KR102047926B1 - 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면반사율이 높은 모재의 레이저 용접에 있어서, 먼저 블루 레이저를 조사하여 표면을 용융시킨 후, IR 레이저를 이용하여 본 용접을 실시함으로써 표면의 전처리 없이 용접이 가능하며 용접 중 모재로부터 반사되는 적외선 및 자외선 파형분석을 통해 접합강도를 비롯한 용접품질을 예측할 수 있는 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템 {Blue Laser Combined Laser Welding Monitoring System}

본 발명은 레이저 용접 모니터링 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 표면반사율이 높은 소재의 레이저 용접에 있어서, 모재의 용융상태에서는 IR 레이저 빔의 흡수율이 높아지는 특성을 이용하여, 용접 전 용접부에 빔의 흡수율이 높은 블루 레이저를 조사하여 표면을 용융시킨 다음 IR 레이저를 조사함으로써, 반사율이 높은 소재의 Laser 용접을 가능하게 하며, 용접 중 모재로부터 반사되는 적외선 및 자외선 파형분석을 통해 접합강도를 비롯한 용접품질을 예측할 수 있는 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 2장의 패널을 겹쳐서 용착시키는 방법으로 많이 사용되는 스폿 저항 용접은 전극 사이에 두 장의 모재를 위치시키고 가압하면서 통전시켜 모재 사이의 접촉저항과 모재의 고유저항으로 발생하는 주울 발열(Joule Heating)을 이용하여 모재를 용융시켜 용접하는 방식이므로 구리와 같이 저항이 낮은 모재의 용접에는 적용이 어렵다.

또한 리튬 이차전지는 용량 및 출력이 우수하나 충/방전 시에 물질구조가 불안정해지는 단점이 있어 과충전, 과전류 등의 비정상적인 상태를 효과적으로 제어하기 위하여 보호회로 모듈 (Protection Circuit Module : PCM)을 구성하게 되는데 보호회로에는 Ni과 Al 같은 이종 재료간의 용접이 필요한 경우가 있다.

이종 재료간의 용접시 두 전극이 한쪽 방향에서 모재를 가압하면서 용접하는 이른바 시리즈 용접방식을 채용하고 있으나, 두 전극 팁 간의 거리가 좁아 대부분의 전류가 위쪽 패널로 흘러 두 패널 사이에 Nugget의 형성이 부족하며 접합 강도도 저하되어 제품 생산되는 과정에서 Loss 발생요인이 되며, 사용 중 보호회로의 안전소자 접합부가 분리될 경우 제품이 요구되는 기능을 발휘하지 못하거나 과열, 폭발 등으로 인해 인적, 물적인 피해가 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해 용접 모재와 접촉하지 아니하고 용접하는 레이저 용접의 도입과 더불어 용접품질을 모니터링하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

이러한 레이저 용접은 에너지 밀도가 높고, 고융점 금속의 용접이 가능하며, 용접 입열이 대단히 적고, 열 영향 범위가 좁으며, 열원이 빛의 빔이므로 투명재료를 통해도 용접이 가능하므로 기존의 용접방법으로 어려웠던 작업 환경에서도 작업이 가능하다.

또한, 가열범위가 넓어 전자제품 등에 적용되는 소형부품이나 전기 전도도가 높은 금속에 적용이 곤란한 기존 용접과는 달리 레이저 용접은 용접부위에 레이저빔을 정밀 집속할 수 있으므로 Arc 용접에 비해 열 영향 부위가 적어 정밀하게 용접가공을 수행할 수 있고, 열의 입열량이 적어 재료의 뒤틀림 및 열응력의 변화가 적다는 특징이 있다.

하지만, 일부 재질의 표면에서의 높은 레이저 반사율과 레이저 빔 흡수율의 저하로 용접불량 발생 등 작업이 곤란한 경우가 발생하였으며, 이를 해결하기 위해 샌드블라스트, 샌딩, 페인팅, 도금 등을 통해 표면에서의 레이저 반사율을 저하시키는 전처리 과정이 요구되는 번거로움이 있었다.

이와 같이 재질의 특성과 더불어 레이저 빔의 파장이 길수록 재료 표면에서 반사율이 매우 높아지며, 파장의 특성에 따라서 용입 특성이 달라지고, 레이저 빔의 출력, 용접속도, 재료의 형상, 가공가스의 종류와 유량, 초점거리 등 용접결함을 발생시킬 수 있는 변수가 다수 존재함에 따라 용접의 품질을 판단할 수 있는 모니터링 체계의 구축이 필수적이다.

하지만, 종래의 기술은 CCD나 포토다이오드 등을 통한 방식으로 육안확인과 큰 차이가 없는 수준으로 용접 중 실시간으로 상태를 확인하면서 용접 강도를 예측할 수 있는 구성은 아직 마련되지 못하고 있는 실정이다.

등록특허공보 제10-1400921호(2014.06.12)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 IR 레이저 용접 전 블루 레이저를 통한 표면 용융을 통해 표면반사율이 높은 모재의 표면 전처리 없이 용접이 가능하며 용접 중 모재로부터 반사되는 적외선 및 자외선 파형분석을 통해 접합강도를 비롯한 용접품질을 예측할 수 있는 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 메인발진기로부터 발진되는 IR 레이저 빔을 광케이블을 통하여 전송받아 3축 스테이지에 의해 용접부를 따라 이동하는 레이저용접부를 통하여 발사하는 레이저 용접시스템의 모니터링 시스템에서, 상기 3축 스테이지를 통한 용접진행 방향에 따른 상기 레이저용접부 측면에 설치되되, 보조발진기로부터 발진되는 블루 레이저 빔을 광케이블을 통하여 전송받아 상기 레이저용접부를 통한 레이저 출력에 앞서 용접부에 발사하는 보조광학헤드; 상기 레이저용접부 및 보조광학헤드의 레이저 출력에 따라 용접부를 통해 반사되는 적외선 및 자외선을 각각 수집하는 광학센서부와, 상기 광학센서부를 통해 수집된 적외선 및 자외선을 신호처리하여 파형을 분석하는 파형분석부를 구비하는 반사광수집부; 상기 보조광학헤드의 동작에 따라 신호처리된 파형을 통해 용접부 표면 용융상태를 판단하는 제1판단부와, 상기 레이저용접부의 동작에 따라 신호처리된 파형을 통해 용접상태 판단하는 제2판단부와, 상기 보조광학헤드의 동작 및 제1판단부의 판단결과에 따른 상기 3축 스테이지 및 레이저용접부를 순차 제어하는 동기화부와, 상기 제1판단부 및 제2판단부의 판단결과에 따라 상기 메인발진기 및 보조발진기와 3축 스테이지 동작을 재설정하는 피드백부를 구비하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제어부는 용접소재정보에 따른 블루 레이저 및 IR 레이저의 출력정보와 상기 출력정보에 대응한 상기 메인발진기 및 보조발진기와 3축 스테이지의 제어정보가 저장되어 구축되는 데이터베이스와, 사용자로부터 용접소재정보를 입력받고 판단결과정보를 출력하는 인터페이스부를 더 포함하고, 상기 동기화부는 입력된 용접소재정보에 대응하는 출력정보 및 제어정보를 통해 제어하되 상기 피드백부를 통해 출력정보 및 제어정보를 조정받는 것이 바람직하다.

또한, 상기 데이터베이스에는 상기 파형분석부를 통해 분석된 파형에 대응하여 산출된 접합강도가 정리된 추정정보와 용접불량을 판단할 수 있는 불량판단정보가 저장되되, 상기 제2판단부는 분석된 파형의 상기 데이터베이스 검색을 통한 용접불량 판단 및 추정정보를 도출하여 상기 인터페이스부를 통해 출력할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 용접이 완료된 모재의 접합강도를 수집하여 상기 제2판단부를 통해 도출된 추정정보와 비교 후 설정된 수치 이상의 차이에 대하여 상기 데이터베이스의 추정정보를 보정하는 보정부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 반사광수집부는 용접부를 촬영하는 CCD부를 더 포함하고, 상기 제1판단부는 CCD부의 촬영 영상을 반영하여 용접부 표면의 용융상태를 판단할 수도 있다.

본 발명을 통해 구리, 은 등 표면광택으로 레이저 빔 흡수율이 낮아 용접이 곤란한 금속의 레이저 용접시 별도의 표면 전처리 과정 없이도 신속하면서도 고품질의 용접작업이 이루어질 수 있으며, 전자 산업 및 모바일 장치의 전극, 부스바, PCB(printed circuit board), FPC 용접을 비롯하여 리튬 이차전지의 전극 및 전극과 PCM(Protection Circuit Module)간의 용접, 의료용 응용 부품의 용접, 박판 본딩, 와이어 본딩, 와이어 분리 및 광전지 산업을 위한 태양광 모듈의 접합 등 다양한 분야에 활용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 주요 구성을 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 적용 가능한 레이저 광학헤드의 구조를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 적용 가능한 레이저 스캐너의 구조를 나타낸 부분절개도,
도 5는 본 발명에 따른 F-theta 렌즈의 및 일반렌즈를 비교한 개념도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접 헤드를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접 헤드를 나타낸 정면도,
도 8은 본 발명을 통한 레이저 용접 및 모니터링 절차를 나타내는 순서도,
도 9는 빛의 파장에 따른 재질별 레이저 빔 반사율을 나타낸 그래프,
도 10은 구리 표면에서의 레이저 빔 흡수율을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도, 도 2는 본 발명의 주요 구성을 나타낸 구성도로서, 본 발명은 레이저 발진기(Laser generator)인 메인발진기(101)로부터 발진되는 IR 레이저 빔을 광케이블을 통하여 전송받아 Motor stage 인 3축 스테이지(103)에 의해 용접부를 따라 이동하는 레이저용접부(110)를 통하여 발사하는 레이저 용접시스템을 기반으로 한다.

이때, 표면 전처리 용도의 블루 레이저 출력을 위한 보조광학헤드(120)를 비롯하여 용접 모니터링을 위한 반사광수집부(130)와 일련의 용접공정제어와 품질판단을 수행하는 Control PC에 해당하는 제어부(140)의 구성이 구비된다.

도 3은 본 발명에 적용 가능한 레이저 광학헤드의 구조를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명에 적용 가능한 레이저 스캐너의 구조를 나타낸 부분절개도로서, 상기 레이저용접부(110)는 종래의 레이저용접 방식에서 사용되는 메인광학헤드 또는 레이저스캐너(Laser Scanner)에 해당하는 구성으로, 본 발명의 실시예에서는 메인광학헤드를 기반으로 설명을 전개하나 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

이와 함께 구비되는 메인발진기(101)로는 CO₂ 레이저와 YAG 레이저 등 종래의 레이저 발진기를 사용할 수 있으며 통상 전자는 대출력, 후자는 저출력 용접에 사용된다.

또한, 용접공정을 위해 미리 구비된 하드웨어 및 소프트웨어를 통해 상기 메인발진기(101)의 구동제어와 더불어 용접방향에 따라 3축 스테이지(103)를 통해 레이저용접부(110)를 이동시키며, 종래와 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 취지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 생략한다.

도 5는 본 발명에 따른 F-theta 렌즈의 및 일반렌즈를 비교한 개념도로서, (a)는 F-theta 렌즈의 외형, (b) 및 (c)는 각각 일반 렌즈와 F-theta 렌즈의 바닥초점형상을 도시하고 있다.

본 발명에서는 이러한 F-theta 렌즈를 사용함으로 고정된 위치의 미러를 통해 레이저 반사시 용접부의 모든 위치에 대한 균일한 레이저 출력이 이루어질 수 있도록 한다.

도 9는 빛의 파장에 따른 재질별 레이저 빔 반사율을 나타낸 그래프로서, 은, 동, 알루미늄, 니켈, 탄소강 등과 같은 비철금속은 긴 파장대의 레이저에 대한 매우 높은 반사율을 나타내고 있으며 이는 레이저 에너지의 흡수율 저하 및 용접불량으로 이어질 수 있는 요인으로 작용한다.

반면 450㎚ 전후 파장대의 블루 레이저에서는 반사율이 현저히 낮아지고 있음을 보여주고 있다. 하지만, 이러한 블루 레이저는 높은 흡수율에 비해 에너지가 약하여 용접 작업을 위해서는 사용이 어렵기 때문에 종래의 레이저 용접 분야에서는 전혀 사용되지 않던 것으로 본 발명에서는 용접 전 표면을 녹여 개질하는 용도로 활용하게 된다.

도 10은 구리 표면에서의 레이저 빔 흡수율을 나타낸 그래프로서, 각종 산업분야에서 사용빈도가 높은 구리에서 역시 일반적으로 사용되는 IR 레이저의 흡수율은 매우 낮으나 블루 레이저의 경우 매우 높은 흡수율을 나타내고 있어, 종래의 물리적인 방식이 아닌 블루 레이저를 사용한 IR 레이저 용접 전 사전 용융처리를 통한 전처리가 효과적으로 이루어질 수 있음을 나타내고 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접 헤드를 나타낸 측면도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접 헤드를 나타낸 정면도로서, 메인광학헤드 측면으로 보조광학헤드(120)가 부착된 모습을 도시하고 있다..

상기 보조광학헤드(120)는 블루 레이저를 출력하기 위한 구성으로 상기 레이저용접부(110)의 측면, 즉 상기 3축 스테이지(103)를 기준으로 용접진행 방향 측에 설치되어 상기 레이저용접부(110)를 통한 레이저 출력에 앞서 용접부에 블루 레이저를 발사할 수 있도록 구성된다.

본 발명에서 블루 레이저는 430 ~ 450㎚ 파장대의 레이저로서 전반적으로 청색을 띠고 있어 블루 레이저로 불리며, 용접용으로 사용되는 적색광의 IR 레이저 대비 에너지가 낮아 모재 표면만을 용융시킬 수 있는 수준의 강도를 갖는다.

이를 위해 상기 보조광학헤드(120)는 블루 레이저를 생성할 수 있는 보조발진기(102)와 광케이블을 통하여 연결되어 발진되는 블루 레이저 빔을 전송받아 발사하게 된다.

상기 반사광수집부(130)는 상기 레이저용접부(110) 및 보조광학헤드(120)의 레이저 출력에 따라 용접부를 통해 반사되는 빛을 수광하여 용접부의 상태변화를 분석하기 위한 구성으로 적외선센서 및 자외선센서를 구비하여 용접부를 통해 반사되는 빛으로부터 적외선 및 자외선을 각각 수집하는 광학센서부(131)와, 상기 광학센서부(131)를 통해 수집된 적외선 및 자외선을 신호처리하여 파형을 분석하는 파형분석부(132)를 구비하게 된다.

상기 광학센서부(131)는 용접시 발생되는 IR 및 UV를 감지하기 위한 구성으로, UV 센서로는 GUVA_T21GD_U 센서를, IR 센서로는 FDPS3X3을 사용할 수 있으며, 상기 파형분석부(132)는 상기 광학센서부(131)를 통한 수광 신호를 증폭 및 필터링하여 파형신호로 변환 및 분석을 하게 된다.

이때, 후술되는 바와 같이 블루 레이저 출력을 통한 모재의 용융상태를 확인할 수 있도록 상기 반사광수집부(130)는 용접부를 촬영하는 CCD부(133)를 더 포함할 수도 있다.

상기 제어부(140)는 기본적으로 전원을 공급받아 상기 메인발진기(101) 및 보조발진기(102)와 3축 스테이지(103)를 비롯한 용접과정 전반을 제어하는 구성으로, 블루 레이저를 통한 표면 용융과 IR 레이저의 원활한 운용을 위해 제1판단부(141)와, 제2판단부(142)와, 동기화부(143) 및 피드백부(144)를 비롯하여, 데이터베이스(145)와, 인터페이스부(146)와, 보정부(147)의 세부구성을 구비하게 된다.

상기 제1판단부(141)는 상기 보조광학헤드(120)를 통한 블루 레이저의 발사에 따라 신호처리된 파형을 통해 용접부 표면 용융상태를 판단하는 구성으로, 이러한 제1판단부(141)를 통해 용접 모재의 표면 용융이 확인된 수 IR 레이저를 통한 본 용접이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 상기 반사광수집부(130)에 CCD부(133)가 구비됨에 따라 상기 제1판단부(141)는 CCD부(133)의 촬영 영상을 반영 및 분석하여 용접부 표면의 용융상태를 판단할 수도 있다. 이러한 제1판단부(141)는 후술되는 제2판단부(142)와는 달리 용접 품질이 아닌 모재의 표면 용융상태만을 확인하게 된다.

상기 제2판단부(142)는 상기 레이저용접부(110)의 동작에 따라 신호처리된 파형을 통해 용접상태 판단하는 구성이다.

이와 같은 제1판단부(141) 및 제2판단부(142)의 구성을 위해서는 신호처리된 파형에 따른 모재의 용융상태를 비롯하여 정상적인 용접진행 여부를 판단할 수 있는 알고리즘이 구비되어야 하며, 파형을 통해 정상 또는 이상 여부의 판단 기준이 되는 정보가 미리 설정될 필요가 있다.

또한, 용접소재나 조건에 따라 블루 레이저 및 IR 레이저 빔의 출력 및 펄스 파형이나 SPOT 크기, 용접속도, 패턴 등 세부사항이 달라질 수 있으므로 이러한 용접소재 및 조건에 따른 제어조건을 미리 설정하여 저장할 필요가 있다.

이를 위해 상기 데이터베이스(145)는 용접소재정보에 따른 블루 레이저 및 IR 레이저의 출력정보와 상기 출력정보에 대응한 상기 메인발진기(101) 및 보조발진기(102)와 3축 스테이지(103)의 제어정보와 함께 상기 파형분석부(132)를 통해 분석된 파형에 대응하여 모재의 용융상태를 판단할 수 있는 기준정보를 비롯하여 산출된 접합강도가 정리된 추정정보와 용접불량을 판단할 수 있는 불량판단정보가 저장된다.

즉 상기 제1판단부(141)를 비롯하여 제2판단부(142)는 분석된 파형에 대하여 상기 데이터베이스에 저장된 정보 검색을 통한 모재의 용융상태를 비롯하여 용접진행에 따른 용접불량 판단 및 추정정보를 도출할 수 있다.

상기 인터페이스부(146)는 정보의 입출력을 위한 구성으로 기본적으로 용접 시스템의 전반적인 제어명령의 입력과 더불어 사용자로부터 용접소재정보 및 용접조건에 따른 정보를 입력받고 상기 제1판단부(141) 및 제2판단부(142)의 판단결과정보와 모재의 용융상태를 비롯하여 용접진행에 따른 용접불량 판단 및 추정정보 등을 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다.

상기 동기화부(143)는 상기 보조광학헤드(120)의 동작 및 제1판단부(141)의 판단결과에 따른 상기 3축 스테이지(103) 및 레이저용접부(110)를 순차 제어하기 위한 구성으로, 상기 인터페이스부(146)를 통해 입력된 용접소재정보에 대응하는 출력정보 및 제어정보를 통해 제어하되 상기 제1판단부(141)를 통해 모재가 용융된 상태에서 메인발진기(101) 및 레이저용접부(110)를 제어하여 IR 레이저를 출력하게 되며 동시에 3축 스테이지(103)를 통해 레이저용접부(110)를 용접 방향으로 이동시켜 용접이 이루어질 수 있도록 제어하게 된다.

상기 피드백부(144)는 상기 제1판단부(141) 및 제2판단부(142)의 판단결과에 따라 상기 메인발진기(101) 및 보조발진기(102)와 3축 스테이지(103) 동작을 재설정하는 구성으로, 정상적인 상태가 아닌 이상상태에서만 동작하게 된다.

즉 블루 레이저 출력시 모재가 용융되지 않음을 제1판단부(141)를 통해 판단하거나, 제2판단부(142)를 통해 용접불량 판단시 불량에 대응하여 레이저빔의 출력, 펄스 파형, 스폿크기, 용접속도 및 패턴 등을 포함하는 용접조건을 재설정하게 된다.

이에 대응하여 상기 동기화부(143)는 상기 피드백부(144)를 통해 출력정보 및 제어정보를 조정받아 재작업이 이루어지도록 한다.

상기 보정부(147)는 상기 추정정보와 실제 측정된 접합강도와의 오차를 줄이기 위한 구성으로 용접이 완료된 모재의 접합강도를 수집하여 상기 제2판단부(142)를 통해 도출된 추정정보와 비교 후 설정된 수치 이상의 차이에 대하여 상기 데이터베이스(145)의 추정정보를 보정하게 된다. 이러한 보정부(147)를 통해 지속적으로 접합강도가 수집됨에 따라 상기 제2판단부(142)를 통해 도출된 추정정보의 정확도도 점차 상승하게 된다.

도 8은 본 발명을 통한 레이저 용접 및 모니터링 절차를 나타내는 순서도로서, 먼저, 용접이 시작되면 상기 보조발진기(102)를 동작하여 보조광학헤드(120)를 통해 블루 레이저를 용접 모재 표면에 발사하게 된다.

이와 같은 블루 레이저를 통해 모재 표면에서는 플라스마가 발생하게 되며 상기 반사광수집부(130)의 신호처리와 함께 영상 또는 파형분석을 통해 모재표면의 용융 여부를 확인하게 된다.

만약 표면이 용융되지 않는 경우 블루 레이저의 출력조건을 조정하여 재출력하게 되며 표면 용융이 확인되면, 상기 메인발진기(101) 및 레이저용접부(110)를 통한 IR 레이저 출력을 통해 용접작업을 진행한다. 이때 상기 3축 스테이지(103)를 통해 상기 레이저용접부(110)를 용접 방향에 맞추어 이동하며 지속적으로 블루 레이저를 발사하며 모재 표면이 용융된 상태에서 IR 레이저를 통한 용접이 이루어지도록 한다.

용접이 진행되는 중 상기 제2판단부(142)를 통한 용접불량을 검출하게 되며, 용접 불량 판단시 상기 메인발진기(101)를 통한 IR 레이저 빔의 출력, 파형, 레이저용접부(110)를 통한 SPOT 크기, 3축 스테이지(103)를 통한 용접속도 및 패턴 등의 용접 조건을 재설정하여 용접이 재진행될 수 있도록 하게 된다.

불량이 검출되지 않고 용접이 진행됨에 따라 지속적으로 수집된 파형정보를 분석하여 예상강도인 추정정보를 도출하여 출력하며 용접의 계속 진행 또는 종료 여부를 선택받게 된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

101: 메인발진기 102: 보조발진기
103: 3축 스테이지 110: 레이저용접부
120: 보조광학헤드 130: 반사광수집부
131: 광학센서부 132: 파형분석부
133: CCD부 140: 제어부
141: 제1판단부 142: 제2판단부
143: 동기화부 144: 피드백부
145: 데이터베이스 146: 인터페이스부
147: 보정부

Claims (5)

1. 메인발진기(101)로부터 발진되는 IR 레이저 빔을 광케이블을 통하여 전송받아 3축 스테이지(103)에 의해 용접부를 따라 이동하는 레이저용접부(110)를 통하여 발사하는 레이저 용접시스템에서,
   상기 3축 스테이지(103)를 통한 용접진행 방향에 따른 상기 레이저용접부(110) 측면에 설치되되, 보조발진기(102)로부터 발진되는 블루 레이저 빔을 광케이블을 통하여 전송받아 상기 레이저용접부(110)를 통한 레이저 출력에 앞서 용접부에 발사하는 보조광학헤드(120);
   상기 레이저용접부(110) 및 보조광학헤드(120)의 레이저 출력에 따라 용접부를 통해 반사되는 적외선 및 자외선을 각각 수집하는 광학센서부(131)와, 상기 광학센서부(131)를 통해 수집된 적외선 및 자외선을 신호처리하여 파형을 분석하는 파형분석부(132)를 구비하는 반사광수집부(130);
   상기 보조광학헤드(120)의 동작에 따라 신호처리된 파형을 통해 용접부 표면 용융상태를 판단하는 제1판단부(141)와, 상기 레이저용접부(110)의 동작에 따라 신호처리된 파형을 통해 용접상태 판단하는 제2판단부(142)와, 상기 보조광학헤드(120)의 동작 및 제1판단부(141)의 판단결과에 따른 상기 3축 스테이지(103) 및 레이저용접부(110)를 순차 제어하는 동기화부(143)와, 상기 제1판단부(141) 및 제2판단부(142)의 판단결과에 따라 상기 메인발진기(101) 및 보조발진기(102)와 3축 스테이지(103) 동작을 재설정하는 피드백부(144)와, 용접소재정보에 따른 블루 레이저 및 IR 레이저의 출력정보와 상기 출력정보에 대응한 상기 메인발진기(101) 및 보조발진기(102)와 3축 스테이지(103)의 제어정보와 상기 파형분석부(132)를 통해 분석된 파형에 대응하여 산출된 접합강도가 정리된 추정정보와 용접불량을 판단할 수 있는 불량판단정보가 저장되어 구축되는 데이터베이스(145)와, 사용자로부터 용접소재정보를 입력받고 판단결과정보를 출력하는 인터페이스부(146)를 구비하는 제어부(140); 로 이루어지고,
   상기 제2판단부(142)는 분석된 파형의 상기 데이터베이스(145) 검색을 통한 용접불량 판단 및 추정정보를 도출하여 상기 인터페이스부(146)를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 동기화부(143)는 입력된 용접소재정보에 대응하는 출력정보 및 제어정보를 통해 제어하되 상기 피드백부(144)를 통해 출력정보 및 제어정보를 조정받는 것을 특징으로 하는 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(140)는 용접이 완료된 모재의 접합강도를 수집하여 상기 제2판단부(142)를 통해 도출된 추정정보와 비교 후 설정된 수치 이상의 차이에 대하여 상기 데이터베이스(145)의 추정정보를 보정하는 보정부(147)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 반사광수집부(130)는 용접부를 촬영하는 CCD부(133)를 더 포함하고,
   상기 제1판단부(141)는 CCD부(133)의 촬영 영상을 반영하여 용접부 표면의 용융상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 블루 레이저 결합형 레이저 용접 모니터링 시스템.

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