(57)【要約】【課題】  任意に設定した基準座標系の上で補正格子を描き、補正量を基準座標系上の位置の補正量として扱うことができるようにする。【解決手段】  コントローラ１は、複数のガルバノメータスキャナなどの光学系の取り付け位置に依存して決定される機械座標系を基準として機械座標系に対する並進量および回転量によって表される基準座標系を設定し、基準座標系から機械座標系への変換行列を求める座標系設定手段１１５と、補正量加算手段１０４が出力する基準座標系に基づく位置を変換行列によって機械座標系に基づく位置へと変換する座標変換手段１１３と、座標変換処理手段１１３が出力する位置を前記ガルバノメータスキャナの回転角度へ変換しサーボアンプ３に指令する逆運動学手段１０５とを備える。【選択図】図１
2008058772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボアンプによって各々制御される複数のガルバノメータスキャナと、予め設定されたプログラムに従って前記サーボアンプに指令を出力し、前記複数のガルバノメータスキャナによってレーザ光源から照射されるレーザ光を照射面に２次元的に走査させるコントローラからなり、前記コントローラは、前記レーザ走査範囲を格子状に区切った交点ごとに設定された補正量のテーブルを有するとともに、走査時に所定の照射位置に前記補正量を加算して補正する補正量加算手段を備えるレーザスキャニング装置において、
前記コントローラは、前記複数のガルバノメータスキャナなどの光学系の取り付け位置に依存して決定される機械座標系を基準として前記機械座標系に対する並進量および回転量によって表される基準座標系を設定し、前記基準座標系から前記機械座標系への変換行列を求める座標系設定手段と、
前記補正量加算手段が出力する前記基準座標系に基づく位置を前記変換行列によって前記機械座標系に基づく位置へと変換する座標変換手段と、
前記座標変換手段が出力する位置を前記ガルバノメータスキャナの回転角度へ変換し前記サーボアンプに指令する逆運動学手段とを備えることを特徴とするレーザスキャニング装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記座標系設定手段によって求められた前記変換行列を記憶する座標系設定値保存手段を備えることを特徴とする請求項１記載のレーザスキャニング装置。
【請求項３】
サーボアンプによって各々制御される複数のガルバノメータスキャナと、予め設定されたプログラムに従って前記サーボアンプに指令を出力し、前記複数のガルバノメータスキャナによってレーザ光源から照射されるレーザ光を照射面に２次元的に走査させるコントローラからなり、  前記コントローラは、前記レーザ走査範囲を格子状に区切った交点ごとに設定された補正量のテーブルを有するとともに、走査時に所定の照射位置に前記補正量を加算して補正する補正量加算手段を備えるレーザスキャニング装置において、
前記コントローラは、前記複数のガルバノメータスキャナなどの光学系の取り付け位置に依存して決定される機械座標系を基準として前記機械座標系に対する並進量および回転量によって表される基準座標系と、前記基準座標系に対する並進量および回転量によって表されるユーザ座標系とを設定し、前記ユーザ座標系から前記基準座標系への第１の変換行列を求めるとともに、前記基準座標系から前記機械座標系への第２の変換行列を求める座標系設定手段と、
前記プログラムによって指定された前記ユーザ座標系に基づく位置を前記第１の変換行列によって前記基準座標系に基づく位置へと変換し、前記補正量加算手段へと出力する第１の座標変換手段と、
前記補正量加算手段が出力する前記基準座標系に基づく位置を前記第２の変換行列によって前記機械座標系に基づく位置へと変換する第２の座標変換手段と、
前記第２の座標変換手段が出力する位置を前記ガルバノメータスキャナの回転角度へ変換し前記サーボアンプに指令する逆運動学手段とを備えることを特徴とするレーザスキャニング装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記座標系設定手段によって求められた前記第１の変換行列および前記第２の変換行列を記憶する座標系設定値保存手段を備えることを特徴とする請求項３記載のレーザスキャニング装置。
【請求項５】
前記ユーザ座標系を設定するための前記基準座標系に対する並進量および回転量は、前記プログラム内に記述されていることを特徴とする請求項３記載のレーザスキャニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバノメータスキャナによってレーザ照射位置を制御するレーザスキャニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザスキャニング装置では、２軸のガルバノメータスキャナとfθレンズを組み合わせた場合、描画図形にはミラー角とレーザ照射面上の座標との非線形な関係に起因するピンクッション歪みと、fθレンズによるリニアリティ歪みとの合成歪みが現れる。
【０００３】
従来のレーザスキャニング装置は、レーザ照射面上のレーザ可動範囲を格子状に区切った交点ごとに、実際のレーザ照射点と理想座標との誤差を計測して補正量を求め、この補正量を指令値に加算して補正を行うという方法を使用している。（例えば、特許文献１参照）。
また、fθレンズを使用せずに、ダイナミックフォーカスレンズを使用してフォーカス位置を制御することでリニアリティ歪みをなくし、ピンクッション歪みによる誤差は、照射面上の座標に対するガルバノメータスキャナ回転角を幾何学的な計算により求め、補正を行っているものもある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
図７はfθレンズを使用しない３軸構成のレーザスキャニング装置の構成例である。図７において、１はコントローラ、２はホストＰＣである。両者はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの通信手段で接続され、ホストＰＣ２はスキャンプログラムの実行の操作やステータス表示のためのヒューマンインタフェースを備えており、操作者はホストＰＣ２を介してレーザスキャニング装置を操作する。コントローラ１は、ホストＰＣ２からの指令にしたがってスキャンプログラムの実行と停止を行ったり、レーザ照射位置の現在位置、アラーム、運転状況などのステータスをホストＰＣ２に知らせたりする。
【０００５】
３はサーボアンプであり、各々が１つのガルバノメータスキャナと接続されている。さらにすべてのサーボアンプはアナログ線やフィールドネットワークによってコントローラ１と接続され、コントローラ１から指令された位置にしたがってガルバノメータスキャナの位置制御を行う。
図７は３軸を備えたシステムの例であり、３個のサーボアンプを有する。４はＸ軸ガルバノメータスキャナであり、Ｘミラー７を装着している。５はＹ軸ガルバノメータスキャナであり、Ｙミラー８を装着している。６はＺ軸であり、第１レンズ９のレーザ１２方向の位置を変化させるために使用する。ここで第１レンズ９はダイナミックフォーカスレンズである。
【０００６】
前述したように１２はレーザであり、第１レンズ９、第２レンズ１０、第３レンズ１１を通過し、Ｘミラー７、Ｙミラー８によって進行方向を変えられて、照射面１３上の加工点１４に到達する。ガルバノメータスキャナによってＸミラー、Ｙミラーを動かしてレーザ光源（図示せず）から照射されるレーザ１２の進行方向を変化させることにより、照射面１３上の加工点１４の位置を動かすしくみである。さらに照射面１３上のレーザの焦点を、ダイナミックフォーカスレンズ（第１レンズ）により変化させるようになっている。
【０００７】
図７の構成のようにfθレンズをなくし、コントローラで幾何学的な計算を行うことによりピンクッション歪みとリニアリティ歪みは取り除かれるが、実際には描画図形に、取り付け誤差や機械の歪みによる理想座標との誤差が現れる。したがって、格子状に区切った点で理想座標との誤差を計測して補正量とし、指令に加算する方法で誤差に対する補正を行う。
【０００８】
図８は、図７のコントローラ１内部の処理を示すブロック図である。コントローラ１は、まずホストＰＣ２から送られたスキャンプログラム１０８を読み込んでプログラム解析処理１０２で移動指令を解析し、目標位置１０９を取り出す。目標位置１０９は、照射面１３上のレーザ照射座標である。次に、補間処理１０３で目標位置１０９の間を補間する点を計算し、補間位置１１０を出力する。次に、補正量加算処理にて、予め計測して保存しておいた補正量を補間位置１１０に加算して補正位置１１１とする。図８のＣｘ、Ｃｙが補正量である。
次に、Inverse Kinematics（逆運動学）１０５で照射面上の座標を各ガルバノメータスキャナの回転角に変換する。Inverse Kinematics１０５は照射面上の座標に対するガルバノメータスキャナ回転角を幾何学的な計算から求める処理であり（計算方法は例えば、非特許文献１参照）、補正位置１１１を入力とし、回転角１１２を出力する。回転角１１２は、通信手段あるいはアナログ線を通じてサーボアンプ３へ指令として送られる。
【０００９】
図９は、図７と同様の構成であるが、取り付け誤差によってガルバノメータスキャナ、レンズなどの光学系の要素が照射面１３に対してわずかに回転した位置に取り付けられている場合を示している。
Ｘ軸ガルバノメータスキャナ４を正方向に回転したときにレーザ照射点が動く方向を座標軸ＭＸとし、Ｙ軸ガルバノメータスキャナ５を正方向に回転したときにレーザ照射点が動く方向を座標軸ＭＹとし、座標軸ＭＸとＭＹとで右手系を成す方向にとった座標軸をＭＺとする照射面１３上の直交座標系を機械座標系８０１とする。図９のような場合に、機械座標系８０１上で、座標軸ＭＸに平行な線と座標軸ＭＹに平行な線からなる格子を描き、これを補正量を計測するための補正格子８０２とする。
【００１０】
図１０は、照射面１３上にある、誤差計測の基準とする図９の理想座標系８０３の座標軸に平行な線で描いた格子点である理想座標９０２と、補正格子８０２の交点である描画点９０１との誤差を示す図である。この誤差には、照射面１３上の理想座標系と光学系の要素の取り付け位置とのずれによる誤差が含まれている。
【００１１】
従来のレーザスキャニング装置は、こうしたピンクッション歪み、リニアリティ歪み、その他の光学系の誤差について、すべてレーザ照射面上の範囲を格子状に区切った交点ごとに理想座標との誤差をカメラなどによって予め計測して補正量（図８のＣｘ、Ｃｙ）として保存しておき、走査時には、指令値に補正格子ごとの補正量を加算して誤差を補正するようにしていた。以下、補正格子ごとの補正量をまとめたデータを補正テーブルと呼ぶ。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３３３５９４号公報
【非特許文献１】山下仁、ガルバノメータスキャナ技術の流れとその応用、「第５７回レーザ加工学会・理研シンポジウム論文集」レーザ加工学会、平成１４年１２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のレーザスキャニング装置は、補正量計測のための格子を、Ｘ軸ガルバノメータスキャナ正回転時にレーザ照射点が移動する方向をＸ方向、Ｙ軸ガルバノメータスキャナ正回転時にレーザ照射点が移動する方向をＹ方向とした機械座標系上のある範囲を格子状に区切って補正量計測に利用していた。
この機械座標系はガルバノメータスキャナの取り付け位置などのメカ的な要因によって決定される。よって、機械座標系が誤差測定用カメラの可動範囲から外れてしまうほど理想座標系に対して大きく並進あるいは回転していると、カメラの可動範囲から外れた領域については誤差の計測をすることができず、そのためレーザ照射面の全領域に渡って誤差の計測をして補正量を求めることができないという問題があった。
また、機械座標系と機械の正面を基準にして決められる仕様座標系の座標軸方向とが異なるような場合は、Ｘ、Ｙという座標系の座標軸の名称と、Ｘ軸ガルバノメータスキャナ、Ｙ軸ガルバノメータスキャナなどという駆動軸の名称とが一致しなくなる。よって、補正量のＸ成分、Ｙ成分とスキャンプログラムに記述するレーザの移動方向との関係に混乱を生じやすいというような問題もあった。
【００１４】
例えば、図１１は誤差測定用カメラの可動範囲が理想座標系８０３の座標軸に沿った範囲である場合であり、補正格子８０２の一部がカメラ可動範囲１００１の外にはみ出している。
また、図１２は機械仕様として機械の正面を基準にして決められる座標系の例であり、作業者１１０１が機械正面に立ったところを示している。図１２の機械仕様によって決まる座標系１１０２は照射面１３上にあり、作業者１１０１が機械正面に立ったときに作業者の右手方向にＸ、レーザ照射方向に対向する方向をＺとし、ＹはＸとＺとで右手系を成す方向にとった座標系と定義するものとする。図１２の場合には、レーザ照射点を座標軸Ｘ方向に動かす場合にはＹ軸ガルバノメータスキャナを正方向に動かす必要がある。また、補正格子を描いて誤差を測定する場面では、Ｘ方向の誤差、Ｙ方向の誤差という名称が、照射面上の座標系のことか、ガルバノメータスキャナのことか分かりにくく作業者が混乱する。
【００１５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、機械座標系上に基準座標系を設定する手段を備えるとともに、補正量計測のための格子を基準座標系上に定義し、補正量計測を容易にするレーザスキャニング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、サーボアンプによって各々制御される複数のガルバノメータスキャナと、予め設定されたプログラムに従って前記サーボアンプに指令を出力し、前記複数のガルバノメータスキャナによってレーザ光源から照射されるレーザ光を照射面に２次元的に走査させるコントローラからなり、前記コントローラは、前記レーザ走査範囲を格子状に区切った交点ごとに設定された補正量のテーブルを有するとともに、走査時に所定の照射位置に前記補正量を加算して補正する補正量加算手段を備えるレーザスキャニング装置において、前記コントローラは、前記複数のガルバノメータスキャナなどの光学系の取り付け位置に依存して決定される機械座標系を基準として前記機械座標系に対する並進量および回転量によって表される基準座標系を設定し、前記基準座標系から前記機械座標系への変換行列を求める座標系設定手段と、前記補正量加算手段が出力する前記基準座標系に基づく位置を前記変換行列によって前記機械座標系に基づく位置へと変換する座標変換手段と、前記座標変換手段が出力する位置を前記ガルバノメータスキャナの回転角度へ変換し前記サーボアンプに指令する逆運動学手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記コントローラは、前記座標系設定手段によって求められた前記変換行列を記憶する座標系設定値保存手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、サーボアンプによって各々制御される複数のガルバノメータスキャナと、予め設定されたプログラムに従って前記サーボアンプに指令を出力し、前記複数のガルバノメータスキャナによってレーザ光源から照射されるレーザ光を照射面に２次元的に走査させるコントローラからなり、前記コントローラは、前記レーザ走査範囲を格子状に区切った交点ごとに設定された補正量のテーブルを有するとともに、走査時に所定の照射位置に前記補正量を加算して補正する補正量加算手段を備えるレーザスキャニング装置において、前記コントローラは、前記複数のガルバノメータスキャナなどの光学系の取り付け位置に依存して決定される機械座標系を基準として前記機械座標系に対する並進量および回転量によって表される基準座標系と、前記基準座標系に対する並進量および回転量によって表されるユーザ座標系とを設定し、前記ユーザ座標系から前記基準座標系への第１の変換行列を求めるとともに、前記基準座標系から前記機械座標系への第２の変換行列を求める座標系設定手段と、前記プログラムによって指定された前記ユーザ座標系に基づく位置を前記第１の変換行列によって前記基準座標系に基づく位置へと変換し、前記補正量加算手段へと出力する第１の座標変換手段と、前記補正量加算手段が出力する前記基準座標系に基づく位置を前記第２の変換行列によって前記機械座標系に基づく位置へと変換する第２の座標変換手段と、前記第２の座標変換手段が出力する位置を前記ガルバノメータスキャナの回転角度へ変換し前記サーボアンプに指令する逆運動学手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記コントローラは、前記座標系設定手段によって求められた前記第１の変換行列および前記第２の変換行列を記憶する座標系設定値保存手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記ユーザ座標系を設定するための前記基準座標系に対する並進量および回転量は、前記プログラム内に記述されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によると、機械仕様によって決まる座標系を基準座標系として設定した上で補正量を計測することができ、基準座標系に基づく補正を行った指令を各ガルバノメータスキャナに対して出力することができるので、誤差測定用カメラの可動範囲に補正格子が入るように基準座標系を設定して補正量を計測することができる。また、補正量のＸ成分は基準座標系Ｘ方向の補正量、補正量のＹ成分は基準座標系Ｙ方向の補正量であり、スキャンプログラムに記述する座標位置も基準座標系に基づく位置となるので、補正量の成分とスキャンプログラムに記述するレーザの移動方向の関係とを作業者が直感的に理解できる。
請求項２に記載の発明によると、基準座標系の機械座標系に対する並進量および回転量をレーザスキャニング装置固有のパラメータとして装置内に記憶することができ、再計測の手間を削減できる。
請求項３に記載の発明によると、基準座標系に対して任意の並進、回転をしたユーザ座標系を補正量を変更せずに設定することができる。
請求項４に記載の発明によると、基準座標系の機械座標系に対する並進量および回転量をレーザスキャニング装置固有のパラメータとして装置内に記憶することができ、再計測の手間を削減できることに加え、ユーザ座標系についても基準座標系に対する並進量および回転量をパラメータとして装置内に記憶することができ、ユーザ座標系について再設定の手間を削減できる。
請求項５の発明によると、レーザスキャニング装置のスキャン動作中にユーザ座標系を動的に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明のレーザスキャニング装置におけるコントローラ１内部の処理のブロック図である。なお、レーザスキャニング装置全体の構成は図７と同様である。
スキャニングを制御するコントローラ１では、補正量加算を含む図１の処理を実行して各スキャナの回転角指令を作成する。図１において、プログラム解析処理１０２は、図７のホストＰＣ２から送り込まれコントローラ１の二次記憶装置（図示せず）などに記憶されたスキャンプログラム１０８を読み込み、スキャンプログラム１０８に記述された目標位置１０９を出力する。補間処理１０３は、目標位置１０９を入力とし、目標位置間の補間計算を行い補間位置１１０を出力する。補正量加算処理１０４は、補間位置１１０を入力とし、補正テーブルを参照して補間位置１１０に補正値を加算した結果である補正位置１１１を出力する。
座標変換処理１１３は補正位置１１１を入力とし、座標系設定値保存手段１１４から後述する基準座標系設定値を参照して補正位置１１１に対して基準座標に基づく位置から機械座標に基づく位置へと座標変換を行う。Inverse Kinematics処理１０５は、機械座標に基づく値に変換された補正位置を入力とし、逆運動学演算により補正位置に対応する各ガルバノメータスキャナの回転角１１２を出力する。回転角１１２は各サーボアンプ３へ指令される。
【００２４】
本発明が従来技術と異なるのは、コントローラ１内に、基準座標から機械座標への座標変換を行う座標変換処理１１３と、基準座標系を設定する手段である座標系設定処理１１５と、座標系設定処理１１５によって設定された値を保存しておく座標系設定値保存手段１１４と、座標変換処理１１３が参照する基準座標系設定値を備えた部分である。
【００２５】
これらの部分の機能は、基準座標系設定と、指令に対する変換とからなる。
まず、基準座標系を設定するための座標系設定処理について説明する。例として、照射面１３上に図２に示すような基準座標系２０１を設定するものとする。
基準座標系２０１の位置は、できるだけ誤差測定用カメラのＸ、Ｙ移動方向に平行な座標軸を持つ理想座標系に一致するようにし、基準座標系２０１の座標軸の方向は、機械の仕様から決まる座標系１１０２（図１２）に合わせる。ただし、実際には基準座標系と理想座標系とを厳密に一致させることはできず、誤差が出ることになる。
基準座標系設定値は、機械座標系８０１を基準とした際の並進量と回転量とで表現する。
機械座標系ＭＸ方向の並進量をshiftx、ＭＹ方向の並進量をshifty、ＭＺ方向の並進量をshiftzとし、ＭＸ軸まわりの回転量をRoll、ＭＹ軸まわりの回転量をPitch、ＭＺ軸まわりの回転をYawとし、列ベクトルの形で表現すると、図２の基準座標系の設定値は例えば次の式（１）のように書ける。なお、式（１）の数値は一例である。
【００２６】
【数１】
2008058772.tif 000003
【００２７】
ホストＰＣ２のヒューマンインタフェースから基準座標系設定値として式（１）にて示した値を入力できるようにしておき、座標系設定処理１１５はホストＰＣ２から式（１）の基準座標系設定値を受け取り、次の式（２）に示す行列ＭＴＢの形にして、その各要素を基準座標系設定値として座標系設定値保存手段１１４に保存する。
【００２８】
【数２】
2008058772.tif 000004
【００２９】
次に、指令に対する変換の処理について説明する。座標変換処理１１３は、補正位置Ｘｃ、Ｙｃと座標変換行列ＭＴＢの各要素である基準座標系設定値を入力として、次に示す式（３）の計算を行って、（Ｘｃ、Ｙｃ）を基準座標系に基づく位置（ＢＸｃ、ＢＹｃ）から、機械座標系に基づく位置（ＭＸｃ、ＭＹｃ）に変換する。ただし、式（３）のＢＺｃには０を入力する。
【００３０】
【数３】
2008058772.tif 000005
【００３１】
図１に示したように、座標変換処理１１３の前に補正量加算１０４を行うという順番になっているため、補正量加算１０４の段階では、指令は基準座標系に基づく位置である。また、指令位置に加算する補正量は基準座標系上で計測して求めた補正量を使用することができる。
【００３２】
図３は図２のように基準座標系２０１上に描いた補正格子２０２と理想座標９０２との誤差を示す図である。
従来の手法（図１０）では座標系の並進、回転の分も含めた補正量で補正するようになっていたが、本実施例では基準座標系設定値により、まず理想座標に近づけてから理想座標との誤差を計測していることになる。また、従来の方法である図９における機械座標系上に補正格子を描いて計測する方法では、機械座標系８０１のＭＸ方向と仕様座標系１１０２のＸ方向は異なっているが、本実施例の方法では基準座標系上で補正格子を描いて計測できるため、指令位置と補正量はともに基準座標系に基づく値であり、Ｘ、Ｙ方向が仕様座標系１１０２とも一致していて混乱を生じることがない。
【実施例２】
【００３３】
図４は本発明の第２実施例におけるコントローラ１内部の処理のブロック図である。本実施例のレーザスキャニング装置の構成は図７と同様である。
スキャニングを制御するコントローラ１では、補正を含む図４の処理を実行して各スキャナの回転角指令を作成する。図４において、プログラム解析処理１０２は、図７のホストＰＣ２から送り込まれコントローラ１の二次記憶装置（図示せず）などに記憶されたスキャンプログラム１０８を読み込み、スキャンプログラム１０８に記述された目標位置１０９を出力する。補間処理１０３は、目標位置１０９を入力とし、目標位置間の補間計算を行い補間位置１１０を出力する。
座標変換処理Ａ（１１６）は補間位置１１０を入力とし、座標系設定値保存手段１１４から後述するユーザ座標系設定値を参照して補間位置１１０に対してユーザ座標に基づく位置から基準座標に基づく位置へと座標変換を行う。補正量加算処理１０４は、基準座標に基づく補間位置を入力とし、補正テーブルを参照して基準座標に基づく補間位置に補正値を加算した結果である補正位置１１１を出力する。座標変換処理Ｂ（１１７）は補正位置１１１を入力とし、座標系設定値保存手段１１４から基準座標系設定値を参照して補正位置１１１に対して基準座標に基づく位置から機械座標に基づく位置へと座標変換を行う。
Inverse Kinematics処理１０５は、機械座標に基づく値に変換された補正位置を入力とし、逆運動学演算により補正位置に対応する各ガルバノメータスキャナの回転角１１２を出力する。回転角１１２は各サーボアンプ３へ指令される。
【００３４】
本発明が従来技術と異なるのは、ユーザ座標から基準座標へ座標変換を行う座標変換処理Ａ（１１６）と、基準座標から機械座標へ座標変換を行う座標変換処理Ｂ（１１７）と、基準座標系およびユーザ座標系を設定する手段である座標系設定処理１１５と、座標系設定処理１１５によって設定された値を保存しておく座標系設定値保存部１１４と、座標変換処理Ａ（１１６）が参照するユーザ座標系設定値と、座標変換処理Ｂ（１１７）が参照する基準座標系設定値を備えた部分である。
【００３５】
これらの部分の機能は、ユーザ座標系および基準座標系の設定と、指令に対する変換とからなる。
まず、ユーザ座標系を設定するための座標系設定処理について説明する。例として、照射面１３上に図５に示すようなユーザ座標系５０１を設定するものとする。ユーザ座標系設定値は、基準座標系２０１を基準とした際の並進量と回転量とで表現する。基準座標系のＸ方向の並進をshiftx、Ｙ方向の並進をshifty、Ｚ方向の並進をshiftzとし、Ｘまわりの回転をRoll、Ｙまわりの回転をPitch、Ｚまわりの回転をYawとし、列ベクトルの形で表現すると、図５のように設定するユーザ座標系の設定値は次の式（４）のように書ける。なお、式（４）の数値は一例である。
【００３６】
【数４】
2008058772.tif 000006
【００３７】
ホストＰＣ２のヒューマンインタフェースからユーザ座標系設定値として式（４）にて示した値を入力できるようにしておき、座標系設定処理１１５はホストＰＣ２から式（４）のユーザ座標系設定値を受け取り、次に示す式（５）の行列ＢＴUの形にして、その各要素を座標系設定値保存部１１４にユーザ座標系設定値として保存する。
【００３８】
【数５】
2008058772.tif 000007
【００３９】
基準座標系を設定するための座標系設定処理については実施例１と同一の処理である。
基準座標系設定値もユーザ座標系設定値と同様に座標系設定値保存部１１４に保存される。
次に、指令に対する変換の動作について説明する。座標変換処理Ａ（１１６）は、補間位置１１０（Ｘi、Ｙi）と座標変換行列ＢＴUの各要素であるユーザ座標系設定値を入力とし、次の式（６）の計算を行って、（Ｘi、Ｙi）をユーザ座標系に基づく位置（UＸｃ、UＹｃ）から、基準座標系に基づく位置（BＸｃ、BＹｃ）に変換する。ただし、式（６）のUＺｃには０を入力する。
【００４０】
【数６】
2008058772.tif 000008
【００４１】
図４に示したように、補正量加算処理１０４の前にユーザ座標系から基準座標系への座標変換Ａ（１１６）を行う構成になっているため、補間処理１０３の段階では、指令はユーザ座標系に基づく位置であり、補正量の影響を受けない変換がなされる。また、座標変換Ａ（１１６）によって指令は基準座標系に基づく位置に変換されるため、補正量加算処理１０４に入力されるのは基準座標系に基づく位置である。したがって、実施例１と同じように、指令位置に加算する補正量は基準座標系上で計測して求めた補正量を使用することができる上、ユーザ座標系を設定することができる。
【実施例３】
【００４２】
第１実施例、第２実施例では基準座標系設定値やユーザ座標系設定値はホストＰＣ２より与えられたが、ホストＰＣ２に代わってスキャンプログラム１０８に記述してもよい。
第２実施例をもとにして、スキャンプログラム１０８に記述するユーザ座標系設定の例を示す。本実施例におけるコントローラ１の内部ブロック図は図６で表される。ユーザ座標系設定値は、基準座標系２０１を基準とした際の並進量と回転量とで表現する。
スキャンプログラムではＴＲＡＮＳという命令を用いてユーザ座標系設定値を指定する。ＴＲＡＮＳに続けて、基準座標系Ｘ方向の並進shiftx、Ｙ方向の並進shifty、Ｚ方向の並進shiftz、Ｘまわりの回転Roll、Ｙまわりの回転Pitch、Ｚまわりの回転Yawを次のように記述する。
TRANS shiftx shifty shiftz Roll Pitch Yaw
前述の式（４）での数値例を適用した具体例は次のようになる。
TRANS -50 -50 0 0 0 15
【００４３】
図６のプログラム解析処理１０２は、スキャンプログラム１０８内にＴＲＡＮＳ命令を見つけた時点で座標系設定処理１１５にユーザ座標系設定値を渡し、座標系設定処理１１５はユーザ座標系設定値を座標系設定値保存部１１４に保存する。
【００４４】
ユーザ座標系の設定はスキャンプログラム１０８中に記述できるので、スキャンプログラム１０８ごとに異なるユーザ座標系設定値を用いたり、あるいはスキャンプログラム中の任意の行でユーザ座標系設定値を変更したりすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ガルバノメータスキャナを用いたスキャニング装置に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のレーザスキャニング装置の第１実施例でのコントローラのブロック図
【図２】本発明のレーザスキャニング装置の補正格子描画の動作を示す説明図
【図３】第１実施例での理想座標と描画点との誤差を示す図
【図４】第２実施例を示すコントローラのブロック図
【図５】第２実施例でのユーザ座標系の例を示す説明図
【図６】第３実施例を示すコントローラのブロック図
【図７】従来の３軸構成のレーザスキャニング装置の構成図
【図８】従来のコントローラ内部の処理を示すブロック図
【図９】従来の装置で取り付け誤差がある場合の構成図
【図１０】従来の装置での理想座標と描画点との誤差を示す図
【図１１】従来の装置でカメラ可動範囲の中に補正格子の全てが入らない場合を示す図
【図１２】従来の装置で機械仕様として決められる座標系の例の説明図
【符号の説明】
【００４７】
１  コントローラ
２  ホストＰＣ
３  サーボアンプ
４  Ｘ軸ガルバノメータスキャナ
５  Ｙ軸ガルバノメータスキャナ
６  Ｚ軸ガルバノメータスキャナ
７  Ｘミラー
８  Ｙミラー
９  レンズ１
１０  レンズ２
１１  レンズ３（ダイナミックフォーカスレンズ）
１２  レーザ
１３  照射面
１４  加工点
１０２  プログラム解析処理
１０３  補間処理
１０４  補正量加算処理
１０５  Inverse Kinematics（逆運動学）処理
１０８  スキャンプログラム
１０９  目標位置指令
１１０  補間位置指令
１１１  補正位置指令
１１２  回転角指令
１１３  座標変換処理
１１４  座標系設定値保存手段
１１５  座標系設定処理
１１６  座標変換処理Ａ
１１７  座標変換処理Ｂ
２０１  基準座標系
２０２  基準座標系上の補正格子
３０１  基準座標系上の補正格子の描画点
５０１  ユーザ座標系
８０１  機械座標系
８０２  機械座標系上の補正格子
８０３  照射面上の理想座標系
９０１  機械座標系上の補正格子の描画点
９０２  理想座標
１００１  誤差測定用カメラ可動範囲
１１０１  作業者
１１０２  仕様座標系
【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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【図１２】
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