레이저 스캔

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레이저 스캐닝은 레이저 빔이 보이든 보이지 ^[1]않든 간에 편향되는 것을 제어하는 것입니다.스캔된 레이저 빔은 일부 3-D 프린터, 신속한 프로토타이핑, 재료 가공용 기계, 레이저 조각 기계, 노안 치료를 위한 안과 레이저 시스템, 공초점 현미경 검사, 레이저 프린터, 레이저 쇼, 레이저 TV 및 바코드 스캐너에 사용됩니다.

테크놀로지

스캔 미러

대부분의 레이저 스캐너는 움직이는 거울을 사용하여 레이저 빔을 조종합니다.빔의 스티어링은 레이저 프린터 내부와 같이 1차원일 수도 있고 레이저 쇼 시스템과 같이 2차원일 수도 있습니다.또한, 미러는 바코드 스캐너 또는 소위 공명 검류계 스캐너의 회전 폴리곤 미러러와 같은 주기적인 움직임이나 서보 제어 검류계 스캐너에서처럼 자유롭게 주소 지정 가능한 움직임을 유도할 수 있습니다.또한 래스터 스캔과 벡터 스캔이라는 용어를 사용하여 두 상황을 구분합니다.스캐너는 스캔 동작을 제어하기 위해 모터(폴리곤 미러용) 또는 검류계(갈보라고도 함)에 적절한 전류를 원하는 각도 또는 위상에 공급하는 회전 인코더와 제어 전자 장치가 필요합니다.소프트웨어 시스템은 일반적으로 스캔 동작을 제어하며, 3D 스캔이 구현된 경우 측정된 데이터의 수집도 제어합니다.

레이저 빔을 2차원으로 배치하기 위해 주로 저속 스캔 시스템에 사용되는 두 축을 따라 하나의 미러를 회전시키거나 직교 축에 장착된 두 개의 밀착된 미러에 레이저 빔을 반사시킬 수 있습니다.다음으로 2개의 평면 또는 폴리곤(다각형) 미러 각각은 각각 검류계 또는 전기 모터에 의해 구동된다.2차원 시스템은 재료 가공, 공초점 현미경 검사 및 의학 분야에서 대부분의 응용 분야에 필수적입니다.일부 응용 프로그램에서는 레이저 빔의 초점을 3차원으로 배치해야 합니다.이는 보통 '초점 시프터' 또는 'z 시프터'라고 하는 서보 제어 렌즈 시스템에 의해 실현됩니다.많은 레이저 스캐너를 사용하면 레이저 강도를 변경할 수 있습니다.

레이저 TV나 레이저 디스플레이용 레이저 프로젝터에서는 빨강, 파랑, 초록의 3가지 기본 색상이 하나의 빔으로 결합되어 두 개의 거울과 함께 반사됩니다.

미러를 움직이는 가장 일반적인 방법은 앞서 언급한 바와 같이 전기 모터 또는 검류계를 사용하는 것입니다.그러나 압전 액추에이터 또는 자성 액추에이터가 대안 옵션입니다.이들은 더 높은 도달 가능한 각 속도를 제공하지만 종종 더 작은 도달 가능한 최대 각도를 희생합니다.또한 마이크로미터의 작은 미러를 포함한 마이크로미터의 마이크로미터 단위의 마이크로미터의 마이크로미터 장치도 있습니다.이러한 마이크로미터는 피코 프로젝터에 사용됩니다.

주사 굴절 광학

두 개의 리즐리 프리즘이 서로 반대 방향으로 회전하면 원뿔 안에서 광선을 마음대로 스캔할 수 있습니다.이러한 스캐너는 미사일을 추적하는 데 사용된다.

두 광학렌즈가 서로 움직이거나 회전하면 거울 스캐너와 비슷한 방식으로 레이저 빔을 스캔할 수 있습니다.

재료 효과

일부 특수 레이저 스캐너는 움직이는 거울 대신 음향 광학 디플렉터 또는 전기 광학 디플렉터를 사용합니다.이러한 메커니즘에 의해 지금까지 가능한 최고의 스캔 주파수가 허용됩니다.예를 들어 레이저 TV 시스템에서 사용됩니다.한편, 이러한 시스템은 또한 미러 스캔 시스템보다 훨씬 더 비싸다.

단계별 어레이 스캔

단계별 어레이를 통해 레이저 빔을 스캔하는 연구가 진행되고 있다.이 방법은 움직이는 부품 없이 레이더 빔을 스캔하는 데 사용됩니다.VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)을 사용하면 예측 가능한 미래에 고속 레이저 스캐너를 실현할 수 있을 것이다.

적용들

3D 객체 스캔

3D 물체 스캐닝 분야에서 레이저 스캐닝(레이더라고도 함)은 레이저 빔의 제어된 스티어링과 레이저 거리 측정기를 결합합니다.스캐너는 모든 방향의 거리 측정을 통해 물체, 건물 및 경관의 표면 형상을 빠르게 캡처합니다.전체 3D 모델을 구축하려면 서로 다른 시야각에서 얻은 여러 표면 모델을 결합하거나 다른 알려진 제약 조건을 혼합해야 합니다.작은 물체는 사진 측량 ^[2]같은 기술로 회전 받침대 위에 올려놓을 수 있다.

3D 객체 스캐닝은 설계 프로세스를 향상시키고 데이터 수집 오류를 줄이고 시간과 비용을 절감하여 기존 데이터 수집 기술을 대체할 수 있습니다. 3D 스캐닝은 모바일 매핑, 측량, 건물 및 건물 내부 스캔, 고고학에도 사용됩니다.

재료 가공

레이저의 전력에 따라 작업물에 미치는 영향이 다릅니다. 레이저 조각 및 레이저 절제에는 낮은 전력 값이 사용됩니다. 레이저에 의해 재료가 부분적으로 제거됩니다.출력이 높을수록 재료는 유체가 되어 레이저 용접을 할 수 있습니다.또는 재료가 완전히 제거될 정도로 출력이 높으면 레이저 절삭을 수행할 수 있습니다.최신 레이저는 두께 10cm 이상의 강철 블록을 자르거나 몇 마이크로미터 두께의 각막층을 수축시킬 수 있다.

레이저 스캐너와 함께 액체 고분자를 경화하는 레이저의 능력은 신속한 프로토타이핑에 사용되며, 레이저 스캐너를 사용하여 고분자와 금속을 녹이는 능력은 레이저 소결 또는 레이저 용융에 의해 부품을 생산하는 것입니다.

이러한 어플리케이션에 사용되는 원리는 동일합니다.PC 또는 임베디드 시스템에서 실행되며 전체 프로세스를 제어하는 소프트웨어는 스캐너 카드로 연결됩니다.이 카드는 수신된 벡터 데이터를 스캔 헤드로 전송되는 이동 정보로 변환합니다.이 스캔헤드는 레이저 빔을 한 레벨(X 좌표 및 Y 좌표)로 꺾을 수 있는 두 개의 미러로 구성됩니다.세 번째 치수는 필요한 경우 레이저의 초점을 깊이 방향(Z축)으로 이동할 수 있는 특정 광학 장치로 실현됩니다.

곡면의 레이저 스크라이브와 같은 특수한 용도나 레이저가 재료의 특정 위치에 영향을 미칠 필요가 있는 유리 내 마킹에는 3차원의 레이저 포커스를 스캔해야 합니다.이러한 경우 레이저의 초점은 가능한 한 작게 하는 것이 중요합니다.

레이저 스캐닝 어플리케이션의 강화 및/또는 생산 시 재료의 throughput이 높은 경우 스캔 헤드가 여러 개 있는 스캔 시스템이 사용됩니다.여기서 소프트웨어는 이러한 멀티헤드 어플리케이션 내에서 정확히 수행되는 작업을 제어해야 합니다.사용 가능한 모든 헤드에 동일한 마크를 붙여야 보다 신속하게 처리가 완료됩니다.또한 넓은 작업영역에서 모든 스캔헤드가 작업의 일부를 수행하는 단일 작업을 동시에 마킹할 수도 있습니다.

바코드 리더

많은 바코드 리더, 특히 몇 미터 거리에서 바코드를 읽을 수 있는 기능이 있는 리더는 스캔된 레이저 빔을 사용합니다.이러한 장치에서는 일반적으로 공명 미러 스캐너의 도움을 받아 반도체 레이저 빔을 스캔합니다.미러는 전자적으로 구동되며 금속 코팅된 폴리머로 구성됩니다.

우주 비행

우주 수송기가 우주 정거장에 도킹해야 할 때, 그것은 조심스럽게 올바른 위치로 이동해야 한다.우주정거장과의 상대적인 위치를 결정하기 위해 우주수송기 전면에 내장된 레이저 스캐너는 우주정거장의 형상을 스캔한 후 컴퓨터를 통해 조종명령을 결정한다.이 응용 프로그램에는 공명 검류계 스캐너가 사용됩니다.

레이저 표시

레이저 라이트 쇼에서는 일반적으로 X-Y 구성의 2개의 검류계 스캐너를 사용하여 벽, 천장 또는 기타 표면에 무늬나 이미지를 그립니다(연기나 안개 등).오락이나 판촉을 ^{[citation needed]}목적으로 합니다.

레퍼런스