JPH05146885A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JPH05146885A JPH05146885A JP3312195A JP31219591A JPH05146885A JP H05146885 A JPH05146885 A JP H05146885A JP 3312195 A JP3312195 A JP 3312195A JP 31219591 A JP31219591 A JP 31219591A JP H05146885 A JPH05146885 A JP H05146885A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- light
- laser beam
- irradiating
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- Pending
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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
- B23K26/044—Seam tracking
-
- 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
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
- B23K26/262—Seam welding of rectilinear seams of longitudinal seams of tubes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明は、被加工物の加工部位を非接触方式
にて検出し、この検出された加工部位にレーザ光を照射
して加工を施すレーザ加工装置において、前記被加工物
の所定部位に光を照射する照射手段と、この照射手段か
ら光を照射された所定部位の輝度及び所定方向に対する
距離分布を検出する検出手段と、この検出手段からの検
出結果を基に、その特徴を抽出する特徴抽出手段と、こ
の特徴抽出手段からの抽出結果を基に、前記所定部位が
加工部位であるか否かを判定する判定手段と、この判定
手段からの判定結果を基に、前記所定部位に前記レーザ
光を照射して加工を施すか否かを決定する決定手段とを
有する。 【効果】 本発明によれば、被加工物の加工部位に照射
されるレーザ光の方向を所定方向に対して補正できるの
で、レーザ加工の品質特性に大きく影響を及ぼすレーザ
光のスポット径を加工部位に対し一定に保つことがで
き、溶接品質の向上が図れる。
にて検出し、この検出された加工部位にレーザ光を照射
して加工を施すレーザ加工装置において、前記被加工物
の所定部位に光を照射する照射手段と、この照射手段か
ら光を照射された所定部位の輝度及び所定方向に対する
距離分布を検出する検出手段と、この検出手段からの検
出結果を基に、その特徴を抽出する特徴抽出手段と、こ
の特徴抽出手段からの抽出結果を基に、前記所定部位が
加工部位であるか否かを判定する判定手段と、この判定
手段からの判定結果を基に、前記所定部位に前記レーザ
光を照射して加工を施すか否かを決定する決定手段とを
有する。 【効果】 本発明によれば、被加工物の加工部位に照射
されるレーザ光の方向を所定方向に対して補正できるの
で、レーザ加工の品質特性に大きく影響を及ぼすレーザ
光のスポット径を加工部位に対し一定に保つことがで
き、溶接品質の向上が図れる。
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触方式により加工
部位を検出し、その検出された加工部位にレーザ光を照
射することにより加工を施すレーザ加工装置に関する。
部位を検出し、その検出された加工部位にレーザ光を照
射することにより加工を施すレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ加工装置について、図面を
用いて説明する。
用いて説明する。
【０００３】図３に示すように、従来のレーザ加工装置
の一種であるレーザ溶接機においては、被溶接物１の突
き合わせ部２を検出する装置が、溶接ヘッド３よりも被
溶接物１の進行方向に対し前方に配置されている。そし
て、この検出装置は、半導体レーザ４と、コリメートレ
ンズ５，シリンドリカルレンズ６から構成され、半導体
レーザ４から放射されたレーザビームをコリメートレン
ズ５により平行光線に変換し、シリンドリカルレンズ６
によってこの光を１軸方向のみ収束させ、スリット状の
光Ｓに交換する。スリット状の光Ｓと溶接線方向を互い
に直交させている。これらのスリット光Ｓを照射する手
段を２組も設け、突き合せ部を２ヶ所照射する。これら
のスリット光Ｓを照射する手段はパイプ７内に冷却水Ｗ
を流して冷却されている。このようにして溶接する熱で
半導体レーザ４の温度が上昇しないようにし、半導体レ
ーザ４の温度を一定に保っている。
の一種であるレーザ溶接機においては、被溶接物１の突
き合わせ部２を検出する装置が、溶接ヘッド３よりも被
溶接物１の進行方向に対し前方に配置されている。そし
て、この検出装置は、半導体レーザ４と、コリメートレ
ンズ５，シリンドリカルレンズ６から構成され、半導体
レーザ４から放射されたレーザビームをコリメートレン
ズ５により平行光線に変換し、シリンドリカルレンズ６
によってこの光を１軸方向のみ収束させ、スリット状の
光Ｓに交換する。スリット状の光Ｓと溶接線方向を互い
に直交させている。これらのスリット光Ｓを照射する手
段を２組も設け、突き合せ部を２ヶ所照射する。これら
のスリット光Ｓを照射する手段はパイプ７内に冷却水Ｗ
を流して冷却されている。このようにして溶接する熱で
半導体レーザ４の温度が上昇しないようにし、半導体レ
ーザ４の温度を一定に保っている。
【０００４】Ｃは、スリット線（光切断線）で、スリッ
ト状の光Ｓを被溶接物１に照射することによって生じる
もので、８は、ＣＣＤカメラでスリット線の上方に配置
され、これにより、２本のスリット線を撮影し、２つの
光切断像を得る。
ト状の光Ｓを被溶接物１に照射することによって生じる
もので、８は、ＣＣＤカメラでスリット線の上方に配置
され、これにより、２本のスリット線を撮影し、２つの
光切断像を得る。
【０００５】また、ＣＣＤカメラ８の前方には溶接光な
どの外乱光の影響を除去するため、半導体レーザ４の発
生するレーザビームの波長帯の光のみを透過する干渉フ
ィルタ９が取付けられている。上記半導体レーザ４，コ
リメートレンズ５，シリンドリカルレンズ６，ＣＣＤカ
メラ８，干渉フィルタ９の各部材は、図示されないケー
スに納められており、レーザ溶接ヘッド３に固定されて
いる。１０はレーザ溶接ヘッド内にある集光レンズから
下部を移動させる駆動手段である。１１はＣＣＤカメラ
８からの映像信号を処理する画像処理装置、１２は半導
体レーザ４を制御する半導体レーザドライバ、１３は画
像処理装置１１，半導体レーザドライバ１２及びレーザ
溶接ヘッド３を駆動手段を制御する制御装置である。
どの外乱光の影響を除去するため、半導体レーザ４の発
生するレーザビームの波長帯の光のみを透過する干渉フ
ィルタ９が取付けられている。上記半導体レーザ４，コ
リメートレンズ５，シリンドリカルレンズ６，ＣＣＤカ
メラ８，干渉フィルタ９の各部材は、図示されないケー
スに納められており、レーザ溶接ヘッド３に固定されて
いる。１０はレーザ溶接ヘッド内にある集光レンズから
下部を移動させる駆動手段である。１１はＣＣＤカメラ
８からの映像信号を処理する画像処理装置、１２は半導
体レーザ４を制御する半導体レーザドライバ、１３は画
像処理装置１１，半導体レーザドライバ１２及びレーザ
溶接ヘッド３を駆動手段を制御する制御装置である。
【０００６】図４に実際に溶接中にＣＣＤカメラ８が撮
影している画像を示す。図中の矢印は溶接方向を示す。
１は、被溶接物，Ｇは突き合せ部ギャップ，ＳＬはスリ
ット光による光切断像を示す。ＭはＣＣＤカメラ８が撮
影している像の範囲で、その拡大図を図５に示す。
影している画像を示す。図中の矢印は溶接方向を示す。
１は、被溶接物，Ｇは突き合せ部ギャップ，ＳＬはスリ
ット光による光切断像を示す。ＭはＣＣＤカメラ８が撮
影している像の範囲で、その拡大図を図５に示す。
【０００７】図４と同様に、図５において、ＳＬは光切
断像，Ｇは突き合せ部ギャップを示す。これら２本の光
切断像を画像処理し、制御装置で突き合せ部ギャップ中
心０を求め、溶接点での溶接基準線Ｅからのずれを算出
し、それに応じて制御装置１３から駆動手段１０に指令
を与えて矢印Ｂ方向若しくは、これとは反対方向に溶接
ヘッド３を駆動させてレーザビームを溶接機に一致させ
る。
断像，Ｇは突き合せ部ギャップを示す。これら２本の光
切断像を画像処理し、制御装置で突き合せ部ギャップ中
心０を求め、溶接点での溶接基準線Ｅからのずれを算出
し、それに応じて制御装置１３から駆動手段１０に指令
を与えて矢印Ｂ方向若しくは、これとは反対方向に溶接
ヘッド３を駆動させてレーザビームを溶接機に一致させ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のレ
ーザ溶接機においては、被溶接物の高さ方向の変位につ
いては何ら考慮されておらず、被溶接物の高さ方向に変
位が生じた場合、被溶接物へ照射されるレーザ光のスポ
ット径を一定に保持することができず、加工不良等が発
生していた。そこで、本発明は、被加工物の高さ方向に
対する変位にも対応のできるレーザ加工装置を提供する
ことを目的とする。 ［発明の構成］
ーザ溶接機においては、被溶接物の高さ方向の変位につ
いては何ら考慮されておらず、被溶接物の高さ方向に変
位が生じた場合、被溶接物へ照射されるレーザ光のスポ
ット径を一定に保持することができず、加工不良等が発
生していた。そこで、本発明は、被加工物の高さ方向に
対する変位にも対応のできるレーザ加工装置を提供する
ことを目的とする。 ［発明の構成］
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被加工物の加工部位を非接触方式にて検
出し、この検出された加工部位にレーザ光を照射して加
工を施すレーザ加工装置において、前記被加工物の所定
部位に光を照射する照射手段と、この照射手段から光を
照射された所定部位の輝度及び所定方向に対する距離分
布を検出する検出手段と、この検出手段からの検出結果
を基に、その特徴を抽出する特徴抽出手段と、この特徴
抽出手段からの抽出結果を基に、前記所定部位が加工部
位であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段か
らの判定結果を基に、前記所定部位に前記レーザ光を照
射して加工を施すか否かを決定する決定手段とを備えた
レーザ加工装置を提供する。
に、本発明は、被加工物の加工部位を非接触方式にて検
出し、この検出された加工部位にレーザ光を照射して加
工を施すレーザ加工装置において、前記被加工物の所定
部位に光を照射する照射手段と、この照射手段から光を
照射された所定部位の輝度及び所定方向に対する距離分
布を検出する検出手段と、この検出手段からの検出結果
を基に、その特徴を抽出する特徴抽出手段と、この特徴
抽出手段からの抽出結果を基に、前記所定部位が加工部
位であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段か
らの判定結果を基に、前記所定部位に前記レーザ光を照
射して加工を施すか否かを決定する決定手段とを備えた
レーザ加工装置を提供する。
【００１０】
【作用】このように構成された本発明においては、被加
工物に光を照射し、その照射した被加工物の部位の輝度
及び所定方向に対する距離分布を検出し、この検出結果
に基いて被加工物の位置変位を考慮してレーザ加工を行
なうので、レーザ光のスポット径を常時一定に保持して
レーザ加工を行なうことができる。
工物に光を照射し、その照射した被加工物の部位の輝度
及び所定方向に対する距離分布を検出し、この検出結果
に基いて被加工物の位置変位を考慮してレーザ加工を行
なうので、レーザ光のスポット径を常時一定に保持して
レーザ加工を行なうことができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。
する。
【００１２】図１に示すように、照射部１４，１５から
各々扇状光ｆ1 ，ｆ2 が被加工物１６の同一場所に交互
に照射される。このとき、扇状光ｆ1 ，ｆ2 は同一平面
内となる。そして、電荷結合素子を使った撮像管（以
下、ＣＣＤカメラという）１７は、扇状光ｆ1 ，ｆ2 で
形成された光切断像を観測する。このときＣＣＤカメラ
１７の１画面入力のタイミングに合せて照射部１４，１
５からの照射を交互に行い、ＣＣＤカメラ１７で扇状光
ｆ1 ，ｆ2 に対応する光切断像を別々に得る。図１に示
した地点ｇは溶接線地点ｈは反射率の低いごみの部分で
ある。ＣＣＤカメラ１７で得られた信号はデータ処理部
１８に送られ、データ処理部１８では、水平方向及び垂
直方向の溶接位置を検出し、レーザヘッド駆動装置１９
と水平位置補正用モータ２０及び垂直位置補正用モータ
２１によってレーザヘッド２２を位置合せする。次に、
図２を用いて、データ処理部１８について詳述する。
各々扇状光ｆ1 ，ｆ2 が被加工物１６の同一場所に交互
に照射される。このとき、扇状光ｆ1 ，ｆ2 は同一平面
内となる。そして、電荷結合素子を使った撮像管（以
下、ＣＣＤカメラという）１７は、扇状光ｆ1 ，ｆ2 で
形成された光切断像を観測する。このときＣＣＤカメラ
１７の１画面入力のタイミングに合せて照射部１４，１
５からの照射を交互に行い、ＣＣＤカメラ１７で扇状光
ｆ1 ，ｆ2 に対応する光切断像を別々に得る。図１に示
した地点ｇは溶接線地点ｈは反射率の低いごみの部分で
ある。ＣＣＤカメラ１７で得られた信号はデータ処理部
１８に送られ、データ処理部１８では、水平方向及び垂
直方向の溶接位置を検出し、レーザヘッド駆動装置１９
と水平位置補正用モータ２０及び垂直位置補正用モータ
２１によってレーザヘッド２２を位置合せする。次に、
図２を用いて、データ処理部１８について詳述する。
【００１３】本実施例では、２つの扇状光ｆ1 ，ｆ2 を
用いているので、光切断像も２つ得られる。そこで、輝
度分布測定手段２３では、それぞれの光切断像の溶接線
に直交方向の輝度分布を得る。また、距離分布測定手段
２４では、溶接線に直交方向のＣＣＤカメラ１７から被
加工物１６までの距離分布を得る。
用いているので、光切断像も２つ得られる。そこで、輝
度分布測定手段２３では、それぞれの光切断像の溶接線
に直交方向の輝度分布を得る。また、距離分布測定手段
２４では、溶接線に直交方向のＣＣＤカメラ１７から被
加工物１６までの距離分布を得る。
【００１４】輝度・距離分布特徴抽出手段２５では、あ
る注目範囲を設け、その範囲内及び外側の輝度分布，距
離分布の特徴を抽出し、この抽出結果を基に、溶接線確
度推定手段２６では予め設定された条件を用いて、注目
範囲が溶接線である確度を推定する。そして、水平溶接
位置決定手段２７では、溶接線確度推定手段２６の推定
結果を基に溶接線確度の最も高い位置を水平溶接位置と
する。
る注目範囲を設け、その範囲内及び外側の輝度分布，距
離分布の特徴を抽出し、この抽出結果を基に、溶接線確
度推定手段２６では予め設定された条件を用いて、注目
範囲が溶接線である確度を推定する。そして、水平溶接
位置決定手段２７では、溶接線確度推定手段２６の推定
結果を基に溶接線確度の最も高い位置を水平溶接位置と
する。
【００１５】また距離確度推定手段２８では、上記確度
距離分布特徴抽出手段２５からの距離分布の特徴を基
に、予め設定された条件を用いて被加工物１６の溶接線
からＣＣＤカメラ１７までの距離確度を推定し、垂直溶
接位置決定手段２９では、距離確度推定手段２８からの
距離確度のうち確度の最も高い位置を垂直溶接位置とす
る。そして、水平溶接位置決定手段２７及び垂直溶接位
置決定手段２８からの水平溶接位置及び垂直溶接位置に
基いて、水平位置補正用モータ２０及び垂直位置補正用
モータ２１を駆動制御する。
距離分布特徴抽出手段２５からの距離分布の特徴を基
に、予め設定された条件を用いて被加工物１６の溶接線
からＣＣＤカメラ１７までの距離確度を推定し、垂直溶
接位置決定手段２９では、距離確度推定手段２８からの
距離確度のうち確度の最も高い位置を垂直溶接位置とす
る。そして、水平溶接位置決定手段２７及び垂直溶接位
置決定手段２８からの水平溶接位置及び垂直溶接位置に
基いて、水平位置補正用モータ２０及び垂直位置補正用
モータ２１を駆動制御する。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
加工物の加工部位に照射されるレーザ光の方向を所定方
向に対して補正できるので、レーザ加工の品質特性に大
きく影響を及ぼすレーザ光のスポット径を加工部位に対
し一定に保つことができ、溶接品質の向上が図れる。
加工物の加工部位に照射されるレーザ光の方向を所定方
向に対して補正できるので、レーザ加工の品質特性に大
きく影響を及ぼすレーザ光のスポット径を加工部位に対
し一定に保つことができ、溶接品質の向上が図れる。
【図１】本発明の一実施例を示す斜視図。
【図２】図１に示したデータ処理部を示す詳細ブロック
図。
図。
【図３】従来のレーザ溶接機を示す斜視図。
【図４】図３に示したＣＣＤカメラが撮影している画像
を示す図。
を示す図。
【図５】図４に示した画像の部分拡大図。
１４，１５…照射部， １６…被加工物， １７…ＣＣ
Ｄカメラ，１８…データ処理装置， ２３…輝度分布測
定手段，２４…距離分布測定手段， ２５…輝度・距離
分布特徴抽出手段，２６…溶接線確度推定手段 ２７…
水平溶接位置決定手段，２８…距離確度推定手段， ２
９…垂直溶接位置決定手段，ｆ1 …扇状光， ｆ2 …扇
状光， ｇ…溶接線。
Ｄカメラ，１８…データ処理装置， ２３…輝度分布測
定手段，２４…距離分布測定手段， ２５…輝度・距離
分布特徴抽出手段，２６…溶接線確度推定手段 ２７…
水平溶接位置決定手段，２８…距離確度推定手段， ２
９…垂直溶接位置決定手段，ｆ1 …扇状光， ｆ2 …扇
状光， ｇ…溶接線。
Claims (1)
- 【請求項１】 被加工物の加工部位を非接触方式にて検
出し、この検出された加工部位にレーザ光を照射して加
工を施すレーザ加工装置において、前記被加工物の所定
部位に光を照射する照射手段と、この照射手段から光を
照射された所定部位の輝度及び所定方向に対する距離分
布を検出する検出手段と、この検出手段からの検出結果
を基に、その特徴を抽出する特徴抽出手段と、この特徴
抽出手段からの抽出結果を基に、前記所定部位が加工部
位であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段か
らの判定結果を基に、前記所定部位に前記レーザ光を照
射して加工を施すか否かを決定する決定手段とを具備し
たことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312195A JPH05146885A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312195A JPH05146885A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146885A true JPH05146885A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18026358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3312195A Pending JPH05146885A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05146885A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008014740A1 (de) | 2006-08-01 | 2008-02-07 | Eroform Edelstahl Gmbh | Aufhängung für ein laserschweissgerät |
| JP2009525186A (ja) * | 2006-02-01 | 2009-07-09 | ティッセンクルップ スチール アクチェンゲゼルシャフト | レーザービーム溶接 |
| CN101704202A (zh) * | 2009-11-11 | 2010-05-12 | 上海宝信软件股份有限公司 | 在线切割机上的钢板轮廓提取装置及其提取方法 |
| CN101530965B (zh) | 2008-03-11 | 2010-12-08 | 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 | 基板切割装置及基板切割方法 |
| CN110238520A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 北京工业大学 | 一种基于ccd视觉检测的自动精密激光焊接方法 |
| DE112015004532B4 (de) * | 2014-10-02 | 2024-02-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Bewertungsverfahren, Laservorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Sensors |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3312195A patent/JPH05146885A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525186A (ja) * | 2006-02-01 | 2009-07-09 | ティッセンクルップ スチール アクチェンゲゼルシャフト | レーザービーム溶接 |
| WO2008014740A1 (de) | 2006-08-01 | 2008-02-07 | Eroform Edelstahl Gmbh | Aufhängung für ein laserschweissgerät |
| CN101530965B (zh) | 2008-03-11 | 2010-12-08 | 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 | 基板切割装置及基板切割方法 |
| CN101704202A (zh) * | 2009-11-11 | 2010-05-12 | 上海宝信软件股份有限公司 | 在线切割机上的钢板轮廓提取装置及其提取方法 |
| DE112015004532B4 (de) * | 2014-10-02 | 2024-02-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Bewertungsverfahren, Laservorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Sensors |
| CN110238520A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 北京工业大学 | 一种基于ccd视觉检测的自动精密激光焊接方法 |
| CN110238520B (zh) * | 2019-06-26 | 2021-09-24 | 北京工业大学 | 一种基于ccd视觉检测的自动精密激光焊接方法 |
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