JPS6148528A - レ−ザ−ビ−ム走査処理装置 - Google Patents
レ−ザ−ビ−ム走査処理装置Info
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- JPS6148528A JPS6148528A JP16890584A JP16890584A JPS6148528A JP S6148528 A JPS6148528 A JP S6148528A JP 16890584 A JP16890584 A JP 16890584A JP 16890584 A JP16890584 A JP 16890584A JP S6148528 A JPS6148528 A JP S6148528A
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- Japan
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- laser beam
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、高出力パルスレーザ−ビームにより被処理物
体、例えば電磁鋼板の磁気特性を向上させるようにした
レーザービーム走査処理装置に関する。
体、例えば電磁鋼板の磁気特性を向上させるようにした
レーザービーム走査処理装置に関する。
方向性電磁鋼板の表面にYAGレーザー等の高出力パル
スレーザ−ビームを照射することによって、電磁鋼板(
以下鋼板という)の磁気特性を改善できる技術は特公昭
57−2252号公報等によって公知である。 しかし
、このような従来の技術を工業的規模で実施する際には
種々の解決すべき問題があり、特に、レーザー走査機構
に振動ミラーを使用する場合には、走査の直線性と複数
の振動ミラーによる走査長さの制御及びレーザー装置の
台数の削減方法が問題であった。
スレーザ−ビームを照射することによって、電磁鋼板(
以下鋼板という)の磁気特性を改善できる技術は特公昭
57−2252号公報等によって公知である。 しかし
、このような従来の技術を工業的規模で実施する際には
種々の解決すべき問題があり、特に、レーザー走査機構
に振動ミラーを使用する場合には、走査の直線性と複数
の振動ミラーによる走査長さの制御及びレーザー装置の
台数の削減方法が問題であった。
例えば、幅の広い鋼板をレーザー照射するためには、振
動ミラーの走査幅の制限から多数の振動ミラーが必要で
あって、レーザー走査機の台数を削減することは困難で
あった。 また、振動ミラ−は一般に第5図(A)の曲
線Q1に示すような鋸歯状信号によって曲線れに示す如
く正弦波駆動する場合が多い。 第5図(A)において
、0は振動ミラー角度、■は駆動信号電圧、tは時間を
示す。 振動ミラーを第5図(A)のように駆動する場合は、振
動周波数を高くできないこと、及び曲線Ω2のように過
渡現象により非直線部分が必ず存在する問題があった。 また、振動周波数を高くするために、第5図CB)の
曲線Q3 に示すように正弦波信号で駆動した場合は、
直線性の得られる範囲が狭くなることや走査軌跡が平行
にならない等の問題があった。 さらに、第6図に示す
ように、隣接する振動ミラーによる鋼板lo上の走査軌
跡15a、15bの重なり具合を適正に調節することも
端部の非直線性のため問題があった。
動ミラーの走査幅の制限から多数の振動ミラーが必要で
あって、レーザー走査機の台数を削減することは困難で
あった。 また、振動ミラ−は一般に第5図(A)の曲
線Q1に示すような鋸歯状信号によって曲線れに示す如
く正弦波駆動する場合が多い。 第5図(A)において
、0は振動ミラー角度、■は駆動信号電圧、tは時間を
示す。 振動ミラーを第5図(A)のように駆動する場合は、振
動周波数を高くできないこと、及び曲線Ω2のように過
渡現象により非直線部分が必ず存在する問題があった。 また、振動周波数を高くするために、第5図CB)の
曲線Q3 に示すように正弦波信号で駆動した場合は、
直線性の得られる範囲が狭くなることや走査軌跡が平行
にならない等の問題があった。 さらに、第6図に示す
ように、隣接する振動ミラーによる鋼板lo上の走査軌
跡15a、15bの重なり具合を適正に調節することも
端部の非直線性のため問題があった。
本発明は上記の問題点を解決したものであって、必要な
レーザー走査機の台数を削減し、走査の直線性を高め、
かつ隣接する走査の重なり具合も自由に調節でき、高出
力パルスレーザー走査システムの効率、信頼性、性能、
及びコスト等の点を著しく改善することを目的としてい
る。 しかして、本発明の目的はレーザー光源から出
射されるレーザービームを複数方向に時分割するための
回転分割ミラーを含む光路選択部と、上記回転分割ミラ
ーによって時分割されたレーザービームを走査する複数
の振動ミラーからなるレーザービーム走査部と、上記回
転分割ミラーの回転角度と上記振動ミラーの角度の関係
を制御する位相制御部と、この位相制御部の制御出力信
号に関連して上記振動ミラーの振幅を制御する振幅制御
部と、走査されたレーザービームを被処理物体上に集束
させる光学系と、上記被処理物体の移動速度に対応して
上記回転分割ミラーの回転数と上記振動ミラーの振動周
波数を制御する制御部とによって構成したレーザービー
ム走査処理装置により達成され、上記被処理物体上に任
意のピッチ及び走査幅でレーザービームを有効に照射で
きるものである。
レーザー走査機の台数を削減し、走査の直線性を高め、
かつ隣接する走査の重なり具合も自由に調節でき、高出
力パルスレーザー走査システムの効率、信頼性、性能、
及びコスト等の点を著しく改善することを目的としてい
る。 しかして、本発明の目的はレーザー光源から出
射されるレーザービームを複数方向に時分割するための
回転分割ミラーを含む光路選択部と、上記回転分割ミラ
ーによって時分割されたレーザービームを走査する複数
の振動ミラーからなるレーザービーム走査部と、上記回
転分割ミラーの回転角度と上記振動ミラーの角度の関係
を制御する位相制御部と、この位相制御部の制御出力信
号に関連して上記振動ミラーの振幅を制御する振幅制御
部と、走査されたレーザービームを被処理物体上に集束
させる光学系と、上記被処理物体の移動速度に対応して
上記回転分割ミラーの回転数と上記振動ミラーの振動周
波数を制御する制御部とによって構成したレーザービー
ム走査処理装置により達成され、上記被処理物体上に任
意のピッチ及び走査幅でレーザービームを有効に照射で
きるものである。
以下に、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照しな
がら説明する。 第1図は本発明の実施例に係るレーザービーム走査処理
装置を示し、1はYAGレーザー等の高出力パルスレー
ザ−光源、2は光路選択部であって、この光路選択部2
は光路切替部材、例えば回転分割ミラー3と、この回転
分割ミラー3を回転駆動する回転駆動部、例えばモータ
4からなる。 回転分割ミラー3は第2図に示すように回転板31と、
この回転板31の外縁部に円周方向に沿ってほぼ等間隔
に取付けた反射部材、例えば平面鏡32a〜32dによ
って構成されている。 また、5は回転分割ミラー3を
透過または反射したレーザービームの光路上に配置され
た第1の光路変更部で、この第1の光路変更部5はレー
ザービームの直進路上に設けた平面鏡5aと、回転分割
ミラー3によって反射された反射光路上に設けた平面鏡
5bとによって構成される。 6は第2の光路変更部で
平面鏡5aによる反射光路上に設けた平面鏡6aと、平
面鏡5bによる反射光路上に設けた平面鏡6bとによっ
て構成されている。 7はレーザービーム走査部で、第2の光路変更部6の平
面鏡6aによって反射したレーザービームの光路上に設
けた第1の振動ミラー7aと、平面鏡6bによって反射
したレーザービームの光路上に設けた第2の振動ミラー
7bからなる。 振動ミラー7aの走査光路上には第1
のf−θレンズ8aを・、また振動ミラー7bの走査光
路上には第2のfllレンズ8bをそれぞれ設け、これ
ら第1のf−θレンズ8aと第2のf−θレンズ8bは
集束部8を構成し、レーザービームは被処理物体である
鋼板10の表面をスポット9a、9bで走査する仕組に
なっている。 しかして、平面鏡5a、6a、振動ミラー7a及びf−
θレンズ8aは第1の光学系を、また、平面鏡5b、6
b、振動ミラー7b及びf−0レンズ8bは第2の光学
系をそれぞれ形成する。 さらに、11はモータ4の回
転角度を検出する回転角度検出器、12は鋼板10の移
動速度信号S□と回転角度検出器11の検出信号S2を
特徴とする特許制御装置である。 13a、13bは回
転角度検出器11の検出信号S2を入力とする第1.第
2の位相制御部、14a、14bは第1.第2の位相制
御部13a、13bの位相制御信号S48.S4bを入
力とする第1.第2の振幅制御部であって、第1の振幅
制御部14aはその振幅制御信号S5aによって第1の
振動ミラー7aの振幅を制御し、第2の振幅制御部14
aはその振幅制御信号S5aによって第2の振動ミラー
7bの振幅を制御する。 上記構成のレーザービーム走査処理装置において、レー
ザー光源1から出射されたレーザービーム18は光路選
択部2の回転分割ミラー3によって時分割的に透過、反
射の切替が行なわれる。 レーザービーム18が回転分割ミラー3の平面鏡32a
〜32dに当らなければ透過し、平面鏡32a〜32d
に当れば反射する。 レーザービーム18の直径が十分
小さければ透過と反射の切替が効率よく行なわれる。
レーザービーム18の直径が十分小さくない場合には
、レンズ16で集束させ、再び透過ビーム19aと反射
ビーム19bをそれぞれレンズ17a、17bによって
平行にすると効果がある。 この場合、レンズ17a。 17bを透過した後のビーム径をより大きくして以後の
光学系の結像性能を高めることも可能であり、また、レ
ンズの代りに放物面鏡を組合せることも可能である。
回転分割ミラー3によって時分割されたレーザービーム
のうち、透過ビーム19aは平面鏡5a、6aを経て振
動ミラー7aによって走査され、f−&レンズ8aによ
って鋼板10の表面に微小なスポット9aで走査し、反
射ビーム19bは平面鏡5b、6bを経て振動ミラー7
bによって走査され、f−eレンズ8bによって鋼板1
0の表面にスポット9bで走査することになる。 一方、回転分割ミラー3の回転数は鋼板10の移動速度
信号S1を基準に回転制御装置12によって制御される
と共に、回転角度検出器11の検出信号S2を基準に、
回転分割ミラー3の回転角度と振動ミラー7a及び7b
の振れ角が特定の位相関係になるように位相制御部13
a及び13bによって制御される。 位相制御部13a
、13bの出力信号S48.S4bは回転分割ミラー3
の回転角度と特定の位相関係にある鋸歯状波となるが、
さらに第1.第2の振幅制御部14a、14bによって
振幅が制御され、その制御出力信号S 5a。 S5bによって第1.第2の振動ミラー7a、7bの振
幅も制御されることになる。 回転分割ミラー3を透過
するビーム19aの強度は第3図(A)の曲線Q4aの
ように変化し、反射するビーム19bの強度は第3図(
B)の曲線Ω4bのように変化する。 また、これらの
ビーム切替えタイミングと特定の位相関係にある第1の
振動ミラー7aは第3図(C)に示す鋸歯状波信号Qi
aで制御され曲線Q2aのように駆動される。 第2の
振動ミラー7bは第3図(D)の曲線Q□b、 Q2b
のように駆動制御される。 ここで、各々の鋸歯状波信
号(Qla、Q□b)で駆動された振動ミラー7a、7
bは過渡特性により曲線ρ2a、 D2bのように各周
期の初期の部分で直線性が悪くなるが、振動ミラーにレ
ーザービームが当るタイミングは回転分割ミラー3によ
って制御されるため、最終的なレーザービームの走査は
第3@ (E)のQ 、a、 Q 、bのように直線性
の良い部分が使用される。 すなわち、第3図(E)で
直線Q5a、は第1の振動ミラー7aの走査特性、Q、
bは第2の振動ミラー7bの駆動特性である。 このよ
うな走査によって、実際の鋼板上の走査は第4図の走査
軌跡40aのように直線性、平行性とともに良好なもの
となる。 さらに振幅制御ぶ14a、14bによって第3図(F)
の直線Q Gat Q 、bおよび第4図の走査軌跡4
0bのようになり、複数の振動ミラーによる走査を最適
に組合せることが可能となる。 なお、上述の実施例では振動ミラーが2個の場合につい
て述べたが、さらに多くの振動ミラーを使用した場合も
同様の効果が得られるものである。 【発明の効果1 以上説明したように、本発明によれば高出力のレーザー
ビームにより被処理物体、例えば電磁鋼板の磁気特性を
向上させる装置において、同じ数の振動ミラーを半分の
数のレーザーで駆動できるとともに、走査の直線性を高
め、また、隣接する振動ミラーによる走査の重なり具合
いを適正に調節することが可能となり、高出力レーザー
走査システムの効率、信頼性、性能及びコストの面でも
著しく改善することができる効果がある。
がら説明する。 第1図は本発明の実施例に係るレーザービーム走査処理
装置を示し、1はYAGレーザー等の高出力パルスレー
ザ−光源、2は光路選択部であって、この光路選択部2
は光路切替部材、例えば回転分割ミラー3と、この回転
分割ミラー3を回転駆動する回転駆動部、例えばモータ
4からなる。 回転分割ミラー3は第2図に示すように回転板31と、
この回転板31の外縁部に円周方向に沿ってほぼ等間隔
に取付けた反射部材、例えば平面鏡32a〜32dによ
って構成されている。 また、5は回転分割ミラー3を
透過または反射したレーザービームの光路上に配置され
た第1の光路変更部で、この第1の光路変更部5はレー
ザービームの直進路上に設けた平面鏡5aと、回転分割
ミラー3によって反射された反射光路上に設けた平面鏡
5bとによって構成される。 6は第2の光路変更部で
平面鏡5aによる反射光路上に設けた平面鏡6aと、平
面鏡5bによる反射光路上に設けた平面鏡6bとによっ
て構成されている。 7はレーザービーム走査部で、第2の光路変更部6の平
面鏡6aによって反射したレーザービームの光路上に設
けた第1の振動ミラー7aと、平面鏡6bによって反射
したレーザービームの光路上に設けた第2の振動ミラー
7bからなる。 振動ミラー7aの走査光路上には第1
のf−θレンズ8aを・、また振動ミラー7bの走査光
路上には第2のfllレンズ8bをそれぞれ設け、これ
ら第1のf−θレンズ8aと第2のf−θレンズ8bは
集束部8を構成し、レーザービームは被処理物体である
鋼板10の表面をスポット9a、9bで走査する仕組に
なっている。 しかして、平面鏡5a、6a、振動ミラー7a及びf−
θレンズ8aは第1の光学系を、また、平面鏡5b、6
b、振動ミラー7b及びf−0レンズ8bは第2の光学
系をそれぞれ形成する。 さらに、11はモータ4の回
転角度を検出する回転角度検出器、12は鋼板10の移
動速度信号S□と回転角度検出器11の検出信号S2を
特徴とする特許制御装置である。 13a、13bは回
転角度検出器11の検出信号S2を入力とする第1.第
2の位相制御部、14a、14bは第1.第2の位相制
御部13a、13bの位相制御信号S48.S4bを入
力とする第1.第2の振幅制御部であって、第1の振幅
制御部14aはその振幅制御信号S5aによって第1の
振動ミラー7aの振幅を制御し、第2の振幅制御部14
aはその振幅制御信号S5aによって第2の振動ミラー
7bの振幅を制御する。 上記構成のレーザービーム走査処理装置において、レー
ザー光源1から出射されたレーザービーム18は光路選
択部2の回転分割ミラー3によって時分割的に透過、反
射の切替が行なわれる。 レーザービーム18が回転分割ミラー3の平面鏡32a
〜32dに当らなければ透過し、平面鏡32a〜32d
に当れば反射する。 レーザービーム18の直径が十分
小さければ透過と反射の切替が効率よく行なわれる。
レーザービーム18の直径が十分小さくない場合には
、レンズ16で集束させ、再び透過ビーム19aと反射
ビーム19bをそれぞれレンズ17a、17bによって
平行にすると効果がある。 この場合、レンズ17a。 17bを透過した後のビーム径をより大きくして以後の
光学系の結像性能を高めることも可能であり、また、レ
ンズの代りに放物面鏡を組合せることも可能である。
回転分割ミラー3によって時分割されたレーザービーム
のうち、透過ビーム19aは平面鏡5a、6aを経て振
動ミラー7aによって走査され、f−&レンズ8aによ
って鋼板10の表面に微小なスポット9aで走査し、反
射ビーム19bは平面鏡5b、6bを経て振動ミラー7
bによって走査され、f−eレンズ8bによって鋼板1
0の表面にスポット9bで走査することになる。 一方、回転分割ミラー3の回転数は鋼板10の移動速度
信号S1を基準に回転制御装置12によって制御される
と共に、回転角度検出器11の検出信号S2を基準に、
回転分割ミラー3の回転角度と振動ミラー7a及び7b
の振れ角が特定の位相関係になるように位相制御部13
a及び13bによって制御される。 位相制御部13a
、13bの出力信号S48.S4bは回転分割ミラー3
の回転角度と特定の位相関係にある鋸歯状波となるが、
さらに第1.第2の振幅制御部14a、14bによって
振幅が制御され、その制御出力信号S 5a。 S5bによって第1.第2の振動ミラー7a、7bの振
幅も制御されることになる。 回転分割ミラー3を透過
するビーム19aの強度は第3図(A)の曲線Q4aの
ように変化し、反射するビーム19bの強度は第3図(
B)の曲線Ω4bのように変化する。 また、これらの
ビーム切替えタイミングと特定の位相関係にある第1の
振動ミラー7aは第3図(C)に示す鋸歯状波信号Qi
aで制御され曲線Q2aのように駆動される。 第2の
振動ミラー7bは第3図(D)の曲線Q□b、 Q2b
のように駆動制御される。 ここで、各々の鋸歯状波信
号(Qla、Q□b)で駆動された振動ミラー7a、7
bは過渡特性により曲線ρ2a、 D2bのように各周
期の初期の部分で直線性が悪くなるが、振動ミラーにレ
ーザービームが当るタイミングは回転分割ミラー3によ
って制御されるため、最終的なレーザービームの走査は
第3@ (E)のQ 、a、 Q 、bのように直線性
の良い部分が使用される。 すなわち、第3図(E)で
直線Q5a、は第1の振動ミラー7aの走査特性、Q、
bは第2の振動ミラー7bの駆動特性である。 このよ
うな走査によって、実際の鋼板上の走査は第4図の走査
軌跡40aのように直線性、平行性とともに良好なもの
となる。 さらに振幅制御ぶ14a、14bによって第3図(F)
の直線Q Gat Q 、bおよび第4図の走査軌跡4
0bのようになり、複数の振動ミラーによる走査を最適
に組合せることが可能となる。 なお、上述の実施例では振動ミラーが2個の場合につい
て述べたが、さらに多くの振動ミラーを使用した場合も
同様の効果が得られるものである。 【発明の効果1 以上説明したように、本発明によれば高出力のレーザー
ビームにより被処理物体、例えば電磁鋼板の磁気特性を
向上させる装置において、同じ数の振動ミラーを半分の
数のレーザーで駆動できるとともに、走査の直線性を高
め、また、隣接する振動ミラーによる走査の重なり具合
いを適正に調節することが可能となり、高出力レーザー
走査システムの効率、信頼性、性能及びコストの面でも
著しく改善することができる効果がある。
第1図は本発明の一実施例を示す構成概略図、第2図は
回転分割ミラーの正面図、第3図(A)〜(F)は第1
図に示した装置の各部の特性図、第4図は同上装置の走
査処理特性図、第5図(A)、CB)は従来のレーザー
ビーム走査処理装置の特性図、第6図は従来のレーザー
ビーム走査処理装置の走査処理特性図である。 図中、1はレーザー光源、2は光路選択部、3は回転分
割ミラー、5は第1の光路変更部、5a。 5bは平面鏡、6は第2の光路変更部+ 6a、6bは
平面鏡、7はレーザービーム走査部、7a。 7bは振動ミラー、8は集束部、8a、8bはf−0レ
ンズ、10は被処理物体である電磁鋼板、11は回転角
度検出器、12は回転制御装置、13a、13bは位相
制御部、14a、14bは振幅制御部である。 特許出願人 山田光学工業株式会社 外1名 第4図 第5図 (A) 負 (B) θ
回転分割ミラーの正面図、第3図(A)〜(F)は第1
図に示した装置の各部の特性図、第4図は同上装置の走
査処理特性図、第5図(A)、CB)は従来のレーザー
ビーム走査処理装置の特性図、第6図は従来のレーザー
ビーム走査処理装置の走査処理特性図である。 図中、1はレーザー光源、2は光路選択部、3は回転分
割ミラー、5は第1の光路変更部、5a。 5bは平面鏡、6は第2の光路変更部+ 6a、6bは
平面鏡、7はレーザービーム走査部、7a。 7bは振動ミラー、8は集束部、8a、8bはf−0レ
ンズ、10は被処理物体である電磁鋼板、11は回転角
度検出器、12は回転制御装置、13a、13bは位相
制御部、14a、14bは振幅制御部である。 特許出願人 山田光学工業株式会社 外1名 第4図 第5図 (A) 負 (B) θ
Claims (1)
- レーザー光源から出射されるレーザービームを複数方向
に時分割するための回転分割ミラーを含む光路選択部と
、上記回転分割ミラーによって時分割されたレーザービ
ームを走査する複数の振動ミラーからなるレーザービー
ム走査部と、上記回転分割ミラーの回転角度と上記振動
ミラーの角度の関係を制御する位相制御部と、この位相
制御部の制御出力信号に関連して上記振動ミラーの振幅
を制御する振幅制御部と、走査されたレーザービームを
被処理物体上に集束させる光学系と、上記被処理物体の
移動速度に対応して上記回転分割ミラーの回転数と上記
振動ミラーの振動周波数を制御する制御部とによって構
成したことを特徴とするレーザービーム走査処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16890584A JPS6148528A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | レ−ザ−ビ−ム走査処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16890584A JPS6148528A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | レ−ザ−ビ−ム走査処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6148528A true JPS6148528A (ja) | 1986-03-10 |
JPH0323610B2 JPH0323610B2 (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=15876733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16890584A Granted JPS6148528A (ja) | 1984-08-14 | 1984-08-14 | レ−ザ−ビ−ム走査処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6148528A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63222483A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-16 | Toshiba Corp | レ−ザパルス発生装置 |
CN102095688A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-06-15 | 中国人民解放军总装备部工程兵科研一所 | 一种用于材料激光性能的测量设备 |
WO2013099219A1 (ja) | 2011-12-27 | 2013-07-04 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の鉄損改善装置 |
CN110106320A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-09 | 南京苏星智能装备有限公司 | 一种智能多头取向硅钢激光刻痕装备及其控制方法 |
-
1984
- 1984-08-14 JP JP16890584A patent/JPS6148528A/ja active Granted
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63222483A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-16 | Toshiba Corp | レ−ザパルス発生装置 |
CN102095688A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-06-15 | 中国人民解放军总装备部工程兵科研一所 | 一种用于材料激光性能的测量设备 |
WO2013099219A1 (ja) | 2011-12-27 | 2013-07-04 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の鉄損改善装置 |
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