KR20070015267A

KR20070015267A - Displacement measuring device

Info

Publication number: KR20070015267A
Application number: KR1020050069970A
Authority: KR
Inventors: 김호상; 이대희; 김상인
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2005-07-30
Filing date: 2005-07-30
Publication date: 2007-02-02

Abstract

본 발명은 광 삼각법을 이용하여 스캐너 장치의 병진운동과 회전운동시 발생하는 변위를 정밀하게 측정할 수 있는 변위 측정 장치에 관한 것으로서, 레이저 가공을 위한 고속, 초정밀 스캐너 장치의 병진 운동과 회전 운동을 실시간을 측정하는 것이며, 하나의 분할 광 검출기를 이용하며, 이에 따라 별도의 보정과정이 필요하지 않고, 측정 한계가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 스캐너 장치의 내부에 장착할 수 있는 변위 측정 장치를 제공하는 것이다. 이와 같은 목적을 실시하기 위한 본 발명에 따른 변위 측정 장치는 대상물에 광을 조사하는 광원과, 상기 광의 진행경로상에 배치되어 상기 광을 직선광으로 편향시키는 편향부와, 상기 편향부와 대상물 사이에 배치되어 직선광의 초점을 조절하는 포커싱부와, 상기 대상물에 반사된 광의 광량을 측정하되, 적어도 2개의 분할면으로 분할되어 각각의 분할면에 입사된 광량을 측정하는 분할 광 검출기와, 상기 분할 광 검출기에 의하여 측정되는 광량의 변화량을 계산하여 대상물의 변위를 측정하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to a displacement measuring device capable of precisely measuring displacement generated during translational and rotational movements of a scanner device using optical triangulation, wherein the translational and rotational motions of a high-speed, ultra-precision scanner device for laser processing It is to measure the real-time, using a single split photo detector, which does not require a separate calibration process, no measurement limit occurs, and provides a displacement measuring device that can be mounted inside the scanner device will be. Displacement measuring device according to the present invention for achieving the above object is a light source for irradiating light to the object, a deflection portion disposed on the traveling path of the light to deflect the light into a linear light, between the deflection portion and the object A focusing unit arranged to adjust the focus of the linear light, a split light detector measuring the amount of light reflected by the object, the split light detector being divided into at least two split planes, and measuring the amount of light incident on each split plane; It includes a control unit for calculating the amount of change in the amount of light measured by the light detector to measure the displacement of the object.

Description

Displacement Measuring Device {LIGHT DISPLACEMENT MEASURING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 변위 측정 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a displacement measuring device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 변위 측정 장치를 사용하여 병진운동하는 대상물의 변위를 측정하는 상태도.Figure 2 is a state diagram for measuring the displacement of the translational object using a displacement measuring device according to the present invention.

도 3의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 변위 측정 장치에 투사되는 광의 형상을 도시한 예시도.3 (a) and 3 (b) are exemplary views showing the shape of light projected on the displacement measuring device according to the present invention.

도 4는 광의 이동변위를 도식적으로 나타낸 간략도.4 is a simplified diagram schematically showing the displacement of light.

도 5는 광의 이동변위와 광조사면적을 나타낸 그래프.5 is a graph showing the displacement and light irradiation area of light.

도 6은 본 발명에 따른 변위 측정 장치를 사용하여 회전운동하는 대상물의 변위를 측정하는 상태도.Figure 6 is a state diagram for measuring the displacement of the object to rotate using the displacement measuring device according to the present invention.

도 7은 광의 회전변위를 도식적으로 나타낸 간략도.7 is a simplified diagram schematically showing the rotational displacement of light.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 광원 12 : 콜리메이트 렌즈10 light source 12 collimated lens

14 : 볼록 렌즈 20 : 대상물14 convex lens 20 object

30 : 분할 광 검출기 32, 34 : 분할면30: split photodetector 32, 34: split surface

본 발명은 대상물의 이동 변위를 측정하는 변위 측정 장치에 관한 것으로서, 광 삼각법을 이용하여 스캐너 장치의 병진운동과 회전운동시 발생하는 변위를 정밀하게 측정할 수 있는 변위 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement measuring device for measuring the displacement of a moving object, and relates to a displacement measuring device capable of precisely measuring displacement generated during translational and rotational movements of a scanner device by using optical triangulation.

일반적인 레이저 가공 장치는 전자파의 유도 방출을 이용하여 빛을 증폭하여 고에너지를 갖는 레이저 빔을 발산하는 장치로서, 레이저 빔의 에너지를 조절하여 모재의 표면을 검사하거나, 절단, 또는 모재의 표면에 묻은 이물질을 세정하는 용도 등 여러 분야에 사용되고 있다. 이와 같이 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치는 여러 분야에 다양한 방법으로 사용되고 있으며, 그 이용분야가 본 발명의 명세서에 의해 한정되지 않음은 당연하다.A general laser processing apparatus is a device that emits a laser beam having a high energy by amplifying light by using the induced emission of electromagnetic waves, and controls the energy of the laser beam to inspect the surface of the base material, cut it, or adhere it to the surface of the base material. It is used in various fields, such as for cleaning foreign substances. As described above, the laser processing apparatus using the laser beam is used in various fields in various ways, and the field of use thereof is not limited by the specification of the present invention.

전술된 레이저 가공 장치는 고에너지를 갖는 레이저 빔을 일방향으로 조사하여 대상물의 가공, 측정 등의 작업을 수행하는 장치이다. 이러한 레이저 가공 장치에서 발사된 레이저 빔은 이를 반사하는 스캐너 장치로 입사된 후, 상기 스캐너 장치의 병진운동 또는 회전운동에 의해 원하는 방향으로 편향되어 반사된다.The laser processing apparatus described above is a device for irradiating a laser beam having high energy in one direction to perform operations such as processing and measuring an object. The laser beam emitted from the laser processing apparatus is incident to the scanner apparatus that reflects it, and then deflected and reflected in a desired direction by a translational or rotational movement of the scanner apparatus.

이러한 스캐너 장치는 수 nm 단위의 병진운동에 따른 변위와 수θrad의 미세한 회전각도에 의해서도 정밀도에 영향을 끼치므로, 보다 정확하게 스캐너 장치의 이동 변위를 측정하기 위한 장치가 개발되었다.Since the scanner device affects the precision even by the displacement according to the translational movement of several nm units and the minute rotation angle of the number θrad , a device for measuring the movement displacement of the scanner device more accurately has been developed.

전술된 종래의 변위 측정장치는 발광부에서 나온 광을 받아 수광점의 위치를 측정하는 PSD(Position Sensitive Detector) 센서를 이용하는 것으로서, 물체에 반사된 레이저나 LED 소스의 빔이 대상물에 반사된 후, PSD에 입사하는 광을 측정한 다. 이때, PSD에 입사는 빔의 위치를 측정하면 대상물의 이동에 따라 변화되는 변위를 측정할 수 있다.The conventional displacement measuring apparatus described above uses a position sensitive detector (PSD) sensor that receives the light emitted from the light emitting unit and measures the position of the light receiving point, and after the laser beam reflected from the object is reflected on the object, The light incident on the PSD is measured. At this time, the incident incident on the PSD can measure the displacement that changes according to the movement of the object by measuring the position of the beam.

이와 같은 종래의 변위 측정 장치는 PSD의 픽셀 사이즈와 수에 따라 측정할 수 있는 변위의 한계를 갖는다. 또한 종래의 변위 측정 장치는 크기가 커서 스캐너 장치의 내부에 장착할 수 없다.Such a conventional displacement measuring device has a limit of displacement that can be measured according to the pixel size and number of PSDs. In addition, the conventional displacement measuring device is large in size and cannot be mounted inside the scanner device.

한편, 보다 정밀한 변위 이동을 측정하기 위해서는 정전용량형 센서를 이용하는데, 상기 정전용량형 센서는 병진운동에 따른 변위만을 측정할 수 있고 미세 회전 각도인 경우 두 개의 정전용량형 센서를 이용하여 두 측정 값을 이용하여 다시 각도를 계산해야 하는 불편함이 있다. 또한 회전에 따른 측정 단면적에 대한 보정을 해줘야 하는 제약이 있다.On the other hand, in order to measure the displacement movement more precisely, a capacitive sensor is used, and the capacitive sensor can measure only displacement due to translational movement, and in the case of a fine rotation angle, two measurements are performed using two capacitive sensors. The inconvenience is that the angle must be calculated again using the value. In addition, there is a constraint that the correction of the measurement cross-sectional area due to rotation is required.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제를 해소하기 위한 것으로, 레이저 가공을 위한 고속, 초정밀 스캐너 장치의 병진 운동과 회전 운동을 실시간을 측정하는 것이며, 하나의 분할 광 검출기를 이용하며, 이에 따라 별도의 보정과정이 필요하지 않고, 측정 한계가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 스캐너 장치의 내부에 장착할 수 있는 변위 측정 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to measure the real-time translation and rotational motion of the high-speed, high-precision scanner device for laser processing, using a single split photo detector, accordingly It is to provide a displacement measuring device that can be mounted inside the scanner device, as well as no calibration process is required, no measurement limit is generated.

이와 같은 목적을 실시하기 위한 본 발명에 따른 변위 측정 장치는 대상물에 광을 조사하는 광원과, 상기 광의 진행경로상에 배치되어 상기 광을 직선광으로 편향시키는 편향부와, 상기 편향부와 대상물 사이에 배치되어 직선광의 초점을 조절 하는 포커싱부와, 상기 대상물에 반사된 광의 광량을 측정하되, 적어도 2개의 분할면으로 분할되어 각각의 분할면에 입사된 광량을 측정하는 분할 광 검출기와, 상기 분할 광 검출기에 의하여 측정되는 광량의 변화량을 계산하여 대상물의 변위를 측정하는 제어부를 포함한다.Displacement measuring device according to the present invention for achieving the above object is a light source for irradiating light to the object, a deflection portion disposed on the traveling path of the light to deflect the light into a linear light, between the deflection portion and the object A focusing unit arranged to adjust the focus of the linear light, a split light detector which measures the amount of light reflected by the object, is divided into at least two split planes, and measures the amount of light incident on each split plane; It includes a control unit for calculating the amount of change in the amount of light measured by the light detector to measure the displacement of the object.

여기서, 상기 광원은 적외선 발광 다이오드일 수 있다. 또한, 상기 편향부는 콜리메이트 렌즈 또는 콜레메이트 반사경 중 어느 하나를 포함하는 광학계일 수 있다. 더불어, 상기 포커싱부는 소정의 초점거리를 갖는 볼록 렌즈 또는 오목 반사경 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the light source may be an infrared light emitting diode. In addition, the deflection portion may be an optical system including any one of a collimated lens or a collimated reflector. In addition, the focusing unit may include any one of a convex lens and a concave reflector having a predetermined focal length.

또한, 상기 분할 광 검출기는 광량의 변화량을 전압차로 변화시키는 오실로스코프를 더 포함할 수 있다.In addition, the split photo detector may further include an oscilloscope for changing the amount of change in the amount of light into a voltage difference.

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.Such a characteristic configuration of the present invention and its effects will be more apparent through the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 변위 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대상물(20)의 상부 측면에 광원(10)이 배치되며, 상기 광원(10)은 상기 대상물(20)에 광을 조사한다.In the displacement measuring apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, a light source 10 is disposed on an upper side surface of the object 20, and the light source 10 irradiates light to the object 20.

상기 광원(10)은 적외선 발광 다이오드(IR LED)로 이루어질 수 있고, 레이저 또는 고출력의 할로겐 램프 등이 사용되는 것도 가능하다.The light source 10 may be made of an infrared light emitting diode (IR LED), and a laser or a high power halogen lamp may be used.

또한, 상기 광원(10)의 전방부인 광의 진행경로상에는 상기 광원(10)에서 방사방향으로 조사된 광을 직선광으로 편향시키는 편향부가 설치된다.In addition, on the traveling path of the light that is the front of the light source 10, a deflection portion for deflecting the light irradiated in the radial direction from the light source 10 to the linear light is provided.

상기 편향부는 콜리메이트 렌즈(12)로 이루어지며, 상기 콜리메이트 렌즈(12)의 전방 또는 후방에는 상기 광원(10)에서 조사된 광의 경로를 유도하기 위한 복수의 반사경이 더 설치되는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 편향부는 콜리메이트 렌즈(12)로 이루어져 있으나, 콜리메이트 반사경을 포함하는 광학계로 이루어지는 것도 물론 가능하며, 더불어, 상기 광원(10)에서 조사되는 광을 상기 콜리메이트 반사경으로 유도하기 위한 복수의 반사경을 더 포함할 수도 있다.The deflection portion is formed of a collimating lens 12, and a plurality of reflecting mirrors for inducing a path of light irradiated from the light source 10 may be further provided at the front or rear of the collimating lens 12. In the embodiment of the present invention, the deflection portion is made of a collimated lens 12, but also of course made of an optical system including a collimator reflector, in addition, the collimated light emitted from the light source 10 It may further include a plurality of reflectors for guiding the reflector.

또한, 상기 편향부와 상기 대상물(20) 사이에는 상기 편향부의 콜리메이트 렌즈(12)에 의해 직선광으로 편향된 광의 초점을 조절하는 포커싱부가 설치된다.In addition, a focusing unit is provided between the deflecting unit and the object 20 to adjust the focus of light deflected into linear light by the collimating lens 12 of the deflecting unit.

상기 포커싱부는 볼록 렌즈(14)로 이루어질 수 있고, 상기 대상물(20)과의 사이에는 광의 경로를 유도하기 위한 반사경을 더 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에서 상기 포커싱부는 볼록 렌즈(14)로 한정되지 않으며, 오목 반사경으로 이루어지는 것도 가능하다.The focusing unit may be formed of a convex lens 14, and may further include a reflector for inducing a path of light between the object 20 and the object 20. On the other hand, in the embodiment of the present invention, the focusing portion is not limited to the convex lens 14, it may be made of a concave reflector.

한편, 상기 포커싱부에 의해 대상물(20)에 조사된 광은 반사가 이루어지고, 광이 반사되는 경로상에는 반사되는 광의 광량을 측정하기 위한 분할 광 검출기(Bi-cell Photo Detector)(30)가 설치된다.On the other hand, the light irradiated to the object 20 by the focusing unit is reflected, and a split-cell detector (Bi-cell Photo Detector) 30 for measuring the amount of light reflected on the path through which the light is reflected is installed do.

상기 분할 광 검출기(30)는 적어도 2개의 분할면(32, 34)으로 분할되어 각각의 분할면(32, 34)에 입사된 광량을 측정한다. 즉, 상기 분할 광 검출기(30)는 각각의 분할면(32, 34) 중앙부에 입사되는 광을 측정하여, 각각의 분할면(32, 34)에 측정되는 광량의 차를 '0'으로 설정하고, 상기 대상물(20)의 병진운동에 의해 변위 가 변경될 경우 발생되는 광량의 차이를 측정한다.The split photodetector 30 is divided into at least two split planes 32 and 34 to measure the amount of light incident on each split plane 32 and 34. That is, the split photodetector 30 measures the light incident on the center portion of each split plane 32 and 34 to set the difference of the amount of light measured on each split plane 32 and 34 to '0'. In addition, the difference in the amount of light generated when the displacement is changed by the translational movement of the object 20 is measured.

이를 위해 상기 분할 광 검출기(30)에는 광량차를 전압차로 변화시키는 (도시되지 않은) 오실로스코프가 연결된다.To this end, the split photodetector 30 is connected to an oscilloscope (not shown) that changes the amount of light into a voltage difference.

이와 같이, 분할 광 검출기(30)에 측정되는 광량의 변화량은 제어부에 의해 계산되며, 상기 제어부에 의해 계산값에 대한 대상물(20)의 이동 변위가 측정된다.In this way, the amount of change in the amount of light measured by the split photodetector 30 is calculated by the controller, and the displacement of the object 20 relative to the calculated value is measured by the controller.

도 2는 본 발명에 따른 변위 측정 장치를 사용하여 병진운동하는 대상물의 변위를 측정하는 상태도이다.Figure 2 is a state diagram for measuring the displacement of the translational object using the displacement measuring device according to the present invention.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(10)에 전원을 공급하면 광이 발산되고, 이와 같이 발산되는 광은 콜리메이트 렌즈(12)에 의해 평행광으로 편향된다. 다음으로 상기 평행광은 볼록 렌즈(14)로 입사되며 소정의 초점 거리를 갖고 대상물(20)로 조사된다.First, as shown in FIG. 2, when power is supplied to the light source 10, light is emitted, and the light emitted in this manner is deflected into parallel light by the collimated lens 12. Next, the parallel light is incident on the convex lens 14 and irradiated onto the object 20 with a predetermined focal length.

이와 같이, 상기 대상물(20)로 조사된 광은 입사각과 동일한 반사각으로 반사되어 분할 광 검출기(30)로 입사된다. 상기 분할 광 검출기(30)는 각각의 광 검출기로 입사되는 광량의 차이가 '0'이 되도록 설정한다.As such, the light irradiated onto the object 20 is reflected at the same reflection angle as that of the incident angle and is incident to the split light detector 30. The split photodetector 30 is set such that a difference in the amount of light incident on each photodetector is '0'.

한편, 상기 대상물(20)이 병진운동하게 되면 상기 분할 광 검출기(30)로 반사되는 광의 위치가 변하게 되며, 각각의 분할면(32, 34)에 측정되는 광량에 차이가 나게 된다. 이와 같은 광량은 오실로스코프에 의해 전압으로 측정된다. On the other hand, when the object 20 is translated, the position of the light reflected by the split photodetector 30 is changed, and the amount of light measured on each split surface 32 and 34 is different. This amount of light is measured by the oscilloscope as a voltage.

또한, 상기 오실로스코프에 의해 측정된 전압은, 그 전압차이에 따른 대상물(20)의 이동 변위를 측정한다.In addition, the voltage measured by the oscilloscope measures the displacement of the object 20 according to the voltage difference.

본 발명에 따른 변위 측정 장치에 투사되는 광의 형상을 도시한 예시도인 도 3의 (a)와 (b)를 참고하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 3 (a) and (b) which is an exemplary view showing the shape of the light projected on the displacement measuring device according to the invention as follows.

먼저, 도 3의 (a)와 같이, 분할 광 검출기(30)의 각각의 분할면(32, 34)의 중심에 대상물(20)에 반사된 광의 중심을 일치시킨다. 이때, 각각의 분할면(32, 34)에 측정되는 광량에 따른 전압을 측정한다. 여기서, 각각의 분할면(32, 34)에 입사되는 광량은 동일하므로, 각각의 분할면(32, 34)에 측정되는 전압차는 '0'이다.First, as shown in FIG. 3A, the centers of the light reflected by the object 20 coincide with the centers of the divided surfaces 32 and 34 of the split photodetector 30. At this time, the voltage according to the amount of light measured on each of the divided surfaces 32 and 34 is measured. Here, since the amount of light incident on each of the divided surfaces 32, 34 is the same, the voltage difference measured on each of the divided surfaces 32, 34 is '0'.

한편, 대상물(20)이 'θ'만큼 병진운동하여, 광의 형태가, 도 3의 (b)와 같이 이동하면 각각의 분할면(32, 34)에 측정되는 광량에 따른 전압이 변하며, 전압차가 발생한다.On the other hand, when the object 20 is translated by 'θ', and the shape of light moves as shown in FIG. 3 (b), the voltage according to the amount of light measured on each of the divided surfaces 32 and 34 is changed, and the voltage difference is Occurs.

이와 같이 분할 광 검출기(30)에 측정되는 전압차(A)는 광의 조사되는 면적차(M)와 비례하며, 면적차를 알면 [수학식 1]을 계산하여 분할 광 검출기(30)에 반사된 광의 이동변위 x₁을 알 수 있다.As such, the voltage difference A measured by the split photodetector 30 is proportional to the area difference M irradiated with light, and when the area difference is known, the voltage difference A is calculated by Equation 1 and reflected on the split photodetector 30. The displacement of light x ₁ can be known.

또한, 이동변위 'x₁'을 알면, 도 4에 도시된 바와 같이, [수학식 2]를 계산하여 대상물(20)이 실제로 이동한 거리 'θ'를 계산 할 수 있다.In addition, if the movement displacement 'x ₁ ' is known, as shown in FIG. 4, the distance 'θ' in which the object 20 actually moves may be calculated by calculating Equation 2.

한편, 상기 광원(10)으로부터 조사되는 광의 형태가 원형일 경우, 변위에 따라 광의 조사면적은 도 5와 같은 형태로 변형되며, 전압차 또한 면적의 변화량에 따른 변화값을 갖는다. 여기서, 세로축은 반사된 광의 면적 M을 나타내고, 가로축은 반사된 광의 이동변위 x를 나타낸다.On the other hand, when the shape of the light irradiated from the light source 10 is circular, the irradiation area of the light is deformed as shown in Figure 5 in accordance with the displacement, the voltage difference also has a change value according to the amount of change in the area. Here, the vertical axis represents the area M of the reflected light and the horizontal axis represents the displacement displacement x of the reflected light.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 변위 측정 장치를 사용하여 회전운동하는 대상물(20)의 변위를 측정하는 상태도로서, 회전하는 대상물(20)의 변위를 측정하기 위해서는 병진운동 측정시와 같이, 변위 측정 장치의 초기치를 설정한다.On the other hand, Figure 6 is a state diagram for measuring the displacement of the rotating object 20 using the displacement measuring device according to the present invention, in order to measure the displacement of the rotating object 20, as in the translational movement measurement, displacement Set the initial value of the measuring device.

즉, 광원(10)에 전원을 공급하면 광이 발산되고, 이와 같이 발산되는 광은 콜리메이트 렌즈(12)에 의해 평행광으로 편향된다. 다음으로 상기 평행광은 볼록 렌즈(14)로 입사되며 소정의 초점 거리를 갖고 대상물(20)로 조사된다.That is, when power is supplied to the light source 10, light is emitted, and the light emitted in this way is deflected into parallel light by the collimating lens 12. Next, the parallel light is incident on the convex lens 14 and irradiated onto the object 20 with a predetermined focal length.

이와 같이, 상기 대상물(20)로 조사된 광은 입사각과 동일한 반사각으로 반사되어 분할 광 검출기(30)로 입사된다. 상기 분할 광 검출기(30)는 각각의 분할면(32, 34)으로 입사되는 광량의 차이가 '0'이 되도록 설정한다.As such, the light irradiated onto the object 20 is reflected at the same reflection angle as that of the incident angle and is incident to the split light detector 30. The split photodetector 30 sets the difference in the amount of light incident on the split surfaces 32 and 34 to be '0'.

전술된 바와 같이, 변위 광 검출기(30)의 초기치가 설정된 상태에서, 상기 대상물(20)이 회전운동하게 되면 상기 분할 광 검출기(30)로 반사되는 광의 위치가 변하게 되며, 각각의 분할면(32, 34)에 측정되는 광량에 차이가 나게 된다. 이와 같은 광량은 오실로스코프에 의해 전압으로 측정된다.As described above, in the state where the initial value of the displacement photodetector 30 is set, when the object 20 rotates, the position of the light reflected by the split photodetector 30 is changed, and each divided surface 32 , 34), the amount of light measured is different. This amount of light is measured by the oscilloscope as a voltage.

이때, 측정되는 전압차이는 면적차과 같고, 전술된 [수학식 3]을 계산하여 분할 광 검출기(30)에 반사된 광의 이동변위'x₂'를 알 수 있다.In this case, the measured voltage difference is equal to the area difference, and the above-described equation (3) can be calculated to know the movement displacement 'x ₂ ' of the light reflected by the split photodetector 30.

이와 같이 측정된 이동변위 'x₂'를 통해 도 7과 [수학식 4]를 계산하여 반사광이 회전한 각도인 '2θ'를 계산할 수 있다. 이때, 상기 대상물(20)과 상기 분할 광 검출기(30)의 이격된 거리는 'R'이다.7 and [Equation 4] can be calculated using the measured displacement displacement 'x ₂ ' to calculate '2θ' which is the angle at which the reflected light rotates. In this case, the distance between the object 20 and the split photodetector 30 is 'R'.

이때, 반사광이 회전한 각도가 '2θ'일 경우, 상기 대상물(20)이 회전한 실제의 각도인 'θ'를 측정할 수 있다.In this case, when the angle at which the reflected light rotates is '2θ', 'θ' which is the actual angle at which the object 20 is rotated may be measured.

이상과 같이 본 발명에 따른 변위 측정 장치를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의 해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.As described above, the displacement measuring apparatus according to the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and drawings, and the present invention usually falls within the scope of the claims. Of course, various modifications and variations can be made by those skilled in the art.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 변위 측정 장치는 레이저 가공을 위한 고속, 초정밀 스캐너 장치의 병진 운동과 회전 운동을 실시간으로 측정할 수 있어, 스캐너 장치의 작동 상태를 정확하게 제어할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 변위 측정 장치는 별도의 보정과정이 필요하지 않고, 측정 한계가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 소형화가 가능하여 스캐너 장치의 내부에 장착할 수 있다.As described above, the displacement measuring device according to the present invention can measure in real time the translational motion and the rotational motion of the high-speed, high-precision scanner device for laser processing, it is possible to accurately control the operating state of the scanner device. In addition, the displacement measuring apparatus according to the present invention does not require a separate calibration process, a measurement limit does not occur, and can be miniaturized so that it can be mounted inside the scanner device.

Claims

A light source for irradiating light onto the object,

A deflection portion disposed on a traveling path of the light to deflect the light into linear light;

A focusing unit disposed between the deflecting unit and the object to adjust the focus of the linear light;

A split light detector for measuring the amount of light reflected by the object, the split light detector being divided into at least two split planes and measuring the amount of light incident on each split plane;

And a controller configured to detect a displacement of the object by calculating a change amount of the light amount measured by the split photo detector.

The method according to claim 1,

The light source is a displacement measuring device, characterized in that the infrared light emitting diode.

The method according to claim 1,

And the deflection unit is an optical system including any one of a collimated lens and a collimator reflector.

The method according to claim 1,

And said focusing unit is an optical system including any one of a convex lens and a concave reflector having a predetermined focal length.

The method according to claim 1,

The split light detector further comprises an oscilloscope for changing the amount of change in the amount of light into a voltage difference.