JP4895699B2 - Laser marking method - Google Patents
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Description
本発明は、スキャニング方式のレーザマーキング技術に係り、特に所望のパターンを構成する連続線を多数の線分の集まりとしてマーキングするレーザマーキング方法に関する。
The present invention relates to a scanning-type laser marking technique, and more particularly to a laser marking method for marking continuous lines constituting a desired pattern as a collection of a large number of line segments.
スキャニング式のレーザマーキング方法は、被加工物に高密度に集光されたレーザ光を照射し、該レーザ光をスキャニング・ミラーで振って、被加工物表面上でレーザビームのスポットをスキャニングし、ビームスポットの当たった被加工物表面の微小部分をレーザエネルギーで瞬間的に改質（溶融、蒸発、変色等）させながら、文字、図形、記号等の所望のパターンを描画するようにしてマーキング（刻印または印字）する技術である。レーザ光には、ピークパワーの高いＱスイッチ方式の高速繰り返しパルスレーザ光を用いるのが通例である。 The scanning type laser marking method irradiates a workpiece with a laser beam condensed at high density, shakes the laser beam with a scanning mirror, and scans the spot of the laser beam on the surface of the workpiece. Marking by drawing a desired pattern of characters, figures, symbols, etc. while instantaneously modifying (melting, evaporating, discoloring, etc.) the surface of the workpiece surface that has been hit by the beam spot with laser energy This is a technology for engraving or printing. As a laser beam, it is usual to use a Q-switch type high-speed repetitive pulsed laser beam having a high peak power.
今日のスキャニング式レーザマーキング装置は、レーザマーキング専用の作図ソフトを用いて装置画面上で任意のパターンを作図できるだけでなく、汎用ＣＡＤで作成したパターンを外部のパソコン等から取り込んでこれをそのままレーザマーキング用のパターンとすることも可能となっている。この場合、レーザマーキング専用の作図ソフトで作成したマーキングパターンとＣＡＤで作成したマーキングパターンとは、パターンを規定するデータの形態が異なるので、異種形式のファイルとして扱われる。もっとも、いずれのファイル形式でも、各パターンは直線または円弧の集まりとして定義されており、レーザマーキングの実行段階では、それら直線または円弧を順次繋いでできる連続線に沿ってレーザビームスポットをスキャニングして、目的とするパターンのマーキングを形成するようにしている。 Today's scanning-type laser marking equipment can not only draw arbitrary patterns on the equipment screen using drawing software dedicated to laser marking, but also imports patterns created with general-purpose CAD from an external personal computer, etc. It is also possible to make a pattern for use. In this case, the marking pattern created by the drawing software dedicated to laser marking and the marking pattern created by CAD differ in the form of data defining the pattern, and are therefore handled as different types of files. However, in any file format, each pattern is defined as a collection of straight lines or arcs. At the stage of laser marking, the laser beam spot is scanned along a continuous line formed by connecting these straight lines or arcs sequentially. The marking of the target pattern is formed.
上記のような汎用ＣＡＤの中には、パターンの曲線部分を多数の微小な線分（直線）に分解し、曲線部分を定義するマーキングデータとして一連の線分データを生成するものがある。従来のスキャニング式レーザマーキング装置は、そのような曲線部分を定義する一連の線分データ（ＣＡＤデータ）を取り込むと、それら一連の線分をそのままレーザビームスポットのスキャニング行路を規定するマーキングデータに用いるので、マーキング速度の低下やマーキングデータの膨大化を来たしている。さらには、ハッチング（塗り潰し）やオフセットコピー等の編集機能において、パターンの枠線を検出ないし認識する際に枠線（特にその曲線部分）を構成する線分が細々し過ぎて数が多いため、編集処理速度が低下するという問題があった。 Some general-purpose CADs such as those described above decompose a curved portion of a pattern into a large number of minute line segments (straight lines), and generate a series of line segment data as marking data defining the curved portion. When a conventional scanning-type laser marking apparatus captures a series of line segment data (CAD data) that defines such a curved portion, the series of line segments is used as it is for marking data that defines the scanning path of the laser beam spot. As a result, the marking speed decreases and the marking data increases. Furthermore, in editing functions such as hatching (filling) and offset copy, when detecting or recognizing the border of the pattern, the number of line segments that make up the border (particularly the curved portion) is so fine that there are many numbers. There was a problem that the editing processing speed decreased.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、パターン（特に曲線部分）を多数の線分で定義するマーキングデータについてレーザマーキングの分解能に応じた最適なデータ圧縮を行って、マーキングデータの効率的削減をはかるレーザマーキング方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art . Optimum data compression corresponding to the resolution of laser marking is performed on marking data that defines a pattern (particularly a curved portion) with a number of line segments. It is an object of the present invention to provide a laser marking method for reducing marking data efficiently .
上記の目的を達成するために、本発明の第１のレーザマーキング方法は、多数の線分を順次繋いで１つまたは複数の連続線を定義し、被加工物上でレーザビームのスポットを前記連続線に沿ってスキャニングして、前記連続線で規定された所望のパターンをレーザマーキングするレーザマーキング方法であって、各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とし、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出たときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、前記近似円弧の円弧としての妥当性があるとの判定結果が出て、かつその１つ前の区間が円弧であるときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるか否かを、前記近似円弧の円中心と前記１つ前の円弧の円中心との距離が第１の上限距離以上であるときは両円弧の間に結合性がないとする第３の判定基準にしたがって判定する工程と、前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧とを統合する１つの結合円弧を前記連続線の新たな一区間とし、前記近似円弧と前記１つ前の円弧との間に結合性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧に繋げて前記近似円弧を前記連続線の新たな一区間とする工程とを有し、前記第１の上限距離は、前記レーザビームスポットのスキャニング速度をパラメータとし、前記スキャニング速度が高いほど大きな値に設定され、前記スキャニング速度が低いほど小さな値に設定される。
In order to achieve the above object, a first laser marking method of the present invention defines a continuous line by connecting a number of line segments in sequence, and a laser beam spot on the workpiece is defined by the laser beam spot. A laser marking method of scanning along a continuous line and laser-marking a desired pattern defined by the continuous line, and for each line segment, a representative point of the line segment and the line segment on the continuous line Defining an approximate arc that approximates the line segment from representative points of one or more other line segments that are positioned before or after the line, and the validity of the approximate arc as the arc is a first criterion. Therefore, when the determination step and the determination result that the approximate arc is valid as an arc are obtained, the approximate arc is set as one section of the continuous line instead of the line segment, and the approximate arc is an arc. As a compromise When the determination result of that there is no sex comes exits the steps of the one section of the line segment as the continuous line, the determination result that there is validity as an arc of the approximate arc, and its When the previous section is an arc, it is determined whether or not there is connectivity between the previous arc and the approximate arc. The circle center of the approximate arc and the circle of the previous arc are determined. A step of determining according to a third determination criterion that there is no connectivity between both arcs when the distance from the center is equal to or greater than the first upper limit distance; and When it is determined that there is connectivity between them, one combined arc that integrates the previous arc and the approximate arc is defined as a new section of the continuous line, and the approximate arc and the approximate arc If it is judged that there is no connectivity with the previous arc, connect it to the previous arc. The approximate arc is a new section of the continuous line, and the first upper limit distance is set to a larger value as the scanning speed is higher, using the scanning speed of the laser beam spot as a parameter. The lower the scanning speed, the smaller the value.
上記第１のレーザマーキング方法においては、連続線の元の一区間を構成する各線分が第１の判定基準の下で円弧に近似できるのであれば、該線分が近似円弧に置き換えられる。この線分から近似円弧への置換は、連続線の曲線部分で大きな意味をもってくる。つまり、上記第１のレーザマーキング方法によれば、近似円弧の円弧としての妥当性があるとの判定結果が出て、かつその１つ前の区間が円弧であるときは、１つ前の円弧と近似円弧との間に結合性があるか否かを、前記近似円弧の円中心と前記１つ前の円弧の円中心との距離が第１の上限距離以上であるときは両円弧の間に結合性がないとする第３の判定基準にしたがって判定する。その結果、１つ前の円弧と近似円弧との間に結合性があるとの判定結果が出たときは、１つ前の円弧と近似円弧とを統合する１つの結合円弧を連続線の新たな一区間とする。これにより、連続線の曲線部分では、多数の線分が１つの結合線分に統合されることになる。また、上記第３の判定基準の下で近似円弧と１つ前の円弧との間に結合性がないとの判定結果が出たときは、１つ前の円弧に繋げて近似円弧を連続線の新たな一区間とする。In the first laser marking method, if each line segment constituting an original section of a continuous line can be approximated to an arc under the first criterion, the line segment is replaced with an approximate arc. This replacement from the line segment to the approximate arc has a significant meaning in the curved line portion of the continuous line. In other words, according to the first laser marking method, when a determination result is obtained that the approximate arc is valid, and the previous section is an arc, the previous arc Whether or not there is connectivity between the approximate arc and whether or not the distance between the center of the circle of the approximate arc and the center of the circle of the previous arc is equal to or greater than the first upper limit distance Is determined according to a third criterion for determining that there is no connectivity. As a result, when it is determined that there is connectivity between the previous arc and the approximate arc, one continuous arc that integrates the previous arc and the approximate arc is replaced with a new continuous line. One section. Thereby, in the curve part of a continuous line, many line segments will be integrated into one coupling line segment. Further, when a determination result is obtained that there is no connectivity between the approximate arc and the previous arc under the third criterion, the approximate arc is connected to the previous arc as a continuous line. This is a new section.
さらに、上記第１のレーザマーキング方法では、レーザビームスポットのスキャニング速度を第１の上限距離のパラメータとする。そして、スキャニング速度が高いほど（つまりレーザマーキングの分解能を低くするほど）、第１の上限距離を大きな値に設定し、スキャニング速度が低いほど（レーザマーキングの分解能を高くするほど）、第１の上限距離を小さな値に設定する。このように、レーザマーキングの分解能に応じたデータ圧縮を行う。Further, in the first laser marking method, the scanning speed of the laser beam spot is used as a first upper limit parameter. The higher the scanning speed (that is, the lower the resolution of laser marking), the larger the first upper limit distance is set. The lower the scanning speed (the higher the resolution of laser marking), the first Set the upper limit distance to a small value. Thus, data compression is performed according to the resolution of laser marking.
本発明の第２のレーザマーキング方法は、多数の線分を順次繋いで１つまたは複数の連続線を定義し、被加工物上でＱスイッチパルスのレーザビームのスポットを前記連続線に沿ってスキャニングして、前記連続線で規定された所望のパターンをレーザマーキングするレーザマーキング方法であって、各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とし、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出たときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、前記近似円弧の円弧としての妥当性があるとの判定結果が出て、かつその１つ前の区間が円弧であるときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるか否かを、前記近似円弧の円中心と前記１つ前の円弧の円中心との距離が第１の上限距離以上であるときは両円弧の間に結合性がないとする第３の判定基準にしたがって判定する工程と、前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧とを統合する１つの結合円弧を前記連続線の新たな一区間とし、前記近似円弧と前記１つ前の円弧との間に結合性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧に繋げて前記近似円弧を前記連続線の新たな一区間とする工程とを有し、前記第１の上限距離は、前記Ｑスイッチパルスの繰り返し周波数をパラメータとし、前記繰り返し周波数が高いほど小さな値に設定され、前記繰り返し周波数が低いほど大きな値に設定される。In the second laser marking method of the present invention, one or a plurality of continuous lines are defined by sequentially connecting a large number of line segments, and a spot of a laser beam of a Q switch pulse is formed along the continuous line on the workpiece. A laser marking method of scanning and laser marking a desired pattern defined by the continuous line, wherein each line segment is positioned before or after the representative point of the line segment and the continuous line on the continuous line. Defining an approximate arc that approximates the line segment from representative points of one or more other line segments to be performed, and determining the validity of the approximate arc as a circular arc according to a first criterion When the determination result that the approximate arc is valid as an arc is obtained, the approximate arc is set as one section of the continuous line instead of the line segment, and the approximate arc is valid as an arc. Absent When the determination result is obtained, the determination result that the line segment is used as one section of the continuous line as it is and the validity as the arc of the approximate arc is obtained, and the previous one When the section is an arc, whether or not there is connectivity between the previous arc and the approximate arc is a distance between the circle center of the approximate arc and the circle center of the previous arc Is determined according to the third criterion that there is no connectivity between both arcs when the distance is equal to or greater than the first upper limit distance, and the connectivity between the previous arc and the approximate arc When a determination result that there is, a single combined arc that integrates the previous arc and the approximate arc is set as a new section of the continuous line, and the approximate arc and the previous arc are integrated. When a determination result is obtained that there is no connectivity with the arc, the approximate circle is connected to the previous arc. And the first upper limit distance is set to a smaller value as the repetition frequency is higher, with the repetition frequency of the Q switch pulse as a parameter. The lower the frequency, the larger the value.
上記第２のレーザマーキング方法においては、連続線の元の一区間を構成する各線分が第１の判定基準の下で円弧に近似できるのであれば、該線分が近似円弧に置き換えられる。この線分から近似円弧への置換は、連続線の曲線部分で大きな意味をもってくる。つまり、上記第２のレーザマーキング方法によれば、近似円弧の円弧としての妥当性があるとの判定結果が出て、かつその１つ前の区間が円弧であるときは、１つ前の円弧と近似円弧との間に結合性があるか否かを、前記近似円弧の円中心と前記１つ前の円弧の円中心との距離が第１の上限距離以上であるときは両円弧の間に結合性がないとする第３の判定基準にしたがって判定する。その結果、１つ前の円弧と近似円弧との間に結合性があるとの判定結果が出たときは、１つ前の円弧と近似円弧とを統合する１つの結合円弧を連続線の新たな一区間とする。これにより、連続線の曲線部分では、多数の線分が１つの結合線分に統合されることになる。また、上記第３の判定基準の下で近似円弧と１つ前の円弧との間に結合性がないとの判定結果が出たときは、１つ前の円弧に繋げて近似円弧を連続線の新たな一区間とする。In the second laser marking method, if each line segment constituting an original section of a continuous line can be approximated to an arc under the first criterion, the line segment is replaced with an approximate arc. This replacement from the line segment to the approximate arc has a significant meaning in the curved line portion of the continuous line. That is, according to the second laser marking method, when a determination result is obtained that there is validity as an arc of the approximate arc, and the previous section is an arc, the previous arc Whether or not there is connectivity between the approximate arc and whether or not the distance between the center of the circle of the approximate arc and the center of the circle of the previous arc is equal to or greater than the first upper limit distance Is determined according to a third criterion for determining that there is no connectivity. As a result, when it is determined that there is connectivity between the previous arc and the approximate arc, one continuous arc that integrates the previous arc and the approximate arc is replaced with a new continuous line. One section. Thereby, in the curve part of a continuous line, many line segments will be integrated into one coupling line segment. Further, when a determination result is obtained that there is no connectivity between the approximate arc and the previous arc under the third criterion, the approximate arc is connected to the previous arc as a continuous line. This is a new section.
さらに、上記第２のレーザマーキング方法では、Ｑスイッチパルスの繰り返し周波数を第１の上限距離のパラメータとする。そして、繰り返し周波数が高いほど（つまりレーザマーキングの分解能を高くするほど）、第１の上限距離を小さな値に設定し、繰り返し周波数が低いほど（レーザマーキングの分解能を低くするほど）、第１の上限距離を大きな値に設定する。このように、レーザマーキングの分解能に応じたデータ圧縮を行う。Furthermore, in the second laser marking method, the repetition frequency of the Q switch pulse is used as a parameter for the first upper limit distance. The higher the repetition frequency (that is, the higher the resolution of laser marking), the first upper limit distance is set to a smaller value, and the lower the repetition frequency (the lower the resolution of laser marking), the first Set the upper limit distance to a large value. Thus, data compression is performed according to the resolution of laser marking.
本発明の第３のレーザマーキング方法は、多数の線分を順次繋いで１つまたは複数の連続線を定義し、被加工物上でレーザビームのスポットを前記連続線に沿ってスキャニングして、前記連続線で規定された所望のパターンをレーザマーキングするレーザマーキング方法であって、各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とする工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が円弧であるときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が直線であるときは、その１つ前の直線と当該線分とを統合する１つの結合直線を定義する工程と、前記結合直線の直線近似としての妥当性を、当該線分の始端から前記統合直線までの最短の距離が第２の上限距離以上であるときは前記結合直線に直線近似としての妥当性がないとする第２の判定基準にしたがって判定する工程と、前記結合直線に直線近似としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線および当該線分に代えて前記結合直線を前記連続線上の一区間とし、前記結合直線に近似性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線に繋げて当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程とを有し、前記第２の上限距離は、前記レーザビームスポットのスキャニング速度をパラメータとし、前記スキャニング速度が高いほど大きな値に設定され、前記スキャニング速度が低いほど小さな値に設定される。In the third laser marking method of the present invention, one or a plurality of continuous lines are defined by sequentially connecting a large number of line segments, and a laser beam spot is scanned along the continuous lines on the workpiece. A laser marking method for laser-marking a desired pattern defined by the continuous line, wherein for each line segment, one of the representative points of the line segment and the position on the continuous line before or after the line segment or Defining an approximate arc that approximates the line segment from representative points of a plurality of other line segments, determining the validity of the approximate arc as a circular arc according to a first criterion, and the approximate arc If the result of the determination is that the arc is valid as an arc, the step of setting the approximate arc as one section of the continuous line instead of the line segment, and the approximate arc is not valid as an arc Judgment result And the previous section is a circular arc, the process of setting the line segment as one section of the continuous line as it is and the determination result that the approximate arc is not valid as a circular arc are output. When the previous section is a straight line, the step of defining one combined straight line that integrates the previous straight line and the line segment, and the validity of the straight line approximation of the combined straight line And a step of determining according to a second determination criterion that the combined straight line has no validity as a linear approximation when the shortest distance from the starting end of the line segment to the integrated straight line is equal to or greater than a second upper limit distance. When the determination result that the combined straight line is valid as a straight line approximation is obtained, the combined straight line is set as one section on the continuous line instead of the previous straight line and the line segment, When a judgment result that the connecting straight line is not close is obtained, Connecting the previous straight line to the previous straight line as a section of the continuous line, and the second upper limit distance is determined by using the scanning speed of the laser beam spot as a parameter, and the scanning speed. A higher value is set to a larger value, and a lower value is set to a lower scanning speed.
上記第３のレーザマーキング方法においては、近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が円弧であるときは、当該線分をそのまま連続線の一区間とし、近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が直線であるときは、その１つ前の直線と当該線分とを統合する１つの結合直線を定義する。ここで、連続線の略直線部分については、その略直線部分を構成する複数の線分が第２の判定基準の下で１つに統合できるのであれば、１本の結合直線に置き換える。ここで、第２の判定基準は、当該線分の始端から統合直線までの最短の距離が第２の上限距離以上であるときは結合直線に直線近似としての妥当性がないとする。In the third laser marking method, when a determination result is obtained that the approximate arc is not valid as an arc, and the previous section is an arc, the line segment is directly used as a continuous line. If the result of the determination that the approximate arc is not valid as an arc is obtained, and the previous section is a straight line, one line that integrates the previous straight line and the line segment Define a connecting line. Here, the substantially straight line portion of the continuous line is replaced with one combined straight line if a plurality of line segments constituting the substantially straight line portion can be integrated into one under the second determination criterion. Here, the second criterion is that the combined straight line has no validity as a straight line approximation when the shortest distance from the starting end of the line segment to the integrated straight line is equal to or greater than the second upper limit distance.
さらに、上記第３のレーザマーキング方法では、レーザビームスポットのスキャニング速度を第２の上限距離のパラメータとする。そして、スキャニング速度が高いほど（つまりレーザマーキングの分解能を低くするほど）、第２の上限距離を大きな値に設定し、スキャニング速度が低いほど（レーザマーキングの分解能を高くするほど）、第２の上限距離を小さな値に設定する。このように、レーザマーキングの分解能に応じたデータ圧縮を行う。Furthermore, in the third laser marking method, the scanning speed of the laser beam spot is used as a parameter for the second upper limit distance. The higher the scanning speed (that is, the lower the resolution of laser marking), the larger the second upper limit distance is set. The lower the scanning speed (the higher the resolution of laser marking), the second Set the upper limit distance to a small value. Thus, data compression is performed according to the resolution of laser marking.
本発明の第４のレーザマーキング方法は、多数の線分を順次繋いで１つまたは複数の連続線を定義し、被加工物上でＱスイッチパルスのレーザビームのスポットを前記連続線に沿ってスキャニングして、前記連続線で規定された所望のパターンをレーザマーキングするレーザマーキング方法であって、各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とする工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が円弧であるときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が直線であるときは、その１つ前の直線と当該線分とを統合する１つの結合直線を定義する工程と、前記結合直線の直線近似としての妥当性を、当該線分の始端から前記統合直線までの最短の距離が第２の上限距離以上であるときは前記結合直線に直線近似としての妥当性がないとする第２の判定基準にしたがって判定する工程と、前記結合直線に直線近似としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線および当該線分に代えて前記結合直線を前記連続線上の一区間とし、前記結合直線に近似性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線に繋げて当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程とを有し、前記第２の上限距離は、前記Ｑスイッチパルスの繰り返し周波数をパラメータとし、前記繰り返し周波数が高いほど小さな値に設定され、前記繰り返し周波数が低いほど大きな値に設定される。
In the fourth laser marking method of the present invention, one or a plurality of continuous lines are defined by sequentially connecting a large number of line segments, and a laser beam spot of a Q-switch pulse is formed on the workpiece along the continuous lines. A laser marking method of scanning and laser marking a desired pattern defined by the continuous line, wherein each line segment is positioned before or after the representative point of the line segment and the continuous line on the continuous line. Defining an approximate arc that approximates the line segment from representative points of one or more other line segments to be performed, and determining the validity of the approximate arc as a circular arc according to a first criterion When the determination result that the approximate arc is valid as an arc is obtained, the approximate arc is set as one section of the continuous line instead of the line segment, and the approximate arc is set as an arc. reasonable If the result of the determination is that there is no arc and the previous section is an arc, the process of making the line segment as one section of the continuous line as it is and the approximate arc is not valid as an arc And when the previous section is a straight line, the step of defining one combined straight line that integrates the previous straight line and the line segment, and the straight line of the combined straight line The second determination that the validity as approximation is that the shortest distance from the beginning of the line segment to the integrated straight line is equal to or greater than the second upper limit distance, the combined straight line has no validity as linear approximation. When the determination result according to the reference and the determination result that the combined straight line is valid as a linear approximation are obtained, the combined straight line is replaced with the continuous straight line on the continuous line instead of the previous straight line and the line segment. And determine that the connecting straight line is not close When fruit came out, and a step to a section of it the continuous line the line segment connecting the previous straight, the second upper limit distance, the repetition frequency of the Q switch pulse Is set to be a smaller value as the repetition frequency is higher, and is set to a larger value as the repetition frequency is lower.
上記第４のレーザマーキング方法においては、近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が円弧であるときは、当該線分をそのまま連続線の一区間とし、近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が直線であるときは、その１つ前の直線と当該線分とを統合する１つの結合直線を定義する。ここで、連続線の略直線部分については、その略直線部分を構成する複数の線分が第２の判定基準の下で１つに統合できるのであれば、１本の結合直線に置き換える。ここで、第２の判定基準は、当該線分の始端から統合直線までの最短の距離が第２の上限距離以上であるときは結合直線に直線近似としての妥当性がないとする。In the fourth laser marking method, when a determination result is obtained that the approximate arc is not valid as an arc, and the previous section is an arc, the line segment is directly used as a continuous line. If the result of the determination that the approximate arc is not valid as an arc is obtained, and the previous section is a straight line, one line that integrates the previous straight line and the line segment Define a connecting line. Here, the substantially straight line portion of the continuous line is replaced with one combined straight line if a plurality of line segments constituting the substantially straight line portion can be integrated into one under the second determination criterion. Here, the second criterion is that the combined straight line has no validity as a straight line approximation when the shortest distance from the starting end of the line segment to the integrated straight line is equal to or greater than the second upper limit distance.
さらに、上記第４のレーザマーキング方法では、Ｑスイッチパルスの繰り返し周波数を第２の上限距離のパラメータとする。そして、繰り返し周波数が高いほど（つまりレーザマーキングの分解能を高くするほど）、第２の上限距離を小さな値に設定し、繰り返し周波数が低いほど（レーザマーキングの分解能を低くするほど）、第２の上限距離を大きな値に設定する。このように、レーザマーキングの分解能に応じたデータ圧縮を行う。Furthermore, in the fourth laser marking method, the repetition frequency of the Q switch pulse is used as the second upper limit parameter. The higher the repetition frequency (that is, the higher the resolution of laser marking), the smaller the second upper limit distance is set. The lower the repetition frequency (the lower the resolution of laser marking), the second Set the upper limit distance to a large value. Thus, data compression is performed according to the resolution of laser marking.
本発明の好適な一態様によれば、近似円弧は、当該線分の両端および１つ前の線分の始端の３点を通る円弧のうち当該線分の始端と終端とを結ぶ部分として定義される。また、上記第１の判定基準は、さらに、近似円弧の中心角が所定の下限角度以下であるとき、あるいは仮想円弧の半径が所定の上限半径以上であるときは、円弧としての妥当性がないとする。According to a preferred aspect of the present invention, the approximate arc is defined as a portion connecting the start and end of the line segment out of arcs passing through the three points of both ends of the line segment and the previous line segment. Is done. Further, the first determination criterion is not valid as an arc when the center angle of the approximate arc is not more than a predetermined lower limit angle or when the radius of the virtual arc is not less than a predetermined upper limit radius. And
また、本発明の好適な一態様によれば、第２の判定基準は、さらに、当該線分の始端からみて結合直線が連続線の進む方向に対して左側に位置するかもしくは右側に位置するかに応じて最短距離に正負の符号を付け、最短距離の累積値が所定の上限値を超えたときは直線近似としての妥当性がないとする。According to a preferred aspect of the present invention, the second determination criterion is further located on the left side or on the right side with respect to the direction in which the continuous line advances as viewed from the starting end of the line segment. If the shortest distance is given a positive or negative sign and the accumulated value of the shortest distance exceeds a predetermined upper limit value, it is assumed that there is no validity as a linear approximation.
本発明のレーザマーキング方法または装置によれば、上記のような構成および作用により、パターン（特に曲線部分）を多数の線分で定義するマーキングデータについて最適なデータ圧縮を行ってマーキング速度や編集処理速度の向上およびマーキングデータの効率的削減等をはかることができる。 According to the laser marking method or apparatus of the present invention, marking speed and editing processing are performed by performing optimum data compression on marking data that defines a pattern (particularly, a curved portion) with a large number of line segments by the configuration and operation as described above. It is possible to improve speed and reduce marking data efficiently.
以下、添付図を参照して本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１に、本発明の一実施形態によるスキャニング式レーザマーキング装置の外観を示す。このレーザマーキング装置は、制御電源ユニット１０とレーザ発振ユニット１２とスキャニング・ヘッド１４とを有する。
FIG. 1 shows the appearance of a scanning laser marking apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser marking apparatus has a control
制御電源ユニット１０において、上部室にはディスプレイ１６が設けられ、中間室の前扉１８の奥にはキーボードや制御基板等が設けられ、下部室の前扉２０の奥にはレーザ電源やレーザ冷却装置等が配置されている。中間室内の制御部より発生されたスキャニング制御信号は所定の信号線（図示せず）を介してスキャニング・ヘッド１４へ伝送される。スキャニング・ヘッド１４はレーザ発振ユニット１２のレーザ出射口に取り付けられ、ヘッド１４の真下に作業台２２が配置されている。この作業台２２の上で、被加工物ＷにレーザビームＬＢが照射され、レーザマーキングが施される。
In the control
制御電源ユニット１０内の上記制御基板は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）や、このＣＰＵに所定の処理を行わせるための各種プログラムおよび各種設定値またはデータを保持するためのメモリ、および各部と制御信号やデータのやりとりを行うためのインタフェース回路等からなり、機能的には図２に示すように、入力部３０、表示部３２、操作盤インタフェース３４、マーキングデータ記憶部３６、マーキング作成・編集部３８、マーキングデータ圧縮部４０、マーキング条件記憶部４２、マーキング条件設定部４４、マーキング実行制御部４６を有している。
The control board in the control
入力部３０は、キーボードやマウス等のポインティングデバイスを含み、さらには通信ケーブルを介して外部装置からデータを取り込めるようになっている。表示部３２は、ディスプレイ１６（図１）および表示出力回路等を含み、各種設定画面や運転（状態表示）画面等を表示出力する。操作盤インタフェース３４は、入力部３０および表示部３２と演算処理部および記憶部（３６〜４６）との間での信号のやりとりをインタフェースする。
The
マーキングデータ記憶部３６は、この装置に設定入力されたマーキングパターン（文字、図形、図形等）のデータを格納する。マーキングパターンを設定入力する形態は２種類あり、１つはマーキング作成・編集部３８が入力部３０および表示部３２を通じたマン・マシン・インタフェースにより画面入力でユーザの希望するパターンを作成する形態である。他の１つは、たとえば外部のパソコン等で作成したマーキングパターンのデータ（典型的にはＣＡＤデータ）を入力部３０から取り込む形態である。
The marking
マーキング作成・編集部３８は、いったん設定入力された任意のパターンについて、マーキングデータ記憶部３６に格納されている該当マーキングデータを基に、入力部３０および表示部３２を通じたマン・マシン・インタフェースにより画面入力でハッチング、オフセットコピー、回転、合成等の様々な編集を行う機能も有している。
The marking creation /
マーキングデータ圧縮部４０は、いったん設定入力された任意のパターンについて、そのパターンを定義するマーキングデータをデータ（情報）圧縮するものである。このマーキングデータ圧縮部４０の機能はこの実施形態の主要な特徴部分であり、後に詳しく述べる。
The marking
マーキング条件記憶部４２は、スキャニング方式のマーキング動作を規定する加工条件つまりＱスイッチ周波数、マーキング速度、電流（レーザ出力）等の設定値データを保持する。マーキング条件設定部４４は、入力部３０および表示部３２を通じたマン・マシン・インタフェースによりユーザの希望するマーキング条件を設定入力して、マーキング条件記憶部４２に格納する。
The marking
マーキング実行制御部４６は、入力部３０より入力されるスケジュールコードまたは起動番号に応答し、その起動番号の指定するマーキングパターンをその起動番号の指定するマーキング条件にしたがってマーキングするように、レーザ電源４８、レーザ発振器５０およびガルバノメータ・スキャナ５２の各動作を制御する。
The marking
レーザ電源４８は上記のように制御電源ユニット１０内に設けられており、レーザ発振器５０およびガルバノメータ・スキャナ５２はレーザ発振ユニット１２およびスキャニング・ヘッド１４内にそれぞれ設けられている。レーザ電源４８は、レーザ発振器５０にマーキング条件の一つとして設定されたレーザ励起用電流を供給する。レーザ発振器５０は、たとえばＹＡＧロッド、光共振器、電気光学励起部、Ｑスイッチ等で構成されるＱスイッチ型ＹＡＧレーザ発振器であり、マーキング条件の一つとして設定されたＱスイッチング周波数でＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光ＬＢを発振出力する。ガルバノメータ・スキャナ５２は、直交する２方向に首振り運動の可能な一対の可動ミラーを有しており、マーキング条件の一つとして設定されたマーキング速度で両可動ミラーを振ってそのミラー角を制御することで、レーザ発振器５０からのＱスイッチＹＡＧレーザ光ＬＢを加工テーブル２２上の被加工物Ｗ表面の所望の位置に集光照射する。
The
次に、このレーザマーキング装置におけるマーキングデータ圧縮機能を説明する。 Next, the marking data compression function in this laser marking device will be described.
図３に、ディスプレイ１６に表示される『ファイル作成画面』を示す。この『ファイル作成画面』は、右端から中心部に広がるパターン設定画面５４と、左端寄りのマーキング条件設定画面５６とに２分割されている。パターン設定画面５４には、文字、図形および／または記号からなる所望のパターンを作成ないし設定入力できるようになっている。所望のパターンを作成するためにマウス操作の作図ツール（図示せず）も利用可能となっており、あるいはパターン作成用の別画面で作成したパターンをこのパターン設定画面５４にコピーまたは貼り付けることも可能となっている。さらには、入力部３０を通じて外部のパソコン等からインポートしたＣＡＤデータのパターンをパターン設定画面５４に設定表示することもできるようになっている。
FIG. 3 shows a “file creation screen” displayed on the
マーキング条件設定画面５６には、縦一列に「起動Ｎｏ．」、「Ｑスイッチ周波数」、「スキャニング速度」、「電流」・・等のマーキング条件項目が表示される。ユーザは、右側のパターン設定画面５４に設定表示されているパターンについて各マーキング条件の設定値を画面入力で設定する。
On the marking
図４に、ＣＡＤで作成されるパターンの詳細構造の一例を示す。図中、Ｎで示す□印は各線分の端点を示す。図示のように、全体パターン「１２」を構成する個々の単位パターン「１」，「２」の枠線は、多数の線分Ｓをシリアルに繋いだ閉ループの連続線Ｍ1，Ｍ2として定義される。より詳細には、各連続線Ｍ1，Ｍ2において、直線または略直線の部分は１個ないし数個の長い線分Ｓをシリアルに繋いで形成される。反対に、曲線の部分は多数の短い線分Ｓをシリアルに繋いで形成され、その曲率半径が小さいほど線分Ｓが短小化して高密になる。ユーザはマーキング条件設定画面５６を通じて所望のスキャニング速度を設定できるが、ガルバノメータ・スキャナ５２におけるミラー首振り速度はスキャニング行路の屈曲点で若干速度を落とすため、線分Ｓが短小・高密であるほど、実際にビームスポットを移動させるマーキング速度は低下することになる。
FIG. 4 shows an example of a detailed structure of a pattern created by CAD. In the figure, □ marks indicated by N indicate the end points of each line segment. As shown in the figure, the frame lines of the individual unit patterns “1” and “2” constituting the entire pattern “12” are defined as closed loop continuous lines M 1 and M 2 in which a number of line segments S are serially connected. Is done. More specifically, in each of the continuous lines M 1 and M 2 , a straight or substantially straight portion is formed by serially connecting one or several long line segments S. On the contrary, the curved portion is formed by serially connecting a number of short line segments S, and the smaller the curvature radius, the shorter the line segment S becomes and the higher the density. The user can set a desired scanning speed through the marking
この実施形態では、パターン設定画面５４上に設定表示されたパターン（特にＣＡＤデータのパターン）について、マーキングデータ圧縮部４０がユーザからの所定のコマンド入力に応じてマーキングデータに対するデータ圧縮処理（線分Ｓの数を削減する処理）を行う。
In this embodiment, for a pattern (particularly a CAD data pattern) set and displayed on the
図５および図６に、マーキングデータ圧縮部４０におけるデータ圧縮処理の手順を示す。以下、図７〜図２１につき、このデータ圧縮処理の手法を説明する。
5 and 6 show the data compression processing procedure in the marking
ユーザからのコマンドを入力すると、図７に示すように、先ず初期化の中で当該枠線または連続線Ｍの開始点Ｊおよび進行方向Ｈを決定する（ステップＡ1）。次に、図８に示すように、開始点Ｊを始端とする最初の線分Ｓ1のデータを抽出する（ステップＡ2）。ここで、線分Ｓi（ｉ＝１，２，３，・・）のデータは、線分Ｓiの始端および終端の位置をそれぞれ表す座標データとして与えられる。次に、当該線分Ｓ1を線分統合処理にかける（ステップＡ3）。 When a command from the user is input, as shown in FIG. 7, first, the start point J and the traveling direction H of the frame line or continuous line M are determined during initialization (step A 1 ). Next, as shown in FIG. 8, the data of the first line segment S 1 starting from the start point J is extracted (step A 2 ). Here, the data of the line segment S i (i = 1, 2, 3,...) Is given as coordinate data representing the start and end positions of the line segment S i . Next, the line segment S 1 is subjected to line segment integration processing (step A 3 ).
図６に、この線分統合処理（ステップＡ3）の詳細な手順を示す。先ず、この線分Ｓiに対応する近似円弧Ｅ1を定義する（ステップＢ1）。図８に示すように、この近似円弧Ｅ1は、当該線分Ｓ1の両端Ｎ0，Ｎ1と１つ前の線分Ｓ0の始端Ｎ-1とを通る円弧のうち当該線分Ｓ1の始端Ｎ0と終端Ｎ1とを結ぶ部分であり、３点（Ｎ-1，Ｎ0，Ｎ1）から一義的に定義され、その円中心Ｏ1の座標位置も求められる。ここで、近似円弧Ｅi（ｉ＝１，２，３，・・）のデータは、たとえば円弧両端（Ｎi-1，Ｎi）の座標データ、円中心Ｏiの座標データ、半径ｒiのデータ等で構成される。 FIG. 6 shows the detailed procedure of the line segment integration process (step A 3 ). First, an approximate arc E 1 corresponding to the line segment S i is defined (step B 1 ). As shown in FIG. 8, this approximate arc E 1 is the line segment S out of arcs passing through both ends N 0 , N 1 of the line segment S 1 and the start end N -1 of the previous line segment S 0. 1 is a portion connecting the start end N 0 and the end end N 1 , is uniquely defined from three points (N −1 , N 0 , N 1 ), and the coordinate position of the circle center O 1 is also obtained. Here, the data of the approximate arc E i (i = 1, 2, 3,...) Is, for example, coordinate data of arc ends (N i−1 , N i ), coordinate data of the circle center O i , radius r i. It is composed of data.
次に、こうして定義した近似円弧Ｅ1について、この近似円弧Ｅ1が円弧としての妥当性を有するか否かを所定の判定基準にしたがって判定する（ステップＢ2）。一実施例として、この判定基準は、（１）円弧角の角度θが所定の下限角度以上であること、（２）円弧角の半径ｒが所定の上限半径以下であることの２要件を満たすか否かである。当該近似円弧Ｅ1の場合は、上記２要件（１）（２）を満たすので、次のステップＢ3に進み、所定の判定基準にしたがって１つ前の円弧との結合性を判定する。この線分Ｓiの場合は、１つ前の円弧が存在しないので、無条件に結合性はない。そこで、ステップＢ5に進み、図９に示すように、この近似円弧Ｅ1を連続線Ｍ上の新たな一区間、つまり線分Ｓ1に置き換わる一区間とし、近似円弧Ｅ1のデータをマーキングデータの一要素とする。これで、線分Ｓ1に対する線分統合処理（ステップＡ3）を終了する。 Next, for the approximate arc E 1 defined in this way, it is determined according to a predetermined criterion whether or not this approximate arc E 1 has validity as an arc (step B 2 ). As an example, this criterion satisfies the following two requirements: (1) the angle θ of the arc angle is equal to or larger than a predetermined lower limit angle, and (2) the radius r of the arc angle is equal to or smaller than a predetermined upper limit radius. Whether or not. In the case of the approximate arc E 1 , since the above two requirements (1) and (2) are satisfied, the process proceeds to the next step B 3 and the connectivity with the previous arc is determined according to a predetermined determination criterion. For this line segment S i, since the previous arc is not present, there is no binding unconditionally. Therefore, the process proceeds to step B 5, as shown in FIG. 9, a new one section on the approximate arc E 1 the continuous line M, i.e. as one section to replace the line segments S 1, marking the data of the approximate arc E 1 It is an element of data. Thus, the line segment integration process (step A 3 ) for the line segment S 1 is completed.
次に、２番目の線分Ｓ2について、該当の線分デ―タを抽出し（ステップＡ2）、線分統合処理を実行する（ステップＡ3）。この線分統合処理でも、最初に、この線分Ｓ2に対応する近似円弧Ｅ2を定義する（ステップＢ1）。図１０に示すように、この近似円弧Ｅ2は、当該線分Ｓ2の両端Ｎ1，Ｎ2と１つ前の線分Ｓ1の始端Ｎ-0とを通る円弧のうち当該線分Ｓ2の始端Ｎ0と終端Ｎ1とを結ぶ部分であり、３点（Ｎ0，Ｎ1，Ｎ2）から一義的に定義され、その円中心Ｏ2の座標位置も求められる。 Next, for the second line segment S 2 , the corresponding line segment data is extracted (step A 2 ), and line segment integration processing is executed (step A 3 ). In this segment integration process, initially, to define the approximate arc E 2 corresponding to the line segment S 2 (Step B 1). As shown in FIG. 10, the approximate arc E 2 is the line segment of the arc passing through the starting N -0 of the ends N 1 line segment S 2, N 2 and the previous segment S 1 S 2 is a portion connecting the start end N 0 and the end end N 1 , is uniquely defined from three points (N 0 , N 1 , N 2 ), and the coordinate position of the circle center O 2 is also obtained.
次に、こうして定義した近似円弧Ｅ2について、円弧としての妥当性を判定し（ステップＢ2）。妥当性がある場合は、次にこの近似円弧Ｅ2と直前の区間を形成している１つ前の円弧Ｅ1との結合の是非を所定の判定基準にしたがって判定する（ステップＢ3）。一実施例として、この判定基準は、（ａ）当該近似円弧の円中心と１つ前の円弧の円中心との距離が所定の上限距離Ｒ以下であることである。両円弧Ｅ1，Ｅ2はこの要件（ａ）を満たしているので、図１１に示すように、両円弧Ｅ1，Ｅ2を１つの結合円弧Ｅ1-2に統合し、その結合円弧Ｅ1-2を連続線Ｍ上の新たな一区間とする（ステップＢ4）。 Next, the validity of the approximate arc E 2 defined in this way as an arc is determined (step B 2 ). If there is validity, next, whether or not the approximate arc E 2 is connected to the immediately preceding arc E 1 forming the immediately preceding section is determined according to a predetermined criterion (step B 3 ). As an example, this criterion is (a) that the distance between the circle center of the approximate arc and the circle center of the previous arc is not more than a predetermined upper limit distance R. Since both arcs E 1 and E 2 satisfy this requirement (a), as shown in FIG. 11, both arcs E 1 and E 2 are integrated into one combined arc E 1-2 and the combined arc E 1-2 is set as a new section on the continuous line M (step B 4 ).
なお、上記上限距離Ｒは、『ファイル作成画面』中のマーキング条件設定画面５６（図３）で設定入力されている「Ｑスイッチ周波数」、「スキャニング速度」をパラメータとし、「スキャニング速度」に比例し、「Ｑスイッチ周波数」には反比例するように設定される。したがって、「スキャニング速度」を低くするほど、あるいは「Ｑスイッチ周波数」を高くするほど、つまりレーザマーキングの分解能を高くするほど、上限距離Ｒは小さな値をとる（結合要件（ａ）が厳しくなる）。反対に、「スキャニング速度」を高くするほど、あるいは「Ｑスイッチ周波数」を低くするほど、つまりレーザマーキングの分解能を低くするほど、上限距離Ｒが大きな値をとる（結合要件（ａ）が緩くなる）。 The upper limit distance R is proportional to the “scanning speed” with the “Q switch frequency” and “scanning speed” set and input on the marking condition setting screen 56 (FIG. 3) in the “file creation screen” as parameters. The “Q switch frequency” is set to be inversely proportional. Therefore, the lower the “scanning speed” or the higher “Q switch frequency”, that is, the higher the resolution of laser marking, the smaller the upper limit distance R becomes (the coupling requirement (a) becomes stricter). . Conversely, the higher the “scanning speed” or the lower the “Q switch frequency”, that is, the lower the resolution of the laser marking, the larger the upper limit distance R becomes (the coupling requirement (a) becomes looser). ).
なお、両円弧Ｅ1，Ｅ2の統合化においては、たとえば両円弧Ｅ1，Ｅ2の半径ｒ1，ｒ2および円中心Ｏ1，Ｏ2の座標位置を平均化したものを結合円弧Ｅ1-2の半径ｒ1-2および円中心Ｏ1-2の座標位置としてよく、結合円弧Ｅ1-2が元の線分節点Ｎ0，Ｎ1，Ｎ2からずれることもある。 In the integration of the two arcs E 1, E 2, for example, both the arc E 1, radius r 1 of E 2, r 2 and circle center O 1, binding of O 2 the coordinate position obtained by averaging the arc E well as the coordinate position of the radius r 2 and the circle center O 1-2 1-2, sometimes coupled arcs E 1-2 deviates from the original segment node N 0, N 1, N 2 .
次に、３番目の線分Ｓ3について、上記と同様に該当の線分デ―タを抽出し（ステップＡ2）、線分統合処理を実行する（ステップＡ3）。この線分統合処理でも、図１２および図１３に示すように、２番目の線分Ｓ2に対するのと同様に、近似円弧Ｅ3が定義され，この近似円弧Ｅ3が１つ前の区間を形成している円弧Ｅ1-2と１つの結合円弧Ｅ1-3に統合され、この結合円弧Ｅ1-3が連続線Ｍ上の新たな一区間となる（ステップＢ1→Ｂ2→Ｂ3→Ｂ4）。 Next, for the third line segment S 3 , corresponding line segment data is extracted in the same manner as described above (step A 2 ), and line segment integration processing is executed (step A 3 ). Also in this line segment integration process, as shown in FIGS. 12 and 13, an approximate arc E 3 is defined as in the case of the second line segment S 2 , and this approximate arc E 3 defines the previous section. integrated formed to have an arc E 1-2 and a single bond arcs E 1-3, the coupling arc E 1-3 becomes the new one section on the continuous line M (step B 1 → B 2 → B 3 → B 4 ).
次に、４番目の線分Ｓ4について、該当の線分デ―タを抽出し（ステップＡ2）、線分統合処理を実行する（ステップＡ3）。この線分統合処理では、図１４に示すように、線分Ｓ4に対応する近似円弧Ｅ4を定義するものの（ステップＢ1）、この近似円弧Ｅ4の半径ｒ4が上限半径を超えるため円弧としての妥当性がないことが判明する（ステップＢ2）。この場合は、直前の区間が円弧Ｅ1-3なので（ステップＢ6）、図１４に示すように当該線分Ｓ4をそのまま連続線Ｍ上の一区間とする（ステップＢ7）。 Next, for the fourth line segment S 4 , the corresponding line segment data is extracted (step A 2 ), and line segment integration processing is executed (step A 3 ). In this segment integration process, as shown in FIG. 14, but defines the approximate arc E 4 corresponding to the line segment S 4 (Step B 1), since the radius r 4 of the approximate arc E 4 exceeds the upper limit radius It turns out that there is no validity as an arc (step B 2 ). In this case, since the immediately preceding section is the arc E 1-3 (step B 6 ), the line segment S 4 is directly used as one section on the continuous line M as shown in FIG. 14 (step B 7 ).
次に、５番目の線分Ｓ5について、該当の線分デ―タを抽出し（ステップＡ2）、線分統合処理を実行する（ステップＡ3）。この線分統合処理でも、線分Ｓ5に対応する近似円弧Ｅ5（図示せず）を定義しても（ステップＢ1）、この近似円弧Ｅ5に円弧としての妥当性がないので（ステップＢ2）、円弧近似はできず、直線近似を検討する。この場合は、直前の区間が直線Ｓ4なので（ステップＢ6）、図１７に示すように１つ前の直線Ｓ4と線分Ｓ5とを１つに統合する、つまり直線Ｓ4の始端と線分Ｓ5の終端とを結ぶ１本の結合直線Ｇ4-5を定義する（ステップＢ8）。そして、この結合直線Ｇ4-5について近似性つまり直線近似の妥当性があるか否かを所定の判定基準にしたがって判定する（ステップＢ9）。 Next, with respect to the fifth line segment S 5 , the corresponding line segment data is extracted (step A 2 ), and line segment integration processing is executed (step A 3 ). Even in this line segment integration process, even if an approximate arc E 5 (not shown) corresponding to the line segment S 5 is defined (step B 1 ), the approximate arc E 5 has no validity as an arc (step B 1 ). B 2 ) Arc approximation is not possible, but straight line approximation is considered. In this case, since the immediately preceding section is the straight line S 4 (step B 6 ), as shown in FIG. 17, the previous straight line S 4 and the line segment S 5 are integrated into one, that is, the beginning of the straight line S 4 . A single connecting straight line G 4-5 that connects the end of the line segment S 5 is defined (step B 8 ). Then, it is determined according to a predetermined criterion whether or not this combined straight line G 4-5 has approximation, that is, validity of linear approximation (step B 9 ).
一実施例として、この判定基準は、（ア）当該線分の始端から結合直線までの最短の距離ｄが所定の上限距離Ｄ以下であるかどうかである。この結合直線Ｇ4-5は上記要件（ア）を満たしている。また、後述する累積偏り誤差も上限値をオーバーしていないので（ステップＢ10）、図１８に示すように両直線Ｓ4，Ｇ4-5に代えて結合直線Ｇ4-5を連続線Ｍ上の一区間とする（ステップＢ11）。 As an example, this criterion is (a) whether or not the shortest distance d from the start of the line segment to the combined straight line is equal to or less than a predetermined upper limit distance D. This connecting straight line G 4-5 satisfies the above requirement (a). Further, since the cumulative bias error described later does not exceed the upper limit value (step B 10 ), as shown in FIG. 18, instead of both straight lines S 4 and G 4-5 , the combined straight line G 4-5 is a continuous line M. The upper section is set (step B 11 ).
上記上限距離Ｄも、『ファイル作成画面』中のマーキング条件設定画面５６（図３）で設定入力されている「Ｑスイッチ周波数」、「スキャニング速度」をパラメータとし、「スキャニング速度」に比例し、「Ｑスイッチ周波数」には反比例するように設定される。したがって、「スキャニング速度」を低くするほど、あるいは「Ｑスイッチ周波数」を高くするほど、つまりレーザマーキングの分解能を高くするほど、上限距離Ｄは小さな値をとる（結合要件（ア）が厳しくなる）。反対に、「スキャニング速度」を高くするほど、あるいは「Ｑスイッチ周波数」を低くするほど、つまりレーザマーキングの分解能を低くするほど、上限距離Ｄが大きな値をとる（結合要件（ア）が緩くなる）。 The above upper limit distance D is also proportional to the “scanning speed” with the “Q switch frequency” and “scanning speed” set and input on the marking condition setting screen 56 (FIG. 3) in the “file creation screen” as parameters. The “Q switch frequency” is set to be inversely proportional. Accordingly, the lower the “scanning speed” or the higher “Q switch frequency”, that is, the higher the resolution of laser marking, the smaller the upper limit distance D becomes (the coupling requirement (a) becomes stricter). . Conversely, the higher the “scanning speed” or the lower the “Q switch frequency”, that is, the lower the resolution of the laser marking, the larger the upper limit distance D becomes (the coupling requirement (a) becomes looser). ).
図１８に示すように、図示の例の連続線Ｍにおいては、５個の線分Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4，Ｓ5で構成されていた区間が、上記のようなデータ圧縮により１つの結合円弧Ｅ1-3と１つの結合直線Ｇ4-5に置き換えられることがわかる。 As shown in FIG. 18, in the continuous line M in the illustrated example, the section constituted by five line segments S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , S 5 is the data compression as described above. Thus, it can be seen that one coupling arc E 1-3 and one coupling line G 4-5 are replaced.
なお、上記累積偏りのチェック（ステップＢ10）は、図１９に示すように、線分Ｓが少しずつ傾斜していく場合に有効に機能する。すなわち、連続する多数の線分Ｓn，Ｓn+1，・・，Ｓn+5がいずれも進行方向の片側（図１９の場合は右側）に傾いたまま直線近似が続けられると、偏り誤差ｄが累積され、図２０に示すように最終結果の結合直線Ｇaが連続線Ｍの元の経路から片側に大きくずれてしまう。そこで、当該線分の始端からみて結合直線が連続線Ｍの進む方向に対して左側に位置するかもしくは右側に位置するかに応じて最短距離ｄに正負の符号を付け、最短距離ｄの累積値Σｄの絶対値が所定の累積上限値を超えたときは直線近似としての妥当性がないと判定し、その場合は当該線分をそのまま連続線Ｍの一区間とする（ステップＢ7）。このような累積偏りのチェックと是正の処理を行うことで、たとえば図２１に示すように、連続線Ｍの元の経路に近い結合直線Ｇb，Ｇcで直線近似することができる。 The cumulative bias check (step B 10 ) functions effectively when the line segment S is gradually inclined as shown in FIG. That is, if the linear approximation is continued with many continuous line segments S n , S n + 1 ,..., S n + 5 inclined to one side in the traveling direction (right side in the case of FIG. 19), error d are accumulated, straight connecting line G a final result, as shown in FIG. 20 is largely deviated from the original path of the continuous line M on one side. Therefore, a positive or negative sign is attached to the shortest distance d according to whether the connecting straight line is located on the left side or the right side with respect to the traveling direction of the continuous line M when viewed from the beginning of the line segment, and the shortest distance d is accumulated. When the absolute value of the value Σd exceeds a predetermined cumulative upper limit value, it is determined that there is no validity as a linear approximation, and in that case, the line segment is directly used as one section of the continuous line M (step B 7 ). By performing such cumulative bias check and correction processing, for example, as shown in FIG. 21, it is possible to perform linear approximation with coupled straight lines G b and G c close to the original path of the continuous line M.
この実施形態においては、マーキングデータ圧縮部４０において上記のようなデータ圧縮処理を実行することにより、図４に示すようなパターン「１２」を定義するＣＡＤデータをレーザマーキング用に変換ないし最適化することができる。すなわち、この実施形態によれば、図２２に示すように、全体パターン「１２」を構成する個々の単位パターン「１」，「２」の枠線または連続線Ｍ1，Ｍ2について、曲線部分を多数の微小線分Ｓに代えて必要最小限の個数の円弧Ｅで定義することにより、パターンの原形を保ったままマーキングデータを効果的にデータ（情報）圧縮することができる。
In this embodiment, CAD data defining the pattern “12” as shown in FIG. 4 is converted or optimized for laser marking by executing the above-described data compression processing in the marking
図２３に、この実施形態におけるレーザマーキング加工の様子を示す。マーキング実行処理部４４は、マーキングデータ記憶部４２からパターン「１２」の枠線を定義するマーキングデータを円弧または直線（線分、結合直線）単位で逐次読み出し、各マーキングデータの指示する行路上をレーザビームスポットＢＳが一定のスキャニング速度で移動するようにガルバノメータ・スキャナ５０を動作させる。なお、レーザ発振器４８よりＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光ＬＢを一定の繰り返し周波数（Ｑスイッチ周波数）で発振出力させる。この実施形態によれば、上記のように、マーキングデータをデータ圧縮して、パターンを形成する円弧または直線の数（接続点の数）を大幅に減らしているので、マーキング速度の低下を来たすことなく、レーザマーキング加工の所要時間を大幅に短縮することができる。
FIG. 23 shows a state of laser marking processing in this embodiment. The marking
また、レーザマーキング加工の他にも、データ圧縮後のマーキングデータに基づいてマーキング作成・編集部３８がハッチングやオフセットコピー等の編集処理を行う際にも、外枠Ｍを構成する円弧Ｅおよび直線Ｇ，Ｓの数が少ないため、外枠ないし境界認識が容易であり、編集処理速度が著しく向上する。
In addition to the laser marking process, when the marking creation /
本発明において、被加工物Ｗの表面に施されるマーキング加工は、典型的には文字、記号、図形等のパターンを描画するものであるが、トリミング等の表面除去加工等も可能である。 In the present invention, the marking process performed on the surface of the workpiece W typically draws patterns such as characters, symbols, and figures, but surface removal processes such as trimming are also possible.
１０ 制御電源ユニット
１２ レーザ発振ユニット
１４ スキャニング・ヘッド
１８ ディスプレイ
３０ 入力部
３２ 表示部
３６ マーキングデータ記憶部
３８ マーキング作成・編集部
４０ マーキングデータ圧縮部
４２ マーキング条件記憶部
４４ マーキング条件設定部
４６ マーキング実行制御部
４８ レーザ電源
５０ レーザ発振器
５２ ガルバノメータ・スキャナ
10 Control
DESCRIPTION OF
Claims (8)
各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、
前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とし、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出たときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、
前記近似円弧の円弧としての妥当性があるとの判定結果が出て、かつその１つ前の区間が円弧であるときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるか否かを、前記近似円弧の円中心と前記１つ前の円弧の円中心との距離が第１の上限距離以上であるときは両円弧の間に結合性がないとする第３の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧とを統合する１つの結合円弧を前記連続線の新たな一区間とし、前記近似円弧と前記１つ前の円弧との間に結合性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧に繋げて前記近似円弧を前記連続線の新たな一区間とする工程と
を有し、
前記第１の上限距離は、前記レーザビームスポットのスキャニング速度をパラメータとし、前記スキャニング速度が高いほど大きな値に設定され、前記スキャニング速度が低いほど小さな値に設定される、
レーザマーキング方法。 A plurality of line segments are sequentially connected to define one or a plurality of continuous lines, and a laser beam spot is scanned along the continuous line on the workpiece to form a desired pattern defined by the continuous lines. Laser marking method for laser marking,
For each line segment, define an approximate arc that approximates the line segment from the representative point of the line segment and one or more other line segment representative points located before or after the line segment on the continuous line And a process of
Determining the validity of the approximate arc as an arc according to a first criterion;
When it is determined that the approximate arc is valid as an arc, the approximate arc is used as a section of the continuous line instead of the line segment, and the approximate arc is not valid as an arc. When the determination result is output, the step of setting the line segment as one section of the continuous line as it is ,
When it is determined that the approximate arc is valid as an arc and the previous section is an arc, there is connectivity between the previous arc and the approximate arc. Whether there is no connectivity between the two arcs when the distance between the circle center of the approximate arc and the circle center of the previous arc is equal to or greater than the first upper limit distance. A step of judging according to a judgment criterion;
When it is determined that there is connectivity between the previous arc and the approximate arc, one continuous arc that integrates the previous arc and the approximate arc is defined as the continuous line. When a determination result is obtained that there is no connectivity between the approximate arc and the previous arc, the approximate arc is connected to the previous arc and the continuous arc is continuous. The process of making a new section of the line
Have
The first upper limit distance has a scanning speed of the laser beam spot as a parameter, and is set to a larger value as the scanning speed is higher, and is set to a smaller value as the scanning speed is lower.
Laser marking method.
各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、
前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とし、前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出たときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、
前記近似円弧の円弧としての妥当性があるとの判定結果が出て、かつその１つ前の区間が円弧であるときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるか否かを、前記近似円弧の円中心と前記１つ前の円弧の円中心との距離が第１の上限距離以上であるときは両円弧の間に結合性がないとする第３の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記１つ前の円弧と前記近似円弧との間に結合性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧と前記近似円弧とを統合する１つの結合円弧を前記連続線の新たな一区間とし、前記近似円弧と前記１つ前の円弧との間に結合性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の円弧に繋げて前記近似円弧を前記連続線の新たな一区間とする工程と
を有し、
前記第１の上限距離は、前記Ｑスイッチパルスの繰り返し周波数をパラメータとし、前記繰り返し周波数が高いほど小さな値に設定され、前記繰り返し周波数が低いほど大きな値に設定される、
レーザマーキング方法。 A number of line segments are sequentially connected to define one or more continuous lines, and a laser beam spot of a Q-switched pulse is scanned along the continuous line on the workpiece and defined by the continuous lines. A laser marking method for laser marking a desired pattern,
For each line segment, define an approximate arc that approximates the line segment from the representative point of the line segment and one or more other line segment representative points located before or after the line segment on the continuous line And a process of
Determining the validity of the approximate arc as an arc according to a first criterion;
When it is determined that the approximate arc is valid as an arc, the approximate arc is used as one section of the continuous line instead of the line segment, and the approximate arc is not valid as an arc. When the determination result is output, the step of setting the line segment as one section of the continuous line as it is ,
When it is determined that the approximate arc is valid as an arc and the previous section is an arc, there is connectivity between the previous arc and the approximate arc. Whether there is no connectivity between the two arcs when the distance between the circle center of the approximate arc and the circle center of the previous arc is equal to or greater than the first upper limit distance. A step of judging according to a judgment criterion;
When it is determined that there is connectivity between the previous arc and the approximate arc, one continuous arc that integrates the previous arc and the approximate arc is defined as the continuous line. When a determination result is obtained that there is no connectivity between the approximate arc and the previous arc, the approximate arc is connected to the previous arc and the continuous arc is continuous. The process of making a new section of the line
Have
The first upper limit distance has a repetition frequency of the Q switch pulse as a parameter, and is set to a smaller value as the repetition frequency is higher, and is set to a larger value as the repetition frequency is lower.
Laser marking method.
各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、
前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とする工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が円弧であるときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が直線であるときは、その１つ前の直線と当該線分とを統合する１つの結合直線を定義する工程と、
前記結合直線の直線近似としての妥当性を、当該線分の始端から前記統合直線までの最短の距離が第２の上限距離以上であるときは前記結合直線に直線近似としての妥当性がないとする第２の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記結合直線に直線近似としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線および当該線分に代えて前記結合直線を前記連続線上の一区間とし、前記結合直線に近似性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線に繋げて当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と
を有し、
前記第２の上限距離は、前記レーザビームスポットのスキャニング速度をパラメータとし、前記スキャニング速度が高いほど大きな値に設定され、前記スキャニング速度が低いほど小さな値に設定される、
レーザマーキング方法。 A plurality of line segments are sequentially connected to define one or a plurality of continuous lines, and a laser beam spot is scanned along the continuous line on the workpiece to form a desired pattern defined by the continuous lines. Laser marking method for laser marking,
For each line segment, define an approximate arc that approximates the line segment from the representative point of the line segment and one or more other line segment representative points located before or after the line segment on the continuous line And a process of
Determining the validity of the approximate arc as an arc according to a first criterion;
When the determination result that the approximate arc has validity as an arc is obtained, the step of setting the approximate arc as one section of the continuous line instead of the line segment;
When the determination result that the approximate arc is not valid as an arc is obtained and the previous section is an arc, the line segment as it is as one section of the continuous line;
When a determination result that the approximate arc is not valid as an arc appears and the previous section is a straight line, one combined straight line that integrates the previous straight line and the line segment A process of defining
When the shortest distance from the beginning of the line segment to the integrated line is equal to or greater than a second upper limit distance, the combined line has no validity as a straight line approximation. and determining in accordance with a second criterion that,
When it is determined that the combined straight line is valid as a straight line approximation, the combined straight line is set as a section on the continuous line instead of the previous straight line and the line segment, and the combined straight line When the determination result that there is no approximation is obtained, the step of connecting the line segment to the previous straight line as it is as one section of the continuous line;
Have
The second upper limit distance has a scanning speed of the laser beam spot as a parameter, and is set to a larger value as the scanning speed is higher, and is set to a smaller value as the scanning speed is lower.
Laser marking method.
各々の線分について、当該線分の代表点と前記連続線上で当該線分の前または後に位置する１つまたは複数の他の線分の代表点とから当該線分に近似する近似円弧を定義する工程と、
前記近似円弧の円弧としての妥当性を第１の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、当該線分に代えて前記近似円弧を前記連続線の一区間とする工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が円弧であるときは、当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と、
前記近似円弧に円弧としての妥当性がないとの判定結果が出て、かつ１つ前の区間が直線であるときは、その１つ前の直線と当該線分とを統合する１つの結合直線を定義する工程と、
前記結合直線の直線近似としての妥当性を、当該線分の始端から前記統合直線までの最短の距離が第２の上限距離以上であるときは前記結合直線に直線近似としての妥当性がないとする第２の判定基準にしたがって判定する工程と、
前記結合直線に直線近似としての妥当性があるとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線および当該線分に代えて前記結合直線を前記連続線上の一区間とし、前記結合直線に近似性がないとの判定結果が出たときは、前記１つ前の直線に繋げて当該線分をそのまま前記連続線の一区間とする工程と
を有し、
前記第２の上限距離は、前記Ｑスイッチパルスの繰り返し周波数をパラメータとし、前記繰り返し周波数が高いほど小さな値に設定され、前記繰り返し周波数が低いほど大きな値に設定される、
レーザマーキング方法。 A number of line segments are sequentially connected to define one or more continuous lines, and a laser beam spot of a Q-switched pulse is scanned along the continuous line on the workpiece and defined by the continuous lines. A laser marking method for laser marking a desired pattern,
For each line segment, define an approximate arc that approximates the line segment from the representative point of the line segment and one or more other line segment representative points located before or after the line segment on the continuous line And a process of
Determining the validity of the approximate arc as an arc according to a first criterion;
When the determination result that the approximate arc has validity as an arc is obtained, the step of setting the approximate arc as one section of the continuous line instead of the line segment;
When the determination result that the approximate arc is not valid as an arc is obtained and the previous section is an arc, the line segment as it is as one section of the continuous line;
When a determination result that the approximate arc is not valid as an arc appears and the previous section is a straight line, one combined straight line that integrates the previous straight line and the line segment A process of defining
When the shortest distance from the beginning of the line segment to the integrated line is equal to or greater than a second upper limit distance, the combined line has no validity as a straight line approximation. and determining in accordance with a second criterion that,
When it is determined that the combined straight line is valid as a straight line approximation, the combined straight line is set as a section on the continuous line instead of the previous straight line and the line segment, and the combined straight line When the determination result that there is no approximation is obtained, the step of connecting the line segment to the previous straight line as it is as one section of the continuous line;
Have
The second upper limit distance has a repetition frequency of the Q switch pulse as a parameter, and is set to a smaller value as the repetition frequency is higher, and is set to a larger value as the repetition frequency is lower.
Laser marking method.
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