KR101479734B1 - 3 Dimensional shape measuring system based structured light pattern - Google Patents

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KR101479734B1
KR101479734B1 KR1020130088751A KR20130088751A KR101479734B1 KR 101479734 B1 KR101479734 B1 KR 101479734B1 KR 1020130088751 A KR1020130088751 A KR 1020130088751A KR 20130088751 A KR20130088751 A KR 20130088751A KR 101479734 B1 KR101479734 B1 KR 101479734B1
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박광범
강용철
김원효
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전자부품연구원
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Abstract

The present invention relates to a three-dimensional shape measuring system based on a structured light pattern, which comprises: a structured light projection module which outputs multiple structured light patterns having an identical shape and different irradiation angles using multiple laser beams with different wavelengths and one diffractive optical element; and a structured light image measurement module which includes multiple band-pass filters, each of which passes a laser beam with a corresponding wavelength among the multiple laser beams, wherein one of the multiple band-pass filters is positioned in front of a camera and provides a structured light pattern coming from an object to be measured to the camera, and the structured light image measurement module performs measurement of a three-dimensional shape using a degree of change of the structured light pattern acquired by the camera.

Description

구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템{3 Dimensional shape measuring system based structured light pattern}[0001] The present invention relates to a three-dimensional shape measuring system based on a structured light pattern,

본 발명은 컴퓨터 비전 분야에 관한 것으로, 3차원 형상 정보를 측정하기 위한 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field of computer vision, and more particularly, to a structure light pattern-based three-dimensional shape measurement system for measuring three-dimensional shape information.

컴퓨터 비전 분야에서 삼차원 깊이 정보를 획득하는 방법으로는 스테레오 비전 기방의 방법, 구조광 기반의 방법, TOF(Time of Flight)와 같은 방법이 있다.In the field of computer vision, there are methods such as stereo vision method, structured light method, and TOF (Time of Flight) to obtain 3D depth information.

이 중 구조광 기반의 방법은 구조광 패턴을 대상체에 조사한 후 기하학적인 변화를 관찰하여 깊이 정보를 획득하는 방법이다.The structural light based method is a method of acquiring depth information by observing a geometrical change after illuminating a structural light pattern on a target object.

이러한 구조광 기반의 방법을 위한 종래의 3차원 형상 측정 시스템의 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 종래의 3차원 형상 측정 시스템의 구성을 보인 도면이다.A configuration of a conventional three-dimensional shape measuring system for such a structured light based method is shown in FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional three-dimensional shape measuring system.

일반적으로 구조광 기반의 3차원 형상 측정 시스템은 구조광 패턴을 형성하는 구조광 프로젝션 모듈(10)과 구조광 패턴 변화를 측정하기 위한 구조광 영상측정 모듈(20)로 이루어진다.In general, a structured light based three-dimensional shape measurement system includes a structural light projection module 10 for forming a structured light pattern and a structural light image measurement module 20 for measuring a structural light pattern change.

이러한 구조광 기반의 3차원 형상 측정 시스템은 레이저모듈 제어기(11)의 제어에 따라 레이저 모듈(12)에서 출력된 레이저광을 임의의 패턴이 형성된 회절광학소자(13)를 통과시켜 2차원 구조광 패턴(P1)을 생성하고, 이 구조광 패턴(P1)을 측정 대상물에 프로젝션하여 측정 대상물에 의한 구조광 패턴의 변화 정도를 구조광 영상측정 모듈(20)에서 측정하여 측정 대상물의 3차 형상을 측정한다.The three-dimensional shape measurement system based on the structured light is a system in which laser light output from the laser module 12 is passed through a diffractive optical element 13 having an arbitrary pattern formed therein under the control of the laser module controller 11, The structural light pattern P1 is projected onto the measurement object, and the degree of change of the structural light pattern by the measurement object is measured by the structural optical image measurement module 20 to determine the third shape of the measurement object .

그런데 종래의 구조광 기반의 3차원 형상 측정 시스템은 단일 파장을 갖는 레이저광을 회절광학소자(13)에 입사시켜 구조광 패턴(P1)을 형성하는데, 이때 형성된 구조광 패턴은 고정된 방사각으로 방사되어지며 구조광 패턴의 조밀도도 일정하게 고정되어진다. 즉, 종래의 구조광 기반의 3차원 형상 측정 시스템에서의 구조광 패턴(P1)은 일정한 크기로 고정되어 있다.In the conventional structure-based three-dimensional shape measuring system, a structured light pattern P1 is formed by introducing a laser beam having a single wavelength into a diffractive optical element 13. The structured light pattern formed at this time is a fixed radiation angle And the density of the structured light pattern is fixed to be constant. That is, the structural light pattern P1 in the conventional structure-based three-dimensional shape measurement system is fixed to a constant size.

때문에, 사용자가 좁은 지역을 보다 조밀하게 측정하고자 하거나, 넓은 지역을 보다 덜 조밀하게 측정하는데 한계가 있다. 즉, 종래에는 구조광 패턴이 일정하기 때문에 측정 대상물의 측정 조밀도를 제어할 수 없다.Therefore, the user has a limitation in measuring a narrow area more densely or measuring a wider area less densely. That is, conventionally, since the structured light pattern is constant, the measurement density of the measurement object can not be controlled.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서로 다른 파장을 갖는 레이저광을 선택적으로 회절광학소자에 제공하여 구조광 패턴의 방사각을 변화시키고, 이에 따른 측정 대상물의 위치 조밀도가 변화된 3차원 형상을 측정할 수 있도록 하는 3차원 형상 측정 시스템을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a diffractive optical element for selectively diffusing laser light having different wavelengths to change a radiation angle of a structured light pattern and measuring a three- Dimensional shape measurement system that enables the three-dimensional shape measurement system to be used.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 특징에 따른 본 발명은 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템을 제공한다. 이 시스템은 서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저광과 하나의 회절광학소자를 이용하여 동일한 형상을 가지면서 방사각이 다른 복수의 구조광 패턴을 출력하는 구조광 프로젝션 모듈, 그리고 상기 복수의 레이저광 각각에 대응하여 해당 파장의 레이저만을 투과시키는 복수의 밴드패스필터를 포함하고, 상기 복수의 밴드패스필터 중 하나가 카메라 전면에 위치하여 측정 대상물로부터 입사되는 구조광 패턴을 상기 카메라에 제공하며, 상기 카메라에 의해 획득된 구조광 패턴의 변화 정도를 이용하여 3차원 형상 측정을 수행하는 구조광 영상측정 모듈을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional shape measurement system based on a structured light pattern. The system includes a structured light projection module that outputs a plurality of structured light patterns having the same shape and different radiation angles by using a plurality of laser beams having different wavelengths and one diffractive optical element, Pass filter for transmitting only a laser beam having a wavelength corresponding to a wavelength of the laser beam, wherein one of the plurality of band-pass filters is located on the front surface of the camera and provides a structured light pattern to the camera, And a structural optical image measurement module that performs three-dimensional shape measurement using the degree of change of the structured light pattern obtained by the structural light pattern measurement module.

상기에서 구조광 프로젝션 모듈은, 서로 다른 파장의 레이저광을 주사하는 복수의 레이저 모듈, 상기 복수의 레이저 모듈 각각의 동작을 제어하는 레이저모듈 제어기, 상기 복수의 레이저 모듈 중 적어도 하나로부터 입사하는 레이저광을 구조광 패턴으로 변환시키는 회절광학소자와, 서로 다른 위치로 입사되는 상기 복수의 레이저 모듈에서 주사한 레이저광의 경로를 변경하여 상기 회절광학소자로 입사되게 하는 다중파장 광분리기를 포함한다.The structured light projection module may include a plurality of laser modules for scanning laser beams of different wavelengths, a laser module controller for controlling the operation of each of the plurality of laser modules, And a multiwavelength optical isolator for changing the path of the laser light scanned by the plurality of laser modules incident on different positions to be incident on the diffractive optical element.

그리고 상기 구조광 영상측정 모듈은, 회전 모터, 광감지 신호를 출력하는 포토 인터럽터, 상기 포토 인터럽터의 상기 광감지 신호에 따라 상기 회전 모터의 회전 구동을 제어하여 상기 복수의 밴드패스필터 중 특정된 하나의 밴드패스필터가 상기 카메라 전면에 위치하도록 하는 모터 제어기, 상기 회전 모터에 체결되며, 상기 복수의 밴드패스필터와 상기 복수의 밴드패스필터에 대응하는 복수의 식별구멍이 형성되어 있으며, 상기 복수의 식별구멍은 상기 포토 인터럽터에서 상기 광감지 신호를 발생되도록 하는 위치에 형성되는 다중 밴드패스필터기, 상기 복수의 밴드패스필터 중 하나를 통해 입사된 특정 파장 대역의 구조광 패턴을 결상하여 구조광 패턴의 영상을 획득하는 카메라와, 상기 카메라에 의해 획득된 구조광 패턴의 영상을 분석하여 측정 대상물의 3차원 형상을 계산하는 3차원형상 연산부를 포함한다.The structure optical image measuring module may include a rotation motor, a photo interrupter for outputting a photo-sensing signal, and a control unit for controlling the rotation drive of the rotation motor in accordance with the photo- A plurality of band-pass filters and a plurality of identification holes corresponding to the plurality of band-pass filters, the plurality of band-pass filters being coupled to the rotation motor, An identification hole is formed in the photo interrupter so as to generate the photo-sensing signal, a multi-band pass filter formed in the photo interrupter to form a structured light pattern of a specific wavelength band incident through one of the plurality of band- A camera for acquiring an image of the structured light pattern acquired by the camera, And a three-dimensional shape calculating unit for calculating a three-dimensional shape of the fixed object.

상기 다중 파장 광분리기는 상기 복수의 레이저 모듈에서 주사된 레이저광이 상기 회절광학소자에 수직하게 입사되도록 하는 위치에 설치된다.The multi-wavelength optical isolator is installed at a position where laser light scanned by the plurality of laser modules is incident on the diffractive optical element at right angles.

상기 레이저모듈 제어기는 상기 복수의 레이저 모듈을 순차적으로 또는 동시에 구동할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.And the laser module controller controls the plurality of laser modules to be driven sequentially or simultaneously.

상기 레이저모듈 제어기와 상기 모터 제어기는 서로 연동하여 동작한다.The laser module controller and the motor controller operate in conjunction with each other.

상기 다중 밴드패스필터기에서 상기 복수의 식별구멍 중 하나는 초기 위치를 식별하기 위하여 나머지 식별구멍과 차별화된 형태로 구성된다.In the multi-band pass filter device, one of the plurality of identification holes is differentiated from the remaining identification holes to identify an initial position.

본 발명의 실시 예에 따르면, 서로 다른 파장을 갖는 복수개의 레이저 모듈을 회절광학소자와 함께 결합하여 사용함으로써 구조광 패턴의 방사각을 변화시키고, 변화된 방사각에 따른 구조광 패턴의 조밀함으로 변화시켜 사용자에게 동일 대상물에 대해 서로 다른 조밀도 변화에 따른 3차원 형상 정보를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by using a plurality of laser modules having different wavelengths together with the diffractive optical element, the radiation angle of the structured light pattern is changed and the density of the structured light pattern is changed according to the changed radiation angle The user can be provided with three-dimensional shape information according to different density variations for the same object.

도 1은 종래의 3차원 형상 측정 시스템의 구성을 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 시스템의 구성을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 시스템에 의해 생성된 구조광 패턴을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 밴드패스필터기를 보인 도면이다.1 is a diagram showing a configuration of a conventional three-dimensional shape measuring system.
2 is a diagram showing a configuration of a three-dimensional shape measuring system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a structured light pattern generated by a three-dimensional shape measurement system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a multi-band pass filter according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Now, a detailed description will be made of a three-dimensional shape measuring system based on a structured light pattern according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 시스템의 구성을 보인 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 시스템은 조밀도가 다른 구조광 패턴을 생성하여 측정 대상물에 주사하는 구조광 프로젝션 모듈(100)과 측정 대상물에 조사된 구조광 패턴을 획득하고 구조광 패턴의 변화를 측정하여 3차원 형상을 추정하는 구조광 영상측정 모듈(200)을 포함한다.2 is a diagram showing a configuration of a three-dimensional shape measuring system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the three-dimensional shape measuring system according to the embodiment of the present invention includes a structural light projection module 100 for generating a structural light pattern having different densities and scanning the measurement object, And a structural optical image measurement module 200 for acquiring a light pattern and measuring a change in the structural light pattern to estimate a three-dimensional shape.

구조광 프로젝션 모듈(100)은 레이저모듈 제어기(110), 복수의 레이저 모듈(121, 122, 123), 다중파장 광분리기(130)와 회절광학소자(140)를 포함한다. 여기서 도 2에서는 복수의 레이저 모듈이 3개인 것으로 도시하였지만, 설치 공간이 허락하는 한도에서 3개 이상이 설치될 수 있다.The structured light projection module 100 includes a laser module controller 110, a plurality of laser modules 121, 122 and 123, a multiwavelength optical isolator 130 and a diffractive optical element 140. In FIG. 2, the number of the plurality of laser modules is three, but three or more laser modules may be installed to the extent that the installation space permits.

레이저모듈 제어기(110)는 외부로부터 수신되는 명령신호에 따라 복수의 레이저 모듈(121, 122, 123)의 동작을 제어한다. 레이저모듈 제어기(110)는 복수의 레이저 모듈(121, 122, 123) 중 하나의 레이저 모듈만을 동작시키거나 하나 2 이상의 레이저 모듈(121, 122, 123)을 동시에 동작시킬 수 있다. The laser module controller 110 controls the operation of the plurality of laser modules 121, 122 and 123 according to command signals received from the outside. The laser module controller 110 may operate only one of the plurality of laser modules 121, 122 and 123 or may operate one or more of the laser modules 121, 122 and 123 at the same time.

복수의 레이저 모듈(121, 122, 123)은 각각 서로 다른 파장의 레이저광을 발생하며 발생한 레이저광을 다중파장 분리기(130)로 주사한다. The plurality of laser modules 121, 122, and 123 generate laser beams of different wavelengths and scan the generated laser beams to the multi-wavelength separator 130.

여기서, 제1 레이저 모듈(121)은 파장이 가장 짧은 제1 레이저광을 주사하고,, 제3 레이저 모듈(123)은 파장이 가장 긴 제3 레이저광을 주사하며, 제2 레이저 모듈(122)는 제1 레이저광의 파장보다 길고 제3 레이저광의 파장보다 짧은 제2 레이저광을 주사한다.Here, the first laser module 121 scans the first laser light having the shortest wavelength, the third laser module 123 scans the third laser light having the longest wavelength, Scan the second laser light that is longer than the wavelength of the first laser light and shorter than the wavelength of the third laser light.

다중파장 광분리기(130)는 서로 다른 위치로 입사되는 레이저광의 경로를 변경하여 회절광학소자(140)로 레이저광이 입사되게 한다. 즉, 다중파장 광분리기(130)는 복수개의 레이저 모듈(121, 122, 123)에서 출력된 제1 내지 제3 레이저광을 회절광학소자(140)에 수직하게 입사되도록 위치한다. The multi-wavelength optical isolator 130 changes the path of the laser light incident at different positions to cause the laser light to be incident on the diffractive optical element 140. That is, the multi-wavelength optical isolator 130 positions the first through third laser beams output from the plurality of laser modules 121, 122, and 123 to be perpendicularly incident on the diffractive optical element 140.

회절광학소자(140)는 유리, PMMA, PDMS 및 폴리카보네이트 등과 같은 투명 소재의 기판표면에 구조광 패턴을 형성시키기 위해 凹凸 구조의 미세패턴이 형성되어있다. 이러한 미세패턴에 의해 회절광학소자(140)는 제1 내지 제3 레이저광을 미세패턴에 의한 회절효과를 이용하여 설정된 임의의 구조광 패턴으로 변환시킨다. The diffractive optical element 140 is formed with a concavo-convex fine pattern to form a structured light pattern on a substrate surface of a transparent material such as glass, PMMA, PDMS and polycarbonate. With this fine pattern, the diffractive optical element 140 converts the first to third laser beams into an arbitrary structured light pattern set using the diffraction effect by the fine pattern.

그리고 회절광학소자(140)는 제1 내지 제3 레이저광에 대해 파장의 길이에 대응하여 서로 다른 구조광 패턴의 방사각(a, b, c)으로 변화시키며, 이에 따라 제1 내지 제3 레이저광에 대응하는 서로 다른 면적을 가진 구조광 패턴을 생성한다. The diffraction optical element 140 varies the emission angles a, b, and c of the structured light patterns corresponding to the lengths of the wavelengths of the first to third laser beams, Thereby generating a structured light pattern having different areas corresponding to the light.

이때 회절광학소자(140)에 의해 생성되는 제1 내지 제3 레이저광에 대응하는 구조광 패턴을 도 3을 참조로 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 측정 시스템에 의해 생성된 구조광 패턴을 보인 도면으로, 파장 변화에 따른 구조광 패턴의 변화를 확인하기 위해 일정한 거리의 스크린에 조사되는 구조광 패턴을 측정한 도면이다.The structured light pattern corresponding to the first to third laser beams generated by the diffractive optical element 140 will now be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a structured light pattern generated by a three-dimensional shape measurement system according to an embodiment of the present invention. In order to confirm a change in a structured light pattern according to a wavelength change, Fig.

도 3에서 (a)는 제1 내지 제3 레이저광 중 파장이 가장 짧은 제1 레이저 모듈(121)의 제1 레이저광에 대응한 구조광 패턴으로 도 2의 방사각 a에 대응한다. (c)는 복수의 레이저광 중 파장이 가장 긴 제3 레이저 모듈(123)의 제3 레이저광에 대응한 구조광 패턴으로 도 2의 방사각 c에 대응한다. (b)는 복수의 레이저광 중 파장이 중간이 제2 레이저 모듈(122)의 제2 레이저광에 대응한 구조광 패턴으로 도 2의 방사각 b에 대응한다.3 (a) is a structured light pattern corresponding to the first laser light of the first laser module 121 having the shortest wavelength among the first to third laser lights, corresponding to the radiation angle a of FIG. 2. (c) is a structured light pattern corresponding to the third laser light of the third laser module 123 having the longest wavelength among the plurality of laser light, corresponding to the radiation angle c of Fig. 2. (b) corresponds to the radiation angle b in Fig. 2 as a structured light pattern corresponding to the second laser light of the second laser module 122 in the middle of the plurality of laser lights.

도 3의 (a) 내지 (c)를 보면, 각 레이저 모듈(121, 122, 123)의 레이저광에 대응한 구조광 패턴은 모두 형상이 동일하지만 패턴의 조밀도가 다르다.3 (a) to 3 (c), the structured light patterns corresponding to the laser beams of the laser modules 121, 122, and 123 are all the same in shape, but have different patterns of density.

따라서 (a)의 구조광 패턴은 측정 영역이 좁아지지만 패턴 조밀도를 높여 조밀한 영역에서 대상물의 3차원 형성을 획득할 수 있도록 하며, (b)의 구조광 패턴은 패턴 조밀도가 낮아지지만 측정 영역을 넓게 확장시킬 수 있어 대상물의 크기를 확장할 수 있는 장점을 가지게 한다. Therefore, the structure light pattern of (a) allows the three-dimensional formation of the object to be obtained in a dense region by increasing the pattern density although the measurement region is narrowed, and the structural light pattern of (b) It is possible to enlarge the area widely and to have the advantage of expanding the size of the object.

결국 구조광 프로젝션 모듈(100)은 구조광 패턴의 형상을 그대로 유지하면서 방사각 변화에 따른 패턴 조밀도를 변화시킬 수 있다. As a result, the structural light projection module 100 can change the pattern density according to the radiation angle while maintaining the shape of the structured light pattern.

다시 도 2로 돌아와서, 구조광 영상측정 모듈(200)은 다중 밴드패스필터기(210), 포토 인터럽터(phto interrupter, 220), 회전모터(230), 모터 제어기(240), 카메라(250)와, 3차원형상 연산부(260)를 포함한다.2, the structural optical image measurement module 200 includes a multi-band pass filter 210, a photo interrupter 220, a rotation motor 230, a motor controller 240, a camera 250, And a three-dimensional shape calculation unit 260.

다중 밴드패스필터기(210)는 측정 대상물에 반사된 구조광을 입사하며, 입사한 구조광 중 원하는 파장 대역의 구조광을 투과시킨다. 이를 위해 다중 밴드패스필터기(210)는 제1 내지 제3 레이저광에 대응하는 3개의 밴드패스필터를 포함한다. 즉, 다중 밴드패스필터기(210)에는 제1 레이저광을 투과시키기 위한 제1 밴드패스필터, 제2 레이저광을 투과시키기 위한 제2 밴드패스필터 및 제3 레이저광을 투과시키기 위한 제3 밴드패스필터를 포함하고 있다.The multi-band pass filter 210 receives the structured light reflected by the measurement object and transmits the structured light of a desired wavelength band among the incident structured light. To this end, the multi-band pass filter 210 includes three band-pass filters corresponding to the first to third laser lights. That is, the multi-band pass filter 210 includes a first band-pass filter for transmitting the first laser light, a second band-pass filter for transmitting the second laser light, and a third band Pass filter.

포토 인터럽터(220)는 모터 제어기(240)와 전기적으로 연결되어 있으며, 다중 밴드패스필터기(210)의 회전시 카메라(250)에 위치한 밴드패스필터를 식별할 수 있는 신호를 모터 제어기(240)에 제공한다.The photo interrupter 220 is electrically connected to the motor controller 240 and supplies a signal to the motor controller 240 to identify the band-pass filter located in the camera 250 during the rotation of the multi- .

포토 인터럽터(220)는 광을 주사하는 발광부(예; 발광 다이오드)와 발광부의 광을 수광하는 수광부(예; 포토 트랜지스터)를 포함하여 구성되며, 발광부에서 주사한 광을 수광부에서 수광하여 광감지 신호를 모터 제어기(240)에 제공한다. 이때 포토 인터럽터(220)의 발광부와 수광부 사이에 다중 밴드패스필터기(210)의 일부가 위치한다.The photo interrupter 220 includes a light emitting unit (e.g., a light emitting diode) that scans light and a light receiving unit (e.g., phototransistor) that receives light from the light emitting unit. Light received by the light emitting unit is received by the light receiving unit, And provides a sensing signal to the motor controller 240. At this time, a part of the multi-band pass filter device 210 is positioned between the light emitting part and the light receiving part of the photo interrupter 220.

포토 인터럽터(220)와 다중 밴드패스필터기(210) 간의 동작은 도 4를 참조로 하여 상세히 설명할 것이다.The operation between the photo interrupter 220 and the multi-band pass filter 210 will be described in detail with reference to FIG.

회전모터(230)는 다중 밴드패스필터기(210)에 체결되어 있으며, 다중 밴드패스필터기(210)를 회전시켜 제1 내지 제3 밴드패스필터 중 하나를 카메라(250) 전면에 위치하게 한다.The rotation motor 230 is coupled to the multiband pass filter 210 and rotates the multiband pass filter 210 to place one of the first to third bandpass filters on the camera 250 .

모터 제어기(240)는 외부로부터 입력되는 선택신호에 따라 포토 인터럽터(220)로부터 수신되는 식별정보(즉, 광감지 신호)를 이용하여 회전모터(230)의 동작을 제어하여 선택신호에 대응하는 밴드패스필터가 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다.The motor controller 240 controls the operation of the rotary motor 230 using the identification information (i.e., photo sensing signal) received from the photo interrupter 220 according to a selection signal input from the outside, Pass filter is placed on the front surface of the camera 250. [

상기에서 선택신호는 사용자에 의해 제공된 신호이거나 외부 제어장치 등에서 제공된 신호로서, 제1 내지 제3 밴드패스필터 중 하나를 선택하는 신호이다.The selection signal is a signal provided by a user or a signal provided from an external control device or the like, and is a signal for selecting one of the first through third band-pass filters.

카메라(250)는 밴드패스필터를 통해 입사된 특정 파장 대역의 구조광 패턴을 결상하여 구조광 패턴의 영상을 획득한다.The camera 250 images the structured light pattern of a specific wavelength band incident through the band-pass filter to acquire an image of the structured light pattern.

3차원형상 연산부(260)는 카메라(250)에 의해 획득된 구조광 패턴의 영상을 분석하여 측정 대상물의 3차원 형상을 계산한다. 즉, 3차원형상 연산부(250)는 회절광학소자(140)에 의해 생성된 구조광 패턴과 카메라(250)에 의해 획득한 구조광 패턴간의 변화 정도를 파악하여 측정 대상물의 3차원 형상을 계산한다. 이러한 3차원형상 연산부(260)는 통상의 구조광 기반의 3차원 형상을 측정하는 장치에 이용되는 3차원형상 연산부와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
The three-dimensional shape calculation unit 260 calculates the three-dimensional shape of the measurement object by analyzing the image of the structure light pattern acquired by the camera 250. That is, the three-dimensional shape calculation unit 250 calculates the three-dimensional shape of the measurement object by grasping the degree of change between the structure light pattern generated by the diffraction optical element 140 and the structure light pattern acquired by the camera 250 . Since the three-dimensional shape calculating unit 260 is the same as the three-dimensional shape calculating unit used in a device for measuring a three-dimensional shape based on a conventional structured light, a detailed description will be omitted.

이하에서는 도 4를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 다중 밴드패스필터기(210)를 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 밴드패스필터기를 보인 도면이다.Hereinafter, a multi-bandpass filter device 210 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 is a diagram illustrating a multi-band pass filter according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 밴드패스필터기(210)는 회전판(211)과, 회전판(211)에 이격되어 설치된 제1 밴드패스필터(212a), 제2 밴드패스필터(212b)와 제3 밴드패스필터(212c)를 포함한다.4, the multi-band pass filter device 210 according to the embodiment of the present invention includes a rotating plate 211, a first band-pass filter 212a disposed apart from the rotating plate 211, Pass filter 212b and a third band-pass filter 212c.

그리고 회전판(211)의 중심에는 회전 모터(230)과 체결되는 체결홈(h1)이 형성되어 있으며, 이에 따라 회전 모터(230)의 회전에 연동하여 회전판(211)이 회전하고, 이러한 회전에 의해 제1 밴드패스필터(212a), 제2 밴드패스필터(212b)와 제3 밴드패스필터(212c) 중 하나가 카메라(250)의 전면에 위치하게 된다.A coupling groove h1 for coupling with the rotation motor 230 is formed at the center of the rotation plate 211 so that the rotation plate 211 rotates in conjunction with the rotation of the rotation motor 230, One of the first band pass filter 212a, the second band pass filter 212b and the third band pass filter 212c is positioned on the front side of the camera 250. [

이때 모터 제어기(240)는 카메라(250)의 전면에 위치하는 밴드패스필터를 식별할 수 있어야 회전 모터(230)를 제어하여 원하는 파장 대역을 투과시키는 밴드패스필터를 선택적으로 카메라(250)의 전면에 위치시킬 수 있다.At this time, the motor controller 240 must be able to identify the band-pass filter located on the front side of the camera 250 to control the rotation motor 230 so that the band- Respectively.

이를 위해 다중 밴드패스필터기(210)의 회전판(211)에는 제1 내지 제3 밴드패스필터 각각을 식별할 수 있게 하는 3개의 식별구멍(h2, h3, h4)이 형성되어 있다. 3개의 식별구멍(h2, h3, h4) 중 제1 식별구멍(h2)은 제1 밴드패스필터(212a)에 대응한 것이고, 제2 식별구멍(h3)은 제2 밴드패스필터(212b)에 대응한 것이고, 제3 식별구멍(h4)은 제3 밴드패스필터(212c)에 대응한 것이다.To this end, three identification holes (h2, h3, h4) are formed in the rotary plate 211 of the multi-band pass filter device 210 for identifying each of the first through third bandpass filters. The first identification hole h2 of the three identification holes h2, h3 and h4 corresponds to the first bandpass filter 212a and the second identification hole h3 corresponds to the second bandpass filter 212b. And the third identification hole h4 corresponds to the third bandpass filter 212c.

이러한 3개의 식별구멍(h2, h3, h4)은 다중 밴드패스필터기(210) 회전시에 포토 인터럽터의 발광부와 수광부 사이를 지나게 형성된다.These three identification holes h2, h3 and h4 are formed so as to pass between the light emitting portion and the light receiving portion of the photo interrupter when the multiband pass filter filter 210 is rotated.

따라서 다중 밴드패스필터기(210) 회전시(즉, 회전판 회전시) 발광부와 수광부 사이에 제1 식별구멍(h2)가 위치하면 발광부의 광은 제1 식별구멍(h2)을 관통하여 수광부에 수광되고, 수광부는 제1 밴드패스필터(212a)에 대한 광감지 신호를 모터 제어기(240)에 제공한다. Therefore, when the first identification hole h2 is positioned between the light emitting portion and the light receiving portion when the multi-band pass filter device 210 is rotated (i.e., when the rotating plate is rotated), the light of the light emitting portion passes through the first identification hole h2, And the light receiving section provides a photo sensing signal for the first band pass filter 212a to the motor controller 240. [

그리고 발광부와 수광부 사이에 제2 식별구멍(h3)가 위치하면 발광부의 광은 제2 식별구멍(h3)을 관통하여 수광부에 수광되고, 수광부는 제2 밴드패스필터(212b)에 대한 광감지 신호를 모터 제어기(240)에 제공한다.When the second identification hole h3 is positioned between the light emitting portion and the light receiving portion, the light of the light emitting portion is received by the light receiving portion through the second identification hole h3, and the light receiving portion receives light And provides a signal to the motor controller 240.

이때 광감지 신호를 이용하여 밴드패스필터를 식별하는 방법으로는 크게 2가지로 구분할 수 있다.At this time, there are two methods of identifying the bandpass filter using the light sensing signal.

첫번째는 초기 위치의 밴드패스필터를 식별한 후 회전 방향에 따라 나머지 밴드패스필터를 식별하는 방법이고, 두번째는 광감지 신호를 이용하여 밴드패스필터를 식별하는 방법이다.The first method identifies the band-pass filter at the initial position and then identifies the remaining band-pass filter according to the direction of rotation. The second method identifies the band-pass filter using the photo-sensing signal.

첫번째 방법은 도 4에 도시된 바와 같다. 즉, 제1 밴드패스필터(212a)에 대응하는 제1 식별구멍(h2)를 다른 식별구멍(h3, h4)와 다른 형태로 구성하여 다른 식별구멍(h3, h4)과 차별화된 광감지 신호가 발생되도록 한다.The first method is as shown in Fig. That is, the first identification hole h2 corresponding to the first band-pass filter 212a is configured differently from the other identification holes h3 and h4 so that the photo-sensing signal differentiated from the other identification holes h3 and h4 .

이러한 방법은 제1 식별구멍(h2)을 초기 위치로 사용하게 된다. 즉, 제1 내지 제3 밴드패스필터(212a, 212b, 212c) 중 하나를 선택하는 경우에, 우선적으로 제1 밴드패스필터(212a)가 카메라(250)의 전면에 위치시킨다. This method uses the first identification hole h2 as an initial position. That is, when one of the first through third band-pass filters 212a, 212b, and 212c is selected, the first band-pass filter 212a is preferentially positioned on the front side of the camera 250. [

다시 말해, 모터 제어기(240)는 우선적으로 포토 인터럽터(220) 사이에 제1 식별구멍(h2)을 위치시켜 제1 식별구멍(h2)에 따른 광감지 신호가 포토 인터럽터(220)로부터 수신한다. 이때가 초기 위치이다.In other words, the motor controller 240 preferentially positions the first identification hole h2 between the photointerruptors 220 and receives the photo-sensing signal corresponding to the first identification hole h2 from the photointerruptor 220. [ This is the initial position.

이런 상태에서 모터 제어기(240)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전판(211)을 회전시켜 포토 인터럽터(220)로부터 제2 또는 제3 식별구멍(h3 또는 h4)에 따른 광감지 신호를 수신하며, 수신한 광감지 신호를 이용하여 밴드패스필터를 식별한다. 도 4를 통해 일 예를 들면, 모터 제어기(240)는 초기 위치에서 회전판(211)을 시계 방향으로 회전시켜 첫번째 광감지 신호를 수신하면 제2 밴드패스필터(212b)가 카메라(250)의 전면에 위치하였다고 판단하며, 두번째 광감지 신호를 수신하면 제3 밴드패스필터(212c)가 카메라(250)의 전면에 위치하였다고 판단한다.In this state, the motor controller 240 rotates the rotary plate 211 clockwise or counterclockwise to receive the photo-sensing signal corresponding to the second or third identification hole h3 or h4 from the photo interrupter 220, The received light sensing signal is used to identify the band pass filter. 4, for example, when the motor controller 240 rotates the rotary plate 211 clockwise in the initial position and receives the first light sensing signal, the second band pass filter 212b is disposed on the front surface of the camera 250 It is determined that the third band pass filter 212c is located on the front side of the camera 250 when receiving the second light sensing signal.

두번째 방법은 광감지 신호 자체가 밴드패스필터의 식별력을 가지도록 하는 것이다. 예컨대, 제1 식별구멍(h2)의 크기를 가장 크게 하여 수광부에 수광되는 광량을 가장 많게 하여 수광부에서 출력되는 광감지 신호의 전압이 크도록 하고, 제2 식별구멍(h3)을 제1 식별구멍(h2)보다는 작고 제3 식별구멍(h3)보다는 크게 하여 수광부에서 출력되는 광감지 신호의 전압이 제1 식별구멍(h2) 때보다는 적도록 하며, 제3 식별구멍(h4)의 크기를 가장 작게 하여 가장 낮은 광감지 신호의 전압이 발생되도록 할 수 있다.The second method is to make the photodetection signal itself have the discriminating power of the band-pass filter. For example, the size of the first identification hole h2 may be maximized to maximize the amount of light received by the light receiving unit to increase the voltage of the light sensing signal output from the light receiving unit, and the second identification hole h3, the voltage of the light sensing signal output from the light receiving unit is smaller than that of the first identification hole h2 and smaller than the third identification hole h3 so that the size of the third identification hole h4 is the smallest So that the voltage of the lowest light sensing signal can be generated.

물론 이러한 방법 이외에 엔코더와 같이 광감지 신호 자체에서 코드 정보와 같은 식별정보를 가지도록 할 수 있다.Of course, other than this method, it is possible to have identification information such as code information in the optical sensing signal itself, such as an encoder.

한편, 밴드패스필터와 식별구멍 간의 위치적 관계는 카메라(250)의 위치와 포토 인터럽터(220) 간의 위치에 의해 결정된다. 이는 밴드패스필터가 카메라(250)의 전면에 위치할 때에 해당 식별구멍이 포토 인터럽터(220)에 위치하여 광감지 신호가 발생되어야 하기 때문이다.On the other hand, the positional relationship between the band-pass filter and the identification hole is determined by the position of the camera 250 and the position of the photo interrupter 220. This is because when the bandpass filter is positioned on the front surface of the camera 250, the identification hole is located in the photo interrupter 220 and a light sensing signal must be generated.

예컨대, 도 2에서 카메라(250)가 다중 밴드패스필터기(210)(즉, 회전판)의 상측에 위치하고 포토 인터럽터(220)가 다중 밴드패스필터기(210)의 하측에 위치하기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이 각 식별구멍(h2 내지 h4)는 체결구멍(h1)을 기준으로 해당 밴드패스필터의 하측 직선방향에 위치하게 된다.2, since the camera 250 is located on the upper side of the multi-band pass filter device 210 (i.e., the rotary plate) and the photo interrupter 220 is located on the lower side of the multi-band pass filter device 210, Each of the identification holes h2 to h4 is located in the lower straight line direction of the band-pass filter with reference to the fastening hole h1.

이하에서는 이상과 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the structured light pattern-based three-dimensional shape measuring system according to the first embodiment of the present invention will be described.

작업자가 측정 대상물에 대한 순차적인 3차원 형상 측정 명령을 입력하면, 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)는 서로 연동하여 동작하여, 레이저모듈 제어기(110)는 제1 레이저 모듈(121)을 동작시켜 제1 레이저광을 회절광학소자(140)로 주사하게 한다. 이에 따라 회절광학소자(140)에 의해 제1 레이저광에 대응된 구조광 패턴이 생성된다.The laser module controller 110 and the motor controller 240 operate in conjunction with each other so that the laser module controller 110 can control the first laser module 121 and the second laser module 121, And causes the diffraction optical element 140 to scan the first laser light. Thus, the diffractive optical element 140 generates a structured light pattern corresponding to the first laser light.

레이저모듈 제어기(110)의 동작과 연동하여, 모터 제어기(240)는 회전 모터(230)의 동작을 제어하여 포토 인터럽터(220)로부터 광감지 신호를 수신하고 제1 밴드패스필터(212a)에 대응한 광감지 신호를 수신되면 회전 모터(230)의 동작을 중지시켜 제1 밴드패스필터(212a)가 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다.In conjunction with the operation of the laser module controller 110, the motor controller 240 controls the operation of the rotary motor 230 to receive the photo-sensing signal from the photo interrupter 220 and to respond to the first band-pass filter 212a Upon receipt of the light sensing signal, the rotation motor 230 is stopped to place the first bandpass filter 212a on the front surface of the camera 250.

이러한 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)의 동작에 의해 카메라(250)에는 제1 레이저광에 의해 생성된 구조광 패턴에 대응된 측정 대상물의 구조광 패턴 영상이 획득되고, 3차원형상 연산부(260)는 제1 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정한다.By the operation of the laser module controller 110 and the motor controller 240, the structural light pattern image of the measurement object corresponding to the structured light pattern generated by the first laser light is obtained in the camera 250, The calculating unit 260 measures the three-dimensional image with the image of the structured light pattern corresponding to the first laser light.

이러한 제1 레이저광에 의한 3차원 영상 측정이 완료되면, 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)는 서로 연동하여, 레이저모듈 제어기(110)는 제2 레이저모듈(122)을 구동시키고, 모터 제어기(240)는 제2 밴드패스필터(212b)가 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다. 이를 통해 3차원형상 연산부(260)는 제2 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정한다.When the measurement of the three-dimensional image by the first laser light is completed, the laser module controller 110 and the motor controller 240 interlock with each other, the laser module controller 110 drives the second laser module 122, The motor controller 240 causes the second bandpass filter 212b to be positioned on the front side of the camera 250. [ The three-dimensional shape calculation unit 260 measures the three-dimensional image using the image of the structured light pattern corresponding to the second laser light.

그리고 제2 레이저광에 의한 3차원 영상 측정이 완료되면, 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)는 서로 연동하여, 레이저모듈 제어기(110)는 제3 레이저모듈(123)을 구동시키고, 모터 제어기(240)는 제3 밴드패스필터(212c)를 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다. 이를 통해 3차원형상 연산부(260)는 제3 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정한다.The laser module controller 110 and the motor controller 240 are interlocked with each other so that the laser module controller 110 drives the third laser module 123, The motor controller 240 places the third bandpass filter 212c on the front side of the camera 250. [ The three-dimensional shape calculating unit 260 measures the three-dimensional image using the image of the structured light pattern corresponding to the third laser light.

이상을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템은 순차적으로 제1 레이저광에 의한 구조광 패턴, 제2 레이저광에 의한 구조광 패턴 및 제3 레이저광에 의한 구조광 패턴의 순서로 이용하여 측정 대상물에 대한 3차원 영상 측정을 한다.
As described above, the three-dimensional shape measurement system based on the structured light pattern according to the embodiment of the present invention sequentially detects the structure light pattern by the first laser light, the structure light pattern by the second laser light, And the light pattern is used in this order to perform three-dimensional image measurement on the measurement object.

다음으로 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템의 동작을 설명한다. 제2 실시 예에 따른 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템의 동작은 작업자에 의해 특정 파장의 레이저광에 따른 구조광 패턴만을 이용하여 3차원 형상을 측정하는 동작이다.Next, the operation of the structured light pattern-based three-dimensional shape measuring system according to the second embodiment of the present invention will be described. The operation of the three-dimensional shape measuring system based on the structured light pattern according to the second embodiment is an operation of measuring a three-dimensional shape using only a structured light pattern according to laser light of a specific wavelength by an operator.

작업자가 측정 대상물에 대하여 특정 파장(예컨대 제2 레이저광)의 구조광 패턴을 이용한 3차원 형상 측정을 명령하면, 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)는 서로 연동하여 동작하여, 레이저모듈 제어기(110)는 제2 레이저 모듈(122)을 동작시켜 제2 레이저광을 회절광학소자(140)로 주사하게 한다. 이에 따라 회절광학소자(140)에 의해 제2 레이저광에 대응된 구조광 패턴이 생성된다.When the operator instructs the measurement object to measure the three-dimensional shape using the structured light pattern of a specific wavelength (e.g., the second laser light), the laser module controller 110 and the motor controller 240 operate in cooperation with each other, The controller 110 operates the second laser module 122 to cause the diffraction optical element 140 to scan the second laser light. As a result, a diffraction optical element 140 generates a structured light pattern corresponding to the second laser light.

레이저모듈 제어기(110)의 동작과 연동하여, 모터 제어기(240)는 회전 모터(230)의 동작을 제어하여 포토 인터럽터(220)로부터 광감지 신호를 수신하고 제1 밴드패스필터(212a)에 대응한 광감지 신호를 수신한 후 이를 초기 위치로 하여 다중 회전판(211)을 회전시켜 제2 밴드패스필터(212b)가 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다.In conjunction with the operation of the laser module controller 110, the motor controller 240 controls the operation of the rotary motor 230 to receive the photo-sensing signal from the photo interrupter 220 and to respond to the first band-pass filter 212a After the light sensing signal is received, the multi-turn plate 211 is rotated by using the light sensing signal as an initial position so that the second band pass filter 212b is positioned on the front side of the camera 250.

이러한 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)의 동작에 의해 카메라(250)에는 제2 레이저광에 의해 생성된 구조광 패턴에 대응된 측정 대상물의 구조광 패턴 영상이 획득되고, 3차원형상 연산부(260)는 제2 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정하게 된다.By the operation of the laser module controller 110 and the motor controller 240, the structural light pattern image of the measurement object corresponding to the structured light pattern generated by the second laser light is obtained in the camera 250, The calculating unit 260 measures the three-dimensional image with the image of the structured light pattern corresponding to the second laser light.

이러한 제1 레이저광에 의한 3차원 영상 측정이 완료되면, 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)는 서로 연동하여, 레이저모듈 제어기(110)는 제2 레이저모듈(122)을 구동시키고, 모터 제어기(240)는 제2 밴드패스필터(212b)를 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다. 이를 통해 3차원형상 연산부(260)는 제2 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정하게 된다.When the measurement of the three-dimensional image by the first laser light is completed, the laser module controller 110 and the motor controller 240 interlock with each other, the laser module controller 110 drives the second laser module 122, The motor controller 240 places the second band pass filter 212b on the front side of the camera 250. [ The three-dimensional shape calculating unit 260 measures the three-dimensional image using the image of the structured light pattern corresponding to the second laser light.

그리고 제2 레이저광에 의한 3차원 영상 측정이 완료되면, 레이저모듈 제어기(110)와 모터 제어기(240)는 서로 연동하여, 레이저모듈 제어기(110)는 제3 레이저모듈(123)을 구동시키고, 모터 제어기(240)는 제3 밴드패스필터(212c)를 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다. 이를 통해 3차원형상 연산부(260)는 제3 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정하게 된다.
The laser module controller 110 and the motor controller 240 are interlocked with each other so that the laser module controller 110 drives the third laser module 123, The motor controller 240 places the third bandpass filter 212c on the front side of the camera 250. [ The three-dimensional shape calculating unit 260 measures the three-dimensional image using the image of the structured light pattern corresponding to the third laser light.

다음으로 본 발명의 제3 실시 예에 따른 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템의 동작을 설명한다. 제3 실시 예에 따른 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템의 동작은 순차적으로 구조광 패턴을 변경하여 3차원 형상 측정하는 경우에 대한 것이다.Next, the operation of the structured light pattern-based three-dimensional shape measuring system according to the third embodiment of the present invention will be described. The operation of the three-dimensional shape measuring system based on the structured light pattern according to the third embodiment is a case of three-dimensional shape measurement by sequentially changing the structured light pattern.

작업자가 측정 대상물에 대한 순차적인 3차원 형상 측정 명령을 입력하면, 레이저모듈 제어기(110)는 제1 내지 제3 레이저 모듈(121, 122, 123) 모두를 동작시켜 제1 내지 제3 레이저광을 회절광학소자(140)로 주사하게 한다. 이에 따라 회절광학소자(140)에 의해 제1 내지 제3 레이저광에 대응된 3개의 구조광 패턴(도 3 참조)이 생성된다.When the worker inputs a sequential three-dimensional shape measurement command to the object to be measured, the laser module controller 110 operates all of the first to third laser modules 121, 122 and 123 to output the first to third laser beams And the diffractive optical element 140 is scanned. Accordingly, three diffraction optical elements 140 generate three structured light patterns (see FIG. 3) corresponding to the first through third laser lights.

그리고 순차적인 3차원 형상 측정 명령에 따라, 모터 제어기(240)는 회전 모터(230)의 동작을 제어하여 포토 인터럽터(220)로부터 광감지 신호를 수신하고 제1 밴드패스필터(212a)에 대응한 광감지 신호를 수신되면 회전 모터(230)의 동작을 중지시켜 제1 밴드패스필터(212a)를 카메라(250)의 전면에 위치하게 한다. 이에 따라 제1 밴드패스필터(212a)를 통해 측정 대상물에 의해 반사된 제1 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상이 카메라(250)에 획득되고, 3차원형상 연산부(260)는 카메라(250)에 의해 획득한 제1 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정하게 된다.In accordance with the sequential three-dimensional shape measurement command, the motor controller 240 controls the operation of the rotation motor 230 to receive the photo-sensing signal from the photo interrupter 220, When the light sensing signal is received, the operation of the rotation motor 230 is stopped to place the first bandpass filter 212a on the front side of the camera 250. Accordingly, the image of the structured light pattern corresponding to the first laser light reflected by the measurement object through the first band-pass filter 212a is acquired by the camera 250, and the three- Dimensional image with an image of a structured light pattern corresponding to the first laser light acquired by the first laser light.

이러한 제1 레이저광에 의한 3차원 영상 측정이 완료되면, 모터 제어기(240)는 제2 밴드패스필터(212b)를 카메라(250)의 전면에 위치하게 하고, 3차원형상 연산부(260)는 제2 레이저광에 의한 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정하게 된다.When the 3D laser image measurement by the first laser light is completed, the motor controller 240 places the second bandpass filter 212b on the front surface of the camera 250, and the three- 2 is a three-dimensional image of a structured light pattern of a laser beam.

그리고 제2 레이저광에 의한 3차원 영상 측정이 완료되면, 모터 제어기(240)는 제3 밴드패스필터(212c)를 카메라(250)의 전면에 위치하게 하고, 이를 통해 3차원형상 연산부(260)는 제3 레이저광에 따른 구조광 패턴의 영상으로 3차원 영상을 측정한다.When the 3D image measurement by the second laser light is completed, the motor controller 240 places the third band-pass filter 212c on the front surface of the camera 250, Dimensional image with an image of a structured light pattern corresponding to the third laser light.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

10, 100 : 구조광 프로젝션 모듈 20, 200 : 구조광 영상측정 모듈
11, 110 : 레이저모듈 제어기 12, 121 - 123 : 레이저 모듈
130 : 다중 파장 광분리기 13, 140 : 회절광학소자
210 : 다중 밴드패스필터기 220 : 포토 인터럽터
240 : 모터 제어기 230 : 회전 모터
260 : 3차원형상 연산부 250 : 카메라10, 100: Structure light projection module 20, 200: Structure light image measurement module
11, 110: Laser module controller 12, 121 - 123: Laser module
130: multi-wavelength optical isolator 13, 140: diffractive optical element
210: multi-band pass filter 220: photo interrupter
240: Motor controller 230: Rotary motor
260: Three-dimensional shape calculation unit 250:

Claims (7)

서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저광과 하나의 회절광학소자를 이용하여 동일한 형상을 가지면서 방사각이 다른 복수의 구조광 패턴을 출력하는 구조광 프로젝션 모듈, 그리고
상기 복수의 레이저광 각각에 대응하여 해당 파장의 레이저만을 투과시키는 복수의 밴드패스필터를 포함하고, 상기 복수의 밴드패스필터 중 하나가 카메라 전면에 위치하여 측정 대상물로부터 입사되는 구조광 패턴을 상기 카메라에 제공하며, 상기 카메라에 의해 획득된 구조광 패턴의 변화 정도를 이용하여 3차원 형상 측정을 수행하는 구조광 영상측정 모듈을 포함하고,
상기 구조광 프로젝션 모듈은,
서로 다른 파장의 레이저광을 주사하는 복수의 레이저 모듈,
상기 복수의 레이저 모듈 각각의 동작을 제어하는 레이저모듈 제어기,
상기 복수의 레이저 모듈 중 적어도 하나로부터 입사하는 레이저광을 구조광 패턴으로 변환시키는 회절광학소자와,
서로 다른 위치로 입사되는 상기 복수의 레이저 모듈에서 주사한 레이저광의 경로를 변경하여 상기 회절광학소자로 입사되게 하는 다중파장 광분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템.A structured light projection module for outputting a plurality of structured light patterns having the same shape and different radiation angles by using a plurality of laser beams having different wavelengths and one diffractive optical element;
And a plurality of bandpass filters that transmit only the laser of the wavelength corresponding to each of the plurality of laser beams, wherein one of the plurality of bandpass filters is located on the front face of the camera, And a structural optical image measurement module for performing three-dimensional shape measurement using the degree of change of the structured light pattern obtained by the camera,
The structured light projection module includes:
A plurality of laser modules for scanning laser light of different wavelengths,
A laser module controller for controlling the operation of each of the plurality of laser modules,
A diffractive optical element for converting a laser beam incident from at least one of the plurality of laser modules into a structured light pattern;
And a multi-wavelength optical isolator for changing a path of laser light scanned by the plurality of laser modules incident on different positions to be incident on the diffractive optical element. 삭제delete 제1항에서,
상기 구조광 영상측정 모듈은,
회전 모터,
광감지 신호를 출력하는 포토 인터럽터,
상기 포토 인터럽터의 상기 광감지 신호에 따라 상기 회전 모터의 회전 구동을 제어하여 상기 복수의 밴드패스필터 중 특정된 하나의 밴드패스필터가 상기 카메라 전면에 위치하도록 하는 모터 제어기,
상기 회전 모터에 체결되며, 상기 복수의 밴드패스필터와 상기 복수의 밴드패스필터에 대응하는 복수의 식별구멍이 형성되어 있으며, 상기 복수의 식별구멍은 상기 포토 인터럽터에서 상기 광감지 신호를 발생되도록 하는 위치에 형성되는 다중 밴드패스필터기,
상기 복수의 밴드패스필터 중 하나를 통해 입사된 특정 파장 대역의 구조광 패턴을 결상하여 구조광 패턴의 영상을 획득하는 카메라와,
상기 카메라에 의해 획득된 구조광 패턴의 영상을 분석하여 측정 대상물의 3차원 형상을 계산하는 3차원형상 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템.The method of claim 1,
The structural optical image measurement module may include:
Rotation motors,
A photo interrupter for outputting a light sensing signal,
A motor controller for controlling rotational driving of the rotary motor in accordance with the photo-sensing signal of the photo interrupter so that one band-pass filter specified among the plurality of band-
And a plurality of identification holes corresponding to the plurality of band-pass filters and the plurality of band-pass filters are formed, and the plurality of identification holes are coupled to the rotation motor so that the photo- A multi-band pass filter formed in the position,
A camera for acquiring an image of a structured light pattern by imaging a structured light pattern of a specific wavelength band incident through one of the plurality of band pass filters;
And a three-dimensional shape calculation unit for analyzing an image of the structured light pattern acquired by the camera and calculating a three-dimensional shape of the measurement object. 제3항에서,
상기 다중 파장 광분리기는 상기 복수의 레이저 모듈에서 주사된 레이저광이 상기 회절광학소자에 수직하게 입사되도록 하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템.4. The method of claim 3,
Wherein the multi-wavelength optical isolator is installed at a position where laser light scanned by the plurality of laser modules is incident on the diffractive optical element at right angles to the diffractive optical element. 제3항에서,
상기 레이저모듈 제어기는 상기 복수의 레이저 모듈을 순차적으로 또는 동시에 구동할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템.4. The method of claim 3,
Wherein the controller controls the plurality of laser modules to sequentially or simultaneously drive the plurality of laser modules. 제3항에서,
상기 레이저모듈 제어기와 상기 모터 제어기는 서로 연동하여 동작하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템.4. The method of claim 3,
Wherein the laser module controller and the motor controller operate in conjunction with each other. 제3항에서,
상기 다중 밴드패스필터기에서 상기 복수의 식별구멍 중 하나는 초기 위치를 식별하기 위하여 나머지 식별구멍과 차별화된 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴 기반의 3차원 형상 측정 시스템.4. The method of claim 3,
Wherein one of the plurality of identification holes in the multi-band pass filter device is differentiated from the remaining identification holes in order to identify an initial position.
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