JPS6186087A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS6186087A JPS6186087A JP59207956A JP20795684A JPS6186087A JP S6186087 A JPS6186087 A JP S6186087A JP 59207956 A JP59207956 A JP 59207956A JP 20795684 A JP20795684 A JP 20795684A JP S6186087 A JPS6186087 A JP S6186087A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- light
- processing
- lens
- distance
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- Granted
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は加工ワークV(レーザビームを照射してレー
ザ加工を行うレーザ加工装置、特に加工ヘッドに関する
ものである。
ザ加工を行うレーザ加工装置、特に加工ヘッドに関する
ものである。
第2図は従来のレーザ加工装置の加工ヘッドの断面図で
ある。図において、(1)はレーザ加工を行う上で主体
となるCOlのレーザビーム、(2)ハレーサヒーム金
細かく絞るための加工用レンズ、(3)ハ先端を細く成
型してアシストガスの流れを高速しする作用をもつ加工
ヘッド(20)のノズル、(4)はノズル(3)を所定
のノズル位fitVC固定させるためのロックナツト、
(5)は加工ワーク(ト)と加工ヘッド■のノズル(3
)との距離を一定に保つための接触式倣いセンサである
。
ある。図において、(1)はレーザ加工を行う上で主体
となるCOlのレーザビーム、(2)ハレーサヒーム金
細かく絞るための加工用レンズ、(3)ハ先端を細く成
型してアシストガスの流れを高速しする作用をもつ加工
ヘッド(20)のノズル、(4)はノズル(3)を所定
のノズル位fitVC固定させるためのロックナツト、
(5)は加工ワーク(ト)と加工ヘッド■のノズル(3
)との距離を一定に保つための接触式倣いセンサである
。
従来のレーザ加工装置は、上記のようtこ構成され、た
とえばレーザ発振器(図示せず)から出射されたレーザ
ビーム(1)は複数枚のミラーで反射されなからカロエ
ヘッド部へ到達し、加工ヘッド翰の加工用レンズ(2)
で絞られて加工ワーク(ト)に照射され、レーザ切断や
レーザ溶接などの精密加工に供される。
とえばレーザ発振器(図示せず)から出射されたレーザ
ビーム(1)は複数枚のミラーで反射されなからカロエ
ヘッド部へ到達し、加工ヘッド翰の加工用レンズ(2)
で絞られて加工ワーク(ト)に照射され、レーザ切断や
レーザ溶接などの精密加工に供される。
そして、加工ワーク(ト)が二次元平板でこれにレーザ
切断加工を行う場合、加工ワーク(4)に“そり“など
の多少の凹凸があっても、装備された接触式倣いセ/す
(5)によってレーザビーム(2)の焦点位置をいつも
一定に保っているので、良好な切断を得ている。
切断加工を行う場合、加工ワーク(4)に“そり“など
の多少の凹凸があっても、装備された接触式倣いセ/す
(5)によってレーザビーム(2)の焦点位置をいつも
一定に保っているので、良好な切断を得ている。
ところで、近年急激Vこ増加してきた三次元立体加工ワ
ークのレーザ切断加工を行う場合には、加工ヘッド−の
姿勢を制御してワーク面yc対し略垂直Vこノズル(3
1f、向は耽けれは良好な切断が得られない。また、ワ
ーク面とノズル(3〕或いは、加工用レンズ(2)との
距離を一定に保つ必要がある。
ークのレーザ切断加工を行う場合には、加工ヘッド−の
姿勢を制御してワーク面yc対し略垂直Vこノズル(3
1f、向は耽けれは良好な切断が得られない。また、ワ
ーク面とノズル(3〕或いは、加工用レンズ(2)との
距離を一定に保つ必要がある。
しかしなから上記のような従来のレーザ加工装置では、
レーザビーム(2)の焦点位置を一定に保つためvC1
接触式倣いセッサ(5)を使用しているが、接触式倣い
セッサ(5)ではそれほどの精度が出す、しかも立体面
の曲率の小きなコーナ部では接触式倣いセンサ(5)の
立体自体が大き過ぎて使用できないという問題点があっ
た1、 この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、加工ワークが如何なる例えば三次元立体曲面を有
するものである場合でも、加工ワークと加工ヘッドの加
工用レンズとの距離を常に一定に保ち、良好な切断等の
レーザ加工を行うことができるレーザ加工装置を得るこ
と全目的とする。
レーザビーム(2)の焦点位置を一定に保つためvC1
接触式倣いセッサ(5)を使用しているが、接触式倣い
セッサ(5)ではそれほどの精度が出す、しかも立体面
の曲率の小きなコーナ部では接触式倣いセンサ(5)の
立体自体が大き過ぎて使用できないという問題点があっ
た1、 この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、加工ワークが如何なる例えば三次元立体曲面を有
するものである場合でも、加工ワークと加工ヘッドの加
工用レンズとの距離を常に一定に保ち、良好な切断等の
レーザ加工を行うことができるレーザ加工装置を得るこ
と全目的とする。
この発明に係るレーザ加工製置は、光源からの放射ビー
ムを集束し、加工ワーク1対して適当な大きさの光スポ
ットを照射する投光し/スと、加工ワーク上の光スポッ
トを撮像する受光レンズと受光レンズによって撮像され
た元スポット像の位置に対応した電気信号を送出する光
検出器と、光検出器の電気信号よシ加エワークと加工用
レンズ間の距離を演算し、該距離を一定に保つよう制御
する電気信号を出力する処理回路からなり、加工ワーク
と加工用レンズ間の距離を一定に保つよう制御する距離
制御手段を設けるように構成したものである。
ムを集束し、加工ワーク1対して適当な大きさの光スポ
ットを照射する投光し/スと、加工ワーク上の光スポッ
トを撮像する受光レンズと受光レンズによって撮像され
た元スポット像の位置に対応した電気信号を送出する光
検出器と、光検出器の電気信号よシ加エワークと加工用
レンズ間の距離を演算し、該距離を一定に保つよう制御
する電気信号を出力する処理回路からなり、加工ワーク
と加工用レンズ間の距離を一定に保つよう制御する距離
制御手段を設けるように構成したものである。
〔作用〕 ”
この発明においては、光源と投光レンズとによって加工
ワークに照射された放射ビームのワーク表面上での光ス
ポットの像を受光レンズで撮像し、受光レンズによって
撮像された光スポット像を光検出器で検知し、光検出器
から送出された光スポットの結像位置に対応した電気信
号を受けた処理回路が加工ワークと加工用レノス間の距
離を演算し、該距離を一定に保つよう制御する電気信号
を出力し、その電気信号eこよって加工ワークと加工用
レンズ間の距離を常1’L一定に保つよう制御する。
ワークに照射された放射ビームのワーク表面上での光ス
ポットの像を受光レンズで撮像し、受光レンズによって
撮像された光スポット像を光検出器で検知し、光検出器
から送出された光スポットの結像位置に対応した電気信
号を受けた処理回路が加工ワークと加工用レノス間の距
離を演算し、該距離を一定に保つよう制御する電気信号
を出力し、その電気信号eこよって加工ワークと加工用
レンズ間の距離を常1’L一定に保つよう制御する。
第1図祉この発明の一実施例を示す断面図である。図に
おいて、(1)はレーザ加工を行う上で主体となるCO
7のレーザビーム、(2)は先端を細く成型してアシス
トガスの流れを高速tCする作用をもつ加工ヘッド翰の
ノズルでおる。
おいて、(1)はレーザ加工を行う上で主体となるCO
7のレーザビーム、(2)は先端を細く成型してアシス
トガスの流れを高速tCする作用をもつ加工ヘッド翰の
ノズルでおる。
(7)は放射ビームを発する光源で、ノズル(3)の上
部に@接した位置Vこ設けられている。(8)は光源(
6)よシ発せられた放射ビームを集束する投光レンズ、
(9)は加工ワーク(ト)rこ照射された放射ビームの
ワーク表面での放射ビーム像でおる光スポット像を撮(
Lする受光レンズで、ノズル(3)の上部に隣接し、ノ
ズル(3)全中心とした投光レンズ(8)の略対称位置
に設けられている。Qoは光スポット像の結像位置に対
応する電気信号を発生する非接触式の光センサでめる光
検出器で、その受光面は受光レンズ(9)の結像面ンこ
配置させられている。(11)は光検出器図の出力信号
を処理して加工用レンズ(2)の位置を制御する電気信
号を出力する処理回路である。
部に@接した位置Vこ設けられている。(8)は光源(
6)よシ発せられた放射ビームを集束する投光レンズ、
(9)は加工ワーク(ト)rこ照射された放射ビームの
ワーク表面での放射ビーム像でおる光スポット像を撮(
Lする受光レンズで、ノズル(3)の上部に隣接し、ノ
ズル(3)全中心とした投光レンズ(8)の略対称位置
に設けられている。Qoは光スポット像の結像位置に対
応する電気信号を発生する非接触式の光センサでめる光
検出器で、その受光面は受光レンズ(9)の結像面ンこ
配置させられている。(11)は光検出器図の出力信号
を処理して加工用レンズ(2)の位置を制御する電気信
号を出力する処理回路である。
このよりに、加工ワーク(ト)と加工ヘッド(7)の加
工用レンズ(2)との間の距離を一定に保つように制御
する距離制御手段は光源(7)、投光し/ズ(8)、受
光レンズ(9)、光検出器叫及び処理回路(11)で構
成されている。
工用レンズ(2)との間の距離を一定に保つように制御
する距離制御手段は光源(7)、投光し/ズ(8)、受
光レンズ(9)、光検出器叫及び処理回路(11)で構
成されている。
上記のように構成されたレーザ加工装置では、光源(7
)より発せられた放射ビームは投光レンズ(8)で&
束され、万ロエワークへMのワーク表1111′](ご
レーザビーム(1)と同一位置で元スポットとなって照
射ぢれる。
)より発せられた放射ビームは投光レンズ(8)で&
束され、万ロエワークへMのワーク表1111′](ご
レーザビーム(1)と同一位置で元スポットとなって照
射ぢれる。
そうすると、受光レンズ(9)はワーク表面上での元ス
ポットの像を撮像し、元検出器叫の受光面上医光スポッ
トの像を結像する。この光スポット像を検知した光検出
器明は例えば元位置検出器とも称されるもので、元スポ
ット像の結像位置に応じfc電気信号を発生する。即ち
、光検出器αqの2つの電極回生じる電流iA、1Bの
値により、光スポット像の結像位置Pは、次VC,示す
式(1)で表わされる。
ポットの像を撮像し、元検出器叫の受光面上医光スポッ
トの像を結像する。この光スポット像を検知した光検出
器明は例えば元位置検出器とも称されるもので、元スポ
ット像の結像位置に応じfc電気信号を発生する。即ち
、光検出器αqの2つの電極回生じる電流iA、1Bの
値により、光スポット像の結像位置Pは、次VC,示す
式(1)で表わされる。
光検出器αOの出力は、光スポット像の位置と強度に比
例して出力を発生するため、上記式(1)では光スポッ
ト像の強度変化に札当する(iA+jB)で割り算を行
ない、光スポット像の位置のみに比例する出刃を侍でい
る。
例して出力を発生するため、上記式(1)では光スポッ
ト像の強度変化に札当する(iA+jB)で割り算を行
ない、光スポット像の位置のみに比例する出刃を侍でい
る。
一方〜投°父光し/ズ(8J、(9)の光点(Pll、
(P21より加工ワーク<VV>のワーク表面までの距
離Aは次V(示す式(2)で表わされる。
(P21より加工ワーク<VV>のワーク表面までの距
離Aは次V(示す式(2)で表わされる。
この式(2)で、Lに投光レンズ(8)の光点(Pl)
と受光レンズ(9)の光点(P2)との距離でちゃ、ψ
はワーク表面に照射されるレーザビームの光軸と投光し
/ス(8)によりワーク表面rこ照射される放射ビーム
の投光光軸間の角匿でちり、θは同じくレーザビームの
元軸と受光レンズ(9)に入射する放射ビームの受光光
軸間の角度でおる。この中で、L、ψは装置の構成のみ
で決まる固定値である。また、θは上述した元スポット
像の位ItPと、受光レンズ(9)の焦点距離や設置位
置によシ求するが、P以外の値はやはり固定値となる。
と受光レンズ(9)の光点(P2)との距離でちゃ、ψ
はワーク表面に照射されるレーザビームの光軸と投光し
/ス(8)によりワーク表面rこ照射される放射ビーム
の投光光軸間の角匿でちり、θは同じくレーザビームの
元軸と受光レンズ(9)に入射する放射ビームの受光光
軸間の角度でおる。この中で、L、ψは装置の構成のみ
で決まる固定値である。また、θは上述した元スポット
像の位ItPと、受光レンズ(9)の焦点距離や設置位
置によシ求するが、P以外の値はやはり固定値となる。
つまり、投・受光レンズ(87、(9)の光点CP、
l、 (P、 ) よシ加エワーク(5)のワーク表
面までの距離Aは、ワーク表面の変位に対応する光スポ
ット像の結像位置Pのみ、即ち光検出器αno′NL気
出力である電流iA、iBを変数として求めることがで
きる。
l、 (P、 ) よシ加エワーク(5)のワーク表
面までの距離Aは、ワーク表面の変位に対応する光スポ
ット像の結像位置Pのみ、即ち光検出器αno′NL気
出力である電流iA、iBを変数として求めることがで
きる。
Iた、加工ワーク(4)のワーク表面と加工ヘッド翰の
加工用レンズ(2)間の距離lも、レンズ(8)、(9
)の光点(PHI、 (Pt)よりワーク表面までの距
離Aに一定の定数を加えればよいから、ワーク表面と加
工用レンズ(2)間の距離lは、次に示す式(3)とし
て算出できる。 t = K−P ・・・・・・
曲・・(3)ここで、Kは設置定数であり、固定値で事
前の計算または実測により決定される。
加工用レンズ(2)間の距離lも、レンズ(8)、(9
)の光点(PHI、 (Pt)よりワーク表面までの距
離Aに一定の定数を加えればよいから、ワーク表面と加
工用レンズ(2)間の距離lは、次に示す式(3)とし
て算出できる。 t = K−P ・・・・・・
曲・・(3)ここで、Kは設置定数であり、固定値で事
前の計算または実測により決定される。
処理回路CIQは以上の演算を実行し、距離出力を送出
する、即ち距離lを一定V(保つよう加工用レンズ(2
)の位置を制御する電気信号を出力する。従って、その
電気信号によって図示しない加工ヘッド駆動装置が駆動
されて加工用レンズ(2)の位置が調整もれて加工ワー
ク(5)のワーク表面と加工ヘッド(7)の加工用し/
ズ(2)との間の距離は常に一定となるように&lI
m 嘔れ、レーザビーム(1)のビームウェストが常に
ワーク表面の位置にあることとなり、最適加工状態が維
持される。
する、即ち距離lを一定V(保つよう加工用レンズ(2
)の位置を制御する電気信号を出力する。従って、その
電気信号によって図示しない加工ヘッド駆動装置が駆動
されて加工用レンズ(2)の位置が調整もれて加工ワー
ク(5)のワーク表面と加工ヘッド(7)の加工用し/
ズ(2)との間の距離は常に一定となるように&lI
m 嘔れ、レーザビーム(1)のビームウェストが常に
ワーク表面の位置にあることとなり、最適加工状態が維
持される。
カお、上記実施例では光検出器−として光位置検出器が
用いられている例を示したが、光検出器αqとしてCC
D等のリニヤ七ンサアレイを用いてもよく、この場合も
同等の効果が得られる。
用いられている例を示したが、光検出器αqとしてCC
D等のリニヤ七ンサアレイを用いてもよく、この場合も
同等の効果が得られる。
また、放射ビームの投・受光光学系に加エワー・り■の
ワーク表面よシ異物を除去するウィンドウや、レーザ加
工中の光ノイズの影響を除去する光学フィルタを挿入し
ても良い。
ワーク表面よシ異物を除去するウィンドウや、レーザ加
工中の光ノイズの影響を除去する光学フィルタを挿入し
ても良い。
更に、光源(6)に強度変調を施し、受光側でこの変調
周波数のみ選択処理等しても良いことは勿論である。
周波数のみ選択処理等しても良いことは勿論である。
この発明は、以上説明したとおり、光源と投光レンズと
V〔よって加工ワークに照射された放射ビームのワーク
表面上での像を受光レンズで撮像し、受光レンズVCよ
って撮像された光スポット像を光検出器で検知し、光検
出器から送出された光スポット悸の結像位置に対応した
電気信号を受けた処理回路が加工ワークと加工用レンズ
間の距離を演算し、該距離を一足t(保つよう制御する
電気信号を出力するようr(構成された距離制御手段e
こよって加工ワークと加工ヘッドの加工用〕/ズとの間
の距離を一足に保つよう制御できるようにしたので、加
工ワークが複雑な凹凸を有する三次元立体物であっても
、加工ワークのワーク表面と加工ヘッドの加工用レンズ
との距離は常に一定となり、レーザ切断等の精密なレー
ザ加工が行えるという効果がある。
V〔よって加工ワークに照射された放射ビームのワーク
表面上での像を受光レンズで撮像し、受光レンズVCよ
って撮像された光スポット像を光検出器で検知し、光検
出器から送出された光スポット悸の結像位置に対応した
電気信号を受けた処理回路が加工ワークと加工用レンズ
間の距離を演算し、該距離を一足t(保つよう制御する
電気信号を出力するようr(構成された距離制御手段e
こよって加工ワークと加工ヘッドの加工用〕/ズとの間
の距離を一足に保つよう制御できるようにしたので、加
工ワークが複雑な凹凸を有する三次元立体物であっても
、加工ワークのワーク表面と加工ヘッドの加工用レンズ
との距離は常に一定となり、レーザ切断等の精密なレー
ザ加工が行えるという効果がある。
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第2図は従
来のレーザ加工装置の加工ヘッドの断面図である。 図において、(1)はレーザビーム、(2)は加工用レ
ンズ%(3)はノズル、(7)は光源、(8)は投光レ
ンズ、(9)は受光レンズ、(IQは光検出器、opは
処理回路、(4)は加工ワークである。 なお、各図中同一符号は四−又は相当部分を示第1図 1 ; レー寸゛シ゛ル 2ニブ吋旧し〉1゛ 9 :・艶尤しン1゛ 10・九氏−th 11;足埋回沁 W・no5−フー7
来のレーザ加工装置の加工ヘッドの断面図である。 図において、(1)はレーザビーム、(2)は加工用レ
ンズ%(3)はノズル、(7)は光源、(8)は投光レ
ンズ、(9)は受光レンズ、(IQは光検出器、opは
処理回路、(4)は加工ワークである。 なお、各図中同一符号は四−又は相当部分を示第1図 1 ; レー寸゛シ゛ル 2ニブ吋旧し〉1゛ 9 :・艶尤しン1゛ 10・九氏−th 11;足埋回沁 W・no5−フー7
Claims (2)
- (1)レーザビームを加工ワークに照射してレーザ加工
を行うレーザ加工装置において、加工ワークとレーザビ
ームを集束する加工用レンズとの間の距離を一定に保つ
よう制御する距離制御手段を設け、該距離制御手段は、
放射ビームを発する光源と、該光源からの放射ビームを
集束し、加工ワークに対してレーザビームが照射される
のと同じ位置に適当な大きさの光スポットを照射する投
光レンズと、加工ワーク上の光スポットを撮像する受光
レンズと、該受光レンズの結像面に受光面を配置し、受
光レンズによつて結像された光スポット像の位置に対応
した電気信号を送出する光検出器と、該光検出器の電気
信号により加工ワークと加工用レンズ間の距離を演算し
、該距離を一定に保つよう制御する電気信号を出力する
処理回路とからなることを特徴とするレーザ加工装置。 - (2)前記光検出器は光位置検出器であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207956A JPS6186087A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59207956A JPS6186087A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186087A true JPS6186087A (ja) | 1986-05-01 |
| JPH037476B2 JPH037476B2 (ja) | 1991-02-01 |
Family
ID=16548315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59207956A Granted JPS6186087A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186087A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259011A (ja) * | 1986-05-02 | 1987-11-11 | Toshiba Corp | 距離検出器 |
| US8710403B2 (en) * | 2008-02-19 | 2014-04-29 | M-Solv Ltd. | Laser processing a multi-device panel |
| WO2024241638A1 (ja) * | 2023-05-19 | 2024-11-28 | 株式会社荏原製作所 | ビーム加工装置の観察装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5525125A (en) * | 1978-08-11 | 1980-02-22 | Toshiba Corp | Positioning unit |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP59207956A patent/JPS6186087A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5525125A (en) * | 1978-08-11 | 1980-02-22 | Toshiba Corp | Positioning unit |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259011A (ja) * | 1986-05-02 | 1987-11-11 | Toshiba Corp | 距離検出器 |
| US8710403B2 (en) * | 2008-02-19 | 2014-04-29 | M-Solv Ltd. | Laser processing a multi-device panel |
| WO2024241638A1 (ja) * | 2023-05-19 | 2024-11-28 | 株式会社荏原製作所 | ビーム加工装置の観察装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH037476B2 (ja) | 1991-02-01 |
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