KR20050104385A - 물체의 비접촉 측정방법 - Google Patents

물체의 비접촉 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 치수에 있어서 물체(6)의 비접촉 측정을 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 따르면, 상기 물체(6)는 스캐닝 빔 필드(1)의 공간적으로 제한된 유효한 지역내에서 스캔되고 상기 측정된 치수에 의한 상기 물체(6)의 크기는 상기 스캐닝 빔들(L)내에서의 하나 이상의 방해물의 탐지에 의해 추론된다. 상기 스캐닝 빔 필드(1)는 다수의 직접적으로 어드레스가능한 개개의 빔들(L)로 구성된다. 상기 스캐닝 빔 필드(1)의 상기 공간적으로 제한된 유효한 지역의 상기 빔-도움의 스캐닝은 비-선형 분류 방법을 이용하는 미리정의가능한 패턴의 단계들에 따라 수행된다. 바람직한 방법은 이진 로케이션을 사용한다.

Description

물체의 비접촉 측정방법{Method for contactless measurement of an object}
본 발명은 청구항 1의 서문(preamble)에 청구된 바와 같은 물체의 비접촉 측정방법에 관한 것이다.
산업적인 방법(industrial processess)에 있어서 높이 및/또는 폭 및/또는 길이와 같은 물체의 크기(extension)를 결정하기위하여 1차 근사치(approximation)가 종종 필요하며, 따라서 다음에 계속되는 운송(transport), 저장 및/또는 처리 단계가 고려될 수 있다. 예를 들면, 자동 창고(warehouse) 시스템에 있어서 저장될 물체의 높이가 결정되어야만한다. 많은 물체들은 콘택들 또는 그와 유사한 것을 가진 센서들(sensors)을 이용하여 측정될 수 없고, 단지 비접촉 방법들이 사용되어야만 한다. 따라서, 예를들면, 물체를 통과한 광 격자 또는 광 커튼들이 이들 자동화된 측정 방법들을 위하여 사용된다. 측정은 각각의 치수에 있어서의 측정이 추론될 수 있는 빔 방해를 확인함으로써 발생한다. 높이 측정에 있어서, 상기 물체는 광 격자 또는 광 커튼을 통해 펠릿(pallet) 또는 콘베이어 벨트상에 운송되기 때문에 일반적으로 하부로부터 상기 광 격자로 투사한다. 높이 측정은 광 빔이 방해된(inturrupted) 최상위(uppermost) 또는 방해되지 않은(uninturrupted) 최하위(lowermost)를 찾는 것이다. 이렇게 하기 위하여, 광 격자 또는 광 커튼에 있어서 방해를 확인하기 위하여 개개의 광 빔들이 순차적으로 스캔된다. 광 빔의 스캐닝은 전송 요소를 활성화하는 것 및 그와 동시에 상기 전송된 광 빔에 대하여 대향하는 수신 요소를 평가하는(evaluating) 것으로 이루어진다. 스캔의 이론적인 지속기간(duration), 즉 스캐닝 시간은 광 빔들의 수 n가 곱해진 각각의 광빔의 스캐닝 시간과 상기 평가 시간의 합으로부터 형성된다. 그에 대한 방정식은 다음과 같다:
t스캔 = t빔 x n + t평가
상기 자동적으로 측정될 물체가 광 빔의 탐지(detection) 영역으로 정확하게 전도되는(travel) 것은 흔히 있는 일이다.
이런 오류 원(error source)을 배제하고 상기 물체를 여전히 탐지하기 위하여, 상기 전체의 광 격자는 제 2 시간을 스캔해야만 한다. 따라서, 실제 최대 탐지 시간은 상기 스캐닝 시간의 두배이다. 상기 탐지 시간에 대한 방정식은 다음과 같다:
t탐지= t스캔 x 2=(t빔 x n + t평가) x 2
실제로 각각의 광빔의 스캐닝 시간은 대략 100 마이크로초이고; 상기 광 격자의 빔 수 n은 예를 들면 32이고; 상기 평가 시간은 보통 대략 500 마이크로초이다. 이들 전형적인 실제의 값들을 가지고 상기 최대 탐지 시간인 t탐지 값은 7.4ms이다. 여기서 이 값은 단지 하나의 치수인 높이 크기를 결정하기 위한 최대 탐지 시간이라는 것에 주목해야만 한다. 종종 두개의 치수들 또는 모든 세개의 치수들이 물체의 치수들을 결정하는데 필수적인 것이 될 수 있다. 물체의 비 접촉 측정을 위한 현재의 방법이 상대적으로 시간-소비적이라는 것이 이로부터 즉각적으로 명백하게 된다.
도 1은 그안에 위치된 물체를 가진 수평적으로 배치된 전자기적 스캐닝 복사의 커튼 및 대응하는 할당된 탐색 표를 나타낸다;
도 2는 상기 스캐닝 빔 필드내에 임의로 배치된 물체를 나타낸다;
도 3은 물체를 측정하기 위한 이미지 시스템을 나타낸다;
도 4는 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법이 사용될 때 시간 절약을 설명하기 위한 다이어그램을 나타낸다.
따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 방법의 이런 단점을 피하기 위한 것이다. 적어도 하나의 치수에 있어서 상기 물체의 비접촉 측정 방법은 그 방법을 유지하기 위한 정밀도를 가지고 측정 속도 증가가 가능하도록 하며 상기 최대 탐지 시간의 축소를 개략적으로 이끌어내도록 고안될 것이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 인용된 특징들을 가진 물체의 비접촉 측정을 위한 방법으로 달성된다. 본 발명의 발전(developments) 및/또는 장점들은 종속항의 주제이다.
본 발명은 적어도 1개의 치수의 물체(6)의 비접촉 측정 방법을 제안하며, 상기 물체(6)는 스캐닝 빔 필드(1)의 3차원 제한 활성(action) 영역내에서 스캔되고 상기 스캐닝 빔들(L)의 하나 이상의 방해물들(inturruptions)의 탐지로부터 상기 측정된 치수의 물체의 크기가 추론된다(deduced). 상기 스캐닝 빔 필드(1)는 직접적으로 어드레스로 불러낼수 있는(addressable) 다수의 개개의 빔들(L)로부터 만들어진다. 상기 스캐닝 빔 필드(1)의 상기 삼차원적으로 제한된 활성 영역의 빔 스캐닝은 선형 분류 방법(linear sorting process)과 다른 분류 방법을 사용하는 정의가능한 단계 패턴에 따라 발생한다. 하나의 바람직한 방법은 이진 탐색 방법(binary search process)으로 이루어진다.
물체의 측정을 위한 상기 탐지 시간은 스캐닝 대부분 지속시간 및 스캐닝 단계들의 수에 의해 결정된다. 따라서 물체 크기의 결정시 상기 스캐닝 단계들의 감소는 이런 목적을 위하여 요구된 시간 간격에 직접적으로 작용한다. 상기 스캐닝 복사(radiation)의 활성 영역은 개개의, 직접적으로 어드레스가능한(addressable) 빔들로 구성된 스캐닝 빔 필드로서 고려될 수 있기 때문에 상기 빔 방해물들(inturruptions)의 결정을 위한 상기 스캐닝 방법은 비선형 분류 방법으로 정리된다(reduced). 따라서 비선형 분류 방법의 원리는 이런 분야에 적용될 수 있다.
특히 하나의 유용한 방법에 있어서, 적어도 하나의 치수(dimension)로 상기 물체의 크기를 결정하기 위하여, 상기 스캐닝 빔 필드의 삼차원적으로 제한된 활성 영역은 이진 탐색 원리에 따른 지역들내에서 스캔된다. 상기 이진 탐색 방법은 동시적인 분류의 사용을 가지고 상기 탐색 간격의 연속적인 이등분(halving)에 기반을 둔다. 이런 목적을 위하여 상기 복사 필드의 상기 활성 영역은 분류 목적들을 위하여 연속적으로 증가 또는 감소하는 수가 할당된 다수의 직접적으로 어드레스가능한 개개의 빔들로 나눠진다. 상기 개개의 빔들은 활동적인 측정 빔들이 될 수 있다. 그러나 그들은 또한 상기 물체가 예를 들면 이미지 시스템에 의해 탐지되고 상기 발생된 이미지가 전자적으로 "빔 방해물들"에 대한 "빔 형태"로 스캔될 때 가상의(imagineary) 측정 빔들로서 고려될 수 있다. 상기 이진 탐색 시스템은 시간 요구사항(requirment)에 관해 선형 탐색 시스템에 비해 우수하다. 다수의 개개의 빔들에 대하여 상기 시간 차이는 매우 빠르게 증가한다. 동작 시간(operating time)은 선형 탐색에 있어서 스캐닝 빔들의 수에 비례하여 증가하는 한편, 밑(base)이 2인 스캐닝 빔들의 수의 대수(logarithm)에 관련해서만 이진 탐색내에서 증가한다.
1 치수 이상의 물체의 크기를 결정하는 것이 오히려 필요하다. 이것을 수행하기 위하여, 상기 스캐닝 빔 필드의 삼차원적으로 제한된 활성 영역은 선형 및 이진 탐색(binary search)의 원리들의 결합에 의해 편리하게 스캔된다. 선형 및 이진 탐색의 결합은 측정될 물체가 보통 임의의 방향에서 상기 스캐닝 빔 필드로 운송되는 상황을 고려한 것이다. 따라서 측정될 각각의 치수에 있어서 시작, 즉, 상기 물체의 가장바깥쪽의(outermost) 가장자리를 결정하는 것이 우선적으로 필요하며, 상기 각각의 치수에서 상기 물체의 측정이 결정된다. 이런 최초의 단계는 본질적으로 한번에 하나의 시초(origin) 결정에 대응하며 선형 탐색 방법에 있어서 순차적으로 수행된다. 상기 시초가 확인된 후에, 상기 물체의 또 다른 활성적인 측정은 상기 이진 탐색 방법을 사용하여 간단해지고 축소될 수 있다.
상기 방법을 수행하기 위하여 본 발명에서 청구된 바와 같은 측정될 물체는 상기 스캐닝 빔들에 의해 고정된 커튼내에 위치된다. 그렇게 함으로써 예를 들면 상기 운송 벨트의 하나의 세로 측면상에 서로의 상면에 규칙적인 간격으로 고정된 수의 복사원(sources)들이 있다. 상기 복사원들에 대향하는 상기 운송 벨트의 다른 세로 측면상에는 상기 복사원들에 의해 방출된 상기 복사를 위한 동일한 수의 검출기들(detectors)이 서로의 상면상에 배치된다. 1 치수로 측정될 상기 물체는 상기 스캐닝 빔들의 상기 영역으로 상기 운송 벨트를 경유하여 이동되며 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법에 따라 거기에서 측정된다. 둘 또는 모든 세개의 치수들로 상기 물체를 측정하기 위하여 평평한 또는 삼차원 격자가 고정될 수 있다.
커튼 또는 삼차원 격자의 형태인 상기 스캐닝 빔 필드는 가시적인 또는 비가시적인 스펙트럼 범위에서 작업이 편리하다. 초음파 또는 레이더 복사가 또한 사용될 수 있다. 복사원에 의해 방출된 상기 스캐닝 복사로 동조된(tuned) 검출기들이 또한 사용될 수있다는 것은 명백하다.
직접적으로 측정되는 상기 물체가 아니라 오히려 상기 물체의 이미지가 스캔된다. 상기 물체의 이미지는 1 또는 2차원적으로 스캔될 수 있는 이미지 시스템의 그림(picture) 영역에 의해 고정된다. 예를 들면 상기 이미지 시스템은 기록 카메라이고, 상기 물체의 이미지는 스캐닝 터널 마이크로스코프에서의 이미지 또는 전자-파워 마이크로스코프로부터의 이미지이다. 그러나 상기 물체의 이미지는 또한 예를 들면 강자성 재료를 위한 도전성 측정에 의해 생성될 수 있고, 또는 비도전성 또는 불량한 도전성 물질들을 위한 용량성(capacitive) 측정에 의해 생성될 수 있다. 기본적으로 그의 활성적인(actual) 외관(appearance) 또는 관심 측정량의 크기를 재생하는 상기 물체의 모든 이미지들은 측정을 위해 사용될 수 있다.
측정될 상기 물체의 각각의 치수에 대한 스캐닝 빔들의 수가 적어도 8개라면 유리하다. 상기 이진 탐색 시스템은 대략 8개의 스캐닝 빔들의 수로부터 시작하는 시간 요구들에 관하여 우수하다(superior). 다수의 스캐닝 빔들에 대하여 상기 시간 차이는 매우 빠르게 증가한다. 선형 탐색에 있어서 상기 동작 시간은 스캐닝 빔들의 수에 비례하는 한편, 상기 밑이 2인 스캐닝 빔들의 수의 대수에 관련해서만은 이진 탐색에서 증가한다.
결정될 치수들 중 적어도 하나가 상기 물체 경계가 상기 스캐닝 빔 필드의 상기 삼차원적으로 제한된 활성 영역의 가장자리 경계에 일치하는 식으로 상기 스캐닝 빔 필드의 삼차원적으로 제한된 활성 영역으로 이동된 상기 물체의 존재에 의해, 이런 치수에 대한 제로 라인(zero line)을 확립하는것은 포기되었다. 이런 치수에 있어서 상기 물체의 크기를 결정하기 위하여 상기 이진 탐색 방법은 즉시 사용될 수 있다. 입방형(cuboidal) 또는 입방체 물체(cubic object)의 이상적인 경우에 있어서 모든 치수 결정을 위하여 상기 제로 라인의 확립이 포기될 수 있는 식으로 상기 삼차원 스캐닝 빔 필드의 시초(origin)에 위치될 수 있다. 그러나 보통 상기 스캐닝 빔 필드로 상기 운송 수단상에 임의의 방향 및 위치가 이동된 대체로 불규칙적으로 형성된 물체들이 있다. 그렇게 함으로서 예를 들면 만약 물체가 운송 벨트를 경유하여 운송될 때 상기 스캐닝 빔 필드 성분이 물체의 높이를 결정하기 위하여 보통 사용된 수평적으로 운행하는 운송 벨트 표면상의 상기 운송 벨트 표면에 의해 경계를 이룬다면 상기 측정 공정을 위하여 대단히 간편하다는 것을 의미한다. 지수(index) 1을 가진 상기 스캐닝 빔은 바로 근접하여 운행하며 상기 운송 벨트의 하나의 세로 측면으로부터 다른 것으로 까지 상기 운송 벨트 표면에 평행하게 운행한다. 상기 물체의 높이를 결정하기 위한 다른 스캐닝 빔들은 물체에 대해 수직으로 배치되며 연속적으로 증가하도록 번호가 부여된다.
상기 물체의 측정은 휴식하는(resting) 물체상에서 발생할 수 있다. 더욱 빠른 처리량(throughput)을 이유로, 그러나 만약 상대적 운동이 측정될 상기 물체 및 상기 측정 동안의 상기 스캐닝 빔 필드와의 사이에서 발생한다면 유리하다. 예를 들면 이것은 상기 스캐닝 빔 필드의 상기 활성 영역을 통해 연속적으로 운송된 상기 물체의 존재에 의해 달성될 수 있다. 휴식하는 물체에 대한 상기 스캐닝 빔 필드의 상기 활성 영역의 운송은 또한 가능하다. 예를 들면, 자동 세척 시스템에 있어서 상기 차량은 종종 정지하며(stationary) 상기 차량의 수직 및 수평 윤곽을 기록하는 상기 측정 장치는 상기 물체 위를 덮어 이동한다. 따라서 이어지는 세척 단계에 있어서 상기 수직 및 수평 브러쉬들은 상기 저장된 이미지를 가지고 제어된다. 유사한 응용이 자동 채색(enamelling) 라인들에서 일어나는데 채색될 상기 물체는 먼저 정지하여 측정되고나서 상기 저장된 이미지상에 기초한 상기 채색 챔버내에서 채색된다. 상대적인 속력은 상기 물체의 측정을 위한 상기 최대 탐지 시간에 일치된다. 종래 운송 수단을 가지고 상기 측정 빔 필드에서 측정될 상기 물체의 거주 시간은 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법이 사용될 때 상기 탐지 시간보다 훨씬 더 길다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들은 본 발명에서 청구된 바와 같이 상기 방법들의 하나의 실시예의 이어지는 설명으로부터 도출된다. 상기 도면들은 상기 방법을 설명하는데 사용될 수 있다.
도 1은 수평적으로 운행하는, 참조 번호(1)이 부여된 커튼 형태의 스캐닝 빔 필드를 나타낸다. 상기 스캐닝 빔 필드(1)는 전송 요소(2)에 의해 각각 방사된 개개의 스캐닝 빔들(L)에 의해 고정되며 대향하는 수신기(3)에 의해 검출된다. 상기 스캐닝 빔 필드는 전자기적 빔 필드가 될 수 있으며, 예를 들면, 광 또는 레이더 빔들의 커튼 또는 초음파 빔 필드가 될 수 있다. 상기 개개의 스캐닝 빔들은 직접적으로 어드레스될 수 있다. 상기 개개의 스캐닝 빔들(L)은 서로로부터 동일한 거리에서 운행한다. 도시된 실시예에서 상기 스캐닝 빔 필드는 총 32 개의 스캐닝 빔들(L)로 이루어진다. 상기 수신기(3) 대신에 상기 전송 장치(2) 뒤로 상기 방출된 스캐닝 빔들이 반사되는 반사 요소들이 될 수 있다. 전송 장치들(2) 및 수신기들(3)은 측정되며 그의 표면(4)상에 그의 저면(7)이 위치해 있는 물체(6)에 대한 운송 수단(5) 위에 연장한다. 예를 들면 상기 운송 수단(5)은 운송 벨트 또는 펠릿 또는 그와 유사한 것이다. 상기 스캐닝 빔들(L)은 상기 운송 수단(5)의 표면(4)에 대략 평행하게 운행한다. 상기 스캐닝 필드(1)은 상기 운송 수단(5)에 대해 본질적으로 수직하게 연장한다. 최하단 스캐닝 빔(L)은 상기 운송 수단(5)의 상기 표면(4)에 바로 이웃한 근처를 운행한다. 상기 물체(6)의 높이는 이런 길을 만드는 커튼형태의 스캐닝 필드(1)를 가지고 결정될 수 있다. 이것은 예를 들면 적당한 높이의 구획(compartment)를 선택하기 위하여 상기 물체(6)의 자동적인 저장을 위하여 필수적이다.
도시된 배치를 가지고 상기 물체의 높이 결정은 방해된 스캐닝 빔들(L)의 수를 확인하는 것으로 변한다. 이것을 하기 위하여, 상기 운송 수단(5)의 상기 표면(4)으로부터 시작하는 상기 스캐닝 빔들(L)은 연속하여 증가하는 수들로 번호가 매겨진다. 상기 운송 수단의 표면의 바로 이웃하는 근처를 운행하는 상기 스캐닝 빔(L)은 예를 들면 지수 n=1을 획득한다. 이어지는 스캐닝 빔(L)은 2 등등(etc.)으로 라벨이 붙여진다. 상면에 상기 스캐닝 빔 필드(1)의 상기 활성 영역의 경계를 정하는 최상단 스캐닝 빔(L)은 지수 n=32를 가진다. 연속하는 번호는 또한 역순으로 수행될 있음은 명백하다.
상기 물체(1)의 높이를 결정하기 위하여, 지수 N=1을 가진 최초의 방해된 스캐닝 빔(L)로부터 진행하여, 최상단 방해된 스캐닝 빔(L) 또는 상기 수신기(6)에 자유롭게 통과된 최초 스캐닝 빔(L)이 결정되어야만 한다. 종래 기술로부터 알려진 이어지는 탐색 방법에 대하여, 상기 개개의 스캐닝 빔들(L)은 상기 방해들을 확인하기 위하여 순차적으로 스캔된다. 상기 스캐닝은 전송 요소(2)를 활성화하는 것과 동시에 상기 방사된 스캐닝 빔(L)에 대한 대향하는 수신 요소(3)를 평가하는 것으로 이루어진다. 스캔의 이론적 지속 시간, 상기 스캔 시간은
스캐닝 빔들의 수 n이 곱해진 각각의 광빔의 스캐닝 시간과 상기 평가 시간의 합으로부터 발견된다. 이에 대한 방정식은 다음과 같다:
t스캔 = t빔 x n + t평가
자동적으로 측정될 상기 물체는 스캔된 후에 스캐닝 빔의 탐지(detection) 영역으로 정확하게 이동하는 것은 흔히 있는 일이다.
이런 오류원(error source)을 배제하고 상기 물체를 여전히 인식하기 위하여, 상기 전체의 스캐닝 빔 필드(1)는 제 2 시간을 스캔해야만 한다. 따라서, 실제 최대 탐지 시간은 상기 스캐닝 시간의 두배이다. 상기 탐지 시간에 대한 방정식은 다음과 같다:
t탐지= t스캔 x 2=(t빔 x n + t평가) x 2
실제로 각각의 광빔의 스캐닝 시간은 대략 100 마이크로초이고; 상기 광 격자의 빔 수 n은 예를 들면 32이고; 상기 평가 시간은 보통 대략 500 마이크로초이다. 이들 전형적인 실제의 값들을 가지고 상기 최대 탐지 시간인 t탐지 값은 7.4ms이다.
상기 종래 기술의 선형 탐색 방법으로부터 차별화하기 위하여, 본 발명은 비선형 탐색 공정 특히 이진 분류 방법을 제안한다. 이것은 본질적으로 상기 스캐닝 빔들의 분류의 동시적인 사용을 가지고 상기 탐색 간격의 연속적인 분할에 기초한다. 무엇보다도 먼저, 총 32개의 스캐닝 빔들(L)의 간격은 절반이 잘리고 지수 n=16을 가진 상기 스캐닝 빔은 활성화되고 신호를 보낸다. 이런 스캐닝 빔(L)이 그의 수신 요소(3)로 자유롭게 이동할 수 있을 때, 상기 물체(6)은 단지 지수 1 내지 16을 가진 상기 스캐닝 빔들을 가지고 상기 스캐닝 빔 필드(1)의 하부 절반에서만 연장한다. 도 1에 도시된 상기 분류 표에 있어서 상기 자유롭게 지나는 스캐닝 빔은 16F로서 표시된다. 제 2 단계에 있어서 상기 스캐닝 빔 필드의 하부 절반, 하부 간격은 다시 절반이 잘리고 지수 8을 가진 상기 스캐닝 빔(L)은 활성화되고 신호를 보낸다. 이렇게 함으로써 상기 지수 8을 가진 상기 스캐닝 빔은 방해된 것이 확인된다. 이것은 8U에 의해 상기 분류 표내에 주어진다. 상기 물체(6)의 크기의 상단은 지수 n=9 내지 n=16을 가진 상기 스캐닝 빔들의 간격내에 놓여져야만 한다는 것이 이 결과로부터 추론된다. 이런 간격은 절반이 잘리고 지수 n=12를 가진 상기 스캐닝 빔이 신호를 보낸다. 이렇게 함으로써 이런 스캐닝 빔이 자유롭게 지날 수 있다는 것이 확인된다. 이것은 분류 표에서 12F로 표시된다. 따라서 단계 4에 있어서 지수 12를 가진 상기 스캐닝 빔과 지수 8을 가진 상기 스캐닝 빔사이의 간격은 절반으로 잘리고 지수 10을 가진 상기 스캐닝 빔이 신호를 보낸다. 이렇게 함으로써 상기 스캐닝 빔이 방해된 것이 확인되며, 이것은 10U에 의해 상기 분류 표내에 주어진다. 따라서, 단계 5에 있어서 지수 n=10을 가진 상기 방해된 스캐닝 빔들 및 지수 n=12를 가진 다음 자유 스캐닝 빔들 사이의 간격이 검사되도록 남겨진다. 이것은 결국 지수 n=11을 가진 스캐닝 빔에 이르게 된다. 이렇게 함으로써 유사하게 상기 스캐닝 빔은 방해된 것이 확인되고; 이것은 11U에 의해 상기 분류 표내에 기입된다. 따라서, 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 탐색 방법을 이용하는 것은 단지 5 단계들에 있어서 그의 높이에 관하여 측정될 상기 물체(6)의 상부 크기의 단부는 지수 n=11 및 지수 n=12를 가진 상기 스캐닝 빔들사이에 놓여진다는 것을 확인하는 것이 가능하였다. 따라서, 상기 물체의 높이는 대략 두개의 인접한 스캐닝 빔들(L)의 거리의 정밀도까지 결정된다.
상기 탐지시간은 다음 방정식에 의해 고정된다.
t탐지= t스캔 x 2=(t빔 x n + t평가) x 2
개개의 스캔들의 수의 값 n=5를 가지고 상기 설명된 실시예에 대하여는 t평가=2ms의 탐색 시간이 있다. 이것은 선형 탐색 방법에 비해 5.5ms 또는 73%의 시간 절약에 대응한다.
상기 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법은 상기 물체 경계가 결정될 치수에서의 상기 전자기적 복사 필드의 탐지 경계에 일치할 때 가장 빠르게 수행될 수 있다. 이런 기준은 보통 1차원적인 높이 결정을 만족시킨다. 그러나 만약 다른 차원 또는 둘 또는 모든 3차원에서 상기 크기가 결정되어야만 한다면, 상기 물체는 보통 상기 전자기적 필드의 상기 탐지 영역내에 어딘가에 있게된다. 이런 상황은 예를 들면 도 2에 도시되는데 상기 물체의 높이의 결정을 차례로 한다. 이 경우에 있어서, 무엇보다도 먼저 알려진 선형 탐색 방법을 사용하여, 상기 물체의 하부 또는 상부 시작이 결정된다. 만약 이것이 상기 크기의 제한이라면, 이런 위치에 할당된 상기 스캐닝 빔은 제로 라인으로서 정의된다. 또한 치수 결정은 본 발명에 있어서 청구된 바와 같은 상기 설명된 방법에 따라 발생할 수 있다. 무엇보다도 먼저, 상기 스캐닝 빔 필드내에서의 상기 물체만이 찾아질 수 있다. 상부 및 하부 물체 경계는 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법들에 따라 위아래로 결정될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 상기 실시예를 이용하여 설명된 상기 경우에 있어서, 순수한 선형 방법들과 비교된 시간 절약은 최대 가능 값에 미치지 않는다. 그러나 선형 및 이전 탐색이 결합되는 것이 필요한 상기 시간은 또한 상기 선형 탐색 방법 만의 사용보다는 항상 더 적게 된다.
도 3은 상기 물체의 이미지(16)을 나타내는데, 예를 들면 스캐닝 카메라의 사진이다. 스캐닝 터널 마이크로스코프 또는 전자-파워 마이크로스코프에서 생성된 것과 같은 상기 물체의 이미지가 또한 될 수 있다. 물체의 다른 이미지들은 예를 들면 강자성 재료에 대한 유도성 측정들 또는 비도전성 또는 불량한 도전성 물질들에 대한 용량성 측정들로부터 시작될 수 있다. 스캐닝 빔 공정과 대조를 이루어, 여기서의 상기 물체의 이미지(16)은 2차원으로 스캔되거나 신호를 보낼 수 있다.
양(quantities) ny 및 nx는 상기 그림의 라인 및 컬럼 수를 나타낸다. 라인 및 컬럼들은 개개의 이미지 요소들(픽셀들)로부터 만들어지며 직접적으로 어드레스 될 수 있다. 상기 물체 베이스(17)은 상기 스캐닝 빔 필드(11)의 상기 라인 탐지 경계에 일치한다. 따라서 라인 방향(y-방향)에서 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 탐색 방법은 도 1을 이용하여 설명된 상기 탐색 방법을 유추하여 수행될 수 있다. 상기 스캐닝 컬럼 ny에 관하여 상기 조건들은 도 2를 사용하여 설명된 것과 유사하다. 따라서 컬럼 방향(x-방향)에 있어서 상기 물체의 치수를 결정하기 위하여 먼저 상기 물체의 이미지(16)가 발견되어야만 한다. 이것은 예를 들면 선형 탐색 방법을 경유하여 다시 발생한다. 만약 상기 물체의 이미지(16)가 상기 2차원 스캐닝 빔 필드(11)내에서 발견된다면, 상기 물체 경계들의 결정은 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법들을 사용하여 다시 수행될 수 있다.
본 발명에서 청구된 바와 같은 방법은 1차원 스캐닝 빔 필드들, 이를 테면 예를 들어 2 차원 또는 3차원 스캐닝 필드들내에서와 유사한 광 커튼들내에서 이용될 수 있다. 2차원 스캐닝 필드는 예를 들면 광 격자에 의해 고정될 수 있거나 혹은 예를 들면 기록 카메라, 스캐닝 터널 마이크로스코프(microscope) 또는 전자 파워(electron-power) 마이크로스코프의 이미지 시스템에 의해 형성될 수 있다. 유도성(inductive) 또는 용량성(capacitive) 측정들 및 유사한 분석들로부터의 이미지들은 또한 측정을 위해 사용될 수 있다. 상기 스캐닝 복사는 전자기적 복사가 될 수 있는데, 예를 들면 가시적 및 비가시적 스펙트럼 또는 레이더 또는 초음파 복사에 있어서의 광이 될 수 있다. 본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법은 선형, 평평하거나(flat) 3차원 스캐닝 필드를 고정하는 임의의 센서 형태를 위하여 사용될 수 있다. 상기 물체는 상기 측정동안 정지될 수 있다. 상기 방법의 높은 속도로 인하여, 상기 물체들은 또한 상기 스캐닝 필드를 통해 이동될 수 있다.
도 4는 본 발명에 청구된 바와 같은 상기 방법이 사용될 때 상기 선형 탐색 방법에 비교한 시간 절약을 표 형태로 나타낸다. 상기 데이터는 상기 물체 경계가 상기 스캐닝 빔 필드의 상기 탐지 경계와 일치하는 1차원 측정과 관련이 있다. x축은 스캐닝 빔들의 수를 그리며; y축은 시간 절약을 %로 나타낸다. 여기서 참고자료는 동일한 수의 스캐닝 빔들에 대한 순수한 선형 탐색 방법에 대해 만들어졌다.
본 발명에서 청구된 바와 같은 상기 방법은 속도에 있어서 막대한 장점들을 수반하여 상기 스캐닝 빔 필드를 통해 상대적으로 빠르게 이동하는 작은 물체들 조차도 탐지되고 측정될 수 있다는 것이 직접적으로 명백하다.

Claims (13)

  1. 물체(6;16)는 스캐닝 빔 필드(1;11)의 3차원적으로 제한된 활성 영역내에서 스캔되고 상기 스캐닝 빔들의 하나 이상의 방해물들의 탐지로부터 상기 측정된 치수에서 상기 물체(6;16)의 크기가 추론되는 적어도 하나의 치수에서의 상기 물체(6;16)의 비접촉 측정방법에 있어서, 상기 스캐닝 빔 필드는 다수의 직접적으로 어드레스가능한 개개의 빔들(L;P)로 부터 만들어지고, 스캐닝은 정의가능한 단계 패턴으로부터 발생하며 비-선형 분류 방법이 스캐닝을 위해 사용된 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 물체(6;16)의 크기의 결정은 상기 이진 탐색 원리에 따른 지역들에서 상기 스캐닝 빔 필드(1;11)을 스캐닝함으로써 적어도 하나의 치수내에서 발생하는 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 물체(6;16)의 크기는 1치수 이상으로 결정되며 상기 스캐닝 빔 필드(1;11)의 삼차원적으로 제한된 활성 영역은 선형 및 이진 탐색의 원리들의 결합에 의해 스캔되는 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체(6)는 개개의 스캐닝 빔들(L) 또는 2차원 또는 3차원 빔 격자에 의해 고정된 빔 커튼(1)의 활성 영역내에 위치된 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  5. 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체(6)는 전자기적 복사(L) 또는 초음파 복사의 스캐닝 빔 필드(1)로 이동된 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체(6)는 가시적 또는 비가시적 스펙트럼 범위에서의 전자기적 복사(L) 또는 레이더(radar) 복사의 스캐닝 빔 필드로 이동된 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정될 상기 물체의 이미지(16)가 스캔되는 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 물체의 이미지(16)는 1 또는 2차원적으로 스캔될 수 있는 기록 카메라와 같은 이미지 시스템의 그림 영역(11)에 의해 고정되며, 스캐닝 터널 마이크로스코프 또는 전자-파워 마이크로스코프 또는 그래픽적으로 구현된 용량성 또는 유도성 측정 및 그와 유사한 것의 이미지에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정될 상기 물체의 각각의 치수에 대한 스캐닝 빔들의 수는 적어도 8개인 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물체(6;16)는 결정될 치수 중 적어도 하나에 있어서 상기 물체 경계(7;17)는 상기 스캐닝 빔 필드(1;11)의 3차원적으로 제한된 활성 영역의 가장자리 경계에 일치하는 식으로 이동되는 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정중에, 상대적인 운동은 측정될 상기 물체 및 상기 스캐닝 빔 필드(1;11)과의 사이에서 발생하는 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 측정될 물체는 측정중에 운송되며, 상기 스캐닝 빔 필드(1;11)의 상기 활성 영역을 통해 연속적으로 운송되는 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
  13. 제 11항 또는 제12 항에 있어서, 상기 물체의 이미지는 측정을 위해 기록되고, 저장되고 평가되며 다음 단계에서 상기 결정된 측정 데이터는 상기 물체의 취급(handling) 및 처리 과정(treatment processes)들의 제어를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 물체의 비접촉 측정방법.
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