KR102543636B1 - Laser Processing Equipment and Operating Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 레이저 가공 장치는, 소프트웨어의 느린 제어를 지양하고 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 등간격 이송 거리를 판단해, 레이저빔의 가감속 이송에 무관하게 독립적으로 피가공물에 레이저빔을 등간격으로 조사(fixed distance firing)할 수 있는, 레이저 가공 장치를 제공한다. The present invention relates to a laser processing device and method, and the laser processing device of the present invention avoids slow software control and determines the distance traveled at equal intervals on a processing path in real time at high speed by hardware, thereby accelerating and decelerating the laser beam Provided is a laser processing apparatus capable of independently irradiating a laser beam to a workpiece at equal intervals (fixed distance firing) regardless of transfer.
Description
본 발명은 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 피가공물에 레이저빔을 등간격으로 조사하기 위한 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a laser processing apparatus and method, and more particularly, to a laser processing apparatus and method for irradiating a laser beam to a workpiece at regular intervals at high speed in real time by means of hardware.
레이저 가공 장치는 직진성이 우수한 레이저빔을 작은 영역에 집속해 에너지 밀도를 높일 수 있고 비접촉 가공이 가능하므로, 금속, 유리, 크리스탈, 아크릴, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 세라믹 반도체 기판, 사파이어 기판 등 고경도의 대상물 또는 취성 재료의 절단이나 스크라이빙 공정에 매우 유용하게 사용되고 있다. 또한, 레이저 가공 장치는 자유곡선 등의 복잡한 형상도 용이하게 가공할 수 있으며, 가공범위도 작아 미세가공이 가능하고 타 가공방법에 비해 열에 의한 가공물의 변형 등의 영향도 적기 때문에 최근 산업계에서 널리 사용되고 있다. Laser processing equipment can increase energy density by concentrating a laser beam with excellent linearity into a small area and enables non-contact processing, so it is possible to process metal, glass, crystal, acrylic, silicon wafer, compound semiconductor wafer, ceramic semiconductor substrate, sapphire substrate, etc. It is very useful for the cutting or scribing process of the object of drawing or brittle material. In addition, the laser processing device can easily process complex shapes such as free curves, and has a small processing range, enabling micro-machining and being less affected by heat-induced deformation of the workpiece than other processing methods, so it is widely used in the industry recently. there is.
그러나, 피가공물에 대하여 레이저빔을 상대적으로 이동시키는 이송 속도는, 피가공물에 레이저빔을 조사하여 가공하는 동안의 가공 경로 상에서 동일한 속도를 갖지 않는다. 이는 이송 모터가 가공 경로의 시작 위치에서는 가속되고 가공 경로의 종료 위치에서는 감속되기 때문이다. 이외에도 곡선형, 꺽인 형상 등의 가공 경로에 대하여 레이저빔을 조사하는 동안에는, 방향 전환 시에도(예를 들어, XY 직각 좌표계에서 +X 방향 이송 중 +Y 방향 이송으로 전환) 이송 모터의 가감속 제어가 이루어질 수밖에 없다. 이와 같은 이송 모터의 가감속은, 피가공물에 레이저빔을 등간격으로 조사하지 못하므로, 이송 모터의 가감속이 일어나는 가공 경로의 시작 위치와 종료 위치 및 방향 전환 부분에서, 레이저빔의 조사량이 많아, 국소적인 손상을 일으키는 문제점이 있다. However, the transfer speed for relatively moving the laser beam with respect to the workpiece does not have the same speed on the processing path during processing by irradiating the workpiece with the laser beam. This is because the feed motor accelerates at the start of the tool path and decelerates at the end of the tool path. In addition, while irradiating the laser beam on a curved or bent shape, even when changing direction (for example, switching from +X direction transfer to +Y direction transfer in the XY Cartesian coordinate system), acceleration and deceleration control of the feed motor has to be done Since such acceleration/deceleration of the transfer motor cannot irradiate the workpiece with the laser beam at equal intervals, the irradiation amount of the laser beam is large at the start and end positions and direction change parts of the processing path where acceleration/deceleration of the transfer motor occurs, resulting in local There is a problem that causes damage.
관련 선행 문헌으로서, 공개특허 제10-2015-0029524호, 제10-2002-0086339호 등이 참조될 수 있다. As related prior literature, reference may be made to Patent Publication Nos. 10-2015-0029524 and 10-2002-0086339.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 소프트웨어의 느린 제어를 지양하고 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 등간격 이송 거리를 판단해, 레이저빔의 가감속 이송에 무관하게 독립적으로 피가공물에 레이저빔을 등간격으로 조사(fixed distance firing)할 수 있는, 레이저 가공 장치 및 방법을 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to avoid slow control of software and to determine the distance traveled at equal intervals on the processing path in real time by hardware at high speed, It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus and method capable of independently irradiating a laser beam to a workpiece at equal intervals (fixed distance firing) regardless of acceleration/deceleration feed.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 레이저 가공 장치는, 이송 구동 신호를 생성하는 서보 드라이버; 레이저 제어 신호를 생성하는 제어기; 상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기; 레이저 헤드를 포함하고, 상기 레이저빔이 상기 레이저 헤드를 통해 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 구성된 광학계; 및 상기 이송 구동 신호에 따라 상기 레이저 헤드를 상기 피가공물 상의 가공 경로로 이송하는 이송장치를 포함하고, 상기 서보 드라이버는, 상기 이송 장치의 센서 신호로부터 상기 이송에 대한 감지신호를 생성하고, 상기 제어기는, 상기 감지신호를 기초로 상기 레이저 헤드의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 상기 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성한다.First, to summarize the features of the present invention, a laser processing apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object, a servo driver for generating a transfer drive signal; a controller generating a laser control signal; a laser generator generating a laser beam according to the laser control signal; an optical system including a laser head and configured to irradiate the laser beam to a workpiece on a stage through the laser head; and a transfer device for transferring the laser head to a processing path on the workpiece according to the transfer driving signal, wherein the servo driver generates a detection signal for the transfer from a sensor signal of the transfer device, and the controller calculates the transport distance of the laser head on the processing path based on the detection signal, and turns on/off the generation of the laser beam of the laser generator so that the laser beam is irradiated onto the workpiece at equal intervals The laser control signal for controlling is generated.
상기 서보 드라이버는, 인코더로부터 수신한 상기 센서신호로서의 인코더 출력 신호에 대한 상기 감지 신호로서의 인코더 신호를 생성하고, 상기 제어기는, 상기 인코더 신호를 처리하여 상기 레이저 헤드의 이송 거리가 상기 등간격인지 여부를 판단한다.The servo driver generates an encoder signal as the detection signal for the encoder output signal as the sensor signal received from the encoder, and the controller processes the encoder signal to determine whether the transfer distance of the laser head is the equal interval. judge
상기 제어기는, 상기 레이저 헤드의 이송 거리의 계산, 및 상기 레이저 헤드의 이송 거리가 상기 등간격인지 여부에 대한 판단을 수행하기 위한, 반도체 프로세서를 포함한다.The controller includes a semiconductor processor for calculating the transfer distance of the laser head and determining whether the transfer distance of the laser head is the equal interval.
상기 반도체 프로세서는, FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체칩 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 반도체칩을 포함한다.The semiconductor processor includes a Field Programmable Gate Array (FPGA) semiconductor chip or an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) semiconductor chip.
상기 이송장치는 모터 또는 액츄에이터를 포함한다.The transfer device includes a motor or an actuator.
상기 이송장치는, XY 직각 좌표계에서의 X 방향으로의 이송을 위한 제1 이송기; 및 XY 직각 좌표계에서의 Y 방향으로의 이송을 위한 제2 이송기를 포함한다.The transfer device includes: a first transfer unit for transfer in the X direction in the XY rectangular coordinate system; and a second transferor for transfer in the Y direction in the XY rectangular coordinate system.
상기 이송장치는, 상기 제1 이송기에 의한 상기 레이저 헤드의 상기 X 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제1 인코더 출력 신호를 발생하는 제1 인코더; 및 상기 제2 이송기에 의한 상기 레이저 헤드의 상기 Y 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제2 인코더 출력 신호를 발생하는 제2 인코더를 포함한다.The conveying device may include: a first encoder for generating a first encoder output signal corresponding to a conveying distance of the laser head in the X direction by the first conveyor; and a second encoder for generating a second encoder output signal corresponding to a transport distance of the laser head in the Y direction by the second conveyor.
상기 제어기는, 리셋신호 이후의 상기 제1 인코더 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제1 누적신호를 생성하는 제1누적부; 상기 리셋신호 이후의 상기 제2 인코더 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제2 누적신호를 생성하는 제2누적부; 상기 제1 누적신호 및 상기 제2 누적신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 상기 레이저 헤드의 상기 가공 경로 상의 이송 거리에 상응하는 이송 거리값을 계산하는 거리계산부; 및 상기 리셋신호 이후의 상기 레이저 헤드의 상기 이송 거리값이 미리 설정된 간격과 동일하면, 상기 리셋신호를 생성하고, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 등간격판단부를 포함한다.The controller may include: a first accumulation unit generating a first accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the first encoder output signal after the reset signal; a second accumulation unit generating a second accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the second encoder output signal after the reset signal; a distance calculating unit which calculates a transfer distance value corresponding to a transfer distance of the laser head on the processing path after the reset signal, from the first accumulated signal and the second accumulated signal; and equal interval determination for generating the reset signal and generating the activated laser control signal for turning on the generation of the laser beam when the transfer distance value of the laser head after the reset signal is equal to a preset interval. includes wealth
상기 레이저 발생기는, 활성화된 상기 레이저 제어 신호에 따라, 펄스형 레이저빔을 하나 이상의 펄스 수만큼 발생하거나, 연속형 레이저빔을 소정의 시간 동안 발생한 후, 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프한다.According to the activated laser control signal, the laser generator generates a pulsed laser beam by one or more pulse numbers or generates a continuous laser beam for a predetermined time, until the next activation of the laser control signal. Turn off beam generation.
또한, 본 발명의 다른 일면에 따른, 레이저 가공 장치에서의 레이저 가공 방법은, 레이저빔이 광 경로를 유도하는 광학계를 통해 진행하되, 레이저 헤드를 통해 스테이지 상의 피가공물로 조사되는 단계; 이송 구동 신호에 따라 상기 레이저 헤드를 상기 피가공물 상의 가공 경로로 이송하는 단계; 이송 장치의 센서 신호로부터 상기 이송에 대한 감지신호를 생성하는 단계; 및 상기 감지신호를 기초로 상기 레이저 헤드의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 레이저 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.In addition, according to another aspect of the present invention, a laser processing method in a laser processing apparatus, but the laser beam proceeds through an optical system for inducing an optical path, irradiating a workpiece on a stage through a laser head; transferring the laser head to a processing path on the workpiece according to a transfer drive signal; generating a detection signal for the transfer from a sensor signal of the transfer device; and calculating a transport distance of the laser head on the processing path based on the detection signal, and controlling on/off of the laser generator to generate the laser beam so that the laser beam is irradiated onto the workpiece at regular intervals. generating a laser control signal for
또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 레이저 가공 장치는, 이송 구동 신호를 생성하는 서보 드라이버; 위치 제어 신호에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호를 생성하는 스캐너 드라이버; 레이저 제어 신호를 생성하는 제어기; 상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기; 상기 위치 구동 신호에 따라 상기 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 스캐너; 및 상기 이송 구동 신호에 따라 상기 스캐너를 상기 피가공물 상의 가공 경로로 이송하는 이송장치를 포함하고, 상기 서보 드라이버는, 상기 이송 장치의 센서 신호로부터 상기 이송에 대한 감지신호를 생성하고, 상기 제어기는, 상기 서보 드라이버로부터의 감지신호, 및 상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 합성하여, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되, 상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 상기 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성한다.In addition, a laser processing apparatus according to another aspect of the present invention, a servo driver for generating a transfer drive signal; a scanner driver generating a position driving signal with distortion correction for the position control signal; a controller generating a laser control signal; a laser generator generating a laser beam according to the laser control signal; a scanner for controlling a pair of mirrors to irradiate the laser beam onto a workpiece on the stage according to the position drive signal; and a transfer device for transferring the scanner to a processing path on the workpiece according to the transfer drive signal, wherein the servo driver generates a detection signal for the transfer from a sensor signal of the transfer device, and the controller , by combining the detection signal from the servo driver and the position control signal specifying the position in the Cartesian coordinate system before distortion correction in the scanner driver, the position at which the laser beam is irradiated to the workpiece by the scanner is determined. Control, by calculating the transport distance of the laser beam output from the scanner on the processing path, to turn on/off the laser generator for generating the laser beam so that the laser beam is irradiated onto the workpiece at regular intervals. The laser control signal for controlling is generated.
상기 제어기는, 리셋신호 이후의 상기 이송장치의 제1 인코더의 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제1 누적신호를 생성하는 제1누적부; 상기 리셋신호 이후의 상기 이송장치의 제2 인코더의 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제2 누적신호를 생성하는 제2누적부; 상기 제1 누적신호 및 상기 제2 누적신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 상기 스캐너의 상기 가공 경로 상의 이송에 따른 상기 레이저빔의 제1 이송 거리값을 계산하는 제1 거리계산부; 상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 상기 위치 제어 신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 상기 한쌍의 미러에 의한 상기 가공 경로 상의 상기 레이저빔의 제2 이송 거리값을 계산하는 제2 거리계산부; 상기 제1 이송 거리값과 상기 제2 이송 거리값을 벡터 합성하여 합성 거리값을 출력하는 벡터 합성부; 및 상기 리셋신호 이후의 상기 합성 거리값이 미리 설정된 간격과 동일하면, 상기 리셋신호를 생성하고, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 등간격판단부를 포함한다.The controller may include: a first accumulation unit generating a first accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the output signal of the first encoder of the transfer device after the reset signal; a second accumulation unit generating a second accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the output signal of the second encoder of the transfer device after the reset signal; a first distance calculating unit calculating a first transfer distance value of the laser beam according to the transfer of the scanner on the processing path after the reset signal, from the first and second accumulated signals; a second distance calculating unit calculating a second transport distance value of the laser beam on the processing path by the pair of mirrors after the reset signal, from the position control signal before distortion correction in the scanner driver; a vector combining unit for outputting a synthesized distance value by vector synthesizing the first transfer distance value and the second transfer distance value; and an equal interval determination unit generating the reset signal and generating the activated laser control signal for turning on the generation of the laser beam when the combined distance value after the reset signal is equal to a preset interval.
또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 레이저 가공 장치는, 위치 제어 신호에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호를 생성하는 스캐너 드라이버; 레이저 제어 신호를 생성하는 제어기; 상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기; 및 상기 위치 구동 신호에 따라 상기 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 스캐너를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 기초로, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되, 상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 상기 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성한다.In addition, a laser processing apparatus according to another aspect of the present invention, a scanner driver for generating a distortion-corrected position drive signal for the position control signal; a controller generating a laser control signal; a laser generator generating a laser beam according to the laser control signal; and a scanner for controlling a pair of mirrors so that the laser beam is irradiated onto a workpiece on the stage according to the position drive signal, wherein the controller designates a position in a rectangular coordinate system before distortion correction in the scanner driver. Based on the position control signal, control the position where the laser beam is irradiated to the workpiece by the scanner, and calculate the travel distance of the laser beam output from the scanner on the processing path so that the laser beam is The laser control signal for controlling on/off of the laser beam generation of the laser generator is generated so that the workpiece is irradiated at regular intervals.
상기 제어기는, 상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 상기 위치 제어 신호로부터, 리셋신호 이후의 상기 한쌍의 미러에 의한 상기 가공 경로 상의 상기 레이저빔의 이송 거리값을 계산하는 거리계산부; 및 상기 리셋신호 이후의 상기 이송 거리값이 미리 설정된 간격과 동일하면, 상기 리셋신호를 생성하고, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 등간격판단부를 포함한다.The controller may include: a distance calculation unit for calculating a travel distance value of the laser beam on the processing path by the pair of mirrors after a reset signal, from the position control signal before distortion correction in the scanner driver; and an equal interval determination unit generating the reset signal and generating the activated laser control signal for turning on the generation of the laser beam when the transfer distance value after the reset signal is equal to a preset interval.
또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 레이저 가공 방법은, 위치 제어 신호에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호를 생성하는 단계; 스캐너에서 상기 위치 구동 신호에 따라 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 단계; 이송 구동 신호에 따라 상기 스캐너를 상기 피가공물 상의 가공 경로로 이송하는 단계; 이송 장치의 센서 신호로부터 상기 이송에 대한 감지신호를 생성하는 단계; 및 상기 감지신호, 및 상기 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 합성하여, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되, 상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.In addition, a laser processing method according to another aspect of the present invention includes generating a distortion-corrected position drive signal for a position control signal; controlling a pair of mirrors so that a laser beam is irradiated onto a workpiece on a stage according to the position driving signal from a scanner; transferring the scanner to a processing path on the workpiece according to a transfer drive signal; generating a detection signal for the transfer from a sensor signal of the transfer device; and synthesizing the detection signal and the position control signal designating a position in a rectangular coordinate system before distortion correction to control a position at which the laser beam is irradiated to the workpiece by the scanner, output from the scanner The laser control signal for controlling the on/off of the laser generator to generate the laser beam is generated so that the laser beam is radiated on the workpiece at regular intervals by calculating the transport distance of the laser beam on the processing path. It includes steps to
그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 레이저 가공 방법은, 위치 제어 신호에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호를 생성하는 단계; 스캐너에서 상기 위치 구동 신호에 따라 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 단계; 및 상기 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 기초로, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되, 상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 상기 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.And, the laser processing method according to another aspect of the present invention, generating a distortion-corrected position driving signal for the position control signal; controlling a pair of mirrors so that a laser beam is irradiated onto a workpiece on a stage according to the position driving signal from a scanner; and controlling a position at which the laser beam is irradiated to the workpiece by the scanner based on the position control signal designating a position in the rectangular coordinate system before the distortion correction, wherein the laser beam output from the scanner Calculating a transport distance on the processing path, and generating the laser control signal for controlling on/off of the laser generator to generate the laser beam so that the laser beam is irradiated onto the workpiece at regular intervals. do.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치 및 방법에 따르면, 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 등간격 이송 거리를 판단해, 레이저빔의 가감속 이송에 무관하게 독립적으로 피가공물에 레이저빔을 등간격으로 조사함으로써, 피가공물의 손상없이 고품질로 가공된 제품을 제공할 수 있는 이점이 있다. According to the laser processing apparatus and method according to the present invention, the hardware determines the distance traveled at equal intervals on the processing path at high speed in real time, and independently sends the laser beam to the workpiece at equal intervals regardless of the acceleration/deceleration transfer of the laser beam. By irradiation, there is an advantage that a product processed with high quality can be provided without damaging the workpiece.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 제어기에 대한 구체적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 피가공물에 레이저빔의 등간격으로 조사 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 피가공물에 레이저빔의 조사 방식과 종래의 방법을 비교하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 피가공물에 레이저빔의 조사 방식의 문제점과 본 발명에서의 해결 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 목표 가공 경로의 일례(a)와 스캐너(175)에 의해 발생하는 레이저 빔 가공 경로의 왜곡의 일례(b)이다.
도 9는 도 7의 제어기에 대한 구체적인 블록도이다.
도 10은 도 9의 벡터 합성부의 합성 거리값 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 7의 제어기에 대한 다른 구체적인 블록도이다. The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide examples of the present invention and explain the technical idea of the present invention together with the detailed description.
1 is a view for explaining a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram of the controller of FIG. 1 .
Figure 3 is a flow chart for explaining the operation of the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of irradiating a laser beam at regular intervals on a workpiece according to the present invention.
5 is a diagram for comparing a method of irradiating a laser beam to a workpiece according to the present invention and a conventional method.
6 is a view for explaining the problem of the conventional method of irradiating a laser beam to a workpiece and the solution method in the present invention.
7 is a view for explaining a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 shows an example of a target processing path (a) and an example of distortion of a laser beam processing path generated by the scanner 175 (b).
9 is a detailed block diagram of the controller of FIG. 7 .
FIG. 10 is a diagram for explaining calculation of a synthesized distance value of the vector synthesizer of FIG. 9 .
FIG. 11 is another detailed block diagram of the controller of FIG. 7 .
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, the same components in each drawing are represented by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of already known functions and/or configurations will be omitted. In the following description, parts necessary for understanding operations according to various embodiments will be mainly described, and descriptions of elements that may obscure the gist of the description will be omitted. Also, some elements in the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and therefore, the contents described herein are not limited by the relative size or spacing of the components drawn in each drawing.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. Terms used in the detailed description are only for describing the embodiments of the present invention, and should not be limiting. Unless expressly used otherwise, singular forms of expression include plural forms. In this description, expressions such as "comprising" or "comprising" are intended to indicate any characteristic, number, step, operation, element, portion or combination thereof, one or more other than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other feature, number, step, operation, element, part or combination thereof.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used for the purpose of distinguishing one component from another. used only as
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는, 제어기(110), 레이저 헤드(121)를 포함하는 광학계(120), 서보 드라이버(150), 이송감지센서(171, 172)를 포함하는 이송 장치(160)(제1 이송기(161)와 제2 이송기(162)), 및 레이저 발생기(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
서보 드라이버(150)는 가공 정보에 따라 이송 장치(160)(제1 이송기(161)와 제2 이송기(162))를 구동하기 위한 이송 구동 신호를 생성한다. 피가공물(10)을 고정하고, 서보 드라이버(150)의 이송 구동 신호에 따라 레이저 헤드(121)를 이송시킬 수 있으며, 또는, 레이저 헤드(121)를 고정하고 서보 드라이버(150)의 이송 구동 신호에 따라 스테이지(20)를 이송시킬 수도 있다. 따라서, 레이저 헤드(121)의 이송은, 레이저 헤드(121) 또는 스테이지(20)의 이송에서, 피가공물(10)에 대한 상대적인 이송을 의미한다. 이와 같은 기능은 도 7 이하의 다른 실시예들에서도 동일하게 적용된다. The
스테이지(20) 상의 피가공물(10)에 대한 상기 가공 정보는, 피가공물(10)에 대한 2차원 또는 3차원 데이터를 기초로 레이저빔이 조사될 가공 경로(path)(11)에 대한 정보를 포함하고, 이외에도 레이저 가공을 위해 레이저 헤드(121)(또는 레이저 헤드(121)를 포함한 광학계(120))를 직선 이동시키거나 회전 이동시키기 위한 각각의 축(예, 5축)의 이동과 회전 등에 대하여 생성한 가공 정보일 수 있다. 이와 같은 가공 정보는 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture) 소프트웨어 등을 이용하여 컴퓨터가 판독 가능한 파일 형태 등으로 생성될 수 있다. The processing information on the
예를 들어, 서보 드라이버(150)는 가공 정보에 따라 각각의 축(예, 5축)에 대한 이송 구동 신호를 생성한다. 서보 드라이버(150)는 피가공물(10)의 가공 경로(11) 상의 가공 위치에 따라 각각의 축(예, 5축)의 이동과 회전(예, x, y, z, 방위각, 고도각 회전 등), 또는 레이저빔의 각도, 이동속도 등을 제어하기 위한 이송 구동 신호를 생성할 수 있다.For example, the
제어기(110)는 레이저 가공 장치(100)의 구성요소들에 대한 전반적인 제어를 담당하며, 레이저 제어 신호를 생성하여 레이저 발생기(170)를 제어한다. 제어기(110)는 피가공물(10)의 가공 경로(11) 상에서 소정의 조건에 따라 레이저빔의 파워 등을 조절하기 위한 레이저 제어 신호를 생성할 수 있다. The
제어기(110)는 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 제어기(110)는 PC(Personal Computer)일 수도 있다. 또한, 전반적인 제어를 담당하는 제어기(110)는 다른 구성 요소들 중 하나 이상의 기능을 포함하도록 구현될 수 있으며, 제어기(110)의 일부 기능이 다른 유닛으로서 별도 구성 요소 형태로 구현되는 것도 가능하다. The
레이저 발생기(170)는 제어기(110)로부터의 레이저 제어 신호에 따라 해당 레이저 파워 등이 조절된 레이저 구동 신호를 생성하고 해당 레이저빔을 발생한다. 레이저빔은 펄스형 레이저빔(예, 펄스폭이 나노초, 피코초, 수십~수백의 펨토초 등)일 수도 있고, 연속형 레이저빔일 수도 있다. The
서보 드라이버(150)는 상기 가공 정보에 따라 레이저빔의 조사 각도, 이동 속도 등이 조절된 해당 각각의 축에 대한 이송 구동 신호를 생성한다. 이송 장치(160)는 서보 드라이버(150)의 이송 구동 신호에 따라 레이저 헤드(121)를 상기 가공 정보에 상응하는 피가공물(10) 상의 가공 경로(11)로 이송한다. 이송 장치(160)는 전기 에너지에 따라 선형 또는 회전 운동을 발생시키는 모터(예, 서버 모터)일 수 있으며, 경우에 따라 유압이나 공기압으로 작동하는 피스톤과 실린더)를 포함하는 액츄에이터일 수도 있다. 이와 같은 이송 장치(160)의 동작에 따라, 스테이지(20) 또는 레이저 헤드(121)는 x, y, z, 방위각, 고도각 등 각각의 축 방향으로 이동 또는 회전이 가능하며, 피가공물(10)에 레이저 헤드(121)를 최대한 근접시켜 피가공물(10)에 레이저빔을 조사함으로 절단이나 스크라이빙 등 가공을 수행할 수 있다. 이때 광학계(120)는, 레이저 발생기(170)로부터의 레이저빔이 레이저 헤드(121)를 통해 스테이지(20) 상의 피가공물(10)로 조사되도록 구성되어 있다. 즉, 레이저 발생기(170)로부터의 레이저빔은 광 경로를 유도하는 광학계(120)를 통해 진행하여, 레이저 헤드(121)를 통해 스테이지(20) 상의 피가공물(10)로 조사된다.The
본 발명의 레이저 가공 장치(100)에서는, 특히, 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 이송 거리를 판단해, 피가공물(10)의 절단이나 스크라이빙 등 가공 시에 레이저빔을 등간격으로 조사함으로써, 피가공물(10)로의 레이저빔 에너지의 전달이 불균일하지 않게 위치에 따른 레이저빔 전달양이 동일하도록 제어하여, 피가공물(10)의 손상없이 고품질로 가공된 레이저 가공 제품을 제공할 수 있도록 하였다. In the
이를 위하여, 제어기(110)는, 이송 장치(160)에 의한 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송에 대하여, 독립적으로 이송감지센서(171, 172)에 기초한 감지신호(ex, ey)로부터 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 계산하여, 레이저빔이 피가공물(10) 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기(170)의 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성한다. To this end, the
이송 장치(160)는, 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송에 대하여 상기 센서신호로서의 인코더 출력 신호를 발생하는 이송감지센서 또는 인코더(171, 172)를 포함한다. 서보 드라이버(150)는 인코더 출력 신호를 증폭 및 디지털 처리하여 감지신호인 인코더 신호 (ex, ey)를 제어기(110)로 전송하고, 제어기(110)는 레이저 헤드(121)/스테이지(20)의 이송으로 레이저빔이 피가공물(10)로 조사되는 위치를 제어하되, 감지신호인 인코더 신호 (ex, ey)를 기초로 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리가 등간격인지 여부를 판단할 수 있다. 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리는 피가공물(10)에 대한 상대적인 이송 거리로서, 피가공물(10)을 고정하고 레이저 헤드(121)가 이송되거나, 레이저 헤드(121)가 고정되고 스테이지(20)가 이송되어, 피가공물(10) 상의 가공 경로(11)를 따라 상대적으로 레이저 헤드(121)가 이송된 거리이다.The
제어기(110)는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있지만, 본 발명에서, 위와 같이 레이저 헤드(121)의 이송 거리의 계산, 및 레이저 헤드(121)의 이송 거리가 등간격인지 여부에 대한 판단을 수행하기 위한 부분은, 반도체 프로세서와 같은 하드웨어(예를 들어, FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체칩 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 반도체칩)만으로 구성된다. 이와 같은, 레이저 헤드(121)의 이송 거리의 계산, 및 레이저 헤드(121)의 이송 거리가 등간격인지 여부에 대한 판단이, 소프트웨어에 의하여 이루어지는 경우, 소프트웨어로의 필요 정보의 입력, 소프트웨어의 연산, 및 소프트웨어의 출력을 서보 드라이버(150), 레이저 발생기(170) 등으로 피드백하는 과정 상의 지연이 발생하여, 나노초, 피코초, 펨토초 이하로 레이저빔을 발생하고 조사하는 과정을, 그와 같은 정도의 시간 간격으로 반복적으로 수행하기에는, 시간적인 제약에 의해 빠른 가공이 이루어질 수 없는 문제점이 있다. 본 발명에서는 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 이송 거리를 판단해, 피가공물(10)의 절단이나 스크라이빙 등 가공 시에 레이저빔을 등간격으로 조사함으로써, 피가공물(10)로의 레이저빔 에너지의 전달이 불균일하지 않게 위치에 따른 레이저빔 전달양이 동일하도록 제어하여, 피가공물(10)의 손상없이 고품질로 가공된 레이저 가공 제품을 제공할 수 있게 한다. Although the
도 2는 도 1의 제어기(110)에 대한 구체적인 블록도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기(110)는, 레이저 헤드(121)의 이송 거리의 계산, 및 레이저 헤드(121)의 이송 거리가 등간격인지 여부에 대한 판단을 위하여, 제1 누적부(111), 제2 누적부(112), 거리 계산부(113) 및 등간격 판단부(114)를 포함한다. 이와 같은 제어기(110)의 구성 부분은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체칩 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 반도체칩 등 하드웨어로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
제1 누적부(111)와 제2 누적부(112)는, 서보 드라이버(150)로부터 감지신호인 인코더 신호(ex, ey)를 수신한다. 도 1의 이송 장치(160) 즉, 제1 이송기(161)와 제2 이송기(162)에 각각 구비된 인코더 등 이송감지센서(171, 172)로부터 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송에 대한 인코더 출력 신호 등 센서 신호가 출력된다. 서보 드라이버(150)는 인코더 출력 신호 등 센서 신호를 가공, 즉, 증폭하고 디지털 신호로 처리하여 인코더 신호(ex, ey)를 생성한다. The
제1 이송기(161)와 제2 이송기(162)가 서보 모터 등의 직류 또는 교류 전원으로 동작하는 모터일 경우, 이송감지센서(171, 172)로서의 인코더(171, 172)가 인코더 출력 신호를 발생할 수 있다. 이하, 이송감지센서(171, 172)로서 모터의 인코더(171, 172)가 인코더 출력 신호를 발생하는 경우를 예로들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 이송기(161)와 제2 이송기(162)가 액츄에이터 등 다른 이송 수단으로 이루어지는 경우, 해당 이송감지센서(171, 172)가 해당 이동수단의 동작에 따른 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송에 대한 센서 신호를 발생하고, 서보 드라이버(150)는 해당 감지신호(ex, ey)를 발생할 수 있음을 미리 밝혀 둔다. When the
즉, 상기 제1 이송기(161)는 XY 직각 좌표계에서의 X 방향으로의 이송을 구동한다. 제2 이송기(162)는 XY 직각 좌표계에서의 Y 방향으로의 이송을 구동한다. 제1 이송기(161)에 장착된 제1 인코더(171)는, 제1 이송기(161)에 의한 레이저 헤드(121)의 X 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제1 인코더 출력 신호를 발생한다. 서보 드라이버(150)는 제1 인코더 출력 신호를 증폭하고 디지털 신호로 처리하여 인코더 신호(ex)를 생성한다. 제2 이송기(162)에 장착된 제2 인코더(172)는, 제2 이송기(162)에 의한 레이저 헤드(121)의 Y 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제2 인코더 출력 신호를 발생한다. 서보 드라이버(150)는 제2 인코더 출력 신호를 증폭하고 디지털 신호로 처리하여 인코더 신호(ey)를 생성한다. That is, the
스테이지(20) 또는 레이저 헤드(121)는 XY 방향 이외에도 XY면에 수직한 z방향, 방위각, 고도각 등의 각각의 축 방향으로 이동 또는 각각의 축을 중심으로 회전이 가능하지만, 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 판단하기 위하여, X 방향으로의 이송을 위한 제1 이송기(161)와 그의 제1 인코더(171), 및 Y 방향으로의 이송을 위한 제2 이송기(162)와 그의 제2 인코더(172)가 사용된다. The
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2와 같은 제어기(110)를 포함하는 제어기(110)의 동작에 대하여 도 3의 흐름도를 참조하여 자세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)의 동작 설명을 위한 흐름도이다.Figure 3 is a flow chart for explaining the operation of the
도 3을 참조하면, 먼저, 스테이지(20) 상에 피가공물(10)을 고정시킨다. 스테이지(20)에는 피가공물(10)을 고정시키기 위한 고정용 지그나 진공척 등이 구비될 수 있다. 피가공물(10)은 금속, 유리, 크리스탈, 아크릴, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 세라믹 반도체 기판, 사파이어 기판 등 고경도의 대상물 또는 취성 재료 등일 수 있으며, 레이저빔에 의한 절단이나 스크라이빙 공정 등을 위해 스테이지(20) 상에 준비된다.Referring to FIG. 3 , first, the
레이저 가공 장치(100)에 CAD/CAM 파일 등에 의한 가공 정보가 입력되고 가공이 시작되면, 등간격 판단부(114)는 리셋 신호를 발생하며, 제1 이송기(161) 및 제2 이송기(162)에 의한 가공 경로(11) 상의 이송이 시작된다(S100). 가공 정보는 피가공물(10) 상에 원형, 곡선형, 꺽인 형상 등의 절단이나 스크라이빙 공정을 위한 위치 좌표 등의 가공 경로(11)에 대한 정보를 포함한다. 이때 제1 이송기(161)에 장착된 제1 인코더(171)는, 제1 이송기(161)에 의한 레이저 헤드(121)의 X 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제1 인코더 출력 신호를 발생한다(S105). 이때 서보 드라이버(150)는 제1 인코더 출력 신호를 증폭하고 디지털 신호로 처리하여 인코더 신호(ex)를 생성한다. 제2 이송기(162)에 장착된 제2 인코더(172)는, 제2 이송기(162)에 의한 레이저 헤드(121)의 Y 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제2 인코더 출력 신호를 발생한다(S105). 서보 드라이버(150)는 제2 인코더 출력 신호를 증폭하고 디지털 신호로 처리하여 인코더 신호(ey)를 생성한다. When processing information such as a CAD/CAM file is input to the
이에 따라, 제1 누적부(111)는 제1 인코더 출력 신호에 기초한 감지신호로서의 인코더 신호(ex)를 서보 드라이버(150)로부터 수신하며 제2 누적부(112)는 제2 인코더 출력 신호에 기초한 감지신호로서의 인코더 신호(ey)를 서보 드라이버(150)로부터 수신한다(S110). Accordingly, the
이와 같은 가공 경로(11) 상의 이송을 위한 이송기들(161, 162)의 동작과는 독립적으로 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 계산하기 위하여(S120), 먼저, 제1 누적부(111)는 누적을 리셋하기 위한 상기 리셋 신호 이후의 제1 인코더 출력 신호에 기초한 인코더 신호(ex)를 누적하여 제1 누적신호를 생성한다. 제2 누적부(112)는 상기 리셋신호 이후의 제2 인코더 출력 신호에 기초한 인코더 신호(ey)를 누적하여 제2 누적신호를 생성한다. 제1 누적부(111)와 제2 누적부(112)는 모터 등의 인코더 신호(ex/ey)를 이루는 펄스들을 디지털 방식으로 계수하는 방법으로 신호를 누적할 수도 있고, 아날로그 방식으로 신호의 크기를 바뀌게 하는 방법으로 신호를 누적할 수도 있다. 모터 등에서의 인코더 출력에 기초한 인코더 신호(ex/ey)는 정방향, 역방향 등에 대한 모터 축의 회전 방향과 회전 위치에 대응된 펄스파들을 포함한다. 일반적으로 모터축의 1회전에 대한 이러한 펄스파들의 수가 미리 정해져 있다. 여기서, 상기 정방향 회전에 의한 이동 시에는(예, +X/+Y) 누적신호를 증가시키고 상기 역방향 회전에 의한 이동 시에는(예, -X/-Y) 누적신호를 감소시킨다.In order to calculate the transfer distance on the
거리 계산부(113)는, 제1 누적부(111)로부터의 상기 제1 누적신호 및 제2 누적부(112)의 상기 제2 누적신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리에 상응하는 이송 거리값을 실시간 계산한다(S120). 제1 누적부(111)로부터의 상기 제1 누적신호는 X 방향으로의 거리를 나타내고, 제2 누적부(112)로부터의 상기 제2 누적신호는 Y 방향으로의 거리를 나타낸다. 예를 들어, 레이저 헤드(121)가 +X 방향으로만 이동한 경우, 상기 제1 누적신호만이 양의 값을 가지며, +Y 방향으로만 이동한 경우, 상기 제2 누적신호만이 양의 값을 가지고, +X축 및 +Y축 사이의 대각선 방향으로 이동한 경우 상기 제1 누적신호와 상기 제2 누적신호가 모두 양의 값을 가진다. 가공경로(11)가 원형인 경우 레이저 헤드(121)가 원형을 따라 이동할 때, 상기 제1 누적신호와 상기 제2 누적신호는 인코더 신호(ex/ey)의 펄스들이 활성화되어 발생될 때마다 그때끄때 증감된 값을 갖는다. 따라서, 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리에 상응하는 상기 이송 거리값은, 상기 제1 누적신호의 제곱값과 상기 제1 누적신호의 제곱값을 합산후 제곱근(SQUARE ROOT)을 취하여 획득될 수 있다. The
이와 같이 거리 계산부(113)는 상기 이송 거리값을 실시간 계산하면서, 등간격판단부(114)는 상기 이송 거리값이 미리 설정된 간격과 동일한지 여부를 판단한다(S130). 상기 미리 설정된 간격은 제어기(110) 내부의 RAM, ROM 등의 메모리나 레지스터 등에 저장될 수 있다. 또는, 상기 미리 설정된 간격은 제어기(110) 외부에서 입력해 줄 수도 있다. 이와 같은 미리 설정된 간격은, 펄스형/연속형 레이저빔이 피가공물(10)에 조사될 때의 조사 위치 간의 거리 간격으로서, 예를 들어, 레이저빔의 1.0mm 스팟 사이즈를 조사 위치 간의 거리 간격이 1.0, 2.0,.. mm 등 가공 목적에 맞는 설정 간격이 미리 정해져 설정될 수 있다. S130 단계에서, 상기 이송 거리값이 미리 설정된 간격에 이르지 못하였다면, 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송에 대하여(S131), S110, S120 단계가 반복된다. In this way, while the
등간격판단부(114)는 거리 계산부(113)가 계산한 상기 이송 거리값이 상기 미리 설정된 간격과 동일하다면, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하여 레이저 발생기(170)로 출력한다(S140). 또한, 등간격판단부(114)는 거리 계산부(113)가 계산한 상기 이송 거리값이 상기 미리 설정된 간격(L)과 동일하다면, 상기 리셋신호를 생성하여 제1 누적부(111)와 제2 누적부(112)로 출력하고(S150), 위와 같은 과정을 반복하도록 제어한다. If the transfer distance value calculated by the
레이저 발생기(170)는 소정의 지연부를 통하여 등간격판단부(114)로부터의 상기 레이저 제어 신호를 수신받을 수도 있다. 레이저빔의 펄스폭이 나노초 이하를 다루는 경우에 등간격판단부(114)가 레이저 발생기(170)로 상기 레이저 제어 신호를 전달하여 레이저 발생기(170)에서 레이저빔을 정상적으로 발생시키기까지 타이밍 동기화를 위하여, 상기 레이저 제어 신호를 소정의 시간 지연시켜 출력하기 위한 상기 지연부가 필요할 수 있다. The
레이저 발생기(170)는 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 수신하면, 펄스형 레이저빔(예, 펄스폭이 나노초, 피코초, 수십~수백의 펨토초 등)의 경우 하나 이상의 펄스 수만큼 발생하고 위와 같은 반복 과정(S110~S150)에서 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프할 수 있다. 레이저 발생기(170)는 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 수신하면, 연속형 레이저빔의 경우 소정의 시간 동안(예, 나노초, 피코초, 수십~수백의 펨토초 등) 발생한 후, 위와 같은 반복 과정(S110~S150)에서 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프할 수도 있다. 이와 같이 발생된 레이저빔은 레이저 헤드(121)를 통해 피가공물(10)의 해당 위치에 조사된다. 예를 들어, 레이저빔의 1.0mm 스팟 사이즈를 레이저빔의 조사 위치 간의 거리 간격이 1.0, 2.0,.. mm 등 가공 목적에 맞는 일정한 등간격으로 피가공물(10)에 조사할 수 있다. When the
도 4는 본 발명의 피가공물(10)에 레이저빔의 등간격으로 조사 방식을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a method of irradiating a laser beam at equal intervals to a
도 4를 참조하면, 본 발명에서는 곡선형이나 꺽인 형상 (도 4의 (a))의 가공 경로(11) 뿐만 아니라, 원형 (도 4의 (b))인 가공 경로(15)의 경우, 또는 그외의 어떠한 형상의 가공 경로 형태라도, 레이저빔을 피가공물(10)에 등간격(L)으로 조사하여, 위치에 따른 레이저빔 전달양이 동일하도록 제어하여, 피가공물(10)의 손상없이 고품질로 가공된 레이저 가공 제품을 제공할 수 있게 된다. Referring to FIG. 4, in the present invention, not only the curved or bent shape (Fig. 4 (a)) of the
예를 들어, 도 4의 (a)와 같이, 본 발명에서는 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 레이저빔의 조사에 있어서, 방향 전환점(꺽인점 B, C) 이전 L1 거리에 레이저빔이 조사된 경우, 방향 전환점(꺽인점 B, C) 이후의 L2 거리(등간격 L=L1+L2)에 레이저빔이 조사됨으로써, 방향 전환점(꺽인점 B, C)의 존재와 무관하게, 가공 경로(11) 상에서 어느 위치에서나 전체적으로 레이저빔을 피가공물(10)에 등간격(L)으로 조사할 수 있다.For example, as shown in (a) of FIG. 4, in the irradiation of the laser beam on the
도 5는 본 발명의 피가공물(10)에 레이저빔의 조사 방식과 종래의 방법을 비교하기 위한 도면이다.5 is a diagram for comparing a method of irradiating a laser beam to a
도 5를 참조하면, 도 5의 (a)와 같이, 이송기들(161, 162)인 모터 등의 작동(예, 축회전)이, 시작점(A), 방향 전환점(꺽인점 B, C), 종료점(D)에서 가속 또는 감속하게 되고, 이에 따라 레이저 헤드(121)의 가공 경로(11) 상의 이송도 역시 시작점(A), 방향 전환점(꺽인점 B, C), 종료점(D)에서 가속 또는 감속이 이루어진다. Referring to FIG. 5, as shown in (a) of FIG. 5, the operation (eg, shaft rotation) of the motors of the
따라서, 레이저빔 발생의 온오프 없이 일정 시간 간격으로 레이저빔을 조사하는 종래의 레이저빔 조사 방식에서는, 도 5의 (b)와 같이, 가공 경로(11) 상의 위치별로 레이저빔의 조사가 불균일하게 이루어진다. 즉, 시작점(A)으로부터 모터(축)가 일정 속도에 이를 때까지, 방향 전환점(꺽인점 B, C)에서 속도가 감속된 후 다시 일정 속도에 이를 때까지, 또는 종료점(D)에 이르기 전 소정의 시간 동안에는, 모터가 상기 일정 속도에서 작동하는 동안보다 피가공물(10)에 더 많은 레이저빔을 조사하게 되므로, 이러한 부분들에 손상을 일으킬 수 있는 문제점이 있다.Therefore, in the conventional laser beam irradiation method in which the laser beam is irradiated at regular time intervals without turning on or off the laser beam, as shown in FIG. It is done. That is, from the starting point (A) until the motor (shaft) reaches a certain speed, after the speed is decelerated at the direction change point (break point B, C), until it reaches a certain speed again, or before reaching the end point (D). During a predetermined time, since more laser beams are irradiated to the
본 발명에서는 도 5의 (c)와 같이, 시작점(A), 방향 전환점(꺽인점 B, C), 종료점(D)에서 이송기들(161, 162)인 모터 등의 작동(예, 축회전)이 가속 또는 감속하게 되어도, 등간격판단부(114)에서의 등간격(L) 판단에 따라, 해당 등간격(L) 위치에서만 레이저 발생기(170)가 레이저빔의 발생을 온시키고, 해당 레이저빔의 조사 위치로부터 다음의 등간격(L) 레이저빔의 조사 위치 이전 시까지 레이저빔을 오프시킴으로써(레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 레이저빔 발생의 오프), 가공 경로(11) 상에서 어느 위치에서나 전체적으로 레이저빔을 피가공물(10)에 등간격(L)으로 조사할 수 있다.In the present invention, as shown in (c) of FIG. 5, the operation of the motors (eg, shaft rotation) of the
도 6은 종래의 피가공물(10)에 레이저빔의 조사 방식의 문제점과 본 발명에서의 해결 방식을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the problem of the conventional laser beam irradiation method to the
도 6을 참조하면, 레이저빔의 조사 거리에 따른 레이저빔 발생의 온오프 없이 일정 시간 간격으로 레이저빔을 조사하는 종래의 레이저빔 조사 방식에서는, 도 6의 (a)와 같이, 이송기들(161, 162)인 모터 등의 작동(예, 축회전)이, 시작점(A), 방향 전환점(꺽인점 B, C), 종료점(D) 부근에서 가속 또는 감속이 일어나지 않도록 하기 위하여, 시작점(A) 이전에 미리 모터를 구동(51)시켜서 일정 속도에 이르게 하고, 방향 전환점(꺽인점 B, C)을 통과한 후 선회 영역(52, 53)에서 모터 등의 가감속 제어가 이루어지게 한 후 가공 경로(11) 상에서 일정 속도에 이르게하는 방식을 사용하기도 한다. 그러나, 이와 같은 종래의 방식은 제어의 복잡성과, 전력 소모 문제, 가공 시간의 증가 등의 문제를 야기한다. Referring to FIG. 6, in the conventional laser beam irradiation method of irradiating a laser beam at regular time intervals without turning on or off the laser beam generation according to the irradiation distance of the laser beam, as shown in FIG. 161, 162) in order to prevent acceleration or deceleration from occurring near the start point (A), the direction change point (break point B, C), or the end point (D) of the operation (eg, shaft rotation), the start point (A ) Prior to this, the motor is driven (51) in advance to reach a certain speed, and after passing the direction change point (break point B, C), acceleration and deceleration control of the motor, etc. is performed in the turning area (52, 53), and then processing A method of reaching a certain speed on the
본 발명에서는 도 6의 (b)와 같이, 제어기(110)에서의 하드웨어적으로 등간격(L) 판단을 이용하여, 해당 등간격(L) 위치에서만 레이저 발생기(170)가 레이저빔의 발생을 온시키고, 해당 레이저빔의 조사 위치로부터 다음의 등간격(L) 레이저빔의 조사 위치 이전 시까지 레이저빔을 오프시킴으로써(레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 레이저빔 발생의 오프), 가공 경로(11) 상에서 어느 위치에서나 전체적으로 레이저빔을 피가공물(10)에 등간격(L)으로 조사할 수 있도록 하였다.In the present invention, as shown in (b) of FIG. 6, the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치(100)는, 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 이송 거리를 판단해, 피가공물(10)에 레이저빔을 등간격(L)으로 조사함으로써, 피가공물의 손상없이 고품질로 가공된 제품을 제공할 수 있는 이점이 있다. As described above, the
한편, 위에서는 레이저 헤드(121)가 피가공물(10)의 가공 경로를 따르도록 피가공물(10)에 상대적으로 이송/이동하면서, 레이저빔을 피가공물(10) 상에 등간격으로 조사하여 가공하는 레이저 가공 장치(100)를 설명하였다. On the other hand, while the
이하 도 7 내지 도 11에서는 레이저 헤드(121) 대신에 한쌍의 미러를 갖는 스캐너(175)를 사용하여 레이빔의 조사 위치를 제어하는 방식에서, 서보 드라이버(150)의 유무에 따라, 레이저빔을 피가공물(10) 상에 등간격으로 조사하여 가공하는 레이저 가공 방법을 설명한다. 7 to 11, in a method of controlling the irradiation position of a ray beam by using a
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(200)를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining a
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(200)는, 제어기(110), 서보 드라이버(150), 이송감지센서(171, 172)를 포함하는 이송 장치(160)(제1 이송기(161)와 제2 이송기(162)), 레이저 발생기(170), 스캐너(175), 스캐너 드라이버(180), 및 이동기(190)를 포함한다. 여기서는 도 1과 비교할 때 레이저 헤드(121)를 포함하는 광학계(120)는 삭제되고, 스캐너(175), 및 스캐너 드라이버(180)를 포함시켰다. 이하에서, 도 1,2와 동일한 참조 부호는 동일한 기능과 동작을 수행한다.Referring to FIG. 7 , the
제어기(110)는 레이저 가공 장치(100)의 구성요소들에 대한 전반적인 제어를 담당하며, 레이저 제어 신호를 생성하여 레이저 발생기(170)를 제어한다. 제어기(110)는 피가공물(10)의 가공 경로(11) 상에서 소정의 조건에 따라 레이저빔의 파워 등을 조절하기 위한 레이저 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어기(110)는 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 제어기(110)는 PC(Personal Computer)일 수도 있다. 또한, 전반적인 제어를 담당하는 제어기(110)는 다른 구성 요소들 중 하나 이상의 기능을 포함하도록 구현될 수 있으며, 제어기(110)의 일부 기능이 다른 유닛으로서 별도 구성 요소 형태로 구현되는 것도 가능하다. The
레이저 발생기(170)는 제어기(110)로부터의 레이저 제어 신호에 따라 해당 레이저 파워 등이 조절된 레이저 구동 신호를 생성하고 해당 레이저빔을 발생한다. The
서보 드라이버(150)는 위에서 기술한 바와 같은 가공 정보에 따라 이송 장치(160)(제1 이송기(161)와 제2 이송기(162))를 구동하기 위한 이송 구동 신호를 생성한다. 서보 드라이버(150)는 스테이지(20) 상의 피가공물(10)이 대면적인 경우에 스캐너(175) 자체를 이송하거나 스테이지(20)를 이송시키면서 온더 플라이 마킹을 위하여 작동한다. 하기하는 바와 같이 피가공물(10) 상의 레이저 빔의 위치는 서보 드라이버(150)의 이송 제어와 및 스캐너(175)를 구동하는 스캐너 드라이버(180)의 위치 제어의 합성에 의해 결정된다. The
스캐너 드라이버(180)는 상기 가공 정보에 따라 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 위치 제어 신호(zcx, zcy)에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호(cx, cy)를 생성한다. 스캐너(175)는 스캐너 드라이버(180)로부터의 위치 구동 신호(cx, cy)에 따라 레이저 발생기(170)로부터의 레이저빔이 스테이지(20) 상의 피가공물(10)로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어한다. 스캐너(175)와 스캐너 드라이버(180)는 소정의 제한된 거리 이내에서 스테이지(20) 상의 피가공물(10)의 소규모 영역에서 글자나 문양 등을 새기거나 가공하기 위하여 주로 작동한다.The
스캐너(175)는, 예를 들어, 갈바노미터 스캐너일 수 있으며, 한쌍의 미러를 포함하고, 한쌍의 미러는 각각 모터 또는 액츄에이터 등 이동기(191, 192)(mover)에 의해 회전되어 XY 직각 좌표계에서의 각 방향으로의 레이저빔의 조사 위치를 이동시킨다. 이와 같은 스캐너에 대하여는 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다. The
다만, 스캐너 드라이버(180)는 위치 제어 신호(zcx, zcy)(왜곡 보정을 위한 캘리브레이션 되지 않은 신호)에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호를 생성함으로써, 스캐너(175)에 의해 발생하는 핀 쿠션 왜곡이나 배럴 왜곡 등을 보상한다. However, the
도 8은 목표 가공 경로의 일례(a)와 스캐너(175)에 의해 발생하는 레이저 빔 가공 경로의 왜곡의 일례(b)이다.8 shows an example of a target processing path (a) and an example of distortion of a laser beam processing path generated by the scanner 175 (b).
도 8의 (a)와 같이, 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 위치 제어 신호(zcx, zcy)(왜곡 보정을 위한 캘리브레이션 되지 않은 신호)가 사각형인 목표 가공 경로를 지정한 경우, 스캐너 드라이버(180)가 왜곡 보정된 위치 구동 신호(cx, cy)를 생성하지 않으면, 도 8의 (b)와 같이, 스캐너(175)에 의한 레이빔의 조사 위치는 핀 쿠션 왜곡(좌우로 들어가는 왜곡)이나 배럴 왜곡(위아래로 올라가는 왜곡)에 의해 목표 가공 경로와 달라지는 왜곡이 있게 된다. 따라서, 스캐너 드라이버(180)는 이와 같은 핀 쿠션 왜곡, 배럴 왜곡 등 왜곡을 보정하여 위치 제어 신호(zcx, zcy)에 의한 목표 가공 경로를 따라 레이저 빔이 조사되도록, 소정의 보정부를 통해 위치 제어 신호(zcx, zcy)에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호(cx, cy)를 발생시킨다. As shown in (a) of FIG. 8, when the position control signals (zcx, zcy) (uncalibrated signals for distortion correction) specifying positions in the rectangular coordinate system designate a rectangular target machining path, the
여기서도, 본 발명의 레이저 가공 장치(200)는, 특히 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 레이저빔의 이송 거리를 판단해, 피가공물(10)의 절단이나 스크라이빙, 글자, 문양 등 가공 시에 레이저빔을 등간격으로 조사함으로써, 피가공물(10)로의 레이저빔 에너지의 전달이 불균일하지 않게 위치에 따른 레이저빔 전달양이 동일하도록 제어하여, 피가공물(10)의 손상없이 고품질로 가공된 레이저 가공 제품을 제공할 수 있도록 하였다. Even here, the
이를 위하여, 제어기(110)는, 이송 장치(160)와 미러 이동기(190)에 의한 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 합성된 이송에 대하여, 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 계산하여, 레이저빔이 피가공물(10) 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기(170)의 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성한다. To this end, the
즉, 제어기(110)는, 서보 드라이버(150)로부터의 감지신호(ex, ey), 및 스캐너 드라이버(180)에서의 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 위치 제어 신호(zcx, zcy)를 합성하여, 스캐너(175)에 의해 레이저빔이 피가공물(10)로 조사되는 위치를 제어한다. 이때, 제어기(110)는, 감지신호(ex, ey)와 위치 제어 신호(zcx, zcy)에 의한 합성 벡터에 대한 거리를 이용해, 스캐너(175)에서 출력되는 레이저빔의 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 레이저빔이 피가공물(10) 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기(170)의 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 레이저 제어 신호를 생성한다. That is, the
여기서도 제어기(110)는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있지만, 본 발명에서, 위와 같이 레이저빔의 이송 거리의 계산, 및 이송 거리가 등간격인지 여부에 대한 판단을 수행하기 위한 부분은, 반도체 프로세서와 같은 하드웨어(예를 들어, FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체칩 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 반도체칩)만으로 구성된다. 이와 같은, 레이저 헤드(121)의 이송 거리의 계산, 및 레이저 헤드(121)의 이송 거리가 등간격인지 여부에 대한 판단이, 소프트웨어에 의하여 이루어지는 경우, 소프트웨어로의 필요 정보의 입력, 소프트웨어의 연산, 및 소프트웨어의 출력을 서보 드라이버(150), 스캐너 드라이버(180), 레이저 발생기(170) 등으로 피드백하는 과정 상의 지연이 발생하여, 나노초, 피코초, 펨토초 이하로 레이저빔을 발생하고 조사하는 과정을, 그와 같은 정도의 시간 간격으로 반복적으로 수행하기에는, 시간적인 제약에 의해 빠른 가공이 이루어질 수 없는 문제점이 있다. 본 발명에서는 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 이송 거리를 판단해, 피가공물(10)의 절단이나 스크라이빙, 글자, 문양 등 가공 시에 레이저빔을 등간격으로 조사함으로써, 피가공물(10)로의 레이저빔 에너지의 전달이 불균일하지 않게 위치에 따른 레이저빔 전달양이 동일하도록 제어하여, 피가공물(10)의 손상없이 고품질로 가공된 레이저 가공 제품을 제공할 수 있게 한다. Here, the
도 9는 도 7의 제어기(110)에 대한 구체적인 블록도이다.FIG. 9 is a detailed block diagram of the
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 7의 제어기(110)는, 레이저빔의 이송 거리의 계산, 및 레이저빔의 이송 거리가 등간격인지 여부에 대한 판단을 위하여, 제1 누적부(111), 제2 누적부(112), 거리 계산부(113) 및 등간격 판단부(114), 이외에도 제2 거리 계산부(117), 벡터 합성부(118), 지연부(119) 등을 더 포함할 수 있다. 여기서 제1 누적부(111), 제2 누적부(112), 거리 계산부(113)의 기능과 동작은 도 1,2에서와 유사하다. 이와 같은 제어기(110)의 구성 부분은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체칩 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 반도체칩 등 하드웨어로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 9, the
즉, 제1 누적부(111)와 제2 누적부(112)는, 서보 드라이버(150)로부터 감지신호인 인코더 신호(ex, ey)를 수신한다. 이송 장치(160) 즉, 제1 이송기(161)와 제2 이송기(162)에 구비된 각각의 인코더(171, 172) 등 이송감지센서(171, 172)로부터 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송에 대한 인코더 출력 신호 등 센서 신호를 출력한다. 서보 드라이버(150)는 인코더 출력 신호 등 센서 신호를 가공, 즉, 증폭하고 디지털 신호로 처리하여 인코더 신호(ex, ey)를 생성한다. That is, the
스테이지(20) 또는 스캐너(175)는 XY 방향 이외에도 XY면에 수직한 z방향, 방위각, 고도각 등의 각각의 축 방향으로 이동 또는 각각의 축을 중심으로 회전이 가능하지만, 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 판단하기 위하여, X 방향으로의 이송을 위한 제1 이송기(161)와 그의 제1 인코더(171), 및 Y 방향으로의 이송을 위한 제2 이송기(162)와 그의 제2 인코더(172)가 사용된다. The
예를 들어, 레이저 가공 장치(200)에 CAD/CAM 파일 등에 의한 가공 정보가 입력되고 가공이 시작되면, 등간격 판단부(114)는 리셋 신호를 발생하며, 이송기들(161, 162), 이동기들(191, 192)에 의한 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송이 시작된다. 가공 정보는 피가공물(10) 상에 원형, 곡선형, 꺽인 형상 등의 절단이나 스크라이빙, 또는 글자, 문양 등의 가공 공정을 위한, 위치 좌표 등의 가공 경로(11)에 대한 정보를 포함한다. For example, when processing information such as a CAD/CAM file is input to the
이때, 제1 누적부(111)는 제1 인코더(171) 출력 신호에 기초한 감지신호로서의 인코더 신호(ex)를 서보 드라이버(150)로부터 수신하며 제2 누적부(112)는 제2 인코더(172) 출력 신호에 기초한 감지신호로서의 인코더 신호(ey)를 서보 드라이버(150)로부터 수신한다. At this time, the
이와 같은 이송기들(161, 162), 이동기들(191, 192)의 동작과는 독립적으로 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 계산하기 위하여, 먼저, 제1 누적부(111)는 누적을 리셋하기 위한 상기 리셋 신호 이후의 제1 인코더(171) 출력 신호에 기초한 인코더 신호(ex)를 누적하여 제1 누적신호를 생성한다. 제2 누적부(112)는 상기 리셋신호 이후의 제2 인코더(172) 출력 신호에 기초한 인코더 신호(ey)를 누적하여 제2 누적신호를 생성한다. 거리 계산부(113)는, 제1 누적부(111)로부터의 상기 제1 누적신호 및 제2 누적부(112)의 상기 제2 누적신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 스캐너(175)의 가공 경로(11) 상의 이송 거리에 상응하는 레이저빔의 제1 이송 거리값을 실시간 계산한다. 제1 누적부(111)로부터의 상기 제1 누적신호는 X 방향으로의 거리를 나타내고, 제2 누적부(112)로부터의 상기 제2 누적신호는 Y 방향으로의 거리를 나타낸다. In order to calculate the transfer distance on the
제2 거리 계산부(117)는, 스캐너 드라이버(180)에서의 왜곡 보정전의 위치 제어 신호(zcx, zcy)로부터, 상기 리셋신호 이후의 스캐너(175)의 상기 한쌍의 미러에 의한 가공 경로 상의 레이저빔의 제2 이송 거리값을 계산한다. The second
벡터 합성부(118)는, 제1 거리 계산부(113)에 의해 계산된 제1 이송 거리값(A)과 제2 거리 계산부(117)에 의해 계산된 제2 이송 거리값(B)을 벡터 합성하여 합성 거리값(P)을 산출해 출력한다. 도 10과 같이, 제1 거리 계산부(113)에 의해 계산된 제1 이송 거리값이 A이고, 제2 거리 계산부(117)에 의해 계산된 제2 이송 거리값이 B인 경우에, 레이저 빔이 실제 이동한 궤적을 따라 이동한 이송 거리는 P와 같이 계산될 수 있다. The
등간격판단부(114)는 상기 리셋신호 이후의 합성 거리값(P)을 미리 설정된 간격과 동일한지 여부를 판단한다. 상기 미리 설정된 간격은 제어기(110) 내부의 RAM, ROM 등의 메모리나 레지스터 등에 저장될 수 있다. 또는, 상기 미리 설정된 간격은 제어기(110) 외부에서 입력해 줄 수도 있다. 이와 같은 미리 설정된 간격은, 펄스형/연속형 레이저빔이 피가공물(10)에 조사될 때의 조사 위치 간의 거리 간격으로서, 예를 들어, 레이저빔의 1.0mm 스팟 사이즈를 조사 위치 간의 거리 간격이 1.0, 2.0,.. mm 등 가공 목적에 맞는 설정 간격이 미리 정해져 설정될 수 있다. The equal
등간격판단부(114)는 합성 거리값(P)이 상기 미리 설정된 간격과 동일하다면, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하여 레이저 발생기(170)로 출력한다. 또한, 등간격판단부(114)는 합성 거리값(P)이 상기 미리 설정된 간격(L)과 동일하다면, 상기 리셋신호를 생성하여 제1 누적부(111)와 제2 누적부(112), 및 제2 거리 계산부(117)로 출력하고, 위와 같은 과정을 반복하도록 제어한다. The equal
지연부(119)는 등간격판단부(114)로부터의 상기 레이저 제어 신호를 소정의 시간 지연시켜 출력할 수 있다. 레이저빔의 펄스폭이 나노초 이하를 다루는 경우에 레이저 발생기(170)로 상기 레이저 제어 신호를 전달하여 레이저 발생기(170)에서 레이저빔을 정상적으로 발생시키기 까지 타이밍 동기화를 위하여 필요할 수 있다. The
레이저 발생기(170)는 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 수신하면, 펄스형 레이저빔(예, 펄스폭이 나노초, 피코초, 수십~수백의 펨토초 등)의 경우 하나 이상의 소정의 펄스 수만큼 발생하고 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프할 수 있다. 레이저 발생기(170)는 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 수신하면, 연속형 레이저빔의 경우 소정의 시간 동안(예, 나노초, 피코초, 수십~수백의 펨토초 등) 발생한 후, 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프할 수도 있다. 이와 같이 발생된 레이저빔은 스캐너(175)를 통해 피가공물(10)의 해당 위치에 조사된다. 예를 들어, 레이저빔의 1.0mm 스팟 사이즈를 레이저빔의 조사 위치 간의 거리 간격이 1.0, 2.0,.. mm 등 가공 목적에 맞는 일정한 등간격으로 피가공물(10)에 조사할 수 있다. When the
다른 한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 도 7에서, 서보 드라이버(150), 이송 장치(160)가 구비되지 않을 수도 있고, 구비되어 있다하더라도 동작시키지 않을 수 있다. On the other hand, in the laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention, in FIG. 7, the
이때, 상기한 바와 같은, 제어기(110), 레이저 발생기(170), 스캐너(175), 스캐너 드라이버(180), 및 이동기(190)가 동작하여, 이때, 제어기(110)는, 미러 이동기(190)에 의한 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송에 대하여, 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 계산하여, 레이저빔이 피가공물(10) 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기(170)의 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성한다. At this time, as described above, the
즉, 제어기(110)는, 스캐너 드라이버(180)에서의 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 위치 제어 신호(zcx, zcy)를 기초로, 스캐너(175)에 의해 레이저빔이 피가공물(10)로 조사되는 위치를 제어한다. 이때, 제어기(110)는, 스캐너(175)에서 출력되는 레이저빔의 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 레이저빔이 피가공물(10) 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기(170)의 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 레이저 제어 신호를 생성한다. That is, the
이와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 동작을 위한 도 7의 제어기(110)에 대한 다른 구체적인 블록도가 도11에 도시되어 있다.Another specific block diagram of the
도 11은 도 7의 제어기(110)에 대한 다른 구체적인 블록도이다. 도 11은 도 7에서, 서보 드라이버(150), 이송 장치(160)가 구비되지 않았거나, 구비되어 있다 하더라도 동작시키지 않는 경우를 위한, 제어기(110)의 블록도이다. FIG. 11 is another detailed block diagram of the
도 11을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 제어기(110)는, 거리 계산부(117), 등간격 판단부(114), 지연부(119)를 포함할 수 있다. 여기서 거리 계산부(117), 지연부(119)의 기능과 동작은 도 9에서와 같다. 이와 같은 제어기(110)의 구성 부분은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체칩 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 반도체칩 등 하드웨어로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 11 , a
예를 들어, 레이저 가공 장치에 CAD/CAM 파일 등에 의한 가공 정보가 입력되고 가공이 시작되면, 등간격 판단부(114)는 리셋 신호를 발생하며, 이동기들(191, 192)에 의한 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송이 시작된다. 가공 정보는 비교적 소규모 영역에서의 피가공물(10) 상에 스크라이빙, 또는 글자, 문양 등의 가공 공정을 위한, 위치 좌표 등의 가공 경로(11)에 대한 정보를 포함한다. For example, when processing information based on a CAD/CAM file or the like is input to the laser processing device and processing starts, the equal
이때, 이동기들(191, 192)의 동작과는 독립적으로 레이저빔의 가공 경로(11) 상의 이송 거리를 계산하기 위하여, 거리 계산부(117)는, 스캐너 드라이버(180)에서의 왜곡 보정전의 위치 제어 신호(zcx, zcy)로부터, 상기 리셋신호 이후의 스캐너(175)의 상기 한쌍의 미러에 의한 가공 경로 상의 레이저빔의 이송 거리값을 계산한다. At this time, in order to calculate the transport distance of the laser beam on the
등간격판단부(114)는 거리 계산부(117)로부터의 이송 거리값을 미리 설정된 간격과 동일한지 여부를 판단한다. 상기 미리 설정된 간격은 제어기(110) 내부의 RAM, ROM 등의 메모리나 레지스터 등에 저장될 수 있다. 또는, 상기 미리 설정된 간격은 제어기(110) 외부에서 입력해 줄 수도 있다. 이와 같은 미리 설정된 간격은, 펄스형/연속형 레이저빔이 피가공물(10)에 조사될 때의 조사 위치 간의 거리 간격으로서, 예를 들어, 레이저빔의 1.0mm 스팟 사이즈를 조사 위치 간의 거리 간격이 1.0, 2.0,.. mm 등 가공 목적에 맞는 설정 간격이 미리 정해져 설정될 수 있다. The equal
등간격판단부(114)는 상기 이송 거리값이 상기 미리 설정된 간격과 동일하다면, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하여 레이저 발생기(170)로 출력한다. 또한, 등간격판단부(114)는 합성 거리값(P)이 상기 미리 설정된 간격(L)과 동일하다면, 상기 리셋신호를 생성하여 거리 계산부(117)로 출력하고, 위와 같은 과정을 반복하도록 제어한다. The equal
지연부(119)는 등간격판단부(114)로부터의 상기 레이저 제어 신호를 소정의 시간 지연시켜 출력할 수 있다. 레이저빔의 펄스폭이 나노초 이하를 다루는 경우에 레이저 발생기(170)로 상기 레이저 제어 신호를 전달하여 레이저 발생기(170)에서 레이저빔을 정상적으로 발생시키기 까지 타이밍 동기화를 위하여 필요할 수 있다. The
레이저 발생기(170)는 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 수신하면, 펄스형 레이저빔(예, 펄스폭이 나노초, 피코초, 수십~수백의 펨토초 등)의 경우 하나 이상의 소정의 펄스 수만큼 발생하고 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프할 수 있다. 레이저 발생기(170)는 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 수신하면, 연속형 레이저빔의 경우 소정의 시간 동안(예, 나노초, 피코초, 수십~수백의 펨토초 등) 발생한 후, 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프할 수도 있다. 이와 같이 발생된 레이저빔은 스캐너(175)를 통해 피가공물(10)의 해당 위치에 조사된다. 예를 들어, 레이저빔의 1.0mm 스팟 사이즈를 레이저빔의 조사 위치 간의 거리 간격이 1.0, 2.0,.. mm 등 가공 목적에 맞는 일정한 등간격으로 피가공물(10)에 조사할 수 있다. When the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치(100/200)는, 하드웨어에 의하여 실시간 빠른 속도로 가공 경로 상의 이송 거리를 판단해, 피가공물(10)에 레이저빔을 등간격(L)으로 조사함으로써, 피가공물의 손상없이 고품질로 가공된 제품을 제공할 수 있는 이점이 있다. As described above, the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , Those skilled in the art in the field to which the present invention belongs will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all technical ideas having modifications equivalent or equivalent to these claims as well as the claims to be described later are included in the scope of the present invention. should be interpreted as
피가공물(10)
스테이지(20)
제어기(110)
레이저 헤드(121)
광학계(120)
서보 드라이버(150)
이송감지센서(171, 172)
이송 장치(160)
제1 이송기(161)
제2 이송기(162)
레이저 발생기(170)
제1 누적부(111)
제2 누적부(112)
거리 계산부(113)
등간격 판단부(114)
제2 거리 계산부(117)
벡터 합성부(118)
지연부(119)
스캐너(175)
스캐너 드라이버(180)
이동기(190) Workpiece (10)
stage(20)
Controller (110)
Laser Head(121)
Optical system (120)
servo driver(150)
Transfer detection sensor (171, 172)
Conveying device (160)
First conveyor (161)
Second conveyor (162)
Laser Generator(170)
First accumulator (111)
Second accumulator (112)
Distance calculator (113)
Equal
Vector synthesizer (118)
delay unit (119)
Scanner(175)
Scanner driver (180)
Mobile device (190)
Claims (16)
레이저 제어 신호를 생성하는 제어기;
상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기;
레이저 헤드를 포함하고, 상기 레이저빔이 상기 레이저 헤드를 통해 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 구성된 광학계; 및
상기 이송 구동 신호에 따라 상기 레이저 헤드를 상기 피가공물 상의 가공 경로로 이송하는 이송장치를 포함하고,
상기 이송장치는, XY 직각 좌표계에서의 X 방향으로의 이송을 위한 제1 이송기; XY 직각 좌표계에서의 Y 방향으로의 이송을 위한 제2 이송기; 상기 제1 이송기에 의한 상기 레이저 헤드의 상기 X 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제1 인코더 출력 신호를 발생하는 제1 인코더; 및 상기 제2 이송기에 의한 상기 레이저 헤드의 상기 Y 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제2 인코더 출력 신호를 발생하는 제2 인코더를 포함하고,
상기 제어기는, 리셋신호 이후의 상기 제1 인코더 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제1 누적신호를 생성하는 제1누적부; 상기 리셋신호 이후의 상기 제2 인코더 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제2 누적신호를 생성하는 제2누적부; 상기 제1 누적신호 및 상기 제2 누적신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 상기 레이저 헤드의 상기 가공 경로 상의 이송 거리에 상응하는 이송 거리값을 계산하는 거리계산부; 및 상기 리셋신호 이후의 상기 레이저 헤드의 상기 이송 거리값이 미리 설정된 간격과 동일하면, 상기 리셋신호를 생성하고, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 등간격판단부를 포함하는 레이저 가공 장치.a servo driver that generates a transfer drive signal;
a controller generating a laser control signal;
a laser generator generating a laser beam according to the laser control signal;
an optical system including a laser head and configured to irradiate the laser beam to a workpiece on a stage through the laser head; and
A transfer device for transferring the laser head to a processing path on the workpiece according to the transfer drive signal;
The conveying device includes: a first conveyor for conveying in the X direction in the XY rectangular coordinate system; a second transferor for transfer in the Y direction in the XY rectangular coordinate system; a first encoder for generating a first encoder output signal corresponding to a transport distance of the laser head in the X direction by the first conveyor; And a second encoder for generating a second encoder output signal corresponding to the transfer distance of the laser head in the Y direction by the second transferor,
The controller may include: a first accumulation unit generating a first accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the first encoder output signal after the reset signal; a second accumulation unit generating a second accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the second encoder output signal after the reset signal; a distance calculating unit which calculates a transfer distance value corresponding to a transfer distance of the laser head on the processing path after the reset signal, from the first accumulated signal and the second accumulated signal; and equal interval determination for generating the reset signal and generating the activated laser control signal for turning on the generation of the laser beam when the transfer distance value of the laser head after the reset signal is equal to a preset interval. A laser processing device comprising a part.
상기 제어기는, 상기 레이저 헤드의 이송 거리의 계산, 및 상기 레이저 헤드의 이송 거리가 상기 등간격인지 여부에 대한 판단을 수행하기 위한, 반도체 프로세서를 포함하는 레이저 가공 장치.According to claim 1,
wherein the controller includes a semiconductor processor for calculating a transfer distance of the laser head and determining whether the transfer distance of the laser head is the equal interval.
상기 반도체 프로세서는, FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체칩 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 반도체칩을 포함하는 레이저 가공 장치.According to claim 3,
The semiconductor processor includes a field programmable gate array (FPGA) semiconductor chip or an application specific integrated circuit (ASIC) semiconductor chip.
상기 이송장치는 모터 또는 액츄에이터를 포함하는 레이저 가공 장치.According to claim 1,
The transfer device is a laser processing device including a motor or an actuator.
상기 레이저 발생기는, 활성화된 상기 레이저 제어 신호에 따라, 펄스형 레이저빔을 하나 이상의 펄스 수만큼 발생하거나, 연속형 레이저빔을 소정의 시간 동안 발생한 후, 상기 레이저 제어 신호의 다음 활성화 시까지 상기 레이저빔의 발생을 오프하는 레이저 가공 장치.According to claim 1,
According to the activated laser control signal, the laser generator generates a pulsed laser beam by one or more pulse numbers or generates a continuous laser beam for a predetermined time, until the next activation of the laser control signal. A laser processing device that turns off beam generation.
상기 레이저 가공 장치는, XY 직각 좌표계에서의 피가공물의 X 방향으로의 이송을 위한 제1 이송기; XY 직각 좌표계에서의 상기 피가공물의 Y 방향으로의 이송을 위한 제2 이송기; 상기 제1 이송기에 의한 상기 레이저 헤드의 상기 X 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제1 인코더 출력 신호를 발생하는 제1 인코더; 및 상기 제2 이송기에 의한 상기 레이저 헤드의 상기 Y 방향으로의 이송 거리에 상응하는 제2 인코더 출력 신호를 발생하는 제2 인코더를 이용하며,
(A) 리셋신호 이후의 상기 제1 인코더 출력 신호에 기초한 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제1 누적신호를 생성하는 제1누적 단계;
(B) 상기 리셋신호 이후의 상기 제2 인코더 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제2 누적신호를 생성하는 제2누적 단계;
(C) 상기 제1 누적신호 및 상기 제2 누적신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 상기 레이저 헤드의 상기 가공 경로 상의 이송 거리에 상응하는 이송 거리값을 계산하는 거리계산 단계; 및
(D) 상기 리셋신호 이후의 상기 레이저 헤드의 상기 이송 거리값이 미리 설정된 간격과 동일하면, 상기 리셋신호를 생성하고, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 레이저 제어 신호를 생성하는 등간격판단 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.In the laser processing method for processing a workpiece by transferring a laser head for irradiating a laser beam in a laser processing device to a processing path on a workpiece,
The laser processing apparatus includes: a first conveyor for conveying the workpiece in the X direction in the XY rectangular coordinate system; a second conveyor for conveying the workpiece in the Y direction in the XY rectangular coordinate system; a first encoder for generating a first encoder output signal corresponding to a transport distance of the laser head in the X direction by the first conveyor; and a second encoder for generating a second encoder output signal corresponding to a transport distance of the laser head in the Y direction by the second conveyor,
(A) a first accumulation step of generating a first accumulation signal by accumulating encoder signals from servo drivers based on the first encoder output signal after the reset signal;
(B) a second accumulation step of generating a second accumulation signal by accumulating encoder signals from the servo driver based on the second encoder output signal after the reset signal;
(C) a distance calculation step of calculating a transfer distance value corresponding to a transfer distance of the laser head on the processing path after the reset signal, from the first accumulated signal and the second accumulated signal; and
(D) If the transfer distance value of the laser head after the reset signal is equal to a preset interval, the reset signal is generated and an activated laser control signal for turning on the laser beam is generated at equal intervals. A laser processing method comprising a judgment step.
위치 제어 신호에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호를 생성하는 스캐너 드라이버;
레이저 제어 신호를 생성하는 제어기;
상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기;
상기 위치 구동 신호에 따라 상기 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 스캐너; 및
상기 이송 구동 신호에 따라 상기 스캐너를 상기 피가공물 상의 가공 경로로 이송하는 이송장치를 포함하고,
상기 서보 드라이버는, 상기 이송 장치의 센서 신호로부터 상기 이송에 대한 감지신호를 생성하고,
상기 제어기는, 상기 서보 드라이버로부터의 감지신호, 및 상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 합성하여, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되,
상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 상기 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 레이저 가공 장치.a servo driver that generates a transfer drive signal;
a scanner driver generating a position driving signal with distortion correction for the position control signal;
a controller generating a laser control signal;
a laser generator generating a laser beam according to the laser control signal;
a scanner for controlling a pair of mirrors to irradiate the laser beam onto a workpiece on the stage according to the position drive signal; and
A transfer device for transferring the scanner to a processing path on the workpiece according to the transfer drive signal;
The servo driver generates a detection signal for the transfer from a sensor signal of the transfer device,
The controller synthesizes the detection signal from the servo driver and the position control signal specifying a position in the rectangular coordinate system before distortion correction in the scanner driver, and irradiates the laser beam to the workpiece by the scanner. control the location,
Calculating a travel distance of the laser beam output from the scanner on the processing path, and controlling on/off of the laser generator to generate the laser beam so that the laser beam is irradiated onto the workpiece at equal intervals A laser processing device that generates the laser control signal.
리셋신호 이후의 상기 이송장치의 제1 인코더의 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제1 누적신호를 생성하는 제1누적부;
상기 리셋신호 이후의 상기 이송장치의 제2 인코더의 출력 신호에 기초한 상기 서보 드라이버로부터의 인코더 신호를 누적하여 제2 누적신호를 생성하는 제2누적부;
상기 제1 누적신호 및 상기 제2 누적신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 상기 스캐너의 상기 가공 경로 상의 이송에 따른 상기 레이저빔의 제1 이송 거리값을 계산하는 제1 거리계산부;
상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 상기 위치 제어 신호로부터, 상기 리셋신호 이후의 상기 한쌍의 미러에 의한 상기 가공 경로 상의 상기 레이저빔의 제2 이송 거리값을 계산하는 제2 거리계산부;
상기 제1 이송 거리값과 상기 제2 이송 거리값을 벡터 합성하여 합성 거리값을 출력하는 벡터 합성부; 및
상기 리셋신호 이후의 상기 합성 거리값이 미리 설정된 간격과 동일하면, 상기 리셋신호를 생성하고, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 등간격판단부
를 포함하는 레이저 가공 장치.The method of claim 11, wherein the controller,
a first accumulation unit generating a first accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the output signal of the first encoder of the transfer device after the reset signal;
a second accumulation unit generating a second accumulation signal by accumulating the encoder signal from the servo driver based on the output signal of the second encoder of the transfer device after the reset signal;
a first distance calculating unit calculating a first transfer distance value of the laser beam according to the transfer of the scanner on the processing path after the reset signal, from the first and second accumulated signals;
a second distance calculating unit calculating a second transport distance value of the laser beam on the processing path by the pair of mirrors after the reset signal, from the position control signal before distortion correction in the scanner driver;
a vector combining unit for outputting a synthesized distance value by vector synthesizing the first transfer distance value and the second transfer distance value; and
If the composite distance value after the reset signal is equal to a preset interval, an equal interval determination unit for generating the reset signal and generating the activated laser control signal for turning on the generation of the laser beam.
A laser processing device comprising a.
레이저 제어 신호를 생성하는 제어기;
상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기; 및
상기 위치 구동 신호에 따라 상기 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 스캐너를 포함하고,
상기 제어기는, 상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 기초로, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되,
상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 상기 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 레이저 가공 장치.a scanner driver generating a position driving signal with distortion correction for the position control signal;
a controller generating a laser control signal;
a laser generator generating a laser beam according to the laser control signal; and
A scanner for controlling a pair of mirrors so that the laser beam is irradiated to a workpiece on a stage according to the position drive signal;
The controller controls a position at which the laser beam is irradiated to the workpiece by the scanner based on the position control signal designating a position in a rectangular coordinate system before distortion correction in the scanner driver,
The method for controlling on/off of the laser generator to generate the laser beam so that the laser beam is irradiated onto the workpiece at regular intervals by calculating a travel distance on a processing path of the laser beam output from the scanner. A laser processing device that generates laser control signals.
상기 스캐너 드라이버에서의 왜곡 보정전의 상기 위치 제어 신호로부터, 리셋신호 이후의 상기 한쌍의 미러에 의한 상기 가공 경로 상의 상기 레이저빔의 이송 거리값을 계산하는 거리계산부; 및
상기 리셋신호 이후의 상기 이송 거리값이 미리 설정된 간격과 동일하면, 상기 리셋신호를 생성하고, 상기 레이저빔의 발생을 온시키기 위한 활성화된 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 등간격판단부
를 포함하는 레이저 가공 장치.The method of claim 13, wherein the controller,
a distance calculating unit which calculates a travel distance value of the laser beam on the processing path by the pair of mirrors after a reset signal, from the position control signal before distortion correction in the scanner driver; and
If the transfer distance value after the reset signal is equal to a preset interval, an equal interval determination unit for generating the reset signal and generating the activated laser control signal for turning on the generation of the laser beam
A laser processing device comprising a.
위치 제어 신호에 대한 왜곡 보정된 위치 구동 신호를 생성하는 단계;
스캐너에서 상기 위치 구동 신호에 따라 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 단계;
이송 구동 신호에 따라 상기 스캐너를 상기 피가공물 상의 가공 경로로 이송하는 단계;
이송 장치의 센서 신호로부터 상기 이송에 대한 감지신호를 생성하는 단계; 및
상기 감지신호, 및 상기 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 합성하여, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되, 상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 상기 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 레이저 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 레이저 가공 방법.In the laser processing method in the laser processing device,
generating a distortion-corrected position driving signal for the position control signal;
controlling a pair of mirrors so that a laser beam is irradiated onto a workpiece on a stage according to the position driving signal from a scanner;
transferring the scanner to a processing path on the workpiece according to a transfer driving signal;
generating a detection signal for the transfer from a sensor signal of the transfer device; and
The detection signal and the position control signal specifying the position in the rectangular coordinate system before distortion correction are synthesized to control the position at which the laser beam is irradiated to the workpiece by the scanner, and the output from the scanner Generating a laser control signal for controlling on/off of the laser beam generation of a laser generator so that the laser beam is radiated onto the workpiece at equal intervals by calculating a transport distance of the laser beam on the processing path.
Laser processing method comprising a.
스캐너에서 상기 위치 구동 신호에 따라 레이저빔이 스테이지 상의 피가공물로 조사되도록 한쌍의 미러를 제어하는 단계; 및
상기 왜곡 보정전의 직각 좌표계에서의 위치를 지정하는 상기 위치 제어 신호를 기초로, 상기 스캐너에 의해 상기 레이저빔이 상기 피가공물로 조사되는 위치를 제어하되, 상기 스캐너에서 출력되는 상기 레이저빔의 가공 경로 상의 이송 거리를 계산하여, 상기 레이저빔이 상기 피가공물 상에 등간격으로 조사되도록 레이저 발생기의 상기 레이저빔의 발생에 대한 온오프를 제어하기 위한 레이저 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 레이저 가공 방법.
generating a distortion-corrected position driving signal for the position control signal;
controlling a pair of mirrors so that a laser beam is irradiated onto a workpiece on a stage according to the position driving signal from a scanner; and
Based on the position control signal specifying the position in the rectangular coordinate system before the distortion correction, the position at which the laser beam is irradiated to the workpiece by the scanner is controlled, and the processing path of the laser beam output from the scanner is controlled. Calculating an image transfer distance and generating a laser control signal for controlling on/off of the laser beam generation of a laser generator so that the laser beam is irradiated onto the workpiece at regular intervals.
Laser processing method comprising a.
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