KR100379780B1 - System and methode for automatically tuning of laser scanner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 스캐닝 시스템에서의 튜닝 과정을 사용자의 수조작이 아닌 자동으로 수행하는 동시에 보다 더 정밀한 튜닝이 가능하도록 하는 레이저 스캐너의 자동 튜닝 장치 및 방법에 관한 것으로, 소정의 위치명령신호에 따라 미러가 부착된 모터를 제어하여 피가공물의 소정 위치에 레이저빔을 조사하는 레이저 스캐너의 자동 튜닝 장치에 있어서, 미러의 각도에 대응하는 모터의 위치를 검출하여 그에 상응하는 위치검출신호를 발생하는 위치 검출부; 기준 위치명령신호와 위치검출신호의 차에 의거하여 오차신호를 발생하는 오차신호 발생부; 비례 연산부, 적분 연산부 및 미분 연산부를 포함하며, 이득 제어신호에 의거하여 각 연산부의 이득을 가변 설정하고 가변 설정된 이득에 의거한 PID 제어신호를 발생시키는 PID 제어부; PID 제어신호를 모터의 구동이 가능한 모터 구동신호로 변환 및 증폭하는 전압/전류 변환 증폭부; 이득 제어신호를 발생하여 오차신호가 수평한 형태이고 레이저 스캐너의 오차허용 범위에 포함되며 그 정점 오차가 수평이 되도록 각 연산부의 이득을 가변하는 마이크로 프로세서부를 포함하여 구성한다 . 따라서, 본 발명에 따르면 보다 더 정밀한 튜닝 과정을 자동으로 수행할 수 있는 레이저 스캐너를 구현할 수 있으며 사용자 측면에서는 스캐너 헤드부의 주기적인 교체에 따른 장비운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an automatic tuning apparatus and method for a laser scanner that enables a more precise tuning while simultaneously performing a tuning process in a laser scanning system instead of a user's manual operation. The mirror according to a predetermined position command signal is provided. An automatic tuning apparatus for a laser scanner for controlling a motor to which a laser beam is attached to irradiate a laser beam to a predetermined position of the workpiece, the position detecting unit detecting a position of the motor corresponding to the angle of the mirror and generating a position detection signal corresponding thereto. ; An error signal generator for generating an error signal based on a difference between the reference position command signal and the position detection signal; A PID control unit including a proportional operation unit, an integration operation unit, and a derivative operation unit, wherein the PID control unit variably sets the gain of each operation unit based on the gain control signal and generates a PID control signal based on the variable set gain; A voltage / current conversion amplifier for converting and amplifying the PID control signal into a motor driving signal capable of driving the motor; The microprocessor unit includes a microprocessor unit that generates a gain control signal so that an error signal is horizontal, is included in an error tolerance range of the laser scanner, and the gain of each operation unit is varied so that its peak error is horizontal. Therefore, according to the present invention, a laser scanner capable of automatically performing a more precise tuning process can be implemented, and the user can reduce the equipment operation cost due to periodic replacement of the scanner head.
Description
본 발명은 레이저 스캐너의 자동 튜닝 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 스캐너 시스템의 제작시 또는 운전 중에 발생하는 최적 튜닝 값의 미세한 변동에 대처하여 자동으로 최적의 튜닝을 수행할 수 있는 레이저 스캐너의 자동 튜닝 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic tuning apparatus and method of a laser scanner, and more particularly, a laser capable of automatically performing optimal tuning in response to minute fluctuations in an optimum tuning value generated during manufacturing or operation of a laser scanner system. An automatic tuning apparatus and method for a scanner.
잘 알려진 바와 같이, 레이저 스캐닝 시스템은 스캐닝 대상물, 즉 피가공물의 표면에 레이저빔을 조사하여 순간적으로 가열함으로써 문자나 기호 등을 표기하는 장치이다.As is well known, a laser scanning system is a device for displaying letters, symbols, etc. by irradiating a laser beam onto a surface of a scanning object, i.
도 1은 종래의 일반적인 레이저 스캐닝 시스템의 전반적인 구성을 도시한 블록도로서, 위치신호 발생부(10), 레이저 발생장치(50), 제 1 및 제 2 광학계(60, 60') 및 스캐닝 헤드부(90)를 포함한다. 여기서 스캐닝 헤드부(90)는 위치 제어부 (20), 제 1 및 제 2 모터(30, 30'), 제 1 미러 제 2 미러(40, 40')로 구성되며, 통상적으로 밀폐된 형태의 단일장치로 레이저 스캐닝 시스템에 장착된다.1 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional laser scanning system, which includes a position signal generator 10, a laser generator 50, first and second optical systems 60 and 60 'and a scanning head unit. (90). The scanning head portion 90 here consists of a position controller 20, first and second motors 30 and 30 ′, first mirror and second mirror 40 and 40 ′, and typically in a hermetically sealed form. The device is mounted on a laser scanning system.
도 1을 참조하여 종래의 일반적인 레이저 스캐닝 시스템에 대해 설명하면,먼저 위치신호 발생부(10)는 스캐닝 헤드부(90)로부터 출력되는 레이저빔을 가공 대상물의 소정 위치에 조사하기 위한 위치신호를 발생하는 수단이며, 이 위치신호는 스캐닝 헤드부(90) 내의 위치 제어부(20)로 전송된다.Referring to FIG. 1, a conventional laser scanning system will be described. First, the position signal generator 10 generates a position signal for irradiating a laser beam output from the scanning head unit 90 to a predetermined position of an object to be processed. The position signal is transmitted to the position control unit 20 in the scanning head unit 90.
위치 제어부(20)는 위치신호 발생부(10)로부터 제공된 위치신호에 의거하여 제 1 및 제 2 모터(30, 30')의 구동을 제어하기 위한 위치 위치명령신호를 발생하고, 제 1 및 제 2 모터(30, 30')는 이 위치명령신호에 의거하여 X, Y축으로 구동한다. 이 제 1 및 제 2 모터(30, 30')에는 동도면에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 미러(40, 40')가 부착되어 있는데, 이 각각의 미러(40, 40')는 후술하는 레이저 발생장치(50)로부터 발생된 레이저빔을 반사시키는 반사경 역할을 하며, 상술한 제 1 및 제 2 모터(30, 30')의 구동에 의해 그 반사각이 조절된다.The position controller 20 generates a position command signal for controlling the driving of the first and second motors 30 and 30 'based on the position signal provided from the position signal generator 10, and the first and the first The two motors 30 and 30 'are driven on the X and Y axes based on this position command signal. The first and second motors 30 and 30 'are attached to the first and second mirrors 40 and 40' as shown in the same drawing. Each of the mirrors 40 and 40 'will be described later. It serves as a reflector reflecting the laser beam generated from the laser generating device 50, the reflection angle is adjusted by the driving of the first and second motors 30, 30 'described above.
따라서, 레이저 발생장치(50)로부터 발생된 레이저빔은 제 1 광학계(60)를 거쳐 제 1 및 제 2 미러(40, 40')에 의해 소정 각도로 반사되고, 이 반사된 레이저빔은 다시 제 2 광학계(60')를 거쳐 가공대상의 소정 위치, 즉 위치신호 발생부 (10)로부터 발생한 위치신호에 대응하는 위치에 조사된다.Accordingly, the laser beam generated from the laser generator 50 is reflected at a predetermined angle by the first and second mirrors 40 and 40 'via the first optical system 60, and the reflected laser beam is again made. The light is irradiated to a predetermined position of the object to be processed, that is, a position corresponding to the position signal generated from the position signal generator 10 via the two optical systems 60 '.
이러한 레이저 스캐닝 시스템에서는 원하는 위치에 정확히 레이저빔이 조사되도록 하는 것이 전반적인 시스템의 성능을 좌우하게 되며, 이는 위치신호에 의거하여 각각의 모터(30, 30')를 구동시키는 위치 제어부(20)의 제어 정밀도와 연관된다.In such a laser scanning system, it is determined that the laser beam is irradiated exactly at a desired position depends on the performance of the overall system, which is controlled by the position controller 20 which drives the respective motors 30 and 30 'based on the position signal. Associated with precision.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 스캐닝 시스템을 위치 제어부(20) 중심으로 하여 보다 상세히 도시한 도면으로서, 동도면에서는 설명의 편의상 광학계(60, 60')및 레이저 발생장치(50), 그리고 제 2 모터(30') 및 제 2 미러(40')을 생략하여 도시하였다.FIG. 2 is a view illustrating the laser scanning system shown in FIG. 1 in more detail, centering on the position control unit 20. In the same drawing, the optical systems 60 and 60 'and the laser generating device 50, and FIG. 2 motor 30 'and the 2nd mirror 40' are abbreviate | omitted and shown.
도 2를 참조하면, 위치 제어부(20) 내의 D/A 변환부(210)는 위치신호 발생부 (10)로부터 제공되는 디지털 형태의 위치신호부터 소정의 신호 처리 과정을 거쳐 아날로그 형태의 위치명령신호(S)를 생성하여 출력한다.Referring to FIG. 2, the D / A converter 210 in the position controller 20 performs an analog position command signal through a predetermined signal processing process from a digital position signal provided from the position signal generator 10. Generate and print (S).
오차신호 발생부(220)는 D/A 변환부(210)로부터의 위치명령신호(S)와 후술하는 위치 검출부(280)를 통해 제공되는 미러(40)의 현재 위치값(P)을 비교하여 그에 상응하는 오차신호(E)를 생성하여 출력한다. 그리고, 이 오차신호(E)는 PID 제어부 (230) 내의 각 연산부(232, 234, 236)로 제공된다.The error signal generator 220 compares the position command signal S from the D / A converter 210 with the current position value P of the mirror 40 provided through the position detector 280 described later. The error signal E corresponding thereto is generated and output. The error signal E is provided to each of the calculation units 232, 234, and 236 in the PID control unit 230.
한편, PID 제어부(230)는 아날로그 입력신호를 처리하는 통상의 아날로그 PID 제어기로서, 동도면에 도시된 바와 같이 비례 연산부(232), 적분 연산부(234) 및 미분 연산부(236)를 포함하여 구성되며, 각 연산부(232, 234, 236)는 상술한 오차신호 발생부(220)로부터 제공된 오차신호(E)를 소정의 신호 처리과정을 거쳐 출력한다.Meanwhile, the PID controller 230 is a conventional analog PID controller for processing an analog input signal, and includes a proportional calculator 232, an integral calculator 234, and a derivative calculator 236, as shown in the drawing. Each of the calculators 232, 234, and 236 outputs the error signal E provided from the error signal generator 220 through a predetermined signal processing.
먼저, PID 제어부(230) 내의 비례 연산부(232)는 비례 이득(gain)이 적정치가 되도록 조절하는 수단으로서, 기설정된 소정 범위 내에서 오차신호(E)의 크기가 레이저 스캐닝 시스템에서 요구되는 오차 허용 범위 내에 포함되도록 이득을 조절하여 출력하는 기능을 한다. 그리고, 적분 연산부(234)는 오차신호(E)의 정점 오차가 수평이 되도록 이득을 조절하여 출력하는 기능을 하며, 미분 연산부(236)는 오차신호(E)가 수평이 되도록 이득을 조절하여 출력하는 기능을 한다. 이에 대해서는후술하는 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.First, the proportional calculation unit 232 in the PID control unit 230 is a means for adjusting the proportional gain to be an appropriate value, and the error that the magnitude of the error signal E is required by the laser scanning system within a predetermined range. It adjusts the gain to be within the allowable range and outputs it. In addition, the integral calculating unit 234 adjusts and outputs a gain such that the vertex error of the error signal E becomes horizontal, and the derivative calculating unit 236 adjusts and outputs the gain so that the error signal E becomes horizontal. Function. This will be described in detail later with reference to FIG. 3.
이러한 각각의 연산부(232, 234, 236)를 거쳐 출력된 오차신호(E)는 신호 합성부(238)를 통해 하나의 PID 제어신호로 합성되어 필터부(260)로 제공되고, 필터부(260)는 이 PID 제어신호로부터 모터의 발진을 유발시키는 주파수 성분을 필터링하여 제거한다.The error signal E output through each of the operation units 232, 234, and 236 is synthesized into one PID control signal through the signal synthesis unit 238, and provided to the filter unit 260, and the filter unit 260. ) Filters and removes frequency components that cause the motor to oscillate from this PID control signal.
그리고, 필터링된 PID 제어신호는 전압/전류 변환 증폭부(270)로 전송되고, 전압/전류 변환 증폭부(270)는 이 필터링된 PID 제어신호의 전압에 비례하여 그에 상응하는 전류로 변환하고 이를 다시 소정의 크기로 증폭하여 모터(30)에 인가한다. 따라서, 모터는 전압/전류 변환 증폭부(270)로부터 인가된 전류에 대응하여 구동함으로써 미러(40)의 각도를 조절하게 된다.The filtered PID control signal is transmitted to the voltage / current conversion amplifier 270, and the voltage / current conversion amplifier 270 converts the current into a corresponding current in proportion to the voltage of the filtered PID control signal. It is amplified to a predetermined size and applied to the motor 30 again. Accordingly, the motor is driven in response to the current applied from the voltage / current conversion amplifier 270 to adjust the angle of the mirror 40.
결국, 종래의 일반적인 레이저 스캐닝 시스템에서는 상술한 PID 제어부(230) 내에 포함된 각 연산부(232, 234, 236)를 통해 오차신호(E)에 대한 이득을 조절하여 튜닝을 수행함으로써, 위치명령신호(S)에 대응하는 정확한 위치에 레이저빔이 조사될 수 있도록 모터(30)를 제어하게 된다. 그리고, 통상적으로 이 각각의 연산부(232, 234, 236)는 수동으로 조작되는 가변저항(233, 235, 237)을 포함하여 구성된다.As a result, in the conventional general laser scanning system, the tuning is performed by adjusting the gain of the error signal E through the operation units 232, 234, and 236 included in the PID control unit 230 described above. The motor 30 is controlled so that the laser beam can be irradiated at the correct position corresponding to S). Typically, each of these calculators 232, 234, 236 includes a variable resistor 233, 235, 237 which is operated manually.
한편, 이러한 종래의 레이저 스캐닝 시스템에 포함된 PID 제어부(230)의 튜닝 과정을 수행하기 위해서 사용자는 함수 발생기를 통해 기준이 되는 소정의 위치신호를 입력하고 오실로스코프를 이용하여 입력파형과 출력파형, 그리고 그에 따른 오차 파형을 육안으로 확인하여 각 연산부(232, 234, 236)를 구성하는 가변저항(233, 235, 237)을 수동으로 조절함으로써 튜닝을 수행하게 된다.On the other hand, in order to perform the tuning process of the PID control unit 230 included in the conventional laser scanning system, the user inputs a predetermined position signal as a reference through a function generator, an input waveform, an output waveform, and an oscilloscope. By visually checking the error waveform accordingly, tuning is performed by manually adjusting the variable resistors 233, 235, and 237 constituting the operation units 232, 234, and 236.
도 3은 일반적인 레이저 스캐닝 시스템의 튜닝 과정에서 입력되는 파형과 이로부터 출력되는 출력 파형, 그리고 이에 따른 오차파형을 예시적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram exemplarily illustrating an input waveform, an output waveform output therefrom, and an error waveform according to the tuning process of a general laser scanning system.
도 3의 상부에 실선으로 도시한 파형은 입력신호(S)의 파형을 의미하고 점선으로 도시한 파형은 출력신호, 즉 위치검출신호(P)의 파형을 의미하며, 하부에 실선으로 도시한 파형은 입력신호(S)와 출력신호(P)의 차에 의해 발생된 오차신호(E)의 파형을 의미한다. 즉, 함수 발생기로부터 발생된 위치신호가 동도면에 도시된 바와 같은 형태의 입력신호(S) 형태로 PID 제어부(230)에 입력되어 동도면에 도시된 형태의 출력신호(P)가 출력되면, 이때의 오차신호(E)는 동도면의 하부에 실선으로 도시된 바와 같은 형태를 나타내게 된다.The waveform shown by the solid line at the top of FIG. 3 means the waveform of the input signal S, and the waveform shown by the dotted line means the waveform of the output signal, that is, the position detection signal P, and the waveform shown by the solid line at the bottom. Denotes a waveform of the error signal E generated by the difference between the input signal S and the output signal P. FIG. That is, when the position signal generated from the function generator is input to the PID controller 230 in the form of an input signal S of the form shown in the drawing, and the output signal P of the form shown in the drawing is output, The error signal E at this time has a shape as shown by the solid line at the bottom of the same drawing.
따라서, 사용자는 입력신호(S)와 출력신호(P)가 일치하도록 각각의 연산부 (232, 234, 236)를 구성하는 가변저항(233, 235, 237)을 수동으로 조절하여 튜닝하게 되는데, 만일 정확한 튜닝이 수행되었다면 오실로스코프에 나타나는 오차신호 (E)는 도 3에 도시된 바와 같이 사다리꼴의 형태를 가지며, 오차신호(E)의 크기가 오차 허용 범위 내에 포함되고 사다리꼴의 상부가 수평인 동시에 정점 오차 구간(구간1∼구간4) 또한 X축과 수평이 된다. 여기서, 비례 연산부(232)는 오차신호(E)가 기설정된 소정의 오차 허용 범위내의 존재하도록 이득을 조절하며, 적분 연산부 (234)는 오차신호(E)의 정점 오차(구간1∼구간4)가 수평이 되도록 이득을 조절하고, 미분 연산부(236)는 사다리꼴 오차신호(E)의 상부가 X축과 수평이 되도록 이득을 조절하여 출력한다.Accordingly, the user manually tunes and adjusts the variable resistors 233, 235, and 237 constituting the operation units 232, 234, and 236 so that the input signal S and the output signal P coincide with each other. If the correct tuning is performed, the error signal E appearing in the oscilloscope has a trapezoidal shape as shown in FIG. 3, and the magnitude of the error signal E is within the error tolerance range, and the top of the trapezoid is horizontal and at the same time vertex error. The section (section 1 to section 4) is also horizontal to the X axis. Here, the proportional calculation unit 232 adjusts the gain so that the error signal E exists within a predetermined error tolerance range, and the integral calculation unit 234 adjusts the peak error (section 1 to section 4) of the error signal E. The gain is adjusted to be horizontal, and the derivative calculator 236 adjusts and outputs the gain such that the upper portion of the trapezoidal error signal E is horizontal to the X axis.
이러한 PID 제어부(230)의 튜닝 과정은 통상적으로 초기 레이저 스캐닝 시스템의 제작시에 수행되어 최적의 PID 제어(이득)값이 설정되며, 필요에 따라 실제 이를 사용하는 사용자가 이 튜닝 과정을 수행할 수도 있다.The tuning process of the PID control unit 230 is typically performed at the time of fabrication of the initial laser scanning system to set an optimum PID control (gain) value, and a user who uses it may perform this tuning process if necessary. have.
그러나, 종래의 일반적인 레이저 스캐닝 시스템에서는 초기에 PID 제어(이득)값이 정확히 설정되었다 할지라도 구동 시간 경과에 따른 모터와 PID 제어회로의 상태변화에 의해 구동중에 튜닝 오차가 수시로 발생하게 되는 문제점이 있으며, 이 경우에 사용자는 매번 밀폐된 형태로 장착된 스캐닝 헤드부(90)를 분해하고 함수 발생기와 오실로스코프를 이용하여 재 튜닝을 수행해야하는 문제점이 있으며, 그로 인해 레이저 스캐너의 운휴 시간이 발생하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 실제로 사용자가 PID 제어회로에 대한 정밀한 튜닝을 수행하기가 사실상 불가능한 문제점이 있다.However, in the conventional laser scanning system, even if the PID control (gain) value is initially set correctly, there is a problem that a tuning error occurs frequently during driving due to the change of state of the motor and the PID control circuit over the driving time. In this case, the user has to disassemble the scanning head 90 mounted in a sealed form every time and perform retuning using a function generator and an oscilloscope. There is a problem of deterioration. In addition, there is a problem that it is practically impossible for the user to perform precise tuning on the PID control circuit.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 레이저 스캐닝 시스템에서의 튜닝 과정을 사용자의 수조작이 아닌 자동으로 수행하는 동시에 보다 더 정밀한 튜닝이 가능하도록 하는 레이저 스캐너의 자동 튜닝 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to automatically perform the tuning process in the laser scanning system rather than the manual operation of the user at the same time more precise tuning of the laser scanner and The purpose is to provide a method.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 위치명령신호에 따라 미러가 부착된 모터를 제어하여 피가공물의 소정 위치에 레이저빔을 조사하는 레이저 스캐너의 미세 튜닝을 자동적으로 하기 위한 장치이며, 상승 구간, 하강 구간 및 일정값 유지 구간을 포함하는 기준 위치명령신호를 발생하는 위치명령신호 발생부; 상기 미러의 각도에 대응하는 상기 모터의 위치를 검출하여 그에 상응하는 위치검출신호를 발생하는 위치 검출부; 상기 기준 위치명령신호와 상기 위치검출신호의 차에 의거하여 오차신호를 발생하는 오차신호 발생부; 비례 연산부, 적분 연산부 및 미분 연산부를 포함하며, 이득 제어신호에 의거하여 상기 각 연산부의 이득을 가변 설정하고 상기 가변 설정된 이득에 의거한 PID 제어신호를 발생시키는 PID 제어부; 상기 PID 제어신호를 상기 모터의 구동이 가능한 상기 모터 구동신호로 변환 및 증폭하는 전압/전류 변환 증폭부; 상기 이득 제어신호를 발생하여, 상기 기준 위치명령신호의 상승 구간, 하강 구간 및 일정값 유지 구간에서 각각 검출되는 오차신호 중 사다리꼴인 파형의 상변 및 상기 오차신호 중 상기 사다리꼴 파형을 제외한 부분 중 적어도 일부인 정점 오차의 파형이 각각 수평하고, 상기 레이저 스캐너에서 요구되는 소정 오차 허용 범위내의 크기를 가지도록 상기 각 연산부의 이득을 가변하는 마이크로 프로세서부를 포함한다.The present invention according to one aspect for achieving the above object is an apparatus for automatically fine tuning the laser scanner for irradiating a laser beam to a predetermined position of the workpiece by controlling a motor with a mirror in accordance with a position command signal A position command signal generator for generating a reference position command signal including a rising section, a falling section, and a constant value maintaining section; A position detector for detecting a position of the motor corresponding to the angle of the mirror and generating a position detection signal corresponding thereto; An error signal generator for generating an error signal based on a difference between the reference position command signal and the position detection signal; A PID control unit including a proportional operation unit, an integration operation unit, and a derivative operation unit, wherein the PID control unit variably sets the gain of each operation unit based on a gain control signal and generates a PID control signal based on the variable set gain; A voltage / current conversion amplifier configured to convert and amplify the PID control signal into the motor driving signal capable of driving the motor; The gain control signal may be generated to be at least a portion of an upper side of a trapezoidal waveform among the error signals detected in the rising section, the falling section, and the constant value maintaining section of the reference position command signal, and at least part of the error signal except for the trapezoidal waveform. And a microprocessor unit for varying the gain of each computing unit so that the waveforms of the vertex errors are horizontal and each has a magnitude within a predetermined tolerance range required by the laser scanner.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 피가공물의 소정 위치에 레이저빔을 조사하는 레이저 스캐너의 튜닝 과정을 자동으로 수행하는 방법이며, 여기서 상기 레이저 스캐너는, 상기 레이저빔을 상기 소정 위치로 반사시키는 미러의 위치를 조정하는 모터와, 상기 모터의 소정 위치에 대응하는 위치명령신호를 발생하는 위치명령신호 발생부와, 상기 미러의 각도에 대응하는 상기 모터의 실제 위치를 검출하는 위치 검출부와, 상기 기준 위치명령신호와 상기 위치검출신호의 차에 의거하여 오차를 검출하는 오차신호 발생부와, PID 제어를 수행하여 상기 오차신호의 이득을 가변하여 상기 가변된 신호를 상기 모터에 제공하는 PID 제어부를 포함하는 것이며, 상기 방법은: 상기 PID 제어부의 가변 이득을 기설정된 초기값으로 설정하는 초기 설정단계; 상승 구간, 하강 구간 및 일정값 유지 구간을 포함하는 기준 위치명령신호를 발생하고 그에 반응하는 상기 모터의 실제 위치에 대응하는 위치신호를 검출하는 단계; 상기 기준 위치명령신호와 상기 위치신호를 비교하여 오차신호를 생성하는 단계; 상기 기준 위치명령신호의 상승 구간, 하강 구간 및 일정값 유지 구간에서 각각 검출되는 오차신호 중 사다리꼴인 파형의 상변 및 상기 오차신호 중 상기 사다리꼴 파형을 제외한 부분 중 적어도 일부인 정점 오차의 파형이 각각 수평하고, 상기 레이저 스캐너에서 요구되는 소정 오차 허용 범위 내의 크기를 가지도록 상기 PID 제어부의 이득을 가변하여 조정하는 이득조정 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of automatically performing a tuning process of a laser scanner for irradiating a laser beam to a predetermined position of a workpiece, wherein the laser scanner provides the laser beam to the predetermined position. A motor for adjusting the position of the mirror reflected to a position, a position command signal generator for generating a position command signal corresponding to a predetermined position of the motor, and a position for detecting an actual position of the motor corresponding to the angle of the mirror A detection unit, an error signal generation unit for detecting an error based on a difference between the reference position command signal and the position detection signal, and performing a PID control to vary the gain of the error signal to provide the variable signal to the motor. And a PID controller configured to set the variable gain of the PID controller to a preset initial value. Setting step; Generating a reference position command signal including a rising section, a falling section, and a constant value holding section and detecting a position signal corresponding to an actual position of the motor in response thereto; Generating an error signal by comparing the reference position command signal with the position signal; The upper edge of the trapezoidal waveform among the error signals detected in the rising section, the falling section, and the constant value holding section of the reference position command signal, and the waveform of the vertex error which is at least a part of the error signal except for the trapezoidal waveform are horizontal, respectively. And a gain adjusting step of varying and adjusting the gain of the PID controller so as to have a size within a predetermined tolerance range required by the laser scanner.
도 1은 종래의 일반적인 레이저 스캐너의 전반적인 구성을 도시한 블록도.1 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional general laser scanner.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 레이저 스캐너에 포함된 위치 제어부의 세부 구성을 도시한 블록도.2 is a block diagram showing a detailed configuration of a position control unit included in the conventional laser scanner shown in FIG.
도 3은 일반적인 레이저 스캐너 튜닝 장치에서의 입/출력 파형을 도시한 파형도.3 is a waveform diagram showing input / output waveforms in a general laser scanner tuning apparatus.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 튜닝 장치를 포함하는 레이저 스캐너의 구성을 도시한 블록도.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a laser scanner including an automatic tuning device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시한 레이저 스캐너 자동 튜닝 장치를 이용한 튜닝 과정을 도시한 플로우차트.FIG. 5 is a flowchart illustrating a tuning process using the laser scanner automatic tuning device shown in FIG. 4. FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 위치신호 발생부 20 : 위치 제어부10: position signal generator 20: position control
30, 30' : 모터 40, 40' : 미러30, 30 ': motor 40, 40': mirror
50 : 레이저 발생장치 60, 60' : 광학계50: laser generator 60, 60 ': optical system
205 : 마이크로 프로세서부 210 : D/A 변환부205: microprocessor unit 210: D / A conversion unit
220 : 오차신호 발생부 230, 240 : PID 제어부220: error signal generator 230, 240: PID controller
232, 242 : 비례 연산부 234, 244 : 적분 연산부232, 242: proportional calculation unit 234, 244: integral calculation unit
236, 246 : 미분 연산부 238 : 신호 합성부236, 246: derivative operation unit 238: signal synthesis unit
260 : 필터부 270 : 전압/전류 변환 증폭부260: filter unit 270: voltage / current conversion amplifier
280 : 위치 검출부280: position detection unit
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 튜닝 장치가 포함된 레이저 스캐너의 전반적인 구성을 도시한 블록도로서, 위치신호 발생부(10), 위치 제어부 (20), 모터(30), 미러(40)를 포함한다. 그리고, 위치 제어부(20)는 마이크로 프로세서부(205), D/A 변환부(210), 오차신호 발생부(220), PID 제어부(240), A/D 변환부(255), 필터부(260), 전압/전류 변환 증폭부(270), 위치 검출부(280)를 포함하여 구성된다.4 is a block diagram showing an overall configuration of a laser scanner including an automatic tuning device according to a preferred embodiment of the present invention, wherein the position signal generator 10, the position controller 20, the motor 30, and the mirror ( 40). The position controller 20 may include a microprocessor unit 205, a D / A converter 210, an error signal generator 220, a PID controller 240, an A / D converter 255, and a filter unit ( 260, a voltage / current conversion amplifier 270, and a position detector 280.
먼저, 도 4에서는 위치 제어부(20)의 구성을 중심으로 하여 도시하였으며, 도 1에서와 같은 통상의 구성수단, 즉 레이저 발생장치(50), 광학계(60, 60') 등은 생략하였다. 또한, 도 4에서는 도 1에서와는 달리 하나의 모터(30) 및 미러(40)만을 도시하였으나 이는 도시 생략된 다른 모터 및 미러(도 1에서의 30' 및 40')가 도 4에 도시된 모터(30) 및 미러(40)와 동일한 방법으로 제어되기 때문에 설명의 편의상 생략하였다.First, in FIG. 4, the configuration of the position control unit 20 is illustrated, and the general construction means as shown in FIG. 1, that is, the laser generating device 50, the optical systems 60 and 60 ′, and the like are omitted. In addition, in FIG. 4, unlike FIG. 1, only one motor 30 and the mirror 40 are illustrated. However, the other motor and the mirror (30 'and 40' in FIG. 1), which are not shown, are illustrated in FIG. 30) and the mirror 40 is controlled in the same manner, so it is omitted for convenience of description.
도 4를 참조하여 각 구성수단의 기능에 대해 상세히 설명하면, 위치 신호 발생부(10)는 도 1에서와 같이 레이저 발생장치(50)로부터 발생되는 레이저빔이 가공 대상의 소정 위치에 조사되도록 하는 소정의 위치신호를 발생하여 위치 제어부(20) 내의 마이크로 프로세서부(205)로 전송한다. 이때, 위치신호 발생부(10)로부터 발생되는 위치신호는 디지털 형태의 신호이다.Referring to FIG. 4, the function of each constituent means will be described in detail. The position signal generator 10 allows the laser beam generated from the laser generator 50 to be irradiated to a predetermined position of the object to be processed, as shown in FIG. 1. The predetermined position signal is generated and transmitted to the microprocessor unit 205 in the position control unit 20. At this time, the position signal generated from the position signal generator 10 is a digital signal.
마이크로 프로세서부(205)는 위치신호 발생부(10)로부터 제공된 위치신호를 D/A 변환부(210)로 전달하고, D/A 변환부(210)는 이 디지털 위치신호를 소정의 신호처리 과정을 거쳐 아날로그 신호로 변환한 다음, 다시 이 아날로그 위치신호로부터 기준 위치명령신호(S)를 생성하여 오차신호 발생부(220)로 전송한다.The microprocessor unit 205 transfers the position signal provided from the position signal generator 10 to the D / A converter 210, and the D / A converter 210 transmits the digital position signal to a predetermined signal processing process. After converting the signal into an analog signal, the reference position command signal S is generated from the analog position signal and transmitted to the error signal generator 220.
오차신호 발생부(220)는 D/A 변환부(210)로부터의 기준 위치명령신호(S)와 후술하는 위치 검출부(280)를 통해 제공되는 미러(40)의 현재 위치값(P)을 모터(30)로부터 제공받아 비교하고, 그에 따른 오차신호(E)를 생성하여 출력한다. 여기서, 이 오차신호(E)는 PID 제어부(240) 내의 각 연산부(242, 244, 246)와 A/D 변환부(255)로 제공된다.The error signal generator 220 may generate a reference position command signal S from the D / A converter 210 and a current position value P of the mirror 40 provided through the position detector 280 described later. The comparison is received from (30), and the error signal E is generated and output accordingly. Here, the error signal E is provided to each of the calculation units 242, 244, 246 and the A / D converter 255 in the PID control unit 240.
A/D 변환부(255)는 이 오차신호(E)를 디지털 신호로 변환하여 다시 상술한 마이크로 프로세서부(205)로 전송하고, 마이크로 프로세서부(205)는 이 오차신호 (E)에 대응하여 PID 제어부(240)에 포함된 각 연산부(242, 244, 246)에 이득제어신호를 제공한다.The A / D converter 255 converts the error signal E into a digital signal and transmits the error signal E to the microprocessor unit 205 described above, and the microprocessor unit 205 responds to the error signal E. The gain control signal is provided to each operation unit 242, 244, and 246 included in the PID control unit 240.
한편, PID 제어부(240)는 동도면에 도시된 바와 같이 비례 연산부(242), 적분 연산부(244) 및 미분 연산부(246)를 포함하여 구성되며, 각각의 연산부(242,244, 246)는 상술한 마이크로 프로세서부(250)로부터 제공되는 이득제어신호에 의거하여 가변되는 디지털 저항(243, 245, 247)을 포함하여 구성된다. 즉, 각 연산부 (242, 244, 246)는 아날로그 신호처리 수단과 디지털 소자가 공존하는 하이브리드 (Hybrid) 회로 형태로 구성된다.Meanwhile, the PID controller 240 includes a proportional calculator 242, an integral calculator 244, and a derivative calculator 246, as shown in the same drawing, and each of the calculators 242, 244, and 246 is a microcomputer. And digital resistors 243, 245, and 247 that are variable based on a gain control signal provided from the processor 250. That is, each calculation unit 242, 244, 246 is configured in the form of a hybrid circuit in which the analog signal processing means and the digital element coexist.
각 연산부(242, 244, 246)에 대해 상세히 설명하면, 먼저 비례 연산부(242)는 오차신호(E)가 도 3에 도시된 바와 같이 기설정된 소정의 오차 허용 범위내의 존재하도록 이득(gain)을 조절하여 출력하는 수단으로서, 마이크로 프로세서부 (205)로부터 제공되는 이득제어신호에 의거하여 디지털 저항(243)을 가변함으로써 오차신호에 대한 이득을 제어한다.Referring to each operation unit 242, 244, 246, the proportional operation unit 242 first obtains a gain (gain) so that the error signal (E) is within a predetermined predetermined tolerance range as shown in FIG. As a means for adjusting and outputting, the gain for the error signal is controlled by varying the digital resistor 243 based on the gain control signal provided from the microprocessor unit 205.
그리고, 적분 연산부(244)도 마이크로 프로세서부(205)로부터 제공되는 이득제어신호에 의거하여 내부의 디지털 저항(245)을 가변함으로써 도 3에 도시된 바와 같이 오차신호(E)의 정점 오차(구간1∼구간4)가 수평이 되도록 이득을 조절하여 출력한다.Also, the integral calculating unit 244 also varies the internal digital resistor 245 based on the gain control signal provided from the microprocessor unit 205, thereby showing the peak error (section) of the error signal E as shown in FIG. The gain is adjusted so that 1 to 4 are horizontal.
마찬가지로, 미분 연산부(246) 또한 마이크로 프로세서부(205)의 이득제어신호에 의거하여 디지털 저항(247)을 가변함으로써 도 3에 도시된 바와 같이 사다리꼴 오차신호(E)의 상부가 X축과 수평이 되도록 이득을 조절하여 출력한다.Similarly, the derivative calculator 246 also varies the digital resistor 247 based on the gain control signal of the microprocessor unit 205 so that the upper portion of the trapezoidal error signal E is horizontal to the X axis as shown in FIG. Adjust the gain as much as possible to output.
결국, 마이크로 프로세서부(205)는 A/D 변환부(255)를 통해 제공되는 오차신호(E)에 따라 그에 상응하는 제어신호를 발생하여 각 연산부(242, 244, 246)의 이득을 제어한다.As a result, the microprocessor unit 205 generates a control signal corresponding to the error signal E provided through the A / D converter 255 to control the gains of the calculation units 242, 244, and 246. .
이러한 각각의 연산부(242, 244, 246)를 거쳐 이득이 조절된 오차신호(E)는신호 합성부(238)를 통해 PID 제어신호로 합성된 다음, 필터부(260)로 제공된다. 그리고, 필터부(260)는 이 PID 제어신호로부터 모터(30)의 발진을 유발시키는 주파수 성분을 필터링하여 제거하고, 이 필터링된 PID 제어신호를 전압/전류 변환 증폭부(270)로 전송한다.The error signal E whose gain is adjusted through each of the operation units 242, 244, and 246 is synthesized into a PID control signal through the signal synthesis unit 238, and then provided to the filter unit 260. The filter unit 260 filters and removes the frequency component causing the oscillation of the motor 30 from the PID control signal, and transmits the filtered PID control signal to the voltage / current conversion amplifier 270.
전압/전류 변환 증폭부(270)는 필터링된 PID 제어신호를 모터(30)의 구동이 가능한 소정의 전류로 변환 및 증폭하여 모터(30)에 인가함으로써, 모터(30)는 이 인가된 전류만큼 구동하게 되고, 그에 따라 미러(40)의 각도가 조절된다.The voltage / current conversion amplifier 270 converts and amplifies the filtered PID control signal into a predetermined current capable of driving the motor 30, and applies the same to the motor 30. Drive, and the angle of the mirror 40 is adjusted accordingly.
이때, 위치 검출부(280)는 상술한 바와 같이 모터(30)의 구동 각도에 따른 미러(40)의 위치를 검출하여 그에 상응하는 위치검출신호(P)를 오차신호 발생부 (220)로 피드백하게 되고, 다시 상술한 바와 같은 PID 제어 과정을 거쳐 결국 기준 위치명령신호(S)와 위치검출신호(P)가 수렴하게 된다. 그리고, 이와 같은 과정을 통해 기준 위치명령신호(S)와 위치검출신호(P)가 수렴한 상태에서는 도 3에 도시된 바와 같이 오차신호(E)가 사다리꼴의 형태를 가지며, 오차신호(E)의 크기가 기설정된 소정의 오차 허용 범위 내에 포함되고 오차신호(E) 사다리꼴의 상부가 수평인 동시에 정점 오차 구간(구간1∼구간4) 또한 X축과 수평이 된다.At this time, the position detector 280 detects the position of the mirror 40 according to the driving angle of the motor 30 as described above, and feeds the position detection signal P corresponding thereto to the error signal generator 220. The reference position command signal S and the position detection signal P converge as a result of the PID control process as described above. In the state where the reference position command signal S and the position detection signal P converge through the above process, as shown in FIG. 3, the error signal E has a trapezoidal shape, and the error signal E Is within the predetermined error tolerance range, the upper part of the trapezoid of the error signal E is horizontal, and the vertex error section (section 1 to section 4) is also horizontal to the X axis.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 레이저 스캐너의 자동 튜닝 장치를 통해 수행되는 튜닝 과정을 도시한 플로우차트로서, 동도면을 참조하여 그 일련의 과정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a tuning process performed through the automatic tuning apparatus of the laser scanner as shown in FIG. 4. Referring to FIG. 5, a series of processes will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 튜닝 초기 과정에서 마이크로 프로세서부(205)는 PID 제어부(240)를 구성하는 각 연산부(242, 244, 246)의 이득과 D/A 변환부(210)로부터 출력되는 기준 위치명령신호(S)를 모두 '0'으로 세팅한 다음(단계 S10), 비례 연산부(242)의 이득을 소정 범위 내에서 단계적으로 증가시켜 발진이 발생하는지의 여부를 체크한다(단계 S20). 그리고, 이러한 과정을 반복 수행하는 도중에 발진이 일어나는 비례 연산부 (242)의 이득레벨(Kp)이 검출되면, 이 이득레벨(Kp)에 소정의 마진(margin) 값(a)을 적용하여 이를 비례 연산부(242)의 임계 이득레벨(Kp×a)로 설정한다(단계 S30).First, in the initial tuning process, the microprocessor unit 205 obtains the gains of the calculation units 242, 244, and 246 constituting the PID control unit 240 and the reference position command signal S output from the D / A converter 210. ) Are all set to '0' (step S10), and then the gain of the proportional calculation unit 242 is incrementally increased within a predetermined range to check whether oscillation occurs (step S20). When the gain level Kp of the proportional calculation unit 242 in which oscillation occurs while repeatedly performing this process is detected, a predetermined margin value a is applied to the gain level Kp and the proportional calculating unit is applied. The threshold gain level Kp x a is set at 242 (step S30).
이러한 단계(S20, S30)는 비례 연산부(242)의 임계치를 설정하기 위한 과정으로서, 비례 연산부(242)의 이득 조정 범위를 발진이 일어나지 않는 범위 내로 한정하기 위한 것이다.These steps S20 and S30 are processes for setting the threshold of the proportional calculation unit 242, and are intended to limit the gain adjustment range of the proportional calculation unit 242 to a range where oscillation does not occur.
한편, 이러한 과정을 거쳐 비례 연산부(242)의 임계 이득레벨(Kp)이 설정되면, 마이크로 프로세서부(205)는 D/A 변환부(210)를 통해 소정의 기준 위치명령신호(S)를 발생하며, 오차신호 발생부(220)는 이 기준 위치명령신호(S)와 위치 검출부(280)로부터 미러(40)의 현재 위치에 따른 위치검출신호(P)를 비교하여 그에 따른 오차신호 (E)를 발생한다(단계 S40).On the other hand, when the threshold gain level Kp of the proportional calculation unit 242 is set through this process, the microprocessor unit 205 generates the predetermined reference position command signal S through the D / A converter 210. The error signal generator 220 compares the reference position command signal S with the position detection signal P according to the current position of the mirror 40 from the position detection unit 280, and thereby the error signal E accordingly. (Step S40).
이때, 오차신호 발생부(220)로부터 발생되는 신호는 A/D 변환부(255)를 통해 다시 마이크로 프로세서부(205)로 제공되는데, 마이크로 프로세서부(205)는 이 오차신호(E)가 소정 형태의 신호, 즉 도 3에서와 같이 오차신호(E)가 사다리꼴의 형태를 가지며, 오차신호(E)의 크기가 기설정된 소정의 오차 허용 범위 내에 포함되고 오차신호(E) 사다리꼴의 상부가 수평인 동시에 정점 오차 구간(구간1∼구간4) 또한 X축과 수평이 되는 신호인지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 각 연산부(242, 244, 246)의 이득을 제어하기 위한 이득제어신호를 발생한다(단계 S50).At this time, the signal generated from the error signal generator 220 is provided back to the microprocessor unit 205 through the A / D conversion unit 255, the microprocessor unit 205 is a predetermined error signal (E) 3, that is, the error signal E has a trapezoidal shape, as shown in FIG. 3, the magnitude of the error signal E is within a predetermined error tolerance range, and the upper portion of the trapezoid of the error signal E is horizontal. At the same time, it is determined whether the vertex error section (section 1 to section 4) is also a signal parallel to the X axis, and generates a gain control signal for controlling the gain of each of the calculation units 242, 244, and 246 according to the determination result. (Step S50).
이에 대해 상세히 설명하면, 먼저 마이크로 프로세서부(205)는 비례 연산부 (242)에 구비된 디지털 가변저항(243)에 제어신호를 발생하여 비례 연산부(242)의 이득을 조정한 다음(단계 S510), 다시 미분 연산부(246)에 구비된 디지털 가변저항 (247)에 제어신호를 발생하여 미분 연산부(246)의 이득을 조정한다(단계 S520).In detail, first, the microprocessor unit 205 generates a control signal to the digital variable resistor 243 provided in the proportional calculator 242 to adjust the gain of the proportional calculator 242 (step S510). In addition, a control signal is generated to the digital variable resistor 247 provided in the derivative calculator 246 to adjust the gain of the derivative calculator 246 (step S520).
이러한 과정을 거쳐 비례 연산부(242) 및 미분 연산부(246)의 이득이 조정된 상태에서, 마이크로 프로세서부(205)는 다시 A/D 변환부(255)로부터 제공되는 오차신호(E)가 수평한 신호인지를 판단하게 된다. 즉, 도 3에서와 같이 오차신호(E)의 사다리꼴 상부가 수평한 신호인지를 판단하게 되는데, 만일 수평이 이루어지지 않았을 경우에는 다시 미분 연산부(246)의 디지털 가변저항(247)을 제어하여 이득을 조절한다.In this state, the gains of the proportional calculating unit 242 and the derivative calculating unit 246 are adjusted, and the microprocessor unit 205 again has an error signal E provided from the A / D converter 255 being horizontal. It is determined whether it is a signal. That is, as shown in FIG. 3, it is determined whether the trapezoidal upper part of the error signal E is a horizontal signal. If the horizontal signal is not made, the digital variable resistor 247 of the derivative calculator 246 is again controlled to gain. Adjust
그리고, 이러한 과정을 거쳐 A/D 변환부(255)로부터 제공되는 오차신호(E)의 사다리꼴 상부가 수평한 신호로 판단되면(단계 S530), 마이크로 프로세서부(205)는 이때의 오차신호(E)의 크기가 적정한지를 판단한다(단계 S540). 즉, 이 오차신호 (E)의 크기가 기설정된 오차 허용 범위 내의 신호인지를 판단한다.When the trapezoidal upper part of the error signal E provided from the A / D converter 255 is determined to be a horizontal signal through the above process (step S530), the microprocessor unit 205 receives the error signal E at this time. It is determined whether or not the size of?) Is appropriate (step S540). In other words, it is determined whether the magnitude of the error signal E is within a preset error tolerance range.
만일, 그 판단 결과, 오차신호(E)의 크기가 적정하지 못한 것으로 판단되면 상술한 단계(S510)로 복귀하여 다시 비례 연산부(242)의 디지털 가변저항(243)을 가변하여 오차신호(E)의 크기를 조절함으로써, 결국 오차신호(E)의 사다리골 상부가 수평한 동시에 적정한 크기의 신호가 되도록 제어한다.If, as a result of the determination, it is determined that the magnitude of the error signal E is not appropriate, the process returns to step S510 described above, and the digital variable resistor 243 of the proportional calculation unit 242 is changed again to change the error signal E. By adjusting the size of the control unit, the upper end of the ladder bone of the error signal E is horizontally controlled at the same time and the appropriate size signal is controlled.
그리고, 이러한 과정을 거쳐 다시 단계(S540)에서 오차신호(E)의 크기가 적정한 크기인 것으로 판단되면, 마이크로 프로세서부(205)는 제어신호를 발생하여 적분 연산부(244)의 디지털 가변저항(245)을 가변함으로써 적분 연산부(244)의 이득을 조정한 다음(단계 S550), 오차신호(E)의 정점 오차가 X축과 수평인지를 판단하고 정점 오차가 X축과 수평이 되도록 다시 적분 연산부(244)의 이득을 조정한다(단계 S560).When the size of the error signal E is determined to be the proper size in step S540, the microprocessor unit 205 generates a control signal to generate the digital variable resistor 245 of the integration calculator 244. ) By adjusting the gain of the integral calculating unit 244 (step S550), and then determining whether the vertex error of the error signal E is horizontal with the X axis, and again integrating the calculating unit ( The gain of step 244 is adjusted (step S560).
이러한 각각의 과정을 거쳐 각 연산부(242, 244, 246)의 이득 조정 과정이 완료되면, 마이크로 프로세서부(205)는 최종적으로 오차신호(E)가 상술한 소정 형태의 오차신호인지를 판단한다(단계 S570). 즉, 도 3에서와 같이 오차신호(E)의 각 구간(구간1∼구간4)이 X축과 수평인 동시에 오차신호(E)의 사다리꼴 상부가 수평하며, 오차신호(E)의 크기가 기설정된 오차 허용 범위내에 존재하는 지를 판단한다. 그리고, 이러한 형태의 오차신호(E)가 되도록 상술한 단계(S510) 이 후의 과정을 반복 수행함으로써 레이저 스캐닝 시스템의 튜닝 과정을 종료하게 된다.When the gain adjustment process of each operation unit 242, 244, 246 is completed through each of these processes, the microprocessor unit 205 finally determines whether the error signal E is the error signal of the above-described predetermined type ( Step S570). That is, as shown in FIG. 3, each section (section 1 to section 4) of the error signal E is horizontal with the X axis, and the trapezoidal upper part of the error signal E is horizontal, and the magnitude of the error signal E is preliminary. Determine whether it exists within the set tolerance range. The tuning process of the laser scanning system is terminated by repeating the process after the above-described step S510 such that the error signal E of this type is obtained.
한편, 상술한 실시예에서 기설정된 오차 허용 범위는 레이저 스캐닝 시스템의 특성에 따라 요구되는 오차 허용범위로서 시스템 설계자에 의해 적절히 설정될 수 있으며, 상술한 단계(S50) 내에서 각 연산부(242, 244, 246)의 이득조정 과정 및 오차신호에 대한 판단 과정에 대한 순서는 도 5에 도시된 순서와 같이 국한되는 것은 아니며 이 또한 시스템 설계자의 필요에 의해 변경할 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the preset error tolerance may be appropriately set by the system designer as an error tolerance required according to the characteristics of the laser scanning system, and the calculation units 242 and 244 may be performed within the above-described step S50. The order of the gain adjustment process and the error signal determination process of FIG. 246 is not limited to the order shown in FIG. 5 and may be changed according to the needs of the system designer.
결과적으로, 이러한 각각의 과정을 거쳐 레이저 스캐닝 시스템은 PID 제어부 (240)의 이득을 조정하여 튜닝을 수행하게 되며, 이러한 튜닝 과정은 레이저 스캐닝 시스템이 생산라인에 장착된 상태에서 생산라인의 가동중단 없이도 필요에 따라언제든지 수행할 수 있게 된다.As a result, through each of these processes, the laser scanning system performs tuning by adjusting the gain of the PID control unit 240, and this tuning process is performed even when the laser scanning system is mounted on the production line without shutting down the production line. You can always do it as needed.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 레이저 스캐너 시스템의 튜닝에 있어서 함수발생기 및 오실로스코프와 같은 부가적 장비를 이용하여 사용자의 수조작에 의한 종래의 방법과는 달리, 시스템 내에서 자동으로 튜닝을 수행하는 동시에 보다 더 정밀한 튜닝이 가능한 레이저 스캐닝 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한 이로 인해, 사용자 측면에서는 장비의 가동율을 높이는 동시에 스캐너 헤드부의 주기적인 교체에 따른 장비운용 비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the tuning of the laser scanner system, unlike the conventional method by the manual operation of a user using additional equipment such as a function generator and an oscilloscope, tuning is performed automatically in the system. At the same time, there is an effect to implement a laser scanning system that can be more precise tuning. In addition, the user side can increase the operation rate of the equipment and at the same time can significantly reduce the equipment operating costs due to the periodic replacement of the scanner head portion.
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