JPH1015679A - レーザ切断における切断不良部確認方法 - Google Patents
レーザ切断における切断不良部確認方法Info
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- JPH1015679A JPH1015679A JP8188765A JP18876596A JPH1015679A JP H1015679 A JPH1015679 A JP H1015679A JP 8188765 A JP8188765 A JP 8188765A JP 18876596 A JP18876596 A JP 18876596A JP H1015679 A JPH1015679 A JP H1015679A
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- Japan
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 例えばレーザ切断において、不整切断が生じ
た場合でもこれを精度よく検知し自動的且つ速やかに加
工中断等の措置を採る事が出来、これにより無人状態で
もレーザ切断における切断不良部の確認が容易に行う事
が出来る。 【解決手段】 レーザビームにより既に切断された切断
ラインの上流側の位置に光エネルギー検知センサ若しく
は結像光学系を配設し、該センサ等により前記切断部前
面の中央部より裏面に至る下方部位の光エネルギーを抽
出し、該光エネルギーの変化により、不良切断部の発生
を把握することを特徴とする。
た場合でもこれを精度よく検知し自動的且つ速やかに加
工中断等の措置を採る事が出来、これにより無人状態で
もレーザ切断における切断不良部の確認が容易に行う事
が出来る。 【解決手段】 レーザビームにより既に切断された切断
ラインの上流側の位置に光エネルギー検知センサ若しく
は結像光学系を配設し、該センサ等により前記切断部前
面の中央部より裏面に至る下方部位の光エネルギーを抽
出し、該光エネルギーの変化により、不良切断部の発生
を把握することを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ切断における
切断不良部確認方法に係り、特にレーザ切断時の不良切
断部発生をインプロセス(加工中)で確認する方法に関
する。
切断不良部確認方法に係り、特にレーザ切断時の不良切
断部発生をインプロセス(加工中)で確認する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来のレーザ切断では、不良切断部の発
生は人が切断面を監視することにより発見し、切断不良
部を発見した時点でレーザ加工機を停止していた。さら
に、最近、省人化に対応するため、昼夜勤運転で無人レ
ーザ切断がされるようになった。このような長時間運転
でも、作業者が切断面を確認する際、はじめて不良切断
部を発見していた。従って、かかる従来技術では長時間
連続切断を行った際、一度、不良切断部が発生すると、
多量の不良切断部材が発生し、グラインダー等による手
直し作業に多大な時間を要していた。
生は人が切断面を監視することにより発見し、切断不良
部を発見した時点でレーザ加工機を停止していた。さら
に、最近、省人化に対応するため、昼夜勤運転で無人レ
ーザ切断がされるようになった。このような長時間運転
でも、作業者が切断面を確認する際、はじめて不良切断
部を発見していた。従って、かかる従来技術では長時間
連続切断を行った際、一度、不良切断部が発生すると、
多量の不良切断部材が発生し、グラインダー等による手
直し作業に多大な時間を要していた。
【0003】かかる欠点を解消するために、複数離隔地
で配置された複数の熱切断加工機の近傍に夫々切断部画
像等を把握する画像入力装置等を具え、該入力装置より
入手された切断部画像等を遠隔地の集中管理室で把握
し、該集中管理室で前記切断加工機で発生した障害を解
決若しくは予防して機械の稼動を支援する技術(特開平
6−666)も提案されているが、かかる技術も有人監
視の域を出ない。
で配置された複数の熱切断加工機の近傍に夫々切断部画
像等を把握する画像入力装置等を具え、該入力装置より
入手された切断部画像等を遠隔地の集中管理室で把握
し、該集中管理室で前記切断加工機で発生した障害を解
決若しくは予防して機械の稼動を支援する技術(特開平
6−666)も提案されているが、かかる技術も有人監
視の域を出ない。
【0004】かかる有人監視の欠点を解決する為に、レ
ーザ切断機を用いて板材を切断加工する際に、光やカメ
ラ等の光学的手段を用いて板材加工の良不良を確認する
切断不良確認装置が種々提案されている。例えば特開平
6−142960号は、切断途中において、被加工材に
不純物が存在したりすると、被加工材の切断溝が途中か
ら被加工材を貫通せず被加工材のレーザ光照射側へ被加
工材の溶融物が飛散したり、前記溶融物が爆発的に抜け
落ちることによって前記レーザ光の光量が増大するとい
う現象に着目して、図7に示すように加工ヘッド101
内に光量センサ102を配した技術を提案している。
ーザ切断機を用いて板材を切断加工する際に、光やカメ
ラ等の光学的手段を用いて板材加工の良不良を確認する
切断不良確認装置が種々提案されている。例えば特開平
6−142960号は、切断途中において、被加工材に
不純物が存在したりすると、被加工材の切断溝が途中か
ら被加工材を貫通せず被加工材のレーザ光照射側へ被加
工材の溶融物が飛散したり、前記溶融物が爆発的に抜け
落ちることによって前記レーザ光の光量が増大するとい
う現象に着目して、図7に示すように加工ヘッド101
内に光量センサ102を配した技術を提案している。
【0005】かかる技術によれば、加工ヘッド101に
導かれたレーザ光106は集光レンズ103によって集
光され、その集光されたレーザ光を被加工材105に照
射することにより切断加工が行われていく。その際、被
加工材105の切断溝107における溶融物および抜け
落ちた溶融物108より発せられた光109がノズル1
04を通り集光レンズ103を通って加工ヘッド101
に設置された光量センサ102で検知され、該センサ1
02の光量が限界値を越えた場合に、異常と判断して加
工プログラムを停止するようにしている。
導かれたレーザ光106は集光レンズ103によって集
光され、その集光されたレーザ光を被加工材105に照
射することにより切断加工が行われていく。その際、被
加工材105の切断溝107における溶融物および抜け
落ちた溶融物108より発せられた光109がノズル1
04を通り集光レンズ103を通って加工ヘッド101
に設置された光量センサ102で検知され、該センサ1
02の光量が限界値を越えた場合に、異常と判断して加
工プログラムを停止するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる技
術においても、前記光量センサは被加工材のレーザ照射
位置より反射した光のみを検知する構成の為に、被加工
材のレーザ光照射側へ被加工材の溶融物が飛散したり、
前記溶融物が爆発的に抜け落ちる等の重大な不良現象が
生じない限り、不良検知が不可能である。又前記従来技
術においては加工ヘッドの中に光量センサが配設される
構成の為にヘッド構成が複雑化し、既存の加工装置に適
用できない。
術においても、前記光量センサは被加工材のレーザ照射
位置より反射した光のみを検知する構成の為に、被加工
材のレーザ光照射側へ被加工材の溶融物が飛散したり、
前記溶融物が爆発的に抜け落ちる等の重大な不良現象が
生じない限り、不良検知が不可能である。又前記従来技
術においては加工ヘッドの中に光量センサが配設される
構成の為にヘッド構成が複雑化し、既存の加工装置に適
用できない。
【0007】本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、
被加工材のレーザ光照射側へ被加工材の溶融物が飛散し
たり、前記溶融物が爆発的に抜け落ちる等の重大な不良
現象にまで至らないその前の段階の切断不良、例えば不
整切断が生じた場合でもこれを精度よく検知し自動的且
つ速やかに加工中断等の措置を採る事の出来るレーザ切
断における切断不良部確認方法を提供することにある。
本発明の他の目的は無人状態でもレーザ切断における切
断不良部の確認が容易に行う事が出来るとともに、既存
の装置においても容易に適用可能なレーザ切断における
切断不良部確認方法を提供することを目的とする。
被加工材のレーザ光照射側へ被加工材の溶融物が飛散し
たり、前記溶融物が爆発的に抜け落ちる等の重大な不良
現象にまで至らないその前の段階の切断不良、例えば不
整切断が生じた場合でもこれを精度よく検知し自動的且
つ速やかに加工中断等の措置を採る事の出来るレーザ切
断における切断不良部確認方法を提供することにある。
本発明の他の目的は無人状態でもレーザ切断における切
断不良部の確認が容易に行う事が出来るとともに、既存
の装置においても容易に適用可能なレーザ切断における
切断不良部確認方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はかかるレーザ切
断における切断不良部確認方法において前記従来技術の
ように、被加工材のレーザ光照射面より反射した光を光
量センサで検知するのではなく、前記被加工材のビーム
照射部である切断部前面の中央部より裏面に至る下方部
位の光エネルギー(発光強度)は、良質切断の場合とド
ロス付着等の不整切断の場合ではその光エネルギーに差
が出る事を知見し、該知見に基づいて発明に至ったもの
である。
断における切断不良部確認方法において前記従来技術の
ように、被加工材のレーザ光照射面より反射した光を光
量センサで検知するのではなく、前記被加工材のビーム
照射部である切断部前面の中央部より裏面に至る下方部
位の光エネルギー(発光強度)は、良質切断の場合とド
ロス付着等の不整切断の場合ではその光エネルギーに差
が出る事を知見し、該知見に基づいて発明に至ったもの
である。
【0009】即ち、本発明は前記被加工材のビーム照射
部である切断部前面の中央部より裏面に至る下方部位の
任意の位置における光エネルギーを、レーザビーム照射
部後方より抽出し、該光エネルギーの変化により、不良
切断部の発生を把握することを特徴とするものである。
即ち、具体的にはレーザビームにより既に切断された切
断ラインの上流側の位置に光エネルギー検知センサ若し
くは結像光学系を配設し、該センサ等により前記切断部
前面の中央部より裏面に至る下方部位の光エネルギーを
抽出し、その強度変化が例えば閾値レベルを越えた際に
不良切断部と判断する。
部である切断部前面の中央部より裏面に至る下方部位の
任意の位置における光エネルギーを、レーザビーム照射
部後方より抽出し、該光エネルギーの変化により、不良
切断部の発生を把握することを特徴とするものである。
即ち、具体的にはレーザビームにより既に切断された切
断ラインの上流側の位置に光エネルギー検知センサ若し
くは結像光学系を配設し、該センサ等により前記切断部
前面の中央部より裏面に至る下方部位の光エネルギーを
抽出し、その強度変化が例えば閾値レベルを越えた際に
不良切断部と判断する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図1は本発明の基本実施形態にかかる概略
図で、前記した加工ヘッド等より出射された集光レーザ
ビーム3により、切断中の被加工材1(板材)に切断カ
ーフが形成され、そのレーザビーム照射部である切断部
前面2の中央部より裏面に至る下方部位、具体的には切
断部前面2の板厚の1/2より下方部位からの光エネル
ギー(発光強度)を結像光学系4で抽出する。
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図1は本発明の基本実施形態にかかる概略
図で、前記した加工ヘッド等より出射された集光レーザ
ビーム3により、切断中の被加工材1(板材)に切断カ
ーフが形成され、そのレーザビーム照射部である切断部
前面2の中央部より裏面に至る下方部位、具体的には切
断部前面2の板厚の1/2より下方部位からの光エネル
ギー(発光強度)を結像光学系4で抽出する。
【0011】結像光学系4は、例えばロボットを用いた
レーザ切断の場合は前記加工ヘッドとともにロボットア
ームに取り付け、又倣い切断装置の場合は、倣い切断装
置の倣い側に取り付け、レーザビーム照射部後方、具体
的にはレーザビーム3により既に切断された切断ライン
2Aの上流側の位置に常に位置させ、切断部前面2の下
方部位を常に直視し得るように配設する。
レーザ切断の場合は前記加工ヘッドとともにロボットア
ームに取り付け、又倣い切断装置の場合は、倣い切断装
置の倣い側に取り付け、レーザビーム照射部後方、具体
的にはレーザビーム3により既に切断された切断ライン
2Aの上流側の位置に常に位置させ、切断部前面2の下
方部位を常に直視し得るように配設する。
【0012】結像光学系4により抽出された切断部前面
2下部の光エネルギーは、光ファイバ5でO/E(光
電)変換器6に伝送され切断部前面2の光エネルギーに
対応する電気出力として採り出し、コンピュータ7に送
られる。コンピュータ7では後記するように、前記切断
部前面2位置で不良切断部が発生した場合、前記電気出
力の変化が生じるためにコンピュータ7側で不良切断部
が発生したと容易に判断出来、この場合該コンピュータ
7側より切断停止の信号がレーザ加工機のコントローラ
8に送られ、前記レーザ切断を中止することが出来る。
2下部の光エネルギーは、光ファイバ5でO/E(光
電)変換器6に伝送され切断部前面2の光エネルギーに
対応する電気出力として採り出し、コンピュータ7に送
られる。コンピュータ7では後記するように、前記切断
部前面2位置で不良切断部が発生した場合、前記電気出
力の変化が生じるためにコンピュータ7側で不良切断部
が発生したと容易に判断出来、この場合該コンピュータ
7側より切断停止の信号がレーザ加工機のコントローラ
8に送られ、前記レーザ切断を中止することが出来る。
【0013】かかるシステムを用いて本発明の作用効果
を図2乃至図5に基づいて確認した。図2は本発明の構
成を示す図1のシステムにより、正常な切断が行われた
際の切断部前面2位置より発光した光エネルギーを前記
結像光学系4により抽出し光電変換した電気出力のモニ
タリング結果と、光エネルギーを抽出している部分の切
断面粗さを調査した結果である。尚、加工ヘッドにはC
O2レーザ用切断ヘッドを用い、切断条件としてレーザ
出力を1.8kW、切断速度を0.7m/min、酸素
ガス圧を0.7kgf/cm2に設定している。又板材
には板厚12mmの炭素鋼板を用いている。又モニタリ
ング結果の上段は、切断部前面2の光エネルギーに対応
する電気出力、下段はその横軸拡大図である。
を図2乃至図5に基づいて確認した。図2は本発明の構
成を示す図1のシステムにより、正常な切断が行われた
際の切断部前面2位置より発光した光エネルギーを前記
結像光学系4により抽出し光電変換した電気出力のモニ
タリング結果と、光エネルギーを抽出している部分の切
断面粗さを調査した結果である。尚、加工ヘッドにはC
O2レーザ用切断ヘッドを用い、切断条件としてレーザ
出力を1.8kW、切断速度を0.7m/min、酸素
ガス圧を0.7kgf/cm2に設定している。又板材
には板厚12mmの炭素鋼板を用いている。又モニタリ
ング結果の上段は、切断部前面2の光エネルギーに対応
する電気出力、下段はその横軸拡大図である。
【0014】本図より理解されるように切断の光エネル
ギーの周期と粗さの周期はよく一致しており、切断面品
質が光エネルギーをモニタすることにより容易に判定で
きることがわかる。
ギーの周期と粗さの周期はよく一致しており、切断面品
質が光エネルギーをモニタすることにより容易に判定で
きることがわかる。
【0015】図3は、図6(A)に示すように結像光学
系4のモニタ位置を、切断部前面2の上部(A)、中央
部(B)、下部(C)と夫々変えて抽出した結果を整理
した図表である。被加工材1として図6(B)に示すよ
うに、前記板厚12mmの炭素鋼板の表面半分に防錆剤
(ジンクプライマー)を塗布1aし、切断長の半分は良
質な切断が行え、残り半分の防錆剤が塗布してある部分
1aでは切断不良部が生じるようにして前記と同様な切
断条件で切断を行う。
系4のモニタ位置を、切断部前面2の上部(A)、中央
部(B)、下部(C)と夫々変えて抽出した結果を整理
した図表である。被加工材1として図6(B)に示すよ
うに、前記板厚12mmの炭素鋼板の表面半分に防錆剤
(ジンクプライマー)を塗布1aし、切断長の半分は良
質な切断が行え、残り半分の防錆剤が塗布してある部分
1aでは切断不良部が生じるようにして前記と同様な切
断条件で切断を行う。
【0016】その結果、図3に示すように切断部前面2
上部の光エネルギーを抽出している上部モニタ部分
(A)では、切断不良部(図中不整切断)が発生してい
る部分の光エネルギー変化は小さく切断不良部を実質的
に抽出できていない。一方、切断部前面2中央及び切断
部前面2下部の光エネルギーを抽出している中央部モニ
タ部分(B)、下部モニタ部分(C)では、切断不良部
が発生している部分の光エネルギーが低下することか
ら、切断不良部の抽出が可能となることが理解出来る。
とくに切断部前面2下部からの光エネルギーを抽出した
下部モニタ部分(C)では、一層感度のよい切断状態の
モニタリングが可能となる。
上部の光エネルギーを抽出している上部モニタ部分
(A)では、切断不良部(図中不整切断)が発生してい
る部分の光エネルギー変化は小さく切断不良部を実質的
に抽出できていない。一方、切断部前面2中央及び切断
部前面2下部の光エネルギーを抽出している中央部モニ
タ部分(B)、下部モニタ部分(C)では、切断不良部
が発生している部分の光エネルギーが低下することか
ら、切断不良部の抽出が可能となることが理解出来る。
とくに切断部前面2下部からの光エネルギーを抽出した
下部モニタ部分(C)では、一層感度のよい切断状態の
モニタリングが可能となる。
【0017】図4は、切断酸素ガス圧と光エネルギーの
関係を示す。図2と同様な切断条件で、切断酸素ガス圧
を0.3〜0.7kgf/cm2の間で変化させながら
切断を行い、切断部前面2下部からの光エネルギーを抽
出した下部モニタ部分の電気出力を調べてみると、切断
酸素ガス圧の低下にしたがって光エネルギーが増加して
いる事が理解され、言換えれば切断部前面2に十分な酸
素が送られていない場合、切断ガス圧の低下に伴い、切
断部前面2の光エネルギーが上昇しているのがわかる。
関係を示す。図2と同様な切断条件で、切断酸素ガス圧
を0.3〜0.7kgf/cm2の間で変化させながら
切断を行い、切断部前面2下部からの光エネルギーを抽
出した下部モニタ部分の電気出力を調べてみると、切断
酸素ガス圧の低下にしたがって光エネルギーが増加して
いる事が理解され、言換えれば切断部前面2に十分な酸
素が送られていない場合、切断ガス圧の低下に伴い、切
断部前面2の光エネルギーが上昇しているのがわかる。
【0018】図5は図6(C)に示すように、被加工材
1の表面に溝10を機械加工により形成し、局部的に切
断不良部を発生させ、図2と同様の切断条件下でそれが
抽出できるかどうかを調べたものである。その結果、機
械加工で溝加工を行った部分で切断不良部が生じるとと
もに、切断部前面2下部からの光エネルギーを抽出した
下部モニタ部分のモニタリング結果でも切断不良部が発
生した部分に対応して、光エネルギーが急激に変化し、
(図中、)切断の不具合が抽出可能なことが確認で
きた。
1の表面に溝10を機械加工により形成し、局部的に切
断不良部を発生させ、図2と同様の切断条件下でそれが
抽出できるかどうかを調べたものである。その結果、機
械加工で溝加工を行った部分で切断不良部が生じるとと
もに、切断部前面2下部からの光エネルギーを抽出した
下部モニタ部分のモニタリング結果でも切断不良部が発
生した部分に対応して、光エネルギーが急激に変化し、
(図中、)切断の不具合が抽出可能なことが確認で
きた。
【0019】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば様々な
不良切断部の発生において、切断部前面2の中央部から
下方域の光エネルギーレベルを抽出することで、不良切
断部が発生すれば、これを容易に検知出来、特に加工中
におけるインプロセス下でも前記検知が容易である。こ
の結果本発明によれば、重大な不良現象にまで至らない
その前の段階の切断不良、例えば不整切断が生じた場合
でもこれを精度よく検知し自動的且つ速やかに加工中断
等の措置を採る事の出来、これにより無人状態でもレー
ザ切断における切断不良部の確認が容易に行う事が出来
る。
不良切断部の発生において、切断部前面2の中央部から
下方域の光エネルギーレベルを抽出することで、不良切
断部が発生すれば、これを容易に検知出来、特に加工中
におけるインプロセス下でも前記検知が容易である。こ
の結果本発明によれば、重大な不良現象にまで至らない
その前の段階の切断不良、例えば不整切断が生じた場合
でもこれを精度よく検知し自動的且つ速やかに加工中断
等の措置を採る事の出来、これにより無人状態でもレー
ザ切断における切断不良部の確認が容易に行う事が出来
る。
【0020】又本発明はレーザビームにより既に切断さ
れた切断ラインの上流側の位置に光エネルギー検知セン
サ若しくは結像光学系を配設し、該センサ等により前記
切断部前面の中央部より裏面に至る下方部位の光エネル
ギーを抽出するものであるから、既存の装置においても
容易に適用可能である。
れた切断ラインの上流側の位置に光エネルギー検知セン
サ若しくは結像光学系を配設し、該センサ等により前記
切断部前面の中央部より裏面に至る下方部位の光エネル
ギーを抽出するものであるから、既存の装置においても
容易に適用可能である。
【図1】本発明の実施例に係るモニタリングシステムの
構成図である。
構成図である。
【図2】正常な切断面の粗さと光エネルギーのモニタリ
ング結果を示す表図である。
ング結果を示す表図である。
【図3】切断部前面のモニタ位置と光エネルギーのモニ
タリング結果を示す表図である。
タリング結果を示す表図である。
【図4】切断ガス圧と光エネルギーの関係を示す表図で
ある。
ある。
【図5】溝切りにより形成した不良切断部と光エネルギ
ーのモニタリング結果を示す表図である。
ーのモニタリング結果を示す表図である。
【図6】図3及び図5のモニタリング方法を示し、
(A)は図3の切断部前面のモニタリング位置を、
(B)及び(C)は図3及び図5の被加工材を夫々示
す。
(A)は図3の切断部前面のモニタリング位置を、
(B)及び(C)は図3及び図5の被加工材を夫々示
す。
【図7】従来技術のレーザー切断における切断不良部確
認方法を示す概略図である。
認方法を示す概略図である。
1 被加工材 2 切断部前面 2A 切断ライン 3 集光レーザビーム 4 結像光学系 5 光ファイバ 6 O/E変換器 7 コンピュータ 8 コントローラ
Claims (1)
- 【請求項1】 被加工材のレーザ切断における切断不良
部確認方法において、 前記被加工材のレーザビーム照射部である切断部前面の
中央部より裏面に至る下方部位の任意の位置における光
エネルギー(発光強度)を、レーザビーム照射部後方よ
り抽出し、該光エネルギーの変化により、不良切断部の
発生を把握することを特徴とするレーザ切断における切
断不良部確認方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18876596A JP3297312B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | レーザ切断における切断不良部確認方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18876596A JP3297312B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | レーザ切断における切断不良部確認方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1015679A true JPH1015679A (ja) | 1998-01-20 |
JP3297312B2 JP3297312B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=16229392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18876596A Expired - Fee Related JP3297312B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | レーザ切断における切断不良部確認方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3297312B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002310871A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Nitto Denko Corp | シート状物の切断加工性観察装置及びシート状物の切断加工性観察方法 |
US6744537B1 (en) | 1998-10-28 | 2004-06-01 | Fujitsu Limited | Image reader |
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