激光加工裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種激光加工裝置，能夠抑制裝置的設(shè)置面積變大的同時，能夠?qū)眉す饧庸さ募庸^(qū)域的大范圍區(qū)域進行觀察。附屬裝置(112)安裝在具有利用加工用激光(Lp)進行掃描的電控光束掃描鏡(156)的激光頭(111)的底面，用于由收容攝像頭(161)、透鏡(162)以及反射鏡(163)構(gòu)成的觀察用光學系統(tǒng)。來自加工面(S)的光被反射鏡(163)反射后入射至透鏡(162)，借助透鏡(162)在攝像頭(161)的拍攝器件上形成加工面(S)的像。本發(fā)明例如可以適用于激光打標機。
【專利說明】激光加工裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光加工裝置，尤其是涉及一種具有用于觀察工件的觀察用光學系統(tǒng)的激光加工裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，具有觀察用光學系統(tǒng)的激光加工裝置得到了普及，這樣的觀察用光學系統(tǒng)包括用于對成為加工對象的工件的定位、工件的加工狀態(tài)進行確認的攝像頭或透鏡等。
[0003]具有觀察用光學系統(tǒng)的激光加工裝置，例如可以包括從與加工光學系統(tǒng)的光軸(下面稱之為加工光軸)相同的方向觀察工件的激光加工裝置(例如，參照專利文獻I)、從與加工光軸不同的方向觀察工件的激光加工裝置(例如，參照專利文獻2、3)。
[0004]另外，從與加工光軸不同的方向觀察工件的激光加工裝置，可以包括從正上方觀察工件的激光加工裝置(例如，參照專利文獻2)、從斜上方觀察工件的激光加工裝置(例如，參照專利文獻3)。
[0005]圖1示意性地示出了作為從與加工光軸相同的方向觀察工件的激光加工裝置的一種的激光打標機(laser marker) I的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。激光打標機I的激光頭11具有:激光振蕩器21、作為焦點調(diào)整機構(gòu)的3D光學系統(tǒng)22、包括分光鏡(dichroic mirror) 23和電控光束掃描鏡(galvano mirror) 24的加工光學系統(tǒng)、觀察用光學系統(tǒng)25。
[0006]從激光振蕩器21出射的激光Lp經(jīng)由3D光學系統(tǒng)22、分光鏡23、電控光束掃描鏡24從激光頭11出射，對加工面S進行照射。此時，激光Lp借助電控光束掃描鏡24沿著X軸及Y軸的兩軸方向?qū)庸っ鍿進行掃描。
[0007]觀察用光學系統(tǒng)25能夠經(jīng)由分光鏡23及電控光束掃描鏡24對加工面S進行拍攝。另外，觀察用光學系統(tǒng)25的分光鏡23之后的光軸與加工光軸相一致。由此，觀察用光學系統(tǒng)25的光軸借助電控光束掃描鏡24能夠指向激光Lp能夠掃描的加工區(qū)域中的任意位置。
[0008]圖2示意性地示出了作為從正上方觀察工件的激光加工裝置的一種的激光打標機31的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。從激光頭41出射的激光Lp借助激光頭41內(nèi)的電控光束掃描鏡51沿著X軸及Y軸的兩軸方向?qū)庸っ鍿進行掃描。
[0009]另外，包括攝像頭的觀察用光學系統(tǒng)42設(shè)置在激光頭41的旁邊，而且觀察用光學系統(tǒng)42的光軸指向與加工面S垂直的方向。因此，觀察用光學系統(tǒng)42能夠從正上方對加工面S進行拍攝。另外，通過更換交換內(nèi)置于觀察用光學系統(tǒng)42內(nèi)的透鏡，能夠以所希望的放大倍率對加工區(qū)域進行拍攝。
[0010]圖3示意性地示出了作為從斜上方觀察工件的激光加工裝置的一種的激光打標機61的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。此外，在該圖中，針對與圖2的激光打標機31相對應的部分，標注了相同的附圖標記。
[0011]在激光打標機61中，觀察用光學系統(tǒng)42設(shè)置在激光頭41的旁邊，而且觀察用光學系統(tǒng)42的光軸指向相對于加工面S傾斜的方向。因此，觀察用光學系統(tǒng)42能夠直接對利用激光Lp加工的加工區(qū)域進行拍攝。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(專利文獻)
[0013]專利文獻I JP特開2004-148379號公報
[0014]專利文獻2 JP特開平11-156566號公報
[0015]專利文獻3 JP特開2012-143785號公報
[0016]然而，如圖4所示，在激光打標機I中，觀察用光學系統(tǒng)25的對焦面F為曲面，所以只有在加工區(qū)域的中心附近才能實現(xiàn)對焦。另外，電控光束掃描鏡24采用能夠?qū)崿F(xiàn)高速驅(qū)動的小型的反射鏡，觀察用光學系統(tǒng)25借助該小型的反射鏡來對加工面S進行拍攝，所以單次無法拍攝大范圍的區(qū)域。因此，在激光打標機I中，難以將加工區(qū)域上的大范圍區(qū)域以清晰的圖像進行觀察。
[0017]另外，在激光打標機31中，無法直接借助觀察用光學系統(tǒng)42對加工區(qū)域進行拍攝，所以在觀察時和加工時需要移動工件，控制變得繁瑣。
[0018]進而，在激光打標機61中，由于觀察用光學系統(tǒng)42相對加工面S的拍攝角度變大，所以難以對整個拍攝范圍進行對焦，使得所拍攝的圖像容易變得模糊或容易發(fā)生畸變，例如會發(fā)生難以觀察用圖像周圍的情形。
[0019]另外,在激光打標機31及激光打標機61中，由于將觀察用光學系統(tǒng)42設(shè)置在激光頭41的旁邊，所以導致裝置的大型化，設(shè)置面積(footprint)變大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]于是，本發(fā)明提供一種在抑制裝置的設(shè)置面積變大的同時，能夠?qū)眉す饧庸さ募庸^(qū)域上的大范圍區(qū)域進行觀察的技術(shù)。
[0021]本發(fā)明的激光加工裝置具有用于出射激光且包括掃描單元的激光頭，該激光用于對成為加工對象的工件進行加工，該掃描單元利用所述激光在工件的加工面上進行掃描，該激光加工裝置具有觀察用光學系統(tǒng)，該觀察用光學系統(tǒng)包括攝像頭、用于使加工面的像成像在攝像頭的拍攝器件上的透鏡、用于反射來自加工面的光入射至透鏡的反射鏡，觀察用光學系統(tǒng)在高度方向上設(shè)置于掃描單元和加工面之間。
[0022]在本發(fā)明的激光加工裝置的設(shè)置于激光頭內(nèi)的掃描單元和加工面之間的觀察用光學系統(tǒng)中，來自加工面的光被反射鏡反射后入射至透鏡，借助透鏡成像在攝像頭的拍攝器件上。
[0023]因此，能夠抑制裝置的設(shè)置面積變大的同時，能夠?qū)眉す饧庸さ募庸^(qū)域的大范圍區(qū)域進行觀察。
[0024]該觀察用光學系統(tǒng)可以配置于激光頭的底面的下方。
[0025]由此，可以將觀察用光學系統(tǒng)作為與激光頭相獨立的另外的單元來進行設(shè)置。
[0026]該反射鏡可以配置于激光和透鏡之間。
[0027]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)反射鏡的小型化，能夠使拍攝范圍變大。
[0028]可以使該激光經(jīng)過透鏡和反射鏡之間。
[0029]由此，能夠使對透鏡尺寸的限定程度變低。另外，以不遮擋激光的方式設(shè)置反射鏡變得容易。而且，能夠從更接近于垂直的方向?qū)ぜM行拍攝。
[0030]可以將攝像頭、透鏡以及反射鏡設(shè)置成:加工面、透鏡的主面以及拍攝器件的成像面實質(zhì)上相交于一條直線上。
[0031]由此，能夠獲得不發(fā)生畸變或變模糊現(xiàn)象的清晰的觀察用圖像。
[0032]該激光加工裝置還可以具有從斜上方對加工面照射照明光的照明裝置，該照明裝置可以設(shè)置成:觀察用光學系統(tǒng)的對焦面上的照明光的正反射光與觀察用光學系統(tǒng)的光軸相一致。
[0033]由此，能夠僅利用正反射光來觀察工件。
[0034]該透鏡可以采用遠心透鏡。
[0035]由此，能夠獲取不發(fā)生梯形畸變的觀察用圖像。
[0036]該激光加工裝置還可以具有:圖像處理部，用于對觀察用圖像進行圖像處理，該觀察用圖像是攝像頭拍攝得到的圖像；加工控制部，基于觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，控制對工件的加工。
[0037]由此，能夠利用對加工區(qū)域的大范圍區(qū)域進行拍攝得到的觀察用圖像，控制對工件的加工。
[0038]例如可以通過CPU等處理器來實現(xiàn)該圖像處理部、加工控制部。
[0039]該加工控制部可以基于觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，對加工位置進行設(shè)定。
[0040]由此，能夠簡單且正確地對加工位置進行定位。
[0041]該圖像處理部可以基于觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，判定是否要實施加工。
[0042]由此，例如在未設(shè)置有工件的情況下，或者在工件未處于所希望狀態(tài)的情況下，能夠中止加工。
[0043]該圖像處理部可以基于對加工后的工件進行拍攝得到的觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，對工件的加工狀態(tài)進行檢查。
[0044]由此，能夠以高精度健檢查工件的加工狀態(tài)。
[0045]該圖像處理部可以基于利用激光加工的加工區(qū)域的中心和攝像頭的拍攝范圍的中心之間的錯位量，將觀察用圖像中使用的區(qū)域限定為中心與加工區(qū)域的中心相一致的區(qū)域。
[0046]由此，即使不以機械的方式進行調(diào)整，也能夠使加工區(qū)域和觀察區(qū)域的中心相一致。
[0047]該圖像處理部可以對觀察用圖像的梯形畸變進行修正。
[0048]由此，能夠獲取不發(fā)生梯形畸變的觀察用圖像。
[0049]該圖像處理部可以對觀察用圖像進行上下方向的翻轉(zhuǎn)。
[0050]由此，能夠以正確的方向觀察被反射鏡上下翻轉(zhuǎn)的工件的像。
[0051]該激光加工裝置還可以具有第一光源，該第一光源朝向觀察用光學系統(tǒng)的對焦面上的利用激光加工的加工區(qū)域的中心，從斜方向出射規(guī)定的第一測定用光，該圖像處理部可以在對照射有第一測定用光的加工面進行拍攝得到的觀察用圖像上，檢測第一測定用光的照射位置，該加工控制部可以基于觀察用圖像上的第一測定用光的照射位置，對用于出射激光的加工光學系統(tǒng)的焦點的位置進行調(diào)整。
[0052]由此，能夠簡單且恰當?shù)貙す饧庸ぱb置的加工高度進行調(diào)整。
[0053]該激光加工裝置還可以具有第二光源，該第二光源經(jīng)由掃描單元將規(guī)定的第二測定用光照射至加工面上，該圖像處理部可以在對照射有第二測定用光的加工面進行拍攝得到的觀察用圖像上，檢測第二測定用光的照射位置，該加工控制部可以基于觀察用圖像上的第二測定用光的照射位置，對用于出射激光的加工光學系統(tǒng)的焦點的位置進行調(diào)整。
[0054]由此，能夠簡單且恰當?shù)貙す饧庸ぱb置的加工高度進行調(diào)整。
[0055]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制裝置的設(shè)置面積變大的同時，能夠?qū)眉す饧庸さ募庸^(qū)域的大范圍區(qū)域進行觀察。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]圖1是示意性地示出了現(xiàn)有的激光打標機的光學系統(tǒng)的第一結(jié)構(gòu)例的圖。
[0057]圖2是示意性地示出了現(xiàn)有的激光打標機的光學系統(tǒng)的第二結(jié)構(gòu)例的圖。
[0058]圖3是示意性地示出了現(xiàn)有的激光打標機的光學系統(tǒng)的第三結(jié)構(gòu)例的圖。
[0059]圖4是用于說明現(xiàn)有的激光打標機中存在的問題的圖。
[0060]圖5是示出了本發(fā)明的激光打標機的拆卸掉第一實施方式的激光遮蔽蓋后的狀態(tài)的外觀結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0061]圖6是示出了本發(fā)明的激光打標機的安裝了第一實施方式的激光遮蔽蓋后的狀態(tài)的外觀結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0062]圖7是不意性地不出了本發(fā)明的激光打標機的第一實施方式的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0063]圖8是用于說明觀察用光學系統(tǒng)的設(shè)置方法的變形例的圖。
[0064]圖9是用于說明觀察用光學系統(tǒng)的設(shè)置方法的變形例的圖。
[0065]圖10是示出了控制部的功能的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0066]圖11是用于說明加工處理的第一實施方式的流程圖。
[0067]圖12是示出了加工工藝信息(recipe)的例子的圖。
[0068]圖13是示出了登記圖案的第一例的圖。
[0069]圖14是示出了觀察用圖像的第一例的圖。
[0070]圖15是示出了圖案匹配的結(jié)果的例子的圖。
[0071]圖16是示出了加工位置的設(shè)定例的圖。
[0072]圖17是示出了工件的加工例的圖。
[0073]圖18是用于說明加工處理的第二實施方式的流程圖。
[0074]圖19是用于說明加工處理的第三實施方式的流程圖。
[0075]圖20是示出了工件的例子的圖。
[0076]圖21是示出了加工工藝信息的例子的圖。
[0077]圖22是示出了登記圖案的第二例的圖。
[0078]圖23是示出了工件飛加工狀態(tài)的正常例的圖。
[0079]圖24是示出了工件的加工狀態(tài)的異常例的圖。
[0080]圖25是用于說明加工區(qū)域和觀察區(qū)域的中心錯位的修正方法的第一例的圖。
[0081]圖26是用于說明加工區(qū)域和觀察區(qū)域的中心錯位的修正方法的第二例的圖。
[0082]圖27是用于說明針對觀察用圖像的梯形畸變的解決對策的第一例的圖。
[0083]圖28是用于說明針對觀察用圖像的梯形畸變的解決對策的第二例的圖。
[0084]圖29是用于說明觀察用圖像的翻轉(zhuǎn)處理的圖。
[0085]圖30是用于說明加工高度的調(diào)整方法的第一例的圖。
[0086]圖31是用于說明加工高度的調(diào)整方法的第一例圖。
[0087]圖32是用于說明加工高度的調(diào)整方法的第二例的圖。
[0088]圖33是用于說明加工高度的調(diào)整方法的第二例的圖。
[0089]圖34是用于說明在加工高度的調(diào)整方法的第二例與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別的圖。
[0090]圖35是示意性地示出了本發(fā)明的激光打標機的第二實施方式的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0091]圖36是示意性地示出了本發(fā)明的激光打標機的第三實施方式的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0092]圖37是示意性地示出了本發(fā)明的激光打標機的第四實施方式的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0093]其中，附圖標記的說明如下:
[0094]101激光打標機
[0095]111激光頭
[0096]112附屬裝置
[0097]151激光振蕩器
[0098]152 光源
[0099]154 3D光學系統(tǒng)
[0100]156 電控光束掃描鏡
[0101]157 光源
[0102]161攝像頭
[0103]161a拍攝器件
[0104]162 透鏡
[0105]162a 主面
[0106]163反射鏡
[0107]201控制部
[0108]211拍攝控制部
[0109]212圖像處理部
[0110]213加工控制部
[0111]501激光打標機
[0112]512照明裝置
[0113]601激光打標機
[0114]611附屬裝置
[0115]621 透鏡
[0116]622反射鏡
[0117]701激光打標機
[0118]711附屬裝置
[0119]721 透鏡
[0120]723照明裝置

【具體實施方式】
[0121]下面，對本發(fā)明的【具體實施方式】(下面稱之為“實施方式”)進行說明。還有，按照如下的順序進行說明。
[0122]1.第一實施方式
[0123]2.第二實施方式(在第一實施方式的基礎(chǔ)上增加了落射式照明的例子)
[0124]3.第三實施方式(使加工用激光經(jīng)過透鏡和反射鏡之間的例子)
[0125]4.第四實施方式(在第三實施方式的基礎(chǔ)上增加了落射式照明的例子)
[0126]5.變形例
[0127]〈1.第一實施方式〉
[0128]首先，參照圖5至圖34，對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。
[0129]{激光打標機101的結(jié)構(gòu)例}
[0130]首先，參照圖5至圖7，對作為本發(fā)明的激光加工裝置的第一實施方式的激光打標機101的結(jié)構(gòu)例進行說明。圖5示出了拆卸掉激光遮蔽蓋114后的狀態(tài)的激光打標機101的外觀結(jié)構(gòu)例，圖6示出了安裝了激光遮蔽蓋114后的狀態(tài)的激光打標機101的外觀結(jié)構(gòu)例。圖7示意性地示出了激光打標機101的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。此外，以下的以圖7為代表的光學系統(tǒng)相關(guān)的各圖為示意圖，就精確度要求不太高的部分而言，也有些部分可能會畫成從光學的角度看不太正確的圖。
[0131]此外，下面的說明中，將圖5的左側(cè)定義為激光打標機101的前方，將右側(cè)定義為激光打標機101的后方。另外，在以下的說明中，將在圖5中可看到側(cè)面的一側(cè)定義為激光打標機101的右側(cè)，將其相反一側(cè)定義為激光打標機101的左側(cè)。而且，在下面的說明中，將激光打標機101的左右方向設(shè)定為X軸方向，將前后方向設(shè)定為Y軸方向，將上下方向設(shè)定為Z軸方向。
[0132]激光打標機101,是一種利用激光來在成為加工對象的工件的表面打上標記的激光加工裝置。激光打標機101包括激光頭111、附屬裝置112、附屬裝置113FR?113BL (其中，未圖示附屬裝置113BL)。
[0133]激光頭111具有箱型的形狀，尺寸例如為寬140mmX進深415mmX高220mm。另夕卜，激光頭111的包括后方的風扇的進深例如為450mm。如后所述,在激光頭111上設(shè)置有用于將加工用的激光(下面稱之為“加工用激光”)照射至作為加工對象物的工件上的加工光學系統(tǒng)等。
[0134]附屬裝置112安裝在激光頭111的底面的后方。如后所述，在附屬裝置112內(nèi)收容有用于觀察激光打標機101的加工區(qū)域的觀察用光學系統(tǒng)。
[0135]附屬裝置113FR?113BL安裝在激光頭111的底面的四個角附近，構(gòu)成用于支撐激光頭111的腳。另外，通過附屬裝置113FR?113BL能夠確保用于在激光頭111的下方安裝附屬裝置112的空間。
[0136]另外，如圖6所示，激光遮蔽蓋114以包圍附屬裝置112以及附屬裝置113FR?113BL的周圍的方式安裝在激光頭111的下部。通過該激光遮蔽蓋114能夠防止從激光頭111出射的加工用激光向周圍泄漏。
[0137]如圖7所示，在激光頭111設(shè)置有激光振蕩器151、光源152、分光鏡153、3D光學系統(tǒng)154、反射鏡155、電控光束掃描鏡156以及光源157。其中，由激光振蕩器151、分光鏡153,3D光學系統(tǒng)154、反射鏡155以及電控光束掃描鏡156來構(gòu)成加工光學系統(tǒng)。
[0138]另外，在附屬裝置112內(nèi)收容有由攝像頭161、透鏡162以及反射鏡163構(gòu)成的觀察用光學系統(tǒng)。因此，觀察用光學系統(tǒng)配置在既是激光頭111的底面下方又是在高度方向上位于電控光束掃描鏡156和加工面S之間的位置。
[0139]激光振蕩器151出射用于對工件進行加工的加工用激光。此外，就激光振蕩器151而言，不特別限定其種類，可以采用任意的激光振蕩器。
[0140]而且,加工用激光透過了分光鏡153、3D光學系統(tǒng)154后,被反射鏡163以及電控光束掃描鏡156反射，對工件的加工面S進行照射。此時，利用作為焦點調(diào)整機構(gòu)的3D光學系統(tǒng)154，能夠?qū)庸す鈱W系統(tǒng)的Z軸方向上的焦點位置(加工用激光的Z軸方向上的聚光位置)進行調(diào)整。另外，如圖7所示，借助電控光束掃描鏡156，能夠利用加工用激光沿著X軸及Y軸的兩軸方向?qū)庸っ鍿進行掃描。
[0141]此外，在下面的說明中，將通過加工用激光的掃描能夠進行加工的范圍稱為加工區(qū)域。另外，將從激光頭111向垂直向下方向出射加工用激光時加工用激光所照射到的位置設(shè)定為加工區(qū)域的中心，以下稱之為加工中心。
[0142]光源152出射可視光的激光(以下稱之為“導向激光”)。而且，導向激光透過了分光鏡153、3D光學系統(tǒng)154之后，被反射鏡163以及電控光束掃描鏡156反射，對工件的加工面S進行照射。
[0143]與加工用激光同樣，導向激光也能夠借助3D光學系統(tǒng)154來調(diào)整Z軸方向的聚光位置，或者借助電控光束掃描鏡156來沿著X軸及Y軸的兩軸方向?qū)庸っ鍿進行掃描。
[0144]導向激光用于確認加工形狀。即，在利用加工用激光進行加工之前，與加工時同樣地利用導向激光對加工面S進行掃描，由此能夠在視覺上確認加工形狀的形狀。
[0145]另外，如后所述，導向激光也可以用作為了調(diào)整Z軸方向(高度方向)的加工位置(以下，也稱之為“加工高度”)而對加工光學系統(tǒng)的焦點位置(加工用激光的聚光位置)進行測定的測定用光。
[0146]光源157出射可視光的激光(以下稱之為“焦點指示光”)。此外，焦點指示光調(diào)整為從斜方向通過觀察用光學系統(tǒng)的對焦面(以下稱之為“觀察系統(tǒng)焦平面”)上的加工中心。而且，如后所述，與導向激光同樣地，焦點指示光也可以用作為了調(diào)整加工高度而對加工光學系統(tǒng)的焦點位置(加工用激光的聚光位置)進行測定的測定用光。
[0147]由攝像頭161、透鏡162以及反射鏡163拍攝得到用于觀察加工面S的圖像(以下稱之為“觀察用圖像”)。用戶能夠通過該觀察用圖像來對加工區(qū)域的狀態(tài)等進行觀察。
[0148]攝像頭161沿著水平方向設(shè)置，使得拍攝器件(未圖示)的成像面與加工面S相垂直。透鏡162設(shè)置成光軸與攝像頭161的光軸相一致。反射鏡163設(shè)置成其反射面與透鏡162的主面相對且朝向斜下方。
[0149]來自加工面S的光被反射鏡163反射后入射至透鏡162，借助透鏡162成像在攝像頭161的拍攝器件的成像面上。由此，攝像頭161拍攝得到加工面S的像。另外，通過調(diào)整反射鏡163的角度，能夠?qū)z像頭161的拍攝范圍(以下，也稱之為“觀察區(qū)域”)以及拍攝加工面S的拍攝角度(以下稱之為“拍攝角度”)進行調(diào)整。
[0150]此外，例如，也可以在激光頭111上安裝了附屬裝置112的狀態(tài)下，通過手動或電動的方式機械地調(diào)整反射鏡163的角度。
[0151]因此，若采用激光打標機101，則通過更換透鏡162，能夠自由地設(shè)定加工面S的觀察倍率。另外，如圖1的激光打標機I那樣，能夠不經(jīng)由電控光束掃描鏡156而直接對加工面S進行拍攝，所以不會因電控光束掃描鏡156而發(fā)生黑邊現(xiàn)象。因此，也能夠利用攝像頭161拍攝包括整個加工區(qū)域的大范圍區(qū)域來進行觀察。
[0152]而且，由于設(shè)置了反射鏡163，所以無需為了對加工面S進行拍攝而使攝像頭161朝向加工面S，而能夠?qū)z像頭161朝向水平方向設(shè)置。其結(jié)果，能夠?qū)⒂捎谑杖萦^察用光學系統(tǒng)的附屬裝置112安裝在激光頭111的底面。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化，能夠防止因如圖2的激光打標機31或如圖3的激光打標機61那樣因設(shè)置觀察用光學系統(tǒng)而設(shè)置面積變大的現(xiàn)象。
[0153]還有，由于設(shè)置了反射鏡163，所以能夠?qū)⑴臄z角度設(shè)定為比圖3的激光打標機61更接近于與加工面S相垂直的方向。由此，能夠使觀察系統(tǒng)焦平面和加工面S之間的角度變得更小，所以容易對整個觀察區(qū)域(拍攝范圍)進行對焦。其結(jié)果，能夠抑制觀察用圖像變模糊或發(fā)生畸變。
[0154]{攝像頭161以及透鏡162的設(shè)置方向的變形例}
[0155]此外，攝像頭161以及透鏡162的設(shè)置方向并非僅限定于圖7的例子。例如，通過使攝像頭161朝向斜上方，能夠使反射鏡163的角度更接近于水平方向。由此，能夠使拍攝角度更接近于垂直方向，從而能夠更加容易地對整個觀察區(qū)域(拍攝范圍)進行對焦。
[0156]另外，如圖8所示，例如也可以將攝像頭161、透鏡162以及反射鏡163設(shè)置成:攝像頭161的拍攝器件161a的成像面、透鏡162的主面162a以及加工面S實質(zhì)上相交于一條直線上以滿足向甫魯條件(Scheimpflug condit1n)。S卩，也可以將攝像頭161、透鏡162以及反射鏡163設(shè)置成:在將從加工面S到攝像頭161為止的光路以不被反射鏡163彎折的方式模擬延伸的情況下，攝像頭161的拍攝器件161a的成像面、透鏡162的主面162a以及加工面S相交于一條直線上。如圖9所示，這是例如可以通過使透鏡162傾斜以使其主面朝向斜上方，調(diào)整透鏡162的設(shè)置角度來實現(xiàn)的。
[0157]由此，能夠使觀察用光學系統(tǒng)良好地對觀察區(qū)域的所有區(qū)域進行對焦，從而能夠獲得不發(fā)生畸變或變模糊現(xiàn)象的清晰的觀察用圖像。
[0158]{激光打標機101的處理}
[0159]接下來，參照圖10至圖34，對激光打標機101的處理進行說明。
[0160](控制部201的結(jié)構(gòu)例)
[0161]圖10是示出了激光打標機101上設(shè)置的控制部201的功能的結(jié)構(gòu)例的框圖?？刂撇?01例如由CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)等處理器構(gòu)成。此外,控制部201可以設(shè)置在激光頭111或附屬裝置112中的任一個上，或者，也可以分散設(shè)置在激光頭111以及附屬裝置112上。
[0162]控制部201包括拍攝控制部211、圖像處理部212以及加工控制部213。
[0163]拍攝控制部211用于控制攝像頭161對觀察用圖像的拍攝。
[0164]如后所述，圖像處理部212對攝像頭161拍攝得到的觀察用圖像進行各種圖像處理。另外，圖像處理部212根據(jù)需要將圖像處理結(jié)果輸出至外部。
[0165]加工控制部213通過對激光振蕩器151、3D光學系統(tǒng)154以及電控光束掃描鏡156等進行控制，來控制激光頭111對工件的加工。
[0166](加工處理的第一實施方式)
[0167]接下來，參照圖11的流程圖，對激光打標機101所執(zhí)行的加工處理的第一實施方式進行說明。
[0168]在步驟SI中，控制部201獲取從外部輸入的加工工藝信息。
[0169]這里，加工工藝信息是指，用于表示激光打標機101要打標加工的標記(例如，文字或圖形等)的大小及形狀、成為加工對象的工件上的加工位置等的信息。圖12示出了登記有圓形的標記301的加工工藝信息的例子。
[0170]在步驟S2中，控制部201獲取從外部輸入的登記圖案。這里，登記圖案是指，用于在觀察區(qū)域內(nèi)通過圖案匹配來檢測出工件的圖案。例如，可以將加工前的工件的圖像、表示加工前的工件的特征的圖像(例如，輪廓圖)等作為登記圖案。
[0171]圖13示出了包括登記圖案312的圖案圖像311的例子。在該圖案圖像311中示出了正方形的登記圖案312。
[0172]在步驟S3中,攝像頭161在拍攝控制部211的控制下對加工區(qū)域進彳丁拍攝。然后，控制部201獲取通過拍攝得到的觀察用圖像。此時，如上所述，能夠獲得包括整個加工區(qū)域或加工區(qū)域內(nèi)的大范圍區(qū)域且畸變或變模糊的程度低的高畫質(zhì)的觀察用圖像。
[0173]圖14示出了觀察用圖像的例子。在該觀察用圖像321中，存在工件322a及工件322b的2件工件。
[0174]在步驟S4中，圖像處理部212進行圖案匹配。例如，圖像處理部212從圖14的觀察用圖像321中檢索出與圖13的登記圖案312相一致的圖案。然后，圖15所示，例如從觀察用圖像321中檢索出工件322a及工件322b。
[0175]此外，圖像處理部212所進行的圖案匹配，可以采用任意的方法。
[0176]在步驟S5中，加工控制部213設(shè)定加工位置。例如，加工控制部213基于加工工藝信息，對從觀察用圖像321檢測出的工件322a以及工件322b上的加工位置的坐標(加工坐標)進行計算。例如，在對工件322a以及工件322b的中央進行打標加工的情況下，如圖16所示，計算出觀察用圖像321中的圖案322a的中心331a以及圖案322b的中心331b的坐標，并作為加工坐標。然后，加工控制部213將觀察用圖像321上的加工坐標變換為激光打標機101的加工區(qū)域內(nèi)的坐標，并將所求出的坐標設(shè)定為加工位置。
[0177]這里，在觀察用圖像321中，存在整個加工區(qū)域或加工區(qū)域內(nèi)的大范圍區(qū)域。因此，例如僅利用I張觀察用圖像321，就能夠檢測出加工區(qū)域內(nèi)的所有工件來一次性地設(shè)定所有的加工位置。
[0178]在步驟S6中，激光頭111在加工控制部213的控制下進行加工。S卩，激光頭111在加工控制部213的控制下，對步驟S5的處理中設(shè)定好的加工位置，進行加工工藝信息所示的標記的加工。例如，如圖17所示，對工件322a以及工件322b的中央，進行與圖12的標記301相同形狀的標記Ma以及標記Mb的加工。
[0179]然后，結(jié)束加工處理。
[0180]這樣，在激光打標機101中，利用包括整個加工區(qū)域或加工區(qū)域內(nèi)的大范圍區(qū)域的高畫質(zhì)的觀察用圖像，能夠通過圖案匹配來迅速地檢測出加工位置并進行打標加工。另夕卜，不管工件的設(shè)置位置及設(shè)置方向如何，都能夠高精度地對工件的所希望位置進行打標加工。
[0181](加工處理的第二實施方式)
[0182]接下來，參照圖18的流程圖，對激光打標機101所執(zhí)行的加工處理的第二實施方式進行說明。
[0183]在步驟S31至S34中，執(zhí)行與如上所述的圖11中的步驟SI至S4相同的處理。
[0184]在步驟S35中，圖像處理部212基于圖案匹配的結(jié)果，判定一致度是否為閾值以上。即，圖像處理部212對在通過步驟S34的處理從觀察用圖像內(nèi)檢測出的圖案與登記圖案之間的一致度，并判定該一致度是否為規(guī)定的閾值以上。在判定為一致度為閾值以上的情況下，處理進入步驟S36。
[0185]然后，在步驟S36以及S37中執(zhí)行與圖11的步驟S5以及S6相同的處理，來對工件進行加工。
[0186]然后，結(jié)束加工處理。
[0187]另一方面，在步驟S35中，若判定為一致度小于閾值，則處理進入步驟S38。這例如為，觀察區(qū)域內(nèi)不存在工件的情形，或者工件未處于所希望狀態(tài)的情形等。
[0188]在步驟S38中，圖像處理部212輸出異常信號。即，圖像處理部212生成用于表示工件的加工未正常進行的異常信號并進行輸出。然后，例如通過基于該異常信號來點亮在激光打標機101的外部設(shè)置的警告燈等的方法，來通知工件的加工發(fā)生了異常。
[0189]然后，結(jié)束加工處理。
[0190]這樣，基于圖案匹配的一致度來判定是否要實施加工。由此，例如，辨別是否存在工件，僅在工件存在的情況下才實施加工，或者，判定工件是否處于所希望狀態(tài)，僅在處于所希望狀態(tài)的情況下才執(zhí)行加工。
[0191](加工處理的第三實施方式)
[0192]接下來，參照圖19的流程圖，對激光打標機101所執(zhí)行的加工處理的第三實施方式進行說明。下面，對如圖20所示的正方形的工件351進行加工的情況進行說明。
[0193]在步驟S61中，與圖11的步驟SI的處理同樣地獲取加工工藝信息。下面，對給出了如圖21所示的加工工藝信息的情況進行說明。在圖21的加工工藝信息中登記有圓形的標記361。
[0194]在步驟S62中，控制部201獲取從外部輸入的登記圖案。這里所獲取的登記圖案與加工處理的第一實施方式以及第二實施方式中采用的登記圖案不同，該登記圖案是用于對工件的加工狀態(tài)進行檢查的圖案。例如，可以將加工后(打標加工后)的工件的圖像、用于表示加工后的工件的特征的圖像(例如，輪廓圖)等作為登記圖案。
[0195]圖22示出了包括登記圖案372的圖案圖像371的例子。在該圖案圖像371中，存在在圖20的工件351的中央配置有圖21的標記361的登記圖案372。
[0196]在步驟S63中，激光頭111在加工控制部213的控制下進行加工。S卩，激光頭111在加工控制部213的控制下，對工件的規(guī)定的位置進行加工工藝信息所示標記的加工。
[0197]在步驟S64中，與圖11的步驟S3的處理同樣地對加工區(qū)域進行拍攝。由此，能夠獲取包括加工后的工件的觀察用圖像。
[0198]在步驟S65中，與圖11的步驟S4的處理同樣地進行圖案匹配。S卩，通過圖案匹配，對工件的加工狀態(tài)進行檢查。更具體而言，檢查工件的加工狀態(tài)是否處于登記圖案所示的狀態(tài)。
[0199]在步驟S66中，與圖18的步驟S35的處理同樣地，判定一致度是否為閾值以上。例如，如圖23所示，在步驟S63中對工件351的大致中央進行了與圖21的標記361相同形狀的標記Mc的打標加工的情況下，由工件351和標記Mc構(gòu)成的圖案非常接近于圖22的登記圖案372。因此，在這樣的情況下，會判定為一致度為閾值以上，即判定為加工狀態(tài)正常，并結(jié)束加工處理。
[0200]另一方面，例如，如圖24所示，在標記Md的加工位置偏離工件351的中央的情況下，由工件351和標記Md構(gòu)成的圖案與圖22的登記圖案372之間的差異大。因此，在這樣的情況下，在步驟S66中，判定為一致度小于閾值，即判定為加工狀態(tài)異常，并進入步驟S67的處理。
[0201]在步驟S67中，圖像處理部212輸出異常信號。即，圖像處理部212生成用于表示工件的加工狀態(tài)為異常的異常信號并進行輸出。然后，例如通過基于該異常信號來點亮在激光打標機101的外部設(shè)置的警告燈等的方法，通知工件的加工發(fā)生了異常。
[0202]這樣，在激光打標機101中，利用包括整個加工區(qū)域或加工區(qū)域內(nèi)的大范圍區(qū)域的高畫質(zhì)的觀察用圖像，通過圖案匹配能夠高精度地進行加工狀態(tài)的檢查。
[0203](加工區(qū)域和觀察區(qū)域的中心錯位的修正方法)
[0204]接下來，參照圖25以及圖26，對激光打標機101的加工區(qū)域和觀察區(qū)域的中心錯位的修正方法進行說明。
[0205]在向激光頭111安裝附屬裝置112時，如圖25的上圖所示，有時會在加工區(qū)域401的中心Cl和觀察區(qū)域402的中心C2之間產(chǎn)生錯位。該錯位的大小(錯位量)，例如能夠通過如下的方法來進行檢測。
[0206]例如，首先，激光頭111在加工控制部213的控制下，對加工區(qū)域401的中心Cl進行加工。由此，如圖25的中央圖所示，在加工區(qū)域401的中心Cl形成了加工點Me。
[0207]接下來，攝像頭161在拍攝控制部211的控制下，對形成有加工點Me的加工區(qū)域進行拍攝。然后，圖像處理部212通過邊緣提取、圖案匹配等的任意方法，檢測出觀察用圖像內(nèi)的加工點Me。進而，圖像處理部212檢測出所檢測的加工點Me和觀察用圖像的中心C2之間的錯位量ΛΧ及Λ Y，來作為加工區(qū)域401的中心Cl和觀察區(qū)域402的中心C2之間的錯位量。
[0208]在該錯位的修正中，例如通過調(diào)整攝像頭161及透鏡162的位置、反射鏡163的角度來調(diào)整觀察區(qū)域的位置，能夠以機械的方式修正錯位。
[0209]此時，例如也可以基于所檢測的錯位量來自動調(diào)整反射鏡163的角度，由此調(diào)整錯位。
[0210]另外，如圖26所示，也可以通過圖像處理來進行錯位的修正。例如，圖像處理部212將觀察區(qū)域402內(nèi)的圖像(S卩，觀察用圖像)中使用的區(qū)域限定為，中心C3與加工區(qū)域401的中心Cl相一致的區(qū)域403。具體而言，例如，圖像處理部212從觀察用圖像剪切區(qū)域403內(nèi)的圖像來輸出至后段。然后，例如在對圖像處理部212所輸出的圖像進行顯示的情況下，所顯示的圖像(即，觀察區(qū)域)的中心變得看上去與加工區(qū)域401的中心Cl相一致。
[0211]由此，在不對攝像頭161、透鏡162或反射鏡163的位置及角度進行調(diào)整的情況下，也能夠?qū)庸^(qū)域的中心和觀察區(qū)域的中心之間的錯位進行修正。
[0212](針對觀察用圖像的梯形畸變的解決對策)
[0213]接下來，參照圖27以及圖28，說明一下針對觀察用圖像的梯形畸變的解決對策。
[0214]在激光打標機101中，借助反射鏡163來從斜上方拍攝工件，所以在透鏡162為非遠心透鏡(non-telecentric lens)的情況下,如圖27的上圖所示,觀察用圖像發(fā)生梯形畸變。即，例如在對矩形的工件進行拍攝的情況下，在觀察用圖像上的工件的像451的寬度越到上面越窄。
[0215]對此，首先可以考慮到透鏡162采用遠心透鏡(telecentric lens)。由此，如圖27的下圖所示，在觀察用圖像中，工件的像452不會發(fā)生梯形畸變，像452的形狀呈矩形。
[0216]此外，圖3的激光打標機61也可以采用遠心透鏡。但是，與激光打標機61相比，激光打標機101相對于加工面S的拍攝角度更小，所以梯形畸變程度低，因此遠心透鏡所帶來的效果更好。
[0217]另外，例如，也可以通過圖像處理部212，對觀察用圖像進行用于消除梯形畸變的圖像處理。例如，圖像處理部212利用由下面額公式(I)以及(2)定義的仿射變換(affinetransformat1n),將觀察用圖像內(nèi)的各像素的坐標(x, y)變換為坐標(x’，y’)。
[0218]X’ = a*x+b*y+c…(I)
[0219]y' = d*x+e*y+f...(2)
[0220]其中，公式(I)以及⑵中的a?f為規(guī)定的系數(shù)。
[0221]然后，圖像處理部212通過利用在原觀察用圖像中位于坐標(X’，y’ )的周圍的4個像素的像素值的雙線性插值算法(bilinear interpolat1n)等,來求出變換后的坐標(X’，I，)的像素值，由此生成變換后圖像。
[0222]這樣，即使不使用昂貴的遠心透鏡，如圖28所示，就能夠通過消除梯形畸變來得到變?yōu)榫匦蔚墓ぜ南?61。
[0223](觀察用圖像的翻轉(zhuǎn)處理)
[0224]另外，在激光打標機101中，攝像頭161拍攝得到被反射鏡163反射后的像。因此，如圖29的上圖所示，與以肉眼從拍攝方向觀察時的情況相比，觀察用圖像中的工件的像471在上下方向上發(fā)生了翻轉(zhuǎn)。因此，例如也可以由圖像處理部212對觀察用圖像進行翻轉(zhuǎn)處理，使得如圖29的下圖所示那樣，觀察用圖像中的工件的像471的上下方向與以肉眼從拍攝方向觀察時的情況相一致。
[0225](加工高度的調(diào)整方法)
[0226]接下來，參照圖30至圖33，對激光打標機101的加工高度的調(diào)整方法進行說明。
[0227]首先，參照圖30以及圖31，對利用從光源157出射的焦點指示光Lf來調(diào)整加工高度的情況進行說明。此外，在下面的說明中，假設(shè)加工面S2與觀察系統(tǒng)焦平面相一致，加工面SI位于比加工面S2更高的位置，加工面S3位于比加工面S2更低的位置。另外，將加工面S1、S2、S3上的焦點指示光Lf的照射點分別設(shè)為照射點Pf 1、Pf2、Pf30
[0228]圖31示意性地示出了利用攝像頭161對照射有焦點指示光Lf的加工面SI至S3進行拍攝得到觀察用圖像的例子。左端為拍攝加工面Si得到的觀察用圖像，中央為拍攝加工面S2得到的觀察用圖像，右端為拍攝加工面S3得到的觀察用圖像。
[0229]在與觀察系統(tǒng)焦平面相一致的(最佳焦點(just focus)的)加工面S2的觀察用圖像中，照射點Pf2位于上下方向的大致中央。另一方面，在位于比加工面S2更高的位置的加工面SI的觀察用圖像中，照射點Pfl位于上下方向的中央的下方。而且，觀察用圖像內(nèi)的照射點Pfl的位置，以與從觀察系統(tǒng)焦平面到加工面SI的距離成正比的方式向下方偏離。另外，在位于比加工面S2更低的位置的加工面S3的觀察用圖像中，照射點Pf3位于上下方向的中央的上方。而且，觀察用圖像內(nèi)的照射點Pf3的位置，以與從觀察系統(tǒng)焦平面到加工面S3的距離成正比的方式向上方偏離。
[0230]因此，例如通過由圖像處理部212檢測出觀察用圖像內(nèi)的焦點指示光Lf的照射點在上下方向上的位置，能夠檢測以觀察系統(tǒng)焦平面為基準的加工面的高度。然后，例如由加工控制部213控制3D光學系統(tǒng)22來將加工用激光在Z軸方向上的聚光位置(加工光學系統(tǒng)的焦點位置)調(diào)整到所檢測的加工面的高度，由此能夠恰當?shù)卣{(diào)整加工高度。
[0231]接下來，參照圖32以及圖33，對利用從光源152出射的導向激光Lg來調(diào)整加工高度的情況進行說明。此外，在下面的說明中，如圖32所示，將加工面S1、S2、S3上的導向激光Lg的照射點分別設(shè)為照射點PgU Pg2、Pg3。此外，加工面S1、S2、S3的位置與圖30相同。
[0232]另外，圖33示意性地示出了利用攝像頭161對照射有導向激光Lg的加工面SI至S3進行拍攝得到的觀察用圖像的例子。左端為拍攝加工面SI得到的觀察用圖像，中央為拍攝加工面S2得到的觀察用圖像，右端為拍攝加工面S3得到的觀察用圖像。
[0233]相對于加工面的高度的觀察用圖像中的導向激光Lg的照射點的位置，呈現(xiàn)與焦點指示光Lf同樣的傾向。即，在與觀察系統(tǒng)焦平面相一致的(最佳焦點的)加工面S2的觀察用圖像中，照射點Pg2位于上下方向的大致中央。
[0234]另一方面，在加工面SI的觀察用圖像中，照射點Pgl的位置以與從觀察系統(tǒng)焦平面到加工面SI的距離成正比的方式相下方偏離。另外，在加工面S3的觀察用圖像中，照射點Pg3的位置以與從觀察系統(tǒng)焦平面到加工面S3的距離成正比的方式向上方偏離。
[0235]因此，與利用焦點指示光Lf的情況同樣地，通過由圖像處理部212檢測出觀察用圖像內(nèi)的導向激光Lg的照射點在上下方向上的位置，能夠檢測以觀察系統(tǒng)焦平面為基準的加工面的高度。然后，例如通過由加工控制部213控制3D光學系統(tǒng)22來將加工用激光在Z軸方向上的聚光位置(加工光學系統(tǒng)的焦點位置)調(diào)整到所檢測的加工面的高度，能夠恰當?shù)卣{(diào)整加工高度。
[0236]此外，例如在圖1的激光打標機I中想要利用導向激光來檢測加工面的高度的情況下，經(jīng)由電控光束掃描鏡24來觀察導向激光的像。因此，如圖34所示，即使是加工面的高度改變，觀察用圖像中的導向激光的照射點在上下方向上的位置幾乎也不會發(fā)生變化。因此，在激光打標機I中，無法僅利用導向激光來調(diào)整加工高度。此外，在激光打標機I中，例如基于導向激光和焦點指示光的照射位置是否一致，來對加工高度進行調(diào)整。
[0237]〈2.第二實施方式>
[0238]接下來，參照圖35，對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。
[0239]{激光打標機501的結(jié)構(gòu)例}
[0240]圖35示意性地示出了本發(fā)明的激光加工裝置的第二實施方式的激光打標機501的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。此外，在該附圖中，針對與圖7的激光打標機101相對應的部分標注了相同的附圖標記。[0241 ] 激光打標機501，是在激光打標機101上追加了固定裝置511及照明裝置512的裝置。照明裝置512通過固定裝置511安裝于激光頭111的底面的前方。即，以加工用激光從激光頭111出射的出射位置為基準，照明裝置512安裝于與反射鏡163相反的一側(cè)。此夕卜，可以將固定裝置511及照明裝置512收容在用于收容攝像頭161、透鏡162以及反射鏡163的附屬裝置，或者也可以收容在另外的附屬裝置內(nèi)。
[0242]照明裝置512用作從傾斜方向?qū)庸っ鍿照射照明光Lel的落射式照明。另外，照明裝置512的位置以及傾斜度(照明光Lel的出射方向)被調(diào)整為:在加工面S與觀察系統(tǒng)焦平面相一致的情況下，來自照明裝置512的照明光Lel在加工面S上的正反射光的中心軸與觀察用光學系統(tǒng)的光軸相一致。
[0243]由此，僅利用正反射光就能夠觀察工件，所以例如通過觀察來自工件的加工面S的正反射光，能夠判定工件的表面為鏡面還是粗糙面。
[0244]此外，就圖1的激光打標機I而言，被加工面S反射的照明光經(jīng)由電控光束掃描鏡24入射至觀察用光學系統(tǒng)25。因此，在激光打標機I中，來自加工面S的正反射光不一定入射至觀察用光學系統(tǒng)25，而且正反射光以外的反射光也會入射至觀察用光學系統(tǒng)25。因此，例如通過如上所述的方法，無法對工件的表面進行判定。
[0245]另外，照明裝置512設(shè)置于激光頭111的底面，所以能夠防止設(shè)置面積變大。
[0246]<3.第三實施方式>
[0247]接下來，參照圖36，對本發(fā)明的第三實施方式進行說明。
[0248]{激光打標機601的結(jié)構(gòu)例}
[0249]圖36示意性地示出了本發(fā)明的激光加工裝置的第三實施方式的激光打標機601的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。此外，在該附圖中，針對與圖7的激光打標機101相對應的部分標注了相同的附圖標記。另外，省略了關(guān)于激光頭111內(nèi)的光源157的圖示。
[0250]激光打標機601與激光打標機101的區(qū)別點在于,在激光打標機601的激光頭111的底面安裝了附屬裝置611以替代附屬裝置112。
[0251]附屬裝置611包括攝像頭161、透鏡621以及反射鏡622。此外，在該例子中，舉例示出了將反射鏡622收容在用于收容攝像頭161以及透鏡621的附屬裝置611內(nèi)，但是例如可以收容在另外的附屬裝置內(nèi)，或者也可以不收容在附屬裝置內(nèi)而直接安裝在激光頭111的底面。
[0252]在激光打標機601中，以使加工用激光經(jīng)過透鏡621和反射鏡622之間的方式設(shè)置有透鏡621和反射鏡622。由此，攝像頭161和反射鏡622之間的空間變大，所以對透鏡的尺寸的限定程度變低。因此，如圖36所示，例如可以設(shè)置比激光打標機101的透鏡162更大型的透鏡621。
[0253]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)如使觀察用圖像變得更加清晰等那樣的畫質(zhì)的提高。另外，隨著觀察用圖像畫質(zhì)的提高，能夠進行高精度的圖像處理，所以例如能夠提高加工位置的定位精度。
[0254]另外，與激光打標機101的反射鏡163相比，能夠?qū)?22設(shè)置成更接近于垂直的方向。因此，以不遮擋加工用激光的方式設(shè)置反射鏡622變得容易。
[0255]另一方面，能夠使激光打標機101的反射鏡163比激光打標機601的反射鏡622更加小型化?；蛘?，在將反射鏡163和反射鏡622的尺寸做成相同的情況下，激光打標機101的觀察區(qū)域更大，所以能夠拍攝更大范圍的區(qū)域。
[0256]〈4.第四實施方式〉
[0257]接下來，參照圖37，對本發(fā)明的第四實施方式進行說明。
[0258]{激光打標機701的結(jié)構(gòu)例}
[0259]圖37示意性地示出了本發(fā)明的激光加工裝置的第四實施方式的激光打標機701的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。此外，在該附圖中，針對與圖36的激光打標機601相對應的部分標注了相同的附圖標記。
[0260]激光打標機701，是與圖35的激光打標機501同樣地利用正反射光來觀察工件的裝置。具體而言，激光打標機701與激光打標機601的區(qū)別點在于，在激光打標機701的激光頭111的底面安裝有附屬裝置711以替代附屬裝置611。附屬裝置711與附屬裝置611的區(qū)別點在于，在附屬裝置711上安裝有透鏡721以替代透鏡621，并追加有固定裝置722以及照明裝置723。
[0261]以加工用激光從激光頭111出射的出射位置為基準，照明裝置723在反射鏡622相反的一側(cè)通過固定裝置722安裝于激光頭111的底面。此外，也可以采用圖36的透鏡621來替代透鏡721，但為了使附圖變得易懂而示出了設(shè)置了比透鏡621小型的透鏡721的例子。另外，在該例子中，示出了將反射鏡622、固定裝置722以及照明裝置723收容在用于收容攝像頭161以及透鏡721的附屬裝置711內(nèi)的例子，但例如可以收容在另外的附屬裝置內(nèi)，或也可以不收容在附屬裝置內(nèi)而直接安裝于激光頭111的底面。
[0262]與圖35的激光打標機501的照明裝置512同樣地，照明裝置723也用作從斜方向?qū)庸っ鍿照射照明光Le2的落射式照明。另外，照明裝置723的位置以及傾斜度(照明光Le2的出射方向)被調(diào)整為:在加工面S與觀察系統(tǒng)焦平面相一致的情況下，來自照明裝置723的照明光Le2在加工面S上的正反射光的中心軸與觀察用光學系統(tǒng)的光軸相一致。
[0263]由此，與圖35的激光打標機501同樣地，能夠利用正反射光來觀察工件，所以例如通過觀察來自工件的加工面S的正反射光，能夠評定工件的表面為鏡面還是粗糙面。
[0264]另外，由于照明裝置723設(shè)置于激光頭111的底面，能夠防止設(shè)置面積變大。
[0265]<5.變形例 >
[0266]下面，對上述的本發(fā)明的實施方式的變形例進行說明。
[0267]在以上的說明中，示出了將本發(fā)明適用于激光打標機的例子，但也可以將本發(fā)明適用于具有觀察用光學系統(tǒng)的激光打標機以外的各種激光加工裝置(例如，用于進行打孔加工、切斷加工、二維加工、三維加工、激光修補(Laser Repair)等的裝置)中。
[0268]另外，在以上的說明中，舉例示出了利用圖案匹配來檢測出觀察區(qū)域內(nèi)的工件的例子，但也可以檢測出工件內(nèi)的規(guī)定的圖案并以檢測出的圖案為基準設(shè)定加工位置。而且，例如，也可以通過邊緣提取、特征點提取等的圖案匹配以外的圖像處理的方法，來檢測出工件或工件內(nèi)的圖案。
[0269]另外，例如，可以將觀察用光學系統(tǒng)的一部分或整個觀察用光學系統(tǒng)設(shè)置于激光頭111。但是，即使是這樣的情況下，也優(yōu)選將觀察用光學系統(tǒng)在高度方向上配置于電控光束掃描鏡156和加工面S之間。
[0270]而且，例如，也可以將激光振蕩器151設(shè)置于激光頭111的外部。
[0271]另外，例如，可以省略激光頭111的光源152及光源157中的一個或兩個。
[0272]而且，例如，也可以通過設(shè)置在激光打標機外部的計算機等，來實現(xiàn)控制部201的一部分功能或全部功能。
[0273]另外，上述的控制部201的一系列的處理，可以通過硬件來執(zhí)行，也可以通過軟件來執(zhí)行。在通過軟件來執(zhí)行一系列的處理的情況下，在計算機內(nèi)安裝用于構(gòu)成該軟件的程序。這里，計算機包括嵌入于專用硬件內(nèi)的計算機、能夠通過安裝各種程序來執(zhí)行各種功能的例如通用的個人計算機等。
[0274]另外，在提供計算機所執(zhí)行的程序時，例如可以存儲于作為套裝存儲介質(zhì)(package-media)等的可移動存儲介質(zhì)中來提供。另外，在提供程序時，也可以通過局域網(wǎng)、因特網(wǎng)、數(shù)字衛(wèi)星廣播(Digital Satellite Broadcasting)等有線或無線的傳送介質(zhì)來提供。
[0275]此外，計算機所執(zhí)行的程序，可以是按照本說明書中的說明順序沿著時間順序進行處理的程序，也可以是并列進行處理的程序或者在被呼出時等的需要的時刻進行處理的程序。
[0276]另外，本發(fā)明的實施方式并不僅限定于此上述的實施方式，而在不脫離本公開內(nèi)容的宗旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種變更。
【權(quán)利要求】
1.一種激光加工裝置，具有用于出射激光且包括掃描單元的激光頭，該激光用于對成為加工對象的工件進行加工，該掃描單元利用所述激光在所述工件的加工面上進行掃描，該激光加工裝置的特征在于， 該激光加工裝置具有觀察用光學系統(tǒng)； 該觀察用光學系統(tǒng)包括: 攝像頭， 透鏡，用于使所述加工面的像成像在所述攝像頭的拍攝器件上， 反射鏡，用于反射來自所述加工面的光入射至所述透鏡； 所述觀察用光學系統(tǒng)在高度方向上設(shè)置于所述掃描單元和所述加工面之間。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述觀察用光學系統(tǒng)配置于所述激光頭的底面的下方。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述反射鏡配置于所述激光和所述透鏡之間。
4.如權(quán)利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述激光經(jīng)過所述透鏡和所述反射鏡之間。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述攝像頭、所述透鏡以及所述反射鏡設(shè)置成:所述加工面、所述透鏡的主面以及所述拍攝器件的成像面實質(zhì)上相交于一條直線上。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 該激光加工裝置還具有從斜上方對所述加工面照射照明光的照明裝置， 所述照明裝置設(shè)置成:在所述觀察用光學系統(tǒng)的對焦面上的所述照明光的正反射光與所述觀察用光學系統(tǒng)的光軸相一致。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述透鏡為遠心透鏡。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于，還具有: 圖像處理部，用于對觀察用圖像進行圖像處理，該觀察用圖像是所述攝像頭拍攝得到的圖像， 加工控制部，基于對所述觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，控制對所述工件的加工。
9.如權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述加工控制部基于對所述觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，設(shè)定加工位置。
10.如權(quán)利要求8或9所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述圖像處理部基于對所述觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，判定是否要實施加工。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述圖像處理部基于對加工后的所述工件進行拍攝得到的所述觀察用圖像的圖像處理結(jié)果，對所述工件的加工狀態(tài)進行檢查。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述圖像處理部基于利用所述激光加工的加工區(qū)域的中心和所述攝像頭的拍攝范圍的中心之間的錯位量，將所述觀察用圖像中使用的區(qū)域限定為中心與所述加工區(qū)域的中心相一致的區(qū)域。
13.如權(quán)利要求8至12中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述圖像處理部對所述觀察用圖像的梯形畸變進行修正。
14.如權(quán)利要求8至13中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述圖像處理部對所述觀察用圖像進行上下方向的翻轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求8至14中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 該激光加工裝置還具有第一光源，該第一光源朝向所述觀察用光學系統(tǒng)的對焦面上的利用所述激光加工的加工區(qū)域的中心，從斜方向出射規(guī)定的第一測定用光， 所述圖像處理部在對照射有所述第一測定用光的所述加工面進行拍攝得到的所述觀察用圖像上，檢測所述第一測定用光的照射位置， 所述加工控制部基于所述觀察用圖像上的所述第一測定用光的照射位置，對用于出射所述激光的加工光學系統(tǒng)的焦點的位置進行調(diào)整。
16.如權(quán)利要求8至15中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于， 該激光加工裝置還具有第二光源，該第二光源經(jīng)由所述掃描單元將規(guī)定的第二測定用光照射至所述加工面上， 所述圖像處理部在對照射有所述第二測定用光的所述加工面進行拍攝得到的所述觀察用圖像上，檢測所述第二測定用光的照射位置， 所述加工控制部基于所述觀察用圖像上的所述第二測定用光的照射位置，對用于出射所述激光的加工光學系統(tǒng)的焦點的位置進行調(diào)整。
【文檔編號】B23K26/03GK104416290SQ201410429729
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】蘆原克充, 松永達也 申請人:歐姆龍株式會社