KR101216684B1 - 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법 - Google Patents

레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법에 관한 것으로, 레이저 마킹 시스템에서 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 함으로써 마킹의 불량 여부를 판단할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 특정 파장대의 광에 의한 반응을 통해 스캔헤드로 피드백되어 스캔헤드의 갈바노 미러에 의해 반사되는 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상을 반사시키는 빔 스플리터; 빔 스플리터에 의해 반사된 마킹 이미지 영상으로부터 특정 파장대의 광만 축출하는 컬러 필터; 컬러 필터에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절하는 아이리스 다이아그램; 아이리스 다이아그램을 통과한 마킹 이미지 영상의 스캔헤드의 F-θ 렌즈에 의해 발생된 구면수차를 보상하는 옵티컬 렌즈; 마킹 대상물의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 스캔헤드로 피드백되도록 하는 동축 조명; 및 옵티컬 렌즈를 통과한 마킹 대상물의 마킹 이미지 영상을 촬상하는 비전 카메라의 구성으로 이루어진다.

Description

레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법{Marking image leading device and reading method of laser marking system}
본 발명은 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마킹 대상물에 마킹된 마킹 이미지를 촬상하여 분석하기 위한 리딩용 비전(Vision)을 통해 특정 패턴의 마킹 후 마킹 대상물 상에 마킹된 마킹 이미지를 리딩용 비전을 통해 자동으로 촬상하여 마킹 품질의 불량 여부를 즉시 판단할 수 있도록 한 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 마킹 시스템은 반도체 디바이스의 웨이퍼나 패키징, 자동차, 철강, 프라스틱 및 목재 등의 재료로 만들어진 임의의 마킹 대상물의 표면에 레이저 빔을 조사하여 증발시키거나 연소시킴으로써 제품생산번호, 모델명, 문자 또는 패턴 등을 마킹하는 시스템을 말하는 것이다.
전술한 바와 같은 종래의 기술에 따른 레이저 마킹 시스템에서는 레이저 소스로부터 출사된 레이저 빔이 스캔헤드의 X미러 및 Y미러와 F-θ 렌즈를 거쳐 임의의 마킹 대상물에 조사됨으로써 임의의 마킹 대상물에 제품생산번호, 모델명, 문자 또는 패턴 등이 마킹된다.
다시 말해서, 전술한 바와 같은 레이저 마킹 시스템의 구성에서 스캔헤드는 마킹 대상물 표면의 특정한 영역을 마킹하기 위해 기 설정된 좌표 데이터에 따라 엑스(X) 방향으로 이동이 가능한 X미러와 와이(Y) 방향으로 이동이 가능한 Y미러를 구동하여 레이저 빔을 마킹 대상물 표면에 조사하여 마킹하게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 레이저 마킹 시스템의 기구적인 구성을 개략적으로 설명하면 레이저 빔의 출사가 이루어지는 레이저 소스, 레이저 소스로부터 출사된 레이저 빔을 반사하여 정렬시키는 하나 이상의 빔 미러, 빔 미러에 의해 정렬된 레이저 빔의 경로를 일정비율로 반사하거나 투과시켜 분기시키는 빔 스플리터 및 빔 스플리터에 의해 분기된 레이저 빔을 마킹 대상물에 조사하는 스캔헤드의 구성으로 이루어진다.
그러나. 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 레이저 마킹 시스템에는 마킹 대상물에 마킹된 마킹 이미지의 불량 여부를 판단하기 위해 레이저 마킹 시스템과는 별도로 구비된 리딩장치를 통해 마킹 대상물에 마킹된 마킹 이미지를 리딩하여 마킹의 불량 여부를 판단하게 된다. 따라서, 이처럼 레이저 마킹 시스템과는 별도로 구비된 리딩장치를 통해 리딩이 이루어지기 때문에 많은 시간과 적지 않은 인력이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 전술한 바와 같은 레이저 마킹 시스템과는 별도로 구비된 리딩장치를 통해 마킹 대상물에 마킹된 마킹 이미지를 리딩하여 마킹의 불량 여부를 판단한 다음 생산라인에 적용한다고 하더라도 적용된 판단에 오류가 발생하게 되면 마킹 품질이 불량인 것을 알기 전까지는 마킹 품질이 불량인 체로 제품의 생산이 계속적으로 이루어진다는 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 레이저 마킹 시스템에서 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 함으로써 마킹의 불량 여부를 판단할 수 있도록 한 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 레이저 마킹 시스템에서 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 하여 마킹의 불량 여부를 판단할 수 있도록 함으로써 마킹 품질의 불량 발생시 라인의 장비를 자동으로 정지시켜 경제적인 낭비를 방지할 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 레이저 마킹 시스템에서 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 하여 마킹의 불량 여부를 판단할 수 있도록 함으로써 마킹 이미지의 리딩에 소요되는 시간과 인력을 크게 줄일 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치는 마킹 대상물 상에 마킹된 마킹 이미지를 촬상하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치에 있어서, 특정 파장대의 광에 의한 반응을 통해 스캔헤드로 피드백되어 스캔헤드의 갈바노 미러에 의해 반사되는 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상을 반사시키는 빔 스플리터; 빔 스플리터에 의해 반사된 마킹 이미지 영상으로부터 특정 파장대의 광만 축출하는 컬러 필터; 컬러 필터에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절하는 아이리스 다이아그램; 아이리스 다이아그램을 통과한 마킹 이미지 영상의 스캔헤드의 F-θ 렌즈에 의해 발생된 구면수차를 보상하는 옵티컬 렌즈; 마킹 대상물의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 스캔헤드로 피드백되도록 하는 동축 조명; 및 옵티컬 렌즈를 통과한 마킹 대상물의 마킹 이미지 영상을 촬상하는 비전 카메라의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같으 본 발명에 따른 구성에서 마킹 이미지 리딩장치는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 전단에 구성됨이 보다 양호하다.
한편, 본 발명에 따른 구성에서 동축 조명으로부터 출사되는 광의 특정 파장은 450～900nm 파장의 광으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구성에서 빔 스플리터는 스캔헤드로 입사되는 레이저 빔의 경로 상에 위치되어 레이저 빔은 투과시키되 스캔헤드의 갈바노 미러로부터 반사되어 오는 광은 컬러 필터로 반사시키는 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 기술의 방법적인 특징은 특정 파장대의 광에 의한 반응을 통해 스캔헤드로 피드백되어 스캔헤드의 갈바노 미러에 의해 반사되는 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상을 반사시키는 빔 스플리터, 빔 스플리터에 의해 반사된 마킹 이미지 영상으로부터 특정 파장대의 광만 축출하는 컬러 필터, 컬러 필터에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절하는 아이리스 다이아그램, 아이리스 다이아그램을 통과한 마킹 이미지 영상의 스캔헤드의 F-θ 렌즈에 의해 발생된 구면수차를 보상하는 옵티컬 렌즈, 마킹 대상물의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 스캔헤드로 피드백되도록 하는 동축 조명 및 옵티컬 렌즈를 통과한 마킹 대상물의 마킹 이미지 영상을 촬상하는 비전 카메라의 구성으로 이루어진 마킹 이미지 리딩장치가 구비된 레이저 마킹 시스템을 통해 수행되어지되, (a) 동축 조명을 통해 마킹 대상물의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 동축 조명의 광에 노출되도록 하는 단계; (b) 단계(a) 과정의 동축 조명에 노출된 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 스캔헤드의 F-θ 렌즈를 통해 피드백되어 Y방향 갈바노 미러와 X방향 갈바노 미러를 통해 반사되는 단계; (c) 단계(b) 과정의 갈바노 미러를 통해 반사되는 마킹 이미지 영상을 빔 스플리터를 통해 일방향으로 반사시키는 단계; (d) 단계(c) 과정의 빔 스플리터에 의해 반사된 마킹 이미지 영상을 컬러 필터를 통해 특정 파장대의 광만을 축출하여 투과시키는 단계; (e) 단계(d) 과정의 컬러 필터를 통해 특정 파장대의 광만이 축출되어 투과된 마킹 이미지 영상의 광량을 아이리스 다이아그램을 통해 조절하는 단계; (f) 단계(e) 과정의 아이리스 다이아그램에 의해 광량이 조절된 마킹 이미지 영상을 옵티컬 렌즈를 통해 구면수차를 보상하는 단계; 및 (g) 단계(f) 과정의 옵티컬 렌즈에 의해 구면수차가 보상된 마킹 이미지 영상을 비전 카메라를 통해 촬상하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법적인 구성에서 단계(a) 과정의 동축 조명으로부터 출사되는 광의 특정 파장은 450～900nm 파장의 광으로 이루어질 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 방법적인 구성에서 빔 스플리터는 스캔헤드로 입사되는 레이저 빔의 경로 상에 위치되어 레이저 빔은 투과시키되 스캔헤드의 갈바노 미러로부터 반사되어 오는 광은 컬러 필터로 반사시키는 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 기술에 따르면 레이저 마킹 시스템에서 특정 패턴의 마킹 후 이어서 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 함으로써 마킹의 불량 여부를 즉시 판단할 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 레이저 마킹 시스템에서 특정 패턴의 마킹 후 이어서 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 하여 마킹의 불량 여부를 판단할 수 있도록 함으로써 마킹 품질의 불량 발생시 라인의 장비를 즉시 정지시켜 불량률을 최소화 할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 레이저 마킹 시스템에서 특정 패턴의 마킹 후 이어서 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 하여 마킹의 불량 여부를 판단할 수 있도록 함으로써 마킹 이미지의 리딩에 소요되는 시간과 인력을 크게 줄일 수가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치가 구성된 레이저 마킹 시스템을 보인 사시 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치를 보인 단면 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치를 통한 마킹 이미지의 촬상 과정을 설명하기 위해 보인 설명도.
도 4 는 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치를 통한 마킹 이미지 촬상의 흐름을 보인 블록도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치 및 리딩방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치가 구성된 레이저 마킹 시스템을 보인 사시 구성도, 도 2 는 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치를 보인 단면 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치를 통한 마킹 이미지의 촬상 과정을 설명하기 위해 보인 설명도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)는 스캔헤드(150)로 피드백되어 갈바노 미러(도시하지 않음)에 의해 반사되는 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지를 촬상하는 것으로, 이러한 마킹 이미지 리딩장치(200)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 빔 익스펜더(140)와 스캔헤드(150) 사이의 스캔헤드(150)의 전단에 설치되어진다.
전술한 바와 같이 빔 익스펜더(140)와 스캔헤드(150) 사이의 스캔헤드(150)의 전단에 설치되는 마킹 이미지 리딩장치(200)는 스캔헤드(150)로 피드백되어 갈바노 미러에 의해 반사되는 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지를 촬상하여 마킹 위치 및 마킹 품질의 불량 여부를 판단함으로써 마킹 대상물의 불량을 최소화할 수 있도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이 스캔헤드(150)로 피드백되어 갈바노 미러에 의해 반사되는 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지를 촬상하는 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)의 구성은 특정 파장의 광에 의한 반응을 통해 스캔헤드(150)로 피드백되어 갈바노 미러(도시하지 않음)에 의해 반사되는 마킹 대상물(10) 상의 마킹 이미지 영상을 반사시키는 빔 스플리터(210), 빔 스플리터(210)에 의해 반사된 마킹 이미지 영상으로부터 특정 파장대의 광만 축출하는 컬러 필터(220), 컬러 필터(220)에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절하는 아이리스 다이아그램(230), 아이리스 다이아그램(230)을 통과한 마킹 이미지 영상의 F-θ 렌즈(도시하지 않음)에 의해 발생된 구면수차를 보상하는 옵티컬 렌즈(240), 마킹 대상물(10)의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물(10) 상의 마킹 이미지 영상이 스캔헤드(150)로 피드백되도록 하는 동축 조명(250) 및 옵티컬 렌즈(240)를 통과한 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지 영상을 촬상하는 비전 카메라(260)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)를 구성하는 각각의 구성요소를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명을 구성하는 빔 스플리터(210)는 스캔헤드(150)로 피드백되어 반사되는 마킹 이미지 영상을 컬러 필터(220)로 반사시키는 것으로, 이러한 빔 스플리터(210)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 특정 파장대의 광에 의한 반응을 통해 스캔헤드(150)로 피드백되어 스캔헤드(150)의 갈바노 미러(도시하지 않음)에 의해 반사되는 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상을 컬러 필터(220)로 반사시키게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 빔 스플리터(210)는 후술하는 동축 조명(250)으로부터 출사되는 450～90nm 파장의 광을 컬러 필터(220)로 반사시켜 마킹 이미지 영상의 촬상이 이루어질 수 있도록 한다.
다시 설명하면, 빔 스플리터(210)는 빔 익스펜더(140)로부터 스캔헤드(150)로 경유하는 레이저 빔의 경로 상에 위치되어 레이저 모듈(110)로부터 출사된 레이저 빔은 투과시키되 스캔헤드(150)의 갈바노 미러로부터 반사되어 오는 광은 컬러 필터(220)로 반사시키는 구성으로 이루어진다. 즉, 빔 스플리터(210)는 레이저 모듈(110)로부터 출사되는 350～410nm 파장의 레이저 빔은 스캔헤드(150)로 투과시키고, 동축 조명(250)으로부터 출사되는 450～900nm 파장의 광은 컬러 필터(220)로 반사시키게 된다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 컬러 필터(220)는 특정 파장대의 광만이 출출되어 촬상이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것으로, 이러한 컬러 필터(220)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 빔 스플리터(210)에 의해 반사된 마킹 이미지 영상으로부터 특정 파장대의 광만 축출한다.
다시 설명하면, 앞서 설명한 빔 스플리터(210)의 구성이 동축 조명(250)으로부터 출사되는 450～900nm 파장의 광을 컬러 필터(220)로 반사키기 때문에 컬러 필터(220)는 450～900nm 파장의 광만을 축출한다고 할 수 있다.
그리고, 본 발명을 구성하는 아이리스 다이아그램(230)은 컬러 필터(220)에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절하기 위한 것으로, 이러한 아이리스 다이아그램(230)은 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 컬러 필터(220)에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절함으로써 비전 카메라(160)에 의해 촬상되는 마킹 이미지 영상이 선명하게 촬상될 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 옵티컬 렌즈(240)는 마킹 이미지 영상의 구면수차를 보상하기 위한 것으로, 이러한 옵티컬 렌즈(240)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 아이리스 다이아그램(230)에 의해 광량이 조절된 마킹 이미지 영상의 구면수차를 보상하게 된다.
전술한 바와 같은 마킹 이미지 영상의 구면수차는 마킹 대상물(10)로부터 피드백된 마킹 이미지 영상이 스캔헤드(150)의 F-θ 렌즈를 경유하게 되면 마킹 이미지 영상은 스캔헤드(150)의 F-θ 렌즈에 의해 구면수차가 발생하게 되는데, 이러한 구면수차를 보상하지 않게 되면 도 3 에 도시된 바와 같이 마킹 이미지 영상의 왜곡되어지게 된다.
그리고, 본 발명을 구성하는 동축 조명(250)은 특정 파장의 광을 출사하기 위한 것으로, 이러한 동축 조명(250)은 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 마킹 대상물(10)의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물(10) 상의 마킹 이미지 영상이 스캔헤드(150)로 피드백되도록 한다.
다시 설명하면, 동축 조명(250)의 광을 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지에 노출시키게 되면 광에 노출된 마킹 이미지 영상은 스캔헤드(150)의 F-θ 렌즈를 통해 피드백되어 Y방향 갈바노 미러와 X방향 갈바노 미러를 통해 빔 스플리터(161)로 반사되어진다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 비전 카메라(260)는 마킹 이미지 영상을 촬상하기 위한 것으로, 이러한 비전 카메라(260)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 옵티컬 렌즈(240)에 의해 구면수차가 보상된 마킹 이미지 영상을 촬상하게 된다. 이처럼 최종적으로 촬상된 특정값을 분석하여 마킹된 마킹 이미지가 제 위치에 마킹 되었는지 마킹 품질의 불량여부는 어떤지를 판단하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)를 포함한 레이저 마킹 시스템(100)의 구성을 살펴보면 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치를 포함한 레이저 마킹 시스템(100)은 출사된 레이저 빔을 마킹 대상물(10)에 조사하여 특정 패턴을 마킹하는 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템(100)은 레이저 빔이 출사되는 레이저 모듈(110), 레이저 모듈(110)에서 출사된 레이저 빔을 정렬시키는 하나 이상의 빔 미러(120), 레이저 빔을 온/오프(On/Off) 제어하여 레이저 빔의 온(On)시 빔 미러(120)를 통해 반사되는 가운데 정렬된 레이저 빔을 오프(Off)시에도 누설되지 않도록 하는 빔 셔터(130), 빔 미러(120)에 의해 정렬되어 빔 셔터(130)를 경유한 레이저 빔의 광폭을 원하는 크기로 확대 또는 축소시키고 레이저 빔을 포커싱하는 빔 익스펜더(140), 광폭의 조절 및 포커싱이 이루어진 레이저 빔을 마킹 대상물(10) 상에 조사하되 갈바노 미터에 의해 제어되는 X방향 갈바노 미러와 Y방향 갈바노 미러 및 F-θ 렌즈를 통해 레이저 빔을 마킹 대상물에 조사하여 2차원 형상을 마킹하는 스캔헤드(150) 및 스캔헤드(150)로 피드백되어 갈바노 미러(도시하지 않음)에 의해 반사되는 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지를 촬상하는 마킹 이미지 리딩장치(200)를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 레이저 마킹 시스템(100)을 구성하는 레이저 모듈(110)은 하나 또는 다수로 구성될 수 있으며, 레이저 모듈(110)로부터 출사된 레이저 빔을 반사하는 가운데 정렬하는 빔 미러(120) 역시도 하나 이상으로 구성될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템(100)은 레이저 마킹을 통해 특정 패턴을 마킹 대상물(10)에 마킹한 다음, 리딩용 비전(160)을 통해 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지 영상을 촬상하여 촬상된 마킹 이미지 영상의 마킹 품질이 불량하다고 판단된 경우에는 생산라인의 장비를 정지시키는 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 레이저 마킹 시스템(100)의 각 구성요소를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 레이저 모듈(110)은 레이저 빔을 출사하기 위한 것으로, 이러한 레이저 모듈(110)은 도 1 에 도시된 바와 같이 350～410 nm 파장의 레이저 빔을 빔 미러(120)로 출사한다.
전술한 바와 같이 350～410 nm 파장의 레이저 빔을 출사하는 레이저 모듈(110)은 하나 또는 둘 이상으로 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명을 구성하는 빔 미러(120)는 레이저 빔을 정렬시키기 위한 것으로, 이러한 빔 미러(120)는 도 1 에 도시된 바와 같이 레이저 모듈(110)의 다음단에 구성되어 레이저 모듈(110)로부터 출사된 레이저 빔을 반사시키는 가운데 정렬시키게 된다.
전술한 바와 같이 레이저 모듈(110)로부터 출사된 레이저 빔을 반사시키는 가운데 정렬시키는 빔 미러(120)는 하나 이상으로 구성되어질 수 있다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 빔 셔터(130)는 빔 미러(120)에 의해 정렬된 레이저 빔을 온/오프(On/Off) 제어하여 오프(Off)시에도 레이저 빔이 누설되지 않도록 하는 것으로, 이러한 빔 셔터(130)는 도 1 에 도시된 바와 같이 빔 미러(120)의 다음단에 구성되어지되 레이저 빔을 온/오프(On/Off) 제어하여 레이저 빔의 온(On)시 빔 미러(120)를 통해 반사되는 가운데 정렬된 레이저 빔을 오프(Off)시에도 누설되지 않도록 한다.
그리고, 본 발명을 구성하는 빔 익스펜더(140)는 빔 미러(120)에 의해 정렬되어 빔 셔터(130)를 경유한 레이저 빔의 광폭을 원하는 크기로 확대 또는 축소시키기 위한 것으로, 이러한 빔 이스펜더(140)는 도 1 에 도시된 바와 같이 빔 셔터(130)의 다음단에 구성되어지되 빔 미러(120)에 의해 정렬되어 빔 셔터(130)를 경유한 레이저 빔의 광폭을 원하는 크기로 확대 또는 축소시키고 레이저 빔을 포커싱한다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 스캔헤드(150)는 원하는 크기로 확대 또는 축소되고 포커싱된 레이저 빔을 마킹 대상물(10)에 조사하여 2차원 형상을 마킹하는 것으로, 이러한 스캔헤드(150)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 광폭의 조절 및 포커싱이 이루어진 레이저 빔을 마킹 대상물(10) 상에 조사하되 갈바노 미터(도시하지 않음)에 의해 제어되는 X방향 갈바노 미러(도시하지 않음)와 Y방향 갈바노 미러(도시하지 않음) 및 F-θ 렌즈(도시하지 않음)를 통해 레이저 빔을 마킹 대상물(10)에 조사하여 2차원 형상을 마킹한다.
본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)를 설명하기에 앞서 레이저 마킹 시스템(100)을 통해 마킹하는 과정을 살펴보면 먼저, 레이저 모듈(110)로부터 레이저 빔의 출사가 이루어지면 레이저 모듈(110)로부터 출사된 레이저 빔은 빔 미러(120)를 통해 반사되는 가운데 정렬된다.
다음으로, 전술한 바와 같이 레이저 모듈(110)로부터 출사되어 빔 미러(120)를 통해 반사되어 정열되는 레이저 빔은 빔 셔터(130)에 의해 온/오프(On/Off) 제어된다. 즉, 빔 셔터(130)는 온(On)시 빔 미러(120)를 통해 반사되는 가운데 정렬되는 레이저 빔을 오프(Off)시에도 빔이 누설되지 않도록 한다.
그리고, 전술한 바와 같이 빔 셔터(130)를 통과한 레이저 빔은 빔 익스펜더(140)에 의해 레이저 빔의 광폭이 조절되고 포커싱이 이루어지게 된다. 즉, 빔 익스펜더(140)는 빔 셔터(130)를 통과한 레이저 빔의 광폭을 조절하거나 포커싱을 하게 된다.
전술한 바와 같이 빔 익스펜더(140)에 의해 광폭이 조절되거나 포커싱된 레이저 빔은 F-θ가 장착된 스캔헤드(150)를 통해 마킹 대상물(10) 상에 조사되어 2차원 형상을 마킹하게 된다.
다시 말해서, 빔 이스펜더(140)에 의해 광폭이 조절되거나 포커싱되어 스캔헤드(150)에 입사된 레이저 빔은 스캔헤드(150)의 갈바노 미터(도시하지 않음)에 의해 제어되는 X방향 갈바노 미러(도시하지 않음)와 Y방향 갈바노 미러(도시하지 않음) 및 F-θ 렌즈(도시하지 않음)를 거쳐 마킹 대상물(10) 상에 조사되어 마킹이 이루어진다.
도 4 는 본 발명에 따른 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치를 통한 마킹 이미지 촬상의 흐름을 보인 블록도이다.
본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩방법은 (a) 동축 조명(250)을 통해 마킹 대상물(10)의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물(10) 상의 마킹 이미지 영상이 동축 조명(250)의 광에 노출되도록 하는 단계(S100), (b) 동축 조명(250)에 노출된 마킹 대상물(10) 상의 마킹 이미지 영상이 스캔헤드(150)의 F-θ 렌즈를 통해 피드백되어 Y방향 갈바노 미러와 X방향 갈바노 미러를 통해 반사되는 단계(S110), (c) 갈바노 미러를 통해 반사되는 마킹 이미지 영상을 빔 스플리터(210)를 통해 일방향으로 반사시키는 단계(S120), (d) 빔 스플리터(210)에 의해 반사된 마킹 이미지 영상을 컬러 필터(220)를 통해 특정 파장대의 광만을 축출하여 투과시키는 단계(S130), (e) 컬러 필터(220)를 통해 특정 파장대의 광만이 축출되어 투과된 마킹 이미지 영상의 광량을 아이리스 다이아그램(230)을 통해 조절하는 단계(S140), (f) 아이리스 다이아그램(230)에 의해 광량이 조절된 마킹 이미지 영상을 옵티컬 렌즈(240)를 통해 구면수차를 보상하는 단계(S150) 및 (g) 옵티컬 렌즈(240)에 의해 구면수차가 보상된 마킹 이미지 영상을 비전 카메라(260)를 통해 촬상하는 단계(S160)의 구성으로 이루어진다.
도 1 내지 도 3 에서 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)를 통한 마킹 이미지의 촬상 과정은 도 4 에 도시된 바와 같이 먼저, 동축 조명(250)을 통해 마킹 대상물(10)의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 마킹 대상물(10) 상의 마킹 이미지 영상이 동축 조명(250)의 광에 노출되도록 한다(S100).
다음으로, 동축 조명(250)에 노출된 마킹 대상물(10) 상의 마킹 이미지 영상은 스캔헤드(150)의 F-θ 렌즈를 통해 피드백되어 Y방향 갈바노 미러와 X방향 갈바노 미러를 통해 빔 스플리터(210)로 반사되어진다(S110).
그리고, 전술한 바와 같이 스캔헤드(150)의 Y방향 갈바노 미러와 X방향 갈바노 미러에 의해 빔 스플리터(210)로 반사된 마킹 이미지 영상은 빔 스플리터(210)에 의해 컬러 필터(220)로 반사되어진다. 즉, 스캔헤드(150)의 F-θ 렌즈를 통해 피드백되어 Y방향 갈바노 미러와 X방향 갈바노 미러를 통해 빔 스플리터(210)로 반사되어진 마킹 이미지 영상은 빔 스플리터(210)에 의해 컬러 필터(220)로 반사되어진다(S120).
전술한 바와 같이 빔 스플리터(210)에 의해 컬러 필터(220)로 반사되어진 마킹 이미지 영상은 컬러 필터(220)에 의해 특정 파장대의 광만이 축출되어 아이리스 다이아그램(230)으로 입사된다(S130). 이때, 아이리스 다이아그램(230)으로 입사된 특정 파장대의 광으로 이루어진 마킹 이미지 영상은 아이리스 다이아그램(230)에 의해 그 광량이 조절된다(S140).
다음으로, 전술한 바와 같이 아이리스 다이아그램(230)에 의해 광량이 조절된 마킹 이미지 영상은 옵티컬 렌즈(240)에 의해 구면수차의 보상이 이루어진다(S150). 즉, 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지 영상은 스캔헤드(150)로 피드백될시 F-θ 렌즈에 의해 구면수차가 발생하게 되는데, 옵티컬 렌즈(240)는 F-θ 렌즈에 의해 구면수차가를 보상하게 된다.
그리고, 전술한 바와 같이 옵티컬 렌즈(240)를 통해 F-θ 렌즈에 의한 구면수차의 보상이 이루어진 마킹 이미지 영상은 마킹 대상물(10)의 마킹 이미지 영상을 촬상하는 비전 카메라(260)에 의해 촬상이 이루어진다(S160).
전술한 바와 같이 비전 카메라(260)에 의해 촬상된 마킹 이미지 영상은 레이저 마킹 시스템(100)의 제어부(도시하지 않음)에 의해 촬상된 마킹 이미지 영상이 마킹 위치의 불량 여부와 마킹 품질이 불량여부에 대한 분석이 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)의 구성에서 동축 조명(250)으로부터 출사되는 특정 파장의 광은 450～900nm 파장의 광으로 이루어진다. 따라서, 동축 조명(250)으로부터 출사되는 특정 파장의 광이 450～900nm 파장의 광으로 이루어기 때문에 빔 스플리터(210), 걸러 필터(220), 아이리스 다이그램(230) 및 옵티컬 렌즈(240)을 경유하는 특정 파장의 광 역시도 450～900nm 파장의 광이라 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 마킹 이미지 리딩장치(200)를 레이저 마킹 시스템(100)에 구성함으로써 마킹과 함께 마킹 이미지의 리딩이 이루어질 수 있도록 함으로써 마킹 품질의 불량 여부를 즉시 판단할 수가 있음은 물론, 마킹 품질의 불량 판단시 라인의 장비를 자동으로 정지시켜 불량률을 저하시킬 수가 있다.
본 발명에 따른 기술은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
100. 레이저 마킹 시스템 110. 레이저 모듈
120. 빔 미러 130. 빔 셔터
140. 빔 익스펜더 150. 스캔헤드
200. 리딩용 비전 210. 빔 스플리터
220. 컬러 필터 230. 아이리스 다이아드램
240. 옵티컬 렌즈 250. 동축 조명
260. 비전 카메라 10. 마킹 대상물

Claims (7)

  1. 마킹 대상물 상에 마킹된 마킹 이미지를 촬상하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치에 있어서,
    특정 파장대의 광에 의한 반응을 통해 스캔헤드로 피드백되어 상기 스캔헤드의 갈바노 미러에 의해 반사되는 상기 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상을 반사시키는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터에 의해 반사된 마킹 이미지 영상으로부터 특정 파장대의 광만 축출하는 컬러 필터;
    상기 컬러 필터에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절하는 아이리스 다이아그램;
    상기 아이리스 다이아그램을 통과한 마킹 이미지 영상의 상기 스캔헤드의 F-θ 렌즈에 의해 발생된 구면수차를 보상하는 옵티컬 렌즈;
    상기 마킹 대상물의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 상기 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 상기 스캔헤드로 피드백되도록 하는 동축 조명; 및
    상기 옵티컬 렌즈를 통과한 상기 마킹 대상물의 마킹 이미지 영상을 촬상하는 비전 카메라의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마킹 이미지 리딩장치는 상기 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 전단에 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 동축 조명으로부터 출사되는 광의 특정 파장은 450～900nm 파장의 광인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 스캔헤드로 입사되는 레이저 빔의 경로 상에 위치되어 상기 레이저 빔은 투과시키되 상기 스캔헤드의 갈바노 미러로부터 반사되어 오는 광은 상기 컬러 필터로 반사시키는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩장치.
  5. 특정 파장대의 광에 의한 반응을 통해 스캔헤드로 피드백되어 상기 스캔헤드의 갈바노 미러에 의해 반사되는 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상을 반사시키는 빔 스플리터, 상기 빔 스플리터에 의해 반사된 마킹 이미지 영상으로부터 특정 파장대의 광만 축출하는 컬러 필터, 상기 컬러 필터에 의해 축출된 특정 파장대 마킹 이미지 영상의 광량을 조절하는 아이리스 다이아그램, 상기 아이리스 다이아그램을 통과한 마킹 이미지 영상의 상기 스캔헤드의 F-θ 렌즈에 의해 발생된 구면수차를 보상하는 옵티컬 렌즈, 상기 마킹 대상물의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 상기 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 상기 스캔헤드로 피드백되도록 하는 동축 조명 및 상기 옵티컬 렌즈를 통과한 상기 마킹 대상물의 마킹 이미지 영상을 촬상하는 비전 카메라의 구성으로 이루어진 마킹 이미지 리딩장치가 구비된 레이저 마킹 시스템을 통해 수행되어지되,
    (a) 상기 동축 조명을 통해 상기 마킹 대상물의 재질에 따라 반응하는 특정 파장의 광을 출사하여 상기 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 상기 동축 조명의 광에 노출되도록 하는 단계;
    (b) 단계(a) 과정의 상기 동축 조명에 노출된 상기 마킹 대상물 상의 마킹 이미지 영상이 상기 스캔헤드의 F-θ 렌즈를 통해 피드백되어 Y방향 갈바노 미러와 X방향 갈바노 미러를 통해 반사되는 단계;
    (c) 단계(b) 과정의 상기 갈바노 미러를 통해 반사되는 마킹 이미지 영상을 빔 스플리터를 통해 일방향으로 반사시키는 단계;
    (d) 단계(c) 과정의 상기 빔 스플리터에 의해 반사된 마킹 이미지 영상을 상기 컬러 필터를 통해 특정 파장대의 광만을 축출하여 투과시키는 단계;
    (e) 단계(d) 과정의 상기 컬러 필터를 통해 특정 파장대의 광만이 축출되어 투과된 마킹 이미지 영상의 광량을 상기 아이리스 다이아그램을 통해 조절하는 단계;
    (f) 단계(e) 과정의 상기 아이리스 다이아그램에 의해 광량이 조절된 마킹 이미지 영상을 상기 옵티컬 렌즈를 통해 구면수차를 보상하는 단계; 및
    (g) 단계(f) 과정의 상기 옵티컬 렌즈에 의해 구면수차가 보상된 마킹 이미지 영상을 비전 카메라를 통해 촬상하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(a) 과정의 동축 조명으로부터 출사되는 광의 특정 파장은 450～900nm 파장의 광인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 스캔헤드로 입사되는 레이저 빔의 경로 상에 위치되어 상기 레이저 빔은 투과시키되 상기 스캔헤드의 갈바노 미러로부터 반사되어 오는 광은 상기 컬러 필터로 반사시키는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 마킹 이미지 리딩방법.
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