KR19990019019A - 간이 표면굴곡 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 측정장치는 폭방향 조사 기능의 레이저, 레이저와 일정 거리 및 각도를 두고 레이저 광의 상태를 측정하는 측정수단, 상기 레이저 및 측정수단을 고정시키고 이송 수단에 의하여 피 측정물의 길이 방향으로 이송되는 하우징, 상기 이송수단을 지지하는 프레임, 및 상기 레이저의 구동과 측정수단의 측정치를 분석하여 3차원 영상을 출력토록 기능 하는 제어부를 포함하여 이루어지고, 본 발명의 제어방법은 초기 상태에서 온되는 제 1 스위치가 온 되었는지를 확인하는 과정과, 피 측정물의 표면의 폭 방향으로 레이저를 조사하는 과정과, 폭방향과 일정 각도 및 거리를 두고 상기 과정의 조사된 레이저의 형상을 측정하는 과정과, 폭방향으로 조사하는 레이저 발산과 이를 측정하는 과정을 동시에 피 측정물의 길이 방향으로 이동시키며 수행하는 과정과, 상기 측정 영상을 분석하여 표면의 굴곡을 3차원으로 디스플레이 시키는 과정과, 제 2 스위치가 온 되었을 때 작동을 멈추고 초기 상태로 복귀하는 과정을 수행하여 이루어지는 것으로, 이러한 본 발명은 레이저를 피 측정물의 폭 방향으로 조사하고, 이를 측정수단에서 수평도의 곡선화 정도를 디지털 값으로 변환한 후 표준 설정 데이터와 비교 분석하고 그 결과로써 표면 굴곡 정도를 측정할 수 있어 고가의 3차원 측정기를 사용치 않고도 표면 굴곡도를 3차원으로 구현 가능하다.

Description

간이 표면굴곡 측정장치 및 측정방법

본 발명은 각종 가전 및 산업제품의 하우징용 기재의 표면 굴곡등을 측정하는 분야에 적용 가능한 표면굴곡 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 특히 폭방향 조사 기능의 레이저와 일정 거리 및 각도를 두고 레이저광의 조사 상태를 측정하는 측정수단과, 측정수단을 피측정물의 길이 방향으로 이동시키며 피 측정물의 표면 측정치를 분석하여 3차원 영상을 출력토록 기능 하는 제어부를 포함하여 구성한 간이 표면굴곡 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 현대 사회에서는 산업이 발달하면서 제품의 기능은 크게 차이가 없어 디자인이나 제품의 내구성 등에 제품 개발의 비중이 높아지고 있는 실정이다. 이러한 제품의 신뢰성 유지에 필요한 것 중의 하나가 외부 하우징의 표면 굴곡도 이다. 즉 하우징의 굴곡도가 일정하지 않으면, 예를 들어 냉장고 도어를 이루는 케이스의 표면이 일정하지 않으면, 도어의 닫힘 성이 떨어지거나 너무 세게 닫혀 열림 성이 낮아지는 경우 등을 예시할 수 있다. 따라서 이러한 굴곡 도를 측정하는 기술은 제품의 고급화에 필수적으로 요구된다. 때문에 산업계에서는 표면의 굴곡 도를 측정하는 방법으로 주로 도 1 과 같이 다이얼 게이지(2)를 활용한다. 이 경우 측정할 피 측정물(1)의 폭이 넓은 경우는 여러 개의 다이얼 게이지(2)를 사용하여 길이 방향의 표면 굴곡 도를 측정함으로써 표면 굴곡 도를 인식한다. 그런데 이러한 방식은 다양한 일정 간격을 두고 다이얼 게이지(2)를 배치하여 측정하므로, 다이얼 게이지(2) 사이의 부분은 측정 할 수가 없고 다만 유추할 따름이다. 따라서 상대적으로 정확한 표면 굴곡 측정은 어려운 실정이다. 이를 위하여 3차원 측정이 가능한 고가의 장비가 사용되기도 하는바, 장비가 고가이어서 현실적으로 다수의 제조 회사에서 이를 모두 사용할 수는 없는 현실이다. 이외에 고주파를 발신하여 수신된 파형을 분석하여 표면굴곡을 측정하거나, 일 지점을 레이저로 발사하여 반사되어 오는 광을 수광하여 표면 굴곡 도를 측정하기 도하나, 주의의 노이즈 성분 등이 있고 국부적인 측정 방식이어서 세밀하고 정확한 측정이 어려운 실정이다.

본 발명의 목적은 폭방향에 걸쳐 조사되는 레이저를 피 측정물에 조사하고 레이저와 일정거리 및 각도를 두고 측정수단을 설치하여 피 측정물의 굴곡도에따른 측정 영상 화면을 기초로 디지털 값으로 변환하여 3차원 영상으로 약식 구현 가능케 함으로써 저렴한 가격으로 표면 굴곡을 측정 가능토록 하는 것이다.

이를 위하여 본 발명의 간이 표면굴곡 측정장치는 폭방향 조사 기능의 레이저와 일정 거리 및 각도를 두고 레이저 광의 선형상태를 측정하는 측정수단과, 측정수단을 피측정물의 길이 방향으로 이동시키며 피 측정물의 표면 측정치를 분석하여 3차원 영상을 출력토록 기능 하는 제어부를 포함하여 구성하고,

그 측정방법으로는 피 측정물의 표면의 폭 방향에 걸쳐 레이저를 조사하고, 폭방향과 일정 각도 및 거리를 두고 상기 과정의 조사된 레이저의 형상을 측정하며, 폭방향으로 조사하는 레이저 발산과 이를 측정하는 과정을 동시에 피 측정물의 길이 방향으로 이동시키며, 상기 측정 영상을 분석하여 표면의 굴곡을 3차원으로 디스플레이 시키는 과정을 포함하여 수행토록 한다.

도 1 은 종래의 표면굴곡 측정장치의 일 예를 도시한 개념도,

도 2 는 본 발명의 측정장치 정면도,

도 3 은 본 발명의 측정장치 평면도,

도 4 는 본 발명의 측정장치 구성도,

도 5 (A)는 본 발명의 원리도,

도 5 (B)는 본 발명의 화상 인식수단이 인식하는 화상의 예시도,

도 6 은 본 발명의 플로우챠트,

도 7 은 본 발명의 영상 분석 과정을 예시한 플로우 차트,

도 8 은 측정치의 영상 입력 형상에 따른 측정치의 영상을 디지털 상태로 변환하는 원리를 예시한 도면이다.

즉 본 발명의 측정장치는 폭방향 조사 기능의 레이저, 레이저와 일정 거리 및 각도를 두고 레이저광의 상태를 측정하는 측정수단, 상기 레이저 및 측정수단이 고정되는 하우징과, 상기 하우징을 피 측정물의 길이 방향으로 이송하는 이송수단, 상기 이송수단을 지지하는 프레임, 및 상기 레이저의 구동과 측정수단의 측정치를 분석하여 3차원 영상을 출력토록 기능 하는 제어부를 포함하여 이루어진 간이 표면굴곡 측정장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 측정방법은 초기 상태에서 온 되는 제 1 스위치가 온 되었는지를 확인하는 과정과, 피 측정물 표면의 폭 방향에 걸쳐 레이저를 조사하는 과정과, 폭방향과 일정 각도 및 거리를 두고 상기 과정의 조사된 레이저의 형상을 측정하는 과정과, 폭방향으로 조사하는 레이저 발산과 이를 측정하는 과정을 동시에 피 측정물의 길이 방향으로 이동시키며 수행하는 과정과, 상기 측정 영상을 분석하여 표면의 굴곡을 3차원으로 디스플레이 시키는 과정과, 제 2 스위치가 온 되었을 때 작동을 멈추고 초기 상태로 복귀하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 간이 표면굴곡 측정방법을 제공하려는 것이다. 이러한 본 발명은 레이저를 피 측정물의 폭 방향으로 조사하고, 이를 측정수단에서 수평도의 곡선화 정도를 디지털 값으로 변환한 후 이를 표준 설정 데이터와 비교 분석하고 그 결과로써 표면 굴곡 정도를 측정할 수 있어 고가의 3차원 측정기를 사용치 않고도 표면 굴곡 도를 3차원으로 구현 가능하다.

이하 본 발명의 일 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명의 정면도이고, 도 3 은 본 발명의 평면도로, 폭방향 조사 기능의 레이저(11), 레이저(11)와 일정 거리 및 각도를 두고 레이저 상태를 측정하는 측정수단(12), 상기 레이저(11) 및 측정수단(12)이 고정되는 하우징(10), 그 하우징(10)을 피 측정물의 길이 방향으로 이송하는 이송 수단(20), 상기 이송 수단(20)을 지지하는 프레임(21), 및 상기 레이저(11)의 구동과 측정수단(12)의 측정치를 분석하여 3차원 영상을 출력토록 기능 하는 제어부(30)를 포함하여 구성한다.

상기 레이저(11)의 초점은 측정수단(12)의 설치 기울기 연장선과 교차되도록 구성한다. 상기 하우징(10)에는 스위치 돌기(13)가 설치되고 피 측정물의 길이방향 양단에 상응하는 부위에는 스위치 돌기(13)에 의하여 작동되는 제 1 및 제 2 스위치(14,15)가 설치된다. 상기 제 2 스위치(15)는 피측정물의 길이에 따라 위치를 가변시킬수 있도록 가이드홈(16)에 안내 가능토록 설치된다. 상기 하우징(10)에는 제 1 이송 가이드 블록(22)을 설치하고, 이송 가이드 블록(22)이 상기 이송 수단(20)을 통하여 이송되도록 구성한다. 상기 이송 수단(20)은 지지플레임(21)과 제 2 이송 가이드 블록(23)에 의하여 안내되도록 구성함이 바람직하다. 상기 제어부(30)는 키보드(31)와, 출력수단(32)등을 제어하며 구체적인 제어부(30) 연관도면은 도 4 를 통하여 상세히 설명된다.

도 4 는 본 발명의 제어부와 관련하여 작동되는 구성 요소간의 블록 도로,

제어부(30)는 키보드(31)와 제 1 및 제 2 스위치(14,15)로부터 제어신호를 단자(I1,I2)를 통하여 입력받고, 제어부(30)는 출력수단(32)과, CCD등으로 구현 가능한 측정수단(12)과, 폭방향으로 발산토록 작동하는 레이저(11)와, 이송수단(20)의 이송을 제어하는 모터(24)를 출력단(O1-O4)을 통하여 구동토록 이루어진다. 물론 제어부(30)에는 측정수단의 영상에 의한 신호를 판단하는 프로그램과, 스위칭 수단의 스위칭시에 이송 을 중지토록 하는 기능을 내장시킨다.

이와 같이 구성한 본 발명을 도 5 의 개념도와, 도 6,7 및 도 8 의 파형도를 함께 설명한다. 우선 본 발명의 원리는 도 5 (A)와 같이 피 측정물(1)의 표면에 레이저(11;레이저 다이오드)를 조사하면(도 4 의 제어부(30)에 의하여 레이저(11)를 구동토록 하면) 피 측정물(1)의 폭 방향에 걸쳐 조사된다(폭 방향으로의 조사 기술 자체는 공지되었다). 이때 CCD등으로 구현할 수 있는 측정 수단(12)은 피 측정물의 폭 방향에 걸쳐 조사되는 레이저의 선형을 인식하여 화상으로 촬영한다. 이러한 화상 상태는 피 측정물 표면이 굴곡된 경우 도 5 (B)와 같이 일부 곡선 형상을 이루고, 평평한 피측정물(1) 표면에서는 직선 상태가 된다. 이는 도 5 (A)와 같이 레이저(11)와 측정 수단(12)이 일정 거리 및 각도를 두고 있으므로 도 5 (B)와 같이 굴곡진 영상을 얻을 수 있는 것이다. 이런 영상을 과장하여 도 8 의 윗쪽과 같은 출력 화상을 얻었다 할 때 아날로그 디지털 변환기(13)를 거치면 도 8 의 아래 부분과 같은 디지털 값으로 변하게 되고 이를 근거로 피 측정물(1)의 표면 굴곡 도를 인식한다. 이 경우 미세한 허용 가능한 표면 굴곡의 경우에는 쓰레시 홀드값을 설정하여(도 8 의 점선 레벨) 이 레벨 이하에서는 표면의 굴곡이 없는 것으로 판단함이 바람직하다. 이러한 데이터를 조합하면 전체의 3차원 형상을 수득할 수 있다. 아울러 이러한 3차원 형상은 도 4 의 출력 수단(32)을 통하여 바로 인식할 수 있다. 상기 출력 수단(32)은 모니터나 액정 또는 프린터 등으로 구현 가능함을 알 수 있을 것이다.

이러한 기술적 배경 하에서 본 발명을 도 6 및 7의 플로우차트 위주로 설명하면, 키보드(31) 등을 통하여 제어부(30)의 작동을 지령할 때, 제어부(30)는 우선 초기 상태에 바로 하우징(10)이 있는지를 확인하기 위하여 도 2 에 보인 제 1 스위치(14)가 온 되는지를 확인한다(도 2 및 3 상태는 초기 상태가 아님을 알 수 있을 것이다)(과정(110)). 제 1 스위치(14)가 온 되면 제어부(30)는 레이저(11)를 구동시킨다(과정(120)). 이때의 조사된 레이져광 상태를 도 5 와 같은 상태에서 측정한다(과정(130)). 이어 제어부(30)는 모터(24)를 구동시켜 도 2 및 도 3 의 화살표 방향, 도 5 의 Y방향으로 이동토록 모터(24)를 구동시킨다. 이와 동시에 상기 레이저(11) 및 측정 수단(12)은 동작을 지속하여 피 측정물의 표면 상태를 측정을 지속한다(과정(140)). 이와 동시에 제어부(30)는 측정 수단(12)의 측정 데이터를 누적시켜 측정 영상을 분석한다(과정(150)). 분석된 데이터는 자체 프로그램에 의하여 3 차원 영상으로 구현됨으로써 출력 수단(32)으로 3 차원 영상을 출력 시킬 수 있게 된다(과정(160)). 이렇게 화상을 출력할 때 하우징(10)의 이송에 따라 제 2 스위치(15)가 스위치 돌기(13)에 연동 하여 온 되면 제어부(30)는 이를 인식하고 화상의 측정을 완료하고 초기 상태로 복귀한다(과정(170)).

한편 상기 측정영상 분석과정(150)은 측정 수단(12)이 측정치를 입력받는 과정(151)과, 입력된 형상 파형을 디지털 값으로 변환하는 변환 과정(152)과, 변환치를 순차 저장하는 과정(153)과, 평평한 기준치와 저장치를 비교하여 이에 상응하는 프로필을 구현한다(과정(154)). 따라서 간단한 장비로 3차원 영상을 구현 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 레이저를 피 측정물의 폭 방향으로 조사토록 하고, 측정수단은 레이저와 일정 각도 및 거리를 두고 설치되어 있어 구성 설비의 구현이 간단하고, 측정수단에서는 레이저의 광 라인이 피 측정물의 굴곡도에 따라서 굴곡 지게 도시되는 원리를 이용하여 표면 굴곡 도를 측정토록 하였으므로 측정 원리가 복잡하지 않고, 측정수단의 데이터를 수평도의 곡선화 정도에 따른 디지털 값으로 변환한 후 표준 설정 데이터와 비교 분석하고 그 결과로써 표면 굴곡 정도를 측정할 수 있어 고가의 3차원 측정기를 사용치 않고도 표면 굴곡 도를 3차원으로 구현 가능하다.

Claims (5)

1. 폭방향 조사 기능의 레이저, 레이저와 일정 거리 및 각도를 두고 레이저광이 피 측정물의 표면에 조사되는 상태를 측정하는 측정수단, 상기 레이저 및 측정수단이 고정되는 하우징,상기 하우징을 피 측정물의 길이 방향으로 이송하는 이송수단, 상기 이송수단을 지지하는 프레임, 및 상기 레이저의 구동과 측정수단의 측정치를 분석하여 3차원 영상을 출력토록 기능 하는 제어부를 포함하여 구성되며; 상기 레이저의 초점은 측정수단의 설치 기울기 연장선과 교차되도록 이루어짐을 특징으로 하는 간이 표면굴곡 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징에는 스위치 돌기가 설치되고 피 측정물의 양단에 상응하는 부위에는 스위치 돌기에 의하여 작동되는 제 1 및 제 2 스위치가 설치된 것을 특징으로 하는 간이 표면굴곡 측정장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 스위치는 피측정물의 길이에 따라 위치를 가변시킬수 있도록 가이드홈에 안내 가능토록 설치된 것을 특징으로 하는 간이 표면굴곡 측정장치.
4. 초기 상태에서 온 되는 제 1 스위치가 온 되었는지를 확인하는 과정과, 피 측정물의 표면의 폭 방향으로 레이저를 조사하는 과정과, 폭방향과 일정 각도 및 거리를 두고 상기 과정의 조사된 레이저 형상을 측정하는 과정과, 폭방향으로 조사하는 레이저 발산과 이를 측정하는 과정을 동시에 피 측정물의 길이 방향으로 이동시키며 수행하는 과정과, 상기 측정 영상을 분석하여 표면의 굴곡을 3차원으로 디스플레이 시키는 과정과, 제 2 스위치가 온 되었을 때 작동을 멈추고 초기 상태로 복귀하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 간이 표면굴곡 측정방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 측정영상을 분석하는 과정은 측정치를 입력받는 과정과, 입력된 형상 파형을 디지털 값으로 변환하는 변환 과정과, 변환치를 순차 저장하는 과정과, 평평한 기준치와 저장치를 비교하여 이에 상응하는 3차원의 프로필을 구현하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 간이 표면굴곡 측정방법.