KR101889746B1 - 간섭계와 영상을 이용한 2차원 정밀 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀 측정 시스템으로, 이동 가능한 물체의 거리를 측정하는 간섭계; 서로 다른 특정 위치에 고정되어 특정 범위 내에 위치하는 물체의 영상을 촬영하는 복수의 영상 장치; 상기 물체와 맞닿고, 측정을 위한 기준위치를 제공하는 복수의 기준위치제공부; 상기 간섭계에 의하여 측정된 거리 및 상기 복수의 영상장치에 의하여 획득된 영상을 기초로, 상기 복수의 기준위치제공부의 각각의 기준지점으로부터 상기 복수의 영상장치에서 획득한 복수의 영상의 각 픽셀까지의 거리를 나타내는 절대좌표를 산출하고, 상기 절대좌표를 기초로 상기 영상의 픽셀들간의 절대거리를 산출하고, 상기 절대좌표 또는 절대거리를 이용하여 상기 영상장치에 의하여 촬영된 상기 물체의 길이를 측정하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

간섭계와 영상을 이용한 2차원 정밀 측정 시스템{2-D PRECISION MEASURING SYSTEM USING INTERFEROMETER AND VISION}

본 발명은 정밀 측정 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 간섭계와 영상을 이용하여 물체의 가로와 세로의 길이 또는 가로와 세로의 내, 외경을 정밀하게 측정하는 간섭계와 영상을 이용한 정밀 측정 시스템에 관한 것이다.

정밀한 구조물이나 기계장치를 제작하기 위해서는, 사용 부품들에 대한 정밀한 측정이 필수적이고, 길이나 내, 외경을 측정하기 위해서는 통상적으로 마이크로미터나 버니어캘리퍼를 사용하여 왔다. 이러한 측정장치들을 이용하여 물체의 길이나 내, 외경을 측정하면 측정 오차는 약 10 um정도이나, 물체의 길이가 아주 길어지거나 또는 작은 내경에 대하여는 측정을 정밀하게 하지 못하는 문제가 있다. 예를 들어, 물체의 길이가 30cm 이상이거나 내경이 1mm 이하인 경우에는 통상적인 버니어캘리퍼로 정밀하게 측정하기 어렵다.

물체의 길이를 가장 정밀하게 측정할 수 있는 방법은 파장이 안정화된 레이저를 이용하는 간섭계를 사용하는 것이다. 파장이 안정된 레이저는 길이측정의 표준으로 사용되고 있으며, 가스상태에서의 에너지 천이가 안정적인 헬륨네온(HeNe) 레이저나, 또는 기체가 들어있는 튜브형태의 관(Gas cell)에서의 흡수선에 파장이 로킹(locking) 된 레이저도 길이 측정의 표준으로 사용된다. 이러한 레이저는 주기적인 보정 없이도, 길이 측정의 표준으로 사용 가능하다.

따라서, 파장이 안정된 레이저 간섭계를 이용하면, 물체의 길이에 관계없이 1um는 물론 1nm의 정밀도로도 길이를 정확히 측정할 수 있다. 또한 부품의 내경이 작을 경우, 물체의 형상을 확대하여 측정하면, 1mm 이하의 내경도 정밀하게 측정할 수 있으며, 최근, 영상소자의 해상도가 HD, 4K, 8K등과 같이 높아지면서, 영상을 이용하여 더욱 정밀한 측정이 가능해졌다.

그러나, 카메라나 현미경과 같은 영상장치는 영상을 영상소자에 투영시켜주는 이미징 광학계와 영상면에 집속된 영상을 전기신호로 바꾸어주는 CCD나 CMOS같은 영상 소자로 구성되는데, 여기에서, 이미징 광학계의 수차로 인하여, 실제로 우리가 보게되는 영상은 왜곡을 포함하고 있는 문제가 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, (a)는 원래의 영상에 해당하나, (b)는 우리가 보게 되는 영상으로서 왜곡 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있고, 특히 외곽 부분에서 심하게 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 왜곡을 보정하기 위해 고가의 이미징 광학계를 이용하기는 하나, 그렇다고 하더라도 어느 정도의 왜곡은 항상 존재하게 된다. 따라서, 영상만을 이용하여 내경이나 외경 등의 수치를 정확하게 파악하는 것은 어려우며, 외경과 외경의 동심도를 측정함에 있어서도 어려움이 존재한다.

한국공개특허 10-2013-0135438호는 간섭계를 이용한 측정 장치를 제공하고 있으나, 위상 동기된 펄스 레이저 광을 출사하는 광원과, 광원에서 출사되는 광을 상호 다른 제1경로와 제2경로로 분배하는 광분배기와, 광분배기에 의해 분기되어 제1광경로로 진행하는 광을 반사하는 제1기준부와, 광분배기에 의해 분기되어 제2경로로 진행하는 광을 측정대상체로 전송하는 광전송부와, 측정대상체에서 반사되는 광과 제1기준부에서 반사광이 중첩되어 수신되는 광을 검출하는 광검출부를 구비하는 바, 간섭계와 영상을 이용하여 측정하는 장치는 제공하고 있지 못하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 출원인은 10-2016-0060202(출원번호)에서 간섭계와 영상을 이용하여 정밀하게 길이, 내경, 외경 등을 측정할 수 있는 시스템을 발명하여 출원을 하였다.

상기 출원발명(10-2016-0060202)은 직선물체를 이동시키면서 간섭계를 활용하여 이미징 광학계과 영상소자에 의하여 출력되는 영상의 각 픽셀의 절대좌표를 산출하면, 고가의 광학계를 사용하지 않고도 길이나 내경을 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

하지만, 상기 출원발명은 2차원, 3차원으로 정밀한 측정이 가능하지만, 대면적 측정에는 영상장치의 성능에 따라 정확도의 한계가 있고, 2차원 측정 시에는 이러한 정확도의 한계가 더 커질 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2013-0135438호

본 발명의 목적은 간섭계와 영상을 이용하여 물체의 길이나 내경을 정밀하게 측정하는 정밀 측정 시스템을 제공하는데 있다.

또한, 물체의 길이를 x축에 대해서, 즉 1차원 측정하는 것뿐만 아니라, x, y축에 대해서 동시에 2차원적으로 측정할 수 있는 기능을 제공하며, 대면적 물체에 대해서도 측정을 할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

본 발명의 과제를 해결하는 수단으로 정밀 측정 시스템의 일 실시예는 이동 가능한 물체의 거리를 측정하는 간섭계; 서로 다른 특정 위치에 고정되어 특정 범위 내에 위치하는 물체의 영상을 촬영하는 복수의 영상 장치; 상기 물체와 맞닿고, 측정을 위한 기준위치를 제공하는 복수의 기준위치제공부; 상기 간섭계에 의하여 측정된 거리 및 상기 복수의 영상장치에 의하여 획득된 영상을 기초로, 상기 복수의 기준위치제공부의 각각의 기준지점으로부터 상기 복수의 영상장치에서 획득한 복수의 영상의 각 픽셀까지의 거리를 나타내는 절대좌표를 산출하고, 상기 절대좌표를 기초로 상기 영상의 픽셀들간의 절대거리를 산출하고, 상기 절대좌표 또는 절대거리를 이용하여 상기 영상장치에 의하여 촬영된 상기 물체의 길이를 측정하는 제어장치를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 영상 장치는 상기 길이를 측정하는 물체의 상면 또는 하면에 위치하여, 소정의 분할된 구간의 영역의 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 영상 장치에서 획득한 영상은 하나로 이음새없이 합쳐져서, 하나의 영상으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어장치는 상기 물체의 복수의 기준면이 상기 복수의 기준지점과 각각 접하고 있는 상태에서 상기 간섭계에 의해서 측정된 각각의 길이, 및 상기 물체의 복수의 기준면이 상기 복수의 영상장치에 의하여 촬영되는 영상 내에 소정의 선에 위치하고 있는 상태에서 상기 간섭계에 의하여 측정된 길이를 기초로 복수 개의 기준거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어장치는 상기 복수의 영상장치에 의하여 물체가 촬영되면, 상기 물체의 복수의 단면과 상기 복수의 단면이 촬영되는 영상의 상기 소정의 선간의 거리에 해당하는 복수의 보정거리를 산출하고, 상기 보정거리에 상기 절대거리를 적용하여 산출된 거리값 및 상기 기준거리를 기초로 상기 물체의 길이를 측정하는 정밀 측정 시스템

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 보정거리를 산출할 때, 상기 물체의 복수의 타면은 상기 기준지점과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 정밀 측정 시스템.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 직선물체를 이동시키면서 간섭계를 활용하여 복수의 영상장치에 의하여 출력되는 영상의 각 픽셀의 절대좌표를 산출하면, 고가의 광학계를 사용하지 않고도 길이나 내경을 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 복수의 영상장치의 출력으로 1축에 대한 길이 외에도, 2축에 대한 길이 및 면적을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 복수의 영상장치를 이용하여 대면적의 촬영이 가능하다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 이미징 광학계의 수차로 인하여 발생하는 영상 왜곡의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준거리를 측정하는 것을 도시한 구성도이다.
도 3은 기준거리를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정대상물체의 길이를 측정하는 것을 도시한 구성도이다.
도 5는 측정된 길이에 대한 보정거리를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 간섭계와 영상을 이용한 2차원 정밀 측정 시스템에 대한 구성도이다.
도 7은 도 6의 측정시스템에서 2차원 정밀측정을 위한 복수의 영상장치를 구성하는 일 실시예의 구성도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 2차원 기준거리중 X축의 기준거리를 측정하는 것을 도시한 구성도이다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 2차원 기준거리 중 Y축의 기준거리를 측정하는 것을 도시한 구성도이다.
도 18 내지 도 21는 본 발명의 일 실시예 중, 2차원 정밀 측정 시스템에 의해서 측정된 보정거리를 나타내는 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 간섭계외 영상을 이용한 2차원 정밀 측정 시스템에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준거리를 측정하는 것을 도시한 구성도이고, 도 3은 기준거리를 나타내는 예시도이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 스테이지 베이스(241) 상단에 놓여진 물체의 기준면이 기준지점과 접하고 있는 상태에서, 간섭계(210)는 스테이지 베이스(241)의 일측면에 구비된 반사면 또는 반사거울(243)을 이용하여 해당 거리의 길이를 측정한다.

그 다음, 도 2의 (b)를 참조하면, 스테이지 베이스(241)가 스테이지 가이드(242)를 따라 이동하여 스테이지 베이스(241) 상단에 놓여진 물체의 기준면이 영상장치(220)에 의하여 촬영되는 영상의 중앙선에 위치하면, 즉, 영상출력장치(250)에 의하여 물체의 기준면이 영상의 중앙선에 놓여진 것이 확인되면, 간섭계(210)는 스테이지 베이스(241)의 일측면에 구비된 반사면 또는 반사거울(243)을 이용하여 해당 거리의 길이를 측정한다.

도 2의 (a) 및 (b)에서 간섭계(210)에 의하여 측정된 두 개의 길이를 기초로 제어장치(230)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기준지점으로부터의 기준거리(L)을 산출한다. 즉, 기준거리(L)는 기준지점으로부터 영상장치(220)의 중앙선까지의 거리에 해당한다.

제어장치(230)는 기준거리(L)을 산출한 다음, 기준지점으로부터 영상장치(220)에 의하여 촬영되는 영상 내의 각 픽셀까지의 거리를 나타내는 절대좌표를 산출하고, 절대좌표를 기초로 픽셀들간의 절대거리를 산출할 수 있다. 여기에서, 픽셀들간의 절대거리는 영상장치(220)에 포함되는 이미징 광학계와 영상소자의 조합이 동일하게 유지되는 한 유효하게 사용될 수 있으며, 추가적인 캘리브레이션(calibration) 없이 측정에 사용될 수 있다.

또한, 제어장치(230)가 절대좌표를 산출할 때 영상 내의 픽셀들 간의 상대좌표가 측정되어 있다면, 영상 내의 임의의 픽셀 하나에 대하여 절대거리가 산출되면, 영상 내의 다른 픽셀들에 대한 절대좌표는 자동적으로 산출될 수 있다. 그러나, 만약, 영상 내의 픽셀들 간의 상대좌표가 측정되어 있지 않다면, 제어장치(230)는 물체의 이동에 따른 거리를 간섭계(210)로 측정하여 영상 내의 각 픽셀들에 대한 절대좌표를 산출할 수 있다.

이하에서는, 도 2 및 도 3를 참조하여 산출된 기준거리, 절대좌표, 및 절대거리를 이용하여 측정대상물체의 길이를 측정하는 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정대상물체의 길이를 측정하는 것을 도시한 구성도이고, 도 6은 보정거리를 나타내는 예시도이다.

도 4를 참조하면, 스테이지 베이스(241) 상단에 놓여진 측정대상물체의 기준면이 기준지점과 접하고 있는 상태에서, 영상장치(220)에 의하여 촬영된 영상 내에서의 측정대상물체의 위치에 따라, 제어장치(230)는 측정대상물체의 길이를 측정한다.

보다 구체적으로, 기준지점과 접하고 있는 측정대상물체의 일단면이 영상장치(220)에 의하여 촬영되는 영상 내에 위치하게 되면, 제어장치(220)는, 도5에 도시된 바와 같이, 측정대상물체의 일단면과 영상의 중앙선간의 거리에 해당하는 보정거리(△L)를 산출한다. 그 다음, 제어장치(220)는 보정거리(△L)에 절대거리를 적용하여 보정거리(△L)가 나타내는 실제의 거리값을 산출하고, 산출된 거리값을 기준거리(L)에 반영하여 측정대상물체의 길이를 측정한다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정대상물체의 일단면이 중앙선에서 △L만큼 짧게 나타난다면, 측정대상물체의 길이는 L-△L이되고, 이와 반대로, 측정대상물체의 일단면이 중앙선에서 △L만큼 길게 나타난다면, 측정대상물체의 길이는 L+△L이 된다.

제어장치(220)는 영상장치(220)에 의하여 촬영되는 영상 내의 측정대상물체의 위치를 기초로, 측정대상물체의 일단면이 위치 곳의 픽셀에 대한 절대좌표를 이용하여 측정대상물체의 길이를 측정할 수 있다. 여기에서, 측정대상 물체는 기준지점과 접하고 있는 상태이다.

즉, 제어장치(220)는 영상 내의 각 픽셀에 대한 절대좌표 또는 절대거리를 이용하여 측정대상물체가 기준지점과 접하고 있을 때의 영상만으로 길이의 측정이 가능하므로, 길이 측정의 자동화를 쉽게 이룰 수 있는 효과가 있고, 상대적으로 길이가 긴 물체의 길이도 수 um 또는 그 이상의 정밀도로 측정할 수 있는 효과가 있다. 여기에서, 측정의 정밀도는 영상장치(220)의 영상소자의 화소수, 영상장치(220)의 배율, 이미지 광학계 등에 의해 결정될 수 있고, 간섭계(210)에 의해 결정될 수 있는데, 일반적으로 sub-micron~10nm 정도의 정밀도를 가질 수 있고, 간섭계(210)의 파장이 안정될수록 정밀도가 높아지며, 측정길이의 1ppm 정도의 정밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 1 meter의 경우 1um, 0.1 meter의 경우 100nm의 정밀도를 가질 수 있다.

지금까지 설명한 부분은 x축에 대해서 1차원적으로 기준거리(L)과 보정거리(△L)를 측정하여 정확한 길이를 측정할 수 있는 기술에 대한 설명이었다.

도 6은 x축뿐만 아니라, x축 및 y축 모두를 동시에 측정하여 2차원 정밀 측정 시스템에 대한 개략도이다.

앞서 설명한 시스템(200)은 x축으로 이동한 반면, 본 실시예는 x축과 y축을 모두 움직일 수 있는 스테이지 베이스(341)와 스테이지 가이드(342)를 제공한다.

스테이지 베이스(341)의 상면에는 측정할 물체(10)을 위치시킨다. 또한 네개의 면에는 제1 내지 제4 기준지점제공부(301, 302, 303, 304), 제1 내지 제4 간섭계(311, 312, 313, 314)로 구성한다.

기준지점제공부의 구조는 다양한 구조가 될 수 있다, 다만, 기본적으로 4개의 면에 대해서 각각 적어도 하나의 기준기점을 제공을 하는 구조이기만 하면된다. 즉, 4개의 면이 존재하는 경우, 기준지점제공부는 적어도 4개를 제공하면 되고, 이는 스테이지 베이스(341)의 크기, 물체(10)을 촬영할 영상장치의 개수에 따라서 정해질 수 있다.

또한, 측정이 2차원이 아닌, z축까지 측정을 하게 되면, 기준지점제공부를 복수로 구성할 수 있다.

복수의 간섭계는 기준거리 측정되어 기준값을 제공하는 용도로 사용되고, 분리되어 시스템을 운용할 수도 있다.

스테이지 베이스(341) 및 스테이지 가이드(342)가 이동할 수 있는 면을 4개로 가상으로 분할하여 제1 내지 제4면(S1, S2, S3, S4)을 구성한다. 상기 분할면은 시스템의 상황등에 의해서 더 늘어날 수도 있고, 줄어들 수도 있다.

제1 내지 제4면에는 대응되는 복수의 영상장치(321, 322, 323, 324)를 해당면의 상측에 위치시키고, 각각의 영상장치(321, 322, 323, 324)에서 촬영된 영상은 제어장치(미도시), 영상출력장치(351, 352, 353, 354)에 전송된다. 여기서 복수의 영상장치의 개수는 대응되면, 분할면의 개수에 따라서 가감할 수 있다.

도 8 내지 12는 본 발명의 2차원 기준거리 중 X축의 기준거리를 측정하는 것을 도시한 구성도이다. 본 실시예의 경우에는 좌측의 기준거리(L1)와 우측의 기준거리(L2)를 x축에 대해서 측정을 한다. 앞서 설명한 원리를 이용하여 L1을 측정은 제2간섭계를 이용할 수 있다. 또한, L1측정시, 제1간섭계를 이용해서 할 수도 있다. 본 실시예는 제2간섭계를 이용해서 하는 예를 설명한다.

도 8 내지 12의 측정은 측정을 해야 하는 물체(10)를 스테이지 베이스(341)의 상면에 위치시키고, x방향으로 이동시킨다. 이 때, 물체(10)의 일면이 제1기준지점제공부(301)의 일면에 맞닿으면, 제2간섭계(312)는 레이저를 쏘고, 반사되어 돌아오는 시간(제1시간이라 함)을 측정한다. 반사는 제2반사면(362)에 의해서 반사가 된다. (제1간섭계를 이용하는 경우에는 제1반사면(361)을 이용할 것이다.) 그 후, 스테이지를 이용하여, 상기 물체(10)의 일면이 제1영상장치의 소정의 선(본 실시예에서는 중앙에 위치한 중앙선을 소정의 선으로 정한다.)에 위치하게 되면, 스테이지 베이스(341)을 멈추고, 제2광원을 이용해서 반사되어 돌아오는 시간(제2시간이라 함)을 측정한다. 제1시간과 제2시간의 차이를 이용하여, x축의 좌측의 기준거리(L1)을 연산할 수 있을 것이다.

이런 일련의 과정을 x축의 추가 기준거리인 L2, y축 기준거리인 L3, L4 측정할 때 반복을 하여 복수의 기준거리를 획득할 수 있을 것이다. 또한 도면에 개시된 바와 같이, 복수의 영상장치를 사용하여 측정할 경우에는 제1영상장치(321)과 제2영상장치(322)의 조합외에도 제1영상장치와 제4영상장치, 제3영상장치와 제2영상장치, 제3영상장치와 제4영상장치의 조합으로 기준거리 측정이 가능하다. (도 8 내지 17)

복수의 기준거리를 측정 후 제어장치(미도시)는 기준지점으로부터 영상장치(220)에 의하여 촬영되는 영상 내의 각 픽셀까지의 거리를 나타내는 절대좌표를 산출하고, 절대좌표를 기초로 픽셀들간의 절대거리를 산출할 수 있을 것이다. 이때 절대좌표는 2차원 좌표로 구성함이 바람직할 것이다.

또한, 정확도를 높이기 위해서, 상기 소정의 선을 하나로 구성하지 않고, 복수개로 구성하여, 하나의 기준거리를 서브기준거리로 나누어서 측정을 할 수 있다. 즉, L1의 측정에 대해서 L1_1, L1_2, L1_3과 같이 복수로 구성하여, 왜곡되는 부분에 대해서 좀 더 정확하게 측정할 수 있다.

하나의 영상장치에 대한 하나의 기준거리를 측정하는 경우에는 기준거리를 하나만 구하고, 픽셀간의 거리를 이용하여 좌표를 형성하지만, 상기 서브기준거리를 이용하여 측정하는 경우에는 상기 형성된 좌표의 정확도는 검증하거나, 이를 대체할 수 있는 장점이 있다.

복수의 영상장치에 대한 2차원 절대좌표를 구성할 때에는 각각의 영상장치의 절대좌표들의 조합을 이용하여 구성할 수 있다.

복수의 영상장치의 영상을 결합하는 과정에서도, 간섭계를 이용하여, 영상장치간의 거리오차를 측정할 수 있다. 즉, 제1영상장치와 제2영상장치의 영상을 결합하고, 제1영상장치만의 기준거리를 측정하고, 제2영상장치가 결합되어 있는 경우에 기준거리를 각각 측정하여, 제1영상장치와 제2영상장치간의 동시에 생성하고, 이를 이용하여 절대좌표를 생성할 수 있다.

또한, 제어장치(미도시)가 절대좌표를 산출할 때 영상 내의 픽셀들 간의 상대좌표가 측정되어 있다면, 영상 내의 임의의 픽셀 하나에 대하여 절대거리가 산출되면, 영상 내의 다른 픽셀들에 대한 절대좌표는 자동적으로 산출될 수 있다.

또한, 영상 내의 픽셀들 간의 상대좌표가 측정 외에도, 제어장치는 물체의 이동에 따른 거리를 간섭계로 측정하여 영상 내의 각 픽셀들에 대한 절대좌표를 산출할 수 있다.

도 11은 측정하고자 하는 물체(10)의 x축과 y축의 길이를 측정하기 위해서, 제1 내지 제4 영상장치(321, 322, 323, 324)의 영상을 획득하고, 각각의 영상장치에서 길이를 측정하고, 그 측정된 길이를 제어장치가 분석하여 최종적으로 물체(10)의 길이가 정확하게 산출할 수 있다.

도 12 내지 도 21은 4개의 영상장치(321, 322, 323, 324)의 출력을 합성하여 하나의 화면에 나타내어지는 실시예에 대한 도이다. 물체(10)는 4개의 영상장치에 대해서, 픽셀정보를 기반으로 한 절대좌표 및/또는 상대좌표 정보를 이용하여 측정된 물체의 보정거리를 산출하고 최종적으로 물체(10)의 길이를 정확하게 측정할 수 있을 것이다. 물체의 일면이 직선이 아닐 경우에도, 측정된 영상정보를 기초로 각각의 길이를 측정할 수 있을 것이다. 이 경우에는 복수의 기준지점제공부는 물체(10)의 일면보다 길게 하고, 기준거리는 물체(10)의 일면에서 가장 튀어나온 부분(기준지점제공부에 닿는 부분)이 기준지점에 맞닿고, 다시 이동하여, 영상장치를 중안라인에 가장 튀어나온 부분이 위치할 때를 기준거리로 정의하고, 보정거리를 보상하면, 물체의 일면에 대해서 정확한 거리를 제공할 수 있는 장점이 있다.

정리해보면, 물체(10)의 x축, y축의 정확한 길이를 측정하기 위해서, 물체(10)를 스테이지 베이스에 올려놓고, 앞서 설명한 방식과 동일하게 x축 2개, y축 2개의 기준지점에 각각 물체(10)의 면을 맞닿게 하고 이동시켜서 기준거리를 측정한 후, 물체(10)를 도 11의 화면의 가운데에 위치시켜서, 절대좌표 및/또는 상대좌표를 이용하여 보정거리를 계산하여, 기준거리와 보정거리의 연산을 통해서 물체(10)의 x축과 y축의 길이를 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 복수의 영상장치의 조합으로 측정을 하는 경우에는 각각의 픽셀의 절대좌표를 기준으로 물체의 면적도 정밀하게 계산할 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

본 발명의 실시예들은 독립적인 실시예로 구성할 수도 있고, 필요 시 실시예들을 서로 결합하고 재구성하여 실시할 수 도 있다.

341 스테이지 베이스
342 스테이지 가이드
301, 302, 303, 304 제1 내지 제4 기준지점제공부
311, 312, 313, 314 제1 내지 제4 간섭계

Claims (6)

1. 이동 가능한 물체의 거리를 측정하는 간섭계;
   서로 다른 특정 위치에 고정되어 특정 범위 내에 위치하는 물체의 영상을 촬영하는 복수의 영상 장치;
   상기 물체와 맞닿고, 측정을 위한 기준위치를 제공하는 복수의 기준위치제공부;
   상기 간섭계에 의하여 측정된 거리 및 상기 복수의 영상장치에 의하여 획득된 영상을 기초로, 상기 복수의 기준위치제공부의 각각의 기준지점으로부터 상기 복수의 영상장치에서 획득한 복수의 영상의 각 픽셀까지의 거리를 나타내는 절대좌표를 산출하고, 상기 절대좌표를 기초로 상기 영상의 픽셀들간의 절대거리를 산출하고, 상기 절대좌표 또는 절대거리를 이용하여 상기 영상장치에 의하여 촬영된 상기 물체의 길이를 측정하는 제어장치를 포함하고,
   상기 복수의 영상 장치는 상기 길이를 측정하는 물체의 상면 또는 하면에 위치하여, 소정의 분할된 구간의 영역의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 정밀 측정 시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 영상 장치에서 획득한 영상은 하나로 이음새없이 합쳐져서, 하나의 영상으로 구성하는 것을 특징으로 하는 정밀 측정 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는 상기 물체의 복수의 기준면이 상기 복수의 기준지점과 각각 접하고 있는 상태에서 상기 간섭계에 의해서 측정된 각각의 길이, 및 상기 물체의 복수의 기준면이 상기 복수의 영상장치에 의하여 촬영되는 영상 내에 소정의 선에 위치하고 있는 상태에서 상기 간섭계에 의하여 측정된 길이를 기초로 복수 개의 기준거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 정밀 측정 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어장치는 상기 복수의 영상장치에 의하여 물체가 촬영되면, 상기 물체의 복수의 단면과 상기 복수의 단면이 촬영되는 영상의 상기 소정의 선간의 거리에 해당하는 복수의 보정거리를 산출하고, 상기 보정거리에 상기 절대거리를 적용하여 산출된 거리값 및 상기 기준거리를 기초로 상기 물체의 길이를 측정하는 정밀 측정 시스템
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수의 보정거리를 산출할 때, 상기 물체의 복수의 타면은 상기 기준지점과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 정밀 측정 시스템.
   
   

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