KR20010081428A - 물체의 위치를 이동시키는 방법과 레이저를 이용한 마킹방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체의 위치를 이동시키는 방법과 레이저를 이용한 마킹 방법 및 그 장치를 개시한다.

본 발명에 의하면, 물체의 위치를 이동하는 경로를 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누고, 각 마이크로벡터들의 양 끝점의 좌표들을 설정하며, 물체를 이동시키는 속도를 정하고 그 속도와 마이크로벡터의 좌표로부터 물체가 이동되는 좌표 성분별 속도를 결정하여, 좌표 성분별 이동 속도로, 상기 설정된 좌표에 따라 이동시킴으로 해서, 물체를 이동시키는 속도 혹은 마킹을 위한 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도를 항상 일정하게 유지함으로 해서, 마킹의 질을 유지하면서 고속의 제어가 가능하게 되며, 정밀한 위치 제어가 가능하게 되어, 생산성 향상과 생산된 결과물의 고품질이 동시에 얻어질 수 있다.

Description

물체의 위치를 이동시키는 방법과 레이저를 이용한 마킹 방법 및 그 장치 {Method for moving the position of an object, marking method using laser beam and apparatus thereof}

본 발명은 위치를 제어하는 분야에 관한 것으로서, 특히 일정한 영역을 소정의 장치의 위치를 제어해서 가공하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일정한 영역에 위치한 재료를, 예를 들면, 레이저 빔을 이용해서 가공하는 경우에, 가공하려는 영역을 결정한 후에 가공하려는 영역을 일정한 크기의 작은 영역들로 구분하여 레이저와 실제 가공되는 점이 달라지는 것을 고려한 교정을 영역별로 실행하여 가공한다.

도 1은 종래의 위치 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 참조번호 10의 영역을 레이저로 마킹(marking)하기 위해, 마킹하는 레이저 빔이 이동할 상기 영역을 가로와 세로가 각각 65536 [LSB]가 되도록 나눈다. 이때에 LSB는 디지털 제어를 위한 제어 수치의 하위 비트로 정의될 수도 있고, 혹은 길이 단위의 일종으로 정의될 수도 있을 것이다. 즉, 가로와 세로의 길이를 65536으로 나눈 단위를 의미할 수 있는 것이다.

참조번호 10의 영역을 가로와 세로가 각각 1024 LSB인 64 * 64 블록으로 나누어 스플라인 내삽법(spline interpolation)을 이용하여 레이저 빔이 이동할 위치를 교정(calibration)한 다음, 다시 참조번호 12의 1*1 블록(1024*1024 [LSB])에 대해서는 선형 내삽법(linear interpolation)을 이용하여 교정한다. 이때에 1*1 블록에 대해서는 선형의 비례 관계가 성립한다고 가정하여 교정을 실행한다.

도 2는 참조번호 12의 영역에서 미세하게 이동하는 종래의 방법을 설명하기 위한 도면이다.

참조번호 12의 영역에서 이동하는 기준점을 설정한다. 이 기준점(20)은 참조번호 12 영역의 중앙이 될 수도 있고 혹은 상기 영역(12)을 구성하는 정사각형의 한 꼭지점이 될 수도 있을 것이다. 도면과 같이 기준점(20)을 원점으로 하는 X-Y 좌표계를 설정하고 이동하려는 지점(22)을 나타내는 점 V를 가정한다. 점 V의 좌표를 (A, B)로 설정한다. 이때에 단위는 LSB이다. 그리고 원점에서 점 V까지의 벡터 V를 설정한다. 마킹하는 레이저 빔을 이동시키기 위한 수단인 스캐너가 벡터 V를 따라서 한번에 이동하는 거리를 스텝 사이즈(Step Size, 이하 SS라고 함)라고 하고, 이때에 벡터 V를 SS로 분해한 단위의 X, Y 축의 성분 SS를 각각 Ass와 Bss라고 한다. 실제 레이저 장치를 이동시키는 스캐너는 X축을 이동시키는 X축 성분의 스캐너와 Y축 성분으로 이동시키는 스캐너가 각각 동작하여, 그 축별 동작의 합의 동작에 의해 레이저 빔의 위치가 이동하는 것이다.

벡터 V가 X축과 이루는 각을 theta_1~이라고 하고, 벡터 V가 Y축과 이루는 각을 theta_2~라고 한다. 벡터 V의 전체 스텝의 수를 N이라고 하면, N은 다음 수학식과 같이 표시된다.

이때에 Ass와 Bss는 다음의 수학식과 같이 구해진다.

벡터 V를 마킹하는 데 걸리는 시간는 다음의 식과 같이 표현된다.

이때에는 1 SS에 필요한 시간을 나타내는 스텝 주기(Step Period)이다. 이때에는 1 SS에 필요한 시간을 나타내는 스텝 주기(Step Period)이다. T_T는 사용자가 원하는 속도에 대한 성능의 지표가 되어, 사용자가 선택하게 된다. 그 선택된 값을 기초로 적당한 Tsp와 스텝 사이즈가 결정된다.

결과적으로, 1 SS동안 모터의 이동 성분 중 X축 방향은 Ass [LSB], Y축 방향의 이동 성분은 Bss [LSB]가 된다. 이때에 Ass [LSB]와 Bss [LSB]는 SS에 따라 달라지게 된다.

SS는 벡터 V의 크기에 관계없이 사용자가 정할 수 있다. 벡터 V의 크기에 관계없이 SS는 일정하게 유지된다. 그래야만 마킹 속도가 일정하게 유지되기 때문이다. 또 레이저 빔을 이동시키는 장치에 속도에 관련된 데이터를 내보내는 주기인 스텝 주기(Step Period)도 사용자가 정할 수 있는 값이다. 이 스텝 사이즈와 스텝 주기가 마킹 속도와 직접적으로 연관된다. 즉, Step Size를 크게 하면 마킹 속도가빨라지고, Step Period를 크게 하면 마킹 속도가 느려지며, 그 반대도 마찬가지이다.

상기에 설명된 종래의 방식은 한 스텝 주기마다 Ass를 레이저 빔을 이동시키는 X축 이동장치인 X축 스캐너에, Bss를 레이저 빔을 이동시키는 Y축 장치인 Y축 스캐너에 출력한다. 예를 들어, 흔히 쓰이는 값인 일정한 스텝 주기 100[us]마다 일정한 스텝 사이즈(예를 들어 100 [LSB])로부터 계산된 Ass, Bss를 각각 X축 스캐너와 Y축 스캐너에 출력한다. 그러면 두 스캐너는 자기가 낼 수 있는 최대의 속도로 Ass와 Bss의 벡터의 합의 지점으로 이동하고, 레이저 빔은 스캐너의 이동 속도와는 독립적으로 일정하게 조사되므로, 스캐너의 이동으로 정해지는 자취를 따라 일정하게 마킹이 된다.

이때에 스텝 크기를 원하는 만큼 작게 하지 못한다는 문제가 있다. 사용자는 마킹하는 속도의 성능을 높이기를 원한다. 그런데 이는 스텝 사이즈를 작게 하면서도 마킹속도의 성능을 유지하려면 스텝 주기를 작게 해야 하는데, 상기와 같은 연산을 PC와 같은 장치에서 인터럽트로 처리하는 스텝 주기는 10[us]이하로 낮추기가 거의 불가능하다. 따라서 스텝 크기도 더 이상 작게 하는 것이 불가능해져서, 예를 들면 마킹 속도를 빠르게 하면서 작은 원을 마킹하고자 할 때 정확한 원이 마킹되지 않는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, 물체의 위치를 소정의 경로에 따라 소정의 클럭에 동기하여 이동시키는 방법을제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제는, 레이저 빔의 위치를 소정의 클럭에 동기하여 이동시키면서 마킹하는 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 위치 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 좁은 영역에서 미세하게 이동하는 종래의 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 물체의 위치를 이동시키는 방법의 흐름을 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 마킹 방법의 흐름을 도시한 것이다.

도 5는 좌표 성분별 이동속도를 구하기 위한 일 실시예의 흐름을 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 마킹 장치의 구성을 블록으로 도시한 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 방법의 특징을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 좌표축 성분별 이동 속도를 구하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 물체의 위치를 이동시키는 방법은, 물체의 위치를 소정의 경로에 따라 이동시키는 방법에 있어서,

(a) 상기 경로를 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누는 단계;

(b) 상기 나눠진 각 마이크로벡터들의 양 끝점의 좌표들을 설정하는 단계;

(c) 상기 물체를 이동시키는 속도를 정하고, 상기 속도와 상기 설정된 마이크로벡터의 좌표로부터 상기 물체가 이동되는 좌표 성분별 속도를 결정하는 단계; 및

(d) 상기 물체를 상기 (c) 단계에서 결정된 좌표 성분별 이동 속도로 상기 (b) 단계에서 설정된 좌표에 따라 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 레이저를 이용한 마킹 방법은, 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹하는 방법에 있어서,

(a) 레이저 빔으로 마킹하려는 모양의 외곽을 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누는 단계;

(b) 상기 나눠진 각 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표를 설정하는 단계;

(c) 상기 레이저 빔을 발진하는 좌표와 레이저 빔을 이용해서 실제 마킹되는좌표간의 오차를 고려하여, 상기 설정된 마이크로벡터의 모양을 따라 상기 레이저빔의 위치를 이동시키는 좌표를 교정하는 단계;

(d) 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도를 정하고, 그 속도와 상기 교정된 좌표에 따라 이동되는 상기 레이저 빔의 이동되는 속도의 좌표 성분별 속도를 결정하는 단계; 및

(e) 상기 레이저 빔의 위치를 상기 교정된 좌표 및 좌표 성분별 이동 속도에 따라 이동시키면서 상기 마이크로벡터의 모양을 레이저 빔으로 마킹하는 단계를 포함하며,

상기 (a) 단계에서 나누어진 마이크로벡터들을 전부 마킹할 때까지 상기 (b) 단계부터 반복하는 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 레이저를 이용한 마킹 장치는, 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹하는 장치에 있어서,

상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는데 필요한 기본 클럭을 발생하는 기본클럭생성부;

마킹하려는 모양을 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누고 각 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표들을 생성하는 좌표설정부;

상기 레이저 빔을 발진하는 좌표와 발진되는 레이저 빔을 이용해서 실제 마킹되는 좌표가 다른 것을 고려하여 상기 설정된 마이크로벡터의 모양을 따라 상기 레이저 빔을 발진하는 좌표를 교정하는 좌표교정부; 및

상기 기본클럭생성부에서 생성된 기본 클럭에 동기되어 일정한 속도로 상기교정된 좌표에 따라 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 물체의 위치를 이동시키는 방법의 흐름을 도시한 것이다. 물체의 위치를 소정의 경로에 따라 이동시키는 이 방법을 설명한다.

상기 경로를 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누고(32 단계), 상기 나눠진 각 마이크로벡터들의 양 끝점의 좌표들을 설정하고(34 단계), 상기 물체를 이동시키는 속도를 정하고, 상기 속도와 상기 설정된 마이크로벡터의 좌표로부터 상기 물체가 이동되는 좌표 성분별 속도를 결정하며(36 단계), 결정된 이동 속도에 따라 물체를 설정된 좌표에 따라 이동시킨다(38 단계).

예를 들어, 가공을 하기 위한 가공용 절삭 수단을 부착하고 있는 장치를 가공을 위한 소정의 경로에 따라 이동시키는 경우에, 이동하는 동작이 소정의 클럭에 동기되어 실행되는 경우에, 이동할 경로를 소정의 크기를 가지는 부분 조각들로 나눈다(32 단계). 이 부분 조각을 마이크로벡터(micro vector)라고 한다. 제어를 쉽게 하기 위해, 마이크로벡터는 상기 이동하려는 경로의 모양에 따라 그 크기가 변할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이동하려는 경로가 직선이라면 마이크로벡터의 크기는 별 문제가 되지 않을 것이나, 이동하려는 경로가 곡선이라면, 가능하면 마이크로벡터의 모습이 직선에 가깝게 되도록 마이크로벡터의 크기가 작게 경로를 나누는 것이 바람직할 것이다.

마이크로벡터의 양 끝점의 좌표를 설정한다(34 단계). 좌표계를 설정하는 방법은 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 가공하려는 대상이 평면이라면, 좌표계를 X-Y 좌표계로 설정할 수 있을 것이다.

물체를 이동시키는 속도를 설정한다(36 단계). 이를 위해 소정의 기준되는 클럭의 한 주기에 물체를 이동시키는 거리의 크기를 미리 설정할 수 있을 것이다. 설정된 이동 속도와 마이크로벡터의 좌표에 따라 상기 물체가 상기 클럭의 매 주기마다 이동되는 좌표 성분별 속도를 결정한다(36 단계). X-Y 평면에서의 예를 들면, X축으로 이동하는 속도와 Y축으로 이동하는 속도를 상기와 같이 결정한 이동 속도와 마이크로벡터의 좌표로부터 구한다. 실제 물체를 이동시키는 것은 X축으로 물체를 이동시키는 모터 혹은 스캐너와 Y축으로 물체를 이동시키는 모터 혹은 스캐너가 동시에 상기에 구한 X축으로 이동하는 속도와 Y축으로 이동하는 속도로 동작하고, 물체는 두 개 모터 혹은 두 개의 수캐너가 이동시키는 벡터합의 방향으로 상기에 설정된 속도로 이동하게 된다. 참조번호 36의 단계에서는 각 좌표축에 대해 물체를 이동시키는 모터들 혹은 스캐너들의 속도를 설정하기 위한 연산을 하는 것이다. 대부분의 경우 X축과 Y축으로 움직이는 거리는 다르겠지만, X축과 Y축으로 이동시키는 시간은 항상 일정하게 제어하게 되는 것이다.

참조번호 34 단계에서 설정된 좌표에 따라 참조번호 36 단계에서 구한 좌표 성분별 이동 속도로 물체를 이동시킨다(38 단계). 제어를 용이하게 하기 위해, 참조번호 34 단계에서 설정된 한 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표들이 직선을 구성하는 것으로 설정하여 물체를 이동시키는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 상기의 방법을 실시하기 위한 적용예를 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 마킹 방법의 흐름을 도시한 것이다. 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹하는 이 방법을 설명한다.

레이저 빔으로 마킹하려는 모양의 외곽을 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누고(40 단계), 나눠진 각 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표를 설정한다(42 단계). 레이저 빔을 발진하는 좌표와 레이저 빔을 이용해서 실제 마킹되는 좌표간의 오차를 고려하여, 설정된 마이크로벡터의 모양을 따라 상기 레이저 빔을 이동시키는 좌표를 교정하고(44 단계), 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도를 정하고, 그 속도와 상기 교정된 좌표에 따라 이동되는 상기 레이저 빔의 이동되는 속도의 좌표 성분별 속도를 결정한다(46 단계). 상기 속도 및 교정된 좌표에 따라 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 상기 마이크로벡터의 모양을 레이저 빔으로 마킹한다(48 단계). 그리고 참조번호 40 단계에서 나누어진 마이크로벡터들을 전부 마킹할 때까지 참조번호 42 단계부터 반복하게 된다(49 단계).

이때에 참조번호 42 단계에서 설정되는 좌표는 X-Y 좌표계이며, 참조번호 46 단계에서 상기 레이저 빔의 위치를 동시에 X축으로 이동시키는 시간과 Y축으로 이동시키는 시간이 같은 것을 이용하여 상기 레이저 빔 위치를 이동시키는 X축 이동 속도와 Y축 이동 속도를 결정하는 것이 바람직하다.

도 5는 도 4의 참조번호 46 단계를 구현하는 방법의 흐름을 도시한 것이다.이 단계는 참조번호 42 단계에서 설정된 좌표로부터 상기 마이크로벡터의 길이를 계산하고(462 단계), 계산된 마이크로벡터의 길이와 마이크로벡터가 X축 혹은 Y축과 이루는 각으로부터 상기 마이크로벡터의 X축 성분과 Y축 성분을 계산하여(464 단계), 상기 레이저 빔을 이동시키는 거리의 X축 성분 및 Y축 성분과 동시에 X축으로 상기 레이저 빔을 이동시키는 시간과 상기 레이저 빔을 Y축으로 이동시키는 시간이 같은 것을 이용하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 X축 성분의 이동 속도와 Y축 성분의 이동 속도를 결정한다(466 단계).

도 6은 본 발명에 따른 마킹 장치의 구성을 블록으로 도시한 것이다. 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹하는 이 장치의 구성을 설명한다.

기본클럭생성부(62)는 레이저 빔의 위치를 이동시키는데 필요한 기본 클럭을 발생하며, 좌표설정부(64)는 마킹하려는 모양을 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누고 각 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표들을 생성한다. 좌표교정부(66)는 레이저 빔을 발진하는 좌표와 발진되는 레이저 빔을 이용해서 실제 마킹되는 좌표가 다른 것을 고려하여 설정된 마이크로벡터의 모양을 따라 레이저 빔을 발진하는 좌표를 교정한다. 그리고 구동부(68)는 상기 기본클럭생성부(62)에서 생성된 기본 클럭에 동기되어 일정한 속도로 상기 교정된 좌표에 따라 상기 레이저 빔의 위치를 이동시킨다.

좌표설정부(64)가 설정하는 좌표는 X-Y 좌표계이며, 구동부(68)는 상기 레이저 빔을 이동시키는 것을 상기 교정된 좌표에 따라 X축으로 이동시키는 X축 구동수단(687)과 Y축으로 이동시키는 Y축 구동수단(689)을 포함하는 것이 바람직하다.

이때에 구동부(68)는 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 거리, 상기 마이크로벡터가 X축 혹은 Y축과 이루는 각 및 상기 X축 구동수단(687)을 구동하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 시간과 상기 Y축 구동 수단(689)을 구동하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 시간이 같은 것으로부터 상기 X축 구동수단(687)의 이동 속도와 Y축 구동수단(689)의 이동 속도를 결정하는 구동제어부(681) 및 결정된 X축 구동수단(687) 및 Y축 구동수단(689)의 이동 속도에 대한 데이터를 각각 X축 및 Y축 구동수단으로 전송하는 속도데이타 전송부(683)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 구동부(68)는 속도데이터 전송부(683)에서 출력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환하여 X축 구동수단(687) 및 Y축 구동수단(689)으로 입력하는 D/A 변환부(685)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

도 4 내지 도 6에 도시된 방법과 구성을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예의 동작을 이하에서 상세하게 설명한다. 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹하는 장치의 예를 든다.

레이저로 마킹하려는 모양이 설정되면, 좌표 설정부(64)는 마킹하려는 모양을 소정의 크기인 마이크로벡터로 나눈다(40 단계). 이때에 마킹하려는 모양에 따라 소정의 크기가 변하는 것이 바람직하다. 마이크로벡터로 분리하는 목적은 가공을 쉽게 하기 위한 이유이므로, 마킹하려는 모양이 직선에 가까운 모양이면 마이크로벡터의 크기가 커도 될 것이며, 마킹하려는 모양이 곡선일수록 마이크로벡터의 크기는 작아지게 될 것이다. 작게 자를수록 곡선의 모양은 직선에 근사해지기 때문이다. 그리고 나누어진 마이크로벡터들의 양 끝점의 좌표를 설정한다(42 단계).

좌표 설정부(62)는 마킹하려는 모양에 대한 데이터를 가지고 있어야 한다. PC와 같은 계산 장치를 사용해서, 좌표 설정부(62)를 구현할 수 있을 것이다.

레이저로 마킹을 하는 경우, 레이저 빔을 조사할 때에, 예를 들면 레이저를 수직으로 조사하더라도 그 수직선상에 위치한 점에 정확하게 레이저 빔이 조사되지 않고, 약간의 오차를 두고 레이저 빔이 조사된다. 따라서 정확한 점에 레이저 빔을 조사하기 위해서는 레이저 빔을 발진하는 좌표와 발진되는 레이저 빔을 이용해서 실제 마킹되는 좌표가 다른 것을 고려하여 레이저 빔을 발진할 좌표를 교정해야 한다. 좌표 교정부(66)가 이와 같은 역할을 한다. 교정에 필요한 자료들은 일종의 실험적인 값 혹은 경험적인 값으로 얻어질 수 있을 것이다. 이 값들은 좌표 교정부(66)에 저장되어 있거나, 별도의 ROM과 같은 저장 수단(도시되어 있지 않음)에 저장되어 필요시에 참조하도록 할 수 있을 것이다. 이와 같은 값들을 이용해서 좌표 교정부(66)는 레이저 빔의 위치를 참조번호 42 단계에서 얻어진 좌표들 사이로 이동시킬 교정된 좌표를 계산한다(44 단계).

이때에 좌표를 교정하는 과정에서, 참조번호 40 단계에서 분리된 마이크로벡터의 모양을 직선이라고 설정하여 교정하는 것이 바람직하다. 참조번호 40 단계에서 분리한 마이크로벡터들의 크기를 작게 할수록 마이크로벡터의 모양은 직선에 근하시킬 수 있을 것이므로, 참조번호 42 단계에서 설정된 마이크로벡터의 양 끝점을 알면 직선을 바탕으로 한 교정된 좌표를 계산하는 것이 쉽게 이루질 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 방법의 특징을 설명하기 위한 도면이다. 레이저 빔을사용하여 참조번호 71의 직선과 참조번호 72의 직선과 같이 직선을 마킹한다고 가정한다. 설명을 간단하게 하기 위해 교정의 단계를 적용시키지 않는다고 가정하고 설명을 진행한다.

참조번호 71의 직선을 마킹하는 경우, 레이저 빔의 위치를 이동시키는 장치, 예를 들면 스캐너를 사용하는 경우 X축의 방향으로 이동시키는 스캐너와 Y축의 방향으로 이동시키는 스캐너의 동작이 벡터합이 되어, 원점에서에로의 이동이 이루어진다. 이때에 X축으로 원점에서으로 이동하는 시간과 Y축으로 원점에서으로 이동하는 시간이 같아야 한다. 즉, 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도인 X축으로의 속도와 Y축으로의 속도는 서로 다를 수 있지만, 그 벡터 합인 원점에서로의 이동 속도는 항상 일정하게 된다. 참조번호 71의 직선을 마킹하기 위해 X축으로 원점에서으로 레이저 빔의 위치가 이동하는 속도는 레이저 빔을 이동시키는 속도 및 원점에서까지의 거리로부터 구할 수 있다. 이 방법을 설명하기 위한 도면이 도 8에 제시되어 있다.

참조번호 81과 82와 같은 직선을 마킹하기 위해서 X축 및 Y축으로 레이저 빔을 이동시키는 즉, 각 축별 스캐너를 이동시키는 속도를 구하는 것을 설명한다. 참조번호 81과 82의 직선을 마킹하는 속도는 동일하다. 다만 참조번호 82의 직선이 더 길기 때문에 마킹하는 시간이 더 걸릴 뿐이다.

양 직선은 X축과 theta~의 각도를 이룬다. 도 8에서 원점에서로의 이동 속도는 항상 일정하게 유지한다. 이 속도가 일정하게 유지되면, X축으로의성분인 X축으로의 이동 속도는 theta~에 의해 결정된다. Y축으로의 성분인 Y축으로의 이동 속도 역시 마찬가지로 결정된다. 이 속도들은 다음의 식과 같이 표현할 수 있다.

이때에 v는 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도이고,는 각각 v의 X축으로의 이동 속도와 Y축으로의 이동 속도이다. 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도가 정해지면, 마킹할 거리와 좌표축과의 각도로부터 각 좌표 성분별 이동 속도를 구할 수 있다. 이는 상기에 설명된 방법과 본질적으로 같은 방법이다.

참조번호 42 단계에서 설정하는 좌표는 X-Y 좌표계이며, 참조번호 46 단계에서 상기 레이저 빔의 위치를 동시에 X축으로 이동시키는 시간과 Y축으로 이동시키는 시간이 같은 것을 이용하여 X축 이동 속도와 Y축 이동 속도를 결정하는 것이 바람직하다.

이때에, X축 이동 속도와 Y축 이동 속도를 결정하는 단계는 참조번호 42 단계에서 설정된 좌표로부터 마이크로벡터의 길이를 계산하고(462 단계), 마이크로벡터의 길이와 상기 마이크로벡터가 X축 혹은 Y축과 이루는 각으로부터 상기 마이크로벡터의 X축 성분과 Y축 성분을 계산하며(464 단계), 상기 X축 성분과 Y축 성분 및 상기 레이저 빔의 위치를 동시에 X축으로 이동시키는 시간과 Y축으로 이동시키는 시간이 같은 것을 이용하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 X축 성분의 이동 속도와 Y축 성분의 이동 속도를 결정하는 것이 바람직하다(466 단계). 이와 같은 제어는 구동제어부(681)에서 이루어진다.

각 축별 이동 속도에 관한 데이터의 실질적인 내용은 기본클럭생성부(62)에서 생성된 클럭을 이용해서 구동부(68)에서 정해지는 각 축별 이동 속도를 결정하는 축별 클럭에 따라 정해진다. 즉, X축과 Y축으로 이동하는 속도가 다르므로 각 축별 속도를 결정하는 것은 축별 속도에 해당되는 클럭의 속도가 다르게 생성되는 것을 뜻하는 것이다. 각 축별 이동시키는 장치인 X축 구동수단(687) 및 Y축 구동수단(689)에 입력되는 데이터는 결국 각 축별로 다르게 입력되는 데이터의 갱신 주기를 결정하는 각 축별 입력 클럭에 따라 그 갱신 속도가 결정된다. 따라서 구동부(68)는 상기와 같이 정해지는 레이저 빔의 위치 이동에 관한 데이터를 각 축별 이동 속도에 따른 클럭속도에 동기하여 각 축별 구동수단(687, 689)으로 전달된다.

X축, Y축별로 구해진 이동 속도는 속도데이터전송부(683)를 통해 전달된다. 전달되는 데이터는 직렬 선로를 통해 전송될 수도 있고, 전달되는 속도를 빠르게 하기 위해 소정 비트의 병렬 데이터로 전환되어 전달될 수도 있을 것이다. 또한 X축 성분의 이동 속도에 대한 데이터와 Y축 성분의 이동 속도에 대한 데이터는 서로 다른 전송선을 통하는 것이 구현에 있어서 간단하면서도 효율적일 것이다.

상기와 같은 연산들은 디지털적인 연산인 것이 보통이다. 상기의 각 구성부들은 소프트웨어적으로 구현될 수도 있고, FPGA 혹은 PLD 등의 소자를 이용해서 구현될 수 있을 것이다. 그런 경우 결과 데이터는 디지털 데이터일 것이며, 이동시키는 수단이 아날로그적인 데이터를 받아들이는 경우에는 디지털 데이터를 아날로그로 변환하여 이동시키는 수단에 입력하는 것이 바람직할 것이다.

아날로그 데이터로 변환된 이동 속도 제어 데이터는 X축 구동수단(687)과 Y축 구동수단(689)으로 입력된다. X축 구동수단(687)과 Y축 구동수단(689)은 입력된 데이터에 따라 각 축별로 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키고, 그 벡터합으로 이동되는 교정된 마이크로벡터에 따른 모양에 따라 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹을 한다(48 단계).

X축 구동수단(687)과 Y축 구동수단(689)은 입력되는 전류에 따라 위치 이동을 할 수 있는 스캐너인 갈바노미터(galvanometer)를 사용할 수 있을 것이다. 이런 경우에는 X축 및 Y축 성분의 이동 속도에 대한 데이터는 갈바노니터에 입력되는 전류값이 될 것이며, 입력되는 전류 제어값에 대응되는 전류를 갈바노미터에 공급하는 수단을 별도로 사용하는 것이 필요할 것이다.

참조번호 40 단계에서 분리된 마이크로벡터들에 대해, 마이크로벡터에 따른 모양들이 전부 마킹될 때까지 상기의 단계들을 반복하면(49 단계), 마킹하려는 모양으로 마킹을 끝낼 수 있게 된다.

상기와 같은 구성과 방법에 따른 구현예에서, 기본클럭생성부(62)에서 생성되는 클럭의 주파수를 높이며, 각 제어 단계의 속도를 그에 맞도록 높이면, 이동을 위한 제어의 속도를 높일 수 있다. 그리고 마이크로벡터의 크기를 줄이게 되면, 작은 원과 같은 아주 정밀한 모양으로도 레이저를 이용해서 마킹할 수 있게된다.

상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 상기의 예들 외에도 본 발명에 따른 다양한 실시 태양이 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명할 것이다.

본 발명의 일부 단계들은, 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, 자기 테이프, 플로피디스크, HDD, 광 디스크, 광자기 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.

본 발명에 의하면, 물체의 위치를 이동하는 경로를 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누고, 각 마이크로벡터들의 양 끝점의 좌표들을 설정하며, 물체를 이동시키는 속도를 정하고 그 속도와 마이크로벡터의 좌표로부터 물체가 이동되는 좌표 성분별 속도를 결정하여, 좌표 성분별 이동 속도로, 상기 설정된 좌표에 따라 이동시킴으로 해서, 물체를 이동시키는 속도 혹은 마킹을 위한 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도를 항상 일정하게 유지함으로 해서, 마킹의 질을 유지하면서 고속의 제어가 가능하게 되며, 정밀한 위치 제어가 가능하게 되어, 생산성 향상과 생산된 결과물의 고품질이 동시에 얻어질 수 있다.

Claims (11)

1. 물체의 위치를 소정의 경로에 따라 이동시키는 방법에 있어서,

   (a) 상기 경로를 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누는 단계;

   (b) 상기 나눠진 각 마이크로벡터들의 양 끝점의 좌표들을 설정하는 단계;

   (c) 상기 물체를 이동시키는 속도를 정하고, 상기 속도와 상기 설정된 마이크로벡터의 좌표로부터 상기 물체가 이동되는 좌표 성분별 속도를 결정하는 단계; 및

   (d) 상기 물체를 상기 (c) 단계에서 결정된 좌표 성분별 이동 속도로 상기 (b) 단계에서 설정된 좌표에 따라 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치를 이동시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서

   상기 (b) 단계에서 설정된 한 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표들이 직선을 구성하는 것으로 설정하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 물체의 위치를 이동시키는 방법.
3. 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹하는 방법에 있어서,

   (a) 레이저 빔으로 마킹하려는 모양의 외곽을 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누는 단계;

   (b) 상기 나눠진 각 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표를 설정하는 단계;

   (c) 상기 레이저 빔을 발진하는 좌표와 레이저 빔을 이용해서 실제 마킹되는 좌표간의 오차를 고려하여, 상기 설정된 마이크로벡터의 모양을 따라 상기 레이저빔의 위치를 이동시키는 좌표를 교정하는 단계;

   (d) 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 속도를 정하고, 그 속도와 상기 교정된 좌표에 따라 이동되는 상기 레이저 빔의 이동되는 속도의 좌표 성분별 속도를 결정하는 단계; 및

   (e) 상기 레이저 빔의 위치를 상기 교정된 좌표 및 좌표 성분별 이동 속도에 따라 이동시키면서 상기 마이크로벡터의 모양을 레이저 빔으로 마킹하는 단계를 포함하며,

   상기 (a) 단계에서 나누어진 마이크로벡터들을 전부 마킹할 때까지 상기 (b) 단계부터 반복하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 (b) 단계에서 설정되는 좌표는 X-Y 좌표계이며,

   상기 (d) 단계에서 상기 레이저 빔의 위치를 동시에 X축으로 이동시키는 시간과 Y축으로 이동시키는 시간이 같은 것을 이용하여 상기 레이저 빔 위치를 이동시키는 X축 이동 속도와 Y축 이동 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 (d) 단계는

   (d1) 상기 (b) 단계에서 설정된 좌표로부터 상기 마이크로벡터의 길이를 계산하는 단계;

   (d2) 상기 마이크로벡터의 길이와 상기 마이크로벡터가 X축 혹은 Y축과 이루는 각으로부터 상기 마이크로벡터의 X축 성분과 Y축 성분을 계산하는 단계; 및

   (d3) 상기 X축 성분과 Y축 성분 및 상기 레이저 빔의 위치를 동시에 X축으로 이동시키는 시간과 Y축으로 이동시키는 시간이 같은 것을 이용하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 X축 성분의 이동 속도와 Y축 성분의 이동 속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 생성되는 마이크로벡터는 상기 마킹하려는 모양에 따라 그 크기가 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 방법.
7. 제3항 또는 제6항에 있어서, 상기 (c) 단계의 좌표를 교정하는 것은 상기 나누어진 마이크로벡터의 모양을 직선이라고 설정하여 교정하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 방법.
8. 레이저 빔의 위치를 이동시키면서 마킹하는 장치에 있어서,

   상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는데 필요한 기본 클럭을 발생하는 기본클럭생성부;

   마킹하려는 모양을 소정의 크기를 가지는 마이크로벡터들로 나누고 각 마이크로벡터의 양 끝점의 좌표들을 생성하는 좌표설정부;

   상기 레이저 빔을 발진하는 좌표와 발진되는 레이저 빔을 이용해서 실제 마킹되는 좌표가 다른 것을 고려하여 상기 설정된 마이크로벡터의 모양을 따라 상기 레이저 빔을 발진하는 좌표를 교정하는 좌표교정부; 및

   상기 기본클럭생성부에서 생성된 기본 클럭에 동기되어 일정한 속도로 상기 교정된 좌표에 따라 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 좌표설정부가 설정하는 좌표는 X-Y 좌표계이며,

   상기 구동부는 상기 레이저 빔의 위치를 상기 교정된 좌표에 따라 X축으로 이동시키는 X축 구동수단과 Y축으로 이동시키는 Y축 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 구동부는

    상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 거리, 상기 마이크로벡터가 X축 혹은 Y축과 이루는 각 및 상기 X축 구동수단을 구동하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는 시간과 상기 Y축 구동 수단을 구동하여 상기 레이저 빔의 위치를 이동시키는시간이 같은 것으로부터 상기 X축 구동수단의 이동 속도와 Y축 구동수단의 이동 속도를 결정하는 구동제어부; 및

    상기 결정된 X축 구동수단 및 Y축 구동수단의 이동 속도에 대한 데이터를 각각 상기 X축 및 Y축 구동수단으로 전송하는 속도데이타 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 구동부는

    상기 속도데이터 전송부에서 출력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환하여 상기 X축 구동수단 및 Y축 구동수단으로 입력하는 D/A 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 마킹 장치.