광학 계측은 빛을 사용하여 정확한 측정을 얻는 과학이자 기술입니다. 여기에는 높은 정확도와 분해능으로 측정을 수행하기 위한 광학 기기 및 기술의 사용이 포함됩니다. 광학 계측 분야는 거리 측정 및 치수 분석을 위한 다양한 방법을 포괄하여 산업 품질 관리, 재료 분석 및 치수 검사와 같은 분야의 발전에 기여합니다.

주요 거리 측정 기술

레이저 간섭계

레이저 간섭계는 간섭성 빛에 의해 생성된 간섭 패턴을 활용하는 고정밀 거리 측정 기술입니다. 두 개 이상의 광파를 중첩시켜 간섭무늬를 만드는 원리를 바탕으로 이를 분석해 미세한 거리 변화를 판별할 수 있다. 레이저 간섭계는 나노미터 수준의 정확도가 필수적인 정밀 엔지니어링, 광학 테스트, 반도체 제조 등의 분야에서 널리 사용됩니다.

비행 시간 측정

ToF(Time-of-Flight) 측정은 빛이 광원에서 대상까지 이동한 후 다시 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하는 원리를 사용합니다. 광 펄스의 왕복 시간을 정확하게 측정함으로써 빛의 속도를 기반으로 거리를 계산할 수 있는 기술입니다. 비행 시간 측정은 3D 이미징, 로봇공학, 자율 항법 시스템을 비롯한 다양한 분야에서 응용됩니다.

삼각 측량

삼각측량은 삼각형의 각도와 알려진 기준선 거리를 측정하여 대상까지의 거리를 결정하는 널리 사용되는 거리 측정 기술입니다. 광학 삼각 측량에서는 광원, 검출기 및 알려진 기준 거리를 사용하여 삼각형의 각도와 기하학을 기반으로 대상 지점까지의 거리를 계산합니다. 이 방법은 3D 스캐닝, 머신 비전, 거리 측정과 같은 애플리케이션에 활용됩니다.

거리 측정 및 LIDAR

LIDAR(빛 감지 및 거리 측정)을 포함한 거리 측정 기술은 레이저 또는 기타 광학 방사선을 활용하여 반사된 신호의 시간 지연 또는 위상 변화를 분석하여 물체까지의 거리를 측정합니다. LIDAR 시스템은 지리공간 매핑, 자율 주행 차량, 환경 모니터링과 같은 분야에서 광범위하게 사용되며 다양한 범위에서 물체까지의 거리를 정확하게 측정하는 기능을 활용합니다.

광학 거리 측정의 과제와 발전

광학 거리 측정 기술은 주변광 간섭, 표면 반사율, 대기 조건과 같은 환경 요인과 관련된 문제에 지속적으로 직면해 있습니다. 이러한 문제를 극복하려면 신호 처리, 센서 기술 및 교정 방법의 발전이 필요합니다. 최근 몇 년 동안 인공 지능과 기계 학습의 통합을 통해 광학 거리 측정 시스템의 정확성과 견고성을 향상시키는 새로운 접근 방식이 가능해졌으며 복잡한 운영 환경에서 성능을 향상시킬 수 있는 기반이 마련되었습니다.

미래의 방향과 혁신

광학 계측 및 엔지니어링 분야에서는 거리 측정 기술이 급속히 발전하고 있습니다. 새로운 추세에는 소형 및 휴대용 광학 측정 장치의 개발, 다차원 감지 기능의 통합, 측정 정확도와 신뢰성을 향상시키기 위한 광학 부품용 고급 소재 탐색 등이 포함됩니다. 또한 광학 계측학과 포토닉스, 나노기술, 양자 감지 등 다른 분야의 융합은 전례 없는 정밀도와 다양성을 갖춘 차세대 거리 측정 기술 개발을 약속합니다.

참조: 거리 측정 기술