KR20180102046A

KR20180102046A - 레이저 처리 디바이스 및 레이저 처리 방법

Info

Publication number: KR20180102046A
Application number: KR1020187003389A
Authority: KR
Inventors: 루루 쉬; 원룽 주; 칭양 쉬
Original assignee: 보에 테크놀로지 그룹 컴퍼니 리미티드; 허페이 신성 옵토일렉트로닉스 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2018-09-14
Also published as: EP3581321A4; WO2018145428A1; CN108393579A; EP3581321A1; US20190009361A1; JP2020510543A

Abstract

레이저 처리 디바이스 및 레이저 처리 방법. 레이저 처리 디바이스는 처리될 가공물(15)을 적재하도록 구성되는 절삭 테이블(10); 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 가공물(15) 상에서 거리 측정을 수행하여 가공물(15)의 3차원 처리 데이터(16)를 획득하도록 구성되는 거리-측정 유닛(12); 및 3차원 처리 데이터(16)에 따라 레이저 광(130)을 사용하여 가공물(15)을 처리하도록 구성되는 레이저 처리 유닛(13)을 포함한다. 레이저 처리의 프로세스에서, 레이저 처리 디바이스는 3차원 처리 데이터(16)에 따라 가공물(15) 상의 레이저 광(130)의 포커스 위치를 실시간으로 조절할 수 있고, 레이저 광(130)이 가공물(15)의 표면 상에 정확히 포커싱되는 것을 보장할 수 있어, 레이저 처리의 처리 품질이 향상되고, 가공물(15)의 변형 정도에 대한 적응성이 강화되고, 불량률이 감소되고, 제품 수율이 향상된다.

Description

레이저 처리 디바이스 및 레이저 처리 방법

본 출원은 2017년 2월 7일 출원된 중국 특허 출원 제201710067988.7호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 개시내용은 본 출원의 일부로서 참조로 본 명세서에 원용된다.

<기술 분야>

본 개시내용의 실시예들은 레이저 처리 디바이스 및 레이저 처리 방법에 관한 것이다.

레이저 처리는 비-접촉 처리이고, 렌즈에 의해 포커싱된 후 포커스 지점에서 높은 에너지 밀도에 도달하는 레이저 빔의 에너지를 주로 사용하는, 그리고 처리를 위해 광-열 효과에 의존하는 처리 방법이다. 레이저 처리는 광-화학 반응 처리 및 레이저 열 처리를 포함할 수 있다. 광-화학 반응 처리는 레이저 빔이 대상에 조사될 때 고-밀도 고-에너지 레이저 광자들에 의해 광-화학 반응이 유발되거나 제어되는 프로세스라고 지칭되며, 광-화학 반응 처리는 광-화학 퇴적, 레이저 조각 및 에칭 등을 포함한다. 레이저 열 처리는 재료의 표면 상에 레이저 빔을 투사하여 생성되는 열 효과에 의해 구현되는 프로세스이고, 레이저 열 처리는 레이저 용접, 레이저 절삭, 레이저 스크라이빙 등을 포함한다. 레이저 절삭은 열 절삭 방법들 중 하나이고, 기존의 기계 나이프를 대체하는 보이지 않는 빔들을 사용하고, 비-접촉 절삭 접근방식을 사용하여, 절삭 프로세스 동안 가공물의 표면이 긁히지 않는다. 레이저 절삭은 부드럽고 버르가 없는(burr-free) 절삭 표면, 빠른 절삭 속도, 높은 절삭 정밀도, 높은 절삭 품질 및 낮은 처리 비용 등의 이점들을 또한 갖는다. 따라서, 레이저 절삭 기술은 플렉시글라스(plexiglass), 목재, 플라스틱 및 기타 비-금속 재료들과, 스테인리스 강, 탄소 강, 합금 강, 알루미늄 및 기타 금속 재료들 같은 다양한 재료들의 절삭 프로세스에 널리 사용된다.

레이저 처리는 에너지-포커스 레이저 빔을 사용하여 가공물을 처리하고, 레이저 빔과 가공물 사이의 거리 정확도에 대한 요건이 상대적으로 높다. 레이저 처리 프로세스에서는, 이상적인 포커스 위치가 일반적으로 설정되고, 가공물은 이상적인 포커스 위치에 따라 처리된다. 그러나, 처리된 가공물 자체가 심한 뒤틀림을 가지면, 절삭 테이블의 평탄성이 비정상적이고, 절삭 테이블 상에 남겨지는 폐기 바들과 같은 비정상 물질들이 처리 프로세스 동안 적시에 제거되지 않아 처리된 가공물이 덧대어지게 되고, 처리된 가공물의 표면이 변형되게 하는 다른 원인들이 존재하면, 가공물 상의 레이저 광의 실제 포커스 위치가 이상적인 포커스 위치로부터 벗어난다. 레이저 처리의 정확도가 영향을 받고, 이는 실제 생산에서 레이저 처리 기술의 절삭 품질의 저하 및 레이저 처리 기술의 불량률의 증가에 이르게 된다.

본 개시내용의 적어도 하나의 실시예는 레이저 처리 디바이스 및 레이저 처리 방법을 제공한다. 적어도 하나의 실시예에 따른 레이저 처리 디바이스 및 레이저 처리 방법에서는, 레이저 처리 이전에, 미리 결정된 처리 경로 상의 모든 위치들에서 가공물의 거리들이 측정되어 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득할 수 있다. 레이저 처리 프로세스에서는, 3차원 처리 데이터에 따라 가공물 상의 레이저 광의 포커스 위치가 실시간으로 조절될 수 있어, 레이저 광이 가공물의 표면에 대해 정밀하게 포커싱되는 것, 레이저 처리의 처리 품질이 향상되는 것, 가공물의 변형 정도에 대한 적응성이 강화되는 것, 불량률이 감소되는 것, 및 제품 수율이 향상되는 것을 보장한다.

본 개시내용의 적어도 하나의 실시예는 레이저 처리 디바이스를 제공하며, 이는, 처리될 가공물을 적재하도록 구성되는 절삭 테이블; 미리 결정된 처리 경로를 따라 가공물 상에서 거리 측정을 수행하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하도록 구성되는 거리-측정 유닛; 및 3차원 처리 데이터에 따라 가공물을 처리하도록 구성되는 레이저 처리 유닛을 포함한다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스에서, 거리-측정 유닛은, 가공물에 제1 거리-측정 신호를 송신하도록 구성되는 신호 송신기; 제2 거리-측정 신호를 수신하도록 구성되는 신호 수신기- 제2 거리-측정 신호는 제1 거리-측정 신호가 가공물에 의해 반사된 이후 신호 수신기로 복귀되는 신호임 -; 및 제1 거리-측정 신호 및 제2 거리-측정 신호를 처리하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하도록 구성되는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스에서, 제1 거리-측정 신호는 레이저 신호 또는 초음파 신호이다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스는 메모리를 추가로 포함한다. 메모리는 거리-측정 유닛으로부터 3차원 처리 데이터를 수신하고 저장하도록 구성되고, 3차원 처리 데이터는 레이저 처리 유닛에 제공될 수 있다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스에서, 레이저 처리 유닛은, 레이저 방출기, 광학 어셈블리 및 레이저 처리 헤드를 포함할 수 있다. 레이저 방출기는 레이저 광을 방출하도록 구성되고; 광학 어셈블리는 레이저를 수렴하고 레이저를 레이저 처리 헤드에 제공하도록 구성되고; 레이저 처리 헤드는 3차원 처리 데이터에 기초하여 가공물을 처리하도록 구성된다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스에서, 레이저 처리 유닛은 절삭 테이블의 표면 내에서 이동하도록 레이저 처리 헤드를 구동하도록 구성되는 제1 이동 부재; 및 절삭 테이블의 표면에 수직인 방향으로 이동하도록 레이저 처리 헤드를 구동하도록 구성되는 제2 이동 부재를 추가로 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스에서, 레이저 처리 헤드는 가공물을 절삭하도록 또는 분할하도록 구성된다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스는 보상 디바이스를 추가로 포함할 수 있다. 보상 디바이스는 레이저 처리 유닛과 거리-측정 유닛 사이의 보상 신호를 생성하도록 그리고 보상 신호로 3차원 처리 데이터를 보정하도록 구성된다.

본 개시내용의 적어도 하나의 실시예는 레이저 처리 방법을 추가로 제공하며, 이는, 처리될 가공물을 절삭 테이블 상에 배치하는 단계; 미리 결정된 처리 경로를 따라 가공물 상에서 거리 측정을 수행하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 형성하는 단계; 및 3차원 처리 데이터에 따라 레이저 광을 사용하여 가공물을 처리하는 단계를 포함한다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법에서, 가공물의 3차원 처리 데이터를 형성하는 단계는, 신호 송신기를 통해 가공물에 제1 거리-측정 신호를 송신하는 단계; 신호 수신기를 통해 제2 거리-측정 신호를 수신하는 단계- 제2 거리-측정 신호는 제1 거리-측정 신호가 가공물에 의해 반사된 이후의 신호임 -; 및 제1 거리-측정 신호 및 제2 거리-측정 신호를 데이터 프로세서에 의해 처리하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법에서, 데이터 프로세서의 처리 방법은 위상 방법, 스펙트럼 공동 초점 방법, 삼각 방법 또는 간섭 방법을 포함한다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법에서, 레이저 광을 사용하여 가공물을 처리하는 단계는 레이저 광을 사용하여 가공물을 절삭하여 또는 분할하여 가공물을 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법에서, 3차원 처리 데이터에 따라 레이저 광을 사용하여 가공물을 처리하는 단계는, 레이저 방출기에 의해 레이저 광을 방출하는 단계; 3차원 처리 데이터에 따라 가공물 상의 레이저 광의 포커스 위치를 조절하는 단계; 및 레이저 광을 사용하여 가공물을 절삭하는 또는 분할하는 단계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법은, 보상 신호를 생성하는 단계; 및 보상 신호를 사용하여 3차원 처리 데이터를 보정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 개시내용의 실시예들의 기술적 해결책들을 명확하게 설명하기 위해, 실시예들의 도면들이 이하에서 간략하게 설명될 것이고; 설명되는 도면들은 단지 본 개시내용의 일부 실시예들에 관련되며, 따라서 본 개시내용에 제한되는 것은 아니라는 점이 명백하다.
도 1은 레이저 절삭 디바이스의 개략도이다.
도 2a는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스의 개략도이다.
도 2b는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스의 개략 블록도이고;
도 3a는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 거리-측정 유닛에 의해 거리를 측정하는 개략도이고;
도 3b는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 거리-측정 유닛의 개략 블록도이고;
도 3c는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 3차원 처리 데이터의 개략도이고;
도 4a는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 유닛에 의한 처리의 개략도이고;
도 4b는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 유닛의 개략 구조도이다.
도 4c는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 유닛의 개략 블록도이다.
도 5는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법의 개략 흐름도이다.
도 6a는 도 5에서의 단계 S2의 개략 흐름도이다.
도 6b는 도 6a에서의 단계 S23의 개략 흐름도이다.
도 7은 도 5에서의 단계 S3의 개략 흐름도이다.

본 개시내용의 실시예들의 목적들, 기술적 상세사항들 및 이점들을 명료하게 하기 위해, 실시예들의 기술적 해결책들은 본 개시내용의 실시예들에 관련되는 도면들과 연계하여 명확히 그리고 충분히 이해될 수 있는 방식으로 설명될 것이다. 명백하게, 설명되는 실시예들은 본 개시내용의 실시예들의 전부가 아니라 단지 일부이다. 본 명세서에 설명되는 실시예들에 기초하여, 관련분야에서의 기술자들은, 임의의 독창적인 작업 없이도, 본 개시내용의 범위 내에 있을 다른 실시예(들)를 획득할 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 개시내용이 속하는 관련분야에서의 통상의 기술자에 의해 보통 이해되는 것과 동일한 의미들을 갖는다. 본 개시내용에서 사용되는 "제1(first)", "제2(second)" 등의 용어들은, 임의의 순서, 양 또는 중요도를 표시하려고가 아니라, 다양한 컴포넌트들을 구별하려고 의도되는 것이다. "포함한다(comprise, include)" 등의 용어들은 이러한 용어들 이전에 기재되는 엘리먼트들 또는 대상들이 이러한 용어들 이후에 나열되는 엘리먼트들 또는 대상들 및 이들의 등가물들을 망라하지만, 다른 엘리먼트들 또는 대상들을 배제하지는 것은 아니라는 점을 명시하려고 의도되는 것이다 . "접속한다(connect)", "접속되는(connected)" 등과 같은 구절들은 물리적 접속 또는 기계적 접속을 정의하고자 의도되는 것이 아니라, 전기적 접속을 직접적으로 또는 간접적으로 포함할 수 있다. "상(on)", "하(under)", "우(right)", "좌(left)" 등은 단지 상대적인 위치 관계를 표시하는데 사용되고, 설명되는 대상의 위치가 변경될 때, 상대적인 위치 관계가 이에 따라 변경될 수 있다.

레이저 처리는 포커싱된 고-파워 밀도 레이저 빔을 사용하여 가공물을 처리하고, 따라서 가공물 상의 레이저 빔의 포커싱 정확도에 대한 요건이 상대적으로 높다. 그러나, 실제 레이저 처리 생산 프로세스에서, 가공물의 표면은 절대적으로 평평하지 않을 수 있고, 가공물의 표면은 뒤틀림, 구부러짐 또는 기울어짐과 같이 어느 정도 변형될 수 있다. 또한, 가공물의 길이가 1200mm의 범위 내에 있는 것과 같이 상대적으로 큰 영역이 있는 가공물에 대해서, 가공물은 5 내지 10 mm 또는 심지어 20 mm의 변형을 가질 수 있어, 가공물 상의 레이저 광의 실제 포커스 위치가 이상적인 포커스 위치로부터 벗어나게 된다. 따라서, 레이저 처리의 정확도 및 품질이 저하되고, 레이저 처리의 불량률이 증가된다.

예를 들어, 도 1은 레이저 절삭 디바이스의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 레이저 절삭 디바이스는 절삭 테이블(25), 레이저 방출기(20), 레이저 절삭 헤드(21), 유리 기판(23), 및 구동기(도 1에 도시되지 않음)를 포함한다. 유리 기판(23)에는 미리 결정된 절삭 경로(24)가 제공되고, 레이저 방출기(20)에 의해 방출되는 레이저 광(22)은 렌즈를 통해 포커싱되고 수렴되고 나서, 레이저 절삭 헤드(21)를 통해 유리 기판(23) 상에 입사된다. 구동기는 미리 결정된 절삭 경로(24)를 따라 이동하도록 레이저 절삭 헤드(21)를 구동하여, 레이저 광(22)이 미리 결정된 절삭 경로(24)를 따라 유리 기판(23)을 절삭한다. 절삭 처리 이전에, 이상적인 상태에서의 레이저 광(22)의 포커스 위치가 일반적으로 설정되고; 예를 들어, 위치 A1에서, 레이저 광(22)의 포커스 위치는 유리 기판(23)의 표면 바로 위에 있다. 절삭 처리 동안, 레이저 방출기(20)가 위치 A1로부터 위치 A2로 이동될 때, 유리 기판(23)의 표면이 균일하지 않고, 절삭 테이블(25)의 표면이 평평하지 않거나, 또는 비정상 물질들이 절삭 테이블(25) 상에 존재하는 등의 이유로, 위치 A2에서의 유리 기판(23)의 표면이 뒤틀리거나 변형되고, 위치 A2에서의 레이저 광(22)의 포커스 위치가 정확히 유리 기판(23)의 표면 상에 있을 수 없어, 위치 A2에서 유리 기판(23)의 절삭 갭이 상대적으로 더 넓다. 결국, 유리 기판(23)의 절삭 갭들의 폭들이 상이하고, 절삭 품질 및 정확도가 감소되고, 심지어 폐기 제품들이 생성된다.

본 개시내용의 적어도 하나의 실시예는 레이저 처리 디바이스를 제공하며, 이는, 절삭 테이블, 거리-측정 유닛 및 레이저 처리 유닛을 포함한다. 절삭 테이블은 처리될 가공물을 적재하도록 구성되고, 거리-측정 유닛은 미리 결정된 처리 경로 상에서 가공물 상에서 거리 측정을 수행하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하도록 구성되고, 레이저 처리 유닛은 3차원 처리 데이터에 따라 가공물을 처리하도록 구성된다.

본 개시내용의 적어도 하나의 실시예는 레이저 처리 방법을 추가로 제공하며, 이는, 처리될 가공물을 절삭 테이블 상에 배치하는 단계; 미리 결정된 처리 경로 상에서 가공물 상에서 거리 측정을 수행하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 형성하는 단계; 및 3차원 처리 데이터에 따라 레이저 광을 사용하여 가공물을 처리하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 적어도 하나의 실시예는 레이저 처리 디바이스 및 레이저 처리 방법을 제공한다. 레이저 처리 이전에, 미리 결정된 처리 경로 상의 모든 위치들에서의 가공물의 거리들이 측정될 수 있고, 미리 결정된 처리 경로의 정보와 함께 거리-측정 결과들에 따라 가공물의 3차원 처리 데이터가 획득될 수 있다. 레이저 처리의 프로세스에서, 가공물 상의 레이저 광의 포커스 위치가 3차원 처리 데이터에 따라 실시간으로 조절될 수 있어, 레이저 광이 가공물의 표면 상에 정밀하게 포커싱되는 것을 보장한다. 레이저 처리의 처리 품질이 향상되고, 가공물의 변형 정도에 대한 적응성이 강화되고, 불량률이 감소되고, 제품 수율이 향상된다.

본 개시내용은 이하의 일부 실시예들에 의해 추가로 설명된다.

제1 실시예

도 2a는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스의 개략도이고; 도 2b는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스의 개략 블록도이고; 도 3a는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 거리-측정 유닛에 의해 거리를 측정하는 개략도이고; 도 3b는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 거리-측정 유닛의 개략 블록도이고; 도 3c는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 3차원 처리 데이터의 개략도이고; 도 4a는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 유닛에 의한 처리의 개략도이고; 도 4b는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 유닛의 개략 구조도이고; 도 4c는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 유닛의 개략 블록도이다. 도 2a 내지 도 4c는 본 개시내용의 실시예들을 보다 명확하게 도시하기 위해 관련 구조들 중 일부만을 보여준다.

예를 들어, 도 2a에 도시되는 바와 같이, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 디바이스는, 절삭 테이블(10), 거리-측정 유닛(12) 및 레이저 처리 유닛(13)을 포함한다. 절삭 테이블(10)은 처리될 가공물(15)을 적재하도록 구성되고, 가공물(15)에는 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 미리 결정된 처리 경로(11)가 제공된다. 거리-측정 유닛(12)은 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 Z 축 방향으로 가공물(15) 상에서 거리 측정을 수행하도록 그리고 (도 3c에 도시되는 바와 같이) 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보와 함께 이러한 거리 측정의 결과들에 따라 (도 3c에 도시되는 바와 같이) 가공물(15)의 3차원 처리 데이터(16)를 획득하도록 구성된다. 레이저 처리 유닛(13)은 3차원 처리 데이터(16)에 따라 레이저 광(130)으로 가공물(15)을 처리하도록 구성된다. 3차원 처리 데이터(16)는 가상 좌표계에서의 X, Y 및 Z 축들 상의 위치 좌표 정보를 적어도 포함하고, 이러한 가상 좌표계의 원점은 필요에 따라 선택될 수 있다.

예를 들어, Z 축 방향으로 가공물(15)의 거리는 Z 축 방향으로 가공물(15)의 표면과 거리-측정 유닛(12) 사이의 거리를 나타낼 수 있다.

예를 들어, 레이저 처리 디바이스는 거리-측정 유닛(12)에 의해 미리 결정된 처리 경로(11) 상의 모든 위치들에서 가공물(15) 상에서 거리 측정을 수행하여 가공물(11)의 3차원 처리 데이터(16)를 획득한다. 가공물(15) 상의 레이저 광(130)의 포커스 위치는 3차원 처리 데이터(16)에 기초하여 실시간으로 동적으로 조절되어, 레이저 광(130)이 가공물(15)의 표면 상에 정밀하게 포커싱되는 것을 보장한다. 레이저 처리의 처리 품질이 향상되고, 가공물의 변형 정도에 대한 적응성이 강화되고, 불량률이 감소되고, 제품 수율이 향상된다. 레이저 처리 디바이스에서, 거리-측정 유닛(12)과 레이저 처리 유닛(13)은 일체로 또는 개별적으로 제공될 수 있다. 거리-측정 유닛(12)과 레이저 처리 유닛(13)이 개별적으로 제공되는 경우, 거리-측정 유닛(12)과 레이저 처리 유닛(13)은 동일한 영역에서 또는 상이한 영역들에서 동시에 동작할 수 있어, 레이저 처리의 작업 효율이 향상될 수 있다. 다른 한편, 3차원 처리 데이터(16)가 먼저 거리들을 측정하여 획득되고 나서, 3차원 처리 데이터(16)에 따라 레이저 광(130)의 포커스 위치가 실시간으로 동적으로 조절되고, 레이저 처리 동안 3차원 처리 데이터(16)를 처리하는 시간이 절약될 수 있어, 레이저 처리의 속도를 향상시킨다.

예를 들어, 처리될 가공물(15)은 금속 패널 또는 비-금속 패널일 수 있다. 비-금속 패널은, 예를 들어, 유리 패널, 석영 패널, 세라믹 패널, 플라스틱 패널 또는 실리콘 패널일 수 있다. 비-금속 패널은, 다른 예를 들어, 액정 디스플레이 패널, OLED 디스플레이 패널 등과 같은 기능적 컴포넌트들로 형성되는 패널일 수 있다. 금속 패널은, 예를 들어, 전기 아연 도금 강판, 용융 아연 도금 강판, 알루미늄 도금 아연 강판, 구리 플레이트 등일 수 있다.

예를 들어, 미리 결정된 처리 경로(11)는 X 축 방향으로 연장되는 제1 그룹의 처리 경로들(110) 및 Y 축 방향으로 연장되는 제2 그룹의 처리 경로들(111)을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 처리 경로들(110)은, 예를 들어, 서로 평행한 직선들일 수 있고, 제2 그룹의 처리 경로들(111)은, 예를 들어, 서로 평행한 직선들일 수 있다. 제1 그룹의 처리 경로들(110) 및 제2 그룹의 처리 경로(111)들은 물결 모양 선들 또는 포물선들 등과 같은 곡선들일 수도 있어, 형상들이 상이한 가공물(15)의 처리를 수용한다. 미리 결정된 처리 경로(11)의 구체적인 형상은 가공물(15)의 형상에 따라 유연하게 설계될 수 있고, 이것이 본 개시내용의 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니다.

도 2b에 도시되는 바와 같이, 레이저 처리 디바이스는 또한 메모리(26)를 포함할 수 있다. 메모리(26)는 거리-측정 유닛(12)으로부터 3차원 처리 데이터(16)를 수신하여 저장하도록, 그리고 레이저 처리 유닛(13)에 3차원 처리 데이터(16)를 제공하도록 구성된다. 메모리(26)는 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보를 저장하도록 그리고 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보를 거리-측정 유닛(12)에 제공하도록 추가로 구성된다.

예를 들어, 메모리(26)는 휘발성 메모리 또는 비-휘발성 메모리, 자기 메모리 또는 반도체 메모리와 같은 다양한 타입들의 저장 매체일 수 있다. 보다 구체적으로, 메모리(26)는 이동 전화의 메모리 카드, 태블릿 컴퓨터의 저장 컴포넌트, 퍼스널 컴퓨터의 하드 디스크, 자기 디스크, 콤팩트 디스크, RAM(random access memory), ROM(read only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), SRAM(static random access memory), 휴대용 CD-ROM(compact disc read-only memory), USB 메모리 또는 위 저장 매체의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 2b에 도시되는 바와 같이, 레이저 처리 디바이스는 보상 디바이스(14)를 추가로 포함할 수 있다. 보상 디바이스(14)는 위치 검출기, 비교기 및 신호 프로세서와 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 위치 검출기는, 예를 들어, 광전 위치 검출기일 수 있다. 위치 검출기는 처리 초기 위치에서 레이저 처리 유닛(13)의 제1 위치 정보 및 처리 초기 위치에서 거리-측정 유닛(12)의 제2 위치 정보를 검출하도록 구성된다. 비교기는 제1 위치 정보를 제2 위치 정보와 비교하도록 그리고 제1 위치 정보와 제2 위치 정보 사이의 차이에 따라 보상 신호 (데이터)를 생성하도록 구성된다. 신호 프로세서는 보상 신호를 사용하여 3차원 처리 데이터(16)를 보정하도록 구성되고, 보정된 3차원 처리 데이터(16)는 저장용 메모리(26)에 송신될 수 있고, 최종적으로 후속 처리를 위해 레이저 처리 유닛(13)에 제공될 수 있다. 대안적으로, 보상 신호는 실시간으로 보상하기 위한 동작 동안 레이저 처리 유닛(13)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 위치 정보는 Z 축 방향으로 레이저 처리 유닛(13)과 가공물(15) 사이의 거리 정보를 포함할 수 있고, 제2 위치 정보는 Z 축 방향으로 거리-측정 유닛(12)과 가공물(15) 사이의 거리 정보를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 위치 정보는 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 레이저 처리 유닛(13)의 좌표 정보를 추가로 포함할 수 있으고, 제2 위치 정보는 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 거리-측정 유닛(12)의 좌표 정보를 추가로 포함할 수 있다.

예를 들어, 절삭 테이블(10)에는 위치 제한 부재(19)가 또한 제공할 수 있다. 위치 제한 부재(19)는 가공물(15)을 고정하도록 구성되어, 레이저 처리 동안 절삭 테이블(10) 상의 가공물(15)의 이동을 방지한다. 예를 들어, 위치 제한 부재(19)의 재료는 고무 또는 다른 가요성 재료들일 수 있어, 가공물(15)을 고정하는 프로세스 동안 가공물(15)이 긁히는 것을 방지한다.

예를 들어, 레이저 처리 디바이스는 기계식 아암을 추가로 포함할 수 있다. 기계식 아암은 절삭 테이블(10)의 표면 상으로 가공물(15)을 이동시키도록 그리고 처리된 후에 서브-가공물(150)을 제거하도록 구성된다. 기계식 아암의 재료는, 예를 들어, 알루미늄 합금 및/또는 테프론(Teflon)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 기계식 아암의 재료는 세라믹 등과 같은 다른 재료들일 수도 있다.

예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시되는 바와 같이, 거리-측정 유닛(12)은 신호 송신기, 신호 수신기 및 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 거리-측정 유닛(12)은 메모리(26)에 의해 제공되는 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보를 수신한다. 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동함에 따라, 신호 송신기는 제1 거리-측정 신호(120)를 가공물(15)의 표면에 송신하고, 신호 수신기는 제2 거리-측정 신호(121)를 수신한다. 예를 들어, 제2 거리-측정 신호(121)는 제1 거리-측정 신호가 가공물(15)에 의해 반사된 이후 신호 수신기로 복귀되는 신호이다. 데이터 프로세서는 제1 거리-측정 신호(120) 및 제2 거리-측정 신호(121)를 처리하고, 처리 결과에 따라 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보와 조합하여 가공물(15)의 3차원 처리 데이터를 획득한다.

예를 들어, 신호 송신기는 레이저 방출기 또는 초음파 발생기일 수 있고, 신호 수신기는 이에 대응하여 레이저 수신기 또는 초음파 수신기일 수 있다. 레이저 방출기는, 예를 들어, 엑시머 레이저 방출기, 반도체 레이저 방출기, 솔리드-스테이트 레이저 방출기 또는 가스 레이저 방출기일 수 있다.

예를 들어, 제1 거리-측정 신호(120)는 레이저 신호, 초음파 신호 등일 수 있고, 따라서, 제2 거리-측정 신호(121) 또한 레이저 신호, 초음파 신호 등일 수 있다.

거리-측정 유닛(12)의 거리-측정 정확도는, 가공물(15)의 표면의 경미한 변형이 정확하게 측정될 수 있는 것이 보장되도록, 0.05 mm 내에서 제어될 필요가 있다는 점이 주목되어야 한다.

예를 들어, 데이터 프로세서는 신호 추출 모듈 및 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 거리-측정 신호(120) 및 제2 거리-측정 신호(121)가 레이저 신호들인 경우, 신호 추출 모듈은 레이저 신호들의 특성 정보를 추출할 수 있고, 이러한 특성 정보는, 예를 들어, 위상 정보, 파장 정보, 각각의 펄스 피크의 진폭 비율, 광 스폿 정보, 발진 주파수 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 추출 모듈은 제1 거리-측정 신호(120)의 광-파 진폭 정보 및 제2 거리-측정 신호(121)의 광-파 진폭 정보를 추출하고 나서, 제1 거리-측정 신호(120)의 광-파 진폭 정보 및 제2 거리-측정 신호(121)의 광-파 진폭 정보를 중첩하여, 명암의 간섭 무늬들이 획득된다. 다음으로 신호 추출 모듈은 광 신호들을 전기-펄스 신호들로 변환할 수 있다. 이러한 전기-펄스 신호들은 카운터에 의해 카운팅되어 전기 펄스들의 총 수를 획득하여, Z 축 방향으로 가공물(15)과 신호 송신기 및 신호 수신기 사이의 거리 정보가 획득될 수 있다. 다른 예를 들어, 신호 추출 모듈은 신호 송신기가 제1 거리-측정 신호(120)를 송신하는 송신 시간과 신호 수신기가 제2 거리-측정 신호(121)를 수신하는 수신 시간을 추가로 기록하고, 송신 시간과 수신 시간의 차이에 따라 Z 축 방향으로 가공물(15)과 신호 송신기 및 신호 수신기 사이의 거리 정보를 계산한다.

예를 들어, 신호 처리 모듈은 위상 방법, 스펙트럼 공동-초점 방법, 삼각 방법, 간섭 방법 등을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 방법들을 사용하여 제1 거리-측정 신호(120) 및 제2 거리-측정 신호(121)를 처리하여, Z 축 방향으로 가공물(15)의 거리 정보를 획득할 수 있다.

예를 들어, 데이터 프로세서는 (DSP(digital signal processor), 단일 칩 마이크로 제어기, PLC(programmable logic controller) 등과 같은) 전용 컴퓨터 디바이스, 또는 (예를 들어, CPU(central processing unit)와 같은) 범용 컴퓨터 디바이스일 수 있으며, 이것이 본 개시내용의 실시예들에서 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 3a에 도시되는 바와 같이, 절삭 테이블(10)의 표면 상에서, 거리-측정 유닛(12)은 가공물(15) 상의 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동한다. 위치 Z1에서, 거리-측정 유닛(12)은 가공물(15)의 제1 거리 정보를 측정하여 획득하고; 위치 Z2에서, 거리-측정 유닛(12)은 가공물(15)의 제2 거리 정보를 측정하여 획득한다. 예를 들어, 위치 Z2에서, 가공물(15)이 변형되어, 제1 거리 정보와 제2 거리 정보 사이의 거리 차이를 유발한다. 예를 들어, 위치 Z2에서, 가공물(15)이 볼록 변형을 가질 때, 제2 거리 정보는 제1 거리 정보보다 작고; 가공물(15)이 오목 변형을 가질 때, 제2 거리 정보는 제1 거리 정보보다 크다. 도 3c에 도시되는 바와 같이, 미리 결정된 처리 경로(11) 상의 각각의 위치에서, 거리-측정 유닛(12)은 Z 축 방향으로 가공물(15)의 거리를 측정하고, 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보와 함께 거리-측정 결과들에 따라 가공물(15)의 3차원 처리 데이터(16)가 획득될 수 있다. 예를 들어, 3차원 처리 데이터(16)의 Z 축 좌표는 가공물(15)과 거리-측정 유닛(12) 사이의 거리라고 지칭될 수 있고, 3차원 처리 데이터(16)의 X 축 좌표 및 Y 축 좌표는 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보라고 지칭될 수 있다.

가공물(15)은 볼록 변형, 오목 변형, 기울어짐 변형 등과 같은 변형을 가질 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 가공물(15)의 변형을 야기하는 원인은 가공물(15) 자체로 인한 자체-원인 또는 외부 원인을 포함할 수 있다. 자체-원인은, 예를 들어, 가공물(15)의 뒤틀림, 가공물(15) 자체의 결함 등을 포함한다. 외부 원인은, 예를 들어, 절삭 테이블(10) 자체의 표면의 비-평탄성, 가공물(15)이 덧대어지게 하는 절삭 테이블(10)의 표면 상의 비정상 물질들의 존재 등을 포함한다. 레이저 처리 디바이스는 자체-원인 및/또는 외부 원인에 의해 야기되는 가공물(15)의 변형을 검출할 수 있어, 절삭 테이블(10)의, 가공물(15)의 변형 정도에 대한 적응성을 강화시킬 뿐만 아니라, 설치 정확도 및 평탄성에 대한 요건을 낮추고 교체 빈도를 감소시킨다.

예를 들어, 도 4a-4c에 도시되는 바와 같이, 레이저 처리 유닛(13)은 레이저 방출기(131), 광학 어셈블리어셈블리(도시되지 않음) 및 레이저 처리 헤드(132)를 포함할 수 있다. 레이저 방출기(131)는 가공물(15)의 표면을 향해 레이저 광을 방출하도록 구성되고; 광학 어셈블리는 레이저 광을 수렴하도록 그리고 레이저 광을 레이저 처리 헤드(132)에 제공하도록 구성되고; 레이저 처리 헤드(132)는 3차원 처리 데이터(16)에 따라 레이저 광을 사용하여 가공물(15)을 처리하도록 구성된다. 예를 들어, 레이저 처리 유닛(13)은 가공물(15) 상에 절삭 처리 또는 분할 처리 등을 수행할 수 있다. 레이저 처리 유닛(13)이 가공물(15) 상에서 절삭 처리를 수행할 때, 레이저 광(130)의 파장은, 예를 들어, 1064 nm일 수 있고; 레이저 처리 유닛(13)이 가공물(15) 상에 분할 처리를 수행할 때, 레이저 광(130)의 파장은, 예를 들어, 10.6 ㎛일 수 있다. 다른 예를 들어, 절삭 처리 동안, 가공물(15)이 알루미노실리케이트 유리이면, 레이저 광(130)의 파워는, 예를 들어, 16 내지 22 와트일 수 있고; 가공물(15)이 소다 석회 유리이면, 레이저 광(130)의 파워는, 예를 들어, 30 내지 50 와트일 수 있다. 분할 처리 동안, 가공물(15)이 소다 석회 유리이면, 레이저 광(130)의 파워는, 예를 들어, 90 내지 120 와트일 수 있다.

예를 들어, 레이저 처리 유닛(13)에 의해 수행되는 절삭 처리 및 분할 처리의 속도는 10 내지 30 m/min일 수 있다. 예를 들어, 절삭 처리의 프로세스에서, 레이저 처리 유닛(13)의 절삭 속도는 레이저 광(130)이 가공물(15) 상에 작업하기에 충분한 시간을 갖는 것을 보장하는 15 m/min이어서, 가공물(15)이 가열되어 기화되고, 증발되어 캐비티들을 형성한다. 레이저 처리 유닛(13)이 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동함에 따라, 연속 캐비티들은 폭이 좁은 절삭 갭을 형성할 수 있어, 가공물(15)의 절삭 처리를 달성한다.

가공물(15)이 고-강도 유리이면, 가공물(15)의 내부 응력이 크다는 점이 주목되어야 한다. 가공물(15) 상에서 절삭 처리를 수행한 이후, 가공물(15)은 자동적으로 분리되어 복수의 서브-가공물들(150)을 형성한다. 가공물(15)이 저-강도 유리이면, 가공물(15)의 내부 응력이 작아서, 가공물(15) 상에서 절삭 처리를 수행한 이후 가공물(15)이 자동적으로 복수의 서브-가공물들(150)로 분리될 수 없다. 예를 들어, 가공물(15)이 저-강도 유리일 때, 가공물(15) 상에서 분할 처리를 수행하는 분할 프로세스가 프로세스에서 추가될 수 있어, 복수의 서브-가공물들(150)을 형성하도록 가공물(15)이 자동적으로 분리된다. 다른 예를 들어, 가공물(15)이 저-강도 유리일 때, 가공물(15)을 절삭 테이블(10)로부터 제거한 이후 복수의 서브-가공물들(150)을 획득하도록 가공물(15)이 수동으로 분리될 수도 있다.

예를 들어, 광학 어셈블리는 렌즈 그룹 및/또는 반사기 그룹일 수 있다. 광학 어셈블리는 높은 파워 밀도를 갖는 레이저 빔을 형성하는 레이저 광(130)을 수렴할 수 있다. 광학 어셈블리는 또한 레이저 광(130)의 전파 경로를 변경할 수 있어, 레이저 광(130)이 레이저 처리 헤드(132)에 정확하게 입사될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 그룹은 볼록 렌즈를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 렌즈 그룹은 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈와 볼록 렌즈의 조합 등을 또한 포함할 수 있다. 오목 렌즈 및 볼록 렌즈의 수 및 위치 관계는, 렌즈 그룹이 레이저 광(130)을 수렴하고 레이저 처리 헤드(132)에 레이저 광(130)을 제공할 수 있다면, 실제 적용 필요들에 따라 설계될 수 있다.

예를 들어, 레이저 처리 유닛(13)은 제1 이동 부재(170) 및 제2 이동 부재(171)를 추가로 포함한다. 제1 이동 부재(170)는 절삭 테이블(10)의 표면 내에서 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동하도록 구성된다. 도 4b에 도시되는 바와 같이, 제1 이동 부재(170)는 레이저 처리 헤드(132)를 X 축 방향으로 이동하도록 구동하는 제1 부분(1701) 및 레이저 처리 헤드(132)를 Y 축 방향으로 이동하도록 구동하는 제2 부분(1702)을 포함하여, 제1 이동 부재(170)는 레이저 처리 헤드(132)를 X 축 및 Y 축에 의해 정의되는 2차원 평면에서 이동하도록 구동할 수 있다. 제2 이동 부재(171)는 절삭 테이블(10)의 표면에 수직인 방향을 따라 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동하도록 구성된다. Z 축 방향으로, 제2 이동 부재(171)는 3차원 처리 데이터(16)에 따라 레이저 처리 헤드(132)와 가공물(15) 사이의 거리를 조절할 수 있어, 가공물(15) 상의 레이저 광(130)의 포커스 위치를 실시간으로 제어하고, 레이저 처리 헤드(132) 및 가공물(15)이 항상 정밀하게 포커싱되는 것을 보장한다. 가공물(15)의 변형 정도에 대한 레이저 처리 디바이스의 적응성이 강화될 수 있고, 가공물(15)의 처리 품질이 향상되고, 가공물(15)의 처리 정확도가 향상되고, 불량률이 감소되고, 제품 수율이 향상된다.

예를 들어, 제1 이동 부재(170) 및 제2 이동 부재(171)는 공압 파워 부재, 유압 파워 부재, 모터 또는 수동 파워 부재 중 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 제1 이동 부재(170) 및 제2 이동 부재(171)는, 예를 들어, 정확한 제어를 달성하기 위해 스테핑 모터 또는 서보 모터를 포함할 수 있고, 이동 정확도는 0.01 mm에 도달할 수 있다.

예를 들어, 레이저 방출기(131)는 (이산화탄소 레이저와 같은) 가스 레이저, (이트륨 알루미늄 가넷 레이저 또는 루비 레이저와 같은) 솔리드 레이저, (이중 헤테로 접합 레이저 또는 대형 광 캐비티 레이저와 같은) 반도체 레이저, (수정 섬유 레이저와 같은) 섬유 레이저 또는 (불활성 가스 엑시머 레이저, 수은 할라이드 엑시머 레이저 또는 다원자 엑시머 레이저와 같은) 엑시머 레이저 등일 수 있다.

예를 들어, 도 4b에 도시되는 바와 같이, 레이저 처리 디바이스는 제어기(18)를 추가로 포함할 수 있다. 제어기(18)는 레이저 처리 디바이스의 전체 동작들을 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 제어기(18)는 레이저 처리 유닛(13)을 이동하게 구동하도록 제1 이동 부재(170) 및 제2 이동 부재(171)를 제어할 수 있고, 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동하도록 거리-측정 유닛(12)을 또한 제어할 수 있다. 제어기(18)는 추가로 제1 거리-측정 신호(120)를 송신하도록 신호 송신기를 제어하고, 제2 거리-측정 신호(121)를 수신하도록 신호 수신기를 제어하고, 레이저 광(130)을 방출하도록 레이저 방출기(131)를 제어할 수 있다. 제어기는, 예를 들어, (CPU(central processing unit)와 같은) 범용 컴퓨터 디바이스, 단일 칩 제어기, 마이크로 제어기 등일 수 있다.

예를 들어, 도 4a에 도시되는 바와 같이, 절삭 테이블(10)의 표면 상에서, 제1 이동 부재(170)는 3차원 처리 데이터(16)에 따라 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동한다. 위치 Z1에서, 레이저 광(130)은 가공물(15)의 표면 상에 정밀하게 포커싱된다. 위치 Z2에서, 가공물(15)은 볼록 변형, 오목 변형, 기울어짐 변형 등과 같은 변형을 가질 수 있어, 레이저 광(130)의 포커스 위치가 벗어나게 된다. 예를 들어, 가공물(15)이 볼록 변형을 가질 때, 포커스 위치는, 예를 들어, 가공물(15)의 표면 아래 0.1 mm인 위치에 위치되어, 제2 이동 부재(171)는 가공물(15)의 표면으로부터 멀리 Z 축의 방향을 따라 0.1 mm 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동할 수 있다. 가공물(15)이 오목 변형을 가질 때, 포커스 위치는, 예를 들어, 가공물(15)의 표면 위 0.2 mm인 위치에 위치되어, 제2 이동 부재(171)는 가공물(15)의 표면을 향하여 Z 축의 방향을 따라 0.2 mm 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동할 수 있다. 제2 이동 부재(171)는 레이저 처리 헤드(132)와 가공물(15) 사이의 거리를 실시간으로 정확하게 조절할 수 있어, 레이저 광(130)이 가공물(15)의 표면 상에 정밀하게 포커싱될 수 있고, 레이저 처리 헤드(132) 및 가공물(15)이 정밀하게 포커싱되는 것을 보장한다. 가공물(15)의 처리 품질 및 효과가 개선되고, 가공물(15)의 처리 정확도가 향상된다.

레이저 처리의 품질을 보장하기 위해, 레이저 광(130)의 정밀한 포커스 위치는 가공물(15)의 두께의 중심에 위치될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 예를 들어, 가공물(15) 상에서 절삭 처리를 수행할 때, 가공물(15)의 상부 표면에서의 절삭 갭의 폭과 하부 표면에서의 절삭 갭의 폭이 일치하는 것이 보장될 수 있어, 처리 품질을 추가로 향상시킨다.

제2 실시예

본 개시내용의 실시예는 레이저 처리 방법을 제공하고, 도 5는 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법의 개략 흐름도이고, 도 6a는 도 5에서의 단계 S2의 개략 흐름도이고, 도 6b는 도 6a에서의 단계 S23의 개략 흐름도이고, 도 7은 도 5에서의 단계 S3의 개략 흐름도이다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법은 제1 실시예에서 설명되는 레이저 처리 디바이스에 적용될 수 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 레이저 처리 방법은 다음 단계들을 포함할 수 있다:

처리될 가공물을 절삭 테이블 상에 배치하는 단계 S1;

미리 결정된 처리 경로 상에서 가공물 상에서 거리 측정을 수행하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 형성하는 단계 S2; 및

3차원 처리 데이터에 따라 레이저 광을 사용하여 가공물을 처리하는 단계 S3.

예를 들어, 레이저 처리 이전에, 먼저, 미리 결정된 처리 경로(11) 상의 각각의 위치에서, Z 축 방향으로의 가공물(15)의 거리가 거리-측정 유닛(12)에 의해 측정되어 3차원 처리 데이터(16)를 형성하고, 3차원 처리 데이터(16)는 저장용 메모리(26)에 송신된다. 레이저 처리 동안, 메모리(26)는 3차원 처리 데이터(16)를 레이저 처리 유닛(13)에 제공하고, 레이저 처리 유닛(13)은 3차원 처리 데이터(16)에 따라 레이저 광(130)의 포커스 위치를 실시간으로 동적으로 조절하여 가공물(15) 상에 레이저 광(130)을 정확하게 포커싱한다. 그리고 다음으로 가공물(15)이 처리되어, 레이저 처리의 정확도가 향상될 수 있고, 처리 품질을 개선될 수 있고, 불량률을 감소되고, 제품 수율을 향상된다. 다른 양상에서, 예를 들어, 거리-측정 유닛(12)과 레이저 처리 유닛(13)은 일체로 또는 개별적으로 제공될 수 있다. 거리-측정 유닛(12)과 레이저 처리 유닛(13)이 개별적으로 제공되는 경우, 거리-측정 유닛(12)과 레이저 처리 유닛(13)은 동일한 영역에서 또는 상이한 영역들에서 동시에 동작할 수 있어, 레이저 처리의 작업 효율이 향상될 수 있다. 또 다른 양상에서, 먼저 가공물(15) 상에서 거리 측정을 수행하여 3차원 처리 데이터(16)가 획득되고 나서, 3차원 처리 데이터(16)에 따라 레이저 처리가 수행되어, 레이저 처리 동안 3차원 처리 데이터(16)를 처리하는 시간이 절약될 수 있어, 레이저 처리의 속도를 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 가공물(15)은 자체-원인 또는 외부 원인으로 인한 볼록 변형, 오목 변형, 기울어짐 변형 등과 같은 변형을 가질 수 있어, 가공물(15)의 표면이 평평하지 않은 것을 야기할 수 있다. 자체-원인은, 예를 들어, 가공물(15)의 뒤틀림 및 구부러짐, 가공물(15) 자체의 결함 등을 포함한다. 외부 원인은, 예를 들어, 절삭 테이블(10)의 표면의 비-평탄성, 가공물(15)이 덧대어지게 하는 절삭 테이블(10)의 표면 상의 비정상 물질들의 존재 등을 포함한다. 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법은 레이저 광(130)의 포커스 위치를 실시간으로 조절할 수 있어, 레이저 광(130)이 가공물(15) 상에 정확하게 포커싱될 수 있고, 따라서 가공물(15)의 변형 정도에 대한 적응성이 강화될 수 있고, 다른 한편으로 절삭 테이블(10)의 설치 정확도 및 평탄성 및 교체 빈도에 대한 요건이 감소될 수 있다.

예를 들어, 도 6a에 도시되는 바와 같이, 가공물의 3차원 처리 데이터를 형성하는 단계는 다음 단계들을 포함할 수 있다:

신호 송신기를 통해 제1 거리-측정 신호를 가공물에 송신하는 단계 S21;

신호 수신기를 통해 제2 거리-측정 신호를 수신하는 단계 S22- 제2 거리-측정 신호는 제1 거리-측정 신호가 가공물에 의해 반사된 이후의 신호임 -;

제1 거리-측정 신호 및 제2 거리-측정 신호를 데이터 프로세서에 의해 처리하여 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하는 단계 S23;

3차원 처리 데이터를 저장용 메모리에 송신하는 단계 S24; 및

3차원 처리 데이터를 레이저 처리 유닛에 송신하는 단계 S25.

예를 들어, 절삭 테이블(10)의 표면 상에서, 거리-측정 유닛(12)은 가공물(15) 상의 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동한다. 위치 Z1에서, 거리-측정 유닛(12)은 가공물(15)의 제1 거리 정보를 측정하고 획득하고; 위치 Z2에서, 거리-측정 유닛(12)은 가공물(15)의 제2 거리 정보를 측정하고 획득한다. 예를 들어, 위치 Z2에서, 가공물(15)이 변형되어, 제1 거리 정보와 제2 거리 정보 사이의 거리 차이를 유발한다. 예를 들어, 가공물(15)이 볼록 변형을 가질 때, 제2 거리 정보는 제1 거리 정보보다 작고; 가공물(15)이 오목 변형을 가질 때, 제2 거리 정보는 제1 거리 정보보다 크다. 거리-측정 유닛(12)이 미리 결정된 처리 경로(11) 상의 각각의 위치에서 Z 축 방향으로 가공물(15)의 거리를 측정한 이후, 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보와 함께 거리-측정 결과들에 따라 가공물(15)의 3차원 처리 데이터(16)가 획득될 수 있다.

예를 들어, 3차원 처리 데이터(16)의 Z 축 좌표는 가공물(15)과 거리-측정 유닛(12) 사이의 거리라고 지칭될 수 있고, 3차원 처리 데이터(16)의 X 축 좌표 및 Y 축 좌표는 미리 결정된 처리 경로(11)의 정보라고 지칭될 수 있다.

신호 송신기 및 신호 수신기의 타입들, 데이터 프로세서의 타입 및 처리 방법, 메모리의 타입 등은 제1 실시예에서의 것들과 동일할 수 있고, 유사한 설명은 여기에서 생략될 것이라는 점이 주목되어야 한다.

예를 들어, 도 6b에 도시되는 바와 같이, 단계 S23은 다음 단계들을 추가로 포함할 수 있다:

보상 신호를 생성하는 단계 S231;

보상 신호를 사용하여 3차원 처리 데이터를 보정하는 단계 S232.

예를 들어, 처리 초기 위치에서의 레이저 처리 유닛(13)의 제1 위치 정보와 처리 초기 위치에서의 거리-측정 유닛(12)의 제2 위치 정보가 측정될 수 있고, 제1 위치 정보와 제2 위치 정보가 비교되고 이들 사이의 차이에 따라 보상 신호가 생성된다. 그리고 다음으로, 보상 신호를 사용하여 3차원 처리 데이터(16)가 보정된다. 보정된 3차원 처리 데이터(16)는 저장용 메모리(26)에 송신될 수 있고, 최종적으로 레이저 처리 유닛(13)에 제공될 수 있다.

예를 들어, 제1 위치 정보는 레이저 처리 유닛(13)의 3차원 공간 좌표 정보일 수 있고, 제2 위치 정보는 거리-측정 유닛(12)의 3차원 공간 좌표 정보일 수 있다. 제1 위치 정보는 Z 축 방향으로 레이저 처리 유닛(13)과 가공물(15) 사이의 거리 정보를 포함할 수 있고, 제2 위치 정보는 Z 축 방향으로 거리-측정 유닛(12)과 가공물(15) 사이의 거리 정보를 포함할 수 있다. 제1 위치 정보는 공간에서 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 레이저 처리 유닛(13)의 좌표 정보를 추가로 포함할 수 있고, 제2 위치 정보는 공간에서 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 거리-측정 유닛(12)의 좌표 정보를 추가로 포함할 수 있다.

단계 S23에서, 레이저 처리 유닛(13)의 3차원 공간 좌표 및 거리-측정 유닛(12)의 3차원 공간 좌표는 사전에 미리 설정될 수 있고, 제어기(18)는 처리 초기 위치에서의 레이저 처리 유닛(13)의 3차원 공간 좌표와 거리-측정 유닛(12)의 3차원 공간 좌표를 동일하게 되도록 제어할 수 있어, 레이저 처리 유닛(13)과 거리-측정 유닛(12) 사이의 공간 위치 차이에 대한 보상 프로세스가 생략될 수 있다 점이 주목되어야 한다. 다른 예를 들어, 처리 초기 위치에서의 레이저 처리 유닛(13)과 거리-측정 유닛(12) 사이의 공간 위치 차이가 또한 사전에 측정될 수 있고, 이러한 공간 위치 차이는 데이터 프로세서에 송신될 수 있다. 데이터 프로세서가 제1 거리-측정 신호 및 제2 거리-측정 신호를 처리할 때, 레이저 처리 유닛(13)과 거리-측정 유닛(12) 사이의 공간 위치 차이가 자동적으로 보상되어 보상된 3차원 처리 데이터를 획득한다.

예를 들어, 도 7에 도시되는 바와 같이, 3차원 처리 데이터에 따라 레이저 광을 사용하여 가공물을 처리하는 단계는 다음 단계들을 포함할 수 있다:

레이저 방출기에 의해 레이저 광을 방출하는 단계 S31;

3차원 처리 데이터에 따라 가공물 상의 레이저 광의 포커스 위치를 조절하는 단계 S32; 및

레이저 광을 사용하여 가공물을 절삭하거나 또는 분할하는 단계 S33.

예를 들어, 절삭 테이블(10)의 표면 상에서, 제1 이동 부재(170)는 3차원 처리 데이터(16)에 따라 미리 결정된 처리 경로(11)를 따라 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동한다. Z1 위치에서, 레이저 광(130)은 가공물(15)의 표면 상에 정밀하게 포커싱되고, 가공물(15)은 레이저 광(130)을 사용하여 처리된다. 레이저 처리 헤드(132)가 위치 Z2로 이동될 때, 가공물(15)은 위치 Z2에서 볼록 변형, 오목 변형, 기울어짐 변형 등과 같은 변형을 가질 수 있어, 레이저 광(130)의 포커스 위치가 벗어나게 된다. 예를 들어, 가공물(15)이 볼록 변형을 가질 때, 포커스 위치는, 예를 들어, 가공물(15)의 표면 아래 0.1 mm인 위치에 위치되어, 제2 이동 부재(171)는 가공물(15)의 표면으로부터 멀리 Z 축의 방향을 따라 0.1 mm 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동할 수 있다. 가공물(15)이 오목 변형을 가질 때, 포커스 위치는, 예를 들어, 가공물(15)의 표면 위 0.2 mm인 위치에 위치되어, 제2 이동 부재(171)는 가공물(15)의 표면을 향하여 Z 축의 방향을 따라 0.2 mm 이동하도록 레이저 처리 헤드(132)를 구동할 수 있다. 가공물 상의 레이저 광의 포커스 위치를 조절한 이후, 레이저 광(130)을 사용하여 가공물이 처리된다. 제2 이동 부재(171)는 레이저 처리 헤드(132)와 가공물(15) 사이의 거리를 실시간으로 정확하게 조절할 수 있어, 레이저 광(130)이 가공물(15)의 표면 상에 정확하게 포커싱될 수 있고, 레이저 처리 헤드(132)와 가공물(15)이 정밀하게 포커싱되는 것을 보장한다. 가공물(15)의 처리 품질이 개선되고, 가공물(15)의 처리 정확도가 향상된다.

예를 들어, 레이저 광(130)을 사용하여 가공물(15)을 처리하는 단계는 레이저 광(130)을 사용하여 가공물을 절삭하거나 또는 분할하여 가공물(15)을 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 레이저 광(130)의 파장, 처리 속도 및 파워는 제1 실시예에서의 것들과 동일할 수 있으며, 상세사항들이 여기서 다시 설명되지는 않는다.

예를 들어, 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 레이저 처리 방법은, 고속 기류를 사용하여 잔류 비정상 물질들을 제거하여 잔류 비정상 물질들이 가공물의 후속 처리에 영향을 미치는 것을 방지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 개시내용에 대해, 다음 진술들이 주목되어야 한다:

(1) 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예(들)와 관련한 구조(들)만을 포함하고, 다른 구조(들)는 공통 설계(들)에서 지칭될 수 있음; 및

(2) 충돌이 없는 경우, 본 개시내용의 실시예들 및 실시예(들)에서의 특징들은 새로운 실시예(들)를 획득하기 위해 서로 조합될 수 있다.

위에 설명된 것은 본 개시내용의 구체적인 구현들일 뿐이고, 본 개시내용의 보호 범위가 이에 제한되는 것은 아니고, 본 개시내용의 보호 범위는 청구항들의 보호 범위에 기초하여야 한다.

Claims

레이저 처리 디바이스로서,
처리될 가공물을 적재하도록 구성되는 절삭 테이블;
미리 결정된 처리 경로를 따라 상기 가공물 상에서 거리 측정을 수행하여 상기 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하도록 구성되는 거리-측정 유닛; 및
상기 3차원 처리 데이터에 따라 상기 가공물을 처리하도록 구성되는 레이저 처리 유닛
을 포함하는 레이저 처리 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 거리 측정 유닛은,
상기 가공물에 제1 거리-측정 신호를 송신하도록 구성되는 신호 송신기;
제2 거리-측정 신호를 수신하도록 구성되는 신호 수신기- 상기 제2 거리-측정 신호는 상기 제1 거리-측정 신호가 상기 가공물에 의해 반사된 이후 상기 신호 수신기로 복귀되는 신호임 -; 및
상기 제1 거리-측정 신호 및 상기 제2 거리-측정 신호를 처리하여 상기 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하도록 구성되는 데이터 프로세서
를 포함하는 레이저 처리 디바이스.
제2항에 있어서,
상기 제1 거리-측정 신호는 레이저 신호 또는 초음파 신호인 레이저 처리 디바이스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
메모리를 추가로 포함하고,
상기 메모리는 상기 거리-측정 유닛으로부터 상기 3차원 처리 데이터를 수신하고 저장하도록 구성되고, 상기 3차원 처리 데이터는 상기 레이저 처리 유닛에 제공되는 레이저 처리 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 처리 유닛은, 레이저 방출기, 광학 어셈블리 및 레이저 처리 헤드를 포함하며,
상기 레이저 방출기는 레이저 광을 방출하도록 구성되고;
상기 광학 어셈블리는 상기 레이저 광을 수렴하도록 그리고 상기 레이저 광을 상기 레이저 처리 헤드에 제공하도록 구성되고;
상기 레이저 처리 헤드는 상기 3차원 처리 데이터에 기초하여 상기 가공물을 처리하도록 구성되는 레이저 처리 디바이스.
제5항에 있어서,
상기 레이저 처리 유닛은,
상기 절삭 테이블의 표면 내에서 이동하도록 상기 레이저 처리 헤드를 구동하도록 구성되는 제1 이동 부재; 및
상기 절삭 테이블의 표면에 수직인 방향으로 이동하도록 상기 레이저 처리 헤드를 구동하도록 구성되는 제2 이동 부재
를 추가로 포함하는 레이저 처리 디바이스.
제5항에 있어서,
상기 레이저 처리 헤드는 상기 가공물을 절삭하도록 또는 분할하도록 구성되는 레이저 처리 디바이스.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
보상 디바이스를 추가로 포함하며,
상기 보상 디바이스는 상기 레이저 처리 유닛과 상기 거리-측정 유닛 사이에서 보상 신호를 생성하도록 그리고 상기 보상 신호로 상기 3차원 처리 데이터를 보정하도록 구성되는 레이저 처리 디바이스.
레이저 처리 방법으로서,
처리될 가공물을 절삭 테이블 상에 배치하는 단계;
미리 결정된 처리 경로를 따라 상기 가공물 상에서 거리 측정을 수행하여 상기 가공물의 3차원 처리 데이터를 형성하는 단계; 및
상기 3차원 처리 데이터에 따라 레이저 광을 사용하여 상기 가공물을 처리하는 단계
를 포함하는 레이저 처리 방법.
제9항에 있어서,
상기 가공물의 3차원 처리 데이터를 형성하는 단계는,
신호 송신기를 통해 상기 가공물에 제1 거리-측정 신호를 송신하는 단계;
신호 수신기를 통해 제2 거리-측정 신호를 수신하는 단계- 상기 제2 거리-측정 신호는 상기 제1 거리-측정 신호가 상기 가공물에 의해 반사된 이후의 신호임 -; 및
상기 제1 거리-측정 신호 및 상기 제2 거리-측정 신호를 데이터 프로세서에 의해 처리하여 상기 가공물의 3차원 처리 데이터를 획득하는 단계
를 포함하는 레이저 처리 방법.
제10항에 있어서,
상기 데이터 프로세서의 처리 방법은 위상 방법, 스펙트럼 공동-초점 방법, 삼각 방법 또는 간섭 방법을 포함하는 레이저 처리 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광을 사용하여 상기 가공물을 처리하는 단계는 상기 레이저 광을 사용하여 상기 가공물을 절삭하여 또는 분할하여 상기 가공물을 처리하는 단계를 포함하는 레이저 처리 방법.
제12항에 있어서,
상기 3차원 처리 데이터에 따라 상기 레이저 광을 사용하여 상기 가공물을 처리하는 단계는,
레이저 방출기에 의해 상기 레이저 광을 방출하는 단계;
상기 3차원 처리 데이터에 따라 상기 가공물 상의 상기 레이저 광의 포커스 위치를 조절하는 단계; 및
상기 레이저 광을 사용하여 상기 가공물을 절삭하거나 또는 분할하는 단계
를 포함하는 레이저 처리 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
보상 신호를 생성하는 단계; 및
상기 보상 신호를 사용하여 상기 3차원 처리 데이터를 보정하는 단계
를 추가로 포함하는 레이저 처리 방법.