KR20180039201A - Precise deformation generating and measuring device using the light interferometer - Google Patents

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KR20180039201A KR1020160129656A KR20160129656A KR20180039201A KR 20180039201 A KR20180039201 A KR 20180039201A KR 1020160129656 A KR1020160129656 A KR 1020160129656A KR 20160129656 A KR20160129656 A KR 20160129656A KR 20180039201 A KR20180039201 A KR 20180039201A
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Abstract

The present invention relates to a precise deformation generation and measurement device using an optical interferometer. More specifically, the precise deformation generation and measurement device using an optical interferometer comprises: a light source emission unit installed at one side of a base member to emit light by a supplied power; a half mirror-type optical splitter installed on an upper surface of the base member to be inclined at a predetermined angle, transmitting part of light incident from the light source emission unit, and reflecting part of the light at a right angle; a first reflection mirror installed on the upper surface of the base member to re-reflect part of the light reflected from the optical splitter toward the optical splitter; a second reflection mirror installed at a rear side of the optical splitter such that the light transmitting through the optical splitter is re-reflected toward the optical splitter after the light is incident; a first fixing unit integrally formed with the second reflection mirror to fix an object to be measured; an optical interference pattern forming unit installed at an opposite side of the first reflection mirror such that the light reflected from the first and the second reflection mirror through the optical splitter is processed; an image photographing unit for photographing an interference pattern of reflected light, formed on the optical interference pattern forming unit; a movement guide member for guiding the first fixing unit to be able to move back and forth; a movement control means for moving the first fixing unit along the movement guide member; a second fixing unit installed between the first fixing unit and the movement control means to measure deformation with respect to the other direction of the object to be measured; and a deformation measurement unit connected to the image photographing unit and the movement control means to measure deformation of the object to be measured based on an interference pattern of the light and a sensed signal.

Description

광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치{Precise deformation generating and measuring device using the light interferometer}Technical Field [0001] The present invention relates to a precise deformation generating and measuring device using a light interferometer,

본 발명은 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전물질을 이용한 이동제어수단을 통해 측정대상물의 변형량의 발생과 측정을 수행함과 동시에 광 간섭계를 이용하여 측정대상물의 변형량을 측정할 수 있도록 구성되는 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for generating and measuring a deformation amount of a measurement object through a motion control means using a piezoelectric material, And a fine deformation amount generating and measuring apparatus using the optical interferometer configured to measure a deformation amount.

광을 이용하여 측정 대상물의 변형량, 특히 길이(거리를 포함하는 의미로 사용됨), 폭, 두께와 같은 물리량을 측정하는 방식과 장치는 매우 다양하며, 그 이용하는 범위 또한 다양한 산업분야에서 널리 이용되고 있다.Methods and apparatuses for measuring physical quantities such as the amount of deformation of a measurement object, in particular length (used in the meaning including distance), width, and thickness, by using light are very diverse, and the range of their use is also widely used in various industrial fields .

본 발명은 광의 간섭효과에 의한 측정대상물의 길이, 특히 기준치에 대비해변형된 길이(이하, ‘변형량’이라 통칭함)를 측정하고, 이의 측정을 위해 압전물질을 이용하여 측정대상물에 변형량의 발생과 측정을 수행할 수 있도록 하는 정밀 변형량 발생 및 측정장치에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명과 관련된 기술에 국한해서 종래의 기술을 살펴본다.The present invention relates to a method of measuring a length of a measurement object due to interference of light, particularly a length (hereinafter, referred to as a 'deformation amount') in comparison with a reference value, The present invention relates to a fine deformation amount generating and measuring apparatus capable of performing a measurement, and more particularly, to a conventional deformation amount generating and measuring apparatus.

본 발명이 이용하는 광(光) 간섭계에 의한 변형량 측정은 미켈슨 간섭계(Michelson Interferometer)의 원리를 응용한다.The deformation amount measurement by the optical interferometer used in the present invention applies the principle of the Michelson interferometer.

주지된 바와 같이, 미켈슨 간섭계의 측정법은 광의 간섭성 또는 결맞음(coherence) 성질을 이용하는 측정법으로, 도 1에 광 결맞음 측정법에 대한 개념이 개략적으로 도시되어 있다.As is well known, the measurement method of the Mickelson interferometer is a measurement method using the coherence property of light, and the concept of the optical coherence measurement method is schematically shown in FIG.

광 간섭계를 이용한 거리 측정방법에는 원격탐사, 거리측정, 로봇주행, 양자물리, 분광학 및 생의학 영상화 등 다양한 분야에서 사용되고 있는 것으로, 감도가 가장 좋은 측정방법의 하나로 인정되고 있다.Distance measurement method using optical interferometer is used in various fields such as remote sensing, distance measurement, robot traveling, quantum physics, spectroscopy and biomedical imaging, and sensitivity is recognized as one of the best measurement methods.

이 방법은 미지의 파(波)에 의해 측정되는 간섭도를 기지의 기준파로 관찰함으로써 상기 미지 파의 위상을 얻는 방법이다.This method is a method of obtaining the phase of the unknown wave by observing the degree of interference measured by an unknown wave with a known reference wave.

한편, 미켈슨 간섭계를 이용하는 거리측정장치의 개략도 및 이 간섭계를 이용해서 얻어지는 간섭 줄무늬의 일례가 도 2에 도시되어 있다.On the other hand, a schematic diagram of a distance measuring apparatus using a Mickelson interferometer and an example of interference fringes obtained by using this interferometer are shown in Fig.

도 2를 참조하면 미켈슨 거리측정장치는 레이저 광원(1), 상기 레이저 광원(1)에서 출력된 광이 입사되는 광분할기 (beam splitter)(2), 상기 광분할기기(2)에서 투과 또는 반사된 광이 입사되도록 상호 직각되게 배치된 제1거울(3)과제2거울(4, 제2거울에 측정대상물 및 이동수단이 구비됨), 광검출기 (5) 및 검출된 광 간섭무늬를 통해 측정대상물의 거리를 프로그램에 의해 측정하는 프로세서(6)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the Mickelson distance measuring apparatus includes a laser light source 1, a beam splitter 2 through which light output from the laser light source 1 is incident, (4), the optical detector (5), and the detected optical interference pattern (4). The first and second mirrors (4 and 6) And a processor 6 for measuring the distance of the object by a program.

이와 같이 구성되는 미켈슨 간섭계는 레이저 광원(1)으로부터 출사된 광이 제1경로(a)를 통하여 광분할기(2)로 입사되고, 광분할기(2)로 입사된 광은 각각 제2경로(b)와 제3경로(c)를 통해 제1미러(3)와 제2미러(4)쪽으로 분할된다. The light beam emitted from the laser light source 1 is incident on the beam splitter 2 through the first path a and the light incident on the beam splitter 2 passes through the second path b ) And the third path (c) toward the first mirror 3 and the second mirror 4.

제2경로(b)와 제3경로(c)로 분할된 광들은 제1미러(3) 및 제2미러(4)에 의해 반사되어 다시 각각 제2경로(b) 및 제3경로(c)를 따라 광분할기(2)쪽으로 복귀하며, 복귀된 광들은 광분할기(2)에 의해 다시 합쳐진 후, 합쳐진 광은 제4경로(d)를 따라 간섭을 일으키면서 광검출기(5)로 입사되고, 광검출기(5)는 입사된 광신호를 프로세서(6)로 보내지게 되며, 프로세서(60)에서는 광간섭 패턴을 분석하여 광의 이동 경로에 대한 거리 정보 또는 굴절률 정보 등을 측정자에게 제공하게 된다.The lights divided into the second path b and the third path c are reflected by the first mirror 3 and the second mirror 4 and then reflected by the second path b and the third path c, And the returned light is recombined by the optical splitter 2 and then the combined light is incident on the photodetector 5 while causing interference along the fourth path d, The photodetector 5 sends the incident optical signal to the processor 6 and the processor 60 analyzes the optical interference pattern to provide distance information or refractive index information on the path of the light to the measurer.

즉, 측정자에게 제공되는 광간섭 패턴 또는 광 간섭 줄무늬는 제2거울(4)을 움직였을때 간섭무늬 패턴의 중앙점이 밝은 부분과 어두운 부분 사이에서 이동 또는 바꿔지게 되고, 광분할기(2)의 중심점에서 제1거울(3)과 제2거울(4) 사이의 경로차(b:c)에 따라 위상차가 달라지게 되고, 만약, 제2거울(4)이 Δd(Δλ)/2만큼 움직였다면 그 경로차는 λ만큼 변하고, 간섭무늬는 한 단계식 이동하게 된다.That is, when the second mirror 4 is moved, the center point of the interference fringe pattern is shifted or changed between the bright part and the dark part, and the light interference pattern or optical interference fringe The phase difference is different according to the path difference b: c between the first mirror 3 and the second mirror 4. If the second mirror 4 moves by? D (? Lambda) / 2, The difference is changed by?, And the interference fringe is shifted by one step.

얇고 투명한 물질을 빛의 경로에 갖다 놓아도 간섭무늬가 이동하게 되며, 두께가 L이고 굴절률이 n인 물체를 광분할기(2)와 제2거울(4) 사이에 갖다 놓으면 이 물질을 왕복하는 동안 빛의 파동수는

Figure pat00001
이고, 이 물질이 없다면 같은 거리를 왕복하는 동안 파동수는
Figure pat00002
이다.When an object having a thickness of L and a refractive index n is placed between the light splitter 2 and the second mirror 4, the light is transmitted through the light The wave number of
Figure pat00001
, And if there is no such material, the number of waves
Figure pat00002
to be.

결국 투명 물질로 인해 생기는 경로차의 변화는 Nm-Na

Figure pat00003
이다.As a result, the change in the path difference due to the transparent material is expressed by Nm-Na
Figure pat00003
to be.

이와 같은 방법에 의해 아주 얇은 물질의 두께도 빛의 파동수로 표시할 수 있게 되어 어떤 물체의 얇은 두께에 대한 정밀한 측정이 가능하도록 한다.In this way, the thickness of a very thin material can be represented by the number of waves of light, allowing precise measurement of the thickness of an object.

이와 같은 미켈슨 간섭계의 기본 원리를 응용한 다양한 측정장치들이 개발되어 사용되고 있거나 특허출원이 이루어지고 있다.A variety of measuring devices have been developed and used or patent applications have been applied to the basic principles of the Mickelson interferometer.

그 일례로, 한국 특허등록 제10-0752803호(등록일: 2007.08.21)에서는 “간섭계를 이용한 미소변위 측정장치 및 방법”이 제시되어 있다.For example, Korean Patent Registration No. 10-0752803 (registered on Aug. 21, 2007) discloses " an apparatus and method for measuring minute displacement using an interferometer. &Quot;

상술한 특허에 개시된 미소변위 측정장치 및 방법은 변위측정 대상물과 함께 거동하는 변위 이동체와, 상기 변위 이동체의 이동에 따른 변위광과 기준이 되는 기준광의 광경로 차이로 인한 갑섭무늬를 형성하는 간섭계와, 간섭무늬를 파장별로 검출하는 광 검출수단 및 광 검출수단에서 검출한 간섭패턴을 힐버트(Hilbert)변환하여 파장 성분별 상(Phase)을 구하고 구한 상의 물리량을 변위정보로 변환하여 미소변위를 측정하는 측정수단을 포함하여 구성되는 것으로, 기준이 되는 광경로와 측정 광 경로 사이의 변위차이로 인해 생기는 간섭무느를 파장 성분별로 분해하고 이를 저가의 간단한 구성요소들로 이루어지는 힐버트 변환장치를 통해 미소 변위까지 정확하게 측정할 수 있도록 한다.The apparatus and method for measuring micro-displacement disclosed in the above-mentioned patents include a displacement mobile body that moves together with a displacement measurement object, an interferometer that forms a burglar due to a difference in optical path between the displacement light due to the movement of the displacement mobile body and reference light, Optical detection means for detecting the interference fringes by wavelength, and Hilbert-transformed interference patterns detected by the optical detection means to obtain phase for each wavelength component, and converting the obtained physical quantity into displacement information to measure the minute displacement And a measuring means for separating the interference wave generated due to the difference in displacement between the reference optical path and the measurement optical path by wavelength components and outputting it to the minute displacement through a Hilbert transformer composed of simple low- So that it can be accurately measured.

상술한 미켈슨의 간섭계를 이용한 또 다른 실시예로, 특허등록 제10-1252396호(등록일:2013.04.02)의 “비접촉 광학 간섭계식 증발량 측정장치”가 안출된 바 있다.As another embodiment using the above-described Mickelson's interferometer, a " non-contact optical interferometric evaporation amount measuring apparatus " of Patent Registration No. 10-1252396 (Registered on Apr. 31, 2013) has been found.

이는 빔을 출력하는 레이저와, 상기 빔을 두 개의 서로 다른 경로를 지나가도록 나누는 빔분할기와, 상기 서로 다른 경로의 빔을 반사하여 상기 빔분할기에서 합하는 미러와, 상기 빔분할기에서 합해진 빔의 간섭무늬를 카운트하여 증발계 수조의 수위를 측정하는 디텍터를 포함하여 구성됨으로써 간섭무늬의 갯수 변화를 카운트하여 증발계 수조 속의 물의 두께 변화, 즉 증발량의 변화 정도를 정확히 실시간으로 측정할 수 있도록 한다.A beam splitter for dividing the beam so as to pass through two different paths; a mirror for reflecting the beam of the different paths and combining the beams in the beam splitter; and a beam splitter for splitting the interference fringe of the beam combined in the beam splitter And counting the number of interference fringes to count the change in the thickness of the water in the evaporator water tank, that is, the degree of change of the evaporation amount, in real time.

하지만, 이와 같은 종래의 안출된 발명들은 미켈슨 간섭계의 기본원리를 이용하여 어떤 물체의 일 방향에 대한 물리량, 즉 거울과 광(빔)분할기 사이에 위치한 물체의 변형량만을 측정할 수 밖에 없는 단점이 있었다. However, such conventional inventions have a disadvantage in that only the physical quantity of an object in one direction, i.e., the amount of deformation of an object located between the mirror and the optical (beam) splitter, can be measured using the basic principle of the Melson interferometer .

또한, 이러한 종래의 광 간섭계를 이용한 측정장치는 측정대상물의 변형량을 정밀하게 측정할 수 있도록 하는 반면에, 정밀한 측정을 위해 측정대상물의 이동을 제어하는 수단으로는 손으로 제어하는 수동제어방식을 이용함으로써 매우 정밀하고 미세한 변형량을 측정하는데 한계가 있었다. In addition, such a conventional measuring apparatus using the optical interferometer can precisely measure the deformation amount of the measurement object, while, as a means for controlling the movement of the measurement object for precise measurement, a manual control system There is a limit in measuring very fine and minute deformation amount.

- 특허등록 제10-0752803호(등록일: 2007.08.21, 발명의 명칭: 간섭게를 이용한 미소변위 측정장치 및 방법)- Patent Registration No. 10-0752803 (Registered Date: Aug. 21, 2007, entitled "Apparatus and Method for Measuring Small Displacement Using Interference Crab) - 특허등록 제10-1252396호(등록일:2013.04.02, 발명의 명칭 : 비접촉 광학 간섭계식 증발량 측정장치)- Patent Registration No. 10-1252396 (Registered on March 31, 2013, entitled "Non-contact optical interferometric evaporation amount measurement device")

본 발명은 상술한 미켈슨 간섭계의 기본 원리를 이용한 종래의 측정장치가 갖는 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 광 간섭계를 이용하여 측정대상물에 대한 정밀한 변형량 측정이 가능할 뿐만 아니라 측정대상물의 정밀한 이동 즉, 정밀한 변형량을 발생시킬 수 있도록 하여 고정밀 변형량 발생 및 측정이 동시에 가능하도록 하는 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the disadvantages of the conventional measuring apparatus using the basic principle of the above-described Mickelson interferometer, and it is an object of the present invention to provide an optical interferometer capable of accurately measuring the deformation amount of a measurement object, It is an object of the present invention to provide a fine deformation amount generating and measuring apparatus using an optical interferometer capable of generating a precise deformation amount and simultaneously generating and measuring a high precision deformation amount.

특히, 본 발명은 동일한 측정대상물에 대한 서로 다른 두 방향(x축, y축)에 대한 변형량을 발생시킴과 동시에 측정이 가능하도록 하여 측정대상물에 대한 보다 정밀하고 신속한 변형량 발생 및 측정이 가능하도록 하는 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치를 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.Particularly, the present invention is capable of generating a deformation amount for two different directions (x-axis, y-axis) for the same measurement object and enabling measurement at the same time, thereby enabling more accurate and quick deformation amount generation and measurement for the measurement object Another object of the present invention is to provide an apparatus for accurately generating and measuring a strain amount using an optical interferometer.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치는 공급된 전원에 의해 일정한 파장의 광을 출사하도록 평판형의 베이스부재 상면 일측에 설치되는 광원출광부; 상기 광원출광부에서 일정거리 이격된 위치의 베이스부재 상면에 수직 설치되어 상기 광원출광부에서 입사되는 광(光)의 일부를 투과시키고 다른 일부의 광(光)은 직각으로 반사시키는 반거울 구조의 광(光) 분할기; 상기 광 분할기의 일측으로 일정거리 이격되어 베이스부재의 상면에서 상기 광원출광부에 대해 직각방향으로 설치되어 상기 광 분할기에서 반사되는 광을 수속하여 광 분할기측으로 재 반사시키는 제1반사미러; 상기 광 분할기의 후방측에 설치되어 광 분할기를 투과하여 입사된 광(光)을 광 분할기 측으로 반사시키는 제2반사미러; 상기 제2반사미러와 일체로 구성되어 제1측정대상물이 고정되는 제1고정부; 상기 제1 및 제2 반사미러에서 반사된 광이 상기 광 분할기에서 합해져 일정한 모양의 간섭무늬가 형성되도록 상기 제1반사미러의 대향 측 베이스부재의 상면에서 상기 광 분할기에 대해 일정 기울기로 설치되는 광 간섭무늬 형성부; 상기 광 분할기를 통과한 간섭광의 광 간섭무늬가 상기 광 간섭무늬 형성부에 확대되어 맺히도록 상기 광 분할기와 광 간섭무늬 형성부 사이에 설치되는 간섭무늬 확대부; 상기 광 간섭무늬 형성부에 맺힌 광 간섭무늬를 촬영하여 측정대상물의 변형량 측정프로그램이 설치된 변형량측정부로 전송하도록 베이스부재의 상면 일측에 설치되는 영상촬영부; 상기 제1고정부를 상기 광원 출광부를 기준으로 전후 이동시켜 제1고정부에 고정된 측정대상물에 일정한 변형량을 발생시키도록 제1고정부의 하단과 베이스부재의 상면 사이에 설치되는 이동안내부재; 상기 이동안내부재에 결합된 상기 제1고정부를 변형량측정부에서 전달된 제어명령을 통해 전후 이동시키도록 상기 이동안내부재의 일측 베이스부재의 상면에 고정 설치되는 이동제어수단; 상기 제1고정부와 이동제어수단 사이에 구비되어 상기 제1고정부의 이동시 제1고정부에 고정된 제1측정대상물과 다른 방향의 변형량을 측정하도록 제2측정대상물이 고정되는 제2고정부; 상기 광원출광부, 영상촬영부 및 이동제어수단과 연결되어 광원 출광부에서 출력되는 광원의 조절과 상기 영상촬영부에서 촬영된 간섭광의 분석을 통해 제1측정대상물의 변형량을 측정하고, 상기 이동제어수단의 제어 및 이동제어수단의 동작에 따라 제2고정부에 고정된 제2측정대상물의 변형량을 각각 측정하는 프로그램이 설치되어 제1 및 제2측정대상물의 변형량 측정결과를 영상으로 출력하는 변형량측정부;를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating and measuring fine strain using an optical interferometer, comprising: a light source emitting part installed on a top surface of a flat base member to emit light having a predetermined wavelength by a supplied power source; A half mirror structure vertically installed on the upper surface of the base member at a position spaced apart from the light source emitting part and transmitting a part of light incident from the light emitting part and reflecting a part of the light at a right angle A light splitter; A first reflection mirror disposed at a predetermined distance from the one side of the optical splitter and installed in a direction perpendicular to the light source emitting portion on the upper surface of the base member to converge and reflect the light reflected by the optical splitter to the light splitter; A second reflection mirror provided on the rear side of the light splitter and adapted to transmit the light transmitted through the light splitter to the light splitter; A first fixing unit integrally formed with the second reflection mirror and fixing the first measurement object; And a second reflecting mirror for reflecting the light reflected by the first and second reflecting mirrors at a predetermined slope from the upper surface of the opposite side base member of the first reflecting mirror so as to form an interference fringe of a certain shape, An interference fringe forming section; An interference fringe enlargement unit installed between the optical splitter and the optical interference fringe forming unit so that an optical interference fringe of the interference light passing through the optical splitter is enlarged and formed on the optical fringe forming unit; An image photographing unit installed on one side of the upper surface of the base member for photographing an optical interference pattern formed in the optical interference pattern forming unit and transmitting the deformation amount measurement unit to a deformation amount measuring unit provided with a deformation amount measuring program of the measurement subject; A moving guide member provided between the lower end of the first fixing part and the upper surface of the base member so as to generate a constant amount of deformation of the measurement object fixed to the first fixing part by moving the first fixing part back and forth with reference to the light source emitting part, ; Movement control means fixedly mounted on the upper surface of the base member on one side of the moving guide member so as to move the first fixing portion coupled to the moving guide member back and forth through a control command transmitted from the deformation amount measuring unit; And a second fixing part which is provided between the first fixing part and the movement control part and is fixed to the first fixing part when the first fixing part moves, ; The deformation amount of the first measurement object is measured through the adjustment of the light source output from the light source emitter and the analysis of the interference light photographed by the image capturing unit, which is connected to the light source emitter, the image capturing unit, A program for measuring the amount of deformation of the second measurement object fixed to the second fixing part according to the operation of the control means and the movement control means of the means for measuring the deformation amount of the first and second measurement objects, .

특히, 상기 제1고정부는, 상기 제2반사미러가 결합된 상태에서 상기 이동안내부재에 하단부가 고정되어 상기 이동제어수단의 동작에 따라 베이스부재의 상면에서 광원 출광부를 기준으로 전후 이동되는 가동체와, 상기 가동체의 후방에서 상기 베이스부재의 상면에 고정되고 그 일측면에 제1측정대상물이 고정되는 고정체와, 상기 가동체의 이동시 상기 고정체에 고정된 제1측정대상물의 표면을 가압하여 제1측정대상물의 변형량 계측이 가능하도록 상기 가동체의 후면에서 가동체에 일체로 결합되는 막대형상의 가압봉;을 포함하는 구성으로 이루어진다.Particularly, the first fixing portion is fixed to the movable guide member in a state where the second reflecting mirror is engaged, and the lower end is fixed to the movable guide member so that the movable member moves back and forth with respect to the light source emitting portion from the upper surface of the base member, A fixed body fixed to an upper surface of the base member at a rear side of the movable body and having a first measurement object fixed to one side of the fixed body, a surface of the first measurement object fixed to the fixed body when the movable body moves, And a rod-like pressing rod integrally joined to the movable body at the rear surface of the movable body so that the deformation amount of the first measurement object can be measured by pressurization.

또한, 상기 이동제어수단은, 전원공급시 일정한 전압이 인가되면서 발생된 전위차에 의해 선형방향의 힘이 발생되는 압전물질로 구성된 구동부와, 상기 구동부에서 발생된 힘을 상기 제1고정부의 가동체 표면에 전달하여 가동체를 움직이도록 일단이 상기 구동부에 연결되고 타단이 상기 가동체의 표면에 밀착되게 설치되는 막대형상의 선형이동부와, 상기 선형이동부의 이동 제어 및 선형이동부의 이동량에 따른 제2고정부에 고정된 제2측정대상물의 변형량을 상기 변형량측정부로 전송하는 선형이동제어부;를 포함하여 이루어진다.In addition, the movement control means may include: a driving unit including a piezoelectric material that generates a force in a linear direction by a potential difference generated when a constant voltage is applied during power supply; A rod-like linear moving part having one end connected to the driving part and the other end closely attached to the surface of the movable body so as to move to the surface of the movable part; And a linear movement control unit for transmitting the deformation amount of the second measurement object fixed to the second fixing unit to the deformation amount measurement unit.

상술한 본 발명에 따른 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치는 광 간섭계의 원리를 이용하여 측정대상물에 대한 일 방향의 변형량을 측정하고, 광 간섭계의 원리로 변형량을 측정한 측정대상물과 동일한 재료의 또 다른 방향에 대한 변형량을 동시에 측정할 수 있도록 하면서 그 변형량을 미세하게 발생시킬 수 있도록 구성됨으로써 한 번에 두 방향의 변형량을 동시에 정밀 측정이 가능하도록 한다.The fine deformation amount generating and measuring apparatus using the optical interferometer according to the present invention measures the amount of deformation in one direction with respect to the measuring object by using the principle of the optical interferometer, So that the amount of deformation can be finely generated. Thus, it is possible to precisely measure the amount of deformation in two directions at the same time.

특히, 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치는 수 ㎛ 이내의 변형량 발생 및 측정이 가능하도록 하여 고정밀도를 필요로 하는 다양한 제품의 이상유무 판단과 결함발생을 파악할 수 있도록 한다.Particularly, the apparatus for generating and measuring fine strain according to the present invention makes it possible to generate and measure a deformation amount within a few micrometers, thereby making it possible to determine the presence or absence of defects in various products requiring high precision and to detect defects.

도 1 및 도 2는 광 간섭계를 이용한 길이 측정장치의 실시예,
도 3은 본 발명에 따른 광 간섭계를 이용한 변형량 정밀측정장치의 전체 구성 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 광 간섭계를 이용한 변형량 정밀측정장치의 전체 구성 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 광 간섭계를 이용한 변형량 정밀측정장치에서 제1고정부의 발췌상태도,
도 6은 본 발명에 따른 광 간섭계를 이용한 변형량 정밀측정장치를 이용한 측정대상물의 변형량을 측정방법의 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 정밀측정장치에서 광 간섭계를 이용하여 제1고정부의 제1측정대상물에 대한 변형량을 측정하기 위해 획득된 광 간섭무늬의 일례이고,
도 8은 본 발명에 따른 정밀측정장치에서 이동제어수단의 제어를 통해 제2고정부에 고정된 제2측정대상물의 변형량을 계측하기 위한 획득된 그래프이다.FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a length measuring apparatus using an optical interferometer,
3 is an overall block diagram of an apparatus for accurately measuring a strain using an optical interferometer according to the present invention,
4 is an overall perspective view of an apparatus for measuring a deformation amount using an optical interferometer according to the present invention,
FIG. 5 is an excerpt diagram of a first fixing part in an apparatus for measuring a deformation amount using an optical interferometer according to the present invention,
FIG. 6 is a schematic view of a method of measuring the amount of deformation of a measurement object using the apparatus for measuring a deformation amount using the optical interferometer according to the present invention,
7 is an example of an optical interference pattern obtained for measuring a deformation amount of a first measurement object of a first fixation unit using an optical interferometer in a precision measurement apparatus according to the present invention,
8 is a graph obtained for measuring the amount of deformation of the second measurement object fixed to the second fixing part through the control of the movement control unit in the precision measurement apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치(이하, “정밀 변형량 발생 및 측정장치”로 약칭함)는 베이스부재의 상면에 설치된 광 간섭계를 이용하여 제1고정부에 고정된 제1측정대상물의 일 방향에 대한 변형량을 일차적으로 측정하고, 추가적으로 베이스부재의 타측에 구비된 제2고정부에 고정된 제2측정대상물을 제1측정대상물과 다른 방향에 대한 변형량을 동시에 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 하나의 장치로 한 번에 측정대상물의 서로 다른 방향의 변형량을 동시에 측정할 수 있도록 구성되는 특징으로 이루어진다.(Hereinafter abbreviated as " fine deformation amount generating and measuring apparatus ") using an optical interferometer according to the present invention comprises a first interferometer, which is fixed to a first fixing unit by using an optical interferometer provided on the upper surface of a base member, The amount of deformation with respect to one direction of the measurement object is firstly measured and the second measurement object fixed to the second fixing part provided on the other side of the base member can be simultaneously measured So that the deformation amount of the measurement object in different directions can be simultaneously measured by one apparatus at a time.

또한, 제1측정대상물이 고정된 제1고정부 및 제2측정대상물이 고정된 제2고정부를 압전물질을 이용하여 매우 정밀하게 이동시켜 변형량 발생이 가능하도록 함으로써 측정대상물의 미세한 변형까지도 측정이 가능하도록 구성된다.In addition, since the first fixing portion, to which the first measurement object is fixed, and the second fixing portion, to which the second measurement object is fixed, can be moved very precisely by using the piezoelectric material to generate a deformation amount, even the minute deformation of the measurement object can be measured Lt; / RTI >

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치의 바람직한 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a fine deformation amount generating and measuring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치에 적용되는 미켈슨의 광 간섭계의 원리 및 방법은 학계 뿐만 아니라 산업계에 널리 공지된 기술을 응용하여 측정대상물의 일 방향에 대한 변형량을 측정하도록 구성되는데, 이러한 기 공지된 광 간섭계의 측정원리 및 그 방법에 대한 구체적인 설명은 생략하거나 간단하게 하고, 본 발명의 신규한 특징부인 장치와 그 설치구조 위주로 자세한 설명을 한다.In addition, the principle and method of the optical interferometer of Mickelson applied to the fine deformation amount generating and measuring apparatus according to the present invention is configured to measure the deformation amount of the measurement object in one direction by applying a technique widely known in the industry as well as academia, A detailed description of the known optical interferometer measurement method and method will be omitted or simplified, and a detailed description will be given focusing on the apparatus and its installation structure which are novel features of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치(200)의 전체적인 구성을 알아보기 쉽도록 블럭도로 간단하게 도시하고 있고, 도 4는 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치(200)의 전체 구성에 대한 일 실시예의 구성예를 각각 도시하고 있다.FIG. 3 is a block diagram simply showing the overall configuration of the fine deformation amount generating and measuring apparatus 200 according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of the entire fine deformation amount generating and measuring apparatus 200 according to the present invention Each showing a configuration example of an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치(200)는 광 간섭계의 원리를 이용하여 측정대상물의 일 방향에 대한 변형량을 측정하는 1차 변형량측정부(A)와, 상기 1차 변형량측정부(A)와 연동되게 구성되어 1차 변형량측정부(A)에서 측정되는 측정대상물의 또 다른 방향에 대한 변형량을 측정하면서 변형량 측정에 필요한 변형량을 발생시키는 2차 변형량측정부(B)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the fine deformation amount generating and measuring apparatus 200 according to the present invention includes a first deformation amount measuring unit A for measuring a deformation amount of a measurement object in one direction using the principle of an optical interferometer, A secondary deformation amount measuring unit B configured to be interlocked with the deformation amount measuring unit A and generating a deformation amount necessary for the deformation amount measurement while measuring an amount of deformation with respect to another direction of the measurement object measured by the primary deformation amount measuring unit A, .

상기 1차 변형량측정부(A)의 주요 구성으로는 광원을 출광하는 광원출광부(20)와, 상기 광원출광부(20)에서 출사된 광(光)이 수속되는 광(光) 분할기(30)와, 상기 광(光) 분할기(30)에서 직각으로 반사되어 입사된 광(光)을 다시 광 분할기(30)로 재반사키는 제1 반사미러(40)와, 상기 광 분할기(30)를 투과하여 입사된 광을 다시 광 분할기(30)로 재반사시키는 제2 반사미러(50)와, 상기 제2 반사미러(50)와 일체로 구성되어 측정대상물(이하, ‘제1측정대상물’이라 함)을 고정하는 제1고정부(60)와, 상기 제1반사미러(40) 및 제2반사미러(50)에서 각각 반사되어 광분할기(30)에 합쳐진 반사광의 간섭무늬가 맺히도록 광 분할기(30)의 일측에 설치되는 광 간섭무늬 형성부(70)와, 상기 광 간섭무늬 형성부(70)에 형성된 반사광의 간섭무늬가 확대되어 표시되도록 광 분할기(30)와 광 간섭무늬 형성부(70) 사이에 구비되는 간섭무늬 확대부(75)와, 상기 광 간섭무늬 형성부(70)에 맺힌 광 간섭무늬를 촬영하는 영상촬영부(80)와, 상기 영상촬영부(80)에 촬영된 광 간섭무늬를 토대로 설정된 프로그램을 통해 제2반사미러(50)측 제1고정부(60)에 고정된 제1측정대상물의 변형량을 측정하는 변형량측정부(120)를 포함하여 이루어진다.The primary deformation amount measuring unit A includes a light source emitter 20 for emitting a light source and an optical divider 30 for converging the light emitted from the light source emitter 20 A first reflecting mirror 40 which reflects the light reflected by the optical divider 30 at right angles to the optical splitter 30, A second reflecting mirror 50 which reflects the incident light again to the optical splitter 30 and a second reflecting mirror 50 which are integrally formed with the second reflecting mirror 50, A first reflecting mirror 60 and a second reflecting mirror 50. The first reflecting mirror 60 reflects the light reflected from the first reflecting mirror 40 and the second reflecting mirror 50, An optical interference fringe forming unit 70 provided on one side of the divider 30 and a light splitter 30 and a light interference fringe forming unit 70 such that the interference fringes of the reflected light formed on the optical interference fringe forming unit 70 are enlarged and displayed An interference fringe enlargement section 75 provided between the optical interference fringe forming sections 70, an image capturing section 80 for capturing an optical interference fringe formed in the optical interference fringe forming section 70, (120) for measuring a deformation amount of a first measurement object fixed to the first fixing part (60) on the second reflection mirror (50) through a program set on the basis of an optical interference pattern photographed on the first reflection mirror (80) .

또한, 상기 2차 변형량측정부(B)는 상기 1차 변형량측정부(A)의 제1고정부(60)에 연결되어 측정대상물(이하, ‘제2측정대상물’이라 함)이 고정되는 제2고정부(100)와, 상기 제2고정부(100)가 광원출광부에서 출사되는 광의 진출방향과 평행하도록 전후 이동되게 안내하는 이동안내부재(105)와, 상기 제2고정부(100)의 이동량 조절과, 조절되어 이동된 이동변위를 감지하여 상기 변형량측정부(120)로 데이터를 전송하여 제2고정부(100)의 제2측정대상물에 대한 변형량을 계산하도록 하는 이동제어수단(110)을 포함한 구성으로 이루어진다.The secondary deformation amount measuring unit B is connected to the first securing unit 60 of the primary deformation measuring unit A to detect a secondary deformation amount of the secondary deformation amount measuring unit A, A moving guide member 105 guiding the second fixing unit 100 to move back and forth so that the second fixing unit 100 is parallel to the advancing direction of light emitted from the light source emitting portion, (110) for controlling the amount of movement of the second fixing part (100) and the amount of deformation of the second fixing part (100) by transmitting the data to the deformation amount measuring part (120) ).

도 4를 참조하면서 상술한 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치(200)의 주요 구성 및 구조에 대해서 좀 더 상술한다.The main configuration and structure of the fine deformation amount generating and measuring apparatus 200 according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

도시된 바와 같이, 상술한 1차 변형량측정부(A)와 2차 변형량측정부(B) 모두 평판형의 베이스부재(10)의 상면에 고정 설치되는 것으로, 먼저 1차 변형량측정부(A)의 구성에 대해서 상술한다.As shown in the figure, both the first deformation amount measuring portion A and the second deformation amount measuring portion B are fixedly mounted on the upper surface of the base member 10 of the flat plate type. Will be described in detail.

상기 베이스부재(10)의 상면 일측으로 광원출광부(20)가 구비되는데, 상기 광원출광부(20)는 공급된 전원에 의해 일정한 파장의 레이저 광(光)을 발생, 수평으로 출사하도록 일정 높이로 설치된다.A light source emitting portion 20 is provided on one side of the upper surface of the base member 10 so that the light emitting portion 20 emits laser light of a certain wavelength by the supplied power source and emits laser light Respectively.

상기 광원출광부(20)에서 출사되는 레이저 광원이 입사되도록 상기 광원출광부(20)에 일정거리 이격된 전방측 베이스부재(10)의 상면에는 광 분할기(30)가 설치된다.A light splitter 30 is installed on the upper surface of the front side base member 10 spaced a certain distance from the light source emitting portion 20 so that the laser light source emitted from the light source emitting portion 20 is incident.

상기 광분할기(30)는 상기 광원출광부(20)로부터 입사된 일부 광(光)은 그 후방으로 그대로 투과시키고 또 다른 일부의 광(光)은 직각방향으로 반사시키도록 반거울 구조로 이루어진다.The light splitter 30 has a semi-mirror structure in which a part of light incident from the light source emitter 20 is transmitted as it is to the rear and the other part of the light is reflected in a perpendicular direction.

또한, 상기 광 분할기(30)의 일측으로 광 분할기에서 일정거리 이격된 위치, 즉 상기 광원출광부(20)와 직각되는 방향의 위치에는 제1반사미러(40)가 설치되어 광 분할기(30)에서 직각으로 반사된 광이 입사된 후에 다시 광분할기(30)측으로 재 반사시키게 된다.A first reflecting mirror 40 is provided at a position spaced apart from the light splitter 30 by a predetermined distance from the light splitter 30, that is, at a position perpendicular to the light source emitting portion 20, The light reflected at right angles from the light splitter 30 is reflected again to the light splitter 30 after being incident.

그리고, 상기 광 분할기(30)를 기준으로 광원출광부(20)의 대향측, 즉 광 분할기(30)의 후방 측으로 일정거리 이격된 위치에 제2반사미러(50)가 설치되어 상기 광 분할기(30)를 투과한 광이 그 표면에 입사된 후 반사되어 다시 광 분할기(30)측으로 전달되도록 한다.A second reflecting mirror 50 is installed at a position spaced a certain distance from the light splitting unit 30 on the opposite side of the light source emitting unit 20, that is, the rear side of the light splitter 30, 30 is incident on the surface thereof and then reflected and transmitted to the light splitter 30 side.

상기 제2반사미러(50)는 도시된 바와 같이 일정 크기의 평판재로 이루어져 그 일측면에 제1측정대상물을 고정시키는 제1고정부(60) 전면에 결합되어 제1고정부(60)가 광원출광부(20)를 기준으로 전후 이동함에 따라 제2반사미러(40)도 함께 이동될 수 있도록 구성된다.As shown in the figure, the second reflecting mirror 50 is made of a flat plate material having a predetermined size and is coupled to the front surface of the first fixing part 60 for fixing the first measurement object on one side thereof, The second reflection mirror 40 can be moved together with the light source emitting portion 20 as it moves back and forth.

그리고, 상기 제1반사미러(40)와 제2반사미러(50)에서 반사된 광은 상기 광 분할기(30)에서 합쳐져 일정한 모양의 광 간섭무늬가 형성되어 그 간섭무늬의 패턴이 표면에 맺히도록 상기 제1반사미러(40)의 대향측 베이스부재의 상면에 광 간섭무늬 형성부(70)가 구비된다.The light reflected by the first reflection mirror 40 and the second reflection mirror 50 is combined by the optical splitter 30 to form a light interference pattern of a uniform shape so that the pattern of the interference pattern is formed on the surface. An optical interference fringe forming portion 70 is provided on the upper surface of the opposite side base member of the first reflecting mirror 40.

특히, 상기 광 분할기(30)에서 반사되는 광 간섭무늬가 광 간섭무늬 형성부(70)에 보다 크게 맺히도록 상기 광 분할기(30)와 광 간섭무늬 형성부(70) 사이에는 볼록렌즈 형상의 간섭무늬확대부(75)가 더 설치된 구성으로 이루어진다.Particularly, between the optical splitter 30 and the optical interference fringe forming portion 70 so that the optical interference fringe reflected by the optical splitter 30 is more largely formed on the optical interference fringe forming portion 70, a convex lens interference And a pattern enlargement unit 75 are further provided.

이와 더불어, 상기 광 간섭무늬 형성부(70)에 형성된 간섭광의 무늬를 촬영하여 분석할 수 있도록 상기 베이스부재(10)의 일측 상면에는 CCD카메라로 구성되는 영상촬영부(80)가 구비된다.In addition, an image capturing unit 80 composed of a CCD camera is provided on one side of the base member 10 so as to photograph and analyze the pattern of the interference light formed in the optical interference fringe forming unit 70.

상기 광 간섭무늬 형성부(70)는 도시된 바와 같이 광 간섭무늬가 형성되는 그 전면이 평판형으로 이루어지면서 광 분할기(30)와 영상촬영부(80)에 대해 각각 45°의 기울기를 갖도록 설치되어 광 분할기(30)에서 출사된 광 간섭무늬의 영상이 광 간섭무늬 형성부(70) 표면에 타원형 형태로 표시되더라고 최종적으로 영상촬영부(80)에는 정원(正圓) 형태로 광 간섭무늬가 획득될 수 있게 된다. As shown in the figure, the optical interference fringe forming unit 70 is installed so that the front face where the optical interference fringes are formed is a flat plate, and has a slope of 45 degrees with respect to the optical splitter 30 and the image pickup unit 80, The image of the optical interference fringe emitted from the optical splitter 30 is displayed in an elliptical shape on the surface of the optical interference fringe forming portion 70. Finally, the image taking portion 80 is provided with an optical interference fringe Can be obtained.

한편, 도 5는 상기 제1고정부(60)의 구성과 제2고정부(100)의 일부 구성을 발췌 도시하고 있는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1고정부(60)는 상기 제2반사미러(50)가 결합된 상태에서 그 하단부가 이동안내부재(105)에 고정되어 이동제어수단의 동작에 따라 베이스부재(10)의 상면에서 광원출광부(20)를 기준으로 전후 이동되는 평판형상의 가동체(62)와, 상기 가동체(62)의 후방 측 베이스부재(10)의 상면에 고정되고 그 후면에 제1측정대상물(M1)이 고정되는 평판형상의 고정체(64)와, 상기 가동체(62)의 이동시 상기 고정체(64)에 고정된 제1측정대상물(M1)의 표면을 가압하여 제1측정대상물(M1)의 변형량을 발생시키도록 상기 가동체(62)의 후면에서 가동체(62)에 일체로 결합되는 막대형상의 가압봉(65);을 더 포함하는 구성으로 이루어진다.5, the configuration of the first fixing part 60 and a part of the configuration of the second fixing part 100 are illustrated. As shown in FIG. 5, The lower end of the second reflecting mirror 50 is fixed to the moving guide member 105 so that the upper surface of the base member 10 moves forward and backward with respect to the light source emitting portion 20 And a flat plate-shaped fixture 64 (see FIG. 1), which is fixed on the upper surface of the base member 10 on the rear side of the movable body 62 and on which the first measurement object M1 is fixed, And a movable body 62 which is pressed against the surface of the first measurement object M1 fixed to the fixed body 64 when the movable body 62 is moved to generate a deformation amount of the first measurement object M1 Shaped pushing rods 65 integrally joined to the movable body 62 from the rear surface of the movable body 62. [

상기 가동체(62)와 고정체(64)는 모두 평판재로 구성되어 베이스부재(10)의 상면에 수직으로 설치되며, 고정체(64)의 경우 그 중앙부에 일정 크기의 관통부(66)가 형성되고, 상기 관통부(66)가 형성된 후면, 즉 상기 가동체(62)에서 보이지 않은 바깥쪽면에 제1측정대상물(M1)이 고정된 상태에서 상기 관통부(66)로 제1측정대상물(M1)의 일부가 노출되도록 구성된다.The movable member 62 and the fixing member 64 are both made of a flat plate material and are vertically installed on the upper surface of the base member 10. The fixing member 64 has a through hole 66 having a predetermined size at its center, And the first measurement object M1 is fixed to the rear surface of the through-hole 66, that is, the outer surface of the movable body 62, (M1) is exposed.

따라서, 상기 가동체(62)의 후면에서 고정체(64)를 향해 수직으로 설치된 막대형상의 가압봉(65)이 가동체(62)의 이동에 따라 상기 관통부(66)로 노출되는 측정대상물의 표면을 가압하여 측정대상물의 변형상태만큼 변형량을 발생시키게 되어 결국 그 변형량만큼 상기 가압봉(65)이 고정체(64) 측으로 이동하게 된다.A rod-like pressing rod 65 vertically provided from the back surface of the movable body 62 toward the fixed body 64 is disposed in the through-hole 66 in accordance with the movement of the movable body 62, So that the pressing rod 65 is moved toward the fixing body 64 by the amount of deformation as much as the deformation amount of the measuring object.

이와 같이 가동체(62)의 이동량이 측정대상물에서 발생된 변형량이 되고, 가동체의 이동량 변화에 따라 광 간섭계에 나타나는 광 간섭무늬가 변화되면서 변형량측정부에 의해 광원출광부에서 출사된 광의 파장이 일정한 주기의 위상 그래프로 표현되고, 위상그래프로 표현된 변위를 통해 측정대상물의 변형량이 측정된다.As the amount of movement of the movable member 62 becomes the amount of deformation generated in the measurement object and the optical interference pattern appearing in the optical interferometer changes in accordance with the change in the amount of movement of the movable member, the deformation amount measuring unit changes the wavelength of the light emitted from the light- A phase graph of a certain period, and the amount of deformation of the object to be measured is measured through the displacement expressed by the phase graph.

즉, 상기 영상촬영부(80)에서 획득된 광 간섭무늬 영상은 베이스부재와 별도로 구성된 변형량측정부(120)로 전달되어 변형량측정부(120)에 저장된 프로그램에 의해 획득된 광 간섭무늬가 분석되어 상기 제2반사미러(50)와 일체로 구성된 제1고정부(60)에 고정된 제1측정대상물(M1)의 변형량을 계산하여 획득된 광 간섭무늬와 함께 모니터에 영상으로 표시되도록 한다.That is, the optical interference pattern image acquired by the image capturing unit 80 is transmitted to the deformation amount measuring unit 120 separately configured from the base member, and the optical interference pattern obtained by the program stored in the deformation amount measuring unit 120 is analyzed The deformation amount of the first measurement object M1 fixed to the first fixing part 60 formed integrally with the second reflection mirror 50 is calculated and displayed on the monitor together with the optical interference pattern acquired.

물론, 상기 변형량측정부(120)에는 측정대상물의 변형량을 측정하기 전에 측정대상물에 대한 기본데이터가 입력되어 있으며, 획득된 광 간섭무늬에서 측정이 이루어지는 임의의 특정좌표는 사용자에 의해 임의로 선정되어 광 간섭무늬의 변화되는 형태를 통해 정밀한 변형량 측정이 이루어지도록 구성된다.Of course, in the deformation amount measuring unit 120, basic data on the measurement object is input before measuring the deformation amount of the measurement object, and any specific coordinates for measurement in the obtained optical interference fringe are arbitrarily selected by the user, So that accurate deformation amount measurement can be performed through the changed shape of the interference fringe.

한편, 상기 2차 변형량측정부(B)는 상기 베이스부재(10)의 상면 또 다른 일측에 설치되되, 상기 1차 변형량측정부(A)에 이용되는 광 간섭계와 다른 수단으로 측정대상물에 대한 변형량 발생과 그 변형량을 측정하도록 구성된다.On the other hand, the secondary deformation amount measuring unit B is provided on the other side of the upper surface of the base member 10, and the secondary deformation amount measuring unit B has a deformation amount Generation and its deformation amount.

즉, 상기 2차 변형량측정부(B)는 상기 제1고정부(60)의 하단과 베이스부재(10)의 상면에 설치되어 상기 제1고정부(60)가 상기 광원출광부(20)를 기준으로 전후방향으로 수평 이동가능하도록 가이드 역할을 하는 이동안내부재(105)와, 상기 이동안내부재(105)에 결합된 상기 제1고정부(60)를 변형량측정부(120)에서 전달된 제어명령을 통해 전후 이동시키도록 상기 이동안내부재(105)의 일측 베이스부재의 상면에 고정 설치되는 이동제어수단(110)과, 상기 제1고정부(60)와 이동제어수단(110)에 양단이 고정되어 제2측정대상물(M2)을 상기 제1고정부(60)에 고정된 제1측정대상물(M1)과 다른 방향에서 변형량을 측정하도록 하는 제2고정부(100)를 포함하여 구성된다.That is, the secondary deformation amount measuring unit B is installed on the lower end of the first fixing unit 60 and on the upper surface of the base member 10 so that the first fixing unit 60 can detect the light source emitting / A moving guide member 105 serving as a guide so as to be horizontally movable in the forward and backward directions on the basis of the reference position of the moving guide member 105 and the first fixing portion 60 coupled to the moving guide member 105, (110) fixedly mounted on the upper surface of one side of the base member of the moving guide member (105) so as to move back and forth through the first fixing part (60) and the movement control part And a second fixing part (100) for fixing the second measurement object (M2) to measure the amount of deformation in a direction different from the first measurement object (M1) fixed to the first fixing part (60).

특히, 상기 이동제어수단(110)은 제1고정부(60)의 이동량 및 제1측정대상물의 변형량 발생을 정밀하게 제어하면서 그 이동변위 즉, 변형량 측정이 가능한 압전세라믹소자를 이용한 엑츄에이터(이하, ‘PZT엑츄에이터’로 약칭함)로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.Particularly, the movement control means 110 controls the movement of the first fixing portion 60 and the displacement of the first measurement object precisely and controls the actuator using the piezoelectric ceramic element capable of measuring the displacement, that is, Quot; PZT actuator ").

이의 구성을 좀 더 상술하면, 본 발명의 이동제어수단(110)에 이용된 상기 PZT 엑츄에이터는 전원공급시 일정한 전압이 인가되면서 발생된 전위차에 의해 선형방향의 힘이 발생되는 압전물질(또는 압전소자)로 구성되는 구동부(112)와, 상기 구동부(112)에서 발생된 힘을 상기 제1고정부(60)의 가동체(62) 표면에 전달하여 가동체(62)를 움직이고 가동체(62)의 움직임을 통해 고정체(64)에 고정된 제1측정대상물(M1)의 변형량 발생이 가능하도록 일단이 상기 구동부(112)에 연결되고 타단이 상기 가동체(62)의 표면에 밀착되게 설치되는 막대형상의 선형이동부(114)와, 상기 선형이동부(114)의 이동 제어 및 선형이동부(114)의 이동량에 따라 제2고정부(100)에 고정된 제2측정대상물(M2)의 변형량을 상기 변형량측정부(120)로 전송하는 선형이동제어부(116);를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.The PZT actuator used in the movement control means 110 of the present invention is a piezoelectric material in which a force in a linear direction is generated by a potential difference generated when a constant voltage is applied during power supply, And a movable member 62 which moves the movable member 62 by transmitting a force generated by the driving unit 112 to the surface of the movable member 62 of the first fixing unit 60, One end of which is connected to the driving unit 112 and the other end of which is installed in close contact with the surface of the movable body 62 so as to generate a deformation amount of the first measurement object M1 fixed to the fixed body 64 through the movement of the movable body 62 The linear moving part of the rod-like linear moving part 114 and the second measuring part M2 fixed to the second fixing part 100 in accordance with the movement control of the linear moving part 114 and the moving amount of the linear moving part 114 And a linear movement control unit (116) for transmitting the deformation amount to the deformation amount measurement unit (120) It consists of.

상기 2차 변형량측정부(B)의 이동안내부재(105)는 평평한 베이스부재(10)의 상면에서 제1고정부(60)가 흔들림없이 슬라이딩 이동 가능하도록 안정되게 고정 지지 LM가이드 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.The moving guide member 105 of the secondary deformation amount measuring unit B has a fixed supporting LM guide structure so that the first fixing unit 60 can be slidably moved on the upper surface of the flat base member 10 without sliding desirable.

한편, 도 6에는 상술한 구성과 구조로 이루어지는 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치를 이용한 측정대상물의 변형량 측정과정이 간단한 블럭도로 도시되어 있다.FIG. 6 is a simplified block diagram illustrating the process of measuring the amount of deformation of a measurement object using the apparatus for accurately generating and measuring a deformation amount according to the present invention having the above-described structure and structure.

도 6을 참조하면서 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치를 이용한 측정대상물의 변형량 측정과정을 간단하게 설명한다.The process of measuring the amount of deformation of a measurement object using the fine deformation amount generating and measuring apparatus according to the present invention will be briefly described with reference to FIG.

먼저, 키보드와 같은 데이터 입력부와, 영상을 디스플레이하는 모니터 및 변형량 측정프로그램이 저장되고 측정된 데이터가 저장되는 메모리부가 구비된 본체로 구성된 일련의 퍼스널 컴퓨터를 기반으로 이루어진 변형량측정부(120)를 통해 측정에 필요한 준비절차를 수행한다.First, through a deformation amount measuring unit 120 based on a series of personal computers composed of a data input unit such as a keyboard, a monitor for displaying an image, and a main body having a deformation measuring program stored therein and a memory unit for storing measured data Perform the preparation procedures required for the measurement.

즉, 측정하고자 하는 측정대상물의 기본데이터(변형전) 입력과, 레이저광원의 출광 조건, PZT엑츄에이터 구동에 필요한 전압설정, 이동거리, 이동거리에 대한 증분량, 영상 초기화, 제1고정부와 제2고정부에 측정대상물의 고정 설치 등 기본 준비절차를 수행하며, 물론, 이때 베이스부재에 구비되는 각종 장치는 정상적으로 셋팅된 상태에서 진행한다.That is, the basic data (pre-strain) input of the measurement object to be measured, the output condition of the laser light source, the voltage setting required for driving the PZT actuator, the movement distance, 2 The base preparation procedure such as the fixed installation of the measurement object is performed on the fixing part, and, of course, the various devices provided in the base member proceed in a normally set state.

이와 같은 측정 준비단계를 수행한 후, 이동제어수단(110) 측으로 제어명령을 보내 구동부(112)를 구동하여 선형이동부(114)가 설정된 목표거리만큼 이송되도록 하고, 목표거리에 도달된 후 광원출광부에서 출력된 레이저광원이 광분할기를 거쳐 제1 및 제2반사미러측으로 투과되거나 반사되며, 제1 및 제2반사미러에 입사된 광은 다시 반사되어 광 분할기로 보내지고, 광 분할기에 입사된 양측 반사광은 하나로 합쳐져서 간섭무늬 확대부를 거쳐 광 간섭무늬 형성부 표면에 타원형 형태의 광 간섭무늬가 형성된다.After the measurement preparation step is performed, a control command is sent to the movement control unit 110 to drive the driving unit 112 so that the linear movement unit 114 is moved by the set target distance, and after reaching the target distance, The laser light source output from the light emitting unit is transmitted or reflected to the first and second reflecting mirrors through the light splitter, the light incident on the first and second reflecting mirrors is reflected again and sent to the light splitter, Side reflection light are combined to form an elliptical optical interference fringe on the surface of the optical interference fringe forming portion through the fringe enlarging portion.

상기 광 간섭무의 형성부에 형성된 광 간섭무늬를 영상촬영부에서 촬영하여 변형량측정부로 전송, 획득된 영상 값이 저장된다(도 7 참조).The optical interference pattern formed in the optical interference pattern is photographed by the image capturing unit and transmitted to the deformation amount measuring unit, and the obtained image value is stored (refer to FIG. 7).

이때 획득된 영상 값은 설정된 프로그램에 의해 사인파 형태의 파형을 그리면서 일정한 반복주기를 갖는 그래프로 형태로 표시되어 그래프 위상을 기초로 계산과정을 통해 이송량, 즉 측정대상물의 변형상태를 측정하기 위해 이동된 변형량이 계산되며, 이때 이동제어수단의 선형이동부에 의한 이동량 또한 도 8에 도시된 바와 같이 사인파 형태의 그래프를 그리게 되며, 그래프에 나타난 반복된 파형의 그래프 위상을 통해 측정대상물의 변형량이 계산되고, 계산된 측정값은 변형량측정부의 컴퓨터에 저장된다.At this time, the obtained image value is displayed in a form of a graph having a constant repetition period while drawing a waveform of a sinusoidal waveform by a set program, and it is moved The amount of movement by the linear moving part of the movement control means is also plotted in a sinusoidal waveform as shown in FIG. 8, and the amount of deformation of the measurement object is calculated through the graph phase of the repeated waveform shown in the graph And the calculated measured value is stored in the computer of the strain measuring unit.

물론, 상기 변형량측정부에 표시되는 변형량은 제1고정부에 고정되는 제1측정대상물의 변형량과 제2고정부에 고정된 제2측정대상물의 변형량이 동일한 값으로 측정되어 표시된다.Of course, the amount of deformation displayed on the deformation amount measuring unit is measured and displayed by the same amount of deformation amount of the first measurement object fixed to the first fixing unit and the deformation amount of the second measurement object fixed to the second fixing unit.

이와 같이, 본 발명에 따른 정밀 변형량 발생 및 측정장치는 압전물질을 이용하여 측정대상물이 고정된 제1고정부를 미세하게 이동시키면서 제1 및 제2고정부에 고정된 측정대상물에 변형량을 발생시키고, 이때 발생된 변형량을 광 간섭계 및 pzt를 이용하여 계측할 수 있도록 하여 아주 정밀하고 미세한 변형량까지도 측정 가능하도록 한다.As described above, the fine deformation amount generating and measuring apparatus according to the present invention generates a deformation amount to a measurement object fixed to the first and second fixing units while finely moving the first fixing unit with the measurement object fixed using the piezoelectric material , And the amount of deformation generated at this time can be measured by using the optical interferometer and pzt, so that a very precise and minute deformation amount can be measured.

10 : 베이스부재 20 : 광원 출광부
30 : 광 분할기 40 : 제1반사미러
50 : 제2반사미러 60 : 제1 고정부
62 : 가동체 64 : 고정체
65 : 가압봉 66 : 관통부
70 : 광 간섭무늬 형성부 75 : 간섭무늬 확대부
80 : 영상촬영부 100 : 제2고정부
105 : 이동안내부재 110 : 이동제어수단
112 : 구동부 114 : 선형이동부
116 : 선형이동제어부 120 : 변형량측정부
200 : 정밀 변형량 발생 및 측정장치 M1,M2 : 제1,제2측정대상물10: base member 20: light source emitting portion
30: light splitter 40: first reflection mirror
50: second reflecting mirror 60: first fixing part
62: movable member 64: fixed member
65: pressure rod 66:
70: optical interference pattern forming section 75: interference pattern enlargement section
80: image capturing unit 100: second fixing unit
105: movement guide member 110: movement control means
112: driving part 114: linear moving part
116: linear movement control unit 120: deformation amount measuring unit
200: Fine strain amount generation and measurement device M1, M2: First and second measurement objects

Claims (3)

공급된 전원에 의해 일정한 파장의 광을 출사하도록 평판형의 베이스부재(10) 상면 일측에 설치되는 광원 출광부(20);
상기 광원 출광부(20)에서 일정거리 이격된 위치의 베이스부재(10) 상면에 수직 설치되어 상기 광원 출광부(20)에서 입사되는 광(光)의 일부를 투과시키고 다른 일부의 광(光)은 직각으로 반사시키는 반거울 구조의 광(光) 분할기(30);
상기 광 분할기(30)의 일측으로 일정거리 이격되어 베이스부재(10)의 상면에서 상기 광원 출광부(20)에 대해 직각방향으로 설치되어 상기 광 분할기(30)에서 반사되는 광을 수속하여 광 분할기측(30)으로 재 반사시키는 제1반사미러(40);
상기 광 분할기(30)의 후방측에 설치되어 광 분할기(30)를 투과하여 입사된 광(光)을 광 분할기(30) 측으로 반사시키는 제2반사미러(50);
상기 제2반사미러(50)와 일체로 구성되어 제1측정대상물이 고정되는 제1고정부(60);
상기 제1 및 제2 반사미러(40,50)에서 반사된 광이 상기 광 분할기(30)에서 합해져 일정한 모양의 간섭무늬가 형성되도록 상기 제1반사미러(40)의 대향측 베이스부재 상면에서 상기 광 분할기에 대해 일정기울기로 설치되는 광 간섭무늬 형성부(70);
상기 광 분할기(30)를 통과한 간섭광의 간섭무늬가 상기 광 간섭무늬 형성부(70)에 확대되어 맺히도록 상기 광 분할기(30)와 광 간섭무늬 형성부(70) 사이에 설치되는 간섭무늬 확대부(75);
상기 광 간섭무늬 형성부(70)에 맺힌 광 간섭무늬를 촬영하여 측정대상물의 변형량 측정프로그램이 설치된 변형량측정부(120)로 전송하도록 베이스부재의 상면 일측에 설치되는 영상촬영부(80);
상기 제1고정부(60)를 상기 광원출광부(20)를 기준으로 전후 이동시켜 제1고정부(60)에 고정된 측정대상물에 일정한 변형량을 발생시키도록 제1고정부(60)의 하단과 베이스부재의 상면 사이에 설치되는 이동안내부재(105);
상기 이동안내부재(105)에 결합된 상기 제1고정부(60)를 변형량측정부(120)에서 전달된 제어명령을 통해 전후 이동시키도록 상기 이동안내부재(105)의 일측 베이스부재의 상면에 고정 설치되는 이동제어수단(110);
상기 제1고정부(60)와 이동제어수단(110) 사이에 구비되어 상기 제1고정부(60)의 이동시 제1고정부(60)에 고정된 제1측정대상물과 다른 방향의 변형량을 측정하도록 제2측정대상물이 고정되는 제2고정부(100);
상기 광원출광부(20), 영상촬영부(80) 및 이동제어수단(110)과 연결되어 광원출광부에서 출력되는 광원의 조절과 상기 영상촬영부(30)에서 촬영된 간섭광의 분석을 통해 제1측정대상물의 변형량 측정, 상기 이동제어수단(110)의 제어 및 이동제어수단(110)의 동작에 따른 제2고정부(100)에 고정된 제2측정대상물의 변형량을 측정하는 프로그램이 설치되어 측정된 결과를 영상으로 출력하는 변형량측정부(120);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치.A light source emitting portion 20 provided on one side of the upper surface of the flat base member 10 to emit light of a certain wavelength by the supplied power source;
The light source 20 is vertically installed on the upper surface of the base member 10 at a predetermined distance from the light source emitter 20 to transmit a part of light incident from the light emitter 20, A light splitter 30 having a semi-mirror structure for reflecting light at right angles;
The light source unit 20 is disposed at a predetermined distance from one side of the light splitter 30 to be perpendicular to the light source emitting portion 20 on the upper surface of the base member 10 to converge light reflected by the light splitter 30, A first reflection mirror (40) that reflects the light to the first side (30) side;
A second reflection mirror 50 disposed on the rear side of the light splitter 30 to reflect the incident light transmitted through the light splitter 30 toward the light splitter 30;
A first fixing part (60) integrally formed with the second reflection mirror (50) and fixing the first measurement object;
The first reflection mirror (40) and the second reflection mirror (40) are arranged such that light reflected from the first and second reflection mirrors (40, 50) is combined by the light splitter (30) An optical interference fringe forming part 70 installed at a constant slope with respect to the optical splitter;
An interference pattern enlargement (70) provided between the optical splitter (30) and the optical interference fringe forming portion (70) so that an interference fringe of an interference light passing through the optical splitter (30) (75);
An image photographing unit 80 installed on one side of the upper surface of the base member so as to photograph an optical interference fringe formed in the optical interference fringe forming unit 70 and transmit it to a deformation amount measuring unit 120 provided with a deformation amount measuring program of the measurement subject;
The first fixing part 60 is moved back and forth with respect to the light source emitting part 20 to generate a constant amount of deformation of the measurement object fixed to the first fixing part 60, A moving guide member 105 installed between the upper surface of the base member and the upper surface of the base member;
The first fixing part 60 coupled to the movement guide member 105 is moved to the upper surface of the base member on one side of the movement guide member 105 so as to move the first fixing part 60 back and forth through the control command transmitted from the deformation amount measuring part 120 A movement control means (110) fixedly installed;
The amount of deformation in a direction different from the direction of the first measurement object fixed to the first fixing part 60 when the first fixing part 60 is moved is measured between the first fixing part 60 and the movement control part 110 A second fixing part 100 to which a second measurement object is fixed;
The light source emitter 20, the image capturing unit 80, and the movement control unit 110 are connected to each other to adjust the light source output from the light source emitting unit and analyze the interference light photographed by the image capturing unit 30. A program for measuring the amount of deformation of the measurement object, the control of the movement control means 110 and the amount of deformation of the second measurement object fixed to the second fixing part 100 according to the operation of the movement control means 110 are provided And a deformation amount measuring unit (120) for outputting the measured result as an image. 제1항에 있어서,
상기 제1고정부(60)는,
상기 제2반사미러가 결합된 상태에서 상기 이동안내부재(105)에 하단부가 고정되어 상기 이동제어수단(110)의 동작에 따라 베이스부재(10)의 상면에서 광원 출광부(20)를 기준으로 전후 이동되는 가동체(62)와,
상기 가동부재(62)의 후방에서 상기 베이스부재(10)의 상면에 고정되고 그 일측면에 제1측정대상물이 고정되는 고정체(64)와,
상기 가동체(62)의 이동시 상기 고정체(64)에 고정된 제1측정대상물의 표면을 가압하여 제1측정대상물에 변형량을 발생시키도록 상기 가동체의 후면에서 가동체에 일체로 결합되는 막대형상의 가압봉(65);을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치.The method according to claim 1,
The first fixing part (60)
The lower end of the movement guide member 105 is fixed to the second reflecting mirror in a state where the second reflecting mirror is coupled to the upper surface of the base member 10 in accordance with the operation of the movement control means 110, A movable body 62 which is moved back and forth,
A fixture 64 fixed to the upper surface of the base member 10 at a rear side of the movable member 62 and having a first measurement object fixed to one side thereof,
A rod integrally coupled to the movable body at the rear surface of the movable body so as to generate a deformation amount to the first measured object by pressing the surface of the first measured object fixed to the fixed body 64 when the movable body 62 is moved, And a pressing rod (65) having a shape that is substantially the same as that of the optical axis of the optical interferometer (65). 제2항에 있어서,
상기 이동제어수단(110)은,
전원공급시 일정한 전압이 인가되면서 발생된 전위차에 의해 선형방향의 힘이 발생되는 압전물질로 구성된 구동부(112)와,
상기 구동부(112)에서 발생된 힘을 상기 제1고정부(60)의 가동체(62) 표면에 전달하여 가동체(62)를 움직이도록 일단이 상기 구동부(112)에 연결되고 타단이 상기 가동체(62)의 표면에 밀착되게 설치되는 막대형상의 선형이동부(114)와,
상기 선형이동부(114)의 이동 제어 및 선형이동부(114)의 이동량에 따른 제2고정부(100)에 고정된 제2측정대상물의 변형량을 상기 변형량측정부(120)로 전송하는 선형이동제어부(116);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 간섭계를 이용한 정밀 변형량 발생 및 측정장치.3. The method of claim 2,
The movement control means (110)
A driving unit 112 composed of a piezoelectric material generating a linear direction force by a potential difference generated when a constant voltage is applied during power supply,
One end is connected to the driving unit 112 so that the force generated by the driving unit 112 is transmitted to the surface of the movable member 62 of the first fixing unit 60 so as to move the movable member 62, A rod-shaped linear moving part 114 provided so as to be in close contact with the surface of the body 62,
And a linear movement unit that transmits the deformation amount of the second measurement object fixed to the second fixing unit 100 according to the movement control of the linear movement unit 114 and the movement amount of the linear movement unit 114 to the deformation amount measurement unit 120 And a control unit (116) for correcting the amount of deformation of the optical interferometer.
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