JP2016068135A - プログラム及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガルバノミラーの走査速度が速くても、大きな過渡電流が流れることを防ぐことができるプログラム及びレーザ加工装置を提供すること。
【解決手段】レーザ加工対象の所定の図形が複数の直線に分解される。その分解された一つの直線が直線の長さL以上であると判断した事に応じて、第1座標データと第2座標データが生成される。第1座標データは、直線の始点から第1間隔d1に位置し且つ直線上でのガルバノスキャナ18の通常の走査速度よりも遅い走査速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は直線の終点から第2間隔d2に位置し且つ直線上でのガルバノスキャナ18の通常の走査速度よりも遅い走査速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データである。第2座標データは、直線上でのガルバノスキャナ18の通常の走査速度に設定される線分の端点を表す一又は複数の内点の座標データである。
【選択図】図17
【解決手段】レーザ加工対象の所定の図形が複数の直線に分解される。その分解された一つの直線が直線の長さL以上であると判断した事に応じて、第1座標データと第2座標データが生成される。第1座標データは、直線の始点から第1間隔d1に位置し且つ直線上でのガルバノスキャナ18の通常の走査速度よりも遅い走査速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は直線の終点から第2間隔d2に位置し且つ直線上でのガルバノスキャナ18の通常の走査速度よりも遅い走査速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データである。第2座標データは、直線上でのガルバノスキャナ18の通常の走査速度に設定される線分の端点を表す一又は複数の内点の座標データである。
【選択図】図17
Description
本発明は、レーザ加工対象の図形を構成する各線分の始点、終点を含む複数の点の座標データを生成するプログラム及びレーザ加工装置に関するものである。
レーザ加工対象の図形を構成する各線分の始点、終点を含む複数の点の座標データを生成する技術としては、例えば、下記特許文献1に記載のレーザマーキング装置がある。
下記特許文献1に記載のレーザマーキング装置では、設定された印字速度が速い程、座標データの間隔を長くするように決定し、その座標データ間隔で文字等を構成する各線分の始点から終点までの各点を構成する座標データを生成する。
その結果、印字速度が速いほどドット間隔が広い線分が印字されるが、印字速度が速い場合には自ずとガルバノミラーの追従遅れが生じて線分を斜めにつなぐところで内回り現象が発生して滑らかな線が描かれることになるから、ドット間隔が広くても印字品質が低下しない。
また、ドット間隔が広い分、座標データの総データ量が少なくなるから、転送速度の制約があっても、高速印字が可能になる。
また、設定された印字速度が遅いときにはバルバノミラーの追従遅れは生じにくく、精密な図形が描かれるが、座標データの間隔が短くなるからドットは密になって滑らかな印字が可能になる。このとき、転送すべき総データ量は多くなるが、転送速度の制約があっても印字速度が遅いから、充分に転送可能である。
つまり、下記特許文献1に記載のレーザマーキング装置では、ガルバノミラーの走査速度が速いほど、座標データの間隔を長くするため、印字速度が速い場合でも、転送速度の制約を受けずに、高速印字を行うことができる。
しかしながら、ガルバノミラーの走査速度が加速される際には、過渡電流が流れる。その過渡電流の大きさは、ガルバノミラーの走査速度の加速度の大きさに比例する。さらに、電流の大きさは、一般的に、電源の大きさに比例する。
つまり、ガルバノミラーの走査速度が速い場合には、ガルバノミラーの走査速度の加速度が大きいので、過渡電流も大きくなる。従って、その過渡電流対策のために、大きな電源を設ける必要があった。
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、走査部の走査速度が速くても、大きな過渡電流が流れることを防ぐことができるプログラム及びレーザ加工装置を提供することを課題とする。
この課題を解決するためになされた請求項1に係る発明は、レーザ加工装置の走査部で走査されたレーザで所定の図形を加工するために、直線の両端を表す始点及び終点を含む複数の座標データを演算装置に生成させるプログラムであって、前記走査部の一定の走査速度を取得する取得処理と、前記所定の図形を一又は複数の直線に分解する分解処理と、前記分解処理で分解された一つの直線が所定距離以上であるか否かを判断する判断処理と、前記判断処理で当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて第1座標データを生成する第1生成処理と、前記判断処理で当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて前記第1座標データとは異なる第2座標データを生成する第2生成処理と、を備え、前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであり、前記第2座標データは、前記第1座標データの内側にある点であり、当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される線分の端点を表す一又は複数の内点の座標データであること、を特徴とする。
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のプログラムであって、前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、及び当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであること、を特徴とする。
また、請求項3に係る発明は、請求項2に記載のプログラムであって、前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す複数の内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す複数の内点の座標データであること、を特徴とする。
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載のプログラムであって、前記所定距離は、第1距離、第2距離、及び第3距離を加算した距離より長く、前記第1距離は、前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される当該直線内の1つの線分の距離であり、前記第2距離は、前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される複数の線分が当該直線の始点から連続する距離であり、前記第3距離は、前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される複数の線分が当該直線の終点まで連続する距離であること、を特徴とする。
また、請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載のプログラムであって、前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定された線分の距離と、前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定された線分の距離は、前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される線分の距離より短いこと、を特徴とする。
また、請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載のプログラムであって、前記判断処理で当該直線が所定距離以上ではないと判断した事に応じて前記直線の全ての内点の座標データである第3座標データを生成する第3生成処理を備え、前記第3座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであること、を特徴とする。
また、請求項7に係る発明は、レーザ加工装置であって、レーザを出射する出射部と、前記出射部から出射されたレーザを走査する走査部と、所定の図形を加工するために、前記走査部の走査位置を示し、直線の両端を表す始点及び終点を含む複数の座標データを生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された前記複数の座標データに基づいて、前記走査部及び前記出射部の駆動を制御する制御部と、を備え、前記生成手段は、前記走査部の一定の走査速度を取得し、前記所定の図形を一又は複数の直線に分解し、前記分解された一つの直線が所定距離以上であるか否かを判断し、当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて第1座標データを生成し、当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて前記第1座標データとは異なる第2座標データを生成し、前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであり、前記第2座標データは、前記第1座標データの内側にある点であり、当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される線分の端点を表す一又は複数の内点の座標データであること、を特徴とする。
すなわち、請求項1,7に係るプログラム及びレーザ加工装置では、レーザ加工対象の所定の図形が一又は複数の直線に分解される。その分解された一つの直線が所定距離以上であると判断した事に応じて、第1座標データと第2座標データが生成される。
第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データである。
第2座標データは、当該直線上での走査部の走査速度が一定の取得走査速度に設定される線分の端点を表す一又は複数の内点の座標データである。
つまり、請求項1,7に係るプログラム及びレーザ加工装置では、当該直線上での走査部の走査速度は、取得走査速度よりも遅い第1速度から取得走査速度にまで加速し、取得走査速度から取得走査速度よりも遅い第2速度にまで減速する。従って、走査部の走査速度は、ゼロから取得走査速度にまでいきなり加速するのではなく、取得走査速度よりも遅い第1速度にひとまず加速してから取得走査速度にまで加速する。また、走査部の走査速度は、取得走査速度からゼロにまでいきなり減速するのではなく、取得走査速度よりも遅い第2速度にひとまず減速してからゼロにまで減速する。
よって、請求項1,7に係るプログラム及びレーザ加工装置では、走査部の走査速度である取得走査速度が速くても、その取得走査速度よりも遅い第1速度や第2速度によって走査部の走査速度の加速度が小さくされ、過渡応答による電流ピークを抑えられるので、大きな過渡電流が流れることを防ぐことができる。
また、請求項2に係るプログラムでは、当該直線が所定距離以上である事に応じて、第1座標データが生成される。
第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、及び当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データである。
従って、当該直線の始点及び終点から所定間隔に内点が位置するまでの領域で、走査部の走査速度の加速度が小さくされ、過渡応答による電流ピークをより抑えられるので、大きな過渡電流が流れることをより防ぐことができる。
また、請求項3に係るプログラムでは、当該直線が所定距離以上である事に応じて、第1座標データが生成される。
第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す複数の内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す複数の内点の座標データである。
従って、当該直線の始点及び終点から所定間隔に複数の内点が位置するまでの領域で、走査部の走査速度の加速度が小さくされ、過渡応答による電流ピークをより一層に抑えられるので、大きな過渡電流が流れることをより一層に防ぐことができる。
また、請求項4に係るプログラムでは、所定距離は、第1距離、第2距離、及び第3距離を加算した距離より長い。
第1距離は、走査部の走査速度が一定の取得走査速度に設定される当該直線内の1つの線分の距離である。第2距離は、走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される複数の線分が当該直線の始点から連続する距離である。第3距離は、走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される複数の線分が当該直線の終点まで連続する距離である。
従って、その長い分に相当する距離においても、過渡応答による電流ピークを抑えられ、大きな過渡電流が流れることを防ぐことができる。
また、請求項5に係るプログラムでは、走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定された線分の距離と、走査部の走査速度が一定の取得走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定された線分の距離は、走査部の走査速度が一定の取得走査速度に設定される線分の距離より短い。従って、レーザ加工装置における走査部の走査速度の加速度が小さくされても、レーザによる加工時間の増加を少なくさせることができる。
また、請求項6に係るプログラムでは、当該直線が所定距離以上でない事に応じて、第3座標データが生成される。
第3座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が取得走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での走査部の走査速度が取得走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データである。
従って、走査部の走査速度を取得走査速度に設定されることができない程度短い距離の当該直線であっても、当該直線の距離に最適な線分の組合せ(つまり、取得走査速度よりも遅い第1速度又は第2速度の組み合わせ)を生成することができる。
以下、本発明に係るレーザ加工装置をレーザ加工システムについて具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。
[1.レーザ加工システムの概略構成]
先ず、本実施形態に係るレーザ加工システム1の概略構成について図1に基づいて説明する。図1に示すように、本実施形態に係るレーザ加工システム1は、パーソナルコンピュータ等から構成される印字情報作成装置2とレーザ加工部3とから構成されている。
先ず、本実施形態に係るレーザ加工システム1の概略構成について図1に基づいて説明する。図1に示すように、本実施形態に係るレーザ加工システム1は、パーソナルコンピュータ等から構成される印字情報作成装置2とレーザ加工部3とから構成されている。
印字情報作成装置2は、後述する図2に示す印字情報作成装置2の全体を制御する制御部51、図1に示すマウス52とキーボード53等から構成される入力操作部55、液晶ディスプレイ(LCD)56、CD−ROM57に各種データ、プログラム等を書き込み及び読み込むためのCD−R/W58等から構成されている。印字情報作成装置2には、入力操作部55により、文字、記号、図形などが入力操作される。また、入力操作部55により、液晶ディスプレイ56に表示される画像に従って、加工対象物7に対して、入力操作された文字、記号、図形などの配置位置が決定される。印字情報作成装置2は、入力操作部55による入力にしたがって、入力された文字、記号、図形などを示す画像を決定し、画像を構成する点の位置情報を示す印字情報を作成する。制御部51には、不図示の入出力インターフェースを介して入力操作部55、液晶ディスプレイ56、CD−R/W58等が接続されている。
CD−R/W58は、図3乃至図9に示すフローチャートのプログラム等の各種アプリケーションソフトウェア等をCD−ROM57から読み込む、又は、CD−ROM57に対して書き込む。
レーザ加工部3は、レーザ加工装置本体部5とレーザコントローラ6とから構成されている。レーザ加工装置本体部5は、レーザ光LAを加工対象物7の加工面7Aを2次元走査して照射することによりマーキング(印字)加工を行う。
レーザコントローラ6はコンピュータで構成され、印字情報作成装置2と双方向通信可能に接続されると共に、レーザ加工装置本体部5と電気的に接続されている。そして、レーザコントローラ6は、印字情報作成装置2から送信された印字情報、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工装置本体部5を駆動制御する。つまり、レーザコントローラ6は、レーザ加工部3の全体を制御する。
レーザ加工装置本体部5の概略構成について図1に基づいて説明する。尚、レーザ加工装置本体部5の説明において、図1の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ加工装置本体部5の前方向、後方向、上方向、下方向である。そして、レーザ加工装置本体部5の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザ加工装置本体部5の左右方向である。
図1に示すように、レーザ加工装置本体部5は、本体ベース11と、レーザ光LAを出射するレーザ発振ユニット12と、光シャッター部13と、不図示の光ダンパーと、不図示のハーフミラーと、ガイド光部15と、反射ミラー16と、光センサ17と、ガルバノスキャナ18と、fθレンズ19等から構成され、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。
レーザ発振ユニット12は、レーザ発振器21と、ビームエキスパンダ22と、取付台23とから構成されている。レーザ発振器21は、CO2レーザ、YAGレーザ等で構成され、加工対象物7の加工面7Aにマーキング(印字)加工を行うためのレーザ光LAを出力する。ビームエキスパンダ22は、レーザ光LAのビーム径を調整する(例えば、ビーム径を拡大する。)ものであり、レーザ発振器21と同軸に設けられている。取付台23は、レーザ発振器21がレーザ光LAの光軸を調整可能に取り付けられ、各取付ネジ25で本体ベース11の前後方向中央位置よりも後側の上面に固定されている。
光シャッター部13は、シャッターモータ26と、平板状のシャッター27とから構成されている。シャッターモータ26は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッター27は、シャッターモータ26のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター27は、ビームエキスパンダ22から出射されたレーザ光LAの光路を遮る位置に回転された際には、レーザ光LAを光シャッター部13に対して右方向に設けられた不図示の光ダンパーへ反射する。一方、シャッター27がビームエキスパンダ22から出射されたレーザ光LAの光路上に位置しないように回転された場合には、ビームエキスパンダ22から出射されたレーザ光LAは、光シャッター部13の前側に配置された不図示のハーフミラーに入射する。
不図示の光ダンパーは、シャッター27で反射されたレーザ光LAを吸収する。尚、不図示の光ダンパーは不図示の冷却装置によって冷却される。不図示のハーフミラーは、レーザ光LAの光路に対して斜め左下方向に45度の角度を形成するように配置される。不図示のハーフミラーは、後側から入射されたレーザ光LAのほぼ全部を透過する。また、不図示のハーフミラーは、後側から入射されたレーザ光LAの一部、例えば、レーザ光LAの1%を、反射ミラー16へ45度の反射角で反射する。反射ミラー16は、不図示のハーフミラーのレーザ光LAが入射される後側面の略中央位置に対して左方向に配置される。
ガイド光部15は、可視可干渉光である可視レーザ光、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザ28(図2参照)と、可視半導体レーザ28から出射された可視レーザ光を平行光に収束する不図示のレンズ群とから構成されている。可視レーザ光は、レーザ発振器21から出射されるレーザ光LAと異なる波長である。ガイド光部15は、不図示のハーフミラーのレーザ光LAが出射される略中央位置に対して右方向に配置されている。この結果、可視レーザ光は、不図示のハーフミラーのレーザ光LAが出射される略中央位置に、不図示のハーフミラーの前側面、つまり、反射面に対して45度の入射角で入射され、45度の反射角でレーザ光LAの光路上に反射される。
ここで、不図示のハーフミラーの反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、不図示のハーフミラーは、誘電体層と金属層との多層膜構造の表面処理をされており、可視レーザ光の波長に対して高い反射率を有し、レーザ光LAの波長の光はほとんど(99%)透過するように構成されている。
反射ミラー16は、レーザ光LAの光路に対して平行な前後方向に対して斜め左下方向に45度の角度を形成するように配置され、不図示のハーフミラーの後側面において反射されたレーザ光LAの一部が、反射面の略中央位置に対して45度の入射角で入射される。そして、反射ミラー16は、反射面に対して45度の入射角で入射されたレーザ光LAを45度の反射角で前側方向へ反射する。
光センサ17は、レーザ光LAの発光強度を検出するフォトディテクタ等で構成され、反射ミラー16のレーザ光LAが反射される略中央位置に対して、図1中、前側方向に配置されている。この結果、光センサ17は、反射ミラー16で反射されたレーザ光LAが入射され、この入射されたレーザ光LAの発光強度を検出する。従って、光センサ17を介してレーザ発振器21から出力されるレーザ光LAの発光強度を検出することができる。
ガルバノスキャナ18は、本体ベース11の前側端部に形成された貫通孔の上側に取り付けられ、レーザ発振ユニット12から出射されたレーザ光LAと、不図示のハーフミラーで反射された可視レーザ光とを下方へ2次元走査するものである。ガルバノスキャナ18は、ガルバノX軸モータ31とガルバノY軸モータ32とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入されて本体部33に取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーが内側で互いに対向している。そして、各モータ31、32の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラーを回転させることによって、レーザ光LAと可視レーザ光とを下方へ2次元走査する。この2次元走査方向は、前後方向(X方向)と左右方向(Y方向)である。
fθレンズ19は、ガルバノスキャナ18によって2次元走査されたレーザ光LAと可視レーザ光とを下方に配置された加工対象物7の加工面7Aに集光する。従って、各モータ31、32の回転を制御することによって、レーザ光LAと可視レーザ光が、加工対象物7の加工面7A上において、所望の印字パターンで前後方向(X方向)と左右方向(Y方向)に2次元走査される。
次に、レーザ加工システム1を構成する印字情報作成装置2とレーザ加工部3の回路構成について図2に基づいて説明する。先ず、レーザ加工部3の回路構成について図2に基づいて説明する。
図2に示すように、レーザ加工部3は、レーザ加工部3の全体を制御するレーザコントローラ6、ガルバノコントローラ35、ガルバノドライバ36、レーザドライバ37、半導体レーザドライバ38等から構成されている。レーザコントローラ6には、ガルバノコントローラ35、レーザドライバ37、半導体レーザドライバ38、光センサ17、シャッターモータ26等が電気的に接続されている。また、レーザコントローラ6には、外部の印字情報作成装置2が双方向通信可能に接続され、印字情報作成装置2から送信された印字情報、レーザ加工装置本体部5の制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。
レーザコントローラ6は、レーザ加工部3の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのCPU41、RAM42、ROM43、時間を計測するタイマ44等を備えている。また、CPU41、RAM42、ROM43、タイマ44は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。
RAM42は、CPU41により演算された各種の演算結果や印字パターンのXY座標データ等を一時的に記憶させておくためのものである。ROM43は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、印字情報作成装置2から送信された印字情報に示される画像の位置情報から、位置情報の連続する点を1本の直線または楕円弧の線とし、線ごとにXY座標データと、そのXY座標データに従って線をレーザ光LAにより加工対象物7に印字するタイミングを示す印字タイミングとが対応付けられた印字パターンを算出してRAM42に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。ROM43には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。例えば、印字パターンには、直線または楕円弧からなる線ごとに、各線について少なくとも印字開始点と印字終了点とを示すXY座標データが含まれる。各XY座標データには、加工順序が定められる。印字パターンは、ROM43に記憶されたデータに基づいて各種プログラムにより算出される。
また、ROM43には、印字情報作成装置2から受信した印字情報に対応する印字パターンの太さ、深さ及び本数、レーザ発振器21のレーザ出力、レーザ光LAのレーザパルス幅、ガルバノスキャナ18によるレーザ光LAを走査する速度を表すガルバノ走査速度情報等の各種制御パラメータをRAM42に格納するプログラムが記憶されている。印字パターンの印字タイミングは、XY座標データにより構成される直線または楕円弧ごとに、ガルバノ走査速度情報に従って印字所要時間が求められる時間データである。
そして、CPU41は、かかるROM43に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行なうものである。例えば、CPU41は、印字情報作成装置2から入力された印字情報に基づいて算出した印字パターンのXY座標データおよび印字タイミング、ガルバノ走査速度情報等をガルバノコントローラ35に出力する。また、CPU41は、印字情報作成装置2から入力された印字情報に基づいて設定したレーザ発振器21のレーザ出力、レーザ光LAのレーザパルス幅等のレーザ駆動情報をレーザドライバ37に出力する。CPU41は、光センサ17から入力されたレーザ光LAの発光強度に基づいて、レーザ発振器21のレーザ出力制御信号をレーザドライバ37に出力する。
CPU41は、可視半導体レーザ28の点灯開始を指示するオン信号又は消灯を指示するオフ信号を半導体レーザドライバ38に出力する。CPU41は、シャッターモータ26に対して、シャッター27をレーザ光LAの光路を遮る位置に回転させるように指示する遮光指示信号、又は、シャッター27をレーザ光LAの光路を遮らない位置に回転させるように指示する開放指示信号を出力する。
ガルバノコントローラ35は、レーザコントローラ6から入力された印字パターンのXY座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノX軸モータ31とガルバノY軸モータ32の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ36へ出力する。ガルバノドライバ36は、ガルバノコントローラ35から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノX軸モータ31とガルバノY軸モータ32を駆動制御して、レーザ光LAと可視レーザ光を2次元走査する。
レーザドライバ37は、レーザコントローラ6から入力されたレーザ発振器21のレーザ出力、レーザ光LAのレーザパルス幅等のレーザ駆動情報と、レーザ発振器21のレーザ出力制御信号等に基づいて、レーザ発振器21を駆動する。また、半導体レーザドライバ38は、レーザコントローラ6から入力されたオン信号又はオフ信号に基づいて、可視半導体レーザ28を点灯駆動又は、消灯する。
次に、印字情報作成装置2の回路構成について図2に基づいて説明する。図2に示すように、印字情報作成装置2の制御部51は、印字情報作成装置2の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのCPU61、RAM62、ROM63、時間を計測するタイマ65、ハードディスクドライブ(以下、「HDD」という。)66等を備えている。また、CPU61、RAM62、ROM63、タイマ65は、不図示のバス線により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。また、CPU61とHDD66は、不図示の入出力インターフェースを介して接続され、相互にデータのやり取りが行われる。
RAM62は、CPU61により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ROM63は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、図3乃至図9に示すフローチャートのプログラム等を記憶している。尚、図3乃至図9に示すフローチャートのプログラムは、HDD66に記憶されていてもよいし、CD−ROM57等の記憶媒体から読み込まれてもよいし、図示しないインターネットなどのネットワークからダウンロードされてもよい。
また、HDD66は、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、各種データファイルを記憶するものであり、少なくとも記憶領域等が設けられている。
[2.本発明の概要]
本発明は、レーザ加工システム1のガルバノスキャナ18で走査されたレーザ光LAでマーキング(印字)加工する際、ガルバノスキャナ18の過渡電流のピークを小さく抑える。
本発明は、レーザ加工システム1のガルバノスキャナ18で走査されたレーザ光LAでマーキング(印字)加工する際、ガルバノスキャナ18の過渡電流のピークを小さく抑える。
例えば、本発明を実施しない場合に、図13に示す4本の直線RL1,RL2,RL3,RL4で四角形をマーキング(印字)加工するときは、図14に示すように、電流値IP1をピークとした過渡電流がガルバノスキャナ18に流れる。尚、図13に示す4本の直線RL1,RL2,RL3,RL4の矢印は、レーザ光LAの走査方向を示す。
これに対して、本発明を実施する場合には、図13に示す図形上に線分を設ける。つまり、図15に示すように、4本の直線RL1,RL2,RL3,RL4の始点から始まる線分SL1,SL2,SL3,SL4を設定し、4本の直線RL1,RL2,RL3,RL4の終点で終わる線分EL1,EL2,EL3,EL4を設定する。尚、図15に示す4本の直線RL1,RL2,RL3,RL4の矢印は、レーザ光LAの走査方向を示す。
そして、図15に示す4本の直線RL1,RL2,RL3,RL4で四角形をマーキング(印字)加工するときは、各線分SL1,SL2,SL3,SL4,EL1,EL2,EL3,EL4上のレーザ光LAの走査速度を、本発明を実施しない場合と比べて遅くする。すると、図16に示すように、図14に示す電流値IP1よりも低い電流値IP2をピークとした過渡電流がガルバノスキャナ18に流れる。線分SL1,SL2,SL3,SL4,EL1,EL2,EL3,EL4を、0.1mm、直線RL1,RL2,RL3,RL4の長さを、線分の0.02倍の長さ、座標点の数Nd1,Nd2は、3として実験した結果、固定線分がない電流値IP1に対して40%低い電流値IP2の過渡電流が流れた。
[3.座標データ生成処理]
次に、上記のように構成されたレーザ加工システム1の印字情報作成装置2のCPU61が実行する座標データ生成処理を図3乃至図9に基づいて説明する。
次に、上記のように構成されたレーザ加工システム1の印字情報作成装置2のCPU61が実行する座標データ生成処理を図3乃至図9に基づいて説明する。
図3に示すように、先ず、ステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU61は、印字デザイン・印字設定の入力処理を行う。この処理では、図1に示すマウス52とキーボード53等から構成される入力操作部55と液晶ディスプレイ(LCD)56とが使用される。
印字デザインの入力処理では、図10に示すユーザインターフェイス画面UI1が液晶ディスプレイ56に表示される。ユーザは、マウス52やキーボード53等を使用して、液晶ディスプレイ56のユーザインターフェイス画面UI1上で印字デザインの入力を行う。図10に示すユーザインターフェイス画面UI1では、印字デザインとして「ABC」が入力されている。ユーザによって、ユーザインターフェイス画面UI1の印字設定ボタンATがマウス52でクリックされた事に応じて、CPU61は、印字設定の入力処理へ処理を進める。
印字設定の入力処理では、図11に示すユーザインターフェイス画面UI2が液晶ディスプレイ56に表示される。ユーザは、マウス52やキーボード53等を使用して、液晶ディスプレイ56のユーザインターフェイス画面UI2上で印字設定の入力を行う。ユーザが、図11の品質を「はやい」に変更すると、ガルバノスキャナ18の走査速度が速くなる。また、ユーザが、図11の品質を「きれい」に変更すると、ガルバノスキャナ18の走査速度が遅くなる。
S2では、CPU61は、印字開始命令処理を行う。この処理では、図11に示すユーザインターフェイス画面上の印字ボタンBUがマウス52でクリックされたことに応じて行われる。
S3では、CPU61は、印字デザインを印字設定に従って直線に分解する処理を行う。この処理では、直線LLはそのまま、曲線WLは細かい直線に分割される。例えば、「B」の印字デザインについては、直線LLはそのまま、曲線WLは、図12に示すように、10本の直線L1〜L10に分解される。尚、塗りつぶしは、設定された塗りつぶし方法で行われる。設定された塗りつぶし方法には、例えば、設定された間隔での水平塗りつぶしがある。
S4では、CPU61は、座標点を生成する座標点生成処理を行う。この処理では、先ず、図4に示すフローチャートが行われる。
S400では、CPU61は、直線の長さLの入力処理が行われる。
S401では、CPU61は、上記S400で入力されたi番目の直線の長さLがNd1本×第1間隔d1+距離Vd+Nd2本×第2間隔d2よりも短いか否かを判断する。ここで、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1+距離Vd+Nd2本×第2間隔d2以上である場合(S401:NO)には、後述する図5のS11に進む。これに対して、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1+距離Vd+Nd2本×第2間隔d2よりも短い場合(S401:YES)には、S402に進む。座標点が生成される生成周期Tは、例えば、1msecである。直線の長さLは、例えば5mmである。第1間隔d1は、例えば、0.1mmである。第2間隔d2は、例えば、0.1mmである。Δdは、例えば、0.05mmである。生成周期Tで移動する距離Vdは、例えば、1mmである。従って、走査速度Vは、Vd/T=1mm/1msec=1m/sである。第1速度V1は、例えば、d1/T=0.1mm/1msec=0.1m/sである。第2速度V2は、例えば、d2/T=0.1m/sである。
S402では、CPU61は、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1+Nd2本×第2間隔d2よりも短いか否かを判断する。ここで、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1+Nd2本×第2間隔d2以上である場合(S402:NO)には、後述する図6のS21に進む。これに対して、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1+Nd2本×第2間隔d2よりも短い場合(S402:NO)には、S403に進む。
S403では、CPU61は、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1よりも短いか否かを判断する。ここで、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1以上である場合(S403:NO)には、後述する図7のS31に進む。これに対して、上記S400で入力された直線の長さLがNd1本×第1間隔d1よりも短い場合(S403:NO)には、S404に進む。
S404では、CPU61は、上記S400で入力された直線の長さLが第1間隔d1よりも短いか否かを判断する。ここで、上記S400で入力された直線の長さLが第1間隔d1以上である場合(S404:YES)には、後述する図8のS41に進む。これに対して、上記S400で入力された直線の長さLが第1間隔d1よりも短い場合(S404:NO)には、後述する図9のS51に進む。
図5のS11に進んだ場合には、例えば、図17(a)のケースのようにして、座標点が生成・記憶される。
先ず、S11では、CPU61は、直線の始点から第1間隔d1の距離分、直線の終点に向かってNd1回、座標点を生成する。図17(a)のケースでは、Nd1=3回である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。
S12では、CPU61は、距離Vdの距離分、上記S11で最後に生成した座標点から直線の終点に向かって、点を生成する。
S13では、CPU61は、距離LVdが距離Vd×(n+1)より短いか否かを判断する。距離LVdは、図17(a)に示すように、上記S11で生成されたNd1回目の座標点と直線の終点から第2間隔d2×Nd2の距離分、直線の始点に向かった座標点との距離である。nは、「1」をデフォルトとする変数である。ここで、距離LVdが距離Vd×(n+1)以上の場合(S13:NO)には、S14に進む。
S14では、CPU61は、変数nをインクリメントした後、上記S12に戻って、距離Vdの距離分、直線の終点に向かって点を移動する。
これに対して、上記S13で距離LVdが距離Vd×(n+1)より短い場合(S13:YES)には、S15に進む。このとき、CPU61は、上記S11で生成されたNd1回目の座標点から距離Vd×n分、直線の終点に向かった座標点を生成する。図17(a)のケースでは、n=1である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。
S15では、CPU61は、上記S13で生成された座標点からΔd分、直線の終点に向かった点を生成する。Δdは、Δd=直線LVd―Vd×nにより算出することができる。つまり、直線の終点から第2間隔d2×Nd2の距離分、直線の始点に向かった座標点を生成する。図17(a)のケースでは、Nd2=2である。上記S13:YESで生成された座標点と当該S15で生成された座標点との距離は、Δdである。
S16では、CPU61は、上記S15で生成された座標点から第2間隔d2の距離分、直線の終点に向かってNd2回、座標点を生成する。なお、Nd2回目の座標点が直線の終点となる。図17(a)のケースでは、Nd2=2回である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。その後は、図3のS5に進む。
図6のS21に進んだ場合には、例えば、図17(b)のケースのようにして、座標点が生成・記憶される。
先ず、S21では、CPU61は、直線の始点から第1間隔d1の距離分、直線の終点に向かってNd1回、座標点を生成する。図17(b)のケースでは、Nd1=3回である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。
S22では、CPU61は、上記S21で生成された座標点からΔd分、直線の終点に向かった点を生成する。つまり、直線の終点から第2間隔d2×Nd2の距離分、直線の始点に向かった座標点を生成する。図17(b)のケースでは、Nd2=2である。上記S21で生成されたNd1回目の座標点と当該S22で生成された座標点との距離は、Δdである。
S23では、CPU61は、上記S22で生成された座標点から第2間隔d2の距離分、直線の終点に向かってNd2回、座標点を生成する。なお、S23で生成されたNd2回目の座標点が直線の終点となる。図17(b)のケースでは、Nd2=2回である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。その後は、図3のS5に進む。
図7のS31に進んだ場合には、例えば、図17(c)のケースのようにして、座標点が生成・記憶される。
先ず、S31では、CPU61は、直線の始点から第1間隔d1の距離分、直線の終点に向かってNd1回、座標点を生成する。図17(c)のケースでは、Nd1=3回である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。
S32では、CPU61は、第2距離d2>Δdを満たすように、Nd2の最大値Nd2mを求める。図17(c)のケースでは、Nd2m=1である。具体的には、Nd2の最大値Nd2mは、Nd2の最大値Nd2m=(L―Nd1×d1)/d2で算出することができる。
S33では、Nd1回目の座標点から終点に向かってΔd離れた点を生成する。つまり、直線の終点から第2間隔d2×Nd2mの距離分、直線の始点に向かった座標点を生成する。図17(c)のケースでは、Nd2m=1である。上記S31で生成されたNd1回目の座標点と当該S33で生成された座標点との距離は、Δdである。
S34では、CPU61は、上記S33で生成された座標点から第2間隔d2の距離分、直線の終点に向かってNd2m回、座標点を生成する。なお、Nd2m回目の座標点が直線の終点となる。図17(c)のケースでは、Nd2m=1回である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。その後、図3のS5に進む。
図8のS41に進んだ場合には、例えば、図17(d)のケースのようにして、座標点が生成・記憶される。
先ず、S41では、CPU61は、第1距離d1>Δdを満たすように、Nd1の最大値Ndm1を求める。図17(d)のケースでは、Nd1m=2である。具体的には、Nd1の最大値Nd1mは、Nd1の最大値Nd1m=L/d1により算出することができる。
S42では、CPU61は、直線の始点から第1間隔d1の距離分、直線の終点に向かってNd1m回、座標点を生成する。図17(d)のケースでは、Nd1m=2回である。その生成された座標点は、RAM62に記憶される。
S43では、CPU61は、Nd1m回目の座標点からΔd離れた点を終点として生成する。CPU61は、Δd=L―Nd1m×d1で算出することができる。つまり、上記S42で生成されたNd1m回目の座標点と直線の終点との距離は、Δdである。その後は、図3のS5に進む。
図9のS51に進んだ場合には、例えば、図17(e)のケースのようにして、座標点が生成・記憶される。
先ず、S51では、CPU61は、始点からΔd離れた点を終点として生成する。CPU61は、Δd=Lで算出することができる。つまり、直線の始点から終点までの距離は、Δdである。その後は、図3のS5に進む。
さらに、図5乃至図9で生成された座標点によって区切られた第1間隔d1の線分、距離Vd×nの線分、距離Δdの線分、及び第2間隔d2の線分に対し、ガルバノスキャナ18の走査速度は、以下のようにして設定される。
距離Vd×nの線分に対するガルバノスキャナ18の走査速度は、上記S1で入力された印字設定で決定される通常の走査速度である。尚、通常の走査速度とは、距離Vd/単位時間である。単位時間は、具体的には、座標点が生成される生成周期である。生成周期は、例えば、1msecである。
第1間隔d1の線分に対するガルバノスキャナ18の走査速度は、通常の走査速度よりは遅い走査速度に設定される。
第2間隔d2の線分に対するガルバノスキャナ18の走査速度は、通常の走査速度よりは遅い走査速度に設定される。
距離Δdの線分の線分に対するガルバノスキャナ18の走査速度は、通常の走査速度よりは遅いが、第1間隔d1の線分の走査速度及び第2間隔d2の線分の走査速度よりも速い走査速度に設定される。
図3に戻ると、S5で、CPU61は、全ての直線の処理が終了したか否かを判断する。この処理では、上記S1で入力された印字デザインの全ての直線について上記S4のサブルーチンの処理が終了したか否かが判定される。具体的には、印字デザインの全ての直線の数Lmが、座標生成処理を行った直線の数を示す変数i以下か否かを判断する。直線の数Lmは、例えば、4である。
ここで、上記S1で入力された印字デザインについて上記S1で入力された印字デザインの全ての直線について上記S4の処理が終了していない場合(S5:NO)には、S6に進む。S6で、CPU61は、次の直線へ処理を移行する。具体的には、変数iをインクリメントする。CPU61は、S6終了後、上記S4に戻って、上記S4の処理が繰り返される。これに対して、上記S1で入力された印字デザインの全ての直線について上記S4の処理が終了した場合(S5:YES)には、CPU61は座標データ生成処理を終了する。
[4.その他]
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図3乃至図9に示された座標データ生成処理は、レーザ加工システム1の印字情報作成装置2のCPU61で実行されていたが、レーザ加工システム1のレーザコントローラ6のCPU41で実行されてもよい。
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図3乃至図9に示された座標データ生成処理は、レーザ加工システム1の印字情報作成装置2のCPU61で実行されていたが、レーザ加工システム1のレーザコントローラ6のCPU41で実行されてもよい。
1 レーザ加工システム
2 印字情報作成装置
3 レーザ加工装置
6 レーザコントローラ
18 ガルバノスキャナ
21 レーザ発振器
41 CPU
42 RAM
43 ROM
51 制御部
57 CD−ROM
61 CPU
62 RAM
63 ROM
66 HDD
LA レーザ光
2 印字情報作成装置
3 レーザ加工装置
6 レーザコントローラ
18 ガルバノスキャナ
21 レーザ発振器
41 CPU
42 RAM
43 ROM
51 制御部
57 CD−ROM
61 CPU
62 RAM
63 ROM
66 HDD
LA レーザ光
Claims (7)
- レーザ加工装置の走査部で走査されたレーザで所定の図形を加工するために、直線の両端を表す始点及び終点を含む複数の座標データを演算装置に生成させるプログラムであって、
前記走査部の一定の走査速度を取得する取得処理と、
前記所定の図形を一又は複数の直線に分解する分解処理と、
前記分解処理で分解された一つの直線が所定距離以上であるか否かを判断する判断処理と、
前記判断処理で当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて第1座標データを生成する第1生成処理と、
前記判断処理で当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて前記第1座標データとは異なる第2座標データを生成する第2生成処理と、を備え、
前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであり、
前記第2座標データは、前記第1座標データの内側にある点であり、当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される線分の端点を表す一又は複数の内点の座標データであること、を特徴とするプログラム。 - 前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、及び当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであること、を特徴とする請求項1に記載のプログラム。
- 前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す複数の内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す複数の内点の座標データであること、を特徴とする請求項2に記載のプログラム。
- 前記所定距離は、第1距離、第2距離、及び第3距離を加算した距離より長く、
前記第1距離は、前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される当該直線内の一つの線分の距離であり、
前記第2距離は、前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される複数の線分が当該直線の始点から連続する距離であり、
前記第3距離は、前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される複数の線分が当該直線の終点まで連続する距離であること、を特徴とする請求項3に記載のプログラム。 - 前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定された線分の距離と、前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定された線分の距離は、
前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される線分の距離より短いこと、を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載のプログラム。 - 前記判断処理で当該直線が所定距離以上ではないと判断した事に応じて前記直線の全ての内点の座標データである第3座標データを生成する第3生成処理を備え、
前記第3座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであること、を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載のプログラム。 - レーザを出射する出射部と、
前記出射部から出射されたレーザを走査する走査部と、
所定の図形を加工するために、前記走査部の走査位置を示し、直線の両端を表す始点及び終点を含む複数の座標データを生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された前記複数の座標データに基づいて、前記走査部及び前記出射部の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記生成手段は、
前記走査部の一定の走査速度を取得し、
前記所定の図形を一又は複数の直線に分解し、
前記分解された一つの直線が所定距離以上であるか否かを判断し、
当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて第1座標データを生成し、
当該直線が所定距離以上であると判断した事に応じて前記第1座標データとは異なる第2座標データを生成し、
前記第1座標データは、当該直線の始点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第1速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データ、又は当該直線の終点から所定間隔に位置し且つ当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された走査速度よりも遅い一定の第2速度に設定される線分の端点を表す内点の座標データであり、
前記第2座標データは、前記第1座標データの内側にある点であり、当該直線上での前記走査部の走査速度が前記取得された一定の走査速度に設定される線分の端点を表す一又は複数の内点の座標データであること、を特徴とするレーザ加工装置。
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