KR101602436B1 - 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치에 관한 것으로, 측정 대상물에 측정광을 조사하기 위하여 대수의 광학계와 패턴 영상부로 구성되는 조사부와, 상기 조사부에서 조사된 측정광이 측정 대상물 표면에 조사된 후 여기서 반사되는 광을 획득하기 위한 광학렌즈와 카메라(이미지 센서를 포함하여 프로브를 구성하고, 상기 프로브을 각 방향으로 구동시키는 구동부로부터 구동 동력을 전달받아 측정 대상물의 스캐닝 방향으로 구동할 수 있도록 제어하는 형상 측정기 제어부와 상기 카메라에서 획득한 반사광을 처리하여 해당 영상을 알고리즘으로 분석해 측정 대상물의 3차원 정보를 획득하는 영상 처리부를 포함하여 구성되는 3차원 형상 측정장치에 있어서, 상기 구동부에 의해 구동하는 프로브는, 상기 패턴 생성부에서 전달된 측정광을 조사하고 측정 대상물에는 반사된 광을 결상하는 복수의 광학렌즈로 프로브를 구성하여 프로브 몸체가 상기 구동부로부터 동력을 전달받아 구동하며, 상기 프로브에서 측정광을 조사하는 광학렌즈와 측정 대상물에서 반사되는 반사광을 입사받는 광학렌즈는 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브와 분할 구성되는 카메라와 패턴 생성부를 각각 연결하여 전달하고, 상기 패턴 생성부와 카메라는 제어부로부터 제어를 받아 패턴 생성부에서 생성된 광을 상기 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브로 전달하거나, 프로브에서 획득한 반사광을 이미지 가이딩 광섬유를 통해 전달받아 상기 영상 처리부로 제공하여 영상 처리 알고리즘을 통해 반사광을 검출하여 형상 정보를 획득한다.

Description

광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치{Improved 3-D measurement using fiber optic devices}

본 발명은 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 프로브의 구조를 개선하여 결과적으로 3차원 측정기의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 프로브 구조에 관한 것이다.

일반적으로 측정대상물의 삼차원 형상이나 높이를 측정하는 기술은 삼차원 측정기를 사용하여 접촉식으로 측정대상물의 한 점씩 측정하여 전체 측정대상물 형상을 측정하는 방식인 접촉식과 광을 이용한 비접촉식으로 나눠지고 있다.

비접촉 측정법은 측정원리에 따라 크게 광 간섭법과 광 삼각법으로 나눠진다. 상기 광 간섭법은 레이저와 같은 단색광을 이용하여 반도체 패턴이나 미세금형 표면형상 측정에 많이 이용되는 광위상간섭법과 백색광이 짧은 가간섭성을 이용하는 광 주사간섭법이 있으며, nm(nano meter)의 정밀한 측정이 가능하나 넓은 영역을 빠르게 측정하기는 어렵고 고가의 정밀한 스테이지가 필요하게 되는 문제점이 있다.

광 삼각법은 정해진 일정 광을 측정 표면에 임의의 정해진 각도로 투영하고 다른 각도에서 표면의 형상에 따라 변형된 광의 밝기를 추출하여 표면의 형상 정보를 해석하는 방법으로, 투영법에 따라 레이저 포인터 또는 레이저 슬릿빔을 이용하거나 모아레 무늬를 이용하는데 접촉식에 비해 측정시간이 월등히 단축된다.

모아레 무늬를 이용하는 방법은 유리의 한쪽 표면에 크롬으로 일정한 간격의 직선무늬를 새겨 넣은 직선유리격자를 영사광학계를 이용하여 측정대상물에 투영하게 된다. 또한, 측정대상물에 형성된 직선줄무늬를 일정한 간격으로 이송시키기 위해 직선유리격자 이송장치를 사용하고 있다. 복수개의 직선줄무늬가 일정간격으로 구성되어 있는 직선유리격자를 측정대상물에 투영하면 측정대상물의 표면에 복수개의 줄무늬가 형성되는데, 이 줄무늬들은 측정대상물의 높이에 따라 휘어지게 된다. 줄무늬가 형성되어 있는 측정대상물을 직선유리격자와 겹치면 복수개의 곡선으로 이루어진 물결무늬의 형상을 볼 수 있는데, 이 무늬를 '모아레 무늬'라 한다. 이 모아레 무늬는 측정대상물의 높이에 따라 형성되는 등고선이기 때문에, 이 모아레 무늬를 해석하여 측정대상물의 형상을 측정하게 된다. 이러한 모아레무늬를 이용하는 방법은 측정대상물의 형상 전체를 측정하는데 유용하나, 단순히 측정대상물의 높이만을 측정하고자 하는 경우에는 보다 간단한 레이저 슬릿빔을 이용한 방법이 사용된다.

상술한 바와 같이 다양한 측정 방법으로 측정 대상물의 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상측정기의 Probe는 넓은 면적에 걸쳐서 3차원 형상을 측정해야할 경우에 프로브를 이동시키면서 측정을 수행한다.

이때, 측정시간을 단축시키기 위해서는 고속으로 위치 이동을 하지만 프로브의 무게가 무거울수록 큰 진동이 발생하게 되고, 진동 발생의 측정 정밀도를 저하시키게 되는 문제점이 있다.

일반적으로 3차원 측정장치의 전체 시스템을 개략적으로 설명하면, 시스템 메인부와 측정 대상물 스캐닝을 통해 해당 영상을 획득하기 위한 구동부를 포함하여 구성된다.

도 1은 종래기술에 따른 프로브 일체형 3차원 측정장치의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 메인부(10)와 프로브(40)로 구성되고, 상기 메인부에는 구동부를 획득한 영상을 처리하는 영상 처리부(11)와 측정 시스템을 전반적으로 제어하는 측정기 제어부(12)를 포함하여 구성된다.

상기 프로브(40)는 구동부(41)의 구동에 의해 측정 대상물을 스캐닝하면서 조사된 측정광으로부터 각 위치에 대한 반사광을 획득하고 이를 카메라(이미지 센서 ; 21)가 획득하여 시스템 메인부(10)로 전달하게 된다. 좀 더 구체적으로는 설명하면, 상기 프로브(40)로는 측정 대상물에 조사할 광을 생성하는 패턴생성부(20)와, 반사광을 획득한 위한 카메라(21) 그리고 광학부품으로 영사렌즈(31)와 결상렌즈(30)가 구성되어 있다. 이렇게 구성되는 구동수단(40)은 모터라이징, X, Y 스테이지 기구 등과 같은 구동 디바이스에 의해 구동하면서 측정 대상물을 스캐닝하여 반사광(이미지광)을 검출한 후 메인 시스템으로 해당 신호를 전송하도록 구성된다.

하지만, 이와 같이 보편적인 측정장치의 프로브는 광을 조사하기 위한 패턴생성부와 복수의 광학계, 그리고 반사광을 획득하기 위한 카메라(21)와 복수의 광학계가 하나의 기구에 포함되어 구동부에 의해 일체로 구동에 따라 무게와 부피가 커질 수밖에 없기 때문에 구동속도의 저하, 진동 발생 등의 문제점이 발생되기 때문에 결과적으로 측정 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 측정산업 분야에서 주요 해결 과제로써, 프로브의 크기나 무게를 최소화하여 심플한 구동을 달성할 수 있도록 프로브의 구조적 개선과 설계 방향이 필요한 실정이다.

KR 10-11805090호 KR 10-12680430호 KR 10-09286090호 KR 10-2010-0069590호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 3차원 측정 장치의 프로브 구조를 개선하여 측정 속도, 측정 안정성을 향상시킬 수 있는 프로브 구조를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 형상 측정 장치의 구조에서 크게 제어부와 프로브로 구성되며, 측정광을 측정 대상물에 조사하고 여기서 반사되는 반사광을 획득하기 위해 구성되는 카메라(이미지 센서)가 일체로 구성되는 종래의 프로브 구조와 여기서 획득한 반사광을 처리하여 형상 정보를 얻을 수 있는 제어부로 구성되는 측정 시스템에서 프로브의 무게와 부피를 최소화시킬 수 있도록 구성요소가 분리되도록 설계하여 구동부에 의해 구동되는 프로브의 중량을 최소화시킴으로써 결과적으로 구동 동작에 따른 진동 발생 억제, 구동부의 저 용량 설계, 구동 메커니즘의 내구성 향상 등 물리적 요소를 개선시켜 기구적 안정성을 향상시킬 수 측정 장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

또한, 기구적 안정의 향상을 통해 측정 장치의 핵심 과제인 측정 정밀도를 높게 향상시킬 수 있어 결과적으로 측정 오차를 최소화하여 정확한 측정 결과를 획득할 수 있는 고정밀 3차원 측정 장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 측정 대상물에 측정광을 조사하기 위하여 대수의 광학계와 패턴 영상부로 구성되는 조사부와, 상기 조사부에서 조사된 측정광이 측정 대상물 표면에 조사된 후 여기서 반사되는 광을 획득하기 위한 광학렌즈와 카메라(이미지 센서를 포함하여 프로브를 구성하고, 상기 프로브를 각 방향으로 구동시키는 구동부로부터 구동 동력을 전달받아 측정 대상물의 스캐닝 방향으로 구동할 수 있도록 제어하는 형상 측정기 제어부와 상기 카메라에서 획득한 반사광을 처리하여 해당 영상을 알고리즘으로 분석해 측정 대상물의 3차원 정보를 획득하는 영상 처리부를 포함하여 구성되는 3차원 형상 측정장치에 있어서, 상기 구동부에 의해 구동하는 프로브는, 상기 패턴 생성부에서 전달된 측정광을 조사하고 측정 대상물에는 반사된 광을 결상하는 복수의 광학렌즈로 프로브를 구성하여 프로브 몸체가 상기 구동부로부터 동력을 전달받아 구동하며, 상기 프로브에서 측정광을 조사하는 광학렌즈와 측정 대상물에서 반사되는 반사광을 입사받는 광학렌즈는 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브와 분할 구성되는 카메라와 패턴 생성부를 각각 연결하여 전달하고, 상기 패턴 생성부와 카메라는 제어부로부터 제어를 받아 패턴 생성부에서 생성된 광을 상기 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브로 전달하거나, 프로브에서 획득한 반사광을 이미지 가이딩 광섬유를 통해 전달받아 상기 영상 처리부로 제공하여 영상 처리 알고리즘을 통해 반사광을 검출하여 형상 정보를 획득한다.

또한, 상기 프로브는, 반사광을 수신하는 결상렌즈와, 측정광에 해당하는 패턴광을 상기 측정 대상물에 입사하는 영사렌즈를 포함하고, 상기 결상렌즈와 영사렌즈는 프로브 몸체에 각각 고정되고, 구동수단에 의해 측정 대상물을 스캐닝하면서 측정광을 조사하여 반사광을 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 3차원 측정기는, 상기 프로브와 이미지 가이딩 광섬유와 연결된 상기 카메라에서 획득한 상기 측정 대상물에 해당하는 반사광을 전달받아 영상 처리하는 영상 처리부와, 상기 3차원 측정기의 프로브, 카메라, 패턴 생성부, 상기 영상 처리부, 구동부를 모두 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프로브에 연결되는 상기 광섬유를 상기 패턴 생성부와 카메라에 연결하기 위하여 상기 패턴 생성부와 카메라에 각각 구비되는 릴레이 렌즈를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 이미지 가이딩 광섬유는, 화소분할형 이미지 가이딩 광섬유 또는 자기집속형 가이딩 광섬유 중 어느 하나로 구성된다.

또한, 상기 프로브는, 상기 이미지 가이딩 광섬유와 연결되어 광학적 신호를 전송하기 위하여 한쪽으로 각각 릴레이 렌즈가 프로브 몸체 한쪽에 각각 구비되어 상기 패턴 영상부와 카메라와 연결되는 각각의 이미지 가이딩 광섬유가 상기 릴레이 렌즈와 연결되며, 상기 릴레이 렌즈가 위치한 반대 방향으로 각각 영사렌즈와 결상렌즈가 상기 릴레이 렌즈와 각각 마주하도록 위치하여 상기 영사렌즈에서 조사된 측정광이 측정 대상물에 조사된 후 반사되어 상기 결상렌즈로 입사되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이미지 가이딩 광섬유는, 상기 패턴 영상부와 카메라에 각각 한쪽이 연결되어 고정 상태를 유지하며, 나머지 한쪽은 상기 프로브의 몸체에 연결되어 구동부의 구동에 따라 유동하는 프로브를 따라 유동 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 3차원 형상측정기에서 광섬유를 이용하여 프로브(Probe)의 무게와 부피를 줄일 수 있기 때문에 프로브의 신속한 구동이 가능하며 진동 발생을 억제하여 결과적으로 고속 측정과 정밀도 높은 측정을 구현할 수 있는 3차원 형상 측정장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 3차원 측정기는 구동 영역에 해당하는 프로브의 무게와 부피를 최소화시킬 수 있도록 광학계로만 프로브를 구성하고, 측정광을 제공하는 패턴 영상부와 반사광을 수신받는 카메라와는 이미지 가이딩 광섬유와 연결됨에 따라 실질적인 구동영역에 해당하는 프로브를 무게와 부피를 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 스캐닝 구동 중에 발생할 수 있는 진동을 억제하거나 구동부의 부하 감소, 기계적 내구성 향상을 제고할 수 있는 형상 측정장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 측정장치와 여기에 포함되는 프로브를 광섬유로 연결되어 매우 가볍게 설계되기 때문에 스캐닝 과정에서 발생될 수 있는 구동 노이즈를 최소화시킬 수 있어 매우 안정적인 측정 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 프로브 일체형 3차원 측정장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치의 구성도,
도 3은 본 발명에서 적용된 이미징 가이드 광섬유를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정기의 전체 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 3차원 측정기에서 광학계만 구성된 프로브를 나타낸 사시도,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치는, 측정 대상물에 측정광을 조사하기 위하여 대수의 광학계와 패턴 영상부로 구성되는 조사부와, 상기 조사부에서 조사된 측정광이 측정 대상물 표면에 조사된 후 여기서 반사되는 광을 획득하기 위한 광학렌즈와 카메라(이미지 센서를 포함하여 프로브를 구성하고, 상기 프로브를 각 방향으로 구동시키는 구동부로부터 구동 동력을 전달받아 측정 대상물의 스캐닝 방향으로 구동할 수 있도록 제어하는 형상 측정기 제어부와 상기 카메라에서 획득한 반사광을 처리하여 해당 영상을 알고리즘으로 분석해 측정 대상물의 3차원 정보를 획득하는 영상 처리부를 포함하여 구성되는 3차원 형상 측정장치에 있어서, 상기 구동부에 의해 구동하는 프로브는, 상기 패턴 생성부에서 전달된 측정광을 조사하고 측정 대상물에는 반사된 광을 결상하는 복수의 광학렌즈로 프로브를 구성하여 프로브 몸체가 상기 구동부로부터 동력을 전달받아 구동하며, 상기 프로브에서 측정광을 조사하는 광학렌즈와 측정 대상물에서 반사되는 반사광을 입사받는 광학렌즈는 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브와 분할 구성되는 카메라와 패턴 생성부를 각각 연결하여 전달하고, 상기 패턴 생성부와 카메라는 제어부로부터 제어를 받아 패턴 생성부에서 생성된 광을 상기 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브로 전달하거나, 프로브에서 획득한 반사광을 이미지 가이딩 광섬유를 통해 전달받아 상기 영상 처리부로 제공하여 영상 처리 알고리즘을 통해 반사광을 검출하여 형상 정보를 획득한다.

본 발명에 따른 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치에 관한 것으로, 대상물의 형상 정보를 3차원으로 측정하기 위해 스캐닝하게 되는데, 이때 스캐닝을 위하여 구동하는 측정 프로브의 구조를 매우 간소화시킴으로써 구동의 속도를 향상시키고 무게를 최소화시켜 구동 시 발생하는 진동 노이즈를 최소화시킬 수 있는 목적을 가지는 것을 본 발명의 주요 기술적 요지로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 3차원 형상 측정기는, 크게 영상 처리와 3차원 측정기를 전반적으로 제어하는 컴퓨터(100)와, 측정 대상물에 측정광 즉, 패턴광을 조사하기 위한 패턴 생성부(200)와, 측정대상물에 조사된 측정광으로부터 반사되는 광을 획득하는 카메라(210)를 포함하여 측정장치 본체를 이루고, 대상물에 측정광을 조사하거나 반사광을 입사받아 획득하는 프로브는 상기 본체와 광섬유(202, 203)로 연결되며, 상기 프로브에는 측정광을 영사하는 영사렌즈(310)와, 반사광을 획득하는 결상렌즈(300)를 포함한다.

본체(미부호)는 형상 측정장치를 전반적으로 제어하는 것으로, 영상 처리부(110)와 3차원 형상 측정기 제어부(120)를 포함하여 구성된다. 상기 영상 처리부는 측정 대상물에서 반사되어 상기 카메라(이미지 센서)에서 획득한 광을 알고리즘으로 처리하여 획득하는 것으로, 모아레 알고리즘, 광삼각법, 간섭법 등의 다양한 알고리즘을 통해 알고리즘 처리하여 획득할 수 있다.

3차원 형상 측정기 제어부는 전반적으로 측정기를 제어하며, 프로브의 구동부를 제어하거나 카메라, 패턴 생성부, 영상 처리부 등을 제어하게 된다.

한편, 본 발명의 기술적 특징은 앞서도 설명한 바와 같이 측정 프로브를 본체와 광섬유(203)로 연결하여 프로브의 구조와 크기를 매우 간소화시킬 수 있는 것이다.

이를 위하여 패턴 생성부에서 생성된 측정광을 광섬유(203)를 통해 프로브와 연결하며, 프로브에서 획득한 반사광을 획득하기 위하여 카메라를 프로브와 광섬유(202)와 연결한다.

이때, 광섬유와 연결되는 상기 패턴 생성부와 카메라 선단에는 릴레이 렌즈(201, 202)가 각각 구비되고 여기에 광섬유가 연결된다.

도 3은 본 발명에서 적용된 이미징 가이드 광섬유를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 광섬유는 이미지를 전달하기 위한 이미지 가이딩 광섬유에 해당한다. 광섬유를 사용하여 광학영상을 전송하는 시스템의 원리에는 화소분할형과 자기집속형(自己集束型)이 있다. 화소분할형은 (a)와 같이 화소에 대응하는 다수의 광섬유를 정렬하여 묶은 것이다. 전송영상은 유한개의 화소로 분할되고 엄밀하게는 선형인상(像) 전달 특성이 되지 않는 결점이 있지만, 전송에 있어서의 색수차는 작고 화소수(소선 섬유)를 증가시키는 것만으로 이상적인 영상 직접 전송계에 가까워진다.

자기집속형 이미징 가이딩 광섬유는((b) 참조) 집속형 광섬유를 사용하여 이 속을 전파하는 광선의 결상성을 이용하여 영상을 전송하는 것이다. 자기집속형 이미징 가이딩 광섬유는 섬유내의 굴절률이 중심축상에서 가장 크고 주변을 향해서 서서히 감소하기 때문에 이 속을 전파하는 광선의 결상성(結像性)을 이용하여 영상을 전송할 수 있다.

프로브(400)도 마찬가지로 결상렌즈와 영사렌즈에 광섬유를 연결하기 위하여 릴레이 렌즈(미부호)가 구성된다.

따라서, 상기 프로브(400)는 결상렌즈와 영사렌즈만을 구비하며, 상기 렌즈는 프로브 구조 본체에 고정 설치되고, 프로브는 별도의 구동부(410)와 연결되어 측정 대상물(500)을 스캐닝 하기 위해 구동됨으로써 본체부와 분리됨에 따라 가볍게 구동할 수 있어 결과적으로 고속 스캐닝, 진동 최소화를 실현함에 따라 신속하고 정확한 촬영이 가능하다.

한편, 본 발명에서는 3차원 형상 측정장치에서 측정 대상물을 스캐닝하기 위해 구동하는 프로브의 구조를 개선하여 부피를 줄이고 무게를 가볍게 함으로써 구동 속도를 향상시킬 수 있고 진동 저하로 측정 노이즈를 최소화시킬 수 있도록 발명된 것이다.

본 발명에서 설명된 3차원 형상 측정장치를 구성하는 영상 처리부, 패턴 생성부, 카메라, 3차원 형상 측정기 제어부 등의 시스템 구성은 측정방법이나 측정 시스템의 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 특히, 모아레 측정, 간섭법 측정, 공초점 측정 방식 등과 같은 종래 다양한 측정 시스템을 구축하기 위해서 그에 해당하는 시스템이 설계될 수 있음은 물론이며, 그러한 시스템들의 본체와 프로브를 광섬유로 연결하여 대상물을 스캐닝하는 구조는 모두 본 발명의 권리범위에 포함된다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 형상 측정장치의 프로브를 본체와 광섬유로 연결해 측정광과 반사광을 전달하는 구조로 이루어짐에 따라 프로브의 경량화, 고속 구동, 노이즈 저하 등 전반적인 측정 성능을 향상시킬 수 있기 때문에 측정 분야에서 우수한 성능을 보여줄 수 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 컴퓨터
110 : 영상 처리부
120 : 제어부
200 : 패턴 생성부
201, 202 : 릴레이 렌즈
210 : 카메라
203 : 광섬유
300 : 결상렌즈
310 : 영사렌즈
400 : 프로브
410 : 구동부
500 : 측정 대상물

Claims (7)

1. 측정 대상물에 측정광을 조사하기 위하여 다수의 광학계와 패턴 생성부로 구성되는 조사부와, 상기 조사부에서 조사된 측정광이 측정 대상물 표면에 조사된 후 여기서 반사되는 광을 획득하기 위한 광학렌즈와 카메라(이미지 센서를 포함하여 프로브를 구성하고, 상기 프로브를 각 방향으로 구동시키는 구동부로부터 구동 동력을 전달받아 측정 대상물의 스캐닝 방향으로 구동할 수 있도록 제어하는 형상 측정기 제어부와 상기 카메라에서 획득한 반사광을 처리하여 해당 영상을 알고리즘으로 분석해 측정 대상물의 3차원 정보를 획득하는 영상 처리부를 포함하여 구성되는 3차원 형상 측정장치에 있어서,
   상기 구동부에 의해 구동하는 프로브는, 상기 패턴 생성부에서 전달된 측정광을 조사하고 측정 대상물에는 반사된 광을 결상하는 복수의 광학렌즈만으로 프로브를 구성하여 프로브 몸체가 상기 구동부로부터 동력을 전달받아 구동하며,
   상기 프로브에서 측정광을 조사하는 광학렌즈와 측정 대상물에서 반사되는 반사광을 입사받는 광학렌즈는 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브와 분할 구성되는 카메라와 패턴 생성부를 각각 연결하여 전달하고,
   상기 패턴 생성부와 카메라는 제어부로부터 제어를 받아 패턴 생성부에서 생성된 광을 상기 이미지 가이딩 광섬유를 통해 프로브로 전달하거나, 프로브에서 획득한 반사광을 이미지 가이딩 광섬유를 통해 전달받아 상기 영상 처리부로 제공하여 영상 처리 알고리즘을 통해 반사광을 검출하여 형상 정보를 획득하는 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프로브는,
   반사광을 수신하는 결상렌즈와, 측정광에 해당하는 패턴광을 상기 측정 대상물에 입사하는 영사렌즈를 포함하고,
   상기 결상렌즈와 영사렌즈는 프로브 몸체에 각각 고정되고, 구동수단에 의해 측정 대상물을 스캐닝하면서 측정광을 조사하여 반사광을 획득하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 3차원 측정장치는,
   상기 프로브와 이미지 가이딩 광섬유와 연결된 상기 카메라에서 획득한 상기 측정 대상물에 해당하는 반사광을 전달받아 영상 처리하는 영상 처리부;와,
   상기 3차원 측정장치의 프로브, 카메라, 패턴 생성부, 상기 영상 처리부, 구동부를 모두 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 프로브에 연결되는 상기 광섬유를 상기 패턴 생성부와 카메라에 연결하기 위하여 상기 패턴 생성부와 카메라에 각각 구비되는 릴레이 렌즈;를 더 포함하여 구성되는 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 가이딩 광섬유는,
   화소분할형 이미지 가이딩 광섬유 또는 자기집속형 가이딩 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치.
6. 제 1항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브는,
   상기 이미지 가이딩 광섬유와 연결되어 광학적 신호를 전송하기 위하여 한쪽으로 각각 릴레이 렌즈가 프로브 몸체 한쪽에 각각 구비되어 상기 패턴 영상부와 카메라와 연결되는 각각의 이미지 가이딩 광섬유가 상기 릴레이 렌즈와 연결되며,
   상기 릴레이 렌즈가 위치한 반대 방향으로 각각 영사렌즈와 결상렌즈가 상기 릴레이 렌즈와 각각 마주하도록 위치하여 상기 영사렌즈에서 조사된 측정광이 측정 대상물에 조사된 후 반사되어 상기 결상렌즈로 입사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치.
7. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 상기 이미지 가이딩 광섬유는,
   상기 패턴 영상부와 카메라에 각각 한쪽이 연결되어 고정 상태를 유지하며, 나머지 한쪽은 상기 프로브의 몸체에 연결되어 구동부의 구동에 따라 유동하는 프로브를 따라 유동 가능하도록 구비되는 광섬유를 이용해 개선된 3차원 측정장치.

Images