KR101759971B1 - 평행광을 이용한 축오차 측정장치 - Google Patents

평행광을 이용한 축오차 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원부와, 마이크로렌즈 어레이와, 촬영기구부와, 컨트롤러를 포함하여 이루어지며, 특히 상기 마이크로렌즈 어레이의 추가적인 제공을 통해 광원부로부터 조사되는 평행광이 다수의 스팟으로 촬영기구부에 촬영될 수 있도록 하고, 이러한 다수의 스팟에 대한 연속적인 변위 계산을 통해 운동기구부에 대한 직진도오차와 평탄도오차 및 회전오차가 정량적으로 산출할 수 있도록 한 새로운 형태의 평행광을 이용한 축오차 측정장치이다.

Description

평행광을 이용한 축오차 측정장치{apparatus for measurement on axis error using parallel beam}
본 발명은 축오차 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 평행광을 이용하여 운동기구부에 대한 정확한 직진도나 평탄도 및 회전오차를 정량적으로 산출하면서도 이러한 오차 측정을 위한 감광이미지가 셋 이상의 다수로 분할된 스팟으로 제공되도록 하여 각 위치별 기울기 정보를 더욱 정확히 판단할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 축오차 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터나 공작기계 혹은, 3차원측정기 등에는 직교된 3축을 따라 움직이는 운동기구부가 제공되며, 이러한 운동기구부의 끝단에 공구(tool)나 노즐 혹은, 측정계 등이 구비되면서 상기 운동기구부의 동작에 의해 위치가 변동되면서 각각의 작업(예컨대, 프린트 작업, 공작물 가공 작업, 3차원 측정 작업 등)을 수행하게 된다.
그러나, 공작물 또는, 측정대상물이 놓이거나 혹은, 운동기구부를 가이드하면서 안내하는 테이블(또는, 프레임)의 크기가 크면 클수록 이 테이블의 자중에 의해 중앙측 부위가 아래로 처지는 현상이나, 가공시의 오차 등이 존재한다는 것을 고려할 때 운동기구부가 프로그래밍된 방향 및 변위로 정밀하게 동작된다 하더라도 전술된 오차로 인한 동작 위치의 오차도 발생될 수밖에 없다.
이에 종래에는 레이저 간섭계를 이용하여 동작중인 운동기구부로 레이저를 지속적으로 조사함과 동시에 상기 운동기구부로부터 반사된 레이저를 지속적으로 수신받아 이를 통해 각종 오차를 측정하면서 실시간으로 이 오차가 보정될 수 있도록 하고 있으나, 이러한 방식의 레이저 간섭계는 매우 고가의 장비일 뿐만 아니라 실시간 측정용이 아닌 보정용으로만 사용되고 있는 실정이다.
이에 최근에는 등록특허 제10-1119876호를 통해 평행광을 이용하면서도 저렴한 비용으로 직진도나 평탄도 및 3차원 정밀 측정이 가능하도록 한 기술이 제공되고 있다.
즉, 전술된 종래 기술은 정해진 위치에 평행광 발생기를 고정 설치하고, 운동기구부에는 촬영기구를 설치하여 상기 평행광 발생기로부터 조사되는 기준용 평행광의 감광이미지를 촬영한 후 이러한 감광이미지의 변위를 토대로 오차를 확인할 수 있도록 한 것이다.
하지만, 전술된 종래 기술의 경우 단일의 스팟에 대한 변위를 측정하여 오차를 확인하도록 이루어짐에 따라 X, Y, Z 축 이외의 다양한 방향에 대한 변위 측정에 한계가 있었다. 물론 전술된 종래 기술에서는 광분리기구의 추가적 제공을 통해 2개의 스팟에 대한 변위를 토대로 오차를 확인하고자 하는 노력이 더 있었으나, 이 역시 더욱 다양한 방향이나 정밀한 오차 측정에 어려움이 있었다.
등록특허 제10-0379412호 등록특허 제10-1119876호 등록특허 제10-0185325호 등록특허 제10-0814279호
본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 평행광을 이용하여 운동기구부에 대한 정확한 직진도나 평탄도 및 회전오차를 정량적으로 산출하면서도 이러한 오차 측정을 위한 감광이미지가 셋 이상의 다수로 분할된 스팟으로 제공되도록 하여 각 위치별 기울기 정보를 더욱 정확히 판단할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 축오차 측정장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치는 운동기구부가 동작되는 경로를 향하여 평행광을 조사할 수 있는 위치에 고정 설치되면서 평행광을 조사하는 광원부; 이동 가능하게 설치된 운동기구부에 설치되며, 셋 이상 다수의 마이크로렌즈를 가지면서 상기 광원부로부터 조사된 평행광을 다수의 스팟으로 분할하는 마이크로렌즈 어레이; 상기 마이크로렌즈 어레이를 통과하면서 다수로 분할된 스팟이 결상되는 촬영기구부; 그리고, 상기 촬영기구부에 의해 촬영된 영상으로부터 각 스팟들의 배열에 따른 변위를 확인하여 운동기구부의 각 동작 오차를 산출하는 컨트롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 운동기구부는 X축으로 이동되는 X축 운동기구부와, Y축으로 이동되는 Y축 운동기구부와, Z축으로 이동되는 Z축 운동기구부 중 적어도 둘 이상의 운동기구부를 포함하여 이루어지며, 상기 마이크로렌즈 어레이 및 촬영기구부는 상기 각 운동기구부 모두에 각각 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원부는 상기 각 운동기구부의 수량과 동일한 수량으로 제공되면서 상기 각 운동기구부에 구비된 마이크로렌즈 어레이마다 각각의 평행광을 제공하도록 설치됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원부는 하나로 제공되면서 어느 한 운동기구부로 평행광을 제공하도록 설치됨과 더불어 상기 어느 한 운동기구부에 구비된 마이크로렌즈 어레이의 전방측에는 상기 광원부로부터 조사된 평행광의 일부를 분리하여 여타 운동기구부의 마이크로렌즈 어레이로 반사하는 하프미러가 더 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원부는 레이저 광원을 제공하는 레이저 발생기와, 상기 레이저 발생기의 레이저 조사 방향측에 위치되면서 레이저 광원이 통과되는 핀홀이 형성되어 이루어진 핀홀시트와, 상기 레이저 발생기와 상기 핀홀 사이에 위치되면서 상기 레이저 발생기로부터 발생된 광원이 상기 핀홀을 거치도록 집광하는 집광렌즈와, 상기 핀홀의 후단에 위치되면서 상기 핀홀을 통과한 레이저 광원이 가우시언 광분포(gaussian intensity distribution) 형상을 가진 광원을 이룰 수 있도록 하는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈는 복수의 열과 복수의 행을 가지면서 규칙적으로 배열되도록 이루어짐을 특징으로
이상에서와 같은 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치는 하나 혹은, 두 광원의 변위를 확인하여 축오차를 측정하는 방식이 아닌 레이저 광원을 다수의 스팟으로 분할하여 이 분할된 각 스팟의 일괄적인 변위에 대한 확인 및 해석을 통해 레이저 파면의 기울기를 판독함으로써 운동기구부의 직진도 오차와 평탄도 오차 및 회전오차를 정확하면서도 더욱 다양하게 측정할 수 있게 된 효과를 가진다.
이와 함께, 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 광원부는 핀홀시트와, 집광렌즈 및 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)를 포함하여 구성함으로써 레이저 발생기로부터 제공되는 레이저광의 광특성이 안정화될 수 있게 되어 고품질의 평행광을 생성할 수 있게 되며, 이로 인한 축오차의 더욱 정밀한 보상을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치는 하프미러의 추가적 제공을 통해 복수의 축방향에 대한 직진도나 평탄도 및 회전을 측정하기 위한 평행광을 일괄적으로 제공할 수 있으며, 이로써 구조의 단순화 및 제어의 단순화를 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치를 설명하기 위해 개략화하여 나타낸 상태도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 광원부에 대한 세부 구조를 설명하기 위해 간략히 나타낸 상태도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 마이크로렌즈 어레이에 대한 설치 구조를 설명하기 위해 간략히 나타낸 요부 확대도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 마이크로렌즈 어레이에 대한 구조를 설명하기 위해 간략히 나타낸 정면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 촬영기구부에 촬영된 감광이미지의 일 예를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 상태도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 각 운동기구부별 설치 구조를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 상태도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 설치 예를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 측면도
이하, 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치는 테이블(10)의 상면을 따라 수평 혹은, 수직하게 이동되는 운동기구부(21,22,23)에 대한 축오차를 측정할 수 있도록 구성된 장치임을 그 예로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치를 설명하기 위해 개략화하여 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 광원부에 대한 세부 구조를 설명하기 위해 간략히 나타낸 상태도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 마이크로렌즈 어레이에 대한 설치 구조를 설명하기 위해 간략히 나타낸 요부 확대도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 마이크로렌즈 어레이에 대한 구조를 설명하기 위해 간략히 나타낸 정면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 축오차 측정장치는 크게 광원부(100)와, 마이크로렌즈 어레이(200)와, 촬영기구부(300)와, 컨트롤러(400)를 포함하여 이루어지며, 특히 상기 마이크로렌즈 어레이(200)의 추가적인 제공을 통해 광원부(100)로부터 조사되는 평행광이 다수의 스팟으로 촬영기구부(300)에 촬영될 수 있도록 하고, 이러한 다수의 스팟에 대한 연속적인 변위 계산을 통해 운동기구부(21,22,23)에 대한 직진도오차와 평탄도오차 및 회전오차가 정량적으로 산출할 수 있도록 함을 특징으로 한다.
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 상기 광원부(100)는 평행광을 조사하는 부위이다.
이와 같은 광원부(100)는 테이블(10)의 상면 중 운동기구부(21,22,23)가 동작되는 경로를 향하여 평행광을 조사할 수 있는 위치에 고정 설치된다.
이와 함께, 상기 광원부(100)는 레이저 발생기(110)와, 핀홀시트(120)와, 집광렌즈(130) 및 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(140)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 레이저 발생기(110)는 레이저 광원을 생성하여 제공하는 부위이고, 상기 핀홀시트(120)와 집광렌즈(130) 및 콜리메이팅 렌즈(140)는 상기 레이저 광원의 파장 균일화를 통해 평행광을 이루도록 하기 위한 부위이다.
이때, 상기 핀홀시트(120)는 상기 레이저 발생기(110)의 레이저 조사 방향측에 위치되면서 레이저 광원이 통과되는 핀홀(121)이 형성되어 이루어진 시트이고, 상기 집광렌즈(130)는 상기 레이저 발생기(110)와 상기 핀홀(121) 사이에 위치되면서 상기 레이저 발생기(110)로부터 발생된 광원이 상기 핀홀(121)을 거치도록 집광하는 역할을 수행하며, 상기 콜리메이팅 렌즈(140)는 상기 핀홀(121)의 후단에 위치되면서 상기 핀홀(121)을 통과한 레이저 광원이 가우시언 광분포(gaussian intensity distribution) 형상을 가진 평행광을 이룰 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
다음으로, 상기 마이크로렌즈 어레이(200)는 상기 광원부(100)로부터 조사된 평행광을 다수의 스팟으로 분할하는 부위이다.
이와 같은 마이크로렌즈 어레이(200)는 테이블(10)을 따라 수평 혹은, 수직 이동 가능하게 설치된 운동기구부(21,22,23)에 설치되면서 상기 광원부(100)로부터 조사된 평행광을 제공받도록 배치된다.
특히, 첨부된 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 마이크로렌즈 어레이(200)는 셋 이상 다수의 마이크로렌즈(210)를 가지면서 상기 광원부(100)로부터 조사된 평행광을 다수의 스팟으로 분할하도록 이루어짐과 더불어 이러한 각 마이크로렌즈(210)는 복수의 열과 복수의 행을 가지면서 규칙적으로 배열되도록 이루어짐을 제시한다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 하나 혹은, 두 광원의 변위를 토대로 직진도나 평탄도 및 회전오차를 산출하는 것이 아니라 셋 이상의 다수 광원의 변위를 동시에 고려함으로써 3차원적인 운동기구부(21,22,23)의 직진도나 평탄도 및 회전오차를 보다 정밀하게 파악할 수 있도록 한 것이다.
이때, 상기 마이크로렌즈 어레이(200)에 구비되는 각 마이크로렌즈(210)는 그의 볼록 방향이 후술될 촬영기구부(300)를 향하도록 배치되며, 이로써 각 마이크로렌즈(210)의 통과하는 레이저 광원은 상기 마이크로렌즈(210)가 이루는 기울기에 따라 볼록면으로부터 수직하게 투과되면서 후술될 촬영기구부(300)에 촛점이 맞춰진 상태로 제공될 수 있게 된다.
다음으로, 상기 촬영기구부(300)는 상기 마이크로렌즈 어레이(200)를 통과하면서 다수로 분할된 스팟이 결상되면서 촬영되는 부위이다.
본 발명의 실시예에서는 상기 촬영기구부(300)가 CCD 카메라로 이루어짐을 제시하며, 이러한 촬영기구부(300)는 그 촬영 영상을 후술될 컨트롤러(400)로 제공될 수 있도록 상기 컨트롤러(400)와 데이터 통신이 가능하게 연결되도록 구성된다.
특히, 상기 촬영기구부(300)는 첨부된 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 픽셀로 이루어진 정해진 해상도의 격자면에서 상기 다수의 스팟(510,520)이 일괄적으로 감광되도록 구성된다.
다음으로, 상기 컨트롤러(400)는 상기 촬영기구부(300)로부터 촬영 영상을 전달받고, 이러한 영상으로부터 각 스팟들의 배열에 따른 변위를 확인하여 운동기구부(21,22,23)의 각 동작 오차를 산출하는 부위이다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 컨트롤러(400)가 샥-하트만 센서법(Shack-Hartmann sensor)을 근거하여 상기 각 스팟들의 배열에 따른 변위를 토대로 평행광 파면의 기울기를 계산해 낼 수 있도록 프로그래밍되며, 이렇게 계산된 평행광 파면의 기울기로써 운동기구부(21,22,23)에 대한 직진도오차, 평탄도오차 및 회전오차를 정량적으로 산출할 수 있도록 프로그래밍되어 이루어진다.
여기서, 상기 샥-하트만 센서법은 다수의 마이크로렌즈(210)의 배열을 이용하여 레이저광이 이루는 파면의 국부적인 기울기를 계산하고 이로부터 파면의 왜곡된 정도를 측정하는 파면측정 센서법이다.
하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치에 의한 축오차 측정 과정에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
우선, 테이블(10)의 상면에 고정 설치된 광원부(100)의 동작 제어를 통해 운동기구부(21,22,23)에 설치된 마이크로렌즈 어레이(200)를 향하여 평행광이 조사되도록 한다.
이의 경우, 상기 광원부(100)를 이루는 레이저 발생기(110)로부터 조사된 레이저는 집광렌즈(130)를 거치면서 집광된 상태로 핀홀시트(120)의 핀홀(121)을 통과하게 되며, 계속해서 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(130)를 통과하면서 가우시언 광분포(gaussian intensity distribution) 형상을 가진 평행광으로 상기 마이크로렌즈 어레이(200)로 제공된다.
또한, 상기 마이크로렌즈 어레이(200)로 제공된 평행광은 상기 마이크로렌즈 어레이(200)에 구비된 다수의 마이크로렌즈(210)를 통과하면서 규칙적인 열과 행을 이루는 다수의 스팟으로 분할된 후 CCD 카메라로 이루어진 촬영기구부(300)에 결상되며, 계속해서 상기 다수의 분할된 스팟(기준 스팟)(510)이 결상된 감광이미지는 데이터 통신을 통해 컨트롤러로 제공된다.
그리고, 상기한 바와 같은 과정이 진행되는 도중 운동기구부(21,22,23)가 동작될 경우 이 운동기구부(21,22,23)에 구비되는 마이크로렌즈 어레이(200)와 촬영기구부(300)의 위치 역시 지속적으로 변동된다.
이에 따라, 마이크로렌즈 어레이(200)의 각 마이크로렌즈(210)를 통과하면서 다수로 분할된 후 촬영기구부(300)에 결상되는 각 스팟(변동 스팟)(520)은 상기 운동기구부(21,22,23)가 동작되는 방향상의 직진도나 평탄도에 따라 기준 스팟(510)과는 다른 변위를 가지게 되며, 이는 첨부된 도 5에 도시된 바와 같다.
따라서, 상기 촬영기구부(300)로부터 상기 각 스팟(변동 스팟)(520)의 위치가 촬영된 감광이미지를 지속적으로 제공받는 컨트롤러(400)는 최초 기준이된 상태로 저장된 기준 스팟(510)의 위치를 기준으로 하여 상기 각 변동 스팟(520)들의 배열에 따른 변위를 확인한 후 샥-하트만 센서법(Shack-Hartmann sensor)에 근거한 각 변동 스팟(520)들의 배열에 따른 변위를 토대로 평행광 파면의 기울기를 계산해 냄으로써 해당 운동기구부(21,22,23)의 직진도 오차나 평탄도 오차 및 회전 오차를 실시간적으로 확인할 수 있게 되고, 이렇게 확인된 각 오차에 따른 동작 보상을 실시간적으로 수행함으로써 운동기구부(21,22,23)는 매우 정밀한 동작을 수행할 수 있게 된다.
한편, 첨부된 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 평행광을 이용한 축오차 측정장치를 나타내고 있으며, 이러한 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 운동기구부(21,22,23)가 X축으로 이동되는 X축 운동기구부(21)와, Y축으로 이동되는 Y축 운동기구부(22)와, Z축으로 이동되는 Z축 운동기구부(23) 중 적어도 둘 이상의 운동기구부를 포함하여 이루어지며, 상기 마이크로렌즈 어레이(200) 및 촬영기구부(300)는 상기 각 운동기구부(21,22,23) 모두에 각각 구비됨을 제시한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 운동기구부(21,22,23)가 툴(tool)이나 노즐 혹은, 계측기가 직접적으로 설치되는 부위임을 한정하는 것이 아니라 상기 툴(tool)이나 노즐 혹은, 계측기의 X, Y, Z축 이동을 위해 수평 또는, 수직으로 동작되는 부위임을 의미하며, 이러한 각 운동기구부(21,22,23) 중 어느 한 운동기구부에 상기 툴(tool)이나 노즐 혹은, 계측기가 설치되도록 이루어진다.
특히, 상기와 같이 운동기구부가 X축 운동기구부(21)와, Y축 운동기구부(22) 및 Z축 운동기구부(23)로 구성될 경우 광원부는 상기 모든 운동기구부(21,22,23)로 해당 운동기구부의 동작 방향(이동 방향)과 평행한 평행광을 제공하도록 구성된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 상기 광원부(100)가 하나로만 제공되면서 어느 한 운동기구부(예컨대, X축 운동기구부)(21)로 평행광을 제공하도록 설치됨과 더불어 상기 X축 운동기구부(21)에 구비된 마이크로렌즈 어레이(200)의 전방측에는 상기 광원부(100)로부터 조사된 평행광의 일부를 분리하여 여타 운동기구부(예컨대, Z축 운동기구부)(23)의 마이크로렌즈 어레이(200)로 반사하는 하프미러(610)를 더 구비함으로써 상기 Z축 운동기구부(23)의 마이크로렌즈 어레이(200)로도 해당 평행광이 제공되도록 구성함을 제시한다.
이때, 상기 Z축 운동기구부(23)의 마이크로렌즈 어레이(200)는 상기 하프미러(610)를 통해 평행광이 반사되는 방향측에 위치되도록 구성됨을 그 예로 하고 있으나, 첨부된 도 7과 같이 상기 Z축 운동기구부(23)의 마이크로렌즈 어레이(200)가 상기 평행광이 반사되는 방향과는 수직한 방향에 위치되도록 구성될 수도 있으며, 이의 경우 상기 하프미러(610)를 통해 평행광이 반사되는 방향측에는 상기 평행광을 상기 마이크로렌즈 어레이(200)에 재차적으로 반사시키는 반사거울(620)을 더 포함하여 구성하면 된다.
물론, 도시되지는 않았지만 상기 광원부(100)가 상기 각 운동기구부(21,22,23)의 수량과 동일한 수량으로 제공되면서 상기 각 운동기구부(21,22,23)에 각각 구비된 상태로 해당 운동기구부(21,22,23)의 마이크로렌즈 어레이(200)마다 각각의 평행광을 제공하도록 설치되도록 할 수도 있다.
이렇듯, 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치는 하나 혹은, 두 광원의 변위를 확인하여 축오차를 측정하는 방식이 아닌 레이저 광원을 다수의 스팟으로 분할하여 이 분할된 각 스팟의 일괄적인 변위에 대한 확인 및 해석을 통해 레이저 파면의 기울기를 판독함으로써 운동기구부(21,22,23)의 직진도 오차와 평탄도 오차 및 회전오차를 정확하면서도 더욱 다양하게 측정할 수 있게 된다.
이와 함께, 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치의 광원부(100)는 핀홀시트(120)와, 집광렌즈(130) 및 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(140)를 포함하여 구성함으로써 레이저 발생기(110)로부터 제공되는 레이저광의 광특성이 안정화될 수 있게 되어 고품질의 평행광을 생성할 수 있게 되며, 이로 인한 축오차의 더욱 정밀한 보상을 이룰 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 평행광을 이용한 축오차 측정장치는 하프미러(610)의 추가적 제공을 통해 복수의 축방향에 대한 직진도나 평탄도 및 회전을 측정하기 위한 평행광을 일괄적으로 제공할 수 있으며, 이로써 구조의 단순화 및 제어의 단순화를 이룰 수 있게 된다.
10. 테이블 21. X축 운동기구부
22. Y축 운동기구부 23. Z축 운동기구부
100. 광원부 110. 레이저 발생기
120. 핀홀시트 121. 핀홀
130. 집광렌즈 140. 콜리메이팅 렌즈
200. 마이크로렌즈 어레이 210. 마이크로렌즈
300. 촬영기구부 400. 컨트롤러
510. 기준 스팟 520. 변동 스팟
610. 하프미러 620. 반사거울

Claims (6)

  1. 운동기구부가 동작되는 경로를 향하여 평행광을 조사할 수 있는 위치에 고정 설치되면서 평행광을 조사하는 광원부;
    이동 가능한 운동기구부에 설치됨과 더불어 상기 광원부로부터 평행광을 제공받도록 위치되며, 셋 이상 다수의 마이크로렌즈를 가지면서 상기 광원부로부터 조사된 평행광을 셋 이상 다수의 스팟으로 분할하는 마이크로렌즈 어레이;
    상기 마이크로렌즈 어레이를 통과하면서 다수로 분할된 스팟이 결상되면서 촬영되는 촬영기구부; 그리고,
    상기 촬영기구부에 의해 촬영된 영상으로부터 각 스팟들의 배열에 따른 변위를 토대로 상기 평행광이 이루는 파면의 국부적인 기울기를 계산함과 더불어 이로부터 파면의 왜곡된 정도를 측정하여 해당 운동기구부의 직진도 오차나 평탄도 오차 및 회전 오차를 산출하도록 프로그래밍된 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 마이크로렌즈 어레이에 구비되는 각 마이크로렌즈는 그의 볼록 방향이 상기 촬영기구부를 향하도록 배치되어 상기 각 마이크로렌즈를 통과하는 레이저 광원이 상기 마이크로렌즈들이 이루는 기울기에 따라 볼록면으로부터 수직하게 투과되면서 촬영기구부에 촛점이 맞춰진 상태로 제공될 수 있도록 하고,
    상기 촬영기구부는 다수의 픽셀로 이루어진 정해진 해상도의 격자면에서 상기 다수의 스팟이 일괄적으로 감광되도록 구성됨을 특징으로 하는 평행광을 이용한 축오차 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동기구부는
    X축으로 이동되는 X축 운동기구부와, Y축으로 이동되는 Y축 운동기구부와, Z축으로 이동되는 Z축 운동기구부 중 적어도 둘 이상의 운동기구부를 포함하여 이루어지며,
    상기 마이크로렌즈 어레이 및 촬영기구부는 상기 각 운동기구부 모두에 각각 구비됨을 특징으로 하는 평행광을 이용한 축오차 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 각 운동기구부의 수량과 동일한 수량으로 제공되면서 상기 각 운동기구부에 구비된 마이크로렌즈 어레이마다 각각의 평행광을 제공하도록 설치됨을 특징으로 하는 평행광을 이용한 축오차 측정장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원부는 하나로 제공되면서 어느 한 운동기구부로 평행광을 제공하도록 설치됨과 더불어 상기 어느 한 운동기구부에 구비된 마이크로렌즈 어레이의 전방측에는 상기 광원부로부터 조사된 평행광의 일부를 분리하여 여타 운동기구부의 마이크로렌즈 어레이로 반사하는 하프미러가 더 구비됨을 특징으로 하는 평행광을 이용한 축오차 측정장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원부는
    레이저 광원을 제공하는 레이저 발생기와,
    상기 레이저 발생기의 레이저 조사 방향측에 위치되면서 레이저 광원이 통과되는 핀홀이 형성되어 이루어진 핀홀시트와,
    상기 레이저 발생기와 상기 핀홀 사이에 위치되면서 상기 레이저 발생기로부터 발생된 광원이 상기 핀홀을 거치도록 집광하는 집광렌즈와,
    상기 핀홀의 후단에 위치되면서 상기 핀홀을 통과한 레이저 광원이 가우시언 광분포(gaussian intensity distribution) 형상을 가진 광원을 이룰 수 있도록 하는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 평행광을 이용한 축오차 측정장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈는 복수의 열과 복수의 행을 가지면서 규칙적으로 배열되도록 이루어짐을 특징으로 하는 평행광을 이용한 축오차 측정장치.
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