KR101010786B1 - 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치 - Google Patents

실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치에 관한 것으로, 선박을 건조함에 있어서 곡 블록 등의 작업 공간에 실내위치측정 송신기를 고정 설치하고 작업 공간의 전체 영역을 위치측정의 계측 범위에 포함함으로써, 피 측정부재의 크기가 매우 크고 위치측정이 필요한 부위가 다양한 곳에 분포되어 있다고 하더라도 다수의 작업자가 실내위치측정 센서를 하나씩 휴대하면서 동시에 여러 명이 계측 작업을 수행할 수 있고, 계측한 좌표 데이터는 하나의 글로벌 좌표계에 3차원으로 표시되어 계측 상황을 직관적으로 쉽게 판단할 수 있으며, 작업 공간에 배치되어 있는 피 측정부재를 계측하기 위하여 3차원 측정 장치를 직접 움직이거나 설치할 필요가 없는 편의성을 제공하는 이점이 있다.
3차원 측정, 실내위치측정, 캘리브레이션, 글로벌 좌표계

Description

실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치{THREE DIMENSION MEASURING APPARATUS BY USING INDOOR GLOBAL POSITIONING SYSTEM}
본 발명은 실내위치측정시스템(indoor global positioning system)을 이용한 3차원 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박을 제조하는 공정 중에 대형 곡 블록 등과 같은 피 계측부재를 계측할 때에 이용할 수 있는 3차원 측정 장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 선박을 건조함에 있어서 곡 블록을 제작하는 공정은 많은 경험적 제작 기술과 정확한 계측 기술이 조화되어야 한다. 현재 곡 블록 등의 제작 공정에서 측정이 필요한 부위를 계측할 때에는 측정 지그 또는 3차원 측정 장치 등이 이용되고 있으며, 3차원 측정 장치의 종류는 크게 접촉식 3차원 측정 장치와 비접촉식 3차원 측정 장치로 나눌 수 있다.
실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치는 접촉식 3차원 측정 장치의 일종으로서 GPS(Global Position System) 위치 측정 개념을 적용한 것이다. GPS(Global Position System) 위치 측정법은 3개 이상의 GPS 인공위성을 이용하여 GPS 수신기의 위치에 해당하는 3차원 좌표값을 인식하여 위치를 결정하는 방법인데, 이러한 개념을 실내에 적용한 것이 실내위치측정시스템이다. 즉 다수개의 송신기를 실내에 장착하고, 수신기를 특정 위치에 놓으면 그 곳의 3차원 좌표값을 구할 수 있는 것이다.
선박을 건조함에 있어서 곡 블록을 제작하는 공정 등에 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치를 이용하는 예를 살펴보면, 곡 블록 등을 제작하는 공간에 적어도 2개 이상의 실내위치측정 송신기를 설치한 후에 캘리브레이션 과정을 수행하며, 곡 블록 등의 피 측정부재를 대상으로 하여 측정이 필요한 부위에 실내위치측정 센서를 접촉시킨다. 그러면 피 측정부재와 접촉하고 있는 실내위치측정 센서의 3차원 좌표가 산출된다. 여기서 실내위치측정 송신기는 2개만 설치하여도 실내위치측정 센서의 3차원 좌표를 산출할 수 있으며, 3개 이상의 실내위치측정 송신기를 설치 및 이용할 경우에는 정확도가 향상된다.
이와 같은 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치는 측정 지그 등을 이용하는 수작업 방식과 비교할 때에 보다 나은 작업 환경과 정확도를 제공하기에 근래에는 선박 등의 건조공정에 널리 이용되고 있다.
전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치에 의하면, 작업 공간에 실내위치측정 송신기를 직접 설치한 후에 실내위치측정 센서를 이용한 위치측정을 수행하는데, 선박의 건조에 이용되는 곡 블록 등은 그 크기가 매우 크고 위치측정이 필요한 부위가 곡 블록의 다양한 곳에 분포되어 있기 때문에 실내위치측정 송신기를 매번 직접 설치하고 위치측정을 수행하기에는 많은 어려움이 따를 뿐만 아니라 계측의 정확성까지 떨어트릴 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 작업 공간에 실내위치측정 송신기를 고정 설치할 수 있으며 작업 공간의 전체 영역을 위치측정의 계측 범위에 포함할 수 있도록 한 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치는, 작업 공간의 상부에 위치할 수 있는 이동형 프레임과, 상기 이동형 프레임에 고정 설치된 복수의 실내위치측정 송신기와, 상기 이동형 프레임의 하부인 작업 공간의 바닥면에 설치된 복수의 자동 캘리브레이션 수신기 및 캘리브레이션 수신기를 포함한다.
여기서, 상기 실내위치측정 송신기는 2개 또는 3개 이상씩 모여서 하나의 송신기 그룹을 이루어서 복수의 송신기 그룹을 형성하며, 상기 작업 공간을 복수의 부분 작업 영역으로 나누어 각 부분 작업 영역에는 각각의 상기 송신기 그룹이 할당된다. 상기 부분 작업 영역들을 다른 부분 작업 영역과의 인접지역과 이격지역으로 나눌 때에, 상기 이격지역은 일대일 대응하는 상기 송신기 그룹만을 공유하며, 상기 인접지역은 상기 일대일 대응하는 송신기 그룹과 인접한 다른 송신기 그룹을 공유한다.
상기 자동 캘리브레이션 수신기는 상기 인접지역의 가장자리에 설치하며, 상기 캘리브레이션 수신기는 상기 인접지역과 모서리 부근 및 통로에 설치한다.
본 발명은 선박을 건조함에 있어서 곡 블록 등의 작업 공간에 실내위치측정 송신기를 고정 설치하고 작업 공간의 전체 영역을 위치측정의 계측 범위에 포함함으로써, 피 측정부재의 크기가 매우 크고 위치측정이 필요한 부위가 다양한 곳에 분포되어 있다고 하더라도 다수의 작업자가 실내위치측정 센서를 하나씩 휴대하면서 동시에 여러 명이 계측 작업을 수행할 수 있다.
아울러, 계측한 좌표 데이터는 하나의 글로벌 좌표계에 3차원으로 표시되어 계측 상황을 직관적으로 쉽게 판단할 수 있다.
또한, 작업 공간에 배치되어 있는 피 측정부재를 계측하기 위하여 3차원 측정 장치를 직접 움직이거나 설치할 필요가 없는 편의성을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치의 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치는, 천장에 설치되어 작업 공간의 상부에 위치할 수 있는 이동형 프레임(110)과, 이동형 프레임(110)에 고정 설치되어 레이저광(121)을 조사하는 9개의 실내위치측정 송신기(120)와, 이동형 프레임(110)의 하부인 작업 공간의 바닥면(130)에 설치된 4개의 자동 캘리브레이션 수신기(140) 및 18개의 캘리브레이션 수신기(150)를 포함한다.
실내위치측정 송신기(120)는 3개씩 모여서 하나의 송신기 그룹을 이루어서 총 3개의 송신기 그룹을 형성하며, 작업 공간의 전체 영역을 계측 범위에 포함할 수 있도록 작업 공간을 3개의 부분 작업 영역으로 나누어 각 부분 작업 영역에는 각각의 송신기 그룹이 할당된다.
아울러, 도 2에 나타낸 바와 같이 3개의 부분 작업 영역은 다른 부분 작업 영역과의 인접지역(135)과 이격지역(133)으로 나눌 때에, 이격지역(133)은 일대일 대응하는 송신기 그룹만을 공유하며, 인접지역(135)은 일대일 대응하는 송신기 그룹과 인접한 다른 송신기 그룹을 공유한다. 이는 인접지역(135)에 설치된 자동 캘리브레이션 수신기(140) 및 캘리브레이션 수신기(150)를 공통 포인트(common point)로 설정하여 로컬 좌표를 글로벌 좌표로 변환하기 위한 것이다.
도 3에 나타낸 바와 같이 자동 캘리브레이션 수신기(140)는 바닥면(130)의 가장자리에 설치하는데, 최소의 개수를 설치하여 모든 실내위치측정 송신기(120)가 자동 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하기 위해 인접지역(135)에 설치한다.
캘리브레이션 수신기(150)는 자동 캘리브레이션 수신기(140)와 마찬가지로 바닥면(130)의 가장자리에 설치하는데, 바닥면(130)의 인접지역(135)과 모서리 부근 및 통로(131)에 설치한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치에서 실내위치측정 송신기(120)와 자동 캘리브레이션 수신기(140) 및 캘리브레이션 수신기(150)의 개수는 하나의 실시예에 불과한 것으로서 임의로 또는 작업 공간의 특성에 맞추어 변경할 수 있다. 다만 실내위치측정 송신기(120)는 적어도 2개 이상을 설치하여야 하며, 2개 또는 3개 이상씩 모여서 하나의 송신기 그룹을 이루어서 복수의 송신기 그룹을 형성하고, 실내위치측정 송신기(120)들에 의해 형성되는 송신기 그룹의 수와 작업 공간의 전체 영역을 나눈 부분 작업 영역의 수는 동일하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치를 이용한 피 측정부재의 측정 과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.
먼저, 9개의 실내위치측정 송신기(120)가 고정 설치된 이동형 프레임(110)을 작업 공간의 상부에 배치하며, 자동 캘리브레이션을 위한 자동 캘리브레이션 수신기(140)를 바닥면(130) 중에서 인접지역(135)의 가장자리에 설치한다.
그리고, 글로벌 좌표계를 설정하기 위하여 바닥면(130) 중에서 인접지역(135)의 가장자리와 모서리 부근 및 통로(131)에 캘리브레이션 수신기(150)를 설치하여 계측 데이터를 수집하고 이를 이용하여 캘리브레이션 과정을 수행한다.
다음으로, 스케일(scale) 요소를 계산하기 위하여 작업 공간 내에 스케일 바를 위치시키고 실내위치측정 센서를 접촉시켜 3차원 좌표를 측정하여 리스케일(rescale)을 수행한다.
아울러, 자동 캘리브레이션 수신기(140)의 위치를 측정하고 그 측정된 위치 좌표값을 저장한다.
이와 같이 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치의 설치 및 그 캘리브레이션 과정이 완료되면 작업자는 실내위치측정 센서를 피 측정부재(10)의 측정이 필요한 부위에 접촉시켜서 3차원 좌표를 계측하는 작업을 연속적으로 수행할 수 있다.
이때, 이동형 프레임(110)이 자연 환경 또는 작업 공간의 환경에 의하여 위치가 변동되거나 흔들렸을 경우에는 미리 저장한 자동 캘리브레이션 수신기(140)의 위치 좌표값을 이용하여 자동으로 캘리브레이션을 수행한다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치를 구성하는 실내위치측정 송신기의 설치 예를 보인 도면,
도 3은 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치를 구성하는 자동 캘리브레이션 수신기 및 캘리브레이션 수신기의 설치 예를 보인 도면,
도 4는 본 발명에 따른 실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치를 이용한 피 계측부재의 측정 과정을 보인 개념도.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
110 : 이동형 프레임 120 : 실내위치측정 송신기
130 : 바닥면 131 : 통로
133 : 이격지역 135 : 인접지역
140 : 자동 캘리브레이션 수신기 150 : 캘리브레이션 수신기

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 작업 공간의 상부에 위치할 수 있는 이동형 프레임과,
    상기 이동형 프레임에 고정 설치된 복수의 실내위치측정 송신기와,
    상기 이동형 프레임의 하부인 작업 공간의 바닥면에 설치된 복수의 자동 캘리브레이션 수신기 및 캘리브레이션 수신기
    를 포함하며,
    상기 실내위치측정 송신기는 2개 또는 3개 이상씩 모여서 하나의 송신기 그룹을 이루어서 복수의 송신기 그룹을 형성하며, 상기 작업 공간을 복수의 부분 작업 영역으로 나누어 각 부분 작업 영역에는 각각의 상기 송신기 그룹이 할당된
    실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부분 작업 영역들을 다른 부분 작업 영역과의 인접지역과 이격지역으로 나눌 때에, 상기 이격지역은 일대일 대응하는 상기 송신기 그룹만을 공유하며, 상기 인접지역은 상기 일대일 대응하는 송신기 그룹과 인접한 다른 송신기 그룹을 공유하는
    실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자동 캘리브레이션 수신기는 상기 인접지역의 가장자리에 설치한
    실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 수신기는 상기 인접지역과 모서리 부근 및 통로에 설치한
    실내위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 장치.
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