KR101515365B1 - 비접촉식 측정장치 및 이의 오차 보정 방법 - Google Patents

비접촉식 측정장치 및 이의 오차 보정 방법 Download PDF

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Abstract

비접촉식 측정장치의 오차 보정 방법은 복수개의 단위모듈이 일정한 거리의 간격마다 이격되어 행과 열로 형성되고, 상기 각각의 단위모듈이 동일한 높이를 갖는 구 어레이 플레이트를 X-Y 스테이지의 상면에 위치하는 단계; 구 어레이 플레이트를 정밀측량장비에 의해 측정하여 각각의 단위모듈 간의 이격 거리 정보, 각각의 단위모듈의 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보를 기준 이미지로 저장하는 단계; 레이저 스캐너를 이용하여 측정된 구 어레이 플레이트의 위치에 따른 거리 정보와 상기 기준 이미지를 비교하여 구 어레이 플레이트의 위치별로 거리 오차 비율을 계산하며, 거리 오차 비율을 반영하여 구 어레이 플레이트의 위치별로 보정된 이격 거리 정보와 위치좌표값을 생성하는 단계; 및 보정된 이격 거리 정보, 위치좌표값을 기초로 측정 대상물의 위치별로 거리와 위치정보를 레이저 스캐너에 의해 측정하는 단계를 포함한다.

Description

비접촉식 측정장치 및 이의 오차 보정 방법{Apparatus for Measuring Non-Contact and Method for Compensating Error Thereof}
본 발명은 비접촉식 측정장치에 관한 것으로서, 특히 구(Sphere)의 위치를 정밀 측정한 구 어레이 플레이트를 이용하여 비접촉식 측정장치의 오차를 보정하여 보다 정밀한 측정을 가능하게 하는 비접촉식 측정장치 및 이의 오차 보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비접촉식 측정장치는 넓은 범위를 한 번에 측정할 수 없어 측정을 위해 측정장치에 부착된 측정 대상물 또는 측정 디바이스를 이동시켜 여러 번으로 나누어 측정을 한 후 측정한 결과물을 합쳐 측정 대상물의 전체 측정 결과를 생성하거나 전체 측정 대상물의 2D 또는 3D 형상을 생성한다.
비접촉식 측정장치는 1회에 측정 대상물의 전체를 측정할 수 없기 때문에 측정 대상물 또는 측정 디바이스를 이동하는 경우 직선 운동 장치가 설치되어야 한다.
일반적으로 직선 운동 장치는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 등 복수개의 구성 부품들로 이루어지는데, 구성 부품들의 가공 오차 및 조립 오차로 인하여 정확한 거리 측정이 어려운 문제점이 있었다.
예를 들어, 좌우를 X, 상하를 Y로 가정하고 X 방향으로 동작하는 직선 운동 장치를 조립한다고 가정할 때, 직선 운동 장치가 X 방향으로 완벽하게 평행을 이루지 못하고 θ 만큼 틀어져 조립된다면 직선 운동 장치가 100mm 이동하는 경우, 실제로 X 방향으로 100*cos(θ)만큼만 이동하게 된다.
이와 같이 비접촉식 측정장치는 거리 측정시 조립 오차, 직선 운동 장치의 자체 오차 및 각종 구동 방식에 따른 오차를 포함하여 오차값이 더욱 커지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 구(Sphere)의 위치를 정밀 측정한 구 어레이 플레이트를 이용하여 비접촉식 측정장치의 오차를 보정하여 보다 정밀한 측정을 가능하게 하는 비접촉식 측정장치 및 이의 오차 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 비접촉식 측정장치는,
프레임의 상면에 결합하는 평판 형태의 X-Y 스테이지;
X-Y 스테이지의 상면 일측에 형성되고, 레이저 스캐너가 장착된 지지대를 직선으로 이동시키는 직선 운동 장치;
지지대에 수직으로 세워진 수직프레임에 장착되고 상기 직선 운동 장치에 의해 직선 이동하면서 상기 X-Y 스테이지 상에 올려진 측정 대상물을 라인 단위로 나누어 레이저빔을 순차적으로 조사하는 레이저 스캐너; 및
복수개의 단위모듈이 일정한 거리의 간격마다 이격되어 행과 열로 형성되고, 각각의 단위모듈이 일정한 높이를 갖는 구 어레이 플레이트를 정밀측량장비에 의해 측정하여 각각의 단위모듈의 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보와 이격 거리를 기준 이미지로 저장하고, X-Y 스테이지 상에 상기 구 어레이 플레이트를 배치하며 레이저 스캐너를 이용하여 측정된 구 어레이 플레이트의 위치에 따른 거리 정보와 기준 이미지를 비교하여 구 어레이 플레이트의 위치별로 거리 오차 비율을 계산하며, 거리 오차 비율을 반영한 보정된 이격 거리와 위치정보를 기초로 측정 대상물의 거리와 위치정보를 측정하는 제어장치를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 비접촉식 측정장치의 오차 보정 방법은,
복수개의 단위모듈이 일정한 거리의 간격마다 이격되어 행과 열로 형성되고, 상기 각각의 단위모듈이 동일한 높이를 갖는 구 어레이 플레이트를 X-Y 스테이지의 상면에 위치하는 단계;
구 어레이 플레이트를 정밀측량장비에 의해 측정하여 각각의 단위모듈 간의 이격 거리 정보, 각각의 단위모듈의 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보를 기준 이미지로 저장하는 단계;
레이저 스캐너를 이용하여 측정된 구 어레이 플레이트의 위치에 따른 거리 정보와 상기 기준 이미지를 비교하여 구 어레이 플레이트의 위치별로 거리 오차 비율을 계산하며, 거리 오차 비율을 반영하여 구 어레이 플레이트의 위치별로 보정된 이격 거리 정보와 위치좌표값을 생성하는 단계; 및
보정된 이격 거리 정보, 위치좌표값을 기초로 측정 대상물의 위치별로 거리와 위치정보를 레이저 스캐너에 의해 측정하는 단계를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 구(Sphere)의 위치를 미리 정밀 측정하여 측정된 값을 기초로 비접촉식 측정장치의 오차를 보정하여 보다 정밀한 측정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 측정장치에 구 어레이 플레이트를 배치한 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구 어레이 플레이트의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구 어레이 플레이트를 위에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구 어레이 플레이트가 비접촉식 측정장치에 설치했을 때 조립 오차가 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 측정장치에 측정 대상물을 배치한 모습을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 측정장치에 구 어레이 플레이트를 배치한 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 측정장치(100)는 프레임(10)의 상면을 폐쇄하는 X-Y 스테이지(20)와, X-Y 스테이지(20)의 상면 일측에 직선 운동을 수행하는 직선 운동 장치(110)가 설치되고, 직선 운동 장치(110)의 상측에 설치되어 3차원 형상을 측정하는 레이저 스캐너 모듈(200)을 포함한다.
직선 운동 장치(110)는 내부에 일정 공간을 형성하는 길이 방향의 하우징(120)과, 하우징(120)의 내부에 길이 방향으로 위치되고 외주면에 나선홈이 가공된 스크류(Screw)와 내주면에 나선홈이 가공된 너트(Nut)가 볼(Ball)의 구름 운동에 의해 작동되는 볼스크류(130)가 설치된다.
볼스크류(130)는 너트의 내주면과 스크류의 외주면에 형성된 나선홈이 각각 반원형의 단면을 가지며 이러한 반원형의 단면은 너트 내부에 스크류가 삽입될 때 원형의 단면을 이루게 되어 나선형 통로를 형성하게 된다.
너트의 외주면에는 레이저 스캐너(240)가 장착되도록 지지대(210)가 결합되어 있다.
너트와 스크류의 결합으로 형성되는 나선형 통로 내부에는 볼이 끼워지게 되고 볼은 통로를 따라 구름 운동하여 순환하게 됨으로써 너트 또는 스크류의 회전시에 마찰을 감소하게 된다.
스크류의 일측 끝단에는 스크류의 회전을 전달하는 전달구가 설치되고 전달구에는 일측 끝단에 로터리 엔코더(Rotory Encoder)가 장착된 서보모터(140)가 전기적으로 연결되며, 서보모터(140)에는 모터 제어용 제어모듈(310)이 전기적으로 연결된다.
서보모터(140)는 로터리 엔코더와 구동모터를 일체형으로 결합한 장치로서, 로터리 엔코더에 의해 구동모터의 회전수를 파악할 수 있으며 구동모터의 회전수에 따라 스크류에서 너트가 어느 정도 이동하는지 기설정되어 있다.
따라서, 너트의 외주면에 결합된 지지대(210)가 직선 이동하게 되고 이는 지지대(210)가 설치된 레이저 스캐너(240)가 직선 이동하는 것과 같다.
예를 들면, 구동모터의 회전를 한 바퀴 돌면, 너트가 20mm 이동한다면, 레이저 스캐너(240)를 40mm 직선 이동하는 경우, 구동모터의 회전를 두 바퀴 돌면, 너트가 40mm 이동하게 된다.
이때, 모터 제어용 제어모듈(310)은 펄스 제어로 구동모터의 회전수를 제어하고 이에 따라 볼스크류(130)를 구동시켜 직선 운동 장치(110)의 이동 거리를 제어한다.
직선 운동 장치(110)는 볼스크류(130)의 직선 이동 장치와, 서보모터(140), 모터 제어용 제어모듈(310)을 포함하는 개념이다.
본 발명의 직선 운동 장치(110)는 볼스크류(130)로 예시하고 있지만 이에 한정하지 않고 타이밍 벨트, 체인벨트 등 직선 운동이 가능한 장치이면 어떠한 장치도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캐너 모듈(200)은 틸트용 모터(220), 틸트용 로터리 엔코더(230), 레이저 스캐너(240) 및 스캐너 제어모듈(330)을 포함한다.
지지대(210)에는 수직으로 세워진 수직프레임과 지지대(210)의 상면에 틸트용 모터(220)가 설치되고, 틸트용 모터(220)의 상부면 일측에 틸트용 모터(220)와 전기적으로 연결된 틸트용 로터리 엔코더(230)가 설치되며, 수직프레임의 상단에 플레이트(242)에 결합된 레이저 스캐너(240)가 장착된다.
플레이트(242)는 틸트용 모터(220)와 복수개의 롤러(244)와 타이밍벨트(246)로 연결되어 있다.
틸트용 모터(220)가 회전시 플레이트(242)가 회전하고 이에 따라 플레이트(242)가 결합된 레이저 스캐너(240)가 일정 각도로 이동할 수 있다.
레이저 스캐너(240)는 라인센서로부터 발생된 레이저빔을 수직 방향으로 X-Y 스테이지(20) 상의 측정 대상물(30)에 투사하고 측정 대상물(30)에 부딪쳐 반사된 레이저빔을 입사시킨다.
레이저 스캐너(240)는 입사된 레이저빔의 위치를 검출하여 전기적 신호로 변환한다.
레이저 스캐너(240)는 직선 운동 장치(110)에 의해 직선 운동하면서 측정 대상물(30)을 라인 단위로 나누어 순차적으로 레이저빔을 조사하고 각각의 라인 단위의 레이저빔의 위치를 수신하여 전기적 신호로 출력한다.
틸트용 모터(220)는 틸트용 모터 제어모듈(320)의 신호에 따라 틸트용 모터(220)의 회전을 제어하고 이에 따라 플레이트(242)를 회전시켜 레이저 스캐너(240)를 원하는 각도로 이동시킨다.
틸트용 로터리 엔코더(230)는 틸트용 모터(220)의 회전수를 파악할 수 있으며, ?트용 모터의 회전수에 따라 레이저 스캐너(240)가 몇 도의 각도로 움직이는지 기설정되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제어장치(300)는 서보모터(140)에 전기적으로 연결되어 구동과 제어를 위한 펄스 제어 신호를 생성하여 전송하는 모터 제어용 제어모듈(310), 레이저 스캐너(240)의 특정 각도로 조정하기 위하여 틸트용 모터(220)에 전기적으로 연결된 틸트용 모터 제어모듈(320), 레이저 스캐너(240)와 전기적으로 연결되어 레이저 스캐너(240)의 구동 및 제어 신호를 전송하는 스캐너 제어모듈(330), 각 구성장치의 전원을 공급하는 전원공급부(340), 디지털 제어 신호 등을 처리시 신호 처리를 담당하는 신호 처리부(350) 및 각 구성장치의 전체적인 제어를 담당하는 제어부(360)를 포함한다.
볼스크류는 구동모터에 연결되어 있고 볼스크류의 리드(1회전당 축방향 이송량)가 20mm로 가정하면, 구동모터가 5회전하게 되면 볼스크류의 너트 외주면과 연결된 레이저 스캐너(240)가 100mm 이동하게 된다.
그러나 비접촉식 측정장치(100)는 직선 운동 장치(110)의 가공 오차 및 조립 오차로 인해 구동모터 5회전시 레이저 스캐너(240)가 110mm 이동한다고 가정한다.
따라서, 비접촉식 측정장치(100)는 측정 대상물(30)을 측정할 때 데이터 오차가 발생할 수밖에 없다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 비접촉식 측정장치(100)의 오차 보정 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 가공 조립이 완료된 구 어레이 플레이트(Sphere Array Plate)(400)를 준비한다. 여기서, 구 어레이 플레이트(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 평판(410)에 포스트(420)를 세우고 그 위에 구(430)를 부착한 단위모듈을 복수개로 형성하고, 각각의 단위모듈은 일정 거리의 간격마다 이격되어 행과 열로 형성하며 각각의 단위모듈이 일정한 높이를 갖는다.
구 어레이 플레이트(400)는 단위모듈 간의 이격 거리 정보, 각각의 단위모듈이 위치한 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보를 정밀측량장비에 의해 정밀 측정되어 있다고 가정한다.
제어부(360)는 각각의 단위모듈 간의 이격 거리 정보, 상기 각각의 단위모듈이 위치한 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보를 측정하여 기준 이미지로 저장하고 있다.
여기서, 단위모듈 간의 이격 거리 정보는 구(430)의 중심과 다음에 위치한 구(430)의 중심 사이의 이격 거리 정보를 나타낸다.
비접촉식 측정장치(100)는 구 어레이 플레이트(400)를 X-Y 스테이지(20)의 상면에 장착한 후, 제어부(360)는 모터 제어용 제어모듈(310)을 제어하여 직선 운동 장치(110)의 직선 이동을 수행하도록 제어하고 스캐너 제어모듈(330)을 제어하여 구 어레이 플레이트(400)를 라인 단위로 나누어 레이저빔을 직선 이동하면서 순차적으로 조사한다.
제어부(360)는 단위모듈의 구(430) 중 임의의 하나를 원점으로 선정하고 원점이 되는 구(430)의 중심을 기준으로 나머지 구(430)의 중심까지 상대 좌표(X, Y, Z)와 거리를 측정한다.
여기서, 높이 Z값은 평판(410)의 하부면에서 구(430)의 중심 포인트까지의 수직 거리를 나타낸다.
제어부(360)는 구 어레이 플레이트(400)의 단위모듈 간의 이격 거리 정보를 계산하고, 계산된 이격 거리 정보와 기준 이미지의 단위모듈 간의 이격 거리 정보를 비교하고 구 어레이 플레이트(400)의 위치별로 거리 오차 비율을 계산하며 거리 오차 비율을 반영한 보정된 이격 거리 정보와 위치좌표값을 생성하여 저장한다.
구 어레이 플레이트(400)는 정밀측량장비에 의해 X, Y 방향으로 단위모듈 간의 이격 거리 정보가 100mm 간격으로 측정되어 저장하고 있다고 가정한다.
제어부(360)는 레이저빔을 이용하여 구 어레이 플레이트(400)의 단위모듈 간의 이격 거리 정보가 101mm로 측정된 경우, 기준 이미지(100mm)를 기준으로 1mm 거리 오차 비율이 발생한다.
따라서, 비접촉식 측정장치(100)에서 100mm를 이동하라고 명령하면 실제적으로 101mm 이동한다는 것을 알 수 있다.
제어부(360)는 레이저 스캐너(240)를 이용하여 측정 대상물(30)의 거리 정보를 측정시 X 방향으로 100mm를 이동하는 경우, 거리 오차 비율에 따라 보정된 이격 거리 정보인 99mm가 이동하도록 제어하면 실제적으로 100mm 이동하게 되는 것이다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 구 어레이 플레이트(400)를 X-Y 스테이지(20) 상에서 제거한 후, 2D 또는 3D 형상을 구현하고자 하는 측정 대상물(30)을 X-Y 스테이지(20)의 상면에 장착된다.
제어부(360)는 모터 제어용 제어모듈(310)을 제어하여 직선 운동 장치(110)의 직선 이동을 수행하도록 제어하고 스캐너 제어모듈(330)을 제어하여 측정 대상물(30)을 라인 단위로 나누어 레이저빔을 직선 이동하면서 순차적으로 조사한다.
제어부(360)는 거리 오차 비율을 반영한 보정된 이격 거리 정보와 위치좌표값을 기초로 측정 대상물(30)의 거리와 위치정보를 측정한다.
예를 들면, 비접촉식 측정장치(100)는 구의 중심 간의 이격 거리 정보를 50.05mm로 측정되어 기준 이미지로 저장되어 있다고 가정한다.
비접촉식 측정장치(100)는 레이저 스캐너(240)를 이용하여 구(430)의 중심 간의 이격 거리 정보를 51mm가 측정된 경우, 0.05mm를 더 움직이게 되는 것을 파악할 수 있다. 다시 말해, 구(430)의 중심 간의 이격 거리 정보가 0.05mm씩 더 이동하게 되고 제어부(360)는 레이저 스캐너(240)를 이용하여 측정 대상물(30)의 거리 정보를 측정시 X 방향으로 50mm를 이동하는 경우, 거리 오차 비율에 따라 보정되어 49.95mm가 이동하도록 제어된다.
도 4의 기준 이미지는 구(430)의 중심과 다음에 위치한 구(430)의 중심 간의 이격 거리가 50mm가 떨어져 있으며 각각의 구(430)의 구간별로 50mm로 이격 거리가 설정되어 있다.
따라서, 원점을 (0, 0, 50)으로 설정하면 그 다음의 구(430)의 좌표값이 (50, 0, 50)으로 설정되는 등 원점에서 X 방향으로 50, 100, 150, 200 등으로 위치하게 된다.
도 5는 구 어레이 플레이트(400)가 비접촉식 측정 장치에 장착된 경우, 직선 운동 장치(110)가 원하는 X 방향과 2°정도 틀어져 조립된 경우를 나타낸다.
그러나 실제적으로 구 어레이 플레이트(400)는 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 단위모듈 간의 이격 거리 정보와 단위모듈이 위치한 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보를 미리 측정하여 제어부(360)에 저장하고 있다.
따라서, 제어부(360)는 구 어레이 플레이트(400)를 라인 단위로 나누어 순차적으로 레이저빔을 조사한 후, 기저장된 기준 이미지와, 레이저빔을 조사하여 측정된 구 어레이 플레이트(400)의 단위 모듈 간의 이격 거리 정보, 위치 정보를 비교하여 기저장된 데이터와 측정된 데이터 간의 몇 도의 각도로 틀어져 있는지 파악할 수 있으며 이로 인하여 구 어레이 플레이트(400)의 위치 구간별로 거리 오차 비율을 계산할 수 있다.
다시 말해, 구 어레이 플레이트(400)에 조립 오차가 있어도 각각의 단위모듈 간의 이격 거리 정보가 측정되어 있으면 기준 이미지로 사용할 수 있다.
제어부(360)는 레이저 스캐너(240)로부터 취득한 포인트 데이터를 폴리곤으로 구성하는 폴리곤 생성모듈, 여러 개의 스캔 데이터를 정합하는 정합 모듈, 캐드 데이터와 비교를 수행하는 데이터 비교 모듈을 통해 2D 또는 3D 형상을 생성하여 디스플레이한다. 여기서, 레이저 스캐너(240)로부터 획득한 데이터를 이용해 2D 또는 3D 형상을 형성하는 방법은 본 발명의 주요한 특징이 아니므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
제어부(360)은 측정 대상물(30)의 3D 형상을 생성하는 경우, 구 어레이 플레이트(400)를 여러 각도로 나누어 측정하여 기준 이미지를 복수개 형성하여 3D 형상의 데이터 정합시 기준 측정값으로 이용할 수 있다.
레이저 스캐너(240)는 레이저를 조사하는 조사 각도가 기설정되어 있다.
따라서, 구 어레이 플레이트(400)는 레이저 스캐너(240)의 조사 각도가 X 방향의 구 어레이 플레이트(402)를 벗어나서 넓은 면적을 측정하는 경우 Y 방향의 구 어레이 플레이트(404)를 이용하여 직선 운동 장치(110)가 이동되는 X 방향을 기준으로 직각으로 Y 방향 측으로 배치하여 기준 이미지를 생성한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 프레임
20: X-Y 스테이지
30: 측정 대상물
100: 비접촉식 측정장치
110: 직선 운동 장치
120: 하우징
130: 볼스크류
140: 서보모터
200: 레이저 스캐너 모듈
210: 지지대
220: 틸트용 모터
230: 틸트용 로터리 엔코더
240: 레이저 스캐너
242: 플레이트
244: 롤러
246: 타이밍벨트
300: 제어장치
310: 모터 제어용 제어모듈
320: 틸트용 모터 제어모듈
330: 스캐너 제어모듈
340: 전원공급부
350: 신호 처리부
360: 제어부
400: 구 어레이 플레이트
402: X 방향의 구 어레이 플레이트
404: Y 방향의 구 어레이 플레이트
410: 평판
420: 포스트
430: 구

Claims (8)

  1. 프레임의 상면에 결합하는 평판 형태의 X-Y 스테이지;
    상기 X-Y 스테이지의 상면 일측에 형성되고, 레이저 스캐너가 장착된 지지대를 직선으로 이동시키는 직선 운동 장치;
    상기 지지대에 수직으로 세워진 수직프레임에 장착되고 상기 직선 운동 장치에 의해 직선 이동하면서 상기 X-Y 스테이지 상에 올려진 측정 대상물을 라인 단위로 나누어 레이저빔을 순차적으로 조사하는 레이저 스캐너; 및
    복수개의 단위모듈이 일정한 거리의 간격마다 이격되어 행과 열로 형성되고, 각각의 상기 단위모듈이 일정한 높이를 갖는 구 어레이 플레이트를 정밀측량장비에 의해 측정하여 상기 각각의 단위모듈의 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보와 이격 거리를 기준 이미지로 저장하고, 상기 X-Y 스테이지 상에 상기 구 어레이 플레이트를 배치하며 상기 레이저 스캐너를 이용하여 측정된 상기 구 어레이 플레이트의 위치에 따른 거리 정보와 상기 기준 이미지를 비교하여 상기 구 어레이 플레이트의 위치별로 거리 오차 비율을 계산하며, 상기 거리 오차 비율을 반영한 보정된 이격 거리와 위치정보를 기초로 상기 측정 대상물의 위치별로 거리와 위치정보를 측정하는 제어장치
    를 포함하는 비접촉식 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 X-Y 스테이지 상에 상기 구 어레이 플레이트를 배치한 후, 상기 구 어레이 플레이트를 라인 단위로 나누어 레이저빔을 직선 이동하면서 순차적으로 조사하여 상기 기준 이미지를 생성하여 저장하며,
    상기 제어장치는 상기 측정 대상물을 상기 X-Y 스테이지 상에 배치한 후, 상기 측정 대상물을 라인 단위로 나누어 레이저빔을 직선 이동하면서 순차적으로 조사하여 상기 측정 대상물의 거리와 위치정보를 측정하는 비접촉식 측정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 상기 단위모듈은 평판에 포스트를 세우고 그 위에 구를 부착하여 형성하고, 상기 구 어레이 플레이트는 상기 X-Y 스테이지 상에 배치하는 경우, 상기 직선 운동 장치가 이동되는 X 방향을 기준으로 일정 각도로 틀어져 배치하는 비접촉식 측정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구 어레이 플레이트는 상기 레이저 스캐너에 기설정된 각도를 벗어나는 경우를 대비하여 상기 직선 운동 장치가 이동되는 X 방향을 기준으로 직각으로 Y 방향 측으로 배치되는 비접촉식 측정장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지대의 상면에 설치되어 상기 레이저 스캐너의 각도를 조절하는 틸트용 모터와, 상기 틸트용 모터에 전기적으로 연결된 틸트용 로터리 엔코더가 설치되는 비접촉식 측정장치.
  6. 복수개의 단위모듈이 일정한 거리의 간격마다 이격되어 행과 열로 형성되고, 각각의 상기 단위모듈이 동일한 높이를 갖는 구 어레이 플레이트를 X-Y 스테이지의 상면에 위치하는 단계;
    상기 구 어레이 플레이트를 정밀측량장비에 의해 측정하여 상기 각각의 단위모듈 간의 이격 거리 정보, 상기 각각의 단위모듈의 X값, Y값과, 높이 Z값의 위치정보를 기준 이미지로 저장하는 단계;
    레이저 스캐너를 이용하여 측정된 상기 구 어레이 플레이트의 위치에 따른 거리 정보와 상기 기준 이미지를 비교하여 상기 구 어레이 플레이트의 위치별로 거리 오차 비율을 계산하며, 상기 거리 오차 비율을 반영하여 상기 구 어레이 플레이트의 위치별로 보정된 이격 거리 정보와 위치좌표값을 생성하는 단계; 및
    상기 보정된 이격 거리 정보, 위치좌표값을 기초로 상기 측정 대상물의 위치별로 거리와 위치정보를 상기 레이저 스캐너에 의해 측정하는 단계
    를 포함하는 비접촉식 측정장치의 오차 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기준 이미지로 저장하는 단계는,
    상기 구 어레이 플레이트를 상기 X-Y 스테이지 상에 배치한 후, 상기 구 어레이 플레이트를 라인 단위로 나누어 레이저빔을 직선 이동하면서 순차적으로 조사하는 단계와,
    상기 거리와 위치정보를 측정하는 단계는,
    상기 측정 대상물을 상기 X-Y 스테이지 상에 배치한 후, 상기 측정 대상물을 라인 단위로 나누어 레이저빔을 직선 이동하면서 순차적으로 조사하는 단계
    를 포함하는 비접촉식 측정장치의 오차 보정 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기준 이미지로 저장하는 단계는,
    상기 레이저 스캐너를 이용하여 레이저빔을 상기 구 어레이 플레이트로 조사시 여러 각도로 나누어 조사하여 복수개의 기준 이미지를 저장하는 단계
    를 포함하는 비접촉식 측정장치의 오차 보정 방법.
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