KR102060553B1 - 작업 구역 인지 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

작업 구역 인지 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법이 개시된다. 레이저 클리닝 장치는, 전송 수단을 통해 마킹 라인 형성용인 제1 레이저 빔 또는 레이저 클리닝용인 제2 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부; 상기 레이저 빔 유입부를 통해 유입된 상기 제1 레이저 빔 또는 상기 제2 레이저 빔이 조사구를 통해 조사되도록 전달하는 레이저 빔 전달부; 작업 영역을 정의하는 마킹 라인이 형성될 위치를 특정하는 가이드 광을 작업 대상면에 조사하는 가이드 광 조사부; 및 상기 가이드 광이 작업 대상면에 표시된 위치로 상기 제1 레이저 빔을 조사하고, 상기 마킹 라인이 상기 작업 대상면에 형성되면 상기 마킹 라인에 의해 정의된 상기 작업 영역에 상기 제2 레이저 빔을 조사하도록 상기 레이저 빔 전달부를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

작업 구역 인지 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법{Laser cleaning device having a function of work area recognition and method thereof}

본 발명은 작업 구역 인지 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

레이저 가공 장치는 레이저 빔을 이용하여 작업 대상물을 미리 지정된 크기로 절단하거나, 복수의 모재를 용접하거나, 모재의 일 부분을 식각하거나, 금속 표면이 부식되어 생성된 녹(rust, patina)을 제거하는 등 다양한 용도로 이용되고 있다.

레이저 클리닝 장치는 레이저 빔을 작업 대상물의 표면에 조사하여 오염 물질, 예를 들어 금속 표면이 부식되어 생성된 녹을 제거하는 장치이다.

레이저 클리닝 장치는 작업 대상물의 손상없이 선택적으로 오염층만을 제거할 수 있고, 짧은 레이저 펄스를 사용하여 정밀한 오염층 제거가 가능하며, 비접촉식이므로 접촉 마모를 발생시키지 않는 동시에 레이저의 고온으로 인해 표면에 존재하는 유기물을 박멸하는 표면 살균 효과까지 제공하고 있다.

레이저 클리닝 장치는 도 1에 예시된 바와 같이, 옵틱 헤드(112), 핸들(116) 및 전송 수단(118)을 포함할 수 있다.

녹 제거를 위해 미리 지정된 빔 특성(예를 들어, 출력값, 펄스 주파수, 파장, 펄스 간격 등)으로 레이저 발진기에서 발생된 레이저 빔(LB)은 전송 수단(118)을 통해 옵틱 헤드(112)로 유입되고, 조사구(114)를 통해 작업 대상면에 조사된다.

조사구(114)를 통해 레이저 클리닝 장치에서 조사되는 레이저 빔은 작업자의 시력 손상을 야기할 수 있는 위험성이 있어, 레이저 클리닝 장치를 이용하여 작업하는 작업자는 보안경의 착용이 요구되고 있다.

이에 비해, 레이저 클리닝 장치를 이용한 작업 영역 주변에 위치한 타 작업자들은 보안경의 착용이 강제되어 있지 않다.

따라서 옵틱 헤드(112)를 파지한 상태에서 운용하는 작업자가 갑자기 돌아서거나 넘어지는 등의 급격한 자세 변화로 인해 레이저 빔이 지정된 작업 영역 바깥쪽으로 조사되도록 옵틱 헤드(112)의 자세가 변경되면, 옵틱 헤드(112)에서 조사된 레이저 빔이 타 작업자 등에게 직간접적으로 조사될 수 있고, 이로 인해 타 작업자의 안전이 위협될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 옵틱 헤드(112)에서 지정된 레이저 빔이 장시간동안 지정된 작업 영역 내의 한 지점에 대해서만 지속적으로 조사되는 경우에는, 적절한 작업이 진행되지 않는 상태로서, 불필요한 전력 낭비와 작업 시간의 장기화가 초래될 수 있는 문제점도 있다.

한국등록특허 제10-1089188호

본 발명은 레이저 클리닝을 위한 작업 영역을 미리 정의하고, 정의된 작업 영역에 대한 정상적인 작업 상태인지를 검사하며, 비정상 작업 상태이거나 위험 상태인 경우에는 레이저 빔 조사를 즉시 중단하여 안전한 레이저 빔 이용이 가능해지는 작업 구역 인지 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 영상 처리에 의해 정상적인 작업의 실시 여부와 레이저 클리닝된 작업 구역의 작업 품질을 판단함으로써 양질의 작업 결과물을 확보할 수 있는 작업 구역 인지 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전송 수단을 통해 마킹 라인 형성용인 제1 레이저 빔 또는 레이저 클리닝용인 제2 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부; 상기 레이저 빔 유입부를 통해 유입된 상기 제1 레이저 빔 또는 상기 제2 레이저 빔이 조사구를 통해 조사되도록 전달하는 레이저 빔 전달부; 작업 영역을 정의하는 마킹 라인이 형성될 위치를 특정하는 가이드 광을 작업 대상면에 조사하는 가이드 광 조사부; 및 상기 가이드 광이 작업 대상면에 표시된 위치로 상기 제1 레이저 빔을 조사하고, 상기 마킹 라인이 상기 작업 대상면에 형성되면 상기 마킹 라인에 의해 정의된 상기 작업 영역에 상기 제2 레이저 빔을 조사하도록 상기 레이저 빔 전달부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 레이저 클리닝 장치가 제공된다.

레이저 클리닝 장치는, 상기 제2 레이저 빔이 상기 작업 영역에 조사되는 동안, 미리 지정된 주기에 따라 상기 마킹 라인이 포함되도록 상기 작업 대상면을 촬영하는 카메라부; 및 상기 카메라부에 의해 촬영된 영상 이미지를 해석하여 상기 작업 영역 내의 단위 영역별 색상값 정보와 상기 제2 레이저 빔의 스폿 위치 정보를 산출하는 영상 해석부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 컨트롤러는 상기 영상 해석부에 의해 산출된 단위 영역별 색상값 정보와 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보를 대비하여 레이저 클리닝된 작업 구역 중 불량 처리 구역이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

상기 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보는 불량 등급별 색상값 정보를 포함하고, 불량 처리 구역에 해당되는 단위 영역을 레이저 클리닝 재처리하기 위한 제2 레이저 빔의 빔 특성은 불량 등급별로 상이하게 미리 설정될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 영상 해석부에 의해 산출된 단위 영역별 색상값 정보와 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보를 대비하여 인식된 미작업 구역의 면적이 미리 지정된 시간동안 변동되지 않는 경우 및 상기 작업 영역 이외의 영역에 스폿 위치가 존재하는 경우 중 하나 이상이면, 상기 제2 레이저 빔의 조사가 중지되도록 상기 레이저 빔 유입부 및 상기 레이저 빔 전달부 중 하나 이상의 동작을 제어할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 클리닝을 위한 작업 영역을 미리 정의하고, 정의된 작업 영역에 대한 정상적인 작업 상태인지를 검사하며, 비정상 작업 상태이거나 위험 상태인 경우에는 레이저 빔 조사를 즉시 중단하여 안전한 레이저 빔 이용이 가능해지는 효과가 있다.

또한 영상 처리에 의해 정상적인 작업의 실시 여부와 레이저 클리닝된 작업 구역의 작업 품질을 판단함으로써 양질의 작업 결과물을 확보할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래기술에 따른 레이저 클리닝 장치의 구성을 간략히 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 장치의 구성을 간략히 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 장치의 동작 상태를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 옵틱 헤드의 블록 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 처리 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤러의 작업 품질 확인 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 방법을 나타낸 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 장치의 구성을 간략히 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 장치의 동작 상태를 예시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 옵틱 헤드의 블록 구성도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 처리 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤러의 작업 품질 확인 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 옵틱 헤드(112)는 레이저 발진기(260)에서 발생된 레이저 빔을 전송 수단(118)을 통해 유입받고, 조사구(114)를 통해 작업 대상면에 레이저 빔을 조사하여 마킹 라인(220)을 형성하고, 또한 마킹 라인(220)에 의해 정의되는 작업 영역(230) 내에 레이저 빔을 조사하여 작업 대상물(210)에 형성된 녹(rust, patina)을 제거한다.

마킹 라인(220)을 형성하기 위한 레이저 빔과 녹을 제거하기 위한 레이저 빔의 빔 특성은 후술되는 바와 같이 동일하거나 상이하도록 미리 설정될 수 있다.

옵틱 헤드(112)의 일측에는 작업자가 파지하여 용이하게 옵틱 헤드(112)를 운용할 수 있도록 하는 핸들(116)이 형성될 수 있다. 예시된 바와 같이, 핸들(116)의 내측 공간은 전송 수단(118)의 설치 경로로 활용될 수도 있다.

전송 수단(118)은 예를 들어 레이저 빔의 전송 정밀도가 높고, 옵틱 헤드(112)의 정밀한 움직임이 가능하도록 하는 광 파이버를 포함할 수 있다.

또한 옵틱 헤드(112)에는 마킹 라인(220)이 형성될 위치를 특정하기 위한 가이드 광을 조사하는 가이드 광 조사부(240)와, 작업 영역(230)을 촬영하는 카메라부(250)와, 작업자가 가이드 광 조사부(240)의 동작 개시 등을 지시하기 위한 하나 이상의 입력 버튼(270)이 더 구비될 수 있다.

옵틱 헤드(112)의 블록 구성이 예시된 도 4를 참조하면, 옵틱 헤드(112)는 입력부(410), 가이드 광 조사부(240), 레이저 빔 유입부(420), 레이저 빔 전달부(430), 카메라부(250), 영상 해석부(440), 저장부(450) 및 컨트롤러(460)를 포함할 수 있다.

입력부(410)는 하나 이상의 입력 버튼(270)이나 근거리 통신 기능을 통해 입력되는 사용자 명령(예를 들어, 가이드 광 조사 개시, 마킹 라인(220) 형성 개시, 촬영 개시 등 중 하나 이상)을 입력받는 수단이다.

가이드 광 조사부(240)는 사용자 명령이 입력되면, 작업 대상면에 마킹 라인(220)이 형성될 위치를 특정하기 위한 가이드 광을 조사한다. 가이드 광 조사부(240)는 예를 들어 사각형 형상(도 3 참조)으로 광을 조사하도록 구성될 수 있으며, 가이드 광은 예를 들어 레이저 광, 적외선 광, 특정 색상의 가시광선 광 등 다양할 수 있다.

본 명세서에서는 편의상 마킹 라인(220)이 사각형의 폐도형 형상으로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하지만, 마킹 라인(220)은 예를 들어 작업 영역(230)을 정의하기 위한 복수의 특징 점들이거나 이격 배치된 복수의 단위 길이 선분 등으로 형성될 수도 있음은 당연하다.

마킹 라인(220)은 가이드 광에 의해 작업 대상물(210)의 표면에 표시된 예를 들어 사각형 형상의 둘레(즉, 가이드 라인)를 추종하도록 조사되는 레이저 빔에 의해 형성된다. 이때, 레이저 빔은 레이저 발진기(260)에서 생성되어 전송 수단(118)을 통해 옵틱 헤드(112)로 제공될 수 있다.

마킹 라인(220)은 후술되는 바와 같이 작업 영역(230)을 정의하고, 옵틱 헤드(112)가 레이저 클리닝 작업의 적절성을 판단하기 위한 기준 정보로 활용될 수 있다.

예를 들어 작업 영역(230)은 마킹 라인(220)과 일치하도록 미리 정의되거나, 마킹 라인(220)에서 내측으로 미리 지정된 간격을 가지고 구획되도록 미리 정의될 수 있으며, 이에 관한 정의 정보가 저장부(450)에 미리 저장될 수 있다. 도 3 및 도 5에는 이해의 편의를 위해, 작업 영역(230)이 마킹 라인(220)과 비일치하는 경우가 예시되었으나 이에 제한되지 않음은 당연하다.

다시 도 4를 참조하면, 레이저 빔 유입부(420)는 전송 수단(118)을 통해 전달되는 레이저 빔을 컨트롤러(460)의 제어에 의해 옵틱 헤드(112) 내부로 유입시키거나 유입 차단하도록 동작된다.

레이저 빔 전달부(430)는 예를 들어 옵틱 헤드(112)의 내부로 유입된 레이저 빔을 굴절시켜 조사구(114)를 통해 외부로 조사되도록 하는 반사 거울, 조사구(114)를 통해 작업 대상면에 조사되는 레이저 빔의 스폿 위치를 변경시키기 위해 반사 거울을 X축과 Y축 각각에 대해 회전시키는 액츄에이터 등을 포함할 수 있다. 액츄에이터는 예를 들어 컨트롤러(460)에 의해 동작 제어될 수 있을 것이다.

가이드 광 조사부(240)의 동작에 의해 작업 대상면에 예를 들어 사각형 형상의 가이드 라인이 표시되고, 마킹 라인(220)을 형성하도록 지시하는 사용자 명령이 입력되면 가이드 라인을 따라 레이저 빔 조사가 실시될 것이다.

레이저 빔에 의해 형성되는 마킹 라인(220)은 카메라부(450)에 의해 촬영된 영상 이미지의 해석 과정에서 인식될 수 있도록, 예를 들어 작업 대상면에 형성된 녹을 선형으로 제거하거나, 미리 지정된 식각 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.

이를 위해, 마킹 라인(220)을 형성하기 위해 전송 수단(118)을 통해 제공되는 레이저 빔의 빔 특성(예를 들어, 출력값, 펄스 주파수, 파장, 펄스 간격 등)은 후술될 작업 영역(230) 내의 녹 제거를 위한 레이저 빔의 빔 특성과 동일하거나, 상이하도록 미리 지정될 수 있을 것이다.

또한 후술될 컨트롤러(460)는 레이저 빔이 가이드 라인을 따라 조사되어 마킹 라인(220)을 형성할 수 있도록 하기 위해 레이저 빔 전달부(430)의 동작을 제어할 수 있음은 당연하다.

이때, 컨트롤러(460)는 후술될 카메라부(250)에서 촬영하여 영상 해석부(440)에서 해석된 해석 정보를 이용하여 인식된 가이드 라인의 위치와 형상에 상응하도록 레이저 빔 조사가 이루어지도록 처리할 수 있을 것이다. 아울러, 영상 해석부(440)의 해석 정보에 의해 가이드 라인이 직사각형 형상이 아닌 사다리꼴 형상 등으로 인식되는 경우, 옵틱 헤드(112)가 소정의 각도로 기울어진 것으로 인식하고, 이에 상응하는 경로로 레이저 빔 조사가 이루어지도록 제어할 수도 있음은 당연하다.

카메라부(250)는 옵틱 헤드(112)의 일측에 구비되어, 마킹 라인(220)을 포함하는 작업 대상면을 촬영한 영상 이미지를 생성한다(도 5 참조). 카메라부(250)는 예를 들어 실시간 영상 이미지를 생성하거나, 미리 지정된 주기(예를 들어 2초당 1회)로 영상 이미지를 생성하도록 미리 설정될 수 있다.

영상 해석부(440)는 카메라부(250)에서 생성된 영상 이미지를 해석하여 해석 정보(예를 들어, 마킹 라인(220)의 위치와 형상, 미리 저장된 정의 정보를 참조하여 마킹 라인(220)에 의해 정의된 작업 영역(230) 내의 색상값 등)를 생성한다.

즉, 영상 해석부(440)는 카메라부(250)에 의해 생성된 영상 이미지에서 예를 들어 폐도형 형상의 마킹 라인(220)을 인식하고, 마킹 라인(220) 내부에 정의된 작업 영역(230)의 색상값(예를 들어, 밝기값, RGB값 등)을 산출한다. 이를 참조하여, 후술될 컨트롤러(460)는 작업 구역(도 5의 ① 영역)과 미작업 구역(도 5의 ② 영역)을 각각 구분하여 인식할 수 있다. 이를 위해 작업 구역과 미작업 구역에 대한 색상값 범위는 미리 결정되어 저장부(450)에 저장될 수도 있다.

영상 해석부(440)는 작업 영역(230)의 색상값을 산출함에 있어, 작업 영역(230)을 미리 지정된 크기를 가지는 복수의 단위 영역들로 구분한 후, 단위 영역별 색상값을 각각 산출할 수도 있다.

예를 들어, 도 5의 (c)에 예시된 바와 같이, 레이저 클리닝이 실시되어 녹이 제거된 작업 구역(① 영역)과, 레이저 클리닝이 아직 실시되지 않은 미작업 구역(② 영역)에서 각각 산출된 색상값은 상이할 것이다.

또한, 단위 영역별로 산출되는 색상값을 참조하여, 컨트롤러(460)는 작업 구역과 미작업 구역을 구분할 수 있고, 또한 작업 구역 내에서도 작업 품질이 불량인 구역을 검출하여 재처리 영역으로 설정할 수 있다.

저장부(450)에는 옵틱 헤드(112)의 운용 프로그램, 레이저 클리닝 작업 결과의 품질 검사를 위한 레퍼런스 영상 정보(예를 들어, 밝기값 등) 등이 저장된다.

컨트롤러(460)는 사용자 명령에 상응하여 가이드 광 조사, 마킹 라인(220) 형성용 레이저 빔 조사, 레이저 클리닝용 레이저 빔 조사, 카메라부(250)의 영상 이미지 생성, 영상 이미지 해석 등의 제어를 수행할 수 있다.

또한 컨트롤러(460)는 조사될 레이저 빔이 마킹 라인용인지 레이저 클리닝용인지에 따라 상응하는 빔 특성(예를 들어, 출력값, 펄스 주파수, 파장, 펄스 간격 등)으로 조절되도록 관련 제어 정보를 레이저 발진기(260)로 전송할 수도 있다.

또한 컨트롤러(460)는 마킹 라인(220)이 포함되도록 작업 영역(230)이 촬영된 영상 이미지에 대한 해석 정보를 저장부(450)에 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보와 대비함으로써 작업 구역의 작업 품질이 양호한지 여부를 판단하고, 작업 품질이 불량인 경우에는 해당 영역을 재처리 영역으로 설정할 수 있다. 재처리 영역에 대한 정보는 저장부(450)에 저장될 수 있으며, 컨트롤러(460)의 제어에 의해 재처리 영역에 대한 레이저 빔 조사가 추가적으로 실시될 수도 있다.

또한 컨트롤러(460)는 영상 이미지에 대한 해석 정보에서 작업 구역의 넓이가 미리 지정된 시간 동안 변화없이 유지되는 경우에는, 레이저 빔 조사가 작업 영역(230) 내의 한 위치에 장시간 머물러 있는 상태로서 정상적인 레이저 클리닝 작업이 실시되지 않는 경우이므로 레이저 빔 조사가 중지되도록 제어할 수도 있다.

다른 경우로서, 영상 이미지에 대한 해석 정보를 참조하여 조사되어 작업 대상물(210)의 표면에 도달된 레이저 빔의 스폿 위치가 작업 영역(230)에서 벗어난 경우에도 레이저 빔 조사가 중지되도록 제어할 수도 있다.

레이저 빔 조사의 중지를 위해, 컨트롤러(460)는 예를 들어 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부(420) 또는/및 유입된 레이저 빔을 조사구(114)로 전달하는 레이저 빔 전달부(430)의 동작을 제어할 수 있을 것이다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 컨트롤러(460)의 제어에 의한 레이저 클리닝 처리 및 품질 검사 과정에 대해 간략히 설명한다.

도 5에 예시된 바와 같이, 옵틱 헤드(112)가 작업 대상물(210)의 상부에 위치되고, 가이드 광 조사부(240)에 의해 가이드 광이 조사된 작업 대상면에 조사되면, 컨트롤러(460)는 가이드 라인을 따라 마킹 라인 형성용 레이저 빔을 조사구(114)를 통해 조사하여 마킹 라인(220)을 형성한다(도 5의 (b) 참조).

전술한 바와 같이, 마킹 라인(220)이 식별될 수 있도록 하기 위해, 마킹 라인을 형성하는 레이저 빔은 예를 들어 선형으로 표면에 형성된 녹을 제거하는 빔 특성을 가지거나, 미리 지정된 깊이로 작업 대상면을 식각하는 빔 특성을 가지도록 미리 지정될 수 있다.

이어서, 마킹 라인(220)에 의해 정의되는 작업 영역(230) 내부에 녹 제거를 위한 빔 특성을 가지는 레이저 빔을 조사(레이저 클리닝)한다. 작업 영역(230)에서 녹 제거를 위해 레이저 빔이 조사되는 진행 방향은 예를 들어 ㄹ자 형상 등으로 미리 지정될 수 있다.

작업 영역(230)에 대한 레이저 클리닝이 실시되는 동안, 카메라부(250)의 촬영에 의해 영상 이미지가 생성되고, 생성된 영상 이미지는 영상 해석부(440)에 의해 단위 영역별로 색상값이 산출되는 등 해석 처리된다.

영상 해석부(440)에 의해 해석된 정보를 참조하여, 컨트롤러(460)는 레이저 클리닝된 작업 구역 내의 단위 영역별 색상값을 저장부(450)에 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보의 색상값과 대비하여 불량 처리 구역이 존재하는지 판단한다.

예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 작업 구역 내의 단위 영역별 색상값이 레퍼런스 영상 정보 중 Normal에 상응하도록 미리 저장된 색상값에 해당되는 경우에는 불량 처리 구역이 미존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그러나 만일 Light Flash Rust 등 불량으로 미리 저장된 색상값에 해당되는 단위 영역이 존재하는 경우에는 해당 단위 영역을 불량 처리 구역으로 인식하여 재처리 영역으로 설정할 수 있다. 영상 이미지 내의 단위 영역을 작업 대상물(210) 표면인 작업 영역(230) 내의 상응하는 위치로 매칭시키는 것은 공지된 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

그리고, 재처리 작업을 위한 레이저 빔의 빔 특성 및/또는 액츄에이터 제어 조건(예를 들어 액츄에이터 회전 속도 등)은 Light, Moderate 및 Heavy 등의 불량 등급별로 각각 상이하게 미리 설정될 수 있을 것이며, 컨트롤러(460)는 재처리 영역 각각에 상응하는 빔 특성과 액츄에이터 제어 조건을 적용하여 재처리를 실시할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 클리닝 방법을 나타낸 순서도이다.

도 7을 참조하면, 단계 710에서 옵틱 헤드(112)는 작업 대상면에 가이드 광을 조사하고, 가이드 광이 형성하는 가이드 라인을 따라 마킹 라인용 레이저 빔을 조사하여 마킹 라인(220)을 형성한다.

단계 715에서 옵틱 헤드(112)는 작업 영역(230)에 대해 녹 제거를 위한 레이저 클리닝 처리를 실시한다. 작업 영역(230)은 마킹 라인(220)에 의해 정의되며, 미리 설정된 기준에 따라 예를 들어 마킹 라인(220)과 동일한 크기 또는 마킹 라인(220)에 의해 구획되는 영역보다 상대적으로 작게 설정될 수 있다.

단계 720에서 옵틱 헤드(112)는 마킹 라인(220)과 작업 영역(230)이 포함되도록 작업 대상면을 촬영한다.

단계 725에서 옵틱 헤드(112)는 촬영된 영상 이미지를 이용하여 작업 영역(230) 내에 레이저 빔이 조사되는 상태이고, 정상적인 작업 속도로 레이저 클리닝이 실시되는지 여부를 판단한다.

예를 들어, 작업 영역(230) 내에 레이저 빔이 조사되는 상태인지는 영상 이미지에서 레이저 빔의 스폿 위치가 지정된 작업 영역(230)에 해당되는지 여부로 판단될 수 있고, 영상 이미지에서 작업 구역의 면적이 미리 지정된 시간 동안 변화되지 않는 경우에는 정상적인 작업 속도로 레이저 클리닝이 실시되지 않는 것으로 판단할 수 있을 것이다.

만일 레이저 빔이 작업 영역(230) 외부에 조사되거나 비정상적인 작업 속도로 레이저 클리닝이 실시되는 경우라면, 단계 730으로 진행하여 옵틱 헤드(112)는 레이저 빔 조사를 중지한다. 이와 같이, 비정상 작업 상태이거나, 위험 상황이 발생될 수 있는 상태에서는 레이저 빔 조사를 즉시 중단하여 안전한 레이저 빔 운용이 가능해지는 장점이 있다.

그러나 만일 레이저 빔이 작업 영역(230) 내부에 조사되고 정상적인 작업 속도로 레이저 클리닝이 실시된다면, 단계 735에서 옵틱 헤드(112)는 이미 레이저 클리닝된 작업 구역 내에 불량 처리 구역이 존재하는지 여부를 판단한다.

불량 처리 구역의 존재 여부는 예를 들어 영상 이미지 해석에 의해 작업 구역에 대해 산출된 색상값을 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보와 대비하여 판단될 수 있다.

불량 처리 구역이 존재하면, 단계 740에서 옵틱 헤드(112)는 불량 처리 구역으로 인식된 단위 영역을 재처리 영역으로 저장부(450)에 저장한다.

단계 750에서 옵틱 헤드(112)는 촬영된 영상 이미지의 해석을 통해 단계 710에서 지정된 작업 영역(230)에 대한 레이저 클리닝 처리가 완료되었는지 여부를 판단한다.

만일 작업 영역(230) 내에 미작업 구역이 존재하는 경우에는, 단계 715로 진행하여 미작업 구역에 대한 레이저 클리닝 처리를 지속한다. 물론, 단계 720 내지 단계 745가 실시되는 동안에도 작업 영역(230) 내의 미작업 구역에 대한 레이저 클리닝 처리는 지속적으로 실시될 수 있다.

그러나 만일 작업 영역(230) 전체에 대한 레이저 클리닝이 완료되었다면 단계 750으로 진행하여, 옵틱 헤드(112)는 저장부(450)에 저장된 재처리 영역 정보를 이용하여 품질 불량인 영역에 대한 레이저 클리닝을 재수행한다. 이 경우에도 카메라부(250)의 촬영에 의한 영상 이미지 생성이 실시될 수 있으며, 영상 이미지 해석을 통해 재수행된 레이저 클리닝의 작업 품질이 재검사될 수 있다.

품질 불량 영역에 대해 재수행되는 레이저 클리닝을 위한 레이저 빔의 빔 특성은 단계 715의 레이저 클리닝을 위한 빔 특성과 동일할 수도 있으나, 전술한 바와 같이 각 영역의 품질 불량을 나타내는 색상값에 따라 빔 특성 및/또는 액츄에이터 제어 조건이 상이하게 재설정될 수도 있다.

품질 불량인 영역에 대한 레이저 클리닝이 완료되었거나, 작업 영역 전체에 대한 레이저 클리닝 완료 시점에서 재처리 영역 정보가 존재하지 않는 경우에는 새로운 작업 영역의 설정을 위해 단계 710으로 다시 진행한다.

전술한 바와 같이, 작업 영역(230)에 대한 레이저 클리닝이 1차적으로 완료될 때까지 재처리 영역 정보를 저장하고 추후에 재처리 영역들 각각에 대해 레이저 클리닝을 한꺼번에 실시할 수도 있으나(단계 740 내지 750 참조), 불량 처리 구역이 존재하는 것으로 판단되면 작업 영역(230)에 대한 레이저 클리닝을 일시 정지하고 재처리 영역에 대한 레이저 클리닝 처리를 우선 실시한 후, 레이저 클리닝이 정지된 위치에 해당되는 미작업 구역에 대한 레이저 클리닝 처리를 재개하도록 설정될 수도 있음은 당연하다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 클리닝 장치는 비정상 작업 상태나 레이저 빔의 조사가 위험을 야기할 수 있는 상태에서는 레이저 빔 조사를 즉시 중단하여 안전한 레이저 빔 운용이 가능해지는 특징이 있다.

또한 영상 이미지 해석을 통해 정상적으로 레이저 클리닝이 실시되는지 여부와 작업 구역에 대한 작업 품질 판단과 재처리를 실시함으로써 양질의 작업 결과물을 확보할 수 있는 특징도 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

112 : 옵틱 헤드 114 : 조사구
116 : 핸들 118 : 전송 수단
210 : 작업 대상물 220 : 마킹 라인
230 : 작업 영역 240 : 가이드 광 조사부
250 : 카메라부 260 : 레이저 발진기
410 : 입력부 420 : 레이저 빔 유입부
430 : 레이저 빔 전달부 440 : 영상 해석부
450 : 저장부 460 : 컨트롤러

Claims (4)

1. 전송 수단을 통해 마킹 라인 형성용인 제1 레이저 빔 또는 레이저 클리닝용인 제2 레이저 빔을 유입받는 레이저 빔 유입부;
   상기 레이저 빔 유입부를 통해 유입된 상기 제1 레이저 빔 또는 상기 제2 레이저 빔이 조사구를 통해 조사되도록 전달하는 레이저 빔 전달부;
   작업 영역을 정의하는 마킹 라인이 형성될 위치를 특정하는 가이드 광을 작업 대상면에 조사하는 가이드 광 조사부;
   상기 작업 대상면을 촬영하는 카메라부;
   상기 카메라부에 의해 촬영된 영상 이미지를 해석하여 상기 마킹 라인의 위치와 형상 및 상기 제2 레이저 빔의 스폿 위치를 포함하는 해석 정보를 산출하는 영상 해석부; 및
   상기 가이드 광이 작업 대상면에 표시된 위치로 상기 제1 레이저 빔이 조사되어 상기 마킹 라인이 형성되도록 하고, 상기 마킹 라인이 상기 작업 대상면에 형성된 후 상기 제2 레이저 빔이 상기 조사구를 통해 조사되도록 상기 레이저 빔 전달부를 제어하는 컨트롤러를 포함하되,
   상기 컨트롤러는,
   상기 해석 정보를 참조하여 상기 마킹 라인에 의해 정의되는 작업 영역과 상기 제2 레이저 빔의 스폿 위치를 인식하고, 상기 제2 레이저 빔의 스폿 위치가 상기 인식된 작업 영역에서 벗어난 경우 상기 제2 레이저 빔의 조사가 중지되도록 제어하는, 레이저 클리닝 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 해석 정보는 상기 작업 영역 내의 단위 영역별 색상값 정보를 더 포함하되,
   상기 컨트롤러는 상기 해석 정보에 포함된 단위 영역별 색상값 정보와 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보를 대비하여 레이저 클리닝된 작업 구역 중 불량 처리 구역이 존재하는지 여부를 판단하는, 레이저 클리닝 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보는 불량 등급별 색상값 정보를 포함하고, 불량 처리 구역에 해당되는 단위 영역을 레이저 클리닝 재처리하기 위한 제2 레이저 빔의 빔 특성은 불량 등급별로 상이하게 미리 설정되는, 레이저 클리닝 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 컨트롤러는 상기 영상 해석부에 의해 산출된 단위 영역별 색상값 정보와 미리 저장된 레퍼런스 영상 정보를 대비하여 인식된 미작업 구역의 면적이 미리 지정된 시간동안 변동되지 않는 경우, 상기 제2 레이저 빔의 조사가 중지되도록 상기 레이저 빔 유입부 및 상기 레이저 빔 전달부 중 하나 이상의 동작을 제어하는, 레이저 클리닝 장치.

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