JPH05104264A

JPH05104264A - スキヤニング型レーザマーカのマーキング制御方式

Info

Publication number: JPH05104264A
Application number: JP3263989A
Authority: JP
Inventors: Toshisada Takahashi; 利定高橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】スキャニング型のレーザマーカではガルバノ
メータの取付位置で決まる直交度の調整に際し、直交度
を示す角度を１回測定した後、その値に従ってソフトウ
ェアで補正することにより調整用機構を排除し調整の手
間を省く。【構成】直交度がでていない場合は、点Ｐを指定する
と、この点はワーク座標上の本来描かれるべき点Ｑとは
異なる。ここでガルバノメータの取り付け位置で決まる
座標系をワーク座標である直交座標系に変換する。この
変換により指定した点Ｐは点Ｑに移る。そこで上の座標
変換を行った後の目標座標に向けて、バイトサイズ制御
を行ってマーキングすることにより、直線と円弧からな
る任意の図形を指定した通りにマーキングできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２つのガルバノメータを
使用するスキャニング型レーザマーカのマーキング方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスキャニング型のレーザマーカに
おけるマーキング制御方式では、２つのガルバノメータ
の取り付け位置によって決まる直交度を正確に出すため
に、次のようにして調整を行っていた。

【０００３】すなわち、２つのガルバノメータを各々別
々に動かして原点を通る２本の直線をマーキングして、
これらが原点で交わる角度を測定しては、ジンバル機構
により、２つのガルバノメータの相対的角度関係を調整
することを試行錯誤的に繰り返し、２本の直線が交わる
角度がπ／２になるように調整していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の２つのガルバノメータを各々別々に動かして直
交すべきパターンをマーキングさせて、その直角度を測
定し、その結果をフィードバックして、一方のガルバノ
メータに対する他方の取り付け角度を調整して直交度を
出す方法では、調整のためのジンバル機構が必要であ
り、ちょっとした調整時間を必要とするという欠点があ
る。従って調整を行わないで直交性をもっているかのよ
うにマーキングすることが課題である。

【０００５】そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点
に鑑み、ジンバル機構を不要としたスキャニング型レー
ザマーカのマーキング制御方式を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、互いに
固定された位置関係にある複数のカルバノメータを用い
るスキャニング型レーザマーカのマーキング制御方式で
あって、前記複数のガルバノメータの固定位置により規
定される直交度と予め定められた正規の値とを比較して
誤差量を測定し、該誤差量に基づいて、前記正規の直交
度を有するように、マーキングすることを特徴とするス
キャニング型レーザマーカのマーキング制御方式が得ら
れる。

【０００７】本発明のスキャニング方式によってマーキ
ングするレーザマーカにおける光学部は、固定された２
つのガルバノメータと、ビームエキスパンダ、反射ミラ
ー、ｆθレンズを主要構成とし、さらに２つのガルバノ
メータとレーザを制御し、移動指定量を補正するための
ソフトウェア一式とからなる。

【０００８】ここで、２つのガルバノメータを別々に移
動させてマーキングした場合に描かれる線は、原点で交
わる２本の直線となるように、別途既に調整されている
ことを前提とする。

【０００９】マーキングされるワークが位置決めされる
基準線の方向をｘ軸とする直交座標系（ワーク座標）を
（ｘ、ｙ）とし、Ｘ、Ｙ各軸のガルバノメータの取り付
け角度によって決まるマーキング平面上の機械座標系の
２つの軸Ｘ及びＹ軸がｘ軸となす角度をα、β（ラジア
ン）とする。

【００１０】ここで、別の方法でＸ軸がｘ軸となす角度
α＝０に調整されていること、すなわち直交座標系（ワ
ーク座標）と、機械座標系の２つの座標系の間に平行度
が出ていることも前提とする。

【００１１】２つのガルバノメータは機械的にホールダ
に固定されているものとし、各ガルバノメータを別々に
一定長ｐmmだけ直線をマーキングして、この２つの各直
線がマーキングされるワークの位置決め機構の基準線ｘ
軸となす角度α、β（ラジアン）を測定する。

【００１２】ここで直交度に関する機構組立の精度とし
ては、あと微調を要するだけの範囲にあるとする。すな
わち、

【００１３】

【数１】

【００１４】特に２つのガルバノメータが直交している
場合には、上の前提条件とあわせて、 α＝０、 β＝π／２（Ｉ）となる。

【００１５】α＝０、β＝π／２のときに決まる直交座
標系をΩ₀（上記のワーク座標）とする。ここではある
パターンをマーキングすると指定した通りの角度をもつ
正確なパターンが得られる。またＩ以外の一般的な場合
の座標系をΩとし、ここではこれら２つの座標系の原点
を一致させてとる。

【００１６】いま一つの座標点の座標系Ω₀における座
標値を（ｘ、ｙ）、また座標系Ωにおける座標値を
（Ｘ、Ｙ）とすると、この間には次のようなアフィン変
換の関係がある。

【００１７】ｘ＝Ｘ＊cos α／ａ＋Ｙ＊cos β／ｂｙ＝Ｘ＊sin α／ａ＋Ｙ＊sin β／ｂ

【００１８】ここでａ、ｂは各々Ｘ、Ｙ軸方向のゲイン
（指定長に対する実際のマーキング長の割合）を示す。
いまこれらの値は１となるように別途調整されているも
のとする。このとき次のようになる。

【００１９】ｘ＝Ｘ＊cos α／ａ＋Ｙ＊cos β ｙ＝Ｘ＊sin α／ａ＋Ｙ＊sin β （II）この式からＸ、Ｙを解くと、Ｘ＝（ｘ＊sin β−ｙcos β）／sin （β−α）Ｙ＝（−ｘ＊sin α＋ｙcos α）／sin （β−α）（III) ただし前提条件により、α＝０

【００２０】ところで、直線をマーキングする場合に
は、一定時間ΔｔごとにＸ、Ｙとも微小量（ΔＸ、Δ
Ｙ）ずつインクリメントした値をレーザパルスに同期さ
せて順次各々Ｘ、Ｙ軸のガルバノメータに与えていくこ
とにより、直線上に次々にレーザパルスがもたらす点列
をオーバーラップさせて加工させていき、最終的に目標
位置（Ｘ、Ｙ）に到達する。III 式で与えられる場合は
次のような（ΔＸ、ΔＹ）を指定する。

【００２１】 ΔＸ＝（Δｘ＊sin β−Δｙcos β）／sin （β−α） ΔＹ＝（−Δｘ＊sin α＋Δｙcos α）／sin （β−α）

【００２２】ここでｘ軸と角度φをなす直線をマーキン
グする場合を考えると、直線をマーキングする速度をｖ
とすると、 Δｘ＝ｖcos φΔｔ Δｙ＝ｖsin φΔｔ従ってΔＸ、ΔＹは次のように表すことができる。（α
＝０を使用） ΔＸ＝ｖsin （β−φ）／sin βΔｔ ΔＹ＝ｖsin φ／sin βΔｔ（IV）

【００２３】次に円弧をマーキングする場合を考える。
原点を一致させてとられている２つの座標系Ω₀とΩの
原点に中心をもつ円弧（半径ｒ、θ_s≦θ≦θ_e）上の
点の座標系Ω₀とΩにおける座標値を各々（ｘ、ｙ）、
（Ｘ、Ｙ）とすると次のように表すことができる。

【００２４】ｘ＝ｒcos θ ｙ＝ｒsin θ 従って Δｘ＝−ｒsin θΔθ Δｙ＝ｒcos θΔθ 円弧をマーキングする線速度をｖとすると、 Δθ＝ｖ／ｒΔｒ

【００２５】Δｔごとに指定座標値をθ_sからθ_eま
で、インクリメントしていく回数をｎ（１≦ｎ≦Ｎ、Ｎ
はθがθ_eに一致するときのインクリメント回数）とす
ると、 θ＝ΣΔθ＝ｖ／ｒΣΔｔ＝ｎｖ／ｒΔｔ従ってＸ、Ｙ座標値をΔｔごとにインクリメントしてい
く量ΔＸ、ΔＹは次のように表すことができる。

【００２６】 ΔＸ＝−ｖcos （ｎｖ／ｒΔｔ＋θ_s−β）／sin βΔｔ ΔＹ＝ｖcos （ｎｖ／ｒΔｔ＋θ_s）／sin βΔｔ（Ｖ）

【００２７】上記より、直線と円弧からなる任意のパタ
ーンをマーキングするときには、各々式IVおよびＶで示
される（ΔＸ、ΔＹ）だけ、Δｔごとにガルバノメータ
の位置座標値をインクリメントしていくことにより、指
定の通りの形状のパターンをマーキングすることができ
る。このことはβ＝π／２に正規の微調整がなされてい
なくても、指定の通りのパターンをマーキングできるこ
とを示している。

【００２８】

【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００２９】図１は本発明の一実施例である座標変換の
関係を示す図で、直交度がでていない座標系Ωにおける
座標値が、ワークの位置決め基準となる直交座標系Ω₀
における座標値に変換される。１は座標系Ωで指定され
た位置Ｐ（ｘ、ｙ）を示す。この点は基準直交座標系Ω
₀からみたときの指定位置２すなわち点Ｑとは異なって
いる。ここでＯＡ＝ＯＣ＝ｘＯＢ＝ＯＤ＝ｙである。

【００３０】このとき、座標系Ω₀で点Ｑが指定される
ように座標変換を行った値（Ｘ、Ｙ）を、座標系Ω₀で
指示すれば、指定した本来描かれるべきパターンをマー
キングすることができる。この変換式は［課題を解決す
るための手段］の中の式IIIで与えられる。

【００３１】図２は、２つのガルバノメータを各々別々
に移動させてマーキングした場合に、描かれる直線が直
交し、かつゲインが正しいときの座標系と、長方形と円
を指定した場合に、マーキングされる形状を示す。この
場合は長方形と円が正しく描かれている。

【００３２】図３は２つのガルバノメータを各々別々に
移動させてマーキングした場合に、描かれる直線が直交
しないときの座標系と、長方形と円を指定した場合に、
マーキングされる形状を示す。この場合は指定された長
方形が平行四辺形として、また指定した円が楕円として
描かれている。

【００３３】図４は同一の点３を座標系Ω₀と座標系Ω
で表したときの関係式IIの根拠を示す。図４より、

【００３４】

【数２】

【００３５】これらより、式IIの関係が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガルバノ
メータの取り付け角度を調整するジンバル機構を不要と
し、振動などに対して強い固定ができるようにするとと
もに、ジンバルを含まない２つのガルバノメータを組ん
で、２つのガルバノメータを各々別々に動かして原点を
通る２本の直線をマーキングしたとき、２本の各直線が
ワーク座標の基準の方向となす角度α、βを一度測定す
るだけで、この値をもとにソフトウェアで補正しなが
ら、無調整のままの状態で、直交性をもっているかのよ
うにマーキングできるという効果がある。従って試行錯
誤的な直交度の調整をしてβ＝π／２とする必要がな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である座標変換の関係を示し
ている。

【図２】２つのガルバノメータを各々別々に移動させて
マーキングした場合に、描かれる直線が直交し、かつゲ
インが正しいときの座標系である。

【図３】２つのガルバノメータを各々別々に移動させて
マーキングした場合に、描かれる直線が直交しないとき
の座標系である。

【図４】式IIの根拠を示す概念図である。

【符号の説明】

１直交度がでていない座標系Ωで指定された位置Ｐ
（ｘ、ｙ）である。２課題式III で与えられる座標変換を行った位置
（Ｘ、Ｙ）である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに固定された位置関係にある複数の
カルバノメータを用いるスキャニング型レーザマーカの
マーキング制御方式であって、前記複数のガルバノメータの固定位置により規定される
直交度と予め定められた正規の値とを比較して誤差量を
測定し、該誤差量に基づいて、前記正規の直交度を有す
るように、マーキングすることを特徴とするスキャニン
グ型レーザマーカのマーキング制御方式。