KR101078435B1

KR101078435B1 - 곡면 부재의 개선부 인식 방법

Info

Publication number: KR101078435B1
Application number: KR1020090007696A
Authority: KR
Inventors: 권기연; 노동기; 박진형; 박영준; 최두진
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2011-10-31
Also published as: KR20100088455A

Abstract

곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법이 제공된다. 곡면 부재 계측 장치를 이용하여, 곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법에 있어서, 상기 곡면 부재 계측 장치에서 조사된 빛에 의하여 상기 곡면 부재의 레이저 영상을 획득하는 단계; 상기 곡면 부재의 레이저 영상에서 센터 포인트를 -상기 센터 포인트는 제1 센터 포인트, 제2 센터 포인트 및 제3 센터 포인트를 포함함- 추출하는 단계; 상기 제1 센터 포인트와 상기 제2 센터 포인트를 이용하여, 직선을 형성하는 단계; 상기 직선과 제3 센터 포인트 간의 수직 거리를 측정하는 단계; 상기 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않는 경우, 상기 제3 센터 포인트가 상기 개선부에 포함된다고 판단하는 단계를 포함하고, 상기 개선부는 상기 곡면 부재에서 기울기가 변화되는 부재의 일부분인 것을 특징으로 하는 곡면 부재의 개선부 인식 방법에 따르면, 곡면 부재의 개선부를 보다 간단한 방법을 통하여 정확하게 인식할 수 있게 된다.

곡면 부재, 계측, 개선

Description

곡면 부재의 개선부 인식 방법 {Method for recognizing a curved surface }

본 발명은 곡면 부재의 개선부 인식 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 외부 패널은 추진저항을 감소시켜 수중을 효율적으로 항해하도록 하기 위해 복잡한 비전개성 곡면을 가지는 약 10mm 내지 30mm 두께의 곡면 부재로 구성되며, 이러한 곡면 부재를 형성하기 위해서는 일반적으로 선형 가열이라고 하는 가공법을 사용한다.

선형 가열은, 가스 버너 등을 통하여 강판의 표면을 국부적으로 가열하여 야기되는 소성 변형을 이용하여, 원하는 형상으로 가공하는 것을 말한다. 이와 같은, 선형 가열 등의 가공 시에, 개선부의 인식은 다른 무엇보다 중요하다. 곡면 부재의 개선부 내부에서 이러한 선형 가열 등의 가공이 이루어지기 때문에, 개선부의 정확한 위치를 인식하는 것이 정확한 가공을 위해서는 선결되어야 하는 문제이다.

또한, 선박의 가공이 완료되면, 선박의 곡면 부재 등과 같은 공작물에 대해서는 원하는 형태로 정확한 가공이 되었는지 여부에 대한 계측이 필요한데, 이러한 선박용 곡면 부재의 계측 및 제작 과정은 줄자, 수공구, 나무재질의 상형곡형 등을 이용하여 사람이 수행하는 것이 보통이었다. 이와 같은 곡면 부재의 계측은 가공 완료 평가, 가열선 생성 및 가공이 완료된 후에 절단선 마킹 작업에 이용된다.

사람에 의해 수작업으로 수행되는 계측 기술에 의하면 대형 곡면 부재의 계측을 수작업에 의존함에 따라 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 계측 데이터의 정확도가 떨어지는 등 많은 문제점이 있었다.

이에, 이러한 수작업 계측 기술의 문제점을 해결하기 위해 피 계측부재에 대해 비접촉 방식으로 형상을 계측하는 비접촉 계측 장치 및 방법이 제안되었다. 비접촉 계측 방법으로는 곡면에 레이저를 수직으로 조사한 후 반사되는 레이저의 도달 시간을 토대로 높이를 측정하는 레이저 거리 센서(LDS: Laser Distance Sensor)를 이용한 계측 방식과, 레이저를 일축으로 조사한 후 이를 카메라로 촬영하여 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 3차원 상의 높이를 알아내는 레이저 비전 시스템을 이용한 계측 방식과, 변위 센서를 곡면에 물리적으로 접촉해서 곡면을 따라 이동함에 따른 높이 값을 측정하는 방식 등이 있다.

그러나, 이러한 비접촉 계측 장치 및 방법으로 곡면 부재를 계측하는 경우, 개선부의 정확한 인식이 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명은, 보다 간단하고 정확하게 곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 곡면 부재 계측 장치를 이용하여, 곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법에 있어서, 상기 곡면 부재 계측 장치에서 조사된 빛에 의하여 상기 곡면 부재의 레이저 영상을 획득하는 단계; 상기 곡면 부재의 레이저 영상에서 센터 포인트를 -상기 센터 포인트는 제1 센터 포인트, 제2 센터 포인트 및 제3 센터 포인트를 포함함- 추출하는 단계; 상기 제1 센터 포인트와 상기 제2 센터 포인트를 이용하여, 직선을 형성하는 단계; 상기 직선과 제3 센터 포인트 간의 수직 거리를 측정하는 단계; 상기 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않는 경우, 상기 제3 센터 포인트가 상기 개선부에 포함된다고 판단하는 단계를 포함하고, 상기 개선부는 상기 곡면 부재에서 기울기가 변화되는 부재의 일부분인 것을 특징으로 하는 곡면 부재의 개선부 인식 방법이 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 곡면 부재의 개선부를 보다 간단한 방법을 통하여 정확하게 인식함으로써, 곡면 부재의 가공시 개선부를 제외한 곡면 부재의 가공이 보다 편리하고 정확하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 곡면 부재의 개선부의 의미를 살펴보도록 한다. 도 1은 곡면 부재의 개선부를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 곡면 부재(100)의 끝부분에 기울기가 다른 부재면(120)을 개선부라고 한다. 개선부(120)를 제외한 곡면 부재(100)에서 곡면 부재(100)의 가공이 이루어지게 되므로, 개선부(120)의 인식은 무엇보다 중요하다. 이하, 도 2를 참조하여, 개선부(120)의 인식을 위한 곡면 부재 계측 방법에 대하여 살펴보도록 한다.

이하, 도 2 및 도3을 참조하여 본 실시예에 따른 곡면 부재 계측 장치를 이용하여, 곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법에 대하여 살펴보도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 부재 계측 장치를 이용하여, 곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법을 나타낸 순서도 이다. 도 3은 본 실시예에 따른 곡면 부재의 개선부 인식 방법을 설명하기 위한 예시도 이다.

본 실시예에 따르면, 먼저 곡면 부재에 조사된 빛에 의하여, 레이저 영상을 획득한다(S210). 이렇게 획득한 레이저 영상에서 센터 포인트(Center Point)를 추출한다(S220). 이때, 레이저 영상에서 센터 포인트를 추출하기 위하여, 획득한 레이저 영상에서 밝기 정보를 이용하여 센터 포인트를 추출할 수도 있고, 이외에 다 양한 방법들을 통하여 센터 포인트를 추출해 낼 수 있다. 이 때, 추출한 레이저 센터 포인트는 제1 센터 포인트, 제2 센터 포인트 및 제3 센터 포인트를 포함한다.

이와 같이 센터 포인트를 추출한 뒤에, 제1 센터 포인트와 제2 센터 포인트를이용하여 직선을 형성한다(S230). 즉, 제1 센터 포인트와 제2 센터 포인트를 이용하여, 선형 회귀(linear regression)분석 방법을 통하여 라인 핏팅(Line fitting)한다(S230). 보다 상세하게는 제1 센터 포인트와 제2 센터 포인트를 X축과 Y축의 좌표로 나타내어, 이들 간의 관계를 Y = Ax + b 라는 수식으로 나타내고, 이들 수식에 의하여 직선을 형성하게 되는 것이다.

도 3을 참조하여 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 영상에서 300 내지 330번의 참조 번호로 표시된 센터 포인트를 추출한 뒤에, 제1 센터 포인트(310)와 제2 센터 포인트(320)를 이용하여, 즉, 이들이 갖는 좌표 정보를 이용하여 이들 간의 관계를 Y = Ax + b 라는 수식으로 나타내고 이 수식에 따른 직선을 형성한다. 이때, 형성한 직선은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 센터 포인트(310)와 제2 센터 포인트(320)를 지날 수도 있으며, 만약 제1 센터 포인트(310), 제2 센터 포인트 및 또 다른 센터 포인트(300)를 이용하여 직선을 형성하는 경우에는 꼭 세 개의 센터 포인트(300, 310, 320)를 지나도록 직선이 형성되지 않을 수도 있다.

이와 같이 제1 센터 포인트와 제2 센터 포인트를 이용하여 직선을 형성한 뒤에, 이 직선과 제3 센터 포인트(330) 간의 수직 거리를 측정한다(240), 이때, 측정한 수직 거리 - 도 3에 도시된 바에 따르면, c - 값이 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되는지 여부를 판단한다(S250). 개선부 인식 기준 거리 범위는, 센터 포 인트가 개선부에 포함되는지 아닌지를 결정지어주는 기준이 되는 거리 범위로서 측정한 수직거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않는 경우에 수직 거리를 이루는 센터 포인트가 개선부에 포함된다고 결정하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 직선(301)과 제3 센터 포인트(330) 간의 수직 거리(c)가 예를 들어, 3인 경우를 가정한다. 이때 개선부 인식 기준 거리 범위가 1≤개선부 인식 기준 거리 범위≤1.5 라면, 수직 거리(c=3)가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않으므로, 제3 센터 포인트(330)가 개선부에 포함된다고 결정할 수 있다(S262). 그리고 직선과 제3 센터 포인트 간에 측정한 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되는 경우에는 제3 센터 포인트는 개선부에 포함되지 않는다고 판단한다(S261).

그리고, 이렇게 개선부에 포함되는지 여부에 대한 판단이 종료되면, 측정한 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않는 경우, 제1 포인트와 제2 센터 포인트 중 제3 포인트와 근접한 센터 포인트가 개선부의 경계점에 해당한다고 판단한다.

도 3을 참조하여 살펴보면, 제1 센터 포인트(310)와 제2 센터 포인트(320)를 이용하여 형성한 직선(301)과 제3 센터 포인트(330) 간의 수직 거리(c)가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않으므로, 제3 센터 포인트(330)와 더 근접한 제2 센터 포인트(320)가 개선부의 경계점이라고 판단하게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 곡면 부재의 개선부 인식 방법은, 개선부와 개선부가 아닌 부분에서 기울기가 차이가 나는 현상을 이용하여, 개선부을 인 식하는 것으로서, 이를 통하여 곡면 부재의 가공의 편리성을 증대시켜 줄 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 곡면 부재의 개선부 인식 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 곡면 부재의 개선부를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 부재 계측 장치를 이용하여, 곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법을 나타낸 순서도.

도 3은 본 실시예에 따른 곡면 부재의 개선부 인식 방법을 설명하기 위한 예시도.

Claims

곡면 부재 계측 장치를 이용하여, 곡면 부재의 개선부를 인식하는 방법에 있어서,

상기 곡면 부재 계측 장치에서 조사된 빛에 의하여 상기 곡면 부재의 레이저 영상을 획득하는 단계;

상기 곡면 부재의 레이저 영상에서 제1 센터 포인트, 제2 센터 포인트 및 제3 센터 포인트를 추출하는 단계;

상기 제1 센터 포인트와 상기 제2 센터 포인트를 이용하여, 직선을 형성하는 단계;

상기 직선과 제3 센터 포인트 간의 수직 거리를 측정하는 단계;

상기 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및

상기 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않는 경우, 상기 제3 센터 포인트가 상기 개선부에 포함된다고 판단하는 단계를 포함하고,

상기 개선부는 상기 곡면 부재에서 기울기가 변화되는 부재의 일부분인 것을 특징으로 하는 곡면 부재의 개선부 인식 방법.
제1항에 있어서,

상기 곡면 부재의 레이저 영상에서 제1 센터 포인트, 제2 센터 포인트 및 제3 센터 포인트를 추출하는 단계는

상기 레이저 영상의 밝기 정보를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 곡면 부재 계측 방법.
제1항에 있어서,

상기 수직 거리가 개선부 인식 기준 거리 범위에 포함되지 않는 경우, 상기 제1 및 제2 센터 포인트 중 상기 제3 센터 포인트와 근접한 센터 포인트가 상기 개선부의 경계점에 해당한다고 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면 부재의 개선부 인식 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 곡면 부재의 개선부 인식 방법을 수행하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램이 기록된 기록매체.