JPH0429477B2 - - Google Patents
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- JPH0429477B2 JPH0429477B2 JP61162455A JP16245586A JPH0429477B2 JP H0429477 B2 JPH0429477 B2 JP H0429477B2 JP 61162455 A JP61162455 A JP 61162455A JP 16245586 A JP16245586 A JP 16245586A JP H0429477 B2 JPH0429477 B2 JP H0429477B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- processing
- laser
- distance measuring
- measuring device
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ加工において、レーザ光を
用いて対象物の基準面からの変位を検出するレー
ザ加工装置用測距装置に関するものである。
用いて対象物の基準面からの変位を検出するレー
ザ加工装置用測距装置に関するものである。
第２図は特願昭59−227226号に記載されたこの
種の装置断面を示し、同図において、１は加工用
レーザ光、２は加工用レーザ光１を集束する加工
用レンズ、３は加工ヘツド、４は半導体レーザか
らなる計測用レーザ光としてのビームを放射する
光源、５は光源４から放射されるビームを集束す
る投光レンズ、６は対象物Ｗ１表面上の放射ビー
ム像を撮像する受光レンズ、７は放射ビーム像の
結像位置に応じた電気信号を発生する位置検出素
子（Position Sensitive Detector、以下PSDと
いう）、８はPSD７から出力される変位検出電流
Ia，Ibに基づき所定の演算を行なつて対象物Ｗ１
の基準面Ｓからの変位を演算する演算処理器、９
は演算処理器８の演算結果に応じて基準面Ｓに対
する所定距離範囲内に対像物Ｗ１を位置ずける制
御を行う距離制御装置である。
種の装置断面を示し、同図において、１は加工用
レーザ光、２は加工用レーザ光１を集束する加工
用レンズ、３は加工ヘツド、４は半導体レーザか
らなる計測用レーザ光としてのビームを放射する
光源、５は光源４から放射されるビームを集束す
る投光レンズ、６は対象物Ｗ１表面上の放射ビー
ム像を撮像する受光レンズ、７は放射ビーム像の
結像位置に応じた電気信号を発生する位置検出素
子（Position Sensitive Detector、以下PSDと
いう）、８はPSD７から出力される変位検出電流
Ia，Ibに基づき所定の演算を行なつて対象物Ｗ１
の基準面Ｓからの変位を演算する演算処理器、９
は演算処理器８の演算結果に応じて基準面Ｓに対
する所定距離範囲内に対像物Ｗ１を位置ずける制
御を行う距離制御装置である。
次に動作について説明する。光源４から放射さ
れたビームは、投光レンズ５により適当な大きさ
の光スポツトとなり対像物Ｗ１の表面に照射され
る。受光レンズ６はこの光スポツトを撮像し、
PSD７の受光面に光スポツトの像を結像する。
PSD７は光スポツト像の結像位置に応じた電気
信号Ia，Ibを発生する。演算処理器８はこの変位
検出電流Ia，Ibに基づき対像物Ｗ１の基準面Ｓか
らの変位を演算する。この演算結果を入力した距
離制御装置９は加工ヘツド３の位置をその演算結
果応じて制御する。
れたビームは、投光レンズ５により適当な大きさ
の光スポツトとなり対像物Ｗ１の表面に照射され
る。受光レンズ６はこの光スポツトを撮像し、
PSD７の受光面に光スポツトの像を結像する。
PSD７は光スポツト像の結像位置に応じた電気
信号Ia，Ibを発生する。演算処理器８はこの変位
検出電流Ia，Ibに基づき対像物Ｗ１の基準面Ｓか
らの変位を演算する。この演算結果を入力した距
離制御装置９は加工ヘツド３の位置をその演算結
果応じて制御する。
まず対象物Ｗ１表面が基準面Ｓにある場合、受
光レンズ６に入力された光はPSD７にスポツト
状の光となつて照射される。対象物Ｗ１の表面が
基準面Ｓにあるとき、この光の重心位置がPSD
７の中心Ｐ１になるように設定しておくと、変位
検出電流１ａ，１ｂは互いに等しくなる。この変
位検出電流Ia，Ibを入力した演算処理器８は変位
０として距離制御装置９に出力する。これによ
り、距離制御装置９は加工ヘツド３をそのまゝの
位置に保つ。
光レンズ６に入力された光はPSD７にスポツト
状の光となつて照射される。対象物Ｗ１の表面が
基準面Ｓにあるとき、この光の重心位置がPSD
７の中心Ｐ１になるように設定しておくと、変位
検出電流１ａ，１ｂは互いに等しくなる。この変
位検出電流Ia，Ibを入力した演算処理器８は変位
０として距離制御装置９に出力する。これによ
り、距離制御装置９は加工ヘツド３をそのまゝの
位置に保つ。
次に対象物Ｗ１表面がΔHだけ下方に変位した
場合、対像物Ｗ１表面で散乱された光は受光レン
ズ６を通つた後PSD７の中心Ｐ１からΔX離れた
点Ｐ２にスポツト状になつて入射される。この入
射光により変位検出電流Ia，Ibが出力されるが、
変位検出電流Ia，Ibは互いに違つた値となる。
ΔHとΔXは比例関係にあるので、ΔXを算出する
ことによりΔHを算出し出力することができる。
この出力信号に応じて距離制御装置９は加工ヘツ
ド３を降下させΔHの変位を例えば零にするよう
にしている。このようにして加工ヘツド３と対象
物Ｗ１の表面との間の距離は常に一定所定範囲内
に保たれる。
場合、対像物Ｗ１表面で散乱された光は受光レン
ズ６を通つた後PSD７の中心Ｐ１からΔX離れた
点Ｐ２にスポツト状になつて入射される。この入
射光により変位検出電流Ia，Ibが出力されるが、
変位検出電流Ia，Ibは互いに違つた値となる。
ΔHとΔXは比例関係にあるので、ΔXを算出する
ことによりΔHを算出し出力することができる。
この出力信号に応じて距離制御装置９は加工ヘツ
ド３を降下させΔHの変位を例えば零にするよう
にしている。このようにして加工ヘツド３と対象
物Ｗ１の表面との間の距離は常に一定所定範囲内
に保たれる。
従来のレーザ加工装置用測距装置は以上のよう
に構成されているので、加工ヘツドと対象物表面
との距離が変化すれば、測距用光源から出力され
た光スポツトの位置が加工用レーザの光軸中心か
らΔEだけ離れた点に移るため、対象物が曲面を
有し、その曲面部などでは対象物が平坦の場合と
異なつた位置に光スポツトが形成されるので、加
工ヘツドと加工点までの距離が正しく測定され
ず、また、距離計測用の光源が独立して必要であ
り、装置構成の複雑化を招くなどの問題点があつ
た。
に構成されているので、加工ヘツドと対象物表面
との距離が変化すれば、測距用光源から出力され
た光スポツトの位置が加工用レーザの光軸中心か
らΔEだけ離れた点に移るため、対象物が曲面を
有し、その曲面部などでは対象物が平坦の場合と
異なつた位置に光スポツトが形成されるので、加
工ヘツドと加工点までの距離が正しく測定され
ず、また、距離計測用の光源が独立して必要であ
り、装置構成の複雑化を招くなどの問題点があつ
た。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので加工点と同じ位置を距離測定点
とすることができる距離測定が可能なレーザ加工
装置用測距装置を得ることを目的とする。
になされたもので加工点と同じ位置を距離測定点
とすることができる距離測定が可能なレーザ加工
装置用測距装置を得ることを目的とする。
この発明に係るレーザ加工装置用測距装置は、
対象物表面の基準面からの変位を計測用レーザ光
を用いて測距する時に計測用レーザ光を加工用レ
ーザ光で兼用したものである。
対象物表面の基準面からの変位を計測用レーザ光
を用いて測距する時に計測用レーザ光を加工用レ
ーザ光で兼用したものである。
この発明におけるレーザ加工装置用測距装置
は、計測用レーザ光として加工用レーザ光を用い
ているので、対象物表面から反射される加工用レ
ーザ光と加工用レーザ光のエネルギーにより熱せ
られた対象物からの光とを選択的に計測用に用い
ることができ、対象物表面上の計測点と加工点と
のズレがなく、計測精度を高め、しかも曲率のあ
る対象物表面迄の測距も精度高くでき、また、測
距用光源を別個に特に必要としない。
は、計測用レーザ光として加工用レーザ光を用い
ているので、対象物表面から反射される加工用レ
ーザ光と加工用レーザ光のエネルギーにより熱せ
られた対象物からの光とを選択的に計測用に用い
ることができ、対象物表面上の計測点と加工点と
のズレがなく、計測精度を高め、しかも曲率のあ
る対象物表面迄の測距も精度高くでき、また、測
距用光源を別個に特に必要としない。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
る。
第１図において、第２図と同符号の部分は従来
例のものと同一で、１０は受光レンズ６の光入射
側に配置され入射光量を制御する絞り、１１は受
光レンズ６の光出射側に配置された例えば１次元
CCD等のような位置検出素子としての位置セン
サ、１２は位置センサ１１からの出力信号に基づ
き基準面Ｓからの対象物Ｗ１の変化を演算する信
号処理器、１３は信号処理器１２の演算結果を表
示する表示装置である。
例のものと同一で、１０は受光レンズ６の光入射
側に配置され入射光量を制御する絞り、１１は受
光レンズ６の光出射側に配置された例えば１次元
CCD等のような位置検出素子としての位置セン
サ、１２は位置センサ１１からの出力信号に基づ
き基準面Ｓからの対象物Ｗ１の変化を演算する信
号処理器、１３は信号処理器１２の演算結果を表
示する表示装置である。
次に、この実施例の動作について説明する。ま
ず、対象物Ｗ１を加工中の場合について述べる。
加工中は、加工用レーザ光１が加工用レンズ２に
より絞られ、対象物Ｗ１の表面の加工点を照射し
て、対象物Ｗ１を加工する。このとき、加工点及
びその近傍周辺において、加工用レーザ光１の一
部が乱反射すると共に残りの加工用レーザ光１の
エネルギーにより対象物Ｗ１が熱せられて光を発
生する。受光レンズ６は加工点及びその近傍周辺
からのこのような光を絞り１０を介して入射し、
位置センサ１１上に光スポツト像を形成する。信
号処理器１２は、背景光による雑音成分を取除
き、Ｓ／Ｎ比を向上させ、位置センサ１１上に形
成された光スポツト像の位置信号に基づき対象物
Ｗ１の基準面Ｓからの変位に応じた距離信号を演
算して出力する。距離制御装置９はこの距離信号
に応じて対象物Ｗ１の表面が基準面Ｓから所定距
離範囲内例えば基準面Ｓから零に入るように加工
用ヘツド３の位置を制御する。
ず、対象物Ｗ１を加工中の場合について述べる。
加工中は、加工用レーザ光１が加工用レンズ２に
より絞られ、対象物Ｗ１の表面の加工点を照射し
て、対象物Ｗ１を加工する。このとき、加工点及
びその近傍周辺において、加工用レーザ光１の一
部が乱反射すると共に残りの加工用レーザ光１の
エネルギーにより対象物Ｗ１が熱せられて光を発
生する。受光レンズ６は加工点及びその近傍周辺
からのこのような光を絞り１０を介して入射し、
位置センサ１１上に光スポツト像を形成する。信
号処理器１２は、背景光による雑音成分を取除
き、Ｓ／Ｎ比を向上させ、位置センサ１１上に形
成された光スポツト像の位置信号に基づき対象物
Ｗ１の基準面Ｓからの変位に応じた距離信号を演
算して出力する。距離制御装置９はこの距離信号
に応じて対象物Ｗ１の表面が基準面Ｓから所定距
離範囲内例えば基準面Ｓから零に入るように加工
用ヘツド３の位置を制御する。
例えば位置センサ１１が一次元CCDであれば、
位置センサ１１の光スポツト像が１次元の位置信
号として得られ、この位置信号に含まれるパルス
の基準時刻からの時間ズレを検出することにより
対象物Ｗ１の変位ΔHを演算処理することが信号
処理器１２の処理により可能となる。例えば、対
象物Ｗ１の表面が基準面Ｓにある時、位置センサ
１１上の光スポツト像の位置をP1とし、同じく
基準面ＳからΔH変位した時、位置センサ１１上
の光スポツト像の位置をP2とする。ここで、位
置センサ１１のP1点を走査した時を基準時刻に
とれば、この基準時刻からP2点を走査する迄の
時間は、P1点とP2点間の距離ΔXに対応してい
る。従つて、基準時刻からパルスを検出する迄の
定査時間の計測により変位ΔHを演算することが
できる。
位置センサ１１の光スポツト像が１次元の位置信
号として得られ、この位置信号に含まれるパルス
の基準時刻からの時間ズレを検出することにより
対象物Ｗ１の変位ΔHを演算処理することが信号
処理器１２の処理により可能となる。例えば、対
象物Ｗ１の表面が基準面Ｓにある時、位置センサ
１１上の光スポツト像の位置をP1とし、同じく
基準面ＳからΔH変位した時、位置センサ１１上
の光スポツト像の位置をP2とする。ここで、位
置センサ１１のP1点を走査した時を基準時刻に
とれば、この基準時刻からP2点を走査する迄の
時間は、P1点とP2点間の距離ΔXに対応してい
る。従つて、基準時刻からパルスを検出する迄の
定査時間の計測により変位ΔHを演算することが
できる。
次に、教示中について述べる。教示中は、加工
用レーザ光１が可視光の教示用レーザ光に置換さ
れ、上記と同様の動作によつて教示時にも測距等
が行なわれると共に対象物Ｗ１表面の基準面Ｓか
らの変位が距離として信号処理器１２から距離信
号を入力した表示装置１３により表示される。
用レーザ光１が可視光の教示用レーザ光に置換さ
れ、上記と同様の動作によつて教示時にも測距等
が行なわれると共に対象物Ｗ１表面の基準面Ｓか
らの変位が距離として信号処理器１２から距離信
号を入力した表示装置１３により表示される。
なお、上記実施例では位置センサとして１次元
CCDを用いたが、その他のリニアイメージセン
サでもよく、また、２次元撮像素子を用いてもよ
く、フオトダイオードアレイ、PSD等を用い、
用いる位置センサに適合した信号処理器を用いる
周知の測距装置等を用いても上記実施例と同様の
効果を奏する。
CCDを用いたが、その他のリニアイメージセン
サでもよく、また、２次元撮像素子を用いてもよ
く、フオトダイオードアレイ、PSD等を用い、
用いる位置センサに適合した信号処理器を用いる
周知の測距装置等を用いても上記実施例と同様の
効果を奏する。
また、絞りの代りに対象物からの計測用光を選
択するために対象物表面から位置センサ迄の光路
上に光の波長領域を選択するフイルタをあるいは
絞りとこのフイルタを組合せたものを使用しても
よいことは勿論言うまでもないし、また、絞りの
代りにNDフイルタを用いてもよいし、受光レン
ズがフイルタの機能を兼ねてもよいし、また、上
記実施例においては時に絞りを必要としなくとも
よい。
択するために対象物表面から位置センサ迄の光路
上に光の波長領域を選択するフイルタをあるいは
絞りとこのフイルタを組合せたものを使用しても
よいことは勿論言うまでもないし、また、絞りの
代りにNDフイルタを用いてもよいし、受光レン
ズがフイルタの機能を兼ねてもよいし、また、上
記実施例においては時に絞りを必要としなくとも
よい。
以上のように、この発明によれば距離測定用の
光源を使用せずに加工中は加工用レーザ光及び加
工用レーザ光の加熱により加工点周辺で発生する
光を選択的に測距用光源として用いて測距をする
ように構成したので、加工点と測距位置の距離変
動によつても変化せず、曲面部分等でも測距誤差
を生じなくなり、精度高く測距することができ、
また、測距用に別光源を設けることを不要とした
ので構成を簡単化できるものが得られる効果があ
る。
光源を使用せずに加工中は加工用レーザ光及び加
工用レーザ光の加熱により加工点周辺で発生する
光を選択的に測距用光源として用いて測距をする
ように構成したので、加工点と測距位置の距離変
動によつても変化せず、曲面部分等でも測距誤差
を生じなくなり、精度高く測距することができ、
また、測距用に別光源を設けることを不要とした
ので構成を簡単化できるものが得られる効果があ
る。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工
装置用測距装置を示す断面側面図、第２図は従来
のレーザ加工装置用測距装置を示す断面図であ
る。 図において、１は加工用レーザ光、２は加工用
レンズ、３は加工ヘツド、６は受光レンズ、１０
は絞り、１１は位置センサ、１２は信号処理器、
１３は表示装置。なお、図中、同一符号は同一、
又は相当部分を示す。
装置用測距装置を示す断面側面図、第２図は従来
のレーザ加工装置用測距装置を示す断面図であ
る。 図において、１は加工用レーザ光、２は加工用
レンズ、３は加工ヘツド、６は受光レンズ、１０
は絞り、１１は位置センサ、１２は信号処理器、
１３は表示装置。なお、図中、同一符号は同一、
又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 加工用レーザ光を対象物に照射する加工時
に、計測用レーザ光を前記対象物に照射して前記
対象物からの計測用光を集光用の受光レンズで位
置検出素子上に集光し、この位置検出素子からの
位置検出信号に基づき前記対象物の基準面からの
変位を出すレーザ加工装置用測距装置において、
前記計測用レーザ光を前記加工用レーザ光で兼用
したことを特徴とするレーザ加工装置用測距装
置。 ２ 前記対象物から前記位置検出素子迄の光路上
に透過光の波長領域を限定するフイルタを設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
ーザ加工装置用測距装置。 ３ 前記受光レンズの光入射側に絞りを設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載のレーザ加工装置用測距装置。 ４ 前記対象物から前記位置検出素子迄の光路上
にNDフイルタを設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項記載のレーザ加工装置
用測距装置。 ５ 非加工中の教示中に、前記計測用レーザ光と
して前記加工用レーザ光に代えて出射される可視
の教示用レーザをも用いることを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記
載のレーザ加工装置用測距装置。 ６ 前記検出した変位を表示する表示装置を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
レーザ加工装置用測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61162455A JPS6316892A (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | レ−ザ加工装置用測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61162455A JPS6316892A (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | レ−ザ加工装置用測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316892A JPS6316892A (ja) | 1988-01-23 |
| JPH0429477B2 true JPH0429477B2 (ja) | 1992-05-19 |
Family
ID=15754940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61162455A Granted JPS6316892A (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | レ−ザ加工装置用測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6316892A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2660929B2 (ja) * | 1989-04-19 | 1997-10-08 | ファナック株式会社 | Ｃｃｄ固体撮像素子を用いたアークセンサ |
| JPH0385408A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | レーザ距離計による測定方法 |
| JPH0447883U (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-23 | ||
| JP2008032524A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザ加工装置および計測用レーザ光の焦点検出方法 |
| DE102007036556A1 (de) * | 2007-08-03 | 2009-02-05 | Siemens Ag | Verfahren zur Überwachung der Fokuslage bei Laserstrahlbearbeitungsprozessen |
| WO2019153091A1 (en) * | 2018-02-09 | 2019-08-15 | Laserax Inc. | Method for laser-processing a surface and laser processing system |
| WO2024095352A1 (ja) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | ファナック株式会社 | 測定システムおよび測定方法 |
-
1986
- 1986-07-10 JP JP61162455A patent/JPS6316892A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316892A (ja) | 1988-01-23 |
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