KR20030039929A - 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템 - Google Patents

레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20030039929A
KR20030039929A KR1020010071508A KR20010071508A KR20030039929A KR 20030039929 A KR20030039929 A KR 20030039929A KR 1020010071508 A KR1020010071508 A KR 1020010071508A KR 20010071508 A KR20010071508 A KR 20010071508A KR 20030039929 A KR20030039929 A KR 20030039929A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
height
cladding
image
melt pool
Prior art date
Application number
KR1020010071508A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100419369B1 (ko
Inventor
서정훈
Original Assignee
주식회사 인스텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 인스텍 filed Critical 주식회사 인스텍
Priority to KR10-2001-0071508A priority Critical patent/KR100419369B1/ko
Publication of KR20030039929A publication Critical patent/KR20030039929A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100419369B1 publication Critical patent/KR100419369B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은 레이저 표면 합금화(Laser Surface Alloying)와 레이저 클래딩(Laser Cladding) 등과 같은 레이저 표면개질 기술 및 레이저 클래딩 기술을 기반으로 하는 레이저 클래딩(Laser Cladding; 다층 클래딩 포함) 및 레이저 직접 금속 조형(Laser-aided Direct Metal Manufacturing)기술에서, 이미지 촬영과 이미지 프로세싱(Image Processing) 방법을 응용하여 실시간에 용융 풀(Melt Pool)의 위치 및 높이를 모니터링함과 동시에 공정변수를 제어함으로써, 형성되는 클래딩 층의 높이를 원하는 대로 조절할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. 그리고 공정변수 가운데 가장 중요한 레이저 출력을 레이저 상태와 무관하게 얻을 수 있는 출력 보정방법도 포함된다.

Description

레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템{Real-time Monitoring and Controlling Method of a Height of Deposit in Laser Cladding and Laser-aided Direct Metal Manufacturing by using Image Photographing and Image Processing and System thereof}
본 발명은 레이저 클래딩(Laser Cladding; 다층 클래딩 포함)과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영 및 이미지 프로세싱을 이용하여 클래딩 층의 높이를 실시간으로 모니터링하고 제어하기 위한 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
레이저 직접 금속 조형기술(Laser-aided Direct Metal Manufacturing)은 컴퓨터에 저장되어 있는 3차원 형상모델의 기하학적 자료(Digital Data of 3D Subjects)로부터 바로 제품이 요구하는 기능성 소재(예로, 금속, 합금 또는 세라믹 등)를 사용하여 직접 3차원 형태의 제품 또는 제품 생산에 필요한 툴(tools)을 매우 빠른 시간 내에 제작할 수 있는 새로운 개념의 쾌속 조형기술(Rapid Near-net Shaping)로 정의되고, 기술상으로는 "직접 금속 툴링(Direct Metal Tooling)" 기술로 분류된다.
상기 3차원 형상모델의 기하학적 자료는 3차원 CAD 데이터, 의료용 CT(Computer Tomography; 컴퓨터 단층 촬영) 및 MRI(Magnetic Resonance Imaging; 자기 공명 영상법) 데이터, 그리고 3차원 스캐너(3D Object Digitizing System)로 측정된 디지털 데이터 등을 말하며, 툴은 다이(Die)나 몰드(Molds) 등의 제품생산에 필요한 시작 및 양산 금형을 의미한다.
이러한 기술은 CNC(Computerized Numerical Control; 컴퓨터 수치제어) 및 기타 가공기계를 이용한 절삭과 주조 등의 기존 가공방식과 비교할 수 없는 빠른 시일 내에 기능성 금속 시작품(Functional Metal Prototypes), 시작 및 양산 금형, 복잡한 형상의 최종제품 및 각종 툴을 쾌속 제작할 수 있고, 역공학(Reverse Engineering)을 이용한 금형의 회복(Restoration), 리모델링(Remodeling) 및 수정(Repairing)에도 적용 가능하다.
CAD 데이터로부터 그 물리적 형상을 구현하는 기본 개념은 일반 프린터와 유사하다. 프린터가 컴퓨터에 저장되어 있는 문서 데이터 파일을 이용하여 2차원 종이 평면 위의 정확한 위치에 카본이나 잉크를 입혀 문서를 제작하듯이, 직접 금속 조형기술은 3차원 CAD 데이터를 이용하여 3차원 공간의 정확한 위치에 기능성 소재를 요구하는 양만큼 형성시킴으로써 3차원의 물리적 형상을 구현한다.
그러나 재료를 절삭하거나 또는 재료를 용융시킨 다음에 소정의 형틀에 부어 응고시키는 기존의 전통적인 제조공정으로는 CAD 데이터로부터 바로 3차원 형상을 구현하는 것이 불가능하며, 이를 위해서는 MIM(Materials Increase Manufacturing) 공정을 적용해야만 한다.
기본적으로 3차원 형상의 물체는 2차원의 면들로 구성되어 있고, 2차원의 면은 1차원의 선들로 이루어져 있다. 따라서 2차원의 면들을 반복적으로 한 층씩 차례로 적층함으로써 3차원 형상을 제작할 수 있다. 이러한 원리를 MIM 공정이라 하고, 도 1과 같이, 기존의 제조공정과 달리 벌크(bulk) 재료를 절삭하거나 혹은 용융된 금속을 어떤 형틀에 부어 응고시키는 것이 아니라, 재료를 첨가·증착시켜 3차원 형상을 만드는 방식(Additive Materials Deposition for Building Shapes)이다.
레이저 직접 금속 조형기술에서 2차원의 평면은 레이저 클래딩(Laser Cladding)기술을 이용하여 물리적으로 구현한다.
레이저 클래딩은 도 2에서, 시편 표면(201)에 레이저빔(202)을 조사하여 국부적으로 용융 풀(Melt Pool)(203)을 만들고, 동시에 외부에서 분말 형태의 클래딩 소재(예로, 금속, 합금 또는 세라믹 등)(204)를 공급하여 시편 표면에 새로운 클래딩 층(205)을 형성시키는 기술이다. 레이저 직접 금속 조형기술에서는 도 3에서,3차원 CAD 데이터로부터 2차원의 단면 정보를 산출하고, 각 2차원 단면정보에 해당하는 형태와 두께 및/또는 높이를 갖는 클래딩 층을 순차적으로 형성시킴으로써 3차원 형상의 기능성 금속 제품 또는 툴을 쾌속으로 조형한다.
조형과정에서 이용되는 2차원 단면정보는 3차원 CAD 데이터를 균일한 두께 및/또는 높이로 자르거나(Slicing) 또는 가변적인 두께를 갖는 2차원 데이터로 잘라 만들며, 이를 조형정보로 이용한다. 이 단면정보를 이용하여 CAD 데이터와 일치하는 정밀한 3차원 형상을 물리적으로 구현하기 위해서는 레이저 클래딩 공정을 통해 각각의 2차원 단면정보에 해당하는 정확한 형태와 높이 및/또는 두께를 갖는 클래딩 층을 형성시킬 수 있어야 한다.
이것이 3차원 조형물의 치수 정밀도에 지대한 영향을 주며, 특히 레이저 클래딩 층의 높이를 원하는 대로 조절할 수 있는 클래딩 층의 높이 제어기술이 레이저 직접 금속 조형기술의 구현에 있어 가장 중요한 핵심 기술이다.
레이저 직접 금속 조형기술에서는 도 2의 통상적인 레이저 클래딩에서와 같이, 고정된 레이저빔을 중심으로 금속 기판(이하, 시편이라 함)을 x, y축으로 보간 이송하거나 또는 고정된 시편을 중심으로 레이저빔을 이동시켜 클래딩 층을 형성시킨다. 그리고 레이저빔과 금속의 시편을 함께 이송시킬 수도 있으며, 가공 자유도를 높이기 위하여 3축 이상의 이송계 또는 로봇의 사용도 가능하다.
조형과정에서 2차원 단면정보에 해당하는 클래딩 층의 형태는 단면정보로부터 산출된 공구경로(Tool Path)와 이송계의 정밀도에 주로 의존하고, 물리적인 구현이 비교적 용이하다. 그러나, 레이저 클래딩 층의 높이는 레이저의 출력, 레이저빔 모드, 크기, 시편의 이송속도, 클래딩 분말의 특성, 분말공급량, 분말의 낙하속도, 클래딩 비드의 중첩도(Overlapping Factor), 그리고 공급되는 각종 보조 가스의 종류 및 유량 등의 수많은 공정변수에 영향을 받으며, 클래딩 과정에서 열 축적(Heat Accumulation)에 의해 발생되는 시편 표면의 온도변화, 시편 표면 및 레이저 발진기의 상태 등의 외부적 요인들도 형성되는 클래딩 층의 높이에 영향을 준다.
따라서, 2차원 단면정보에 해당하는 클래딩 층의 높이를 얻기 위해서는 클래딩 층의 높이를 결정하는 용융 풀의 위치를 실시간에 모니터링하여 클래딩 층의 높이에 영향을 주는 공정변수를 실시간으로 제어해야 하는 기술적인 어려움이 있다.
미국특허 제6,122,564호는 클래딩 층의 높이 제어를 목적으로 포토트랜지스터(Photo Transistor)를 이용한 광 탐지장치(Optical Detection Device)와 전자회로(Electron Circuit)로 이루어져 있는 피드백(Feedback) 장치 및 방법에 대하여 기술하고 있다. 이 방법에서 광 탐지장치는 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성되는 용융 풀 부근에 설치하며, 용융 풀이 목표 높이에 도달되었을 때에 용융 풀로부터 나오는 빛(적외선 파장의 빛)을 감지할 수 있도록 하기 위하여 광 탐지장치의 광축(Optical Axis)이 목표 높이를 향하도록 정렬시킨다. 광 탐지장치는 협대역 통과필터(Narrow Band-pass Filter), 카메라 렌즈, 광전자 센서인 포토트랜지스터로 구성되어 있으며, 용융 풀이 광축과 만나는 높이에 도달했을 때에만 용융 풀로부터 나오는 빛(적외선)이 포토트랜지스터에 감지되도록 하기 위하여, 중심이 광축을 통과하는 작은 구멍(Aperture)이 있는 마스크(Mask)를 포토트랜지스터 앞쪽에 설치하였다.
따라서, 용융 풀이 목표높이에 도달되었을 때(클래딩 층의 높이가 목표 값에 도달되었을 때), 용융 풀로부터 나오는 빛은 우선 협대역 통과필터를 거치면서 적외선 영역의 파장을 갖는 빛만이 필터를 통과하게 되고, 이 빛은 마스크에 있는 구멍을 통과하게 되므로 포토트랜지스터가 빛을 감지하게 된다. 그러나 용융 풀이 목표 높이에 있지 않을 경우에는 용융 풀로부터 나오는 빛은 마스크에 의해 차단되므로, 포토트랜지스터는 어떠한 빛도 감지하지 못한다.
이 방법에서는 포토트랜지스터의 빛 감지 여부를 통하여 레이저 클래딩 층(용융 풀)의 높이가 목표 값에 도달하였는지의 여부를 판단하게 된다. 포토트랜지스터는 빛에 노출되었을 때에 전압강하(Voltage Drop) 현상이 일어나는데, 이때 발생되는 전기적 신호(Signal)를 이용하여 레이저 발진기에 전달되는 아날로그 전압신호(Analog Voltage Signal)를 제어하도록 전기회로를 구성하여, 포토트랜지스터의 빛 감지여부에 따라 레이저빔의 출력을 온/오프(On/Off)하는 방식으로 레이저 출력을 제어한다.
그러나, 상기 미국특허 제6,122,564호의 방법에서 사용되는 광 탐지장치는 용융 풀의 높이가 클래딩 층의 목표 높이 값보다 크거나 작은 경우를 모두 동일하게 판단하며, 이때, 정상 레이저 출력을 내보내는 문제점을 갖고 있다. 특히, 특정의 위치에서 클래딩 층의 높이가 국부적으로 목표 값보다 커진 경우에 광탐지장치는 클래딩 층의 높이가 목표 값에 도달하지 않은 것으로 판단하고 정상적인 레이저 출력을 내보낸다.
따라서, 이 위치의 클래딩 층은 오히려 더 두텁게 및/또는 높게 코팅되며, 그 위에 다시 반복적으로 레이저 클래딩을 수행하는 경우에는 점점 더 상황이 악화되어 조형 정밀도가 크게 저하된다. 그리고 광 탐지장치의 기구적인 문제로 인해 레이저 직접 금속 조형과정에서 균일한 두께 및/또는 높이를 갖는 2차원 단면정보를 이용하여 3차원 형상을 조형할 때는 문제가 없으나, 가변적인 두께 및/또는 높이를 갖는 2차원 단면정보를 이용하여 조형할 경우에는 클래딩 층의 높이가 변할 때마다 광 탐지장치의 정렬과 보정을 다시 해야 한다는 문제점이 있다.
또한, 레이저 출력제어 방식에 있어서도 레이저 펄스의 지속 시간(Duration Time)을 제어하는 레이저빔 온/오프(On/Off) 방식이기 때문에 연속파 레이저 발진기에 적용하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 직접 금속 조형과정에서, 고속의 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용하여 용융 풀의 위치 및 높이를 실시간으로 측정하고, 공정변수를 제어함으로써 형성되는 클래딩 층의 높이를 원하는 대로 제어할 수 있는 방법과 그 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 본 발명의 공정변수 가운데, 가장 중요한 레이저 출력을 레이저 상태에 무관하게 얻을 수 있는 출력 보정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에서는 용융 풀의 실제 위치 및 높이를 실시간에 측정하기 때문에,클래딩 층의 높이가 목표 값과 항상 정확하게 일치하도록 공정변수를 제어할 수 있고, 가변 두께를 갖는 2차원 단면정보를 이용하여 3차원 형상을 조형할 때도 이미지 촬영장치(Image Monitoring Device)를 별도로 재배열하거나 또는 보정할 필요 없이 바로 조형작업이 가능하고, 펄스 및 연속파 레이저에도 적용할 수 있으며, 조형과정에서 실제 클래딩되는 영상을 모니터를 통하여 관찰할 수 있는 특징이 있다.
더욱이, 본 발명은 레이저 직접 금속 조형기술 뿐만 아니라, 레이저 표면 합금화와 레이저 클래딩 등과 같은 레이저 표면 개질 기술, 그리고 반복적인 레이저 클래딩을 통해 2mm이상의 두터운 클래딩 층을 형성시키는 레이저 클래딩 기술에도 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 MIM(Materials Increase Manufacturing) 공정의 개념도,
도 2는 레이저 클래딩 공정의 개념도,
도 3은 레이저 직접 금속 조형기술의 개념도,
도 4는 레이저 직접 금속 조형 시스템의 개략도,
도 5는 원심형 분말 공급노즐과 이미지 촬영장치가 설치되어 있는 영역을 확대하여 나타낸 시스템의 개략도,
도 6은 이미지 촬영장치의 구성도,
도 7은 용융 풀의 이미지가 이미지 촬영장치에 의해 모니터링 되는 원리 1을 보여 주는 개략도로서,
도 7(A)은 레이저빔의 광축 방향에서 관찰되는 용융 풀의 개략도,
도 7(B)은 모니터에서 관찰되는 용융 풀의 이미지,
도 8은 용융 풀의 이미지가 이미지 촬영장치에 의해 모니터링 되는 원리 2를보여 주는 개략도,
도 9는 시편(또는 레이저빔)의 이송 방향에 따른 용융 풀 이미지의 변화를 나타낸 것으로,
도 9(A)는 용융 풀이 이미지 촬영장치를 향할 경우,
도 9(B)는 용융 풀이 이미지 촬영장치의 반대방향으로 향해 있을 경우,
도 9(C)와 도 9(D)는 시편 또는 레이저빔이 이미지 촬영장치의 광축과 수직한 방향으로 이동할 경우,
도 10은 용융 풀의 높이 변화에 따른 용융 풀의 이미지 변화를 나타낸 개략도,
도 11은 레이저 출력과 클래딩 층의 높이와의 관계 및 레이저 출력방식을 도식적으로 나타낸 개략도,
도 12는 본 발명의 방법과 시스템으로 제작된 간단한 형태의 조형물(H-13 공구강),
도 13은 본 발명의 방법과 시스템으로 제작된 휴대폰 금형의 사진(H-13 공구강),
도 14는 본 발명의 방법과 시스템으로 제작된 임펠러의 사진(H-13 공구강),
도 15는 본 발명의 방법과 시스템을 사용하여 리모델링한 자동차 펜더 금형의 사진.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
200: 시편201: 시편 표면
202: 레이저빔203: 용융 풀
204: 클래딩 소재205: 클래딩 층
401: 레이저 발생장치402: 이송 시스템
403: 제어 시스템404: 클래딩 소재 공급장치
405: 빔 전송장치406: 빔 집광장치
407: 이미지 촬영장치408: 이미지 프로세싱장치
409: CAD/CAM 장치410: 냉각장치
411: 실외기 장치412: 가스 제어시스템
413: 가스 공급장치414: 원심형 분말 공급노즐
501: 레이저빔의 광축502: 이미지 촬영장치의 광축
601: CCD 카메라602: 렌즈
603: ND 필터604: 치구
605: 냉각라인701: CCD 카메라의 이미지 플레인(Image Plane)
702: CCD 카메라의 뷰 필드 플레인(View Field Plane)
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용하여 용융 풀의 위치 및 높이를 실시간으로 모니터링하여 측정하고 공정변수를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 클래딩 및 레이저 직접 금속 조형기술에서의 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링 및 제어 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 본 발명은 소정의 레이저빔 조사로 시편 표면에 용융 풀을 만들어 내는 레이저 발생장치; 상기 레이저 발생장치로부터 발생된 레이저빔을 빔 집광장치로 전달하기 위한 빔 전송장치; 상기 빔 전송장치로부터 전달된 레이저빔을 집광하기 위한 빔 집광장치; 상기 빔 집광장치에서 집광된 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성된 용융 풀에 클래딩 소재를 공급하기 위한 클래딩 소재 공급장치; z축방향에 상기 빔 집광장치를 설치하여 클래딩 과정에서 레이저빔의 초점거리를 항상 유지하고, 시편을 x-y축 테이블에 고정한 다음에 레이저빔을 중심으로 공구경로에 따라 시편을 자유로이 이송시켜 레이저 클래딩이 수행되도록 하기 위한 이송 시스템; 3차원 CAD 데이터로부터 공구경로와 같은 조형정보를 만들어 제어시스템에 전달하기 위한 CAD/CAM 장비; 실시간을 통하여 용융 풀의 영상을 획득하여 이미지 프로세싱장치로 전송하기 위한 이미지 촬영장치; 용융 풀의 영상을 받아 용융 풀의 물리적인 위치 및 높이를 연산하고, 그 값을 실시간으로 제어시스템으로 전송하기 위한 이미지 프로세싱장치; 상기 장치들을 제어하고 상태를 모니터링하며, CAD/CAM 장비로부터 조형정보를 받아 레이저 클래딩을 수행하고, 용융 풀에 대한 정보를 받아 클래딩 층의 위치 및 높이가 목표 값에 도달하도록 공정변수를 실시간으로 제어하기 위한 제어시스템으로 이루어진 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링과 제어를 위한 시스템을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 기술한다.
도 4는 레이저 직접 금속 조형 시스템의 개략도를 나타낸 것으로, 클래딩 층의 실시간 높이 제어를 위한 이미지 촬영장치(407) 및 이미지 프로세싱장치(408), 그리고 3차원 CAD 데이터로부터 2차원 단면정보를 산출하고, 이에 해당하는 공구의 경로를 산출하여 제어시스템(403)으로 전송하는 CAD/CAM 장치(409)가 포함되어 있다.
레이저 발생장치(401)는 산업용 CO2레이저인 것이 바람직하지만, Nd-YAG, 고출력 다이오드 레이저 등과 같이 레이저빔의 조사로 인하여 금속 시편의 표면에 용융 풀을 만들 수 있는 어떠한 파장의 레이저도 사용 가능하다. 상기 레이저 발생장치(401)로부터 나온 레이저빔은 빔 전송장치(405)를 통해 빔 집광장치(406)로 전달되는데, Nd-YAG 등과 같은 레이저를 사용할 경우에는 광섬유(Optical Fiber)를 사용하여 레이저빔을 전송할 수도 있다.
빔 집광장치(406)는 렌즈나 미러(Mirror) 등의 광학부품을 조합하여, 레이저 클래딩에 적합하도록 레이저빔을 집광하는 역할을 수행하고, 그 아래쪽에는 클래딩 소재를 공급하기 위한 클래딩 소재 공급장치(404), 바람직하게는 분말 공급장치(Powder-feeding System)(404)로부터 이송된 분말을 용융 풀에 공급하는 원심형 분말 공급노즐(Concentric Powder-feeding Nozzle)(414)이 장착되어 있다.
또한, 클래딩 소재는 분말형태가 바람직하지만, 와이어(Wire) 또는 막대(Rod) 또는 리본(Ribbon) 형태로도 사용할 수 있다. 분말형태의 클래딩 소재를 사용할 경우에도 레이저빔을 기준으로 분말공급 방향에 따라 측면 분말 공급방식(Lateral Powder-feeding)과 원심형 분말 공급방식(Concentric Powder-feeding)으로 구별된다.
상기 원심형 분말 공급방식은 레이저빔을 중심으로 모든 방향으로부터 균일하게 금속 분말을 용융 풀에 공급하기 때문에 공구경로에 대한 제약이 없고, 레이저 직접 금속 조형기술에 적용하기에 적합하다.
반면에, 상기 측면 분말 공급방식은 레이저빔을 기준으로 측면의 어느 한 방향으로부터 금속 분말을 용융 풀에 공급하는 방법으로, 노즐의 설계방식에 따라 분말의 손실률을 최대 5%까지 줄일 수 있고, 1mm이상의 비교적 두터운 클래딩 비드를 합성하는데 적합하다. 그러나, 클래딩 방향(시편 또는 레이저빔의 이송방향)에 따라 비드의 형태와 높이가 변화하는 이방성이 존재하기 때문에 조형과정에서 사용하는 공구경로에 큰 제약을 받는다는 문제가 있다.
또한, 이송 시스템(Work Table)(402)은, z축 상에 빔 집광장치(406)를 설치하여 조형과정에서 레이저빔의 초점거리를 항상 일정하게 유지하고, 시편을 x-y축 테이블에 고정한 다음에 레이저빔을 중심으로 공구경로에 따라 시편을 자유로이 이송시켜 레이저 클래딩이 수행되도록 한다.
레이저 직접 금속 조형기술과 일반 레이저 클래딩 공정에서는 상기 이송 시스템(402) 뿐만 아니라, 고정된 시편을 중심으로 레이저빔을 이송시키거나, 또는 레이저빔과 시편 동시에 이송시킬 수 있는 이송 시스템을 적용할 수 있다. 그리고 가공의 자유도를 향상시키기 위하여 3축 이상의 이송 시스템 또는 로봇의 적용도 가능하다.
가스 제어시스템(412)은 레이저 클래딩에 사용되는 각종의 가스(413)를 제어하는 기능을 수행한다. 미설명 부호 (410)는 냉각장치이고, (411)는 실외기 장치이다.
제어시스템(403)은 PC－NC(퍼스널 컴퓨터－수치 제어시스템)와 각종 입출력장치로 이루어져 있고, 레이저 발생장치(401), 이송 시스템(402), 클래딩 소재 공급장치(404), 가스 제어시스템(412) 및 냉각장치(410) 등이 포함되며, 본 발명의 레이저 직접 금속 조형 시스템을 구성하고 있는 모든 장치를 제어하고, 실시간을 통해 각 장치의 상태를 모니터링하는 기능을 포함하고 있다.
특히 제어시스템(403)은 CAD/CAM 장치(409)로부터 조형정보를 받아 레이저 클래딩 작업을 수행하고, 이미지 프로세싱장치(408)로부터 실시간으로 용융 풀의 높이에 대한 정보를 받아 클래딩 층의 높이가 목표 값에 도달하도록 클래딩 공정변수를 실시간에 제어하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한, 제어시스템은 PC－NC를 대신하여 일반적인 NC 시스템을 적용하여 구성할 수도 있다.
도 5는 원심형 분말 공급노즐(414)과 이미지 촬영장치(407)가 구성된 영역을 확대하여 나타낸 개략도로, 보다 간결하게 나타내기 위하여 레이저빔(202)과 용융 풀(203)로 공급되는 분말의 흐름(Powder Stream)(204)에 대해서는 생략하였다.
도 2에서와 같이, 레이저 클래딩 공정에서 용융 풀(203)은 항상 금속 시편(200) 또는 레이저빔의 이송과 무관하게 레이저빔(202)이 조사되는 시편 표면(201)의 국부적인 영역에서 형성된다. 따라서, 도 5와 같이, 이미지 촬영장치(407)를 레이저빔의 광축 방향(501)과 소정의 각도(90°－θ°)를 이루고, 이미지 촬영장치(407)의 광축(502)이 시편 표면(201)에서 레이저빔이 조사되는 영역을 통과하도록 설치함으로써, 금속 시편(200) 또는 레이저빔의 이송에 무관하게 용융 풀의 영상(예로, 높이 변화)을 촬영할 수 있다.
도 6은 이미지 촬영장치(407)를 확대하여 나타낸 세부 구성도로, ND 필터(Neutral Density Filter)(603), 필터 설치용 치구(604), 렌즈(602) 및 고속의CCD 카메라(601)로 구성되어 있다.
ND 필터(603)는 용융 풀(203)로부터 반사되어 입사되는 빛의 양을 감쇠시키고, 레이저 클래딩 과정에서 발생하는 스퍼터(Sputter)로부터 렌즈를 보호하기 위한 것으로, 렌즈(602)의 전방, 즉 필터 설치용 치구(604)의 내측에 장착된다. 그리고 상기 필터 설치용 치구(604)의 외주에는 용융 풀(203)로부터 방출되는 복사열로부터 ND 필터(603) 및 렌즈(602)의 손상을 방지하기 위하여 냉각수가 공급되는 냉각 라인(605)이 설치되어 있다.
렌즈(602)는 용융 풀(203)의 이미지를 CCD 카메라(601)로 전달하기 위한 것으로, 일반적인 카메라의 렌즈를 적용할 수도 있지만, 본 발명에서는 용융 풀(203)의 영상에 대한 왜곡현상을 최소화하기 위하여 고정 배율을 갖는 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens)를 적용하였다.
본 발명에서는 실시간으로 용융 풀(203)의 영상을 얻기 위하여, 프로그레시브 스캔 모드(Progressive Scan Mode)에서 1초당 50프레임(Frames)의 영상을 획득할 수 있는 고속의 흑백 CCD 카메라(601)를 사용하였다. 이 CCD 카메라(601)는 용융 풀(203)의 영상을 매 20msec에 한 번씩 획득하여 영상 정보를 이미지 프로세싱장치(408)에 전송하고, 더욱 고속으로 용융 풀(203)의 영상을 획득하기 위하여 150frames/sec 이상의 고속 CCD 카메라를 적용하는 것도 바람직하다.
이미지 촬영장치(407)는 매 20msec에 한 번씩 용융 풀(203)의 이미지 정보를 이미지 프로세싱장치(408)에 전송하게 되고, 이미지 프로세싱 기술을 이용하여 용융 풀의 물리적 위치 및 높이를 산출하며, 산출된 데이터를 실시간으로제어시스템(403)으로 다시 전송한다.
이미지 프로세싱장치(408)는 영상처리 전용 보드인 프레임 그래버(Frame Grabber)와 입출력장치가 설치된 퍼스널 컴퓨터(PC)로 구성되고, 이미지 프로세싱(용융 풀의 높이 계산)을 위한 소프트웨어는 비주얼 C++ 프로그램을 이용하여 프로그래밍 하였다.
상기 소프트웨어가 이미지 촬영장치(407)로부터 한 개의 이미지 정보를 받아 용융 풀의 위치 및 높이를 연산하는 데는 최대 5msec가 소요되고, 디지털신호 처리장치(Digital Signal Processor; DSP)를 갖고 있는 프레임 그래버를 사용할 경우에는 연산 처리속도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 소프트웨어는 이미지 촬영장치(407)로부터 전송받은 영상신호를 실시간을 통하여 모니터에 디스플레이 되도록 함으로써, 레이저 클래딩(또는 레이저 직접 금속조형) 공정에서 용융 풀을 실시간으로 관찰할 수 있도록 하였다.
이와 같은 이미지 프로세싱 방법을 이용하여 용융 풀의 이미지로부터 용융 풀의 위치 및 높이를 측정하는 원리를 설명한다.
도 2와 도 5를 참조하면, 레이저 클래딩 공정에서는 레이저빔(202)이 이동하는 경로를 따라 용융 풀(203)의 뒤쪽에 일정 높이를 갖는 클래딩 층이 형성된다. 또한, 레이저빔의 조사로 인하여 시편 표면(201)에 형성되는 용융 풀(203)은 시편 표면(201)으로부터 소정 각도로 기울어져 있다. 그리고 용융 풀(203)의 모양은 집광된 레이저빔(202)의 빔 모드와 단면 형태에 따라 다소 차이가 있을 수 있으나, 통상적인 레이저 클래딩에서는 용융 풀(203)의 모양이 원형이라고 가정할 수 있다.
더욱이 도 7(A)은 레이저 클래딩 공정에서 레이저빔의 광축 방향에서 관찰한 용융 풀을 도시한 것이다. 도 5에서, 이미지 촬영장치(407)는 측면에서 시편 표면(201)으로부터 θ°만큼 기울어진 상태에서 용융 풀(203)을 촬영한다.
상기 용융 풀(203)이 이미지 촬영장치(407)를 향하고 있는 경우에는 용융 풀(203)은 도 7의 개략도와 같이, CCD 카메라의 이미지 플레인(Image Plane)(701)에 영상이 맺히고, 원형의 용융 풀(203)은 광 경로 차이로 인하여 도 7(B)의 이미지와 같이, 클래딩 방향 및 이송방향과 평행한 축(b')이 다소 짧은 타원의 형태로 모니터링 된다.
더욱 정확하게 설명하면, 도 8의 개략도와 같이, 용융 풀(203)이 CCD 카메라의 뷰 필드 플레인(View Field Plane)(702) 상에 놓여져 있지 않기 때문에, 실제 CCD 카메라의 이미지 플레인(Image Plane)(701) 상에 맺히는 용융 풀의 이미지는 이미지 촬영장치(407)의 광축(502)을 기준으로 b1 '과 b2 '의 길이가 다소 차이를 갖게 된다. 그러나 이러한 차이는 매우 미미하기 때문에 이미지 프로세싱 과정에서 이를 무시하였다. 실제로 용융 풀의 크기를 1mm라고 가정했을 때, 본 발명에서 사용한 이미지 촬영장치(407)에서 관찰되는 길이의 차이(b1 '－ b2 ')는 대략 2μm (2/1,000mm)으로 매우 작은 값을 갖는다.
그리고 용융 풀(203)의 이미지는 시편(또는 레이저빔)의 이송방향에 따라 서로 다른 형태로 관찰된다.
도 9는 시편(또는 레이저빔) 이송방향에 따른 용융 풀 이미지의 변화를 나타낸 것이다. 이러한 차이는 도 5와 같이, 이미지 촬영장치(407)가 측면의 한 방향에서 용융 풀(203)을 모니터링하고, 시편(또는 레이저빔)의 이송방향에 따라 용융 풀(203)이 이미지 촬영장치(407)에 대하여 서로 방향을 향하기 때문이다. 더욱이 도 9(A)는 용융 풀(203)이 이미지 촬영장치(407)의 광축(502)을 향할 때에 관찰되는 용융 풀의 이미지로써 수직방향으로 비교적 두터운 타원 형태로 모니터링 되고, 도 9(B)는 용융 풀(203)이 이미지 촬영장치(407)의 광축(502)을 등지고 있을 경우에 관찰되는 용융 풀의 이미지로써 수직방향으로 비교적 얇은 타원 형태로 모니터링된다. 또한, 도 9(C)와 도 9(D)는 이미지 촬영장치(407)의 광축(502)에 수직한 방향으로 시편(또는 레이저빔)이 이송될 때에 관찰되는 용융 풀의 이미지를 나타낸 것으로, 용융 풀(203)은 수직으로부터 좌측 또는 우측으로 기울어진 비교적 얇은 타원 형태로 모니터링 된다.
이와 같이 시편(또는 레이저빔)의 이송방향에 따라 용융 풀(203)의 이미지가 각각 다르게 관찰되는 것은 이미 설치된 1개의 이미지 촬영장치(407)와는 별도로 1개 이상의 이미지 촬영장치를 부가적으로 설치함으로써 해결할 수 있으나, 용융 풀(203)의 높이 측정에서는 1개의 이미지 촬영장치로도 만족할 만한 결과를 얻을 수 있다.
상기 용융 풀(203)은 이미지 촬영장치(407)를 통하여 도 9에 도시된 바와 같이, 소정의 영역을 갖는 이미지로 모니터링 된다. 이러한 이미지 정보를 갖고 이미지 프로세싱 방법을 이용하여 용융 풀의 높이를 얻기 위해서는 우선 각 이미지에서 용융 풀의 높이를 대표하는 화소(Pixel)를 결정해야 한다.
본 발명에서는 이미지 촬영장치(407)를 통해 얻어진 이미지의 무게 중심을 구하고, 이것에 해당하는 화소, 특히 화소의 가로 열을 용융 풀의 높이로 결정하였다. 이 방법뿐만 아니라, 용융 풀의 이미지를 표현하는 가장 긴 가로 열에 해당하는 화소를 용융 풀의 높이로 선택하거나 또는 용융 풀이 원형을 하고 있다는 가정 아래에서 실제 용융 풀의 원 중심점을 구하고, 이미지에서 이에 해당하는 화소를 결정하는 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다.
도 10은 용융 풀의 높이 변화에 따라 용융 풀의 이미지가 어떻게 모니터링 되는 가를 보여주는 개략도로, 용융 풀의 높이 변화로 인해 용융 풀의 이미지는 모니터(또는 CCD 카메라의 이미지 플레인(701))에서 서로 다른 위치에서 관찰된다.
따라서, 용융 풀의 이미지에서 어떤 1개의 화소에 대한 실제 물리적인 높이(절대 높이)와 1개의 화소 당 실제 높이의 변화 값을 알면, 용융 풀의 이미지로부터 실제 물리적인 높이를 연산할 수 있다. 본 발명에서는 클래딩 층의 높이를 알고 있는 표준 시편을 이용하여 상기의 값을 보정해 주었으며, 이미지 프로세싱을 담당하는 소프트웨어에 별도의 보정용 모듈을 프로그래밍하여 사용하였다.
이미지 프로세싱장치(408)는 상기 원리를 이용하여 용융 풀의 위치 및 높이를 연산하고, 그 값을 아스키(ASCII) 데이터 형태로 실시간을 통하여 제어시스템(403)으로 전송한다. 제어시스템(403)은 CAD/CAM 장치(409)로부터 받은 단면 조형정보와 이미지 프로세싱장치(408)로부터 실시간으로 받은 용융 풀의 높이 데이터를 기초로 하여 레이저 클래딩 과정에서 2차원 단면정보에 해당하는 형태와두께(높이)를 갖는 클래딩 층이 형성되도록 공정변수를 실시간에 제어한다.
클래딩 층의 높이에 영향을 주는 공정변수는 레이저 출력(Laser Power), 레이저빔의 크기 및 모드, 시편(또는 레이저빔)의 이송속도(또는 상호작용 시간(Interaction Time)), 분말공급량(Powder Flow Rate) 등이 있고, 이 중에서 특히 레이저 출력이 가장 큰 영향을 준다.
레이저 클래딩 층의 높이(H)는, 도 11(A)에서, 레이저 출력(P)이 증가함에 따라 선형적으로 높아지는 비례관계를 갖는다. 이러한 관계를 응용하면, 레이저 출력의 실시간 제어를 통해 클래딩 층의 높이를 자유롭게 조절하는 것이 가능하다. 이때, 레이저 출력의 제어는 PID(Properation－Integral－Derivative; 비례－적분－미분) 제어(Katsuhiko Ogata 저, Modern Control Engineering, Prentice-Hall, 1990, pp. 592-605), 퍼지(Fuzzy) 제어(변증남 저, 퍼지논리제어, 홍릉과학출판사, 1997년) 등의 다양한 제어방식을 응용할 수 있으나, 본 발명에서는, 도 11에서와 같이, 비교적 간단한 방식을 채택하였다.
상기 제어방식은 도 11(B)에서, 용융 풀의 높이(H)가 클래딩 층의 목표 값(목표 높이) Ht보다 작을 경우에는 정상 레이저 출력보다 (P-Pt) 만큼 큰 레이저 출력이 시편에 조사되도록 하고, 반면에 용융 풀의 높이(H)가 Ht보다 클 경우에는 레이저 출력을 정상출력보다 (P-Pt) 만큼 작게 조사시킴으로써 용융 풀의 높이가 항상 클래딩 층의 목표 값에 도달하도록 하는 제어방법이다.
실제 레이저 출력의 제어에서는 도 11(C)에서, 용융 풀의 높이를 일정한 범위로 그룹을 만들어 레이저 출력을 제어하였고, 클래딩 층의 높이 제어를 성공적으로 할 수 있었다. 본 발명에서는 레이저 출력을 제어변수로 제어하였지만, 분말공급량과 시편(또는 레이저빔)의 이송속도 등의 다른 공정변수도 유사한 방식을 통해 실시간으로 제어하는 것이 가능하다.
일반적으로 분말공급량이 증가함에 따라 레이저 클래딩 층의 높이는 증가한다. 따라서 레이저 출력에서와 같이, 용융 풀의 높이가 클래딩 층의 목표 높이 값보다 적을 경우에 분말공급량을 증가시키고, 반대로 용융 풀의 높이가 클 경우 분말 공급량을 줄이거나 공급을 중단함으로써 레이저 클래딩 층의 높이 제어가 가능하다. 시편(또는 레이저빔)의 이송속도는 레이저 출력 또는 분말공급량과 달리, 시편(또는 레이저빔)의 이송속도가 증가함에 따라 클래딩 층의 높이는 감소하고, 이송속도를 줄이면 클래딩 층의 높이가 증가하는 현상이 있다. 따라서, 용융 풀의 높이가 클 경우에 시편(또는 레이저 빔)의 이송속도를 높여 형성되는 클래딩 층의 높이를 줄여주고, 반대로 용융 풀의 높이가 낮을 경우 시편(또는 레이저빔)의 이송속도를 줄여 클래딩 층의 높이가 목표 값에 도달되도록 제어할 수 있다.
대부분의 레이저는 0V ∼ 10V(또는 12V) 사이의 아날로그 전압신호(Analog Voltage Signal)를 통해 제어된다. 예를 들어, 0V는 레이저 출력이 0인 상태가 되고, 10V의 아날로그 전압신호가 입력되었을 때는 최대 출력이 발진된다. 그리고 레이저가 0V ∼ 10V 사이의 아날로그 전압신호를 받으면 0에서 최대출력 사이에서 아날로그 값에 해당하는 레이저 출력이 발진된다. 대부분의 레이저에서는 아날로그 전압신호에 대한 응답속도(Response Time)가 대략 1msec(1/1,000초)이하이고,본 발명에서 사용된 CO2레이저 발생장치(401)의 경우에는 응답속도가 약 60μsec(60/1,000,000초)이다. 제어시스템(403)은 －10V ∼ ＋10V 사이의 아날로그 전압신호를 16비트의 디지털 신호로 처리하도록 설계하였고, 이는 레이저 발생장치(401)로 입력되는 0V 에서 10V의 아날로그 전압신호를 32,768단계로 나누어 처리하는 효과를 갖는다.
제어시스템(403)은 이미지 프로세싱장치(408)로부터 20msec에 한 번씩 용융 풀의 높이에 대한 데이터를 받고, 이 값을 CAD/CAM 장치(409)로부터 전송받은 조형정보와 비교한 다음에 용융 풀의 높이가 목표 값에 도달하기 위하여 필요한 레이저 출력 값을 결정하게 된다. 이와 같이 결정된 값은 디지털 데이터이기 때문에 D/A 컨버터를 거쳐 아날로그 신호로 변환된 다음에 레이저 발생장치(401)로 입력된다.
레이저 발생장치(401)는 입력된 아날로그 전압신호에 해당하는 소정 크기의 레이저 출력을 발진하도록 설계되어 있다. 그러나 동일한 아날로그 전압신호를 레이저 발생장치에 입력하더라도, 레이저 가스, 냉각정도, 레이저 공진기의 오염도, 진공도, 각종 광학부품(예로, Rear Mirror와 Output Coupler)의 상태 및 레이저 발진기의 상태에 따라 레이저 출력이 다소 변할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 레이저의 상태와 무관하게 항상 원하는 레이저 출력을 얻을 수 있는 레이저 출력 보정방법을 개발 및 적용하였다. 이 방법은 레이저 발생장치(401)와 제어시스템(403) 사이에 폐회로(Closed Loop)를 구성하고, PID 제어방식을 이용하여 레이저 클래딩 또는 레이저 직접 금속 조형 공정 직전에 제어시스템(403)이 원하는 레이저 출력을 얻을 수 있는 아날로그 신호 값을 미리 결정하는 것이다.
보정과정에서 원하는 레이저 출력이 목표 값이 되고, 미리 입력된 PID 값에 따라 0V∼10V에 해당하는 32,768단계의 디지털 값을 변화시켜 레이저로부터 피드백되는 레이저 출력 값이 목표 값에 도달시킬 수 있는 디지털 신호 값(이 값은 DA 컨버터를 통해 아날로그 신호로 변환되어 레이저 발생장치에 입력된다)을 결정한다. 레이저 클래딩 또는 레이저 직접 금속 조형에서 사용하는 레이저 출력 값이 10개인 경우에 각각의 레이저 출력을 얻을 수 있는 디지털 신호를 상기의 방법으로 결정하게 된다.
제어시스템(403)은 항상 보정된 아날로그 신호 값을 사용하여 레이저 출력을 제어하기 때문에 레이저 클래딩 또는 레이저 직접 금속조형 과정에서 레이저의 상태에 전혀 영향을 받지 않게 된다.
다음의 응용 사례는 본 발명의 방법 및 시스템에 의하여 완성된 레이저 직접 금속 조형기술을 이용하여 제작한 샘플에 관한 것이다.
(응용예 1)
도 12는 본 발명의 방법 및 시스템으로 제작된 단순한 형태의 조형물을 나타낸 사진이다. 제작에 사용된 기판은 스테인리스 강(SUS 316)이고, 클래딩 소재는 열간 공구강인 H-13 공구강(SKD 61)으로, 주로 사출성형 금형의 소재로 사용되는 합금이다. 본 발명에서 제시된 방법에 의하여 100%의 치밀한 미세 조직을 얻었으며, 기계적 특성도 단조 재질(Wrought Materials)과 유사하거나 더 우수하였다.
(응용예 2)
도 13은 본 발명의 방법 및 시스템으로 제작된 휴대폰 금형을 나타낸 사진이다. 응용예 2에서는 3차원 CAD 데이터를 이용하여 두께 250μm으로 자르고(Slicing), 이를 조형정보로 사용하였다. 이때, 레이저빔의 크기는 0.8mm이고, 레이저 클래딩 속도는 0.85m/min이다. 사용된 기판은 스테인리스 강(SUS 316)이고, 클래딩 소재는 H-13 공구강이다. 그리고 금형의 제작을 위한 레이저 가공시간은 15시간 37분이 소요되었다.
(응용예 3)
도 14는 레이저 직접 금속 조형기술로 제작된 임펠러를 나타낸 사진이다. 사용한 기판과 클래딩 소재는 모두 H-13 공구강(SKD 61)이다. 그리고 다른 조건은 상기 응용예 2와 동일하며, 레이저 가공시간은 12시간 8분이 소요되었다.
(응용예 4)
레이저 직접 금속 조형기술의 가장 중요한 특징이 3차원 CAD 데이터를 사용하여 바로 3차원 형상을 만들 수 있다는 점이다. 이러한 특성은 3차원 형상의 제품을 빠르게 만들 수도 있을 뿐만 아니라, CAD 데이터를 수정하거나 또는 역공학을 이용하여 기존의 제품 또는 금형의 재생, 리모델링 및 수정이 가능하다는 것이다. 도 15는 자동차용 펜더 금형의 일부를 잘라내고, 3차원 CAD 데이터의 수정을 통해 리모델링 작업을 수행한 금형의 사진을 보여준다. 금형의 소재는 FCD 550이고, 리모델링에 사용된 소재는 H-13 공구강(SKD 61)이다. 리모델링에 소요된 레이저 가공시간은 1시간 43분이었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 레이저 클래딩 및 레이저 직접 금속 조형기술에서, 고속의 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 응용하여 용융 풀의 위치 및 높이를 실시간으로 측정하고, 공정변수를 제어함으로써 형성되는 클래딩 층의 높이를 원하는 대로 조절할 수 있는 방법과 시스템을 제공한 것으로, 특히 레이저 직접 금속 조형기술을 물리적으로 구현한 효과가 있다.
더욱이, 레이저 직접 금속 조형기술은 3차원 CAD 데이터로부터 제품이 요구하는 기능성 소재를 사용하여 직접 3차원 형태의 제품 또는 제품 생산에 필요한 각종의 툴을 매우 빠른 시간 내에 제작할 수 있는 쾌속의 조형기술로서, 이 기술은 CNC 및 기타 가공기계를 이용한 절삭 및 주조 등과 같은 기존의 가공방식과 비교할 수 없는 빠른 시일 내에 기능성 금속의 시작품, 시작 및 양산 금형, 복잡한 형상의 최종제품 및 각종 툴을 제작할 수 있고, 역공학을 이용한 금형의 회복, 리모델링 및 수정에도 적용이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 레이저 직접 금속 조형기술 뿐만 아니라, 레이저 표면 합금화와 레이저 클래딩 등과 같은 레이저 표면 개질 기술 및 반복적인 레이저 클래딩을 통해 2mm이상의 두터운 클래딩 층을 형성시키는 레이저 클래딩 기술에도 적용할 수 있다. 이들 공정에서 본 발명은 균일한 두께의 클래딩 층을 형성시킴으로써, 레이저 가공의 정밀도를 향상시키고 후가공 비용을 절감하는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명의 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링과 제어를 위한 방법 및 그 시스템은 상술한 응용예에만 한정되지 않고, 당업자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있을 것이다.

Claims (24)

  1. 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용하여 용융 풀의 높이를 포함한 위치를 실시간으로 모니터링하여 측정하고 공정변수를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 클래딩 및 레이저 직접 금속 조형기술에서의 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링 및 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공정변수는 레이저 출력(Laser Power), 레이저빔의 크기 및 모드 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 공정변수는 실시간의 클래딩 소재 공급량과 시편 또는 레이저빔의 이송속도인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 촬영에서 얻어진 용융 풀의 이미지로부터 용융 풀의 높이를 대표하는 화소를 결정하여 용융 풀의 높이를 연산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 용융 풀의 높이를 대표하는 화소는 용융 풀 이미지의 무게 중심인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 용융 풀의 높이를 대표하는 화소는 용융 풀의 이미지를 표현하는 가장 긴 가로 열에 해당하는 화소를 용융 풀의 높이로 선택하거나 또는 용융 풀이 원형 내지 타원형 모양에서 실제 용융 풀의 원 내지 타원 중심점을 구하고, 이미지에서 이에 해당하는 화소를 결정하는 방법 중에서 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 용융 풀의 이미지에서 어느 하나의 화소에 대한 실제 물리적인 높이와 1개의 화소 당 실제 높이 변화 값에 대한 보정을 통해 용융 풀의 높이를 연산하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 클래딩 층의 높이가 레이저 출력에 선형적으로 비례하는 관계를 이용하여, 용융 풀의 높이(H)가 클래딩 층의 목표 값(Ht)보다 작을 경우에는 정상출력보다 (P-Pt)만큼 큰 레이저 출력이 시편에 조사되도록 하고,
    용융 풀의 높이(H)가 클래딩 층의 목표 값(Ht)보다 클 경우에는 레이저 출력을 정상출력보다 (P-Pt)만큼 작게 조사시킴으로써, 용융 풀의 높이가 일정하게 클래딩 층의 목표 값에 도달하도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링 및 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 용융 풀의 높이가 일정하게 클래딩 층의 목표 값에 도달하도록 PID(비례－적분－미분) 제어방법 또는 퍼지(Fuzzy) 제어방법 중에서 어느 하나를 이용하여 레이저 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 레이저 클래딩 및 레이저 직접 금속 조형기술에서, 레이저 발생장치의 상태와는 무관하게 레이저 출력을 제어하기 위하여, 제어에 사용되는 레이저의 입력 아날로그 전압신호를 보정하는 방법.
  11. 제 1, 8, 10항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 방법을 금속 제품 또는 금형의 재생, 리모델링 및 수정에 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 소정의 레이저빔 조사로 시편 표면에 용융 풀을 만들어 내는 레이저 발생장치;
    상기 레이저 발생장치로부터 발생된 레이저빔을 빔 집광장치로 전달하기 위한 빔 전송장치;
    상기 빔 전송장치로부터 전달된 레이저빔을 집광하기 위한 빔 집광장치;
    상기 빔 집광장치에서 집광된 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성된 용융 풀에 클래딩 소재를 공급하기 위한 클래딩 소재 공급장치;
    z축 방향에 상기 빔 집광장치를 설치하여 클래딩 과정에서 레이저빔의 초점거리를 항상 유지하고, 시편을 x-y축 테이블에 고정한 다음에 레이저빔을 중심으로공구경로에 따라 시편을 자유로이 이송시켜 레이저 클래딩이 수행되도록 하기 위한 이송 시스템;
    3차원 CAD 데이터로부터 공구경로와 같은 조형정보를 만들어 제어시스템에 전달하기 위한 CAD/CAM 장비;
    실시간을 통하여 용융 풀의 영상을 획득하여 이미지 프로세싱장치로 전송하기 위한 이미지 촬영장치;
    용융 풀의 영상을 받아 용융 풀의 물리적인 위치 및 높이를 연산하고, 그 값을 실시간으로 제어시스템으로 전송하기 위한 이미지 프로세싱장치;
    상기 장치들을 제어하고 상태를 모니터링하며, CAD/CAM 장비로부터 조형정보를 받아 레이저 클래딩을 수행하고, 용융 풀에 대한 정보를 받아 클래딩 층의 위치 및 높이가 목표 값에 도달하도록 공정변수를 실시간으로 제어하기 위한 제어시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링과 제어를 위한 시스템.
  13. 소정의 레이저빔 조사로 시편 표면에 용융 풀을 만들어 내는 레이저 발생장치;
    상기 레이저 발생장치로부터 발생된 레이저빔을 빔 집광장치로 전달하기 위한 빔 전송장치;
    상기 빔 전송장치로부터 전달된 레이저빔을 집광하기 위한 빔 집광장치;
    상기 빔 집광장치에서 집광된 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성된 용융 풀에 클래딩 소재를 공급하기 위한 클래딩 소재 공급장치;
    x-y축 테이블에 고정된 시편을 중심으로 레이저빔을 자유로이 이송시켜 클래딩이 수행되도록 하기 위한 이송시스템;
    3차원 CAD 데이터로부터 공구경로와 같은 조형정보를 만들어 제어시스템에 전달하기 위한 CAD/CAM 장비;
    실시간을 통하여 용융 풀의 영상을 획득하여 이미지 프로세싱장치로 전송하기 위한 이미지 촬영장치;
    용융 풀의 영상을 받아 용융 풀의 물리적인 위치 및 높이를 연산하고, 그 값을 실시간으로 제어시스템으로 전송하기 위한 이미지 프로세싱장치;
    상기 장치들을 제어하고 상태를 모니터링하며, CAD/CAM 장비로부터 조형정보를 받아 레이저 클래딩을 수행하고, 용융 풀에 대한 정보를 받아 클래딩 층의 위치 및 높이가 목표 값에 도달하도록 공정변수를 실시간으로 제어하기 위한 제어시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링과 제어를 위한 시스템.
  14. 소정의 레이저빔 조사로 시편 표면에 용융 풀을 만들어 내는 레이저 발생장치;
    상기 레이저 발생장치로부터 발생된 레이저빔을 빔 집광장치로 전달하기 위한 빔 전송장치;
    상기 빔 전송장치로부터 전달된 레이저빔을 집광하기 위한 빔 집광장치;
    상기 빔 집광장치에서 집광된 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성된 용융 풀에 클래딩 소재를 공급하기 위한 클래딩 소재 공급장치;
    z축 방향에 상기 빔 집광장치를 설치하여 클래딩 과정에서 레이저빔의 초점거리를 항상 일정하게 유지하고, 시편을 x-y축 테이블에 고정한 다음에 레이저빔을 중심으로 공구경로에 따라 레이저빔과 시편 모두를 자유로이 이송시켜 레이저 클래딩이 수행되도록 하기 위한 이송 시스템;
    3차원 CAD 데이터로부터 공구경로와 같은 조형정보를 만들어 제어시스템에 전달하기 위한 CAD/CAM 장비;
    실시간을 통하여 용융 풀의 영상을 획득하여 이미지 프로세싱장치로 전송하기 위한 이미지 촬영장치;
    용융 풀의 영상을 받아 용융 풀의 물리적인 위치 및 높이를 연산하고, 그 값을 실시간으로 제어시스템으로 전송하기 위한 이미지 프로세싱장치;
    상기 장치들을 제어하고 상태를 모니터링하며, CAD/CAM 장비로부터 조형정보를 받아 레이저 클래딩을 수행하고, 용융 풀에 대한 정보를 받아 클래딩 층의 위치 및 높이가 목표 값에 도달하도록 공정변수를 실시간으로 제어하기 위한 제어시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링과 제어를 위한 시스템.
  15. 소정의 레이저빔 조사로 시편 표면에 용융 풀을 만들어 내는 레이저 발생장치;
    상기 레이저 발생장치로부터 발생된 레이저빔을 빔 집광장치로 전달하기 위한 빔 전송장치;
    상기 빔 전송장치로부터 전달된 레이저빔을 집광하기 위한 빔 집광장치;
    상기 빔 집광장치에서 집광된 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성된 용융 풀에 클래딩 소재를 공급하기 위한 클래딩 소재 공급장치;
    클래딩 과정에서 레이저 클래딩을 수행하기 위하여 가공 자유도를 높이기 위한 3축 이상의 이송계 또는 로봇을 적용한 이송 시스템;
    3차원 CAD 데이터로부터 공구경로와 같은 조형정보를 만들어 제어시스템에 전달하기 위한 CAD/CAM 장비;
    실시간을 통하여 용융 풀의 영상을 획득하여 이미지 프로세싱장치로 전송하기 위한 이미지 촬영장치;
    용융 풀의 영상을 받아 용융 풀의 물리적인 위치 및 높이를 연산하고, 그 값을 실시간으로 제어시스템으로 전송하기 위한 이미지 프로세싱장치;
    상기 장치들을 제어하고 상태를 모니터링하며, CAD/CAM 장비로부터 조형정보를 받아 레이저 클래딩을 수행하고, 용융 풀에 대한 정보를 받아 클래딩 층의 위치 및 높이가 목표 값에 도달하도록 공정변수를 실시간으로 제어하기 위한 제어시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과 이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간 모니터링과 제어를 위한 시스템.
  16. 제 12, 13, 14, 15항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 집광장치에서 집광된 레이저빔의 조사로 인해 시편 표면에 형성된 용융 풀에 공급되는 클래딩 소재는 분말, 와이어 및 리본 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 클래딩 소재로 분말이 적용되는 경우에 클래딩 소재 공급장치로부터 공급된 분말을 레이저빔과 동시에 시편 표면에 형성된 용융 풀에 공급하기 위한 분말 공급노즐이 더 포함된 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 12, 13, 14, 15항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 발생장치에서 적용되는 레이저는 소정의 파장을 갖는 산업용 CO2, Nd-YAG, 고출력 다이오드 레이저 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 시스템.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 레이저 발생장치에서 발생되는 레이저가 Nd-YAG 레이저일 경우에는 광섬유가 사용될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 12, 13, 14, 15항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 촬영장치는ND 필터, 필터 설치용 치구, 렌즈 및 CCD 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 12, 13, 14, 15항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 촬영장치는 ND 필터, 필터 설치용 치구, 렌즈 및 용융 풀의 영상을 고속으로 얻을 수 있는 IR 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 12, 13, 14, 15항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 촬영장치는 레이저빔의 광축에 설치하고, 시편 표면과 소정의 각도(90°－θ°)에서 용융 풀을 관찰하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 12, 13, 14, 15항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 촬영장치는 시편 또는 레이저빔의 이송방향에 따라 용융 풀의 이미지가 다르게 관찰되는 현상을 방지하기 위하여 복수개로 적용된 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 12, 13, 14, 15항 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템을 금속 제품 또는 금형의 재생, 리모델링 및 수정에 적용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
KR10-2001-0071508A 2001-11-16 2001-11-16 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템 KR100419369B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0071508A KR100419369B1 (ko) 2001-11-16 2001-11-16 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0071508A KR100419369B1 (ko) 2001-11-16 2001-11-16 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030039929A true KR20030039929A (ko) 2003-05-22
KR100419369B1 KR100419369B1 (ko) 2004-02-19

Family

ID=29569888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0071508A KR100419369B1 (ko) 2001-11-16 2001-11-16 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100419369B1 (ko)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009026063A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 3M Innovative Properties Company Custom thermoformed decoration
CN103492096A (zh) * 2011-04-28 2014-01-01 株式会社Insstek 其中形成有内部空间的金属产品及其制造方法
KR20150044418A (ko) * 2014-12-08 2015-04-24 김화중 레이저 클래딩의 제어 방법 및 레이저 클래딩 시스템
KR20160075173A (ko) * 2014-12-19 2016-06-29 재단법인차세대융합기술연구원 3ｄ 프린터를 이용한 영구자석의 제조방법 및 영구자석 제조용 3ｄ 프린터
KR20160126949A (ko) * 2016-10-21 2016-11-02 김화중 레이저 클래딩 시스템을 이용한 작업 대상물의 작업경로 생성 방법
CN107159889A (zh) * 2017-06-28 2017-09-15 南京中科煜宸激光技术有限公司 激光增材制造中制件温度分区测量与控制方法
KR20180040744A (ko) 2016-10-12 2018-04-23 주식회사 인스텍 3d 프린팅 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 3d 프린팅 레이저빔 조사 시스템
KR20200045028A (ko) 2018-10-11 2020-05-04 주식회사 인스텍 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법
KR20200076331A (ko) * 2018-12-19 2020-06-29 윈포시스(주) 라인 ccd를 사용한 3차원 프린터의 멜팅풀 검사 장치
CN111607788A (zh) * 2020-03-16 2020-09-01 临涣焦化股份有限公司 一种干熄焦循环风机叶轮激光熔覆再制造方法
CN111880474A (zh) * 2020-07-21 2020-11-03 苏州热工研究院有限公司 一种z轴自适应激光加工系统及其加工方法
CN113009940A (zh) * 2021-02-24 2021-06-22 沈阳工业大学 一种激光熔覆熔池温度控制系统及方法
KR20210089042A (ko) * 2020-01-07 2021-07-15 주식회사 디이엔티 3d 프린터의 노즐유닛 제어장치 및 그 방법
KR20230072560A (ko) * 2021-11-17 2023-05-25 한국생산기술연구원 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치 및 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101000466B1 (ko) * 2008-04-02 2010-12-14 에이피시스템 주식회사 레이저 가공장치 및 가공방법
CN102962452B (zh) * 2012-12-14 2014-06-25 沈阳航空航天大学 基于红外测温图像的金属激光沉积制造扫描路径规划方法
KR101492339B1 (ko) 2013-10-16 2015-02-10 김화중 레이저 클래딩의 제어 방법 및 레이저 클래딩 시스템
KR20180101817A (ko) 2017-03-06 2018-09-14 에스아이에스 주식회사 레이저 클래딩 적층 제어시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9321866D0 (en) * 1993-10-22 1993-12-15 Kinsman Grant Fuzzy logic control of laser welding
US6122564A (en) * 1998-06-30 2000-09-19 Koch; Justin Apparatus and methods for monitoring and controlling multi-layer laser cladding

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009026063A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 3M Innovative Properties Company Custom thermoformed decoration
CN103492096A (zh) * 2011-04-28 2014-01-01 株式会社Insstek 其中形成有内部空间的金属产品及其制造方法
CN103492096B (zh) * 2011-04-28 2015-07-29 株式会社Insstek 其中形成有内部空间的金属产品及其制造方法
US10479010B2 (en) 2011-04-28 2019-11-19 Insstek, Inc. Metal product having internal space formed therein and method of manufacturing thereof
KR20150044418A (ko) * 2014-12-08 2015-04-24 김화중 레이저 클래딩의 제어 방법 및 레이저 클래딩 시스템
KR20160075173A (ko) * 2014-12-19 2016-06-29 재단법인차세대융합기술연구원 3ｄ 프린터를 이용한 영구자석의 제조방법 및 영구자석 제조용 3ｄ 프린터
KR20180040744A (ko) 2016-10-12 2018-04-23 주식회사 인스텍 3d 프린팅 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 3d 프린팅 레이저빔 조사 시스템
KR20160126949A (ko) * 2016-10-21 2016-11-02 김화중 레이저 클래딩 시스템을 이용한 작업 대상물의 작업경로 생성 방법
CN107159889B (zh) * 2017-06-28 2019-07-02 南京中科煜宸激光技术有限公司 激光增材制造中制件温度分区测量与控制方法
CN107159889A (zh) * 2017-06-28 2017-09-15 南京中科煜宸激光技术有限公司 激光增材制造中制件温度分区测量与控制方法
KR20200045028A (ko) 2018-10-11 2020-05-04 주식회사 인스텍 영상처리를 이용한 실시간 자동 높이 추적 제어 시스템 및 그 방법
KR20200076331A (ko) * 2018-12-19 2020-06-29 윈포시스(주) 라인 ccd를 사용한 3차원 프린터의 멜팅풀 검사 장치
KR20210089042A (ko) * 2020-01-07 2021-07-15 주식회사 디이엔티 3d 프린터의 노즐유닛 제어장치 및 그 방법
CN111607788A (zh) * 2020-03-16 2020-09-01 临涣焦化股份有限公司 一种干熄焦循环风机叶轮激光熔覆再制造方法
CN111880474A (zh) * 2020-07-21 2020-11-03 苏州热工研究院有限公司 一种z轴自适应激光加工系统及其加工方法
CN113009940A (zh) * 2021-02-24 2021-06-22 沈阳工业大学 一种激光熔覆熔池温度控制系统及方法
CN113009940B (zh) * 2021-02-24 2022-06-24 沈阳工业大学 一种激光熔覆熔池温度控制系统及方法
KR20230072560A (ko) * 2021-11-17 2023-05-25 한국생산기술연구원 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100419369B1 (ko) 2004-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4556160B2 (ja) レーザークラッディングとレーザー金属加工技術において、映像撮影とイメージプロセッシングを用いて、クラッディング層高さをリアルタイムでモニタし、かつ制御する方法及びそのシステム
KR100419369B1 (ko) 레이저 클래딩과 직접 금속 조형기술에서 이미지 촬영과이미지 프로세싱을 이용한 클래딩 층 높이의 실시간모니터링 및 제어 방법 및 그 시스템
US6605795B1 (en) Control system for depositing powder to a molten puddle
US6410105B1 (en) Production of overhang, undercut, and cavity structures using direct metal depostion
JP6923268B2 (ja) 溶融プール監視システム及び付加製造プロセスにおけるエラー検出方法
EP3224025B1 (en) Apparatus for producing an object by means of additive manufacturing and method for calibrating an apparatus
Hu et al. Sensing, modeling and control for laser-based additive manufacturing
EP3210697A1 (en) Multivariate statistical process control of laser powder bed additive manufacturing
KR100606476B1 (ko) 레이저 클래딩 장치 및 방법
CN101694582B (zh) 实时监测和控制淀积高度的方法和系统
JP2018536560A (ja) 付加製造プロセスおよび装置のための機械制御
KR102051265B1 (ko) 3차원 금속 프린터를 이용한 비정질 금속 제조 장치 및 이에 제조되는 비정질 금속
CN111168998B (zh) 用于检测多激光增材制造处理中的错误的熔池监测系统和方法
KR101492339B1 (ko) 레이저 클래딩의 제어 방법 및 레이저 클래딩 시스템
KR101673062B1 (ko) 레이저 클래딩 과정에서 생성되는 용융 풀의 높이 측정 방법
CN113172240A (zh) 基于选择性激光熔化的3d打印系统及方法
JP6980109B2 (ja) インターレース較正、およびインターレース較正の使用の方法
KR20170097420A (ko) 3차원 금속 프린터를 이용한 비정질 금속 제조 장치 및 이에 제조되는 비정질 금속
CN208303879U (zh) 用于三维物体制造的监控装置及包含该监控装置的三维物体制造设备
KR20150053884A (ko) 레이저 클래딩 시스템을 이용한 작업 대상물의 작업경로 생성 방법
KR20160126949A (ko) 레이저 클래딩 시스템을 이용한 작업 대상물의 작업경로 생성 방법
Heralic Towards full automation of robotized laser metal-wire deposition
RU2811830C2 (ru) Устройство онлайн-мониторинга формы наплавленного слоя и управления процессом прямого лазерного выращивания изделий из металлических порошков
Boddu et al. System integration and real-time control architecture of a laser aided manufacturing process
Xing et al. Intelligent Metal Powder Laser Forming System

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130131

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140129

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150130

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170206

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180202

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190130

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200114

Year of fee payment: 17