JPH0760468A - レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装置 - Google Patents
レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装置Info
- Publication number
- JPH0760468A JPH0760468A JP5213697A JP21369793A JPH0760468A JP H0760468 A JPH0760468 A JP H0760468A JP 5213697 A JP5213697 A JP 5213697A JP 21369793 A JP21369793 A JP 21369793A JP H0760468 A JPH0760468 A JP H0760468A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- work
- nozzle
- focus
- lens
- storage unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
行うことができるレーザ加工機の焦点位置検出方法およ
びその装置を提供する。 【構成】 レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその
装置として、ノズル1をレンズ2の焦点位置がワーク4
の表面上にない位置からワーク4の表面上に焦点を結ぶ
位置を通過し、ワーク4の表面上の焦点がない状態にな
るまで一方向に移動を行い、その移動期間中のワーク4
の表面からのノズル1の相対座標に対するレーザ光3の
ワーク4からの反射光5のデータの分布をデータ解析部
11により2次曲線で近似し、求めた2次曲線の頂点の
相対座標をワーク4の表面上にレンズ2が焦点を結ぶた
めの、ワーク4の表面からのノズル1の相対位置とす
る。
Description
検出方法およびその装置に関するものである。
を交換した場合やレーザの光軸を調整した場合は、レー
ザ光の焦点位置が変わるため、レーザ光の焦点位置の調
整をし直す必要がある。
について説明する。図3は従来のレーザ加工機のブロッ
ク図を示す。図3において1はノズル、2はレーザ光を
集光するレンズ、3はレーザ光、4はワーク、5はワー
ク4からのレーザ光3の反射光、6は反射光5を受光す
るセンサ、7はノズル1を垂直方向に駆動する垂直方向
駆動装置、8はセンサ6の出力データを記憶するセンサ
データ記憶部、9はノズル1の垂直方向の座標を記憶す
る垂直方向座標記憶部、10はセンサデータ記憶部8の
データが最大値となる時の垂直方向座標記憶部9のデー
タからノズル1の焦点座標を求める最大光量座標検出部
である。
機について、以下これら構成要素間の関係とその動作を
説明する。まずノズル1を上死点からワーク4に向けて
降下させる。このときレンズ2の焦点位置がワーク4の
上面より上方にあるときは、ワーク4上面で反射した反
射光5は拡散されてその一部しかレンズ2へ戻らずセン
サ6が検出する反射光5の量は少ないため、センサデー
タ記憶部8のデータ値は小さい。その後、レンズ2の焦
点位置がワーク4の上面に達すると、レーザ光3のほと
んどが反射光5としてレンズ2に戻るため、センサデー
タ記憶部8のデータは最大値が表示される。更にノズル
1が下降されてレンズ2の焦点位置がワーク4の上面よ
りも下方になると、反射光5は拡散されてセンサデータ
記憶部8の値も減少する。従ってセンサデータ記憶部8
のデータが最大になる時の垂直方向座標記憶部9の座標
がレンズの焦点位置となる。
ーク4上付近にあるときの反射光5の光量はワーク4の
表面の面荒さの影響を大きく受けるためにわずかな場所
の変化により大きく光量が変化する。このためにノズル
1の垂直方向の座標とそのときのレーザ3の反射光5の
光量は図4に示すように焦点付近では大きく変化するた
め、光量の最大値の場所が必ずしも焦点位置になるとは
限らない。
しを行う場合、センサ6の受けた光量が最大になる座標
を読み取る方式のため、正しい焦点位置を求めるために
は複数回同じ操作を繰り返し、平均しなければならない
という問題点があった。
レーザ光3の自動焦点出しを一回の操作のみで行うこと
ができるレーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装
置を提供することを目的とする。
の1番目の発明のレーザ加工機の焦点位置検出方法は、
レーザ加工機のレーザ光を出力するノズルをレンズの焦
点位置がワークの表面上にない位置からワークの表面上
に焦点を結ぶ位置を通過し、ワークの表面上に焦点がな
い状態になるまで一方向に移動を行う操作過程と、その
移動期間中のワークの表面からのノズルの相対座標に対
するレーザ光のワークからの反射光のデータの分布を2
次曲線で近似し、求めた2次曲線の頂点の相対座標をワ
ーク表面上にレンズが焦点を結ぶための、ワークの表面
からのノズルの相対位置とする。演算過程とにより構成
されるものである。
発明のレーザ加工機の焦点位置検出装置は、レーザ加工
機のレーザ光を出力するノズルをレンズの焦点位置がワ
ークの表面上にない位置からワークの表面上に焦点を結
ぶ位置を通過し、ワークの表面上に焦点がない状態にな
るまで一方向に移動を行う垂直方向駆動装置と、その移
動期間中のワーク表面からの反射光の光量を計測するセ
ンサと、前記センサからの出力を記憶するセンサデータ
記憶部と、前記垂直方向駆動装置の座標を記憶する垂直
方向座標記憶部と、前記センサデータ記憶部と前記垂直
方向座標記憶部のデータから垂直方向移動期間中のレー
ザ光の反射光のデータの分布を2次曲線で近似し、求め
た2次曲線の頂点の相対座標をワーク表面上にレンズが
焦点を結ぶためのワークの表面からのノズルの相対位置
とするデータ解析部とを具備したものである。
法は、まず操作過程により、レーザ加工機のレーザ光を
出力するノズルをレンズの焦点位置がワークの表面上に
ない位置からワークの表面上に焦点を結ぶ位置を通過
し、ワークの表面上に焦点がない状態になるまで一方向
に1回のみ移動を行うと、演算過程により、その移動期
間中にワーク表面からのノズルの相対座標に対するレー
ザ光のワークからの反射光のデータの分布が2次曲線で
近似され、求めた2次曲線の頂点の相対座標をワーク表
面上にレンズが焦点を結ぶためのワークの表面からのノ
ズルの相対位置を検出するものである。
出装置は、垂直方向駆動装置により、レーザ加工機のレ
ーザ光を出力するノズルをレンズの焦点位置がワークの
表面上にない位置からワークの表面上に焦点がない状態
になるまで一方向に1回のみ移動を行い、その移動期間
中のワーク表面からの反射光の光量をセンサで計測し、
このセンサからの出力をセンサデータ記憶部で記憶し、
かつ垂直方向座標記憶部のデータから、データ解析部に
より、垂直方向移動期間中のレーザ光の反射光のデータ
の分布を2次曲線で近似し、求めた2次曲線の頂点の相
対座標をワーク表面上にレンズが焦点を結ぶためのワー
クの表面からのノズルの相対位置を検出することができ
るものである。
方法およびその装置を図1〜図2にそって詳細に説明す
る。
7、8、9はそれぞれ従来と同様のノズル、レンズ、レ
ーザ光、ワーク、反射光、センサ、垂直方向駆動装置、
センサデータ記憶部、垂直方向座標記憶部である。セン
サデータ記憶部8と垂直方向座標記憶部9のデータを解
析し、レーザ光3の焦点を求めるデータ解析部で、この
データ解析部11はノズル1の移動期間中のワーク表面
からのノズルの相対座標に対するレーザ光のワーク4か
らの反射光のデータの分布を2次曲線で近似し、求めた
2次曲線の頂点の相対座標をワーク表面上にレンズが焦
点を結ぶための、ワーク4の表面からのノズル1の相対
位置とする演算を行うものである。
位置検出方法およびその装置の動作を説明する。まずノ
ズル1をワーク4にぶつからないように最も低い位置
(下死点)まで手動でおろす。このときレーザ光3の焦
点はワーク4よりも下にある。この状態から垂直駆動装
置7により一定速度でノズル1をワーク4に対して垂直
に、ワーク4から離れる方向に一定距離を自動的に動か
す。移動距離は移動終了後にレーザ光3の焦点はワーク
4よりも上にあるように設定する(操作過程)。このノ
ズル1の移動中に垂直方向のワーク4の表面からの相対
座標を垂直方向座標記憶部9に記憶し、そのときのセン
サのデータをセンサデータ記憶部に記憶する。このとき
の垂直方向のワーク4の表面からの相対座標とセンサデ
ータの関係を図2のように求めることができる。図2か
らセンサデータが最大値のときのノズル1の位置は、必
ずしもレーザ光3の焦点位置ではないことがわかる。よ
り正しいレーザ光3の焦点位置を求めるために、図2の
グラフのセンサデータの最大値の付近の形状が左右対象
で、2次曲線に近いことを利用して、データ解析部11
によりセンサデータの最大値の付近のデータを2次曲線
で近似し、求めた2次曲線の頂点の座標からレーザ光3
の焦点位置を求める。
4から離れた位置(上死点)から、ワーク4の表面まで
移動を行い、この移動中に垂直方向の座標を垂直方向座
標記憶部9に記憶し、そのときのセンサ6のデータをセ
ンサデータ記憶部8に記憶したデータを使用しても同様
の結果が得られる。
次曲線の近似について具体的な演算過程を以下に述べ
る。まず、センサデータ記憶部8で記憶されているデー
タのうち最大値を求める。そのデータに対応する垂直方
向座標記憶部9の座標を求める。センサデータが最大に
なる座標からワーク4に近付く方向にセンサデータ記憶
部8のデータを調べ、データが先に求めた最大値の半分
以下になったときの座標を記憶する。センサデータが最
大になる座標からワーク4から離れる方向にセンサデー
タ記憶部8のデータを調べ、データが先に求めた最大値
の半分以下になったときの座標を記憶し、この間のデー
タに関して最小2乗法により2次曲線に近似を行い、求
めた2次曲線の頂点の座標をレーザ光3の焦点座標とす
る。
似は、最小2乗法による近似であり以下に示す演算を行
う。
均値、(数4)はZの平均値、Xi,Yi,Ziはi番
目のサンプリングデータを表すとき、次の式によりa,
b,cを求める。
のセンサデータとし、求める2次曲線の式を
7)とおくことにより(数14)を(数1)に当てはめ
ることができる。
演算をデータ解析部12で行い、求めた2次曲線の頂点
のx座標をノズルの焦点の位置とするものである。
点位置検出方法およびその装置は、ワーク表面からのノ
ズルの相対座標に対するレーザ光のワークからの反射光
のデータの分布を2次曲線で近似し、求めた2次曲線の
頂点の相対座標をワーク表面上にレンズが焦点を結ぶた
めの、ワークの表面からのノズルの相対位置とすること
により、レンズの焦点付近における、レーザ光のワーク
からの反射光の光量がばらつくことによる影響を吸収す
ることができるため、従来に比して、1回のみの操作
で、高い精度の焦点位置調整が実現できる優れた効果を
奏するものである。
施する装置の概略構成図
す相対関係図
した装置の概略構成図
例を示す相対関係図
Claims (2)
- 【請求項1】 レーザ加工機のレーザ光を出力するノズ
ルをレンズの焦点位置がワークの表面上にない位置から
ワークの表面上に焦点を結ぶ位置を通過し、ワークの表
面上に焦点がない状態になるまで一方向に移動を行う操
作過程と、その移動期間中のワーク表面からのノズルの
相対座標に対するレーザ光のワークからの反射光のデー
タの分布を2次曲線で近似し、求めた2次曲線の頂点の
相対座標をワーク表面上にレンズが焦点を結ぶための、
ワークの表面からのノズルの相対位置とする演算過程に
より構成したレーザ加工機の焦点位置検出方法。 - 【請求項2】 レーザ加工機のレーザ光を出力するノズ
ルをレンズの焦点位置がワークの表面上にない位置から
ワークの表面上に焦点を結ぶ位置を通過し、ワークの表
面上に焦点がない状態になるまで一方向に移動を行う垂
直方向駆動装置と、その移動期間中のワーク表面からの
反射光の光量を計測するセンサと、前記センサからの出
力を記憶するセンサデータ記憶部と、前記垂直方向駆動
装置の座標を記憶する垂直方向座標記憶部と、前記セン
サデータ記憶部と前記垂直方向座標記憶部のデータから
垂直方向移動期間中のレーザ光の反射光のデータの分布
を2次曲線で近似し、求めた2次曲線の頂点の相対座標
をワーク表面上にレンズが焦点を結ぶためのワークの表
面からのノズルの相対位置とするデータ解析部とを具備
したレーザ加工機の焦点位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21369793A JP3259462B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21369793A JP3259462B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760468A true JPH0760468A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3259462B2 JP3259462B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=16643501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21369793A Expired - Lifetime JP3259462B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3259462B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080180657A1 (en) * | 2005-06-23 | 2008-07-31 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Determining a Focal Position of a Laser |
| US20100116797A1 (en) * | 2007-06-27 | 2010-05-13 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Ascertaining a laser beam contact point |
| JP2012071340A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| DE102016204071A1 (de) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | Technische Universität München | Verfahren zum Bestimmen der Lage des Fokus einer Laserstrahlanordnung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit Laserstrahlung |
| JP2019188424A (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 株式会社ディスコ | レーザー光線の焦点位置検出方法 |
| CN110524108A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-03 | 中南大学 | 基于二次谐波的定位激光聚焦点的方法和光路系统 |
| WO2022096443A1 (de) * | 2020-11-04 | 2022-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und verfahren zum bestimmen einer lage einer strahltaille eines fokussierten strahls relativ zu einer referenzoberfläche |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP21369793A patent/JP3259462B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080180657A1 (en) * | 2005-06-23 | 2008-07-31 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Determining a Focal Position of a Laser |
| US8304691B2 (en) * | 2005-06-23 | 2012-11-06 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Determining a focal position of a laser |
| US20100116797A1 (en) * | 2007-06-27 | 2010-05-13 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Ascertaining a laser beam contact point |
| US8258430B2 (en) * | 2007-06-27 | 2012-09-04 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Ascertaining a laser beam contact point |
| JP2012071340A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| DE102016204071A1 (de) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | Technische Universität München | Verfahren zum Bestimmen der Lage des Fokus einer Laserstrahlanordnung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit Laserstrahlung |
| JP2019188424A (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 株式会社ディスコ | レーザー光線の焦点位置検出方法 |
| CN110524108A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-03 | 中南大学 | 基于二次谐波的定位激光聚焦点的方法和光路系统 |
| CN110524108B (zh) * | 2019-09-12 | 2021-11-30 | 中南大学 | 基于二次谐波的定位激光聚焦点的方法和光路系统 |
| WO2022096443A1 (de) * | 2020-11-04 | 2022-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und verfahren zum bestimmen einer lage einer strahltaille eines fokussierten strahls relativ zu einer referenzoberfläche |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3259462B2 (ja) | 2002-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10120163B2 (en) | Auto-focus method for a coordinate-measuring apparatus | |
| US7502504B2 (en) | Three-dimensional visual sensor | |
| JPH05215518A (ja) | 光学式検査プローブ | |
| US20170045350A1 (en) | Auto-focus method for a coordinate measuring device | |
| CN109029288A (zh) | 一种基于dmd波前传感技术的反射式大陡度非球面及自由曲面检测装置和方法 | |
| JP3259462B2 (ja) | レーザ加工機の焦点位置検出方法およびその装置 | |
| WO2024183011A1 (zh) | 对焦方法和系统 | |
| CN110057839A (zh) | 一种光学硅片检测系统中的对焦控制装置及方法 | |
| JPH0914921A (ja) | 非接触三次元測定装置 | |
| JPH08504505A (ja) | 離れた像を撮像する方法および装置 | |
| JPH1123952A (ja) | オートフォーカス装置及びこれを利用したレーザ加工装置 | |
| US20010022829A1 (en) | Method of setting a position of an object of measurement in layer thickness measurement by x-ray fluorescence | |
| TWI727869B (zh) | 光學顯微鏡之雷射加工之能量動態調整方法與光斑大小動態調整方法 | |
| Chen et al. | A simple underwater video system for laser tracking | |
| JPH08178623A (ja) | 光学測定装置 | |
| JP3509202B2 (ja) | 非接触容積測定方法および装置 | |
| RU2280838C2 (ru) | Способ бесконтактного измерения объектов, имеющих на изображении расфокусированные границы | |
| JPH10318729A (ja) | 非接触表面形状測定方法及びその装置 | |
| JPS5811803A (ja) | 膜厚測定方法およびその装置 | |
| JP7804164B2 (ja) | 焦点距離測定装置及び方法 | |
| JP3474355B2 (ja) | 形状測定装置 | |
| JP3018887B2 (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| JP2001280915A (ja) | 画像測定システム及び画像測定方法 | |
| JPH0634552A (ja) | 局部腐食深さ自動測定方法およびそのための装置 | |
| CN121347121A (zh) | 一种二维激光扫描振镜精度测试装置及测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071214 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081214 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081214 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091214 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091214 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111214 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111214 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131214 Year of fee payment: 12 |