KR101607842B1 - 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템 - Google Patents

펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템에 관한 것으로서, 특히 더욱 상세하게는 레이저조사유닛이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지를 포함하는 서브로봇에 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서가 장착됨으로써, 마킹대상물체에 마킹할 때 발생하는 레이저 빔의 조사를 위한 설정높이의 차이를 보정할 수 있어 작업자가 동일한 깊이로 원하는 마킹을 할 수 있고, 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사하는 레이저조사유닛이 서브로봇의 일측에 결합되고, 서브로봇이 로봇과 아암에 의해서 결합됨으로써, 로봇과 서브로봇에 마킹시스템을 적용하므로 마킹대상물체에 마킹하기 위해 자유로운 이동이 가능하며, 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 마킹대상물체에 식별할 수 있는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹함으로써, 고강도의 차체에 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 마킹할 수 있음은 물론 마킹 핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹 핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있고, 백터 데이터 또는 도트 데이터로 형성된 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 펜 타입 또는 래스트 스캔 방식으로 마킹대상물체에 마킹함으로써, 마킹속도가 빨라지도록 함과 더불어 문자나 숫자 마킹시 중복 영역이 발생하지 않게 되어 불량률을 제거할 수 있으며, 펄스 레이저 방식을 적용하여 종래의 노즐의 잦은 교체에 따른 추가 비용이 소모될 필요가 없는 효과가 있다.

Description

펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템{Marking system having correction function using pulse laser beam}
본 발명은 레이저조사유닛이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지를 포함하는 서브로봇에 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서가 장착됨으로써, 마킹대상물체에 마킹할 때 발생하는 레이저 빔의 조사를 위한 설정높이의 차이를 보정할 수 있어 작업자가 동일한 깊이로 원하는 마킹을 할 수 있고, 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사하는 레이저조사유닛이 서브로봇의 일측에 결합되고, 서브로봇이 로봇과 아암에 의해서 결합됨으로써, 로봇과 서브로봇에 마킹시스템을 적용하므로 마킹대상물체에 마킹하기 위해 자유로운 이동이 가능하며, 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 마킹대상물체에 식별할 수 있는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹함으로써, 고강도의 차체에 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 마킹할 수 있음은 물론 마킹 핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹 핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있고, 백터 데이터 또는 도트 데이터로 형성된 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 펜 타입 또는 래스트 스캔 방식으로 마킹대상물체에 마킹함으로써, 마킹속도가 빨라지도록 함과 더불어 문자나 숫자 마킹시 중복 영역이 발생하지 않게 되어 불량률을 제거할 수 있으며, 펄스 레이저 방식을 적용하여 종래의 노즐의 잦은 교체에 따른 추가 비용이 소모될 필요가 없는 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템에 관한 기술이다.
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, 생산 공장 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 1에 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 전자제어 유니트에 의해 공정 프로그램에 따라 자동 제어되도록 되어 있을 뿐만 아니라, 사용자에 의한 수동조작이 가능하도록 상기 전자제어 유니트에 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 전자제어 유니트에 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 수밖에 없었으며, 소재의 강도가 높은 관계로 해당 소재에 마킹시 심각한 소음이 발생할 수밖에 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 수밖에 없었다.
또한, 로봇(10)의 아암에 연결하여 이미 설정된 특정 위치로 이동하였을 때, 자재의 위치나 기울기가 1 내지 5mm 정도의 오차가 발생하기 때문에 일정한 마킹 깊이나 균일한 품질을 확보하기 어렵다.
한편, 상기한 종래 기술의 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들어 숫자 '2'을 마킹할 경우에 중복되게 마킹이 되는 마킹영역(70)이 발생하게 되어 해당 마킹영역은 다른 영역보다 마킹의 깊이 및 너비가 넓어져 불량이 발생할 수밖에 없었다.
한편, 통상적으로 잉크젯 마킹 장치의 크게 잉크를 분사하여 출력물을 얻기 위한 헤드부와, 상기 헤드부로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급부 및 상기 헤드부와 상기 공급부를 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
잉크젯 마킹 장치의 상기 헤드부는 상기 잉크 공급부에서 공급된 잉크를 상기 제어부의 제어 신호에 따라 잉크를 노즐의 잉크분사구멍을 통해 대상물 상에 분사하게 된다. 상기 헤드부의 노즐에서 잉크의 분사가 중단되어 잉크가 공기와 장시간 접촉하는 경우 상기 노즐이 공기 중에 노출되는 경우, 잉크에 다량 함유되어 있는 솔벤트 성분의 잉크가 증발하여 상당수의 노즐이 막히는 현상이 발생하게 된다.
상기와 같이 잉크가 분사되는 노즐이 막히게 되면, 잉크의 분사가 제대로 이루어지지 못해 원하는 출력물을 얻게 되지 못하게 된다. 상기 노즐에 굳어 있는 클리너를 이용하거나 다량의 잉크를 노즐로 배출하여 굳어 있는 잉크를 제거하는 작업이 필요하며, 또한 상기 노즐에 압력을 가하거나 하여 상기 노즐에서 응고된 잉크를 제거하여야 한다. 따라서 작업이 번거롭게 시간이 소모되어 작업의 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있다.
그러므로 레이저조사유닛이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지를 포함하는 서브로봇에 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서가 장착되므로 마킹대상물체에 마킹할 때 발생하는 레이저 빔의 조사를 위한 설정높이의 차이를 보정할 수 있어 작업자가 동일한 깊이로 원하는 마킹을 할 수 있고, 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사하는 레이저조사유닛이 서브로봇의 일측에 결합되고, 서브로봇이 로봇과 아암에 의해서 결합되므로 로봇과 서브로봇에 마킹시스템을 적용하므로 마킹대상물체에 마킹하기 위해 자유로운 이동이 가능하며, 고강도의 차체에 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 마킹할 수 있음은 물론 마킹 핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹 핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있고, 펄스 레이저 방식을 적용하여 종래의 노즐의 잦은 교체에 따른 추가 비용이 소모될 필요가 없는 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-2011-0065262(2011. 7. 1)
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 레이저조사유닛이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지를 포함하는 서브로봇에 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서가 장착됨으로써, 마킹대상물체에 마킹할 때 발생하는 레이저 빔의 조사를 위한 설정높이의 차이를 보정할 수 있어 작업자가 동일한 깊이로 원하는 마킹을 할 수 있는 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사하는 레이저조사유닛이 서브로봇의 일측에 결합되고, 서브로봇이 로봇과 아암에 의해서 결합됨으로써, 로봇과 서브로봇에 마킹시스템을 적용하므로 마킹대상물체에 마킹하기 위해 자유로운 이동이 가능한 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 마킹대상물체에 식별할 수 있는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹함으로써, 고강도의 차체에 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 마킹할 수 있음은 물론 마킹 핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹 핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있는 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 백터 데이터 또는 도트 데이터로 형성된 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 펜 타입 또는 래스트 스캔 방식으로 마킹대상물체에 마킹함으로써, 마킹속도가 빨라지도록 함과 더불어 문자나 숫자 마킹시 중복 영역이 발생하지 않게 되어 불량률을 제거할 수 있는 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 펄스 레이저 방식을 적용하여 종래의 노즐의 잦은 교체에 따른 추가 비용이 소모될 필요가 없는 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템은 아암에 의해서 서브로봇과 결합되는 로봇과; 상기 로봇에 구성된 아암의 어느 일측에 설치되어 제어장치의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저조사유닛을 이동시키며, 레이저조사유닛이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지를 포함하고 있고, 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서가 장착되어 있는 서브로봇과; 상기 서브로봇과 레이저조사유닛이 움직이면서 마킹해야 하므로, 펄스레이저발생장치와 레이저조사유닛이 광케이블로 연결되어 있으며, 금속재료의 가공 문턱에너지를 훨씬 초과하는 높은 첨두 출력으로 가공하므로 연속발진레이저를 사용하는 방식보다 마킹대상물체의 열 변형이 적고 깊은 가공이 가능한 펄스레이저를 이용하여 펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치와; 상기 서브로봇의 어느 일측에 결합되어 있으며, 상기 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사시켜 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹하는 레이저조사유닛과; 상기 마킹대상물체에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 저장하고 있는 데이터 저장부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 가공하여 서브로봇이 움직이는 위치좌표(x, y, z)로 연산하는 위치좌표연산부와, 상기 서브로봇을 마킹대상물체가 있는 레이저 빔 조사구역으로 이동시켜 스테이지(x, y, z)의 위치를 맞추기 위해 스테이지 내에 장착된 다수개의 적외선센서 또는 초음파센서인 거리측정용 센서로 마킹대상물체에 마킹하고자 하는 설정높이가 정해졌을 때, 발생하는 레이저 빔의 조사를 위해 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지가 기울어져서 설정높이의 차이가 발생하면 스테이지에 장착된 다수개의 거리측정용 센서로 보정될 높이를 보정하기 위해 거리측정용 센서로 초기위치를 설정하고, 실제 마킹할 때 거리측정용 센서로 거리를 측정하여 기울기나 초기 설정된 거리에 대한 오차가 발생하였을 경우, z축을 움직여서 보정되어질 거리만큼 움직이면서 마킹할 수 있게 하는 거리측정부와, 상기 거리측정부에 의해 보정된 서브로봇의 위치좌표(x, y, z)를 획득하여 서브로봇에 해당 위치좌표를 전송하는 위치좌표설정부와, 상기 위치좌표설정부에 의해 서브로봇이 해당 위치좌표로 이동하면 펄스레이저발생장치에 레이저조사신호를 전송하는 레이저조사신호전송부와, 상기 데이터 저장부, 위치좌표연산부, 거리측정부, 위치좌표설정부, 레이저조사신호전송부 간의 신호 흐름을 제어하는 제어부로 구성되어, 상기 마킹대상물체에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 데이터를 저장하고 있으며, 벡터 데이터 또는 도트 데이터로 형성된 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 펜 타입 또는 래스트 스캔 방식으로 마킹대상물체에 마킹시키기 위하여 서브로봇을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 조사신호를 전송하는 제어장치; 을 포함함을 특징으로 한다.
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상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 레이저조사유닛이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지를 포함하는 서브로봇에 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서가 장착됨으로써, 마킹대상물체에 마킹할 때 발생하는 레이저 빔의 조사를 위한 설정높이의 차이를 보정할 수 있어 작업자가 동일한 깊이로 원하는 마킹을 할 수 있다.
둘째, 본 발명은 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사하는 레이저조사유닛이 서브로봇의 일측에 결합되고, 서브로봇이 로봇과 아암에 의해서 결합됨으로써, 로봇과 서브로봇에 마킹시스템을 적용하므로 마킹대상물체에 마킹하기 위해 자유로운 이동이 가능하다.
셋째, 본 발명은 펄스레이저발생장치로부터 발생되는 펄스 레이저 빔을 이용하여 마킹대상물체에 식별할 수 있는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹함으로써, 고강도의 차체에 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 마킹할 수 있음은 물론 마킹 핀이라는 절삭 공구를 사용하지 않게 되므로 이에 따른 마킹 핀의 잦은 교체와 마킹시 발생되는 심각한 소음을 제거할 수 있다.
넷째, 본 발명은 백터 데이터 또는 도트 데이터로 형성된 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 펜 타입 또는 래스트 스캔 방식으로 마킹대상물체에 마킹함으로써, 마킹속도가 빨라지도록 함과 더불어 문자나 숫자 마킹시 중복 영역이 발생하지 않게 되어 불량률을 제거할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 펄스 레이저 방식을 적용하여 종래의 노즐의 잦은 교체에 따른 추가 비용이 소모될 필요가 없다.
도 1은 종래의 차대번호 마킹장치를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 차대번호 마킹장치에 의해 마킹시 중복되게 마킹이 되는 마킹영역을 나타낸 예시도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 설명하기 위해 나타낸 개념도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템에서, 서브로봇에 포함되는 스테이지(x, y, z)에 의해 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서에 의해 보정될 높이를 나타낸 예시도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템의 구성을 나타낸 블록도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템과 종래의 마킹시스템 간의 마킹 깊이를 나타낸 예시도면.
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 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템을 설명하기 위해 나타낸 개념도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템에서, 서브로봇에 포함되는 스테이지(x, y, z)에 의해 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서에 의해 보정될 높이를 나타낸 예시도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템의 구성을 나타낸 블록도면이다.
본 발명인 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템은 마킹대상물체(A), 로봇(10), 아암(20), 서브로봇(100), x-스테이지(110), y-스테이지(120), z-스테이지(130), 센서(140), 제어장치(200), 데이터 저장부(210), 위치좌표연산부(220), 거리측정부(230), 위치좌표설정부(240), 레이저조사신호전송부(250), 제어부(260), 펄스레이저발생장치(300), 레이저조사유닛(400) 등으로 구성된다.
도 3 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템은 아암(20)에 의해서 서브로봇과 결합되는 로봇(10)과; 상기 로봇에 구성된 아암의 어느 일측에 설치되어 제어장치의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저조사유닛을 이동시키는 서브로봇(100)과; 펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치(300)와; 상기 서브로봇의 어느 일측에 결합되어 있으며, 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사시켜 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹하는 레이저조사유닛(400)과; 상기 마킹대상물체에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 저장하고 있는 데이터 저장부(210)와, 상기 데이터 저장부에 저장된 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 가공하여 서브로봇이 움직이는 위치좌표(x, y, z)로 연산하는 위치좌표연산부(220)와, 상기 서브로봇을 마킹대상물체가 있는 레이저 빔 조사구역으로 이동시켜 스테이지(x, y, z)의 위치를 맞추기 위해 스테이지 내에 장착된 다수개의 센서로 마킹대상물체에 마킹할 때 발생하는 레이저 빔의 조사를 위한 설정높이의 차이를 보정하는 거리측정부(230)와, 상기 거리측정부에 의해 보정된 서브로봇의 위치좌표(x, y, z)를 획득하여 서브로봇에 해당 위치좌표를 전송하는 위치좌표설정부(240)와, 상기 위치좌표설정부에 의해 서브로봇이 해당 위치좌표로 이동하면 펄스레이저발생장치에 레이저조사신호를 전송하는 레이저조사신호전송부(250)와, 상기 데이터 저장부(210), 위치좌표연산부(220), 거리측정부(230), 위치좌표설정부(240), 레이저조사신호전송부(250) 간의 신호 흐름을 제어하는 제어부(260)로 구성되어, 상기 마킹대상물체에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 데이터를 저장하고 있으며, 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 마킹시키기 위하여 서브로봇을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 조사신호를 전송하는 제어장치(200); 을 구비한다.
상기 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템의 주요 기술적인 수단들의 기능을 도 3 내지 도 5에 도시된 바를 참고하여 살펴보면 다음과 같다.
상기 로봇(10)은 아암(20)에 의해서 서브로봇(100)과 결합되는 것이다.
상기 서브로봇(100)은 상기 로봇(10)에 구성된 아암(20)의 어느 일측에 설치되어 제어장치(200)의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저조사유닛(400)을 이동시키는 것이다. 여기서, 상기 서브로봇(100)에는 레이저조사유닛(400)이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지(110), y-스테이지(120), z-스테이지(130)를 포함하고 있고, 레이저조사유닛(400)과 마킹대상물체(A)간의 거리측정을 위한 다수개의 센서(140)가 장착되어 있는 것이다. 상기 서브로봇(100)과 레이저조사유닛(400)이 움직이면서 마킹해야 하므로, 펄스레이저발생장치(300)과 레이저조사유닛(400)이 광케이블(미도시)로 연결되어 있는 것이다.
상기 펄스레이저발생장치(300)는 펄스 레이저 빔을 발생시키는 것이다. 여기서, 펄스레이저는 금속재료의 가공 문턱에너지를 훨씬 초과하는 높은 첨두 출력으로 가공하므로 연속발진레이저를 사용하는 방식보다 마킹대상물체의 열 변형이 적고 깊은 가공이 가능하며, 또한, 펄스레이저를 이동 중에 조사하면 이론상으로 약간이나마 이동방향으로 타원형의 가공이 될 것이지만 펄스폭이 레이저 조사장치의 이동속도에 비하여 충분히 적게 하여 실용적으로 해결이 가능한 것이다.
상기 레이저조사유닛(400)은 상기 서브로봇(100)의 어느 일측에 결합되어 있으며, 펄스레이저발생장치(300)에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체(A)에 조사시켜 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹하는 것이다.
상기 제어장치(200)는 상기 마킹대상물체(A)에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 데이터를 저장하고 있으며, 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 마킹시키기 위하여 서브로봇(100)을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치(300)에 레이저 조사신호를 전송하는 것이다.
여기서, 상기 제어장치(200)는 상기 마킹대상물체(A)에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 저장하고 있는 데이터 저장부(210)와, 상기 데이터 저장부(210)에 저장된 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 가공하여 서브로봇(100)이 움직이는 위치좌표(x, y, z)로 연산하는 위치좌표연산부(220)와, 상기 서브로봇(100)을 마킹대상물체(A)가 있는 레이저 빔 조사구역으로 이동시켜 스테이지(x, y, z)(110, 120, 130)의 위치를 맞추기 위해 스테이지 내에 장착된 다수개의 센서(140)로 마킹대상물체(A)에 마킹할 때 발생하는 레이저 빔의 조사를 위한 설정높이의 차이를 보정하는 거리측정부(230)와, 상기 거리측정부(230)에 의해 보정된 서브로봇(100)의 위치좌표(x, y, z)를 획득하여 서브로봇(100)에 해당 위치좌표를 전송하는 위치좌표설정부(240)와, 상기 위치좌표설정부(240)에 의해 서브로봇(100)이 해당 위치좌표로 이동하면 펄스레이저발생장치(300)에 레이저조사신호를 전송하는 레이저조사신호전송부(250)와, 상기 데이터 저장부(210), 위치좌표연산부(220), 거리측정부(230), 위치좌표설정부(240), 레이저조사신호전송부(250) 간의 신호 흐름을 제어하는 제어부(260)를 포함하는 것이다.
상기 거리측정부(230)에서는 마킹대상물체(A)에 마킹하고자 하는 설정높이가 정해졌을 때, x-스테이지(110), y-스테이지(120), z-스테이지(130)가 기울어져서 설정높이의 차이가 발생하면 스테이지에 장착된 다수개의 적외선센서 또는 초음파센서인 거리측정용 센서(140)로 보정될 높이를 보정하는 것이다. 여기서, 상기 거리측정용 센서(140)로 보정될 높이를 보정하는 것은 먼저, 거리측정용 센서(140)로 초기위치를 설정하고, 실제 마킹할 때 거리측정용 센서(140)로 거리를 측정하여 기울기나 초기 설정된 거리에 대한 오차가 발생하였을 경우, z축을 움직여서 보정되어질 거리만큼 움직이면서 마킹하는 것이다.
또한, 상기 제어장치(200)는 벡터 데이터 또는 도트 데이터로 형성된 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 펜 타입 또는 래스트 스캔 방식으로 마킹대상물체(A)에 마킹하는 것이다.
여기서, 종래의 기술들은 하나의 문자나 숫자가 완료되면 다시 이동하여 다음 문자나 숫자를 마킹하는 방식이므로, 마킹하기 위한 공정시간이 상당히 길어질 수밖에 없었으나, 본 발명의 경우에는 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 이용하여 한 줄을 마킹한 후 이동하여 다음 줄을 마킹하게 되므로 마킹하기 위한 공정시간 자체가 종래기술보다 현저하게 빨라지는 장점을 제공하는 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템과 종래의 마킹시스템 간의 마킹 깊이를 나타낸 예시도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 종래의 마킹핀이나 CW 레이저를 이용한 마킹 방식은 마킹대상물체에 10 내지 90 마이크로미터 정도의 깊이로 마킹을 수행하게 되어 마킹된 부위를 깎거나 지우거나 도장을 통해 위변조를 쉽게 실행할 수 있는 문제점이 있지만, 본 발명의 펄스레이저발생장치를 사용하게 되면 100 내지 900마이크로미터 내의 상당히 깊은 깊이로 마킹이 되므로 마킹된 부위를 깎거나 지우기란 상당히 어려우므로 위변조를 쉽게 실행할 수 없는 장점을 갖는 것이다.
상술한 바와 같은, 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템은 자동차 차체, 전선, 케이블, 파이프에 적용될 수 있음은 물론 이외의 금속이나 반도체 집적회로 등에 형명이나 제조번호, 제조일자 또는 로고 등의 마킹에도 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.
A : 마킹대상물체 10 : 로봇
20 : 아암 100 : 서브로봇
110 : x-스테이지 120 : y-스테이지
130 : z-스테이지 140 : 센서
200 : 제어장치 210 : 데이터 저장부
220 : 위치좌표연산부 230 : 거리측정부
240 : 위치좌표설정부 250 : 레이저조사신호전송부
260 : 제어부 300 : 펄스레이저발생장치
400 : 레이저조사유닛

Claims (4)

  1. 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템에 있어서,
    아암에 의해서 서브로봇과 결합되는 로봇과;
    상기 로봇에 구성된 아암의 어느 일측에 설치되어 제어장치의 제어에 따라 정해진 레이저 빔 조사구역 내에서 레이저조사유닛을 이동시키며, 레이저조사유닛이 x축, y축, z축으로 이동하면서 마킹할 수 있게 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지를 포함하고 있고, 레이저조사유닛과 마킹대상물체간의 거리측정을 위한 다수개의 센서가 장착되어 있는 서브로봇과;
    상기 서브로봇과 레이저조사유닛이 움직이면서 마킹해야 하므로, 펄스레이저발생장치와 레이저조사유닛이 광케이블로 연결되어 있으며, 금속재료의 가공 문턱에너지를 훨씬 초과하는 높은 첨두 출력으로 가공하므로 연속발진레이저를 사용하는 방식보다 마킹대상물체의 열 변형이 적고 깊은 가공이 가능한 펄스레이저를 이용하여 펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스레이저발생장치와;
    상기 서브로봇의 어느 일측에 결합되어 있으며, 상기 펄스레이저발생장치에 의해 발생된 레이저 빔을 마킹대상물체에 조사시켜 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합으로 마킹하는 레이저조사유닛과;
    상기 마킹대상물체에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 저장하고 있는 데이터 저장부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 벡터 데이터 또는 도트 데이터를 가공하여 서브로봇이 움직이는 위치좌표(x, y, z)로 연산하는 위치좌표연산부와, 상기 서브로봇을 마킹대상물체가 있는 레이저 빔 조사구역으로 이동시켜 스테이지(x, y, z)의 위치를 맞추기 위해 스테이지 내에 장착된 다수개의 적외선센서 또는 초음파센서인 거리측정용 센서로 마킹대상물체에 마킹하고자 하는 설정높이가 정해졌을 때, 발생하는 레이저 빔의 조사를 위해 x-스테이지, y-스테이지, z-스테이지가 기울어져서 설정높이의 차이가 발생하면 스테이지에 장착된 다수개의 거리측정용 센서로 보정될 높이를 보정하기 위해 거리측정용 센서로 초기위치를 설정하고, 실제 마킹할 때 거리측정용 센서로 거리를 측정하여 기울기나 초기 설정된 거리에 대한 오차가 발생하였을 경우, z축을 움직여서 보정되어질 거리만큼 움직이면서 마킹할 수 있게 하는 거리측정부와, 상기 거리측정부에 의해 보정된 서브로봇의 위치좌표(x, y, z)를 획득하여 서브로봇에 해당 위치좌표를 전송하는 위치좌표설정부와, 상기 위치좌표설정부에 의해 서브로봇이 해당 위치좌표로 이동하면 펄스레이저발생장치에 레이저조사신호를 전송하는 레이저조사신호전송부와, 상기 데이터 저장부, 위치좌표연산부, 거리측정부, 위치좌표설정부, 레이저조사신호전송부 간의 신호 흐름을 제어하는 제어부로 구성되어, 상기 마킹대상물체에 마킹되는 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합의 데이터를 저장하고 있으며, 벡터 데이터 또는 도트 데이터로 형성된 숫자, 문자, 기호, 도형 중에서 선택되는 단수 또는 복수개의 조합을 펜 타입 또는 래스트 스캔 방식으로 마킹대상물체에 마킹시키기 위하여 서브로봇을 레이저 빔 조사구역 내로 이동시키고, 상기 펄스레이저발생장치에 레이저 조사신호를 전송하는 제어장치; 을 포함함을 특징으로 하는 펄스 레이저 빔을 이용한 보정기능을 갖는 마킹시스템.
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