(57)【要約】【課題】教示作業の利便性を向上させること。【解決手段】ガイドレーザ制御システム２７は、ワーク１３に対するガイドレーザ光の照射方向を調整するガルバノミラー１６と、ワーク１３とガルバノミラー１６との間の距離を測定する距離測定装置２５と、測定された距離に基づいて、ガイドレーザ光の照射方向を変化させる動作をガルバノミラー１６に実行させることにより、ワーク１３の表面においてガイドレーザ光を直線状に走査させるガルバノ制御装置２４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対するガイドレーザ光の照射方向を調整する調整機構と、
前記ワークと前記調整機構との間の距離を測定する距離測定装置と、
測定された前記距離に基づいて、前記ガイドレーザ光の照射方向を変化させる動作を前記調整機構に実行させることにより、前記ワークの表面において前記ガイドレーザ光を直線状に走査させる制御装置と、を備える、
ガイドレーザ制御システム。
【請求項２】
前記距離測定装置は、
測定用レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記測定用レーザ光に基づいて生成された参照光と、前記ワークにより反射された前記測定用レーザ光の反射光とを干渉させた光干渉信号を出力する干渉計と、
前記光干渉信号に基づいて周波数情報を出力する検出器と、
前記周波数情報に基づいて前記距離を算出し、該距離を示す距離情報を前記制御装置へ出力する演算処理装置と、を備える、
請求項１に記載のガイドレーザ制御システム。
【請求項３】
前記測定用レーザ光は、前記ガイドレーザ光と同軸で前記ワークへ出射される、
請求項２に記載のガイドレーザ制御システム。
【請求項４】
前記演算処理装置は、
前記距離から得られる曲線に基づいて、前記距離が所定範囲内にあるか否かを判定する、
請求項２または３に記載のガイドレーザ制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記距離に基づく角度で前記調整機構を振動させることにより、前記動作を前記調整機構に実行させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載のガイドレーザ制御システム。
【請求項６】
前記調整機構を含むヘッドをさらに有し、
前記ヘッドは、該ヘッドの位置を変更させるロボットに支持されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のガイドレーザ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ロボットの教示作業に使用されるガイドレーザ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットに所定の作業を実行させる場合、ユーザ（作業者といってもよい）は、事前に、教示装置を用いてロボットに所望の動作を教示する教示作業を行う必要がある。例えば、教示作業は、ロボットの作業空間において、任意に測定された移動先（以下、教示点という）へロボットを移動させ、その教示点を保存することで実施される。
【０００３】
例えば、ロボットがレーザ光による加工機や検査機を搭載している場合、加工ヘッドや検査ヘッドが被照射物（以下、ワークという）から離れているため、ユーザは、ワークにおけるレーザ光の照射位置を認識することが困難であり、教示点の設定を行うことができない。そのため、ユーザは、可視光をガイドレーザ光としてワークに照射し、ワークにおける照射位置を目視で確認しながら教示作業を行うことが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、教示作業では、レーザ光の照射位置だけでなく、レーザ光がワーク表面で集光されるようにワークとヘッドとの間の距離（以下、ワークディスタンスという）を教示点として設定する必要がある。ワークディスタンスを測定するためには、ユーザが定規等で実測する必要があり、手間がかかるという問題があった。
【０００５】
特許文献２には、加工物におけるレーザ光の照射位置を容易に確認することができるレーザ加工システムが開示されている。ここで、そのレーザ加工システムの概要について、図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、特許文献２のレーザ加工システムの模式図である。図１１は、特許文献２のレーザ加工システムにおけるレーザ照射装置およびワークを模式的に示す斜視図である。
【０００６】
図１０、図１１に示すように、特許文献２のレーザ加工システムは、レーザ加工ヘッドとしてのレーザ照射装置１を備える。レーザ照射装置１は、カメラ２と、ガイドレーザ装置４、および測定器５を備える。
【０００７】
ガイドレーザ装置４は、可視光であるガイドレーザ光を出射する光源４ａと、そのガイドレーザ光を反射させ、ワーク３へと導くミラー４ｂとを含む。
【０００８】
測定器５は、レーザ照射装置１とワーク３との間の距離を測定し、その距離を表示器６に表示させる。ユーザは、表示器６に表示された距離を確認しながら、表示器６と一体となった制御装置７を操作することで、レーザ照射装置１を支持するロボットの位置および姿勢を変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−１５７８６７号公報
【特許文献２】特許第６４６４２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２のシステムでは、ユーザは、表示器に視線を移しながら教示作業を行う必要があるため、利便性の点で改善の余地があった。
【００１１】
本開示の一態様の目的は、教示作業の利便性を向上させることができるガイドレーザ制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の一態様に係るガイドレーザ制御システムは、ワークに対するガイドレーザ光の照射方向を調整する調整機構と、前記ワークと前記調整機構との間の距離を測定する距離測定装置と、測定された前記距離に基づいて、前記ガイドレーザ光の照射方向を変化させる動作を前記調整機構に実行させることにより、前記ワークの表面において前記ガイドレーザ光を直線状に走査させる制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、教示作業の利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の実施の形態に係る外観検査装置およびガイドレーザ制御システムの構成を示す模式図
【図２】図１に示したヘッドおよびワークの拡大模式図
【図３】ガルバノミラーに印加される電圧の波形を示す図
【図４】本開示の実施の形態に係る教示作業の手順を示すフローチャート
【図５】ガルバノミラーによって走査された測定用レーザ光の軌跡を示す模式図
【図６】図５の状態のときに得られる１ライン走査時の距離測定結果を示す図
【図７】最適ワークディスタンス時の測定距離から等距離離れた２つ位置において、ワークの表面におけるガイドレーザ光の振幅が等しい状態を示す模式図
【図８】ガイドレーザ光の振幅が図７に示した状態となるように、ガルバノミラーの振り角を補正した結果を示す図
【図９】ワークディスタンスが距離測定範囲内となる領域およびワークディスタンスが距離測定範囲外となる領域と、各領域に対応する距離測定結果とを示す模式図
【図１０】特許文献２のレーザ加工システムの模式図
【図１１】特許文献２のレーザ加工システムにおけるレーザ照射装置およびワークを模式的に示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００１６】
＜ガイドレーザ制御システムの構成＞
本開示の実施の形態に係る外観検査装置２６およびガイドレーザ制御システム２７の構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、外観検査装置２６およびガイドレーザ制御システム２７の構成を示す模式図である。図２は、図１に示したヘッド１２およびワーク１３の拡大模式図である。
【００１７】
図１に示す外観検査装置２６は、光干渉断層法（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）を利用して溶接後の外観を検査する装置である。
【００１８】
外観検査装置２６は、ワーク１３へガイドレーザ光を照射するヘッド１２と、ヘッド１２を支持するロボット１７と、ガイドレーザ光の光源であるガイドレーザ光源２１と、ワーク１３へのガイドレーザ光の出射方向を調整するガルバノミラー１６（図２参照）と、ガルバノミラー１６の制御を行うガルバノ制御装置２４と、ワーク１３とガルバノミラー１６との間の距離を測定する距離測定装置２５と、を備える。なお、以下では、ワーク１３とガルバノミラー１６との間の距離を、「ワークディスタンス」または単に「距離」ともいう。
【００１９】
図１に示すガイドレーザ制御システム２７は、外観検査装置２６内に組み込まれている。このガイドレーザ制御システム２７は、ユーザがワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅を観察するだけで容易に高さ方向（Ｚ方向）の教示作業を行うことができる装置である。ガイドレーザ制御システム２７は、少なくとも、ガルバノミラー１６（ヘッド１２）、ガルバノ制御装置２４、および距離測定装置２５を含む。
【００２０】
ヘッド１２は、ロボット１７の先端部に取り付けられている。ヘッド１２は、光ファイバ１１を介して、後述するガイドレーザ光源２１およびＯＣＴシステム８の干渉計１０と接続されている。
【００２１】
このヘッド１２には、ガイドレーザ光源２１からのガイドレーザ光、および、ＯＣＴ光源９からの測定用レーザ光が、入力される。そして、ガイドレーザ光および測定用レーザ光は、ヘッド１２の内部を通過した後、ヘッド１２の底部（ワーク１３に対向する部分）から同軸に出射される。
【００２２】
ロボット１７は、図示しないモータにより駆動されて位置および姿勢が変化する。これにより、ロボット１７の先端部に取り付けられたヘッド１２を任意の位置に移動させることができる。なお、本実施の形態では、ヘッド１２を任意の位置に移動させることができる手段がロボット１７である場合を例に挙げたが、これに限定されない。
【００２３】
ワーク１３は、ガイドレーザ光および測定用レーザ光が照射される物体である。例えば、ワーク１３は、２枚の金属板が重ねた状態で溶接されたものである。なお、ワーク１３の材質は金属に限定されない。また、ワーク１３の形状は、後述するガイドレーザ光振幅よりも大きな平面部を備えた形状であればよい。
【００２４】
ガイドレーザ光源２１は、可視光であるガイドレーザ光を出射するクラス１の半導体レーザ光源である。
【００２５】
ガルバノミラー１６は、ワーク１３に照射されるガイドレーザ光の方向を調整する機構である。ガルバノミラー１６は、調整機構の一例に相当する。
【００２６】
図２において図示は省略しているが、ガルバノミラー１６は、ガルバノ制御装置２４からのガルバノ制御信号が入力される入力端子と、入力されたガルバノ制御信号の強度に応じて回転するモータ部と、ガイドレーザ光源２１およびＯＣＴ光源９の波長帯における光を反射するミラー部と、モータ部とミラー部とを接続する軸とを備える。なお、ガルバノミラー１６は、測定用レーザ光とガイドレーザ光以外の波長帯の光を反射しないものであってもよい。
【００２７】
ガルバノ制御装置２４は、ガルバノミラー１６の振幅動作を制御する装置である。ガルバノ制御装置２４は、制御装置の一例に相当する。
【００２８】
図１において図示は省略しているが、ガルバノ制御装置２４は、演算処理装置１５から距離情報が入力される入力端子と、ガルバノミラー１６の動作（振動）を制御するためのガルバノ制御信号（例えば、制御用の電圧）を出力する出力端子とを備える。ガルバノ制御装置２４は、演算処理装置１５から入力された距離情報に基づいて、ガルバノ制御信号をガルバノミラー１６へ出力する。
【００２９】
距離測定装置２５は、ＯＣＴシステム８と、演算処理装置１５とを備える。
【００３０】
ＯＣＴシステム８は、ＯＣＴ光源９、干渉計１０、および検出器１４を備える。
【００３１】
図１において図示は省略しているが、ＯＣＴ光源９は、ＯＣＴ光源９を駆動する電源と、測定用レーザ光を干渉計１０へ出力する出力端子とを備える。
【００３２】
図１において図示は省略しているが、干渉計１０は、第１入力端子、第２入力端子、カプラ、および出力端子を備える。第１入力端子は、ＯＣＴ光源９から測定用レーザ光を入力する。第２入力端子は、ワーク１３により反射された測定用レーザ光を、ヘッド１２を介して入力する。カプラは、測定用レーザ光を分岐させて参照光を生成し、その参照光と、ワーク１３により反射された測定用レーザ光とを干渉させて干渉光を生成する。出力端子は、干渉光を光干渉信号として検出器１４へ出力する。この光干渉信号は、検出器１４において電気信号に変換される。
【００３３】
検出器１４は、検出器１４を駆動する電源と、干渉計１０から光干渉信号を入力する入力端子と、光干渉信号が変換された高周波の電気信号を演算処理装置１５へ出力する出力端子とを備える。演算処理装置１５へ出力される電気信号は、周波数情報である。
【００３４】
図１において図示は省略しているが、演算処理装置１５は、演算処理装置１５を駆動する電源と、検出器１４から電気信号（周波数情報）を入力する入力端子と、ガルバノ制御装置２４へ距離情報を出力する出力端子と、ＡＤ（Analog Digital）変換ボードとを備える。
【００３５】
演算処理装置１５は、ＯＣＴシステム８の検出器１４から入力された電気信号を、ＡＤ変換ボードによってデジタル化した後、入力周波数に基づいてワーク１３とガルバノミラー１６との間の距離を算出する。そして、演算処理装置１５は、算出された距離を示す距離情報をガルバノ制御装置２４へ出力する。
【００３６】
図２に示すように、ヘッド１２は、ＯＣＴ光源９からの測定用レーザ光を集光する集光レンズ１８と、ガイドレーザ光源２１からのガイドレーザ光を集光する集光レンズ２２と、測定用レーザ光を透過しガイドレーザ光を反射するダイクロイックミラー１９と、上述したガルバノミラー１６とを備える。
【００３７】
集光レンズ１８は、干渉計１０から出力された測定用レーザ光を、ヘッド１２の外部で集光する。
【００３８】
集光レンズ２２は、ガイドレーザ光源２１から出力されたガイドレーザ光を、ヘッド１２の外部で集光する。
【００３９】
ダイクロイックミラー１９は、測定用レーザ光の波長帯を透過し、ガイドレーザ光の波長帯を反射する特性を備える。
【００４０】
＜外観検査プロセス＞
本実施の形態の外観検査装置２６では、ＯＣＴ光源９から出射された測定用レーザ光をガルバノミラー１６により直線状に走査し、ヘッド１２を搭載したロボット１７を直線と直行する向きに走査することによって、ワーク１３のＸＹ平面を矩形状に走査する。これを以下「矩形走査」ともいう。
【００４１】
ガルバノミラー１６の振り角は、ガルバノ制御装置２４から出力されたガルバノミラー制御信号（電圧）によって変えることができる。
【００４２】
例えば、ガルバノミラー１６が１．０degree／Ｖで角度を変える性質を有しているとする。ガルバノミラー１６に対して、図３に示す振幅が±１．６Ｖである三角波電圧を印加した場合、時間経過に従ってガルバノミラーは、−１．６°から＋１．６°まで連続的に変化した後、再び−１．６°へと変化していく。
【００４３】
このような波形の電圧をガルバノミラー１６に繰り返し印加することにより、ガルバノミラー１６は、一定の周波数で振り角を変化し続ける。これにより、ガルバノミラー１６は、レーザ光を直線状に走査することができる。
【００４４】
ガルバノミラー１６は、印加される電圧の振幅が０Ｖであるとき、すなわちガルバノミラー１６の振り角が０°であるときに、ワークディタンスが最小となるように向きが調整されている。
【００４５】
ＯＣＴ光源９から射出された測定用レーザ光は、干渉計１０を経由し、光ファイバ１１を通ってヘッド１２へと導かれる。その後、測定用レーザ光は、集光レンズ１８で集光され、ダイクロイックミラー１９を透過し、ガルバノミラー１６で反射し、ワーク１３へと照射される。図２において、軌跡２０は、測定用レーザ光の軌跡である。
【００４６】
ＯＣＴ光源９より射出された測定用レーザ光が干渉計１０を経由する際、その測定用レーザ光の一部は分岐して参照光となる。また、ワーク１３で反射した測定用レーザ光の一部は、ヘッド１２を経由して再び干渉計１０の内部に戻る。その結果、参照光と、ワーク１３からの反射光とが干渉を起こす。干渉した光信号は検出器１４へ入力され、電気信号へと変換された後、演算処理装置１５へ入力される。そして、演算処理装置１５による電気信号の演算処理により、距離情報を得ることができる。
【００４７】
ＯＣＴシステム８のみでは、測定用レーザ光は１箇所にしか照射されないため、得られる距離情報１つだけとなる。しかし、本実施の形態では、上述した矩形走査によって、ＸＹ平面上の距離情報が取得でき、それら距離情報を統合する（換言すれば、つなぎ合わせる）ことで、ワーク１３の外観の形状を抽出することができる。
【００４８】
一般的に、ＯＣＴの測定可能範囲は、参照光の光路長、測定用レーザの波長、演算処理装置のサンプリングレートなどのパラメータにより決定される。本実施の形態では、測定可能範囲は、例えば５０．０ｍｍとする。
【００４９】
＜教示作業プロセス＞
外観検査装置２６の立ち上げに必要な作業としては、ＸＹ方向（縦方向および横方向）の教示作業と、Ｚ方向（高さ方向）の教示作業とがある。以下、図４を用いて、本実施の形態の教示作業の手順について説明する。図４は、本実施の形態の教示作業の手順を示すフローチャートである。
【００５０】
＜ＸＹ方向の教示作業＞
まず、ＸＹ方向の教示作業が開始される（ステップＳ１）。このとき、ＯＣＴ光源９およびガイドレーザ光源２１はともにオン状態（すなわち、測定用レーザ光およびガイドレーザ光がともに出力されている状態）であり、ガルバノミラー１６は、振り角０°で静止している（ステップＳ２）。
【００５１】
ＸＹ方向の教示作業は、検査開始前における測定用レーザ光の位置と、ワーク１３の表面における検査開始位置とを一致させ、そのときのヘッド１２の位置情報を保存する作業である。測定用レーザ光とガイドレーザ光とは同軸でワーク１３の表面に射出される。そこで、ユーザは、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の位置が、ワーク１３の表面における検査開始位置と一致するように、ロボット１７の先端部に取り付けられたヘッド１２を移動させる操作を行う。
【００５２】
検査開始位置とガイドレーザ光の位置とが一致しない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ユーザは、ロボット１７をＸＹ方向へ移動させる操作を行う（ステップＳ１２）。この操作は、検査開始位置とガイドレーザ光の位置とが一致するまで繰り返し行われる。
【００５３】
検査開始位置とガイドレーザ光の位置とが一致した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ユーザは、ヘッド１２の位置情報を、図示しない記憶部（例えば、外観検査装置２６が有する記憶デバイス）に記憶させる操作を行う。これにより、ＸＹ方向の教示作業が完了する。
【００５４】
ガイドレーザ光源２１から出射されたガイドレーザ光は、図２に示すように、集光レンズ２２で集光され、ダイクロイックミラー１９およびガルバノミラー１６のそれぞれで反射し、ワーク１３へと照射される。図２において、軌跡２３は、ガイドレーザ光の軌跡である。ダイクロイックミラー１９は、ダイクロイックミラー１９を通過した測定用レーザ光と、ダイクロイックミラー１９で反射したガイドレーザ光とが同軸となるように配置されている。なお、測定用レーザ光およびガイドレーザ光それぞれの焦点位置は、一致していなくてもよい。
【００５５】
＜Ｚ方向の教示作業＞
次に、Ｚ方向の教示作業が開始される（ステップＳ４）。このとき、ＯＣＴ光源９はオン状態であり、ガイドレーザ光源２１はオフ状態（すなわち、測定用レーザ光は出力されているが、ガイドレーザ光は出力が停止されている状態）であり、ガルバノミラー１６は、振り角０°で静止している（ステップＳ５）。
【００５６】
Ｚ方向の教示作業とは、ワーク１３の表面に測定用レーザ光が集光されるようにロボット１７を移動させ、そのときのヘッド２の位置情報を保存する作業である。本実施の形態では、ガルバノミラー１６において測定用レーザ光が反射する位置と、ワーク１３において測定用レーザ光が照射される位置との間の距離をワークディスタンスとする。そして、Ｚ方向の教示作業が完了したときのワークディスタンスを最適ワークディスタンスと定義する。本実施の形態では、最適ワークディスタンスは、例えば２２５ｍｍであるとする。
【００５７】
本実施の形態では、最適ワークディスタンス２２５ｍｍにおいて、ＯＣＴシステム８によって測定される距離が、ＯＣＴシステム８が測定できる距離の範囲（以下、測定可能範囲という。例えば、５０．０ｍｍ）の半分（例えば、２５．０ｍｍ）となるように参照光の光路長が予め調整されている。すなわち、本実施の形態におけるＺ方向の教示作業は、ワークディスタンスが最適ワークディスタンス２２５ｍｍとなるように調整することである。
【００５８】
本実施の形態のＺ方向の教示作業では、以下に示すプロセスにより、ガルバノミラー１６が振動し、ワーク１３の表面においてガイドレーザ光が直線状に走査される。ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅は、最適ワークディスタンスまでの距離を表している。そのため、ユーザは、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅を観察するだけで、最適ワークディスタンスまでの距離を知ることができる。したがって、ユーザは、定規などを用いた実測を行う必要がないため、Ｚ方向の教示作業の所要時間を短縮できる。
【００５９】
＜ＯＣＴによる距離測定＞
次に、ＯＣＴシステム８による距離の測定が行われる（ステップＳ６）。
【００６０】
以下、図５、図６を用いて、ステップＳ６について具体的に説明する。図５は、ガルバノミラー１６によって走査された、測定用レーザ光の軌跡を示す模式図である。図６は、図５の状態のときに得られる１ライン走査時の距離測定結果を示す図である。図６の縦軸は、ＯＣＴシステム８によって測定された距離（以下、測定距離ともいう）を示している。図６の横軸は、ワーク１３表面における測定用レーザ光の照射位置を示している。
【００６１】
図５において、ガルバノミラー１６の振り角が０°のときに、ワーク１３の表面における測定用レーザ光の位置を０[ｍｍ]とし、ワークディスタンスをｌ[ｍｍ]とする。
【００６２】
同様に、図５において、ガルバノミラー１６の振り角がθmecのときに、ワーク１３の表面における測定用レーザ光の位置をｘ[ｍｍ]とし、ワークディスタンスをｌ’[ｍｍ]とする。
【００６３】
ワークディスタンスｌとｌ’との差はΔｌ＝ｌ’−ｌで表される。
【００６４】
なお、ガルバノミラー１６の振り角が０°であるとき、測定用レーザ光は、ワーク１３に対して垂直に照射される。ガルバノミラー１６の振り角がθmecであるとき、図５に示す角度θopt＝２θmecとなる。角度θoptは、ガルバノミラー１６の振り角が０°であるときにワーク１３へ照射された測定用レーザ光の軌跡（垂線）と、ガルバノミラー１６の振り角がθmecのときにワーク１３へ照射された測定用レーザ光の軌跡とが成す角度である。
【００６５】
ガルバノミラー１６を振り角±θmecで振動させ、測定用レーザ光によりワーク１３の表面を走査すると、ワークディスタンスの差はΔｌとなる。その結果、ＯＣＴシステム８によって測定される距離は、図６に示すように、上に凸の放物線状となる。
【００６６】
したがって、ワークディスタンスが図５に示すｌである場合、ＯＣＴシステム８によって測定される、ワーク１３の表面の位置±ｘ[ｍｍ]における距離は、図６に示すように、ｚ＋Δｌとなる。また、図６に示す距離ｚは、上に凸の放物線の極大値である。
【００６７】
図４のステップＳ６では、図６に示した測定距離のうちの極大値を、ＯＣＴによる距離測定の結果として採用する。
【００６８】
なお、Ｚ方向の教示作業の開始時では、ガルバノミラー１６は振り角０°で静止しているため、Δｌ＝０となる。
【００６９】
＜測定可能範囲判定＞
次に、測定可能範囲判定が行われる（ステップＳ７）。測定可能範囲判定とは、ワークディスタンスが測定可能範囲内であるか否かを判定する処理である。
【００７０】
ＯＣＴシステム８の測定可能範囲には限りがあり、ＯＣＴシステム８は、ワークディスタンスが測定可能範囲外である場合、その距離を測定できない。そのため、演算処理装置１５は、ワークディスタンスが測定可能範囲外であることを認識し、ガルバノ制御装置２４へのフィードバックを行う必要がある。
【００７１】
ＯＣＴシステム８の測定可能範囲は、例えば、上述した最適ワークディスタンスを基準として±２５．０ｍｍである。なお、ＯＣＴシステム８の測定可能範囲は、例えば、ＯＣＴ光源９の波長や演算処理装置１５におけるＡＤ変換ボードのサンプリングレートなどによって変化する。よって、測定可能範囲は、５０．０ｍｍに限定されない。
【００７２】
初回の測定可能範囲判定の結果、ワークディスタンスが測定可能範囲外である場合（ステップＳ７：範囲外）、ガイドレーザ光源２１の出力は停止した状態であり、ガルバノミラー１６は角度０°で静止している。この場合、ユーザは、Ｚ方向の正または負の方向にロボット１７を移動させる操作を行う（ステップＳ１３）。
【００７３】
そして、ロボット１７の移動の結果、演算処理装置１５によってワークディスタンスが測定可能範囲内となったと判定された場合（ステップＳ７：範囲内）、ガイドレーザ光源２１の出力が開始される。また、ガルバノミラー１６が振動を開始し、ワーク１３の表面においてガイドレーザ光が直線状に走査される。
【００７４】
最適ワークディスタンス時の測定距離（目標位置といってもよい）をｚ０とし、ワークディスタンスが測定可能範囲内にあると判定された場合、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅は、ＯＣＴシステム８によって測定された距離ｚと、最適ワークディスタンス時の測定距離ｚ０との差Δz＝|ｚ−ｚ０|のａ倍と等しくなる。なお、本実施の形態ではａ＝１とするが、係数ａは、どのような値であってもよい。
【００７５】
以下、ステップＳ７の測定可能範囲判定のプロセスについて、図９を用いて説明する。
【００７６】
図９は、ワークディスタンスが距離測定範囲内となる領域およびワークディスタンスが距離測定範囲外となる領域と、各領域に対応する距離測定結果とを示す模式図である。図９において、ガルバノミラー１６の振り角は、θmecである。
【００７７】
図９に示す領域（ａ）〜（ｅ）のうち、領域（ｃ）は、ワークディスタンスが距離測定範囲内となる領域であり、領域（ｃ）以外の領域（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）は、ワークディスタンスが距離測定範囲外となる領域である。
【００７８】
また、図９の右側には、領域（ａ）〜（ｅ）のそれぞれに対応した距離測定結果が示されている。例えば、ワークディスタンスが領域（ｃ）内にあるときの距離測定結果は、上に凸の放物線状である。
【００７９】
ワーク１３またはガルバノミラー１６が移動すると、ワークディスタンスは変化する。例えば、ワークディスタンスが領域（ｂ）内または領域（ｄ）内にある場合、各距離測定結果は、上に凸の放物線状を反転させた形状、すなわち下に凸の放物線状となる。これにより、演算処理装置１５は、ワークディスタンスが測定可能範囲外であると判断する。
【００８０】
ここで、図９において上に凸の放物線状が反転する理由について説明する。ＯＣＴは、参照光と信号光との光干渉を利用している。光干渉は、重なった２つの光の位相差もしくは周波数差がある場合に、光の強度がその差分で変動することによって生じる現象である。ＯＣＴは、は後者の周波数差の変動によって生じる光干渉を利用している。参照光の周波数ｆｒと信号光の周波数ｆｓとの差Δｆ＝|ｆｒ−ｆｓ|とした場合、ワークディスタンスが小さくなるにつれ、Δｆは小さくなる。そして、ワークディスタンスが距離測定範囲外となる領域（ｂ）では、Δｆは領域（ｃ）の折り返しとなる。その結果、距離測定結果は、反転したものとなる。一方、領域（ｄ）では、Δｆが大きくなりナイキスト周波数を超えるため、正しくサンプリングされず、結果として距離測定結果は反転したものとなる。
【００８１】
例えば、ワークディスタンスが領域（ｃ）内にあるとき、ワーク１３の表面の位置±ｘ[ｍｍ]における測定される距離ｚは、ｚ＜ｚ＋Δｌの関係を満たす。これに対し、ワークディスタンスが領域（ｂ）内または領域（ｄ）内にあるとき、ワーク１３の表面の位置±ｘ[ｍｍ]における測定距離ｚは、ｚ＞ｚ＋Δｌの関係を満たす。演算処理装置１５は、このように測定距離ｚの関係が反転することを利用して、ワークディスタンスが測定可能範囲外であるかを判断する。
【００８２】
また、例えば、ワークディスタンスが領域（ａ）内または領域（ｅ）内にあるとき、各距離測定結果は、正転状態へと戻り、見かけ上は、ワークディスタンスが領域（ｃ）内にあるときの距離測定結果と同一となる。そのため、ワークディスタンスが領域（ａ）内または領域（ｅ）内にあるときの距離測定結果と、ワークディスタンスが領域（ｃ）内にあるときの距離測定結果との判別は難しくなる。
【００８３】
しかしながら、領域（ａ）または領域（ｅ）と、領域（ｃ）とでは、図５に示したΔｌが異なる。そのため、領域（ａ）または領域（ｅ）と、領域（ｃ）とでは、ワーク１３の表面における、ｘ＝０以外の位置での距離測定結果が全て異なる値となる。
【００８４】
演算処理装置１５は、上述した距離測定結果の違いを利用して、上に凸の放物線の曲率の違いとして定量化することにより測定可能範囲判定を行う。
【００８５】
図４のステップＳ７における測定可能範囲判定の結果、ワークディスタンスが領域（ｃ）内にあると判定された場合（ステップＳ７：範囲内）、ＯＣＴ光源９およびガイドレーザ光源２１がともにオン状態となり、測定用レーザ光およびガイドレーザが出力され、ガルバノミラー１６は、振動を開始する（ステップＳ８）。これにより、ワーク１３の表面においてガイドレーザ光が直線状に走査される。
【００８６】
ここで、図７を用いて、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅について説明する。図７は、最適ワークディスタンス時の測定距離ｚ０から距離Δzだけ離れた位置ｚ＋および位置ｚ-において、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅が等しい状態を示す模式図である。位置ｚ＋は、ｚ０よりもガルバノミラー１６から遠い位置である。位置ｚ-は、ｚ０よりもガルバノミラー１６に近い位置である。
【００８７】
図７において、位置ｚ＋におけるガイドレーザ光の振り角をθopt+とし、位置ｚ-におけるガイドレーザ光の振り角をθopt-とすると、θopt+＜θopt-となる。すなわち、位置ｚ＋および位置ｚ-において、最適ワークディスタンスからの差Δzが等しくても、ガルバノミラー１６の振り角を適切に設定しなければ、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅を等しくすることはできない。
【００８８】
図８は、位置ｚ＋および位置ｚ-におけるガイドレーザ光の振幅が等しい状態となるように、ガルバノミラー１６の振り角θmecを補正した結果を示す図である。図８の縦軸は、ガルバノミラー１６の振り角θmecを示す。図８の横軸は、ＯＣＴシステム８によって測定された距離ｚと、最適ワークディスタンス時の測定距離（目標位置）ｚ０との差Δz＝|ｚ−ｚ０|を示す。
【００８９】
なお、図８は、本実施の形態のＯＣＴシステム８において、測定可能範囲を５０．０ｍｍとし、最適ワークディスタンスを２２５ｍｍとした場合の補正結果を示したものである。ただし、図８に示すガルバノミラー１６の振り角は、測定可能範囲と最適ワークディスタンスとの組み合わせによって変化するため、ガルバノミラー１６の振り角θmecは、必ずしも図８に示す値と一致するとは限らない。
【００９０】
＜Δｚ＝０＞
ワークディスタンスが図９に示す領域（ｃ）内にあるとき、演算処理装置１５は、ＯＣＴシステム８によって測定された距離ｚと、最適ワークディスタンス時の測定距離ｚ０との差Δz＝|ｚ−ｚ０|を計算する。
【００９１】
計算の結果、Δｚ＝０である場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ＯＣＴ光源９およびガイドレーザ光源２１がオン状態のまま、ガルバノミラー１６は振り角０°で静止する（ステップＳ１０）。これにより、Ｚ方向の教示作業が終了する（ステップＳ１１）。
【００９２】
一方、計算の結果、Δｚ≠０である場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ユーザは、Ｚ方向の正または負の方向にロボット１７を移動させる（ステップＳ１３）。ロボット１７を移動させた結果、例えば、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅が大きくなった場合、ユーザは、今度は、逆の方向にロボット１７を移動させる。ユーザは、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の振幅が０となるまでロボット１７を移動させる操作を繰り返す。
【００９３】
以上により、一連の教示作業は完了する。
【００９４】
＜効果＞
以上説明したように、本実施の形態のガイドレーザ制御システム２７は、ワーク１３に対するガイドレーザ光の照射方向を調整するガルバノミラー１６と、ワーク１３と調整機構１６との間の距離を測定する距離測定装置２５と、測定された距離に基づいて、ガイドレーザ光がワーク１３の表面において直線状に走査されるようにガイドレーザ光の照射方向を変化させる動作を調整機構１６に実行させるガルバノ制御装置２４と、を備えることを特徴とする。
【００９５】
これにより、ユーザは、ワーク１３の表面におけるガイドレーザ光の長さを観察するだけで、ワークディスタンスを把握することができる。例えば特許文献２のシステムでは、ユーザは、ワークディスタンスが表示される表示器に視線を移す必要があった。これに対し、本実施の形態では、表示器を見る動作を行う必要がないため、Ｚ方向（高さ方向）の教示作業の所要時間を短縮することができる。したがって、教示作業の利便性を向上させることができる。
【００９６】
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本開示のガイドレーザ制御システムは、ロボットを用いたシステムや装置の教示作業に有用である。
【符号の説明】
【００９８】
８  ＯＣＴシステム
９  ＯＣＴ光源
１０  干渉計
１１  光ファイバ
１２  ヘッド
１３  ワーク
１４  検出器
１５  演算処理装置
１６  ガルバノミラー
１７  ロボット
１８  集光レンズ（測定用レーザ光用）
１９  ダイクロイックミラー
２０  測定用レーザ光の軌跡
２１  ガイドレーザ光源
２２  集光レンズ（ガイドレーザ光用）
２３  ガイドレーザ光の軌跡
２４  ガルバノ制御装置
２５  距離測定装置
２６  外観検査装置
２７  ガイドレーザ制御システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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