JP2017177181A - レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム - Google Patents

レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2017177181A
JP2017177181A JP2016069688A JP2016069688A JP2017177181A JP 2017177181 A JP2017177181 A JP 2017177181A JP 2016069688 A JP2016069688 A JP 2016069688A JP 2016069688 A JP2016069688 A JP 2016069688A JP 2017177181 A JP2017177181 A JP 2017177181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
laser
display
display device
workpiece
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
Application number
JP2016069688A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6727001B2 (ja
Inventor
潔 岡
Kiyoshi Oka
潔 岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OK Fiber Technology Co Ltd
Original Assignee
OK Fiber Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OK Fiber Technology Co Ltd filed Critical OK Fiber Technology Co Ltd
Priority to JP2016069688A priority Critical patent/JP6727001B2/ja
Publication of JP2017177181A publication Critical patent/JP2017177181A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6727001B2 publication Critical patent/JP6727001B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

【課題】新しいレーザ加工システムを提供すること。【解決手段】レーザ加工システム10は、作業者1の視点から撮像された第1の画像を生成する第1の撮像装置60と、レーザを出射するレーザ出射装置40と、レーザ出射装置40上の視点から撮像された第2の画像を生成する第2の撮像装置70と、作業者1に装着可能なように構成れている表示装置30であって、作業者1に画像を表示する表示装置30と、表示装置30を制御する制御装置50とを備えている。制御装置50は、第1の撮像装置60によって生成された第1の画像および第2の撮像装置70によって生成された第2の画像のうちの少なくとも一方を表示するように表示装置30を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラムに関する。
従来、レーザ出射装置から出射されるレーザを用いて作業者が被加工物を加工する場合には、作業者は、レーザ光から眼を保護するためのシールドを備えた保護ゴーグルやヘルメットを装着した状態で作業を行っていた(特許文献1を参照)。しかしながら、このようなシールドはレーザ光をカットするために着色が施されているため、シールドを介して被加工物を観察したのでは被加工物を認識しづらく、被加工物とレーザ出射装置との位置合わせも容易ではないため、レーザを用いた加工の作業効率が悪いという問題点があった。
特開2001−113386号公報
本発明は、レーザを用いた加工の作業効率を格段に向上させることが可能なレーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラムを提供することを目的とする。
本発明のレーザ加工システムは、レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムであって、前記レーザ加工システムは、前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成する第1の撮像装置と、前記レーザを出射するレーザ出射装置と、前記レーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成する第2の撮像装置と、前記作業者に装着可能なように構成れている表示装置であって、前記作業者に画像を表示する表示装置と、前記表示装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像および前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像のうちの少なくとも一方を表示するように前記表示装置を制御する。
本発明の1つの実施形態では、前記制御装置は、前記第1の画像および前記第2の画像の両方を同時に表示するように前記表示装置を制御してもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記レーザ加工システムは、前記被加工物と前記レーザ出射装置との相対的な位置関係を検出する位置検出装置をさらに備え、前記制御装置は、前記被加工物と前記レーザ出射装置との相対的な位置関係に応じて前記作業者に表示される画像の表示態様を変更するように前記表示装置を制御してもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記制御装置は、前記被加工物と前記レーザ出射装置との距離が所定の距離より大きい場合には、前記第1の画像を表示するが前記第2の画像を表示しないように前記表示装置を制御し、前記被加工物と前記レーザ出射装置との距離が前記所定の距離以下である場合には、前記第1の画像および前記第2の画像の両方を表示するように前記表示装置を制御してもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記制御装置は、前記被加工物と前記レーザ出射装置との距離に応じて前記表示装置に表示される前記第2の画像のサイズを変更するように前記表示装置を制御してもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記制御装置は、前記レーザ出射装置が前記被加工物に近づく方向を案内する方向ガイドを表示するように前記表示装置を制御してもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記制御装置は、前記被加工物のうち前記レーザによって加工されるべき部分を示す加工ガイドを表示するように前記表示装置を制御してもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記制御装置は、レーザ加工の作業マニュアルを示す画像を表示するように前記表示装置を制御してもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記被加工物を加工することは、前記被加工物を溶接加工すること、前記被加工物を切断加工すること、前記被加工物を切削加工すること、前記被加工物を穴あけ加工することのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記レーザ出射装置は、複合型光ファイバを含んでいてもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記複合型光ファイバは、前記レーザを伝送するための第1の部分と、画像を伝送するための第2の部分とを含み、前記第2の画像は、前記第2の部分を通って伝送されてもよい。
本発明の装置は、レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムにおいて用いられる装置であって、前記装置は、作業者に装着可能なように構成れている表示装置であって、前記作業者に画像を表示する表示装置と、前記表示装置を制御する制御装置とを備え、前記表示装置は、第1の撮像装置と第2の撮像装置とに接続されることが可能なように構成されており、前記第1の撮像装置は、前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成し、前記第2の撮像装置は、レーザを出射するレーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成し、前記制御装置は、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像と前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像とを表示するように前記表示装置を制御する。
本発明の方法は、レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムにおいて用いられる装置において実行される方法であって、前記装置は、作業者に画像を表示する表示装置と、前記表示装置を制御する制御装置とを備え、前記表示装置は、前記作業者に装着可能なように構成れており、前記表示装置は、第1の撮像装置と第2の撮像装置とに接続されることが可能なように構成されており、前記第1の撮像装置は、前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成し、前記第2の撮像装置は、レーザを出射するレーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成し、前記方法は、前記制御装置が、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像と前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像とを表示するように前記表示装置を制御することを含む。
本発明のプログラムは、レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムにおいて用いられる装置において実行されるプログラムであって、前記装置は、作業者に画像を表示する表示装置と、前記表示装置を制御する制御装置とを備え、前記表示装置は、前記作業者に装着可能なように構成れており、前記表示装置は、第1の撮像装置と第2の撮像装置とに接続されることが可能なように構成されており、前記第1の撮像装置は、前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成し、前記第2の撮像装置は、レーザを出射するレーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成し、
前記プログラムは、前記制御装置によって実行されると、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像と前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像とを表示するように前記表示装置を制御することを前記制御装置に行わせる。
本発明によれば、レーザを用いた加工の作業効率を格段に向上させることが可能なレーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラムを提供することが可能である。
レーザ加工システム10を用いて作業者1が被加工物20を加工する様子を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す図 レーザ加工システム10の構成の一例を示す図
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

1.レーザ加工システムの概要
出願人は、新しいレーザ加工システムを提案する。このレーザ加工システムは、レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするものである。
図1は、レーザ加工システム10を用いて作業者1が中空管22内にある被加工物20を加工する様子を示す。ここで、被加工物20は、中空管22内に隠れて見えないため、図1において破線で示されている。
作業者1には、表示装置30が装着されている。図1に示される例では、表示装置30は、作業者1の頭部に装着されているがこれに限定されない。表示装置30は、作業者1の任意の部位に装着されることが可能である。表示装置30は、例えば、ヘッドマウントディスプレイタイプの表示装置であってもよいし、メガネタイプの表示装置であってもよい。
表示装置30は、作業者1に画像を表示するように構成されている。表示装置30は、作業者1の両眼に画像を表示するように構成されていてもよいし、作業者1の片眼のみ(右眼または左眼)に画像を表示するように構成されていてもよい。図1に示される例では、表示装置30は、作業者1の両眼を覆うように構成されている。これにより、表示装置30は、常に、レーザを被加工物20に照射することによって生じる光をシールドすることが可能である。このように、表示装置30は、作業者1の眼を保護する機能を有していてもよい。あるいは、表示装置30は、光を透過する状態と光をシールドする状態との間で切り替え可能であるように構成されていてもよい。この場合、少なくとも、レーザを被加工物20に照射する際に、光をシールドする状態に表示装置30を切り替えることによって、レーザを被加工物20に照射することによって生じる光から作業者1の眼を保護することが可能である。
表示装置30には、作業者1の視点から撮像された第1の画像、および/または、レーザ出射装置40上の視点(例えば、レーザ出射装置40の先端という視点)から撮像された第2の画像とが表示される。作業者1の視点から第1の画像を撮像することは、例えば、図9を参照して後述される第1の撮像装置60によって達成されることが可能であるがこれに限定されない。レーザ出射装置40上の視点から第2の画像を撮像することは、例えば、図9を参照して後述される第2の撮像装置70によって達成されることが可能であるがこれに限定されない。第1の画像および第2の画像は選択的に表示されてもよいが、後述するように、被加工物20とレーザ出射装置40とを位置合わせする際には、第1の画像および第2の画像の両方が同時に表示されることが好ましい。
作業者1は、表示装置30を装着した状態で、表示装置30に表示される画像を確認しつつ(すなわち、被加工物20を直視することなく)、レーザ出射装置40から出射されるレーザを用いて被加工物20を加工するという作業を行う。ここで、被加工物20の加工は、任意の加工であり得る。例えば、被加工物20を加工することは、被加工物20を溶接加工すること、被加工物20を切断加工すること、被加工物20を切削加工すること、被加工物20を穴あけ加工することのうちの少なくとも1つを含む。
レーザ出射装置40には、レーザをオンオフするスイッチ(図示せず)が設けられている。作業者1がレーザ出射装置40のスイッチをオンにすることによって、レーザ出射装置40からレーザが出射される。レーザ出射装置40から出射されるレーザの種類は問わない。図1に示される例では、レーザ出射装置40はレーザトーチ型の装置であるがこれに限定されない。レーザ出射装置40はレーザを出射する機能を有する任意のタイプの装置であり得る。
表示装置30に表示される画像は、動画であっても静止画であってもよいが作業者1の作業効率を考慮するとリアルタイム動画であることが好ましい。また、表示装置30に表示される画像はカラー画像であっても白黒画像であってもよいが作業者1の作業効率を考慮すると肉眼で見るのと同等のフルカラー画像であることが好ましい。
表示装置30は、制御装置50によって制御される。図1に示される例では、制御装置50は、表示装置30の外部に設けられているがこれに限定されない。制御装置50は、表示装置30の内部に設けられていてもよい。

2.レーザ加工システムの機能
レーザ加工システム10は、以下の(1)〜(8)の機能のうちの少なくとも1つの機能を有することが可能である。
(1)作業者1の視点から撮像された画像を表示する機能
(2)レーザ出射装置40上の視点から撮像された画像を表示する機能
(3)作業者1の視点から撮像された画像とレーザ出射装置40上の視点から撮像された画像とを同時に表示する機能
(4)被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係に応じて、表示装置30に表示される画像の表示態様を変更する機能
(5)被加工物20の部分(レーザによって加工されるべき部分)を示す加工ガイドを表示する機能
(6)作業者1の作業を評価する機能
(7)作業者1の代わりにロボットに作業を行わせることを可能にする機能
(8)作業マニュアルを表示する機能

以下、レーザ加工システム10の(1)〜(8)の機能を詳細に説明する。

(1)作業者1の視点から撮像された画像を表示する機能
レーザ加工システム10は、作業者1の視点から撮像された画像を表示装置30に表示する機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、第1の撮像装置60(図9)、表示装置30によって達成されることが可能であるがこれに限定されない。
図2は、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図2に示される例では、表示装置30の画面30aには、作業者1の視点から撮像された画像200が表示されている。画像200は、中空管22を示す。ここで、被加工物20は、中空管22内に隠れて見えないため、図2において破線で示されている。
このように、作業者1の視点から撮像された画像200を表示装置30に表示することによって、作業者1は、表示装置30を装着した状態で、表示装置30に表示された画像200を確認しつつ、レーザを用いて被加工物20を加工するという作業を行うことが可能である。その結果、作業者1は、作業中に表示装置30を装着したり外したりする必要がない。

(2)レーザ出射装置40上の視点から撮像された画像を表示する機能
レーザ加工システム10は、レーザ出射装置40上の視点(例えば、レーザ出射装置40の先端)から撮像された画像を表示装置30に表示する機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、第2の撮像装置60(図9)、表示装置30によって達成されることが可能であるがこれに限定されない。
図3は、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図3に示される例では、表示装置30の画面30aには、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像300が表示されている。画像300は、レーザ出射装置40の先端からの視野を示す。
このように、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像300を表示装置30に表示することによって、作業者1は、表示装置30を装着した状態で、表示装置30に表示された画像300を確認しつつ、レーザを用いて被加工物20を加工するという作業を行うことが可能である。その結果、作業者1は、作業中に表示装置30を装着したり外したりする必要がない。

(3)作業者1の視点から撮像された画像とレーザ出射装置40上の視点から撮像された画像とを同時に表示する機能
レーザ加工システム10は、作業者1の視点から撮像された画像とレーザ出射装置40上の視点(例えば、レーザ出射装置40の先端)から撮像された画像とを表示装置30に同時に表示する機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、第1の撮像装置60(図9)、第2の撮像装置70(図9)、表示装置30によって達成されることが可能であるがこれに限定されない。
図4は、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図4に示される例では、表示装置30の画面30aには、作業者1の視点から撮像された画像410とレーザ出射装置40の先端から撮像された画像420とが表示されている。画像410は、レーザ出射装置40と中空管22とを示す。ここで、被加工物20は、中空管22内に隠れて見えないため、図4において破線で示されている。画像420は、レーザ出射装置40の先端からの視野を示す。
このように、作業者1の視点から撮像された画像410とレーザ出射装置40の先端から撮像された画像420とを表示装置30に表示することによって、作業者1は、被加工物20とレーザ出射装置40との大まかな位置合わせを作業者1の視点から撮像された画像410を見ながら行うことが可能であるとともに、被加工物20の加工すべき部分とレーザ出射装置40から出射されるレーザの照射点との細かな位置合わせをレーザ出射装置40の先端から撮像された画像420を見ながら行うことが可能である。これにより、作業者1による作業の視認性、効率を向上させることが可能であるとともに、被加工物20を加工する精度を向上させることが可能である。
ここで、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像420を表示装置30に表示するタイミングは任意のタイミングであり得る。例えば、レーザ出射装置40の電源がオンにされた時点から画像420を表示装置30に表示するようにしてもよいし、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係に応じて画像420を表示するタイミングを制御するようにしてもよい。例えば、レーザ出射装置40が作業者1の視点から撮像された画像410内に出現した時点から画像420を表示装置30に表示するようにしてもよい。

(4)被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係に応じて、表示装置30に表示される画像の表示態様を変更する機能
レーザ加工システム10は、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係に応じて、表示装置30に表示される画像の表示態様を変更する機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、位置検出装置80(図9)、制御装置50、表示装置30によって達成されることが可能であるがこれに限定されない。
以下、図5A、図5Bを参照して、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係に応じて、表示装置30に表示される画像の表示態様を変更する一例を説明する。
図5Aは、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図5Aに示される例では、表示装置30の画面30aには、作業者1の視点から撮像された画像510が表示されているがレーザ出射装置40の先端から撮像された画像は表示されていない。これは、被加工物20とレーザ出射装置40との距離が所定の距離よりも大きいからである。画像510は、レーザ出射装置40と中空管22とを示す。ここで、被加工物20は、中空管22内に隠れて見えないため、図5Aにおいて破線で示されている。
図5Bは、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図5Bに示される例では、表示装置30の画面30aには、作業者1の視点から撮像された画像510およびレーザ出射装置40の先端から撮像された画像520の両方が表示されている。これは、被加工物20とレーザ出射装置40との距離が所定の距離以下であるからである。画像520は、レーザ出射装置40の先端からの視野を示す。
このように、被加工物20とレーザ出射装置40との距離が所定の距離よりも大きい場合にはレーザ出射装置40の先端から撮像された画像520を表示しないが、被加工物20とレーザ出射装置40との距離が所定の距離以下である場合にはレーザ出射装置40の先端から撮像された画像520を表示するように、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像520の非表示/表示を切り替えることによって、作業に必要とされる場合にのみレーザ出射装置40の先端から撮像された画像520を表示することが可能である。これにより、作業者1が被加工物20とレーザ出射装置40とを位置合わせする作業を容易にすることが可能である。また、表示装置30の画面30aのスペースを有効に活用することも可能である。
次に、図6A、図6Bを参照して、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係に応じて、表示装置30に表示される画像の表示態様を変更する他の一例を説明する。
図6Aは、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図6Aに示される例では、表示装置30の画面30aには、作業者1の視点から撮像された画像610およびレーザ出射装置40の先端から撮像された画像620の両方が表示されている。ただし、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像520は比較的小さいサイズで表示されている。これは、被加工物20とレーザ出射装置40との距離が比較的大きいからである。画像610は、レーザ出射装置40と中空管22とを示す。ここで、被加工物20は、中空管22内に隠れて見えないため、図6Aにおいて破線で示されている。画像620は、レーザ出射装置40の先端からの視野を示す。
図6Bは、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図6Bに示される例では、表示装置30の画面30aには、作業者1の視点から撮像された画像610およびレーザ出射装置40の先端から撮像された画像620の両方が表示されている。ただし、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像620は比較的大きいサイズで表示されている。これは、被加工物20とレーザ出射装置40との距離が比較的小さいからである。
このように、被加工物20とレーザ出射装置40との距離に応じてレーザ出射装置40の先端から撮像された画像620のサイズを変更するように、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像620の表示を制御することによって、作業に必要とされる場合にレーザ出射装置40の先端から撮像された画像620のサイズを大きく表示することが可能である。これにより、作業者1が被加工物20とレーザ出射装置40とを位置合わせする作業を容易にすることが可能である。また、表示装置30の画面30aのスペースを有効に活用することも可能である。
ここで、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像620のサイズの変更は、連続的であってもよいし離散的であってもよい。例えば、レーザ出射装置40が被加工物20に近づくにつれて画像620をより大きなサイズで表示するようにしてもよい。例えば、レーザ出射装置40が被加工物20の近傍にある場合(すなわち、被加工物20とレーザ出射装置40との距離が所定の範囲内にある場合)には、レーザ出射装置40の先端から撮像された画像620を表示装置30の画面30a全体に表示する(すなわち、作業者1の視点から撮像された画像610を表示しないようにする)ようにしてもよい。
なお、図5Bに示される画像520が表示される領域、および、図6A、図6Bに示される画像620が表示される領域は画面30a内の任意の領域であり得るが、被加工物20が表示される領域と重ならない領域であることが好ましい。作業者1の視点から撮像された画像510または画像610に基づいて、作業者1が被加工物20とレーザ出射装置40との大まかな位置合わせを行う作業を妨げないようにするためである。
次に、図7を参照して、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係に応じて、表示装置30に表示される画像の表示態様を変更する他の一例を説明する。
図7は、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図7に示される例では、表示装置30の画面30aには、レーザ出射装置40が被加工物20に近づく方向を案内する方向ガイド730が表示されている。
このように、レーザ出射装置40が被加工物20に近づく方向を案内する方向ガイド730を表示することによって、作業者1が被加工物20とレーザ出射装置40とを位置合わせする作業を容易にすることが可能である。
なお、方向ガイド730の代わりに、または、方向ガイド730に加えて、被加工物20とレーザ出射装置40との距離を示す数値を表示するようにしてもよい。これにより、作業者1が、被加工物20とレーザ出射装置40とを位置合わせする作業を容易にすることが可能である。

(5)被加工物20の部分(レーザによって加工されるべき部分)を示す加工ガイドを表示する機能
レーザ加工システム10は、被加工物20のうちレーザによって加工されるべき部分を示す加工ガイドを表示装置30に表示する機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、作業対象である被加工物20に関連付けられた状態で制御装置50のメモリ部50b(図9)に予め格納されている加工ガイドを読み出して表示装置30に表示することによって達成されることが可能であるがこれに限定されない。
図8は、表示装置30の画面30aに表示される画像の一例を示す。図8に示される例では、表示装置30の画面30aには、被加工物20のうちレーザによって加工されるべき部分を示す加工ガイド830が表示されている。図8に示される例では、加工ガイド830は破線で示されているがこれに限定されない。加工ガイド830は任意の態様で表示されることが可能である。
このように、作業者1の視点から撮像された画像810に含まれる被加工物20の画像に加工ガイド830を重ねて表示することによって、作業者1が被加工物20の部分(レーザによって加工されるべき部分)を容易に認識することが可能である。さらに、作業者1は、加工ガイド830に従ってレーザ出射装置40から出射されるレーザの照射点を被加工物20の部分(レーザによって加工されるべき部分)に容易にかつ確実に位置合わせすることが可能である。これにより、作業者1が初心者であっても熟練者であるかのように被加工物20の加工を効率良く行うことが可能である。

(6)作業者1の作業を評価する機能
レーザ加工システム10は、作業者1の作業を評価する機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、上述した加工ガイド830に沿ってレーザ出射装置40が実際に移動したか否かを評価することによって達成されることが可能であるがこれには限定されない。レーザ出射装置40が実際に移動した軌跡は、例えば、位置検出装置80(図9)によって検出されることが可能である。
レーザ出射装置40の位置が加工ガイド830から外れた場合には、その旨を作業者1にリアルタイムに警告するようにしてもよい。あるいは、作業が完了した後に作業者1ごとに作業のスコアを出力するようにしてもよい。
このように、レーザ加工システム10の上述した機能を用いることによって、作業者1の作業を客観的に評価することが可能である。

(7)作業者1の代わりにロボットに作業を行わせることを可能にする機能
レーザ加工システム10は、作業者1の代わりにロボットに作業を行わせることを可能にする機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、加工ガイド830に沿ってレーザ出射装置40を移動させるようにレーザ出射装置40の移動を制御装置50によってフィードバック制御することによって達成されることが可能であるがこれに限定されない。
このように、レーザ加工システム10の上述した機能を用いることによって、作業者1の代わりにロボットに作業を行わせることが可能である。

(8)作業マニュアルを表示する機能
レーザ加工システム10は、作業マニュアルを表示装置30に表示する機能を有することが可能である。このような機能は、例えば、作業対象である被加工物20に関連付けられた状態で制御装置50のメモリ部50b(図9)に予め格納されている作業マニュアルを読み出して表示装置30に表示することによって達成されることが可能であるがこれに限定されない。
作業マニュアルを表示装置30に表示することによって、作業者1は、表示装置30に表示された作業マニュアルを確認しつつ、表示装置30に表示された画像を見ながら、レーザを用いて被加工物20を加工する作業を行うことが可能である。作業マニュアルは、例えば、被加工物20の加工されるべき部分に関する情報、作業手順に関する情報などを含む。作業マニュアルを示す電子データは、例えば、制御装置50のメモリ部50b(図9)に格納されている。
ここで、作業マニュアルを表示装置30に表示するタイミングは任意のタイミングであり得る。また、作業マニュアルを表示装置30に表示するための作業者1による操作も任意の操作であり得る。例えば、作業者1の音声や作業者1の視線を認識することによって作業マニュアルの関連する部分を表示装置30に表示するようにしてもよい。

3.レーザ加工システムの構成
図9は、レーザ加工システム10の構成の一例を示す。レーザ加工システム10は、作業者1の視点から撮像された第1の画像を生成する第1の撮像装置60と、レーザを出射するレーザ出射装置40と、レーザ出射装置40上の視点から撮像された第2の画像を生成する第2の撮像装置70と、作業者1に画像を表示する表示装置30と、表示装置30を制御する制御装置50とを備えている。表示装置30は、作業者1の所定の部位(例えば、頭部)に装着可能なように構成されている。
第1の撮像装置60および第2の撮像装置70は、表示装置30に接続されることが可能なように構成されている。これにより、第1の撮像装置60は、第1の撮像装置60によって生成された第1の画像を表示装置30に出力することが可能であり、第2の撮像装置70は、第2の撮像装置70によって生成された第2の画像を表示装置30に出力することが可能である。第1の撮像装置60および第2の撮像装置70が表示装置30に接続されている態様は問わない。第1の撮像装置60および第2の撮像装置70は、無線で表示装置30に接続されていてもよいし、有線で表示装置30に接続されていてもよい。
制御装置50は、第1の撮像装置60によって生成された第1の画像および第2の撮像装置70によって生成された第2の画像のうちの少なくとも一方を表示するように表示装置30を制御する。
第1の撮像装置60は、作業者1の視点から撮像された画像を生成することが可能な任意の撮像装置であり得る。例えば、第1の撮像装置60は、1つのCCD等の固体撮像素子を有する二次元カメラであってもよいし、2つのCCD等の固体撮像素子を有する三次元カメラであってもよい。CCDは、カラーCCDであってもよいし白黒CCDであってもよい。
第1の撮像装置60は、例えば、作業者1の視点からの視野と第1の撮像装置60上の視点からの視野とがほぼ一致するように作業者1の眼の近傍に配置されていてもよい。例えば、第1の撮像装置60は、表示装置30とは別個の装置として表示装置30に取り付けられていてもよいし、表示装置30と一体的に形成されていてもよい。
第2の撮像装置70は、レーザ出射装置40上の視点(例えば、レーザ出射装置40の先端)から撮像された画像を生成することが可能な任意の撮像装置であり得る。例えば、第2の撮像装置70は、1つのCCD等の固体撮像素子を有する二次元カメラであってもよいし、2つのCCD等の固体撮像素子を有する三次元カメラであってもよい。CCDは、カラーCCDでもよいし、白黒CCDであってもよい。
第2の撮像装置70は、例えば、レーザ出射装置40上の視点から撮像された画像を生成することが可能である限り、任意の位置に配置され得る。例えば、第2の撮像装置70は、レーザ出射装置40とは別個の装置としてレーザ出射装置40に取り付けられていてもよいし、レーザ出射装置40と一体的に形成されていてもよい。
レーザ出射装置40は、レーザを出射することが可能な任意の装置であり得る。レーザ出射装置40から出射されるレーザの種類は、加工目的等に応じて適宜選択されることが可能である。例えば、レーザ出射装置40から出射されるレーザは、炭酸ガスレーザであってもよいし、YAGレーザであってもよいし、エキシマレーザであってもよい。
レーザ出射装置40は、例えば、複合型光ファイバを含む。複合型光ファイバは、例えば、複合型光ファイバの中心に配置されたレーザ伝送用の第1の部分(中心部分)と、第1の部分の周囲に配置された画像伝送用の第2の部分(周囲部分)とを含む。第1の部分は、例えば、比較的大きな口径を有する第1の光ファイバであり得る。第2の部分は、例えば、比較的小さな口径を有する複数の第2の光ファイバを束ねたものであり得る。例えば、レーザ出射装置40から出射されるレーザは、複合型光ファイバの第1の部分を通って伝送されることが可能である。また、複合型光ファイバの第2の部分を通った光が第2の撮像装置70に入射されることにより、第2の撮像装置70によって第2の画像が生成されることが可能である。
複合型光ファイバが、複合型光ファイバの中心に配置されたレーザ伝送用の第1の部分と、第1の部分の周囲に配置された画像伝送用の第2の部分とを含む場合には、レーザ伝送用の第1の部分と画像伝送用の第2の部分とを同軸にすることが可能である。これにより、レーザ伝送用の第1の部分の光軸と画像伝送用の第2の部分の光軸とがずれないようにすることが可能であり、かつ、レーザ伝送用の第1の部分と画像伝送用の第2の部分とに対して単一の光学系を用いることが可能である。その結果、複合型光ファイバを小型化することが可能である(例えば、複合型ファイバの直径を約1mmにすることが可能である)。
制御装置50は、プロセッサ部50aとメモリ部50bとを含む。プロセッサ部50aは、制御装置50の全体の動作を制御する。メモリ部50bには、処理を実行するために必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納される。ここで、プログラムをどのようにしてメモリ部50bに格納するかは問わない。例えば、プログラムは、メモリ部50bにプリインストールされていてもよい。あるいは、プログラムは、インターネットなどのネットワークを介してダウンロードされることによってメモリ部50bにインストールされるようにしてもよいし、光ディスクやUSBなどの記憶媒体を介してメモリ部50bにインストールされるようにしてもよい。メモリ部50bに格納されているプログラムは、例えば、表示装置30を制御するためのプログラムである。プロセッサ部50aは、メモリ部50bに格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、制御装置50は、表示装置30を制御することが可能である。
レーザ加工システム10は、被加工物20の位置およびレーザ出射装置40の位置を検出する位置検出装置80をさらに備えていてもよい。位置検出装置80は、例えば、作業者1の視点からの距離を測定する距離センサ(例えば、超音波センサや光学センサなど)であり得るがこれに限定されない。位置検出装置80が距離センサである場合には、位置検出装置80は、作業者1の視点と被加工物20上の点との距離および作業者1の視点とレーザ出射装置40上の点との距離を測定することによって、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係(例えば、両者の距離)を検出することが可能である。例えば、レーザ出射装置40の先端が被加工物20にタッチした場合には、作業者1の視点とレーザ出射装置40の先端との距離に等しいものとして作業者1の視点と被加工物20上のタッチされた点との距離を測定することが可能である。
位置検出装置80は、制御装置50(または制御装置50内のプロセッサ部50a)に接続されている。これにより、位置検出装置80は、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係(例えば、両者の距離)を示す信号を制御装置50(または制御装置50内のプロセッサ部50a)に出力することが可能である。制御装置50(または制御装置50内のプロセッサ部50a)は、位置検出装置80から出力された、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係(例えば、両者の距離)を示す信号に応じて、表示装置30を制御することが可能である。
なお、第1の撮像装置60が三次元カメラである場合には、第1の撮像装置60が位置検出装置80を兼ねることが可能である。なぜなら、三次元カメラは、第1の撮像装置60上の点と被加工物20上の点との距離および第1の撮像装置60上の点とレーザ出射装置40上の点との距離を測定することが可能であることから、被加工物20とレーザ出射装置40との相対的な位置関係(例えば、両者の距離)を検出することが可能であるからである。
なお、制御装置50は、表示装置30の外部に設けられていてもよいし、表示装置30の内部に設けられていてもよい。第1の撮像装置60は、制御装置50に代えて、または、制御装置50に加えて、表示装置30の外部に設けられていてもよいし、表示装置30の内部に設けられていてもよい。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
本発明は、レーザを用いた加工の作業効率を格段に向上させることが可能なレーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム等を提供するものとして有用である。
1 作業者
10 レーザ加工システム
20 被加工物
30 表示装置
40 レーザ出射装置
50 制御装置

Claims (14)

  1. レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムであって、前記レーザ加工システムは、
    前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成する第1の撮像装置と、
    前記レーザを出射するレーザ出射装置と、
    前記レーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成する第2の撮像装置と、
    前記作業者に装着可能なように構成れている表示装置であって、前記作業者に画像を表示する表示装置と、
    前記表示装置を制御する制御装置と
    を備え、
    前記制御装置は、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像および前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像のうちの少なくとも一方を表示するように前記表示装置を制御する、レーザ加工システム。
  2. 前記制御装置は、前記第1の画像および前記第2の画像の両方を同時に表示するように前記表示装置を制御する、請求項1に記載のレーザ加工システム。
  3. 前記レーザ加工システムは、前記被加工物と前記レーザ出射装置との相対的な位置関係を検出する位置検出装置をさらに備え、
    前記制御装置は、前記被加工物と前記レーザ出射装置との相対的な位置関係に応じて前記作業者に表示される画像の表示態様を変更するように前記表示装置を制御する、請求項1または請求項2に記載のレーザ加工システム。
  4. 前記制御装置は、前記被加工物と前記レーザ出射装置との距離が所定の距離より大きい場合には、前記第1の画像を表示するが前記第2の画像を表示しないように前記表示装置を制御し、前記被加工物と前記レーザ出射装置との距離が前記所定の距離以下である場合には、前記第1の画像および前記第2の画像の両方を表示するように前記表示装置を制御する、請求項3に記載のレーザ加工システム。
  5. 前記制御装置は、前記被加工物と前記レーザ出射装置との距離に応じて前記表示装置に表示される前記第2の画像のサイズを変更するように前記表示装置を制御する、請求項3に記載のレーザ加工システム。
  6. 前記制御装置は、前記レーザ出射装置が前記被加工物に近づく方向を案内する方向ガイドを表示するように前記表示装置を制御する、請求項3に記載のレーザ加工システム。
  7. 前記制御装置は、前記被加工物のうち前記レーザによって加工されるべき部分を示す加工ガイドを表示するように前記表示装置を制御する、請求項1から請求項6のうちのいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
  8. 前記制御装置は、レーザ加工の作業マニュアルを示す画像を表示するように前記表示装置を制御する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
  9. 前記被加工物を加工することは、前記被加工物を溶接加工すること、前記被加工物を切断加工すること、前記被加工物を切削加工すること、前記被加工物を穴あけ加工することのうちの少なくとも1つを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
  10. 前記レーザ出射装置は、複合型光ファイバを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
  11. 前記複合型光ファイバは、レーザ伝送用の第1の部分と、画像伝送用の第2の部分とを含み、該第1の部分と該第2の部分とが同軸である、請求項10に記載のレーザ加工システム。
  12. レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムにおいて用いられる装置であって、前記装置は、
    作業者に装着可能なように構成れている表示装置であって、前記作業者に画像を表示する表示装置と、
    前記表示装置を制御する制御装置と
    を備え、
    前記表示装置は、第1の撮像装置と第2の撮像装置とに接続されることが可能なように構成されており、
    前記第1の撮像装置は、前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成し、
    前記第2の撮像装置は、レーザを出射するレーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成し、
    前記制御装置は、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像と前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像とを表示するように前記表示装置を制御する、装置。
  13. レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムにおいて用いられる装置において実行される方法であって、前記装置は、作業者に画像を表示する表示装置と、前記表示装置を制御する制御装置とを備え、前記表示装置は、前記作業者に装着可能なように構成れており、前記表示装置は、第1の撮像装置と第2の撮像装置とに接続されることが可能なように構成されており、前記第1の撮像装置は、前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成し、前記第2の撮像装置は、レーザを出射するレーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成し、
    前記方法は、
    前記制御装置が、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像と前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像とを表示するように前記表示装置を制御することを含む、方法。
  14. レーザを用いて作業者が被加工物を加工することを可能にするレーザ加工システムにおいて用いられる装置において実行されるプログラムであって、前記装置は、作業者に画像を表示する表示装置と、前記表示装置を制御する制御装置とを備え、前記表示装置は、前記作業者に装着可能なように構成れており、前記表示装置は、第1の撮像装置と第2の撮像装置とに接続されることが可能なように構成されており、前記第1の撮像装置は、前記作業者の視点から撮像された第1の画像を生成し、前記第2の撮像装置は、レーザを出射するレーザ出射装置上の視点から撮像された第2の画像を生成し、
    前記プログラムは、前記制御装置によって実行されると、前記第1の撮像装置によって生成された第1の画像と前記第2の撮像装置によって生成された第2の画像とを表示するように前記表示装置を制御することを前記制御装置に行わせる、プログラム。
JP2016069688A 2016-03-30 2016-03-30 レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム Active JP6727001B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016069688A JP6727001B2 (ja) 2016-03-30 2016-03-30 レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016069688A JP6727001B2 (ja) 2016-03-30 2016-03-30 レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020112842A Division JP2020189338A (ja) 2020-06-30 2020-06-30 レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017177181A true JP2017177181A (ja) 2017-10-05
JP6727001B2 JP6727001B2 (ja) 2020-07-22

Family

ID=60004649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016069688A Active JP6727001B2 (ja) 2016-03-30 2016-03-30 レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6727001B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018183785A (ja) * 2017-04-24 2018-11-22 テクノコート株式会社 レーザ溶接システム及びレーザゴーグル
CN114502318A (zh) * 2019-10-11 2022-05-13 松下知识产权经营株式会社 焊接方法、识别符号赋予装置以及焊接物
WO2022209578A1 (ja) * 2021-03-31 2022-10-06 Johnan株式会社 ロボット制御システム、および制御装置
JP7246530B1 (ja) 2022-01-18 2023-03-27 Dmg森精機株式会社 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0957484A (ja) * 1995-08-28 1997-03-04 Amada Co Ltd Yagレーザ用ハンディトーチ
JPH09300088A (ja) * 1996-05-15 1997-11-25 Amada Co Ltd ハンディ型レーザ装置
JPH11313850A (ja) * 1998-03-12 1999-11-16 La Soudure Autogene Fr 保護マスク
JP2000176675A (ja) * 1998-12-17 2000-06-27 Kawasaki Heavy Ind Ltd Hmd付き溶接部モニタリング装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0957484A (ja) * 1995-08-28 1997-03-04 Amada Co Ltd Yagレーザ用ハンディトーチ
JPH09300088A (ja) * 1996-05-15 1997-11-25 Amada Co Ltd ハンディ型レーザ装置
JPH11313850A (ja) * 1998-03-12 1999-11-16 La Soudure Autogene Fr 保護マスク
JP2000176675A (ja) * 1998-12-17 2000-06-27 Kawasaki Heavy Ind Ltd Hmd付き溶接部モニタリング装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018183785A (ja) * 2017-04-24 2018-11-22 テクノコート株式会社 レーザ溶接システム及びレーザゴーグル
CN114502318A (zh) * 2019-10-11 2022-05-13 松下知识产权经营株式会社 焊接方法、识别符号赋予装置以及焊接物
WO2022209578A1 (ja) * 2021-03-31 2022-10-06 Johnan株式会社 ロボット制御システム、および制御装置
JP7246530B1 (ja) 2022-01-18 2023-03-27 Dmg森精機株式会社 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム
JP2023104441A (ja) * 2022-01-18 2023-07-28 Dmg森精機株式会社 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JP6727001B2 (ja) 2020-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11140939B2 (en) Sensor assisted head mounted displays for welding
CN107567369B (zh) 具有主动焊工引导的增强视觉***
JP6727001B2 (ja) レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム
EP2488135B1 (en) Welding helmet with integral user interface
CN106113050B (zh) 工业机器人的示教方法、控制方法及装置、***
JP2007272067A (ja) 画像表示装置
CN114571036A (zh) 立体头盔显示器
KR20180101201A (ko) 헤드 업 디스플레이 및 음성 명령이 지원되는 용접 헬멧
WO2013145147A1 (ja) ヘッドマウントディスプレイ及び表示方法
CA2959374C (en) Welding-type sysems and a method with a helmet and a remote power supply parameter adjustment
EP3720646B1 (en) Device for monitoring beam treatment of a workpiece and use thereof, device for beam treatment of a workpiece and use thereof, method for monitoring beam treatment of a workpiece, method for beam treatment of a workpiece
JP3592846B2 (ja) レーザ加工機におけるティーチング方法及びその装置
JP2018183785A (ja) レーザ溶接システム及びレーザゴーグル
JP2001287064A (ja) レーザ溶接部可視化装置
JP2020189338A (ja) レーザ加工システムおよびそのレーザ加工システムにおいて用いられる装置、その装置において実行される方法およびプログラム
US20230158601A1 (en) Handheld laser welding device
JP6825498B2 (ja) レーザ加工装置
JP3628435B2 (ja) ハンディ型レーザ装置
JP4645319B2 (ja) リモート溶接教示装置
JP2008229662A (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JPH11254167A (ja) レーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190308

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200123

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200131

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200630

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6727001

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250