KR101081538B1 - 3차원 형상 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

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Abstract

측정 정밀도를 높일 수 있는 3차원 형상 측정장치 및 측정방법이 개시되어 있다. 3차원 형상 측정장치는 스테이지, 적어도 하나의 조명부, 복수의 촬상부들 및 제어부를 포함한다. 스테이지는 측정대상물을 지지한다. 조명부는 광원 및 격자를 포함하며, 측정대상물에 격자무늬조명을 조사한다. 촬상부들은 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지를 서로 다른 방향에서 촬상한다. 제어부는 촬상부들에서 촬상된 격자 이미지들을 이용하여 측정대상물의 3차원 형상을 산출한다. 촬상부들은 메인 촬상부 및 서브 촬상부들을 포함한다. 메인 촬상부는 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치된다. 서브 촬상부는 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치된다. 이와 같이, 메인 촬상부 및 서브 촬상부들을 통해 격자 이미지를 촬상함으로써, 측정대상물의 3차원 형상을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.

Description

3차원 형상 측정장치 및 측정방법{Three-dimensional image measuring apparatus and method thereof}
본 발명은 3차원 형상 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정대상물의 3차원 형상의 측정 정밀도를 높일 수 있는 3차원 형상 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 3차원 형상 측정장치는 반도체 패키지의 솔더 볼, 인쇄회로기판이나 평판디스플레이 등의 다양한 측정대상물의 제조 상태를 검사하는 데 적용된다.
최근 들어, 측정대상물의 3차원 형상을 측정하기 위하여, 광원에서 발생된 광을 기준 패턴화하여 측정대상물에 영사하고 그 측정대상물 형상에 따라 변형된 광을 기준 패턴과 비교하여 측정대상물에 대한 3차원 형상을 측정하는 광학식 3차원 형상 측정방법이 이용되고 있다.
이러한 광학식 3차원 형상 측정방법은 고속, 고정밀, 비접촉 측정이 요구되는 바, 이러한 조건에 부합되는 3차원 형상 측정방법의 일예로 모아레(moire) 무늬를 이용한 광학식 3차원 형상 측정방법이 제안된 바 있다.
그러나, 이와 같은 광학식 3차원 형상 측정방법을 이용하는 경우, 입체면의 정반사에 의하여 정반사면의 영상을 정확하게 획득하기 어려운 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 필터나 광량 조절을 통해 정반사면의 정반사도를 줄여 영상을 획득하는 방법을 이용하기도 하지만, 이 경우 정반사도가 높은 입체면의 격자무늬는 잘 나타나는 반면 주변 영역의 격자무늬는 잘 나타나지 않게 되어, 측정 정밀도가 떨어지는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 측정대상물의 3차원 형상의 측정 정밀도를 높일 수 있는 3차원 형상 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 측정대상물의 3차원 형상의 측정 정밀도를 높일 수 있는 3차원 형상 측정방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 3차원 형상 측정장치는 스테이지, 적어도 하나의 조명부, 복수의 촬상부들 및 제어부를 포함한다. 상기 스테이지는 측정대상물을 지지한다. 상기 조명부는 광원 및 격자를 포함하며, 상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사한다. 상기 촬상부들은 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지를 서로 다른 방향에서 촬상한다. 상기 제어부는 상기 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출한다.
상기 촬상부들은 메인 촬상부 및 서브 촬상부들을 포함한다. 상기 메인 촬상부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치된다. 상기 서브 촬상부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되며, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된다.
상기 조명부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되며, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 다수가 배치될 수 있다. 상기 조명부들은 각각 상기 서브 촬상부들 사이에 배치될 수 있다.
상기 제어부는 상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지들의 좌표계를 매칭시키고, 매칭된 상기 격자 이지미들에 대한 각각의 신뢰지수(visibility)를 산출한 후 산출된 신뢰지수에 가중치를 부가하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출할 수 있다.
상기 조명부는 상기 격자의 이동을 제어하는 격자이동장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 3차원 형상 측정장치는 스테이지, 적어도 하나의 조명부, 메인 촬상부, 적어도 하나의 서브 촬상부 및 제어부를 포함한다. 상기 스테이지는 측정대상물을 지지한다. 상기 조명부는 상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사한다. 상기 메인 촬상부는 상기 격자무늬조명이 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지 중 메인 이미지를 촬상한다. 상기 서브 촬상부는 상기 격자무늬조명이 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 상기 격자 이미지 중 상기 측정대상물에서 정반사되어 상기 메인 촬상부로 들어가지 않는 서브 이미지를 촬상 한다. 상기 제어부는 상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부에서 촬상된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지를 이용하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출한다.
상기 메인 촬상부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치되며, 상기 서브 촬상부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되고, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 다수가 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 조명부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되며, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 다수가 배치될 수 있다.
상기 제어부는 상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부들에서 촬상된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들의 좌표계를 매칭시키고, 매칭된 상기 메인 이지미 및 상기 서브 이미지들에 대한 각각의 신뢰지수(visibility)를 산출한 후 산출된 신뢰지수에 가중치를 부가하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 3차원 형상 측정방법에 따르면, 우선, 스테이지의 이송을 통해 측정대상물을 측정위치로 이송시킨다. 이후, 적어도 하나의 조명부를 통해 상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사한다. 상기 격자무늬조명의 조사를 통해 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지를 복수의 촬상부들을 통해 서로 다른 방향에서 촬상한다. 이후, 상기 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지 들을 이용하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출한다.
상기 격자 이미지를 촬상하는 과정은, 상기 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치된 메인 촬상부를 통해 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 상기 격자 이미지 중 메인 이미지를 촬상하는 과정과, 상기 메인 이미지의 촬상과 동시에 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지고 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된 다수의 서브 촬상부를 통해 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 상기 격자 이미지 중 상기 측정대상물에서 정반사되어 상기 메인 촬상부로 들어가지 않는 서브 이미지를 촬상하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 과정은, 상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부들에서 각각 촬상된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들의 좌표계를 매칭시킨 후, 매칭된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들 각각에 대한 신뢰지수를 산출하고, 산출된 신뢰지수에 가중치를 부가한 후, 가중치가 부가된 데이터를 매핑하여 3차원 형상을 산출할 수 있다.
상기 격자무늬조명을 조사하는 과정은, 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지고 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된 다수의 조명부들을 통해 상기 격자무늬조명을 순차적으로 조사할 수 있다. 한편, 상기 조명부는 광원, 격자 및 격자이송장치를 포함하며, 상기 격자이송장치를 통해 상기 격자를 이송시키면서 매 이송시마다 상기 측정대상물로 상기 격자무늬조명을 조사할 수 있다.
이와 같은 3차원 형상 측정장치 및 측정방법에 따르면, 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지 중 메인 이미지를 촬상하기 위한 메인 촬상부와 함께, 측정대상물에서 정반사되어 메인 촬상부에서 촬상되지 못하는 서브 이미지를 촬상하기 위한 서브 촬상부들을 추가적으로 설치함으로써, 측정대상물의 3차원 형상을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가 지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치(100)는 측정대상물(110)을 지지하는 스테이지(120)와, 적어도 하나의 조명부(130), 복수의 촬상부들(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
스테이지(120)는 측정대상물(110)을 지지하며, 제어부(150)의 제어에 따라 x 축 및 y축으로 이동하면서 측정대상물(110)을 측정 위치로 이송시킨다.
조명부(130)는 스테이지(120)에 고정된 측정대상물(110)에 격자무늬조명(210)을 조사한다. 조명부(130)는 스테이지(120)의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치된다. 한편, 3차원 형상 측정장치(100)는 측정 정밀도를 높이기 위하여 복수의 조명부들(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3차원 형상 측정장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 조명부들(130)을 포함할 수 있다. 이때, 조명부들(130)은 스테이지(120)의 기준면에 대해 수직하게 배치된 메인 촬상부(140a)를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된다. 특히, 조명부들(130)은 스테이지(120) 기준면의 법선에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 조명부들(130)은 일정한 시간 간격을 두고 측정대상물(110)에 대하여 서로 다른 방향에서 격자무늬조명(210)을 조사하게 된다. 한편, 3차원 형상 측정장치(100)는 2개, 3개, 또는 6개 등의 다양한 개수의 조명부들(130)을 포함할 수 있다.
각각의 조명부(130)는 광원(132) 및 격자(134)를 포함한다. 또한, 각각의 조명부(130)는 격자이송장치(136) 및 투영 렌즈부(138)를 더 포함할 수 있다.
광원(132)은 측정대상물(110)을 향하여 광을 조사한다. 격자(134)는 광원(132)에서 조사된 광을 격자무늬에 따른 격자무늬조명(210)으로 변환시킨다. 격자(134)는 위상천이된 격자무늬조명(210)을 발생시키기 위해 페이조 엑추에이터(piezo actuator : PZT) 등의 격자이송장치(136)를 통해 2π/n 만큼씩 n번 이송된다. 여기서, n은 2 이상의 자연수이다. 투영 렌즈부(138)는 격자(134)에 의해 생성된 격자무늬조명(210)을 측정대상물(110)에 투영시킨다. 투영 렌즈부(138)는 예를 들어, 다수의 렌즈 조합으로 형성될 수 있으며, 격자(134)를 통해 형성된 격자무늬조명(210)을 포커싱하여 측정대상물(110)에 투영시킨다. 따라서, 각각의 조명부(130)는 격자(134)를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물(110)로 격자무늬조명(210)을 조사한다.
본 발명에 따른 3차원 형상 측정장치(100)는 조명부(130)에서 조사된 격자무늬조명(210)이 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)를 서로 다른 방향에서 촬영하기 위하여 복수의 촬상부들(140)을 포함한다.
구체적으로, 3차원 형상 측정장치(100)는 스테이지(120)의 상부에서 스테이지(120)의 기준면에 대해 수직으로 배치된 메인 촬상부(140a)와, 스테이지(120)의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치된 다수의 서브 촬상부들(140b)을 포함한다. 예를 들어, 3차원 형상 측정장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 서브 촬상부들(140b)을 포함할 수 있다. 이때, 서브 촬상부들(140b)은 메인 촬상부(140a)를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된다. 특히, 서브 촬상부들(140b)은 스테이지(120) 기준면의 법선에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 메인 촬상부(140a)와 서브 촬상부들(140b)은 각 조명부(130)의 동작에 따라 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)를 서로 다른 방향에서 동시에 촬영한다. 한편, 3차원 형상 측정장치(100)는 2개, 3개, 또는 6개 등의 다양한 개수의 서브 촬상부들(140b)을 포함할 수 있다.
메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b) 각각은 격자 이미지(220)의 촬상 을 위하여 카메라(142) 및 결상 렌즈부(144)를 포함할 수 있다. 카메라(142)는 CCD 또는 CMOS 카메라를 사용할 수 있다. 따라서, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)는 결상 렌즈부(144)에 의해 결상되어 카메라(142)에 촬상된다.
한편, 조명부들(130)과 서브 촬상부들(140b)은 메인 촬상부(140a)를 중심으로 동일한 동심원 상에 배치될 수 있다. 이와 달리, 조명부들(130)은 서브 촬상부들(140b)과는 다른 동심원 상에 배치될 수 있다. 또한, 조명부들(130)은 서브 촬상부들(140b)과 서로 다른 높이에 설치되거나, 동일한 높이에 설치될 수 있다. 조명부들(130)은 각각 서브 촬상부들(140b) 사이에 배치될 수 있다. 이와 달리, 조명부들(130)이 서브 촬상부들(140b)과 다른 높이에 설치되는 경우, 조명부들(130)은 서브 촬상부들(140b)과 동일한 위치에 설치될 수도 있다.
제어부(150)는 3차원 형상 측정장치(100)에 포함된 구성요소들의 동작을 전체적으로 제어한다. 제어부(150)는 측정대상물(110)을 측정 위치에 배치시키기 위해 스테이지(120)의 이송을 제어한다. 제어부(150)는 다수의 조명부들(130)을 순차적으로 동작시키며, 각 조명부(130)의 격자(134)를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물(110)로 격자무늬조명(210)을 조사하도록 조명부(130)를 제어한다. 제어부(150)는 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)를 동시에 촬영하도록 다수의 촬상부들(140)을 제어한다.
제어부(150)는 메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b)에서 촬상된 격자 이미지들(220)을 이용하여 측정대상물(110)의 3차원 형상을 산출한다. 예를 들어, 제어부(150)는 메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b)에서 촬상된 격자 이미지들(220)의 좌표계를 매칭시킨다. 또한, 제어부(150)는 메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b) 각각에서 n-버킷(bucket) 알고리즘을 통해 n번 측정된 값을 이용하여 격자 이미지들(220) 각각에 대한 신뢰지수(visibility)를 하기 수학식 1 및 2를 이용하여 산출하고, 산출된 5개의 신뢰지수에 대하여 각각 가중치(weight)를 부가한 후, 가중치가 부가된 데이터를 매핑하여 최종 측정값을 산출한다.
수학식 1
Figure 112009011660030-pat00001
수학식 2
Figure 112009011660030-pat00002
수학식 1 및 2에서, I1, I2, I3, I4는 한 지점에 대해 각 촬상부에서 4-버킷 알고리즘을 통해 4번 측정된 격자 이미지들의 세기(intensity)를 나타내며, V는 이를 이용하여 계산한 각 촬상부에서 측정된 격자 이미지의 신뢰지수를 나타낸다.
한편, 제어부(150)는 메인 촬상부(140a)와 동작중인 조명부(130)에 인접하게 배치된 하나 내지 두개의 서브 촬상부(140b)에서 측정된 격자 이미지들(220)만을 이용하여 측정대상물(110)의 3차원 형상을 산출할 수도 있다.
도 3은 도 1에 도시된 측정대상물의 3차원 형상을 측정하는 과정을 설명하기 위해 측정대상물을 확대한 확대도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 측정대상물(110)은 회로기판(112)과 회로기판(112) 상에 솔더(114)에 의해 결합된 전자소자(116)를 포함할 수 있다.
조명부(130)로부터 격자무늬조명(210)이 조사되면 측정대상물(110)에서 반사되어 격자이미지(220)가 생성된다. 이때, 전자소자(116)를 회로기판(112)에 연결시키는 솔더(114)는 경면 특성을 갖기 때문에 솔더(114) 부분에서는 정반사가 이루어진다. 이에 따라, 솔더(114) 영역 중 일부 영역에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)는 상측으로 반사되어 메인 촬상부(140a)로 들어가게 되나, 나머지 일부 영역에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)는 소정 각도로 기울어지게 반사되어 메인 촬상부(140a)에 들어가지 않게 된다. 그 대신, 측정대상물(110)로부터 소정 각도로 기울어지게 반사되어 나오는 격자 이미지(220)는 서브 촬상부(140b)에서 촬영된다. 즉, 격자무늬조명(210)이 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220) 중에서 상측 방향으로 반사되는 메인 이미지는 메인 촬상부(140a)에서 촬영되며, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220) 중에서 측정대상물(110)에서 소정 각도로 기울어지게 정반사되어 메인 촬상부(140a)로 들어가지 않는 서브 이미지는 적어도 하나의 서브 촬상부(140b)에서 촬영된다. 따라서, 메인 촬상부(140a)에서 촬상된 메인 이미지와 서브 촬상부(140b)에서 촬상된 서브 이미지를 적절히 합성함으로써, 솔더(114) 영역을 포함한 전체 측정대상물(110)의 3차원 형상을 정밀하게 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정방법을 나타낸 흐름도이 다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 측정대상물(110)의 3차원 형상 측정을 위하여, 제어부(150)는 스테이지(120)를 이송시켜 측정대상물(110)을 측정위치로 이송시킨다(S10).
측정대상물(110)을 측정위치에 위치시킨 후, 적어도 하나의 조명부(130)를 통해 측정대상물(110)에 격자무늬조명(210)을 조사한다(S20). 예를 들어, 스테이지(120)의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지고 메인 촬상부(140a)를 중심으로 원주 방향을 따라 이격되도록 배치된 다수의 조명부들(130)을 순차적으로 동작시켜 격자무늬조명(210)을 순차적으로 조사한다. 이때, 각각의 조명부(130)는 격자(134)를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물(110)로 격자무늬조명(210)을 조사한다.
격자무늬조명(210)을 측정대상물(110)에 조사한 후, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)를 복수의 촬상부들(140)을 통해 서로 다른 방향에서 촬영한다(S30). 구체적으로, 스테이지(120)의 기준면에 대해 수직으로 배치된 메인 촬상부(140a)를 통해, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220) 중 상측 방향으로 향하는 메인 이미지를 촬상한다. 이와 동시에, 스테이지(120)의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지고 메인 촬상부(140a)를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된 서브 촬상부들(140b)를 통해, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220) 중 측정대상물(110)에서 정반사되어 메인 촬상부(140a)로 들어가지 않고 소정 각도로 기울어지게 반사되는 서브 이 미지를 촬상한다.
이후, 제어부(150)는 메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b)에서 각각 촬상된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들의 좌표계를 매칭시킨다(S40). 즉, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220)가 메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b)에 도달함에 있어 경로의 차이가 발생되므로, 이러한 경로차로 인해 메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b)에 촬상되는 격자 이미지들(220) 간에는 편차가 발생되게 된다. 따라서, 이러한 경로차로 인한 격자 이미지들(220)간의 편차를 보상하여 줌으로써, 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들의 좌표계를 일치시킨다.
이후, 제어부(150)는 매칭된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들 각각에 대한 신뢰지수(visibility)를 토대로 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들을 매핑하여 측정대상물(110)의 3차원 형상을 산출한다(S50). 예를 들어, 제어부(150)는 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들 각각에 대한 신뢰지수(visibility)를 상기 수학식 1 및 2를 이용하여 산출하고, 산출된 5개의 신뢰지수에 대하여 각각 가중치(weight)를 부가한 후, 가중치가 부가된 데이터를 이용하여 측정대상물(110)의 측정 영역에 대한 3차원 형상을 산출한다. 예를 들어, 산출된 5개의 신뢰지수들 중에서 특정 값을 넘는 이미지에는 높은 가중치를 부가하고, 특정 값 이하의 이미지에는 낮은 가중치를 부가하거나 제외시킴으로써, 최종 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 메인 촬상부(140a) 및 서브 촬상부들(140b)을 통해 격자 이미 지(220)를 촬영하는 과정은 조명부(130)가 격자무늬조명(210)을 조사할 때 마다 반복해서 이루어지며, 반복된 촬영을 통해 얻어진 이미지들을 이용하여 제어부(150)는 최종적으로 측정대상물(110)의 3차원 형상을 측정하게 된다.
상술한 바와 같이, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 격자 이미지(220) 중 메인 이미지를 촬상하기 위한 메인 촬상부(140a)와 함께, 측정대상물(110)에서 정반사되어 메인 촬상부(140a)에서 촬상되지 못하는 서브 이미지를 촬상하기 위한 서브 촬상부들(140b)을 추가적으로 설치함으로써, 측정대상물(110)의 3차원 형상을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 측정대상물의 3차원 형상을 측정하는 과정을 설명하기 위해 측정대상물을 확대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명>
100 : 3차원 형상 측정장치 110 : 측정대상물
120 : 스테이지 130 : 조명부
132 : 광원 134 : 격자
136 : 격자이송장치 140 : 촬상부
140a : 메인 촬상부 140b: 서브 촬상부
150 : 제어부

Claims (17)

  1. 측정대상물을 지지하는 스테이지;
    광원 및 격자를 포함하며, 상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사하는 적어도 하나의 조명부;
    상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지를 서로 다른 방향에서 촬상하는 복수의 촬상부들; 및
    상기 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 제어부를 포함하며,
    상기 촬상부들은,
    상기 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치된 메인 촬상부, 및
    상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되며, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 일정 간격으로 이격되도록 배치된 다수의 서브 촬상부들을 포함하며,
    상기 조명부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되며, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 일정 간격으로 이격되도록 상기 서브 촬상부들 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지들의 좌표계를 매칭시키고, 매칭된 상기 격자 이지미들에 대한 각각의 신뢰지수(visibility)를 산출한 후 산출된 상기 신뢰지수에 대한 가중치를 기초로 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조명부는 상기 격자의 이동을 제어하는 격자이동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  7. 측정대상물을 지지하는 스테이지;
    상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사하는 적어도 하나의 조명부;
    상기 격자무늬조명이 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지 중 메인 이미지를 촬상하는 메인 촬상부;
    상기 격자무늬조명이 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 상기 격자 이미지 중 상기 측정대상물에서 정반사되어 상기 메인 촬상부로 들어가지 않는 서브 이미지를 촬상하는 적어도 하나의 서브 촬상부; 및
    상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부에서 촬상된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지를 이용하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 제어부를 포함하며,
    상기 메인 촬상부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치되며,
    상기 서브 촬상부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되고, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 다수가 서로 일정 간격으로 이격되도록 배치되며,
    상기 조명부는 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되며, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 일정 간격으로 이격되도록 다수가 배치된 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부들에서 촬상된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들의 좌표계를 매칭시키고, 매칭된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들에 대한 각각의 신뢰지수(visibility)를 산출한 후 산출된 상기 신뢰지수에 대한 가중치를 기초로 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  11. 스테이지의 이송을 통해 측정대상물을 측정위치로 이송시키는 단계;
    적어도 하나의 조명부를 통해 상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사하는 단계;
    상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지를 복수의 촬상부들을 통해 서로 다른 방향에서 촬상하는 단계; 및
    상기 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 격자 이미지를 촬상하는 단계는,
    상기 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치된 메인 촬상부를 통해, 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 상기 격자 이미지 중 메인 이미지를 촬상하는 단계; 및
    상기 메인 이미지의 촬상과 동시에, 상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지고 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 일정 간격으로 이격되도록 배치된 다수의 서브 촬상부를 통해, 상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 상기 격자 이미지 중 상기 측정대상물에서 정반사되어 상기 메인 촬상부로 들어가지 않는 서브 이미지를 촬상하는 단계를 포함하며,
    상기 격자무늬조명을 조사하는 단계는,
    상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지고, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 일정 간격으로 이격되도록 배치된 다수의 조명부들을 통해 상기 격자무늬조명을 순차적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 단계는,
    상기 메인 촬상부 및 상기 서브 촬상부들에서 각각 촬상된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들의 좌표계를 매칭시키는 단계; 및
    매칭된 상기 메인 이미지 및 상기 서브 이미지들 각각에 대한 신뢰지수(visibility)를 산출하고, 산출된 상기 신뢰지수에 대한 가중치가 부가된 데이터를 기초로 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정방법.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 조명부는 광원, 격자 및 격자이송장치를 포함하며, 상기 격자이송장치를 통해 상기 격자를 이송시키면서 매 이송시마다 상기 측정대상물로 상기 격자무늬조명을 조사하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정방법.
  16. 측정대상물을 지지하는 스테이지;
    광원 및 격자를 포함하며, 상기 측정대상물에 격자무늬조명을 조사하는 적어도 하나의 조명부;
    상기 측정대상물에서 반사되어 나오는 격자 이미지를 서로 다른 방향에서 촬상하는 복수의 촬상부들; 및
    상기 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지들을 이용하여 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 복수의 촬상부들에서 촬상된 상기 격자 이미지들의 좌표계를 매칭시키고, 매칭된 상기 격자 이미지들에 대한 각각의 신뢰지수(visibility)를 산출한 후 산출된 상기 신뢰지수에 대한 가중치를 기초로 상기 측정대상물의 3차원 형상을 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
  17. 제16항에 있어서, 촬상부는
    상기 스테이지의 기준면에 대해 수직으로 배치된 메인 촬상부; 및
    상기 스테이지의 기준면에 대해 일정 각도로 기울어지게 배치되며, 상기 메인 촬상부를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된 다수의 서브 촬상부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583659B1 (ko) 2014-12-05 2016-01-11 주식회사 미르기술 3차원 형상 측정 장치
KR101628158B1 (ko) 2014-12-05 2016-06-09 주식회사 미르기술 3차원 형상 측정 장치
KR20180123870A (ko) 2017-05-10 2018-11-20 주식회사 미르기술 3차원 형상 측정 시스템
KR20190027519A (ko) 2017-09-07 2019-03-15 경북대학교 산학협력단 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법
WO2020080758A1 (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 주식회사 고영테크놀러지 검사를 위한 장치, 방법 및 명령을 기록한 기록 매체

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223800B1 (ko) * 2011-05-04 2013-02-13 주식회사 에이치비테크놀러지 Ｒｇｂ 컬러가 적용된 모아레를 이용한 형상 측정장치
KR101421004B1 (ko) * 2012-03-29 2014-07-18 한남대학교 산학협력단 간섭계를 이용한 모아레 무늬 계측시스템
KR101371376B1 (ko) * 2012-05-22 2014-03-07 주식회사 고영테크놀러지 3차원 형상 측정장치
US9898829B2 (en) 2012-09-18 2018-02-20 Hanwha Techwin Co., Ltd. Monitoring apparatus and system using 3D information of images and monitoring method using the same
KR102052612B1 (ko) * 2018-05-28 2019-12-05 엘지전자 주식회사 3차원 형상 측정 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012925A (ja) * 1999-04-30 2001-01-19 Nec Corp 三次元形状計測方法及び装置並びに記録媒体
JP2007315946A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Matsushita Electric Works Ltd ３次元形状計測方法及びこれを用いた３次元形状計測装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012925A (ja) * 1999-04-30 2001-01-19 Nec Corp 三次元形状計測方法及び装置並びに記録媒体
JP2007315946A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Matsushita Electric Works Ltd ３次元形状計測方法及びこれを用いた３次元形状計測装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583659B1 (ko) 2014-12-05 2016-01-11 주식회사 미르기술 3차원 형상 측정 장치
KR101628158B1 (ko) 2014-12-05 2016-06-09 주식회사 미르기술 3차원 형상 측정 장치
KR20180123870A (ko) 2017-05-10 2018-11-20 주식회사 미르기술 3차원 형상 측정 시스템
KR20190027519A (ko) 2017-09-07 2019-03-15 경북대학교 산학협력단 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법
WO2020080758A1 (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 주식회사 고영테크놀러지 검사를 위한 장치, 방법 및 명령을 기록한 기록 매체
US11694916B2 (en) 2018-10-15 2023-07-04 Koh Young Technology Inc. Apparatus, method and recording medium storing command for inspection

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