KR101256573B1 - 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 피사체에 식별할 수 있는 고유아이디를 각인시키는 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템에 관한 것이다.
본 발명인 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템은,
피사체(50)에 고유아이디를 각인하는 각인시스템에 있어서,
로봇(10)과;
상기 로봇에 구성된 아암(20)의 어느 일측에 설치되어 컨트롤러의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저출사유닛을 이동시키는 서브로봇(230)과;
상기 서브로봇의 어느 일측에 결합되어 있으며, 펄스레이저발생장치와 광케이블(210)로 연결되어 상기 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 피사체에 출사시켜 고유아이디를 각인하는 레이저출사유닛(220)과;
펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치(200)와;
상기 피사체에 각인되는 고유아이디의 패턴을 저장하고 있으며, 고유아이디를 각인시키기 위하여 서브로봇을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하는 컨트롤러(100);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 피사체에 식별할 수 있는 고유아이디를 각인함으로써, 고강도의 차체에 고유아이디를 각인시킬 수 있으며, 마킹핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템{Deep Engraving System Using Pulse Laser Beam.}

본 발명은 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 피사체에 식별할 수 있는 고유아이디를 각인시키는 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템에 관한 것이다.

일반적으로 피사체에 식별할 수 있는 고유아이디를 각인시키는 시스템을 설명하기 위하여 자동차에 마킹되는 차대번호를 예를 들어 구체적으로 설명하도록 하겠다.

종래의 자동차 차체에는 제품의 생산관리 및 이력 관리를 위하여 차대번호(VIN ; Vehicle Identification Number)를 각인하도록 법제화되어 있는데, 차대번호는 생산국가, 제작사, 차량구분, 차종, 세부차종, 차체형상, 안전장치 형식, 배기량, 운전석 위치, 제작년도, 생산공장 및 생산일련번호를 나타내는 알파벳 및 숫자로 구성되어 있다.

상기 차체에 타각되는 차대번호는 차체의 도장 전 상태인 BIW(Body in White) 상태에서 마킹되도록 되어 있다.

이를 위한 마킹 장치는 도 1a에 도시된 바와 같이, 로봇(robot ; 10)과, 상기 로봇의 아암 단부에 마운팅브라켓(20)을 매개로 장착된 마킹툴(30)로 구성되어 있으며, 상기 마킹툴(30)은 상기 마운팅브라켓(20)에 고정되는 메인 바디(31)와, 상기 메인바디(31)의 내부에 구비된 마킹실린더(32) 및 마킹핀(33), 상기 메인바디(32)의 외측에 장착되는 클램핑실린더(34), 상기 클램핑실린더(34)에 의해 전후진 작동되는 클램퍼(35)로 이루어지고, 상기 클램퍼(35)의 상기 마킹핀(33) 대응위치에는 클램프패드(36)가 부착되어 있다.

상기 로봇(10)은 전자제어유니트에 의해 공정 프로그램에 따라 자동 제어되도록 되어 있을 뿐만 아니라, 사용자에 의한 수동조작이 가능하도록 상기 전자제어유니트에 연계된 수동 제어반을 갖추고 있다. 또한, 상기 로봇(10)의 아암은 자신의 중심축을 중심으로 회전가능하도록 제작되어 있고, 상기 마킹실린더(32)와 상기 클램핑실린더(34)에 작동을 위한 공압을 공급하는 공압공급시스템을 포함하여 구성된다.

상기 마킹실린더(32)는 내부에 상기 마킹핀(33)과 일체로 형성된 피스톤이 내장되어 있어 전자제어유니트에 의한 공압공급시스템의 제어를 통해 상기 피스톤의 후방으로 공압을 공급함으로써 마킹핀(33)의 선단이 차체(BIW)의 표면을 타격하여 차대번호가 마킹되도록 되어 있다.

상기와 같은 종래의 차대번호 마킹장치를 이용한 공정의 진행은 먼저 작업대상이 되는 차체(BIW)를 탑재한 대차가 작업위치로 진입되어 오면 차체의 위치를 결정한 뒤 로봇이 작동되어 마킹툴(30)의 위치가 결정되며, 이어 클램퍼(35)가 작동되어 차체를 고정하고, 공압제어에 따라 마킹핀(33)이 작동하여 차대번호를 타각하게 된다.

그러나, 갈수록 차체를 이루는 소재의 강도가 높아지면서 상기한 종래의 차대번호 마킹 기술에 이용되는 마킹핀을 고강도의 소재에 적용하는데 한계가 발생하며, 이에 따라 마킹핀의 마모가 심해져 마킹핀을 자주 교체해야 하는 문제점이 발생할 수 밖에 없었으며, 소재의 강도가 높은 관계로 해당 소재에 마킹시 심각한 소음이 발생할 수 밖에 없었다.

또한, 상기한 종래 기술은 10 내지 90 마이크로미터 정도의 깊이로 마킹이 수행되어 차대번호가 마킹된 부위를 깎거나 지우게 되면 위변조가 가능한 문제점을 가지고 있었으며, 한정된 공간 내에서 사용해야 하므로 자유로운 이동이 불가능한 문제점을 가질 수 밖에 없었다.

한편, 상기한 종래 기술의 경우에는 도 1b와 같이, 예를 들어 숫자 '3'을 마킹할 경우에 중복되게 마킹이 되는 마킹영역(70)이 발생하게 되어 해당 마킹영역은 다른 영역보다 마킹의 깊이 및 너비가 넓어져 불량이 발생할 수 밖에 없었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 피사체에 식별할 수 있는 고유아이디를 각인함으로써, 고강도의 차체에 고유아이디를 각인시킬 수 있으며, 마킹핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 펄스 레이저를 이용하게 되므로 종래의 10 내지 90 마이크로미터 정도의 깊이가 아닌 100 내지 900마이크로미터 내의 깊은 깊이로 각인이 되므로 이에 따라 위변조를 방지할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 로봇 및 서브로봇에 각인시스템을 적용하게 되므로 자유로운 이동이 가능하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고유아이디를 펜 타입 혹은 래스트 스캔 방식으로 피사체에 각인시킴으로써, 각인 속도가 빨라지도록 하는데 있으며, 문자나 숫자 마킹시 중복 영역이 발생하지 않게 되어 불량율을 제거하도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템은,

로봇(10)과;

상기 로봇에 구성된 아암(20)의 어느 일측에 설치되어 컨트롤러의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저출사유닛을 이동시키는 서브로봇(230)과;

상기 서브로봇의 어느 일측에 결합되어 있으며, 펄스레이저발생장치와 광케이블(210)로 연결되어 상기 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 피사체에 출사시켜 고유아이디를 각인하는 레이저출사유닛(220)과;

펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치(200)와;

상기 피사체에 각인되는 고유아이디의 패턴을 저장하고 있으며, 고유아이디를 각인시키기 위하여 서브로봇을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하는 컨트롤러(100);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

이때, 본 발명은 입열량이 적은 펄스레이저를 사용함으로서, 피사체의 열변형이 적고 깊은 각인이 가능한 것이다.

펄스레이저는 금속재료의 가공 문턱에너지를 훨씬 초과하는 높은 첨두출력으로 가공하므로 연속발진레이저를 사용하는 방식보다 피사체의 열변형이 적고 깊은 가공이 가능하다.

또한, 펄스레이저를 이동 중에 출사하면 이론상으로 약간이나마 이동방향으로 타원형의 가공이 될 것이지만 펄스폭이 레이저 출사장치의 이동속도에 비하여 충분히 적게 하여 실용적으로 해결이 가능하다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 레이저 초점의 크기가 0.8mm 일때 레이저출사유닛의 이동속도가 분당 60m이고(상당히 고속인 상태) 펄스폭이 0.1ms라고 가정하면 레이저 가공으로 생성되는 구멍의 가로세로의 비율이 약 10%에 불과하여 육안으로 인식하는데 어려움이 전혀 없음을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

본 발명인 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템은,

펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 피사체에 식별할 수 있는 고유아이디를 각인함으로써, 고강도의 차체에 고유아이디를 각인시킬 수 있으며, 마킹핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한, 펄스 레이저를 이용하게 되므로 종래의 10 내지 90 마이크로미터 정도의 깊이가 아닌 100 내지 900마이크로미터 내의 깊은 깊이로 각인이 가능하므로 이에 따른 위변조를 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한, 로봇 및 서브로봇에 각인시스템을 적용하게 되므로 자유로운 이동이 가능하게 된다.

또한, 고유아이디를 펜 타입 혹은 래스트 스캔 방식으로 피사체에 각인시킴으로써, 각인 속도가 빨라지는 더 나은 효과와 문자나 숫자 마킹시 중복 영역이 발생하지 않게 되어 불량율을 제거할 수 있는 더 나은 효과를 제공하게 된다.

도 1a는 종래의 차대번호 마킹장치를 나타낸 구성도이다.
도 1b는 종래의 차대번호 마킹장치에 의해 마킹시 중복되게 마킹이 되는 마킹영역을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 전체 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 컨트롤러 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 펄스 레이저의 출력 형태를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 각인 예를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템에 의해 실제로 각인된 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 좌표 연산 예를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템과 종래의 각인시스템 간의 각인 깊이를 나타낸 예시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명인 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

본 발명인 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템은,

피사체(50)에 고유아이디를 각인하는 각인시스템에 있어서,

로봇(10)과;

상기 로봇에 구성된 아암(20)의 어느 일측에 설치되어 컨트롤러의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저출사유닛을 이동시키는 서브로봇(230)과;

상기 서브로봇의 어느 일측에 결합되어 있으며, 펄스레이저발생장치와 광케이블(210)로 연결되어 상기 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 피사체에 출사시켜 고유아이디를 각인하는 레이저출사유닛(220)과;

펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치(200)와;

상기 피사체에 각인되는 고유아이디의 패턴을 저장하고 있으며, 고유아이디를 각인시키기 위하여 서브로봇을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하는 컨트롤러(100);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 컨트롤러(100)는,

피사체에 각인되는 고유아이디의 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 저장하고 있는 패턴저장부(110)와,

상기 패턴저장부에 저장된 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 가공하여 서브로봇이 움직이는 좌표로 연산하는 좌표연산부(120)와,

상기 좌표연산부에 의해 연산된 서브로봇의 좌표를 획득하여 서브로봇에 해당 좌표를 송출하는 좌표설정부(130)와,

상기 좌표설정부에 의해 서브로봇이 해당 좌표로 이동하면 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하는 펄스출력지시부(140)와,

상기 패턴저장부(110), 좌표연산부(120), 좌표설정부(130), 펄스출력지시부(140) 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(150)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 컨트롤러는,

벡터 데이터 혹은 도트 데이터로 형성된 고유아이디를 펜 타입 혹은 래스트 스캔 방식으로 피사체에 각인시키는 것을 특징으로 한다.

다만, 이하 본 발명의 바람직한 실시예에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니고, 당업자 수준에서 쉽게 변형 가능한 어떠한 구조라도 본 발명의 권리범위에 속함은 자명하다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 개념도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템은 로봇, 로봇의 아암에 연결되어 있는 서브로봇, 서브로봇에 결합되어 있는 레이저출사유닛, 펄스레이저발생장치, 컨트롤러를 포함하여 구성되어 진다.

상기와 같이 구성함으로써, 로봇을 이용하여 레이저 조사 영역에 신속 정확하게 이동할 수 있으며, 마킹핀 방식이 아닌 펄스 레이저 방식을 이용함으로써 깊은 마킹(각인)이 가능한 효과를 제공하게 된다.

가장 큰 특징은 광케이블로 전송된 펄스레이저와 서브로봇이 포함된 로봇 및 컨트롤러의 결합으로 깊은 각인이 되는 것이다.(도 2참조)

즉, 수많은 연구 결과를 통해 깊은 각인을 위해서는 반드시 광케이블로 전송된 펄스레이저가 필요하며, 이를 위한 구체적인 설명은 하기와 같다.

부연 설명하자면, 종래의 기술들은 하나의 문자나 숫자가 완료되면 다시 이동하여 다음 문자나 숫자를 각인하는 방식이므로 각인하기 위한 공정 시간이 상당히 길어질 수 밖에 없었으나, 본 발명의 경우에는 도트 패턴을 이용하여 한 줄을 각인한 후 이동하여 다음 줄을 각인하게 되므로 각인하기 위한 공정 시간 자체가 종래 기술보다 현저하게 빨라지는 장점을 제공할 수 있게 된다.

본 발명에서는 해당 기술분야의 장기간 미해결 과제인 위변조 방지와 고강도의 소재를 사용하는 피사체에 고유아이디를 각인시킬 수 있는 기능을 일거에 해결할 수 있게 된다.

즉, 종래의 마킹핀이나 레이저를 이용한 마킹 방식은 피사체에 10 내지 90 마이크로미터 정도의 깊이로 마킹을 수행할 수 밖에 없어서 피사체 예를 들어 차량의 차대번호가 마킹된 부위를 깎거나 지우게 되면 위변조가 가능한 단점을 가지고 있지만 본 발명에서는 일반 레이저가 아닌 펄스 레이저 발생장치를 사용하게 된다.

상기 펄스 레이저 발생장치를 사용하는 이유는 100 내지 900마이크로미터 내의 깊이로 각인이 되므로 위변조를 방지할 수 있게 되며, 펄스 제어가 가능하므로 각인되는 위치에 정확하게 각인이 되는 정밀성을 제공하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 전체 블록도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명인 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템은,

로봇(10)과;

상기 로봇에 구성된 아암(20)의 어느 일측에 설치되어 컨트롤러의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저출사유닛을 이동시키는 서브로봇(230)와;

상기 서브로봇의 어느 일측에 결합되어 있으며, 펄스레이저발생장치와 광케이블(210)로 연결되어 상기 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 피사체에 출사시켜 고유아이디를 각인하는 레이저출사유닛(220)과;

펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치(200)와;

상기 피사체에 각인되는 고유아이디의 패턴을 저장하고 있으며, 고유아이디를 각인시키기 위하여 서브로봇을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하는 컨트롤러(100);를 포함하여 구성된다.

상기 컨트롤러는 로봇, 서브로봇 및 펄스레이저발생장치와 연계되어 로봇, 서브로봇과 펄스레이저발생장치를 제어하게 된다.

구체적으로 피사체에 각인되는 고유아이디의 패턴을 저장하고 있으며, 고유아이디를 각인시킬 레이저 빔 조사구역 근처로 로봇을 이동시키고 레이저 빔 조사구역 범위 내에서 서브로봇을 신속히 이동시키면서 동시에 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하게 된다.

상기 레이저 빔 조사구역은 각인될 피사체의 특정 부위를 의미하며 예를 들자면 차대번호가 각인될 차체의 부위이다.

상기 서브로봇은 실제 각인을 위하여 정해진 조사 범위 내에서 신속히 움직이도록 설치 구성한 것이며, 서브로봇에 레이저출사유닛이 결합되어 있어서 서브로봇이 이동하면서 레이저를 출사하게 된다.

서브로봇은 설정된 좌표(X,Y,Z)를 수신받아 좌표값대로 이동하면 컨트롤러에서 레이저출사유닛에 출사 신호를 전송하여 각인하는 것이다.

종래에는 로봇의 이동하면서 각인이 되므로 신속한 각인이 거의 불가능하였지만 상기한 서브로봇을 이용하여 각인할 경우에는 서브로봇만 원하는 위치로 이동하면서 각인하므로 신속한 각인이 가능하게 되는 것이다.

또한, 서브로봇과 레이저출사유닛이 움직이면서 각인을 해야 하므로 광케이블이 반드시 설치 구성되어야 한다.

또한, 종래의 레이저 마킹은 씨더블유(CW) 레이저 마킹 장치를 사용하고 있는데 이는 종래 기술에서 언급하였듯이 얇은 마킹으로 처리하므로 쉽게 위변조가 가능하며, 만약 도장 작업을 수행한다면 고유아이디를 인식할 수 없는 심각한 문제점을 가지고 있었다.

반면에 본 발명은 펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치을 이용하는데, 이는 에너지를 모아서 펄스로 깊은 깊이까지 파낼 수 있으므로 깊은 각인(Deep Engraving)이 가능하게 된다.

이는 여러 종류의 레이저 발생장치를 장기간 실험한 결과로서 확인한 것이며, 이를 통해 장기간 당업계에서 미해결과제인 위변조 방지를 일거에 해결할 수 있게 되는 것이다.

즉, 서브로봇을 통해 레이저 조사 범위 내에서 신속히 이동하면서 펄스 레이저 빔을 출사시켜 깊은 각인을 수행할 수 있다는 사항은 본 발명에서 제시하지 않으면 쉽게 도출할 수 없었을 것이다.

또한, 광케이블(섬유)를 이용해야만 서브로봇이 신속히 움직이면서 벡터 데이터 혹은 도트 데이터로 형성된 고유아이디를 펜 타입 혹은 래스트 스캔 방식으로 피사체에 각인시킬 수 있을 것이다.

한편, 레이저출사유닛은 서브로봇의 어느 일측에 연결부재(미도시)를 통해 연결되어 있으며, 광케이블에 의해 펄스레이저발생장치와 연결되어 펄스레이저발생장치에서 발생된 펄스 레이저 빔을 피사체에 출사시켜 고유아이디를 각인시키게 된다.

본 발명에서 설명하고 있는 고유아이디는 피사체를 식별하기 위하여 숫자, 문자, 문양 등으로 이루어진 것을 의미하며 예를 들자면, 차대번호를 들 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 컨트롤러 블록도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(100)는,

피사체에 각인되는 고유아이디의 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 저장하고 있는 패턴저장부(110)와,

상기 패턴저장부에 저장된 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 가공하여 서브로봇이 움직이는 좌표로 연산하는 좌표연산부(120)와,

상기 좌표연산부에 의해 연산된 서브로봇의 좌표를 획득하여 서브로봇에 해당 좌표를 송출하는 좌표설정부(130)와,

상기 좌표설정부에 의해 서브로봇이 해당 좌표로 이동하면 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하는 펄스출력지시부(140)와,

상기 패턴저장부(110), 좌표연산부(120), 좌표설정부(130), 펄스출력지시부(140) 간의 신호 흐름을 제어하는 중앙제어부(150)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 패턴저장부(110)는 피사체에 각인되는 고유아이디의 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 저장하고 있다.

즉, 펄스 레이저 발생시 1펄스당 1도트를 피사체에 찍기 위한 패턴이 저장되어 있게 된다.

상기 좌표연산부(120)는 패턴저장부에 저장된 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 가공하여 서브로봇이 움직이는 좌표로 연산하게 된다.

또한, 로봇이 움직이는 좌표도 연산할 수 있음은 당연한 것이다.

즉, 로봇을 통해 광범위한 이동이 가능하고, 서브로봇을 통해 각인을 위한 세밀한 이동을 수행하게 된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 도트 데이터가 (2,1)과 (4,2)라면 실제 서브로봇(로봇도 마찬가지로 좌표값에 따라 움직이지만 중요 구성요소인 서브로봇으로 구체적으로 설명한 것이다.)이 움직이는 거리는 6cm를 곱한 좌표로 연산하게 되어 (12,6)과 (24,12)로 연산되어 진다.

상기 (2,1)과 (4,2)를 패턴 데이터로 정의하였으며, (12,6)과 (24,12)는 서브로봇(혹은 로봇)이 실제 움직이는 서브로봇 좌표 데이터로 정의하겠다.

상기 좌표연산부에 의해 연산된 좌표를 좌표설정부에서 획득하여 서브로봇(혹은 로봇)에 해당 좌표를 송출하게 된다.

이때, 서브로봇은 해당 좌표로 이동되어지는 것이다.

본 발명에서는 로봇과 서브로봇에 각인시스템을 적용하게 되므로 자유로운 이동이 가능한 효과를 제공하게 된다.

상기 좌표설정부에 의해 서브로봇이 해당 좌표로 이동하면 이동 완료 신호를 서브로봇에서 중앙제어부로 송출하게 되며 중앙제어부에서는 펄스출력지시부를 제어하게 되머 펄스출력지시부(140)에 의해 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하게 된다.

이때, 상기 펄스레이저발생장치는 레이저 빔을 발생시키게 되며 레이저출사유닛을 통해 피사체에 출사시켜 고유아이디를 각인하게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 펄스 레이저의 출력 형태를 나타낸 도면이다.

중앙제어부에서는 도트(300)를 찍을 경우에 한해 펄스출력지시부에 출사 신호를 전송하도록 하게 되며, 레이저 온시 도트가 찍히며, 레이저 오프시 도트를 찍지 않고 이동하게 된다.

도 6a 내지 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템의 각인 예를 나타낸 예시도이다.

도 6a와 같이, 좌에서 우로 서브로봇이 이동되면서 도트 패턴을 참조하여 펄스가 온되고 오프됨을 반복하여 도트를 찍은 것이며, 도 6b는 6a가 완료된 후 다시 조사 영역으로 이동하고 좌에서 우로 서브로봇이 이동되면서 도트 패턴을 참조하여 펄스(310)가 온되고 오프됨을 반복하여 도트(300)를 찍은 것을 나타낸 것이며, 도 6c는 최종적으로 도트 패턴에 의해 완성된 예를 나타낸 것으로서, 'DEEP'를 각인한 것이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템에 의해 실제로 각인된 예를 나타낸 도면이다.

상기 예는 도트 데이터로 형성된 고유아이디를 피사체에 래스트 스캔 방식으로 각인시키는 것을 나타낸 것이며, 벡터 데이터로 형성된 고유아이디의 경우에는 피사체를 펜 타입 방식으로 각인시킬 수도 있다.

한편, 고유아이디를 펜 타입 혹은 래스트 스캔 방식으로 피사체에 각인시킴으로써, 각인 속도가 빨라지는 더 나은 효과와 문자나 숫자 마킹시 중복 영역이 발생하지 않게 되어 불량율을 제거할 수 있는 더 나은 효과를 제공하게 된다.(도 7 참조)

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템과 종래의 각인시스템 간의 각인 깊이를 나타낸 예시도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 종래의 마킹핀이나 CW 레이저를 이용한 마킹 방식은 피사체에 10 내지 90 마이크로미터 정도의 깊이로 마킹을 수행하게 되어 마킹된 부위를 깎거나 지우거나 도장을 통해 위변조를 쉽게 실행할 수 있는 문제점이 있지만, 본 발명의 펄스 레이저 발생장치를 사용하게 되면 100 내지 900마이크로미터 내의 상당히 깊은 깊이로 각인이 되므로 각인된 부위를 깎거나 지우기란 상당히 어려우므로 위변조를 쉽게 실행할 수 없는 장점을 제공할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 동작을 통해 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 피사체에 식별할 수 있는 고유아이디를 각인함으로써, 고강도의 차체에 고유아이디를 각인시킬 수 있으며, 마킹핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

본 발명과 관련된 구체적인 실시예에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야의 통상의 지식과 기술을 가진 자 수준에서 용이하게 변형 가능한 발명으로서 균등 수준인 것은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.

100 : 컨트롤러
110 : 패턴저장부
120 : 좌표연산부
130 : 좌표설정부
140 : 펄스출력지시부
150 : 중앙제어부
200 : 펄스레이저발생장치
210 : 광케이블
220 : 레이저출사유닛
230 : 서브로봇

Claims (3)

1. 생산국가, 제작사, 차량구분, 차종, 세부차종, 차체형상, 안전장치 형식, 배기량, 운전석 위치, 제작년도, 생산공장 및 생산일련번호를 나타내는 알파벳 및 숫자로 구성되어 있는 자동차 차대번호에 해당하는 고유아이디를 고강도 자체에 각인하는 각인시스템에 있어서,
   고강도 자체에 고유아이디를 각인하기 위하여 고유아이디의 패턴을 저장하고, 고유아이디를 각인시킬 레이저 빔 조사구역 근처로 각인시스템을 이송하기 위한 로봇(10);
   상기 로봇에 구성된 아암(20)의 일측에 설치되어 컨트롤러의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저출사유닛을 설정된 좌표(X,Y,Z)를 수신받아 좌표값을 따라서 분당 60m의 속도로 이동시키는 서브로봇(230);
   상기 서브로봇의 일측에 체결 설치되며, 펄스레이저발생장치와 광케이블(210)로 연결되어 상기 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 출사시켜 자동차 차대번호에 해당하는 고유아이디를 각인하되, 레이저 초점의 크기가 0.8mm, 펄스폭이 0.1ms 인 레이저 빔을 출사시키는 레이저출사유닛(220);
   고강도 차체에 100 내지 900마이크로미터사이의 깊이로 고유아이디를 각인시키기 위하여 펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치(200); 및
   패턴저장부(110), 좌표연산부(120), 좌표설정부(130) 및 펄스출력지시부(140)를 구비하고, 이들 서로 간의 신호흐름을 제어하는 중앙제어부(150)로 구성하되,
   상기 중앙제어부는 자동차 차대번호에 해당하는 고유아이디를 각인하기 위하여 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 저장하고 있는 패턴저장부(110)와, 상기 패턴저장부에 저장된 벡터 데이터 혹은 도트 데이터를 가공하여 서브로봇이 이동하는 좌표로 연산하는 좌표연산부(120)와, 상기 좌표연산부에 의해 연산된 서브로봇의 좌표를 획득하여 서브로봇에 해당 좌표를 송출하는 좌표설정부(130)와, 상기 좌표설정부에 의해 서브로봇이 해당 좌표로 이동하면 펄스레이저발생장치에 레이저 출사 신호를 전송하는 펄스출력지시부(140)를 포함하고,
   상기 중앙제어부를 포함하고 있는 컨트롤러(100)는 자동차 차대번호에 해당하는 고유아이디 각인 시 신속하게 수행하면서 불량률을 줄이기 위하여 벡터 데이터 혹은 도트 데이터로 형성된 고유아이디를 래스트 스캔 방식으로 줄 단위로 각인시키며,
   상기 펄스레이저발생장치(200)는 위변조를 방지하기 위하여 고유아이디를 깊게 각인하면서 피사체의 열변형을 줄일 수 있도록 높은 첨두출력을 가진 펄스레이저 빔을 공급함을 특징으로 하는 펄스 레이저 빔을 이용한 각인시스템.
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