KR20110018074A - 레이저 가공 및 검사장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 가공 및 검사장치 및 방법이 개시된다. 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부와, 가공 대상물을 지지하는 테이블과, 테이블을 이동시켜, 가공 대상물의 소정 부위가 레이저 빔에 의해 가공되도록 하는 제1 이송부와, 레이저 발생부에 인접하여 위치하며, 레이저 빔에 의해 가공된 가공 대상물의 가공 부위에 관한 영상을 획득하는 비젼부와, 비젼부에서 획득된 영상을 분석하여 가공 대상물의 가공 정도를 검사하는 검사부를 포함하는 레이저 가공 및 검사장치는, 레이저 가공에 병행하여 실시간으로 가공 상태를 검사하므로, 제품 가공의 택타임, 즉 생산속도의 저하 없이 가공 불량을 전수 검사할 수 있다. 또한, 레이저 발생부에 검사용 비젼(vision)을 설치하여 가공과 병행하여 자동으로 전수 검사를 수행하므로, 별도의 검사 시스템을 구축할 필요가 없어, 레이저 가공 품질의 검사에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

레이저 가공, 실시간 검사, 전수 검사

Description

레이저 가공 및 검사장치 및 방법{Apparatus and method of laser beam machining and inspection}

본 발명은 레이저 가공 및 검사장치 및 방법에 관한 것이다.

레이저를 이용한 가공장치는 가공 대상물에 대해 비접촉 방식으로 매우 국부적인 곳에 레이저 빔을 조사함으로써 주변 손상 없이 원하는 목표물을 가공, 즉 제거, 파괴, 마킹(marking), 표면처리 등을 수행하게 된다. 레이저 가공이 완료된 후에는 가공된 대상물의 전부 또는 일부를 별도로 구비된 검사장치로 보내 가공이 제대로 되어 있는지, 가공 불량은 없는지 등을 검수한 후 제대로 가공이 완료된 대상물만이 반출되도록 한다.

종래의 레이저 가공장치는 오직 가공만 수행하였으며, 검사장치는 오직 검사만을 수행하였다. 한편, 가공부와 검사부가 하나의 시스템으로 통합되어 있는 장치의 경우에도, 레이저 가공이 완료된 후 가공 대상물을 검사부로 보내 가공 불량을 찾아내거나, 일정 시간 또는 일정 수량을 가공한 후 해당 가공물에 대해 검사를 실시하는 방식으로 시스템을 운영하여 왔다.

따라서, 종래의 레이저 가공, 검사장치에서는 전체 가공 대상물을 전수 검 사하지 못하므로, 검사되지 못한 가공물에 불량이 발생되었는지에 대한 신뢰성이 떨어진다는 문제가 있다. 또한, 전수 검사를 할 수 있도록 시스템을 구성할 경우에도, 가공부와 검사부를 별도로 구축하기 때문에, 설비비용이 추가로 발생하며, 가공물이 가공부에서 검사부로 이동되는 시간 및 별도의 인력, 비용 등이 소요된다는 문제가 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은, 레이저 가공의 택타임이 저하되지 않고, 실시간으로 가공 대상물을 전수 검사할 수 있는 레이저 가공 및 검사장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부와, 가공 대상물을 지지하는 테이블과, 테이블을 이동시켜, 가공 대상물의 소정 부위가 레이저 빔에 의해 가공되도록 하는 제1 이송부와, 레이저 발생부에 인접하여 위치하며, 레이저 빔에 의해 가공된 가공 대상물의 가공 부위에 관한 영상을 획득하는 비젼부와, 비젼부에서 획득된 영상을 분석하여 가공 대상물의 가공 정 도를 검사하는 검사부를 포함하는 레이저 가공 및 검사장치가 제공된다.

비젼부는 레이저 발생부의 작동에 연동하여 작동되어, 실시간으로 영상을 획득할 수 있으며, 이 경우 검사부는 영상을 분석하여 도출된 영상 데이터를 미리 설정된 기준 데이터와 비교하여, 가공 대상물이 제대로 가공되었는지의 여부에 상응하는 결과 데이터를 출력할 수 있다.

레이저 발생부 및 비젼부를 이동시켜, 가공 대상물의 소정 부위가 레이저 빔에 의해 가공되고 비젼부에 의해 촬영되도록 하는 제2 이송부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 비젼부는 가공 대상물에 대한 이격거리가 조절 가능하도록 제2 이송부에 결합될 수 있다. 또한, 비젼부는 소정의 트리거 신호를 수신하여 가공 대상물을 촬영하도록 작동될 수 있는데, 트리거 신호는 미리 입력된 값, 레이저 발생부의 작동 또는 제2 이송부의 작동 등에 상응하여 생성될 수 있다.

또한, 가공 대상물이 가공되는 방향이 레이저 발생부의 이동방향과 일치하도록 가공 대상물을 정렬시키는 얼라인(align)부를 더 포함할 수 있는데, 얼라인부는, 레이저 발생부에 인접하여 위치하며, 가공 대상물의 소정 지점을 촬영하는 얼라인 카메라와, 얼라인 카메라로부터 획득된 영상에 관한 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 가공 대상물의 정렬 정도를 판단하는 연산부와, 연산부의 판단 결과에 상응하여 가공 대상물을 회동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 가공 대상물을 반입하여 소정의 위치로 이송시키는 단계, (b) 레이저 발생부로부터 생성되는 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 가공하는 단계, (c) 레이저 빔에 의한 가공에 연동하여 실시간으 로 가공 대상물의 가공 부위에 관한 영상을 획득하는 단계, (d) 획득된 영상을 분석하여 가공 대상물의 가공 정도를 검사하는 단계, 및 (e) 검사 결과에 상응하여 가공 대상물을 반출하는 단계를 포함하는 레이저 가공 및 검사방법이 제공된다.

단계 (d)는, (d1) 영상을 분석하여 도출된 영상 데이터를 미리 설정된 기준 데이터와 비교하는 단계, (d2) 가공 대상물이 제대로 가공되었는지의 여부를 판단하는 단계, 및 (d3) 판단 결과를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

레이저 발생부는 이송부의 작동에 의해 소정 방향으로 이동하면서 레이저 빔을 조사하며, 단계 (c)는, 미리 입력된 값, 레이저 발생부의 작동, 또는 이송부의 작동 등에 상응하여 생성되는 트리거(trigger) 신호를 수신하여 수행될 수 있다.

또한, 단계 (b) 이전에, (f) 가공 대상물이 가공되는 방향이 레이저 발생부의 이동방향과 일치하도록 가공 대상물을 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 단계 (f)는, (f1) 가공 대상물의 소정 지점을 촬영하는 단계, (f2) 단계 (f1)에서 획득된 영상에 관한 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 가공 대상물의 정렬 정도를 판단하는 단계, 및 (f3) 단계 (f2)에서의 판단 결과에 상응하여 가공 대상물을 회동시키는 단계를 포함할 수 있다.

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

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 레이저 가공에 병행하여 실시간으로 가공 상태를 검사하므로, 제품 가공의 택타임, 즉 생산속도의 저하 없이 가공 불량을 전수 검사할 수 있다. 또한, 레이저 발생부에 검사용 비젼(vision)을 설치하여 가공과 병행하여 자동으로 전수 검사를 수행하므로, 별도의 검사 시스템을 구축할 필요가 없어, 레이저 가공 품질의 검사에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 및 검사장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 및 검사장치를 나타낸 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 가공 대상물(1), 제1 이송부(3), 제2 이송부(5), 테이블(7), 레이저 발생부(10), 비젼부(20), 검사부(22), 얼라인부(30), 얼라인 카메라(32), 연산부(34), 구동부(36)가 도시되어 있다.

본 실시예는, 레이저 가공 작업과 병행하여 실시간으로 가공 상태를 검사할 수 있는 레이저 가공 및 검사 시스템에 관한 것으로, 제품 생산의 택타임(tag time)이 중요한 변수로 작용하는 LCD(Liquid Crystal Display) 패널 등의 생산 라인 중에 포함되는 레이저 가공장치에 있어서, 가공 상태의 검사 과정에서 택타임이 저하되지 않고 가공과 동시에 실시간으로 가공 불량의 검사가 가능하며, 별도의 검사 장비를 구축할 필요가 없어, 검사에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있는 실 시간 전수 검사 시스템을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 레이저 가공, 검사장치는, 테이블(7) 상에 지지되는 가공 대상물(1)에 레이저 빔을 조사하고, 그와 동시에 가공 부위를 촬영하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 레이저 발생부(10)를 설치하여 빔을 조사함으로써 레이저 가공을 수행하며, 레이저 발생부(10)에 인접하여 비젼부(20)를 설치함으로써 레이저 빔에 의해 가공된 대상물의 가공 부위를 촬영하여 검사를 위한 영상을 획득한다. 비젼부(20)에 의해 촬영, 획득된 가공 부위에 대한 영상 데이터는 검사부(22)에서 분석되어 가공 대상물(1)이 제대로 가공되었는지, 가공 불량은 없는지 등 가공 품질에 대한 검사 결과가 도출된다.

레이저 발생부(10)는 레이저 매질, 펌핑부, 스위칭부 등으로 구성되어 소정 펄스폭의 레이저 빔을 출사한다. 레이저 발생부(10)에서 발진된 레이저 빔은 펨토세컨드(femto-second) 혹은 피코세컨드(pico-second) 단위의 펄스폭을 가지는 극초단 펄스 레이저 빔일 수 있다.

극초단 펄스를 가지는 레이저 빔을 이용할 경우, 열확산 시간보다 펄스 지속 시간이 짧아, 전자와 격자간의 에너지 전달이 없어 높은 에너지 강도로 레이저 빔에 노출된 목표물은 순식간에 제거될 수 있다. 이에 따라 레이저 빔이 조사된 부분에서는 용융 존(Melting zone)이나 열영향 존(Heat affected zone)이 거의 관찰되지 않는다. 또한, 임의의 재료에 레이저 펄스가 흡수되어 확산되는 길이는 레이저 펄스의 폭과 비례하는 바, 극초단 레이저 펄스는 그 지속시간이 짧아 레이저 펄 스가 가공부에 흡수되어 확산되는 확산 길이(Diffusion length) 또한 짧아져서 정밀 가공이 가능하게 된다.

본 실시예에 따른 비젼부(20)는 레이저 발생부(10)의 작동에 연동하여 작동되어 실시간으로 가공 부위의 영상을 획득하는 구성요소로서, 가공 부위를 촬영하기 위한 카메라를 포함하며, 예를 들어 레이저로 가공된 부분의 불량 여부를 판단할 수 있도록 고(高)사양의 영상 데이터를 획득할 수 있는 에어리어 스캔(area scan) 카메라가 사용될 수 있다.

다만, 본 실시예에 따른 비젼부(20)로서 반드시 에어리어 스캔 카메라만을 사용해야 하는 것은 아니며, 카메라의 사양, 조명 상태, 대상물의 이동 속도 등의 제반 조건이 검사에 필요한 정밀도의 영상 데이터를 획득할 수 있는 조건을 만족시키는 범위 내에서, 라인 스캔(line scan) 카메라 등 다른 방식의 카메라도 사용될 수 있음은 물론이다.

검사부(22)는 비젼부(20)로부터 획득, 전송되어온 영상 데이터를 분석하여 검사 결과를 도출하는 구성요소로서, 마이크로프로세서(microprocessor) 등에 프로그램화된 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 검사부(22)에서는 비젼부(20)로부터 획득된 영상 데이터를 받아 미리 설정된 기준 데이터와 비교한 후, 그 차이로부터 가공 대상물(1)이 제대로 가공되었는지의 여부를 판단하여 그 결과를 출력하도록 할 수 있다.

이를 위해 검사부(22)에는 획득된 영상 데이터를 이미지 프로세싱하여 기준 데이터와 비교하는 이른바 '비젼 검사 알고리즘' 등이 프로그램화되어 있을 수 있 다. 이러한 비젼 검사 알고리즘은 다양한 방식으로 프로그램화될 수 있으며, 여기에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 가공 대상물(1)은 도 2에 도시된 것처럼, 테이블(7) 상에 지지되어 움직이게 된다. 테이블(7)은 제1 이송부(3) 상에 설치되는데, 제1 이송부(3)를 구동시켜 테이블(7)을 원하는 위치로 이동시킴으로써, 테이블(7) 상에 지지된 가공 대상물(1)이 레이저 발생부(10)의 위치로 이동하게 된다. 즉 제1 이송부(3)를 구동시켜 테이블(7)을 이동시킴으로써, 테이블(7)에 적재된 가공 대상물(1)의 가공될 부위가 레이저 빔이 조사되는 지점에 위치하게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 가공, 검사장치는 레이저 가공이 이루어지는 과정에서 비젼 카메라를 통해 가공 부위를 촬영, 분석함으로써, 레이저 가공 상태를 실시간으로 검사할 수 있다. 이처럼, 레이저 발생부(10)와 검사용 비젼부(20)를 연동시킴으로써 별도의 검사 시스템을 구축하지 않더라도 하나의 레이저 가공장치 내에서 가공 및 검사의 2가지 기능이 통합적으로 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 것처럼, 레이저 발생부(10)는 제2 이송부(5)에 결합되어 소정 방향으로 이동하면서 레이저 가공을 수행하게 되는데, 본 실시예에 따른 비젼부(20)는 레이저 발생부(10)에 인접하여 제2 이송부(5)에 결합됨으로써, 레이저 발생부(10)에 연동하여 이동하면서 가공 부위의 영상을 획득하게 된다.

즉, 레이저 발생부(10) 및 비젼부(20)를 제2 이송부(5)에 결합하여 이동시킴으로써, 가공 대상물(1)의 원하는 지점을 레이저 빔으로 가공하면서, 그와 동시에 실시간으로 가공된 부위를 촬영하여 가공 검사를 위한 영상 데이터를 획득할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 비젼부(20), 즉 비젼 카메라는 가공 부위의 영상을 보다 명확하고 선명하게 촬영할 수 있도록, 가공 대상물(1)에 근접하거나 이격 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 에어리어 스캔 방식의 카메라로 가공 부위를 촬영함에 있어서, 가공 부위의 영상이 이미지 분석에 필요한 것보다 크거나 작을 경우에는 비젼 카메라를 가공 대상물(1)로부터 이격시키거나, 가공 대상물(1) 쪽으로 근접시켜 촬영함으로써, 분석에 가장 적절한 최적의 영상 데이터를 얻을 수 있는 것이다.

본 실시예에 따른 비젼부(20)는 레이저 가공과 동시에 실시간으로 가공 부위를 촬영해야 하므로, 소정의 트리거(trigger) 신호에 따라 작동되도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 레이저 발생부(10)로부터 레이저 빔이 조사되는 시점에 관한 데이터를 미리 확보하여 레이저 빔의 조사에 연동하여 촬영이 이루어지도록 트리거 신호를 미리 입력(teaching)해 둘 수 있다.

또한, 비젼부(20)를 레이저 발생부(10)에 연결하여 레이저 발생부(10)가 작동(레이저 빔의 조사)될 때마다 트리거 신호가 생성되어 비젼부(20)로 전달되도록 함으로써, 비젼부(20)가 레이저 발생부(10)의 작동에 연동하여 작동되도록 설정할 수도 있다.

나아가, 레이저 발생부(10) 및 비젼 카메라가 제2 이송부(5)에 결합되어 같이 이동하도록 구성될 경우, 비젼부(20)를 제2 이송부(5)에 연결하여 제2 이송부(5)가 작동(레이저 발생부(10)의 이동)될 때마다 트리거 신호가 생성되어 비젼 부(20)로 전달되도록 함으로써, 비젼부(20)가 제2 이송부(5)의 작동에 연동하여 작동되도록 설정할 수도 있다.

한편, 본 실시예에 따른 가공, 검사장치에는 얼라인(align)부(30)가 더 설치될 수 있다. 얼라인부(30)는 가공 대상물(1)이 가공되어야 하는 방향이 레이저 발생부(10)의 이동방향과 일치하도록 가공 대상물(1)을 정렬시키는 역할을 할 수 있다.

본 실시예에 따른 얼라인부(30)는, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 레이저 발생부(10)에 인접하여 제2 이송부(5)에 결합되는 얼라인 카메라(32)와, 얼라인 카메라(32)에 의해 촬영된 이미지를 분석하여 가공 대상물(1)의 정렬 정도를 판단하는 연산부(34)와, 연산부(34)의 판단 결과에 따라 가공 대상물(1)을 회동시켜 정렬시키는 구동부(36)로 이루어질 수 있다.

얼라인 카메라(32)는 가공 대상물(1)의 소정 지점, 예를 들어 얼라인 마크(align mark)가 표시된 지점을 촬영하여 이미지를 획득하는 구성요소로서, 예를 들어 전술한 비젼 카메라와 마찬가지로 에어리어 스캔(area scan) 방식의 카메라가 사용될 수 있다.

다만, 전술한 비젼 카메라는 가공 상태의 검사를 위해 상대적으로 고사양의 카메라를 사용할 수 있는 반면, 얼라인 카메라(32)는 얼라인 마크 등을 촬영하여 정렬에 필요한 이미지 데이터를 획득할 수 있는 범위 내에서 상대적으로 저(低)사양의 카메라를 사용할 수도 있다.

연산부(34)는 얼라인 카메라(32)에 의해 획득, 전송되어온 영상 데이터를 분석하여 가공 대상물(1)의 정렬 상태를 판단하는 구성요소로서, 전술한 검사부(22)와 마찬가지로 마이크로프로세서 등에 프로그램화된 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 연산부(34)에서는 얼라인 카메라(32)로부터 획득된 영상 데이터를 받아 미리 설정된 기준 데이터와 비교한 후, 그 차이로부터 가공 대상물(1)이 제대로 정렬되었는지의 여부를 판단하도록 할 수 있다.

본 실시예에 따른 검사부(22) 및 연산부(34)는 각각 별도의 프로세서로 구성될 수도 있으며, 하나의 프로세서에 각각의 기능을 수행하는 모듈로서 통합적으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 통합된 프로세서는 본 실시예에 따른 가공, 검사장치를 구동시키는 메인 컨트롤 시스템의 일부로서 구현될 수도 있다.

구동부(36)는, 연산부(34)의 판단 결과에 따라 가공 대상물(1)을 회동시켜 정렬시키는 모터, 회전축, LM, 볼스크류 등을 포함하는 구성요소로서, 가공 대상물(1)을 지지하는 테이블(7)을 회동시킬 수 있는 별도의 장치로 구현될 수 있으며, 테이블(7)을 이동시키는 제1 이송부(3)에 통합되어, 제1 이송부(3)가 구동부(36)의 역할도 수행하도록 구현될 수도 있다.

본 실시예에 따른 가공, 검사장치는, 도 2에 도시된 것처럼, 가공 대상물(1)이 놓여지는 테이블(7)의 회전축(도 2의 'θ') 및 직선 방향으로의 이동축(도 2의 'x'), 레이저 발생부(10) 및 비젼 카메라의 직선 방향으로의 이동축(도 2의 'y') 및 상하 방향으로의 이동축(도 2의 'z'), 즉 4개의 축방향으로 구동 가능하도록 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 가공, 검사장치는 크게 가공 유닛과 검사 유닛으로 구분 되어 운영될 수 있는데, 즉, 제1, 제2 이송부(3, 5)의 작동(장치의 전반적인 구동)과, 레이저 발생부(10)의 작동(레이저 빔의 조사) 및 이동(도 2의 y축 방향으로의 이동)을 담당하는 가공 유닛과, 비젼 카메라의 작동(가공 부위의 촬영) 및 검사부(22)의 작동(가공 상태의 검사)을 담당하는 검사 유닛으로 나뉘어 운영될 수 있다.

즉, 가공 유닛은 가공 패턴 및 형상에 따라 제1, 제2 이송부(3, 5)를 구동시켜 테이블(7) 및 레이저 발생부(10)를 이동시킴으로써, 가공될 부위에 레이저 빔이 조사되도록 하여 레이저 가공이 이루어지도록 하는 역할을 하며, 검사 유닛은 레이저 빔에 의해 가공된 부위를 촬영, 분석함으로써 가공 패턴 및 형상을 레이저 가공과 동시에 실시간으로 검사하는 역할을 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 및 검사방법을 나타낸 순서도이다. 본 실시예는 가공 대상물을 레이저로 가공함과 동시에 실시간으로 검사하는 방법에 관한 것으로, 이하, 전술한 가공, 검사장치를 운영하여 대상물을 가공 및 검사하는 방법을 예로 들어 설명한다. 다만, 본 실시예에 따른 가공 및 검사방법이 반드시 전술한 가공, 검사장치의 운영에 의해서만 구현되는 것은 아니다.

먼저, 가공 대상물(1)을 반입하여 가공될 위치로 이송한다(S10). 가공 대상물(1)은 테이블(7)에 의해 지지되며, 제1 이송부(3)를 구동시켜 테이블(7)을 원하는 위치로 이동시킴으로써, 테이블(7) 상에 지지된 가공 대상물(1)을 가공 위치로 이송시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.

다음으로, 가공 대상물(1)을 정렬시킨다(S20). 가공 대상물(1)의 정렬은 가공 대상물(1)이 가공되어야 하는 방향이 레이저 발생부(10)의 이동방향과 일치하도록 가공 대상물(1)을 회동시키는 것으로서, 전술한 얼라인부(30)에 의해 수행될 수 있다.

즉, 얼라인 카메라(32)로 가공 대상물(1)의 소정 지점, 예를 들면 얼라인 마크가 표시된 지점을 촬영하고(S22), 촬영된 영상 데이터와 미리 설정된 기준 데이터를 비교하여 가공 대상물(1)이 제대로 정렬되어 있는지 여부를 판단한 후(S24), 판단 결과에 따라 가공 대상물(1)을 회동시켜(S26), 정렬이 이루어지도록 할 수 있다.

다음으로, 가공 대상물(1)에 레이저 빔을 조사하여 레이저 가공을 수행한다(S30). 레이저 빔은 레이저 발생부(10)로부터 생성, 조사될 수 있으며, 레이저 빔이 소정 방향으로 이동하면서 가공 대상물(1)에 조사되도록 하기 위해, 레이저 발생부(10)를 이송부(제2 이송부(5))에 결합시키고 이송부를 구동시켜 레이저 발생부(10) 및 그로부터 조사되는 레이저 빔이 소정 방향으로 이동하도록 할 수 있음은 전술한 바와 같다.

다음으로, 레이저 빔에 의해 가공 대상물(1)이 가공되는 것에 연동하여 실시간으로 가공 부위를 촬영하여 가공 검사를 위한 영상 데이터를 획득한다(S40). 전술한 바와 같이, 레이저 발생부(10)에 인접하도록 비젼부(20)를 설치, 작동시킴으로써 가공 부위의 촬영이 이루어질 수 있다.

이처럼, 레이저 가공과 동시에 실시간으로 가공 부위가 촬영되도록 하기 위 해, 소정의 트리거 신호를 생성하여 그 신호에 따라 비젼부(20)가 작동되도록 할 수 있으며, 그 예로서 트리거 신호를 미리 입력해 두거나, 레이저 발생부(10)가 작동될 때마다 트리거 신호가 생성되도록 하거나, 이송부(제2 이송부(5))가 작동될 때마다 트리거 신호가 생성되도록 할 수 있음은 전술한 바와 같다.

이와 같이, 실시간으로 촬영, 획득된 영상 데이터를 기초로 레이저 가공의 정도를 검사한다(S50). 이를 위해 '비젼 검사 알고리즘' 등이 프로그램되어 있는 프로세서에서 획득된 영상 데이터를 분석하여, 대상물이 제대로 가공되었는지, 가공 불량이 있는지 등에 관한 결과를 출력하도록 할 수 있다.

예를 들어, 촬영된 영상을 분석하여 도출된 영상 데이터를 미리 설정된 기준 데이터와 비교하여(S52), 가공 대상물(1)이 제대로 가공되었는지의 여부를 판단하고(S54), 그 결과를 출력함으로써(S56), 가공 검사를 수행할 수 있음은 전술한 바와 같다.

다음으로, 검사 결과에 따라 가공 대상물(1)을 반출한다(S60). 즉, 레이저 가공이 제대로 된 대상물은 다음 공정으로 이송되도록 반출하며, 레이저 가공에 불량이 있는 대상물은 다시 가공이 이루어지도록 환송시킬 수 있다.

이처럼, 레이저 가공에 연동하여 실시간으로 모든 가공 대상물(1)의 가공 상태를 검사함으로써, 제품 가공의 택타임이 저하되지 않으면서도 전체 가공 대상물(1)의 가공 불량 여부를 검사할 수 있다. 또한, 레이저 가공장치에 검사 유닛을 부가하는 방식으로 장치를 구성함으로써 별도의 검사 시스템을 구축할 필요가 없 어, 레이저 가공 검사에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 및 검사장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 및 검사장치를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 및 검사방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가공 대상물 3 : 제1 이송부

5 : 제2 이송부 7 : 테이블

10 : 레이저 발생부 20 : 비젼부

22 : 검사부 30 : 얼라인부

32 : 얼라인 카메라 34 : 연산부

36 : 구동부

Claims (14)

1. 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부와;

   상기 가공 대상물을 지지하는 테이블과;

   상기 테이블을 이동시켜, 상기 가공 대상물의 소정 부위가 상기 레이저 빔에 의해 가공되도록 하는 제1 이송부와;

   상기 레이저 발생부에 인접하여 위치하며, 상기 레이저 빔에 의해 가공된 상기 가공 대상물의 가공 부위에 관한 영상을 획득하는 비젼부와;

   상기 비젼부에서 획득된 상기 영상을 분석하여 상기 가공 대상물의 가공 정도를 검사하는 검사부를 포함하는 레이저 가공 및 검사장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 비젼부는 상기 레이저 발생부의 작동에 연동하여 작동되어, 실시간으로 상기 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 검사부는 상기 영상을 분석하여 도출된 영상 데이터를 미리 설정된 기준 데이터와 비교하여, 상기 가공 대상물이 제대로 가공되었는지의 여부에 상응하 는 결과 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 레이저 발생부 및 상기 비젼부를 이동시켜, 상기 가공 대상물의 소정 부위가 상기 레이저 빔에 의해 가공되고 상기 비젼부에 의해 촬영되도록 하는 제2 이송부를 더 포함하는 레이저 가공 및 검사장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 비젼부는 상기 가공 대상물에 대한 이격거리가 조절 가능하도록 상기 제2 이송부에 결합되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 비젼부는 소정의 트리거 신호를 수신하여 상기 가공 대상물을 촬영하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 트리거 신호는 미리 입력된 값, 상기 레이저 발생부의 작동 및 상기 제2 이송부의 작동으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상에 상응하여 생성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 가공 대상물이 가공되는 방향이 상기 레이저 발생부의 이동방향과 일치하도록 상기 가공 대상물을 정렬시키는 얼라인(align)부를 더 포함하는 레이저 가공 및 검사장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 얼라인부는,

   상기 레이저 발생부에 인접하여 위치하며, 상기 가공 대상물의 소정 지점을 촬영하는 얼라인 카메라와;

   상기 얼라인 카메라로부터 획득된 영상에 관한 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 상기 가공 대상물의 정렬 정도를 판단하는 연산부와;

   상기 연산부의 판단 결과에 상응하여 상기 가공 대상물을 회동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사장치.
10. (a) 가공 대상물을 반입하여 소정의 위치로 이송시키는 단계;

    (b) 레이저 발생부로부터 생성되는 레이저 빔을 상기 가공 대상물에 조사하여 가공하는 단계;

    (c) 상기 레이저 빔에 의한 가공에 연동하여 실시간으로 상기 가공 대상물의 가공 부위에 관한 영상을 획득하는 단계;

    (d) 획득된 상기 영상을 분석하여 상기 가공 대상물의 가공 정도를 검사하는 단계; 및

    (e) 상기 검사 결과에 상응하여 상기 가공 대상물을 반출하는 단계를 포함하는 레이저 가공 및 검사방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 단계 (d)는,

    (d1) 상기 영상을 분석하여 도출된 영상 데이터를 미리 설정된 기준 데이터와 비교하는 단계;

    (d2) 상기 가공 대상물이 제대로 가공되었는지의 여부를 판단하는 단계; 및

    (d3) 상기 판단 결과를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사방법.
12. 제10항에 있어서,

    상기 레이저 발생부는 이송부의 작동에 의해 소정 방향으로 이동하면서 상기 레이저 빔을 조사하며,

    상기 단계 (c)는, 미리 입력된 값, 상기 레이저 발생부의 작동 및 상기 이송부의 작동으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상에 상응하여 생성되는 트리거(trigger) 신호를 수신하여 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사방법.
13. 제10항에 있어서,

    상기 단계 (b) 이전에,

    (f) 상기 가공 대상물이 가공되는 방향이 상기 레이저 발생부의 이동방향과 일치하도록 상기 가공 대상물을 정렬시키는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 및 검사방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 단계 (f)는,

    (f1) 상기 가공 대상물의 소정 지점을 촬영하는 단계;

    (f2) 상기 단계 (f1)에서 획득된 영상에 관한 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 상기 가공 대상물의 정렬 정도를 판단하는 단계; 및

    (f3) 상기 단계 (f2)에서의 판단 결과에 상응하여 상기 가공 대상물을 회동 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 및 검사방법.

Images