KR20200086286A - 레이저 빔을 유도하는 유체제트 측정용 장치 - Google Patents

레이저 빔을 유도하는 유체제트 측정용 장치 Download PDF

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KR20200086286A
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헬기 딜
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Abstract

본 발명은 가압 유체제트(102)를 제공하고 레이저 빔(101)을 유체제트(102)에 결합시키도록 구성된 고강도 레이저 빔(101)으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치(100)에 관한 것이다. 장치(100)는 유체제트(102)에서 레이저 빔(101)에 의해 생성된 2차 복사(104)를 수신 및 감지하도록 구성된 감지유닛(103)을 포함한다. 감지유닛(103)은 2차 복사(104)를 감지신호(106)로 변환하도록 구성된 센싱유닛(105)을 포함한다. 장치(100)는 감지유닛(103)으로 유체제트(102)를 따라 단일 위치 또는 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성한다.

Description

레이저 빔을 유도하는 유체제트 측정용 장치
본 발명은 가압 유체제트에 결합되는 고강도 레이저 빔을 갖는 공작물을 기계 가공하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 장치는 레이저 빔을 가이드하는 유체제트를 측정하도록 특히 구성된다. 본 발명은 또한 고강도 레이저 빔을 가이드하는 유체제트를 측정하는 방법에 관한 것으로, 레이저 빔은 공작물을 기계 가공하는데 적합하다. 본 발명은 구체적으로 레이저 유도된 2차 복사에 기초하여 유체제트의 길이 및/또는 유동 특성을 측정하는 것에 관한 것이다.
가압 유체제트에 결합된 레이저 빔으로 공작물을 가공하는 종래의 장치가 일반적으로 알려져있다. 레이저 빔으로 공작물을 가공하기 위해, 유체제트는 일반적으로 유체제트 발생 노즐로 생성되고, 레이저 빔이 유체 내부에서 전반사에 의해 공작물 내로 결합되어 가이드된다.
통상적인 장치에서 전형적으로 직면하는 문제는 유체제트가 유체제트 발생 노즐로부터 소정의 절대 길이에 걸쳐서 단지 층류(laminar)라는 것이다. 그 길이를 넘어서면, 유체제트는 불안정해지고 결국 액적으로 분산된다. 유체제트가 불안정해지면 유체는 더 이상 레이저 빔을 가이드할 수 없어서 공작물을 효율적으로 가공할 수 없다. 유체가 액적에 분산되면 레이저 빔이 심지어 산란된다.
특히, 본 명세서에서 "유체제트"라는 용어는 층류 유체제트를 의미한다. 불안정하게 된 후에도, 유체는 액적으로 분산되기 전에 연속적인 액체 흐름으로 여전히 전파될 수 있다. 또한, 유체제트의 "사용 가능한" 길이는 "절대" 길이보다 짧을 수 있는데, 이는 장치로부터 출력된 후 자유 유동 유체제트만이 공작물을 기계 가공하는데 사용될 수 있기 때문이다.
따라서, 효율적인 기계 가공 공정을 위해, 공작물은 유체제트의 사용 가능한 부분에 의해 영향을 받도록 닿도록 장치에 충분히 근접 위치되어야 한다.
유체제트의 사용 가능한 길이가 너무 짧으면, 효율적인 가공 공정이 불가능할 수 있다. 또한, 매우 짧은 유체제트 또는 유체제트의 완전한 부재는 장치의 심각한 문제, 예를 들어, 유체제트 생성 노즐의 파손을 의미할 수 있다.
또한, 유체제트의 유동 특성은 공작물 가공 공정의 효율에 영향을 줄 수 있다.
위의 관점에서, 실제로 공작물을 가공하기 전에 사용 가능한 유체제트 길이를 결정하는 것이 큰 이점이될 것이다. 또한, 유체에서의 층류 거동 또는 섭동과 같은 유체제트의 유동 특성이 또한 결정될 수 있다면 더욱 유리할 것이다. 불행하게도, 종래의 장치는 사용 가능한 유체제트 길이의 고유 측정을 허용하지 않는다. 외부 측정 장치가 사용될 수 있지만, 가까운 사례로, 즉, 매우 얇은 유체제트(15-500μm)에 결합된 고강도 레이저 빔을 측정하기 위해 특별히 설계되지 않았기 때문에, 일반적으로 비효율적이다.
따라서, 본 발명은 종래의 장치 및 유체제트 측정 방안을 개선시키는 것을 목표로 한다. 따라서, 본 발명의 목적은 공작물을 기계 가공하기에 적합한 고강도 레이저 빔을 가이드하는 유체제트를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 유체제트의 길이를 결정해야 한다. 또한 유체제트의 유동 특성이 도출되어야 한다. 본 발명의 다른 목적은 레이저 빔에 의해 유체제트로 도입된 레이저 출력의 간단한 측정을 가능하게하는 것이다.
이에 의해, 본 발명은 특히 상기 측정을 수행하기 위한 단순하지만 정확하고 비침습적인 방안을 목표로 한다. 특히 복잡한 측정 셋업이 필요하지 않으며 측정 결과의 후처리에 많은 시간과 계산 자원이 필요하지 않아야 한다. 모든 측정은 장치 그 자체로 더 수행될 수 있어야 하나, 그럼에도 불구하고 소형 장치가 바람직하다.
본 발명의 목적은 첨부된 독립 청구항에 제공된 해결방안에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 구현은 종속항에 정의되어 있다.
특히, 본 발명은 유체제트의 사용 가능 및/또는 절대 길이를 결정하고, 선택적으로 레이저-유도된 2차 방출, 즉, 유체제트와 레이저 빔의 상호작용에 의해 생성된 2차 전자기 복사에 기초하여 유체제트의 유동 특성을 감지하는 것을 제안한다.
본 발명의 제 1 태양은 가압 유체제트를 제공하고 레이저 빔을 유체제트에 결합시키도록 구성된 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치로서, 상기 장치는 유체제트에서 레이저 빔에 의해 생성된 2차 복사를 수신 및 감지하도록 구성된 감지유닛을 포함하고, 상기 감지유닛은 2차 복사를 감지신호로 변환하도록 구성된 센싱유닛을 포함하며, 상기 장치는, 상기 감지유닛으로, 유체제트를 따라 단일 위치 또는 상이한 위치에서 복수의 감지신호를 생성하도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치를 제공한다.
"고강도" 레이저 빔은 공작물을 가공하기에 적합한 레이저 빔이며, 공작물은 예를 들어 금속, 세라믹, 다이아몬드, 반도체, 합금, 초합금 또는 초경질 재료를 포함하는 재료로 만들어 질 수 있다. 따라서, 공작물을 "가공"한다는 것은 적어도 공작물을 절단, 천공 또는 성형하는 것을 의미한다. 고강도 레이저 빔의 레이저 출력은 20-400W 이상이다. 이에 의해 레이저 빔은 펄스 레이저 빔일 수 있지만, 연속 레이저 빔일 수도 있다. "가압" 유체제트의 압력은 바람직하게는 50-800 bar이다.
유체제트의 "길이"는 장치로부터 출력되는 위치로부터 시작하는 사용 가능한 길이일 수 있거나, 생성되는 위치로부터 시작하는 절대 길이일 수 있다. 장치 구성이 알려져 있기 때문에, 사용 가능한 길이를 가짐으로써 절대 길이가 직접 산출되며 그 반대도 가능하다.
"유체제트를 따라"라는 용어는 유체제트의 전파방향을 따라, 또는 유체제트가 생성되었다면 유체제트가 전파될 수 있는 방향(즉, 잠재적 전파방향)을 따라를 의미한다. 유체제트의 (잠재적) 전파방향은 장치의 구성, 특히, 유체제트를 생성하는 부분의 구성 및 방향, 예를 들어, 유체제트 생성 노즐에 의해 잘 결정된다. 생성된 유체제트는 선형으로 전파될 수 있도록 충분히 가압되므로, 유체제트의 전파방향도 또한 안정 길이를 넘어 외삽될 수 있다. 따라서, 이들 위치 중 하나 이상에 유체제트가 없다면, 유체제트를 따라 상이한 위치들이 또한 선택될 수 있다.
단일 위치로부터 복수의 감지신호를 생성하기 위해, 감지유닛은 유체제트를 생성하는 장치의 부분, 예를 들어, 유체제트 생성 노즐에 대해 고정될 수 있다. 생성된 복수의 감지신호들 각각은 유체제트의 상이한 부분으로부터 수신되어 상이한 입사각으로 감지유닛에 도달하는 2차 복사를 강조할 수 있다. 이 입사각은 고정 위치로부터 복수의 감지신호를 생성하기 위해 감지유닛에 의해 고려될 수 있다.
유체제트를 따라 상이한 위치로부터 복수의 감지신호를 생성하기 위해, 감지유닛은 유체제트를 생성하는 장치, 예를 들어 유체제트 생성 노즐의 부분에 대해 유체제트를 따라 이동할 수 있다.
감지유닛은 바람직하게 상기 감지유닛이 유체제트에서 레이저 빔에 의해 유도되고 유체제트로부터 사방으로 전파되는 2차 전자기 복사의 적어도 일부를 감지할 수 있도록 위치된다. 특히, 레이저 유도된 2차 복사의 일부는 감지유닛으로 이동하지 않고 다른 곳으로 이동할 수 있다.
감지유닛에 의해 수신된 2차 복사는 층류 유체제트가 유체제트를 따라 주어진 위치에 있는지 여부에 대한 정확한 표시를 제공한다. 특히, 감지유닛에 의해 생성된 신호는 층류 유체제트가 주어진 위치에 있는지 여부에 따라 특성 거동을 나타낸다. 실제로, 2차 복사는 바람직하게는 그러한 유체제트에서만 발생하지만, 임의의 연속적인 유체 흐름 또는 심지어 유체 액적에서는 발생하지 않는다. 따라서, 사용 가능한 유체제트의 길이를 정확하게 결정하기 위해 2차 복사가 사용될 수 있다. 또한, 2차 복사는 또한 유체제트의 유동 특성을 정확하게 결정할 수 있게 한다.
주목할 것은, 유체제트의 길이 및 선택적으로 유체제트 흐름 특성의 표시를 제공할 수 있는 2차 복사는 반드시 공작물 가공 장치에 사용되는 것으로 고강도 레이저 빔으로만 생성된다. 예를 들어, 종래의 레이저 포인터 장치는 유체제트에서 이 2차 복사를 생성하지 않을 것이다.
유체제트를 측정하기 위해 2차 복사를 사용한다는 아이디어는 특히 간단하지만 정확한 방안으로 이어집니다. 또한, 장치의 모든 구성요소들이 이점적으로 집적될 수 있지만, 장치는 소형일 수 있다. 이 장치는 외부 장비없이 측정 자체를 수행할 수 있다.
장치의 바람직한 구현 형태에서, 감지유닛은 수신된 2차 복사의 적어도 일부를 감지유닛 상으로 분리하도록 구성된 스펙트럼 분리유닛을 더 포함한다.
따라서, 2차 복사의 적어도 일부이거나 이를 포함하는 관심 복사는 스펙트럼 분리유닛이 없다면 감지유닛에 발생 가능하게 부딪힐 수 있는 바람직하지 못한 복사와 분리될 수 있다. 특히, 스펙트럼 분리유닛은 유체제트로부터 전파되는 2차 복사를 포함하는 복사를 수신하도록 배열 및 구성되고, 수신된 복사선으로부터 관심 복사선을 분리시킬 수 있으며, 관심 복사를 센싱유닛에 제공할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 분리유닛은 원하지 않는 복사가 감지유닛에 도달하는 것을 방지한다. 이러한 바람직하지 않은 복사는 주변광, 레이저광 또는 관심이 없는 다른 레이저 유도 2차(또는 임의의 고차) 복사일 수 있다. 스펙트럼 분리유닛을 사용할 때, 감지신호는 관심 복사를 보다 정확하게 반영하고, 따라서 유체제트가 있는지 그리고 유체 제트가 있는 장소(즉, 어떤 위치(들))에 대한 더욱 정확한 표시를 제공할 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 스펙트럼 분리유닛은 광학 필터, 프리즘, 유전체 미러, 회절 격자 또는 다중 개구 광학 셋업을 포함한다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 감지유닛은 고정되어 있고, 유체제트를 따라 결정된 길이 섹션을 고정 위치로부터 관찰하도록 구성되며, 장치는 감지유닛으로 감지유닛의 고정 위치에서의 복수의 감지신호를 생성하도록 구성된다.
이러한 특정 구현 형태는 유체제트를 생성하는 장치의 부분과 감지유닛 사이의 상대 이동없이 유체제트를 측정할 수 있게 한다. 이는 장치의 셋업을 더 쉽게 한다. 감지유닛은 바람직하게는 넓은 범위의 입사각에 걸쳐 유체제트로부터 나오는 복사를 수신할 수 있도록 큰 또는 심지어 무제한의 개구를 갖는다. 따라서, 감지유닛은 유체제트를 따라 적어도 결정된 길이 섹션, 바람직하게는 이상적인 유체제트의 전체 길이(즉, 유체제트에 가능한 최대 길이)를 관찰할 수 있다. 감지유닛은 예를 들어 상이한 위치, 바람직하게는 유체제트를 따른 상이한 위치에 배치된 복수의 감지소자를 이용하여 복수의 감지신호를 생성할 수 있다. 이러한 복수의 감지신호는 유체제트를 따라 2차 복사가 생성되는 표시를 제공한다. 따라서, 유체제트의 길이는 고정밀도로 결정될 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 감지유닛은 전하 결합 장치 또는 다수의 포토 다이오드, 써멀 다이오드 또는 애벌랜치 다이오드(또는 적합한 다른 광감지기)의 공간 어레이이다.
복수의 이러한 다이오드의 공간 배열은 복수의 감지신호를 생성할 수 있게 한다. 예를 들어, 특히 감지신호에 의해 관찰될 수 있는 유체제트를 따라 결정된 길이 섹션에 걸쳐, 유체제트를 따라 생성된 2차 복사에 대한 표시를 제공하도록 다이오드 당 하나의 감지신호가 생성될 수 있다. 이 구현 형태의 감지유닛은 고정 감지유닛에 유리하다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 장치는 유체제트를 따라 감지유닛을 이동시키도록 구성된 이동유닛을 더 포함하고, 감지유닛은 상기 감지유닛을 향해 전파되는 2차 복사를 허용하도록 구성된 관찰유닛을 포함하며, 장치는 유체제트를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호를 감지유닛과 함께 생성하도록 구성된다.
이러한 특정 구현 형태는 유체제트를 생성하는 장치의 부분들과 감지유닛 사이의 상대 이동으로, 즉, 감지유닛을 이동시킴으로써, 유체 제트를 측정할 수 있게 한다. 특히, 유체제트를 따라 이동 가능한 감지유닛은 그 이동방향이 유체제트의 전파방향에 평행하다는 것을 의미하지는 않는다. 감지유닛의 이동방향은 또한 유체제트의 전파방향에 대한 비스듬할 수 있다. 감지유닛의 이동방향은 심지어 똑바르지 않아야 한다. 이는 유체제트의 전파방향으로의 임의의 각도 변위가, 가령, 복수의 감지신호의 신호 처리에 의해 쉽게 교정될 수 있기 때문이다. 물론, 감지유닛의 이동방향은 또한 유체제트의 전파방향과 평행할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 유체제트의 전파방향은 유체제트의 존재에 의존하거나 이를 필요로 하지 않지만, 장치의 구성에 의해 결정된다.
이동유닛은 바람직하게는 유체제트를 따라 각각의 상이한 위치에 대해 하나의 감지신호를 생성하도록 구성된다. 그러나, 유체제트를 따라 하나의 동일한 위치에 대해 다수의 감지신호를 생성하도록 구성될 수도 있다.
유체제트를 따라 복사를 감지하는 공간 분해능을 높이기 위해, 관찰유닛은 바람직하게 감지유닛의 개구를 제한한다. 따라서, 감지신호는 유체제트를 따라 주어진 위치에서 유체제트에서 생성된 2차 복사를 보다 정확하게 반영할 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 감지유닛은 유체제트를 따라 이동유닛에 의해 이동되는 동안 2차 복사를 연속적으로 또는 반복적으로 감지함으로써 복수의 감지신호를 생성하도록 구성된다.
이러한 방식으로, 유체제트, 즉 유체제트를 따라 유체제트에 생성된 2차 복사의 정밀 측정이 수행될 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 이동유닛은 유체제트를 따라 제 1 기준점과 제 2 기준점 사이의 적어도 결정된 거리에 걸쳐 감지유닛을 이동시키도록 구성된다.
결정된 거리는 공작물을 효율적으로 가공하는 데 필요한 유체제트 길이만큼 적어도 길어야 한다. 제 1 기준점은 유체제트를 생성 및/또는 출력하는 장치의 부분에 가능한 한 근접한 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 제 1 기준점은 유체제트가 생성되는 장치의 일부의 유체 출구 개구 또는 노즐에 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 결정된 거리는 0-25cm 사이, 바람직하게는 0-15cm 사이이다.
이를 통해 이상적인 유체제트 길이보다 긴 측정 범위를 충분히 확보할 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 이동유닛은 2mm 미만, 바람직하게는 10㎛-2mm의 공간 분해능으로 유체제트를 따라 감지유닛을 단계적으로 이동시키도록 구성된다.
이러한 방식으로, 유체제트, 즉 유체제트를 따라 생성된 2차 복사의 매우 정밀하고 고해상도 측정이 가능하다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 관찰유닛은 개구를 정의하는 개구 또는 텔레센트릭 렌즈이다.
개구는 예를 들어 바람직하게는 유체제트의 전파방향에 수직으로 뻗어 있는 슬롯, 즉, 유체제트가 수직 방향을 따라 전파되는 경우 수평 슬롯으로서 실현된다. (제한된) 개구는 유체제트를 따라 생성된 2차 복사의 측정의 공간 해상도를 향상시킨다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 유체제트를 따른 감지유닛의 광학 해상도는 개구의 크기 및 관찰유닛과 유체제트 사이의 거리에 의해 정의되고, 상기 개구의 크기 및 상기 거리는 감지유닛의 광학 해상도가 이동유닛의 공간 해상도 이상이도록 선택된다.
따라서, 유체제트를 따른 측정의 정확도는 광학 해상도에 의해 제한되지 않으며, 예를 들어, 상술한 2mm 미만의 공간 해상도를 갖는 정밀 선형 이동유닛으로 매우 정확하게 수행될 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 감지유닛은 포토 다이오드, 써멀 다이오드 또는 애벌랜치 다이오드(또는 적합한 다른 광 감지기)를 포함한다.
따라서, 감지유닛을 실현하기 위해, 간단하고 다소 저렴한 부품이 감지유닛에 사용될 수 있다. 이 구현 형태의 감지유닛은 이동 가능한 감지유닛에 유리하다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 감지유닛은 유체, 습도, 먼지 및 레이저 빔 가공의 추가 제품의 유입으로부터 관찰유닛을 보호하기 위한 보호유닛을 더 포함한다.
따라서, 감지유닛의 수명이 증가되고, 감지유닛이 덜 자주 청소되게 하여,보다 신뢰할 수 있는 측정을 제공할 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 보호유닛은 적어도 감지유닛의 관찰유닛 내에 과압을 발생시키도록 구성된 유닛을 포함한다.
과압은 원치 않는 가공 공정 제품 및/또는 유체가 관측유닛으로 들어가는 것을 방지한다. 일부 원치 않는 제품 또는 유체가 유입 되더라도, 유닛에 의해 생성된 과압은 다시 관찰유닛에서 배출된다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 보호유닛은 유체제트를 향하여 관찰유닛을 덮는 투명 윈도우를 포함한다.
특히, 윈도우는 바람직하게는 적어도 관심있는 2차 복사에 대해 투명한 것이 바람직하다. 이는 모든 유입 복사선에 대해 투명하지 않을 수 있으며, 따라서 추가로 (상기 설명된 바와 같이) 스펙트럼 분리유닛으로서 작용할 수 있다. 바람직하게는, 투명 윈도우에는 감지유닛으로의 접근을 위해 선택적으로 개폐하기 위해 적어도 하나의 플랩이 제공된다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 장치는 가압 유체제트를 제공하고 레이저 빔을 유체제트에 결합시키도록 구성된 이동식 가공 유닛을 더 포함하며, 감지유닛은 정지 상태이며 감지유닛을 향해 전파하는 2차 복사를 허용하도록 배열된 감지유닛 및 관찰유닛을 포함하고, 장치는 유체제트를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호를 감지유닛과 함께 발생시키기 위해 기계 가공 유닛을 이동시키도록 구성된다.
이러한 특정 구현 형태는 유체제트를 생성하는 장치의 부분들과 감지유닛 사이에 상대 이동으로, 즉 유체제트 생성 노즐 또는 상기 노즐을 포함하는 기계 유닛을 이동시킴으로써 유체 제트를 측정하게 한다. 그렇지 않으면, 이 구현 형태는 상술한 이동 가능한 감지유닛을 갖는 특정 구현 형태와 유사한 방식으로 작동한다. 물론, 감지유닛과 가공 유닛을 모두 이동 가능하게하는 것도 가능하다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 감지유닛은 관찰유닛과 감지유닛 사이에 배열된 적어도 하나의 광학소자 또는 어셈블리를 더 포함한다.
이 요소 또는 어셈블리는 허용된 2차 복사의 방향을 형성하거나 변경하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 관찰유닛의 개구가 비교적 작은 경우, 감지유닛의 광학 해상도를 증가시키기 위해, 상기 요소 또는 어셈블리는 수신된 복사선을 스펙트럼 분리유닛 또는 감지유닛 상으로 분산시킬 수 있다. 대안으로, 요소 또는 어셈블리는 필요한 경우 수신된 복사를 집중시킬 수 있다. 따라서, 감지유닛의 측정 효율 및 성능이 더 개선될 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 2차 복사는 유체제트에서 레이저 빔의 비탄성 산란 및/또는 형광에 의해 생성된 전자기 복사가다.
비탄성 산란은 특히 유체제트에서 레이저 빔의 라만 산란이며, 유체제트를 측정하기 위해 바람직한 레이저-유도 2차 복사이다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 2차 복사는 유체제트에서 산란된 레이저 광이다.
유체제트 불완전성으로 인해 전반사 조건이 충족되지 않으면 레이저 빔의 산란이 가능한다. 따라서, 전반사를 제공할 수 있는 유체제트의 길이에 대한 표시가이 2차 복사에 의해 제공된다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 장치는 감지유닛으로부터 수신된 복수의 감지신호에 기초하여 유체제트의 길이를 결정하도록 구성된 처리유닛을 더 포함한다.
처리유닛은 생성된 감지신호를 처리할 수 있고, 유체제트를 따라 2차 복사가 어디에서(즉, 어느 위치에서) 발생하는지 그리고 바람직하게는 어느 정도(즉, 복사 강도)로 평가될 수 있다. 이 정보로부터, 처리유닛은 유체제트 길이, 특히 사용 가능한 유체제트 길이를 정확하게 결정할 수 있다. 처리유닛은 그 후 획득된 정보를 사용하여 장치의 다른 유닛이 특정 동작을 수행하도록 지시할 수 있다. 예를 들어, 유체제트가 없다면 처리유닛은 레이저 빔을 발생시키는 레이저 유닛을 정지시키거나, 유체제트 길이가 충분하지 않은 경우, 가압 유체제트를 발생하기 위해 공급된 유체압력을 제어할 수 있다. 또한, 이는 조작자에게 신호를 보낼 수 있다.
장치의 다른 바람직한 구현 형태에서, 장치는 감지유닛으로부터 수신된 복수의 감지신호에 기초하여 유체제트에 결합된 레이저 빔의 출력 및/또는 적어도 하나유체제트의 하나의 유동 특성을 결정하도록 구성된 처리유닛을 더 포함한다.
유체제트를 따른 2차 복사의 양 및 분포는 레이저 빔에 의해 유체제트로 결합된 레이저 출력에 대한 정보를 제공한다. 전형적으로, 레이저 빔용의 레이저 유닛에 의해 제공되는 모든 공칭 레이저 출력이 유체제트에 반드시 결합되는 것은 아니다. 그러나, 유체제트에서 얼마나 많은 공칭 레이저 출력이 공작물로 안내되는지를 결정하는 효율적인 기계 가공 공정을 제공하는 것이 유리하다. 일반적으로, 이러한 측정은 외부 전력계 등으로 수행된다. 이에 비해, 2차 복사의 측정 및 상기 2차 복사로부터의 유체제트에 레이저 출력의 추가 결정이 더 빠르고 효율적이다.
2차 복사는 또한 유체제트의 유동 특성에 따른 특성 거동을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 유체제트가 덜 교란될수록, 유체제트를 따라 더 균일한 2차 복사가 생성될 수 있다. 따라서, 2차 복사를 감지하는 것은 길이 측정 이외에 유체제트 내에서 이러한 특성을 평가하기 위한 유용한 도구를 제공한다.
본 발명의 제 2 태양은 공작물을 기계 가공하기 위한 고강도 레이저 빔을 가이드하는 가압 유체제트를 측정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 유체제트를 제공하고 레이저 빔을 유체제트에 결합시키는 단계; 감지유닛으로, 유체제트에서 레이저 빔에 의해 생성된 2차 복사를 수신 및 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계는 센싱유닛으로, 2차 복사를 감지신호로 변환하는 단계; 및 감지유닛으로, 유체제트를 따라 단일 위치 또는 상이한 위치에서 복수의 감지신호를 생성하는 단계를 포함하는 고강도 레이저 빔을 가이드하는 가압 유체제트를 측정하기 위한 방법을 제공한다.
제 2 태양의 방법으로, 제 1 태양의 장치에 대해 상술한 바와 동일한 장점 및 효과가 달성될 수 있다.
특히, 어떤 유닛과 "더불어" 수행되는 방법 단계는 특히 상기 방법 단계가 그 유닛 "에 의해" 수행됨을 의미한다.
방법의 바람직한 구현 형태에서, 방법은 유체제트를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호를 생성하기 위해 유체제트를 따라 감지유닛을 이동시키는 단계를 더 포함한다.
따라서, 이 구현 형태는 이동 가능한 감지유닛을 구비한 장치에 대해 상술한 바와 동일한 장점을 달성한다. 장치에 관해서는, 물론, 방법에 대해서도, 유체제트를 이동시킴으로써, 즉 유체제트를 생성하는 구성요소를 이동시킴으로써, 유체제트를 따라 감지유닛을 상대적으로 이동시키는 것이 대안으로 가능하다.
방법의 다른 바람직한 구현 형태에서, 상기 방법은 처리유닛으로, 제 1 기준값을 정의하는 단계; 감지유닛으로, 유체제트를 따라 제 1 위치에서 제 1 감지신호를 생성하는 단계; 처리유닛으로, 제 1 감지신호를 제 1 기준값과 비교하는 단계; 및 제 1 감지신호가 제 1 기준값 미만인 경우, 알람을 생성하고/하거나 상기 방법을 중단시키는 단계를 더 포함한다.
제 1 위치는 기준 위치인 것이 바람직하다. 즉, 유체제트의 발생 지점까지의 거리가 알려져 있다. 바람직하게는, 제 1 위치는 상술한 제 1 기준점과 일치한다. 따라서, 제 1 기준값은 비상 경보 또는 정지로 사용된다. 유체제트를 출력하기 위해 바람직하게는 출구 개구 또는 출구 노즐에 가능한 한 근접해 획득되는 제 1 감지신호는 따라서 하나 및/또는 여러 문제, 가령, 유체제트 생성 노즐의 고장의 지표로서 이용할 수 있다. 이 경우 유체제트는 사용 가능한 길이가 없다. 특히, 유체제트를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호가 획득되는 장치의 구현 형태는 이러한 구현 형태의 방법을 수행하도록 구성된다.
방법의 다른 바람직한 구현 형태에서, 방법은 처리유닛으로, 제 2 및/또는 제 3 기준값을 정의하는 단계; 감지유닛으로, 유체제트를 따라 추가 위치에서 추가 감지신호를 생성하는 단계; 처리유닛과 함께, 추가 감지신호를 제 1 감지신호와 제 2 기준값의 제 1 곱과 비교하고/하거나 추가 감지신호를 제 1 감지신호 및 제 3 기준값의 제 2 곱과 비교하는 단계; 추가 감지신호가 제 1 곱보다 작거나 제 2 곱보다 큰 경우, 제 1 위치와 추가 위치 사이의 거리에 기초하여 유체제트의 길이를 결정하는 단계; 및 추가 감지신호가 제 1 곱 이상이고/이거나 제 2 곱 이하면, 획득 및 비교 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다.
추가 감지신호가 제 1 곱보다 작거나 제 2 곱보다 큰 경우, 유체제트는 유체제트의 원점으로부터, 예를 들어, 유체제트 생성 노즐로부터의 다른 위치의 거리보다 길 수 없다. 제 1 위치는 바람직하게는 공지된 위치, 예를 들어, 유체제트의 원점까지의 거리가 알려진 상기 언급된 제 1 기준점과 일치하기 때문에, 사용 가능한 유체제트 길이가 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 2 및/또는 제 3 기준값을 사용함으로써, 특히 사용 가능한 유체제트 길이의 정확한 길이 측정이 가능해진다. 결과의 측정 및 처리가 간단하고 빠르다. 특히, 유체제트를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호가 획득되는 장치의 구현 형태는 이러한 구현 형태의 방법을 수행하도록 구성된다.
본 방법의 다른 바람직한 구현 형태에서, 제 2 기준값은 5 내지 95% 사이, 바람직하게는 20 내지 80% 사이이고/이거나 제 3 기준값은 105 내지 300% 사이, 바람직하게는 140 내지 260% 사이다.
이러한 최적화된 기준값은 폭이 크지만 정확한 방법을 제공한다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 상술한 태양 및 바람직한 구현 형태는 첨부도면과 관련하여 이하의 특정 실시예의 설명에서 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(100)를 도시한 것이다. 장치(100)는 가압 유체제트(102)에 결합된 고강도 레이저 빔(101)을 갖는 공작물을 기계 가공하도록 구성된다. 이를 위해, 장치(100)는 유체제트(102)를 제공하고 레이저 빔(101)을 유체제트(102)에 결합하도록 구성된다. 레이저 빔(101)은 펄스형이거나 연속적일 수 있다. 가공 공정 동안, 공작물은 장치(100)의 일부일 수도 있고 아닐 수도 있는 가공 표면 상에 위치될 수 있다. 어느 경우에나, 장치(100)는 가공면에 배치된 공작물을 기계 가공할 수 있도록 배열될 수 있다. 이에 의해 장치(100)는 최대 3 차원까지 가공면의 이동을 제어할 수 있다.
그러나, 본 발명의 장치(100)는 특히 레이저 빔(101)을 가이드하는 유체제트(102)를 측정하기 위한 것이다. 따라서, 이 목적에 필요한 장치(100)의 구성 요소가 도 1에 도시되어 있다. 특히, 장치(100)는 센싱유닛(105)을 포함하는 감지유닛(103)을 포함한다.
감지유닛(103)은 유체제트(102)에서 레이저 빔(101)에 의해 생성된 2차 복사(104)를 수신 및 감지하도록 구성된다. 레이저 빔(101)은 불안정한 액체 흐름 또는 액적에서가 아니라 특히 유체제트(102)의 유체와, 유리하게는 단지 층류 유체제트(102)에서만 상호작용함으로써 2차 복사(104)를 유도한다. 즉, 2차 복사(104)는 유체제트(102)의 전체 길이를 따라 생성된다. 생성된 2차 복사(104)는 도 1에 도시된 바와 같이 유체제트(102)로부터 사방으로 전파된다. 따라서, 감지유닛(103)은 유체제트(102)에서 생성된 모든 2차 복사(104)의 적어도 일부를 수용하도록 배열된다.
센싱유닛(105)은 2차 복사(104)를 감지신호(106)로 변환하도록 구성된다. 변환된 2차 복사(104)는 감지유닛(103)에 의해 수신된 모든 2차 복사(104)일 수 있거나, 수신된 2차 복사(104)의 일부일 수 있다. 감지신호(106)는 바람직하게는 전기 신호이다. 센싱유닛(105)은 예를 들어 2차 복사(104)를 수신할 때마다 복수의 감지신호(106)를 생성할 수 있다. 이는 레이저 빔(101)이 펄스화되는 경우일 수 있다. 이 경우 센싱유닛(105)은 각각의 레이저 펄스에 의해 생성된 2차 복사(104)를 적어도 하나의 감지신호(106)로 변환할 수 있다. 그러나, 센싱유닛(105)은 또한 결정된 시간 간격으로 다수의 감지신호(106)를 생성할 수 있다. 즉, 레이저 빔(101)이 펄스화되지 않고 연속적인 경우에도, 센싱유닛(105)은 2차 복사(104)를 지속적으로 수신하고 이를 각각 상이한 시점에 있는 복수의 감지신호(106)로 변환할 수 있다. 센싱유닛(105)은 또한 예를 들어 이를 포함하는 복수의 감지소자와 함께 다수의 감지신호(106)를 동시에 생성할 수 있으며, 각 감지소자는 2차 복사(104)를 감지신호(106)로 변환하도록 구성된다.
장치(100)는 구체적으로, 감지유닛(103)으로, 유체제트(102)를 따라 단일 위치 또는 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성된다. 즉, 감지유닛(103)은 유체제트에 대해 이동 가능할 수 있고, 센싱유닛(105)은 각각의 결정된 시간 간격 및/또는 각각의 이동 단계 후에 적어도 하나의 감지신호(106)를 생성할 수 있다. 감지유닛(103)은 또한 유체제트(102)에 대해 고정될 수 있고, 센싱유닛(105)은 각각의 결정된 시간 간격 및/또는 복수의 센싱 요소와 동시에 복수의 감지신호(106)를 생성할 수 있다.
각각의 경우에, 2차 복사(104)로부터 유도된 복수의 감지신호(106)는 유체제트(102)의 사용 가능한 길이 및 유체제트(102)의 유동 특성의 표시를 제공한다.
도 2는 도 1에 도시된 장치(100) 상에 구축된 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 도시한 것이다. 도 2 및 도 1의 동일한 요소에는 동일한 참조부호가 붙어 있으며 기능도 동일하다. 따라서, 도 2의 장치(100)도 또한 레이저 빔(101)을 가이드하는 유체제트(102)로부터 나오는 2차 복사(104)를 수신 및 감지하도록 구성된 감지유닛(103)을 포함한다. 특히, 수신된 2차 복사(104)를 복수의 감지신호(106)로 변환하도록 구성된 센싱유닛(105)도 포함한다.
도 2에 도시된 장치(100)는 유체제트(102)를 따라 감지유닛(103)을 이동시키도록 구성되는 이동유닛(201)을 더 포함한다. 특히, 이동유닛(201)은 감지유닛(103)을 적어도 결정된 거리(A) 이상, 바람직하게는 유체제트(102)를 따른 기준점(A0) 및 제 2 기준점(A1) 사이에 이동하도록 구성된다. 결정된 거리(A)는 바람직하게는 0 내지 25cm, 보다 바람직하게는 0 내지 15cm이다. 결정된 거리(A)는 유체제트(102)의 전파방향으로 얻어진다. 특히, 이동유닛(201)은 또한 유체제트(102)가 없는 경우, 결정된 거리(A)를 따라 감지유닛(103)을 이동시키도록 구성된다. 이동유닛(201)에 의해 적용된 이동 방향이 도 2에 나타나 있으며, 결정된 거리(A), 즉, 유체제트(102)의 전파방향에 평행한 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 그러나, 이러한 유체제트(102)는 가압되기 때문에, 수직 방향에 비스듬하게, 또는 심지어 상당히 비선형이됨이 없이 수평 방향을 따라 전파할 수 있다. 이동유닛(201)은 특히 2mm 미만, 바람직하게는 10㎛-2mm 사이의 공간 분해능으로 유체제트(102)를 따라 단계적으로 감지유닛(103)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 대안으로, 이동유닛(201)은 또한 유체제트(102)를 따라 감지유닛(103)을 연속적으로 이동시키도록 지시될 수 있다.
도 2의 장치(100)는 따라서 센싱유닛(105)을 포함하는 감지유닛(103)으로 유체제트(102)를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성된다. 바람직하게는, 감지유닛(103)은 2차 복사(104)를 연속적으로 또는 반복적으로 감지하도록 구성되고 이로써 유체제트(102)를 따라 이동유닛(201)에 의해 이동되는 동안 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성된다. 센싱유닛(105)은 바람직하게는 포토 다이오드, 써멀 다이오드 또는 애벌랜치 다이오드이거나 이를 포함한다. 센싱유닛(105)은 전력계 또는 분광계일 수 있다.
이동 가능한 감지유닛(103)의 이점은 또한 센싱유닛(105)을 향해 (센싱유닛의 방향으로) 전파하는 유체제트(102)로부터 수신된 2차 복사(104)를 허용하도록 구성된 관찰유닛(200)을 포함한다는 것이다. 관찰유닛(200)은 개구(202)를 정의하는 슬롯 또는 텔레센트릭 렌즈와 같은 개구일 수 있다. 개구9202)는 감지유닛(103)이 유체제트(102)로부터 2차 복사(104)를 수신할 수 있는 입사각을 제한한다. 따라서, 관찰유닛(200)은 유체제트(102)를 따른 광학 해상도를 증가시킨다.
예를 들어, 개구(202)는 유체제트(102)를 따라 크기(직경 또는 개구를 갖는 슬롯)(d)를 가질 수 있다. 유체제트(102)를 따른 감지유닛(103)의 광학 해상도는 개구(202)의 크기(d)와 관찰유닛(200) 및 유체제트(102) 간의 거리(l)에 의해 정의된다. 개구(202)의 크기(d)와 상기 거리(l)는 바람직하게는 감지유닛(103)의 광학 해상도가 이동유닛(201)의 공간 해상도 이상이되도록 선택된다. 예로서, 크기(d)는 1-5mm 폭, 바람직하게는 1.5mm 폭, 및 5-10mm 길이를 갖는 슬롯일 수 있다. 대안으로, 직경은 1-5mm, 바람직하게는 1.5mm일 수 있다. 거리(l)는 5-30mm, 바람직하게는 10-15mm일 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 장치(100) 상에 구축된 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 도시한 것이다. 도 3 및 도 2의 동일한 요소는 동일한 참조 부호가 붙어 있고 동일하게 기능한다. 특히, 도 3의 장치(100)는 또한 이동유닛(201), 및 따라서 또한 이동 가능한 감지유닛(103)을 갖는다. 도 2에 비해, 장치(100)의 추가의 유리한 구성 요소가 도 3에 도시되어 있다. 이들 추가 구성 요소는 선택적이며, 개별적으로 또는 조합하여 도 2의 장치에 추가될 수 있다.
특히, 도 3의 장치(100)는 감지유닛(103)에 의해 수신된 2차 복사(104)의 적어도 일부를 센싱유닛(105) 상으로 분리시키도록 구성된 스펙트럼 분리유닛(303)을 더 포함한다. 따라서, 스펙트럼 분리유닛(303)은 바람직하게는 유체제트(102) 및 센싱유닛(105) 간의 광경로에 배열되므로, 유체제트(102)로부터 관찰유닛(200)을 통해 이동하는 2차 복사(104)를 수신하고, 상기 2차 복사(104)의 적어도 일부를 포함하는 관심 복사선을 센싱유닛(105)에 출력하게 한다. 스펙트럼 분리유닛(303)은 하나 이상의 광학 필터로 구성될 수 있고 바람직하지 않은 전자기 복사를 필터링하도록 구성된 광학 필터 유닛일 수 있다. 즉, 특정한 (불필요한) 파장의 전자기 복사가 센싱유닛(105)에 도달하는 것을 방지하도록 구성된다. 실수로 스펙트럼 분리유닛(303)에 도달하고 스펙트럼 분리유닛(303)없이 센싱유닛(105)에 도달하는 다른 전자기 복사가 이에 따라 필터링된다.
스펙트럼 분리유닛(303)은 예를 들어 레이저 광이 센싱유닛(105)에 도달하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 즉, 스펙트럼 분리유닛(303)은 레이저를 생성하는 레이저 유닛에 의해 제공되는 것과 동일한 파장의 광을 필터링하도록 구성될 수 있다. 또한, 관심이 없는 레이저-유도된 2차 복사도 필터링될 수 있다. 2차 복사(104)를 생성하는 상이한 메커니즘이 원칙적으로 사용 가능한 유체제트 길이에 관한 표시를 제공할 수 있지만, 하나의 특정 메커니즘에 기인한 2차 복사(104)만이 현재 관심 대상이다. 이 경우, 스펙트럼 분리유닛(303)은 현재 관심 대상이 아닌 2차 복사를 필터링할 수 있다.
2차 복사(104)는 유체제트(102)에서 레이저 빔(101)의 비탄성 산란에 의해 생성된 전자기 복사일 수 있다. 즉, 레이저 빔(101)의 라만 산란에 의해 야기된 복사일 수 있으며, 이는 일반적으로 개시 레이저 광의 파장에 비해 더 긴 파장으로 이동된다. 예를 들어, 이 2차 복사(104)는 레이저 광이 녹색 스펙트럼으로부터 온 경우 적색 스펙트럼으로 나온다. 따라서, 스펙트럼 분리유닛(303)은 이 경우 적색 스펙트럼으로부터의 광이 센싱유닛(105)에 도달하도록 허용하는 한편, 스펙트럼의 다른 부분, 특히 녹색 스펙트럼으로부터의 레이저 광으로부터의 광을 차단한다. 따라서, 2차 복사(104)만이 센싱유닛(105)에 도달할 수 있다. 또한, 센싱유닛(105)은 이 경우 특히 적색 스펙트럼에 민감하도록 구성될 수 있다. 예로서, 레이저 광은 532nm일 수 있고, 스펙트럼 분리유닛(303)의 대역 통과는 여기서 600-700nm, 바람직하게는 630-670nm일 수 있다.
둘째로, 2차 복사(104)는 유체제트(102)에서 레이저 빔(101)의 형광일 수 있다. 따라서, 스펙트럼 분리유닛(303)은 형광 스펙트럼으로부터의 광이 센싱유닛(105)에 도달하도록 허용하면서 스펙트럼의 다른 부분으로부터의 광, 특히 레이저 스펙트럼의 라만 산란에서 발생된 녹색 스펙트럼 또는 2차 복사로부터의 레이저 광 을 차단하도록 구성될 수 있다. 이 경우 센싱유닛(105)은 형광 스펙트럼에 특히 민감하도록 구성될 수 있다. 형광 스펙트럼은 예를 들어 녹색 레이저의 경우, 특히 560 내지 640nm의 경우 황색 범위일 수 있다.
셋째로, 2차 복사(104)는 유체제트(102)에 산란된 레이저 광일 수 있다. 레이저 광은 바람직하게는 녹색 스펙트럼으로부터 나오기 때문에, 스펙트럼 분리유닛(303)은 이 경우 녹색 스펙트럼으로부터의 광이 센싱에 도달하도록 구성될 수 있는 한편, 스펙트럼의 다른 부분으로부터의 광을 차단한다. 센싱유닛(105)은 이 경우 녹색 스펙트럼에 특히 민감하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 532nm에서의 레이저 광의 경우, 스펙트럼 분리유닛(303)의 대역 통과는 여기서 500-600nm, 바람직하게는 510-550nm일 수 있다.
도 3의 장치(100)의 감지유닛(103)은 유체, 습도, 먼지 및/또는 레이저 빔 가공의 다른 제품의 유입으로부터 관찰유닛(200)을 보호하기 위한 보호유닛(301)을 추가로 갖는다. 보호유닛(301)은 적어도 감지유닛(103)의 관찰유닛(200) 내에서 과압을 발생 시키도록 구성된 유닛일 수 있거나 유닛을 포함할 수 있다. 보호유닛(301)은 또한 유체제트(102)를 향하여 관찰유닛(200)을 덮는 투명한 윈도우이거나 이를 포함할 수 있다. 윈도우에는 이동식 보호유닛이 있을 수 있다.
도 3의 장치(100)의 감지유닛(103)은 관찰유닛(200)과 센싱유닛(105) 사이에 배열된 적어도 하나의 광학소자 또는 어셈블리(302)가 더 설비된다. 이 광학소자 또는 어셈블리(302)는 렌즈, 필터, 프리즘, 격자 또는 이들의 조합일 수 있고, 관찰유닛(200)에 의해 감지유닛(103)으로 입사된 복사 및/또는 스펙트럼 분리유닛(303)에 의해 고립된 복사의 형상 또는 영향에 기능을 수행할 수 있다.
도 3의 장치(100)는 센싱유닛(105)으로부터 감지신호(106)를 수신하도록 구성된 처리유닛(300)을 또한 포함한다. 처리유닛(300)은 감지신호(106)를 처리하고, 센싱유닛(105)으로부터 수신된 복수의 감지신호(106)를 기초로 유체제트(102)의 절대 및/또는 사용 가능한 길이를 결정하도록 구성된다. 이를 위해, 처리유닛(300)은 특히 본 발명의 실시예에 따른 유체제트(102)의 측정 방법을 장치(100)를 제어함으로써 수행하도록 구성될 수 있다. 본 방법을 아래에서 더 설명한다. 처리유닛(300)은 또한 (또는 대안으로) 센싱유닛(105)으로부터 수신된 복수의 감지신호(106)에 기초하여, 유체제트(102)에 결합된 레이저 빔(101)의 출력 및/또는 유체제트(102)의 적어도 하나의 흐름 특성을 결정하도록 구성될 수 있다.
처리유닛(300)은 예를 들어 마이크로 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 실현되고, 감지신호(106)에 신호 처리를 적용할 수 있다. 신호 처리는 예를 들어 스케일링, 평균화, 시간에 따른 기록, 시간에 따른 적분, 또는 감지신호들(106) 변환하는 것을 포함하고, 감지신호들(106) 또는 평균신호나 적분신호를 하나 이상의 기준값과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 처리유닛(300)은 또한 감지신호들(106)이 비교될 수 있는 기준값들을 설정 및 변경하도록 구성된다. 처리유닛(300)은 또한 복수의 감지신호(106)를 기록하고, 기록된 신호(106)를 미리 저장된 기준값과 비교하도록 구성될 수 있다. 처리유닛(300)은 대안으로 또는 추가적 적분신호를 생성하고, 적분신호(106)에서 패턴 또는 패턴의 변화를 평가하도록 구성될 수 있다. 레이저 빔(102)이 펄스 레이저 빔인 경우, 복수의 감지신호(106)는 센싱유닛(105)에 의해 감지된 레이저 펄스 유도된 2차 복사(104)로부터 발생할 수 있다.
구체적으로, 처리유닛(300)은 제 1 기준값을 정의하고, 유체제트(102)를 따른 제 1 위치에서 감지유닛(103)에 의해 생성된 제 1 감지신호(106)를 제 1 기준값과 비교하도록 구성될 수 있다. 또한, 제 1 감지신호(106)가 제 1 기준값 미만인 경우, 알람을 더 생성하고/하거나 장치(100)를 셧다운 시키거나, 적어도 장치(100)의 다른 유닛이 그렇게 하도록 지시할 수 있다.
처리유닛(300)은 제 2 및/또는 제 3 기준값을 정의하고, 유체제트(102)를 따른 추가 위치에서 감지유닛(103)에 의해 생성된 추가 감지신호(106)를 제 1 감지신호와 제 2 기준값의 제 1 곱과 비교하고/하거나 제 1 감지신호(106)와 제 3 기준값의 제 2 곱과 비교하도록 더 구성될 수 있다. 처리유닛(300)은 추가 감지신호(106)가 제 1 곱보다 작거나 제 2 곱보다 큰 경우, 제 1 위치와 추가 위치 사이의 거리가 유체제트(102)의 길이인 것으로 결정하도록 더 구성될 수 있다. 처리유닛(300)은 또한 감지유닛(106)이 감지신호(106)의 획득 단계를 반복하고 추가 감지신호(106)가 제 1 곱 이상이고/이거나 제 2 곱 이하인 경우 비교 단계를 반복하도록 지시하게 구성될 수 있다.
처리유닛(300)은 제 2 기준값이 5-95% 사이, 바람직하게는 20-80% 사이 및/또는 제 3 기준값이 105-300% 사이, 바람직하게는 140-260%로 설정되도록 유리하게 구성될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 장치(100) 상에 구축된 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 도시한 것이다. 도 4 및 도 1의 동일한 요소에는 동일한 참조 부호가 붙어 있으며 기능도 동일한다. 따라서, 도 4의 장치(100)는 센싱유닛(105)을 포함하는 감지유닛(103)을 포함하고, 특히 레이저 빔(101)을 가이드하는 유체제트(102)로부터 나오는 2차 복사(104)를 수신 및 감지하도록, 특히 감지된 2차 복사(104)를 복수의 감지신호(106)로 변환하도록 구성된다.
도 4에 도시된 장치(100)는 감지유닛(103)으로 상기 감지유닛(103)과 함께 감지유닛(103)의 단일 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성된다. 따라서, 감지유닛(103)은 정지되어 있고, 장치(100)는 감지유닛(103)의 고정 위치에서 감지신호(106)를 생성하도록 구성된다. 이 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 이동유닛(201)을 포함하지 않는다. 그러나, 도 4의 장치(100)는 또한 이동유닛(201) 및 그에 따라 이동 가능한 감지유닛(103)을 포함하지만, 그럼에도 불구하고, 단일(이 경우 바람직하게는 미리 결정된) 위치에서 감지신호(106)를 생성하도록 구성된다. 장치(100)는 또한 (하나의 작동 모드로) 단일 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하고, 유체제트(102)를 따라 (다른 작동 모드로) 다른 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성될 수 있다. .
도 4의 감지유닛(103)은 정지 상태이므로, 고정 위치로부터, 기준점 B0 및 B1 사이에서 유체제트(102)를 따라 결정된 길이 섹션(B)을 관찰하도록 추가로 구성된다. 이 길이 섹션(B)은 미리 결정된 거리(A)와 동일할 수 있고, 그 위로 이동유닛(201)이 도 2의 장치(100)에서 감지유닛(103)을 이동시킬 수 있다. 기준점 B0 및 B1은 각각 A0 및 A1과 동일할 수 있다. 따라서, 길이 섹션(B)은 바람직하게는 0-25cm 사이이고, 바람직하게는 0-15cm 사이이다. 이를 위해, 감지유닛(103)은 유체제트(102)를 따라 (도 2에 도시된 개구(202)보다 큰) 충분히 큰 개구 또는 심지어 무제한 개구를 가질 수 있다. 즉, 감지유닛(103)은 관찰유닛(200)을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 그리고 가능하다면 관찰유닛(200)을 포함한 경우, 이는 길이 섹션(B)을 관찰하기에 충분히 큰 크기(d)의 개구(202)를 갖는 관찰유닛(200)을 포함한다.
도 4의 장치(100)의 센싱유닛(105)은 복수의 감지신호(106)를 생성하기 위해 전하 결합된 장치 또는 다수의 포토 다이오드, 써멀 다이오드 또는 애벌랜치 다이오드의 공간 어레이인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 전하 결합된 장치의 각 다이오드 또는 감지소자는 하나의 감지신호(106)를 생성한다. 이들 감지신호(106)는 결정된 길이 섹션(B) 내에서 유체제트(102)의 어느 곳에서나 발생하는 2차 복사(104)를 수신하는 센싱유닛(105)으로부터 발생한다. 레이저 빔(101)에 의해 2차 복사(104)가 생성되는 유체제트(102)를 따른 각 위치로부터, 2차 복사(104)는 상이한 각도 및 상이한 거리에서 센싱유닛(105)에 도달한다. 따라서, 센싱유닛(105)은, 특히, 다수의 다이오드 또는 감지소자를 갖는 경우, 사용 가능한 유체제트(102)의 길이의 표시를 제공하는 특성 패턴(예를 들어, 감지신호(106) 사이의 관계)을 갖는 감지신호(106)를 생성한다.
주목할 것은, 도 4에 도시된 장치(100)는 도 3에 소개된 하나 이상의 특징을 더 포함할 수 있다. 즉, 도 4의 장치(100)도 또한 감지신호(106)를 처리하기 위한 처리유닛(300)을 가질 수 있다. 또한, 감지유닛(103)에 보호유닛(301), 스펙트럼 분리유닛(303) 및/또는 광학소자 또는 어셈블리(302)를 가질 수 있다.
도 5는 도 1, 도 2 또는 도 4에 도시된 장치(100) 상에 구축된 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 도시한 것이다. 도 1, 도 2, 또는 도4 및 도 5에서 동일한 요소는 동일한 참조 부호가 붙여져 있고 마찬가지로 기능한다. 이동유닛(201)은 선택적이며 대시선으로 도시되어 있다.
도 5는 가공 유닛(503)에 제공될 수 있는 장치(100)의 광학 구성 및 유체서킷에 대한 더 상세한 내용을 도시한 것이다. 가공 유닛(503)은 특히 레이저 빔(101)을 유체제트(102)에 결합시키기 위해 렌즈(504)와 같은 광학소자를 포함할 수 있다. 레이저 빔(101)은 가공 유닛(503)의 외부에 위치된 레이저 유닛(505)에 의해 생성되고 가공 유닛(503) 내로 주입된다. 가공 유닛(503)은 또한 유체서킷 및 유체제트(102)가 생성되는 가공 유닛(503)의 영역으로부터 광학 장치, 여기서는 광학소자(504)를 분리하기 위해 광학적으로 투명한 보호 윈도우(미도시)를 포함할 수 있다. 유체제트(102)를 생성하기 위해, 가공 유닛(503)은 유체 노즐 개구(507)를 갖는 유체제트 생성 노즐(506)을 포함할 수 있다. 유체제트 생성 노즐(506)은 보호된 환경에서 유체제트(102)를 생성하기 위해 가공 유닛(503) 내에 배치된다. 유체 노즐 개구(507)는 유체제트(102)의 폭을 정의한다. 유체 노즐 개구(507)는 바람직하게는 10-200㎛의 직경을 가지며, 유체제트(102)는 바람직하게는 유체 노즐 개구(507)의 약 0.6-1배의 직경을 갖는다. 가압 유체제트(102)에 대한 압력은 외부 유체 공급부를 통해 제공된다. 바람직하게는, 압력은 50 내지 800 bar이다. 장치(100)로부터 유체제트(102)를 출력하기 위해, 가공 유닛(503)은 바람직하게 출구 개구(502)를 갖는 출구 노즐(501)을 포함한다. 출구 개구(502)는 바람직하게는 유체 노즐 개구(507)보다 더 넓다.
도 5는 또한 유체제트(102)의 길이(L)와 관련하여 기준점(A0/B0 및 A1/B1)(각각 도 2 및 4와 비교) 사이의 결정된 거리/길이(A/B)를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 기준점(A0/B0)은 바람직하게는 가공 유닛(503)의 출구 노즐(501)에 직접, 즉 가공 유닛(503)에 가능한 한 근접한 것이 바람직하다. 도 5에 도시된 길이(L)는 출구 노즐(501)(여기서 제 1 기준점(A0/B0)과 일치함)과 유체제트(102)가 불안정 해지고 액적으로 분산되는 위치 사이의 유체제트(102)의 사용 가능한 길이이다. 특히, 유체제트 발생 노즐(506)과 출구 노즐(501) 사이의 거리가 알려져 있기 때문에 유체제트의 원점, 즉 유체제트 발생 노즐(506)로부터 시작하는 유체제트(102)의 절대 길이가 결정될 수 있다. 제 1 기준점(A0/B0)이 출구 노즐(501)과 일치하지 않으면, 바람직하게는 출구 노즐(501)에 대한 제 1 기준점(A0/B0)의 거리가 알려져있다. 제 1 기준점(A0/B0)과 제 2 기준점(A1/B1) 사이의 거리도 알려져있다. 따라서, 유체제트(102)의 사용 가능한 길이(L)는 유체제트(102)의 상대 길이로부터 이들 기준점(A0/B0 및 A1/B1)까지 각각 유도될 수 있다.
도 6은 도 3 및 도 5에 도시된 장치(100) 상에 구축된 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 도시한 것이다. 도 3 또는 도 5 및 도 6의 동일한 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고 마찬가지로 기능한다. 따라서, 도 6의 장치(100)도 또한 유체제트(102)로부터 나오는 2차 복사(104)를 복수의 신호(106)로 변환하도록 구성된 감지유닛(103)을 포함한다. 유체제트(102)는 레이저 빔(101)을 운반하며, 이는 레이저 유닛(505)에 의해 예시적으로 생성되고 가공 유닛(503)에서 레이저 빔(101)에 결합된다. 감지유닛(103)은 (선택적으로, 따라서 대시선으로 도시된) 이동유닛(201)에 의해 이동 가능할 수 있다.
도 6의 장치(100)는 감지유닛(103)으로부터 감지신호(106)를 수신하는 처리유닛(300)을 보다 상세하게 도시한 것이다. 도 3을 참조로 상술한 바와 같이, 처리유닛(300)은 감지신호(106)와 비교하기 위해 제 1 기준값 및 제 2 및/또는 제 3 기준값을 결정하도록 구성될 수 있다. 장치(100)는 이를 위해 장치(100)의 사용자가 스크립트와 같은 입력(602)을 제공할 수 있는 인간-기계 인터페이스(HMI)(600)를 포함할 수 있다. HMI(600)는 사용자 입력(602)에 기초하여 제 1, 제 2 및/또는 제 3 기준값을 신호(601)를 통해 처리유닛(300)으로 전송하도록 구성될 수 있다.
처리유닛(300)은 이동유닛(201)이 있다면 명령 신호(603)를 통해 유체제트(102)를 따라 감지유닛(103)을 이동시키도록 명령하도록 더 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방법(700)을 도시한 것이다. 방법(700)은 도 1 내지 도 6 중 하나에 각각 도시된 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 이 방법은 유체제트(102)를 제공하고 고강도 레이저 빔(101)을 유체제트(102)에 결합시키는 단계(701)를 포함한다. 이는, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 각각, 가공 유닛(503) 및 레이저 유닛(505)으로 수행될 수 있다. 또한, 유체제트(102)에서 레이저 빔(101)에 의해 생성된 2차 복사(104)를 감지유닛(103)으로 수신 및 감지하는 단계(702)를 포함한다. 감지 단계(702)는 감지유닛으로 2차 복사(104)를 감지신호(106)로 변환하는 단계(702a)를 포함할 수 있다. 방법(700)은 그런 후 유체제트(102)를 따라 단일 위치 또는 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 감지유닛(103)으로 생성하는 단계(703)를 더 포함한다.
방법(700)은 유체제트(102)를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하기 위해 유체제트(102)를 따라 감지유닛(103)을 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법(700)의 이러한 구현은 이동유닛(201)을 포함한 장치(100)로 수행될 수 있다. 방법(700)은 또한 유체제트(102)의 길이를 결정하거나 유체의 유동 특성을 결정하기 위해, 처리유닛(300)으로, 감지신호(106)에 알고리즘을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 예를 들어 처리유닛(300)을 포함하는 장치(100)로 수행될 수 있다.
유체제트(102)의 길이를 결정하기 위한 알고리즘은 다음과 같이 구현될 수 있다. 모든 단계는 처리유닛(300)에 의해 수행될 수 있다.
단계 1: 가령, 레이저 유닛(505)이 레이저 빔(101)을 제공하도록 명령한다.
단계 2 : 기준점(A0 및 A1)을 정의하고, 데이터 시트 또는 HMI(600)로부터 이들을 판독함으로써 제 1 기준값(R0) 및 제 2 기준값(R1) 및/또는 제 3 기준값(R2)을 정의한다.
단계 3 : 이동유닛(201)을 제 1 위치(A0)로 제어한다.
단계 4 : 감지유닛(103)이 제 1 감지신호(106)를 측정하도록 이를 신호(S0)로 기록하도록 명령한다.
단계 5 : 감지신호(S0)을 제 1 기준값(R0)과 비교한다.
신호 S0 < R0이면, 경보를 생성 및/또는 중지한다.
그렇지 않으면 계속한다.
단계 6 : 이동유닛(201)을 추가 위치(An)로 제어한다.
단계 7 : 추가 감지신호(106)를 측정하고 이를 신호(Sn)로 기록하도록 감지유닛(103)에 지시
단계 8 : 추가 신호(Sn)와 제 2 기준값(R1)을 곱한 제 1 신호(S0)와 비교하고 /하거나 추가 신호(Sn)와 제 3 기준값(R2)을 곱한 제 1 신호(S0)와 비교하고,
Sn <S0 * R1 또는 Sn> S0 * R2이면, An에 기초하여 유체제트(102)의 절대 및/또는 사용 가능한 길이를 결정한다.
그렇지 않으면 An을 증가시킨다.
An≥A1이면 중지한다.
그렇지 않으면 단계 6으로 돌아간다.
상기 알고리즘에 따르면, 위치(An)마다, 신호(Sn)를 얻는다. 감지유닛이 크기(d)의 개구(202)를 갖는 관찰유닛(200)을 갖는 경우, 각각의 신호(Sn)는 ± D/2의 해상도로 획득되며, 여기서 D(d, l)는 도 2에 도시된 크기(d) 및 거리(l)의 함수이다. Sn이 S0 * R1 초과 및/또는 S0 * R2 미만일 때마다, 신호는 양으로 간주되고 그 한계 미만은 음으로 간주된다. 기준점(A0 및 A1)은 유체제트 발생 노즐(506)과 같이 유체제트(102)의 원점으로부터 알려진 거리를 갖기 때문에, 유체제트(102)의 길이는 An과 A0의 차이에 기초하여 결정될 수 있다.
유체제트(102)를 검증하기 위해, 즉 유체제트(102)의 층류 거동을 결정하기 위해, 유체제트(102)의 섭동 특성이 신호(Sn)로 더 평가될 수 있다. 이는, 가령, 2차 복사(104)는 유체제트(102)에서 생성되는 길이에 의해 행해질 수 있다. 또한, 신호(Sn)는 유체제트(102) 내로 레이저 빔(101)으로서 결합된 레이저 광의 레이저 출력을 결정하기 위해 발생될 수 있다. 이는 감지된 2차 복사(104)의 양(강도)로 행해질 수 있다.
본 발명은 구현 형태뿐만 아니라 다양한 실시예와 함께 설명되었다. 그러나, 다른 변형도 도면, 명세서 및 독립 청구항으로부터의 연구로부터 당업자에 의해 이해되고 청구된 발명을 실시할 수 있다. 청구범위 및 명세서에서, "포함하는"이라는 용어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 단일 요소 또는 다른 유닛은 청구범위에 인용된 여러 엔티티 또는 항목의 기능을 수행할 수 있다. 특정 수단들이 서로 다른 종속항들에서 인용된다는 사실은 이러한 수단들의 조합이 유리한 구현에 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

Claims (27)

  1. 가압 유체제트(102)를 제공하고 레이저 빔(101)을 유체제트(102)에 결합시키도록 구성된 고강도 레이저 빔(101)으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치(100)로서,
    상기 장치(100)는:
    유체제트(102)에서 레이저 빔(101)에 의해 생성된 2차 복사(104)를 수신 및 감지하도록 구성된 감지유닛(103)을 포함하고,
    상기 감지유닛(103)은:
    2차 복사(104)를 감지신호(106)로 변환하도록 구성된 센싱유닛(105)을 포함하며,
    상기 장치(100)는, 상기 감지유닛(103)으로, 유체제트(102)를 따라 단일 위치 또는 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    감지유닛(103)은 수신된 2차 복사(104)의 적어도 일부를 센싱유닛(105) 상으로 분리하도록 구성된 스펙트럼 분리유닛(303)을 더 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    스펙트럼 분리유닛(303)은 광학 필터, 프리즘, 유전체 미러, 회절 격자 또는 다중 개구 광학 셋업을 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감지유닛(103)은 정지되어 있으며, 그 고정 위치로부터, 유체제트(102)를 따라 결정된 길이 섹션(A)을 관찰하도록 구성되고,
    장치(100)는 감지유닛(103)과 함께 상기 감지유닛(103)의 고정 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    센싱유닛(105)은 전하 결합 장치 또는 다수의 포토 다이오드, 써멀 다이오드 또는 애벌랜치 다이오드의 공간 어레이인 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유체제트(102)를 따라 감지유닛(103)을 이동시키도록 구성된 이동유닛(201)을 더 포함하고,
    감지유닛(103)은 센싱유닛(105)을 향해 전파되는 2차 복사(104)를 허용하도록 구성된 관찰유닛(200)을 포함하며,
    장치(100)는 감지유닛(103)과 함께 유체제트(102)를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    감지유닛(103)은 2차 복사(104)를 연속적으로 또는 반복적으로 감지함으로써 유체제트(102)를 따라 이동유닛(201)에 의해 이동되는 동안 복수의 감지신호(106)를 생성하도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    이동유닛(201)은 유체제트(102)를 따라 제 1 기준점(A0)과 제 2 기준점(A1) 사이에서 적어도 결정된 거리(A)에 걸쳐 감지유닛(103)을 이동시키도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    결정된 거리(A)는 0-25cm 사이, 바람직하게는 0-15cm 사이인 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이동유닛(201)은 2mm 미만, 바람직하게는 10㎛-2mm의 공간 분해능으로 유체제트(102)를 따라 감지유닛(103)을 단계적으로 이동시키도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    관찰유닛(200)은 개구(202)를 형성하는 개방 또는 텔레센트릭 렌즈인 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  12. 제 10 항 및 제 11 항에 있어서,
    유체제트(102)를 따른 감지유닛(103)의 광학 해상도는 개구(202)의 크기 및 관찰유닛(200)과 유체제트(102) 사이의 거리에 의해 정의되고,
    개구(202)의 크기 및 상기 거리는 감지유닛(103)의 광학 해상도가 이동유닛(201)의 공간 해상도 이상이되도록 선택되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센싱유닛(105)은 포토 다이오드, 써멀 다이오드 또는 애벌랜치 다이오드를 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  14. 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감지유닛(103)은 유체, 습도, 먼지 및 레이저 빔 가공의 추가 제품의 진입으로부터 관찰유닛(200)을 보호하기 위한 보호유닛(301)을 더 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    보호유닛(301)은 적어도 감지유닛(103)의 관찰유닛(200) 내에 과압을 발생시키도록 구성된 유닛을 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    보호유닛(301)은 유체제트(102)를 향해 관찰유닛(200)을 덮는 투명 윈도우를 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 유체제트(102)를 제공하고 레이저 빔(101)을 유체제트(102)에 결합 시키도록 구성된 이동식 가공 유닛(503)을 더 포함하고,
    감지유닛(103)은 정지 상태이며 센싱유닛(105) 및 상기 센싱유닛(105)을 향해 전파되는 2차 복사(104)를 허용하도록 배치된 관찰유닛(200)을 포함하며,
    장치(100)는 상기 감지유닛(103)으로 유체제트(102)를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하기 위해 상기 가공 유닛(503)을 이동시키도록 구성되는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  18. 제 6 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감지유닛(103)은 관찰유닛(200)과 센싱유닛(105) 사이에 배열된 적어도 하나의 광학요소 또는 어셈블리(302)를 더 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  19. 제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,
    2차 복사(104)는 유체제트(102)에서 레이저 빔(101)의 비탄성 산란 및/또는 형광에 의해 생성된 전자기 복사인 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  20. 제 1 항 또는 제 19 항에 있어서,
    2차 복사(104)는 유체제트(102)에서 산란된 레이저 광인 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센싱유닛(105)으로부터 수신된 복수의 감지신호(106)에 기초하여 유체제트(102)의 길이를 결정하도록 구성된 처리유닛(300)을 더 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센싱유닛(105)으로부터 수신된 복수의 감지신호(106)에 기초하여, 유체제트(102)에 결합된 레이저 빔(101)의 전력 및/또는 유체제트(102)의 하나 이상의 유동 특성을 결정하도록 구성된 처리유닛(300)을 더 포함하는 고강도 레이저 빔으로 공작물을 기계 가공하기 위한 장치.
  23. 공작물을 기계 가공하기 위한 고강도 레이저 빔(101)을 가이드하는 가압 유체제트(102)를 측정하기 위한 방법(700)으로서,
    상기 방법(700)은:
    유체제트(102)를 제공하고 레이저 빔(101)을 유체제트(102)에 결합시키는 단계(701);
    감지유닛(103)으로, 유체제트(102)에서 레이저 빔(101)에 의해 생성된 2차 복사(104)를 수신 및 감지하는 단계(702)를 포함하고,
    상기 감지 단계(702)는:
    센싱유닛(105)으로, 2차 복사(104)를 감지신호(106)로 변환하는 단계(702a); 및
    감지유닛(103)으로, 유체제트(102)를 따라 단일 위치 또는 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하는 단계(703)를 포함하는 고강도 레이저 빔을 가이드하는 가압 유체제트를 측정하기 위한 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    유체제트(102)를 따라 상이한 위치에서 복수의 감지신호(106)를 생성하기 위해 상기 유체제트(102)를 따라 감지유닛(103)을 이동시키는 단계를 더 포함하는 고강도 레이저 빔을 가이드하는 가압 유체제트를 측정하기 위한 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    처리유닛(300)으로, 제 1 기준값(601)을 정의하는 단계;
    감지유닛(103)으로, 유체제트(102)를 따라 제 1 위치에서 제 1 감지신호(106)를 생성하는 단계;
    처리유닛(300)으로, 제 1 감지신호(106)를 제 1 기준값(601)과 비교하는 단계; 및
    제 1 감지신호(106)가 제 1 기준값(601) 미만인 경우, 알람을 생성하고/하거나 방법(700)을 중단시키는 단계를 포함하는 고강도 레이저 빔을 가이드하는 가압 유체제트를 측정하기 위한 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    처리유닛(300)으로, 제 2 및/또는 제 3 기준값을 정의하는 단계;
    감지유닛(103)으로, 유체제트(102)를 따라 추가 위치에서 추가 감지신호(106)를 생성하는 단계;
    처리유닛(300)으로, 추가 감지신호(106)를 제 1 감지신호(106)와 제 2 기준값의 제 1 곱과 비교하고/하거나 추가 감지신호(106)를 제 1 감지신호(106) 및 제 3 기준값의 제 2 곱과 비교하는 단계;
    추가 감지신호(106)가 제 1 곱보다 작거나 제 2 곱보다 큰 경우, 제 1 위치와 추가 위치 사이의 거리에 기초하여 유체제트(102)의 길이를 결정하는 단계; 및
    추가 감지신호(106)가 제 1 곱 이상이고/이거나 제 2 곱 이하면, 획득 및 비교 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 고강도 레이저 빔을 가이드하는 가압 유체제트를 측정하기 위한 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    제 2 기준값은 5 내지 95% 사이, 바람직하게는 20 내지 80% 사이이고/이거나 제 3 기준값은 105 내지 300% 사이, 바람직하게는 140 내지 260% 사이인 고강도 레이저 빔을 가이드하는 가압 유체제트를 측정하기 위한 방법.
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