专利名称：激光处理系统和激光处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光处理系统和激光处理装置，更具体地说，涉及对根据工件位置或方向执行激光处理的激光处理系统以及在激光处理系统中所使用的激光处理装置的改进。
背景技术：
激光标记机通过基于事先定义的处理设置数据来二维地扫描激光照射位置以在工件上形成处理图案。由此，当要在工件的正确位置上以正确方向形成处理图案时，在处理时的工件的位置和方向需要与事先定义的位置和方向匹配。由此，用户需要针对各个待处理的工件调整位置和方向。特别地，如果对于处理图案的位置和方向要求高精度，则对于工件的位置和方向也要求与处理精度相同的精度。例如，当要在诸如几毫米夹角的半导体芯片的小工件上执行激光处理时，也需要高精度地控制工件的位置和方向。认为通过使用相机拍摄工件，测量真实工件的位置和方向相对于事先定义的工件的位置和方向的误差(下文称为工件误差)，以及根据工件误差校正处理设置数据，可以提高便捷性并且还可以提高处理精度。图24是示出了包括相机的传统激光处理系统的示意结构的一个示例的示图。在该激光处理系统中，相机56布置在激光标记机20附近,基于激光标记机20的拍摄图像来控制激光标记机20，然而激光标记机20的光轴与相机56的光轴不一致。由此，可以确定工件W的存在与否及其大致位置和方向，但是难以确定从激光标记机20看去的工件W的准确位置和方向。图25是示出了包括相机的传统激光处理系统的示意结构的另一示例的示图(例如，日本未审查专利申请No. 2009-78280)。在该激光处理系统中，相机56的光接收轴从相比激光标记机20中的扫描器47处于上游侧上的激光L的发射轴分支。由此，与激光L类似地，也通过扫描器47扫描相机56的光接收轴。S卩，相机56的拍摄图像为具有失真的坐标系的图像，但是只有光接收轴上的位置与激光L的照射位置精确一致。由此，可以基于拍摄图像精确地确定工件W的位置和方向。然而，为了使用传统激光处理系统确定工件W的精确位置和方向，必须使得光接收轴与工件W的两个或多个特征点依次一致。即，在具有指示光接收轴的记号的显示器上显示拍摄图像，并且用户需要在观看拍摄图像的同时控制扫描器47以使得光接收轴与工件W的特征点一致，该操作要针对每一个待测工件W来执行。因此，可以实现高精度激光处理，但是操作麻烦并且不能自动执行。而且，由于在传统激光标记机中无法更换相机，所以无法根据拍摄图像所要求的图像质量来使用最佳相机。
发明内容
考虑到上述情况，本发明的一个目的在于提供一种能够以高精度控制处理图案相对于工件的位置或方向的激光处理系统。特别地，本发明的目的在于提供一种激光处理器系统，其能够在不考虑工件的位置和方向的情况下在工件上的预定位置处以预定方向形成
处理图案。本发明的目的还在于将激光处理系统自动化。特别地，本发明的目的在于提供一种激光处理器系统，其能够考虑到自动传送工件的工件误差来在工件上的预定位置处以预定方向形成处理图案。本发明的又一个目的在于提供能在激光处理系统中使用的激光处理装置。特别地，本发明的目的在于提供能够更换相机的激光处理装置。根据本发明的一个实施例的激光处理系统包括激光处理装置，该激光处理装置包括用于生成激光的激光发生器、用于扫描工件的处理表面上的激光、远心透镜，用于使得激光与入射角无关地以恒定发射角发射的远心透镜、以及相机，其光接收轴从相比扫描器处在激光发生器侧的激光发射轴分支，所述远心透镜相比扫描器布置在工件侧；图像处理装置，用于对相机所拍摄的拍摄图像执行预定图像处理；以及控制装置，用于指示激光处理装置采用激光开始对工件进行处理，所述控制装置连接到所述激光处理装置和所述图像处理装置。控制装置包括拍摄扫描请求输出部分，用于输出包括针对扫描器的用于相机拍摄的控制信息的拍摄扫描请求；拍摄扫描响应输入部分，用于基于拍摄扫描请求从激光处理装置接收指示扫描器完成了扫描的拍摄扫描响应；以及拍摄图像获取请求输出部分，用于基于拍摄扫描响应将请求获得相机所拍摄的拍摄图像的拍摄图像获取请求输出到图像
处理装置。图像处理装置包括拍摄图像获得部分，用于基于来自控制装置的拍摄图像获取请求来获取相机所拍摄的拍摄图像；以及工件误差检测部分，用于基于拍摄图像获得部分所获得的拍摄图像来获得真实工件的位置相对于事先定义的工件位置的误差来作为工件误差。激光处理装置包括处理设置数据存储部分，用于保存包括针对扫描器的用于激光处理的控制信息的处理设置数据；以及处理设置校正部分，用于基于工件误差校正处理设置数据。在所述控制装置指示所述激光处理装置开始对所述工件进行处理时，所述扫描器基于所述处理设置校正部分所校正的处理设置数据扫描所述激光。根据这种构造，可以使得相机的光接收轴与激光的发射轴大致一致，从而可以由相机拍摄扫描器所扫描的激光的照射位置。由此，可以获得与激光的照射位置精确一致的拍摄图像。而且，可以使用远心透镜获得几乎没有任何失真的拍摄图像，从而可以针对拍摄图像的拍摄轴之外的点确定精确位置。通过基于拍摄位置数据扫描光接收轴并且在没有输出激光时拍摄工件，可以获得真实工件的位置相对于事先定义的工件的位置的误差作为工件误差。如果基于以这种方式获得的工件误差来校正处理设置数据，则不管工件位置如何都可以将激光施加到工件上的期望处理位置。而且，在输入拍摄扫描请求时，激光处理装置在扫描器完成了基于拍摄扫描请求的扫描之后输出拍摄扫描响应。由此，在控制装置依次将拍摄扫描请求输出到激光处理装置、以及将拍摄图像获取请求输出到图像处理装置以获取工件的拍摄图像时，可以在输出拍摄扫描请求之后无需等待最长的扫描器操作时间而立即输出拍摄图像获取请求。因此， 可以缩短获取拍摄图像所需的时间。在根据本发明的另一实施例的激光处理系统中，除了上述构造之外，控制装置还包括拍摄位置数据存储部分，用于保存拍摄位置数据，拍摄位置数据包括针对扫描器的用于相机拍摄的控制信息；以及拍摄扫描请求输出部分，用于将包括拍摄位置数据的拍摄扫描请求输出到激光处理装置。根据这种构造，可以由控制装置规定激光处理装置的相机所要拍摄的拍摄区域。在根据本发明的另一实施例的激光处理系统中，除了以上构造之外，控制装置还包括校正请求输出部分，用于从图像处理装置接收工件误差，并且基于工件误差将处理设置数据的校正请求输出到激光处理装置。在根据本发明的又一实施例的激光处理系统中，除了以上构造之外，图像处理装置结合到激光处理装置中。在根据本发明的另一实施例的激光处理系统中，除了以上构造之外，工件误差检测部分获得真实工件的位置和方向相对于事先定义的工件的位置和方向的误差作为工件误差。根据这种构造，可以获得真实工件的位置和方向相对于事先定义的工件的位置和方向的误差作为工件误差。通过基于以这种方式获得的工件误差来校正处理设置数据，不管工件位置和方向如何都可以将激光施加到工件的期望处理位置。除了以上构造之外，根据本发明的再一实施例的激光处理系统进一步包括匹配数据存储单元，用于存储用于对工件进行图案匹配的匹配数据；其中工件误差检测部分通过使用匹配数据执行图案匹配来确定拍摄图像中工件的位置和方向。根据本发明的另一实施例的激光处理装置为激光处理系统中的激光处理装置，其中控制装置连接到激光处理装置和图像处理装置，激光处理装置包括用于生成激光的激光发生器；扫描器，用于对工件的处理表面的激光；远心透镜，用于使得激光与入射角无关地以恒定发射角发射，远心透镜相比扫描器布置在工件侧；相机，其光接收轴从相比扫描器位于激光发生器侧的激光发射轴分支出来；拍摄扫描请求输入部分，用于从控制装置接收包括针对扫描器的用于相机拍摄的控制信息的拍摄扫描请求；拍摄扫描响应输出部分，用于基于拍摄扫描请求来将指示扫描器完成了扫描的拍摄扫描响应输出到控制装置；工件误差输入部分，用于接收指示了真实工件的位置相对于事先定义的工件位置的误差的工件误差，在由扫描器基于拍摄扫描请求进行的扫描已完成而将相机拍摄的拍摄图像输出到图像处理装置时，图像处理装置获得工件误差；处理设置数据存储部分，用于保存包括针对扫描器的用于激光处理的控制信息的处理设置数据；以及处理设置校正部分，用于基于工件误差来校正处理设置数据；其中当控制装置指示开始工件的处理时，扫描器基于处理设置校正部分所校正的处理设置数据来扫描激光。根据这种构造，在输入拍摄扫描请求时，在完成了基于拍摄扫描请求进行的扫描之后输出拍摄扫描响应。由此，当在输入拍摄扫描请求之后开始获取拍摄图像时，可以无需等待经过从输入拍摄扫描请求到扫描器扫描完成的最大时间而立即获得工件的拍摄图像。 因此，可以缩短获取拍摄图像所需的时间。
除了以上构造之外，根据本发明的又一实施例的激光处理装置进一步包括光束分离器，用于从激光的光轴分支出来自处理表面的入射光，光束分离器布置在扫描器和激光发生器之间；以及相机附接部分，其可拆卸地与相机附接，相机附接部分布置在由光束分离器所分支出的路径上。根据这种构造，可以根据需要更换相机。例如，根据所需的拍摄图像质量将相机更换成适当的相机。在根据本发明的又一实施例的激光处理装置中，除了以上构造之外，相机附接部分包括调整部分，用于调整二维方向上的偏移和相机的光接收表面的相关旋转角度。根据这种构造，可以使得相机的光接收轴与激光的发射轴大致一致，并且可以由相机拍摄扫描器所扫描的激光的照射位置。除了以上构造之外，根据本发明的再一实施例的激光处理装置进一步包括金属外壳；其中相机附接部分具有螺纹底座，用于螺纹装配用于拍摄工件的相机，螺纹底座与外壳绝缘。根据这种构造，用于构造相机的电子电路连接到螺纹底座的接合部分，防止了该电子电路与外壳导通，从而防止了由于噪声对该电子电路造成的破坏。根据本发明，可以提供一种能以高精度控制处理图案相对于工件的位置或方向的激光处理系统。特别地，可以提供这样的激光处理器系统，其在不管工件的位置和方向如何都能够在工件上的预定位置处以预定方向形成处理图案。而且，可以使激光处理系统自动化。特别地，可以提供这样一种激光处理器系统， 其能够考虑到自动传送的工件的工件误差来在工件上的预定位置处以预定方向形成处理图案。还提供了能在这种激光处理系统中使用的激光处理装置。特别地，可以提供能够更换相机的激光处理装置。
图I是示出了包括根据本发明一个实施例的激光处理装置的激光标记系统的示例构造的一个示例的系统框图；图2是示出了图I的激光标记机的详细构造的框图；图3A至图3C是示出了图2的远心透镜的一个操作示例的示意图；图4是示出了图2的光学单元的空间布置的示图；图5是示出了图I的标记机头的内部结构的透视图；图6是示出了图4的照明模块的一个构造示例的平面图；图7是图6的照明模块沿直线A-A截取的截面图；图8是示出了图5的相机模块的一个构造示例的外观图；图9A和9B是示出了图8的相机和相机附接部分的详细构造的示图；图10是图9的相机和相机附接部分沿直线B-B截取的截面图；图11是示出了由处理设置数据所定义的记号的一个示例的示图；图12A和图12B是示出了基于图11的处理设置数据的激光处理的一个示例的示图；图13A和图13B是示出了从拍摄图像提取工件的图像处理所需的数据的一个示例的示的顺序意意及
图
图
14是示出了工件误差的计算处理的一个示例的示15A和15B是示出了处理设置数据的校正处理的一个示例的示意16是示出了基于校正的处理设置数据的激光处理的一个示例的示17是示出了图I的激光标记系统的主要部件的详细构造的框18是示出了图I的图像处理装置和控制装置的主要部件的详细构造的框图； 19是示出了由图I的激光标记系统进行的误差补偿激光处理的一个操作示例
20是示出了在误差补偿激光处理中的主要信号的变化的一个示例的时序图； 21A和图21B是根据本发明的第二实施例的误差补偿激光处理的一个示例的示
图22A和图22B是根据本发明的第三实施例的误差补偿激光处理的一个示例的示
图23是根据本发明的第三实施例的误差补偿激光处理的另一示例的示意图24是示出了包括相机的传统激光处理系统的示意结构的一个示例的示图；以
图25是示出了包括相机的传统激光处理系统的示意结构的另一示例的示图。
具体实施例方式第一实施例图I是示出了包括根据本发明的一个实施例的激光处理装置的激光标记系统I的示例构造的一个示例的系统图，其中激光标记机20被示为激光处理装置的一个示例。激光标记系统I包括用于施加激光L以处理工件W的激光标记机20、用于检测工件W的工件传感器S、用于编辑激光标记机20的处理条件的终端装置10、用于对激光标记机20所输出的拍摄图像执行图像处理的图像处理装置11、以及用于控制激光标记机20和图像处理装置11的控制装置12。激光标记机20包括用于生成和扫描激光L的标记机头 21，以及用于执行标记机头21的操作控制的标记机控制器22。终端装置10为用于控制激光标记机20的终端装置，例如可以使用安装有激光标记机应用程序的个人计算机。用户使用终端装置10创建和编辑定义了激光标记机20的处理条件的处理设置数据，并且将其传输到激光标记机20。基于以下假定创建处理设置数据工件W安装在相对于标记机头21的预定位置和方向上。在本文中，这种位置和方向称为“基准位置”和“基准方向”。图像处理装置11为用于对工件W的拍摄图像执行图像处理的装置，并且可以是专用图像处理装置或者安装有图像处理应用程序的个人计算机。在图像处理装置11中，通过执行诸如图案匹配的图像处理来从拍摄图像提取工件W的图像从而指定工件W的位置和方向，并且获得工件误差作为相对于基准位置和基准方向的误差。控制装置12为用于自动控制激光标记机20和图像处理装置11的控制装置，并且例如使用PLC (可编程逻辑控制器)。控制装置12基于工件传感器S的检测信号来控制激光标记机20和图像处理装置11，并且实现考虑了工件误差的激光处理。在工件W安装在激光标记机20的处理区域内时，激光标记机20拍摄相关工件W，而图像处理装置11从拍摄图像获得工件误差，激光标记机20根据工件误差执行处理。控制装置12自动控制这一系列处理。工件传感器S为工件检测部分，用于将指示工件W安装在激光标记机20的处理区域内的工件检测信号输出到控制装置12。在本文中，将描述使用用于监测处理区域的光学传感器的示例，但是可以是来自工件W的自动传送装置的输出信号。标记机控制器22基于从终端装置10接收的处理设置数据来执行标记机头21的操作控制。基于来自控制装置12的校正请求校正这种处理设置数据，并且工件误差反映到处理设置数据。即，通过校正处理设置数据可以执行其中补偿了工件误差的激光处理。标记机头21使用通过光纤23从标记机控制器22发射的激励光生成激光L，并且将激光L施加于工件W。这里,可以基于来自标记机控制器22的控制信号通过扫描激光L 的发射轴来在工件W上印制诸如字符、标记和数字的记号。照明光源和相机(未示出)结合在标记机头21中，相机拍摄的工件W的拍摄图像被输出到图像处理装置11。<激光标记机20>图2是示出了图I的激光标记机20的详细构造的框图并且示出了标记机头21和标记机控制器22的内部构造的一个示例。激光标记机20可以通过远心透镜48施加激光L来执行高精度激光处理。而且， 激光标记机20提供有用于拍摄工件W的照明光源53和相机56，它们布置成使得照明光源 53的光轴和相机56的拍摄轴与激光L的发射轴共轴。由此，可以通过远心透镜48获得没有失真的拍摄图像。照明光源53生成具有与激光L大致相同的波长的照明光，相机56拍摄具有与激光大致相同的波长的返回光。由此，可以使用具有与激光L大致相同的波长的光来拍摄工件W，并且可以获得清晰的拍摄图像。而且，通过在相机56的拍摄轴上提供相机快门55，防止了工件W所反射的激光L作为返回光进入相机56从而损坏相机56。<标记机控制器22>标记机控制器22包括电源30、激励光生成单元31和控制单元32。电源30使用商用电源来为标记机头21、激励光生成单元31和控制单元32供电。激励光生成单元31生成用于激光振荡的激励光。激励光通过光纤23被传输到标记机头21。控制单兀32基于从终端装置10传输的处理设置数据来控制激励光生成单元31和标记机头21，并且执行激光 L的输出控制和扫描控制。〈标记机头21>标记机头21包括激光振荡器41、光束采样器42、振荡器快门43、混合镜(mixing mirror) 44,Z扫描器45、极化光束分离器46、XY扫描器47、远心透镜48、功率监测器51、导向光源52、照明光源53、半反射镜54、相机快门55和相机56。激光振荡器41为激光发生器，用于通过吸收激励光生成包括激光束的激光L，并且由激光介质、谐振器、Q开关等构成。本文假定激光振荡器41作为执行脉冲振荡的固定激光振荡器，例如SHG激光振荡器。SHG激光振荡器使用掺杂有用于激光介质的Nd (钕)的 YAG(钇铝石榴石)晶体，并且使用二次谐振输出波长为532nm的绿光。波长为808nm的激光用于对以上激光介质进行激励的激励光。激光振荡器41所生成的激光L依次通过光束米样器42、混合镜44、Z扫描器45、极化光束分离器46、XY扫描器47和远心透镜48,并且施加到工件W。光束采样器42为光学分离器，用于将恒定比率的从激光振荡器41输出的激光L 分支为采样光束。例如，通过使用透明基板的表面反射之类来分出输入激光L的整体光量的大约3%，并且将其输入到功率监测器51作为采样光束。功率监测器51为光强度检测部分，用于检测激光振荡器41的输出功率，并且包括诸如光电二极管的发光元件，其中其检测结果用于激光振荡器41的输出控制。振荡器快门43为防泄漏阻挡部分，用于通过以可打开/可关闭方式阻挡激光L的发射路径来防止激光L的泄露，并且相比较极化光束分离器46布置在上游侧。这里，振荡器快门43布置在激光采样器42和混合镜44之间，并且激光L的发射路径在用于处理工件 W的处理模式时打开，激光L的发射路径在用于拍摄工件W的拍摄模式时被阻挡。混合镜44为光混合光学分离器，用于使得导向光的发射轴与激光L的发射轴大致一致，该混合镜发送来自激光振荡器41的激光L并且反射来自导向光源52的导向光从而将它们均发送到Z扫描器45。导向光源52为光源装置，用于生成显示工件W上的处理位置的导向光，并且其包括诸如LD (激光二极管)的发光元件。通过导向光的发光控制和导向光的发射轴的高速扫描，待印制的记号图案可以在视觉上被识别为照射光斑(irradiation spot)的余像。Z扫描器45为光束直径控制部分，用于调整激光L的光束直径，并且其包括布置在激光L的光轴上的两个透镜，其中通过改变这些透镜的相对距离可以将激光L的2mmΦ的光束直径扩大到最大8_Φ。通过扩大激光的光斑直径可以执行降低光斑能量密度的散焦控制。极化光束分离器46为相机光学分离器,在激光L的发射路径上相对于XY扫描器 47布置在上游侧，用于发射来自Z扫描器45的激光L并且使得相机56的光接收轴与激光 L的发射轴大致一致。进入远心透镜48并且回到激光L发射路径的由工件W所反射光的返回光被极化光束分离器46反射,从而脱离激光L的发射轴而进入相机56。极化光束分离器46将通过半反射镜54的照明光朝XY扫描器47反射，并且使得照明光的发射轴与激光 L的发射轴一致。例如，如果激光振荡器41生成P极化光的激光L，则选择性地传输P极化光分量，并且在传输激光L的同时使用用于反射S极化光分量的极化光束分离器46分别反射包括S极化光分量的返回光和照射光。XY扫描器47为扫描光学系统,用于扫描激光L的发射轴并且沿X方向和Y方向二维地扫描工件W的照射位置,并且包括用于反射激光L的X方向扫描镜和Y方向扫描镜以及用于旋转这些扫描镜的驱动单元。扫描镜被称为电流镜，并且布置在激光L的发射路径上。XY扫描器47基于来自标记机控制器22的位置控制信号转动扫描镜。远心透镜48为发射光学系统，用于向工件W发射激光L，并且相比较XY扫描器47 布置在下游侧，即，布置在激光L的发射路径中的工件W侧。远心透镜48为物体侧远心光学系统，其由多个光学透镜和防护玻璃罩构成并且其中工件W的景角大约为0°，并且以不管激光L的入射角如何都使得激光的主光线大致平行于透镜光轴的方式向工件W发射激光 L0照明光源53为光源装置，适合于生成用于对工件W照明的照明光，并且包括诸如 LED(发光二极管)的发光元件。照明光源53生成波长至少与激光L大致相同的照明光，并且将其发射到半反射镜54。半反射镜54为布置在相机56的光接收路径上的照明光学分离器,用于传输来自极化光束分离器46的返回光并且使得照明光的发射轴与相机56的光接收轴大致一致。换言之，来自极化光束分离器46的返回光向相机56传输,并且来自照明光源53的照明光反射向极化光束分离器46。相机快门55为相机保护阻挡部分，用于以可打开/可关闭方式阻挡相机56的光接收路径从而在激光L的照射时防止返回光进入相机56，并且其相比较极化光束分离器46 布置在上游侧。在此情况下，相机快门55布置在半反射镜54和相机56之间，并且在拍摄模式时打开相机56的光接收路径，而在处理模式时阻挡相机56的光接收路径。在本文中，通过在作为激光标记机20操作模式的处理模式和拍摄模式之间进行切换，排他地打开快门43、55，使得振荡器快门43和相机快门55不同时打开，由此防止相机 56受到激光L的返回光的破坏。相机56为成像单元，用于拍摄工件W并且生成拍摄图像，相机56基于来自标记机控制器22的成像控制信号执行拍摄并且将获得的拍摄图像输出到图像处理装置11。这里， 假定相机56接收波长与激光大致相同的光并且生成拍摄图像。<远心透镜48>图3A至图3C是示出了图2的远心透镜48的一个操作示例的示意图。图3A示出了将激光L施加于处理区域的中部的情况，图3B示出了将激光L施加于处理区域的左端附近的情况，图3C示出了将激光L施加于处理区域的右端附近的情况。远心透镜48以不管激光L的入射角如何都使得其主光线变得大致平行于远心透镜48的光轴的方式发射激光L。由此，形成在工件W上的激光L的光斑直径不变，并且即使XY扫描器47的扫描角变深以及至远心透镜48的入射角变大也可以执行高精度激光处理。在这种激光标记机20中，通过使用光接收轴与激光L的发射轴大致一致的相机56 拍摄工件W，可以获得较小失真的拍摄图像。换言之，即使XY扫描器47的扫描角变深以及至远心透镜48的入射角变大，拍摄图像也不失真。而且，无论XY扫描器47的扫描角如何， 拍摄图像中的周围图像也不失真。因此，通过执行从相机56的拍摄图像提取工件W的图像的图像处理，可以以高精度提取工件W的位置和方向。<光学单元的空间布置>图4是示出了图2的光学单元41至48，51至56的空间布置的示图。激光振荡器 41、光束米样器42、混合镜44、Z扫描器45、极化光束分离器46和XY扫描器47在水平方向对齐布置，激光L通过从激光振荡器41到XY扫描器47的直线路径，通过XY扫描器47折向下，并且进入远心透镜48。利用这种构造，可以抑制光学单元41至47的变化导致的误差并且可以提高激光处理的精度。激光振荡器41形成T型,其中激励光从右下方的输入端41T输入，并且激光L从左上方的输出管41B的末端处形成的输出窗41W输出。光束采样器42和混合镜44相对于激光L的发射轴倾斜45度布置。振荡器快门43由遮光板43a、旋转驱动单元43b、位置检测单元43c和反射光吸收装置43d构成。遮光板43a为用于阻挡激光L的光路的遮光部分，例如由金属板制成。旋转驱动单元43b为用于旋转遮光板43a的驱动部分，并且例如可以使用旋转螺线管。当旋转驱动单元43b旋转遮光板43a时，可以以可打开/可关闭方式阻挡激光L的光路。位置检测单元43c为用于检测遮光板43a的旋转位置的检测部分，例如使用光电耦合器。反射光吸收装置43d吸收遮光板43a反射的激光L并且防止激光L散射。极化光束分离器46相对于激光L的发射轴倾斜大约56. 6度布置，并且使得激光L 的入射角与布鲁斯特角大致一致。由此几乎可以100%传输激光L。返回光由极化光束分离器46反射并且相对于水平方向的激光L的发射轴以大约66. 8度的角度指向上。照明模块530为其中将照明光源53布置在附图平面中的近侧以及半反射镜54布置在附图平面中的远侧的模块，其中从近侧向着远侧发出的照明光由半反射镜54反射并且进入左下方向上的极化光束分离器46。从极化光束分离器46进入的返回光透过半反射镜54并且进入右上方向上的相机模块560。相机模块560为相机56和透镜镜筒57构成的模块,其中相机56以可替换的方式附接到透镜镜筒57的一端。<标记机头21的内部结构>图5是示出了图I的标记机头21的内部结构的透视图。标记机头21具有除了外壳框60中容纳的图2所示光学单元41至48和51至56的远心透镜48和相机56以外的各个光学单元。外壳框60为例如由铝之类的金属整体模制的压铸件框，并且被与其整体模制的分隔板61分成两个容纳部分62、63。通过整体模制外壳框60并且将各个光学单元41至 48和51至56固定到外壳框60中，可以提高光学单元的布置精度并且可以提高激光处理的精度。右侧的容纳部分62容纳激光振荡器41，并具有附接到外壁的光纤23的连接单元 23C以使得光纤23通过壁表面。激励光通过光纤23进入激光振荡器41的右下部,激光L 从激光振荡器41的左上方的输出窗41W射出。输出窗41W布置在激光振荡器41的输出管 41B的末端，输出管41B的末端通过了分隔板61，即左侧的容纳部分63。左侧的容纳部分63容纳除了激光振荡器41、远心透镜48和相机56以外的各个光学单元。容纳部分63具有防尘结构，由此防止灰尘影响降低激光处理的精度。用于支撑标记机头21的三个高度调节腿65附接到外壳框60。各个高度调节腿 65为圆柱形支撑部件，其长度可以单独调节。各个高度调节腿65附接到公共附接板66，并且借助附接板66将标记机头21安装在工作台上。〈照明模块530〉图6是示出了图4的照明模块530的一个构造示例的平面图。图7是图6的照明模块530沿直线A-A截取的截面图。照明模块530包括照明光源53、散热器531、孔径532、 聚光透镜533和半反射镜54，其中附接表面534牢固地附接到外壳框60。散热器531为具有多个热辐射片的热辐射板，并被附接到照明光源53的背面。孔径532为在发射轴附近仅传输照明光的光学孔径，并且包括在照明光的发射轴上形成有小透过窗的遮光板。透过孔径532的照明光通过聚光透镜533并且进入半反射镜54。半反射镜54相对于相机56的光接收轴布置成倾斜45度。通过将孔径532布置在照明光源53的前侧，可以阻挡拍摄不需要的光并且可以抑制照射光的光量。由此，可以抑制在拍摄图像中生成镜头眩光。特别地，可以对在XY扫描器47具有浅的扫描角时照明光被远心透镜48反射、由此在拍摄图像中生成镜头眩光进行抑制。<相机模块560〉图8是不出了图5的相机模块560的一个构造不例的外观图。相机模块560包括相机56和透镜镜筒57。相机56为拍摄单元，包括成像元件56a、电路基板56b和底座部分56c。成像元件 56a为用于输出工件W的拍摄图像的成像部分，其中以矩阵形式布置多个光接收元件，成像元件56a例如可以使用CXD (电荷耦合器件)。电路基板56b为布置有成像元件56a及其控制电路的印刷基板。底座部分56c为接合部分,用于将相机56与透镜镜筒57接合在一起，并且其牢固地附接到电路基板56b。在本文中，底座部分56c为具有形成在内表面上的螺纹槽的圆柱体，并且形成通用螺纹底座，例如C底座(C mount)。透镜镜筒57包括镜筒框571和相机附接部分572。镜筒框571大致为管状外壳， 其一端面向半反射镜54，另一端布置有相机附接部分572，并且镜筒框571牢固地附接到外壳框60。容纳在透镜镜筒57中的图像形成透镜57r为用于使得成像元件56a将返回光成像的光学系统，并且包括波长选择滤波器57f。波长选择滤波器57f为用于选择性地透射至少与激光L大致相同的波长的滤波器。通过将波长与激光L大致相同的返回光入射到相机56并且利用波长选择滤波器57f 去除拍摄不需要的波长成分，可以获得清晰的拍摄图像。图9A和图9B是示出了图8的相机56和相机附接部分572的详细结构的示图，其中图9A是从光接收轴(相机56侧)看去的示图，图9B是从垂直于光接收轴的方向看去的示图。图10是图9的相机56和相机附接部分572沿直线B-B截取的截面图。相机附接部分572包括可移动安装部件573和底座支撑部件574。可移动安装部件573为与相机56接合的接合部分，并且由底座支撑部件574支撑。可移动安装部件573包括中心轴彼此一致布置的圆柱体57a、57c，以及被圆柱体 57a、57c夹在中间的盘状法兰57b，并且形成有包括相机56的光接收轴的通孔。可移动安装部件573附接到底座支撑部件574，处于下部的圆柱体57c从底座支撑部件574的上端插入，并且法兰57b与底座支撑部件574的上端面接触。从法兰57b向上突出的圆柱体57a 具有形成在其外圆周面上的螺纹槽，并且形成与相机56接合的螺纹底座，例如C底座。即， 通过将底座部分56c螺纹装配到可移动安装部件573来将相机56可拆卸地附接到相机附接部件572。可移动安装部件573包括六个调节螺钉AJ1、AJ2。四个调节螺钉AJl是用于调节光接收轴在成像元件56a上的位置的调节部分。两个调节螺钉AJ2是用于以光接收轴为中心调节成像元件56a的方向的调节部分。四个调节螺钉AJl分别布置成垂直于光轴，从而相邻的调节螺钉AJl形成直角。调节螺钉AJl从外侧贯穿底座支撑部件574并且与圆柱体57c进行螺纹装配。因此，通过转动调节螺钉AJl，可移动安装部件573可以二维地移动并且可以在XY方向上移动光接收轴在成像元件56a上的位置(图9)。两个调节螺钉AJ2都布置成与光轴平行，并且从外侧贯穿沿可移动安装部件573的外圆周延伸的弧形长孔，以拧入内部管体57c的上端面。由此，通过松动调节螺钉AJ2并且旋转可移动安装部件573，可以以光轴为中心调节成像元件56a的方向。通过布置调节螺钉AJ1、AJ2，可以使得光接收轴与成像元件56a的中央精确地一致。而且，安装工件W的处理区域的X方向和Y方向可以与成像元件56a的X方向和Y方向精确一致。因此，即使用户通过螺纹底座可拆除地将期望的相机56附接到透镜镜筒57， 也可以获得工件W的位置和方向都精确的拍摄图像。而且，可移动安装部件573与标记机头21的外壳框60绝缘。由此，防止了相机 56与外壳框60通过相机56的底座部分56c和透镜镜筒57的可移动安装部件573而导通， 从而防止了相机56受到噪声的破坏。相机56 —般构造成使得电路基板56b上的电子电路通过底座部分56c接地。由此，通过将可移动安装部件573与外壳框60绝缘，噪声通过透镜镜筒57传输,从而防止相机56受到破坏。只要与相机56接触的圆柱体57a与外壳框60 绝缘，就无需使得可移动安装部件573整体绝缘。〈误差补偿激光处理〉图11至图16是根据本发明的第一实施例的误差补偿激光处理的示意图。在激光标记系统I中，通过根据工件误差校正处理设置数据来补偿工件误差。由此，不管工件W的位置和方向如何，都可以对工件W执行希望的激光处理。在本文中，涉及工件误差补偿的激光处理被称为“误差补偿激光处理”。图11是示出了由处理设置数据所定义的记号SBL的一个示例的示图。图中的处理区域200是可以利用激光L照射的区域。假定工件Wo为创建处理设置数据时假定的工件。 激光处理时的工件W的形状、位置和方向需要与假定工件Wo的形状、位置和方向匹配。处理设置数据为定义了激光L的照射条件的信息，其包括开始激光L的照射的开始位置、结束激光L的照射的结束位置、从开始位置到结束位置的扫描速度等。即，激光标记机20形成的记号SBL的形状和在处理区域200中形成记号SBL的位置由处理设置数据来定义。图12A和图12B是示出了基于图11的处理设置数据的激光处理的一个示例的示图。图12A和图12B示出了对具有不同位置和方向的工件W、Ψ执行激光处理的情况的状态。图中的拍摄区域201为相机56的拍摄区域的示例。图12A和图12B中的记号SBL分别在激光标记机20基于相同处理设置数据执行相同激光处理时形成。由此，这些记号SBL以相同位置和相同方向形成在处理区域200中。 然而，由于工件W、W’在处理区域200中的位置和方向不同，所以图12A和图12B的记号以不同的方向印制在工件W、W’上的不同位置。这里，由于以正确位置和正确方向布置图12A的工件W，所以记号SBL得以正确印制。即，由于工件W的位置和方向与假定工件Wo的位置和方向一致，所以对工件W执行在创建处理设置数据时假定的处理。相反，图12B的工件W’没有布置在正确位置和正确方向上，由此无法正确印制记号SBL。S卩，工件W’的位置和方向与假定工件Wo的位置和方向不一致，从而产生了工件误差。为了针对W’执行类似于工件W的情况的处理，需要根据工件误差校正处理设置数据。因此，在根据本实施例的激光标记系统I中，通过执行从拍摄区域 201的拍摄图像提取工件r的图像处理而获得工件r的工件误差，并基于工件误差校正处理设置数据。即，通过校正处理设置数据来补偿工件误差。
图13A和图13B是示出了从拍摄图像提取工件W的图像处理所需的数据的一个示例的示图。图13A示出了匹配图案PTN的一个示例。匹配图案PTN是指示工件W的形状的数据，并且用于从拍摄图像提取工件W的图案匹配处理。例如，事先拍摄了工件W的图像、 由CAD (计算机辅助设计)工具生成的工件W的图像用作匹配图案PTN。图13B示出了拍摄区域201的基准数据。基准数据包括基准位置STxy和基准方向ST Θ，并且指示假定工件Wo在拍摄区域201中的位置和方向。这里，在假定工件Wo的左下方的特征点位置是基准位置STxy，从基准位置STxy朝向左上方的特征点的方向为基准方向ST Θ。图14是示出了工件误差的计算处理的一个示例的示图。通过使用匹配图案PTN 在包括工件W’的拍摄图像上执行图案匹配，从拍摄图像中提取了工件W’，获得了左下方的特征点的位置r xy以及左侧的方向W θ。由此，通过比较工件r的位置Wxy和基准位置 STxy，获得了 X方向的误差ΛΧ和Y方向的误差Ay。此外，通过比较工件W’的方向W Θ和基准方向ST Θ，获得了角误差Λ Θ。S卩，获得了作为偏移误差ΛΧ、ΛΥ和角误差Λ Θ的工件误差。图15Α和图15Β是示出了处理设置数据的校正处理的一个示例的示意图，其中图 15Α示出了在校正之前由处理设置数据所定义的记号SBL，图15Β示出了在校正之后由处理设置数据所定义的记号SBL’。图15Β是以放大方式示出了图15Α的一部分的放大示图。通过基于工件误差在校正之前校正记号SBL，获得了校正之后的记号SBL’。S卩，通过在校正之前在X方向将记号SBL偏移Λ X并且在Y方向将记号SBL偏移Λ y并且随后将记号SBL旋转角度Λ Θ，就可以获得校正后的记号SBL’。图16是示出了基于校正的处理设置数据的激光处理的一个示例的示图。通过基于工件W’的工件误差来校正处理设置数据、并且使用校正后的处理设置数据执行激光处理，可以对具有工件误差的工件W’执行类似于不具有工件误差的工件W的情况的处理。通过这种方式，在根据本实施例的激光标记系统I中，通过拍摄包括工件W’的拍摄区域201并且执行从拍摄区域201的拍摄图像中提取工件W’的图像处理，获得了工件W’ 的工件误差。通过基于该工件误差校正处理设置数据，可以执行其中补偿了工件误差的激光处理(误差补偿激光处理)。〈功能框图〉图17是示出了图I的激光标记系统I的主要部件的详细构造的框图。图18是示出了图I的图像处理装置11和控制装置12的主要部件的详细构造的框图。在图17和图 18中，示出了与误差补偿激光处理相关的功能块。在图2的控制单元32中布置了构成图 17的标记机控制器22的每个块220-226。〈标记机控制器22>图17的标记机控制器22包括模式控制单元220、处理设置数据存储单元221、处理设置校正单元222、扫描器控制单元223、快门控制单元224、输出控制单元225和照明控制单元226。激光标记机20具有用于操作模式的处理模式和拍摄模式，并且可以选择性地在这些模式之间进行切换。处理模式为执行激光处理的操作模式，并且是其中振荡器快门43 打开、相机快门55关闭并且照明光源不点亮的操作状态。激光振荡器41可以生成激光L，
15以及基于处理设置数据Dstup来控制XY扫描器47。另一方面，拍摄模式为执行相机拍摄的操作模式，并且是其中振荡器快门43关闭、相机快门55打开并且照明光源点亮的操作状态。激光振荡器41被禁止生成激光L，以及基于来自控制装置12的扫描请求Cscn来控制 XY扫描器47。模式控制单元220基于来自控制装置12的模式切换请求Cmod切换激光标记机20 的操作模式，并且在完成模式切换之后将模式切换响应Rmod输出到控制装置12。由此，控制装置12可以指示激光标记机20的操作模式的切换，并且可以获悉在激光标记机20中完成模式切换的时刻。处理设置数据存储单元221保存从终端装置10接收的处理设置数据Dstup。处理设置校正单元222基于来自控制装置12的校正请求Cadj校正处理设置数据Dstup，并且生成对应于工件误差Derr的处理设置数据Dstup’。在完成处理设置数据Dstup的校正之后， 将校正响应Radj输出到控制装置12，并且将校正后的处理设置数据Dstup’输出到扫描器控制单元223和输出控制单元225。由此，控制装置12可以指示标记机控制器22中处理设置数据Dstup的校正，并且可以获悉完成处理设置数据Dstup的校正的时刻。扫描器控制单元223控制标记机头21中的扫描器47，但是这种控制处理根据激光标记机20的操作模式而不同。在处理模式时，通过基于处理设置数据Dstup控制扫描器 47的扫描角来控制激光L的照射位置。这里，基于由处理设置校正单元222所校正的处理设置数据Dstup’来控制扫描器47。另一方面，在拍摄模式时，输入来自控制装置12的扫描请求Cscn，并且基于扫描请求Cscn来控制扫描器47的扫描角。扫描请求Cscn为规定相机 56的拍摄位置Dscn的扫描器47的控制信息，即，将相机56的拍摄区域移动到预定区域的针对扫描器的驱动请求。基于扫描请求Cscn移动扫描器47,并且在扫描器47的扫描角与规定的拍摄位置Dscn —致时，将扫描响应Rscn从扫描器控制单元223输出到控制装置12。 由此，控制装置12可以在拍摄模式时指示扫描器47的扫描角并且可以获悉完成扫描器47 的移动的时刻。快门控制单元224基于激光标记机20的操作模式来控制振荡器快门43和相机快门55的打开/关闭状态。在处理模式时，振荡器快门43处于打开状态而相机快门55处于关闭状态，从而能够施加激光L并且防止对相机56的破坏。另一方面，在拍摄模式时，振荡器快门43处于关闭状态而相机快门55处于打开状态，从而防止激光L的泄露并且使得能够利用相机56拍摄工件W。输出控制单兀225基于激光标记机20的操作模式控制激光振荡器41。在处理模式时基于处理设置数据Dstup生成激光L，而在拍摄模式时不生成激光L。照明控制单元226基于激光标记机20的操作模式控制照明光源53。在处理模式时不点亮照明光源53，而在拍摄模式时点亮照明源53从而对工件W照明。<图像处理装置11>图18的图像处理装置11包括图像输入单元110、工件误差检测单元111、匹配图案存储单元112和基准数据存储单元113。图像输入单元110基于来自控制装置12的拍摄请求Csht从相机56取得拍摄图像MG，并且将其输出到工件误差检测单元111。工件误差检测单元111基于拍摄图像MG得到工件误差Derr并且将其输出到控制装置12。匹配图案存储单元112存储指示工件W的形状的匹配图案PTN，基准数据存储单元113存储包括拍摄图像IMG中的基准位置STxy和基准方向ST Θ的基准数据。工件误差检测单元111包括工件提取部分115，用于从拍摄图像MG提取工件W 并且获得拍摄图像MG中的工件W的位置Wxy和方向W Θ ;以及工件误差计算部分116，用于通过将拍摄图像頂G中的工件W的位置Wxy和方向W Θ与基准数据Dxy、D0比较来获得工件误差Derr。工件提取部分115搜索拍摄图像MG并且提取与匹配图案PTN匹配的图像区域。 匹配图案存储单元112保存工件W的图像作为匹配图案PTN。由此，可以通过搜索与匹配图案PTN匹配的区域而从拍摄图像MG中提取工件W。通过以此方式提取工件W，可以获得工件W在拍摄图像IMG中的位置Wxy和方向W0。可以保存用于工件检测的边沿信息来替代匹配图案PTN，并且可以执行拍摄图像MG的边沿检测从而提取工件W。基准数据存储单元113保存基准位置STxy和基准方向ST Θ。基准位置STxy和基准方向ST Θ指示假定工件Wo的位置和方向作为工件在拍摄图像MG中的位置和方向， 并且与处理设置数据Dstup和拍摄位置Dscn相对应地保存，其中处理设置数据Dstup基于假定工件Wo的位置和方向。通过创建匹配图案PTN使得基准方向ST Θ变得恒定、以及确定拍摄位置Dscn使得基准位置STxy变得恒定，从而基准位置STxy和基准方向ST Θ变得恒定而与处理设置数据Dstup和拍摄位置Dscn无关。工件误差计算部分116利用基准位置STxy和基准方向ST Θ检查工件W在拍摄图像MG中的位置Wxy和方向W Θ，从而获得工件误差Derr作为相对于基准位置STxy和基准方向ST0的误差。换言之，通过比较工件W在拍摄图像MG中的位置Wxy和基准位置 Stxy，可以分别获得在X方向和Y方向上相对于基准位置STxy的偏移误差ΛΧ、ΛΥ。获得这种偏移误差ΛΧ、ΛΥ以作为拍摄图像MG中的像素数转换成实际距离的值。通过比较所提取的工件W的拍摄图像IMG中的方向W Θ和基准方向ST Θ，获得相对于基准方向ST Θ的角误差Λ Θ。以此方式获得的偏移误差ΛΧ、Λ Y和角误差Λ Θ被输入到控制装置12作为工件误差Derr。工件误差计算部分116可以获得用于工件W的位置Wxy和方向W Θ中至少一个的误差并且输出这种误差作为工件误差Derr。〈控制装置12>图18的控制装置12包括主控制单元120、拍摄位置控制单元121、拍摄位置存储单元122和校正控制单元123。主控制单元120控制激光标记机20的操作模式。拍摄位置控制单元121执行用于相机拍摄的扫描器控制。拍摄位置存储单元122保存拍摄位置 Dscn。校正控制单元123控制与工件W的位置和方向对应的处理设置数据Dstup的校正。主控制单元120控制激光标记机20的操作模式。主控制单元120基于来自工件传感器S的工件检测信号DW将用于指示转换到拍摄模式的模式切换请求Cmod输出到标记机控制器22。例如，当在处理区域200中安装了新工件W时，激光标记机20转换到拍摄模式。当在输出了模式切换请求Cmod之后从标记机控制器22输出指示完成了模式切换的模式切换响应Rmod时，将用于相机拍摄的扫描器控制指示到拍摄位置控制单元121。当在标记机控制器22中完成了处理设置数据Dstup的校正、并从校正控制单元 123输出了校正完成信号时，主控制单元120将指示转换到处理模式的模式切换请求Cmod 输出到标记机控制器22。激光标记机20基于模式切换请求Cmod将操作模式转换到处理模式。其后，在从标记机控制器22接收到模式切换响应Rmod时，激光标记机20将指示开始激光处理的处理开始请求输出到标记机控制器22从而开始激光处理。拍摄位置控制单元121在拍摄模式时控制扫描器47的扫描角度。当在转换到拍摄模式之后从主控制单元120指示扫描器控制时，拍摄位置控制单元121将扫描请求Cscn 输出到标记机控制器22。扫描请求Cscn为其中规定了表示扫描器47的扫描角度的拍摄位置Dscn的扫描器的控制信号，并且基于拍摄位置存储单元122的拍摄位置Dscn来生成扫描请求Cscn。标记机控制器22基于扫描请求Cscn将扫描器47的扫描角度控制为与拍摄位置Dscn匹配。当在输出扫描请求Cscn之后从标记机控制器22输出指示扫描器移动完成的扫描响应Rscn时，拍摄位置控制单元121将拍摄请求Csht输出到图像处理装置11。 由此，图像处理装置11可以在完成扫描器移动之后立即开始图像处理。校正控制单元123控制标记机控制器22中的处理设置数据Dstup的校正。S卩，基于来自图像处理装置11的工件误差Derr将针对处理设置数据Dstup的校正请求Cadj输出到标记机控制器22。在校正请求Cadj中，规定了 X方向的ΛΧ的偏移校正、Y方向的ΛΥ 的偏移校正以及角度Λ Θ的旋转校正。当在输出了校正请求Cadj之后从标记机控制器22 输出校正响应Radj时，校正控制单元123将校正完成信号输出到主控制单元120。主控制单元120基于校正完成信号终止拍摄模式。<误差补偿激光处理的操作示例>图19是示出了由图I的激光标记系统进行的误差补偿激光处理的一个操作示例的顺序图。图20是示出了在误差补偿激光处理中的主要信号的变化的一个示例的时序图。 图19和图20示出了执行激光处理的一系列操作，即，将激光标记机20的操作模式切换到拍摄模式，拍摄工件W并获得工件误差Derr，校正处理设置数据Dstup以及随后将操作模式切换到处理模式。首先，将指示转换到拍摄模式的模式切换请求Cmod从控制装置12输出到标记机控制器22。基于模式切换请求Cmod将激光标记机20的操作模式切换到拍摄模式，并且在完成模式切换之后从标记机控制器22输出模式切换响应Rmod。接收到模式切换响应Rmod并且确认完成了切换到拍摄模式的控制装置12输出扫描请求Cscn。标记机控制器22基于扫描请求Cscn控制扫描器47的扫描角度,并且在完成扫描器移动之后输出扫描响应Rscn。接收到模式切换响应Rscn并且确认完成了扫描移动的控制装置12输出拍摄请求 Csht。图像处理装置11基于拍摄请求Csht取得从相机56输出的拍摄图像MG，并且根据拍摄图像MG计算工件误差Derr。在完成了工件误差Derr的计算之后，从图像处理装置 11输出拍摄响应。接收到拍摄响应并且确认完成了工件误差计算的控制装置12输出工件误差获取请求。图像处理装置11基于工件误差获取请求输出工件误差Derr。接收到工件误差Derr的控制装置12将校正请求Cadj输出到标记机控制器22。 标记机控制器22基于校正请求Cadj校正处理设置数据Dstup，并且在完成校正之后输出校正响应Radj。接收到校正响应Radj并且确认完成了校正处理设置数据Dstup的控制装置12输出指示转换到处理模式的模式切换请求Cmod。基于模式切换请求Cmod将激光标记机20的操作模式切换到处理模式，并且在完成模式切换之后从标记机控制器22输出模式切换响应 Rmod0
接收到模式切换响应Rmod并且确认完成了切换到处理模式的控制装置12输出处理开始请求。在处理开始请求的基础上，标记机控制器22基于校正后的处理设置数据 Dstup’开始激光处理，并且在完成激光处理之后输出处理完成响应。第二实施例在第一实施例中描述了一个工件W位于处理区域200中的情况的示例。在本实施例中，将描述在处理区域200中布置两个或多个工件Wl到W6的情况。图21A和图21B是根据本发明的第二实施例的误差补偿激光处理的一个示例的示意图，示出了在处理区域200中布置六个工件Wl到W6的状态。在图2IA中，各个工件Wl到 W6以正确方向布置在正确位置处。在图21B中，各个工件Wl到W6具有工件误差Derr。即使在处理区域200中布置六个工件Wl到W6，如果事先为各个工件Wl到W6提供了处理设置数据Dstup，也可以通过重复针对一个工件W的激光处理过程来执行针对所有工件Wl到W6的激光处理。而且，对于用于通过拍摄工件W获得工件误差Derr并且基于工件误差Derr来校正处理设置数据Dstup的工件误差补偿处理，可以通过重复针对一个工件 W的误差补偿处理来执行针对所有工件Wl到W6的误差补偿。然而，如果针对各个工件Wl到W6切换拍摄模式和处理模式，则模式切换所需的时间需要考虑工件Wl到W6的数量。由此，在同一拍摄模式期间对于所有工件Wl到W6获得工件误差Derr并且校正处理设置数据Dstup，而不针对各个工件Wl到W6切换操作模式。 将更具体地描述处理设置数据Dstup的校正。处理设置数据Dstup初始地包含如下各个数据从工件Wl的预定方向算起的位置和旋转角为(xl，yl)和O度，从工件W2的预定方向算起的位置和旋转角为(x2，y2)和O度，从工件W3的预定方向算起的位置和旋转角为(x3， y3)和O度，从工件W4的预定方向算起的位置和旋转角为(x4，y4)和O度，从工件W5的预定方向算起的位置和旋转角为(x5，y5)和O度，从工件W6的预定方向算起的位置和旋转角为(x6，y6)和O度。通过工件误差的补偿处理，工件Wl的处理设置数据Dstup覆写成 (xl，，yl，)和Θ 1度，工件W2的处理设置数据Dstup覆写成(x2’，y2’)和02度，工件[ 的处理设置数据Dstup覆写成(x3’，y3’)和Θ 3度，工件W4的处理设置数据Dstup覆写成(x4’，y4’)和Θ 4度，工件W5的处理设置数据Dstup覆写成(x5’，y5’)和Θ 5度，工件 W6的处理设置数据Dstup覆写成(x6’，y6’)和Θ 6度(可以提供各个工件Wl到W6与位置和旋转角相对应的对应表)。其后切换操作模式，并且在同一处理模式期间对于所有工件 Wl到W6执行激光处理。换言之，对于工件Wl到工件W6分别读出(xl’，yr)和Q1度到 (x6’，y6’)和θ6度以执行激光处理。通过执行这种处理，S卩，通过基于针对各个工件Wl 到工件W6的处理设置数据Dstup的最近数据(最后覆写的数据)执行激光处理，即使工件 Wl到W6的数量增加，用于模式切换所需要的时间也不增加，从而可以减小激光处理所需的总时间。在本实施例中，针对各个工件Wl到W6依次重复从扫描请求Cscn的输出到校正响应Radj的接收的一系列处理，如图19所示。在对于所有工件W完成了对处理设置数据 Dstup的校正之后，操作模式转换成处理模式并且对于所有工件Wl到W6依次执行激光处理。在图21Α中，将所有的工件Wl到W6布置为与对应的处理设置数据Dstup中的假定工件Wo的位置和方向一致。由此，即使没有补偿工件误差Derr，也可将记号SBL正确地印制到各个工件Wl到W6上。另一方面，在图21B中，工件Wl到W6与对应的处理设置数据Dstup中的假定工件 Wo的位置和方向不一致。然而，通过针对各个工件Wl到W6补偿工件误差Derr，可以在所有工件Wl到W6上印制正确记号SBL。第三实施例在第二实施例中，已经描述了当两个或更多个工件Wl到W6位于处理区域200中时针对各个工件Wl到W6获得工件误差Derr、并且校正相应的处理设置数据Dstup的情况的示例。相反，在本实施例中，将描述获得两个或更多个工件Wl到W6共有的一个工件误差 Derr、并且校正了对应于各个工件Wl到W6的处理设置数据Dstup的情况的示例。图22A和图22B是根据本发明的第三实施例的误差补偿激光处理的一个示例的示意图，其中在处理区域200中布置了六个工件Wl到W6。这种工件Wl到W6容纳在公共传送盘210中。传送盘210为用于保持工件Wl到W6以使得工件Wl到W6的位置和方向相对不变的部件。如果两个或更多个工件Wl到W6容纳在公共传送盘210中，可以获得传送盘210的盘误差Derr’来替代用于各个工件Wl到W6的工件误差Derr，并且可以基于盘误差Derr’ 校正各个工件Wl到W6的处理设置数据Dstup。在此情况下，使用传送盘210的图像或者相关图像的至少一部分来代替用于匹配图案PTN的工件Wl到W6的图像来执行图案匹配。提供构成基准数据的基准位置STxy和基准方向ST Θ作为在创建各个工件Wl到W6的处理设置数据Dstup时假定的传送盘210 的特征点的位置和方向。在图22A中，如在创建处理设置数据Dstup时假定的那样，以正确方向在正确位置处布置传送盘210。由此，各个工件Wl到W6与各自对应的处理设置数据Dstup中的假定工件Wo的位置和方向一致。由此，即使没有补偿工件误差Derr，也可以将记号SBL正确地印制到各个工件Wl到W6上。在图22B中，传送盘210的位置和方向与假定的位置和方向不一致，并且因此工件 Wl到W6与各自对应的处理设置数据Dstup中的假定工件Wo的位置和方向也不一致。然而，通过获得传送盘210的位置和方向相对于假定位置和方向的误差作为盘误差Derr’，并且基于盘误差Derr’校正各个工件Wl到W6的处理设置数据Dstup，可以在所有工件Wl到 W6上正确地印制记号SBL。图23是根据本发明的第三实施例的误差补偿激光处理的另一示例的示意图。类似于图22，在处理区域200中布置了正由图23中的公共传送盘210保持的两个或更多个工件Wl到W6。然而，图23不同于图22之处在于，工件Wl到W6的位置和方向在传送盘210 中相对变化。在这种情况下，可以获得盘误差Derr’以校正各个工件Wl到W6的处理设置数据 Dstup，其后可以获得各个工件Wl到W6的工件误差Derr以校正各个工件Wl到W6的处理设置数据Dstup。图23示出了基于以上述方式校正的处理设置数据Dstup来执行激光处理的状态。在上述实施例中，已经描述了图像处理装置11执行工件误差Derr的检测的情况的示例，但是根据本发明的激光标记系统不限于这种构造。例如，控制装置12或标记机控制器22可以基于图像处理装置11执行图像处理的结果(即工件W的提取结果)来计算工件误差Derr。而且，在上述实施例中，已经描述了激光标记机20为SHG激光标记机装置的情况的示例，但是根据本发明的激光处理装置不限于此。例如，本发明也可以应用于光纤激光标记装置。光纤激光标记装置为使用掺杂Yb(镱)的光纤作为放大器的激光标记机。在上述实施例中，已经描述了在控制装置12中保存拍摄位置Dscn的情况的示例， 但是本发明并不限于这种情况。例如，标记机控制器22可以保存拍摄位置Dscn，并且可以将不包括拍摄位置Dscn的扫描请求Cscn从控制装置12输出到标记机控制器22。在上述实施例中，已经描述了将工件误差Derr从图形处理装置11传送到控制装置12的情况的示例，但是本发明并不限于这种情况。例如，工件误差Derr可以不通过控制装置12而从图像处理装置11传送到标记机控制器22，并且标记机控制器22的处理设置校正单元222可以基于工件误差Derr校正处理设置数据。在上述实施例中，已经描述了图像处理装置11和激光处理装置20为独立装置并且通过控制装置12彼此连接的情况，但是本发明并不限于这种情况。例如，图像处理装置 11可以结合到激光处理装置20中。S卩，标记机头21或标记机控制器22可以具有图像处理装置11的功能。
权利要求
1.一种激光处理系统，包括激光处理装置，其包括用于生成激光的激光发生器；扫描器，用于扫描工件的处理表面上的所述激光；远心透镜，用于使得所述激光与入射角无关地以恒定发射角发射，所述远心透镜相比所述扫描器布置在所述工件侧；以及相机，其光接收轴从相比所述扫描器位于所述激光发生器侧的所述激光的发射轴分支出；图像处理装置，用于对所述相机拍摄的拍摄图像执行预定图像处理；以及控制装置，用于指示所述激光处理装置采用所述激光开始对所述工件进行处理，所述控制装置连接到所述激光处理装置和所述图像处理装置；其中所述控制装置包括拍摄扫描请求输出部分，用于输出拍摄扫描请求，所述拍摄扫描请求包括针对所述扫描器的用于相机拍摄的控制信息，拍摄扫描响应输入部分，用于基于所述拍摄扫描请求从所述激光处理装置接收指示所述扫描器已经完成了扫描的拍摄扫描响应，以及拍摄图像获取请求输出部分，用于基于所述拍摄扫描响应将请求获得所述相机拍摄的拍摄图像的拍摄图像获取请求输出到所述图像处理装置；所述图像处理装置包括拍摄图像获取部分，用于基于来自所述控制装置的拍摄图像获取请求来获取所述相机拍摄的拍摄图像，以及工件误差检测部分，用于基于所述拍摄图像获取部分所获取的拍摄图像来获得真实工件相对于事先定义的工件位置的位置误差来作为工件误差；所述激光处理装置包括处理设置数据存储部分，用于保存处理设置数据，所述处理设置数据包括针对所述扫描器的用于激光处理的控制信息，以及处理设置校正部分，用于基于所述工件误差校正所述处理设置数据；以及在所述控制装置指示所述激光处理装置开始对所述工件进行处理时，所述扫描器基于所述处理设置校正部分所校正的处理设置数据扫描所述激光。
2.根据权利要求I所述的激光处理系统,其中所述控制装置包括拍摄位置数据存储部分，用于保存拍摄位置数据，所述拍摄位置数据包括针对所述扫描器的用于相机拍摄的控制信息；以及所述拍摄扫描请求输出部分将包括拍摄位置数据的拍摄扫描请求输出到激光处理装置。
3.根据权利要求I所述的激光处理系统，其中所述控制装置包括校正请求输出部分， 所述校正请求输出部分用于从图像处理装置接收工件误差，并且基于工件误差将处理设置数据的校正请求输出到激光处理装置。
4.根据权利要求I所述的激光处理系统，其中所述图像处理装置结合在激光处理装置中。
5.根据权利要求I所述的激光处理系统，其中工件误差检测部分获得真实工件的位置和方向相对于事先定义的工件的位置和方向的误差来作为工件误差。
6.根据权利要求5所述的激光处理系统，进一步包括匹配数据存储部分，用于存储用于对工件进行图案匹配的匹配数据；其中工件误差检测部分通过使用匹配数据执行图案匹配来确定拍摄图像中的工件的位置和方向。
7.一种激光处理系统中的激光处理装置，其中控制装置连接到激光处理装置和图像处理装置，所述激光处理装置包括激光发生器，用于生成激光；扫描器，用于扫描工件处理表面上的激光；远心透镜，用于使得激光与入射角无关地以恒定发射角发射，远心透镜相比扫描器布置在工件侧；相机，其光接收轴从相比扫描器位于激光发生器侧的激光发射轴分支；拍摄扫描请求输入部分，用于从所述控制装置接收包括针对所述扫描器的用于相机拍摄的控制信息的拍摄扫描请求；拍摄扫描响应输出部分，用于基于所述拍摄扫描请求将指示所述扫描器已经完成了扫描的拍摄扫描响应输出到控制装置；工件误差输入部分，用于接收指示真实工件的位置相对于事先定义的工件位置的误差的工件误差，当由扫描器基于拍摄扫描请求进行的扫描完成而将相机所拍摄的拍摄图像输出到图像处理装置时，所述图像处理装置获得所述工件误差；处理设置数据存储部分，用于保存处理设置数据，所述处理设置数据包括针对所述扫描器的用于激光处理的控制信息，以及处理设置校正部分，用于基于所述工件误差来校正所述处理设置数据；其中在由所述控制装置指示了开始对所述工件进行处理时，所述扫描器基于所述处理设置校正部分所校正的处理设置数据来扫描所述激光。
8.根据权利要求7所述的激光处理装置，进一步包括光束分离器，用于将来自所述处理表面的入射光从激光的光轴进行分支，所述光束分离器布置在所述扫描器与所述激光发生器之间；以及相机附接部分，其可拆卸地与所述相机附接，所述相机附接部分布置在由光束分离器分支出的路径上。
9.根据权利要求8所述的激光处理装置，其中所述相机附接部分包括调整部分，用于调整二维方向上的偏移和所述相机的光接收表面的相关旋转角度。
10.根据权利要求9所述的激光处理装置，进一步包括金属外壳；其中所述相机附接部分具有螺纹底座，用于螺纹装配用于拍摄工件的相机，所述螺纹底座与所述外壳绝缘。
全文摘要
提供了激光处理系统和激光处理装置，该激光处理系统在不管工件的位置和方向然后都能够在工件上的预定位置上以预定方向形成记号。相机拍摄工件，图像处理装置从拍摄图像提取工件并且获得指示工件位置和方向的误差的工件误差。标记机控制器的处理设置校正部分基于工件误差来校正定义了处理条件的处理设置数据。由此，可以执行补偿工件误差的激光处理，并且不管工件的位置和方向如何都可以在工件上的预定位置上以预定方向形成记号。
文档编号B41J2/447GK102582274SQ2012100085
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者井高护, 伊藤贵章, 冈本康史, 山川英树 申请人:株式会社其恩斯