激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光加工装置，能够抑制装置的设置面积变大的同时，能够对利用激光加工的加工区域的大范围区域进行观察。附属装置(112)安装在具有利用加工用激光(Lp)进行扫描的电控光束扫描镜(156)的激光头(111)的底面，用于由收容摄像头(161)、透镜(162)以及反射镜(163)构成的观察用光学系统。来自加工面(S)的光被反射镜(163)反射后入射至透镜(162)，借助透镜(162)在摄像头(161)的拍摄器件上形成加工面(S)的像。本发明专利技术例如可以适用于激光打标机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光加工装置，尤其是涉及一种具有用于观察工件的观察用光学系统的激光加工装置。
技术介绍
在现有技术中，具有观察用光学系统的激光加工装置得到了普及，这样的观察用光学系统包括用于对成为加工对象的工件的定位、工件的加工状态进行确认的摄像头或透镜等。具有观察用光学系统的激光加工装置，例如可以包括从与加工光学系统的光轴(下面称之为加工光轴)相同的方向观察工件的激光加工装置(例如，参照专利文献1)、从与加工光轴不同的方向观察工件的激光加工装置(例如，参照专利文献2、3)。另外，从与加工光轴不同的方向观察工件的激光加工装置，可以包括从正上方观察工件的激光加工装置(例如，参照专利文献2)、从斜上方观察工件的激光加工装置(例如，参照专利文献3)。图1示意性地示出了作为从与加工光轴相同的方向观察工件的激光加工装置的一种的激光打标机(laser marker)1的光学系统的结构例。激光打标机1的激光头11具有：激光振荡器21、作为焦点调整机构的3D光学系统22、包括分光镜(dichroic mirror)23和电控光束扫描镜(galvano mirror)24的加工光学系统、观察用光学系统25。从激光振荡器21出射的激光Lp经由3D光学系统22、分光镜23、电控光束扫描镜24从激光头11出射，对加工面S进行照射。此时，激光Lp借助电控光束扫描镜24沿着X轴及Y轴的两轴方向对加工面S进行扫描。<br>观察用光学系统25能够经由分光镜23及电控光束扫描镜24对加工面S进行拍摄。另外，观察用光学系统25的分光镜23之后的光轴与加工光轴相一致。由此，观察用光学系统25的光轴借助电控光束扫描镜24能够指向激光Lp能够扫描的加工区域中的任意位置。图2示意性地示出了作为从正上方观察工件的激光加工装置的一种的激光打标机31的光学系统的结构例。从激光头41出射的激光Lp借助激光头41内的电控光束扫描镜51沿着X轴及Y轴的两轴方向对加工面S进行扫描。另外，包括摄像头的观察用光学系统42设置在激光头41的旁边，而且观察用光学系统42的光轴指向与加工面S垂直的方向。因此，观察用光学系统42能够从正上方对加工面S进行拍摄。另外，通过更换交换内置于观察用光学系统42内的透镜，能够以所希望的放大倍率对加工区域进行拍摄。图3示意性地示出了作为从斜上方观察工件的激光加工装置的一种的激光打标机61的光学系统的结构例。此外，在该图中，针对与图2的激光打标机31相对应的部分，标注了相同的附图标记。在激光打标机61中，观察用光学系统42设置在激光头41的旁边，而且观察用光学系统42的光轴指向相对于加工面S倾斜的方向。因此，观察用光学系统42能够直接对利用激光Lp加工的加工区域进行拍摄。现有技术文献(专利文献)专利文献1：JP特开2004-148379号公报专利文献2：JP特开平11-156566号公报专利文献3：JP特开2012-143785号公报然而，如图4所示，在激光打标机1中，观察用光学系统25的对焦面F为曲面，所以只有在加工区域的中心附近才能实现对焦。另外，电控光束扫描镜24采用能够实现高速驱动的小型的反射镜，观察用光学系统25借助该小型的反射镜来对加工面S进行拍摄，所以单次无法拍摄大范围的区域。因此，在激光打标机1中，难以将加工区域上的大范围区域以清晰的图像进行观察。另外，在激光打标机31中，无法直接借助观察用光学系统42对加工区域进行拍摄，所以在观察时和加工时需要移动工件，控制变得繁琐。进而，在激光打标机61中，由于观察用光学系统42相对加工面S的拍摄角度变大，所以难以对整个拍摄范围进行对焦，使得所拍摄的图像容易变得模糊或容易发生畸变，例如会发生难以观察用图像周围的情形。另外，在激光打标机31及激光打标机61中，由于将观察用光学系统42设置在激光头41的旁边，所以导致装置的大型化，设置面积(footprint)变大。
技术实现思路
于是，本专利技术提供一种在抑制装置的设置面积变大的同时，能够对利用激光加工的加工区域上的大范围区域进行观察的技术。本专利技术的激光加工装置具有用于出射激光且包括扫描单元的激光头，该激光用于对成为加工对象的工件进行加工，该扫描单元利用所述激光在工件的加工面上进行扫描，该激光加工装置具有观察用光学系统，该观察用光学系统包括摄像头、用于使加工面的像成像在摄像头的拍摄器件上的透镜、用于反射来自加工面的光入射至透镜的反射镜，观察用光学系统在高度方向上设置于扫描单元和加工面之间。在本专利技术的激光加工装置的设置于激光头内的扫描单元和加工面之间的观察用光学系统中，来自加工面的光被反射镜反射后入射至透镜，借助透镜成像在摄像头的拍摄器件上。因此，能够抑制装置的设置面积变大的同时，能够对利用激光加工的加工区域的大范围区域进行观察。该观察用光学系统可以配置于激光头的底面的下方。由此，可以将观察用光学系统作为与激光头相独立的另外的单元来进行设置。该反射镜可以配置于激光和透镜之间。由此，能够实现反射镜的小型化，能够使拍摄范围变大。可以使该激光经过透镜和反射镜之间。由此，能够使对透镜尺寸的限定程度变低。另外，以不遮挡激光的方式设置反射镜变得容易。而且，能够从更接近于垂直的方向对工件进行拍摄。可以将摄像头、透镜以及反射镜设置成：加工面、透镜的主面以及拍摄器件的成像面实质上相交于一条直线上。由此，能够获得不发生畸变或变模糊现象的清晰的观察用图像。该激光加工装置还可以具有从斜上方对加工面照射照明光的照明装置，该照明装置可以设置成：观察用光学系统的对焦面上的照明光的正反射光与观察用光学系统的光轴相一致。由此，能够仅利用正反射光来观察工件。该透镜可以采用远心透镜。由此，能够获取不发生梯形畸变的观察用图像。该激光加工装置还可以具有：图像处理部，用于对观察用图像进行图像处理，该观察用图像是摄像头拍摄得到的图像；加工控制部，基于观察用图像的图像处理结果，控制对工件的加工。由此，能够利用对加工区域的大范围区域进行拍摄得到的观察用图像，控制对工件的加工。例如可以通过CPU等处理器来实现该图像处理部、加工控制部。该加工控制部可以基于观察用图像的图像处理结果，对加工位置进行设定。由此，能够简单且正确地对加工位置进行定位。该图像处理部可以基于观察用图像的图像处理结果，判定是否要实施加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工装置，具有用于出射激光且包括扫描单元的激光头，该激光用于对成为加工对象的工件进行加工，该扫描单元利用所述激光在所述工件的加工面上进行扫描，该激光加工装置的特征在于，该激光加工装置具有观察用光学系统；该观察用光学系统包括：摄像头，透镜，用于使所述加工面的像成像在所述摄像头的拍摄器件上，反射镜，用于反射来自所述加工面的光入射至所述透镜；所述观察用光学系统在高度方向上设置于所述扫描单元和所述加工面之间。

【技术特征摘要】
2013.08.28 JP 2013-1762051.一种激光加工装置，具有用于出射激光且包括扫描单元的激光头，该
激光用于对成为加工对象的工件进行加工，该扫描单元利用所述激光在所述
工件的加工面上进行扫描，该激光加工装置的特征在于，
该激光加工装置具有观察用光学系统；
该观察用光学系统包括：
摄像头，
透镜，用于使所述加工面的像成像在所述摄像头的拍摄器件上，
反射镜，用于反射来自所述加工面的光入射至所述透镜；
所述观察用光学系统在高度方向上设置于所述扫描单元和所述加工面之
间。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述观察用光学系统配置于所述激光头的底面的下方。
3.如权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述反射镜配置于所述激光和所述透镜之间。
4.如权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述激光经过所述透镜和所述反射镜之间。
5.如权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
所述摄像头、所述透镜以及所述反射镜设置成：所述加工面、所述透镜
的主面以及所述拍摄器件的成像面实质上相交于一条直线上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
该激光加工装置还具有从斜上方对所述加工面照射照明光的照明装置，
所述照明装置设置成：在所述观察用光学系统的对焦面上的所述照明光
的正反射光与所述观察用光学系统的光轴相一致。
7.如权利要求1至6中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
所述透镜为远心透镜。
8.如权利要求1至7中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，还具
有：
图像处理部，用于对观察用图像进行图像处理，该观察用图像是所述摄
像头拍摄得到的图像，
加工控制部，基于对所述观察用图像的图像处理结果，控制对所述工件
的加工。
9.如权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于，
所述加工控制部基于对所述观察用图像的图像处理结果，...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦原克充，松永达也，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP