KR900000694B1

KR900000694B1 - Laser cutting device using optical sensor

Info

Publication number: KR900000694B1
Application number: KR1019870003746A
Authority: KR
Inventors: 이명우; 최홍근
Original assignee: 금성전선 주식회사; 문박
Priority date: 1987-04-18
Filing date: 1987-04-18
Publication date: 1990-02-03
Also published as: KR880013275A

Abstract

The machine utilizing a photo sensor for non-contacting detection of the shape of a material includes a photo sensor (1) comprising resisters (R1,R2), a light emission diode (D2), a light accepting diode (D2) and a transister (Q2) which output currents are determined by the output current of the light accepting diode, a sensor height adjuster (11) for adjusting the minute height of the sensor, and a controller (2) for controlling the intensity of the laser beam according to the level of the current of the light accepting diode (D2).

Description

Laser processing device using optical sensor

제1도는 본 발명의 개략적인 시스템 구성도.1 is a schematic system diagram of the present invention.

제2도는 본 발명에 적용된 감지제어장치.2 is a sensing control device applied to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 광센서 2 : 제어부1: optical sensor 2: control unit

3 : 레이저 발진기 4 : 빔밴더3: laser oscillator 4: beambander

5 : 레이저빔 6 : 시료5: laser beam 6: sample

7 : 가공소재 8 : 시료테이블7: processed material 8: sample table

9 : 가공테이블 10 : 이송부9: machining table 10: transfer unit

11 : 센서높이조정부 R1-R3 : 저항11: sensor height adjusting part R1-R3: resistance

VR1 : 가변저항 D1 : 발광기VR1: Variable resistor D1: Light emitter

D2 : 수광기 Q1-Q2 : 트랜지스터D2: Receiver Q1-Q2: Transistor

SW1-SW3 : 스위치 A1, A2 : 인버터SW1-SW3: Switch A1, A2: Inverter

A3, A4 : 멀티플렉서A3, A4: Multiplexer

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 특히 마스크(MASK)를 사용하지 않고 광센서에서 감지되는 신호에 의해 가공물에 조사되는 레이저빔을 제어하는 방식에 의해 가공이 이루어지도록 된 레이저 가공장치를 제공하려는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to provide a laser processing apparatus in which processing is performed by controlling a laser beam irradiated to a workpiece by a signal sensed by an optical sensor without using a mask. will be.

주지된 바와 같이, 레이저 가공기는 그 구성이 워크스테이션(Workstation), 제어장치(Controller), 레이저빔을 방출하는 레이저 발진기, 그리고 레이저빔의 반송경로를 구성하는 빔밴더(Beam Bender)로 되어 있다.As is well known, the laser processing machine is composed of a workstation, a controller, a laser oscillator for emitting a laser beam, and a beam bender constituting a conveyance path of the laser beam.

즉, 구체적으로 설명하면 빔밴더에서 조사되어지는 레이저빔이 가공소재에 조사되어질 때, 이의 가공소재가 안착된 테이블과, 시료가 안착된 테이블이 연동되어지면서 감지센서가 그 시료의 형상 및 음각과 양각을 감지하여 그 감지된 신호에 의해 가공소재가 동일 형상의 제품으로 가공되어질 수 있도록 하려는 것이다.In other words, when the laser beam irradiated from the beam vendor is irradiated to the workpiece, the table on which the workpiece is seated and the table on which the specimen is seated are interlocked, so that the detection sensor is connected with the shape and the intaglio of the specimen. It is to detect the relief and the processed signal can be processed into the product of the same shape by the detected signal.

그러나 종래의 레이저 가공기는 감지센서가 연동되어지는 시료의 형상을 감지하게 될 때, 그 감지센서(Tactile Sensor Type)의 경우 접촉식(Omni-Guide)에 의해 그 접촉자가 형상의 곡설된 부분을 스켄함으로서 이에 변화된 디지탈 및 아날로그 신호에 의해 레이저 발진기를 제어하게 되는데, 이의 경우 시료의 형상 즉 직각 또는 급경사의 곡설된 부분의 가공에 제한을 받게 될 뿐만 아니라, 그 제어 회로가 복잡하고, 또한 프로그램을 다루기 까다로운 문제점이 내재되어 있었던 것이다.However, when the conventional laser processing machine detects the shape of the sample to which the detection sensor is interlocked, in the case of the detection sensor (Tactile Sensor Type), the contactor scans the curved portion of the shape by omni-guide. The laser oscillator is controlled by the digital and analog signals thus changed, which not only limits the processing of the shape of the sample, that is, the curved portion of the right angle or the steep slope, but also the control circuit is complicated and the program is handled. The tricky problem was inherent.

따라서 이와 같이 고도의 산업성을 띠고 있는 레이저 가공기에서 접촉식 센서를 이용함으로서 비합리적인 점을 해결하기 위해 본 발명을 안출한 바, 일정간격의 위치에서 조사 및 감지되는 빛에 의해 시료의 형상을 판별하여 정밀한 제품을 생산할 수 있는 새로운 형태의 레이저 가공기를 구상함으로서, 작업능률은 물론 제품의 신뢰도를 향상시키도록 함에 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the irrational point by using the contact sensor in the laser processing machine exhibiting such high industriality, and the shape of the sample is determined by the light irradiated and sensed at a predetermined interval. By designing a new type of laser processing machine that can produce precise products, it aims to improve the efficiency of the product as well as the work efficiency.

이하, 본 발명 장치의 구체적인 내용은 첨부된 실시 도면을 참고하여 상세하게 설명하고저 한다.Hereinafter, specific details of the device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명의 개략적인 전체 시스템의 구성도로서 시료 및 가공테이블(8,9)은 이송부(10)에 의해 평면적으로 이동되어지게 되면, 시료테이블(8)의 상측에는 광센서(1)의 높이를 미세조정하는 센서높이조정부(11)가 연결되고, 그 광센서(1)는 제어부(2)를 통해 레이저 발진기(3)에 연결이 되어 그로부터 발생되어지는 레이저빔(5)은 빔밴더(4)에서 반사되어 가공소재(7)에 투사되어 가공된다.FIG. 1 is a schematic diagram of the overall system of the present invention. When the sample and processing tables 8 and 9 are moved in a plane by the transfer unit 10, the optical sensor 1 is located above the sample table 8. The sensor height adjusting unit 11 for fine-tuning the height of the sensor is connected, and the optical sensor 1 is connected to the laser oscillator 3 through the control unit 2 so that the laser beam 5 generated therefrom is a beambender. Reflected by (4), it is projected onto the workpiece 7 and processed.

이와 같은 레이저빔의 투사는 시료의 형상에 따라 조사되어지는데 그 형상의 감지 및 제어는 제2도에 도시되어 있다.Such projection of the laser beam is irradiated according to the shape of the specimen, and the detection and control of the shape is shown in FIG.

즉 제1도에서의 광센서(1)는 제2도에서 처럼 발광기(D1) 및 수광기(D2)로 이루어지며, 그 수광기(D2)는 저항(R2)과 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속되는 바, 그의 콜렉터측은 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결되어 구성되며, 제어부(2)는 트랜지스터(Q2)의 콜렉터에 가변저항(VR1)을 직렬연결되고, 그의 트랜지스터(Q2)의 에메터에는 스위치(SW1)와 저항(R3) 및 전류메타기(A,M)를 직렬로 연결시킴과 동시에 인버터(A1,A2)를 통하여 멀티플렉서(A3)을 연결하고, 상기 메멀티플렉서(A3)에는 멀티플렉서(A4)를 통하여 레이저 발진기(3)를 연결함과 아울러 상기 멀티플렉서(A3)(A4)에는 스위치(SW2)(SW3)를 각각 연결하여서 구성된 것이다.That is, the optical sensor 1 in FIG. 1 is composed of the light emitter D1 and the light receiver D2 as shown in FIG. 2, and the light receiver D2 is provided at the base of the resistor R2 and the transistor Q1. The collector side thereof is connected to the base of the transistor Q2, and the control unit 2 is connected in series with the variable resistor VR1 to the collector of the transistor Q2, and the emitter of the transistor Q2. The switch SW1 and the resistor R3 and the current meters A and M are connected in series, and the multiplexer A3 is connected through the inverters A1 and A2. The multiplexer A3 is connected to the multiplexer A3. The laser oscillator 3 is connected through A4, and the switches SW2 and SW3 are respectively connected to the multiplexers A3 and A4.

상기와 같은 구성에서 먼저 가공하고져 하는 형상, 즉 일예로서 목공예장식, 마스코트, 사람얼굴 형상의 나무조각 또는 신문지 복사물등을 시료테이블(8)의 일정위치에 안착시키고 타측의 가공테이블(9)에는 가공소재(7)를 안착시켜 놓은 상태로 한다.In the above-described configuration, the shape that is to be processed first, that is, wood carving, mascot, human face wood carving or newspaper copy as an example, is placed at a predetermined position of the sample table 8 and processed on the other processing table 9. The material 7 is placed on the seat.

이후 본 발명의 시스템이 동작 상태에 놓이게 되면 이송부(10)는 시료테이블(8)과 가공테이블(9)을 동시에 설정된 속도로 X측으로 이송되는 바, 즉 좌에서 우측방향으로 1스텝 이송후 Y측으로 일정간격을 1스텝 이동하고 다시 X'축 우측에서 좌측방향으로 이송함으로서, 이송부(10)d에 미리 기억되어 있는 프로그램에 의해 동작을 하게 된다.Then, when the system of the present invention is in the operating state, the conveying unit 10 is transferred to the X side at the same time the sample table 8 and the processing table 9 at the set speed, that is, after moving one step from the left to the right direction to the Y side By moving the predetermined interval by one step and transferring again from the right side to the left side of the X 'axis, the operation is performed by a program stored in advance in the transfer section 10d.

이와 같을 때, 일정높이에서 고정도어 있는 광센서(1)를 시료테이블(8)상에 놓여 있는 시료(6)의 크기(높이)에 따라 센서높이조정부(11)를 임의 조정하여 최적의 상태로 조절하게 되면, 광센서(1)의 발광기(D1)는 저항(R1)을 거친 공급전원(VCC1)에 의해 발광됨으로서 그 빛이 일직선상으로 이송되어지는 시료(6)에 조사 되어지게 되는 것이다.In this case, the sensor height adjusting unit 11 is arbitrarily adjusted according to the size (height) of the sample 6 placed on the sample table 8 with the optical sensor 1 fixed at a constant height to an optimal state. When it is adjusted, the light emitter D1 of the optical sensor 1 is emitted by the supply power supply VCC1 passed through the resistor R1 so that the light is irradiated onto the sample 6 which is transferred in a straight line.

그러면 수광기(D2)는 시료(6)에 조사되는 빛을 감지하게 되는데, 이때 반사되어지는 빛에 비례한 공급전원(VCC1)이 그의 수광기(D2)를 통해 트랜지스터(Q1)를 동작시킴으로서 공급전원(VCC2)은 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터와 에미터를 통해 그라운드(ground)되어 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에는 OV가 된다. 즉 수광기(D2)에 전류가 흐르면 트랜지스터(Q1)은 도통하게 되고, 수광기(D2)에 전류가 흐르지 않으면 트랜지스터(Q1)은 부도통된다.Then, the receiver D2 detects the light irradiated to the sample 6, wherein the supply power supply VCC1 proportional to the reflected light is operated by operating the transistor Q1 through its receiver D2. The power supply VCC2 is grounded through the collector and emitter of the transistor Q1, and becomes the OV to the collector of the transistor Q1. In other words, when a current flows through the light receiver D2, the transistor Q1 becomes conductive, and when no current flows through the light receiver D2, the transistor Q1 becomes non-conductive.

그러나 시료(6)를 통과한 반사광량에 따라 수광기(D2)의 전류랑은 변하게 된다.However, the current of the light receiver D2 changes according to the amount of reflected light passing through the sample 6.

만약 반사광량이 없다면 수광기(D2)에 전류가 흐르지 않기 때문에 트랜지스터(Q1)은 차단상태영역(Cut off region)에 있게 되고, 반대로 반사광량이 충분하면 수광기(D2)에 전류가 흐르고 트랜지스터(Q1)를 도통상태 영역 또는 활성상태영역(Saturation or active region)에 있게 된다.If there is no reflected light, the transistor Q1 is in the cut off region because no current flows in the receiver D2. On the contrary, if the amount of reflected light is sufficient, a current flows in the receiver D2 and the transistor Q1. Is in the saturation or active region.

즉 일예로서, 제1도에 나타낸 바와 같이 시료테이블(8)상에 놓여 있는 시료(6)가 삼각형의 그림으로, 가정할 때, 연동되는 시료 및 가공테이블(8,9)이 X'축상으로 이동을 하게 되는 경우를 들면, 수광기(D2)는 그림을 스케닝(Scaning)하게 되는데 이때 흰색의 부분(a,c)을 센싱(Sensing)하게 되면 하이레벨의 신호가 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되어 도통하게 되며, 흑색부분(b)을 센싱하게 되면 로우레벨의 신호가 인기되어 트랜지스터(Q1)는 부도통 되어진다.That is, as an example, assuming that the sample 6 placed on the sample table 8 is a triangular figure as shown in FIG. 1, the interlocked sample and the processing table 8, 9 are on the X 'axis. In the case of the movement, the light receiver D2 scans the picture. When the white portions a and c are sensed, a high level signal is applied to the base of the transistor Q1. When the black portion b is sensed, the low level signal becomes popular and the transistor Q1 becomes non-conducting.

이와 같이 하여 광센서(1)는 시료테이블(8)이 X축상, 또는 Y축상으로 1스텝 이동할 때 그 시료(6)의 형상 및 마치 음각과 양각의 신호를 감지하게 되는 것이며, 감지된 신호는 트랜지스터(Q2)를 통해 증폭되어지는데, 증폭되는 신호의 레벨은 가변저항(VR1)의 임의 설정에 의해 결정되어지게 된다.In this way, the optical sensor 1 detects the shape of the sample 6 and the signal of the intaglio and the embossment when the sample table 8 moves one step on the X axis or the Y axis. Amplified through transistor Q2, the level of the signal to be amplified is determined by an arbitrary setting of variable resistor VR1.

따라서 트랜지스터(Q2)를 통해 증폭된 신호가 인버터(A1,A2)를 통해 멀티플렉서(A3)의 단자(A,B)에 입력이 되어진다.Therefore, the signal amplified by the transistor Q2 is input to the terminals A and B of the multiplexer A3 through the inverters A1 and A2.

이에 멀티플렉서(A3)에 입력된 신호는 양각 또는 음각 신호 선택스위치(SW2)에 의해 가공소재(7)에 투사되어지는 레어저빔(5)의 조사가 선택되어지게 된다.Accordingly, the signal input to the multiplexer A3 is selected to irradiate the laser beam 5 projected onto the workpiece 7 by the embossed or intaglio signal selection switch SW2.

즉 수광기(D2)가 시료(6)의 흰색부분(a,c)을 센싱할 때 인버터(A1)에 하이레벨의 신호가 입력 되어진다면 입력된 하이신호는 그의 인버터(A1)에 의하여 반전된 로우 신호가 멀티플렉서(A3)의 단자(B)에 입력되고, 또한 멀티플렉서(A3)의 단자(A)에는 상기 인버터(A1)에서 반전된 로우 신호가 인버터(A2)에 의해 다시 하이로 반전되어 단자(A)에 입력된다.That is, if a high level signal is input to the inverter A1 when the light receiver D2 senses the white portions a and c of the sample 6, the input high signal is inverted by the inverter A1. The low signal is input to the terminal B of the multiplexer A3, and the low signal inverted by the inverter A1 is inverted high again by the inverter A2 to the terminal A of the multiplexer A3, and thus the terminal A. It is input to (A).

이때 선택스위치(SW2)를 접점(d)으로 접속할 경우 그의 접점단자(d)에는 로우 신호가 입력됨으로 멀티플렉서(A3)에 단자(A)에 입력된 하이 신호가 그대로 단자(C)를 통해 멀티플렉서(A4)의 단자(A)로 입력되어 레이저 발진기(3)에 인가된다.At this time, when the selector switch SW2 is connected to the contact point d, a low signal is inputted to the contact terminal d thereof, so that the high signal input to the terminal A to the multiplexer A3 is maintained through the terminal C. It is input to the terminal A of A4) and applied to the laser oscillator 3.

그리하여 레이저 발진기(3)에서의 레이저빔이(5)이 시료테이블(8)의 대응되는 위치에 놓여져 있는 가공소재(7)의 정확한 지점에 투사됨으로 시료(6)의 그림과 상반되어져 가공되어지게 되며, 만일 선택스위치(SW2)를 접점(e)으로 선택할 경우에는 시료 (6)의 흰색부분(a,c)의 감지 신호가 인버터(A2)를 통해 멀티플렉서(A3)의 단자(A)에 인가될 때, 그 신호가 로우 신호이므로 이의 로우 신호는 멀티플렉서(A4)를 통해 레이저 발진기(3)에 인가되어 빔의 발진을 중단시켜 가공소재(7)는 그 기간(a,c)동안 가공되지 않게 되는 것이다.Thus, the laser beam 5 in the laser oscillator 3 is projected at the exact point of the workpiece 7 placed at the corresponding position of the sample table 8 so that it is processed in a manner opposite to the picture of the sample 6. If the selector switch SW2 is selected as the contact e, the detection signals of the white portions a and c of the sample 6 are applied to the terminal A of the multiplexer A3 through the inverter A2. When the signal is a low signal, its low signal is applied to the laser oscillator 3 through the multiplexer A4 to stop oscillation of the beam so that the workpiece 7 is not processed during the period (a, c). Will be.

마찬가지로 광센서(1)가 시료(6)의 흑색부분을 지날 때는 상기와 같은 방법으로 가공소재(7)는 가공이 되는 것이다.Similarly, when the optical sensor 1 passes the black portion of the sample 6, the workpiece 7 is processed in the same manner as described above.

여기에서 또한 빔밴더(4)는 빔잔사용 거울, 냉각장치 자세조절장치들의 조합으로 이루어져 있으며, 레이저 발진기(3)로부터 방출하는 레이저빔(5)을 직각으로 회전시켜 가공할 수 있도록 하며, 또한 스위치(SW3)는 가공되어지는 도중에 이상이 발생시 레이저빔(5)의 투사를 차단시킬 수 있도록 하고져 하려는 기능(Enable Disable) 선택스위치이다.Here, the beambender (4) is made up of a combination of a beam residual mirror and a cooling device attitude adjusting device, and enables the laser beam (5) emitted from the laser oscillator (3) to be rotated at right angles and processed. (SW3) is a function (Enable Disable) selector switch to be able to block the projection of the laser beam 5 when an abnormality occurs during processing.

이와 같이 하여 본 발명에 의하면 시료테이블(8)에 놓인 시료(6)가 영상을 갖는 구조물일 경우에도 전술한 바와 같이 광센서(1)의 조사 및 감지된 빛의 신호 레벨에 의해 제어부(2)가 레이저 발진기(3)에서 방출되어지는 레이저빔(5)을 제어함으로서 가공소재(7)는 형체구조에 관계없이 시료(6)와 동일한 제품을 가공할 수 있게 된다.Thus, according to the present invention, even when the sample 6 placed on the sample table 8 is a structure having an image, as described above, the controller 2 is controlled by the signal level of the irradiated and detected light of the optical sensor 1. By controlling the laser beam 5 emitted from the laser oscillator 3, the processed material 7 can process the same product as the sample 6 regardless of the shape of the body.

또한 본 발명에서 스위치(SW1)에 의해 연결되어지는 센싱모니터(AM)에 나타나는 신호의 레벨을 측정하여 레이저 발진기(3)에서 방출되는 빔의 강약을 정확히 임의 조정할 수 있는 기능을 갖추고 있음을 물론, 본 발명에 의해 양각 및 음각의 형상을 선택하여 제품을 생산할 수 있으므로서 기존 레이저 가공장치의 기능을 더 한층 높일 수 있는 지대한 효과가 있는 것이다.In addition, the present invention has a function of accurately adjusting the intensity of the beam emitted from the laser oscillator 3 by measuring the level of the signal appearing in the sensing monitor AM connected by the switch SW1. According to the present invention, it is possible to produce the product by selecting the shape of the embossed and intaglio, which has a great effect to further enhance the function of the existing laser processing apparatus.

Claims

The laser beam 5 emitted from the conventional laser oscillator 3 is emitted through the beambender 4 and the sample table 8 on which the sample 6 is placed and the processing table 9 on which the workpiece 7 is placed. In the laser processing apparatus configured to be connected to the transfer unit 10, the light consisting of the resistor (R1, R2), the light emitter (D1), the light receiver (D2), the transistor (Q2) for sensing the known sample (6). The sensor height adjusting unit 11 is connected to the sensor 1, and the transistor Q1 in the optical sensor 1 is connected to the base of the transistor Q2 to which the variable resistor VR1 is connected to the collector. The switch (SW1) resistor (R3) and the sensing monitor (A, M) are connected to the collector stage of the inverter simultaneously with the inverter (A1, A2) embossed and negative signal selection switch (SW2) and laser signal function selection switch (SW3). Is connected to the multiplexers A3 and A4 connected to each other so that the control unit 2 is configured. Ball unit.