KR101337880B1 - Transfer error compensation method of driving unit for phase shifting - Google Patents

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KR101337880B1 KR1020120082703A KR20120082703A KR101337880B1 KR 101337880 B1 KR101337880 B1 KR 101337880B1 KR 1020120082703 A KR1020120082703 A KR 1020120082703A KR 20120082703 A KR20120082703 A KR 20120082703A KR 101337880 B1 KR101337880 B1 KR 101337880B1
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김민영
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a method for compensating for a transfer error of a driving unit for phase shifting capable of calculating the transfer error of the driving unit and compensating for the error so as to move the phase of an interference fringe rapidly and correctly by using only the image on the interference fringe for each step captured by a camera. The method for compensating for the transfer error of the driving unit for phase shifting comprises: inputting, into the driving unit via a controller, a reference input value for operating the driving unit; moving the interference fringe at regular intervals step by step by operating the driving unit according to the reference input value, and concurrently capturing the image on the interference fringe for each step via the camera; the controller determining whether or not the transfer error of the interference fringe occurs by using brightness differences among the interference fringes for each step; and calculating the compensation value of the reference input value in the case that the controller determines that the transfer error of the interference fringe occurs. [Reference numerals] (AA) Start;(BB) End;(S110) Input a reference input value into the driving unit;(S120) Capturing an image on an interference fringe for each step via a camera;(S130) Whether or not does a transfer error of the interference fringe occur?;(S140) Calculate a compensation value of a reference input value

Description

위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법{TRANSFER ERROR COMPENSATION METHOD OF DRIVING UNIT FOR PHASE SHIFTING}TRANSFER ERROR COMPENSATION METHOD OF DRIVING UNIT FOR PHASE SHIFTING}

본 발명은 위상 천이용 구동유닛의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 형상 측정 시 간섭무늬(fringe pattern)의 위상을 강제로 이동시키기 위한 PZT(piezoelectric) 액추에이터 등과 같은 위상 천이용 구동유닛을 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a phase shifting drive unit, and more particularly, to a phase shifting drive unit such as a PZT (piezoelectric) actuator for forcibly shifting a phase of a fringe pattern during a three-dimensional shape measurement. It is about how to control.

일반적으로 간섭측정법(interferometry), 모아레측정법(moire), PMP측정법(phase measuring profilometry) 등과 같은 3차원 형상 측정방법에서는 위상의 계산을 위해 사용되는 엔-버킷 위상이동 방법(n-bucket phase-shifting)의 구현을 위해서는 정확한 2pi/n 위상 이동방법이 요구된다.In general, in three-dimensional shape measurement methods such as interferometry, moire, and phase measuring profilometry, n-bucket phase-shifting is used to calculate the phase. In order to implement, an accurate 2pi / n phase shift method is required.

상기 3차원 형상 측정방법에서는 통상적으로 그레이팅(grating)이나 미러(mirror) 등에 PZT 액추에이터와 같은 구동유닛을 설치하여 간섭무늬의 위상 이동을 실현하고 있는 실정이다.In the three-dimensional shape measuring method, a driving unit, such as a PZT actuator, is generally provided in a grating or a mirror to realize a phase shift of an interference fringe.

그러나, 상기 PZT 액추에이터와 같은 구동유닛은 반응이 리니어하지 않기 때문(nonlinear)에 간섭무늬의 정확한 이송 위치를 맞추는 것이 쉽지 않으며, 일반적으로는 사용자의 시행착오로 상기 간섭무늬 이송량을 보정함으로써, 상기 간섭무늬의 위상 이동량을 보정하는 시간이 매우 오래 걸릴 뿐만 아니라, 상기 간섭무늬의 위상 이동량 또한 정확하게 보정한다는 것은 실질적으로 불가능하였다.However, it is not easy for the driving unit such as the PZT actuator to adjust the exact position of the transfer of the interference fringes because the response is nonlinear, and in general, the interference is corrected by trial and error of the user. Not only does it take a very long time to correct the phase shift amount of the fringe, but it is also practically impossible to accurately correct the phase shift amount of the interference fringe.

그리하여, 최근에는 상기 간섭무늬의 위상 이동량이 정확하지 않아도 내부적으로 실제 이송량을 추정하여 보상하는 a-버킷팅 알고리즘(aribitrary-bucketing algorithm)을 사용하고 있는 실정이나, 이는 제어부의 계산량이 많아 상기 간섭무늬의 이송오차를 산출하여 보상하는 시간이 매우 오래 걸리게 된다는 문제점이 있었다.Therefore, in recent years, although the phase shift amount of the interference fringe is not accurate, an a-bucketing algorithm is used to estimate and compensate the actual feed amount internally. There was a problem that it takes a very long time to compensate for the calculation of the transport error.

따라서, 본 발명의 목적은 카메라에 의해 획득된 각 스텝별 간섭무늬 영상만을 이용하여 매우 신속하고 정확하게 상기 간섭무늬의 위상을 이동시키기 위한 구동유닛의 이송 오차를 산출하여 보상할 수 있는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is a phase shift driving unit that can calculate and compensate a transfer error of a driving unit for shifting the phase of the interference fringe very quickly and accurately using only the interference fringe images of each step acquired by the camera. It is to provide a method for compensating for the transfer error.

본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법은, 상기 구동유닛을 작동시키기 위한 기준 입력 값을 제어부를 통해 상기 구동유닛에 입력하는 단계와, 상기 기준 입력 값에 의해 상기 구동유닛이 작동되어 간섭무늬를 일정간격으로 스텝별로 이동시킴과 동시에 카메라를 통해 각 스텝별 간섭무늬의 영상을 획득하는 단계와, 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이를 이용하여 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하는 단계 및, 상기 간섭무늬의 이송 오차가 발생된 경우, 기준 입력 값의 보상 값을 산출하는 단계를 포함한다.In accordance with an embodiment of the present invention, a method for compensating a transfer error of a driving unit for phase shifting includes inputting a reference input value for operating the driving unit to the driving unit through a control unit, and driving the driving unit by the reference input value. The unit is operated to move the interference fringes step by step at the same time and to obtain an image of the interference fringes for each step through the camera, and by the control unit by using the brightness difference of the interference fringes image for each step Determining whether there is a transfer error of the interference fringe, and calculating a compensation value of a reference input value when a transfer error of the interference fringe occurs.

일 예를 들면, 각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이는, 서로 이웃하는 스텝별 간섭무늬 영상의 픽셀별 휘도차의 절대 값에 대한 m차승에 상기 카메라의 FOV내 적분값을 계산하여 산출한다.For example, the brightness difference of the interference fringe image for each step is calculated by calculating the integral value in the FOV of the camera at the m-th power relative to the absolute value of the luminance difference for each pixel of the neighboring interference fringe image for each step.

여기서, 상기 m승은 스케일링 계수(scaling factor)를 나타내며, 상기 m은 0보다 큰 값을 가진다.Here, the m power represents a scaling factor, and m has a value greater than zero.

한편, 상기 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하는 단계는, 각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이의 비율 값들을 산출하는 단계와, 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이의 비율 값들을 비교하여 오차가 있는 비율 값의 존재 여부를 판별하는 단계 및, 상기 오차가 있는 비율 값이 있다고 판단되면 상기 오차가 있는 비율 값이 산출된 스텝의 위치를 검출하는 단계를 포함한다.The determining of the presence or absence of a transmission error of the interference fringe may include calculating ratio values of brightness differences of the interference fringe images for each step, and comparing ratio values of brightness differences of the interference fringe images for each step. Determining whether there is an error ratio value, and if it is determined that there is an error ratio value, detecting a position of a step in which the error rate value is calculated.

또한, 상기 기준 입력 값의 보상 값을 산출하는 단계는, 상기 간섭무늬 영상의 밝기 차이를 이용하여 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝부터 최종 스텝까지 상기 간섭무늬를 스텝별로 이동시키기 위한 상기 구동유닛의 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하는 단계를 포함한다.The calculating of the compensation value of the reference input value may include driving to move the interference fringe step by step from a step in which a transfer error of the interference fringe is generated to a final step by using a brightness difference of the interference fringe image. Detecting compensation values of a reference input value of the unit.

일 예를 들면, 상기 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하는 단계는, 비선형 형태의 각 스텝별 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 선형으로 근사화시키는 단계와, 선형화된 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하는 단계와, 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값과 선형화된 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 이후의 스텝부터 최종 스텝까지의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값들을 산출하는 단계와, 상기 기준 입력 값에 각 스텝별로 예비 보상 값들을 적용하여 상기 구동유닛에 입력하는 단계와, 상기 구동유닛에 의해 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동하는지 여부를 판단하는 단계 및, 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동되었다고 판단되면 상기 간섭무늬를 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동시킨 상기 구동유닛에 입력된 예비 보상 값들을 상기 제어부에 의해 검출하여 상기 기준 입력 값의 보상 값들로 결정하는 단계를 포함한다.For example, detecting the compensation values of the reference input value may include linearly approximating a transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of the driving unit for each step of a non-linear shape, and linearizing the driving. Calculating a preliminary compensation value for the reference input value of the step where the transfer error of the interference fringe is generated using the transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of the unit, and the reference of the step where the transfer error of the interference fringe is generated The preliminary reference value for the reference input value from the step after the occurrence of the interference error of the interference fringe is generated by using the preliminary compensation value for the input value and the transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of the linearized drive unit. Calculating compensation values and inputting the compensation values to the driving unit by applying preliminary compensation values to the reference input values for each step; Determining, by the driving unit, whether the interference fringe is correctly moved by 1 / N pitch for each step; and if it is determined that the interference fringe is correctly moved by 1 / N pitch for each step, each of the interference fringes is determined. And detecting, by the controller, preliminary compensation values inputted to the driving unit which are precisely moved by 1 / N pitch for each step, and determining the compensation values of the reference input values.

여기서, 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하는 단계는, 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 상기 간섭무늬의 이송 오차 값을 추정하는 단계 및, 상기 추정된 간섭무늬의 이송 오차 값과 상기 선형으로 근사화된 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 상기 이송오차가 발생된 스텝의 간섭무늬에 대한 기준 입력 값의 보상 값을 산출하는 단계를 포함한다.The calculating of the preliminary compensation value for the reference input value of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated may include estimating a transfer error value of the interference fringe in the step in which the transfer error of the interference fringe is generated; Compensation of the reference input value for the interference fringe of the step where the transfer error is generated by using the estimated transfer error value of the interference fringe and the amount of transfer of the interference fringe to the reference input value of the driving unit linearly approximated. Calculating a value.

한편, 상기 간섭무늬의 이송 오차 값은, 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 간섭무늬 영상의 밝기 차이 비율 값의 오차를 산출하여 추정한다.Meanwhile, the transfer error value of the interference fringe is estimated by calculating an error of the brightness difference ratio value of the interference fringe image of the step where the transfer error of the interference fringe is generated by the controller.

일 예를 들면, 상기 간섭무늬를 이동시키는 구동유닛은 피에조 액추에이터일 수 있다.For example, the driving unit for moving the interference fringe may be a piezo actuator.

일 예를 들면, 상기 기준 입력 값은 상기 구동유닛을 구동시키는 전압(V) 값일 수 있다.For example, the reference input value may be a voltage (V) value for driving the driving unit.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법은, 별도의 센서 없이 카메라에 의해 획득된 간섭무늬의 영상만으로 구동유닛의 이송오차를 판별함과 동시에, 각 스텝별 간섭무늬의 영상의 밝기 차이를 이용하여 상기 간섭무늬의 이송오차를 산출하여 보상할 수 있으므로 제어부의 계산량이 많지 않아 신속하게 상기 구동유닛의 이송 오차를 산출하여 보상할 수 있다.As described above, the transfer error compensation method of the driving unit for phase shift according to an embodiment of the present invention determines the transfer error of the drive unit only by the image of the interference fringe obtained by the camera without a separate sensor, and at the same time, the interference of each step. Since the transfer error of the interference fringe may be calculated and compensated by using the brightness difference of the image of the fringe, the calculation amount of the controller is not large, and thus the transfer error of the driving unit may be quickly calculated and compensated.

또한, 각 스텝별 간섭무늬의 이송오차를 최소화할 수 있는 구동유닛의 기준 입력 값을 산출하여 상기 구동유닛의 이송 오차를 보상함으로써 보다 정확한 상기 간섭무늬의 위상 이동을 실현할 수 있다.In addition, by calculating a reference input value of the drive unit that can minimize the transfer error of the interference fringe for each step to compensate for the transfer error of the drive unit it is possible to realize a more accurate phase shift of the interference fringe.

그러므로, 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법은 측정 대상물의 3차원 형상을 보다 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the feed error compensation method of the phase shift drive unit according to an embodiment of the present invention has an effect that can more quickly and accurately measure the three-dimensional shape of the measurement object.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법을 설명하기 위한 3차원 형상 측정장치의 일예를 도시한 도면
도 2는 카메라에 의해 획득된 각 스텝별 간섭무늬의 영상을 도시한 예시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4는 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하는 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 5는 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하는 단계를 설명하기 위한 흐름도
도 6은 피에조 액추에이터의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 선형으로 근사화시킨 일예를 도시한 그래프
도 7은 간섭무늬가 1/N주기로 수렴하는 시뮬레이션 결과의 일예를 도시한 그래프
도 8은 간섭무늬의 이송오차가 0으로 수렴하는 시뮬레이션 결과의 일예를 도시한 그래프
도 9는 각 스텝별 기준 입력 값에 따른 간섭무늬의 위상 이동 상태를 도시한 그래프
도 10은 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하는 단계를 설명하기 위한 흐름도1 is a view showing an example of a three-dimensional shape measuring apparatus for explaining a transfer error compensation method of a phase shift drive unit according to an embodiment of the present invention
2 is an exemplary diagram illustrating an image of an interference fringe for each step acquired by a camera.
3 is a flowchart illustrating a transfer error compensation method of a phase shift driving unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of determining the presence or absence of a transfer error of an interference fringe.
5 is a flowchart for explaining a step of detecting compensation values of a reference input value.
FIG. 6 is a graph illustrating an example of linearly approximating a transfer amount of the interference fringe with respect to a reference input value of a piezo actuator. FIG.
7 is a graph illustrating an example of a simulation result in which an interference fringe converges at 1 / N periods.
8 is a graph illustrating an example of a simulation result in which a transfer error of an interference fringe converges to zero;
9 is a graph illustrating a phase shift state of an interference fringe according to a reference input value for each step
10 is a flowchart for explaining a step of calculating a preliminary compensation value for a reference input value of a step in which a transfer error of an interference fringe is generated.

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.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 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.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprising" or "having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

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.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

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.
Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법을 설명하기 위한 3차원 형상 측정장치의 일예를 도시한 도면이며, 도 2는 카메라에 의해 획득된 각 스텝별 간섭무늬의 영상을 도시한 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a view showing an example of a three-dimensional shape measuring apparatus for explaining a transfer error compensation method of the phase shift drive unit according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an interference pattern for each step obtained by the camera Figure 3 is an exemplary view showing an image of, Figure 3 is a flow chart for explaining a transport error compensation method of the drive unit for phase shift according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법은 N-버킷 알고리즘을 이용한 3차원 형상 측정방법에서 간섭무늬 위상의 이송오차를 별도의 센서 없이 카메라(120)에 의해 획득된 줄무늬 형태의 간섭무늬 영상만으로 구동유닛(110)의 이송오차의 유무를 판별한 후 상기 이송오차를 보상할 수 있는 방법에 관한 것이다.1 to 3, the transfer error compensation method of the driving unit for phase shift according to an embodiment of the present invention is a three-dimensional shape measurement method using the N-bucket algorithm without the transfer error of the interference pattern phase in the sensor The present invention relates to a method of compensating for the transport error after determining the presence or absence of a transport error of the driving unit 110 using only an interference fringe image of the stripe shape obtained by the camera 120.

본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법을 이용하여 상기 구동유닛(110)의 이송오차를 보상하기 위해서는 먼저, 상기 구동유닛(110)을 작동시키기 위한 기준 입력 값을 제어부를 통해 상기 구동유닛(110)에 입력한다(S110).In order to compensate for a transport error of the drive unit 110 by using a transport error compensation method of a phase shift driving unit according to an embodiment of the present invention, first, a reference input value for operating the drive unit 110 is controlled. Input to the driving unit 110 through (S110).

예를 들면, 상기 구동유닛(110)으로는 피에조 액추에이터(piezo actuator)를 사용할 수 있으며, 피에조 액추에이터에는 PZT, PZN-PT, PMN-PT 등의 압전소자가 사용될 수 있다. 한편, 상기 구동유닛(110)으로 피에조 액추에이터를 사용할 경우에는 상기 피에조 액추에이터가 전압(voltage)으로 제어됨으로써 상기 기준 입력 값으로 전압 값이 사용되는 것이 바람직하다.For example, a piezo actuator may be used as the drive unit 110, and piezoelectric elements such as PZT, PZN-PT, and PMN-PT may be used for the piezo actuator. On the other hand, when the piezo actuator is used as the drive unit 110, the piezo actuator is controlled to a voltage (voltage), it is preferable that the voltage value is used as the reference input value.

상기 제어부를 통해 상기 기준 입력 값이 상기 구동유닛(110)에 입력되면 상기 기준 입력 값에 의해 상기 구동유닛(110)이 작동되어 상기 간섭무늬를 일정간격으로 스텝별로 이동시킴과 동시에 상기 카메라(120)를 통해 각 스텝별 간섭무늬의 영상을 획득한다(S120).When the reference input value is input to the driving unit 110 through the control unit, the driving unit 110 is operated by the reference input value to move the interference fringes step by step at the same time and the camera 120. ) To obtain an image of the interference fringe for each step (S120).

여기서, 상기 기준 입력 값으로는 상기 간섭무늬가 1/N피치(pitch)씩 스텝별로 이동될 수 있는 근사 값을 사용하는 것이 바람직하다. 통상 N-버킷 위상이동 방법을 구현하기 위해서는 상기 간섭무늬를 π/2씩 스텝별로 위상 이동시키는 것이 일반적이므로, 예를 들면, 상기 기준 입력 값으로는 상기 간섭무늬가 1/4피치씩 스텝별로 이동될 수 있는 근사치의 전압 값을 사용할 수 있다.Here, it is preferable to use an approximation value in which the interference fringe can be moved step by step by 1 / N pitch as the reference input value. In general, in order to implement the N-bucket phase shifting method, the interference fringe is phase shifted by π / 2 step by step. For example, as the reference input value, the interference fringe is shifted by 1/4 pitch step by step. An approximate voltage value can be used.

상기 카메라(120)를 통해 각 스텝별 간섭무늬의 영상을 획득한 다음에는, 상기 제어부에 의해 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이를 이용하여 상기 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별한다(S130).After acquiring the image of the interference fringes for each step through the camera 120, the controller determines whether there is a transfer error of the interference fringes by using the brightness difference of the interference fringe images 130 for each step. (S130).

한편, 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이(Cij)는 아래와 같은 <수학식1>에 의해 산출된다.Meanwhile, the brightness difference C ij of the interference fringe image 130 for each step is calculated by Equation 1 below.

Figure 112012060457728-pat00001
Figure 112012060457728-pat00001

여기서, I(x, Φi)는 i번째 스텝의 간섭무늬 영상(130)의 픽셀별 휘도를 나타내며, I(x, Φj)는 I+1번째 스텝의 간섭무늬 영상(130)의 픽셀별 휘도를 나타내고, m은 스케일링 계수(scaling factor)로 0 보다 큰 정수(m>0)(예컨대, 1 또는 2가 될 수 있다.)를 나타내며, A는 적분 도메인의 면적(예컨대, FOV(field of view)넓이)을 나타낸다.Here, I (x, Φ i ) represents the luminance of each pixel of the interference fringe image 130 of the i-th step, and I (x, Φ j ) represents the pixel-by-pixel of the interference fringe image 130 of the I + 1th step. Where luminance represents an integer (m> 0) (e.g., can be 1 or 2) greater than 0 as the scaling factor, A is the area of the integration domain (e.g., field of view) width).

한편, 상기 각 스텝의 간섭무늬 영상(130)의 픽셀별 휘도(I(x, Φ))는 <수학식 2>와 같이 정의된다.Meanwhile, the luminance I (x, Φ) of each pixel of the interference fringe image 130 of each step is defined as in Equation 2.

Figure 112012060457728-pat00002
Figure 112012060457728-pat00002

여기서, R(x)는 x점에서의 간섭무늬의 반사율을 나타내며, V(x)는 조명계의 선명도를 나타내고, sin(kx + Φ)는 사용된 조명계에서 그레이팅의 위상 이동량을 나타낸다.Here, R (x) represents the reflectance of the interference fringe at the x point, V (x) represents the sharpness of the illumination system, and sin (kx + Φ) represents the amount of phase shift of the grating in the used illumination system.

즉, 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이(Cij)는 상기 제어부에 의해 서로 이웃하는 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 펙셀별 휘도차의 절대 값에 대한 m차승에 상기 카메라(120)의 FOV(field of view)내의 적분값을 계산하여 산출된다.That is, the brightness difference C ij of the interference fringe image 130 for each step is determined by the m-th power of the absolute value of the luminance difference for each of the pixels in the interference fringe image 130 for each step adjacent to each other by the controller. The integral value in the field of view (FOV) of 120 is calculated and calculated.

이후, 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송 오차가 발생되지 않았다고 판단되면, 상기 기준 입력 값을 그대로 사용하여 상기 간섭무늬의 정확한 초기위상을 산출할 수 있다.Subsequently, if it is determined by the controller that the transfer error of the interference fringe does not occur, the initial initial phase of the interference fringe may be calculated using the reference input value as it is.

한편, 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송 오차가 발생되었다고 판단되면 상기 제어부에 의해 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이를 이용하여 상기 간섭무늬의 이송 오차가 발생된 스텝부터 최종 스텝까지 상기 간섭무늬를 스텝별로 이동시키기 위한 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값의 보상 값들을 검출한다(S140).On the other hand, if it is determined by the control unit that the transfer error of the interference fringe has occurred, the control unit uses the brightness difference of the interference fringe image 130 for each step by the control unit from the step where the transfer error of the interference fringe is generated to the final step. Until the detection of the compensation value of the reference input value of the drive unit 110 for moving the interference fringe step by step (S140).

이후, 상기 제어부에 의해 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값의 보상 값들을 상기 기준 입력 값에 적용하여 상기 간섭무늬의 정확한 초기 위상을 산출한다.Thereafter, the controller calculates an accurate initial phase of the interference fringe by applying compensation values of the reference input value of the driving unit 110 to the reference input value.

도 3 및 도 4를 참조하여 상기 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하는 단계(S130)에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 3 and 4 will be described in detail with respect to the step (S130) for determining the presence or absence of the transfer error of the interference fringe.

도 4는 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of determining the presence or absence of a transfer error of an interference fringe.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하기 위해서는, 먼저 상기 제어부에 의해 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이의 비율 값들을 산출한다(S131).2 to 4, in order to determine whether there is a transfer error of the interference fringe, first, the ratio values of the brightness differences of the interference fringe images 130 for each step are calculated by the controller (S131).

발기 차이의 비율 값 산출은 각 스텝별 그레이 값을 측정하여 산출할 수 있으나, 흑백에 한정하지는 않으며, 컬러 카메라를 이용하는 경우에는 특정 색상을 기초로 밝기 값을 구할 수 있음은 물론이다.The ratio value of the erection difference can be calculated by measuring the gray value for each step, but is not limited to black and white, when using a color camera can of course obtain a brightness value based on a specific color.

이후, 상기 제어부에 의해 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이의 비율 값들 중에서 오차가 있는 비율 값이 있는지의 여부를 판별한다(S132).Thereafter, the controller determines whether there is an error ratio value among ratio values of brightness differences of the interference fringe images 130 for each step (S132).

도 2에 도시된 바와 같이 제2 스텝의 간섭무늬 영상(132)과 제1 스텝의 간섭무늬 영상(131)의 밝기 차를 C21이라고 하고, 제3 스텝의 간섭무늬 영상(133)과 제2 스텝의 간섭무늬 영상(132)의 밝기 차를 C32이라고 하며, 제4 스텝의 간섭무늬 영상(134)과 제3 스텝의 간섭무늬 영상(133)의 밝기 차를 C43이라고 하고, 제1 스텝의 간섭무늬 영상(131)과 제4 스텝의 간섭무늬 영상(134)의 밝기 차를 C14이라고 할 때, 상기 간섭무늬의 위상이 정확히 π/2씩 이동되었을 경우에는 상기 C21, C32, C43, C14가 모두 동일한 값으로 산출된다. 따라서, 이때의 상기 C21, C32, C43, C14의 비율 값은 1 : 1 : 1 : 1 이 된다.As shown in FIG. 2, the brightness difference between the interference fringe image 132 of the second step and the interference fringe image 131 of the first step is referred to as C 21 , and the interference fringe image 133 and the second step of the third step are referred to as C 21 . The brightness difference of the interference fringe image 132 of the step is called C 32 , and the brightness difference of the interference fringe image 134 of the fourth step and the interference fringe image 133 of the third step is called C 43 , and the first step When the difference in brightness between the interference fringe image 131 and the interference fringe image 134 of the fourth step is C 14 , when the phase of the interference fringe is shifted by π / 2 exactly, C 21 , C 32 , C 43 and C 14 are all calculated with the same value. Therefore, the ratio values of C 21 , C 32 , C 43 , and C 14 at this time are 1: 1: 1: 1.

그러므로, 상기 S132단계에서 상기 제어부는 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이의 비율 값들 중 1이 아닌 비율 값이 있는지의 여부만 판별하게 되면 상기 각 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이의 비율 값들 중 오차가 있는 비율 값이 있는지의 여부를 판별할 수 있다.Therefore, in step S132, when the control unit determines whether there is a ratio value other than 1 among the ratio values of the brightness differences of the interference fringe images 130 for each step, the brightness of the interference fringe images 130 for each step is determined. It is possible to determine whether there is an error ratio value among the ratio values of the difference.

상기 제어부에 의해 오차가 있는 비율 값이 있다고 판단되면 상기 제어부에 의해 오차가 있는 비율 값이 산출된 스텝의 위치를 검출한다(S133).If it is determined by the controller that there is an error rate value, the controller detects the position of the step in which the error rate value is calculated (S133).

도 5 내지 도 8을 참조하여 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하는 단계(S140)에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 5 to FIG. 8, the step S140 of detecting the compensation values of the reference input value will be described in detail as follows.

도 5는 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이며, 도 6은 피에조 액추에이터의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 선형으로 근사화시킨 일예를 도시한 그래프이고, 도 7은 간섭무늬가 1/N주기로 수렴하는 시뮬레이션 결과의 일예를 도시한 그래프이며, 도 8은 간섭무늬의 이송오차가 0으로 수렴하는 시뮬레이션 결과의 일예를 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a flowchart for explaining steps of detecting compensation values of a reference input value, FIG. 6 is a graph illustrating an example of linearly approximating a transfer amount of the interference fringe with respect to a reference input value of a piezo actuator, and FIG. 7. Is a graph showing an example of a simulation result in which an interference fringe converges at 1 / N periods, and FIG. 8 is a graph showing an example of a simulation result in which a transfer error of the interference fringe converges to zero.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하기 위해서는, 먼저 상기 제어부에 의해 비선형 형태의 각 스텝별 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 선형으로 근사화시킨다(S141).5 to 8, in order to detect compensation values of the reference input value, first, the transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of the driving unit 110 for each step of a non-linear form is determined by the controller. Approximate linearly (S141).

예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 피에조 액추에이터와 같은 구동유닛(110)은 전압 값에 따라 간섭무늬의 이송량이 제어된다. 즉, 기준 입력 값으로 전압 값이 사용되며 상기 전압 값의 변화에 따라 상기 피에조 액추에이터에 의해 이송되는 간섭무늬의 이송량이 결정된다. 그러나, 상기 피에조 액추에이터와 같은 구동유닛(110)에 의하여 이동되는 상기 간섭무늬의 이송량은 리니어(linear)하지 않기 때문에 상기 기준 입력 값을 1/4등분해서 상기 구동유닛(110)에 입력한다 하더라도 상기 간섭무늬의 이송량이 정확히 1/4씩 이동되지 않는다. 그러므로, 상기 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하기 위해서는 먼저, 상기 제어부에 의해 비선형 형태의 각 스텝별 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 도 6에 도시된 바와 같이 선형으로 근사화시키는 작업을 하게 된다.For example, as shown in FIG. 6, the driving unit 110, such as a piezo actuator, controls the transfer amount of the interference fringe according to the voltage value. That is, a voltage value is used as a reference input value, and the transfer amount of the interference fringe transferred by the piezo actuator is determined according to the change of the voltage value. However, since the transfer amount of the interference fringes moved by the driving unit 110 such as the piezo actuator is not linear, even if the reference input value is divided into 1/4 and inputted to the driving unit 110, The feed rate of the interference fringes does not move exactly 1/4. Therefore, in order to detect the compensation values of the reference input value, first, the transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of the driving unit 110 for each step of the non-linear form is shown by the control unit as shown in FIG. 6. We will work to approximate linearly.

상기와 같이 각 스텝별 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 선형화시킨 다음에는, 상기 선형화된 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출한다(S142).After linearizing the transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of the drive unit 110 for each step as described above, the transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of the linearized drive unit 110 is determined. By using the control unit to calculate a preliminary compensation value for the reference input value of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated (S142).

상기 S142단계에서는 상기 제어부가 S141단계에서 선형화된 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용함으로써 간섭무늬를 1/N씩 이송시킬 수 있는 기준 입력 값에 대한 근사 값을 손쉽게 산출할 수 있으며, 상기 근사 값과 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값의 차이 값이 상기 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값이 된다.In step S142, the control unit approximates a reference input value capable of transferring the interference fringes by 1 / N by using the transfer amount of the interference fringes with respect to the reference input value of the driving unit 110 linearized in step S141. Can be easily calculated, and the difference value between the approximation value and the reference input value of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated becomes a preliminary compensation value for the reference input value.

이후, 상기 제어부에 의해 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값과 상기 선형화된 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여, 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 이후의 스텝부터 최종 스텝까지의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값들을 상기 제어부에 의해 산출한다(S143).Thereafter, by using the preliminary compensation value for the reference input value of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated by the control unit and the transfer amount of the interference fringe for the reference input value of the linearized drive unit 110, The preliminary compensation values for the reference input values from the step after the interference fringe to the final step are calculated by the controller (S143).

여기서, 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 이후의 스텝부터 최종 스텝까지의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값들에는 각각 전 스텝에서의 구동유닛(110)에 의한 간섭무늬의 실제 이동량이 누적 적용되어야만 각 스텝별 간섭무늬가 1/N 간격으로 정확히 이송될 수 있다.In this case, the preliminary compensation values for the reference input values from the step after the interference error generation to the final step are accumulated and applied to the preliminary compensation amount by the driving unit 110 in the previous step. Stepped interference fringes can be accurately transferred at 1 / N intervals.

도 9는 각 스텝별 기준 입력 값에 따른 간섭무늬의 위상 이동 상태를 도시한 그래프이다.9 is a graph illustrating a phase shift state of an interference fringe according to a reference input value for each step.

도 9에 도시된 바와 같이 기준 입력 값이 'V'일 때 피에조 액추에이터에 의한 간섭무늬의 실제 위상 이동량을 'g(V)라하며, 1/4피치씩 간섭무늬를 이동시킨다고 가정하면 이론상 이동되어야 할 간섭무늬의 위상 이동량은 π/2가 된다. 그리고, 제1 스텝과 제2 스텝 사이의 위상 이동량의 예비 보상 값을 ε21이라 하고, 제2 스텝과 제3 스텝 사이의 위상 이동량의 예비 보상 값을 ε32이라 하며, 제3 스텝과 제4 스텝 사이의 위상 이동량의 예비 보상 값을 ε43이라고 하면, 상기 ε21, ε32, ε43은 <수학식 3 내지 5>와 같이 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 9, when the reference input value is' V ', an actual phase shift amount of the interference fringe by the piezo actuator is called' g (V), and it is theoretically assumed to shift the interference fringe by 1/4 pitch. The amount of phase shift of the interference fringe is π / 2. The preliminary compensation value of the phase shift amount between the first step and the second step is ε 21 , the preliminary compensation value of the phase shift amount between the second step and the third step is ε 32 , and the third step and the fourth step. If the preliminary compensation value of the amount of phase shift between steps is ε 43 , ε 21 , ε 32 , and ε 43 can be expressed as in Equations 3 to 5.

Figure 112012060457728-pat00003
Figure 112012060457728-pat00003

Figure 112012060457728-pat00004
Figure 112012060457728-pat00004

Figure 112012060457728-pat00005
Figure 112012060457728-pat00005

즉, 상기 <수학식 3 내지 수학식 5>에서 도시된 바와 같이 상기 제2 스텝과 제3 스텝 사이의 위상 이동량의 예비 보상 값에는 기준 입력 값으로 V1을 입력 하였을 시의 제1 스텝과 제2 스텝 사이의 위상의 실제 이동량의 누적 적용되고, 상기 제3 스텝과 제4 스텝 사이의 위상 이동량의 예비 보상 값에는 기준 입력 값으로 V2을 입력 하였을 시의 제2 스텝과 제3 스텝 사이의 위상의 실제 이동량의 누적 적용되어야만 간섭무늬의 이송오차가 발생된 이후의 스텝부터 최종 스텝까지의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값들을 정확하게 산출할 수 있다.That is, as shown in Equation 3 to Equation 5, the first step and the second when V1 is input as a reference input value to the preliminary compensation value of the phase shift amount between the second step and the third step. Accumulation of the actual movement amount of the phase between the steps is applied, and the preliminary compensation value of the phase movement amount between the third and fourth steps is applied to the preliminary compensation value of the phase between the second step and the third step when V2 is input as the reference input value. The cumulative application of the actual amount of movement can be used to accurately calculate the preliminary compensation values for the reference input values from the step after the occurrence of the interference fringe to the final step.

상기 제어부에 의해 최종 스텝까지의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값들을 산출한 다음에는, 상기 제어부에 의해 상기 구동유닛(110)을 구동시키기 위한 기준 입력 값에 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝부터 최종 스텝까지 각 스텝별로 상기 S142단계와 S143단계에서 산출된 예비 보상 값들을 적용하여 상기 구동유닛(110)에 입력한다(S144).After calculating the preliminary compensation values for the reference input value up to the final step by the control unit, the step of the transfer error of the interference fringe is generated in the reference input value for driving the drive unit 110 by the control unit To the final step by inputting the preliminary compensation values calculated in the step S142 and step S143 to the driving unit 110 for each step (S144).

이후, 상기 구동유닛(110)에 의해 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동하는지 여부를 상기 제어부를 통해 판단한다(S145).Thereafter, the driving unit 110 determines whether the interference fringe is accurately moved by 1 / N pitch for each step through the control unit (S145).

상기 S145단계에서 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동되었다고 판단되면 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동시킨 상기 구동유닛(110)에 입력된 예비 보상 값들을 상기 제어부에 의해 검출하여 상기 기준 입력 값의 보상 값들로 결정한다(S146).If it is determined in step S145 that the interference fringe is correctly moved by 1 / N pitch for each step, the preliminary compensation values inputted to the driving unit 110 in which the interference fringe is correctly moved for 1 / N pitch for each step are determined. Detected by the control unit to determine the compensation values of the reference input value (S146).

한편, 상기 S145단계에서 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확하게 이동되지 않았다고 판단되면, 상기 제어부는 상기 구동유닛(110)에 의해 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동되었다고 판단될 때까지 상기 S142단계에서부터 S145단계를 반복적으로 실행한다. 다만, 무한 루프를 방지하기 위해 반복횟수는 5회, 10회 등과 같이 기 설정될 수 있다.On the other hand, if it is determined in step S145 that the interference fringes are not accurately moved by 1 / N pitches for each step, the controller determines that the interference fringes are 1 / N for each step by the driving unit 110. Steps S142 to S145 are repeatedly executed until it is determined that the pitches have been accurately moved. However, in order to prevent an infinite loop, the repetition frequency may be set in advance such as 5 times and 10 times.

이후, 상기 간섭무늬를 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동시킨 상기 구동유닛(110)에 입력된 예비 보상 값들을 상기 제어부에 의해 검출하여 상기 기준 입력 값의 보상 값들로 결정한다(S145).Thereafter, the control unit detects the preliminary compensation values input to the driving unit 110 in which the interference fringe is precisely moved by 1 / N pitch for each step, and determines the compensation values of the reference input values (S145).

즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N주기로 수렴(에러 측정값이 0으로 수렴)할 수 있도록 상기 제어부를 통해 각 스텝별 예비 보상 값들을 조금씩 변경하면서 상기 S142단계에서부터 S145단계를 반복적으로 실행하게 된다. 이를 통하여 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 에러 측정값이 0으로 수렴되어 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N주기로 수렴되는 시점에서의 상기 구동유닛(110)에 입력된 예비 보상 값들을 상기 제어부에 의해 검출하여 상기 기준 입력 값의 보상 값들로 결정하게 된다. 한편, 도 8에 도시된 시뮬레이터 결과에서는 에러 측정값이 0일 때 y축 값이 100으로 수렴되도록 표시하였다.That is, as shown in FIGS. 7 and 8, while preliminarily changing the preliminary compensation values of each step through the control unit so that the interference fringes can converge at 1 / N periods for each step (error measurement value converges to 0). From step S142 to step S145 is repeatedly performed. As a result, as shown in FIGS. 7 and 8, the error measurement value converges to 0, and the preliminary compensation values input to the driving unit 110 at the time when the interference fringe converges in 1 / N periods for each step are described. Detected by the control unit to determine the compensation values of the reference input value. Meanwhile, in the simulator result illustrated in FIG. 8, the y-axis value converges to 100 when the error measurement value is zero.

도 10을 참조하여 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하는 단계(142)에 대하여 상세하게 설명한다.Referring to FIG. 10, a step 142 of calculating a preliminary compensation value for a reference input value of a step in which a transfer error of the interference fringe is generated will be described in detail.

도 10은 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart for explaining a step of calculating a preliminary compensation value for a reference input value of a step in which a transfer error of an interference fringe is generated.

도 10을 참조하면, 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하기 위해서는, 먼저 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 상기 간섭무늬의 이송 오차 값을 추정한다(S1421).Referring to FIG. 10, in order to calculate a preliminary compensation value for a reference input value of a step in which a transfer error of the interference fringe is generated, first, by the controller, the interference fringe of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated. The feed error value is estimated (S1421).

여기서, 상기 간섭무늬의 이송 오차 값은 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이의 비율 값의 오차를 산출하여 추정할 수 있다. Here, the transfer error value of the interference fringe may be estimated by calculating an error of a ratio value of the brightness difference of the interference fringe image 130 of the step where the transfer error of the interference fringe is generated by the controller.

즉, 상기 간섭무늬가 구동수단에 의하여 정확히 1/N피치씩 정확하게 이동되었을 경우에는 N개의 스텝별 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이의 비율 값이 1 : 1 : .... : 1의 값으로 산출된다. 그러나, 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 경우에는 1의 값 보다 크거나 작은 값이 산출됨으로써 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 상기 간섭무늬 영상(130)의 밝기 차이의 비율 값이 1의 값에서부터 벗어난 값을 산출하게 되면 상기 간섭무늬의 이송 오차 값을 추정할 수 있다.That is, when the interference fringe is precisely moved by 1 / N pitch by the driving means, the ratio value of the brightness difference of the N-step interference fringe images 130 for each step is set to a value of 1: 1: ....: 1 Is calculated. However, in the case where the transfer error of the interference fringe is generated, a value greater or smaller than 1 is calculated so that the ratio of the brightness difference of the interference fringe image 130 of the step where the transfer error of the interference fringe is generated. When the value deviates from the value of 1, the transfer error value of the interference fringe can be estimated.

상기와 같이 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 간섭무늬의 이송 오차 값을 추정한 다음에는, 상기 제어부에 의해 추정된 상기 간섭무늬의 이송 오차 값과 상기 선형으로 근사화된 상기 구동유닛(110)의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 상기 제어부에 의해 상기 이송오차가 발생된 스텝의 간섭무늬의 기준 입력 값의 보상 값을 산출한다(S1422).After estimating the transfer error value of the interference fringe of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated as described above, the drive unit 110 approximated linearly with the transfer error value of the interference fringe estimated by the controller. The compensation value of the reference input value of the interference fringe of the step in which the transfer error is generated by the control unit is calculated by using the transfer amount of the interference fringe with respect to the reference input value of S1422.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법은 별도의 센서 없이 카메라(120)에 의해 획득된 간섭무늬의 영상만으로 구동유닛(110)의 이송오차를 판별함과 동시에 각 스텝별 간섭무늬의 영상의 밝기 차이를 이용하여 상기 간섭무늬의 이송오차를 산출하여 보상할 수 있다.As described above, the transfer error compensation method of the driving unit for phase shift according to an embodiment of the present invention determines the transfer error of the driving unit 110 only by the image of the interference fringe obtained by the camera 120 without a separate sensor. At the same time, the transfer error of the interference fringe may be calculated and compensated by using the brightness difference of the image of the interference fringe for each step.

그러므로, 본 발명의 일실시예에 의한 위상 이동용 구동유닛의 이송 오차 보상방법은 제어부의 계산량이 많지 않아 신속하게 상기 구동유닛(110)의 이송 오차를 산출하여 보상할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the transfer error compensation method of the phase shift drive unit according to an embodiment of the present invention has an advantage that the calculation error of the control unit is not large, so as to quickly calculate and compensate the transfer error of the drive unit 110.

또한, 각 스텝별 간섭무늬의 이송오차를 최소화할 수 있는 구동유닛(110)의 기준 입력 값을 산출하여 상기 구동유닛(110)의 이송 오차를 보상함으로써 보다 정확한 상기 간섭무늬의 위상 이동을 실현할 수 있다는 장점이 있다.
In addition, by calculating a reference input value of the drive unit 110 to minimize the transfer error of the interference fringe for each step to compensate for the transfer error of the drive unit 110 can realize a more accurate phase shift of the interference fringe. There is an advantage.

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 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

(110) : 구동유닛 (120) : 카메라
(130) : 간섭무늬 영상110: drive unit 120: camera
(130): interference pattern image

Claims (9)

3차원 형상 측정에서의 간섭무늬의 위상을 이동시키기 위한 구동유닛의 이송오차 보상방법에 있어서,
상기 구동유닛을 작동시키기 위한 기준 입력 값을 제어부를 통해 상기 구동유닛에 입력하는 단계;
상기 기준 입력 값에 의해 상기 구동유닛이 작동되어 간섭무늬를 일정간격으로 스텝별로 이동시킴과 동시에 카메라를 통해 각 스텝별 간섭무늬의 영상을 획득하는 단계;
상기 각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이를 이용하여 상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하는 단계; 및
상기 간섭무늬의 이송 오차가 발생된 경우, 기준 입력 값의 보상 값을 산출하는 단계를 포함하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.In the transfer error compensation method of the drive unit for shifting the phase of the interference fringe in the three-dimensional shape measurement,
Inputting a reference input value for operating the driving unit to the driving unit through a control unit;
Operating the driving unit according to the reference input value to move the interference fringes step by step at the same time and to obtain an image of the interference fringes for each step through a camera;
Determining the presence or absence of a transfer error of the interference fringe by the controller by using the brightness difference of the interference fringe images for each step; And
If the transfer error of the interference fringe is generated, calculating the compensation error of the phase shift drive unit comprising the step of calculating the compensation value of the reference input value. 제 1 항에 있어서,
상기 각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이는,
서로 이웃하는 스텝별 간섭무늬 영상의 픽셀별 휘도차의 절대 값에 대한 m차승에 상기 카메라의 FOV내 적분값을 계산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.
여기서, 상기 m승은 스케일링 계수(scaling 하는 factor)를 나타냄.(단, m>0)The method of claim 1,
The brightness difference of the interference fringe image for each step is
And calculating the integral value in the FOV of the camera by the m-th power of the absolute value of the luminance difference of each pixel of the neighboring step-by-step interference fringe image.
Here, the m-th power represents a scaling factor (where m> 0). 제 1 항에 있어서,
상기 간섭무늬의 이송 오차의 유무를 판별하는 단계는,
각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이의 비율 값들을 산출하는 단계;
상기 각 스텝별 간섭무늬 영상의 밝기 차이의 비율 값들을 비교하여 오차가 있는 비율 값의 존재 여부를 판별하는 단계; 및
상기 오차가 있는 비율 값이 있다고 판단되면 상기 오차가 있는 비율 값이 산출된 스텝의 위치를 검출하는 단계를 포함하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.The method of claim 1,
The step of determining the presence or absence of the transfer error of the interference fringe,
Calculating ratio values of brightness differences of the interference fringe images for each step;
Comparing ratio values of brightness differences of the interference fringe images for each step to determine whether there is an error ratio value; And
And detecting a position of a step in which the error ratio value is calculated, if it is determined that the error ratio value is present. 제 1 항에 있어서,
상기 기준 입력 값의 보상 값을 산출하는 단계는,
상기 간섭무늬 영상의 밝기 차이를 이용하여 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝부터 최종 스텝까지 상기 간섭무늬를 스텝별로 이동시키기 위한 상기 구동유닛의 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하는 단계를 포함하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.The method of claim 1,
Computing the compensation value of the reference input value,
Detecting compensation values of a reference input value of the driving unit for moving the interference fringe step by step from a step in which a transfer error of the interference fringe is generated to a final step by using the brightness difference of the interference fringe image; Feed error compensation method of driving unit for phase shift. 제 4 항에 있어서,
상기 기준 입력 값의 보상 값들을 검출하는 단계는,
비선형 형태의 각 스텝별 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 선형으로 근사화시키는 단계;
선형화된 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하는 단계;
간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값과 선형화된 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 이후의 스텝부터 최종 스텝까지의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값들을 산출하는 단계;
상기 기준 입력 값에 각 스텝별로 예비 보상 값들을 적용하여 상기 구동유닛에 입력하는 단계;
상기 구동유닛에 의해 상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 간섭무늬가 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동되었다고 판단되면 상기 간섭무늬를 각 스텝별로 1/N피치씩 정확히 이동시킨 상기 구동유닛에 입력된 예비 보상 값들을 상기 제어부에 의해 검출하여 상기 기준 입력 값의 보상 값들로 결정하는 단계를 포함하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.5. The method of claim 4,
Detecting compensation values of the reference input value,
Linearly approximating a transfer amount of the interference fringe with respect to a reference input value of the driving unit for each step of a nonlinear form;
Calculating a preliminary compensation value for a reference input value of a step in which a transfer error of the interference fringe is generated by using a transfer amount of the interference fringe to a reference input value of the linearized drive unit;
Step after the transfer error of the interference fringe is generated by using the preliminary compensation value for the reference input value of the step where the interference fringe is generated and the amount of transfer of the interference fringe to the reference input value of the linearized drive unit. Calculating preliminary compensation values for a reference input value from the final step to a final step;
Applying preliminary compensation values to the reference input value for each step and inputting the preliminary compensation values to the driving unit;
Determining whether the interference fringe is accurately moved by 1 / N pitch for each step by the driving unit; And
If it is determined that the interference fringe is correctly moved by 1 / N pitch for each step, the control unit detects the preliminary compensation values inputted to the driving unit for precisely moving the interference fringe by 1 / N pitch for each step by the controller. A method for compensating for a transfer error of a driving unit for phase shifting, comprising determining compensation values of input values. 제 5 항에 있어서,
상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 기준 입력 값에 대한 예비 보상 값을 산출하는 단계는,
상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 상기 간섭무늬의 이송 오차 값을 추정하는 단계; 및
상기 추정된 간섭무늬의 이송 오차 값과 상기 선형으로 근사화된 상기 구동유닛의 기준 입력 값에 대한 상기 간섭무늬의 이송량을 이용하여 상기 이송오차가 발생된 스텝의 간섭무늬에 대한 기준 입력 값의 보상 값을 산출하는 단계를 포함하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.The method of claim 5, wherein
Computing a preliminary compensation value for the reference input value of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated,
Estimating a transfer error value of the interference fringe in a step in which a transfer error of the interference fringe is generated; And
Compensation value of the reference input value for the interference fringes of the step in which the transfer error is generated by using the estimated transfer error value of the interference fringes and the transfer amount of the interference fringes with respect to the reference input value of the driving unit linearly approximated. Transfer error compensation method of the drive unit for phase shift comprising the step of calculating the. 제 6 항에 있어서,
상기 간섭무늬의 이송 오차 값은,
상기 제어부에 의해 상기 간섭무늬의 이송오차가 발생된 스텝의 간섭무늬 영상의 밝기 차이 비율 값의 오차를 산출하여 추정하는 것을 특징으로 하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.The method according to claim 6,
The transfer error value of the interference fringe,
And calculating and estimating an error of a brightness difference ratio value of the interference fringe image of the step in which the transfer error of the interference fringe is generated by the control unit. 제 1 항에 있어서,
상기 간섭무늬를 이동시키는 구동유닛은,
피에조 액추에이터인 것을 특징으로 하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.The method of claim 1,
The driving unit for moving the interference fringe,
A feed error compensation method of a drive unit for phase movement, characterized in that the piezo actuator. 제 1 항에 있어서,
상기 기준 입력 값은,
상기 구동유닛을 구동시키는 전압(V) 값인 것을 특징으로 하는 위상 이동용 구동유닛의 이송오차 보상방법.The method of claim 1,
The reference input value is,
The transfer error compensation method of the phase shift drive unit, characterized in that the voltage (V) value for driving the drive unit.
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