KR100809541B1 - Calibration method for large scale panel measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 대면적 판넬 계측 시스템과 타겟 유닛을 측정하는 방법을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a method for measuring a large area panel measurement system and a target unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션을 위한 타켓 유닛을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a target unit for calibration of a large area panel measurement system.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 계측 유닛의 모듈 구성도이다.3 is a module configuration diagram of a measurement unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 통합 관리 유닛의 모듈 구성도이다.4 is a module configuration diagram of an integrated management unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시스템을 이용한 캘리브레이션 방법을 나타내는 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a calibration method using a system according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 타겟 유닛 101 : 타겟 100: target unit 101: target
102 : 스케일 바 200 : 계측 유닛102: scale bar 200: measurement unit
210 : 비전 장치 220 : 회전 장치 210: vision device 220: rotating device
300 : 메인 서버 유닛 300: main server unit
본 발명은 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 카메라, 줌 렌즈, 로터리 스테이지를 이용한 계측 유닛으로 타겟을 인식하고 인식된 타겟의 좌표를 계산하여 스케일 바(Scale Bar)의 길이 정보를 계산함으로 상기의 길이 정보를 이용하여 각 계측 유닛 간의 정확한 위치 및 자세 관계를 계산하는 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션 방법이다. The present invention relates to a calibration method of a large area panel measurement system, and more particularly, a scale bar by recognizing a target with a measurement unit using a camera, a zoom lens, and a rotary stage, and calculating coordinates of the recognized target. It is a calibration method of a large-area panel measurement system that calculates the exact position and attitude relationship between each measurement unit by calculating the length information of.
기존의 대면적 판넬의 계측 작업은 작업자에 의해 줄자 등을 이용한 수동 계측에 의존하고 있다. Existing large-area panel measurement work relies on manual measurement by a tape measure by an operator.
최근 들어, 작업자가 대면적 판넬에 대한 더욱 정확한 계측이 필요하다고 판단이 되면, 측량용 장비의 일종인 토탈 스테이션(Total Station) 등을 이용하여 판넬을 정확히 계측하고 있다. Recently, when a worker determines that a more accurate measurement of a large area panel is necessary, the panel is accurately measured using a total station, which is a kind of surveying equipment.
여기서, 상기 토탈 스테이션은 피측정물에 대한 측정 각도나 측정 거리를 정밀하게 측정하는데 사용되며, 전자파 거리 측정기와 데오돌라이트(Theodolite) 기능이 합쳐져 임의 지점간의 3차원 위치 좌표를 결정할 수 있다.Here, the total station is used to precisely measure the measurement angle or the measurement distance with respect to the object to be measured, and the electromagnetic range finder and theodolite function are combined to determine three-dimensional position coordinates between arbitrary points.
그러나, 이러한 상기 토탈 스테이션을 이용하기 위해서는 전문적으로 교육을 받은 작업 기사에 의해 장비가 조작되어야 하므로 특수한 경우를 제외하고 현장에 서 이러한 장비를 이용하여 대면적의 판넬을 계측하는 것은 상당한 어려움을 가지고 있다. However, in order to use such a total station, the equipment must be operated by a professionally trained worker, so there is a considerable difficulty in measuring a large area panel using such equipment in the field except in special cases. .
현재 대면적 판넬을 제작하는 판계 공정에서는 대면적 판넬의 가로, 세로 및 대각선 길이를 계측하여 각각의 판넬들의 정렬 상태를 확인하는 과정이 필수적이고 작업자들의 노력이 상당히 많이 요구된다. 만약 상기 대면적 판넬을 제작하는 판계 공정에서 대면적 판넬의 각 판넬의 정렬이 잘못되면, 정렬되는 판넬의 오차가 많이 발생하여 후 공정 처리에서 이를 정정 처리하기 위한 비용과 시간이 많이 소요되는 문제점을 가질 수 있다. In the current panel-based process of manufacturing large-area panels, it is necessary to measure the horizontal, vertical and diagonal lengths of large-area panels to check the alignment of each panel, and much effort of the workers is required. If the alignment of each panel of the large-area panel is wrong in the sheet-based process of manufacturing the large-area panel, the error of the panel to be aligned occurs a lot of cost and time to correct this in the post-processing process Can have
실제로 상기 대면적 판넬을 제작하는 판계 공정에서는 상기와 같은 판넬의 정렬을 확인하는 과정이 작업자에 의해 여러 번 되풀이되어 대면적 판넬을 위한 판넬이 수동으로 정렬되어짐으로써 대면적 판넬의 생산성 효율을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있다.In fact, in the plate-based process of manufacturing the large-area panel, the process of checking the panel alignment as described above is repeated several times by the operator, thereby reducing the productivity efficiency of the large-area panel by manually aligning the panel for the large-area panel. I have a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 대면적 판넬을 제작하기 위해 다수의 계측 유닛으로 구성된 계측 시스템으로 타겟 위치 정보를 인식하고 인식된 타겟의 좌표에 따라 스케일 바(Scale Bar)의 길이정보를 계산하여 각 계측 유닛 간의 정확한 위치 및 자세 관계를 계산하여 대면적 판넬 계측 시스템의 계측 정밀도를 향상 시킬 수 있는 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to measure a target position information with a measurement system composed of a plurality of measurement units to manufacture a large area panel, and to measure the scale bar according to the coordinates of the recognized target. It is to provide the calibration method of large area panel measurement system that can improve the measurement accuracy of large area panel measurement system by calculating the exact position and posture relationship between each measurement unit by calculating the length information of scale bar).
상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션 방법에 있어서, (a) 복수개의 계측 유닛을 이용하여 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟을 검색하여 각도 정보를 획득하는 단계(S401); (b) 상기 각도 정보를 이용하여 타겟의 위치를 계산하는 단계(S403); (c) 상기 타겟의 계산된 위치를 이용하여 스케일 바(Scale Bar)의 길이를 계산하는 단계(S405); (d) 상기 타겟의 각도 정보와 상기 스케일 바의 길이 정보를 캘리브레이션 알고리즘에 적용하는 단계(S407); 및 (e) 기준 계측 유닛으로부터 종속 계측 유닛까지의 좌표값과 자세 정보를 산출하는 단계(S409); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션 방법을 제공할 수 있다.In order to achieve the above objects, according to an aspect of the present invention, in the calibration method of a large-area panel measurement system, (a) using a plurality of measurement units to search for a target formed with a specific shape or identifier to obtain angle information Acquiring (S401); (b) calculating a position of a target using the angle information (S403); (c) calculating a length of a scale bar using the calculated position of the target (S405); (d) applying the angle information of the target and the length information of the scale bar to a calibration algorithm (S407); And (e) calculating coordinate values and attitude information from the reference measurement unit to the dependent measurement unit (S409); It can provide a calibration method of a large-area panel measurement system comprising a.
이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 대면적 판넬 계측 시스템과 타겟 유닛을 측정하는 방법을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션을 위한 타켓 유닛을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram schematically illustrating a method for measuring a large area panel measurement system and a target unit according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a target unit for calibration of a large area panel measurement system. .
상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 대면적 판넬 계측 시스템은 캘리브레이션을 위한 기지의 정보를 제공하는 목적의 타겟(101)과 상기 타겟 사이의 스케일 바(102, Scale Bar)로 구성된 타겟 유닛(100), 상기 타겟 유닛의 양 끝 에 있는 타겟의 좌표를 감지하여 길이를 계산하고 각도 정보를 구하는 계측 유닛(200); 상기 계측 유닛의 각도 정보에 의한 타겟까지의 벡터들의 교점을 구하여 타겟이 위치한 좌표를 산출하고 타겟 유닛의 길이를 계산하고 이를 캘리브레이션 알고리즘에 적용하여 캘리브레이션 결과를 추출하는 메인 서버 유닛(300)을 포함한다. 1 and 2, a large area panel measuring system according to the present invention is composed of a
타겟 유닛(100)은 캘리브레이션을 위하여 필요한 수의 길이 정보를 획득하기 위하여 다수의 위치에 위치되어 측정되는 기능을 수행한다. The
상기 타겟 유닛(100)은 특정한 형태 혹은 식별자가 형성되고, 한 쌍으로 형성이 된 타겟(101)과 상기 한 쌍의 타겟 사이에 형성된 스케일 바(102, Scale Bar)가 복수개의 판넬을 측정하고자 하는 위치에 각각 설치된다. The
계측 유닛(200)은 임의의 위치에 있는 상기 타겟 유닛(100)을 인식하고 회전하여 그에 대한 각도를 기억한다.The
상기 계측 유닛(200)은 하나의 타겟에 대하여 각도를 구하고, 각각의 계측 유닛에서 생성된 타겟 벡터들의 교점을 구하는 방식으로 좌표를 구한다.The
상기 계측 유닛(200)은 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟 유닛(100)을 인식하기 위한 줌 렌즈(205)를 포함한 비전(Vision) 장치(210) 및 상기 비전 장치(210)가 상기 타겟 유닛(100)에 정조준 되도록 회전시키기 위한 회전 장치(220)를 포함하며 복수개로 구성된다. The
상기 복수개의 계측 유닛(200)은 상기 비전 장치 및 상기 회전 장치를 이용하여 사전에 정해진 기준 좌표계의 축을 기준으로 하고 그 기준 축과 캘리브레이션 을 거쳐 일치된 종속 계측 유닛들의 회전축이 타겟을 따라 회전된 회전 각도를 산출하는 기능을 수행한다.The plurality of
이때, 상기 기준 좌표계는 상기의 복수 개의 계측 유닛 중 하나를 임의로 선정하여 기준을 정하고 선정된 기준 계측 유닛에 기준 좌표계의 원점을 Setting 한다. In this case, the reference coordinate system arbitrarily selects one of the plurality of measurement units to determine a reference, and sets the origin of the reference coordinate system to the selected reference measurement unit.
여기서, 상기 복수 개의 계측 유닛(200, 200-1, 200-2, 200-3)은 피측정물인 대면적 판넬의 양쪽 측면에 일정한 거리를 두고 각각 설치될 수 있다.Here, the plurality of
상기 비전 장치(210)는 상기 특정한 형태 혹은 색깔, 표시 등과 같은 식별자가 형성된 타겟 유닛(100)을 인식하는 기능을 수행한다. The
상기 비전 장치(210)는 씨씨디(CCD) 카메라(210) 및 줌 렌즈(205)를 이용하여 촬영된 영상 정보를 출력한다. The
상기 비전 장치(210)를 통해 영상 정보를 수신한 메인 서버 유닛(300)의 영상 처리 모듈(301)은 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟 유닛(100)의 영상 정보를 수신하여 대면적 판넬 각각 설치된 타겟 유닛(100)의 타겟을 인식할 수 있다.The
상기 회전 장치(220)는 상기 비전 장치(210)가 상기 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟 유닛(100)의 타겟에 정조준 되도록 회전하는 기능을 수행한다.The
이때, 상기 회전 장치(220)를 이용하여 상기 타겟 유닛의 타겟에 정조준 하는 방법은 비전 장치를 이용하여 타겟을 인식하고 타겟이 영상의 중심에서 벗어난 정도를 계산하고 이를 회전 장치에 전달한 후 회전 장치가 회전하여 타겟이 영상 중심에 들어오도록 한다. At this time, the method of aiming at the target of the target unit by using the
그리고, 하나의 타겟을 복수개의 계측 유닛이 조준하여 타겟의 좌표를 구하고 다시 반대편에 있는 타겟을 조준하여 좌표를 구한 후 그 두 좌표를 이용하여 거리를 구한다. Then, a plurality of measurement units aim at one target to obtain coordinates of the target, and then aim at a target on the opposite side to obtain coordinates, and then calculate distances using the two coordinates.
상기 회전 장치(220)는 상기 비전 장치(210)를 고정 탑재하고, 상기 고정 탑재된 비전 장치(210)가 상기 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟(101)에 정조준 되도록 회전 및 미세 조정될 수 있다.The
상기 계측 유닛(200)은 상기 비전 장치(210)와 회전 장치(220)를 구동시키고, 타겟 유닛(100)에 정조준시켜 산출된 회전 각도를 메인 서버 유닛(300)에 송신함으로써 상기 대면적 타겟 유닛의 스케일 바의 길이를 산출한다.The
메인 서버 유닛(300)은 상기 타겟 유닛(100)이 위치한 타겟의 좌표를 산출하고, 캘리브레이션을 위한 타겟 유닛의 스케일 바의 길이정보를 산출한다.The
이때의 상기 길이정보는 양쪽의 타겟의 좌표를 구하고 이를 이용하여 길이를 구하고 그 길이를 이용하여 캘리브레이션을 수행하여 길이 정보를 산출한다. In this case, the length information is obtained by obtaining coordinates of both targets, calculating the length using the coordinates, and performing the calibration using the length to calculate the length information.
상기 메인 서버 유닛(300)는 상기 산출된 각각의 타겟 좌표를 이용하여 상기 타겟 유닛의 스케일 바의 길이를 산출하고 이 길이 정보를 이용하여 캘리브레이션을 수행하여 계측 유닛 간의 좌표 정보와 자세 정보를 출력할 수 있다.The
또한, 상기 메인 서버 유닛(300)은 다수의 계측 유닛(200)이 하나의 타겟(100) 중심에서 교차하는 상기 교점의 좌표를 통해 타겟 좌표를 산출할 수 있고, 각각에 설치된 다른 타겟 좌표도 상기와 같은 방법을 반복하여 산출할 수 있다. In addition, the
이와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레 이션은 비전 장치(210) 및 회전 장치(220)가 설치된 계측 유닛(200)과 메인 서버 유닛(300)을 이용하여 캘리브레이션을 수행하고 이를 적용하여 대면적 판넬(50)을 제작하기 위한 판계 공정의 합판 과정에서 각 판넬을 정확하게 측정하고 이를 바탕으로 각 판넬을 정확히 정렬시킬 수 있도록 판넬 상태를 확인할 수 있게 한다.Through such a configuration, the calibration of the large-area panel measurement system according to the present invention is performed by using the
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 계측 유닛의 모듈 구성도이다.3 is a module configuration diagram of a measurement unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 계측 유닛(200)은 비전 장치 및 회전 장치 등과의 유, 무선 통신을 처리하기 위한 송수신 처리 모듈(250), 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟을 인식하는 비전 장치 모듈(251), 및 상기 비전 장치를 고정 탑재하고 상기 고정 탑재된 비전 장치가 상기 타겟에 정조준되도록 회전하는 회전 장치 모듈(253) 포함한다. Referring to FIG. 3, the
다음은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 계측 유닛의 내부 구성은 다음과 같다. Next, the internal configuration of the measurement unit according to an embodiment of the present invention is as follows.
송수신 처리 모듈(250)는 비전 장치 혹은 회전 장치 등과의 유, 무선 통신을 수행하기 위한 정보를 제공받는다. The transmission and
비전 장치 모듈(251)은 씨씨디(CCD) 카메라 및 줌 렌즈를 이용하여 촬영된 영상 정보를 계측 유닛으로 전송함으로써 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟을 인식하는 비전 장치를 관리하는 기능을 수행한다. The
회전 장치 모듈(253)은 회전 장치에 고정 탑재된 비전 장치가 상기 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟을 정조준하도록 회전하는 회전 장치를 관리하는 기능을 수행한다. The
도 4은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 통합 관리 유닛의 모듈 구성도이다.4 is a module configuration diagram of an integrated management unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 4를 참조하면 메인 서버 유닛(300)은 계측 유닛에서 획득된 영상 정보 및 각도 정보는 송수신 모듈을 통하여 통합 관리 유닛(300)에 전송되고 전송된 영상 정보에서 타겟 인식과 타겟 중심을 계산하는 영상처리 모듈(301), 타겟 유닛(100)의 타겟의 각도 정보를 이용하여 타겟의 좌표와 스케일 바의 길이 정보를 계산하는 좌표 및 길이 계산 모듈(302), 상기의 길이 정보를 이용하여 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 모듈(303), 상기의 계측 유닛(200)을 통합 제어 관리하는 통합 제어 모듈(304)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the
다음은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 메인 서버 유닛의 내부 구성은 다음과 같다.Next, the internal configuration of the main server unit according to an embodiment of the present invention is as follows.
영상 처리 모듈(301)은 계측 유닛에서 전송된 영상 정보를 이용하여 타겟의 유무를 인식하고 또 타겟의 정확한 중심을 찾기 위한 영상 처리 기능을 수행한다.The
좌표 및 길이 계산 모듈(302)는 계측 유닛에서 전송된 타겟들의 각도 정보를 이용하여 각 타겟의 좌표를 계산하고 타겟의 좌표를 이용하여 타겟 유닛의 스케일 바의 길이를 계산하는 기능을 수행한다.The coordinate and
캘리브레이션 모듈(303)은 상기의 계산된 길이 정보들을 이용하여 캘리브레 이션을 수행하고 계측 유닛간의 좌표 정보와 자세 정보를 출력하는 기능을 수행한다.The
통합 제어 모듈(304)는 상기의 계측 유닛(200)들을 제어하고 관리하는 기능을 수행한다.The
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시스템을 이용한 캘리브레이션 방법을 나타내는 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a calibration method using a system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션 방법은 먼저, 복수개의 계측 유닛을 이용하여 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟을 검색한다.(S401) Referring to FIG. 5, the calibration method of the large-area panel measuring system according to the present invention first searches for a target having a specific shape or an identifier using a plurality of measuring units.
상기 S401 단계는 실제 길이 정보를 획득하기 위하여 타겟 유닛의 타겟의 좌표를 측정하기 위한 단계로서, 스케일 바(Scale Bar)를 임의의 위치에 두고 각 계측 유닛에서 타겟을 회전하고 인식하기 위해 비전 장치를 회전시켜 관측하므로써 상기 각도 정보를 획득한다. The step S401 is a step for measuring the coordinates of the target of the target unit in order to obtain the actual length information, the vision device to rotate and recognize the target in each measurement unit with a scale bar (Scale Bar) at an arbitrary position The angle information is obtained by rotating and observing.
상기의 단계는 실제 길이 정보를 획득하기 위하여 타겟 유닛의 타겟의 좌표를 측정하기 위한 단계로서 타겟 유닛이 위치된 대략의 위치를 이용하여 카메라를 회전 시키고 타겟 유닛의 두 타겟 중 하나를 선택하고 그 타겟을 비젼 시스템에서 자동으로 인식하고 영상의 중심과 타겟의 중심의 차이를 계산하여 회전 모듈에 넘겨주면 회전 모듈은 그 정보를 바탕으로 회전하여 타겟을 영상의 중심에 위치되도록 회전한다. 이의 회전 각도를 읽으면 각도 정보를 취할 수 있다.The above step is a step for measuring the coordinates of the target of the target unit to obtain the actual length information, by rotating the camera using the approximate position where the target unit is located, select one of the two targets of the target unit and Is automatically recognized by the vision system, and the difference between the center of the image and the center of the target is calculated and passed to the rotation module. The rotation module rotates based on the information so that the target is positioned at the center of the image. Reading its rotation angle can take angle information.
다음으로, 메인 서버 유닛은 상기 각도 정보를 이용하여 타겟의 위치를 계산하는 단계를 수행한다.(S403)Next, the main server unit calculates the position of the target using the angle information (S403).
상기 S403 단계는 메인 서버 유닛을 통하여 임의의 위치에 위치된 타겟의 각도 정보를 이용하여 타겟의 위치를 계산한다. In the step S403, the position of the target is calculated using the angle information of the target located at an arbitrary position through the main server unit.
이때, 메인 서버 유닛은 캘리브레이션을 위하여 필요한 수만큼 임의의 위치에 타겟 유닛을 위치시키고 각도 정보 획득 및 타겟 위치 계산을 반복하여 상기 캘리브레이션을 산출하기 위한 미지수와 같거나 그 이상의 수에 해당하는 위치에 타겟 유닛을 위치시킨다.At this time, the main server unit targets the target unit at an arbitrary number of positions as necessary for calibration, and repeatedly acquires the angle information and calculates the target position to target the target at a position equal to or greater than an unknown number for calculating the calibration. Place the unit.
다음으로, 메인 서버 유닛은 상기 계산된 타겟 위치 정보를 이용하여 스케일 바의 길이를 계산하는 단계를 수행한다.(S405)Next, the main server unit calculates the length of the scale bar by using the calculated target position information (S405).
상기 S405 단계는 상기 임의의 위치에 위치된 타겟 2개의 위치를 감지하여 상기 스케일 바의 길이를 계산한다. In step S405, the length of the scale bar is calculated by detecting the positions of two targets positioned at the arbitrary positions.
다음으로, 상기 메인 서버 유닛은 상기 타겟의 각도 정보와 스케일 바의 길이 정보를 캘리브레이션 알고리즘에 적용하는 단계를 수행한다.(S407)Next, the main server unit performs the step of applying the angle information of the target and the length information of the scale bar to the calibration algorithm (S407).
이때, 상기 S407 단계의 캘리브레이션 알고리즘은 널리 알려진 비선형 방정식을 이용한 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method for Nonlinear Equation) 을 이용한다.At this time, the calibration algorithm of step S407 uses the Levenberg-Marquardt Method for Nonlinear Equation using a well-known nonlinear equation.
당업자에게 알려져 있는 공지의 알고리즘인 상기 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)은 최적화 알고리즘 중의 하나이고 최적화하기 위한 목적 함수를 모델링하고 이 목적 함수를 최소화하는 미지수 즉 해를 반복 계산에 의해 구하는 알고리즘 중의 하나이다. 즉, 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)은 최적화하기 위한 목적 함수를 모델링하고 이 목적 함수를 최소화하는 미지수 즉 해를 반복 계산에 의해 구하는 최적화 알고리즘 중의 하나로, 어떤 함수 에서 입력 값을 알고 이에 대응하는 결과 값을 알고 있을 때 그 함수를 이루는 계수 값을 찾기 위한 비선형 최소자승문제(Least Square Problem)를 해결하기 위한 일반적인 방법이다. The Levenberg-Marquardt method, which is a known algorithm known to those skilled in the art, is one of optimization algorithms, which models an objective function for optimization and obtains an unknown, that is, a solution by iterative computation that minimizes the objective function. One of the algorithms. In other words, the Levenberg-Marquardt method is an optimization algorithm that models an objective function for optimization and obtains an unknown value, or solution, by iterative computation that minimizes the objective function. It is a general method to solve the nonlinear least square problem to find the coefficient value that forms the function when the corresponding result value is known.
최적화 하기 위한 알고리즘으로는 뉴턴방법(Newton Method), 뉴턴과 가우스 방법(Newton-Gauss Method), 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method) 등이 있으며, 비선형으로 모델된 목적 함수에는 뉴턴 가우스 (Newton Gauss)와 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)을 주로 이용하며, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)을 사용한다. 상기 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)의 해를 구하는 일반적인 방법은 공지의 기술이므로 본원 상세한 설명에서는 이의 설명을 생략한다.Algorithms for optimization include Newton Method, Newton-Gauss Method, Levenberg-Marquardt Method, and Newton Gauss Newton Gauss) and the Levenberg-Marquardt Method are mainly used. In an embodiment of the present invention, the Levenberg-Marquardt Method is used. Since the general method for solving the Levenberg-Marquardt Method is a well-known technique, the description thereof is omitted in the detailed description herein.
즉, 상기 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)은 변수값의 초기 추정치에서 시작하는 중요한 변수의 최적값을 신속 정확히 찾기 위해 레벤베르크-마쿼드 조합(Levenberg-Marquardt Compromise)이라 불리우는 비선형 회귀법의 변형판을 이용한다. In other words, the Levenberg-Marquardt Method is a nonlinear regression called Levenberg-Marquardt Compromise to quickly and accurately find the optimal value of an important variable starting from an initial estimate of the variable's value. Use the modified version of.
본 발명에서 사용하고 있는 상기 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)은 계측 유닛 간의 위치 관계와 자세 관계를 구분하여 전체적으로 하나의 반복되는 알고리즘으로 업데이트 하여 후술되는 수학식을 이용하여 산출하였다. The Levenberg-Marquardt Method used in the present invention was calculated by using the following equation by updating the algorithm with a repeated algorithm as a whole by dividing the positional relationship and the posture relationship between the measurement units.
[수학식][Equation]
[참고도][Reference]
상기 수학식과 상기 계측 유닛 2의 좌표값 및 자세정보를 구하는 참고도를 이용하여 설명하면, If described with reference to the equation and the coordinate value and attitude information of the measurement unit 2,
기본적인 레벤베르크-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)은 상기 수학식과 같고 이 알고리즘을 상기 참고도와 같이 Sub-iteration 1, 2인 두 부분으로 나누어 업데이트(Update) 하였다. The basic Levenberg-Marquardt method is the same as the above equation and the algorithm is updated by dividing the algorithm into two parts, Sub-iteration 1 and 2, as shown in the above reference.
즉, 기본적인 레벤베르크-마쿼드(Levenberg-Marquardt) 알고리즘은 참고도에서 반복 Sub-Iteration 하나에 해당된다. 그러나 본 발명에서 적용한 알고리즘은 전체적으로 하나의 Iteration을 구성하고 여기에 다시 위치 Offset 최적화만을 따로 수행하는 Sub-Iteration을 적용하고, 또 이의 결과를 반영하여 각도 Offset의 최적화만을 따로 수행하는 Sub-Iteration을 적용하여 최적화하는 방법이다. That is, the basic Levenberg-Marquardt algorithm corresponds to one iterative sub-iteration in the reference diagram. However, the algorithm applied in the present invention composes one Iteration as a whole and applies Sub-Iteration which performs only position offset optimization separately, and applies Sub-Iteration which performs optimization of angle offset separately based on the result. To optimize.
레벤베르그-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method) 자체를 수정이나 조정하지 않고 그 알고리즘을 적용하는 방법이 기본적인 방법이 아니라 위치 Offset에 Levenberg-Marquardt 한번 적용하고, 각도 Offset에 Levenberg-Marquardt Method를 한번 적용한 것이 한번의 과정이 된다.The method of applying the algorithm without modifying or adjusting the Levenberg-Marquardt Method itself is not the basic method, but the Levenberg-Marquardt Method once applied to the position offset and the Levenberg-Marquardt Method once applied to the angle offset. It is a process.
그 내부에 위치 정보 수렴과 자세 정보 수렴을 각각 독립적으로 구분하여 반복하는 부분을 구분하여 보다 정확하고 빠르게 수렴 하도록 하였다. The convergence of positional information and posture information convergence is divided separately and the repeated parts are separated to converge more accurately and quickly.
즉, 위치정보와 자세 정보의 수치적 단위가 크게 차이가 나서 함께 수렴을 시킬 경우 수치가 작은 부분의 영향으로 반복(lteration) 시간이 너무 길어지거나 수치가 큰 값의 변화에 수치가 작은 값이 영향을 받아 수렴 값이 너무 크게 변동을 일으켜 수렴하지 못하는 경향이 있는데 이러한 영향을 없애기 위하여 상기의 레벤베르그-마쿼드 방법(Levenberg-Marquardt Method)을 사용하게 된다. In other words, if the numerical unit of location information and posture information is greatly different and converged together, the value of the small value is affected by the long time of the repetition time due to the small part, or by the change of the large value. The convergence value fluctuates too much and tends not to converge. In order to eliminate this effect, the Levenberg-Marquardt method is used .
상기 캘리브레이션 알고리즘은, 전체 반복(Iteration) 과정 안에 서브 반복(Sub Iteration) 과정을 각각 구성하여, 제 1 서브 반복(Sub-iteration 1)은 α2 만 업데이트 하며 반복되고, X2, Y2는 고정된 상태에서 캘리브레이션 알고리즘이 실행되고, 제 2 서브 반복(Sub-iteration 2)은 α2 는 고정되고, X2, Y2만 업데이트 하며 반복되는 상태에서 캘리브레이션 알고리즘이 실행된다.The calibration algorithm configures a sub iteration process in the entire iteration process, so that the first sub iteration 1 is repeated updating only α 2 , and X 2 and Y 2 are fixed. In this state, the calibration algorithm is executed, and the second sub-iteration 2 is fixed, α 2 is fixed, and only the X 2 and Y 2 are updated, and the calibration algorithm is executed.
다음으로, 기준 계측 유닛으로부터 종속 유닛까지의 좌표값 및 자세 정보를 산출하는 단계를 수행한다.(S409)Next, a step of calculating coordinate values and attitude information from the reference measurement unit to the subordinate unit is performed (S409).
상기 S409 단계는 기준 계측 유닛 0(Origin; 계측유닛 200) 과 계측 유닛 1 (X1, Y1)α1(계측유닛 200-1) 과의 관계를 상기의 각도 정보와 길이 정보를 이용하여 측정하고, 상기 계측 유닛 0과 계측 유닛2 (X2, Y2)α2(계측유닛 200-2)와의 관계를 상기 각도 정보와 길이 정보를 이용하여 측정하고, 상기 계측 유닛 0과 계측 유닛3 (X3, Y3)α3(계측유닛 200-3)과의 관계를 상기 각도 정보와 길이 정보를 이용하여 측정한다. Step S409 measures the relationship between the reference measurement unit 0 (Origin; measurement unit 200) and measurement unit 1 (X 1 , Y 1 ) α 1 (measurement unit 200-1) using the angle information and the length information. The relationship between the measurement unit 0 and the measurement unit 2 (X 2 , Y 2 ) α 2 (measurement unit 200-2) is measured using the angle information and the length information, and the measurement unit 0 and the measurement unit 3 ( The relationship with X 3 , Y 3 ) α 3 (measurement unit 200-3) is measured using the angle information and the length information.
또한, 상기 계측 유닛은 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟을 인식하기 위한 영상 정보 획득을 위한 비전 장치와 상기 비전 장치가 상기 타겟에 정조준되도록 회전시키기 위한 회전 장치를 포함하며 복수 개로 구성된다.The measuring unit may include a vision device for acquiring image information for recognizing a target having a specific shape or an identifier, and a rotation device for rotating the vision device to be aimed at the target.
상기 메인 서버 유닛은 계측 유닛으로부터 영상 정보를 수신하여 상기 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟의 존재 유무를 확인함으로써 상기 특정한 형태 혹은 식별자가 형성된 타겟을 인식할 수 있다.The main server unit may recognize the target having the specific form or identifier by receiving image information from the measurement unit and confirming the presence or absence of the target having the specific form or identifier.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
본 발명에 의하면 대면적 판넬을 정밀하게 제작하기 위한 대면적 판넬 계측 시스템의 캘리브레이션 방법으로 계측 유닛과 메인 서버 유닛으로 타겟 위치 정보 를 인식하고 인식된 타겟의 좌표에 따라 스케일 바(Scale Bar)의 길이정보를 계산하여 각 계측 유닛 간의 정확한 위치 및 자세 관계를 계산하여 계측 정밀도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a calibration method of a large area panel measurement system for precisely manufacturing a large area panel recognizes target position information with a measurement unit and a main server unit, and the length of a scale bar according to the recognized target coordinates. By calculating the information, it is possible to improve the measurement accuracy by calculating the exact position and attitude relationship between each measurement unit.
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