KR101719338B1 - 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

레이저 융착 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 고정된 위치에서 레이저 빔을 출력하는 레이저 출력부; 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 상기 융착 대상 제품에서 상기 레이저 빔에 의해 융착되는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 도면 인식부; 상기 레이저 빔이 상기 융착 경계면에 조사되도록 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 이송장치; 및 상기 도면 인식부의 인식 결과에 기초하여 상기 3차원 공간 좌표계에서 인식된 상기 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 상기 이송장치를 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 다양한 형상의 제품에 대해 레이저 융착 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

Description

레이저 융착 시스템 및 그 제어방법{LASER WELDING SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 융착 대상 제품의 융착 경계면을 3차원 공간상에서 인식하여 위치가 고정된 레이저 빔에 대해 3차원 공간상에서 인식된 융착 경계면이 일정한 거리를 유지할 수 있도록 융착 대상 제품의 위치를 자동 조정함으로써 다양한 형상의 제품에 대해 레이저 융착 작업을 수행할 수 있는 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 합성수지로 된 두 개의 부재를 접합하는 방식으로, 접합하고자 하는 상, 하부 부재 중 어느 한 부재에 접착제를 바르거나 초음파 융착 또는 진동 융착방식을 통해 접합하는 방식이 있다.
그러나 이러한 방식은 접착제의 사용에 따라 환경오염이 발생되고, 접합부분이 매끄럽지 않으며, 또한 접합강도가 일정하지 않아 기계적 외력이 가해졌을 때 제품 내부의 손상되는 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점에 의거하여, 국부적으로 열을 전도함과 동시에 비접촉식으로 구현하는 레이저 융착방식이 제안되었다.
레이저 융착방식이란, 융착 대상물인 상부부재와 하부부재를 밀착시킨 상태에서, 밀착된 부재의 테두리 부분 혹은 그 일부를 레이저를 이용하여 융착하는 것으로서, 상부부재는 레이저빔이 투과되는 재질이 사용되고 하부 부재는 레이저빔이 흡수되는 재질을 사용한다.
이러한 종래의 레이저 융착방식의 경우 상부부재와 하부부재 간의 접촉 영역이 넓은 경우, 예컨대, 상부부재와 하부부재가 편평할 경우에는 용이하게 융착이 가능하다.
그러나, 상부부재와 하부부재 간의 접촉 영역이 좁은 경우, 예컨대, 파이프 형의 상하 부재를 연결하거나, 반구형의 상하 부재를 연결하는 경우 융착 시 틈새가 발생하는 등의 불량 발생 확률이 높아지므로, 상부부재와 하부부재에 융착을 위한 블레이드를 추가로 형성해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 레이저 융착방식의 경우 곡선면을 이루고 있는 등의 3차원적인 형태를 갖는 제품의 용접은 원활하게 행할 수 없었다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 융착 대상 제품의 융착 경계면을 3차원 공간상에서 인식하여 위치가 고정된 레이저 빔에 대해 3차원 공간상에서 인식된 융착 경계면이 일정한 거리를 유지할 수 있도록 융착 대상 제품의 위치를 자동 조정함으로써 다양한 형상의 제품에 대해 레이저 융착 작업을 수행할 수 있는 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 고정된 위치에서 레이저 빔을 출력하는 레이저 출력부; 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 상기 융착 대상 제품에서 상기 레이저 빔에 의해 융착되는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 도면 인식부; 상기 레이저 빔이 상기 융착 경계면에 조사되도록 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 이송장치; 및 상기 도면 인식부의 인식 결과에 기초하여 상기 3차원 공간 좌표계에서 인식된 상기 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 상기 이송장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 레이저 융착 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 레이저 출력부는, 다이오드 레이저를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 도면 인식부는, 상기 융착 대상 제품의 융착 경계면이 개시된 3차원 도면 및 2차원 도면에 기초하여 상기 레이저 빔이 조사되는 융착 경계면을 인식할 수 있다.
그리고, 상기 이송장치는, 상기 융착 대상 제품을 상기 3차원 공간 좌표계의 X축에 대응되는 방향으로 이송하는 X축 이송장치; 상기 3차원 공간 좌표계의 Y축에 대응되는 방향으로 이송하는 Y축 이송장치; 및 상기 3차원 공간 좌표계의 소정 방향을 회전축으로 상기 융착 대상 제품 회전시키는 회전장치;를 포함할 수 있다.
그리고, 융착이 완료된 후, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 융착 경계면의 이미지를 촬영하여 촬영된 상기 융착 경계면의 이미지에 기초하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 비주얼 검사장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 융착이 완료된 후, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 융착 경계면에 공기압을 가하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 압력 검사장치 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 레이저 장치는 지면과 수평인 방향으로 상기 레이저 빔을 조사하고, 상기 제어부는, 상기 레이저 빔에 대해 수직인 방향으로 회전축을 설정하여 상기 융착 대상 제품을 회전시킬 수 있다.
그리고, 상기 융착 대상 제품은, 투과성 제1부재와 상기 제1부재와 결합되는 비투과성 제2부재를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 상기 융착 대상 제품에서 상기 레이저 빔에 의해 융착되는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 단계; 상기 가상의 3차원 공간 좌표계의 기준 위치에 상기 융착 경계면을 위치시킨 후 고정된 위치에서 레이저 빔을 조사하는 단계; 및 상기 3차원 공간 좌표계에서 인식된 상기 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 단계;를 포함하는 레이저 융착 시스템의 제어방법이 제공된다.
여기서, 상기 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 상기 융착 대상 제품에서 상기 레이저 빔에 의해 융착되는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 단계는, 상기 융착 대상 제품의 융착 경계면이 개시된 3차원 도면 및 2차원 도면에 기초하여 상기 레이저 빔이 조사되는 융착 경계면을 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 3차원 공간 좌표계에서 인식된 상기 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 단계는, 상기 융착 대상 제품을 상기 3차원 공간 좌표계의 X축에 대응되는 방향으로 이송하거나, Y축에 대응되는 방향으로 이송하거나 소정 회전축을 중심으로 회전시켜 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 융착이 완료된 후, 상기 융착 경계면의 이미지를 촬영하는 단계; 및 촬영된 상기 융착 경계면의 이미지에 기초하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 융착이 완료된 후, 상기 융착 경계면에 공기압을 가하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 가상의 3차원 공간 좌표계의 기준 위치에 상기 융착 경계면을 위치시킨 후 고정된 위치에서 레이저 빔을 조사하는 단계는, 상기 가상의 3차원 공간 좌표계의 기준 위치에 상기 융착 경계면을 위치시킨 후 지면과 수평인 방향으로 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법은, 융착 대상 제품의 융착 경계면을 3차원 공간상에서 인식하여 위치가 고정된 레이저 빔에 대해 3차원 공간상에서 인식된 융착 경계면이 일정한 거리를 유지할 수 있도록 융착 대상 제품의 위치를 자동 조정함으로써 다양한 형상의 제품에 대해 레이저 융착 작업을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법은, 3차원적인 융착 공정이 가능하므로, 파이프 형의 상하 부재의 연결 시 매립형으로 융착함으로써 융착을 위한 블레이드를 제거하고 기밀 융착에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 융착 시스템 및 그 제어방법은, 융착 후 비주얼검사, 압력 검사를 통해 융착 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템의 제어 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템의 제어 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템의 제품 융착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 레이저 융착 시스템을 이용한 카메라 바디와 렌즈 간 융착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템의 제품 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 융착 시스템의 제품 융착 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "장치" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템(10)의 제어 블럭도이다. 본 발명의 레이저 융착 시스템(10)은 투과성 제1부재와 비투과성 제2부재를 상호 융착하여 제품을 제조하는 데에 이용될 수 있다. 이에, 제1부재는 레이저빔이 투과되는 재질, 예컨대, PC, PMMA 재질로 형성된 제품을 포함하고 제2부재는 레이저빔이 흡수되는 재질, 예컨대, PP, PET 또는 ABS 등으로 형성된 제품을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템(10)은, 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 레이저 빔에 의해 융착되는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 도면 인식부(110), 고정된 위치에서 레이저 빔을 출력하는 레이저 출력부(120), 레이저 빔이 상기 융착 경계면에 조사되도록 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 이송 제어부(130) 및 복수의 이송장치(132, 134, 136), 융착 완료 후 융착 상태를 검사하는 제품 검사부(140) 및 이들 각 구성 요소를 제어하여 융착 대상 제품의 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 상기 이송장치를 제어하고 융착 완료 후 융착 상태를 확인하는 제어부(100)를 포함한다.
레이저 출력부(120)는 기설정된 파장의 광을 조사하는 다이오드를 포함할 수 있으며, 각기 다른 파장의 빛을 조사하는 복수개의 다이오드를 포함할 수 있다. 레이저 출력부(120)는 고정된 위치에서 지면과는 수평인 방향으로 레이저 빔을 조사할 수 있다.
도면 인식부(110)는 시스템 관리자로부터 융착 대상 제품의 융착 경계면이 표시된 3차원 도면 및 2차원 도면을 입력받을 수 있다. 도면 인식부(110)는 입력된 도면에 기초하여 레이저 빔이 조사되는 융착 경계면을 인식할 수 있다. 도면 인식부(110)는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간상에서 맵핑함으로써 레이저 출력부(120)와 융착 경계면 간의 거리를 정밀하게 산출할 수 있다.
이송 제어부(130)는 X축 이송장치(132), Y축 이송장치(134) 및 회전장치(136)를 구동하여 융착 대상 제품의 위치를 이동시키거나 회전시킬 수 있다. 이송 제어부(130)의 제어에 따라 X축 이송장치(132)는 융착 대상 제품을 상기 3차원 공간 좌표계의 X축에 대응되는 방향으로 이송할 수 있고, Y축 이송장치(134)는 Y축에 대응되는 방향으로 이송할 수 있다. 회전장치(136)는 X축, Y축, Z축, 또는 특정 방향 중 어느 한 방향을 회전축으로 융착 대상 제품을 회전시킬 수 있다.
제어부(100)는 도면 인식부(110)의 융착 경계면 인식 결과에 기초하여 융착 대상 제품의 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 이송 제어부(130)를 제어할 수 있다. 제어부(100)는 레이저 출력장치가 고정된 상태에서 융착 경계면을 3차원 공간상에서 이동 시킴으로써 융착 경계면의 형상이 불규칙하거나 유착 대상 제품의 외주면을 따라 3차원적으로 형성되어 있을 경우에도 용이하게 융착 공정을 수행할 수 있다.
제품 검사부(140)는 융착이 완료된 후 융착 결과를 검사할 수 있다. 제품 검사부(140)는 융착 경계면을 촬영하여 융착 경계면과 비융착 경계면 간의 색상의 차이로 융착 결과를 판단하는 비주얼 검사장치(142)와, 공기압을 상승시켜 융착 경계면의 기밀 상태를 판단하는 압력 검사장치(144)를 포함할 수 있다.
제어부(100)는 제품 검사부(140)를 제어하여 융착 완료 후 융착 결과를 검사하고 검사 결과를 시스템 관리자에게 제공할 수 있다.
이러한 구성에 따라, 본 발명은 3차원 공간상에서 융착 경계면이 레이저 빔과 일정한 거리를 유지할 수 있도록 융착 대상 제품의 위치를 자동 조정함으로써 다양한 형상의 제품에 대해 레이저 융착 작업을 수행할 수 있다. 이에, 파이프 형의 상하 부재의 연결 시 매립형으로 융착이 가능하고 기밀 융착에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 융착 후 비주얼검사, 압력 검사를 통해 융착 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템(10)의 제어 흐름도이다.
레이저 융착 시스템(10)은 도면 인식부(110)를 통해 시스템 관리자로부터 융착 대상 제품의 융착 경계면이 표시된 3차원 도면 및 2차원 도면을 입력받을 수 있다(S110).
도면 인식부(110)는 입력된 도면에 기초하여 레이저 빔이 조사되는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식할 수 있다(S112). 예컨대, 파이프 형의 상하 부재를 매립 방식으로 결합시킨 경우, 상부 부재와 하부 부재가 중첩되는 파이프의 외주면이 융착 경계면으로 인식될 수 있다.
제어부(100)는 레이저 출력 장치의 헤드와 융착 경계면의 거리가 일정하게 유지되도록 이송 제어부(130)를 통해 이송 장치를 제어하여 융착 대상 제품을 X축 방향, Y축 방향으로 이송하거나 회전시킬 수 있다(S114). 예컨대, 파이프 형의 상하 부재를 매립 방식으로 결합시킨 경우 파이프의 외주면을 따라 형성된 융착 경계면에 일정 거리의 레이저 빔이 조사되도록 융착 대상 제품을 회전시킬 수 있으며, 외주면의 형상이 다각형 형상인 경우 회전과 함께 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
융착이 완료되면, 제어부(100)는 비주얼 검사장치(142)를 통해 융착 결과를 검사할 수 있다(S116). 비주얼 검사장치(142)는 융착 경계면을 촬영하여 융착 경계면과 비융착 경계면 간의 색상의 차이로 융착 상태를 검사할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 압력 검사장치(144)를 통해 융착 대상 제품의 내부 공간에 공기압을 상승시킨 후, 공기압의 변화를 감지함으로써 융착 경계면의 기밀 상태를 검사할 수 있다(S118).
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템(10)의 제품 융착 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 융착 대상 제품을 X축 방향, Y축 방향으로 이송하거나 회전시켜 융착 공정을 수행하는 과정을 예시한 도면이다.
도 3은 사각기둥 형상의 융착 대상 제품(200)의 둘레 방향을 따라 융착 경계면(210)이 형성된 경우 융착 공정을 수행하는 과정을 예시한 것이다.
레이저 융착 공정을 수행하기 이전에 레이저 융착 시스템(10)에는 사각기둥 형상의 융착 대상 제품(200)의 3차원 및 2차원 도면이 입력된다.
제어부(100)는 도면 인식부(110)를 통해 사각기둥 형상의 융착 대상 제품(200)에 형성된 융착 경계면(210)을 인식할 수 있다. 사각기둥 형상의 융착 대상 제품(200)의 둘레 방향으로 융착 경계면(210)이 형성된 경우 제어부(100)는 융착 경계면(210)을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식할 수 있다.
레이저 출력부(120)가 지면에 수평인 방향으로 레이저 빔을 조사하고 융착 경계면(210)이 레이저 빔에 대해 Y축 방향으로 연장되는 경우, 제어부(100)는 Y축 이송장치(134)를 제어하여 융착 대상 제품(200)을 Y축 방향으로 이송할 수 있다.
사각기둥 형상의 융착 대상 제품(200)의 융착 경계면(210)이 편평하고 직선으로 형성되어 있는 경우 제어부(100)는 레이저 출력장치와 융착 경계면(210) 간의 거리가 일정하게 유지되도록 융착 대상 제품(200)을 Y축 방향으로 이송함으로써, 사각기둥의 1면에 형성된 융착 경계면(210)에 레이저 빔이 조사되도록 제어할 수 있다.
도 4는 도 3의 사각기둥의 1면에 대한 융착이 완료된 후 다음 면의 융착을 진행하는 경우, 사각기둥의 이동 방법을 예시한 것이다.
(a)를 참조하면, 사각기둥 형상의 융착 대상 제품(200)을 Y축 방향으로 이송함으로써 사각기둥의 일 면에 형성된 융착 경계면(210)의 융착을 진행할 수 있다.
(b)를 참조하면, 융착이 완료된 일 면에서 이웃한 면에 형성된 융착 경계면(210)의 융착을 진행하기 위해, 제어부(100)는 이웃한 면이 레이저 빔과 동일한 거리(d)에 위치할 수 있도록 융착 대상 제품(200)을 회전시킬 수 있다. 여기서 회전 각도 θ는 90도일 수 있다.
그런데, 사각형은 면의 길이보다 대각선의 길이가 더 길기 때문에 회전축의 위치를 고정한 상태에서 대상 제품(200)을 회전시키는 경우 모서리 부분에서 레이저 빔과의 거리가 가까워진다. 이에, 제어부(100)는 융착 대상 제품(200)을 회전시킴과 동시에 회전축을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킴으로써 모서리 부분의 융착 경계면(210)과 레이저 빔과의 거리를 이전의 거리(d)와 동일하게 유지할 수 있다.
(c)를 참조하면, 회전이 완료되면 다시 면에 형성된 융착 경계면(210)에 대한 융착이 진행된다. 이에, 제어부(100)는 융착 대상 제품(200)을 Y축 방향으로 이송함으로써 레이저 빔과 동일한 거리(d)를 유지하여 해당 면에 형성된 융착 경계면(210)의 융착을 진행할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 레이저 융착 시스템(10)을 이용한 카메라 바디와 렌즈 간 융착 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5는 융착 대상 제품(220)의 단면을 도시한 도면이고, 도 6은 레이저 융착 시스템(10)의 외관을 예시한 도면이며, 도 7 및 도 8은 융착을 위해 융착 대상 제품(220)을 이송하는 과정을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 융착 대상 제품(220)은 투과성 제1부재(224)와 제1부재(224)와 결합되는 비투과성 제2부재(222)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 투과성 제1부재(224)를 비투과성 제2부재(222)인 카메라 바디(body)에 융착시켜 렌즈를 고정하는 과정을 예시하기로 한다.
투과성 제1부재(224)와 비투과성 제2부재(222)는 매립 구조로 결합되어 제1부재(224)와 제2부재(222)가 중첩되는 영역이 융착 경계면(226)으로 설정될 수 있다. 융착 경계면(226)에 조사되는 레이저 빔은 제1부재(224)를 통과한 후 제2부재(222)에 흡수된다. 이에, 제2부재(222)의 융착 경계면(226) 영역이 용융되어 제2부재(222)와 제1부재(224)가 융착될 수 있다.
도 6을 참조하면, 레이저 융착 시스템(10)은 고정된 위치에서 레이저 빔을 조사하는 레이저 출력부(120)와, 융착 대상 제품(220)을 X축 방향으로 이송하는 X축 이송장치(132), Y축 방향으로 이송하는 Y축 이송장치(134) 및 회전축을 중심으로 융착 대상 제품(220) 회전시키는 회전장치(136)를 포함할 수 있다.
레이저 융착 시스템(10)의 제어부(100)는 제2부재(222)와 제1부재(224)를 포함하는 융착 대상 제품(220)의 도면으로부터 융착 경계면(226)을 인식할 수 있다. 제어부(100)는 레이저 출력장치와 융착 경계면(226)의 거리가 일정하게 유지되도록 이송 제어부(130)를 통해 이송 장치를 제어하여 융착 대상 제품(220)을 X축 방향, Y축 방향으로 이송하거나 회전시킬 수 있다.
도 7 및 도 8은 제2부재(222)와 제1부재(224)를 융착시키기 위해 융착 대상 제품(220)을 회전 및 이송하는 과정을 예시한 것으로서, 도 6의 레이저 융착 시스템(10)을 위에서 아래로 내려다 보는 경우 확인할 수 있는 융착 대상 제품(220)의 회전 및 이송 과정을 예시한 것이다.
도 7을 참조하면, 레이저 출력부(120)가 지면에 수평인 방향으로 레이저 빔을 조사하고 융착 경계면(226)이 레이저 빔에 대해 Y축 방향으로 연장되는 경우, 제어부(100)는 Y축 이송장치(134)를 제어하여 융착 대상 제품(220)을 Y축 방향으로 이송할 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 제2부재(222)와 제1부재(224)을 포함하는 융착 대상 제품(220)의 단면은 사각형 형태를 가질 수 있다. 사각형의 면에 해당되는 부분에 형성된 융착 경계면(226)을 융착하는 경우 융착 대상 제품(220)을 Y축 방향으로 이송함으로써 융착을 진행할 수 있다.
(b) 및 (c)를 참조하면, 융착이 완료된 일 면에서 이웃한 면에 형성된 융착 경계면(226)의 융착을 진행하기 위해, 제어부(100)는 이웃한 면이 레이저 빔과 동일한 거리에 위치할 수 있도록 융착 대상 제품(220)을 회전시킬 수 있다. 여기서 회전 각도 θ는 90도일 수 있다. 단면이 사각형인 융착 대상 제품(220)을 회전시키는 경우, 제어부(100)는 융착 대상 제품(220)을 회전시킴과 동시에 회전축을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킴으로써 모서리 부분의 융착 경계면(226)과 레이저 빔과의 거리를 이전의 거리와 동일하게 유지할 수 있다.
(d)를 참조하면, 회전이 완료되면 다시 면에 형성된 융착 경계면(226)에 대한 융착이 진행된다. 이에, 제어부(100)는 융착 대상 제품(220)을 Y축 방향으로 이송함으로써 레이저 빔과 동일한 거리(d)를 유지하여 해당 면에 형성된 융착 경계면(226)의 융착을 진행할 수 있다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 융착 시스템(10)의 제품(220) 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 레이저 융착 시스템(10)은 융착이 완료된 후 융착 경계면(226)을 촬영하여 융착 결과를 판단하는 비주얼 검사장치(142)를 포함할 수 있다.
레이저 융착 시스템(10)의 제어부(100)는 제2부재(222)와 제1부재(224)를 포함하는 융착 대상 제품(220)의 융착 경계면(226)을 인식할 수 있으며, 이에 기초하여 비주얼 검사장치(142)를 통해 융착 경계면(226)을 촬영할 수 있다. 융착 경계면(226)을 촬영하면 도 10에 도시된 바와 같이 융착 경계면(226)의 이미지를 획득할 수 있다.
도 10은 융착 경계면(226)의 이미지로서 융착 면과 비융착 면은 이미지 상에서 각기 다른 색상으로 구분될 수 있다. 이에, 제어부(100) 혹은 비주얼 검사장치(142)에 포함된 제품 검사부(140)는 융착 경계면(226)의 이미지를 이용하여 융착 면과 비융착 면 간의 색상의 차이를 인식하여 융착 결과를 판단할 수 있다.
도 11을 참조하면, 레이저 융착 시스템(10)은 융착이 완료된 후 공기압을 상승시켜 융착 경계면(226)의 기밀 상태를 판단하는 압력 검사장치(144)를 포함할 수 있다.
융착이 완료된 후, 압력 검사장치(144)와 융착 대상 제품(220)은 밀폐용 봉지부재(230)로 연결되고 제어부(100)는 압력 검사장치(144)를 제어하여 융착 대상 제품(220) 내의 공기압을 상승시키거나 감소시킬 수 있다.
제어부(100)는 융착 대상 제품(220) 내에 제공되는 양압 혹은 음압의 공기압에 기초하여 렌즈의 밀폐면(228)과 제2부재(222)의 밀폐면(226)의 기밀 유지 여부를 판단할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 융착 시스템(10)의 제품 융착 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 카메라 바디(300)와 렌즈(310) 및 렌즈 커버(320)를 융착하는 방법을 예시한 것이다.
도 13을 참조하면, 카메라 바디(300)를 융착하는 경우 레이저 출력부(120)에서 조사되는 레이저 빔에 대해 카메라 바디(300)를 2차원 적으로 이동시킴으로써 융착이 가능하다.
또 14는 카메라 바디(300)와 렌즈 커버(320)를 융착하는 경우를 예시한 도면이다. 카메라 바디(300)에 렌즈 커버(320)를 융착하는 경우 렌즈 커버(320)와 접촉된 카메라 바디(300)에 레이저 빔을 조사하여야 한다. 이에, 제어부(100)는 카메라 바디(300) 및 렌즈 커버(320)의 조립체를 회전시킴과 동시에 회전축을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킴으로써 융착 경계면과 레이저 빔과의 거리를 이전의 거리와 동일하게 유지하여 카메라 바디(300)와 렌즈 커버(320)를 융착시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 레이저 융착 시스템 110 : 도면 인식부
100 : 제어부 120 : 레이저 출력부
130 : 이송 제어부 140 : 제품 검사부

Claims (15)

  1. 고정된 위치에서 지면과 수평인 방향으로 레이저 빔을 출력하는 레이저 출력부;
    투과성 제1부재와 상기 제1부재와 결합되는 비투과성 제2부재를 포함하는 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 상기 융착 대상 제품에서 상기 레이저 빔에 의해 융착되는 상기 제1부재와 상기 제2부재의 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 도면 인식부;
    상기 레이저 빔이 상기 제1부재를 투과하여 상기 제2부재의 상기 융착 경계면에 조사되도록 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 이송장치; 및
    상기 도면 인식부의 인식 결과에 기초하여 상기 3차원 공간 좌표계에서 인식된 상기 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 상기 이송장치를 제어하되 상기 레이저 빔에 대해 수직인 방향으로 회전축을 설정하여 상기 융착 대상 제품을 회전시키는 제어부를 포함하고,
    상기 이송장치는,
    상기 융착 대상 제품을 상기 3차원 공간 좌표계의 X축에 대응되는 방향으로 이송하는 X축 이송장치;
    상기 3차원 공간 좌표계의 Y축에 대응되는 방향으로 이송하는 Y축 이송장치; 및
    상기 3차원 공간 좌표계의 소정 방향을 회전축으로 상기 융착 대상 제품 회전시키는 회전장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 출력부는,
    다이오드 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도면 인식부는,
    상기 융착 대상 제품의 융착 경계면이 개시된 3차원 도면 및 2차원 도면에 기초하여 상기 레이저 빔이 조사되는 융착 경계면을 인식하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    융착이 완료된 후, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 융착 경계면의 이미지를 촬영하여 촬영된 상기 융착 경계면의 이미지에 기초하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 비주얼 검사장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    융착이 완료된 후, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 융착 경계면에 공기압을 가하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 압력 검사장치 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 융착 대상 제품은,
    투과성 제1부재와 상기 제1부재와 결합되는 비투과성 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템.
  9. 투과성 제1부재와 상기 제1부재와 결합되는 비투과성 제2부재를 포함하는 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 상기 융착 대상 제품에서 레이저 빔에 의해 융착되는 상기 제1부재와 상기 제2부재의 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 단계;
    상기 가상의 3차원 공간 좌표계의 기준 위치에 상기 레이저 빔이 상기 제1부재를 투과하여 상기 제2부재의 상기 융착 경계면에 조사되도록 상기 융착 경계면을 위치시킨 후 고정된 위치에서 지면과 수평인 방향으로 레이저 빔을 조사하는 단계; 및
    상기 3차원 공간 좌표계에서 인식된 상기 융착 경계면을 따라 상기 레이저 빔이 일정한 거리에서 조사되도록 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 단계;를 포함하고,
    상기 융착 대상 제품을 상기 3차원 공간 좌표계의 X축에 대응되는 방향으로 이송하거나, Y축에 대응되는 방향으로 이송하거나 소정 회전축을 중심으로 회전시켜 상기 융착 대상 제품의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 융착 대상 제품의 설계도면에 기초하여 상기 융착 대상 제품에서 상기 레이저 빔에 의해 융착되는 융착 경계면을 가상의 3차원 공간 좌표계로 인식하는 단계는,
    상기 융착 대상 제품의 융착 경계면이 개시된 3차원 도면 및 2차원 도면에 기초하여 상기 레이저 빔이 조사되는 융착 경계면을 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템의 제어방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    융착이 완료된 후, 상기 융착 경계면의 이미지를 촬영하는 단계; 및
    촬영된 상기 융착 경계면의 이미지에 기초하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템의 제어방법.
  13. 제9항에 있어서,
    융착이 완료된 후, 상기 융착 경계면에 공기압을 가하여 상기 융착 대상 제품의 융착 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템의 제어방법.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 융착 대상 제품은,
    투과성 제1부재와 상기 제1부재와 결합되는 비투과성 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 시스템의 제어방법.
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