KR101599861B1 - 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드 - Google Patents

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KR101599861B1 KR1020150105523A KR20150105523A KR101599861B1 KR 101599861 B1 KR101599861 B1 KR 101599861B1 KR 1020150105523 A KR1020150105523 A KR 1020150105523A KR 20150105523 A KR20150105523 A KR 20150105523A KR 101599861 B1 KR101599861 B1 KR 101599861B1
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Abstract

본 발명은 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드에 관한 것으로서, 특히 더욱 상세하게는 x축-엔코더, y축-엔코더, z축-엔코더, x축이 회전하는 경우인 a축-엔코더, z축이 회전하는 경우인 c축-엔코더와 이의 각각에 대응되는 엔코더 카운터의 조합에 의해 가공하고자 하는 대상물의 가공 위치를 정확하게 파악한 다음 디지털신호처리부의 연산을 거친 후 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 경유하여 가공할 수 있게 3차원 스캐너와 레이저 컨트롤러로 제어신호를 전달하여 줌으로써, 대상물에 원하는 3차원 마킹을 할 수 있고, 레이저 가공은 가공면에 수직으로 레이저 빔을 조사해야 균일한 가공면을 얻을 수 있으므로 3차원 곡면을 가공하기 위해 5축 가공을 함으로써, 대상물의 가공면의 패턴이 절단됨이 없이 마킹될 수 있으며, 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 사용함으로써, 종래의 스캐너가 갖고 있는 움직임이 제한되는 점과는 달리, 대상물의 가공 범위를 확장할 수 있음은 물론 대면적의 마킹이 가능하며, 디지털신호처리부의 전단 또는 후단에 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 장착하여 줌으로써, 디지털신호처리부에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너와 레이저 제어부로 전달하여 줄 수 있고, 추가적으로 디지털신호처리부를 엔코더 카운터의 후단에 장착하여 줌으로써, 복수개의 디지털신호처리부를 통해 연산하므로 연산속도가 향상됨과 더불어 가공속도도 향상될 수 있으며, 디지털신호처리부와 연결되는 인터페이스부를 PCI, 랜, USB, 시리얼 통신 중에서 단수 또는 복수개로 사용할 수 있게 함으로써, 사용자들의 사용상의 편의와 다양성을 부여할 수 있는 효과가 있다.

Description

5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드{3D scanner control board for 5-axis machine}
본 발명은 x축-엔코더, y축-엔코더, z축-엔코더, x축이 회전하는 경우인 a축-엔코더, z축이 회전하는 경우인 c축-엔코더와 이의 각각에 대응되는 엔코더 카운터의 조합에 의해 가공하고자 하는 대상물의 가공 위치를 정확하게 파악한 다음 디지털신호처리부의 연산을 거친 후 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 경유하여 가공할 수 있게 3차원 스캐너와 레이저 컨트롤러로 제어신호를 전달하여 줌으로써, 대상물에 원하는 3차원 마킹을 할 수 있고, 레이저 가공은 가공면에 수직으로 레이저 빔을 조사해야 균일한 가공면을 얻을 수 있으므로 3차원 곡면을 가공하기 위해 5축 가공을 함으로써, 대상물의 가공면의 패턴이 절단됨이 없이 마킹될 수 있으며, 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 사용함으로써, 종래의 스캐너가 갖고 있는 움직임이 제한되는 점과는 달리, 대상물의 가공 범위를 확장할 수 있음은 물론 대면적의 마킹이 가능하며, 디지털신호처리부의 전단 또는 후단에 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA : Field-programmable gate array)를 장착하여 줌으로써, 디지털신호처리부에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너와 레이저 제어부로 전달하여 줄 수 있고, 추가적으로 디지털신호처리부를 엔코더 카운터의 후단에 장착하여 줌으로써, 복수개의 디지털신호처리부를 통해 연산하므로 연산속도가 향상됨과 더불어 가공속도도 향상될 수 있으며, 디지털신호처리부와 연결되는 인터페이스부를 PCI(Peripheral Component Interconnect), 랜, USB, 시리얼 통신 중에서 단수 또는 복수개로 사용할 수 있게 함으로써, 사용자들의 사용상의 편의와 다양성을 부여할 수 있는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드에 관한 기술이다.
레이저 마킹은 레이저빔의 에너지를 열로 전환하여 사용하는 열적인 물질가공의 한 분야로서, 레이저의 높은 에너지밀도를 이용하여 물체의 표면을 각인 또는 변색시켜 문자, 도형 등을 영구 마킹하는 것을 말한다.
이러한 레이저 마킹시스템은 제품과 레이저 발진기의 사이에 마스크를 끼워넣고 제품을 이동시키면서 고출력으로 레이저 빔을 발진시킴으로써 마스크를 통과한 부위에만 마킹이 일어나게 하는 마스크형과, 제품의 마킹위치에만 레이저빔을 주사하여 원하는 형태로 마킹을 실시하는 주사형으로 구분할 수 있는데, 마스크형의 경우 제품을 이동시키면서 마킹을 실시함으로써 생산량의 증대를 꾀할 수는 있으나 레이저빔 발진시의 펄스용량이 클 수밖에 없어 소비전력 및 가격이 상승하게 되고 소음이 발생되는 단점이 있으며, 주사형의 경우 제품의 원하는 위치에 맞게 레이저빔을 주사하게 되므로 소비전력과 가격을 낮출 수는 있으나 제품을 일단 멈추어 놓은 상태에서 마킹을 실시해야 하므로 생산량이 떨어지는 단점이 있게 된다.
이를 감안하여 최근에는 제품을 이송하면서 그 이송속도 값을 감안하여 마킹 벡터를 실시간으로 수정하면서 마킹을 실시하는 플라잉 마킹방법이 도입되어 주사형의 장점인 소비전력 및 가격의 절감과 생산량의 증대를 동시에 얻을 수 있도록 하고 있다.
이러한 플라잉 마킹시스템을 보면, 컨베이어의 일축에 구비된 로터리 엔코더로부터 출력되는 펄스를 카운트하여 제품의 이송속도를 측정하고, 이 이송속도 값과 원래의 마킹벡터를 합성하여 마킹데이터를 수정하며 이러한 마킹데이터를 통해 레이저빔의 초점위치를 변화시키는 과정으로 진행되는데, 이때 제품의 이송속도 값을 측정하는 단계에서부터 실제 마킹이 이루어질 때까지의 시간이 5㎳정도 소요되며, 실제의 마킹데이터는 5㎳전의 제품의 이송속도 값을 적용한 데이터라 할 수 있다.
따라서, 마킹기를 멈추기 위해 모터에 인가되어 있던 전원을 오프시키게 되면 컨베이어의 속도가 5㎳이내에 급작스럽게 떨어지게 되는데, 마킹위치에서는 이러한 컨베이어의 급격한 속도변화 이전의 속도값을 적용한 데이터로 마킹이 이루어지게 되므로 결과적으로 마킹위치가 틀어져 글자가 찌그러지거나 휘어지는 등의 단점이 있는 것이었다.
또한, 종래의 레이저 마킹시스템은 대상물에 마킹할 때, 대상물의 가공면의 패턴이 절단되는 경우가 발생하고 있고, 종래의 스캐너와 연결하여 사용할 때, 스캐너가 갖고 있는 움직임이 제한되는 문제점이 있다.
그러므로 x축-엔코더, y축-엔코더, z축-엔코더, x축이 회전하는 경우인 a축-엔코더, z축이 회전하는 경우인 c축-엔코더와 이의 각각에 대응되는 엔코더 카운터의 조합에 의해 가공하고자 하는 대상물의 가공 위치를 정확하게 파악한 다음 디지털신호처리부의 연산을 거친 후 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 경유하여 가공할 수 있게 3차원 스캐너와 레이저 컨트롤러로 제어신호를 전달하여 주므로 대상물에 원하는 3차원 마킹을 할 수 있고, 3차원 곡면을 가공하기 위해 5축 가공을 하여 대상물의 가공면의 패턴이 절단됨이 없이 마킹될 수 있으며, 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 사용하여 대상물의 가공 범위를 확장할 수 있음은 물론 대면적의 마킹이 가능한 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-2012-0091081(2012. 8. 21)
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, x축-엔코더, y축-엔코더, z축-엔코더, x축이 회전하는 경우인 a축-엔코더, z축이 회전하는 경우인 c축-엔코더와 이의 각각에 대응되는 엔코더 카운터의 조합에 의해 가공하고자 하는 대상물의 가공 위치를 정확하게 파악한 다음 디지털신호처리부의 연산을 거친 후 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 경유하여 가공할 수 있게 3차원 스캐너와 레이저 컨트롤러로 제어신호를 전달하여 줌으로써, 대상물에 원하는 3차원 마킹을 할 수 있는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 레이저 가공의 경우, 가공면에 수직으로 레이저 빔을 조사해야 균일한 가공면을 얻을 수 있으므로 3차원 곡면을 가공하기 위해 5축 가공을 함으로써, 대상물의 가공면의 패턴이 절단됨이 없이 마킹될 수 있는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 사용함으로써, 종래의 스캐너가 갖고 있는 움직임이 제한되는 점과는 달리, 대상물의 가공 범위를 확장할 수 있음은 물론 대면적의 마킹이 가능한 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 디지털신호처리부의 전단 또는 후단에 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 장착하여 줌으로써, 디지털신호처리부에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너와 레이저 제어부로 전달하여 줄 수 있는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 추가적으로 디지털신호처리부를 엔코더 카운터의 후단에 장착하여 줌으로써, 복수개의 디지털신호처리부를 통해 연산하므로 연산속도가 향상됨과 더불어 가공속도도 향상될 수 있는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 디지털신호처리부와 연결되는 인터페이스부를 PCI, 랜, USB, 시리얼 통신 중에서 단수 또는 복수개로 사용할 수 있게 함으로써, 사용자들의 사용상의 편의와 다양성을 부여할 수 있는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드는 측정하고자 하는 대상물을 여러 각도에서 측정할 수 있도록 설치된 축에 설치되고, x축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 x축-엔코더와, y축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 y축-엔코더와, z축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 z축-엔코더와, x축-엔코더가 회전하면서 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 a축-엔코더와, z축-엔코더가 회전하면서 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 c축-엔코더를 포함하며, 모터 구동부의 구동에 따라서 x축, y축, z축, a축, c축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 다축 엔코더와; 각각 개별적으로 x축-엔코더 카운터와, y축-엔코더 카운터와, z축-엔코더 카운터와, a축-엔코더 카운터 및 c축-엔코더 카운터에 연결되며, 상기 다축 엔코더의 값을 입력하고 디지털 값으로 저장하는 다축 엔코더 카운터와; 상기 다축 엔코더 카운터와 연결되어 다축 엔코더로부터 전달되는 디지털 데이터를 읽어들여 디지털신호처리부로 전달하는 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와; 상기 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와 인터페이스부가 각각 디지털신호프로세서(DSP: Digital Signal Processor)에 연결되어 데이터 교환 및 상호 제어하는 디지털신호처리부와; 컴퓨터와 접속되어 상기 디지털신호처리부의 디지털신호프로세서(DSP)와 컴퓨터가 디지털 데이터를 교환하도록 하며, PCI(Peripheral Component Interconnect), 랜, USB, 시리얼 통신 중에서 단수 또는 복수개로 사용하는 인터페이스부와; 상기 디지털신호처리부에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너와 레이저 컨트롤러로 전달하는 제2 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA);을 포함함을 특징으로 한다.
삭제
삭제
상기 본 발명에 있어서, 상기 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)의 후단에 연산속도와 가공속도를 향상시키기 위해 디지털신호프로세서(DSP)를 연결하는 것을 포함함을 특징으로 한다.
삭제
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 x축-엔코더, y축-엔코더, z축-엔코더, x축이 회전하는 경우인 a축-엔코더, z축이 회전하는 경우인 c축-엔코더와 이의 각각에 대응되는 엔코더 카운터의 조합에 의해 가공하고자 하는 대상물의 가공 위치를 정확하게 파악한 다음 디지털신호처리부의 연산을 거친 후 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 경유하여 가공할 수 있게 3차원 스캐너와 레이저 컨트롤러로 제어신호를 전달하여 줌으로써, 대상물에 원하는 3차원 마킹을 할 수 있다.
둘째, 본 발명은 레이저 가공의 경우, 가공면에 수직으로 레이저 빔을 조사해야 균일한 가공면을 얻을 수 있으므로 3차원 곡면을 가공하기 위해 5축 가공을 함으로써, 대상물의 가공면의 패턴이 절단됨이 없이 마킹될 수 있다.
셋째, 본 발명은 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 사용함으로써, 종래의 스캐너가 갖고 있는 움직임이 제한되는 점과는 달리, 대상물의 가공 범위를 확장할 수 있음은 물론 대면적의 마킹이 가능하다.
넷째, 본 발명은 디지털신호처리부의 전단 또는 후단에 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 장착하여 줌으로써, 디지털신호처리부에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너와 레이저 제어부로 전달하여 줄 수 있다.
다섯째, 본 발명은 추가적으로 디지털신호처리부를 엔코더 카운터의 후단에 장착하여 줌으로써, 복수개의 디지털신호처리부를 통해 연산하므로 연산속도가 향상됨과 더불어 가공속도도 향상될 수 있다.
여섯째, 본 발명은 디지털신호처리부와 연결되는 인터페이스부를 PCI, 랜, USB, 시리얼 통신 중에서 단수 또는 복수개로 사용할 수 있게 함으로써, 사용자들의 사용상의 편의와 다양성을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드의 구성을 블록으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드가 장착되어 있는 5축 가공기와 좌표계의 정의를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드가 장착되어 있는 회전 테이블형 5축 가공기에서 실시되는 테이블 좌표계(프로그램 좌표계)를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐너를 개략적으로 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드의 구성을 블록으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드가 장착되어 있는 5축 가공기와 좌표계의 정의를 설명하기 위해 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드가 장착되어 있는 회전 테이블형 5축 가공기에서 실시되는 테이블 좌표계(프로그램 좌표계)를 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐너를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명인 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드는 다축 엔코더(10), x축-엔코더(11), y축-엔코더(12), z축-엔코더(13), a축-엔코더(14), c축-엔코더(15), 다축 엔코더 카운터(20), x축-엔코더 카운터(21), y축-엔코더 카운터(22), z축-엔코더 카운터(23), a축-엔코더 카운터(24), c축-엔코더 카운터(25), 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(30), 디지털신호처리부(40), 인터페이스부(50), 제2 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(60), 3차원 스캐너 제어 보드(70), 3차원 스캐너(80), 레이저 컨트롤러(90), 컴퓨터(100)로 구성된다.
도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명인 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드(70)는 측정하고자 하는 대상물을 여러 각도에서 측정할 수 있도록 설치된 축에 설치되어, 모터 구동부의 구동에 따라서 각 축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 다축 엔코더(10)와; 상기 다축 엔코더의 값을 입력하고 디지털 값으로 저장하는 다축 엔코더 카운터(20)와; 상기 다축 엔코더 카운터와 연결되어 다축 엔코더로부터 전달되는 디지털 데이터를 읽어들여 디지털신호처리부로 전달하는 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(30)와; 상기 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와 인터페이스부가 각각 디지털신호프로세서(DSP: Digital Signal Processor)에 연결되어 데이터 교환 및 상호 제어하는 디지털신호처리부(40)와; 상기 디지털신호처리부의 디지털신호프로세서(DSP)에 연결되어 컴퓨터와 디지털 데이터를 교환할 수 있도록 상기 컴퓨터와 접속되는 인터페이스부(50)와; 상기 디지털신호처리부에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너(80)와 레이저 컨트롤러(90)로 전달하는 제2 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(60); 을 구비한다.
상기 본 발명의 일실시예에 따른 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드(70)의 주요 기술적인 수단들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
상기 다축 엔코더(10)는 측정하고자 하는 대상물을 여러 각도에서 측정할 수 있도록 설치된 축에 설치되어, 모터 구동부의 구동에 따라서 각 축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 것이다. 여기서, 상기 다축 엔코더(encoder)(10)는 x축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 x축-엔코더(11)와, y축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 y축-엔코더(12)와, z축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 z축-엔코더(13)와, x축-엔코더가 회전하면서 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 a축-엔코더(14)와, z축-엔코더가 회전하면서 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 c축-엔코더(15)를 포함하는 것이다.
상기 다축 엔코더 카운터(20)는 상기 다축 엔코더(10)의 값을 입력하고 디지털 값으로 저장하는 것이다. 여기서, 상기 다축 엔코더 카운터(encoder counter)(20)는 각각 개별적으로 x축-엔코더 카운터(21)와, y축-엔코더 카운터(22)와, z축-엔코더 카운터(23)와, a축-엔코더 카운터(24) 및 c축-엔코더 카운터(25)에 연결되는 것이다.
또한, 상기 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(30)의 후단에는 연산속도와 가공속도를 향상시키기 위해 디지털신호프로세서(DSP)(40)를 연결하는 것이다.
또한, 상기 다축 엔코더(10)에서 현재 위치의 펄스신호가 검출되고, 상기 검출된 신호는 다축 엔코더 카운터(20)에 입력된다. 상기 다축 엔코더 카운터(20)에 입력된 신호는 디지털신호처리부(DSP)(40)에 입력되는 순서대로 순차적으로 처리해서는 아니되며, 동일한 시점에 발생된 신호들끼리 짝을 지어 처리할 필요가 있다. 왜냐하면, 상기 다축 엔코더 카운터(20)에 입력되는 신호들은 계속해서 변화하기 때문에 서로 다른 시점의 신호로 3차원 데이터를 구성하면 시차로 인해 사실과 다른 좌표정보가 되기 때문인 것이다.
상기 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(30)는 상기 다축 엔코더 카운터(20)와 연결되어 다축 엔코더(10)로부터 전달되는 디지털 데이터를 읽어들여 디지털신호처리부(40)로 전달하는 것이다.
상기 디지털신호처리부(40)는 상기 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(30, 60)와, 인터페이스부(50)가 각각 상기 디지털신호프로세서(DSP: Digital Signal Processor)에 연결되어 데이터 교환 및 상호 제어하는 것이다. 이러한 디지털신호처리부(40)는 컴퓨터의 입출력구조와 맞도록 PCI, 랜, USB, 시리얼 통신을 통하여 컴퓨터(100)와 디지털 데이터를 교환할 수 있게 되며, 상기 디지털신호처리부(40)에 의하여 디지털 데이터의 처리 및 변환에 관한 소프트웨어적 처리방식에 있어서 처리 속도를 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
상기 인터페이스부(50)는 상기 디지털신호프로세서(DSP)에 연결되어 컴퓨터와 디지털 데이터를 교환할 수 있도록 상기 컴퓨터와 접속되는 것이다. 여기서, 상기 인터페이스부(50)는 컴퓨터(100)와 접속되어 디지털신호프로세서(DSP)(40)와 컴퓨터(100)가 디지털 데이터를 교환하도록 하며, PCI(Peripheral Component Interconnect), 랜, USB, 시리얼 통신 중에서 단수 또는 복수개로 사용하는 것이다.
상기 제2 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)(60)는 상기 디지털신호처리부(40)에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너(80)와 레이저 컨트롤러(90)로 전달하는 것이다.
본 발명의 주된 구성이 아닌 도 4에 도시한 바와 같은, 3차원 스캐너(80)와 레이저 컨트롤러(90)를 포함하여 대상물에 마킹하는 원리를 간략하게 기술하면, 상기 스캐너(80)는 레이저 발진기로부터 출력된 레이저빔을 원하는 위치로 주사하기 위한 주사장치와, 무관성 모터를 통해 레이저빔을 마킹형태에 따라 끊어주거나 이어주는 개폐기와, 레이저빔을 초점위치로 모아주는 렌즈 등이 구비되어 이루어진다.
컨베이어를 통해 가공하고자 하는 대상물을 이송하게 되면, 컨베이어의 일측 롤러 외측에 설치되어 있는 다축 엔코더(10)를 통해 대상물의 이송속도에 맞게 실시간으로 펄스가 검출되며, 다축 엔코더(10)로부터 검출된 펄스의 수를 다축 엔코더 카운터(20)에서 카운트하여 대상물의 이송속도를 측정하게 되는 것이다.
디지털신호프로세서(DSP)(40)에서는 상기 측정된 속도 값을 토대로 원래의 마킹벡터와 속도벡터를 합성하여 마킹데이터를 수정하게 되고, 디지털신호프로세서(DSP)(40)에서는 상기 수정된 마킹데이터에 따라 스캐너(80)를 조작하여 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저빔의 초점위치를 변화시키므로 이송중인 대상물에 정확하게 마킹이 이루어지게 하는 것이다. 즉, 대상물이 계속 이동하고 있으므로 원래의 마킹벡터 값만을 적용할 경우 마킹위치가 변하게 되어 제대로 마킹을 실시할 수 없지만, 원래의 마킹벡터 값에 속도벡터 값을 합성하여 적용하게 되면 대상물에 정확한 위치에 마킹이 이루어질 수 있는 것이다.
상술한 바와 같은, 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드는 반도체 기판, 안테나 패턴의 마킹하는데 사용되는 5축 가공기에 적용될 수 있음은 물론 이외에도 자동차 차체, 전선, 케이블, 파이프의 마킹하는데 사용되는 5축 가공기에도 모두가 적용될 수 있으므로 그 적용대상이 광범위하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
10 : 다축 엔코더 11 : x축-엔코더
12 : y축-엔코더 13 ; z축-엔코더
14 ; a축-엔코더 15 : c축-엔코더
20 : 다축 엔코더 카운터 21 : x축-엔코더 카운터
22 : y축-엔코더 카운터 23 ; z축-엔코더 카운터
24 ; a축-엔코더 카운터 25 : c축-엔코더 카운터
30 : 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이
40 : 디지털신호처리부(또는 디지털신호프로세서)
50 : 인터페이스부
60 : 제2 필드 프로그래머블 게이트 어레이
70 : 3차원 스캐너 제어 보드 80 : 3차원 스캐너
90 : 레이저 컨트롤러 100 : 컴퓨터

Claims (5)

  1. 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드에 있어서,
    측정하고자 하는 대상물을 여러 각도에서 측정할 수 있도록 설치된 축에 설치되고, x축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 x축-엔코더와, y축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 y축-엔코더와, z축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 z축-엔코더와, x축-엔코더가 회전하면서 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 a축-엔코더와, z축-엔코더가 회전하면서 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 c축-엔코더를 포함하며, 모터 구동부의 구동에 따라서 x축, y축, z축, a축, c축의 각도에 따른 현재 위치의 펄스신호를 검출해 내는 다축 엔코더와;
    각각 개별적으로 x축-엔코더 카운터와, y축-엔코더 카운터와, z축-엔코더 카운터와, a축-엔코더 카운터 및 c축-엔코더 카운터에 연결되며, 상기 다축 엔코더의 값을 입력하고 디지털 값으로 저장하는 다축 엔코더 카운터와;
    상기 다축 엔코더 카운터와 연결되어 다축 엔코더로부터 전달되는 디지털 데이터를 읽어들여 디지털신호처리부로 전달하는 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와;
    상기 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와 인터페이스부가 각각 디지털신호프로세서(DSP: Digital Signal Processor)에 연결되어 데이터 교환 및 상호 제어하는 디지털신호처리부와;
    컴퓨터와 접속되어 상기 디지털신호처리부의 디지털신호프로세서(DSP)와 컴퓨터가 디지털 데이터를 교환하도록 하며, PCI(Peripheral Component Interconnect), 랜, USB, 시리얼 통신 중에서 단수 또는 복수개로 사용하는 인터페이스부와;
    상기 디지털신호처리부에서의 연산 결과에 따른 신호를 3차원 스캐너와 레이저 컨트롤러로 전달하는 제2 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA);을 포함함을 특징으로 하는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)의 후단에 연산속도와 가공속도를 향상시키기 위해 디지털신호프로세서(DSP)를 연결하는 것을 포함함을 특징으로 하는 5축 가공기용 3차원 스캐너 제어 보드.
  5. 삭제
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