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A automation control system includes a laser device, a moving stage, a galvanometric scanner control device, and a master controller. The laser device is configured to generate a laser in response to a first command. The moving stage is configured to support an article, and adjust a position of the article in response to a second command. The galvanometric scanner control device is configured to determine a direction of the laser irradiating to the article in response to a third command to perform a process. The master controller is configured to transmit the first, the second, and the third commands based on an Ethernet for control automation technology (EtherCAT) protocol to synchronize the laser device, the moving stage, and the galvanometric scanner control device.
1.第1の指令に応じてレーザー光を発生するレーザー装置と, 載置物を支持することに用いられ,第2の指令に応じて該載置物の位置を調整する移動ステージと, 第3の指令に応じて,該レーザー光の該載置物への照射方向を決めて,加工工程を行うガルバノスキャナ位置決め制御装置と, イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて,該第1の指令と,該第2の指令と,該第3の指令を転送して,該レーザー装置と,該移動ステージと,該ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる主制御器を含み, 該主制御器は,該第2の指令に従い,該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し, 該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるため該第1の指令を更に出力し, 該折れ曲がりの箇所において,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ,および,該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて,該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する 自動化制御システム。
2.該移動ステージは,該第2の指令に基づいて該移動ステージを移動させて,該載置物の該位置を調整するサーボモータ用ドライバを更に含む請求項1に記載の自動化制御システム。
3.該ガルバノスキャナ位置決め制御装置は,該第3の指令に基づいて該照射方向を決めるガルバノモータを更に含み,且つ該主制御器は,該第3の指令を該ガルバノモータに転送して,該ガルバノモータを制御する請求項1に記載の自動化制御システム。
4.該主制御器は,更にイーサネット制御自動化プロトコルに基づいてデータベースに接続して,該加工工程の少なくとも一つのパラメータを集めてデータベースに保存する請求項1に記載の自動化制御システム。
5.該主制御器は,プログラムコードの保存に用いられ,該プログラムコードに基づいて該第1の指令と,該第2の指令と,該第3の指令を出力する請求項1に記載の自動化制御システム。
6.第4の指令に応じて該加工工程に関する画像を撮ることに用いられる工業用カメラを更に含み, 該主制御器は,更に該イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて該第4の指令を該工業用カメラに転送して,且つ該画像を受信して,該加工工程を監視する請求項1に記載の自動化制御システム。
7.レーザー装置によって,第1の指令に応じてレーザー光を発生する工程と, 載置物を支持するための移動ステージによって,第2の指令に応じて該載置物の位置を調整する工程と, ガルバノスキャナ位置決め制御装置によって,第3の指令に応じて,該レーザー光の該載置物への照射方向を決めて,加工工程を行う工程と, 主制御器によって,イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて,該第1の指令と,該第2の指令と,該第3の指令を転送して,該レーザー装置と,該移動ステージと,該ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる工程を含み, 該加工工程を行う工程において, 該主制御器によって,該第2の指令に従い,該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し, 該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるため該第1の指令を更に出力し, 該折れ曲がりの箇所において,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ,および,該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて,該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する 自動化制御方法。 【0001】 本開示内容は,自動化制御システムに関し,特に,イーサネット(登録商標)制御自動化技術(Ether CAT)による自動化制御システムに関する。
【0002】 各種類の応用には,自動化制御システムがよく見られる。現在の応用には,自動化制御システムが多種類の通信プロトコル(または,インターフェイス)によって複数の装置を制御する。
【0003】 しかしながら,通信プロトコル(または,インターフェイス)の種類が異なるので,それらの通信プロトコルでの制御の間に,異なる長さのタイムラグがあって,制御命令を精度良く同期実行できない。
【0004】 上記内容に鑑みて,本開示内容は,背景技術に述べる問題を解決するための自動化制御システム及び方法を提出する。 本開示内容の一実施形態は,第1の指令に応じてレーザー光を発生するレーザー装置と,載置物を支持することに用いられ,第2の指令に応じて載置物の位置を調整する移動ステージと,第3の指令に応じて,レーザー光の載置物への照射方向を決めて,加工工程を行うガルバノスキャナ位置決め制御装置と,イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて,第1の指令と,第2の指令と,第3の指令を転送して,レーザー装置と,移動ステージと,ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる主制御器を含み,該主制御器は,該第2の指令に従って,該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し,該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるため該第1の指令を更に出力し,該折れ曲がりの箇所において,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ,および,該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて,該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する,自動化制御システムに関する。
【0005】 本開示内容の一実施形態は,レーザー装置によって,第1の指令に応じてレーザー光のエネルギーの大きさを制御する工程と,載置物を支持するための移動ステージによって,第2の指令に応じて載置物の位置を調整する工程と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置によって,第3の指令に応じて,レーザー光の載置物への照射方向を決めて,加工工程を行う工程と,主制御器によって,イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて,第1の指令と,第2の指令と,第3の指令を転送して,レーザー装置と,移動ステージと,ガルバノスキャナ位置決め制御装置を同期させる工程を含み,該加工工程を行う工程において,該主制御器によって,該第2の指令に従って,該レーザー光の該移動ステージでの照射経路に折れ曲がりがあるかどうかを判断し,該主制御器が該照射経路に該折れ曲がりを検出した場合,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるため該第1の指令を更に出力し,該折れ曲がりの箇所において,該主制御器は,該レーザー光の出力パワーを下げるために該レーザー装置を制御して該レーザー光の出力周波数を下げ,および,該載置物での該レーザー光の速度が落ちることに合わせて,該載置物上の該折れ曲がりの箇所での該レーザー光のエネルギー密度を元の値に維持する,自動化制御方法に関する。
【0006】 下記実施例に対する詳細な説明を参照することで更に全面的に本案を理解できる。下記添付図面を参照されたい: 本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムを示す模式図である。 本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムを示す模式図である。 本開示文書の一部の実施例による自動化制御方法を示すフロー図である。 本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムに関するパラメータを示す模式図である。
【0007】 以下,実施例を挙げて添付図面を合わせて,詳細に説明するが,述べる具体的な実施例は,本発明を解説するものに過ぎなく,本発明を制限するものではない。また,構造の操作に対する説明は,その実行順序を制限するものではなく,全ての素子が改めて組み合された構造や同等の効果を有する装置は,いずれも本発明の実施例の開示内容の範囲内にある。
【0008】 図1を参照されたい。図1は本開示文書の一部の実施例による自動化制御システム100を示す模式図である。一部の実施例には,自動化制御システム100は,主制御器110と,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を含む。
【0009】 図1に示すように,レーザー装置120は,主制御器110に結合され,移動ステージ130は,主制御器110に結合され,且つガルバノスキャナ位置決め制御装置140は,主制御器110に結合される。一部の実施例には,主制御器110は,マスタサーバ側の素子として操作し,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140は,スレーブサーバ側の素子として操作する。
【0010】 一部の実施例には,主制御器110は,第1の通信プロトコルによって,レーザー装置120とガルバノスキャナ位置決め制御装置140を制御し,且つ第2の通信プロトコルによって,移動ステージ130を制御する。一部の実施例には,第1の通信プロトコルと第2の通信プロトコルは同じである。更なる実施例には,第1の通信プロトコル及び/又は第2の通信プロトコルは,イーサネット制御自動化(Ethernet(登録商標) for control automation technology,Ether CAT)プロトコル,又はその後継プロトコルである。一部のイーサネット制御自動化プロトコルを使用する実施例には,主制御器110と,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140の何れにも,このEther CATプロトコルに対応するトランシーバ回路が配置されて,イーサネット制御自動化プロトコルに基ついて,互いの接続が構築される。上記イーサネット制御自動化プロトコルは例示であり,本案はこれに制限されない。
【0011】 一部の実施例には,第1の通信プロトコルと第2の通信プロトコルが同じである場合,主制御器110は,更にレーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を同期させる。他の一部の実施例には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を同期させる。言い換えれば,自動化制御システム100は,単一種類の通信プロトコルによって,内部の全てのマスタ側の素子とスレーブ側の素子の同期性を統合する。
【0012】 一部の実施例には,主制御器110は,第1の通信プロトコルによってレーザー装置120との接続を構築して,第1の指令V1をレーザー装置120に出力する。レーザー装置120は,受信した第1の指令V1に応じてレーザー光を発生する。例えば,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによってレーザー装置120に接続して,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1をレーザー装置120に転送してよい。レーザー装置120も,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1を受信してからそれに応じてレーザー光を発生し,且つレーザー光のエネルギーの大きさを制御してもよい。
【0013】 一部の実施例には,主制御器110は,第2の通信プロトコルによって移動ステージ130に接続する。主制御器110は,第2の通信プロトコルによって第2の指令V2を移動ステージ130に出力する。一部の実施例には,移動ステージ130は載置物133(図2に示される)を支持することに用いられる。移動ステージ130は,受信した第2の指令V2に応じて載置物133の位置を調整する。一部の実施例には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて移動ステージ130に接続して,且つイーサネット制御自動化プロトコルによって第2の指令V2を移動ステージ130に転送する。移動ステージ130は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第2の指令V2を受信してからそれに応じて載置物133の位置を調整する。
【0014】 一部の実施例には,移動ステージ130は,サーボモータ用ドライバ132(図2に示される)を含む。サーボモータ用ドライバ132は,移動ステージ130が受信した第2の指令V2に基づいて,載置物133の位置を調整する。一部の実施例には,主制御器110は,第2の指令V2をサーボモータ用ドライバ132に転送して,サーボモータ用ドライバ132によって載置物133の位置を調整させる。
【0015】 一部の実施例には,主制御器110は,レーザー装置120と移動ステージ130を制御する。レーザー装置120から発生されたレーザー光を,移動ステージ130によって位置が調整された載置物133に照射して,レーザー加工を行う。一部の実施例には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1と第2の指令V2を出力して,レーザー装置120と移動ステージ130をそれぞれ制御する。これによって,移動ステージ130が支持する載置物133は,適切な位置でレーザー装置120が第1の指令V1に基づいて発生するレーザー光に照射される。一部の実施例には,上記照射によって,載置物133がレーザー加工される。
【0016】 一部の実施例には,主制御器110は,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を制御する。主制御器110は,第3の通信プロトコルによってガルバノスキャナ位置決め制御装置140との接続を構築して,第3の指令V3をガルバノスキャナ位置決め制御装置140に出力する。一部の実施例には,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140は,レーザー装置120が発生するレーザー光の照射方向を決めることに用いられる。ガルバノスキャナ位置決め制御装置140は,受信した第3の指令V3に応じて,レーザー光の載置物133への照射位置を決める。一部の実施例には,主制御器110は,第3の指令V3を生じることに用いられ,イーサネット制御自動化プロトコルによって第3の指令V3をガルバノスキャナ位置決め制御装置140に転送して,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140が,イーサネット制御自動化プロトコルによって第3の指令V3を受信して,レーザー光の照射方向を決める。
【0017】 一部の実施例には,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140は,ガルバノモータ141(図2に示される)を含む。ガルバノモータ141は,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140が受信した第3の指令V3に基づいて,レーザー装置120が発生するレーザー光の照射方向を決める。一部の実施例には,主制御器110は,第3の指令V3をガルバノモータ141に転送して,レーザー光の照射方向を決めるようにガルバノモータ141を制御する。
【0018】 一部の実施例には,主制御器110は,更にレーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を同時に制御する。主制御器110の同期制御に基づいて,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140がレーザー装置120のレーザー光の照射方向を制御でき,且つ移動ステージ130が載置物133に対する支持位置を調整できる。これによって,載置物133は適切な位置でレーザー加工される。一部の実施例には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1と,第2の指令V2と,第3の指令V3を出力して,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140をそれぞれ制御する。
【0019】 一部の実施例には,主制御器110は,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140の制御に用いられ,レーザー光に照射されるように載置物133を適切な位置に調整して,加工工程を行う。例えば,図1に示されるように,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1と,第2の指令V2と,第3の指令V3をレーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140にそれぞれ出力してもよい。これによって,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140は,それぞれ第1の指令V1と,第2の指令V2と,第3の指令V3に基づいて,対応する操作を行って,載置物133に対して加工工程を行う。一部の実施例には,加工工程はレーザー切断工程である。他の一部の実施例には,加工工程はレーザー彫刻工程である。
【0020】 一部の実施例には,主制御器110は,レーザー光の移動ステージ130での照射経路の検出に用いられる。一部の実施例には,レーザー光の移動ステージ130での照射経路が,プリセット条件に合致する場合,主制御器110は,対応する第1の指令V1をレーザー装置120に出力して,レーザー光の出力を調整する。例えば,一部の実施例には,主制御器110は,レーザー光の移動ステージ130での照射経路に折れ曲がりが発生したかどうかの判断に用いられる。一部の実施例には,主制御器110は第2の指令V2に基づいて,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を介して反射されたレーザー光の照射位置を分析して,レーザー光の照射経路に折れ曲がりが発生したかどうかを判断する。また,さらなる一部の実施例には,上記判断は第2の指令V2及び/又は第3の指令V3に基づいて行う。関連記載は,下記段落で図4を参照して説明する。
【0021】 一部の実施例には,主制御器110は,一つまたは複数のプログラムコードを保存するメモリ装置113(図2に示される)を含む。主制御器110は,プログラムコードに予め定義される一つまたは複数のプリセット機能又は指令に基づいて,第1の指令V1と,第2の指令V2と,第3の指令V3を出力する。
【0022】 一部の実施例には,第1の指令V1と,第2の指令V2と,第3の指令V3は単一信号である。一部の実施例には,第1の指令V1と,第2の指令V2と,第3の指令V3は,複数の単一信号の組み合わせである。上記第1の指令V1と,第2の指令V2と,第3の指令V3の何れも例示用であり,各種類の指令や信号は本開示内容の範囲内にある。例えば,第1の指令V1は,レーザー装置120のレーザー光パルス幅変調信号の制御に用いられてもよく,且つ第3の指令V3は,デジタル信号であってもよい。
【0023】 一部の実施例には,自動化制御システム100は,工業用カメラ150を更に含む。図1に示されるように,工業用カメラ150が主制御器110に結合される。一部の実施例には,主制御器110は第4の通信プロトコルによって第4の指令V4を工業用カメラ150に出力する。工業用カメラ150は,受信した第4の指令V4に応じて,画像F1を撮る。一部の実施例には,工業用カメラ150は,加工工程に関する画像F1を撮ることに用いられる。
【0024】 一部の実施例には,主制御器110はイーサネット制御自動化プロトコルによって第4の指令V4を工業用カメラ150に転送する。工業用カメラ150は,第4の指令V4に応じて移動ステージ130を撮影して,加工工程に関する画像F1を撮る。一部の実施例には,主制御器110は工業用カメラ150が撮った加工工程の画像F1を受信して,加工工程を監視する。
【0025】 一部の実施例には,第1の通信プロトコルと,第2の通信プロトコルと,第3の通信プロトコルと,第4の通信プロトコルは同じである。一部の実施例には,第3の通信プロトコルはイーサネット制御自動化プロトコルである。
【0026】 一部の実施例には,自動化制御システム100は,データベース160を更に含む。図1に示されるように,データベース160が主制御器110に結合される。一部の実施例には,主制御器110は,少なくとも一つの通信プロトコル(例えば,上記の第1の通信プロトコルと,第2の通信プロトコルと,第3の通信プロトコルと,第4の通信プロトコル)によって,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140と,工業用カメラ150との接続を構築して,加工工程に関連する少なくとも一つのパラメータP1を集めて,データベース160に保存する。一部の実施例には,主制御器110は,第4の通信プロトコルによってデータベース160に接続して,少なくとも一つのパラメータP1をデータベース160に保存する。一部の実施例には,少なくとも一つのパラメータP1は,第1の指令V1,第2の指令V2,第3の指令V3,第4の指令V4,画像F1,又はこれらの組み合わせに関連される。言い換えれば,少なくとも一つのパラメータP1は,単一パラメータ,又は複数のパラメータの組み合わせであってもよい。例えば,レーザー光の出力,周波数,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140のガルバノミラーの角度,移動ステージ130の移動位置などのパラメータ又はこれらの組み合わせであってもよい(これに制限されない)。
【0027】 一部の実施例には,第1の通信プロトコルと,第2の通信プロトコルと,第3の通信プロトコルと,第4の通信プロトコルは同じである。一部の実施例には,第4の通信プロトコルはイーサネット制御自動化プロトコルである。
【0028】 図2を参照されたい。図2は本開示文書の一部の実施例による自動化制御システム200を示す模式図である。一部の実施例には,自動化制御システム200は,主制御器110と,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を含む。容易に理解するために,自動化制御システム200については,図1の自動化制御システム100と類似する素子に対して同じ番号を付けて,且つ類似する素子を繰り返して述べることをしない。
【0029】 本案の実施例のマスタ.スレーブ制御態様を容易に理解するために,図2には自動化制御システム200の主な素子の相対設置関係を示し,且つ全ての素子の具体構造及び/又は全ての細部を詳細にリストしない。本発明の精神や範囲から脱離せずに,図2に示される設置態様を加工工程の要求及び/又は実際応用に応じて,様々な調整,置き換え,変更を加えることができる。
【0030】 一部の実施例には,主制御器110は,リアルタイムオペレーティングシステム111と,通信プロトコル制御器112と,メモリ装置113を含む。一部の実施例には,主制御器110は,メモリ(例えば,メモリ装置113又は独立のメモリ)と,プロセッサ回路を含む。リアルタイムオペレーティングシステム111は,このメモリにインストールされて,該プロセッサ回路に実行されることにより,制御機能を提供する。リアルタイムオペレーティングシステム111は,自動化制御システム100の操作順序の制御に用いれる。一部の実施例には,通信プロトコル制御器112は,イーサネット制御自動化プロトコル制御器である。一部の実施例には,メモリ装置113は上記のデータベースの保存に用いられる。
【0031】 一部の実施例には,レーザー装置120は,レーザー光源121と,レーザー光変調器122と,レーザー光変調器用ドライバ123と,ビーム拡大器124と,エネルギーメータ125と,口径126と,光学ミラーM1と,光学ミラーM2と,光学ミラーM3を含む。
【0032】 一部の実施例には,レーザー光源121は,炭酸ガス(CO2)レーザー光源である。図2に示されるように,レーザー光源121は,レーザー光変調器122に照射するレーザー光を発生する。一部の実施例には,レーザー光変調器122は,レーザー光変調器用ドライバ123に制御され,且つレーザー光変調器用ドライバ123は,第1の通信プロトコルによって主制御器110に制御される。例えば,レーザー光変調器用ドライバ123は,第1の指令V1に基づいてレーザー光変調器122を制御して,下記操作を行ってもよい。図2に示されるように,レーザー光がレーザー光変調器122を通った後,ある比例で二分され,一方はビーム拡大器124に照射し,他方は光学ミラーM1に照射されてエネルギーメータ125へ反射される。一部の実施例には,ビーム拡大器124は,通ったレーザー光のビーム径と発散角を変化することに用いられる。一部の実施例には,主制御器110は,第1の通信プロトコルによってエネルギーメータ125に接続して,エネルギーメータ125に反射されたレーザー光の出力を測って,比例に基づいてビーム拡大器124に照射されたレーザー光のエネルギーを計算する。図2に示されるように,ビーム拡大器124を通ったレーザー光は,まず光学ミラーM2に照射され,それから光学ミラーM3に反射される。レーザー光は,光学ミラーM3に反射された後,口径126に照射されて,口径126を通してガルバノスキャナ位置決め制御装置140に照射される。
【0033】 一部の実施例には,レーザー光が光学ミラーM2と光学ミラーM3を通った後,異なる実施例に基づいて,レーザー光のビーム径と発散角を設計する。一部の実施例には,口径126は通ったレーザー光のビーム径の制御に用いられる。
【0034】 一部の実施例には,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140は,ガルバノモータ141とガルバノモータ用ドライバ142を含む。図2に示されるように,口径126を通ったレーザー光は,ガルバノモータ141へ照射される。一部の実施例には,ガルバノモータ141は,ガルバノモータ用ドライバ142に結合され,且つ載置台131に設置される。
【0035】 一部の実施例には,主制御器110は,第3の通信プロトコルによって第3の指令V3をガルバノモータ用ドライバ142に転送し,且つガルバノモータ用ドライバ142によってガルバノモータ141の角度を制御する。
【0036】 一部の実施例には,ガルバノモータ141は,受けたレーザー光の照射方向の制御に用いられる。図2に示されるように,ガルバノモータ141は,レーザー光を載置物133に導く。一部の実施例には,載置台131とガルバノモータ141の制御によって,レーザー光は載置物133における異なる位置に照射するように制御される。
【0037】 一部の実施例には,移動ステージ130は,載置台131とサーボモータ用ドライバ132を含む。載置台131は,サーボモータ用ドライバ132に結合される。一部の実施例には,載置台131は,上記の載置物133の支持に用いられ,且つ載置物133の第1の方向X及び/又は第2の方向Yでの移動を制御することに用いられる。一部の実施例には,載置台131は,更にガルバノモータ141の第3の方向Zでの移動を制御することに用いられる。載置台131の制御に応じて,ガルバノモータ141が第3の方向Zに移動する。言い換えれば,載置物133とガルバノモータ141の相対位置関係は,載置台131の第1の方向Xと,第2の方向Yと,第3の方向Zでの移動によって制御される。一部の実施例には,第1の方向Xと,第2の方向Yと,第3の方向Zは,互いに垂直する。
【0038】 一部の実施例には,主制御器110は,第2の通信プロトコルによってサーボモータ用ドライバ132に接続し,第2の指令V2をサーボモータ用ドライバ132に転送して載置台131を制御し,載置台131における載置物133を平面(例えば,第1の方向Xと第2の方向Yからなる平面)に移動させる。
【0039】 一部の実施例には,レーザー光を載置物133に照射して,加工工程(例えば,レーザー切断工程及び/又はレーザー彫刻工程)を行う。言い換えれば,主制御器110は,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140の制御に用いられ,載置物133に対して加工工程を行う。一部の実施例には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルに基づいて,載置物133に対して加工工程を行う。上記加工工程は,例示用にすぎない,各種類の加工工程は本開示内容の範囲内にある。
【0040】 一部の関連技術には,加工設備の間に異なる種類の通信プロトコル(又はインターフェイス)を採用して接続する。例えば,移動ステージは別の運動軸制御カードが生じるパルス信号や電圧制御信号によって制御され,ガルバノモータはXY2-100インターフェイスによって制御され,レーザー光源はパルス幅変調指令によって制御され,且つ工業用カメラはGiga-Eインターフェイスによって制御されてよい。上記設備が統合的に制御される場合,プロトコルが異なるので,各設備の操作タイミングを精度よく同期にすることができなく,加工工程の品質に悪影響を与える。
【0041】 上記技術に比べて,本案の実施例は同一の通信プロトコル(例えば,イーサネット制御自動化プロトコル)によってマスタ.スレーブ制御態様で各加工設備の同期制御を行う。これによって,イーサネット制御自動化プロトコルの分散クロックメカニズムによって,スレーブ側の各加工設備の操作タイミングの同期誤差を著しく下げる。これによって,加工工程の品質が向上される(図4に示される)。
【0042】 図3を参照されたい。図3は本開示文書の一部の実施例による自動化制御方法300を示す流れ図である。一部の実施例には,自動化制御方法300は工程S302~S320を含む。一部の実施例には,自動化制御方法300は,図1と図2の自動化制御システムに適用される。好ましく態様により本開示内容を理解するために,自動化制御方法300については,図1と図2の自動化制御システムに合わせて説明するが,本開示内容はこれに制限されない。
【0043】 工程S302には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1をレーザー装置120に転送し,レーザー光を出力させるようにレーザー装置120を制御する。レーザー装置120は,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140に照射するレーザー光を発生する。ただし,主制御器110は,レーザー光変調器用ドライバ123とレーザー光変調器122によって,発生するレーザー光の周波数とエネルギー幅を制御し,且つエネルギーメータ125によってガルバノスキャナ位置決め制御装置140に照射されるレーザー光のエネルギーを計算する。また,ビーム拡大器124と,光学ミラーM2と,光学ミラーM3と,口径126によってレーザー光をガルバノスキャナ位置決め制御装置140に照射する。
【0044】 工程S304には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第2の指令V2を移動ステージ130に転送して,移動ステージ130を制御する。主制御器110は,サーボモータ用ドライバ132によって,載置物133を支持する載置台131を第1の方向Xと第2の方向Yからなる平面に移動させるように制御し,且つ載置台131に結合されるガルバノモータ141を第3の方向Zに移動させるように制御する。言い換えれば,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって,載置物133とガルバノモータ141の間の相対位置を制御する。
【0045】 工程S306には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第3の指令V3をガルバノスキャナ位置決め制御装置140に転送して,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140を制御する。主制御器110は,ガルバノモータ用ドライバ142によってガルバノモータ141を制御して,レーザー光の照射方向を制御し,且つレーザー光を載置物133に照射して加工工程を行う。
【0046】 工程S308には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって第3の指令V3を転送して,且つガルバノモータ141により制御されるレーザー光の照射方向を制御する。
【0047】 工程S310には,主制御器110は,レーザー光の照射方向を制御した後,イーサネット制御自動化プロトコルによって第2の指令V2を転送して,載置物133とガルバノモータ141の間の相対位置を調整する。
【0048】 工程S312には,主制御器110は,載置物133とガルバノモータ141の間の相対位置を調整した後,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1を転送して,レーザー光の出力を調整する。例えば,変調レーザー光の出力を調整する。
【0049】 工程S314には,主制御器110は,リアルタイムで加工工程の画像F1を同期に撮るように,イーサネット制御自動化プロトコルによって第4の指令V4を工業用カメラ150に転送する。
【0050】 工程S316には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって加工工程に関連するパラメータを集めて,且つデータベース160に保存する。
【0051】 工程S318には,主制御器110は,イーサネット制御自動化プロトコルによって,レーザー装置120と,移動ステージ130と,ガルバノスキャナ位置決め制御装置140と,工業用カメラ150と,データベース160を同期させる。
【0052】 上記自動化制御方法300の説明には,例示的な操作に含むが,自動化制御方法300のこれらの操作は,示された順序に基づいて行う必要がない。自動化制御方法300のこれらの操作の順序を,変更することや,適切な場合にこれらの操作を同時に行うことや,一部の操作を同時に行ったり,繰り返して行ったりする又は省略することは,いずれも本開示の実施例の精神や範囲内にある。
【0053】 図4を参照されたい。図4は本開示文書の一部の実施例による自動化制御システムに関するパラメータを示す模式図である。一部の実施例には,図4の自動化制御方法は,図1と図2の自動化制御システムに適用される。好ましく態様で本開示内容を理解するために,図4の自動化制御方法については,図1と図2の自動化制御システム100,200に合わせて説明するが,本開示内容はこれに制限されない。
【0054】 図4に示されるように,Tはレーザー光の加工経路であり,Spはレーザー光の載置物133での移動速度であり,Freqはレーザー光の出力周波数であり,及びIntは載置物133が受けたレーザー光のエネルギー密度である。一部の実施例には,速度Spは載置台131の移動速度であり,又はレーザー光の移動速度であってもよい。
【0055】 一部の実施例には,レーザー光の加工経路Tは,図4に示されるように折れ曲がりを有している。加工経路Tの折れ曲がり箇所に,レーザー光の載置物133での移動速度Spが落ちる(例えば,図4に示される領域LA)。主制御器110は,の加工経路Tに折れ曲がりがあると計画すると,イーサネット制御自動化プロトコルによって第1の指令V1を転送して,レーザー光の出力を調整する。図4に示されるように,主制御器110は,レーザー装置120を制御してレーザー光の出力周波数Freqを下げて(例えば,図4に示される領域LA),レーザー光の出力を下げる。レーザー光が載置物133での移動速度Spが落ちることを合わせて,加工経路Tの折れ曲がり箇所(領域LA)に,レーザー光の載置物133でのエネルギー密度Intは元の大きさを維持でき,加工経路Tの折れ曲がりによりレーザー光の加工物でのエネルギー密度Intを上がることを防げる。このため,加工工程の品質がより好ましい。
【0056】 一部の上記関連技術に比べて,図4を例として,関連技術には加工経路Tに折れ曲がりがある場合,各加工設備は異なる通信プロトコル(または,インターフェイス)を採用するので,レーザー光の出力を同期に下げることを効率的に行えなく,折れ曲がり箇所に同じ出力のレーザー光を照射し,これによって,折れ曲がり箇所でのエネルギー密度が高くなって,加工工程の品質に悪影響を与える。
【0057】 本発明の実施例は上記のように開示されたが,本発明を限定するものではない。当業者であれば,誰でも本発明の精神や範囲から脱離せずに,様々な変更と修正を加えることができる。従って,本発明の保護範囲は,後の特許請求の範囲により決められたものを基準とする。
【0058】 100,200:自動化制御システム 110:主制御器 111:リアルタイムオペレーティングシステム 112:通信プロトコル制御器 113:メモリ装置 120:レーザー装置 121:レーザー光源 122:レーザー光変調器 123:レーザー光変調器用ドライバ 124:ビーム拡大器 125:エネルギーメータ 126:口径 M1~M3:光学ミラー 130:移動ステージ 131:載置台 132:サーボモータ用ドライバ 133:載置物 140:ガルバノスキャナ位置決め制御装置 141:ガルバノモータ 142:ガルバノモータ用ドライバ 150:工業用カメラ F1:画像 160:データベース P1:パラメーター V1~V4:指令 X,Y,Z:方向 300:自動化制御方法 S302~S318:工程 T:加工経路 Sp:移動速度 Freq:レーザー光の出力周波数 Int:加工エネルギー密度 LA:折れ曲がり領域 |
| 縮圖尺寸
| 圖示：
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