KR20180134180A - Laser processing system and calibration for the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a laser processing system and a calibration method for the same that are capable of correcting a processing position of a laser beam by means of a vision camera. According to the present invention, a calibration method for a laser processing system includes the steps of: firstly moving a work table on which a power measurer for measuring power of a laser beam is disposed to allow the power measurer to be located under a laser head for irradiating the laser beam; firstly adjusting the position of the work table to allow the center of the laser beam to be located at the center of a through hole of a mask disposed on the power measurer; secondarily moving the work table by a set distance value between the laser head and a vision camera to allow the power measurer to be located under the vision camera spaced apart from the center of the laser head in a vertical direction to a light axis of the laser head; detecting a distance value between the vision center of the vision camera and the center of the through hole of the mask on the basis of image information photographed by the vision camera; and correcting the set distance value between the laser head and the vision camera according to the detected distance value.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법{Laser processing system and calibration for the same}[0001] The present invention relates to a laser processing apparatus and a calibration method for the same,

본 발명은 레이저 가공 장치 및 이러한 레이저 가공 장치에 대한 캘리브레이션 방법에 관한 것으로, 상세하게는 비전 카메라를 이용하여 레이저 빔의 가공 위치를 보정하는 레이저 가공 장치 및 이러한 레이저 가공 장치에 대한 캘리브레이션 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a laser machining apparatus and a calibration method for such a laser machining apparatus, and more particularly, to a laser machining apparatus for correcting a machining position of a laser beam using a vision camera and a calibration method for such a laser machining apparatus .

일반적으로 레이저 가공이란 집광렌즈를 이용하여 레이저 빔을 하나의 초점 형태로 집광시키고 그 초점을 가공 대상물의 표면 또는 내부에 조사하여 가공하는 방식을 말한다.Generally, laser processing refers to a method in which a condensing lens is used to condense a laser beam into a focal point shape, and the focal point is irradiated to the surface or inside of the object to be processed.

이러한 레이저 가공의 품질은 레이저 빔의 정확도에 의해 결정될 수 있다. 즉, 레이저 가공의 품질을 유지하기 위해서는, 가공 대상물의 정확한 위치에 레이저 빔이 조사되는 것이 필요하다. 특히, 정교한 가공 작업이 요구되는 경우에, 레이저 빔의 정확도는 더욱 중요해진다. The quality of such laser machining can be determined by the accuracy of the laser beam. That is, in order to maintain the quality of the laser machining, it is necessary that the laser beam is irradiated at the precise position of the object to be processed. In particular, in the case where a sophisticated machining operation is required, the accuracy of the laser beam becomes more important.

레이저 빔의 정확도를 개선하기 위하여, 비전 카메라를 이용하여 레이저 빔의 가공 위치를 보정할 수 있다. 이러한 보정 방식은, 레이저 헤드와 동축에 배치된 비전 카메라를 이용하여 레이저 빔의 가공 위치를 보정하는 방식과, 레이저 헤드와 광축과 수직인 방향으로 이격 배치된 비전 카메라를 이용하여 레이저 빔의 가공 위치를 보정하는 방식이 사용될 수 있다.In order to improve the accuracy of the laser beam, the position of the laser beam can be corrected using a vision camera. Such a correction method includes a method of correcting the processing position of the laser beam using a vision camera disposed coaxially with the laser head and a method of correcting the processing position of the laser beam using a vision camera spaced apart from the laser head in a direction perpendicular to the optical axis May be used.

레이저 헤드와 이격 배치된 비전 카메라를 이용할 경우, 레이저 헤드와 비전 카메라의 이격 거리를 고려하여, 레이저 빔의 가공 위치를 보정하게 된다.When a vision camera separated from the laser head is used, the processing position of the laser beam is corrected in consideration of the distance between the laser head and the vision camera.

그러나, 레이저 광원의 특성, 레이저 빔을 전달하는 광학계 및 비전 카메라 등의 영향으로, 레이저 헤드와 비전 카메라 사이의 이격 거리가 달라질 수 있다. 이격 거리가 달라질 경우, 이러한 이격 거리에 기초한 레이저 빔의 가공 위치의 보정 역시 부정확하게 된다.However, due to the characteristics of the laser light source, the optical system for transmitting the laser beam, and the vision camera, the separation distance between the laser head and the vision camera can be varied. If the separation distance is changed, the correction of the processing position of the laser beam based on the separation distance becomes also inaccurate.

본 발명은 다양한 요인에 의해 레이저 헤드와 비전 카메라 사이의 이격 거리가 달라지더라도, 정확한 레이저 가공이 가능한 레이저 가공 장치 및 그 캘리브레이션 방법을 제공한다.The present invention provides a laser processing apparatus and a calibration method thereof capable of accurate laser processing even if the distance between the laser head and the vision camera is varied due to various factors.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법은, A method of calibrating a laser processing apparatus according to an aspect of the present invention includes:

레이저 빔을 조사하는 레이저 헤드의 하부에, 상기 레이저 빔의 파워를 측정하는 파워 측정기가 위치하도록, 상기 파워 측정기가 설치된 작업 테이블을 이동시키는 제1 이동 단계;A first moving step of moving a work table on which the power meter is installed such that a power meter for measuring the power of the laser beam is located below the laser head for irradiating the laser beam;

상기 레이저 빔의 중심이, 상기 파워 측정기에 배치된 마스크의 관통홀의 중심에 위치하도록, 상기 작업 테이블의 위치를 조정하는 제1 조정 단계;A first adjusting step of adjusting a position of the work table such that a center of the laser beam is located at a center of a through hole of a mask disposed in the power meter;

상기 레이저 헤드의 중심으로부터 광축과 수직인 방향으로 이격 배치된 비전 카메라의 하부에 상기 파워 측정기가 위치하도록, 상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 설정 거리 값만큼, 상기 작업 테이블을 이동시키는 제2 이동 단계;A second movement for moving the work table by a set distance value between the laser head and the vision camera so that the power meter is positioned below the vision camera which is spaced from the center of the laser head in a direction perpendicular to the optical axis, step;

상기 비전 카메라에 의해 촬상된 이미지 정보에 기초하여, 상기 비전 카메라의 비전 중심과 상기 마스크의 상기 관통홀의 중심 사이의 거리 값을 검출하는 단계; 및Detecting a distance value between a vision center of the vision camera and a center of the through hole of the mask, based on image information captured by the vision camera; And

상기 검출된 거리 값을 고려하여, 상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 설정 거리 값을 교정하는 단계;를 포함한다.And calibrating a set distance value between the laser head and the vision camera in consideration of the detected distance value.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 조정 단계에서는, 상기 파워 측정기에 의해 측정된 레이저 빔의 파워가 최대가 되도록 상기 작업 테이블의 위치를 조정할 수 있다.In one embodiment, in the first adjustment step, the position of the work table can be adjusted so that the power of the laser beam measured by the power meter is maximized.

일 실시예에 있어서, 상기 파워 측정기는 상기 마스크에 의해 일부가 차단된 레이저 빔의 파워를 측정할 수 있다.In one embodiment, the power meter may measure the power of the laser beam partially blocked by the mask.

일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 상기 관통홀의 직경은, 상기 관통홀에 입사되는 레이저 빔의 직경보다 작을 수 있다.In one embodiment, the diameter of the through-hole of the mask may be smaller than the diameter of the laser beam incident on the through-hole.

일 실시예에 있어서, 상기 관통홀에 입사되는 레이저 빔의 일부는 상기 마스크에 의해 반사되며, 상기 반사된 레이저 빔은 상기 마스크의 둘레에 배치된 산란방지 커버에 의해 흡수될 수 있다.In one embodiment, a part of the laser beam incident on the through hole is reflected by the mask, and the reflected laser beam can be absorbed by the scatter preventing cover disposed around the mask.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 이동 단계에서는, 상기 작업 테이블을 50 mm 이상 이동시킬 수 있다.In one embodiment, in the second movement step, the work table can be moved by 50 mm or more.

일 실시예에 있어서, 상기 검출된 거리 값은 5 mm 이하일 수 있다.In one embodiment, the detected distance value may be less than or equal to 5 mm.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, According to an aspect of the present invention,

레이저 광원으로부터 생성된 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 레이저 헤드;A laser head for irradiating an object to be processed with a laser beam generated from a laser light source;

상기 가공 대상물이 탑재되며, 상기 레이저 빔의 광축과 수직인 방향으로 이동 가능한 작업 테이블;A work table on which the object to be processed is mounted and movable in a direction perpendicular to an optical axis of the laser beam;

상기 레이저 빔에 의해 가공된 가공면을 촬상하며, 상기 레이저 빔의 광축과 수직인 방향으로 상기 레이저 헤드의 중심과 이격되도록 배치된 비전 카메라;A vision camera for picking up a machined surface processed by the laser beam and arranged so as to be spaced apart from a center of the laser head in a direction perpendicular to an optical axis of the laser beam;

상기 작업 테이블에 설치되며, 상기 레이저 빔의 파워를 검출하는 파워 측정기; 및A power meter installed on the work table and detecting power of the laser beam; And

상기 비전 카메라에 의해 촬상된 이미지 정보를 기초로, 상기 레이저 빔의 위치를 보정하고, 상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 설정 거리 값을 교정하는 제어부;를 포함할 수 있다.And a controller for correcting the position of the laser beam based on the image information picked up by the vision camera and correcting a set distance value between the laser head and the vision camera.

일 실시예에 있어서, 상기 파워 측정기는, 입사된 레이저 빔의 파워를 측정하는 측정 영역을 가지며, 상기 측정 영역의 상부에 배치되며, 상기 레이저 빔의 적어도 일부가 통과할 수 있는 제1 관통홀을 가지는 마스크;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the power meter has a first through hole, which has a measurement area for measuring the power of an incident laser beam, is disposed on the upper part of the measurement area and at least a part of the laser beam can pass through The mask may further include a mask.

일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 상기 제1 관통홀의 직경은, 상기 재1 관통홀에 입사되는 레이저 빔의 직경보다 작을 수 있다.In one embodiment, the diameter of the first through-hole of the mask may be smaller than the diameter of the laser beam incident on the ash through hole.

일 실시예에 있어서, 상기 마스크의 상기 제1 관통홀의 직경은, 1 mm 이하일 수 있다.In one embodiment, the diameter of the first through-hole of the mask may be 1 mm or less.

일 실시예에 있어서, 상기 파워 측정기는, 상기 마스크의 둘레에 배치되며, 상기 레이저 빔이 관통할 수 있는 제2 관통홀을 가지는 산란방지 커버;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the power meter may further include a scatter preventing cover disposed around the mask, the scatter preventing cover having a second through hole through which the laser beam can penetrate.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 관통홀의 직경은, 상기 레이저 빔의 직경보다 클 수 있다.In one embodiment, the diameter of the second through hole may be larger than the diameter of the laser beam.

일 실시예에 있어서, 상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 이격 거리는, 50 mm 이상일 수 있다. In one embodiment, the separation distance between the laser head and the vision camera may be at least 50 mm.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법은, 레이저 헤드와 비전 카메라 사이의 이격 거리가 달라지더라도, 레이저 빔의 중심과 비전 카메라 사이의 실제 이격 거리를 검출 및 반영함으로써, 정확한 레이저 가공을 수행할 수 있다.The laser machining apparatus and the laser machining apparatus calibration method according to the embodiment of the present invention detect and reflect the actual distance between the center of the laser beam and the vision camera even if the distance between the laser head and the vision camera is changed , Accurate laser processing can be performed.

도 1은 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 일 예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 실시예에 따른 레이저 가공 장치에서, 캘리브레이션을 위해 작업 테이블이 이동한 모습을 나타낸 도면이며,
도 4는 실시예에 따른 파워 측정기를 개념적으로 도시한 도면이며,
도 5a-5c는 도 4의 파워 측정기에 의해 검출된 레이저 빔의 파워를 설명하기 위한 도면이며,
도 6은 파워 측정기가 비전 카메라의 하부에 배치된 모습을 개념적으로 도시한 도면이며,
도 7 및 도 8은 비전 카메라에 의해 검출된 마스크의 관통홀의 이미지를 도시한 것이다.1 is a view conceptually showing an example of a laser machining apparatus according to an embodiment.
2 is a flowchart for explaining a calibration method of the laser processing apparatus according to the embodiment.
3 is a view showing a movement of the work table for calibration in the laser processing apparatus according to the embodiment,
4 is a view conceptually showing a power meter according to an embodiment,
5A to 5C are diagrams for explaining the power of the laser beam detected by the power meter of FIG. 4,
6 is a view conceptually showing a state in which a power meter is disposed under a vision camera,
Figs. 7 and 8 show images of the through-holes of the mask detected by the vision camera.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size and thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation.

“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다. Terms including ordinals such as " first, " " second, " and the like can be used to describe various elements, but the elements are not limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term " and / or " includes any combination of a plurality of related items or any of a plurality of related items.

도 1은 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 일 예를 개념적으로 도시한 도면이다. 1 is a view conceptually showing an example of a laser machining apparatus according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 레이저 가공 장치는, 레이저 헤드(10), 작업 테이블(20), 비전 카메라(30), 파워 측정기(40) 및 제어부(50)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the laser processing apparatus includes a laser head 10, a work table 20, a vision camera 30, a power meter 40, and a control unit 50.

레이저 헤드(10)는 레이저 광원(1)으로부터 생성된 레이저 빔(L)을 가공 대상물(T)에 조사한다. 레이저 광원(1)과 레이저 헤드(10) 사이에는, 레이저 빔(L)을 전달하는 빔 전달 시스템(2)을 포함할 수 있다. 이러한 빔 전달 시스템(2)은 복수의 거울로 이루어지거나 광 케이블로 이루어질 수 있다. 또한, 레이저 가공 장치는 광 경로를 변경하기 위한 반사 거울(3)을 더 포함할 수 있다.The laser head 10 irradiates the object T with the laser beam L generated from the laser light source 1. [ Between the laser light source 1 and the laser head 10, a beam transmission system 2 for transmitting the laser beam L may be included. The beam transmission system 2 may be composed of a plurality of mirrors or an optical cable. Further, the laser processing apparatus may further include a reflection mirror 3 for changing the optical path.

레이저 헤드(10)는, 레이저 빔(L)의 방향을 조정하는 갈바노 시스템(110)를 포함한다. 갈바노 시스템(110)을 이용하여, 가공 대상물(T)에 대한 레이저 빔(L)의 조사 지점을 미세하게 움직이는 제어동작을 실시할 수 있다. 레이저 헤드(10)는 레이저 빔(L)이 가공 대상물(T)에 조사될 때 초점거리를 조절하기 위한 렌즈(120)를 더 포함할 수 있다.The laser head 10 includes a galvanometer system 110 for adjusting the direction of the laser beam L. [ It is possible to perform a control operation of finely moving the irradiation point of the laser beam L on the object to be processed T by using the galvano system 110. [ The laser head 10 may further include a lens 120 for adjusting the focal distance when the laser beam L is irradiated on the object to be processed T. [

작업 테이블(20)에는 가공 대상물(T)이 탑재된다. 작업 테이블(20)은 가공 대상물(T)에 조사되는 레이저 빔(L)의 광축과 수직인 방향으로 이동 가능하다. 작업 테이블(20)을 이용하여, 가공 대상물(T)에 대한 레이저 빔(L)의 조사 지점을 이동시킬 수 있다.The work table T is mounted on the work table 20. The work table 20 is movable in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam L irradiated on the object T. The irradiation point of the laser beam L to the object to be processed T can be moved using the work table 20. [

비전 카메라(30)는 레이저 빔(L)의 광축과 수직인 방향으로 레이저 빔(L)의 중심과 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 비전 카메라(30)는 레이저 헤드(10)의 일 측에 배치될 수 있다. 비전 카메라(30)는 레이저 헤드(10)의 중심으로부터 레이저 빔(L)의 광축과 수직인 방향으로 이격 배치될 수 있다. 비전 카메라(30)는 레이저 헤드(10)와 비동축 상에 배치될 수 있다.The vision camera 30 may be disposed so as to be spaced apart from the center of the laser beam L in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam L. [ As an example, the vision camera 30 may be disposed on one side of the laser head 10. The vision camera 30 can be spaced apart from the center of the laser head 10 in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam L. [ The vision camera 30 may be disposed coaxially with the laser head 10. [

비전 카메라(30)의 중심과 레이저 헤드(10)의 중심 사이의 거리는, 50 mm 이상일 수 있다. 비전 카메라(30)의 중심과 레이저 헤드(10)의 중심 사이의 거리는 150 mm 이하일 수 있다. 비전 카메라(30)의 비전 방향과 레이저 헤드(10)의 레이저 빔 조사 방향이 평행할 경우, 비전 카메라(30)의 중심과 레이저 헤드(10)의 중심 사이의 거리는 비전 중심과 레이저 빔의 중심 사이의 거리와 동일할 수 있다.The distance between the center of the vision camera 30 and the center of the laser head 10 may be 50 mm or more. The distance between the center of the vision camera 30 and the center of the laser head 10 may be 150 mm or less. The distance between the center of the vision camera 30 and the center of the laser head 10 is the distance between the center of vision and the center of the laser beam 10 when the vision direction of the vision camera 30 is parallel to the laser beam irradiation direction of the laser head 10. [ May be the same as the distance of

비전 카메라(30)는 레이저 빔(L)의 가공된 가공면을 촬상한다. 예를 들어, 비전 카메라(30)는 작업 테이블(20) 상에 탑재된 가공 대상물(T)의 상면에 레이저 빔(L)이 조사된 상태를 촬상한다.The vision camera 30 images the machined surface of the laser beam L. [ For example, the vision camera 30 picks up a state in which the laser beam L is irradiated onto the upper surface of the object T mounted on the work table 20.

제어부(50)는, 비전 카메라(30)에 의해 촬상된 이미지 정보에 기초하여, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 보정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(50)는 비전 카메라(30)에 의해 촬상된 이미지 정보에 기초하여, 갈바노 시스템(110)의 각도를 조절하여 레이저 빔(L)의 조사 위치를 보정할 수 있다. 제어부(50)에 의한 보정 범위는 20 ㎛ 이하일 수 있다.The control unit 50 can correct the irradiation position of the laser beam L based on the image information captured by the vision camera 30. [ For example, the control unit 50 can correct the irradiation position of the laser beam L by adjusting the angle of the galvanometer system 110 based on the image information captured by the vision camera 30. [ The correction range by the control unit 50 may be 20 占 퐉 or less.

가공 대상물(T)의 종류에 따라, 레이저 빔(L)의 파워를 다르게 설정할 수 있다. 파워 측정기(40)는 레이저 헤드(10)에서 조사된 레이저 빔(L)의 파워를 측정한다. 파워 측정기(40)를 이용하여, 가공 대상물(T)에 조사된 레이저 빔(L)의 파워가 의도한 파워를 가지는지 확인 및 조정할 수 있다.The power of the laser beam L can be set differently depending on the type of the object T to be processed. The power meter 40 measures the power of the laser beam L irradiated from the laser head 10. The power measurer 40 can be used to confirm and adjust whether the power of the laser beam L irradiated on the object T has an intended power.

파워 측정기(40)는 작업 테이블(20)의 설치된다. 파워 측정기(40)는 작업 테이블(20)의 일 단부에 고정되도록 설치된다. 그에 따라, 작업 테이블(20)이 이동될 때, 파워 측정기(40)도 작업 테이블(20)과 함께 이동된다. The power meter 40 is installed on the work table 20. The power meter 40 is fixed to one end of the work table 20. Thereby, when the work table 20 is moved, the power meter 40 is moved together with the work table 20.

다만, 비전 카메라(30)에 의해 촬상된 이미지 정보에 기초하여, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 정확하게 보정하기 위해서는, 비전 카메라(30)와 레이저 헤드(10) 사이의 정확한 거리를 전제로 한다. 비전 카메라(30)를 이용한 레이저 빔(L)의 조사 위치를 보정하는 범위는 미세하기 때문에, 만일 비전 카메라(30)와 레이저 헤드(10) 사이의 거리에 오차가 발생할 경우, 이를 기초로 한 레이저 헤드(10)의 제어 정확성은 현저히 떨어지게 된다.In order to accurately correct the irradiation position of the laser beam L based on the image information captured by the vision camera 30, the precise distance between the vision camera 30 and the laser head 10 is assumed . The range in which the irradiation position of the laser beam L using the vision camera 30 is corrected is small. Therefore, if an error occurs in the distance between the vision camera 30 and the laser head 10, The control accuracy of the head 10 is significantly reduced.

그러나, 비전 카메라(30)와 레이저 헤드(10)를 아무리 정교하게 제작 및 설치한다고 하더라도, 레이저 광원(1) 자체의 특성, 빔 전달 시스템(2)의 변화 등에 의해, 비전 카메라(30)와 레이저 헤드(10) 사이의 거리는 본래 설정하고자 하는 설정 거리와 달라질 수 있다.However, even if the vision camera 30 and the laser head 10 are manufactured and installed in a precise manner, the characteristics of the laser beam source 1 itself, the change of the beam delivery system 2, The distance between the heads 10 may be different from the setting distance to be originally set.

실시예에 따른 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법에서는, 레이저 빔(L)의 파워를 측정하는 파워 측정기(40)를 이용하여, 비전 카메라(30)와 레이저 헤드(10) 사이의 실제 거리 값을 산출할 수 있으며, 그에 따라, 레이저 헤드(10)와 비전 카메라(30) 사이의 설정 거리 값이 레이저 헤드(10)와 비전 카메라(30) 사이의 실제 거리 값에 대응되도록 교정할 수 있다.In the laser processing apparatus and the calibration method of the laser processing apparatus according to the embodiment, the actual distance between the vision camera 30 and the laser head 10 is measured using the power meter 40 that measures the power of the laser beam L. [ So that the value of the set distance between the laser head 10 and the vision camera 30 can be corrected to correspond to the actual distance value between the laser head 10 and the vision camera 30 .

도 2는 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 3은 실시예에 따른 레이저 가공 장치에서, 캘리브레이션을 위해 작업 테이블(20)이 이동한 모습을 나타낸 도면이며, 도 4는 실시예에 따른 파워 측정기(40)를 개념적으로 도시한 도면이며, 도 5a-5c는 도 4의 파워 측정기(40)에 의해 검출된 레이저 빔(L)의 파워를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 파워 측정기(40)가 비전 카메라(30)의 하부에 배치된 모습을 개념적으로 도시한 도면이며, 도 7 및 도 8은 비전 카메라(30)에 의해 검출된 마스크(430)의 관통홀의 이미지를 도시한 것이다.2 is a flowchart for explaining a calibration method of the laser processing apparatus according to the embodiment. 3 is a view showing a state in which the work table 20 moves for calibration in the laser machining apparatus according to the embodiment. FIG. 4 conceptually shows the power meter 40 according to the embodiment, 5A to 5C are diagrams for explaining the power of the laser beam L detected by the power meter 40 of Fig. 4, and Fig. 6 is a view for explaining the power meter 40 7 and 8 show an image of the through hole of the mask 430 detected by the vision camera 30. As shown in Fig.

도 2 및 도 3을 참조하면, 레이저 헤드(10)의 하부에 파워 측정기(40)가 위치하도록, 파워 측정기(40)가 설치된 작업 테이블(20)을 이동시킨다. 작업 테이블(20)의 이동 범위는 50 mm ~ 500 mm 일 수 있다.2 and 3, the work table 20 on which the power meter 40 is mounted is moved so that the power meter 40 is positioned below the laser head 10. The moving range of the work table 20 may be 50 mm to 500 mm.

도 4를 참조하면, 파워 측정기(40)는 마스크(430)를 더 포함할 수 있다. 파워 측정기(40)는 레이저 빔(L)의 파워를 측정하는 측정 영역(410)을 가지며, 마스크(430)는 측정 영역(410) 상부에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 4, the power meter 40 may further include a mask 430. The power meter 40 has a measurement area 410 for measuring the power of the laser beam L and the mask 430 can be disposed above the measurement area 410. [

마스크(430)는 레이저 빔(L)의 적어도 일부가 통과할 수 있는 제1 관통홀(h1)을 가질 수 있다. 일 예로서, 제1 관통홀(h1)의 직경은 제1 관통홀(h1)에 입사되는 레이저 빔(L)의 직경보다 작을 수 있다. 그에 따라, 파워 측정기(40)는 마스크(430)에 의해 일부가 차단된 레이저 빔(L)의 파워를 측정할 수 있다. 예를 들어, 파워 측정기(40)의 측정 영역(410)에는 마스크(430)에 의해 약 10 % 가 차단된 90 %의 레이저 빔(L)이 입사될 수 있다.The mask 430 may have a first through hole h1 through which at least a part of the laser beam L can pass. For example, the diameter of the first through-hole h1 may be smaller than the diameter of the laser beam L incident on the first through-hole h1. Accordingly, the power measurer 40 can measure the power of the laser beam L, which is partially blocked by the mask 430. [ For example, a laser beam L of 90%, which is about 10% blocked by the mask 430, may be incident on the measurement area 410 of the power meter 40.

파워 측정기(40)는 측정 영역(410)에 입사된 레이저 빔(L)의 파워를 측정할 수 있다. The power meter 40 can measure the power of the laser beam L incident on the measurement area 410. [

마스크(430)는, 사용되는 레이저 빔(L)의 직경을 고려하여, 다른 마스크(430)로 교체될 수 있다. 예를 들어, 마스크(430)는, 다른 직경의 제1 관통홀(h1)이 형성된 다른 마스크(430)로 교체될 수 있다.The mask 430 can be replaced with another mask 430 in consideration of the diameter of the laser beam L to be used. For example, the mask 430 may be replaced with another mask 430 having a first through-hole h1 of a different diameter.

파워 측정기(40)에는, 마스크(430)로부터 반사된 레이저 빔(L)을 흡수하는 산란방지 커버(450)를 더 포함할 수 있다. 산란방지 커버(450)는 레이저 빔(L)이 관통하는 제2 관통홀(h2)을 가진다. 제2 관통홀(h2)의 직경은, 입사되는 레이저 빔(L)의 직경보다 크다. 제2 관통홀(h2)의 직경은, 제1 관통홀(h1)의 직경보다 크다. The power meter 40 may further include a scatter preventing cover 450 that absorbs the laser beam L reflected from the mask 430. [ The scatter preventing cover 450 has a second through hole h2 through which the laser beam L passes. The diameter of the second through hole (h2) is larger than the diameter of the incident laser beam (L). The diameter of the second through hole (h2) is larger than the diameter of the first through hole (h1).

파워 측정기(40)에 입사된 레이저 빔(L)은, 전체가 제2 관통홀(h2)을 통과하지만, 일부는 제1 관통홀(h1)을 통과하지 못하고 마스크(430)에 의해 반사될 수 있다. 예를 들어, 파워 측정기(40)에 입사된 레이저 빔(L)의 약 10 %가 마스크(430)에 의해 반사될 수 있다. 산란방지 커버(450)는, 마스크(430)에 의해 반사된 레이저 빔(L)이 다른 구성에 영향을 미치지 않도록 흡수할 있다.The entire laser beam L incident on the power measuring device 40 passes through the second through hole h2 but part of the laser beam L can not be transmitted through the first through hole h1 and can be reflected by the mask 430 have. For example, about 10% of the laser beam L incident on the power meter 40 may be reflected by the mask 430. [ The scatter preventing cover 450 absorbs the laser beam L reflected by the mask 430 so as not to affect other configurations.

산란방지 커버(450)는 측정 영역(410)의 상부에 배치되며, 마스크(430)를 지지하는 구조를 가질 수 있다. 산란방지 커버(450)는, 측정 영역(410)의 둘레에 거치될 수 있는 거치부(451)와, 마스크(430)를 지지하는 지지부(453)를 포함할 수 있다The scatter preventing cover 450 is disposed on the upper part of the measurement area 410 and may have a structure for supporting the mask 430. The scatter preventing cover 450 may include a mounting portion 451 that can be mounted around the measurement region 410 and a supporting portion 453 that supports the mask 430

제어부(50)는 레이저 빔(L)의 중심이 마스크(430)의 제1 관통홀(h1)의 중심에 위치하도록, 작업 테이블(20)의 위치를 조정한다. 작업 테이블(20)의 위치 조정은 5 mm 이하의 범위에서 이루어질 수 있다.The control unit 50 adjusts the position of the work table 20 so that the center of the laser beam L is located at the center of the first through hole h1 of the mask 430. [ The position adjustment of the work table 20 can be made in the range of 5 mm or less.

작업 테이블(20)의 위치를 조정하는 단계에서는, 파워 측정기(40)에 의해 측정된 레이저 빔(L)의 파워를 기초로 작업 테이블(20)의 위치를 조정할 수 있다. In the step of adjusting the position of the work table 20, the position of the work table 20 can be adjusted based on the power of the laser beam L measured by the power measuring instrument 40. [

도 5a는 레이저 빔(L)의 중심(C1)이 제1 관통홀(h1)의 중심(MC)에 일치할 경우, 파워 측정기(40)에 의해 측정된 레이저 빔(L)의 파워이며, 도 5b 및 도 5c는 레이저 빔(L)의 중심(C2, C3)이 제1 관통홀(h1)의 중심(MC)으로부터 이탈된 경우, 파워 측정기(40)에 의해 측정된 레이저 빔(L)의 파워이다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 레이저 빔(L)의 중심(C1)이 제1 관통홀(h1)의 중심(MC)에 일치할 경우 파워 측정기(40)에 의해 측정된 레이저 빔(L)의 파워가, 레이저 빔(L)의 중심(C2, C3)이 제1 관통홀(h1)의 중심(MC)으로부터 이탈된 경우 파워 측정기(40)에 의해 측정된 레이저 빔(L)의 파워보다 크다.5A shows the power of the laser beam L measured by the power meter 40 when the center C1 of the laser beam L coincides with the center MC of the first through hole h1, 5b and 5c are diagrams for explaining the case where the centers C2 and C3 of the laser beam L are deviated from the center MC of the first through hole h1, It is power. 5A to 5C, when the center C1 of the laser beam L coincides with the center MC of the first through-hole h1, the laser beam L measured by the power measurer 40, The power of the laser beam L is lower than the power of the laser beam L measured by the power meter 40 when the centers C2 and C3 of the laser beam L are separated from the center MC of the first through hole h1 Big.

제어부(50)는, 이러한 점을 고려하여, 파워 측정기(40)에 의해 측정된 레이저 빔(L)의 파워가 최대가 되는 위치가 되도록, 작업 테이블(20)의 위치를 조정할 수 있다.The control unit 50 can adjust the position of the work table 20 so that the power of the laser beam L measured by the power measuring instrument 40 becomes the maximum in consideration of this point.

다음으로, 도 3 및 도 6을 참조하면, 비전 카메라(30)의 하부에 파워 측정기(40)가 위치하도록, 레이저 헤드(10)와 비전 카메라(30) 사이의 소정의 설정 거리 값만큼 작업 테이블(20)을 이동시킨다. 3 and 6, a predetermined distance between the laser head 10 and the vision camera 30 such that the power meter 40 is positioned below the vision camera 30, (20).

작업 테이블(20)은 비전 카메라(30)의 하부에 위치하도록 이동 가능하다. 작업 테이블(20)의 이동 거리는 50 mm 이상일 수 있다. 작업 테이블(20)의 이동 거리는 150 mm 이하일 수 있다.The work table 20 is movable to be positioned below the vision camera 30. [ The moving distance of the work table 20 may be 50 mm or more. The moving distance of the work table 20 may be 150 mm or less.

상기 설정 거리 값은, 제조 단계에서 레이저 헤드(10)와 비전 카메라(30) 사이의 설계된 거리 값일 수 있다. 그러나, 상기 설정 거리 값은, 실제 레이저 헤드(10)와 비전 카메라(30) 사이의 실제 거리 값과 다를 수 있다.The set distance value may be a designed distance value between the laser head 10 and the vision camera 30 in the manufacturing step. However, the set distance value may be different from the actual distance value between the actual laser head 10 and the vision camera 30.

도 7과 같이, 비전 카메라(30)에 의해 촬상된 이미지 정보에는, 비전 카메라(30)의 비전 중심(VC)과 마스크(430)의 제1 관통홀(h1)의 중심(MC)이 일치하지 않고 이격될 수 있다. 예를 들어, 비전 중심(VC)과 제1 관통홀(h1)의 중심(MC)은 dx 및 dy만큼 이격될 수 있다. 이러한 비전 카메라(30)의 비전 중심(VC)과 제1 관통홀(h1)의 중심(MC) 사이의 이격 위치를 고려하여, 비전 카메라(30)의 비전 중심(VC)과 제1 관통홀(h1)의 중심(MC) 사이의 거리 값을 검출할 수 있다. 검출된 거리 값은 5 mm 이하일 수 있다.As shown in Fig. 7, the image information captured by the vision camera 30 includes information about the center of the first through hole h1 of the mask 430 and the vision center VC of the vision camera 30 Can be spaced apart. For example, the center of vision (VC) and the center (MC) of the first through hole (h1) may be spaced apart by dx and dy. Considering the position of separation between the vision center VC of the vision camera 30 and the center MC of the first through hole h1, the vision center VC of the vision camera 30 and the first through- h1 of the center of gravity (MC). The detected distance value may be less than 5 mm.

제어부(50)는, 검출된 거리 값을 고려하여, 레이저 헤드(10)와 비전 카메라(30)의 설정 거리 값을 교정할 수 있다. 교정 후, 작업 테이블(20)을 레이저 헤드(10)의 하부에서 비전 카메라(30)의 하부로 이동시킬 경우, 도 8과 같이, 비전 카메라(30)의 비전 중심(VC)과 제1 관통홀(h1)의 중심(MC)이 일치할 수 있다.The control unit 50 can correct the set distance value of the laser head 10 and the vision camera 30 in consideration of the detected distance value. 8, when the work table 20 is moved from the lower portion of the laser head 10 to the lower portion of the vision camera 30 after calibration, the vision center VC of the vision camera 30 and the first through- (MC) of the center h1 may coincide with each other.

상기와 같이, 본 발명에서는 레이저 빔(L)의 파워 측정을 위한 파워 측정기(40)를 이용하여 레이저 빔(L)의 중심 위치를 측정할 수 있으며, 이를 기초로 레이저 빔(L)의 중심과 비전 카메라(30)의 중심 사이의 정확한 거리를 측정한다. 그에 따라, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 빔(L)의 중심과 비전 카메라(30) 사이의 거리가 달라지더라도, 정확한 레이저 가공 작업을 수행할 수 있다.As described above, in the present invention, the center position of the laser beam L can be measured using the power meter 40 for measuring the power of the laser beam L. Based on this, the center of the laser beam L And measures the precise distance between the centers of the vision camera 30. Accordingly, the laser processing apparatus according to the present invention can perform accurate laser processing work even if the distance between the center of the laser beam L and the vision camera 30 changes.

한편, 상술한 실시예들에서는 레이저 가공 장치에서 작업 테이블(20)이 수평 이동한 예를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지는 아니한다. 예를 들어, 레이저 헤드(10)가 수평 이동할 수도 있음은 물론이다.In the above-described embodiments, the work table 20 is horizontally moved in the laser processing apparatus. However, the present invention is not limited thereto. For example, the laser head 10 may be moved horizontally.

또한, 상술한 실시예들에서는 파워 측정기(40)가 레이저 헤드(10)의 하부로 먼저 위치시킨 후 비전 카메라(30)의 하부에 위치시키도록 작업 테이블(20)을 이동시키는 예를 중심으로 설명하였으나, 위치 이동의 선후는 이에 한정되지는 아니한다. 예를 들어, 파워 측정기(40)가 비전 카메라(30)의 하부로 먼저 위치시킨 후 레이저 헤드(10)의 하부에 위치시키도록 작업 테이블(20)을 이동시킬 수도 있다.In the above-described embodiments, the description will be focused on an example in which the power meter 40 is first positioned below the laser head 10, and then the work table 20 is moved so as to be positioned below the vision camera 30 However, the position of the position shift is not limited thereto. For example, the work table 20 may be moved so that the power meter 40 is positioned below the vision camera 30 and then positioned below the laser head 10. [

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

1 : 레이저 광원 2 : 빔 전달 시스템
3 : 반사 거울 10 : 레이저 헤드
110 : 갈바노 시스템 120 : 렌즈
20 : 작업 테이블 30 : 비전 카메라
40 : 파워 측정기 410 : 측정 영역
430 : 마스크 450 : 산란방지 커버
451 : 거치부 453 : 지지부
50 : 제어부 h1 : 제1 관통홀
h2 : 제2 관통홀 T : 가공 대상물
L : 레이저 빔1: laser light source 2: beam delivery system
3: reflective mirror 10: laser head
110: Galvano system 120: lens
20: work table 30: vision camera
40: Power meter 410: Measurement area
430: mask 450: spawning cover
451: mounting part 453: supporting part
50: control part h1: first through hole
h2: second through hole T: object to be processed
L: laser beam

Claims (14)

레이저 빔을 조사하는 레이저 헤드의 하부에, 상기 레이저 빔의 파워를 측정하는 파워 측정기가 위치하도록, 상기 파워 측정기가 설치된 작업 테이블을 이동시키는 제1 이동 단계;
상기 레이저 빔의 중심이, 상기 파워 측정기에 배치된 마스크의 관통홀의 중심에 위치하도록, 상기 작업 테이블의 위치를 조정하는 제1 조정 단계;
상기 레이저 헤드의 중심으로부터 광축과 수직인 방향으로 이격 배치된 비전 카메라의 하부에 상기 파워 측정기가 위치하도록, 상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 설정 거리 값만큼, 상기 작업 테이블을 이동시키는 제2 이동 단계;
상기 비전 카메라에 의해 촬상된 이미지 정보에 기초하여, 상기 비전 카메라의 비전 중심과 상기 마스크의 상기 관통홀의 중심 사이의 거리 값을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 거리 값을 고려하여, 상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 설정 거리 값을 교정하는 단계;를 포함하는, 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법.A first moving step of moving a work table on which the power meter is installed such that a power meter for measuring the power of the laser beam is located below the laser head for irradiating the laser beam;
A first adjusting step of adjusting a position of the work table such that a center of the laser beam is located at a center of a through hole of a mask disposed in the power meter;
A second movement for moving the work table by a set distance value between the laser head and the vision camera so that the power meter is positioned below the vision camera which is spaced from the center of the laser head in a direction perpendicular to the optical axis, step;
Detecting a distance value between a vision center of the vision camera and a center of the through hole of the mask, based on image information captured by the vision camera; And
And calibrating a set distance value between the laser head and the vision camera in consideration of the detected distance value. 제1항에 있어서,
상기 제1 조정 단계에서는, 상기 파워 측정기에 의해 측정된 레이저 빔의 파워가 최대가 되도록 상기 작업 테이블의 위치를 조정하는, 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법.The method according to claim 1,
Wherein in the first adjustment step, the position of the work table is adjusted so that the power of the laser beam measured by the power meter is maximized. 제2항에 있어서,
상기 파워 측정기는 상기 마스크에 의해 일부가 차단된 레이저 빔의 파워를 측정하는, 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the power meter measures the power of the laser beam partially blocked by the mask. 제3항에 있어서,
상기 마스크의 상기 관통홀의 직경은, 상기 관통홀에 입사되는 레이저 빔의 직경보다 작은, 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법.The method of claim 3,
Wherein the diameter of the through-hole of the mask is smaller than the diameter of the laser beam incident on the through-hole. 제3항에 있어서,
상기 관통홀에 입사되는 레이저 빔의 일부는 상기 마스크에 의해 반사되며,
상기 반사된 레이저 빔은 상기 마스크의 둘레에 배치된 산란방지 커버에 의해 흡수되는, 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법.The method of claim 3,
A part of the laser beam incident on the through hole is reflected by the mask,
Wherein the reflected laser beam is absorbed by a scatter preventing cover disposed around the mask. 제2항에 있어서,
상기 제2 이동 단계에서는, 상기 작업 테이블을 50 mm 이상 이동시키는, 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법.3. The method of claim 2,
And in the second moving step, the work table is moved by 50 mm or more. 제6항에 있어서,
상기 검출된 거리 값은 5 mm 이하인, 레이저 가공 장치의 캘리브레이션 방법.The method according to claim 6,
Wherein the detected distance value is 5 mm or less. 레이저 광원으로부터 생성된 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 레이저 헤드;
상기 가공 대상물이 탑재되며, 상기 레이저 빔의 광축과 수직인 방향으로 이동 가능한 작업 테이블;
상기 레이저 빔에 의해 가공된 가공면을 촬상하며, 상기 레이저 빔의 광축과 수직인 방향으로 상기 레이저 헤드의 중심과 이격되도록 배치된 비전 카메라;
상기 작업 테이블에 설치되며, 상기 레이저 빔의 파워를 검출하는 파워 측정기; 및
상기 비전 카메라에 의해 촬상된 이미지 정보를 기초로, 상기 레이저 빔의 위치를 보정하고, 상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 설정 거리 값을 교정하는 제어부;를 포함하는, 레이저 가공 장치.A laser head for irradiating an object to be processed with a laser beam generated from a laser light source;
A work table on which the object to be processed is mounted and movable in a direction perpendicular to an optical axis of the laser beam;
A vision camera for picking up a machined surface processed by the laser beam and arranged so as to be spaced apart from a center of the laser head in a direction perpendicular to an optical axis of the laser beam;
A power meter installed on the work table and detecting power of the laser beam; And
And a control unit for correcting the position of the laser beam based on the image information picked up by the vision camera and correcting a set distance value between the laser head and the vision camera. 제8항에 있어서,
상기 파워 측정기는,
입사된 레이저 빔의 파워를 측정하는 측정 영역을 가지며,
상기 측정 영역의 상부에 배치되며, 상기 레이저 빔의 적어도 일부가 통과할 수 있는 제1 관통홀을 가지는 마스크;를 더 포함하는, 레이저 가공 장치.9. The method of claim 8,
The power meter includes:
And a measuring area for measuring the power of the incident laser beam,
And a mask disposed above the measurement region and having a first through hole through which at least a portion of the laser beam can pass. 제9항에 있어서,
상기 마스크의 상기 제1 관통홀의 직경은, 상기 제1 관통홀에 입사되는 레이저 빔의 직경보다 작은, 레이저 가공 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the diameter of the first through hole of the mask is smaller than the diameter of the laser beam incident on the first through hole. 제10항에 있어서,
상기 마스크의 상기 제1 관통홀의 직경은, 1 mm 이하인, 레이저 가공 장치.11. The method of claim 10,
And the diameter of the first through-hole of the mask is 1 mm or less. 제10항에 있어서,
상기 파워 측정기는,
상기 마스크의 둘레에 배치되며, 상기 레이저 빔이 관통할 수 있는 제2 관통홀을 가지는 산란방지 커버;를 더 포함하는, 레이저 가공 장치.11. The method of claim 10,
The power meter includes:
And a scattering prevention cover disposed around the mask and having a second through hole through which the laser beam can penetrate. 제12항에 있어서,
상기 제2 관통홀의 직경은, 상기 레이저 빔의 직경보다 큰, 레이저 가공 장치.13. The method of claim 12,
And the diameter of the second through hole is larger than the diameter of the laser beam. 제8항에 있어서,
상기 레이저 헤드와 상기 비전 카메라 사이의 이격 거리는, 50 mm 이상인, 레이저 가공 장치.9. The method of claim 8,
Wherein a distance between the laser head and the vision camera is 50 mm or more.
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