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KR101973512B1 - 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치 - Google Patents

3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치 Download PDF

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KR101973512B1
KR101973512B1 KR1020170020090A KR20170020090A KR101973512B1 KR 101973512 B1 KR101973512 B1 KR 101973512B1 KR 1020170020090 A KR1020170020090 A KR 1020170020090A KR 20170020090 A KR20170020090 A KR 20170020090A KR 101973512 B1 KR101973512 B1 KR 101973512B1
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South Korea
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scanner
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김동수
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씨에스캠 주식회사
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Abstract

본 발명은 5축 스테이지 및 3축 레이저 스캐너를 결합하여 3차원 연속 가공 동작을 수행함으로써 대면적인 피가공물에 대하여 연속적인 패터닝 작업이 가능한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치에 관한 것으로, 피가공물의 스캔 경로를 생성하는 경로 생성부; 레이저를 조사하여 피가공물의 표면을 가공하는 갈바노 스캐너; 상면에 피가공물이 배치되는 스테이지를 구비하고, 상기 스테이지의 X축 방향으로의 이동, 상기 X축에 수직인 Y축 방향으로의 이동, 상기 X축 및 Y축에 수직인 Z축 방향으로 이동, 상기 X축과 Y축이 이루는 평면의 틸팅 운동 및 상기 틸팅 운동의 회전축에 수직인 C축을 중심으로 하는 회전 운동을 수행하며, 상기 스테이지의 위치 정보를 생성하는 5축 스테이지부; 상기 5축 스테이지부로부터 상기 스테이지의 위치 정보를 피드백 정보로서 분배하는 엔코더 분배부; 및 상기 스캔 경로 및 상기 엔코더 분배부에서 분배된 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 5축 스테이지부 및 상기 갈바노 스캐너를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING LASER SCANNER FOR WORKING ON 3D LARGE-AREA CONTINUOUSLY}
본 발명은 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 5축 스테이지 및 3축 레이저 스캐너를 결합하여 3차원 연속 가공 동작을 수행함으로써 대면적인 피가공물에 대하여 연속적인 패터닝 작업이 가능한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치에 관한 것이다.
레이저를 이용한 대면적 가공으로서, 스텝 & 스캐닝 (step & scanning) 방법이 사용되고 있다. 이는 스테이지가 정지해 있을 때 스캐너로 가공을 한 후 스테이지를 다시 다음 스텝으로 이동한 후 스캐너로 가공하는 방법으로써, 가공 속도가 느린 단점 및 스캔 경계면에서 불연속가공으로 인한 이음매가 발생되는 문제를 가진다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0134863호
본 발명은 상술한 종래 방식에 따른 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 5축 스테이지 및 3축 레이저 스캐너를 통합하여 제어함으로써, 소정의 스캔 경로를 따라 대면적을 가지는 피가공물의 표면에 연속으로 정밀 가공을 수행하는 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 5축 스테이지 및 3축 레이저 스캐너에 대한 최적의 이동 경로를 생성하고, 5축 스테이지의 피가공물 이동 작업에 따라 발생하는 오차를 3축 레이저 스캐너에서 보정함으로써 가공 시 불연속 부위가 발생하지 않는 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 피가공물의 스캔 경로를 생성하는 경로 생성부; 레이저를 조사하여 피가공물의 표면을 가공하는 갈바노 스캐너; 상면에 피가공물이 배치되는 스테이지를 구비하고, 상기 스테이지의 X축 방향으로의 이동, 상기 X축에 수직인 Y축 방향으로의 이동, 상기 X축 및 Y축에 수직인 Z축 방향으로 이동, 상기 X축과 Y축이 이루는 평면의 틸팅 운동 및 상기 틸팅 운동의 회전축에 수직인 C축을 중심으로 하는 회전 운동을 수행하며, 상기 스테이지의 위치 정보를 생성하는 5축 스테이지부; 상기 5축 스테이지부로부터 상기 스테이지의 위치 정보를 피드백 정보로서 분배하는 엔코더 분배부; 및 상기 스캔 경로 및 상기 엔코더 분배부에서 분배된 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 5축 스테이지부 및 상기 갈바노 스캐너를 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 5축 스테이지부는, 제1 서보 모터의 회전 운동을 상기 x축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 상기 제1 서보 모터의 회전수에 대응하는 제1 펄스를 생성하는 x축 구동부; 제2 서보 모터의 회전 운동을 상기 y축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 상기 제2 서보 모터의 회전수에 대응하는 제2 펄스를 생성하는 y축 구동부; 제3 서보 모터의 회전 운동을 상기 z축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 상기 제3 서보 모터의 회전수에 대응하는 제3 펄스를 생성하는 z축 구동부; 제4 서보 모터의 회전에 의하여 상기 틸팅 운동을 제공하고, 상기 제4 서보 모터의 회전수에 대응하는 제4 펄스를 생성하는 a축 구동부; 및 제5 서보 모터의 회전에 의하여 상기 C축을 중심으로 하는 양방향 회전 운동을 제공하고, 상기 제5 서보 모터의 회전수에 대응하는 제5 펄스를 생성하는 c축 구동부를 포함하며, 상기 위치 정보는, 상기 제1 펄스, 상기 제2 펄스, 상기 제3 펄스, 상기 제4 펄스 및 상기 제5 펄스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 경로 생성부로부터 스캔 경로를 입력받아 상호 연동된 상기 갈바노 스캐너의 레이저 조사 경로에 대한 스캐너 위치 명령 및 상기 5축 스테이지부의 상기 스테이지의 이동 경로에 대한 스테이지 위치 명령을 생성하는 연동 명령 생성부; 상기 스캐너 위치 명령 및 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 5축 스테이지부의 실시간 위치가 반영된 보상 스캐너 위치 명령을 생성하고, 생성된 상기 보상 스캐너 위치 명령에 의하여 상기 갈바노 스캐너를 제어하는 스캐너 제어부; 및 상기 스테이지 위치 명령에 의하여 상기 5축 스테이지부를 제어하는 스테이지 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 스캐너 제어부는, 상기 보상 스캐너 위치 명령을 10㎲ 간격으로 생성하고, 상기 스테이지 제어부는, 상기 스테이지 위치 명령에 따라 상기 5축 스테이지부를 제어하는 제어 명령을 1ms 간격으로 생성할 수 있다.
또한, 상기 연동 명령 생성부는, 상기 경로 생성부로부터 스캔 경로를 입력받음에 따라 상기 스테이지 제어부를 통하여 상기 스테이지의 위치를 초기화하고, 상기 스테이지의 위치가 초기화됨에 따라 상기 엔코더 분배부로부터 분배된 피드백 정보를 기준값으로 설정할 수 있다.
한편, 상기 연동 명령 생성부는, 상기 스테이지의 위치가 초기화됨에 따라 상기 스캐너 제어부를 통하여 상기 갈바노 스캐너의 레이저 조사점을 미리 설정된 시작점으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 스캐너 제어부는, 상기 갈바노 스캐너 위치 명령 내 레이저 조사 경로를 미리 설정한 단위씩 버퍼링하고, 버퍼링이 완료됨에 따라 상기 갈바노 스캐너의 제어를 시작하고 상기 스테이지 제어부로 동기화 신호를 출력하며, 상기 스테이지 제어부는, 상기 동기화 신호를 입력받아 상기 5축 스테이지부의 제어를 시작할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치에 의하면, 5축 스테이지 및 3축 레이저 스캐너를 통합하여 제어함으로써, 소정의 스캔 경로를 따라 대면적을 가지는 피가공물의 표면에 연속으로 정밀 가공을 수행하고, 5축 스테이지 및 3축 레이저 스캐너에 대한 최적의 이동 경로를 생성하고, 5축 스테이지의 피가공물 이동 작업에 따라 발생하는 오차를 3축 레이저 스캐너에서 보정함으로써 가공 시 불연속 부위가 발생하지 않는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치에서 제공하는 사용자 인터페이스 화면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 스캔 경로의 예를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 5축 스테이지부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 제어부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 갈바노 스캐너를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 스테이지 제어부의 제어 명령과 스테이지의 실제 움직임과의 차이를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 동작을 나타낸 플로우챠트이다.
도 9는 종래의 3차원 대면적 레이저 가공 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치를 나타낸 도면으로, 본 발명의 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치는, 경로 생성부(100), 갈바노 스캐너(200), 5축 스테이지부(300), 엔코더 분배부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
경로 생성부(100)는, 피가공물의 스캔 경로를 생성하고, 생성된 스캔 경로를 제어부(500)로 출력한다. 경로 생성부(100) 또는 제어부(500)는, 피가공물에 대한 스캔 경로를 생성하는 CAD/CAM 통합 소프트웨어를 구비하고, 소정의 인터페이스를 제공함으로써 사용자가 다양한 파라미터를 설정할 수 있도록 한다. 이때, 경로 생성부(100)에 의해 생성된 스캔 경로를 포함하는 데이터 파일은 저장부(도시되지 않음)에 저장되어 사용자의 선택에 따라 제어부(500)에 의해 읽혀질 수 있다.
도 2는 경로 생성부(100) 또는 제어부(500)에서 구동되는 CAD/CAM 통합 소프트웨어에서 제공하는 인터페이스 화면의 일례로, 경로 생성부(100) 또는 제어부(500)는, CAD/CAM 통합 소프트웨어를 통하여 피가공물의 정보를 읽어올 수 있다. 즉, 피가공물의 크기(예를 들면, 300×300mm), Z단차(예를 들면, ±50mm) 및 곡률 반경(예를 들면, 자유곡면 또는 단순곡면) 등 피가공물에 관한 정보에 따라 피가공물의 곡면의 형태를 사용자 인터페이스를 통하여 표시할 수 있으며, 도 2에 표시된 곡면은 큰 단차의 단순곡면에 해당한다.
이후에, 사용자는 경로 생성부(100) 또는 제어부(500)가 제공하는 사용자 인터페이스를 통하여 갈바노 스캐너(200)의 레이저 조사 패턴의 형태(예를 들면, 지그재그 삼각 또는 지그재그 사각), 간격(예를 들면, 50mm) 및 너비(예를 들면, 20mm)를 설정할 수 있다.
도 3은 경로 생성부(100) 또는 제어부(500)의 CAD/CAM 통합 소프트웨어를 통하여 생성할 수 있는 작은 단차의 단순 곡면(10a, 10b), 자유 곡면(20a, 20b) 및 큰 단차의 단순 곡면(30a, 30b) 상에 지그재그 삼각(40a) 또는 지그재그 사각(40b)의 스캔 경로가 설정된 것을 도시하고 있다.
이때, 경로 생성부(100)가 생성하는 스캔 경로는 도 3에 도시된 바와 같이 갈바노 스캐너(200)의 경로(40a, 40b) 및 5축 스테이지부(300)의 경로(50)를 포함할 수 있다.
갈바노 스캐너(Galvanometer scanner)(200)는, 제어부(500)의 제어에 따라 레이저를 조사하여 피가공물의 표면을 가공하는 장치이다. 갈바노 스캐너(200)는 드릴링(drilling), 마킹(marking), 커팅(cutting) 등의 작업을 수행한다. 이러한 가공을 수행하는 레이저 스캐너는 여러 종류가 있으며, 본 발명에서는 그 중 널리 사용되는 갈바노 스캐너(200)를 적용하나 이에 한정되지 않는다.
갈바노 스캐너(200)는 한 번에 스캔하여 가공할 수 있는 면적(스캔 필드)이 수십 ㎟, 예를 들면, 30×30㎟ 수준이고, 스캔 속도는 수백 mm/s 수준이며, Z축의 가변 포커싱 범위는 약 -50~+50mm 수준일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 6을 참조하면, 갈바노 스캐너(200)는 레이저 빔 출력부(210), 촛점 가변부(220) 제1 미러(230), U축 모터(240), 제2 미러(250) 및 V축 모터(260)를 포함할 수 있으며, 갈바노 스캐너(200)의 일반적인 구성에 대해서는 통상의 기술자에 의하여 충분히 이해 가능하므로 상세 구성에 대한 설명은 편의상 생략한다.
5축 스테이지부(300)는, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상면에 피가공물이 배치되는 스테이지(310)를 구비하고, 스테이지(310)의 X축 방향으로의 이동, X축에 수직인 Y축 방향으로의 이동, X축 및 Y축에 수직인 Z축 방향으로 이동, X축과 Y축이 이루는 평면의 틸팅 운동 및 틸팅 운동의 회전축에 수직인 C축을 중심으로 하는 회전 운동을 수행하며, 스테이지(310)의 위치 정보를 생성하고, 생성된 스테이지(310)의 위치 정보를 엔코더 분배부(400)로 출력한다. 여기서, 도 4b는 5축 스테이지부(300)의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 대면적인 피가공물이 배치되기 위하여 그 구조를 적절히 변형할 수 있다. 즉, 5축 스테이지부(300)는, 갈바노 스캐너(200)의 스캔 필드보다 피가공물(200)의 표면이 넓은 경우, 갈바노 스캐너(200)가 피가공물 표면 전체를 가공할 수 있도록 스테이지(310)를 5축 제어할 수 있다.
5축 스테이지부(300)는, x축 구동부(320), y축 구동부(330), z축 구동부(340), a축 구동부(350) 및 c축 구동부(360)를 포함할 수 있다.
x축 구동부(320)는, 제1 서보 모터(Servo motor, 도시되지 않음)를 구비하고, 제1 서보 모터의 회전 운동을 스크류(Screw), 기어, x축 가이드 등을 이용하여 x축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하며, 제1 서보 모터의 회전수에 대응하는 제1 펄스를 생성하고, 생성된 제1 펄스를 엔코더 분배부(400)로 출력한다. 여기서, x축 구동부(320)는, 제1 서보 모터를 구동하는 x축 서보 드라이버(Servo Driver)를 포함할 수 있다.
y축 구동부(330)는, 제2 서보 모터(도시되지 않음)의 회전 운동을 스크류(Screw), 기어, y축 가이드 등을 이용하여 y축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 제2 서보 모터의 회전수에 대응하는 제2 펄스를 생성하며, 생성된 제2 펄스를 엔코더 분배부(400)로 출력한다. 여기서, y축 구동부(330)는, 제2 서보 모터를 구동하는 y축 서보 드라이버를 포함할 수 있다.
z축 구동부(340)는, 제3 서보 모터(도시되지 않음)의 회전 운동을 스크류, 기어, z축 가이드 등을 이용하여 z축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 제3 서보 모터의 회전수에 대응하는 제3 펄스를 생성하며, 생성된 제3 펄스를 엔코더 분배부(400)로 출력한다. 여기서, z축 구동부(340)는, 제3 서보 모터를 구동하는 z축 서보 드라이버를 포함할 수 있다.
a축 구동부(350)는, 제4 서보 모터(도시되지 않음)의 회전 운동을 스크류, 기어, 회전 가이드에 의하여 스테이지(310)의 틸팅 운동으로 변환하고, 제4 서보 모터의 회전수에 대응하는 제4 펄스를 생성하며, 생성된 제4 펄스를 엔코더 분배부(400)로 출력한다. 여기서, a축 구동부(350)는, 제4 서보 모터를 구동하는 a축 서보 드라이버를 포함할 수 있다.
c축 구동부(360)는, 제5 서보 모터(도시되지 않음)의 회전 운동을 스크류, 기어, 회전 가이드에 의하여 C축을 중심으로 하는 양방향 회전 운동으로 변환하고, 제5 서보 모터의 회전수에 대응하는 제5 펄스를 생성하며, 생성된 제5 펄스를 엔코더 분배부(400)로 출력한다. 여기서, c축 구동부(360)는, 제5 서보 모터를 구동하는 c축 서보 드라이버를 포함할 수 있다.
또한, x축 구동부(320), y축 구동부(330), z축 구동부(340), a축 구동부(350) 및 c축 구동부(360)가 구비하는 모터는, 상술한 바와 같이 서보 모터, 특히, DC 서보 모터인 것이 바람직하나, AC 서보 모터 또는 스텝 모터(Step Motor)일 수도 있다. x축 서보 드라이버, y축 서보 드라이버, z축 서보 드라이버, a축 서보 드라이버 및 c축 서보 드라이버는, 서보 모터에 전력을 공급하는 전력 변환 동작, 서보 모터에 공급하는 전류를 제어하는 전류 제어 동작, 서보 모터의 회전 속도를 감지하고 회전 속도를 제어하는 속도 제어 동작 및 서보 모터의 회전수를 감지하고 회전수를 제어하는 위치 제어 동작을 수행할 수 있으며, 회전수의 감지를 위하여 서보 모터의 회전축의 회전수에 대응하는 펄스, 예를 들면, 1회전 당 360개의 펄스를 출력하는 엔코더(Encoder)를 구비할 수 있다.
엔코더 분배부(400)로 출력되는 위치 정보는, x축 서보 드라이버, y축 서보 드라이버, z축 서보 드라이버, a축 서보 드라이버 및 c축 서보 드라이버 내 각 엔코더에서 생성되는 제1 펄스, 제2 펄스, 제3 펄스, 제4 펄스 및 제5 펄스를 포함할 수 있다.
엔코더 분배부(400)는, 5축 스테이지부(300) 내 x축 구동부(320), y축 구동부(330), z축 구동부(340), a축 구동부(350) 및 c축 구동부(360)로부터 스테이지(310)의 위치 정보를 입력받고, 입력된 위치 정보를 피드백 정보로서 도 5에 도시된 바와 같이 제어부(500) 내 스캐너 제어부(520) 및 스테이지 제어부(530)로 분배할 수 있다.
제어부(500)는, 경로 생성부(100)로부터 입력받은 스캔 경로 및 엔코더 분배부(400)에서 분배된 피드백 정보에 기초하여 5축 스테이지부(300) 및 갈바노 스캐너(200)를 제어한다. 제어부(500)는, 피드백 정보 내 펄스 수 등을 토대로 5축 스테이지부(300) 내 서보 모터의 회전수를 추정한 후 모터의 회전수와 스크류 등의 모터의 회전을 선형 또는 회전 운동으로 변환하는 수단의 피치(Pitch)를 이용하여 피가공물의 변위를 계산할 수도 있으나 이에 한정되지 않는다. 제어부(500)는, 도 5에 도시된 바와 같이 연동 명령 생성부(510), 스캐너 제어부(520) 및 스테이지 제어부(530)를 포함할 수 있다.
연동 명령 생성부(510)는, 경로 생성부(100)로부터 스캔 경로를 입력받아 상호 연동된 갈바노 스캐너(200)의 레이저 조사 경로(40a, 40b)에 대한 스캐너 위치 명령 및 5축 스테이지부(300)의 스테이지의 이동 경로(50)에 대한 스테이지 위치 명령을 생성하고, 생성된 스캐너 위치 명령을 스캐너 제어부(520)에 출력하며, 생성된 스테이지 위치 명령을 5축 스테이지부(300)로 출력할 수 있다.
스캐너 제어부(520)는, 연동 명령 생성부(510)로부터 입력받은 갈바노 스캐너 위치 명령 및 엔코드 분배부(400)로부터 입력받은 피드백 정보를 이용하여 5축 스테이지부(300)의 실시간 위치가 반영된 보상 스캐너 위치 명령을 생성하고, 생성된 보상 스캐너 위치 명령에 의하여 갈바노 스캐너(200)를 제어한다. 이때, 스캐너 제어부(520)는, 갈바노 스캐너 위치 명령 또는 보상 스캐너 위치 명령으로서 갈바노 스캐너(200)의 중심점 위치에 해당하는 5축 스테이지부(300)의 경로(50)의 좌표(x, y, z, a, c) 및 갈바노 스캐너(200)의 중심점을 기준으로 설정된 레이저 조사 경로(40a, 40b)의 좌표(u, v, w)를 포함하는 스캐너 제어 파일(scanner.scn)을 사용할 수 있다.
스테이지 제어부(530)는, 연동 명령 생성부(510)로부터 입력받은 스테이지 위치 명령에 의하여 5축 스테이지부(300)를 제어할 수 있다. 이때, 스테이지 제어부(530)는, 엔코드 분배부(400)로부터 입력받은 피드백 정보를 이용하여 5축 스테이지부(300)의 실시간 위치가 반영된 보상 스테이지 위치 명령을 생성하고, 생성된 보상 스테이지 위치 명령에 의하여 5축 스테이지부(300)를 제어할 수도 있으나 이에 한정되지 않으며, 5축 스테이지부(300) 내에 장착된 서보 드라이버 자체의 피드백 루프에 의하여 서보 모터의 동작을 제어한 방식을 채용할 수도 있다. 이때, 스테이지 제어부(530)는, 갈바노 스캐너 위치 명령 또는 보상 스캐너 위치 명령으로서 갈바노 스캐너(200)의 중심점 위치에 해당하는 5축 스테이지부(300)의 경로(50)의 좌표(x, y, z, a, c)를 포함하는 스테이지 제어 파일(stage.nc)을 사용할 수 있다. 스테이지 제어부(530)의 제어에 따라 5축 스테이지부(300)의 A축 및 C축이 회전하므로 피가공물의 표면은 갈바노 스캐너(200)의 레이저 조사 방향에 수직으로 접하게 된다. 즉, 갈바노 스캐너(200)의 레이저빔이 피가공물에 수직으로 조사될 수 있다.
스캐너 제어부(520)는, 스캐너 제어 파일 내 5축 스테이지부(300)의 경로(50)의 좌표(x, y, z, a, c)와 엔코드 분배부(400)로부터 입력받은 피드백 정보(
Figure 112017015249014-pat00001
,
Figure 112017015249014-pat00002
,
Figure 112017015249014-pat00003
,
Figure 112017015249014-pat00004
,
Figure 112017015249014-pat00005
)를 이용하여 5축 스테이지부(300)의 오차를 산출하고, 산출된 오차를 레이저 조사 경로(40a, 40b)의 좌표축(u축, v축 및 w축)을 기준으로 변환한 후, 변환된 값에 의해 산출된 보정값(
Figure 112017015249014-pat00006
,
Figure 112017015249014-pat00007
,
Figure 112017015249014-pat00008
)을 원 좌표값(u, v, w)에 더하여 보상 스캐너 위치 명령의 좌표(u`=u+
Figure 112017015249014-pat00009
, v`=v+
Figure 112017015249014-pat00010
, w`=w+
Figure 112017015249014-pat00011
)를 생성할 수 있다. 이때, 좌표 변환은 일반적으로 다차원 좌표 변환에 사용되는 좌표 변환 행렬(Coordinate Transformation Matrix) 또는 방향 코사인 행렬(Direction Cosine Matrix)을 적용할 수 있다. 또한, u축은 5축 스테이지부(300)의 경로(50)의 진행 방향과 평행한 방향의 축을 의미하며, v축은 u축과 동일 평면상에서 수직인 축을 의미하며, w축은 v축 및 u축이 형성하는 평면과 수직인 방향의 축을 의미할 수 있다. 즉, 스캐너 제어부(520)는, 갈바노 스캐너(200)를 제어하여 사용자가 설계한 바에 따라 오차 없이 레이저 가공이 수행될 수 있도록 한다.
스캐너 제어부(520)는, 보상 스캐너 위치 명령을 10㎲ 간격으로 생성하고, 생성된 보상 스캐너 위치 명령을 갈바노 스캐너(200)로 출력할 수 있으며, 스테이지 제어부(530)는, 연동 명령 생성부(510)로부터 입력받은 스테이지 위치 명령에 따라 5축 스테이지부(300)를 제어하는 제어 명령을 1ms 간격으로 생성할 수 있다. 즉, 5축 스테이지부(300)에서 발생하는 위치 오차를 갈바노 스캐너(200)에서 보정하는데, 특히, 5축 스테이지부(300)를 제어하는 제어 명령은 밀리초(ms)단위로 실행되고, 갈바노 스캐너(200)를 제어하는 명령은 마이크로초(㎲) 단위로 실행되므로, 스캐너 제어부(520)는 5축 스테이지부(300)의 제어 명령 생성 간격 사이에 보상 스캐너 위치 명령들을 생성하여 갈바노 스캐너(200)의 레이저 조사 경로를 조절함으로써 5축 스테이지부(300)에서 발생하는 위치 오차를 보상할 수 있다.
연동 명령 생성부(510)는, 경로 생성부(100)로부터 스캔 경로를 입력받음에 따라 스테이지 제어부(530)를 통하여 스테이지(310)의 위치를 초기화하고, 스테이지(310)의 위치가 초기화됨에 따라 엔코더 분배부(400)로부터 분배된 피드백 정보를 기준값으로 설정할 수 있다. 또한, 연동 명령 생성부(510)는, 스테이지(310)의 위치가 초기화됨에 따라 스캐너 제어부(520)를 통하여 갈바노 스캐너(200)의 레이저 조사점을 미리 설정된 시작점으로 이동시킬 수 있다.
스캐너 제어부(520)는, 갈바노 스캐너 위치 명령 내 레이저 조사 경로를 미리 설정한 단위씩 버퍼링하고, 버퍼링이 완료됨에 따라 갈바노 스캐너(200)의 제어를 시작하고 스테이지 제어부(530)로 동기화 신호를 출력할 수 있다. 이때, 스테이지 제어부(530)는, 스캐너 제어부(520)로부터 동기화 신호를 입력받아 5축 스테이지부(300)의 제어를 시작할 수 있다. 스캐너 제어부(520)에 버퍼링되는 하나의 단위는 도 3에 도시된 바와 같이 한 줄로 연결될 수 있는 레이저 조사 경로(40a)일 수 있으며, 좌측 단순 곡면(10a)의 경우 3개의 버퍼링 단위, 우측 단순 곡면(10b)의 경우 8개 버퍼링 단위로 이루어짐을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 스캐너 제어부(520) 및 스테이지 제어부(530)의 제어 동작을 위한 스캐너 제어 파일(scanner.scn) 및 스테이지 제어 파일(stage.nc)의 일례는 하기 표 1 및 표 2와 같다.
stage.nc /*X, Y, Z, A, C는 5축 스테이지부(300)를 제어하는 지령임*/
G40
G54 G00 X0.0 Y0.0 Z0.0 A0.0 C0.0
/M12 /*엔코더 분배부(400)를 통하여 수신한 피드백 정보를 0으로 초기화*/
G10.3

G00 X57.371 Y15.935 Z80.489 A68.117 C-143.365
/M11 /*5축 스테이지부(300) 준비 완료, 스캐너 시작 신호 대기*/
G01 X57.344 Y15.920 Z80.469 A68.112 C-143.385
F891
G01 X57.317 Y15.904 Z80.448 A68.107 C-143.405
...(생략)...
G01 X57.344 Y15.920 Z80.448 A68.112 C-216.615
G01 X57.371 Y15.935 Z80.448 A68.117 C-216.635
/M10 /*5축 스테이지부(300)의 한 단위의 동작이 완료되었음*/

G00 X44.291 Y39.746 Z80.521 A44.900 C-128.300
/M11 /*5축 스테이지부(300) 준비 완료, 스캐너 시작 신호 대기*/
G01 X44.279 Y39.715 Z80.501 A44.887 C-128.321
F1038
G01 X44.267 Y39.684 Z80.481 A44.873 C-128.341
...(생략)...
G01 X-44.279 Y39.715 Z80.501 A44.887 C-231.679
G01 X-44.291 Y39.746 Z80.521 A44.900 C-231.700
/M10 /*5축 스테이지부(300)의 한 단위의 동작이 완료되었음*/

G00 X-0.000 Y59.521 Z80.511 A33.633 C-90.000
/M11 /*5축 스테이지부(300) 준비 완료, 스캐너 시작 신호 대기*/
G01 X-0.000 Y59.491 Z80.490 A33.614 C-90.000
F863
G01 X-0.000 Y59.461 Z80.470 A33.594 C-90.000
...(생략)...
G01 X-0.000 Y-59.491 Z80.490 A-33.614 C-90.000
G01 X-0.000 Y-59.521 Z80.511 A-33.633 C-90.000
/M10 /*5축 스테이지부(300)의 한 단위의 동작이 완료되었음*/

G11.3
/M13 /*가공 종료 후 초기화*/
G54 G00 X0.0 Y0.0 Z0.0 A0.0 C0.0
M02
scanner.scn /*U, V, W는 갈바노 스캐너(200)를 제어하는 지령이며, 보상 동작을 위하여 X, Y, Z, A, C 정보도 포함함*/

M11 /*5축 스테이지부(300)의 준비 완료에 따라 미리 설정한 단위만큼 버퍼링 시작*/
G00 U-3.134 V8.268 W-0.929 X57.371 Y15.935 Z80.489 A68.117 C-143.365
G01 U-2.981 V7.566 W-0.781 X57.344 Y15.920 Z80.469 A68.112 C-143.385
G01 U-2.818 V6.863 W-0.646 X57.317 Y15.904 Z80.448 A68.107 C-143.405
...(생략)...
G01 U-1.632 V-8.711 W-0.932 X57.344 Y15.920 Z80.448 A68.112 C-216.615
G01 U-2.886 V-8.159 W-0.905 X57.371 Y15.935 Z80.448 A68.117 C-216.635
M10 /*스캐너 제어부(520)의 버퍼 내 데이터 저장 완료. 5축 스테이지부(300) 준비 완료 확인 후 갈바노 스캐너(200)의 동작 시작 및 5축 스테이지부(300)의 동작 시작을 위한 동기화 수행*/

M11 /*5축 스테이지부(300)의 준비 완료에 따라 미리 설정한 단위만큼 버퍼링 시작*/
G00 U-6.482 V6.037 W-0.954 X44.291 Y39.746 Z80.521 A44.900 C-128.300
G01 U-6.032 V5.472 W-0.802 X44.279 Y39.715 Z80.501 A44.887 C-128.321
G01 U-5.573 V4.911 W-0.663 X44.267 Y39.684 Z80.481 A44.873 C-128.341
...(생략)...
G01 U-5.336 V-7.067 W-0.945 X-44.279 Y39.715 Z80.501 A44.887 C-231.679
G01 U-6.214 V-6.013 W-0.918 X-44.291 Y39.746 Z80.521 A44.900 C-231.700
M10 /*스캐너 제어부(520)의 버퍼 내 데이터 저장 완료. 5축 스테이지부(300) 준비 완료 확인 후 갈바노 스캐너(200)의 동작 시작 및 5축 스테이지부(300)의 동작 시작을 위한 동기화 수행*/

M11
G00 U-8.823 V-0.802 W-0.944 X-0.000 Y59.521 Z80.511 A33.633 C-90.000
G01 U-8.102 V-0.845 W-0.793 X-0.000 Y59.491 Z80.490 A33.614 C-90.000
G01 U-7.378 V-0.878 W-0.656 X-0.000 Y59.461 Z80.470 A33.594 C-90.000
...(생략)...
G01 U8.823 V0.745 W-0.943 X-0.000 Y-59.491 Z80.490 A-33.614 C-90.000
G01 U8.625 V-6.010 W-0.916 X-0.000 Y-59.521 Z80.511 A-33.633 C-90.000
M10 /*스캐너 제어부(520)의 버퍼 내 데이터 저장 완료. 5축 스테이지부(300) 준비 완료 확인 후 갈바노 스캐너(200)의 동작 시작 및 5축 스테이지부(300)의 동작 시작을 위한 동기화 수행*/
즉, 상술한 바와 같이 스캐너 제어부(520) 및 스테이지 제어부(530)는, 상호 동기화 및 시작점 설정 동작을 통하여 대면적의 피가공물에 대해서도 연속 가공 동작을 수행할 수 있다.
도 7은 스테이지 제어부(530)의 제어 명령과 관성에 의한 5축 스테이지부(300) 내 스테이지(310)의 실제 움직임과의 차이를 보여주는 개략도이다.
5축 스테이지부(300)는, 스테이지(310) 상에 고정된 피가공물의 질량 및 각 구동부(320 ~ 360)에 설치된 구조물의 질량에 비례하여 관성력이 작용한다. 따라서, 사각형의 경로의 코너와 같이 가공 경로가 급격히 변하는 경우 또는 피가공물 곡면의 큰 단차로 인하여 a축 또는 c축을 중심으로 급격한 회전을 요하는 경우 등 스테이지(310)의 급격한 움직임을 요하는 경우에, 실제 스테이지(310)의 이동 경로가 상술한 관성력의 작용으로 인하여 경로 생성부(100)에서 생성된 스캔 경로를 벗어날 수 있다.
예를 들어, 경로 생성부(100)에서 생성된 스캔 경로가 t1의 시간에 진행 방향이 수직으로 꺾임과 아울러 'a'의 거리만큼 이동되는 경로라면, 실제로는 관성력이 작용하므로 스캐너 제어부(520) 또는 스테이지 제어부(530)에서 오차 보상 제어 동작이 수행되어야 한다.
만약, 스테이지 제어부(530)에서 오차 보상을 수행하는 경우에는, t0에서 미리 'a' 만큼 이동 시키는 구동 명령을 생성시키는 방식을 적용할 수 있다. 다만, 이와 같은 방식을 적용하는 경우에는 t0과 t1 사이 구간에는 점선으로 표시된 부분의 제어 오차가 발생될 수 있으며, 스캔 경로를 따라 이동하는 스테이지(110)의 속도를 줄이면 제어 오차는 감소할 수 있으나, 가공에 소요되는 전체 시간은 증가하게 된다.
한편, 본 발명에 있어서는, 스캐너 제어부(520)에서 갈바노 스캐너(200)를 제어하여 5축 스테이지부(300)에 작용하는 관성력에 의한 오차를 보정할 수 있다. 5축 스테이지부(300)를 구동하는 스테이지 제어부(530)의 명령은 밀리초(msec) 단위, 예를 들면, 1msec 마다 실행되고, 갈바노 스캐너(200)를 구동하는 스캐너 제어부(520)의 명령은 마이크로초(μsec) 단위, 예를 들면 10μsec 마다 실행된다. 따라서, 스테이지 제어부(530)는, 5축 스테이지부(300)를 구동하는 스테이지 제어부(530)의 명령의 실행 간격 사이에 엔코더 분배부(400)로부터 실시간으로 5축 스테이지부(300)의 위치 정보를 피드백받아 5축 스테이지부(300)의 오차를 보상하는 명령을 생성할 수 있다. 즉, t0 및 t1에 각각 5축 스테이지부(300)를 구동하는 스테이지 제어부(530)의 명령이 실행되면 t0 및 t1의 사이는 1msec가 되고, 갈바노 스캐너(200)를 구동하는 스캐너 제어부(520)의 명령은 실행 간격이 10μsec이므로, 스캐너 제어부(520)는, t0과 t1 사이에 99개의 오차 보정 명령(
Figure 112017015249014-pat00012
~
Figure 112017015249014-pat00013
)을 생성하여 이를 갈바노 스캐너(200)의 제어 명령에 반영할 수 있다.
즉, 스캐너 제어부(520)는, 약 10μsec 마다 스캐너 제어 파일 내 5축 스테이지부(300)의 경로(50)의 좌표(x, y, z, a, c)와 엔코드 분배부(400)로부터 입력받은 피드백 정보(
Figure 112017015249014-pat00014
,
Figure 112017015249014-pat00015
,
Figure 112017015249014-pat00016
,
Figure 112017015249014-pat00017
,
Figure 112017015249014-pat00018
)를 이용하여 5축 스테이지부(300)의 오차를 산출하고, 산출된 오차를 레이저 조사 경로(40a, 40b)의 좌표축(u축, v축 및 w축)을 기준으로 변환한 후, 변환된 값에 의해 산출된 보정값(
Figure 112017015249014-pat00019
,
Figure 112017015249014-pat00020
,
Figure 112017015249014-pat00021
)을 원 좌표값(u, v, w)에 더하여 보상 스캐너 위치 명령의 좌표(u`=u+
Figure 112017015249014-pat00022
, v`=v+
Figure 112017015249014-pat00023
, w`=w+
Figure 112017015249014-pat00024
)를 생성하게 된다. 이후에, 갈바노 스캐너(200) 내 U축 모터(240), V축 모터(260) 및 촛점 가변부(220)는, 보상 스캐너 위치 명령의 좌표(u`=u+
Figure 112017015249014-pat00025
, v`=v+
Figure 112017015249014-pat00026
, w`=w+
Figure 112017015249014-pat00027
)에 따라 미러(230, 250) 및 렌즈 등 광학 기구를 제어하여 레이저 조사 경로를 보정하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 동작을 나타낸 동작 흐름도로서, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 동작에 관하여 설명하면 하기와 같다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(500)가 제공하는 사용자 인터페이스를 통하여 자동(Auto) 모드를 선택함으로써, 대면적 연속 가공에 따른 갈바노 스캐너(200) 및 5축 스테이지부(300)의 연계 동작이 수행되도록 할 수 있다(S100).
이후에, 제어부(500)는, 사용자가 사용자 인터페이스를 통하여 스캔 경로 데이터 파일 읽기 동작을 선택함에 따라, 경로 생성부(100)가 생성한 스캔 경로를 입력받거나, 저장부(도시되지 않음)에 기저장된 스캔 경로를 입력받는다(S200). 이때, 제어부(500)가 입력받는 스캔 경로는, 표 1 및 표 2에 도시된 바와 같은 5축 스테이지부(300)의 경로 및 갈바노 스캐너(200)의 경로에 관한 데이터 파일의 형태일 수 있다.
다음에, 제어부(500)는, 사용자 인터페이스가 제공되는 표시부(도시되지 않음) 상에 도 3에 도시된 바와 같이 갈바노 스캐너(200)의 경로(40a, 40b) 및 5축 스테이지부(300)의 경로(50)를 포함하는 스캔 경로를 표시한다(S300).
이후에, 사용자가 사용자 인터페이스를 통하여 레이저 패터닝 실행 명령, 즉, 대면적 연속 가공의 시작 명령을 입력하면(S400), 제어부(500)는, 갈바노 스캐너(200)의 위치와 스테이지(310)의 위치를 원점으로 동기화하고, 원점 동기화에 따라 엔코더 분배부(400)로부터 분배된 피드백 정보를 기준값으로 설정, 즉, 피드백 정보를 초기화한다(S500, 표 1의 M12 명령 참조).
다음에, 제어부(500)는, 스테이지 제어 파일 내 5축 스테이지부(300)의 경로 및 스캐너 제어 파일 내 갈바노 스캐너(200)의 경로를 해석하여 5축 스테이지부(300) 및 갈바노 스캐너(200)의 제어 명령으로 변환한다(S600).
이후에, 제어부(500)는, 스테이지 제어 파일 내 5축 스테이지부(300)의 경로 좌표에 따라 5축 스테이지부(300)를 약 1msec의 간격으로 제어하는 동시에, 스캐너 제어 파일 내 5축 스테이지부(300)의 경로(50)의 좌표(x, y, z, a, c)와 엔코드 분배부(400)로부터 입력받은 피드백 정보(
Figure 112017015249014-pat00028
,
Figure 112017015249014-pat00029
,
Figure 112017015249014-pat00030
,
Figure 112017015249014-pat00031
,
Figure 112017015249014-pat00032
)를 이용하여 5축 스테이지부(300)의 오차를 산출하고, 산출된 오차를 레이저 조사 경로(40a, 40b)의 좌표축(u축, v축 및 w축)을 기준으로 변환한 후, 변환된 값에 의해 산출된 보정값(
Figure 112017015249014-pat00033
,
Figure 112017015249014-pat00034
,
Figure 112017015249014-pat00035
)을 원 좌표값(u, v, w)에 더하여 보상 스캐너 위치 명령의 좌표(u`=u+
Figure 112017015249014-pat00036
, v`=v+
Figure 112017015249014-pat00037
, w`=w+
Figure 112017015249014-pat00038
)를 생성하고, 보상 스캐너 위치 명령의 좌표에 따라 갈바노 스캐너(200)를 약 10㎲의 간격으로 제어한다(S700). 이때, 제어부(500)는, 미리 설정한 단위, 즉, 하나의 스캔 루프 단위에 따라 스테이지 제어 파일 내 5축 스테이지부(300)의 경로 및 스캐너 제어 파일 내 갈바노 스캐너(200)의 경로를 버퍼링하고, 5축 스테이지부(300) 및 갈바노 스캐너(200)의 동기화를 위하여 5축 스테이지부(300)의 준비 상태 알림 및 트리거 신호 대기를 요청하는 명령(표 1 및 표 2의 M11 참조) 및 스캐너 제어부(520)의 버퍼링 완료 알림 및 트리거 신호 대기를 요청하는 명령(표 1 및 표 2의 M10 참조)을 이용할 수 있다. 상술한 하나의 스캔 루프 단위의 예는 하기 표 3과 같다.
M11
G00 U-3.134 V8.268 W-0.929 X57.371 Y15.935 Z80.489 A68.117 C-143.365
G01 U-2.981 V7.566 W-0.781 X57.344 Y15.920 Z80.469 A68.112 C-143.385
G01 U-2.818 V6.863 W-0.646 X57.317 Y15.904 Z80.448 A68.107 C-143.405
...(생략)...
G01 U-1.632 V-8.711 W-0.932 X57.344 Y15.920 Z80.448 A68.112 C-216.615
G01 U-2.886 V-8.159 W-0.905 X57.371 Y15.935 Z80.448 A68.117 C-216.635
M10
다음에, 제어부(500)는, 직전에 버퍼링된 스캔 루프가 마지막 루프인지 확인한 후(S800), 마지막 루프이면 가공 동작을 종료하고, 마지막 루프가 아닌 경우에는 스테이지 제어 파일 내 5축 스테이지부(300)의 경로 및 스캐너 제어 파일 내 갈바노 스캐너(200)의 경로를 해석하여 5축 스테이지부(300) 및 갈바노 스캐너(200)의 제어 명령으로 변환하는 단계(S600)로 돌아간다.
도 9는 종래의 3차원 대면적 레이저 가공 장치의 동작을 나타낸 도면으로, 대면적에 대한 스캔을 위하여 단계적으로 스캐닝을 수행함으로써 갈바노 스캐너의 스캔 필드에 따른 경계면이 생성되어 가공면이 불연속적임을 알 수 있다. 즉, 가공 동작 시, 갈바노 스캐너가 소정의 제1 스캔 필드에 대하여 스캐닝(200a) 후, 스테이지가 제1 스텝(300a)만큼 이동하고, 갈바노 스캐너가 소정의 제2 스캔 필드에 대하여 스캐닝(200b) 후, 스테이지가 제2 스텝(300b)만큼 이동하는 식으로 작업을 수행하므로, 작업 결과물에 불연속 경계면이 생성된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치의 동작을 나타낸 도면으로, 상술한 바와 같은 5축 스테이지 추종 오차를 3축 갈바노 스캐너에서 보장 제어하고, 이를 통하여 대면적에 대한 스캔을 연속적으로 수행함으로써 불연속 부위가 생성되지 않음을 알 수 있다. 즉, 갈바노 스캐너(200)가 스캐닝(200c)을 연속적으로 수행하고 5축 스테이지부(300) 상의 가공면 또한 연속적으로 이동(300c)되므로, 대면적을 가공하는 경우에도 고속 및 고정밀의 가공 동작을 수행할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 경로 생성부
200 : 갈바노 스캐너
300 : 5축 스테이지부
400 : 엔코더 분배부
500 : 제어부

Claims (7)

  1. 피가공물의 스캔 경로를 생성하는 경로 생성부;
    레이저를 조사하여 피가공물의 표면을 가공하는 갈바노 스캐너;
    상면에 피가공물이 배치되는 스테이지를 구비하고, 상기 스테이지의 X축 방향으로의 이동, 상기 X축에 수직인 Y축 방향으로의 이동, 상기 X축 및 Y축에 수직인 Z축 방향으로 이동, 상기 X축과 Y축이 이루는 평면의 틸팅 운동 및 상기 틸팅 운동의 회전축에 수직인 C축을 중심으로 하는 회전 운동을 수행하며, 상기 스테이지의 위치 정보를 생성하는 5축 스테이지부;
    상기 5축 스테이지부로부터 상기 스테이지의 위치 정보를 피드백 정보로서 분배하는 엔코더 분배부; 및
    상기 스캔 경로 및 상기 엔코더 분배부에서 분배된 상기 피드백 정보에 기초하여 상기 5축 스테이지부 및 상기 갈바노 스캐너를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 경로 생성부로부터 스캔 경로를 입력받아 상호 연동된 상기 갈바노 스캐너의 레이저 조사 경로에 대한 스캐너 위치 명령 및 상기 5축 스테이지부의 상기 스테이지의 이동 경로에 대한 스테이지 위치 명령을 생성하는 연동 명령 생성부;
    상기 스캐너 위치 명령 및 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 5축 스테이지부의 실시간 위치가 반영된 보상 스캐너 위치 명령을 생성하고, 생성된 상기 보상 스캐너 위치 명령에 의하여 상기 갈바노 스캐너를 제어하는 스캐너 제어부; 및
    상기 스테이지 위치 명령에 의하여 상기 5축 스테이지부를 제어하는 스테이지 제어부를 포함하고,
    상기 연동 명령 생성부는, 상기 경로 생성부로부터 스캔 경로를 입력받음에 따라 상기 스테이지 제어부를 통하여 상기 스테이지의 위치를 초기화하고, 상기 스테이지의 위치가 초기화됨에 따라 상기 엔코더 분배부로부터 분배된 피드백 정보를 기준값으로 설정하는 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 5축 스테이지부는,
    제1 서보 모터의 회전 운동을 상기 x축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 상기 제1 서보 모터의 회전수에 대응하는 제1 펄스를 생성하는 x축 구동부;
    제2 서보 모터의 회전 운동을 상기 y축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 상기 제2 서보 모터의 회전수에 대응하는 제2 펄스를 생성하는 y축 구동부;
    제3 서보 모터의 회전 운동을 상기 z축 방향의 양방향 선형 운동으로 전환하고, 상기 제3 서보 모터의 회전수에 대응하는 제3 펄스를 생성하는 z축 구동부;
    제4 서보 모터의 회전에 의하여 상기 틸팅 운동을 제공하고, 상기 제4 서보 모터의 회전수에 대응하는 제4 펄스를 생성하는 a축 구동부; 및
    제5 서보 모터의 회전에 의하여 상기 C축을 중심으로 하는 양방향 회전 운동을 제공하고, 상기 제5 서보 모터의 회전수에 대응하는 제5 펄스를 생성하는 c축 구동부를 포함하며,
    상기 위치 정보는, 상기 제1 펄스, 상기 제2 펄스, 상기 제3 펄스, 상기 제4 펄스 및 상기 제5 펄스를 포함하는 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스캐너 제어부는, 상기 보상 스캐너 위치 명령을 10㎲ 간격으로 생성하고,
    상기 스테이지 제어부는, 상기 스테이지 위치 명령에 따라 상기 5축 스테이지부를 제어하는 제어 명령을 1ms 간격으로 생성하는 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연동 명령 생성부는, 상기 스테이지의 위치가 초기화됨에 따라 상기 스캐너 제어부를 통하여 상기 갈바노 스캐너의 레이저 조사점을 미리 설정된 시작점으로 이동시키는 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스캐너 제어부는, 상기 갈바노 스캐너 위치 명령 내 레이저 조사 경로를 미리 설정한 단위씩 버퍼링하고, 버퍼링이 완료됨에 따라 상기 갈바노 스캐너의 제어를 시작하고 상기 스테이지 제어부로 동기화 신호를 출력하며,
    상기 스테이지 제어부는, 상기 동기화 신호를 입력받아 상기 5축 스테이지부의 제어를 시작하는 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치.
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