KR102413483B1

KR102413483B1 - 3차원 곡면 형상 검사 장치 및 3차원 곡면 형상 검사 방법

Info

Publication number: KR102413483B1
Application number: KR1020210099029A
Authority: KR
Inventors: 방성호
Original assignee: 주식회사 프로시스템
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2022-06-28

Abstract

3차원 곡면 형상 검사 장치는 스테이지, 레이저 센서, 및 제어 모듈을 포함한다. 검사 대상물은 스테이지에 안착된다. 레이저 센서는 검사 대상물로부터 일정 거리 이격된 상태에서 검사 대상물과 평행한 제1 방향으로 이동하면서, 검사 대상물의 표면에 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되는 라인 레이저를 주기적으로 조사하여 검사 대상물의 표면에서 라인 레이저가 조사된 라인 상의 복수의 지점들의 높이들을 측정하고 측정된 높이들을 포함하는 라인 프로파일 데이터를 매 주기마다 생성한다. 제어 모듈은 레이저 센서로부터 검사 대상물의 표면에 대해 라인별로 생성되는 복수의 라인 프로파일 데이터들을 수신하고, 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 기초하여 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 내지 제n(n은 2 이상의 양의 정수) 유형들 중의 하나로 분류하고, 분류된 유형에 기초하여 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 대표 단차를 결정하고, 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 복수의 대표 단차들 및 평탄도 공차 범위에 기초하여 검사 대상물의 표면의 평탄도 불량 여부를 결정한다.

Description

3차원 곡면 형상 검사 장치 및 3차원 곡면 형상 검사 방법{APPARATUS AND METHOD FOR 3D SURFACE SHAPE INSPECTION}

본 발명은 3차원 곡면 형상 검사에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 곡면 형상이 미리 정해진 기준에 맞게 형성되었는지 여부를 정확하게 검사할 수 있는 3차원 곡면 형상 검사 장치 및 3차원 곡면 형상 검사 방법에 관한 것이다.

최근 다양한 분야에서 검사 대상물의 3차원 곡면 형상을 정확하게 측정하여 검사 대상물의 곡면 형상이 미리 정해진 기준에 맞게 형성된 양호품인지 미리 정해진 기준을 벗어나는 불량품인지 여부를 검사해야 할 필요성이 증가하고 있다.

3차원 곡면 형상을 측정하는 방법은 접촉식과 비접촉식으로 나눌 수 있다. 접촉식은 탐침이 검사 대상물의 표면 위에 직접 접촉한 상태에서 이동하면서 탐침의 높이 변화를 측정하여 검사 대상물의 표면의 3차원 곡면 형상을 측정한다. 이에 반해, 비접촉식은 검사 대상물의 표면에 광을 조사하여 표면의 각 지점의 높이를 측정하여 검사 대상물의 표면의 3차원 곡면 형상을 측정한다.

한편, 검사 대상물의 정상적인 표면 형상은 검사 대상물의 종류에 따라 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 검사 대상물의 종류에 따라 검사 대상물의 정상적인 표면 형상이 편평한 평면일 수도 있고, 일정 범위의 기울기로 한쪽 방향으로 기울어진 형상일 수도 있고, 일정 범위의 굴곡으로 굽어진 W 형상일 수도 있다.

그런데 일반적인 3차원 곡면 형상 검사 장치는 상술한 바와 같은 방법으로 측정된 검사 대상물의 표면의 각 지점들의 높이들을 미리 정해진 기준과 일률적으로 비교하여 검사 대상물 표면의 곡면 형상의 불량 여부를 판단한다.

따라서 일반적인 3차원 곡면 형상 검사 장치는 검사 대상물의 종류에 따라 다양한 형태를 갖는 곡면 형상에 대해 불량 여부를 정확하게 검사하기 어렵다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 검사 대상물의 표면의 곡면 형상의 종류에 따라 가변적인 기준을 적용하여 불량 여부를 판단함으로써 3차원 곡면 형상을 정확하게 검사할 수 있는 3차원 곡면 형상 검사 장치 및 3차원 곡면 형상 검사 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 곡면 형상 검사 장치는 스테이지, 레이저 센서, 및 제어 모듈을 포함한다. 검사 대상물은 상기 스테이지에 안착된다. 상기 레이저 센서는 상기 검사 대상물로부터 일정 거리 이격된 상태에서 상기 검사 대상물과 평행한 제1 방향으로 이동하면서, 상기 검사 대상물의 표면에 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되는 라인 레이저를 주기적으로 조사하여 상기 검사 대상물의 표면에서 상기 라인 레이저가 조사된 라인 상의 복수의 지점들의 높이들을 측정하고 상기 측정된 높이들을 포함하는 라인 프로파일 데이터를 매 주기마다 생성한다. 상기 제어 모듈은 상기 레이저 센서로부터 상기 검사 대상물의 표면에 대해 라인별로 생성되는 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들을 수신하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 내지 제n(n은 2 이상의 양의 정수) 유형들 중의 하나로 분류하고, 상기 분류된 유형에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 대표 단차를 결정하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 및 평탄도 공차 범위에 기초하여 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도 불량 여부를 결정한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 검사 대상물의 표면을 상기 제2 방향을 따라 제1 내지 제3 영역들로 구분하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 상기 제1 영역에 포함되는 높이들을 사용하여 상기 제1 영역을 대표하는 제1 대표 높이를 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 상기 제2 영역에 포함되는 높이들을 사용하여 상기 제2 영역을 대표하는 제2 대표 높이를 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 상기 제3 영역에 포함되는 높이들을 사용하여 상기 제3 영역을 대표하는 제3 대표 높이를 결정하고, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이를 비교하여 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 상기 제1 내지 제n 유형들 중의 하나로 분류할 수 있다.

상기 제어 모듈은, 상기 제k(k는 3 이하의 양의 정수) 영역에 포함되는 높이들 중에서 상기 제k 영역의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제k 대표 높이로 결정할 수 있다.

상기 제어 모듈은, 상기 제1 내지 제3 대표 높이들 중에서 상기 제2 대표 높이가 최소값인 경우, 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 유형으로 분류하고, 상기 제1 내지 제3 대표 높이들 중에서 상기 제2 대표 높이가 최대값인 경우, 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제2 유형으로 분류하고, 상기 제1 내지 제3 대표 높이들 중에서 상기 제2 대표 높이가 두 번째로 큰 값인 경우, 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제3 유형으로 분류할 수 있다.

상기 제어 모듈은, 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인이 상기 제1 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 높은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인이 상기 제2 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 낮은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인이 상기 제3 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이와 상기 제3 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

상기 제어 모듈은, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 상응하는 복수의 라인들 중에서 상기 검사 대상물의 표면에서 가장 중앙에 위치하는 중앙 라인부터 시작하여 상기 중앙 라인에 가까운 라인들의 순서로 상응하는 라인의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 분류하고, 상기 복수의 라인들 중에서 상기 제1 유형 및 상기 제2 유형 중의 하나로 분류되는 라인이 존재하는 경우, 상기 제1 유형 및 상기 제2 유형 중의 하나로 최초로 분류되는 라인을 재분류 시작 라인으로 결정하고, 상기 재분류 시작 라인부터 시작하여 순차적으로 상기 재분류 시작 라인에 가까운 라인들의 순서로 상응하는 라인의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 재분류할 수 있다.

상기 제어 모듈은, 현재 라인이 상기 제1 유형으로 재분류된 경우, 상기 현재 라인에 인접한 다음 라인에서 상기 현재 라인의 상기 제1 영역에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 상기 현재 라인의 상기 제2 영역에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 및 상기 현재 라인의 상기 제3 영역에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치를 각각 제1 기준 위치, 제2 기준 위치, 및 제3 기준 위치로 결정하고, 상기 현재 라인이 상기 제2 유형으로 재분류된 경우, 상기 현재 라인에 인접한 상기 다음 라인에서 상기 현재 라인의 상기 제1 영역에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 상기 현재 라인의 상기 제2 영역에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 및 상기 현재 라인의 상기 제3 영역에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치를 각각 상기 제1 기준 위치, 상기 제2 기준 위치, 및 상기 제3 기준 위치로 결정하고, 상기 현재 라인이 상기 제3 유형으로 재분류된 경우, 상기 현재 라인에 인접한 상기 다음 라인에서 상기 제1 영역의 중앙 위치, 상기 제2 영역의 중앙 위치, 및 상기 제3 영역의 중앙 위치를 각각 상기 제1 기준 위치, 상기 제2 기준 위치, 및 상기 제3 기준 위치로 결정하고, 상기 다음 라인에서, 상기 제1 기준 위치를 중심으로 하여 미리 정해진 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제1 대표 높이로 결정하고, 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제2 대표 높이로 결정하고, 상기 제3 기준 위치를 중심으로 하여 상기 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제3 대표 높이로 결정한 후, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이를 비교하여 상기 다음 라인의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 재분류할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 검사 대상물의 표면을 상기 제1 방향을 따라 제1 내지 제m(m은 2 이상의 양의 정수) 파트들로 구분하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 제k(k는 m 이하의 양의 정수) 파트에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 제k 파트의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 제k(k는 m 이하의 양의 정수) 파트에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 제k 파트의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단하고, 상기 제1 내지 제m 파트들 각각의 표면의 평탄도가 모두 양호한 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 제1 내지 제m 파트들 각각의 표면의 평탄도 중에서 불량한 평탄도가 존재하는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어 모듈은, 상기 제1 내지 제m 파트들 중에서 평탄도 검사를 생략할 디스에이블 파트를 미리 저장하고, 상기 제1 내지 제m 파트들 중에서 상기 디스에이블 파트를 제외한 나머지 파트들 각각의 표면의 평탄도가 모두 양호한 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 제1 내지 제m 파트들 중에서 상기 디스에이블 파트를 제외한 나머지 파트들 각각의 표면의 평탄도 중에서 불량한 평탄도가 존재하는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들을 사용하여 상기 검사 대상물의 표면의 상기 제1 방향에 대한 진직도(straightness)를 계산하고, 상기 진직도가 진직도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 진직도가 상기 진직도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 검사 대상물의 표면에서 상기 제1 방향으로 제1 측 끝단부의 미리 정해진 길이의 영역 및 제2 측 끝단부의 상기 미리 정해진 길이의 영역을 무효 영역들로 설정하고, 상기 무효 영역들 사이의 영역을 유효 영역으로 설정하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 유효 영역에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들을 사용하여 상기 검사 대상물의 표면의 상기 제1 방향에 대한 진직도(straightness)를 계산하고, 상기 진직도가 진직도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 진직도가 상기 진직도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 곡면 형상 검사 방법에서, 검사 대상물이 스테이지에 안착되고, 레이저 센서가 상기 검사 대상물로부터 일정 거리 이격된 상태에서 상기 검사 대상물과 평행한 제1 방향으로 이동하면서, 상기 검사 대상물의 표면에 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되는 라인 레이저를 주기적으로 조사하여 상기 검사 대상물의 표면에서 상기 라인 레이저가 조사된 라인 상의 복수의 지점들의 높이들을 측정하고 상기 측정된 높이들을 포함하는 라인 프로파일 데이터를 매 주기마다 생성하고, 제어 모듈이 상기 레이저 센서로부터 상기 검사 대상물의 표면에 대해 라인별로 생성되는 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들을 수신하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 내지 제n(n은 2 이상의 양의 정수) 유형들 중의 하나로 분류하고, 상기 분류된 유형에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 대표 단차를 결정하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 및 평탄도 공차 범위에 기초하여 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도 불량 여부를 결정한다.

본 발명의 실시예들에 따른 3차원 곡면 형상 검사 장치 및 3차원 곡면 형상 검사 방법은 검사 대상물의 표면의 3차원 곡면 형상의 종류에 따라 가변적인 기준을 적용하여 불량 여부를 판단함으로써 3차원 곡면 형상의 검사 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 곡면 형상 검사 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 3차원 곡면 형상 검사 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 곡면 형상 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4 내지 8은 도 1에 도시된 3차원 곡면 형상 검사 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

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 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

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 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 곡면 형상 검사 장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)는 스테이지(100), 레이저 센서(200), 및 제어 모듈(300)을 포함한다.

표면의 3차원 곡면 형상을 검사하고자 하는 검사 대상물(400)은 스테이지(100)에 안착된다.

레이저 센서(200)는 스테이지(100)에 안착된 검사 대상물(400)의 표면에 라인 레이저(LLS)를 조사하여 검사 대상물(400)의 표면 상의 각 지점들의 높이들을 측정한다.

제어 모듈(300)은 레이저 센서(200)의 전반적인 동작을 제어한다.

예를 들어, 제어 모듈(300)은 레이저 센서(200)가 스테이지(100)에 안착된 검사 대상물(400)의 상부를 이동하면서 검사 대상물(400)의 표면에 라인 레이저(LLS)를 조사하여 라인 레이저(LLS)가 조사된 라인 상의 각 지점들의 높이들을 라인 단위로 측정하도록 제어할 수 있다.

도 1에는 설명의 편의를 위해, 레이저 센서(200)가 스테이지(100)에 안착된 검사 대상물(400)의 상부를 이동하기 위해 사용되는 이동 가이드는 생략된 채로 도시된다.

제어 모듈(300)은 레이저 센서(200)로부터 라인 단위로 측정된 각 지점들의 높이들을 분석하여 검사 대상물(400)의 표면의 3차원 곡면 형상의 불량 여부를 결정한다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 연산을 수행할 수 있는 임의의 전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(300)은 컴퓨터, 노트북, 서버, 테블릿 PC 등일 수 있다.

실시예에 따라서, 제어 모듈(300)은 컴퓨터, 노트북, 서버, 테블릿 PC 등에서 수행되는 소프트웨어로 구현될 수도 있다.

도 1에는 검사 대상물(400)이 스테이지(100)의 상부에 안착되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 스테이지(100)는 검사 대상물(400)을 안착시킬 수 있는 다양한 형태의 구조로 형성될 수 있다.

예를 들어, 스테이지(100)는 검사 대상물(400)의 양 측면을 감싸는 형태로 검사 대상물(400)을 안착시킬 수도 있다.

도 2는 도 1에 도시된 3차원 곡면 형상 검사 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 2에는 도 1에 도시된 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)가 실제로 구현된 일 예가 도시된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)는 검사 대상물(400)의 양 측면을 감싸는 형태로 검사 대상물(400)을 안착시킬 수 있다.

다만, 도 2에는 검사 대상물(400)의 앞쪽 측면을 감싸는 스테이지(100)만 보이고, 검사 대상물(400)의 뒤쪽 측면을 감싸는 스테이지(100)는 검사 대상물(400)에 가려서 보이지 않는 것으로 도시된다.

레이저 센서(200)는 이동 가이드(210)에 의해 스테이지(100)에 안착된 검사 대상물(400)의 상부를 이동하면서 검사 대상물(400)의 상부 표면에 라인 레이저(LLS)를 조사하여 라인 레이저(LLS)가 조사된 라인 상의 각 지점들의 높이들을 라인 단위로 측정할 수 있다.

도 2에는 레이저 센서(200)의 동작을 제어하고, 레이저 센서(200)로부터 생성되는 데이터를 사용하여 검사 대상물(400)의 표면의 3차원 곡면 형상의 불량 여부를 결정하는 제어 모듈(300)은 생략된 채로 도시된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 곡면 형상 검사 방법을 나타내는 순서도이다.

도 3에 도시된 3차원 곡면 형상 검사 방법은 도 1의 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)를 통해 수행될 수 있다.

이하, 도 1 내지 3을 참조하여 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)의 구성 및 동작과 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)에 의해 수행되는 3차원 곡면 형상 검사 방법에 대해 상세히 설명한다.

표면의 3차원 곡면 형상을 검사하고자 하는 검사 대상물(400)은 스테이지(100)에 안착된다(단계 S100).

제어 모듈(300)의 제어 하에, 레이저 센서(200)는 검사 대상물(400)로부터 일정 거리 이격된 상태에서 검사 대상물(400)과 평행한 제1 방향(DIR1)으로 이동하면서, 검사 대상물(400)의 표면에 제1 방향(DIR1)에 수직한 제2 방향(DIR2)으로 형성되는 라인 레이저(LLS)를 주기적으로 조사하여 검사 대상물(400)의 표면에서 라인 레이저(LLS)가 조사된 라인 상의 복수의 지점들의 높이들을 측정하고 상기 측정된 높이들을 포함하는 라인 프로파일 데이터를 매 주기마다 생성할 수 있다(단계 S200).

따라서 레이저 센서(200)는 검사 대상물(400)의 표면에서 제2 방향(DIR2)의 복수의 라인들 각각에 대해 상기 라인 프로파일 데이터를 주기적으로 생성할 수 있다.

레이저 센서(200)는 검사 대상물(400)의 표면에 대해 라인별로 매 주기마다 생성되는 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들을 제어 모듈(300)에 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 3차원 곡면 형상을 검사하고자 하는 검사 대상물(400)의 표면의 가로 길이 및 세로 길이에 대한 정보는 제어 모듈(300)에 미리 저장될 수 있다.

이 경우, 제어 모듈(300)은 미리 저장된 검사 대상물(400)의 표면의 가로 길이 및 세로 길이에 기초하여 레이저 센서(200)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어 모듈(300)은 검사 대상물(400)의 표면의 가로 길이 및 세로 길이에 기초하여 검사 대상물(400)의 표면에 대한 검사 시작 위치 및 검사 종료 위치를 결정하고, 레이저 센서(200)를 제1 방향(DIR1)으로 이동시키면서 레이저 센서(200)가 상기 검사 시작 위치와 상기 검사 종료 위치 사이의 복수의 라인들에 대해 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들을 생성하도록 레이저 센서(200)의 동작을 제어할 수 있다.

제어 모듈(300)은 레이저 센서(200)로부터 검사 대상물(400)의 표면에 대해 라인별로 생성되는 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들을 수신하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 내지 제n 유형들 중의 하나로 분류하고, 상기 분류된 유형에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 대표 단차를 결정하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 및 평탄도 공차 범위에 기초하여 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도 불량 여부를 결정한다(단계 S300). 여기서, n은 2 이상의 양의 정수를 나타낸다.

실시예에 따라서 제어 모듈(300)은 레이저 센서(200)로부터 수신되는 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들에 대해 다양한 종류의 노이즈 필터링을 수행하여 비정상적인 범위의 높이들을 제거한 후, 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도 불량 여부를 검사할 수 있다.

예를 들어, 제어 모듈(300)은 DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise) 알고리즘을 사용하여 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들에 대해 노이즈 필터링을 수행할 수 있다.

도 4 내지 8은 도 1에 도시된 3차원 곡면 형상 검사 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 도 1 내지 8을 참조하여, 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)의 동작에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 검사 대상물(400)의 표면의 예시적인 3차원 곡면 형상을 나타낸다.

도 4에는 검사 대상물(400)의 표면의 3차원 곡면 형상이 W 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 검사 대상물(400)의 3차원 곡면 형상은 임의의 형태를 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(300)은 검사 대상물(400)의 표면을 제2 방향(DIR2)을 따라 제1 내지 제3 영역들(A1, A2, A3)로 구분할 수 있다.

제어 모듈(300)은 검사 대상물(400)의 표면에서 라인 레이저(LLS)가 조사된 복수의 라인들(LL) 각각에 대해, 특정 라인(LL)에 상응하는 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 제1 영역(A1)에 포함되는 높이들을 사용하여 제1 영역(A1)을 대표하는 제1 대표 높이를 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 제2 영역(A2)에 포함되는 높이들을 사용하여 제2 영역(A2)을 대표하는 제2 대표 높이를 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 제3 영역(A3)에 포함되는 높이들을 사용하여 제3 영역(A3)을 대표하는 제3 대표 높이를 결정할 수 있다.

이후, 제어 모듈(300)은 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이를 비교하여 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)의 굴곡 형상을 상기 제1 내지 제n 유형들 중의 하나로 분류할 수 있다.

도 5는 도 1의 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)에 포함되는 제어 모듈(300)이 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)의 굴곡 형상을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 분류하는 과정의 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 A~D 그래프들 각각에서, 가로축은 검사 대상물(400)의 표면에서 제2 방향(DIR2)을 따라 형성되는 라인(LL)에 포함되는 각 지점들의 위치를 나타내고, 세로축은 라인(LL)에 상응하는 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들을 나타낸다.

따라서 도 5에 도시된 A~D 그래프들 각각은 라인(LL)의 굴곡 형상에 상응할 수 있다.

예를 들어, A 그래프는 라인(LL)의 굴곡 형상이 뒤집어진 W 형상인 것을 나타내고, B 그래프는 라인(LL)의 굴곡 형상이 W 형상인 것을 나타내고, C 그래프는 라인(LL)의 굴곡 형상이 좌측 상단에서 우측 하단으로 기울어진 경사 형상인 것을 나타내고, D 그래프는 라인(LL)의 굴곡 형상이 우측 상단에서 좌측 하단으로 기울어진 경사 형상인 것을 나타낸다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 제1 영역(A1)에 포함되는 높이들 중에서 제1 영역(A1)의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제1 대표 높이로 결정할 수 있다.

마찬가지로, 제어 모듈(300)은 제2 영역(A2)에 포함되는 높이들 중에서 제2 영역(A2)의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제2 대표 높이로 결정할 수 있다.

마찬가지로, 제어 모듈(300)은 제3 영역(A3)에 포함되는 높이들 중에서 제3 영역(A3)의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제3 대표 높이로 결정할 수 있다.

이후, 도 5의 A 그래프에 도시된 바와 같이, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이 중에서 상기 제2 대표 높이가 최소값인 경우, 제어 모듈(300)은 상응하는 라인(LL)의 굴곡 형상을 상기 제1 유형으로 분류할 수 있다. 따라서 상기 제1 유형은 뒤집어진 W 형상에 상응할 수 있다.

한편, 도 5의 B 그래프에 도시된 바와 같이, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이 중에서 상기 제2 대표 높이가 최대값인 경우, 제어 모듈(300)은 상응하는 라인(LL)의 굴곡 형상을 상기 제2 유형으로 분류할 수 있다. 따라서 상기 제2 유형은 W 형상에 상응할 수 있다.

한편, 도 5의 C 그래프 및 D 그래프에 도시된 바와 같이, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이 중에서 상기 제2 대표 높이가 두 번째로 큰 값인 경우, 제어 모듈(300)은 상응하는 라인(LL)의 굴곡 형상을 상기 제3 유형으로 분류할 수 있다. 따라서 상기 제3 유형은 경사 형상에 상응할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)이 상기 제1 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 높은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)이 상기 제2 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 낮은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)이 상기 제3 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이와 상기 제3 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

도 6은 도 1의 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)에 포함되는 제어 모듈(300)이 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)의 굴곡 형상을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 분류하는 과정의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 그래프는 도 5에 도시된 A~D 그래프들과 마찬가지로, 가로축은 검사 대상물(400)의 표면에서 제2 방향(DIR2)을 따라 형성되는 라인(LL)에 포함되는 각 지점들의 위치를 나타내고, 세로축은 라인(LL)에 상응하는 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들을 나타낸다.

따라서 도 6에 도시된 그래프는 라인(LL)의 굴곡 형상에 상응할 수 있다.

도 5의 A 그래프 및 B 그래프에 도시된 바와 같이, 라인(LL)의 굴곡 형상이 뒤집어진 W 형상 또는 W 형상을 갖는 경우, 제1 내지 제3 영역들(A1, A2, A3) 내에서의 최대 높이 또는 최저 높이는 제1 내지 제3 영역들(A1, A2, A3) 각각의 중앙에 위치하지 않을 수도 있다.

따라서 도 5를 참조하여 상술한 제1 실시예에 따라 제어 모듈(300)이 제1 영역(A1)의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제1 대표 높이로 결정하고, 제2 영역(A2)에 포함되는 높이들 중에서 제2 영역(A2)의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제2 대표 높이로 결정하고, 제3 영역(A3)의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제3 대표 높이로 결정하는 경우, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이는 각 영역의 실제 최대 높이 또는 실제 최저 높이와 차이가 날 수 있다.

이를 방지하기 위해, 상기 제2 실시예에 따른 제어 모듈(300)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 상응하는 복수의 라인들(LL) 중에서 검사 대상물(400)의 표면에서 가장 중앙에 위치하는 중앙 라인(CLL)부터 시작하여 중앙 라인(CLL)에 가까운 라인들의 순서로, 도 5를 참조하여 상술한 상기 제1 실시예에 따른 방법을 통해, 상응하는 라인(LL)의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 분류할 수 있다.

상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 상응하는 복수의 라인들(LL) 중에서 상기 제1 유형 및 상기 제2 유형 중의 하나로 분류되는 라인이 존재하지 않는 경우, 즉, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 상응하는 복수의 라인들(LL)이 모두 상기 제3 유형으로 분류된 경우, 제어 모듈(300)은, 도 5를 참조하여 상술한 상기 제1 실시예에 따른 방법과 동일하게, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 대해 상기 제1 대표 높이와 상기 제3 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

이에 반해, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 상응하는 복수의 라인들(LL) 중에서 상기 제1 유형 및 상기 제2 유형 중의 하나로 분류되는 라인이 존재하는 경우, 제어 모듈(300)은 상기 제1 유형 및 상기 제2 유형 중의 하나로 최초로 분류되는 라인을 재분류 시작 라인으로 결정할 수 있다.

이후, 제어 모듈(300)은 상기 재분류 시작 라인부터 시작하여 순차적으로 상기 재분류 시작 라인에 가까운 라인들의 순서로 상응하는 라인(LL)의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 재분류할 수 있다.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 현재 라인이 상기 제1 유형으로 재분류된 경우, 제어 모듈(300)은 상기 현재 라인에 인접한 다음 라인에서 상기 현재 라인의 제1 영역(A1)에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 상기 현재 라인의 제2 영역(A2)에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 및 상기 현재 라인의 제3 영역(A3)에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치를 각각 제1 기준 위치(RP1), 제2 기준 위치(RP2), 및 제3 기준 위치(RP3)로 결정할 수 있다.

이와 유사하게, 상기 현재 라인이 상기 제2 유형으로 재분류된 경우, 제어 모듈(300)은 상기 현재 라인에 인접한 상기 다음 라인에서 상기 현재 라인의 제1 영역(A1)에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 상기 현재 라인의 제2 영역(A2)에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 및 상기 현재 라인의 제3 영역(A3)에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치를 각각 제1 기준 위치(RP1), 제2 기준 위치(RP2), 및 제3 기준 위치(RP3)로 결정할 수 있다.

한편, 상기 현재 라인이 상기 제3 유형으로 재분류된 경우, 제어 모듈(300)은 상기 현재 라인에 인접한 상기 다음 라인에서 제1 영역(A1)의 중앙 위치, 제2 영역(A2)의 중앙 위치, 및 제3 영역(A3)의 중앙 위치를 각각 제1 기준 위치(RP1), 제2 기준 위치(RP2), 및 제3 기준 위치(RP3)로 결정할 수 있다.

이후, 제어 모듈(300)은 상기 다음 라인에서, 제1 기준 위치(RP1)를 중심으로 하여 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제1 대표 높이로 결정하고, 제2 기준 위치(RP2)를 중심으로 하여 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제2 대표 높이로 결정하고, 제3 기준 위치(RP3)를 중심으로 하여 미리 정해진 기준 길이(L1)의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제3 대표 높이로 결정한 후, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이를 비교하여 상기 다음 라인의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 재분류할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)이 상기 제1 유형으로 재분류 되는 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 높은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)이 상기 제2 유형으로 재분류 되는 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 낮은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인(LL)이 상기 제3 유형으로 재분류 되는 경우, 상기 제1 대표 높이와 상기 제3 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정할 수 있다.

제어 모듈(300)은 도 1 내지 6을 참조하여 상술한 바와 같은 동작을 통해 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 상응하는 복수의 라인들(LL) 각각에 대해 상기 대표 단차를 결정한 후, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 및 상기 평탄도 공차 범위에 기초하여 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도 불량 여부를 결정할 수 있다.

상기 평탄도 공차 범위는 제어 모듈(300)에 미리 저장될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위에 포함되는 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위를 벗어나는 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(300)은 검사 대상물(400)의 표면을 제1 방향(DIR1)을 따라 제1 내지 제m 파트들(P1, P2, P3)로 구분할 수 있다. 여기서, m은 2 이상의 양의 정수를 나타낸다.

도 4에는 예시적으로 제어 모듈(300)이 검사 대상물(400)의 표면을 제1 방향(DIR1)을 따라 제1 내지 제3 파트들(P1, P2, P3)로 구분한 것으로 도시되나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제어 모듈(300)은 검사 대상물(400)의 표면을 제1 방향(DIR1)을 따라 임의의 개수의 파트들로 구분할 수 있다.

이 경우, 제어 모듈(300)은 제1 내지 제m 파트들(P1, P2, P3) 각각 별로 표면의 평탄도가 양호한지 불량한지 여부를 판단할 수 있다.

예를 들어, 제어 모듈(300)은 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 제k 파트에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 제k 파트의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 제k 파트에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 제k 파트의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, k는 m 이하의 양의 정수를 나타낸다.

이후, 제어 모듈(300)은 제1 내지 제m 파트들(P1, P2, P3) 각각의 표면의 평탄도가 모두 양호한 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 제1 내지 제m 파트들(P1, P2, P3) 각각의 표면의 평탄도 중에서 불량한 평탄도가 존재하는 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

실시예에 따라서, 제어 모듈(300)은 제1 내지 제m 파트들(P1, P2, P3) 중에서 평탄도 검사를 생략할 디스에이블 파트를 미리 저장할 수 있다.

이 경우, 제어 모듈(300)은 제1 내지 제m 파트들(P1, P2, P3) 중에서 상기 디스에이블 파트를 제외한 나머지 파트들 각각의 표면의 평탄도가 모두 양호한 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고, 제1 내지 제m 파트들(P1, P2, P3) 중에서 상기 디스에이블 파트를 제외한 나머지 파트들 각각의 표면의 평탄도 중에서 불량한 평탄도가 존재하는 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도 불량 여부 뿐만 아니라, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 및 진직도 공차 범위에 기초하여 검사 대상물(400)의 표면의 진직도(straightness) 불량 여부도 판단할 수 있다.

상기 진직도 공차 범위는 제어 모듈(300)에 미리 저장될 수 있다.

도 7은 제어 모듈(300)이 검사 대상물(400)의 표면의 진직도 불량 여부를 판단하는 과정의 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 그래프에서, 가로축은 검사 대상물(400)의 표면에서 제1 방향(DIR1)을 따라 일정 간격으로 형성되는 복수의 라인들(LL) 각각의 위치를 나타내고, 세로축은 상응하는 라인(LL)에 대한 상기 대표 단차를 나타낸다.

따라서 도 7에 도시된 대표 단차 그래프(RD)는 복수의 라인들(LL) 각각의 제1 방향(DIR1)의 위치에 따른 상기 대표 단차들을 연결한 곡선을 나타낸다.

제어 모듈(300)은 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들을 사용하여 검사 대상물(400)의 표면의 제1 방향(DIR1)에 대한 진직도(ST)를 계산할 수 있다.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(300)은 복수의 라인들(LL)의 위치에 따른 상기 대표 단차들을 연결한 곡선에 상응하는 대표 단차 그래프(RD)에 대해 선형회귀분석을 수행하여 대표 단차 그래프(RD)를 가장 잘 대표하는 선형회귀직선(FL)을 결정하고, 대표 단차 그래프(RD)가 선형회귀직선(FL)으로부터 벗어나는 정도를 검사 대상물(400)의 표면의 제1 방향(DIR1)에 대한 진직도(ST)로 결정할 수 있다.

이후, 제어 모듈(300)은 진직도(ST)가 상기 진직도 공차 범위에 포함되는 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 진직도가 양호한 것으로 판단하고, 진직도(ST)가 상기 진직도 공차 범위를 벗어나는 경우, 검사 대상물(400)의 표면의 진직도가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

도 8은 제어 모듈(300)이 검사 대상물(400)의 표면의 진직도 불량 여부를 판단하는 과정의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 그래프에서, 가로축은 검사 대상물(400)의 표면에서 제1 방향(DIR1)을 따라 일정 간격으로 형성되는 복수의 라인들(LL) 각각의 위치를 나타내고, 세로축은 상응하는 라인(LL)에 대한 상기 대표 단차를 나타낸다.

따라서 도 8에 도시된 대표 단차 그래프(RD)는 복수의 라인들(LL) 각각의 제1 방향(DIR1)의 위치에 따른 상기 대표 단차들을 연결한 곡선을 나타낸다.

일반적으로, 검사 대상물(400)의 제조 과정에서 끝단부에 가까운 영역은 진직도 오차가 크게 발생할 수 있다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(300)은 검사 대상물(400)의 표면에서 제1 방향(DIR1)으로 제1 측 끝단부의 미리 정해진 길이의 영역 및 제2 측 끝단부의 상기 미리 정해진 길이의 영역(INV)을 무효 영역들(INV)로 설정하고, 상기 무효 영역들 사이의 영역을 유효 영역(VAL)으로 설정할 수 있다.

무효 영역(INV)의 길이 및 유효 영역(VAL)의 길이에 대한 정보는 제어 모듈(300)에 미리 저장될 수 있다.

이 경우, 제어 모듈(300)은 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 유효 영역(VAL)에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들을 사용하여 검사 대상물(400)의 표면의 제1 방향(DIR1)에 대한 진직도(ST)를 계산할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(300)은 복수의 라인들(LL)의 위치에 따른 상기 대표 단차들을 연결한 곡선에 상응하는 대표 단차 그래프(RD)에서 유효 영역(VAL)에 포함되는 부분에 대해서만 선형회귀분석을 수행하여 대표 단차 그래프(RD)를 가장 잘 대표하는 선형회귀직선(FL)을 결정하고, 유효 영역(VAL)에서 대표 단차 그래프(RD)가 선형회귀직선(FL)으로부터 벗어나는 정도를 검사 대상물(400)의 표면의 제1 방향(DIR1)에 대한 진직도(ST)로 결정할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 제어 모듈(300)은 복수의 라인들(LL)의 위치에 따른 상기 대표 단차들을 연결한 곡선에 상응하는 대표 단차 그래프(RD)에서 유효 영역(VAL)에 포함되는 부분에 대해서만 선형회귀분석을 수행하여 대표 단차 그래프(RD)를 가장 잘 대표하는 선형회귀직선(FL)을 결정하고, 무효 영역들(INV) 및 유효 영역(VAL)을 포함하는 전체 영역에서 대표 단차 그래프(RD)가 선형회귀직선(FL)으로부터 벗어나는 정도를 검사 대상물(400)의 표면의 제1 방향(DIR1)에 대한 진직도(ST)로 결정할 수 있다.

도 1 내지 8을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 곡면 형상 검사 장치(10) 및 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)에 의해 수행되는 3차원 곡면 형상 검사 방법은 검사 대상물(400)의 표면의 3차원 곡면 형상의 종류에 따라 상응하는 라인을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 분류하고, 분류된 유형에 따라 가변적으로 상기 대표 단차를 결정한 후, 복수의 라인들(LL) 각각에 대해 결정된 상기 대표 단차를 사용하여 검사 대상물(400)의 표면의 평탄도 및 진직도의 불량 여부를 판단한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 곡면 형상 검사 장치(10) 및 3차원 곡면 형상 검사 장치(10)에 의해 수행되는 3차원 곡면 형상 검사 방법은 검사 대상물(400)의 표면의 3차원 곡면 형상의 종류에 따라 가변적인 기준을 적용하여 불량 여부를 판단함으로써 3차원 곡면 형상의 검사 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

본 발명은 3차원 곡면 형상에 대한 검사의 정확도를 향상시키는 데에 유용하게 이용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 스테이지 200: 레이저 센서
210: 이동 가이드 300: 제어 모듈
400: 검사 대상물

Claims

검사 대상물이 안착되는 스테이지;
상기 검사 대상물로부터 일정 거리 이격된 상태에서 상기 검사 대상물과 평행한 제1 방향으로 이동하면서, 상기 검사 대상물의 표면에 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되는 라인 레이저를 주기적으로 조사하여 상기 검사 대상물의 표면에서 상기 라인 레이저가 조사된 라인 상의 복수의 지점들의 높이들을 측정하고 상기 측정된 높이들을 포함하는 라인 프로파일 데이터를 매 주기마다 생성하는 레이저 센서; 및
상기 레이저 센서로부터 상기 검사 대상물의 표면에 대해 라인별로 생성되는 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들을 수신하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 내지 제n(n은 2 이상의 양의 정수) 유형들 중의 하나로 분류하고, 상기 분류된 유형에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 대표 단차를 결정하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 및 평탄도 공차 범위에 기초하여 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도 불량 여부를 결정하는 제어 모듈을 포함하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 검사 대상물의 표면을 상기 제2 방향을 따라 제1 내지 제3 영역들로 구분하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 상기 제1 영역에 포함되는 높이들을 사용하여 상기 제1 영역을 대표하는 제1 대표 높이를 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 상기 제2 영역에 포함되는 높이들을 사용하여 상기 제2 영역을 대표하는 제2 대표 높이를 결정하고, 상기 라인 프로파일 데이터에 포함되는 높이들 중에서 상기 제3 영역에 포함되는 높이들을 사용하여 상기 제3 영역을 대표하는 제3 대표 높이를 결정하고, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이를 비교하여 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 상기 제1 내지 제n 유형들 중의 하나로 분류하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제2 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 제k(k는 3 이하의 양의 정수) 영역에 포함되는 높이들 중에서 상기 제k 영역의 중앙에 위치하는 미리 정해진 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제k 대표 높이로 결정하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제2 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 제1 내지 제3 대표 높이들 중에서 상기 제2 대표 높이가 최소값인 경우, 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 유형으로 분류하고,
상기 제1 내지 제3 대표 높이들 중에서 상기 제2 대표 높이가 최대값인 경우, 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제2 유형으로 분류하고,
상기 제1 내지 제3 대표 높이들 중에서 상기 제2 대표 높이가 두 번째로 큰 값인 경우, 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제3 유형으로 분류하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인이 상기 제1 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 높은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정하고,
상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인이 상기 제2 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이 및 상기 제3 대표 높이 중에서 더 낮은 높이와 상기 제2 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정하고,
상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 라인이 상기 제3 유형인 경우, 상기 제1 대표 높이와 상기 제3 대표 높이의 차이를 상기 라인 프로파일 데이터에 상응하는 상기 대표 단차로 결정하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 상응하는 복수의 라인들 중에서 상기 검사 대상물의 표면에서 가장 중앙에 위치하는 중앙 라인부터 시작하여 상기 중앙 라인에 가까운 라인들의 순서로 상응하는 라인의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 분류하고,
상기 복수의 라인들 중에서 상기 제1 유형 및 상기 제2 유형 중의 하나로 분류되는 라인이 존재하는 경우, 상기 제1 유형 및 상기 제2 유형 중의 하나로 최초로 분류되는 라인을 재분류 시작 라인으로 결정하고, 상기 재분류 시작 라인부터 시작하여 순차적으로 상기 재분류 시작 라인에 가까운 라인들의 순서로 상응하는 라인의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 재분류하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제6 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
현재 라인이 상기 제1 유형으로 재분류된 경우, 상기 현재 라인에 인접한 다음 라인에서 상기 현재 라인의 상기 제1 영역에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 상기 현재 라인의 상기 제2 영역에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 및 상기 현재 라인의 상기 제3 영역에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치를 각각 제1 기준 위치, 제2 기준 위치, 및 제3 기준 위치로 결정하고,
상기 현재 라인이 상기 제2 유형으로 재분류된 경우, 상기 현재 라인에 인접한 상기 다음 라인에서 상기 현재 라인의 상기 제1 영역에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 상기 현재 라인의 상기 제2 영역에 포함되는 높이들 중에서 최대값에 상응하는 위치에 대응되는 위치, 및 상기 현재 라인의 상기 제3 영역에 포함되는 높이들 중에서 최소값에 상응하는 위치에 대응되는 위치를 각각 상기 제1 기준 위치, 상기 제2 기준 위치, 및 상기 제3 기준 위치로 결정하고,
상기 현재 라인이 상기 제3 유형으로 재분류된 경우, 상기 현재 라인에 인접한 상기 다음 라인에서 상기 제1 영역의 중앙 위치, 상기 제2 영역의 중앙 위치, 및 상기 제3 영역의 중앙 위치를 각각 상기 제1 기준 위치, 상기 제2 기준 위치, 및 상기 제3 기준 위치로 결정하고,
상기 다음 라인에서, 상기 제1 기준 위치를 중심으로 하여 미리 정해진 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제1 대표 높이로 결정하고, 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제2 대표 높이로 결정하고, 상기 제3 기준 위치를 중심으로 하여 상기 기준 길이의 구간에 포함되는 높이들의 평균을 상기 제3 대표 높이로 결정한 후, 상기 제1 대표 높이, 상기 제2 대표 높이, 및 상기 제3 대표 높이를 비교하여 상기 다음 라인의 유형을 상기 제1 내지 제3 유형들 중의 하나로 재분류하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고,
상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 검사 대상물의 표면을 상기 제1 방향을 따라 제1 내지 제m(m은 2 이상의 양의 정수) 파트들로 구분하고,
상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 제k(k는 m 이하의 양의 정수) 파트에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 제k 파트의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고,
상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 제k(k는 m 이하의 양의 정수) 파트에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들 중의 최대값이 상기 평탄도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 제k 파트의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단하고,
상기 제1 내지 제m 파트들 각각의 표면의 평탄도가 모두 양호한 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고,
상기 제1 내지 제m 파트들 각각의 표면의 평탄도 중에서 불량한 평탄도가 존재하는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제9 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 제1 내지 제m 파트들 중에서 평탄도 검사를 생략할 디스에이블 파트를 미리 저장하고,
상기 제1 내지 제m 파트들 중에서 상기 디스에이블 파트를 제외한 나머지 파트들 각각의 표면의 평탄도가 모두 양호한 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 양호한 것으로 판단하고,
상기 제1 내지 제m 파트들 중에서 상기 디스에이블 파트를 제외한 나머지 파트들 각각의 표면의 평탄도 중에서 불량한 평탄도가 존재하는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도가 불량한 것으로 판단하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들을 사용하여 상기 검사 대상물의 표면의 상기 제1 방향에 대한 진직도(straightness)를 계산하고,
상기 진직도가 진직도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 양호한 것으로 판단하고,
상기 진직도가 상기 진직도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 불량한 것으로 판단하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 검사 대상물의 표면에서 상기 제1 방향으로 제1 측 끝단부의 미리 정해진 길이의 영역 및 제2 측 끝단부의 상기 미리 정해진 길이의 영역을 무효 영역들로 설정하고, 상기 무효 영역들 사이의 영역을 유효 영역으로 설정하고,
상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 중에서 상기 유효 영역에 포함되는 라인들에 상응하는 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 대표 단차들을 사용하여 상기 검사 대상물의 표면의 상기 제1 방향에 대한 진직도(straightness)를 계산하고,
상기 진직도가 진직도 공차 범위에 포함되는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 양호한 것으로 판단하고,
상기 진직도가 상기 진직도 공차 범위를 벗어나는 경우, 상기 검사 대상물의 표면의 진직도가 불량한 것으로 판단하는 3차원 곡면 형상 검사 장치.
스테이지에 검사 대상물이 안착되는 단계;
레이저 센서가 상기 검사 대상물로부터 일정 거리 이격된 상태에서 상기 검사 대상물과 평행한 제1 방향으로 이동하면서, 상기 검사 대상물의 표면에 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되는 라인 레이저를 주기적으로 조사하여 상기 검사 대상물의 표면에서 상기 라인 레이저가 조사된 라인 상의 복수의 지점들의 높이들을 측정하고 상기 측정된 높이들을 포함하는 라인 프로파일 데이터를 매 주기마다 생성하는 단계; 및
제어 모듈이 상기 레이저 센서로부터 상기 검사 대상물의 표면에 대해 라인별로 생성되는 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들을 수신하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 굴곡 형상을 제1 내지 제n(n은 2 이상의 양의 정수) 유형들 중의 하나로 분류하고, 상기 분류된 유형에 기초하여 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들 각각에 상응하는 라인의 대표 단차를 결정하고, 상기 복수의 라인 프로파일 데이터들에 대한 상기 복수의 대표 단차들 및 평탄도 공차 범위에 기초하여 상기 검사 대상물의 표면의 평탄도 불량 여부를 결정하는 단계를 포함하는 3차원 곡면 형상 검사 방법.