KR101117671B1 - 삼차원 이미지센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삼차원 이미지센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물체의 형상을 측정할 수 있도록 레이저발생기와 카메라가 하나의 모듈 안에 형성되어 간편하게 설치하고, 형상을을 정확하게 측정할 수 있도록 한 이미지센서에 관한 것이다.

본 발명은 일측에 센싱개구부가 형성된 사각박스형상의 몸체의 내부에 레이저발생기와 카메라가 일정한 각도를 가지고 물체에 조사된 레이저의 빛을 카메라가 일정한 각도에서 바라본 값을 이용하여 삼각법에 의해 측정될 수 있도록 구성되되, 두 가지 방식으로 설계되어 하나는 상기 레이저발생기와 카메라의 정면에는 레이저반사경과 감지반사경이 각각 형성된 것이고, 다른 하나는 카메라를 레이저 발생기와 일정한 각도를 가지고 기울어진 상태로 고정하는 것이다.

본 발명의 삼차원 이미지센서에 의하면, 라인으로 방사되는 레이저를 사용하므로, 측정할 수 있는 데이터 양이 많고, 레이저와 카메라가 일체로 형성되므로 설치가 간단하며, 삼차원으로 데이터를 측정하기 때문에 타이어 표면의 균일성 정도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 발생한다.

타이어, 이미지, 센서, 삼차원, 모듈, 레이저, 카메라.

Description

삼차원 이미지센서{3D IMAGE SENSOR}

본 발명은 삼차원 이미지센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물체의 형상을 측정할 수 있도록 레이저발생기와 카메라가 하나의 모듈 안에 형성되어 간편하게 설치하고, 형상을을 정확하게 측정할 수 있도록 한 이미지센서에 관한 것이다.

사람이 사물을 바라보며, 대상물의 높이를 인지할 수 있는 원리는 물체에 조사되는 빛과 시선이 일정한 각도를 이루고 있어 사람은 경험적으로 그 높이를 짐작할 수 있다.

이러한 원리를 이용하여 외란의 영향을 적게 받는 레이저발생기의 빛을 이용하여 물체에 일정한 길이의 라인의 레이저 빛을 조사하고, 이를 카메라가 일정한 각도에서 바라보면 실제 CMOS에 맺히는 영상은 그 높이 값을 나타낼 수 있게 된다.

상기와 같은 원리로 제작된 종래의 이미지 센서들은 이차원 평면을 이용하여 물체의 한 면을 측정하거나 판별하는 센서로 사용되었으나, 본 발명은 물체의 삼차원 형상을 측정하는 것을 목적으로 발명되어 물체의 외형을 그대로 표현할 수 있는 기술이다.

그러나, 종래의 이미지센서는 다음과 같은 문제점이 있었다. .

(1) 삼차원 입체 형상에 대한 인식이 불가능하다.

(2) 레이저와 수신센서 등의 장치가 복잡하여 초기 설치작업이 어렵다.

(3) 많은 양의 정보를 데이터화 할 수 없어서 정확도가 떨어진다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 사각형상의 몸체의 내부에 레이저발생기와 카메라가 나란히 형성되고, 상기 레이저발생기와 카메라의 정면에는 레이저반사경과 감지반사경이 각각 형성되되,

상기 카메라는 수평에서 25~30°틀어져서 형성되고, 상기 레이저반사경은 수평에서 수직으로 45°기울어져 형성되며, 상기 감지반사경은 수평에서 수직으로 45°기울인 후에 정면에서 시계반대방향으로 30°회전하여 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 삼차원 이미지센서에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.

(1) 삼차원 입체형상의 인식이 가능하다.

(2) 레이저와 카메라가 일체로 형성되므로 설치가 간단하다.

(3) 삼차원으로 데이터를 측정하기 때문에 물체의 형상을 정확하게 측정할 수 있다.

본 발명은 일측에 센싱개구부(12)가 형성된 사각박스형상의 몸체(10)의 내부에 레이저발생기(20)와 카메라(30)가 나란히 형성되고, 상기 레이저발생기(20)와 카메라(30)의 정면에는 레이저반사경(25)과 감지반사경(35)이 각각 형성되되,

상기 카메라(30)는 수평에서 25~30°틀어져서 형성되고, 상기 레이저반사경(25)은 수평에서 수직으로 45°기울어져 형성되며, 상기 감지반사경(35)은 수평에서 수직으로 45°기울인 후에 정면에서 시계반대방향으로 30°회전하여 형성된다.

상기 레이저발생기(20)는 포인터 방식으로 레이저를 방사하는 장치일 수 있고, 더욱 바람직하게는 3차원으로 측정가능하도록 라인 방식으로 레이저를 방사하는 장치가 적당하다.

상기 레이저반사경(25)은 방사되는 레이저를 일정한 방향으로 반사하여 원하는 위치로 보내는 역할을 하는 것으로, 본 발명의 삼차원 이미지센서는 회전하는 타이어의 상하면에 대한 검사를 수행하기 위한 것이므로, 레이저를 45°로 반사하여 수직으로 레이저가 방사되도록 한다.

상기 카메라(30)는 씨엠오에스(CMOS) 칩을 사용한 카메라로, 상기 레이저발생기(20)에서 방사한 레이저가 타이어의 표면에 형성되는 상(像)을 감지할 수 있도록 형성된다.

상기 카메라(30)는 레이저발생기(20)와 하나의 모듈에 형성되기 위해서 몸체를 정면에서 25~30°로 틀어서 D각도를 이루도록 형성된다.

상기 감지반사경(35)은 카메라(30)가 레이저발생기(20)와 동일한 위치에 형성되므로 레이저가 타이어에 맺히는 상을 관찰하기 위해서 형성된 것으로, 수평에서 수직으로 45°, 즉 B각으로 기울인 후 정면에서 시계반대방향으로 30°, 즉 A각으로 회전하여 형성한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 삼차원 이미지센서의 초기화 방법을 설명하면 다음과 같다.

이미지센서(1)를 초기화하기 위해서는 초기화 장비가 형성되는데, 상기 초기화장비(40)는 베드(41)의 상단에 정밀이송레일(42a)이 형성된 정밀이송테이블(42)을 형성하고, 상기 정밀이송레일(42a)을 따라 이송가능한 클램프(43a)에 기준면(43)을 형성하며, 상기 기준면(43)에서 일정거리 이격되도록 이미지센서(1)를 설치할 수 있도록 형성된다.

상기 정밀이송레일(42a)은 1/100mm로 기준면(43)을 이동시킬 수 있도록 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 삼차원 이미지센서를 타이어의 런아웃방식 측정용 장치에 설치하여 사용하는 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 이미지센서(1)를 타이어의 런아웃방식 측정용 장치에 설치하기 위해서는 우선 초기화장비(40)를 활용하여 장치를 초기화하여야 한다.

상기 초기화장비(40)를 활용한 이미지센서(1)의 초기화 방법은 클램프(43a) 에 기준면(43)을 물려서 준비하고, 일정한 거리 D의 위치에 이미지센서(1)를 위치시킨다.

상기 이미지센서(1)를 제어계산장치에 연결하고, 레이저발생기(20)로부터 방사된 레이저가 기준면(43)에 맺히는 상을 카메라(30)가 인식하게 한다.

이때, 정밀이송레일(42a)을 이용하여 기준면을 5mm간격 씩 이동하면서 상의 형상과 위치를 카메라(30)를 통해 인식하게 하여 표 1과 같은 데이터를 얻을 수 있도록 이미지센서(1)를 초기화한다.

상기와 같이 초기화된 이미지센서(1)는 런아웃방식 측정시스템에 설치되는데, 도 3과 같이 타이어의 상하면을 측정할 수 있도록 형성된다.

상기 이미지센서(1)의 레이저발생기(20)가 방사하는 레이저의 형태가 라인형태로 형성되기 때문에 타이어의 표면을 3차원으로 측정할 수 있고, 많은 부분의 정보를 측정할 수 있으므로 보다 정확한 측정이 이루어질 수 있다.

또한, 레이저발생기(20)와 카메라(30)가 일체로 형성되므로, 설치작업과 셋팅작업을 매우 빠르게 할 수 있어서 작업의 효율도 높여줄 뿐만 아니라, 별도의 초기화장비(40)를 통하여 초기화를 할 수 있으므로 이미지센서의 성능을 계속적으로 담보할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 기술하였으나, 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허범위에 의해 포괄되는 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 삼차원 이미지센서의 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 삼차원 이미지센서를 타이어 런아웃시스템에 설치한 설치개념도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 삼차원 이미지센서의 초기화장비의 개념도.

**<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>**

1 : 이미지센서 10 : 몸체

12 : 센싱개구부 20 : 레이저발생기

30 : 카메라 40 : 초기화장비

42a : 정밀이송레일 43a : 클램프

Claims (5)

1. 삭제
2. 일측에 센싱개구부(12)가 형성된 사각박스형상의 몸체(10)의 내부에 레이저발생기(20)와 카메라(30)가 나란히 형성되고, 상기 레이저발생기(20)와 카메라(20)의 정면에는 레이저반사경(25)과 감지반사경(35)이 각각 형성되되,

   상기 카메라(30)는 수평에서 D각도로 형성되고, 상기 레이저반사경(25)은 수평에서 수직으로 C각도로 형성되며, 상기 감지반사경(35)은 수평에서 수직으로 B각도 및 A각도로 회전하여 형성되고,

   상기 D각도는 수평에서 25~30°틀어진 각이며, C각도는 수평에서 수직으로 45°기울진 각이고, B각도와 A각도는 각각 수평에서 수직으로 45°인 각과 정면에서 시계반대방향으로 30°회전한 각인 것을 특징으로 하는 삼차원 이미지센서
3. 삭제
4. 베드(41)의 상단에 정밀이송레일(42a)이 형성된 정밀이송테이블(42)을 형성하고, 상기 정밀이송레일(42a)을 따라 이송가능한 클램프(43a)에 기준면(43)을 형 성하며, 상기 기준면(43)에서 일정거리 이격되도록 이미지센서(1)를 설치할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 삼차원 이미지센서의 초기화장비.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 정밀이송레일(42a)은 1/100mm 씩 기준면(43)을 이송시킬 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 삼차원 이미지센서의 초기화장비.

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