본 논문은 고출력 레이저 장치 내 미세 타겟의 고정밀 위치 측정 문제를 해결하기 위해 CAD 3차원 모델 매칭 기반 자세 측정 방법을 제안한다. 이 방법은 CAD 파일 정보를 활용하여 타겟의 3차원 모델을 구축하고, 3-CCD 다중 소스 이미지와의 연관 매칭을 통해 기존 방법에서 다중 소스 이미지를 개별 처리하여 발생하는 오차 누적 문제를 방지한다. 본 논문은 모델 탐색 점에서의 Chamfer 거리 변환을 기반으로 타겟 매칭도 함수를 정의하여 모델과 타겟 간 매칭 정도를 평가하며, 유전 알고리즘(GA)을 이용해 해당 함수를 최적화하여 타겟의 측정 자세를 도출한다. GA가 지역 최적값에 빠지기 쉬운 문제를 해결하기 위해 계층적 적응형 유전 알고리즘(HAGA)을 제안하여 알고리즘의 탐색 정확도와 효율성을 향상시킨다. 복잡한 공정 시스템 디버깅 효율 향상을 위해 OpenGL 그래픽 라이브러리를 활용한 시뮬레이션 시스템을 구축하여 타겟의 시뮬레이션 이미지 구현, 오프라인 알고리즘 디버깅 등의 기능을 수행한다. 시뮬레이션 시스템은 설치 오차, 가공 오차, 카메라 주변광 등 다양한 요인의 간섭을 피할 수 있어 알고리즘 디버깅과 검증에 용이하며, 공정 효율성을 향상시킨다; 또한 다양한 타겟 유형의 콜리메이션 상태 위치 조정을 위한 3-CCD 위치 측정 플랫폼도 구축하였다. 측정 결과 타겟의 평행 이동 위치 오차는 3.5 μm 미만, 각도 오차는 0.07° 미만으로 실측 시스템 오차 요구 사항보다 낮아 측정 알고리즘의 실제 공정 적용 가능성을 검증하였다.

고출력 레이저 장치; CAD 모델; 타겟 위치 측정; 유전 알고리즘; OpenGL 시뮬레이션