KR20180045946A - 표면 형상 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면 형상 측정 장치에 관한 것으로서, 레이저소스, 원뿔 형상의 옆면에 서로 나란히 위치한 환형의 돌출 패턴이 형성된 반사면을 가지고 반사면에 입사된 레이저를 면 타입 레이저로 반사하여 조사하는 원뿔형 반사체, 스캔 대상 물체에 조사된 면 타입 레이저의 반사광을 검출하기 위한 어레이 구조의 센서를 가지는 수광부, 및 수광된 반사광의 정보를 이용하여 스캔 대상 물체의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 데이터 처리부를 포함하며, 이를 통해 레이저를 0도 내지 360도 범위의 면 타입 레이저로 확산하여 조사할 수 있고, 이를 이용해 스캔 대상 물체의 표면 형상에 대한 3차원 스캔을 효율적으로 진행할 수 있다.

Description

표면 형상 측정 장치 {Suface shape measurement device}

본 발명은 3차원 스캐너와 관련한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저를 간단한 구성을 이용해 0도 내지 360도의 범위를 갖는 광각의 레이저로 확산하여 스캔 대상 물체에 조사하고 스캔을 진행할 수 있는 표면 형상 측정 장치에 관한 것이다.

들뜬상태에 있는 물질이 복사 유도 방출을 할 수 있는 성질을 이용하여 광을 조사하는 레이저는, 단색성과 지향성의 특성을 이용하여 거리, 위치, 변위, 속도 등의 측정에 이용된다. 그리고 이러한 레이저를 대상 물체에 조사한 후 반사된 광을 이용하여 3차원 스캔을 하는 장치가 개발되고 있다.

이러한 3차원 스캔 장치는 스캔 대상 물체의 360도 전방향을 스캔할 수 있고, 0도 내지 360도의 범위에서 스캔 대상 물체의 일부분을 스캔할 수도 있으며, 공장 자동화 설비에서 물체의 표면 형상을 스캔하여 해당 표면의 거칠기, 기울기, 음각, 균일도, 기하학적 높이, 휘어짐 등을 측정하는데 이용되기도 한다.

그런데 레이저는 직진성이 강하여 스캔 대상 물체의 전면 전체에 조사하는 것이 어려우므로, 복수의 렌즈를 이용하여 선형 레이저(line laser)나 면형 레이저(surface laser)로 변환한 후, 이를 이용해 3차원 스캔을 진행하는 방안이 이용되고 있다.

그런데 이렇게 복수의 렌즈를 이용한 렌즈계를 활용하는 경우, 해당 렌즈들을 배치하기 위한 공간이 필요하여 레이저 발광장치의 크기가 증가하고, 복수의 렌지를 정렬하기가 어려우며, 각 렌즈의 단가가 높아 레이저 발광장치의 생산 비용이 증가하는 문제가 있다.

또한 레이저소스에서 방출되는 레이저를 렌즈들이 일부 흡수하게 되어, 레이저의 에너지가 각 렌즈를 통과할수록 약해지는 문제가 있으며, 렌즈를 통과한 레이저빔의 중앙부와 자장자리의 집중도 편차가 커서 균일한 선형 레이저나 면형 레이저를 형성하기가 어려운 한계가 있다.

이 경우 선형의 레이저나 면형의 레이저는 진행 방향 전방에 위치한 물체만을 스캔할 수 있으며, 레이저의 진행 방향이 아닌 다른 방향에 위치한 물체를 스캔하기 위해서는, 해당 방향으로 레이저를 발광하는 별도의 장치를 구비하거나, 레이저 발광장치의 위치 또는 발광 방향을 전환할 수 있는 별도의 장치가 추가로 요구되는 단점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0187398호 (2000년 07월 01일 공고)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 원뿔 형태의 반사체 곡면에 환형의 돌출 패턴을 형성하고 이를 이용해 레이저를 0도 내지 360도의 범위를 갖는 광각의 면 타입 레이저로 확산하여 스캔 대상 물체에 조사하고 스캔을 진행할 수 있는 표면 형상 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표면 형상 측정 장치는, 레이저를 발광하는 레이저소스, 원뿔 형상의 옆면에 서로 나란히 위치한 환형의 돌출 패턴이 형성된 반사면을 가지고, 상기 반사면에 입사된 상기 레이저를 면 타입 레이저로 반사하여 조사하는 원뿔형 반사체, 상기 원뿔형 반사체로부터 스캔 대상 물체에 조사된 상기 면 타입 레이저의 반사광을 검출하기 위한 어레이 구조의 센서를 가지는 수광부, 및 상기 수광부에서 수광한 상기 반사광의 정보를 이용하여 상기 스캔 대상 물체의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 반사면에 형성된 돌출 패턴의 단면은, 상기 레이저를 반사하여 진행방향을 변경할 수 있도록 상기 반사면으로부터 돌출 형성된 삼각형, 사각형, 사다리꼴 또는 선의 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 반사면에 형성된 돌출 패턴의 간격은, 10㎛ ~ 0.1mm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 반사면에 형성된 돌출 패턴은, 스테인레스, 알루미늄, 크롬 또는 은의 재질로 이루어진 광 반사물질이 코팅된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 어레이 구조의 센서는, 상기 반사광을 전방향으로 검출하도록 원통 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 수광부는, 상기 반사광을 상기 어레이 구조의 센서로 조사하도록 상기 어레이 구조의 센서를 감싸는 형태로 형성된 원통 형태의 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 수광부는, 상기 어레이 구조의 센서로 입사되는 상기 반사광을 선택적으로 통과시키도록 상기 어레이 구조의 센서를 감싸는 형태로 형성된 원통 형태의 광 대역통과필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 수광부는, 상기 어레이 구조의 센서 방향으로 굽은 곡면 형태의 수광 반사면을 가지고, 상기 수광 반사면에 입사된 상기 반사광을 반사하여 상기 어레이 구조의 센서로 조사하는 수광 곡률 반사경을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 3차원 데이터 처리부는, 상기 수광 곡률 반사경에 의해 상기 반사광이 반사됨에 따라 발생하게 되는 왜곡을 보정하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 수광부는, 상기 반사광을 상기 어레이 구조의 센서로 조사하도록 상기 어레이 구조의 센서와 상기 수광 곡률 반사경 사이에 위치한 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 수광부는, 상기 어레이 구조의 센서로 입사되는 상기 반사광을 선택적으로 통과시키도록 상기 어레이 구조의 센서와 상기 수광 곡률 반사경 사이에 위치한 광 대역통과필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 3차원 데이터 처리부는, 상기 어레이 구조의 센서에서 검출한 반사광의 신호 세기 정보를 이용하여 상기 스캔 대상 물체까지의 거리를 계산하고, 상기 어레이 구조의 센서에 포함된 화소별 거리 정보를 이용하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 있어서, 상기 3차원 데이터 처리부는, 상기 면 레이저 발광 모듈의 발광 시간과 상기 수광부에서의 검출 시간의 시간차 정보와, 레이저의 이동 속도 정보를 이용하여, 상기 스캔 대상 물체까지의 거리를 계산하고, 상기 어레이 구조의 센서에 포함된 화소별 거리 정보를 이용하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 형상 측정 장치에 따르면, 레이저를 원뿔형 반사체를 이용해 0도 내지 360도 범위의 면 타입 레이저로 확산하여 면형의 레이저를 스캔 대상 물체로 조사함으로써, 스캔 대상 물체의 표면 형상에 대한 3차원 스캔을 효율적으로 진행할 수 있다.

이에 따라 기존의 렌즈계를 사용하여 면형의 레이저를 형성하는 경우보다 부피가 작고, 설계가 용이하며, 생산 비용을 절감할 수 있고, 유지 및 보수가 용이하다.

또한 기존의 렌즈계를 이용한 레이저빔과 비교하여 중앙과 가장자리의 광 분포가 상대적으로 균일한 면형의 레이저를 형성할 수 있으며, 렌즈계를 이용하는 경우보다 에너지의 감쇠가 작은 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 형상 측정 장치의 구성을 나타낸 블록 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저를 면 타입 레이저로 확산하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 원뿔형 반사체에 의해 면 타입 레이저가 조사되는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원뿔형 반사체의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 실시예에 따라 면 타입 레이저가 형성되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 면 타입 레이저가 형성되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부의 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 실시예에 따라 반사광을 수광하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수광부의 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 실시예에 따라 반사광을 수광하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 9의 실시예에 따라 스캔 대상 물체가 기하학적으로 왜곡되는 모습을 나타낸 도면이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 표면 형상을 측정하는 3차원 스캔장치와 관련한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 형상 측정 장치(100)의 구성을 나타낸 블록 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저(1)를 면 타입 레이저(2)로 확산하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 원뿔형 반사체(20)에 의해 면 타입 레이저(2)가 조사되는 모습을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원뿔형 반사체(20)의 모습을 나타낸 도면이며, 도 5는 일 실시예에 따라 타입 레이저(2)가 형성되는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 표면 형상 측정 장치(100)는 레이저소스(10), 원뿔형 반사체(20), 수광부(30) 및 3차원 데이터 처리부(40)를 포함하여 구성된다.

레이저소스(10)는 레이저(1)를 발광하는 발광원이다. 레이저소스(10)는 발광된 레이저(1)를 원뿔형 반사체(20)의 꼭짓점 방향으로 조사한다.

원뿔형 반사체(20)는 레이저소스(10)로부터 발광된 레이저(1)를, 곡면형태의 옆면인 반사면을 이용해 반사하여 주변의 전 방향으로 확산해 조사하는 역할을 한다. 이때 원뿔형 반사체(20)의 반사면에는, 해당 반사면으로부터 돌출 형성되어 서로 나란히 위치한 환형의 돌출 패턴(21)이 형성된다. 도 4 및 도 5에서 돌출 패턴(21)은 그 단면이 삼각형 형태를 가지지만, 실시예에 따라서는 레이저(1)를 반사하여 진행방향을 변경할 수 있도록 그 단면이 반사면으로부터 돌출 형성된 삼각형, 사각형, 사다리꼴, 선의 형태를 가질 수 있다.

이 경우 레이저소스(10)로부터 조사된 레이저(1)는 원뿔형 반사체(20)의 반사면에 형성된 돌출 패턴(21)의 측면에 의해 반사되어 0도 내지 360도 범위의 광각 범위로 진행하는 면 타입 레이저(2)로 변환된다. 즉, 레이저소스(10)로부터 발광된 레이저(1)는 공기중에서 다소간이 확산이 이루어져 원뿔형 반사체(20)의 돌출 패턴(21)에 도달하게 되고, 각각의 돌출 패턴(21)이 레이저(1)를 다수의 환형 레이저로 변환하여 반사함에 따라, 해당 환형의 레이저를 모두 합하여 원뿔형 반사체(20) 주변의 0도 내지 360도 방향으로 퍼져나가는 면 타입 레이저(2)가 형성된다.

이를 위해 원뿔형 반사체(20)의 반사면에 형성된 돌출 패턴(21)은 스테인레스, 알루미늄, 크롬 또는 은의 재질로 이루어진 광 반사물질이 코팅될 수 있다.

그리고 원뿔형 반사체(20)의 반사면에 형성된 돌출 패턴(21)은 서로 간의 간격(pitch, p)이 10㎛ ~ 0.1mm 사이의 값을 갖도록 형성되며, 돌출 패턴(21)의 측면이 반사면과 이루는 각도(θ)는 광 경로에 따라 적절히 조절될 수 있다.

한편 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 면 타입 레이저(2)가 형성되는 모습을 나타낸 도면이다.

도 6에서 원뿔형 반사체(20)의 반사면에 돌출 형성된 돌출 패턴(22)은, 그 단면이 반사면으로부터 일정 각도(θ)를 이루면서 길이 방향으로 뻗은 직사각형 내지 선의 형태를 갖는다.

이 경우 레이저소스(10)로부터 발광된 레이저(1)는, 돌출 패턴(22)의 경사면에 의해 각각 반사되어 0도를 초과하고 360도 이하의 범위를 갖는 면 타입 레이저(2)로 변환된다.

이 경우 돌출 패턴(22)의 경사면은 스테인레스, 알루미늄, 크롬 또는 은 등의 광 반사물질로 코팅될 수 있고, 돌출 패턴(22) 사이의 간격은 10㎛ ~ 0.1mm 사이의 값을 갖도록 형성되며, 돌출 패턴(22)의 경사면이 원뿔형 반사체(20)의 반사면과 이루는 각도(θ)는 광 경로에 따라 적절히 조절될 수 있다.

한편 수광부(30)는 원뿔형 반사체(20)로부터 스캔 대상 물체에 조사된 면 타입 레이저(2)의 반사광을 검출하는 역할을 하며, 이를 위한 어레이 구조의 센서를 가진다.

수광부(30)는 원뿔형 반사체(20)로부터 스캔 대상 물체에 조사된 면 타입 레이저(2)에 따른 반사광을, 어레이 구조의 센서로 조사하도록 형성된 렌즈를 포함할 수 있다.

또한 수광부(30)는 원뿔형 반사체(20)로부터 스캔 대상 물체에 조사된 면 타입 레이저(2)에 따른 반사광만을 선택적으로 투과하는 광 대역통과필터를 포함할 수 있으며, 해당 광 대역통과 필터를 통과한 면 타입 레이저(2)의 반사광은 수광부(30)에 위치한 어레이 구조의 센서로 전달된다.

3차원 데이터 처리부(40)는 수광부(30)에서 수광한 반사광의 정보를 이용하여 스캔 대상 물체의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 역할을 한다.

3차원 데이터 처리부(40)는 예를 들어, 수광부(30)의 어레이 구조 센서에서 검출한 반사광의 신호 세기 정보를 이용하여, 해당 어레이 구조 센서에 포함된 화소 각각으로부터 스캔 대상 물체까지의 거리를 계산하고, 해당 화소별 거리 정보를 이용하여 3차원 모델링 데이터를 생성할 수 있다.

또한 3차원 데이터 처리부(40)는 예를 들어, 레이저소스(10)의 발광 시간과 수광부(30)에서의 검출 시간의 시간차를 계산하고, 계산된 시간차 정보와 레이저(1)의 이동 속도를 정보를 이용하여, 수광부(30)의 어레이 구조 센서에 포함된 화소 각각으로부터 스캔 대상 물체까지의 거리를 계산한 후, 해당 화소별 거리 정보를 이용하여 3차원 모델링 데이터를 생성할 수 있다.

이러한 동작을 수행하는 수광부(30)의 구성 및 동작에 대해서는 도 7 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부(30_1)의 모습을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 실시예에 따라 반사광(3)을 수광하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 수광부(30_1)는 어레이 구조의 센서(31), 렌즈(32) 및 광 대역통과필터(33)를 포함하여 구성된다.

어레이 구조의 센서(31)는 스캔 대상 물체로부터의 반사광(3)을 360도 이내 범위의 전방향에서 검출하도록 원통 형태로 형성된다.

렌즈(32)는 이러한 원통 형태의 어레이 구조 센서(31)를 감싸는 원통 형태로 형성되며, 스캔 대상 물체로부터의 반사광(3)이 어레이 구조의 센서(31)로 조사되도록 굴절하여 전달한다.

광 대역통과필터(33)는 발광 곡률 반사경에 의해 스캔 대상 물체로 조사된 면 타입 레이저에 따른 반사광(3)만을 선택적으로 통과하여 어레이 구조의 센서(31)로 전달하는 역할을 한다. 이때 광 대역통과필터(33)는 원통 형태의 어레이 구조 센서(31)를 감싸는 원통 형태로 형성되며, 햇빛이나 조명 등 외부 광원에 의한 광(4)을 차단하여, 면 타입 레이저에 따른 반사광(3)만을 선택적으로 어레이 구조의 센서(31)에 전달한다.

도 7에서는 반사광(3)이 광 대역통과필터(33)를 거쳐 렌즈(32)에 도달하도록 도시되었으나, 실시예에 따라서는 스캔 대상 물체에 의한 반사광이 렌즈를 먼저 거친 후 광 대역통과필터를 통과하도록 구성될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수광부(30_2)의 모습을 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 실시예에 따라 반사광(5)을 수광하는 모습을 나타낸 도면이며, 도 11은 도 9의 실시예에 따라 스캔 대상 물체(8, 9)가 기하학적으로 왜곡되는 모습을 나타낸 도면이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 수광부(30_2)는 어레이 구조의 센서(34), 광 대역통과필터(35), 렌즈(36) 및 수광 곡률 반사경(37)을 포함하여 구성된다.

수광 곡률 반사경(37)은 어레이 구조의 센서(34) 방향으로 굽은 곡면 형태의 수광 반사면(7)을 가지고, 스캔 대상 물체에 의해 반사되어 수광 반사면(7)에 입사된 반사광(5)을 반사하여 어레이 구조의 센서(34)로 조사한다.

도 9와 같이 스캔 대상 물체로부터의 반사광(5)이 수광 반사면(7)의 곡면에 투사되면, 입사 지점의 곡률에 의해 입사된 표면에 수직 방향을 기준으로 입사각과 반사각이 동일하도록 반사되어, 어레이 구조의 센서(34) 측으로 진행하는 단방향의 면형 레이저로 변환된다.

이때 수광 곡률 반사경(37)의 수광 반사면(7)은 스테인레스, 알루미늄, 크롬 또는 은 등의 재질로 이루어진 광 반사물질이 코팅될 수 있다.

어레이 구조의 센서(34)는 스캔 대상 물체로부터의 반사광(5)을 검출하는 역할을 한다.

광 대역통과필터(35)는 어레이 구조의 센서(34)와 수광 곡률 반사경(37) 사이에 위치하고, 스캔 대상 물체에 의한 반사광(5)만을 선택적으로 통과하여 어레이 구조의 센서(34)로 전달하는 역할을 한다. 이때 광 대역통과필터(35)는 햇빛이나 조명 등 외부 광원에 의한 광(6)을 차단하여, 면 타입 레이저에 따른 반사광(5)만을 선택적으로 어레이 구조의 센서(34)에 전달한다.

렌즈(36)는 어레이 구조의 센서(34)와 수광 곡률 반사경(37) 사이에 위치하고, 스캔 대상 물체로부터의 반사광(5)이 어레이 구조의 센서(34)로 조사되도록 굴절하여 전달한다.

도 9에서는 반사광(5)이 렌즈(36)를 거쳐 광 대역통과필터(35)에 도달하도록 도시되었으나, 실시예에 따라서는 스캔 대상 물체에 의한 반사광이 광 대역통과필터를 먼저 거친 후 렌즈를 통과하도록 구성될 수도 있다.

한편 도 10에는 스캔 대상 물체(8, 9)가 도시되고, 도 11에는 해당 스캔 대상 물체(8, 9)가 어레이 구조의 센서(34)에 의해 수광되는 형태(8-1, 9-1)가 도시된다.

이때 어레이 구조의 센서(34)에서 반사광(5)을 검출한 검출 영역(38) 중 스캔 대상 물체(8, 9)의 수광 형태(8-1, 9-1)는, 수광 곡률 반사경(37)에 의해 반사광(5)이 반사되면서 왜곡된다.

이 경우 3차원 스캔 장치의 3차원 데이터 처리부는 수광 곡률 반사경(37)에 의해 반사광(5)이 반사됨에 따라 발생하게 되는 왜곡을 보정하여 3차원 모델링 데이터를 생성하게 된다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

1: 레이저 2: 면 타입 레이저
3, 5: 반사광 4, 6: 외부 광원에 의한 광
8, 9: 스캔 대상 물체 8-1, 9-1: 수광 형태
10: 레이저소스 20: 원뿔형 반사체
21: 돌출 패턴 30, 30_1, 30_2: 수광부
31, 34: 어레이 구조의 센서 32, 36: 렌즈
33, 35: 광 대역통과필터 37: 수광 곡률 반사경
38: 수광 반사면 40: 3차원 데이터 처리부
100: 표면 형상 측정 장치

Claims (8)

1. 레이저를 발광하는 레이저소스;
   원뿔 형상의 옆면에 서로 나란히 위치한 환형의 돌출 패턴이 형성된 반사면을 가지고, 상기 반사면에 입사된 상기 레이저를 면 타입 레이저로 반사하여 조사하는 원뿔형 반사체;
   상기 원뿔형 반사체로부터 스캔 대상 물체에 조사된 상기 면 타입 레이저의 반사광을 검출하기 위한 어레이 구조의 센서를 가지는 수광부; 및
   상기 수광부에서 수광한 상기 반사광의 정보를 이용하여 상기 스캔 대상 물체의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 데이터 처리부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반사면에 형성된 돌출 패턴의 단면은, 상기 레이저를 반사하여 진행방향을 변경할 수 있도록 상기 반사면으로부터 돌출 형성된 삼각형, 사각형, 사다리꼴 또는 선의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 반사면에 형성된 돌출 패턴의 간격은, 10㎛ ~ 0.1mm 인 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 반사면에 형성된 돌출 패턴은, 스테인레스, 알루미늄, 크롬 또는 은의 재질로 이루어진 광 반사물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.
5. 레이저를 발광하는 레이저소스;
   원뿔 형상의 옆면에 서로 나란히 위치한 환형의 돌출 패턴이 형성된 반사면을 가지고, 상기 반사면에 입사된 상기 레이저를 면 타입 레이저로 반사하여 조사하는 원뿔형 반사체;
   상기 원뿔형 반사체로부터 스캔 대상 물체에 조사된 상기 면 타입 레이저의 반사광을 검출하기 위한 어레이 구조의 센서를 가지고, 상기 어레이 구조의 센서 방향으로 굽은 곡면 형태의 수광 반사면을 가지고 상기 수광 반사면에 입사된 상기 반사광을 반사하여 상기 어레이 구조의 센서로 조사하는 수광 곡률 반사경을 포함하는 수광부; 및
   상기 수광부에서 수광한 상기 반사광의 정보를 이용하여 상기 스캔 대상 물체의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 데이터 처리부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 3차원 데이터 처리부는,
   상기 수광 곡률 반사경에 의해 상기 반사광이 반사됨에 따라 발생하게 되는 왜곡을 보정하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 수광부는
   상기 반사광을 상기 어레이 구조의 센서로 조사하도록 상기 어레이 구조의 센서와 상기 수광 곡률 반사경 사이에 위치한 렌즈;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 수광부는
   상기 어레이 구조의 센서로 입사되는 상기 반사광을 선택적으로 통과시키도록 상기 어레이 구조의 센서와 상기 수광 곡률 반사경 사이에 위치한 광 대역통과필터;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정 장치.

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