは、レーザ光出力部2からZスキャナ33へ至る上流側光路Puと、Zスキャナ33からレーザ光走査部4へ至る下流側光路Pdと、に区分することができる。
A laser light path P formed by the laser
さらに詳しくは、上流側光路Puは、筐体10の内部に設けられており、レーザ光出力部2から、前述の上流側合流機構31を経由してZスキャナ33に至る。
More specifically, the upstream optical path Pu is provided inside the
一方、下流側光路Pdは、筐体10の内部に設けられており、Zスキャナ33から、ベンドミラー34と、前述の下流側合流機構35と、を順番に経由してレーザ光走査部4における第1スキャナ41に至る。
On the other hand, the downstream optical path Pd is provided inside the
このように、筐体10の内部においては、上流側光路Puの途中に上流側合流機構31が設けられているとともに、下流側光路Pdの途中に下流側合流機構35が設けられている。
As described above, inside the
以下、レーザ光案内部3に関連した構成について順番に説明をする。
Hereinafter, configurations related to the laser
-ガイド光源36-
ガイド光源36は、筐体10内部の第2スペースS2に設けられており、所定の加工パターンをワークWの表面上に投影するためのガイド光を出射する。そのガイド光の波長は、可視光域に収まるように設定されている。その一例として、本実施形態に係るガイド光源36は、ガイド光として、655nm付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。よって、マーカヘッド1からガイド光が出射されると、使用者は、そのガイド光を視認することができる。
- Guide light source 36 -
The guide light source 36 is provided in the second space S<b>2 inside the
なお、本実施形態では、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。また後述のように、測距ユニット5における測距光出射部5Aは、ガイド光及び近赤外レーザ光とは異なる波長を有する測距光を出射する。よって、測距光と、ガイド光と、レーザ光と、は互いに異なる波長を有するようになっている。
In addition, in this embodiment, the wavelength of the guide light is set so as to be at least different from the wavelength of the near-infrared laser light. Further, as will be described later, the distance measuring
具体的に、ガイド光源36は、第2スペースS2において上流側合流機構31と略同じ高さに配置されており、筐体10の短手方向の内側に向かって可視光レーザ(ガイド光)を出射することができる。ガイド光源36はまた、該ガイド光源36から出射されるガイド光の光軸と、上流側合流機構31と、が交わるような姿勢とされている。
Specifically, the guide light source 36 is arranged at substantially the same height as the
なお、ここでいう「略同じ高さ」とは、筐体10の下面をなす底板10aから見て、高さ位置が実質的に等しいことを指す。他の記載においても、底板10aから見た高さを指す。
The term “substantially the same height” as used herein means that the height positions are substantially equal when viewed from the
よって、例えば近赤外レーザ光による加工パターンを使用者に視認させるべく、ガイド光源36からガイド光が出射されると、そのガイド光は、上流側合流機構31へ至る。上流側合流機構31は、光学部品としてのダイクロイックミラー(不図示)を有している。後述のように、このダイクロイックミラーは、ガイド光を透過させつつも、近赤外レーザ光を反射させる。これにより、ダイクロイックミラーを透過したガイド光と、同ミラーにより反射された近赤外レーザ光とが合流して同軸になる。
Therefore, when guide light is emitted from the guide light source 36 in order to allow the user to visually recognize the pattern processed by the near-infrared laser light, the guide light reaches the
なお、本実施形態に係るガイド光源36は、制御部101から出力された制御信号に基づいて、ガイド光を出射するように構成されている。
The guide light source 36 according to this embodiment is configured to emit guide light based on a control signal output from the
-上流側合流機構31-
上流側合流機構31は、ガイド光出射部としてのガイド光源36から出射されたガイド光を、上流側光路Puに合流させる。上流側合流機構31を設けることで、ガイド光源36から出射されたガイド光と、上流側光路Puにおける近赤外レーザ光と、を同軸にすることができる。
-Upstream merging mechanism 31-
The
前述のように、ガイド光の波長は、少なくとも近赤外レーザ光の波長と相違するように設定されている。そのため、上流側合流機構31は、前述のように、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。このダイクロイックミラーによって同軸化された近赤外レーザ光及びガイド光は、下方に向かって伝搬し、Zスキャナ33を通過してベンドミラー34へ至る。
As described above, the wavelength of the guide light is set to be at least different from the wavelength of the near-infrared laser light. Therefore, the
-Zスキャナ33-
焦点調整部としてのZスキャナ33は、レーザ光案内部3が構成する光路の途中に配置されており、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光の焦点位置を調整することができる。
-Z Scanner 33-
具体的に、Zスキャナ33は、筐体10の内部において、レーザ光路Pのうち、ガイド光合流機構としての上流側合流機構31からレーザ光走査部4までの光路の途中に設けられている。
Specifically, the
詳しくは、本実施形態に係るZスキャナ33は、図3A~図3Bに示すように、レーザ光出力部2から出射された近赤外レーザ光を透過させる入射レンズ33aと、入射レンズ33aを通過した近赤外レーザ光を通過させるコリメートレンズ33bと、入射レンズ33a及びコリメートレンズ33bを通過した近赤外レーザ光を通過させる出射レンズ33cと、入射レンズ33aを移動させるレンズ駆動部33dと、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b、出射レンズ33cを収容するケーシング33eと、を有している。
Specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
入射レンズ33aは平凹レンズからなり、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cは平凸レンズからなる。入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cは、各々の光軸が互いに同軸になるように配置されている。
The
また、Zスキャナ33においては、レンズ駆動部33dが光軸に沿って入射レンズ33aを移動させる。これにより、Zスキャナ33を通過する近赤外レーザ光に対し入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33c各々の光軸を同軸に保ちつつ、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの相対距離を変更することができる。そのことで、ワークWに照射される近赤外レーザ光の焦点位置が変化する。
In the
以下、Zスキャナ33を構成する各部について、より詳細に説明する。
Each part constituting the
ケーシング33eは、略円筒形状を有している。図3A~図3Bに示すように、ケーシング33eの両端部には、近赤外レーザ光を通過させるための開口33fが形成されている。ケーシング33eの内部では、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cが、この順番で上下方向に並んでいる。
The
そして、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cのうち、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cは、ケーシング33eの内部に固定されている。一方、入射レンズ33aは、上下方向に移動可能に設けられている。レンズ駆動部33dは、例えばモータを有しており、入射レンズ33aを上下方向に移動させる。これにより、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの相対距離が変更される。
Of the
例えば、レンズ駆動部33dによって、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの間の距離が、相対的に短く調整されたものとする。この場合、出射レンズ33cを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に小さくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド1の透過ウインドウ19から遠ざかることになる。
For example, it is assumed that the distance between the
一方、レンズ駆動部33dによって、入射レンズ33aと出射レンズ33cとの間の距離が、相対的に長く調整されたものとする。この場合、出射レンズ33cを通過する近赤外レーザ光の集光角が相対的に大きくなるため、近赤外レーザ光の焦点位置は、マーカヘッド1の透過ウインドウ19に近付くことになる。
On the other hand, it is assumed that the distance between the
なお、Zスキャナ33においては、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cのうち、入射レンズ33aをケーシング33eの内部に固定して、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cを上下方向に移動可能としてもよい。あるいは、入射レンズ33a、コリメートレンズ33b及び出射レンズ33cを全て、上下方向に移動可能としてもよい。
In the
こうして、焦点調整部としてのZスキャナ33は、近赤外レーザ光を上下方向に走査するための手段として機能することになる。以下、Zスキャナ33による走査方向を「Z方向」と呼称する場合がある。
Thus, the
なお、Zスキャナ33を通過する近赤外レーザ光は、前述のように、ガイド光源36から出射されるガイド光と同軸とされている。そのため、Zスキャナ33を作動させることにより、近赤外レーザ光ばかりでなく、ガイド光の焦点位置も併せて調整することができる。
The near-infrared laser light passing through the
なお、本実施形態に係るZスキャナ33、特にZスキャナ33におけるレンズ駆動部33dは、制御部101から出力された制御信号に基づいて作動するように構成されている。
Note that the
-ベンドミラー34-
ベンドミラー34は、下流側光路Pdの途中に設けられており、該光路Pdを折り曲げて後方に指向させるように配置されている。図示は省略したが、ベンドミラー34は、下流側合流機構35における光学部材35aと略同じ高さに配置されており、Zスキャナ33を通過した近赤外レーザ光及びガイド光を反射することができる。
-Bend mirror 34-
The
ベンドミラー34によって反射された近赤外レーザ光及びガイド光は、後方に向かって伝搬し、下流側合流機構35を通過してレーザ光走査部(具体的には第1スキャナ41)4へ至る。
The near-infrared laser light and the guide light reflected by the
-下流側合流機構35-
下流側合流機構35は、測距ユニット5における測距光出射部5Aから出射された測距光を、前述の下流側光路Pdに合流させることによりレーザ光走査部4を介してワークWへ導く。加えて、下流側合流機構35は、ワークWにより反射されてレーザ光走査部4及び下流側光路Pdの順に戻る測距光を、測距ユニット5における測距光受光部5Bへ導く。
- Downstream merging mechanism 35 -
The
下流側合流機構35を設けることで、測距光出射部5Aから出射された測距光と、下流側光路Pdにおける近赤外レーザ光及びガイド光と、を同軸にすることができる。それと同時に、下流側合流機構35を設けることで、マーカヘッド1から出射されてワークWにより反射された測距光のうち、マーカヘッド1に入射した測距光を測距光受光部5Bまで導くことができる。
By providing the
前述のように、測距光の波長は、近赤外レーザ光及びガイド光の波長と相違するように設定されている。そのため、下流側合流機構35は、上流側合流機構31と同様に、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。
As described above, the wavelength of the ranging light is set to be different from the wavelengths of the near-infrared laser light and guide light. Therefore, the
具体的に、本実施形態に係る下流側合流機構35は、測距光及びガイド光の一方を透過させ、他方を反射するダイクロイックミラー35aを有している(図5を参照)。より詳細には、ダイクロイックミラー35aは、ベンドミラー34と略同じ高さ位置で、かつベンドミラー34の後方に配置されており、筐体10内の短手方向の左側のスペースに配置される。
Specifically, the downstream joining
ダイクロイックミラー35aはまた、その一方側の鏡面をベンドミラー34に向け、かつ他方側の鏡面をベースプレート12に向けた姿勢で固定されている。よって、ダイクロイックミラー35aにおける一方側の鏡面には近赤外レーザ光及びガイド光が入射する一方、他方側の鏡面には測距光が入射することになる。
The
そして、本実施形態に係るダイクロイックミラー35aは、測距光を反射し、かつ近赤外レーザ光とガイド光とを透過させることができる。これにより、例えば測距ユニット5から出射された測距光がダイクロイックミラー35aに入射したときには、その測距光を下流側光路Pdに合流させ、近赤外レーザ光及びガイド光と同軸にすることができる。そうして同軸化された近赤外レーザ光、ガイド光及び測距光は、図3A~図3Bに示すように第1スキャナ41へ至る。
The
一方、ワークWにより反射された測距光は、レーザ光走査部4へ戻ることにより下流側光路Pdに至る。下流側光路Pdへ戻った測距光は、下流側合流機構35におけるダイクロイックミラー35aにより反射されて測距ユニット5に至る。
On the other hand, the distance measuring light reflected by the workpiece W returns to the laser
なお、測距ユニット5からダイクロイックミラー35aに入射する測距光、及び、ダイクロイックミラー35aにより反射されて測距ユニット5に入射する測距光は、図示は省略したが、双方とも、筐体10を平面視したときの左右方向(筐体10の短手方向)に沿って伝搬するようになっている。
The distance measuring light incident on the
(レーザ光走査部4)
図3Aに示すように、レーザ光走査部4は、レーザ光出力部2から出射されてレーザ光案内部3により案内されたレーザ光(近赤外レーザ光)をワークWへ照射するとともに、そのワークWの表面上で2次元走査するように構成されている。
(Laser beam scanning unit 4)
As shown in FIG. 3A, the laser
図5に示す例では、レーザ光走査部4は、いわゆる2軸式のガルバノスキャナとして構成されている。すなわち、このレーザ光走査部4は、レーザ光案内部3から入射した近赤外レーザ光を第1方向に走査するための第1スキャナ41と、第1スキャナ41により走査された近赤外レーザ光を第2方向に走査するための第2スキャナ42と、を有している。
In the example shown in FIG. 5, the laser
ここで、第2方向は、第1方向に対して略直交する方向を指す。よって、第2スキャナ42は、第1スキャナ41に対して略直交する方向に近赤外レーザ光を走査することができる。本実施形態では、第1方向は前後方向(筐体10の長手方向)に等しく、第2方向は左右方向(筐体10の短手方向)に等しい。以下、第1方向を「X方向」と呼称し、これと直交する第2方向を「Y方向」と呼称する。X方向とY方向は、双方とも前述のZ方向と直交している。
Here, the second direction refers to a direction substantially orthogonal to the first direction. Therefore, the
第1スキャナ41は、その先端に第1ミラー41aを有している。第1ミラー41aは、ベンドミラー34及び光学部材35aと略同じ高さ位置で、かつ光学部材35aの後方に配置されている。よって、図5に示すように、ベンドミラー34と、光学部材35aと、第1ミラー41aは、前後方向(筐体10の長手方向)に沿って一列に並ぶようになっている。
The
第1ミラー41aはまた、第1スキャナ41に内蔵されたモータ(不図示)によって回転駆動される。このモータは、上下方向に延びる回転軸まわりに第1ミラー41aを回転させることができる。第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、第1ミラー41aによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。
The
同様に、第2スキャナ42は、その先端に第2ミラー42aを有している。第2ミラー42aは、第1スキャナ41における第1ミラー41aと略同じ高さ位置でかつ、この第1ミラー41aの右方に配置されている。よって、図示は省略したが、第1ミラー41aと、第2ミラー42aは、左右方向(筐体10の短手方向)に沿って並ぶようになっている。
Similarly, the
第2ミラー42aはまた、第2スキャナ42に内蔵されたモータ(不図示)によって回転駆動される。このモータは、前後方向に延びる回転軸まわりに第2ミラー42aを回転させることができる。第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、第2ミラー42aによる近赤外レーザ光の反射角を調整することができる。
The
よって、下流側合流機構35からレーザ光走査部4へ近赤外レーザ光が入射すると、その近赤外レーザ光は、第1スキャナ41における第1ミラー41aと、第2スキャナ42における第2ミラー42aとによって順番に反射され、透過ウインドウ19を介してマーカヘッド1の外部へ出射することになる。
Therefore, when the near-infrared laser light is incident on the laser
そのときに、第1スキャナ41のモータを作動させて第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で近赤外レーザ光を第1方向に走査することが可能となる。それと同時に、第2スキャナ42のモータを作動させて第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で近赤外レーザ光を第2方向に走査することが可能になる。
At this time, by operating the motor of the
また前述のように、レーザ光走査部4には、近赤外レーザ光ばかりでなく、下流側合流機構35の光学部材35aを通過したガイド光、又は、同部材35aによって反射された測距光も入射することになる。本実施形態に係るレーザ光走査部4は、第1スキャナ41及び第2スキャナ42をそれぞれ作動させることで、そうして入射したガイド光又は測距光を2次元走査することができる。
As described above, the laser
なお、第1ミラー41a及び第2ミラー42aが取り得る回転姿勢は、基本的には、第2ミラー42aによって近赤外レーザ光が反射されたときに、その反射光が透過ウインドウ19を通過するような範囲内に設定される。
In addition, basically, the rotational postures that the
こうして、本実施形態に係るレーザ光走査部4は、走査制御部としての制御部101によって電気的に制御されることにより、ワークWの表面上に設定される加工領域R1に近赤外レーザ光を照射して、その加工領域R1内に所定の加工パターン(マーキングパターン)を形成することができる。
In this way, the laser
(同軸カメラ6)
同軸カメラ6は、レーザ光出力部2からレーザ光走査部4までのレーザ光路Pから分岐した撮像光軸A1を有する(図3A及び図3B参照)。同軸カメラ6は、レーザ光走査部4を介してワークWを撮像することにより、加工領域R1の少なくとも一部を含んだ撮像画像Pwを生成することができる。同軸カメラ6は、本実施形態における「第1撮像部」の例示である。
(Coaxial camera 6)
The
同軸カメラ6は、加工用の近赤外レーザ光と同軸化された撮像手段として構成されている。同軸カメラ6は、広域カメラ7よりも視野サイズこそ狭いが、撮像画像Pwとして、加工領域R1を相対的に高倍率で拡大した同軸画像Pw1を生成したり、レーザ光走査部4を介して撮像領域を2次元走査したり、することができる。同軸カメラ6は、例えば、加工領域R1の一部を局所的に拡大して撮像するために用いられる。
The
同軸カメラ6によって生成された撮像画像Pwは、その少なくとも一部を拡大縮小した状態で、表示部801上に表示することができる。
The captured image Pw generated by the
本実施形態に係る同軸カメラ6は、筐体10に内蔵されている。具体的に、同軸カメラ6は、レーザ光案内部3において、ベンドミラー34と略同じ高さに配置されている。同軸カメラ6は、レーザ光走査部4からレーザ光案内部3へと入射した反射光を受光する。同軸カメラ6は、ワークWの印字点において反射された反射光が、ベンドミラー34を介して入射するように構成されている。同軸カメラ6は、そうして入射した反射光を結像することで、ワークWの表面を撮像することができる。なお、同軸カメラ6のレイアウトは、適宜、変更可能である。例えば、同軸カメラ6及びベンドミラー34の高さを互いに異ならせてもよい。
A
同軸カメラ6が結像に用いる反射光は、前述の下流側光路Pdから分岐して伝搬する。よって、レーザ光走査部4を適宜作動させることで、図9に例示する加工領域R1を2次元的に走査することができる。
The reflected light used for image formation by the
なお、本実施形態に係る同軸カメラ6は、ガイド光源36等と同様に、制御部101から出力された制御信号に基づいて作動するように構成されている。
The
(広域カメラ7)
広域カメラ7は、レーザ光路Pとは独立した撮像光軸A2を有する(図9参照)。広域カメラ7は、レーザ光走査部4の非介在下でワークWを撮像することにより、同軸カメラ6により生成される画像よりも視野サイズの広い撮像画像Pwを生成することができる。
(Wide area camera 7)
The wide-
広域カメラ7は、加工領域R1の少なくとも一部、より詳細には加工領域R1全体を含んだ撮像画像Pwを生成することができる。広域カメラ7は、本実施形態における「第2撮像部」の例示である。
The wide-
広域カメラ7は、加工用の近赤外レーザ光と非同軸化された撮像手段として構成されている。広域カメラ7は、レーザ光走査部4を介した2次元走査こそできないが、同軸カメラ6よりも視野サイズが広く、撮像画像Pwとして、加工領域R1を相対的に広視野で撮像した広域画像Pw2を生成することができる。広域カメラ7は、例えば、加工領域R1全体を一度に撮像するために用いられる。
The wide-
広域カメラ7によって生成された撮像画像Pwは、その少なくとも一部を拡大縮小した状態で、表示部801上に表示することができる。表示部801は、広域カメラ7によって生成された撮像画像Pwと、同軸カメラ6によって生成された撮像画像Pwと、を並べて表示したり、2種類の撮像画像Pwのうちの一方を択一的に表示したり、することができる。
The captured image Pw generated by the wide-
本実施形態に係る広域カメラ7は、透過ウインドウ19の直上方に配置されており、その撮像レンズを下方に向けた姿勢で固定されている。前述のように、広域カメラ7の撮像光軸A2は、前述した近赤外レーザ光の光軸Azと同軸化されていない(図3A、図3B及び図9を参照)。
The wide-
以下、撮像画像Pwのうち、第1撮像部としての同軸カメラ6により生成される撮像画像Pwを「同軸画像」と呼称し、これに符号「Pw1」を付す。同軸画像Pw1は、「第1画像」の例示である。
Hereinafter, of the captured images Pw, the captured image Pw generated by the
同様に、撮像画像Pwのうち、第2撮像部としての広域カメラ7により生成される撮像画像Pwを「広域画像」と呼称し、これに符号「Pw2」を付す。広域画像Pw2は、「第2画像」の例示である。
Similarly, among the captured images Pw, the captured image Pw generated by the wide-
(測距ユニット5)
図3Bに示すように、測距ユニット5は、レーザ光走査部4を介して測距光を投光し、それをワークWの表面に照射する。測距ユニット5はまた、ワークWの表面により反射された測距光を、レーザ光走査部4を介して受光する。
(Range measurement unit 5)
As shown in FIG. 3B, the distance measurement unit 5 projects distance measurement light through the laser
測距ユニット5は、主に、測距光を投光するためのモジュールと、測距光を受光するためのモジュールと、に大別される。具体的に、測距ユニット5は、測距光を投光するためのモジュールとして構成された測距光出射部5Aと、測距光を受光するためのモジュールとして構成された測距光受光部5Bと、を備えている。
The distance measuring unit 5 is mainly divided into a module for projecting distance measuring light and a module for receiving distance measuring light. Specifically, the distance measuring unit 5 includes a distance measuring
このうち、測距光出射部5Aは、筐体10の内部に設けられており、レーザ加工装置Lにおけるマーカヘッド1からワークWの表面までの距離を測定するための測距光を、レーザ光走査部4に向けて出射する。
Among these, the distance measuring
一方、測距光受光部5Bは、測距光出射部5Aと同様に筐体10の内部に設けられており、ワークWの表面上で反射されてレーザ光走査部4及び下流側合流機構35を介して戻った測距光を受光する。
On the other hand, the distance measuring
以下、測距ユニット5を成す各部の構成について、順番に説明をする。 The configuration of each part forming the distance measuring unit 5 will be described in order below.
-測距光出射部5A-
測距光出射部5Aは、筐体10の内部に設けられており、レーザ加工装置Lにおけるマーカヘッド1から、ワークWの表面までの距離を測定するための測距光を出射するよう構成されている。
-Ranging
The distance measuring
具体的に、測距光出射部5Aは、前述の測距光源51及び投光レンズ52を有している。
Specifically, the distance measuring
測距光源51は、制御部101から入力された制御信号に従って、筐体10の前側に向かって測距光を出射する。詳しくは、測距光源51は、測距光として、可視光域にあるレーザ光を出射することができる。特に、本実施形態に係る測距光源51は、測距光として、690nm付近の波長を有する赤色レーザ光を出射する。
The distance measuring
投光レンズ52は、例えば平凸レンズとすることができ、球面状の凸面をケーシング(不図示)の外部に向けた姿勢で固定することができる。投光レンズ52は、測距光源51から出射された測距光を集光し、ケーシングの外部に出射する。
The
測距光源51から出射された測距光は、投光レンズ52の中央部を通過して、測距ユニット5の外部に出力される。そうして出力された測距光は、ベンドミラー59と、下流側合流機構35における光学部材35aと、によって反射されて、レーザ光走査部4に入射する。
The distance measuring light emitted from the distance measuring
レーザ光走査部4に入射した測距光は、第1スキャナ41の第1ミラー41aと、第2スキャナ42の第2ミラー42aと、によって順番に反射され、透過ウインドウ19からマーカヘッド1の外部へ出射することになる。
The distance measuring light incident on the laser
レーザ光走査部4の説明に際して記載したように、第1スキャナ41の第1ミラー41aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で測距光を第1方向に走査することができる。それと同時に、第2スキャナ42のモータを作動させて第2ミラー42aの回転姿勢を調整することで、ワークWの表面上で測距光を第2方向に走査することが可能になる。
As described when describing the laser
そうして走査された測距光は、ワークWの表面上で反射される。そうして反射された測距光の一部(以下、これを「反射光」ともいう)は、透過ウインドウ19を介してマーカヘッド1の内部に入射する。マーカヘッド1の内部に入射した反射光は、レーザ光走査部4を介してレーザ光案内部3に戻る。反射光は、測距光と同じ波長を有することから、レーザ光案内部3における下流側合流機構35の光学部材35aによって反射され、ベンドミラー59を介して測距ユニット5に入射する。
The distance measuring light thus scanned is reflected on the surface of the work W. As shown in FIG. A portion of the reflected distance measuring light (hereinafter also referred to as “reflected light”) enters the inside of the
-測距光受光部5B-
測距光受光部5Bは、筐体10の内部に設けられており、測距光出射部5Aから出射されてワークWにより反射された測距光(前述の「反射光」に等しい)を受光するよう構成されている。
-Ranging
The distance measuring
具体的に、測距光受光部5Bは、一対の受光素子56L、56Rと、受光レンズ57と、を有している。
Specifically, the distance measuring
一対の受光素子56L、56Rは、それぞれ、斜め前方に指向せしめた受光面を有しており、各受光面における反射光の受光位置を検出し、その検出結果を示す信号(検出信号)を出力する。各受光素子56L、56Rから出力される検出信号は、マーカコントローラ100に入力されて距離測定部103に至る。
Each of the pair of
各受光素子56L、56Rとして使用可能な素子としては、例えば、相補型MOS(Complementary MOS:CMOS)から成るCMOSイメージセンサ、電荷結合素子(Charge-Coupled Device:CCD)から成るCCDイメージセンサ、光位置センサ(Position Sensitive Detector:PSD)等が挙げられる。
Elements that can be used as the
受光レンズ57は、筐体10の内部において一対の受光素子56L、56Rそれぞれの光軸が通過するように配置されている。受光レンズ57はまた、下流側合流機構35と一対の受光素子56L、56Rとを結ぶ光路の途中に設けられており、下流側合流機構35を通過した反射光を、一対の受光素子56L、56Rそれぞれの受光面に集光させることができる。
The light-receiving
受光レンズ57は、レーザ光走査部4へ戻った反射光を集光し、各受光素子56L、56Rの受光面上に反射光のスポットを形成させる。各受光素子56L、56Rは、そうして形成されたスポットのピーク位置と、受光量を示す信号を距離測定部103に出力する。
The light-receiving
レーザ加工装置Lは、基本的には、受光素子56L、56R各々の受光面における反射光の受光位置(本実施形態ではスポットのピークの位置)に基づいて、ワークWの表面までの距離を測定することができる。距離の測定手法としては、いわゆる三角測距方式が用いられる。
The laser processing apparatus L basically measures the distance to the surface of the work W based on the light receiving position of the reflected light on the light receiving surface of each of the
-距離の測定手法について-
図6は、三角測距方式について説明する図である。図6においては、測距ユニット5のみが図示されているが、以下の説明は、前述のようにレーザ光走査部4を介して測距光が出射される場合にも共通である。
-About distance measurement method-
FIG. 6 is a diagram for explaining the triangulation method. Although FIG. 6 shows only the distance measuring unit 5, the following description is also common when the distance measuring light is emitted via the laser
図6に例示するように、測距光出射部5Aにおける測距光源51から測距光が出射されると、その測距光は、ワークWの表面に照射される。ワークWによって測距光が反射されると、その反射光(特に拡散反射光)は、仮に正反射の影響を除いたならば、略等方的に伝搬することになる。
As illustrated in FIG. 6, when the distance measuring light is emitted from the distance measuring
そうして伝搬する反射光には、受光レンズ57を介して受光素子56Lに入射する成分が含まれるものの、マーカヘッド1とワークWとの距離に応じて、その入射光の受光素子56Lへの入射角が増減することになる。受光素子56Lへの入射角が増減すると、その受光面56aにおける受光位置が変位することになる。
Although the reflected light thus propagated includes a component incident on the
このように、マーカヘッド1とワークWとの距離と、受光面56aにおける受光位置と、は所定の関係を以て関連付いている。したがって、その関係を予め把握しておくとともに、例えばマーカコントローラ100に記憶させておくことで、受光面56aにおける受光位置から、マーカヘッド1とワークWとの距離を算出することができる。このような算出方法は、いわゆる三角測距方式を用いた手法に他ならない。
Thus, the distance between the
すなわち、前述の距離測定部103が、測距光受光部5Bにおける測距光の受光位置に基づいて、三角測距方式によりレーザ加工装置LからワークWの表面までの距離を測定する。
That is, the
具体的に、前述の条件設定記憶部102には、受光面56aにおける受光位置と、マーカヘッド1からワークWの表面までの距離との関係が予め記憶されている。一方、距離測定部103には、測距光受光部5Bにおける測距光の受光位置、詳しくは測距光の反射光が、受光面56a上に形成するスポットのピークの位置を示す信号が入力される。
Specifically, the relationship between the light-receiving position on the light-receiving
距離測定部103は、そうして入力された信号と、条件設定記憶部102が記憶している関係と、に基づいて、ワークWの表面までの距離を測定する。そうして得られた測定値は、例えば制御部101に入力されて、制御部101によるZスキャナ33等の制御に用いられる。
The
例えば、レーザ加工装置Lは、ワークWの表面のうち、マーカヘッド1による加工対象となる部位(印字点)を自動又は手動で決定する。続いて、レーザ加工装置Lは、印字加工を実行するに先だって、各印字点(より正確には、印字点周辺に設定した測距点)までの距離を測定するとともに、測定された距離に見合う焦点位置となるようにZスキャナ33の制御パラメータを決定する。レーザ加工装置Lは、そうして決定された制御パラメータに基づいてZスキャナ33を作動させた後に、近赤外レーザ光によってワークWに印字加工を施す。
For example, the laser processing apparatus L automatically or manually determines a portion (printing point) of the surface of the work W to be processed by the
以下、レーザ加工システムSの具体的な使用方法について説明をする。 A specific method of using the laser processing system S will be described below.
<レーザ加工システムSの使用方法について>
図7は、レーザ加工システムSの使用方法を示すフローチャートである。また、図8は、印字設定、サーチ設定及び測距設定の作成手順を例示するフローチャートであり、図9は、加工領域R1と設定面R4の関係を例示する図であり、図10は、表示部801における表示内容を例示する図である。
<How to use the laser processing system S>
FIG. 7 is a flow chart showing how to use the laser processing system S. As shown in FIG. 8 is a flow chart illustrating the procedure for creating print settings, search settings, and distance measurement settings, FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the processing region R1 and the setting surface R4, and FIG. 8 is a diagram exemplifying display contents in a
また、図11は、レーザ加工装置Lの運用手順を例示するフローチャートである。 Moreover, FIG. 11 is a flowchart which illustrates the operating procedure of the laser processing apparatus L. As shown in FIG.
レーザマーカとして構成されたレーザ加工装置Lを備えたレーザ加工システムSは、例えば、工場の製造ライン上に設置して運用することができる。その運用に際しては、まず、製造ラインの稼働に先だって、そのラインを流れることになるワークWの設置位置、並びに、そのワークWに照射する近赤外レーザ光及び測距光の出力等の条件設定を作成する(ステップS1)。 A laser processing system S including a laser processing device L configured as a laser marker can be installed and operated on a production line in a factory, for example. In its operation, first, prior to the operation of the production line, the installation position of the work W that will flow through the line, and the conditions such as the output of the near-infrared laser light and the distance measuring light to irradiate the work W (step S1).
このステップS1において作成された設定内容は、マーカコントローラ100、及び/又は、操作用端末800等に転送されて記憶されたり、作成直後にマーカコントローラ100が読み込んだりする(ステップS2)。
The setting contents created in step S1 are transferred to and stored in the
そして、製造ラインの稼働に際して、マーカコントローラ100は、予め記憶されていたり、作成直後に読み込まれたりした設定内容を参照する。レーザ加工装置Lは、参照された設定内容に基づいて運用され、ライン上を流れる各ワークWに対して印字加工を実行する(ステップS3)。
When the production line is operated, the
図8は、図7のステップS1における具体的な処理を例示している。 FIG. 8 illustrates specific processing in step S1 of FIG.
まず、ステップS11において、レーザ加工装置Lに内蔵されている同軸カメラ6又は広域カメラ7は、加工領域R1の少なくとも一部を含んだ撮像画像Pwを生成する。同軸カメラ6又は広域カメラ7によって生成された撮像画像Pwは、操作用端末800に出力される。
First, in step S11, the
操作用端末800における表示部801は、加工領域R1に対応付けられた設定面R4を表示するとともに、その設定面R4に撮像画像Pwとしての同軸画像Pw1及び広域画像Pw2の少なくとも一方を重ねて表示する(図9及び図10参照)。
The
これにより、表示部801における設定面R4上に規定される座標系(印字座標系)と、撮像画像Pw上に規定される座標系(カメラ座標系)と、を対応付けることができる。例えば、ユーザが撮像画像Pwを見ながら印字点を指定することで、設定面R4を介して加工領域R1上に印字することができるようになる。撮像画像Pwは、設定面R4を通じて種々の設定を行う際の背景画像として機能する。
Thereby, the coordinate system (printing coordinate system) defined on the setting surface R4 of the
続くステップS12において、設定部107が加工条件を設定する。設定部107は、条件設定記憶部102等における記憶内容を読み出したり、操作用端末800を介した操作入力等を読み込んだりすることで、加工条件を設定する。
In subsequent step S12, the
加工条件には、印字内容等を示す印字パターン(マーキングパターン)Pm、及び、この印字パターンPmの位置を示す印字ブロックBが含まれる。印字ブロックB、印字パターンPmのレイアウト、サイズ、回転姿勢等の調整に用いることができる。また、印字ブロックBは、後述の測距位置Iと紐付けられて用いられる。 The processing conditions include a print pattern (marking pattern) Pm indicating print content and the like, and a print block B indicating the position of this print pattern Pm. It can be used to adjust the layout, size, rotational posture, etc. of the print block B and the print pattern Pm. Also, the print block B is used in association with a distance measurement position I, which will be described later.
続くステップS12において、設定部107が加工条件を設定する。設定部107は、条件設定記憶部102等における記憶内容を読み出したり、操作用端末800を介した操作入力等を読み込んだりすることで、加工条件を設定する。
In subsequent step S12, the
加工条件には、印字内容等を示す印字パターン(マーキングパターン)Pm、及び、この印字パターンPmの位置を示す印字ブロックBが含まれる。印字ブロックB、印字パターンPmのレイアウト、サイズ、回転姿勢等の調整に用いることができる。また、印字ブロックBは、後述の測距位置Iと紐付けられて用いられる。 The processing conditions include a print pattern (marking pattern) Pm indicating print content and the like, and a print block B indicating the position of this print pattern Pm. It can be used to adjust the layout, size, rotational posture, etc. of the print block B and the print pattern Pm. Also, the print block B is used in association with a distance measurement position I, which will be described later.
表示部801は、印字パターンPm及び印字ブロックBを撮像画像Pwと重ね合わせて表示することができる。例えば、図10では、ワークWの表面上に、「123」という数字からなる印字パターンPmと、これを取り囲む矩形状の印字ブロックBと、が設定面R4上に配置されており、表示部801は、そうして配置された印字パターンPm及び印字ブロックBを、撮像画像Pwと重ね合わせて表示する。
The
なお、印字パターンPmは「加工パターン」の例示であり、印字ブロックBは「加工ブロック」の例示である。「印字パターン」及び「印字ブロック」という名称は、便宜的なものに過ぎず、その用途を限定することを意図したものではない。 The print pattern Pm is an example of a "processed pattern", and the print block B is an example of a "processed block". The designations "print pattern" and "print block" are for convenience only and are not intended to limit their use.
また、図示は省略したが、設定面R4上に複数のワークWを表示してもよいし、図10に例示するように、1つのワークWのみを表示してもよい。また、1つのワークW上に、複数の印字ブロックBを配置してもよい。印字パターンPmについても、例えばQRコード(登録商標)等、文字列以外のパターンを用いることができる。 Although not shown, a plurality of workpieces W may be displayed on the setting surface R4, or only one workpiece W may be displayed as illustrated in FIG. Also, a plurality of print blocks B may be arranged on one work W. FIG. A pattern other than a character string, such as a QR code (registered trademark), can also be used for the print pattern Pm.
また、表示部801は、撮像画像Pwを表示可能な2つの独立した領域を有している。
In addition, the
具体的に、本実施形態に係る表示部801は、同軸画像Pw1及び広域画像Pw2から選択された一方を表示する第1表示領域801aと、広域画像Pw2を表示する第2表示領域801bと、を有している。
Specifically, the
このうち、第1表示領域801aは、撮像画像Pwを背景画像とした状態で、印字パターンPm及び印字ブロックBの位置及び大きさを示すために用いられる。第1表示領域801aは、印字パターンPm及び印字ブロックBの位置及び大きさを設定するための目安となる。
Of these, the
詳しくは、表示部801は、第1表示領域801a内に、前述した設定面R4、印字パターンPm及び印字ブロックBと、撮像画像Pwと、を重ねて表示する。第1表示領域801a内に表示される撮像画像Pwは、同軸画像Pw1としてもよいし、広域画像Pw2としてもよい。
Specifically, the
ここで、第1表示領域801a内に広域画像Pw2を表示する場合、広域画像Pw2全体を表示してもよいし、広域画像Pw2の一部を拡大して表示してもよい。後者の場合、表示制御部108における倍率調整部108aが、広域画像Pw2の表示倍率を調整し、その表示倍率に基づいて、広域画像Pw2における特定領域R6を拡大した状態で第1表示領域801a内に表示させる。
Here, when the wide-area image Pw2 is displayed in the
一方、第2表示領域801bは、第1表示領域801a内に表示されている撮像画像Pwと、広域画像Pw2全体(すなわち、加工領域R1全体)と、の位置関係及びサイズ比を示すために用いられる。第2表示領域801bは、第1表示領域801aにおいて表示されている撮像画像Pwが、加工領域R1全体ではどの部位に相当するのかを知るための目安となる。
On the other hand, the
詳しくは、表示部801は、第1表示領域801a内に同軸画像Pw1が表示される場合には、第2表示領域801b内に、その同軸画像Pw1の視野サイズ及び視野位置を示す図形Bsを広域画像Pw2に重ねて表示する。この図形Bsは、矩形状に形成されている。図形Bsにおける縦横の寸法は、同軸カメラ6の表示倍率に応じて拡大又は縮小し、図形Bsの中心は、近赤外レーザ光と同軸化された撮像光軸A1の位置を示す。
Specifically, when the coaxial image Pw1 is displayed in the
同様に、表示部801は、第1表示領域801a内に広域画像Pw2の少なくとも一部を拡大した画像が表示される場合にも、第2表示領域801b内に、その拡大画像の視野サイズ及び視野位置を示す図形Bsを広域画像Pw2に重ねて表示する。この場合、図形Bsによって囲まれた領域が、前述した特定領域R6に相当する。すなわち、図形Bsにおける縦横の寸法は、広域カメラ7の表示倍率に応じて拡大又は縮小し、図形Bsの中心は、近赤外レーザ光と非同軸化された撮像光軸A2の位置を示す。なお、特定領域R6の移動は、ユーザが操作部802を介して行った操作入力に基づいて、領域移動部108bが第2表示領域801b内で図形Bsを移動させることによって実行される。
Similarly, even when an image obtained by enlarging at least part of the wide-area image Pw2 is displayed in the
図8のステップS12に戻ると、同ステップでは、例えばユーザが手動で印字ブロックBを作成し、その印字ブロックBを設定面R4上に配置する。前述のように設定面R4と撮像画像Pwとが関連付いているため、ユーザは、撮像画像Pwを視認しながら印字ブロックBを配置することができる。 Returning to step S12 in FIG. 8, in this step, for example, the user manually creates print block B and places print block B on setting surface R4. Since the setting surface R4 and the captured image Pw are associated as described above, the user can arrange the print blocks B while viewing the captured image Pw.
そうして、1つ又は複数の印字ブロックBが配置されると、ユーザは、印字ブロックB毎に印字パターンPmを決定する。印字パターンPmの決定は、例えば、ユーザが操作部802を操作するとともに、その際の操作入力に基づいて、加工パターン入力部としての操作部802が、設定部107に印字パターンPmを入力することによって実行される。
Then, when one or more print blocks B are arranged, the user determines the print pattern Pm for each print block B. FIG. The print pattern Pm is determined by, for example, the user operating the
設定部107は、そうして配置された印字ブロックB、及び、印字ブロックB毎に決定された印字パターンPmを読み込んで、それを加工条件として設定する。本実施形態に係る設定部107は、設定面R4上での印字ブロックBの座標(印字座標系での座標)等を、条件設定記憶部102等に一時的に又は継続的に記憶させる。
The
前述のように、設定面R4は、撮像画像Pwと重ね合わせて表示されることから、本実施形態に係る設定部107は、撮像画像Pwと重ね合わせるようにして、設定面R4上に印字ブロックBを設定することになる。
As described above, the setting plane R4 is displayed so as to be superimposed on the captured image Pw. Therefore, the
なお、加工条件には、近赤外レーザ光に係る条件(以下、「レーザ条件」という)も含まれる。このレーザ条件には、近赤外レーザ光の出射位置、近赤外レーザ光の目標出力(レーザパワー)、レーザ光走査部4による近赤外レーザ光の走査速度(スキャンスピード)、近赤外レーザ光の繰り返し周波数(パルス周波数)、近赤外レーザ光のレーザスポットを可変にするか否か(スポット可変)、及び、近赤外レーザ光が印字パターンPmをなぞる回数(印字回数)のうちの少なくとも1つが含まれる。図10の右下に表示されるメニューD1に例示するように、こうした加工条件は、印字ブロックB毎に設定することができる。 The processing conditions also include conditions related to near-infrared laser light (hereinafter referred to as "laser conditions"). The laser conditions include the emission position of the near-infrared laser light, the target output of the near-infrared laser light (laser power), the scanning speed of the near-infrared laser light by the laser light scanning unit 4 (scan speed), the near-infrared laser light Of the repetition frequency (pulse frequency) of the laser light, whether or not the laser spot of the near-infrared laser light is variable (variable spot), and the number of times the near-infrared laser light traces the print pattern Pm (number of prints) at least one of Such processing conditions can be set for each print block B, as illustrated in the menu D1 displayed in the lower right of FIG.
また、一般に、製造ラインを稼働させた際に順次加工されることになる各ワークWには、それぞれX方向及びY方向(XY方向)に位置ズレが生じることになる。本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、種々の手法を用いることで、そうした位置ズレを補正することができる。 Further, in general, each workpiece W that is to be processed in sequence when the production line is operated has a positional deviation in the X direction and the Y direction (XY direction). The laser processing apparatus L according to this embodiment can correct such positional deviation by using various techniques.
そこで、ステップS12から続くステップS13では、設定部107は、XY方向の位置ズレを補正するための条件設定(サーチ設定)を作成する。本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、XY方向における位置ズレを補正するための手法として、例えば、パターンサーチを用いることができる。
Therefore, in step S13 following step S12, the
パターンサーチを用いる場合、設定部107は、パターンサーチに係る条件(サーチ条件)として、ワークWの位置を特定するためのパターン領域(不図示)と、パターン領域(不図示)の移動範囲として定義されるサーチ領域(不図示)と、を撮像画像Pw上に設定する。
When pattern search is used, the
設定部107によって設定されたサーチ条件は、サーチ設定として条件設定記憶部102等に記憶される。サーチ設定の作成が完了すると、設定部107は、ステップS13からステップS14へ進む。
The search conditions set by the
また一般に、製造ラインを稼動させた際に順次加工されることになる各ワークWには、それぞれ、Z方向に位置ズレが生じることになる。そうした位置ズレは、近赤外レーザ光の焦点位置のズレを招くため望ましくない。本実施形態に係るレーザ加工装置Lは、測距ユニット5を備えているため、ワークWの表面までの距離に基づいて、Z方向の位置ズレを検知することができる。これにより、Z方向の位置ズレ、ひいては焦点位置のズレを補正することができる。そのために、ステップS13から続くステップS14では、Z方向の位置ズレを補正するための条件設定(測距設定)を作成する。 Further, in general, each work W that is to be processed in sequence when the production line is operated has a positional deviation in the Z direction. Such a positional deviation is undesirable because it causes a deviation of the focal position of the near-infrared laser beam. Since the laser processing apparatus L according to this embodiment includes the distance measuring unit 5, it is possible to detect positional deviation in the Z direction based on the distance to the surface of the work W. FIG. This makes it possible to correct the positional deviation in the Z direction and, in turn, the deviation of the focal position. Therefore, in step S14 following step S13, condition settings (distance measurement settings) for correcting the positional deviation in the Z direction are created.
具体的に、このステップS14では、測距ユニット5に係る条件(測距条件)が決定される。本実施形態に係る設定部107は、測距条件として、少なくとも、マーカヘッド1からワークWの表面までの距離を測定するための測距位置Iを、撮像画像Pw上に設定する(図10の星印を参照)。この測距位置Iは、基本的にはワークWの表面と重なり合うように設定されるものであり、測距光が照射されるべき座標を示している。
Specifically, in this step S14, conditions (distance measurement conditions) related to the distance measurement unit 5 are determined. The
なお、設定部107は、複数の印字ブロックBが設定されている場合には、印字ブロックB毎に測距条件を設定することができる。この場合、設定部107は、各印字ブロックB内に測距位置Iを設定することができる(図10の星印を参照)。これに代えて、設定部107は、各印字ブロックBの外部に測距位置Iを設定してもよい。
Note that the
設定部107によって設定された測距条件は、測距設定として条件設定記憶部102等に記憶される。測距設定の作成が完了すると、設定部107は、ステップS14からステップS15に進む。設定部107は、全ての設定が作成されたものとしてステップS15からリターンする。
The distance measurement conditions set by the
(印字加工の実行)
図11は、図7のステップS3における具体的な処理を例示している。すなわち、図11に示す処理は、製造ラインを稼働させたときに流れてくる各ワークWに対して順番に実行されるようになっている。
(Execution of print processing)
FIG. 11 illustrates specific processing in step S3 of FIG. That is, the processing shown in FIG. 11 is sequentially executed for each workpiece W that flows when the manufacturing line is operated.
まず、図11に示す各ステップに先だって、図7のステップS1と、図8のステップS11~ステップS15と、を用いて説明したように、マーカコントローラ100は、所定のワークWについて、印字パターンPm及び印字ブロックB等の設定(印字設定)と、パターン画像等の設定(サーチ設定)と、測距位置I等の設定(測距設定)と、を予め作成する。 First, prior to each step shown in FIG. 11, as described using step S1 in FIG. 7 and steps S11 to S15 in FIG. Also, settings such as the print block B (print settings), settings such as the pattern image (search settings), and settings such as the distance measurement position I (distance measurement settings) are created in advance.
各設定の作成が完了することで、マーカコントローラ100は、図11に例示した制御プロセスを実行可能な状態となる。この制御プロセスは、主なプロセスとして、XYトラッキング(XY方向におけるパターンサーチ)を実行するための制御プロセスと、Zトラッキング(Z方向における高さ測定)を実行するための制御プロセスと、を含んだ構成とされている。
By completing the creation of each setting, the
まず、図11のステップS31において、PLC902等からマーカコントローラ100にトリガ入力される。測距設定をはじめとする種々の設定に用いたワークWと同種のワークWが搬送される。
First, in step S31 of FIG. 11, a trigger is input to the
ステップS31から続くステップS32において、マーカコントローラ100は、同軸カメラ6又は広域カメラ7を介して撮像画像(カメラ画像)Pwを生成し、生成された撮像画像Pwを設定面R4と重ね合わせて表示する。
In step S32 subsequent to step S31, the
そして、ステップS32から続くステップS33において、マーカコントローラ100は、サーチ対象とした印字ブロックBの各々について、サーチ設定(サーチ条件)を読み込む。
Then, in step S33 following step S32, the
そして、ステップS33から続くステップS34において、マーカコントローラ100がパターンサーチを実行する。パターンサーチを実行することで、印字設定、サーチ設定及び測距設定の作成に用いたワークWと、運用時に新たに搬送されてきたワークWと、の間のXY方向における位置ズレが検出される。
Then, in step S34 following step S33, the
続いて、ステップS35において、マーカコントローラ100は、測距対象とした印字ブロックBの各々について、測距設定(測距条件)を読み込む。
Subsequently, in step S35, the
そして、ステップS35から続くステップS36において、距離測定部103は、測距ユニット5を作動させることによって、マーカヘッド1から測距位置Iまでの距離、ひいては、その測距位置IにおけるワークWの高さを測定する。
Then, in step S36 following step S35, the
続いて、ステップS37において、マーカコントローラ100は、ステップS34の検出結果に基づいて、XY方向におけるワークWの位置ズレを補正する。具体的に、このステップS37では、XY方向におけるワークWの位置ズレを減殺するように、設定面R4上での印字ブロックBの位置を補正する。
Subsequently, in step S37, the
続いて、ステップS38において、マーカコントローラ100は、ステップS36の検出結果に基づいて、Z方向におけるワークWの位置ズレを補正する。具体的に、このステップS38では、Z方向におけるワークWの位置ズレに基づいて、近赤外レーザ光の焦点位置を補正する。
Subsequently, in step S38, the
続いて、ステップS39において、マーカコントローラ100は、マーカヘッド1を介してワークWに対する印字加工を実行してリターンする。
Subsequently, in step S39, the
<印字ブロックの設定について>
図12A~図12Cは、印字ブロックの設定手順を例示するフローチャートであり、図13A~図13Fは、印字ブロックを設定する際の表示内容を例示する図である。
<Regarding print block settings>
12A to 12C are flowcharts illustrating print block setting procedures, and FIGS. 13A to 13F are diagrams illustrating display contents when setting print blocks.
ところで、例えば印字ブロックBを設定する際には、広域画像Pw2ではなく、相対的に高精細な同軸画像Pw1を用いることが考えられる。同軸画像Pw1を用いる場合、その撮像視野を移動させるために、レーザ光走査部4を作動させる必要がある。
By the way, when setting the print block B, for example, it is conceivable to use a relatively high-definition coaxial image Pw1 instead of the wide-area image Pw2. When using the coaxial image Pw1, it is necessary to operate the laser
以下、印字ブロックBの設定手順と、印字ブロックBの設定に際して実行されるレーザ光走査部4の制御態様と、について説明する。
The procedure for setting the print block B and the control mode of the laser
印字ブロックBの設定手順としては、少なくとも、図12Aに例示した設定手順(第1の設定手順)と、図12Bに例示した設定手順(第2の設定手順)と、図12Cに例示した設定手順(第3の設定手順)と、のうちのいずれかを用いることができる。 12A (first setting procedure), FIG. 12B (second setting procedure), and FIG. 12C. (Third setting procedure), or either of these can be used.
(第1の設定手順)
まず、図12Aに例示した第1の設定手順を用いる場合、最初のステップS101において、第1表示領域801aと、第2表示領域801bと、に広域画像Pw2が表示される(図13Aを参照)。
(First setting procedure)
First, when using the first setting procedure illustrated in FIG. 12A, in the first step S101, the wide-area image Pw2 is displayed in the
続くステップS102において、第2表示領域801b上でマウスクリック等を行うことで、第1表示領域801a内に表示されるべき部位が指定される。この場合、ユーザがクリックした部位(マウスカーソルの位置)が中心となるように表示範囲(図形Bs)が移動して、その図形Bsに囲まれた部位を特定領域R6とした状態で、広域画像Pw2が拡大表示される(図13Bを参照)。
In the subsequent step S102, by performing a mouse click or the like on the
続くステップS103において、マウスのホイール操作等を行うことで、広域画像Pw2が次第に拡大される。ここでは、表示制御部108における倍率調整部108aが、図形Bs及び特定領域R6の中央部(マウスカーソルの位置)を中心に広域画像Pw2を拡大し、これを第1表示領域801a内に表示する(図13Cを参照)。
In subsequent step S103, the wide area image Pw2 is gradually enlarged by performing a mouse wheel operation or the like. Here, the
続くステップS104において、マウスのホイール操作等をさらに行うことで、広域画像Pw2がさらに拡大される。ここで、表示制御部108における表示切替部108cは、広域画像Pw2の表示倍率が所定倍率を超えたか否かを判定する。この判定がYESになると、表示切替部108cは、広域画像Pw2に代えて、第1表示領域801a内に、特定領域R6に対応した同軸画像Pw1を表示する(図13Dを参照)。
In subsequent step S104, the wide-area image Pw2 is further enlarged by further performing a mouse wheel operation or the like. Here, the
所望の表示倍率まで撮像画像Pwが拡大されると、続くステップS105において、ユーザは、第1表示領域801a内の任意の位置に、同軸画像Pw1に重ね合わせるように印字ブロックBを設定する。印字ブロックBを設定する際には、図13Eに例示したダイアログD2を用いることができる。具体的に、ダイアログD2には、印字パターンPmの具体的な内容を入力するための入力欄M1と、印字パターンPmのフォント等を指定するための設定欄M2と、印字パターンPmのサイズ等を指定するための設定欄M3と、が表示される。
After the captured image Pw has been enlarged to the desired display magnification, in subsequent step S105, the user sets the print block B at an arbitrary position within the
また、第1表示領域801a内では、印字ブロックBをドラッグ移動させることができる(図13F参照)。具体的に、印字ブロックBがドラッグされると、表示制御部108における印字ブロック移動部108dが、同軸画像Pw1に対する印字ブロックBの位置を移動させる。印字ブロック移動部108dは、本実施形態における「加工ブロック移動部」の例示である。
Also, the print block B can be dragged within the
(第2の設定手順)
次に、図12Bに例示した第2の設定手順を用いる場合、最初のステップS201において、第1の設定手順と同様に、第1表示領域801aと、第2表示領域801bと、に広域画像Pw2が表示される。
(Second setting procedure)
Next, when using the second setting procedure illustrated in FIG. 12B, in the first step S201, the wide-area image Pw2 is displayed in the
続くステップS202において、マウスのホイール操作等を行うことで、広域画像Pw2が次第に拡大される。ここでは、倍率調整部108aが、図形Bs及び特定領域R6の中央部(マウスカーソルの位置)を中心に広域画像Pw2を拡大し、これを第1表示領域801a内に表示する。
In subsequent step S202, the wide area image Pw2 is gradually enlarged by performing a mouse wheel operation or the like. Here, the
続くステップS203において、マウスのホイール操作等をさらに行うことで、広域画像Pw2がさらに拡大される。ここでは、表示切替部108cが、広域画像Pw2の表示倍率が所定倍率を超えたか否かを判定する。この判定がYESになると、表示切替部108cは、広域画像Pw2に代えて、第1表示領域801a内に、特定領域R6に対応した同軸画像Pw1を表示する。
In subsequent step S203, the wide-area image Pw2 is further enlarged by further performing a mouse wheel operation or the like. Here, the
所望の表示倍率まで撮像画像Pwが拡大されると、続くステップS204において、ユーザは、第1表示領域801a内でマウスのドラッグ操作を実行する。そのドラッグ操作に伴ってレーザ光走査部4が作動し、同軸画像Pw1の撮像視野が移動する。撮像視野の移動に追従するように、第2表示領域801b内では図形Bsが移動する。
After the captured image Pw is enlarged to the desired display magnification, the user performs a mouse drag operation within the
所望の位置まで撮像視野が移動すると、続くステップS205において、ユーザは、第1表示領域801a内の任意の位置に、同軸画像Pw1に重ね合わせるように印字ブロックBを設定する。印字ブロックBを設定する際には、前述したダイアログD2を用いることができる。
When the imaging field of view has moved to the desired position, in subsequent step S205, the user sets the print block B at an arbitrary position within the
(第3の設定手順)
次に、図12Cに例示した第3の設定手順を用いる場合、最初のステップS301において、第1及び第2の設定手順と同様に、第1表示領域801aと、第2表示領域801bと、に広域画像Pw2が表示される。
(Third setting procedure)
Next, when using the third setting procedure illustrated in FIG. 12C, in the first step S301, similarly to the first and second setting procedures, the
続くステップS302において、マウスのホイール操作等を行うことで、広域画像Pw2が次第に拡大される。ここでは、倍率調整部108aが、図形Bs及び特定領域R6の中央部(マウスカーソルの位置)を中心に広域画像Pw2を拡大し、これを第1表示領域801a内に表示する。
In subsequent step S302, the wide area image Pw2 is gradually enlarged by performing a mouse wheel operation or the like. Here, the
続くステップS303において、マウスのホイール操作等をさらに行うことで、広域画像Pw2がさらに拡大される。ここでは、表示切替部108cが、広域画像Pw2の表示倍率が所定倍率を超えたか否かを判定する。この判定がYESになると、表示切替部108cは、広域画像Pw2に代えて、第1表示領域801a内に、特定領域R6に対応した同軸画像Pw1を表示する。
In subsequent step S303, the wide-area image Pw2 is further enlarged by further performing a mouse wheel operation or the like. Here, the
所望の表示倍率まで撮像画像Pwが拡大されると、続くステップS304において、ユーザは、第2表示領域801b上でマウスクリック等を行う。これにより、第1表示領域801a内に表示されるべき部位が指定される。この場合、ユーザがクリックした部位(マウスカーソルの位置)が中心となるように表示範囲(図形Bs)が移動して、その移動に伴ってレーザ光走査部4が作動する。そして、表示範囲(図形Bs)の移動に追従するように、同軸画像Pw1の撮像視野が移動する。
When the captured image Pw is enlarged to the desired display magnification, the user performs a mouse click or the like on the
所望の位置まで撮像視野が移動すると、続くステップS305において、ユーザは、第1表示領域801a内の任意の位置に、同軸画像Pw1に重ね合わせるように印字ブロックBを設定する。印字ブロックBを設定する際には、前述したダイアログD2を用いることができる。
After the imaging field of view has moved to the desired position, in the following step S305, the user sets the print block B at an arbitrary position within the
<印字ブロックの移動処理について>
図14は、印字ブロックBの移動処理の基本概念を説明する図であり、図15は、印字ブロックBの移動手順を例示する図である。また、図16A~図16Cは、印字ブロックBを移動させる際の表示内容を例示する図である。
<Regarding print block movement processing>
14A and 14B are diagrams for explaining the basic concept of the process of moving the print block B, and FIGS. 16A to 16C are diagrams exemplifying display contents when the print block B is moved.
ところで、図3A及び図3Bに例示するように、印字加工用の近赤外レーザ光と同軸化された同軸カメラ6を用いた場合、その同軸カメラ6の撮像視野は、第1ミラー41a及び第2ミラー42aの表面積等、レーザ光走査部4の構成に応じて制限されてしまう。
By the way, as illustrated in FIGS. 3A and 3B, when the
そのため、一般的な同軸カメラ6を用いたのでは、ワークWの表面(より正確には、ワークWの表面上に設定される加工領域R1)全体を一度に撮像することはできない。
Therefore, if a general
一方、ワークWの表面上に所定の印字パターンPmを形成しようとした場合、同軸カメラ6により生成された同軸画像Pw1上に、その印字パターンPmの位置を示す印字ブロックBを配置しなければならない。
On the other hand, when a predetermined print pattern Pm is to be formed on the surface of the work W, a print block B indicating the position of the print pattern Pm must be arranged on the coaxial image Pw1 generated by the
前述したように、同軸カメラ6を用いたのでは加工領域R1全体を一度に撮像することはできないため、印字ブロックBを配置する際には、その配置に先立ってまずはレーザ光走査部4を作動させ、印字ブロックBを配置すべき位置を探し出す必要がある。このように、印字ブロックBを配置する際には手間がかかるため、レーザ加工装置Lの使い勝手には改善の余地がある。
As described above, if the
対して、本実施形態に係るマーカコントローラ100は、同軸画像Pw1上で印字ブロックBを移動可能に構成されているとともに、印字ブロックBの移動に追従するようにレーザ光走査部4を作動させるものとされている。同軸画像Pw1上での印字ブロックBの移動に係る処理を「移動処理」と呼称し、その移動処理について詳細に説明する。
On the other hand, the
移動処理は、印字設定時(例えば、図8においてステップS12が実行されるタイミング)に、印字ブロック移動部108dと、走査制御部としての制御部101と、によって実行される。
The movement process is executed by the print
(移動処理の基本概念)
移動処理においては、まず、加工ブロック移動部としての印字ブロック移動部108dが、第1表示領域801a内で、同軸画像Pw1に対する印字ブロックBの位置を移動させる。
(Basic concept of movement processing)
In the movement process, first, the print
そして、走査制御部としての制御部101は、印字ブロック移動部108dによる印字ブロックBの移動に対応して同軸画像Pw1が更新されるように、レーザ光走査部4を制御する。
The
すなわち、本実施形態に係る制御部101は、印字ブロックBの移動に併せてレーザ光走査部4を作動させ、印字ブロックBの移動に追従するように同軸画像Pw1の撮像視野を移動させる。
That is, the
なお、レーザ光走査部4を作動させるタイミングとしては、印字ブロックBの移動と同期させてもよいし、第1表示領域801a内での印字ブロックBの移動量が所定量に達したタイミングとしてもよい。
The timing of operating the laser
ここで、マーカコントローラ100は、印字ブロックBの移動処理に際して、第1表示領域801a内で同軸画像Pw1を更新するに加えて、第2表示領域801b内での表示態様を変化させることができる。
Here, the
具体的に、本実施形態に係る領域移動部108bは、制御部101によるレーザ光走査部4の制御に追従させるように、第2表示領域801b内で図形Bsを移動させる。なお、領域移動部108bは、本実施形態における「図形移動部」の例示である。
Specifically, the
例えば、図14の上段に示した状態(a)では、アルファベット「B」という印字パターンに対応付けられた印字ブロックBと、その印字ブロックBを取り囲む図形Bsと、が広域画像Pw2上に設定されている。そして、第1表示領域801a内には、図形Bsによって区画された特定領域R6に対応する同軸画像Pw1が表示されている。
For example, in the state (a) shown in the upper part of FIG. 14, a print block B associated with a print pattern of the alphabet "B" and a figure Bs surrounding the print block B are set on the wide area image Pw2. ing. In the
次いで、図14の状態(a)において印字ブロックBを例えばマウスでドラッグし、それを第1表示領域801a内で移動させると、図14の中段に示した状態(b)のように、印字ブロックBの移動に追従するように同軸画像Pw1が更新される。そのとき、印字ブロックBの移動に追従するように図形Bsも移動することになる。
Next, in the state (a) of FIG. 14, when the print block B is dragged with, for example, a mouse and moved within the
そして、図14の状態(b)から印字ブロックBをさらに移動させ、その移動を完了すると、図14の下段に示した状態(c)のように、印字ブロックBの移動に対応するように同軸画像Pw1がさらに更新される。そのとき、印字ブロックBの移動に対応して図形Bsもさらに移動することになる。 14, the print block B is further moved from the state (b) of FIG. Image Pw1 is further updated. At that time, as the print block B moves, the figure Bs also moves further.
(移動処理の具体例)
図15は、印字ブロックの具体的な移動手順を例示している。同図に例示した移動手順を用いる場合、最初のステップS401において、第1表示領域801aに同軸画像Pw1と印字ブロックBを重ねて表示する(図16Aを参照)。
(Specific example of movement processing)
FIG. 15 exemplifies a specific moving procedure of the print block. When using the movement procedure illustrated in FIG. 16, in the first step S401, the coaxial image Pw1 and the print block B are superimposed and displayed in the
続くステップS402では、図16Aの矢印A1に示したように、第1表示領域801a内で印字ブロックBを移動させる。印字ブロックBを移動させるための方法としては、印字ブロックBをマウスによってドラッグ移動してもよいし、キーボードを用いて印字ブロックBを移動してもよい。操作用端末800における操作部802を用いた任意の方法が考えられる。
In the subsequent step S402, the print block B is moved within the
続くステップS403では、印字ブロックBの移動に伴ってスキャナ(レーザ光走査部4)が作動して、同軸画像Pw1の撮像視野が移動する。また、同軸画像Pw1の撮像視野の移動に伴って、図16A、図16B及び図16Cに例示するように、第2表示領域801bにおける図形Bsも移動する。
In the subsequent step S403, the scanner (laser beam scanning unit 4) operates as the print block B moves, and the field of view of the coaxial image Pw1 moves. In addition, as illustrated in FIGS. 16A, 16B, and 16C, the figure Bs in the
続くステップS404では、移動後の印字ブロックBに対応するように同軸画像Pw1を更新し、それを第1表示領域801a内に表示する。図16Bの矢印A2及び矢印A3、並びに、図16Cの矢印A4に示したように、印字ブロックBが移動する限りにおいて、同軸画像Pw1は更新され続ける。
In the following step S404, the coaxial image Pw1 is updated so as to correspond to the print block B after movement, and displayed in the
続くステップS405では、更新後の同軸画像Pw1に重ね合わせるように印字ブロックBが配置される。ユーザは、更新後の同軸画像Pw1上で印字ブロックBの位置を調整することができる。 In the subsequent step S405, the print block B is arranged so as to be superimposed on the updated coaxial image Pw1. The user can adjust the position of the print block B on the updated coaxial image Pw1.
以上説明したように、本実施形態によれば、走査制御部としての制御部101は、レーザ光走査部4を制御することにより、印字ブロックBの移動に対応して同軸画像Pw1を更新する。印字ブロックBの移動に応じてレーザ光走査部4を自動的に作動させることで、図14に例示したように、印字ブロックBの移動に追従するように同軸画像Pw1の表示範囲を移動させることができる。これにより、印字ブロックBを配置する際の作業負荷を軽減し、ひいては、レーザ加工装置Lの使い勝手を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、図16A等に例示したように、表示部801は、第2表示領域801b内に、同軸画像Pw1の視野サイズ及び視野位置を示す図形Bsを表示する。図形Bsを表示することで、ワークWの表面上での同軸画像Pw1の位置、ひいては印字ブロックBの位置をユーザに視認させることができる。このような構成は、印字ブロックBを配置する際の作業負荷を軽減し、ひいてはレーザ加工装置Lの使い勝手を向上させる上で有効である。
Further, as illustrated in FIG. 16A and the like, the
また、設定面R4を介して同軸画像Pw1を加工領域R1に重ねて表示することで、近赤外レーザ光が2次元走査されるべき領域と、同軸画像Pw1が表示されるべき第1表示領域801aと、を重畳して表示することができる。このような構成は、レーザ加工装置Lの使い勝手を向上させる上で有効である。 Further, by displaying the coaxial image Pw1 superimposed on the processing region R1 via the setting surface R4, the region to be two-dimensionally scanned with the near-infrared laser light and the first display region in which the coaxial image Pw1 is to be displayed are displayed. 801a can be superimposed and displayed. Such a configuration is effective in improving usability of the laser processing apparatus L. FIG.
《他の実施形態》
前記実施形態では、同軸カメラ6及び広域カメラ7は、双方とも筐体10内に設けられていたが、本開示は、そうした構成には限定されない。例えば、広域カメラ7を筐体10の外面に取り付けてもよい。
<<Other embodiments>>
Although both the
また、前記実施形態では、第2撮像部としての広域カメラ7は、図15Aに例示したように、加工領域R1全体を一度に撮像することができるよう構成されていたが、本開示は、その構成には限定されない。例えば、広域カメラ7は、加工領域R1を複数回にわたって撮像し、各撮像結果を並べて表示することで広域画像Pw2を生成してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the wide-
1 マーカヘッド
2 レーザ光出力部
3 レーザ光案内部
4 レーザ光走査部
6 同軸カメラ(第1撮像部)
7 広域カメラ(第2撮像部)
10 筐体
100 マーカコントローラ
101 制御部(走査制御部)
108 表示制御部
108b 領域移動部(図形移動部)
108d 印字ブロック移動部(加工ブロック移動部)
110 励起光生成部
801 表示部
801a 第1表示領域
801b 第2表示領域
802 操作部(加工パターン入力部)
P レーザ光路
A1 撮像光軸
A2 撮像光軸
Pm 印字パターン(加工パターン)
B 印字ブロック(加工ブロック)
Bs 図形
Pw 撮像画像
Pw1 同軸画像(第1画像)
Pw2 広域画像(第2画像)
R1 加工領域
R4 設定面
R6 特定領域
L レーザ加工装置
S レーザ加工システム
W ワーク(被加工物)
1
7 wide-area camera (second imaging unit)
10
108
108d printing block moving unit (processing block moving unit)
110 excitation
P laser optical path A1 imaging optical axis A2 imaging optical axis Pm printing pattern (processing pattern)
B Printing block (processing block)
Bs Figure Pw Captured image Pw1 Coaxial image (first image)
Pw2 wide area image (second image)
R1 processing region R4 setting surface R6 specific region L laser processing device S laser processing system W work (workpiece)
Claims (5)
前記励起光生成部により生成された励起光に基づいてレーザ光を生成するとともに、該レーザ光を出射するレーザ光出力部と、
前記レーザ光出力部から出射されたレーザ光を被加工物に照射するとともに、該被加工物の表面上に設定された加工領域内で2次元走査するレーザ光走査部と、を備え、
前記レーザ光走査部を制御することにより、前記加工領域内に所定の加工パターンを形成するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光出力部から前記レーザ光走査部までのレーザ光路から分岐した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部を介して前記被加工物を撮像することにより、前記加工領域の少なくとも一部を含んだ第1画像を生成する第1撮像部と、
前記加工パターンを入力する加工パターン入力部と、
前記第1画像を表示する第1表示領域を有し、該第1表示領域内に、前記加工パターンの位置を示す加工ブロックを前記第1画像に重ね合わせて表示する表示部と、
前記第1表示領域内で、前記第1画像に対する前記加工ブロックの位置を移動させる加工ブロック移動部と、
前記加工ブロック移動部による前記加工ブロックの移動に対応して前記第1画像が更新されるように、前記レーザ光走査部を制御する走査制御部と、を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。 an excitation light generator that generates excitation light;
a laser light output unit that generates laser light based on the excitation light generated by the excitation light generation unit and that emits the laser light;
a laser beam scanning unit that irradiates a workpiece with a laser beam emitted from the laser beam output unit and performs two-dimensional scanning within a processing area set on the surface of the workpiece,
A laser processing apparatus that forms a predetermined processing pattern in the processing area by controlling the laser beam scanning unit,
An imaging optical axis branched from a laser light path extending from the laser light output unit to the laser light scanning unit is provided, and by capturing an image of the workpiece through the laser light scanning unit, at least one of the processing regions a first imaging unit that generates a first image including the part;
a machining pattern input unit for inputting the machining pattern;
a display unit having a first display area for displaying the first image, and displaying a processing block indicating the position of the processing pattern in the first display area so as to be superimposed on the first image;
a processing block moving unit that moves the position of the processing block with respect to the first image within the first display area;
and a scanning control unit that controls the laser beam scanning unit so that the first image is updated in accordance with movement of the processing block by the processing block moving unit.
前記レーザ光路とは独立した撮像光軸を有し、かつ前記レーザ光走査部の非介在下で前記被加工物を撮像することで、前記第1画像よりも視野サイズの広い第2画像を生成する第2撮像部を備え、
前記表示部は、前記第2画像を表示する第2表示領域を有し、該第2表示領域内に、前記第1画像の視野サイズ及び視野位置を示す図形を前記第2画像に重ねて表示し、
前記走査制御部による前記レーザ光走査部の制御に追従させるように、前記第2表示領域内で前記図形を移動させる図形移動部をさらに備える
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to claim 1,
A second image having a wider field of view than the first image is generated by having an imaging optical axis independent of the laser beam path and imaging the workpiece without intervention of the laser beam scanning unit. provided with a second imaging unit for
The display unit has a second display area for displaying the second image, and in the second display area, a figure indicating the size and position of the visual field of the first image is superimposed on the second image. death,
The laser processing apparatus, further comprising: a graphic moving unit that moves the graphic within the second display area so as to follow the control of the laser beam scanning unit by the scanning control unit.
前記第2撮像部は、前記第2画像として、前記加工領域全体を撮像した画像を生成する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to claim 2,
A said 2nd imaging part produces|generates the image which imaged the said whole process area|region as said 2nd image, The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記表示部は、前記加工領域に対応付けられた設定面を表示し、
前記表示部は、少なくとも前記第1画像を前記設定面に重ねて表示する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The display unit displays a setting surface associated with the machining area,
The laser processing apparatus, wherein the display unit displays at least the first image superimposed on the setting surface.
少なくとも前記レーザ光出力部及び前記レーザ光走査部が内部に設けられた筐体を備え、
前記第1撮像部は、前記筐体に内蔵される
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
comprising a housing in which at least the laser light output unit and the laser light scanning unit are provided;
The laser processing apparatus, wherein the first imaging unit is built in the housing.
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