KR102384586B1 - 비교적 큰 가공물을 가공하는 레이저를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

비교적 큰 가공물을 가공하는 레이저를 위한 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102384586B1
KR102384586B1 KR1020197006224A KR20197006224A KR102384586B1 KR 102384586 B1 KR102384586 B1 KR 102384586B1 KR 1020197006224 A KR1020197006224 A KR 1020197006224A KR 20197006224 A KR20197006224 A KR 20197006224A KR 102384586 B1 KR102384586 B1 KR 102384586B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scanner
stage
controller
laser
clock
Prior art date
Application number
KR1020197006224A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190044627A (ko
Inventor
보아즈 크라머
제에브 키르쉔보임
알렉산더 마르쿠스 도트링거
Original Assignee
에이씨에스 모션 컨트롤 리미티드
스캔랩 게엠베하
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 에이씨에스 모션 컨트롤 리미티드, 스캔랩 게엠베하 filed Critical 에이씨에스 모션 컨트롤 리미티드
Publication of KR20190044627A publication Critical patent/KR20190044627A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102384586B1 publication Critical patent/KR102384586B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42219—Slow positioning with low pass, concurrent quick with high pass part of command
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45041—Laser cutting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

레이저 가공 장치는 스테이지 컨트롤러에 의해 제어되는 이동가능한 스테이지를 포함한다. 레이저는 가공을 위한 빔을 생성하고, 빔은 레이저 스캐너의 제어하에 레이저 스캐너를 사용하여 일부분(part) 위에 스캔된다. 스캐너 컨트롤러는 스테이지 컨트롤러를 제어하여 스테이지의 움직임을 스캐너의 움직임과 동기화한다. 스테이지는 가공된 부분 또는 스캐너를 운반할 수 있다.

Description

비교적 큰 가공물을 가공하는 레이저를 위한 방법 및 시스템
본 발명은 일부 실시예에서 레이저 스캐너 및 XY 스테이지를 사용하는 레이저 가공(laser machining)에 관한 것이며, 또한 2개의 실시간 제어 시스템 사이에서 데이터를 동기화 및 전송하는 브릿지(bridge)에 관한 것이다.
가공물에 대하여 원하는 경로를 따라 레이저 빔을 이동시키고 균일한 간격 및/또는 가공물 상의 원하는 경로를 따라 미리 할당된 위치에서 레이저 빔의 펄스를 전달하는 시스템 및 방법으로서, 상기 시스템은 2개의 서브 시스템, 각각이 레이저 빔을 조종하고 레이저 펄스를 발사하는 하나 이상의 레이저 스캐너의 클러스터(cluster) 및 가공물(workpiece)이 위치하는 전동(motorized) 기계적 XY 스테이지를 포함한다. 각 스캐너는 매우 빠른 속도와 가속도로 레이저 빔을 이동할 수 있지만, 스캐너의 제한된 시야(Field of View, FOV)가 일반적으로 100mmx100mm 이하이므로 제한된 영역에서 이동할 수 있다. XY 스테이지는 가공물을 스캐너의 속도보다 상대적으로 작은 속도로 이동할 수 있지만, 스캐너의 시야(FOV)에 비해 매우 큰 영역에서 이동할 수 있다. (스캐너에 의한) 레이저 빔과 (XY 스테이지에 의한) 가공물을 동시에 이동시킴으로써, 레이저 스캐너 자체의 시야(FOV)보다 훨씬 큰 영역을 따라 각 레이저 빔을 이동시키고 발사할 수 있으며, 레이저 빔과 XY 스테이지를 동시에 이동하지 않는 시스템과 비교하여 높은 처리량(throughput) 및 스티칭(stitching) 에러 없이 레이저 스캐너의 시야보다 훨씬 큰 영역을 갖는 가공물의 높은 정확도 레이저 용접(welding), 마킹(marking), 절단(cutting) 및 드릴링(drilling)을 달성할 수 있다. 그러나, 가공물에 대한 레이저 빔의 위치(positioning) (또는 경로)의 정확성을 손상시키지 않거나 원하는 경로를 따라 레이저를 발사하지 않고, 가공물(XY 스테이지에 의한) 및 레이저 빔(스캐너에 의한)을 동시에 모두 이동하는 것은 레이저 스캐너 및 XY 스테이지의 폐루프(closed loop) 제어 시스템을 고도로 동기화하고 레이저 스캐너 및 XY 스테이지의 일부 정확도 제한을 처리할 필요가 있다. 처리량을 추가로 증가하기 위해, 하나의 기계 스테이지에 복수의 레이저 스캐너가 사용될 수 있다.
본 출원은 2016년 8월 28일 출원된 미국 가출원(Provisional Patent Applications) 제62/380,443호 및 2017년 3월 27에 출원된 62/476,907호의 35 USC §119(e)에 따른 우선권의 이익을 주장하며, 이들 모두의 내용은 전체가 본 명세서에 참조로 적용된다.
공지된 기술은 여러 가지 방법으로 이러한 문제를 해결한다(addresses the issues).
하나의 공지된 시스템은 용접(welding), 마킹(marking), 절단(cutting) 및 드릴링(모두를 "처리(processing)"로 칭함)을 위해 레이저 스캐너 시스템을 사용하며, 여기서 스캐너 컨트롤러는 전동(motorized) 미러를 사용하여 레이저 빔을 조정하고 원하는 경로를 따라 레이저 빔을 발사한다. 스캐너 컨트롤러는 정정 테이블(correction table) 또는 다른 유사한 방법으로 스캐너의 XY 경로 명령을 변형함으로써 스캐너 광학의 왜곡(distortion)을 보상한다(compensate). 레이저 빔을 움직이는 속도는 매우 크고, 높은 처리량 처리(throughput processing)를 제공한다. 최신 스캐너는 수kHz의 범위에 있는 스캐너 미러의 대역폭(bandwidth)으로 인해 샘플링 및 업데이트 속도가 100kHz 이상인 디지털 제어 기법을 사용한다. 작업 영역(working area)은 스캐너의 광학의 시야(FOV)로 제한된다.
다른 공지된 시스템에서, 전동 기계 XY 스테이지는 가공물을 고정된 방식(fixed manner)으로 유지하고 고정된(stationary) 레이저는 가공물을 처리한다. XY 스테이지의 모션(motion) 컨트롤러는 레이저 빔 아래의 원하는 경로를 따라 가공물을 이동시키고, 원하는 경로를 따라 레이저 빔을 발사한다.
이러한 시스템에서, 모션 컨트롤러는 또한 정정 테이블 또는 다른 유사한 방법으로 XY 경로 명령을 변형함으로써, 광학 엔코더(encoders)와 같은 피드백 장치로 측정된 스테이지의 부정확성을 보상한다.
스캐너로 레이저 빔을 이동하는 것과 비교할 때 가공물을 이동하는 속도는 상대적으로 낮으며, 낮은 처리량 처리를 결과로 한다. 가장 진보된 디지털 모션 컨트롤러는 실제로 대역폭이 수백 헤르츠(hertz)로 제한되며, 일반적으로 200Hz 이하인 기계 테이블을 제어하는데 충분한 약 20kHz의 샘플링 속도 및 업데이트를 사용한다. 작업 영역은 스캐너의 광학 시야(FOV)에 제한되지 않으며 기계 스테이지 작업 영역의 크기로 정의되고, 실제로 크기가 무제한이다.
또한, 움직이는 XY 스테이지 상에 자체 컨트롤러가 장착된 레이저 스캐너를 사용하는 것으로 알려져 있고, 결국 컨트롤러는 큰 가공물에 대해 반복되지 않는 패턴을 처리하는 자체 모션 컨트롤러를 갖는다. 스캐너를 비활성화(deactivation)하고 인접한 영역(타일, tile)으로 XY 스테이지를 이동한 다음 패턴의 다른 부분을 처리하도록 스캐너를 사용하거나 세우는 등을 함으로써, XY 스테이지는 여전히 세우고(stand), 스캐너는 그것의 시야 내에 있는 패턴의 일부를 처리한다.
스캐너 컨트롤러는 정정 테이블 또는 다른 유사한 방법으로 스캐너의 XY 경로 명령을 변형함으로써 스캐너 광학의 왜곡을 보상하고, 모션 컨트롤러는 또한 정정 테이블 또는 다른 유사한 방법으로 스테이지의 XY 경로 명령을 변형함으로써 광학 엔코더와 같이 피드백 장치에 의해 측정되어 스테이지의 부정확도를 보상할 수 있다.
처리량은 스캐너가 있는 시스템에 대해 상대적으로 레이저가 비활성화되는 동안 XY 스테이지의 반복된 이동 및 정착 시간에 의해 부정적인 영향을 미치며 정확도가 스티칭 에러(stitching errors)에 인해 제한된다. 스티칭 오류는 인접한 시야(FOV) 타일의 오정렬(misalignment)로 인해 발생하며, 전체 스캐너 및 서보 부정확성(servo inaccuracies)이 인접한 블록의 경계(border) 또는 경계선(seam)에 나타날 수 있는 것과 같이 이는 주로 시야의 경계에 특히 존재하는 렌즈 비선형성 때문이다. 부가적인 공지된 시스템은 이동하는 XY 스테이지의 상부에 장착된 레이저 스캐너를 사용하고, 단일 컨트롤러는 스테이지 및 스캐너를 동시에 제어 및 이동시키고 원하는 경로를 따라 레이저를 발사한다. 유럽특허 0815499 B1호 및 미국특허 8426768 B2호를 참조할 수 있으며, 이의 내용은 본 명세서에서 설명된 것처럼 그 전체가 여기에 참고된다. 이 방법에서는 원하는 경로가 저역 통과 필터(low pass filter)를 사용하여 두 개의 구성 요소로 분해된다. 경로의 저주파수는 XY 스테이지에 대한 경로 명령(path command)으로 사용되며, 경로의 고주파수는 레이저 스캐너에 대한 경로 명령으로 사용된다.
특허 제842676호 B2에서, 레이저는 실제 네 개의 위치 피드백 장치들에 기초한 위치에서 발사된다는 것이 추가로 설명된다 - XY 스테이지의 2개의 피드백 장치 및 레이저 빔을 조정하는 스캐너 내에서 미러의 2개의 피드백 장치. 또한, 미러의 피드백 장치에 의해 측정된 위치는 핀쿠션 효과(pincushion effect)를 피하기 위한 2차원 에러 정정 함수로 매핑되어, 스캐너 광학의 왜곡을 보상한다고 기술한다.
이 경우, 시스템은 높은 처리량을 제공하고, 스티칭 에러를 제거한다.
하나의 컨트롤러가 스테이지와 스캐너를 모두 관리할 때, 높은 처리량 파워(power)와 이에 대응하여 태스크(task)를 효과적으로 수행하는 고비용 컨트롤러를 필요로 한다. 스캐너는 고 대역폭 시스템(~5kHz)이며, 100kHz의 샘플링 속도(sampling rate)를 필요로 한다. 즉, 제어 알고리즘은 복잡하며 100kHz의 샘플링 속도로 인해 그것을 관리하는 강력한 프로세서를 필요로 한다.　반면에, 스테이지는 상대적으로 낮은 대역폭 시스템(<200Hz)이고, 프로파일 생성 및 10kHz까지(~10kHz)의 샘플링 속도를 필요로 한다. 즉, 여기서 또한 제어 알고리즘은 복잡할 수 있고, 그것을 관리하기 위해 강력한 프로세서의 사용을 필요로 한다.
따라서 하나의 컨트롤러의 사용 이점은 두 개의 시스템이 자동으로 동기화된다는 것이나, 단점은 각각의 시스템 제어 작업 중 하나를 수행할 수 있는 두 개의 프로세서의 비용에 비해 상대적으로 매우 비싼 프로세서를 사용한다는 것이다. 또한, 하나 이상의 스캐너가 있는 경우, 단일 컨트롤러로부터의 요구가 현저하게 증가하여, 여러 스캐너가 있는 시스템에 대해 하나의 컨트롤러를 사용하는 것과 같은 솔루션은 실제로 비현실적이다.
움직이는 XY 스테이지 위에 장착된 하나 이상의 레이저 스캐너를 사용하는 것으로 알려져 있으며, 각 스캐너는 자체 전용(dedicated) 스캐너 컨트롤러로 제어되며, XY 스테이지는 자체 전용 모션 컨트롤러로 제어된다. 이 방법은 각 스캐너가 스캐너의 시야보다 더 큰 영역의 패턴을 처리할 수 있게 한다. 각 스캐너 컨트롤러는 스캐너의 시야보다 훨씬 더 클 수 있는 위치 경로에 제공된다. XY 스테이지는 모션과 같이 래스터(raster) 스캐닝으로 움직인다. XY 스테이지의 위치 피드백 엔코더는 각 스캐너 컨트롤러에 입력된다. 각 스캐너 컨트롤러는 원하는 위치 경로로부터 스테이지의 위치 판독(reading)을 제외하고, 스캐너에 대한 경로 명령으로 그것을 사용한다.
이 경우 시스템은 높은 처리량을 제공한다. 하나의 XY 스테이지에서 사용되는 스캐너가 많을수록 처리량은 더욱 커진다. 스티칭 에러가 최소화된다. 정확도는 스캐너의 경로 명령이 항상 명령에 상대적으로 지연되고 잡음이 많으며 오류가 있는 스테이지의 피드백 판독을 기반으로 한다는 사실에 의해 제한된다.
본 실시예는 스캐너를 사용하여 레이저 빔을 동시에 제어 및 이동시키고, XY 스테이지를 사용하여 가공물을 이동시킬 수 있다. 스캐너 컨트롤러 또는 스캐너 컨트롤러 중 하나(두 개 이상의 스캐너가 있는 경우)는 마스터로서 작동하며, 다른 것들 사이에서 XY 스테이지에 대한 경우와 마찬가지로 스캐너의 경로 명령을 유도하고 동기화한다.
따라서 일반적으로 XY 스테이지의 컨트롤러인 컨트롤러는 외부 감독자에 의해 오프라인(off-line)으로 제공되는 경로를 기반으로 하는 자체 위치 명령을 생성하고(모드 1), 실시간으로 감독자에 의해 제공되는 위치 명령을 따르며(모드 2) 또한 스캐너 컨트롤러에 의해 제공되는 위치 명령을 따르는 것(모드 3)에 더하여 위의 세가지 모드 사이에서 전환하는 능력을 가진다.
이에 따라, 스캐너 컨트롤러는 스캐너와 스테이지의 위치 경로를 생성하고 경로를 실행하며 필요에 따라 가공물에 대해 상대적으로 그것의 경로를 따라 레이저를 작동한다.
또한, XY 스테이지 모션 컨트롤러는 아래에 설명된 대로 컨트롤러와 동기화된다.
실시예에서, 하나 이상의 XY 스테이지 위에 장착되거나 결합된 다수의 레이저 빔뿐만 아니라 하나 이상의 스캐너가 있을 수 있다. 이러한 경우 스캐너 컨트롤러 중 하나가 마스터 역할을 하고 다른 것들 사이에서 XY 스테이지와 마찬가지로 스캐너를 위한 경로 명령을 유도하고 동기화하며, 각 스캐너는 자체의 원하는 위치 경로로부터 스테이지로 위치 명령을 빼고(subtract), 이러한 뺀 결과를 제어중인 스캐너에 대한 경로 명령으로 사용한다. 이러한 방법은 공지된 방법과 비교할 때 정확도 및 처리량의 높은 조합을 제공할 수 있다. 각 레이저 빔은 가공물에서 동일하거나 유사한 패턴을 처리해야 하는 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 큰 유리 조각을 처리하고 휴대용 폰(mobile phones)용 (유리의 크기에 비해 상대적으로) 작은 디스플레이를 생산하기 위해 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 가공물은 정지 상태로 유지될 수 있고, 스캐너는 기계적 XY 스테이지 상에서 이동될 수 있지만 동일한 상대적 이동 효과는 어떠한 방법으로도 달성된다.
실시예들은 브릿징(bridging) 장치 또는 브릿지, 및 하나의 시스템(스캐너 컨트롤러)이 SL2-100과 같은 하나의 실시간 동기 네트워크를 이용하는 두 개의 서브 시스템들의 컨트롤러들 사이에서 실시간 데이터를 동기화 및 전송하는 방법에 관한 것이며, 다른 하나인 스테이지 컨트롤러 시스템은 EtherCAT과 같은 다른 유형의 동기식 실시간 네트워크 기반을 사용한다.
실시예는 한정된 시야 및 작업 영역 제한을 극복하여 스캐너에 별도의 존재하는(existing) 스테이지 컨트롤러를 종속화함으로써 한정된 시야(FOV) 및 그에 따른 한정된 작업 영역을 특징으로 갖는 존재하는(existing) 레이저 스캐너의 성능을 향상시킬 수 있다. 모든 서브 시스템을 관리할 수 있는 단일 시스템을 개발하는 것은 당연한 일이지만, 모든 크기의 단계 및 전력 요구 사항을 충족시키기 위해서는 약 20 내지 50인-년(man-years)으로 예상되는 막대한 개발 노력을 요구한다. 두 개의 존재하는 시스템을 함께 작동시키고 필요한 성능 수준을 제공하는 방법을 제공하는 것은 막대한 양의 노력과 시간을 절약할 수 있다. 또한, 본 실시예는 존재하는 스캐너에 익숙한 사용자가 완전히 다른 시스템으로 작업하는 학습 곡선(learning curve)을 통하지 않고 친숙한 시스템을 이용할 수 있게 한다.
실시예는 스캐너 컨트롤러와 스캐너 모터 드라이버 사이에서 데이터를 전송하기 위해 SL2-100과 같은 실시간 네트워크를 사용하는 스캐너 컨트롤러와 스테이지 컨트롤러 사이를 연결하는 브릿지를 제공할 수 있으며, 여기서 스테이지 컨트롤러는 또한 네트워크 기반이지만 모터 드라이버와 같은 다른 구성 요소와 모션 컨트롤러 사이에서 정보를 전달하는 EtherCAT과 같은 실시간 네트워크를 이용한다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 레이저 가공 장치는,
스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
빔을 생성하는 레이저;
가공될(machined) 부분 위로 상기 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
상기 가공될 부분과 상기 레이저 스캐너 사이에서 상대적인 모션을 제공하기 위해 상기 레이저 스캐너와 가공될 부분의 일부를 이동가능하게 유지하는 스테이지; 및
상기 스캐너를 제어하는 스캐너 컨트롤러;를 포함하고,
상기 스캐너 컨트롤러는 상기 스테이지 컨트롤러를 제어하여 상기 스캐너의 모션을 상기 스테이지의 모션과 동기화시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 컨트롤러는 경로 명령 신호를 고주파 성분과 저주파 성분으로 분리할 수 있고, 저주파 성분을 스테이지 경로 명령 신호로서 상기 스테이지 컨트롤러에 제공하고, 고주파 성분을 스캐너 경로 명령 신호로서 상기 스캐너에 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 스캐너 컨트롤러는 제1 클럭 속도에서 제1 클럭을 사용하고, 상기 스테이지 컨트롤러는 제2 클럭 속도에서 제2 클럭을 사용하고, 제2 클럭 속도는 제1 클럭 속도와 같거나 제1 클럭 속도보다 작고, 스테이지 컨트롤러는 제2 클럭을 제공하기 위해 제1 클럭의 도함수(derivative)를 사용한다.
일 실시예에서, 스캐너 컨트롤러는 스캐너에 대한 스캐너 경로 명령 신호에 정정을 적용하도록 구성되고, 상기 스테이지 컨트롤러는 상기 스테이지 컨트롤러에 대한 스테이지 경로 명령 신호에 정정을 적용하도록 구성된다.
장치는 스캐너에서 제1 지연(delay)과 스테이지에서의 제2 지연을 비교할 수 있고, 각각의 스테이지 및 레이저 빔 이동을 동기화시키기 위해 제1 및 제2 고정 지연(fixed delay)을 스캐너 경로 명령 신호 및 스테이지 경로 명령 신호에 각각 적용할 수 있다.
일 실시예는 적어도 하나의 추가 레이저 빔 스캐너와 적어도 하나의 추가 스캐너 컨트롤러를 포함할 수 있다. 레이저 빔 스캐너 컨트롤러 중 하나는 경로 명령 신호를 고주파 성분 및 저주파 성분으로 분리할 수 있고, 저주파 성분을 경로 명령 신호로서 스테이지 제어기에 전달할 수 있고 고주파 성분은 경로 명령 신호로서 레이저 빔 스캐너 중 어느 하나에 공급할 수 있다. 상기 레이저 빔 스캐너는 추가 스캐너 컨트롤러 각각에 저주파 성분을 제공할 수 있고, 상기 추가 스캐너 컨트롤러 각각은 각각의 경로 명령으로부터 수신된 저주파 성분을 감산할 수 있고 경로 명령 신호로서 각각의 레이저 빔 스캐너에 공급하기 위해 각각의 경로 명령의 고주파 성분을 생성할 수 있다.일 실시예에서, 스테이지는 가공물을 이동가능하게 유지한다.
일 실시예에서 스테이지는 스캐너를 이동가능하게 유지한다.
본 발명의 제2 양태에 다르면, 레이저 가공 장치가 제공되며,
가공될 부분을 이동 가능하게 유지하는 스테이지;
상기 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
빔을 생성하기 위한 레이저;
가공될 부분 위로 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
상기 스캐너를 제어하기 위한 스캐너 컨트롤러;를 포함하고
상기 스캐너 컨트롤러는 제1 클럭 속도에서 제1 클럭을 사용하고, 상기 스테이지 컨트롤러는 상기 제2 클럭 속도에서 제2 클럭을 사용하고, 상기 제2 클럭 속도는 상기 제1 클럭 속도와 상이하며, 상기 스테이지 컨트롤러는 상기 제2 클럭을 제공하기 위해 상기 제1 클럭의 도함수(derivative)를 사용하도록 구성된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 레이저 가공 장치가 제공되며,
가공될 부분을 이동 가능하게 유지하는 스테이지;
상기 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
빔을 생성하기 위한 레이저;
가공될 부분 위로 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
상기 스캐너를 제어하기 위한 스캐너 컨트롤러;를 포함하고,
상기 레이저 스캐너와 상기 스캐너 컨트롤러는 제1 주파수를 갖는 제1 통신 네트워크를 사용하여 연결되고, 상기 스테이지 컨트롤러는 상이한 제2 주파수를 갖는 제2 네트워크를 사용하여 연결되며, 상기 제1 네트워크와 상기 제2 네트워크는 브릿지 구성 요소에 의해 연결되며, 상기 브릿지 구성 요소는 제1 네트워크로부터 제1 주파수 클럭 신호를 획득하고 상기 제1 주파수 클럭 신호의 주파수 도함수(derivative)를 상기 제2 네트워크의 마스터 구성 요소에 제공하여 제1 및 제2 네트워크를 동기화하도록 구성된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 레이저 가공 장치가 제공되며,
가공될 부분을 이동 가능하게 유지하는 스테이지;
상기 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
빔을 생성하기 위한 레이저;
가공될 부분 위로 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
상기 스캐너를 제어하기 위한 스캐너 컨트롤러;를 포함하고,
상기 장치는 상기 레이저 스캐너 및 상기 스테이지 각각에 대한 제어 신호로서 경로 명령의 제1 및 제2 도함수(derivation)를 제공하고, 상기 스캐너에서 제1 지연과 상기 스테이지에서 제2 지연을 비교하고, 제1 및 제2 고정된 지연을 상기 스캐너 제어 신호와 상기 스테이지 제어 신호에 각각 적용하여 스테이지와 레이저 빔 모션을 동기화한다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및/또는 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기에, 기술된 것과 유사한 또는 동등한 방법 및 재료(materials)가 본 발명의 실시예의 실시 또는 시험하는데 사용될 수 있으며, 예시적 방법 및/또는 재료가 하기에 기술된다. 충돌이 있는 경우, 정의를 포함한 특허 명세서가 통제할 것이다. 또한, 재료, 방법 및 예는 단지 예시적인 것이며 반드시 제한하려는 것은 아니다.
본 발명의 방법 및/또는 시스템의 구현은 선택된 작업을 수동, 자동 또는 이들의 조합으로 수행하거나 완료하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법 및/또는 시스템의 실시예의 실제 수단 및 장치에 따르면, 몇몇 선택된 작업은 하드웨어에 의해, 소프트웨어에 의해 또는 펌웨어에 의해 또는 운영체제를 사용하여 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따라 선택된 태스크를 수행하기 위한 하드웨어는 칩 또는 회로로서 구현될 수 있다. 소프트웨어로서, 본 발명의 실시예에 따라 선택된 태스크는 임의의 적합한 운영 시스템을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행되는 복수의 소프트웨어 명령어(instructions)로서 구현될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 여기서 설명된 방법 및/또는 시스템의 예시적인 실시예에 따른 하나 이상의 태스크는 복수의 명령어를 실행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼과 같은 데이터 프로세서에 의해 수행된다. 선택적으로, 데이터 프로세서는 명령어 및/또는 데이터를 저장하기 위한 휘발성(volatile) 메모리 및/또는 예를 들어 자기 하드 디스크 및/또는 제거 가능한 매체와 같은 비휘발성 저장소를 포함한다. 선택적으로 네트워크 연결이 또한 제공된다. 디스플레이 및/또는 키보드 또는 마우스와 같은 사용자 입력 장치가 선택적으로 또한 제공된다.
본 실시예는 스캐너를 사용하여 레이저 빔을 동시에 제어 및 이동시키고, XY 스테이지를 사용하여 가공물을 이동시킬 수 있다.
또한, 외부 감독자에 의해 오프라인(off-line)으로 제공되는 경로를 기반으로 하는 자체 위치 명령을 생성하고(모드 1), 실시간으로 감독자에 의해 제공되는 위치 명령을 따르며(모드 2) 또한 스캐너 컨트롤러에 의해 제공되는 위치 명령을 따르는 것(모드 3)에 더하여 위의 세가지 모드 사이에서 전환하는 능력을 제공한다.
또한, 정확도 및 처리량의 높은 조합을 제공할 수 있다.
또한, 각 레이저 빔은 가공물에서 동일하거나 유사한 패턴을 처리해야 하는 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 큰 유리 조각을 처리하고 휴대용 폰(mobile phones)용 (유리의 크기에 비해 상대적으로) 작은 디스플레이를 생산하기 위해 적용될 수 있다.
또한, 실시예는 한정된 시야 및 작업 영역 제한을 극복하여 스캐너에 별도의 존재하는(existing) 스테이지 컨트롤러를 종속화함으로써 한정된 시야(FOV) 및 그에 따른 한정된 작업 영역을 특징으로 갖는 존재하는(existing) 레이저 스캐너의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 두 개의 존재하는 시스템을 함께 작동시키고 필요한 성능 수준을 제공하는 방법을 제공하는 것은 막대한 양의 노력과 시간을 절약할 수 있다.
또한, 본 실시예는 존재하는 스캐너에 익숙한 사용자가 완전히 다른 시스템으로 작업하는 학습 곡선(learning curve)을 통하지 않고 친숙한 시스템을 이용할 수 있게 한다.
또한, 실시예는 스캐너 컨트롤러와 스캐너 모터 드라이버 사이에서 데이터를 전송하기 위해 SL2-100과 같은 실시간 네트워크를 사용하는 스캐너 컨트롤러와 스테이지 컨트롤러 사이를 연결하는 브릿지를 제공할 수 있으며, 여기서 스테이지 컨트롤러는 또한 네트워크 기반이지만 모터 드라이버와 같은 다른 구성 요소와 모션 컨트롤러 사이에서 정보를 전달하는 EtherCAT과 같은 실시간 네트워크를 이용한다.
본 발명의 일부 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예로서만 설명된다. 이제 도면을 상세하게 참조하면, 도시된 세부사항은 예시로서 그리고 본 발명의 실시예에 대한 설명을 목적으로 한 것임을 강조한다. 이와 관련하여, 도면과 함께 취해진 설명은 본 발명의 실시예가 실시될 수 있는 방법을 당업자에게 명백하게 한다.
도면에서:
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 간략화한 개략적 블록도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔 경로 명령의 처리의 단순화된 개략 블록도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 상이한 구성 요소에 대한 클럭 및 지연을 나타내는 간략화한 타이밍 차트(timing chart)이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하나 이상의 스캐너를 사용하는 대안적인 레이저 가공 장치를 도시한 간략화한 개략 블록도이다;
도 5는 도 4의 실시예에 따른 레이저 빔 경로 명령의 처리를 간략화한 개략적인 블록도이다;
도 6은 본 발명에 따른 디바이스를 연결하기 위한 상이한 네트워크 및 브릿지 구성 요소의 사용을 도시화한 간략화한 블록도이다;
도 7은 스테이지 모션과 함께 레이저 이동의 지연 측정 및 정렬을 도시하는 간략화한 개략도이다;
도 8은 레이저 에칭 라인(etching line)이 정렬되어 있지 않은 지역 측정 전의 가공면을 도시한 사진이다; 그리고
도 9는 레이저 에칭 라인이 완전히 정렬된 지연 측정 및 정정 후의 가공 표면을 도시하는 사진이다.
본 발명은 그 일부 실시예에서 레이저 스캐너 및 XY 스테이지를 사용하는 레이저 가공에 관한 것이며, 또한 두 개의 실시간 제어 시스템 사이에서 데이터를 동기화 및 전송하는 브릿지에 관한 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 적용에서 이하의 설명 및/또는 도면에 도시되고 및/또는 예들 내의 구성의 세부 사항 및 구성 요소의 배열 및/또는 제시된 방법으로 반드시 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하거나 다양한 방법으로 실시되거나 수행될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 가공물 및 레이저 스캐너를 유지하는 XY 스테이지로 이루어진 가공물에 대한 레이저 시스템 9을 도시하는 간략화한 개략 블록도이다. XY 스테이지는 가공물을 운반하며, 자체 드라이브 모터(drive motor)와 자체 컨트롤러를 가진다. 대안적으로, 가공물은 고정될 수 있고, 전체(entire) 스캐너는 XY 스테이지 상에 부착되어, 가공물이 스테이지 상에 배치되는 배열과 같이 레이저 빔과 가공물 사이에서 동일한 상대적 모션을 달성할 수 있다.
하나의 XY 스테이지 및 다수의 스캐너를 포함하는 시스템의 경우는 이하에서 논의될 것이다.
시스템은 전형적으로 시스템에 연결된 별도의 컴퓨터 상에 구현되는 레이저 경로 프로파일 생성기 10로 구성된다. 생성기는 원하는 패턴을 생성하는데 필요한 가공물에 대한 레이저의 경로를 정의할 수 있다. 스캐너 컨트롤러 11는 필요에 따라 레이저 빔을 작동시키도록 레이저 소스 14를 제어할 수 있다.
레이저 스캐너 8는 스캐너 컨트롤러 11에 의해 제어되고, 전동(motorized) 미러 및 광학(optics) 12및 미러 모터 드라이브 13를 포함할 수 있다.
전동 XY 스테이지 17는 레이저 빔에 의해 처리될 가공물16을 운반한다. 전동 스테이지는 XY 스테이지 컨트롤러15에 의해 이동되고 제어된다.
동작 시, 프로파일 생성기10는 원하는 패턴을 생성하는데 필요한 가공물에 관한 레이저의 경로를 정의한 다음, 레이저의 경로를 스캐너 경로에 할당될 수 있는 고주파 그리고 저주파로 이루어진 경로로 분해하여 스테이지 경로에 할당한다. 일정하거나 평탄한 위상 지연을 갖는 저역 통과 필터 및 FIR 또는 고차 베셀(Bessel) 필터가 사용될 수 있다.
그 다음, 프로파일 생성기는 스캐너 컨트롤러11에 고주파수 스캐너 경로 및 저주파수 스테이지 경로를 공급한다. 대안적으로, 분해 전에 레이저의 경로에 원본을 공급한 다음 스캐너 컨트롤러가 고주파수 스캐너 경로 및 저주파수 스테이지 경로로 분리할 수 있다. 원래의 경로 설계 및 분해는 스캐너 경로가 스캐너의 이미지 시야 내에 있고 XY 스테이지의 최대 속도, 가속도 및 저크(jerk)와 같은 특정 동적 한계를 초과하지 않도록 설계되었다.
스캐너 컨트롤러11는 다른 것들 사이에서 레이저를 발상하거나 균일한 간격으로, 사전 정의된 위치에서 또는 분해 이전의 경로인 원하는 원래 경로를 따라 기 설정된 시간에서 그것을 켜고 끈다(on and off). 스캐너 컨트롤러 11는 광학의 왜곡을 보상하기 위해 스캐너 경로를 정정하고, 레이저 빔의 원하는 선형 위치를 발생시키도록 거울에 대한 위치 및/또는 회전 명령을 스케일링하여 정정된 스캐너 경로를 제공할 수 있다.
스캐너 컨트롤러11는 예를 들어 100kHz의 높은 업데이트 속도에서 정정된 스캐너 경로 마다(per) 미러의 원하는 위치를 미러의 드라이버13에 공급할 수 있고, 예를 들어 높은 업데이트 속도의 100kHz 클럭으로부터 유도된 20kHz 클럭을 사용하는 더 낮은 업데이트 속도에서 레이저 자체에 의해 사용되는 클럭으로부터 유도될 수 있다, 이에 따라 높은 업데이트 속도로 완전히 동기화되며, 스캐너 컨트롤러11는 스테이지 경로 마다(per) XY 스테이지의 원하는 위치를 XY 스테이지 컨트롤러에 공급한다. 스캐너 컨트롤러는 브릿지를 수행하는 직렬 버스 또는 병렬 버스를 통해 XY 스테이지 모션 컨트롤러와 통신할 수 있다. 브릿지는 위치 데이터(position data)와 20kHz 업데이트 속도에 대한 클럭을 보낸다. 브릿지 자체는 SL2-100과 같은 직렬 통신 프로토콜을 사용하는 스캐너 컨트롤러와 EtherCAT(여기서 브릿지는 SLEC라 칭함(named))과 같은 상이한 통신 프로토콜을 사용하는 스테이지 모션 컨트롤러 사이를 더 이을 수 있다(bridge).
스캐너 컨트롤러11는 XY 스테이지 컨트롤러15와 레이저14의 마스터뿐만 아니라 스캐너 드라이버13의 마스터로서 작용할 수 있으며, (i) 외부 컴퓨터 또는 사용자가 레이저에 의한 처리를 위한 경로 정보를 전달할 필요가 있는 유일한 장치이고; (ii) 스캐너 및 XY 스테이지 모두에 대한 원하는 위치 흐름(stream)을 생성하고 필요한 경우 레이저를 트리거(trigger) 및 크거나 끈다(turn on and off).
상기 설명에서, 가공물은 스테이지에 의해 이동된다. 그러나, 중요한 것은 상대적 이동이며, 일 실시예에서 가공물은 고정될 수 있고, 스캐너 또는 스캐너들은 이동 가능한 스테이지 상에 장착될 수 있다. 이러한 스테이지는 공통 X 또는 XY 스테이지, 갠트리 테이블(gantry table), 벨트 구동 운송 시스템, 로봇 암 또는 스캐너 또는 일부 스캐너를 이동시키도록 설계된 다른 메커니즘과 같은 임의의 유형의 단일 또는 다중-축(multi-axis)이거나, 서로 상대적인 가공물이 될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 이는 레이저 빔 경로 명령이 스테이지를 위한 하나 및 스캐너를 위한 다른 하나인 두 개의 경로 명령 신호로 처리되는 것을 도시하는 간략화한 블록도이다. 프로파일 생성기10에 의해 생성된 레이저 빔 경로20는 FIR 또는 고차 베셀 필터와 같은 일정하거나 펑탄한 위상 지연을 갖는 저역 통과 필터24를 통해 경로를 두는 분해 블록22에 입력된다. 레이저 경로의 저주파수 성분을 포함하는 저역 통과 필터의 직접 출력은 위에서 설명된 정정된 경로를 제공하기 위해 스캐너 프로파일 및 스테이지 프로파일이 동기화되도록 보장하는 내부 지연을 보상하도록 프로그래밍할 수 있는 스테이지 프로파일 지연(28)을 통해 그곳으로부터 그리고 XY 스테이지 모터 드라이브 상의 XY 스테이지 정정 맵(correction map)26에 제공된다.
원래의 경로는 또한 저주파수 내용(content)과 위상이 같은 경로의 고주파수 내용(content)을 설정하는 지연32에 공급되고, 경로는 합산기(summer)34를 통해 공급된다. 합산기34에서, 원래의 경로는 양의 입력에 적용되고, 저역 통과 필터의 출력은 음의 입력에 적용되어 고주파수를 포함하는 출력을 생성한다. 상기 고주파수 출력은 스캐너 XY 정정 맵36에 제공되어 전술한 바와 같은 광학을 보정한 후, 스캐너 프로파일 및 스테이지 프로파일이 동기화된 다음 스캐너 미러 드라이브가 레이저 스캐너의 미러를 동작하도록 보장하는 내부 지연을 보상하도록 프로그램 가능한 스캐너 프로파일 지연38에 제공된다.
이제 도 3을 참조하면, 시스템의 다양한 부분에 대한 클럭 신호가 도시된다. 스캐너 컨트롤러는 100kHz 샘플링 클럭50을 제공한다. 레이저 스캐너 제어 및 피드백은 100kHz 샘플링 클럭50과 동일한 클럭52을 사용한다. 스캐너 컨트롤러와 XY 스테이지 컨트롤러 56 사이의 통신은 클럭50으로부터 도출된 20kHz 클럭을 사용한다. XY 스테이지 제어 및 피드백은 클럭56과 동일하지만 클럭52에 비해 작은 고정 지연54를 갖는 20kHz 클럭58을 사용한다.
이제 도 1로 돌아가면, 스캐너의 미러 모터 드라이브12는 동일한 높은 샘플링 속도(동일한 100kHz 클럭을 사용)를 갖는 폐루프(closed loop) 제어 방법을 사용하여, 가능한 작은 아래의 오류를 가지도록 정정된 스캐너 경로를 따라 레이저 빔을 조정할 필요가 있을 때 미러가 움직이도록 할 수 있다. 미러들의 피드백 인코더들은 도 3과 관련하여 논의된 바와 같이 동일한 100kHz 클럭을 사용하여 샘플된다.
XY 스테이지 컨트롤러15는 예를 들어, 정정된 스테이지 경로(Corrected Stage path)를 결과로 하는 도 2의 에러 맵핑 테이블26을 사용하여 XY 피드백 장치에 의해 측정된 위치와 실제 위치 사이의 부정확성을 보상하기 위해 저주파수 스테이지 경로를 정정할 수 있고, 가능한 작은 아래의 오류를 가지도록 정정된 스테이지 경로를 따르는 필요가 있을 때 XY 스테이지 상에 장착된 가공물을 움직이도록 동일한 낮은 샘플링 속도(동일한 20kHz 클럭을 사용하는)를 사용하는 폐루프 제어 방법을 사용한다. XY 스테이지의 피드백 엔코더는 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 20kHz 클럭을 사용하여 샘플된다.
정정된 스캐너 경로 및 정정된 XY 스테이지 경로로부터 유도된 위치 명령들은 고정되고, 양(positive) 또는 음(negative), 시간 이동(time shift)54 및 스테이지의 및 미러들의 모든 피드백 장치와 동기화된 방식으로 사용될 수 있고, 동기화된 방식으로 샘플된다(sampled). 따라서 XY 스테이지 피드백은 20kHz 클럭을 사용하여 50 μsec마다 샘플되고, 미러 피드백은 매 10μse마다 샘플된다. XY 스테이지 또는 스캐너 중 어느 하나에 대한 경로 명령은 스캐너에 의한 레이저 빔의 모션(motion)과 XY 스테이지에 의한 가공물의 모션 사이 또는 두 개의 시스템의 두 개의 상이한 제어 지연(control delay) 사이의 고정된 시간 이동을 보상하기 위해 시간에서 양 또는 음으로 이동될 수 있다(shifted). 경험적 방법은 실제 시간 천이를 측정할 수 있으며, 그에 따라 경로 명령의 필요한 천이를 설정할 수 있다. 결과적으로, 레이저 빔은 X 스테이지 에러와 X 미러 에러의 합과 동일한 X 에러를 가지고, Y 스테이지 에러와 Y 미러 에러의 합과 동일한 Y 에러를 가진 원하는 (본래의) XY 경로를 따를 수 있고, 레이저 펄스 간격은 동일한 수준의 정확도로 적용될 수 있다.
이제 하나의 XY 스테이지 및 다수의 레이저 스캐너를 사용하는 레이저 작업 시스템을 도시한 도 4를 참조한다.
도 4는 실제로 하나의 XY 스테이지 및 세 개의 레이저 스캐너를 도시하지만, 이것은 단지 예시적인 것으로 이해되어야 한다.
이 시스템은 원하는 패턴을 생성하는데 필요한 가공물에 대한 각 레이저의 경로를 정의하는 각 레이저에 대한 경로 생성기110를 제공하는 컴퓨터로 구성된다. 세 개의 스캐너 컨트롤러111, 121 및 131는 세 개의 레이저 소스114, 124 및 134를 제어한다. 모든 세 개의 스캐너 컨트롤러는 하나의 클럭 예를 들어 제1 레이저 스캐너의 100kHz 클럭에 완전히 동기화된다.
세 개의 스캐너는 각각 전동 미러 및 광학 113, 123, 133 및 미러 모터 드라이브112, 122, 132로 구성된다.
전동 XY 스테이지117는 Xy 스테이지 컨트롤러(모터 드라이브 포함)115에 의해 작동되고 제어되며, 스테이지는 세 개의 레이저 소스114, 124 및 134로부터 레이저 빔에 의한 처리를 위해 가공물116을 운반한다.
이제 도 4의 시스템의 동작을 도시하는 도 5를 참조한다. 사용 시에, 컴퓨터110는 원하는 패턴 즉 레이저 빔 경로들 1내지 3를 생성하는데 필요한 가공물에 대한 각 레이저의 경로를 초기에 정의한다.
분해 유닛(decomposition unit)150은 도 3에서와 같이 저역 통과 필터156 및 합산기158를 사용하여 레이저 경로들 중 단지 하나의 경로, 즉 경로 1을 고주파수로 이루어진 경로인 스캐너 경로154, 및 저주파수의 하나의 경로인 스테이지 경로154로 분해한다.
이 시점에서 각각의 스캐너 컨트롤러111, 121 및 131는 각각 스캐너 경로 152, 160, 162뿐만 아니라 스캐너 경로와 함께 제어하는 레이저의 원래 경로로 공급되지만, 스캐너 컨트롤러는 스테이지 경로154로 공급된다.
스테이지 경로154는 스테이지 경로154와 위상이 고주파수인 내용을 설정하도록 지연된 레이저 빔 경로3 및 스테이지 경로154와 고주파수 내용을 설정하기 위해 지연된 레이저 빔 경로2로부터 감산되고, 두 개의 다른 레이저 각각의 경우에 두 개의 다른 스캐너 컨트롤러121 및 131(도 4) 각각에 대해 각각 경로 160 및 162로서 공급된다. 즉, 제1 컨트롤러에서 식별된 바와 같이 저주파수 성분들이 지연을 따르는 경로 명령들 각각으로부터 감산되어, 각 레이저 스캐너의 제어를 위한 XY 스테이지의 경로와 동기화되는 경로의 고주파수 성분을 제공한다.
각각의 스캐너 컨트롤러 111, 121, 131는 다른 것들 사이에서 각각의 경로를 분해하기 전에 균일한 간격으로 또는 원하는 원래의 경로를 따라 임의의 미리 설정된 위치에서 레이저를 발사한다. 각각의 스캐너 컨트롤러는 또한 광학의 왜곡을 보상하기 위해 스캐너 정정 맵 170, 172 및 174에서 스캐너 경로를 보정할 수 있고, 레이저 빔의 원하는 선형 위치를 발생시키도록 미러에 위치 및/또는 회전 명령을 스케일링할 수 있으며, 이에 따라 정정된 스캐너 경로를 제공한다. 예를 들어, 100kHz와 같이 높은 업데이트 속도에서 각각의 스캐너는 정정된 스캐너 경로 마다 미러의 원하는 위치로 미러 드라이브를 공급할 수 있다. 제1 스캐너 컨트롤러111는 스테이지 경로 154마다 XY 스테이지의 원하는 위치를 공급할 수 있다. 제1 스캐너 컨트롤러111는 위치 데이터와 함께 직렬 버스 또는 병렬 버스(브릿지)를 통해 XY 스테이지 모션 컨트롤러115와 통신할 수 있고, 20kHz 및/또는 100kHz의 클럭을 포함할 수 있다.
단일 스캐너 실시예에서 논의된 바와 같이, 브릿지는 SL2-100과 같은 직렬 통신 프로토콜을 이용하는 스캐너 컨트롤러와 EtherCAT(SLEC)과 같은 상이한 통신 프로토콜을 사용하는 스테이지 모션 컨트롤러 사이를 연결할 수 있다.
예를 들어 하나의 스캐너 컨트롤러인 제1 스캐너 컨트롤러 111는 (i) 그것이 스캐너와 XY 스테이지 모두에 대해 원하는 위치 흐름(stream)을 생성한다는 의미에서 따라서 XY 스테이지 컨트롤러뿐만 아니라 다른 스캐너 컨트롤러의 마스터로서 작용할 수 있다. (ii) 다른 두 개의 스캐너 컨트롤러 121 및 131(스테이지 컨트롤러에 추가하여)는 제1 스캐너 컨트롤러111의 100kHz 클럭에 동기화될 수 있다.
따라서 도 1 내지 도 5의 실시예는 하나의 스캐너 컨트롤러를 마스터로서 사용함으로써 하나 이상의 스캐너를 통해 레이저 빔과 XY 스테이지를 통해 가공물의 동시 모션을 동기화하는 방법과 가공물에 대한 레이저 빔의 원하는 경로가 XY 스테이지에 대한 저주파수 경로와 각 스캐너에 대한 고주파수 경로인 두 부분으로 분해하는 방법을 제공한다. 또한, 레이저 스캐너 컨트롤러가 레이저 스캐너의 샘플링 및 업데이트와 결국 동기화되는 원하는 XY 스테이지 경로를 전송함을 통해 통신 채널의 클럭을 사용함으로써, XY 스테이지 컨트롤러는 샘플링 및 업데이트 속도를 마스터로 동작하는 레이저 스캐너 컨트롤러의 샘플링 및 업데이트 속도와 동기화한다. 또한, 다른 스캐너는 마스터 스캐너 컨트롤러의 동일한 클럭에 동기화된다.
이제 브릿지를 사용하는 시스템200을 도시하는 도 6을 참조한다. 마스터 스캐너 컨트롤러202는 네트워크의 일 유형을 이용한다. 예를 들어, SL2-100 네트워크는 100kHz에서 레이저 스캐너204와 같은 주변장치(peripherals)와 통신한다. 스테이지 컨트롤러는 예를 들어 다른 유형의 네트워크인 EtherCAT을 사용하여 20kHz에서 주변장치와 통신한다. 브릿지205는 스캐너 컨트롤러202와 스테이지 컨트롤러206 사이를 연결하고, 스캐너와 스테이지 컨트롤러 사이에서 정보를 전송하는데 사용될 수 있으며, 스캐너 컨트롤러에서 100kHz 클럭의 유도(derivation)에 기초하여 두 개의 네트워크를 동기화할 수 있다. 스테이지 컨트롤러206는 XY 스테이지208을 작동시킨다.
경로를 분해하기 전에, 원하는 경로를 기반으로 하는 각 스캐너 컨트롤러는 미리 정의된 간격 또는 경로를 따라 기설정된 위치에서 레이저 펄스를 발사하여, 가공물 상의 원하는 경로를 따라 필요한 위치에서 레이저 빔을 켜고 끈다.
각각의 스캐너 컨트롤러는 광학 장치에 의한 왜곡으로 인한 에러를 보상하기 위해 스캐너 미러의 원하는 경로 명령을 정정할 수 있고, XY 스테이지 컨트롤러는 피드백 장치의 부정확성으로 인한 가공물의 원하는 경로를 정정할 수 있다. 설명된 바와 같이, 경험적(empirical) 방법은 각 스캐너의 제어 지연과 XY 스테이지의 제어 지연 사이에서 고정된 시간 이동을 측정하기 위해 사용될 수 있다.
브릿지는 예를 들어 EtherCAT 노드와 같은 동기식 실시간 네트워크의 전용(dedicated) 노드일 수 있으며, 전체 EtherCAT 네트워크(EtherCAT 마스터 및 슬레이브)를 레이저의 클럭으로부터 도출될 수 있는 스캐너의 클럭과 동기화할 수 있고, 이에 따라 그것과 동기화된다. 따라서 모든 드라이브와 장치 및 EtherCAT 네트워크는 스캐너 컨트롤러 클럭과 동기화되고, 레이저 클럭과 동기화될 수 있으며, 레이저 클럭은 스캐너 컨트롤러에 대한 마스터로서 동작할 수 있으며, 이러한 구성은 예를 들어 초단 펄스(ultra-short-pulse) 레이저를 사용할 때 유용하다.
양방향 통신 브릿지205는 스캐너 컨트롤러로부터 EtherCAT 마스터 및 모션 컨트롤러의 스테이지 축 프로파일 및 실제 스테이지 위치 정보를 반대 방향으로 전달할 수 있다.
동기화 프로세스는 브릿지가 SL2-100 프로토콜에 따라 제공된 신호 및 데이터로부터 스캐너의 클럭을 추출하는 것을 포함할 수 있다. 그러면 EtherCAT 네트워크 전체가 스캐너의 추출된 클럭과 동기화될 수 있다. 일반적으로, 전체 네트워크는 "분산 클럭(distributed clock)" 방법이라는 EtherCAT 표준 기능을 사용하여 EtherCAT 네트워크의 제1 노드의 클럭에 동기화된다. 일반적으로, 이것은 모터 드라이버 중 하나이다. 본 실시예에서, EtherCAT 마스터이기도 한 스테이지 컨트롤러는 브릿지로부터 얻은 클럭 정보에 따라 제1 노드에서 클럭을 변형하는 능력이 제공될 수 있고, 따라서 그 자체가 스캐너의 클럭에 동기화된다. 이러한 방식으로 전체 네트워크는 표준 분산 클럭 메커니즘을 사용하여 제1 노드의 클럭에 동기화되며, 이는 결국 SL2-100 네트워크에 결국 동기화된다.
동기화는 스테이지 축의 모션이 고정되고 결정성인 시간 이동(=양 또는 음의 지연) 대 스캐너 축의 모션으로 실행되도록 보장할 수 있다. 시간 이동은 측정되고 보상될 수 있다.
브릿지 205는 스캐너의 모션의 무결성 및 스테이지의 모션에 관련하여 상태&에러 비트를 허용하며, 브릿지는 또한 두 개의 컨트롤러 사이에서 통신의 무결성에 관한 상태 및 에러 비트를 식별, 생성 및 송신할 수 있다. 스테이지를 구동할 때의 해상도는 표준 SL2-100 프로토콜(축 마다 20비트)보다 크다. 본 실시예는 고해상도 블록-방식(block-wise) 전달(예컨대 축 마다 48비트)을 사용하기 위해 스테이지 컨트롤러의 낮은 샘플링 속도의 장점을 취할 수 있다.
통신 주기 마다, 각 컨트롤러는 브릿지를 통해 다른 컨트롤러로 전송되는 비트를 토글(toggle)할 수 있다. 그 다음 다른 컨트롤러는 비트가 각 사이클을 토글하는 것을 확실히 하도록 모니터할 수 있다. 만약 비트가 토글하지 않으면, 통신 채널이 손상되어 예를 들어 레이저를 끄거나 스테이지의 모션을 종료하는 등 필요한 조치를 취할 수 있음이 분명해진다.
따라서 본 실시예는 각각 상이한 실시간 통신 네트워크를 이용하는 두 개의 상이한 장치들 사이를 연결하는 장치-브릿지를 제공할 수 있다. 예를 들어, SL2-100 네트워크를 사용하는 레이저 스캐너 컨트롤러와 EtherCAT을 사용하는 스테이지 컨트롤러 사이를 연결한다. 스캐너 컨트롤러 측에서, 브릿지는 SL2-100 노드처럼 보이며, 통신 및 샘플링 속도가 한 세트가되며 스테이지 컨트롤러 측에서는 통신 및 샘플링 속도가 다른 EtherCAT 노드처럼 보인다.
실시예는 두 개의 동기식 네트워크 사이에서 동기화하는 방법을 제공할 수 있다. 예를 들어, 브릿지205는 SL2-100 프로토콜에 따라 제공된 신호 및 데이터로부터 스캐너202의 클럭을 추출할 수 있다.
또한 EtherCAT 마스터인 스테이지 컨트롤러208는 제1 EtherCAT 네트워크의 제1 노드 클럭을 변형할 수 있고 그것을 스캐너의 추출된 클럭에 동기화할 수 있으며, 이러한 점에서 전체 네트워크는 제1 노드 클럭에 동기화되고 이에 따라 표준 분산 클럭 메커니즘을 사용하여 스캐너202에 동기화된다.
설명된 바와 같이, 두 개의 상이한 시스템인 스캐너&xy-스테이지는 서로 다른 제어 지연을 나타낸다. 제어 지연은 측정된 것과 같이 귀착된(resulting) 실제 위치와 원하는 위치 사이의 시간 지연으로 정의된다. 가공물에 대한 레이저 빔의 실제 위치가 XY 스테이지의 위치와 미러에 의해 생성된 스케일된 XY 위치의 합이 되도록 확실하게 하기 위하여 두 개의 시스템은 동일한 클럭을 사용하며 그 다음에 두 개의 시스템의 두 개의 제어 지연 사이에서 차이가 보상될 수 있다. 지연을 실험적으로 보다 정확하게는 두 개의 지연 사이에서 차이를 결정하기 위해, 이제 도 7을 참조하여 접근법이 설명된다.
에러! 참조 소스를 찾을 수 없다. 는 xy-스테이지가 화살표220에 의해 지시되는 좌측에서 우측으로 일정한 속도(예를 들어, 0.4m/s)로 움직이고, 반면 스캐너는 스테이지 모션에 수직인 라인222를 표시한다는 기본 원리를 보여준다. 동일한 절차가 라인226을 표시하기 위해 화살224에 의해 지시되는 바와 같이 오른쪽에서 왼쪽으로 반복된다. 지연차(delay difference)가 완벽하게 보상되면, 스테이지 진행(travel)의 상이한 방향을 사용하여 생성된 라인 222 및 2226은 정확하게 정렬되어야 한다.
에러! 참조 소스를 찾을 수 없다. 는 라인228 및 230이 가공물의 표면232 상에 에칭되는 실험 결과를 도시한다. 스테이지 속도는 0.4m/s이고, 두 개의 라인 사이의 측정된 거리(DL0)는 121 μm이며, 이는
Figure 112019021354414-pct00001
의 지연차를 나타낸다. 본 실시예는 지연차를 측정하는 직접적인 방법을 제공할 수 있다.
에러! 참조 소스를 찾을 수 없다. 는 실험적으로 결정된 지연차에 대한 지연 보상 후의 결과를 도시한다. 선들은 완벽하게 정렬된다.
이러한 어플리케이션으로부터 성숙된 특허의 라이프동안 많은 관련 레이저 스캐너, 스캐너 컨트롤러, XY 스테이지 및 스테이지 컨트롤러가 개발될 것이며 대응하는 용어는 모든 새로운 기술을 선험적으로(priori) 포함하도록 의도된다.
용어 "구성하다(comprises)", "구성하는(comprising)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "가지는(having)" 및 이들의 결합체는"포함하지만 이에 한정되지 않는"을 의미한다.
용어 "~로 이루어지다(consisting of)"는 "포함하고 제한된"을 의미한다.
본원에서 사용된 단수 형태 "하나(a)", "하나(an)" 및 "상기(the)"는 문맥상 다르게 지시하지 않는 한 복수 언급을 포함한다.
명확한 설명을 위해 별도의 실시예와 관련하여 기술된 본 발명의 특정 특징은 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수 있음을 이해해야 한다. 반대로, 간략화를 위해 단일 실시예의 내용에 기술된 본 발명의 다양한 특징은 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 서브콤비네이션으로 또는 본 발명의 임의의 다른 설명된 실시예에 적합하게 제공될 수 있다. 다양한 실시예들의 문맥에서 설명된 특정 특징들은 그 실시예가 이러한 구성요소 없이 작동하지 않는 한 그러한 실시예들의 본질적인 특징으로 간주되어서는 안된다.
본 발명은 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 많은 대안, 변경 및 변형이 당업자에게 자명하는 것이 명백하다. 따라서, 첨부된 청구 범위의 사상 및 넓은 범위 내에 있는 그러한 모든 대안, 변경 및 변형을 포함하고자 한다.
본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 참조로 여기에 통합되어 있는 것과 동일한 범위로 본 명세서에서 참조로서 그 전체가 본 명세서에 통합된다. 또한, 본 출원에서 임의의 참조 문헌의 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 발명의 선행 기술로서 이용 가능하다는 인정으로 해석되어서는 안된다. 섹션 표제(headings)가 사용되는 한, 그들이 반드시 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (15)

  1. 스테이지의 이동(movement)을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
    빔을 생성하는 레이저;
    가공될(machined) 부분 위로 상기 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
    상기 가공될 부분과 상기 레이저 스캐너 사이에서 상대적인 모션을 제공하기 위해 상기 레이저 스캐너와 가공될 부분의 일부를 이동가능하게 유지하는 스테이지; 및
    상기 스캐너를 제어하는 스캐너 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 스캐너 컨트롤러는 상기 스테이지 컨트롤러를 제어하여 상기 스캐너의 모션을 상기 스테이지의 모션과 동기화시키도록 구성되고,
    상기 스캐너 컨트롤러는 제1 클럭 속도에서 제1 클럭을 사용하고, 상기 스테이지 컨트롤러는 제2 클럭 속도에서 제2 클럭을 사용하고, 상기 제2 클럭 속도는 상기 제1 클럭 속도와 같거나 상기 제1 클럭 속도보다 작고, 상기 스테이지 컨트롤러는 상기 제2 클럭을 제공하기 위해 상기 제1 클럭의 도함수(derivative)를 사용하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캐너 컨트롤러는 경로 명령 신호를 고주파 성분과 저주파 성분으로 분리하고, 저주파 성분을 스테이지 경로 명령 신호로서 상기 스테이지 컨트롤러에 제공하고, 고주파 성분을 스캐너 경로 명령 신호로서 상기 스캐너에 공급하는 레이저 가공 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 스캐너 컨트롤러는 스캐너에 대한 스캐너 경로 명령 신호에 정정을 적용하도록 구성되고, 상기 스테이지 컨트롤러는 상기 스테이지 컨트롤러에 대한 스테이지 경로 명령 신호에 정정을 적용하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스캐너에서 제1 지연(delay)과 스테이지에서의 제2 지연을 비교할 수 있고, 각각의 스테이지 및 레이저 빔 이동을 동기화시키기 위해 제1 및 제2 고정 지연(fixed delay)을 스캐너 경로 명령 신호 및 스테이지 경로 명령 신호에 각각 적용하는 레이저 가공 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 적어도 하나의 추가 레이저 빔 스캐너와 적어도 하나의 추가 스캐너 컨트롤러를 포함하고, 상기 레이저 빔 스캐너 컨트롤러 중 하나는 경로 명령 신호를 고주파 성분 및 저주파 성분으로 분리하고, 저주파 성분을 경로 명령 신호로서 스테이지 제어기에 전달하고, 고주파 성분은 경로 명령 신호로서 레이저 빔 스캐너 중 어느 하나에 공급하며상기 레이저 빔 스캐너는 적어도 하나의 추가 스캐너 컨트롤러 각각에 저주파 성분을 제공하고, 상기 적어도 하나의 추가 스캐너 컨트롤러 각각은 각각의 경로 명령으로부터 수신된 저주파 성분을 감산하고 경로 명령 신호로서 각각의 레이저 빔 스캐너에 공급하기 위해 각각의 경로 명령의 고주파 성분을 생성하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 가공물을 이동 가능하게 유지하는 레이저 가공 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 스캐너를 이동가능하게 유지하는 레이저 가공 장치.
  9. 가공될 부분을 이동 가능하게 유지하는 스테이지;
    상기 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
    빔을 생성하기 위한 레이저;
    상기 가공될 부분 위로 상기 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
    상기 스캐너를 제어하기 위한 스캐너 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 스캐너 컨트롤러는 제1 클럭 속도에서 제1 클럭을 사용하고, 상기 스테이지 컨트롤러는 제2 클럭 속도에서 제2 클럭을 사용하고, 상기 제2 클럭 속도는 상기 제1 클럭 속도와 상이하며, 상기 스테이지 컨트롤러는 상기 제2 클럭을 제공하기 위해 상기 제1 클럭의 도함수(derivative)를 사용하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스캐너 컨트롤러는 상기 스테이지 컨트롤러를 제어하여 상기 스캐너의 이동을 상기 스테이지의 이동에 동기화하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스캐너 컨트롤러는 상기 스캐너에 대한 경로 명령 신호에 광학적 정정을 적용하고, 상기 스테이지 컨트롤러에 대한 상기 경로 신호에 기계적 정정을 적용하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 스캐너에서 제1 지연 및 상기 스테이지에서 제2 지연을 비교하고, 상기 스캐너 경로 제어 신호 및 상기 스테이지 경로 제어 신호에 각각 제1 및 제2 고정된 지연을 적용하여 각각 스테이지 및 레이저 빔 이동을 동기화하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  13. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 추가 레이저 빔 스캐너와 적어도 하나의 추가 스캐너 컨트롤러를 포함하고, 상기 레이저 빔 스캐너 컨트롤러 중 하나는 경로 명령 신호를 고주파 성분 및 저주파 성분으로 분리하고, 저주파 성분을 경로 명령 신호로서 스테이지 제어기에 전달하고, 고주파 성분은 경로 명령 신호로서 레이저 빔 스캐너 중 어느 하나에 공급하며 상기 레이저 빔 스캐너는 적어도 하나의 추가 스캐너 컨트롤러 각각에 저주파 성분을 제공하고, 상기 적어도 하나의 추가 스캐너 컨트롤러 각각은 각각의 경로 명령으로부터 수신된 저주파 성분을 감산하고 경로 명령 신호로서 각각의 레이저 빔 스캐너에 공급하기 위해 각각의 경로 명령의 고주파 성분을 생성하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  14. 가공될 부분을 이동 가능하게 유지하는 스테이지;
    상기 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
    빔을 생성하기 위한 레이저;
    상기 가공될 부분 위로 상기 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
    상기 스캐너를 제어하기 위한 스캐너 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 레이저 스캐너와 상기 스캐너 컨트롤러는 제1 주파수를 갖는 제1 통신 네트워크를 사용하여 연결되고, 상기 스테이지 컨트롤러는 상이한 제2 주파수를 갖는 제2 네트워크를 사용하여 연결되며, 상기 제1 통신 네트워크와 상기 제2 네트워크는 브릿지 구성 요소에 의해 연결되며, 상기 브릿지 구성 요소는 상기 제1 통신 네트워크로부터 제1 주파수 클럭 신호를 획득하고 상기 제1 주파수 클럭 신호의 주파수 도함수(derivative)를 상기 제2 네트워크의 마스터 구성 요소에 제공하여 제1 통신 네트워크 및 상기 제2 네트워크를 동기화하도록 구성되는 레이저 가공 장치.
  15. 가공될 부분을 이동 가능하게 유지하는 스테이지;
    상기 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 컨트롤러;
    빔을 생성하기 위한 레이저;
    상기 가공될 부분 위로 상기 빔을 스캐닝하는 레이저 스캐너;
    상기 스캐너를 제어하기 위한 스캐너 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 레이저 스캐너 및 상기 스테이지 각각에 대한 제어 신호로서 경로 명령의 제1 및 제2 도함수(derivation)를 제공하고, 상기 스캐너에서 제1 지연과 상기 스테이지에서 제2 지연을 비교하고, 제1 및 제2 고정된 지연을 상기 스캐너 제어 신호와 상기 스테이지 제어 신호에 각각 적용하여 스테이지와 레이저 빔 모션을 동기화하도록 구성되고,
    상기 스캐너 컨트롤러는 제1 클럭 속도에서 제1 클럭을 사용하고, 상기 스테이지 컨트롤러는 제2 클럭 속도에서 제2 클럭을 사용하고, 상기 제2 클럭 속도는 상기 제1 클럭 속도와 같거나 상기 제1 클럭 속도보다 작고, 상기 스테이지 컨트롤러는 상기 제2 클럭을 제공하기 위해 상기 제1 클럭의 도함수(derivative)를 사용하는 레이저 가공 장치.
KR1020197006224A 2016-08-28 2017-06-26 비교적 큰 가공물을 가공하는 레이저를 위한 방법 및 시스템 KR102384586B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662380443P 2016-08-28 2016-08-28
US62/380,443 2016-08-28
US201762476907P 2017-03-27 2017-03-27
US62/476,907 2017-03-27
PCT/IL2017/050709 WO2018042414A1 (en) 2016-08-28 2017-06-26 Method and system for laser machining of relatively large workpieces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190044627A KR20190044627A (ko) 2019-04-30
KR102384586B1 true KR102384586B1 (ko) 2022-04-11

Family

ID=61241389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197006224A KR102384586B1 (ko) 2016-08-28 2017-06-26 비교적 큰 가공물을 가공하는 레이저를 위한 방법 및 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11826851B2 (ko)
EP (1) EP3504024B1 (ko)
KR (1) KR102384586B1 (ko)
CN (1) CN109890553B (ko)
WO (1) WO2018042414A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109890553B (zh) 2016-08-28 2022-05-17 Acs 运动控制有限公司 用于激光机械加工多个相对较大工件的方法及***
EP3616862A1 (de) 2018-08-27 2020-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Führen eines schneidkopfes gegenüber einem schneidgut
JP6795565B2 (ja) * 2018-10-11 2020-12-02 ファナック株式会社 レーザ加工システム
EP3670064A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-24 Etxe-Tar, S.A. Method and system for supervision of a scan of an energy beam
CN110286613B (zh) * 2019-05-13 2022-02-01 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种双轴激光控制***
DE102019116649A1 (de) * 2019-06-19 2020-12-24 Scanlab Gmbh Vorrichtung zum Führen von mehreren Laserstrahlen
KR102213923B1 (ko) * 2019-11-04 2021-02-08 (주)에이치피케이 레이저 가공 시스템 및 그 방법
DE102020200599A1 (de) 2020-01-20 2021-07-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Steigerung der Fertigungsgenauigkeit beim pulverbettbasierten Strahlschmelzen mit einem verfahrbaren Bearbeitungskopf
EP4093574A1 (en) 2020-01-24 2022-11-30 Novanta Corporation Systems and methods for improving accuracy in large area laser processing using position feedforward compensation
CN111516368B (zh) * 2020-05-25 2021-02-23 江苏盛矽电子科技有限公司 一种聚酰亚胺太阳能网版的制备方法
KR102375235B1 (ko) * 2020-09-08 2022-03-16 주식회사 필옵틱스 레이저 가공 시스템 및 방법
US11360143B2 (en) * 2020-10-29 2022-06-14 Stmicroelectronics International N.V. High speed debug-delay compensation in external tool
AT526120A1 (de) * 2022-04-08 2023-11-15 Trotec Laser Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Laserplotters zum Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes, sowie einen Laserplotter zum Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines Werkstückes
KR102593180B1 (ko) * 2023-04-12 2023-10-25 주식회사 피엘테크 레이저 용접 장치 및 그 제어방법
CN116991114B (zh) * 2023-09-26 2023-12-19 西安交通大学 一种激光加工拼接误差的测量与补偿校正方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395273B1 (ko) * 1995-03-20 2003-11-20 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 개선된프로파일링필터를가진다중속도위치설정시스템

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532402A (en) * 1983-09-02 1985-07-30 Xrl, Inc. Method and apparatus for positioning a focused beam on an integrated circuit
JP2937361B2 (ja) * 1989-09-29 1999-08-23 日本電気株式会社 レーザ加工機
JP2526717B2 (ja) * 1990-06-21 1996-08-21 日本電気株式会社 レ―ザ加工装置
BR9406778A (pt) 1993-06-15 1996-03-19 Commw Scient Ind Res Org Processo e aparelho de fumigaçao
US5847960A (en) * 1995-03-20 1998-12-08 Electro Scientific Industries, Inc. Multi-tool positioning system
US6895525B1 (en) * 1999-08-20 2005-05-17 International Business Machines Corporation Method and system for detecting phase-locked loop (PLL) clock synthesis faults
EP1308525A3 (en) * 2001-10-30 2004-01-28 Yamazaki Mazak Kabushiki Kaisha Method of controlling hardening with laser beam and laser beam hardening device
US20030093703A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-15 Adc Dsl Systems, Inc. Multiple dataport clock synchronization
US6706999B1 (en) * 2003-02-24 2004-03-16 Electro Scientific Industries, Inc. Laser beam tertiary positioner apparatus and method
JP4956987B2 (ja) * 2005-12-16 2012-06-20 株式会社島津製作所 レーザー結晶化装置及び結晶化方法
US8426768B2 (en) 2008-02-20 2013-04-23 Aerotech, Inc. Position-based laser triggering for scanner
JP4612733B2 (ja) * 2008-12-24 2011-01-12 東芝機械株式会社 パルスレーザ加工装置
WO2011016176A1 (ja) * 2009-08-03 2011-02-10 東芝機械株式会社 パルスレーザ加工装置およびパルスレーザ加工方法
US20110210105A1 (en) * 2009-12-30 2011-09-01 Gsi Group Corporation Link processing with high speed beam deflection
CN102179631B (zh) * 2011-05-18 2014-04-02 苏州德龙激光股份有限公司 用于加工大幅面导光板的方法
JP2013046924A (ja) * 2011-07-27 2013-03-07 Toshiba Mach Co Ltd レーザダイシング方法
JP5140198B1 (ja) * 2011-07-27 2013-02-06 東芝機械株式会社 レーザダイシング方法
US8546805B2 (en) * 2012-01-27 2013-10-01 Ultratech, Inc. Two-beam laser annealing with improved temperature performance
US10307863B2 (en) * 2013-12-06 2019-06-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Control of redundant laser processing machines
US9696709B2 (en) * 2014-02-21 2017-07-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method and system for computing reference signals for machines with redundant positioning
DE102014207170B4 (de) * 2014-04-15 2016-09-22 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Freischneiden eines Werkstückteils mittels eines Laserstrahls und zugehörige Laserschneidmaschine
CN109890553B (zh) 2016-08-28 2022-05-17 Acs 运动控制有限公司 用于激光机械加工多个相对较大工件的方法及***
EP4093574A1 (en) * 2020-01-24 2022-11-30 Novanta Corporation Systems and methods for improving accuracy in large area laser processing using position feedforward compensation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395273B1 (ko) * 1995-03-20 2003-11-20 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 개선된프로파일링필터를가진다중속도위치설정시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP3504024B1 (en) 2024-03-06
EP3504024A4 (en) 2020-04-22
CN109890553B (zh) 2022-05-17
US20180056443A1 (en) 2018-03-01
US11826851B2 (en) 2023-11-28
CN109890553A (zh) 2019-06-14
KR20190044627A (ko) 2019-04-30
EP3504024A1 (en) 2019-07-03
WO2018042414A1 (en) 2018-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102384586B1 (ko) 비교적 큰 가공물을 가공하는 레이저를 위한 방법 및 시스템
US9446472B2 (en) System and method for integrated controller
US20180339364A1 (en) System and method for machining of relatively large work pieces
JP6325646B1 (ja) ロボットを用いてレーザ加工を行うレーザ加工ロボットシステム及びレーザ加工ロボットの制御方法
JP2004174709A (ja) 工作物を加工するための方法および装置
KR101511483B1 (ko) 가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법
JP5608074B2 (ja) レーザ加工システム及びその制御方法
US7370796B2 (en) Laser processing system
WO2019003557A1 (ja) 三次元レーザ加工機および三次元レーザ加工機の制御方法
US20210229216A1 (en) Systems and methods for improving accuracy in large area laser processing using position feedforward compensation
CN111360789B (zh) 工件加工的示教方法、控制方法及机器人示教***
JP4436809B2 (ja) レーザ加工システム
JP2013037448A (ja) 制御装置、照射装置及び駆動装置
CN112975120A (zh) 扫描仪控制器和扫描仪控制***
CN111822866B (zh) 分线连续打标的雷射打标***
JP6948076B2 (ja) 自動化制御システム及び方法
WO2022080216A1 (ja) サーボ制御装置
JP2007286998A (ja) モータ制御装置
JP2007108605A (ja) ガルバノ制御用コントローラ装置および制御方法
JP2022011864A (ja) 数値制御装置、数値制御装置の制御方法、及び工作機械
JP2014037029A (ja) 搬送装置の制御方法及び搬送システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant