KR100770973B1 - 레이저 스캔 에너지분포 측정 방법 - Google Patents

레이저 스캔 에너지분포 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100770973B1
KR100770973B1 KR1020070045379A KR20070045379A KR100770973B1 KR 100770973 B1 KR100770973 B1 KR 100770973B1 KR 1020070045379 A KR1020070045379 A KR 1020070045379A KR 20070045379 A KR20070045379 A KR 20070045379A KR 100770973 B1 KR100770973 B1 KR 100770973B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
position sensor
piececane
scanner
coordinates
Prior art date
Application number
KR1020070045379A
Other languages
English (en)
Inventor
최종운
황해령
강은주
Original Assignee
주식회사 루트로닉
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 루트로닉 filed Critical 주식회사 루트로닉
Priority to KR1020070045379A priority Critical patent/KR100770973B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100770973B1 publication Critical patent/KR100770973B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/203—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser applying laser energy to the outside of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00452—Skin

Abstract

본 발명은 레이저 스캔 에너지분포 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 기준점을 제공하는 기준점발생기(100); 피스캔물(1)의 상단에 고정되어 피스캔물(1)과 동일하게 움직이면서, 기준점 발생기를 기준으로 하여 자신의 상대적인 위치와 자세 값을 연속적으로 출력하는 피스캔물 위치센서(200); 피스캔물(1)의 피부 각 위치에 레이저광을 조사하는 레이저 스캐너(300); 레이저 스캐너(300)에 설치되어, 레이저 스캐너(300)의 상대적인 위치와 자세 값을 연속적으로 출력하는 스캐너 위치센서(400); 및 피스캔물 위치센서(200) 및 스캐너 위치센서(400)의 위치 및 자세 값을 토대로 피스캔물(1)의 각 지점P의 고유좌표 <P>를 결정한 후 그 각 고유좌표 <P>에 조사된 레이저 에너지의 총합을 디스플레이하는 레이저측정용 컴퓨터(500)로 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명에 의하면 레이저 스캐너에 부착된 위치센서와 피스캔물의 기준점에 부착된 위치센서로부터 3차원 위치좌표와 3종류의 자세 값을 획득한 후, 이를 통해 피스캔물의 표면에 조사되는 각 위치별 레이저에너지 밀도를 정확하게 파악하여 시술자에게 디스플레이시켜줌으로써, 시술자로 하여금 정확한 데이터에 근거한 시술을 진행할 수 있도록 해주는 효과가 있다.
레이저 스캐너, 에너지분포 측정, 레이저광, 위치 센서, 자세 센서,

Description

레이저 스캔 에너지분포 측정 방법{Measuring Method for Laser Scan Energy Distribution}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스캔 에너지분포 측정장치의 구성을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스캔 에너지분포 측정방법을 나타낸 동작 플로우챠트,
도 3은 본 발명을 설명하기 위해 기준점발생기를 기준으로 한 위치센서의 상대적 좌표 및 자세를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명을 설명하기 위해 기준점발생기의 좌표계와 위치센서들의 상대좌표계를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명을 설명하기 위해 3차원 물체인 피스캔물의 표면의 각 지점좌표를 예시한 참조도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기준점발생기 200 : 피스캔물 위치센서
300 : 레이저 스캐너 400 : 스캐너 위치센서
500 : 레이저측정용 컴퓨터
본 발명은 레이저(Laser) 스캔(Scan) 에너지분포 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 스캐너(Laser Scaner)에 부착된 위치센서와 피스캔물의 기준점에 부착된 위치센서로부터 3차원 위치좌표와 3종류의 자세 값을 획득한 후, 이를 통해 피스캔물의 표면에 조사되는 각 위치별 레이저에너지 밀도를 정확하게 파악하여 시술자에게 디스플레이(Display)시켜주는 레이저 스캔 에너지분포 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
주지하다시피, 의료용 레이저 스캐너는 주로 피부과에서 사용되던 의료기기로서, 점차 의료계의 다른 분야로 이용분야가 확대되고 있는 추세이다. 이때, 상술한 바와 같은 의료용 레이저 스캐너를 통해 시술자가 시술을 진행하는 경우, 피부에 조사되는 레이저광의 직경이 수 um 정도로 작아, 시술자는 피부에 조사된 레이저 영역을 육안으로 확인할 수 없었다.
이러한 시술상의 문제에도 불구하고, 종래에는 레이저광을 환자의 피부에 조사할 때 피부에 분포되는 에너지의 정도를 실시간으로 시술자에게 보여주는 기술이 전혀 개발되어 있지 않았다. 따라서, 시술자는 기존의 레이저 스캐너를 통해 시술을 진행할 때, 정확한 데이터에 근거한 시술이 아니라 자신의 숙련도에 의존할 수밖에 없어 안전성이 취약한 문제점이 있었다.
이때, 종래에는 상술한 취약성을 해소하기 위한 방안으로 피스캔 면에 격자를 부착하거나, 스캐너 밑면에서 잉크를 분사하는 방법을 사용하였는데, 이는 시술시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 시술 후처리에 많은 에너지와 시간이 낭비되는 단점을 갖고 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 스캐너에 부착된 위치센서와 피스캔물의 기준점에 부착된 위치센서로부터 3차원 위치좌표와 3종류의 자세 값을 획득한 후, 이를 통해 피스캔물의 표면에 조사되는 각 위치별 레이저에너지 밀도를 정확하게 파악하여 시술자에게 디스플레이시켜줌으로써, 시술자로 하여금 정확한 데이터에 근거한 시술을 진행할 수 있도록 해주어 안전성을 높여주기 위한 레이저 스캔 에너지분포 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적으로는, 피스캔물의 기준점에 위치센서를 부착하여, 스캔 도중 피스캔물이 움직이더라도 피스캔물의 각 지점의 고유좌표를 파악할 수 있도록 해줌으로써, 시술자와 피시술자에게 편리성을 제공할 뿐만 아니라, 이로 인해 시술시간의 낭비 및 시술 후처리의 에너지낭비를 없애주기 위한 레이저 스캔 에너지분포 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 레이저 스캔 에너지분포 측정 장치는, 시술기간 동안 고정되는 공간 R3의 절대원점(O=[0, 0, 0]t)와 절대기준기저(β={e1, e2, e3})를 결정하는 기준점발생기;
피스캔물의 상단에 고정되어 피스캔물과 동일하게 움직이면서, 상기 기준점발생기를 기준으로 시간(t)에서 피스캔물의 공간상의 상대적인 위치(A=[x, y, z]t)와 자세인 오일러 앵글(EA,t=(ψ, θ, φ))을 연속적으로 출력하는 피스캔물 위치센서;
시술자의 시술동작에 따라 피스캔물의 피부 각 위치에 레이저광을 조사하는 레이저 스캐너;
상기 레이저 스캐너에 설치되어, 시간(t)에서 상기 레이저 스캐너의 공간상의 위치를 표현하는 점의 좌표(B=[x, y, z]t)와 상기 레이저 스캐너의 자세인 오일러 앵글(EB,t=(ψ, θ, φ))을 연속적으로 출력하는 스캐너 위치센서; 및
상기 피스캔물 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(A, EA,t)과 상기 스캐너 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 토대로, 피스캔물의 각 지점의 좌표값(P) 및 상기 레이저 스캐너의 레이저 스캔면(πL)의 좌표값을 실시간으로 결정하고, 이후 레이저 스캔이 진행되면 좌표화 된 피스캔물의 각 지점의 고유좌표(<P>)와 고유좌표<P>를 갖는 지점에 조사된 레이저 에너지의 총합을 시술자에게 디스플레이하는 레이저측정용 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명 레이저 스캔 에너지분포 측정방법은, 기준점발생기, 피스캔물 위치센서, 레이저 스캐너, 스캐너 위치센서 및 레이저측정용 컴퓨터로 구성된 레이저 스캔 에너지분포 측정장치를 이용한 레이저 스캔 에너지분포 측정방법에 있어서,
상기 레이저측정용 컴퓨터가 상기 피스캔물 위치센서로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(A, EA,t)을 수신받음과 동시에 상기 스캐너 위치센서로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 수신받는 제 100 단계;
상기 레이저측정용 컴퓨터가 상기 피스캔물 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(A, EA,t) 및 상기 스캐너 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 토대로, 피스캔물의 각 지점의 좌표값(P) 및 상기 레이저 스캐너의 레이저 스캔면(πL)의 좌표값을 실시간으로 결정하는 제 200 단계;
상기 레이저측정용 컴퓨터가 레이저 스캔이 진행됨에 따라 좌표화 된 피스캔물의 각 지점의 고유좌표(<P>)와 그 각 지점에 조사된 레이저 에너지의 총합을 계산하여 내부 메모리에 저장하는 제 300 단계; 및
상기 레이저측정용 컴퓨터가 레이저 스캔이 종료됨과 동시에 내부 메모리에 저장된 피스캔물의 각 지점의 고유좌표(<P>)와 그 각 지점에 조사된 레이저 에너지의 총합을 시술자에게 디스플레이하는 제 400 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 스캔 에너지분포 측정장치 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스캔 에너지분포 측정장치의 구성을 나타낸 기능블록도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 스캔 에너지분포 측정장치는 기준점발생기(100), 피스캔물 위치센서(200), 레이저 스캐너(300), 스캐너 위치센서(400) 및 레이저측정용 컴퓨터(500)로 구성되어 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 3차원 공간상에 있는 임의의 지점의 위치를 측정하기 위해 상기 기준점발생기(100)와 피스캔물 위치센서(200) 및 스캐너 위치센서(400)를 사용한다. 이때, 상기 피스캔물 위치센서(200)는 피스캔물(1)의 움직임을 측정하기 위한 것으로, 도시치 않은 별도의 센서고정기구를 통해 피스캔물(1)에 고정되고, 상기 스캐너 위치센서(400)는 상기 레이저 스캐너(300)의 움직임을 측정하기 위해 상기 레이저 스캐너(300)의 한쪽 끝 부분에 부착된다.
한편, 상기 기준점발생기(100)는 공간 R3의 절대원점(O=[0, 0, 0]t)와 절대기준기저(β={e1, e2, e3})를 결정하는 역할을 하며, 시술기간 동안 공간 R3의 절대원점(O=[0, 0, 0]t)와 절대기준기저(β={e1, e2, e3)는 고정된다.
또한, 상기 피스캔물 위치센서(200)는 도 1과 같이 피스캔물(1)의 상단에 고 정되어 피스캔물(1)과 동일하게 움직이면서, 상기 기준점발생기(100)를 기준으로 시간(t)에서 자신의 공간상의 상대적인 위치(A=[x, y, z]t)와 자세인 오일러 앵글(EA,t=(ψ, θ, φ))을 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)로 연속적으로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 레이저 스캐너(300)는 시술자의 시술동작에 따라 피스캔물(1)의 피부 각 위치에 레이저광을 조사하는 역할을 한다.
또한, 상기 스캐너 위치센서(400)는 상기 레이저 스캐너(300)의 움직임을 측정하기 위해, 도 1과 같이 상기 레이저 스캐너(300)의 상단에 설치되어 있다. 이때, 상기 스캐너 위치센서(400)와 레이저가 스캔되는 상기 레이저 스캐너(300)의 스캔 면(301) 사이에는 스캔 면에 수직인 방향으로 스캐너(300)의 길이(L)만큼 떨어져 있다. 상기 스캐너 위치센서(400)는 시간(t)에서 상기 레이저 스캐너(300)의 공간상의 위치를 표현하는 점의 좌표(B=[x, y, z]t)와 상기 레이저 스캐너(300)의 상대적인 자세인 오일러 앵글(EB,t=(ψ, θ, φ))을 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)로 연속적으로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 상기 피스캔물 위치센서(200)에서 연속적으로 출력되는 상기 피스캔물 위치센서(200)의 위치 및 자세 값(A, EA,t)을 토대로 도 5와 같이 3차원 물체인 피스캔물(1) 표면의 각 지점을 고유좌표화 하여 P의 고유좌표(<P>)를 실시간으로 결정하는 한편, 상기 스캐너 위치센서(400)에서 연속적으로 출력되는 상기 레이저 스캐너(300)의 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 토대로 레이저 스캔면(301)의 고유좌표(<πL>)값을 실시간으로 결정한다.
이후, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 상술한 바와 같이 피스캔물(1)의 표면에 상기 레이저 스캐너(300)의 스캔면(301)이 접촉된 상태에서 레이저가 조사되면, 상기 피스캔물(1)의 각 지점의 고유좌표와 그 지점에 조사된 레이저 에너지를 내부 메모리에 각각 기록한 후, 레이저 스캔이 종료된 시점에서 상기 피스캔물(1)의 각 지점의 고유좌표와 그 각 지점에 조사된 에너지 총합을 시술자에게 디스플레이하는 역할을 한다. 이때, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 레이저 스캔이 진행될 때, 피스캔물(1)의 각 지점에 조사되는 레이저 에너지의 값과 그 각 지점의 고유좌표값을 실시간으로 시술자에게 디스플레이할 수도 있다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스캔 에너지분포 측정장치를 이용한 레이저 스캔 에너지분포 측정방법에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 피스캔물 위치센서(200) 및 스캐너 위치센서(400)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 기준점발생기(100)를 기준으로 시간(t)에서 자신의 공간상의 상대적인 위치(A=[x1, y1, z1]t, B=[x2, y2, z2]t)와 상대적인 자세인 오일러 앵글(EA,t=(ψ1, θ1, φ1), EB,t=(ψ2, θ2, φ2))을 각각 상기 레이저측정용 컴퓨 터(500)로 연속적으로 출력한다.
이때, 도 4에 도시된 것처럼, 상기 기준점발생기(100)에 의해 공간 R3의 절대원점(O=[0, 0, 0]t)와 절대기준기저(β={e1, e2, e3)가 결정되고, 시술기간 동안 공간 R3의 절대원점(O=[0, 0, 0]t)와 절대기준기저(β={e1, e2, e3})는 고정된다.
도 4와 같이, <e1, e2> 평면에 놓여있고, 절대원점(O)을 중심으로 가로의 길이가 2m, 세로의 길이가 2n인 축과 평행한 직사각형을 π라 하면, 직사각형 π의 네 꼭지점의 좌표는 π1=[m, n, O]t, π2=[-m, n, O]t, π3=[-m, -n, O]t, π4=[m, -n, O]t로 주어진다. 이때, 공간 R3에서 물체의 강체운동은 도 3과 같이 오일러 앵글(E=(ψ, θ, φ))로 묘사되고, 자세행렬은 하기 [수학식 1]로 표시된다.
Figure 112007034690227-pat00001
Figure 112007034690227-pat00002
여기서, 원점을 고정하고 오일러 앵글(E=(ψ, θ, φ))을 갖는 강체운동에 의해 점 P=[x, y, z]t는 점 Q=[X, Y, Z]t=σ(ψ, θ, φ)·[x, y, z]t로 옮겨진다.
한편, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 상기 피스캔물 위치센서(200)로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(A, EA,t)을 수신받음과 동시에 상기 스캐너 위치센서(400)로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 수신받는다(S100).
그런 후, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 상기 피스캔물 위치센서(200)의 연속적인 위치 및 자세 값(A, EA,t) 및 상기 스캐너 위치센서(400)의 연속적인 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 토대로, 피스캔물(1)의 각 지점의 고유좌표값(<P>) 및 상기 레이저 스캐너(300)의 레이저 스캔면(πL)의 고유좌표값(<πL>)을 실시간으로 결정한다(S200).
이때, 상기 제 200 단계(S200)에서 피스캔물(1)의 각 지점의 좌표값(P)을 결정하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 상기 피스캔물 위치센서(200)로부터 위치 및 자세 값(A, EA ,t)을 연속적으로 입력받은 후 이를 토대로 상기 피스캔물 위치센서의 위치(A=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πA)의 네 꼭지점 좌표(πA,i)와 법선 벡터(±σE·e3)를 구한다. 여기서 6차원의 자유도로 출력되는 상기 피스캔물 위치센서(200)의 위치 및 자세 값(A, EA ,t)은 도 4와 같이 원점(O)을 A점으로 보내는 강체운동(T)을 결정한다. 이 강체 운동에 의해 원점을 중심으로 하는 직사각평면(π)이 A를 중심으로 하는 직사각평면(πA)으로 대응되고, πA의 네 꼭지점의 좌표(πA,i)는 하기 [수학식 2]에 의해 결정된다.
Figure 112007034690227-pat00003
Figure 112007034690227-pat00004
여기서, A를 중심으로 하는 직사각평면(πA)에 대한 법선벡터는 ±σE·e3로 얻어지며, 강체운동이 등장사상이므로 법선 벡터(±σE·e3)는 단위 법선벡터가 된다.
그런 후, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 피스캔물(1)의 움직임에 따른 상기 피스캔물 위치센서(200) 위치 및 자세 값(A, EA,t)의 변화를 고려하여 피스캔물(1)의 각 지점의 고유좌표<P>를 결정한다. 방법은 다음과 같다 :
피스캔물(1)이 움직임에 따라 상기 피스캔물 위치센서(200)의 위치 및 자세 값(A, EA,t)이 시간 t=t1일 때 A1=[x1, y1, z1]t과 E1=[ψ1, θ1, φ1]t에서 시간 t=t2일 때 A2=[x2, y2, z2]t과 E2=[ψ2, θ2, φ2]t로 변했다고 가정하고 P가 피스캔물(1)위의 한 점이라 하자. 피스캔물(1)이 강체이므로 시간 t=t1일 때 P의 상대적인 좌표가 P1=[a1, b1, c1]t이고 시간 t=t2일 때 P의 상대적인 좌표가 P2=[a2, b2, c2]t으로 유일하게 표시되는데, 이때의 피스캔물(1) 위의 점 P가 움직인 점 P1과 P2의 공간에서의 상대적인 좌표는 하기 [수학식 3]으로 표시된다.
Figure 112007034690227-pat00005
단,
Figure 112007034690227-pat00006
Figure 112007034690227-pat00007
이다.
[수학식 3]으로부터 σ2 -1(P2-A2)=σ1 -1(P1-A1)을 얻을 수 있다. 즉 피스캔면 (1)위에 한 지점 P가 있을 때 피스캔면(1)의 움직임에 따라 P의 공간상에서의 위치는 P1에서 P2로 달라지지만 P에 대하여 고유한 좌표 σ1 -1(P1-A1)은 변화하지 않고 고정됨을 알 수 있다. 그러므로 피스캔면(1) 위의 지점 P에 대해 P의 고유좌표<P>를 아래와 같이 정의한다.
Figure 112007034690227-pat00008
예컨대 피스캔물 위치센서(200)가 위치한 지점 A의 고유좌표는
Figure 112007034690227-pat00009
으로 고유좌표계에서 A는 원점에 대응된다.
또한 도 5에서 피스캔물(1) 위의 한 지점 P가 영역(40)에 놓여 있으며 그 고유좌표가 (x,y,z)라면 P에서 e1-축으로 -2만큼, e2-축으로 -1만큼 떨어져 있는 지점 P1는 영역(41)에 놓여 있으며 그 고유좌표는 <P1>=(x-2,y-1,z)가 된다.
마찬가지로 영역(42)에 놓인 점 P2의 고유좌표는 <P2>=(x+2,y-1,z)이며 영역(43)에 놓인 점 P3의 고유좌표는 <P3>=(x+1,y-5,z)로 좌표화 할 수 있다.
따라서 3차원 물체인 피스캔물(1)의 표면의 각 지점을 A를 원점으로 하는 고 유한 3차원 순서쌍으로 좌표화 할 수 있다.
한편, 하기에서는 상기 제 200 단계(S200)에서 상기 레이저 스캐너(300)의 레이저 스캔면(πL)의 좌표값(πL,i)을 결정하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 먼저, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 상기 스캐너 위치센서(400)로부터 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 연속적으로 입력받은 후 이를 토대로 상기 스캐너 위치센서(400)의 위치(B=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πB)의 네 꼭지점 좌표(πB,i)와 법선 벡터(±σEge3)를 구한다.
이때, 상기 스캐너 위치센서(400)의 위치(B=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πB)의 네 꼭지점 좌표(πB,i)는 하기 [수학식 5]로 표시된다.
Figure 112007034690227-pat00010
Figure 112007034690227-pat00011
도 4에 도시한 것처럼, 상기 스캐너 위치센서(400)의 위치(B=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πB)은 레이저 스캔면(πL)과 같은 형태일 뿐만 아니라, 레이저 스캔면(πL)은 직사각평면(πB)에 평행하며, 스캔면(πL)에 대해 수직방향으로 레이저 스캐너(300)의 길이(L)만큼 떨어져 있다. 여기에서 레이저가 출력되는 방향, 즉 스캔면(πL)에 대한 법선벡터는 ±σE·e3로 얻어지며, 강체운동이 등장사상이므로 법선벡터(±σE·e3)는 단위 법선벡터가 된다. 이때, 법선벡터(±σE·e3)가 평면(πB)에 수직이고, 피스캔물(1)의 피부 바깥방향으로 향하는 단위 법선벡터라면, 레이저 스캔면(πL)의 네 꼭지점의 좌표(πL,i)는 상기 직사각평면(πB)의 네 꼭지점 좌표(πB,i)를 -σE·e3 방향으로 L 길이만큼 평행이동시켜 하기의 [수학식 6]와 같이 얻어질 수 있다.
Figure 112007034690227-pat00012
이 때 위치센서(200)의 위치와 자세가 (A,σ)라면 피스캔면(1)과 맞닿은 레이저스캔면의 네 꼭지점의 고유좌표는 σ-1(πL,i-A)로 얻어진다.
한편, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 상술한 좌표값을 토대로, 레이저 스캔이 진행됨에 따라 레이저가 조사된 피스캔물(1)의 각 지점의 고유좌표(<P>)와 그 각 지점에 조사된 레이저 에너지의 총합을 계산하여 내부 메모리에 저장한다(S300).
그런 후, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 레이저 스캔이 종료됨과 동시에 내부 메모리에 저장된 피스캔물(1)의 각 지점의 고유좌표(<P>)와 그 각 지점에 조사된 레이저 에너지의 총합을 시술자에게 디스플레이한다(S400).
이때, 상기 레이저측정용 컴퓨터(500)는 레이저 스캔이 진행될 때, 좌표화 된 피스캔물(1)의 각 지점에 조사되는 레이저 에너지의 값과 그 각 지점의 좌표값을 실시간으로 시술자에게 디스플레이할 수도 있다.
이상에서 몇 가지의 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 레이저 스캔 에너지분포 측정장치 및 그 방법에 의하면, 레이저 스캐너에 부착된 위치센서와 피스캔물의 기준점에 부착된 위치센서로부터 3차원 위치좌표와 3종류의 자세 값을 획득한 후, 이를 통해 피스캔물의 표면에 조사되는 각 위치별 레이저에너지 밀도를 정확하게 파악하여 시술자에게 디스플레이시켜줌으로써, 시술자로 하여금 정확한 데이터에 근거한 시술을 진행 할 수 있도록 해주어 의료 안전성을 높여주는 뛰어난 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 피스캔물의 기준점에 위치센서를 부착하여, 스캔 도중 피스캔물이 움직여 피스캔지점의 공간상의 위치가 변하더라도 피스캔물의 각 지점의 고유자표도 자동으로 계산되도록 해줌으로써, 시술자와 피시술자에게 편리성을 제공할 뿐만 아니라, 이로 인해 시술시간의 낭비 및 시술 후처리의 에너지낭비를 없애주는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 기준점발생기, 피스캔물 위치센서, 레이저 스캐너, 스캐너 위치센서 및 레이저측정용 컴퓨터로 구성된 레이저 스캔 에너지분포 측정장치를 이용한 레이저 스캔 에너지분포 측정방법에 있어서,
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 상기 피스캔물 위치센서로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(A, EA,t)을 수신받음과 동시에 상기 스캐너 위치센서로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 수신받는 제 100 단계;
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 상기 피스캔물 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(A, EA,t) 및 상기 스캐너 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 토대로, 피스캔물의 각 지점의 좌표값(P) 및 상기 레이저 스캐너의 레이저 스캔면(πL)의 좌표값을 실시간으로 결정하는 제 200 단계;
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 레이저 스캔이 진행됨에 따라 좌표화 된 피스캔물의 각 지점의 좌표(P)와 그 각 좌표(P)에 조사된 레이저 에너지의 총합을 계산하여 내부 메모리에 저장하는 제 300 단계; 및
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 레이저 스캔이 종료됨과 동시에 내부 메모리에 저장된 피스캔물의 각 지점의 좌표(P)와 그 각 좌표(P)에 조사된 레이저 에너지의 총합을 시술자에게 디스플레이하는 제 400 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 제 200 단계에서 상기 레이저측정용 컴퓨터가 피스캔물의 각 지점의 좌표값(P)을 결정하는 방법은, 상기 피스캔물 위치센서로부터 위치 및 자세 값(A, EA,t)을 연속적으로 입력받은 후 이를 토대로 상기 피스캔물 위치센서의 위치(A=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πA)의 네 꼭지점 좌표(πA,i)와 법선 벡터(±σE·e3)를 구하고, 피스캔물의 움직임에 따른 상기 피스캔물 위치센서 위치 및 자세 값(A, EA,t)의 변화를 고려하여 피스캔물의 각 지점의 좌표(P)를 결정하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캔 에너지분포 측정방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 피스캔물 위치센서의 위치(A=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πA)의 네 꼭지점 좌표(πA,i)는, 하기의 [수학식 2]를 이용해 산출가능함을 특징으로 하는 레이저 스캔 에너지분포 측정방법.
    [수학식 2]
    Figure 112007059881350-pat00021
    Figure 112007059881350-pat00022
    여기서, 상기 피스캔물 위치센서의 위치(A)를 중심으로 하는 직사각평면(πA)에 대한 법선 벡터는 ±σE·e3로 얻어지며, 강체운동이 등장사상이므로 법선 벡터(±σE·e3)는 단위 법선 벡터가 된다.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 피스캔물의 각 지점의 좌표(P)를 산출함에 있어, 피스캔물이 움직임에 따라 상기 피스캔물 위치센서의 위치(A)와 자세(E)가 시간 t=t1일 때 A1=[x1, y1, z1]t과 E1=[ψ1, θ1, φ1]t에서 시간 t=t2일 때 A2=[x2, y2, z2]t과 E2=[ψ2, θ2, φ2]t로 변했을 경우, 피스캔물이 강체이므로 시간 t=t1일 때 피스캔물 위의 임의의 점(P1=[a1, b1, c1]t)은 시간 t=t2일 때 피스캔물 위의 임의의 점(P2=[a2, b2, c2]t)으로 유일하게 대응되는데, 이때의 피스캔물 위의 임의의 점(P2)의 좌표는, 하기 [수학식 3]을 이용해 산출가능함을 특징으로 하는 레이저 스캔 에너지분포 측정방법.
    [수학식 3]
    Figure 112007034690227-pat00023
    단,
    Figure 112007034690227-pat00024
    Figure 112007034690227-pat00025
    이다.
  14. 기준점발생기, 피스캔물 위치센서, 레이저 스캐너, 스캐너 위치센서 및 레이저측정용 컴퓨터로 구성된 레이저 스캔 에너지분포 측정장치를 이용한 레이저 스캔 에너지분포 측정방법에 있어서,
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 상기 피스캔물 위치센서로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(A, EA,t)을 수신받음과 동시에 상기 스캐너 위치센서로부터 연속적으로 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 수신받는 제 100 단계;
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 상기 피스캔물 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(A, EA,t) 및 상기 스캐너 위치센서의 연속적인 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 토대로, 피스캔물의 각 지점의 좌표값(P) 및 상기 레이저 스캐너의 레이저 스캔면(πL)의 좌표값을 실시간으로 결정하는 제 200 단계;
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 레이저 스캔이 진행됨에 따라 좌표화 된 피스캔물의 각 지점의 좌표(P)와 그 각 좌표(P)에 조사된 레이저 에너지의 총합을 계산하여 내부 메모리에 저장하는 제 300 단계; 및
    상기 레이저측정용 컴퓨터가 레이저 스캔이 종료됨과 동시에 내부 메모리에 저장된 피스캔물의 각 지점의 좌표(P)와 그 각 좌표(P)에 조사된 레이저 에너지의 총합을 시술자에게 디스플레이하는 제 400 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 제 200 단계에서 상기 레이저측정용 컴퓨터가 상기 레이저 스캐너의 레이저 스캔면(πL)의 좌표값(πL,i)을 결정하는 방법은, 상기 스캐너 위치센서로부터 위치 및 자세 값(B, EB,t)을 연속적으로 입력받은 후 이를 토대로 상기 스캐너 위치센서의 위치(B=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πB)의 네 꼭지점 좌표(πB,i)와 법선 벡터(±σE·e3)를 구하고, 이후 상기 직사각평면(πB)의 네 꼭지점 좌표(πB,i)를 -σE·e3 방향으로 L 길이만큼 평행이동시켜 레이저 스캔면(πL)의 네 꼭지점의 좌표(πL,i)를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캔 에너지분포 측정방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 스캐너 위치센서의 위치(B=[x, y, z]t)를 중심으로 하는 직사각평면(πB)의 네 꼭지점 좌표(πB,i)는, 하기 [수학식 5]를 이용해 산출가능함을 특징으로 하는 레이저 스캔 에너지분포 측정방법.
    [수학식 5]
    Figure 112007034690227-pat00026
    Figure 112007034690227-pat00027
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 직사각평면(πB)의 네 꼭지점 좌표(πB,i)를 -σE·e3 방향으로 L 길이만큼 평행이동시킨 레이저 스캔면(πL)의 네 꼭지점의 좌표(πL,i)는, 하기 [수학식 6]을 이용해 산출가능함을 특징으로 하는 레이저 스캔 에너지분포 측정방법.
    [수학식 6]
    Figure 112007034690227-pat00028
KR1020070045379A 2007-05-10 2007-05-10 레이저 스캔 에너지분포 측정 방법 KR100770973B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070045379A KR100770973B1 (ko) 2007-05-10 2007-05-10 레이저 스캔 에너지분포 측정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070045379A KR100770973B1 (ko) 2007-05-10 2007-05-10 레이저 스캔 에너지분포 측정 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100770973B1 true KR100770973B1 (ko) 2007-10-30

Family

ID=38816120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070045379A KR100770973B1 (ko) 2007-05-10 2007-05-10 레이저 스캔 에너지분포 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100770973B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101219682B1 (ko) 2012-03-09 2013-01-15 (주)서울오션아쿠아리움 레이저 조사 시스템 및 이를 포함하는 로봇 레이저 조사기

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970001431B1 (ko) * 1987-05-27 1997-02-06 쉬뢴도르프 게오르그 외과수술을 재생할 수 있게 광학적으로 표시하는 방법 및 장치
KR20060030016A (ko) * 2003-04-03 2006-04-07 세람옵텍 인더스트리스, 인크. 동력이 조절되는 의료용 피하 조사 치료 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970001431B1 (ko) * 1987-05-27 1997-02-06 쉬뢴도르프 게오르그 외과수술을 재생할 수 있게 광학적으로 표시하는 방법 및 장치
KR20060030016A (ko) * 2003-04-03 2006-04-07 세람옵텍 인더스트리스, 인크. 동력이 조절되는 의료용 피하 조사 치료 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101219682B1 (ko) 2012-03-09 2013-01-15 (주)서울오션아쿠아리움 레이저 조사 시스템 및 이를 포함하는 로봇 레이저 조사기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10105186B2 (en) Virtual rigid body optical tracking system and method
US7922391B2 (en) Determining calibration information for an x-ray apparatus
EP2953569B1 (en) Tracking apparatus for tracking an object with respect to a body
US9113817B2 (en) System for locating anatomical objects in ultrasound imaging
US20140296694A1 (en) Method and system for ultrasound needle guidance
ES2272904T3 (es) Sistema de posicionamiento con inmunidad metalica dinamica.
JP2005537583A (ja) 物体の単一カメラ追跡方法及び装置
US20080107305A1 (en) Integrated mapping system
US20080269604A1 (en) Ultrasound Calibration and Real-Time Quality Assurance Based on Closed Form Formulation
CN106999247A (zh) 用于执行导航外科手术过程的跟踪标记支承结构以及采用其的表面配准方法
JP6475324B2 (ja) オプティカルトラッキングシステム及びオプティカルトラッキングシステムの座標系整合方法
US8811662B2 (en) Method and apparatus for calibrating and re-aligning an ultrasound image plane to a navigation tracker
US20160379368A1 (en) Method for determining an imaging specification and image-assisted navigation as well as device for image-assisted navigation
US20120310075A1 (en) Medical measurement system and method
US20100049493A1 (en) Planning assistance for correcting joint elements
CN109464156A (zh) 使用对接在空间对齐隔室内的检测器的移动x射线成像
CN105592796B (zh) 骨密度测量装置
JP6731704B2 (ja) 患者に対する外科的処置を精密に誘導するシステム
Chan et al. A needle tracking device for ultrasound guided percutaneous procedures
CN107527316B (zh) 二维超声影像序列上的任意点构建点云数据的方法及系统
KR100770973B1 (ko) 레이저 스캔 에너지분포 측정 방법
JP3991040B2 (ja) 三次元計測装置及び三次元計測方法
Pornpipatsakul et al. Ultrasound probe movement analysis using depth camera with compact handle design for probe contact force measurement
JP2001505655A (ja) ３次元超音波撮像機
Koeda et al. Calibration of surgical knife-tip position with marker-based optical tracking camera and precise evaluation of its measurement accuracy

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121022

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131010

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141017

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151019

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161020

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171020

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181008

Year of fee payment: 12