(57)【要約】【課題】ガルバノスキャナ整定時間設定やｆθレンズ歪み補正に加えて、ガルバノスキャナが目標位置へ移動する軌跡を考慮した補正を行なう。【解決手段】加工対象と同じ物を同じ加工順序で実際に加工して、指令位置と実加工位置のずれを求め、該ずれを解消するように実際の加工対象に対する指令位置を補正する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工位置を予め決められた順序で繰返し加工する際に、加工位置を補正するための加工位置補正方法であって、
加工対象と同じ物を同じ加工順序で実際に加工して、指令位置と実加工位置のずれを求め、
該ずれを解消するように、実際の加工対象に対する指令位置を補正することを特徴とする加工位置補正方法。
【請求項２】
前記実加工位置を、エリアセンサカメラで検出することを特徴とする請求項１に記載の加工位置補正方法。
【請求項３】
前記実加工位置を、ラインセンサカメラで検出することを特徴とする請求項１に記載の加工位置補正方法。
【請求項４】
前記補正後の指令位置を用いて、加工対象と同じ物に対する実際の加工を更に行ない、指令位置と実加工位置のずれが最小となる時の指令位置を実際の加工対象に対する加工に用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加工位置補正方法。
【請求項５】
前記加工対象と同じ物に対する実際の加工を繰返し行ない、指令位置と実加工位置のずれの平均値を用いて、実際の加工対象に対する指令位置を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加工位置補正方法。
【請求項６】
前記加工対象と同じ物に対する実際の加工が、実際の加工対象に対する前回以前の加工であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の加工位置補正方法。
【請求項７】
前記加工対象に同じ加工パターンが複数存在する場合は、その内の一つの加工パターンについて得た補正量を用いて、他の加工パターンの指令位置を補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の加工位置補正方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の加工位置補正方法により補正された指令位置を用いて、実際の加工対象を加工することを特徴とする加工方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の加工位置補正方法又は請求項８に記載の加工方法を実施するためのコンピュータプログラム。
【請求項１０】
複数の加工位置を予め決められた順序で繰返し加工する際に、加工位置を補正するための加工位置補正装置であって、
加工対象と同じ物を同じ加工順序で実際に加工して、指令位置と実加工位置のずれを求める手段と、
該ずれを解消するように、実際の加工対象に対する指令位置を補正する手段と、
を備えたことを特徴とする加工位置補正装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の加工位置補正装置を備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の加工位置補正装置又は請求項１１に記載の加工装置を実現するためのコンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項９又は１２に記載のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の加工位置を予め決められた順序で繰返し加工する際に、加工位置を補正するための加工位置補正方法及び装置に係り、特に、レーザドリルのようなレーザ加工機に用いるのに好適な、加工位置補正方法及び装置、前記加工位置補正方法を適用した加工方法、前記加工位置補正装置を備えた加工装置、前記加工位置補正方法又は加工方法を実施するためのコンピュータプログラム、前記加工位置補正装置又は加工装置を実現するためのコンピュータプログラム、及び、該コンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に一例を示す如く、例えばパルス発振型のレーザ発振器１２より発振されるレーザビーム１３を用いて、加工対象物（ここではプリント配線基板）（以下、ワークと称する）６を加工（ここでは穴あけ）するレーザ穴あけ機（レーザドリルと称する）１０が知られている。このレーザドリル１０は、パルス状レーザビーム１３を発生するレーザ発振器１２と、該レーザ発振器１２により発振されたレーザビーム１３の出力を、ワーク６の例えば２つの走査エリア（加工エリア）８Ｌ、８Ｒに導いて、左右同時加工を可能とするために２等分するビームスプリッタ１４と、該ビームスプリッタ１４により反射された左側のレーザビーム１３Ｌを、走査エリア８Ｌ内でＸ軸方向（図の左右方向）及びＹ軸方向（図の前後方向）に走査するための左ガルバノユニット（単に左ユニットとも称する）２２Ｌと、前記ビームスプリッタ１４を通過した後、ミラー１６で反射された右側のレーザビーム１３Ｒを、右側の走査エリア８Ｒ内で同じくＸ軸方向及びＹ軸方向に走査するための右ガルバノユニット（単に右ユニットとも称する）２２Ｒと、前記ワーク６をＸ軸方向に平行移動するためのＸステージ４０Ｘ、及び、該Ｘステージ４０Ｘ上で前記ワーク６をＹ軸方向に移動するためのＹステージ４０Ｙを含むＸＹステージ４０とを主に備えている。
【０００３】
前記左ユニット２２Ｌ及び右ユニット２２Ｒには、レーザビーム１３Ｌ、１３Ｒをそれぞれ反射するためのミラー２４Ｌ、２４Ｒと、該ミラー２４Ｌ、２４Ｒで反射されたレーザビームを、例えばＹ軸方向に走査するための第１ガルバノミラー２６Ｌ、２６Ｒと、第１ガルバノミラー２６Ｌ、２６Ｒを駆動するためのガルバノドライバが内蔵された第１ガルバノスキャナ（単に第１スキャナと称する）２８Ｌ、２８Ｒと、前記第１ガルバノミラー２６Ｌ、２６ＲによってＹ軸方向に走査されたレーザビームを、更に、これに垂直なＸ軸方向に走査するための第２ガルバノミラー３０Ｌ、３０Ｒと、該第２ガルバノミラー３０Ｌ、３０Ｒを駆動するためのガルバノドライバが内蔵された第２ガルバノスキャナ（単に第２スキャナとも称する）３２Ｌ、３２Ｒと、前記第１及び第２ガルバノミラー２６Ｌ、２６Ｒ、３０Ｌ、３０ＲによりＸ軸方向及びＹ軸方向に走査されたレーザビームを、ワーク６の表面に対して垂直に偏向し、照射口（図示省略）を介して落とすためのｆθレンズ３４Ｌ、３４Ｒが備えられている。
【０００４】
ここで、例えば前記左ユニット２２Ｌは固定され、右ユニット２２Ｒは、例えば、そのＸ軸方向位置が可変とされ、加工開始前に、ユニット間距離（Ｌ軸値と称する）Ａが変更可能とされている。
【０００５】
ワーク６上のビーム照射可能範囲は、ｆθレンズ３４Ｌ、３４Ｒの大きさが、コストや品質等の面で制限されているため、加工中は完全に位置が固定されるビーム照射口の真下位置を中心とする、例えば４０ｍｍ×４０ｍｍのＸ軸、Ｙ軸に両辺が平行な矩形範囲（走査エリア）８Ｌ、８Ｒに限定されている。
【０００６】
一方、ワーク６の大きさは、例えば最大約５００ｍｍ×６００ｍｍ程度の大きさであり、一般に走査エリア８Ｌ、８Ｒよりも広い。従って、ワーク全体の穴あけ加工を行なうために、ワーク６を支えるＸＹステージ４０を、ＸＹ平面内で自由な方向に駆動させ、ワーク６を移動するようにしている。
【０００７】
このようなレーザドリルの加工位置は、通常、ＣＡＤデータの穴位置座標で規定されているので、これをもとに、基板搬送用ＸＹステージ４０と、高速位置決め用のガルバノスキャナ２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒで位置決めを行い、レーザビームを照射し、加工を行なっている。ここで、ＸＹステージ４０では大領域の移動、ガルバノスキャナはミラー２４Ｌ、２４Ｒ、３０Ｌ、３０Ｒによる反射で小領域での移動・位置決めを行なう。このガルバノスキャナは、ミラーによる反射で小領域内での非常に高速の移動位置決めを繰り返しているが、小領域内の位置決め場所により制御特性が異なり、整定時間が異なる。従って、場所により整定時間の設定を行なっている。
【０００８】
又、レーザビームは、ガルバノスキャナを通過した後、ｆθレンズ３４Ｌ、３４Ｒを通してワーク６に到達するが、ｆθレンズの歪みが位置精度に影響するため、その補正処理を行なっている。補正は、ガルバノスキャナの指令値に対して与えられる。
【０００９】
前記ガルバノスキャナの整定時間、ｆθレンズの歪み補正は、両方共、場所によって規定し、図２に示す如くマトリックス状に補正データを用意している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、更に加工の高速・高精度化が求められており、それに応えるためには場所のみに依存する補正では不十分で、穴の加工順序による整定時間の違いも考慮した、レーザ照射のタイミングに合わせた補正が必要となってきている。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、加工順序も考慮した高精度な加工位置補正を行なって、高精度な加工を実現することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の加工位置を予め決められた順序で繰返し加工する際に、加工位置を補正するための加工位置補正方法であって、加工対象と同じ物を同じ加工順序で実際に加工して、指令位置と実加工位置のずれを求め、該ずれを解消するように、実際の加工対象に対する指令位置を補正することにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
又、前記実加工位置を、エリアセンサカメラで検出するようにしたものである。
【００１４】
あるいは、前記実加工位置を、ラインセンサカメラで検出することにより、実加工位置を迅速に検出できるようにしたものである。
【００１５】
又、前記補正後の指令位置を用いて、加工対象と同じ物に対する実際の加工を更に行ない、指令位置と実加工位置のずれが最小となる時の指令位置を実際の加工対象に対する加工に用いるようにして、最良の結果が得られるようにしたものである。
【００１６】
あるいは、前記加工対象と同じ物に対する実際の加工を繰返し行ない、指令位置と実加工位置のずれの平均値を用いて、実際の加工対象に対する指令位置を補正するようにしたものである。
【００１７】
又、前記加工対象と同じ物に対する実際の加工を、実際の加工対象に対する前回以前の加工として、キャリブレーションのための加工を不要としたものである。
【００１８】
又、前記加工対象に同じ加工パターンが複数存在する場合は、その内の一つの加工パターンについて得た補正量を用いて、他の加工パターンの指令位置を補正するようにして、少ないデータ量で高精度な補正を行なえるようにしたものである。
【００１９】
本発明は、又、前記の加工位置補正方法により補正された指令位置を用いて、実際の加工対象を加工することを特徴とする加工方法を提供するものである。
【００２０】
又、前記の加工位置補正方法又は加工方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供するものである。
【００２１】
本発明は、又、複数の加工位置を予め決められた順序で繰返し加工する際に、加工位置を補正するための加工位置補正装置であって、加工対象と同じ物を同じ加工順序で実際に加工して、指令位置と実加工位置のずれを求める手段と、該ずれを解消するように、実際の加工対象に対する指令位置を補正する手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００２２】
本発明は、又、前記の加工位置補正装置を備えたことを特徴とする加工装置を提供するものである。
【００２３】
本発明は、又、前記の加工位置補正装置又は加工装置を実現するためのコンピュータプログラムを提供するものである。
【００２４】
又、前記のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体を提供するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
本発明の実施に用いるレーザドリルの第１実施形態には、図１に示した従来例と同様のレーザドリル１０の各ユニット２２Ｌ、２２Ｒに、図３に示す如く、更に、エリアセンサカメラ５０Ｌ、５０Ｒが備えられている。
【００２７】
以下、図４を参照して、本発明による補正手順を詳細に説明する。
【００２８】
まずステップ１００で、予めガルバノスキャナの調整（場所に依存する整定時間の設定）、ｆθレンズの歪みの補正を施しているレーザドリルで、実際に加工するワークのＣＡＤデータに基づいて、キャリブレーションを実行する。
【００２９】
具体的には、ステップ１１０で、ＣＡＤデータに基づいて、実際の加工順序でワークを加工する。
【００３０】
次いで、ステップ１２０で、ステージを間欠的に移動しながら、ステップ１３０で、エリアセンサカメラ５０Ｌ、５０Ｒを用いて、図５（一方の走査エリアのみを図示）に示す如く、例えば３０フレーム／秒の速度で、各視野（例えば５１２画素×４８０画素）５１について、画像を繰り返し取込み、ステップ１４０で、画像処理結果とステージ位置で加工穴位置座標を計測する。
【００３１】
次いでステップ１５０で、前記加工穴位置座標とＣＡＤデータ位置座標を比較し、そのずれを計測する。
【００３２】
次いでステップ１６０で、ステージを再び移動し、ステップ１４０、１５０の処理を全ての穴データについて行ない、ステップ１５０で算出したずれ量を、図６に示す如く、補正量とする。図６において、△ｘｎ、△ｙｎは、ｆθ補正等の場所によるマトリックス状の補正量、△ｘｎ´、△ｙｎ´は、加工順序により変化する、本発明による補正量である。
【００３３】
次いでステップ２００に進み、算出された、図６に示したような補正量データ（キャリブレーションデータ）を用いて、実ワークの加工を行なう。
【００３４】
本実施形態においては、エリアセンサカメラ５０Ｌ、５０Ｒを用いて画像を取得しているので、処理が簡単である。
【００３５】
本実施形態においては、ｆθ補正等の場所による補正量と、加工順序による補正量を分けているので、高精度の補正が可能である。なお、場所に依存する整定時間の設定や、ｆθレンズの歪みを補正するためのマトリックス状の補正データを独立して計算することなく、これらを一体として、合計の補正書で一気に校正しても良い。
【００３６】
なお、前記説明ではキャリブレーションデータを１回の加工結果に基づいて求めていたが、ステップ１３０〜１５０を複数回繰り返してもよい。この場合、補正を加えて再び実加工したときに、最良結果が得られる補正データを、最終的な補正データとして用いたり、あるいは、補正を加えることなく繰返し実加工したときの補正量の平均値を補正データとしてもよい。
【００３７】
又、ステップ１１０乃至１４０の計測は、実加工の直前に行なったり、あるいは、以前に計測したデータを利用してもよい。
【００３８】
又、ステップ１１０乃至１４０の計測は、ワーク毎に行なっても良く、又、同じＣＡＤデータの場合、以前の補正量を適応させてもよい。
【００３９】
更に、ワーク内に同じパターンが複数存在する場合は、１つのパターンでキャリブレーションを行ない、その補正量を別の位置の同じパターンに適用させてもよい。
【００４０】
次に、ラインセンサカメラを用いて画像を取得するようにした、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。
【００４１】
本実施形態は、図７に、簡単のため一方の走査エリアについて示す如く、図３に示した第１実施形態と同様のレーザドリルにおいて、エリアセンサカメラの代わりに、図８に示す如く、幅広い範囲（例えばＸ軸方向５０００画素×Ｙ軸方向１画素）を走査でき、数ｋＨｚと画像撮影周期が早いラインセンサカメラ５２を用いて、画像を取得するようにしたものである。図７において、４２Ｘは、Ｘステージ４０ＸをＸ軸方向に駆動するためのＸ軸モータ、４４は、該Ｘ軸モータ４２Ｘを制御するためのステージ制御装置、６０は、前記ラインセンサカメラ５２の出力を取り込む取り込み装置６２、該取り込み装置６２で取り込まれた画像を蓄積する画像メモリ６４、該画像メモリ６４から画像を抽出して必要な処理を施す画像処理回路６６、該画像処理回路６６による処理結果を蓄積するメモリ６８を含む画像処理装置、７０は、該画像処理装置６０及び前記ステージ制御装置４４に対して必要な指令を与えるためのマンマシン装置である。
【００４２】
本実施形態における画像処理は、図９に示すような手順で行なわれる。
【００４３】
まずステージ制御装置４４によりＸ軸モータ４２Ｘに指令を与え、ステージ４０Ｘをラインセンサカメラ５２の長手方向（ここではＹ軸方向）と垂直なＸ軸方向に一定速度で移動する。
【００４４】
次いでステップ３１０で、ステージが図８に示す如く所定量だけＸ軸方向に移動した時点で、Ｘ軸ステージ４０Ｘを駆動するＸ軸モータ４２Ｘから、シャッタトリガ信号をラインセンサカメラ５２に入力し、ステップ３２０で画像を取得する。取得した画像は、ステップ３３０で画像メモリ６４に保存する。
【００４５】
ステップ３５０で目標位置に到達していない判断されるときには、ステップ３１０に戻り、再びシャッタトリガ信号を発生して、前記手順を繰り返す。
【００４６】
一方、ステップ３５０で目標位置に到達したと判断されるときには、ステップ３６０で、ステージ一定速度の移動を停止して、処理を終了する。
【００４７】
一方、画像処理は、これらの流れとは直接リンクせず行われる。つまり、画像メモリ６４に保存された画像を随時読み出して処理を行う。具体的には、ステップ４００で、画像処理領域が最後であるかどうかを判定し、最後でなければ、ステップ４１０で、画像処理が済んでいない部分の取得画像メモリサイズが、設定値（画像処理サイズ）に到達したかどうか判定する。画像処理サイズに到達したと判定された時は、ステップ４２０で、画像メモリから設定値（画像処理サイズ）に応じた範囲のみ画像処理し、検出した穴位置をステップ４００でメモリ６８に記録する。
【００４８】
一方、ステップ４４０で、画像処理可能サイズに到達していないと判定されたときは、そのままでは処理ができないので、ステップ４５０で、図１０に示す如く、隣りの領域から不足分を借りることにより範囲を調整して画像処理し、検出した穴位置を、ステップ４６０でメモリ６８に記録して、ステップ４７０で終了する。
【００４９】
本実施形態においては、例えば５１２画素×４８０画素程度の視野を有するエリアセンサに比べ、幅広い範囲を走査でき、３０フレーム／秒程度の画像撮影周期に比べて数ｋＨｚと画像撮影周期が早いラインセンサを用いているので、エリアセンサの１０倍程度の迅速な画像処理が可能である。
【００５０】
なお、前記説明においては、本発明が、ガルバノスキャナが２つ設けられた２軸機に適用されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されず、１軸機、あるいは３軸以上のレーザ加工機にも同様に適用できる。
【００５１】
又、前記実施形態においては、ガルバノスキャナユニットによりビームを走査し、ＸＹステージによりワークを移動するようにしていたが、ビームやワークを走査／移動する手段の構成処理や組合せはこれに限定されず、例えば特開２０００−７１０８９や特開２０００−３３４６３４に記載されているような、リニアモータＸＹステージと高速加工機とを組合わせたシステムであってもよい。
【００５２】
又、適用対象も、点状の加工を行なうレーザドリルに限定されず、線状の加工を行なうレーザ切断機、機械式ドリルの穴あけ機、ヒューズ溶断機、マーキング装置、露光装置等のレーザを用いない加工装置にも同様に適用できる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、加工位置が移動する軌跡も考慮した高精度の加工位置補正を行なうことが可能となり、高精度の加工を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用対象の一例である２軸レーザドリルの一例の構成を示す斜視図
【図２】従来のマトリックス状の補正データの一例を示す線図
【図３】本発明の第１実施形態の構成を示す斜視図
【図４】第１実施形態の処理手順を示す流れ図
【図５】同じくワーク上のエリアセンサカメラの視野の移動状態を示す平面図
【図６】同じく補正データの例を示す線図
【図７】本発明の第２実施形態の要部構成を示すブロック図
【図８】第２実施形態で用いられるラインセンサカメラの視野の移動状態を示す平面図
【図９】同じく処理手順を示す流れ図
【図１０】同じく最後の領域が画像処理サイズに満たない場合の処理を示す平面図
【符号の説明】
６…ワーク
１０…レーザドリル
１２…レーザ発振器
１３、１３Ｌ、１３Ｒ…レーザビーム
２２Ｌ、２２Ｒ…ガルバノユニット
２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒ…ガルバノスキャナ
３４Ｌ、３４Ｒ…ｆθレンズ
４０…ＸＹステージ
４０Ｘ…Ｘステージ
４０Ｙ…Ｙステージ
４２Ｘ…Ｘ軸モータ
４４…ステージ制御装置
５０Ｌ、５０Ｒ…エリアセンサカメラ
５２…ラインセンサカメラ
６０…画像処理装置
６２…取り込み装置
６４…画像メモリ
６６…画像処理回路
６８…メモリ
７０…マンマシン装置
【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】
2004341594.tif 000011
【図１０】
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