레이저 펄싱을 통한 간단하고 빠르며 정확한 제어 방법

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1. 소개

레이저는 수년 동안 용접 및 절단과 같은 재료가공 분야에 주로 사용되었다. 그러나 레이저 기술은 전문 분야로 간주되어 정확한 포지셔닝을 위한 복잡한 제어 시스템과 상당한 투자 및 전문 지식이 필요하다. 최근에 레이저 비용이 하락하여 이 강력한 기술을 새로운 애플리케이션 분야에 적용할 수 있게 되었다. 최신의 초고속 초단파 펄스 레이저도 이제 '덜 위험한' 레이저 설정을 사용했던 기계 제작업체에게 실현 가능한 옵션이 됐다.

레이저의 상품화는 시스템 통합자가 이점을 얻기 위해 더욱 많은 일을 해야하는 것을 의미한다. 모든 레이저 시스템의 필수 부분인 포지셔닝 및 제어는 매우 중요한 요소이다. 최신 기술은 약간 다른 방식으로 작동하므로 포지셔닝과 제어도 달라야 한다. 올바른 위치에서의 레이저 사용이 더욱 까다로워졌으며 기술을 완전히 처음 접하는 사람들에게는 보다 단순한 접근 방식이 중요해졌다.

이제 레이저 제어에 대한 독창적 모듈 접근방식을 적용한 새로운 솔루션이 제공되고 있다. 따라서 레이저 경험이 있든 없던 시스템 통합자도 시스템을 훨씬 쉽고 빠르게 설계하고 구축할 수 있다. EtherCAT과 같은 산업용 제어 네트워크를 사용하면 센서 또는 고정 장치와 같은 다른 항목을 쉽게 통합할 수 있으므로 이 모듈식 솔루션은 훨씬 큰 유연성을 갖는다.

본문에서는 레이저의 포지셔닝 및 제어, 시스템 통합자가 직면한 문제, 더욱 중요하게는 시스템 구축을 단순화하는 데 사용할 수 있는 솔루션에 대해 자세히 살펴본다. 즉, 시스템 통합자가 레이저 애플리케이션을 위한 고급 시스템을 보다 쉽게 설계하고 구축할 수 있는 방법이다.

2. 레이저 가공을 선택하는 이유

기존 기계가공 대신 레이저를 사용하면 훨씬 큰 처리능력 외에도 여러 중요한 이점이 있다. 레이저는 기계적 구성 요소의 고장 및 비용을 초래할 수 있는 마모에 취약하지 않고, 처리하기 어렵기로 알려진 재료들을 처리하는 데 효율적이다. 레이저의 미세한 빔은 매우 정교한 디테일과 정확도를 제공한다. 이는 높은 종횡비를 생성하거나 유사한 고정밀도를 요구하는 기타 기능과 같은 애플리케이션에 이상적이다.

특히 고강도의 짧은 펄스 레이저는 매우 정확하다. 레이저는 빔이 초점을 맞추는 위치에 따라 재료 표면 아래에서도 처리할 수 있다. 그 예는 발광 다이오드 및 플렉서블 디스플레이(flexible display)와 같은 소형 전자장치에서 볼 수 있다.

2.1 속도, 파워, 정밀도의 올바른 균형 유지

애플리케이션이 무엇이든, 레이저 펄스의 빠른 셔터링과 정확한 파이어링(firing)은 일관되면서 고품질의 처리를 보장하는 데 필수적이다. 이는 정확한 배치와 에너지 제어가 중요하며 자동화 및 모션 시스템을 레이저 출력에 직접 연결하여 달성할 수 있다. 재료의 손상이나 부정확한 부품의 생산을 방지하기 위해 레이저가 올바른 장소에 적절한 시간 동안 초점을 맞추고 적절한 수준의 출력을 전달하는지 확인하는 것이 매우 중요하다.

한 가지 옵션은 레이저 전력을 펄스 속도 및 변조에 연결하는 것이다. 전원이 고정된 경우 모션 시스템은 표면 전체에 올바른 레벨이 전달되도록 일정한 속도로 실행되어야 한다. 이것은 한 방향으로의 움직임에 따라 파이어링이 되는 래스터 스캔(raster scans) 또는 가속과 감속 단계 사이의 등속 단계 작업에 적합하다.

그러나 절단 및 용접 애플리케이션에서는 레이저 펄스가 고정된 주파수에서 발생하는 경우에도 일정한 비율로 겹치도록 레이저 펄스가 필요할 수 있다. 그림 1은 이에 대한 예를 보여준다. 그림 1a는 일정한 속도 프로파일 동안의 레이저 펄스 배치를 보여주고, 1b는 속도가 변할 때의 레이저 펄스 배치를 보여준다. 이로 인해 특정 영역에 너무 많은 에너지가 HAZ(heat affected zones)를 생성할 수 있고 너무 적으면 절단 또는 용접 경로에서 약한 영역이나 파손이 발생할 수 있는 불균일한 펄스 전달이 발생할 수 있다.

HAZ 문제는 단순히 모서리나 비선형 경로 때문에 다축 시스템에서 훨씬 자주 발생한다는 것이다. 가장 좋은 비유는 경주용 트랙을 달리는 스포츠카의 경우이다. 코너에 도달하면 속도를 줄여야 한다. 그렇지 않으면 경주용 라인을 따라갈 수 없고 트랙을 벗어날 수 있다.

XY 테이블의 경우도 마찬가지이다. 모션 경로가 너무 느려지지만 레이저 펄스 속도가 일정하게 유지되면 레이저 펄스가 뭉쳐지면서 너무 많은 전력이 모서리에 전달된다(그림 2). 일부 G-코드 성능의 CNC 기계에는 이 문제를 해결하기 위해 '미리 예측' 기능이 있어서 모션 컨트롤러가 미리 지정한 속도를 초과하는 것을 알 수 있다.

3. 속도 및 위치에 대한 레이저 제어

레이저 출력을 제어하는 가장 간단한 방법 중 하나는 이를 모션 경로의 속도에 연결하는 것이다. 이것은 컨트롤러의 아날로그 출력을 모션 경로의 벡터 속도에 연결하고 이것을 레이저 전력에 연결하여 간단히 달성할 수 있다.

아날로그 출력은 레이저의 전원 입력에 연결된다(예: 0-10 Vdc 범위). 일반적으로 모션 컨트롤러를 사용하면 최대 출력이 프로세스에 필요한 레이저의 최대 출력에 비례하도록 배율을 정의할 수 있다. 하한도 설정할 수 있다. 모션이 잘못 조정된 경우 저크(jerks)가 잘못된 처리를 초래할 수 있음을 기억하는 것이 중요하다. 배치 정확도가 낮으면 부품 품질이 나빠질 수도 있다. 이것은 용접과 같이 간단하지만 효과적인 프로세스다.

또 다른 접근방식은 벡터 속도에 관계없이 동작 경로를 따라 펄스를 배치하여 레이저를 정밀하게 제어하는 것이다. 이 두 가지 방법을 결합하여 전력 출력의 스케일링을 제어하는 것도 가능하며, 이는 레이저 전자 장치 또는 광학 경로의 원치 않는 기능을 극복할 수 있다.

업계에는 레이저 펄스와 같은 전자 출력과 연결된 정확한 고속 위치 기반의 이벤트를 생성할 수 있는 여러 기술이 있다. 서로 미묘하게 다르지만 본질적으로 단일 축의 모션에 대해 동일한 작업을 수행한다. 일부는 갈보 기술(galvo technology)에 적합하고 다른 일부는 전동 포지셔닝에 더 적합하다. PI의 ACS 제품군에서 새로운 모듈식 컨트롤러가 개발되면서, PEG(Position Event Generation)는 레이저를 다축 포지셔닝에 연결하기 위한 유연한 솔루션으로 떠오르고 있다.

4. 다축 제어의 어려움

3차원 궤적을 생성하는 경로는 3개 이상의 축에서 생성할 수 있다. 예를 들면 2개의 축에서 생성되고 원 또는 호 및 직선을 포함한 선형 XY 테이블 컨투어링(contouring)에 널리 사용되는 간단한 이중벡터 트래킹, 튜빙(tubing)을 처리하기 위한 선형 세타 조합(linear theta combination), 또는 드릴링을 위한 나선형 운동을 생성하는 선형 및 회전 스테이지의 조합이 있다.

4.1 제한된 애플리케이션, 성능 및 속도

정밀 모션 및 레이저 가공에 사용할 수 있는 많은 드라이브는 스테이지에 사용되는 피드백 장치 또는 모션 시스템에 사용되는 테이블에 따라 미리 정의되어야 한다. 위치 피드백은 스테이지의 위치를 읽을 수 있는 장치를 의미하며 컨트롤러가 이러한 장치의 속도를 계산할 수도 있다.

하지만 일부 모션 스테이지는 피드백을 사용하지 않는다. 그들은 명령된 모션 요청이 실제 응답과 동일하다는 원칙에 따르기 때문이다. 일반적으로 피드백 시스템은 증분(incremental) 또는 앱솔루트(absolute)이다. 증분형 인코더는 시스템이 시작될 때 기준점이나 알려진 위치(원점 복귀 스위치)가 필요하다. 이에 비해 앱솔루트 엔코더 시스템에는 피드백 측정 스케일에 위치 데이터가 내장되어 있다. 이 위치데이터는 시작시 사용할 수 있으므로 시스템을 물리적으로 이동하는 단계가 필요하지 않다.

4.1.1 증분 피드백 시스템

증분 인코더에는 구형파 또는 사인파의 두 가지 유형이 있다(그림 3). 구형파 인코더는 시스템에 고정된 거리의 이산 디지털 스텝을 제공한다. 예를 들어, 회전 모터의 구형파 인코더는 회전 당 1,000 스텝을 출력할 수 있다. 회전 모터가 1mm 피치 나사를 구동하는 경우, 시스템 분해능은 1/1,000mm, 즉 1μm이 된다.

구형파 인코더의 잠재적인 문제는 분해능을 얻기 위해 높은 카운트 출력을 발생하면서 시스템도 고속을 요구할 때이다. 이 때 출력 주파수는 컨트롤러 피드백 회로의 최대 주파수 입력을 초과하여 위치 손실을 초래할 수 있다. 사인파 인코더는 컨트롤러가 인코더의 기본 주파수에서 데이터를 입력하기 때문에 더욱 높은 속도 단계에서 훨씬 높은 분해능을 제공할 수 있다.

실제로 구형파 인코더는 사인파 인코더로 시작할 수 있다. 주요 차이점은 구형파의 경우 피드백 장치 또는 컨트롤러에서 디지털화 또는 곱셈이 발생하는 위치이다. 많은 레이저 출력 컨트롤러는 사인파 피드백을 사용하여 레이저를 트리거링할 출력을 생성할 수 없다. 전자 장치에는 디지털 구형파 신호가 필요하다. 이는 피드백 해상도가 높은 저속 시스템이나 피드백 해상도가 낮은 고속 시스템에 대한 사용성을 제한할 수 있다.

4.1.2. 다축 시스템의 다중 피드백

레이저 동기화 기술은 단일 축 경로 동작에 대한 인코더 데이터를 사용하여 트리거링 한다(예: 밀리미터 또는 미크론이 이동할 때마다 단일 레이저 펄스가 발생하도록 일대일 출력). 다축의 경우(예: 원으로 펄스하는 경우 동일한 원리를 적용할 수 있음) 각 축의 개별 인코더에서 데이터를 가져와서 결합된 벡터 출력이 계산되는 온보드 전자 하드웨어로 공급한다. 이것은 수년 동안 받아들여진 표준이었으며 이론적으로 정확도는 인코더의 실시간 위치 정보를 기반으로 한다.

그러나 실제로 모션 시스템이 성능면에서 적절하지 않은 경우 이 접근 방식은 좋지 않은 결과를 생성한다. 예를 들어, XY 테이블의 일정한 속도원(speed circle)은 각 축에 대한 속도의 사인파 변화로 구성된다. 속도의 변화는 모션과 관련된 가속도가 있어야 함을 의미한다. 가속도는 트래킹 오차(지령된 경로와 실제 경로의 차이)에 정비례한다. 따라서 경로는 항상 명령된 것과 다르다. 오류가 필요한 정확도의 임계값 미만인지 확인하는 것은 사용자의 책임이다. 편차로 인해 경로가 더 길거나 짧을 수 있다. 이는 레이저 펄스가 잘못된 위치에서 활성화될 수 있음을 의미한다.

또한, 여러 피드백 장치를 처리하고 레이저 파이어링에 사용되는 출력 벡터를 생성하는데 사용되는 전자 회로는 출력에 상당한 지연(대기 시간)을 초래할 수 있다. 트래킹이 되는 인코더가 많을수록 출력 속도가 더욱 크게 감소하므로 결과적으로 각 피드백의 데이터 입력 속도가 감소한다.

4.1.3. 비 증분(Non-incremental), 비 직접(non-direct), 또는 비 피드백 시스템(non-feedback system)

인코더 데이터가 필요한 파이어링 하드웨어는 분명히 피드백이 없는 모터(예: 스테퍼 모터)에 대한 이벤트를 생성하는 데 사용할 수 없다. 따라서 직렬 통신 기반의 앱솔루트 엔코더에는 적합하지 않다. 이러한 인코더는 시작할 때 '홈(home)'으로 지정할 필요가 없으며, 이는 고급 시스템의 안전 및 편의성과 관련하여 상당한 이점이 될 수 있다.

헥사포드(hexapod)와 같은 키네마틱 시스템도 어렵다. 인코더 데이터는 병렬 방향의 위치 또는 동작에 직접 연결되지 않거나 계산이 필요한 여러 축의 데이터 조합일 수 있으므로 직교 좌표의 경로에 대한 직접 트리거를 생성하지 않는다.

시장에서는 모션 시스템이 올바른 모션 성능을 가질 뿐만 아니라 이러한 애플리케이션의 복잡성을 처리할 수 있는 자동화 컨트롤러가 거의 없다. 이를 염두에 두고 사용자는 직접적인 피드백에만 의존하지 않는 펄스 전략을 고려해야 한다.

어떤 방법을 선택하든 기계 제작자는 항상 역학 및 컨트롤러의 모션 성능을 고려해야 한다. 모션 시스템에는 요구사항에 적절하게 일치해야 하는 공진, 낮은 대역폭, 저전력 모터 또는 기계적 부적절함(정확도, 롤, 피치, 편요각, 평탄도, 직진도 및 스태킹 영역)과 같은 기타 시스템 문제가 있다. 파이어링 할 때에 공작물 또는 레이저 헤드가 올바른 위치에 있는지도 확인해야 한다.

4.2 드라이브 시스템 용도 변경의 단점

레이저 처리는 자동화 시스템에 하드웨어 요구사항을 추가하고 시스템 설계자는 레이저를 컨트롤러에 연결하는 입력 및 출력 요구 사항을 알고 있어야 한다. 이론상으로 시스템 통합자는 고급 레이저 제어 기능을 갖춘 새 시스템을 설계할 때마다 마스터 컨트롤러 또는 마스터 드라이브 장치의 입력/출력 기능을 고려해야 한다.

기계 제작자는 이러한 추가 요구사항을 고려하여 전체 제어시스템을 재구축해야 한다. 여기에는 첫 번째 드라이브 장치를 물리적으로 훨씬 복잡하고 이러한 기능을 결합한 비싼 드라이브로 교체할 수 있다(그림 4). 이는 시스템 재설계 시간, 추가 하드웨어, 예비 부품 재고 및 더욱 큰 전기 캐비닛을 포함하여 비용에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

5. 모듈식 설계의 장점

PI의 ACS LCM(레이저 제어 모듈)은 EtherCAT 산업용 네트워크를 기반으로 모션 시스템을 구성하는 모듈식 방식을 도입했다. 인코더 데이터에 의존하지 않으며 드라이브가 지정된 축 요구 사항을 선택할 수 있다. 이 새로운 접근 방식은 시스템 통합자, 특히 현장을 처음 접하는 사람들에게 훨씬 빠른 시간을 제공한다. 또한, 이 시스템은 레이저 제어와 관련하여 기능을 크게 확장할 수 있는 더 쉬운 방법을 지원한다. 필요할 때만 고성능 다축 기능을 추가할 수 있는 유연성을 제공하여 드라이브의 시스템 아키텍처를 크게 단순화했다.

5.3 개루프 포지셔닝, 절대 인코더 및 운동학적 변환

레이저 제어를 위해 스테퍼 모터 스테이지를 사용할 때는 주의해야 한다. 개루프 포지셔닝은 오류로 인해 모터가 위치를 잃었을 때 정보를 제공하지 않지만 낮은 비용과 덜 까다로운 모션 애플리케이션을 위한 방법을 제시한다. 또한 앱솔루트 인코더는 기계 전원을 켤 때 참조할 필요가 없다. 이것은 기계 레이아웃의 장애물과 스테이지 또는 부품의 충돌을 방지하는 데 도움이 될 수 있으며, 시스템이 스테이지에 들어가지 않아야 하는 영역을 지능적으로 생성하거나, 비정상적이거나 대형 부품을 처리해야 할 때 추가적인 유연성을 제공할 수 있다.

3차원 좌표계가 복잡한 운동학으로 구성되거나 회전 스테이지와 같은 비선형 장치에서 생성된 경로로 구성된 시스템에서는 인코더 피드백과 관련되지 않은 동작 경로 데이터를 생성해야 한다. LCM은 인코더 데이터를 사용하지 않고 작동할 수 있으므로 이러한 시나리오에 이상적이다.

5.4. 갠트리 제어

일반적으로, 갠트리에는 하단 축을 이동하는 두 개의 모터가 있다(시스템 베이스를 지시하는 두 개의 인코더에 의해 안내됨). 그러나 인코더는 다른 판독 값을 생성할 수 있으며 잘못된 위치에서 파이어링할 가능성이 있다. 이런 일이 발생할 위험은 긴 교차 축 또는 높은 역동성을 가진 보다 넓은 모션 갠트리 시스템에서 발생한다.

LCM은 캐리지(레이저)에 따라 두 인코더의 데이터를 결합하고 부정확한 파이어링으로 이어질 수 있는 두 개의 충돌 피드백 효과를 제거한다. ACS 컨트롤러는 시스템의 전체 이동 범위에서 실시간으로 안정성과 위치 정확도를 향상시키는 추가 컨트롤러 알고리즘을 PI 갠트리에 제공한다. 이는 레이저가 올바른 위치에서 파이어링 되도록 트래킹 오류를 낮추고 방해 요소를 제거한다.

6. 새로운 레이저 기술을 위한 제어 옵션

레이저 재료 가공은 이제 경화를 위한 가열, 용접 및 클래딩(cladding)을 위한 용융, 드릴링 및 절단에 의한 재료 제거 작업에 사용되는 중요한 측면이며, 많은 새로운 기술은 레이저 펄스 제어를 모션과 동기화할 수 있는 이점을 누릴 수 있다.

업계에서 입증된 상용 레이저가 더욱 보편화되고 있다. 예를 들어, 고강도 펨토초(femtosecond) 레이저 가공은 재료가 상호 작용 중에 가열되지 않기 때문에 '저온' 공정으로 간주된다. 이러한 유형은 반사율을 감소시키거나 소수성 표면을 제공하거나 화학적으로 반응성인 표면을 생성하기 위한 표면 텍스처링이 포함된다. 윤활유 소모품의 사용을 줄이고 내구성을 개선하기 위해 움직이는 구성 요소의 마찰 감소를 주도하는 자동차 산업에서 특히 중요하다.

고강도 레이저의 '저온' 융제(ablation)의 또 다른 유용한 특성은, 주변 재료를 손상시키지 않고 재료에 깨끗하고 작고 깊은 구멍을 뚫을 수 있다는 것이다. 이 기술은 현재 의료 산업에서 혈관 스텐트 제작에 사용된다. 또한 직경이 마이크론이면서 깊이 대 직경 비율이 큰 구멍에 널리 채택된다.

다른 애플리케이션에는 앞면을 손상시키지 않고 표면 뒷면을 처리할 수 있는 유리 다이싱(dicing)이 포함된다. 이 애플리케이션은 기존의 기계적 다이아몬드 블레이드 다이싱 기술 사용이 불가능하다. 미세가공 및 용접은 일반적으로 나노초 파이버 레이저(nanosecond fiber lasers)로 수행된다. 파이버 레이저는 펨토초 레이저보다 펄스 지속 시간이 길지만 펄스 및 처리 매개변수를 신중하게 제어하여 사용할 수 있다. 이러한 유형의 레이저 가공에서 에너지는 결국 레이저 펄스의 지속 시간을 넘어 레이저 스폿에서 소산되는 열로 변환된다. 본질적으로 파이버 레이저는 프로세스를 제어하고 비용을 낮추기 때문에 결과가 애플리케이션에 적합하다면 많은 의미가 있다.

  이러한 모든 애플리케이션에서 펄스 지속 시간, 주파수 및 배치를 제어하는 것은 레이저 공정 능력, 품질 및 분자간 상호 작용을 변경하는 데 중요하다.

6.1 기본 작동 모드 레이저

제어의 가장 간단한 방법은 켜기 및 끄기 위치를 정의하는 것이다. 여기서 레이저 전력 제어는 레이저 자체에 의해 설정되거나 속도와 관련된 전력을 섹션 3에 설명한 대로 추가 아날로그 입력을 사용해야 한다(그림 10a 및 10b).

다음으로 고려해야 할 것은 거리 기반의 펄스 제어이다. 이는 레이저가 경로를 따라 고정된 거리에서 트리거할 것으로 예상하는 경우이다. 사용자는 이전과 같이 스위치 켜기 및 끄기 위치를 정의하지만 파이어링 신호가 계속 켜져 있지 않다. 컨트롤러는 이 펄스를 사용하여 레이저에서 단일 샷을 생성하거나 특정 레이저 처리 레시피에 대한 펄스 조합을 생성할 수 있다.

다른 방법은 펄스 트리거 위치가 고정된 거리가 아니라 경로를 따라 사용자가 지정한 지점에 있는 경우다. 이것은 ‘무작위 위치 펄싱(random position pulsing)’ 또는 ‘어레이 기반 펄싱(array-based pulsing)’ 이라고 한다. 이때 레이저는 내부 펄스 메커니즘이 단순한 게이팅(gating) 또는 켜기/끄기를 선호한다. 또는 PWM 입력을 해야 하는 경우도 있다. 이는 속도를 기반으로 레이저 출력을 제어하는 데 유용하다.

애플리케이션 및 프로세스 처리량을 개선하기 위해 펄스 및 PWM 입력은 레이저 파이어링 컨트롤러의 고급 레이저 제어 기능으로 제어할 수 있다. 다른 방법을 결합하여 훨씬 높은 유연성, 정밀도 및 처리량을 제공할 수 있다. 다음은 다양한 제어 방법의 그래픽 예를 보여준다(그림 11-16).

6.2 사용자 지정 출력 펄스 생성

6.2.1 고정거리 파이어링

하나의 시스템 내에서 고해상도, 다중 축 및 고속의 조합은 사용자가 출력 벡터 경로를 따라 거리를 계산하는 데 문제가 될 수 있다. LCM과 같은 레이저 파이어링 모듈은 벡터 경로를 계산한다.
이렇게 하면 경로가 물리적으로 한 방향 또는 여러 축의 조합인 경우에도 경로를 따라 고정 거리를 간단하게 정의할 수 있다. 또한 LCM과 같은 모듈은 인코더의 분해능을 세분화하여 파이어링 위치가 시스템의 자연 분해능 아래로 발생하도록 해 배치 정확도를 향상시킨다.

초기 펄스 이후에 발생하는 일련의 펄스를 정의하는 것도 가능하다(그림 12). 이것은 이벤트가 일련의 펄스를 필요로 하거나 레이저가 추가 펄스를 예상하거나 레이저에서 평균 전력 레벨을 구축하기 위해 다중 펄스를 예상할 수 있는 경우에 사용할 수 있다.

6.3. 경로를 따라 정의된 위치에서 파이어링(배열 기반 또는 무작위 파이어링)

고정된 개별 위치에서 파이어링 하도록 시스템에 지시하는 대신, 파이어링이 발생하는 위치의 배열을 정의하는 것도 가능하다. 이는 예를 들어 재료 또는 프로세스 변경(절단 대 용접)으로 인해 이벤트가 단일 샷 또는 대체 처리 체제를 유발할 수 있는 경우에 사용할 수 있다.

6.4. 관심 영역 분리

사용자는 레이저에게 스스로 켜고 끌 위치를 알려야 할 수도 있다. 예를 들어 레이저 전력은 아날로그 입력(일반적으로 0-10V 신호)에 의해 제어될 수 있다. 또는 레이저 전력은 고정 거리 펄스 또는 PWM과 같은 모드 조합으로 제어할 수 있다. 레이저 가공 영역을 단순화하기 위해 이러한 방법으로 윈도우를 중첩할 수 있다. 이는 배열 방법을 사용하여 시작과 끝을 정의한다.

6.5. PWM 모드

이 방법은 PWM을 사용하여 듀티 사이클을 조정하여 레이저 전력을 직접 제어하는 전자 제품에서 일반적으로 사용한다. 사용자 정의 간격으로 PWM과 펄스를 결합하여 비선형 또는 다양한 파이어링 이벤트를 허용하는 하이브리드 모드도 사용할 수 있다. 또한 작동 영역을 생성하여 파이어링 또는 변조가 발생하는 위치를 더욱 엄격하게 제어할 수 있다. 다음 다이어그램은 윈도우와 PWM이 결합되어 레이저 파이어링의 개별 영역을 제공하는 경우를 보여준다.

7. 요약

최신 고속 및 초단파 레이저 소스는 이제 합리적인 비용으로 제공되어 새로운 애플리케이션에 통합할 수 있는 많은 기회를 제공한다. 새로운 툴은 보다 빠른 솔루션을 제공하고 기존 방법에서 불가능했던 방식으로 더욱 작은 기능까지 처리할 수 있다.

그러나 선형, 회전 및 비선형 운동학 형태의 모션이 필요한 프로세스의 경우 레이저 파이어링이 모션 경로 위치와 정확하게 동기화되어야 한다. 이를 가능하게 하는 전자 장치는 한동안 특수 모션 컨트롤러에서 사용할 수 있었다. 하지만 이제는 레이저 펄싱 하드웨어를 추가하거나 연결하는 것을 훨씬 간단하게 만드는 EtherCAT 네트워크로 이동하고 있다.

레이저 펄싱 등의 연결로 인해 사용자 및 전기 캐비닛 구축업체의 이점은, 모션 증폭기 및 제어 장치와 레이저 인터페이스를 선택하여 간단하고 빠르며 유연하면서 정확한 제어를 제공할 수 있다는 것이다.

자료 제공: PI(www.pi-usa.us)