KR100338378B1

KR100338378B1 - 동적 레이저 마킹 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100338378B1
Application number: KR1019990042049A
Authority: KR
Inventors: 정광현
Original assignee: 정광현
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2002-05-30
Also published as: KR20010029299A

Abstract

본 발명에 의하면, 이동중인 대상물에도 정확하게 원하는 형상을 마킹할 수 있는 동적 레이저 마킹 장치 및 그 방법을 제공하기 위하여, 마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 발생장치; 상기 레이저 발생장치로부터 방사되는 레이저 빔을 굴절 또는 반사시키며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹하기 위한 스캐너 시스템; 상기 마킹 대상물에 마킹될 형상에 대응하는 정적 마킹 신호를 발생하기 위한 정적 마킹 신호 발생기; 상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하기 위한 속도 감지기; 상기 속도 감지기에 의하여 감지된 마킹 대상물의 이동 속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호를 보상하는 트래킹 신호를 발생하기 위한 트래킹 신호 발생기; 상기 정적 마킹 신호와 상기 트래킹 신호를 수신하여 상기 스캐너 시스템의 레이저 빔 굴절 또는 반사 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호를 발생시키는 스캐닝 신호 발생기를 포함하는 동적 레이저 마킹 장치를 제공한다.

그리고, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동적 레이저 마킹 방법은, 이동중인 대상물에 소정의 형상을 마킹하기 위한 동적 레이저 마킹 방법에 있어서, 상기 마킹 대상물에 마킹될 형상에 대응하는 정적 마킹 신호를 발생하는 단계; 상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하는 단계; 상기 속도 감지기에 의하여 감지된 마킹 대상물의 이동 속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호를 보상하는 트래킹 신호를 발생하는 단계; 상기 정적 마킹 신호와 상기 트래킹 신호를 수신하여 상기 레이저 빔의 굴절 또는 반사 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호를 발생시키는 단계; 마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키는 단계; 및 상기 레이저 빔을 굴절 또는 반사시키며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹하는 단계를 포함한다.

Description

동적 레이저 마킹 장치 및 그 방법{An Apparatus and a Method for Dynamic Laser Marking}

발명은 레이저 마킹 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 움직이는 대상물에 스캐닝 방식(또는, 주사(走査)방식)으로 문자나 도형등 소정의 형상을 마킹하기 위한 동적 레이저 마킹 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

레이저 마킹 장치는 마킹 대상물, 즉 피가공물의 표면을 순간적으로 가열함으로써 육안으로 인식이 가능한 문자나 부호등을 표기하는 것으로서, 예컨대 제품의 일련번호를 제품에 기록할 때 등에 매우 유용하게 이용된다. 레이저 마킹 장치의 적용 분야는 매우 광범위하며, 자동차 또는 항공기등의 기계 부품, 반도체 웨이퍼 및 의료 기기등과 같은 금속, 플라스틱, 기타 합성 수지의 소재 표면에 제품의 관리 번호나 문자, 상표등을 기록할 때에도 이용된다.

일반적으로 레이저 마킹 장치는 레이저 광을 이용하는데, 레이저 발생장치에서 발생된 레이저 광을 광학계로 전송시켜 단순한 집광렌즈나 플랫 피일드 렌즈(flat field lenz) 등을 사용하여 마킹 대상물의 표면에 레이저 광을 조사하는 방식이다. 여기에는 마스크 마킹(mask marking) 방식과 스캐닝 마킹(scanning) 방식이 포함된다. 마스크 마킹 방식은 본 발명의 기술 사상과 관련이 없으므로 그 상세한 설명을 생략한다.

스캐닝 마킹 방식은 주사 마킹 방식 또는 펜 타입 마킹 방식이라고도 불리는 것으로서, 도 1을 참조하여 종래 기술의 스캐닝 마킹 방식을 적용한 레이저 마킹 장치를 설명한다.

도시된 바와 같이, 종래의 스캐닝 방식 레이저 마킹 장치(10)는 레이저 발생장치(11)로부터 발생된 레이저 빔을, 초점 렌즈(도시되지 않음), 배향 거울(M), 구동 모터(108) 및 집광렌즈(도시되지 않음)를 포함하는 스캐닝 시스템(104)을 통해 마킹 대상물(100)에 조사하는 것인데, 상기 스캐닝 시스템(104)은 후술하는 바와 같이 정적 마킹 신호 발생기(static marking signal generator)(106)로부터 발생되는 마킹 제어 신호에 의하여 제어된다.

상기 정적 마킹 신호 발생기(106)는 마킹 대상물(100)에 마킹하고자 하는 문자나 도형에 관한 정보에 따라 예컨대 X축 제어 신호와 Y축 제어신호를 포함하는 마킹 제어 신호(MC)를 상기 스캐닝 시스템(104)에 공급한다. 예컨대, X축과 평행한 길이 10㎜의 직선을 마킹하는 경우에는, 상기 레이저 빔이 소정의 지점, 즉 시점 P₁(이 시점의 좌표는 물론 상기 마킹 제어 신호(MC)에 포함되어 있다.)으로부터 조사되기 시작하여 X축으로 10 ㎜ 이동한 지점, 즉 종점 P₂(종점의 좌표도 상기 마킹 제어 신호(MC)에 포함된다.)까지 조사되도록 하고, Y축의 좌표는 시점으로부터 종점까지 변화하지 않도록 하는 제어 신호를 공급한다.

이러한 레이저 빔의 이동은 상기 스캐닝 시스템(104)에 포함된 배향 거울(M)에 의하여 수행된다. 상기 스캐닝 시스템(104)에 포함된 배향 거울(M)은 X축용 배향 거울과 Y축용 배향 거울의 두 가지가 사용되지만, 그 원리는 동일하므로 하나만을 도시하였다. 상기 배향 거울(M)은, 상기 정적 마킹 신호 발생기(106)에 의하여 발생된 마킹 신호에 따라 회전하게 되어 그 배향 각도(레이저 빔이 배향 거울에 입사하는 경로와 마킹 대상물 상의 조사 위치 사이의 각도)가 변화된다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 일반적으로 소위 갈바 모터(galvanometer motor)(108)가 배향 거울(M)의 구동에 사용된다. 갈바 모터(108)는 입력 전위의 크기에 비례하여 중심축을 회전시킬 수 있는 것으로서, 모터의 입력 전위를 V라 하고, 중심축의 회전각도를φ라 하면, 예컨대 V = αφ(α는 비례상수)의 관계식에 따라 동작하는 모터이다. 상기와 같은 동작을 수행하는 갈바 모터(108)는 본 발명의 기술분야에 이미 널리 알려진 것이므로, 그 상세에 관하여는 생략한다.

이하에서, 상기 스캐닝 시스템(104)의 배향 거울(M)의 동작을 X축에 한정하여 보다 상세히 설명한다. 이하의 설명은 Y축에 관하여도 모두 동일하게 적용되는 것임을 주의하여야 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 초기 상태에서 지점 P₀을 향하도록 배치되어 있는 배향 거울(M)은, 상기 마킹 제어 신호에 포함된 시점 P₁의 X 좌표에 따라 먼저φ ₁만큼 회전시킨다. 이때 상기 배향 거울은 도면의 M₁의 위치에 있게 된다. 이 각도의 회전에 필요한 모터의 입력 전위를 V₁이라 하자. 다음으로, 레이저 발생장치(102)를 가동시켜 레이저 빔을 방사하고, 이어서 상기 마킹 제어 신호에 포함된 종점 P₂의 X 좌표에 따라 상기 배향 거울(M)을 회전시켜 도면의 M₂위치에 오게 한다. 이 위치(M₂)와 초기 위치(M)의 각도 차이는 도시된 바와 같이φ ₂가 되며, 초기 위치에서 M₂의 위치로 회전하기 위하여 소요되는 입력 전위를 V₂라 하자. 마지막으로 이 위치에서 레이저 빔의 방사를 중지하면, 길이 L에 해당하는 수평선이 마킹되게 된다.

상기한 바와 같이, 길이 L의 수평선을 마킹하기 위하여는 상기 스캐닝 시스템(104)에 포함된 배향 거울(M)을 회전각도의 변화량 θ(=φ ₁-φ ₂)만큼 회전시킴으로써 구현할 수 있으며, 이 회전을 위하여는 갈바 모터(108)의 입력 전위를 V₁으로부터 V₂로 변화시킴으로써 용이하게 구현할 수 있다. 따라서, X축용 배향 거울의 갈바 모터와 Y축용 배향 거울의 갈바 모터의 구동 타이밍을 적절히 조절함으로써 임의의 2차원 형상을 마킹할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 레이저 마킹 장치 및 방법에 의하면, 마킹 대상물이 반드시 정지되어야 한다는 문제점이 있었다. 따라서, 마킹 대상물의 생산 현장에서 대상물을 정지시킬 수 없는 경우, 예를 들어 전선이나 파이프 또는 사출물 등의 생산중에는 상기와 같은 종래의 레이저 마킹 장치나 방법을 사용할 수 없는 단점이 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하여, 이동중인 대상물에도 정확하게 원하는 형상을 마킹할 수 있는 동적 레이저 마킹 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 정적 레이저 마킹 장치의 개념적 블록도.

도 2는 본 발명의 동적 레이저 마킹 장치 및 그 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도.도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 동적 레이저 마킹 장치의 개념적 블록도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 동적 레이저 마킹 장치의 개념적 블록도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 동적 레이저 마킹 장치의 개념적 블록도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 동적 레이저 마킹 방법을 도시한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 마킹 대상물 102, 202 : 레이저 발생장치

104, 204 : 스캐너 시스템 106, 206 : 정적 마킹신호 발생기

208 : 트래킹 신호 발생기 210 : 속도 감지기

212 : 스캐닝 신호 발생기 302 : 인코더

304 : 주파수(F-V) 변환기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동적 레이저 마킹 장치는 마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 발생장치; 상기 레이저 발생장치로부터 방사되는 레이저 빔을 굴절 또는 반사시키며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹하기 위한 스캐너 시스템; 상기 마킹 대상물에 마킹될 형상에 대응하는 정적 마킹 신호를 발생하기 위한 정적 마킹 신호 발생기; 상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하기 위한 속도 감지기; 상기 속도 감지기에 의하여 감지된 마킹 대상물의 이동 속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호를 보상하는 트래킹 신호를 발생하기 위한 트래킹 신호 발생기; 상기 정적 마킹 신호와 상기 트래킹 신호를 수신하여 상기 스캐너 시스템의 레이저 빔 굴절 또는 반사 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호를 발생시키는 스캐닝 신호 발생기를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 동적 레이저 마킹 장치의 개념적 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 동적 레이저 마킹 장치(20)는, 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 발생장치(202)와, 상기 레이저 발생장치(202)로부터 방사되는 레이저 빔을 굴절 또는 반사시키며 이동중인 마킹 대상물(200)에 조사하여 소정의 형상을 마킹하기 위한 스캐너 시스템(204)을 포함한다. 또한, 상기 동적 레이저 마킹 장치(20)는 상기 마킹 대상물(200)에 마킹될 형상에 대응되는 정적 마킹 신호(MC)를 발생하기 위한 정적 마킹 신호 발생기(206)를 더 포함하는데, 상기 정적 마킹 신호는 종래의 정지된 마킹 대상물(100)을 마킹하기 위하여 발생하는 정적 마킹 신호(MC)와 동일한 것으로서, 본 발명에 의한 상기 정적 마킹 신호 발생기(206)는 종래의 레이저 마킹 장치(10)에 사용되는 정적 마킹 신호 발생기(106)와 본질적으로 동일한 것을 사용할 수 있다.

나아가, 상기 본 발명의 동적 레이저 마킹 장치(20)는, 상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하기 위한 속도 감지기(210)와, 상기 속도 감지기(210)에 의하여 감지된 마킹 대상물의 이동 속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호(MC)를 보상하는 트래킹 신호(TC)를 발생하기 위한 트래킹 신호 발생기(208)를 더 포함하며, 상기정적 마킹 신호 발생기(206)로 부터의 정적 마킹 신호(MC)와 상기 트래킹 신호 발생기(208)로부터의 트래킹 신호(TC)를 수신하여 상기 스캐너 시스템(204)를 제어하는 스캐닝 신호(SC)를 발생하기 위한 스캐닝 신호 발생기(212)를 더 포함한다.

본 발명에 의한 동적 레이저 마킹 장치(20)는 상기한 바와 같이, 이동중인 대상물의 표면에 마킹을 수행하여야 하므로 정적 마킹 신호(MC)만 사용하는 경우에는 형상이 일그러지게 되며, 이러한 형상의 일그러짐을 보상하기 위하여 상기 속도 감지기(210)와 트래킹 신호 발생기(208) 및 스캐닝 신호 발생기(212)를 더 포함한다.

상기와 같이 마킹 대상물의 이동에 의하여 형상이 일그러지는 것을 보상하는 본 발명의 원리를 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 여기에서는 이해와 설명의 편의를 위하여 종래 기술을 설명할 때와 마찬가지로 X축과 평행한 소정 길이의 직선을 마킹하는 것을 예로 들기로 한다.

도 2는 본 발명의 동적 레이저 마킹 장치 및 그 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도로서, 도 1과 유사한 도면이다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 동적 레이저 마킹 장치(20)는, 이동 중인 마킹 대상물(200)에 소정의 형상을 마킹하여야 하므로, 도 2에서는 마킹 대상물(200)이 도면의 좌로부터 우로 속도 v로 이동하는 것을 도시하고 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 스캐너 시스템(204)은 배향 거울(M)의 회전 각도(φ)를 제어하기 위하여 종래의 스캐너 시스템(104)과 마찬가지로 갈바 모터(108)를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술 사상이 상기 갈바모터(108)와 배향 거울(M)에 한정되는 것은 아니며, 이후에 설명하는 바와 같이 이동 중인 마킹 대상물(200)의 이동 속도에 대응하여 레이저 빔의 조사위치를 조절할 수 있는 것이면 어떤 장치라도 사용할 수 있음을 주의하여야 한다.

먼저, 최초에 배향 거울(M)은 레이저 빔을 초기 위치 P₀에 조사할 수 있는 위치에 있다고 가정한다. 이때, 길이가 L인 선을 마킹하기 위하여 배향 거울(M)을 M₁'의 위치로 회전시키고, 레이저 빔을 방사하기 시작하여 점차 M₂'의 위치까지 회전시킨다. 이러한 배향 거울(M)의 회전은, 상기한 바와 같이, 상기 갈바 모터에 V₁'의 전위을 인가한 다음 V₂' 전위가 될 때까지 점차적으로 변화시킴으로써 용이하게 구동할 수 있다. 여기서 상기 갈바 모터의 축의 회전각도(이 각도는 도 3의 φ₁' 또는 φ₂'와 같은 각도가 됨)이 입력 전위(V')와 정비례 관계에 있다면, 입력 전위를 선형으로 변화시킴으로써 배향 거울(M)의 배향 각도도 선형으로 변화시킬 수 있게 된다.

그런데, 본 발명에서는 마킹 대상물(200)이 v의 속도로 X축의 양의 방향(즉, 도면의 좌에서 우)으로 이동중이므로, 최초에 레이저 빔이 조사된 시점 P1'는 시간이 지남에 따라 이동 위치 Pm이 된다. 따라서, 배향 거울(M)이 M₁'의 각도에서 M₂'의 각도로 변화하는 사이에 이동중인 마킹 대상물(200)에 마킹된 전체 직선의 길이는 이동 위치 P_m으로부터 종점 P₂'까지의 길이가 된다.

그러므로, 이동중인 마킹 대상물(200)에 길이 L인 직선을 마킹하기 위한 회전 각도의 변화량(θ')은, 정지중인 마킹 대상물(100)에 같은 길이(L)의 직선을 마킹하기 위한 배향 거울(M)의 회전각도의 변화량(θ)(도 1 참조)보다 작아야 한다(만약 마킹 대상물(200)의 이동 방향이 도시된 것과 반대라면, 회전각도의 변화량의 관계는 반대가 된다.). 그런데, 배향 거울(M)의 각도는 갈바 모터(108)에 입력되는 입력 전위(V')에 비례하므로, 결국 이동중인 마킹 대상물(200)과 정지중인 마킹 대상물(100)에 같은 길이의 직선을 마킹하기 위하여 각 갈바 모터에 입력되는 입력 전위의 변화량(각각 ΔV' 및 ΔV이라 함)은 ΔV'<ΔV인 관계에 있게 된다. 여기서,

ΔV' = ΔV - Vm

으로 정의하면, V_m은 이동중인 마킹 대상물(200)을 위한 보상 전위로 볼 수 있다. 상기 보상 전위 V_m은 이동중인 마킹 대상물(200)의 속도(v)에 따라 변화하는 값이 되는데, 이는 다음과 같이 구할 수 있다.

배향 거울(M)으로부터 마킹 대상물(200)까지의 최단 거리를 R이라 하고, 이 값이 마킹된 직선의 길이 L보다 충분히 크다면, 배향 거울(M)로부터 시점 P₁'이나 종점 P₂'까지의 거리 R₁또는 R₂는 최단 거리 R과 같은 것으로 볼 수 있다(즉, R1≒R2≒R). 따라서, 회전각도의 변화량 θ'를 라디안(radian)으로 표현하면, 시점 P₁'으로부터 종점 P₂'까지의 길이 L₁은 다음과 같다. 즉,

L1 ≒ Rθ'

한편, 상기 회전각도의 변화량 θ'는 갈바 모터(108)의 입력 전위(V')에 비례하므로, 상기 L₁은 다시,

L1 ≒ R(αΔV')(α는 비례상수)

로 주어진다.

여기서, 직선의 길이 L은 L = L₁+ L₂이므로,

L = R(αΔV') + L2

인데, L은 정지된 마킹 대상물(100)의 경우에 L = R(αΔV)으로 주어지므로, 위 식은 다시

R(αΔV) = R(αΔV') + L2

가 된다.

여기서, t 시간 동안 레이저 빔이 조사되었다면 L2 = vt이므로, 위 식은,

R(αΔV) = R(αΔV') + vt

가 되고, 따라서,

이 된다.

위 식을 수학식 1과 비교하면,

가 된다.

따라서, 이동 중인 마킹 대상물(200)의 이동 속도(v)를 측정하면, 정지중인 마킹 대상물(100)의 마킹시 사용되는 입력전위(ΔV)을 그대로 사용하면서도, 갈바 모터(108)에 입력시킬 입력 전위(ΔV')의 보상전위(V_m)을 용이하게 중첩시킬 수 있게 된다.

나아가, 상기 입력전위(ΔV')의 보상전위(V_m)는 결국 배향 거울(M)의 회전각도의 변화량(θ')을 정지시의 회전각도의 변화량(θ)으로부터 보상하는 것이며 상기 입력전위와 회전각도는 비례관계에 있으므로, 보상각도 θ_m은 θ_m= αV_m으로부터,

가 되고, 이러한 관계식으로부터 배향 거울(M)의 구동을 위하여 갈바 모터(108)가 아닌 다른 장치를 사용하는 경우에도 마킹 대상물(200)의 이동속도(v)만을 측정함으로써 용이하게 제어할 수 있게 된다.

상기와 같은 갈바 모터(108)에 입력되는 전위의 보상 전위(V_m)나, 또는 보다 일반적으로 배향 거울(M)의 회전각도를 보상하기 위한 보상각도(θ_m)에 관한 제어는 상기 속도 감지기(210)로부터 측정된 마킹 대상물(200)의 이동 속도값을 수신한 트래킹 신호 발생기(208)에 의하여 트래킹 신호(TC)로서 발생되고, 이 트래킹 신호(TC)는 스캐너 시스템(204)을 제어하는 스캐닝 신호 발생기(212)에 입력된다.

상기 스캐닝 신호 발생기(212)는 상기 정적 마킹 신호 발생기(206)로부터의 정지시의 마킹 제어 신호(MC)와 동일한 마킹 제어 신호(MC)와 상기 트래킹 신호(TC)를 조합하여, 이동중인 마킹 대상물(200)에 올바른 형상을 마킹할 수 있도록 하는 동적 마킹 제어 신호인 스캐닝 제어 신호(SC)를 발생하고, 이를 상기 스캐너 시스템(204)에 공급한다.

조합된 스캐닝 제어 신호(SC)를 수신한 스캐너 시스템(204)은, 스캐닝 제어 신호(SC)에 응답하여 레이저 발생장치(202)로부터 방사된 레이저 빔을 X축 또는 Y축 방향으로 굴절 또는 반사시키며 마킹 대상물(200)에 소정의 형상을 마킹한다.

상기의 설명에서는 X축 방향의 보상만을 설명하였으나, 상기 마킹대상물(200)의 이동 속도에 의하여 측정된 보상 전위(V_m)나 보상각도(θ_m)는, 그 값을 그대로 Y축 방향의 보상값으로 중첩시킴으로써 Y축 방향의 보상을 완벽하게 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 동적 레이저 마킹 장치의 개념적 블록도로서, 도 2와의 차이점은 도 2의 속도 감지기(210) 대신에 마킹 대상물(200)과 접촉하여 회전하는 인코더(302)와 주파수 변환기(Frequency to Voltage Converter ; F-V 변환기)(304)를 사용한 경우이다.

즉, 마킹 대상물(200)의 이동에 따라 회전할 수 있도록 인코더(302)를 설치하고, 상기 인코더(302)는 예를 들어 1회전당 N개의 펄스를 발생시키도록 한다. 따라서, 마킹 대상물(200)이 빠른 속도로 이동할 수록 일정한 시간(t) 내에 발생되는 펄스의 수(n)가 증가하게 된다. 이러한 펄스를 상기 주파수 변환기(304)에 입력시키고, 단위 시간당 입력되는 펄스의 개수에 해당하는 전위값을 갖는 신호를 발생시킨다. 예컨대, 단위 시간당 입력된 펄스의 개수가 50개인 경우에 0.5 볼트의 전위를 발생하였다면, 100인 경우에는 1.0볼트의 전위를 발생하는 등과 같다.

다음으로, 상기 주파수 변환기(304)에 의하여 발생된 전위는 상기 트래킹 신호 발생기(208)에서 수신하여 사용자의 선택에 따라 미리 정해 놓은 시간 동안 또는 마킹이 진행되는 시간 동안 이들을 적분한다. 이렇게 적분되어 얻은 전위값을 트래킹 신호(TC)로서 출력한다. 그 이후의 과정은 상기한 첫번째 실시예와 같다.

한편, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 동적 레이저 마킹 장치의 개념적 블록도로서, 도 4와의 차이점은 도 4의 주파수 변환기(304) 대신에 펄스 계수기(404)를 사용한 경우이다.

상기 실시예에 의하면, 상기 인코더(302)로부터 발생된 펄스의 개수(n)와 마킹 대상물의 이동 속도(v) 사이에는 다음과 같은 관계가 있다. 즉, 상기 인코더의 지름을 r이라고 하면, 각 펄스간의 거리는 (2πr/N)이 되므로, n개의 펄스가 발생한 동안(즉, t 시간 동안) 마킹 대상물(200)이 이동한 거리 L₂는

L2 = n×(2πr/N)

이 되고, 따라서 이동 속도는

가 된다. 그러므로, 펄스 계수기(404)에 의하여 소정 시간(t)에 발생된 펄스의 개수(n)를 알게 되면 상기 마크 대상물(200)의 이동 속도를 알 수 있게 되어, 결국 상기한 첫번째 실시예와 같은 결과가 된다.

이제, 도 6을 참조하여, 본 발명의 동적 레이저 마킹 방법에 관하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 동적 레이저 마킹 방법을 도시한 흐름도이다. 먼저 마킹하기 위한 소정의 형상에 대응하는 정적 마킹 신호(MC)를 발생한다(단계 601). 상기한 바와 같이 이 정적 마킹 신호(MC)는 종래의 방식으로 발생시킬수 있다.

다음으로, 상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지한다(단계 602). 상기 마킹 대상물의 이동 속도는 상기한 다양한 방법으로 측정할 수 있으며, 그 중의 어느 방법을 사용하여도 무방하다.

다음으로, 상기 속도 감지기에 의하여 감지된 마킹 대상물의 이동 속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호(MC)를 보상하는 트래킹 신호(TC)를 발생한다(단계 604). 상기 트래킹 신호(TC)는 상기한 바와 같이 레이저 빔의 진행 방향을 변경시키는 배향 거울이나 굴절기와 같은 배향기를 사용하는 경우에는 그 회전각도의 변화량에 대한 보상량(θ_m)이 되며, 상기 배향기의 구동에 갈바 모터를 사용하는 경우에는 그 입력전위의 보상전위(V_m)가 될 수 있다.

다음으로, 상기 정적마킹신호(MC)와 상기 트래킹 신호(TC)를 기초로 하여 상기 레이저 빔의 굴절 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호(SC)를 발생시킨다(단계 606). 상기 스캐닝 신호(SC)는 상기 정적마킹신호(MC)와 상기 트래킹 신호(TC)를 중첩시킴으로써 구할 수 있다.

다음으로, 마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키고(단계 608), 상기 레이저 빔을 굴절 또는 반사시키며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹한다(단계 610).

상기와 같은 본 발명의 동적 레이저 마킹 방법은 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하는 단계를 포함하나, 도 4 또는 도 5를 참조하여 상기한 바와 같이, 마킹 대상물의 이동에 따라 특정의 펄스를 생성시킴으로써 그 펄스에 대응하는 전위를 생성하거나 또는 펄스와 이동 속도 사이의 관계식을 이용하여 직접 이동 속도를 구할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 동적 레이저 마킹 방법은, 종래의 정적 레이저 마킹 장치에 도 2 내지 도 5에 도시한 구성 요소들 및 그 균등물들을 부가한 다음, 이들을 상기 본 발명의 방법과 같이 제어할 수 있는 프로그램을 설치함으로써 용이하게 구현될 수 있다. 따라서, 상기와 같은 본 발명의 방법을 프로그램화하여 수록한 기록매체도 당연히 본 발명의 기술사상의 범위내에 속하는 것임을 주의하여야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 별도의 마킹 신호 발생기를 사용하지 않으면서도 이동중인 마킹 대상물에 높은 정밀도로 소정의 형상을 마킹할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 이동 속도가 변화하는 마킹 대상물에 높은 정밀도로 소정의 형상을 마킹할 수 있으므로, 정지하거나 이동하는 상태가 변화하는 마킹 대상물에 대하여도 효과적으로 마킹할 수 있게 된다.

Claims

마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 발생장치; 상기 레이저 발생장치로부터 방사되는 레이저 빔을 굴절 또는 반사시키며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹하기 위한 스캐너 시스템; 상기 마킹 대상물에 마킹될 형상에 대응하는 정적 마킹 신호를 발생하기 위한 정적 마킹 신호 발생기를 구비하여 이동중인 대상물에 소정의 형상을 마킹하기 위한 동적 레이저 마킹 장치에 있어서,

상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하기 위한 속도 감지기;

상기 속도 감지기에 의하여 감지된 마킹 대상물의 이동 속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호를 보상하는 트래킹 신호를 발생하기 위한 트래킹 신호 발생기; 및

상기 정적 마킹 신호와 상기 트래킹 신호를 수신하여 상기 스캐너 시스템의 레이저 빔 굴절 또는 반사 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호를 발생시키는 스캐닝 신호 발생기를 포함하는 동적 레이저 마킹 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 속도 감지기는,

상기 마킹 대상물의 이동을 감지하여 그 이동속도에 비례하는 개수의 펄스를 발생하기 위한 인코더; 및

상기 인코더에 의하여 발생된 펄스를 수신하여 단위 시간당 입력되는 펄스의 개수를 계수하기 위한 펄스 계수기를 포함하며,

상기 트래킹 신호 발생기는,

상기 펄스 계수기에 의하여 계수된 펄스의 개수에 의하여 상기 마킹 대상물의 이동 속도를 산출하고, 산출된 이동속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호를 보상하는 트래킹 신호를 발생하는 동적 레이저 마킹 장치.
삭제
삭제
마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 발생장치; 상기 레이저 발생장치로부터 방사되는 레이저 빔을 굴절시키며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹하기 위한 스캐너 시스템; 상기 마킹 대상물에 마킹될 형상에 대응하는 정적 마킹 신호를 발생하기 위한 정적 마킹 신호 발생기를 구비하여 이동중인 대상물에 소정의 형상을 마킹하기 위한 동적 레이저 마킹 장치에 있어서,

상기 마킹 대상물의 이동을 감지하여 그 이동속도에 비례하는 개수의 펄스를 발생하기 위한 인코더;

상기 인코더에 의하여 발생된 펄스를 수신하여 단위 시간당 입력되는 펄스의 개수에 해당하는 전위값을 갖는 신호를 발생하기 위한 주파수 변환기;

상기 주파수 변환기에 의하여 발생된 전위를 수신하여 소정의 시간 동안 이들을 적분하고, 적분되어 얻은 전위값을 트래킹 신호로서 출력하기 위한 트래킹 신호 발생기; 및

상기 정적 마킹 신호와 상기 트래킹 신호를 수신하여 상기 스캐너 시스템의 레이저 빔 굴절 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호를 발생시키는 스캐닝 신호 발생기를 포함하는 동적 레이저 마킹 장치.
삭제
삭제
이동중인 대상물에 소정의 형상을 마킹하기 위한 동적 레이저 마킹 방법에 있어서,

상기 마킹 대상물에 마킹될 형상에 대응하는 정적 마킹 신호를 발생하는 단계;

상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하는 단계;

상기 속도 감지기에 의하여 감지된 마킹 대상물의 이동 속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호를 보상하는 트래킹 신호를 발생하는 단계;

상기 정적 마킹 신호와 상기 트래킹 신호를 수신하여 상기 레이저 빔의 굴절 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호를 발생시키는 단계;

마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키는 단계; 및

상기 스캐닝 신호에 응답하여, 상기 레이저 빔을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 굴절 또는 반사시킬 수 있는 배향기의 굴절 또는 반사 각도를 제어하여 상기 레이저 빔을 굴절 또는 반사시키며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹하는 단계를 포함하는 동적 레이저 마킹 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 마킹 대상물의 이동 속도를 감지하는 단계는,

상기 마킹 대상물의 이동을 감지하여 그 이동속도에 비례하는 개수의 펄스를 발생하는 단계; 및

상기 인코더에 의하여 발생된 펄스를 수신하여 단위 시간당 입력되는 펄스의 개수를 계수하는 단계를 포함하며,

상기 트래킹 신호를 발생하는 단계는,

상기 계수된 펄스의 개수에 의하여 상기 마킹 대상물의 이동 속도를 산출하고, 산출된 이동속도에 기초하여 상기 정적 마킹 신호를 보상하는 트래킹 신호를 발생하는 단계인 동적 레이저 마킹 방법.
삭제
제 8 항에 있어서,

상기 배향기의 굴절 또는 반사 각도는, 상기 배향기를 회전시킬 수 있는 구동기의 입력 전위의 값을 변화시킴으로써 제어하는 동적 레이저 마킹 방법.
이동중인 대상물에 소정의 형상을 마킹하기 위한 동적 레이저 마킹 방법에 있어서,

상기 마킹 대상물에 마킹될 형상에 대응하는 정적 마킹 신호를 발생하는 단계;

상기 마킹 대상물의 이동을 감지하여 그 이동속도에 비례하는 개수의 펄스를 발생하는 단계;

상기 발생된 펄스를 수신하여 단위 시간당 입력되는 펄스의 개수에 해당하는 전위값을 갖는 신호를 발생하는 단계;

상기 주파수 변환기에 의하여 발생된 전위를 수신하여 소정의 시간 동안 이들을 적분하고, 적분되어 얻은 전위값을 트래킹 신호로서 출력하는 단계;

상기 정적 마킹 신호와 상기 트래킹 신호를 수신하여 상기 레이저 빔의 굴절 및 조사 동작을 제어하기 위한 스캐닝 신호를 발생시키는 단계;

마킹을 위한 레이저 빔을 발생시키는 단계; 및

상기 스캐닝 신호에 응답하여, 상기 레이저 빔을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 굴절 또는 반사시킬 수 있는 배향기의 굴절 또는 반사 각도를 제어하며 마킹 대상물에 조사하여 소정의 형상을 마킹하는 단계를 포함하는 동적 레이저 마킹 방법.
삭제
제 12 항에 있어서,

상기 배향기의 굴절 또는 반사 각도는, 상기 배향기를 회전시킬 수 있는 구동기의 입력 전위의 값을 변화시킴으로써 제어하는 동적 레이저 마킹 방법.
제 8 항 내지 제 14 항 중의 어느 한 항의 방법에 포함된 각 단계들을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.