An, Jongho;Pak, Soojong;Kim, Sanghyuk;Park, Woojin;Jeong, Byeongjoon
천문학회보
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제41권1호
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pp.73.3-74
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2016
본 연구에서는 비구면 반사경의 형상오차를 3가지 방법으로 측정, 비교하였다. 실험에 사용한 포물면 반사경의 구경은 108 mm, 유효초점거리는 444.5 mm 이다. 첫 번째로 접촉식 형상측정방식인 FTS(Form TalySurf)를 이용하여 표면 거칠기와 반사경의 최적 곡률 반경(BestFitt Radius) 값을 측정하였다. 두 번째로는 비접촉식 형상측정방식인 UA3P(Ultrahigh Accurate 3-D Profilometer)를 이용하여 반사경의 형상 정밀도를 측정하였다. UA3P를 이용할 경우 반사경의 전체 형상을 측정할 수 있다. 세번째로 Shark-Hartmann 센서를 이용한 광학측정방법으로 반사경의 형상 정밀도를 측정하였다. 측정에 필요한 레이저 광학계는 레이저, 콜리메이터, 핀홀, 카메라 렌즈 및 비구면 광학계를 이용하여 설계하였다. 본 연구에서 도출한 각 측정 방법의 신뢰도를 바탕으로 간섭계 사용에 제약이 있는 자유형상곡면의 반사경 표면의 형상오차 측정에 적용할 계획이다.
광학식 3차원 형상측정 기술은 산업현장과 의료분야에서 광범위하게 사용되어지고 있으며, 이에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비접촉식 3차원 형상측정 방법인 위상측정법(Phase Measuring Profilometry; PMP)을 실험적으로 구현하였으며 위상추출 알고리즘으로는 위상이동방법(Phase shifting method)과 푸리에 변환법(Fourier Transform)을 사용하여 그 결과를 비교 및 고찰하였다. (중략)
3 차원 형상측정기술(3-D Profile Measurement Method)은 가공품의 치수검사 및 형상측정 등의 공학분야뿐만 아니라 최근에는 의류산업 및 의학산업은 물론 오락산업의 가상현실 구현 등 여러 분야로 점차 사용이 확대되고 있다. 이러한 요구를 만족시킬 수 있는 광학을 바탕으로 한 비접촉 3 차원 형상측정방법(Non-contacting 3-D Profile Measuring Method)은 고속, 고정밀도 측정이 가능하기 때문에 활발히 연구되고 있다. 광학을 이용한 대표적인 3 차원 비접촉 측정방법의 하나인 영사식 무아레는 그림자식 무아레의 단점인 격자의 크기가 측정물체보다 커야 한다는 점과 측정물체와 격자사이의 거리 제한 문제를 해결하였으며, 위상이동법을 사용함으로서, 무아레 무늬 형태의 영향을 받지 않고 측정이 가능해졌다.(중략)
모아레토포그라피를 이용한 금형제작을 위한 클레이모형(clay model)의 3차원 형상측정을 위한 방법이 제시되었다. 그리고 모아레무늬를 해석하는 방법이 제시되어 클레이모형의 형상을 측정 하였고 디지털영상처리기법을 사용하는 일련의 과정을 통해 3차원 형상을 재현하였다. IBM PC/386과 CCD 카메라를 사용하여 실험한 결과 0.005mm의 분해능을 가지며 측정속도가 5분 가량이 소요되었다. 따라서 광학적방법이 접촉식 디지타이징을 이용하였을 경우 발생하는 많은 문제점 등을 효율적으로 보완할 수 있다. 그리고 품질검사를 자동화할 수 있는 방법을 제시하 였고 기존의 모아레토포그라피가 가지는 어려움을 극복하기 위하여 새로운 방법인 주사식 모아 레토포그라피를 제시하였다.
기존의 3차원 형상 측정법은 대부분 접촉식이기때문에 피측정물이 손상이 입거나 Probe의 보정이 필요하거나 Probe가 측정면에 직접 닿지 않는 경우는 측정이 불가능하였다. 또한 많은 점을 측정할 경우측정시간이 많이 걸린다. 물체의 크기가 크거나 측정하고자하는 물체가 무를 경우에는 적합하지 못하다. 이러한 단점은 보완하기 위하여 비접촉식인 측정법 이용한 관측이 대두되게 되었다. 비접촉식에 의한 관측은 물체의 표면을 손상시키지 않으면서 정밀하고 고품질이 요구되는 제품 검사 및 자동화 기술의 발달로 인하여 생산 산업 분야에 이용되고 있다 이에 비접촉식 방식에서도 광학간섭의 하나인 마이켈슨 간섭계를 이용하여 간섭무늬 패턴으로 물체 이미지를 분석하고 CCD카메라에서 영상을 얻어 3차원 물체를 해석하였다.
광기전공학 기술이 융합된 광학계의 발달은 광학계를 구성하는 부품의 표면이 비구면 또는 자유곡면으로 진화하고 있다. 본 논문에서는 광학식 자유곡면의 국부영역으로부터 직교하는 2방향의 곡률을 정의하여 전체 형상을 복원하는 알고리즘을 제안하였다. 8.4 m 자유곡면 형상을 가진 반사거울에 구현된 알고리즘을 적용한 결과 형상 복원 최대오차 0.065 nm, 평균제곱근 오차 0.013 nm로 복원됨을 확인하였다. 프루브의 위치오차 발생에 대한 노이즈 민감도를 해석한 결과, 2 mm 오차에 대해서도 형상복원 최대오차 30 nm, 제곱평균제곱근 오차 8.7 nm로 위치 오차에 매우 둔감한 알고리즘임을 확인하였다.
본 연구에서는 초정밀 경면의 표면형상을 비접촉식으로 측정하기 위한 광위상 간섭법(phase shifting interferometry)에 관한 연구결과를 기술하였다. 리닉(lin- nik) 광학계를 이용한 광위상간섭에 대한 기본 측정원리를 정립하고 표면측정을 위한 간섭무늬처리 영상해석 알고리즘을 개발하였다. 그리고 실제적인 경면의 측정을 통 하여 개발한 광학계 및 측정 알고리즘의 타당성을 검증하였다.
광학식 3차원 형상측정 기술은 산업현장과 의료분야 등에서 광범위하게 사용되어지고 있으며, 이에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 푸리에 변환법에 의한 위상정보 추출 기술을 개발하고, 주파수 영역에서의 창함수 필터에 따른 위상추출 특성을 분석하였다. 광조사 장치로는 LCD 프로젝터를 이용한 투영방식(그림 1)과 레이저 간섭계 투영방식(그림 2)을 사용하였다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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