We demonstrate high-speed 3D surface measurements of the specimens having large step size based on the multi-wavelength interferometer. Since the multi-wavelength interferometer determine the absolute distance to the target from the combination of several individual optical wavelengths, it is required that the multiple coherent light sources are stabilized with referenced to the same time standard. In this purpose, a multi-channel optical frequency generator is adopted as the light source and second harmonic generation was performed. Two gauge block specimens, the nominal lengths of which are 0.5 mm and 1.8 mm, are measured as 0.499501 mm and 1.801674 mm and the repeatability of 30 times measurement are 4.22 nm and 22.56 nm, respectively. A standard specimen fabricated by KRISS was successfully measured and the step size of a flat bump is measured as 69.242 um.
본 연구에서는 다파장 간섭계의 원리를 형상측정에 적용하여 큰 단차를 가진 대면적 형상을 고속으로 측정할 수 있는 원리를 제안하였다. 다파장 간섭계는 여러 개의 서로 다른 파장의 조합을 통해 위상 모호성을 극복하여 수 밀리미터 이상의 길이 측정이 가능하지만, 파장 정확도가 우수하며, 서로 다른 파장을 가지는 다수의 광원을 요구한다. 광주파수 발생기는 넓은 범위에 걸쳐서 원하는 광 주파수를 높은 안정도로 생성할 수 있으므로 이러한 다파장 간섭계의 광원으로 적합하다. 본 연구에서는 시간 주파수 표준에 안정화된 광 빗에 근거한 다수의 파장을 가진 다채널 광주파수 발생기를 형상 측정에 적용함으로써, 밀리미터 수준의 단차를 갖는 시편과 복잡한 형상의 시편을 측정하였다. 베이스 면에 두 개의 게이지 블록이 부착되어 있는 형상의 측정을 수행한 결과, 0.5 mm 의 공칭치수를 갖는 게이지 블록 A의 길이는 0.499501 mm 로 측정되었고 1.8 mm의 공칭치수를 갖는 게이지 블록 B의 길이는 1.801674 mm 로 측정되었다. 30번 반복실험 결과 표준편차로 각각 4.22 nm, 22.56 nm 이하의 반복능(repeatability)을 얻었다. 또한 KRISS 에서 제작한 복잡한 형상을 갖는 표준시편을 성공적으로 측정하였고, 그 결과로 bump 의 단차가 69.242 um로 측정되었다. 게이지 블록과 표준시편 측정 실험을 통해 다파장 간섭계의 원리를 이용해 3차원 형상 측정이 가능함을 검증하였다.
