Deflectometry is widely used to measure the 3D profile of a specular free-form surface because of its high accuracy and short inspection time. A general deflectometry is composed only of a camera and a screen. The camera observes the reflected image of the pattern on the specular object. Distortion of the image due to the curved surface lets us know the shape of the surface. Once the correspondence between the image and the pattern on the screen is resolved, we can reconstruct the surface shape. For highly curved surfaces, however, the camera cannot observe the reflected image of the pattern on the specular object because the light from the limited size of the screen can cover only the limited slope of the object. To overcome the limitations of the existing deflectometry and enhance the performance of deflectometry, first of all, existing deflectometry is modified to a multi screen deflectometry to measure highly curved specular surfaces, and the proper calibration method and reconstruction algorithm are developed. This idea is verified by experimental results, in which phase information is successfully extracted from the area which are not normally measurable due to its high curvature surface. Secondly, a 2D phase-shifting method for computing two phases in different directions with a single set of 2D phase pattern with only five images is proposed to reduce the image acquistion time.
A surface of solder joint is a typical example of specular surface. Due to the spcularity and the complex 3D geometry, the visual inspection of solder joints has been regarded as one of the most difficult tasks and thus has not guarrenteed accurate inspection result. In the final chapter, the solder joint inpection device using the multi screen deflectometry is proposed to inspect the solder joint accurately.
Deflectometry는 그 방법이 가지고 있는 정확도와 짧은 연산 시간 때문에 경면물체의 3차원 형상 측정에 많이 사용되는 방법이다. 일반적인 Deflectometry는 단지 카메라와 스크린으로만 이루어 진다. 카메라는 경면물체에 의해 반사된 패턴 영상을 관찰한다. 굴곡진 표면에 의해 왜곡된 패턴의 정보를 가지고 표면의 형상을 유추해 낸다. 영상과 스크린 상의 패턴 간의 대응관계를 풀어낸다면, 표면의 형상을 복원해 낼 수 있다. 그러나 굴곡의 정도가 심할 경우, 카메라는 표면에 의해 반사된 영상을 관찰하지 못하게 된다. 왜냐하면, 스크린의 제한된 크기로는 제한된 범위의 표면각도만을 관찰할 수 있기 때문이다.
이런 기존 Deflectometry의 한계점을 해결하고 그 성능을 더욱 향상시키기 위해 첫째, 여러 장의 스크린을 사용한 Deflectometry를 고안하고 그에 따른 캘래브레이션 방법, 형상 복원 방법을 개발하였다. 개발된 방법은 기존의 Deflectometry로 복원할 수 없었던 큰 기울기를 갖는 물체의 형상을 복원해 냄으로서 실험적으로 증명하였다. 둘째, 두 방향의 위상정보를 하나의 패턴으로 계산할 수 있는 2D 위상천이법을 제안하였다. 2D 위상법을 사용하면 두 방향의 위상정보를 단지 5장의 패턴 영상만을 가지고 구할 수 있으므로 측정에 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
솔더조인트의 측정은 경면물체 측정에 있어서 하나의 중요한 응용이다. 표면의 경면특성과 복잡한 3차원 형상으로 인해 솔더조인트의 형상의 광학적인 측정은 가장 어려운 분야중 하나로 여겨지고 있다. 마지막장에서는 여러장의 스크린을 사용하는 Deflectometry 원리를 이용한 솔더조인트 검사장비를 제안하고 그 측정 결과를 소개하도록 하겠다.
