WO2023219448A1 - 광을 이용한 롤러 갭 측정시스템 및 이를 이용한 롤러 갭 측정방법 - Google Patents

광을 이용한 롤러 갭 측정시스템 및 이를 이용한 롤러 갭 측정방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a roller gap measurement system and a roller gap measurement method using the same. More specifically, the present invention relates to a roller gap measurement method in roll-to-roll equipment using a complex interference pattern generated when light passes through the gap between rollers. It relates to a roller gap measurement system using light that measures in a non-contact manner and a roller gap measurement method using the same.
  • Japanese Patent Publication No. 2006-058090 discloses a contact gap measurement technology that measures the gap by inserting an expandable measuring unit into the gap between rollers.
  • the technical problem of the present invention was conceived from this point, and the purpose of the present invention is to close the roller gap in roll-to-roll equipment in a non-contact manner using a complex interference pattern generated when light passes through the gap between rollers.
  • the purpose of the present invention is to close the roller gap in roll-to-roll equipment in a non-contact manner using a complex interference pattern generated when light passes through the gap between rollers.
  • Another object of the present invention is to provide a roller gap measurement method using the roller gap measurement system.
  • a roller gap measurement system measures a gap between a pair of first and second rollers.
  • the roller gap measurement system includes a light source, a refractor, a sensor, and an image processor.
  • the light source provides incident light toward the gap between the first and second rollers.
  • the refracting unit receives the composite light passing through the gap between the first and second rollers and refracts it.
  • the sensor unit receives the refracted refracted light and images a complex pattern.
  • the image processing unit obtains gap information between the first and second rollers based on the imaged complex pattern.
  • the light source may provide a monochromatic laser.
  • incident light provided from the light source passes through a gap between the first and second rollers and is diffracted, transmitted, reflected, or scattered, and may be formed into the composite light.
  • the sensor unit may image a Fraunhofer diffraction pattern as the complex pattern.
  • the sensor unit may be positioned to be spaced apart from the refracting unit by an amount equal to the focal length of the refracting unit.
  • the image processing unit includes a feature extraction unit that extracts the characteristics of the pattern from the imaged complex pattern, a parameter input unit that receives parameters affecting the complex pattern in addition to the gap, and in the extracted pattern, It may include an analysis unit that derives characteristics of the pattern by the gap, taking into account the influence of the parameters, and a determination unit that obtains the gap information based on the derived characteristics of the pattern.
  • the feature extraction unit extracts features of an interference pattern through frequency analysis for the imaged composite pattern, or extracts features based on the intensity ratio of the image center and side portions for the imaged composite pattern, Features can be extracted based on the sum of intensities for the imaged complex pattern.
  • parameters other than the gap may be known values that do not change and remain constant.
  • the influence of parameters other than the gap on the extracted pattern is analyzed and stored in advance, and the analysis unit may derive characteristics of the pattern due to the gap by considering the previously analyzed and stored influence. .
  • the parameters may include at least one of an alignment error between the first and second rollers, a radius of each of the first and second rollers, a deformation error, and surface roughness.
  • the gap information obtained by the determination unit may be absolute value or relative value information about the gap interval.
  • the device may further include a scanner that scans the incident light and provides scanning light between the light source and the first and second rollers.
  • the scanner provides scan light scanned in a direction perpendicular to the direction of travel of the incident light, and as the scan light is provided, the scanner scans the incident light in a direction perpendicular to the direction of travel of the incident light, and as the scan light is provided, the scanner scans the incident light in a direction perpendicular to the direction of travel of the incident light. Information about the difference between the single slit model and the actual gap can be obtained.
  • an expansion part that expands the incident light to provide expanded light may be further included between the light source and the first and second rollers.
  • the expanded light may be provided when the gap between the first and second rollers is larger than the size of the light source.
  • the first and second rollers are rollers used in a roll-to-roll processing device, and the workpiece is continuously moved through the gap between the first and second rollers. can be provided.
  • incident light is provided from a light source toward the gap between the first and second rollers.
  • Complex light passing through the gap between the first and second rollers is received and refracted.
  • the refracted light is provided to image the complex pattern.
  • Gap information between the first and second rollers is obtained based on the imaged composite pattern.
  • the method may further include providing scanned light obtained by scanning the incident light in a direction perpendicular to the direction in which the incident light travels between the first and second rollers.
  • the step of providing expanded light obtained by expanding the incident light between the first and second rollers may be further included.
  • the gap between a pair of rollers in a non-contact manner, accurate and effective measurement is possible even when the gap between the rollers is relatively very narrow.
  • the gap at the center of the rollers can be measured accurately and effectively. can be effectively measured, effectively controlling the gap in the center of the rollers, which affects the thickness of the workpiece passing between the actual rollers.
  • the gap between rollers is a single slit model and deriving gap information based on the complex pattern of light passing through the single slit, accurate gap measurement may be possible in a non-contact manner.
  • gap information can be obtained by extracting features from the complex pattern, but by taking into account the effects of various parameters that affect the actual complex pattern, gap information can be obtained directly from the features of the complex pattern.
  • the characteristics of the complex pattern according to the difference in the gap can be derived, and gap information is obtained based on this, so From the characteristics of the complex pattern that varies, fine gap information can be obtained more accurately.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram specifically showing the optical path of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an image showing an optical image sensed by the sensor unit of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the image processing unit of FIG. 1.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the scanner of Figure 5.
  • Figure 7 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a flowchart showing a gap measurement method using the gap measurement system according to the embodiments of Figures 1, 5, 7, and 8.
  • roller unit 210 first roller
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram specifically showing the optical path of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an image showing an optical image sensed by the sensor unit of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the image processing unit of FIG. 1.
  • the roller gap measurement system 10 (hereinafter referred to as the measurement system) according to this embodiment is between a pair of first and second rollers 210 and 220 arranged to be spaced apart from each other. Measure the gap (G).
  • the roller unit 200 including the first and second rollers 210 and 220 is, for example, a roller used in a roll-to-roll processing equipment. , the workpiece is continuously provided through the gap between the first and second rollers 210 and 220.
  • the measurement system 10 includes a light source 100, a refractor 300, a sensor unit 400, and an image processor 500.
  • the light source 100 generates light, and the light generated from the light source 100 may be, for example, a monochromatic laser beam such as a He-Ne laser beam.
  • the light generated from the light source 100 is incident light 101, which travels in the first direction (X) and enters the gap (G) between the first and second rollers (210 and 220).
  • the incident light 101 is formed into a composite light 105 while passing through the gap G, and in the case of this embodiment, the composite light 105 is incident on the refracting portion 300.
  • the complex light 105 refers to the incident light 101 passing through the gap G, and diffraction, transmission, reflection, scattering, etc. occur. These diffraction, transmission, reflection, scattering, etc. are complex. It is defined as light generated by .
  • the refracting unit 300 may be composed of, for example, a convex lens, and the composite light 105 incident on the refracting unit 300 is spaced apart by the focal length f of the refracting unit 300. It is provided to the sensor unit 400 located therein.
  • the composite light 105 becomes refracted light 106, and the refracting unit 300 and the sensor unit 400 determine the focal length of the refracting unit 300 ( Since they are spaced apart by f), the refracted light 106 is focused and reaches the sensor unit 400.
  • the sensor unit 400 receives the refracted light 106 and images a complex pattern. That is, the refracted light 106 focuses the composite light 105 and includes a composite pattern included in the composite light 105. Accordingly, the sensor unit 400 forms a predetermined pattern by imaging the complex pattern included in the refracted light 106.
  • the complex pattern imaged by the sensor unit 400 may be a Fraunhofer diffraction pattern.
  • the complex pattern imaged by the sensor unit 400 can be varied not only according to the difference in the gap G, but also by various parameters, which will be described later.
  • the imaged pattern is described as a composite pattern
  • the composite pattern means that the incident light actually has complex effects such as transmission, reflection, and scattering in addition to diffraction as it passes through the gap G. They can be mixed, and are defined as patterns that occur through these combined effects.
  • the image processing unit 500 obtains gap (G) information between the first and second rollers 210 and 220 from the complex pattern imaged by the sensor unit 400.
  • the image processing unit 500 includes a feature extraction unit 510, a parameter input unit 520, an analysis unit 530, and a determination unit 540.
  • the feature extraction unit 510 extracts the features of the pattern from the imaged composite pattern, and can intuitively extract the features of the composite pattern that change as the gap (G) increases, as illustrated in FIG. 3. there is.
  • the feature extractor 510 can classify and extract various features, such as pattern features of the imaged complex pattern, features of the spacing between patterns, and features of the size or shape of each pattern. there is.
  • the feature extraction unit 510 can extract features of an interference pattern resulting from a combination of images through frequency analysis using FFT (Fast Fourier Transform) or the like. That is, the characteristics of the interference pattern can be extracted through FFT frequency analysis of the imaged complex pattern.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the feature extraction unit 510 may extract features by using a moment such as the center of gravity of the image and the intensity ratio of the center and side portions of the image.
  • the imaged complex pattern may be extracted as a feature based on the intensity ratio of the image center and the side portion.
  • the feature extraction unit 510 may extract features using the amount of light reaching the sensor unit 400 based on the sum of intensities. In other words, features may be extracted based on the intensity sum of the imaged complex pattern.
  • the characteristics of the imaged composite pattern do not simply include other characteristics due to changes in the gap G, and can be varied by various factors that affect the formation of the composite light 105. .
  • parameters affecting the complex pattern are additionally considered, and only the characteristics according to the gap G are derived from the features extracted by the feature extraction unit 510.
  • parameters excluding the gap (G) among parameters affecting the complex pattern are input through the parameter input unit 520.
  • these parameters include at least one of the alignment error between the first and second rollers 210 and 220, the radius of each of the first and second rollers 210 and 220, deformation error, and surface roughness. You can.
  • parameters other than the gap (G) have known values, and the values do not change and remain constant. Therefore, in the case of this embodiment, if the influence of other parameters except the gap (G) on the complex pattern is analyzed in advance, the features caused by the influence of the other parameters are removed from the actually obtained complex pattern, Only features generated through the gap (G) can be extracted.
  • the analysis unit 530 considers the features due to the influence of other parameters except the already obtained gap (G), and finally determines the gap (G). Only the features of complex patterns are derived.
  • the features of the complex pattern can be analyzed in advance.
  • the first and second rollers 210 and 220 are positioned to have a specific gap (G) along with the parameter information.
  • G the characteristics of the complex pattern of the complex light 105 can be analyzed.
  • this complex pattern is repeatedly performed while varying the gap (G) between the first and second rollers 210 and 220, thereby determining the effect of other parameters except the gap (G).
  • Features due to influence can be acquired in advance.
  • the analysis unit 530 considers the influence of other parameters except the gap (G) on the complex pattern and derives the characteristics of the pattern due to the gap (G) from the complex pattern.
  • the determination unit 540 obtains the gap (G) information from the features derived from the analysis unit 530.
  • the information obtained by the determination unit 540 may be absolute value information about the interval of the gap G, or alternatively, it may be relative value information about the interval of the gap G.
  • the information about the gap (G) derived above is relative value information
  • the relative value is added as actual absolute value information based on the results of various gaps (G) in the previous complex pattern feature analysis. It can be corrected.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the scanner of Figure 5.
  • the roller gap measurement system 11 is the same as described with reference to FIGS. 1 to 4, except that a scanner 600 is additionally provided between the light source 100 and the roller unit 200. Since it is substantially the same as the measurement system 10, the same reference numbers are used for the same components, and overlapping descriptions are omitted.
  • the measurement system 11 further includes the scanner 600.
  • the scanner 600 is located between the light source 100 and the roller unit 200, and scans the incident light 101 provided from the light source 100 and transmits the scan light 102 to the second light source 100. It is provided as a gap (G) between the first and second rollers 210 and 220.
  • the scanner 600 may include first and second mirrors 610 and 620, and first and second lenses 630 and 640.
  • the incident light 101 travels in the first direction (X), enters the first mirror 610, is reflected from the first mirror 610, and is perpendicular to the first direction (X). Proceeds in the second direction (Y).
  • both the first and second lenses 630 and 640 may be convex lenses.
  • the combination of the mirror and lens of the scanner 600 can be varied, and when the incident light 101 traveling in the first direction (X) is scanned in the vertical direction and provided as the scan light 102, Suffice.
  • the scanning light 102 is provided to the roller unit 200 through the scanner 600, the difference in the shape of the gap G between the single slit model and the actual roller unit 200 occurs. Additional information can be obtained.
  • the state in which the incident light 101 passes through the gap G and is combined can be assumed to be, for example, a light complex phenomenon caused by a single slit pattern.
  • this single slit model and the actual first and second rollers Errors may occur due to differences in the shape of the gap G between the fields 210 and 220.
  • the scanning light 102 provided by scanning in the vertical direction is provided between the first and second rollers 210 and 220, thereby reducing the error caused by the shape difference as described above. Additional information can be obtained, and through this, measurement results for the gap (G) can be derived more accurately.
  • Figure 7 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to another embodiment of the present invention.
  • the roller gap measurement system 12 is as described with reference to FIGS. 1 to 4, except that an expansion portion 700 is additionally provided between the light source 100 and the roller unit 200. Since it is substantially the same as the measurement system 10, the same reference numbers are used for the same components, and overlapping descriptions are omitted.
  • the measurement system 12 further includes the expansion portion 700.
  • the expansion part 700 expands the size of the incident light 101, and the incident light 101 passing through the expansion part 700 increases in size to become the expansion light 103, and the first and second It is provided as a gap (G) between the two rollers (210, 220).
  • increasing the size of the light may mean increasing the width of the incident light.
  • Figure 8 is a schematic diagram showing a roller gap measurement system according to another embodiment of the present invention.
  • the roller gap measurement system 13 is similar to that in FIGS. 1 to 1, except that both an extension part 700 and a scanner 600 are additionally provided between the light source 100 and the roller unit 200. Since it is substantially the same as the measurement system 10 described with reference to FIG. 4, the same reference numbers are used for the same components, and overlapping descriptions are omitted.
  • the measurement system 12 further includes the extension part 700 and the scanner 600.
  • the expansion unit 700 expands the incident light 101 to provide expansion light 103, and the scanner 600 scans the incident expansion light 103 in the vertical direction to provide scan light 102. .
  • the specific function and configuration of the expansion unit 700 are the same as those described with reference to FIG. 7, and the specific configuration and functions of the scanner 600 are the same as those described with reference to FIGS. 5 and 6. , Redundant explanations are omitted.
  • Figure 9 is a flowchart showing a gap measurement method using the gap measurement system according to the embodiments of Figures 1, 5, 7, and 8.
  • incident light 101 is provided from the light source 100 (step S10).
  • the incident light 101 provided in this way may be directly provided to the gap G between the pair of first and second rollers 210 and 220.
  • the incident light 101 may be provided to the expansion portion 700, expanded to the expansion light 103, and provided to the gap G (step S20).
  • the incident light 101 may be provided to the scanner 600 and provided to the gap G as scan light 102 (step S30).
  • the expansion light 103 it may be provided to the scanner 600 and provided to the gap G as the scan light 102.
  • the incident light 101 itself (see FIG. 1), or is expanded into the expansion light 103 (see FIG. 7), is scanned by the scan light 102 (see FIG. 5), or is expanded into the expansion light 103 (see FIG. 5). This can be scanned with scan light 102 (see FIG. 8) and provided as a gap G between the first and second rollers.
  • the light passes through the gap G between the rollers and is formed into composite light 105, and the composite light 105 passes through the refracting portion 300 and is refracted (step S40).
  • the refracted light 106 passing through the refracting unit 300 is focused on the sensor unit 400, and the sensor unit 400 images a complex pattern from the refracted light 106 (step S50).
  • the image processing unit 500 obtains gap (G) information between the first and second rollers 210 and 220 based on the imaged complex pattern (step S60).
  • the imaging of the complex pattern in the sensor unit 400 and the acquisition of the specific gap (G) information in the image processing unit 500 are the same as described above, so overlapping explanations will be omitted.
  • the gap between a pair of rollers in a non-contact manner, accurate and effective measurement is possible even when the gap between the rollers is relatively very narrow.
  • the gap between the rollers can be measured accurately and effectively. Since the gap in the center can be effectively measured, the gap in the center of the rollers, which affects the thickness of the workpiece that actually passes between the rollers, can be effectively controlled.
  • the gap between rollers is a single slit model and deriving gap information based on the complex pattern of light passing through the single slit, accurate gap measurement may be possible in a non-contact manner.
  • gap information can be obtained by extracting features from the complex pattern, but by taking into account the effects of various parameters that affect the actual complex pattern, gap information can be obtained directly from the features of the complex pattern.
  • the characteristics of the complex pattern according to the difference in the gap can be derived, and gap information is obtained based on this, so From the characteristics of the complex pattern that varies, fine gap information can be obtained more accurately.

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Abstract

광을 이용한 롤러 갭 측정시스템 및 이를 이용한 롤러 갭 측정방법에서, 상기 롤러 갭 측정시스템은 한 쌍의 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭(gap)을 측정한다. 이 경우, 상기 롤러 갭 측정시스템은 광원, 굴절부, 센서부 및 이미지 처리부를 포함한다. 상기 광원은 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 향하여 입사광을 제공한다. 상기 굴절부는 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통과한 복합광을 제공받아 굴절시킨다. 상기 센서부는 상기 굴절된 굴절광을 제공받아 복합 패턴을 이미지화 한다. 상기 이미지 처리부는 상기 이미지화된 복합 패턴을 바탕으로 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭 정보를 획득한다.

Description

광을 이용한 롤러 갭 측정시스템 및 이를 이용한 롤러 갭 측정방법
본 발명은 롤러갭 측정시스템 및 이를 이용한 롤러 갭 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광이 롤러들 사이의 갭(gap)을 통과하여 발생되는 복합 간섭무늬를 이용하여 롤투롤 장비에서의 롤러 갭을 비접촉 방식으로 측정하는 광을 이용한 롤러 갭 측정시스템 및 이를 이용한 롤러 갭 측정방법에 관한 것이다.
롤투롤(Roll-to-Roll) 공정 장치에서 사용되는 롤러(roller)의 경우, 이송되는 피 공정물의 두께를 일정하게 유지하기 위해 롤러들 사이의 갭(gap)을 일정하게 유지하는 것이 중요하며, 이에, 롤러들 사이의 갭을 정확하게 측정하는 기술이 요구된다.
종래 이러한 롤러들 사이의 갭을 측정하는 기술과 관련하여는, 일본국 공개특허 제2009-265054호에서와 같이, 다이얼 게이지를 이용하여 롤러들 사이의 갭을 측정하는 기술이 개발되고 있다.
또한, 일본국 공개특허 제2006-058090호를 통해서는, 신축되는 측정유닛을 롤러들 사이의 갭에 개재시켜 갭을 측정하는 접촉식 갭 측정 기술도 개시되고 있다.
그러나, 최근에는 상대적으로 얇은 두께의 피 공정물에 대한 롤투롤 공정에 대한 수요가 증가하면서, 롤러들 갭 역시 좁아지고, 이러한 좁아지는 갭에 대한 정확한 측정 기술에 대한 요구가 증가하고 있다.
특히, 이와 같이 갭이 좁아짐에 따라, 종래의 접촉식 측정기술 또는 별도의 측정유닛을 이용한 측정기술을 적용하는 것은 어려우며, 새로운 방식의 측정기술의 개발이 요구되고 있다.
관련 선행문헌으로는, 일본국 공개특허 제2009-265054호 및 일본국 공개특허 제2006-058090호가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 광이 롤러들 사이의 갭(gap)을 통과하여 발생되는 복합 간섭무늬를 이용하여 롤투롤 장비에서의 롤러 갭을 비접촉 방식으로 측정함으로써, 상대적으로 좁은 갭은 물론, 롤러의 중앙부의 갭에 대하여도 정확한 측정이 가능한 광을 이용한 롤러 갭 측정시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 롤러 갭 측정시스템을 이용한 롤러 갭 측정방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템은 한 쌍의 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭(gap)을 측정한다. 이 경우, 상기 롤러 갭 측정시스템은 광원, 굴절부, 센서부 및 이미지 처리부를 포함한다. 상기 광원은 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 향하여 입사광을 제공한다. 상기 굴절부는 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통과한 복합광을 제공받아 굴절시킨다. 상기 센서부는 상기 굴절된 굴절광을 제공받아 복합 패턴을 이미지화 한다. 상기 이미지 처리부는 상기 이미지화된 복합 패턴을 바탕으로 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭 정보를 획득한다.
일 실시예에서, 상기 광원은, 단색광 레이저(laser)를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광원에서 제공되는 입사광은, 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통과하며 회절, 투과, 반사 또는 산란되며 상기 복합광으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서부는, 상기 복합 패턴으로 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절 패턴을 이미지화할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서부는, 상기 굴절부의 초점거리만큼, 상기 굴절부와 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이미지 처리부는, 상기 이미지화된 복합 패턴으로부터 패턴의 특징을 추출하는 특징 추출부, 상기 갭 외에, 상기 복합 패턴에 영향을 미치는 파라미터들을 입력받는 파라미터 입력부, 상기 추출된 패턴에서, 상기 파라미터들에 의한 영향을 고려하여, 상기 갭에 의한 패턴의 특징을 도출하는 분석부, 및 상기 도출된 패턴의 특징을 바탕으로 상기 갭 정보를 획득하는 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 특징 추출부는, 상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 주파수 분석으로 간섭 패턴의 특징을 추출하거나, 상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 이미지 중심부와 측면부의 강도 비율을 바탕으로 특징을 추출하거나, 상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 강도(intensity) 합을 바탕으로 특징을 추출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 갭 외의 파라미터들은, 가변되지 않고 일정하게 유지되는 기 알려진 값일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 갭 외의 파라미터들이 상기 추출된 패턴에 미치는 영향은 미리 분석되어 저장되고, 상기 분석부는, 상기 미리 분석되어 저장된 영향을 고려하여, 상기 갭에 의한 패턴의 특징을 도출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 파라미터들은, 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 정렬오차, 상기 제1 및 제2 롤러들 각각의 반경, 변형오차 및 표면조도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부에서 획득하는 갭 정보는, 상기 갭의 간격에 대한 절대값 또는 상대값 정보일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광원과 상기 제1 및 제2 롤러들 사이에서, 상기 입사광을 스캔하여 스캔광을 제공하는 스캐너를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캐너는 상기 입사광을 상기 입사광의 진행방향에 대하여 수직 방향으로 스캔된 스캔광을 제공하고, 상기 스캔광이 제공됨에 따라, 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭에 대한 단일 슬릿 모델과 실제 갭의 차이에 대한 정보가 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광원과 상기 제1 및 제2 롤러들 사이에서, 상기 입사광을 확장하여 확장광을 제공하는 확장부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 확장광은, 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭이 상기 광원의 크기보다 큰 경우 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 롤러들은, 롤투롤(roll-to-roll) 공정장치에 사용되는 롤러이며, 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통해 피 공정물이 연속적으로 제공될 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 롤러 갭 측정방법에서, 광원으로부터 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 향하여 입사광을 제공한다. 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통과한 복합광을 제공받아 굴절시킨다. 상기 굴절된 굴절광을 제공받아 복합 패턴을 이미지화한다. 상기 이미지화된 복합 패턴을 바탕으로 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭 정보를 획득한다.
일 실시예에서, 상기 입사광을 상기 입사광의 진행방향에 대하여 수직방향으로 스캔한 스캔광을 상기 제1 및 제2 롤러들 사이로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입사광을 확장한 확장광을 상기 제1 및 제2 롤러들 사이로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 한 쌍의 롤러들 사이의 갭을 비접촉식으로 측정함으로써, 롤러들 사이의 갭이 상대적으로 매우 좁은 경우에도 정확하고 효과적으로 측정이 가능하며, 특히, 롤러들 중앙의 갭을 효과적으로 측정할 수 있어, 실제 롤러들 사이를 통과하는 피 가공물의 두께에 영향을 미치는 롤러들 중앙의 갭을 효과적으로 제어할 수 있다.
이 경우, 롤러들 사이의 갭을 단일 슬릿 모델로 가정하여, 단일 슬릿을 통과하는 광의 복합 패턴을 바탕으로 갭의 정보를 도출하는 것으로, 비접촉 방식으로 정확한 갭의 측정이 가능할 수 있다.
또한, 복합 패턴으로부터 특징을 추출하여 갭 정보를 획득하되, 실제 복합 패턴에 영향을 미치는 여러 파라미터들의 효과를 기 고려함으로써, 복합 패턴의 특징으로부터 갭 정보를 바로 획득할 수 있다.
즉, 갭을 제외한 다른 파라미터들이 복합 패턴에 미치는 영향을 미리 고려하여 제외함으로써, 갭의 차이에 따른 복합 패턴의 특성을 도출할 수 있고, 이를 바탕으로 갭 정보를 획득하게 되므로, 미세한 갭의 차이에 의해 가변되는 복합 패턴의 특성으로부터, 미세한 갭 정보를 보다 정확하게 획득할 수 있다.
또한, 입사광을 스캔하여 스캔광을 롤러들 사이로 제공함에 따라, 상기 가정된 단일 슬릿 모델과 실제 갭의 차이가 존재하는 경우에, 상기 갭에 대한 정보를 보다 정확하게 획득할 수 있다.
나아가, 확장부를 통해 확장광을 롤러들 사이로 제공함에 따라, 롤러들 사이의 갭이 광원의 크기보다 큰 경우에도 갭에 대한 정보를 획득할 수 있어, 다양한 크기를 가지는 갭에 대하여 하나의 광원을 이용하여 갭 정보를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 광 경로를 구체적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 도 2의 센서부에서 센싱되는 광 이미지를 도시한 이미지이다.
도 4는 도 1의 이미지 처리부를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다.
도 6은 도 5의 스캐너를 도시한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다.
도 9는 도 1, 도 5, 도 7 및 도 8의 실시예들에 의한 갭 측정시스템을 이용한 갭 측정방법을 도시한 흐름도이다.
<부호의 설명>
10, 11, 12, 13 : 롤러 갭 측정시스템
100 : 광원 101 : 입사광
102 : 스캔광 103 : 확장광
105 : 복합광 106 : 굴절광
200 : 롤러부 210 : 제1 롤러
220 : 제2 롤러 300 : 굴절부
400 : 센서부 500 : 이미지 처리부
510 : 특징 추출부 520 : 파라미터 입력부
530 : 분석부 540 : 판단부
600 : 스캐너 700 : 확장부
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 광 경로를 구체적으로 도시한 모식도이다. 도 3은 도 2의 센서부에서 센싱되는 광 이미지를 도시한 이미지이다. 도 4는 도 1의 이미지 처리부를 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템(10, 이하 측정시스템이라 함)은, 서로 이격되도록 배치된 한 쌍의 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(gap, G)을 측정한다.
이 경우, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220)을 포함하는 롤러부(200)는, 예를 들어, 롤투롤(roll-to-roll) 공정장치에 사용되는 롤러(roller)인 것으로, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭을 통해 피 공정물이 연속적으로 제공된다.
따라서, 상기 피 공정물의 두께를 일정하게 유지하거나, 필요로 하는 두께를 유지하기 위해, 상기 갭(G)에 대한 측정이 필요하며, 이에, 본 실시예에 의한 상기 측정시스템(10)을 이용하여 상기 갭(G)에 대하여 측정을 수행한다.
구체적으로, 본 실시예에 의한 상기 측정시스템(10)은, 광원(100), 굴절부(300), 센서부(400) 및 이미지 처리부(500)를 포함한다.
상기 광원(100)은 광을 발생시키며, 상기 광원(100)에서 발생되는 광은 예를 들어, He-Ne 레이저 빔과 같은 단색광 레이저 빔(beam)일 수 있다.
상기 광원(100)에서 발생된 광은 입사광(101)으로서, 제1 방향(X)으로 진행하여, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)으로 입사된다.
이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)으로 입사광(101)이 제공되는 경우, 이는 상기 갭(G)에 대한 단일 슬릿 모델로 가정될 수 있다.
그리하여, 상기 입사광(101)은 상기 갭(G)을 통과하면서 복합광(105)으로 형성되며, 본 실시예의 경우, 상기 복합광(105)은 상기 굴절부(300)로 입사된다.
이 경우, 상기 복합광(105)이란, 상기 입사광(101)이 상기 갭(G)을 통과하면서, 회절, 투과, 반사, 산란 등이 발생하게 되는데, 이러한 회절, 투과, 반사, 산란 등이 복합적으로 발생한 광으로 정의한다.
즉, 상기 갭(G)의 크기나 상기 입사광(101)의 다양한 특성들에 따라 상기 갭(G)을 통과하는 광에서는, 회절, 투과, 반사, 산란 등의 현상이 다양하게 영향을 미칠 수 있으며, 이에 이런 다양한 현상이 복합적으로 영향을 미쳐 상기 복합광(105)을 형성하게 된다.
상기 굴절부(300)는, 예를 들어 볼록렌즈로 구성될 수 있으며, 상기 굴절부(300)로 입사된 상기 복합광(105)은 상기 굴절부(300)의 초점거리(f)만큼 이격되어 위치하는 상기 센서부(400)로 제공된다.
즉, 상기 굴절부(300)를 통과하며 상기 복합광(105)은 굴절광(106)이 되고, 상기 굴절부(300)와 상기 센서부(400)가 상기 굴절부(300)의 초점거리(f) 만큼 이격되므로, 상기 굴절광(106)은 상기 센서부(400) 상에 포커싱되며 도달한다.
상기 센서부(400)는 상기 굴절광(106)을 제공받아, 복합 패턴을 이미지화한다. 즉, 상기 굴절광(106)은 상기 복합광(105)을 포커싱하는 것이며, 상기 복합광(105)이 포함하는 복합 패턴을 포함하고 있다. 이에, 상기 센서부(400)에서는 상기 굴절광(106)에 포함되는 복합 패턴을 이미지화하여 소정의 패턴을 형성한다.
이 경우, 상기 센서부(400)에서 이미지화하는 복합 패턴은, 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절 패턴일 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(400)에서 이미지화된 복합 패턴은, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)이 변화함에 따라 변화하게 됨을 확인할 수 있다.
이 경우, 상기 센서부(400)에서 이미지화된 복합 패턴은, 상기 갭(G)의 차이에 따라 가변되는 것은 물론이며, 후술되는 다양한 파라미터들에 의해 가변될 수 있고, 이에 대하여는 후술한다.
한편, 본 실시예에서는 상기 이미지화된 패턴을 복합 패턴이라고 설명하였으며, 상기 복합 패턴이란, 실질적으로는 상기 입사광이 상기 갭(G)을 통과하면서 회절 외에도, 투과, 반사, 산란 등과 같은 복합적인 효과가 혼합될 수 있으며, 이러한 복합 효과를 통해 발생되는 패턴으로 정의된다.
상기 이미지 처리부(500)는 상기 센서부(400)에서 이미지화된 복합 패턴으로부터, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G) 정보를 획득한다.
보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 처리부(500)는 특징 추출부(510), 파라미터 입력부(520), 분석부(530) 및 판단부(540)를 포함한다.
상기 특징 추출부(510)는 상기 이미지화된 복합 패턴으로부터 패턴이 가지는 특징을 추출하는 것으로, 도 3에 예시된 바와 같이 갭(G)이 증가함에 따라 가변되는 복합 패턴의 특징을 직관적으로 추출할 수 있다.
즉, 상기 특징 추출부(510)는, 상기 이미지화된 복합 패턴이 가지는 패턴상의 특징, 패턴들 사이의 간격이 가지는 특징, 패턴 각각의 크기나 형상의 특징 등과 같이 다양한 특징들을 분류하며, 추출할 수 있다.
예를 들어, 상기 특징 추출부(510)에서는 FFT(Fast Fourier Transform) 등을 이용한 주파수 분석으로 이미지의 복합으로 인한 간섭 패턴의 특징을 추출할 수 있다. 즉, 상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 FFT 주파수 분석을 통해 간섭 패턴의 특징을 추출할 수 있다.
이와 달리, 상기 특징 추출부(510)에서는 이미지의 무게 중심과 같은 모멘트(moment)를 이용하여 이미지 중심부와 측면부의 강도(intensity) 비율을 활용하여 특징을 추출할 수도 있다. 즉, 상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 이미지 중심부와 측면부의 강도 비율을 바탕으로 특징으로 추출할 수도 있다.
나아가, 상기 특징 추출부(510)에서는 강도(intensity) 합을 바탕으로, 상기 센서부(400)에 도달한 광의 양을 이용하여 특징을 추출할 수도 있다. 즉, 상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 강도 합을 바탕으로 특징을 추출할 수도 있다.
한편, 상기 이미지화된 복합 패턴이 가지는 특징은, 단순히 상기 갭(G)의 변화에 다른 특성만 포함되는 것은 아니며, 상기 복합광(105)의 형성에 영향을 주는 다양한 요인들에 의해 가변될 수 있다.
이에, 본 실시예의 경우, 상기 복합 패턴에 영향을 미치는 파라미터들을 추가로 고려하여, 상기 특징 추출부(510)에서 추출되는 특징에서, 상기 갭(G)에 따른 특성만을 도출한다.
이를 위해, 상기 파라미터 입력부(520)를 통해, 상기 복합 패턴에 영향을 미치는 파라미터들 중, 상기 갭(G)을 제외한 파라미터들을 입력받는다. 이러한 파라미터들의 예로는, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 정렬오차, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 각각의 반경, 변형오차 및 표면조도 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
그러나, 상기 갭(G)을 제외한 파라미터들의 경우, 기 알려진 값을 가지며, 그 값은 가변되지 않고 일정하게 유지된다. 따라서, 본 실시예의 경우, 상기 갭(G)을 제외한 다른 파라미터들이 상기 복합 패턴에 미치는 영향을 미리 분석한다면, 실제 상기 획득되는 복합 패턴에서 상기 다른 파라미터들이 미치는 영향으로 인해 발생되는 특징을 제거하여, 상기 갭(G)을 통해 발생되는 특징만을 추출할 수 있다.
즉, 상기 분석부(530)에서는, 이와 같이, 상기 복합 패턴에서 추출되는 특징에서, 기 획득된 갭(G)을 제외한 다른 파라미터들이 미치는 영향에 의한 특징을 고려하여, 최종적으로 갭(G)에 의한 복합 패턴의 특징만을 도출한다.
한편, 갭(G)을 제외한 다른 파라미터들이 미치는 영향에 의한 특징을 미리 획득하기 위해, 선행적으로 복합 패턴에 대한 특징을 분석할 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명한 파라미터들의 정보는 기 획득되고 일정한 고정값을 가지므로, 상기 파라미터들 정보와 함께, 특정 갭(G)을 가지도록 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220)을 위치시킨 상태에서, 복합광(105)이 가지는 복합 패턴의 특징을 분석할 수 있다.
나아가, 이러한 복합 패턴의 특징 분석을, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)을 다양하게 가변시키면서 반복적으로 수행함으로써, 상기 갭(G)을 제외한 다른 파라미터들이 미치는 영향에 의한 특징을 미리 획득할 수 있다.
이상과 같이, 상기 분석부(530)에서 상기 갭(G)을 제외한 여타의 파라미터들이 상기 복합 패턴에 미치는 영향을 고려하여, 상기 갭(G)에 의한 패턴의 특징을 상기 복합 패턴으로부터 도출한다.
그리하여, 상기 판단부(540)에서는, 상기 분석부(530)에서 도출된 특징으로부터 상기 갭(G) 정보를 획득한다. 이 때, 상기 판단부(540)에서 획득되는 정보는, 상기 갭(G)의 간격에 대한 절대값 정보일 수 있으며, 이와 달리 상기 갭(G)의 간격에 대한 상대값 정보일 수도 있다.
다만, 상기 도출되는 갭(G)의 간격에 대한 정보가 상대값 정보라면, 앞선 복합 패턴 특징 분석에서 다양한 갭(G)에 대하여 수행한 결과를 바탕으로, 해당 상대값을 실제 절대값 정보로 추가로 보정할 수 있다.
이상과 같이, 상기 이미지 처리부(500)를 통해, 상기 센서부(400)에서 이미지화된 복합 패턴을 바탕으로 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G) 정보를 획득하게 된다.
그리하여, 광원을 이용한 비접촉 방식을 통해, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G) 정보를 획득할 수 있으므로, 상대적으로 매우 작은 갭(G)을 가지는 경우라도, 효과적으로 측정이 가능할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다. 도 6은 도 5의 스캐너를 도시한 모식도이다.
본 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템(11)은 광원(100)과 롤러부(200)의 사이에 스캐너(600)가 추가로 구비되는 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 측정시스템(10)과 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 측정시스템(11)은 상기 스캐너(600)를 더 포함한다.
이 경우, 상기 스캐너(600)는 상기 광원(100)과 상기 롤러부(200)의 사이에 위치하며, 상기 광원(100)으로부터 제공받은 입사광(101)을 스캔하여 스캔광(102)을 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)으로 제공한다.
상기 스캐너(600)는, 제1 및 제2 미러들(610, 620), 및 제1 및 제2 렌즈들(630, 640)을 포함할 수 있다.
이에, 상기 입사광(101)은 상기 제1 방향(X)으로 진행하여 상기 제1 미러(610)를 향해 입사하고, 상기 제1 미러(610)에서 반사되며, 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)으로 진행한다.
이 후, 상기 제2 미러(620)에 의해 다시 반사되어 상기 제1 방향(X)으로 진행하며 상기 제1 및 제2 렌즈들(630, 640)을 통과하여 스캔광(102)으로 제공된다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 렌즈들(630, 640)은 모두 볼록렌즈일 수 있다.
이 경우, 상기 스캐너(600)의 미러 및 렌즈의 조합은 다양하게 가변될 수 있으며, 상기 제1 방향(X)으로 진행하는 입사광(101)을 수직방향으로 스캔하여 스캔광(102)으로 제공하면 충분하다.
이상과 같이, 상기 스캐너(600)를 통해 스캔광(102)이 상기 롤러부(200)로 제공됨에 따라, 단일 슬릿 모델과 실제 롤러부(200)의 갭(G)의 형상 차이로 인해 발생하는 추가 정보를 획득할 수 있다.
상기 입사광(101)이 상기 갭(G)을 통과하여 복합되는 상태를, 예를 들어, 단일 슬릿 패턴에 의한 광 복합 현상으로 가정할 수 있으나, 이러한 단일 슬릿 모델과 실제 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)의 형상과의 차이로 인해 오차가 발생할 수 있다.
이에, 본 실시예에서와 같이 수직 방향으로 스캔하여 제공되는 스캔광(102)을 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이로 제공함에 따라, 상기와 같은 형상 차이로 인해 발생되는 오차에 관한 정보를 추가로 획득할 수 있으며, 이를 통해 상기 갭(G)에 대한 측정 결과를 보다 정확하게 도출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다.
본 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템(12)은 광원(100)과 롤러부(200)의 사이에 확장부(700)가 추가로 구비되는 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 측정시스템(10)과 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 측정시스템(12)은 상기 확장부(700)를 더 포함한다.
상기 확장부(700)는 상기 입사광(101)의 크기를 확장하는 것으로, 상기 확장부(700)를 통과한 입사광(101)은 그 크기가 증가하여 확장광(103)으로, 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)으로 제공된다.
이 때, 상기 광의 크기가 증가한다는 의미는, 입사광의 폭을 증가시키는 것을 의미할 수 있다.
그리하여, 상기 입사광(101)의 크기가 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)보다 작은 경우, 상기 확장부(700)를 통해 입사되는 광의 크기를 증가시킴으로써, 상기 갭(G)을 통과하며 복합 패턴이 발생하도록 유도할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템을 도시한 모식도이다.
본 실시예에 의한 롤러 갭 측정시스템(13)은 광원(100)과 롤러부(200)의 사이에 확장부(700)와 스캐너(600)가 모두 추가로 구비되는 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 측정시스템(10)과 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 측정시스템(12)은 상기 확장부(700) 및 스캐너(600)를 더 포함한다.
상기 확장부(700)는 입사광(101)을 확장하여 확장광(103)을 제공하고, 상기 스캐너(600)는 입사되는 확장광(103)을 수직방향으로 스캔하여 스캔광(102)을 제공한다.
이 경우, 상기 확장부(700)의 구체적인 기능과 구성에 대하여는 도 7을 참조하여 설명한 바와 동일하며, 상기 스캐너(600)의 구체적인 구성과 기능에 대하여는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
이하에서는, 앞서 설명한 실시예들에 의한 측정시스템(10, 11, 12, 13)을 이용한 롤러 갭 측정방법에 대하여 간단하게 설명한다.
도 9는 도 1, 도 5, 도 7 및 도 8의 실시예들에 의한 갭 측정시스템을 이용한 갭 측정방법을 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 상기 롤러 갭 측정방법에서는, 우선, 상기 광원(100)으로부터 입사광(101)이 제공된다(단계 S10).
이렇게 제공되는 입사광(101)은 바로 한 쌍의 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G)으로 제공될 수 있다.
다만, 앞서 설명한 실시예들에 따라, 상기 입사광(101)은 확장부(700)로 제공되어 확장광(103)으로 확장되어 상기 갭(G)으로 제공될 수 있다(단계 S20). 이와 달리, 상기 입사광(101)은 스캐너(600)로 제공되어 스캔광(102)으로 상기 갭(G)으로 제공될 수 있다(단계 S30). 나아가, 상기 확장광(103)으로 확장된 후, 상기 스캐너(600)로 제공되어 스캔광(102)으로 상기 갭(G)으로 제공될 수도 있다.
이상과 같이, 입사광(101) 자체가(도 1 참조), 또는 확장광(103)으로 확장되거나(도 7 참조), 스캔광(102)으로 스캔되거나(도 5 참조), 확장광(103)이 스캔된 스캔광(102)으로 스캔되어(도 8 참조), 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭(G)으로 제공될 수 있다.
이에, 상기 광들은 상기 롤러들 사이의 갭(G)을 통과하여 복합광(105)으로 형성되고, 상기 복합광(105)은 상기 굴절부(300)를 통과하며 굴절된다(단계 S40).
이 후, 상기 굴절부(300)를 통과한 굴절광(106)은 상기 센서부(400)에 포커싱되며, 이에 상기 센서부(400)에서는 상기 굴절광(106)으로부터 복합 패턴을 이미지화한다(단계 S50).
그리하여, 상기 이미지 처리부(500)에서는 상기 이미지화된 복합 패턴을 바탕을 상기 제1 및 제2 롤러들(210, 220) 사이의 갭(G) 정보를 획득한다(단계 S60).
이 경우, 상기 센서부(400)에서의 복합 패턴의 이미지화, 및 상기 이미지 처리부(500)에서의 구체적인 상기 갭(G) 정보의 획득에 대하여는 앞서 설명한 바와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 한 쌍의 롤러들 사이의 갭을 비접촉식으로 측정함으로써, 롤러들 사이의 갭이 상대적으로 매우 좁은 경우에도 정확하고 효과적으로 측정이 가능하며, 특히, 롤러들 중앙의 갭을 효과적으로 측정할 수 있어, 실제 롤러들 사이를 통과하는 피 가공물의 두께에 영향을 미치는 롤러들 중앙의 갭을 효과적으로 제어할 수 있다.
이 경우, 롤러들 사이의 갭을 단일 슬릿 모델로 가정하여, 단일 슬릿을 통과하는 광의 복합 패턴을 바탕으로 갭의 정보를 도출하는 것으로, 비접촉 방식으로 정확한 갭의 측정이 가능할 수 있다.
또한, 복합 패턴으로부터 특징을 추출하여 갭 정보를 획득하되, 실제 복합 패턴에 영향을 미치는 여러 파라미터들의 효과를 기 고려함으로써, 복합 패턴의 특징으로부터 갭 정보를 바로 획득할 수 있다.
즉, 갭을 제외한 다른 파라미터들이 복합 패턴에 미치는 영향을 미리 고려하여 제외함으로써, 갭의 차이에 따른 복합 패턴의 특성을 도출할 수 있고, 이를 바탕으로 갭 정보를 획득하게 되므로, 미세한 갭의 차이에 의해 가변되는 복합 패턴의 특성으로부터, 미세한 갭 정보를 보다 정확하게 획득할 수 있다.
또한, 입사광을 스캔하여 스캔광을 롤러들 사이로 제공함에 따라, 상기 가정된 단일 슬릿 모델과 실제 갭의 차이가 존재하는 경우에, 상기 갭에 대한 정보를 보다 정확하게 획득할 수 있다.
나아가, 확장부를 통해 확장광을 롤러들 사이로 제공함에 따라, 롤러들 사이의 갭이 광원의 크기보다 큰 경우에도 갭에 대한 정보를 획득할 수 있어, 다양한 크기를 가지는 갭에 대하여 하나의 광원을 이용하여 갭 정보를 획득할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 한 쌍의 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭(gap)을 측정하는 롤러 갭 측정시스템에서,
    상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 향하여 입사광을 제공하는 광원;
    상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통과한 복합광을 제공받아 굴절시키는 굴절부;
    상기 굴절된 굴절광을 제공받아 복합 패턴을 이미지화 하는 센서부; 및
    상기 이미지화된 복합 패턴을 바탕으로 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭 정보를 획득하는 이미지 처리부를 포함하는 롤러 갭 측정시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원은,
    단색광 레이저(laser)를 제공하는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원에서 제공되는 입사광은,
    상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통과하며 회절, 투과, 반사 또는 산란되며 상기 복합광으로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서부는,
    상기 복합 패턴으로 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절 패턴을 이미지화하는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서부는,
    상기 굴절부의 초점거리만큼, 상기 굴절부와 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
    상기 이미지화된 복합 패턴으로부터 패턴의 특징을 추출하는 특징 추출부;
    상기 갭 외에, 상기 복합 패턴에 영향을 미치는 파라미터들을 입력받는 파라미터 입력부;
    상기 추출된 패턴에서, 상기 파라미터들에 의한 영향을 고려하여, 상기 갭에 의한 패턴의 특징을 도출하는 분석부; 및
    상기 도출된 패턴의 특징을 바탕으로 상기 갭 정보를 획득하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 특징 추출부는,
    상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 주파수 분석으로 간섭 패턴의 특징을 추출하거나,
    상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 이미지 중심부와 측면부의 강도 비율을 바탕으로 특징을 추출하거나,
    상기 이미지화된 복합 패턴에 대하여 강도(intensity) 합을 바탕으로 특징을 추출하는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 갭 외의 파라미터들은,
    가변되지 않고 일정하게 유지되는 기 알려진 값인 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 갭 외의 파라미터들이 상기 추출된 패턴에 미치는 영향은 미리 분석되어 저장되고,
    상기 분석부는, 상기 미리 분석되어 저장된 영향을 고려하여, 상기 갭에 의한 패턴의 특징을 도출하는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 파라미터들은,
    상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 정렬오차, 상기 제1 및 제2 롤러들 각각의 반경, 변형오차 및 표면조도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  11. 제6항에 있어서, 상기 판단부에서 획득하는 갭 정보는,
    상기 갭의 간격에 대한 절대값 또는 상대값 정보인 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 제1 및 제2 롤러들 사이에서, 상기 입사광을 스캔하여 스캔광을 제공하는 스캐너를 더 포함하는 롤러 갭 측정시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스캐너는 상기 입사광을 상기 입사광의 진행방향에 대하여 수직 방향으로 스캔된 스캔광을 제공하고,
    상기 스캔광이 제공됨에 따라, 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭에 대한 단일 슬릿 모델과 실제 갭의 차이에 대한 정보가 획득되는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스캐너는,
    각각이 볼록 렌즈인 한 쌍의 제1 및 제2 렌즈들을 포함하여,
    상기 입사광이 상기 제1 및 제2 렌즈를 통과하여 스캔광으로 제공되는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 제1 및 제2 롤러들 사이에서, 상기 입사광을 확장하여 확장광을 제공하는 확장부를 더 포함하는 롤러 갭 측정시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 확장광은,
    상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭이 상기 광원의 크기보다 큰 경우 제공되는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 롤러들은, 롤투롤(roll-to-roll) 공정장치에 사용되는 롤러이며,
    상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통해 피 공정물이 연속적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 롤러 갭 측정시스템.
  18. 광원으로부터 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 향하여 입사광을 제공하는 단계;
    상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭을 통과한 복합광을 제공받아 굴절시키는 단계;
    상기 굴절된 굴절광을 제공받아 복합 패턴을 이미지화하는 단계; 및
    상기 이미지화된 복합 패턴을 바탕으로 상기 제1 및 제2 롤러들 사이의 갭 정보를 획득하는 단계를 포함하는 롤러 갭 측정방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 입사광을 상기 입사광의 진행방향에 대하여 수직방향으로 스캔한 스캔광을 상기 제1 및 제2 롤러들 사이로 제공하는 단계를 더 포함하는 롤러 갭 측정방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 입사광을 확장한 확장광을 상기 제1 및 제2 롤러들 사이로 제공하는 단계를 더 포함하는 롤러 갭 측정방법.
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