KR20080111653A

KR20080111653A - 3d measuring apparatus for camera using measurment probe of origin correction

Info

Publication number: KR20080111653A
Application number: KR1020070059869A
Authority: KR
Inventors: 신홍균; 정창진
Original assignee: 주식회사 인텍아이엠에스
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2008-12-24

Abstract

A 3D measuring device for correcting a starting point of a measuring probe by a camera is provided to precisely correct the starting point of a laser probe, which measures height, in the mechanical manner. A measuring probe includes camera probe(10) obtains the images of a certain subject and a laser probe measuring the height profile of the subject. A moving unit(30) moves a measuring frame. A coordinate system is mounted at a side of a base for correcting the starting point of the camera probe. A camera(50) is mounted on the bottom surface of the coordinate system for correcting the starting point of the laser probe. An operation part(60) determines a relative distance value between the corrected starting points according to the coordinates of the starting point. A control part(70) moves the laser probe according to the relative distance value.

Description

카메라를 이용하여 측정 프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치{3D measuring apparatus for camera using measurment probe of origin correction}3D measuring apparatus for camera using measurment probe of origin correction}

도 1은 본 발명에 따른 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치의 개략도,1 is a schematic diagram of a three-dimensional measuring apparatus for correcting the origin of the measuring probe using a camera according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 카메라 프로브의 원점 보정단계를 나타낸 사시도,2 is a perspective view illustrating an origin correction step of a camera probe according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 레이저 프로브의 원점 보정단계를 나타낸 사시도,3 is a perspective view showing an origin correction step of a laser probe according to the present invention;

도 4는 레이저 프로브의 원점 보정이 완료된 상태에서의 카메라로 획득되는 히스토그램 분포를 나타낸 도면,4 is a diagram illustrating a histogram distribution obtained by a camera in the state where the origin calibration of the laser probe is completed;

도 5는 레이저 프로브의 원점 보정이 되지 않는 상태에서 카메라로 획득한 히스토그램 분포를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating a histogram distribution obtained by a camera in a state in which the origin of the laser probe is not corrected.

<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for major symbols in the drawings>

10 : 카메라 프로브 20 : 레이저 프로브10: camera probe 20: laser probe

30 : 이동수단 40 : 좌표계30: moving means 40: coordinate system

50 : 카메라 60 : 연산부50: camera 60: calculator

70 : 제어부 80 : 베이스70: control unit 80: base

90 : 디스플레이부90 display unit

본 발명은 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 물체의 형상을 측정하는 레이저 프로브의 원점을 카메라를 이용하여 보정하는 3차원 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional measuring device for correcting the origin of the measuring probe using a camera, and more particularly to a three-dimensional measuring device for correcting the origin of a laser probe for measuring the shape of an object using a camera. will be.

기존에는 임의의 물체를 측정하기 위해 작업자가 측정공구를 이용하여 수작업으로 측정을 하였으나, 이것은 정확성이 매우 떨어졌다. 이러한 비정확성을 문제점을 해결하기 위해 개발된 측정장치는 수작업으로 인한 비정확성을 문제점을 해결하였다.In the past, an operator measured manually by using a measuring tool to measure an arbitrary object, but this was very inaccurate. The measurement device developed to solve this problem of inaccuracy solved the problem of inaccuracy caused by manual operation.

최근의 산업계 전분야에 걸친 급속한 기술 발전은 반도체,MEMS, 평판 디스플레이, 광부품 등의 분야에서 미세가공을 요구하고 있으며, 더 나아가 현재는 나노 단위의 초정밀 제조 기술을 요구하는 단계로 진입하고 있다.Recently, rapid technological developments in all fields of the industry are demanding micromachining in the fields of semiconductor, MEMS, flat panel display, optical parts, etc., and are now entering a stage requiring ultra-precision manufacturing technology in nano units.

이러한 가공에 있어서 요구되는 가공의 형상도 단순한 2차원 패턴에서 이제는 복잡한 3차원 형상으로 변화하고 있으며, 이에 따라 3차원 미세형상을 측정하는 기술의 중요성은 더욱 부각되고 있다.The shape of processing required for such processing has also changed from a simple two-dimensional pattern to a complex three-dimensional shape, and accordingly, the importance of a technique for measuring a three-dimensional fine shape is becoming more important.

일반적으로 측정 장치는, 가로, 세로 즉, X Y축만을 측정하는 2차원 방식의 측정장치와, X Y Z축을 모두 측정하는 3차원 방식의 측정장치가 있으며, 이 중에서 물체와 접촉하여 형상정보를 측정하는 접촉방식과 접촉하지 않고 측정하는 비접촉 방식이 있다.In general, the measuring device includes a two-dimensional measuring device measuring only the XY axis horizontally and vertically, and a three-dimensional measuring device measuring both the XYZ axis. There is a non-contact method of measuring without contacting the method.

접촉식 방식의 측정장치는 접촉프로브가 물체와 직접 접촉하여 그 형상을 따라 이동하면서 측정을 실시하고, 비접촉 방식은 광을 이용한 레이저 프로브나, 카메라 프로브를 이용하여 대상물을 측정하는 것이 일반적이며, 비접촉방식과 접촉방식을 접목한 측정장치 등 다양하다. 이러한 접촉방식과 비접촉 방식은 측정 대상물의 특성에 따라 적정한 측정장치를 사용한다.In the contact type measuring device, a contact probe directly contacts an object and moves along its shape. In the non-contact method, an object is measured by using a laser probe or a camera probe. Various measuring devices that combine the method and contact method. Such a contact method and a non-contact method use an appropriate measuring device according to the characteristics of the object to be measured.

이와 같은 측정장치의 활용예로는 Bump, PCB, 반도체, 금형, 대상물의 두께측정 등 다양한 산업분야에 이용되고 있는데, 측정작업을 실시하기 전 측정값의 오차를 낮추기 위해 측정 프로브의 원점을 보정한 후 측정을 실시한다.Examples of such measuring devices are used in various industries such as bump, PCB, semiconductor, mold, and object thickness measurement. Before the measurement work, the origin of the measuring probe is corrected to reduce the error of the measured value. After the measurement is performed.

하지만, 종래의 측정장치에 레이저 프로브의 원점을 보정하기 위해서는 좌표계에 포인팅되는 레이저 빔의 위치를 사용자가 육안으로 식별하고 원점을 보정하였으나, 육안에 의한 보정방법을 정확하지 못한 단점이 있다.However, in order to calibrate the origin of the laser probe in the conventional measuring device, the user visually identifies the position of the laser beam pointing to the coordinate system and corrects the origin, but there is a disadvantage in that the correcting method by the naked eye is not accurate.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 3차원 측정장치에 있어 높이를 측정하는 레이저 프로브의 원점을 카메라를 이용하는 기계적 방식을 사용하여 정확하게 보정하고자하는데 그 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is to accurately correct the origin of the laser probe measuring the height in the three-dimensional measuring apparatus using a mechanical method using a camera.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스상에 놓여진 임의 대상물의 3차원 형상을 측정하는 카메라를 이용하여 측정 프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치에 있어서, 상기 임의 대상물의 영상을 획득하는 카메라 프로브와, 상기 임의 대상물의 높이형상을 측정하는 레이저 프로브를 탑재한 측정프로브, 상기 측정프레임을 이동시키는 이동수단, 상기 카메라 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 베이스의 일측에 구비되는 좌표계, 상기 레이저 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 좌표계 저면에 구비되는 카메라, 상기 카메라 프로브의 보정된 원점의 좌표와 상기 레이저 프로브의 보정된 원점의 좌표를 통해 원점간의 상대거리 값을 결정하는 연산부 및 상기 카메라 프로브로 얻은 영상 중 높이 값이 필요한 지점을 결정하고 상기 결정된 지점으로 상대거리 값을 통해 레이저 프로브를 이동시키는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object, in the three-dimensional measuring apparatus for correcting the origin of the measurement probe by using a camera for measuring the three-dimensional shape of the arbitrary object placed on the base, obtaining the image of the arbitrary object A measuring probe equipped with a camera probe, a laser probe measuring a height shape of the arbitrary object, a moving means for moving the measuring frame, a coordinate system provided at one side of the base to correct the origin of the camera probe, and A camera provided on the bottom of the coordinate system to correct the origin of the laser probe, a calculation unit for determining the relative distance value between the origin through the coordinates of the corrected origin of the camera probe and the coordinates of the corrected origin of the laser probe and the camera probe Determining the point where the height value is needed among the obtained images and determining It characterized in that it comprises a control unit for moving the laser probe through the relative distance value to the point.

본 발명에 따른 바람직한 한 특징으로는, 상기 카메라는, 상기 좌표계의 중심과 일치되도록 상기 베이스 저면에 구비되는 것을 특징으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, the camera is provided on the bottom of the base so as to coincide with the center of the coordinate system.

본 발명에 따른 바람직한 다른 특징으로는, 상기 레이저 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 좌표계 저면에 구비되는 카메라는, 상기 레이저 프로브가 조사하는 조사빔의 휘도값에 대한 히스토그램 분포를 통해 레이저 프로브의 위치를 결정하여 원점을 보정하는 것을 특징으로 한다.According to another preferred feature of the present invention, the camera provided on the bottom of the coordinate system to correct the origin of the laser probe, the position of the laser probe through the histogram distribution of the luminance value of the irradiation beam irradiated by the laser probe And correcting the origin.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 카메라 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 베이스의 일측에 구비되는 좌표계는, 상기 베이스의 일측에 구비된 투명판 상에 구비되어 상기 레이저 프로브가 조사하는 광을 투과시키는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment of the present invention, a coordinate system provided on one side of the base to correct the origin of the camera probe is provided on a transparent plate provided on one side of the base to irradiate the laser probe. It is characterized by transmitting the.

본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 이동수단은, 상기 카메라 프로브와 레이저 프로브가 탑재된 측정프로브를 X,Y,Z축으로 이동시키기 위한 프레임과, 상기 프레임을 구동시켜주는 구동모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another preferred aspect of the present invention, the moving means includes a frame for moving the camera probe and the measurement probe mounted with the laser probe on the X, Y, and Z axes, and a drive motor for driving the frame. Characterized in that it comprises a.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an embodiment of a three-dimensional measuring apparatus for correcting the origin of the measuring probe using a camera according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치의 개략도, 도 2는 본 발명에 따른 카메라 프로브의 원점 보정단계를 나타낸 사시도이다.1 is a schematic diagram of a three-dimensional measuring apparatus for correcting the origin of the measuring probe using a camera according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the origin calibration step of the camera probe according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 프로브의 원점 보정단계를 나타낸 사시도, 도 4는 레이저 프로브의 원점 보정이 완료된 상태에서의 카메라로 획득되는 히스토그램 분포를 나타낸 도면, 도 5는 레이저 프로브의 원점 보정이 되지 않는 상태에서 카메라로 획득한 히스토그램 분포를 나타낸 도면이다.Figure 3 is a perspective view showing the home position correction step of the laser probe according to the present invention, Figure 4 shows a histogram distribution obtained by the camera in the state of the home position correction of the laser probe is completed, Figure 5 is not the origin correction of the laser probe Figure shows the histogram distribution obtained by the camera in the non-active state.

본 발명에 따른 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측 정장치는, 베이스에 놓여진 임의의 대상물에 대한 X축과 Y축을 측정하는 카메라 프로브(10)와, Z축 측정하는 레이저 프로브(20)와, 상기 카메라 프로브(10)와 레이저 프로브(20)를 이동시켜주는 이동수단(30)과, 각 프로브(10, 20)의 원점을 보정하기 위해 구비되는 좌표계(40)와, 상기 레이저 프로브(20)에서 조사되는 광을 획득하여 원점을 보정하기 위한 카메라(50)와, 상기 카메라 프로브의 보정된 원점의 좌표와 상기 레이저 프로브의 보정된 원점의 좌표를 통해 원점간의 상대거리 값을 결정하는 연산부(60) 및 각 구성들을 제어하는 제어부(70)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The three-dimensional side suitor for correcting the origin of the measuring probe using a camera according to the present invention includes a camera probe 10 for measuring an X axis and a Y axis for an arbitrary object placed on a base, and a laser probe for measuring Z axis ( 20, a moving means 30 for moving the camera probe 10 and the laser probe 20, a coordinate system 40 provided to correct the origin of each probe 10, 20, and the laser Determine the relative distance value between the origin through the camera 50 for correcting the origin by acquiring the light irradiated from the probe 20, the coordinates of the corrected origin of the camera probe and the coordinates of the corrected origin of the laser probe It characterized in that it comprises a calculation unit 60 and a control unit 70 for controlling each component.

또한, 본 발명에서는 레이저 프로브(20)의 원점을 보정할 때 카메라를 이용하여 원점을 보정하는 것을 주요 기술적 요지로 한다.In addition, in the present invention, when correcting the origin of the laser probe 20, the main technical point is to correct the origin using a camera.

카메라 프로브(10)는 검사영역인 베이스(80)에 놓여진 임의의 대상물(p)에 대한 X축과 Y축 즉, 가로길이와 세로길이를 측정하기 위한 것으로, 대상물의 형상을 영상으로 획득하고, 이를 통해 대상물에 대한 형상정보를 측정한다. 상기 카메라 프로브(10)는 후술할 이동수단(30)에 의해 X,Y,Z축으로 이동하면서 대상물의 형상을 촬영하고 촬영된 이미지는 소정의 알고리즘에 의해 해석함에 따라 X축과 Y축의 길이를 측정한다. 한편, 대상물에 대한 영상을 원활히 획득하기 위해 상기 카메라 프로브(10)에는 조명부(미도시)가 장착되어 있다.The camera probe 10 measures an X axis and a Y axis, that is, a horizontal length and a vertical length, of an arbitrary object p placed on the base 80, which is an inspection area, and acquires the shape of the object as an image. This measures the shape information about the object. The camera probe 10 captures the shape of the object while moving in the X, Y, and Z axes by the moving means 30 to be described later, and the captured image is interpreted by a predetermined algorithm to determine the length of the X and Y axes. Measure Meanwhile, in order to smoothly acquire an image of an object, an illumination unit (not shown) is mounted on the camera probe 10.

레이저 프로브(20)는 대상물(p)에 대한 Z축 즉, 높이를 측정하기 위한 것으로, 도면에는 나타내지 않았지만 광 조사부와 광 수신부로 구성되어 광 조사부에서 조사한 광을 다시 광 수신부로 수신되기까지의 거리(시간)를 측정함으로써 대상물 에 대한 Z축 즉, 높이를 측정하는 것이다.The laser probe 20 is for measuring the Z axis, that is, the height of the object p. Although not shown in the drawings, the laser probe 20 includes a light irradiation unit and a light receiving unit, and a distance from the light irradiation unit to the light receiving unit is received again. By measuring (time), the Z-axis, or height, of the object is measured.

상기 레이저 프로브(20) 역시 상기 카메라 프로브(10)와 동일하게 이동수단(30)에 의해 X,Y,Z축으로 이동 가능하며, Z축으로 이동시에는 그에 따른 이동거리를 반영하여 높이를 측정한다.The laser probe 20 is also movable in the X, Y, Z axis by the moving means 30 in the same way as the camera probe 10, and when moving to the Z axis to measure the height reflecting the movement distance accordingly .

이동수단(30)은 상기 카메라 프로브(10)와 레이저 프로브(20)를 베이스(80)상에서 이동시켜주기 위한 것으로, X축 프레임, Y축 프레임 및 Z축 프레임으로 구성되며, 각각의 프레임을 이동시켜주기 위한 구동모터 및 구동드라이버로 구성된다.The moving means 30 is for moving the camera probe 10 and the laser probe 20 on the base 80, and is composed of an X-axis frame, a Y-axis frame, and a Z-axis frame, and moves each frame. It consists of a drive motor and a drive driver.

상기 각각의 프레임은 구동모터에 회전에 따라 이동하기 위해 벨트(belt)방식 또는 랙기어 등이 설치되어 있어 각각의 방향으로 자유롭게 이동가능며, 이러한 방식 외에도 공지의 다양한 이동수단을 이용하여 구현 가능하다.Each frame has a belt method or a rack gear installed to move in accordance with the rotation of the drive motor, and can be freely moved in each direction, and in addition to these methods can be implemented using a variety of known moving means. .

좌표계(40)는 대상물(p)이 놓여지는 베이스(80)의 일측에 구비되는 것으로, 상기 카메라 프로브(10)와 레이저 프로브(20)를 이용하여 측정하기 전 원점을 보정하기 위해 구비된다.The coordinate system 40 is provided on one side of the base 80 on which the object p is placed. The coordinate system 40 is provided to correct the origin before measuring by using the camera probe 10 and the laser probe 20.

상기 좌표계(40)에 설치되는 베이스(80)의 일측면은 유리, 투명 아크릴 등과 같은 상기 레이저 프로브(20)에서 조사되는 광을 투과시킬 수 있는 투명 재질로 설치된다.One side surface of the base 80 installed in the coordinate system 40 is made of a transparent material that can transmit light emitted from the laser probe 20 such as glass, transparent acrylic, or the like.

우선, 좌표계(40)에 그려진 좌표선은 상기 카메라 프로브(10)가 원점 보정을 위해 준비된 것으로, 상기 카메라 프로브(10)가 좌표선을 획득(촬영)하여 좌표선의 중심이 획득된 영상(이미지)의 중심과 일치시켜 원점을 보정한다.First, the coordinate lines drawn on the coordinate system 40 are prepared by the camera probe 10 for the origin correction, and the camera probe 10 obtains (captures) the coordinate lines to obtain an image (image) of the center of the coordinate lines. Correct the origin by matching with the center of.

카메라(50)는 상기 좌표계(40)가 구비되는 상기 베이스(80)의 저면을 바라보도록 설치되는 것으로, 상기 레이저 프로브(20)가 조사하는 조사광을 획득하여 레이저 프로브의 원점을 보정하기 위해 설치된다.The camera 50 is installed to face the bottom surface of the base 80 provided with the coordinate system 40. The camera 50 is installed to acquire the irradiation light irradiated by the laser probe 20 to correct the origin of the laser probe. do.

상기 카메라(50)는 촬영소자(CCD : Charge Coupled Device)로 설치되며, 상기 레이저 프로브(20)에 조사되는 조사광을 입력받아 원점 보정에 사용된다.The camera 50 is installed as a charge coupled device (CCD), and receives the irradiation light irradiated to the laser probe 20 and is used to correct the origin.

우선, 상기 카메라(50)가 획득하는 이미지의 중앙은 상기 좌표계(20)에 그려진 좌표선의 중심과 일치하도록 설치되어 있다.First, the center of the image acquired by the camera 50 is installed to coincide with the center of the coordinate line drawn in the coordinate system 20.

이때, 조사되는 조사광을 통해 상기 카메라(50)가 획득하는 이미지 X,Y축의 휘도값에 대한 히스토그램(histogram) 분포를 얻고 이를 통해 원점을 보정한다. 도 4에 도시된 바와 같이 상기 레이저 프로브(20)의 원점이 일치할 경우 상기 카메라(50)가 획득한 이미지 X, Y축의 히스토그램 분포도가 중앙에 동일하게 분포될 것이며, 도 5에 도시된 바와 같이 레이저 프로브(20)의 원점이 일치하지 않을 경우에는 상기 카메라(50)가 획득한 이미지 X, Y축의 히스토그램 분포도가 중심에 동일하지 않을 것이다.In this case, a histogram distribution of luminance values of the X and Y axes of the image acquired by the camera 50 is obtained through the irradiated light, and the origin is corrected. As shown in FIG. 4, when the origins of the laser probes 20 coincide with each other, the histogram distributions of the images X and Y axes acquired by the camera 50 will be distributed in the center, as shown in FIG. 5. When the origins of the laser probes 20 do not coincide with each other, the histogram distributions of the images X and Y axes acquired by the camera 50 may not be the same at the center.

여기서 상기 카메라 프로브(10)가 우선적으로 상기 좌표계(40)를 영상으로 획득하여 원점을 보정하면 그에 대한 이동수단(30)의 X축 프레임과 Y축 프레임 즉, X,Y값을 0 값으로 보정한다.Here, when the camera probe 10 first obtains the coordinate system 40 as an image and corrects an origin, the camera probe 10 corrects the X-axis frame and the Y-axis frame, that is, the X and Y values of the moving means 30 to 0 values. do.

다음으로 상기 레이저 프로브(20)의 원점을 보정하기 위해 이동수단(30)에 의해 상기 좌표계(40)로 이동한 후 광 조사부에 광을 조사하면 상기 카메라(50)가 조사된 광을 획득하게 되고, 여기서 획득한 이미지의 히스토그램 분포를 이용하여 상기 레이저 프로브(20)의 원점을 보정한다.Next, after moving to the coordinate system 40 by the moving means 30 to correct the origin of the laser probe 20 and irradiates light to the light irradiation unit, the camera 50 obtains the irradiated light The origin of the laser probe 20 is corrected using the histogram distribution of the obtained image.

이때, 상기 레이저 프로브(20)의 원점은 0 +

X, 0 +

Y 값으로써, 상기 카메라 프로브(10)의 원점에서 레이저 프로브(20)의 원점을 보정하기 위해 이동한 값이

X와

Y값이 되는 것이다. 여기서 상기 카메라 프로브의 보정된 원점의 좌표와 상기 레이저 프로브의 보정된 원점의 좌표를 통해 원점가의 상대거리 값을 연산부(60)가 결정한다.At this time, the origin of the laser probe 20 is 0 +

X, 0 +

As the Y value, the value shifted from the origin of the camera probe 10 to correct the origin of the laser probe 20 is

X and

Y value. Here, the calculation unit 60 determines a relative distance value of the original value through the coordinates of the corrected origin of the camera probe and the coordinates of the corrected origin of the laser probe.

이와 같이 상기 카메라 프로브(10)와 레이저 프로브(20)의 원점을 보정한 후 제어부(70)의 제어에 의해 이동수단(30)이 카메라 프로브와 레이저 프로브를 이동시키면서 대상물의 형상정보를 측정하고, 측정값은 연산부(60)의 소정 알고리즘을 적용한 소프트웨어에 의해 대상물을 이미지화하여 디스플레이부(90)로 출력된다.As described above, after correcting the origins of the camera probe 10 and the laser probe 20, the moving means 30 measures the shape information of the object while the camera 30 moves the camera probe and the laser probe under the control of the controller 70. The measured value is output to the display unit 90 by imaging the object by software applying a predetermined algorithm of the calculating unit 60.

다음으로 본 발명에 따른 카메라를 이용해 측정 프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정기의 원점 보정과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.Next, the home position correction process of the three-dimensional measuring instrument for correcting the origin of the measurement probe using the camera according to the present invention will be described in detail.

임의 대상물(p)에 대한 형상정보를 측정하기 전 카메라 프로브(10)와 레이저 프로브(20)의 원점 보정을 실시한다.Origin measurement of the camera probe 10 and the laser probe 20 is performed before measuring the shape information of the arbitrary object p.

제어부(70)의 제어에 의해 이동수단(30)인 구동모터(미도시)를 동작시켜 각 프레임을 구동하여 좌표계(30)의 중앙으로 상기 카메라 프로브(10)를 위치시킨다. 위치가 완료되는 상기 좌표계(30)를 촬영하여 영상을 획득하여 영상의 중심과 상기 좌표계(30)의 중심이 일치하는지 여부를 확인한다. 만약 일치되지 않았다면 상기 제어부(70)는 다시 이동수단(30)을 제어하여 카메라 프로브(10)가 원점 보정될 수 있도록 구동시켜 재보정한다.Under the control of the controller 70, a driving motor (not shown), which is the moving means 30, is operated to drive each frame to position the camera probe 10 in the center of the coordinate system 30. The image is obtained by photographing the coordinate system 30 at which the position is completed, and confirms whether the center of the image coincides with the center of the coordinate system 30. If it does not match, the controller 70 controls the moving means 30 again to drive the camera probe 10 so that the origin can be corrected again.

상기 카메라 프로브(10)의 원점이 보정되면 X, Y값을 0값을 세팅하고, 레이저 프로브(20) 원점 보정을 위해 상기 이동수단(30)의 X축 프레임과 Y축 프레임을 이동시킨다. 상기 좌표계(40)에 위치한 후 광 조사부에서 조사된 광은 상기 좌표계(40)를 투과하여 베이스(40) 저면에 설치된 카메라(50)에 조사된다.When the origin of the camera probe 10 is corrected, the X and Y values are set to 0, and the X and Y axis frames of the moving means 30 are moved to correct the origin of the laser probe 20. The light irradiated from the light irradiation unit after being positioned in the coordinate system 40 passes through the coordinate system 40 and is irradiated to the camera 50 installed on the bottom surface of the base 40.

상기 카메라(50)는 조사된 광을 획득하여 이미지에 대한 X,Y축의 휘도값에 대한 히스토그램 분포를 확인하여 원점을 보정한다. X축과 Y축의 중심이 아닌 어느 한쪽(X축 또는 Y축, X,Y축 모두)으로 치우치면 이것을 보상하여 상기 레이저 프로브(20)를 이동시켜 다시 원점 보정을 실시한다. 보정된 레이저 프로브(20)의 원점값은 0 +

X, 0 +

Y값으로 설정된다.The camera 50 corrects the origin by acquiring the irradiated light and checking the histogram distribution of the luminance values of the X and Y axes of the image. If it is biased toward any one of the X axis and not the center of the Y axis (both X axis or Y axis, X, Y axis), it compensates for this and moves the laser probe 20 to perform home position correction again. The zero point value of the calibrated laser probe 20 is 0 +

X, 0 +

It is set to the Y value.

이렇게 상기 카메라 프로브(10)의 보정된 원점의 좌표와 상기 레이저 프로브(20)의 보정된 원점의 좌표를 통해 원점간의 상대거리 값(

)을 결정한다.Thus, the relative distance value between the origin through the coordinates of the corrected origin of the camera probe 10 and the corrected origin of the laser probe 20 (

Is determined.

앞에서 설명한 바와 같이 상기 카메라 프로브(10)의 원점을 먼저 보정하였지만, 레이저 프로브(20)의 원점을 먼저 보정하여도 전혀 무관하다.As described above, the origin of the camera probe 10 is first corrected, but the origin of the laser probe 20 may be corrected first.

원점 보정 완료 후 임의의 대상물에 대해 측정을 실시하면 상기 카메라 프로브(10)로 얻은 영상 중 높이 값이 필요한 지점을 결정하고, 상기 결정된 지점으로 상대거리 값을 통해 레이저 프로브(20)를 이동시켜 대상물의 높이를 측정하는 것이다.When the measurement is performed on an arbitrary object after completion of the origin correction, a point for which a height value is required is determined among the images obtained by the camera probe 10, and the laser probe 20 is moved to the determined point by a relative distance value. Is to measure the height.

대상물에 대한 형상을 측정한 각 프로브(10, 20)에서 측정한 측정값을 연산부(60)에서 연산하여 3차원 형상을 디스플레이부(90)로 출력된다.The measured value measured by each of the probes 10 and 20 measuring the shape of the object is calculated by the calculation unit 60, and the 3D shape is output to the display unit 90.

이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 대상물의 형상을 측정하기에 앞서 측정값을 오차를 없애기 위해 카메라 프로브와 레이저 프로브의 원점을 보정할 때 레이저 프로브의 원점을 카메라를 이용하여 보정함에 따라 원점 보정 정확도가 높음으로 그에 따라 측정값의 높은 정확성을 가질 수 있다.The present invention constructed and operated as described above corrects the origin of the laser probe by using a camera when correcting the origin of the camera probe and the laser probe in order to eliminate errors before measuring the shape of the object. The higher the, the higher the accuracy of the measurement.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. While the invention has been described and illustrated in connection with a preferred embodiment for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the construction and operation as shown and described.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Rather, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 카메라를 이용하여 원점을 보정하기 때문에 측정 프로브의 원점 보정 정확성이 높음으로, 이에 따라 측정 대상물에 대한 측정오차를 최소할 수 있는 장점이 있다.The present invention constructed and operated as described above has the advantage of minimizing the measurement error for the measurement object because the accuracy of the origin correction of the measurement probe is high because the origin is corrected using a camera.

또한, 기계적 요소를 이용한 보정으로 보정시간을 크게 단축시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the correction time can be significantly shortened by the correction using a mechanical element.

Claims

베이스상에 놓여진 임의 대상물의 3차원 형상을 측정하는 카메라를 이용하여 측정 프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치에 있어서,In the three-dimensional measuring apparatus for correcting the origin of the measurement probe using a camera for measuring the three-dimensional shape of any object placed on the base,

상기 임의 대상물의 영상을 획득하는 카메라 프로브와 상기 임의 대상물의 높이형상을 측정하는 레이저 프로브를 탑재한 측정프로브;A measurement probe equipped with a camera probe for acquiring an image of the arbitrary object and a laser probe for measuring a height shape of the arbitrary object;

상기 측정프레임을 이동시키는 이동수단;Moving means for moving the measuring frame;

상기 카메라 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 베이스의 일측에 구비되는 좌표계;A coordinate system provided at one side of the base to correct an origin of the camera probe;

상기 레이저 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 좌표계 저면에 구비되는 카메라;A camera provided at the bottom of the coordinate system to correct the origin of the laser probe;

상기 카메라 프로브의 보정된 원점의 좌표와 상기 레이저 프로브의 보정된 원점의 좌표를 통해 원점간의 상대거리 값을 결정하는 연산부; 및A calculator configured to determine a relative distance value between origins through the coordinates of the corrected origin of the camera probe and the coordinates of the corrected origin of the laser probe; And

상기 카메라 프로브로 얻은 영상 중 높이 값이 필요한 지점을 결정하고 상기 결정된 지점으로 상대거리 값을 통해 레이저 프로브를 이동시키는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치.A control unit for determining a point requiring a height value among the images obtained by the camera probe and moving the laser probe through the relative distance value to the determined point; correcting the origin of the measurement probe by using a camera comprising: 3D measuring device.

제 1항에 있어서, 상기 카메라는,The method of claim 1, wherein the camera,

상기 좌표계의 중심과 일치되도록 상기 베이스 저면에 구비되는 것을 특징으 로 하는 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치.3D measuring apparatus for correcting the origin of the measuring probe using a camera, characterized in that provided on the bottom surface of the base to match the center of the coordinate system.

제 1항에 있어서, 상기 레이저 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 좌표계 저면에 구비되는 카메라는, The camera of claim 1, wherein the camera is provided at the bottom of the coordinate system in order to correct the origin of the laser probe.

상기 레이저 프로브가 조사하는 조사빔의 휘도값에 대한 히스토그램 분포를 통해 레이저 프로브의 위치를 결정하여 원점을 보정하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치.3D measuring apparatus for correcting the origin of the measurement probe using a camera, characterized in that for correcting the origin by determining the position of the laser probe through the histogram distribution of the luminance value of the irradiation beam irradiated by the laser probe.

제 1항에 있어서, 상기 카메라 프로브의 원점을 보정하기 위해 상기 베이스의 일측에 구비되는 좌표계는, The coordinate system of claim 1, wherein the coordinate system is provided at one side of the base to correct an origin of the camera probe.

상기 베이스의 일측에 구비된 투명판 상에 구비되어 상기 레이저 프로브가 조사하는 광을 투과시키는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치.3D measuring apparatus for correcting the origin of the measuring probe using a camera, characterized in that provided on the transparent plate provided on one side of the base to transmit the light irradiated by the laser probe.

제 1항에 있어서, 상기 이동수단은,According to claim 1, The means for moving,

상기 카메라 프로브와 레이저 프로브가 탑재된 측정프로브를 X,Y,Z축으로 이동시키기 위한 프레임과, 상기 프레임을 구동시켜주는 구동모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치.Origin of the measurement probe using a camera, characterized in that it comprises a frame for moving the camera probe and the measurement probe mounted on the laser probe to the X, Y, Z axis, and a drive motor for driving the frame. 3D measuring device to calibrate.

베이스에 놓여진 대상물의 형상을 3차원으로 측정하는 측정장치에서 대상물의 형상을 측정하는 카메라 프로브와 레이저 프로브가 탑재된 측정프로브의 원점을 보정하기 위한 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치에 있어서,In the measuring device for measuring the shape of the object placed in the base in three dimensions, the camera probe for measuring the shape of the object and the camera for calibrating the origin of the measuring probe equipped with the laser probe are used to correct the origin of the measuring probe. In the measuring device,

상기 베이스의 일측에 구비되어 상기 카메라 프로브의 원점을 보정하기 위한 좌표계; 및A coordinate system provided at one side of the base to correct an origin of the camera probe; And

상기 베이스의 저면에 구비되고, 상기 레이저 프로브가 조사하는 광을 입사받아 원점을 확인하는 카메라;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용하여 측정프로브의 원점을 보정하는 3차원 측정장치.And a camera provided on the bottom of the base and checking the origin by receiving the light irradiated by the laser probe. 3D measuring apparatus for correcting the origin of the measurement probe by using a camera, characterized in that it comprises a.