KR20230081796A - Abnormal Melt State Monitoring Device in Laser Lamination Process - Google Patents

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KR20230081796A
KR20230081796A KR1020210167572A KR20210167572A KR20230081796A KR 20230081796 A KR20230081796 A KR 20230081796A KR 1020210167572 A KR1020210167572 A KR 1020210167572A KR 20210167572 A KR20210167572 A KR 20210167572A KR 20230081796 A KR20230081796 A KR 20230081796A
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lamination process
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이기용
신광용
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한국생산기술연구원
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Abstract

An abnormal melting state monitoring device for a laser lamination process according to the present invention is a monitoring device that detects abnormal melting states in a melting zone during a lamination process performed using a laser lamination device, comprising: an imaging module provided in the laser lamination device to acquire image data of the melting zone; an image processing unit that receives image data acquired through the imaging module and generates a process stop signal when it is determined that the image data is outside a preset normal reference state range; and a control controller that receives a process stop signal generated by the image processing unit and controls the laser lamination device, thereby capable of quickly stopping the lamination process by monitoring abnormal melting states occurring in the melting zone in real time during the laser lamination process.

Description

레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치{Abnormal Melt State Monitoring Device in Laser Lamination Process}Abnormal Melt State Monitoring Device in Laser Lamination Process

본 발명은 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 적층장치를 통한 적층 공정 중 용융영역에서 비정상 용융 상태가 발생하는 것을 실시간 모니터링하여 적층 공정을 신속하게 중단시킬 수 있도록 하는 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치에 관한 것이다.The present invention relates to an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process, and more particularly, to quickly stop the lamination process by monitoring in real time the occurrence of an abnormal melting state in a melting region during the lamination process through the laser lamination device. It relates to an abnormal melting state monitoring device of a laser lamination process.

최근에는 다양한 산업 분야에서 금속의 표면을 강화시키거나, 특수한 특성을 나타내기 위해 표면 처리하는 방법이 널리 사용되고 있다.Recently, a method of surface treatment to strengthen the surface of a metal or to exhibit special characteristics has been widely used in various industrial fields.

종래의 금속표면처리방법의 경우, 모재에 특정 가스를 주입하여 처리층을 증착하거나, 또는 소정의 표면처리 소재를 콜드 스프레이 방식을 이용하여 모재의 표면에 부착시키는 등의 다양한 방법이 이용되고 있다.In the case of a conventional metal surface treatment method, various methods are used, such as depositing a treatment layer by injecting a specific gas into a base material or attaching a predetermined surface treatment material to the surface of the base material using a cold spray method.

하지만, 이와 같은 종래의 금속표면처리방법의 경우, 처리층과 모재의 표면 간의 부착력이 크게 떨어지게 되며, 이에 따라 처리층이 분리 및 탈락되는 현상이 잦은 빈도로 발생하게 되는 문제점이 나타나고 있다.However, in the case of such a conventional metal surface treatment method, the adhesion between the treatment layer and the surface of the base material is greatly reduced, and accordingly, the treatment layer is separated and falls off frequently.

뿐만 아니라, 종래의 금속표면처리방법은 모재의 형상이 평면 또는 극히 단순한 형태일 경우일 때 그 효과가 현저하게 나타나며, 모재의 형상이 불규칙적이거나 복잡한 경우에는 큰 효과를 볼 수 없다는 문제가 있었다. 또는 표면처리장치의 특성 상 불규칙하거나 복잡한 형상을 가지는 모재의 표면처리를 수행하는 것이 아예 불가능한 경우도 있어, 모재의 수명이 크게 떨어지는 문제도 있었다.In addition, the conventional metal surface treatment method has a problem that the effect is remarkable when the shape of the base material is flat or extremely simple, and no great effect can be seen when the shape of the base material is irregular or complex. Alternatively, due to the characteristics of the surface treatment device, it is sometimes impossible to perform surface treatment on a base material having an irregular or complex shape, and thus the life span of the base material is greatly reduced.

특히 상기 모재가 프레스, 단조 공정 등에 사용되는 금형과 같이 잦은 충격과 외력이 가해지는 제품인 경우, 비용 대비 수명이 매우 짧아져 유지, 보수에 소요되는 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.In particular, when the base material is a product to which frequent impacts and external forces are applied, such as a mold used in a press or forging process, there is a problem in that the cost of maintenance and repair increases due to a very short lifespan compared to cost.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 분말을 모재 표면에 공급하는 동시에 레이저를 조사하여 모재와 분말을 함께 용융시키는 방법으로 강화층을 형성하는 방법이 제시되었으며, 그 중 하나로 DED(Direct energy Deposition) 기법이 존재한다.To solve this problem, a method of forming a reinforced layer by supplying powder to the surface of the base material and simultaneously irradiating laser to melt the base material and powder together has been proposed, and one of them is DED (Direct Energy Deposition) technique. do.

DED 기법은 3D 프린팅 기술 중 하나로써, 레이저를 열원으로 구형의 금속분말을 적층하는 방식을 적용하며, 다양한 이종금속 소재를 활용하여 기존 소재의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.The DED technique is one of the 3D printing technologies. It applies a method of stacking spherical metal powders using a laser as a heat source, and can improve the mechanical properties of existing materials by utilizing various dissimilar metal materials.

이와 같은 DED 기법에서, 용융영역(Melting Pool)은 적층이 이루어지고 있는 금속 표면에서 형성되어야 정상이나, 적층 시간이 길어짐에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 용융영역이 레이저를 조사하는 노즐 끝단까지 확장되는 비정상 상태가 유발될 수 있다.In such a DED technique, the melting pool should be formed on the surface of the metal where the lamination is being performed, but as the lamination time increases, the melting pool expands to the tip of the nozzle irradiating the laser as shown in FIG. abnormal conditions may be induced.

그리고 도 2에는 이와 같은 현상에 의해 레이저 조사홀의 일부가 막힌 노즐의 모습이 도시된다.2 shows a nozzle in which a part of a laser irradiation hole is blocked due to this phenomenon.

이와 같은 비정상 상태에서는 용융 공정이 약간만 지속되어도 제품의 불량이 발생하게 되며, 이전 적층 상태에 관계없이 재작업이 요구되므로 막대한 비용 및 시간적인 손실이 발생하게 되는 문제가 있다.In such an abnormal state, product defects occur even if the melting process continues even a little, and rework is required regardless of the previous stacking state, resulting in enormous cost and time loss.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving these problems is required.

일본공개특허 제2004-358942호Japanese Laid-open Patent No. 2004-358942

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 레이저 적층 공정 중 용융영역에서 비정상 용융 상태가 발생하는 것을 실시간 모니터링하여 적층 공정을 신속하게 중단시킬 수 있도록 하는 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치를 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the abnormality of the laser lamination process can be quickly stopped by monitoring the occurrence of an abnormal molten state in the melting area in real time during the laser lamination process. It has the purpose of providing a melting state monitoring device.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치는, 레이저 적층장치를 통해 이루어지는 적층 공정 중 용융영역에서의 비정상 용융 상태를 감지하는 모니터링장치에 있어서, 상기 레이저 적층장치에 구비되어 상기 용융영역의 영상 데이터를 획득하는 촬상모듈, 상기 촬상모듈을 통해 획득한 영상 데이터를 수신하여, 상기 영상 데이터가 기 설정된 정상 기준 상태 범위를 이탈한 것으로 판단된 경우, 공정 중지 시그널을 생성하는 이미지 처리부 및 상기 이미지 처리부에 의해 생성된 공정 중지 시그널을 수신하여 상기 레이저 적층장치의 제어를 수행하는 제어 컨트롤러를 포함한다.In order to achieve the above object, an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process of the present invention is a monitoring device for detecting an abnormal melting state in a melting region during a lamination process performed through a laser lamination device. An imaging module provided to acquire image data of the melting region, receiving image data obtained through the imaging module, and generating a process stop signal when it is determined that the image data deviate from a preset normal reference state range and a control controller for receiving a process stop signal generated by the image processing unit and the image processing unit to perform control of the laser lamination device.

이때 상기 정상 기준 상태 범위를 판단하기 위한 기준은 미리 저장된 정상 기준 이미지이며, 이와 같은 경우 상기 이미지 처리부는 상기 영상 데이터가 상기 정상 기준 이미지 대비 기 설정된 오차값을 벗어난 경우 상기 공정 중지 시그널을 생성할 수 있다.In this case, the criterion for determining the normal reference state range is a pre-stored normal reference image, and in this case, the image processing unit may generate the process stop signal when the image data is out of a preset error value compared to the normal reference image. there is.

또한 상기 이미지 처리부는 이미지 분석을 위한 LUT 변환-컬러그레이딩 트리거를 통해 상기 영상 데이터를 가공하여, 상기 영상 데이터가 상기 정상 기준 상태 범위를 이탈하였는지의 여부를 판단할 수 있다.In addition, the image processing unit may process the image data through a LUT conversion-color grading trigger for image analysis, and determine whether the image data deviate from the normal reference state range.

한편 본 발명은 상기 용융영역을 냉각시키기 위한 냉각모듈을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention may further include a cooling module for cooling the melting region.

이때 상기 제어 컨트롤러는, 상기 이미지 처리부에 의해 생성된 공정 중지 시그널을 수신할 경우, 상기 냉각모듈이 상기 용융영역을 냉각시키도록 제어를 수행할 수 있다.In this case, the control controller, when receiving the process stop signal generated by the image processing unit, may perform control so that the cooling module cools the melting region.

또한 상기 제어 컨트롤러는, 상기 냉각모듈이 상기 용융영역과 함께 상기 레이저 적층장치의 노즐을 냉각시키도록 제어할 수 있다.In addition, the control controller may control the cooling module to cool the nozzle of the laser lamination device together with the melting region.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치는, 촬상모듈, 이미지 처리부 및 제어 컨트롤러를 포함하여 레이저 적층 공정 중 용융영역에서 비정상 용융 상태가 발생하는 것을 실시간 모니터링하며, 비정상 용융 상태가 발생할 경우 적층 공정을 신속하게 중단시킨 뒤 노즐을 교체할 수 있도록 하므로, 제품의 불량을 방지하고 재작업 과정을 생략할 수 있도록 하여 불필요한 비용의 낭비 및 시간 소요를 방지할 수 있는 장점을 가진다.In order to solve the above problems, the abnormal melting state monitoring device of the laser lamination process of the present invention includes an imaging module, an image processing unit and a control controller to monitor in real time the occurrence of an abnormal melting state in the melting region during the laser lamination process, When an abnormal melting state occurs, the lamination process is quickly stopped and the nozzle can be replaced, so product defects can be prevented and the rework process can be omitted, thereby preventing unnecessary waste of cost and time. have

더불어 본 발명은 용융 상태를 모니터링하는 기능 이외에도 다양한 분석 기법을 적용하여 적층된 레이어의 두께, 크랙 등 다양한 공정 감시에 활용이 가능하다는 장점을 가진다.In addition, the present invention has the advantage that it can be used for monitoring various processes, such as the thickness of stacked layers and cracks, by applying various analysis techniques in addition to the function of monitoring the melting state.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 레이저 적층 공정 중 비정상 상태가 발생하는 모습을 나타낸 도면;
도 2는 레이저 적층 공정 중 비정상 상태가 발생하여 레이저 조사홀의 일부가 막힌 노즐의 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 구성을 나타낸 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치에 있어서, 영상 데이터를 가공하기 위한 소프트웨어에서 제공하는 화면을 예시하여 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 구성을 나타낸 모습을 나타낸 도면; 및
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 구성을 나타낸 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state in which an abnormal state occurs during a laser lamination process;
2 is a view showing a nozzle in which a part of a laser irradiation hole is blocked due to an abnormal state occurring during the laser lamination process;
3 is a view showing the configuration of an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process according to a first embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating a screen provided by software for processing image data in the apparatus for monitoring an abnormal melting state in a laser lamination process according to a first embodiment of the present invention;
5 is a view showing the configuration of an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process according to a second embodiment of the present invention; and
6 is a view showing the configuration of an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process according to a third embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention in which the object of the present invention can be realized in detail will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same reference numeral are used for the same configuration, and additional description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 구성을 나타낸 모습을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration of an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process according to a first embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치는 레이저 적층장치(100)에 적용되어 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태를 실시간으로 모니터링하도록 구비된다.As shown in FIG. 3, the device for monitoring the abnormal melting state of the laser lamination process according to the first embodiment of the present invention is applied to the laser lamination device 100 to monitor the abnormal melting state of the laser lamination process in real time. .

레이저 적층장치(100)는 기 설정된 이동경로를 따라 이동하며 강화용 분말이 공급된 용융영역에 레이저를 조사하여 대상모재(5)와 강화용 분말을 용융시킴에 따라 강화층을 형성한다.The laser lamination device 100 moves along a preset movement path and irradiates a laser to a melting area supplied with reinforcement powder to melt the target base material 5 and the reinforcement powder to form a reinforcement layer.

이때 레이저 적층장치(100)는 레이저를 발진하는 레이저 발진부(110)와, 레이저를 대상모재(5) 측으로 조사하는 노즐(120)을 포함한다.At this time, the laser lamination device 100 includes a laser oscillation unit 110 for oscillating a laser, and a nozzle 120 for irradiating the laser toward the base material 5 .

그리고 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치는, 촬상모듈(10), 이미지 처리부(20) 및 제어 컨트롤러(30)를 포함한다.In addition, the device for monitoring the abnormal melting state of the laser lamination process according to the first embodiment of the present invention includes an imaging module 10 , an image processing unit 20 and a control controller 30 .

촬상모듈(10)은 레이저 적층장치(100)에 장착된 상태로 구비되어, 레이저 적층장치(100)에 의해 대상모재(5)와 강화용 분말이 용융되어 적층되는 과정에서 용융영역의 영상 데이터를 실시간으로 획득한다.The imaging module 10 is provided in a state of being mounted on the laser lamination device 100, and image data of the melting area is captured in the process of melting and stacking the target base material 5 and the powder for reinforcement by the laser lamination device 100. Acquired in real time.

그리고 본 실시예에서 촬상모듈(10)은 가변 암에 의해 위치 및 촬영 각도 등을 자유롭게 가변 가능하도록 형성된다.And, in this embodiment, the imaging module 10 is formed to be freely variable in position and photographing angle by means of a variable arm.

이미지 처리부(20)는 촬상모듈(10)을 통해 획득한 영상 데이터를 수신하여, 영상 데이터가 기 설정된 정상 기준 상태 범위를 이탈한 것으로 판단된 경우, 공정 중지 시그널을 생성하여 제어 컨트롤러(30) 측으로 전송한다.The image processing unit 20 receives the image data obtained through the imaging module 10, and generates a process stop signal when it is determined that the image data deviate from a preset normal reference state range, and sends the signal to the control controller 30. send.

이때 정상 기준 상태 범위를 판단하기 위한 기준은 이미지 처리부(20)에 미리 저장된 정상 기준 이미지일 수 있으며, 이와 같은 경우 이미지 처리부(20)는 촬상모듈(10)을 통해 획득한 영상 데이터가 정상 기준 이미지 대비 기 설정된 오차값을 벗어난 경우 공정 중지 시그널을 생성하도록 할 수 있다.In this case, the criterion for determining the normal reference state range may be a normal reference image previously stored in the image processing unit 20. If the contrast is out of a preset error value, a process stop signal may be generated.

보다 구체적으로 이미지 처리부(20)는 이미지 분석을 위한 소프트웨어인 LUT 변환-컬러그레이딩 트리거를 통해 영상 데이터를 실시간 가공하여, 해당 영상 데이터가 정상 기준 상태 범위를 이탈하였는지, 즉 기 설정된 오차값을 벗어났는지의 여부를 판단하도록 한다.More specifically, the image processing unit 20 processes image data in real time through LUT conversion-color grading trigger, which is software for image analysis, to determine whether the corresponding image data is out of the normal reference state range, that is, out of a preset error value. to determine whether

그리고 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치에 있어서, 영상 데이터를 가공하기 위한 소프트웨어에서 제공하는 화면을 예시하여 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a screen provided by software for processing image data in the device for monitoring an abnormal melting state in a laser lamination process according to a first embodiment of the present invention.

또한 제어 컨트롤러(30)는 이와 같은 이미지 처리부(20)에 의해 생성된 공정 중지 시그널을 수신하여, 레이저 적층장치(100)의 제어를 수행하는 역할을 수행한다.In addition, the control controller 30 receives the process stop signal generated by the image processing unit 20 and serves to control the laser lamination apparatus 100 .

즉 제어 컨트롤러(30)는 레이저 적층장치(100)의 레이저 발진부(110)의 구동 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 용융영역이 비정상 상태에 도달하기 전에 작업을 중단하여 레이저 적층장치(100)의 노즐(120)을 교환하여 재작업을 수행하도록 할 수 있다.That is, the control controller 30 may control the driving state of the laser oscillation unit 110 of the laser lamination device 100, and accordingly, stops the operation before the melting region reaches an abnormal state, so that the laser lamination device 100 The nozzle 120 can be exchanged to allow for rework.

이와 같이 본 발명은 레이저 적층 공정 중 용융영역에서 비정상 용융 상태가 발생하는 것을 실시간 모니터링하며, 비정상 용융 상태가 발생할 경우 적층 공정을 신속하게 중단시킨 뒤 노즐(120)을 교체할 수 있도록 하므로, 제품의 불량을 방지하고 재작업 과정을 생략할 수 있도록 하여 불필요한 비용의 낭비 및 시간 소요를 방지할 수 있다.As described above, the present invention monitors in real time the occurrence of an abnormal melting state in the melting region during the laser lamination process, and when an abnormal molten state occurs, the lamination process is quickly stopped and the nozzle 120 can be replaced, thereby improving the quality of the product. By preventing defects and omitting the rework process, unnecessary waste of cost and time can be prevented.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다. 이때 이하 설명될 각 실시예에 있어서, 전술한 제1실시예와 동일하게 구비되는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. At this time, in each embodiment to be described below, redundant description of components provided identically to those of the first embodiment described above will be omitted.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 구성을 나타낸 모습을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the configuration of an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process according to a second embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 각 구성요소와 더불어, 용융영역을 냉각시키기 위한 냉각모듈(40)을 더 포함한다.In the case of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the cooling module 40 for cooling the molten region along with each component of the abnormal melting state monitoring device of the laser lamination process according to the first embodiment described above contains more

본 실시예에서 냉각모듈(40)은 액체질소 등 극저온유체를 분사하는 방식을 가지나, 냉각모듈(40)의 형태는 이에 제한되지 않고 용융영역의 온도를 강하시킬 수 있는 수단을 가지는 것이라면 어떠한 것이라도 제한없이 적용될 수 있다.In this embodiment, the cooling module 40 has a method of spraying cryogenic fluid such as liquid nitrogen, but the shape of the cooling module 40 is not limited thereto, and any one having a means for lowering the temperature of the melting region can be used. It can be applied without limitation.

그리고 제어 컨트롤러(30)는 이미지 처리부(20)에 의해 생성된 공정 중지 시그널을 수신할 경우, 냉각모듈(40)이 용융영역을 냉각시키도록 제어를 수행할 수 있다.Also, when receiving the process stop signal generated by the image processing unit 20, the control controller 30 may control the cooling module 40 to cool the molten region.

더불어 제어 컨트롤러(30)는, 냉각모듈(40)이 용융영역과 함께 레이저 적층장치의 노즐(120)을 냉각시키도록 제어할 수도 있다.In addition, the control controller 30 may control the cooling module 40 to cool the nozzle 120 of the laser lamination device together with the melting region.

또한 냉각모듈(40)은 위치 및 각도 조절이 가능하도록 구비되어 극저온유체의 분사 방향을 자유롭게 가변시키도록 형성될 수도 있으며, 또는 극저온유체의 분사부에 초음파 진동자를 하나 이상 구비하여 극저온유체를 무화시켜 넓은 영역에 걸쳐 분사가 이루어지도록 할 수도 있다.In addition, the cooling module 40 may be provided so as to be able to adjust the position and angle so as to freely change the injection direction of the cryogenic fluid, or by providing one or more ultrasonic vibrators in the injection part of the cryogenic fluid to atomize the cryogenic fluid. Spraying can also be done over a wide area.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 구성을 나타낸 모습을 나타낸 도면이다.6 is a view showing the configuration of an abnormal melting state monitoring device in a laser lamination process according to a third embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 전술한 제2실시예와 같이 레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치의 각 구성요소와 더불어, 용융영역을 냉각시키기 위한 냉각모듈(40)을 더 포함한다.In the case of the third embodiment of the present invention shown in FIG. 6, the cooling module 40 for cooling the melting region along with each component of the abnormal melting state monitoring device of the laser lamination process as in the above-described second embodiment contains more

그리고 본 실시예는, 레이저 적층장치(100)의 노즐(120)을 상하 방향의 회전축을 중심으로 하여 중심점을 기준으로 회전시키기 위한 노즐 회전제어부(130)를 더 포함한다.Further, the present embodiment further includes a nozzle rotation control unit 130 for rotating the nozzle 120 of the laser lamination apparatus 100 about a central point about a vertical axis of rotation.

이와 같은 노즐 회전제어부(130)는 회전 구동력을 발생시키는 구동모터와, 구동모터의 회전 구동력을 노즐(120)에 전달하는 기어부를 포함할 수 있다.The nozzle rotation control unit 130 may include a driving motor that generates rotational driving force and a gear unit that transmits the rotational driving force of the driving motor to the nozzle 120 .

이와 같이 본 실시예에서 노즐 회전제어부(130)가 더 구비됨에 따라, 제어 컨트롤러(30)는 냉각모듈(40)을 통해 용융영역을 냉각시키는 과정에서 노즐 회전제어부(130)를 구동 제어하여 노즐(120)을 회전시킬 수 있으며, 따라서 노즐(120)의 전방위에 걸쳐 냉각을 수행할 수 있다.As such, in this embodiment, as the nozzle rotation control unit 130 is further provided, the control controller 30 drives and controls the nozzle rotation control unit 130 in the process of cooling the molten region through the cooling module 40 so that the nozzle ( 120 can be rotated, and thus cooling can be performed in all directions of the nozzle 120 .

특히 이 과정에서 촬상모듈(10)은 노즐(120)의 이미지를 촬영할 수 있으며, 이미지 처리부(20)는 촬상모듈(10)에 의해 획득한 노즐(120)의 이미지를 분석하여 고열이 발생하는 지점을 파악할 수 있다.In particular, in this process, the imaging module 10 may capture an image of the nozzle 120, and the image processing unit 20 analyzes the image of the nozzle 120 acquired by the imaging module 10 to determine the point where high heat occurs. can figure out

이후 제어 컨트롤러(30)는 이미지 처리부(20)에 의해 파악된 노즐(120)의 고열 발생 지점이 냉각모듈(40) 측을 향하도록 노즐 회전제어부(130)를 구동 제어함에 따라, 효과적인 냉각 처리가 이루어지도록 할 수 있다.Thereafter, the control controller 30 drives and controls the nozzle rotation control unit 130 so that the high heat generating point of the nozzle 120 identified by the image processing unit 20 is directed toward the cooling module 40, so that an effective cooling process is performed. can make it happen.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope in addition to the above-described embodiments is a matter of ordinary knowledge in the art. It is self-evident to them. Therefore, the embodiments described above are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description, but may vary within the scope of the appended claims and their equivalents.

5: 대상모재
10: 촬상모듈
20: 이미지 처리부
30: 제어 컨트롤러
40: 냉각모듈
100: 레이저 적층장치
110: 레이저 발진부
120: 노즐
130: 노즐 회전제어부5: target parent material
10: imaging module
20: image processing unit
30: control controller
40: cooling module
100: laser lamination device
110: laser oscillation unit
120: nozzle
130: nozzle rotation control unit

Claims (6)

레이저 적층장치를 통해 이루어지는 적층 공정 중 용융영역에서의 비정상 용융 상태를 감지하는 모니터링장치에 있어서,
상기 레이저 적층장치에 구비되어 상기 용융영역의 영상 데이터를 획득하는 촬상모듈;
상기 촬상모듈을 통해 획득한 영상 데이터를 수신하여, 상기 영상 데이터가 기 설정된 정상 기준 상태 범위를 이탈한 것으로 판단된 경우, 공정 중지 시그널을 생성하는 이미지 처리부; 및
상기 이미지 처리부에 의해 생성된 공정 중지 시그널을 수신하여 상기 레이저 적층장치의 제어를 수행하는 제어 컨트롤러;
를 포함하는,
레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치.In the monitoring device for detecting an abnormal melting state in the melting region during the lamination process performed through the laser lamination device,
an imaging module provided in the laser lamination device to obtain image data of the molten region;
an image processing unit receiving the image data acquired through the imaging module and generating a process stop signal when it is determined that the image data is out of a preset normal reference state range; and
a control controller for receiving the process stop signal generated by the image processing unit and controlling the laser lamination device;
including,
Abnormal melting state monitoring device for laser lamination process. 제1항에 있어서,
상기 정상 기준 상태 범위를 판단하기 위한 기준은 미리 저장된 정상 기준 이미지이며,
상기 이미지 처리부는 상기 영상 데이터가 상기 정상 기준 이미지 대비 기 설정된 오차값을 벗어난 경우 상기 공정 중지 시그널을 생성하는,
레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치.According to claim 1,
The criterion for determining the normal reference state range is a pre-stored normal reference image,
The image processing unit generates the process stop signal when the image data is out of a predetermined error value compared to the normal reference image,
Abnormal melting state monitoring device in laser lamination process. 제1항에 있어서,
상기 이미지 처리부는 이미지 분석을 위한 LUT 변환-컬러그레이딩 트리거를 통해 상기 영상 데이터를 가공하여, 상기 영상 데이터가 상기 정상 기준 상태 범위를 이탈하였는지의 여부를 판단하는,
레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치.According to claim 1,
The image processing unit processes the image data through a LUT conversion-color grading trigger for image analysis, and determines whether the image data deviate from the normal reference state range.
Abnormal melting state monitoring device in laser lamination process. 제1항에 있어서,
상기 용융영역을 냉각시키기 위한 냉각모듈을 더 포함하는,
레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치.According to claim 1,
Further comprising a cooling module for cooling the melting region,
Abnormal melting state monitoring device in laser lamination process. 제4항에 있어서,
상기 제어 컨트롤러는,
상기 이미지 처리부에 의해 생성된 공정 중지 시그널을 수신할 경우, 상기 냉각모듈이 상기 용융영역을 냉각시키도록 제어를 수행하는,
레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치.According to claim 4,
The control controller,
When receiving the process stop signal generated by the image processing unit, the cooling module performs control to cool the melting region,
Abnormal melting state monitoring device in laser lamination process. 제5항에 있어서,
상기 제어 컨트롤러는,
상기 냉각모듈이 상기 용융영역과 함께 상기 레이저 적층장치의 노즐을 냉각시키도록 제어하는,
레이저 적층 공정의 비정상 용융 상태 모니터링장치.According to claim 5,
The control controller,
Controlling the cooling module to cool the nozzle of the laser lamination device together with the melting region,
Abnormal melting state monitoring device in laser lamination process.
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