KR102176312B1 - 형상홀을 만들기 위한 레이저 드릴링 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

가공물에 형상홀을 만드는 레이저 기반의 드릴링 시스템 및 방법은 비원형 코어를 갖는 패시브 광섬유롤 포함하고 전자기의 가우시안 분포로 복수의 광펄스들을 각각 방출하도록 구성된 고출력 광섬유 레이저 어셈블리를 포함한다. 펄스들 각각은 이런 파장, 반복율로 및 빔이 가공물을 관통함에 따라 가우시안 빔의 근시야 영역이 형상홀의 디퓨저부를 형성하고 빔의 원시야는 계측홀 부분을 형성하는 레이터(rater) 기간을 가지며 방출된다. 디퓨저부는 가우시안빔의 입구 표면과 웨이스트 사이에 뻗어 있고 코어의 비원형 형상을 실질적으로 반복하는 외형을 갖는 출입 표면의 오리피스를 갖는다. 형상홀은 초당 100개의 홀까지 높은 반복율로 약 5 내지 15 밀리세컨드로 변하는 범위에서 원샷으로 만들어질 수 있다.

Description

형상홀을 만들기 위한 레이저 드릴링 방법 및 시스템{LASER DRILLING METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING SHAPED HOLES}
본 개시는 가공물에 형상홀의 대량 생산을 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 금속 구성부품들의 광섬유 레이저 가공에 의해 형상 냉각홀들을 형성하는 개선된 방법에 관한 것이다.
적절히 실행에 옮겨진 형상홀들을 갖는 냉각 구성요소들의 적절한 설계로 인해 에어포일, 터빈 엔진, 및 기타 구성부품들이 더 효율적이고 비용효과적이게 된다. 레이저 가공에 있어 특별한 관심은 경쟁력 있는 방법과 관련한 속도 및 부분적으로 차열피막(TBC)을 갖는 형상홀을 생산하는 능력에 있다. 따라서, 형상 냉각홀의 드릴링이 현대 제트엔진 및 기타 구성부품들의 제조시 표준 실시가 되었다.
형상홀은 디퓨저와 계측부로 구성된다. 가스 매질의 경로를 따른 홀의 다운스트림부분인 디퓨저는 "형상"을 포함한 비원형부이다. 이는 일부 표면 위로 공기막을 확산시키거나 퍼지게 하도록 구성된다. 계측부는 홀의 입력부인 실린더를 말한다. 형상홀을 만드는데 주로 2가지 방법들; 즉, 퍼쿠션(percussion)법과 트레판 (trepan)레이저 드릴링법이 사용된다.
퍼쿠션법은 요구되는 홀직경과 거의 같은 직경으로 집속된 레이저 빔을 이용한다. 레이저는 고정된 재료의 표면에 집속되고, 일련의 레이저 펄스들이 상기 재료에서 태워지며, 재료를 관통해 균일하게 구성된 홀이 생성될 때까지 각각 하나가 멜트 익스펄션(melt expulsion)에 의해 재료를 제거한다. 초기 단계 다음에 방전가공(EDM)이 잇달아 디퓨저 형상을 만든다. 이 공정은 정확히 요망하는 형상을 만드나 시간 소모적이며 따라서 비용효과적이지 않다.
트레판 드릴링은 요구되는 홀직경보다 더 작은 직경으로 집속된 레이저빔으로 구현된다. 재료는 먼저 작은 파일럿 홀에, 대개 요구되는 홀직경의 중심에 찔러진다. 원형의 궤도운동이 그런 후 레이저빔에 또는 요구되는 직경으로 홀을 절단하기 위한 구성부품에 가해진 후, 동일한 또는 다른 레이저로 디퓨저부를 트레판한다. 디퓨저 형상은 만들어지는데 30초 이상 걸릴 수 있는 반면에, 계측홀은 아주 신속히 천공될 수 있다. 이 방법은, 퍼쿠션 드릴링과 같이, 시간소모적인데, 이는 천 개 및 수 천개의 냉각홀들이 비행기 터빈, 연소기, 에어포일 등과 같은 구성부품들의 표면에 제공될 경우 특히 바람직하지 못하다.
따라서, 향상된, 비용효율적인 형상홀의 레이저 드릴링 방법이 필요하다
단일 광섬유 레이저로부터 매우 신속한 방식으로 대량으로 형상홀을 만드는 레이저 드릴링 방법에 대한 또 다른 필요성이 있다.
레이저 드릴링 전에 또는 레이저 드릴링 동안 초점면의 위치와 디퓨저 및 계측부의 치수를 동적으로 제어하는 레이저 드릴링 방법에 대한 또 다른 필요성이 있다.
개시된 방법을 이용하도록 구성된 시스템에 대한 또 다른 필요성이 있다.
이 요구는 광섬유 레이저로부터 피드 광섬유 또는 비원형 코어가 가우시안 전자기 분포를 갖는 단일모드로 복사를 방출하는 적절한 패시브 전송을 갖는 고출력의, 펄스 또는 준펄스 광섬유 레이저를 이용해 충족된다. 비원형 코어를 이용하고 구성부품의 표면에 코어의 이미지를 얻음으로써, 디퓨저 형상이 하나 이상의 펄스들에 생성된다. 빔 웨이스트의 위치가 빔 가이딩 광학의 초점면에 해당하는 가공물을 통해 빔이 전파하기 때문에, 비원형 횡단면이 점차 원형 횡단면으로 변형되어 소정의 균일한 직경을 갖는 계측부를 형성한다.
상술한 방법의 일태양에 따르면, 전체 홀은 하나의 드릴링 동작으로, 즉, 단일 레이저 펄스로 제조된다. 대안으로, 일련의 쇼트 펄스가 이 업무를 수행한다. 이트리븀("Yb")과 같은 고출력 광섬유 레이저는 약 1 에서 약 15 밀리세컨트로 홀을 천공하도록 동작한다.
또 다른 태양으로, 개시된 방법은 초점길이, 이에 따른 각각의 디퓨저와 계측부의 길이 및 레이저 가공되는 가공물의 표면에 스팟 크기를 정의하기 위해 제공된다. 이 태양의 구현은 초점길이와 스팟 크기가 간단히 조절되는 공통 광축을 따른 조준기 구성요소의 변위를 포함한다. 대안으로, 물론, 전송 광섬유는 소정의 코어 횡단면을 갖도록 대체될 수 있고 소정의 초점길이를 얻도록 초점렌즈가 선택된다.
본 개시의 다른 발전에 따르면, 장치는 효율적인 방식으로 개시된 방법을 실행하도록 구성된다. 고출력 Yb 광섬유 레이저를 갖는 5 또는 6 축 시스템을 포함해, 장치는 약 1에서 15 밀리세컨드 범위로 그리고 바람직하게는 단일 펄스에 의해, 허나 이에 배타적이지 않으며, 각각 형성된 수많은 홀들을 만들도록 동작한다.
개시된 장치의 태양들 중 하나는 광섬유의 직사각형 코어를 회전시킴으로써 만들어진 마름모꼴 형상의 빔 스팟의 형성에 관한 것이다. 이는 길이방향 축 주위로 광섬유를 회전시키도록 동작하는 수단에 의해 달성되는데, 이로써 직사각형 빔 스팟이 마름모꼴 형상으로 변환되기 때문이다.
다른 태양으로, 개시된 장치는 레이저 처리되는 가공물의 표면에 빔 스팟 및 빔의 초점 길이를 동시에 제어하도록 동작한다. 초점길이를 조절하면, 균일한 횡단면 계축홀부의 길이와 직경이 쉽게 제어될 수 있다. 계측부를 따라, 표면에 디퓨저의 개구의 치수를 정의하는 빔 스팟도 또한 제어된다.
본 발명의 내용에 포함됨.
상기 및 다른 태양들, 특징들 및 이점들은 도면이 첨부된 본 개시의 하기의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 개시된 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 1a는 본 개시에 따라 사용된 광섬유의 가능한 구성들 중 하나에 대한 평면 단면도이다.
도 2는 개시된 방법 및 장치에 따라 천공된 형상홀의 측면 정면도를 도시한 것이다.
도 3a-3c는 레이저 가공될 가공물의 표면에 대한 가우시안빔 프로파일, 빔 스팟, 및 가우시안빔의 3-D 프로파일의 각각의 컴퓨터 생성도를 도시한 것이다.
도 4a-4c는 2-D 가우시안빔 프로파일, 빔 스팟, 및 레이저 가공될 가공물 내에 빔 웨이스트의 위치 후 가우시안 빔의 3-D 프로파일의 각각의 컴퓨터 생성도를 도시한 것이다.
도 5는 개시된 방법 및 장치에 따라 만들어진 빔입구 표면에 각각의 비원형 디퓨저들의 상면도를 도시한 것이다.
도 6은 개시된 방법 및 장치에 따라 만들어진 빔출구 표면에 각각의 원형 계측홀들의 저면도를 도시한 것이다.
도 7은 개시된 방법 및 장치에 따라 만들어진 형상홀의 등각도이다.
도 8a-8b는 개시된 방법 및 장치에 따라 만들어진 많은 홀 패턴들의 예를 도시한 것이다.
본 개시의 하기의 상세한 설명은 본래 예시이며 개시된 주제 또는 출원 및 개시된 주제의 사용을 제한하려는 것이 아니다.
도 1을 참조하면, 홀 드릴링 어셈블리(10)는 조준기를 향해 광경로를 따라 신호광을 가이드하는 패시브 광섬유(14)에 결합된 출력신호광을 발생하는 고출력 광섬유 레이저 시스템(12)을 포함한다. 조준된 빔은 초점렌즈(24)에 닿도록 미러들(18,20,22) 각각과 떨어져 더 가이드된다. 초점렌즈는 초점(F)이 가공물의 바디 내에 위치된 표면(28)의 면에 대해 비스듬히 가공물(26)의 입사면(28)에 빔을 향하게 한다.
레이저 시스템(12)은 가령 대표적으로 하나 또는 다수의 증폭 캐스케이드가 직렬로 결합되나, 때로, 서로 병렬로도 결합되는 마스터 오실레이터/전력 증폭기("MOPA")를 포함한 다양한 구성을 가질 수 있다. 일반적으로, 시스템(12)은 주파수에서 kW-MW 피크 전력 범위, 즉, 약 100 Hz까지의 펄스 반복율로 단일모드("SM") 신호 광을 방출하는 펄스 시스템으로 구성된다. 대안으로, 시스템(12)은 준펄스 시스템으로 구성될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 패시브 광섬유(14)는, 단지 예로써 도시된 바와 같이, 직사각형 횡단면을 가지나 가령, 사다리꼴 형상, 타원 형상 등을 포함한 임의의 다른 규칙적 또는 불규칙적 다각형 형상을 가질 수 있는 비원형 코어(30)를 갖는다. 코어(30)는 전자기장의 가우시안 분포를 갖는 단일모드("SM") 레이저빔을 가이드하도록 구성된다. 알려진 바와 같이, 직사각형 형상의 빔스팟에서 에너지 분포, 즉, 도 1의 가공물(26)의 출입 표면(28)에 코어의 평평한 상부 이미지는 원형빔의 이미지보다 더 균일하다. 레이저 빔은 약 1060nm와 같은 임의의 소정 파장으로 전파할 수 있고, 약 1에서 약 15 밀리세컨드의 단일 확산홀을 가공하기 위해 소정의 펄스 기간, 강도, 및 반복율을 특징으로 할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 확산 냉각홀(32)의 소정의 비원형 형상의 각각의 정면도 및 측면도를 도시한 것이다. 홀(32)은 가공물(26)의 각각 맞은 편 입구 및 출구 표면(28 및 34) 사이로 뻗어 있고, 디퓨저부(36)와 계측부(38)를 포함하며, 계측부는 출구 표면(34)에서 냉각매질의 유입구이나, 광경로를 따라 홀의 다운스트림부를 정의한다. 표면(28)은 가령 터빈을 지나는 고온 가스에 드러내지며 계측부(38)로 들어가는 냉각매질에 의해 냉각될 필요가 있다. 계측부(38)의 횡단면은 실질적으로 균일한 원형이며 냉각매질이 형상홀(32)을 따라 흐르는 속도를 정의한다. 홀(32)과 표면(34)의 대칭축 사이 각(42)은 90도 미만이며 바람직하게는 10에서 80도 범위에 있어, 스트림이 가능한 한 출입 표면(28)에 가까이 유지되는 방식으로 광출입 표면(28)을 향해 냉각매질의 스트림(40)을 보낸다. 다시 말하면, 스트림(40)의 속도 벡터가 디퓨저부(36)의 오리피스에서 표면(28)에 더 가까울수록, 스트림이 표면(28)의 면에 더 나란해진다.
스트림(40)을 가능한 한 광 출입 표면(28)에 가까이 보내기 위해, 디퓨저(36)는 홀(32)을 나갈 때 냉각매질이 가로지르는 오리피스(44) 주위로 벌어진다. 오리피스 디퓨저부(36) 앞에, 냉각매질(40)의 흐름방향으로, 각(42)보다 작은 각(48)으로 출입 표면(28)에 경사진 면(46)이 있다.
도 3a-3c는 디퓨저부(36)의 형성을 도시한 것이다. 비원형 코어로부터 방출된 가우시안 빔은 표면에 입사할 때 반드시 원형일 필요가 없다. 실제로, 라인(52)을 포함하고 웨이스트(54)로 끝나는 단지 상대적으로 작은 부분(50)만이 소정의 비원형 형상을 이룬다. 조건부로, 이 영역을 또한 빔의 근시야(near field)라 하며 웨이스트(54)를 포함한다. 개시된 시스템의 광학은 비원형 빔 스팟에 해당하는 라인(52)이 출입 표면(28)의 면에 형성되어 소정의 비원형 빔 스팟 뿐만 아니라 소정의 치수를 갖는 비원형 스팟을 갖는 오리피스(44)(도 3b)를 이루도록 구성된다. 도 3c는 출입 표면(28)에 플랫톱(flat-top) 가우시안빔을 도시한 것이다.
도 4a-4c는 웨이스트(54)에서 라인(56)까지 하류에서 원시야(far field)의 빔 행동을 도시한 것이다. 따라서, 홀(32)은 원시야에서 빔의 횡단면에 해당하는 원형 횡단면(58)을 특징으로 한다. 웨이스트(54)와 표면(34) 간의 거리(도 2b)는 형상홀(32)의 계측부(38)의 직경과 소정 거리를 정의한다.
도 1을 다시 참조하면, 다른 크기의 형상홀들이 종종 동일한 표면에 균일하게 만들어지는 것이 요구된다. 이는 출입 표면(28)으로부터 소정 거리에 초점(F)을 이루도록 렌즈(24)를 구성하여 계측부를 그리고 적절히 선택된 코어 크기로 표면(28)상의 디퓨저 횡단면을 각각 별도로 제어함으로써 달성될 수 있다.
대안으로, 시스템(20)은 비원형 빔 스팟과 초점(F) 모두를 동시에 제어하도록 동작하는 조준기 구성요소를 포함하는 광학 시스템으로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 조준기 구성요소는 렌즈 어셈블리(60) 및 조준렌즈(16)를 포함하고, 서로에 대해 변위될 수 있게 고정된 2개 렌즈들을 포함한 렌즈 어셈블리(60)는 조준렌즈(16)에 대해 이중 화살표(62)를 따라 광경로를 따라 이동할 수 있다. 어셈블리(60)가 조준렌즈(16)에 접근함에 따라, 빔의 직경과 이에 따라 빔 스팟은 가공물(26)의 면(28)에 더 가까이 위치된 초점(F)으로 더 작아지게 된다. 어셈블리(60)의 변위를 거꾸로 하면 빔 스팟이 커지는 한편, 광 출입 표면(28)으로부터 초점이 더 멀리 형성된다. 어셈블리(60)의 변위는 액츄에이터(64)에 의해 구현되며, 상기 액츄에이터는 차례로 도면에 미도시 하였으나 전자기술에 있어 통상의 기술 중 하나로 잘 알려진 중앙처리유닛으로부터의 제어신호에 응답해 동작한다.
본 개시의 다른 발전으로, 드릴링 어셈블리(10)는 직사각형 코어(30)를 가진 광섬유(14)를 교체하지 않고도 표면(28)에 빔 스팟의 형상을 변경하도록 구성된다. 특히, 길이방향 축 주위로 회전하는 광섬유(30)는 필요하다면 직사각형 빔 스팟을 마름모꼴 스팟으로 변형시키며, 그 반대이기도 하다.
하기는 도 2의 어셈블리(10)의 수많은 테스트에 사용된 예시적인 파라미터들이다
파라미터 예시#1 - 단일 펄스 드릴링
피크 전력 - 15000W
펄스 기간 - 15 밀리세컨드
펄스 개수 - 홀당 1개의 펄스
각도 - 표면에서 25도
보조 가스 - 75 psi의 공기
노즐 스탠드오프 - 30mm
펄스 반복율 - 45 Hz
파라미터 예 #2 - 다중 펄스 드릴링
피크 전력 - 10000W
펄스 기간 - 1 밀리세컨드
펄스 반복율 - 25 Hz
펄스 개수 - 홀당 10개의 펄스
각도 - 표면에서 25도
보조 가스 - 75 psi의 공기
노즐 스탠드오프 - 30mm
상기 개시된 예로부터 알 수 있는 바와 같이, 확산홀들은 홀당 단일 펄스에 의해 또는 다수의 펄스들에 의해 만들어질 수 있다. 그러나, 홀들이 생성되는 속도는 홀당 15 밀리세컨드를 초과하지 않으며 1 밀리세컨드 이하로 짧을 수 있다. 실험은 분당 100개 까지의 홀들이 효율적으로 생성될 수 있음을 보여준다.
도 5, 6, 및 7은 디퓨저부(36), 가공물의 출구 표면으로 개방된 계측부(38), 및 형상홀(32)의 등각도의 각각의 비원형 오리피스를 도시한 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 디퓨저(36)의 형상은 완벽히 직사각형이지 않지만, 대부분의 산업 요건을 만족하는 실질적으로 명백히 직사각형이다. 계측부(38)의 형상은 완전히 만족되며, 알 수 있는 바와 같이, 실질적으로 원형이다.
도 8a 및 8b를 참조하면, 도 1의 어셈블리(10)를 이용해, 다양한 홀 패턴들이 만들어질 수 있다. 예컨대, 워크피스와 레이저 헤드를 서로에 대해 선형으로 변위시켜, 도 8a에 도시된 바와 같이, 다양한 비원형 패턴들을 얻을 수 있다. 바람직하게 가공물(26)을 레이저 헤드에 대해 회전시키면, 도 8b의 원형 패턴이 생성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 홀(32)의 치수는 필요하다면 동일한 패턴 내에서 서로 변할 수 있다.
첨부도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들 중 적어도 하나를 기술하였으나, 본 발명은 이들 정확한 실시예들에 국한되지 않음을 알아야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이 본 발명의 기술사상과 범위로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 다른 패턴, 홀 치수, 레이저 빔 파라미터 등을 포함한 다양한 변형, 변경, 및 적용들이 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 가공물에 형상홀을 만드는 레이저 드릴링 방법으로서,
    비원형 광섬유 코어로부터 가공물을 통해 각각 전파하고 가우시안 형상을 각각 갖는 일련의 광 빔 펄스들을 방출하는 단계와;
    가공물의 입구 표면에 소정의 비원형 빔 스팟, 및 빔의 근시야에 해당하는 가공물 내 입구 표면으로부터 다운스트림으로 기결정된 거리에 형성되는 빔의 웨이스트를 형성하도록 가공물에 각각의 광 빔 펄스를 집속시킴으로써, 빔의 근시야에 비원형 횡단면을 갖는 형상홀의 테이퍼진 디퓨저부를 형성하고 빔의 원시야에 대응하는 가공물의 출구 표면과 빔의 웨이스트 사이에 형성되는 형상홀의 계측부를 형성하는 단계를 포함하며,
    각각의 형상홀의 계측부는 1 밀리세컨드에서 15 밀리세컨드까지 균일한 직경을 가진 출구 표면으로 개방되어 있는 레이저 드릴링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    형상홀은 단일 펄스 드릴링 동작으로 형성되는 레이저 드릴링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    형상홀은 다수의 펄스 드릴링 동작으로 형성되는 레이저 드릴링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    소정의 빔 스팟 크기를 생성하도록 하는 코어 크기를 선택함으로써 테이퍼진 디뷰저부의 비원형 횡단면을 그리고 입구 표면으로부터 기설정된 거리에서의 초점 길이를 형성하도록 초점 렌즈를 구성함으로써 계측부를 각각 별개로 제어하는 단계를 더 포함하는 레이저 드릴링 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    소정의 빔 스팟 크기 및 입구 표면으로부터 기설정된 거리에서의 초점 길이를 동시에 제어하는 단계를 더 포함하는 레이저 드릴링 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    가공물과 광섬유 코어를 서로에 대해 변위시키는 단계를 더 포함하고, 이로써 가공물에 형상홀들의 소정의 패턴을 제공하는 레이저 드릴링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    비원형 횡단면을 다른 비원형 횡단면으로 변환시키기 위해 광섬유 코어를 회전시키는 단계를 더 포함하고, 비원형 횡단면 중 하나는 직사각형이며, 다른 하나는 마름모꼴인 레이저 드릴링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    펄스들 각각은 100 Hz까지의 반복율로 MW에 달하는 피크 전력과 1 밀리세컨드 내지 15 밀리세컨드 사이로 변하는 펄스 기간 범위에서 방출되는 레이저 드릴링 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    소정의 비원형 형상은 타원 횡단면 또는 다각형 횡단면을 포함하는 레이저 드릴링 방법.
  11. 가공물에 형상홀을 만드는 레이저 드릴링 어셈블리로서,
    가우시안 빔 형상을 각각 갖는 복수의 광 빔 펄스들을 광경로를 따라 방출하는 비원형 광섬유 코어를 갖는 광섬유; 및
    광섬유의 다운스트림에 위치되는 광학 시스템을 구비하고,
    상기 광학 시스템은 가공물의 입구 표면 및 출구 표면 간의 소정 거리에 위치한 초점면을 가지도록 구성된 초점렌즈를 구비하여 광 빔이 초점면에 놓이는 가우시안 빔 형상의 웨이스트의 위치를 각각 가짐으로써, 광 빔 펄스들이 각각 가공물을 통해 전파함에 따라 가우시안 빔 형상의 근시야는 가공물의 입구 표면에 코어의 비원형 이미지를 가지고 시스템의 초점면에서 끝나는 테이퍼진 디퓨저부를 이루는 반면, 가우시안 빔 형상의 원시야는 초점면과 초점으로부터 다운스트림으로 이격된 출구 표면 사이에 형상홀의 원형 계측부를 형성하도록 가공물을 향해 광 빔 펄스들을 가이드하도록 구성되며,
    형상홀은 1에서 15 밀리세컨드로 변하는 범위내에서 만들어지는 레이저 드릴링 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    1 밀리세컨드 내지 15 밀리세컨드 사이 범위의 펄스 기간, 100 Hz 까지의 반복율, 및 1060nm에 집중된 파장을 각각 갖는 광빔 펄스들을 발생하는 광섬유 레이저 시스템을 더 구비하는 레이저 드릴링 어셈블리.
  13. 제 11 항에 있어서,
    펄스들 각각은 kW 수준 내지 MW 수준 사이로 변하는 피크전력범위를 갖는 레이저 드릴링 어셈블리.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서,
    광학 시스템은 광섬유 코어의 다운스트림에 위치된 조준기 및 조준기와 가공물 사이에 일련의 이격된 반사 미러들을 포함하는 레이저 드릴링 어셈블리.
  17. 제 11 항에 있어서,
    광학 시스템은 광섬유 코어와 가공물 사이에 조준기 구성요소를 포함하고,
    조준기 구성요소는 서로에 대해 변위가능하게 고정된 2개의 렌즈들 및 2개의 렌즈들의 다운스트림에 있는 조준렌즈를 포함하며,
    2개의 렌즈들 및 조준렌즈는 서로에 대해 조절가능하게 변위되는 레이저 드릴링 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서,
    렌즈들에 동작가능하게 연결된 액츄에이터와,
    이미지의 소정 치수 및 초점면의 위치를 결정하고 이미지의 소정 치수와 초점면의 위치에 해당하는 소정 거리에 렌즈를 서로에 대해 변위시키도록 구성된 상기 액츄에이터에 신호를 출력하도록 동작하는 소프트웨어가 제공된 중앙처리유닛을 더 포함하는 레이저 드릴링 어셈블리.
  19. 제 11 항에 있어서,
    광섬유에 동작가능하게 연결되고 코어의 이미지를 직사각형 횡단면과 마름모꼴 횡단면 사이로 변환시키도록 광섬유를 회전시키게 구성된 액츄에이터를 더 포함하는 레이저 드릴링 어셈블리.
  20. 제 11 항에 있어서,
    코어의 횡단면은 규칙적인 다각형 횡단면, 불규칙적 다각형 횡단면, 및 타원 횡단면으로 구성된 그룹에서 선택되는 레이저 드릴링 어셈블리.
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