KR20180092514A - 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 관한 것으로, 영상처리 프로그램과 측정용 화면을 포함하고, 각종 전원장치를 갖추며, 줌렌즈와 카메라가 일체로 결합된 몸체가 수직 상방으로 이동가능하며, 상기 몸체의 일측에 일정각도로 레이저 장치가 일체로 장착된 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 있어서, 장치를 가동하여 화면에 광점이 보이게 조정하여 그 위치를 0점으로 정하는 제1 단계, 카메라의 광점이 사라지도록 측정대상물을 측정을 위한 베이스에 안착시키는 제2 단계, 상기 카메라와 줌렌즈가 일체로 결합된 몸체를 Z축으로 상방으로 이동시켜 상기 화면에 광점이 나타날 때가지 이동시키는 제3 단계, 및 상기 화면에서의 광점의 위치 변이를 근거로 상기 영상처리 프로그램을 통해 상기 측정대상물의 수직위치의 변이인 단차를 계산하여 획득하는 제4 단계를 포함한다.

Description

신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법{Height Measuring Method Using Laser Displacement Measuring Apparatus}

본 발명은 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 종래 레이저 삼각법을 이용한 레이저 시스템에서 레이저 측정센서의 범위(Range)가 정해져 있어서 이를 변형시킬 수 없고 고가의 레이저 측정센서를 사용해야만 하는 문제점을 개선한 것으로서, 특히 줌 렌즈와 카메라 각도의 변환이 불가능한 점을 개선하여 광점의 이동을 통해 영상처리 프로그램으로 자동으로 광점의 위치를 찾고 레이저 광점의 크기를 조절하고, 줌 배율을 조절하여 측정 정확도가 향상된 신개념 레이저 변위 측정장치(일명, 응용 비접촉 삼차원 측정기)를 이용한 단차 측정방법에 관한 것이다.

종래 비접촉 삼차원 측정장치 기술로서, 2차원 슬로프 측정 장치로 이용되고 있는 엘티피 시스템의 3차원 형상측정을 위한 Y-스캐너와 오차 보정장치가 제공되며, 이에 따라 이송부가 기구적으로 여러 번의 왕복 이동을 하지 않더라도 한번에 피측정체의 전체 표면을 스캔하는 기술이 공개되어 있다(대한민국 특허등록 제1023193호, 등록일자 2011년03월10일, 발명의 명칭: 삼차원 형상 측정용 엘티피 시스템).

또한, 종래 위상천이 영사식 모아레시스템에서의 측정오차보상방법에 따르면, 위상천이법을 적용한 영사식 모아레법의 넓은 측정영역과 높은 측정분해능을 그대로 유지하면서, 2π 모호성을 제거하여 측정대상물의 불연속적인 단차에 구애 받지 않게 되고, 위상천이영사식 모아레시스템이 가지는 위상왜곡 오차를 보상함으로써 측정정밀도를 현저하게 향상시키는 효과를 가지는 방법이 개시되었는데(대한민국 특허등록 제0369941호, 등록일자: 2003년01월15일, 발명의 명칭: 위상천이 영사식 모아레시스템에서의 측정오차보상방법), 이 방법은 모아레시스템에서의 측정오차를 보상하는 방법을 공개하고 있다.

또한, 종래 두께 온도측정장치는(대한민국 특허공개 제2015-0073095호, 공개일자 2015년06월30일, 발명의 명칭: 두께·온도 측정 장치, 두께·온도 측정 방법 및 기판 처리 시스템), 테라헤르츠파를 출력하는 라헤르츠파 발생 유닛과, 입력된 테라헤르츠파를 해석하는 테라헤르츠파 해석 유닛과, 상기 테라헤르츠파 발생 유닛으로부터 출력되는 테라헤르츠파를 상기 세라믹 부재로 유도함과 아울러, 상기 세라믹 부재로부터의 반사파를 상기 테라헤르츠파 해석 유닛으로 유도하는 광학계를 구비하고, 상기 테라헤르츠파 해석 유닛은 상기 세라믹 부재의 표면으로부터의 제 1 반사파와 이면으로부터의 제 2 반사파사이의 광로차를 구하고, 상기 광로차에 기초해서 상기 세라믹 부재의 두께를 측정하는 기술을 공개하고 있다.

종합해보면, 기존의 단차 측정장치는 장치구성이 복잡하고, 그로인해 가격이 비싸다는 단점이 있었고, 측정범위에 한계가 있는 문제점을 가진 것이었다.

도 1은 종래 레이저 측정장치의 일예를 나타낸 사시도로서, 카메라(2)와 줌렌즈(3)가 일체로 구성된 측정장치 몸체의 측면에 레이저 장치(4)가 고정설치되어 있다. 카메라(2)의 축과 레이저 장치(4)의 촛점이 측정하려는 대상물(수평면)에 도달되게 된다. 몸체는 상방(화살표 참조)으로 이동하면서 측정 대상물이 높이를 측정할 수 있게 된다.

도 2는 종래 레이저 측정장치의 측정원리를 나타낸 설명도이다. 레이저 삼각측정법은 기하광학의 원리를 근거로 이차원 삼각법과 레이저를 이용하는 변위(높이) 측정 방법을 일컫는다. 서브 마이크론(submicron)의 분해능과 접촉 없이 측정한다는 장점으로 인해 변위측정 및 삼차원 측정기 등에 널리 사용되고 있다. 레이저 삼각측정법은 도 2에서와 같이, 한 평면 내에서 서로 θ의 각도로 교차하는 두 개의 광축(optical axis)을 중심으로 광학계가 구성된다. 두 개의 광축은 각각 레이저 광점(optical spot)의 영상을 수광소자에 투영하는 수광부의 집광 렌즈(condensing lens)가 가지는 영상 광축과, 측정 표면에 레이저 광점을 만들어내기 위한 집광 렌즈(focusing lens)가 가지는 집광 광축(focusing axis)으로 구성된다.

측정 물체의 표면에 이루어진 광점은 측정 물체의 상대적인 위치가 달라짐에 따라 집광 광축 상에서 직선으로 움직이게 되고 이때의 움직인 범위를 물체 궤적(object trajectory)이라 정의한다. 광점이 움직임에 따라 수광 소자상의 광점도 움직이게 되며 이때 광점이 움직이는 범위를 영상 궤적(image trajectory)이라 부른다. 이 영상 궤적은 직선으로 여길 수 있고 영상 광축의 수직 방향과 φ의 각도를 갖게 된다.

도 3은 종래 레이저 측정장치의 레이저 삼각 측정법을 설명하기 위한 설명도이다. 도 3은 레이저 삼각측정법을 이용하여 레이저 변위를 측정하는 원리를 나타낸다. 물체 면에 조사된 작은 레이저 광점은 입사한 레이저 빔 축과 특정한 각도로 기울어져 설치한 렌즈에 의해 이미지촬성소자(CCD)에 영상이 맺힌다.

물체의 높이가 p만큼 바뀌면 CCD 센서에 결상된 레이저 광점의 위치가 q만큼 달라진다. 이 q값을 측정해서 구성된 광학계들의 변수들을 환산하여 계산하면 물체의 변위(높이) p와 CCD 센서에서 레이저 광점의 위치 q는 수학식 1을 통해 구한다.

여기서, f는 영상거리의 초점거리 s는 물체와 집광렌즈(condensing lens)간의 간격이다. p는 물체 간격(object distance)이고, q는 영상 간격(image distance)이다.

모아레(Moire)법, 피엠피(PMP)법 및 타임 오브 플라이트(Time of Flight)법 등 다른 변위 측정 방법들에 비해 레이저 삼각측정법은 물체 면의 산란 특성에 의한 영향을 받지 않고 광학계의 구성과 정렬이 간단하다는 장점이 있다.

도3과 같은 광학계는 쉐임플러그조건(Scheimpflug Condition)이라 부르는 광학적 정렬을 갖는다. 즉, 쉐임플러그조건에서 물체가 광축과 수직하지 않은 면에 있을 경우 영상의 면도 광축에 대해 기울어진 면이 된다(이에 대하여는 이미 관련분야에서 잘 알려진 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.).

상기와 같은 종래 레이저 변위를 이용한 단차 측정장치는 장치구성이 복잡하고, 그로 인해 장치의 가격이 고가라는 단점이 있었고, 측정범위에도 한계가 있는 문제점을 가진 것이었다. 즉, 단차 측정을 위한 과정에서 레이저삼각측정법은 물체 간격과 영상 간격의 결과만을 가지고 프로그램된 상태에서 결과를 프로그래밍처리를 통해 얻어내는 것이어서, 물체 간격에 대한 데이터와 영상 간격에 대한 데이터가 정확하지 않을 때 측정 결과도 달라지는 문제점이 있었고 이러한 이유로 측정 정밀도에 많은 오차를 가져오는 문제점이 있었다. 이와 같은 오차는 단차 측정을 위한 물체 간격 데이터와 영상 간격 데이터를 장치 자체를 물리적으로 변화시켜 얻어낸 결과가 아니어서 더욱 더 오차가 발생할 확률이 높은 것이었다. 종래에는 이와 같은 오차를 프로그래밍 기법으로 모두 처리하거나 더욱 더 정밀도가 높은 카메라와 줌렌즈 및 레이저 장치를 사용하게 되므로 장치가 전반적으로 고가인 점에서 사용자에게 큰 부담을 주는 것이었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 종래 레이저 삼각법을 이용한 레이저 시스템에서 레이저 측정센서의 범위(Range)가 정해져 있어서 이를 변형시킬 수 없고 고가의 레이저 측정센서를 사용해야만 하는 문제점을 개선한 것으로서, 특히 줌 렌즈와 카메라 각도의 변환이 불가능한 점을 개선하여 광점을 이동시키고 영상처리 프로그램으로 자동으로 광점의 위치를 찾고 레이저 광점의 크기를 더욱 작게 줄이고, 줌 배율을 확대하여 측정 정확도가 향상된 신개념 레이저 변위 측정장치(일명, 응용 비접촉 삼차원 측정기)를 이용한 단차 측정방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법은 영상처리 프로그램과 측정용 화면을 포함하고, 각종 전원장치를 갖추며, 줌렌즈와 카메라가 일체로 결합된 몸체가 수직 상방으로 이동가능하며, 상기 몸체의 일측에 일정각도로 레이저 장치가 일체로 장착된 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 있어서,

장치를 가동하여 화면에 광점이 보이게 조정하여 그 위치를 0점으로 정하는 제1 단계,

카메라의 광점이 사라지도록 측정대상물을 측정을 위한 베이스에 안착시키는 제2 단계,

상기 카메라와 줌렌즈가 일체로 결합된 몸체를 Z축으로 상방으로 이동시켜 상기 화면에 광점이 나타날 때가지 이동시키는 제3 단계, 및

상기 화면에서의 광점의 위치 변이를 근거로 상기 영상처리 프로그램을 통해 상기 측정대상물의 수직위치의 변이인 단차를 계산하여 획득하는 제4 단계를 포함한다.

바람직하게는,

상기 화면에서 중앙점은 상기 줌렌즈의 중앙을 지나는 선의 중심과 상기 레이저 장치의 중심을 지나는 선이 만나는 점이며, 상기 레이저 장치의 경사각도는 43˚~45˚도 인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 줌렌즈의 배율은 352배인 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 의하면, 줌 렌즈와 카메라 각도의 변환이 불가능한 점을 개선하여 광점을 이동시키고 영상처리 프로그램으로 자동으로 광점의 위치를 찾고 레이저 광점의 크기를 더욱 작게 줄이고, 줌 배율을 확대하여 측정 정확도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 장치가 저렴하여 부담없이 사용자의 편의성을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치를 통하여 단차를 측정하는 경우, 영상처리 프로그램의 보완 성능이 향상되는 효과가 있는데, 예를 들면, 43도 레이저 조사 측정 오차가 ±4.2㎛이며, 이는 기존 장치(예, LK-G30)에 비해 보다 측정 성능이 우수(±5.5㎛)하며, 줌 배율이 커질수록 측정 오차가 더욱 적어지며, 측정 반복성이 우수하고, 표준편차가 1㎛ 정도로 우수한 측정 특성을 가진 것으로서, 최소 비용으로 구성이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래 레이저 측정장치의 일예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 레이저 측정장치의 측정원리를 나타낸 설명도이다.
도 3은 종래 레이저 측정장치의 레이저 삼각 측정법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법을 설명하는 설명도이다.
도 5은 도 4에서의 레이저 설치각도의 일예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 레이저 광점의 크기 측정 및 계산 과정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 도 6의 A위치에서의 측정 반복성 결과를 나타낸 표이다.
도 8는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 A 위치 레이저로 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.
도 9는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 B 위치 레이저로 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.
도 10은 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 C 위치 레이저로 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.
도 11은 종래 레이저 변위 측정장치(LK-G30 레이저 센서)를 이용한 단차 측정방법에서의 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.
도 12는 종래 레이저 변위 측정장치(LK-G30 레이저 센서)를 이용한 단차 측정방법에서의 게이지 블록, A 위치편차, B위치 편차, C위치 편차,LK-G30 편차 측정한 결과를 나타낸 표이다.
도 13은 종래 레이저 변위 측정장치(LK-G30 레이저 센서)를 이용한 단차 측정방법과 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 A,B,C 위치 편차의 비교 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 줌 배율에 따른 게이지 블록 실제값과 게이지 블록 높이 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 줌 배율에 따른 측정 편차를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 대하여 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법을 설명하는 설명도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치는 카메라와 줌렌즈 및 레이저 장치는 종래와 동일하나 방식에 있어서 종래와는 다르게 카메라 및 줌렌즈를 포함한 몸체가 수직으로 상하 방향으로 이동가능하도록 되어있다.

본 발명에서의 레이저 측정원리를 살펴보면,

1번 기준점 광점의 중심 좌표를 측정하고, 측정하고자 하는 물체를 놓으면 2번으로 광점이 이동하여 화면에서 광점(20)이 벗어나게 된다. 이때 Z축을 위로 올려서 광점(20)이 화면에 보일 때까지 이동시킨다. 이후 화면에 광점(20)이 보이면 광점(20)의 중심좌표를 측정한다. 이후 Z축의 이동거리와 1번, 3번에서 측정한 광점의 중심좌표 값 중 Y값의 차이를 계산하면 물체의 높이를 측정할 수 있다.

도 5은 도 4에서의 레이저 설치각도의 일예를 설명하기 위한 설명도이다.

도 5를 참조하면, 전동 줌과 카메라와, 레이저가 각각 다른 각도로 조사하는 경우를 가정하였다. 레이저-A의 경우 레이저 각도는 tanθ=56/60으로 계산하여 θ는 43˚였다. 또한 레이저-B의 경우 레이저 각도는 tanθ=56/45으로 계산하여 θ는 51˚였다. 레이저-C의 경우 레이저 각도는 tanθ=56/30으로 계산하여 θ는 62˚였다. 각도에 따라 단차를 측정하는 실험을 수행하였다. 레이저-A에서의 각도가 43˚로서 각도의 크기가 커질수록 오차도 늘어나는 경향을 보였다. 이밈 설명한 바와 같이 상기 레이저는 몸체 일측에 일체로 설치되며 각도는 조정된 상태이다.

도 6은 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 레이저 광점의 크기 측정 및 계산 과정을 설명하기 위한 설명도이다.

도 5의 레이저 각도 A위치에서 광점의 크기는 165um, 레이저 각도 B위치에서의 광점의 크기는 190um, 레이저 각도 C위치에서의 광점의 크기는 255um이다. 도 6은 측정된 광점의 크기가 165um인 것을 볼 수 있다. 도 6은, 픽셀 보정과 검,교정이 완료된 장치로 측정한 결과이다.

도 7은 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 도 5의 A위치에서의 측정 반복성 결과를 나타낸 표이다.

단위는 mm이고, 각각 장치의 Z축을 50mm 상승하고 원위치에 와서 영상처리 프로그램을 이용하여 광점의 중심좌표를 총 20회 측정한 X, Y축 측정 결과를 나타낸 표이다. 좌측에는 흰색 아크릴을 대상물로 하여 총 20회 측정한 결과이고, 우측에는 게이지 블록을 대상물로 하여 총 20회 측정한 결과이다.

결과값은 아크릴 편의 경우 1회 X축 215.1596, Y축 86.3769이고 20회 X축 215.1593, Y축 86.3783이다. 게이지 블록의 경우 1회 X축 215.1596, Y축 86.3769이고 20회 X축 215.1593, Y축 86.3783이다. 결과 데이터가 거의 유사하다.

도 8는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 A 위치 레이저로 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.

도 8에서, 1~5가지의 게이지 블록의 실제값은 각각 0.0000, 1.0000, 3.0000, 5.0000, 및 25.0000이고, 이에 대응되는 게이지 블록의 높이 측정값은 각각 0.0000, 0.9983, 3.0022, 4.9917, 및 25.0009였다.

도 9는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 B 위치 레이저로 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.

도 9에서, 1~5가지의 게이지 블록의 실제값은 각각 0.0000, 1.0000, 3.0000, 5.0000, 및 25.0000이고, 이에 대응되는 게이지 블록의 높이 측정값은 각각 0.0000, 1.0253, 2.9734, 4.9951, 및 25.002였다.

도 10은 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 C 위치 레이저로 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.

도 10에서, 1~5가지의 게이지 블록의 실제값은 각각 0.0000, 1.0000, 3.0000, 5.0000, 및 25.0000이고, 이에 대응되는 게이지 블록의 높이 측정값은 각각 0.0000, 0.9990, 2.9975, 4.9765, 및 24.9828이었다.

도 11은 종래 레이저 변위 측정장치(LK-G30 레이저 센서)를 이용한 단차 측정방법에서의 게이지 블록 높이 측정한 결과를 나타낸 표이다.

도 11에서, 1~4가지의 게이지 블록의 실제값은 각각 0.0000, 1.0000, 3.0000

및, 5.0000이고, 이에 대응되는 LK-G30 게이지 블록 측정값은 각각 0.0000, 0.9954, 2.9982, 및 5.0010이었다.

도 12는 종래 레이저 변위 측정장(LK-G30 레이저 센서)를 이용한단차 측정방법에서의 게이지 블록, A 위치편차, B위치 편차, C위치 편차,LK-G30 편차 측정한 결과를 나타낸 표이다.

도 12에서, 1~4가지의 게이지 블록의 실제값은 각각 1.0000, 3.0000, 5.0000 및 25.0000이고, 이에 대응되는 A위치 편차는 0.0017, -0.0022, 0.0083 및 -0.0009이다. 이에 대응되는 B위치 편차는 -0.0253, 0.0266, 0.0049 및 -0.0029이다. 이에 대응되는 C위치 편차는 0.0010, 0.0225, 0.0235 및 0.0174이다. 이에 대응되는 LK-G30 편차는 0.0048, 0.0118, -0.0010 및 OR이다.

도 13은 종래 레이저 변위 측정장치(LK-G30 레이저 센서)를 이용한 단차 측정방법과 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 A,B,C 위치 편차의 비교 결과를 나타낸 그래프이다.

A,B,C 위치 편차의 LK-G30 측정 편차 그래프를 비교해 볼 때, A위치의 레이저 편차가 가장 적은 것을 볼 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 줌 배율에 따른 게이지 블록 실제값과 게이지 블록 높이 측정값을 나타낸 그래프이다.

줌배율 52.9배일 때, 게이지블록 실제값이 각각 0.0000, 1.0000, 3.0000, 5.0000 및 25.0000이고, 이에 대응되는 게이지블록 높이 측정값이 각각 0.0000, 0.9725, 2.9353, 4.9983 및 24.9275였다.

또한, 줌배율 352배일 때, 게이지블록 실제값이 각각 0.0000, 1.0000, 3.0000, 5.0000 및 25.0000이고, 이에 대응되는 게이지블록 높이 측정값이 각각 0.0000, 0.9983, 3.0022, 4.9917 및 25.0009였다.

즉, 줌배율의 최대값은 352이며, 이때 측정오차는 8.3um 이었다, 줌배율이 낮아지면 오차가 열배(80um)정도 커진다(도 14. 도 15 참조).

본 발명에서는 일실시예로서 레이저의 각도는 바람직하게는 43˚~45˚, 줌배율은 352로 실시하여 결과를 얻었다.

도 15는 본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서의 줌 배율에 따른 측정 편차를 나타낸 그래프이다.

도 15를 참조하면, 줌 배율이 352배일때 줌배율이 59.2배일 때에 비해 측정편차가 훨씬 줄어든 것을 볼 수 있다.

본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에서는, 먼저 입력(영상)을 판단하고, 이후 입력(영상)의 픽셀을 보정하며, 측정준비 완료상태라고 결정되면, 초점을 결정하고, 이후 거리환산을 영상처리 프로그램(미도시)에 의해 수행한다. 즉, 도 4 내지 도 7에서 도시된 바와 같이, 광점의 위치를 한 화면에서 계산할 때, 픽셀보정된 값이 적용되어 이전 광점과 현재 광점의 차이를 픽셀보정된 값으로 계산하여 이동량과 더해준다. 이과정은 프로그램에 의해 자동적으로 수행된다. 이후, 이동한 위치를 더 하면 몇 mm 중앙점이 이동되었는지 계산할 수 있다. 광점이 이동되는 값은 절대값으로 계산하여 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치의 동작에 있어서, 먼저, 장치를 가동하고, 이후, 화면(도4, 도 6 참조)에 광점이 보이게 조정하며, 이후, 그 위치를 0로 잡는다. 이후, 측정대상물을 베이스에 안착한다. 이후, 카메라 광점이 사라지게 된다. 이후, Z축 상방으로 몸체를 이동시킨다. 광점이 화면에 나타날 때까지 이동시킨다. 이후, 이동한 량을 측정하고, 화면에서 광점 차이를 측정하여 결과값을 얻게 된다.

이 모든 과정은 자동화가 가능하다.

본 발명에 따른 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 따르면, 기존에는 레이저 측정장치의 측정 범위(Range)가 정해져 있어서 임의대로 사용자가 이를 변형시킬 수 없고, 고가의 레이저 측정장치를 사용해야만 하는 레이저 시스템이지만, 본 발명은 종래 레이저 시스템에서 줌 렌즈와 카메라 각도의 변환이 불가능한 점을 개선하였고, 영상처리 프로그램으로 자동으로 광점의 위치를 찾고 레이저 광점의 크기를 더욱 작게 줄이고, 줌 배율을 확대하여 측정 정확도가 향상된 비접촉 삼차원 측정기를 이용하여 단차를 측정하도록 하는 방법을 개시하였다.

2: 카메라
3: 줌렌즈
4: 레이저 장치

Claims (3)

1. 영상처리 프로그램과 측정용 화면을 포함하고, 각종 전원장치를 갖추며, 줌렌즈와 카메라가 일체로 결합된 몸체가 수직 상방으로 이동가능하며, 상기 몸체의 일측에 일정각도로 레이저 장치가 일체로 장착된 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법에 있어서,
   장치를 가동하여 화면에 광점이 보이게 조정하여 그 위치를 0점으로 정하는 제1 단계,
   카메라의 광점이 사라지도록 측정대상물을 측정을 위한 베이스에 안착시키는 제2 단계,
   상기 카메라와 줌렌즈가 일체로 결합된 몸체를 Z축으로 상방으로 이동시켜 상기 화면에 광점이 나타날 때가지 이동시키는 제3 단계,
   상기 화면에서의 광점의 위치 변이를 근거로 상기 영상처리 프로그램을 통해 상기 측정대상물의 수직위치의 변이인 단차를 계산하여 획득하는 제4 단계를 포함하는 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 화면에서 중앙점은 상기 줌렌즈의 중앙을 지나는 선의 중심과 상기 레이저 장치의 중심이 지나는 선이 만나는 점이며, 상기 레이저 장치의 경사각도는 43˚~45˚도 인 것을 특징으로 하는 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 줌렌즈의 배율은 352배인 것을 특징으로 하는 신개념 레이저 변위 측정장치를 이용한 단차 측정방법.
   

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