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비접촉식 광간섭미세표면형상측정기
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비접촉식 광간섭미세표면형상측정기

보유기관 및 연구자 : 국방과학연구소 조민식 연구원

개발상태
3/9

기술완성도

TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
특허정보

기술개요

• 본특허는샘플과기준거울에광원을나눠비추고반사된빛을측정한후,광간섭신호를이용한형상측정을할때안정적인영상을얻을수있도록하는기술임

적용분야

• 본특허는빛의세기에대한신호를처리하여안정적인영상을얻을수있는기술로제품의품질을검사하는분야에적용가능함

∨반도체웨이퍼등품질검사장치∨보석, 광물, CNC 제작제품품질검사장치

∨미세표면형상측정장치∨LCD, PDP 디스플레이미세형상검사장치

1.JPG

기술차별성

• 광간섭형상측정기와분리된거리스캐닝간섭계에서광경로차를시간마다순서대로발생시켜,광원을다중파장간격변조광으로변환하고시간에대응하는광세기를검출하여안정성과신호처리의간편성을확보할수있음

2.JPG

구현방법

• 본특허의광간섭형상측정기는아래그림과같이다중파장간격변조광원부,고정거리간섭계부,광검출부,영상화처리부로구성됨

• 다중파장간격변조광원부는외부환경과고립된고정거울과거리스캐닝부로구성되며,광분배결합기를통해광원을공간적으로나누어경로차이에의한광세기의변화로써광원을다중파장간격의변조광으로변환함

• 고정거리간섭계부에서는다중파장간격의변조광을샘플과고정거울로분배하고대응시켜샘플의거리정보가포함된특정파장간격의광간섭신호를만들수있으며,광검출부에서는시간별로변화하는광간섭신호를전기신호로바꾸며파장간격신호가일치하여전기신호의세기가커지는시점을검출함

• 영상화처리부에서는광검출부에서측정된전기신호를처리해거리시간영역으로분석하여샘플과의거리를읽어내고형상영상을생성함

3.JPG

기술동향

•3차원측정기(CMM,CoordinateMeasuringMachine)란X축을좌우방향으로,Y축을전후방향으로,Z축을상하방향으로하여공작물의치수와형상을측정하는것으로,프로브가직접닿아정밀도가높은접촉식과레이저를이용하여측정속도가빠른비접촉식방식으로구분됨

•3차원측정기전체의60~80%의비중을차지할정도로많은양의3차원측정기가자동차산업에서사용되고있으며,항공기부품이나,임펠러(Impeller),블레이드(Blade)와같은항공요소제품측정에도사용되며플라스틱의변형,치수검사에도사용되고있음

•비접촉식3차원측정기는특히반도체부품산업에서주로활용되고있으며,반도체부품의측정이나,부품의검사(외관검사,치수검사)등에사용되고있음

•독일에본사를둔칼자이스㈜는광학렌즈를바탕으로한각종현미경,반도체장비,정밀측정기계분야기업으로서3차원측정기에대해세계최초로스캐닝(연속측정)방식을선보였으며,국내기업으로는킴스텍에서고강도,고효율의측정기인Rational의비접촉3차원측정기를개발한바있음

시장동향

4.JPG

• 세계측정/검사장비시장규모는2018년59억달러에서연평균11.4%씩성장해2024년114억달러를기록할것으로예상되며,국내측정/검사장비시장규모는3,361억원에서2024년16,592억원으로증가할것으로전망됨

• 현재,생산설비는단순한자동화를넘어스마트팩토리로진화하고있으며이를위해서는기계설비이외에도완제품의검수를위한검사장비등수많은기기및장치들이필요함

• 검사장비는완성품을검수하는단계에서만사용되는것이아니라,기계장치들을생산하는과정에서도사용되어4차산업혁명의기반에검사장비수요는증가할것으로예상됨

• 또한,스마트기기보급의확대로기기의안정성의중요성이높아짐에따라검사장비시장은지속적으로성장할것으로예상됨