KR20070122014A - 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템 및 방법 - Google Patents
모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
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- 워크스테이지의 일측에 경사지게 설치되어 워크스테이지에 의해 검사대상물이 측정위치로 이송되면 격자무늬패턴 조명을 발생하여 조사하는 제1투영부와,워크스테이지의 타측에 경사지게 설치되어 워크스테이지에 위치한 검사대상물로 격자무늬패턴 조명을 발생하여 조사하는 제2투영부와,상기 제1투영부와 상기 제2투영부 사이에 위치되도록 설치되어 상기 검사대상물로 조사되어 반사되는 격자무늬 영상을 촬상하는 제1결상부와,상기 제1결상부의 타측에 설치되어 상기 검사대상물로 조사되어 반사되는 격자무늬 영상을 촬상하는 제2결상부로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1투영부와 상기 제2투영부는 각각 조명을 발생하는 제1조명소자와,상기 제1조명소자의 하측에 설치되는 조명을 격자무늬패턴 조명을 발생하는 격자소자와,상기 격자소자에 설치되어 격자소자를 미세 구동시키는 격자이송소자와,상기 격자소자의 하측에 설치되어 상기 격자소자를 통해 조사되는 격자무늬패턴 조명을 집광하여 검사대상물로 조사하는 집광렌즈와,상기 집광렌즈의 하측에 설치되어 집광렌즈를 통해 조사되는 격자무늬패턴 조명을 여과시켜 조사하는 필터소자로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1결상부와 상기 제2결상부는 각각 검사대상물에서 반사되는 격자무늬 영상을 촬상하는 카메라와,상기 카메라의 하측에 설치되어 입사되는 격자무늬 영상을 상기 카메라로 조사하는 결상렌즈와,상기 결상렌즈의 하측에 설치되는 검사대상물로 조명을 발생하여 조사하는 제2조명소자와,상기 제2조명소자의 하측에 설치되어 조명을 여과시켜 조사하는 필터소자로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1결상부와 상기 제2결상부는 제3투영부가 적용되며,상기 제3투영부는 검사대상물에서 반사되는 격자무늬 영상을 촬상하는 카메라와,상기 카메라의 하측에 설치되어 입사되는 격자무늬 영상을 상기 카메라로 조사하는 결상렌즈와,상기 결상렌즈의 하측에 설치되어 결상렌즈로 격자무늬 영상을 분할하여 조사하는 삼각 프리즘와,상기 삼각 프리즘의 하측에 설치되는 검사대상물로 조명을 발생하여 조사하는 제2조명소자와,상기 제2조명소자의 하측에 설치되어 조명을 여과시켜 조사하는 필터소자로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1투영부와 상기 제2투영부와 상기 제1결상부와 상기 제2결상부와 상기 카메라 회전부를 각각 제어하기 위한 시스템 제어장치가 구비되며, 상기 시스템 제어장치는 중앙제어부와 모듈제어부와 영상획득부로 이루어지고,상기 영상획득부는 상기 카메라로 구동신호를 송신하고 카메라에서 촬영된 격자무늬 영상을 수신받아 전송하며,상기 모듈제어부는 워크스테이지를 구동하는 워크스테이지 이송소자를 제어하는 워크스테이지 제어기와, 상기 필터소자의 구동을 제어하는 필터제어기와, 상기 격자소자의 미세이동을 제어하기 위해 상기 격자이송소자의 구동을 제어하는 격자제어기와, 상기 제1조명소자와 상기 제2조명소자의 구동을 제어하는 조명제어기와, 상기 제1결상부와 상기 제2결상부의 회전시키는 상기 카메라 회전부의 구동을 제어하기 위한 카메라 회전부 제어기로 이루어지며;상기 중앙제어부는 상기 영상획득부와 상기 모듈제어부를 제어하기 위한 제어신호를 송신하고 상기 영상획득부로로부터 전송되는 격자무늬 영상을 수신받는 인터페이스 보드와, 상기 인터페이스로 보드로부터 수신된 격자무늬 영상을 수신받 아 처리하는 이미지처리보드와, 상기 인터페이스 보드에서 송신되는 상기 제어신호를 발생하는 제어보드로 이루어짐을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제2조명소자는 원형 램프가 적용됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터소자는 필터장착부재와,상기 필터장착부재의 하측에 적어도 하나 이상이 설치되며 각각은 서로 다른 통과대역을 갖는 필터와,상기 필터장착부재를 회전시켜 상기 적어도 하나 이상의 필터가 제1투영부와 제2투영부와 제1결상부와 제2결상부의 하측에 정렬되도록 회전시키는 필터 회전소자로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1결상부와 상기 제2결상부의 상측에는 제1결상부와 제2결상부를 회전시키는 카메라 회전부가 설치되며,상기 카메라 회전부는 상기 제1결상부와 상기 제2결상부가 하측에 각각 설치되는 결상부장착부재와,상기 결상부장착부재의 상측에 설치되어 상기 제1결상부와 상기 제2결상부가 상기 제1투영부와 상기 제2투영부와 나란하도록 하거나 직각이 이루어지도록 상기 결상부장착부재를 회전시키는 결상부 회전소자로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정시스템.
- 검사대상물이 측정위치로 이송되면 제1투영부와 제2투영부와 제1결상부와 제2결상부에 설정된 필터로 교체하는 단계와,상기 필터가 교체되면 제1투영부와 제2투영부에 각각 설치된 제1조명소자의 밝기를 조절하는 단계와,상기 제1조명소자의 밝기가 조절되면 제1투영부와 제2투영부에서 검사대상물로 격자무늬패턴 조명을 교대로 조사한 후 반사되는 격자무늬 영상을 제1결상부와 제2결상부에서 교대로 촬상하여 제1 내지 제4위상지도를 획득하는 단계와,상기 제1 내지 제4위상지도가 모두 획득되었는지 여부를 확인하는 단계와,상기 제1 내지 제4위상지도가 모두 획득되면 제1 및 제3위상지도를 이용하여 제1통합높이위상 및 제1통합평균영상을 산출하고 제2 및 제4위상지도를 이용하여 제2통합높이위상 및 제2통합평균영상을 산출하는 단계와,상기 제1 및 제2통합 높이위상 및 제1 및 제2통합평균영상이 산출되면 스테레오 통합높이위상 및 스테레오 통합 평균영상을 이용하여 검사대상물의 보정높이위상을 산출하는 단계와,상기 보정높이위상이 산출되면 보정높이위상을 이용하여 기준평면에 대한 높이분포를 산출하는 단계와,상기 기준평면에 대한 높이분포가 산출되면 기준평면에 대한 높이분포를 이용하여 검사대상물의 체적과 높이분포 및 편심량을 산출하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 필터로 교체하는 단계는 검사대상물을 측정위치로 이송시키는 단계와,상기 측정위치로 검사대상물이 이송되면 제1투영부와 제2투영부와 제1결상부와 제2결상부에 정렬하기 위해 설정된 통과대역의 필터로 교체하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제1조명소자의 밝기를 조절하는 단계는 제1투영부에 설치된 제1조명소자가 선택되었는지 여부를 확인하는 단계와,상기 제1투영부에 설치된 제1조명소자가 선택되면 제1조명소자를 설정된 밝기에 따라 조절하는 단계와,상기 제1투영부에 설치된 제1조명소자가 선택되지 않으면 제2투영부에 설치된 제1조명소자를 설정된 밝기에 따라 조절하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4위상지도를 획득하는 단계는 제1투영부의 제1조명소자의 밝기가 조절되면 제1 및 제2위상지도를 획득하는 단계와,제2투영부의 제1조명소자의 밝기가 조절되면 제3 및 제4위상지도를 획득하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제1 및 제2위상지도를 획득하는 단계는 제1투영부에 설치된 격자소자를 이송시키는 단계와,상기 격자소자가 이송되면 제1투영부에서 격자무늬패턴 조명을 검사대상물로 조사하고 검사대상물에서 반사되는 격자무늬 영상을 제1결상부와 제2결상부에서 각각 촬상하여 획득하는 단계와,상기 격자소자의 이송이 N번째인가를 확인하는 단계와,상기 격자소자가 N번째 이송되면 제1결상부와 제2결상부에서 각각 획득된 N개의 격자무늬 영상에서 격자패턴을 제거한 제1 및 제2평균영상을 추출하는 단계와,상기 제1결상부와 상기 제2결상부에서 각각 획득된 N개의 격자무늬 영상을 N-버킷알고리즘을 이용하여 검사대상물의 관심영역의 제1 및 제2위상지도를 획득하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제3 및 제4위상지도를 획득하는 단계는 제2투영부에 설치된 격자소자를 이송시키는 단계와,상기 격자소자가 이송되면 제2투영부에서 격자무늬패턴 조명을 검사대상물로 조사하고 검사대상물에서 반사되는 격자무늬 영상을 제1결상부와 제2결상부에서 각각 촬상하여 획득하는 단계와,상기 격자소자의 이송이 N번째인가를 확인하는 단계와,상기 격자소자가 N번째 이송되면 제1결상부와 제2결상부에서 각각 획득된 N개의 격자무늬 영상에서 격자패턴을 제거한 제3 및 제4평균영상을 추출하는 단계와,상기 제1결상부와 상기 제2결상부에서 각각 획득된 N개의 격자무늬 영상을 N-버킷알고리즘을 이용하여 검사대상물의 관심영역의 제3 및 제4위상지도를 획득하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제1 및 제3위상지도를 이용하여 제1통합 높이위상 및 평균영상을 산출하고 제2 및 제4위상지도를 이용하여 제2통합 높이위상 및 평균영상을 산출하는 단계는 상기 제1 내지 제4위상지도가 산출되면 제1 및 제3위상지도의 상호 정보를 취합하여 그림자 영역 및 경면반사 노이즈가 제거된 제1통합 높이위상 및 제1통합평균영상을 산출하는 단계와,상기 제1통합 높이위상 및 제1통합평균영상이 산출되었는지 여부를 확인하는 단계와,상기 제1통합 높이위상 및 제1통합평균영상이 산출되면 제2 및 제4위상지도의 상호 정보를 취합하여 그림자 영역 및 경면반사 노이즈가 제거된 제2통합 높이 위상과 제2통합평균영상을 산출하는 단계로 구비됨을 특징으로 하는 모아레와 스테레오를 이용한 3차원형상 측정방법.
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