DOI QR코드

DOI QR Code

Visual Measurement of Rotational Displacements by Using Two Different Moire Fringes Simultaneously Generated by Repeated Sinusoidal Gratings

반복사인격자에서 동시에 생기는 두 가지 무아레 무늬를 이용한 회전변위의 가시적 측정

  • Jeong, Youn-Hong (Dept. of Applied Optics and Electromagnetics, Hannam University) ;
  • Oh, Jeong-Hyo (Dept. of Applied Optics and Electromagnetics, Hannam University) ;
  • Jo, Jae-Heung (Dept. of Applied Optics and Electromagnetics, Hannam University)
  • 정연홍 (한남대학교 이과대학 광.전자물리학과) ;
  • 오정효 (한남대학교 이과대학 광.전자물리학과) ;
  • 조재흥 (한남대학교 이과대학 광.전자물리학과)
  • Published : 2008.08.25

Abstract

We present the precise visual measurement method of rotational displacements using two different moire fringes simultaneously generated by repeated sinusoidal gratings. We investigate the variation of moire fringes depending on rotational displacements through computer simulation and experiment using a rotator in detail. The moire fringes are composed of the wide linear fringe part with a long period and the narrow linear fringe part with a short period. These parts are superior to the angle detection of more than 12 degrees and less than 12 degree, respectively. Additionally, the method can be visually used in the determination of the rotational direction by observing the moire fringe's direction.

컴퓨터 전산모의와 회전자를 이용한 실험을 통하여 회전변위에 따른 반복사인격자 한 쌍이 만드는 무아레 무늬의 변화를 세밀하게 조사하여 반복사인격자가 겹쳐서 동시에 생기는 두 가지의 서로 다른 무아레 무늬를 사용하는 작은 회전변위를 측정하는 가시적 방법을 보여준다. 이 무아레 무늬는12도 이상의 큰 각도 측정에 유용한 장주기의 넓고 긴 직선무늬와 12도 이하의 작은 각도 측정에 유리한 좁고 짧은 복잡한 직선무늬로 이루어져 있다. 그리고 무아레 무늬의 회전방향에 따라 회전변위의 회전방향도 동시에 가시적으로 판별할 수 있다.

Keywords

References

  1. V. Ronch, “Fourty years of history of a grating interferometer,” Appl. Opt., vol. 3, pp. 437-451, 1964 https://doi.org/10.1364/AO.3.000437
  2. G. Indebetouw and R. Czarnek, Selected Papers on Optical Moire and Applications, (SPIE, Bellingham, Wash., 1992), Vol. MS64 of SPIE Milestone Series
  3. P. S. Theocaris, Moire Fringes in Strain Analysis (Pergamon, Oxford, 1969), Chapt. 2, pp. 19-24; Chapter. 3, pp. 112-131
  4. A. J. Durelli and V. J. Parks, Moire Analysis of Strain (Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1970), Chap. 1, pp. 7-32; Chap. 3, pp. 79-91
  5. O. Kafri and I. Glatt, The Physics of Moire Metrology (Wiley, New York, 1990), Chap. 2, pp. 36; Chap. 5, pp. 81-86
  6. Y. Nishijima and G. Oster, “Moire patterns: their applications to refractive index and refractive index gradient measurement,” J. Opt. Soc. Am., vol. 54, pp. 1-5, 1964 https://doi.org/10.1364/JOSA.54.000001
  7. 김종수,조재흥,장수,육근철,“원형격자를 이용한 투사식 무아레 간섭법에 의한 광의 횡변위 측정 및 이를 이용한 나이트로벤젠의 굴절률 측정,” 새물리, vol. 34, no. 2, pp. 148-153, 1994
  8. 이영호, 김봉진, 조재흥, 장수, 육근철, “Elongated Cir-cular Grating의 무아레 무늬를 이용한 열팽창 측정기 제작,” 응용물리, vol. 10, no. 2, pp. 94-100, 1997
  9. 김일환,육근철,조재흥,장수,“두 원형격자의 무아레(moire) 간섭무늬를 이용한 회전각 측정,” 새물리, vol. 32, no. 5, pp. 674-678, 1992
  10. Keun Cheol Yuk, Jae Heung Jo, and Soo Chang, “Determination of the absolute order of shadow moire fringes by using two differently colored light sources,” Appl. Opt., vol. 33, no. 1, pp. 130-132, 1994 https://doi.org/10.1364/AO.33.000130
  11. Jae Heung Jo, Keun Cheol Yuk, and Soo Chang, “Colored Shadow Moire Topography Using Colored Light Sources; Red, Green, and Blue,” Jpn. J. Appl. Phys., vol. 33 (Part 2), No. 11A, pp. L1565-L1567, 1994 https://doi.org/10.1143/JJAP.33.L1565
  12. H. Takasaki, “Moire topography,” Appl. Opt., vol. 9, pp. 1467-1472, 1970 https://doi.org/10.1364/AO.9.001467
  13. G. T. Reid, “A Moire fringe alignment aid,” Opt. Laser Eng., vol. 4, pp. 121-126, 1983 https://doi.org/10.1016/0143-8166(83)90011-8
  14. 송종섭,조재흥,장수,이윤우,조현모,이인원,육근철, “버니어 무아레 무늬를 이용한 백색광의 시준검사 및 렌즈의 색수차 측정,” 한국광학회지,제11권4호,pp. 232-238, 2000
  15. Y. Vladimirsky and H. W. P. Koops, “Moire method and zone plate pattern inaccuracies,” J. Vac. Sci. Technol., B vol. 6, pp. 2142-2146, 1988 https://doi.org/10.1116/1.584103
  16. B. Sandler, E. Keren, A. Livnat, and O. Kafri, “Moire patterns of skew radial gratings,” Appl. Opt., vol. 26, pp. 772-773, 1987 https://doi.org/10.1364/AO.26.000772
  17. P. Szwaykowski, “Self-imaging in polar coordinates,” J. Opt. Soc. Am.. A vol. 5, pp. 185-191, 1988 https://doi.org/10.1364/JOSAA.5.000185
  18. P. Szwaykowski and K. Patorski, “Moire fringes by evolute gratings,” Appl. Opt., vol. 28 pp. 4679-4681, 1989 https://doi.org/10.1364/AO.28.004679
  19. B. J. Kim, J. S. Song, J. T. Kim, J. H. Jo, S. Chang, and K. C. Yuk, “Determination of small angular displacement by moire fringes of matched radial-parellel gratings,” Appl. Opt., vol. 36. no, 13, pp. 2848-2855, 1997 https://doi.org/10.1364/AO.36.002848
  20. 문일규,육근철,조재흥,장수,“MRP격자에 의해서 만들어지는 Moire Fringe를 이용한 직선 도선 주위의 자기장 측정,” 물리교육, vol. 17, no. 2, pp. 125-130, 1999
  21. Jong Sup Song, Young Ho Lee, Jae Heung Jo, Soo Chang, and Keun Cheol Yuk, “Moire patterns of two different elongated circular gratings for the fine visual measurement of linear displacements,” Opt. Commun., vol. 154, pp. 100-108, 1998 https://doi.org/10.1016/S0030-4018(98)00291-0
  22. 이상일, 백승선, 조재흥, “정밀한 횡변위 측정용 elongated circular 격자의 자체결상을 이용한 무아레 무늬의 신호 처리법,” 한국광학회지, 제 15권 5호, pp. 435-442, 2004
  23. J. S. Kang, M. S. Lee, S. Chang, B. J. Kim, and K. C. Yuk, “Characterization of Fresnel images of an elongated circular grating,” Optik, vol. 113, no. 7, pp. 285-292, 2002 https://doi.org/10.1078/0030-4026-00164
  24. 육근철,이희복,조재흥,장수,“3차원 나선격자에 의해서 만들어지는 무아레 무늬의 해석,” 새물리, vol. 43, no. 6, pp. 319-323, 2001
  25. K. C. Yuk, H. B. Lee, J. H. Jo, and S. Chang, “Helicity dependence of moire fringes formed by a herical grating,” Proceedings of SPIE, vol. 3573, pp. 532-535, 1998 https://doi.org/10.1117/12.324583
  26. http://sourceforge.net/projects/imagej/