KR101525992B1 - 3차원 스캐너 및 그 시스템 - Google Patents

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KR101525992B1
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최원선
최동근
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주식회사 이레테크
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Abstract

본 발명은 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 발생하는 전자파 등의 신호에 대한 3차원 스캐닝을 가능하게 하는 3차원 스캐너 및 3차원 스캐너 시스템에 관한 것이다.

Description

3차원 스캐너 및 그 시스템{3 DIMENSIONAL SCANNER AND SYSTEM OF THE SAME}
본 발명은 3차원 스캐너 및 그 시스템에 관한 것이다.
전자 부품, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 전자 장치 등에서는 여러 요인에 의해 전자파 등의 신호가 발생하는데, 이러한 신호는 사람에 유해하거나 주변 회로에 문제를 발생시킬 수도 있다.
따라서, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 얼마나 발생하는지 등을 정확하게 파악하고, 파악한 결과 토대로, 설계를 변경하거나 부품 등을 교체하거나 기구의 구조를 변경할 수도 있다.
또한, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 얼마나 발생하는지 등을 정확하게 파악하여 파악한 결과를 토대로, 전자 장치, 전자 부품 등에 대한 전자파 적합성을 테스트할 수도 있다.
하지만, 종래에는, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 전체적으로 얼마나 발생하는지만을 측정하는 방식이기 때문에, 신호가 어떠한 위치 또는 어떠한 부품에서 발생하는지, 어떠한 패턴으로 신호가 발생하는지 등을 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있어왔다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 발생하는 전자파 등의 신호에 대한 3차원 스캐닝을 가능하게 하는 3차원 스캐너 및 3차원 스캐너 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 어떠한 위치 또는 어떠한 부품에서 어느 정도로 발생하는지, 어떠한 패턴으로 발생하는지 등을 정확하게 파악할 수 3차원 스캐너 및 3차원 스캐너 시스템을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 스캐닝 대상체가 거치되는 스캐닝 대상체 거치대; 상기 스캐닝 대상체 거치대를 회전시키는 회전 지지 부재; 상기 스캐닝 대상체에서 발생한 신호를 수신하는 둘 이상의 프로브; 상기 둘 이상의 프로브가 거치되는 프로브 거치대; 상기 프로브 거치대를 지지하는 지지 부재; 및 상기 회전 지지 부재 및 상기 지지 부재와 연결되는 바디부를 포함하는 3차원 스캐너를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 스캐닝 대상체를 회전시켜 가면서 상기 스캐닝 대상체에서 발생한 신호를 수신하는 둘 이상의 프로브와 상기 스캐닝 대상체를 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 3차원 스캐너; 상기 둘 이상의 프로브 각각에서 수신된 신호를 분석하는 신호 분석기; 및 상기 신호 분석기에서의 신호 분석 결과 정보와 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 토대로, 상기 스캐닝 대상체에서 발생한 신호의 3차원 신호 발생 분포 정보를 신호 발생 위치와 연계시켜 출력하는 컨트롤러를 포함하는 3차원 스캐너 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 발생하는 전자파 등의 신호에 대한 3차원 스캐닝을 가능하게 하는 3차원 스캐너 및 3차원 스캐너 시스템을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 어떠한 위치 또는 어떠한 부품에서 어느 정도로 발생하는지, 어떠한 패턴으로 발생하는지 등을 정확하게 파악할 수 3차원 스캐너 및 3차원 스캐너 시스템을 제공하는 효과가 있다.
이를 통해, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등의 스캐닝 대상체에 대한 설계를 더욱 정확하게 할 수 있다.
또한, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등의 스캐닝 대상체에 대한 설계 변경 시, 부분적인 변경만을 가능하게 할 수 있다.
또한, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등의 스캐닝 대상체에 대한 전자파 적합성 테스트를 더욱 정밀하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너의 프로브 거치대 부분을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너가 2개의 프로브를 이용하여 스캐닝 대상체를 프로빙하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너에 포함된 프로브의 이동 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너에 포함된 프로브와 스캐닝 대상체 간의 거리 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝을 위한 스캐닝 대상체의 회전 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너에 포함된 프로브의 끝단부 모양을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 시스템이 스캐닝 대상체에서 발생한 신호의 신호 발생 분포 결과를 비전 인식 기술에 기반하여 제공하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 시스템(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 시스템(100)은, 전자 부품, 인쇄회로기판 등의 전자 장치에서 발생하는 신호(예: 전자파 등)를 스캐닝하기 위한 시스템으로서, 3차원 스캐너(110), 신호 분석기(120), 컨트롤러(130) 등을 포함한다.
3차원 스캐너(110)는, 스캐닝 대상체(10)에서 발생하는 전자파 등의 신호를 프로브(Probe)를 이용하여 3차원 스캐닝(3-Dimensional Scanning) 하는 스캐너이다.
신호 분석기(120)는, 3차원 스캐너(110)가 스캐닝 대상체(10)에서 발생하는 전자파 등의 신호를 3차원(3-Dimensional) 스캐닝(Scanning) 한 결과에 대한 신호 분석을 한다.
컨트롤러(130)는, 신호 분석기(120)에서의 신호 분석 결과 정보를 토대로 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호의 3차원 신호 발생 분포 정보를 생성하여 출력한다.
한편, 컨트롤러(130)는, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호에 대한 3차원 신호 발생 분포 정보를 신호 발생 위치와 연계하여 출력할 수도 있다.
이를 위해, 3차원 스캐너(110)는, 스캐닝 대상체(10)를 촬영하여 영상 데이터를 컨트롤러(130)로 전달해줄 수 있다.
이 경우, 컨트롤러(130)는, 3차원 스캐너(110)로부터 전달받은 영상 데이터와 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호에 대한 3차원 신호 발생 분포 정보를 연계시켜 출력할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는, 신호 분석기(120)에서의 신호 분석 결과 정보를 토대로, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호에 대한 3차원 신호 발생 분포 정보로서의 3차원 신호 분포 이미지를 생성하고, 3차원 스캐너(110) 내부의 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 토대로 스캐닝 대상체 이미지를 생성하며, 3차원 신호 발생 분포 정보로서의 3차원 신호 분포 이미지와 스캐닝 대상체 이미지를 중첩하여 출력함으로써, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호의 3차원 신호 발생 분포 정보를 신호 발생 위치와 연계시켜 출력할 수 있다.
이에 따라, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 어떠한 신호가 스캐닝 대상체(10)의 어느 지점, 어느 부품에서 어떻게 발생하는지를 정확하게 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 시스템(100)은, 3차원 스캐닝을 위하여, 스캐닝 대상체(10)의 회전 방향 및 회전 각도 등 중 하나 이상을 제어하기 위한 스캐닝 대상체 회전 제어 정보를 출력하는 위치 제어 장치(140)를 더 포함할 수 있다.
이러한 위치 제어 장치(140)는, 스캐닝 대상체(10)에서 발생하는 신호에 대한 스캐닝이 더욱 상세하고 정확하게 수행될 수 있도록, 스캐닝 대상체(10)에서 발생하는 신호를 프로빙(Probing) 하는 3차원 스캐너(110)의 프로브의 이동 방향 및 이동 각도 등 중 하나 이상을 제어하기 위한 프로브 이동 제어 정보를 출력할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 시스템(100)에 포함된 3차원 스캐너(110)는, 스캐닝 정확도를 높이기 위하여, 프로브를 통해 수신된 신호의 신호 세기를 증폭하여 출력하는 신호 증폭기를 포함할 수 있다. 이러한 신호 증폭기는 3차원 스캐너(110)의 내부에 포함되나, 외부에도 포함될 수 있다.
본 명세서에 기재된 스캐닝 대상체(10)는, 일 예로, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 전자파 등의 신호를 발생시키는 그 어떠한 전기 장치일 수도 있다.
아래에서는, 이상에 간략하게 설명한 3차원 스캐너(110)와, 이를 이용한 3차원 스캐닝 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)는, 스캐닝 대상체(10)를 3차원 스캐닝할 수 있는 스캐너로서, 스캐닝 대상체(10)가 거치되는 스캐닝 대상체 거치대(210)와, 3차원 스캐닝을 위하여 스캐닝 대상체 거치대(210)를 회전시키는 회전 지지 부재(220)와, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호를 수신하는 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)와, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)가 거치되는 프로브 거치대(240)와, 프로브 거치대(240)를 지지하는 지지 부재(250)와, 회전 지지 부재(220) 및 지지 부재(250)와 연결되어 3차원 스캐너(110)를 지탱하는 바디부(260) 등을 포함한다.
도 2를 참조하면, 전술한 회전 지지 부재(220)는, 3차원 스캐닝을 위하여 스캐닝 대상체 거치대(210)를 회전시키는 구성으로서, 스캐닝 대상체 거치대(210)와 연결되며 바디부(260)의 축(ax1)과 직각이 되는 축(ax2)을 기준으로 스캐닝 대상체 거치대(210)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제1 회전 지지 부재(221)와, 제1 회전 지지 부재(221)와 결합된 U자형 또는 Y자형 또는 C자형 등의 연결 부재(222)와, 이러한 연결 부재(222)와 바디부(260) 사이에 연결되며 바디부(260)의 축(ax1)을 기준으로 연결 부재(222)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제2 회전 지지 부재(223) 등을 포함한다.
이러한 회전 지지 부재(220)에 의해, 스캐닝 대상체(10)는 2개의 축(ax1, ax2) 각각을 기준으로 360도 회전이 가능하다. 따라서, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)는 스캐닝 대상체(10)의 모든 방향에서 발생하는 신호를 프로빙(수신)할 수 있다.
제1 회전 지지 부재(221) 및 제2 회전 지지 부재(223)는 매뉴얼(Manual) 방식으로 조작되어 스캐닝 대상체(10)가 2개의 축(ax1, ax2) 각각을 기준으로 360도 회전이 가능할 수 있다.
또한, 제1 회전 지지 부재(221) 및 제2 회전 지지 부재(223)는 자동 제어 방식에 따라 동작하여 스캐닝 대상체(10)가 2개의 축(ax1, ax2) 각각을 기준으로 360도 회전이 가능할 수 있다.
이러한 경우, 스캐닝 대상체(10)의 회전 방향을 자동으로 제어하기 위하여, 3차원 스캐너(110)는, 제1 회전 지지 부재(221) 및 제2 회전 지지 부재(223)의 회전 동작을 제어하는 스캐닝 대상체 회전 제어부(270)를 더 포함할 수 있다.
이러한 스캐닝 대상체 회전 제어부(270)는, 스캐닝 대상체(10)의 회전 방향 및 회전 각도 등 중 하나 이상을 제어하기 위한 스캐닝 대상체 회전 제어 정보를 위치 제어 장치(140)로부터 입력받고, 입력받은 스캐닝 대상체 회전 제어 정보에 따라, 제1 회전 지지 부재(221) 및 제2 회전 지지 부재(223) 중 하나 이상의 회전 동작을 제어할 수 있다.
이때, 이러한 스캐닝 대상체 회전 제어부(270)는, 입력받은 스캐닝 대상체 회전 제어 정보에 따라, 제1 회전 지지 부재(221) 및 제2 회전 지지 부재(223) 각각에 연결된 모터(미도시)의 회전 각도, 회전 방향 및 회전 속도 등 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
한편, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)가 거치되는 프로브 거치대(240)를 지지하는 지지 부재(250)는, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)에 의한 신호 프로빙(Probing)이 더욱 정확하게 세밀하게 이루어질 수 있도록, 프로빙 위치, 프로빙 거리 등을 제어하는 구성들을 포함할 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 지지 부재(250)는, 프로브 거치대(240)와 연결되는 제1 연결 부재(251)와, 제1 연결 부재(251)와 연결되는 제2 연결 부재(252)와, 제2 연결 부재(252)와 바디부(260) 사이에 연결되는 제3 연결 부재(253)를 더 포함한다.
제1 연결 부재(251)가 제2 연결 부재(252) 상에서 제1 방향(예: z축 방향)으로 이동하도록 하는 제1 방향 이동 지지 부재(2512)를 통해, 제1 연결 부재(251)와 제2 연결 부재(252)가 연결된다.
또한, 제2 연결 부재(252)가 제3 연결 부재(253) 상에서 제2 방향(예: x축 방향)으로 이동하도록 하는 제2 방향 이동 지지 부재(2523)를 통해, 제2 연결 부재(252)와 제3 연결 부재(253)가 연결된다.
또한, 제3 연결 부재(253)가 바디부(260) 상에서 제3 방향(예: y축 방향)으로 이동하도록 하는 제3 방향 이동 지지 부재(2534)를 통해, 제3 연결 부재(253)와 바디부(260)가 연결된다.
위에서 언급한 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향은 서로 다른 방향이고, 서로 직교하는 방향이다. 예를 들어, 제1방향은 z축 방향이고, 제2방향은 x축 방향이며, 제3방향은 y축 방향이다.
제1 방향 이동 지지 부재(2512)는, 제1 연결 부재(251)와 제2 연결 부재(252) 각각의 접촉면에 형성되고, 제1 연결 부재(251)와 제2 연결부재(252) 중 하나의 접촉면에 홈이 형성되고 나머지의 접촉면에 상기 홈에 삽입되어 움직이는 돌출부가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제1 방향 이동 지지 부재(2512)는, 제1 연결 부재(251)와 제2 연결 부재(252) 각각의 접촉 면과 결합된 컨베이어 벨트 등으로 되어 있을 수도 있다.
이러한 제1 방향 이동 지지 부재(2512)에 의해, 제1 연결 부재(251)가 제2 연결 부재(252) 상에서 제1 방향(z축 방향)으로 이동할 수 있다.
제2 방향 이동 지지 부재(2523)는, 제2 연결 부재(252)와 제3 연결 부재(253) 각각의 접촉면에 형성되고, 제2 연결 부재(252)와 제3 연결 부재(253) 중 하나의 접촉면에 홈이 형성되고 나머지의 접촉면에 상기 홈에 삽입되어 움직이는 돌출부가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제2 방향 이동 지지 부재(2523)는, 제2 연결 부재(252)와 제3 연결 부재(253) 각각의 접촉 면과 결합된 컨베이어 벨트 등으로 되어 있을 수도 있다.
이러한 제2 방향 이동 지지 부재(2523)에 의해, 제2 연결 부재(252)가 제3 연결 부재(253) 상에서 제2 방향(x축 방향)으로 이동할 수 있다.
제3 방향 이동 지지 부재(2534)는, 제3 연결 부재(253)와 바디부(260) 각각의 접촉면에 형성되고, 제3 연결 부재(253)와 바디부(260) 중 하나의 접촉면에 홈이 형성되고 나머지의 접촉면에 상기 홈에 삽입되어 움직이는 돌출부가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제3 방향 이동 지지 부재(2534)는, 제3 연결 부재(253)와 바디부(260) 각각의 접촉 면과 결합된 컨베이어 벨트 등으로 되어 있을 수도 있다.
이러한 제3 방향 이동 지지 부재(2534)에 의해, 제3 연결 부재(253)가 바디부(260) 상에서 제3 방향(y축 방향)으로 이동할 수 있다.
전술한 지지 부재(250)에 의해, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)는 x축, y축, z축 모든 방향으로 이동이 가능하다. 따라서, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)는 스캐닝 대상체(10)의 모든 위치에 발생하는 신호를 다양한 거리에서 프로빙(수신)할 수 있다.
제1 방향 이동 지지 부재(2512), 제2 방향 이동 지지 부재(2523) 및 제3 방향 이동 지지 부재(2534)는 매뉴얼(Manual) 방식으로 조작되어 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)가 x축, y축, z축 모든 방향으로 이동이 가능할 수 있다.
또한, 제1 방향 이동 지지 부재(2512), 제2 방향 이동 지지 부재(2523) 및 제3 방향 이동 지지 부재(2534)는 자동 제어 방식에 따라 동작하여 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)가 x축, y축, z축 모든 방향으로 이동이 가능할 수 있다.
전술한 지지 부재(250)에 의한 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...) 각각의 이동 방향 및 이동 거리 등 중 하나 이상을 자동 제어 방식으로 제어하기 위하여, 3차원 스캐너(110)는, 위치 제어 장치(140)로부터 프로브 이동 제어 정보를 입력받고, 입력받은 프로브 이동 제어 정보에 따라, 제1 방향 이동 지지 부재(2512), 제2 방향 이동 지지 부재(2523) 및 제3 방향 이동 지지 부재(2534)의 동작을 제어하는 프로브 이동 제어부(280)를 더 포함할 수 있다.
프로브 이동 제어부(280)는, 스캐닝 대상체(10)와의 거리를 감지하는 거리 감지 센서(도 3의 320)에 의한 거리 감지 결과를 토대로, 둘 이상의 프로브(320a, 320b, ...) 등의 이동 거리(특히, 제1 방향(z축 방향)으로 거리)를 제어할 수 있다. 여기서, 감지 거리는, 거리 감지 센서와 스캐닝 대상체(10) 간의 거리 또는 프로브(320a, 320b, ...)와 스캐닝 대상체(10) 간의 거리일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)의 프로브 거치대(240) 부분을 상세하게 나타낸 도면이다. 단, 아래에서는, 설명의 편의를 위해, 3차원 스캐너(110)의 프로브 거치대(240)에 2개의 프로브(230a, 230b)가 거치된 것으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 3차원 스캐너(110)의 프로브 거치대(240)에 거치된 2개의 프로브(230a, 230b) 각각은, 스캐닝 대상체(10)에서 발생하는 전자파 등의 신호를 수신한다.
프로브 거치대(240)에 거치된 2개의 프로브(230a, 230b)는, 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신할 수 있다.
또한, 프로브 거치대(240)에 거치된 2개의 프로브(230a, 230b)는, 자기장 신호를 수신하는 자계 프로브(230a)와, 전기장 신호를 수신하는 전계 프로브(230b)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 프로브 거치대(240)에 거치된 2개의 프로브(230a, 230b) 각각의 끝단부는 모양이 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
도 3을 참조하면, 프로브 거치대(240)에 거치된 2개의 프로브(230a, 230b) 중 하나의 프로브(230a)의 끝단부는 홀이 형성된 도넛(Donut) 모양일 수 있다.
도 3을 참조하면, 프로브 거치대(240)에는, 스캐닝 대상체(10)를 촬영하는 적어도 하나의 카메라(310)와, 스캐닝 대상체(10)와의 거리를 감지하는 거리 감지 센서(320)가 더 구비될 수 있다.
도 3을 참조하면, 2개의 프로브(230a, 230b) 각각은, 함께 또는 독립적으로, 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 360도 회전할 수 있다.
한편, 2개의 프로브(230a, 230b) 각각의 회전은, 매뉴얼 방식으로 사용자에 의해 조작될 수도 있고, 프로브 이동 제어부(280)의 제어 정보에 따라 지지 부재(250)의 제1 연결 부재(251) 내부에 포함된 모터의 회전력이 제어되어 자동으로 회전할 수도 있다.
한편, 2개의 프로브(230a, 230b)는, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 전자파 등의 신호를 동시에 수신할 수도 있고, 각기 다른 시점에, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 전자파 등의 신호를 수신할 수도 있다.
2개의 프로브(230a, 230b)가 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 전자파 등의 신호를 동시에 수신하는 경우, 즉, 동시 프로빙 동작을 하는 경우, 2개의 프로브(230a, 230b) 각각에 신호 증폭을 위한 신호 증폭기가 연결되어 있다.
2개의 프로브(230a, 230b) 각각에 연결된 신호 증폭기에 의해 증폭된 신호는 각기 다른 출력 단자를 통해 신호 분석기(120)로 입력될 수 있다.
2개의 프로브(230a, 230b)가 각기 다른 시점에, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 전자파 등의 신호를 수신하는 경우에 대한 2개의 프로브(230a, 230b)를 이용한 프로빙 동작에 대하여 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)가 2개의 프로브를(230) 이용하여 스캐닝 대상체(10)를 프로빙하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 3차원 스캐너(110)는, 둘 이상의 프로브(230a, 230b) 중 하나를 선택하는 스위치(430)와, 둘 이상의 프로브(230) 중 선택된 프로브에서 수신된 신호를 출력하는 신호 출력부(440) 등을 포함한다.
한편, 도 4를 참조하면, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)에서 수신된 신호의 신호 세기가 미약한 경우, 신호 증폭을 위해, 둘 이상의 프로브(230) 각각에 연결되어 둘 이상의 프로브(230) 각각에서 수신된 신호를 증폭하는 둘 이상의 신호 증폭기(410, 420)를 더 포함할 수 있다.
둘 이상의 신호 증폭기(410, 420)의 출력은 스위치(430)의 2개의 입력 포트(P1, P2)와 연결된다.
스위치(430)는 2개의 입력 포트(P1, P2) 중 하나의 입력 포트를 출력 포트(P3)과 연결시킨다.
이에 따라, 둘 이상의 프로브(230a, 230b) 각각에서 수신된 신호가 증폭되어 신호 출력부(400)로 전달된다.
신호 출력부(400)는 스위치(430)를 통해 전달된 신호를 신호 케이블을 통해 신호 분석기(120)로 전달해준다.
한편, 스캐닝 대상체(10)의 회전과 관련된 회전 지지 부재(220)와 프로브(230a, 230b)의 이동과 관련된 지지 부재(250)를 이용하여 스캐닝 대상체(10)를 회전시키고 프로브(230a, 230b)를 이동시켜 가면서, 스캐닝 대상체(10)의 모든 지점에서 발생하는 신호를 3차원적으로 스캐닝하여 3차원 신호 발생 분포 정보를 얻어낼 수 있다.
이러한 얻어낸 3차원 신호 발생 분포 정보는, 스캐닝 대상체(10) 상에서 신호가 어떠한 분포로 발생했는지는 대략 알 수 있지만, 스캐닝 대상체(10) 상의 신호 발생 위치 정보를 포함하고 있지는 않다. 특히, 3차원 신호 발생 분포 정보는, 특히, 스캐닝 대상체(10) 상의 어떠한 부품에서 신호가 어떠한 세기로 발생했는지에 대한 신호 발생 위치 정보를 포함하고 있지는 않다.
따라서, 3차원 스캐너(110)에 포함된 적어도 하나의 카메라(310)를 통해 촬영된 영상 데이터와 3차원 신호 발생 분포 정보를 매칭시켜서, 스캐닝 대상체(10)에서 신호가 어떠한 분포로 발생하는 것에 대한 정보와, 스캐닝 대상체(10) 상의 어떠한 부품에서 신호가 어떠한 세기로 발생했는지에 대한 신호 발생 위치 정보도 함께 알아낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)에 포함된 프로브(230)의 이동 제어를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)에 포함된 프로브(230)와 스캐닝 대상체(10) 간의 거리 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)는, 스캐닝 대상체(10)의 모든 위치에서 발생하는 신호를 수신하기 위하여, x축 방향, y축 방향, z축 방향으로 모두 이동할 수 있다.
전술한 바와 같이, 프로브 이동은, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)가 거치되는 프로브 거치대(240)를 지지하는 지지 부재(250)와, 이를 제어하는 프로브 이동 제어부(280) 및 위치 제어 장치(140) 등에 의해 가능해진다.
더욱 상세하게 설명하면, 프로브 거치대(240)가 연결되는 제1 연결 부재(251)와 제2 연결 부재(252)를 연결해주는 제1 방향 이동 지지 부재(2512)에 의해, 제1 연결 부재(251)가 제2 연결 부재(252) 상에서 제1 방향(예: z축 방향)으로 이동할 수 있다. 그리고, 제2 연결 부재(252)와 바디부(260)가 연결되는 제3 연결 부재(253)를 연결해주는 하는 제2 방향 이동 지지 부재(2523)에 의해, 제2 연결 부재(252)가 제3 연결 부재(253) 상에서 제2 방향(예: x축 방향)으로 이동할 수 있다. 그리고, 제3 연결 부재(253)와 바디부(260)를 연결해주는 제3 방향 이동 지지 부재(2534)에 의해, 제3 연결 부재(253)가 바디부(260) 상에서 제3 방향(예: y축 방향)으로 이동할 수 있다.
한편, 3가지 방향(x축, y축, z축 방향) 중 제1 방향(z축 방향)으로의 프로브 이동은, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)와 스캐닝 대상체(10) 간의 거리를 달라지게 하여, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)가 수신한 신호의 신호 세기가 다르게 측정되게 한다.
둘 이상의 프로브(230a, 230b)와 스캐닝 대상체(10) 간의 거리와 관련하여, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 스캐닝 대상체(10)의 가장 낮은 지점으로부터 일정한 높이(H)에서 x축 방향과 y축 방향으로만 이동하면서 신호 프로빙 동작을 할 수도 있다.
이 경우, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)의 끝 지점이 움직이는 궤적은 평면 궤적(600)이 된다.
한편, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)는, 도 7에 도시된 바와 같이, z축 방향으로 이동하여 스캐닝 대상체(10)의 가장 낮은 지점으로부터 높이(h)가 변경되고, x축 방향과 y축 방향으로도 이동하면서 신호 프로빙 동작을 할 수도 있다.
이 경우, 둘 이상의 프로브(230a, 230b)의 끝 지점이 움직이는 궤적은 2개 이상의 층으로 이루어진 평면 궤적(700)이 되거나, 곡면 궤적(710)이 될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)의 3차원 스캐닝을 위한 스캐닝 대상체(10)의 회전 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 스캐닝 대상체(10)에 대한 3차원 스캐닝은, 전술한 바와 같이, 스캐닝 대상체 거치대(210)와 연결되며 바디부(260)의 축(ax1)과 직각이 되는 축(ax2)을 기준으로 스캐닝 대상체 거치대(210)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제1 회전 지지 부재(221)와, 제1 회전 지지 부재(221)와 결합된 U자형 또는 Y자형 또는 C자형 등의 연결 부재(222)와, 이러한 연결 부재(222)와 바디부(260) 사이에 연결되며 바디부(260)의 축(ax1)을 기준으로 연결 부재(222)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제2 회전 지지 부재(223) 등을 포함하는 회전 지지 부재(220)에 의해 가능해진다.
이러한 회전 지지 부재(220)에 의해, 스캐닝 대상체(10)는 2개의 축(ax1, ax2) 각각을 기준으로 360도 회전이 가능하다. 따라서, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)는 스캐닝 대상체(10)의 모든 방향에서 발생하는 신호를 프로빙(수신)할 수 있게 되는 것이다.
도 8을 참조하면, 예를 들어, 스캐닝 대상체(10)의 제1면(예: 앞면)에서 발생하는 신호를 모두 스캐닝 한 이후, 스캐닝 대상체(10)의 제2면(예: 뒷면)에서 발생하는 신호를 스캐닝해야 하는 경우, 제1 회전 지지 부재(221)에 의해, 스캐닝 대상체 거치대(210)를 바디부(260)의 축(ax1)과 직각이 되는 축(ax2)을 기준으로, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 180도 회전시킨다.
이에 따라, 스캐닝 대상체(10)의 제2면(뒷면)이 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)를 향하게 된다.
이때, 스캐닝 대상체(10)가 180도 회전함에 따라, 프로빙되어야 하는 스캐닝 대상체(10)의 면(즉, 제2면(뒷면))이 y축 방향으로 내려가게 된다.
따라서, 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...)가 y축 방향으로 이동할 필요가 있다.
이에, 제3 연결 부재(253)와 바디부(260)를 연결해주는 제3 방향 이동 지지 부재(2534)에 의해, 제3 연결 부재(253)가 바디부(260) 상에서 제3 방향(y축 방향)의 아래로 이동하여야 한다.
이에 따라, 스캐닝 대상체(10)의 제2면(예: 뒷면)에서 발생하는 신호를 정확하게 프로빙(스캐닝)할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너(110)에 포함된 프로브(230a, 230b, ...)의 끝단부 모양을 예시적으로 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 프로브 거치대(240)에 거치된 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...) 각각의 끝단부는 모양이 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
만약, 프로브 거치대(240)에 거치된 둘 이상의 프로브(230a, 230b, ...) 각각의 끝단부가 모양이 서로 다른 경우, 끝단부의 모양은, 일 예로, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 도넛형 모양일 수도 있고, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 구형 모양일 수도 있으며, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 바늘 모양일 수도 있다.
예를 들어, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 끝단부가 홀이 있는 도넛형 모양을 갖는 프로브의 경우, 홀로 자기장 신호가 통과하고 이에 따라 도넛형 고리에 전류가 유도된다. 이에 따라, 신호 분석기(120)는, 유도된 전류에 의한 유도 전압을 측정하여 스캐닝 대상체(10) 상의 어떠한 지점에서의 자계 강도를 분석할 수 있다. 이와 같은 방식으로 스캐닝 대상체(10)에서 발생하는 신호에 대한 3차원 신호 발생 분포 정보를 얻을 수 있다.
도 9의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 끝단부가 구형 또는 바늘 모양을 갖는 프로브의 경우, 끝단부로 수신되는 전기장 신호가 신호 분석기(120)로 전달되고, 신호 분석기(120)는 전기장 신호로부터 전압을 측정하여 스캐닝 대상체(10) 상의 어떠한 지점에서의 전계 강도를 분석할 수 있다. 이와 같은 방식으로 스캐닝 대상체(10)에서 발생하는 신호에 대한 3차원 신호 발생 분포 정보를 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐너 시스템(100)이 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호의 신호 발생 분포 결과를 비전 인식 기술에 기반하여 제공하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 컨트롤러(130)는, 신호 분석기(120)에서의 신호 분석 결과 정보를 토대로 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호의 3차원 신호 발생 분포 정보를 생성하여 출력하되, 신호 발생 위치와 연계하여 출력할 수도 있다.
이를 위해, 3차원 스캐너(110)에 포함된 적어도 하나의 카메라(310)는, 스캐닝 대상체(10)를 촬영하여 영상 데이터를 컨트롤러(130)로 전달해줄 수 있다.
이에 따라, 컨트롤러(130)는, 3차원 스캐너(110)로부터 전달받은 영상 데이터와 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호에 대한 3차원 신호 발생 분포 정보를 연계시켜 출력할 수 있다.
예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(130)는, 신호 분석기(120)에서의 신호 분석 결과 정보를 토대로, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호에 대한 3차원 신호 발생 분포 정보로서의 3차원 신호 분포 이미지(1020)를 생성하고, 3차원 스캐너(110) 내부의 카메라(310)에서 촬영된 영상 데이터를 토대로 스캐닝 대상체 이미지(1010)를 생성하며, 3차원 신호 발생 분포 정보로서의 3차원 신호 분포 이미지(1020)와 스캐닝 대상체 이미지(1010)를 중첩하여 중첩된 이미지(1030)를 출력함으로써, 스캐닝 대상체(10)에서 발생한 신호의 3차원 신호 발생 분포 정보를 신호 발생 위치와 연계시켜 출력할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 발생하는 전자파 등의 신호에 대한 3차원 스캐닝을 가능하게 하는 3차원 스캐너(110) 및 3차원 스캐너 시스템(100)을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등에서 전자파 등의 신호가 어떠한 위치 또는 어떠한 부품에서 어느 정도로 발생하는지, 어떠한 패턴으로 발생하는지 등을 정확하게 파악할 수 33차원 스캐너(110) 및 3차원 스캐너 시스템(100)을 제공하는 효과가 있다.
이를 통해, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등의 스캐닝 대상체에 대한 설계를 더욱 정확하게 할 수 있다.
또한, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등의 스캐닝 대상체에 대한 설계 변경 시, 부분적인 변경만을 가능하게 할 수 있다.
또한, 전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치 등의 스캐닝 대상체에 대한 전자파 적합성 테스트를 더욱 정밀하게 할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 스캐닝 대상체
100: 3차원 스캐너 시스템
110: 3차원 스캐너
120: 신호 분석기
130: 컨트롤러
140: 위치 제어 장치
210: 스캐닝 대상체 거치대
220: 회전 지지 부재
221: 제1 회전 지지 부재
222: 연결 부재
223: 제2 회전 지지 부재
230a, 230b: 프로브
240: 프로브 거치대
250: 지지 부재
251: 제1 연결 부재
252: 제2 연결 부재
253: 제3 연결 부재
2512: 제1 방향 이동 지지 부재
2523: 제2 방향 이동 지지 부재
2534: 제3 방향 이동 지지 부재
260: 바디부
270: 스캐닝 대상체 회전 제어부
280: 프로브 이동 제어부
310: 카메라
320: 거리 감지 센서
410, 420: 신호 증폭기
430: 스위치
440: 신호 출력부

Claims (14)

  1. 스캐닝 대상체가 거치되는 스캐닝 대상체 거치대;
    상기 스캐닝 대상체 거치대를 회전시키는 회전 지지 부재;
    상기 스캐닝 대상체에서 발생한 신호를 수신하는 둘 이상의 프로브;
    상기 둘 이상의 프로브가 거치되는 프로브 거치대;
    상기 프로브 거치대를 지지하는 지지 부재; 및
    상기 회전 지지 부재 및 상기 지지 부재와 연결되는 바디부를 포함하되,
    상기 둘 이상의 프로브 중 하나를 선택하는 스위치; 및
    상기 둘 이상의 프로브 중 선택된 프로브에서 수신된 신호를 출력하는 신호 출력부를 더 포함하는 3차원 스캐너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 지지 부재는,
    상기 스캐닝 대상체 거치대와 연결되며 상기 바디부의 축과 직각이 되는 축 을 기준으로 상기 스캐닝 대상체 거치대를 회전시키는 제1 회전 지지 부재;
    상기 제1 회전 지지 부재와 결합된 연결 부재;
    상기 연결 부재와 상기 바디부 사이에 연결되며 상기 바디부의 축을 기준으로 상기 연결 부재를 회전시키는 제2 회전 지지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스캐닝 대상체의 회전 방향 및 회전 각도 중 하나 이상을 제어하기 위하여, 상기 제1 회전 지지 부재 및 상기 제2 회전 지지 부재 각각의 회전 동작을 제어하는 스캐닝 대상체 회전 제어부를 더 포함하는 3차원 스캐너.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재는,
    상기 프로브 거치대와 연결되는 제1 연결 부재; 상기 제1 연결 부재와 연결되는 제2 연결 부재; 및 상기 제2 연결 부재와 상기 바디부 사이에 연결되는 제3 연결 부재를 더 포함하되,
    상기 제1 연결 부재가 상기 제2 연결 부재 상에서 제1 방향으로 이동하도록 하는 제1 방향 이동 지지 부재를 통해, 상기 제1 연결 부재와 상기 제2 연결 부재가 연결되고,
    상기 제2 연결 부재가 상기 제3 연결 부재 상에서 제2 방향으로 이동하도록 하는 제2 방향 이동 지지 부재를 통해, 상기 제2 연결 부재와 상기 제3 연결 부재가 연결되며,
    상기 제3 연결 부재가 상기 바디부 상에서 제3 방향으로 이동하도록 하는 제3 방향 이동 지지 부재를 통해, 상기 제3 연결 부재와 상기 바디부가 연결되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향은 서로 다른 방향이고, 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 프로브의 이동 방향 및 이동 거리 중 하나 이상을 제어하기 위하여, 상기 제1 방향 이동 지지 부재, 상기 제2 방향 이동 지지 부재 및 상기 제3 방향 이동 지지 부재의 동작을 제어하는 프로브 이동 제어부를 더 포함하는 3차원 스캐너.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 프로브 각각에서 수신된 신호를 증폭하는 둘 이상 신호 증폭기를 더 포함하는 3차원 스캐너.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 대상체와의 거리를 감지하는 거리 감지 센서를 더 포함하는 3차원 스캐너.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 대상체를 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 더 포함하는 3차원 스캐너.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 대상체는,
    전자 부품, 인쇄회로기판, 또는 전자 장치인 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너.
  12. 스캐닝 대상체를 회전시켜 가면서 상기 스캐닝 대상체에서 발생한 신호를 수신하는 둘 이상의 프로브와 상기 스캐닝 대상체를 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함하는 3차원 스캐너;
    상기 둘 이상의 프로브 각각에서 수신된 신호를 분석하는 신호 분석기; 및
    상기 신호 분석기에서의 신호 분석 결과 정보와 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 토대로, 상기 스캐닝 대상체에서 발생한 신호의 3차원 신호 발생 분포 정보를 신호 발생 위치와 연계시켜 출력하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 3차원 스캐너는,
    상기 둘 이상의 프로브 중 하나를 선택하는 스위치와, 상기 둘 이상의 프로브 중 선택된 프로브에서 수신된 신호를 출력하는 신호 출력부를 포함하는 3차원 스캐너 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스캐닝 대상체의 회전 방향 및 회전 각도 중 하나 이상을 제어하기 위한 스캐닝 대상체 회전 제어 정보를 출력하는 위치 제어 장치를 더 포함하는 3차원 스캐너 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위치 제어 장치는,
    상기 프로브의 이동 방향 및 이동 거리 중 하나 이상을 제어하기 위한 프로브 이동 제어 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐너 시스템.
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