KR101196219B1 - 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법 및 이를 이용한 3차원 형상 측정장치 - Google Patents
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Abstract
3차원 형상 측정장치는 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 이용하여 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다. 3차원 형상 측정장치는, 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 발생시키며 측정 대상물에 격자 패턴광을 이송하면서 조사하는 조명장치를 적어도 하나 이상 포함하는 조명부, 이송에 따른 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하는 카메라를 포함하는 영상 촬영부, 촬영된 패턴영상을 이용하여 측정 대상물의 높이를 산출하는 중앙 제어부, 및 측정 대상물이 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에는 조명장치 및 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함한다. 이에 따라, 측정 대상물의 높이를 용이하고 정확하게 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법 및 이를 이용한 3차원 형상 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법 및 이를 이용한 3차원 형상 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자장치 내에는 적어도 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 구비되며, 이러한 인쇄회로기판 상에는 다양한 형상의 소자들이 실장되어 있다. 이러한 소자들의 불량 등을 검사하기 위하여, 보통 3차원 형상 측정장치가 사용된다.
종래의 3차원 형상 측정장치는 조명부로부터 발생된 격자 패턴광의 반사 이미지를 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 상기 반사 이미지를 이용하여 인쇄회로기판과 같은 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다.
그러나, 종래의 3차원 형상 측정장치는, 측정 대상물이 측정가능높이를 초과하는 높이를 갖는 경우, 3차원 형상의 측정이 불가능한 문제가 있다. 따라서, 측정 대상물의 높이와 관계없이 3차원 형상의 높이를 측정을 할 수 있는 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측정가능높이를 초과하는 높이를 갖는 측정 대상물의 높이를 측정할 수 있는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 측정가능높이를 초과하는 높이를 갖는 측정 대상물의 높이를 측정할 수 있는 3차원 형상 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 조명장치로부터 발생되며 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 상기 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다. 상기 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 이송하면서 조사하는 단계, 상기 카메라를 이용하여 상기 이송에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하는 단계, 및 상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 산출하는 단계를 포함한다. 상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에는 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정한다.
일 실시예로, 상기 3차원 형상 측정장치는 제1 등가파장 λ1을 갖는 제1 격자 패턴광을 발생시키는 제1 조명장치 및 상기 제1 등가파장과 다른 제2 등가파장 λ2를 갖는 제2 격자 패턴광을 발생시키는 제2 조명장치를 포함하는 조명부를 포함할 수 있으며, 상기 등가파장 λ12는, λ12 = λ1λ2/(λ1-λ2)로 결정되며, 상기 측정가능 높이의 범위는 상기 등가파장 λ12에 대응할 수 있다.
예를 들면, 상기 측정 대상물을 기록한 캐드 정보 또는 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용하여 상기 측정 대상물이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물의 그림자의 크기 및 상기 조명장치와 상기 측정 대상물 사이의 기하학적 관계를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 단계 및 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 상기 카메라의 초점 심도의 변화를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 단계 및 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물 상의 제1 격자패턴 피치 및 상기 측정 대상물의 베이스 기판 상의 제2 격자 패턴 피치의 차이를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 단계 및 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 측정대상물의 적어도 일부에 대하여 설정된 어느 하나의 측정영역 내에서, 상기 측정가능높이의 범위의 초과에 따른 상기 조명장치 및 상기 카메라를 1회 이상 이송하여 측정할 수 있다.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 조명장치로부터 발생되며 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 상기 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다. 상기 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 상기 측정 대상물의 측정지점을 설정하는 단계, 상기 측정지점이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계, 상기 측정지점이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우, 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하는 단계, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물의 측정지점에 상기 격자 패턴광을 이동하면서 조사하는 단계, 상기 카메라를 이용하여 상기 이동에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하는 단계, 및 상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정지점의 높이를 산출하는 단계를 포함한다.
일 실시예로, 상기 3차원 형상 측정장치는 제1 등가파장 λ1을 갖는 제1 격자 패턴광을 발생시키는 제1 조명장치 및 상기 제1 등가파장과 다른 제2 등가파장 λ2를 갖는 제2 격자 패턴광을 발생시키는 제2 조명장치를 포함하는 조명부를 포함할 수 있고, 상기 등가파장 λ12는, λ12 = λ1λ2/(λ1-λ2)로 결정되며, 상기 측정가능 높이의 범위는 상기 등가파장 λ12에 대응할 수 있다.
상기 측정지점이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계는, 캐드 정보에 기록된 상기 측정 대상물의 형상에 관한 정보 또는 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용하여 상기 측정지점이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치는, 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다. 상기 3차원 형상 측정장치는, 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 발생시키며 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 이송하면서 조사하는 조명장치를 적어도 하나 이상 포함하는 조명부, 상기 이송에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하는 카메라를 포함하는 영상 촬영부, 상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 산출하는 중앙 제어부, 및 상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에는 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함한다.
일 실시예로, 상기 조명부는, 제1 등가파장 λ1을 갖는 제1 격자 패턴광을 발생시키는 제1 조명장치 및 상기 제1 등가파장과 다른 제2 등가파장 λ2를 갖는 제2 격자 패턴광을 발생시키는 제2 조명장치를 포함할 수 있고, 상기 등가파장 λ12는, λ12 = λ1λ2/(λ1-λ2)로 결정되며, 상기 측정가능 높이의 범위는 상기 등가파장 λ12에 대응할 수 있다.
예를 들면, 상기 높이 조절부는, 상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정하는 이송 결정부 및 상기 측정 대상물이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하는 이송 수행부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 이송 결정부는 상기 측정 대상물을 기록한 캐드 정보 또는 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용하여 상기 측정 대상물이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 높이 조절부는, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물의 그림자의 크기 및 상기 조명장치와 상기 측정 대상물 사이의 기하학적 관계를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 높이 예측부를 포함할 수 있으며, 상기 이송 결정부는 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 높이 조절부는, 상기 카메라의 초점 심도의 변화를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 높이 예측부를 포함할 수 있으며, 상기 이송 결정부는 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 높이 조절부는, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물 상의 제1 격자패턴 피치 및 상기 측정 대상물의 베이스 기판 상의 제2 격자 패턴 피치의 차이를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 높이 예측부를 포함할 수 있고, 상기 이송 결정부는 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예로, 상기 측정가능높이의 범위의 초과가 발생하는 경우는, 상기 측정대상물의 적어도 일부에 대하여 설정된 어느 하나의 측정영역 내에서 발생하는 경우를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정 대상물이 측정가능높이를 초과하는 경우, 조명장치와 카메라를 상방으로 이송함으로써, 상기 측정 대상물의 높이를 용이하고 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 상기 측정 대상물의 높이를 다양한 방법을 이용하여 예측함으로써, 측정 대상물이 측정가능높이를 초과하는지 여부를 용이하고 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치의 높이 조절부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 3의 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법에서 측정가능높이의 초과 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치의 높이 조절부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 3의 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법에서 측정가능높이의 초과 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치의 높이 조절부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정방법에 사용되는 3차원 형상 측정장치는 격자 패턴광의 패턴영상을 이용하여 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다. 상기 3차원 형상 측정장치는, 일 실시예로, 측정 스테이지부(100), 영상 촬영부(200), 제1 및 제2 조명장치들(300,400)을 포함하는 제1 조명부, 제2 조명부(450), 영상 획득부(500), 모듈 제어부(600), 중앙 제어부(700) 및 높이 조절부(800)를 포함할 수 있다.
상기 측정 스테이지부(100)는 측정 대상물(10)을 지지하는 스테이지(110) 및 상기 스테이지(110)를 이송시키는 스테이지 이송유닛(120)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 스테이지(110)에 의해 상기 측정 대상물(10)이 상기 영상 촬영부(200)와 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)에 대하여 이동함에 따라, 상기 측정 대상물(10)에서의 측정위치가 변경될 수 있다.
상기 영상 촬영부(200)는 상기 스테이지(110)의 상부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되어온 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)에 대한 영상을 측정한다. 즉, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 제1 조명장치(300) 및 상기 제2 조명장치(400)에서 출사되어 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 광을 인가받아, 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영한다.
상기 영상 촬영부(200)는 카메라(210), 결상렌즈(220), 필터(230) 및 원형램프(240)를 포함할 수 있다. 상기 카메라(210)는 상기 측정 대상물(10)로부터 반사되는 광을 인가받아 상기 측정 대상물(10)의 평면영상을 촬영하며, 일례로 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 상기 결상렌즈(220)는 상기 카메라(210)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 상기 카메라(210)에서 결상시킨다. 상기 필터(230)는 상기 결상렌즈(220)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)에서 반사되는 광을 여과시켜 상기 결상렌즈(220)로 제공하고, 일례로 주파수 필터, 컬러필터 및 광세기 조절필터 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 원형램프(240)는 상기 필터(230)의 하부에 배치되어, 상기 측정 대상물(10)의 2차원 형상과 같은 특이영상을 촬영하기 위해 상기 측정 대상물(10)로 광을 제공할 수 있다.
상기 제1 조명부는 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 발생시키며, 상기 측정 대상물(10)에 상기 격자 패턴광을 이송하면서 조사하는 조명장치를 적어도 하나 이상 포함한다. 예를 들면, 상기 제1 조명부는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 조명장치(300) 및 제2 조명장치(400)를 포함할 수 있다.
상기 제1 조명장치(300)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 우측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1 조명장치(300)는 제1 조명유닛(310), 제1 격자유닛(320), 제1 격자 이송유닛(330) 및 제1 집광렌즈(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명유닛(310)은 조명원과 적어도 하나의 렌즈로 구성되어 광을 발생시키고, 상기 제1 격자유닛(320)은 상기 제1 조명유닛(310)의 하부에 배치되어 상기 제1 조명유닛(310)에서 발생된 광을 격자무늬 패턴을 갖는 제1 격자 패턴광으로 변경시킨다. 상기 제1 격자 이송유닛(330)은 상기 제1 격자유닛(320)과 연결되어 상기 제1 격자유닛(320)을 이송시키고, 일례로 PZT(Piezoelectric) 이송유닛이나 미세직선 이송유닛 중 어느 하나를 채용할 수 있다. 상기 제1 집광렌즈(340)는 상기 제1 격자유닛(320)의 하부에 배치되어 상기 제1 격자유닛(320)로부터 출사된 상기 제1 격자 패턴광을 상기 측정 대상물(10)로 집광시킨다.
상기 제2 조명장치(400)는 예를 들면 상기 영상 촬영부(200)의 좌측에 상기 측정 대상물(10)을 지지하는 상기 스테이지(110)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제2 조명장치(400)는 제2 조명유닛(410), 제2 격자유닛(420), 제2 격자 이송유닛(430) 및 제2 집광렌즈(440)를 포함할 수 있다. 상기 제2 조명장치(400)는 위에서 설명한 상기 제1 조명장치(300)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1 조명장치(300)는 상기 제1 격자 이송유닛(330)이 상기 제1 격자유닛(320)을 N번 순차적으로 이동하면서 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제1 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제1 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제1 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 또한, 상기 제2 조명장치(400)는 상기 제2 격자 이송유닛(430)이 상기 제2 격자유닛(420)을 N번 순차적으로 이동하면서 상기 측정 대상물(10)로 N개의 제2 격자 패턴광들을 조사할 때, 상기 영상 촬영부(200)는 상기 측정 대상물(10)에서 반사된 상기 N개의 제2 격자 패턴광들을 순차적으로 인가받아 N개의 제2 패턴영상들을 촬영할 수 있다. 여기서, 상기 N은 자연수로, 일 예로 3 또는 4일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 격자 패턴광들을 발생시키는 조명장치로 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)만을 설명하였으나, 이와 다르게 상기 조명장치의 개수는 3개 이상일 수도 있다. 즉, 상기 측정 대상물(10)로 조사되는 격자 패턴광이 다양한 방향에서 조사되어, 다양한 종류의 패턴영상들이 촬영될 수 있다. 예를 들어, 3개의 조명장치들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정삼각형 형태로 배치될 경우, 3개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있고, 4개의 조명장치들이 상기 영상 촬영부(200)를 중심으로 정사각형 형태로 배치될 경우, 4개의 격자 패턴광들이 서로 다른 방향에서 상기 측정 대상물(10)로 인가될 수 있다. 또한, 상기 제1 조명 유닛은 8개의 조명장치들을 포함할 수 있으며, 이 경우 8개의 방향에서 격자 패턴광을 조사하여 영상을 촬영할 수 있다.
상기 제2 조명부(450)는 상기 측정 대상물(10)의 2차원적 영상을 획득하기 위한 광을 상기 측정 대상물(10)에 조사한다. 일 실시예로, 상기 제2 조명부(450)는 적색조명(452), 녹색조명(454) 및 청색조명(456)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적색조명(452), 상기 녹색조명(454) 및 상기 청색조명(456)은 상기 측정 대상물(10)의 상부에서 원형으로 배치되어 상기 측정 대상물(10)에 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 조사할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 각각 높이가 다르도록 형성될 수 있다.
상기 영상 획득부(500)는 상기 영상 촬영부(200)의 카메라(210)와 전기적으로 연결되어, 상기 카메라(210)로부터 상기 제1 조명부에 의한 패턴영상들을 획득하여 저장한다. 또한, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)로부터 상기 제2 조명부(450)에 의한 2차원적 영상들을 획득하여 저장한다. 예를 들어, 상기 영상 획득부(500)는 상기 카메라(210)에서 촬영된 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아 저장하는 이미지 시스템을 포함한다.
상기 모듈 제어부(600)는 상기 측정 스테이지부(100), 상기 영상 촬영부(200), 상기 제1 조명장치(300) 및 상기 제2 조명장치(400)와 전기적으로 연결되어 제어한다. 상기 모듈 제어부(600)는 예를 들어, 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 포함한다. 상기 조명 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 조명유닛들(310,410)을 각각 제어하여 광을 발생시키고, 상기 격자 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 격자 이송유닛들(330,430)을 각각 제어하여 상기 제1 및 제2 격자유닛들(320, 420)을 이동시킨다. 상기 스테이지 콘트롤러는 상기 스테이지 이송유닛(120)을 제어하여 상기 스테이지(110)를 상하좌우로 이동시킬 수 있다.
상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500) 및 상기 모듈 제어부(600)와 전기적으로 연결되어 각각을 제어한다. 구체적으로, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 영상 획득부(500)의 이미지 시스템으로부터 상기 N개의 제1 패턴영상들 및 상기 N개의 제2 패턴영상들을 인가받아, 이를 처리하여 상기 측정 대상물(10)의 높이를 산출함으로써, 상기 측정 대상물(10)의 3차원 형상을 측정할 수 있다. 또한, 상기 중앙 제어부(700)는 상기 모듈 제어부(600)의 조명 콘트롤러, 격자 콘트롤러 및 스테이지 콘트롤러를 각각 제어할 수 있다. 이와 같이, 상기 중앙 제어부(700)는 이미지처리 보드, 제어 보드 및 인터페이스 보드를 포함할 수 있다.
상기 높이 조절부(800)는 상기 측정 대상물(10)이 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에 상기 제1 조명장치(300)와 상기 제2 조명장치(400) 및 상기 카메라(210)를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정 높이를 조절한다.
상기 측정가능높이의 범위는, 예를 들면 상기 카메라(210)에서 소정의 상을 맺게 할 때 상이 선명하다고 볼 수 있는 결상범위에 대응되며, 상기 측정가능높이의 범위는 상기 제1 조명장치(300)와 상기 제2 조명장치(400)의 격자 패턴광의 등가파장에 의하여 결정될 수 있다.
즉, 등가파장과 높이는,
H(높이)=φ(위상)*등가파장(λ)/2π
와 같은 관계에 있으므로, 상기 측정가능높이의 범위는 등가파장에 비례하는 관계에 있다.
이와 같이, 상기 3차원 형상 측정장치가 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)을 이용하여 측정할 수 있는 상기 측정 대상물(10)의 측정가능높이는 격자 패턴광의 등가파장에 대응하므로, 상기 측정 대상물(10)의 높이가 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이 이상인 경우 원칙적으로 상기 측정 대상물(10)의 정확한 높이를 측정하기 곤란하다.
그러나, 상기 높이 조절부(800)는 상기 측정 대상물(10)이 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에 상기 제1 조명장치(300)와 상기 제2 조명장치(400) 및 상기 카메라(210)를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정 높이를 조절하므로, 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이보다 높은 높이에 대하여도 상기 측정 대상물(10)의 정확한 높이 측정이 가능하다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 조명장치(300)는 제1 등가파장 λ1을 갖는 제1 격자 패턴광을 발생시키고, 상기 제2 조명장치(400)는 상기 제1 등가파장과 다른 제2 등가파장 λ2를 갖는 제2 격자 패턴광을 발생시킬 때, 상기 등가파장 λ12는, λ12 = λ1λ2/(λ1-λ2)로 결정될 수 있으며, 상기 3차원 형상 측정장치가 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)을 이용하여 측정할 수 있는 상기 측정 대상물(10)의 측정가능 높이는 격자 패턴광의 등가파장 λ12에 대응할 수 있다.
일 실시예로, 상기 높이 조절부(800)는 이송 결정부(810) 및 이송 수행부(820)를 포함할 수 있다.
상기 이송 결정부(810)는 상기 측정 대상물(10)이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정한다. 상기 이송 수행부(820)는 상기 측정 대상물(10)이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400) 및 상기 카메라(210)를 상방으로 소정 거리만큼 이송할 수 있다.
일 실시예로, 상기 이송 결정부(810)는 상기 측정 대상물(10)을 기록한 캐드(CAD) 정보 또는 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용하여 상기 측정 대상물(10)이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있으며, 이러한 판단은 상기 3차원 형상 측정장치를 이용하여 작업하는 작업자가 직접 입력할 수도 있다. 여기서, 상기 학습모드는 인쇄회로기판의 베어보드를 학습하여 인쇄회로기판의 설계 기준정보를 획득하는 방식을 의미하며, 예를 들면 상기 캐드 정보가 존재하지 않는 경우에 상기 학습모드에 의한 학습정보를 이용할 수 있다.
다른 실시예로, 상기 높이 조절부(800)는 별도로 상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측하는 높이 예측부(830)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 이송 결정부(810)는 상기 예측된 측정 대상물(10)의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정할 수 있다.
예를 들면, 상기 높이 예측부(830)는 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)로부터 상기 측정 대상물(10)에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물(10)의 그림자의 크기 및 상기 제1 및 제2 조명장치들(300,400)과 상기 측정 대상물(10) 사이의 기하학적 관계를 이용하여 상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 높이 예측부(830)는 상기 카메라의 초점 심도의 변화를 이용하여 상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측할 수도 있다. 또한, 상기 높이 예측부(830)는 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물(10)에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물(10) 상의 제1 격자패턴 피치 및 상기 측정 대상물(10)이 형성된 상기 인쇄회로기판의 베이스 기판 상의 제2 격자 패턴 피치의 차이를 이용하여 상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치는 측정 대상물이 측정가능높이를 넘어서는 경우에도 상기 측정 대상물의 높이를 용이하고 정확하게 측정할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법에대하여 도면을 참조로 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3에 나타난 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 조명장치로부터 발생되며 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 상기 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 3차원 형상 측정장치의 높이를 측정하기 위하여, 먼저 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 이송하면서 조사한다(S110). 상기 조명장치는 제1 조명장치(300) 및 제2 조명장치(400)를 이용할 수 있으며, 도 1 및 도 2에서 설명된 바와 같이 그 이상의 조명장치를 이용하여 조사하는 것도 가능하다. 이러한 과정은 도 1 및 도 2에서 설명한 조사방식과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
이어서, 상기 카메라(210)를 이용하여 상기 이송에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하고(S120), 다음으로, 상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 산출한다(S130). 이러한 과정은 도 1 및 도 2에서 설명한 촬영방식 및 높이 산출방식과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 측정 대상물(10)이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에는 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정한다. 이에 대한 구체적인 내용은 도 1 및 도 2에서 설명된 바와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 측정 대상물(10)은 인쇄회로기판 상에 형성된 소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 측정 대상물(10)은 단순히 상기 소자 전체를 의미할 수도 있고, 소자 내의 측정영역 또는 측정지점일 수도 있다.
또한, 상기 소자가 상면이 평평한 육면체 형상을 갖는 경우, 상기 소자의 어느 한 부분이 측정가능높이를 초과한 경우, 상기 소자는 전체적으로 측정가능높이를 초과해 있을 수 있다. 따라서, 작업자의 선택이나 캐드정보 등을 통하여 상기 소자의 높이가 측정가능높이 범위 내에 있는지 미리 확인하여, 상기 소자가 측정 대상물(10)로 채용된 경우에는 미리 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 소자의 각 부분의 형상을 측정할 때마다, 상기 각 부분이 측정가능높이 범위 내에 있는지 판단할 수도 있다.
예를 들면, 상기 측정가능높이의 범위의 초과가 발생하는 경우는, 상기 측정대상물의 적어도 일부에 대하여 설정된 어느 하나의 측정영역(field of view; FOV) 내에서 발생하는 경우를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 측정대상물(10)의 적어도 일부에 대하여 설정된 어느 하나의 측정영역 내에서, 상기 측정가능높이의 범위의 초과에 따른 상기 조명장치 및 상기 카메라를 1회 이상 이송하여 측정할 수 있다. 즉, 소정의 측정영역 내에서 한번에 측정할 수 없다고 판단될 경우에는 상기 측정영역 내에서 1회 이상 상기 조명장치 및 상기 카메라의 위치를 변화시켜서 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 측정가능높이의 범위의 레벨이 3개이면, 상기 조명장치 및 상기 카메라를 2회 이동하여 측정할 수 있다.
도 4는 도 3의 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법에서 측정가능높이의 초과 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 상기 격자 패턴광을 조사하고(S110), 이에 따른 패턴 영상을 촬영하기(S120) 이전에 상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측한 후(S140), 상기 예측된 측정 대상물(10)의 높이가 상기 측정가능높이 범위 내에 있는지 판단할 수 있다(S150).
상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측하기 위해서, 상기 조명장치(300,400)로부터 상기 측정 대상물(10)에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물(10)의 그림자의 크기 및 상기 조명장치(300,400)와 상기 측정 대상물(10) 사이의 기하학적 관계를 이용할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 카메라(210)의 초점 심도의 변화를 이용하여 상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측할 수도 있으며, 상기 조명장치(300,400)로부터 상기 측정 대상물(10)에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물(10) 상의 제1 격자패턴 피치 및 상기 측정 대상물(10)이 형성된 상기 인쇄회로기판의 베이스 기판 상의 제2 격자 패턴 피치의 차이를 이용하여 상기 측정 대상물(10)의 높이를 예측할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5에 나타난 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법은, 조명장치로부터 발생되며 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 상기 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 3차원 형상 측정장치의 높이를 측정하기 위하여, 먼저 상기 측정 대상물(10)의 측정지점을 설정한다(S210). 상기 측정지점은 상기 측정 대상물(10)에 대하여 설정된 측정영역 내의 어느 한 지점을 의미한다.
이어서, 상기 측정지점이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단한다(S220). 상기와 같은 판단은 도 4에서 설명된 부분과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 측정지점이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우, 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하고(S230), 이어서 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물의 측정지점에 상기 격자 패턴광을 이동하면서 조사한다(S240). 다음으로, 상기 카메라를 이용하여 상기 이동에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하고(S250), 이어서 상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정지점의 높이를 산출한다(S260). 상기의 과정 S230, 과정 S240, 과정 S250, 과정 S260은 도 3에서 설명된 부분과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 측정지점이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단함에는, 캐드 정보에 기록된 상기 측정 대상물의 형상에 관한 정보를 이용하거나 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법에 따르면, 측정 대상물이 측정가능높이를 넘어서는 경우에도 상기 측정 대상물의 높이를 용이하고 정확하게 측정할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 측정 대상물이 측정가능높이를 초과하는 경우, 조명장치와 카메라를 상방으로 이송함으로써, 상기 측정 대상물의 높이를 용이하고 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 상기 측정 대상물의 높이를 다양한 방법을 이용하여 예측함으로써, 측정 대상물이 측정가능높이를 초과하는지 여부를 용이하고 정확하게 판단할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 측정 대상물 100 : 측정 스테이지부
200 : 영상 촬영부 210 : 카메라
300 : 제1 조명장치 400 : 제2 조명장치
450 : 제2 조명부 500 : 영상 획득부
600 : 모듈 제어부 700 : 중앙 제어부
800 : 높이 조절부 810 : 이송 결정부
820 : 이송 수행부 830 : 높이 예측부
200 : 영상 촬영부 210 : 카메라
300 : 제1 조명장치 400 : 제2 조명장치
450 : 제2 조명부 500 : 영상 획득부
600 : 모듈 제어부 700 : 중앙 제어부
800 : 높이 조절부 810 : 이송 결정부
820 : 이송 수행부 830 : 높이 예측부
Claims (18)
- 조명장치로부터 발생되며 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 상기 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법에 있어서,
상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 이송하면서 조사하는 단계;
상기 카메라를 이용하여 상기 이송에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하는 단계; 및
상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 산출하는 단계를 포함하되,
상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에는 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 3차원 형상 측정장치는 제1 등가파장 λ1을 갖는 제1 격자 패턴광을 발생시키는 제1 조명장치 및 상기 제1 등가파장과 다른 제2 등가파장 λ2를 갖는 제2 격자 패턴광을 발생시키는 제2 조명장치를 포함하는 조명부를 포함하고,
등가파장 λ12는, λ12 = λ1λ2/(λ1-λ2)로 결정되며, 상기 측정가능 높이의 범위는 상기 등가파장 λ12에 비례하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우는,
상기 측정 대상물을 기록한 캐드 정보 또는 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용하여 상기 측정 대상물이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우는,
상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물의 그림자의 크기 및 상기 조명장치와 상기 측정 대상물 사이의 기하학적 관계를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 단계; 및
상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우는,
상기 카메라의 초점 심도의 변화를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 단계; 및
상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우는,
상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물 상의 제1 격자패턴 피치 및 상기 측정 대상물의 베이스 기판 상의 제2 격자 패턴 피치의 차이를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 단계; 및
상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 측정대상물의 적어도 일부에 대하여 설정된 어느 하나의 측정영역 내에서, 상기 측정가능높이의 범위의 초과에 따른 상기 조명장치 및 상기 카메라를 1회 이상 이송하여 측정하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 조명장치로부터 발생되며 소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 상기 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법에 있어서,
상기 측정 대상물의 측정지점을 설정하는 단계;
상기 측정지점이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 측정지점이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우, 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하는 단계;
상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물의 측정지점에 상기 격자 패턴광을 이동하면서 조사하는 단계;
상기 카메라를 이용하여 상기 이동에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하는 단계; 및
상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정지점의 높이를 산출하는 단계를 포함하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제8항에 있어서,
상기 3차원 형상 측정장치는 제1 등가파장 λ1을 갖는 제1 격자 패턴광을 발생시키는 제1 조명장치 및 상기 제1 등가파장과 다른 제2 등가파장 λ2를 갖는 제2 격자 패턴광을 발생시키는 제2 조명장치를 포함하는 조명부를 포함하고,
등가파장 λ12는, λ12 = λ1λ2/(λ1-λ2)로 결정되며, 상기 측정가능 높이의 범위는 상기 등가파장 λ12에 비례하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 제8항에 있어서,
상기 측정지점이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계는,
캐드 정보에 기록된 상기 측정 대상물의 형상에 관한 정보 또는 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용하여 상기 측정지점이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치의 높이 측정방법. - 격자 패턴광을 측정 대상물에 조사하여 생성된 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 측정장치에 있어서,
소정의 등가파장을 갖는 격자 패턴광을 발생시키며, 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 이송하면서 조사하는 조명장치를 적어도 하나 이상 포함하는 조명부;
상기 이송에 따른 상기 격자 패턴광의 패턴영상을 촬영하는 카메라를 포함하는 영상 촬영부;
상기 촬영된 패턴영상을 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 산출하는 중앙 제어부; 및
상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우에는 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하여 측정 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함하는 3차원 형상 측정장치. - 제11항에 있어서, 상기 조명부는,
제1 등가파장 λ1을 갖는 제1 격자 패턴광을 발생시키는 제1 조명장치; 및
상기 제1 등가파장과 다른 제2 등가파장 λ2를 갖는 제2 격자 패턴광을 발생시키는 제2 조명장치를 포함하고,
등가파장 λ12는, λ12 = λ1λ2/(λ1-λ2)로 결정되며, 상기 측정가능 높이의 범위는 상기 등가파장 λ12에 비례하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치. - 제11항에 있어서, 상기 높이 조절부는,
상기 측정 대상물이 상기 등가파장에 대응하는 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정하는 이송 결정부; 및
상기 측정 대상물이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는 경우, 상기 조명장치 및 상기 카메라를 상방으로 소정 거리만큼 이송하는 이송 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치. - 제13항에 있어서, 상기 이송 결정부는,
상기 측정 대상물을 기록한 캐드 정보 또는 학습모드에 의해 획득된 학습정보를 이용하여 상기 측정 대상물이 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치. - 제13항에 있어서,
상기 높이 조절부는, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물의 그림자의 크기 및 상기 조명장치와 상기 측정 대상물 사이의 기하학적 관계를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 높이 예측부를 포함하고,
상기 이송 결정부는 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치. - 제13항에 있어서,
상기 높이 조절부는, 상기 카메라의 초점 심도의 변화를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 높이 예측부를 포함하고,
상기 이송 결정부는 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치. - 제13항에 있어서,
상기 높이 조절부는, 상기 조명장치로부터 상기 측정 대상물에 상기 격자 패턴광을 조사하여 발생된 상기 측정 대상물 상의 제1 격자패턴 피치 및 상기 측정 대상물의 베이스 기판 상의 제2 격자 패턴 피치의 차이를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이를 예측하는 높이 예측부를 포함하고,
상기 이송 결정부는 상기 예측된 측정 대상물의 높이가 상기 측정가능높이의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고 이송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치. - 제11항에 있어서, 상기 측정가능높이의 범위의 초과가 발생하는 경우는,
상기 측정대상물의 적어도 일부에 대하여 설정된 어느 하나의 측정영역 내에서 발생하는 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
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