KR100215173B1 - 편심원통형 반사거울을 구비한 용접선 추적장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 레이저를 이용한 용접선 추적장치에 관한 것으로서, 특히 용접선에 입사되는 레이저빔을 편심원통형 반사거울을 이용하여 입사시키며, 입사된 왕복 레이져빔으로 용접선 추적데이터의 신뢰도를 향상시킨 편심원통형 거울을 이용한 용접선 추적장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 편심원통형반사거울을 구비한 용접선 추적장치는 원통형반사거울의 구동장치의 구동회로가 간단할 뿐만 아니라, 여러 가지의 구동장치를 사용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명은 적은 비용으로도 용접선 추적장치를 구성할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 원통형반사 거울을 사용하여 계속 회전하면서 용접선을 추적할 수 있으므로 연속적으로 용접선을 추적할 수 있는 장점을 갖는다. 그리고, 용접선에 입사되는 레이저빔이 타원궤적을 이루므로 두 번 반복하여 측정하는 결과를 갖는다. 따라서, 본 발명은 하나의 용접선 추적장치로 두 개의 용접선 추적장치의 효과를 갖는다.

Description

편심원통형 반사거울을 구비한 용접선 추적장치

본 발명은 레이저를 이용한 용접선 추적장치에 관한 것으로서, 특히 용접선에 입사되는 레이저빔을 편심원통형 반사거울을 이용하여 타원형태로 입사되게하여 용접선의 중심과 가장자리에서 반사되는 용접선 추적데이터의 신뢰도를 향상시킨 편심원통형 거울을 이용한 용접선 추적장치에 관한 것이다.

기존 스캐닝(Scanning)형태의 경우에는 갈바노메터(Galvanometer)를 이용하여 레이져빔을 주사하여 용접선을 추적하거나, 또는 다면거울과 스텝핑모터(Stepping Motor)를 이용하여 레이저로 용접선을 추적하는 용접선 추적장치가 있었다.

그러나, 이때 갈바노메터를 이용하는 경우 가격이 비싸지고 부피가 커지게 되며, 갈바노메터를 구동하기 위한 복잡한 회로도 필요하게 된다. 그리고, 다면거울과 스텝핑모터를 이용하는 경우 용접선을 추적하는 주사영역에서 가장자리부분에서는 주사되는 레이저가 빨리 움직이고, 중심부분에는 레이저가 천천히 움직여 용접선 추적데이터를 얻는 결과가 달라지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 제문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 그 목적은 용접선 추적시 발생되는 용접선 추적데이터의 신뢰도를 향상시키고, 용접선 추적을 위한 구동회로를 단순화시킨 구동회로와 다양한 구동장치를 사용할 수 있는 편심원통형 반사거울을 구비한 용접선 추적장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용접선 추적장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 용접선 추적장치의 편심원통형 거울을 나타낸 결합도,

도3은 본 발명에 따른 용접선 추적장치의 편심원통형 거울의 사용상태도,

도 4는 본 발명에 따른 용접선 추적장치에 의해 나타나는 레이저빔의 형상도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 레이저발생기 11 : 감지장치

20 : 편심원통형반사거울 22 : 회전축

30 : 용접부재 31 : 용접선

32 : 렌즈

따라서, 이러한 목적을 달성하기 위한 레이져빔을 이용한 용접선 추적장치에 있어서, 레이저빔으로 용접선을 추적하기 위해 레이저빔을 생성시키는 레이저발생기, 중심축선이 회전중심과 일정각도로 만나도록 되어 있고 일정속도로 회전하면서 레이져발생기에서 투사된 레이져빔을 용접선쪽으로 반사시키는 제1원통형 반사거울, 용접선에서 산란된 레이져빔의 일부를 소정 각도로 반사시키고 회전축과 동축인 제2원통형 반사거울, 제1 및 제2원통형 반사거울을 회전시키는 구동장치, 및 제2원통형 반사거울로부터 반사된 레이저를 수감하는 레이저 감지장치를 포함하는 레이져 빔을 이용한 용접선 추적장치에 있다.

이하, 참조된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 편심원통형반사거울을 구비한 용접선 추적장치를 나타낸 구성도이다. 도시한 바와 같이, 용접선 추적장치는 레이저빔을 조사시키는 레이저발생기(10)와 조사된 레이저빔을 용접부재에 타원형태로 입사시키는 편심원통형반사거울(20), 용접부재로부터 반사된 레이저빔을 감지하는 감지장치(11)로 반사시키는 원통형 반사거울(21)로 구성되어 있다. 이들 레이저발생기(10)와 감지장치(11) 및 반사거울들(20,21)은 용접부재(30)의 상부에 일정간격 이격되어 동일평면상에 구비되어 있다.

그리고, 용접부재(30)의 용접선(31)을 추적하기 위해 레이저빔을 용접부재(30)에 입사시키는 원통형반사거울(20)은 그 중심축이 회전축의 회전중심에 일정각도 어긋나게 배치되어 있다. 따라서, 뒤에 자세히 설명하겠지만 용접부재(30)로 입사되는 레이저빔은 용접선(31)을 중심으로 좌우로 지그재그로 입사된다. 편심원통형 반사거울(20)이 장착된 회전축(22)의 일측단에는 레이저빔을 지그재그로 용접부재에 조사하기 위해 원통형반사거울(20)을 회전시키는 구동모터(23)가 축결합되어 있다. 그리고, 용접부재(30)로부터 반사된 레이저빔을 감지장치(11)로 반사시키는 원통형반사거울(21)은 원통형반사거울(20)과 일정간격 이격되어 그 회전중심이 회전축(22)의 회전축중심과 일치되게 장착되어 있다. 이 원통형반사거울(21)과 감지장치(11) 사이에는 용접부재(30)로부터 산란된 레이져빔의 일부를 집광시키는 렌즈(32)가 구비되어 있다.

도 2는 레이저빔을 반사시키는 원통형반사거울을 확대하여 나타낸 사시도이다. 도시한 바와 같이, 구동모터(23)의 회전축(22)에는 원통형반사거울(20)이 비스듬하게 결합되어 있다. 이 원통형반사거울(20)과 일정간격 이격하여서는 회전축(22)에 원통형반사거울(21)이 동축결합되어 있다.

도 3은 축에 어긋나게 결합된 원통형반사거울의 작동상태를 나타내는 사용상태도이다. 도시한 바와 같이, 레이저발생기(10)로부터 조사된 레이저빔은 상태 A로 회전된 원통형반사거울(20)에 조사되어 좌측아래쪽으로 반사된다. 그리고, 상태 B로 편심된 원통형반사거울(20)이 회전함에 따라 레이저빔은 우측아래쪽으로 차츰 반사되어 간다. 그리고, 원통형 반사거울(20)이 회전함에 따라 레이저빔이 용접부재에 접촉되는 경로는 도 4를 통해 상세히 설명한다.

도 4는 편심 축결합된 원통형반사거울의 레이저빔 반사경로를 나타내는 레이저빔 형성도이다. 도시한 바와 같이, 레이저 발생기(10)에서 레이저빔은 회전축(22)에 어긋나게 결합된 원통형반사거울(20)에 조사된다. 이때, 원통형반사거울(20)은 그 중심축이 회전축에 비스듬하게 되어 있으므로 회전축에 수직으로는 타원단면 형상을 갖게 된다. 이 타원단면은 단축이 장축의 길이와 큰 차이가 없는 타원형상을 갖는다. 따라서, 용접부재에 조사된 레이저빔은 그 조사형상의 단축이 아주 짧은 타원형상을 갖게 된다. 이 조사된 타원형상은 거의 직선에 가깝게 나타나며 원통형반사거울의 타원방정식을 알 수 있으므로해서 간단히 그 타원궤적은 계산되어 진다.

따라서, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 원통형반사거울을 구비한 용접선 추적장치는 레이저발생기(10)로부터 조사된 레이저빔(40)이 축에 비스듬하게 결합된 원통형 반사거울(20)에 반사되어 용접부재(30)의 용접선부분에 반사시킨다. 따라서, 용접선부분에는 원통형반사거울(20)의 회전으로 인해 그 궤적이 단축이 짧은 타원궤적 형상으로 레이져빔이 비춰진다. 그리고, 용접선(30)부분에 비춰진 레이저빔은 전방향으로 산란되고 그 일부분은 회전축(22)과 동일한 축선상에 결합된 원통형 반사거울(21)로 반사된다. 이 원통형반사거울(21)에 반사된 레이저빔은 수감장치(11)인 라인카메라(11)로 반사된다. 이 때, 라인카메라(11)는 용접선(31)에서 반사된 레이저빔을 수감하여 용접선(31)의 위치를 정확하게 직교좌표로 산출하게 된다. 그리고, 레이저빔(40)이 용접선(31)에 연속적으로 타원궤적으로 조사됨으로써 용접선(31)의 위치는 두번씩 반복되어 라인카메라(11)로 수감된다. 또한, 용접선(31)에서 반사되는 레이저빔이 타원궤적이므로 원통형반사거울(21)에 반사되어 라인카메라(11)로 수감되는 레이저빔은 그 수감 위치가 달라지게 된다. 그러므로, 라인카메라(11)는 편심 축결합된 원통형반사거울(20)의 타원방정식에 의해 수감되는 레이저빔의 위치로 용접선(31)의 위치를 산출하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편심원통형반사거울을 구비한 용접선 추적장치는 원통형반사거울의 구동장치의 구동회로가 간단할 뿐만 아니라, 여러 가지의 구동장치를 사용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명은 적은 비용으로도 용접선 추적장치를 구성할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 원통형반사거울을 사용하여 계속 회전하면서 용접선을 추적할 수 있으므로 연속적으로 용접선을 추적할 수 있는 장점을 갖는다. 그리고, 용접선에 입사되는 레이저빔이 타원궤적을 이루므로 두 번 반복하여 측정하는 결과를 갖는다. 따라서, 본 발명은 하나의 용접선 추적장치로 두 개의 용접선 추적장치의 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 레이져빔을 이용한 용접선 추적장치에 있어서,레이저빔으로 용접선을 추적하기 위해 레이저빔을 생성시키는 레이저발생기; 중심축선이 회전중심과 일정각도로 만나도록 되어 있고 일정속도로 회전하면서 레이져발생기에서 투사된 레이져빔을 용접선쪽으로 반사시키는 제 1 원통형 반사거울; 용접선에서 산란된 레이져빔의 일부를 반사시키고 회전축과 동축인 제 2 원통형 반사거울; 상기 제 1 및 제 2 원통형 반사거울을 회전시키는 구동장치; 및 상기 제 2 원통형 반사거울로부터 반사된 레이저를 수감하는 레이저 감지장치를 포함하는 레이져 빔을 이용한 용접선 추적장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 원통형 반사거울과 상기 제 2 원통형 반사거울은 동일한 축선상에 이격 설치된 것을 특징으로 하는 레이져짐을 이용한 용접선 추적장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 편심원통형 반사거울과 상기 원통형 반사거울은 원통에 미소 형태의 거울들이 조합된 것을 특징으로 하는 레이져빔을 이용한 용접선 추적장치.