專利名稱：激光加工裝置的激光束定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能使激光束的定位精度提高或在保持了激光束的原有定位精度的狀態(tài)下能靈活地適應(yīng)環(huán)境變化的激光加工裝置的激光束定位裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)、攜帶電話機(jī)等的需求增長(zhǎng)，信息通信產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。在該信息通信產(chǎn)業(yè)所帶動(dòng)的電子、半導(dǎo)體領(lǐng)域中，由于構(gòu)成裝置的電子部件的小型高密度化的緣故，對(duì)于安裝電子部件的印刷基板等的開(kāi)孔、切斷、修整、劃線等來(lái)說(shuō)，使用激光加工技術(shù)的必要性越來(lái)越增加了。
作為利用該激光的加工技術(shù)，例如在特開(kāi)昭63-229419號(hào)公報(bào)(現(xiàn)有技術(shù))中公開(kāi)了具有校正對(duì)激光束進(jìn)行聚光的透鏡所具有的固有失真的功能的透鏡失真校正裝置，此外，記載了使用該透鏡失真校正裝置的激光加工裝置。圖11是示出具備與該現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的透鏡失真校正裝置的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。該激光加工裝置中，透鏡失真校正裝置107對(duì)來(lái)自激光振蕩器101的輸出控制掃描器102、103，通過(guò)移動(dòng)掃描器102、103驅(qū)動(dòng)的反射鏡104、105，經(jīng)聚光透鏡106對(duì)未圖示的被加工物照射激光束。此外，該裝置具有作為聚光點(diǎn)位置測(cè)量裝置的CCD攝像機(jī)107；安裝CCD攝像機(jī)107并在XY方向上可移動(dòng)的X-Y脈沖臺(tái)108；與掃描器位置一起由上述CCD攝像機(jī)107的輸出信號(hào)經(jīng)攝像機(jī)控制器109來(lái)顯示光點(diǎn)位置的監(jiān)視電視110；控制X-Y脈沖臺(tái)108的臺(tái)控制器111；以及可存儲(chǔ)和校正X-Y脈沖臺(tái)108的移動(dòng)量的數(shù)字運(yùn)算處理裝置112，對(duì)每種透鏡預(yù)先利用單一的多項(xiàng)式模型計(jì)算透鏡失真的校正系數(shù)，同時(shí)存儲(chǔ)該校正系數(shù)，在使用相同透鏡的情況下，讀出對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)，可校正X、Y信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
但是，該現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)校正聚光透鏡的透鏡失真來(lái)修正激光束的照射位置，但沒(méi)有考慮被加工物的大小、激光加工裝置隨時(shí)間的變化等，根據(jù)加工區(qū)域的大小、作業(yè)時(shí)間等，存在加工孔的位置精度惡化的問(wèn)題。
此外，例如為了提高作業(yè)性而使裝置多光束化的情況下，聚光透鏡以外的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，但因?yàn)橹粚?duì)聚光透鏡的失真進(jìn)行特定的校正，故缺乏能與該復(fù)雜性對(duì)應(yīng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
再者，在該現(xiàn)有技術(shù)的情況下，將單一的多項(xiàng)式作為模型來(lái)使用，在多項(xiàng)式的系數(shù)被固定了的單一的多項(xiàng)式模型與實(shí)際的系統(tǒng)間存在模型誤差，對(duì)于起因于該模型誤差的激光束的定位精度來(lái)說(shuō)存在極限。
在使用多項(xiàng)式模型的情況下，將該多項(xiàng)式模型的階次取為幾階，是隨作為對(duì)象的系統(tǒng)的特性為何種程度的非線性或?qū)⒔凭热楹畏N程度而變化的。一般來(lái)說(shuō)，如果提高多項(xiàng)式的階次，則近似精度變好，但必要的校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)目增加了，或控制激光束的照射位置的指令值的計(jì)算時(shí)間增加了，存在作業(yè)性下降的課題。
發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的在于得到即使在減少起因于現(xiàn)有的多項(xiàng)式模型與實(shí)際的系統(tǒng)間的模型誤差的誤差并提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加、即使對(duì)于被加工物的對(duì)象、系統(tǒng)隨時(shí)間變化的變動(dòng)原因也能維持加工精度的激光加工裝置。
本發(fā)明的激光加工裝置的激光束定位裝置具備放置被加工物的臺(tái)；發(fā)射激光束的激光振蕩器；引導(dǎo)激光束以使上述激光束照射到在上述臺(tái)上放置的上述被加工物的光學(xué)裝置；使由該光學(xué)裝置引導(dǎo)的激光束掃描的光束掃描裝置；測(cè)量上述被加工物的加工過(guò)的加工位置的測(cè)量裝置；以及使用上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和目標(biāo)位置的座標(biāo)來(lái)計(jì)算對(duì)上述光束掃描裝置的指令值的控制裝置，其特征在于上述控制裝置對(duì)上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)與上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
按照本發(fā)明，控制裝置能對(duì)加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)此時(shí)的光束掃描裝置的指令值附加與目標(biāo)位置的座標(biāo)與加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置的特征在于在上述的發(fā)明中，上述控制裝置對(duì)上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)與上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
按照本發(fā)明，控制裝置能對(duì)加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)此時(shí)的光束掃描裝置的指令值附加與目標(biāo)位置的座標(biāo)與加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置的特征在于在上述的發(fā)明中，上述控制裝置對(duì)上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與以多個(gè)上述目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的代表位置的座標(biāo)與上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
按照本發(fā)明，控制裝置可對(duì)加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與以多個(gè)目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的代表位置的座標(biāo)與加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置的特征在于在上述的發(fā)明中，以上述多個(gè)目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的代表位置是重心。
按照本發(fā)明，控制裝置可對(duì)加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與作為以多個(gè)目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的代表位置的重心座標(biāo)與加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置具有放置被加工物的臺(tái)；發(fā)射激光束的激光振蕩器；以及使該激光振蕩器的激光束掃描的光束掃描裝置，還具備引導(dǎo)上述激光束以使上述激光束照射到在上述臺(tái)上放置的上述被加工物的光學(xué)裝置；測(cè)量上述被加工物的加工過(guò)的加工位置的測(cè)量裝置；以及使用上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和目標(biāo)位置的座標(biāo)來(lái)計(jì)算對(duì)上述光束掃描裝置的指令值的控制裝置，其特征在于上述控制裝置將上述被加工物的區(qū)域分割為多個(gè)區(qū)域并對(duì)存在上述目標(biāo)位置的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)該適當(dāng)?shù)膮^(qū)域以外的非適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
按照本發(fā)明，控制裝置可將被加工物的區(qū)域分割為多個(gè)區(qū)域并對(duì)存在目標(biāo)位置的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)該適當(dāng)?shù)膮^(qū)域以外的非適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置的特征在于在上述的發(fā)明中，對(duì)上述被加工物的區(qū)域進(jìn)行4分割。
按照本發(fā)明，控制裝置可將被加工物的區(qū)域分割為4個(gè)區(qū)域并對(duì)存在目標(biāo)位置的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)剩下的3個(gè)區(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置的特征在于在上述的發(fā)明中，將上述被加工物的區(qū)域設(shè)定為以離中心的距離為同一的同心圓為邊界的區(qū)域。
按照本發(fā)明，控制裝置可將被加工物的區(qū)域分割為以離中心的距離為同一的同心圓為邊界的區(qū)域并對(duì)存在目標(biāo)位置的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)剩下的區(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置具備放置被加工物的臺(tái)；發(fā)射激光束的激光振蕩器；引導(dǎo)激光束以使上述激光束照射到在上述臺(tái)上放置的上述被加工物的光學(xué)裝置；使由該光學(xué)裝置引導(dǎo)的激光束掃描的光束掃描裝置；測(cè)量上述被加工物的加工過(guò)的加工位置的測(cè)量裝置；以及使用上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和目標(biāo)位置的座標(biāo)來(lái)計(jì)算對(duì)上述光束掃描裝置的指令值的控制裝置，其特征在于上述控制裝置使用使與上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)k(0≤k≤1)來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置的座標(biāo)用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
按照本發(fā)明，控制裝置可根據(jù)加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)此時(shí)的光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊，使用使加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)k(0≤k≤1)來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置上的座標(biāo)用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置的特征在于在上述的發(fā)明中，在將最佳地決定對(duì)用于使上述激光束照射位置指向上述被加工物上的上述目標(biāo)位置的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將按校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目排列由最初校準(zhǔn)時(shí)的上述加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)進(jìn)行多次組合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)得到的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)上述光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與上述D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與上述N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，上述控制裝置使用下式來(lái)計(jì)算XX＝(kD+d)-1(kN+n)按照本發(fā)明，在將最佳地決定對(duì)使激光束照射位置指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將按校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目排列由最初校準(zhǔn)時(shí)的加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)進(jìn)行多次組合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)得到的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，控制裝置使用下式來(lái)計(jì)算XX＝(kD+d)-1(kN+n)本發(fā)明的下一個(gè)方面的激光加工裝置的激光束定位裝置的特征在于在上述的發(fā)明中，在將最佳地決定對(duì)使上述激光束照射位置指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將按校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目排列由最初校準(zhǔn)時(shí)的上述加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)進(jìn)行多次組合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)得到的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)上述光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與上述D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與上述N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，在新的校準(zhǔn)時(shí)的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目比未知參數(shù)矩陣的項(xiàng)數(shù)少的情況下設(shè)置成a＝Aex、q＝Q、b＝Bex、P＝D-1時(shí)，上述控制裝置使用下式來(lái)計(jì)算XX={Pik-PikaT(q-1+aPikaT)-1aPik}(kN+n)]]>按照本發(fā)明，在將最佳地決定對(duì)使激光束照射位置指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將按校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目排列由最初校準(zhǔn)時(shí)的加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)進(jìn)行多次組合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)得到的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，在新的校準(zhǔn)時(shí)的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目比未知參數(shù)矩陣的項(xiàng)數(shù)少的情況下，在a＝Aex、q＝Q、b＝Bex、P＝D-1時(shí)，控制裝置使用下式來(lái)計(jì)算XX={Pik-PikaT(q-1+aPikaT)-1}(kN+n)]]>
圖1是示意性地示出單光束激光加工裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2是示意性地示出多光束激光加工裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖3是示出對(duì)主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12和副偏轉(zhuǎn)檢流掃描器9的指令值與主孔和副孔的座標(biāo)關(guān)系的框線圖，圖4是示出激光加工裝置中的一般定位步驟的流程圖，圖5示出在圖3中應(yīng)用了逆映像模型的多光束激光加工裝置2中的目標(biāo)位置座標(biāo)、指令值、加工位置座標(biāo)的關(guān)系的框線圖，圖6是示出由加權(quán)法進(jìn)行的定位步驟的流程圖，圖7是示出與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的由各孔塊的加權(quán)法進(jìn)行的定位處理的概念的說(shuō)明圖，圖8是將圖7的被加工物分割為4個(gè)區(qū)域的考慮方法的說(shuō)明圖，圖9是示出與該實(shí)施形態(tài)3有關(guān)的處理的流程的流程圖，圖10是示出在圖9的流程圖中特別的情況(新的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目＜多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù))的處理流程的流程圖，圖11是示出具備與該現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的透鏡失真校正裝置的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的光束定位方法和光束定位裝置是能應(yīng)用于以下詳細(xì)敘述的單光束激光加工裝置或多光束激光加工裝置的裝置。以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的光束定位方法和光束定位裝置的合適的實(shí)施形態(tài)。
實(shí)施形態(tài)1.
(1)單光束激光加工裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作圖1是示意性地示出單光束激光加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，單光束激光加工裝置1由下述部分構(gòu)成發(fā)射激光束2的激光振蕩器3；改變?cè)摴饴返膸讉€(gè)折彎鏡4；在光束2的光路上設(shè)置的2個(gè)偏轉(zhuǎn)檢流鏡11；改變?cè)撈D(zhuǎn)檢流鏡的角度用的偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12；對(duì)光束進(jìn)行聚光的fθ透鏡13；放置被加工物14的XY臺(tái)15；觀察被加工物14的加工孔的CCD攝像機(jī)16；以及控制激光振蕩器3、XY臺(tái)15和檢流掃描器12的控制裝置17。
接著，說(shuō)明激光加工裝置1的動(dòng)作。在圖1中，利用幾個(gè)折彎鏡4或偏轉(zhuǎn)檢流鏡11構(gòu)成從激光振蕩器3輸出的激光束的光路?？刂蒲b置17在所決定的時(shí)刻觸發(fā)激光振蕩器3，發(fā)射激光束2。所發(fā)出的激光束2經(jīng)過(guò)在其光路的途中設(shè)置的折彎鏡4和偏轉(zhuǎn)檢流鏡11由fθ透鏡13進(jìn)行聚光并到達(dá)在XY臺(tái)上設(shè)置的被加工物14，對(duì)被加工物14進(jìn)行加工。偏轉(zhuǎn)檢流鏡11分別安裝在檢流掃描器12上，可進(jìn)行軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。利用控制裝置17能控制檢流掃描器12、激光振蕩器3、CCD攝像機(jī)16和XY臺(tái)15各自的動(dòng)作。
(2)多光束激光加工裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作圖2是示意性地示出多光束激光加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，多光束激光加工裝置具備對(duì)激光束2進(jìn)行分光的分光用光束分離器7；在該已被分光的激光束中通過(guò)折彎鏡4的分光激光束6的光路上設(shè)置的2個(gè)偏轉(zhuǎn)檢流鏡8；改變?cè)撈D(zhuǎn)檢流鏡8的角度用的偏轉(zhuǎn)檢流掃描器9；以及再次合成用分光用光束分離器7進(jìn)行了分光的一方的分光激光束6和另一方的分光激光束5的合成用光束分離器10，其它的結(jié)構(gòu)與圖1中輸出的單光束激光加工裝置基本上相同，對(duì)同一結(jié)構(gòu)部分附以同一符號(hào)。再有，為了區(qū)別偏轉(zhuǎn)檢流鏡8和11、偏轉(zhuǎn)檢流掃描器9和12、激光束5和6，將11稱為主偏轉(zhuǎn)檢流鏡，將8稱為副偏轉(zhuǎn)檢流鏡，將12稱為主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器，將9稱為副偏轉(zhuǎn)檢流掃描器，將5稱為主偏轉(zhuǎn)激光束，將6稱為副偏轉(zhuǎn)激光束。
接著，說(shuō)明多光束激光加工裝置2的動(dòng)作。在圖2中，由激光振蕩器3發(fā)射的激光束2經(jīng)過(guò)幾個(gè)折彎鏡4之后，利用分光用光束分離器7分成主偏轉(zhuǎn)激光束5和副偏轉(zhuǎn)激光束6。副偏轉(zhuǎn)激光束6在其后經(jīng)過(guò)幾個(gè)折彎鏡4和2個(gè)副偏轉(zhuǎn)檢流鏡8到達(dá)在主偏轉(zhuǎn)激光束5的光路上設(shè)置的合成用光束分離器10而再次與主偏轉(zhuǎn)激光束5合流。其后主偏轉(zhuǎn)激光束5和副偏轉(zhuǎn)激光束6經(jīng)過(guò)在其光路上設(shè)置的2個(gè)主偏轉(zhuǎn)檢流鏡11由fθ透鏡13進(jìn)行聚光。已被聚光的主偏轉(zhuǎn)激光束5和副偏轉(zhuǎn)激光束6對(duì)配置在XY臺(tái)15上的被加工物14進(jìn)行孔加工。副偏轉(zhuǎn)檢流鏡8和主偏轉(zhuǎn)檢流鏡11分別固定在副偏轉(zhuǎn)檢流掃描器9和主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12上，利用控制裝置17可控制檢流掃描器的角度。
單光束激光加工裝置通常用一個(gè)發(fā)射的光束加工1個(gè)孔，但該加工1個(gè)孔的技術(shù)與多光束激光加工裝置的主偏轉(zhuǎn)的技術(shù)是相同的。
另一方面，在多光束激光加工裝置2中，用一個(gè)發(fā)射的光束加工2個(gè)孔?，F(xiàn)在，將由主偏轉(zhuǎn)激光束5加工的孔定義為主孔，將由副偏轉(zhuǎn)激光束6加工的孔定義為副孔。
圖3是示出對(duì)主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12和副偏轉(zhuǎn)檢流掃描器9的指令值與主孔和副孔的座標(biāo)的關(guān)系的框線圖。主孔的座標(biāo)(x，y)由調(diào)節(jié)2個(gè)主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12的角度的指令值(xc，yc)來(lái)決定，副孔的座標(biāo)(p，q)由調(diào)節(jié)主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12的角度的指令值(xc，yc)和調(diào)節(jié)副偏轉(zhuǎn)檢流掃描器9的角度的指令值(pc，qc)這4個(gè)變量來(lái)決定。即，如果決定對(duì)檢流掃描器的指令值，則其結(jié)果意味著決定了孔的座標(biāo)。
(3)由激光加工裝置進(jìn)行的定位和指令值的輸出圖4是示出激光加工裝置中的一般的定位步驟的流程圖。該定位步驟是共同地適用于單光束激光加工裝置1和多光束激光加工裝置2的技術(shù)。如圖3中所示，由于在多光束激光加工裝置2中也存在固有的技術(shù)，故從此以后為了避免說(shuō)明變得繁雜，以多光束激光加工裝置2為中心來(lái)說(shuō)明。再有，關(guān)于能應(yīng)用于單光束激光加工裝置1的技術(shù)，附帶說(shuō)明其要旨。
在圖4中，一般的定位大致由下述4個(gè)處理步驟構(gòu)成校準(zhǔn)步驟，由基準(zhǔn)圖案的作成步驟(步驟S1)、測(cè)試加工步驟(步驟S2)和測(cè)試加工位置座標(biāo)的測(cè)定步驟(步驟S3)構(gòu)成；定位步驟，由校準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)的讀入步驟(步驟S4)、目標(biāo)位置座標(biāo)矩陣和指令值矩陣的計(jì)算步驟(步驟S5)和未知參數(shù)矩陣的計(jì)算步驟(步驟S6)構(gòu)成；圖案數(shù)據(jù)作成步驟，由加工圖案的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的作成步驟(步驟S7)構(gòu)成；以及在線處理步驟，由工件校正步驟(步驟S8)、指令值計(jì)算步驟(步驟S9)和指令值的輸出步驟(步驟S10)構(gòu)成。
接著，說(shuō)明校準(zhǔn)步驟的細(xì)節(jié)。首先，準(zhǔn)備校準(zhǔn)用的主偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)(以測(cè)試點(diǎn)的數(shù)目部分記載主偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置座標(biāo))和副偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)(以測(cè)試點(diǎn)的數(shù)目部分記載副偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置座標(biāo))(步驟S1)。該主偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)或副偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)可以是柵格狀排列圖案、隨機(jī)圖案等任一種圖案。此外，數(shù)據(jù)的數(shù)目也因開(kāi)孔的位置精度而不同，但在之后說(shuō)明的實(shí)施例中，設(shè)定了100個(gè)數(shù)據(jù)。
再者，使用該校準(zhǔn)用的數(shù)據(jù)，用激光束實(shí)際地在測(cè)試加工用材料上開(kāi)出孔(步驟S2)。然后，用CCD攝像機(jī)16對(duì)該開(kāi)了孔的加工孔的位置進(jìn)行攝像，測(cè)定該加工孔的座標(biāo)(步驟S3)。將該已被測(cè)定的加工孔的座標(biāo)數(shù)據(jù)交給以下的定位步驟。在實(shí)際的測(cè)定中，成為XY臺(tái)15在CCD攝像機(jī)16的正下方移動(dòng)并對(duì)測(cè)試加工孔的位置進(jìn)行攝像的結(jié)構(gòu)，由于固定了檢流鏡11和CCD攝像機(jī)16的位置，故如果知道兩者的相對(duì)位置，則可求出孔位置的準(zhǔn)確的座標(biāo)。
在多光束激光加工裝置2中，用一個(gè)激光脈沖同時(shí)加工主孔和副孔這2個(gè)孔，但校準(zhǔn)的順序是按主孔、副孔的順序來(lái)進(jìn)行的。這是因?yàn)?，在主偏轉(zhuǎn)的校準(zhǔn)時(shí)，不需要副孔，此外，在副偏轉(zhuǎn)的校準(zhǔn)時(shí)，不需要主孔。另外，在用CCD攝像機(jī)測(cè)定孔的位置時(shí)，如果同時(shí)存在主孔和副孔，則由于必須識(shí)別兩者，故在校準(zhǔn)時(shí)必須考慮利用擋板等隔斷一方的光束等。
接著，說(shuō)明定位步驟的細(xì)節(jié)。該步驟是對(duì)于主孔、副孔這兩者來(lái)進(jìn)行的，但除了因未知參數(shù)的數(shù)目(多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù))的差別引起的矩陣的列的數(shù)目不同這一點(diǎn)外，兩者的處理是共同的。再有，在后面詳細(xì)地?cái)⑹鎏幚淼募?xì)節(jié)，在此說(shuō)明處理的概要。
首先，讀入在校準(zhǔn)中的副變更的指令值數(shù)據(jù)、加工位置數(shù)據(jù)和此時(shí)的主偏轉(zhuǎn)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)(步驟S4)，從加工位置數(shù)據(jù)和目標(biāo)位置數(shù)據(jù)求出Aex矩陣，從指令值數(shù)據(jù)求出Bex矩陣(步驟S5)。然后，使用在步驟S5中求出的Aex矩陣、Bex矩陣，為了進(jìn)行使作為目標(biāo)的孔的位置與實(shí)際的孔的位置的差為最佳化的控制，根據(jù)某個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)(例如最小二乘法)來(lái)計(jì)算在該最佳控制中所必要的未知參數(shù)矩陣X(步驟S6)。將在此求出的未知參數(shù)矩陣X交給在線處理步驟。
接著，在圖案數(shù)據(jù)作成步驟中，激光加工裝置用戶作成在印刷基板等上打算開(kāi)孔的圖案的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)交給在線處理步驟(步驟S7)。
然后，在在線處理步驟的工件校正中，在將被加工物14實(shí)際地設(shè)置在XY臺(tái)上時(shí)，測(cè)量被加工物的形狀的失真、變形等，計(jì)算其校正值(步驟S8)。在實(shí)際的工序中，多光束激光加工裝置2使用CCD攝像機(jī)和XY臺(tái)測(cè)定預(yù)先加在被加工物上的標(biāo)記的座標(biāo)。在無(wú)伸縮地理想地決定了的位置上設(shè)置了被加工物的情況下，按原樣進(jìn)行加工即可。但是，在現(xiàn)實(shí)的情況下，在被加工物中存在伸縮，或難以正好設(shè)置在XY臺(tái)上的規(guī)定的位置上。因此，必須根據(jù)該標(biāo)記的座標(biāo)來(lái)修正記載了加工圖案的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，該修正處理是工件校正。其后，根據(jù)在步驟S8中求出的工件校正值和在定位步驟中的輸出值來(lái)計(jì)算指令值(步驟S9)，將該指令值輸出給檢流掃描器(步驟S10)。
(4)由最小二乘法進(jìn)行的逆映像近似模型的推測(cè)現(xiàn)在，在將該物理相關(guān)方向定為正方向的映像時(shí)，在實(shí)際的加工方面所必要的是與圖3反方向的映像。多光束激光加工裝置2必須對(duì)于用戶打算加工的座標(biāo)求出應(yīng)對(duì)檢流掃描器供給的指令值。因此，該多光束激光加工裝置2中應(yīng)用了逆映像模型，以便在內(nèi)部進(jìn)行該逆映像。在圖5中示出顯示了該關(guān)系的框線圖。
圖5示出在圖3中應(yīng)用了逆映像模型的多光束激光加工裝置2中的目標(biāo)位置座標(biāo)、指令值、加工位置座標(biāo)的關(guān)系的框線圖。在此，主偏轉(zhuǎn)的座標(biāo)用x、y來(lái)表示，副偏轉(zhuǎn)的座標(biāo)用p、q來(lái)表示。下面添加的英文字c表示指令值(control)、d表示目標(biāo)值(desire)、上面添加的英文字e表示推測(cè)值(estimate)。
在該圖中，利用主偏轉(zhuǎn)逆映像模型將主偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置座標(biāo)(xd，yd)變換為主偏轉(zhuǎn)指令值(xce，yce)，多光束激光加工裝置2的控制裝置17通過(guò)對(duì)主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12指令該主偏轉(zhuǎn)指令值(xce，yce)，在主孔(xe，ye)的位置上開(kāi)出孔。對(duì)于該主孔來(lái)說(shuō)，xe＝xd，ye＝y(tǒng)d的關(guān)系成立是理想型的，但在現(xiàn)實(shí)的情況下，產(chǎn)生了誤差。另一方面，對(duì)于副孔來(lái)說(shuō)，在利用副偏轉(zhuǎn)逆映像模型變換為副偏轉(zhuǎn)指令值(pce，qce)時(shí)，不僅使用副偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置座標(biāo)(pd，qd)，也使用主偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置座標(biāo)(xd，yd)，但這是與主孔的不同之處。這是因?yàn)椋缟纤?，副孔是由調(diào)節(jié)主偏轉(zhuǎn)檢流掃描器12的角度的指令值和調(diào)節(jié)副偏轉(zhuǎn)檢流掃描器9的兩者的角度的指令值的合計(jì)為4個(gè)變量來(lái)決定的。
接著，說(shuō)明圖5中示出的逆映像的近似模型，同時(shí)詳細(xì)地說(shuō)明利用最小二乘法求出未知參數(shù)的要點(diǎn)。
首先，在本發(fā)明中，作為逆映像的近似模型，使用了以下示出的多項(xiàng)式。具體地說(shuō)，表示主偏轉(zhuǎn)指令值xce和yce的式為下述的(式1) (式1)在此，mi，j、ni，j(i，j＝0，1，2，…分別相當(dāng)于xd，yd的階次)是上述多項(xiàng)式的系數(shù)，是未知參數(shù)。
同樣，表示副偏轉(zhuǎn)指令值pce，qce的式為下述的(式2) (式2)在此，mi，j，k，l、ni，j，k，l(i，j，k，l＝0，1，2，…分別相當(dāng)于xd，yd，pd，qd的階次)是上述多項(xiàng)式的系數(shù)(未知參數(shù))。
接著，使用矩陣表現(xiàn)形態(tài)將式1和式2分成已知的系數(shù)部分和未知的系數(shù)部分。在主偏轉(zhuǎn)的情況下，為下述的(式3)Be=[xce,yce]]]>
=[1,xd,yd,xd,yd,xd2,yd2,···]m0,0,n0,0m1,0,n1,0m0,1,n0,1m1,1n1,1m2,0,n2,0m0,2,n0,2······=AX]]>…(式3)在副偏轉(zhuǎn)的情況下，為下述的(式4)Be=[pce,qce]]]>=[1,xd,yd,xd,yd,pd,qd,···]m0,0,0,0,n0,0,0,0m1,0,0,0,n1,0,0,0m0,1,0,0,n0,1,0,0m0,0,1,0,n0,0,1,0m0,0,0,1,n0,0,0,1······=AX]]>…(式4)再有，將該矩陣X稱為未知參數(shù)矩陣。
用圖4的流程說(shuō)明由被稱為校準(zhǔn)的事先的幾個(gè)部位的測(cè)試結(jié)果求出未知參數(shù)的情況。如果進(jìn)行一次測(cè)試，則求出一組數(shù)據(jù)、即如果是主偏轉(zhuǎn)，則求出xce，yce，x，y，如果是副偏轉(zhuǎn)，則求出pce，qce，p，q。如果將左上的編號(hào)定為測(cè)試的編號(hào)，則在主偏轉(zhuǎn)的情況下，可定義為下述的(式5)，在副偏轉(zhuǎn)的情況下，可定義為下述的(式6)1A＝[1，1x，1y，1xy，1x2，1y2，…]主偏向1B＝[1xc，1yc] …(式5)
1A＝[1，1xd，1yd，1p，1q，…]副偏向1B＝[1pc，1qc] …(式6)如果在100個(gè)部位上進(jìn)行校準(zhǔn)的測(cè)試，則每100個(gè)求出上述iA矩陣、iB矩陣。將這些矩陣在縱向排列，進(jìn)而定義以下的矩陣(相當(dāng)于圖4的步驟S5)Aex=A1A2···A100]]>Bex=B1B2···B100]]>…(式7)在最小二乘法中，求出使以下的評(píng)價(jià)函數(shù)為最小的未知參數(shù)矩陣X即可。
J=(AexX-Bex)T(AexX-Bex)]]>=(Bexe-Bex)T(Bexe-Bex)]]>…(式8)用下述的(式9)求出使J為最小的未知參數(shù)矩陣X(相當(dāng)于圖4的步驟S6)X=(AexTAex)-1AexTBex]]>…(式9)此外，從該未知參數(shù)矩陣X計(jì)算并輸出控制檢流掃描器用的指令值(圖4的步驟S9和步驟S10)。
再有，將作為逆映像模型使用的多項(xiàng)式的階次取為幾階，是隨作為對(duì)象的系統(tǒng)的特性為何種程度的非線性或?qū)⒔凭忍岣叩胶畏N程度而變化的。一般來(lái)說(shuō)，如果提高多項(xiàng)式的階次，則近似精度變好，但必要的校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)目就增加了，或在線處理中的指令值的計(jì)算時(shí)間就增加了。
(5)由加權(quán)法進(jìn)行的定位處理圖6是示出由加權(quán)法進(jìn)行的定位步驟的流程圖。該圖中的處理步驟與圖4同樣，大致由校準(zhǔn)步驟、定位步驟、圖案數(shù)據(jù)作成步驟和在線處理步驟這4個(gè)步驟構(gòu)成。與圖4的不同之處是，進(jìn)行在步驟S3中測(cè)定的測(cè)試加工孔的加工位置數(shù)據(jù)與在步驟S7中準(zhǔn)備的將要開(kāi)孔的目標(biāo)位置座標(biāo)的位置關(guān)系的處理(例如，距離的大小)(步驟S11)和由位置關(guān)系的差異得到的權(quán)重矩陣的計(jì)算(步驟S12)來(lái)求出未知參數(shù)矩陣X。關(guān)于其它的處理順序是相同的，對(duì)于同一部分附以同一符號(hào)來(lái)示出。
如果將考慮了加權(quán)的評(píng)價(jià)函數(shù)定為Jw，則根據(jù)(式8)，Jw為下述的(式10)Jw＝(WAexX-WBex)T(WAexX-WBex) …(式10)與式9相似，利用下述的(式11)、(式12)求出使該評(píng)價(jià)函數(shù)Jw為最小的解XwXw=(AexTWTWAex)-1AexTWTWBex]]>…(式11)=(AexTQAex)-1AexTQBex]]>…(式12)其中，Q＝WTW。
(6)由各孔塊的加權(quán)法進(jìn)行的定位處理圖7是示出與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的由各孔塊的加權(quán)法進(jìn)行的定位處理的概念的說(shuō)明圖。該圖示出了利用校準(zhǔn)圖案開(kāi)了孔的被加工物和將要加工的孔的位置。在該圖中，31表示被加工物，32表示利用校準(zhǔn)開(kāi)了孔的加工孔，33表示打算開(kāi)孔的目標(biāo)孔，34表示打算開(kāi)孔的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)組。
基本的考慮方法是，計(jì)算將要開(kāi)孔的目標(biāo)孔33與利用校準(zhǔn)開(kāi)了孔的加工孔32的距離，如果距離短，則增加該數(shù)據(jù)的權(quán)重，如果距離遠(yuǎn)，則減少該數(shù)據(jù)的權(quán)重。作為具體的例子，用校準(zhǔn)時(shí)的主偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置座標(biāo)(ixd，iyd)(i＝1、…、100)與將要開(kāi)孔的主偏轉(zhuǎn)目標(biāo)位置座標(biāo)(xd，yd)的距離定義了距離d。
1d2＝(1xd-xd)2+(1yd-yd)22d2＝(2xd-xd)2+(2yd-yd)2100d2＝(100xd-xd)2+(100yd-yd)2…(式13)
再有，即使使用副偏轉(zhuǎn)，也可同樣地定義距離，此外，即使使用主偏轉(zhuǎn)和副偏轉(zhuǎn)這兩者，也可同樣地定義距離。
對(duì)于該距離定義權(quán)重即可。例如，可考慮以下那樣的正態(tài)分布。
wi=exp(-d2iσ2)i=1,2,3,···]]>…(式14)其中，σ是分布的方差，是自由參數(shù)。如果減小方差，則可預(yù)期更高精度的模型，但如果方差過(guò)小，則由于在某個(gè)距離處權(quán)重?zé)o限地接近于0，故不能進(jìn)行逆矩陣的計(jì)算。該加權(quán)對(duì)于一個(gè)將要開(kāi)孔的目標(biāo)孔33的一個(gè)來(lái)說(shuō)，可定義為如(式15)所示的權(quán)重矩陣WW＝diag{1w，2w，…100w} …(式15)在此，所謂diag表示對(duì)角矩陣。使用該權(quán)重矩陣W從式11求出未知參數(shù)矩陣XX=(AexTWTWAex)-1AexTWTWBex]]>…(式16)該各孔塊的加權(quán)法的考慮方法是，將距離近的數(shù)據(jù)作為可靠度高的數(shù)據(jù)而增加權(quán)重，將距離遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)作為可靠度低的數(shù)據(jù)而減少權(quán)重來(lái)處置。該考慮方法與統(tǒng)一地處理距離近的數(shù)據(jù)和距離遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)的在(4)中已說(shuō)明的單純的最小二乘法的處理是有區(qū)別的。
以上的處理相當(dāng)于圖6的定位步驟中的步驟S11、步驟S12和步驟S6的處理，但在在線處理步驟的步驟S9中，對(duì)于一個(gè)孔必須預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)未知參數(shù)矩陣，雖然是高精度的，但必須有較大的存儲(chǔ)容量。
因此，如目標(biāo)位置數(shù)據(jù)組34那樣把將要開(kāi)孔的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)分成組，例如將該目標(biāo)位置數(shù)據(jù)組34的重心作為代表孔的座標(biāo)，對(duì)于一個(gè)組計(jì)算一個(gè)未知參數(shù)矩陣即可。此外，與實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的多光束激光加工裝置2的使用者根據(jù)使用目的或是改變組的規(guī)模，或是部分地細(xì)化組，可自由地使用。
再有，迄今為止說(shuō)明了多光束激光加工裝置2，但當(dāng)然可將該各孔塊的加權(quán)法的定位處理的概念應(yīng)用于單光束激光加工裝置1。
實(shí)施形態(tài)2.
接著，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2。將作為逆映像模型使用的多項(xiàng)式的階次取為幾階，是隨作為對(duì)象的系統(tǒng)的特性為何種程度的非線性或?qū)⒔凭忍岣叩胶畏N程度而變化的。一般來(lái)說(shuō)，如果提高多項(xiàng)式的階次，則近似精度變好，但必要的校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)目就增加了，或在線處理中的指令值的計(jì)算步驟(圖6的步驟S9)中的運(yùn)算時(shí)間就增加了。
因此，考慮了在不怎么增加在線處理中的計(jì)算時(shí)間或不特別增加校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)目的情況下來(lái)提高近似精度。將該考慮方法應(yīng)用于單光束激光加工裝置1或多光束激光加工裝置2的控制裝置17，就是實(shí)施形態(tài)2。
與實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的定位步驟與實(shí)施形態(tài)1同樣，可用圖6的流程圖來(lái)實(shí)施。與實(shí)施形態(tài)1不同之處只是定位步驟的位置關(guān)系的處理步驟(步驟S12)和權(quán)重矩陣W的計(jì)算步驟(步驟S13)的處理。
圖8是將圖7的被加工物分割為4個(gè)區(qū)域的考慮方法的說(shuō)明圖。首先，如圖8中所示，將被加工物的加工區(qū)域分割為區(qū)域1 區(qū)域4這4個(gè)區(qū)域。在該圖中，41表示被加工物，42表示利用校準(zhǔn)開(kāi)了孔的校準(zhǔn)孔，43是打算開(kāi)孔的目標(biāo)孔，44是成為開(kāi)孔的對(duì)象的區(qū)域(在該圖中是區(qū)域1)，45表示不成為開(kāi)孔的對(duì)象的區(qū)域(在該圖中是區(qū)域4)。通過(guò)在各個(gè)區(qū)域中分別作成逆映像模型、即作成局部的模型，可預(yù)期近似精度的提高。
如果決定多項(xiàng)式的階次作為逆映像模型，則與其相對(duì)應(yīng)地決定了必要的校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)目。此時(shí)，在圖6的步驟S6的處理中進(jìn)行式1 6中示出的運(yùn)算，但如果校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)目少，則矩陣為非正則的，不能計(jì)算逆矩陣。
如圖8中所示，假定將要加工的目標(biāo)孔42處于區(qū)域1中。如果將該區(qū)域1定為對(duì)象區(qū)域44，則計(jì)算對(duì)象區(qū)域44的逆映像模型多項(xiàng)式的系數(shù)的最直觀的方法是只使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中處于對(duì)象區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算的方法。但是，如果是該方法，則根據(jù)上述的原因，必須充分地進(jìn)行對(duì)象區(qū)域內(nèi)的校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)方面所花費(fèi)的時(shí)間增加了。
因此，在對(duì)象區(qū)域的逆映像模型多項(xiàng)式的系數(shù)運(yùn)算中，也考慮使用處于非對(duì)象區(qū)域的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。對(duì)處于對(duì)象區(qū)域內(nèi)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)施加權(quán)重1、對(duì)處于非對(duì)象區(qū)域內(nèi)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)施加0以上至1以下(例如，0.1等)的權(quán)重來(lái)進(jìn)行未知參數(shù)矩陣。通過(guò)以這種方式施加權(quán)重，可有效地計(jì)算對(duì)象區(qū)域固有的未知參數(shù)矩陣而不增加對(duì)象區(qū)域內(nèi)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，如果在對(duì)象區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)試1，在非對(duì)象區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)試2、3，如果使用對(duì)角矩陣(diag)作為W，則W用下述的(式17)來(lái)表示W(wǎng)＝diag{1，0.1，0.1，…}…(式17)即，在上述的例子中，由于在對(duì)象區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)試1，在非對(duì)象區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)試2、3，故這意味著權(quán)重矩陣中在對(duì)角分量上順序地形成1、0.1、…、0.1即可。
使用以下的式16(重寫(xiě))來(lái)計(jì)算未知參數(shù)矩陣即可。
X=(AexTWTWAex)-1AexTWTWBex]]>…(式16)再有，區(qū)域的分割不限定于4分割，可進(jìn)行任意多個(gè)分割。此外，區(qū)域的形狀不限定于矩形，例如可設(shè)定以離中心的距離為同一的同心圓為邊界的區(qū)域。
再者，上述的由分割區(qū)域得到的簡(jiǎn)易加權(quán)法可共同地適用于單光束激光加工裝置1和多光束激光加工裝置2。
實(shí)施形態(tài)3.
接著，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3。如果系統(tǒng)隨時(shí)間不變，則起初進(jìn)行一次校準(zhǔn)即可，但實(shí)際上由于因熱引起的透鏡特性的變化或光束特性的變化等的緣故，系統(tǒng)隨時(shí)間而變化。激光加工裝置用戶在判斷為系統(tǒng)隨時(shí)間而變化時(shí)，必須再次進(jìn)行校準(zhǔn)。
但是，每當(dāng)引起系統(tǒng)的隨時(shí)間的變化時(shí)中斷加工、進(jìn)而進(jìn)行幾百點(diǎn)的測(cè)試加工并再次重新用CCD攝像機(jī)進(jìn)行確認(rèn)加工位置的作業(yè)，這樣的做法并非上策。
因此，作為提高近似精度而不使校準(zhǔn)處理、定位處理中的處理時(shí)間增加的處理，導(dǎo)入了忘卻系數(shù)這樣的概念。將使用了該忘卻系數(shù)的校準(zhǔn)處理應(yīng)用于單光束激光加工裝置1或多光束激光加工裝置2的實(shí)施形態(tài)是實(shí)施形態(tài)3。
通常，關(guān)于1次的校準(zhǔn)中所必要的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)為何種程度的非線性或光束的位置精度的要求規(guī)格為何種程度等來(lái)決定所使用的多項(xiàng)式的階次，該多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)至少是必要的。此外，為了能計(jì)算逆矩陣，矩陣必須是滿秩的，但這相當(dāng)于用校準(zhǔn)得到的信息是足夠豐富的。如果將第1次的校準(zhǔn)的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目定為100點(diǎn)，則第2次的校準(zhǔn)也使用100點(diǎn)的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目，用由新的校準(zhǔn)作成的矩陣來(lái)重新計(jì)算未知參數(shù)矩陣X。
現(xiàn)在，根據(jù)式7(重寫(xiě))，用第1次的校準(zhǔn)求出的Aex矩陣和Bex矩陣為Aex=A1A2···A100]]>Bex=B1B2···B100]]>…(式7)此外，由于第2次以后的校準(zhǔn)從測(cè)試編號(hào)從101開(kāi)始，故Aex矩陣和Bex矩陣為Aex=A101A102···A200]]>Bex=B101B102···B200]]>…(式18)用該新作成的矩陣來(lái)重新計(jì)算未知參數(shù)矩陣即可。但是，每當(dāng)引起系統(tǒng)的隨時(shí)間的變化時(shí)進(jìn)行幾百點(diǎn)的測(cè)試加工的做法存在耗時(shí)太多的問(wèn)題。因此，考慮以下的做法。計(jì)算未知參數(shù)矩陣X的式12(重寫(xiě))為X=(AexTQAex)-1AexTQBex]]>…(式12)(其中，Q＝WTW)在式12中，如果D=AexTQAex]]>…(式19)N=AexTQBex]]>…(式20)則計(jì)算未知參數(shù)矩陣X的式11可寫(xiě)為X1＝D-1N …(式21)X1的右下的數(shù)字1意味著校準(zhǔn)的次數(shù)。在此，考慮增加幾個(gè)加工孔、即新增加幾組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算參數(shù)的情況。該計(jì)算式可如以下那樣來(lái)寫(xiě)X2＝(D+d2)-1(N+n2) …(式22)在此，d2、n2是從新加工的孔的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)作成的矩陣。本來(lái)如果只用d2、n2并利用下述的(式23)來(lái)計(jì)算參數(shù)則是理想的，d2-1n2=···]]>…(式23)但如果數(shù)據(jù)的數(shù)目少，則不能計(jì)算d2、n2。這是因?yàn)?，如果?shù)據(jù)的數(shù)目少，則d2-1不是滿秩的，故沒(méi)有逆矩陣。
如果使用式22，則能計(jì)算參數(shù)，但在因溫度變化等系統(tǒng)變化了的情況下，新得到的數(shù)據(jù)的可靠性高，而過(guò)去的數(shù)據(jù)的可靠性并不那么高。
因此，作為對(duì)于過(guò)去的數(shù)據(jù)的可靠度、或忘卻過(guò)去的數(shù)據(jù)的程度，導(dǎo)入了上述的忘卻系數(shù)k。再有，k是0≤k≤1的范圍的實(shí)數(shù)，k＝0相當(dāng)于完全不使用過(guò)去的信息，k＝1相當(dāng)于完全使用過(guò)去的信息、即相當(dāng)于不忘卻。
此時(shí)，如果利用以下的計(jì)算式來(lái)計(jì)算未知參數(shù)矩陣X2，則X2＝(kD+d2)-1(kN+n2)…(式24)以下，每當(dāng)校準(zhǔn)時(shí)重復(fù)該處理即可。
圖9是示出與該實(shí)施形態(tài)3有關(guān)的處理的流程的流程圖。此外，在該圖中，在作為實(shí)施形態(tài)1和實(shí)施形態(tài)2的處理流程示出的圖6中，只示出了校準(zhǔn)步驟、定位步驟和在線處理步驟的處理中與使用了忘卻系數(shù)的校準(zhǔn)處理有關(guān)的部分的處理的流程。
在圖9中，首先，第1次的校準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)行與圖6的校準(zhǔn)步驟相當(dāng)?shù)臏y(cè)試處理(步驟S20)。接著，進(jìn)行與圖6的定位步驟相當(dāng)?shù)腄1、N1的作成(步驟S21)和X1的計(jì)算(步驟S22)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。然后，進(jìn)行與圖6的在線處理步驟相當(dāng)?shù)闹噶钪档挠?jì)算(步驟S23)，進(jìn)行圖案加工(步驟S24)。最后，判定圖案加工的處理的結(jié)束(步驟S25)，在接著實(shí)施圖案加工的情況下，判定是否存在隨時(shí)間的變化(步驟S26)，在沒(méi)有隨時(shí)間的變化的情況下，利用根據(jù)現(xiàn)在的未知參數(shù)矩陣X計(jì)算的指令值，繼續(xù)進(jìn)行一系列的圖案加工。
在此，在判定為在步驟S26中存在隨時(shí)間的變化的情況下，轉(zhuǎn)移到第i+1次的校準(zhǔn)步驟的處理。在此，進(jìn)行新的幾點(diǎn)的測(cè)試圖案的測(cè)試加工和目標(biāo)位置座標(biāo)的測(cè)定(步驟S27)，根據(jù)該幾點(diǎn)的加工孔信息來(lái)作成d和n(步驟S28)，根據(jù)使用了該圖中示出的忘卻系數(shù)的計(jì)算式作成Di+1、Ni+1(步驟S29)，此外計(jì)算Xi+1(步驟S30)。以下，與第1次的校準(zhǔn)同樣地進(jìn)行指令值的計(jì)算(步驟S23)和圖案加工(步驟S24)。
在此，試研究使用了忘卻系數(shù)的校準(zhǔn)處理。首先，如果比較式21與式19，則因式21在新測(cè)量的數(shù)據(jù)方面可靠性好，故可得到更好的結(jié)果。此外，與式20不同，由于數(shù)據(jù)數(shù)目是足夠的，故矩陣的秩不會(huì)減少，不會(huì)存在逆矩陣計(jì)算是不可能的情況。
再者，第3次的校準(zhǔn)時(shí)的參數(shù)計(jì)算式為X3＝(k(kD+d2)+d3)-1(k(kN+n2)+n3)…(式25)＝(k2D+kd2+d3)-1(k2N+kn2+n3)…(式26)在每增加校準(zhǔn)的次數(shù)時(shí)，忘卻最初的數(shù)據(jù)。如果看式21～式23，則可知沒(méi)有必要全部記住過(guò)去的校準(zhǔn)中的測(cè)試數(shù)據(jù)，記住每次校準(zhǔn)時(shí)作成的矩陣N和矩陣D這2個(gè)矩陣即可。
在新的校準(zhǔn)中的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目比模型多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)少的情況下，考慮了逆矩陣的運(yùn)算時(shí)的附加的以下的方法是有效的。
現(xiàn)在，在式21中，如果設(shè)D-1＝P，即如果以Xi＝PiNi的方式定義Pi，則以下述的方式可從第i次的校準(zhǔn)時(shí)的Pi矩陣來(lái)計(jì)算第i+1次的矩陣Pi+1=(kPi-1+aTqa)-1]]>…(式27)=Pik-PikaT(q-1+aPikaT)-1aPik]]>…(式28)但是，為了簡(jiǎn)單地表現(xiàn)式子，將從用第i+1次的校準(zhǔn)新測(cè)定的數(shù)據(jù)求出的Aex矩陣記述為a、將此時(shí)的權(quán)重矩陣Q(＝WTW)記述為q。求出使用了該P(yáng)i+1的Xi+1為Xi+1＝Pi+1Ni+1＝Pi+1(kNi+ni+1)…(式29)＝Pi+1(kDiXi+ni+1) …(式30)其中，ni+1(＝aTqb)是從用第i+1次的校準(zhǔn)新測(cè)定的數(shù)據(jù)求出的矩陣AexQBex。
圖10是示出在圖9的流程圖中特別的情況(新的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目＜多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù))的處理流程的流程圖。對(duì)于與圖9為相同的處理步驟的部分附以同一符號(hào)來(lái)示出。以下，以與圖9的流程不同的部分為中心來(lái)說(shuō)明。
在圖10中，在第1次的校準(zhǔn)時(shí)，在步驟S41中，作成D1、N1、P1。此外，在步驟S42中，使用該P(yáng)1求出X1。關(guān)于步驟S23～步驟S27為止的指令值的計(jì)算、圖案加工處理等，與圖9是同樣的。在第i+1次的校準(zhǔn)中，在步驟S43中作成a、b、q，在步驟S44中使用忘卻系數(shù)k，使用式28從Pi、a計(jì)算Pi+1。此外，在步驟S45中計(jì)算Ni+1，在步驟S46中計(jì)算Xi+1。然后，與第1次的校準(zhǔn)時(shí)同樣地進(jìn)行指令值的計(jì)算和圖案加工。
在該方法中，逆矩陣的運(yùn)算與式28的第2項(xiàng)相當(dāng)，但該矩陣的大小為「新的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目」×「新的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目」。在式24中的逆矩陣運(yùn)算中的大小為「多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)」×「多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)」，在「新的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目」＜「多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)」的情況下，可減小計(jì)算負(fù)擔(dān)。這一點(diǎn)在加工時(shí)間與處理精度相比為優(yōu)先那樣的系統(tǒng)中使矩陣的大小變得緊湊，通過(guò)縮短求出逆矩陣的計(jì)算時(shí)間，可謀求縮短整體的處理時(shí)間。
再有，上述的使用忘卻系數(shù)的校準(zhǔn)方法可共同地適用于單光束激光加工裝置1和多光束激光加工裝置2。
如以上已說(shuō)明的那樣，按照本發(fā)明，由于控制裝置對(duì)目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)加工該目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值附加與目標(biāo)位置的座標(biāo)與加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物上的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，故即使在減少起因于現(xiàn)有的多項(xiàng)式模型與實(shí)際的系統(tǒng)間的模型誤差的誤差并提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于控制裝置對(duì)目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)加工該目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值附加與目標(biāo)位置的座標(biāo)與加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物上的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，由于進(jìn)行了重視接近于將要加工的目標(biāo)位置的加工過(guò)的數(shù)據(jù)的加權(quán)，可提高加工精度，同時(shí)可提高加工位置附近的近似精度而不增加多項(xiàng)式模型的項(xiàng)數(shù)，故可縮短校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于控制裝置對(duì)以多個(gè)目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的代表位置的座標(biāo)和對(duì)加工該目標(biāo)位置組的代表位置的座標(biāo)的光束掃描裝置的指令值附加與目標(biāo)位置組的代表位置的座標(biāo)與加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，由于可提高加工位置附近的近似精度而不增加多項(xiàng)式模型的項(xiàng)數(shù)，故可縮短校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間。此外，由于只存儲(chǔ)與代表位置的座標(biāo)對(duì)應(yīng)的未知參數(shù)即可，故可節(jié)約存儲(chǔ)裝置。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于控制裝置對(duì)以多個(gè)目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的重心位置的座標(biāo)和對(duì)加工該目標(biāo)位置組的重心位置的座標(biāo)的光束掃描裝置的指令值附加與目標(biāo)位置組的代表位置的座標(biāo)與加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，由于可提高加工位置附近的近似精度而不增加多項(xiàng)式模型的項(xiàng)數(shù)，故可縮短校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間。此外，由于只存儲(chǔ)與代表位置的座標(biāo)對(duì)應(yīng)的未知參數(shù)即可，故可節(jié)約存儲(chǔ)裝置。再者，關(guān)于目標(biāo)位置組的全部的目標(biāo)位置，可給出無(wú)偏移的均等的近似精度。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于控制裝置將被加工物的區(qū)域分割為多個(gè)區(qū)域并對(duì)存在目標(biāo)位置的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)該適當(dāng)?shù)膮^(qū)域以外的非適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，故即使在提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下，也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加，即使被加工物的尺寸變化，也可維持加工精度。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于控制裝置將被加工物的區(qū)域分割為4個(gè)區(qū)域并對(duì)存在目標(biāo)位置的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)剩下的3個(gè)區(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，故即使在提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下，也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加，即使被加工物的尺寸變化，也可維持加工精度。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于控制裝置將被加工物的區(qū)域分割為以離中心的距離為同一的同心圓為邊界的區(qū)域并對(duì)存在目標(biāo)位置的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)剩下的區(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，故即使在提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下，也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加，即使被加工物的尺寸變化，也可維持加工精度。此外，也可提高離開(kāi)光學(xué)系統(tǒng)的誤差變大的中心的部分中的精度，可給出無(wú)偏移的均等的近似精度。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于控制裝置根據(jù)目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)進(jìn)行加工時(shí)的光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊，使用使加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)k(0≤k≤1)來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置上的座標(biāo)用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣，故即使在提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下，也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加，即使對(duì)于被加工物的大小、系統(tǒng)的隨時(shí)間的變化等的變動(dòng)原因，也可維持加工精度。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于在將最佳地決定對(duì)使激光束照射位置指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將并排了校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目部分的由最初的校準(zhǔn)時(shí)的加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)的幾階結(jié)合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)上述光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與上述D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，控制裝置使用式31來(lái)計(jì)算XX＝(kD+d)-1(kN+n) …(式31)故即使在提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下，也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加，即使對(duì)于被加工物的大小、系統(tǒng)的隨時(shí)間的變化等的變動(dòng)原因，也可維持加工精度。此外，在再次計(jì)算逆矩陣的情況下，由于可將新附加的數(shù)據(jù)抑制為未知參數(shù)的數(shù)目以下，故可縮短再次計(jì)算中需要的時(shí)間，可縮短整體的處理時(shí)間。
按照本發(fā)明的下一個(gè)方面，由于在將最佳地決定對(duì)使激光束照射位置指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將并排了校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目部分的由最初的校準(zhǔn)時(shí)的加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)的幾階結(jié)合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)上述光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與上述D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，在新的校準(zhǔn)時(shí)的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目比未知參數(shù)矩陣的項(xiàng)數(shù)少的情況下，在a＝Aex、q＝Q、b＝Bex、P＝D-1時(shí)，控制裝置使用式32來(lái)計(jì)算XX={Pik-PikaT(q-1+aPikaT)-1aPik}(kN+n)]]>…(式32)故即使在提高了多項(xiàng)式模型的近似精度的情況下，也能抑制校準(zhǔn)時(shí)間和計(jì)算時(shí)間的增加，即使對(duì)于被加工物的大小、系統(tǒng)的隨時(shí)間的變化等的變動(dòng)原因，也可維持加工精度。此外，在再次計(jì)算逆矩陣的情況下，由于可使逆矩陣的運(yùn)算的大小變得緊湊，故可縮短逆矩陣的計(jì)算中需要的時(shí)間，可縮短整體的處理時(shí)間。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的激光束定位裝置適合于需要對(duì)安裝電子部件的印刷基板等的開(kāi)孔、切斷、修整、劃線等的細(xì)致的加工技術(shù)的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置的激光束定位裝置，具備放置被加工物的臺(tái)；發(fā)射激光束的激光振蕩器；引導(dǎo)激光束以使上述激光束照射到在上述臺(tái)上放置的上述被加工物的光學(xué)裝置；使由該光學(xué)裝置引導(dǎo)的激光束掃描的光束掃描裝置；測(cè)量上述被加工物的加工過(guò)的加工位置的測(cè)量裝置；以及使用上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和目標(biāo)位置的座標(biāo)來(lái)計(jì)算對(duì)上述光束掃描裝置的指令值的控制裝置，其特征在于上述控制裝置對(duì)上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)與上述加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
2.如權(quán)利要求1中所述的激光加工裝置的激光束定位裝置，其特征在于上述控制裝置對(duì)上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)與上述加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
3.如權(quán)利要求1中所述的激光加工裝置的激光束定位裝置，其特征在于上述控制裝置對(duì)上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值附加與以多個(gè)上述目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的代表位置的座標(biāo)與上述加工位置的座標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
4.如權(quán)利要求1中所述的激光加工裝置的激光束定位裝置，其特征在于以上述多個(gè)目標(biāo)位置為一個(gè)組的目標(biāo)位置組的代表位置是重心。
5.一種激光加工裝置的激光束定位裝置，具有放置被加工物的臺(tái)；發(fā)射激光束的激光振蕩器；以及使該激光振蕩器的激光束掃描的光束掃描裝置，還具備引導(dǎo)上述激光束以使上述激光束照射到在上述臺(tái)上放置的上述被加工物的光學(xué)裝置；測(cè)量上述被加工物的加工過(guò)的加工位置的測(cè)量裝置；以及使用上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和目標(biāo)位置的座標(biāo)來(lái)計(jì)算對(duì)上述光束掃描裝置的指令值的控制裝置，其特征在于上述控制裝置將上述被加工物的區(qū)域分割為多個(gè)區(qū)域并對(duì)存在上述目標(biāo)位置的的座標(biāo)的適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加1的權(quán)重、同時(shí)對(duì)該適當(dāng)?shù)膮^(qū)域以外的非適當(dāng)?shù)膮^(qū)域附加比1小的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
6.如權(quán)利要求5中所述的激光加工裝置的激光束定位裝置，其特征在于對(duì)上述被加工物的區(qū)域進(jìn)行4分割。
7.如權(quán)利要求5中所述的激光加工裝置的激光束定位裝置，其特征在于將上述被加工物的區(qū)域設(shè)定為以離中心的距離為同一的同心圓為邊界的區(qū)域。
8.一種激光加工裝置的激光束定位裝置，具備放置被加工物的臺(tái)；發(fā)射激光束的激光振蕩器；引導(dǎo)激光束以使上述激光束照射到在上述臺(tái)上放置的上述被加工物的光學(xué)裝置；使由該光學(xué)裝置引導(dǎo)的激光束掃描的光束掃描裝置；測(cè)量上述被加工物的加工過(guò)的加工位置的測(cè)量裝置；以及使用上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和目標(biāo)位置的座標(biāo)來(lái)計(jì)算對(duì)上述光束掃描裝置的指令值的控制裝置，其特征在于上述控制裝置使用使與上述加工過(guò)的加工位置的座標(biāo)和對(duì)實(shí)現(xiàn)了該加工位置的光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)k(0≤k≤1)來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使上述激光束指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
9.如權(quán)利要求8中所述的激光加工裝置的激光束定位裝置，其特征在于在將最佳地決定對(duì)使上述激光束照射位置指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將并排了校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目部分的由最初的校準(zhǔn)時(shí)的上述加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)的幾階結(jié)合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)上述光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與上述D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與上述N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，上述控制裝置使用下式來(lái)計(jì)算XX＝(kD+d)-1(kN+n)。
10.如權(quán)利要求8中所述的激光加工裝置的激光束定位裝置，其特征在于在將最佳地決定對(duì)使上述激光束照射位置指向上述被加工物的上述目標(biāo)位置用的上述光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣定為X、將并排了校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目部分的由最初的校準(zhǔn)時(shí)的上述加工位置的座標(biāo)或與其相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)位置的座標(biāo)的幾階結(jié)合構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)的矩陣定為Aex、將由與Aex對(duì)應(yīng)的對(duì)上述光束掃描裝置的指令值構(gòu)成的矩陣定為Bex、將由應(yīng)對(duì)該Aex和Bex供給的加權(quán)值構(gòu)成的權(quán)重矩陣定為W、Q＝WTW、D＝AexTQAex、N＝AexTQBex、將新的校準(zhǔn)時(shí)的與上述D對(duì)應(yīng)的矩陣定為d、將與上述N對(duì)應(yīng)的矩陣定為n、將使與上述目標(biāo)位置的座標(biāo)和對(duì)該目標(biāo)位置的座標(biāo)加工時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值信息的時(shí)間的新舊對(duì)應(yīng)的加權(quán)的程度可變的忘卻系數(shù)定為k(0≤k≤1)時(shí)，在新的校準(zhǔn)時(shí)的測(cè)試點(diǎn)數(shù)目比未知參數(shù)矩陣的項(xiàng)數(shù)少的情況下，在a＝Aex、q＝Q、b＝Bex、P＝D-1時(shí)，上述控制裝置使用下式來(lái)計(jì)算XX={Pik-PikaT(q-1+aPikaT)-1aPik}(kN+n).]]>
全文摘要
在具有放置被加工物的臺(tái)、激光振蕩器和使激光束掃描的光束掃描裝置并具備使激光束引導(dǎo)到在臺(tái)上放置的被加工物上的光學(xué)裝置、測(cè)量加工過(guò)的位置的測(cè)量裝置和使用加工過(guò)的加工位置的坐標(biāo)和目標(biāo)位置的坐標(biāo)來(lái)計(jì)算對(duì)光束掃描裝置的指令值的控制裝置的激光加工裝置的激光束定位裝置中，控制裝置對(duì)加工過(guò)的加工位置的坐標(biāo)和此時(shí)的對(duì)光束掃描裝置的指令值附加與目標(biāo)位置的坐標(biāo)與加工位置的坐標(biāo)的距離對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)計(jì)算最佳地決定對(duì)使激光束指向被加工物的目標(biāo)位置用的光束掃描裝置的指令值的未知參數(shù)矩陣。
文檔編號(hào)B23K26/03GK1509220SQ0281015
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月26日
發(fā)明者巖田高明 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社