(57)【要約】【課題】  移動形態に応じた適切な速度でスキャナを移動させることのできるスキャナ移動制御方法を提案すること。【解決手段】  スキャナシステム１のスキャナ指令信号発生装置３は、コンパレータ３１に入力されるスキャナ位置指令データｘＰｎと、スキャナの現在位置データｘＰ（ｎ−１）を比較し、これらが一致する方向に、アップダウンカウンタ３２によりカウントを行い、カウント動作に連動してスキャナを移動させる。カウント値ｘＰがスキャナ位置指令データｘＰｎに一致した後は、値ｘＰｎを現在位置データとして保持すると共にスキャナの移動を停止する。カウント動作を次式の周波数ｆで定まる速度で行う。ｆ＝Ｋ／｜ｘＰｎ−ｘＰ（ｎ−１）｜（Ｋ：定数）【選択図】      図２
2005031469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位側から入力されるスキャナ位置指令データと、スキャナの現在位置データを比較し、
前記現在位置データが前記スキャナ位置指令データに一致するまで、当該現在位置データのアップカウントあるいはダウンカウントを行い、
カウント動作に連動してスキャナを移動させ、
前記現在位置データのアップカウント値あるいはダウンカウント値が前記スキャナ位置指令データに一致した後は、当該アップカウント値あるいはダウンカウント値を前記現在位置データとして保持すると共に前記スキャナの移動を停止し、
前記アップカウントあるいはダウンカウントの動作速度を、前記スキャナ位置指令データと前記現在位置データの差の絶対値に応じて設定するスキャナ移動制御方法。
【請求項２】
請求項１において
前記のカウント動作を、次式で規定されるクロック周波数ｆで定まる速度で行うスキャナ移動制御方法。
ｆ＝Ｋ／｜Ｐｎ−Ｐ（ｎ−１）｜
但し、Ｋ：定数
Ｐｎ：今回のスキャナ位置指令データ
Ｐ（ｎ−１）：前回のスキャナ位置指令データ
【請求項３】
請求項２において、
前記Ｋを可変とし、前記カウントアップ動作あるいは前記カウントダウン動作の速度を増減させることにより、前記スキャナの移動速度を加減速するスキャナ移動制御方法。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の方法によりスキャナ指令信号を生成してスキャナドライバに供給するスキャナ指令信号発生装置であって、
前記スキャナ位置指令データと前記現在位置データを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの比較結果に基づき、前記現在位置データが前記スキャナ位置指令データに一致するように、当該現在位置データのアップカウントあるいはダウンカウントを行うカウンタと、
前記カウンタのカウント出力データに対応するアナログ・スキャナ指令信号を生成して、前記スキャナドライバに出力するＤ／Ａコンバータと、
前記カウンタのカウント動作速度を規定する周波数ｆのクロック信号を発生するクロック信号発生回路とを有しているスキャナ指令信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザマーカなどに使用されるスキャナシステムのスキャナ移動制御方法に関するものである。また、当該方法によりスキャナドライバ駆動用のスキャナ指令信号を発生するスキャナ指令信号発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザマーカなどに使用される一般的なスキャナシステムにおいては、スキャナの位置指令として、コンピュータからのスキャナ位置指令データをＤ／Ａ変換したアナログ信号が通常使用されている。また、スキャナの位置決め時間および精度を向上するために、スキャナ位置指令データによって指示される目標位置への移動が一定速度で行われている。さらに、かかる移動制御は、コンピュータのソフトウエアにより実現されるのが一般的である。
【０００３】
図４には従来のレーザマーカ用スキャナシステムを示してある。スキャナシステム１００は、レーザ発信器１０１と、ここから射出されたレーザ光を対象物１０２に導く光学系１０３を備えている。光学系１０３には、レーザ光をＸ軸方向に走査するためのＸ軸走査ミラー１０４およびＹ軸方向に走査するためのＹ軸走査ミラー１０５が配置されており、これらにより二軸方向に偏向されたレーザ光がｆθレンズ１０６を介して対象物１０２の表面を照射する。
【０００４】
Ｘ軸走査ミラー１０４およびＹ軸走査ミラー１０５はそれぞれ、ステッピングモータや有限回転型モータなどを備えたアクチュエータ１０７、１０８の回転軸１０７ａ、１０８ａに固定されており、各アクチュエータ１０７、１０８は、それぞれＸ軸ドライバ１１１およびＹ軸ドライバ１１２によって駆動される。各ドライバ１１１、１１２には、Ｄ／Ａコンバータ１１３、１１４からスキャナ指令信号が入力される。スキャナ指令信号は、コンピュータシステム１１５から発生した位置指令データをＤ／Ａ変換したものである。
【０００５】
このように構成される従来のスキャナシステムでは、前述のように、スキャナの移動速度、上記の例ではミラー走査によるレーザ光によるマーキング速度が一定に保持される。しかしながら、スキャナを微小移動させる場合と大きく移動させる場合、低速で移動させる場合と高速で移動させる場合などのように、スキャナの動作状態には各動作形態がある。いずれの場合においても一定速度で走査することは、スキャナシステムの応答特性を最大限引き出すための最適な制御にならない場合が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、さまざまな動作状況に対応した適切な速度でスキャナを動作させることのできるスキャナ移動制御方法を提案することにある。
【０００７】
また、本発明の課題は、かかる新しいスキャナ移動制御方法によりスキャナドライバ駆動用のスキャナ指令信号を発生可能なスキャナ指令信号発生装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明のスキャナ移動制御方法は、
上位側から入力されるスキャナ位置指令データと、スキャナの現在位置データを比較し、
前記現在位置データが前記スキャナ位置指令データに一致するまで、当該現在位置データのアップカウントあるいはダウンカウントを行い、
カウント動作に連動してスキャナを移動させ、
前記現在位置データのアップカウント値あるいはダウンカウント値が前記スキャナ位置指令データに一致した後は、当該アップカウント値あるいはダウンカウント値を前記現在位置データとして保持すると共に前記スキャナの移動を停止し、
前記アップカウントあるいはダウンカウントの動作速度を、前記スキャナ位置指令データと前記現在位置データの差の絶対値に応じて設定することを特徴としている。
【０００９】
ここで、前記現在位置データのカウント動作を、次式で規定されるクロック周波数ｆで定まる速度で行うことが望ましい。
ｆ＝Ｋ／｜Ｐｎ−Ｐ（ｎ−１）｜
但し、Ｋ：定数
Ｐｎ：今回のスキャナ位置指令データ
Ｐ（ｎ−１）：前回のスキャナ位置指令データ
【００１０】
本発明の方法では、スキャナの微小移動時には、カウント動作が大きな周波数、換言すると高速で行われるので、スキャナが高速で移動して位置決めが行われる。逆に、スキャナを大幅に移動させる場合には、カウント動作が小さな周波数、換言すると低速度で行われるので、スキャナが低速移動して位置決めが行われる。スキャニング走査においては頻繁に微小移動が繰り返されるので、全体として、スキャナの位置決め時間を短縮できる。
【００１１】
ここで、値Ｋが定数の場合には、目標位置まで移動する間のスキャナの移動速度は一定速度である。この代わりに、値Ｋを可変とすれば、前記カウントアップ動作あるいは前記カウントダウン動作の速度を増減させることができる。このようにすれば、前記スキャナの移動速度を加減速することができる。例えば、値Ｋを目標位置までの距離に応じて変化させると、大幅な移動時には加速状態でスキャナを移動させ、目標位置に接近した後に減速して低速で微小移動させるような制御を実現できる。この結果、動作状況に応じた最適制御を実現できる。
【００１２】
次に、本発明は上記の方法によりスキャナ指令信号を生成してスキャナドライバに供給するスキャナ指令信号発生装置であって、
前記スキャナ位置指令データと前記現在位置データを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの比較結果に基づき、前記現在位置データが前記スキャナ位置指令データに一致するように、当該現在位置データのアップカウントあるいはダウンカウントを行うカウンタと、
前記カウンタのカウント出力データに対応するアナログ・スキャナ指令信号を生成して、前記スキャナドライバに出力するＤ／Ａコンバータと、
前記カウンタのカウント動作速度を規定する周波数ｆのクロック信号を発生するクロック信号発生回路とを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスキャナ移動制御方法およびスキャナ位置指令信号発生装置では、現在のスキャナ位置から目標とする移動位置までの距離が大きい場合には、相対的に低速でスキャナが移動し、現在位置から目標位置までが近い場合には相対的に高速でスキャナが移動する。したがって、全体としてスキャナの位置決め時間を短縮できる。
【００１４】
また、本発明では、スキャナの移動距離に応じてスキャナ移動速度を変えると共に、移動速度を目標位置までの距離などに応じて加減速できるようにしている。したがって、スキャナの様々な動作状況に応じて最適な移動制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明を適用したレーザマーカ用のスキャナシステムの全体構成図である。スキャナシステム１は、全体の制御動作を司るコンピュータシステム２を有し、このコンピュータシステム２からＸ軸方向およびＹ軸方向のスキャナ位置指令データｘＰｎ、ｙＰｎが、それぞれＸ軸スキャナ指令信号発生装置３およびＹ軸スキャナ指令信号発生装置４に出力される。各スキャナ指令信号発生装置３、４では、供給されたスキャナ位置指令データｘＰｎ、ｙＰｎに基づき、アナログ・スキャナ指令信号ａｘＰｎ、ａｙＰｎを生成して、それぞれＸ軸ドライバ５およびＹ軸ドライバ６に出力する。供給されたスキャナ指令信号ａｘＰｎに基づき、Ｘ軸ドライバ５はＸ軸アクチュエータ７を駆動する。また、供給されたスキャナ指令信号ａｙＰｎに基づき、Ｙ軸ドライバ６はＹ軸アクチュエータ８を駆動する。
【００１７】
Ｘ軸アクチュエータ７は有限回転型電動機などから構成され、その回転軸７ａにはＸ軸走査ミラー９が固定されている。同様に、Ｙ軸アクチュエータ８も有限回転型電動機などから構成され、その回転軸８ａにＹ軸走査ミラー１０が固定されている。これらのドライバはＤＣ電源１４から給電される。レーザ発信器１１から射出されるレーザ光は、Ｘ軸走査ミラー９およびＹ軸走査ミラー１０により偏向された後に、ｆθレンズ１２を介して、マーキング対象物１３の表面１３ａ上における目標位置を照射する。Ｘ軸走査ミラー９およびＹ軸走査ミラー１０を振ることにより、レーザ光を、マーキング対象物表面１３ａ上においてＸ軸およびＹ軸方向に走査して、マーキングを行うことができる。
【００１８】
図２は上記のＸ軸スキャナ指令信号発生装置３の概略ブロック図である。Ｘ軸スキャナ指令信号発生装置３は、Ｘ軸位置指令データｘＰｎが入力されるＮビットコンパレータ３１と、同じくＮビットのアップダウンカウンタ３２と、アップダウンカウンタ３２の動作用クロック信号ＣＬＫを発生するクロック信号発生回路３３と、Ｄ／Ａコンバータ３４とを備えている。コンパレータ３１では、上位側のコンピュータシステム２から入力されるＸ軸スキャナ位置指令データｘＰｎと、スキャナの現在位置データ、すなわち、マーキング対象物表面１３ａを照射しているレーザ光の照射位置のＸ座標データｘＰ（ｎ−１）とを比較する。アップダウンカウンタ３２では、比較結果に基づき、保持しているカウント値ｘＰ（ｎ−１）からのカウントアップ動作あるいはカウントダウン動作を行う。カウント値ｘＰはコンパレータ３１およびＤ／Ａコンバータ３４に出力される。
【００１９】
Ｄ／Ａコンバータ３４では、カウント値ｘＰに対応したアナログ・スキャナ指令信号ａｘＰｎを生成して、Ｘ軸ドライバ５に供給する。この結果、Ｘ軸ドライバ５によって、Ｘ軸アクチュエータ７が駆動され、Ｘ軸走査ミラー９がカウント値ｘＰに対応するＸ軸方向の回転角度位置まで回転し、レーザ光がマーキング対象物表面１３ａにおける対応するＸ座標の位置までＸ軸方向に走査する。一方、アップダウンカウンタ３２は、カウント値ｘＰ（レーザ光が照射しているＸ軸方向の現在位置データ）がスキャナ位置指令データｘＰｎに一致するまで、アップカウントあるいはダウンカウントを行う。
【００２０】
アップダウンカウンタ３２のカウント値ｘＰがスキャナ位置指令データｘＰｎに一致したことがコンパレータ３１において判別されると、アップダウンカウンタ３２のカウント動作が停止し、カウント値ｘＰｎを保持する。この結果、Ｄ／Ａコンバータ３４から出力されるスキャナ指令信号ａｘＰｎが一定レベルに保持され、スキャナが移動位置に停止し、その位置に保持される。すなわち、Ｘ軸走査ミラーがその回転角度位置に保持される。
【００２１】
ここで、アップダウンカウンタ３２のカウント動作速度を規定するクロック信号ＣＬＫは、発信子から発生する基準クロックパルス信号を分周回路によって分周することにより得られる所定周波数ｆの信号であり、本例では、周波数ｆが次式で規定される。
ｆ＝Ｋ／｜Ｐｎ−Ｐ（ｎ−１）｜
但し、Ｋ：定数
Ｐｎ：今回のスキャナ位置指令データ
Ｐ（ｎ−１）：前回のスキャナ位置指令データ
【００２２】
図３は本例のスキャナシステム１における動作を示す説明図である。Ｘ方向のスキャナ位置が時点ｔ１において原点位置にあり、時点ｔ２において位置ｘＰ１まで移動し、その位置に時点ｔ３まで保持されているとする。時点ｔ３において、コンピュータシステム１の側からスキャナ位置指令データｘＰ２（＞ｘＰ１）がスキャナ指令信号発生装置３に供給されると、アップダウンカウンタ３２がアップカウントを開始する。スキャナ位置指令データｘＰ２とカウント値ｘＰが一致すると、カウント動作が停止し（時点ｔ４）、スキャナ位置がｘＰ２に保持される。時点ｔ５においてスキャナ位置指令データｘＰ３（＜ｘＰ２）がスキャナ指令信号発生装置に入力されると、アップダウンカウンタ３２はダウンカウントを開始し、カウント値がＸＰ３に一致するとカウントを停止し（時点ｔ６）、スキャナ位置がｘＰ３に保持される。
【００２３】
上記のように、アップダウンカウンタ３２におけるカウント動作速度は前回の位置指令データｘＰ（ｎ−１）と今回の位置指令データｘＰｎの差の絶対値に逆比例する。例えば、図３（ｂ）に示すように、差の大きな区間（時点ｔ３からｔ４）におけるカウント動作速度ｖ２は、差の小さな区間（時点ｔ５から時点ｔ６）におけるカウント動作速度ｖ３よりも遅い。換言すると、スキャナ走査速度あるいは移動速度は、大幅に移動する場合には低速で移動し、微小移動の場合には高速で移動する。
【００２４】
なお、他方のＹ軸方向のスキャンの場合も同様であるので、Ｙ軸スキャナ指令信号発生装置の構成および作用動作は省略するものとする。
【００２５】
次に、上記の周波数ｆを規定する式における値Ｋを可変とすることもできる。Ｋの値を可変とすれば、例えば、図３における時点ｔ３からｔ４までの間において、時間に対する移動曲線が図において想像線で示すように、Ｓ字を描くように移動速度を加減速させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の方法およびスキャナ指令信号発生装置によれば、スキャナシステムの応答特性を最大限引き出すための最適な動作形態によりスキャナの移動速度を制御できる。また、レーザマーカに限らず、各種のスキャナシステムに対して本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用したスキャナシステムの概略構成図である。
【図２】図１のスキャナシステムのスキャナ指令信号発生装置の概略ブロック図である。
【図３】図１のスキャナシステムによる動作を説明するためのグラフである。
【図４】従来のスキャナシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    スキャナシステム
２    コンピュータシステム
３    Ｘ軸スキャナ指令信号発生装置
４    Ｙ軸スキャナ指令信号発生装置
５    Ｘ軸ドライバ
６    Ｙ軸ドライバ
７    Ｘ軸アクチュエータ
８    Ｙ軸アクチュエータ
９    Ｘ軸走査ミラー
１０  Ｙ軸走査ミラー
１１  レーザ発信器
１３  対象物
１３ａ  対象物表面
３１  コンパレータ
３２  アップダウンカウンタ
３３  クロック信号発生回路
３４  Ｄ／Ａコンバータ
【図１】
2005031469.tif 000003
【図２】
2005031469.tif 000004
【図３】
2005031469.tif 000005
【図４】
2005031469.tif 000006