JPH08141767A - 光軸調整装置 - Google Patents
光軸調整装置Info
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- JPH08141767A JPH08141767A JP6278988A JP27898894A JPH08141767A JP H08141767 A JPH08141767 A JP H08141767A JP 6278988 A JP6278988 A JP 6278988A JP 27898894 A JP27898894 A JP 27898894A JP H08141767 A JPH08141767 A JP H08141767A
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- Japan
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- reflecting mirror
- light spot
- optical axis
- displacement
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザロボットおよび直動型レーザ加工機の
組立時または組立後の調整時に、光軸の調整を自動的に
行うことができ、また、コストを安価にすることができ
るとともに、直動型レーザ加工機にも適用することがで
きる光軸調整装置を得ることを目的とする。 【構成】 光点変位検出機構１８から読み込んだ１組の
反射鏡間の光点変位情報と軸制御機構１７より読み込ん
だ軸変位情報とから１組の反射鏡の取付誤差を演算し、
この取付誤差に基づいて反射鏡支持機構１２の傾き角度
を反射鏡傾動機構１３に出力するようにしたものであ
る。
組立時または組立後の調整時に、光軸の調整を自動的に
行うことができ、また、コストを安価にすることができ
るとともに、直動型レーザ加工機にも適用することがで
きる光軸調整装置を得ることを目的とする。 【構成】 光点変位検出機構１８から読み込んだ１組の
反射鏡間の光点変位情報と軸制御機構１７より読み込ん
だ軸変位情報とから１組の反射鏡の取付誤差を演算し、
この取付誤差に基づいて反射鏡支持機構１２の傾き角度
を反射鏡傾動機構１３に出力するようにしたものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工機やレー
ザロボットにおいて反射鏡の取付誤差を自動的に調整す
る光軸調整装置に関するものである。
ザロボットにおいて反射鏡の取付誤差を自動的に調整す
る光軸調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ加工機やレーザロボットは、例え
ば数ＫＷのＣＯ2 レーザを用いて材料（以下、受光体と
いう）の溶接、溶断等を行う装置であり、ＣＯ2 レーザ
から照射されたレーザ光を複数の反射鏡を用いて受光体
の所定の位置に導いている。しかし、各反射鏡に取付誤
差が生じている場合には、レーザ光を使用者の意図する
位置に照射させることができず、正しい溶接を行うこと
ができないために反射鏡の角度及び反射鏡の位置を正確
に調整する必要がある。
ば数ＫＷのＣＯ2 レーザを用いて材料（以下、受光体と
いう）の溶接、溶断等を行う装置であり、ＣＯ2 レーザ
から照射されたレーザ光を複数の反射鏡を用いて受光体
の所定の位置に導いている。しかし、各反射鏡に取付誤
差が生じている場合には、レーザ光を使用者の意図する
位置に照射させることができず、正しい溶接を行うこと
ができないために反射鏡の角度及び反射鏡の位置を正確
に調整する必要がある。
【０００３】具体的には、レーザ加工機の根本から可視
光の微弱なレーザ光線を導入し、１枚目の反射鏡を反射
した光線を、２枚目の反射鏡を取付けるフランジ部に代
わりに取付けたピントガラスで受ける。次に、ピントガ
ラス上の光点が中央にくるように１枚目の反射鏡を調整
し（以下、光軸調整という）、この調整が終わったら、
２枚目の反射鏡を取付け、３枚目の反射鏡の取付けフラ
ンジ部にピントガラスを取付けて、２枚目の反射鏡の調
整を行う。そして、この作業を先端まで繰り返すもので
ある。
光の微弱なレーザ光線を導入し、１枚目の反射鏡を反射
した光線を、２枚目の反射鏡を取付けるフランジ部に代
わりに取付けたピントガラスで受ける。次に、ピントガ
ラス上の光点が中央にくるように１枚目の反射鏡を調整
し（以下、光軸調整という）、この調整が終わったら、
２枚目の反射鏡を取付け、３枚目の反射鏡の取付けフラ
ンジ部にピントガラスを取付けて、２枚目の反射鏡の調
整を行う。そして、この作業を先端まで繰り返すもので
ある。
【０００４】しかし、この調整方法は非常に煩雑であ
り、１台の組立調整または組立後の調整を熟練者が行っ
ても半日はかかる。また、光軸調整は目視による手作業
によりなされているため、その信頼性及び精度にも問題
があった。したがって、近年光軸調整を自動的に行う光
軸調整装置及び光軸調整方法が開示されている。
り、１台の組立調整または組立後の調整を熟練者が行っ
ても半日はかかる。また、光軸調整は目視による手作業
によりなされているため、その信頼性及び精度にも問題
があった。したがって、近年光軸調整を自動的に行う光
軸調整装置及び光軸調整方法が開示されている。
【０００５】図６は例えば特開平５−３２９６７４号公
報に示された従来の光軸調整装置を示す構成図である。
図において、１はレーザ発振機、２ａ〜２ｅは軸回りに
回転自在に取付けられている関節であり、電動モータ、
ギア、ベアリングなどから構成されている。３ａ〜３ｈ
は摺動及び回転自在に取付けられた反射鏡であり、スラ
イド機構とジンバル機構により構成されている。なお、
このジンバル機構とは反射鏡３ａ〜３ｈが内枠に対して
左右方向に回動自在に取付けられているとともに、この
内枠は外枠に対して上下方向に回動自在に取付けられて
いるものである。４はレーザ光を分離するビームスプリ
ッタ、５，６はレーザ光の検出器、７，８は検出器５，
６から取り込んだレーザ光の画像処理を行う画像処理装
置、９は画像処理装置７，８からの映像を表示する画像
表示装置である。
報に示された従来の光軸調整装置を示す構成図である。
図において、１はレーザ発振機、２ａ〜２ｅは軸回りに
回転自在に取付けられている関節であり、電動モータ、
ギア、ベアリングなどから構成されている。３ａ〜３ｈ
は摺動及び回転自在に取付けられた反射鏡であり、スラ
イド機構とジンバル機構により構成されている。なお、
このジンバル機構とは反射鏡３ａ〜３ｈが内枠に対して
左右方向に回動自在に取付けられているとともに、この
内枠は外枠に対して上下方向に回動自在に取付けられて
いるものである。４はレーザ光を分離するビームスプリ
ッタ、５，６はレーザ光の検出器、７，８は検出器５，
６から取り込んだレーザ光の画像処理を行う画像処理装
置、９は画像処理装置７，８からの映像を表示する画像
表示装置である。
【０００６】次に動作について説明する。まず、レーザ
発振機１よりレーザビームを反射鏡３ａのレーザビーム
入力口に照射することにより、ビームスプリッタ４によ
り分離されたレーザ光を２つの検出器５，６を介して画
像処理装置７、８に導入することにより、画像処理装置
７，８は導入されたそれぞれのレーザ光を同一の画像表
示装置９に同時に表示する。そこで、測定対象の関節の
みを所定方向に回転させることにより、光点の軌跡は円
を描く。この際、上記光点の軌跡が画像表示装置９の円
の中心を通るように反射鏡３ａ〜３ｈを調整する。この
調整は、反射鏡３ａ〜３ｈを微少量動かして光点の移動
方向及び移動量を計測し、微少量、光点の移動方向、及
び移動量を用いて、所望の位置までの調整移動量を算出
することで行う。なお、上記従来例では光学系の終端に
受光体が設けられているが、実際のレーザ加工機等では
レーザの光を絞るための放物面鏡またはレンズが設置さ
れている。
発振機１よりレーザビームを反射鏡３ａのレーザビーム
入力口に照射することにより、ビームスプリッタ４によ
り分離されたレーザ光を２つの検出器５，６を介して画
像処理装置７、８に導入することにより、画像処理装置
７，８は導入されたそれぞれのレーザ光を同一の画像表
示装置９に同時に表示する。そこで、測定対象の関節の
みを所定方向に回転させることにより、光点の軌跡は円
を描く。この際、上記光点の軌跡が画像表示装置９の円
の中心を通るように反射鏡３ａ〜３ｈを調整する。この
調整は、反射鏡３ａ〜３ｈを微少量動かして光点の移動
方向及び移動量を計測し、微少量、光点の移動方向、及
び移動量を用いて、所望の位置までの調整移動量を算出
することで行う。なお、上記従来例では光学系の終端に
受光体が設けられているが、実際のレーザ加工機等では
レーザの光を絞るための放物面鏡またはレンズが設置さ
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の光軸調整装置は
以上のように構成されているので、反射鏡３ａ〜３ｈの
取付誤差を修正するためには、反射鏡３ａ〜３ｈ毎に、
反射鏡を手動で予め微少量動かし、光点の軌跡を計測
し、所望の位置までの移動量を算出し、再び手動で反射
鏡を調整していたため、調整作業が煩雑で調整時間に多
くの時間が費やされるという問題点があった。また、光
点の位置を検出する検出器５，６、画像処理装置７，
８、及びビームスプリッタ４などの光学系を製作する必
要があるので、コストがかかるという問題点があった。
さらに、光点の軌跡が円を描くことを利用しているが、
直動型レーザ加工機では光点の軌跡は円を描かない（後
述するように直線を描く）ので、直動型レーザ加工機に
は適用できないなどの問題点があった。
以上のように構成されているので、反射鏡３ａ〜３ｈの
取付誤差を修正するためには、反射鏡３ａ〜３ｈ毎に、
反射鏡を手動で予め微少量動かし、光点の軌跡を計測
し、所望の位置までの移動量を算出し、再び手動で反射
鏡を調整していたため、調整作業が煩雑で調整時間に多
くの時間が費やされるという問題点があった。また、光
点の位置を検出する検出器５，６、画像処理装置７，
８、及びビームスプリッタ４などの光学系を製作する必
要があるので、コストがかかるという問題点があった。
さらに、光点の軌跡が円を描くことを利用しているが、
直動型レーザ加工機では光点の軌跡は円を描かない（後
述するように直線を描く）ので、直動型レーザ加工機に
は適用できないなどの問題点があった。
【０００８】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、レーザロボット及び直動型レー
ザ加工機の組立時または組立後の調整時に、光軸の調整
が自動的に行うことができ、また、コストを安価にする
ことができるとともに、直動型レーザ加工機にも適用す
ることができる光軸調整装置を得ることを目的とする。
ためになされたもので、レーザロボット及び直動型レー
ザ加工機の組立時または組立後の調整時に、光軸の調整
が自動的に行うことができ、また、コストを安価にする
ことができるとともに、直動型レーザ加工機にも適用す
ることができる光軸調整装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
軸調整装置は、光点変位検出機構より読み込んだ光点変
位情報と軸変位検出機構より読み込んだ軸変位情報とか
ら反射鏡の取付誤差を演算し、この取付誤差に基づいて
反射鏡の傾き角度を反射鏡傾動機構に出力するようにし
たものである。
軸調整装置は、光点変位検出機構より読み込んだ光点変
位情報と軸変位検出機構より読み込んだ軸変位情報とか
ら反射鏡の取付誤差を演算し、この取付誤差に基づいて
反射鏡の傾き角度を反射鏡傾動機構に出力するようにし
たものである。
【００１０】請求項２の発明に係る光軸調整装置は、光
点変位検出機構から光点変位情報を読み込み、一方の反
射鏡の取付誤差だけにより、光点変位に誤差が生じてい
るものとみなし、反射鏡の近似的な取付誤差を演算し、
この取付誤差に基づいて反射鏡の傾き角度を上記反射鏡
傾動機構に出力するようにしたものである。
点変位検出機構から光点変位情報を読み込み、一方の反
射鏡の取付誤差だけにより、光点変位に誤差が生じてい
るものとみなし、反射鏡の近似的な取付誤差を演算し、
この取付誤差に基づいて反射鏡の傾き角度を上記反射鏡
傾動機構に出力するようにしたものである。
【００１１】
【作用】請求項１の発明における光軸調整装置は、一方
の反射鏡の中心から他方の反射鏡を経て受光体上に至る
光点の２次元変位を検出する光点変位検出機構より読み
込んだ光点変位情報と軸変位検出機構より読み込んだ反
射鏡間の中心軸の変位を示す軸変位情報とから反射鏡の
取付誤差を演算し、この取付誤差に基づいて反射鏡の傾
き角度を反射鏡傾動機構に出力する光軸調整機構を設け
たことにより、反射鏡の取付誤差を自動的に補正するこ
とができるようになる。
の反射鏡の中心から他方の反射鏡を経て受光体上に至る
光点の２次元変位を検出する光点変位検出機構より読み
込んだ光点変位情報と軸変位検出機構より読み込んだ反
射鏡間の中心軸の変位を示す軸変位情報とから反射鏡の
取付誤差を演算し、この取付誤差に基づいて反射鏡の傾
き角度を反射鏡傾動機構に出力する光軸調整機構を設け
たことにより、反射鏡の取付誤差を自動的に補正するこ
とができるようになる。
【００１２】請求項２の発明における光軸調整装置は、
一方の反射鏡の中心から他方の反射鏡を経て受光体上に
至るレーザ光の受光体上の光点の２次元変位を検出する
光点変位検出機構から光点変位情報を読み込み、一方の
反射鏡の取付誤差だけにより、光点変位に誤差が生じて
いるものとみなし、反射鏡の近似的な取付誤差を演算
し、この取付誤差に基づいて反射鏡の傾き角度を反射鏡
傾動機構に出力する光軸調整機構を設けたことにより、
反射鏡の近似的な取付誤差を自動的に補正することがで
きるようになる。
一方の反射鏡の中心から他方の反射鏡を経て受光体上に
至るレーザ光の受光体上の光点の２次元変位を検出する
光点変位検出機構から光点変位情報を読み込み、一方の
反射鏡の取付誤差だけにより、光点変位に誤差が生じて
いるものとみなし、反射鏡の近似的な取付誤差を演算
し、この取付誤差に基づいて反射鏡の傾き角度を反射鏡
傾動機構に出力する光軸調整機構を設けたことにより、
反射鏡の近似的な取付誤差を自動的に補正することがで
きるようになる。
【００１３】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による光軸調整装置を
示す構成図であり、図において、従来のものと同一の符
号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。ま
た、１点鎖線で囲まれた部分は従来の光軸調整装置の構
成要素であり、１点鎖線の外の部分は本発明の光軸調整
装置に関する構成要素である。
する。図１はこの発明の一実施例による光軸調整装置を
示す構成図であり、図において、従来のものと同一の符
号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。ま
た、１点鎖線で囲まれた部分は従来の光軸調整装置の構
成要素であり、１点鎖線の外の部分は本発明の光軸調整
装置に関する構成要素である。
【００１４】１１は反射鏡支持機構（例えば、ジンバル
機構）１２により傾動自在に支持されている反射鏡、１
３は反射鏡１１を内枠に対して左右方向及びこの内枠は
外枠に対して上下方向（以下、２自由度という）に傾動
させることができる反射鏡傾動機構であり、例えば反射
鏡１１を裏側から押して傾動させるマイクロメータ（図
示なし）とそれを駆動するモータ（図示なし）とその回
転を検出するエンコーダ（図示なし）等から構成され
る。１４はレーザロボットまたは直動型レーザ加工機に
おける反射鏡１１間の中心軸を示す機械軸であり、回動
軸または直動軸が含まれる。１５は機械軸１４を駆動す
る軸駆動機構であり、例えばモータ、減速機、及びボー
ルねじ等により構成される。なお、これらの構成部品に
ついては図示されていない。
機構）１２により傾動自在に支持されている反射鏡、１
３は反射鏡１１を内枠に対して左右方向及びこの内枠は
外枠に対して上下方向（以下、２自由度という）に傾動
させることができる反射鏡傾動機構であり、例えば反射
鏡１１を裏側から押して傾動させるマイクロメータ（図
示なし）とそれを駆動するモータ（図示なし）とその回
転を検出するエンコーダ（図示なし）等から構成され
る。１４はレーザロボットまたは直動型レーザ加工機に
おける反射鏡１１間の中心軸を示す機械軸であり、回動
軸または直動軸が含まれる。１５は機械軸１４を駆動す
る軸駆動機構であり、例えばモータ、減速機、及びボー
ルねじ等により構成される。なお、これらの構成部品に
ついては図示されていない。
【００１５】１６は機械軸１４の変位を検出する軸変位
検出機構であり、例えば上記機械軸１４のモータの回転
角を検出するエンコーダから構成される。１７はレーザ
加工機のコントローラ（図示なし）からの命令に従って
機械軸１４を制御する軸制御機構である。１８は受光体
上に照射された光点の２次元変位を検出する光点変位検
出機構であり、例えば光点の位置を電圧に変換するＰＳ
Ｄ（アンプ、Ａ／Ｄコンバータ等）により構成される。
１９は光軸調整機構であり、軸制御機構１７から得た軸
変位の情報と光点変位検出機構１８から得た光点変位の
情報を用いて座標変換の演算を行い、反射鏡１１の傾動
変位を計算し、傾動変位の情報を反射鏡傾動機構１３に
伝えるものである。なお、反射鏡傾動機構１３はモータ
で駆動するとしたが、光軸調整機構１９の傾動変位に従
い、手動で駆動してもよい。
検出機構であり、例えば上記機械軸１４のモータの回転
角を検出するエンコーダから構成される。１７はレーザ
加工機のコントローラ（図示なし）からの命令に従って
機械軸１４を制御する軸制御機構である。１８は受光体
上に照射された光点の２次元変位を検出する光点変位検
出機構であり、例えば光点の位置を電圧に変換するＰＳ
Ｄ（アンプ、Ａ／Ｄコンバータ等）により構成される。
１９は光軸調整機構であり、軸制御機構１７から得た軸
変位の情報と光点変位検出機構１８から得た光点変位の
情報を用いて座標変換の演算を行い、反射鏡１１の傾動
変位を計算し、傾動変位の情報を反射鏡傾動機構１３に
伝えるものである。なお、反射鏡傾動機構１３はモータ
で駆動するとしたが、光軸調整機構１９の傾動変位に従
い、手動で駆動してもよい。
【００１６】次に光軸調整機構１９の詳細な調整手順の
説明を行う。図２はこの発明の一実施例による光軸調整
装置の光学系モデルを示す構成図であり、図において、
１１ａ、１１ｂは図１で示した反射鏡であり、２０は光
点変位検出機構１８の受光体である。
説明を行う。図２はこの発明の一実施例による光軸調整
装置の光学系モデルを示す構成図であり、図において、
１１ａ、１１ｂは図１で示した反射鏡であり、２０は光
点変位検出機構１８の受光体である。
【００１７】また、図２において、主なベクトルを説明
する。 Ｍj ：反射鏡１１ａ，１１ｂの入反射側に立てた単位
法線ベクトル（ｊ＝１，２）。 Ｃj ：反射鏡１１ａ，１１ｂまたは受光体２０の中心
の位置ベクトル（ｊ＝１，２，３）。 Ｌj ：反射鏡１１ａに入射した単位光軸ベクトル（ｊ
＝０）、または反射鏡１１ａ，１１ｂから反射した単位
光軸ベクトル（ｊ＝１，２）。 Ｇθｐ：受光体２０上で検出される光点の２次元座標。 Ｎ1 ：θ＝０のときに反射鏡１１ａの中心から反射鏡
１１ｂを経て、受光体上の近似円の中心に至る光軸のう
ち、反射鏡１１ａ，１１ｂ間の単位ベクトル。 Ｎ2 ：θ＝０のときに反射鏡１１ａの中心から反射鏡
１１ｂを経て、受光体２０上の近似円の中心に至る光軸
のうち、反射鏡１１ｂ、受光体２０間の単位ベクトル。 Ｏｐ ：受光体２０上の近似円の中心の２次元座標（ｘ
0 ，ｙ0 ）T 。 Ｏ ：受光体２０上の近似円の中心の３次元座標。
する。 Ｍj ：反射鏡１１ａ，１１ｂの入反射側に立てた単位
法線ベクトル（ｊ＝１，２）。 Ｃj ：反射鏡１１ａ，１１ｂまたは受光体２０の中心
の位置ベクトル（ｊ＝１，２，３）。 Ｌj ：反射鏡１１ａに入射した単位光軸ベクトル（ｊ
＝０）、または反射鏡１１ａ，１１ｂから反射した単位
光軸ベクトル（ｊ＝１，２）。 Ｇθｐ：受光体２０上で検出される光点の２次元座標。 Ｎ1 ：θ＝０のときに反射鏡１１ａの中心から反射鏡
１１ｂを経て、受光体上の近似円の中心に至る光軸のう
ち、反射鏡１１ａ，１１ｂ間の単位ベクトル。 Ｎ2 ：θ＝０のときに反射鏡１１ａの中心から反射鏡
１１ｂを経て、受光体２０上の近似円の中心に至る光軸
のうち、反射鏡１１ｂ、受光体２０間の単位ベクトル。 Ｏｐ ：受光体２０上の近似円の中心の２次元座標（ｘ
0 ，ｙ0 ）T 。 Ｏ ：受光体２０上の近似円の中心の３次元座標。
【００１８】なお、ベクトルｖをω軸回りにθだけ回転
する座標変換行列をＥ（ωθ）ｖと表記する。ベクトル
ｖの成分を（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）T と表記する。ここで
Ｔはベクトルの転置を表す。ある３次元座標“ｖ”を２
次元座標で表したものは、ｐをつけて“ｖｐ”とする。
する座標変換行列をＥ（ωθ）ｖと表記する。ベクトル
ｖの成分を（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）T と表記する。ここで
Ｔはベクトルの転置を表す。ある３次元座標“ｖ”を２
次元座標で表したものは、ｐをつけて“ｖｐ”とする。
【００１９】図２において、反射鏡１１ａ，１１ｂは正
しい取付け姿勢から上下にδa1，δa2、左右にδb1，δ
b2の角度誤差を持ち、中心は機械軸（ｌ0 ，ｌ1 ，ｌ
2 ）の交点と一致するものとする。入射する光軸は機械
軸ｌ0 に平行で反射鏡１１ａの中心に当たる。出射側先
端に立てた法線は機械軸ｌ2 と一致する。更に、ベース
座標系Σ０は回動軸方向をｘ、上方をｚとする。回動軸
の変位はθで表す。尚、ベース座標系Σ０とは絶対座標
系のことであり、モデルとしている光学系の回動軸を絶
対座標系のＸ軸と平行にし、光学系の上方をＺ軸と合わ
せたものである。
しい取付け姿勢から上下にδa1，δa2、左右にδb1，δ
b2の角度誤差を持ち、中心は機械軸（ｌ0 ，ｌ1 ，ｌ
2 ）の交点と一致するものとする。入射する光軸は機械
軸ｌ0 に平行で反射鏡１１ａの中心に当たる。出射側先
端に立てた法線は機械軸ｌ2 と一致する。更に、ベース
座標系Σ０は回動軸方向をｘ、上方をｚとする。回動軸
の変位はθで表す。尚、ベース座標系Σ０とは絶対座標
系のことであり、モデルとしている光学系の回動軸を絶
対座標系のＸ軸と平行にし、光学系の上方をＺ軸と合わ
せたものである。
【００２０】回動軸が機械軸ｌ0 まわりに回動したと
き、光点の軌跡は円を描くので、この円の中心の座標と
半径を求める。円を通る３点がわかれば、円の中心の座
標と半径がわかる。受光体２０上で検出される光点の２
次元座標３点をＧ０ｐ、Ｇ１ｐ、Ｇ２ｐとし（これらは
回動軸の角度θを例えばそれぞれθ＝０，−π／２，π
／２などとして測定する）、受光体２０上の近似円の中
心の座標をＯｐ（ｘ0 ，ｙ0 ）T 、半径をｒとすれば以
下の式が成り立つ。 （Ｇ０ｐ−Ｏｐ）・（Ｇ０ｐ−Ｏｐ）＝ｒ2 （Ｇ１ｐ−Ｏｐ）・（Ｇ１ｐ−Ｏｐ）＝ｒ2 （Ｇ２ｐ−Ｏｐ）・（Ｇ２ｐ−Ｏｐ）＝ｒ2 （１） なお、“・”はベクトルの内積を表し、これをＯｐ（ｘ
0 ，ｙ0 ）とｒについて解けばよい。
き、光点の軌跡は円を描くので、この円の中心の座標と
半径を求める。円を通る３点がわかれば、円の中心の座
標と半径がわかる。受光体２０上で検出される光点の２
次元座標３点をＧ０ｐ、Ｇ１ｐ、Ｇ２ｐとし（これらは
回動軸の角度θを例えばそれぞれθ＝０，−π／２，π
／２などとして測定する）、受光体２０上の近似円の中
心の座標をＯｐ（ｘ0 ，ｙ0 ）T 、半径をｒとすれば以
下の式が成り立つ。 （Ｇ０ｐ−Ｏｐ）・（Ｇ０ｐ−Ｏｐ）＝ｒ2 （Ｇ１ｐ−Ｏｐ）・（Ｇ１ｐ−Ｏｐ）＝ｒ2 （Ｇ２ｐ−Ｏｐ）・（Ｇ２ｐ−Ｏｐ）＝ｒ2 （１） なお、“・”はベクトルの内積を表し、これをＯｐ（ｘ
0 ，ｙ0 ）とｒについて解けばよい。
【００２１】次に、反射鏡１１ａのベクトルと取付誤差
の求め方について、４段階に分けて順に説明する。な
お、ここでは光点の座標の近似円上での位相により場合
分けが必要になる。
の求め方について、４段階に分けて順に説明する。な
お、ここでは光点の座標の近似円上での位相により場合
分けが必要になる。
【００２２】ステップ１ まず、回動軸の角度θが０のときの受光体２０上の光点
の座標Ｇ０ｐが、受光体２０上のｘｙ座標系で近似円の
第何象限にあるかを調べる。そのため、θがＧ０ｐから
微小に増加したときの光点の座標をＧｄｐとする。Ｇ０
ｐとＧｄｐのｘ、ｙ座標をそれぞれ（ｘg0，ｙg0）T 、
（ｘgd，ｙgd）T とすると、これらの大小関係から次の
ように場合分けできる。 第１象限 ｘg0＞ｘgd ＆ ｙg0＜ｙgd 第２象限 ｘg0＞ｘgd ＆ ｙg0＞ｙgd 第３象限 ｘg0＜ｘgd ＆ ｙg0＞ｙgd 第４象限 ｘg0＜ｘgd ＆ ｙg0＜ｙgd
の座標Ｇ０ｐが、受光体２０上のｘｙ座標系で近似円の
第何象限にあるかを調べる。そのため、θがＧ０ｐから
微小に増加したときの光点の座標をＧｄｐとする。Ｇ０
ｐとＧｄｐのｘ、ｙ座標をそれぞれ（ｘg0，ｙg0）T 、
（ｘgd，ｙgd）T とすると、これらの大小関係から次の
ように場合分けできる。 第１象限 ｘg0＞ｘgd ＆ ｙg0＜ｙgd 第２象限 ｘg0＞ｘgd ＆ ｙg0＞ｙgd 第３象限 ｘg0＜ｘgd ＆ ｙg0＞ｙgd 第４象限 ｘg0＜ｘgd ＆ ｙg0＜ｙgd
【００２３】ステップ２ 次にＧ０ｐから回動軸を正方向に回動させ、光点が初め
に受光体２０のｘ軸またはｙ軸上に来たときの角度θa
を測定する。Ｇ０ｐがステップ１で調べた象限から軸上
に来たときの光点の座標は、近似円の中心の座標Ｏｐ
（ｘ0 ，ｙ0 ）Tと半径をｒを用いて、それぞれの象限
の場合について次のようになる。 第１象限 （ｘ0 ，ｙ0 ＋ｒ）T 第２象限 （ｘ0 −ｒ，ｙ0 ）T 第３象限 （ｘ0 ，ｙ0 −ｒ）T 第４象限 （ｘ0 ＋ｒ，ｙ0 ）T 但し、これらの座標は近似値である。そこで光点が軸上
に来たことの判定には、例えば次のように回動軸を回動
したときの光点の座標の極値の変化を検出すれば良い。 第１象限 ｙ座標が極大 第２象限 ｘ座標が極小 第３象限 ｙ座標が極小 第４象限 ｘ座標が極大
に受光体２０のｘ軸またはｙ軸上に来たときの角度θa
を測定する。Ｇ０ｐがステップ１で調べた象限から軸上
に来たときの光点の座標は、近似円の中心の座標Ｏｐ
（ｘ0 ，ｙ0 ）Tと半径をｒを用いて、それぞれの象限
の場合について次のようになる。 第１象限 （ｘ0 ，ｙ0 ＋ｒ）T 第２象限 （ｘ0 −ｒ，ｙ0 ）T 第３象限 （ｘ0 ，ｙ0 −ｒ）T 第４象限 （ｘ0 ＋ｒ，ｙ0 ）T 但し、これらの座標は近似値である。そこで光点が軸上
に来たことの判定には、例えば次のように回動軸を回動
したときの光点の座標の極値の変化を検出すれば良い。 第１象限 ｙ座標が極大 第２象限 ｘ座標が極小 第３象限 ｙ座標が極小 第４象限 ｘ座標が極大
【００２４】ステップ３ θ＝０のときの、反射鏡１１ａの中心から、反射鏡１１
ｂを経て受光体２０上の光点に至る光軸の、機械軸ｌ1
に対する角度δy 、δz を求める。ステップ１で求めた
近似円の半径ｒと、ステップ２で求めた光点が軸上に来
たときの角度θa を用いる。δy とδz はそれぞれベー
ス座標系Σ0 のｙ軸、ｚ軸まわりの角度とする。これら
は近似円の象限ごとに次のようになる。 第１象限 δy ＝−ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） 第２象限 δy ＝ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） 第３象限 δy ＝ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝−ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） 第４象限 δy ＝−ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝−ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） （２）
ｂを経て受光体２０上の光点に至る光軸の、機械軸ｌ1
に対する角度δy 、δz を求める。ステップ１で求めた
近似円の半径ｒと、ステップ２で求めた光点が軸上に来
たときの角度θa を用いる。δy とδz はそれぞれベー
ス座標系Σ0 のｙ軸、ｚ軸まわりの角度とする。これら
は近似円の象限ごとに次のようになる。 第１象限 δy ＝−ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） 第２象限 δy ＝ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） 第３象限 δy ＝ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝−ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） 第４象限 δy ＝−ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝−ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） （２）
【００２５】ステップ４反射鏡１１ａ，１１ｂと入反射
光のベクトルから反射鏡１１ａ，１１ｂのベクトルを求
める。ステップ３で求めたδy ，δz を用いて、θ＝０
のときに、反射鏡１１ａの中心から反射鏡１１ｂに至る
光軸のベクトルＬ1 は次のようになる。 Ｌ1 ＝Ｅ（ｋ（ｄｚ））Ｅ（ｊ（ｄｙ））ｉ （３） ここでｉはｘ軸方向の単位ベクトルである。Ｌ1 と反射
鏡１１ａへの入射光のベクトルＬ0 と反射鏡１１ａのベ
クトルＭ1 の関係は次のようになる。 Ｌ1 ＝Ｌ0 −２（Ｌ0 ・Ｍ1 ）Ｍ1 （４） （３）式を（４）式に代入して、Ｍ1 について解く。次
にＭ1 を反射鏡の取付誤差に換算するため、Ｍ1 をベー
ス座標系Σ0 のｙ軸まわりに回転してｘ軸と一致させ
る。 Ｍ1a＝Ｅ（ｊ（−π／４））Ｍ1 （５） （５）式のＭ1aのｙ、ｚ座標をそれぞれｍ1ay ，ｍ1az
とおけば、反射鏡１１ａの取付誤差（δa1，δb1）T は
それぞれ次のようになる。 δa1＝−ｍ1az δb1＝ｍ1ay （６）
光のベクトルから反射鏡１１ａ，１１ｂのベクトルを求
める。ステップ３で求めたδy ，δz を用いて、θ＝０
のときに、反射鏡１１ａの中心から反射鏡１１ｂに至る
光軸のベクトルＬ1 は次のようになる。 Ｌ1 ＝Ｅ（ｋ（ｄｚ））Ｅ（ｊ（ｄｙ））ｉ （３） ここでｉはｘ軸方向の単位ベクトルである。Ｌ1 と反射
鏡１１ａへの入射光のベクトルＬ0 と反射鏡１１ａのベ
クトルＭ1 の関係は次のようになる。 Ｌ1 ＝Ｌ0 −２（Ｌ0 ・Ｍ1 ）Ｍ1 （４） （３）式を（４）式に代入して、Ｍ1 について解く。次
にＭ1 を反射鏡の取付誤差に換算するため、Ｍ1 をベー
ス座標系Σ0 のｙ軸まわりに回転してｘ軸と一致させ
る。 Ｍ1a＝Ｅ（ｊ（−π／４））Ｍ1 （５） （５）式のＭ1aのｙ、ｚ座標をそれぞれｍ1ay ，ｍ1az
とおけば、反射鏡１１ａの取付誤差（δa1，δb1）T は
それぞれ次のようになる。 δa1＝−ｍ1az δb1＝ｍ1ay （６）
【００２６】次に、反射鏡１１ｂのベクトルと取付誤差
の求め方について説明する。受光体上の近似円の中心の
２次元座標Ｏｐ（ｘ0 ，ｙ0 ）T をベース座標系Σ０か
ら見た３次元ベクトルＯは Ｏ＝Ｃ3 ＋（ｘ0 ，ｙ0 ，０）T （７） となる。
の求め方について説明する。受光体上の近似円の中心の
２次元座標Ｏｐ（ｘ0 ，ｙ0 ）T をベース座標系Σ０か
ら見た３次元ベクトルＯは Ｏ＝Ｃ3 ＋（ｘ0 ，ｙ0 ，０）T （７） となる。
【００２７】反射鏡１１ａの中心から反射鏡１１ｂの中
心に至るベクトルＮ1 、反射鏡１１ｂの中心から近似円
の中心に至るベクトルＮ2 はそれぞれ Ｎ1 ＝Ｃ2 −Ｃ1 （８） Ｎ2 ＝Ｏ−Ｃ2 （９） となる。Ｎ1 とＮ2 と反射鏡１１ｂのベクトルＭ2 の関
係は、 Ｎ2 ＝Ｎ1 −２（Ｎ1 ・Ｍ2 ）Ｍ2 （１０） となる。（１０）式に（７）、（８）、（９）式を代入
して、Ｍ2 について解く。
心に至るベクトルＮ1 、反射鏡１１ｂの中心から近似円
の中心に至るベクトルＮ2 はそれぞれ Ｎ1 ＝Ｃ2 −Ｃ1 （８） Ｎ2 ＝Ｏ−Ｃ2 （９） となる。Ｎ1 とＮ2 と反射鏡１１ｂのベクトルＭ2 の関
係は、 Ｎ2 ＝Ｎ1 −２（Ｎ1 ・Ｍ2 ）Ｍ2 （１０） となる。（１０）式に（７）、（８）、（９）式を代入
して、Ｍ2 について解く。
【００２８】Ｍ2 を反射鏡１１ａ、１１ｂの取付誤差に
換算するため、Ｍ2 をベース座標系Σ0 のｙ軸まわりに
回転してｚ軸と一致させる。 Ｍ2a＝Ｅ（ｊ（π／４））Ｍ2 （１１） Ｍ2aのｘ、ｙ座標をそれぞれｍ2ax 、ｍ2ay とおけば、
反射鏡１１ｂの取付誤差（δa2，δb2）はそれぞれ次の
ようになる。 δa2＝ｍ2ax δb2＝−ｍ2ay （１２）
換算するため、Ｍ2 をベース座標系Σ0 のｙ軸まわりに
回転してｚ軸と一致させる。 Ｍ2a＝Ｅ（ｊ（π／４））Ｍ2 （１１） Ｍ2aのｘ、ｙ座標をそれぞれｍ2ax 、ｍ2ay とおけば、
反射鏡１１ｂの取付誤差（δa2，δb2）はそれぞれ次の
ようになる。 δa2＝ｍ2ax δb2＝−ｍ2ay （１２）
【００２９】以上により、この実施例１によれば、レー
ザロボットの組立時または組立後の調整時に、光軸の調
整が自動的に行うことができる。また、画像処理装置及
びビームスプリッタなどの光学系を製作する必要がない
ため、コストを安価にすることができる。
ザロボットの組立時または組立後の調整時に、光軸の調
整が自動的に行うことができる。また、画像処理装置及
びビームスプリッタなどの光学系を製作する必要がない
ため、コストを安価にすることができる。
【００３０】実施例２．次に、直動軸の場合について図
２、図３を参照して説明する。図３はこの発明の一実施
例による直動軸に関する光軸調整装置のモデルを示す構
成図である。図において、従来のものと同一の符号は同
一または相当部分を示すので説明を省略する。２１ａ、
２１ｂは機械軸ｌ1 に沿って直動駆動される反射鏡であ
る。なお、光軸調整装置の構成にあっては、実施例１と
同一であるので説明を省略する。
２、図３を参照して説明する。図３はこの発明の一実施
例による直動軸に関する光軸調整装置のモデルを示す構
成図である。図において、従来のものと同一の符号は同
一または相当部分を示すので説明を省略する。２１ａ、
２１ｂは機械軸ｌ1 に沿って直動駆動される反射鏡であ
る。なお、光軸調整装置の構成にあっては、実施例１と
同一であるので説明を省略する。
【００３１】まず、回動軸の場合と同様にして、受光体
２０上で光点が描く線分の長さｓと角度φを求める。直
動軸の変位がｘmin 、ｘmax のときの受光体上で検出さ
れる光点の２次元座標をそれぞれＧ０ｐ、Ｇ１ｐとす
る。このとき線分の長さｓと角度φは次のようになる。 ｓ＝（（Ｇ０ｐ−Ｇ１ｐ）・（Ｇ０ｐ−Ｇ１ｐ））1/2 （１３） cosφ＝（Ｇ０ｘ−Ｇ１ｘ）／ｓ sinφ＝（Ｇ０ｙ−Ｇ１ｙ）／ｓ （１４） ここで“・”はベクトルの内積を示す。
２０上で光点が描く線分の長さｓと角度φを求める。直
動軸の変位がｘmin 、ｘmax のときの受光体上で検出さ
れる光点の２次元座標をそれぞれＧ０ｐ、Ｇ１ｐとす
る。このとき線分の長さｓと角度φは次のようになる。 ｓ＝（（Ｇ０ｐ−Ｇ１ｐ）・（Ｇ０ｐ−Ｇ１ｐ））1/2 （１３） cosφ＝（Ｇ０ｘ−Ｇ１ｘ）／ｓ sinφ＝（Ｇ０ｙ−Ｇ１ｙ）／ｓ （１４） ここで“・”はベクトルの内積を示す。
【００３２】次に、反射鏡２１ａのベクトルと取付誤差
の求め方について説明する。反射鏡２１ａからの反射光
のベクトルＬ1 の、機械軸ｌ1 に対する角度は、図２を
参照し、（１３）、（１４）式を用いると、 ｄｘ＝−tan-1 （ｓ／ｘst sinφ） ｄｙ＝ tan-1 （ｓ／ｘst cosφ） （１５） となる。ここで直動軸の行程ｘstを ｘst＝ｘmax −ｘmin （１６） としている。
の求め方について説明する。反射鏡２１ａからの反射光
のベクトルＬ1 の、機械軸ｌ1 に対する角度は、図２を
参照し、（１３）、（１４）式を用いると、 ｄｘ＝−tan-1 （ｓ／ｘst sinφ） ｄｙ＝ tan-1 （ｓ／ｘst cosφ） （１５） となる。ここで直動軸の行程ｘstを ｘst＝ｘmax −ｘmin （１６） としている。
【００３３】（１５）式のｄｘ、ｄｙとｘ軸上の単位ベ
クトルｉを用いると、Ｌ1 は Ｌ1 ＝Ｅ（ｋ（−ｄｚ））Ｅ（ｊ（−ｄｙ））ｉ （１７） となる。
クトルｉを用いると、Ｌ1 は Ｌ1 ＝Ｅ（ｋ（−ｄｚ））Ｅ（ｊ（−ｄｙ））ｉ （１７） となる。
【００３４】実施例１と同様に（４）式にＬ0 と（１
７）式を代入して、Ｍ1 について解けば反射鏡２１ａの
ベクトルが得られる。ただし sinφ≠０とする。
７）式を代入して、Ｍ1 について解けば反射鏡２１ａの
ベクトルが得られる。ただし sinφ≠０とする。
【００３５】sinφ＝０のときは、ｙ成分が０なので、
Ｍ1 、Ｌ0 、Ｌ1 に相当する２次元ベクトルをそれぞれ
ｐをつけて表せば、以下のようになる。 Ｍ1 ｐ＝（ｍ1x，ｍ1z）T （１８） Ｌ0 ｐ＝（０，１）T （１９） Ｌ1 ｐ＝（Ｌ1x，Ｌ1z）T （２０） これらを用いて（１７）式は次式のようになる。 Ｌ1 ｐ＝Ｌ0 ｐ−２（Ｌ0 ｐ・Ｍ1 ｐ）Ｍ1 ｐ （２１） この（２１）式をＭ1 ｐについて解けば、反射鏡１１ａ
のベクトルＭ1 はＭ1ｐの成分を用いて、 Ｍ1 ＝（ｍ1X，０，ｍ1Z）T （２２） となる。
Ｍ1 、Ｌ0 、Ｌ1 に相当する２次元ベクトルをそれぞれ
ｐをつけて表せば、以下のようになる。 Ｍ1 ｐ＝（ｍ1x，ｍ1z）T （１８） Ｌ0 ｐ＝（０，１）T （１９） Ｌ1 ｐ＝（Ｌ1x，Ｌ1z）T （２０） これらを用いて（１７）式は次式のようになる。 Ｌ1 ｐ＝Ｌ0 ｐ−２（Ｌ0 ｐ・Ｍ1 ｐ）Ｍ1 ｐ （２１） この（２１）式をＭ1 ｐについて解けば、反射鏡１１ａ
のベクトルＭ1 はＭ1ｐの成分を用いて、 Ｍ1 ＝（ｍ1X，０，ｍ1Z）T （２２） となる。
【００３６】以上で求めた（４）式の解または（２２）
式のＭ1 を実施例１の（５）式に代入すれば、実施例１
の（６）式より反射鏡２１ａの取付誤差δa1、δb1が得
られる。
式のＭ1 を実施例１の（５）式に代入すれば、実施例１
の（６）式より反射鏡２１ａの取付誤差δa1、δb1が得
られる。
【００３７】次に、反射鏡２１ｂのベクトルと取付誤差
の求め方について説明する。直動軸の変位ｘ＝ｘmax の
とき、受光体２０上の近似円の半径をｒとすれば、 ｒ＝（ｌ1 ＋ｌ2 ）ｓ／ｘst （２３） となる。近似円の中心の２次元座標Ｏｐはｒを用いると Ｏｐ＝Ｇ０ｐ−（ｒ cosφ，ｒ sinφ）T （２４） となる。
の求め方について説明する。直動軸の変位ｘ＝ｘmax の
とき、受光体２０上の近似円の半径をｒとすれば、 ｒ＝（ｌ1 ＋ｌ2 ）ｓ／ｘst （２３） となる。近似円の中心の２次元座標Ｏｐはｒを用いると Ｏｐ＝Ｇ０ｐ−（ｒ cosφ，ｒ sinφ）T （２４） となる。
【００３８】反射鏡２１ｂと受光体２０の中心の位置ベ
クトルは、以下のようになる。 Ｃ1 ＝（０，０，ｌ0 ）T （２５） Ｃ2 ＝Ｃ1 ＋（ｌ1 ，０，０）T （２６） Ｃ3 ＝Ｃ2 ＋（０，０，ｌ2 ）T （２７）
クトルは、以下のようになる。 Ｃ1 ＝（０，０，ｌ0 ）T （２５） Ｃ2 ＝Ｃ1 ＋（ｌ1 ，０，０）T （２６） Ｃ3 ＝Ｃ2 ＋（０，０，ｌ2 ）T （２７）
【００３９】（２４）式のｘ、ｙ要素と（２７）式を用
いて、近似円の中心の３次元座標Ｏは、 Ｏ＝Ｃ3 ＋（Ｏｐｘ，Ｏｐｙ，０）T （２８） となる。
いて、近似円の中心の３次元座標Ｏは、 Ｏ＝Ｃ3 ＋（Ｏｐｘ，Ｏｐｙ，０）T （２８） となる。
【００４０】実施例１と同様、（２５）〜（２８）式を
（８），（９）式に代入すれば、ベクトルＮ1 とＮ2 が
得られる。これらを（１０）式に代入してＭ2 について
解けば、反射鏡２１ｂのベクトルが得られる。Ｍ2 を
（１１）式に代入すれば（１２）式より反射鏡２１ｂの
取付誤差δa2、δb2が得られる。
（８），（９）式に代入すれば、ベクトルＮ1 とＮ2 が
得られる。これらを（１０）式に代入してＭ2 について
解けば、反射鏡２１ｂのベクトルが得られる。Ｍ2 を
（１１）式に代入すれば（１２）式より反射鏡２１ｂの
取付誤差δa2、δb2が得られる。
【００４１】以上により、この実施例２によれば、実施
例１と同様の効果が得られるとともに、直動型レーザ加
工機にも適用することができる。
例１と同様の効果が得られるとともに、直動型レーザ加
工機にも適用することができる。
【００４２】実施例３．実施例３は回動軸または直動軸
を持たないこと以外は実施例１及び実施例２と同一であ
る。図４はこの発明のその他の実施例による光軸調整装
置を示す構成図であり、図５はこの発明のその他の実施
例による光軸調整装置の光学系モデルを示す構成図であ
る。図において、従来のものと同一の符号は同一または
相当部分を示すので説明を省略する。２２は光軸調整機
構であり、光点変位検出機構１８から得た光点変位の情
報を用いて、座標変換の演算を行い、根本側の反射鏡１
１の傾動変位の近似値を計算し、傾動変位の情報を反射
鏡傾動機構１３に伝える。
を持たないこと以外は実施例１及び実施例２と同一であ
る。図４はこの発明のその他の実施例による光軸調整装
置を示す構成図であり、図５はこの発明のその他の実施
例による光軸調整装置の光学系モデルを示す構成図であ
る。図において、従来のものと同一の符号は同一または
相当部分を示すので説明を省略する。２２は光軸調整機
構であり、光点変位検出機構１８から得た光点変位の情
報を用いて、座標変換の演算を行い、根本側の反射鏡１
１の傾動変位の近似値を計算し、傾動変位の情報を反射
鏡傾動機構１３に伝える。
【００４３】次に図５を用いて光軸調整機構２２の調整
手順を説明する。まず、受光体上の光点の座標を（ｘ，
ｙ）、実施例１と同様にして光点の近似円を考えれば，
近似円の半径ｒを用いて、光点の位相θa は次式で表さ
れる。 cosθa ＝ｘ／ｒ sinθa ＝ｙ／ｒ （２９）
手順を説明する。まず、受光体上の光点の座標を（ｘ，
ｙ）、実施例１と同様にして光点の近似円を考えれば，
近似円の半径ｒを用いて、光点の位相θa は次式で表さ
れる。 cosθa ＝ｘ／ｒ sinθa ＝ｙ／ｒ （２９）
【００４４】反射鏡１１ｂの取付誤差を０とみなして，
反射鏡１１ａの中心から、反射鏡１１ｂを経て受光体２
０上の光点に至る光軸の、機械軸ｌ1 に対する角度δ
y 、δz を求める。このとき、近似円の半径ｒと、光点
の位相θa を用いる。δy とδz はそれぞれベース座標
系Σ０のｙ軸、ｚ軸まわりの角度とする。 δy ＝−ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） （３０）
反射鏡１１ａの中心から、反射鏡１１ｂを経て受光体２
０上の光点に至る光軸の、機械軸ｌ1 に対する角度δ
y 、δz を求める。このとき、近似円の半径ｒと、光点
の位相θa を用いる。δy とδz はそれぞれベース座標
系Σ０のｙ軸、ｚ軸まわりの角度とする。 δy ＝−ｒ cosθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） δz ＝ｒ sinθa ／（ｌ1 ＋ｌ2 ） （３０）
【００４５】δｙとδｚを用いて、反射鏡１１ａの中心
から反射鏡１１ｂに至る光軸のベクトルＬ1 は次のよう
になる。 Ｌ1 ＝Ｅ（ｋ（ｄｚ））Ｅ（ｊ（ｄｙ））ｉ （３１） ここでｉはｘ軸方向の単位ベクトルである。
から反射鏡１１ｂに至る光軸のベクトルＬ1 は次のよう
になる。 Ｌ1 ＝Ｅ（ｋ（ｄｚ））Ｅ（ｊ（ｄｙ））ｉ （３１） ここでｉはｘ軸方向の単位ベクトルである。
【００４６】次に、反射鏡１１ａ、１１ｂと入反射光の
ベクトルから反射鏡のベクトルを求める。Ｌ1 と反射鏡
１１ａへの入射光のベクトルＬ0 と反射鏡１１ａのベク
トルＭ1の関係は、次のようになる。 Ｌ1 ＝Ｌ0 −２（Ｌ0 ・Ｍ1 ）Ｍ1 （３２） （３２）式をＭ1 について解く。
ベクトルから反射鏡のベクトルを求める。Ｌ1 と反射鏡
１１ａへの入射光のベクトルＬ0 と反射鏡１１ａのベク
トルＭ1の関係は、次のようになる。 Ｌ1 ＝Ｌ0 −２（Ｌ0 ・Ｍ1 ）Ｍ1 （３２） （３２）式をＭ1 について解く。
【００４７】Ｍ1 を反射鏡の取付誤差に換算するため、
Ｍ1 をベース座標系Σ０のｙ軸まわりに回転してｘ軸と
一致させる。 Ｍ1a＝Ｅ（ｊ（−π／４））Ｍ1 （３３） （３３）式のＭ1aのｙ、ｚ座標をそれぞれｍ1ay 、ｍ
1az とおけば、反射鏡１１ａの取付誤差（δa1，δb1）
T はそれぞれ次のようになる。 δa1＝−ｍ1az δb1＝ｍ1ay （３４）
Ｍ1 をベース座標系Σ０のｙ軸まわりに回転してｘ軸と
一致させる。 Ｍ1a＝Ｅ（ｊ（−π／４））Ｍ1 （３３） （３３）式のＭ1aのｙ、ｚ座標をそれぞれｍ1ay 、ｍ
1az とおけば、反射鏡１１ａの取付誤差（δa1，δb1）
T はそれぞれ次のようになる。 δa1＝−ｍ1az δb1＝ｍ1ay （３４）
【００４８】反射鏡１１ａから受光体２０への光路長は
ｌ1 ＋ｌ2 であるのに対し、反射鏡１１ｂから受光体２
０への光路長はｌ2 である。従って、反射鏡１１ａと反
射鏡１１ｂの取付誤差が同じ程度のオーダーであった場
合、取付誤差が受光体２０から見た光点の誤差に及ぼす
影響は反射鏡１１ａの方が大きい。このため光学系全体
の取付誤差は式（６）のδa1とδb1で代表できる。
ｌ1 ＋ｌ2 であるのに対し、反射鏡１１ｂから受光体２
０への光路長はｌ2 である。従って、反射鏡１１ａと反
射鏡１１ｂの取付誤差が同じ程度のオーダーであった場
合、取付誤差が受光体２０から見た光点の誤差に及ぼす
影響は反射鏡１１ａの方が大きい。このため光学系全体
の取付誤差は式（６）のδa1とδb1で代表できる。
【００４９】以上により、この実施例３によれば、レー
ザロボット及び直動型レーザ加工機の組立時または組立
後の調整時に、光軸の調整が自動的に行うことができ
る。また、画像処理装置及びビームスプリッタなどの光
学系を製作する必要がないため、コストを安価にするこ
とができる。
ザロボット及び直動型レーザ加工機の組立時または組立
後の調整時に、光軸の調整が自動的に行うことができ
る。また、画像処理装置及びビームスプリッタなどの光
学系を製作する必要がないため、コストを安価にするこ
とができる。
【００５０】なお、上記の効果はｌ1 がｌ2 に比べて大
きいほど顕著になる。このため、レーザ加工機の設計に
当たっては、ｌ1 をｌ2 に比べて大きくなるように設計
するとよい。また、以上の実施例はそれぞれ軸ひとつ分
について説明したが、以上の方法を組み合わせ、各軸ご
とに単独に動作させることにより、軸を複数持つレーザ
加工機に適用することが可能である。また、回動軸と直
動軸が混在するレーザ加工機に適用することも可能であ
る。
きいほど顕著になる。このため、レーザ加工機の設計に
当たっては、ｌ1 をｌ2 に比べて大きくなるように設計
するとよい。また、以上の実施例はそれぞれ軸ひとつ分
について説明したが、以上の方法を組み合わせ、各軸ご
とに単独に動作させることにより、軸を複数持つレーザ
加工機に適用することが可能である。また、回動軸と直
動軸が混在するレーザ加工機に適用することも可能であ
る。
【００５１】さらに、以上の実施例ではレーザ加工機の
光軸調整に適用した場合について述べたが、反射鏡と被
動軸を持つ他の光学系、例えば潜望鏡に適用することも
可能であり、同様な効果を奏する。
光軸調整に適用した場合について述べたが、反射鏡と被
動軸を持つ他の光学系、例えば潜望鏡に適用することも
可能であり、同様な効果を奏する。
【００５２】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、光点変位検出機構より読み込んだ光点変位情報から
反射鏡の取付誤差を演算し、この取付誤差に基づいて反
射鏡の傾き角度を反射鏡傾動機構に出力するように構成
したので、レーザロボット及び直動型レーザ加工機の組
立時または組立後の調整時に、光軸の調整が自動的に行
うことができ、また、コストを安価にすることができる
とともに、直動型レーザ加工機にも適用することができ
る効果がある。
ば、光点変位検出機構より読み込んだ光点変位情報から
反射鏡の取付誤差を演算し、この取付誤差に基づいて反
射鏡の傾き角度を反射鏡傾動機構に出力するように構成
したので、レーザロボット及び直動型レーザ加工機の組
立時または組立後の調整時に、光軸の調整が自動的に行
うことができ、また、コストを安価にすることができる
とともに、直動型レーザ加工機にも適用することができ
る効果がある。
【００５３】請求項２の発明によれば、光点変位検出機
構から光点変位情報を読み込み、一方の反射鏡の取付誤
差だけにより、光点変位に誤差が生じているものとみな
し、反射鏡の近似的な取付誤差を演算し、この取付誤差
に基づいて反射鏡の傾き角度を上記反射鏡傾動機構に出
力するように構成したので、レーザロボット及び直動型
レーザ加工機の組立時または組立後の調整時に、光軸の
調整が自動的に行うことができ、また、コストを安価に
することができるとともに、直動型レーザ加工機にも適
用することができる効果がある。
構から光点変位情報を読み込み、一方の反射鏡の取付誤
差だけにより、光点変位に誤差が生じているものとみな
し、反射鏡の近似的な取付誤差を演算し、この取付誤差
に基づいて反射鏡の傾き角度を上記反射鏡傾動機構に出
力するように構成したので、レーザロボット及び直動型
レーザ加工機の組立時または組立後の調整時に、光軸の
調整が自動的に行うことができ、また、コストを安価に
することができるとともに、直動型レーザ加工機にも適
用することができる効果がある。
【図１】 この発明の一実施例による光軸調整装置を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】 この発明の一実施例による光軸調整装置の光
学系モデルを示す構成図である。
学系モデルを示す構成図である。
【図３】 この発明の一実施例による直動軸に関する光
軸調整装置のモデルを示す構成図である。
軸調整装置のモデルを示す構成図である。
【図４】 この発明のその他の実施例による光軸調整装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図５】 この発明のその他の実施例による光軸調整装
置の光学系モデルを示す構成図である。
置の光学系モデルを示す構成図である。
【図６】 例えば特開平５−３２９６７４号公報に示さ
れた従来の光軸調整装置を示す構成図である。
れた従来の光軸調整装置を示す構成図である。
１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ 反射鏡、１３ 反射
鏡傾動機構、１６ 軸変位検出機構、１８ 光点変位検
出機構、１９，２２ 光軸調整機構、２０ 受光体。
鏡傾動機構、１６ 軸変位検出機構、１８ 光点変位検
出機構、１９，２２ 光軸調整機構、２０ 受光体。
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ発振機から照射されるレーザ光の
光路を変更する１組の反射鏡の傾き角度を変更する反射
鏡傾動機構を備えた光軸調整装置において、上記反射鏡
間の中心軸の変位を検出する軸変位検出機構と、一方の
反射鏡の中心から他方の反射鏡を経て受光体上に至るレ
ーザ光の受光体上の光点の２次元変位を検出する光点変
位検出機構と、この光点変位検出機構より読み込んだ光
点変位情報と上記軸変位検出機構より読み込んだ軸変位
情報とから上記反射鏡の取付誤差を演算し、この取付誤
差に基づいて上記反射鏡の傾き角度を上記反射鏡傾動機
構に出力する光軸調整機構とを備えたことを特徴とする
光軸調整装置。 - 【請求項２】 レーザ発振機から照射されるレーザ光の
光路を変更する１組の反射鏡の傾き角度を変更する反射
鏡傾動機構を備えた光軸調整装置において、一方の反射
鏡の中心から他方の反射鏡を経て受光体上に至るレーザ
光の受光体上の光点の２次元変位を検出する光点変位検
出機構と、この光点変位検出機構から光点変位情報を読
み込み、一方の上記反射鏡の取付誤差だけにより、上記
光点変位に誤差が生じているものとみなし、上記反射鏡
の近似的な取付誤差を演算し、この取付誤差に基づいて
上記反射鏡の傾き角度を上記反射鏡傾動機構に出力する
光軸調整機構とを備えたことを特徴とする光軸調整装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6278988A JPH08141767A (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 光軸調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6278988A JPH08141767A (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 光軸調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08141767A true JPH08141767A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=17604858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6278988A Pending JPH08141767A (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 光軸調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08141767A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053699A (ja) * | 2000-12-07 | 2009-03-12 | Fujitsu Ltd | 光信号交換器の制御装置および制御方法 |
| KR100945134B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2010-03-02 | 아이피지 포토닉스 코리아(주) | 백업이 가능한 레이저 빔 스위치 장치 |
| JP2011526211A (ja) * | 2008-06-28 | 2011-10-06 | トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | ノズル軸に対してレーザ切断ビームを偏心配向する方法、傾斜切断のための方法、相応するレーザ処理ヘッドおよびレーザ処理機械 |
-
1994
- 1994-11-14 JP JP6278988A patent/JPH08141767A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053699A (ja) * | 2000-12-07 | 2009-03-12 | Fujitsu Ltd | 光信号交換器の制御装置および制御方法 |
| KR100945134B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2010-03-02 | 아이피지 포토닉스 코리아(주) | 백업이 가능한 레이저 빔 스위치 장치 |
| JP2011526211A (ja) * | 2008-06-28 | 2011-10-06 | トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | ノズル軸に対してレーザ切断ビームを偏心配向する方法、傾斜切断のための方法、相応するレーザ処理ヘッドおよびレーザ処理機械 |
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