KR20210080481A - 측정 장치 및 측정 장치 동작 방법 - Google Patents

측정 장치 및 측정 장치 동작 방법 Download PDF

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Abstract

측정 장치를 동작시키는 방법에 있어서, 측정 장치는 측정될 객체에 테라헤르츠를 방출하도록 구성된 테라헤르츠 송신기, 객체에 의해 반사된 테라헤르츠 신호의 반사 부분을 수신하도록 구성된 테라헤르츠 수신기를 포함하고, 테라헤르츠 송신기 및 테라헤르츠 수신기는 측정 장치의 측정 헤드에 배치되고, 방법은, 측정 헤드와 측정될 객체 사이의 거리를 변경하는 단계, 테라헤르츠 송신기에 의해 테라헤르츠 신호를 측정될 객체로 방출하는 단계, 테라헤르츠 신호의 반사 부분을 수신하는 단계, 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

측정 장치 및 측정 장치 동작 방법
본 개시는 테라헤르츠(Terahertz)(THz) 방사선(radiation)을 사용하여 측정 장치(measuring device)를 동작시키는 방법에 관련된 것이다.
본 발명은 또한 테라헤르츠 방사선을 사용하는 측정 장치에 관련된 것이다.
바람직한 실시예들은 측정 장치를 동작시키는 방법과 관련되고, 상기 측정 장치는, 측정될 객체(object to be measured)에 테라헤르츠 신호(THz signal)를 방출하도록 구성된 테라헤르츠 송신기(Terahertz transmitter, THz transmitter); 및 상기 객체에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 반사 부분(reflected portion)을 수신하도록 구성된 테라헤르츠 수신기(THz receiver)를 포함하고, 상기 테라헤르츠 송신기 및 상기 테라헤르츠 수신기는, 상기 측정 장치의 측정 헤드(measuring head)에 배치되고, 상기 방법은, 상기 측정 헤드(와 상기 측정될 객체 사이의 거리를 변경(varying)하는 단계; 상기 테라헤르츠 송신기에 의해, 상기 테라헤르츠 신호를 상기 측정될 객체로 방출하는 단계; 상기 테라헤르츠 신호의 상기 반사 부분을 수신하는 단계; 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 검출 신호(detected signal)를 특징화(characterize)하는 제1 파라미터을 결정하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 제1 파라미터에 따라 특정 유형의 추가 측정들 또는 일반적인 정확한 측정들에 대하여, 예를 들어 거리의 특정(specific) 값의 적합성은 평가될 수 있고/거나 상기 거리에 관한 조정 프로세스(tuning process)가, 예를 들어 추가 측정들을 위해 실시(facilitated)될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터를 결정하는 단계는 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분과 연관된, 바람직하게는(preferably) 적분된(integral), 테라헤르츠 전력(power)을 결정하는 단계를 포함하고, 바람직하게는 상기 (적분된) 테라헤르츠 전력은 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 결정된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 상기 검출 신호는 당업자에 의해 알려진 테라헤르츠 신호들을 검출하기 위한 절차들을 사용하여 결정될 수 있다.
특히, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면(아래의 추가적인 설명들 참조), 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의 실제 거리가 최적의 거리와 일치하는지 여부를 결정할 수도 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면 상기 거리는 적어도 두 개의 다른 값 사이에서 변경되고, 상기 적어도 2개의 상이한 값들에 대해, 상기 제1 파라미터를 방출하는 단계, 수신하는 단계 및 결정하는 단계가 수행되고, 이는 상기 적어도 2개의 상이한 거리 값들(distance values)에 대해 상기 제1 파라미터를 평가할 수 있게 한다.
상기 테라헤르츠 신호를 방출하는 단계는 예를 들어. 적어도 일시적으로, 바람직하게는 테라헤르츠 펄스들의 형태(form)로, 바람직하게는 (새로운) 거리가 설정된 특정 시점에서 수행된다(즉, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방출하는 단계 및 수신하는 단계는 바람직하게는 거리가 변경되는 동안에는 수행되지 않는다). 유사하게, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 반사 부분의 상기 수신하는 단계는 또한 적어도 일시적으로, 바람직하게는 상기 방출하는 단계와 동기화되어, 수행될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호는 0.3 테라헤르츠 및 100 테라헤르츠의 범위에서, 바람직하게는 0.5 테라헤르츠 및 10 테라헤르츠의 범위에서, 적어도 하나의 주파수 성분(component)을 포함하는 테라헤르츠 방사선을 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 방사선은 0.3 테라헤르츠 및 100 테라헤르츠의 범위에서, 바람직하게는 0.5 테라헤르츠 및 10 테라헤르츠의 범위에서, 여러 주파수 성분들을 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호(TS)는 테라헤르츠 펄스들을 포함하는 테라헤르츠 방사선을 포함하고, 단일 테라헤르츠 펄스의 신호 에너지의 적어도 60퍼센트는 0.3 테라헤르츠와 100 테라헤르츠 사이의, 바람직하게는 0.5테라헤르츠와 10 테라헤르츠 사이의, 주파수 범위에서 할당되고, 더 바람직하게는 상기 테라헤르츠 펄스의 신호 에너지의 적어도 80 퍼센트는 0.3 테라헤르츠와 100 테라헤르츠 사이의, 바람직하게는 0.5 테라헤르츠와 10테라헤르츠 사이의, 주파수 범위에서 할당된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 거리는 미리 결정된(predetermined) 제1 범위(first range) 내에서 변경되고(추가적인 바람직한 실시예들에 따라 사용되는 적어도 하나의 드라이브(drive)에 따라 지속적으로(continuously) 또는 개별 단계들로(in discrete steps)), 상기 방법은 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하고, 상기 단계들은, 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의 거리를 변경하는 단계, 상기 테라헤르츠 송신기에 의해 상기 테라헤르츠 신호를 상기 측정될 객체로 방출하는 단계, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 반사 부분)을 수신하는 단계 및 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 상기 검출 신호를 특징화하는 상기 제1 파라미터를 결정하는 상기 단계를 포함하고, 상기 단계들을 반복하는 단계는, 바람직하게는 상기 제1 파라미터가 미리 결정된 제1 임계 값(threshold)을 초과하고/거나 상기 미리 결정된 제1 범위에 대해 최댓값에 도달할 때까지 수행된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 파라미터의 상기 최대 값과 연관된 상기 거리의 값은 바람직하게는 상기 측정 장치에 의한 미래 측정(future measurement)에 사용될 수 있는 최적 측정 거리(optimum measuring distance)를 나타낸다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 거리는 상기 제1 파라미터에 기초하여 결정된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 거리는 예를 들어 미래 사용을 위해 적어도 일시적으로 저장된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 특히 최적 측정 거리가 결정된 경우, 상기 최적 측정 거리는 상기 테라헤르츠 신호를 송신하는 것과 상기 테라헤르츠 신호의 반사 부분을 수신하는 것에 기초하여 (추가) 측정들에 사용된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 그러한 (추가) 측정들은 상기 측정될 객체, 예를 들어 본체(body)(예를 들어, 자동차 부품 등에 여러 레이어들의 페인트를 배치), 상에 배치된 페인트의 복수의 레이어들의 하나 이상의 레이어 두께 측정들(layer thickness measurements)을 포함할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어, 레이어 두께 측정들 등의 상기 추가 측정(들)은 다음의 단계들을 포함하고, 상기 단계들은, 참조 객체(reference object)를 이용하여 하나 이상의 측정들에 기초하여 참조 측정 정보를 결정하는 단계, 예를 들어 시험 중인(under test) 측정될 실제 객체를 이용한 하나 이상의 측정들에 기초하여 측정 정보를 결정하는 단계, 측정 결과들(measurement results)을 얻기 위하여 상기 참조 측정 정보에 기초하여 측정될 실제 객체의 상기 측정 정보를 평가하는 단계를 포함한다. 이는 원하지 않는 특성들 또는 개별 측정 장치(및/또는 그 성분)의 기준 특성들(reference properties)로부터의 편차들(deviations)을 제거하여 보다 정확한 측정 결과를 이끌어내는 것을 유리하게 가능하게 한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 참조 측정 정보를 결정하기 위한 측정들은, 테라헤르츠 신호를, 바람직하게는 참조 객체로 방출하는 단계, 상기 참조 객체에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호의 반사 부분을 수신하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 참조 측정 정보는 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 기초하여 결정된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 참조 측정 정보는 참조 객체에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분을 특징화하는 신호 형태(signal shape), 특히 시계열(time series) 및/또는 주파수 스펙트럼을 포함하고/거나 특징화할 수 있다. 유사하게, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 시험 중인 장치에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분을 특징화하는 신호 형태, 특히 시계열 및/또는 주파수 스펙트럼을 포함하거나 특징화할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의 상기 거리의 적어도 하나의 거리 값에 대해, 바람직하게는 미리 결정된 제1 범위 내의 복수의 거리 값들에 대해: 상기 거리 값(들)을 결정 및/또는 저장하는 단계(일부 경우들에, 상기 거리 값이 이미 충분한 정밀도(precision)로 알려진 경우, 상기 거리 값을 결정하는 단계는 생략될 수 있다.), 상기 적어도 하나의 거리 값과 연관된 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분을 특징화하는 제1 참조 측정 정보(first reference measurement information)를 결정 및 저장하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 위에서 언급된 참조 측정 정보와 유사하게, 제1 참조 측정 정보는 신호 형태, 특히 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분을 특징화하는 시계열(예를 들어 수신된 반사된 테라헤르츠 펄스의 펄스 형태를 특징 화) 및/또는 주파수 스펙트럼을 포함하거나 특징화한다.
이러한 방식으로, 적어도 하나의 제1 참조 측정 정보의 세트가 전술된 바와 같이 각각의 상기 거리 값들에 대해 결정될 수 있고, 이는 특히 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의(상기 거리 값(들)과 연관된) 광 신호 경로(path)에 대한 정보를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 참조 측정 정보는, 예를 들어 상기 추가 측정들에 의해 획득된 결과들을 수정하기 위해 상기 측정 장치에 의한 추가 측정에 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 상기 측정될 객체에 대해 상기 측정 헤드의 상대적인 각도 위치(relative angular position)를 변경하는 단계,(적어도 일시적으로) 상기 테라헤르츠 송신기에 의해 상기 테라헤르츠 신호(바람직하게는 하나 이상의 펄스들의 형태)를 상기 측정될 객체(10)로 방출하는 단계, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 반사 부분을 수신하는 단계, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 상기 검출 신호를 특징화하는 제2 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 및/또는 제2 파라미터에 의해 특징화되는 상기 검출 신호는 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 결정될 수 있다.
상기 제1 파라미터를 결정하는 단계 및/또는 상기 제2 파라미터를 결정하는 단계 및/또는 제1 참조 측정 정보를 결정하고 저장하는 단계 및/또는 제2 참조 측정 정보를 결정하고 저장하는 단계는(자세한 내용은 아래 참조), (각) 필터링 프로세스(filtering process)를 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 적용(applying)하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 파라미터를 결정하는 경우, 및 상기 제2 파라미터 및/또는 각각의 참조 측정 정보를 결정하는 경우, 다른 필터링 프로세스가 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어 신호 성분. 낮은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)(SNR)는 상기 제1 및/또는 제2 파라미터 및/또는 각각의 참조 측정 정보를 결정하기 전에 제거될 수 있고, 따라서 정밀도가 증가한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 원하는 필터 특징을 선택함으로써, 각각의 제1 및/또는 제2 파라미터 및/또는 각각의 참조 측정 정보(reference measurement information)의 결정에 관한 최적화(optimization)가 수행될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 바람직하게는 아래에서 설명된 바와 같이 필터링 프로세스에 따라 획득된 참조 측정 정보를 사용하는 경우, 유사하거나 동일한 필터링 프로세스가 또한 상기 참조 측정 정보에 따라 처리될 수 있는 측정 정보에 적용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계는, 상기 상대적인 각도 위치를 하나 초과의 공간 방향(spatial direction)으로, 바람직하게는 서로 직교하는 2개의 공간 방향들로, 변경하는 단계를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 상대적인 각도 위치는 미리 결정된 제2 범위 내에서 변경되고, 상기 방법은 바람직하게는, 상기 제2 파라미터가 미리 결정된 제2 임계 값을 초과하고/거나 상기 미리 결정된 제2 범위에 대해 최댓값에 도달할 때까지 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하고, 상기 단계들은 상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계, 상기 테라헤르츠 송신기에 의해(적어도 일시적으로) 상기 테라헤르츠 신호를 상기 측정될 객체로 방출하는 단계, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 반사 부분을 수신하는 단계, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 상기 검출 신호를 특징화하는 제2 파라미터를 결정하는 단계를 포함하고, 바람직하게는, 상기 제2 파라미터의 상기 최댓값과 연관된 상기 상대적인 각도 위치의 값은 최적 측정 각도(optimum measuring angle)를 나타내고, 바람직하게는, 상기 최적 측정 각도는 적어도 일시적으로 저장된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 각도는 측정될 객체의 표면의 표면 법선이 상기 측정 장치 및/또는 그 측정 헤드의 기준 축(reference axis)(예를 들어 광학 축(optical axis))에 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 특히 최적 측정 각도가 결정된 경우, 상기 최적 측정 각도는 상기 테라헤르츠 신호를 송신하고, 상기 테라헤르츠 신호의 반사 부분을 수신하는 것에 기초하여(추가) 측정들을 위해 사용된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 이러한(추가) 측정은 예를 들어 본체에 배치된 복수의 레이어들(예를 들어, 차량 부품 등에 배치된 여러 레이어들의 페인트)의 하나 이상의 레이어 두께 측정들을 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 미리 결정된 제2 범위는 1차원 범위 또는 2차원 범위를 나타낼 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠를 방출하는 상기 단계는, 바람직하게는 미리 결정된 펄스 반복 속도로 테라헤르츠 펄스, 바람직하게는 미리 결정된 수의 테라헤르츠 펄스들을 방출하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 특정한 수의 테라헤르츠 펄스들, 특히 하나 이상의 테라헤르츠 펄스는 상기 거리 및/또는 상기 상대적인 각도 위치의 각 값에 대해 방출될 수 있고, 이는 정밀도를 보다 증가시킬 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의 상기 상대적인 각도 위치의 적어도 하나의 상대적인 각도 위치 값에 대해, 바람직하게는 미리 결정된 제2 범위의 복수의 상대적인 각도 위치 값들에 대해: 상기 상대적인 각도 위치 값(들)을 결정 및/또는 저장하는 단계(일부 경우들에, 예를 들어 상기 상대적인 각도 위치가 이미 충분한 정밀도로 알려진 경우, 상기 상대적인 각도 위치를 결정하는 단계가 생략될 수 있다.), 상기 적어도 하나의 상대적인 각도 위치 값과 연관된 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분을 특징화하는 제2 참조 측정 정보를 결정하고 저장하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제2 참조 측정 정보는 참조 객체에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분을 특징화하는 신호 형태, 특히 시계열 및/또는 주파수 스펙트럼을 포함하고/거나 특징화할 수 있다. 이 점에서, 추가적인 실시예들에 따르면, 제1 참조 측정 정보 및 제2 참조 측정 정보에 의해 실시되는 데이터의 유형에는 차이가 없을 수 있다.
이러한 방식으로, 적어도 하나의 제2 참조 측정 정보의 세트가 전술된 바와 같이 각각의 상기 위치 값들에 대해 결정될 수 있고, 이는 특히 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의(상기 각도 위치 값(들)과 연관된) 광 신호 경로에 대한 정보를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 측정될 객체에 대한 측정 헤드의 특정한 공간 방향은 이러한 요소들 사이의 거리와 상대적인 각도 위치에 의해 특징화될 수 있고, 이 특정한 공간 방향은 제1 참조 측정 정보 및/또는 제2 참조 측정 정보의 하나 이상의 세트와 연관될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제2 참조 측정 정보는 상기 측정 장치에 의한 추가 측정을 위해(단독으로 또는 선택적으로 제공된 제1 참조 측정 정보와 조합하여) 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 바람직하게는 적어도 하나의 거리 센서(distance sensor), 예를 들어 삼각측량 센서, 및/또는 3D-스캐너에 의해, 상기 거리를 결정하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 각도 위치 센서(angular position sensor)에 의해, 예를 들어, 광학 각도 위치 센서, 바람직하게는 3D-스캐너에 의해, 상기 각도 위치를 결정하는 단계를 더 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 광학 각도 위치 센서는 이것의 광학 축이 측정 헤드의 기준 축과, 예를 들어 광학 축과, 동축(coaxial) 및/또는 평행하도록 배치된다. 바람직하게는, 추가적인 실시예들에 따르면, 광학 각도 위치 센서의 측정 지점은 측정 헤드의 테라헤르츠 신호의 초점(focal point) 내에 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의 거리를 변경하는 단계는, 바람직하게는 병진 운동(translatory movement)에 의해, 바람직하게는 제1 드라이브에 의해, 상기 측정될 객체에 대해 상기 측정 헤드를 이동시키는 단계 및/또는 바람직하게는 병진 운동에 의해, 바람직하게는 제2 드라이브에 의해, 상기 측정 헤드에 대해 상기 측정될 객체를 이동시키는 단계를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 드라이브 및/또는 상기 제2 드라이브는, 바람직하게는 상기 병진 운동을 구동시키기 위한, 적어도 하나의, 바람직하게는 고정밀(high-precision)인, 선형 액추에이터(linear actuator)를 포함하고, 상기 병진 운동의 해상도(resolution)는 예를 들어 5 마이크로미터(μm) 이하이다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 드라이브 및/또는 상기 제2 드라이브는 대안적으로 또는 추가적으로 회전 운동(rotational movement)을 제공할 수 있고, 상기 회전 운동의 각 해상도는 예를 들어 0.05°(도) 이하이다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 측정될 객체에 대해 상기 측정 헤드의 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계는, 바람직하게는 제1 드라이브에 의해, 상기 측정될 객체에 대해 측정 헤드를 회전시키는 단계 및/또는 바람직하게는 제2 드라이브에 의해, 상기 측정 헤드에 대해 상기 측정될 객체를 회전시키는 단계를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 드라이브는 측정될 객체에 대한 상기 측정 헤드의 병진 운동 및 회전 운동 모두를 구동시키도록 구성될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제2 드라이브는 상기 측정 헤드에 대한 측정될 객체의 병진 운동 및 회전 운동 모두를 구동시키도록 구성될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상이한, 특히 별개의 드라이브들은 상기 측정 헤드 및/또는 상기 측정될 객체의 상이한 유형들의 이동을 구동시키기 위해 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 회전과 연관된 피벗 포인트(pivot point)는 상기 측정될 객체의 표면 영역(surface region) 내에 배치되고, 더 바람직하게는("측정 지점", 독일어 "Messfleck"로도 특징화될 수 있는) 상기 테라헤르츠 신호의 초점은 또한 상기 표면 영역 내에 배치되어, 따라서 객체의 상기 표면 내에 및/또는 초점 외부에 있지 않은 피벗 포인트와의 회전 운동에 의해 야기될 수 있는 거리 오차를 방지하는 것을 보장한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 바람직하게는 실시예들에 따른 방법을 수행함으로써, 또는 최적 측정 거리를 결정하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 바람직하게는 실시예들에 따른 방법을 수행함으로써, 또는 최적 측정 각도를 결정하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 바람직하게는 실시예들에 따른 방법을 수행함으로써, 최적 측정 거리를 결정하고 최적 측정 각도를 결정하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 거리 및 상기 최적 측정 각도는 추가 측정을 수행하기 위해 사용된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 데이터베이스를 구축하는 단계를 더 포함하고, 상기 데이터베이스는 복수의 거리 값들 및/또는 상대적인 각도 위치 값들 및 상기 복수의 거리 값들과 연관된 제1 참조 측정 정보 및/또는 상기 복수의 상대적인 각도 위치 값들과 연관된 제2 참조 측정 정보를 포함하고, 상기 데이터베이스를 구축하는 단계에서, 제1 객체, 바람직하게는 참조 객체가 상기 측정될 객체로 사용된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제1 객체는 테라헤르츠 방사선, 특히 상기 테라헤르츠 신호를 반사하고, 예를 들어 평면(planar) 표면의 미리 결정된 기하학적 구조(geometry)를 가지는 참조 객체를 나타낼 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제1 객체는 또한 비평면(non-planar)(1차원 또는 2차원) 표면의 미리 결정된 기하학적 구조를 가지는 참조 객체를 나타낼 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 데이터베이스를 구축하는 단계를 더 포함하고, 상기 데이터베이스는 복수의 거리 값들 및/또는 상대적인 각도 위치 값들 및 상기 복수의 거리 값들과 연관된 제1 참조 측정 정보 및/또는 상기 복수의 상대적인 각도 위치 값들과 연관된 제2 참조 측정 정보를 포함한다. 이러한 방식으로, 제1 및/또는 제2 참조 측정 정보는 상기 데이터베이스로부터 예를 들어 추가 측정을 위해, 주어진 거리 및/또는 주어진 상대적인 각도 위치에 대해, 효과적으로 접근되고/거나 검색될 수 있다. 예로서, 데이터베이스를 사용하는 경우, 예시 적으로 언급된 레이어 두께 측정과 같은 추가 테라헤르츠 기반의 측정이 이루어질 수 있고, 상기(레이어 두께) 측정들의 평가에 대해, 예를 들어 참조 측정을 수행하는 대신에, 참조 측정 정보가 바람직하게는 상기 데이터베이스로부터 검색될 수 있다.
다시 말해, 상기 데이터베이스 내에 포함된 정보는 상기 측정 장치(또는 동일/유사한 유형의 적어도 하나의 추가 측정 장치)의 추가 측정을 위한 기준 정보(reference information)로 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 측정 결과들을 얻기 위해, 상기 테라헤르츠 신호를 사용하여, 바람직하게는 레이어 두께 측정들을 사용하여, 추가 측정을 수행하는 단계를 더 포함하고, 바람직하게는 상기 추가 측정을 수행하는 단계에서 제2 객체가 상기 측정될 객체로서 사용되고, 상기 제2 객체는 상기 제1 객체와 다르다. 예를 들어, 상기 제1 객체는 예를 들어 기하학적 구조로 알려진 참조 객체를 나타낼 수 있는 반면, 상기 제2 객체는 특히 알려지지 않은 기하학적 구조 또는 상기 참조 객체와 다른 기하학적 구조를 포함할 수 있는 시험 중인 실제 장치일 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 수정된 측정 결과들을 얻기 위하여, 상기 데이터베이스로부터의 정보에 따라 상기 측정 결과들을 수정하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 증가된 정밀도가 달성되고, 특히, 개별 측정 장치들(및/또는 그 성분들)의 특성 및/또는 추가 원하지 않는 효과는 상기 데이터베이스의 정보를 사용하여 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 특히, 어떤 경우들에는, 예를 들어, 측정 장치에 대해 상기 제2 객체를 위치시키기 위해 사용되는 드라이브의 감소된(reduced) 위치 정확도(positioning accuracy)로 인해(및/또는 그 반대의 경우) 추가 측정들에서 위치 및/또는 정렬 오차들이 발생할 수 있다. 상기 위치 및/또는 정렬 오차들은 상기 추가 측정들을 위해 설정될 차선(suboptimal) 측정 거리 및/또는 측정 각도에 의해 특징화될 수 있다. 이 경우들에서, 최적 측정 거리 및/또는 최적 측정 각도로 이루어진 참조 측정을 사용하여, 이러한 참조 측정 정보로 측정 정보를 처리하는 경우, 덜 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 그러한 경우들에서,(제1 및/또는 제2) 기준 정보의 적절한 세트가 사용될 수 있고, 예를 들어 보다 정확한 측정들을 달성하는 것을 가능하게 하는 실제 차선 측정 거리 및/또는 실제 차선 측정 각도에 따라, 예를 들어 데이터베이스로부터 검색될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상측정들을 수행하는 상기 단계들에 대해, 제3 드라이브는 상기 측정될 객체에 대해 측정 헤드를 위치시키기 위해 사용된다. 다시 말해, 상기 제3 드라이브는 예를 들어 측정 헤드와 시험 중인 객체 사이의 거리 및/또는 시험 중인 객체에 대한 측정 헤드의 상대적인 각도 위치를 제어하는 데 사용된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제3 드라이브는, 예를 들어 로봇 및/또는 로봇 팔(robotic arm) 또는 일반적으로 시험 중인 객체에 대해 측정 헤드를 위치시키도록 구성된 임의의 조작기(manipulator)를 포함한다. 상기 로봇의 위치 정확도는 제1 드라이브 및/또는 제2 드라이브의 정확도만큼 높지 않을 수 있으므로, 상기 테라헤르츠 신호를 사용하여 측정을 수행하는 경우, 위치 및/또는 정렬 오차가 발생할 수 있다. 한층 더 바람직한 실시예들에 따르면, 실제 측정 거리 및/또는 실제 측정 각도와 연관된 참조 측정 정보를 사용하여 측정 정보를 평가하는 것이 바람직할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 그러한 정보는 위에서 설명된 바와 같이 추가적인 바람직한 실시예들에 따라 획득된 데이터베이스에 포함되고, 상기 위치 및/또는 정렬 오차들을 적어도 부분적으로 보상(compensate)하는 데에 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 본체 상에 배치된 복수의 레이어들(예를 들어, 차량 부품 등에 배치된 여러 레이어들의 페인트)의 레이어 두께를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정은, 예를 들어 시간-도메인 반사 측정법(time-domain reflectometry)(TDR) 기술을 적용함으로써, 예를 들어 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 기초하여 이루어질 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들은 측정 장치와 관련되고, 측정 장치는 측정될 객체에 테라헤르츠 신호를 방출하도록 구성된 테라헤르츠 송신기 및 상기 객체(10)에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호의 반사 부분을 수신하도록 구성된 테라헤르츠 수신기를 포함하고, 상기 테라헤르츠 송신기 및 상기 테라헤르츠 수신기는 상기 측정 장치의 측정 헤드에 배치되고, 상기 측정 장치는 다음 단계들을 수행하도록 구성되고, 단계들은, 상기 측정 헤드와 측정될 상기 객체 사이의 거리를 변경하는 단계, 상기 테라헤르츠 송신기에 의해 상기 테라헤르츠 신호를 측정될 상기 객체로 방출하는 단계, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 반사 부분을 수신하는 단계 및 상기 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터을 결정하는 단계를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 측정 장치는 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 구성된다.
추가적인 바람직한 실시예들은 실시예들 및/또는 측정 장치에 따른 사용 및/또는 실시예들에 따른 측정 장치의 사용에 관한 것이고, 상기 사용은 특히 본체 상에 배치된 복수의 레이어들의, 또는 특히 a) 아직 마르지 않은 복수의 습식 페인트 레이어들(wet paint layers) 및/또는 b) 건조하는 페인트 레이어들(drying paint layers) 및/또는 c) 건조 페인트 레이어들의 레이어 두께 측정들을 수행 및/또는 준비하기 위한 것이고, 바람직하게는 상기 방법 및/또는 상기 측정 장치는 a) 정지 구성(stationary configuration)에서 및/또는 b) 비정지 구성(nonstationary configuration)에서 사용되고, 특히 로봇, 특히 산업용 로봇(industrial robot)과 함께 사용된다.
실시예의 추가 특징들, 양태들 및 이점들은 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명에서 제공된다:
도 1은 바람직한 실시예들에 따른 측정 장치의 단순화된 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 방법의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 방법의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 4 내지 도 9는 각각 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 방법의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 10은 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 제어 유닛의 단순화된 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 11a는 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 제1 동작 시나리오를 개략적으로 도시한다.
도 11b는 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 제2 동작 시나리오를 개략적으로 도시한다.
도 12는 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 방법의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 13은 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 방법의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 14는 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 동작 시나리오의 단순화된 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 15a 내지 도 15c는 각각 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 방법의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 16a 내지 도 16b는 각각 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 방법의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 1은 바람직한 실시예들에 따른 측정 장치(100)의 단순화된 블록도를 개략적으로 도시한다.
상기 측정 장치는 측정될 객체(10)에 테라헤르츠 신호(TS)를 방출하도록 구성된 테라헤르츠 송신기(110) 및 상기 객체에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 반사 부분(TSR)을 수신하도록 구성된 테라헤르츠 수신기(120)를 포함한다. 이를 위해, 테라헤르츠 송신기(110)는 테라헤르츠 방출기(THz emitter)(110a) 및 연관된(associated) 방출기 광학부재들(emitter optics)(112)를 포함하고, 테라헤르츠 수신기(120)는 테라헤르츠 검출기 및 연관된 검출기 광학부재들(122)을 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 송신기(110) 및 상기 테라헤르츠 수신기(120)는 상기 측정 장치(100)의, 바람직하게는 밀폐된(hermetically sealed), 측정 헤드(130)에 배치되고, 상기 측정 장치(100)는 상기 테라헤르츠 신호들(TS)이 상기 측정 헤드(130) 외부에 위치한 객체(10)에 조사(irradiated)될 수 있도록 하고, 상기 수신된 반사 부분(TSR)이 측정 헤드(130)에 들어갈 수 있도록 하는 테라헤르츠 송신 요소(예를 들어, 보호 창(protective window) 및/또는 광학 렌즈(optical lens))(111)를 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 보호 창(111)은 교환 가능(exchangeable)하다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 요소들은(110a, 112, 120a, 122) 각 광학 축(미도시)이 기준 축(RA)에 평행하도록 상기 측정 헤드(130)의 상기 기준 축(RA)과 정렬되고, 상기 기준 축(RA)은 측정 헤드(130)의 광학 축을 나타낸다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 측정 장치(100)는 도 2의 단순화된 흐름도를 참조하여 다음 단계들을 수행하도록 구성된다: 상기 측정 헤드(130)(예를 들어, 상기 측정 헤드(130)의 외부 표면(130a))과 상기 측정될 객체(10)(예를 들어, 상기 객체(10)의 표면(10a)) 사이의 거리(d)(도 1)를 변경하는 단계(200), 상기 테라헤르츠 송신기(110)에 의해, 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 상기 측정될 객체(10)로 방출하는 단계(202), 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 반사 부분(TSR)을 수신하는 단계(204), 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터(P1)을 결정하는 단계(206).
상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터(P1)을 결정하는 단계(206)는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)과 연관된, 바람직하게는 적분된, 테라헤르츠 전력을 결정하는 단계를 포함하고, 바람직하게는 상기(적분된) 테라헤르츠 전력은 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 결정된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 상기 검출 신호는 당업자에 의해 알려진 테라헤르츠 신호들을 검출하기 위한 절차들을 사용하여 결정될 수 있다. 즉, 이러한 검출 기술(detection technique)을 적용함으로써, 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례 및/또는 관련된 검출 신호는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 수신된 반사 부분(TSR)으로부터 결정될 수 있고, 전술된 바와 같이, 바람직하게는 단계(206)에서, 상기 검출 신호를 특징화하는 상기 제1 파라미터(P1)가 결정된다. 예로서, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 검출 신호의 결정은 또한 상기 단계(204)에서 수행될 수 있다.
이러한 방식으로, 제1 파라미터(P1)에 따라, 예를 들어 특정 유형의 추가 측정들 또는 일반적인 정확한 측정들에 대하여, 예를 들어 거리(d)(도 1)의 특정 값의 적합성(suitability)은 평가될 수 있고/거나 상기 거리에 관한 조정 프로세스가, 예를 들어 추가 측정들을 위해, 실시될 수 있다.
추가적인 실시예들에 따르면, 제어 장치(150)는, 특히 실시예들에 따른 방법을 수행하기 위해, 상기 측정 장치(100)의 동작을 제어하기 위해 제공될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호(TS)(도 1)의 상기 방출하는 단계(202)(도 2)는 예를 들어, 적어도 일시적으로, 바람직하게는 테라헤르츠 펄스들의 형태로, 수행된다. 유사하게, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호의 상기 반사 부분(TSR)의 상기 수신하는 단계(204)는 또한 적어도 일시적으로, 바람직하게는 상기 방출하는 단계(202)와 동기화되어, 수행될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호(TS)(도 1)는 0.3 테라헤르츠 및 100 테라헤르츠의 범위에서, 바람직하게는 0.5 테라헤르츠 및 10 테라헤르츠의 범위에서, 적어도 하나의 주파수 성분을 포함하는 테라헤르츠 방사선을 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 방사선은 0.3 테라헤르츠 및 100 테라헤르츠의 범위에서, 바람직하게는 0.5 테라헤르츠 및 10 테라헤르츠의 범위에서, 여러 주파수 성분들을 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호(TS)는 테라헤르츠 펄스들을 포함하는 테라헤르츠 방사선을 포함하고, 단일 테라헤르츠 펄스의 신호 에너지의 적어도 60퍼센트는 0.3 테라헤르츠와 100 테라헤르츠 사이의, 바람직하게는 0.5테라헤르츠와 10 테라헤르츠 사이의, 주파수 범위에서 할당되고, 더 바람직하게는 상기 테라헤르츠 펄스의 신호 에너지의 적어도 80 퍼센트는 0.3 테라헤르츠와 100 테라헤르츠 사이의, 바람직하게는 0.5 테라헤르츠와 10테라헤르츠 사이의, 주파수 범위에서 할당된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 거리(d)(도 1)는 미리 결정된 제1 범위 내에서 도 2의 단계(200)을 참조하여 변경되고, 상기 방법은, 바람직하게는 상기 제1 파라미터(P1)가 미리 결정된 제1 임계 값(T1)을 초과하고/거나 상기 미리 결정된 제1 범위에 대해 최댓값에 도달할 때까지, 상기 단계들(200, 202, 204, 206)을 반복하는 단계(208)를 더 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 미리 결정된 제1 범위는 상기 장치(100)(도 1) 및/또는 상기 장치의 적어도 하나의 드라이브(140, 142)에 의해 사용되거나 설정될 수 있는 전체 거리 범위의 20 퍼센트 이상을, 바람직하게는 50 퍼센트 이상을, 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 드라이브(들)(140, 142)의 세부 사항들은 아래에서 더 설명된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 파라미터(P1)의 상기 최댓값과 연관된 상기 거리(d)(도 1)의 값은, 최적 측정 거리(omd)(도 4)를 나타내고, 바람직하게는, 상기 최적 측정 거리(omd)(도 4)는, 바람직하게는 상기 측정 장치(100)(및/또는 유사하거나 동일한 추가 측정 장치)에 의한 추가 및/또는 미래 측정들에 사용될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 거리(omd)는 예를 들어 미래 사용을 위해 적어도 일시적으로 저장될 수 있다.
이와 관련하여, 도 4는 추가적인 바람직한 실시예들에 따라 상기 제1 파라미터(P1)을 결정하는 단계(206)와 관련된 단순화된 흐름도를 예시적으로 도시한다. 단계(206a)에서, 상기 제1 파라미터(P1)가 결정된다. 선택적으로, 아래에서 더 설명되는 필터링 프로세스(단계(206b) 참조)가 수행될 수 있다. 단계(206c)에서, 상기 제1 파라미터(P1)(단계 206a에 의해 결정됨)가 상기 미리 결정된 제1 임계 값(T1)을 초과하는지가 결정된다. 대안적으로, 단계(206c)에서, 상기 제1 파라미터(P1)이 상기 거리(d)(도 1)가 변경되는 상기 미리 결정된 제1 범위에 대해 최댓값에 도달하는지가 결정될 수 있다(도 2의 단계(200) 참조). 그러한 경우, 현재 거리(current distance)(상기 단계(206a)에 따라 상기 제1 파라미터(P1)의 결정에 사용됨)는 적어도 일시적으로 저장될 수 있는 최적 측정 거리(omd)를 나타낸다(선택적 단계 206d 참조).
추가적인 실시예들에 따르면, 최적 측정 거리(omd)의 결정은 상기 미리 정해진 제1 범위 내에서의 상기 거리(d)를 변경하는 단계(200), 각각의 거리 값(단계들(202, 204, 206) 참조)과 연관된 상기 제1 파라미터(P1)의 값을 결정하는 단계, 상기 제1 파라미터(P1)의 최댓값과 연관된 상기 미리 결정된 제1 범위 내에서 특정 거리 값을 식별(identifying)하는 단계, 및 상기 특정 거리 값을 상기 최적 측정 거리(omd)로서 사용하는 단계를 포함한다. 상기 미리 결정된 제1 범위의 크기 및 상기 거리(d)의 변경(200)을 특징화하는 최소 단계 크기(minimum step size)에 따라, 단계들(200, 202, 204, 206)의 대응하는 수의 반복들(208)(도 2)이 추가적인 실시예들에 따라 수행될 수 있다.
추가적인 실시예들에 따르면, 최적 측정 거리(omd)가 획득되면, 상기 거리(d)로서 상기 최적 측정 거리(omd)를 사용하여 추가 측정들이 수행된다.
상기 단순화된 도 6의 흐름도 참조하여 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 상기 거리(d)의 적어도 하나의 거리 값(dv)에 대해, 바람직하게는 미리 결정된 제1 범위 내의 복수의 거리 값들(dv)에 대해: 상기 거리 값(들)(dv)을 결정(220) 및/또는 저장(222)하는 단계(일부 경우들에, 예를 들어, 상기 거리 값(dv)가 예를 들어 측정에 의해 획득된 절대 값 및/또는 이전에 설정된 거리에 대한 상대적인(증가) 값으로서 충분한 정밀도로 이미 알려진 경우, 상기 거리 값(들)(dv)을 결정하는 단계(220)는 생략될 수 있다.), 상기 적어도 하나의 거리 값(dv)과 연관된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는 제1 참조 측정 정보 (rmi1)를 결정 및 저장하는 단계(224)를 더 포함한다.
예로서, 도 6을 참조하여 위에서 설명된 프로세스가 4개의 별개의 거리 값(dv)들에 대해 수행되면, 제1 참조 측정 정보(rmi1)는 각각 상기 제1 참조 측정 정보(rmi1)의 4개의 상이한 값들 또는 데이터세트(dataset)를 포함하고, 각각의 값은 상기 4개의 별개의 거리 값(dv)들 중 각각의 값과 연관된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 참조 측정 정보(rmi1)는 특정 거리(d)에 대해 획득된, 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는 신호 형태(시계열 및/또는 주파수 스펙트럼 및/또는 그로부터 유도된 정보(information derived therefrom))를 포함하거나 특징화할 수 있다. 즉, 복수의 상이한 거리 값(dv)들에 대해, 제1 참조 측정 정보(rmi1)는 대응하는 복수의 신호 형태(시계열 및/또는 주파수 스펙트럼 및/또는 그로부터 유도된 정보)에 의해 특징화될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 참조 측정 정보(rmi1)는 측정 장치(100)의 오정렬들(misalignments)로 인한 오차들(errors)을 방지 및/또는 보상하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 예를 들어 도 6의 프로세스와 비교하여 감소된 위치 정확도가 주어지는 미래의 측정들을 위하여, 측정 헤드(130) 및 측정될 객체(10)의 오정렬들(misalignments)로 인한 오차들을 방지 및/또는 보상하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 상황들에서, 미래 측정들의 거리 오차는 예를 들어 상기 제1 참조 측정 정보(rmi1)를 사용함으로써 보상될 수 있다. 상기 제1 참조 측정 정보(rmi1)를 사용하는 추가적인 예시적인 세부 사항들 및 이점들은 예를 들어 도 11a, 11b를 참조하여 아래에서 더 설명된다.
도 3의 단순화된 흐름도를 참조하여 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 측정 장치(100)(도 1)을 동작시키는 방법은, 상기 측정될 객체(10)에 대해 상기 측정 헤드(130)의 상대적인 각도 위치(a1)를 변경하는 단계(210), 상기 테라헤르츠 송신기(110)(도 1)에 의해 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 상기 측정될 객체(10)로(적어도 일시적으로) 방출하는 단계(212), 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 반사 부분(TSR)을 수신하는 단계(214)(도 3), 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제2 파라미터(P2)를 결정하는 단계(216)를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제2 파라미터(P2)은(또한) 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분의 상기 제2 파라미터(P2)는 상기 제1 파라미터(P1)(도 2 참조)와 유사하게 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 결정될 수 있다. 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제2 파라미터(P2)를 결정하는 단계(216)는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)과 연관된, 바람직하게는 적분된, 테라헤르츠 전력을 결정하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 상기(적분된) 테라헤르츠 전력은 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 결정될 수 있다.
상기 제1 파라미터(P1)를 결정하는 단계(206)(도 2) 및/또는 상기 제2 파라미터(P2)를 결정하는 단계(216)(도 3)은(각) 필터링 프로세스를 상기 테라헤르츠 신호의 수신된 반사 부분(TSR)에 적용하는 단계(206b(도 4) 및 216b(도 5)를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 파라미터(P1)를 결정하는 경우 및 상기 제2 파라미터(P2)를 결정하는 경우, 상이한 필터링 프로세스(206b, 216b)가 적용될 수 있다. 이러한 방식으로 예를 들어 신호 성분의 비교적 낮은 신호 대 잡음비(SNR)은 상기 제1 및/또는 제2 파라미터(P1, P2)를 결정하기 전에 제거되어 정밀도를 증가시킬 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 유사하게 상기 제1 참조 측정 정보(rmi1)를 결정하는 경우(및 선택적으로 또한 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 결정하는 경우, 아래 더 참조), 하나 이상의 필터링 프로세스가 적용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 원하는 필터 특징을 선택함으로써, 각각의 제1 및/또는 제2 파라미터(P1, P2)의 결정에 관한 최적화가 수행될 수 있다. 유사한 관찰들이 참조 측정 정보(rmi1, rmi2)의 결정에 적용된다.
도 3의 단순화된 흐름도를 참조하여 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계(210)는 상기 상대적인 각도 위치를 하나 초과의 공간 방향(a1)으로, 바람직하게는 서로 직교(orthogonal)하는 2개의 공간 방향들로, 변경하는 단계를 포함한다. 예시적으로 도 1의 평면도 내의 좌표(coordinate)에 대응하는 제1 공간 방향에서 상기 상대적인 각도 위치의 제1 변경은 참조 부호(a1)로 도 1에 예시적으로 도시된다. 추가적인 예로서, 상기 상대적인 각도 위치의 변경에 사용될 수 있는 제2 공간 방향은 도 1의 평면도를 통해 직교하게 연장될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 상대적인 각도 위치는 미리 결정된 제2 범위 내에서 변경되고(도 3의 단계(210) 참조), 상기 방법은, 바람직하게는, 상기 제2 파라미터(P2)가 미리 결정된 제2 임계 값(T2)을 초과하고/거나 상기 미리 결정된 제2 범위에 대해 최댓값에 도달할 때까지 단계들(210, 212, 214, 216)을 반복하는 단계(218)을 포함하고, 바람직하게는, 상기 제2 파라미터(P2)의 상기 최댓값과 연관된 상기 상대적인 각도 위치 값은 최적 측정 각도를 나타내고, 바람직하게는, 상기 최적 측정 각도는 적어도 일시적으로 저장된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 각도는 측정될 객체(10)의 표면(10a)의 표면 법선(surface normal)(SN)(도 1)이 상기 측정 장치(100) 및/또는 그 측정 헤드(130)의 기준 축(RA)에 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 미리 결정된 제2 범위는 전술된 바와 같이 1차원 범위(one-dimensional range) 또는 2차원 범위(two-dimensional range)를 나타낼 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 2차원 각도 범위의 경우, 상기 변경하는 단계(210)는 상기 2개의 각도 치수들(angular dimensions) 중 제1 각도 치수에서 상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계, 및 그 후 상기 2개의 각도 치수들 중 제2 각도 치수에서 상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 2개의 각도 위치들 중 상이한 위치에서 각도 범위의 임의의 다른 시퀀스(sequence) 및/또는 후속 변경들(subsequent variations)이 또한 가능한다. 상기 미리 결정된(1차원 또는 2차원의) 제2 범위는 상기 장치(100)(도 1) 및/또는 상기 장치(100)의 적어도 하나의 드라이브(140, 142, 144)에 의해 사용되거나 설정될 수 있는 전체 각도 범위의 20 퍼센트 이상을, 바람직하게는 50퍼센트 이상을, 포함한다. 전술된 바와 같이, 드라이브(들)(140, 142, 144)의 세부 사항들은 아래에서 더 설명된다.
도 5는 추가적인 바람직한 실시예들에 따라 상기 제2 파라미터(P2)를 결정하는 것과 관련된 단순화된 흐름도를 예시적으로 도시한다. 단계(216a)에서, 상기 제2 파라미터(P2)가 결정된다. 선택적으로, 필터링 프로세스(단계(216b) 참조)가 수행될 수 있다. 단계(216c)에서, 상기 제2 파라미터(P2)(단계 216a에 의해 결정됨)가 상기 미리 결정된 제2 임계 값(T2)을 초과하는지가 결정된다. 대안적으로, 단계(216c)에서, 상기 제2 파라미터(P2)이 상기 상대적인 각도 위치(d)(도 1)가 변경되는 상기 미리 결정된 제2 범위에 대해 최댓값에 도달하는지가 결정될 수 있다(도 3의 단계(210) 참조). 그러한 경우, 현재 상대적인 각도 위치(상기 단계(216a)에 따라 상기 제2 파라미터(P2)의 결정에 사용됨)는 적어도 일시적으로 저장될 수 있는 최적 측정 각도(oma)를 나타낸다(선택적 단계 216d 참조).
추가적인 실시예들에 따르면, 최적 측정 각도(oma)의 결정은 상기 미리 정해진 제2 범위 내에서의 상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계(210)(도 3), 각각의 각도 위치 값(단계들(212, 214, 216) 참조)과 연관된 상기 제2 파라미터(P2)의 값을 결정하는 단계, 상기 제2 파라미터(P2)의 최댓값과 연관된 상기 미리 결정된 제2 범위 내에서 특정 각도 위치 값을 식별하는 단계, 및 상기 특정 각도 위치 값을 상기 최적 측정 각도(oma)로서 사용하는 단계를 포함한다. 상기 미리 결정된 제2 범위의 크기 및 상기 각도 위치(a1)(예시적으로 1차원)의 변경(210)을 특징화하는 최소 단계 크기에 따라, 단계들(210, 212, 214, 216)의 대응하는 수의 반복들(218)(도 3)이 추가적인 실시예들에 따라 수행될 수 있다.
추가적인 실시예들에 따르면, 최적 측정 각도(oma)가 획득되면, 추가로, 즉 미래의 측정은 상기 상대적인 각도 위치에 대해 상기 최적 측정 각도(oma)를 사용하여 수행된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 방출하는 상기 단계(202, 212)는 테라헤르츠 펄스들, 바람직하게는 미리 결정된 펄스 반복 속도(pulse repetition rate)로, 미리 결정된 수의 테라헤르츠 펄스들을 방출하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 특정 수의 테라헤르츠 펄스들, 특히 하나 이상의 테라헤르츠 펄스가 상기 거리 및/또는 상기 상대적인 각도 위치의 각 값에 대해 방출(202, 212)될 수 있고, 이는 정밀도를 더욱 증가시킬 수 있다.
상기 바람직한 도 7의 흐름도를 참조하여 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 측정 헤드(130)(도 1)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 상기 상대적인 각도 위치의 적어도 하나의 상대적인 각도 위치 값(apv)에 대해, 바람직하게는 미리 결정된 제2 범위 내의 복수의 상대적인 각도 위치 값들(apv)에 대해: 상기 상대적인 각도 위치 값(들)(apv)을 결정(230) 및/또는 저장(232)하는 단계(일부 경우에, 예를 들어, 상기 상대적인 각도 위치 값(apv)가 예를 들어 상대적인 각도 위치가 충분한 정밀도로 이미 알려진 경우, 상기 상대적인 각도 위치 값(들)(apv)을 결정하는 단계(230)는 생략될 수 있다.), 상기 적어도 하나의 상대적인 각도 위치 값(apv)과 연관된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 결정 및 저장하는 단계(234)를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제2 참조 측정 정보(rmi2)는 특정 상대적인 각도 위치 값(apv)에 대해 획득된, 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는 신호 형태(시계열 및/또는 주파수 스펙트럼 및/또는 그로부터 유도된 정보)를 포함하거나 특징화할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제2 참조 측정 정보(rmi2)는 (단독으로 또는 선택적으로 제공되는 제1 참조 측정 정보(rmi1)와 결합하여) 측정 장치(100), 특히 측정 헤드(130) 및 측정될 객체(10)의 오정렬들로 인한 오차들을 방지 및/또는 보상하는 데에 사용될 수 있다. 상기 제1 참조 측정 정보(rmi1)와 함께 상기 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 사용하는 추가적인 예시적인 세부 사항들 및 이점들은 예를 들어 도 11a, 11b를 참조하여 아래에서 더 설명된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 측정 장치(100)를 동작시키는 상기 방법은, 바람직하게는 적어도 하나의 거리 센서(132)(도 1)에 의해, 특히 삼각측량 센서(triangulation sensor) 및/또는 3차원(3D) 스캐너에 의해, 상기 거리(d)(즉, 하나 이상의 거리 값들(dv))를 결정하는 단계(220)(도 6)를 더 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 거리 센서, 예를 들어 삼각측량 센서(132)는 상기 측정 헤드(130)에 배치(예를 들어 부착)되거나 상기 측정 헤드(130)에 통합된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 센서(132), 예를 들어 삼각측량 센서(132)에 의해 상기 거리(d)를 결정하는 단계에 대하여 대안적으로 또는 추가적으로, 거리(d)를 변경하는 단계에서 사용되는 드라이브(140)(도 1, 세부 사항들은 아래를 더 참조)에 의해 영향을 받는 알려진 상대 변위(known relative displacement)가, 상기 거리를, 즉, 예를 들어, 도 2의 단계(200)에서 적용되는 알려진 거리 증가들을, 결정하는 단계(220)에 대해 평가될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 바람직하게는 적어도 하나의 각도 위치 센서(134)에 의해, 특히 광학 센서(optical sensor)(134), 예를 들어 광학 각도 위치 센서(134)(도 1), 특히 3D 스캐너에 의해, 상기 상대적인 각도 위치를 결정하는 단계(230)를 더 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 광학 각도 위치 센서(134)는 상기 측정 헤드(130)에 배치(예를 들어, 부착)되거나 상기 측정 헤드(130)에 통합된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면(도 8의 흐름도 참조), 상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 거리(d)(도 1)를 변경하는 단계(200)는 바람직하게는 병진 운동에 의해, 바람직하게는 제1 드라이브(140)(도 1)에 의해, 상기 측정될 객체(10)에 대해 상기 측정 헤드(130)를 이동시키는 단계(200a)(도 8 및 도 1의 점선 블록 화살표(M1) 참조) 및/또는 바람직하게는 병진 운동에 의해, 바람직하게는 제2 드라이브(142)에 의해, 상기 측정 헤드(130)에 대해 상기 측정될 객체(10)를 이동시키는 단계(200b)(도 8 및 도 1의 점선 블록 화살표(M2) 참조)를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 드라이브(140) 및/또는 상기 제2 드라이브(142)는, 바람직하게는 상기 병진 운동을 구동시키기 위한, 적어도 하나의, 바람직하게는 고정밀인, 선형 액추에이터를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면(도 9의 흐름도 참조), 상기 측정될 객체(10)에 대해 상기 측정 헤드(130)의 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계(210)는, 바람직하게는 제1 드라이브(140)(도 1)에 의해, 상기 측정될 객체(10)에 대해 측정 헤드(130)를 회전시키는 단계(210a) 및/또는 바람직하게는 제2 드라이브(140)에 의해, 상기 측정 헤드(130)에 대해 상기 측정될 객체(10)를 회전시키는 단계(210b)를 포함한다. 이 목적을 위해, 상기 드라이브들(140, 142) 중 적어도 하나는, 바람직하게는, 예를 들어 0.05도의, 해상도 및/또는 정확도를 가지는, 바람직하게는 고-정확도(high-accuracy)의, 고니오미터(goniometer)를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제1 드라이브(140)(도 1)는 측정될 객체(10)에 대한 상기 측정 헤드(130)의 병진 운동 및 회전 운동 모두인 M1을 구동시키도록 구성될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제2 드라이브(142)는 상기 측정 헤드(130)에 대한 측정될 객체(10)의 병진 운동 및 회전 운동 모두인 M2를 구동시키도록 구성될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면(미도시), 상이한, 특히 별개의 드라이브들은 상기 측정 헤드(130) 및/또는 상기 측정될 객체(10)의 상이한 유형들의 이동(병진 및/또는 회전)을 구동시키기 위해 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, (측정 헤드(130) 및/또는 상기 객체(10)의) 상기 회전과 연관된 피벗 포인트(PP)(도 1)는 상기 측정될 객체(10)의 표면 영역(10a') 내에 배치되고, 더 바람직하게는("측정 지점", 독일어 "Messfleck"로도 특징화될 수 있는) 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 초점(FP)은 또한 상기 표면 영역(10a') 내에 배치되어, 따라서 객체의 상기 표면(10a) 내에 및/또는 초점(FP) 외부에 있지 않은 피벗 포인트와의 회전 운동에 의해 야기될 수 있는 거리 오차를 방지하는 것을 보장한다. 예를 들어, 추가적인 실시예들에 따르면, 거리(d)는 상기 초점(FP)이 객체(10)의 표면(10a) 내에 놓이는 것을 보장하기 위해 전술된 최적 측정 거리(omd)로 설정될 수 있다. 추가적인 실시예들에 따르면, 상기 드라이브에 의해 영향을 받는 상기 회전의 피벗 포인트(PP)는 또한 객체(10)의 표면(10a) 내에 놓이고, 바람직하게는 상기 초점(FP)과 일치하도록, 드라이브들(140, 142) 중 적어도 하나(예를 들어 그것의 고니오미터)가 배치 및/또는 조정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 측정 장치(100)(도 1)를 동작시키는 상기 방법은, 바람직하게는 위에서 설명된 예를 들어 도 2 및 도 4를 참조한 실시예들에 따른 방법을 수행함으로써, 최적 측정 거리(omd)(도 4)를 결정하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 측정 장치(100)를 동작시키는 상기 방법은, 바람직하게는 위에서 설명된 예를 들어 도 3 및 도 4를 참조한 실시예들에 따른 방법을 수행함으로써, 최적 측정 각도(oma)(도 5)를 결정하는 단계를 더 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 측정 장치(100)를 동작시키는 상기 방법은, 바람직하게는 도 2 내지 도 5를 참조한 실시예들에 따른 방법을 수행함으로써, 최적 측정 거리(omd)를 결정하는 단계 및 최적 측정 각도(oma)를 결정하는 단계를 더 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어 도 4에 따른 프로세스에 따라, 상기 최적 측정 거리(omd)가 먼저 결정되고(이는 예를 들어 테라헤르츠 방사선의 초점(FP)이 표면 영역(10a), 도 1에 의해 정의된 가상 평면 내에 놓이도록 보장하며, 이는 추가 측정들을 위한 최적의 정밀도를 보장한다), 그 후에, 예를 들어 도 5에 따른 프로세스에 따라, 상기 최적 측정 각도(oma)가 결정된다. 그러나, 일부 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 각도(oma)가 먼저 결정되고, 그 후에 상기 최적 측정 거리(omd)가 결정되는 것도 가능하다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면(도 12의 단순화된 흐름도 참조), 측정 장치를 동작시키는 상기 방법은, 데이터베이스(DB)를 구축하는 단계(240)를 더 포함하고, 상기 데이터베이스(DB)는, 복수의 거리 값들(dv)(도 6) 및/또는 상대적인 각도 위치 값들(apv)(도 7) 및 상기 복수의 거리 값들(dv)과 연관된 제1 참조 측정 정보(rmi1) 및/또는 상기 복수의 상대적인 각도 위치 값들(apv)과 연관된 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 포함하고, 상기 데이터베이스(DB)를 구축하는 단계(240)에서, 제1 객체(10'a), 바람직하게는 참조 객체가 상기 측정될 객체(10)(도 11a의 개략적인 측면도 참조)로 사용된다(단계(240a) 참조).
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제1 객체(10'a)(도 11a)는 테라헤르츠 방사선, 특히 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 반사하고, 예를 들어 평면(즉, 비곡선) 표면과 같은 미리 결정된 기하학적 구조를 가지는 참조 객체를 나타낼 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 특히 테라헤르츠-기반 측정 동안 상기 참조 객체(10'a)의 수신 및/또는 고정(fixation)을 위한 지지체(support)(10'a')가 제공될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 지지체(10'a')는 또한 하나 이상의 드라이브들(140, 142)을 포함할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제1 객체(10'a)는 또한 비평면(한 방향 또는 두 방향들) 표면을 포함할 수 있는 미리 결정된 기하학적 구조를 가지는 참조 객체를 나타낼 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 데이터베이스(DB)를 구축하는 단계(240)(도 12)는 데이터베이스(DB)를 구축하는 단계를 포함하고, 데이터베이스(DB)는 복수의 거리 값들(dv)과 상대적인 각도 위치 값들(apv) 및 상기 복수의 거리 값들(dv)과 연관된 제1 참조 측정 정보(rmi1) 및 상기 복수의 상대적인 각도 위치 값들(apv)과 연관된 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 포함한다. 이러한 방식으로 특성 값 공간(feature space)은 예를 들어 4개의 치수들이 정의되고, 상기 4개의 치수들은 상기 거리, 상기 상대적인 각도 위치, 상기 제1 참조 측정 정보 및 상기 제2 참조 측정 정보에 대응한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 데이터베이스(DB)에 포함된 정보의 적어도 일부는, 예를 들어 원하는(최적) 거리(d) 및/또는(최적) 상대적인 각도 위치로부터의 편차들로 인해 측정에 도입된 오차들을 보상하고/거나 방지함으로써, 상기 측정 장치(100)(또는 동일/유사한 유형의 적어도 하나의 추가 측정 장치(미도시))의 추가(미래) 측정들을 검증하고/거나 수정하고/거나 개선하는 데 사용될 수 있고, 상기 편차들은, 예를 들어 전술된 제1 및 제2 드라이브들(140, 142)와 비교하여, 예를 들어 덜 정확한 위치 결정 장치에 의해 야기될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 도 12를 참조한 방법은 측정 결과들(mr)을 얻기 위해, 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 사용하여, (추가) 측정들을 수행하는 단계(242)를 더 포함하고, 바람직하게는 상기 추가 측정을 수행하는 단계(242)에서 제2 객체(10'b)가 상기 측정될 객체(10)로서 사용(242b)되고, 상기 제2 객체(10'b)는 상기 제1 객체(10'a)와 다르다. 예로서, 상기 제1 객체(10'a)(도 11a)는 알려진 기하학적 구조를 가지는 전술된 참조 객체를 나타낼 수 있는 반면, 상기 제2 객체(10'b)는 특히 알려지지 않은 기하학적 구조 또는 상기 참조 객체의 기하학적 구조와 다른 기하학적 구조를 포함할 수 있는 시험 중인 실제 장치일 수 있다. 예시적인 시나리오는 도 11b에 도시되어 있고, 상기 측정 헤드(130)는 제3 드라이브(144)에 부착되고, 테라헤르츠-기반(추가적인) 측정들은 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 시험 중인 장치(10'b)로 방출하고, 이는 예를 들어 비평면 표면(현재 볼록 표면(convex surface))이 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면 상기 방법(도 12 참조)은 수정된 측정 결과들(mr')을 얻기 위하여, 상기 데이터베이스(DB)로부터의 정보(dv, apv, rmi1, rmi2)에 따라 상기 측정 결과들(mr)을 수정(244)하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방식으로, 전술된 바와 같이, 위치 및/또는 정렬 오차들과 같은 오차들은, 특히 반복될 측정 및/또는 수행될 참조 측정을 요구하지 않고 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 추가 측정을 수행하는 단계(242)(도 12)에서 제3 드라이브(144)는 상기 측정될 객체(10)에 대해 측정 헤드(130)를 위치시키기 위해 사용된다. 즉, 상기 제3 드라이브(144)는 예를 들어 측정 헤드(130)와 시험 중인 객체(10'b) 사이의 거리(d)(도 1) 및/또는 시험 중인 객체(10'b)에 대한 상기 측정 헤드(130)의 상대적인 각도 위치를 제어하는 데 사용된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제3 드라이브(144)는, 예를 들어 로봇 및/또는 로봇 팔 또는 일반적으로 시험 중인 객체(10'b)에 대해 측정 헤드(130)를 위치시키도록 구성된 임의의 조작기를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 로봇(144)의 피벗 포인트는 상기 측정 헤드(130)의 테라헤르츠 신호의 초점(FP)(도 1)와 일치하도록 배치될 수 있고, 상기 측정 헤드(130)의 테라헤르츠 신호의 초점 FP(도 1)은 예를 들어, 상기 로봇(144)을 위한 제어 도구(control tool)를 적절하게 구성함으로써, 예를 들어 로봇의 움직임들을 위한 좌표계(coordinate system)의 원점(point of origin)을 상기 초점(FP)로 설정함으로써 달성될 수 있다
일부 실시예들에 따르면, 상기 로봇(144)의 위치 정확도는 제1 드라이브(140)(도 1) 및/또는 제2 드라이브(142)의 정확도만큼 높지 않을 수 있고, 위치 및/또는 정렬 오차들은 도 11b의 구성으로 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 사용하여 상기 추가 측정들(242)(도 12)을 수행할 때 발생할 수 있다. 이 시점에서, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 위에서 설명된 바와 같이 바람직한 실시예들에 따라 획득된 데이터베이스(DB)(도 1)에 포함된 정보는 이러한 위치 및/또는 정렬 오차들을 적어도 부분적으로 보상하는 데 사용될 수 있고, 따라서 보다 정확한 수정된 측정 결과들(mr')을 얻을 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면(도 13의 단순화된 흐름도 참조), 측정 장치(100)를 동작시키는 상기 방법은 본체(body)(10; 10'a; 10'b) 상에 배치된 복수의 레이어들(11, 12)(도 14)(예를 들어, 차량 부품(vehicle part)(10'b) 등에 배치된 페인트의 여러 레이어들(11, 12))의 두께를 결정하는 단계(250)를 포함하고, 상기 결정(250)은, 예를 들어 TDR 기술을 적용함으로써, 예를 들어 테라헤르츠 신호의 상기 수신된 반사 부분(TSR)(도 11b)에 기초하여 이루어질 수 있다.
추가적인 바람직할 실시예들에 따르면, 복수의 상기 레이어들(11, 12)의 각각의 레이어 두께를 결정하는 단계는, a) 예를 들어, 테라헤르츠 신호(TS)를 참조 객체(10'a)(바람직하게는 평면 금속 객체(planar metallic object) 또는 평면 금속 표면(planar metallic surface)을 가지는 객체)에 방출함으로써, 기준 펄스(reference pulse) 형태를 결정하는 단계, b) 예를 들어,(예를 들어 예를 들어, 하나 이상의 레이어들(10, 11), 예를 들어 습식 및/또는 건조하는 및/또는 건조 페인트 레이어들로 코팅된 차량 부품일 수 있는) 시험 중인 객체(10'b)에 테라헤르츠 신호(TS)를 방출함으로써 레이어 두께 측정 펄스 형태를 결정하는 단계, c) 예를 들어, 상기 기준 펄스 형태에 고속 푸리에 변환(fast Fourier Transform)(FFT)을 적용함으로써, 선택적으로 상기 기준 펄스 형태의 주파수 도메인 분석을 수행하는 단계, d) 상기 레이어 두께 측정 펄스 형태에 고속 푸리에 변환을 적용함으로써, 선택적으로 상기 레이어 두께 측정 펄스 형태의 주파수 도메인의 분석을 수행하는 단계, e) 바람직하게는 상기 레이어 두께 측정 펄스 형태의 상기 고속 푸리에 변환을 상기 참조 측정 펄스 형태의 상기 고속 푸리에 변환으로 나눔으로써, 선택적으로, 상기 레이어 두께 측정 펄스 형태의 상기 주파수 도메인 분석 및 상기 참조 측정 펄스 형태의 상기 주파수 도메인 분석에 따라 측정 장치(100)와 관련된 정규화된 전달 함수(normalized transfer function)를 결정하는 단계를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 단계 a)는, 예를 들어 고정밀 드라이브(들)(140, 142) 및 참조 객체(10'a)(도 11a 참조)를 포함할 수 있는, 예를 들어 교정(calibration) 및/또는 참조 측정들을 위해 제공되는, 제1 측정 시스템에 의해 수행될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 단계 b)는 바람직하게는 자동화된 레이어 두께 측정을 위해 제공되는 제2 측정 시스템에 의해 수행될 수 있고, 이는 바람직하게는 플랜트 유동 프로세스(flow process)에서 인라인, 예를 들어(자동차) 페인팅 라인에서 제공되고, 시험 중인 객체(10'b)에 대해 측정 장치(130)를 배치하기 위한 하나 이상의 로봇(144)을 포함한다.
예시적으로 언급된 레이어 두께 측정의 적용에서, 실시예들에 따른 원리는 유리하게는 레이어 두께 측정의 정밀도를 개선(252)(도 13)하는 데, 즉 측정될 객체(10'b)의 위치 오차 및/또는 곡면들(curved surfaces)(10a)을 고려하는 데 사용될 수 있다.
예로서, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 레이어 두께 측정들(250)에 대해, 측정 헤드(130)(도 11b)가, 예를 들어 로봇(144)의 상대적으로 낮은 위치 정확도로 인해 즉, 최적 측정 거리(omd) 및/또는 최적 측정 각도(oma)에서 본체(10'b)에 대해 적절하게 위치될 수 없는 경우, 실제(차선) 거리 및/또는 상대적인 각도 위치가 결정될 수 있고, 실제 거리 및/또는 실제 상대적인 각도 위치의 각각의 값들에 대해 대응하는 참조 측정 정보가 제1 참조 측정 정보(rmi1) 및/또는 제2 참조 측정 정보(rmi2)의 형태로 데이터베이스(DB)로부터 검색될 수 있다. 상기 데이터베이스(DB)로부터 검색된 상기 대응하는 참조 측정 정보는 예를 들어, 전술된 선택적 단계 e)에 따라 상기 참조 측정 펄스 형태의 상기 고속 푸리에 변환을 결정하는데 사용된다.
이러한 방식으로 유리하게 상기 펄스 형태의 원치 않는 변화들 및 이에 따른 관련 전달 함수의 변화는 피할 수 있고, 이는 차선의 위치 및/또는 정렬로 인해 발생할 수 있고, 예를 들어 레이어 두께 측정에 영향을 미칠 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 앞서 언급된 유형의 원치 않는 변화들은, 예를 들어 측정을 위한 각각의 최적 값들(omd, oma)을 사용하여, 예를 들어 객체(10)에 대한 측정 헤드(130)의 거리(d) 및/또는 상대적인 각도 위치(a1)를 미세-조정(fine-tuning)함으로써 피할 수 있다.
그러나, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어, 정밀-조정이 실용적이지 않은 경우(또는, 예를 들어 드라이브들(140, 142)에 비해 로봇(144)의 불충분한 위치 정밀도로 인해 기술적으로 또는 경제적으로 실현 가능하지 않은 경우), 유리하게는 실시예들(예를 들어 도 6, 7, 참조)에 따라 획득되고 현재 차선 측정 거리 및/또는 차선 측정 각도(a1)와 연관된 적절한 참조 측정 정보(rmi 1 및/또는 rmi2)는, 레이어 두께 측정 펄스 형태를 평가하기 위해, 측정 결과(mr)(도 12)를 수정하는 데 사용될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 이러한 경우에는 참조 측정 정보를 측정할 필요가 없지만, 이 참조 측정 정보는 오히려 데이터베이스(DB)에서 검색될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어 측정을 위해 각각의 최적 값들(mod, oma)를 사용하는 객체(10)에 대해 로봇(144)에 장착된 측정 헤드(130)의 거리(d)및/또는 상대적인 각도 위치(a1)의 미세-조정을 가능하게 하기 위해, 적어도 하나의 드라이브를, 특히 고-정확도의 드라이브(드라이브들(140, 142)와 유사한)를 추가하여 레이어 두께 측정과 같은 테라헤르츠 기반 측정과 관련하여 원하는 정밀도에 대한 충분한 위치 정확도를 가지고 있지 않은, 로봇(144)(도 11b)과 같은 특정 드라이브(144)를 확장하는 것이 가능하다.
실시예들에 따른 원리는 유리하게는 테라헤르츠 신호들(TS)에 기초한 임의의 측정 필드에 사용될 수 있고, 특히 레이어 두께 측정을 위한 애플리케이션들로 제한되지 않는다.
추가적인 바람직한 실시예들은 다음의 요소들 중 적어도 하나에 대한 실시예들에 따른 방법의, 및/또는 실시예들에 따른 측정 장치(100)(도 1) 사용과 관련된다: a) 측정 헤드(130)와 측정될 객체(10) 사이의 거리(d)를 결정하는 단계, b) 상기 측정될 객체(10)에 대한 상기 측정 헤드(130)의 상대적인 각도 위치를 결정하는 단계, c) 데이터베이스(DB)(도 1)로부터의 정보를 사용함으로써, 상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 차선의 거리(d)를 보상하는 단계, d) 데이터베이스(DB)로부터의 정보를 사용하여 상기 측정될 객체에 대한 상기 측정 헤드의 최적이 아닌 상대적인 각도 위치를 보상하는 단계, e) 상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 차선의 거리 및 상기 데이터베이스(DB)로부터의 정보를 사용하여 상기 측정될 객체(10)에 대한 상기 측정 헤드(130)의 차선의 상대적인 각도 위치를 보상하는 단계. 상기 데이터베이스(DB)는 적어도 복수의 거리 값들 및 상기 복수의 거리 값들과 연관된 제1 참조 측정 정보(rmi1)을 포함하고, 상기 차선의 거리는 바람직하게는 상기 측정 헤드와 상기 측정될 객체 사이의 실제 거리가 상기 측정될 객체(10)의 표면(10a)(도 1)이 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 초점(FP)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하고, 상기 데이터베이스(DB)는 적어도 복수의 상대적인 각도 위치 값들 및 상기 복수의 상대적인 각도 위치 값들과 연관된 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 포함하고, 상기 측정될 객체(10)에 대한 상기 측정 헤드(130)의 상기 차선의 상대적인 각도 위치는 바람직하게는 상기 측정 헤드(130)의 기준 축(RA)과 평행하지 않은 상기 측정될 객체(10)의 표면(10a)의 표면 법선(SN)(도 1)을 특징으로 한다.
도 10은 추가적인 바람직한 실시예들에 따른 제어 장치(1500)의 단순화된 블록도를 개략적으로 도시한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 도 1의 선택적인 제어 장치(150)는 도 10의 제어 장치(1500)와 동일하거나 적어도 유사한 구성을 포함할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제어 장치(1500)는 적어도 하나의 계산 유닛(calculating unit)(1502), 적어도 일시적으로 컴퓨터 프로그램(PRG)를 저장하기 위해 적어도 하나의 계산 유닛(1502)과 연관된(즉, 사용 가능한) 적어도 하나의 메모리 유닛(memory unit)(1504)을 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램(PRG)는 상기 제어 장치(150, 1500) 및/또는 상기 측정 장치(100) 및/또는 상기 측정 장치(100)의 및/또는 이와 관련된 적어도 하나의 성분(예를 들어, 110, 120, 132, 134, 140, 142, 144)의 동작을 적어도 일시적으로 제어하도록 구성된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 계산 유닛(1502)은 다음 요소들 중 적어도 하나를 포함한다: 마이크로프로세서(microprocessor), 마이크로컨트롤러(microcontroller), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor)(DSP), 프로그래밍 가능 논리 요소(programmable logic element)(예 : FPGA, 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(field programmable gate array)), ASIC(애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit)). 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 이들 요소들 중 2개 이상의 임의의 조합도 가능하다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 메모리 유닛(1504)은 다음 요소들 중 적어도 하나를 포함한다: 휘발성 메모리(volatile memory)(1504a), 특히 랜덤 액세스 메모리(random-access memory)(RAM), 비 휘발성 메모리(non-volatile memory)(1504b), 특히 플래시-EEPROM. 바람직하게는, 상기 컴퓨터 프로그램(PRG)는 상기 비 휘발성 메모리(1504b)에 저장된다. 측정 장치(100) 또는 그 성분들 중 적어도 하나에 대한 구성 데이터(configuration data)와 같은 추가 데이터(DAT)는 또한 상기 비-휘발성 메모리(1504b)에 저장될 수 있다.
메모리 유닛(1504)은 또한 위에서 설명된 바와 같이 상기 데이터베이스(DB)(또는 완전한 데이터베이스)의 성분들 또는 부품들(dv, apv, rmi1, rmi2)을 적어도 일시적으로 저장할 수 있고, 상기 데이터베이스(DB)의 데이터는, 예를 들어 측정 결과를 수정 및/또는 평가 및/또는 개선하고/하거나, 예를 들어 위치 오차들을 보정(correct)하는 데 사용된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 제어 장치(1500)는 또한 테라헤르츠 송신기(110) 및/또는 테라헤르츠 수신기(120) 및/또는 센서들(132, 134) 및/또는 드라이브들(140, 142, 144)과 데이터를 교환하기 위한 적어도 하나의 인터페이스(1506)를 포함한다.
축적인 바람직한 실시예들은 실시예들에 따른 방법의 사용 및/또는 레이어 두께 측정들(250)을 수행 및/또는 준비하기 위한 실시예들에 따른 측정 장치(100)의 사용, 특히 본체(10'b) 상에 배치된 복수의 레이어들(11, 12)의, 특히 a) 아직 마르지 않은 복수의 습식 페인트 레이어들(11, 12) 및/또는 b) 건조하는 페인트 레이어들(11, 12) 및/또는 건조 페인트 레이어들(dry paint layers)(11, 12)의 사용에 관한 것이고, 상기 측정 장치(100)는 a) 정지 구성(stationary configuration)에서(예를 들어, 실험실 시스템 및/또는 기준 및/또는 교정 시스템, 도 11a 참조) 및/또는 b) 비정지 구성(nonstationary configuration)에서 사용되고, 특히 로봇, 특히 산업용 로봇(industrial robot)(144)(도 11b)과 함께 사용된다.
추가적인 실시예들에 따르면, 상기 로봇(144)은 측정 헤드(130) 및 선택적으로 상기 센서들(132)(도 1) 및/또는(134)를 운반하도록 구성된 6축들의 조작기일 수 있다. 대안적으로, 상기 센서들(132, 134) 중 적어도 하나는 상기 측정 헤드(130)에 통합될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 측정 헤드(130)(도 1)는 레이저 포인터(미도시) 또는 바람직하게는 인간의 가시 파장 범위에서 상기 테라헤르츠 신호(TS)(및/또는 측정 헤드의 기준 축(RA)의 방향)의 초점(FP)의 위치를 시각적으로 나타내도록 구성된 유사한 발광 장치를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 측정 헤드(130) 및/또는 상기 제어 장치(150)는 상기 측정 헤드(130) 및/또는 상기 제어 장치(150)의 동작을 적어도 일시적으로 제어하기 위해 외부 장치들과의, 예를 들어, 외부 장치(미도시)를 활성화하기 위한, 데이터 교환을 위한 데이터 인터페이스(1506)(도 10)를, 예를 들어 필드 버스 인터페이스(field bus interface)를, 포함할 수 있다.
다음에서 추가적인 바람직한 실시예들 및 시나리오들은 도 15a 이하를 참조하여 설명되고, 여기서 도 15a는, 예를 들어 측정 헤드(130)의 거리(d)(도 1) 및/또는 상대적인 각도 위치(a1)의 최적화 및/또는 미세조정에 사용될 수 있는, 예시적인 프로세스의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시하고, 바람직하게는 참조 객체(10'a)(도 11)에 상대적이다.
첫 번째 선택적 단계(260)에서, 참조 객체(10'a)에 대한 상기 측정 헤드(130)의 회전 운동과 관련된 피벗 포인트(PP)(도 1)가 상기 참조 객체(10'a)의 표면 영역 내에 배치되는 것이 보장되고, 더욱 바람직하게는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 초점이 또한 상기 표면 영역 내에 배치되는 것이 추가로 보장되고, 따라서, 참조 객체(10'a)의 상기 표면 외부 및/또는 초점(FP) 외부의 피벗 포인트(PP)를 가지는 회전 운동에 의해 야기될 수 있는 임의의 거리 오차를 방지한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 선택적으로 보장하는 단계(260)는 예를 들어 측정 헤드(130) 및/또는 상기 참조 객체(10'a)의 수신 및/또는 고정을 위한 지지체(10'a')(도 11a)의 적절한 설계에 의해 달성될 수 있다.
도 15a로 돌아가서, 추가적인 단계(262)에서, 최적 측정 거리(omd)(또한 도 4 참조)가 결정된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 거리(omd)를 결정하는 단계(262)는 상기 설명된 도 2에 따른, 예를 들어 프로세스의 단계(200)와 유사하게, 충분히 큰 거리 범위에서 측정 헤드(130)(도 1)와 참조 객체(10'a)(도 11a) 사이의 거리(d)를 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 결정하는 단계(262)는 또한 도 2를 참조하여 위에서 설명된 단계들(202, 204, 206)(또는 이들의 적어도 일부 반복들)을 포함할 수 있고, 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터(P1)는 바람직하게는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)과 연관된 적분된 테라헤르츠 전력을 나타내고, 바람직하게는 상기(적분된) 테라헤르츠 전력은 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 결정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 바람직하게는 적분된, 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)과 관련된 테라헤르츠 전력(P1)은 바람직하게는 거리(d)의 상기 변경에 의해 얻어진 각각의 거리 값(d)에 대해 결정된다. 이러한 방식으로, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어, 복수의 값 쌍들 또는 2-튜플들(tuples)이 획득될 수 있고, 각 값 쌍 또는 2-튜플은 각각의 거리 값과 연관된 테라헤르츠 전력을 포함한다.
예로서, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(262)는 또한, 테라헤르츠 전력(P1)의 가장 큰 값을 포함하는 상기 복수의 값 쌍들 중 그 값 쌍을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 값 쌍의 거리 값은 최적 측정 거리(omd)에 대응한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 예를 들어 단계(262)는, 예를 들어 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향(surface orientation)을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 거리 센서(132)(도 1)에 의해, 예를 들어 삼각측량 센서, 및/또는 3D-스캐너에 의해, 상기 거리를 결정하는 단계를 더 포함한다.
도 15a의 추가적인 단계(264)에서, 최적 측정 각도(oma)(또한 도 5 참조)가 결정된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 각도(oma)를 결정하는 단계(264)는 상기 설명된 도 3에 따른, 예를 들어 프로세스의 단계(210)와 유사하게, 충분히 큰(1차원 또는 2차원의) 각도 범위에서 측정 헤드(130)(도 1)와 참조 객체(10'a)(도 11a) 사이의 상대적인 각도 위치(a1)를 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 결정하는 단계(246)(도 15a)는 또한 도 3을 참조하여 위에서 설명된 단계들(212, 214, 216)(또는 이들의 적어도 일부 반복들)을 포함할 수 있고, 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제2 파라미터(P2)는 바람직하게는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)과 연관된 적분된 테라헤르츠 전력을 나타내고, 바람직하게는 상기(적분된), 테라헤르츠 전력은 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 결정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 바람직하게는 적분된, 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)과 관련된 테라헤르츠 전력(P2)은 바람직하게는 상대적인 각도 위치(a1)의 상기 변경에 의해 얻어진 각각의 각도 위치 값(a1)에 대해 결정된다. 이러한 방식으로, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어, 복수의 값 쌍들 또는 2(3)-튜플들이 획득될 수 있고, 각 값 쌍 또는 2(3)-튜플은 적어도 하나의 각각의 각 위치 값 및 연관된 테라헤르츠 전력을 포함한다. 상기 상대적인 각도 위치(a1)이 2차원 각도 범위 내에서 변경되는 경우, 예를 들어 제1 각도 치수와 연관된 제1 각도 위치 값, 제2 각도 치수와 연관된 제2 각도 위치 값, 및 이와 연관된 각각의 테라헤르츠 전력(P2)를 포함하는 3-튜플들이 획득된다.
예를 들어, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(264)(도 15a)는 또한 테라헤르츠 전력(P2)의 가장 큰 값을 포함하는 상기 복수의 값 "쌍들" 또는 튜플들의 그 값 "쌍" 또는 튜플을 각각 선택하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 튜플의 대응하는 상대적인 각도 위치 값(들)은 최적 측정 각도(oma)와 대응한다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 예를 들어 단계(264)는, 예를 들어 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 각도 위치 센서(134)(도 1)에 의해, 예를 들어, 광학 각도 위치 센서, 바람직하게는 3D-스캐너에 의해, 상기 각도 위치(들)(a1)를 결정하는 단계를 더 포함한다.
단계(264)의 후에 결과로, 측정될 객체(10'a)에 대한 장치(100)에 대한 최적 측정 거리(omd) 및 최적 측정 각도(oma) 모두가 획득되고, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어 장치(100)의 추가 동작을 위해 사용될 수 있다.
도 15b는 예를 들어 데이터베이스(DB)(도 10)를 구축하거나 데이터베이스(DB)에 데이터를 추가하는 데 각각 사용되는 예시적인 프로세스의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다. 예로서, 제1 단계(270)은 위에서 설명된 도 2에 따른 프로세스의 단계(200)와 유사하게, 충분히 큰 거리 범위에서 측정 헤드(130)(도 2)와 참조 객체(10'a)(도 11a) 사이의 거리(d)를 변경하는 단계를 포함한다.
추가적인 단계(272)는 바람직하게는 거리(d)를 변경하는 과정에서 설정된 각 거리 값에 대해, 측정 헤드(130)(도 1)와 참조 객체(10'a)(도 11a) 사이의 상대적인 각도 위치를, 바람직하게는 위에서 설명한 도 3에 따른 프로세스의 단계(210)와 유사한 충분히 큰(1차원 또는 바람직하게는 2차원) 각도 범위에서 변경하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따라 2개의, 바람직하게는 직교하는 각도 치수들을 따라 상대적인 각도 위치(a1)을 변경하는 경우, 상기 변경하는 단계(272)는 제1 각도 치수를 따라 및/또는 제2 각도 치수를 따라 상대적인 각도 위치를 변경하는 임의의 시퀀스를 포함할 수 있다.
추가적인 단계(274)는, 바람직하게는 단계(270)에 따라 변화되는 거리 값 및 상대적인 각도 위치 값(1차원 또는, 바람직하게는 2차원)의 각 조합에 대해, 예를 들어 상기 조합과 연관된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는, 참조 측정(RM)을 수행하는 단계를 포함한다. 예로서, 특정 거리(d1) 및 특정 상대적인 각도 위치(a1, a2)에서 특정 참조 측정(RM1)을 특징화하는 데이터세트는 다음 형식(d1, a1, a2, RM1)를 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 참조 측정(RM) 및/또는 데이터세트들은, 각각 상기 데이터베이스(DB)에 저장될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(274) 내에서 사용되는 거리 값들 및/또는 상대적인 각도 위치 값들은 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 거리 센서(132)(도 1)에 의해, 예를 들어 삼각측량 센서, 및/또는 3D-스캐너 및/또는 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 각도 위치 센서(134)(도 1)에 의해, 예를 들어, 광학 각도 위치 센서, 바람직하게는 3D-스캐너를 사용하는 측정에 의해 결정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(274)(도 15b) 내에서 사용되는 거리 값들(dv)(또한 도 10 참조) 및/또는 상대적인 각도 위치 값들(apv)은 3D-스캐너(134)를 사용하여 결정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(274) 내에서 사용되는 거리 값들(dv) 및/또는 상대적인 각도 위치 값들(apv)은 거리(d) 및/또는 상대적인 각도 위치의 변경에 영향을 미치기 위해 상기 드라이브(들)(140, 142) 중 하나 이상을 제어하기 위해 사용되는 제어 신호들로부터 결정될 수 있다.
도 15c는 예를 들어, 샘플(10'b)(도 11b)인 객체를 측정하는 데에 사용되는 예를 들어, 예시적인 프로세스의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제1 단계(280) 이전에 측정 헤드(130)가 샘플(10'b)에 대해 위치된다고 가정한다.
제1 단계(280)에서, 측정 헤드(130)와 샘플(10'b) 사이의 거리(d)가 결정되고, 측정 헤드(130)와 샘플(10'b) 사이의 상대적인 각도 위치(바람직하게는 2개의 각도 치수들을 따른)가 결정된다. 바람직하게는, 거리 및/또는 상대적인 각도 위치는 3D-스캐너(134)에 의해 결정된다. 대안적으로 또는 추가적으로 거리 및/또는 상대적인 각도 위치는 적어도 하나의 다른 유형의 거리 센서(132) 및/또는 각도 위치 센서(134)를 사용하여 결정될 수 있다.
단계(282)에서, 상기 데이터베이스(DB)가 데이터세트, 즉 단계(280)에서 결정된 거리 및/또는 상대적인 각도 위치에 대한 참조 측정(RM)을 포함하는지 여부가 결정된다(예를 들어, 거리 값 및/또는 각도 위치 값의 튜플 및/또는 예를 들어 상기 거리 값 및/또는 각도 위치 값에 대해 측정된 적어도 하나의 측정된 테라헤르츠 신호와 같은 참조 측정 정보를 포함하는 참조 측정). 그러한 경우, 즉, 데이터베이스(DB)에 저장된 참조 측정(RM)이 있는 경우(예를 들어, 이전 측정 프로세스로부터, 예를 들어 도 15b의 단계(274) 참조), 저장된 참조 측정(RM)은 추가 처리에 사용될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 즉, 데이터베이스(DB)가(아직) 단계(280)에서 결정된 거리 및/또는 상대적인 각도 위치에 대한 참조 측정(RM)을 포함하지 않는 경우, 단계(283a) 또는 단계(283b)가 실행된다. 단계(283a)는 거리 및/또는 각도 위치들의(예를 들어, 바람직하게는 약간) 상이한 조합들에 대하여 기존의(existing) 참조 측정 사이에 보간(interpolating)하는 단계를 포함하고, 보간된 참조 측정(interpolated reference measurement)(iRM)은 얻어진다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 예를 들어 단계(280)에서 결정된 거리 및/또는 상대적인 각도 위치에 대한 측정 값들이 데이터베이스(DB)의 참조 측정들에 의해 커버(cover)되는 범위 내에 있는 경우, 단계(283a)가 실행될 수 있다. 그렇지 않으면, 즉 단계(280)에서 결정된 거리 및/또는 상대적인 각도 위치에 대한 측정 값들이 데이터베이스(DB)의 참조 측정에 포함된 범위 내에 있지 않은 경우, 단계(283b)는 단계(282) 이후에 실행되고, 단계(283b)는 샘플(10'b)에 대해 측정 헤드(130)를 재배치하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 재배치하는 단계(283b) 후에, 단계들(280, 282)이 반복될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(284)는 도 13의 단계(250)와 유사하게 하나 이상의 레이어 두께 측정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(286)에서 단계(283a)에 의해 획득된 저장된 참조 측정(RM)(예를 들어, 데이터베이스(DB)에서 검색되는 경우, 선택적으로 단계(282)에서도) 또는 보간된 참조 측정(iRM)은 단계(284)의 상기 하나 이상의 레이어 두께 측정을 수행하는 동안 존재할 수 있는 거리 오차들(distance errors)(예를 들어, 최적 측정 거리(omd)에서 0이 아닌 편차) 및/또는 상대적인 각도 위치 오차들(relative angular position errors)을 보상하고/거나 보정하는 데 사용될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(284, 286)도 결합될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 특히,(보간된) 참조 측정(들)((i)RM)의 관점에서, 예를 들어 상기 측정들(284)에 대해 최적 측정 거리(omd) 및/또는 최적 측정 각도(oma)가 현재 설정되지 않은 경우, 상기 단계(284) 및/또는(286)을 수행하기 위해 재배치를 수행할 필요가 없다. 왜냐하면(보간된) 참조 측정(들)((i)RM)이 거리 오차들 및/또는 각도 오차들을 적어도 부분적으로 보상하고/거나 보정할 수 있기 때문이다.
도 16a는 예를 들어 객체를, 예를 들어 샘플(10b')(도 11b)를, 측정하는 데에 사용되는 예시적인 프로세스의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시하고, 예를 들어 로봇(144)(도 11b)과 같은 제3 드라이브(144)는 상기 샘플(10'b)에 대한 측정 헤드(130)의 상대적인 움직임(병진(translation) 및/또는 회전)에 영향을 주기 위해 적어도 일시적으로 사용될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 제3 드라이브(144)는 로봇을, 예를 들어 상기 측정 헤드(130)가 부착되는 6축(산업용(industrial)) 로봇(144)을, 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 거리 센서(132) 및/또는 적어도 하나의 각도 위치 센서(134)가 또한 거리 및/또는 각도 위치 측정을 가능하게 하기 위해 상기 로봇(144)에 제공된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 로봇(144)에 추가로, 적어도 하나의 다른 드라이브, 예를 들어. 상기 바람직하게는 고정밀 드라이브(들)(140, 142)(도 1) 중 하나 이상은 상기 샘플(10'b)에 대한 측정 헤드(130)의 상대적인 이동(병진 및/또는 회전)을 수행하기 위해 적어도 일시적으로 사용될 수 있다(및/또는 그 반대의 경우도 마찬가지). 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 보편성(generality)의 손실 없이, 본 예의 경우, 상기 제1 드라이브(140)는 바람직하게는 상기 로봇(144)의 위치 정밀도보다 더 높은 정밀도로 거리(d)를 변경하기 위해 상기 측정 헤드(130)와 상기 샘플(10'b) 사이의 병진 상대 운동에 영향을 미치도록 구성되어 있다고 가정하고, 상기 제2 드라이브(142)는 바람직하게는 상기 로봇(144)의 위치 정밀도보다 더 높은 정밀도로, 예를 들어 상대적인 각도 위치(들)(바람직하게는 2개의 각도 치수들을 따라)를 변경하기 위해 상기 측정 헤드(130)와 상기 샘플(10'b) 사이의 회전 상대 운동에 영향을 미치도록 구성된다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 상기(바람직하게는 고정밀) 드라이브(들)(140, 142)가, 예를 들어 기준 및/또는 교정 장치의(바람직하게는 적어도 준-고정(quasi-stationary)된) 형태로 제공될 수 있고, 이는 측정될 상기 샘플(10'b) 및/또는 다른 객체(10)를 적어도 일시적으로 수하도록 구성될 수 있고, 로봇(144)에 부착된 측정 헤드(130)와 로봇(144)에 대해 병진 및/또는 회전 운동으로 상기 샘플(10'b)을 적어도 일시적으로 이동시키도록 구성될 수 있다.
선택적인 제1 단계(290)에서(도 16a 참조), 샘플(10'b)에 대한 상기 측정 헤드(130)의 회전 운동과 관련된 피벗 포인트(예를 들어, 제2 드라이브(142)의, 도 1 참조)가 상기 샘플(10'b)의 표면 영역 내에 배치되는 것이 보장되고, 더욱 바람직하게는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 초점이 또한 상기 표면 영역 내에 배열되는 것이 더 보장되고, 따라서 샘플(10'b)의 상기 표면 외부에 있는 피벗 포인트(PP)와의 회전 운동에 의해 야기될 수 있는 거리 오차를 방지할 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 선택적인 보장하는 단계(290)는 기준 및/또는 교정 장치(calibration arrangement)(10'a ')의 마운트(미도시) 및/또는 상기 샘플(10'b)의 수신 및/또는 고정을 위한 상기(바람직하게는 고정밀) 드라이브들(140, 142) 중 적어도 하나의 적절한 디자인에 의해 달성될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 바람직하게는 또한 단계(290)에서, 로봇(144)의 피벗 포인트가 측정 헤드(130)의 테라헤르츠 신호(TS)의 초점(FP)(도 1) 내에 놓이는 것이 보장된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 로봇(144)의 이동을 위한 좌표계의 원점도 상기 초점(FP)으로 설정될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 측정 헤드(130)는 로봇(144)에 의해 기준 및/또는 교정 장치(10'a ') 및/또는 그 위에 배치된 샘플(10'b)에 가까운 공칭 위치(nominal position)로 이동된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 선택적인 단계(290)에 대한 z-축(병진 운동) 이동은 제1 드라이브(140)에 의해 적어도 일시적으로 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, z축을 따른 상기(병진 운동) 이동은 거리(d)를 변경하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 측정 헤드(130)의 광학 축(RA)은 예를 들어 상기 z 축에 평행한 샘플(10'b)의 표면에 수직이다.
추가적인 단계(292)에서, 도 15a의 단계(262)와 유사하게 최적 측정 거리(omd)가 결정된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 거리(omd)를 결정하는 단계(292)는 상기 설명된 도 2에 따른, 예를 들어 프로세스의 단계(200)와 유사하게, 충분히 큰 거리 범위에서 측정 헤드(130)(도 1)와 샘플(10'b)(도 11b) 사이의 거리(d)를 변경하는 단계를 포함(바람직하게는 반복적으로)할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 거리(d)를 변경하는 단계는 상기 제1 드라이브(140)에 의해 수행될 수 있다. 로봇(144)의 위치 정밀도는 일반적으로 제1 드라이브(140)의 위치 정밀도만큼 높지 않기 때문에, 이러한 방식으로, 최적 측정 거리(omd)는 특히 거리(d)를 변경하기 위해 로봇(144)을 사용하는 것과 비교하여 특히 정확하게 결정될 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 예를 들어 단계(292)는, 예를 들어 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 거리 센서(132)(도 1)에 의해, 예를 들어 삼각측량 센서, 및/또는 3D-스캐너에 의해, 상기 거리를 결정하는 단계를 더 포함한다.
도 16a의 추가적인 단계(294)에서, 최적 측정 각도(oma)(또한 도 5 참조)가 도 15a의 단계(264)와 유사하게 결정된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 최적 측정 각도(oma)를 결정하는 단계(264)는 상기 설명된 도 3에 따른, 예를 들어 프로세스의 단계(210)와 유사하게, 충분히 큰(1차원 또는 2차원의) 각도 범위에서 측정 헤드(130)(도 1)와 샘플(10'b)(도 11b) 사이의 상대적인 각도 위치(a1)를 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상대적인 각도 위치를 결정하는 단계는 상기 제2 드라이브(142)에 의해 수행될 수 있다. 로봇(144)의 위치 정밀도는 일반적으로 제2 드라이브(142)의 위치 정밀도만큼 높지 않기 때문에, 이러한 방식으로, 최적 측정 각도(oma)는 특히 각도 위치를 변경하기 위해 로봇(144)을 사용하는 것과 비교하여 특히 정확하게 결정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 방법은 예를 들어 단계(294)는, 예를 들어 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 각도 위치 센서(134)(도 1)에 의해, 예를 들어 삼각측량 센서, 및/또는 3D-스캐너에 의해, 상기 각도 위치(들)(a1)를 결정하는 단계를 더 포함한다.
결과로, 단계(294) 후에, 샘플(10'b)에 대한 측정 헤드(130)에 대한 최적 측정 거리(omd) 및 최적 측정 각도(oma) 모두가 획득되고, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 추가 측정(들)에 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 도 16a를 참조하여 위에서 설명된 프로세스는 특히 샘플(10'b)에 대해, 로봇(144)에 부착되는 경우, 측정 헤드(130)의 조정을 최적화하는 데 사용될 수 있고, 따라서 제1 시퀀스를 특징화 한다.
도 16b는 예를 들어, 데이터베이스(DB)를 구축(도 10)하거나 데이터베이스(DB)에 데이터에 추가 데이터를 추가하는 데에 각각 사용되고, 예를 들어 위에서 설명된 도 16a에 따른 제1 시퀀스 후에 사용 가능한 제2 시퀀스를 특징화할 수 있는 예시적인 프로세스의 단순화된 흐름도를 개략적으로 도시한다. 예로서, 도 15b의 단계(270)과 유사한 제1 단계(300)은 위에서 설명된 도 2에 따른 프로세스의 단계(200)와 유사하게, 충분히 큰 거리 범위에서 측정 헤드(130)(도 1)와 샘플(10'b)(도 11b) 사이의 거리(d)를 변경하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 거리(d)를 변경하는 단계는 상기 제1 드라이브(140)에 의해 수행된다.
추가적인 단계(302)는 도 15b의 단계(272)와 유사하게, 바람직하게는 상기 거리(d)를 변화시키는 단계(300)의 과정에서 설정된 각각의 거리 값에 대해, 측정 헤드(130)(도 1)와 샘플(10'b) 사이의 상대적인 각도 위치(a1)를, 바람직하게는 위에서 설명한 도 3에 따른 프로세스의 단계(210)와 유사한 충분히 큰(1차원 또는 바람직하게는 2차원) 각도 범위에서 변경하는 단계를 포함한다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계는 상기 제2 드라이브(142)에 의해 수행된다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따라 2개의, 바람직하게는 직교하는 각도 치수들을 따라 상대적인 각도 위치(a1)을 변경하는 경우, 상기 변경하는 단계(302)는 제1 각도 치수를 따라 및/또는 제2 각도 치수를 따라 상대적인 각도 위치를 변경하는 임의의 시퀀스를 포함할 수 있다.
추가적인 단계(304)(도 16b)는, 도 15b의 단계(274)와 유사하게, 바람직하게는 단계(300)에 따라 변화되는 거리 값 및 상대적인 각도 위치 값(1차원 또는, 바람직하게는 2차원)의 각 조합에 대해, 예를 들어 상기 조합과 연관된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는, 참조 측정(RM)을 수행하는 단계를 포함한다. 예로서, 특정 거리(d1) 및 특정 상대적인 각도 위치(a1, a2)에서 특정 참조 측정(RM1)을 특징화하는 데이터세트는 다음 형식(d1, a1, a2, RM1)를 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 참조 측정(RM) 및/또는 데이터세트들은, 각각 상기 데이터베이스(DB)에 저장될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(304) 내에서 사용되는 거리 값들 및/또는 상대적인 각도 위치 값들은 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 거리 센서(132)(도 1)에 의해, 예를 들어 삼각측량 센서, 및/또는 3D-스캐너 및/또는 표면 형태 및/또는 표면 위치 및/또는 표면 배향을 검출할 수 있는, 적어도 하나의 각도 위치 센서(134)(도 1)에 의해, 예를 들어, 광학 각도 위치 센서, 바람직하게는 3D-스캐너를 사용하는 측정에 의해 결정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(304) 내에서 사용되는 거리 값들 및/또는 상대적인 각도 위치 값들 모두는 3D-스캐너(134)를 사용하여 결정될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 단계(304) 내에서 사용되는 거리 값들 및/또는 상대적인 각도 위치 값들은 거리(d) 및/또는 상대적인 각도 위치의 변경에 영향을 미치기 위해 상기 드라이브(들)(140, 142) 중 하나 이상을 제어하기 위해 사용되는 제어 신호들로부터 결정될 수 있다.
도 16b를 참조하여, 예를 들어 위에서 설명한 프로세스를 통해 얻어진 데이터베이스(DB)에 기초하여, 하나 이상의 레이어 두께 측정들이 상기 샘플(10'b)(및/또는 추가 샘플들에 대해)에 대해 수행될 수 있고, 추가적인 바람직한 실시예들에 따라, 레이어 두께 측정은 제3 시퀀스로서 특징화될 수 있다. 상기 레이어 두께 측정들을 수행하기 위해, 도 15c를 참조하여 위에서 설명한 프로세스가 수행될 수 있고, 도 16a, 16b를 참조하여 위에서 설명된 기준 및/또는 교정 장치가 반드시 필요한 것은 아니다. 오히려, 추가적인 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 레이어 두께 측정은 로봇(144)에 의해 측정 헤드(130)를 샘플(10'b)에 대해 자동차 차체 부품 등에 위치시킴으로써 수행될 수 있다.

Claims (20)

  1. 측정 장치(100)를 동작시키는 방법에 있어서,
    상기 측정 장치는,
    측정될 객체(10)에 테라헤르츠 신호(TS)를 방출하도록 구성된 테라헤르츠 송신기(110); 및
    상기 객체에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 반사 부분(TSR)을 수신하도록 구성된 테라헤르츠 수신기(120)
    를 포함하고,
    상기 테라헤르츠 송신기(110) 및 상기 테라헤르츠 수신기(120)는,
    상기 측정 장치(100)의 측정 헤드(130)에 배치되고,
    상기 방법은,
    상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 거리(d)를 변경하는 단계(200);
    상기 테라헤르츠 송신기(110)에 의해, 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 상기 측정될 객체(10)로 방출하는 단계(202);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 반사 부분(TSR)을 수신하는 단계(204);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터(P1)을 결정하는 단계(206)
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거리(d)는 미리 결정된 제1 범위 내에서 변경되고,
    상기 방법은,
    바람직하게는 상기 제1 파라미터(P1)가 미리 결정된 제1 임계 값(T1)을 초과하고/거나 상기 미리 결정된 제1 범위에 대해 최댓값에 도달할 때까지, 제1 단계들을 반복하는 단계(208)
    를 더 포함하고,
    상기 제1 단계들은,
    상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 거리(d)를 변경하는 상기 단계(200);
    상기 테라헤르츠 송신기(110)에 의해 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 상기 측정될 객체(10)로 방출하는 상기 단계(202);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 반사 부분(TSR)을 수신하는 상기 단계(204); 및
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 상기 검출 신호를 특징화하는 상기 제1 파라미터(P1)을 결정하는 상기 단계(206)
    를 포함하고
    바람직하게는, 상기 제1 파라미터(P1)의 상기 최댓값과 연관된 상기 거리(d)의 값은,
    최적 측정 거리(omd)를 나타내고,
    바람직하게는, 상기 최적 측정 거리(omd)는,
    적어도 일시적으로 저장되는(206d),
    방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 상기 거리(d)의 적어도 하나의 거리 값(dv)에 대해, 바람직하게는 미리 결정된 제1 범위 내의 복수의 거리 값들(dv)에 대해:
    상기 거리 값(들)(dv)을 결정(220) 및/또는 저장(222)하는 단계;
    상기 적어도 하나의 거리 값(dv)과 연관된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는 제1 참조 측정 정보(rmi1)를 결정 및 저장하는 단계(224)
    를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정될 객체(10)에 대해 상기 측정 헤드(130)의 상대적인 각도 위치(a1)를 변경하는 단계(210);
    상기 테라헤르츠 송신기(110)에 의해 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 상기 측정될 객체(10)로 방출하는 단계(212);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 반사 부분(TSR)을 수신하는 단계(214);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제2 파라미터(P2)를 결정하는 단계(216)
    를 더 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계(210)는,
    상기 상대적인 각도 위치를 하나 초과의 공간 방향 (a1)으로, 바람직하게는 서로 직교하는 2개의 공간 방향들로, 변경하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  6. 제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상대적인 각도 위치는,
    미리 결정된 제2 범위 내에서 변경되고(210),
    상기 방법은,
    바람직하게는, 상기 제2 파라미터(P2)가 미리 결정된 제2 임계 값(T2)을 초과하고/거나 상기 미리 결정된 제2 범위에 대해 최댓값에 도달할 때까지 제2 단계들을 반복하는 단계(218)
    를 더 포함하고,
    상기 제2 단계들은,
    상기 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계(210);
    상기 테라헤르츠 송신기(110)에 의해 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 상기 측정될 객체(10)로 방출하는 단계(212);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 반사 부분(TSR)을 수신하는 단계(214);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 상기 검출 신호를 특징화하는 제2 파라미터(P2)를 결정하는 단계(216)
    를 포함하고,
    바람직하게는, 상기 제2 파라미터(P2)의 상기 최댓값과 연관된 상기 상대적인 각도 위치(a1)의 값은,
    최적 측정 각도(oma)를 나타내고,
    바람직하게는, 상기 최적 측정 각도(oma)는,
    적어도 일시적으로 저장되는(216d),
    방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 상기 상대적인 각도 위치의 적어도 하나의 상대적인 각도 위치 값(apv)에 대해, 바람직하게는 미리 결정된 제2 범위의 복수의 상대적인 각도 위치 값들(apv)에 대해:
    상기 상대적인 각도 위치 값(들)(apv)을 결정(230) 및/또는 저장(232)하는 단계;
    상기 적어도 하나의 상대적인 각도 위치 값(apv)과 연관된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 수신된 반사 부분(TSR)을 특징화하는 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 결정하고 저장하는 단계(234)
    를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 파라미터(P1)를 결정하는 단계(206) 및/또는 상기 제2 파라미터(P2)를 결정하는 단계(216) 및/또는 제1 참조 측정 정보(rmi1)를 결정하고 저장하는 단계(224) 및/또는 제2 참조 측정 정보(rmi2)를 결정하고 저장하는 단계(234)는,
    필터링 프로세스(206a, 216a)를 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 적용하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 바람직하게는 적어도 하나의 거리 센서에 의해, 특히 삼각측량 센서 (132)에 의해, 상기 거리(d)를 결정하는 단계(220); 및/또는
    b) 바람직하게는 적어도 하나의 각도 위치 센서에 의해, 특히 광학 센서 (134)에 의해, 상기 상대적인 각도 위치를 결정하는 단계(230)
    를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 헤드(130)와 상기 측정될 객체(10) 사이의 거리(d)를 변경하는 단계(200)는,
    바람직하게는 병진 운동에 의해, 바람직하게는 제1 드라이브(140)에 의해, 상기 측정될 객체(10)에 대해 상기 측정 헤드(130)를 이동시키는 단계(200a); 및/또는
    바람직하게는 병진 운동에 의해, 바람직하게는 제2 드라이브(142)에 의해, 상기 측정 헤드(130)에 대해 상기 측정될 객체(10)를 이동시키는 단계(200b)
    를 포함하는,
    방법.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정될 객체(10)에 대해 상기 측정 헤드(130)의 상대적인 각도 위치를 변경하는 단계(210)는,
    바람직하게는(a) 제1 드라이브(140)에 의해, 상기 측정될 객체(10)에 대해 측정 헤드(130)를 회전시키는 단계(210a); 및/또는
    바람직하게는(b) 제2 드라이브(140)에 의해, 상기 측정 헤드(130)에 대해 상기 측정될 객체(10)를 회전시키는 단계(210b)
    를 포함하고,
    바람직하게는 상기 회전(210a, 210b)과 연관된 피벗 포인트(PP)는,
    상기 측정될 객체(10)의 표면 영역 (10a') 내에 배치되고,
    바람직하게는 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 초점(FP)은,
    또한 상기 표면 영역(10a') 내에 배치되는,
    방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 바람직하게는 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행함으로써, 최적 측정 거리 (omd)를 결정하는 단계, 및/또는
    b) 바람직하게는 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행함으로써, 최적 측정 각도(oma)를 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  13. 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터베이스(DB)를 구축하는 단계(240)
    를 더 포함하고,
    상기 데이터베이스(DB)는,
    복수의 거리 값들(dv) 및/또는 상대적인 각도 위치 값들(apv); 및
    상기 복수의 거리 값들(dv)과 연관된 제1 참조 측정 정보 (rmi1) 및/또는 상기 복수의 상대적인 각도 위치 값들(apv)과 연관된 제2 참조 측정 정보(rmi2)
    를 포함하고,
    상기 데이터베이스(DB)를 구축하는 단계(240)에서, 제1 객체(10'a), 바람직하게는 참조 객체가,
    상기 측정될 객체(10)로 사용되는,
    방법.
  14. 제13항에 있어서,
    측정 결과들 (mr)을 얻기 위해, 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 사용하여, 바람직하게는 레이어 두께 측정들을 사용하여, 추가 측정을 수행하는 단계(242)
    를 더 포함하고,
    바람직하게는 상기 추가 측정을 수행하는 단계(242)에서 제2 객체(10'b)가 상기 측정될 객체(10)로서 사용(242b)되고,
    상기 제2 객체(10'b)는,
    상기 제1 객체(10'a)와 다르고,
    상기 방법은,
    바람직하게는, 수정된 측정 결과들(mr')을 얻기 위하여, 상기 데이터베이스(DB)로부터의 정보(dv, apv, rmi1, rmi2)에 따라 상기 측정 결과들(mr)을 수정(244)하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 추가 측정을 수행하는 단계(242)에서,
    제3 드라이브(144)는,
    상기 측정될 객체(10)에 대해 측정 헤드(130)를 위치시키기 위해 사용되고,
    바람직하게는 상기 제3 드라이브(144)는,
    제1 드라이브(140) 및/또는 제2 드라이브와 다른,
    방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 헤드(130)와 상기 객체(10; 10'), 특히 샘플(10; 10'b), 사이의 거리(d) 및 바람직하게는 2개의 각도 치수들에 따른 상기 측정 헤드(130)와 상기 샘플(10; 10'b) 사이의 상대적인 각도 위치(a1)를 결정하는 단계(280)
    를 더 포함하고,
    바람직하게는 상기 거리(d) 및/또는 상기 상대적인 각도 위치(a1)는
    3D-스캐너(134)에 의해 결정되고,
    상기 방법은,
    데이터베이스(DB)가, 결정된 거리(d) 및/또는 결정된 상대적인 각도 위치(a1)에 대한 참조 측정(RM)을 특징화하는 데이터세트를 포함하는지 결정하는 단계(282),
    를 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 데이터베이스(DB)가 상기 결정된 거리(d) 및/또는 상기 결정된 상대적인 각도 위치(a1)에 대한 참조 측정(RM)을 특징화하는 데이터 세트를 포함하는 경우, 추가 프로세스(286)를 위해 상기 참조 측정(RM)을 사용하고, 특히 적어도 하나의 미래 레이어 두께 측정(284)에 대해, 특히 추가 프로세스(286)-특히 거리 오차들 및/또는 상대적인 각도 위치 오차들을 보정(286)하기 위해 상기 참조 측정(RM)을 사용하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 방법은,
    바람직하게는, 상기 데이터베이스(DB)가 상기 결정된 거리(d) 및/또는 상기 결정된 상대적인 각도 위치(a1)에 대한 참조 측정(RM)을 포함하지 않는 경우,
    a) 거리 및/또는 각도 위치들의(예를 들어, 바람직하게는 약간) 상이한 조합들에 대하여 기존의 참조 측정 사이에 보간하는 단계(283a)
    - 보간된 참조 측정(iRM)은 얻어지고,
    바람직하게는 상기 보간하는 단계(283a)는,
    상기 거리(d) 및/또는 상기 상대적인 각도 위치(a1)에 대한 상기 결정된 값들이 상기 데이터베이스(DB)의 상기 참조 측정(RM)에 의하여 커버되는 범위 내에 있는 경우, 수행됨 -, 또는,
    b) 특히 상기 결정된 거리 및/또는 상기 결정된 상대적인 각도 위치에 대한 상기 측정된 값들이 상기 데이터베이스(DB)의 상기 참조 측정(RM)에 의하여 커버되는 범위 내에 있지 않는 경우, 샘플(10'b)에 대하여 측정 헤드(130)를 재배치하는 단계(283b); 및
    선택적으로 상기 재배치하는 단계(283b) 후에 제3 단계들을 반복하는 단계
    를 특히 더 포함하고,
    상기 제3 단계들은,
    상기 측정 헤드(130)와 상기 객체, 특히 샘플(10; 10'b), 사이의 거리(d) 및 상대적인 각도 위치(a1)를 결정하는 단계(280); 및
    데이터베이스(DB)가, 상기 결정된 거리(d) 및/또는 상기 결정된 상대적인 각도 위치(a1)에 대한 참조 측정(RM)을 특징화하는 데이터세트를 포함하는지 결정하는 단계(282)
    를 포함하고,
    바람직하게는 상기 방법은,
    하나 이상의 레이어 두께 측정들을 수행(284)하는 단계, 및/또는
    상기 하나 이상의 레이어 두께 측정들을 수행(284)하는 상기 단계 동안 존재할 수 있는 거리 오차들 및/또는 상대적인 각도 위치 오차들을 보상 및/또는 보정하기 위해, 상기 저장된 참조 측정(RM) 또는 상기 보간된 참조 측정(RM)을 사용하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    본체(10; 10'a; 10'b) 상에 배치된 복수의 레이어들(11, 12)의 두께를 결정하는 단계(250; 284)
    를 더 포함하는, 방법.
  18. 측정 장치(100)에 있어서,
    측정될 객체(10)에 테라헤르츠 신호(TS)를 방출하도록 구성된 테라헤르츠 송신기(110); 및
    상기 객체(10)에 의해 반사된 상기 테라헤르츠 신호(TS)의 반사 부분(TSR)을 수신하도록 구성된 테라헤르츠 수신기(120)
    를 포함하고,
    상기 테라헤르츠 송신기(110) 및 상기 테라헤르츠 수신기(120)는,
    상기 측정 장치(100)의 측정 헤드(130)에 배치되고,
    상기 측정 장치(100)는,
    다음 단계들을 수행하도록 구성되고,
    상기 단계들은,
    상기 측정 헤드(130)와 측정될 상기 객체(10) 사이의 거리(d)를 변경하는 단계(200);
    상기 테라헤르츠 송신기(110)에 의해 상기 테라헤르츠 신호(TS)를 측정될 상기 객체(10)로 방출하는 단계(202);
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 반사 부분(TSR)을 수신하는 단계(204); 및
    상기 테라헤르츠 신호(TS)의 상기 수신된 반사 부분(TSR)에 비례하고/거나 관련된 검출 신호를 특징화하는 제1 파라미터(P1)을 결정하는 단계(206)
    를 포함하는 측정 장치(100).
  19. 제18항에 있어서,
    상기 측정 장치(100)는,
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된,
    측정 장치(100).
  20. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법의 사용 및/또는 제18항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 측정 장치(100)의 사용에 있어서,
    바람직하게는 상기 방법 및/또는 상기 측정 장치(100)는,
    a) 정지 구성에서 및/또는 b) 비정지 구성에서 사용되고,
    특히 로봇, 특히 산업용 로봇(144)과 함께 사용되고,
    상기 사용은,
    특히 본체(10'b) 상에 배치된 복수의 레이어들(11, 12)의, 또는
    특히 a) 아직 마르지 않은 복수의 습식 페인트 레이어들 (11, 12) 및/또는 b) 건조하는 페인트 레이어들(11, 12) 및/또는 c) 건조 페인트 레이어들(11, 12)의
    레이어 두께 측정들(250)을 수행 및/또는 준비하기 위한,
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법의 사용 및/또는 제18항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 측정 장치(100)의 사용.
KR1020217015402A 2019-05-24 2020-05-25 측정 장치 및 측정 장치 동작 방법 KR102745550B1 (ko)

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EP19176500.7A EP3742191A1 (en) 2019-05-24 2019-05-24 Terahertz measuring device and method of operating a terahertz measuring device
EP19176500.7 2019-05-24
PCT/EP2020/064440 WO2020239694A1 (en) 2019-05-24 2020-05-25 Terahertz measuring device and method of operating a terahertz measuring device

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