KR20220043151A - 레이저 데빗 제거 시스템 및 방법들 - Google Patents

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KR20220043151A
KR20220043151A KR1020227006018A KR20227006018A KR20220043151A KR 20220043151 A KR20220043151 A KR 20220043151A KR 1020227006018 A KR1020227006018 A KR 1020227006018A KR 20227006018 A KR20227006018 A KR 20227006018A KR 20220043151 A KR20220043151 A KR 20220043151A
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laser
glass forming
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laser generator
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KR1020227006018A
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마이클 피터 가즈
필립 로버트 르블랑
싱화 리
마이클 요시야 니시모토
윌리엄 앤서니 웨던
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

유리 생산 동안, 특히 유리 리본을 생산하기 위한 유리 성형 장치 및/또는 유리 성형 장치의 에지 디렉터 상에 실투된 유리의 축적을 방지 및/또는 제어하기 위한 장치들 및 방법들이 설명된다. 상기 장치들 및 방법들은 상기 유리 성형 장치, 상기 에지 디렉터, 용융 유리, 및/또는 상기 실투된 유리의 특정 부분을 가열하기 위해 레이저 빔을 사용한다.

Description

레이저 데빗 제거 시스템 및 방법들
본 출원은 2019년 7월 22일 출원된 미국 예비 출원 일련번호 제62/877,025호의 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 전체로서 참조로 본 명세서에 통합된다.
본 개시 내용은 유리 시트들의 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리 시트 제조 동안에 실투된(devitrified) 유리의 축적을 제어하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
유리 시트들은 다양한 응용 분야들에서 사용된다. 예를 들어, 모바일 장치, 랩톱, 태블릿, 컴퓨터 모니터 및 텔레비전 디스플레이와 같은 유리 디스플레이 패널들에 사용될 수 있다. 유리 시트들은 용융 유리가 유리 성형 장치 위로 인발되어 유리 시트들을 생성하는 융합 하향 인발 공정에 의해 제조될 수 있다. 일부 예들에서 유리 성형 장치는 용융 유리를 형성되는 유리 시트들의 에지 부분들을 향해 지향시키는 에지 디렉터들을 포함한다. 그러나 종종 에지 디렉터들에서 용융 유리의 실투(devitrification)가 발생할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 실투는 이전의 비결정질인 유리의 결정화를 지칭한다. 결정화된 물질은 본 명세서에서 데빗(devit) 및/또는 데빗 물질로 지칭된다. 예를 들어, 도 12는 에지 디렉터(104) 상의 축적된 데빗(102)을 도시한다. 에지 디렉터들 상의 축적된 데빗은 용융 유리가 유리 성형 장치의 원치않는 부품들에 떨어지게 할 수 있다. 또한 에지 디렉터들 상에 축척된 데빗은 용융 유리에 중공 비드(hollow bead)들을 야기할 수 있어서, 성형된 유리에 균열을 유발할 수 있다. 축적된 데빗은 또한 유리 성형 공정 동안 더 좁은 유리 리본들의 끌어당기는 원인이 될 수 있으며, 이는 많은 경우들에서 바람직하지 않은 효과이다. 따라서 유리 시트들의 생산을 개선할 수 있는 기회들이 있다.
본 명세서에 개시된 피쳐(feature)들은 에지 디렉터들과 같은 유리 성형 장치 상의 데빗을 제거하거나 방지할 수 있게 한다. 데빗은 예를 들어 크리스토발라이트(cristobalite), 멀라이트(mullite), 및/또는 트리디마이트(tridymite) 결정들을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 데빗 제어 시스템은 상당한 양의 데빗을 이미 축적했거나 또는 그렇게 하기 쉬운 유리 성형 장치의 특정 영역들을 가열하도록 레이저(예를 들어, 레이저 빔)를 지향시킬 수 있다. 데빗 제어 시스템은 결정된 양의 에너지를 전달하기 위해 결정된 양의 시간 동안 특정 위치들로 레이저를 지향시키도록 제어될 수 있는 거울 시스템을 포함할 수 있다. 레이저에 의해 제공되는 에너지는, 예를 들어 유리의 액상선 온도(즉, 유리가 완전히 액체로 유지되는 최저 온도) 위로 결정의 가열을 허용한다.
일부 예들에서, 다이오드 레이저 발생기, CO2 레이저 발생기, 또는 섬유 레이저 발생기와 같은 레이저 발생기(레이저 소스 또는 레이저로도 알려짐)와 결합된 광섬유는 데빗 형성이 있는 에지 디렉터와 같은 유리 성형 장치의 영역들을 가열하도록 제어될 수 있다. 레이저는 광섬유를 통과하여 시준될 광 시준기에 도달한다. 일부 예들에서, 시준기는 레이저 빔 제어를 위한 모니터링 장치에 제어 정보를 다시 제공할 수 있다.
일부 예들에서, 회절 광학 요소(diffractive optical element : DOE) 또는 공간 광 변조기(spatial light modulator : SLM)와 같은 빔 성형 요소가 데빗 제어 시스템에 의해 사용될 수 있다. 빔 성형 요소는 축적되었거나 예상되는 데빗 상의 투사된 레이저 빔 패턴이 미리 결정된 에너지 분포를 갖도록 입사 레이저 빔을 수정(예를 들어, 성형)한다. 데빗 제어 시스템은 응용 분야의 요구 사항들(예를 들어, 축적된 데빗 전체에 걸친 균일한 에너지, 에지 디렉터의 윤곽 및 열 특성을 설명하기 위해 축적된 데빗 전체에 걸친 에너지 구배 등)을 충족하기 위해 레이저에 의해 제공되는 에너지의 공간 분포를 조정할 수 있다.
일부 예들에서, 데빗 제어 시스템은 축적된 결정들을 제거(예를 들어, 기화)하고 에지 디렉터와 같은 유리 성형 장치의 부분들로부터 상당한 결정 성장을 제거하기 위해 하나 이상의 밀접하게 집속된 고전력 레이저 빔을 제어할 수 있다. 레이저 빔들의 에너지는 데빗이 완전히(또는 대부분) 제거될 때까지 유리 성형 장치에서 데빗을 가열하고 물리적으로 제거한다.
본 개시는 일 실시예에서, 명령들을 저장하는 메모리 소자; 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고 상기 명령들을 실행하도록 구성된 제어기를 포함한다. 실행될 때, 상기 명령들은 상기 제어기로 하여금: 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하고; 레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 유리 성형 장치의 미리 선택된 부분으로 반사시키도록 반사 장치를 구성하고; 및 데빗 제어를 위해 유리 형성 장치의 미리 선택된 부분을 가열하기 위해 레이저 빔을 생성하기 위해 레이저 발생기를 활성화하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 본 개시 내용은 레이저 빔을 발생시키도록 동작가능한 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 유리 성형 장치로 반사시키도록 구성된 반사 장치; 및 레이저 발생기 및 반사 장치에 통신가능하게 결합된 제어기를 포함하는 장치를 설명한다. 상기 제어기는: 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하고; 레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 유리 성형 장치의 미리 선택된 부분으로 반사시키도록 반사 장치를 구성하고; 및 데빗 제어를 위해 유리 성형 장치의 미리 선택된 부분을 가열하기 위해 레이저 빔을 생성하도록 레이저 발생기를 활성화하도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 본 개시 내용은, 유리 성형 장치로부터 데빗 물질을 제거하는 방법으로서, 상기 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하는 단계; 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 반사시키도록 반사 장치를 구성하는 단계; 및 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분을 가열하기 위해 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하는 단계를 포함하는 방법을 설명한다.
추가 실시예에서, 본 개시 내용은, 레이저 빔을 생성하도록 작동 가능한 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 유리 성형 장치로 반사시키도록 구성된 반사 장치; 및 상기 레이저 발생기 및 상기 반사 장치에 통신가능하게 결합된 제어기;를 포함하는 장치를 설명한다. 상기 제어기는 상기 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하고; 상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 반사시키록 상기 반사 장치를 구성하고; 및 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하도록 구성될 수 있으며, 데빗 물질이 상기 유리 성형 장치 상에 배치되며, 그리고 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분과 상기 레이저 발생기 사이에, 상기 레이저 빔의 경로를 따라 용융 유리가 배치되며, 그리고 상기 레이저 빔이 상기 용융 유리를 가열한다.
또 다른 추가 실시예에서, 본 개시 내용은 유리 성형 장치로부터 데빗 물질을 제거하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하는 단계; 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 반사시키도록 반사 장치를 구성하는 단계; 및 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하는 단계를 포함하는 방법을 설명하며, 데빗 물질이 상기 유리 성형 장치 상에 배치되며, 그리고 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분과 상기 레이저 발생기 사이에, 상기 레이저 빔의 경로를 따라 용융 유리가 배치되며, 그리고 상기 레이저 빔이 상기 용융 유리를 가열한다.
예시적인 실시예들의 위의 요약 및 아래의 상세한 설명은 첨부된 도면들과 함께 읽혀질 수 있다. 도면들은 본 명세서에서 논의된 예시적인 실시예들의 일부를 도시한다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 청구범위는 예시적인 실시예들로 제한되지 않는다. 명확성과 가독성을 위해 도면들은 특정 피쳐들의 그림들을 생략할 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 데빗 제어 시스템을 갖는 예시적인 유리 성형 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 유리 성형 장치의 일부들을 개략적으로 도시한다.
도 3, 4, 5 및 6은 일부 실시예들에 따른 예시적인 데빗 제어 시스템들의 블록도들이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 레이저로 가열된 유리 층의 열 모델을 예시한다.
도 8a는 일부 실시예들에 따라 레이저를 지향시키기 위해 데빗 제어 시스템에 의해 사용될 수 있는 크리스토발라이트의 적외선 투과 스펙트럼을 예시한다.
도 8b는 일부 실시예들에 따라 레이저를 지향시키기 위해 데빗 제어 시스템에 의해 사용될 수 있는 트리디마이트의 적외선 투과 스펙트럼을 예시한다.
도 9는 일부 실시예들에 따라 레이저를 지향시키기 위해 데빗 제어 시스템에 의해 사용될 수 있는 다양한 데빗 재료들에 대한 투과 그래프를 예시한다.
도 10은 일부 실시예들에 따른 센서 피드백을 포함하는 데빗 제어 시스템을 예시한다.
도 11은 일부 실시예들에 따른 데빗 제어 시스템에 의해 수행될 수 있는 예시적인 방법을 예시한다.
도 12는 종래 기술의 유리 성형 장치에 축적된 데빗을 도시한다.
본 출원은 예시적(즉, 예시) 실시예들을 개시한다. 본 개시 내용은 상기 예시적 실시예들로 제한되지 않는다. 따라서, 청구범위들의 많은 구현들은 상기 예시적 실시예들과 상이할 것이다. 다양한 수정들이 본 개시 내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 상기 청구범위에 대해 이루어질 수 있다. 상기 청구범위는 이러한 수정들을 갖는 구현들을 커버하도록 의도된다.
때때로, 본 출원은 도면들을 볼 때 독자에게 컨텍스트를 제공하기 위해 방향 용어들(예를 들어, 앞, 뒤, 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽 등)를 사용한다. 그러나 청구범위는 도면들에 도시된 방향들로 제한되지 않는다. 임의의 절대 용어(예: 높음, 낮음 등)는 해당하는 상대적 용어(예: 더 높음, 더 낮음 등)를 개시하는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시 내용은 데빗을 축적하는 에지 디렉터(edge director)들의 영역들을 레이저로 가열하여 축적된 재료를 제거(예를 들어, 용융)함으로써 에지 디렉터들에 축적된 데빗을 제거하는 장치 및 방법들을 제시한다. 일부 예들에서, 상기 장치 및 방법들은 용융 유리가 에지 디렉터 아래에서 적절하게 융합되지 않은 결과로 형성될 수 있는 중공 비드들을 닫는 데 사용될 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, "비드(bead)"는 특히 융합(fusion) 인발 방법에 의해, 제조 동안 형성된 유리 리본의 에지 구역들을 지칭한다.
일부 예들에서, 데빗으로 지향된 레이저에 대해 레이저 파장이 결정되고, 이에 의해 데빗의 효과적인 제거를 가능하게 한다. 일부 예들에서, 레이저 파장(또는 여러 파장들)은 레이저가 에지 디렉터 위로 흐르는 용융 유리를 관통하고 데빗 물질 자체에 의해 실질적으로 흡수되어 데빗의 온도를 융점(또는 일부 예에서는 적어도 그의 연화점)까지 올리도록 선택될 수 있다. 이어서 용융 유리 흐름은 에지 디렉터로부터 데빗을 "플러시(flush)"할 수 있다.
일부 예들에서 용융 유리는 전도 및 복사 효과로 인해 축적된 데빗을 가열하는 레이저로 직접 가열될 수 있다. 일부 예들에서 용융 유리는 데빗을 노출시키기 위해 (예를 들어, 성형 장치를 기울임으로써) 에지 디렉터로부터 멀어지게 경로를 변경할 수 있고, 데빗이 에지 디렉터로부터 멀어져 모일 때까지 데빗을 레이저로 직접 가열할 수 있다. 또 다른 예들에서, 데빗보다는 백금 에지 디렉터가 레이저를 사용하여 가열될 수 있다. 백금 에지 디렉터는 이어서 데빗이 에지 디렉터와 접촉하는 영역으로 열을 전도할 수 있다. 온도가 충분히 증가하면 백금-데빗 경계면의 데빗이 용융되고 백금 에지 디렉터 상에서의 고정으로부터 해제된다.
일부 예들에서, 지향된 레이저 에너지는 에지 디렉터들 상의 데빗 결정 성장을 제거(예를 들어, 용융 또는 기화)하기 위해 사용될 수 있다. 펄스 에너지, 빔 폭, 전력 수준 및/또는 레이저의 파장은 데빗 결정들의 재료 흡수 및 기화 특성과 일치하도록 조정될 수 있다. 이러한 예들은 상당한 결정 제거를 필요로 하는 응용 분야에 유용할 수 있다(예를 들어, 단지 미세한 층이 남을 때까지 데빗 성장으로부터 칩을 제거하고, 이때 전술한 예들 중 하나를 사용하여 가열을 통해 에지 디렉터로부터 잔류 재료를 제거할 수 있다).
일부 예들에서, 제어 시스템은 축적된 데빗을 갖는 에지 디렉터와 같은 관심 위치로 레이저 빔을 반사하도록 거울을 위치시키는 데 사용될 수 있다. 제어 시스템은 상기 거울을 위치시키기 위하여 1차원 또는 2차원 검류계-구동 거울 세트, 회전 다각형, 음향-광학 변조기, 음성-코일 구동 거울 세트, 서보 또는 스테퍼 모터 세트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 2차원 검류계-구동 거울 세트는 데빗 위에 레이저 빔을 래스터(raster)하는 데 사용될 수 있는 반면, 열 이미지 카메라는 레이저 에너지 전달을 정밀하게 제어하기 위한 피드백으로 사용될 수 있다. 위치와 에너지는 성형 장치나 에지 디렉터가 우발적으로 과열되어 구성 요소에 균열을 일으키거나 변형시킬 수 있는 열-기계적 응력들이 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 일부 예들에서, 이미지 카메라는 또한 작동 동안 거울 위치 피드백을 제공하는 데 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 레이저는 미리 설정된 패턴으로 에지 디렉터를 주기적으로 세정하기 위해 "유지 관리(maintenance)" 모드에서 에지 디렉터에 대해 (예를 들어, 0.001 Hz와 10,000 Hz 사이의 속도로) 래스터-스캔될 수 있다. 일부 예들에서, 데빗의 형성은 에지 디렉터를 주기적으로, 예를 들어 한 달에 한 번, 일주일에 한 번, 또는 임의의 다른 간격으로 가열함으로써 미연에 방지될 수 있다. 제어 시스템은 예를 들어 고정 패턴을 사용하여 하나 이상의 에지 디렉터 위로 레이저 빔을 편향시키도록 거울들을 구성할 수 있다. 일부 예들에서, 데빗은 열 이미지 카메라들에 의해 제공되는 데빗의 열 이미지들을 기반으로 균일하게 가열될 수 있다. 제어 시스템은 축적된 데빗을 제거하거나 방지하기 위해 에지 디렉터들에 미리 결정된 에너지를 전달하도록 레이저를 프로그래밍할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 유리 성형 장치(20)는 벽들(25, 26)에 의해 그 길이 방향 측면들에서 경계가 정해지는 개방 채널(24)을 갖는 성형 웨지(wedge)(22)를 포함한다. 벽들(25, 26)은 각각 대향하는 길이 방향으로 연장되는 오버플로우 둑(overflow weir)들(27 및 28)에서 그들의 상부 정도에서 종결한다. 상기 오버플로우 둑들(27, 28)은 한 쌍의 대향하고 실질적으로 수직인 성형 표면들(30)과 통합 되고, 결국에는 한 쌍의 대향하는 하향 경사진 수렴 성형 표면들(32)과 통합된다. 한 쌍의 하향 경사진 수렴 표면들(32)은 성형 웨지(22)의 루트(34)를 포함하는 실질적으로 수평적인 하부 정점에서 종결한다. 각각의 하향 경사진 수렴 표면(32)은 한 쌍의 에지 디렉터(50)들을 포함할 수 있다. 단 하나의 하향 경사진 수렴 표면(32) 및 대응하는 에지 디렉터 쌍이 도 1에 도시되어 있다.
용융 유리는 개방 채널(24)과 유체 연통하는 전달 통로(38)에 의해 개방 채널(24) 내로 전달된다. 용융 유리의 분리 흐름들로서 오버플로우 둑(27, 28)들 위로 용융 유리의 자유 표면(42)의 오버플로우를 안내하도록 개방 채널(24)의 각 단부에 인접한 오버플로우 둑(27, 28)들 위로 한 쌍의 댐(40)들이 제공된다. 전달 통로(38)에 인접한 개방 채널(24)의 단부에 위치된 한 쌍의 댐(40)들만이 도 1에 도시되어 있다. 용융 유리의 분리 흐름들은 한 쌍의 대향된 실질적으로 수직인 성형 표면(30)들 및 대향하는 한 쌍의 하향 경사진 수렴 성형 표면(32)을 거쳐 루트(34)로 아래로 흐르며, 여기서 도 1에서 점선들로 도시된 용융 유리의 상기 분리 흐름들은 유리 리본(44)을 성형하도록 수렴한다. 각 쌍의 에지 디렉터(50)는 용융 유리가 루트(34)에 도달할 때까지 각각의 하향 경사진 수렴 성형 표면(32)을 따라 용융 유리를 유지하게 한다.
풀링 롤(46)들은 성형 웨지(22)의 루트(34)의 하류에 위치하고 유리 리본(44)에 장력을 가하기 위해 유리 리본(44)의 양쪽에서 측면 에지(48)들과 맞물린다. 풀링 롤(46)들은 유리 리본(44)의 두께가 기본적으로 그 위치에서 고정된다는 루트(34)의 충분히 아래에 위치될 수 있다. 풀링 롤(46)들은 유리 리본이 루트(34)에 형성될 때 유리 리본의 두께를 설정하는 규정된 속도로 유리 리본(44)을 아래쪽으로 인발할 수 있다.
도 1은 또한 레이저 빔(13)을 생성하고 방출하도록 구성된 레이저 발생기(12)를 포함할 수 있는 예시적인 데빗 제어 시스템(10)을 도시한다. 실시예에서, 레이저 빔(13)은 데빗이 존재하는 장소 위로 흐르는 용융 유리의 온도를 증가시키고, 용융 유리의 증가된 온도가 데빗의 온도를 데빗의 용융 온도로, 그 근처로 또는 그 위로 상승시켜 용융 유리의 점성 흐름이 성형 장치(20) 및/또는 에지 디렉터(50)로부터 데빗을 전단할 수 있도록 할 수 있다. 도 1의 양태에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(13)은 레이저 발생기(12)에 의해 예를 들어, 반사 장치(14)를 통해 상기 에지 디렉터(50)들의 쌍의 임의의 것으로 지향될 수 있다.
일 실시예에서, 반사 장치(14)는 레이저 발생기(12)에 의해 생성 및 방출되는 레이저 빔(13)을 수신하고 에지 디렉터(50)의 적어도 미리 결정된 영역 상으로 반사되도록 구성된 반사 표면(15)을 포함할 수 있다. 반사 장치(14)는 예를 들어, 레이저 발생기(12)로부터의 레이저 빔을 편향시키도록 구성된 거울일 수 있다. 따라서 반사 장치(14)는 빔 조정 및/또는 스캐닝 장치로서 기능할 수 있다. 도 1에서, 레이저 빔(13)은 에지 디렉터(50)들의 복수의 미리 선택된 부분들로 반사된 레이저 빔(17)으로서 반사 장치(14)에 의해 진행되는 것으로 도시되어 있다.
일 예에서 반사 표면(15)은 금 코팅된 거울을 포함할 수 있지만, 다른 유형의 거울들이 다른 예들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 적외선 레이저와 관련하여 우수하고 일관된 반사율을 제공하기 위해 금 코팅된 거울들이 특정 응용 분야에서 바람직할 수 있다. 또한, 금 코팅된 거울의 반사율은 레이저 빔(13)의 입사각과 거의 무관하므로 금 코팅된 거울은 스캐닝 또는 레이저 빔 조정 거울들로서 특히 유용하다.
도 1에 도시된 실시예의 반사 장치(14)는 또한 레이저 빔(13)의 수신 및 에지 디렉터(50)의 미리 선택된 부분의 위치에 대한 반사 장치(14)의 반사 표면(15)의 자세를 조정하도록 구성된 조절 메커니즘(16)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사 장치(14)는, 예를 들어 반사된 레이저 빔(17)으로서 에지 디렉터(50)의 미리 결정된 부분으로 레이저 빔(13)을 지향시키기 위해 반사 표면(15)을 회전시키거나 기울일 수 있다.
일 예에 따르면, 조절 메커니즘(16)은 반사 표면(15)이 유리 리본(44)에 대하여 축을 따라 검류계에 의해 회전될 수 있도록 반사 표면(15)과 동작적으로 연관된 검류계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사 표면(15)은 검류계 모터에 의해 구동되고 이중 화살표(19)로 도시된 바와 같이 축(18a)을 중심으로 회전되는 회전 샤프트(18)에 장착될 수 있다.
도 2는 레이저 발생기(12)로부터 에지 디렉터(50)로 레이저 빔(13)을 지향시키는 반사 장치(14)의 다른 도면을 예시한다. 반사 장치(14)가 레이저 빔(13)을 하나의 에지 디렉터(50)로 지향시키는 것으로 예시되어 있지만, 반사 장치(14)는 예컨대 다른 에지 디렉터(50)로 레이저 빔(13)을 지향시키기 위해 반사 표면(15)을 이동할 수 있다. 일부 예들에서, 반사 장치(14)는 레이저 빔(13)을 하나의 에지 디렉터(50)의 부분들로, 그 다음 다른 에지 디렉터(50)의 부분들로 교대로 지향하게 할 수 있다.
일부 예들에서, 데빗 제어 시스템(10)은 레이저 빔(13)을 에지 디렉터(50)로 지향시켜서 에지 디렉터(50) 상에 형성된 데빗에 에너지를 인가함으로써, 에지 디렉터(50) 상의 데빗을 적어도 데빗의 액상선 온도로 가열할 수 있다. 그 결과, 에지 디렉터(50) 상에 형성된 데빗은 용융되거나 또는 에지 디렉터(50)에서 떨어질 수 있다. 일부 예들에서, 데빗 제어 시스템(10)은 일상적으로(예를 들어, 주기적으로, 또는 때때로) 데빗이 에지 디렉터(5)들 상에 형성되어 있는지에 관계없이 레이저 빔(13)을 에지 디렉터(50)들로 지향시킨다. 이러한 방식으로, 레이저 빔(13)으로부터의 에너지는 데빗이 에지 디렉터(50) 상에 형성되지 않거나 형성되지 않을 것 같도록 에지 디렉터(50)를 최소 온도로 유지하게 할 수 있다.
일부 예들에서, 데빗 제어 시스템(10)은 연속적으로 활성화될 수 있다. 일부 예들에서, 데빗 제어 시스템(10)은 예정된 유지보수 기간 동안 활성화될 수 있다.
일부 예들에서, 레이저 빔(13)의 에너지가 데빗 제어 시스템(10)의 다른 구성 요소들을 우발적으로 과열시키지 않으면서 축적된 데빗을 충분히 가열하도록 레이저 빔(13)에 대한 펄스 에너지, 빔 폭, 전력 수준, 및/또는 파장이 선택될 수 있다. 예를 들어, 레이저 발생기(12)는 다이오드 레이저(예를 들어, 0.976 마이크로미터, ㎛의 파장을 갖는 레이저 빔을 방출하는 다이오드 레이저와 같은)를 사용할 수 있다. 일부 예들에서, 레이저 발생기(12)는 CO2 레이저를 사용한다.
일부 예들에서, 레이저 빔(13)에 대한 전력 수준은 레이저 빔(13)으로부터의 에너지가 성형 장치(20), 에지 디렉터(50), 성형 장치(20) 및/또는 에지 디렉터(50) 상에 및/또는 인접하게 배치된 용융 유리, 성형 장치(20) 및/또는 에지 디렉터(50) 상에 및/또는 인접하게 배치된 또는 용융 유리 내에 또는 주위에 포함된 데빗 중의 적어도 하나를 가열하도록 선택될 수 있다.
도 3은 화살표가 있는 실선들이 레이저 빔들(예를 들어, 레이저 빔(13), 반사된 레이저 빔(17))을 나타내고 점선들은 전기 제어 신호를 나타내는 예시적인 데빗 제어 시스템(10)의 부분들을 도시한다. 이 예에서, 데빗 제어 시스템(10)은 레이저 전력 제어(55) 및 제어 컴퓨터(52)를 포함할 수 있다. 레이저 전력 제어(55) 및 제어 컴퓨터(52) 각각은 하나 이상의 프로세서, 하나 이상의 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA : field-programmable gate array), 하나 이상의 특정 용도용 집적회로(ASIC : application-specific integrated circuit), 하나 이상의 상태 머신, 디지털 회로 또는 기타 적절한 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 레이저 전력 제어(55) 및 제어 컴퓨터(52)는 임의의 적절한 하드웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어(예를 들어, 메모리에 저장된 명령을 실행하는 하나 이상의 프로세서)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 예켠대 읽기 전용 메모리(ROM), 전기적으로 소거 가능한 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리, 분리성 디스크, CD-ROM, 임의의 비휘발성 메모리, 또는 기타 적합한 메모리와 같은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 레이저 전력 제어(55) 및 제어 컴퓨터(52)의 임의의 하나 이상의 프로세서에 의해 획득 및 실행되어 본 명세서에 설명된 기능들 중 하나 이상을 실행할 수 있는 명령들을 저장할 수 있다.
레이저 전력 제어 유닛(55)은 레이저 발생기(12)에서 생성된 레이저 빔(13)의 펄스 에너지, 빔 폭, 전력 수준, 및/또는 파장이 미리 선택된 값들을 포함하도록 레이저 발생기(12)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 레이저 전력 제어 유닛(55)은 레이저 발생기(12)가 레이저 빔(13)을 생성하는 동안 시간 간격들을 제어할 수 있다. 결국, 제어 컴퓨터(52)가 제공되어 레이저 전력 제어 유닛(55)의 작동을 제어하여, 레이저 전력 제어 유닛(55)은 레이저 발생기(12)가 미리 선택된 시간 간격 동안 미리 선택된 파장 및 전력 특성을 갖는 레이저 빔(13)을 생성하게 할 수 있게 할 수 있다. 동시에, 제어 컴퓨터(52)는 조절 메커니즘(16)의 기능을 제어하기 위해 반사 장치(14)와 작동적으로 연관될 수 있고, 검류계가 사용되는 특정 예에서 검류계의 모터를 제어할 수 있다. 따라서, 제어 컴퓨터(52)는 반사 표면(15)에 의한 레이저 빔(13)의 수신, 및 데빗의 제거 또는 방지를 위해 에지 디렉터(50)들의 미리 선택된 부분들의 위치들에 대한 반사 표면(15)의 자세 및 위치를 조정할 수 있다.
예를 들어, 제어 컴퓨터(52)는 미리 선택된 시간 주기들 동안, 레이저 빔(13)의 수신 및 반사 장치(14)의 반사 표면(15)에서의 레이저 빔의 반사에 대해 복수의 변하는 자세들로 반사 장치(14)의 반사 표면(15)을 조정(예를 들어, 기울이기 또는 회전하기)하도록 조절 메커니즘(16)을 구성할 수 있습니다. 결과적으로, 레이저 빔(13)은 예를 들어, 도 1의 반사된 레이저 빔(17)에 의해 예시된 바와 같이, 각각의 미리 선택된 기간 동안, 에지 디렉터(50)들의 복수의 미리 선택된 부분들 상으로 지향될 수 있어서, 에지 디렉터(50)들 상의 데빗의 축적을 제어한다.
도 4는 예를 들어, 도 1의 데빗 제어 시스템(10) 대신에 또는 이와 함께 사용될 수 있는 예시적인 데빗 제어 시스템(400)의 블록도를 도시한다. 당업자는 도 4 및 아래의 설명은 데빗 제어 시스템의 하나의 가능한 실시예를 나타낸다는 것, 그리고 추가로 본 명세서에 제시된 교시들과 일치하는 데빗 제어 시스템의 다른 구성들이 가능하고 본 개시에 의해 고려된다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 이 예에서, 데빗 제어 시스템(400)은 레이저 빔(13)과 같은 레이저 빔들을 레이저 발생기(12)(도시되지 않음)로부터 성형 장치의 에지 디렉터(50)들로 반사하시키록 구성된 이동 거울(402)을 갖는 데빗 제거 장치(401)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 데빗 제거 장치(401)는 레이저 빔의 생성을 위한 레이저 발생기를 포함한다.
데빗 제거 장치(401)는 열 이미저(420)들을 더 포함할 수 있으며, 이는 열 이미저 거울(422)들에 의해 반사된 열 화상들을 캡처할 수 있다. 예를 들어, 각각의 열 이미저 거울(422)은 대응하는 에지 디렉터(50)(및, 예를 들어 인접한 구역들)의 이미지를 대응하는 열 이미저(420)로 반사하도록 구성될(예를 들어, 위치될) 수 있다. 일부 예들에서, 각각의 열 이미저(420)들은 공기 퍼징(purging) 시스템을 또한 포함할 수 있는 수냉식 열 이미지 카메라들과 같은 냉각식 열 이미지 카메라일 수 있다. 예를 들어, 데빗 제거 장치(401)는 공기 퍼지 입구(411)를 포함할 수 있으며, 이는 생성된 레이저 빔이 이동하는 거울(402)에 도달할 수 있게 하는, 예를 들어 광학계(404)를 통해 공기 퍼지를 수행하기 위해 데빗 제거 장치(401)로의 공기의 유입을 허용할 수 있다. 공기 퍼지 입구(411)를 통해 데빗 제거 장치(401)로 들어가는 퍼지 공기는 또한 데빗 제거 장치(401) 내의 구성 요소들의 온도를 하향화/제어할 수 있고, 데빗 제거 장치(401) 내부의 양압을 유지하여 외부 환경으로부터의 오염(예를 들어, 공기 중 미립자, 가스(유리 용해로에서와 같은 곳으로부터의) 등)을 방지/최소화할 수 있고, 및/또는 광학 구성요소들, 예를 들어 구성요소(402, 404)들 등에서의 응결을 방지/최소화할 수 있다.
데빗 제거 장치(401)는 또한 인접한 창 케이싱(410)들 사이에 위치된 투명 창(408)을 포함할 수 있다. 창 케이싱(410)들은 수냉식 창 케이싱들일 수 있고, 예컨대 거울 표면(402)과 같은 데빗 제거 장치(401)의 다른 부분들(예를 들어, 전면 부분들)에 공기 퍼지를 공급할 수 있다. 이러한 퍼지 공기는 유리 제조 공정 동안 방출된 가스들과 같은 가스들이 창 및/또는 거울 표면 상에 응축되는 것을 방지/최소화하고, 또한 예를 들어, 이러한 구성 요소들을 위해 내열성이 낮은 재료들이 사용될 수 있도록 창들 및/또는 거울들을 냉각하는 역할을 할 수 있다. 이동 거울(402)은 반사된 레이저 빔(17)과 같은 반사된 레이저 빔들을 투명 창(408)을 통해 성형 장치(20)를 향해 및/또는 에지 디렉터(50)들 중 하나 이상을 향해 지향시킬 수 있다. 데빗 제거 장치(401)는 스페이서(414)들을 더 포함할 수 있으며, 이는 섬유 보드, 스테인레스 강, 섬유 보드와 스테인레스 강의 조합 또는 기타 적절한 재료들로 구성될 수 있다. 각각의 스페이서(414)는 각각의 퍼니스 벽(412)에 결합된다. 퍼니스 벽(412)들은 유리 퍼니스에 의해 생성된 열과 같은 데빗 제거 장치(401)의 외부 환경으로부터의 열을 감소시키거나 제거할 수 있다.
일부 예들에서, 제어기(406)는 대응하는 열 이미저(420)에 대한 각각의 에지 디렉터(50)의 이미지들을 반사하도록 거울(422)들을 구성할 수 있다. 제어기(406)는 각각의 에지 디렉터(50)의 열 이미지들(및, 예를 들어, 인접 영역들)을 캡처하도록, 그리고 그 이미지들을 제어기에 제공하도록 각각의 열 이미저(420)를 구성할 수 있. 열 이미지들에 기초하여, 제어기(406)는 데빗이 에지 디렉터에 존재한다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(406)는 에지 디렉터(50)의 열 구배가 에지 디렉터가 데빗을 축적했다는 것을 표시한다고 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 에지 디렉터는 데빗보다 낮은 온도에 있고, 결정화되고 액상선 온도 미만인 데빗은 유리 리본보다 낮은 온도에 있다. 제어기(406)는 성형 장치/에지 디렉터, 데빗, 및 유리 리본 사이의 이러한 온도 차이를 검출하도록 구성된다. 비제한적인 예로서, 제어기(406)는 온도 불연속을 검출하고 이 불연속이 데빗의 존재를 표시한다고 결정할 수 있다. 추가적으로, 열 화상 기능성은 또한 성형 장치, 에지 디렉터, 유리 리본, 및/또는 각각과 관련된 데빗 상의 레이저 빔의 충돌 위치를 조준 및/또는 제어하는 데 사용될 수 있다. 추가의 비제한적인 예로서, 제어기(406)는 레이저 빔에 대한 원하는 타겟 영역과, 이들로 제한되지는 않지만 성형 장치, 에지 디렉터, 유리 리본, 및/또는 각각과 관련된 데빗 상의 레이저 빔이 충돌하는 실제 위치(원하는 타겟 영역과 이격될 수 있음) 사이의 온도 불연속성을 검출할 수 있다. 이러한 방식으로 레이저 빔에 대한 안전 특성이 실현된다.
일부 예들에서, 제어기(406)가 에지 디렉터가 데빗을 축적했다고 결정하면, 제어기(406)는 레이저 발생기가 레이저 빔(13)과 같은 레이저 빔을 발생하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 발생기는 제어기(406) 블록 내에 위치된다. 제어기(406)는 또한 생성된 레이저 빔을 반사된 레이저 빔(17)과 같은 에지 디렉터(50)들의 하나 이상의 부분으로 반사하도록 이동 거울(402)이 위치되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제어기(406)는 생성된 레이저로부터의 에너지를 에지 디렉터(50) 위로 수평적으로 그리고 수직적으로 거울(402)을 통해 반사되도록 지향시킬 수 있다. 일부 예들에서, 레이저 빔은 에지 디렉터(50)의 높이를 포함하는 수직 범위에 걸쳐 지향될 수 있다. 일부 예들에서, 레이저 빔은 각 에지 디렉터(50)의 하부(예를 들어, 데빗을 축적할 가능성이 가장 높은 부분)를 포함하는 수직 범위에 걸쳐 지향될 수 있된다. 일부 예들에서, 레이저 빔은 각각의 에지 디렉터(50)의 폭을 포함하는 수평 범위에 걸쳐 지향될 수 있다. 일부 예들에서, 레이저 빔은 각 에지 디렉터(50)의 폭의 일부를 포함하는 수평 범위에 걸쳐 지향될 수 있다.
다른 실시예들에서, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 데빗 제거 장치(401) 내에 도시된 구성 요소들의 다른 구성들이 가능하다. 하나의 비제한적인 예로서, 광학계(404) 및 이동 거울(402)이 결합될 수 있다. 다른 비제한적인 예로서, 광학계(404), 이동 거울(402), 및 제어기(406)가 레이저 스캐닝/패터닝 모듈로 결합될 수 있다.
도 5는 광섬유 케이블(503)을 통해 어댑터(506)를 통해 시준기(508)로 레이저를 생성하는, 도 1의 레이저 발생기(12)와 같은 레이저 발생기일 수 있는 레이저 소스(502)를 포함하는 예시적인 데빗 제어 시스템(500)의 블록도를 도시한다. 시준기(508)는 세라믹 튜브일 수 있는 튜브(510)를 통해 에지 디렉터(50)에 축적된 데빗(102)으로 레이저를 지향시킨다. 튜브(510)는 베이스(511)의 마운트(mount) 베이스(512)에 부착된 볼 조인트(520)에(또는 이를 통해) 장착될 수 있다. 도 5는 볼 조인트(520)의 움직임에 의해 야기된 다양한 위치들에 있는 구성요소(506, 508, 510)들을 도시한다. 마운트 베이스(512)는 예를 들어, 짐벌(gimbal) 마운트일 수 있다. 베이스(511)는 레이저 소스(502)에 의해 생성된 레이저 빔을 에지 디렉터(50) 상에 축적된 데빗(102)으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마운트 베이스(512)는 튜브(510)로부터 방출되는 레이저 빔을 에지 디렉터(50)의 미리 결정된 부분으로 지향시키도록 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 데빗 제어 시스템(500)은 튜브(510)를 세정하기 위한 공기 퍼지 시스템을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 베이스(511)는 레이저 빔을 지행시키도록 기계적으로 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 베이스(511)는 예를 들어, 레이저 빔을 지향시키기 위해 제어 컴퓨터(52)에 의해 위치될 수 있다.
데빗 제어 시스템(500)은 또한 레이저 소스(502)에 의해 생성된 레이저를 수신할 에지 디렉터(50)의 부분들을 시각적으로 확인하는 데 사용될 수 있는 타겟 레이저 소스(504)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 타겟 레이저 소스(504)(또한 "추적자 레이저(tracer laser)"로 당업계에 알려질 수 있음)는 튜브(510)를 통해 그리고 튜브(510) 밖으로 진행하는 녹색 레이저 빔(당업계에서는 "추적자 빔"으로도 알려질 수 있음)을 생성할 수 있다. 녹색 레이저 빔은 에지 디렉터(50) 또는 그 일부에 정렬되는, 녹색 레이저 빔 및 이어서 레이저 소스(502)에 의해 생성된 레이저 빔을 갖도록 마운트 베이스(512)의 위치를 시각적으로 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 타겟 레이저 소스(504)를 활성화할 수 있고, 사용자는 녹색 레이저 빔이 에지 디렉터(50)에 축적된 데빗의 적어도 일부 상에 보일 때까지 마운트 베이스(512)를 조정할 수 있다. 제어기는 이어서(예를 들어, 사용자 입력을 수신할 때) 다이오드 레이저 또는 CO2 레이저와 같은 레이저 소스(502)를 활성화하여 레이저 에너지를 에지 디렉터(50)에 축적된 데빗(102)으로 지향하게 한다.
도 6은 도 5의 데빗 제어 시스템(500)과 유사하지만 시준기(508)를 포함하지 않는 예시적 데빗 제어 시스템(600)의 블록도를 도시한다. 대신에, 데빗 제어 시스템(600)은 사파이어 광섬유와 같은 광섬유(605)를 통해 레이저 소스(502)에 의해 생성된 레이저 빔을 튜브(604)를 통해 지향시키는 광학 커플러(602)를 포함할 수 있다. 부가적으로, 레이저가 튜브(604) 내의 광섬유(605)를 통해 안내되기 때문에, 데빗 제어 시스템(600)은 공기 퍼지 시스템을 필요로 하지 않을 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 데빗 제어 시스템(600)은 또한 방출된 레이저의 타겟, 본 예에서 에지 디렉터(50) 상에 축적된 데빗(102)을 시각적으로 정렬하기 위해 타겟 레이저 소스(504)를 포함할 수 있다.
도 5 및 6의 일부 예들에서, 1 마이크로미터 파장 또는 그 부근에서 작동하는 다이오드 레이저가 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 섬유-결합 레이저가 사용될 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 섬유-결합 레이저는 레이저 소스의 출력이 섬유(이것은 이득(gain) 매질로서 사용될 수 있음)에 결합되는 레이저 소스를 포함한다. 섬유-결합 레이저는 레이저 빔을 전송(routing) 및/또는 정렬하는 데 편리하다. 섬유-결합 레이저는 다른 레이저 구성들보다 더 나은 모드 품질을 가질 수 있으며, 레이저 빔은 예를 들어, 단일 모드 섬유로 전달될 수 있다.
대안적으로, 비록 도 5 및 6의 예에서, 데빗을 가열하기 위해 레이저들이 사용되지만, 다른 예들에서는 저항 가열(예: 열 램프 또는 플래시 램프), 적외선 발광 다이오드(LED), 마그네트론 또는 레이저 유도 가스 방전 램프를 사용하여 에지 디렉터(50)들로 지행되는 에너지를 생성할 수 있다. 일부 예들에서, 데빗을 가열하기 위해 대기압 플라즈마 제트가 사용될 수 있다. 이 접근 방식은 비교적 극도로 높은 온도의 가스 제트를 생성할 수 있으며, 레이저 전력이 데빗 용융을 유도하기에 불충분할 수 있는 경우에 사용될 수 있다.
도 7은 성형 장치 표면(예를 들어, 하향 경사진 수렴하는 성형 표면(32)의 표면)으로부터의 거리에 기초하여, 본 명세서에 설명된 데빗 제어 시스템에 의해 사용된 CO2 레이저(예를 들어, 10.6㎛ CO2 레이저)와 같은 레이저로 가열될 때, 루트(34)로 하향 경사진 수렴하는 형성 표면(32)을 따르는 용융 유리와 같은 유동 유리의 표면 온도의 상승을 나타내는 열 모델(700)을 예시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 위치(702)는 2개의 레이저 각각의 타겟이다. 특히, 차트는, 첫 번째 경우에 20 와트 전력으로 투과하고 빔 직경이 약 8 밀리미터인 CO2 레이저에 대한 유리 표면 온도 상승을 보여준다. 이 차트는 또한 두 번째 경우에 50 와트 전력으로 투과하고 빔 직경이 약 10 밀리미터인 CO2 레이저에 대한 유리 표면 온도 상승을 보여준다.
각각의 레이저에 대해, 성형 장치 표면 자체 뿐만 아니라 성형 장치 표면 근처의 용융 유리는, 성형 장치 표면으로부터 더 멀리 떨어진(예를 들어, 각각의 레이저에 대해 대략 0.8 인치(2.03 mm) 이상의 거리에서) 용융 유리 표면의 상승과 비교하여 레이저가 적용될 때 큰 온도 상승(예를 들어, 0도 부근의 섭씨 온도 상승)을 경험하지 않는다. 열 모델은 또한 성형 장치 표면으로부터 동일한 거리에서 측정할 때 20 와트로 투과하는 CO2 레이저가 50 와트로 투과하는 CO2 레이저보다 용융 유리의 온도를 더 많이 상승시킨다는 것을 나타낸다. 일부 예들에서, 본 명세서에 설명된 데빗 제어 시스템은 데빗 층 아래의 구성요소가 고온 또는 온도 변동으로부터 유지되어야 하는 경우 이러한 레이저들 중 하나를 사용할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 각각 다른 데빗 결정, 즉 크리스토발라이트(cristobalite) 및 트리디마이트(tridymite)의 적외선 투과 스펙트럼 그래프를 도시한다. 각 그래프는 X축 상의 파수(wave number)(cm-1)와 Y축을 따라 레이저 에너지 투과율 퍼센티지를 나타낸다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 크리스토발라이트는 파수 1100 cm-1 부근에서 최대량의 레이저 에너지(즉, 본 명세서에 기재된 바와 같은 레이저에 의해 제공됨)를 흡수할 수 있으며, 여기서 약 90% 초과의 레이저 에너지가 흡수된다(그리고 약 10% 미만 부근의 레이저 에너지가 크리스토발라이트를 통과한다). 도 8b는 트리디마이트가 1100 cm-1보다 약간 작은 파수에서 레이저 에너지의 최대량을 흡수할 수 있음을 나타내며, 여기서 약 60% 초과의 레이저 에너지가 흡수된다(그리고 레이저 에너지의 약 40% 미만이 트리디마이트를를 통과한다).
일부 예들에서, 데빗 제어 시스템(10), 데빗 제어 시스템(400), 데빗 제어 시스템(500) 또는 데빗 제어 시스템(600)과 같은 본 명세서에 기재된 데빗 제어 시스템은 하나 이상의 데빗 결정들에 대한 투과 흡수율을 식별하는 표를 포함할 수 있다. 표들은, 예를 들어 메모리 장치에 저장될 수 있다. 데빗 제어 시스템은 표들에 기초하여 레이저에 대한 파장을 결정할 수 있다. 예를 들어, 데빗 제어 시스템은, 데빗이 레이저 에너지의 최대량 또는 거의 최대량을 흡수하게 하는 파장에 대응하는 파장을 갖는 레이저를 생성하도록, 레이저 발생기(12)와 같은 레이저 발생기를 구성할 수 있다.
일부 예들에서, 데빗 제어 시스템은 데빗의 유형(예를 들어, 데빗을 포함하는 결정들의 유형)을 식별하는 데이터를 수신하고, 데빗의 유형에 기초하여 레이저 파장을 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 보다 많은 데빗의 유형이 식별될 수 있다. 데빗 제어 시스템은 데빗의 각 유형에 대해 결정된 파장을 갖는 레이저 빔을 생성하도록 레이저 발생기를 프로그래밍할 수 있으며, 여기서 레이저 발생기는 주기적으로 및/또는 때때로 및/또는 입력 신호에 기초하여, 하나의 결정된 파장에서 다른 파장으로 레이저 발생기로부터 출력된 레이저 빔의 파장을 변경할 수 있다(예를 들어, 레이저 발생기는 하나 이상의 레이저 소스를 포함할 수 있고, 데빗 제어 시스템은 하나의 레이저 소스에서 다른 레이저 소스로 전환할 수 있다). 다른 실시예들에서, 데빗 제어 시스템은 하나 이상의 레이저 및/또는 하나 이상의 파장을 사용할 수 있다. 다수의 레이저들 및/또는 다수의 파장들은, 존재할 수 있는 다수의 유형들의 데빗을 제거 및/또는 제어하기 위해 동시에 사용될 수 있다.
도 9는 상이한 데빗 결정들, 즉 이트리아, 스피넬, 사파이어, 알론(Alon) 및 멀라이트의 추가 투과율을 나타내는 그래프를 예시한다. 그래프는 하단 및 상단 X축에서 각각 파수 및 해당 파장을 나타내고, Y축을 따라 레이저 에너지의 투과율을 나타낸다. 도 8에 대해 위에서 언급한 바와 같이, 본 명세서에 기술된 바와 같은 데빗 제어 시스템은 다양한 데빗 결정들에 대한 그래프에서 식별된 투과율에 기초하여 레이저에 대한 파장을 결정할 수 있다.
도 10은 입력(1002)들 및 센서(1010)들로부터의 오류/센서 신호(1011)를 수신하는 제어기(1004)를 포함하는 데빗 제어 시스템(1000)의 단순화된 블록도를 예시한다. 입력(1002) 및 오류/센서 신호(1011)는 제어기 입력 신호(1013)를 형성하기 위해 결합기(1012)에서 결합된다. 제어기(1004)는 GPU(그래픽 처리 장치), CPU(중앙 처리 장치), 또는 임의의 다른 적절한 처리 장치와 같은 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 입력(1002)들은, 예를 들어, 레이저의 현재 파장 및/또는 전력, 및 현재 데빗 위치(예를 들어, 에지 디렉터(50) 상의 데빗 위치)를 포함할 수 있다. 센서(1010)들은, 예를 들어 열 카메라, 시각 카메라, 레이저 전력 센서, 및 위치 센서(예를 들어, 검류계 위치 센서) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어기(1004)는 제어기 입력 신호(1013)에 기초하여 조정 데이터(1005)를 생성할 수 있다. 조정 데이터(1005)는, 예를 들어 현재 펄스 에너지, 빔 폭, 전력 수준 및/또는 레이저의 파장, 레이저의 방향/타겟 위치, 레이저가 켜지거나 꺼지는지 여부, 데빗의 위치(예: 에지 디렉터 상의 다른 위치), 또는 센서(1010)(예: 열 카메라의 방향 또는 위치 센서로의 변경)에 대한 조정을 식별하고 특징화할 수 있다. 스캔 레시피(1006)는 조정 데이터(1005)를 수신하고, (예를 들어, 레이저 거울 포지셔닝을 위한 검류계, 레이저 전력을 위한 레이저 발생기, 또는 센서(1010)와 같은 대응 장비를 제어함으로써) 조정 데이터(1005)에 의해 식별된 변경들을 수행하기 위한 출력(1008)들을 생성한다. 출력(1008)들은, 예를 들어 센서(1010) 중의 임의의 것에 대한 변경, 레이저 파장, 전력 또는 방향에 대한 변경, 레이저를 인에이블(enable)하게 또는 디스에이블(disable)하게 하기 위한 변경, 또는 임의의 다른 적절한 변경을 포함할 수 있다.
예를 들어, 입력(1002)들 및 센서(1010)에 기초하여, 제어기(1004)는 레이저를 디스에이블하고, 레이저의 반사된 빔을 지향하도록 거울을 기울이고 및/또는 회전시키고, 및/또는 레이저를 인에이블하기 위해 조정 데이터(1005)를 생성할 수 있다. 일부 예들에서, 제어기(1004)는 에지 디렉터 상의 축적된 데빗의 열 화상을 식별하고 특성화하는 센서(1010)로부터의 열 화상 데이터를 수신할 수 있다. 열 화상 데이터에 기초하여, 제어기(1004)는 레이저 발생기로부터의 반사된 레이저 빔을 축적된 데빗으로 지향하게 하기 위해 거울을 기울이고 및/또는 회전시키기 위한 조정 데이터(1005)를 생성할 수 있다. 그 다음, 제어기(1004)는 레이저를 켜기 위해 조정 데이터(1005)를 생성할 수 있다. 제어기(1004)는 제어기(1004)가 센서(1010)로부터 수신된 열 화상 데이터에 기초하여 데빗 온도가 적어도 액상선 온도에 도달했다고 결정할 때까지 레이저를 인에이블된 상태로 둘 수 있다. 제어기(1004)는 그 후 레이저를 끄고 레이저 발생기로부터의 반사된 레이저 빔을 다른 에지 디렉터(50)로 지향하게 하기 위해 거울을 재위치하기 위한 조정 데이터(1005)를 생성할 수 있다.
도 11은 제어 컴퓨터(52)와 같은 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있는 예시적인 방법을 도시한다. 단계 1102에서 시작하여, 유리 성형 장치(20)의 에지 디렉터(50)의 위치가 결정될 수 있다. 예를 들어, 에지 디렉터(50)의 위치는 유리 성형 장치(20)로 지향하는 카메라로부터의 이미지 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 단계 1104에서, 결정된 위치에서 에지 디렉터(50)의 제1 열 이미지는, 예컨대 열 카메라(420)와 같은 열 카메라로부터 획득된다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(52)는 결정된 위치를 포함하는 위치로부터 열 이미지를 획득하도록 열 카메라에 지향시킬 수 있고, 열 이미지를 식별하고 특성화하는 열 이미지 데이터를 수신할 수 있다.
단계 1106로 진행하여, 에지 디렉터(50) 상의 데빗의 존재는 제1 열 이미지에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(52)는 열 이미지 데이터에 의해 식별된 바와 같이 에지 디렉터(50)에 걸친 열적 불일치에 기초하여 에지 디렉터(50)에 데빗이 축적되었음을 결정할 수 있다. 단계 1108에서, 레이저 빔을 결정된 데빗으로 지향시키도록 거울이 위치될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(52)는 레이저 빔(13)을 에지 디렉터(50) 상의 결정된 데빗으로 지향시키기 위해 반사 표면(15)의 위치를 변경하도록 반사 장치(14)를 제어할 수 있다. 단계 1110에서, 레이저 빔을 거울로 지향시키도록 레이저 소스가 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(52)는 레이저 발생기(12)가 반사 표면 장치(14)의 반사 표면(15)을 향해 레이저 빔을 생성할 수 있게 할 수 있다. 이어서, 레이저 빔은 위에서 논의된 바와 같이 데빗을 향해 지향될 수 있다.
단계 1112로 진행하여, 결정된 위치에서 에지 디렉터(50)의 제2 열 이미지는 열 카메라로부터 획득될 수 있다. 단계 1114에서, 결정된 데빗이 용융 및/또는 제거되었는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(52)는 제2 열 이미지에 기초하여 축적된 데빗이 적어도 액상선 온도에 도달했는지 여부를 결정할 수 있다. 데빗이 용융되지 않았다는 결정이 내려지면, 상기 방법은 단계 1108로 다시 진행할 수 있고, 여기서 거울은 레이저 빔을 결정된 데빗의 동일하거나 상이한 부분으로 지향하게 하도록 제어될 수 있다. 그렇지 않고, 데빗이 용융되었다고 결정되면, 상기 방법은 단계 1116으로 진행할 수 있다. 단계 1116에서, 거울 및 레이저 소스는 에지 디렉터에서 최소 온도를 유지하기 위해 에지 디렉터를 가로질러(예를 들어, 수직적으로 및/또는 수평적으로) 레이저 빔을 지향하도록 제어될 수 있다. 대안적으로, 레이저가 비활성화될 수 있다. 최소 온도는, 예를 들어 에지 디렉터(50)에 데빗이 축적되는 것을 방지하도록 확인된 온도일 수 있다. 제어 컴퓨터(52)는, 예를 들어 열 카메라로부터의 열 이미지 데이터에 기초하여 에지 디렉터의 온도가 적어도 최소 온도인지 여부를 결정할 수 있다.
위에서 설명된 방법들은 예시된 흐름도를 참조하지만, 상기 방법들과 관련된 행위들을 수행하는 많은 다른 방법들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 작업들의 순서는 변경될 수 있으며, 설명된 작업들 중의 일부는 선택 사항일 수 있다.
또한, 본 명세서에 설명된 방법들 및 시스템은 컴퓨터로 구현되는 프로세스들 및 이러한 프로세스들을 실행하기 위한 장치의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 개시된 방법들은 또한 컴퓨터 프로그램 코드로 인코딩된 유형의, 비일시적 기계 판독 가능 저장 매체의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 방법들의 단계들은 하드웨어로, 프로세서(예: 소프트웨어)에 의해 실행되는 실행 가능한 명령으로, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 매체는, 예를 들어 RAM, ROM, CD-ROM, DVD-ROM, BD-ROM, 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, 또는 임의의 다른 비일시적 기계 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에 로드되어 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터는 상기 방법을 실행하기 위한 장치가 된다. 상기 방법들은 또한 컴퓨터 프로그램 코드가 로드되거나 실행되는 컴퓨터의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있으므로, 컴퓨터는 상기 방법들을 실행하기 위한 특수 목적 컴퓨터가 된다. 범용 프로세서에서 구현될 때 컴퓨터 프로그램 코드 세그먼트들은 특정 논리 회로들을 생성하도록 프로세서를 구성한다. 상기 방법들은 대안적으로 상기 방법들을 수행하기 위한 특정 용도용 집적회로들에서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다.
전술한 내용은 본 개시 내용의 실시예들을 예시하고, 설명하고, 기술하기 위해 제공된다. 이들 실시예들에 대한 수정들 및 개조들은 당업자에게 명백할 것이며, 본 개시 내용의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (22)

  1. 명령들을 저장하는 메모리 소자; 및
    적어도 하나의 프로세서를 포함하며, 상기 명령들을 실행하도록 구성된 제어기;를 포함하는 장치로서, 상기 명령들은 상기 제어기로 하여금
    유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하고;
    레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 반사시키기 위해 반사 장치를 구성하고; 및
    데빗(devit) 제어를 위해 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분을 가열하도록 상기 레이저 빔을 생성하기 위해 상기 레이저 발생기를 활성화하도록; 하는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는,
    적어도 하나의 센서로부터 센서 데이터를 수신하고;
    상기 레이저 빔에 대한 전력 수준을 결정하고; 및
    결정된 상기 전력 수준으로 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 구성하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 데빗 제어를 위해 데빗 물질의 유형을 확인하는 사용자 입력을 수신하고;
    상기 데빗 물질의 상기 유형에 기초하여 상기 레이저 빔에 대한 상기 전력 수준을 결정하고; 및
    결정된 상기 전력 수준으로 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 구성하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분은 에지 디렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는,
    열 이미징 장치로부터 제1 열 이미지 데이터를 수신하고;
    데빗 물질이 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분 상에 축적되었음을 결정하고; 및
    결정된 상기 데빗 물질을 제거하기 위해 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분을 가열하도록 상기 레이저 빔을 생성하기 위해 상기 레이저 발생기를 활성화하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 열 이미징 장치로부터 제2 열 이미지 데이터를 수신하고;
    상기 데빗 물질이 상기 제2 열 이미지 데이터에 기초하여 제거되었음을 결정하고; 및
    상기 레이저 빔을 디스에이블(disable)하기 위해 상기 레이저 발생기를 비활성화하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 상기 레이저 빔을 적용하기 위해 래스터(raster) 패턴을 결정하고;
    결정된 상기 래스터 패턴에 따라서 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 반사시키도록 상기 반사 장치를 구성하고; 및
    결정된 상기 래스터 패턴에 따라서 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분을 가열하기 위해 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 레이저 빔을 생성하도록 작동 가능한 레이저 발생기;
    상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 유리 성형 장치로 반사시키도록 구성된 반사 장치; 및
    상기 레이저 발생기 및 상기 반사 장치에 통신가능하게 결합된 제어기;를 포함하는 장치로서, 상기 제어기는
    상기 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하고;
    상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 반사시키도록 상기 반사 장치를 구성하고; 및
    데빗 제어를 위해 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분을 가열하기 위해 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하도록; 구성된, 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 장치는 열 이미징 장치를 포함하며, 상기 제어기는 상기 열 이미징 장치에 작동가능하게 결합되며 그리고 상기 제어기는,
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분에 대한 상기 열 이미징 장치로부터 제1 열 이미지 데이터를 수신하고;
    상기 제1 열 이미지 데이터에 기초하여, 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분 상에서 데빗 물질을 검출하고; 및
    검출된 상기 데빗 물질을 제거하기 위해 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분을 가열하기 위해 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 열 이미징 장치로부터 제2 열 이미지 데이터를 수신하고;
    검출된 상기 데빗 물질이 상기 제2 열 이미지 데이터에 기초하여 제거되었음을 결정하고; 및
    상기 레이저 빔을 디스에이블하도록 상기 레이저 발생기를 비활성화하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분은 에지 디렉터인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 장치는 위치 센서를 포함하며, 상기 제어기는 상기 위치 센서에 통신가능하게 결합되며 그리고 상기 반사 장치의 위치를 확인하는 상기 위치 센서로부터 위치 데이터를 수신하도록 구성되며, 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 반사시키도록 상기 반사 장치를 구성하는 것은 수신된 상기 위치 데이터에 기초하여 상기 반사 장치의 반사 표면을 회전시키는 것 또는 기울이는 것 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 유리 성형 장치로부터 데빗 물질을 제거하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하는 단계;
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 반사시키도록 반사 장치를 구성하는 단계; 및
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분을 가열하기 위해 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하는 단계;를 포함하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 데빗 물질의 유형에 기초하여 상기 레이저 빔의 전력 수준을 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 전력 수준으로 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 구성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 데빗 물질의 유형을 확인하는 사용자 입력을 수신하는 단계;
    상기 데빗 물질의 상기 유형에 기초하여 상기 레이저 빔의 상기 전력 수준을 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 전력 수준으로 상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 구성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분은 에지 디렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    열 이미징 장치로부터 제1 열 이미지 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 데빗 물질이 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분 상에 축적되었음을 결정하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 열 이미징 장치로부터 제2 열 이미지 데이터를 수신하는 단계;
    상기 데빗 물질이 상기 제2 열 이미지 데이터에 기초하여 제거되었음을 결정하는 단계; 및
    상기 레이저 빔을 디스에이블하도록 상기 레이저 발생기를 비활성화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분에 상기 레이저 빔을 적용하기 위해 래스터 패턴을 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 래스터 패턴에 따라서 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 반사시키도록 상기 반사 장치를 구성하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 레이저 발생기를 활성화하는 단계는 결정된 상기 래스터 패턴에 따라서 상기 레이저 발생기를 활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 반사 장치의 위치를 확인하는 위치 센서로부터 위치 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 반사시키도록 상기 반사 장치를 구성하는 단계는 수신된 상기 위치 데이터에 기초하여 상기 반사 장치의 반사 표면을 회전시키는 단계 또는 기울이는 단계 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 레이저 빔을 생성하도록 작동 가능한 레이저 발생기;
    상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 유리 성형 장치로 반사시키도록 구성된 반사 장치; 및
    상기 레이저 발생기 및 상기 반사 장치에 통신가능하게 결합된 제어기;를 포함하는 장치로서, 상기 제어기는
    상기 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하고;
    상기 레이저 발생기로부터의 상기 레이저 빔을 상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 반사시키록 상기 반사 장치를 구성하고; 및
    상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하도록; 구성되며,
    데빗 물질이 상기 유리 성형 장치 상에 배치되며; 그리고
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분과 상기 레이저 발생기 사이에, 상기 레이저 빔의 경로를 따라 용융 유리가 배치되며, 그리고
    상기 레이저 빔이 상기 용융 유리를 가열하는, 장치.
  22. 유리 성형 장치로부터 데빗 물질을 제거하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 유리 성형 장치의 부분을 미리 선택하는 단계;
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분으로 레이저 발생기로부터의 레이저 빔을 반사시키도록 반사 장치를 구성하는 단계; 및
    상기 레이저 빔을 생성하도록 상기 레이저 발생기를 활성화하는 단계;를 포함하며,
    데빗 물질이 상기 유리 성형 장치 상에 배치되며; 그리고
    상기 유리 성형 장치의 미리 선택된 상기 부분과 상기 레이저 발생기 사이에, 상기 레이저 빔의 경로를 따라 용융 유리가 배치되며, 그리고
    상기 레이저 빔이 상기 용융 유리를 가열하는, 방법.
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