[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20230097890A - 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치 - Google Patents

시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230097890A
KR20230097890A KR1020210187816A KR20210187816A KR20230097890A KR 20230097890 A KR20230097890 A KR 20230097890A KR 1020210187816 A KR1020210187816 A KR 1020210187816A KR 20210187816 A KR20210187816 A KR 20210187816A KR 20230097890 A KR20230097890 A KR 20230097890A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
specimen
thickness
distance sensor
measurement
axis
Prior art date
Application number
KR1020210187816A
Other languages
English (en)
Inventor
임정택
Original Assignee
주식회사 강한이노시스
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 강한이노시스 filed Critical 주식회사 강한이노시스
Priority to KR1020210187816A priority Critical patent/KR20230097890A/ko
Publication of KR20230097890A publication Critical patent/KR20230097890A/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
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/08—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045—Correction of measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 시편의 두께측정장치는, 측정시편을 고정하는 홀더를 구비하는 시편 테이블과, 상기 시편 테이블을 지지하는 본체부와, 상기 본체부를 지지하는 지지 플레이트와, 상기 지지 플레이트의 상측으로 연장되는 지지암과, 상기 지지암에 설치되어 상기 시편 테이블의 상측에 배치되는 제1 거리센서와, 상기 지지암에 설치되어 상기 제1 거리센서의 Z축 방향으로의 이동을 제어하는 제1 구동부와, 상기 본체부에 설치되어 상기 시편 테이블의 하측에 위치하는 제2 거리센서와, 상기 측정시편의 X, Y, Z축 방향으로의 이동을 제어하는 제2 구동부와, 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부의 구동을 제어하는 제어부 및 상기 제1 거리센서 및 상기 제2 거리센서에서 측정된 데이터를 기반으로 상기 측정시편의 2차원 좌표별 두께를 산출하는 두께산출부를 포함한다.

Description

시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치 {THICKNESS MEASURING DEVICE FOR SPECIMEN USING ERROR COMPENSATION AS TO TWO DIMENSIONAL GRADIENT OF SPECIMEN}
본 발명은 시편의 두께측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 판재의 두께를 자동으로 정확하게 측정할 수 있는 시편의 두께측정장치에 관한 것이다.
제철회사 등에서는 방사선 두께측정기의 교정을 위하여 기준시편을 이용한다. 기준시편은 한 변이 100mm부터 200mm까지의 길이를 가지는 사각시편 및 같은 크기의 원형시편 등이 있으며, 두께는 0.1mm부터 22mm까지의 값을 가진다. 따라서, 이러한 기준시편에 대한 두께의 정밀 측정도 필요하다.
상기 기준시편과 같은 각종 철판이나 종이 등의 두께를 ㎛(1/1000 mm급)으로 정밀하게 측정하기 위해서 현장 또는 교정검사실에서는 마이크로미터를 이용하여 수동측정방법이 이용되거나 별도의 자동화된 두께측정기가 이용된다.
자동화된 두께측정기는 도 1에서와 같이 두 개의 거리센서를 사용하여 두께를 측정한다. 먼저 도 1의 (a)와 같이 기준두께 G를 가지는 기준시편에 대하여 상하 두 개의 센서의 영점을 조정한 다음 (b)와 같이 상하의 거리센서의 변위의 합으로 측정시편의 두께 t를 측정한다.
그러나 위의 방법은 모두 한 점만을 대상으로 하기 때문에 시편의 전체 표면의 평균 두께를 측정하기는 한계가 있으며, 특히 기계식 마이크로미터를 사용하는 방법의 경우 시편의 가운데 부분은 측정할 수 없는 단점이 있다.
또한 경우에 따라서는 시편의 두께 뿐만 아니라 시편 전체의 편평도를 정밀하게 측정할 필요가 있는데 두께 편평도의 경우 한 점의 측정으로는 불가능하고 시편 전체에 걸쳐 균등하게 측정하여야 하고 이를 위해서는 많은 측정점을 필요로 하는데 위의 방법으로는 한계가 있다.
따라서, 자동화된 방법으로 시편의 복수의 2차원 지점의 두께를 측정하고, 시편의 기울기 또는 휨에 의한 오차를 보상할 수 있는 두께측정기술이 필요한 실정이다.
(문헌 0001) 한국등록특허 제10-2075356호(2020.02.04)
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 판재의 2차원 좌표별 두께를 자동으로 정확하게 산출하고, 판재의 기울기에 따른 오차를 보상할 수 있는 시편의 두께측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치는 측정시편을 고정하는 홀더를 구비하는 시편 테이블; 상기 시편 테이블을 지지하는 본체부; 상기 본체부를 지지하는 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트의 상측으로 연장되는 지지암; 상기 지지암에 설치되어 상기 시편 테이블의 상측에 배치되는 제1 거리센서; 상기 지지암에 설치되어 상기 제1 거리센서의 Z축 방향으로의 이동을 제어하는 제1 구동부; 상기 본체부에 설치되어 상기 시편 테이블의 하측에 위치하는 제2 거리센서; 상기 측정시편의 X, Y, Z축 방향으로의 이동을 제어하는 제2 구동부; 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부의 구동을 제어하는 제어부; 및 상기 제1 거리센서 및 상기 제2 거리센서에서 측정된 데이터를 기반으로 상기 측정시편의 2차원 좌표별 두께를 산출하는 두께산출부를 포함한다.
일실시예에서 상기 제어부는 두께 측정 전에 상기 제1 거리센서 및 상기 측정시편의 Z축의 초기 위치를 결정하도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어할 수 있다.
일실시예에서 상기 제어부는 두께 측정 중에 상기 측정시편을 X축 및 Y축 방향으로 2차원 이동시킬 수 있다.
일실시예에서 상기 제어부는 두께 측정 중에 상기 측정시편이 상기 제1 거리센서 또는 상기 제2 거리센서의 측정범위를 벗어난 경우 상기 측정시편이 상기 제1 거리센서 및 상기 제2 거리센서의 측정범위 내에 위치하도록 상기 측정시편을 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다.
일실시예에서 상기 두께산출부는 상기 측정시편의 2차원 좌표별 상기 제1 거리센서 또는 상기 제2 거리센서에서 측정된 데이터를 기반으로 X축 및 Y축 방향의 기울기 각도를 산출할 수 있다.
일실시예에서 상기 두께산출부는 상기 산출된 X축 및 Y축 방향의 기울기 각도에 의한 오차를 보상하여 상기 측정시편의 2차원 좌표별 두께를 산출할 수 있다.
일실시예에서 상기 두께산출부는 상기 측정시편의 좌표 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)에서의 상기 제1 거리센서 또는 상기 제2 거리센서에서 측정된 거리값이 각각 Z1, Z2인 경우 상기 측정시편의 X축 방향의 기울기 θ 및 Y축 방향의 기울기 ф는 하기 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 산출할 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
<수학식 2>
Figure pat00002
일실시예에서 상기 두께산출부는 상기 측정시편의 좌표 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)에서 측정된 두께가 각각 t'1 및 t'2인 경우 상기 수학식 3에 의하여 상기 X축 방향의 기울기 θ 및 Y축 방향의 기울기 ф에 의한 오차를 보상한 두께 t1 및 t2를 산출할 수 있다.
<수학식 3>
Figure pat00003
Figure pat00004
일실시예에서 상기 두께산출부는 상기 측정시편의 2차원 좌표별 두께 정보를 기초로 상기 측정시편의 평균두께를 산출할 수 있다.
일실시예에서 상기 제2 구동부는 상기 시편 테이블을 X축 및 Z축으로 이동 가능하고, 상기 홀더를 Y축으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 두 개의 센서 및 측정시편을 이동할 수 있는 시편 테이블을 이용하여 판재의 2차원 좌표별 두께를 자동으로 산출하고, 판재의 기울기에 따른 오차를 자동으로 보상하여 정확한 두께를 측정할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래기술에 따른 시편의 측정방법을 설명하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정시스템의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치의 측정시편의 상하이동 동작을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치가 측정시편의 기울기에 따른 코사인 에러(Cosine Error)값을 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치가 측정시편의 X축 방향 이동시 측정시편의 기울기를 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치가 측정시편의 각 좌표에서 측정시편의 보정두께를 산출하는 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 시편의 두께측정장치에 대하여 도면을 참고하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정시스템의 개략 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정시스템은 두께측정장치(100), 제어장치(200), 모니터링 장치(300) 및 출력장치(400)를 포함하여 구성된다.
두께측정장치(100)는 측정시편을 고정시켜 자동으로 측정시편의 두께를 측정하는 측정장치이다.
제어장치(200)는 두께측정장치(100)와 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되어 두께측정장치(100)와 데이터를 통신할 수 있도록 구성되고, 두께측정장치(100)의 동작을 제어할 수 있도록 구성된다.
모니터링 장치(300)는 두께측정장치(100) 또는 제어장치(200)와 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되어 두께측정장치(100)가 측정된 데이터를 수신하여 디스플레이부를 통해 출력하는 역할을 한다.
이를 위하여 모니터링 장치(300)는 모니터링용 소프트웨어가 설치된 단말기일 수 있으며, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 태블릿 등 다양한 기기일 수 있다.
출력장치(400)는 모니터링 장치(300)와 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되어 모니터링 장치(300)가 수신한 측정 데이터를 문서로 출력하는 프린터를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치의 세부 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치(100)의 구성 및 동작을 설명하면 아래와 같다.
두께측정장치(100)는 지지 테이블(110), 지지 플레이트(120), 지지암(130), 제1 구동부(135), 본체부(140), 제어부(141), 통신부(143), 두께산출부(147), 제2 구동부(145), 시편 테이블(150), 홀더(160), 제1 거리센서(170) 및 제2 거리센서(180)를 포함하여 구성된다.
지지 테이블(100)은 지지 플레이트(120) 등의 장치들을 바닥면에 대하여 지지하는 역할을 한다.
지지 플레이트(120)는 지지암(130) 및 본체부(140)을 지지하는 베이스 플레이트를 의미한다.
지지 플레이트(120)의 일측 상면에는 본체부(140)가 설치되고, 타측 상면에는 상측으로 지지암(130)이 설치된다.
본체부(140)의 상측에는 측정시편이 안착되는 시편 테이블(150)이 배치된다.
시편 테이블(150)는 측정시편을 고정하는 홀더(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
본체부(140)에는 시편 테이블(150)의 하측에 위치하는 제2 거리센서(180)와, 측정시편(7)의 X, Y, Z축 방향으로의 이동을 제어하는 제2 구동부(145)가 설치된다.
일실시예에서 제2 구동부(145)는 시편 테이블(150)을 X축 및 Z축 방향으로 이동할 수 있도록 제어할 수 있으며, 홀더(160)를 시편 테이블(150)에 대하여 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 제어할 수 있다.
이를 위하여 홀더(160)는 LM 가이드와 같은 구조를 통하여 시편 테이블(150)에 결합되어 Y축 방향으로 이동할 수 있으며, 시편 테이블(150)는 별도의 2축 방향이로 이동 가능하도록 하는 액츄에이팅 모듈을 통하여 본체부(140)에 결합되어 X축 및 Z축 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다.
예를 들어, 상기 액츄에이팅 모듈은 LM가이드, 볼스크류, 마이크로 스텝핑 모터 등을 포함하여 구성될 수 있다. 볼스크류의 피치는 원하는 구동 분해능을 얻기 위해 결정되며, 모터는 요구되는 이동거리, 구동속도 및 시편 테이블(150) 및 측정시편의 하중을 고려하여 모터에 걸리는 토크를 계산하여 선택된다.
제2 거리센서(180)는 위치 고정형으로 설치되며, LVDT(Linear Variable Displacement Transducer)와 같은 접촉식 센서이거나 와전류식 변위센서, 용량형 변위센서, 레이저 변위센서와 같은 비접촉식 센서일 수 있다.
하지만 이는 일실시예일 뿐이며, 제2 거리센서(180)도 3축 방향으로 이동 가능하도록 설치하는 것도 가능할 수 있다.
제2 거리센서(180)의 거리 측정을 위하여 시편 테이블(150)은 중앙에 원형 또는 사각형의 관통영역이 형성되며, 홀더(160)는 별도의 클램핑 부재로 측정부재(7)를 고정한 다음 시편 테이블(150)의 상기 관통영역의 대향되는 한쌍의 면에 대하여 LM가이드 구조를 통하여 Y축 방향으로 이동 가능하도록 구성된다.
지지암(130)은 'ㄱ'자 형상으로 형성되어 지지 플레이트(120)의 타측 상부면에 결합 고정된다.
지지암(130)의 일단은 시편 테이블(150)의 상부에 위치하는데, 지지암(130)의 일단에는 제1 거리센서(170)가 설치된다. 제1 거리센서(170)는 제2 거리센서(180)와 동일한 종류의 센서이므로 자세한 설명은 생략한다.
지지암(130)의 일단에는 제1 구동부(135)가 설치되는데, 제1 구동부(135)는 제1 거리센서(170)의 Z축 방향 즉, 상하 방향으로 이동을 제어하는 역할을 한다.
하지만, 이는 일실시예일 뿐이며, 제1 거리센서(170) 역시 3축 방향으로 이동 가능하도록 구성하는 것도 가능할 수 있다.
제어부(141)는 제1 구동부(135) 및 제2 구동부(145)의 구동을 제어하는 역할을 한다.
통신부(143)는 제어장치(200), 모니터링 장치(300) 등의 외부 기기와 데이터를 송수신하는 역할을 한다.
두께산출부(147)는 제1 거리센서(170) 및 제2 거리센서(180)에서 측정된 데이터를 기반으로 측정시편(7)의 2차원 좌표별 두께를 산출하는 역할을 한다.
여기서 '2차원 좌표별 두께”라 함은 측정시편(7)의 X축 및 Y축에 의하여 정의되는 평면 기준으로 복수의 좌표에 대응되는 측정시편(7)의 두께를 의미한다.
이하 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치(100)의 두께측정방법을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치의 측정시편의 상하이동 동작을 설명하는 개념도이다.
본 발명의 두께측정장치(100)의 제어부(141)는 시편 테이블(150)의 홀더(160)에 측정시편(7)이 안착되면 미리 설정된 알고리즘에 따라 제1 구동부(135) 및 제2 구동부(145)를 제어하여 제1 거리센서(170)의 Z축 방향의 초기 위치, 측정시편(70)의 Z축 방향의 초기 위치를 조정할 수 있다. 이때, 측정시편(70)의 Z축 방향의 제어는 시편 테이블(150)의 Z축 이동 제어를 통해 이루어진다.
상기 제어부(141)의 초기 위치 제어는 측정시편(70)의 두께 등을 고려하여 측정시편(7)을 제1 거리센서(170) 및 제2 거리센서(180)에 대하여 측정가능범위 내에 적절하게 위치시키기 위하여 이루어진다.
상기와 같이 초기 위치가 셋팅되면, 제어부(141)는 두께 측정을 시작하면 사용자의 매뉴얼 조작에 따른 명령어에 따라 혹은 미리 설정된 알고리즘에 따라서 제2 구동부(145)를 제어하여 측정시편(7)을 X축 및 Y축 방향으로 이동시키면서 2차원 좌표별 두께를 측정하게 된다.
하지만, 측정시편(7)이 균일하게 편평하지 않는 경우 즉, 측정시편(7)이 휘어지거나 경사진 표면이 존재하는 경우에는 위와 같이 측정시편(7)의 X축 및 Y축 방향의 이동 중에 측정시편(7)이 제1 거리센서(170) 또는 제2 거리센서(180)의 측정 가능 범위를 벗어나는 경우가 발생할 수 있다.
이 경우 제어부(141)는 도 4와 같이 제2 구동부(145)를 제어하여 시편 테이블(150)을 Z축 방향으로 이동시켜 측정시편(7)이 제1 거리센서(170) 및 제2 거리센서(180)의 측정 가능 범윈 내에 위치하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치가 측정시편의 기울기에 따른 코사인 에러(Cosine Error)값을 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5와 같이 측정시편이 경사진 경우에는 본 발명의 두께측정장치(100)의 제1 거리센서(170) 및 제2 거리센서(180)를 통하여 측정되는 두께는 수직거리는 t로 측정된다.
측정시편이 θ 각도만큼 경사진 경우 도 5에 도시된 바와 같이 실제 측정시편의 두께는
Figure pat00005
값으로 계산된다. 따라서 이 경우 경사 각도에 따른 에러인 코사인 에러(Cosine Error)는 아래 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00006
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치가 측정시편의 X축 방향 이동시 측정시편의 기울기를 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 측정시편을 X축 방향으로 이동하여 X1 및 X2의 위치에서 거리센서(170)의 측정값을 이용하여 측정시편의 경사 각도 θ를 구하는 방법을 설명하고 있다.
즉, X1 지점에서의 측정시편의 측정된 두께는
Figure pat00007
이고, 제1 거리센서(170)의 측정값은 Z1이며, X2 지점에서의 측정시편의 측정된 두께는
Figure pat00008
이고, 제1 거리센서(170)의 측정값은 Z2인 경우 경사 각도 θ는 아래의 수학식 2에 의하여 산출된다.
Figure pat00009
상기 수학식 2와 같이 측정시편의 경사 각도 θ가 산출되면 코사인 에러를 보정한 보정두께
Figure pat00010
및
Figure pat00011
는 아래의 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00012
Figure pat00013
도 5에서 제1 거리센서(170)의 측정값을 이용하여 측정시편의 경사각도를 계산하는 것을 설명하고 있지만 제1 거리센서(170)의 측정값이 아닌 제2 거리센서(180)의 측정값을 이용하여 계산할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치가 측정시편의 각 좌표에서 측정시편의 보정두께를 산출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 측정시편을 위에서 내려다보았을 때 X축 및 Y축 방향으로 기준 단위별로 복수의 격자 좌표에서 X축 방향의 경사 각도 θ와, Y축 방향의 경사 각도
Figure pat00014
를 도시하고 있다.
도 7과 같이 각 좌표에서의 X축 및 Y축 방향의 경사 각도 값이 결정되면 상기 수학식 3과 유사한 방식으로 각 좌표에서의 보정 두께를 계산할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 두께산출부(147)은 측정시편의 좌표 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)에서 제1 거리센서(170) 또는 제2 거리센서(180)에서 측정된 거리값이 각각 Z1, Z2인 경우 측정시편의 X축 방향의 기울기 θ는 상기 수학식 2에 의해 산출할 수 있으며, Y축 방향의 기울기 ф는 하기 수학식 4에 의하여 산출할 수 있다.
Figure pat00015
또한 두께산출부(147)은 측정시편의 좌표 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)에서 측정된 두께가 각각 t'1 및 t'2인 경우 상기 X축 방향의 기울기 θ 및 Y축 방향의 기울기 ф에 의한 오차를 보상한 두께 t1 및 t2는 하기 수학식 5에 의하여 산출할 수 있다.
Figure pat00016
Figure pat00017
본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치(100)는 상기와 같은 방법으로 NC 프로그래밍 등에 의하여 자동으로 시편 테이블(150)을 이동하여 측정시편의 복수의 2차원 좌표에 대하여 기울기 오차를 보상한 정확한 두께 정보를 산출할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 두께측정장치(100)는 상기와 같이 산출된 2차원 좌표별 두께정보를 이용하여 측정시편의 평균 두께를 자동으로 계산할 수 있으며, 모니터링 장치(300) 등에 측정된 2차원 좌표별 두께정보를 이용하여 측정시편의 3차원 형상을 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 두께측정장치(100)는 측정의 정확도를 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 측정의 속도 또한 증가시킴으로써 생산현장에서 이용되는 온라인 계측기의 검교정을 정확하고 신속하게 진행시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
7: 측정시편 100: 두께측정장치
110: 지지 테이블 120: 지지 플레이트
130: 지지암 135: 제1 구동부
140: 본체부 141: 제어부
143: 통신부 145: 제2 구동부
147: 두께산출부 150: 시편 테이블
160: 홀더 170: 제1 센서
180: 제2 센서 200: 제어장치
300: 모니터링 장치 400: 출력장치

Claims (10)

  1. 측정시편을 고정하는 홀더를 구비하는 시편 테이블;
    상기 시편 테이블을 지지하는 본체부;
    상기 본체부를 지지하는 지지 플레이트;
    상기 지지 플레이트의 상측으로 연장되는 지지암;
    상기 지지암에 설치되어 상기 시편 테이블의 상측에 배치되는 제1 거리센서;
    상기 지지암에 설치되어 상기 제1 거리센서의 Z축 방향으로의 이동을 제어하는 제1 구동부;
    상기 본체부에 설치되어 상기 시편 테이블의 하측에 위치하는 제2 거리센서;
    상기 측정시편의 X, Y, Z축 방향으로의 이동을 제어하는 제2 구동부;
    상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부의 구동을 제어하는 제어부; 및
    상기 제1 거리센서 및 상기 제2 거리센서에서 측정된 데이터를 기반으로 상기 측정시편의 2차원 좌표별 두께를 산출하는 두께산출부를 포함하는 두께측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 두께 측정 전에 상기 제1 거리센서 및 상기 측정시편의 Z축의 초기 위치를 결정하도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하는 두께측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 두께 측정 중에 상기 측정시편을 X축 및 Y축 방향으로 2차원 이동시키는 두께측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 두께 측정 중에 상기 측정시편이 상기 제1 거리센서 또는 상기 제2 거리센서의 측정범위를 벗어난 경우 상기 측정시편이 상기 제1 거리센서 및 상기 제2 거리센서의 측정범위 내에 위치하도록 상기 측정시편을 Z축 방향으로 이동시키는 두께측정장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 두께산출부는 상기 측정시편의 2차원 좌표별 상기 제1 거리센서 또는 상기 제2 거리센서에서 측정된 데이터를 기반으로 X축 및 Y축 방향의 기울기 각도를 산출하는 두께측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 두께산출부는 상기 산출된 X축 및 Y축 방향의 기울기 각도에 의한 오차를 보상하여 상기 측정시편의 2차원 좌표별 두께를 산출하는 두께측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 두께산출부는 상기 측정시편의 좌표 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)에서의 상기 제1 거리센서 또는 상기 제2 거리센서에서 측정된 거리값이 각각 Z1, Z2인 경우 상기 측정시편의 X축 방향의 기울기 θ 및 Y축 방향의 기울기 ф는 하기 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 산출하는 두께측정장치.
    <수학식 1>
    Figure pat00018

    <수학식 2>
    Figure pat00019

  8. 제7항에 있어서,
    상기 두께산출부는 상기 측정시편의 좌표 (X1, Y1) 및 (X2, Y2)에서 측정된 두께가 각각 t'1 및 t'2인 경우 상기 수학식 3에 의하여 상기 X축 방향의 기울기 θ 및 Y축 방향의 기울기 ф에 의한 오차를 보상한 두께 t1 및 t2를 산출하는 두께측정장치.
    <수학식 3>
    Figure pat00020

    Figure pat00021

  9. 제6항에 있어서,
    상기 두께산출부는 상기 측정시편의 2차원 좌표별 두께 정보를 기초로 상기 측정시편의 평균두께를 산출하는 두께측정장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 제2 구동부는 상기 시편 테이블을 X축 및 Z축으로 이동 가능하고, 상기 홀더를 Y축으로 이동 가능하도록 구성되는 두께측정장치.
KR1020210187816A 2021-12-24 2021-12-24 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치 KR20230097890A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210187816A KR20230097890A (ko) 2021-12-24 2021-12-24 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210187816A KR20230097890A (ko) 2021-12-24 2021-12-24 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230097890A true KR20230097890A (ko) 2023-07-03

Family

ID=87157705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210187816A KR20230097890A (ko) 2021-12-24 2021-12-24 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230097890A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102075356B1 (ko) 2018-08-27 2020-02-10 한양대학교 산학협력단 시편 두께 측정 장치 및 시편 두께 측정 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102075356B1 (ko) 2018-08-27 2020-02-10 한양대학교 산학협력단 시편 두께 측정 장치 및 시편 두께 측정 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7376261B2 (en) Surface scan measuring device and method of forming compensation table for scanning probe
CN102066872A (zh) 校准厚度测量装置的方法
US8416426B2 (en) Calibrating jig, profile measuring device, and method of offset calculation
US7142313B2 (en) Interaxis angle correction method
JP5158791B2 (ja) 測定装置
CN103512493B (zh) 位置测量装置
CN105066897A (zh) 一种消除重力影响的薄基片变形测量方法
US6351313B1 (en) Device for detecting the position of two bodies
JP4931867B2 (ja) 可変端度器
JP2005037197A (ja) 接触式表面形状測定装置及び測定方法
KR20230097890A (ko) 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치
JP7296334B2 (ja) 真直度計測システム、変位センサ校正方法、及び真直度計測方法
JP2019152554A (ja) レンズ厚測定装置
KR20130095208A (ko) 부품에 대한 가공 기구 위치 정렬 장치 및 방법
JP4866807B2 (ja) 表面形状校正装置および表面形状校正方法
JP2959679B2 (ja) 厚さ測定機及び厚さ測定方法
JP4531685B2 (ja) 形状測定装置、形状測定方法
KR20170031815A (ko) 프로브 회전형 원자현미경의 프로브 정렬도 측정 방법
JP7111858B2 (ja) 触覚的又は／及び光学的手段によって動作する測定システムの幾何学形状較正のための較正標準、較正の方法及び座標測定機
US11255652B2 (en) Methods and apparatus for determining a height of an edge portion of a product
US6242926B1 (en) Method and apparatus for moving an article relative to and between a pair of thickness measuring probes to develop a thickness map for the article
KR102418946B1 (ko) 판재 가공대상물 평탄도 측정장치
KR101469365B1 (ko) 프로브의 회전이 가능한 원자현미경 및 이를 이용한 스캐닝 방법
JP2008524576A (ja) 直定規の直線度測定のための順次式マルチプローブ法
CN115824147B (zh) 一种连续直线运动角度偏差测量装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application