KR102280373B1 - 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템 - Google Patents

3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102280373B1
KR102280373B1 KR1020200187087A KR20200187087A KR102280373B1 KR 102280373 B1 KR102280373 B1 KR 102280373B1 KR 1020200187087 A KR1020200187087 A KR 1020200187087A KR 20200187087 A KR20200187087 A KR 20200187087A KR 102280373 B1 KR102280373 B1 KR 102280373B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
arduino
unit
displacement sensor
irradiator
Prior art date
Application number
KR1020200187087A
Other languages
English (en)
Inventor
홍용진
Original Assignee
주식회사 마이크로이미징
홍용진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 마이크로이미징, 홍용진 filed Critical 주식회사 마이크로이미징
Priority to KR1020200187087A priority Critical patent/KR102280373B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102280373B1 publication Critical patent/KR102280373B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/03—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은 클린 레이저 시스템에 관한 것으로, 이저 시스템은, 레이저 클리닝 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층과 모재 간의 레이저의 조사 에너지 밀도를 설정하기 위해 상기 오염층과 모재 간에 조사된 전자파의 세기에 대한 전하 캐리어량을 도장 표면상태 밀도로 연산처리 가능하도록 하는 아두이노 기반의 도장표면상태 감지센서와; 검출된 도장표면상태에 대응되는 레이저를 작업 대상물에 최적으로 출사하기 위한 파라미터 & 레시피가 저장된 제1 메모리와, 작업 대상물에 레이저 출사 전에 오토 포커싱을 위한 프로그램이 저장되는 제2 메모리와, 상기 도장표면상태 감지센서에 대응하는 파라미터 & 레시피 값을 아두이노 유니트의 제어 명령을 받아 보다 정확하고 안정적으로 출사시키기 위한 레이저 출사 유니트와, 상기 레이저 출사 유니트로부터 출사되는 레이저를 작업 대상물에 최적으로 조사하기 위한 건 타입(Gun Type)으로 제작되는 레이저 조사기와; 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서와 파라미터 & 레시피가 저장된 제1 메모리 및 오토 포커싱 프로그램이 저장된 제2 메모리의 값을 연산 처리하여 상기 레이저 출사 유니트를 단속 제어하기 위해 레이저 조사기의 외부 일측에 슬라이드 방식으로 탈·부착이 가능한 아두이노 유니트를 구성함으로써, 종래 기술과 달리 작업 대상물의 오염층과 모재 간의 검출된 도장표면상태와 사전에 설정된 파라미터 & 레시피 값을 상호 비교하여 최적의 레이저 조사가 가능하기 때문에 각종 작업 대상물의 도장 박리나 녹 제거 및 오염물질을 용이하게 제거할 수 있다. 또한 레이저가 조사되는 광학계에 보호 Cover나 Window 기능을 갖는 보호글라스의 탈·부착이 가능하기 때문에 광학계가 오염되어 클리닝 시 에러가 발생되는 것을 방지함은 물론 파손 시 즉시 교체가 용이하다. 그리고 아두이노 유니트를 레이저 조사기에 장착함으로써, 종래 기술과 달리 다이렉트 통신이 가능하여 레이저 출사 유니트 및 레이저 조사기 등의 외부기기의 통제 및 제어가 용이하여 통신장애 등의 에러나 고장을 방지할 수 있다. 그리고 3중 구조의 안전수단인 레이저출사안전장치를 통해 레이저 조사 시 사용자의 안전과 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정할 수 있는 효과가 있다.

Description

3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템{Clean laser system with three-layered laser emission safety device}
본 발명은 클린 레이저 시스템에 관한 것으로, 특히 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층과 모재 간의 최적의 레이저 출사를 위한 변위센서를 통한 도장표면상태와 레이저 조사 설정 파라미터를 상호 비교하여 도장 등을 용이하게 제거함과 동시에 레이저 조사에 따른 작업자의 안전성을 확보하도록 한 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템에 관한 것이다.
최근, 레이저 발진기의 진화와 레이저 클리닝 기술은 환경 규제가 까다로운 독일에서부터 개발되어 항공, 자동차, 의료기기 분야에 도입이 진행되고 있으며 약품이나 미디어 등을 사용하지 않음으로 2차적 폐기물을 생성하지 않는 비접촉 드라이 프로세스로 각광 받고 있다.
레이저 클리닝은 어브레이션(Abrasion)이라고 불리는 가공 프로세스를 이용한 것으로 미소 스폿 지름에 집광된 에너지 밀도가 높은 쇼트 펄스 레이저를 스캐너로 주사하여 재료의 최표면층에 조사함으로써 목표로 하는 표면의 코팅층 혹은 오염층을 증발시킬 수 있다. 또한 고출력으로 급준한 단펄스 레이저의 조사에 의해 재료의 표면에는 마이크로 플라즈마가 생성되어 그 충격파와 열팽창압으로 목표물이 파괴되는데 적정한 레이저 파라미터를 선택함으로써 모재에 손상을 주지 않고 안전하게 오염층을 제거 할 수 있는 특징이 있다.
이러한 환경친화적인 레이저 클리닝은 모재에 영향을 주지 않고 부착물을 제거할 수 있는 것이 특징이며, 지금까지 도장 박리, 용접 전처리, 금형의 클리닝 등에 적용되어 왔으며 최근에는 제조 공정에서 품질 향상의 측면에서 주목받고 있다. 레이저 클리닝의 성립을 위해서는 오염층이 어브레이션을 일으키기 때문에 필요한 에너지 밀도를 lc, 모재 그 자체로 어브레이션이 일어나는 에너지 밀도를 ls로 했을 경우 lc<ls의 관계를 성립시킬 수 있도록 에너지 밀도를 설정하기 위해서는 레이저 출사 파라미터가 요구된다.
한편, 국·내외 특허기술에 의하면, [1]레이저 광선을 이용한 도장 전처리장치 및 공법(KR 10-2004-81957 A), [2]레이저를 이용한 금속 표면 폴리싱 방법(KR 10-1358332 B1)에 대한 국내기술이 제안되어 있으며, [3]레이저조사장치, 레이저 조사 시스템 및 도막 또는 부착물 제거 방법(JP 특개2014-210290 A)의 일본 공개특허가 제안된 바 있다.
그러나 위 [1]의 특허기술은 도장 전처리를 위해 단순히 레이저 광선만 이용하고 있으며, 위 [2]의 특허기술은 금속표면에 산화방지제를 도포하여 레이저 처리하도록 고안된 것이나, 양자의 특허기술은 도장 박리나 녹 및 오염물질 제거를 위한 작업 대상물의 상태를 감지하는 센서와 센서 값에 따라 최적의 레이저를 조사하기 위한 설정 파라미터 및 제어수단이 결여되어 있기 때문에 노후교량, 선박, 항공기, 철도, 자동차, 문화재 등의 다양한 금속 및 비철금속, 목재 등 부재의 특성이 각기 다른 작업 대상물에 대한 클리닝 작업에는 여전히 한계가 있다.
또한 위 특허기술들은 레이저 조사기를 통해 작업 대상물에 레이저를 조사할 경우 발생되는 분진이나 오염물질에 의한 레이저 광학계의 보호기능이 없기 때문에 광학계의 에러 발생으로 작업 대상물에 대한 정확한 레이저를 출사할 수 없는 문제점이 있다.
그리고 위 [3]의 일본 공개특허기술에서는 레이저 클리닝 시 도장의 표면 상태를 감지하는 표면상태센서에 대하여 방사온도센서, 가시역분광이미지센서, 근적외선 카메라 등을 채용한 센서를 사용할 수 있으며, 이들 센서로부터 제어부가 레이저조사조건을 변경 설정한다고만 개시되어 있을 뿐, 레이저 클리닝에 따른 도장표면의 상태를 검출하기 위한 구체적인 방법이 결여된 위 표면상태센서와 같이 개념적·추상적으로만 나열하여 기재되어 있어 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있다거나 당업자 수준에서 구현할 정도로 상세하게 개시되었다고 볼 수가 없는 문제점이 있다.
특히, 위 특허기술 [1] 내지 [3]에는 레이저 조사에 따른 2중 접점의 트리거를 갖는 안전스위치가 강구되어 있지 않기 때문에 작업 대상물에 대한 보다 안전한 레이저의 조사는 물론 사용자의 안전성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 본 발명에서는 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 전혀 새로운 클린 레이저 시스템을 제안한다.
본 발명의 목적은 보다 상세하게는 본 발명은 노후교량이나 선박 등의 도장 제거 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층(PL)과 모재(BM) 간의 최적의 레이저 출사를 위한 변위센서를 통한 도장표면상태와 레이저 조사 설정 파라미터 값을 상호 비교하여 도장 등을 용이하게 제거함과 동시에 오토 포커싱(Auto Focusing)과 가이드 빔(Guide Beam) 및 3중 구조의 레이저출사안전장치를 통해 작업 대상물에 대한 정확한 레이저 조사와 사용자의 안전성을 확보하도록 한 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템을 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 클린 레이저 시스템에 있어서, 상기 시스템은 레이저 클리닝 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층(Polluted Layer, PL)과 모재(Base Material,BM) 간의 설정된 파라미터 & 리시피(Parameter & Recipe)에 의한 레이저 출사를 위해 작업 대상물에서 반사된 수광 소자 상의 광 스폿의 이동에 따른 위치 변화에 대한 변위량을 검출하여 아두이노 유니트(600)를 통해 작업 대상물의 도장표면상태를 감지하는 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와; 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)로부터 입력되는 데이터 값을 연산 처리하는 아두이노 유니트(600)의 제어 명령에 의해 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)를 통해 작업 대상물에 최적의 레이저를 출사하도록 사전에 설정되는 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)가 저장되며 아두이노 유니트(600)의 PCB에 실장되는 제1 메모리(200)와; 상기 레이저 출사 유니트와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)의 선단에 장착된 거리 측정이 가능한 아두이노 기반의 제2 변위센서(550)를 통해 작업 대상물에 레이저가 조사되는 포커싱(Focusing)이 맞지 않을 경우 레이저의 출력을 자동으로 제어하도록 사전에 프로그래밍 된 오토 포커싱(Auto Focusing) 데이터가 저장되며 아두이노 유니트(600)의 PCB에 실장되는 제2 메모리(300)와; 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)에 대응하는 상기 설정된 파라미터 & 레시피 값을 아두이노 유니트(500)에서 하달된 제어 명령을 받아 상기 레이저 출사 유니트와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)를 통해 최적의 레이저를 보다 정확하고 안정적으로 출사시키기 위한 레이저 출사 유니트(400)와; 상기 레이저 출사 유니트(400)로부터 출사되는 레이저를 아두이노 유니트(600)의 통제 및 제어로 작업 대상물에 조사하기 위한 건 타입(Gun Type)으로 제작되는 레이저 조사기(500)와; 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 파라미터 & 리시피가 저장된 제1 메모리(200) 및 오토 포커싱(Auto Focusing) 프로그램이 저장되는 제2 메모리(300) 값을 연산 처리하여 상기 레이저 출사 유니트(400)로 구동 제어 명령을 하달하기 위한 상기 레이저 조사기(500)의 외부 일측에 슬라이드 방식으로 탈·부착이 가능한 아두이노 유니트(Arduino Unit, 600)와; 상기 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)의 내부에 장착되며, 레이저 조사 시 사용자의 안전과 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정하기 위한 3중 구조의 안전수단을 갖는 레이저출사안전장치(700)가 포함되는 것을 특징으로 하는 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 레이저출사안전장치(700)는, 작업 대상물과 레이저 조사기(500) 사이의 레이저의 조사거리를 감지하는 제2 변위센서(550)로부터 데이터를 수신 받은 상기 아두이노 유니트(600)가 제2 메모리(300)에 저장된 오토 포커싱(Auto Focusing) 데이터와 비교 연산 처리하여 최적의 오토 포커싱(Auto Focusing) 실행시킨 후, 상기 레이저 조사기(500)의 외부 일측에 키 락(Key Lock) 방식의 물리적인 1차 안전스위치(710)와 푸쉬버턴 방식의 전자적인 2차 트리거 스위치(Trigger Switch, 720)를 사용자가 동시에 작동 시켜야 상기 레이저 출사 유니트(400)로부터 레이저 조사기(500)로 출사된 레이저를 사용자가 작업 대상물에 안정적으로 조사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 레이저출사안전장치(700)는, 상기 제1 변위센서(100)를 통해 어브레이션(Abrasion)에 따른 작업 대상물에 대한 도장표면상태가 사전에 검출되지 않을 경우, 상기 아두이노 유니트(600)에 의해 2차 트리거 스위치(Trigger Switch, 720)에 공급되는 DC전원을 단속하여 키 락(Key Lock) 상태를 유지함과 동시에 레이저 조사기(500)의 일측에 구비된 RED LED 램프(730)를 점멸시켜 사용자에게 고지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명은 오염층과 모재 간의 최적의 레이저 출사를 위한 변위센서를 통한 도장표면상태와 레이저 조사 설정 파라미터 값을 상호 비교하여 도장 등을 제거하고 레이저 조사 시에 사용자의 안전을 위한 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템을 구현함으로써,
(1)본 발명은 종래 기술과 달리 작업 대상물의 오염층과 모재 간의 도장표면상태에 따른 설정된 파라미터 & 레시피 값을 적용한 최적의 레이저 출사가 가능하기 때문에 각종 작업 대상물의 도장 박리나 녹 제거 및 오염물질을 용이하게 제거할 수 있다.
(2)본 발명은 제1 메모리에 저장된 파라미터 & 레시피를 통해 레이저 클리닝을 실행할 수 있기 때문에 기존의 화염열처리나 고주파 열처리에 비해 금형이나 교량을 해체하지 않고 국부적으로 열처리가 가능하며, 1sec미만의 시간으로 금속기준 변태점(723℃) 이상으로 온도상승이 가능하여 취성이 약하고 경도가 높은 금속이라 할지라도 풀림 열처리가 가능하고, 전체 입열량 감소로 부품의 변형을 최소로 할 수 있어 추가 비용이 발생하지 않는다.
(3)본 발명은 레이저 광학계의 전단에 탈부착이 가능하고 보호 Cover나 Window 기능을 갖는 밀폐구조의 보호 글라스와 상기 레이저 조사기의 흡입커버 사이에 공기의 유동에 의한 양압을 발생시켜 집진시키는 공기양압발생장치를 갖는 광학계보호수단이 강구되어 있기 때문에 값비싼 레이저 광학계를 보호할 수 있다.
(4)본 발명은 종래의 기술과 같이 컴퓨터 제어기와 레이저 조사기 간에 별도의 유·무선통신이나 네트워크를 구축하지 않고 레이저 출사 유니트를 비롯한 시스템 전반을 통제 및 제어가 가능한 아두이노 유니트를 레이저 조사기의 일측에 장착하기 때문에 주변 환경에 따른 통신장애로 고장 및 오동작을 발생시킬 수 있는 문제점을 근원적으로 해결하고 신뢰성을 확보할 수 있다.
(5)본 발명은 대상 작업물에 조사된 레이저의 포커싱(Focusing)이 맞지 않을 경우, 레이저 출력을 자동으로 제어하며, 3중으로 보강된 레이저출사안전장치를 통해 레이저 조사 시 사용자의 안전을 도모하고 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템 에 대한 아두이노 기반의 변위센서의 원리를 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광학계보호수단을 갖는 클린 레이저 시스템에 대한 전체 기술적 구성 및 변위센서를 통한 아두이노 유니트의 제어 기능을 나타낸 블록도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템에 대한 레이저 출사 유니트와 레이저 조사기를 나타낸 실물사진
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템에 대한 레이저 조사기의 구성요소를 나타낸 도면
도 6은 상기 도 5에 대한 레이저 조사기의 광학계보호수단을 구체적으로 설명하기 위한 블록도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템에 대한 레이저출사안전장치를 나타낸 도면
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템의 핵심 기술적 수단은 크게 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 제1 메모리(200), 제2 메모리(300), 레이저 출사 유니트(400), 레이저 조사기(500), 아두이노 유니트(Arduino Unit, 600), 레이저출사안전장치(700)로 구성된다.
도 2를 참조하여, 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(Displacement Sensor, 100)는, 상기 이두이노 유니트(600)와 연결 접속되어 레이저 조사기(500)의 전면 일측에 장착되며, 노후교량, 선박, 차량, 항공기, 문화재 등의 도장을 용이하게 박리 또는 제거하기 위한 도장의 표면상태를 감지하는 수단으로, 레이저 클리닝 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층(Polluted Layer, PL)과 모재(Base Material,BM) 간의 설정된 파라미터 & 리시피(Parameter & Recipe)에 의한 최적의 레이저 출사를 위해 작업 대상물에서 반사된 수광 소자 상의 광 스폿의 이동에 따른 위치 변화에 대한 변위량을 검출하여 아두이노 유니트(600)를 통해 작업 대상물의 도장표면상태를 감지한다.
여기서 상기 어브레이션(Abrasion)은 클리닝 대상물의 표면에 긁힌 자국이나 수평적으로 생기는 손상부위를 나타낸다. 또한 도 2를 참조한 변위센서(Displacement Sensor)는, 삼각측정을 응용하며 레이저 광을 이용한 비접촉 방식을 사용할 수 있다. 즉, 투광 소자와 수광 소자인 리니어 이미지 센서를 조합해서 투광 소자에는 반도체 레이저가 이용되며, 레이저 빛은 투광 렌즈를 통해 집광되고 작업 대상물에 투사된다. 작업 대상물에서 반사된 광선 일부는 수광 렌즈를 통해 수광 소자인 리니어 이미지 센서 상에 광 스폿을 만들고, 작업 대상물에서 상기 제1 변위센서(100)가 이동하면 리니어 이미지 센서 상의 광 스폿도 함께 이동하므로 그 위치 변화에 대한 변위(變位)량을 검출하면 작업 대상물의 도장표면에 대한 두께와 높이 및 물체와 레이저 조사기(500) 간의 거리 등을 측정할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 작업 대상물의 도장표면상태에 대한 도장표면상태(혹은 도장 두께)를 측정하기 위해서는 레이저 클리닝 시 도장표면상태에 대한 단위면적을 먼저 구획시킨 후, 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)를 작업 대상물에서 이동시키면서 그 작업 대상물에 대한 변위량을 검출한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 아두이노 유니트(600)로 전송하면, 상기 아두이노 유니트(600)에서는 변위센서(Displacement Sensor)에 대한 연산 처리 프로그램이 저장된 제2 메모리(200)에 저장된 데이터를 리드(Read)하여 작업 대상물의 도장표면상태를 연산 처리할 수 있도록 한다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 설정하는 이유는, 레이저 펄스의 폭이 수십 ns 또는 수십 ps로 이는 열흡수에 의한 분자진동에 의해 모재로 열이 전달되는 시간보다 짧으므로 온도 상승효과가 거의 없어 모재 자체의 열 손상이나 기계적 변형 등을 최소화할 수 있도록 작업 현장에 따라 사전에 설정된 파라미터 & 리시피(Parameter & Recipe)에 의해 최적의 레이저를 출사하기 위함이다. 다시 말해서 레이저 사용에 있어 작업 대상물의 특성 및 재료에 따라 레이저의 파장 및 파워가 선정 되어야 하며, 레이저 용발 효과를 얻기 위하여 필요한 레이저의 에너지 밀도, 산화막 또는 절단을 위하여 필요로 하는 입력 펄스 수 등에 대한 정보와 기본적인 데이터가 필요하고 이를 바탕으로 레이저 출사 유니트(400)와 케이블로 접속 연결되는 레이저 조사기(500)을 통해 작업 대상물에 최적의 레이저를 조사하여 노후 된 도장이나 오염물질, 녹 등을 용이하게 박리하거나 제거할 수 있기 때문이다.
한편, 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)는, 레이저 출력(P)을 레이저의 조사면적(A)으로 나눔으로써 구해지고, 레이저의 조사면적(A)은 조사부의 레이저 빔 스폿 지름(d)을 원의 면적 공식에 대입함으로써 계산된다. 즉 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)는 P/A이고, 조사면적(A)은 πd2/4이므로, 레이저의 조사 에너지 밀도를 높이기 위해서는 단초점 렌즈를 선택하면 스폿 지름이 작아져 에너지 밀도를 크게 할 수 있는 반면에 장초점 렌즈를 선택하면 지름은 커지고 에너지 밀도는 작아진다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)는, 레이저의 조사 에너지 밀도를 설정하기 전에 레이저 조사에 따른 초점렌즈의 선택을 보다 더 정확하게 선택할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)는, 종래 기술처럼 단순히 도장표면상태를 감지하는 표면상태(Surface Appearance)센서인 방사온도(Radiation Temperature)센서, 가시역분광이미지센서, 근적외선(Near-infrared Light) 카메라 등을 채용한 센서로부터 제어부가 레이저조사조건을 변경 설정하도록 하는 것이 아니라, 레이저 클리닝 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층(PL)과 모재(BM) 간의 설정된 파라미터 & 리시피(Parameter & Recipe)에 의한 최적의 레이저 출사가 가능하도록 스폿 지름에 집광되는 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 용이하게 설정할 수가 있어, 단초점 렌즈와 장초점 렌즈를 보다 정확하게 선택할 수 있는 독특한 특징이 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)에 의해 검출된 도장표면상태 값은, 아두이노 유니트(600)의 제어로 제1 메모리(200)에 설정 저장된 레이저 출사 파라미터 & 레시피 값과 비교하여 최적의 레이저를 작업 대상물에 조사할 수 있는 독특한 특징이 있다.
도 2와 도 3을 참조하여, 상기 제1 메모리(200)는, 아두이노 유니트(600)의 PCB(Printed Circuit Board)에 실장되며, 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)로부터 입력되는 데이터 값을 연산 처리하는 아두이노 유니트(600)의 제어 명령에 의해 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(Laser Gun, 500)를 통해 작업 대상물에 최적의 레이저를 출사하도록 사전에 설정되는 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)가 저장된다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 파라미터 & 리시피(Parameter & Recipe)는, (1)레이저 타입(Laser Type)과 레이저 파장(Laser Wave Length) 및 빔 포커스 깊이(Beam Focus Depth)는 사전에 설정된 결정 값으로 사용되며,(2)레이저 파워(Laser Power)와 레이저 반복 주파수(Laser Repetition Frequency)는 소재 및 작업 환경에 따라 변경 입력되고, 스캔속도(Scan Speed)와 빔 스캔 폭(Beam Scan Width)은 작업 환경에 따라 상기 제1 메모리(200)에 변경 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)의 도막 박리는, 모재의 손상이 없고 제거되는 도막의 두께를 조절할 수 있어야 하며, 잔류물을 최소화 된 상태에서, (1)레이저 타입(Laser Type)은 C.W (2)레이저 파장(Laser Wave Length)은 1070nm (3)빔 포커스 깊이(Beam Focus Depth)은 표면의 높낮이가 높을수록 깊게 적용되며, (4)레이저 파워(Laser Power)는 100W ~ 2,000W로 모재 및 도막 두께에 따라 선정되고, (5)레이저 반복 주파수(Laser Repetition Frequency)는 10KHz ~50KHz, (6)스캔 속도(Scan Speed)는 100%, (7)빔 스캔 폭(Beam Scan Width)은 20 ~ 150mm가 상기 제1 메모리(200)에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)의 녹 제거는, 모재의 손상이 없고 제거되는 도막의 두께를 조절할 수 있어야 하며, 잔류물을 최소화 된 상태에서, (1)레이저 타입(Laser Type)은 PLUSE, (2)레이저 파장(Laser Wave Length)은 1070nm, (3)빔 포커스 깊이(Beam Focus Depth)은 표면의 높낮이가 높을수록 깊게 적용되며, (4)레이저 파워(Laser Power)는 100W ~ 1,000W로 모재의 두께에 따라 선정되고, (5)레이저 반복 주파수(Laser Repetition Frequency)는 10KHz ~50KHz, (6)스캔 속도(Scan Speed)는 100%, (7)빔 스캔 폭(Beam Scan Width)은 20 ~ 150mm가 상기 제1 메모리(200)에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)의 석재 문화재 복원은, 문화재에 변형이 없어야 하고 외부로 돌출된 산화물과 풍화에 의한 부착물은 제거된 상태에서, (1)레이저 타입(Laser Type)은 C.W & PLUSE, (2)레이저 파장(Laser Wave Length)은 1070nm, (3)빔 포커스 깊이(Beam Focus Depth)은 표면의 높낮이가 높을수록 깊게 적용되며, (4)레이저 파워(Laser Power)는 10W ~ 100W, (5)레이저 반복 주파수(Laser Repetition Frequency)는 10KHz ~50KHz, (6)스캔 속도(Scan Speed)는 100%, (7)빔 스캔 폭(Beam Scan Width)은 20 ~ 150mm가 상기 제1 메모리(200)에 저장될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1 메모리(200)에 저장된 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)들은 작업 대상물에 따라 달리 적용되며, 기존의 화염열처리나 고주파 열처리에 비해 금형이나 교량을 해체하지 않고 국부적으로 열처리가 가능하고, 1sec미만의 시간으로 금속기준 변태점(723℃) 이상으로 온도상승이 가능하여 취성이 약하고 경도가 높은 금속이라 할지라도 풀림 열처리가 가능하다. 또한 전체 입열량 감소로 부품의 변형을 최소로 할 수 있어 추가 비용이 발생하지 않는다. 그리고 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)로부터 입력되는 데이터 값을 연산 처리하는 아두이노 유니트(600)의 제어 명령에 의해 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)를 통해 작업 대상물에 최적의 레이저를 조사할 수 있기 때문에 앞서 배경기술에서 언급된 문제점들을 모두 해소할 수 있는 독특한 특징이 있다.
도 2 내지 도 4와 도 7 및 도 8을 참조하여, 상기 제2 메모리(300)는, 아두이노 유니트(500)의 PCB(Printed Circuit Board)에 실장되며, 상기 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)의 선단에 장착된 거리 측정이 가능한 제2 변위센서(550)를 통해 작업 대상물에 레이저가 조사되는 포커싱(Focusing)이 맞지 않을 경우 레이저의 출력을 아두이노 유니트(600)에 의해 자동으로 제어하도록 사전에 프로그래밍 된 오토 포커싱(Auto Focusing) 데이터가 저장되는 수단이다.
여기서 오토 포커싱(Auto Focusing) 기능 수행을 위해서는 상기 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(410-500)의 선단에 장착된 거리 측정이 가능한 제2 변위센서(550)를 통해 조사되는 레이저의 Focusing이 맞지 않을 경우 Laser 출력을 자동으로 제어 하도록 사전에 프로그래밍 된 데이터가 상기 제2 메모리(300)에 저장된다.
도 3, 도 4를 참조하여, 상기 레이저 출사 유니트(400)는, 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)에 대응하는 설정된 파라미터 & 레시피 값을 아두이노 유니트(600)에서 하달된 제어 명령을 받아 상기 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 건 타입(Gun Type)의 레이저 조사기(500)를 통해 레이저를 보다 정확하고 안정적으로 출사시키기 위한 수단이다.
여기서 상기 레이저 출사 유니트(400)는, 차량 등을 통해 작업현장으로 이동 설치 및 고정이 용이하도록 대차 구조체(410)와 바퀴 잠금 수단(420), 레이저 출사 케이블 걸이(430), 손잡이 핸들(440)이 강구된다.
도 3 내지 도 6을 참조하여, 상기 레이저 조사기(500)는, 상기 레이저 출사 유니트(400)로부터 출사되는 레이저를 아두이노 유니트(600)의 통제 및 제어로 작업 대상물에 최적으로 조사하기 위한 수단으로, 건 타입(Gun Type)으로 제작되며, 상기 레이저 조사기(500)의 내부에는 레이저를 조사시키는 레이저 광학계(510)와, 상기 레이저 광학계 전단에는 상기 레이저 광학계를 보호하는 밀폐구조의 보호 글라스(Protective Glass, 520)와 상기 레이저 조사기(500)로 클리닝 시 분진이나 오염물질을 흡입하는 흡입 커버(530) 사이에 양압을 발생시켜 상기 레이저 광학계(510)에 흡착되어 파손 및 에러가 발생하는 것을 방지하도록 하는 공기양압발생장치(Air Positive Pressure Generator, 540)와, 레이저 조사 시 오토 포커싱(Auto Focusing)을 위하여 레이저의 조사거리를 감지하여 아두이노 유니트(600)로 데이터를 전송하는 제2 변위 센서(550)와, 사용자가 육안으로 적정 작업 거리 확인이 가능하도록 하는 가이드 빔(Guide Beam, 560) 및 사용자를 위한 작업용 핸들(570)이 각각 구비된다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 보호 글라스(Protective Glass, 520)는, Laser의 작업 거리 및 초점을 유도하는 광학계에 대기 중의 먼지나 Cleaning 작업 중 발생하는 분진이 흡착 오염되어 성능이 떨어지는 것을 방지하는 일종의 보호 Cover 혹은 Window 기능을 갖는다.
도 5를 참조하면, 상기 보호 글라스(520)는 상기 레이저 광학계(510)의 전단에 밀폐구조를 갖고 탈·부착이 가능한 투명강화유리가 적용될 수 있으며, 장시간 작업 및 오염으로 발생되는 투명강화유리의 파손 시 교체가 용이하도록 슬라이드 방식의 락킹 체결부(521)가 각각 형성된다.
한편, 종래의 일본 기술에서는 차폐부재(미도시)를 사용하고 있으나, 차폐부재는 오염물질의 흡착을 차폐 혹은 방지시킬 수는 있으나, 레이저 광학 기능을 크게 떨어뜨릴 수 있는 문제점 발생할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 공기양압발생장치(540)는, 상기 레이저 광학계(510)의 전단에 밀폐구조의 보호 글라스(Protective Glass, 520)와 상기 레이저 조사기의 흡입커버(530) 사이에 공기의 유동에 의한 양압을 발생시키되, 상기 공기의 유동은 상기 보호 글라스(Protective Glass, 520)의 전면과 일정한 각도로 기울어진 상태로 송풍이 가능하도록 하는 송풍가이드(541a)를 갖는 팬(Air Fan, 541)과 분진이나 오염물질이 상기 레이저 광학계(510)에 흡착되는 것을 방지하기 위해 분진이나 오염물질을 흡입함과 동시에 클리닝 시 발생되는 금속조각은 분리하도록 하는 마그네틱(542a)을 갖는 집진기(Suction, 542)를 통해 레이저 광학계(510)를 보호하고 레이저 조사에 따른 에러를 방지하도록 한다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 마그네틱(542a)을 갖는 집진기(542)는 공기양압발생장치(540)의 팬(Air Fan, 541)을 통해 비산 또는 분산되는 금속물질을 집진함으로써, 레이저 광학계(510)의 보호는 물론 금속물질로부터 레이저 조사기(500)의 고장이나 에러를 방지할 수 있는 특징이 있다. 또한, 상기 공기양압발생장치(540)와 변위센서(550), 가이드 빔(560)은 아두이노 유니트(600)의 제1 메모리에 저장된 프로그램에 의해 통제 및 제어 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 보호 글라스(520)와 공기양압발생장치(540)는 레이저 조사기(500) 내부에 장착되는 단초점 렌즈와 장초점 렌즈를 갖는 값비싼 레이저 광학계(510)를 보호하고 금속물질로부터 레이저 조사기(500)의 고장이나 에러를 방지할 수 있는 특징이 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 조사기(500)의 외부 일측에는 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 아두이노 유니트(600)가 각각 장착된다. 또한 작업 대상물에 최적의 레이저를 출사하도록 사전에 설정되는 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)가 저장되는 제1 메모리(200)와 오토 포커싱(Auto Focusing) 프로그램 데이터가 저장되는 제2 메모리(300)는 상기 아두이노 유니트(600)의 PCB(Printed Circuit Board)에 각각 실장되어 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)를 유무선통신이나 네트워크 등에 의하지 않고 다이렉트 통신을 통해 직접 통제 및 제어하도록 한다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 아두이노 유니트(600)를 상기 레이저 조사기(500)의 외부 일측에 각각 장착시키는 이유는, 종래의 기술과 같이 컴퓨터 제어부와 레이저 조사기 간에 별도의 유·무선통신이나 네트워크 등의 통신 방법으로 데이터 와 통제 및 제어 명령을 교신할 경우 주변 환경에 따라 통신에 에러가 발생하거나 고장 및 오동작을 발생시킬 수 있는 문제점을 근원적으로 해결할 수 있는 특징이 있다.
도 3을 참조하여, 상기 아두이노 유니트(Arduino Unit, 600)는, 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 파라미터 & 리시피가 저장된 제1 메모리(200) 및 오토 포커싱(Auto Focusing) 프로그램이 저장되는 제2 메모리(300) 값을 연산 처리하여 상기 레이저 출사 유니트(400)로 구동 제어 명령을 하달하기 위해 상기 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)의 외부 일측에 슬라이드 방식으로 탈·부착이 가능한 제어 수단이다.
여기서 상기 아두이노 유니트(Arduino Unit, 600)는, 외부기기인 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 제1 메모리(200) 및 제2 메모리(300), 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)를 통해 레이저 조사를 보다 용이하게 통제 및 제어할 수 있으며, 종래의 일본 기술에서 보는 바와 같이 별도의 유·무선통신 장비나 네트워크를 통한 서버 등으로 제어명령을 하달 및 실행하는 일반적인 컴퓨터 제어기와는 전혀 다른 건 타입(Gun Type)의 레이저 조사기(500) 외부 일측에 슬라이드 방식으로 탈·부착이 가능한 첨단 디지털 제어 기기로써, 주변 환경에 따른 통신장애로 고장 및 오동작을 발생시킬 수 있는 문제점을 근원적으로 해결할 수 있다. 그리고 아두이노 유니트(Arduino Unit, 600)를 통해 직접 통제 및 제어가 가능하여 기기의 신뢰성이 매우 높을 뿐만 아니라 보다 더 정확하고 신속하게 외부기기를 통제 및 제어할 수 있는 독특한 특징이 있다.
도 7을 참조하여, 레이저출사안전장치(700)는, 레이저 조사 시 사용자의 안전과 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정하기 위한 3중 구조의 안전수단으로, 상기 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)의 내부에 장착되며, 작업 대상물과 레이저 조사기(500) 사이의 레이저의 조사거리를 감지하는 제2 변위센서(550)로부터 데이터를 수신 받은 상기 아두이노 유니트(600)가 제2 메모리(300)에 저장된 오토 포커싱(Auto Focusing) 데이터와 비교 연산 처리하여 최적의 오토 포커싱을 실행시킨다.
상기 오토 포커싱(Auto Focusing) 실행 이후, 상기 레이저 조사기(500)의 외부 일측에 키 락(Key Lock)방식의 물리적인 1차 안전스위치(710)와 푸쉬버턴 방식의 전자적인 2차 트리거 스위치(Trigger Switch, 720)를 사용자가 동시에 작동 시켜야 상기 레이저 출사 유니트(400)로부터 레이저 조사기(500)로 출사된 레이저를 사용자가 작업 대상물에 안정적으로 조사할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저출사안전장치(700)는, 상기 제1 변위센서(100)를 통해 어브레이션(Abrasion)에 따른 작업 대상물에 대한 도장표면상태가 사전에 검출되지 않을 경우 상기 아두이노 유니트(600)에 의해 상기 2차 트리거 스위치(Trigger Switch, 720)에 공급되는 DC전원을 단속하여 키 락(Key Lock) 상태를 유지함과 동시에 레이저 조사기(500)의 일측에 구비된 RED LED 램프(730)를 점멸시켜 사용자에게 고지하도록 한다.
여기서 상기 제1 변위센서(100)와 아두이노 유니트(600)를 통해 2차트리거 스위치(Trigger Switch, 720)에 공급되는 DC전원을 단속하여 키 락(Key Lock) 상태를 유지하도록 하는 것은, 레이저 클리닝 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층(PL)과 모재(BM) 간의 최적의 레이저 출사가 가능하도록 스폿 지름에 집광되는 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정한 후 레이저 조사가 이루어지도록 하는 독특한 특징이 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템은, 레이저 클리닝 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층(PL)과 모재(BM) 간의 PL〈 BM 관계가 성립하도록 조사 에너지 밀도를 설정하기 위해 작업 대상물에서 반사된 수광 소자 상의 광 스폿의 이동에 따른 위치 변화에 대한 변위량을 검출하여 작업 대상물의 도장표면상태를 감지하는 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와; 검출된 도장표면상태에 대응되는 레이저를 작업 대상물에 최적으로 출사하기 위한 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)가 저장된 제1 메모리(200)와, 작업 대상물에 레이저 출사 전에 오토 포커싱(Auto Focusing)을 위한 프로그램이 저장되는 제2 메모리(300)와, 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)에 대응하는 파라미터 & 레시피 값을 아두이노 유니트(600)의 제어 명령을 받아 보다 정확하고 안정적으로 출사시키기 위한 레이저 출사 유니트(400)와, 상기 레이저 출사 유니트(400)로부터 출사되는 레이저를 작업 대상물에 최적으로 조사하기 위한 건 타입(Gun Type)으로 제작되는 레이저 조사기(500)와; 상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 파라미터 & 레시피가 저장된 제1 메모리(200) 및 오토 포커싱 프로그램이 저장된 제2 메모리(300)의 값을 연산 처리하여 상기 레이저 출사 유니트(400)를 단속 제어하기 위해 건 타입의 레이저 조사기의 외부 일측에 슬라이드 방식으로 탈·부착이 가능한 아두이노 유니트(Arduino, 600)와 레이저 조사 시 사용자의 안전과 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정하기 위한 3중 구조의 안전수단인 레이저출사안전장치(700)를 구성함으로써, 본 발명의 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명은 오염층과 모재 간의 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층과 모재 간의 에너지 밀도 설정을 위한 변위센서를 통한 도장표면상태와와 레이저 조사 설정 파라미터 값을 상호 비교하여 도장 등을 제거하고 레이저 조사 시에 사용자의 안전을 위한 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템을 구현함으로써, 작업 대상물의 오염층과 모재 간의 도장표면상태에 따른 설정된 파라미터 & 레시피 값을 적용한 최적의 레이저 출사가 가능하며, 파라미터 & 레시피를 통해 레이저 클리닝을 실행할 수 있기 때문에 기존의 화염열처리 등이 가능하여 추가 비용이 발생하지 않는다. 또한 건 타입의 레이저 조사기 내부에 장착된 광학계 보호수단을 통해 값비싼 레이저 광학계를 보호할 수 있고, 종래의 기술과 같이 컴퓨터 제어기와 레이저 조사기 간에 별도의 유·무선통신이나 네트워크를 구축하지 않고 다이렉트로 통신이 가능하여 주변 환경에 따른 통신장애로 고장 및 오동작을 발생시킬 수 있는 문제점을 근원적으로 해결하고 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한 레이저의 포커싱(Focusing)이 맞지 않을 경우, 레이저 출력을 자동으로 제어하며, 3중으로 보강된 레이저출사안전장치를 통해 레이저 조사 시 사용자의 안전을 도모하고 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정할 수 있음은 물론 3중 구조의 안전수단인 레이저출사안전장치를 통해 레이저 조사 시 사용자의 안전과 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정할 수 있는 독특한 특징이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 아두이노 기반의 제1 변위센서
200 : 제1 메모리 300 : 제2 메모리
400 : 레이저 출사 유니트 410 : 대차 구조체
420 : 바퀴 잠금 수단 430 : 손잡이 핸들
500 : 레이저 조사기 510 : 레이저 광학계
520 : 보호 글라스 521 : 슬라이드 방식의 락킹 체결부
530 : 흡입 커버 540 : 공기양압발생장치
541 : 팬(Air Fan) 541a : 송풍가이드
542 : 집진기 542a : 마그네틱
550 : 제2 변위 센서 560 : 가이드 빔
570 : 작업용 핸들 600 : 아두이노 유니트(Arduino Unit)
700 : 레이저출사안전장치 710 : 1차 안전스위치
720 : 2차 트리거 스위치 730 : RED LED 램프

Claims (3)

  1. 클린 레이저 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 레이저 클리닝 시 어브레이션(Abrasion)에 따른 오염층(Polluted Layer, PL)과 모재(Base Material,BM) 간의 설정된 파라미터 & 리시피(Parameter & Recipe)에 의한 레이저 출사를 위해 작업 대상물에서 반사된 수광 소자 상의 광 스폿의 이동에 따른 위치 변화에 대한 변위량을 검출하여 아두이노 유니트(600)를 통해 작업 대상물의 도장표면상태를 감지하는 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와;
    상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)로부터 입력되는 데이터 값을 연산 처리하는 아두이노 유니트(600)의 제어 명령에 의해 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)를 통해 작업 대상물에 최적의 레이저를 출사하도록 사전에 설정되는 파라미터 & 레시피(Parameter & Recipe)가 저장되며 아두이노 유니트(600)의 PCB에 실장되는 제1 메모리(200)와;
    상기 레이저 출사 유니트와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)의 선단에 장착된 거리 측정이 가능한 아두이노 기반의 제2 변위센서(550)를 통해 작업 대상물에 레이저가 조사되는 포커싱(Focusing)이 맞지 않을 경우 레이저의 출력을 자동으로 제어하도록 사전에 프로그래밍 된 오토 포커싱(Auto Focusing) 데이터가 저장되며 아두이노 유니트(600)의 PCB에 실장되는 제2 메모리(300)와;
    상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)에 대응하는 상기 설정된 파라미터 & 레시피 값을 아두이노 유니트(500)에서 하달된 제어 명령을 받아 상기 레이저 출사 유니트와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)를 통해 최적의 레이저를 보다 정확하고 안정적으로 출사시키기 위한 레이저 출사 유니트(400)와;
    상기 레이저 출사 유니트(400)로부터 출사되는 레이저를 아두이노 유니트(600)의 통제 및 제어로 작업 대상물에 조사하기 위한 건 타입(Gun Type)으로 제작되는 레이저 조사기(500)와;
    상기 아두이노 기반의 제1 변위센서(100)와 파라미터 & 리시피가 저장된 제1 메모리(200) 및 오토 포커싱(Auto Focusing) 프로그램이 저장되는 제2 메모리(300) 값을 연산 처리하여 상기 레이저 출사 유니트(400)로 구동 제어 명령을 하달하고, 제2 변위센서(550)의 데이터를 연산 처리하여 레이저출사안전장치를 제어하기 위한 상기 레이저 조사기(500)의 외부 일측에 슬라이드 방식으로 탈·부착이 가능한 아두이노 유니트(Arduino Unit, 600)와;
    상기 레이저 출사 유니트(400)와 접속 연결되는 레이저 조사기(500)의 내부에 장착되며, 레이저 조사 시 사용자의 안전과 레이저의 조사 에너지 밀도(ED)를 보다 정확하게 설정하기 위한 3중 구조의 안전수단을 갖는 레이저출사안전장치(700)가 포함되는 것을 특징으로 하는 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저출사안전장치(700)는, 작업 대상물과 레이저 조사기(500) 사이의 레이저의 조사거리를 감지하는 제2 변위센서(550)로부터 데이터를 수신 받은 상기 아두이노 유니트(600)가 제2 메모리(300)에 저장된 오토 포커싱(Auto Focusing) 데이터와 비교 연산 처리하여 최적의 오토 포커싱(Auto Focusing) 실행시킨 후, 상기 레이저 조사기(500)의 외부 일측에 키 락(Key Lock) 방식의 물리적인 1차 안전스위치(710)와 푸쉬버턴 방식의 전자적인 2차 트리거 스위치(Trigger Switch, 720)를 사용자가 동시에 작동 시켜야 상기 레이저 출사 유니트(400)로부터 레이저 조사기(500)로 출사된 레이저를 사용자가 작업 대상물에 안정적으로 조사되는 것을 특징으로 하는 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저출사안전장치(700)는, 상기 제1 변위센서(100)를 통해 어브레이션(Abrasion)에 따른 작업 대상물에 대한 도장표면상태가 사전에 검출되지 않을 경우, 상기 아두이노 유니트(600)에 의해 2차 트리거 스위치(Trigger Switch, 720)에 공급되는 DC전원을 단속하여 키 락(Key Lock) 상태를 유지함과 동시에 레이저 조사기(500)의 일측에 구비된 RED LED 램프(730)를 점멸시켜 사용자에게 고지되는 것을 특징으로 하는 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템.
KR1020200187087A 2020-12-30 2020-12-30 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템 KR102280373B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200187087A KR102280373B1 (ko) 2020-12-30 2020-12-30 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200187087A KR102280373B1 (ko) 2020-12-30 2020-12-30 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102280373B1 true KR102280373B1 (ko) 2021-07-22

Family

ID=77157950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200187087A KR102280373B1 (ko) 2020-12-30 2020-12-30 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102280373B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113566899A (zh) * 2021-08-26 2021-10-29 深圳金伊尔科技有限公司 一种自预警式高散热性激光清障平台***
CN115463905A (zh) * 2022-10-25 2022-12-13 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种激光清洗控制***及方法
WO2023072914A1 (en) * 2021-10-25 2023-05-04 P-Laser N.V. Laser device and method for laser cleaning a surface
KR102539960B1 (ko) 2022-12-20 2023-06-05 주식회사 공대화학건설 레이저를 이용한 녹 및 도장 제거장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10309516A (ja) * 1997-05-12 1998-11-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ塗装除去方法及びレーザ処理装置
JP2003161110A (ja) * 2001-10-18 2003-06-06 General Electric Co <Ge> 発電機及びタービン部品を清掃するための方法と装置
JP2010279956A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Miyachi Technos Corp レーザ加工装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10309516A (ja) * 1997-05-12 1998-11-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ塗装除去方法及びレーザ処理装置
JP2003161110A (ja) * 2001-10-18 2003-06-06 General Electric Co <Ge> 発電機及びタービン部品を清掃するための方法と装置
JP2010279956A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Miyachi Technos Corp レーザ加工装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113566899A (zh) * 2021-08-26 2021-10-29 深圳金伊尔科技有限公司 一种自预警式高散热性激光清障平台***
WO2023072914A1 (en) * 2021-10-25 2023-05-04 P-Laser N.V. Laser device and method for laser cleaning a surface
NL2029505B1 (en) * 2021-10-25 2023-05-19 P Laser N V Laser device and method for laser cleaning a surface
CN115463905A (zh) * 2022-10-25 2022-12-13 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种激光清洗控制***及方法
CN115463905B (zh) * 2022-10-25 2023-11-24 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种激光清洗控制***及方法
KR102539960B1 (ko) 2022-12-20 2023-06-05 주식회사 공대화학건설 레이저를 이용한 녹 및 도장 제거장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102280373B1 (ko) 3중 구조의 레이저출사안전장치를 갖는 클린 레이저 시스템
US6355908B1 (en) Method and apparatus for focusing a laser
EP1078710B1 (en) Method and apparatus for determining focus position of a laser
JP3779639B2 (ja) レーザ・マーキング法およびこの方法を実施する装置
KR100884253B1 (ko) 건식세정장치 및 방법
ES2657020T3 (es) Procedimiento para el mecanizado de una superficie de una pieza de trabajo mediante radiación láser
US20120043306A1 (en) Method and apparatus for optimally laser marking articles
KR20040012719A (ko) 레이저 기계가공에 있어서 초점 제어를 위한 방법 및 장치
CN108620726B (zh) 激光加工装置及激光加工方法
KR20190083639A (ko) 작업 품질 검사 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법
KR20180118143A (ko) 레이저 가공 시스템에서 이미지 평면의 위치
JP2018114544A (ja) レーザ加工方法
WO2013052034A1 (en) Method and apparatus for optimally laser marking articles
US10556295B2 (en) Laser machining device that detects contamination of optical system before laser machining
JP3797327B2 (ja) レーザ加工装置
KR101120835B1 (ko) 틸팅 및 자동포커싱 기능을 가지는 레이저 가공기
KR102222695B1 (ko) 광학계보호수단을 갖는 클린 레이저 시스템
KR102091433B1 (ko) 레이저 가공장치 및 그 제어방법
CN114789168B (zh) 激光清洗***及清洗方法
KR20190008644A (ko) 작업 품질 검사 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법
KR101984647B1 (ko) 작업 품질 검사 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법
KR102128776B1 (ko) 작업 품질 검사 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법
JP2008000782A (ja) プロセスステージ及び該プロセスステージを備えたレーザ加工装置
TW201904700A (zh) 雷射加工設備、使用方法及相關配置
BE1026814B1 (nl) Lasergebaseerde behandeling van oppervlakken

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant