KR100317437B1 - 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법 - Google Patents

레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100317437B1
KR100317437B1 KR1019990046862A KR19990046862A KR100317437B1 KR 100317437 B1 KR100317437 B1 KR 100317437B1 KR 1019990046862 A KR1019990046862 A KR 1019990046862A KR 19990046862 A KR19990046862 A KR 19990046862A KR 100317437 B1 KR100317437 B1 KR 100317437B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
axis
optical axis
error
light
light source
Prior art date
Application number
KR1019990046862A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010038750A (ko
Inventor
김원남
안만호
홍성욱
김현수
Original Assignee
김원남
주식회사 탑 엔지니어링
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 김원남, 주식회사 탑 엔지니어링 filed Critical 김원남
Priority to KR1019990046862A priority Critical patent/KR100317437B1/ko
Publication of KR20010038750A publication Critical patent/KR20010038750A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100317437B1 publication Critical patent/KR100317437B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1062Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a controlled passive interferometer, e.g. a Fabry-Perot etalon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction

Abstract

본 발명은 레이저빔을 이용하여 이송계의 자유도별 오차를 측정하는 레이저 간섭계의 광축 정렬 시스템을 개선하여, 광축정렬이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있도록 하므로써 광축 정렬 및 이송계의 오차 측정을 수행하는 작업자에게 편리함을 제공함과 더불어 정확한 오차측정이 가능하도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 레이저빔(4)을 발생시키는 광원(1)과, 상기 광원(1)에서 조사된 광을 분할하기 위한 광분할기(5)와, 상기 광분할기(5)에서 분할되어 광로가 변경된 광이 입사후 반사되어 원래의 광로를 따라 광분할기(5) 쪽으로 되돌아가도록 설치되며 광원(1)으로부터 나온 직선광에 대한 목적물 각오차의 기준이 되는 제1반사거울(10)과, 상기 광분할기(5)를 통과한 직선광과의 각오차를 유도하기 위하여 이송계에 설치되는 목적물인 제2반사거울(11)과, 상기 광원(1)으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이송축간의 평행오차의 기준이 되는 제1반사프리즘(8)과, 상기 광원(1)으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이송축간의 평행오차를 유도하기 위해 이송계에 설치되는 제2반사프리즘(9)과, 상기 광원(1)으로부터 조사된 광의 광축에 대한 목적물의 각오차 및 평행오차 검출을 위해 설치되는 CCD 카메라(13)를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬방법이 제공된다.

Description

레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법{system for aligning axis of beam with laser and method for aligning axis of beam with the same}
본 발명은 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업기계 전반에 걸쳐 널리 적용되는 이송계의 자유도별 운동 오차측정에 쓰이는 레이저 간섭계의 광축을 쉽고 빠르게 정렬할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 산업기계의 발달과 더불어 정밀성이 요구되어온 이송계(예; 이송테이블)는 산업기계의 품질을 보증하는 중요한 요소이다.
이때, 이송계는 도 1에 나타낸 바와 같이, 피치(pitch)·요(yaw)·롤(roll)·수평 방향의 진직도(眞直度)(horizontal straightnes) 및 수직방향의 진직도(vertical straightness), 선형 변위(線型 變位 ; linear displacement) 등에 대해 자유도를 가지며, 이들의 자유도별 오차를 측정하기 위해 레이저가 활용되고 있다.
한편, 산업 전반에 널리 이용되고 있는 레이저는 단파장(λ)으로서 그 직진정도가 매우 좋아서 정밀 이송계의 성능평가에 적용되고 있으며, 이를 위해 빛의 간섭현상을 이용한 레이저 간섭계가 효율적으로 사용되고 있다.
여기서, 빛의 파동설에 근거를 둔 빛의 간섭현상은 크기와 주파수를 갖는 두개의 파가 공간상에서 만날 때 서로 중첩되면서 그것의 크기가 보강 또는 상쇄되는 현상을 말한다.
한편, 도 2는 이송테이블 오차 측정을 위한 종래의 레이저 간섭계 설치 상태를 개략적으로 나타낸 사시도로서, 레이저 간섭계는 각각의 오차 측정에 필요한 광학계를 조합하여 이송계의 위치오차(또는 평행오차), 각오차, 평면오차, 대각오차등을 측정할 수 있게 된다.
그러나, 레이저 간섭계를 이용하여 이송계의 자유도별 오차를 측정하고자 할 경우, 이송계에 설치된 광학계와 레이저빔(4)과의 광축 정렬이 우선되어야 하는데, 종래에는 레이저빔(4)의 광축을 정렬하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
즉, 종래에는 레이저빔(4)의 광축 정렬을 수동 조작에 의존하여 행하므로 숙련된 기능을 필요로 하였으며, 레이저 간섭계의 셋업에 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다.
특히, 이송계에 대한 오차를 그물(mesh)형태로 측정하고자 할 때에는, 도 3의 흐름도 상에 나타낸 바와 같이 동일한 레이저 간섭계 셋팅과정을 반복적으로 수행하여야 하므로 인해 레이저빔(4)의 광축 정렬에 많은 시간을 소모해야 하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저빔(4)을 이용하여 이송계의 자유도별 오차를 측정하는 레이저 간섭계의 광축 정렬 시스템을개선하여, 광축정렬이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있도록 하므로써, 작업자에게 간섭계 셋업에 있어서의 편리함을 제공함과 더불어 정확한 이송계의 자유도별 오차측정이 가능하도록 한 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 이송테이블의 자유도를 설명하기 위한 개념도
도 2는 이송테이블 오차 측정을 위한 종래의 레이저 간섭계 설치 상태를 개략적으로 나타낸 사시도
도 3은 종래의 레이저 간섭계를 이용한 이송테이블 오차 측정시의 간섭계 셋업 과정을 나타낸 흐름도
도 4는 이상적인 레이저빔의 광축 정렬 상태를 나타낸 광학계 구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광축 자동정렬 시스템의 구성도
도 6은 4축 제어 좌표계를 설명하는 개념도
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 광축 자동정렬 시스템에 의해 레이저빔과 제2반사거울 사이의 각오차가 해소되는 과정을 설명하기 위한 광학계 구성도로서,
도 7a는 레이저빔의 광축과 제2반사거울 사이에 각오차가 발생한 경우의 상태도
도 7b는 본 발명의 광축 자동정렬 시스템의 광축 X축 회전 및 Z축회전 제어에 의해 레이저빔의 광축과 제2반사거울 사이에 발생한 각오차가 해소된 후의 상태도
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 광축 자동정렬 시스템에 의해 레이저빔과 제2반사프리즘 사이에 발생한 평행오차가 해소되는 과정을 설명하기 위한 것으로서,
도 8a는 이송계의 이동축 방향 이동후에 레이저빔의 광축과 제2반사프리즘 사이에 평행오차가 발생한 경우의 상태도
도 8b는 광축의 X축방향 이동에 의해 레이저빔의 광축과 제2반사프리즘간의 평행오차가 해소된 후의 상태도
도 9는 본 발명의 광축 자동정렬 시스템을 이용한 광축 정렬과정을 나탄내 흐름도
도 10은 본 발명의 광축 자동정렬 시스템의 광축제어장치를 나타낸 사시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1:광원 2:수광센서
3:컴퓨터 4:레이저빔
5:광분할기 6:광분할점
7:광합성점 8:제1반사프리즘
9:제2반사프리즘 10:제1반사거울
11:제2반사거울 12:제3반사거울
13:시시디카메라 14:광축제어장치
15:카메라 영상 16:각오차 기준점
17a:제2반사거울 측정점 17b:제2반사프리즘 측정점
18:평행오차 기준점 19:X축 회전모터
20:Z축회전모터 21:X축방향 이동용모터
22:Z축방향 이동용모터 23:X축방향 리니어가이드
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 레이저빔을 발생시키는 광원과, 상기 광원에서 조사된 광을 분할하기 위한 광분할기와, 상기 광분할기에서 분할되어 광로가 변경된 광이 입사후 반사되어 원래의 광로를 따라 광분할기 쪽으로 되돌아가도록 설치되며 광원으로부터 나온 직선광에 대한 목적물 각오차의 기준이 되는 제1반사거울과, 상기 광분할기를 통과한 직선광과의 각오차를 유도하기 위하여 이송계에 설치되는 목적물인 제2반사거울과, 상기 광원으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이동축간의 평행오차의 기준이 되는 제1반사프리즘과, 상기 광원으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이동축간의 평행오차를 유도하기 위해 이송계에 설치되는 제2반사프리즘과, 상기 광원으로부터 조사된 광의 광축에 대한 목적물의 각오차 및 평행오차 검출을 위해 설치되는 CCD 카메라를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템이 제공된다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 제1반사거울을 이용하여 제2반사거울에 입사되는 직선광의 각오차 기준점을 설정하는 제1단계와, 제2반사거울에 대한 직선광의 측정점을 검출하여 상기 제1단계에서 구해진 각오차 기준점과 비교하여 각오차를 검출하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 각오차가 검출될 경우에 광축제어장치의 X축 및 Z축을 중심으로 한 광축의 회전을 제어하여 각오차를 해소하는 제3단계와, 상기 제2단계에서 각오차가 없을 경우에는 제1반사프리즘을 이용하여 직선광의 평행오차 기준점을 설정하는 제4단계와, 제2반사프리즘을 이용하여 직선광의 평행오차 측정점을 검출하여 상기 제4단계에서 구한 평행오차 기준점과 비교하여 평행오차를 검출하는 제5단계와, 상기 제5단계에서 평행오차가 검출될 경우에 광축제어장치의 X축 및 Z축방향 광축제어를 통하여 평행오차를 해소하는 제6단계를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 도 4 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 이상적인 레이저빔의 광축 정렬 상태를 나타낸 광학계 구성도로서, 일반적으로, 정렬이 완료된 상태에서는 광원(1)인 레이저 헤드에서 방사된 직선광은 광분할기(5)에서 나누어지고 하나는 기준 광학계(즉, 제1반사거울)(8)로 다른 하나는 목적 광학계(즉, 제2반사거울)(9)에서 반사되어 되돌아오고 이들은 다시 광분할기(5)에서 합성된다.
그리고 목적 광학계(9)는 광원방향으로 움직여지고 목적 광학계의 이동특성이 광분할기(5)에서 합성되면서 광학적 특성(간섭)으로 나타나게 되는데, 이를 수광센서(2)에서 받아들여 처리하게 되는데, 정렬이 완료된 상태에서는 광축의 정렬도가 100%로 나타나게 된다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광축 자동정렬 시스템의 구성도이고,도 6은 4축 제어 좌표계를 설명하는 개념도이다.
그리고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 광축 자동정렬 시스템에 의해 레이저빔과 제2반사거울 사이의 각오차가 해소되는 과정을 설명하기 위한 광학계 구성도이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 광축 자동정렬 시스템에 의해 레이저빔과 제2반사프리즘 사이에 발생한 평행오차가 해소되는 과정을 설명하기 위한 광학계 구성도이다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광축 자동정렬 시스템을 이용한 광축 정렬과정을 나탄내 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 광축 자동정렬 시스템의 광축제어장치를 나타낸 사시도이다.
본 발명은 레이저빔(4)을 발생시키는 광원(1)과, 상기 광원(1)에서 조사된 광을 분할하기 위한 광분할기(5)와, 상기 광분할기(5)에서 분할되어 광로가 변경된 광이 입사후 반사되어 원래의 광로를 따라 광분할기(5) 쪽으로 되돌아가도록 설치되며 광원(1)으로부터 나온 직선광에 대한 목적물 각오차의 기준이 되는 제1반사거울(10)과, 상기 광분할기(5)를 통과한 직선광과의 각오차를 유도하기 위하여 이송계에 설치되는 목적물인 제2반사거울(11)과, 상기 광원(1)으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이송축간의 평행오차의 기준이 되는 제1반사프리즘(8)과, 상기 광원(1)으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이송축간의 평행오차를 유도하기 위해 이송계에 설치되는 제2반사프리즘(9)과, 상기 광원(1)으로부터 조사된 광의 광축에 대한 목적물의 각오차 및 평행오차 검출을 위해 설치되는 CCD 카메라(13)를 포함하여서 구성된다.
이 때, 상기 제1반사거울(10)은 제1반사프리즘(8) 전방에 탈거 가능하게 설치되고, 제2반사거울(11)은 제2반사프리즘(9) 전방에 탈거 가능하게 설치된다.
또한, 상기 CCD 카메라(13)는 컴퓨터(3)에 연결되어 작업자가 CCD 카메라(13)의 영상(15)에 나타난 각오차 기준점(16)과 측정점(17a)과의 편차정도를 모니터를 통해 확인할 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 광원(1)과, 광분할기(5)와, 제1반사거울(10)과, 제1반사프리즘(8)과, 제3반사거울(12)과, CCD 카메라(13)는 광축의 X축 회전(X축을 중심으로 한 회전), Z축회전(Z축을 중심으로 한 회전), X축방향 이동(X축방향을 따른 이동), Z축방향 이동(Z축방향을 따른 이동)을 위한 광축제어장치(14)에 장착된다.
상기에서 광축제어장치(14)는, 장착대 상부에 설치되는 광원(1)인 레이저 헤드의 X축방향 이동시 이를 안내하는 X축방향 리니어 가이드와, 상기 레이저 헤드가 X축방향 리니어가이드(23)의 안내를 받으며 X축방향으로 이동하도록 설치되는 구동원인 X축방향 이동용모터(21)와, 상기 레이저 헤드를 X축 중심으로 회전하도록 설치되는 구동원인 X축 회전모터(19)와, 상기 레이저 헤드를 Z축 중심으로 회전하도록 설치되는 구동원인 Z축 회전모터(20)와, 상기 레이저 헤드를 Z축방향으로 상승시키도록 설치되는 구동원인 Z축방향 이동용모터(22)를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 X축방향 리니어가이드(23)는 충분히 긴 길이를 가지므로 인해 이송계의 오차를 그물 형태로 측정시 광학계 셋업시간을 줄일 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 광축 자동정렬 시스템에 의한 4축 정렬과정은다음과 같이 이루어진다.
먼저, 레이저빔(4)의 광축과 제2반사거울(11)과의 각오차를 광축제어장치(14)의 제어에 의한 광축의 X축 회전 및 Z축 회전을 통해 해소한 다음, 이송계의 평행 이동시 발생하는 레이저빔(4)의 광축과 이송계 이송축과의 평행오차(즉, 위치오차)를 광축제어장치(14)의 제어에 의한 광축의 X축방향 이동 및 Z축방향 이동을 통해 해소하게 되는데, 이 과정을 세분하여 설명하면 후술하는 바와 같다.
본 발명의 광축 자동정렬 시스템을 이용하여, 레이저빔(4)의 광축과 제2반사거울(11)에서 반사된 광축간의 각오차를 해소하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
광원(1)에서 방사된 레이저빔(4)은 광분할기(5)의 광분할점(6)에서 나누어져, 일부는 제1반사거울(10)로 가고, 나머지는 직진하여 제2반사거울(11)로 가게 된다.
이 때, 제1반사거울(10)에서 반사됨 빔은 원래의 광로를 따라 되돌아와 제3반사거울(12)에서 반사되어 CCD 카메라(13)상에 한점으로 나타나게 되는데, 이때 CCD 카메라(13) 상에 나타나는 점은 레이저빔(4)의 각오차 기준점(16)으로 삼게된다.
한편, 광분할기(5)의 광분할점(6)에서 분할되어 제2반사거울(11)로 나아간 레이저빔(4)의 광축이 제2반사거울(11)면에 수직하게 입사할 경우에는 레이저빔(4)은 실선의 도 7a 상의 실선경로를 따른 후 각오차 기준점(16)과 포개어져 한점으로 나타나게 된다.
그러나, 레이저빔(4)이 제2반사거울(11)면에 수직하게 입사되지 않아 레이저빔(4)과 제2반사거울(11) 사이에 각오차가 발생한 경우에는 제2반사거울(11)의 거울면에서 반사된 빔이 도 7a 상의 점선경로를 따르게 되며, 이 경우에는 CCD 카메라(13) 상에 각오차 기준점(16)과 떨어진 위치에 또 다른 한점으로 나타나게 된다.
이 때, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 기하학적 특징상, 목적물이 수직면에 대해 θ의 각도로 기울어진 경우, 수직면에 수직하게 입사되는 빔은 목적물에 의해서 서 반사될 때 2θ의 각도를 이루며 반사되며, 이에 따라 목적물의 작은 각도 오차에 대해서도 검출이 용이하다.
이와 같이 각오차가 발생한 경우에는, CCD 카메라(13) 상의 각오차 기준점(16)과 측정점(17a)의 위치 검출을 통해 보정량이 컴퓨터(3)에 의해 산출되고, 이에 따라 도 10에 도시한 광축제어장치(14)의 제어작용에 의해 광축의 X축회전 및 Z축회전이 이루어지게 되어 각오차가 해소된다.
즉, X축 회전모터(19) 및 Z축회전모터(20)의 회전에 의해 각오차에 대한 보정이 이루어짐에 따라 CCD 카메라(13)상에서는 측정점(17a)이 각오차 기준점(16)으로 이동하여 일치하게 되며, 도 7b는 광축제어장치(14)에 의해 상기의 정렬이 완료된 상태를 나타낸 광학계 구성이다.
한편, 상기와 같이 하여 각오차를 보정한 후에는, 제2반사거울(11)을 제거하게 된다.
이 때, 제2반사거울(11)의 입사면과 제2반사프리즘(9)의 입사면은 평행을 이루고 있으므로 레이저빔(4)의 광축은 제2반사프리즘(9)에 대해서도 각오차없이 수직으로 정렬된 상태를 이루게 된다.
이하에서는, 본 발명의 광축 자동정렬 시스템에 의한 레이저빔(4)과 제2반사프리즘(9)간의 평행오차 해소 과정을 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
광원(1)에서 방사된 레이저빔(4)은 광분할기(5)에서 나누어져, 일부는 제1반사프리즘(8)으로 가고, 나머지는 직진하여 제2반사프리즘(9)으로 가게 된다.
이 때, 제1반사프리즘(8) 및 제2반사프리즘(9) 내부에서 경로가 변경되어 나오는 빔은 광분할기(5)의 광합성점(7)에서 합성된 후, 제3반사거울(12)에서 반사되어 CCD 카메라(13)상에 한점으로 나타나게 된다.
상기에서, CCD 카메라(13) 상에 나타나는 점은 레이저빔(4)의 평행오차 검출을 위한 평행오차 기준점(18)으로 삼게된다.
한편, 이와 같이 된 상태에서 광축과 이송계 이송축간의 평행오차 검출을 위해 이송계를 이송축 방향으로의 이송시, 도 8a와 같이 레이저빔(4)의 광축과 제2반사프리즘(9) 사이에 평행오차가 발생한 경우에는 CCD 카메라(13) 상에 평행오차 기준점(18)과 일치하고 있던 측정점(17b)이 평행오차 기준점(18)으로부터 떨어진 지점에 별도로 나타나게 된다.
즉, 레이저빔(4)의 광축과 이송계의 이송축이 일치하지 않을 경우에는 제2반사프리즘(9)에서 경로가 변경되어 나오는 광축과 제1반사프리즘(8)을 통해 나온 광축간의 평행오차가 발생하게 되며, 제2반사프리즘(9)을 통해 나온 빔은 도 8a 상의 점선경로를 따르게 되며, 이 경우에는 CCD 카메라(13) 상에 평행오차 기준점(18)과떨어진 위치에 또 다른 한점으로 나타나게 된다.
이와 같이 평행오차가 발생한 경우, 각오차 해소를 위한 보정때와 마찬가지의 제어방법으로 광축제어장치(14)을 이용하여 광축을 이동시켜 측정점(17b)이 평행오차 기준점(18)과 일치하도록 한다.
즉, X축방향 이동용모터(21) 및 Z축방향 이동용모터(22)의 구동에 의해 광원(1)인 레이저 헤드를 X축방향 또는 Z축방향으로 이동시킴으로써, 도 8b에 나타낸 바와 같이 레이저빔(4)과 제2반사프리즘(9)간의 평행오차를 해소할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 광축정렬 시스템에 의하면 광축의 X축 회전 및 Z축회전을 통해 이송계에 대한 광축의 각오차를 보정할 수 있으며, 광축의 X축방향 이동 및 Z축방향 이동을 통해 이송계의 이동축 방향을 따른 이동시의 이송계와 광축간의 평행오차를 보정할 수 있게 되며, 이에 따라 레이저빔(4)의 광축이 4축에 대해 정확히 정렬되므로로써, 레이저 간섭계를 이용한 정확한 이송계의 자유도별 오차 측정이 가능하게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 레이저빔(4)을 이용하여 이송계의 자유도별 오차를 측정하는 레이저 간섭계의 광축 정렬 시스템을 개선한 것이다.
즉, 본 발명은 광축정렬이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있도록 하므로써 이송계의 오차 측정을 위해 간섭계의 셋업을 수행하는 작업자에게 편리함을 제공함과 더불어 정확한 이송계의 자유도별 오차측정이 가능하도록 하는 효과를 가져오게 된다.

Claims (9)

  1. 레이저빔을 발생시키는 광원과,
    상기 광원에서 조사된 광을 분할하기 위한 광분할기와,
    상기 광분할기에서 분할되어 광로가 변경된 광이 입사후 반사되어 원래의 광로를 따라 광분할기 쪽으로 되돌아가도록 설치되며 광원으로부터 나온 직선광에 대한 목적물 각오차의 기준이 되는 제1반사거울과,
    상기 광분할기를 통과한 직선광과의 각오차를 유도하기 위하여 이송계에 설치되는 목적물인 제2반사거울과,
    상기 광원으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이송축간의 평행오차의 기준이 되는 제1반사프리즘과,
    상기 광원으로부터 나온 직선광의 광축과 이송계 이송축간의 평행오차를 유도하기 위해 이송계에 설치되는 제2반사프리즘과,
    상기 광원으로부터 조사된 광의 광축에 대한 목적물의 각오차 및 평행오차 검출을 위해 설치되는 CCD 카메라를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1반사거울은 제1반사프리즘 전방에 탈거가능하게 설치되고, 제2반사거울은 제2반사프리즘 전방에 탈거 가능하게 설치됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 CCD 카메라는 컴퓨터에 연결되어 작업자가 CCD 카메라의 영상에 나타난 각오차 및 평행오차의 기준점과 측정점과의 편차를 모니터를 통해 확인할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과, 광분할기와, 제1반사거울과, 제1반사프리즘과, 제3반사거울과, CCD 카메라는 광축의 X축 회전, Z축회전, X축방향이동, Z축방향 이동을 위한 광축제어장치에 장착됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광축제어장치는;
    장착대 상부에 설치되는 광원인 레이저 헤드의 X축방향 이동시 이를 안내하는 X축방향 리니어 가이드와,
    상기 레이저 헤드가 X축방향 리니어가이드의 안내를 받으며 X축방향으로 이동하도록 하는 설치되는 구동원인 X축방향 이동용모터와,
    상기 레이저 헤드를 X축 중심으로 회전하도록 설치되는 구동원인 X축 회전모터와,
    상기 레이저 헤드를 Z축 중심으로 회전하도록 설치되는 구동원인 Z축 회전모터와,
    상기 레이저 헤드를 Z축방향으로 상승시키도록 설치되는 구동원인 Z축방향 이동용모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템.
  6. 제1반사거울을 이용하여 제2반사거울에 입사되는 직선광의 각오차 기준점을 설정하는 제1단계와,
    제2반사거울에 대한 직선광의 측정점을 검출하는 제2단계와,
    상기 제1단계에서 구해진 각오차 기준점과 제2단계에서 구해진 측정점을 비교하여 각오차 발생여부를 검출하는 제3단계와,
    상기 제3단계에서 각오차가 검출될 경우에 광축제어장치의 제어에 의해 광축의 X축 회전 및 Z축 회전을 제어하여 각오차를 해소하는 제4단계와,
    상기 제4단계에서 각오차가 없을 경우에는 제1반사프리즘을 이용하여 직선광의 평행오차 기준점을 설정하는 제5단계와,
    제2반사프리즘을 이용하여 직선광의 측정점을 검출하는 제6단계와,
    상기 제5단계에서 구한 평행오차 기준점과 제6단계에서 구한 측정점을 비교하여 평행오차 발생여부를 검출하는 제7단계와,
    상기 제7단계에서 평행오차가 검출될 경우에 광축제어장치의 X축 및 Z축방향 제어를 통하여 평행오차를 해소하는 제8단계를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제4단계 수행후에 제1반사거울과 제2반사거울을 제거하는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제3단계에 있어서, 각오차 보정을 위한 각오차 기준점과 각오차 측정점간의 편차량 검출이 함께 이루어짐을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제5단계에 있어서, 평행오차 보정을 위한 평행오차 기준점과 측정점간의 편차량 검출이 함께 이루어짐을 특징으로 하는 레이저를 이용한 광축 자동정렬 방법.
KR1019990046862A 1999-10-27 1999-10-27 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법 KR100317437B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990046862A KR100317437B1 (ko) 1999-10-27 1999-10-27 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990046862A KR100317437B1 (ko) 1999-10-27 1999-10-27 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010038750A KR20010038750A (ko) 2001-05-15
KR100317437B1 true KR100317437B1 (ko) 2001-12-22

Family

ID=19617152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990046862A KR100317437B1 (ko) 1999-10-27 1999-10-27 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100317437B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100351671B1 (ko) * 2000-05-09 2002-09-11 삼성전자 주식회사 하드 디스크 드라이브 슬라이더의 6자유도 운동 측정을위한 2단 스윙암 광학계
KR100441273B1 (ko) * 2001-08-10 2004-07-22 (주)디지탈옵틱 레이저 축 정렬 검출장치 및 방법
KR101019508B1 (ko) * 2009-05-13 2011-03-07 경북대학교 산학협력단 회전구동축의 준정적 오차 측정장치
KR101313203B1 (ko) * 2011-12-13 2013-09-30 전자부품연구원 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010038750A (ko) 2001-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3249350B1 (en) Laser measurement system capable of detecting 21 geometric errors
US10502555B2 (en) Laser processing system having measurement function
US6040903A (en) Electro-optical measuring device for determining the relative position of two bodies, or of two surface areas of bodies, in relation to each other
US8037615B2 (en) Process and device for determining the alignment of two rotatable machine parts, the alignment of two hollow cylindrical machine parts or for testing a component for straightness along a lengthwise side
CN111065947B (zh) 用于确定相干断层摄影机的光学设备的定向的设备、相干断层摄影机和激光加工系统
US20090145888A1 (en) Preparing and performing of a laser welding process
JPH10118894A (ja) 工作機械の角度割出精度測定方法及びシステム
JP3202162B2 (ja) 数値制御工作機械の全自動測定システム、全自動測定方法及び数値制御工作機械
KR20110072440A (ko) 마스크리스 노광 장치 및 그 멀티 헤드의 교정 방법
JP2002258172A (ja) 走査方法及びその装置,光強度検査方法及びその装置、並びに、調芯方法及びその装置
JPS63292005A (ja) 走り誤差補正をなした移動量検出装置
US5828456A (en) Multiaxis laser interferometry distance measuring device
KR100317437B1 (ko) 레이저를 이용한 광축 자동정렬 시스템 및 이를 이용한 광축 정렬 방법
JP5858670B2 (ja) レーザ光振れ量検出装置、変位測定装置及び光学素子成形用金型の製造方法
JP2021189003A (ja) 形状測定装置および形状測定方法
JP2005147824A (ja) 真直・平面度測定装置
JP3876758B2 (ja) H形鋼の熱間寸法・形状測定装置
TWI614481B (zh) 轉動角度量測裝置及加工系統
JP2001330430A (ja) 平面度測定方法および平面度測定装置
CN110132550A (zh) 平面光栅标定系统
JP2001159515A (ja) 平面度測定方法および平面度測定装置
JP2023067484A (ja) 光軸検出装置、光軸補正装置、加工装置、および、物品の製造方法
JP2007285967A (ja) レーザ測長機
JP2610349B2 (ja) 差動型レーザ干渉計装置
JP3744107B2 (ja) ステージ移動装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111010

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121105

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee