KR920006391B1 - 레이저 가공기에서 레이저와 가공물체간의 상호작용 상태에 대한 실시간(real time)감시 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

레이저 가공기에서 레이저와 가공물체간의 상호작옹 상태에 대한 실시간(REAL TIME)감시 장치

제1도는 고출력 레이져에서 레이저 출력을 모니터 하는 일반적인 방법을 나타낸 장치도.

제2도는 일반적인 출력 모니터 장치에 본 발명에 의한 레이저 가공물체의 실시간 감시장치가 부착된 광학 장치도.

제3도는 광분배 유리판(3)에서 45°반사되어 광학필터(6)에 입사하는 빛의 피장 분포도.

제4도는 투과 대역이 다른 광학필터(6)를 사용하여 레이저 빛과 프리즈마 빛의 선택적 투과 설명도.

제5도는 측광자소II(7)에 의해 측정된 프라즈마 빛(파장:λ1)의 시간에 따른 발생변화도(프리즈마 빛의 선택적 투과시).

제6도는 축광소II(7)에 의해 측정된 레이저 빛(가장:λ2)의 파장에 따른 발생변화도(흡수도 측정).

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 측광소자 I (PHOTODIODF I )

2 : 젖빛 유리판(GRQUNG GLASS)

3 : 광분배 유리판(BFAM SPLITTING WINDOW)

4 : 집광렌즈(FOCUSING LENS) 5 : 가공물체(WORK PIECE)

6 : 광학필터(OPTICAL FILTFR) 7 : 측광소자II(PHOTODIODE II)

본 발명은 고출력 레이저 가공시 가공물체와 레이저 사이의 상호작용 상태에 대한 정보를 레이저 가공중실시간(REAL TIME)으로 알아보는 장치에 관한 것이다.

즉 레이저 가공시, 가공물상의 집광렌즈 촛점 부위에서 발생하는 프리즈마 빛의 분광 분포나 가공물에 의한 레이저광 흡수를 실시간으로 측정함으로서 가공 메카니즘에 대한 분석을 가능케한 장치이다. 레이저 가공 진행중 가공기의 출력과 가공물체의 가공상황에 대한 실시간 관측은 신뢰성 있는 가공실험을 하는데 필수적이므로 이러한 기능을 갖춘 장치가 꾸준히 요구되어 왔다.

레이저 가공기의 출력을 모니터하는 일반적인 방법은 레이저 출력의 전체를 측정하지 않고 출력의 극히 일부분을 광학면에 반사시켜 측광소자로 측정한다.

따라서 실제로 가공기 운영자에게 보여주는 레이저 출력은 계산되어 보정된 값이다.

그러나 이러한 장치는 레이저 출력을 모니터하는 것 이상은 제공하지 못한다. 따라서 본발명에서는 가공물체의 레이저 흡수, 프라즈마 발생상태 등 보다 다양한 정보를 얻기 위하여 기존 레이저 가공기에 일반적으로 부착되어 있는 레이저 출력 모니터 장치에 보조장치를 부착하여 레이저 가공물체의 레이저흡수나 가공룰체 표면에서의 프라즈마 변화등을 관찰할 수 있는 장치를 창출하였다.

먼저 기존의 레이저 가공기에서 사용되고 있는 일반적인 레이저 출력 모니터 장치에 대해서 설명하면 제1도와 같이 기존에 레이저 가공기들은 레이저 광축에 광분배 유리판(BEAM SPLITTING WINDOW)(3)을 사용하여 극히 일부분만 반사된 레이저 광을 젖빛유리판(GROUNG GLASS)(2)에 산란시켜 측광소자I(1)로 레이저 출력을 측정하고 있다.

본 발명에서는 제2도와 같이 레이저 출력 모니터에 사용되는 광분배 유리판을 그대로 이용하여 가공물체에서 반사되어 되돌아오는 레이저 빛과 프라즈마 빛을 측정하는 장치를 부착하여 가공물체에 대한 정보를 실시간으로 얻을수 있는데 발진된 레이저 출력은 일차로 광분배 유리판(3)에서 극히 일부분만 반사하여 출력 모니터 장치로 향하고 대부분의 빛은 집광렌즈(4)에 의하여 가공물체(5)에 모아진다.

가공물체(5)에 모아진 레이저 빛은 가공 상황에 따라 흡수, 반사되는 정도가 달라지며 이때 발생한 프라즈마에서 반사되거나 방출되는 빛의 세기도 역시 변화한다.

이러한 과정을 거쳐 반사되거나 방출된 빛이 다시 집광렌즈(4)를 통하여 광분배유리판(3)으로 향하여 출력모니터 반대방향으로 반사된다.

이 빛을 광학필더(6)와 측광소자II(7)을 이용하여 빛의 세기의 변화를 보아 가공물체의 가공 상황을 실시간으로 파악할 수 있다.

이때 광학필터(6)로 관찰자의 용도에 맞게 선택하여 사용하면 더욱 다양한 정보를 얻을 수 있다.

예를들어 가공물체의 레이저 광의 흡수변화는 광학필터(6)로 1.06μm만 투과하는 광학 필터를 사용하여 측정할 수 있으며 프라즈마에 의한 레이저광의 차단이나 프라즈마 고유의 빛을 선택적인 광학필터를 사용하므로서 측정할 수 있는 것이다.

특히 본 발명의 광학필터(6)와 측광소자(7)를 설치하여 가공물체 표면에서 발생된 프라즈마의 세기와 가공물체에서 방사된 레이저 빛과 프라즈마에서 발생된 빛의 시간적변화를 관측하는 방법을 보충설명하면,

본 발명의 구성 및 특징은 제1도와 같은 기존의 레이저 출력 모니터 장치에 손쉽게 구할수 있고 설치가 용이한 광학필터(6)과 측광소자n(7)를 부착하여 프라즈마 빛의 세기와 분광분포, 그리고 레이저 광의 흡수도를 측정한 것이고, 제2도의 광학 필터(6)로는 가공지점에서 발생한 빛의 파장별 분리를 수행하여 빛의 분광분포를 측정한 것이며, 광학필터(6)을 통과한 특정한 파장의 빛은 측광소자II(7)에 의해 시간적인 강도변화가 측정된다는 것이고, 본 발명의 원리도로서 광학필터(6)과 측광소자II(7)를 이용하여 파장 분리와 실시간측정은 제3도와 같이 광분배 유리판(3)에서 45반사되어 광학필터(6)에 입사하는 빛의 파장분포와 같고, 제4도와 같이 투과대역이 다른 광학필터(6)를 사용하여 레이저 빛과 프라즈마 빛의 선택적 투과이며, 제5도와 같이 측광소자II(7)에 의해 측정된 프리즈마 빛(파장:λ1)의 시간에 따른 발생변화(프라즈마 빛의 선택적 투과시)하고, 제6도와 같이 측광소자II(7)에 의해 측정된 레이저 빛(파장:λ2)의 시간에 따른 발생변화(흡수도)를 측정하는 것이다.

그러므로 본 발명은 광학필터(6)와 측광소자II(7)를 이용한 레이저와 가공물체간의 상호작용 상태를 실시간으로 감시하는 장치로서 각각 다른 파장 투과대역을 가기는 광학필터(6)를 사용하여 프라즈마 빛의 분광분포 및 시간적 변화 관찰, 측광소자II(7)을 이용하여 가공물에서 레이저 광의 흡수도에 대한 실시간(REAL TIME)으로 측정할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 레이저광축에 광분배 유리판(3)을 사용하여 극히 일부 반사된 레이저광을 젖빛 유리판(2)에서 산란시겨 축광소자I(1)로 레이저 출력을 측정하는 통상의 레이저 출력 모니터 장치에 있어서, 집광렌즈(4)를 통하여 광분배 유리판(3)으로 역반사되는 빛을 받을 수 있게 각각 다른 파장두과 대역을 가기는 광학필터(6)를 설치하고 그 아래 측광소자II(7)를 설치함으로서 프라즈마 빛의 분광 분포 및 시간적 변화를 관찰, 가공물에 서 레이저광의 흡수도를 실시간으로 측정할 수 있게 함을 특징으로 하는 레이저 가공시 레이저와 가공물체간의 상호 작용 상태의 실시간 감시 장치.

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