KR20080091283A - 표면의 병진이동을 측정하기 위한 방법 및 측정 장치 - Google Patents

표면의 병진이동을 측정하기 위한 방법 및 측정 장치 Download PDF

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Abstract

일 표면(104)이 적어도 하나의 디텍터(100)의 디텍터 로우(102)에 의해 반복적으로 감지되며, 이때 상기 디텍터 로우(102)의 방향은 상기 표면의 주 이동 방향과 동일하며, 그리고 배율 데이타 및 응답 로우들을 산출하기 위해 상기 표면(104) 및 상기 디텍터(100) 사이의 거리가 동시에 감지된다. 연속적인 응답 로우들이 응답 매트릭스로 배열되며, 상기 매트릭스에서의 적어도 하나의 곡선의 방향이 결정된다. 상기 표면(104)의 병진이동이, 배율 데이타에 기초하여 적어도 하나의 곡선 또는 곡선부의 방향 또는 방향들에 의해 형성된 응답 매트릭스들에서 결정된다.
병진, 이동, 트랜슬레이션, 감지, 측정, 로우, 매트릭스

Description

표면의 병진이동을 측정하기 위한 방법 및 측정 장치{METHOD AND MEASURING DEVICE FOR MEASURING TRANSLATION OF SURFACE}
본 발명은 표면의 병진이동(translation)를 측정하기 위한 방법 및 측정 장치에 관한 것이다.
어떠한 표면의 움직임, 상승, 하강, 경사, 형상변화 및 부동성을 감지하기 위해 두 개의 이미지의 상관값(correlation value)이 사용될 수 있다. 그러한 이미지들이 유사하면, 그 표면은 변화없이 유지된 것이며 상관값은 높다. 반면, 이미지들 사이에 차이점들이 있다면, 그 표면은 어떤 점에서 변화된 것이며, 이는 상관값을 감소시킨다. 상호 비교될 이미지들을 이동시킴으로써 최대 상관값을 시간에 대하여 또는 위치에 대하여 조사하는 것은 측정된 표면의 이동에 대한 정보를 제공할 수 있다.
어떠한 표면의 이동 속도는 또한 이동하는 표면의 이미지 로우(row)들을 이동 방향에서 생성하고 그 이미지 로우들을 이미지 매트릭스(matrix)로 배열함으로써 측정될 수 있다. 그러한 매트릭스에서 라인들의 각 계수(angular coefficient)가 표면 속도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 해결책은 핀란드 특허 80527에 기술되어 있다.
하지만, 그러한 종래의 해결책들은 문제점들을 내포한다. 상관관계(correlation)는 비교할 수 있는 이미지들이 측정될 표면 상에 존재할 것을 요구한다. 상관관계의 사용 및 여러가지 속도 측정 외에도, 표면 이동은 확실하게 결정될 수 있는 속도를 항상 갖는 것이 아니기 때문에 (거의) 고정된 표면, 전후로 이동하는 표면 또는 불규칙하게 이동하는 표면을 측정하는 것은 어렵거나 또는 불가능하다.
본 발명의 목적은 개선된 방법 및 전술한 방법을 개선하는 측정 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적은, 측정 물체의 이동이 적어도 하나의 주 이동 방향을 갖는 표면의 병진이동을 측정하는 방법에 의해 달성된다. 상기 방법은 또한, 적어도 하나의 디텍터의 디텍터 로우에 의해 반복적으로 상기 표면을 감지하며, 이때 상기 디텍터 로우의 방향은 상기 표면의 주 이동 방향과 동일하며, 그리고 배율 데이타 및 응답 로우들을 산출하기 위해 상기 표면 및 상기 디텍터 사이의 거리를 동시에 측정하는 단계; 연속적인 응답 로우들을 응답 매트릭스로 배열하는 단계; 각각의 응답 매트릭스에서 적어도 하나의 곡선의 방향을 결정하는 단계; 및 상기 배율 데이타에 기초하여 적어도 하나의 곡선 또는 곡선부의 방향 또는 방향들에 의해 형성된 응답 매트릭스에서 상기 표면의 병진이동을 결정하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 또한 표면이 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치에 관한 것이다. 상기 측정 장치는 디텍터 로우를 포함하는 적어도 하나의 디텍터; 배율 데이타를 결정하기 위해 상기 표면과 상기 디텍터 사이의 거리를 측정하기 위한 디텍터; 및 신호 처리 유닛;을 포함하며, 응답 로우들을 형성하기 위해, 각각의 디텍터 로우는 측정 물체의 표면을 반복적으로 감지하도록 배치되고, 이때 상기 표면은 적어도 하나의 주 이동 방향을 가지며, 그리고 각각의 디텍터 로우의 방향은 상기 표면의 주 이동 방향과 동일하도록 설정되며, 상기 신호 처리 유닛은, 각각의 디텍터 로우에 의해 형성된 거리 정보 및 응답 로우들을 수신하고, 연속적인 상기 응답 로우들로부터 각각의 디텍터 로우와 관련된 응답 매트릭스를 형성하며, 각각의 응답 매트릭스에서 적어도 하나의 곡선의 방향을 결정하도록 배치되며, 상기 신호 처리 유닛은, 상기 배율 데이타에 기초하여 적어도 하나의 곡선 또는 곡선부들의 방향 또는 방향들에 의해 형성된 응답 매트릭스들에서 표면의 병진이동을 결정하도록 배치된다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들에 의해 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1a는 측정 장치의 시스템 챠트를 도시한다.
도 1b는 측정 장치의 블럭도를 도시한다.
도 1c는 측정 장치에서의 두 개의 디텍터의 사용을 도시한다.
도 1d는 두 개의 디텍터들의 사용과 관련된 측정들을 도시한다.
도 2a는 표면이 디텍터에 접근할 때의 이미지 매트릭스를 도시한다.
도 2b는 디텍터를 향한 표면의 이동을 도시한다.
도 3a는 표면이 디텍터로부터 멀어지게 이동할 때의 이미지 매트릭스를 도시 한다.
도 3b는 디텍터로부터 멀어지는 표면의 이동을 도시한다.
도 4a는 표면과 디텍터가 서로를 향해 기울어진 경우의 이미지 매트릭스를 도시한다.
도 4b는 각도 α의 표면 경사를 도시한다.
도 5a는 표면에서 이동 덴트(dent)가 존재할 때의 이미지 매트릭스를 도시한다.
도 5b는 덴트의 이동을 도시한다.
도 6은 측방으로 약간 이동하는 표면의 이미지 매트릭스를 도시한다.
도 7a는 디텍터 로우를 지나가는 측정 물체의 전방 모서리의 이동을 도시한다.
도 7b는 측정 물체의 전방 모서리가 디텍터 로우를 지나갈 때의 매트릭스를 도시한다.
도 8a는 디텍터 로우를 지나가는 측정 물체의 후방 모서리의 이동을 도시한다.
도 8b는 측정 물체의 후방 모서리가 디텍터 로우를 지나갈 때의 매트릭스를 도시한다.
도 9a는 기준 패턴을 도시한다.
도 9b는 디텍터가 기준 패턴에 대하여 회전한 이후 기준 패턴의 편집된 이미지를 도시한다.
도 9c는 디텍터가 기준 패턴과 평행하게 이동한 이후 기준 패턴의 편집된 이미지를 도시한다.
도 9d는 기준 패턴의 바람직한 편집된 이미지를 도시한다.
도 10a는 가파를 각도의 라인을 포함하는 응답 매트릭스를 도시한다.
도 10b는 로우 이전이 수행되는 응답 매트릭스를 도시한다.
도 11는 상기 방법의 플로우 챠트를 도시한다.
본 해결방안은 패턴화된 표면을 측정하는 것에 적용될 수 있으며, 상기 패턴화된 표면은, 목재 표면, 종이 표면, 금속 표면, 길(road) 표면, 섬유 표면 또는 다른 유사한 표면일 수 있으며, 이러한 표면의 감지된 신호 응답들은 적절하게 확대될 때 가변될 수 있다. 상기 패턴화된 표면은 그 표면의 응답이 감지될 파라미터에 따라 가변되는 표면을 가리킬 수 있다. 상기 파라미터는, 강도, 파장, 그것들의 조합, 또는, 그 사용된 파장으로 표면 상에서 감지되며 자신의 응답 값들이, 매트릭스들로 추가적으로 배열될 수 있는, 응답 로우(row)들로 배열될 수 있는 다른 파라미터일 수 있다. 그리하여 형성된 응답 매트릭스들에서, 그 패턴들에서의 응답 변화들은 곡선들로서 감지될 수 있으며, 곡선은 또한 라인들로 불려질 수 있다. 곡선 폭들 및 그것들의 상호 거리들은 측정될 표면에 따라 변화할 수 있다. 곡선들의 방향들은 측정에 관련된다. 적용범위에는 비제한적으로 반도체 디스크들, 종이 및/또는 보드(board), 메탈 스트립 및/또는 시트들 등의 품질 제어를 포함할 수 있다.
도 1a는 측정 장치의 시스템 챠트의 일 예를 도시한다. 측정 장치는 디텍 터(100)를 포함할 수 있으며, 상기 디텍터는, 감지 요소들을 포함하는 로우(row) 또는 매트릭스(102), 신호 처리 유닛(108) 및 가능하다면 방사 소스(114; radiation source)를 포함한다. 상기 디텍터(100)는 예로써 휴대폰에 포함될 수 있는 예로써 카메라일 수 있다. 방사 소스(114)가 이용될 수 있고 그것이 사용된다면, 그러한 방사 소스는, 밴드(band)와 같은 감지 영역(106)이 완전히 조명되도록, 대상물(116)의 표면(104)을 조명할 수 있다. 도 1a에서와 달리, 측정될 대상물(116)은 상기 디텍터(100)와 상기 방사 소스(114) 사이에 또한 배치될 수 있으며, 이러한 경우 상기 방사 소스(114)에 의해 발사된 방사파(radiation)는 측정 물체를 투과한다. 상기 방사 소스(114)는 감마파, x-레이파, 광학파 또는 라디오 진동파, 초음파와 같은 음향파, 또는 입자파 등의 전자기파를 발사할 수 있다. 상기 디텍터 로우(102)는 감지 영역(106)을 감지하여 그 감지에 대응되는 전자 신호를 측정 데이타의 생성을 위한 신호 처리 유닛(108)에 공급한다. 상기 신호 처리 유닛(108)은 상기 디텍터(100) 및 상기 방사 소스(114)의 의 작동을 제어할 수 있다. 더욱이, 상기 측정 장치는 예로써 데이타 네트워크를 통하여 외부장치들과 통신할 수 있다. 상기 측정 장치는 그것의 전력공급원으로서 공공의 전기 네트워크 또는 배터리를 사용할 수 있다.
전술한 바에 따른 측정 수단에 대하여 도 1b를 참조하여 기술한다. 이러한 수단에서, 예를 들어, 상기 디텍터(100)는 디텍터 내의 디텍터 로우(102)를 가지고 표면(104)의 이미지를 생성한다. 영상 광학기 대신에, 비영상 광학기가 또한 채택될 수 있다. 상기 디텍터 로우(102)의 디텍터들의 일련의 이미징 영역들은 표 면(104) 상의 밴드와 같은 감지 영역(106)을 생성한다. 상기 이미징 영역은 감지된 영역이라고도 일컬어질 수 있지만, 이러한 예에서는 '이미징 영역'을 사용한다. 상기 디텍터 로우(102)는 적어도 두 개의 감지 요소들 즉 픽셀들(1020)을 포함한다. 상업적인 로우 디텍터들은 하나의 로우에 몇개의 디텍터 요소들에서부터 수천 개의 디텍터 요소들이 포함할 수 있으며, 인접한 로우들이 채택될 때, 그 요소들의 개수는 수 백만 개로 증가될 수 있다. 디텍터 로우(102)에서, 상기 표면(104)은 영상화될 수 있고 더욱 일반적으로는 바라는 주파수에서 연속적으로 감지될 수 있으며, 이때 주파수는 표면의 주된 움직임 또는 표면의 병진이동들에 따라 조절될 수 있다. 어떤 현상들을 감지하기 위해서, 하루 또는 한달에 한번 하나의 이미지를 얻으면 충분하다.최대 이미징 주파수는 상기 디텍터들의 작동에 의해 제한되나, 대략 100 kHz의 주파수가 1000 픽셀들의 로우 디텍터에 사용될 수 있다. 로우 디텍터 대신에 매트릭스 디텍터를 사용하는 것도 적절하며, 그러한 경우 매트릭스 디텍터의 하나 이상의 픽셀 로우들은 로우 디텍터로서 기능한다. 매트릭스 디텍터는, 교차하는 감지 로우들(도 4a 및 4b 참조)을 사용함으로써, 디텍터와 디텍터 로우에 교차 방향에 있는 측정될 표면 사이의 기울기를 결정할 때 사용될 수 있다.
상기 표면(104)의 주 이동 방향이 화살표로 도시되어 있다. 상기 표면의 주 이동은 상기 표면이 연속적으로 만드는 명확한 이동을 가리킨다. 주 이동 방향에서 이동하는 물체의 병진이동(translation) 및 아니면 상기 표면을 따르지 않고 상기 주 이동에 평행하게 측정된 병진은, 해당 표면부가 상기 주 이동과 평행하다면, 동일하다. 상기 표면 병진은 상기 물체의 주 이동으로부터 벗어난 이동 또는 작은 움 직임
Figure 112008061851744-PCT00001
를 가리킨다. 그러한 이동들은, 디텍터 로우를 향한 또는 디텍터 로우로부터 멀어지는 표면 이동, 디텍터 로우에 대한 상기 표면의 경사(또는 그 역), 국부적 변형들 및/또는 고정 물체의 표면의 미세한 움직임을 포함한다.
이러한 측정 장치는, 다음과 같이 수행되는 종래의 방식으로, 상기 표면 방향에서의 표면 속도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 디텍터 로우(102)의 적어도 두 개의 연속적인 이미지 로우들을 신호 처리 유닛(108)의 메모리 또는 일반적인 응답 로우들 내로 수집함으로써, 상기 응답 로우들은 응답 매트릭스로 배열될 수 있다. 상기 응답 매트릭스에서, 강도 또는 다른 특성이 환경과 다른 점(dot)들은, 그 방향이 상기 표면 이동에 종속하는 라인과 같은 곡선들을 형성한다. 측정 형상에 따라 위치 및 시간 축들이 선택될 수 있으며, 이러한 경우 각각의 곡선의 방향을 기술하는 각 계수(angular coefficient)는 예를 들어, 상기 위치 축 및 상기 시간 축과 평행한 성분들을 얻기 위해 상기 응답 매트릭스를 컨볼루팅(convoluting)함으로써 측정될 수 있다. 이러한 경우, 상기 각 계수는 상기 성분들 사이의 관계로서 얻어지며, 그것에 비례하는 속도 또는 값은 응답 매트릭스에서 각각의 점(dot)에 대해 결정될 수 있다. 측정의 정확성은 각각의 응답 로우의 속도 값들을 평균함으로써 보다 개선될 수 있다. 상기 평균 값에 포함될 상기 값들의 선택은, 제곱 합계가 미리 결정된 값을 초과하는 값들을 더해질 값들로 취함에 의해 조절될 수 있다. 이때, 응답 매트릭스 라인들 중 하나에 포함된 응답 매트릭스 내의 점들만이 평균낼 값들로 고려된다. 이러한 유형의 방식은 핀란드 특허 80527에 보다 상세히 기술되어 있다.
다른 종래의 해결방안은, 두 지점에서 이동하는 표면을 감지하고, 상관관계에 기초하여 상기 표면이 측정 지점들 사이에서 병진하는데 필요한 시간을 결하는 것을 포함한다. 시간 대신에 표면 속도가 결정될 수 있다. 측정은 디텍터 요소 신호들을 직접 상관시킴으로써 수행되거나 디텍터 요소들의 주파수 응답을 상관시킴으로써 수행될 수 있으며, 이는 상기 표면(104)의 구조 또는 그것이 패턴화되었는지에 의존한다. 이러한 종류의 측정 장치는 도 1a에 따라 실행될 수 있으며, 이러한 경우 상관관계는 두 개의 디텍터 요소들 또는 일 그룹의 두 개의 바람직한 디텍터 요소들의 응답 신호들 사이에서 형성될 수 있다. 표면 병진 측정에서 동시에 채택되는 배율 데이타(enlargement data)는 디텍터와 감지될 표면 사이의 거리를, 감지될 여역에서 가능한 정확하고 세심하게, 측정함으로써 결정될 수 있다.
도 1c에서, 상기 배율 데이타는 두 개의 디텍터들에 의해 결정될 수 있다. 도 1c는 두 개의 디텍터들(120, 122, 예로써 카메라)을 채택하는 해결방안을 도시하며, 상기 디텍터들은 두 개의 다른 배율들에서 측정될 표면(104)을 감지하며 실질적으로 상기 디텍터 100과 유사하다. 상기 디텍터 로우들 및 그것들의 광학기들은, 그것들이 주 이동 방향에서 공통의 광학적 평면을 갖도록, 배치될 수 있다. 두꺼운 라인(150)은 두 개의 디텍터들이 공통으로 감지하는 라인과 같은 지역이다.
배율(M)은 L/F 관계에 의해 결정될 수 있으며, 이때 L은 측정 물체의 상기 디텍터로부터의 거리이며 F는 상기 광학기들의 초점거리이다. 다른 배율들은 예를 들어 아래의 장치들에 의해 실행될 수 있다. 거리 L1 및 L2는 서로 다르며 그리고/ 또는 초점거리들 F1 및 F2는 서로 다르다. 상기 광학기들 중 하나는 텔레센트릭(telecentric) 광학기일 수 있다. 다른 배율들은 예를 들어 빔 스플리터(도 1c에서 도시되지 않음)에 의해 상기 광학기들 중 하나를 통하여 들어오는 하나의 광학 신호를 다른 거리의 두 개의 디텍터 로우들 내로 분할함으로서 또한 실행될 수 있다. 두 가지 배율의 사용은, 모서리가 하나의 픽셀로부터 다른 픽셀로 이동할 때(도 7a 내지 8b 참조), 전방 및 후방 모서리의 병진이동에 집중(포커싱; focusing)한다. 이러한 포커싱은 상기 거리 및 하나 이상의 디텍터들의 신호 응답의 사용에 기초한다. 상기 배율 데이타는 분리된 거리 측정에 의해 또한 결정될 수 있으며, 이러한 경우 디텍터(122)는 상기 거리를 결정할 수 있다.
도 1d는 전술한 해결방안의 다른 측정들을 도시한다. 디텍터(120)의 초점거리는 F1이며 디텍터(122)의 초점거리는 F2이다. 디텍터(120)의 측정될 표면(104)로부터이 거리는 L1이며 상기 디텍터(122)의 측정될 표면(104)로부터의 거리는 L2이다. 디테터 120에 형성된 물체(S0) 영상의 픽셀 크기는 P1이며 디텍터 122에 형성된 물체(S0) 영상의 픽셀 크기는 P2이다. 단순함을 위해, 두 디텍터(120, 122)의 픽셀 크기는 동일하게 즉 PL로서 결정될 수 있다. 측정될 어떠한 물체의 크기는 S0이며 상기 디텍터들 사이의 거리는 ΔL이다. 상기 디텍터(120)의 배율(M1)은 M1 = L1/F1이며 상기 디텍터(122)의 배율(M2)은 M2 = L2/F2이다. 거리 L2에 대하여 다음 등식이 성립한다: L2 = L1 + ΔL. S0 = P1*M1*PL = P2*M2*PL 이므로, 다음 공식이 얻어질 수 있다:
L1 = [P2*ΔL*P1]/[P1*F2-P2*F1] (1)
물체의 이미지 크기들 P1 및 P2 이외의 다른 인자들은 공식 (1)에서 상수들이기 때문에, 상기 이미지에서 물체들에 대한 이미지의 크기들 P1 및 P2는, 측정될 표면(104)의 거리 및/또는 측정 도중 그 거리에서의 변화량을 결정함으로써, 결정될 수 있다. 해당 거리에서의 변화량은 주로 측정 물체의 표면(104)의 높이 또는 형상에 대한 변화량을 뜻한다. 적어도 부분적으로 동일한 감지 지역을 측정하는 두 개의 유사 디텍터의 사용은, 물체에 대한 측정을 제공하고 또한, 정확성과 중복성을 가지고 표면의 병진이동 및 속도를 제공한다. 측정이 단지 하나의 점(dot)에 의해 수행되지 않고 전체적인 로우 매트릭스에 의해 수행된다는 점에서, 상기의 측정은 전통적인 측정과 다르다. 더욱이, 병진이동 및 속도가 두 개의 디텍터들에 의해 개별적으로 측정되며 그 결과들이 상호 비교되도록, 병진이동 및 속도의 측정에서의 자기진단을 위해 두 개의 다른 디텍터들이 사용될 수 있다. 만약 결과가 상호 간에 지나치게 다르다면, 어느 디텍터와 관련된 측정 장치의 영역은 결함이 있다.
도 2a에 따른 상황에서, 상기 표면(104)은 상기 디텍터 로우(102)에 접근한다. 상기 응답 매트릭스(10)는 다수의 응답 로우들(1 ~ 6)을 배열함으로써 형성된다. 측정 원리를 나타내는 시간 t1 내지 tn의 연속적 순간들 및 상기 로우에 포함된 감지 요소들이 상기 응답 매트릭스(10)에 도시되어 있다. 상기 표면(104)이 상기 디텍터 로우에 접근하기 때문에, 상기 응답 매트릭스(10)의 곡선들(200 ~ 204)은 서로 멀어지는 것으로 보인다. 실제로 상기 곡선들이 감지 요소들의 정확성에 의해 보여질 수 있다 하더라도, 이러한 예에서 상기 곡선들은 측정 원리를 더 잘 보이도록 얻어진 것이다. 상기 곡선에 대한 각도 Φ 및 각 계수 kk를 결정함으로써 상기 곡선의 방향이 측정될 수 있으며, 상기 각도 및 각 계수는 tan(Φ) = kk로서 상호 종속적이며, 이때 tan()은 삼각 탄젠트 함수를 뜻한다. 상기 곡선의 각 계수 kk와 v = k * kk로서 측정될 속도 v 사이에 종속성이 있는 것으로 생각될 수 있으며, 이때 k는 상수이며 k는 계산 또는 실험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 상수 k는 측정에서 사용되는 배율에 종속적이다. 일반적으로, 상기 상수 k의 스케일(scale)은 배율 계수 M에 따른다. 즉, 측정을 통하여 얻어진 측정 데이타는 측정된 표면 병진이동 및 주 이동 방향에서 측정된 병진이동 사이의 비례 계수로서 사용된다. 따라서 각도에 대한 정보는 계산된 측정 정보에 대응한다. 적어도 하나의 곡선에서의 변화량 ΔΦ = Φ2 - Φ1을 측정함으로써, 상기 디텍터 로우(102) 와 상기 표면(104) 사이에서의 병진이동이 결정될 수 있다. 상기 병진이동은, 104 사이에서 병진이동을 갖는 속도로서 결정될 수 있다. 상기 병진이동은, 상기 디텍터 로우(102)와 상기 표면(104)이 상호 접근하는 속도로서 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방향변화 ΔΦ= Φ2 - Φ3 및 상기 디텍터 로우(102)와 상기 표면(104) 사이의 병진이동을 결정하기 위해, 적어도 두 개의 곡선들의 방향들 Φ2 및 Φ3이 결정되어 상호 비교될 수 있다.
도 2b는 도 2a에 따른 측정 형태의 변화를 도시한다. t1 순간에, 측정될 표면(104)은 연속적인 선으로서 디텍터(100)의 디텍터 로우(102)로부터 일정 거리에 있으며, t4 순간에, 상기 표면(104)은 파단된 선으로서 디텍터(100)의 디텍터 로우(102)로부터 일정 거리에 있다. 화살표는 병진이동의 방향을 도시한다.
도 3a에 따른 상황에서, 상기 표면(104)은 상기 디텍터 로우(102)로부터 멀 리 이동하는 것을 제외하고는, 비록 응답 매트릭스의 요소들이 본 도면에서 도시되지 않았지만, 상기 도면은 도 2a에서의 상황에 대응된다. 그러한 경우, 응답 매트릭스(10)의 곡선들(200~204)는 서로 접근하는 것으로 보인다. 이러한 경우 도 2a에 도시된 바와 같이, 디텍터 로우(102)와 표면(104) 사이의 병진이동은 적어도 하나의 곡선에서 ΔΦ = Φ2 - Φ1에 해당하는 변화량을 측정함으로써 결정될 수 있다. 상기 병진이동은 디텍터 로우(102)와 표면(104)가 서로 멀어지게 이동하는 속도로서 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방향변화 ΔΦ = Φ2 - Φ3 및 디텍터 로우(102)와 표면(104) 사이의 병진이동을 결정하기 위해, 적어도 두 개의 곡선들의 방향들 Φ2 및 Φ2가 결정될 수 있다. 도 2a 및 3a의 경우들에서, 표면(104)의 방향에서의 속도가 측정될 수 있다. 표면 평면의 방향에서 표면의 주 속도를 측정하기 위해, 예를 들어 곡선 각들의 평균값이 사용될 수 있다. 이러한 예들에서, 상기 표면(104)은 고정적이며 표면(104)의 평면에서 주 방향으로 이동하지 않는다.
도 3b는 도 3a에 따른 측정 형태에서의 변화를 도시한다. t1 순간에, 측정될 표면(104)는 연속적인 선에 의해 디텍터(100)의 디텍터 로우(102)로부터 일정 거리에 있는 것으로 도시되어 있으며, t4 순간에, 상기 표면(104)은 파단된 선에 의해 디텍터(100)의 디텍터 로우(102)로부터 일정 거리에 있는 것으로 도시되어 있다. 화살표는 병진이동의 방향을 도시한다.
도 4a는 이미지 지역(106)의 단부(110)가 상기 이미지 지역의 시작부(112)보다 디텍터 로우(102)에 더 가까운 표면에 대한 응답 매트릭스(10)를 도시한다. 즉, 디텍터 로우(102)의 방향 및 측정될 표면(104)의 법선은 서로에 대하여 직각이 아니다. 도 4a의 모습은, 응답 매트릭스의 요소들이 그 도면에 도시되지 않았지만, 도 2a에서의 상황에 대응된다. 도 4a의 상황에서, 곡선들은 서로 멀어지게 이동한다. 반대되는 경사의 경우, 상기 곡선들은 상호 접근한다. 도 2a 및 3a에 도시된 바와 같이, 디텍터 로우(102) 및 표면(104) 사이의 병진이동은, 적어도 하나의 곡선의 방향에서 변화량 ΔΦ = Φ2 - Φ1을 측정함으로써, 결정될 수 있다. 상기 병진이동은, 상기 디텍터 로우(102)와 상기 표면(104)가 상호 간의 경사 각도 α로서 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방향 변화 ΔΦ = Φ2 - Φ3 및 디텍터 로우(102)와 표면(104) 사이의 병진이동을 결정하기 위해, 적어도 두 개의 곡선들의 방향들 Φ2 및 Φ3이 결정되어 서로 비교될 수 있다. 도 4a의 경우, 경사 각도 α이 커지고 있다.
도 4b는 도 4a에 따른 병진이동을 도시한다. t1 순간에 측정될 표면(104)은 디텍터(100)의 디텍터 로우(102)에 대하여 연속적인 선으로 마킹된 위치에 있으며, tn 순간에, 표면(104)은 디텍터(100)의 디텍터 로우(102)에 대하여 파단된 선으로 마킹된 위치에 있다.
도 2a 내지 4b는 표면(104)과 디텍터 로우(102) 사이의 이동 또는 그 거리에서의 변화량의 측정을 도시한다.
도 5a 및 5b는 표면 윤곽(profile)의 측정을 도시한다. 예를 들어, 표면(104)에서 덴트(dent)에 유사한 병진이동(510)이 측정된다. 덴트 대신, 이것은 돌출부(protrusion)일 수도 있다. 도 5a에서의 모습은, 그 도면에서 응답 매트릭스 의 요소들이 도시되지 않았지만, 도 2a에서의 상황에 대응된다. t1 순간에서 tn 순간까지의 응답 매트릭스(10)의 연속적인 이미지들에서, 상기 덴트에 의해 야기된 곡선들(500 ~ 506)의 굽어짐(distortion)은 상기 로우 이미지들 내에서 상기 표면(104)의 주 이동을 가지고 이동한다. 상기 표면(104)의 주 속도(primary velocity)는 상기 덴트가 이동한 거리 및 그 거리를 이동하기 위해 소요된 시간에 기초하여 측정될 수 있다. 상기 표면의 주 속도는 또한, 각도 γ로서 도시된 상기 곡선들의 방향으로부터 결정될 수 있다. 상기 병진이동(510)의 크기는, 각도 Φ4로서 도시되어진, 상기 덴트에 의해 야기된 왜곡(508)의 방향에 의해 결정될 수 있다. 상기 각도 Φ4에 의해 가리켜지는 방향은 예를 들어, 표면 속도를 가리키는 각도 γ의 방향과 비교될 수 있다. 그로부터 변화량 ΔΦ = γ - Φ4이 결정될 수 있으며, 그 변화량은 상기 덴트의 바닥이 상기 표면(104)의 나머지보다 상기 디텍트 로우(102)로부터 얼마나 더 멀어져 있는지를 표현한다. 즉, 덴트의 깊이가 결정될 수 있다. 상기 표면 윤곽의 측정은 측정될 표면의 평탄도(evenness) 또는 시트와 같은 물체의 평탄도(flatness)를 측정함에 있어 유용될 수 있다.
도 5a 및 5b는 표면(104) 및 디텍터 로우(102) 사이의 거리의 변화량과 관련된다.
도 5b에서, 표면의 주 속도(primary velocity) 및 그것의 방향 즉, 그것의 속력(speed)은 벡터
Figure 112008061851744-PCT00002
에 의해 표시되어 있다. 측정을 위해, 표면의 주 속력
Figure 112008061851744-PCT00003
와 평행한 디텍터 로우들(102)의 방향
Figure 112008061851744-PCT00004
을 설정할 필요가 종종 있다.
촬영시 두 개 이상의 다른 배율들(도 1c 및 1d 참조)을 사용함으로써, 병진이동을 묘사하는 변화량이 또한 측정될 수 있다. 다른 배율들에 기하여, 각각의 측정된 곡선 또는 곡선부의 방향들은 동일 조건에서 생성된 편집영상들과 다르다. 즉, 응답 매트릭스들에서 각각의 측정된 곡선 또는 곡선부의 방향들이 다르다. 측정된 곡선들의 수는 한 개에서 다수 개까지 변화할 수 있다. 따라서 하나의 배율을 사용하여 생성된 편집 영상은 다른 배율을 사용하여 생성된 편집 영상에 대한 기준으로서 채택될 수 있다.
이미징 광학기들 중 하나는 텔레센트릭(telecentric) 이미징 광학기일 수 있으며, 이러한 경우 거리 변화가 라인 방향들에서의 변화를 일으키지 않지만, 텔레센트릭 광학기가 사용될 때 도 2a, 3a, 4a 및 5a에서 도시된 곡선들은 직선으로서 보여진다. 그 이유는 촬영시 텔레센트릭 광학기가 사용될 때 어떠한 원근(perspective)이 없기 때문이다. 따라서 촬영시 텔레센트릭 광학기가 사용될 때, 도 2a의 곡선들은 직선 202와 평행하고, 도 3a의 곡선들을 곡선 302와 평행하며, 도 4a의 곡선들은 곡선 400과 평행하고, 도 5a의 곡선들은 t1에서 tn까지의 모든 순간에 각도 γ에 있게 된다. 텔레센트릭 광학기에 의해 형성된 직선들은, 넌텔레센트릭(non-telecentric) 광학기로 촬영된 곡선의 방향이 텔레센트릭 광학기로 촬영된 곡선의 방향과 비교되도록, 기준으로서 사용될 수 있다. 이러한 경우, 곡선 방향들에서의 차이는 표면의 병진이동에 비례한다.
도 6은 "제로(zero) 속도"의 측정을 도시한다. 다른 예들과 달리, 이러한 실시예에서 상기 표면의 주 이동 방향은 병진이동의 방향에 대응한다. 이러한 예에 따른 간단한 응답 매트릭스(600)는 7×7 디텍터 요소들을 포함한다. 직선 형상을 갖는 곡선이 C 요소에서 t1 내지 t4의 로우들에 보여질 수 있다. 이것은, 이러한 로우들이 측정될 때 측정된 표면에는 어떠한 병진이동이 없음을 뜻한다. t5 내지 t7이 로우들에서, B 요소에서 라인과 같은곡선이 보여질 수 있다. 이것은, 라인과 같은 곡선을 발생시킨 표면의 물체가, 이미징 광학기에 종속적인, 좌측 또는 우측으로 한 픽셀의 폭에 대응하는 거리를 이동했음을 의미하며, 이는 t4 및 t5 순간의 픽셀들 사이의 방향 및 위치의 변화로서 보여질 수 있다. 일반적인 경우, 표면 레벨의 방향에서 미리 결정된 임계값을 초과하는 표면(104)의 병진이동은 추가적인 측정을 위한 조건으로서 설정될 수 있다. 미리 결정된 값이 0 픽셀이라면, 곡선 602는 완전히 일직선으로 유지되어야 한다. 도 6의 경우, 병진이동은 한 픽셀이며, 따라서 추가적인 측정이 수행된다. 이러한 추가적인 측정은, 제품의 질이 병진이동 때문에 저하되었다는 사실을 알리는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 병진이동을 제거하기 위한 병진이동에 대한 교정적인 이동일 수 있다.
가끔 크지는 않지만 작은 병진이동들이 잇따른다. 이러한 경우, 병진이동을 대한 미리 결정된 임계값은 예를 들어 5 또는 50의 연속적인 순간들 사이에서의 2개의 픽셀들일 수 있다. 도 6의 경우에서, 병진이동은 미리 결정된 임계값보다 더 작으며 어떠한 추가 측정들도 수행되지 않는다.
한 픽셀의 크기를 갖는 병진이동들이 통상적으로 매우 작기 때문에, 상기 측정 장치는 정확한 병진이동 계측기로 고려될 수 있다. 따라서 측정 표면이 고정적으로 유지되는지 아니면 천천히 이동하는지를 모니터링할 때 사용될 수 있다. 병진 이동이 연속적이라면, 그것은 또한 표면 속도를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
디텍터의 작동 속도에 대하여 느리거나 또는 매우 느린 이동에 관한 것일 때, 응답 매트릭스 로우들은 삭제될 수 있다. 따라서 응답 매트릭스는 압축될 수 있으며, 이러한 경우 느린 현상에 의해 발생된 라인들은 고정적인 물체에 의해 생성된 라인들로부터 점점 더 벗어나기 시작한다(수직 방향).
도 7a 내지 8b를 참조하여 물체 모서리의 측정을 설명한다. 상기 도면들은 7×9 픽셀들의 매트릭스를 도시하며, 여기서 라인은 측정될 감지 물체를 지시한다. 배경이 포커싱되는 픽셀들은 도시되지 않는다. 도 7a는 측정 물체(116)의 선두 모서리(700)가 감지 지역(106)이 되고 그 선두 모서리(700)가 각각의 촬영 순간에 감지 지역(106) 내로 더욱 들어가는 상황을 도시한다.
도 7b는 도 7a의 매트릭스에 대응하는 매트릭스를 도시하며, 이는 촬영된 로우들로 생성된 것이다. 실제로 매트릭스 픽셀들의 수가 수천 또는 심지어 수백만이라 할지라도, 본 도면에서 매트릭스 픽셀들의 수는 도시상의 편의와 단순성을 위해 보다 적다. t1 순간에, 측정 물체는 두 개의 픽셀 상에 촬영된다. t2 순간에, 측정 물체는 세 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t3 순간에, 측정 물체는 세 개의 픽셀들 상에 또한 촬영된다. t4 순간에, 측정 물체는 네 개의 픽셀들 상에 촬영되며, 이러한 경우, 측정 물체의 전방 모서리는 측정 로우의 중앙에 위치한다. t5 순간에, 측정 물체는 다섯 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t6 순간에, 측정 물체는 여섯 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t7 순간에, 측정 물체는 일곱 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t8 순간에, 측정 물체는 모든 일곱 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t9 순간에, 측정 물체 는 모든 일곱 개의 픽셀들 상에 촬영된다.
수직한 라인들이, 측정 물체(116)가 주어진 순간에 촬영되지 않는, 매트릭스 픽셀들 내에서 보여질 수 있다. 이러한 라인들은 신호 처리 유닛(108)에 의해 완전히 고정적인 것으로서 결정될 수 있다. 이동을 뜻하는 비스듬한 라인들이 측정 물체(116)의 표면(104)를 촬영하는 픽셀들 내에 존재할지라도, 그 매트릭스 지역은 측정 물체의 실제 속도보다 매우 더 느린 속도를 가리키는 값을 평균으로서 제공한다. 따라서 갑작스러운 변화가 측정 물체(116)의 이동에서 인지될 때 측정 물체(116)의 모서리(700)가 관찰되고 감지될 수 있다. 더욱이, 측정 물체(116)의 이동은, 측정 물체(116)가 모든 감지 지역(106)에서 감지된 이후 따라서 모든 픽셀 로우에서 감지된 이후, 측정될 수 있다. 즉, 도 7b의 예에 따르면 t7 순간으로부터 시작된다.
도 8a는 측정 물체(116)의 후방 모서리(800)가 감지 지역(106)으로 진입하여 그 후방 모서리(800)가 각각의 촬영 순간에 상기 감지 지역(106) 내로 좀더 진입하는 상황을 도시한다.
도 8b는, 촬영된 로우들로 형성된, 도 8a에 대응하는 매트릭스를 도시한다. t1 순간에, 측정 물체는 모든 픽셀들 상에 촬영된다. t2 순간에, 측정 물체는 모든 픽셀들 상에 촬영된다. t3 순간에, 측정 물체는 여섯 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t4 순간에, 측정 물체는 다섯 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t5 순간에, 측정 물체는 다섯 개의 픽셀들 상에 또한 촬영된다. t6 순간에, 측정 물체는 네 개의 픽셀들 상에 촬영되며, 측정 물체의 전방 모서리는 측정 로우의 중앙부에 배치된다. t7 순간 에, 측정 물체는 세 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t8 순간에, 측정 물체는 세 개의 픽셀들 상에 촬영된다. t9 순간에, 측정 물체는 두 개의 픽셀들 상에 촬영된다.
전방 모서리의 경우에서처럼, 주어진 순간에 측정 물체(116)가 촬영되지 않는 매트릭스 픽셀들에서 수직한 라이들이 보여질 수 잇으며, 신호 처리 유닛(108) 이러한 라인들을 완전히 고정적인 것으로 결정한다. 이동을 뜻하는 대각선이 측정 물체(116)의 표면(104)을 촬영하는 픽셀들에 존재한다 할지라도, 상기 매트릭스 지역은 측정 물체의 실제 속도보다 매우 느린 속도를 가리키는 값을 평균으로서 제공한다. 따라서, 측정 물체(116)의 이동에서 갑작스러운 변화가 인지될 때, 측정 물체(116)의 모서리(700)가 관찰되어 감지될 수 있다. 더욱이, 측정 물체(116)가 모든 감지 지역(106)에서 감지된 이후 따라서 모든 픽셀 로우에서 감지된 이후, 측정 물체(116)의 이동이 측정될 수 있다. 즉, 도 7b의 예에 따라 t6 순간으로부터 개시된다.
물체(116)가 이동할 때 전방 및 후방 모서리가 동일한 측정 장치에 의해 감지될 수 있기 때문에, 측정 물체의 모서리들을 감지하기 위해 어떠한 다른 센서들도 필요하지 않으며, 이는 측정 장치를 단순화시킨다.
도 9a는 측정을 위한 측정 장치를 포커싱하기 위한 기준 패턴(reference pattern)의 일 예를 도시한다. 상기 기준 패턴(900)은 금속, 플라스트기 또는 종이 상에 패턴화될 수 있다. 상기 기준 패턴(900)은 또한 측정 물체(116)의 표면(104)에 직접 패턴화될 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 패턴은 희망하는 물체의 표면 상에 인쇄되거나 프레스될 수 있으며, 기준 패턴(900)의 크기는 목적에 따라 바뀔 수 있다. 상기 기준 패턴은 측정 물체(116)의 표면(104) 상에서 희망하는 측정 방향으로 배치된다. 상기 방향 및 배치는 바라는 정확도를 가지고 결정되고 측정될 수 있다. 하나 이상의 기준 패턴들(900)이 측정 물체(116) 상에 배치된 후, 상기 기준 패턴(900)에 의해 상기 디텍터(100)가 측정 물체(116) 상에 포커싱될 수 있다.
상기 기준 패턴(900)은 감지에 대한 교차 방향에서 변하는 폭을 갖는 패턴들을 포함할 수 있다. 그 폭을 대신하여 또는 그 폭에 추가하여, 변화하는 파라미터는 예로써 강도 또는 색깔일 수 있다. 이미지들은 등변의(equilateral), 이등변의(isosceles) 또는 직사각의(rectangular) 삼각형일 수 있으며 또는 다른 패턴들일 수 있다. 상기 기준 패턴(900)의 단부들에서, 그것의 꼭지점이 기준 패턴(900)의 중앙부에 배치되는 삼각형이 있을 수 있다. 그 단부에서 그 삼각형의 높이 h는 기준 패턴(900)의 중앙부의 다른 삼각형들의 폭 l과 동일할 수 있다. 상이한 회색 스케일(scale)들 또는 색깔들로 수행되는 광학 측정에서 상기 삼각형들은 서로 분리될 수 있다.
도 9b는, 디텍터(100)의 로우 디텍터(902)가 기준 패턴(900)에 대해 회전된 상황에서, 디텍터(100)에 의해 감지된 기준 패턴(900)의 편집된 이미지(952)를 도시한다. 상기 편집된 영상은 응답 매트릭스로 또한 지칭된다. 상기 기준 패턴(900)은 변화하는 패턴들을 포함하기 때문에, 편집된 이미지에서의 그것들의 폭들은 감지 지역이 각각의 패턴을 가로지르는 곳에 종속한다. 따라서, 로우 디텍터(102)가 기준 패턴(900)에 평행하지 않다는 것이 도 9b로부터 쉽게 보여질 수 있다. 편향 각(deviation angle)이 또한 추산될 수 있으며, 따라서 로우 디텍터(102)가 상기 기준 패턴(900)과 평행한 위치로 상기 디텍터(100)를 회전하는 것이 용이하다.
도 9c는, 디텍터가 기준 패턴(900)에 평행하게 이동하는 상황에서 디텍터(100)에 의해 감지된 기준 패턴(900)의 편집된 이미지(954)를 도시한다. 이러한 경우, 몇몇 패턴들(하얀 것들)은 다른 패턴들(선형인 것들)보다 더 넓다. 단부 패턴들은, 각각의 단부 패턴에 의해 생성된 편집 이미지가 기준 패턴의 중앙축 상의 최대폭을 갖도록 한다. 유사하게, 기준 패턴(900)의 이미지(954)에서의 단부 패턴들은 다른 패턴들보다 더 좁다. 이러한 상황은 디텍터(100)를 평행하게 이동시킴으로써 교정될 수 있다. 성공적인 교정들 이후, 디텍터(100)는 모든 패턴들이 동일한 폭을 갖는 도 9d에 따른 편집된 이미지(956)를 감지할 수 있으며, 이때 편집된 패턴의 총 길이는 그것의 최대치가 되며 단부들에 의해 형생성된 편집된 패턴들은 그것들의 최대폭을 갖는다. 기준 패턴에서, 단부 패턴들은 그것들이 패턴의 정점(apex)들로 관찰되도록 하는 것이다. 따라서, 측정될 표면의 주 이동 방향을 따라 기준 패턴을 패열하는 것이 용이하게 된다.
기준 패턴(900)은 또한, 예를 들어 세 개의 더 작은 원형 패턴들(960 내지 964)을 포함할 수 있으며, 그것들에 의해 기준 패턴(900) 상에서 상기 디텍터(100)가 거칠지만 빠르게 포커싱될 수 있다. 왜냐하면, 다른 얼라인먼트 편차(편향; deviation)들에 따라 디텍터(102) 상에 생성된 이미지에서 상기 원(960 내지 964)의 폭들이 변하기 때문이다.
상기 측정 장치는 또한 기준 패턴(900) 없는 측정을 위해 포커싱될 수 있다. 이는 다음과 같이 하나의 디텍터에 대해 기술될 수 있으나, 그러한 기술은 또한 두 개의 디텍터들에도 적용된다. 평탄하게 이동하는 표면에 의해, 광학적 축에 대해 디텍터를 회전시킴으로써 응답 매트릭스에서 감지되는 하나 이상의 곡선들의 각 계수(angular coefficient)에 대하여 최대값이 조사될 수 있다. 그 이후, 디텍터 로우의 시작부에서 감지되는 곡선(들)의 각 계수가 동일해지도록, 측정될 표면의 주 이동 방향에서 상기 디텍터가 기울여질 수 있다. 제로 속도이고 이동하는 표면인 경우에, 얼라인먼트는 계산들에 의해 지지되어, 시갖적으로 또는 완전하게 자동적으로 수행될 수 있다.
도 10a는 디텍터(100)의 작동 속도에 비교하여 빠른 현상에 의해 발생된 라인(1500)이 응답 매트릭스(600)에서 관찰되는 상황을 도시한다. 이러한 이유로, 상기 라인(1500)은 (매우) 가파른 각도 α를 갖는다. 상기 각도 α가 예를 들어 70°보다 더 크다면, 측정 물체의 속도를 정확하게 측정하는 것은 어렵다. 상기 라인(1500)의 각도 α는 로우 이전(row transfer)들을 수행함으로써 감소될 수 있다. 로우들은 예를 들어, 이전에 의해 상기 각도가 45°로 감소되도록, 이전될 수 있으며, 이는 라인 1502로 표시되어진다. 로우 이전은, 각각의 로우에서 라인 1502에 의해 가로질러지는 픽셀이 매트릭스의 좌측 모서리로 이동하도록, 각각의 로우를 이전시킴으로써 수행될 수 있다. 동시에, 상기 로우 내의 다른 픽셀들이 대응적으로 이동한다.
도 10b는 로우 이전이 수행되어진 응답 매트릭스를 도시한다. 상기 라인(1500)의 상승 각도가 감소되었으며, 이는 측정 물체의 측정을 용이하게 하며 집중시킨다. 디텍터의 작동 속도와 비교하여 느린 현상에 의해 발생된 라인이 응답 매트릭스에서 관찰되는 상황에서 신호 처리를 용이하게 하고 집중되도록 하기 위해, 0 축으로부터 멀어지는 대응 이전이 수행될 수 있다.
다수의 연속적인 로우 이전들을 수행하고 각각의 이전에 대해 측정 물체의 이동을 결정함으로써, 예를 들어 세 개의 이전들이 측정 물체의 이동 상에 세 개의 다른 결과들을 산출할 수 있다. 이러한 결과들은 평균될 수 있으며, 각각은 서로 독립적인 임의의 에러들을 포함하기 때문에, 측정 물체의 이동에 대해 개별적인 결과에 의했을 때 보다 더 정확한 결과가 얻어진다. 사실상, 그 결과는 측정 결과들의 제곱근(square root)에 비례하여 개선된다. 예를 들어 세 개의 로우 이전들에 의해 정확성에 있어 계수
Figure 112008061851744-PCT00005
에 의해 개선된다.
도 11은 상기 방법에 따른 플로우 챠트를 도시한다. 상기 방법에서, 표면(104)의 이동은 적어도 하나의 주 이동 방향을 갖는다. 1100 단계에서, 상기 표면은 적어도 하나의 디텍터의 디텍터 로우에 의해 반복적으로 감지되고, 이때 상기 디텍터 로우의 방향은 표면의 주 이동 방향과 동일하며, 그리고 배율 데이타 및 응답 로우들을 산출하기 위해 상기 표면과 상기 디텍터 사이의 거리가 동시에 감지된다. 1102 단계에서, 연속적인 응답 로우들이 응답 매트릭스 내로 배열된다. 1104 단계에서, 각각의 응답 매트릭스에서 적어도 하나의 곡선의 방향이 결정된다. 1106 단계에서, 배율 데이타에 기초하여 적어도 하나의 곡선 또는 곡선부의 방향(들)에 의해 형성된 응답 매트릭스들 내에서, 표면의 병진이동이 결정된다.
도 11에 도시된 방법은 논리 회로 또는 컴퓨터 프로그램에 기초한 해결방안으로서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은, 그것의 배급(distriburion)을 위한 컴 퓨터 프로그램 배급 매체 상에 제공될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램 배급 매체는 데이타 처리 장치에 의해 읽혀질 수 있으며 그 장치는 표면의 병진이동을 측정하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 암호화한다.
상기 배급 매체는, 데이타 처리 장치에 의해 읽혀질 수 있는 매체, 프로그램 저장 매체, 데이타 처리 장치에 의해 읽혀질 수 있는 메모리, 데이타 처리 장치에 의해 읽혀질 수 있는 프로그램 배급 패키지, 데이타 처리 장치에 의해 읽혀질 수 있는 신호, 데이타 처리 장치에 의해 읽혀질 수 있는 전자통신 신호 또는 데이타 처리 장치에 의해 읽혀질 수 있는 압축 소프트웨어 패키지와 같은, 컴퓨터 프로그램을 배급하기 위한 종래의 수단일 수 있다.
전술한 바에 덧붙여, 본 발명은 또한 차량 이동 상태 및 위치를 인식하기에 또한 적용될 수 있다. 그러한 경우, 그것은 차량 스태빌라이저(stabilizer) 시스템의 부분으로서 기능할 수 있다. 상기 차량은 예를 들어, 운전자 없이 자동으로 이동할 수 있거나 운전자에 의해 제어되는 산업용 파워 툴(power tool)일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들에 따른 예들을 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 그것들에 제한되지 않으며 첨부된 청구항들의 범위 내에서 다양한 방법으로 수정될 수 있음은 자명하다.

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 주 이동 방향을 갖는 측정 물체(116)의 표면(104)의 이동을 포함하며,
    적어도 하나의 디텍터(100, 120, 122)의 디텍터 로우(102)에 의해 반복적으로 상기 표면(104)을 감지하며, 이때 상기 디텍터 로우(102)의 방향은 상기 표면의 주 이동 방향과 동일하며, 그리고 배율 데이타 및 응답 로우들(1 내지 6)을 산출하기 위해 상기 표면(104) 및 상기 디텍터(100, 120, 122) 사이의 거리를 동시에 측정하는 단계(1100);
    연속적인 응답 로우들(1 내지 6)을 응답 매트릭스(10, 600)로 배열하는 단계(1102);
    각각의 응답 매트릭스(10, 600)에서 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향을 결정하는 단계(1104); 및
    상기 배율 데이타에 기초하여 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602) 또는 곡선부의 방향 또는 방향들에 의해 형성된 응답 매트릭스(10, 600)에서 상기 표면(104)의 병진이동을 결정하는 단계(1106);를 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 두 개의 다른 순간에 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400- 404, 500-506, 602)의 방향을 비교함으로써 표면(104)의 병진이동을 결정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상이한 곡선들(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향들을 비교함으로써 상기 병진이동을 결정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    텔레센트릭 광학기들에 의해 형성된 매트릭스(10, 600)의 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향을 넌텔레센트릭 광학기들에 의해 형성된 응답 매트릭스(10, 600)의 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향과 비교함으로써, 상기 표면(104)의 병진이동을 결정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배율에 의해 상기 표면(104)과 상기 디텍터 로우(102) 사이의 거리의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면(104)의 병진이동에 의해 상기 표면(104)과 상기 디텍터 로우(102) 사이의 경사를 측정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표면(104)의 병진이동에 의해 표면(104)의 프로파일을 측정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 응답 매트릭스의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 미리 결정된 임계값을 초과하는 편향에 의한 상기 표면(104)의 평면에서의 병진이동을 측정함으로써 제로 속도에서의 상기 표면(104)의 병진이동을 측정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    적어도 두 개의 디텍터 요소들(1020)의 응답 신호들 사이의 상관관계(correlation) 측정에 의해 상기 표면(104)의 속도를 더 결정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    적어도 두 개의 디텍터(120, 122)에 의해 측정될 표면(104) 상의 물체(124) 의 이미지(126, 128)의 크기를 결정하며, 상기 이미지 크기들로부터 측정될 표면(104)의 거리 및/또는 거리 변화량을 결정하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 곡선의 방향에 의해 상기 측정 물체(116)의 속도를 결정하며, 상기 속도의 변화에 의해 상기 측정 물체(116)의 모서리(700, 800)를 감지하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하는 방법.
  12. 디텍터 로우(102)를 포함하는 적어도 하나의 디텍터(100, 120, 122);
    배율 데이타를 결정하기 위해 상기 표면(104)와 상기 디텍터(100, 120, 122) 사이의 거리를 측정하기 위한 디텍터(100, 120, 122); 및
    신호 처리 유닛(108);을 포함하며,
    응답 로우들(1 내지 6)을 형성하기 위해, 각각의 디텍터 로우(102)는 측정 물체(116)의 표면(104)을 반복적으로 감지하도록 배치되고, 이때 상기 표면은 적어도 하나의 주 이동 방향을 가지며, 그리고 각각의 디텍터 로우(102)의 방향은 상기 표면(104)의 주 이동 방향과 동일하도록 설정되며,
    상기 신호 처리 유닛(108)은, 각각의 디텍터 로우(102)에 의해 형성된 거리 정보 및 응답 로우들(1 내지 6)을 수신하고, 연속적인 상기 응답 로우들(1 내지 6)로부터 각각의 디텍터 로우(102)와 관련된 응답 매트릭스를 형성하며, 각각의 응답 매트릭스(10, 600)에서 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향을 결정하도록, 배치되며,
    상기 신호 처리 유닛(108)은, 상기 배율 데이타에 기초하여 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602) 또는 곡선부들의 방향 또는 방향들에 의해 형성된 응답 매트릭스들(10, 60)에서 표면(104)의 병진이동을 결정하도록 배치되는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은 적어도 두 개의 다른 순간에 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향을 비교함으로써 상기 표면(104)의 병진이동을 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛은 다른 곡선들(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향들을 비교함으로써 상기 병진이동을 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 디텍터들(100, 120, 122)은 적어도 두 개의 응답 매트릭스(10, 600)를 형성하도록 배치되며, 상기 응답 매트릭스들 중 적어도 하나는 텔레센트릭 이미징 광학기에 의해 형성되고 적어도 하나는 넌텔레센트릭 이미징 광학기에 의해 형성되며, 상기 신호 처리 유닛(108)은 텔레센트릭 광학기에 의해 형성된 응답 매트릭스(10, 600) 상의 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향을 넌텔레센트릭 광학기에 의해 형성된 응답 매트릭스(10, 600) 상의 적어도 하나의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 방향과 비교함으로써 상기 표면(104)의 병진이동을 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은 상기 표면(104)와 상기 디텍터 로우(102) 사이의 경사 또는 상기 배율에 의해 이동을 측정하도록 배치되는 것을 특징을 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은 상기 표면(104)의 병진이동에 의해 상기 표면(104)과 상기 디텍터 로우(102) 사이의 경사를 측정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은 상기 표면(104)의 병진이동에 의해 표면(104)의 프로파일을 측정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은 상기 응답 매트릭스 상의 곡선(200-204, 300-304, 400-404, 500-506, 602)의 미리 결정된 임계값을 초과하는 편향에 의한 상기 표면(104)의 평면에서의 병진이동을 측정함으로써 제로 속도에서의 상기 표면(104)의 병진이동을 측정하도록 배치되는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은 적어도 두 개의 디텍터 요소들(1020)의 응답 신호들 사이의 상관관계 측정에 의해 상기 표면(104)의 속도를 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은, 적어도 두 개의 디텍터들(120, 122)에 의해 측정될 표면(104) 상의 물체(124)의 모서리(126, 128)의 크기를 측정하고, 상기 이미지 크기들로부터 측정될 표면(104)의 거리 및/또는 거리 변화량을 결정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 측정 장치.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 유닛(108)은, 적어도 하나의 곡선의 방향에 의해 측정 물체(116)의 속도를 결정하고, 상기 속도의 변화량에 의해 상기 측정 물체(116)의 모서리(700, 800)를 감지하는 것을 특징으로 하는 표면의 병진이동을 측정하기 위한 장치.
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