KR0143522B1 - 섀도우 마스크의 곡률 측정시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섀도우 마스크의 곡률 측정시스템 및 방법에 관한 것으로서, 3차원 측정기와, 상기 3차원 측정기를 구동시키는 측정기 제어부와, 상기 3차원 측정기의 Z축에 고정 설치되어 영상을 인식 하는 현미경 프로브와, 상기 현미경 프로브로부터 영상 데이타를 전송받아 디지탈로 변환시키는 프레임 그래버와, 상기 측정기 제어부와 프레임 그래버 사이에 연결된 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 섀도우 마스크 곡률 측정시스템 및 방법은 비접촉 측정이므로 제품에 변형을 주지 않으면서 측정이 가능하고, 섀도우 마스크의 자유곡면, 재질 및 구멍의 유무에 영향을 받지 않으면서 측정이 가능하며, 자동화 측정이 가능하다.

Description

섀도우 마스크의 곡률측정시스템 및 방법

제1도는 종래의 섀도우 마스크 곡률 측정시스템의 구성도,

제2도는 종래의 섀도우 마스크 곡률 측정시스템의 변위센서의 상세도,

제3도는 종래의 섀도우 마스크 곡률 측정방법을 도시한 흐름도,

제4도는 본 발명에 의한 섀도우 마스크 곡률 측정시스템의 구성도,

제5도는 본 발명의 현미경 프로브의 구성도,

제6도는 본 발명에 의한 현미경 프로브의 외관도,

제7도는 본 발명에 의한 컴퓨터가 지원하는 기능을 도시한 도면,

제8도는 본 발명에 의한 측정 지그부(외면곡률 치수측정시 )의 상세도,

제9도는 본 발명에 의한 측정 지그부(내면곡률 치수측정시 )의 상세도,

제10도는 본 발명에 의한 섀도우 마스크 곡률 측정방법의 흐름도,

제11도는 본 발명에 의한 자동집속으로 촛점을 맞추는 방법(외면곡률 치수측정시 )을 도시한 도면,

제12도는 본 발명에 의한 자동집속으로 촛점을 맞추는 방법(내면곡률 치수측정시 )을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 섀도우 마스크11 : 3차원 측정기

20 : 측정기 제어부30 : 현미경 프로브

40 : 프레임 그래버50 : 컴퓨터

60 : 측정 지그부

본 발명은 섀도우 마스크의 곡률 측정시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 섀도우 마스크나 일반 금형 제품의 3차원 형상을 제품에 변형을 주지 않으면서 정밀측정하는 섀도우 마스크의 곡률 측정시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래의 섀도우 마스크의 곡률 측정시스템은 제1도에 도시된 바와 같이 3차원 측정기 (또는 3축 로보트)(1)와, 상기 3차원 측정기(1)에 장착된 변위센서(2)와, 상기 변위센서(2)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환기 (3)와, 상기 3차원 측정기 (1) 내부의 제어기 (4)와 연결된 컴퓨터 (5)와, 상기 A/D변환기 (3)와 상기 컴퓨터 (5)를 연결하는 RS232C인터페이스부(6)로 구성된다. 상기 변위 센서 (2)의 상세한 구성은 제2도에 도시되어 있다

상기와 같이 구성된 종래의 섀도우 마스크의 곡률 측정시스템은 제3도에 도시된 흐름도에 의거하여 다음과 같이 동작한다. 3차원 측정기(1)의 측정지그(1')에 섀도우 마스크(10)를 고정, 설치한다. 상기 측정 지그(1')에 형성된 2개의 기준구멍간의 중심점을 기준으로 상기 섀도우 마스크(10)의 원점을 보정한다.

컴퓨터 (5)에서 측정하고자 하는 측정좌표로 이동한 후 변위센서 (2)의 출력값을 읽어 측정 결과값들을 상대치로 변환시킨다. 모든 측정점을 측정할 때까지 상기의 과정을 반복하고, 측정이 완료되면 측정좌표와 측정좌표값를 데이타 파일로 저장한다. 저장값은 컴퓨터의 모니터에 디스플레이 된다.

상기와 같은 종래의 섀도우 마스크 곡률 측정시스템 및 방법은 레이저를 이용한 비접촉 측정으로 광3각법을 응용하기 때문에 곡률을 가지는 물체를 측정할 때에는 정확한 측정결과를 얻을 수 없고, 고정도 측정을 요구하는 시스템에는 사용할 수 없으며, 수동으로 측정을 해야하므로 자동화가 블가한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기슬의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 비접촉 측정으로 제품에 변형을 주지 않고도 측정이 가능하고, 섀도우 마스크의 자유곡면, 재질 및 구멍의 유무에 영향을 받지 않으며 , 측정의 자동화가 가능한 섀도우 마스크 곡률 측정시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 섀도우 마스크 곡률 측정시스템은 3차원 측정기와, 상기 3차원 측정기를 구동시키는 측정기 제어부와, 상기 3차원 측정기의 Z축에 고정 설치되어 영상을 인식하는 현미경 프로브와, 상기 현미경 프로브로부터 영상 데이타를 전송받아 디지탈로 변환시키는 프레임 그래버와, 상기 측정기 제어부와 프레임 그래버 사이에 연결된 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 섀도우 마스크 곡률 측정시스템은 제4도에 도시된 바와 같이 3차원 측정기(11)와, 상기 3차원 측정기(11)를 구동시키는 측 정기 제어부(20)와, 상기 3차원 측정기(11)의 Z축에 고정 설치되어 영상을 인식하는 현미경 프로브(30)와, 상기 현미경 프로브(30)로부터 영상 데이타를 전송받아 디지탈로 변환시키는 프레임 그래버(40)와, 상기측정기 제어부(20)와 프레임 그래버 (40) 사이에 연결된 컴퓨터 (50)로 구성된다.

상기 측정기 제어부는 콘트를러(21)와 조이스틱(22)으로 구성되고,상기 현미경 프로브(30)는 제5도에 도시된 바와 같이 광학계(31)와, 조명계(32)와, CCD카메라(33)로 구성된다. 제6도는 상기 현미경 프로브의 외형을 도시한 도면으로(a)는 평면도이도, (b)는 정면도이며, (c)는 측면도이다.

상기 컴퓨터는 제7도에 도시된 바와 같이 파일을 열고 측정결과를 저장하며 프린트하고 종료하는 기능을 가진다. 또한, 섀도우 마스크나 일반 금형제품 현미경 프로브를 보정하는 기능을 가진다. 측정방법으로 자동측정과 단일점의 재측정 기능을 가지고 측정 파일을 열고 측정 결과를 검색하는 기능의 소프트 웨어를 제공한다.

상기 3차원 측정기 (11)에는 현미경 프로브(30)와 수직이 되도륵 형성되어 섀도우 마스크(10)를 고정시키는 측정지그부(60)가 포함되어 있다.

외면곡률 치수측정시, 상기 측정지그부(60)는 제8도에 도시된 바와 같이 측정 지그판(61)의 4모서리에 4개의 측정핀(62)을 부착시켜 구성한다. 내면곡률 치수측정시, 상기 측정지그부(60)는 제9도에 도시된 바와 같이 측정지그판(63)의 4모서리에 4개의 측정핀 (64)을 부착시키고, 중앙에는 반투명 아크릴(66)로 싸여진 형광등(65)을 부착함으로 구성한다.

상기와 같이 구성된 섀도우 마스크 곡률 측정시스템은 제10도에 도시된 흐름도에 의거하여 동작한다. 즉, 섀도우 마스크(10)의 측정기준을 설정하는 제1과정과, 섀도우 마스크(10)의 측정점으로 현미경 프로브 (30)를 이동시키는 제2과정과, 자동집속으로 촛점이 가장 잘 맞는 Z값을 구하는 제3과정과, 모든 측정점을 측정한 후 복귀하는 제4과정으로 이루어진다.

외면곡률 치수측정시, 상기 제3과정은 제11도에 도시된 바와 같이 현미경 프로브(30)를 상하로 이동시키는 제1단계와 에너지를 판독하는 제2단계와, 상기 에너지가 최대치인지를 감지하여 최대치가 아니면 제 1단계로 궤환하고 최대치 이면 다음단계로 진행하는 제3단계와, 상기 현미경 프로브(30)가 이동되었던 Z축 위치와 그 위치에서의 에너지 값으로 2차곡선을 그리고 에너지가 최대가 되는 위치를 산출하는 제4단계로 이루어진다.

제4단계 에서 산출된 에너지 최대의 위치로 이동하는 제5단계와, 섀도우 마스크(10)를 다수의 서브윈도우(subwindow)로 분할한 후 구멍 (hole)이 아닌 부분을 추출하는 제6단계와, 상기 현미경 프로브(30)가 제4단계 에서 산출된 에너지 최대의 위치 에서 미소의 이동량으로 상하 이동하는 제7단계와, 제7단계와 같이 이동하면서 각각의 서브윈도우들의 에너지 값을 산출하는 제8단계로 이루어진다.

제8단계에서 에너지가 최대인지를 감지하여 최대가 아니면 제7단계로 궤환하고 최대이면 다음 단계로 진행하는 제9단계와, 각 서브윈도우에서의 중심좌표에서의 집속위치를 산출하는 제10단계와, 각 서브윈도우 에서의 집속위치들을 최소자승법에 의한 곡면 맞춤으로 최종적인 집속 위치를 산출하는 제11단계로 이루어진다.

외면곡률 치수측정시, 제3과정은 제12도에 도시된 바와 같이 일정한 스텝으로 현미경 프로브(30)를 이동시키는 계1단계와, 상기 현미경 프로브(30)로부터 영상을 입력받는 제2단계와, 미분한 후 합을 구함으로 에너지를 구하는 제3단계와, 에너지가 증가하는지를 감지하여 증가하면 제1단계로 궤환하고 증가하지 않으면 다음 단계로 궤환하는 제4단계와, 제1단계에서 각 스텝의 위치와 에너지 값을 가우스 방정식에 대입하여 최소자승법으로 집속위치를 산출하는 제5단계로 이루어진다.

상기, 제4과정은 요구되는 모든 측정점을 측정한 후 데이타 파일로 저장하고, 모니터링하거나 프린터로 출력한다.

상기와 같이 본 발명에 의한 섀도우 마스크 곡률 측정시스템 및 방법은 비접촉 측정이므로 제품에 변형을 주지 않으면서 측정이 가능하고, 섀도우 마스크의 자유곡면, 재질 및 구멍의 유무에 영향을 받지 않으면서 측정이 가능하며, 자동화 측정이 가능한 효과가 있다.

Claims (9)

1. 3차원 측정기와, 상기 3차원 측정기를 구동시키는 측정기 제어부와, 상기 3차원 측정기의 Z축에 고정 설치되어 영상을 인식하는 현미경 프로브와, 상기 현미경 프로브로부터 영상 데이타를 전송받아 디지탈로 변환시키는 프레임 그래버와, 상기 측정기 제어부와 프레임 그래버 사이에 연결된 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 3차원 측정기에 현미경 프로브와 수직이 되도록 설치되어 섀도우 마스크를 고정시키는 측정지그부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 외면곡률 치수측정 시, 상기 측정 지그부는 측정 지그판의 4모서리에 측정핀을 부착시켜 구성된 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 내면곡률 치수측정시, 상기 측정 지그부는 측정지그판의 4 모서리에 측정핀을 부착하고, 중앙에는 반투명 아크릴로 싸여진 형광등을 부착하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 측정기 제어부는 콘트롤러와 조이스틱으로 구성된 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 현미경 프로브는 광학계와, 조명계와, CCD카메라로 구성된 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정시스템.
7. 섀도우 마스크의 측정기준을 설정하는 제1과정과, 섀도우 마스크 의 측정점으로 현미경 프로브를 이동시키는 제2과정과, 자동집속으로 촛점이 가장 잘 맞는 Z값을 구하는 제3과정과, 모든 측정점을 측정한 후 복귀하는 제4 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제3과정은 외면곡률 치수측정시에는, 현미경 프로브가 상하 이동하며 에너지를 판독하는 제1단계와, 상기 에너지가 최대가 되는 부분으로 상기 현미경 프로브를 이동하는 제2단계와, 상시 섀도우 마스크를 다수의 서브윈도우(subwindow)로 분할한 후 상기 서브윈도우들의 에너지값을 산출하는 제3단계와, 에너지가 최대가 되는 서브윈도우가 발생 되면 각 서브윈도우들을 연결함으로 집속위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제3과정은 내면곡률 치수측정시에는, 현미경 프로브를 이동하는 제1단계의, 영상을 감지한 후 미분을 행함으로 에너지를 구하는 제2단계와, 상기 에너지 값을 가우스 방정식에 대입하여 최소자승법에 의한 곡률맞춤으로 집속위치를 산출하는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 섀도우 마스크 곡률 측정 방법.