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KR101517226B1 - 2ｄ 온 더 플라이 타입 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

2ｄ 온 더 플라이 타입 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR101517226B1
KR101517226B1 KR1020130088718A KR20130088718A KR101517226B1 KR 101517226 B1 KR101517226 B1 KR 101517226B1 KR 1020130088718 A KR1020130088718 A KR 1020130088718A KR 20130088718 A KR20130088718 A KR 20130088718A KR 101517226 B1 KR101517226 B1 KR 101517226B1
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KR
South Korea
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unit
stage
cutting
stage unit
scanner
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민성욱
강상묵
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(주)하드램
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Abstract

본 발명은 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 제1축 방향의 변위를 조절하는 제1 스캐너부와, 상기 제1축 방향과 수직인 제2축 방향의 변위를 조절하는 제2 스캐너부로 구성되어, 상기 레이저 빔을 원하는 패턴 형태로 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛; 기판을 지지하며, 상기 기판을 x축 및 y축 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되는 스테이지 유닛; 상기 스테이지 유닛에 결합되어 상기 스테이지 유닛의 위치 정보를 측정하는 엔코더 유닛; 상기 기판 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터가 저장되는 데이터 저장 유닛; 상기 기판 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터의 커팅 영역과 상기 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역을 비교하여, 상기 커팅 영역이 상기 스캐닝 필드 영역에 포함되는지 여부를 판단하는 커팅 영역 판단 유닛; 및 상기 레이저 광원 유닛, 스캐너 유닛, 엔코더 유닛, 스테이지 유닛, 데이터 저장 유닛 및 커팅 영역 판단 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법이 제공된다.

Description

2Ｄ 온 더 플라이 타입 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법 {Laser cutting system of two dimension on the fly type and method for controlling the same}
본 발명은 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역 보다 큰 커팅 패턴을 기판 상에 가공 시, 커팅 패턴 데이터의 분석 자료에 기초하여 스테이지의 이동 경로와 이동 속도를 결정하여 스테이지를 작동시키고, 스테이지의 위치 정보에 따라 스캐닝 유닛을 제어하여 기판 상에 레이저 커팅을 수행하는 2Ｄ 온 더 플라이 타입 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
이하 첨부 도면을 참조하여, 레이저 빔을 사용하여 기판 상에 특정 마크를 형성시키는 종래 기술에 따른 갈바노미터 스캐너를 이용한 레이저 커팅 장치의 레이저 커팅 방법을 개략적으로 살펴본다.
종래 기술에 따른 갈바노미터 스캐너를 이용한 레이저 커팅 장치는 레이저 유닛으로부터 레이저 빔을 생성 및 출력시키고, 출력된 레이저 빔을 하프 미러에 반사시켜 갈바노미터 스캐너로 입사시킨다. 이후, 갈바노미터 스캐너는 입사된 레이저 빔을 X축 갈바노미터와 Y축 갈바노미터를 통해 굴절시켜, 레이저 빔을 제어부에 입력된 경로에 따라 기판 상에 조사되도록 유도시킨다. 갈바노미터는 통상적으로 기판 상에 커팅될 문자나 도형 등의 마크에 대한 레이저 빔의 이동 경로가 입력된 제어부에 의해 제어되고, 제어부에 입력된 경로에 따라 기판 상에 레이저 빔을 조사시킴으로써, 기판 상의 소정 부위에 마크를 형성시킨다.
한편, 갈바노미터 스캐너의 스캐닝 필드 영역 내에 마크가 위치하는 경우에는 종래 기술에 따라 갈바노미터 스캐너의 제어만으로 기판 상에 마크를 형성하는데 문제가 없으나, 마크의 크기가 갈바노미터 스캐너의 스캐닝 필드 영역을 벗어날 정도로 큰 경우에는 종래 기술에 따른 제어 방식으로 기판 상에 원하는 마크를 형성할 수 없게 된다. 이러한 경우, 갈바노미터 스캐너의 스캐닝 필드 영역을 마크의 크기에 대응되도록 크게 형성하는 방식이 있으나, 갈바노미터 스캐너의 스캐닝 필드 영역을 크게 할 경우에는 레이저 빔의 크기도 증가하게 되며, 그 결과 마크를 미세하게 형성하는 것이 어렵게되는 문제점이 발생한다.
따라서, 기판 상에 형성할 마크 패턴이 점차 대형화되면서 마크의 크기가 스캐닝 필드 영역의 크기 보다 큰 경우가 증가되고 있는 상황이므로, 스캐너의 스캐닝 필드 영역을 크게 형성하지 않으면서 마크를 정교하게 형성하고, 커팅 속도 및 정확성을 증진시킬 수 있는 레이저 커팅 시스템의 필요성이 증대되고 있다.
한국공개특허 제10-2006-0053045호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역 보다 큰 커팅 패턴을 기판 상에 가공 시, 커팅 패턴 데이터의 분석 자료에 기초하여 스테이지의 이동 경로와 이동 속도를 결정하여 스테이지를 작동시키고, 스테이지의 위치 정보에 따라 스캐닝 유닛을 제어하여 기판 상에 레이저 커팅을 수행하는 2Ｄ 온 더 플라이 타입 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 제1축 방향의 변위를 조절하는 제1 스캐너부와, 상기 제1축 방향과 수직인 제2축 방향의 변위를 조절하는 제2 스캐너부로 구성되어, 상기 레이저 빔을 원하는 패턴 형태로 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛; 기판을 지지하며, 상기 기판을 x축 및 y축 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되는 스테이지 유닛; 상기 스테이지 유닛에 결합되어 상기 스테이지 유닛의 위치 정보를 측정하는 엔코더 유닛; 상기 기판 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터가 저장되는 데이터 저장 유닛; 상기 기판 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터의 커팅 영역과 상기 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역을 비교하여, 상기 커팅 영역이 상기 스캐닝 필드 영역에 포함되는지 여부를 판단하는 커팅 영역 판단 유닛; 및 상기 레이저 광원 유닛, 스캐너 유닛, 엔코더 유닛, 스테이지 유닛, 데이터 저장 유닛 및 커팅 영역 판단 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 레이저 커팅 시스템이 제공된다.
상기 커팅 영역 판단 유닛의 판단 결과, 커팅 영역이 스캐닝 필드 영역 보다 큰 경우 상기 제어 유닛은 상기 스테이지 유닛의 이동 경로 및 이동 속도를 조절하며, 상기 스캐너 유닛은 상기 엔코더 유닛에서 전송되는 스테이지 유닛의 위치 정보에 기초하여 작동된다.
상기 제어 유닛은 상기 엔코더 유닛에서 전송되는 상기 스테이지 유닛의 위치 정보와 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 기초로 상기 스캐너 유닛을 제어하는 스캐너 유닛 제어기; 및 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 기초로 상기 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정하는 스테이지 유닛 제어기;를 포함한다.
상기 스테이지 유닛 제어기는 커팅 예정 패턴의 형태에 상응하게 스테이지 유닛의 이동 경로를 형성하되, 상기 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역을 벗어 나지 않는 범위 내에서 상기 커팅 예정 패턴의 크기 보다는 작게 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정한다.
상기 레이저 광원 유닛에서 출사된 레이저 빔의 광 경로를 조절하거나 또는 레이저 빔의 초점을 조절하는 광학 유닛을 더 포함한다.
상기 엔코더 유닛은 상기 스테이지 유닛의 x축 위치 정보를 확인하기 위한 제1 엔코더 신호를 출력하는 제1 엔코더; 및 상기 스테이지 유닛의 y축 위치 정보를 확인하기 위한 제2 엔코더 신호를 출력하는 제2 엔코더를 포함한다.
상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 분석하는 커팅 패턴 분석부와, 상기 커팅 패턴 분석부에서 분석된 결과를 상기 제어 유닛으로 전송하는 데이터 전송부로 구성된 커팅 패턴 분석 유닛을 더 포함한다.
상기 제어 유닛은 상기 엔코더 유닛에서 전송되는 상기 스테이지 유닛의 위치 정보와 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 기초로 상기 스캐너 유닛을 제어하는 스캐너 유닛 제어기; 및 상기 커팅 패턴 분석 유닛에서 전송된 커팅 패턴 분석 데이터를 기초로 스테이지 유닛의 이동 경로 및 스테이지 유닛의 구간별 이동 속도를 설정하는 스테이지 유닛 제어기를 포함한다.
상기 스테이지 유닛 제어기는 상기 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 커팅 예정 패턴 보다 패턴 형태를 단순화시킨 경로를 스테이지 유닛의 이동 경로로 설정한다.
상기 스테이지 유닛 제어기는 상기 커팅 예정 패턴의 변곡점의 개수보다 변곡점의 개수를 줄이되, 스캐닝 필드 영역을 벗어나지 않도록 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정한다.
상기 스테이지 유닛 제어기는 상기 스테이지 유닛의 이동 경로와 상기 스캐너 유닛의 레이저 빔 조사 경로를 비교하여 상기 스테이지 유닛의 이동 속도를 설정한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 커팅 패턴 데이터를 데이터 저장 유닛에 저장하는 단계; 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 분석하는 단계; 상기 커팅 패턴 데이터와 스캐닝 필드 영역에 기초하여 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정하는 단계; 상기 스테이지 유닛 이동 속도 조절 파라미터를 기초로 구간별 스테이지 유닛 이동 속도를 설정하는 단계; 설정된 스테이지 유닛 이동 경로와 이동 속도로 스테이지 유닛을 작동시키는 단계; 및 엔코더 유닛을 통하여 스테이지 유닛의 위치 정보를 획득하고, 상기 스테이지 유닛의 위치 정보에 기초로 스캐너 유닛을 제어하여 레이저 빔을 커팅 예정 패턴에 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명에서와 같이, 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역 보다 큰 커팅 패턴을 기판 상에 가공 시, 커팅 패턴 데이터의 분석 자료에 기초하여 스테이지의 이동 경로와 이동 속도를 결정하여 스테이지를 작동시키고, 스테이지의 위치 정보에 따라 스캐닝 유닛을 제어하여 기판 상에 레이저 커팅을 수행함으로써, 스캐너의 스캐닝 필드 영역을 크게 형성하지 않으면서 마크를 정교하게 형성하고, 커팅 속도 및 정확성을 증진시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 커팅 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이다.
도 5a는 엔코더 유닛의 기능 블록도이며, 도 5b는 제어 유닛의 기능 블록도이다.
도 6은 커팅 패턴과 스테이지 유닛의 이동 경로를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이다.
도 8은 도 7의 커팅 패턴 분석 유닛의 기능 블록도이다.
도 9는 스테이지 유닛 이동 속도 조절 파라미터의 종류를 나타낸 도이다.
도 10은 도 7에 도시된 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템을 이용한 스테이지 유닛의 이동 경로를 나타낸 도이다.
도 11은 구간별 스테이지 유닛의 이동 속도를 설정하기 위한 커팅 패턴 분석 파라미터를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 본 발명에 따른 레이저 커팅 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 커팅 시스템의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이고, 도 5a는 엔코더 유닛의 기능 블록도이며, 도 5b는 제어 유닛의 기능 블록도이고, 도 6은 커팅 패턴과 스테이지 유닛의 이동 경로를 나타낸 도이다.
도 1 내지 도 5b를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템은 레이저 광원 유닛(100), 광학 유닛(200), 스캐너 유닛(300), 엔코더 유닛(400), 스테이지 유닛(500), 데이터 저장 유닛(600), 커팅 영역 판단 유닛(700) 및 제어 유닛(900)을 포함한다.
레이저 광원 유닛(100)은 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 레이저 광원 유닛(100)의 후단에 설치되어, 레이저 빔의 파워를 조절하여 출력하는 레이저 빔 파워 조절기(미도시)가 추가될 수 있다.
광학 유닛(200)는 레이저 광원 유닛(100)에서 출사된 레이저 빔의 광 경로를 조절하거나 또는 레이저 빔의 초점을 조절하는 기능을 수행한다.
광학 유닛(200)은 미러부(210)와 초점 렌즈부(230)로 구성되며, 미러부(210)는 레이저 광원 유닛(100)의 후단에 설치되어, 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사된 레이저 빔을 스캐너 유닛(200)으로 반사시킨다. 초점 렌즈부(230)는 스캐너 유닛(200)의 후단 및 스테이지 유닛(500)의 상부에 설치되며, 스캐너 유닛(200)으로부터 입사된 레이저 빔을 기판(10) 상에 초점이 배치되도록 조절한다.
스캐너 유닛(300)은 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 기판 상으로 반사시킨다. 이때, 스캐너 유닛(300)은 커팅 패턴 데이터 및 스테이지 유닛의 위치 정보에 기초하여 제어 유닛(900)의 제어 신호에 따라 구동된다.
스캐너 유닛(300)은 제1 스캐너부(310)와 제2 스캐너부(320)의 조합으로 구성되며, 제1 스캐너부(310)는 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사되는 레이저 빔의 제1축 방향(예를 들면, x축)의 변위를 조절하고, 제2 스캐너부(320)는 제1축 방향과 수직인 제2축 방향(예를 들면, y축)의 변위를 조절하는 기능을 수행한다.
제1 스캐너부(310)는 제1 갈바노 미러(311)와 제1 갈바노 미러 구동부(312)를 포함하며, 제2 스캐너부(320)는 제2 갈바노 미러(321)와 제2 갈바노 미러 구동부(322)를 포함한다.
제1 갈바노 미러(311)는 레이저 빔을 반사하도록 회전가능하게 설치되며, 제1 갈바노 미러 구동부(312)는 제1 갈바노 미러(311)의 단부에 설치되어, 제1 갈바노 미러(311)를 지지하면서, 제1 갈바노 미러(311)를 회동시킨다. 그리고, 제2 갈바노 미러(321)는 레이저 빔을 반사하도록 회전가능하게 설치되며, 제2 갈바노 미러 구동부(322)는 제2 갈바노 미러(321)의 단부에 설치되어, 제2 갈바노 미러(321)를 지지하면서, 제2 갈바노 미러(321)를 회동시킨다.
제1 갈바노 미러(311)에 의해 반사된 레이저 빔은 제2 갈바노 미러(321)로 입사되며, 제2 갈바노 미러(321)에 입사된 레이저 빔은 기판 방향으로 반사되며, 기판 상에 조사되어 커팅 패턴을 형성한다.
스테이지 유닛(500)은 기판(10)을 지지하며, 기판(10)을 2축 방향 즉, x축 방향과 y축 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된다.
엔코더 유닛(400)은 제1 엔코더(410)와 제2 엔코더(420)를 포함하며, 제1 엔코더(410)는 스테이지 유닛(500)에 결합되어 스테이지 유닛의 x축 위치 정보를 확인하기 위한 제1 엔코더 신호를 출력하고, 제2 엔코더(420)는 스테이지 유닛(500)에 결합되어 스테이지 유닛의 y축 위치 정보를 확인하기 위한 제2 엔코더 신호를 출력한다.
데이터 저장 유닛(600)에는 기판(10) 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터가 저장되며, 스테이지 유닛(500)의 이동 경로에 관한 데이터가 저장된다.
커팅 영역 판단 유닛(700)은 기판(10) 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터의 커팅 영역과 스캐너 유닛(300)의 가공 영역 즉, 스캐너 유닛(300)의 스캐닝 필드 영역을 서로 비교하여, 커팅 영역이 스캐닝 필드 영역에 포함되는지 여부를 판단하며, 판단 결과를 제어 유닛(900)으로 전송한다.
커팅 영역이 스캐닝 필드 영역에 포함되는 경우에는 제어 유닛(900)은 스캐닝 유닛의 동작 시 스테이지 유닛을 이동시키지 않도록 제어한다. 한편, 커팅 영역이 스캐닝 필드 영역 보다 큰 경우에는 제어 유닛(900)의 제어 신호에 따라 스테이지 유닛(500)의 이동 경로 및 이동 속도를 조절하며, 스캐너 유닛(300)은 엔코더 유닛(400)에서 전송되는 스테이지 유닛(500)의 위치 정보에 기초하여 작동된다.
제어 유닛(900)은 레이저 광원 유닛(100), 광학 유닛(200), 스캐너 유닛(300), 엔코더 유닛(400), 스테이지 유닛(500), 데이터 저장 유닛(600), 커팅 영역 판단 유닛(700)의 동작을 제어한다.
제어 유닛(900)은 레이저 광원 유닛 제어기(910), 스캐너 유닛 제어기(920) 및 스테이지 유닛 제어기(930)를 포함하며, 레이저 광원 유닛 제어기(910)는 레이저 광원 유닛(100)의 동작을 제어한다. 레이저 광원 유닛 제어기(910)는 레이저 빔의 세기, 레이저 빔의 온, 오프 동작을 제어한다.
스캐너 유닛 제어기(920)는 스캐너 유닛(300)의 동작을 제어한다. 스캐너 유닛 제어기(920)는 엔코더 유닛(400)에서 전송되는 스테이지 유닛(500)의 위치 정보와 데이터 저장 유닛(600)에 저장된 커팅 패턴 데이터를 기초로 스캐너 유닛(300)의 제1 갈바노 미러 구동부(312)와 제2 갈바노 미러 구동부(322)를 제어하여 레이저 빔이 기판(10) 상의 커팅 예정 영역에 조사되도록 한다.
스테이지 유닛 제어기(930)는 데이터 저장 유닛(600)에 저장된 커팅 패턴 데이터를 기초로 기판(10) 상에 커팅될 패턴 형태(즉, 커팅 예정 패턴)에 상응하게 스테이지 유닛의 이동 경로를 형성하되, 커팅 예정 패턴의 크기 보다는 작게 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정하고, 설정된 스테이지 유닛의 이동 경로를 데이터 저장 유닛(600)에 저장한다. 이때, 스테이지 유닛의 이동 경로는 스캐너 유닛(300)의 스캐닝 필드 영역을 벗어 나지 않는 범위 내에서 설정된다(도 6 참조). 그리고 나서, 스테이지 유닛 제어기(930)는 데이터 저장 유닛(600)에 저장된 스테이지 유닛의 이동 경로를 따라 스테이지 유닛(500)을 이동시킨다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이고, 도 8은 도 7의 커팅 패턴 분석 유닛의 기능 블록도이며, 도 9는 스테이지 유닛 이동 속도 조절 파라미터의 종류를 나타낸 도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템은 레이저 광원 유닛(100), 광학 유닛(200), 스캐너 유닛(300), 엔코더 유닛(400), 스테이지 유닛(500), 데이터 저장 유닛(600), 커팅 영역 판단 유닛(700), 커팅 패턴 분석 유닛(800) 및 제어 유닛(900)을 포함한다. 본 실시예는 위의 실시예와 비교하여 커팅 패턴 분석 유닛(800)을 추가로 포함하며, 나머지 구성은 유사한 바 이하에서는 상이한 구성을 위주로 상술한다.
커팅 패턴 분석 유닛(800)은 커팅 패턴 분석부(810)와 데이터 전송부(830)를 포함한다. 커팅 패턴 분석부(810)는 데이터 저장 유닛(600)에 저장된 커팅 패턴 데이터를 분석하는 기능을 수행하며, 데이터 전송부(830)는 커팅 패턴 분석부(810)에서 분석된 결과를 제어 유닛(900)으로 전송한다.
스테이지 유닛 제어기(930)는 커팅 패턴 분석 유닛(800)에서 전송된 커팅 패턴 분석 데이터를 기초로 스테이지 유닛(500)의 이동 경로 및 스테이지 유닛(500)의 구간별 이동 속도를 설정하고, 이를 데이터 저장 유닛(600)에 저장한다. 즉, 스테이지 유닛 제어기(930)는 스캐닝 필드 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 커팅 예정 패턴 보다 패턴 형태를 단순화시킨 경로(예를 들면, 커팅 예정 패턴의 변곡점의 개수보다 변곡점의 개수를 줄이되, 스캐닝 필드 영역을 벗어나지 않도록 함)를 스테이지 유닛의 이동 경로로 설정한다.
또한, 스테이지 유닛 제어기(930)는 스테이지 유닛의 이동 경로와 스캐너 유닛의 레이저 빔 조사 경로를 비교하여 스테이지 유닛의 이동 속도를 설정한다. 이때, 스테이지 유닛 제어기(930)는 스테이지 유닛 이동 속도 조절 파라미터(935)를 기초로 스테이지 유닛 이동 속도를 설정한다. 스테이지 유닛 이동 속도 조절 파라미터(935)는 커팅 패턴의 시작점 및 종단점의 유무(931), 커팅 패턴 길이 대 스테이지 이동 거리 비율(932) 및 커팅 패턴의 변곡점의 개수(933)를 고려하여 각 구간별 스테이지 유닛의 이동 속도를 조절한다. 즉, 임의의 구간 내에 커팅 패턴의 시작점 및 종단점이 존재하는 경우에는 스테이지 유닛의 이동 속도를 타 구간에 비하여 상대적으로 느리게 설정한다. 그리고, 임의의 구간 내에 커팅 패턴의 변곡점의 개수가 타 구간 보다 많은 경우에는 타 구간에 비하여 스테이지 유닛의 이동 속도를 느리게 설정한다. 임의의 구간 내에서 커팅 패턴 길이를 스테이지 유닛의 이동 거리로 나눈 값이 타 구간에 비하여 큰 경우에는 타 구간에 비하여 스테이지 유닛의 이동 속도를 느리게 설정한다.
도 10은 도 7에 도시된 실시예에 따른 레이저 커팅 시스템을 이용한 스테이지 유닛의 이동 경로를 나타낸 도이며, 도 11은 구간별 스테이지 유닛의 이동 속도를 설정하기 위한 커팅 패턴 분석 파라미터를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 스캐닝 필드 영역(fn)을 벗어나지 않는 범위 내에서 커팅 예정 패턴(S2) 보다 패턴 형태를 단순화시킨 경로를 스테이지 유닛의 이동 경로(m2)를 도시한 도면이다. 이때, 스테이지 유닛의 이동 경로를 단순화시키기 위하여, 단위 스캐닝 필드 영역(fn) 내에서 커팅 예정 패턴의 변곡점의 개수보다 스테이지 유닛의 이동 경로의 변곡점의 개수를 작게 형성하였다.
도 11을 참조하면, 스캐닝 필드 영역(f1)과 스캐닝 필드 영역(f2)를 비교해 보면, f1 영역의 커팅 예정 패턴 길이(A1~A2)를 스테이지 유닛의 이동 거리(B1~B2)로 나눈 값 보다 f2 영역의 커팅 예정 패턴 길이(A2~A3)를 스테이지 유닛의 이동 거리(B2~B3)로 나눈 값이 더 크다. 이러한 경우, f1 영역에서의 스테이지 유닛의 이동속도 보다 f2 영역에서의 스테이지 유닛의 이동속도를 상대적으로 느리게 설정하여 스캐닝 유닛(300)이 레이저 빔을 커팅 예정 패턴에 조사할 시간을 충분히 확보하도록 보상한다.
도 12는 본 발명에 따른 레이저 커팅 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 커팅 패턴 데이터를 데이터 저장 유닛에 저장하는 과정을 수행한다(S100).
데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 분석한다(S200).
커팅 패턴 데이터와 스캐닝 필드 영역에 기초하여 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정한다(S300). 이때, 스캐닝 필드 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 커팅 예정 패턴 보다 패턴 형태를 단순화시킨 경로를 스테이지 유닛의 이동 경로로 설정한다.
그리고 나서, 스테이지 유닛 이동 속도 조절 파라미터를 기초로 구간별 스테이지 유닛 이동 속도를 설정한다(S400).
설정된 스테이지 유닛 이동 경로와 이동 속도로 스테이지 유닛을 작동시키는 과정을 수행한다(S500).
엔코더 유닛을 통하여 스테이지 유닛의 위치 정보를 획득하고(S600), 스테이지 위치 정보에 기초하여 스캐너 유닛을 제어하여 레이저 빔을 커팅 예정 패턴에 조사한다(S600).
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 레이저 광원 유닛
200 : 광학 유닛
300 : 스캐너 유닛
400 : 엔코더 유닛
500 : 스테이지 유닛
600 : 데이터 저장 유닛
700 : 커팅 영역 판단 유닛
800 : 커팅 패턴 분석 유닛
900 : 제어 유닛

Claims (12)

  1. 레이저 커팅 시스템에 있어서,
    레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛;
    레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 제1축 방향의 변위를 조절하는 제1 스캐너부와, 상기 제1축 방향과 수직인 제2축 방향의 변위를 조절하는 제2 스캐너부로 구성되어, 상기 레이저 빔을 원하는 패턴 형태로 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛;
    기판을 지지하며, 상기 기판을 x축 및 y축 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되는 스테이지 유닛;
    상기 스테이지 유닛에 결합되어 상기 스테이지 유닛의 위치 정보를 측정하는 엔코더 유닛;
    상기 기판 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터가 저장되는 데이터 저장 유닛;
    상기 기판 상에 커팅될 커팅 패턴 데이터의 커팅 영역과 상기 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역을 비교하여, 상기 커팅 영역이 상기 스캐닝 필드 영역에 포함되는지 여부를 판단하는 커팅 영역 판단 유닛;
    상기 레이저 광원 유닛, 스캐너 유닛, 엔코더 유닛, 스테이지 유닛, 데이터 저장 유닛 및 커팅 영역 판단 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛; 및
    상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 분석하는 커팅 패턴 분석부와, 상기 커팅 패턴 분석부에서 분석된 결과를 상기 제어 유닛으로 전송하는 데이터 전송부로 구성된 커팅 패턴 분석 유닛;을 포함하며,
    상기 제어 유닛은,
    상기 엔코더 유닛에서 전송되는 상기 스테이지 유닛의 위치 정보와 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 기초로 상기 스캐너 유닛을 제어하는 스캐너 유닛 제어기; 및 상기 커팅 패턴 분석 유닛에서 전송된 커팅 패턴 분석 데이터를 기초로 스테이지 유닛의 이동 경로 및 스테이지 유닛의 구간별 이동 속도를 설정하는 스테이지 유닛 제어기;를 포함하며,
    상기 스테이지 유닛 제어기는 상기 스테이지 유닛의 이동 경로와 상기 스캐너 유닛의 레이저 빔 조사 경로를 비교하여 상기 스테이지 유닛의 이동 속도를 설정하되, 상기 스테이지 유닛 제어기는 커팅 패턴의 시작점 및 종단점의 유무, 커팅 패턴 길이 대 스테이지 이동거리 비율 및 커팅 패턴의 변곡점 개수와 같은 스테이지 유닛 이동속도 조절 파라미터를 기초로 각 구간별 스테이지 유닛의 이동속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커팅 영역 판단 유닛의 판단 결과, 커팅 영역이 스캐닝 필드 영역 보다 큰 경우 상기 제어 유닛은 상기 스테이지 유닛의 이동 경로 및 이동 속도를 조절하며, 상기 스캐너 유닛은 상기 엔코더 유닛에서 전송되는 스테이지 유닛의 위치 정보에 기초하여 작동되는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛 제어기는 커팅 예정 패턴의 형태에 상응하게 스테이지 유닛의 이동 경로를 형성하되, 상기 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역을 벗어 나지 않는 범위 내에서 상기 커팅 예정 패턴의 크기 보다는 작게 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 광원 유닛에서 출사된 레이저 빔의 광 경로를 조절하거나 또는 레이저 빔의 초점을 조절하는 광학 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔코더 유닛은,
    상기 스테이지 유닛의 x축 위치 정보를 확인하기 위한 제1 엔코더 신호를 출력하는 제1 엔코더; 및
    상기 스테이지 유닛의 y축 위치 정보를 확인하기 위한 제2 엔코더 신호를 출력하는 제2 엔코더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛 제어기는 상기 스캐너 유닛의 스캐닝 필드 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 커팅 예정 패턴 보다 패턴 형태를 단순화시킨 경로를 스테이지 유닛의 이동 경로로 설정하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛 제어기는 상기 커팅 예정 패턴의 변곡점의 개수보다 변곡점의 개수를 줄이되, 스캐닝 필드 영역을 벗어나지 않도록 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템.
  11. 삭제
  12. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제6항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한 항에 따른 레이저 커팅 시스템의 제어 방법으로서,
    커팅 패턴 데이터를 데이터 저장 유닛에 저장하는 단계;
    상기 데이터 저장 유닛에 저장된 커팅 패턴 데이터를 분석하는 단계;
    상기 커팅 패턴 데이터와 스캐닝 필드 영역에 기초하여 스테이지 유닛의 이동 경로를 설정하는 단계;
    상기 스테이지 유닛 이동 속도 조절 파라미터를 기초로 구간별 스테이지 유닛 이동 속도를 설정하는 단계;
    설정된 스테이지 유닛 이동 경로와 이동 속도로 스테이지 유닛을 작동시키는 단계; 및
    엔코더 유닛을 통하여 스테이지 유닛의 위치 정보를 획득하고, 상기 스테이지 유닛의 위치 정보에 기초로 스캐너 유닛을 제어하여 레이저 빔을 커팅 예정 패턴에 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 시스템의 제어 방법.
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