[한국기술뉴스] 조선대학교 광기술공학과 주기남 교수 연구팀은 제품의 결함을 빠르고 정확하게 측정하는 광학식 형상 측정기를 개발했다. 개발된 기술은 조선대학교 산학협력단을 통해 2020년 01월 23일 특허를 출원(출원번호 제1020200009226호)했다. 특허 명칭은 '대상물의 형상을 측정하는 방법 및 장치’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 로보틱스 기술이 발전함에 따라 다양한 산업용 기계가 개발되고 있습니다. 산업용 기계는 특정 행위를 반복적으로 진행하는 작업에 있어 뛰어난 효율을 보입니다. 따라서, 산업용 기계는 동일한 작업이 반복되는 제조업에서 매우 유용하게 사용됩니다. 요즘 날의 공장에서는 인건비 절감과 근무자의 안전 보장, 작업의 정밀성 향상 등을 목적으로 많은 제조 공정에 기계를 사용하고 있습니다. 기계는 제품 생산뿐 아니라 검수 공정에서도 유용하게 사용됩니다. 반도체나 디스플레이와 같이 정밀성을 요구하는 제품들은 미세 결함을 판단하기 위해 제품의 형상을 측정하는 기계를 사용합니다. 

최근에는 현미경을 이용한 측정 방식의 느린 속도를 개선하기 위해 광학식 형상 측정기를 사용하고 있습니다. 하지만, 광학식 형상 측정기 또한 측정 속도를 높이는 데 한계가 있으며 파장을 분리하는데 복잡한 방법들이 필요하다는 문제가 있습니다.

조선대학교 주기남 교수 연구팀은 여러 패턴이 새겨진 편광필터를 이용해 빠른 속도로 대상물의 형상을 측정하는 방법을 개발했습니다.

형상 측정기는 광원부와 간섭계, 검출부로 이루어져 있습니다. 광원부는 서로 다른 파장을 갖는 빛을 결합시켜 방출합니다. 방출된 빛은 콜리메이터 렌즈와 선형 편광판에 의해 파장에 따라 평행화되며, 일정 각도로 편광돼 두 개의 직선편광으로 변환됩니다. 직선편광은 간섭계를 지나며 일부분은 대상물로 이동하고 일부분은 거울로 이동합니다. 거울에 반사된 빛인 참조광과 대상물에 반사된 빛인 측정광은 간섭계에서 검출부로 이동합니다. 검출부는 참조광과 측정광을 4가지 패턴이 새겨진 편광필터를 이용해 필터링합니다. 필터링된 빛의 간섭 강도를 기초로 파장의 위상을 결정하고 대상물의 형상을 검출합니다.

개발된 형상 측정기는 서로 다른 파장을 갖는 빛들의 간섭 신호를 단일 영상으로부터 한 번에 획득해 빠르고 정확한 형상 검출이 가능합니다.

본 발명품을 제조업에 활용함으로써 파손이나 외부결함과 같이 제품의 외형에 발생한 결함을 빠르고 정확하게 검출해낼 수 있어, 제품 검수 공정의 자동화에 기여할 것으로 기대됩니다.