KR20180053125A - 3-dimensional shape measurment apparatus and method thereof - Google Patents

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KR20180053125A
KR20180053125A KR1020160150519A KR20160150519A KR20180053125A KR 20180053125 A KR20180053125 A KR 20180053125A KR 1020160150519 A KR1020160150519 A KR 1020160150519A KR 20160150519 A KR20160150519 A KR 20160150519A KR 20180053125 A KR20180053125 A KR 20180053125A
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강민구
이현민
손재호
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(주) 인텍플러스
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Abstract

The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus, capable of precisely and delicately measuring a 3D shape. According to one embodiment of the present invention, the apparatus comprises: a measurement plane on which a measurement target is mounted; a first image module including a first light source to irradiate the measurement target, a first lens to collect light reflected from the measurement target, and a first image acquisition means collecting the light collected from the first lens to convert the collected light into image data; a second image module including a second light source to irradiate the measurement target, a second lens to collect the light reflected from the measurement target, and a second image acquisition means collecting the light collected from the second lens to convert the collected light into image data; and a control unit acquiring an image from the first and second image modules and processing the image to detect the measurement target. The first and second image modules are left-right symmetrically disposed around the measurement target.

Description

3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법{3-DIMENSIONAL SHAPE MEASURMENT APPARATUS AND METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method,

본 발명은 3차원 형상 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 대상체 측정의 정밀도를 향상시키기 위한 3차원 형상 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus, and more particularly, to a three-dimensional shape measuring apparatus for improving the accuracy of measurement of a test object.

일반적으로 측정대상물의 삼차원 측정기를 사용하여 접촉식으로 측정 대상물의 한 점씩 측정하여 전체 측정대상물 형상을 측정하는 방식인 접촉식과 광을 이용한 비접촉식으로 나뉘어지고 있다.Generally, the measurement object is divided into a contact type and a non-contact type using a three-dimensional measuring device of a measurement object, which measures the shape of the entire measurement object by measuring one point of the measurement object in a contact manner.

한편, 비접촉 측정법은 측정원리에 따라 크게 광간섭법과 광삼각법으로 나뉘어진다.On the other hand, the noncontact measurement method is largely divided into the optical interference method and the optical triangulation method according to the measurement principle.

광간섭법은 레이저와 같은 단색광을 이용하여 반도체 패턴이나 미세금형 표면형상 측정에 많이 이용되는 광위상 간섭법과 백색광으로 짧은 가간섭성을 이용하는 광 주사간섭법이 있으며, nm(nano meter)의 정밀한 측정이 가능하나 넓은 영역을 빠르게 측정하기는 어렵고 고가의 정밀한 스테이지가 필요하게 되는 문제점이 있다.The optical interferometry method uses optical phase interferometry, which is widely used for measuring semiconductor patterns and surface morphology of fine metal molds using monochromatic light such as a laser, and optical scanning interferometry, which uses short coherence as white light. Precision measurement of nm (nano meter) However, it is difficult to measure a large area quickly, and an expensive and precise stage is required.

광삼각법은 정해진 일정 광을 측정 표면에 임의의 정해진 각도로 투영하고 다른 각도에서 표면의 형상에 따라 변형된 광의 밝기를 추출하여 표면의 형상 정보를 해석하는 방법으로, 투영법에 따라 레이저 포인터 또는 레이저 슬릿빔을 이용하거나 모아레 무늬를 이용하는데 접촉식에 비해 측정시간이 월등히 단축된다.The optical triangulation method is a method of projecting a predetermined constant light onto a measurement surface at an arbitrary angle and analyzing the shape information of the surface by extracting the brightness of the light deformed according to the shape of the surface from another angle. The measurement time is significantly shortened compared with the contact type by using a beam or a moire pattern.

모아레 무늬를 이용하는 방법은 유리의 한쪽 표면에 크롬으로 일정한 간격의 직선무늬를 새겨넣은 직선유리격자를 영사광학계를 이용하여 측정대상물에 투영하게 된다. 또한, 측정대상물에 형성된 직선줄무늬를 일정한 간격으로 이송시키기 위해 직선유리격자 이송장치를 사용하고 있다.In the method using the moire pattern, a straight glass grating in which a linear pattern with a predetermined interval is engraved with chrome on one surface of the glass is projected onto the measurement object using a projection optical system. In addition, a linear glass grating transfer device is used to transfer linear stripes formed on an object to be measured at regular intervals.

단, 측정 장치의 측정대상의 표면이 다양한 기울기 성분을 갖는 복잡한 물체인 경우, 측정 대상에 조사되는 광의 반사각을 예측할 수 없으므로 높이를 정확하게 측정하지 못하게 되고, 이로써 실제 형상과 상이하게 왜곡되어 측정되는 문제점이 있다.However, in the case where the surface of the object to be measured of the measuring apparatus is a complex object having various inclination components, since the reflection angle of the light to be irradiated to the object to be measured can not be predicted, the height can not be accurately measured, .

공개특허공보 KR 10-2016-0082392 조명장치 및 검사장치Patent Document 1: JP 10-2016-0082392 Lighting apparatus and inspection apparatus

측정대상의 표면이 다양한 기울기 성분을 갖는 물질일 경우에도, 3차원 형상을 보다 정밀하고 정교하게 측정할 수 있는 3차원 형상 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공한다.Provided are a three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method thereof that can more precisely and precisely measure a three-dimensional shape even when the surface of the measurement target has a material having various inclination components.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치는 측정 대상이 안착되는 측정평면, 측정 대상을 조사하는 제1광원, 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제1렌즈 및 제1렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제1이미지 획득수단을 포함하는 제1이미지 모듈, 측정 대상을 조사하는 제2광원, 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제2렌즈 및 제2렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제2이미지 획득수단을 포함하는 제2이미지 모듈 및 제1이미지 모듈 및 제2이미지 모듈로부터 이미지를 획득하고, 이미지 프로세싱하여 측정 대상을 검출하는 제어부를 포함하며, 제1이미지 모듈 및 제2이미지 모듈은 측정 대상을 기준으로 좌우 대칭으로 배치된다.A three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a measurement plane on which an object to be measured is placed, a first light source for irradiating the object to be measured, a first lens for receiving light reflected from the object to be measured, A first image module including first image acquisition means for acquiring light and converting the light into image data, a second light source for irradiating the measurement object, a second lens for receiving the light reflected from the measurement object, A second image module including a second image acquiring unit that acquires light and converts the light into image data, and a control unit that acquires an image from the first image module and the second image module, processes the image, and detects an object to be measured, The first image module and the second image module are arranged symmetrically with respect to the measurement object.

제1이미지 모듈은 제1광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 제1렌즈의 광축과 일치하도록 출광시키는 제1미러를 더 포함하고, 제2이미지 모듈은 제2광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 제2렌즈의광축과 일치하도록 출광시키는 제2미러를 더 포함할 수 있다.The first image module further includes a first mirror that reflects light emitted from the first light source and emits the light so as to coincide with the optical axis of the first lens and the second image module reflects light emitted from the second light source, And a second mirror for outputting light so as to coincide with the optical axis of the lens.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법은 측정 대상이 안착되는 측정평면, 측정 대상을 조사하는 제1광원, 제1광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 출광시키는 제1미러, 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제1렌즈 및 제1렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제1이미지 획득수단을 포함하는 제1이미지 모듈, 측정 대상을 조사하는 제2광원, 제2광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 출광시키는 제2미러, 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제2렌즈 및 제2렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제2이미지 획득수단을 포함하는 제2이미지 모듈 및 제1이미지 모듈 및 제2이미지 모듈로부터 이미지를 획득하고, 이미지 프로세싱하여 측정 대상을 검출하는 제어부를 포함하는 장치를 이용한 3차원 형상 측정 방법에 있어서, 제1이미지 모듈과 제2이미지 모듈을 측정 대상을 기준으로 좌우 대칭시켜 측정 대상을 측정한다.A three-dimensional shape measuring method according to an embodiment of the present invention includes: a measurement plane on which an object to be measured is placed; a first light source that irradiates the measurement object; a first mirror that reflects and emits light emitted from the first light source; A first image module including a first lens for receiving reflected light and a first image acquiring means for acquiring the light received by the first lens and converting the light into image data, a second light source for irradiating the measurement object, A second lens for receiving light reflected from the object to be measured, and a second image acquiring means for collecting the light received by the second lens and converting the light into image data. Dimensional image using an apparatus including an image processing module for acquiring an image from the first image module, the second image module, and the first image module and the second image module, In the measurement method, the first image by symmetry with the left and right module on the basis of target measurement images the second module to measure the measuring object.

본 발명에 따르면 측정대상의 표면이 다양한 기울기 성분을 갖는 물질일 경우에도 기울기 성분을 제거하고 표면의 높이 값 만을 산출하여 3차원 형상을 측정하는데 있어서 보다 정밀하고 정교한 측정을 실행할 수 있다.According to the present invention, even when the surface of the measurement object has a variety of inclination components, it is possible to perform more precise and precise measurement in measuring the three-dimensional shape by removing only the tilt component and calculating only the height value of the surface.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치에 대한 구성도이다.
도 2는 도1에 도시된 3차원 형상 측정 장치의 측면도이다.
도 3은 도1에 도시된 3차원 형상 측정 장치를 이용한 3차원 형상 측정 방법의 흐름도이다. 1 is a configuration diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of the three-dimensional shape measuring apparatus shown in Fig.
3 is a flowchart of a three-dimensional shape measuring method using the three-dimensional shape measuring apparatus shown in FIG.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. The advantages and features of the described techniques, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software .

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치(100)는 측정대상의 표면이 다양한 기울기 성분을 갖는 3차원 형상의 측정 대상(10)에 대하여 좌우방향으로 대칭되는 제1이미지 모듈(130) 및 제2이미지 모듈(140)을 통해 측정 대상(10)을 정밀하게 측정할 수 있도록 한다.The three-dimensional shape measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a first image module 130 in which a surface of a measurement object is symmetrical with respect to a measurement target 10 having a three-dimensional shape having various tilt components, And the second image module 140 to accurately measure the object 10 to be measured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치(100)에 대한 구성도이고, 도 2는 도1에 도시된 3차원 형상 측정 장치(100)의 측면도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the three-dimensional shape measuring apparatus 100 shown in FIG.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치(100)는 측정평면(110), 구동수단(120), 제1이미지 모듈(130), 제2이미지 모듈(140) 및 제어부(150)를 포함한다.1 and 2, a three-dimensional shape measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a measurement plane 110, a driving unit 120, a first image module 130, (140) and a control unit (150).

측정평면(110)은 측정 대상(10)을 안착시킨다. 여기서, 측정평면(110)은 구동수단(120)에 의해 측정 대상(10)을 이동시킬 수 있다. 즉, 측정평면(110)은 구동수단(120)에 의해 종횡방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 측정 대상(10)은 광원과 이미지 획득수단에 대해 이동됨에 따라 측정 대상(10)의 전면적에 대하여 측정평면(110)을 기준으로 측정 대상(10)의 높이를 스캐닝될 수 있다. The measurement plane 110 seats the measurement target 10. Here, the measurement plane 110 can move the measurement target 10 by the driving means 120. That is, the measurement plane 110 can be moved in the longitudinal and transverse directions by the driving means 120. The height of the measurement target 10 can be scanned with respect to the measurement plane 110 with respect to the entire area of the measurement target 10 as the measurement target 10 moves with respect to the light source and the image acquiring means.

구동수단(120)은 측정평면(110)에 연결되어, 측정평면(110)을 이동시킨다. 본 발명의 일실시예에 따른 구동수단(120)은 측정평면(110)을 좌우전후 방향으로 이동시켜 제1이미지 모듈(130) 및 제2이미지 모듈(140)을 통해 측정 대상(10)을 전면적으로 측정할 수 있도록 한다.The driving means 120 is connected to the measuring plane 110 to move the measuring plane 110. The driving unit 120 according to an embodiment of the present invention moves the measurement plane 110 in the left and right forward and backward directions to move the measurement target 10 through the first image module 130 and the second image module 140, .

제1이미지 모듈(130)은 측정 대상(10)을 향해 광을 조사하는 한편, 제2이미지 모듈(140)로부터 출사되어 측정 대상(10)으로부터 반사된 광을 수집하여 제1이미지를 획득한다.The first image module 130 irradiates light toward the measurement object 10 while collecting light reflected from the measurement object 10 emitted from the second image module 140 to acquire a first image.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1이미지 모듈(130)은 제1광원(131), 제1미러(132), 제1렌즈(133) 및 제1이미지 획득수단(134)을 포함한다.The first image module 130 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first light source 131, a first mirror 132, a first lens 133, and a first image acquiring unit 134.

제1광원(131)은 측정 대상(10)의 윗면에 대해 광을 출사한다. 제1광원(131)은 레이저 광원 또는 LED 광원을 포함할 수 있다. 제1광원(131)은 라인 빔 형태의 광을 출사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1광원(131)으로부터 출사된 광은 광축을 따라 전파해 가며 제1미러(132)로 방출된다.The first light source 131 emits light to the upper surface of the measurement target 10. The first light source 131 may include a laser light source or an LED light source. The first light source 131 may be configured to emit light in the form of a line beam. Therefore, the light emitted from the first light source 131 propagates along the optical axis and is emitted to the first mirror 132.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1광원(131)은 제1렌즈(133) 광축의 측면에 배치되어 측면에서 제1미러(132)로 광을 조사하나, 제1광원(131)의 배치는 이에 한정되지 않는다.The first light source 131 according to an embodiment of the present invention is disposed on the side of the optical axis of the first lens 133 and irradiates light to the first mirror 132 from the side, But is not limited thereto.

제1미러(132)는 제1광원(131)으로부터 방출된 광을 반사하여 제1렌즈(133)로 광을 통과시킨다. 제1미러(132)는 제1렌즈(133)의 광축과 동일한 방향으로 광을 반사시킨다.The first mirror 132 reflects the light emitted from the first light source 131 and passes light through the first lens 133. The first mirror 132 reflects light in the same direction as the optical axis of the first lens 133.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1미러(132)는 제1렌즈(133)와 제1이미지 획득수단(134)의 사이에 배치되어, 제1광원(131)으로부터 방출된 광을 반사하나 제1미러(132)의 배치는 이에 한정되지 않는다.The first mirror 132 according to an embodiment of the present invention is disposed between the first lens 133 and the first image acquiring means 134 to reflect light emitted from the first light source 131, 1 mirror 132 is not limited to this.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1미러(132)는 편광 미러를 포함하며, 광의 일부는 반사시키고 광의 일부는 투광시킬 수 있다. 즉, 제1미러(132)는 제1광원(131)으로부터 방출된 광을 반사하고, 측정 대상(10)으로부터 수광되는 광은 투광시킬 수 있다.Further, the first mirror 132 according to an embodiment of the present invention includes a polarizing mirror, and part of the light can be reflected and part of the light can be projected. That is, the first mirror 132 reflects light emitted from the first light source 131, and can transmit light received from the measurement target 10.

제1렌즈(133)는 오목렌즈, 볼록렌즈 또는 오목렌즈와 볼록렌즈의 조합으로 구성될 수 있다. 제1렌즈(133)는 제1광원(131)으로부터 출사되는 광을 통과시킴으로써, 광은 결상되어 초점 영역이 형성된다. The first lens 133 may be composed of a concave lens, a convex lens, or a combination of a concave lens and a convex lens. The first lens 133 passes light emitted from the first light source 131, so that light is focused to form a focus region.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1렌즈(133)는 대물 렌즈 또는 시준 렌즈(collimating lens)를 포함한다.Also, the first lens 133 according to an embodiment of the present invention includes an objective lens or a collimating lens.

제1이미지 획득수단(134)은 제2광원(141)으로부터 방출되어 측정 대상(10)을 거쳐 제1렌즈(133)를 통과하는 광을 수광하여 제1이미지를 획득한다. 제1이미지 획득수단(134)은 카메라 및 이미지센서를 포함할 수 있다. 이미지센서는 피사체에 대한 광학적 상을 받아서 전기적 신호로 변환한다. 이미지센서는 CCD(charge-coupled device) 이미지센서 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지센서 등일 수 있다. 이미지 획득수단은 라인 스캔 카메라(line scan camera) 또는 에어리어 스캔 카메라(area scan camera)를 포함할 수 있다.The first image acquiring means 134 receives the light emitted from the second light source 141 and passing through the first lens 133 via the measurement object 10 to acquire the first image. The first image acquiring means 134 may include a camera and an image sensor. The image sensor receives the optical image of the subject and converts it into an electrical signal. The image sensor may be a charge-coupled device (CCD) image sensor or a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor. The image acquiring means may include a line scan camera or an area scan camera.

또한, 제1이미지 획득수단(134)은 측정 대상(10)의 제1이미지를 획득한 다음 제어부(150)에 전달할 수 있다.The first image acquiring unit 134 may acquire the first image of the measurement target 10 and then transmit the acquired first image to the controller 150. [

한편, 제2이미지 모듈(140)은 측정 대상(10)을 향해 광을 조사하는 한편, 제1이미지 모듈(130)로부터 출사되어 측정 대상(10)으로부터 반사된 광을 수집하여 이미지를 획득한다.On the other hand, the second image module 140 irradiates light toward the measurement target 10, and acquires an image by collecting light reflected from the measurement target 10 that is emitted from the first image module 130.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2이미지 모듈(140)은 제2광원(141), 제2미러(142), 제2렌즈(143) 및 제2이미지 획득수단(144)을 포함하며, 제1이미지 모듈(130)과 이격되어 배치된다.The second image module 140 according to an embodiment of the present invention includes a second light source 141, a second mirror 142, a second lens 143, and a second image acquiring unit 144, 1 < / RTI > image module 130, as shown in FIG.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2이미지 모듈(140)은 측정 대상(10)을 기준으로 제1이미지 모듈(130)과 좌우대칭을 이룬다. 따라서, 제1이미지 모듈(130)로부터 출사되어 측정 대상(10)을 거쳐가는 광은 제2이미지 모듈(140)에서 수집하여 측정 대상(10)을 측정할 수 있고, 제2이미지 모듈(140)로부터 출사되어 측정 대상(10)을 거쳐가는 광은 제1이미지 모듈(130)에서 수집하여 측정 대상(10)을 측정할 수 있다.In addition, the second image module 140 according to an embodiment of the present invention is bilaterally symmetrical with the first image module 130 with respect to the measurement target 10. The light emitted from the first image module 130 and passing through the measurement object 10 can be collected by the second image module 140 to measure the measurement object 10, The light emitted from the light source 10 and passing through the measurement object 10 can be collected by the first image module 130 to measure the measurement object 10.

제2광원(141)은 측정 대상(10)의 윗면에 대해 광을 출사한다. 제2광원(141)은 레이저 광원 또는 LED 광원을 포함할 수 있다. 제2광원(141)은 라인 빔 형태의 광을 출사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2광원(141)으로부터 출사된 광은 광축을 따라 전파해 가며 제2미러(142)로 방출된다.The second light source 141 emits light to the upper surface of the measurement target 10. The second light source 141 may include a laser light source or an LED light source. The second light source 141 may be configured to emit light in the form of a line beam. Therefore, the light emitted from the second light source 141 propagates along the optical axis and is emitted to the second mirror 142.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2광원(141)은 제2렌즈(143) 광축의 측면에 배치되어 측면에서 제2미러(142)로 광을 조사하나, 제2광원(141)의 배치는 이에 한정되지 않는다.The second light source 141 according to an embodiment of the present invention is disposed on the side of the optical axis of the second lens 143 and irradiates light to the second mirror 142 from the side, But is not limited thereto.

제2미러(142)는 제2광원(141)으로부터 방출된 광을 반사하여 제2렌즈(143)로 광을 통과시킨다. 이 때, 제2미러(142)는 제2렌즈(143)의 광축과 동일한 방향으로 광을 반사시킨다.The second mirror 142 reflects the light emitted from the second light source 141 and passes the light to the second lens 143. At this time, the second mirror 142 reflects light in the same direction as the optical axis of the second lens 143.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2미러(142)는 제2렌즈(143)와 제2이미지 획득수단(144)의 사이에 배치되어, 제2광원(141)으로부터 방출된 광을 반사하나 제2미러(142)의 배치는 이에 한정되지 않는다.The second mirror 142 according to an embodiment of the present invention is disposed between the second lens 143 and the second image acquiring means 144 to reflect light emitted from the second light source 141, The arrangement of the two mirrors 142 is not limited to this.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2미러(142)는 편광 미러를 포함하며, 광의 일부는 반사시키고 광의 일부는 투광시킬 수 있다. 즉, 제2미러(142)는 제2광원(141)으로부터 방출된 광을 반사하고, 측정 대상(10)으로부터 수광되는 광은 투광시킬 수 있다.Further, the second mirror 142 according to an embodiment of the present invention includes a polarizing mirror, and can reflect part of the light and part of the light. That is, the second mirror 142 reflects the light emitted from the second light source 141, and can transmit the light received from the measurement target 10.

제2렌즈(143)는 오목렌즈, 볼록렌즈 또는 오목렌즈와 볼록렌즈의 조합으로 구성될 수 있다. 제2렌즈(143)는 제2광원(141)으로부터 출사되는 광을 통과시킴으로써, 광은 결상되어 초점 영역이 형성된다. The second lens 143 may be composed of a concave lens, a convex lens, or a combination of a concave lens and a convex lens. The second lens 143 allows the light emitted from the second light source 141 to pass therethrough, so that the light is focused to form a focus region.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2렌즈(143)는 대물 렌즈 또는 시준 렌즈(collimating lens)를 포함한다.In addition, the second lens 143 according to an embodiment of the present invention includes an objective lens or a collimating lens.

제2이미지 획득수단(144)은 제1광원(131)으로부터 방출되어 측정 대상(10)을 거쳐 제2렌즈(143)를 통과하는 광을 수광하여 제2이미지를 획득한다. 제2이미지 획득수단(144)은 카메라 및 이미지센서를 포함할 수 있다. The second image acquiring means 144 receives the light emitted from the first light source 131 and passing through the second lens 143 via the measurement object 10 to acquire the second image. The second image acquiring means 144 may include a camera and an image sensor.

또한, 제2이미지 획득수단(144)은 측정 대상(10)의 제2이미지를 획득한 다음 제어부(150)에 전달할 수 있다.The second image acquiring unit 144 may acquire the second image of the measurement target 10 and then transmit the acquired second image to the controller 150. [

따라서, 서로 위치에 배치되는 제1이미지 모듈(130)과 제2이미지 모듈(140)을 통해 측정 대상(10)의 정보를 추출하고, 서로 상호보완함으로써 보다 정밀한 측정 대상(10)의 3차원 형상을 측정할 수 있게 한다.Therefore, the information of the measurement object 10 is extracted through the first image module 130 and the second image module 140 disposed at mutually positions and complemented to each other, thereby obtaining a more accurate three-dimensional shape of the measurement target 10 To be measured.

제어부(150)는 이미지 획득수단으로부터 전달받은 제1이미지 및 제2이미지를 처리하여, 측정 대상(10)의 높이를 산출할 수 있다.The control unit 150 may process the first image and the second image received from the image acquiring unit to calculate the height of the measurement target 10.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(150)는 제1이미지 획득수단(134) 및 제2이미지 획득수단(144)에 의해 전달받은 제1이미지 및 제2이미지를 종합하여 측정 대상(10)에 대한 하나의 이미지를 산출한다.The control unit 150 according to an embodiment of the present invention collects the first image and the second image received by the first image acquiring unit 134 and the second image acquiring unit 144 and outputs the synthesized image to the measurement target 10 And calculates one image for each pixel.

이 때, 제어부(150)는 제1이미지와 제2이미지으로부터 측정 대상(10)의 기울기 성분을 제거하고 높이 값만을 추출한다. 즉, 기울기 성분은 측정 대상(10)의 이미지를 왜곡시킬 수 있는 유인이므로 기울기 성분을 제외하고 높이 값 만을 산출하여 측정 대상(10)의 이미지를 예측함으로써 보다 정밀한 측정을 가능하게 한다.At this time, the controller 150 removes the tilt component of the measurement target 10 from the first image and the second image, and extracts only the height value. That is, since the tilt component is an attractor capable of distorting the image of the measurement target 10, the image of the measurement target 10 is estimated by calculating only the height value except for the tilt component, thereby enabling more precise measurement.

단 제어부(150)는 이에 한정되지 않고, 이미지를 처리하여 측정 대상(10)의 형상 또는 높이를 산출할 수 있는 모든 방법을 포함한다.The control unit 150 is not limited to this and includes all the methods capable of calculating the shape or height of the measurement target 10 by processing the image.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법은 측정 대상(10)이 안착되는 측정평면(110), 측정 대상(10)을 조사하는 제1광원(131), 제1광원(131)으로부터 조사되는 광을 반사하여 출광시키는 제1미러(132), 측정 대상(10)으로부터 반사된 광을 수광하는 제1렌즈(133) 및 제1렌즈(133)로부터 수광된 광을 이미지 데이터로 변환하는 제1이미지 획득수단(134)을 포함하는 제1이미지 모듈(130), 측정 대상(10)을 조사하는 제2광원(141), 제2광원(141)으로부터 조사되는 광을 반사하여 출광시키는 제2미러(142), 측정 대상(10)으로부터 반사된 광을 수광하는 제2렌즈(143) 및 제2렌즈(143)로부터 수광된 광을 이미지 데이터로 변환하는 제2이미지 획득수단(144)을 포함하는 제2이미지 모듈(140) 및 제1이미지 모듈(130) 및 제2이미지 모듈(140)로부터 이미지를 획득하고, 이미지 프로세싱하여 측정 대상(10)을 검출하는 제어부(150)를 포함하는 장치를 이용한 3차원 형상 측정 방법에 있어서, 제1이미지 모듈(130)과 제2이미지 모듈(140)을 측정 대상(10)을 기준으로 좌우 대칭시켜 측정 대상(10)을 측정한다.The three-dimensional shape measurement method according to an embodiment of the present invention includes a measurement plane 110 on which the measurement target 10 is placed, a first light source 131 for irradiating the measurement target 10, a first light source 131 A first lens 133 for receiving light reflected from the measurement target 10, and a second lens 133 for receiving the light received from the first lens 133 as image data A second light source 141 for irradiating the measurement target 10, and a second light source 141 for reflecting the light emitted from the second light source 141 and outputting the light A second lens 143 for receiving the light reflected from the measurement object 10 and a second image acquiring means 144 for converting the light received from the second lens 143 into image data, ) And a second image module (140) including a first image module (130) and a second image module (140) A first image module 130 and a second image module 140 are connected to a measurement target 10 by a three-dimensional shape measurement method using a device including a controller 150 for detecting a measurement object 10 And the measurement object 10 is measured by symmetry.

도 3은 도1에 도시된 3차원 형상 측정 장치(100)를 이용한 3차원 형상 측정 방법의 흐름도이다.Fig. 3 is a flowchart of a three-dimensional shape measuring method using the three-dimensional shape measuring apparatus 100 shown in Fig.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법(200)은 배치 단계(210), 측정 단계(220) 및 종합 단계(230)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a method 200 for measuring a three dimensional shape according to an embodiment of the present invention includes a placement step 210, a measurement step 220, and a synthesis step 230.

배치 단계(210)는 제1이미지 모듈(130)과 제2이미지 모듈(140)을 배치하고, 측정평면(110) 상에 측정 대상(10)을 안착하여 3차원 형상을 측정할 수 있도록 준비하는 단계이다.The arrangement step 210 arranges the first image module 130 and the second image module 140 and places the measurement object 10 on the measurement plane 110 so as to prepare the three dimensional shape to be measured .

측정 단계(220)는 제1광원(131)과 제2광원(141)으로 측정 대상(10)에 광을 출사하고 측정 대상(10)으로부터 반사된 광을 제1이미지 모듈(130)과 제2이미지 모듈(140)에서 수광하여 이미지를 획득하고 이를 제어부(150)에 전달한다.The measuring step 220 emits light to the measurement object 10 using the first light source 131 and the second light source 141 and outputs the light reflected from the measurement object 10 to the first image module 130 and the second image module 130. [ Receives the image by the image module 140, acquires the image, and transmits the acquired image to the controller 150.

이 때, 제1이미지 모듈(130)과 제2이미지 모듈(140)은 측정 대상(10)을 기준으로 좌우 대칭되도록 배치시켜 측정 대상(10)을 측정한다.At this time, the first image module 130 and the second image module 140 are arranged to be symmetrical with respect to the measurement target 10 to measure the measurement target 10.

또한 일 예로, 제1광원(131)으로부터 출사된 광은 측정 대상(10)을 거쳐 제2이미지 모듈(140)에서 수광하여 제1이미지를 산출하고, 제2광원(141)으로부터 출사된 광은 측정 대상(10)을 거쳐 제1이미지 모듈(130)에서 수광하여 제2이미지를 산출하여 제1이미지 및 제2이미지를 제어부(150)에 전달한다.The light emitted from the first light source 131 is received by the second image module 140 via the measurement object 10 to calculate a first image and the light emitted from the second light source 141 is Receives the light from the first image module 130 through the measurement object 10, calculates the second image, and transmits the first image and the second image to the controller 150. [

제1이미지 모듈(130)과 제2이미지 모듈(140)은 대칭되게 배치하여 서로 측정 대상(10)의 형상을 수집하므로, 상호 보완하여 이미지의 왜곡을 방지할 수 있다.The first image module 130 and the second image module 140 are symmetrically arranged to collect the shapes of the measurement target 10, so that they can complement each other to prevent image distortion.

종합 단계(230)는 획득된 제1이미지 및 제2이미지를 종합하여 측정 대상(10)의 3차원 형상을 산출한다.The combining step 230 calculates the three-dimensional shape of the measurement target 10 by combining the obtained first and second images.

본 발명의 일 실시예에 따른 종합 단계(230)는 제1이미지와 제2이미지를 종합하여 측정되는 기울기 성분을 제외하고 높이 값 만을 추출한다. 즉, 제어부(150)는 제1이미지 모듈(130)과 제2이미지 모듈(140)을 통해 산출되는 높이 값 만을 통해 측정 대상(10)의 형상을 산출함으로써, 측정대상 표면의 다양한 기울기 성분에 의하여 왜곡될 수 있는 이미지를 보정할 수 있다.The combining step 230 according to an exemplary embodiment of the present invention extracts only the height value except for the tilt component measured by combining the first image and the second image. That is, the control unit 150 calculates the shape of the measurement target 10 only through the height values calculated through the first image module 130 and the second image module 140, The image that can be distorted can be corrected.

100: 3차원 형상 측정 장치, 110: 측정평면,
120: 구동수단, 130: 제1이미지 모듈,
131: 제1광원, 132: 제1미러,
133: 제1렌즈, 134: 제1이미지 획득수단,
140: 제2이미지 모듈, 141: 제2광원,
142: 제2미러, 143: 제2렌즈,
144: 제2이미지 획득수단, 150: 제어부100: three-dimensional shape measuring device, 110: measuring plane,
120: driving means, 130: first image module,
131: first light source, 132: first mirror,
133: first lens, 134: first image acquiring means,
140: second image module, 141: second light source,
142: second mirror, 143: second lens,
144: second image acquiring means, 150:

Claims (3)

측정 대상이 안착되는 측정평면;
상기 측정 대상을 조사하는 제1광원, 상기 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제1렌즈 및 제1렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제1이미지 획득수단을 포함하는 제1이미지 모듈;
상기 측정 대상을 조사하는 제2광원, 상기 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제2렌즈 및 제2렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제2이미지 획득수단을 포함하는 제2이미지 모듈; 및
상기 제1이미지 모듈 및 제2이미지 모듈로부터 이미지를 획득하고, 이미지 프로세싱하여 측정 대상을 검출하는 제어부를 포함하며,
상기 제1이미지 모듈 및 제2이미지 모듈은 측정 대상을 기준으로 좌우 대칭으로 배치되는 3차원 형상 측정 장치.
A measurement plane on which the object to be measured is seated;
A first lens that receives light reflected from the object to be measured, and a first image acquisition unit that collects light received by the first lens and converts the light into image data, module;
A second lens for receiving light reflected from the object to be measured, and a second image acquiring means for collecting the light received by the second lens and converting the light into image data, module; And
And a control unit for acquiring an image from the first image module and the second image module, processing the image, and detecting an object to be measured,
Wherein the first image module and the second image module are arranged symmetrically with respect to an object to be measured.
제1항에 있어서,
상기 제1이미지 모듈은 제1광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 제1렌즈의 광축과 일치하도록 출광시키는 제1미러를 더 포함하고,
상기 제2이미지 모듈은 제2광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 제2렌즈의광축과 일치하도록 출광시키는 제2미러를 더 포함하는 3차원 형상 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first image module further comprises a first mirror for reflecting light emitted from the first light source and outputting the light so as to coincide with the optical axis of the first lens,
Wherein the second image module further comprises a second mirror for reflecting the light emitted from the second light source and outputting the light so as to coincide with the optical axis of the second lens. 측정 대상이 안착되는 측정평면;
상기 측정 대상을 조사하는 제1광원, 상기 제1광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 출광시키는 제1미러, 상기 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제1렌즈 및 제1렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제1이미지 획득수단을 포함하는 제1이미지 모듈;
상기 측정 대상을 조사하는 제2광원, 상기 제2광원으로부터 조사되는 광을 반사하여 출광시키는 제2미러, 상기 측정 대상으로부터 반사된 광을 수광하는 제2렌즈 및 제2렌즈에 수광된 광을 수집하여 이미지 데이터로 변환하는 제2이미지 획득수단을 포함하는 제2이미지 모듈; 및
상기 제1이미지 모듈 및 제2이미지 모듈로부터 이미지를 획득하고, 이미지 프로세싱하여 측정 대상을 검출하는 제어부를 포함하는 장치를 이용한 3차원 형상 측정 방법에 있어서,
상기 제1이미지 모듈과 제2이미지 모듈을 상기 측정 대상을 기준으로 좌우 대칭시켜 측정 대상을 측정하는 3차원 형상 측정 방법.A measurement plane on which the object to be measured is seated;
A first lens that receives light reflected from the object to be measured, and a second lens that collects light received by the first lens, A first image module including first image acquiring means for acquiring first image data;
A second mirror that reflects light emitted from the second light source and emits the light, a second lens that receives light reflected from the measurement object, and a second lens that collects light received by the second lens, A second image module including second image acquisition means for converting the image data into image data; And
And a controller for obtaining an image from the first image module and the second image module, processing the image, and detecting an object to be measured, the method comprising:
Wherein the first image module and the second image module are horizontally symmetrical with respect to the measurement object to measure an object to be measured.
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