KR20050073227A - 진동 가시화 레이저 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저의 위상정보를 CCD 카메라에서 영상정보로 저장함으로써 측정 영역 전체에 대한 진동정보를 얻을 수 있도록 한 진동 가시화 레이저 시스템에 관한 것으로, 레이저 빔을 발생시키기 위한 다이오드 레이저와, 다이오드 레이저로부터 발생된 레이저 빔을 복수 광로로 분배하기 위한 빔 스프리터와, 빔 스프리터에 의해 분배된 일측 레이저 빔을 피측정물에 확산 조사하기 위한 거울과, 거울로부터 조사되어 피측정물로부터 반사되어진 레이저 빔을 수광하기 위한 렌즈와, 렌즈로부터 수광된 레이저 빔과 스프리터에 의해 분배된 타측 레이저 빔과의 간섭현상에 의해 피측정물의 진동정보를 검출하기 위한 CCD 카메라로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 여러 가지 소형 기물들의 진동을 측정할 수 있고, 기존 광로유도를 위한 광학부품을 광섬유로 대체하고 또 기존 Gas Laser를 Diode Laser로 대체하여 센서의 소형화와 저가의 시스템을 개발할 수 있고, 3D그래픽 기술을 도입할 경우 사용자가 이해하기 쉽고 실험결과에 설득력을 가미시킬 것이며, 추후 Filtering 기술의 강화로 시험결과의 정밀도가 향상되고, 소형화 및 외형디자인 개선으로 제품의 가치를 증대 시킬 수 있을 것이다.

Description

진동 가시화 레이저 시스템{LASER VIBRATION VISUAL SYSTEM}

본 발명은 진동 가시화 레이저 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저의 위상정보를 CCD 카메라에서 영상정보로 저장함으로써 측정 영역 전체에 대한 진동정보를 얻을 수 있도록 한 진동 가시화 레이저 시스템에 관한 것이다.

종래 진동의 형태를 확인할 수 있는 측정 방법으로는 Doppler효과를 이용한 Vibrometer와 가속도계를 이용하는 방법을 사용 하고 있다.

그러나 이들 방법은 Point by Point 방식으로 측정 점들 사이의 값들을 보간 하여 진동모드를 형상화 한다.

그러므로 이들 방법은 측정 점의 개수에 따라 측정시간이 많이 소요되며, 고가의 센서 수량이 증가하여 비용소모가 많다.

뿐만 아니라 이들 제품들은 국외에서 전량 수입하고 있어 사용방법 및 해석절차가 매우 어려워 장비의 사용상에도 많은 어려움을 겪고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 Laser의 위상 정보를 CCD 카메라에서 영상으로 저장함으로써 측정 영역 전체에 대한 진동정보를 얻을 수 있도록 한 진동 가시화 레이저 시스템을 제공하는데 있다.

예컨대, 국내 기업 환경의 기술집약적 사업으로 전환과 함께 연구개발을 위한 장비의 수요는 증대되고 있으나 독일, 미국 등의 선진국에서 가속도계, Vibrometer 등을 국내에서 수입하여 사용하고 있다.

그러나 현재의 기술전망으로 동일기술로 개발을 추진시 국내 기술력 및 가격경쟁에서 뒤떨어지게 된다.

따라서 기술력 및 가격경쟁에서 우위를 확보할 수 있는 새로운 기술인 “진동 가시화 레이저 시스템”을 개발하여 우수하고 값싼 기기를 국내 및 더 나아가 국외로 까지 보급하고자 한다.

본 발명은 전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 레이저 빔을 발생시키기 위한 다이오드 레이저와, 다이오드 레이저로부터 발생된 레이저 빔을 복수 광로로 분배하기 위한 빔 스프리터와, 빔 스프리터에 의해 분배된 일측 레이저 빔을 피측정물에 확산 조사하기 위한 거울과, 거울로부터 조사되어 피측정물로부터 반사되어진 레이저 빔을 수광하기 위한 렌즈와, 렌즈로부터 수광된 레이저 빔과 스프리터에 의해 분배된 타측 레이저 빔과의 간섭현상에 의해 상기 피측정물의 진동정보를 검출하기 위한 CCD 카메라로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 진동 가시화 레이저 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 가시화 레이저 시스템의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 진동 가시화 레이저 시스템의 개념도,

도 3은 본 발명에 따른 진동 가시화 레이저 시스템을 이용하여 자동차 냉각팬을 촬영한 참고도이다.

먼저, 물체로 레이저를 확산 조사하고 조사되어진 면 전체로부터 레이저의 위상정보를 CCD Camera에 의해 입력받아 몇 장의 영상만을 저장함으로서 물체 전체에 대한 진동 정보를 얻을 수 있다.

즉, 실시간으로 대상체의 지동모드 가시화가 가능하다.

도 1을 참조하면, 도면부호 1은 다이오드 레이저, 2는 빔 스프리터, 3 내지 8은 거울, 9는 렌즈, 10은 빔 컴바인드, 11은 CCD 카메라이다.

동도에 도시한 바와 같이, 다이오드 레이저(1)에서 빛(레이저)을 발생시켜 빔 스프리터(2)로 보내면 빔 스프리터(2)가 제1거울(3)과 제4거울(6)로 빛을 분배하여 보내준다.

제1거울(3)로 보내진 빛은 제2거울(4), 제3거울(5)을 거처 빔 컴바인드(10)를 지나 CCD Camera(11)로 보내지는데, 이것을 Reference Beam이라 칭한다.

그리고 제4거울(6)로 보내진 빛은 제5거울(7)을 지나 제6거울(8)로 보내져 여기에서 빛을 물체에 확산 조사 시킨다. 이것을 Object Beam이라 칭한다.

이 확산 조사된 빛이 물체에서 반사되어 Lens(9)를 통해 빔 컴바인드(10)를 지나 CCD Camera(11)로 보내진다.

CCD Camera(11)로 입사된 Reference Beam과 Object Beam이 서로 간섭하여 물체의 진동 모드를 알 수 있게 해 준다.

이와 같은 원리에 의해 변형정보를 담고 있는 Fringe Pattern을 얻어 결펼침 시키면 도 2에 도시한 바와 같은 위상맵을 얻게 된다.

그리고 이와 같이 선을 하나 그어 봤을 때 각 점에 대응하는 값을 나타내면 도시된 바와 같은 곡선 형태를 취하게 된다.

그래서 이 위상맵이 나타내는 정보를 가지고 물체의 진동 패턴을 알 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 소형의 진동을 측정하는 제품을 개발하여 각종 다양한 분야에 활용하고, 더 나아가 MEMS 산업에서 진동 측정 장비로서 확고한 위치를 점유할 수 있을 것이고, 본 개발제품은 Laser를 이용한 광 계측시장, 소형 모터를 생산하는 업체, 핸드폰 생산업체, 스피커 생산업체, 소형 박막의 특성연구 분야, 전기회로의 Fan의 설계 등 많은 분야에 활용되어 생산성과 제품의 신뢰성을 향상시킬 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 가시화 레이저 시스템의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 진동 가시화 레이저 시스템의 개념도,

도 3은 본 발명에 따른 진동 가시화 레이저 시스템을 이용하여 자동차 냉각팬을 촬영한 참고도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

1 : Diode Laser

2 : B/S (Beam Splitter)

3~8 : Mirror

9 : Lens

10 : Beam Combined

11 : CCD Camera

Claims (1)

1. 레이저 빔을 발생시키기 위한 다이오드 레이저와,

   상기 다이오드 레이저로부터 발생된 레이저 빔을 복수 광로로 분배하기 위한 빔 스프리터와,

   상기 빔 스프리터에 의해 분배된 일측 레이저 빔을 피측정물에 확산 조사하기 위한 거울과,

   상기 거울로부터 조사되어 상기 피측정물로부터 반사되어진 레이저 빔을 수광하기 위한 렌즈와,

   상기 렌즈로부터 수광된 레이저 빔과 상기 스프리터에 의해 분배된 타측 레이저 빔과의 간섭현상에 의해 상기 피측정물의 진동정보를 검출하기 위한 CCD 카메라로 이루어진 것을 특징으로 하는 진동 가시화 레이저 시스템.