JPH10258376A

JPH10258376A - レーザー加工不良状態検出方法および装置

Info

Publication number: JPH10258376A
Application number: JP9061224A
Authority: JP
Inventors: Komei Shioji; 功明塩地; Takayuki Aoki; 貴行青木; Seijiro Ono; 清二郎大野
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-29
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JP3748148B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機械によるレーザー加工不良状態検出方法と
同装置の提供。【解決手段】ワークＷの加工状態を撮像するＣＣＤカ
メラ２５と、並びに撮像されたワークの加工状態を格納
する画像メモリー１２１と、加工不良状態検出プログラ
ムおよび基準値等を格納したＲＯＭ１２５と、加工不良
状態検出プログラム実施に使用するＲＡＭ１２７と、加
工不良状態検出プログラムによって、撮像されたワーク
の加工状態の画像を演算処理して加工状態を判別するＣ
ＰＵ１２３と、加工不良を検出したときは、その加工不
良を改善する加工条件をＮＣ装置７３に出力すると共に
ＮＣ装置からの指令信号を受信するＩ／Ｏ１２９とから
なる画像処理装置１２１とからなることを特徴とするレ
ーザー加工不良状態検出装置。よって、本発明によれば
機械で加工状態の監視業務業務を行うので、レーザ加工
の自動化または無人化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザー加工不良状
態検出方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザー加工における加工状態は、被加
工材の材質や板厚などによって変化すると共に、材質や
板厚が同一でも加工形状などによっても予測できない確
率的変化をするので、オペレーターは加工状態を常に監
視していて、加工不良が発生したら直ちに機械を停止さ
せて、加工不良の種類または状態を判断してその状況に
合わせて加工条件を変更するなどの操作を実施するか、
ある程度の加工不良の発生を予測して製品の加工数量を
多めに設定するなどの対応を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の加工状態の変化
は前述の如く確率的に発生するものばかりではなく、加
工に使用する機器の劣化などの要因変化により発生する
こともある。例えば、集光レンズの汚れの進行などの要
因変化が原因でそれ以降、加工不良が継続することもあ
る。このような場合においては、製品に加工不良が連続
して発生するばかりでなく加工機自体を故障させる原因
となることもあるので適宜な処置が必要であり、オペレ
ーターによる加工状態の監視をやめることができない。

【０００４】また、加工状態の変化によって加工不良が
発生した場合、材質や板厚などの変化に起因するものな
のか、または加工形状の変化に起因するものなのか等の
判断はオペレーターの判断によっているので、レーザー
加工の自動化または無人化の障害になっている。

【０００５】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、機械によるレー
ザー加工不良状態検出方法と同装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項１に記載のレーザー加工不良状態検出方
法は、ワークにレーザ切断加工を実施の後、この切断加
工部を撮像装置の直下に位置決めし、前記切断加工部を
撮像して、該切断加工部の画像データを画像処理装置で
処理してワークの加工不良状態を検出することを要旨と
するものである。

【０００７】従って、加工状態は被加工材の材質や板厚
などによって不規則に変化すると共に、材質や板厚が同
一でも加工形状などによっても予測できない確率的変化
をするが、本発明によれば加工状態は機械が常時監視し
ているのでオペレーターは加工状態の監視業務から解放
され他の業務を行うことが可能となる。また、レーザ加
工の自動化または無人化をすることが可能となる。

【０００８】請求項２に記載のレーザー加工不良状態検
出方法は、ワークにレーザ切断加工を実施の後、この切
断加工部を撮像装置の直下に位置決めし、前記切断加工
部を撮像して、該切断加工部の画像データを画像処理装
置で処理してワークの加工不良状態を検出し、検出され
た加工不良の状態に対応して加工不良状態を改善する加
工条件に変更可能にしたことを要旨とするものである。

【０００９】従って、従来の如くオペレーターが加工状
態を常に監視して、加工不良の種類または状態を判断
し、その状況に合わせて加工条件を変更するなどの操作
を実施する必要がない。

【００１０】請求項３に記載のレーザー加工不良状態検
出方法は、請求項１または請求項２に記載のレーザー加
工不良状態検出方法において、前記加工不良の検出回数
の許容値を設定し、該許容値を越えたときにレーザー加
工を中断可能にしたことを要旨とするものである。

【００１１】従って、従来はある程度の加工不良の発生
を予測して製品の加工数量を多めに設定するなどの対応
を行っていたが、本発明によれば数量的に計画的な生産
を行うことが可能である。

【００１２】請求項４に記載のレーザー加工不良状態検
出方法は、請求項３に記載のレーザー加工不良状態検出
方法において、前記画像処理装置で処理された測定デー
タのバラツキが基準値よりも大のときはバーニング状態
の加工不良とし、前記バラツキが基準値未満のときは複
数回の測定の平均値を演算して求め、該平均値と設定値
とを比較して平均値が設定値より大のときはガウジング
状態の加工不良とし、前記平均値が設定値未満のときは
良好切断として判断することを要旨とするものである。

【００１３】従って、従来の如く加工不良状態の判断を
人間の目視によらず、機械により定量的に判断させる様
にしたので判断にバラツキがなくなり正確な判断が可能
となった。

【００１４】請求項５に記載のレーザー加工不良状態検
出方法は、請求項４に記載のレーザー加工不良状態検出
方法において、前記バラツキの基準値を任意に設定可能
なことを要旨とするものである。

【００１５】従って、製品に要求される加工精度にあわ
せて加工不良の判断基準を変更することが可能となり過
剰品質の製品を作る無駄を無くすことができる。

【００１６】請求項６に記載のレーザー加工不良状態検
出装置は、ワークの加工状態を撮像可能なＣＣＤカメラ
と、並びに該ＣＣＤカメラによって撮像されたワークの
加工状態を格納する画像メモリーと、レーザー加工不良
状態検出プログラムおよび基準値等を格納したＲＯＭ
と、前記レーザー加工不良状態検出プログラム実行時に
使用するＲＡＭと、前記レーザー加工不良状態検出プロ
グラムによって、前記撮像されたワークの加工状態の画
像を演算処理して加工状態を判別するＣＰＵと、該ＣＰ
Ｕにおいて加工不良を検出したときは、その加工不良を
改善する加工条件をＮＣ装置に出力すると共にＮＣ装置
からの指令信号を受信するＩ／Ｏとで構成した画像処理
装置とからなることを要旨とするものである。

【００１７】従って、加工状態は被加工材の材質や板厚
などによって不規則に変化すると共に、材質や板厚が同
一でも加工形状などによっても予測できない確率的変化
をするが、本発明によれば加工状態を機械が常時監視し
ているのでオペレーターは加工状態の監視業務から解放
され他の業務を行うことが可能となる。また、レーザ加
工の自動化または無人化をすることが可能となる。

【００１８】請求項７に記載のレーザー加工不良状態検
出装置は、請求項６に記載のレーザー加工不良状態検出
装置において、前記加工不良の検出回数の許容値を設定
可能とし、該許容値を越えたときにレーザー加工を中断
する指令を前記ＮＣ装置に出力することを要旨とするも
のである。

【００１９】従って、従来はある程度の加工不良の発生
を予測して製品の加工数量を多めに設定するなどの対応
を行っていたが、本発明によれば数量的に計画的な生産
を行うことが可能である。

【００２０】請求項８に記載のレーザー加工不良状態検
出装置は、請求項６または請求項７に記載のレーザー加
工不良状態検出装置において、前記画像処理装置で処理
された測定データのバラツキが基準値よりも大のときは
バーニング状態の加工不良とし、前記バラツキが基準値
未満のときは複数回の測定の平均値を演算して求め、該
平均値と設定値とを比較して平均値が設定値より大のと
きはガウジング状態の加工不良とし、前記平均値が設定
値未満のときは良好切断として判断することを要旨とす
るものである。

【００２１】従って、従来の如く加工不良状態の判断を
人間の目視によらず、機械により定量的に判断させる様
にしたので判断にバラツキがなくなり正確な判断が可能
となった。

【００２２】請求項９に記載のレーザー加工不良状態検
出装置は、請求項８に記載のレーザー加工不良状態検出
装置において、前記バラツキの基準値を任意に設定可能
なことを要旨とするものである。

【００２３】従って、製品に要求される加工精度に合わ
せて加工不良の判断基準を変更することが可能となり過
剰品質の製品を作る無駄を無くすことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図１は、本発明に係わるレーザー加
工不良状態検出装置を用いたレーザー加工機のレーザー
加工ヘッドの部分とワークとの関係を説明する図であ
る。図１を参照するに、レーザー加工機１はＸ軸方向
（図１において紙面に対して直交する方向）へ移動自在
な加工テーブル（図示省略）を備えており、この加工テ
ーブル上にワーククランプ３でクランプされた加工すべ
きワークＷが載置してある。また、前記加工テーブルの
上方には加工テーブルを跨いで門型形状のうちの上部フ
レーム５が設けてある。

【００２５】この上部フレーム５の前面にはＹ軸方向
（図１において左右方向）へ延伸した平行な複数のガイ
ドレール７が敷設してある。そして、このガイドレール
７の間にはＹ軸方向へ延伸したボールねじ９が設けてあ
り、このボールねじ９の一端には、例えば、図１におい
て右端には、駆動モーターＭｙが連結してあると共に、
ボールねじ９の他端、例えば、図１において左端は軸受
１３で回転自在に支持してある。

【００２６】前記ボールねじ９に螺合した図示省略のナ
ット部材を介してＹ軸キャレッジ１５を設けると共に、
このＹ軸キャレッジ１５には図示省略の複数のガイド部
材が設けられ、この各ガイド部材が前記ガイドレール７
に沿って案内されるようになっている。また、前記Ｙ軸
キャレッジ１５にはレーザー加工ヘッド１７が設けてあ
ると共に、このレーザー加工ヘッド１７の下部にはノズ
ル１９が設けてある。

【００２７】上記構成により、駆動モーターＭｙを駆動
させれば、ボールねじ９が回転して、Ｙ軸キャレッジ１
５がＹ軸方向へ移動させられる。そして、このＹ軸キャ
レッジ１５は、ガイド部材を介してガイドレール７に案
内されて移動する。したがって、ワーククランプ３にク
ランプされたワークＷがＸ軸方向へ，レーザー加工ヘッ
ド１７がＹ軸方向へ移動することになり、ワークＷの所
望位置にレーザー加工ヘッド１７が位置決めされ、レー
ザー加工ヘッド１７の下部に備えられたノズル１９から
レーザービームが照射されてワークＷに丸穴などのレー
ザー加工が行われることとなる。

【００２８】前記Ｙ軸キャレッジ１５には、例えば、レ
ーザー加工ヘッド１７の右側近傍に撮像装置ユニット２
１が設けてある。この撮像装置ユニット２１は、前記Ｙ
軸キャレッジ１５に撮像装置ユニットケース２３が設け
られ、この撮像装置ユニットケース２３内には画像取り
込み用カメラとしてのＣＣＤカメラ２５が設けられ、こ
のＣＣＤカメラ２５の下部には下方へ順に、レンズユニ
ット２７，ＵＶフィルタ２９が設けてある。前記ＣＣＤ
カメラ２５は、例えば、丸穴または溝幅などを撮像する
カメラで、レンズユニット２７は絞りとピントを調整
し、またＵＶフィルタ２９はレンズユニット２７とＣＣ
Ｄカメラ２５を紫外線から保護するものである。

【００２９】前記撮像装置ユニットケース２３内には、
エアーシリンダー３１が設けあり、このエアーシリンダ
ー３１の下部には、ピストンロッド３３が装着してあ
る。このピストンロッド３３の下端には、リング照明３
５を備えた支持部材３７が取り付けてある。また、この
支持部材３７の下端には、スプリング３９を介してワー
ク押え４１が設けてある。そして、前記撮像装置ユニッ
トケース２３内には、中継端子台４３が設けられ、これ
は、前記エアーシリンダー３１のリミットスイッチ，リ
ング照明３５用の中継端子台である。また、前記上部フ
レーム５の右側上部にはパージ用ソレノイド４５，エア
ーシリンダー用ソレノイド４７が設けてある。

【００３０】前記撮像装置２１の画像を処理するため
の、画像処理装置４９が図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）に示してある。図２において、前記画像処理装置
４９には、電源スイッチ５１，電源表示用ＬＥＤ５３，
ＣＣＤカメラ接続用ケーブル５５，ＮＣ接続ケーブル５
７，電源ケーブル５９およびファン６１が備えてある。
また、図３には撮像装置ユニット２１の電気系統のシス
テム構成図が示してある。図３において、前記画像処理
装置４９とＮＣ強電盤６３とはケーブル６５で接続して
ある。また、前記中継端子台４３とＮＣ強電盤６３とは
中継ケーブル６７で接続してある。前記パージ用ソレノ
イド４５，エアーシリンダー用ソレノイド４７とＮＣ強
電盤６３とはそれぞれソレノイドケーブル６９，７１と
で接続してある。ＮＣ装置７３と前記画像処理装置４９
とは前記ＮＣ接続ケーブル５７で接続してある。

【００３１】前記中継端子台４３とリング照明３５とは
照明ケーブル７５で接続してあり、前記エアーシリンダ
ー３９の上，下リミットスイッチ７７，７９と前記中継
端子台４３とはスイッチケーブル８１，８３で接続して
ある。また、モニターテレビ８５と前記画像処理装置４
９とはモニターケーブル８７で接続してある。

【００３２】図４は、撮像装置ユニット２１のエアー系
統のシステム構成図を示したものである。図４におい
て、前記エアーシリンダー３１の上部，下部シリンダー
室には。例えば配管８９，９１の一端が接続してあり、
配管８９，９１の他端は前記エアーシリンダーソレノイ
ド４７の裏側に接続してある。また、エアーシリンダー
用のソレノイド４７の表側には、配管９３の一端が接続
してあり、この配管９３の他端は、エアー３点セット９
５のユニオンティ９７に接続してある。さらに、パージ
用ソレノイド４５の表側には、配管９９の一端が接続し
てあり、配管９９の他端はエアー３点セット９５のブラ
ンチ用のエルボ１０１に接続してある。パージ用ソレノ
イド４５の裏側には、配管１０３の一端が接続してあ
り、この配管１０３の他端は、前記ワーク押え４１に形
成されたエアーパージ用のリング状の穴１０５に接続し
てある。

【００３３】上記構成により、図３および図９に示すＮ
Ｃ装置７３を操作し、ＮＣ強電盤６３を介して画像処理
装置４９を制御することにより、加工されたワークの加
工部表面がＣＣＤカメラ２５で撮像される。また、ＮＣ
強電盤６３，中継端子台４３を経てリング照明３５が点
灯し、ワークの表面が照らされるとともに、エアーシリ
ンダー３９の上，下リミットスイッチ７７，７９がＯ
Ｎ，ＯＦＦされる。また、ＮＣ強電盤６３を介してパー
ジ用ソレノイド４５，エアーシリンダー用ソレノイド４
７がＯＮ，ＯＦＦされる。

【００３４】図４において、エアー３点セット９５のユ
ニオンティ９７を経て圧縮エアーが配管９３を介してエ
アーシリンダー用ソレノイド４７，配管８９を経てエア
ーシリンダー３１の上部シリンダー室に供給されると、
ピストンロッド３３が下降するので、ワーク押え４１も
下降してワークＷが上方からワーク押え４１で押えられ
る。また、エアー３点セット９５のユニオンティ９７を
経て圧縮エアーが配管９３を介してエアーシリンダー用
ソレノイド４７，配管９１を経てエアーシリンダー３１
の下部シリンダー室に供給されると、ピストンロッド３
３が上昇し、ワーク押え４１も上昇することになる。

【００３５】また、ワーク押え４１でワークＷを上方か
ら押えた状態で、図示省略の集塵機を作動させれば、ワ
ーク押え４１と形成された穴１０３からワークＷ上にあ
る粉塵などが吸引されて配管１０１，パージ用ソレノイ
ド４５，配管９７およびエアー３点セット９５を経て集
塵機に集塵され、ワークＷ上がきれいに清掃されること
になる。

【００３６】図５および図６には、本発明に係わるレー
ザー加工不良状態検出方法のフローチャートを示したも
のである。以下このフローチャートに基づいて、ワーク
Ｗに形成された直線切断部または丸穴の測定および加工
不良状態検出方法について説明する。まず、準備として
ステップＳ１で良好切断時のスリット幅を設定する。そ
して、加工状態監視スターと指令が出されると、加工監
視プログラムが実施される（ステップＳ２）。ステップ
Ｓ３でワーク上の監視位置をＣＣＤカメラ２５の直下の
位置に移動位置決めする。

【００３７】次のステップＳ４で、ワーク押さえ４１で
ワークＷを押圧固定すると共にリング照明３５を点灯す
る。そして、ステップＳ５において、ＣＣＤカメラ２５
がワークＷの加工位置を撮像し、取込んだ画像データを
画像処理装置４９において画像処理を実施してＮＣ装置
７３に出力する。

【００３８】ステップＳ６ではワーク押さえ４１を上昇
させると共にリング照明３５を消灯し、ステップＳ７に
おいて、加工状態の監視がスリット監視か否かを判断す
る。もし、スリット監視であればステップＳ８に、そう
でなければ、ステップＳ９に行く。ステップＳ８に来た
場合には、スリット監視の場合であるので、このステッ
プＳ８においてスリットが検出されたか否かの判断を行
う。もしスリットが検出されない場合には、ワークＷが
切断されていないことを示すのでステップＳ１９におい
て罫書き状態の加工不良（３）と認定する。

【００３９】前記ステップＳ８の条件判断において、ス
リットが検出された場合には、ステップＳ１０において
スリット幅を位置を変えて複数回測定する。また、前記
条件判断ステップＳ９においては丸穴を検出したか否か
の判断を行い、丸穴を検出した場合には、やはり、この
ステップＳ１０において丸穴の半径の測定を位置を変え
て複数回実施する。また、前記ステップＳ９において丸
穴を検出できなかった場合には、ワークＷが切断されて
いないことになるので、ステップＳ１９において罫書き
状態の加工不良（３）と認定される。なお前記測定回数
は少なくとも３回以上とするのが好ましい。

【００４０】次に、ステップＳ１１において切断面上部
の凹凸量を測定し、その測定値のバラツキを次のステッ
プＳ１２で演算して求める。なお切断面上部の凹凸量は
前記ＣＣＤカメラ２５の焦点位置が凸部の表面に合った
ＸＹ軸に直交する方向のＺ軸方向（図示省略）の位置座
標を求め、前記ＮＣ装置７３において演算によりワーク
Ｗの表面からの距離との差として検出することが可能で
ある。

【００４１】次に、ステップＳ１３において前記測定値
のバラツキの大小を判別する。なお、バラツキの大小は
予め設定した切断精度を基準に設定されたバラツキの基
準値を基に判断する。このステップＳ１３において測定
値のバラツキが基準値より大の場合には、ステップＳ１
４においてバーニング状態の加工不良（１）と認定す
る。もし、ステップＳ１４において測定値のバラツキが
基準値未満のときは、前記測定値の平均値を演算して求
める（ステップＳ１５）。

【００４２】次に、ステップＳ１５で求めた平均値と設
定値とを比較して、平均値が設定値より大のときには、
ガウジング状態の加工不良（２）と認定する（ステップ
Ｓ１７）。もし、ステップＳ１５で求めた平均値が前記
設定値未満のときは良好切断と認定する（ステップＳ１
８）。なお、前記ステップＳ１６における設定値とは、
スリット検出時においては、良好切断時のスリット幅で
あり、丸穴検出時および凹凸検出時においては、プログ
ラムにおいて指定した指示値を意味する。

【００４３】前記ステップＳ１４、ステップＳ１７およ
びステップＳ１９において、それぞれ、バーニング状態
の加工不良、ガウジング状態の加工不良および罫書き状
態の加工不良と認定されたときは、すべてステップＳ２
０において加工不良回数が許容値以上か否かの判断を行
い、加工不良回数が許容値以上のときには加工不良のア
ラームを前記モニターテレビ８５およびＮＣ装置７３の
ディスプレーに表示すると共にレーザー加工を中断す
る。

【００４４】前記ステップＳ２０において加工不良回数
が許容値未満のときには、次のステップＳ２１におい
て、次の加工があるか否かの判断を行い次の加工がある
場合には、ステップＳ２２において、前記３種類の加工
不良に対応して加工条件が改善される様にレーザー切断
加工条件を変更してから次の加工を実施する（ステップ
Ｓ２３）。次の加工を実施したら、前記加工監視のメイ
ンステップＳ３にもどり、加工監視プログラムを継続す
る。もし、ステップＳ２１において次の加工がない場合
には加工監視のプログラムを終了する。

【００４５】前記ステップＳ１８において良好切断と認
定された場合には、次の加工を実施（ステップＳ２１）
して、前記加工監視のメインステップＳ３にもどり、加
工監視プログラムを継続する。

【００４６】前記撮像装置２１と画像処理装置４９を使
用したレーザー加工不良状態検出方法におけるプログラ
ムを構成する指令行は次の様に記載する。「Ｇ１４１Ａ
５ＩＪＥＱＫ；」なお、指令行の引き数の意
味は次の様な内容を示す。Ｇ１４１Ａ５：加工監視状態
モード，Ｉ：監視位置Ｘ座標、Ｊ：監視位置Ｙ座標、
Ｅ：切断位置の上部の凹凸状態基準値、Ｑ：監視形状指
定、但し、Ｑ１スリット監視、省略時は丸穴監視、Ｒ：
穴の半径（ｍｍ），Ｋ：加工不良回数許容値。

【００４７】次に加工状態監視プログラムの一例を示せ
ば次の様になる。Ｇ１４１Ａ５Ｋ３；（加工不良許容回
数の設定）、Ｇ１４１Ａ５Ｉ△△Ｊ△△Ｅ１Ｑ１；（ス
リットの加工状態監視）、Ｇ１４１Ａ５Ｉ△△Ｊ△△Ｅ
２Ｒ２；（直径４ｍｍの穴加工状態監視）。なお、△△
は適宜な数値を示す。

【００４８】次に、本発明の加工不良状態検出方法にお
いて、監視可能な形状と監視可能な位置と不可能な位置
について図７および図８を例にして説明する。本発明の
加工不良状態検出方法においては、丸穴と直線切断部お
よびスリットを監視対象としており、丸穴以外の穴は監
視対象外である。

【００４９】さて、図７を参照するに、レーザー切断の
加工例として、３個の丸穴１１１と１個の角穴１１３お
よび２個のＶ字状のスリット１１５を有する多角形の製
品ＰをワークＷ（または母材）から切断する例を示して
ある。この多角形の製品Ｐにおいて、監視が可能なもの
は、図８にも拡大して示してある様に、監視位置Ａおよ
びその外の位置にある丸穴１１１と、監視位置Ｂにおけ
る直線切断部と、監視位置Ｃにおけるスリット１１５な
どである。これに対して、監視位置Ｄの角穴１１３、監
視位置Ｅの如く製品側が落下する直線切断部のコーナ
ー、および監視位置Ｆの如く監視する視野の両端部まで
直線でつながっていないコーナー等は監視対象外とな
る。

【００５０】レーザー加工不良状態検出装置１２１の構
成を図９に示してある。レーザー加工不良状態検出装置
１２１は、前記画像取り込み用カメラとしてのＣＣＤカ
メラ２５と、ＣＣＤカメラ２５が撮影した画像を処理す
る画像処理装置４９、画像処理装置４９が処理したレー
ザー加工の不良状態情報に基づいてワークＷの加工条件
や、ワークＷの移動位置決めを制御する前記ＮＣ装置７
３などから構成してある。なお、ＣＣＤカメラ２５を固
定して、ワークＷをＣＣＤカメラ２５に対してＸＹ方向
に移動させる構造にすることも可能である。

【００５１】画像処理装置４９は、画像メモリー１２
１、ＣＰＵ１２３、ＲＯＭ１２５、ＲＡＭ１２７、Ｉ／
Ｏ（入出力装置）１２９を有している。画像メモリー１
２１には、前記ケーブル５５を介して入力された前記Ｃ
ＣＤカメラ２５からのをデジタル信号を格納してある。
ＲＯＭ１２５には、前記図７および図８に基づいて説明
したアルゴリズムに従ったレーザー加工不良状態検出プ
ログラムおよび基準値等が格納してある。ＲＡＭ１２７
は前記プログラムを実行するときに使用する一時的メモ
リーである。

【００５２】前記Ｉ／Ｏ（入出力装置）１２９は、画像
処理装置４９のデータバス１３１と前記ＮＣ装置７３の
内部の入出力装置（図示省略）と接続されており、ＮＣ
装置７３からの起動信号やＮＣ装置７３へのデータ信号
を伝送する役目をなす。また、Ｉ／Ｏ１２９は、前記リ
ング照明３５のリレー（図示省略）と接続されており、
リング照明３５の点灯または消灯は画像処理装置４９の
ＣＰＵ１２３により制御されている。なおまた、ＮＣ装
置７３は前記レーザー加工機１の前記加工テーブル、レ
ーザー加工ヘッド１７およびＣＣＤカメラ２５の移動位
置決めを制御すると共に、前記エアーシリンダー用ソレ
ノイド４７を制御してワーク押え４１の上下動なども制
御している。

【００５３】上記構成において、前記図５、図６のアル
ゴリズムに従ったレーザー加工不良状態検出プログラム
を作動させれば、画像処理装置４９はＣＣＤカメラ２５
が加工位置を撮像した画像をＣＰＵ１２３において演算
処理して、その加工状態が良好切断なのか加工不良なの
かを判断して、良好切断の場合であって次の加工がある
ときは、その、次の加工について同様に良好切断かなの
加工不良なのかの判断を実施する。

【００５４】もし、加工不良を検出した場合には、その
加工不良の状態がバーニング状態なのかガウジング状態
なのか、全く切断されていないのかを判別して、加工不
良を改善するような加工条件に変更するように前記Ｉ／
Ｏ１２９を介して前記ＮＣ装置７３に指令を出力する。
そして、次の加工は変更された加工条件で加工されるこ
とになる。なお、加工不良の許容回数をプログラムで指
定してあれば、その加工不良の許容回数以上になるまで
レーザー加工不良状態検出プログラムを実行する。

【００５５】また、前記ＣＰＵ１２３はワークＷの加工
部の撮像時に前記Ｉ／Ｏ１２９を介してＮＣ装置７３に
リング照明３５を点灯指令を出力してリング照明３５を
点灯させると共に、前記エアーシリンダー用ソレノイド
４７を駆動させる指令を出力するして前記ワーク押え４
１を作動させる。また、ＮＣ装置７３はワーク位置決め
装置（図示省略）の駆動モーターＭｘを駆動してワーク
ＷをＸ軸方向の任意の位置に位置決めすると共に、前記
Ｙ軸キャレッジ１５の駆動モーターＭｙを駆動してＣＣ
Ｄカメラ２５をＹ軸方向の任意の位置に位置決めするこ
とができる。従って、駆動モーターＭｙとＭｘとを適宜
に駆動することにより、ワークＷの加工部をＣＣＤカメ
ラ２５の直下に位置決めすることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上の如き実施の形態の説明から理解さ
れるように、請求項１に記載の発明によれば、加工状態
は機械が常時監視しているのでオペレーターは加工状態
の監視業務から解放され他の業務を行うことが可能とな
る。また、レーザー加工の自動化または無人化をするこ
とが可能となる。

【００５７】請求項２に記載の発明によれば、従来の如
くオペレーターが加工状態を常に監視して、加工不良の
種類または状態を判断し、その状況に合わせて加工条件
を変更するなどの操作を実施する必要がない。

【００５８】請求項３に記載の発明によれば、従来の如
く、ある程度の加工不良の発生を予測して製品の加工数
量を多めに設定するなどの対応を行う必要がないので、
数量的に計画的な生産を行うことが可能である。

【００５９】請求項４に記載の発明によれば、加工不良
状態の判断を人間の目視によらず、機械により定量的に
判断させる様にしたので判断にバラツキがなくなり正確
な判断が可能となり、均一な品質の製品の生産を行うこ
とができる。

【００６０】請求項５に記載の発明によれば、製品に要
求される加工精度にあわせて加工不良の判断基準を変更
することが可能となり過剰品質の製品を作る無駄を無く
すことができる。

【００６１】請求項６に記載の発明によれば、加工状態
を機械が常時監視しているのでオペレーターは加工状態
の監視業務から解放され他の業務を行うことが可能とな
る。また、レーザー加工の自動化または無人化をするこ
とが可能となる。

【００６２】請求項７に記載の発明によれば、従来はあ
る程度の加工不良の発生を予測して製品の加工数量を多
めに設定するなどの対応を行っていたが、本発明によれ
ば数量的に計画的な生産を行うことが可能である。

【００６３】請求項８に記載の発明によれば、加工不良
状態の判断を人間の目視によらず、機械により定量的に
判断させる様にしたので判断にバラツキがなくなり正確
な判断が可能となり均一な品質の製品の生産ができる。

【００６４】請求項９に記載の発明によれば、製品に要
求される加工精度にあわせて加工不良の判断基準を変更
することが可能となり過剰品質の製品を作る無駄を無く
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるレーザー加工不良状態検出装置
を用いたレーザー加工機のレーザー加工ヘッド部とワー
クとの関係の説明図。

【図２】レーザー加工不良状態検出装置の画像処理装置
の外観図を示したもので、（Ａ）は画像処理装置の平面
図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図、および（Ｄ）
は左側面図である。

【図３】レーザー加工不良状態検出装置の撮像装置ユニ
ットの電気系統のシステム構成図。

【図４】レーザー加工不良状態検出装置の撮像装置ユニ
ットのエアー系統のシステム構成図。

【図５】本発明に係わるレーザー加工不良状態検出方法
のフローチャート。

【図６】本発明に係わるレーザー加工不良状態検出方法
のフローチャート

【図７】本発明に係わるレーザー加工不良状態検出方法
における、監視可能な形状と監視可能な位置と不可能な
位置についての説明図。

【図８】図７の監視可能な形状と監視可能な位置と不可
能な位置のを拡大した説明図。

【図９】本発明に係わるレーザー加工不良状態検出装置
の実施の形態を説明する図。

【符号の説明】

１レーザー加工機３ワーククランプ５上部フレーム７ガイドレール９ボールねじ１３軸受１５Ｙ軸キャレッジ１７レーザー加工ヘッド１９ノズル２１撮像装置ユニット２３撮像装置ユニットケース２５ＣＣＤカメラ２７レンズユニット２９ＵＶフィルタ３１エアーシリンダー３３ピストンロッド３５リング照明３７支持部材３９スプリング４１ワーク押え４３中継端子台４５、４７ソレノイド４９画像処理装置５１電源スイッチ５３電源表示用ＬＥＤ５５、５７、５９、６５、６９、７１、７５、８１、８
３、８７ケーブル６１ファン６３ＮＣ強電盤６７中継ケーブル７３ＮＣ装置７７、７９リミットスイッチ８５モニターテレビ８９，９１、９３、９９、１０３配管９５エアー３点セット９７ユニオンティ１０１エルボ１０５穴１２１画像メモリー１２３ＣＰＵ１２５ＲＯＭ１２７ＲＡＭ１２９Ｉ／Ｏ（入出力装置）１３１データバスＭｘ駆動モーターＭｙ駆動モーターＷワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークにレーザ切断加工を実施の後、こ
の切断加工部を撮像装置の直下に位置決めし、前記切断
加工部を撮像して、該切断加工部の画像データを画像処
理装置で処理してワークの加工不良状態を検出すること
を特徴とするレーザー加工不良状態検出方法。
【請求項２】ワークにレーザ切断加工を実施の後、こ
の切断加工部を撮像装置の直下に位置決めし、前記切断
加工部を撮像して、該切断加工部の画像データを画像処
理装置で処理してワークの加工不良状態を検出し、検出
された加工不良の状態に対応して加工不良状態を改善す
る加工条件に変更可能にしたことを特徴とするレーザー
加工不良状態検出方法。
【請求項３】前記加工不良の検出回数の許容値を設定
し、該許容値を越えたときにレーザー加工を中断可能に
したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
レーザー加工不良状態検出方法。
【請求項４】前記画像処理装置で処理された測定デー
タのバラツキが基準値よりも大のときはバーニング状態
の加工不良とし、前記バラツキが基準値未満のときは複
数回の測定の平均値を演算して求め、該平均値と設定値
とを比較して平均値が設定値より大のときはガウジング
状態の加工不良とし、前記平均値が設定値未満のときは
良好切断として判断することを特徴とする請求項１、請
求項２または請求項３に記載のレーザー加工不良状態検
出方法。
【請求項５】前記バラツキの基準値を任意に設定可能
なことを特徴とする請求項４に記載のレーザー加工不良
状態検出方法。
【請求項６】ワークの加工状態を撮像可能なＣＣＤカ
メラと、並びに該ＣＣＤカメラによって撮像されたワー
クの加工状態を格納する画像メモリーと、レーザー加工
不良状態検出プログラムおよび基準値等を格納したＲＯ
Ｍと、前記レーザー加工不良状態検出プログラム実行時
に使用するＲＡＭと、前記レーザー加工不良状態検出プ
ログラムによって、前記撮像されたワークの加工状態の
画像を演算処理して加工状態を判別するＣＰＵと、該Ｃ
ＰＵにおいて加工不良を検出したときは、その加工不良
を改善する加工条件をＮＣ装置に出力すると共にＮＣ装
置からの指令信号を受信するＩ／Ｏとで構成した画像処
理装置とからなることを特徴とするレーザー加工不良状
態検出装置。
【請求項７】前記加工不良の検出回数の許容値を設定
可能とし、該許容値を越えたときにレーザー加工を中断
する指令を前記ＮＣ装置に出力することを特徴とする請
求項６に記載のレーザー加工不良状態検出装置。
【請求項８】前記画像処理装置で処理された測定デー
タのバラツキが基準値よりも大のときはバーニング状態
の加工不良とし、前記バラツキが基準値未満のときは複
数回の測定の平均値を演算して求め、該平均値と設定値
とを比較して平均値が設定値より大のときはガウジング
状態の加工不良とし、前記平均値が設定値未満のときは
良好切断として判断することを特徴とする請求項６また
は請求項７に記載のレーザー加工不良状態検出装置。
【請求項９】前記バラツキの基準値を任意に設定可能
なことを特徴とする請求項８に記載のレーザー加工不良
状態検出装置。