KR20030084406A - Laser marking method using camera - Google Patents

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KR20030084406A
KR20030084406A KR1020020023108A KR20020023108A KR20030084406A KR 20030084406 A KR20030084406 A KR 20030084406A KR 1020020023108 A KR1020020023108 A KR 1020020023108A KR 20020023108 A KR20020023108 A KR 20020023108A KR 20030084406 A KR20030084406 A KR 20030084406A
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김병환
이정구
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주식회사 이오테크닉스
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Abstract

PURPOSE: A laser marking method using a camera is provided to perform a laser marking process corresponding to individual chips by recognizing the positions of the individual chips inside a tray while using a camera. CONSTITUTION: The tray(40) is so positioned that a plurality of chips in the tray are located within a focal length of an f-theta lens(30). The individual positions of the chips are recognized. A marking pattern is determined according to the individual chip. The surface of the individual chip is marked by using each marking pattern.

Description

카메라를 이용한 레이저 마킹방법{Laser marking method using camera}Laser marking method using a camera

본 발명은 카메라를 이용한 레이저 마킹방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라를 사용하여 트레이 내의 다수의 칩들의 개별 위치를 인식하여 레이저 마킹을 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser marking method using a camera, and more particularly, to a method of laser marking by recognizing individual positions of a plurality of chips in a tray using a camera.

도 1은 종래의 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 레이저 발진기(10)로부터의 레이저 빔은 갈바노 스캐너(20)의 x 미러(21) 및 y 미러(22)와 f-세타렌즈(30)를 거쳐서 트레이(40) 내의 다수의 칩들(c)의 표면을 마킹한다.1 is a view schematically showing the configuration of a conventional laser marking system. Referring to FIG. 1, the laser beam from the laser oscillator 10 passes through the x mirror 21 and y mirror 22 of the galvano scanner 20 and the f-theta lens 30 in the plurality of trays 40. Mark the surface of chips (c).

도 2는 일반적인 트레이(40) 및 그 내부에 위치하는 칩들(c)을 설명하는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 트레이(40)는 다수의 칩들(c)이 위치하도록 각 칩(c)이 들어가는 방들로 구획되어 있다. 이 방의 크기는 칩의 크기에 비해서 다소 크므로 트레이(40)를 이송시 각 방에서의 칩이 움직일 수 있다. 따라서, 레이저 마킹 시스템으로 트레이(40) 내의 각 칩들을 마킹시 각각의 칩들의 위치에 따라서 칩의 표면에 마킹되는 위치가 달라진다. 정상적인 칩들도 칩마다의 마킹 위치가 일정하지 않으면 소비자로부터 칩 자체의 품질에 대한 신뢰를 주지 못하며, 불만의 원인이 되는 문제점이 있다.2 is a plan view illustrating a general tray 40 and chips c located therein. Referring to FIG. 2, the tray 40 is partitioned into rooms where each chip c enters such that a plurality of chips c are located. Since the size of this room is somewhat larger than the size of the chip, the chip in each room may move when the tray 40 is transferred. Therefore, when marking each chip in the tray 40 with the laser marking system, the marking position on the surface of the chip varies according to the position of each chip. Normal chips also do not give the consumer confidence in the quality of the chip itself unless the marking position of each chip is constant, and there is a problem that causes complaints.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 카메라를 이용하여 트레이 내의 각 칩들의 위치를 인식하여 개별 칩들에 대응하여 레이저 마킹을 하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of laser marking corresponding to individual chips by recognizing the position of each chip in a tray using a camera.

도 1은 종래의 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a conventional laser marking system.

도 2는 일반적인 트레이 및 그 내부에 위치하는 칩들을 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a general tray and chips located therein.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically showing the configuration of a laser marking system according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 개별 칩이 트레이 내에서 편향되게 위치하는 것을 보여주는 평면도이다.4 is a plan view showing the individual chips being deflected within the tray.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 플로우 차트이다.5 is a flow chart according to the first embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.6 is a view schematically showing the configuration of a laser marking system according to a second embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *

10: 레이저 발진기 20: 갈바노 스캐너10: laser oscillator 20: galvano scanner

21: x 미러 22: y 미러21: x mirror 22: y mirror

30: f-세타 렌즈 32, 52: CCD 카메라30: f-theta lens 32, 52: CCD camera

34: 라이트 40: 트레이34: light 40: tray

50: 다이크로익 미러 52a: 결상렌즈50: dichroic mirror 52a: imaging lens

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 카메라를 이용한 레이저 마킹방법은, 레이저 발진기로부터의 레이저 빔을 갈바노 스캐너 및 f-세타렌즈를 통하여 트레이 내 다수의 칩들 상에 마킹을 하는 방법에 있어서,In order to achieve the above object, a laser marking method using a camera of the present invention includes a method of marking a laser beam from a laser oscillator on a plurality of chips in a tray through a galvano scanner and an f-theta lens.

(a) 트레이 내 다수의 칩들이 상기 f-세타렌즈의 초점거리에 위치하도록 상기 트레이를 위치시키는 단계;(a) positioning the tray such that a plurality of chips in the tray are located at a focal length of the f-theta lens;

(b) 상기 칩들의 개별 위치를 인식하는 단계;(b) recognizing individual positions of the chips;

(c) 상기 개별 칩에 따라 마킹 패턴을 설정하는 단계;(c) setting a marking pattern according to the individual chips;

(d) 상기 개별 칩의 표면을 각각 설정된 마킹 패턴으로 마킹하는 단계;를 구비한다.(d) marking the surfaces of the individual chips in a predetermined marking pattern.

상기 (b)단계는, CCD 카메라를 사용하여 각 칩의 기준점이 트레이 내 기준점으로부터 벗어난 x, y 변위 및 상기 칩이 기울어진 각도를 측정한다.In the step (b), by using a CCD camera, the x, y displacement and the angle at which the chip is inclined at which the reference point of each chip deviates from the reference point in the tray.

상기 CCD 카메라는, 상기 f-세타렌즈 및 트레이 사이에 설치되어 상기 트레이 내 각 칩들을 촬상하거나, 또는 상기 갈바노 스캐너 및 레이저 발진기 사이의 레이저 빔의 경로상에서 상기 레이저 빔은 투과시키고 상기 트레이 및 갈바노 스캐너로부터의 가시광선은 반사시키는 다이크로익 미러로부터의 상기 가시광선을 수광하는 것이 바람직하다.The CCD camera is installed between the f-theta lens and the tray to image each chip in the tray, or the laser beam is transmitted on the path of the laser beam between the galvano scanner and the laser oscillator and the tray and galva It is preferable that the visible light from the furnace scanner receives the visible light from the dichroic mirror to reflect.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 카메라를 이용한 레이저 마킹방법을 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a laser marking method using a camera according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 종래의 발명과 동일한 구조의 물건에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.3 is a view schematically showing the configuration of the laser marking system according to the first embodiment of the present invention, the same reference numerals are used for objects having the same structure as the conventional invention, and detailed description thereof will be omitted.

도 3을 참조하면, 레이저 마킹시스템은 레이저 발진기(10)와 갈바노 스캐너(20) 및 f-세타렌즈(30)와, 마킹 대상물인 트레이(40) 내 다수의 칩들(c)로부터 광을 수광하여 전기적 영상신호를 발생하는 CCD 카메라와, 상기 트레이(40)에 광을 조사하는 라이트(34)와, 상기 CCD 카메라(32)로부터의 칩의 위치정보에 따라서 상기 갈바노 스캐너(20)의 x 미러(21) 및 y 미러(22)를 조절하는 콘트롤러(미도시)가 마련된다.Referring to FIG. 3, a laser marking system receives light from a laser oscillator 10, a galvano scanner 20, an f-theta lens 30, and a plurality of chips c in a tray 40, which is a marking object. The CCD of the galvano scanner 20 in accordance with the CCD camera 32 generating the electrical image signal, the light 34 irradiating light to the tray 40, and the position information of the chip from the CCD camera 32. A controller (not shown) for adjusting the mirror 21 and the y mirror 22 is provided.

상기 갈바노 스캐너(20)는 x 미러(21) 및 y 미러(22)와 이들을 각각 구동시키는 모터(미도시)를 구비하며, 이들 미러의 위치를 조정하여 레이저 빔을 소정 영역에 X-Y 방향으로 주사시킨다.The galvano scanner 20 has an x mirror 21 and a y mirror 22 and a motor (not shown) for driving them, respectively, and adjusts the positions of these mirrors to scan a laser beam in a predetermined region in the XY direction. Let's do it.

상기 f-세타렌즈(30)는 입사된 레이저 빔이 마킹 대상물(40)의 전체에 대해 동일한 크기의 초점을 형성하게 한다.The f-theta lens 30 causes the incident laser beam to form the same sized focal point for the entirety of the marking object 40.

상기 CCD 카메라(32)의 CCD(charge coupled device)는 빛을 전기 신호로 변환하는 광전변환 센서이다. 카메라(32) 전단의 렌즈(미도시)로 들어온 빛의 세기는 먼저 CCD에 기록된다. 이 때 촬영된 영상의 빛은 CCD에 붙어 있는 RGB색필터에 의해 각기 다른 색으로 분리된다. 분리된 색은 CCD를 구성하는 수십 만 개의 광센서(화소에 대응하는)에서 전기적 신호로 변환된다. CCD에서 나온 아날로그 신호는 0과1의 디지털 신호로 변환되어 영상 신호가 만들어져서 출력된다.The charge coupled device (CCD) of the CCD camera 32 is a photoelectric conversion sensor that converts light into an electrical signal. The intensity of light entering the lens (not shown) in front of the camera 32 is first recorded in the CCD. At this time, the light of the captured image is separated into different colors by the RGB color filter attached to the CCD. The separated colors are converted into electrical signals by the hundreds of thousands of light sensors (corresponding to the pixels) that make up the CCD. The analog signal from the CCD is converted into 0 and 1 digital signals to make an image signal and output it.

상기 CCD 카메라(32)는 트레이(40)의 표면 전체를 촬상하도록 다수의 카메라가 사용될 수도 있다.A plurality of cameras may be used for the CCD camera 32 to photograph the entire surface of the tray 40.

도 4는 트레이 내의 하나의 칩이 트레이 내에서 편향되게 위치하는 것을 보여주는 평면도이다. 도 4를 참조하면, 트레이(40) 내의 하나의 방에는 하나의 칩(c)이 위치한다. 상기 칩(c)은 방 내에서 이동되면서 방의 일정한 점으로부터 벗어나게 위치할 수 있다. 상기 칩의 위치를 정의하기 위해서 상기 방의 내측면의 모서리 하나를 기준점(P1)으로 잡는다. 도면에서는 좌측 상단의 모서리를 기준점(P1)으로 하였다. 다음에 칩(c)에서 상기 기준점(P1)에 대응하며 인접한 하나의 모서리(P2)가 상기 기준점(P1)으로부터 떨어져 있는 위치를 정한다. 즉, 도면에서 보면, x 축 및 y 축으로 벗어난 정도를 각각 dx 및 dy 로 정의한다. 다음으로 칩(c)이 위치하는 모양을 표현하기 위해서 칩의 기준점(P2)을 지나는 x 축 선으로부터 칩의 일면이 이루는 선분 사이의 각도를 θ로 정의하면 트레이(40) 내의 하나의 칩(c)의 위치가 정의된다.4 is a plan view showing one chip in the tray being deflected in the tray. Referring to FIG. 4, one chip c is positioned in one room of the tray 40. The chip c may be moved away from a certain point of the room while being moved in the room. To define the location of the chip, one corner of the inner surface of the room is taken as the reference point P 1 . In the figure, the upper left corner was defined as the reference point P 1 . Next, at the chip c, a position corresponding to the reference point P 1 and adjacent one edge P 2 is separated from the reference point P 1 is determined. That is, in the drawings, the deviations from the x and y axes are defined as dx and dy, respectively. Next, in order to express the shape in which the chip c is located, the angle between the x-axis line passing through the reference point P 2 of the chip and the line segment formed by one surface of the chip is defined as θ. the location of c) is defined.

상기 레이저 시스템을 사용하여 트레이(40) 내 다수의 칩들의 표면에 마킹하는 방법을 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 플로우 차트를 도시한 것이다.The method of marking the surface of the plurality of chips in the tray 40 using the laser system will be described in detail. 5 shows a flowchart according to the first embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 먼저, 트레이(40)의 각 방에 각각 하나의 칩들(c)이 위치하도록 한다. 이어서 이 트레이(40)를 카메라가 설치된 작업대로 위치시킨다(S1).이 때 각 칩들의 표면이 f-세타 랜즈의 초점거리에 위치하게 하는 것이 중요하다.Referring to the drawings, first, one chip (c) is positioned in each room of the tray 40. The tray 40 is then placed on a workbench on which a camera is installed (S1). It is important that the surface of each chip is located at the focal length of the f-theta lens.

이어서, 라이트(34)가 온(on)되어서 하방의 트레이(40)를 비추는 상태에서 각 카메라(32)로 하방의 트레이(40) 내의 각 칩의 위치를 촬상한다(S2). 이 때 트레이(40)의 크기에 따라서 다수의 카메라(32)가 설치되는 경우에는 미리 카메라(32)마다 촬상하는 영역을 구별하여 놓는다.Next, in the state where the light 34 is turned on to illuminate the lower tray 40, each camera 32 captures the position of each chip in the lower tray 40 (S2). At this time, when a plurality of cameras 32 are provided in accordance with the size of the tray 40, the area for imaging each camera 32 is distinguished in advance.

촬상된 이미지로부터 각 칩의 위치정보 즉, 트레이(40) 내의 각 방의 기준점(P1)으로부터 해당 칩이 벗어난 정도인 dx 및 dy 와 기준선으로부터 기울어진 각도 θ를 측정한다(S2).From the picked-up image, the positional information of each chip, that is, dx and dy, which are degrees of deviation of the chip from the reference point P 1 of each room in the tray 40, and the angle θ tilted from the reference line are measured (S2).

이어서 콘트롤러에 기억된 마킹 패턴과 측정된 각 칩의 위치를 병합하여서 개별 칩마다 칩의 위치를 보정한 마킹 패턴을 콘트롤러에 입력한다(S3).Subsequently, the marking pattern stored in the controller and the measured position of each chip are merged to input the marking pattern in which the chip position is corrected for each individual chip to the controller (S3).

다음에 개별 칩의 표면을 각각 설정된 마킹 패턴으로 마킹한다(S4).Next, the surfaces of the individual chips are marked with a predetermined marking pattern (S4).

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 마킹 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 제1실시예와 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.6 is a view schematically showing the configuration of a laser marking system according to a second embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment, and detailed descriptions thereof will be omitted.

도 6을 참조하면, 갈바노 스캐너(20) 및 레이저 발진기(10) 사이의 레이저 빔의 경로 상에서 상기 레이저 빔은 투과시키고 트레이(40) 및 갈바노 스캐너(20)로부터의 가시광선은 반사시키는 다이크로익 미러 (dichroic miror: 50)가 마련되며, 상기 다이크로익 미러(50)로부터의 상기 가시광선을 수광하여 전기적 영상신호를 발생하는 CCD 카메라(52)가 마련되어 있다.Referring to FIG. 6, a dike that transmits the laser beam on the path of the laser beam between the galvano scanner 20 and the laser oscillator 10 and reflects visible light from the tray 40 and the galvano scanner 20. A dichroic miror 50 is provided, and a CCD camera 52 which receives the visible light from the dichroic mirror 50 and generates an electric image signal is provided.

상기 레이저 시스템을 사용하여 트레이(40) 내 다수의 칩들의 표면에 마킹하는 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.A method of marking the surface of the plurality of chips in the tray 40 using the laser system will be described with reference to FIG. 5.

먼저, 트레이(40)의 각 방에 각각 하나의 칩들(c)이 위치하도록 한다. 이어서 이 트레이(40)를 마킹작업위치로 이동시킨다(S1). 이 때 각 칩들의 표면이 f-세타 렌즈(30)의 초점거리에 위치하게 하는 것이 중요하다.First, one chip c is positioned in each room of the tray 40. Subsequently, the tray 40 is moved to the marking work position (S1). At this time, it is important that the surface of each chip is located at the focal length of the f-theta lens 30.

이어서, 라이트(34)가 온(on)되어서 하방의 트레이(40)를 비추는 상태에서 갈바노 스캐너(20)가 하나의 칩(c)에 해당되는 위치에 고정되도록 x 미러(21) 및 y 미러(22)를 조절한다. 이때 CCD 카메라(52)의 전단에 부착되는 결상용 렌즈(52a)에 따라서 하나의 칩 또는 다수의 칩을 한꺼번에 볼 수 있게 정해진다. 라이트(34)가 트레이(40) 내의 칩들(c)을 비추는 상태에서 선택된 칩(c)의 영상은 갈바노 스캐너(20)를 통과한 후 다이크로익 미러(50)에서 반사되어 카메라의 결상렌즈(52a)를 통과한 후 CCD 카메라(52)에 의해 촬상된다(S2). 이러한 촬상과정을 반복하여 트레이(40) 내 각 칩들을 촬상한다.The x mirror 21 and the y mirror are then fixed so that the galvano scanner 20 is fixed at a position corresponding to one chip c while the light 34 is turned on to illuminate the lower tray 40. Adjust (22). At this time, according to the imaging lens 52a attached to the front end of the CCD camera 52, one chip or a plurality of chips can be viewed at a time. With the light 34 illuminating the chips c in the tray 40, the image of the selected chip c passes through the galvano scanner 20 and is then reflected by the dichroic mirror 50 to form an imaging lens of the camera. After passing through 52a, it is picked up by the CCD camera 52 (S2). This imaging process is repeated to image each chip in the tray 40.

촬상된 이미지로부터 각 칩의 위치정보 즉, 트레이(40) 내의 각 방의 기준점(P1)으로부터 해당 칩이 벗어난 정도인 dx 및 dy 와 기준선으로부터 기울어진 각도 θ를 측정한다(S2).From the picked-up image, the positional information of each chip, that is, dx and dy, which are degrees of deviation of the corresponding chip from the reference point P1 of each room in the tray 40, and the angle of inclination from the reference line are measured (S2).

이어서 콘트롤러에 기억된 마킹 패턴과 측정된 각 칩의 위치를 병합하여서 개별 칩마다 칩의 위치를 보정한 마킹 패턴을 콘트롤러에 입력한다(S3).Subsequently, the marking pattern stored in the controller and the measured position of each chip are merged to input the marking pattern in which the chip position is corrected for each individual chip to the controller (S3).

다음에 개별 칩의 표면을 각각 설정된 마킹 패턴으로 마킹한다(S4).Next, the surfaces of the individual chips are marked with a predetermined marking pattern (S4).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 카메라를 이용한 레이저 마킹방법에 따르면 트레이 내의 칩들이 흐트러져 있어도 각 칩들의 위치를 인식하여 각 칩별로 정해진 위치에 문자 등을 마킹할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the laser marking method using the camera according to the present invention, even if chips in the tray are disturbed, the position of each chip is recognized to mark characters at a predetermined position for each chip.

본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments with reference to the drawings, this is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined only by the appended claims.

Claims (5)

레이저 발진기로부터의 레이저 빔을 갈바노 스캐너 및 f-세타렌즈를 통하여 트레이 내 다수의 칩들 상에 마킹을 하는 방법에 있어서,A method of marking a laser beam from a laser oscillator on a plurality of chips in a tray via a galvano scanner and an f-theta lens, the method comprising: (a) 트레이 내 다수의 칩들이 상기 f-세타렌즈의 초점거리에 위치하도록 상기 트레이를 위치시키는 단계;(a) positioning the tray such that a plurality of chips in the tray are located at a focal length of the f-theta lens; (b) 상기 칩들의 개별 위치를 인식하는 단계;(b) recognizing individual positions of the chips; (c) 상기 개별 칩에 따라 마킹 패턴을 설정하는 단계;(c) setting a marking pattern according to the individual chips; (d) 상기 개별 칩의 표면을 각각 설정된 마킹 패턴으로 마킹하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 레이저 마킹방법.and (d) marking the surfaces of the individual chips with a predetermined marking pattern. 제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계는,According to claim 1, wherein step (b), CCD 카메라를 사용하여 각 칩의 기준점이 트레이 내 기준점으로부터 벗어난 x, y 변위 및 기울어진 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 레이저 마킹방법.Laser marking method using a camera, characterized in that for measuring the x, y displacement and the inclination angle of the reference point of each chip deviated from the reference point in the tray using a CCD camera. 제 2 항에 있어서, 상기 CCD 카메라는,The method of claim 2, wherein the CCD camera, 상기 f-세타렌즈 및 트레이 사이에 설치되어 상기 트레이 내 각 칩들을 촬상하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 레이저 마킹방법.A laser marking method using a camera installed between the f-theta lens and the tray to photograph each chip in the tray. 제 2 항에 있어서, 상기 CCD 카메라는,The method of claim 2, wherein the CCD camera, 상기 갈바노 스캐너 및 레이저 발진기 사이의 레이저 빔의 경로상에서 상기 레이저 빔은 투과시키고 상기 트레이 및 갈바노 스캐너로부터의 가시광선은 반사시키는 다이크로익 미러로부터의 상기 가시광선을 수광하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 레이저 마킹방법.A camera receiving the visible light from a dichroic mirror which transmits the laser beam on the path of the laser beam between the galvano scanner and the laser oscillator and reflects the visible light from the tray and the galvano scanner Laser marking method using. 제 1 항에 있어서, 상기 (c)단계는,The method of claim 1, wherein step (c) comprises: 상기 갈바노 스캐너의 x 미러 및 y 미러의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 레이저 마킹방법.Laser marking method using a camera, characterized in that for adjusting the angle of the x mirror and y mirror of the galvano scanner.
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