KR20190036020A - Apparatus for controlling multichannel laser diodes light source and controlling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 다이오드 제어장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 채널에 다수개의 레이저 다이오드가 포함된 다수개의 채널로 구성된 멀티채널 레이저 다이오드 광원을 쉽고 빠르게 효율적으로 제어할 수 있는 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser diode control apparatus and, more particularly, to a multi-channel laser diode light source control apparatus capable of easily and efficiently controlling a multi-channel laser diode light source composed of a plurality of channels including a plurality of laser diodes in one channel, And a control method thereof.
레이저 다이오드(Laser Diode, LD)는 반도체 소자 중 하나로서, LED(Light Emitting Diode)와 마찬가지로 빛을 발광하는 다이오드 소자이다. LD는 CD/ DVD 등의 광 저장 매체, 광통신, 고체 레이저 광펌핑, 이미지 기록용 레이저 프린트, 오락, 표시소자 검사, 바코드 스캐너 등 일반 가전제품과 정밀 측정 장치 등에 사용되며, 전자회로를 집적한 광전집적회로, 레이저, 광변조기, 광검출기, 광결정구조를 이용한 광도파로 등의 광전자소자를 집적한 광집적회로, 레이저 거리 측정기, 위성 간 통신, 건물 간 가시광 통신 등의 공간통신의 응용, 그리고 의료용 기기에의 응용, 각종 계측기기에의 응용 등에 실제 사용되고 있다.A laser diode (LD) is one of semiconductor elements, and is a diode element that emits light in the same manner as an LED (Light Emitting Diode). LD is used for general household appliances such as optical storage medium such as CD / DVD, optical communication, solid laser light pumping, laser printing for image recording, entertainment, display device inspection and barcode scanner, Application of spatial communication such as optical integrated circuit, laser distance meter, inter-satellite communication, inter-building visible light communication such as integrated circuit, laser, optical modulator, optical detector and optical waveguide using photonic crystal structure, And applications to various measuring instruments.
LD는 에지 에미터의 길이가 수 100mm이고 5mm 정도의 폭으로 소형이며 저가격을 형성할 뿐만 아니라 대부분의 고체/기체 레이저에 비해 고효율이며 수 10,000-100,000 시간의 긴 수명을 갖는 장점으로 인해 각 응용 분야에 상대적인 강점을 가지고 있다. 또한, LD는 스펙트럼 폭이 좁은 단일 파장으로, 위상이 일정하고 지향성이 높은 빛을 출력하므로, 에너지 제어가 용이하다는 장점이 있다.LD has a small edge-emitter length of several hundreds of millimeters and a width of about 5 mm. It is not only cheap, but also has high efficiency compared to most solid / gas lasers and has a long service life of several 10,000 to 100,000 hours. And has a relative strength. In addition, the LD has a single wavelength with a narrow spectral width, outputs a light having a constant phase and high directivity, and has an advantage that energy control is easy.
따라서 최근 들어, 기체/고체 레이저의 고유 응용 영역이었던 포토리소그래피 용 UV레이저, CO2레이저 등에도 LD가 어레이 형태로 사용되고 있다. 특히, 이러한 LD어레이(LDA)는 종전의 기체/고체 레이저에서 필요하였던 넓고 큰 설치 장소와 큰 구동전력, 대형 냉각 장치 등이 필요 없으므로 더욱 연구가 활발히 이루어지고 있다. In recent years, LDs have been used in the form of LDs for UV lasers and CO2 lasers for photolithography, which have been inherent applications of gas / solid-state lasers. Particularly, such an LD array (LDA) has been actively researched since it does not require a large and large installation site, large driving power, and a large cooling device, which were required in conventional gas / solid state lasers.
그러나 전술한 장점과 더불어 LD는 다이오드 소자의 특성 상 아주 미약한 전압차이에 의해서도 수십-수백 mah에 달하는 전류가 좌우될 수 있어, 0.1v의 전압차에 의해서도 소자가 파괴될 수 있기 때문에, 정전류(Constant Current, CC)에 의해 제어되어야 한다. 또한, LD는 정전기, 스파이크, 노이즈, 과전류, 고온 등 다양한 많은 원인에 의하여 쉽게 망가질 수 있기 때문에 구동 및 제어 시 세심한 주의가 요구된다. However, in addition to the advantages described above, LDs can have a current of several tens to several hundreds of mA depending on the voltage difference which is very weak due to the characteristics of the diode device, and the device can be destroyed by a voltage difference of 0.1 v. Constant Current, CC). In addition, since the LD can be easily broken by various causes such as static electricity, spike, noise, overcurrent, and high temperature, careful attention must be paid to driving and controlling.
전술한 LD의 특성에 따라 각종 광원으로 응용되고 있는 LDA를 구성하는 LD의 일부가 동작을 멈추는 상황이 빈번히 발생한다. LDA는 통상 8개가 직렬로 연결된 채널을 다수개 구비하는 형태로 구성되는데, 하나의 채널에서 2개 이상의 LD가 오프(off)되면 그 채널에 남은 정상 작동하는 다수개의 LD도 사용할 수 없기 때문에 LD의 사용효율이 낮은 문제점이 있었다. A part of the LD constituting the LDA applied to various light sources stops operating frequently according to the characteristics of the LD described above. The LDA typically has a plurality of channels connected in series. When two or more LDs are turned off in one channel, a plurality of normal LDs remaining in the channel can not be used. There is a problem that the use efficiency is low.
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하여 기존의 LDA 광원 제어장치가 지닌 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어, 오동작하는 LD 대비 정상 동작하는 LD를 이용하는 사용효율을 최대화하는 효과를 도모할 수 있는 새로운 제어장치를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.Accordingly, the present inventor has intensively solved the limitations and problems of the conventional LDA light source control device by taking the above-mentioned matters into consideration in order to maximize the utilization efficiency using the normally operating LD with respect to the malfunctioning LD As a result, the present invention has been invented as a result.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 하나의 채널에 다수개의 레이저 다이오드가 포함된 다수개의 채널로 구성된 멀티채널 레이저 다이오드 광원에 전류공급, 온도제어, 기타 레이저 다이오드 동작에 필요한 주요 기능을 제공하면서, 레이저 다이오드에 대한 개별적인 동작정보 및 광원에 대한 통합적인 동작정보를 관리자에게 제공하고, 고장난 레이저 다이오드를 제외한 나머지 정상 레이저 다이오드를 포함하는 광원이 정상적으로 동작하도록 제어할 수 있도록 하는 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a multichannel laser diode light source having a plurality of channels including a plurality of laser diodes in one channel, a main function for current supply, temperature control, and other laser diode operation A multi-channel laser diode light source (not shown) is provided to provide the manager with individual operation information on the laser diode and integrated operation information on the light source, and to control the light source including the normal laser diode other than the failed laser diode to operate normally And a control method therefor.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.Herein, the technical object and object to be solved by the present invention are not limited to the technical object and purpose mentioned above, and another technical object and purpose not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는, 하나의 채널에 다수개의 레이저 다이오드가 포함된 다수개의 채널로 구성된 멀티채널 레이저 다이오드 광원을 제어하는 장치에 있어서, PC와 RS-232 프로토콜로 통신하는 인터페이스 보드; 및 상기 인터페이스 보드와 RS-485 프로토콜로 통신하며, 상기 인터페이스 보드를 통한 상기 PC로부터의 관리자 명령에 따라 상기 레이저 다이오드를 제어하는 메인보드로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling a multi-channel laser diode light source comprising a plurality of channels including a plurality of laser diodes in one channel, An interface board communicating with the RS-232 protocol; And a main board that communicates with the interface board through an RS-485 protocol and controls the laser diode according to an administrator command from the PC through the interface board.
본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치에 있어서, 상기 인터페이스 보드는, 상기 메인보드와의 RS-485 프로토콜 통신을 위한 RS-485 커넥터와, 상기 PC와의 RS-232 프로토콜 통신을 위한 RS-232 커넥터와, 펌웨어 다운로드를 위한 JTAG커넥터와, 외부 트리거 신호를 입력받아 외부의 펄스 신호로 상기 레이저 다이오드를 제어할 수 있도록 하는 외부 트리거 신호 입력 커넥터와, 상기 외부 트리거 신호가 입력되고 있는 상태를 표시하는 트리거 신호 입력표시 LED 및 관리자에 의해 상기 PC에서 상기 외부 트리거 신호에 의한 제어모드가 선택되어, 상기 외부 트리거 신호가 상기 메인보드로 출력되고 있는 상태를 표시하는 트리거 신호 출력표시 LED를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention, the interface board may include an RS-485 connector for RS-485 protocol communication with the main board, an RS-232 An external trigger signal input connector for inputting an external trigger signal and controlling the laser diode with an external pulse signal; A trigger signal input display LED and a trigger signal output display LED for indicating a state in which the control mode based on the external trigger signal is selected by the manager and the external trigger signal is being output to the main board .
또한, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치에 있어서, 상기 메인보드는, 상기 인터페이스 보드와의 RS-485 프로토콜 통신을 위한 RS-485 커넥터와, 4개의 레이저 다이오드 출력커넥터가 1개의 채널을 이루는 12개의 채널을 포함하는 총 48개의 레이저 다이오드 출력커넥터와, 하드웨어적으로 레이저 다이오드의 출력을 위한 최대 구동전류를 가변적으로 설정하는 가변저항과, 레이저 다이오드의 온/오프 동작 상태를 표시하는 레이저 다이오드 온/오프 표시 LED와, 레이저 다이오드 에러시 이를 표시하고 정상 동작 시 오프되는 레이저 다이오드 에러표시 LED와, 외부 트리거 신호에 의한 펄스모드 동작 시 이를 표시하는 펄스모드 표시 LED와, 파워서플라이로부터 전원을 입력받는 전원입력커넥터와, 펌웨어를 다운로드 할 시 펌웨어 공급장치와 연결하는 ISP포트 및 광원에 장착된 온도센서와 연결되어 상기 광원의 온도를 체크하는 온도센서커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention, the main board may include an RS-485 connector for RS-485 protocol communication with the interface board, and four laser diode output connectors for one channel A variable resistor for variably setting a maximum drive current for outputting the laser diode in hardware, a laser diode for indicating the ON / OFF state of the laser diode, An on / off indicator LED, a laser diode error indication LED that indicates when the laser diode is in error and is turned off during normal operation, a pulse mode indicator LED that indicates when the pulse mode operation is performed by an external trigger signal, A power supply input connector for receiving, and a firmware supply unit And a temperature sensor connector connected to an ISP port and a temperature sensor mounted on the light source to check the temperature of the light source.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어방법은, 하나의 채널에 다수개의 레이저 다이오드가 포함된 다수개의 채널로 구성된 멀티채널 레이저 다이오드 광원을 제어하는 방법에 있어서, 멀티채널 레이저 다이오드 광원에 대응하여 하나 이상의 메인보드를 인터페이스 보드를 통해 PC에 장착하고 레이저 다이오드에 연결하면, 상기 메인보드의 ID넘버를 등록하는 단계; 상기 메인보드의 ID넘버 등록이 완료되고, 상기 PC로부터 상기 광원의 구동제어에 따라 상기 광원을 구동하고 감시하는 단계; 전류공급이 중단된 채널이 감지되면, 상기 PC로 알람신호를 전송하는 단계; 상기 PC로부터 오토런(Auto Run) 명령신호가 인가되면, 일시적으로 광원의 동작을 중지하고, 상기 메인보드에 연결된 모든 레이저 다이오드에 대하여 소정 전류를 하나의 레이저 다이오드에 각각 인가하여, 문제가 발생한 채널의 몇 번째 레이저 다이오드가 고장인지를 검출하는 단계; 및 고장난 레이저 다이오드가 검출되면, 검출된 레이저 다이오드를 표시하고, 고장난 레이저 다이오드로 인가되는 전류를 바이패스시켜 나머지 정상 레이저 다이오드에 대하여 구동전류를 공급하여 광원을 구동하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a multi-channel laser diode light source comprising a plurality of channels including a plurality of laser diodes in one channel, Registering an ID number of the main board when one or more main boards are connected to a PC via an interface board in correspondence with a multi-channel laser diode light source and connected to a laser diode; Driving and monitoring the light source according to driving control of the light source from the PC after the ID number registration of the main board is completed; Transmitting an alarm signal to the PC when a channel in which current supply is interrupted is detected; When an Auto Run command signal is applied from the PC, the operation of the light source is temporarily stopped, and a predetermined current is applied to all the laser diodes connected to the main board to one laser diode, Detecting a number of laser diodes failing; And displaying the detected laser diode when the failed laser diode is detected and driving the light source by supplying a driving current to the remaining normal laser diode by bypassing the current applied to the failed laser diode .
전술한 바와 같이 본 발명은 멀티채널 레이저 다이오드 광원에 전류공급, 온도제어, 기타 레이저 다이오드 동작에 필요한 주요 기능을 제공하면서도, 레이저 다이오드에 대한 개별적인 동작정보 및 광원에 대한 통합적인 동작정보를 관리자에게 제공하여 관리자가 신속하고 정확하게 광원에 대한 모니터링 및 관리가 가능한 장점이 있다.As described above, the present invention provides main functions required for current supply, temperature control, and other laser diode operations to a multi-channel laser diode light source, and also provides individual operation information on a laser diode and integrated operation information on a light source to a manager So that the manager can monitor and manage the light source quickly and accurately.
또한, 본 발명은 고장난 레이저 다이오드 대비 정상 레이저 다이오드의 사용효율을 높일 수 있으며, 이에 따라 광원의 실효수명을 증가시킴으로써 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention can increase the efficiency of use of a normal laser diode compared to a failed laser diode, thereby increasing the effective life of the light source, thereby improving the production efficiency.
도 1은 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 블록구성도,
도 2는 도 1의 제어장치에서 인터페이스 보드의 블록구성도,
도 3은 도 1의 제어장치에서 메인보드의 블록구성도,
도 4는 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 레이저 다이오드 제어과정을 나타낸 제어흐름도,
도 5는 도 1의 제어장치의 상태를 표시 및 관리하기 위한 제어화면의 일 예시도.1 is a block diagram of a multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an interface board in the control apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram of a main board in the control apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a control flowchart illustrating a laser diode control process of the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention.
Fig. 5 is an exemplary view of a control screen for displaying and managing the state of the control apparatus of Fig. 1; Fig.
이하에서는 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치 및 그 제어방법에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, embodiments of a multi-channel laser diode light source control device and a control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The same features of the Figures represent the same reference symbols wherever possible. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.Hereinafter, the attached drawings are exaggerated or simplified in order to facilitate understanding and clarification of the structure and operation of the technology, and it is to be understood that each component does not exactly coincide with the actual size.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The 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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 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.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, "부"의 용어에 대한 의미는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위 또는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.In addition, when an element is referred to as including an element, it is understood that the element may include other elements, not the other element, unless specifically stated otherwise, and the meaning of the term " Means a unit or module type that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. It is to be understood that the same terms as those defined in the commonly used terms are defined in consideration of the functions of the present invention and are to be construed in accordance with the technical idea of the present invention and the meaning commonly understood or commonly recognized in the technical field And is not to be construed as an ideal or overly formal sense unless expressly defined to the contrary.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. Each block of the accompanying block diagrams and combinations of steps of the flowchart may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be loaded into a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing apparatus so that the instructions, which may be executed by a processor of a computer or other programmable data processing apparatus, And means for performing the functions described in each step are created.
몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.It should be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in the blocks or steps may occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 블록구성도로서, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는 PC(10)와 RS-232 프로토콜(L1)로 통신하는 인터페이스 보드(200) 및 인터페이스 보드(200)와 RS-485 프로토콜(L2)로 통신하며, 인터페이스 보드(200)를 통한 PC(10)로부터의 관리자 명령에 따라 LD(20)를 제어하는 메인보드(100)로 구성된다.1 is a block diagram of a multichannel laser diode light source control apparatus according to the present invention. The multichannel laser diode light source control apparatus according to the present invention includes an interface for communicating with the
도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 인터페이스 보드(200)에 다수개의 메인보드(100)가 각각 RS-485 프로토콜(L2)로 연결되어 확장될 수 있으며, 제1메인보드(#1)와 제2메인보드(#2)가 서로 RS-485 프로토콜(L3)로 연결되어 확장될 수도 있다. 다수의 메인보드(100)는 파워서플라이(30)로부터 각각 전원을 공급받아 동작하며, 메인보드(100)에 공급되는 동작전원은 DC20-24v일 수 있다. 도 1에서는 3개의 메인보드(100)가 하나의 메인보드 모듈(101)을 구성하여, 총 144EA(48EA*3)의 LD(20)를 제어할 수 있다.As shown in FIG. 1, a plurality of
특히, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는 보드 형태로 PC(20)에 연결할 수 있으므로, 장착이 간편하고 별도의 장착공간이 필요치 않으며, LD(20)의 상태를 즉각 확인할 수 있도록 구성된다.In particular, since the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention can be connected to the
일례로, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는 하나의 메인보드(100)를 통해 최대 48EA(12채널, 4Serial)의 LD(20)를 정전류 방식으로 제어할 수 있으며, 최대 출력 전류는 1000mA(기본설정 600mA)를 수용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는 2가지 제어모드를 제공하며, 관리자가 PC(10)를 통해 선택할 수 있다. 2가지 제어모드는 RS-485 프로토콜을 통한 제어모드(연속모드)와, 외부 트리거(Trigger) 신호를 통한 제어모드(펄스모드)가 가능하다. 외부 트리거 신호를 통한 제어모드는 외부의 펄스를 이용하여 LDA광원을 빠르게 구동하고자 하는 경우에 선택될 수 있다.For example, the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention can control up to 48EA (12 channels, 4 serial)
본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 주요 기능은 LD출력제어, LD 온/오프 제어, 광원 및 보드의 온도체크가 있고, 부가 기능으로 LD전류의 실시간 측정, 입력전압 측정 및 LD상태 확인이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는 LDA광원이 기 설정된 한계온도를 초과하였을 시 LD를 강제 종료시키는 기능을 포함할 수 있다. The main functions of the multi-channel laser diode light source control device according to the present invention include LD output control, LD on / off control, temperature check of light source and board, real time measurement of LD current, input voltage measurement and LD status check This is possible. In addition, the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention may include a function of forcibly terminating the LD when the LDA light source exceeds a preset limit temperature.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 인터페이스 보드(200)와 메인보드(100)를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the
도 2는 도 1의 제어장치에서 인터페이스 보드의 블록구성도이고, 도 3은 도 1의 제어장치에서 메인보드의 블록구성도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 인터페이스 보드(200)는 메인보드(100)와 RS-485 프로토콜(L2)로 통신하고, PC(10)와 RS-232 프로토콜(L1)로 통신하여 메인보드(100)를 PC(10) 또는 PLC와 연결시킨다.FIG. 2 is a block diagram of the interface board of the control apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of the main board of the control apparatus of FIG. 2 and 3, the
이를 위하여, 인터페이스 보드(200)는 RS-485 커넥터(210, 220), RS-232 커넥터(230)를 구비한다. 여기서 RS-485 커넥터(210, 220) 중 하나는 전원포트를 포함한 것일 수 있고, 나머지 하나는 전원포트를 포함하지 않은 커넥터일 수 있다.To this end, the
또한, 인터페이스 보드(200)는 펌웨어 다운로드를 위한 JTAG커넥터(240)와 외부 트리거 신호를 입력받아 외부의 펄스 신호로 LD(20)를 제어할 수 있도록 하는 외부 TRIG_IN 커넥터(250)를 더 구비한다. 이에 따라, 인터페이스 보드(200)는 외부신호가 입력되고 있을 때, 이를 확인할 수 있도록 상태를 표시해주는 LED(TRIG IN, 260)와, 관리자에 의해 PC(10)에서 외부 트리거 신호에 의한 제어모드가 선택되어, 외부 트리거 신호가 메인보드(100)로 출력되면 이를 표시해 주는 LED(TRIG OUT, 270)가 더 구비될 수 있다.The
메인보드(100)는 PC(10)의 제어명령에 따라 인터페이스 보드(200)를 통하여 RS-485 프로토콜(L2)로 통신신호와, 외부 트리거 신호를 입력받아 선택적으로 LD(20)를 제어 및 감시하기 위한 RS-485 커넥터(110)를 구비한다. 이를 위하여, 메인보드(100)는 4개의 LD출력커넥터가 1개의 채널을 이루는 12개의 채널을 포함하는 총 48EA의 LD출력커넥터(160)를 구비한다. 이때, 모든 LD출력커넥터(160)는 각각 바이패스 회로를 구비하여, 하나의 LD가 오프되어 전류가 공급되지 않을 때, 후술할 제어에 따라 회로를 바이패스시켜 나머지 LD가 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.The
또한, 메인보드(100)는 하드웨어적으로 LD의 출력을 위한 최대 구동전류를 가변적으로 설정할 수 있는 가변저항(120)을 더 구비하며, LD(20)의 온/오프 동작 상태를 표시하는 LED(LD_On/Off, 170)와, LD에러시 이를 표시하고 정상 동작 시 오프되는 LED(Error, 180) 및 외부 트리거 신호에 의한 펄스모드 동작 시 이를 표시하는 LED(Mode, 190)를 더 구비할 수 있다.The
또한, 메인보드(100)는 파워서플라이(30)로부터 전원을 입력받는 RS-485커넥터(140)와, 펌웨어를 다운로드 할 시 펌웨어 공급장치와 연결하는 ISP포트(130) 및 LDA광원에 장착된 온도센서와 연결되어 광원의 온도를 체크하는 온도센서커넥터(150)를 더 구비할 수 있다.The
도 4는 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 레이저 다이오드 제어과정을 나타낸 제어흐름도로서, 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 레이저 다이오드 제어과정을 상세히 설명한다. 도 4의 제어는 PC(10)에 설치된 제어프로그램과 이 제어프로그램에 의하여 구동되는 메인보드(100)에 장착된 MCU에 의하여 수행될 수 있다.FIG. 4 is a control flowchart illustrating a laser diode control process of the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention. Referring to FIGS. 1 to 4, the laser diode control process of the multichannel laser diode light source control apparatus Will be described in detail. 4 may be performed by a control program installed in the
먼저, LDA광원에 대응하여 하나 이상의 메인보드(100)를 인터페이스 보드(200)를 통해 PC(10) 에 장착하고 LD(20)에 연결하면, 메인보드(100)의 ID넘버를 등록한다(301단계).First, one or more
301단계의 메인보드(100) ID넘버 등록이 완료되고, PC(10)로부터 LDA광원의 구동제어에 따라 303단계에서 광원을 구동하고 감시를 시작한다. 이후, 전류공급이 중단된 채널이 감지되면(305단계), PC(10)로 알람신호를 전송하고 명령신호를 대기한다(307단계).The ID number registration of the
307단계 이후에 PC(10)로부터 309단계에서와 같이 오토런(Auto Run) 명령신호가 인가되면, 311단계로 진행하여 오토런을 수행한다. 오토런은 일시적으로 LDA광원의 동작을 중지하고, 메인보드(100)에 연결된 모든 LD에 대하여 소정 전류를 하나의 LD에 각각 인가하여, 문제가 발생한 채널의 몇 번째 LD가 고장인지를 검출하는 동작이다.If an Auto Run command signal is applied from the
상기 311단계의 오토런 수행의 결과로 오프된 LD가 검출되면, 313단계로 진행하여 고장 LD를 표시하고, 315단계에서 고장 LD로 인가되는 전류를 바이패스시켜 나머지 정상 LD에 대하여 구동전류를 공급하여 광원을 구동한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는 1개 채널을 구성하는 4개의 LD 중 2개의 LD가 오프되더라도 정상적으로 광원을 구동할 수 있도록 한다.If it is determined in
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치는 고장 LD를 매우 신속하게 검출할 뿐만 아니라, 검출된 고장 LD를 제외한 나머지 정상 작동하는 LD에 대하여 전류를 공급할 수 있도록 함으로써 고장 LD 대비 가용 LD의 비율을 높일 수 있다.As described above, the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention not only detects a faulty LD very quickly, but also can supply a current to the remaining normally operating LD except for the detected fault LD, The ratio of the available LD can be increased.
도 5는 도 1의 제어장치의 상태를 표시 및 관리하기 위한 제어화면의 일 예시도로서, 이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 제어프로그램의 세부 구성을 상세히 설명한다.FIG. 5 is a view showing an example of a control screen for displaying and managing the state of the control apparatus of FIG. 1. Hereinafter, with reference to FIG. 1 to FIG. 5, the details of the control program of the multi-channel laser diode light source control apparatus according to the present invention Will be described in detail.
본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치의 제어프로그램(300)은 통신설정부(310), 메인보드제어부(320), LD제어부(330), 채널제어부(340), LD상태표시부(350), 에러표시부(360), LD출력값표시부(370), 통신정보표시부(380) 및 실시간통신정보표시부(390)로 구성된다.The
통신설정부(310)는 PC(10)와 인터페이스 보드(200) 간의 RS-232 프로토콜(L1)을 설정하기 위한 통신설정부 (310)를 구비한다. 통신설정부(310)는 통신을 위한 포트와 통신속도를 설정할 수 있고, 서버와의 네트워크 환경을 설정할 수 있으며, 설정된 통신정보를 표시한다. The
메인보드제어부(320)는 메인보드(100)의 ID와, 제어모드 및 채널ID를 표시하는 표시창들과, 변경할 메인보드(100)의 ID와, 변경할 제어모드 및 변경할 채널ID를 설정 및 저장하기 위한 설정창 및 설정버튼을 구비한다. 또한, 메인보드제어부(320)는 선택한 메인보드(100)의 전체 출력을 온/오프하기 위한 버튼과 광원을 구성하는 모든 LD의 이상 유무를 체크하고 바이패스시키기 위한 브릿지(Bridge)를 설정하기 위한 오토스캔버튼을 구비한다.The
LD제어부(330)는 광원을 구성하는 LD 전체를 12비트제어를 통해 그 출력을 제어하는 'Intensity'메뉴와, 광원을 구성하는 LD 전체를 전류제어를 통해 그 출력을 제어하는 'Current'메뉴와, LDA광원과 인터페이스 보드(200) 및 메인보드(100)의 외대 온도값을 설정하는 'Temperature'메뉴 및 외부 트리거 신호에 의한 펄스모드 제어 시 활성화되어, 외부 트리거 신호의 주파수와 듀티(Duty)값을 설정하는 'Trigger'메뉴를 구비한다.The
채널제어부(340)는 LDA광원을 구성하는 각 채널의 출력을 개별적으로 설정하고, 온/오프시키는 설정부 및 온/오프 버튼을 구비한다.The
LD상태표시부(350)는 메인보드제어부(320)에서 선택된 메인보드(100)의 모든 LD의 상태와 관련된 정보를 함께 표시하며, 램프의 색을 달리하여 LD의 불량, 이상, 온/오프 상태를 일목요연하게 표시한다.The LD
에러표시부(360)는 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치에 에러가 발생한 경우, 에러메시지를 표시한다.The
LD출력값표시부(370)는 선택 또는 오토스캔 시 스캔중인 LD의 출력값을 그래프로 표시한다.The LD output
통신정보표시부(380)는 제어프로그램의 구동 중 발생한 송수신 데이터를 표시하며, 실시간통신정보표시부(390)는 LD의 상태와 관련하여 모니터링되고 있는 실시간 정보 및 수신된 데이터를 표시한다.The communication
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치 및 그 제어방법은 멀티채널 레이저 다이오드 광원에 전류공급, 온도제어, 기타 레이저 다이오드 동작에 필요한 주요 기능을 제공하면서도, 레이저 다이오드에 대한 개별적인 동작정보 및 광원에 대한 통합적인 동작정보를 관리자에게 제공하여 관리자가 신속하고 정확하게 광원에 대한 모니터링 및 관리가 가능하도록 한다.As described above, the multi-channel laser diode light source control apparatus and the control method thereof according to the present invention provide main functions necessary for current supply, temperature control, and other laser diode operation to a multi-channel laser diode light source, And provides integrated information about the operation and the light source to the manager so that the manager can monitor and manage the light source quickly and accurately.
또한, 본 발명에 따른 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치 및 그 제어방법은 고장난 레이저 다이오드 대비 정상 레이저 다이오드의 사용효율을 높일 수 있으며, 이에 따라 광원의 실효수명을 증가시킴으로써 생산효율을 높일 수 있다.Also, the multi-channel laser diode light source control device and the control method thereof according to the present invention can increase the efficiency of use of the normal laser diode compared to the failed laser diode, thereby increasing the effective life of the light source, thereby increasing the production efficiency.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
10: PC
20: 레이저 다이오드(LD)
30: 파워서플라이
100: 메인보드
200: 인터페이스 보드
300: 제어프로그램
L1: RS-232 프로토콜
L2, L3: RS-485 프로토콜10: PC 20: Laser diode (LD)
30: Power supply 100: Main board
200: Interface board 300: Control program
L1: RS-232 protocol L2, L3: RS-485 protocol
Claims (4)
PC와 RS-232 프로토콜로 통신하는 인터페이스 보드; 및
상기 인터페이스 보드와 RS-485 프로토콜로 통신하며, 상기 인터페이스 보드를 통한 상기 PC로부터의 관리자 명령에 따라 상기 레이저 다이오드를 제어하는 메인보드로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치.
An apparatus for controlling a multi-channel laser diode light source comprising a plurality of channels including a plurality of laser diodes in one channel,
An interface board communicating with the PC via an RS-232 protocol; And
And a main board that communicates with the interface board through an RS-485 protocol and controls the laser diode according to an administrator command from the PC through the interface board.
상기 메인보드와의 RS-485 프로토콜 통신을 위한 RS-485 커넥터와,
상기 PC와의 RS-232 프로토콜 통신을 위한 RS-232 커넥터와,
펌웨어 다운로드를 위한 JTAG커넥터와,
외부 트리거 신호를 입력받아 외부의 펄스 신호로 상기 레이저 다이오드를 제어할 수 있도록 하는 외부 트리거 신호 입력 커넥터와,
상기 외부 트리거 신호가 입력되고 있는 상태를 표시하는 트리거 신호 입력표시 LED 및
관리자에 의해 상기 PC에서 상기 외부 트리거 신호에 의한 제어모드가 선택되어, 상기 외부 트리거 신호가 상기 메인보드로 출력되고 있는 상태를 표시하는 트리거 신호 출력표시 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치.
The apparatus of claim 1, wherein the interface board comprises:
An RS-485 connector for RS-485 protocol communication with the main board,
An RS-232 connector for RS-232 protocol communication with the PC,
A JTAG connector for firmware download,
An external trigger signal input connector for receiving an external trigger signal and controlling the laser diode with an external pulse signal,
A trigger signal input display LED for indicating a state in which the external trigger signal is being input,
And a trigger signal output display LED for indicating a state in which the control mode based on the external trigger signal is selected by the manager in the PC and the external trigger signal is being output to the main board. Light source control device.
상기 인터페이스 보드와의 RS-485 프로토콜 통신을 위한 RS-485 커넥터와,
4개의 레이저 다이오드 출력커넥터가 1개의 채널을 이루는 12개의 채널을 포함하는 총 48개의 레이저 다이오드 출력커넥터와,
하드웨어적으로 레이저 다이오드의 출력을 위한 최대 구동전류를 가변적으로 설정하는 가변저항과,
레이저 다이오드의 온/오프 동작 상태를 표시하는 레이저 다이오드 온/오프 표시 LED와,
레이저 다이오드 에러시 이를 표시하고 정상 동작 시 오프되는 레이저 다이오드 에러표시 LED와,
외부 트리거 신호에 의한 펄스모드 동작 시 이를 표시하는 펄스모드 표시 LED와,
파워서플라이로부터 전원을 입력받는 전원입력커넥터와,
펌웨어를 다운로드 할 시 펌웨어 공급장치와 연결하는 ISP포트 및 광원에 장착된 온도센서와 연결되어 상기 광원의 온도를 체크하는 온도센서커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어장치.
The apparatus of claim 1,
An RS-485 connector for RS-485 protocol communication with the interface board,
A total of 48 laser diode output connectors, including four channels of 12 laser diode output connectors,
A variable resistor for variably setting a maximum driving current for outputting the laser diode in hardware,
A laser diode ON / OFF display LED for indicating an ON / OFF operation state of the laser diode,
A laser diode error indication LED that indicates when a laser diode error occurs and is turned off during normal operation,
A pulse mode display LED for displaying a pulse mode operation by an external trigger signal,
A power input connector for receiving power from the power supply,
And a temperature sensor connector connected to an ISP port connected to the firmware supply device when the firmware is downloaded and a temperature sensor mounted on the light source to check the temperature of the light source.
멀티채널 레이저 다이오드 광원에 대응하여 하나 이상의 메인보드를 인터페이스 보드를 통해 PC에 장착하고 레이저 다이오드에 연결하면, 상기 메인보드의 ID넘버를 등록하는 단계;
상기 메인보드의 ID넘버 등록이 완료되고, 상기 PC로부터 상기 광원의 구동제어에 따라 상기 광원을 구동하고 감시하는 단계;
전류공급이 중단된 채널이 감지되면, 상기 PC로 알람신호를 전송하는 단계;
상기 PC로부터 오토런(Auto Run) 명령신호가 인가되면, 일시적으로 광원의 동작을 중지하고, 상기 메인보드에 연결된 모든 레이저 다이오드에 대하여 소정 전류를 하나의 레이저 다이오드에 각각 인가하여, 문제가 발생한 채널의 몇 번째 레이저 다이오드가 고장인지를 검출하는 단계; 및
고장난 레이저 다이오드가 검출되면, 검출된 레이저 다이오드를 표시하고, 고장난 레이저 다이오드로 인가되는 전류를 바이패스시켜 나머지 정상 레이저 다이오드에 대하여 구동전류를 공급하여 광원을 구동하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티채널 레이저 다이오드 광원 제어방법.A method of controlling a multi-channel laser diode light source including a plurality of channels including a plurality of laser diodes in one channel,
Registering an ID number of the main board when one or more main boards are connected to a PC via an interface board in correspondence with a multi-channel laser diode light source and connected to a laser diode;
Driving and monitoring the light source according to driving control of the light source from the PC after the ID number registration of the main board is completed;
Transmitting an alarm signal to the PC when a channel in which current supply is interrupted is detected;
When an Auto Run command signal is applied from the PC, the operation of the light source is temporarily stopped, and a predetermined current is applied to all the laser diodes connected to the main board to one laser diode, Detecting a number of laser diodes failing; And
And displaying the detected laser diode when the malfunctioning laser diode is detected and driving the light source by supplying a driving current to the remaining normal laser diode by bypassing the current applied to the malfunctioning laser diode. Channel laser diode light source control method.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |