KR101902969B1 - 레이저 가공 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

제어부; 대상물을 이송시키는 이송부; 및 이송부에 적재된 대상물을 제어부와 연계하여, 기 결정된 패턴으로 가공하는 레이저부;를 포함하고, 대상물은, 박형 형상을 갖는 식품이고, 레이저부는, 대상물의 형상정보를 인식하는 형상인식부; 대상물을 박형의 두께 방향으로 절단 또는 천공 가공하는 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 레이저 발생부에서 발생된 레이저의 방향을 대상물 방향으로 조사하는 스캔 헤드; 및 레이저 발생부와 상기 스캔 헤드 간의 레이저 전달 경로에 위치되고, 기 결정된 패턴으로 상기 레이저의 단면을 형성시키는 레이저 필터를 포함하는, 레이저 가공 장치가 제공된다.

Description

레이저 가공 장치 및 방법{LASER PROCESSING APPARATUS, LAVER WITH PATTERN MANUFACTURING THE SAME AND LASER PROCESSING METHOD}
본 발명은 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 대상체에 문양을 형성하기 위해서 국부적으로 대상체를 문양에 맞추어 가열하여 각인하거나 사람이 개인의 노동력에 의지하여 하나하나 각인하는 방법이 사용된다. 하지만, 이러한 방법은 공정의 효율성이 낮고 각인의 동일성을 확보하기 어렵다.
나아가, 인체에 흡수될 것을 전제로 하는 음식물의 경우, 이물질의 유입이 차단되어야 하나 상기의 일반적 방법으로는 이를 담보하기 어렵고, 가공시 대상체가 손상되거나 영양소가 파괴될 위험성이 있다.
예를 들어, 김(laver)은 습체로서, 해태(海苔)라고도 칭하며 인체에 있어서 혈중 콜레스테롤 농도를 감소시키고 혈관벽을 튼튼하게 하여 고혈압 동맥경화의 예방과 치료에 효과가 있는 알긴산(alginic acid)를 함유하는 해조류이다. 또한, 지방은 거의 없으며 단백질 함량이 풍부하고 비타민 B류가 함유되어 있으며 풍부한 무기질은 빈혈치료와 골격 및 치아형성에 중요한 구실을 하고 요오드는 갑상선부종을 방지하며 모발을 아름답게 해준다.
한편, 건조김에 문양을 형성하기 위해 이송장치에 의하여 이송시키면서 상기 건조김의 일면으로 레이저 조사장치를 통해 국부적으로 레이저를 조사할 수 있다. 이로써, 국부가열에 의한 국부 구이작업을 통해 건조김 표면에 문자 또는 도형 등의 문양을 형성할 수 있다. 국부가열에 의해 가열된 부위는 다른 부위보다 약한 상태기 때문에 완성된 가공품으로서의 건조김이 이동될 때 부스러질 수 있다. 또한, 가열에 의해 김 고유의 영영소를 파괴시킬 수도 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1426306 호 (2014. 07. 29)
본 발명의 일 실시예는 레이저 조사를 통해 김 등의 대상물을 기 결정된 패턴으로 천공 또는 절단 가공을 할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 대상물을 적재하는 적재부를 포함하고, 대상물을 허니컴 구조 및 그물망 구조 중 하나 이상의 구조로 지지하여 복수 개의 대상물을 적층할 수 있으므로 한 번의 레이저 조사에 의한 복수 개의 대상물을 가공하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 레이저의 출력형태를 플랫탑(Flat-Top) 형태로 조사하여 레이저 조사영역의 주변부에 가공에 따른 영향을 최소화하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 대상물의 가공면적이 평면 또는 곡면일 경우에도 천공 및 절단 가공이 가능한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제어부; 대상물을 이송시키는 이송부; 및 이송부에 적재된 대상물을 제어부와 연계하여, 기 결정된 패턴으로 가공하는 레이저부;를 포함하고, 대상물은, 박형 형상을 갖고, 레이저부는, 대상물의 형상정보를 인식하는 형상인식부; 대상물을 박형의 두께 방향으로 절단 또는 천공 가공하는 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 레이저 발생부에서 발생된 레이저의 방향을 대상물 방향으로 조사하는 스캔 헤드; 및 레이저 발생부와 상기 스캔 헤드 간의 레이저 전달 경로에 위치되고, 기 결정된 패턴으로 상기 레이저의 단면을 형성시키는 레이저 필터를 포함하는, 레이저 가공 장치가 제공된다.
그리고, 대상물은 김(laver)일 수 있다.
또한, 레이저부는, 레이저의 전달방향을 기준으로 레이저 필터의 전측에 위치되고, 레이저의 단면 확대 및 축소를 선택적으로 수행하는 빔 익스펜더를 더 포함할 수 있다.
또한, 레이저 필터는 광투과가 가능한 하나 이상의 패턴을 포함하고, 하나 이상의 패턴은 선택적으로 기 결정된 부분이 레이저 전달방향에 위치될 수 있다.
또한, 레이저부는 레이저 분할부를 더 포함하고, 레이저 분할부에 의해 레이저는 서로 이격된 복수 개의 레이저로 분할되어 조사될 수 있다.
또한, 형상정보는 이송부 상에서의 대상물의 위치 및 정렬상태를 포함할 수 있다.
또한, 대상물은 김밥의 외각부를 형성하고 있는 김(laver)일 수 있다.
또한, 이송부는 적재부를 포함하고, 적재부에 대상물이 복수 개 적재되어 이송되며, 적재부는 허니컴 구조 및 그물망 구조 중 하나 이상의 관통구조를 포함할 수 있다.
또한, 레이저 발생부가 발생시키는 상기 레이저는, 플랫탑(Flat-Top) 레이저일 수 있다.
또한, 레이저는 대상물이 이송부 상에 평면 또는 곡면의 노출면에 조사되어 기 결정된 패턴을 가공할 수 있다.
또한, 스캔 헤드는, 갈바노미터(galvanometer) 및 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD; Digital Micro-mirror Device) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
나아가, 다이나믹 포커싱 모듈을 더 포함하고, 다이나믹 포커싱 모듈은 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하여, 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 거리가 조절되어 상기 레이저의 Z축 초점 거리(높이)가 조절될 수 있다.
또한, 다이나믹 포커싱 모듈을 더 포함하고, 다이나믹 포커싱 모듈은 액체렌즈를 포함하고, 액체렌즈에 인가되는 전압이 조절되어 상기 레이저의 Z축 초점 거리(높이)가 조절될 수 있다.
또한, 다이나믹 포커싱 모듈을 더 포함하고, 다이나믹 포커싱 모듈은 아쿠스토 옵틱 렌즈(Acousto-optic lens)를 포함하고, 아쿠스토 옵틱 렌즈에 가해지는 음파의 강도와 주파수가 조절되어 레이저의 Z축 초점 거리(높이)가 조절될 수 있다.
이송부에 적재된 대상물이 이송되고, 형상인식부에 의해 이송된 대상물의 형상정보를 인식하고, 형상정보가 제어부로 전송되어 레이저 조사부의 동작을 제어하는 값을 산출하고, 산출된 값에 의해 상기 레이저 조사부가 이동 및 레이저를 조사하되, 레이저는 기 결정된 패턴으로 레이저의 단면을 형성시키는 레이저 필터를 통과하여 조사될 수 있다.
그리고, 레이저를 조사할 시에, 레이저 발생부에서 레이저가 방출되고, 레이저가 빔 익스펜더를 통과하며 레이저의 확대 또는 축소가 선택적으로 수행되고, 레이저가 레이저 필터부를 통과하며 기 결정된 패턴으로 형성되고, 기 결정된 패턴의 레이저가 대상물 측으로 조사될 수 있다.
또한, 레이저를 통해 상기 대상물이 절단 또는 천공이 될 수 있다.
또한, 레이저 필터는 광투과가 가능한 하나 이상의 패턴을 포함하고, 하나 이상의 패턴은 선택적으로 기 결정된 부분이 레이저 전달방향에 위치될 수 있다.
또한, 레이저 분할부를 더 포함하고, 레이저 분할부에 의해 레이저는 서로 이격된 복수 개의 레이저로 분할되어 대상물로 조사될 수 있다.
또한, 형상정보는 이송부 상에서의 대상물의 위치 및 정렬상태를 포함할 수 있다.
또한, 대상물은 김밥의 외각부를 형성하는 김(laver)일 수 있다.
또한, 이송부는 적재부를 포함하고, 적재부에 대상물이 복수 개 적재되어 이송되며, 적재부는 허니컴 구조 및 그물망 구조 중 하나 이상의 관통구조를 포함할 수 있다.
또한, 레이저 발생부가 발생시키는 상기 레이저는, 플랫탑(Flat-Top) 레이저일 수 있다.
또한, 레이저 필터는 레이저 발생부와 레이저 조사부 사이에 위치될 수 있다.
또한, 레이저는 대상물이 이송부 상에 평면 또는 곡면의 노출면에 조사되어 기 결정된 패턴을 가공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 레이저 조사를 통해 김 등의 대상물을 기 결정된 패턴으로 천공 또는 절단 가공을 할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 대상물을 적재하는 적재부를 포함하고, 대상물을 허니컴 구조 및 그물망 구조 중 하나 이상의 구조로 지지하여 복수 개의 대상물을 적층할 수 있으므로 한 번의 레이저 조사에 의한 복수 개의 대상물을 가공하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 레이저의 출력형태를 플랫탑(Flat-Top) 형태로 조사하여 레이저 조사영역 주변부에 가공에 따른 영향을 최소화하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 대상물의 가공면적이 평면 또는 곡면일 경우에도 천공 및 절단 가공이 가능한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 개요도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 다른 개요도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 또 다른 개요도,
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 방법을 내타낸 순서도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 단계의 세부 단계를 나타낸 순서도,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송부를 나타낸 도면,
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저의 출력분포와 가우시안형 출력 분포의 비교를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 필터에 형성된 패턴을 나타낸 도면,
도 9은 본 발명의 일 실시예인 레이저 가공장치 및 레이저 가공 방법에 의해 제조된 김을 나타낸 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예인 레이저 가공 장치 및 방법을 통해 가공되는 대상물은 박형 형태의 대상물일 수 있다. 예를 들어, 대상물은 가죽, 종이, 목재, 김, 과자 등일 수 있다. 구체적으로, 신발, 전등갓, 목재 책상, 김, 마카롱 등일 수 있다. 하지만, 대상물은, 이에 한정되지 않고 문양의 형성이 필요한 임의의 대상물일 수 있다. 이하에서는, 대상물이 김인 경우에 대하여 주로 설명하나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 대상물은 서로 반대방향을 향하는 두 면을 포함하고, 상기 대상물의 두께, 즉, 상기 두께의 수직거리가 상기 면의 크기에 비하여 매우 작은 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 박형 형상은 0mm 초과 3mm 미만의 두께를 갖는 김의 형상일 수 있다. 여기서 3mm 란, 레이저 가공을 위해 레이저 조사가 되는 경우에 가공 부위의 주변부가 가공 시에 발생되는 열에 의해 손상 및 훼손이 되지 않는 두께의 일 예로 개시한 것으로, 식품의 성질에 따라 두께는 달라질 수 있되, 가공부의 주변부가 가공 시의 열에 의해 손상 또는 훼손이 되지 않는 두께로 결정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 개요도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 레이저부(도 3의 300), 이송부(100) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다. 우선, 이송부(100)는 상면에 가공이 될 대상물(10)을 적재한 상태로 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 대상물(10)이 김(laver)일 때, 대상물(10)은 복수 개가 적층되어 이송될 수 있다. 이송부(100)에 의해 이송됨에 따라, 대상물(10)은 레이저부(도 3의 300)가 처리할 수 있는 지점까지 이송될 수 있다. 대상물(10)은 상기 지점까지 이송되어 정지한 후에 처리되고 나서 이동될 수 있고, 지속적으로 이송되는 과정에서 처리가 될 수도 있다.
한편, 이송된 대상물(10)은 레이저부(도 3의 300)에 의해 위치 및 정렬상태가 인식될 수 있다. 여기서 위치 및 정렬상태는 레이저부(도 3의 300)에 포함되는 형상인식부(도 3의 200)에 의해 인식될 수 있다. 간략하게는, 렌즈(202)를 경유하여 방출된 광 또는 마이크로파의 반사 이미지 또는 반사파를 통해 거리를 측정하는 방법을 포함하고, 렌즈에 의한 이미지 왜곡은 보정될 수 있다. 구체적인 내용은 도 2 및 3을 통해 후술하기로 한다.
상기의 레이저부(300)는 형상인식부(도 3의 200)를 비롯하여 레이저 발생부(310) 등의 구성에 의해 대상물(10)을 가공할 수 있다. 그리고, 형상인식부(도 3의 200) 및 레이저 발생부(310) 등의 구성은 상호간 직간접적으로 연결되어 서로 대상물(10)의 형상정보 등을 송수신할 수 있으나, 본 실시예에서는 제어부(400)와 송수신부(311)를 통해 직접적으로 연결되고, 제어부(400)를 통해 각 구성들은 대상물(10)의 형상정보 등을 통신할 수 있다.
여기서 제어부(400)는 형상인식부(도 3의 200)의 송수신부(201)로부터 전달받은 대상물(10)의 형상정보를 통해 레이저부(도 3의 300)에서 대상물(10)을 가공하기 위한 레이저를 조사할 때 요구되는 정보를 산출하여 레이저 발생부(310) 등의 구성으로 전송할 수 있다. 상기 전송된 정보를 통해 레이저부(도 3의 300)에서는 그에 대응되는 동작을 수행함으로써 대상물(10)을 가공할 수 있다. 상술한 대상물(10)은 김(laver)이 될 수 있고, 형상정보는 김(laver)의 위치 및 정렬상태일 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 다른 개요도이다.
도 2를 참조하여 레이저부(도 3의 300)의 구성에 대하여 설명할 수 있다. 본 발명의 일 실시예인 레이저부(도 3의 300)는 대상물(10)의 표면에 천공 또는 절단 등의 가공을 하기 위한 구성으로서, 레이저 발생부(310), 반사경(360), 빔 익스팬더(320), 빔 조절부(330), 레이저 필터(340), 집광부(350), 형상인식부(200) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
여기서, 레이저 발생부(310)는 대상물(10)을 가공하기 위한 레이저(1)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 레이저 발생부(310)는 연속파(continuous wave) 레이저 또는 펄스화된 레이저 소스(laser source)를 사용할 수 있다. 레이저 빔의 파장은 적외선 영역에서부터 자외선 영역 내에 위치하는 레이저 파장 전부 또는 일부를 사용할 수 있다. 예를 들어, 자외선 파장, 그린 파장, 자외선 파장 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 대상물(10)의 표면에 절단 또는 천공하여 기 결정된 패턴을 패터닝 할 수 있다. 설계된 패턴 크기에 따라 레이저 파장을 변환하여 사용함으로써 다양한 패턴 크기를 실현할 수 있다. 예를 들어, 대상물(10)이 김(laver)인 경우, 가로 및 세로가 각각 10cm 라고 할 때, 표면 전체에 한번에 레이저(1)를 조사하여 패턴을 생성할 수 있다. 이러한 패턴은 작게는 나노 단위의 패턴을 구현할 수도 있다.
레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔은, 연속파 레이저 빔 또는 펄스화된 레이저 빔일 수 있으며, 빔 익스팬더(320) 및 빔 조절부(330)를 경유할 수 있다.
빔 익스팬더(320)는 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 빔 익스팬더(320)는 레이저 단면의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있다. 또한, 빔 익스팬더(320)는 레이저를 분산이나 집중이 적은 콜리메이트 빔(collimated beam)으로 생성시켜 줄 수 있다. 이로써, 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저(1)는 빔 익스팬더(320)를 경유하며 확대 또는 축소되어 크기 조절이 되면서, 콜리메이트 빔으로 생성될 수 있다. 빔 익스팬더(320)에서 조절된 레이저(1) 단면적의 크기는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 마지막 단의 렌즈로 입사되는 레이저(1)의 크기일 수 있고, 레이저 필터(340)를 통과하며 특정 문양의 레이저로 변형되어 상기 마지막 단의 렌즈로 입사될 수 있다. 빔 익스팬더(320)는 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 단면의 직경을 변경하고, 변경된 레이저를 출력할 수 있다. 빔 익스팬더는(320)는 수동 또는 자동으로 조절이 가능하다.
이 밖에도, 편광판, 반파장판, 스플리터, 필터, 셔터 등의 다양한 광학소자가 더 배치될 수 있다.
빔 조절부(330)는 대상물(10)에 조사될 수 있는 레이저 빔의 초점 높이 및 초점 위치를 조절할 수 있다. 빔 조절부(330)는 다이나믹 포커싱 모듈(dynamic focusing module)(331) 및 스캔 헤드(scan head)(332)를 포함할 수 있다. 빔 조절부(330)의 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 레이저 빔의 초점 높이를 조절할 수 있으며, 스캔 헤드(332)는 대상물(10)에 형성될 패턴에 대응되도록 레이저(1)의 초점 위치를 조절할 수 있다.
다이나믹 포커싱 모듈(331)은 대상물(10)의 형상정보에 따라, 집광부(350)를 통과하는 레이저 빔의 초점 위치를 조절할 수 있다. 구체적으로, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 2개 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 즉, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 제1 렌즈(미도시됨) 및 제2 렌즈(미도시됨)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈와 제2 렌즈의 간격을 조절하여, 다이나믹 포커싱 모듈(331)을 통과한 레이저 빔의 발산, 수렴을 조절함으로써 집광부(350)를 통과한 레이저 빔의 초점을 조절할 수 있다.
다시 말해, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 빔 조절부(320)를 경유한 레이저 빔의 초점 높이, 즉 초점의 z축 위치를 조절할 수 있다. 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 빔 익스팬더(320)를 경유한 레이저 빔의 수렴 및 발산을 조절하여 레이저 빔의 z축 위치, 즉 레이저의 초점 높이를 조절할 수 있다. 본 실시예의 경우에는 대상물(10)을 천공 또는 절단하는 가공을 하므로, 기 결정된 초점거리로 세팅될 수 있다. 이어서, 다이나믹 포커싱 모듈(331)에 의해 z축 초점위치가 조절된 상기 레이저는 스캔 헤드(332)에 의해 x축 및 y축 초점위치가 조절될 수 있다.
한편, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 액체렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 액체렌즈는 비통전성의 제 1 레이어 및 제 2 레이어와, 제 1 레이어 및 제 2 레이어 사이에 위치되는 통전성의 액체렌즈 레이어를 포함할 수 있다. 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 액체렌즈 레이어에 인가되는 전압의 조절을 통해 액체렌즈 레이어의 두께가 조절됨으로써, 액체렌즈 레이어를 가로질러 통과하는 레이저 빔의 초점 높이, 즉 초점의 z축 위치를 조절할 수 있다.
나아가, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 아쿠스토 옵틱 렌즈(Acousto-optic lens)(미도시)를 포함할 수도 있다. 아쿠스토 옵틱 렌즈(Acousto-optic lens)(미도시)는 음파나 초음파로 매질을 변형시킴으로써 레이저 빔의 굴절률을 변화시킬 수 있으며, 이로써 매질이 위상 격자로 작용하여 레이저 빔을 회절시킬 수 있다. 회절된 레이저 빔의 강도와 회절각이 각각 음파의 강도와 주파수에 따라서 변화하는 성질을 이용하는 레이저 빔의 Z축 초점을 조절할 수 있다.
상기 스캔 헤드(332)는 대상물(10)의 x축 및 y축의 초점 위치를 조절할 수 있다. 스캔 헤드(332)는 x축 스캔미러(미도시됨) 및 y축 스캔미러(미도시됨)를 포함하여, 2차원적인 스캐닝을 할 수 있다. 레이저는 x축 스캔미러 및 y축 스캔미러를 통해 대상물(10) 평면의 영역으로 미세하게 제어할 수 있다.
즉, 스캔 헤드(332)의 x축 스캔미러와 y축 스캔미러는 레이저(1)를 가공을 위한 방향으로 레이저 빔을 반사시켜 대상물(10) 표면의 원하는 위치에 레이저 빔을 조사시킬 수 있다. x축 스캔미러와 y축 스캔미러는 갈바노미터(galvanometer)식으로 한 쌍의 스캔미러로 구성되고, 이 한 쌍의 스캔 미러들은 각각 x-y 평면을 가로지르는 축들 중의 하나의 방향으로 레이저 빔을 편향시킬 수도 있다.
한편, 스캔 헤드(332)는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD; Digital Micro-mirror Device)를 포함할 수 있다. 마이크로미러는 표면 상에 디스플레이 될 이미지 내의 픽셀에 대응하는 직사각형 어레이로 배열된 미세한 마이크로미러들을 포함하는 구조체로 이루어질 수 있다. 각각의 마이크로 미러들은 개별적으로 ± 10-12 ° 회전하며 ON 또는 OFF 상태로 될 수 있다. ON 상태에서, 레이저 빔이 렌즈로 반사되어 대상물로 전달될 수 있고, OFF 상태에서는 레이저 빔이 방열판 등으로 유도되어 레이저 빔이 대상물로 전달되지 않을 수 있다.
이러한 선택적인 레이저 빔의 전달에 의해, 결과적으로 대상물 상에 조사되는 레이저 빔의 대상물(10)에 대한 x축 및 y축의 초점 위치를 조절할 수 있다. 또한, 마이크로미러가 회전지지체에 지지되어, 마이크로미러의 회전에 의해 레이저 빔의 대상물(10)에 대한 x축 및 y축의 초점 위치가 조절될 수 있음은 물론이다. 마이크로미러를 지지하는 회전지지체는 유연성 토션 힌지에 의해 지지 포스트에 연결된 요크일 수 있다.
본 실시예의 경우에는 대상물(10)이 이송부(10)를 통해 레이저부(300)로 이송될 때, 기 결정된 위치에 배치되어 이송되므로 상기 기 결정된 위치가 세팅될 수도 있다. 이어서, 다이나믹 포커싱 모듈(331)에 의해 z축 초점위치가 조절된 상기 레이저는 스캔 헤드(332)에 의해 x축 및 y축 초점위치가 조절될 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이, 빔 조절부(330)는 상기 레이저 빔의 초점 높이 및 초점 위치를 조절할 수도 있으나, 기 설정값에 따라서 제어될 수도 있다. 나아가, 빔 조절부(330)의 하부에는, 다이나믹 포커싱 모듈(331) 및 스캔 헤드(332)를 통과한 상기 레이저 빔을 대상물(10)의 표면으로 집속하기 위한 집광부(350)가 선택적으로 배치될 수도 있다.
집광부(350)는 레이저(1)를 집속시킬 수 있다. 집광부(350)는 빔 조절부(330)를 통과한 레이저(1)를 집광시켜서, 대상물(10)의 표면에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 집광부(350)는 텔레센트릭 에프-세타 렌즈(telecentric F-theta lens) 또는 에프-세타 렌즈(F-theta lens)를 포함할 수 있다. 이로써, 밀리미터 단위에서 나노 크기 단위의 패턴을 가공할 수 있다.
이러한 구성들을 통해, 레이저 빔의 조사 위치, 초점 거리(높이), 출력되는 레이저 빔의 펄스 파형, 조사 시간, 발산 특성, 비점 수차 등 다양한 파라미터 중 적어도 하나 이상을 조절할 수 있다.
형상인식부(200)는 대상물(10)의 형상을 인식할 수 있다. 형상인식부(200)는 레이저 조사부(300)로부터 조사되는 레이저의 경로 상에 위치되지 않을 수 있고, 형상인식부(200)는 다이나믹포커싱 모듈(331)과 스캔헤드(332)사이에 레이저 빔이 전달되는 경로 내에 배치될 수도 있다.
한편, 제어부(400)는 형상인식부(200)로부터 전달받은 표면정보를 통해, x축 및 y축의 기준이 되는 위치 또는 z축의 초점위치를 더 포함한 데이터를 추출할 수 있다. 이 데이터를 기반으로 생산된 x축 및 y축의 초점 위치 정보에 따라 스캔 헤드(332)가 제어될 수 있다. 마찬가지로, z축의 초점위치를 더 포함할 경우에는 z축의 초점 위치정보에 따라 다이나믹 포커싱 모듈(331)이 제어됨으로써 패턴 가공을 제어할 수 있다. 이러한 제어에 의해 가공되는 대상물(10)의 표면에 형성되는 패턴은 밀리미터 단위에서 나노 단위의 레이저(1)를 통해 가공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 방법을 내타낸 순서도이다. 본 실시예의 가공 방법을 설명하기 위해 가공 대상물(10)이 김(laver)일 경우를 예로 하여 후술하도록 한다.
도 4를 참조하면, 레이저 가공은 이송부(100)에 의한 대상물(10)의 이송(S1), 대상물(10)의 형상인식(S2), 대상물(10)의 형상처리(S3) 및 레이저 조사(S4)의 단계의 수행에 의해 이루어 질 수 있다.
우선 대상물(10)의 이송(S1)은, 김(laver)이 이송부(100) 상에 적재되어 이송부(100)의 이송에 의해 이송될 수 있다. 이송은 레이저 가공 장치의 빔 조절부(330)에 인접한 위치까지 이송될 수 있다. 구체적으로, 이송부(100)는 대상물(100)인 김(laver)을 스캔 헤드(332)로부터 조사되는 레이저(1)에 의해 가공될 수 있는 위치까지 이송시킬 수 있다. 이송부(100)는 제어부(400)에 의해 제어되는데, 스캔 헤드(332)로부터 레이저(1)가 조사되어 대상물(10)인 김(laver)이 가공되는 동안 이송부(100)는 이송을 정지하여 대상물(10)인 김(laver)이 가공이 완료될 때까지 정지상태를 유지할 수 있고, 이송 중에 레이저(1)의 조사가 이루어져서 지속적으로 대상물(10)을 이송시킬 수도 있다. 이는 제어부(400)에 입력된 값에 의해 선택될 수 있다.
대상물(10)인 김(laver)이 이송부(100)를 통해 이송되어, 스캔 헤드(331) 측으로 근접하면 형상인식부(200)가 작동될 수 있다. 형상인식부(200)는 대상물(10)의 위치 및 정렬상태를 인식할 수 있다. 여기서 위치는 대상물(10)의 XY 평면 상의 대상물(10)이 위치되는 지점을 의미할 수 있다. 나아가, 상기 위치는 Z축방향의 대상물(10) 위치를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 사각형의 대상물(10)인 김(laver)이 이송부(100) 상에 적재되어 이송되면, 상기 XY 평면은 기 결정된 가로 및 세로의 위치를 인식할 수 있다. 즉, 가로 및 세로를 기준으로 좌표화된 기준을 설정할 수 있다. 복수 개의 김이 높이방향(Z축방향)으로 누적되어 이송되면, 상기 김의 XY 평면에서 가로 및 세로 길이를 인식하게 되고 이를 기준으로 기 결정된 패턴을 가공할 방향을 결정할 수 있다. 또한, 김이 적재된 높이는 각각의 적재된 김 간의 차이가 발생할 수 있으므로, Z방향 즉, 높이 방향의 김의 위치 또한 상기 도 2 및 도 3을 통해 설명한 바와 같이 인식과정을 통해 인식할 수 있다. 상기 높이 방향의 대상물(10) 위치를 감지하는 것은 높이방향으로 적재된 복수 개의 대상물(10)에 레이저의 영향이 유효하도록 하기 위한 목적을 포함한다.
상술한 바와 같이, 김의 위치 및 정렬 방향을 인식하면, 인식한 대상물(10)인 김(laver)의 형상정보를 제어부(400)로 전달할 수 있다.
상기 형상정보를 전달받은 제어부(400)는 대상물(10)인 김(laver)의 형상정보를 처리할 수 있다(S3). 여기서 “처리”란, 제어부(400)에서 전달받은 형상정보를 레이저부(300)에서 대상물(10) 가공을 위한 레이저 조사를 위해 제어될 수 있는 정보로 변환하는 처리를 의미할 수 있다. 대상물의 형상정보인 위치 및 정렬상태와 관련된 정보에 의해 레이저(1)가 조사되는 위치 및 각도가 달라질 수 있으며, 대상물(10)인 김(laver)이 높이방향으로 적재되면 적재된 모든 김에 영향력이 유효하도록 레이저의 출력은 대상물(10)인 김(laver)의 적재높이에 따라 달라질 수 있다.
제어부(400)가 산출한 정보를 전달받은 레이저부(300)는 전달받은 정보와 대응되는 동작을 수행하여 대상물(10)인 김(laver)을 가공할 수 있다(S4).
구체적으로, 도 5를 참조하면, 레이저 방출(S4-1), 빔 익스펜더 통과(S4-2), 필터부 통과(S4-3) 및 스캔 헤드(332)로부터의 조사(S4-4)의 단계를 수행할 수 있다.
레이저(1)는 레이저 발생부(310)로부터 빔 익스펜더(320)로 전달될 수 있다. 빔 익스펜더(320)에서는 통과되는 레이저(1)의 단면적을 확대 및 축소를 할 수 있다. 이는 대상물(10)인 김(laver)에 형성할 패턴의 크기에 따라 결정될 수 있으며 제어부(400)에 의해 기 입력된 값에 의해 조정되거나 수동으로 조정될 수 있다.
확대 또는 축소가 된 레이저(1)의 단면은 레이저 필터(340)로 전달될 수 있다. 레이저 필터(340)는 전달되는 레이저(1)를 기 결정된 패턴(도 8의 342) 형상으로 통과 시킬 수 있다. 레이저 필터(340)를 통과한 레이저는 기 결정된 패턴 형상으로 빔 조절부(330)로 전달될 수 있고, 전달된 레이저는 다이나믹 포커싱 모듈(331) 및 스캔 헤드(332)에 의해 위치가 조정되어 대상물(10)에 조사될 수 있다. 따라서, 레이저 필터(340)는 대상물(10)에 가공될 패턴 형상을 결정할 수 있다.
상기 패턴 형상의 단면을 지닌 레이저(1)는 스캔 헤드(332)를 통해 대상물(10)을 향하여 조사될 때, 스캔 헤드(332) 및 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 레이저(1) 토출의 각도 및 레이저(1)의 포커스가 세팅될 수도 있다. 한편, Z축인 높이방향의 포커스가 요구되지 않는 경우, 예를 들어 본 발명의 일 실시예와 같이 대상물(10)을 절단 또는 천공하는 가공을 하는 경우에는 초점과는 관계없이 대상물(10)을 관통하는 출력이 요구되므로, 다이나믹 포커싱 모듈(331)이 빔 조절부(330)에 포함되지 않을 수도 있다.
나아가, 레이저부(300)는 집광부(350) 및 레이저 분할부(미도시) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 집광부(350)는 분산된 레이저(1)를 한 지점으로 모아주어 가공효율을 증대시킬 수 있는 구성이고, 레이저 분할부의 경우에 동일한 패턴이 반복적으로 대상물(10)에 가공되어야 하는 경우에 레이저(1)를 분할하여 동시에 다수 개의 패턴을 형성할 수 있도록 보조할 수 있는 구성이 될 수 있다. 따라서, 레이저부(300)에 레이저 분할부(미도시)가 더 포함되는 경우, 레이저 분할부(미도시)의 배치는 레이저 필터(340)를 통과한 레이저가 경유하여 대상물(10)로 조사될 수 있도록 배치될 수 있다. 그리고 집광부(350)를 포함하는 경우에는 스캔 헤드(332)에서 대상물(10)로 레이저가 조사되는 경로에 배치되어 레이저가 집광부(350)를 경유할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송부(100)를 나타낸 도면이다.
우선, 도 6을 참조하면, 이송부는(100)는 적재부(101)를 포함할 수 있다. 적재부(101)는 복수 개의 대상물(10)이 삽입 또는 안착되어 적재될 수 있는 수용부가 마련될 수 있다. 적재부(101)는 이송부(100)에 포함되되, 예를 들면 상방에 위치될 수 있다. 이러한 예시는 스캔 헤드(332)가 이송부(100)가 이동되는 과정에서 상측에 위치되어, 하방으로 레이저를 조사하는 경우에 해당한다. 즉, 적재부(101)의 위치를 한정하는 것이 아니며 레이저를 조사하는 방향에 따라 레이저를 대향하는 방향으로 달라질 수 있다.
그리고, 적재부(101)는 허니컴 구조 또는 그물망 구조 등의 관통구조(101a)로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 적재부(101)는 레이저를 조사하는 방향에 따라 레이저를 대향하는 방향으로 배치될 수 있으므로 이러한 경우에 조사되는 레이저에 의한 손상 또는 발열로 대상물(10)이 훼손될 수 있으므로, 관통구조(101a)가 마련될 수 있다. 나아가, 복수 개의 대상물(10)이 본 예시에서 상방으로 적층되어 적재되는 구조는, 복수 개의 대상물(10)을 한번의 레이저 조사에 의해 기 결정된 패턴으로 가공하기 위한 목적을 포함한다.
이러한 목적을 달성하기 위해서는 레이저 발생부(310)로부터 대상물(10)의 거리가 가까울수록 레이저의 영향을 더 크게 받고 멀수록 레이저의 영향은 상대적으로 저하될 수 있다. 따라서, 레이저가 도달하는 거리에 따라 달라지는 가공부 주변인 가공 주변부의 영향을 최소화하기 위해 레이저는 가우시안 형태의 출력이 아닌 플랫탑(Flat-Top) 형태의 출력으로 가공할 수 있다. 이러한 내용에 대하여 구체적으로 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저의 출력분포와 가우시안형 출력 분포의 비교를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 레이저부(300)에서 발생시키는 레이저는 플랫탑형 레이저로서, 레이저의 가우시안형 출력분포를 나타낸 도 7(a) 및 7(b)와 플랫탑(Flat-Top)형 출력분포를 나타낸 도 7(c) 및 도 7(d)이다. 가우시안 형태의 레이저는, 레이저의 영향부의 중앙부분을 중심으로 가장자리로 갈수록 서서히 영향력이 약해지고 중앙부에 영향력이 집중될 수 있다.
반면에, 레이저의 플랫탑(Flat-Top)형 출력분포는 가장자리에 인접한 위치일수록 중앙부로부터 가우시안 출력분포와 비교하여, 상대적으로 균일한 영향력을 미치는 것으로 확인할 수 있다.
이러한 영향력은 앞서 설명한 도 6의 적재부(101)에 높이방향으로 적층된 대상물(10)을 한 번의 레이저 조사에 의해 균일하게 가공하기 위해 조절하는 것이 중요하며, 균일한 가공은 균일한 영향력에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 가우시안형의 출력분포로 영향력이 발생하는 레이저를 조사하는 경우, 적층된 대상물(10)들 중 레이저가 가장 늦게 도달하는 대상물(10)이 가공될 수 있는 출력으로 레이저가 조사되는 경우에는, 그보다 우선적으로 레이저가 도달하는 대상물(10)에 끼치는 레이저의 영향력이 클 수 있다. 따라서, 기 결정된 패턴을 높이 방향으로 적재된 각각의 대상물(10)에 균일하게 형성하는 것을 기대하기는 어렵다.
반면에, 플랫탑(Flat-Top)형 출력분포로 조사되는 레이저에 의해서는, 레이저의 영향력이 중앙부로부터 일정거리만큼 균일하다가 급격하게 영향력이 줄어들므로, 레이저 도달거리와 관계없이 기 결정된 패턴이 적재된 각각의 대상물(10)에 균일하게 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 필터(340)에 형성된 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 레이저 필터는 회전축(341)을 포함할 수 있다. 회전축(341)을 중심으로 플레이트에는 하나 이상의 패턴(342)이 형성될 수 있다. 패턴(342)은 복수 개가 형성될 수 있고 레이저 조사영역(A)에 기 결정된 패턴(342)이 위치됨으로써, 레이저의 단면이 패턴(342)을 통과하면서 패턴의 형상으로 조정되어 레이터 필터(340)를 통과할 수 있다. 따라서, 레이저 필터(340)는 빔 익스펜더(320)의 후측에 위치하여 축소 또는 확대된 레이저 단면을 통과시킬 수 있다. 그러므로, 빔 익스펜더(320)에 의해 조절된 레이저의 단면적은 패턴이 개구된 면적 이상의 면적으로 조사될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 레이저 조사영역(A)은 빔 익스펜더(320)를 통과한 레이저가 전달될 수 있다. 레이저가 조사되는 위치가 변경되어 각 패턴(342)으로 향할 수 있고, 상기 회전축(341)을 중심으로 회전되어 고정된 레이저 조사영역(A)으로 기 결정된 패턴(342)이 위치될 수 있다. 이 때, 앞서 설명한 바와 같이 레이저의 단면적이 기 결정된 패턴보다 넓게 형성될 수 있다.
레이저 필터(340)의 회전 또는 레이저 조사위치의 변경은 선택적이며, 수동으로 제어되거나 제어부(400)에 의해 적절한 패턴(342)으로 변경되는 제어가 될 수 있다.
상술한 대상물(10)이 김일 경우에 도 9에서 도시한 김과 같이 레이저 가공이 된 김을 확인할 수 있다. 도 9은 본 발명의 일 실시예인 레이저 가공장치 및 레이저 가공 방법에 의해 제조된 김을 나타낸 도면이다.
도 9(a)과 같이 김(10, 20, 30, 40)은 다양한 천공(11, 21, 31, 41)과 같은 패턴이 형성될 수 있다.
나아가, 일 예로서 도 9(b)와 같이 대상물(10)이 김인 경우에 김을 통한 요리를 하는 과정에서 김의 노출면이 곡면이 되는 경우에도 상술한 X, Y, Z 방향을 인식하여 기 결정된 패턴의 레이저 가공을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : 레이저
10, 20, 30, 40, 50 : 대상물
11, 21, 31, 41 : 천공
100 : 이송부
101 : 적재부
101a : 관통구조
200 : 형상인식부
201 : 송수신부
202 : 렌즈
210 : 인식부
300 : 레이저부
301 : 레이저
310 : 레이저 발생부
311 : 송수신부
320 : 빔 익스펜더
330 : 빔 조절부
340 : 레이저 필터
331 : 다이나믹 포커스 모듈
332 : 스캔 헤드
350 : 집광부
360 : 반사경
400 : 제어부

Claims (25)

  1. 제어부;
    대상물을 이송시키는 이송부; 및
    상기 이송부에 적재된 대상물을 상기 제어부와 연계하여, 기 결정된 패턴으로 가공하는 레이저부;를 포함하고,
    상기 대상물은,
    박형 형상을 갖되, 적층된 평면을 포함하고,
    상기 레이저부는,
    상기 대상물의 x 축, y 축 및 z 축의 초점위치의 데이터를 포함한 형상정보를 인식하는 형상인식부;
    상기 대상물을 상기 박형의 두께 방향으로 절단 또는 천공 가공하는 플랫탑(flat-Top) 형태의 레이저를 발생시키는 레이저 발생부;
    적층된 상기 대상물로 상기 레이저가 조사되는 경로에 위치하고 상기 레이저를 집광시키는 집광부;
    상기 레이저 발생부에서 발생된 상기 레이저의 방향을 상기 대상물 방향으로 조사하는 스캔 헤드;
    상기 레이저의 초점 높이를 조절하는 다이나믹 포커싱 모듈;
    상기 레이저 발생부와 상기 스캔 헤드 간의 레이저 전달 경로에 위치되고, 상기 기 결정된 패턴으로 상기 레이저의 단면을 형성시키는 레이저 필터; 및
    상기 기 결정된 패턴을 동시에 다수 개 형성시킬 수 있도록 상기 레이저를 분할하여 조사시키고, 상기 레이저의 단면 형상을 기 결정된 패턴형상으로 조정시키는 레이저 필터를 통과한 상기 레이저가 상기 대상물로 조사될 수 있도록 배치되는 레이저 분할부;를 포함하고,
    상기 형상인식부는,
    상기 x축, 상기 y축 및 상기 z축의 초첨위치를 포함하는 데이터를 추출할 수 있는 상기 대상물의 표면정보를 인식하여, 상기 대상물에 상기 레이저를 전달하도록 하고,
    상기 이송부는 적재부를 포함하고,
    상기 적재부는,
    복수 개의 대상물이 적층형으로 삽입 또는 안착되고 상기 레이저의 조사에 의해 기 결정된 패턴으로 가공될 수 있도록 마련되고, 허니컴 구조 또는 그물망 구조로 형성되는, 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상물은 김(laver)인, 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저부는,
    상기 레이저의 전달방향을 기준으로 상기 레이저 필터의 전측에 위치되고, 상기 레이저의 단면 확대 및 축소를 선택적으로 수행하는 빔 익스펜더를 더 포함하는, 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 필터는 광투과가 가능한 하나 이상의 패턴을 포함하고,
    상기 하나 이상의 패턴은 선택적으로 기 결정된 부분이 레이저 전달방향에 위치될 수 있는, 레이저 가공 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 형상정보는 상기 이송부 상에서의 상기 대상물의 위치 및 정렬상태를 포함하는, 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상물은 김밥의 외각부를 형성하고 있는 김(laver)인, 레이저 가공 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저는 상기 대상물이 상기 이송부 상에 평면 또는 곡면의 노출면에 조사되어 상기 기 결정된 패턴을 가공하는, 레이저 가공 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 스캔 헤드는, 갈바노미터(galvanometer) 및 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD; Digital Micro-mirror Device) 중 하나 이상을 포함하는, 레이저 가공 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    다이나믹 포커싱 모듈은,
    상기 다이나믹 포커싱 모듈은 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하여, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 거리가 조절되어 상기 레이저의 Z축 초점 높이가 조절되는, 레이저 가공 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    다이나믹 포커싱 모듈은,
    상기 다이나믹 포커싱 모듈은 액체렌즈를 포함하고, 상기 액체렌즈에 인가되는 전압이 조절되어 상기 레이저의 Z축 초점 높이가 조절되는, 레이저 가공 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    다이나믹 포커싱 모듈은,
    상기 다이나믹 포커싱 모듈은 아쿠스토 옵틱 렌즈(Acousto-optic lens)를 포함하고, 상기 아쿠스토 옵틱 렌즈에 가해지는 음파의 강도와 주파수가 조절되어 상기 레이저의 Z축 초점 높이가 조절되는, 레이저 가공 장치.
  15. 이송부에 적재된 대상물이 이송되고,
    형상인식부에 의해 이송된 상기 대상물의 x 축, y 축 및 z 축의 초점위치의 데이터를 포함한 형상정보를 인식하고,
    상기 형상정보를 통해 획득한 상기 대상물의 표면정보를 제어부로 전송하여 레이저 조사부의 동작을 제어하는 값을 산출하고,
    산출된 상기 값에 의해 상기 레이저 조사부가 이동 및 레이저 조사를 하되,
    레이저 조사부에서 조사된 레이저의 초점 높이가 다이나믹 포커싱 모듈에 의해 조절되고,
    상기 레이저는, 플랫탑(Flat-Top) 형태의 레이저이고, 기 결정된 패턴으로 상기 레이저의 단면을 형성시키는 레이저 필터를 통과하여 조사되며,
    레이저 분할부에 의해, 동시에 다수 개의 패턴을 형성할 수 있도록 상기 레이저가 분할되어 조사되고,
    상기 레이저는 조사되는 경로에 위치한 집광부를 통과하며 집광되고,
    허니컴 구조 또는 그물망 구조를 포함하는 적재부에 복수 개의 대상물이 적층형으로 삽입 또는 안착되고, 상기 레이저의 조사에 의해 기 결정된 패턴이 상기 대상물에 복수 개 가공되는, 레이저 가공 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 레이저를 조사할 시에,
    레이저 발생부에서 레이저가 방출되고,
    상기 레이저가 빔 익스펜더를 통과하며 상기 레이저의 확대 또는 축소가 선택적으로 수행되는, 레이저 가공 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 레이저를 통해 상기 대상물이 절단 또는 천공이 되는, 레이저 가공 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 레이저 필터는 광투과가 가능한 하나 이상의 패턴을 포함하고,
    상기 하나 이상의 패턴은 선택적으로 기 결정된 부분이 레이저 전달방향에 위치될 수 있는, 레이저 가공 방법.
  19. 삭제
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 형상정보는 상기 이송부 상에서의 상기 대상물의 위치 및 정렬상태를 포함하는, 레이저 가공 방법.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 대상물은 김밥의 외각부를 형성하는 김(laver)인, 레이저 가공 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 청구항 16에 있어서,
    상기 레이저 필터는 상기 레이저 발생부와 상기 레이저 조사부 사이에 위치되는, 레이저 가공 방법.
  25. 청구항 15에 있어서,
    상기 레이저는 상기 대상물이 상기 이송부 상에 평면 또는 곡면의 노출면에 조사되어 상기 기 결정된 패턴을 가공하는, 레이저 가공 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020230921A1 (ko) * 2019-05-14 2020-11-19 엘지전자 주식회사 레이저 패턴을 이용하여 이미지 내의 특징을 추출하는 방법 및 이를 적용한 식별장치와 로봇
KR102385520B1 (ko) * 2021-06-04 2022-04-14 고젠코리아 주식회사 무늬성형이 가능한 전장김 레이저 컷팅장치
CN115570891A (zh) * 2021-06-21 2023-01-06 阳程科技股份有限公司 激光转印设备及激光转印至基材方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178424A (ja) * 1999-12-24 2001-07-03 Masahiro Watanabe 干しのりの加工方法および干しのりの加工装置
JP2003011559A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Toppan Forms Co Ltd レーザ加工による偽造防止用シート及びその作成方法
JP2003220478A (ja) * 2002-01-24 2003-08-05 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法及び製造装置
JP2007222902A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Seiko Epson Corp レーザ加工装置及びレーザ加工方法
KR100771496B1 (ko) * 2006-05-03 2007-10-30 비스(주) 레이저 마킹 시스템의 보정 장치 및 방법
JP2012086248A (ja) * 2010-10-20 2012-05-10 Mitsubishi Electric Corp ワークサポート清掃装置
JP2012528011A (ja) * 2009-05-28 2012-11-12 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 誘電体又は他の材料のレーザ加工における音響光学偏向器の適用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178424A (ja) * 1999-12-24 2001-07-03 Masahiro Watanabe 干しのりの加工方法および干しのりの加工装置
JP2003011559A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Toppan Forms Co Ltd レーザ加工による偽造防止用シート及びその作成方法
JP2003220478A (ja) * 2002-01-24 2003-08-05 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法及び製造装置
JP2007222902A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Seiko Epson Corp レーザ加工装置及びレーザ加工方法
KR100771496B1 (ko) * 2006-05-03 2007-10-30 비스(주) 레이저 마킹 시스템의 보정 장치 및 방법
JP2012528011A (ja) * 2009-05-28 2012-11-12 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 誘電体又は他の材料のレーザ加工における音響光学偏向器の適用
JP2012086248A (ja) * 2010-10-20 2012-05-10 Mitsubishi Electric Corp ワークサポート清掃装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020230921A1 (ko) * 2019-05-14 2020-11-19 엘지전자 주식회사 레이저 패턴을 이용하여 이미지 내의 특징을 추출하는 방법 및 이를 적용한 식별장치와 로봇
US11493931B2 (en) 2019-05-14 2022-11-08 Lg Electronics Inc. Method of extracting feature from image using laser pattern and device and robot of extracting feature thereof
KR102385520B1 (ko) * 2021-06-04 2022-04-14 고젠코리아 주식회사 무늬성형이 가능한 전장김 레이저 컷팅장치
CN115570891A (zh) * 2021-06-21 2023-01-06 阳程科技股份有限公司 激光转印设备及激光转印至基材方法

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