KR101639227B1 - 3차원 형상 측정장치 - Google Patents

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Abstract

3차원 형상 측정장치는 메인 패턴조명부들, 메인 촬상부들 및 제어부를 포함한다. 메인 패턴조명부들은 측정대상물을 향하여 서로 다른 방향에서 경사지게 격자패턴광을 조사한다. 메인 촬상부들은 메인 패턴조명부들로부터 측정대상물로 조사되어 측정대상물에 의해 경사지게 반사된 격자패턴광의 반사광을 제공받아서 측정대상물의 격자패턴이미지를 획득한다. 제어부는 측정대상물의 격자패턴이미지들을 이용하여 측정대상물의 높이 데이터를 산출하거나, 측정대상물의 평면이미지들의 결상 위치 및 측정대상물의 텍스처 정보를 이용하여 측정대상물의 높이 데이터를 산출하되 측정대상물에 조사된 격자패턴을 텍스처 정보로 활용하여 측정대상물의 높이 데이터를 산출한다. 이에 따라, 보다 용이하고 정확하게 3차원 형상을 측정할 수 있다.

Description

3차원 형상 측정장치{THREE DIMENSIONAL SHAPE MEASURMENT APPARATUS}
본 발명은 3차원 형상 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정하는 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 결상 광학 시스템을 이용하여 인쇄회로기판과 같은 측정대상물에 광을 조사하고 이에 대한 반사 이미지를 카메라를 이용하여 촬상한다. 이어서, 촬상된 상기 반사 이미지를 이용하여 측정대상물의 높이에 기반한 3차원 형상을 측정한다.
종래의 결상 광학 시스템은 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 그 중에서, 광 삼각 방식, 스테레오 방식 등이 결상 광학 시스템에 채용될 수 있다.
상기 광 삼각 방식은 격자패턴이미지를 획득한 후 버켓 알고리즘(bucket algorithm)과 같은 방법을 이용하는 방식으로 현재 널리 활용되고 있다. 그러나, 이 방식은 패턴이미지를 생성하는 격자의 피치(pitch)에 의하여 측정이 가능한 높이가 제한되는 문제점이 있다.
상기 스테레오 방식은 스테레오 카메라를 이용한다. 사람의 시각이 두 눈을 통해 입력되는 정보를 거리정보로 합성함으로써 사물의 원근을 인지할 수 있는 것처럼, 스테레오 카메라도 두 개의 카메라로부터 영상을 촬영하여 3차원 거리정보를 산출할 수 있다.
즉, 상이한 위치에서 촬영하여 획득된 두 장 이상의 영상을 이용하여 3차원 형상을 측정할 수 있다. 구체적으로, 실제 공간상의 측정대상물의 텍스처(texture)를 촬영한 두 영상에서, 상기 텍스처를 기초로 기하학적 구조를 이용하여 상기 측정대상물의 텍스처의 실제 공간에서의 위치정보를 획득함으로써, 상기 측정대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있다.
이와 같이 상기 측정대상물이 텍스처를 갖는 경우에는, 상기 텍스처를 기초로 상기 측정대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있지만, 상기 측정대상물의 표면이 매끈한 경우 상기 측정대상물의 텍스처를 기초로 기하학적 구조를 이용하는 것이 불가능하므로, 상기 스테레오 방식은 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 텍스처가 없거나 분명하지 않은 경우에도 스테레오 방식으로 측정대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있는 3차원 형상 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치는 복수의 메인 패턴조명부들, 복수의 메인 촬상부들 및 제어부를 포함한다. 상기 메인 패턴조명부들은 측정대상물을 향하여 서로 다른 방향에서 경사지게 격자패턴광을 조사한다. 상기 메인 촬상부들은 상기 메인 패턴조명부들로부터 상기 측정대상물로 조사되어 상기 측정대상물에 의해 경사지게 반사된 격자패턴광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 격자패턴이미지를 획득한다. 상기 제어부는 상기 측정대상물의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하거나, 상기 측정대상물의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하되 상기 측정대상물에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출한다.
일 실시예로, 상기 측정대상물을 향하여 광을 조사하는 조명부를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 메인 촬상부들은 상기 조명부로부터 상기 측정대상물로 조사되어 반사된 상기 광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 평면이미지를 획득할 수 있다.
일 실시예로, 상기 측정대상물의 평면이미지들은 격자패턴광 없이 촬상되거나 상기 격자패턴이미지들을 평균하여 획득될 수 있다.
일 실시예로, 상기 제어부는, 상기 측정대상물의 텍스처 정보가 없는 경우에 상기 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출할 수 있다.
일 실시예로, 상기 제어부는, 기준높이 미만에 대하여는 상기 측정대상물의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하고, 상기 기준높이 이상에 대하여는 상기 측정대상물의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출할 수 있다. 예를 들면, 상기 기준높이는 상기 메인 패턴조명부들의 격자패턴광에 따른 측정가능높이 이하일 수 있다. 한편, 상기 메인 패턴조명부들 중 적어도 2개의 메인 패턴조명부들은 서로 다른 격자피치를 갖는 격자를 포함하여 각각 서로 다른 등가파장을 갖는 격자패턴광을 발생시킬 수 있고, 상기 기준높이는 상기 서로 다른 등가파장에 의한 통합측정가능높이 이하일 수 있다.
일 실시예로, 상기 측정대상물의 상방에 배치되며, 격자패턴광을 상기 측정대상물을 향하여 수직으로 조사하는 탑 패턴조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
일 실시예로, 상기 3차원 형상 측정장치는, 상기 측정대상물의 상방에 배치되며, 상기 격자패턴광이 상기 측정대상물에 의해 수직으로 반사된 격자패턴광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 격자패턴이미지를 획득하는 탑 촬상부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 탑 촬상부와 각각의 메인 촬상부 간에 획득된 격자패턴이미지를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이 데이터를 산출할 수 있다.
일 실시예로, 상기 메인 패턴조명부들은 상기 측정대상물을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있고, 상기 메인 촬상부들은 상기 측정대상물을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 상기 메인 패턴조명부들 및 상기 메인 촬상부들은 한 조를 형성하며 서로 대응하여 배치될 수 있다.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치는 복수의 메인 패턴조명부들, 복수의 메인 촬상부들 및 제어부를 포함한다. 상기 메인 패턴조명부들은 측정대상물을 향하여 서로 다른 방향에서 경사지게 격자패턴광을 조사한다. 상기 메인 촬상부들은 상기 메인 패턴조명부들로부터 상기 측정대상물로 조사되어 상기 측정대상물에 의해 경사지게 반사된 격자패턴광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 격자패턴이미지를 획득한다. 상기 제어부는 상기 측정대상물의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하는 제1 방법, 상기 측정대상물의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하는 제2 방법 및 상기 측정대상물에 조사된 격자패턴을 상기 측정대상물의 텍스처 정보로 활용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하는 제3 방법을 선택적으로 적용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출한다.
예를 들면, 상기 제어부는 상기 제1 방법, 제2 방법 및 제3 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 적용할지 판정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정대상물의 3차원 형상을 측정함에 있어서, 광 삼각 측정방식 및 스테레오 측정방식을 모두 혹은 선택적으로 이용하되, 측정대상물의 텍스처 정보를 활용하기 어려운 경우 상기 측정대상물에 조사된 격자패턴을 텍스처 정보로 활용함으로써, 보다 용이하고 정확하게 3차원 형상을 측정할 수 있다.
또한, 소정의 기준높이를 기준으로 이원화하여, 상기 기준높이 미만에 대하여는 광 삼각 측정방식을 이용하여 높이 데이터를 산출하고, 상기 기준높이 이상에 대하여는 스테레오 측정방식을 이용하여 높이 데이터를 산출함으로써, 측정 가능한 높이의 범위를 확장시키면서도 낮은 높이에서의 측정 정확도는 그대로 유지할 수 있다.
또한, 다수의 패턴조명부들로부터 격자패턴광을 발생시키고 다수의 촬상부들에서 격자패턴이미지들을 촬상함으로써, 다양한 방향 및 각도에서 보다 정확하고 정밀하게 광 삼각 측정방식 및 스테레오 측정방식에 의한 3차원 형상 측정이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 3차원 형상 측정장치의 제어부가 스테레오 방식을 이용하여 3차원 형상을 측정하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
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 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치(100)는 복수의 메인 패턴조명부(110a)들, 복수의 메인 촬상부(120a)들 및 제어부(130) 등을 포함할 수 있다.
상기 메인 패턴조명부(110a)들은 측정대상물(10)을 향하여 서로 다른 방향에서 경사지게 격자패턴광(PL)을 조사한다. 즉, 상기 메인 패턴조명부(110a)들은 상기 측정대상물(10)의 3차원 형상 정보를 획득하기 위한 격자패턴광(PL)을 상기 측정대상물(10)의 평면에 수직한 법선을 기준으로 경사지게 조사할 수 있다.
상기 측정대상물(10)은 인쇄회로기판(PCB)과 같은 기판(20) 상에 형성된 솔더 또는 부품을 포함할 수 있다. 상기 기판(20)은 스테이지(stage)(30) 상에 배치되어 지지될 수 있다. 상기 스테이지(30)는 이송장치(도시되지 않음)에 의해 상기 측정대상물(10)을 측정 위치로 이송시킬 수 있다.
일 실시예로, 상기 메인 패턴조명부(110a)들은 상기 측정대상물(10)을 향하여 격자패턴광(PL)을 N번 조사할 수 있으며, 위상천이된 격자패턴광을 조사하기 위하여 격자이송기구를 이용하거나 액정표시장치의 패턴 영상을 이용하여 격자패턴을 N번 이송할 수 있다. 후술하는 메인 촬상부(120a)에서는 상기와 같이 조사된 격자패턴광(PL)들에 따른 격자패턴이미지들을 획득할 수 있다.
일 실시예로, 상기 각 메인 패턴조명부(110a)는 광원(112), 격자(114), 격자이송장치(116) 및 투영 렌즈부(118)를 포함할 수 있다.
상기 광원(112)은 측정대상물(10)을 향하여 광을 조사한다. 상기 격자(114)는 상기 광원(112)에서 조사된 광을 격자패턴광(PL)으로 변환시킨다. 상기 격자(114)는 위상천이된 격자패턴광(PL)을 발생시키기 위해, 예를 들면, 피에조 엑추에이터(piezo actuator, PZT)와 같은 격자이송기구(116)를 통해 2π/N 만큼씩 N번 이송된다(N은 2 이상의 자연수). 상기 투영 렌즈부(118)는 상기 격자(114)에 의해 생성된 격자패턴광(PL)을 상기 측정대상물(10)에 투영시킨다. 상기 투영 렌즈부(118)는, 예를 들어, 다수의 렌즈 조합으로 형성될 수 있으며, 상기 격자(114)를 통해 형성된 격자패턴광(PL)을 포커싱하여 상기 측정대상물(10)에 투영시킨다. 따라서, 각각의 메인 패턴조명부(110)는 상기 격자(114)를 N번 이송시키면서 매 이송 시마다 상기 측정대상물(10)로 격자패턴광(PL)을 조사한다.
일 실시예로, 상기 3차원 형상 측정장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 메인 패턴조명부(110a)들을 구비할 수 있으며, 상기 4개의 메인 패턴조명부(110a)들은 상기 측정대상물(10)을 평면적으로 관측할 때 상기 측정대상물(10)을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되거나, 상기 측정대상물(10)을 중심으로 다각형의 각 꼭지점에 배치될 수 있다. 상기 메인 패턴조명부(110a)들은 m개 구비될 수 있으며(m은 2 이상의 자연수), 예를 들면, 2개, 4개 또는 8개 등의 다양한 개수로 구비될 수 있다.
상기 메인 촬상부(120a)들은 상기 메인 패턴조명부(110a)들로부터 상기 측정대상물(10)로 조사되어 상기 측정대상물(10)에 의해 경사지게 반사된 격자패턴광의 반사광(RL)을 제공받아서 상기 측정대상물(10)의 격자패턴이미지를 획득한다.
일 실시예로, 상기 각 메인 촬상부(120a)들은 카메라(122) 및 결상렌즈(124)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 카메라(122)는 CCD 또는 CMOS 카메라를 채용할 수 있다. 상기 측정대상물(10)에서 반사된 격자패턴광의 반사광(RL)은 상기 결상렌즈(124)에 의해 결상되어 상기 카메라(122)에 의해 촬상될 수 있다.
일 실시예로, 상기 3차원 형상 측정장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 메인 촬상부(120a)들을 구비할 수 있으며, 상기 4개의 메인 촬상부(120a)들은 상기 측정대상물(10)을 평면적으로 관측할 때 상기 측정대상물(10)을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되거나, 상기 측정대상물(10)을 중심으로 다각형의 각 꼭지점에 배치될 수 있다. 상기 메인 촬상부(110a)들은 n개 구비될 수 있으며(n은 2 이상의 자연수), 예를 들면, 2개, 4개 또는 8개 등의 다양한 개수로 구비될 수 있다.
상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들은, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 교호적으로 배치될 수 있다. 일 실시예로, 상기 4개의 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 4개의 메인 촬상부(120a)들은, 상기 측정대상물(10)을 평면적으로 관측할 때 원주 둘레를 8분할하는 위치에 각각 교호적으로 등간격 이격되어 배치될 수 있다. 도 2에서는, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들이 평면적으로 관측할 때 동일한 원의 원주 둘레를 따라 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들은 각각 다른 반경의 원들의 원주 둘레를 따라 배치될 수 있음은 자명하다.
상기와 같이 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들이 서로 교호적으로 배치되는 경우, 상기 메인 패턴조명부(110a)들로부터 발생된 격자패턴광(PL)들에 의해 생성되는 격자패턴이미지들은 상기 메인 촬상부(120a)들 모두에 의해 순차적으로 또는 동시에 촬상될 수 있다.
한편, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들은 필요에 따라 미러(mirror)와 같은 광경로 변경 소자들을 채용하여 실제 배치 위치는 다소 상이하더라도 실질적인 배치 위치를 상기와 같이 구성할 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출한다.
구체적으로, 상기 제어부(130)는 상기 메인 촬상부(120a)들에서 촬상된 상기 측정대상물(10)의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 광 삼각 방식을 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(130)는 상기 메인 촬상부(120a)들에서 촬상된 격자패턴이미지들에, 예를 들면, 주지의 버킷 알고리즘(bucket algorithm)을 적용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)는 상기 측정대상물(10)의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물(10)의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 스테레오 방식을 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출할 수 있다.
도 3은 도 1의 3차원 형상 측정장치의 제어부가 스테레오 방식을 이용하여 3차원 형상을 측정하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 상기 측정대상물(10)은 적어도 2개의 촬상부(120a)들로부터 획득되는 영상을 기초로, 상기 측정대상물(10)의 결상 위치에 삼각기법을 적용하여, 상기 측정대상물(20)의 높이 데이터를 획득할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 결상렌즈(124)들이 소정의 거리(B)를 두고 배치되고, 상기 결상렌즈(124)들의 중심축(CA)을 기준으로 상기 카메라(122)들의 촬상소자(122a)들에 결상된 거리(D1,D2)를 측정한다. 한편, 상기 결상렌즈(124)의 초점거리를 f라고 할 때, 이들 사이의 관계는 수학식 1을 만족한다.
Figure 112015054718049-pat00001
따라서, 상기 결상렌즈(124)로부터 상기 측정대상물(10)까지의 거리 S1을 알 수 있으므로, 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있다.
상기와 같은 원리를 기초로, 상기 제어부(130)는 상기 측정대상물(10)의 평면이미지들로부터 스테레오 방식을 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 상기와 같이 상이한 위치에서 촬영된 적어도 2개의 평면이미지들은 상기 측정대상물(10)의 텍스처 정보를 이용하여 실제 공간상의 동일한 지점을 나타내는 매칭 포인트를 찾을 수 있다.
이때, 상기 측정대상물(10)에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용할 수 있다. 예를 들면, 상기 측정대상물(10)의 표면이 매끈한 경우 상기 텍스처 정보를 얻을 수 없고, 이와 같이 상기 텍스처 정보를 얻을 수 없는 경우 상기 측정대상물(10)에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용할 수 있다.
이에 따라, 상기 측정대상물(10)에 텍스처 정보가 있는 경우, 상기 텍스처 정보를 스테레오 방식에 적용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있고, 상기 측정대상물(10)에 텍스처 정보가 없는 경우, 상기 측정대상물(10)에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용하여 스테레오 방식을 적용함으로써 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있다. 물론, 상기 측정대상물(10)에 텍스처 정보가 있는 경우에도, 상기 측정대상물(10)에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용할 수도 있다. 또한, 상기 메인 촬상부(120a)의 시야범위(filed of view) 단위로 상기 측정대상물(10)의 평면이미지를 획득할 수 있으므로, 상기 측정대상물(10)의 일부 시야범위에만 텍스처 정보가 없는 경우, 해당 시야범위에 대해서 상기 측정대상물(10)에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용할 수 있다.
상기 3차원 형상 측정장치(100)는 상기 측정대상물(10)의 2차원 평면이미지를 획득하기 위한 조명부(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 조명부(140)는 상기 기판(20)의 상부에 배치되어, 상기 측정대상물(10)을 향하여 광(L)을 조사한다. 예를 들면, 상기 조명부(140)는 평면에서 관측할 때 상기 측정대상물(10)의 중심을 지나는 중심축을 기준으로 원형으로 배치된 복수의 조명유닛(142)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 조명부(140)는 서로 다른 복수 개의 컬러광들을 서로 다른 경사각으로 조사할 수도 있으며, 각각 링 형상을 갖도록 엘이디(LED) 조명이 연속적으로 배치되어 단색 조명을 발생시킬 수 있다.
상기 메인 촬상부(120a)들은 상기 조명부(140)로부터 상기 측정대상물(10)로 조사되어 반사된 상기 광의 반사광(RL)을 제공받아서 상기 측정대상물(10)의 평면이미지를 획득할 수 있다. 상기 제어부(130)는 상기와 같이 획득된 상기 측정대상물(10)의 평면이미지들로부터 스테레오 방식을 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 측정대상물(10)의 평면이미지들은 상기 격자패턴이미지들을 평균하여 획득될 수 있다. 구체적으로, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 중 어느 하나에서 발생된 격자패턴광(PL)에 의해 N개의 격자패턴이미지들이 획득되고, 상기 N개의 격자패턴이미지들의 밝기값들을 픽셀별로 모두 더하여 N으로 나누면 픽셀별 밝기값들의 평균값으로 이루어진 상기 측정대상물(10)의 평면이미지를 획득할 수 있다.
상기와 같이, 상기 제어부(130)는 상기 메인 촬상부(120a)들에서 촬상된 상기 측정대상물(10)의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출할 수 있고, 이 경우 상기 m개의 메인 패턴조명부(110a)들에서 발생된 격자패턴광(PL)들의 반사광(RL)들을 상기 n개의 메인 촬상부(120a)들에서 각각 캡쳐하므로, 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 m×n개 산출할 수 있다. 또한, 상기 제어부(130)는 상기 측정대상물(10)의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물(10)의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출할 수 있고, 이 경우 상기 n개의 메인 촬상부(120a)들 중 2개의 촬상부(120a)들에서 획득된 평면이미지들을 이용하여 스테레오 방식을 적용할 수 있으므로, 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 n(n-1)/2개 산출할 수 있다.
상기와 같이, 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터는 어느 한 지점에 대해서 다수의 값들이 획득되므로, 이들을 선택적으로 이용하거나 가공하여 최종 높이 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 상기 제어부(130)는 상기 측정대상물(10)의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출하는 제1 방법, 상기 측정대상물(10)의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물(10)의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하는 제2 방법 및 상기 측정대상물(10)에 조사된 격자패턴을 상기 측정대상물(10)의 텍스처 정보로 활용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출하는 제3 방법을 선택적으로 적용하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 산출할 수 있다. 이때, 상기 제어부(130)는 상기 제1 방법, 제2 방법 및 제3 방법 중 어느 방법을 적용할지 판정할 수 있으며, 상기 방법들의 2개 이상을 적용하도록 판정할 수도 있다.
즉, 어느 한 측정대상물에 대해 각 방법들을 이용한 3차원 형상을 매칭시켜 보다 정밀한 3차원 형상측정을 가능하게 할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부(130)는 상기 각 메인 촬상부(120a)에서 촬상된 격자패턴이미지들 중 신뢰도가 높은 이미지 또는 이미지 픽셀만 선별한 후, 이를 병합하여 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있다.
상기 신뢰도는 밝기, 가시도(visibility), SNR(signal-to-noise ratio), 상기 격자패턴광(PL)들 각각의 격자피치(pitch)에 대응되는 측정범위(λ) 및 상기 각 메인 촬상부(120a)와 상기 각 메인 패턴조명부(110a) 사이의 상대적 위치정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 촬상된 격자패턴이미지에서 측정대상물(10)의 위치에 따라 그림자 영역 및 포화영역이 발생할 수 있다. 이러한 그림자 영역 및 포화영역은 신뢰도가 낮은 영역으로서, 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터 획득 시 제외시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 그림자 영역은 평균밝기가 기준밝기값 이하이고 가시도 또는 SNR이 기준값 이하인 영역으로 정의될 수 있고, 상기 포화 영역은 평균밝기가 기준밝기값 이상이고 가시도 또는 SNR이 기준값 이하인 영역으로 정의될 수 있다. 상기 그림자 영역 및 상기 포화 영역을 제외한 나머지 영역은 비포화 영역으로 정의할 수 있고, 상기 비포화 영역은 신뢰도가 높은 영역으로 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터 획득 시 포함시킬 수 있다.
또한, 그림자 영역 및 포화영역은 상기 각 메인 촬상부(120a)와 상기 각 메인 패턴조명부(110a) 사이의 상대적 위치에 따라 서로 다르게 생성될 수 있다. 예를 들면, 어느 한 메인 촬상부(120a)에 인접한 2개의 메인 패턴조명부(110a)들과 인접하지 않은 2개의 메인 패턴조명부(110a)들은 서로 다른 그림자 영역과 포화영역을 생성한다. 따라서, 상기 각 메인 촬상부(120a)와 상기 각 메인 패턴조명부(110a) 사이의 상대적 위치정보에 의해 신뢰도를 설정할 수 있다.
또한, 상기 메인 패턴조명부(110a)들의 격자피치는 측정범위, 즉 측정가능높이를 결정할 수 있으므로, 상기 측정대상물(10)의 높이에 따라 높이 데이터의 신뢰도가 달라질 수 있다. 따라서, 격자피치와 상기 측정대상물(10)의 높이 정보를 토대로 한 신뢰도를 설정할 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는 기준높이를 설정하여 이를 기준으로 이원화하여 높이 데이터를 산출할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(130)는, 기준높이 미만에 대하여는 상기 측정대상물(10)의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하고, 상기 기준높이 이상에 대하여는 상기 측정대상물(10)의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출할 수 있다.
이때, 상기 기준높이는 상기 메인 패턴조명부(110a)들의 격자패턴광(PL)에 따른 측정가능높이 이하일 수 있다. 상기 격자패턴광(PL)에 따른 측정가능높이란, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 격자패턴광을 생성하는 격자피치에 의하여 정의되는 측정이 가능한 높이를 의미한다.
상기 메인 패턴조명부(110a)들이 다중파장을 채용하는 경우, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 중 적어도 하나가 다른 격자피치를 가지거나, 하나의 메인 패턴조명부(110a)에서 2가지 이상의 서로 다른 격자피치를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 중 적어도 2개의 메인 패턴조명부(110a)들은 서로 다른 격자피치를 갖는 격자(114)를 포함하여 각각 서로 다른 등가파장을 갖는 격자패턴광(PL)을 발생시킬 수 있으며, 이 경우 상기 기준높이는 상기 서로 다른 등가파장에 의한 통합측정가능높이 이하로 설정될 수 있다.
이와 같이 이원적으로 상기 측정대상물(10)의 높이를 산출하는 경우, 상기 기준높이 이상의 높은 높이에서는 측정가능 높이의 범위가 넓은 스테레오 방식의 높이측정 방식에 의하여 상기 측정대상물(10)의 높이를 획득할 수 있고, 상기 기준높이 미만의 낮은 높이에서는 정확도가 높은 광 삼각 방식의 높이측정 방식에 의하여 상기 측정대상물(10)의 높이를 획득할 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기와 같은 이미지 처리, 형상 정보처리 및 연산 등을 수행할 수 있는 장치일 수 있으며, 예를 들면, 컴퓨터를 포함할 수 있다. 상기 제어부(130)는 상기한 구성요소들, 즉, 상기 메인 패턴조명부(110a)들, 상기 메인 촬상부(120a)들 등의 동작을 제어할 수도 있다.
일 실시예로, 상기 제어부(130)는 어느 한 메인 패턴조명부(110a)를 제어하여, 상기 격자패턴광(PL)을 상기 측정대상물(10)에 투영시키는 동안 상기 메인 촬상부(120a)들이 이를 동시에 촬상할 수 있도록 제어할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제어부(130)는 어느 한 메인 패턴조명부(110a)에 인접하지 않은 메인 촬상부(120a)에서만 상기 측정대상물(10)에 투영된 상기 격자패턴광(PL)을 촬상하도록 제어할 수도 있다.
한편, 상기 각 메인 촬상부(120a)는 상기 측정대상물(10)로부터 수직한 방향에서 일정한 각도로 경사진 상태로 격자패턴이미지를 촬상하므로, 상기 측정대상물(10)에 수직한 상방에서 촬상하는 경우에 비하여 다소 왜곡이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 제어부(130)는, 상기 측정대상물(10)의 평면에 수직한 법선을 기준으로 상부에서 촬상된 2차원 이미지 혹은 3차원 이미지를 사전에 획득한 후, 이를 이용하여 상기 측정대상물(10)의 촬상 왜곡의 보정을 수행할 수 있다. 상기 사전에 획득되는 이미지는 상기 측정대상물(10) 또는 소정의 시편에 대해 획득될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치(101)는 복수의 메인 패턴조명부(110a)들, 복수의 메인 촬상부(120a)들, 제어부(130, 도 1 참조) 및 복수의 빔분리부들(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있다.
상기 3차원 형상 측정장치(101)는 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들의 배치 상태와 상기 빔분리부들을 포함하는 것을 제외하면 도 1 및 도 2에 도시된 3차원 형상 측정장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들은 상기 측정대상물(10)을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되거나, 상기 측정대상물(10)을 중심으로 다각형의 각 꼭지점에 배치되며, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 메인 촬상부(120a)들은 서로 대응하여 배치될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 대응하여 배치된 상기 메인 패턴조명부(110a) 및 상기 메인 촬상부(120a)는 한 조를 형성한다.
상기 3차원 형상 측정장치(101)는 빔분리부(도시되지 않음), 예를 들면, 빔스플리터(beam splitter)를 포함할 수 있다.
상기 빔분리부는 한 조를 형성하는 메인 패턴조명부(110a) 및 메인 촬상부(120a)에 대응하여 배치되고, 상기 메인 패턴조명부(110a)로부터 발생된 격자패턴광(PL)을 상기 측정대상물(10)을 향하여 투과시키고, 상기 메인 패턴조명부(110a)들로부터 조사되어 반사되는 반사광(RL)을 분리시켜, 상기 메인 촬상부(120a)로 반사한다.
상기 3차원 형상 측정장치(101)는 상기 메인 패턴조명부(110a), 상기 메인 촬상부(120a) 및 상기 빔분리부와 서로 대응되도록 형성되므로, 보다 컴팩트한 장치 배치 및 상기 측정대상물(10)에 대한 보다 효과적인 3차원 형상 측정을 가능하게 할 수 있다.
이 경우, 어느 한 메인 패턴조명부(110a)에 의해 조사되는 격자패턴광(PL)의 반사광(RL)은, 모든 메인 촬상부(120a)들에 의해 촬상될 수도 있고 상기 어느 한 메인 패턴조명부(110a)와 한 조를 형성하는 메인 촬상부(120a)만 제외하고 촬상될 수도 있다. 모든 메인 촬상부(120a)들에 의해 촬상되는 경우에는, 상기 한 조를 형성하는 메인 촬상부(120a)에서 촬상된 격자패턴이미지는 높이 데이터 산출 시 제외될 수 있다. 상기와 같은 메인 촬상부(120a)의 동작 제어 및 산출 제어는 상기 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치(102)는 복수의 메인 패턴조명부(110a)들, 복수의 메인 촬상부(120a)들, 제어부(130, 도 1 참조) 및 탑 패턴조명부(110b) 등을 포함할 수 있다. 상기 3차원 형상 측정장치(102)는 상기 탑 패턴조명부(110b)를 포함하는 것을 제외하면 도 1 및 도 2에 도시된 3차원 형상 측정장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 탑 패턴조명부(110b)는 상기 측정대상물(10, 도 1 참조)의 상방에 배치되며, 격자패턴광(PL, 도 1 참조)을 상기 측정대상물(10)을 향하여 수직으로 조사한다. 상기 탑 패턴조명부(110b)에 의한 격자패턴광(PL)은 상기 측정대상물(10)에 의해 반사된 후 상기 메인 촬상부(120a)들에 의해 동시에 촬상될 수 있다.
한편, 상기 탑 패턴조명부(110b)는 필요에 따라 미러(mirror)와 같은 광경로 변경 소자들을 채용하여 실제 배치 위치는 다소 상이하더라도 실질적인 배치 위치를 상기와 같이 구성할 수 있다.
이와 같이 상기 3차원 형상 측정장치(102)는 탑 패턴조명부(110b)를 구비하므로, 상기 측정대상물(10)에 수직으로 격자패턴광(PL)을 제공함으로써, 상기 측정대상물(10)에 대한 보다 정밀한 3차원 형상 측정이 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치(103)는 복수의 메인 패턴조명부(110a)들, 복수의 메인 촬상부(120a)들, 제어부(130, 도 1 참조), 탑 패턴조명부(110b) 및 탑 촬상부(120b)를 포함한다. 상기 3차원 형상 측정장치(103)는 상기 탑 촬상부(120b)를 포함하는 것을 제외하면 도 5에 도시된 3차원 형상 측정장치(102)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 탑 촬상부(120b)는 상기 측정대상물(10, 도 1 참조)의 상방에 배치되며, 상기 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 탑 패턴조명부(110b) 중 적어도 하나로부터 조사된 격자패턴광(PL, 도 1 참조)이 상기 측정대상물(10)에 의해 수직으로 반사되어 생성되는 격자패턴이미지를 촬상할 수 있다.
또한, 조명부(140, 도 1 참조)가 구비되는 경우, 상기 탑 촬상부(120b)는 상기 조명부(140)에서 조사되어 상기 측정대상물(10)에 의해 수직으로 반사되는 2차원 평면이미지를 촬상할 수도 있다.
즉, 상기 탑 촬상부(120b)는 상기 탑 패턴조명부(110b)로부터 조사된 격자패턴광(PL)을 촬상한 후 촬상된 격자패턴이미지들을 평균화하여 격자패턴이 제거된 2차원 평면이미지를 생성할 수 있으며, 상기 조명부(140)로부터 조사되어 상기 측정대상물(10)에 의해 수직으로 반사되는 2차원 평면이미지를 촬상할 수 있다. 이에 따라, 상기와 같이 생성되거나 촬상된 적어도 하나의 2차원 평면이미지를 기준으로 상기 측정대상물(10)의 2차원 검사를 수행할 수 있으며, 상기 메인 촬상부(120a)들에서 촬상된 측정대상물(10)의 촬상 왜곡을 용이하게 보정할 수 있다.
상기 3차원 형상 측정장치(103)는 빔분리부(도시되지 않음), 예를 들면, 빔스플리터를 포함할 수 있으며, 상기 빔분리부는 상기 탑 패턴조명부(110b)로부터 발생된 격자패턴광(PL)을 상기 측정대상물(10)을 향하여 투과시키고, 상기 복수의 메인 패턴조명부(110a)들 및 상기 탑 패턴조명부(110b)로부터 조사되어 반사되는 반사광(RL)들 중 적어도 하나를 상기 탑 촬상부(120b)로 반사한다.
한편, 상기 탑 촬상부(120b)는 필요에 따라 미러(mirror)와 같은 광경로 변경 소자들을 채용하여 실제 배치 위치는 다소 상이하더라도 실질적인 배치 위치를 상기와 같이 구성할 수 있다.
한편, 도 6에서는, 상기 탑 촬상부(120b)와 상기 탑 패턴조명부(110b)를 동시에 구비하는 것으로 설명되었지만, 상기 탑 촬상부(120b)만을 구비하고 상기 탑 패턴조명부(110b)는 구비하지 않을 수도 있다.
상기 3차원 형상 측정장치(103)는 탑 촬상부(120b)를 구비하므로, 수직으로 반사되는 격자패턴광(PL)을 수신하여 상기 측정대상물(10)에 대한 보다 정밀한 3차원 형상 측정이 가능할 수 있다.
한편, 상기 측정대상물(10)에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용하여 탑 촬상부(120b)와 각각의 메인 촬상부(120a) 간에도 스테레오 방식으로 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터를 획득할 수 있고, 이를 토대로 3차원 형상을 측정할 수 있다. 이를 통해 촬상부의 시야범위(field of view, FOV), 측정 위치 또는 측정 대상물의 높이 별로 메인/탑 조명부, 메인/탑 촬상부를 선택적으로 촬상하거나, 촬상된 이미지에서 신뢰도 높은 이미지를 선택하여 보다 정밀한 3차원 형상을 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3차원 형상 측정장치(104)는 복수의 메인 패턴조명부(110a)들, 복수의 메인 촬상부(120a)들, 제어부(130, 도 1 참조), 탑 패턴조명부(110b), 탑 촬상부(120b) 및 복수의 빔분리부들(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있다. 상기 3차원 형상 측정장치(104)는 상기 메인 패턴조명부(110a)들, 상기 메인 촬상부(120a)들 및 빔분리부들이 도 4에 도시된 바와 같이 서로 대응하여 배치되는 것을 제외하면 도 6에 도시된 3차원 형상 측정장치(103)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
구체적으로, 상기 3차원 형상 측정장치(104)는 도 6에 도시된 탑 패턴조명부(110b) 및 탑 촬상부(120b)의 배치를 채용하고, 도 4에 도시된 메인 패턴조명부(110a)들 및 메인 촬상부(120a)들의 배치를 채용한다.
따라서, 최대한 많은 수의 패턴조명부들 및 촬상부들을 포함할 수 있으므로, 상기 측정대상물(10, 도 1 참조)에 대한 보다 정밀한 3차원 형상 측정이 가능할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시예들에서, 상기 측정대상물(10)의 높이 데이터 획득을 위해 배치되는 메인/탑 조명부들 및 메인/탑 촬상부들은 광 삼각 방식 혹은 스테레오 방식을 적용하기 위해 다양한 선택 및 조합이 가능할 수 있다. 예를 들면, 메인 조명부들의 조합 또는 메인 조명부와 탑 조명부의 조합에 의한 광 삼각 방식의 적용도 가능하고, 상기 조명부들의 조합과 별도로 상기 조명부들의 패턴조명을 촬상한 메인/탑 촬상부들의 조합에 의한 광 삼각 방식의 적용도 가능하다. 또한 메인 촬상부들의 조합 또는 메인 촬상부와 탑 촬상부의 조합에 의한 스테레오 방식의 적용도 가능하다. 이러한 선택 및 조합은 촬상부의 시야범위(FOV), 측정 위치, 측정대상물의 높이, 촬상된 이미지의 신뢰도 등 다양한 인자(factor)가 기준이 될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 측정대상물의 3차원 형상을 측정함에 있어서, 광 삼각 측정방식 및 스테레오 측정방식을 모두 혹은 선택적으로 이용하되, 측정대상물의 텍스처 정보를 활용하기 어려운 경우 상기 측정대상물에 조사된 격자패턴을 텍스처 정보로 활용함으로써, 보다 용이하고 정확하게 3차원 형상을 측정할 수 있다.
또한, 소정의 기준높이를 기준으로 이원화하여, 상기 기준높이 미만에 대하여는 광 삼각 측정방식을 이용하여 높이 데이터를 산출하고, 상기 기준높이 이상에 대하여는 스테레오 측정방식을 이용하여 높이 데이터를 산출함으로써, 측정 가능한 높이의 범위를 확장시키면서도 낮은 높이에서의 측정 정확도는 그대로 유지할 수 있다.
또한, 다수의 패턴조명부들로부터 격자패턴광을 발생시키고 다수의 촬상부들에서 격자패턴이미지들을 촬상함으로써, 다양한 방향 및 각도에서 보다 정확하고 정밀하게 광 삼각 측정방식 및 스테레오 측정방식에 의한 3차원 형상 측정이 가능할 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.
100, 101, 102, 103, 104 : 3차원 형상 측정장치
110a : 메인 패턴조명부 110b : 탑 패턴조명부
120a : 메인 촬상부 120b : 탑 촬상부
130 : 제어부 140 : 조명부

Claims (14)

  1. 측정대상물을 향하여 서로 다른 방향에서 경사지게 격자패턴광을 조사하는 복수의 메인 패턴조명부들;
    상기 메인 패턴조명부들로부터 상기 측정대상물로 조사되어 상기 측정대상물에 의해 경사지게 반사된 격자패턴광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 격자패턴이미지를 획득하는 복수의 메인 촬상부들; 및
    상기 측정대상물의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하거나, 상기 측정대상물의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하되 상기 측정대상물의 텍스처 정보가 없는 경우에 상기 측정대상물에 조사된 격자패턴을 상기 텍스처 정보로 활용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하는 제어부를 포함하는 3차원 형상 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정대상물을 향하여 광을 조사하는 조명부를 더 포함하고,
    상기 복수의 메인 촬상부들은 상기 조명부로부터 상기 측정대상물로 조사되어 반사된 상기 광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 평면이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정대상물의 평면이미지들은 격자패턴광 없이 촬상되거나 상기 격자패턴이미지들을 평균하여 획득되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 기준높이 미만에 대하여는 상기 측정대상물의 격자패턴이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하고, 상기 기준높이 이상에 대하여는 상기 측정대상물의 평면이미지들의 결상 위치 및 상기 측정대상물의 텍스처 정보를 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 기준높이는 상기 메인 패턴조명부들의 격자패턴광에 따른 측정가능높이 이하인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 메인 패턴조명부들 중 적어도 2개의 메인 패턴조명부들은 서로 다른 격자피치를 갖는 격자를 포함하여 각각 서로 다른 등가파장을 갖는 격자패턴광을 발생시키고,
    상기 기준높이는 상기 서로 다른 등가파장에 의한 통합측정가능높이 이하인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 측정대상물의 상방에 배치되며, 격자패턴광을 상기 측정대상물을 향하여 수직으로 조사하는 탑 패턴조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 측정대상물의 상방에 배치되며, 상기 격자패턴광이 상기 측정대상물에 의해 수직으로 반사된 격자패턴광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 격자패턴이미지를 획득하는 탑 촬상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 탑 촬상부와 각각의 메인 촬상부 간에 획득된 격자패턴이미지를 이용하여 상기 측정 대상물의 높이 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상측정 장치.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 메인 패턴조명부들은 상기 측정대상물을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되고,
    상기 메인 촬상부들은 상기 측정대상물을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제11항에 있어서,
    상기 메인 패턴조명부들 및 상기 메인 촬상부들은 한 조를 형성하며 서로 대응하여 배치된 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  13. 측정대상물을 향하여 서로 다른 방향에서 경사지게 격자패턴광을 조사하는 복수의 메인 패턴조명부들;
    상기 메인 패턴조명부들로부터 상기 측정대상물로 조사되어 상기 측정대상물에 의해 경사지게 반사된 격자패턴광의 반사광을 제공받아서 상기 측정대상물의 격자패턴이미지를 획득하는 복수의 메인 촬상부들; 및
    상기 측정대상물의 격자패턴을 텍스처 정보로 활용하며, 상기 측정대상물의 이미지들의 결상 위치와 상기 텍스처 정보인 상기 격자패턴을 이용하여 상기 측정대상물의 높이 데이터를 산출하는 제어부를 포함하는 3차원 형상 측정장치.

  14. 삭제
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