KR100953443B1 - 작동기의 움직임 변위 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작동기의 움직임 변위측정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카메라로 획득한 작동기의 영상에서 작동기의 세로변위와 가로변위를 측정하여 작동기의 움직인 변위를 측정하는 방법에 관한 것이다.

작동기, 영상, 움직임, 보간법, 좌표값

Description

작동기의 움직임 변위 측정방법{METHOD FOR MEASURING THE MOVE OF A ACTUATOR}

본 발명은 작동기의 움직임 변위측정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카메라로 획득한 작동기의 영상에서 작동기의 세로변위와 가로변위를 측정하여 작동기의 움직인 변위를 측정하는 방법에 관한 것이다.

작동기의 움직임 변위를 측정하기 위해 여러 방법들이 사용되어져 왔으며, 레이저를 이용한 측정방법이나 비드 설치를 통한 변위 측정방법등이 사용되었었다.

그러나, 작동기에 비드를 설치하여 작동기의 변위를 측정하는 방법은 일반적으로 작동기의 크기가 작기 때문에 비드를 작동기에 설치하는데 어려움이 따를 뿐만 아니라 특히 다수 개의 비드를 작동기에 설치하는데 어려움이 따른다는 문제점이 있다.

또한, 레이저를 이용한 측정방법의 경우에는 작동기의 다양한 포인트에 대한 측정을 하지 않기 때문에 작동기의 전체적인 거동 확인이 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 별도의 비드를 설치하지 않고도 작동기의 움직임 변위를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 방법의 필요성이 요구되고 있다.

본 발명자들은 작동기의 움직임이 큰 경우에도 작동기 전체의 변위 측정이 가능하도록 작동기의 영상을 이용하여 작동기의 가로변위와 세로변위의 값을 정확히 측정할 수 있도록 하는 방법을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 작동기의 움직임이 큰 경우에도 움직임 변위의 측정이 가능한 작동기의 움직임 변위 측정방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 작동기 전체의 움직임 변위를 측정할 수 있도록 하는 작동기 움직임 변위 측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실시간으로 작동기의 영상을 촬영하여 작동기의 변위를 측정하는 방법에 있어서, 카메라를 이용하여 작동기의 영상을 획득하는 영상획득단계; 상기 획득된 영상에서 관심영역을 추출하는 관심영역 추출단계; 상기 관심영역 상기 작동기의 영상에서의 세로방향 길이를 측정하는 세로 길이 측정단계; 상기 작동기의 세로 방향으로 상기 작동기의 위치에 대한 n개의 좌표 값을 지정하고 그 좌표값을 측정하는 좌표값 측정단계; 상기 n개의 좌표값을 이용하여 상기 작동기의 세로축과 가로축으로 움직인 변위를 파악하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 좌표값 측정단계는 상기 관심영역 내의 작동기의 세로 길이를 n등분하고 n등분된 각 지점을 n개의 세로변위 좌표값으로 측정하는 단계; 및 상기 n개의 세로변위 좌표값에 대응하는 상기 작동기에 대한 n개의 가로변위 좌표값을 측정하는 가로변위 좌표값 측정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서,상기 세로길이 측정단계는 상기 관심영역 영상에서 상기 작동기와 상기 작동기 주변의 영상 사이에 발생하는 명도 차이를 이용하여 상기 작동기를 인식한 후 상기 인식된 작동기의 세로길이를 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 작동기 움직임 변위 측정방법에 의하면 작동기의 움직임 변위를 실시간으로 측정할 수 있기 때문에 작동기의 움직임 변위가 가장 큰 상태의 영상을 얻어야만 하는 부담이 줄어든다.

또한, 본 발명의 작동기 움직임 변위 측정방법에 의하면 영상을 이용하여 작동기의 움직임 변위를 측정하기 때문에 작동기의 움직임 변위가 큼 경우에도 전체 적인 움짐임 변위를 쉽게 측정할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들(첨부한 도면 및 바람직한 실시예들)을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작동기 변위측정방법을 설명하기 위한 도면이다.

도면들을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 작동기 변위측정방법은 영상획득단계(S100), 관심영역 추출단계(S200), 세로 길이 측정단계(S300), 좌표값 측정단계(S400), 움직임 변위 파악단계(S500)로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따른 작동기 변위측정방법에 의하면 작동기의 영상을 카메라로 실시간으로 촬영하면서 세로방향과 가로방향의 변위를 측정하여 실시간으로 작동기의 움직임 변위를 측정할 수가 있다.

먼저, 작동기의 변위를 측정하기 위해서는 카메라를 이용하여 작동기에 대한 영상을 획득한다(S100).

다음, 상기 획득된 영상에서 상기 작동기를 중심으로 하여 상기 작동기 주변의 불필요한 영역을 잘라내고 작동기 부분의 영상인 관심영역을 분리하여 추출한다(S200).

다음, 상기 관심영역에서 상기 작동기의 영상에서의 세로방향 길이를 측정한다(S300). 세로방향의 길이를 측정하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 명도차이를 이용한다. 즉, 관심영역 내에서 작동기는 배경과는 다른 색으로 인식되기 때문에 작동기가 있는 부분과 그 외의 부분은 명도 차이를 갖게 되는데 이때 이러한 명도차이가 발생하는 경계선을 인식하여 관심영역 내에서의 배경영역과 작동기 영역을 구별하여 인식할 수 있다. 이렇게 구별하여 인식된 작동기의 영상에서의 세로방향 길이를 측정할 수 있다.

도 2에서는 실시간 측정된 관심영역 내 작동기의 세로길이(H)를 보여준다.

다음, 상기 작동기에 대한 n개의 좌표값들을 측정한다(S400).

먼저, 상기 세로길이 측정단계에서 상기 관심영역 내의 작동기의 세로 길이를 측정하였으므로, 측정된 작동기의 세로길이를 n등분하고 n등분된 각 지점을 n개의 세로변위 좌표값으로 측정한다.

도 2에서는 작동기의 세로길이를 4등분하여 세로변위 좌표값으로 y1, y2, y3, y4 를 측정한 예를 보여준다.

그리고, 상기 n개의 세로변위 좌표값에 대응하는 상기 작동기에 대한 n개의 가로변위 좌표값을 측정하게 되는데, 도 2에서는 4개의 세로변위 좌표값에 대응하는 상기 작동기에 대한 4개의 가로변위 좌표값인 x1, x2, x3, x4의 가로변위 좌표값을 측정한 예를 보여준다.

이렇게 측정된 세로변위 좌표값들(y1, y2, y3, y4) 및 가로변위 좌표값들(x1, x2, x3, x4)을 이용하여 관심영역 내의 작동기에 대한 4개의 좌표값인 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4)을 측정하는 것을 도 2에서 확인할 수 있다.

다음, 작동기에 대하여 측정된 좌표값들을 이용하여 작동기의 세로축 및 가로축 움직인 변위를 파악한다(S500).

작동기의 세로축과 가로축의 움직임 변위를 파악하기 위해서는 작동기가 좌측 또는 우측으로 휘어진 정도를 측정하여야 하고, 작동기의 휘어진 정도를 측정하기 위하여 상기 작동기의 좌표값들을 이용한다.

작동기의 좌표값들을 연결하면 상기 작동기가 좌측 또는 우측으로 휘어진 모양을 알 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 보다 정확한 작동기의 휘어진 모양을 측정하기 위해서 상기 작동기의 좌표값들을 기본 데이터로하여 보간법을 적용하여 좌표값이 측정된 지점 이외의 지점의 작동기의 모양을 좀 더 정확하게 추정한다.

도 3a 내지 도 3d는 측정된 n 개의 좌표값(여기서 n은 측정된 좌표점의 수를 나타냄)을 가지고 보간법을 이용하여 변위를 추정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a는 측정된 3개의 (x, y) 좌표값을 가지고 다항식 보간법을 적용하여 얻은 식

에서 미지항 (a,b,c,...)을 소프트웨어를 통하여 구하여 작동기의 변위를 추정하는 경우를 보여주고 있고, 도 3b에서는 4개의 (x, y) 좌표값을 가지고, 도 3c에서는 5개의 (x, y)좌표값을 가지고, 도 3d에서는 6개의 (x, y)좌표값을 가지고 다항식 보간법을 적용하여 작동기의 변위를 추정하는 경우를 보여주고 있다.

도 3a 내지 도 3d에서 실선은 작동기의 실제 변위를 보여주고 있고, 점선은 보간법에 의해 추정된 변위를 보여주고 있고, 나머지 선은 각 측정된 좌표점들을 연결하는 직선들을 나타낸다.

도 3a 내지 도 3d에서 볼 수 있는 바와 같이 측정된 좌표값을 가지고 보간법을 이용하여 실제 변위에 근접한 변위값을 측정할 수 있고 이때 측정된 좌표값의 수가 많을수록 실제 변위에 보다 더 근접한 변위값의 추정이 가능하다. 이는 도 3a에서 추정된 변위보다 도 3d에서 추정된 변위가 실제 변위에 더 근접하다는 것을 통해 확인할 수 있다.

이렇게 보간법을 이용하여 추정된 작동기의 모양을 기준으로 하여 작동기의 세로축과 가로축 움직임 변위 즉 휘어진 정도를 파악한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작동기 변위측정방법을 설명하기 위한 도면이고,

도 3a 내지 도 3d는 측정된 n 개의 좌표값(여기서 n은 측정된 좌표점의 수를 나타냄)을 가지고 보간법을 이용하여 변위를 추정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (6)

1. 실시간으로 작동기의 영상을 촬영하여 작동기의 변위를 측정하는 방법에 있어서,

   카메라를 이용하여 작동기의 영상을 획득하는 영상획득단계;

   상기 획득된 영상에서 관심영역을 추출하는 관심영역 추출단계;

   상기 관심영역 영상에서 상기 작동기와 상기 작동기 주변의 영상 사이에 발생하는 명도 차이를 이용하여 상기 작동기를 인식한 후 상기 인식된 작동기의 세로 방향 길이를 측정하는 세로길이 측정단계;

   상기 작동기의 세로 방향으로 상기 작동기의 위치에 대한 n개의 좌표값을 지정하고 그 좌표값을 측정하는 좌표값 측정단계; 및

   상기 n개의 좌표값을 이용하여 상기 작동기의 세로축과 가로축으로 움직인 변위를 파악하는 단계;를 포함하되, 상기 좌표값 측정단계:는

   상기 관심영역 내의 작동기의 세로 길이를 n등분하고 n등분된 각 지점을 n개의 세로변위 좌표값으로 측정하는 단계; 및

   상기 n개의 세로변위 좌표값에 대응하는 상기 작동기에 대한 n개의 가로변위 좌표값을 측정하는 가로변위 좌표값 측정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동기의 변위측정방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가로변위 좌표값 측정단계는 상기 관심영역 영상에서 상기 작동기와 상기 작동기 주변의 영상 사이에 발생하는 명도 차이를 이용하여 상기 작동기를 인식한 후 상기 인식된 작동기에서 상기 n개의 세로변위 좌표값에 대응하는 가로변위 좌표값을 측정하는 것을 특징으로 하는 작동기의 변위측정방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 가로변위 좌표값 측정단계는 상기 관심영역 영상의 좌측으로부터 명도 차이를 측정하여, 상기 작동기를 만나는 지점에서 발생하는 명도의 급격한 변화를 인식하여 상기 n개의 세로변위 좌표값에 대응하는 가로변위 좌표값을 측정하는 것을 특징으로 하는 작동기의 변위측정방법.
4. 제 3항에 있어서,

   작동기의 세로축과 가로축 변위를 파악하는 단계는 상기 좌표값 측정단계에서 측정된 n개의 좌표값들에 대하여 보간법을 이용하여 세로축과 가로축의 움직인 변위를 추정하는 것을 특징으로 하는 작동기의 변위측정방법.
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