KR20170027893A - 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법 - Google Patents

트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170027893A
KR20170027893A KR1020150123927A KR20150123927A KR20170027893A KR 20170027893 A KR20170027893 A KR 20170027893A KR 1020150123927 A KR1020150123927 A KR 1020150123927A KR 20150123927 A KR20150123927 A KR 20150123927A KR 20170027893 A KR20170027893 A KR 20170027893A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reference pattern
pattern data
pattern
phase
inspected
Prior art date
Application number
KR1020150123927A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101766468B1 (ko
Inventor
박찬화
한영진
최경진
Original Assignee
주식회사 미르기술
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 미르기술 filed Critical 주식회사 미르기술
Priority to KR1020150123927A priority Critical patent/KR101766468B1/ko
Publication of KR20170027893A publication Critical patent/KR20170027893A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101766468B1 publication Critical patent/KR101766468B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2531—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object using several gratings, projected with variable angle of incidence on the object, and one detection device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10004—Still image; Photographic image
    • G06T2207/10012—Stereo images

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 프로젝터에서 검사대상물에 패턴 조명을 조사한 후 반사되는 패턴 이미지를 이용하여 상기 검사대상물의 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 측정 장치에 의해 수행되는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 있어서, 서로 다른 주기를 가지는 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 생성하는 단계; 상기 프로젝터에서 기설정된 기준에 따라 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 로딩하고, 상기 로딩한 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대응되는 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 상기 검사대상물의 표면에 투영하는 단계; 적어도 하나 이상의 카메라에서 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 조명이 조사된 상기 검사대상물의 표면을 촬영하여 다수의 제1 내지 제3 패턴 이미지를 각각 획득하는 단계; 상기 검사대상물의 측정 범위에 따라 제1 내지 제3 패턴 이미지 중에서 서로 다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지를 선택하는 단계; 및 상기 선택한 2개의 패턴 이미지에서 위상 정보를 추출하여 위상-높이 연산식에 의해 상기 검사대상물에 대한 높이 정보를 산출하는 단계를 포함한다. 따라서, 본 발명은 다양한 높이를 가지는 검사대상물에 대한 2π의 모호성을 해결함과 동시에 검사대상물의 검사영역 또는 특성 정보별로 서로 다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지를 선택하여 검사대상물의 높이 정보를 산출할 수 있어 기존 방식에 비해 측정 정확도는 높이면서 검사 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법{Method for 3D shape measuring using of Triple Frequency Pattern }
본 발명은 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주기가 서로 다른 3개의 주파수 패턴 조명을 사용하여 획득한 3개의 패턴 이미지 중에서 검사대상물의 측정범위에 따라 2개의 패턴 이미지를 선택적으로 사용하여 검사대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 관한 것이다.
3차원 형상 측정 기술은 레이저를 이용한 광삼각법, 스테레오를 이용하는 측정 방법, 모아레 원리를 이용하는 측정 방법 등이 개발 사용되고 있다. 이러한 측정 방법은 광학을 이용하기 때문에 빠르고 정확한 3차원 형상을 얻어낼 수 있다.
모아레를 이용한 3차원 형상 측정 방법은 패턴조명을 검사대상물로 조사한 후 반사되는 패턴 이미지를 이용하여 검사대상물의 3차원 형상을 측정하는 것으로서, 패턴 이미지를 이용하여 검사대상물의 3차원 형상을 측정하기 위한 해석 방법으로 위상 천이 방법이 있다.
위상 천이 방법은 검사대상물의 기준면을 이동시키면서 여러 장의 간섭 신호에 따른 패턴 이미지를 획득하고, 획득된 패턴 이미지의 각 측정점에서의 간섭 신호의 형태와 높이간의 수학적 관계를 해석하여 검사대상물의 3차원 형상을 측정한다.
이러한 위상 천이 방법을 이용한 3차원 형상 측정 방법은 인접한 두 측정점의 높이차가 광원 등가파장의 정수배 정도 이상일 경우에 측정 오차가 발생하는 2π 모호성이라는 문제가 발생하고, 격자의 줄무늬 피치에 따라 검사대상물의 측정범위가 제한되는 문제점이 있다.
종래에는 측정하고자 하는 지점의 위상변위가 주변 지점에 비해 2π 이상으로 차이가 나는 경우, 측정지점의 높이값에 2π를 보정하고서 이를 결과값에 반영하는 방식으로 2π 모호성의 문제점을 해결하고자 하였다.
하지만, 종래기술에 따른 위상 천이 방법을 이용하는 3차원 형상 측정방법은 2개의 측정 대상물들이 2π 이상으로 상호 떨어져 위치하는 경우, 그 측정 결과값이 2π 모호성에 의한 결과인지 아니면 2π 이상의 깊이를 갖는 측정 대상물인지를 구분하기가 어려워서, 부정확한 결과가 발생될 수 있는 문제점이 여전히 존재하였다. 즉, 2π 모호성을 가지고 있어 상대적인 3차원 정보를 얻을 수는 있지만, 정확한 3차원 정보를 얻는다는 것은 불가능하였다.
이에, 2π 모호성을 해결하기 위한 기술로서 한국등록특허 제10-0558325호에 스테레오 비전과 모아레를 이용한 3차원 검사방법 및 장치에 대한 기술이 제안된 바 있다.
종래의 스테레오 비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치는 광투영부가 일정한 패턴을 수차례 주사하고 측정 대상물을 모터로 위상천이 시키면, 매 시점마다 두 대의 카메라가 측정 대상물을 각각 측정하고, 이렇게 측정된 수많은 3차원 형상정보들을 상호 비교함으로써 최종적으로 측정 대상물의 3차원 형상정보를 측정하도록 구성하였다.
하지만, 종래의 스테레오 비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치는 2π 모호성을 완벽하게 해결하지 못하였다. 즉, 좌우 위상정보의 배수가 되는 위치에서 다시 2π 모호성이 발생하였고, 정합점 찾기 문제를 해결하지 못하였다.
또한, 하나의 영사식 모아레를 이용한 3차원형상 측정장치에서 측정범위가 다른 검사대상물을 측정하고자 하는 경우에, 2π 모호성의 문제를 개선하기 위해서는 각 검사대상물의 측정범위에 해당하는 격자를 교체하는 방식이 이용되기도 하지만 이 경우 격자 교체를 위한 시간이 소요되므로 검사 속도가 저하되는 단점이 있다.
이를 개선하기 위한 기술로서, 다수개의 프로젝터에 각각 서로 다른 등가파장을 갖는 패턴조명을 발생하여 검사대상물로 조사시켜 얻은 위상 정보를 이용하여 높이 정보를 산출함으로써 2π 모호성을 제거하여 검사대상물의 최대 측정 높이를 증가시킬 수 있도록 하는 기술로서 한국등록특허 제10-1190122호에 다중파장을 이용한 3차원형상 측정장치 및 측정방법이 제안된 바 있다.
종래의 다중파장을 이용한 3차원형상 측정장치 및 측정방법은, 다수개의 프로젝터에 각각 서로 다른 등가파장을 갖는 패턴 조명을 검사대상물로 투영하여 획득한 위상 정보를 이용하여 높이 정보를 산출함으로써 2π 모호성을 제거하여 검사대상물의 최대 측정 높이를 증가시킬 수 있도록 한다. 이 경우에, 2π 모호성을 일부 해결하고 있지만 검사대상물의 높이 편차에 정밀성이 떨어지고, 다양한 부품/제품 검사에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
즉, 종래의 다중 파장을 이용한 3차원형상 측정 장치 및 측정 방법은 카메라 주변의 두 프로젝터에서 비슷한 주기, 즉 제1 주기를 갖는 격자 패턴광과 제2 주기를 갖는 격자 패턴광을 각각 투영하여 맥놀이 성분에 따른 제3 주기를 갖는 패턴 이미지를 획득하여 높이 정보를 산출한다.
구체적으로는 제1 주기를 갖는 격자 패턴광을 검사 대상물의 표면에 조사하여 획득된 다수개의 제1 패턴 이미지를 N-버킷 알고리즘을 이용하여 제1위상을 산출하고, 제2 주기를 갖는 격자 패턴광을 검사 대상물의 표면에 조사하여 획득된 다수개의 제2 패턴 이미지를 N-버킷 알고리즘을 이용하여 제2 위상을 산출한다.
그리고, 제1 및 제2위상이 산출되면 제1 주기를 갖는 격자 패턴광과 제2 주기를 갖는 격자 패턴광에 의한 맥놀이 현상에 따른 제3위상을 산출한다. 상기 산출한 제3위상을 이용하여 제1위상의 제1차수와 제2위상의 제2차수를 산출하는 것으로서, 제1차수 M은 φ1(x,y)=2πh/λ1+M·2π를 이용하여 산출하며, 제2차수 N은 φ1(x,y)=2πh/λ1+N·2π를 이용하여 산출하고, 산출된 제1 및 제2차수와 제1 및 제2위상을 이용하여 제1 및 제2 높이정보를 산출한다
그런데, 이 경우에 패턴이 모두 정확하게 투영되지 않으면 정확한 측정이 어려운 단점이 있다. 즉, 검사대상물 주변에 높이를 갖는 장애물이 위치한 경우 어느 하나의 프로젝터에서 투영한 패턴에 대하여 그림자가 발생할 수 있어 정확한 높이 측정이 불가능한 문제가 있었다.
예를 들어, 제1 프로젝터에서 투영된 제1 주파수 성분(f1)을 갖는 패턴은 정확하게 카메라를 통해 촬영되지만, 제2 프로젝터에서 투영된 제2 주파수 성분(f2)을 갖는 패턴은 검사 대상물에 의해 발생한 그림자에 의해 가려져 정확하게 촬영되지 않게 되는 문제가 발생하게 되므로, 2개의 파장의 맥놀이 성분에 의한 제3 주파수 성분을 정확하게 획득할 수 없는 단점이 발생한다.
한국등록특허 제10-1190122호와 다른 형태로 한국등록특허 제10-0901537호에 칼라격자를 적용한 3차원 측정방법이 제안된 바 있다.
종래의 칼라격자를 적용한 3차원 측정 방법은, 모아레 기법에 해당하는 주기를 갖는 빨간색 칼라격자, 녹색 칼라격자, 푸른색 칼라격자를 하나의 합성패턴으로 합성하는 단계, 합성된 격자를 하나의 측정물체에 영사하는 단계, 이미지를 획득하는 단계, 합성패턴의 이미지로부터 빨간색, 녹색, 푸른색 칼라격자를 분리하는 단계를 통해 3차원 형상을 측정하는 것이다.
종래의 칼라격자를 적용한 3차원 측정 방법은 2π의 모호성을 해결하고 있지만 3가지 색상의 칼러격자를 합성한 패턴을 만들어서 조사함으로써 다양한 높이에 대응할 수 없는 문제점이 있다.
이와 같이, 일반적인 위상 천이 투영식 모아레를 이용한 3차원 형상 측정 기술은 1/4 주기씩 격자를 위상 이동하면서 대상물의 형상을 측정하기 때문에 1주기동안 4회의 영상을 촬영한다. 이때, 서로 다른 주기의 격자를 이용할 경우에는 큰 주기의 격자에서 4회 영상 촬영을 수행하고, 작은 주기의 격자에서 4회 영상을 촬영해야 하므로 격자 무늬 조명을 조사하는 하나의 프로젝터당 총 8회의 영상을 촬영해야 한다.
큰 주기와 작은 주기를 이용한 이중 주파수 패턴을 적용한 경우에, 측정 범위를 높이기 위해 큰 주기와 작은 주기 사이의 패턴 주기 비율(Pattern Period Ratio)을 크게 하면 되지만 위상 변환 과정(Phase unwrapping)의 오류가 발생할 가능성이 높다는 단점이 있다.
이중 주파수 패턴을 적용한 3차원 형상 측정 기술에서 측정 범위는 큰 주기, 즉 낮은 주파수(low frequency) 패턴에 의해 결정되지만 높은 주파수(high frequency) 패턴과의 패턴 주기 비율 제한으로 사용자 임의대로 크게 설정하기 어렵기 때문에 측정 범위가 제한적일 수 밖에 없는 단점이 있다. 예를 들어, 고주파수 패턴의 측정 범위가 900㎛(8픽셀)일 경우에 패턴 주기 비율을 9로 설정할 경우에 저주파수 패턴은 측정 범위가 8㎜(72픽셀)로 제한된다.
이러한 단점을 해소하기 위해 3차원 형상 측정 기술에 3중 주파수 패턴을 적용하여 검사대상물의 높이를 측정할 경우에, 이중 주파수 패턴의 경우에 8장의 패턴 이미지를 획득하지만 3중 주파수 패턴의 경우에 12장의 패턴 이미지를 획득해야 하므로 이미지 촬영 횟수와 촬영 시간이 많이 소요되며, 검사를 위한 연산 시간이 2중 주파수 패턴에 비해 3중 주파수 패턴이 최소 1.5배 증가하므로 3차원 형상의 검사 시간이 지연되는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0558325호 " 스테레오 비전과 모아레를 이용한 3차원 검사방법 및 장치 " 한국등록특허 제10-1190122호 " 다중파장을 이용한 3차원형상 측정장치 및 측정방법 " 한국등록특허 제10-0901537호 " 칼라격자를 적용한 3차원 측정방법 "
본 발명은 주기가 서로 다른 3개의 주파수 패턴 조명을 사용하여 각 주기별 다수의 패턴 이미지를 획득하고, 검사대상물의 검사영역이나 특성 정보에 따라 서로 다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지를 선택하여 검사대상물의 높이를 산출하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 선택한 2개의 패턴 이미지간의 패턴 주기 비율을 7이하의 정수배로 설정 가능함으로써 위상 변환 과정에서의 오류 발생 가능성이 최소화되어 측정 범위를 극대화시키면서 측정 정확도도 향상시킬 수 있는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법을 제공한다.
실시예들 중에서, 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법은, 적어도 하나 이상의 프로젝터에서 검사대상물에 패턴 조명을 조사한 후 반사되는 패턴 이미지를 이용하여 상기 검사대상물의 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 측정 장치에 의해 수행되는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 있어서, 서로 다른 주기를 가지는 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 생성하는 단계; 상기 프로젝터에서 기설정된 기준에 따라 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 로딩하고, 상기 로딩한 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대응되는 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 상기 검사대상물의 표면에 투영하는 단계; 적어도 하나 이상의 카메라에서 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 조명이 조사된 상기 검사대상물의 표면을 촬영하여 다수의 제1 내지 제3 패턴 이미지를 각각 획득하는 단계; 상기 검사대상물의 측정 범위에 따라 제1 내지 제3 패턴 이미지 중에서 서로 다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지를 선택하는 단계; 및 상기 선택한 2개의 패턴 이미지에서 위상 정보를 추출하여 위상-높이 연산식에 의해 상기 검사대상물에 대한 높이 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 서로 다른 주기를 가지는 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 생성하는 단계는, 상기 제1 기준 패턴 데이터를 주기당 N개의 픽셀 수를 가지도록 구성하고, 상기 제2 기준 패턴 데이터를 M(M＜N)개의 픽셀 수를 가지도록 구성하며, 상기 제3 기준 패턴 데이터를 L(L＜M)개의 픽셀 수를 가지도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 기준 패턴 데이터와 제2 기준 패턴 데이터의 픽셀수는 정수배이고, 상기 제2 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터의 픽셀수는 정수배인 것을 특징으로 한다.
상기 프로젝터에서 기설정된 기준에 따라 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 로딩하고, 상기 로딩한 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대응되는 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 상기 검사대상물의 표면에 투영하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 조명이 기설정된 위상값만큼 위상 이동하면서 설정횟수만큼 상기 검사대상물의 표면에 각각 투영되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 검사대상물의 측정 범위는 검사 영역 또는 특성 정보이고, 상기 특성 정보는 상기 검사대상물의 종류, 높이, 크기, 제조업체, 부품 정보, 모델명, 색상, 식별 코드 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 선택한 2개의 패턴 이미지에서 위상 정보를 추출하여 위상-높이 연산식에 의해 상기 3차원 형상의 높이 정보를 산출하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터별로 기준 높이에서의 기준 위상값을 각각 생성하여 저장하는 단계; 상기 각 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대해 단위 스텝(Unit step)씩 높이 이동하면서 캘리브레이션을 수행하여 교정 상수값을 결정하는 단계; 상기 검사 대상물의 검사 영역을 설정한 후 상기 선택한 2개의 패턴 이미지를 이용하여 상기 검사대상물의 위상값을 산출하는 단계; 및 상기 기준 위상값과 상기 검사대상물의 위상값의 차이를 구하고, 상기 교정 상수값을 이용하여 위상-높이 연산식에 의해 높이를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터별로 기준 높이에서의 기준 위상값을 각각 생성하여 저장하는 단계는, 상기 각 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 기설정된 위상값만큼 위상 이동하면서 설정횟수만큼 상기 검사대상물의 표면에 각각 투영하여 다수의 제1 내지 제3 기준 패턴 이미지를 획득하고, 상기 다수의 제1 내지 제3 기준 패턴 이미지를 이용하여 기준 위상값을 각각 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대해 단위 스텝(Unit step)씩 높이 이동하면서 캘리브레이션을 수행하여 교정 상수값을 결정하는 단계는, 상기 제1 기준 패턴 데이터와 제2 기준 패턴 데이터에 대한 제1 교정 상수값을 결정하고, 상기 제2 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터에 대한 제2 교정 상수값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 기준 패턴 데이터와 제2 기준 패턴 데이터간의 패턴 주기 비율을 설정값 이하에서 정수배로 설정하고, 상기 제2 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터간의 패턴 주기 비율을 설정값 이하에서 정수배로 설정하여 상기 검사대상물의 측정 범위를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다양한 높이를 가지는 검사대상물에 대한 2π의 모호성을 해결함과 동시에 검사대상물의 검사영역 또는 특성 정보별로 서로 다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지를 선택하여 검사대상물의 높이 정보를 산출할 수 있어 기존 방식에 비해 측정 정확도는 높이면서 검사 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 선택한 2개의 패턴 이미지간의 패턴 주기 비율을 7이하의 정수배로 설정 가능함으로써 위상 변환 과정에서의 오류 발생 가능성이 최소화되어 측정 범위를 극대화시키면서 측정 정확도 및 반복도를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 구성을 설명하는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법을 설명하는 순서도
도 3은 도 2의 제1 기준 패턴 데이터에 따른 제1 기준 패턴 이미지와 제1 패턴 이미지를 설명하는 도면
도 4는 도 2의 제2 기준 패턴 데이터에 따른 제2 기준 패턴 이미지와 제2 패턴 이미지를 설명하는 도면
도 5는 도 2의 제3 기준 패턴 데이터에 따른 제3 기준 패턴 이미지와 제3 패턴 이미지를 설명하는 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 의해 단차시편높이를 측정하는 과정을 설명하는 도면
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 구성을 설명하는 정면도이다.
도 1을 참고하면, 3차원 형상 측정 장치(100)는, 스테이지(110), 복수의 조명(도시되지 않음), LED 구동부(120), 수직 카메라(130), 복수의 프로젝터(140), 프로젝터 구동부(145), 그래버(150), 영상 처리부(160) 및 인터페이스부(170)를 포함한다.
스테이지(110)는 검사 대상물을 지지하고, 영상 처리부(160)의 제어에 따라 이동하면서 검사 대상물을 검사 위치로 이송시킨다.
조명은 검사 대상물에 R, G, B의 컬러조명 또는 백색 조명을 위한 복수 개의 LED가 미리 설정된 방식으로 배치된다. 이러한 조명은 2개, 3개 또는 6개 등의 다양한 개수와 형태의 조명을 포함할 수 있다.
LED 구동부(120)는 조명 제어 신호에 따라 조명 또는 복수의 프로젝터(140)의 LED를 일정 시간 점등시키거나, 인터페이스부(170)를 통해 영상 처리부(160)에서 제공되는 각 LED의 점등 밝기 값에 따라 각 LED의 점등 밝기를 조절한다.
수직 카메라(130)는 스테이지(110)의 상부에 설치되어 검사 대상물의 이미지를 촬영하여 영상 신호를 출력한다. 이러한 수직 카메라(130)는 컬러 조명을 점등한 상태에서의 2차원 이미지를 획득하기 위한 카메라이며, 촬영된 컬러 이미지를 이용하여 2차원 검사를 수행한다. 여기서, 컬러 이미지는 3차원 데이터에 대한 텍스쳐링을 통해 3차원 이미지를 형상화하는데 사용된다.
또한, 수직 카메라(130)는 프로젝터(140)에 의해 수직 패턴 또는 수평 패턴의 조명 패턴이 조사되는 상태에서 패턴 이미지를 획득하고, 획득한 패턴 이미지를 이용하여 검사대상물의 3차원 형상을 산출하는 3차원 검사를 수행한다.
적어도 하나 이상의 프로젝터(140)는 디지털 방식으로 비전 검사의 목적에 맞는 조명 패턴에 대한 조명 패턴 데이터를 로딩하여 검사 대상물에 특정한 조명 패턴을 투사할 수 있고, 영상 처리부(160)를 통해 소프트웨어적으로 패턴 주기 및 방향을 설정할 수 있다. 프로젝터(140)는 수직 패턴 또는 수평 패턴을 검사 대상물의 표면에 조사하는 3D 광학계로서 패턴의 주기는 영상 처리부(160)에서 제공받은 패턴 데이터에 따라 결정될 수 있다.
이러한 프로젝터(140)는 수직 카메라(130)의 주위에 상호 대향되게 복수 개가 배치된다. 예를 들어, 2개의 프로젝터(140)는 수직카메라(130)의 좌우측에 서로 대향되도록 설치되고, 나머지 2개의 프로젝터(140)는 수직 카메라(130)의 상하측에 서로 대향되도록 설치된다. 4개의 프로젝터(140)는 수직 카메라(130)를 중심으로 동일한 동심원 상에 배치될 수 있다.
프로젝터 구동부(145)는 영상 처리부(160)의 트리거 신호가 전송되면 조명 제어 신호에 따라 프로젝터(140)를 동작시키고, 조명 제어 신호와 동기화하여 수직 카메라(130)가 이미지를 촬상하기 위한 이미지 획득 신호를 발생하여 그래버(150)에 전송한다. 또한, 프로젝터 구동부(145)는 디지털 방식으로 비전 검사의 목적에 맞는 패턴에 대한 패턴 데이터를 로딩하여 저장하고 있다.
그래버(150)는 이미지 획득 신호에 따라 수직 카메라(130)의 촬영을 지시하고, 수직 카메라(130)의 연결 라인을 통해 전송되는 패턴 이미지에 대한 영상 신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 영상 신호를 영상 처리부(160)로 전송한다.
영상 처리부(160)는 그래버(150)에서 전송되는 디지털 영상 신호를 영상 처리하여 출력한다. 또한, 영상 처리부(160)는 스테이지(110), 조명, LED 구동부(120), 수직 카메라(130), 프로젝터(140) 및 그래버(150)의 동작을 전체적으로 제어한다.
그리고, 영상 처리부(160)는 수직 카메라(130)에서 촬영된 영상 신호들을 이용하여 검사 대상물의 검사 이미지 또는 검사 결과 데이터를 디스플레이 수단(도시되지 않음)으로 출력할 수 있고, 디스플레이 수단에 출력된 검사 이미지 또는 검사 결과 데이터를 통해 검사 대상물의 형상을 확인하거나 불량 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 영상 처리부(160)는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 네트워크 접속이 가능한 통신 기기일 수 있으며, 3차원 형상 측정 장치에 관련한 알고리즘을 내장하여 영상 처리 및 비전 검사 등을 수행할 수 있는 단말로서, 그 종류에 제한이 없다.
인터페이스부(170)는 영상 처리부(160)에서 발생되는 트리거 신호를 전송받아 프로젝터 구동부(145)에 전송한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2를 참고하면, 3차원 형상 측정 장치에 의해 수행되는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법은, 서로 다른 주기인 T1, T2, T3를 가지는 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 생성하여 저장한다.(S1) 제1 기준 패턴 데이터는 낮은 주파수(f1=1/T1)를 가지고, 제2 기준 패턴 데이터는 중간 주파수(f2=1/T2)를 가지며, 제3 기준 패턴 데이터는 높은 주파수(f3=1/T3)를 가진다.
이때, 각 기준 패턴 데이터는 이미지로 생성되며, 이미지에서 주파수는 픽셀 수로 표시한다. 즉 낮은 주파수의 기준 패턴에서 1주기의 패턴을 구성하는 픽셀수는 높은 주파수의 기준 패턴에서 1주기의 패턴을 구성하는 픽셀 수보다 많게 된다. 예를 들면, 낮은 주파수의 제1 기준 패턴 이미지는 96 픽셀, 중간 주파수의 제2 기준 패턴 이미지는 24 픽셀, 높은 주파수의 제3 기준 패턴 이미지는 8 픽셀로 구성할 수 있고, 제1 기준 패턴 이미지와 제2 기준 패턴 이미지의 픽셀 수는 정수배(K1)이며, 제2 기준 패턴 이미지와 제3 기준 패턴 이미지의 픽셀 수도 정수배(K2)이다.
프로젝터 구동부(145)는 기설정된 기준에 따라 투영될 특정 주기의 기준 패턴 데이터를 로딩하여 저장하고, 영상 처리부(160)는 해당 기준 패턴 데이터에 따라 조명의 밝기 설정값을 결정하며, 프로젝터(140)의 구동과 카메라(130)의 촬영을 위한 트리거 신호를 출력한다.(S2)
프로젝터 구동부(145)는 트리거 신호를 전송받아 조명 제어 신호에 따라 프로젝터(140)의 조명을 동작시키고, 조명 제어 신호와 동기화하여 수직 카메라(130)가 이미지를 촬상하기 위한 이미지 획득 신호를 발생하여 그래버(150)에 전송한다.
프로젝터(140)의 조명은 조명 제어 신호에 따라 일정 시간 동안 점등되어 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터 중 어느 하나의 기준 패턴 데이터에 의한 기준 패턴 조명을 검사대상물의 표면에 투영한다.(S3)
프로젝터(140)는 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 기설정된 위상값인 π/2만큼 위상 이동하면서 검사대상물의 표면에 4회 투영한다. 즉, 제1 기준 패턴 조명을 4회, 제2 기준 패턴 조명을 4회, 제3 기준 패턴 조명을 4회 투영하여 총 12회 투영작업을 수행한다.
적어도 하나 이상의 카메라(130)는 특정 주기의 기준 패턴 조명이 조사된 검사대상물의 표면을 촬영하여 다수의 패턴 이미지를 각각 획득한다.(S4) 즉, 제1 기준 패턴 조명이 4회 조사되면 카메라(130)는 제1 기준 패턴 조명이 조사된 검사 대상물의 표면을 4회 촬영하여 4장의 제1 패턴 이미지를 획득하고, 제2 기준 패턴 조명이 4회 조사되면 카메라(130)는 제2 기준 패턴 조명이 조사된 검사 대상물의 표면을 4회 촬영하여 4장의 제2 패턴 이미지를 획득하며, 제3 기준 패턴 조명이 4회 조사되면 카메라(130)는 제3 패턴 조명이 조사된 검사대상물의 표면을 4회 촬영하여 4장의 제3 패턴 이미지를 획득한다.
3차원 형상 측정 장치는 제1 기준 패턴 조명, 제2 기준 패턴 조명 및 제3 기준 패턴 조명에 의한 모든 패턴 이미지를 획득하면 검사대상물의 측정 범위에 따라 제1 내지 제3 패턴 이미지 중에서 서로 다른 주기를 갖는 2개의 패턴 이미지를 선택한다.(S5, S6)
이때, 검사대상물의 측정 범위는 검사 영역별 또는 특성 정보이고, 특성 정보는 검사대상물의 종류, 높이, 크기, 제조업체, 부품 정보, 모델명, 색상, 식별 코드 중 어느 하나가 될 수 있다.
예를 들어, 검사대상물이 복수 개의 칩이 실장된 PCB일 경우에, 3차원 형상 측정 장치는 높은 칩의 경우에 제1 패턴 이미지와 제2 패턴 이미지를 선택하고, 낮은 칩의 경우에 제2 패턴 이미지와 제3 패턴 이미지를 선택한다.
3차원 형상 측정 장치는 칩의 표면 높이를 측정하는 경우에 제1 패턴 이미지와 제2 패턴 이미지를 선택하며, 솔더의 높이를 측정하는 경우에 제2 패턴 이미지와 제3 패턴 이미지를 선택한다.
영상 처리부(160)는 선택한 2개의 패턴 이미지에서 위상 정보를 추출하여 위상-높이 연산식에 의해 검사 대상물의 높이 정보를 산출할 수 있다.(S7)
도 3은 도 2의 제1 기준 패턴 데이터에 따른 제1 기준 패턴 이미지와 제1 패턴 이미지를 설명하는 도면이고, 도 4는 도 2의 제2 기준 패턴 데이터에 따른 제2 기준 패턴 이미지와 제2 패턴 이미지를 설명하는 도면이며, 도 5는 도 2의 제3 기준 패턴 데이터에 따른 제3 기준 패턴 이미지와 제3 패턴 이미지를 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 5를 참고하면, 영상 처리부(160)는 검사대상물의 높이 정보를 산출하기 이전에 기준 위상 계산 과정과 캘리브레이션 과정을 수행한다.
먼저, 기준 위상 계산 과정은 스테이지에 평면 형태의 플레이트를 올려놓고, 기준 높이에서 제1 기준 패턴 데이터에 따른 제1 기준 패턴 조명을 π/2씩 위상 이동하면서 총 4장의 제1 기준 패턴 이미지를 획득한다. 마찬가지로, 제2 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터에 따른 제2 기준 패턴 이미지 및 제3 기준 패턴 이미지를 각각 4장씩 획득한다.
3차원 형상 측정 장치는 제1 기준 패턴 이미지, 제2 기준 패턴 이미지 및 제3 기준 패턴 이미지를 이용하여 기준 위상값을 계산하여 저장한다.
그 후, 3차원 형상 측정 장치는 제1 내지 제3 기준 패턴 이미지를 단위 스텝(Unit step)씩 높이 이동하면서 캘리브레이션 과정을 수행함으로써 제1 기준 패턴 이미지와 제2 기준 패턴 이미지에 대한 제1 교정 상수값을 결정하며, 제2 기준 패턴 이미지와 제3 기준 패턴 이미지 대한 제2 교정 상수값을 결정한다.
이때, 교정 상수값은 기준 높이에서의 기준 위상값과 각 단위 스텝 높이에서의 위상값과의 차이를 이용하여 산출할 수 있다.
영상 처리부(160)는 검사대상물의 표면을 촬영한 제1 패턴 이미지, 제2 패턴 이미지 및 제3 패턴 이미지로부터 검사대상물의 위상값을 각각 산출하고, 티칭시 검사대상물의 측정 범위에 따라 서로 다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지를 선택한 후 각 주기에 대한 기준 위상값과 검사대상물의 위상값의 차이를 구하고, 해당 교정 상수값을 이용한 위상-높이 연산식에 의해 높이 정보를 환산한다.
영상 처리부(160)는 프로젝터(140)가 4대인 경우에, 4개의 프로젝터(140)에서 투영된 기준 패턴 조명으로부터 획득된 패턴 이미지들을 이용하여 산출한 높이 정보를 통합 규칙에 따라 해당 픽셀의 높이 정보를 산출하고, 검사대상물에 대한 최종 높이값들을 구성한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 의해 단차시편높이를 측정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6을 참고하면, 티칭시, 검사대상물에 대한 검사 영역이나 특성 정보에 기반하여 사용하고자 하는 서로 다른 주기의 패턴 이미지를 설정한다.
3차원 형상 측정 장치에서 높은 주파수를 가지는 제3 기준 패턴 데이터를 이용한 제3 패턴 이미지와 중간 주파수를 가지는 제2 기준 패턴 데이터를 이용한 제2 패턴 이미지를 선택할 경우에 단차시편높이가 100㎛~2000㎛까지 측정 가능하고, 제2 패턴 이미지와 낮는 주파수를 가지는 제1 기준 패턴 데이터를 이용하는 제1 패턴 이미지를 선택할 경우에 단차시편높이가 100㎛~5000㎛까지 측정 가능하다.
이때, 3중 주파수 패턴을 적용하여 검사대상물의 높이를 측정할 경우에, 2중 주파수 패턴을 적용하여 검사대상물의 높이를 측정하는 경우와 동일하게 단차시편높이를 측정할 수 있지만, 3중 주파수 패턴이 적용된 12장의 패턴 이미지에 대한 위상-높이 연산 과정을 수행해야 하므로 검사 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
그러나, 본 발명에서는 3중 주파수 패턴을 적용하지만 검사대상물의 검사 영역이나 특성 정보에 따라 서로 다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지, 즉 8장의 패턴 이미지에 대한 위상-높이 연산 과정을 수행하기만 하면 되므로 기존의 방식에 비해 적은 검사 시간에 측정할 수 있는 단차시편 높이를 극대화할 수 있다.
예를 들어. 칩 부품의 윗면의 높이를 측정하는 경우에는 제2 기준 패턴 데이터를 사용한 제2 패턴 이미지와 제3 기준 패턴 데이터를 사용한 제3 패턴 이미지를 선택하여 검사하고, 칩 솔더 영역을 측정하는 경우에는 제1 기준 패턴 데이터를 사용한 제1 패턴 이미지와 제2 기준 패턴 데이터를 사용한 제2 패턴 이미지를 선택하여 검사한다. 이렇게 하면, 이미지 촬영 횟수는 줄일 수 없지만 검사 영역에 대해 3중의 주파수를 가지는 패턴 이미지를 모두 사용하는 것이 아니라 2개의 주파수를 가지는 패턴 이미지를 선택적으로 사용함으로써 연산 시간은 2중 주파수 패턴을 적용할 경우와 동일하게 유지할 수 있고, 선택된 두 패턴 이미지간의 패턴 주기 비율이 작아짐에 따라 위상에 의한 높이 계산이 정확해지며, 이로 인해 측정 정확도가 개선될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 주기가 서로 다른 3중 주파수 패턴(triple frequency moire pattern)을 사용하며, 각각의 패턴 주기 비율을 7 이하의 정수배 설정 가능함으로써 위상 변환 과정을 보다 정확히 할 수 있어 높이 측정 정확도 및 반복도 개선에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 기준 패턴 데이터와 제2 기준 패턴 데이터간의 패턴 주기 비율(Pattern Period Ratio1, PPR1), 제 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터간의 패턴 주기 비율(PPR2)를 최소화시킬 수 있으며, 이를 통해 위상 변환 과정(ase unwrapping)에서의 오류를 제거할 수 있다.
또한, 검사대상물의 측정 범위는 PPR1과 PPR2를 통해 최대화할 수 있는데, 제3 기준 패턴 데이터는 1주기당 8pixel(측정범위 900um)을 사용할 경우, PPR2=3으로 설정하면 제2 기준 패턴 데이터는 1주기당 24pixel(측정범위 2.7mm)이 되고, PPR1=4로 설정하면 제1 기준 패턴 데이터는 1주기당 96pixel(측정범위 10.8mm) 되어 제1 기준 패턴 데이터의 낮은 주파수에 의해 결정되는 측정범위를 확대할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 스테이지 120 : LED 구동부
130 : 수직 카메라 140 : 복수의 프로젝터
145 : 프로젝터 구동부 150 : 그래버
160 : 영상 처리부 170 : 인터페이스부

Claims (9)

  1. 적어도 하나 이상의 프로젝터에서 검사대상물에 패턴 조명을 조사한 후 반사되는 패턴 이미지를 이용하여 상기 검사대상물의 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 측정 장치에 의해 수행되는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법에 있어서,
    서로 다른 주기를 가지는 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 생성하는 단계;
    상기 프로젝터에서 기설정된 기준에 따라 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 로딩하고, 상기 로딩한 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대응되는 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 상기 검사대상물의 표면에 투영하는 단계;
    적어도 하나 이상의 카메라에서 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 조명이 조사된 상기 검사대상물의 표면을 촬영하여 다수의 제1 내지 제3 패턴 이미지를 각각 획득하는 단계;
    상기 검사대상물의 측정 범위에 따라 제1 내지 제3 패턴 이미지 중에서 서로다른 주기를 가지는 2개의 패턴 이미지를 선택하는 단계; 및
    상기 선택한 2개의 패턴 이미지에서 위상 정보를 추출하여 위상-높이 연산식에 의해 상기 검사대상물에 대한 높이 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서로 다른 주기를 가지는 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 생성하는 단계는,
    상기 제1 기준 패턴 데이터를 주기당 N개의 픽셀 수를 가지도록 구성하고, 상기 제2 기준 패턴 데이터를 M(M＜N)개의 픽셀 수를 가지도록 구성하며, 상기 제3 기준 패턴 데이터를 L(L＜M)개의 픽셀 수를 가지도록 구성하는 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기준 패턴 데이터와 제2 기준 패턴 데이터의 픽셀수는 정수배이고, 상기 제2 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터의 픽셀수는 정수배인 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로젝터에서 기설정된 기준에 따라 상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터를 각각 로딩하고, 상기 로딩한 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대응되는 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 상기 검사대상물의 표면에 투영하는 단계는,
    상기 제1 내지 제3 기준 패턴 조명이 기설정된 위상값만큼 위상 이동하면서 설정횟수만큼 상기 검사대상물의 표면에 각각 투영되도록 하는 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검사대상물의 측정 범위는 검사 영역 또는 특성 정보이고,
    상기 특성 정보는 상기 검사대상물의 종류, 높이, 크기, 제조업체, 부품 정보, 모델명, 색상, 식별 코드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선택한 2개의 패턴 이미지에서 위상 정보를 추출하여 위상-높이 연산식에 의해 상기 3차원 형상의 높이 정보를 산출하는 단계는,
    상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터별로 기준 높이에서의 기준 위상값을 각각 생성하여 저장하는 단계;
    상기 각 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대해 단위 스텝(Unit step)씩 높이 이동하면서 캘리브레이션을 수행하여 교정 상수값을 결정하는 단계;
    상기 검사 대상물의 검사 영역을 설정한 후 상기 선택한 2개의 패턴 이미지를 이용하여 상기 검사대상물의 위상값을 산출하는 단계; 및
    상기 기준 위상값과 상기 검사대상물의 위상값의 차이를 구하고, 상기 교정 상수값을 이용하여 위상-높이 연산식에 의해 높이를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터별로 기준 높이에서의 기준 위상값을 각각 생성하여 저장하는 단계는,
    상기 각 제1 내지 제3 기준 패턴 조명을 기설정된 위상값만큼 위상 이동하면서 설정횟수만큼 상기 검사대상물의 표면에 각각 투영하여 다수의 제1 내지 제3 기준 패턴 이미지를 획득하고, 상기 다수의 제1 내지 제3 기준 패턴 이미지를 이용하여 기준 위상값을 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 각 제1 내지 제3 기준 패턴 데이터에 대해 단위 스텝(Unit step)씩 높이 이동하면서 캘리브레이션을 수행하여 교정 상수값을 결정하는 단계는,
    상기 제1 기준 패턴 데이터와 제2 기준 패턴 데이터에 대한 제1 교정 상수값을 결정하고, 상기 제2 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터에 대한 제2 교정 상수값을 결정하는 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기준 패턴 데이터와 제2 기준 패턴 데이터간의 패턴 주기 비율을 설정값 이하에서 정수배로 설정하고, 상기 제2 기준 패턴 데이터와 제3 기준 패턴 데이터간의 패턴 주기 비율을 설정값 이하에서 정수배로 설정하여 상기 검사대상물의 측정 범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법.
KR1020150123927A 2015-09-02 2015-09-02 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법 KR101766468B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150123927A KR101766468B1 (ko) 2015-09-02 2015-09-02 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150123927A KR101766468B1 (ko) 2015-09-02 2015-09-02 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170027893A true KR20170027893A (ko) 2017-03-13
KR101766468B1 KR101766468B1 (ko) 2017-08-09

Family

ID=58411974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150123927A KR101766468B1 (ko) 2015-09-02 2015-09-02 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101766468B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190136592A (ko) * 2018-05-31 2019-12-10 주식회사 메디트 다수 조명을 이용한 3차원 데이터 획득 방법 및 장치
KR20200020620A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 베나노 아이엔씨 3차원 스캔 시스템
CN111399012A (zh) * 2020-03-20 2020-07-10 中国矿业大学 一种利用gnss三频相位组合数据监测水库水位的方法
CN114930119A (zh) * 2020-04-16 2022-08-19 雅马哈发动机株式会社 测定装置、检查装置、表面安装机
CN116625275A (zh) * 2023-03-31 2023-08-22 东莞理工学院 一种基于光场信息融合的超薄多层图形微纳结构三维重构方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100558325B1 (ko) 2003-09-29 2006-03-10 (주) 인텍플러스 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치
KR100901537B1 (ko) 2008-04-30 2009-06-08 지스캔(주) 칼라격자를 적용한 3차원 측정방법
KR101190122B1 (ko) 2008-10-13 2012-10-11 주식회사 고영테크놀러지 다중파장을 이용한 3차원형상 측정장치 및 측정방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101465996B1 (ko) * 2014-05-14 2014-11-27 주식회사 미르기술 선택적 큰 주기를 이용한 고속 3차원 형상 측정 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100558325B1 (ko) 2003-09-29 2006-03-10 (주) 인텍플러스 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치
KR100901537B1 (ko) 2008-04-30 2009-06-08 지스캔(주) 칼라격자를 적용한 3차원 측정방법
KR101190122B1 (ko) 2008-10-13 2012-10-11 주식회사 고영테크놀러지 다중파장을 이용한 3차원형상 측정장치 및 측정방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190136592A (ko) * 2018-05-31 2019-12-10 주식회사 메디트 다수 조명을 이용한 3차원 데이터 획득 방법 및 장치
KR20200020620A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 베나노 아이엔씨 3차원 스캔 시스템
CN111399012A (zh) * 2020-03-20 2020-07-10 中国矿业大学 一种利用gnss三频相位组合数据监测水库水位的方法
CN114930119A (zh) * 2020-04-16 2022-08-19 雅马哈发动机株式会社 测定装置、检查装置、表面安装机
CN116625275A (zh) * 2023-03-31 2023-08-22 东莞理工学院 一种基于光场信息融合的超薄多层图形微纳结构三维重构方法
CN116625275B (zh) * 2023-03-31 2024-02-13 东莞理工学院 一种基于光场信息融合的超薄多层图形微纳结构三维重构方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101766468B1 (ko) 2017-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101766468B1 (ko) 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법
US9756314B2 (en) Three-dimensional image processing apparatus, three-dimensional image processing method, three-dimensional image processing program, computer-readable recording medium, and recording device
US9019351B2 (en) Three-dimensional image measuring apparatus
TWI414749B (zh) 表面輪廓測量設備
KR101583659B1 (ko) 3차원 형상 측정 장치
US10430940B2 (en) Inspection system and inspection method
KR20190051052A (ko) 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법 및 스캐너
KR101628158B1 (ko) 3차원 형상 측정 장치
KR101705762B1 (ko) 3차원 형상 측정 장치의 틸트 교정 방법
JP2008096439A (ja) 物体の３次元座標を判定するための方法および装置
JP6256249B2 (ja) 計測装置、基板検査装置、及びその制御方法
US11493331B2 (en) Three-dimensional shape measuring apparatus, three-dimensional shape measuring method, three-dimensional shape measuring computer-readable storage medium, and three-dimensional shape measuring computer-readable storage device
JP5612969B2 (ja) 外観検査装置及び外観検査方法
US20180180407A1 (en) Image processing apparatus and image processing method
CN105823438A (zh) 三维形状测量装置的高度测量方法
JP2012527610A (ja) ３次元形状測定方法
KR101757240B1 (ko) 3차원 형상 측정 장치에서의 기준 패턴 생성 방법
JP5122729B2 (ja) ３次元形状測定方法
JP2018179665A (ja) 検査方法及び検査装置
KR101465996B1 (ko) 선택적 큰 주기를 이용한 고속 3차원 형상 측정 방법
KR101750883B1 (ko) 비전 검사 시스템의 3차원 형상 측정 방법
KR101017300B1 (ko) 표면형상 측정장치
KR101327433B1 (ko) 역구배를 가지는 대상물체의 입체형상 측정 장치
US11195290B2 (en) Apparatus and method for encoding in structured depth camera system
JP2016008837A (ja) 形状測定方法、形状測定装置、構造物製造システム、構造物製造方法、及び形状測定プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant