KR102052612B1 - 3D shape measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 형상 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로젝션 모아레(projection moire)를 이용하는 3차원 형상 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus, and more particularly to a three-dimensional shape measuring apparatus using a projection moire (projection moire).
프로젝션 모아레(projection moire)는 피측정물에 일정한 간격의 격자선을 투영했을 때 높이에 따라 격자선의 위치가 변하는 정보를 해석하여 피측정물의 3차원(Three Dimension) 정보를 측정하는 방법이다.Projection moire is a method of measuring three-dimensional information of an object to be measured by analyzing information in which the position of the grid line changes depending on the height when a grid line with a predetermined interval is projected on the object to be measured.
프로젝션 모아레를 이용하면 피측정물의 3차원 정보를 편리하게 측정이 가능하여 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 주로 피측정물의 높이 정보를 측정하는데 사용되고 있다.Projection moiré is used in various fields because it can conveniently measure the three-dimensional information of the object to be measured, and is mainly used to measure the height information of the object to be measured.
만약 프로젝션 모아레를 이용하여 피측정물의 높이가 아닌 두께 등의 정보를 측정하고자 하는 경우, 종래에는 피측정물의 상면과 하면 각각에서 높이 정보를 측정하여 두께를 산출하였다. 그러나, 이 경우 상면에서 높이 측정과 하면에서 높이 측정이 동시에 이루어지지 않으면, 각각의 높이 측정시 발생하는 진동이 오차를 발생시켜 두께 정보의 정확도가 떨어지는 문제가 있다.If the projection moiré is to measure the information such as the thickness, not the height of the measurement object, conventionally, the height information was measured on each of the upper and lower surfaces of the measurement object to calculate the thickness. However, in this case, if the height measurement on the upper surface and the height measurement on the lower surface are not performed at the same time, there is a problem in that the vibration generated during each height measurement causes an error and the accuracy of the thickness information is reduced.
본 발명은 피측정물의 휨 정보와 두께 정보를 획득 가능한 3차원 형상 측정 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a three-dimensional shape measuring device that can obtain the bending information and thickness information of the object to be measured.
본 발명은 피측정물의 양면 정보를 동시에 획득 가능한 3차원 형상 측정 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a three-dimensional shape measuring apparatus capable of simultaneously acquiring double-sided information of a measurement target.
본 발명의 실시 예에 따르면, 패턴을 투사하는 프로젝터, 상기 패턴에 의해 피측정물의 제1 면에 형성된 제1 투영 패턴을 촬영하는 제1 카메라, 상기 피측정물의 제2 면에 형성된 제2 투영 패턴을 촬영하는 제2 카메라 및 상기 제1 카메라에 의해 촬영된 제1 투영 패턴과 상기 제2 카메라에 의해 촬영된 제2 투영 패턴에 기초하여 상기 피측정물의 3차원 형상 정보를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a projector for projecting a pattern, a first camera for photographing a first projection pattern formed on the first surface of the object under measurement, and a second projection pattern formed on the second surface of the object under measurement And a controller configured to acquire 3D shape information of the object to be measured based on the second camera photographing the first projection pattern and the first projection pattern photographed by the first camera and the second projection pattern photographed by the second camera. Can be.
프로젝터는 제1 프로젝터와 제2 프로젝터를 포함하고, 상기 제1 프로젝터는 상기 피측정물의 제1 면을 향해 패턴을 투사하고, 상기 제2 프로젝터는 상기 피측정물의 제2 면을 향해 패턴을 투사할 수 있다.The projector includes a first projector and a second projector, the first projector projecting the pattern toward the first side of the object under test, and the second projector projecting the pattern toward the second side of the object under test. Can be.
프로젝터에서 투사되는 패턴 중 일부를 제1 방향으로 반사시키고, 나머지 일부를 제2 방향으로 반사시키는 스플리터, 상기 스플리터에 의해 상기 제1 방향으로 반사된 패턴을 상기 피측정물의 제1 면으로 반사시키는 제1 패턴반사미러 및 상기 스플리터에 의해 상기 제2 방향으로 반사된 패턴을 상기 피측정물의 제2 면으로 반사시키는 제2 패턴반사미러를 더 포함할 수 있다.A splitter for reflecting a part of the pattern projected by the projector in a first direction, a splitter for reflecting the other part in a second direction, and an agent for reflecting the pattern reflected in the first direction by the splitter to the first surface of the object to be measured The apparatus may further include a first pattern reflecting mirror and a second pattern reflecting mirror reflecting the pattern reflected by the splitter in the second direction to the second surface of the object to be measured.
상기 피측정물은 상기 제1 카메라와 상기 제2 카메라의 사이에 위치될 수 있다.The object to be measured may be located between the first camera and the second camera.
본 발명의 실시 예에 따르면, 패턴을 투사하는 프로젝터, 상기 패턴에 의해 상기 피측정물의 제1 면에 형성된 제1 투영 패턴이 입사되고, 입사된 제1 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제1 반사미러, 상기 피측정물의 제2 면에 형성된 제2 투영 패턴이 입사되고, 입사된 제2 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제2 반사미러, 상기 한 쌍의 제1 반사미러로부터 제1 투영 패턴이 입사되는 제1 입사면과, 상기 한 쌍의 제2 반사미러로부터 제2 투영 패턴이 입사되는 제2 입사면이 형성된 제1 스플리터, 상기 제1 입사면에 형성된 제1 투영 패턴과 상기 제2입사면에 형성된 제2 투영 패턴을 촬영하는 카메라 및 상기 카메라에 의해 촬영된 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴에 기초하여 상기 피측정물의 3차원 형상 정보를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a projector projecting a pattern, a first projection pattern formed on the first surface of the measurement object by the pattern is incident, a pair of first reflections reflecting the incident first projection pattern A mirror, a second projection pattern formed on a second surface of the object to be measured is incident, a pair of second reflection mirrors reflecting the incident second projection pattern, and a first projection pattern from the pair of first reflection mirrors A first splitter having an incident first incident surface, a second incident surface on which the second projection pattern is incident from the pair of second reflecting mirrors, a first projection pattern formed on the first incident surface, and the second incidence It may include a camera for photographing the second projection pattern formed on the surface and a control unit for obtaining three-dimensional shape information of the object to be measured based on the first projection pattern and the second projection pattern photographed by the camera.
프로젝터에서 투사되는 패턴 중 일부를 제1 방향으로 반사시키고, 나머지 일부를 제2 방향으로 반사시키는 제2 스플리터, 상기 제2 스플리터에 의해 상기 제1 방향으로 반사된 패턴을 상기 피측정물의 제1 면으로 반사시키는 제1 패턴반사미러 및 상기 제2 스플리터에 의해 상기 제2 방향으로 반사된 패턴을 상기 피측정물의 제2 면으로 반사시키는 제2 패턴반사미러를 더 포함할 수 있다.A second splitter for reflecting a part of the pattern projected by the projector in a first direction and a second part for reflecting the other part in a second direction, and a pattern reflected in the first direction by the second splitter on a first surface of the object to be measured And a second pattern reflecting mirror reflecting the pattern reflected in the second direction by the second splitter to the second surface of the object to be measured.
상기 카메라, 상기 제1 스플리터, 상기 피측정물, 상기 제2 스플리터 및 상기 프로젝터 순서로 일직선 상에 배치될 수 있다.The camera, the first splitter, the object to be measured, the second splitter, and the projector may be arranged in a straight line.
상기 프로젝터는 제1 프로젝터와 제2 프로젝터를 포함하고, 상기 제1 프로젝터는 상기 피측정물의 제1 면을 향해 패턴을 투사하고, 상기 제2 프로젝터는 상기 피측정물의 제2 면을 향해 패턴을 투사할 수 있다.The projector includes a first projector and a second projector, the first projector projecting the pattern toward the first side of the object under test, and the second projector projecting the pattern towards the second side of the object under measurement. can do.
피측정물은 상기 한 쌍의 제1 패턴반사미러와 상기 한 쌍의 제2 패턴반사미러의 사이에 위치될 수 있다.The object to be measured may be positioned between the pair of first pattern reflection mirrors and the pair of second pattern reflection mirrors.
3차원 형상 정보는 상기 피측정물의 휨 정도 및 두께 정보를 포함할 수 있다.The three-dimensional shape information may include information on the degree of warpage and thickness of the object to be measured.
본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 3차원 형상 측정 장치만을 이용하여 피측정물의 휨 정보와 두께 정보를 획득 가능하고, 이에 따라 가격 경쟁력을 확보 가능한 이점이 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain the bending information and the thickness information of the object to be measured using only one three-dimensional shape measuring device, thereby ensuring the price competitiveness.
본 발명의 실시 예에 따르면, 피측정물의 상면에 대한 정보와 하면에 대한 정보를 동시에 측정 가능한 이점이 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 1회 측정으로 피측정물의 양면 정보를 획득 가능하고, 이에 따라 피측정물의 3차원 형상 정보 측정에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, there is an advantage in that information about the upper surface and the lower surface information of the object to be measured can be simultaneously measured. That is, according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain double-sided information of the object to be measured in one measurement, thereby minimizing the time required to measure the three-dimensional shape information of the object to be measured.
본 발명의 실시 예에 따르면, 측정시 피측정물에서 발생하는 진동으로 인한 오차를 최소화하여 보다 정확한 피측정물의 휨 정보와 두께 정보를 측정 가능하고, 이에 따라 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, the error due to the vibration generated in the object under measurement can be minimized to measure more accurate warpage information and thickness information of the object under measurement, thereby improving the reliability of the product. have.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 제어 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치가 촬영한 투영 패턴의 예시 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치가 촬영한 투영 패턴의 예시 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치가 투영 패턴 이미지를 통해 3차원 형상 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다. 1 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
3 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
4 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a three-dimensional shape measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a control block diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary view of a projection pattern photographed by the 3D shape measuring apparatus according to the first and second embodiments of the present invention.
9 is an exemplary view of a projection pattern photographed by the 3D shape measuring apparatus according to the third and fourth embodiments of the present invention.
10 is an exemplary diagram for describing a method of obtaining 3D shape information through a projection pattern image by a 3D shape measuring apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are only for easily understanding the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and technical scope of the present invention are included. It should be understood to include water or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
패턴(pattern), 빔(beam), 광(light) 등이 어떤 구성요소에서 특정 구성요소로 "투사되는" 또는 "반사되는" 이라고 언급된 때에는, 그 특정 구성요소에 직접적으로 투사되거나 또는 반사될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 즉, "투사되는" 또는 "반사되는" 이라고 언급된 때에는, 어떤 구성요소에서 특정 구성요소로 직접 투사되거나 또는 직접 반사되는 의미를 포함할 뿐만 아니라, 중간에 존재하는 다른 구성요소에 의해 반사되거나 굴절 등이 된 후 특정 구성요소에 간접적으로 투사되거나 또는 반사되는 의미를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 특정 구성요소에 "직접 투사되는" 또는 "직접 반사되는" 이라고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a pattern, beam, light, etc. is referred to as being “projected” or “reflected” from one component to a particular component, it may be projected or reflected directly on that particular component. It may be understood that other components may be present in the middle. That is, when referred to as “projected” or “reflected”, it includes the meaning of being directly projected or reflected directly from one component to a particular component, as well as being reflected or refracted by another component present in between. It is to be understood that the meaning includes a meaning that is indirectly projected or reflected on a specific component after being made. On the other hand, when a component is referred to as "directly projected" or "directly reflected" to a specific component, it should be understood that no other component exists in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the term "comprises" and the like is intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but one or more other features or numbers, step It is to be understood that the present invention does not exclude in advance the possibility of the presence or the addition of an operation, a component, a part, or a combination thereof.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 설명한다.1 to 10, a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 프로젝터(10), 미러(100), 카메라(20) 및 제어부(30) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.3D shape measurement apparatus according to an embodiment of the present invention may include at least some or all of the
실시 예에 따라, 프로젝터(10), 미러(100) 또는 카메라(20)는 1개 또는 복수 개로 구성될 수 있다.According to an embodiment, the
또한, 실시 예에 따라, 3차원 형상 측정 장치는 디스플레이(40) 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment, the 3D shape measuring apparatus may further include other components such as the display 40.
프로젝터(10)는 패턴을 투사할 수 있다.The
여기서, 패턴(pattern)은 특정 무늬를 갖는 전자 빔(beam)을 의미하는 것으로, 특정 대상체에 패턴이 투사될 경우 대상체의 표면에 형성되는 투영 패턴은 대상체의 표면 형상에 따라 달라질 수 있다. 즉, 패턴이 투사됨에 따라 형성되는 투영 패턴 대상체의 표면 모양, 높이 등에 따라 달라질 수 있다.Here, the pattern refers to an electron beam having a specific pattern. When the pattern is projected on a specific object, the projection pattern formed on the surface of the object may vary according to the surface shape of the object. That is, it may vary depending on the surface shape, height, etc. of the projection pattern object formed as the pattern is projected.
예를 들어, 패턴은 일정한 간격의 격자선 무늬일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 패턴은 다양한 무늬를 갖을 수 있다.For example, the pattern may be a grid pattern at regular intervals. However, this is merely exemplary, and the pattern may have various patterns.
프로젝터(10)는 측정하고자 하는 피측정물에 직접 패턴을 투사할 수 있다.The
또는, 프로젝터(10)는 미러(100) 등과 같은 구성요소를 패턴을 투사하고, 미러(100) 등의 구성요소가 피측정물에 패턴을 반사 또는 굴절 등 시킴으로써 측정하고자 하는 피측정물에 간접적으로 패턴으로 투사할 수 있다.Alternatively, the
미러(100)는 1개 또는 그 이상의 미러를 포함할 수 있다.The mirror 100 may include one or more mirrors.
미러(100)는 패턴과 같은 빔 또는 광(light) 등을 반사시킬 수 있다.The mirror 100 may reflect a beam or light such as a pattern.
미러(100)는 반사미러, 패턴반사미러와 스플리터를 포함할 수 있다. The mirror 100 may include a reflection mirror, a pattern reflection mirror, and a splitter.
여기서, 반사미러 및 패턴반사미러는 입사되는 패턴을 모두 동일 방향으로 반사할 수 있다. Here, the reflective mirror and the pattern reflection mirror can reflect the incident pattern in the same direction.
스플리터는 입사되는 패턴을 적어도 2 이상의 방향으로 반사시킬 수 있다. 따라서, 스플리터는 입사되는 패턴을 2 이상의 구성요소로 분리시킬 수 있다. 스플리터는 패턴이 입사되는 입사면을 2 이상 포함할 수 있다.The splitter may reflect the incident pattern in at least two directions. Thus, the splitter can separate the incident pattern into two or more components. The splitter may include two or more incident surfaces on which the pattern is incident.
한편, 본 발명에서는 미러를 미러, 반사미러, 패턴반사미러 및 스플리터 등으로 명칭을 달리하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 명칭을 구분하였을 뿐 각각은 동일 또는 유사 소재로 형성되어 패턴 등을 반사시키는 점에서 동일하며, 그 형상이나 위치, 배치 각도 등에 따라 용어를 달리하여 설명하였을 뿐이므로 이에 제한되지 않음이 타당하다.Meanwhile, in the present invention, the mirror was changed to a mirror, a reflection mirror, a pattern reflection mirror, a splitter, etc., but the names are divided for convenience of description, and each is formed of the same or similar material to reflect the pattern. In the same, it is reasonable that the present invention is not limited thereto because the terms are different from each other according to shapes, positions, and placement angles.
카메라(20)는 투영 패턴을 획득할 수 있다. The
여기서, 투영 패턴은 프로젝터(10)에서 투사된 패턴이 피측정물 등에 투사될 경우에 형성된 무늬를 의미할 수 있다. 투영 패턴은 피측정물의 표면 형상에 따라 프로젝터(10)에서 투사된 패턴과 동일하거나 상이할 수 있다.Here, the projection pattern may refer to a pattern formed when the pattern projected by the
카메라(20)는 미러(100)로부터 반사되는 투영 패턴을 센싱할 수 있다. 카메라(20)는 미러(100)로부터 반사되는 투영 패턴을 촬영할 수 있다.The
제어부(30)는 카메라(20)가 획득한 투영 패턴에 기초하여 피측정물의 3차원 형상을 측정할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 프로젝터(10)가 투사한 패턴과 카메라(20)가 센싱한 투영 패턴을 비교하여 피측정물의 3차원 형상을 산출할 수 있다.The
디스플레이(40)는 제어부(30)를 통해 측정한 피측정물의 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(40)는 피측정물의 휨 정보 또는 두께 정보 등을 표시하거나, 휨 정보 및 두께 정보에 따른 피측정물의 모습 등을 표시할 수 있다.The display 40 may display information of the measured object measured by the
본 발명의 실시 예에 따른 3차원 측정 장치는 피측정물의 상면과 하면을 동시에 측정할 수 있다.The three-dimensional measuring apparatus according to the embodiment of the present invention may simultaneously measure the upper and lower surfaces of the object to be measured.
먼저, 도 1을 참조하여, 피측정물의 상면과 하면을 동시에 측정 가능한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 설명한다.First, referring to FIG. 1, a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention capable of simultaneously measuring the upper and lower surfaces of an object to be measured will be described.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 패턴을 투사하는 제1 프로젝터(11), 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 패턴을 투사하는 제2 프로젝터(12), 패턴에 의해 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 형성된 제1 투영 패턴을 촬영하는 제1 카메라(21), 패턴에 의해 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 형성된 제2 투영 패턴을 촬영하는 제2 카메라(22), 제1 카메라(21) 및 제2 카메라(22)에 의해 촬영된 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴에 기초하여 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 획득하는 제어부(30)를 포함할 수 있다.In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, the
여기서, 제1 면(1a)과 제2 면(1b)은 각각 피측정물의 상면과 하면이거나, 또는 하면과 상면일 수 있다. Here, the
피측정물(1)은 제1 카메라(21)와 제2 카메라(22) 사이에 배치될 수 있다.The
제1 카메라(21)와 제2 카메라(22)는 피측정물(1)을 사이에 두고 제1 이격방향(w1)으로 이격될 수 있다.The
제1 프로젝터(11)는 피측정물(1)의 제1 면(1a)과 제1 카메라(21)의 사이 이외 위치에서 피측정물(1)의 제1 면(1a)을 향해 제1 이격방향(w1)과 교차하는 제1 투사방향(k1)으로 패턴을 투사할 수 있다.The
제2 프로젝터(12)는 피측정물(1)의 제2 면(1b)과 제2 카메라(22)의 사이 이외 위치에서 피측정물(1)의 제2 면(1b)을 향해 제1 이격방향(w1) 및 제1 투사방향(k1)과 교차하는 제2 투사방향(k2)으로 패턴을 투사할 수 있다.The
이에 따라, 제1 카메라(21)와 제2 카메라(22)는 장애물에 방해받지 않고 제1 및 제2 투영 패턴을 촬영할 수 있다.Accordingly, the
제1 프로젝터(11)와 피측정물(1) 사이의 이격 거리는 제2 프로젝터(12)와 피측정물(1) 사이의 이격 거리와 같을 수 있다.The separation distance between the
제1 프로젝터(11)가 패턴을 투사하는 제1 투사방향(k1)과 피측정물(1) 사이의 각도는 제2 프로젝터(12)가 패턴을 투사하는 제2 투사방향(k12)과 피측정물(1) 사이의 각도와 같을 수 있다.The angle between the first projection direction k1 in which the
또한, 제1 카메라(21)와 피측정물(1) 사이의 이격 거리는 제2 카메라(22)와 피측정물(1) 사이의 이격 거리와 같을 수 있다.In addition, the separation distance between the
제1 카메라(21)는 제1 면(1a)에 형성된 제1 투영 패턴을 촬영하고, 제2 카메라(22)는 제2 면(1b)에 형성된 제2 투영 패턴을 촬영할 수 있다. 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴은 같거나 상이할 수 있다.The
제어부(30)는 제1 카메라(21)로부터 제1 투영 패턴을 전달 받고, 제2 카메라(22)로부터 제2 투영 패턴을 전달 받아, 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 측정할 수 있다.The
본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 프로젝터(10)가 피측정물(1)에 직접 패턴을 투사하고, 카메라(20)가 피측정물(1)에 형성된 투영 패턴을 직접 촬영하기 때문에 3차원 형상 측정 결과의 정확도가 높은 이점이 있다.According to the first embodiment of the present invention, since the
다음으로, 도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.Next, FIG. 2 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 패턴을 투사하는 프로젝터(10), 프로젝터(10)에서 투사된 패턴을 피측정물(1)로 반사시키는 미러(110)(121)(122), 패턴에 의해 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 형성된 제1 투영 패턴을 촬영하는 제1 카메라(21) 및 패턴에 의해 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 형성된 제2 투영 패턴을 촬영하는 제2 카메라(22)를 포함할 수 있다.3D shape measurement apparatus according to the second embodiment of the present invention is a projector (10) for projecting a pattern, mirrors 110, 121 (reflecting the pattern projected from the
미러(110)(121)(122)는 스플리터(110)와, 제1 패턴반사미러(121) 및 제2 패턴반사미러(122)를 포함할 수 있다.The
스플리터(110)는 프로젝터(10)에서 투사되는 패턴 중 일부를 제1 방향(l1)으로 반사시키고, 나머지 일부를 제2 방향(l2)으로 반사시킬 수 있다. 특히, 스플리터(110)는 프로젝터(10)에서 투사되는 패턴 중 절반을 제1 방향(l1)으로 반사시키고, 나머지 절반을 제2 방향(l2)으로 반사시킬 수 있다.The
스플리터(110)는 프로젝터(10)로부터 투사되는 패턴을 반사시키는 제1 반사면(110a)과 제2 반사면(110b)을 포함할 수 있다.The
제1 반사면(110a)으로 입사된 패턴은 제1 패턴반사미러(121)로 반사되고, 제2 반사면(110b)으로 입사된 패턴은 제2 패턴반사미러(122)로 반사될 수 있다.The pattern incident on the
제1 패턴반사미러(121)는 제1 카메라(21)와 피측정물(1) 사이 이외 위치에서 스플리터(110)로부터 입사되는 패턴을 피측정물(1)의 제1 면(1a)을 향해 반사시킬 수 있다.The first
제2 패턴반사미러(122)는 제2 카메라(22)와 피측정물(1) 사이 이외 위치에서 스플리터(110)로부터 입사되는 패턴을 피측정물(1)의 제2 면(1b)을 향해 반사시킬 수 있다.The second
제1 카메라(21)와 제2 카메라(22)는 피측정물(1)을 사이에 두고 제1 이격방향(w1)으로 이격될 수 있다.The
제1 패턴반사미러(121)와 제2 패턴반사미러(122)는 제1 이격방향(w1)과 나란한 방향으로 이격될 수 있다.The first
제1 카메라(21)는 제1 면(1a)에 형성된 제1 투영 패턴을 촬영하고, 제2 카메라(22)는 제2 면(1b)에 형성된 제2 투영 패턴을 촬영할 수 있다. 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴은 같거나 상이할 수 있다.The
제어부(30)는 제1 카메라(21)로부터 제1 투영 패턴을 전달 받고, 제2 카메라(22)로부터 제2 투영 패턴을 전달 받아, 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 측정할 수 있다.The
본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 하나의 프로젝터(10)를 사용하므로 설치 공간의 제약을 줄이며, 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.According to the second embodiment of the present invention, since one
다음으로, 도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 피측정물(1)의 제1 면(1a)을 향해 패턴을 투사하는 제1 프로젝터(11), 피측정물(1)의 제2 면(1b)을 향해 패턴을 투사하는 제2 프로젝터(12), 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 형성된 제1 투영 패턴이 입사되며, 입사된 제1 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제1 반사미러(131)(132), 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 형성된 제2 투영 패턴이 입사되며, 입사된 제2 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제2 반사미러(133)(134), 제1 반사미러(131)(132) 및 제2 반사미러(133)(134)로부터 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴이 입사되는 스플리터(140), 스플리터(140)에서 반사되는 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴을 촬영하는 카메라(20) 및 카메라(20)에 의해 촬영된 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴에 기초하여 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 측정하는 제어부(30)를 포함할 수 있다.In the three-dimensional shape measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention, the
제1 프로젝터(11)와 제2 프로젝터(12)는 제1 이격방향(w1)으로 이격되게 배치될 수 있다. 제1 프로젝터(11)는 피측정물(1)의 제1 면(1a)을 향해 제1 투사방향(k1)으로 패턴을 투사하고, 제2 프로젝터(12)는 피측정물(1)의 제2 면(1b)을 향해 제2 투사방향(k2)으로 패턴을 투사할 수 있다.The
제1 투사방향(k1)은 제1 이격방향(w1) 및 제2 투사방향(k2)과 교차되고, 제2 투사방향(k2)은 제1 이격방향(w1) 및 제1 투사방향(k1)과 교차될 수 있다.The first projection direction k1 intersects the first separation direction w1 and the second projection direction k2, and the second projection direction k2 is the first separation direction w1 and the first projection direction k1. Can be crossed with
피측정물(1)은 제1 프로젝터(11)와 제2 프로젝터(12) 사이 이외에 위치할 수 있다.The object to be measured 1 may be located other than between the
피측정물(1)은 한 쌍의 제1 반사미러(131)(132)와 한 쌍의 제2 반사미러(133)(134) 사이에 위치할 수 있다.The
구체적으로, 한 쌍의 제1 반사미러(131)(132)는 제1 미러(131)와 제2 미러(132)를 포함하고, 한 쌍의 제2 반사미러(133)(134)는 제3 미러(133)와 제4 미러(134)를 포함할 수 있다.In detail, the pair of first reflecting
제1 미러(131)와 제3 미러(133)는 제1 이격방향(w1)으로 이격되게 위치되며, 제2 미러(132)와 제4 미러(134)는 제1 이격방향(w1)으로 이격되게 위치될 수 있다.The
제1 미러(131)와 제2 미러(132)는 제2 이격방향(w2)으로 이격되게 위치되며, 제3 미러(133)와 제4 미러(134)는 제2 이격방향(w2)으로 이격되게 위치될 수 있다.The
제2 이격방향(w2)은 제1 이격방향(w1)과 교차될 수 있다.The second separation direction w2 may cross the first separation direction w1.
피측정물(1)은 제1 미러(131)와 제3 미러(133) 사이에 위치하고, 스플리터(140)는 제2 미러(132)와 제4 미러(134) 사이에 위치할 수 있다.The
스플리터(140)에는 제1 반사미러(131)(132)를 통해 제1 투영 패턴이 입사되는 제1 입사면(140a)과, 제2 반사미러(133)(134)를 통해 제2 투영 패턴이 입사되는 제2 입사면(140b)이 형성될 수 있다.The
카메라(20)는 스플리터(140)와 제2 이격방향(w2)으로 이격되게 위치할 수 있다.The
바람직하게는, 카메라(20)는 렌즈의 중심이 스플리터(140)의 제1 입사면(140a)과 제2 입사면(140b)이 만나는 교차지점을 향하도록 위치될 수 있다.Preferably, the
제1 프로젝터(11)에서 투사된 패턴은 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 투사되고, 제1 면(1a)에 형성된 투영 패턴은 제1 미러(131), 제2 미러(132)를 통해 스플리터(140)의 제1 입사면(140a)으로 반사될 수 있다.The pattern projected by the
제2 프로젝터(12)에서 투사된 패턴은 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 투사되고, 제2 면(1b)에 형성된 투영 패턴은 제3 미러(133), 제4 미러(134)를 통해 스플리터(140)의 제2 입사면(140b)으로 반사될 수 있다.The pattern projected by the
카메라(20)는 제1 입사면(140a)에서 반사되는 제1 투영 패턴과 제2 입사면(140b)에서 반사되는 제2 투영 패턴을 함께 촬영할 수 있다.The
제어부(30)는 카메라(20)가 촬영한 투영 패턴 이미지를 분석하여 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 측정할 수 있다. 여기서, 투영 패턴 이미지는 제1 입사면(140a)에서 반사된 투영 패턴과 제2 입사면(140b)에서 반사된 투영 패턴을 포함할 수 있다.The
다음으로, 도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 패턴을 투사하는 프로젝터(10), 프로젝터(10)에서 투사된 패턴에 의해 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 형성된 제1 투영 패턴이 입사되며, 입사된 제1 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제1 반사미러(131)(132), 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 형성된 제2 투영 패턴이 입사되며, 입사된 제2 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제2 반사미러(133)(134), 제1 반사미러(131)(132)로부터 제1 투영 패턴이 입사되는 제1 입사면(140a)과 제2 반사미러(133)(134)로부터 제2 투영 패턴이 입사되는 제2 입사면(140b)이 형성된 제1 스플리터(140), 스플리터(140)에서 반사되는 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴을 촬영하는 카메라(20), 카메라(20)에 의해 촬영된 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴에 기초하여 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 측정하는 제어부(30)와, 프로젝터(10)에서 투사되는 패턴 중 일부를 제1 방향(l1)으로 반사시키는 제1 반사면(110a)과 제2 방향(l2)으로 반사시키는 제2 반사면(110b)이 형성된 제2 스플리터(110)와, 제2 스플리터(110)로부터 반사된 패턴을 피측정물(1)로 반사시키는 제1 및 제2 패턴반사미러(121)(122)를 포함할 수 있다.The three-dimensional shape measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention includes a
제1 스플리터(140)는 카메라(20)와 피측정물(1) 사이에 위치되고, 피측정물(1)은 제1 스플리터(140)와 제2 스플리터(110) 사이에 위치되고, 제1 스플리터(140)는 피측정물(1)과 프로젝터(10) 사이에 위치될 수 있다.The
카메라(20), 제1 스플리터(140), 피측정물(1), 제2 스플리터(110) 및 프로젝터(10)의 순서로 동일선 상에 위치될 수 있다.The
프로젝터(10)는 일부가 제2 스플리터(110)의 제1 반사면(110a)으로 입사되고, 나머지 일부가 제2 스플리터(110)의 제2 반사면(110b)으로 입사되도록 패턴을 투사할 수 있다.The
제2 스플리터(110)의 제1 반사면(110a)으로 입사된 패턴은 제1 방향(l1)으로 반사되어 제1 패턴반사미러(121)에 전달되고, 제2 스플리터(110)의 제2 반사면(110b)으로 입사된 패턴은 제2 방향(l2)으로 반사되어 제2 패턴반사미러(122)에 전달될 수 있다.The pattern incident on the first reflecting
제1 패턴반사미러(121)와 제2 패턴 반사미러(122) 사이에 제2 스플리터(110)가 위치하며, 제1 이격방향(w1)으로 이격될 수 있다.The
제1 패턴반사미러(121)는 입사된 패턴을 제1 방향(l1)과 교차되는 제3 방향(l3)으로 반사시키고, 제2 패턴반사미러(122)는 입사된 패턴을 제2 방향(l2)과 교차되는 제4 방향(l4)으로 반사시킬 수 있다.The first
또한, 제3 방향(l3)은 피측정물(1)의 제1 면(1a)을 향하고, 제4 방향(l4)은 피측정물(1)의 제2 면(1b)을 향하며, 제3 방향(l3)과 제4 방향(l4)은 교차될 수 있다.In addition, the third direction l3 faces the
피측정물(1)의 제1 면(1a)에는 제1 패턴반사미러(121)로부터 입사된 패턴에 의해 투영 패턴이 형성되고, 투영 패턴은 한 쌍의 제1 반사미러(131)(132)를 통해 제1 스플리터(140)의 제1 입사면(140a)으로 전달될 수 있다.A projection pattern is formed on the
피측정물(1)의 제2 면(1b)에는 제2 패턴반사미러(122)로부터 입사된 패턴에 의해 투영 패턴이 형성되고, 투영 패턴은 한 쌍의 제2 반사미러(133)(134)를 통해 제1 스플리터(140)의 제2 입사면(140b)으로 전달될 수 있다.On the
카메라(20)는 제1 입사면(140a)에서 반사되는 제1 투영 패턴과 제2 입사면(140b)에서 반사되는 제2 투영 패턴을 촬영할 수 있다.The
제어부(30)는 카메라(20)가 촬영한 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴을 분석하여 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 산출할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 사시도이다.5 is a perspective view of a three-dimensional shape measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5는 3차원 형상 측정 장치를 구성하는 구성요소 각각의 형상을 설명하기 위해 도시한 것이다. FIG. 5 is a diagram illustrating the shape of each component of the three-dimensional shape measuring apparatus.
즉, 제1 스플리터(140)는 제1 입사면(140a)이 제2 미러(132)를 향하고, 제2 입사면(140b)이 제4 미러(134)를 향하며, 제1 입사면(140a)의 일측과 제2 입사면(140b)의 일측이 만나는 교차점(140c)과 제1 입사면(140a)의 타측과 제2 입사면(140b)의 타측을 연결하는 연결면(140d)이 형성될 수 있다.That is, in the
제1 미러(131)의 반사면은 제2 미러(132)와 제3 미러(133)를 향하고, 제2 미러(132)의 반사면은 제1 미러(131)와 제4 미러(134)를 향하고, 제3 미러(133)의 반사면은 제1 미러(131)와 제4 미러(134)를 향하고, 제4 미러(134)의 반사면은 제2 미러(132)와 제3 미러(133)를 향할 수 있다.The reflective surface of the
제1 패턴반사미러(121)의 반사면은 제2 스플리터(110)와 피측정물(1)을 향하고, 제2 패턴반사미러(122)의 반사면은 제2 스플리터(110)와 피측정물(1)을 향할 수 있다.The reflecting surface of the first
피측정물(1)은 지지대(200)에 지지될 수 있다. 지지대(200)는 패턴이 이동하는 경로 또는 투영 패턴이 이동하는 경로를 방해하지 않도록 관통구멍이 형성되어 있을 수 있다.The object to be measured 1 may be supported by the
또한, 도 5에 도시되지 않았으나, 프로젝터(10), 카메라(20), 제1 반사미러(131)(132), 제2 반사미러(133)(134), 제1 스플리터(140) 및 제2 스플리터(110) 각각은 지지체(미도시)에 의해 지지될 수 있고, 마찬가지로 패턴이 이동하는 경로 또는 투영 패턴이 이동하는 경로를 방해하지 않도록 관통구멍이 형성될 수 있다.In addition, although not shown in FIG. 5, the
한편, 도 5에서 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 예시로 도시하였으나, 제1 내지 제3 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 구성하는 구성요소들 각각(예를 들어, 제1 스플리터(140), 반사미러(131)(132)(133)(134))은 도 5에 도시된 구성요소들 각각과 동일 또한 유사한 형상으로 형성될 수 있다.Meanwhile, although FIG. 5 illustrates a three-dimensional shape measuring apparatus according to the fourth embodiment as an example, each of the components constituting the three-dimensional shape measuring apparatus according to the first to third embodiments (eg, the first The
본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따르면 복수의 카메라가 아닌 하나의 카메라만을 이용하므로 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.According to the third and fourth embodiments of the present invention, since only one camera is used instead of a plurality of cameras, there is an advantage of reducing manufacturing costs.
한편, 3차원 형상 측정 장치는 스플리터 대신 빔 분리가 가능한 다른 소자를 포함할 수도 있다.Meanwhile, the 3D shape measuring apparatus may include other elements capable of beam separation instead of the splitter.
도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 나타내는 도면이다. 6 is a view showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 패턴을 투사하는 프로젝터(10), 빔스플릿 장치(150), 빔스필릿 장치(150)로부터 입사되는 패턴을 반사시키는 제1 및 제2 패턴반사미러(121)(122), 피측정물(1)에 형성된 투영 패턴을 스플리터(140)로 전달하는 한 쌍의 제1 반사미러(131)(132)와 제2 반사미러(133)(134), 스플리터(140)에서 반사되는 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴을 촬영하는 카메라(20) 및 카메라(20)가 촬영한 제1 및 제2 투영 패턴에 기초하여 피측정물(1)의 3차원 형상을 측정하는 제어부(30)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, a three-dimensional shape measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention includes a pattern incident from a
앞에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.Descriptions on the same components as those described above will be omitted.
빔스플릿 장치(150)는 입사되는 패턴 중 일부를 제1 방향(m1)으로 전달하고, 나머지 일부를 제2 방향(m2)으로 전달할 수 있다. 이 경우, 프로젝터(10)는 카메라(20), 스플리터(140), 피측정물(1) 및 빔스플릿 장치(150)와 동일선 상에 위치하지 않을 수 있다.The
이에 따라, 프로젝터(10)의 위치적 제한을 줄일 수 있는 이점이 있다.Accordingly, there is an advantage that the positional limitation of the
다음으로, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치가 피측정물의 형상을 산출하는 방법을 설명한다.Next, a method of calculating a shape of an object to be measured by the 3D shape measuring apparatus according to various embodiments of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
먼저, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 제어 블록도이다. First, FIG. 7 is a control block diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다양한 실시 예에 3차원 형상 측정 장치는 제어부(30)는 프로젝터(10)가 패턴을 투사하고, 카메라(20)가 프로젝터(10)에서 투사된 패턴에 의해 피측정물(1)에 형성된 투영 패턴을 촬영하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in the apparatus for measuring a three-dimensional shape, the
제어부(30)는 도 8 내지 도 10을 통해 후술하는 바와 같은 방법으로 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 획득할 수 있다.The
3차원 형상 정보는 피측정물(1)의 휨 정도 및 두께 정보를 포함할 수 있다.The three-dimensional shape information may include information on the degree of warpage and the thickness of the object to be measured 1.
제어부(30)는 획득된 3차원 형상 정보를 이용하여 피측정물(1)의 모양을 시뮬레이션화할 수 있다.The
제어부(30)는 디스플레이(40)로 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 전달할 수 있다. 디스플레이부(40)는 피측정물(1)의 3차원 형상 정보, 예를 들어 휨 정도, 두께 정보 및 시뮬레이션 모양 등 중 적어도 일부 또는 전부를 표시할 수 있다.The
다음으로, 도 8은 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치가 촬영한 투영 패턴의 예시 도면이다.Next, FIG. 8 is an exemplary diagram of a projection pattern photographed by the 3D shape measuring apparatus according to the first and second embodiments of the present invention.
제1 및 제2 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 제1 카메라(21)와 제2 카메라(22)를 포함할 수 있고, 제1 카메라(21)는 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 대응하는 제1 투영 패턴을 촬영하고, 제2 카메라(22)는 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 대응하는 제2 투영 패턴을 촬영할 수 있다.The 3D shape measuring apparatus according to the first and second exemplary embodiments may include a
제1 카메라(21)와 제2 카메라(22)는 각각 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴을 동시에 촬영할 수 있다.The
도 8(a)는 제1 카메라(21)가 촬영한 제1 투영 패턴의 예시이고, 도 8(b)는 제2 카메라(22)가 촬영한 제2 투영 패턴의 예시이다. 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴은 피측정물(1)의 제1 면(1a)과 제2 면(1b)의 형상에 따라 같거나 상이할 수 있다.FIG. 8A illustrates an example of the first projection pattern photographed by the
한편, 도 9는 본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치가 촬영한 투영 패턴의 예시 도면이다.9 is an exemplary view of a projection pattern photographed by the 3D shape measuring apparatus according to the third and fourth embodiments of the present invention.
구체적으로, 도 9(a)에 도시된 이미지가 제3 및 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치에 구비된 카메라(20)가 촬영한 이미지일 수 있다.In detail, the image illustrated in FIG. 9A may be an image photographed by the
제3 및 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 하나의 카메라만을 구비하고, 하나의 카메라가 제1 투영 패턴 및 제2 투영 패턴을 모두 촬영하므로 카메라가 촬영한 이미지가 제1 투영 패턴 및 제2 투영 패턴을 모두 포함할 수 있다.The three-dimensional shape measuring apparatus according to the third and fourth embodiments includes only one camera, and one camera captures both the first projection pattern and the second projection pattern. It may include all of the second projection pattern.
제3 및 제4 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 제어부(30)는 카메라(20)가 촬영한 이미지에서 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 대응하는 제1 투영 패턴과 제2 면(1b)에 대응하는 제2 투영 패턴을 분리할 수 있다. 제어부(30)는 카메라(20)가 촬영한 이미지를 분석하여 제1 투영 패턴을 나타내는 이미지와 제2 투영 패턴을 나타내는 이미지를 생성할 수 있다. 도 9(b)는 제1 투영 패턴을 나타내는 이미지의 예시 도면이고, 도 9(c)는 제2 투영 패턴을 나타내는 이미지의 예시 도면이다.The
한편, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 프로젝터(10)는 패턴을 조사할 경우 1/4 λ씩 이동하며 패턴을 조사할 수 있고, 마찬가지로 카메라(20)는 1/4 λ씩 이동하며 촬영할 수 있다. 즉, 패턴 주기는 λ일 수 있고, 프로젝터(10)와 카메라(20)는 패턴이 1/4 λ씩 시프트(shift)된 투영 패턴을 획득할 수 있다. 제1 내지 제2 실시 예에 따른 프로젝터는 4개의 제1 투영 패턴 이미지와 4개의 제2 투영 패턴 이미지를 획득하고, 제3 내지 제4 실시 예에 따른 프로젝터는 제1 투영 패턴와 제2 투영 패턴을 함께 갖는 4개의 투영 패턴 이미지를 획득할 수 있다.On the other hand, the
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치가 투영 패턴 이미지를 통해 3차원 형상 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다. 10 is an exemplary diagram for describing a method of obtaining 3D shape information through a projection pattern image by a 3D shape measuring apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
도 10(a)는 도 8 및 도 9에서 획득한 투영 패턴 이미지를 나타내는 예시 도면이다.10A is an exemplary diagram illustrating a projection pattern image obtained in FIGS. 8 and 9.
특히, 도 10(a)의 좌측 이미지는 높이가 일정한 평평한 면에 패턴이 투사된 경우 투영 패턴을 나타내고, 도 10(a)의 우측 이미지는 높이가 상이한 지점이 적어도 하나 존재하는 면에 패턴이 투사된 경우 투영 패턴을 나타내는 예시 도면이다.In particular, the left image of FIG. 10 (a) shows a projection pattern when the pattern is projected on a flat surface having a constant height, and the right image of FIG. If so, it is an exemplary diagram showing a projection pattern.
도 10(a)에 도시된 바와 같이 측정하고자 하는 대상의 표면이 휘어있는 등의 이유로 높이 차가 있는 경우 투사된 패턴은 변형되어 측정 대상의 표면에 형성될 수 있다.As shown in FIG. 10A, when there is a difference in height due to a curved surface of the object to be measured, the projected pattern may be deformed and formed on the surface of the object to be measured.
한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 제어부(30)는 이러한 투영 패턴을 나타내는 이미지를 피측정물(1)의 제1 면(1a)과 제2 면(1b)에 대하여 각각 4개씩 획득할 수 있다. 따라서, 제어부(30)는 획득된 투영 패턴 이미지에 4-bucket algorithm을 적용하여 도 10(b)에 도시된 바와 같은 phase 이미지를 생성할 수 있다.As described above, the
제어부(30)는 phase 이미지에서 unwrapping하는 과정을 통해 2π ambiguity를 제거한 depth 이미지를 생성할 수 있다.The
제어부(30)는 depth 이미지에서 calibration 정보를 바탕으로 높이 정보(3D Height Map)를 추출할 수 있다.The
구체적으로, 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 제어부(30)는 phase 이미지에 대하여 phase Map에 상응하는 실제 높이 정보를 환산하여 물리적 차원(dimension)이 반영된 최종 3D 높이 정보를 획득할 수 있다. 제어부(30)는 3D reconstruction을 수행하여 피측정물(1)의 형상을 3차원으로 모델링할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 10 (c), the
하나의 면에 대한 phase 이미지, depth 이미지 및 높이 정보를 추출하는 방법은 공지의 기술인 바 자세한 설명은 생략하기로 한다.The method of extracting the phase image, the depth image, and the height information of one surface is a well-known technique, and thus a detailed description thereof will be omitted.
이와 같이, 제어부(30)는 피측정물(1)의 제1 면(1a)에 대한 높이 정보와 형상 정보, 휨 정보를 획득할 수 있고, 마찬가지로 피측정물(1)의 제2 면(1b)에 대한 높이 정보와 형상 정보, 휨 정보를 획득할 수 있다.As such, the
제어부(30)는 제1 면(1a)의 높이와 제2 면(1b)의 높이의 합을 통해 피측정물(1)의 두께 정보를 획득할 수 있고, 피측정물(1)의 두께 등에 기초하여 형상 정보 및 휨 정보 등을 산출할 수 있다.The
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 피측정물(1)의 양면 정보를 동시에 측정하는 바 피측정물(1)의 위치에 따라 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차 발생을 최소화하기 위해, 피측정물(1)을 측정하기 전에 기준 샘플(Reference Sample)을 통해 보정 계수를 적용할 수 있다.On the other hand, the three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can measure the double-sided information of the
구체적으로, 두께 측정 calibration을 위해 사전에 두께가 검증된 기준 샘플을 구비하여 기준 샘플의 제1 면과 제2 면을 측정 및 3차원 형상 정보를 산출할 수 있다.Specifically, the first and second surfaces of the reference sample may be measured and three-dimensional shape information may be calculated by including a reference sample whose thickness has been verified in advance for thickness measurement calibration.
제어부(30)는 기준 샘플의 두께를 이미 알고 있는 바, 예상되는 두께 정보와 실제 측정된 두께 정보에 차이가 존재하는 경우 noise 및 bias가 발생한 것으로 보고 보정 계수를 산출할 수 있다.Since the
이후, 제어부(30)는 실제 피측정물(1)을 측정 시 미리 계산한 보정 계수를 적용하여, 산출된 피측정물(1)의 3차원 형상 정보를 보정할 수 있다. 이에 따라, 피측정물(1)의 3차원 형상 정보 측정의 정확도를 높일 수 있다.Thereafter, the
상기와 같이 설명된 3차원 형상 측정 장치는 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The above-described three-dimensional shape measuring apparatus may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively combined with all or some of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
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.The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1: 피측정물 10: 프로젝터
20: 카메라 30: 제어부
40: 디스플레이
140: 제1 스플리터 110: 제2 스플리터
121: 제1 패턴반사미러 122: 제2 패턴반사미러
131: 제1 미러 132: 제2 미러
133: 제3 미러 134: 제4 미러1: measuring object 10: projector
20: camera 30: control unit
40: display
140: first splitter 110: second splitter
121: first pattern reflection mirror 122: second pattern reflection mirror
131: first mirror 132: second mirror
133: third mirror 134: fourth mirror
Claims (10)
상기 패턴에 의해 피측정물의 제1 면에 형성된 제1 투영 패턴이 입사되고, 입사된 제1 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제1 반사미러;
상기 피측정물의 제2 면에 형성된 제2 투영 패턴이 입사되고, 입사된 제2 투영 패턴을 반사시키는 한 쌍의 제2 반사미러;
상기 한 쌍의 제1 반사미러로부터 제1 투영 패턴이 입사되는 제1 입사면과, 상기 한 쌍의 제2 반사미러로부터 제2 투영 패턴이 입사되는 제2 입사면이 형성된 제1 스플리터;
상기 제1 입사면에 형성된 제1 투영 패턴과 상기 제2 입사면에 형성된 제2 투영 패턴을 촬영하는 카메라; 및
상기 카메라에 의해 촬영된 제1 투영 패턴과 제2 투영 패턴에 기초하여 상기 피측정물의 3차원 형상 정보를 획득하는 제어부를 포함하고,
상기 제2 면은 상기 제1 면의 반대면인 3차원 형상 측정 장치.A projector for projecting a pattern;
A pair of first reflection mirrors in which the first projection pattern formed on the first surface of the object to be measured is incident by the pattern and reflects the incident first projection pattern;
A pair of second reflection mirrors on which the second projection pattern formed on the second surface of the object to be measured is incident and reflects the incident second projection pattern;
A first splitter having a first incident surface on which the first projection pattern is incident from the pair of first reflection mirrors and a second incident surface on which the second projection pattern is incident from the pair of second reflection mirrors;
A camera photographing a first projection pattern formed on the first incident surface and a second projection pattern formed on the second incident surface; And
And a controller configured to acquire three-dimensional shape information of the object to be measured based on the first projection pattern and the second projection pattern photographed by the camera.
And the second surface is a surface opposite to the first surface.
상기 프로젝터에서 투사되는 패턴 중 일부를 제1 방향으로 반사시키고, 나머지 일부를 제2 방향으로 반사시키는 제2 스플리터;
상기 제2 스플리터에 의해 상기 제1 방향으로 반사된 패턴을 상기 피측정물의 제1 면으로 반사시키는 제1 패턴반사미러; 및
상기 제2 스플리터에 의해 상기 제2 방향으로 반사된 패턴을 상기 피측정물의 제2 면으로 반사시키는 제2 패턴반사미러를 더 포함하는 3차원 형상 측정 장치.The method of claim 5,
A second splitter reflecting a part of the pattern projected by the projector in a first direction and reflecting a part of the pattern projected in the second direction;
A first pattern reflecting mirror reflecting the pattern reflected by the second splitter in the first direction to the first surface of the object to be measured; And
And a second pattern reflecting mirror reflecting the pattern reflected by the second splitter in the second direction to the second surface of the object to be measured.
상기 카메라, 상기 제1 스플리터, 상기 피측정물, 상기 제2 스플리터 및 상기 프로젝터 순서로 일직선 상에 배치되는 3차원 형상 측정 장치.The method of claim 6,
And a camera, the first splitter, the object to be measured, the second splitter, and the projector in a straight line in order.
상기 프로젝터는 제1 프로젝터와 제2 프로젝터를 포함하고,
상기 제1 프로젝터는 상기 피측정물의 제1 면을 향해 패턴을 투사하고,
상기 제2 프로젝터는 상기 피측정물의 제2 면을 향해 패턴을 투사하는 3차원 형상 측정 장치.The method of claim 5,
The projector includes a first projector and a second projector,
The first projector projects a pattern toward the first side of the object to be measured,
And the second projector projects a pattern toward the second surface of the object to be measured.
상기 피측정물은 상기 한 쌍의 제1 패턴반사미러와 상기 한 쌍의 제2 패턴반사미러의 사이에 위치되는 3차원 형상 측정 장치.The method according to any one of claims 5 to 8,
And the object to be measured is positioned between the pair of first pattern reflection mirrors and the pair of second pattern reflection mirrors.
상기 3차원 형상 정보는
상기 피측정물의 휨 정도 및 두께 정보를 포함하는 3차원 형상 측정 장치.The method according to any one of claims 5 to 8,
The three-dimensional shape information
3D shape measurement apparatus including the bending degree and thickness information of the measurement object.
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KR1020180060578A KR102052612B1 (en) | 2018-05-28 | 2018-05-28 | 3D shape measuring device |
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KR20100096684A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 주식회사 고영테크놀러지 | Three-dimensional image measuring apparatus and method thereof |
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2018
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