KR20000002941A - 비접촉식 3차원 형상 측정장치 - Google Patents

비접촉식 3차원 형상 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20000002941A
KR20000002941A KR1019980023935A KR19980023935A KR20000002941A KR 20000002941 A KR20000002941 A KR 20000002941A KR 1019980023935 A KR1019980023935 A KR 1019980023935A KR 19980023935 A KR19980023935 A KR 19980023935A KR 20000002941 A KR20000002941 A KR 20000002941A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
contact
emitting device
measuring
dimensional shape
Prior art date
Application number
KR1019980023935A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100267421B1 (ko
Inventor
유영기
이주현
블라스킨 블라드미르
Original Assignee
블라드 미르 블라스킨
정문술
미래산업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 블라드 미르 블라스킨, 정문술, 미래산업 주식회사 filed Critical 블라드 미르 블라스킨
Priority to KR1019980023935A priority Critical patent/KR100267421B1/ko
Publication of KR20000002941A publication Critical patent/KR20000002941A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100267421B1 publication Critical patent/KR100267421B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/5907—Densitometers
    • G01N2021/5957—Densitometers using an image detector type detector, e.g. CCD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/10—Geometric effects

Abstract

본원 발명의 목적은 새로운 방식의 3차원 형상 측정장치를 제공하는 것으로, 접촉발광소자를 이용하여 간편하게 3차원 형상을 측정할 수 있는 비접촉식 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 비접촉식 3차원 형상측정장치는 접촉발광소자(51), 측정물체를 접촉발광소자가 측정할 수 있는 위치까지 정밀 이송하는 이송장치(54) 및 접촉발광소자의 발광량을 영상정보로 변환하기위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉식 3차원 형상 측정장치 (Apparatus for measuring three dimensional shape by non- contact manner)
본 발명은 비접촉 방식으로 물체의 미소한 단차의 형상을 측정하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접촉발광소자와 카메라 등 수광소자를 이용하여 접촉발광소자와 측정물체사이의 미세한 간격을 정밀하게 측정할 수 있도록 한 비접촉식 3차원 형상 측정 장치에 관한 것이다.
한국 특허출원 제98-17652호에는 접촉발광소자가 개시되어 있다. 도 1은 상기 접촉발광소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 접촉발광소자는 투명 기판(11), 예를들어, 유리, 석영 또는 투명 폴리머 기판 상에 약 500Å 내지 1000Å 정도로 ITO(Indium Thin Oxide) 등의 투명전극(12)을 형성하고, 그 위에 발광체층(13)을 형성함으로써 구성된다. 발광물질로는 ZnS, SrS, ZnO 등의 주기율표상 II - VI족 화합물을 사용할 수 있다. 발광물질에 또한 소량의 Mn, Cu, Cl, Al, I, Tb, F, Ce 등의 도펀트를 주입함으로써 발광 휘도 및 색상을 조절할 수 있다. 도펀트 양은 약 각각 0.1 내지 2.5 atomic % 정도인 것이 적당하다.
발광체층(13)은 상기 발광물질과 폴리머 바인더를 혼합하여 형성하거나 또는 ZnS 등의 발광물질 타겟을 스퍼터링함으로써 형성할 수 있다.
발광체층(13)을 상기 발광물질과 폴리머 바인더를 혼합하여 형성하는 경우 약 50μm 정도의 두께로 하는 것이 적당하고, 발광물질과 사용가능한 도펀트는 ① ZnS + Cu, Mn, Cl, ② ZnS + Cu, ③ ZnS + Cu, I, ④ ZnS + Cu, Cl, ⑤ ZnS + Cu, Al을 포함한다. 또한 상기 발광체층(13)의 상부 또는 하부, 또는 상하부 모두에 선택적으로 약 5μm 두께의 박막의 유전체층이 포함될 수 있다.
발광체층(13)을 ZnS 등의 발광물질 타겟을 스퍼터링하여 형성하는 경우 약 0.5 내지 1.0μm 정도로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 이 경우 사용가능한 도펀트는 ① ZnS + Mn, ② ZnS + Tb, F, ③ SrS + Ce를 포함한다. 이 경우 상기 발광체층(3)의 상부 또는 하부, 또는 상하부 모두에 선택적으로 약0.3 내지 0.5μm 두께의 박막의 유전체층이 포함될 수 있다.
상기 투명전극층(12)에는 100 내지 300 Volt, 1K 내지 3KHz의 교류 전원 단자 중 하나가 접속된다.
본 발명은 상기 접촉발광소자를 이용하는 3차원 형상 측정장치에 관한 것이다.
종래의 광학식 3차원 형상측정방법 중에서 광학식 삼각 측정법을 이용한 센서들은 로봇의 거리센서나 3차원 형상측정 시스템으로 사용되고 있다. 광학식 삼각측정법을 이용한 센서는 비접촉 위치 측정 방법을 제공하며, 이 기술의 간단한 예가 도2에 도시되어 있다.
집광렌즈(22)를 통하여 집광된 레이져 빔(21)이 수직하게 물체 표면(23)에 입사되고, 물체 표면에서 반사된 난반사 성분중 일부분은 초점거리 f인 렌즈(24)를 통해 광이미지센서(25)에 집광된다. 렌즈의 광축과 레이져 사이에 θ의 각을 갖으며 물체면의 이동에 따라 렌즈를 통해 집광된 빛이 센서 면에서 측정되도록 센서면은 렌즈 광축과 ψ의 각도로 기울어져 있다. 이때 그림과 같이 측정하고자 하는 물체의 위치에 따라 이미지센서의 집광점이 달라지고 이미지센서에서의 집광점 변화로 부터 물체의 위치를 측정하는 방법을 삼각 측정법이라 한다.
광학식 방법의 다른 예로 도3은 자동 초점 측정법에 의한 물체의 위치 측정 시스템의 원리를 보이고 있다. 반도체 레이저(31)에서 출발한 레이저광은 하프미러(32)에서 반사되어 렌즈1(33)를 거쳐 평행광이되고 대물렌즈(34)를 통과후 집광되어 물체 표면(36)에 입사한다. 만일 물체의 표면이 레이저의 집광위치에 정확히 위치한 경우 반사광은 다시 대물렌즈(34)와 조준(Collimate) 렌즈(33)를 통과하여 광센서(38)앞단의 핀홀(Pin Hole; 37)을 통과하여 광량이 측정된다. 그러나 물체의 표면위치가 레이저의 초점위치에 있지 않은 경우는 다른 그림과 같이 핀홀(37)을 통과한 빛의 양은 작게되어 측정광량이 미소하게 될것이다. 이 경우 대물렌즈를 고정하고 있는 렌즈미세이송장치(35)를 상하로 이동하여 레이저의 초점위치를 이동시키고 최대 반사광량위치를 찾는다. 이때의 미세이송장치의 위치를 측정한다면 이 위치가 바로 물체 표면의 위치를 나타낸다.
상기 광학적 측정기들은 모두 매우 정밀한 렌즈 및 레이저 광원을 사용하여 매우 고가인 반면에 측정된 데이터를 전산화하는 데 일정한 제한이 있었다. 또한 상기 종래의 광학적 측정기들은 조작이 어렵고 측정에 오랜 시간이 소요된다는 문제점이 이었다. 따라서 본 발명은 종래의 광학식 방식과는 전혀 다른 새로운 3차원 형상 측정장치를 제공하기 위한 것이다.
따라서, 본원 발명의 목적은 종래의 방식과는 전혀 다른 새로운 방식의 3차원 형상 측정장치를 제공하는 것이다.
본원 발명의 목적은 또한 접촉발광소자를 이용하여 간편하게 3차원 형상을 측정할 수 있는 비접촉식 장치를 제공하는 것이다. 본원발명의 장치에 있어서 "비접촉"식이란 용어는 측정물체와 접촉발광소자 사이의 간격이 약 10μm 이내 것을 의미한다. 그러나 상기 간격은 접촉발광소자의 재료 및 특성에 따라 달라질 수 있으므로 상기한 것에 한정되는 것은 아니다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비접촉식 3차원 형상측정장치는 접촉발광소자(51), 측정물체를 접촉발광소자에 대하여 상대적으로 이송하는 정밀 이송장치(54) 및 접촉발광소자의 발광량을 영상정보로 변환하기위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도1은 종래에 개발된 특허출원제98-17652호의 접촉발광소자의 구조를 나타내는 단면도.
도2는 종래의 삼각측정법에 의한 광학식 3차원 위치 측정 센서 원리.
도3은 자동촛점식을 이용한 3차원 측정 방법.
도4는 접촉발광소자를 이용한 물체의 형상 측정예.
도5는 본 발명에서 고안한 접촉발광소자를 이용한 물체의 형상 측정예1
도6은 본 발명에서 고안한 접촉발광소자를 이용한 물체의 형상 측정예2
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 투명기판 12 : 투명전극
13 : 발광체층 21,31 : 레이저
22 : 집광렌즈 23 : 물체에 입사한 레이저 위치
24 : 수광렌즈 25 : 이미지 센서
32 : 하프미러 33 : 렌즈1
34 : 렌즈2 35 : 렌즈미세이송장치
36 : 측정물체 37 : 핀홀
38 : 수광 센서 41,51,61 : 접촉발광소자
42 : 원뿔시편 43,64 : 카메라
44 : 모니터 45 : 영상획득 및 출력장치
46 : 전원공급장치 52 : 측정 대상물
53 : 렌즈와 카메라 54 : 정밀 이송 장치
55 : 화상처리보드 56 : 컴퓨터
62 : 대상물체 63 : 전원
도 1에서 보인 접촉발광소자는 전도성 재질을 전원의 음극이나 어스(ground)선에 연결후 접촉발광소자와 접촉이 아닌 일정 간격을 유지한 상태에서 물체의 위치를 이동하여 접촉발광소자와의 간격을 좁히면 접촉발광소자는 간격에 비례하는 빛이 발광한다. 접촉발광소자와 물체가 완전히 접촉한 상태의 발광량은 최대가 되며 물체와의 간격이 멀어질수록 발광량은 감소하여 어느일정위치를 지나면 빛이 발광하지 않는 현상을 발견할 수있다.
이러한 성질을 이용하여 도 4에서는 교류전원(46)의 한 단자를 연결한 접촉발광소자(41)와 나머지 전원(46)의 한 단자를 연결한 측정하고자 하는 원뿔물체(42)를 도4와 같이 배치하고, 상단에서 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(43)로 측정하는 경우 그 영상을 모니터(44)를 통하여 영상을 획득한 것을 보이고있다. 이 영상의 밝기값은 접촉발광소자와 물체사이의 간격을 나타내므로 그림에서 보이는 바와 같이 원뿔의 중앙부분은 접촉발광소자와 간격이 좁으므로 밝게 나타나고 원뿔의 중심에서 멀어질수록 어둡게 나타남을 보이고있다.
이 영상의 밝기값은 접촉발광소자와 물체사이의 간격을 나타내며, 컴퓨터를 이용한 화상처리 기법을 이용하여 물체의 3차원 형상을 측정할수있다.
다른 예로, 그림 6에서 보이는 바와 같이 정밀 연삭가공된 기계 부품의 표면 가공정도를 검사하는 경우 넓은 영역에 대한 정밀 측정은 많은 시간과 노력이 필요하다. 이러한 경우 측정 대상물체(62) 위에 접촉발광소자(61)을 올려놓고, 카메라로 보면 접촉발광소자와 물체 사이의 가격을 가시화 할 수 있으며, 따라서 대상물체의 표면 조도를 측정할수있다.
이상에서와 같이,본 발명에 따른 비접촉식 3차원 형상 측정장치에 의하면 접촉발광소자를 이용하여 비접촉식, 고속으로 전도성 물체의 형상을 고정도로 획득 할 수있다.
본 발명은 상기에서 특정 실시예를 참조하여 설명되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 범위 내에서 당업자들이 용이하게 생각할 수 있는 다양한 변형례를 포함한다.

Claims (3)

  1. 비접촉식 3차원 형상측정장치에 있어서,
    접촉발광소자와,
    측정물체를 접촉발광소자에 대하여 상대적으로 이송하는 이송장치와,
    접촉발광소자에서 발생한 발광량을 수광하여 영상정보로 변환하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 형상측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영상변환수단은 CCD(Charge Coupled Device) 카메라이고, 상기 장치는 상기 카메라의 영상신호를 데이타로 변환하고 변환된 영상데이타를 3차원 형상으로 계산하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 접촉발광소자와,
    검사물체를 접촉발광소자에 대하여 상대적으로 이송하는 이송장치와,
    접촉발광소자에서 발생한 발광량을 수광하여 영상정보로 변환하기위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조도검사장치.
KR1019980023935A 1998-06-24 1998-06-24 비접촉식 3차원 형상 측정장치 KR100267421B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980023935A KR100267421B1 (ko) 1998-06-24 1998-06-24 비접촉식 3차원 형상 측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980023935A KR100267421B1 (ko) 1998-06-24 1998-06-24 비접촉식 3차원 형상 측정장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000002941A true KR20000002941A (ko) 2000-01-15
KR100267421B1 KR100267421B1 (ko) 2001-01-15

Family

ID=19540661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980023935A KR100267421B1 (ko) 1998-06-24 1998-06-24 비접촉식 3차원 형상 측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100267421B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352939B1 (ko) * 2000-06-19 2002-09-16 광주과학기술원 자동 거리 유지장치를 이용한 물질 표면구조 측정장치
KR20040009550A (ko) * 2002-07-24 2004-01-31 고태조 역공학의 센서융합에 의한 데이터 획득방법
KR101233988B1 (ko) * 2009-09-01 2013-02-18 (주)나노인사이드 Ｖｃｍ 모듈의 동작 상태 및 틸트 모니터링 시스템
KR101233993B1 (ko) * 2009-09-01 2013-02-18 (주)나노인사이드 3차원 광학장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100408995B1 (ko) * 2000-11-02 2003-12-06 엘지전자 주식회사 전계검사장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352939B1 (ko) * 2000-06-19 2002-09-16 광주과학기술원 자동 거리 유지장치를 이용한 물질 표면구조 측정장치
KR20040009550A (ko) * 2002-07-24 2004-01-31 고태조 역공학의 센서융합에 의한 데이터 획득방법
KR101233988B1 (ko) * 2009-09-01 2013-02-18 (주)나노인사이드 Ｖｃｍ 모듈의 동작 상태 및 틸트 모니터링 시스템
KR101233993B1 (ko) * 2009-09-01 2013-02-18 (주)나노인사이드 3차원 광학장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR100267421B1 (ko) 2001-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101832760B (zh) 一种远距离三维微小形变视觉在线监测方法和系统
US5894345A (en) Optical method of detecting defect and apparatus used therein
CN108172527A (zh) 一种光学检测系统
CN111721235B (zh) 一种光电式边缘检测系统及其检测方法
CN205562431U (zh) 具有自动对焦功能的晶圆检测设备
US4843228A (en) Method and apparatus for noncontact automatic focusing
CN101210804A (zh) 基于角棱镜的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法
JP2000275019A (ja) 能動共焦点撮像装置とそれを用いた三次元計測方法
KR100267421B1 (ko) 비접촉식 3차원 형상 측정장치
CN111716017A (zh) 一种视觉检测装置及激光加工系统
JPH0743110A (ja) 二段検出式非接触位置決め装置
JP3947159B2 (ja) 共焦点光学結像原理に従って迅速な光学的距離測定を行うセンサ装置
US10007101B2 (en) Illumination device for a microscope or an optical 3D surface measuring apparatus
US3263087A (en) Electro-optical distance gage
US4279513A (en) Optical inspection system for large parts and for multiple measurements
CN201757320U (zh) 一种光学照明系统及非接触式测量装置
TWM629084U (zh) 自動對焦及取像系統、顯微鏡
TW201821860A (zh) 調焦調平裝置
CN216208615U (zh) 一种检测装置
CN112857263A (zh) 一种斜照明式的彩色共聚焦测量系统及检测方法
CN112098421A (zh) 暗场检测装置
TWI813173B (zh) 自動對焦及取像系統及其方法、顯微鏡
JPS58169008A (ja) 光学式位置測定装置
CN220872351U (en) Optical detection device and film testing equipment
JP2003097924A (ja) 形状測定装置および測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20040702

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee