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JP2015044231A - System and method for controlling laser head - Google Patents

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JP2015044231A
JP2015044231A JP2013177855A JP2013177855A JP2015044231A JP 2015044231 A JP2015044231 A JP 2015044231A JP 2013177855 A JP2013177855 A JP 2013177855A JP 2013177855 A JP2013177855 A JP 2013177855A JP 2015044231 A JP2015044231 A JP 2015044231A
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JP
Japan
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laser head
height
component
laser
path
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Application number
JP2013177855A
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Japanese (ja)
Inventor
真庸 成田
Masayasu Narita
真庸 成田
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Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Amada Co Ltd filed Critical Amada Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a processing time with a decrease in wasteful operations by detecting a rise of a component when laser-processed on a frog pallet while being processed to judge the necessity of a relief action and to optimize a relief amount.SOLUTION: This invention is a laser head control system S for a laser beam machine M that processes by cutting a component Pa and a component Pb from a material W. This system comprises first means to detect rise heights of the component Pa, the component Pb, and cut lees and produce mechanical coordinate positions of the component Pa, the component Pb, and the cut lees, second means to accumulate data acquired by this first means, and third means to produce a projection of the material W from data accumulated by this second means. Before the laser head is raised on completion of cutting of a single-path to transfer to a next pierce position, an operation of a laser processing head 3 is determined in accordance with the projection on the material W.

Description

本発明はレーザヘッド制御システム及びその方法に関し、詳細には空間深度センサを利用し材料の凹凸を把握するレーザヘッド制御システム及びその方法に関する。   The present invention relates to a laser head control system and method, and more particularly to a laser head control system and method for grasping unevenness of a material using a spatial depth sensor.

光移動型のレーザ加工機では、剣山のようなテーブルの上に材料を載せ、加工するのが一般的である。剣山は一定ピッチの点で材料を支持することになる。この状態で小さな部品を加工したり、穴を開けた場合には、部品や穴の切りかすと剣山の位置関係によってテーブルから落下したり、剣山に支えられて落下しなかったりする。場合によっては、不安定に支えられ、斜めに傾いて材料表面よりも高くせり上がることや、アシストガスによって吹き上げられる場合がある。   In an optical movement type laser processing machine, it is common to place a material on a table such as Kenzan and process it. Kenyama will support the material at a fixed pitch. If a small part is machined or a hole is drilled in this state, the part or hole may be dropped from the table depending on the positional relationship of the sword mountain, or may not be dropped supported by the sword mountain. Depending on the case, it may be supported unstablely, tilted obliquely and raised above the material surface, or blown up by an assist gas.

傾いた部品や切りかすは、水平方向に送り移動するレーザヘッドと干渉する場合があるため、部品や穴を加工するたびにレーザヘッドを充分な位置まで上昇させ、それを待ってから水平移動させるなどの回避策をとる。また、レーザヘッドの高さを次の移動点まで水平方向に移動するのと同時に放物線状に上昇・下降させ、干渉を回避しながらも上昇・下降時間を短縮する手法もある。   Since tilted parts and chips may interfere with the laser head that moves in the horizontal direction, the laser head is raised to a sufficient position each time a part or hole is machined, and then it is moved horizontally after waiting for it. Take such a workaround. There is also a method of shortening the rise / fall time while avoiding interference by raising and lowering the height of the laser head in a parabolic manner at the same time as moving to the next moving point in the horizontal direction.

特開平2001−249710JP 2001-249710 A

レーザヘッドが充分な高さまで上昇する動作の場合、部品や切りかすの立ち上がりのない領域では無駄な動作となり、加工時間が長くなってしまう。   In the case of the operation in which the laser head is raised to a sufficient height, it becomes a useless operation in a region where there is no rise of parts or chips, and the processing time becomes long.

水平方向に移動しながら放物線状に上昇・下降する動作では、垂直方向の動作が水平方向の移動時間に隠れるため、加工時間への影響はより少なくなるが、水平方向への移動距離が短い場合などは逆に時間がかかる。また、立ち上がりの無い領域ではやはり無駄な動作となる。   When moving up and down in a parabola while moving in the horizontal direction, the vertical movement is hidden in the horizontal movement time, so the effect on machining time is less, but the movement distance in the horizontal direction is short Conversely, it takes time. Further, it is a wasteful operation in a region where there is no rise.

作業者は、加工の状態をあらかじめ予測するか、実際に目視してレーザヘッドの垂直方向の逃げの有無を切り換えたり、逃げ量を調整するが、設定の間違いや設定忘れなどが起こる場合もある。   The operator predicts the state of machining in advance, or actually looks to switch whether the laser head escapes in the vertical direction, or adjusts the escape amount. .

このように、従来の方法では、加工に対して一律に逃げの有無や逃げ量を指示するだけなので、逃げる必要のない領域では無駄な動作となる。また、逃げる量は一定にしておくか、加工の状態を目視して、都度、変更する必要がある。   Thus, in the conventional method, since it is simply instructed whether or not to escape and the amount of relief to the machining, the operation becomes useless in an area where it is not necessary to escape. Further, it is necessary to keep the amount of escape constant or to change it every time by visually checking the processing state.

本発明は、剣山パレット上でレーザ加工した場合の部品の立ち上がりを加工しながら検出し、垂直方向の逃げ動作の必要性を判断し、逃げ量または経路を最適にすることによって、加工時間を短縮させ、かつ無駄な動作を減らすことを目的とする。   The present invention reduces the machining time by detecting the rise of parts when machining on the Kenzan pallet while machining, judging the necessity of vertical escape operation, and optimizing the escape amount or path The purpose is to reduce unnecessary operations.

本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項1に係る発明は、材料から部品を切断加工するレーザ加工機のレーザヘッド制御システムにおいて、特定のセンサにより切断物の立ち上がり高さを検出すると共に前記切断物の機械座標位置を生成するする第一手段と、この第一手段で得たデータを蓄積する第二手段と、前記第二手段で蓄積したデータから材料上の凸部を生成する第三手段とを備え、一経路の切断が完了して、次のピアス位置に移動する前に、前記材料上の凸部に応じてレーザヘッドの動作を決定することを特徴とする。   The present invention is for solving the above-mentioned problems. The invention according to claim 1 is a laser head control system of a laser beam machine for cutting a part from a material, and a rising height of a cut object by a specific sensor. A first means for detecting the machine coordinate position of the cut object, a second means for accumulating data obtained by the first means, and a convex portion on the material from the data accumulated by the second means And a third means for generating a laser head, wherein the operation of the laser head is determined in accordance with the convex portion on the material before the cutting of one path is completed and the movement to the next piercing position. .

請求項2に係る発明は、一経路の切断が完了してレーザヘッドを上昇させ次のピアス位置に移動する前に、移動経路に応じて前記レーザヘッドの最大上昇高さを決定することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that the maximum rising height of the laser head is determined according to the moving path before the laser head is lifted and moved to the next piercing position after cutting of one path is completed. And

請求項3に係る発明は、一経路の切断が完了してレーザヘッドを上昇させ次のピアス位置に移動する前に、前記凸部に応じて移動経路を決定することを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that the moving path is determined according to the convex portion before the cutting of one path is completed and the laser head is lifted and moved to the next piercing position.

請求項4に係る発明は、前記特定のセンサは空間深度センサであり、前記レーザヘッドの両側に備えてあることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that the specific sensor is a spatial depth sensor and is provided on both sides of the laser head.

請求項5に係る発明は、材料から部品を切断加工するレーザ加工機のレーザヘッド制御方法において、特定のセンサにより切断物の立ち上がり高さを検出すると共に前記切断物の機械座標位置を生成するする第一工程と、この第一工程で得たデータを蓄積する第二工程と、前記第二工程で蓄積したデータから材料上の凸部を生成する第三工程とを含み、一経路の切断が完了して、次のピアス位置に移動する前に、前記材料上の凸部に応じてレーザヘッドの動作を決定することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the laser head control method of a laser beam machine for cutting a part from a material, the rising height of the cut object is detected by a specific sensor and the machine coordinate position of the cut object is generated. Including a first step, a second step for accumulating data obtained in the first step, and a third step for generating a convex portion on the material from the data accumulated in the second step, Before the movement to the next piercing position is completed, the operation of the laser head is determined according to the convex portion on the material.

空間深度センサから得られる空間の深度(距離)情報をレーザ加工機の機械の基準位置からの高さと、レーザ加工機の平面座標に変換し、それを累積するとともに一定期間保持し、移動経路上の最大部品高さを取得して、それを回避するのに必要なレーザヘッドの高さを求める。そして、加工した部品や切りくずの立ち上がり状況と移動経路によって、その都度、レーザヘッドの高さ方向の逃げ量を最適化できるため、安全に加工時間を短縮することができるという効果を奏する。また、凸部を回避する経路を生成することも可能であるため加工時間を短縮できる。   The spatial depth (distance) information obtained from the spatial depth sensor is converted into the height from the reference position of the laser processing machine and the plane coordinates of the laser processing machine, accumulated and held for a certain period on the moving path The maximum part height is obtained, and the height of the laser head necessary to avoid it is obtained. Further, the amount of escape in the height direction of the laser head can be optimized each time depending on the machined parts and chip rising conditions and the movement path, so that the machining time can be shortened safely. Further, since it is possible to generate a route that avoids the convex portion, the processing time can be shortened.

レーザ加工機が自動的に凸部を検出し、逃げ量または経路をもとめるため、設定忘れや設定値のミスによる事故を防ぐことが出来る。   Since the laser beam machine automatically detects the convex portion and determines the escape amount or path, it is possible to prevent accidents caused by forgetting to set or setting value errors.

レーザヘッド制御システムのレーザヘッド部分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the laser head part of a laser head control system. 切断した部品の状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state of the cut | disconnected components. 切断した部品の断面状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the cross-sectional state of the cut | disconnected components. レーザヘッド制御システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of a laser head control system. レーザヘッド制御システムの制御構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the control structure of a laser head control system. レーザヘッド制御システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a laser head control system. レーザヘッド制御システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a laser head control system. レーザヘッド制御システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a laser head control system. レーザヘッド制御システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of a laser head control system. レーザヘッド制御システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a laser head control system. レーザヘッド制御システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of a laser head control system. 市販型の空間深度センサを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a commercially available space depth sensor.

本願発明の実施の形態を図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1〜図3を参照し、レーザヘッド制御システムSの構成を説明する。図1は、レーザヘッド制御システムSのレーザヘッド3の部分を示す。図2は、切断した部品の状態を示す。図3は、切断した部品の断面状態を示す。   The configuration of the laser head control system S will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a portion of the laser head 3 of the laser head control system S. FIG. 2 shows the state of the cut part. FIG. 3 shows a cross-sectional state of the cut part.

図1、図2に示すように、レーザヘッド制御システムSは、空間深度センサ1、2により切断物である部品Pb(部品Paは立ち上がりが無い)や、切かす等の立ち上がり高さを検出すると共に、部品Pbや切かす等の機械の位置を換算する。そして、加工と平行処理し、1経路の切断完了ごとに検出動作を行い、検出データを蓄積することで材料Wの高さと位置を把握し、次のピアス位置に移動する前に、現在値から目標位置に移動する経路上の最大高さを求め、適正な逃げ量でレーザヘッド3を動作させるものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the laser head control system S detects a rising height such as a part Pb (part Pa does not rise), a cutting object, or the like by a spatial depth sensor 1 or 2. At the same time, the position of the machine such as the part Pb or the cutting is converted. Then, the processing is performed in parallel and the detection operation is performed every time one path is cut, and the height and position of the material W are grasped by accumulating the detection data, and from the current value before moving to the next piercing position. The maximum height on the path moving to the target position is obtained, and the laser head 3 is operated with an appropriate escape amount.

空間深度センサ1、空間深度センサ2は、赤外線ロジェクタによって無数の赤外線を照射し、その反射を赤外線カメラによって読み取ることで距離を検出する。このとき一箇所の距離を測るのではなく、赤外線カメラの解像度(通常30万点以上)に相当する点の距離を求めることができるため、カメラで撮影された空間全体の深度を把握することができる。深度情報はXY座標とその深度(距離)Zから構成される。X軸方向の広角範囲は57度、Y軸方向の広角範囲は43度である。なお、本例では、座標軸Dimに従いXYZ軸を定義している。   The spatial depth sensor 1 and the spatial depth sensor 2 detect a distance by irradiating countless infrared rays with an infrared projector and reading the reflection with an infrared camera. At this time, instead of measuring the distance of one place, the distance of a point corresponding to the resolution of the infrared camera (usually 300,000 or more) can be obtained, so that the depth of the entire space photographed by the camera can be grasped. it can. The depth information is composed of XY coordinates and a depth (distance) Z thereof. The wide angle range in the X-axis direction is 57 degrees, and the wide angle range in the Y-axis direction is 43 degrees. In this example, the XYZ axes are defined according to the coordinate axes Dim.

空間深度センサ1、空間深度センサ2は、レーザ加工機MのY軸キャレッジ4上のレーザヘッド3に取り付けられる。そして、レーザヘッド3の周辺エリアERを検出しながらも、レーザヘッド3自体を検出しないように左右(Y+側とY−側)に取り付けられる。   The spatial depth sensor 1 and the spatial depth sensor 2 are attached to the laser head 3 on the Y-axis carriage 4 of the laser processing machine M. Then, while detecting the peripheral area ER of the laser head 3, it is attached to the left and right (Y + side and Y− side) so as not to detect the laser head 3 itself.

材料Wからは、加工プログラムによって複数の部品Pa、Pbが製作される。剣山テーブル5の上に材料Wが載っているが、切断することにより傾く部品Pbもあれば、部品Paのように傾かない平常の状態のものもある。   A plurality of parts Pa and Pb are produced from the material W by a machining program. Although the material W is placed on the sword mountain table 5, there is a part Pb which is inclined by cutting, and there is a normal state which is not inclined like the part Pa.

図3に示すように、部品Pbが立ち上がったところは深度(センサからの距離)が異なる。例えば、矢印ARで示したところの深度は材料Wの深度より浅い(空間深度センサ1、2までの距離は短い)。   As shown in FIG. 3, the depth (distance from the sensor) differs when the part Pb rises. For example, the depth indicated by the arrow AR is shallower than the depth of the material W (the distance to the spatial depth sensors 1 and 2 is short).

図4を参照する。レーザヘッド制御システムSの制御構成を示す。レーザ加工機Mは制御装置6を備える。制御装置6は、コンピュータからなり、ROMおよびRAM等が接続されたCPUを有している。   Please refer to FIG. The control structure of the laser head control system S is shown. The laser processing machine M includes a control device 6. The control device 6 is composed of a computer and has a CPU to which a ROM and a RAM are connected.

制御装置6により、レーザヘッド3はY軸キャリッジ4上をY軸方向に位置決め自在に制御されるものであり、さらに、X軸に移動位置決め自在に制御され、Z軸方向の高さも移動位置決め自在に制御され材料Wを切断する。   The laser head 3 is controlled by the control device 6 so that the laser head 3 can be positioned on the Y-axis carriage 4 in the Y-axis direction. Further, the laser head 3 can be controlled to move and position on the X-axis, and the height in the Z-axis direction can also be moved and positioned. The material W is cut under control.

制御装置6は、加工プログラムを実行し加工制御を行うものであり、空間深度センサ1、空間深度センサ2と制御装置6とは通信可能に構成される。そして、剣山テーブル5上に乗せた材料Wを空間深度センサ1、空間深度センサ2で読み取る処理を行う。また、制御装置6は、メモリ等のデータベース7、ディスプレイ等の表示装置8、マウス、キーボード等の入力装置9と接続されている。   The control device 6 executes a machining program and performs machining control, and the spatial depth sensor 1, the spatial depth sensor 2, and the control device 6 are configured to be communicable. And the process which reads the material W put on the sword mountain table 5 with the spatial depth sensor 1 and the spatial depth sensor 2 is performed. The control device 6 is connected to a database 7 such as a memory, a display device 8 such as a display, and an input device 9 such as a mouse and a keyboard.

データベース7は、ノズル先端から空間深度センサ1、空間深度センサ2までの高さ、ノズル幅、ノズル幅の余裕、高さの余裕などをパラメータ16として保持する。   The database 7 holds, as parameters 16, the height from the nozzle tip to the spatial depth sensor 1 and the spatial depth sensor 2, the nozzle width, the nozzle width margin, the height margin, and the like.

制御装置6について詳細に説明する。制御装置6は、空間深度センサ1,空間深度センサ2により、切断物(部品、切りかす等)の立ち上がり高さを検出すると共に切断物の機械座標位置を生成するする第一手段と、この第一手段で得たデータを蓄積する第二手段と、第二手段で蓄積したデータから材料上の凸部(部品高さ、切かす等の高さを含む)を生成する第三手段とを備え、一経路(切断経路の1単位)の切断が完了して、次のピアス位置に移動する前に、材料W上の凸部に応じてレーザヘッド3の動作を決定する。   The control device 6 will be described in detail. The control device 6 uses the spatial depth sensor 1 and the spatial depth sensor 2 to detect the rising height of the cut object (part, chip, etc.) and generate the machine coordinate position of the cut object, A second means for accumulating data obtained by one means, and a third means for generating a convex portion on the material (including a height of a part, a chip, etc.) from the data accumulated by the second means. Before the movement of one path (one unit of the cutting path) is completed and the movement to the next piercing position, the operation of the laser head 3 is determined according to the convex portion on the material W.

ここで、凸部とは例えば傾いた部品Pbにおいて、材料Wの表面の平坦な面を基準として、材料Wの平坦な面より突出している部分である。すなわち、本例で凸部とは部品高さの情報を含むものである。なお、材料Wの平坦な面より下側に落ち込んでいる状態を凹部として生成してもよい。   Here, the convex portion is, for example, a portion that protrudes from the flat surface of the material W with respect to the flat surface of the surface of the material W in the tilted component Pb. That is, in this example, the convex portion includes information on the component height. In addition, you may produce | generate the state which has fallen below the flat surface of the material W as a recessed part.

制御装置6は、一経路の切断が完了してレーザヘッド3を上昇させ、次のピアス位置に移動する前に、移動経路に応じてレーザヘッド3の最大上昇高さを決定することができる。また、一経路の切断が完了してレーザヘッド3を上昇させ、次のピアス位置に移動する前に、凸部に応じて移動経路(凸部を回避する経路等)を決定することが可能である。すなわち、部品Pbの高さだけでなく、その位置をも捉えることができるため、レーザヘッド3を高さ方向に逃がすだけでなく、水平方向の直線移動を複数に分割したり、平面上の円弧移動を利用して立ち上がった部品Pbを回避することもできる。   The controller 6 can determine the maximum elevation height of the laser head 3 in accordance with the movement path before the laser head 3 is lifted after cutting of one path is completed and moved to the next piercing position. Further, it is possible to determine a movement path (such as a path that avoids the convex part) according to the convex part before the laser head 3 is lifted after the cutting of one path is completed and moved to the next piercing position. is there. That is, since not only the height of the part Pb but also its position can be captured, the laser head 3 is not only escaped in the height direction, but also the horizontal linear movement is divided into a plurality of parts, or a circular arc on the plane. It is also possible to avoid the part Pb that has stood up using the movement.

制御装置6は、図5に示す深度情報入力部10と、現在位置入力部11と、部品高さ情報生成部12と、Gコード解析部13と、レーザヘッド逃げ高さ生成部14と、位置決め指令部15などのソフトウェア処理部を包含している。レーザ加工機Mと一体、または別置となる。   The control device 6 includes a depth information input unit 10, a current position input unit 11, a component height information generation unit 12, a G code analysis unit 13, a laser head relief height generation unit 14, and a positioning shown in FIG. 5. A software processing unit such as the command unit 15 is included. It is integrated with the laser processing machine M or separately.

前記深度情報入力部10は、空間深度センサ1、空間深度センサ2と接続し解像度分の深度情報が入力される。   The depth information input unit 10 is connected to the spatial depth sensor 1 and the spatial depth sensor 2 and inputs depth information corresponding to the resolution.

前記現在位置入力部11は、X軸,Y軸,Z軸サーボモータS1,S2、S3のパルスエンコーダから、それぞれ現在の位置を取得する。   The current position input unit 11 acquires current positions from the pulse encoders of the X-axis, Y-axis, and Z-axis servomotors S1, S2, and S3.

前記部品高さ情報生成部12は、空間深度センサ1、空間深度センサ2から取得したXY座標を現在位置入力部11から取得したXY軸座標でオフセットし、深度情報は、ノズル先端から空間深度センサ1、2までの高さによって、Z基準位置からの部品高さに置き換える。そして、部品高さ情報を加工範囲上の座標に置き換える。   The component height information generation unit 12 offsets the XY coordinates acquired from the spatial depth sensor 1 and the spatial depth sensor 2 with the XY axis coordinates acquired from the current position input unit 11, and the depth information is obtained from the tip of the nozzle. Replace with the part height from the Z reference position by the heights up to 1 and 2. Then, the part height information is replaced with coordinates on the processing range.

前記Gコード解析部13は、加工プログラムから早送り前後の経路を導出する。本例で早送りは切断加工しない部分をいう。   The G code analysis unit 13 derives a path before and after fast-forwarding from a machining program. In this example, fast feed refers to a portion that is not cut.

前記レーザヘッド逃げ高さ生成部14は、Gコード解析部13による早送り前後の経路と部品高さ情報保持メモリ17、高さの余裕からレーザヘッド逃げ高さを求める。   The laser head relief height generation unit 14 obtains the laser head relief height from the path before and after fast-forwarding by the G code analysis unit 13, the part height information holding memory 17, and the height margin.

前記位置決め指令部15は位置決めのための指令を出力する。   The positioning command unit 15 outputs a command for positioning.

前記パラメータ16は、ノズル先端から空間深度センサ1、2までの高さ、ノズル幅、ノズル幅の余裕、高さの余裕などをパラメータ16としてデータベース7に保持する。   As the parameter 16, the height from the nozzle tip to the spatial depth sensors 1, 2, the nozzle width, the nozzle width margin, the height margin, and the like are stored in the database 7 as the parameter 16.

部品高さ情報保持メモリ17は、部品高さ情報生成部12で換算された情報を一定期間保持する。通常は、加工プログラム終了と同時に破棄するが、同一材料Wを複数の加工プログラムで加工する場合は、保持を続ける。   The component height information holding memory 17 holds the information converted by the component height information generating unit 12 for a certain period. Usually, it is discarded at the same time as the end of the processing program, but when the same material W is processed by a plurality of processing programs, the holding is continued.

前記Gコードプログラム18は加工プログラムの一例であり、加工を制御するプログラムである。   The G code program 18 is an example of a machining program, and is a program for controlling machining.

以上のように構成されたレーザヘッド制御システムSの動作を示す。前提として、通常のレーザ加工は、以下a1〜a4の命令の繰り返しとなる。   The operation of the laser head control system S configured as described above will be described. As a premise, normal laser processing is a repetition of the following commands a1 to a4.

[a1] 早送り(G00)。 [A1] Fast forward (G00).

[a2] シャッター開およびレーザヘッド3の下降(M103)。 [A2] Shutter opening and lowering of the laser head 3 (M103).

[a3] 切削送り(G01,G02,G03)。 [A3] Cutting feed (G01, G02, G03).

[a4] シャッター閉およびレーザヘッド3の上昇(M104)。 [A4] Shutter closing and raising of the laser head 3 (M104).

本発明は、[a1]の動作中にレーザヘッド3と立ち上がった切断物の衝突を防ぐために、a4の処理でレーザヘッド3の高さを適切に変更する。   In the present invention, the height of the laser head 3 is appropriately changed in the process of a4 in order to prevent the collision between the laser head 3 and the cut object rising during the operation of [a1].

レーザヘッド制御システムSのユースケースを[b1]〜[b12]に示す。   Use cases of the laser head control system S are shown in [b1] to [b12].

[b1] 作業者が剣山テーブル5上に材料Wを載せる。 [B1] An operator places the material W on the sword mountain table 5.

[b2] 作業者は制御装置6に加工プログラムを設定する。 [B2] The operator sets a machining program in the control device 6.

[b3] 作業者は加工プログラムを実行する。 [B3] The operator executes the machining program.

[b4] 制御装置6はパラメータ16から、ノズル先端から空間深度センサ1、2までの高さ、ノズル幅、ノズル幅の余裕、高さの余裕などの値を取得する。 [B4] The control device 6 acquires values such as the height from the nozzle tip to the space depth sensors 1 and 2, the nozzle width, the nozzle width margin, and the height margin from the parameter 16.

[b5] 制御装置6はM104(シャッター閉およびヘッド上昇)で、Z軸が上昇したときに深度情報入力部10から空間深度センサ1、2の情報を読み取る。 [B5] The control device 6 reads the information of the spatial depth sensors 1 and 2 from the depth information input unit 10 when the Z-axis is raised in M104 (shutter closed and head raised).

[b6] 制御装置6は現在位置入力部11からX,Y,Zの軸座標を読み取る。 [B6] The control device 6 reads the X, Y, and Z axis coordinates from the current position input unit 11.

[b7] 部品高さ情報生成部12は、空間深度センサ情報をX,Y,Zの基準座標に変換し、部品高さ情報を生成する。 [B7] The component height information generation unit 12 converts the spatial depth sensor information into X, Y, and Z reference coordinates, and generates component height information.

[b8] 部品高さ情報生成部12は、変換した情報を部品高さ情報保持メモリ17に記憶する。このとき、前の情報とXY座標が重複する場合は、高さの高い方を記憶する。 [B8] The component height information generation unit 12 stores the converted information in the component height information holding memory 17. At this time, if the previous information and XY coordinates overlap, the higher one is stored.

[b9] Gコード解析部13は、次のM103(シャッター開およびヘッド下降)の位置を取得する。 [B9] The G code analysis unit 13 acquires the position of the next M103 (shutter opening and head lowering).

[b10] レーザヘッド逃げ高さ生成部14は、現在の位置と次のM103の位置を直線で結んだ移動経路と、部品高さ情報保持メモリ17に記憶された部品高さから立ち上がった部品を回避するためのレーザヘッド3の高さを求める。 [B10] The laser head clearance height generation unit 14 selects a component that has risen from the movement path that connects the current position and the position of the next M103 with a straight line and the component height stored in the component height information holding memory 17. The height of the laser head 3 to avoid is obtained.

[b11] 位置決め指令部15は、求めた高さまでレーザヘッド3が上昇するようZ軸に指令を出す。 [B11] The positioning command unit 15 issues a command to the Z axis so that the laser head 3 moves up to the determined height.

[b12] [b5]〜[b11]は、シャッター閉およびレーザヘッド3の上昇(M104)で処理される。 [B12] [b5] to [b11] are processed by closing the shutter and raising the laser head 3 (M104).

図6〜図11を参照し、レーザヘッド制御システムSの制御装置6等の動作を詳細に説明する。   With reference to FIGS. 6 to 11, the operation of the control device 6 and the like of the laser head control system S will be described in detail.

図6を参照する。初めにステップSA01では、パラメータ16より、ノズル先端から空間深度センサ1、2までの高さ、ノズル幅、ノズル幅の余裕、高さの余裕などの値を取得する。   Please refer to FIG. First, in step SA01, values such as the height from the nozzle tip to the space depth sensors 1 and 2, the nozzle width, the nozzle width margin, and the height margin are acquired from the parameter 16.

ステップSA02では、加工プログラムの実行の開始を行う。ステップSA03では、早送り(G00)を行う。ステップSA04では、シャッター開およびレーザヘッド3の下降(M103)の実行動作を行う。ステップSA05では、切削送り(G01、G02、G03)を行う。   In step SA02, execution of the machining program is started. In step SA03, fast forward (G00) is performed. In step SA04, the shutter opening and the lowering of the laser head 3 (M103) are performed. In step SA05, cutting feed (G01, G02, G03) is performed.

ステップSA06では、シャッター閉およびレーザヘッド3の上昇(M104)の動作を実行する。ステップSA07では、プログラム終了(M02、M30)か否かを判断する。プログラム終了と判断した場合に処理は終了する。プログラム終了でないと判断した場合に処理はステップSA03に戻り上記処理を実行する。   In step SA06, the operation of closing the shutter and raising the laser head 3 (M104) is executed. In step SA07, it is determined whether or not the program ends (M02, M30). If it is determined that the program has ended, the process ends. If it is determined that the program has not ended, the process returns to step SA03 to execute the above process.

図7を参照する。シャッター閉およびレーザヘッド3の上昇(M104)内部フローである。(図6のステップSA06に相当する)
初めに、ステップSB01では、シャッター閉の動作を実行する。ステップSB02では、レーザヘッド3の上昇が実行される。ステップSB03では、部品高さ情報(材料W上の凸部を作成するための情報)の生成を行う。以下、部品高さというときは材料上の凸部を作成するための情報である。
Please refer to FIG. This is an internal flow of closing the shutter and raising the laser head 3 (M104). (Corresponding to step SA06 in FIG. 6)
First, in step SB01, a shutter closing operation is executed. In step SB02, the laser head 3 is raised. In step SB03, component height information (information for creating a convex portion on the material W) is generated. Hereinafter, the component height is information for creating a convex portion on the material.

ステップSB04では、レーザヘッド3の逃げ高さ生成を行う。ステップSB05では、現在のレーザヘッド3の高さは逃げ高さより低いか否かを判断する。低いと判断した場合に処理はステップSB06に進む。低くないと判断した場合に処理は終了する。ステップSB06では、逃げ高さまでレーザヘッド3が上昇する。   In step SB04, the clearance height of the laser head 3 is generated. In step SB05, it is determined whether or not the current height of the laser head 3 is lower than the clearance height. If it is determined that the value is low, the process proceeds to step SB06. If it is determined that the value is not low, the process ends. In step SB06, the laser head 3 is raised to the clearance height.

図8を参照する。部品高さ生成処理フローを示す。(図7ステップSB03に相当する)ステップSC01では、M104(シャッター閉およびレーザヘッド3の上昇)指令のフェッチ(CPU動作のうち、メモリから指令を取り出してくる動作のことである。)を行う。   Please refer to FIG. The part height generation processing flow is shown. In step SC01 (corresponding to step SB03 in FIG. 7), an M104 (shutter close and laser head 3 ascending) command is fetched (of the CPU operation, the command is fetched from the memory).

ステップSC02では、深度情報を取得する。図9(a)を参照する。レーザヘッド3の両側に備えられた空間深度センサ1、2により深度情報を取得する。   In step SC02, depth information is acquired. Reference is made to FIG. The depth information is acquired by the spatial depth sensors 1 and 2 provided on both sides of the laser head 3.

ステップSC03では、現在位置(X,Y,Z)を取得する。   In step SC03, the current position (X, Y, Z) is acquired.

ステップSC04では、深度情報のX,Y座標情報を機械のX,Y現在位置でオフセットする。   In step SC04, the X and Y coordinate information of the depth information is offset at the current X and Y positions of the machine.

ステップSC05では、深度情報の距離情報をパラメータを使ってZ軸基準からの高さに変換する。図9(a)を参照する。部品の立ち上がり高さは式「H1+H2−H3」で算出される値となる。ここで、H1は空間深度センサ1、2からノズル先端までの長さである。H2は、ノズル先端からZ軸基準(例えば、剣山の先端)までの長さである。H3は、空間深度センサ1、2からパーツの上端までの長さである。   In step SC05, the distance information of the depth information is converted into a height from the Z-axis reference using a parameter. Reference is made to FIG. The rising height of the component is a value calculated by the expression “H1 + H2−H3”. Here, H1 is the length from the spatial depth sensors 1 and 2 to the nozzle tip. H2 is the length from the nozzle tip to the Z-axis reference (for example, the tip of Kenzan). H3 is the length from the spatial depth sensors 1 and 2 to the upper end of the part.

ステップSC06では、部品高さ情報保持メモリ17に書き込むX,Y座標が重複する場合は高さの高い方を書き込む。そして、処理を終了する。   In step SC06, when the X and Y coordinates written in the component height information holding memory 17 overlap, the higher one is written. Then, the process ends.

なお、図9(b)に示すように、加工範囲(軸の移動範囲)E1において、例えば検出範囲E2の分解能は、(例960×640)で部品立ち上がりの高さを検出するものである。   As shown in FIG. 9B, in the machining range (axis movement range) E1, for example, the resolution of the detection range E2 is (Example 960 × 640), and the height of the component rising is detected.

図10を参照する。レーザヘッド3の逃げ高さ生成処理フローを示す。(図7のステップSB04に相当する)
初めに、ステップSD01では、Gコードを先読みして早送り指令を抽出し、早送り前後の位置を求める。
Please refer to FIG. The relief height generation processing flow of the laser head 3 is shown. (Corresponding to step SB04 in FIG. 7)
First, in step SD01, the G code is pre-read to extract a fast-forward command, and the positions before and after fast-forward are obtained.

ステップSD02では、早送り前と後の座標を結んだ移動経路にノズル幅と余裕を加味した領域の部品高さをすべて取得し、部品高さの最大値を求める。   In step SD02, all the component heights in the region where the nozzle width and the margin are added to the movement path connecting the coordinates before and after the rapid traverse are obtained, and the maximum value of the component heights is obtained.

ステップSD03では、早送り指令のレーザヘッド3の上昇量を移動経路上の部品高さ最大値に余裕を加えた高さにする。   In step SD03, the amount of ascent of the laser head 3 for the fast-forward command is set to a height obtained by adding a margin to the maximum component height on the movement path.

図11を参照する。レーザヘッド3は位置P1から位置P2までの経路Kを早送りで移動する。この範囲内の部品の最大高さ(凸部に含まれる)を求め高さに余裕を持たせる。経路Kの幅はノズル幅に余裕を持たせた幅である。   Please refer to FIG. The laser head 3 moves along a path K from the position P1 to the position P2 by fast-forwarding. The maximum height (included in the convex portion) of the component within this range is obtained, and a margin is given to the height. The width of the path K is a width with a margin for the nozzle width.

部品の高さだけでなく、その位置をも捉えることができるため、レーザヘッド3を高さ方向に逃がすだけでなく、水平方向の直線移動を複数に分割したり、平面上の円弧移動を利用して立ち上がった部品を回避することもできる。   Since not only the height of the part but also its position can be grasped, not only the laser head 3 escapes in the height direction, but also the horizontal linear movement is divided into a plurality of parts, or the circular movement on the plane is used. It is also possible to avoid the parts that stand up.

図12を参照する。空間深度センサ1、2は、赤外線プロジェクタと赤外線カメラの組み合わせにより構成される。本例に適用可能な構造の市販型の空間深度センサSrを示す。距離センサ用赤外線ライトSr1と、映像センサSr2と、電源ランプSr3と、距離センサSr4と、台座Sr5とを備えている。   Please refer to FIG. The spatial depth sensors 1 and 2 are configured by a combination of an infrared projector and an infrared camera. A commercially available spatial depth sensor Sr having a structure applicable to this example is shown. A distance sensor infrared light Sr1, a video sensor Sr2, a power lamp Sr3, a distance sensor Sr4, and a base Sr5 are provided.

距離センサ用赤外線ライトSr1によって無数の赤外線を照射し、その反射を映像センサSr2によってよって読み取ることで距離センサSr4が距離を検出する。   The distance sensor Sr4 detects the distance by irradiating countless infrared rays with the distance sensor infrared light Sr1 and reading the reflection by the image sensor Sr2.

このとき一箇所の距離を測るのではなく、映像センサSr2の解像度(通常30万点以上)に相当する点の距離を求めることができるため、映像センサSr2に映った空間全体の深度を把握することができる。   At this time, the distance of a point corresponding to the resolution (usually 300,000 points or more) of the image sensor Sr2 can be obtained instead of measuring the distance of one place, so that the depth of the entire space reflected on the image sensor Sr2 is grasped. be able to.

また、赤外線を使っているため、補助光は全く不要で、暗闇でも計測が可能であることが特徴である。深度情報は画像データとして出力することができる。   In addition, since infrared rays are used, no auxiliary light is required and measurement is possible even in the dark. Depth information can be output as image data.

その他、赤外線以外でもレーザや超音波によって空間の深度を検出できる方法でも応用可能である。レーザヘッド3が充分な高さまで上昇する動作の場合でも、水平方向に移動しながら放物線状に上昇・下降する動作する場合でも、どちらの早送り動作でも対応可能である。   Other than the infrared ray, a method that can detect the depth of the space with a laser or an ultrasonic wave can be applied. Even when the laser head 3 moves up to a sufficient height, or moves up and down in a parabolic shape while moving in the horizontal direction, either fast-forwarding operation can be handled.

深度情報は640×480の分解能で取得できる深度(距離)に応じて色分した画像として入力された例検出対象範囲の実際の画像である。   The depth information is an actual image of an example detection target range that is input as an image color-coded according to a depth (distance) that can be acquired with a resolution of 640 × 480.

この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。   The present invention is not limited to the embodiments of the invention described above, and can be implemented in other modes by making appropriate modifications.

S レーザヘッド制御システム
1 空間深度センサ
2 空間深度センサ
3 レーザヘッド
4 Y軸キャレッジ
5 剣山テーブル
ER 周辺エリア
Pa 部品
Pb 部品
W 材料
M レーザ加工機
S Laser Head Control System 1 Spatial Depth Sensor 2 Spatial Depth Sensor 3 Laser Head 4 Y-axis Carriage 5 Kenyama Table ER Peripheral Area Pa Part Pb Part W Material M Laser Machine

Claims (5)

材料から部品を切断加工するレーザ加工機のレーザヘッド制御システムにおいて、
特定のセンサにより切断物の立ち上がり高さを検出すると共に前記切断物の機械座標位置を生成するする第一手段と、この第一手段で得たデータを蓄積する第二手段と、前記第二手段で蓄積したデータから材料上の凸部を生成する第三手段とを備え、
一経路の切断が完了して、次のピアス位置に移動する前に、前記材料上の凸部に応じてレーザヘッドの動作を決定することを特徴とするレーザヘッド制御システム。
In the laser head control system of a laser processing machine that cuts parts from materials,
First means for detecting the rising height of the cut object by a specific sensor and generating the machine coordinate position of the cut object, second means for storing data obtained by the first means, and the second means And a third means for generating convex portions on the material from the data accumulated in
A laser head control system that determines the operation of a laser head in accordance with a convex portion on the material before cutting of one path is completed and moving to the next piercing position.
一経路の切断が完了してレーザヘッドを上昇させ次のピアス位置に移動する前に、移動経路に応じて前記レーザヘッドの最大上昇高さを決定することを特徴とする請求項1に記載のレーザヘッド制御システム。   The maximum rising height of the laser head is determined according to the moving path before the laser head is lifted and moved to the next piercing position after cutting of one path is completed. Laser head control system. 一経路の切断が完了してレーザヘッドを上昇させ次のピアス位置に移動する前に、前記凸部に応じて移動経路を決定することを特徴とする請求項1に記載のレーザヘッド制御システム。   2. The laser head control system according to claim 1, wherein the moving path is determined according to the convex portion before the cutting of one path is completed and the laser head is raised and moved to the next piercing position. 前記特定のセンサは空間深度センサであり、前記レーザヘッドの両側に備えてあることを特徴とする請求項1、2または3に記載のレーザヘッド制御システム。   4. The laser head control system according to claim 1, wherein the specific sensor is a spatial depth sensor and is provided on both sides of the laser head. 材料から部品を切断加工するレーザ加工機のレーザヘッド制御方法において、
特定のセンサにより切断物の立ち上がり高さを検出すると共に前記切断物の機械座標位置を生成するする第一工程と、この第一工程で得たデータを蓄積する第二工程と、前記第二工程で蓄積したデータから材料上の凸部を生成する第三工程とを含み、
一経路の切断が完了して、次のピアス位置に移動する前に、前記材料上の凸部に応じてレーザヘッドの動作を決定することを特徴とするレーザヘッド制御方法。
In a laser head control method of a laser processing machine for cutting a part from a material,
A first step of detecting a rising height of the cut object by a specific sensor and generating a machine coordinate position of the cut object, a second step of storing data obtained in the first step, and the second step Including a third step of generating convex portions on the material from the data accumulated in
A laser head control method, comprising: determining the operation of a laser head in accordance with a convex portion on the material before cutting of one path is completed and moving to a next piercing position.
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