KR101235328B1 - 스캐너용 위치제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동요소의 각도 위치를 결정하는 스캐너용 위치제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위치 검출기를 포함하는 주사장치에서 전체적으로 감소된 크기를 대비하며, 축 방향으로 정렬된 광원의 정밀제어를 가능하게 하기 위한 스캐너용 위치제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 베어링에 의하여 지지되어 회전하는 회전부 및 고정부로 구성되는 스캐너용 위치제어 시스템에 있어서, 상기 고정부에 구비되며, 상기 회전부의 축 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 광센서 지지부, 상기 광센서 지지부의 내측 둘레면에 구비되며, 상기 축에 대해 평행하도록 구성된 광센서, 상기 회전부에 구비되며, 상기 광센서의 일부 영역에 대한 광을 차단하는 광칸막이 및 상기 고정부에 축 방향으로 정렬되어 구비되며, 횡 방향으로 균일한 광을 조사하는 하나 이상의 광조사부를 포함하되, 상기 회전부가 회전 시, 상기 광칸막이가 함께 이동함으로써 상기 광센서에 상기 광이 전달되는 양을 제어할 수 있도록 하는 스캐너용 위치제어 시스템에 의해 달성된다.

Description

스캐너용 위치제어 시스템{System of controlling position using for scanner}

본 발명은 이동요소의 각 위치를 결정하는 스캐너용 위치제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위치 검출기를 포함하는 주사장치에서 전체적으로 감소된 크기를 대비하며, 축 방향으로 정렬된 광원의 정밀제어를 가능하게 하기 위한 스캐너용 위치제어 시스템에 관한 것이다.

자동화의 범위가 증가함에 따라, 제한된 회전 모터에 구비된 샤프트와 같은 회전 요소의 회전위치 정밀 측정 및 제어가 효율적인 제조와 프로세싱을 위하여 요구된다.

특히, 강렬한 레이저 빔의 정밀제어는 레이저 빔 재료 공정에서 매우 중요하다.

종래, 회전경을 사용하여 레이저 빔의 각 위치를 제어하기 위해 회전 운동의 감지와 검출에서 사용된 차등 접근법이 존재한다. 그러나, 이러한 검출기는 그 사용범위가 한정되어 있으며, 많은 단점을 지니고 있어서 여러 유형에 적용되기가 어렵다.

또한, 가변 차등 변압기를 사용하는 기술은 자기장의 존재에 매우 민감한 단점이 있으며, 가변성의 전위차계는 지나친 기계적 히스테리시스 특성을 가지는 단점을 갖는 것이 발견되었다.

특히, 안정적인 각 위치의 영역 주변에 사용될 때, 진동 또는 지터(jitter)와 같은 접촉 관련 문제가 야기되었다.

더욱이, 전위차계는 기계적인 운동으로 인한 제한 수명의 따른 문제가 나타나는 경향이 있었다.

커패시턴스 센싱 시스템은 커패시터 시스템에서 회전식으로 배열된 샤프트가 커패시터의 플레이트 사이에 배열되고 가변 콘덴서 또는 유전체가 커플링되는 것으로서, 커패시터의 캐패시턴스의 측정은 샤프트의 현재 회전각에 직접적으로 연결되는 양으로 제공되며, 정확도가 매우 높고 높은 각도 분해능을 제공한다.

그러나, 대체적으로 전기 용량 위치 검출기는 드리프팅에 민감하지 못한 경향이 있었다.

또한, 여기(excitation)가 가능한 온 보드 발진기 회로를 필요로 하는데, 작은 공간 안으로 이러한 회로소자를 패키징하는 것이 매우 어려우며, 제조에 따른 비용도 상승하게 된다.

한편, 광 검출 기술의 사용에 기초가 된 위치 검출기는 온도 불안정성의 문제가 있고, 진동에 민감하며 회전 운동의 상대적으로 작은 범위에서 종종 비선형 오퍼레이션을 나타내는 경우도 있다.

또한, 결상 렌즈로 결합된 디퓨저로부터의 반사광을 사용한 광학적 장치는 로우 시그널 생산, 부정확 및 제조 가격과 밀접한 큰 사이즈에 관한 문제점을 가지고 있으며, 단일 광원 또는 2 광전지 셀 광학 위치 검출기는 광선 샤프트 모션에 매우 민감한 문제점이 있었다. 이러한 요인은 반복적으로 위치하는 각도 상에서 영향이 크기 때문에 매우 중요하다. 심지어 샤프트의 작은 불필요한 방사 운동은 검출기 출력의 정확성을 거의 반대로 만들 만큼 영향을 미칠 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 광검출기의 사이즈를 감소시키고, 가능하면 더 편평하게 구성하여 이익의 손실 없이 측정의 정확도를 개선한 시스템들이 꾸준히 고안되고 있으나 여전히 많은 단점들을 극복하고 있지 못하다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 각 위치를 정확하게 탐지하며, 위치제어 시스템을 표현하기 위한 각도 분해능 및 드리프트에서 요구하는 고정밀도를 제공하기 위한 목적이 있다.

또한, 본 발명은 스캐너용 위치제어 시스템의 효율적인 배치를 통해 구조를 단순화하여 크기를 감소시키기 위한 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 크기를 감소시킴으로써 이와 관련한 제조비용을 낮추기 위한 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 베어링에 의하여 지지되어 회전하는 회전부 및 고정부로 구성되는 스캐너용 위치제어 시스템에 있어서, 상기 고정부에 구비되며, 상기 회전부의 축 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 광센서 지지부, 상기 광센서 지지부의 내측 둘레면에 구비되며, 상기 축에 대해 평행하도록 구성된 광센서, 상기 회전부에 구비되며, 상기 광센서의 일부 영역에 대한 광을 차단하는 광칸막이 및 상기 고정부에 축 방향으로 정렬되어 구비되며, 횡 방향으로 균일한 광을 조사하는 하나 이상의 광조사부를 포함하되, 상기 회전부가 회전 시, 상기 광칸막이가 함께 이동함으로써 상기 광센서에 상기 광이 전달되는 양을 제어할 수 있도록 하는 스캐너용 위치제어 시스템에 의해 달성된다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 각 위치를 정확하게 탐지하며, 위치제어 시스템을 표현하기 위한 각도 분해능 및 드리프트에서 요구하는 고정밀도를 제공하기 위한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스캐너용 위치제어 시스템의 효율적인 배치를 통해 구조를 단순화하여 크기를 감소시키기 위한 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명은 크기를 감소시킴으로써 이와 관련한 제조비용을 낮추기 위한 또 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템에서 광센서를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 분해사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 베어링에 의하여 지지되어 회전하는 회전부(150) 및 고정부(160)로 구성되는 스캐너용 위치제어 시스템에 있어서, 고정부(160)에 구비되며, 회전부(150)의 축 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 광센서 지지부(130), 광센서 지지부(130)의 내측 둘레면에 구비되며, 회전부(150)의 축에 대해 평행하도록 구성된 광센서(120), 회전부(150)에 구비되는 광칸막이(110) 및 고정부(160)에 축 방향으로 정렬되어 구비되며, 횡 방향으로 광을 조사하는 하나 이상의 광조사부(100)를 포함하되, 회전부(150)가 회전 시, 광칸막이(110)가 함께 이동함으로써 광센서(120)에 광이 전달되는 양을 제어할 수 있도록 하는 스캐너용 위치제어 시스템이다.

이때, 광센서(120)는 광센서 지지부(130)의 내측 둘레면에 구비되며, 2개를 한 쌍으로 하여 좌우 면에 각각 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 광센서(120)는 축에 대해 좌우 대칭으로 구비될 수도 있다.

또한, 회전부(150)는 360도 전회전을 하는 모터로 구성되는 것이 아닌, 30도 이내의 회전각을 갖도록 회전하는 모터로 구성되는 것이 바람직하다.

광조사부(100)는 고정부(160)의 축 방향으로 정렬되어 측면에 배열되며, 광센서(120)에 가능한 한 가깝게 위치한 것이 바람직하다.

또한, 광조사부(100)는 한번에 광센서(120)의 전면을 조광할 수 있는 균일하면서도 넓은 광각 분야를 생산하는 것이 바람직하며, 이것에 의해 본 발명의 위치제어 시스템은 최소의 크기로 감소될 수 있고, 단일의 LED가 이용되는 것이 가능하게 된다.

또한, 광센서(120)에 대한 광조사부(100)의 밀접 접근은 수용된 방사의 강도를 증가시킴으로써, 신호 생산을 증가시킬 수 있다.

또한, 광조사부(100)가 직접적으로 광센서(120)의 옆에 위치함으로써, 광원 및 광센서(120)에 송, 배 전선로를 위한 소형 구조가 달성될 수 있게 되는 것이다.

이때, 단일의 광조사부(100)는 광센서(120)에 매우 근접하게 구성되지만, 한번에 좌우면에 각각 한 쌍 이상으로 구성되는 모든 광센서(120)를 조광시키는 것이 가능하다.

여기에서, 광조사부(100)는 적외선 다이오드(IR LED, Infra-red LED)로 구성된 것이 바람직하다.

광조사부(100)로부터 광센서(120)에 조광되는 레이저 광은 원주 둘레로 균일하게 조사될수록 고정밀도 결과를 도출하는 데에 결정적인 역할을 한다.

이를 위해, 광센서(120)는 평면의 형태로서, 곡률을 갖는 광센서지지부의 내측 둘레면에 구비되기 위해 내측 둘레면의 일부가 메워져서 부착되며, 광칸막이(110)가 곡률을 갖도록 구성됨으로써 발생하는 오차를 줄일 수 있도록 고려된 광칸막이(110)의 정밀한 곡률 구성이 요구된다.

한편, 오차의 발생을 줄일 수 있는 방법으로서, 광센서(120)가 곡률을 갖도록 유연하게 구성될 수도 있다.

광조사부(100)로부터 광센서(120) 사이에는 어떠한 방해 요소의 포함없이 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 광센서(120) 또는 광조사부(100) 중 어느 하나 이상은 인쇄 회로 기판(PCB, printed circuit board)에 배열되는 것이 바람직하다.

인쇄 회로 기판 위에 광학 소자를 마운팅 또는 조립하여 유리한 배열을 함으로써, 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템이 더욱 단순화되는 것이 가능해진다.

한편, 전체적 위치제어 시스템의 배열 상태가 값이 저렴하고, 공간 절약형 방법을 실현할 수 있도록 광 검출기는 슬릿 다이오드로서 구성될 수도 있다.

본 발명에서 회전부(150)는 베어링(140)에 의해 지지되어 회전되는 것으로 한다.

본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 일실시예에 따른 동작방법은 다음과 같다. 본 발명은 이상에서와 같이, 한 개 이상의 광원을 포함하며, 횡축 방향으로 조사되는 광조사부(100)가 회전 구동되는 광칸막이(110) 뒤쪽으로 뻗어 광센서(120)로 연결된다.

이때, 광센서(120)는 고정부(160)의 축에 대하여 대칭적으로 배열되며 각각의 광센서(120)는 정반대에 배치된다.

또한, 광센서(120)는 광조사부(100)로부터 직접적으로 광을 센싱하기 위해 고정부의 장축 주위에 배열되고, 선형 출력을 수신하기 위해 회전부(150)의 원주 둘레로 정렬된다.

한편, 광조사부(100)는 적외선 다이오드(IR LED, Infra-red LED)로서 구현이 되며, 다른 램프로의 응용도 가능하다.

광조사부(100)로부터 방출된 광은 회전부(150)에 위치한 광칸막이(110)가 베어링(140)에 의해 30도 이내로 회전할 때의 위치변화에 따라, 광칸막이(110)의 뒤쪽에 배치된 광센서(120)에 도달하는 양이 달라지게 된다. 이렇게, 광칸막이(110)는 광센서(120)의 일부 영역에 대한 광을 차단하는 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 정면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템의 평면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 베어링에 의하여 지지되어 회전하는 회전부(150) 및 고정부(160)로 구성되는 스캐너용 위치제어 시스템에 있어서, 고정부(160)에 구비되며, 회전부(150)의 축 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 광센서 지지부(130), 광센서 지지부(130)의 내측 둘레면에 구비되며, 회전부의 축에 대해 평행하도록 구성된 광센서(120), 회전부(150)에 구비되며, 광센서(120)의 일부 영역에 대한 광을 차단하는 광칸막이(110) 및 고정부(160)에 축 방향으로 정렬되어 구비되며, 횡 방향으로 광을 조사하는 하나 이상의 광조사부(100)를 포함하되, 회전부(150)가 회전 시, 광칸막이(110)가 함께 이동함으로써 광센서(120)에 광이 전달되는 양을 제어할 수 있도록 하는 스캐너용 위치제어 시스템이다.

본 발명은 한 개 이상의 광원을 포함하며, 횡축 방향으로 조사되는 광조사부(100)가 회전 구동되는 광칸막이(110) 뒤쪽으로 뻗어 광센서(120)로 연결된다. 광조사부(100)로부터 방출된 광은 회전부(150)에 위치한 광칸막이(110)가 베어링(140)에 의해 30도 이내로 회전할 때의 위치변화에 따라, 광칸막이(110)의 뒤쪽에 배치된 광센서(120)에 도달하는 양이 달라지게 된다. 이렇게, 광칸막이(110)는 광센서(120)의 일부 영역에 대한 광을 차단하는 되는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 스캐너용 위치제어 시스템에서 광센서를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광센서(120)는 광센서 지지부(130)의 내측 둘레면에 회전부의 축에 대해 평행하도록 구비되며, 2개를 한 쌍으로 하여 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100 : 광조사부 110 : 광칸막이
120 : 광센서 130 : 광센서 지지부
140 : 베어링 150 : 회전부
160 : 고정부

Claims (5)

1. 베어링에 의하여 지지되어 회전하는 회전부 및 고정부로 구성되는 스캐너용 위치제어 시스템에 있어서,
   상기 고정부에 구비되며, 상기 회전부의 축 방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 광센서 지지부;
   상기 광센서 지지부의 내측 둘레면에 구비되며, 상기 회전부의 축에 대해 평행하도록 구성된 광센서;
   상기 회전부에 구비되는 광칸막이 및
   상기 고정부에 축 방향으로 정렬되어 구비되며, 횡 방향으로 광을 조사하는 하나 이상의 광조사부
   를 포함하되,
   상기 회전부가 회전 시, 상기 광칸막이가 함께 이동함으로써 상기 광센서에 상기 광이 전달되는 양을 제어할 수 있도록 하는 스캐너용 위치제어 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 광센서는 2개를 한 쌍으로 하며, 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 스캐너용 위치제어 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 광센서는 상기 축에 대해 좌우 대칭으로 구비되는 것을 특징으로 하는 스캐너용 위치제어 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전부는 30도 이하의 회전각을 갖는 것을 특징으로 하는 스캐너용 위치제어 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 광조사부는 적외선 다이오드(IR LED, Infra-red LED)로 구성된 것을 특징으로 하는 스캐너용 위치제어 시스템.

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