KR101319011B1 - 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치 및 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 레이저 스캐너, CCD카메라, 거리측정기를 통해, 정확하고 신속하게 물체의 직경을 측정할 수 있으며, 특히 측정장치와 측정대상 간의 거리에 따라 레이저 광의 조사 범위를 조절할 수 있어, 정밀하게 측정대상에 레이저 광을 조사할 수 있고 이를 통해 정확한 직경 측정이 가능한 효과가 있다.

Description

레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치 및 측정방법{Width and Diameter Measurement Device And Method using a laser scanner}
본 발명은 비접촉식으로 물체의 폭 또는 직경을 측정할 수 있는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
물체의 직경을 측정하고자 할 때, 측정 기구를 이용하여 직접 물체의 폭 또는 직경을 측정하는 것이 제일 정확하지만, 대량의 물체를 측정하거나 측정 기구를 사용할 수 없는 경우에 물체의 폭 또는 직경을 간접적으로 측정하는 장치 및 이를 이용한 측정방법이 필요하다.
상기 물체의 직경을 측정하는 방식 중 하나로 비접촉식 방식이 있는데, 측정 기구를 물체에 직접 접촉시키지 못하는 환경적 조건에서 물체의 폭 또는 지름을 측정할 필요가 있는 경우에, 비접촉 측정 방식이 필요하다.
특히 보다 정확하고 신속하게 물체의 폭 또는 직경을 측정할 수 있는 측정장치 및 이를 이용한 측정방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 발명된 것으로, 레이저 스캐너, CCD카메라, 거리측정기를 통해 정확하고 신속하게 물체의 직경을 측정할 수 있는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 측정장치는, 레이저 광을 측정대상의 측정면에 조사하는 레이저스캐너; 측정대상으로부터 반사된 레이저 광을 포착하는 CCD카메라; 레이저스캐너·CCD카메라를 작동제어하며, CCD카메라로부터 촬영영상을 수신하여 측정대상의 폭 또는 직경을 연산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 측정대상으로부터 측정장치까지의 거리를 측정하기 위한 거리측정기가 보강구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제어부는, 거리측정기를 통해 측정한 측정대상으로부터 측정장치까지의 거리에 따라 레이저스캐너의 레이저 광 조사 범위를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 레이저스캐너는, 레이저 광을 육면체 형 또는 원통형인 측정대상의 측정면(사각면 또는 원형면)에 다수 회 조사하며, CCD카메라는, 레이저 광이 다수 회 조사된 측정대상의 측정면을 각각의 조사 마다 촬영하고, 제어부는, 다수의 촬영영상을 통해 측정대상의 폭 또는 직경을 연산하되, 측정대상이 육면체 형인 경우 가장 작게 측정된 값을 측정대상의 폭으로 취득하고, 원통형의 경우 가장 크게 연산된 값을 측정대상의 직경으로 취득하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제어부는 측정장치로부터 측정대상까지의 거리와, 레이저스캐너의 레이저 광 조사각를 통해 측정대상의 폭 또는 직경을 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제어부는, 측정장치로부터 기준거리 만큼 이격되어 물체의 폭 또는 직경 이 측정된 데이터를 저장하며, 기준거리, 기준거리에 따른 물체의 직경 또는 폭, 측정장치로부터 측정대상 까지의 이격거리를 통해, 측정대상의 폭 또는 직경를 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 제어부에 의해 작동제어되는 입력부 및 표시부가 보강구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 레이저스캐너가 측정대상의 사각면 또는 원형면에 레이저 광을 다수 회 조사하는 레이저광조사단계; CCD카메라가 레이저 광이 다수 회 조사된 측정대상 면을 각각의 조사 마다 촬영하는 촬영단계; 제어부가 다수의 촬영영상을 통해 측정대상의 폭 또는 직경을 연산하되, 측정대상이 육면체 형인 경우 가장 작게 측정된 값을 측정대상의 폭으로 취득하고, 원통형의 경우 가장 크게 연산된 값을 측정대상의 직경으로 취득하는 직경취득단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 레이저광조사단계에서, 제어부는 측정장치와 측정대상 간의 측정거리에 따라 레이저스캐너의 레이저 광 조사 범위를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 레이저스캐너가 측정대상의 측정면에 레이저 광을 조사하는 레이저광조사단계; 제어부가 측정장치로부터 측정대상까지의 거리와, 레이저스캐너의 레이저 광 조사각를 통해 폭 또는 직경을 연산하는 직경연산단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 레이저스캐너가 측정대상의 사각면 또는 원형면에 레이저 광을 조사하는 레이저광조사단계; 제어부가, 미리 설정된 기준거리, 기준거리에 따른 물체의 직경 또는 폭, 측정장치로부터 측정대상까지의 이격거리를 통해, 측정대상의 폭 또는 직경을 연산하는 직경연산단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 레이저 스캐너, CCD카메라, 거리측정기를 통해, 정확하고 신속하게 물체의 직경을 측정할 수 있으며, 특히 측정장치와 측정대상 간의 거리에 따라 레이저 광의 조사 범위를 조절할 수 있어, 정밀하게 측정대상에 레이저 광을 조사할 수 있고 이를 통해 정확한 직경 측정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 레이저스캐너를 이용한 측정장치를 설명하기 위한 개략도이고,
도 2 내지 도 5은 본 발명을 설명하기 위한 설명도이다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명의 직경 측정방법에 사용되는 측정장치(MA)를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 레이저 스캐너를 이용한 측정장치(MA)를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명을 설명하기 위한 설명도이다.
본 발명의 레이저 스캐너를 이용한 측정장치(MA)는, 레이저 광을 측정대상(T)에 조사하는 레이저스캐너(10)와, 측정대상(T)으로부터 반사된 레이저 광을 포착하는 CCD카메라(20)와, 측정대상(T)으로부터 측정장치(MA)까지의 거리(h)를 측정하기 위한 거리측정기(30)와, 레이저스캐너(10)·CCD카메라(20)·거리측정기(30)를 작동제어하는 제어부(40)를 포함한다.
상기 레이저스캐너(10)는, 레이저헤드(11)를 통해 레이저 광을 육면체 형 또는 원통형 측정대상(T)의 상면 또는 하면에 조사한다. 이때 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사 방식은 공지된 기술로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 CCD카메라(20)는, 측정대상(T)으로부터 반사된 레이저 광을 포착하여, 촬영한다. CCD카메라(20)의 광 포착 방식은 공지된 기술로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 거리측정기(30)는, 본 발명의 측정장치(MA)로부터 측정대상(T)까지의 거리(h)를 측정하기 위한 수단이다. 본 발명에서 거리측정기(30)로 초음파 센서 또는 레이저 센서가 적용된다.
상기 제어부(40)는, 레이저스캐너(10)·CCD카메라(20)·거리측정기(30)를 작동제어한다.
이때 상기 제어부(40)는, 레이저 스캐너(10)가 레이저 광을 조사하도록 하고, 측정대상(T)으로부터 반사된 레이저 광을 포착한 CCD카메라(20)를 통해 측정대상(T)의 직경을 연산한다. 이때 제어부(40)가 측정대상(T)의 직경을 측정하는 방식은 공지된 기술로서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 상기 제어부(40)는, 거리측정기(30)를 통해 측정장치(MA)로부터 측정대상(T)까지의 거리(h)를 측정하며, 측정된 거리(h)에 따라 레이저 스캐너(10)로부터 조사되는 레이저 광의 조사 범위를 조절한다.
한편 상기 제어부(40)는 측정장치(MA)로부터 측정대상(T)까지의 거리(h)와, 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사각(θ)를 통해 직경(d)를 연산할 수도 있다.
또한 본 발명은 아래와 같이 변형실시 될 수 있다.
상기 측정장치(MA)의 제어부(40)는 측정장치(MA)로부터 기준거리(H1) 만큼 이격된 물체의 폭 또는 직경 (d')이 측정된 데이터가 미리 저장된다.
또한 상기 제어부(40)는 레이저스캐너(10)를 작동하여, 레이저스캐너(10)가 레이저헤드(11)를 통해 측정대상(T)의 측정면에 레이저 광을 조사하도록 한다. 여기서 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사각은 상기 직경 또는 폭(d')을 구할 시의 레이저 광 조사각과 동일하며, 측정장치(MA)는 측정대상(T) 까지의 이격거리(H2)를 갖는다.
그리고 상기 제어부(40)는, 미리 저장된 기준거리(H1), 기준거리(H1)에 따른 물체의 직경 또는 폭(d') 및 측정장치(MA)로부터 측정대상(T) 까지의 이격거리(H2)를 통해, 측정대상(T)의 폭 또는 직경(d)를 연산한다.
한편 본 발명의 측정장치(MA)는 입력부 및 표시부가 더 구비될 수 있다.
이때 상기 입력부 및 표시부는 제어부(40)에 의해 작동제어되며, 입력부를 통해 각각의 구성요소에 대한 제어신호를 입력할 수 있고, 표시부를 통해 각각의 구성요소의 작동상태를 확인할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 측정방법의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 측정방법 제1실시예의 구현은, 상기 측정장치(MA)를 이용하여 아래와 같은 단계를 통해 실현된다.
(A1) 레이저광조사단계
측정대상(T)의 측정면(사각면 또는 원형면)에 레이저 광을 다수 회 조사한다.
이때 상기 제어부(40)는 레이저스캐너(10)를 작동하여, 레이저스캐너(10)가 레이저헤드(11)를 통해 육면체 형 또는 원통형인 측정대상(T)의 측정면에 레이저 광을 다수 회 조사하도록 한다.
여기서 상기 제어부(40)는 도 3(a) 또는 도 3(b)와 같이 레이저스캐너(10)를 통해, 레이저스캐너(10)가 측정대상(T)의 중심부를 향해 다수 회 조사되도록 한다.
또한 상기 측정장치(MA)와 측정대상(T) 간의 측정거리(h)에 따라 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사 범위의 조절이 이루어진다.
즉 상기 제어부(40)는 거리측정기(30)를 통해, 측정장치(MA)와 측정대상(T) 간의 거리(h)를 측정하고, 측정된 거리(h)에 따라 도 2와 같이 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사 범위를 조절한다.
(A2) 촬영단계
상기 레이저 광이 다수 회 조사된 측정대상(T)을 각각의 조사 마다 촬영한다.
이때 상기 제어부(40)는 CCD카메라(20)를 작동하여, 다수 회 조사된 측정대상(T)을 촬영하고, CCD카메라(20)로부터 각각의 촬영영상을 수신한다.
(A3) 직경취득단계
상기 다수의 촬영영상을 통해 측정대상(T)의 직경을 연산하되, 육면체 형의 경우 가장 작게 연산된 폭(d; 도 3(a) 참조)을 측정대상(T)의 폭으로 취득하고, 원통형의 경우 가장 크게 연산된 직경(d; 도 3(b) 참조)을 측정대상(T)의 직경으로 취득한다.
이때 상기 제어부(40)는 다수의 촬영영상을 분석하여, 각각의 촬영영상에 따른 측정대상(T)의 폭 또는 직경을 구하며, 육면체 형의 경우 가장 작은 폭을 갖는 값을 측정대상(T)의 폭으로 취하고, 원통형의 경우 가장 큰 직경을 갖는 값을 측정대상(T)의 직경으로 취한다.
본 발명에 따른 측정방법의 제2실시예 구현은, 상기 측정장치(MA)를 이용하여 아래와 같은 단계를 통해 실현된다.
(B1) 레이저광 조사단계
측정대상(T)의 측정면에 레이저 광을 조사한다.
이때 상기 제어부(40)는 레이저스캐너(10)를 작동제어하여, 레이저스캐너(10)가 레이저 광을 조사하도록 한다.
(B2) 직경연산단계
측정장치(MA)로부터 측정대상(T)까지의 거리(h)와, 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사각(θ)를 통해 폭 또는 직경을 연산한다.
이때 상기 제어부(40)는 측정장치(MA)로부터 측정대상(T)까지의 거리(h)와, 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사각(θ)을 통해 직경(d)를 연산할 수도 있다.
본 발명에 따른 측정방법 제2실시예의 구현은, 상기 측정장치(MA)를 이용하여 아래와 같은 단계를 통해 실현된다.
(C1) 레이저광조사단계
측정대상(T)의 측정면에 레이저 광을 조사한다.
우선 상기 제어부(40)에는 측정장치(MA)로부터 기준거리(H1) 이격된 물체의 직경 또는 폭 (d')이 측정된 데이터가 미리 저장되어 있다(도 5a참조).
이때 상기 제어부(40)는 레이저스캐너(10)를 작동하여, 도 5(b)와 같이 레이저스캐너(10)가 레이저헤드(11)를 통해 측정대상(T)의 측정면에 레이저 광을 조사하도록 한다. 여기서 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사각은 상기 직경 또는 폭(d')을 구할 시의 레이저 광 조사각과 동일하며, 측정장치(MA)는 측정대상(T) 까지의 이격거리(H2)를 갖는다.
(C2) 직경연산단계
상기 미리 저장된 기준거리(H1), 기준거리(H1)에 따른 물체의 직경 또는 폭(d') 및 측정장치(MA)로부터 측정대상(T) 까지의 이격거리(H2)를 통해, 측정대상(T)의 폭 또는 직경(d)를 연산한다.
이때 상기 제어부(40)는 미리 저장된 기준거리(H1)와 측정대상(T)에 따른 이격거리(H2) 및 기준거리(H1)에 따른 물체의 직경 또는 폭(d')과 측정대상(T)의 폭 또는 직경(d)을 상호 비교하여, 측정대상(T)의 폭 또는 직경(d)을 구한다.
한편 본 발명의 측정장치(MA) 및 측정방법은, 제어부(40)가 거리측정기(30)를 통해 측정장치(MA)로부터 측정대상(T)까지의 거리(h)를 측정하며, 측정된 거리(h)에 따라 레이저스캐너(10)로부터 조사되는 레이저 광의 조사 범위를 조절하면서, 측정대상(T)의 폭 또는 직경을 측정하는 장치 및 방법이 사용되지만, 필요에 따라서는 이러한 장치 및 방법이 생략될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 직경 측정방법은, 정확하고 신속하게 물체의 직경을 측정할 수 있으며, 특히 측정장치(MA)와 측정대상(T) 간의 거리(h)에 따라 레이저 광의 조사 범위를 조절할 수 있어, 정밀하게 측정대상(T)에 레이저 광을 조사할 수 있고 이를 통해 정확한 직경 측정이 가능한 효과가 있다.
MA; 측정장치 10; 레이저스캐너
11; 레이저헤드 20; CCD카메라
30; 거리측정기 40; 제어부
T; 측정대상

Claims (11)

  1. 레이저 광을 측정대상(T)의 측정면에 조사하는 레이저스캐너(10); 측정대상(T)으로부터 반사된 레이저 광을 포착하는 CCD카메라(20); 측정대상(T)으로부터 측정장치(MA)까지의 거리(h)를 측정하기 위한 거리측정기(30); 레이저스캐너(10) 및 CCD카메라(20)를 작동제어하며, CCD카메라(20)로부터 촬영영상을 수신하여 측정대상(T)의 폭 또는 직경을 연산하는 제어부(40);를 포함하되,
    상기 제어부(40)는, 측정장치(MA)로부터 기준거리(H1) 만큼 이격되어 물체의 폭 또는 직경 (d')이 측정된 데이터를 저장하며,
    기준거리(H1), 기준거리(H1)에 따른 물체의 직경 또는 폭(d'), 측정장치(MA)로부터 측정대상(T) 까지의 이격거리(H2)를 통해, 측정대상(T)의 폭 또는 직경(d)를 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(40)는, 거리측정기(30)를 통해 측정한 측정대상(T)으로부터 측정장치(MA)까지의 거리(h)에 따라 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사 범위를 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치.
  4. 제1항 또는 제3항 중에 있어서,
    상기 레이저스캐너(10)는, 레이저 광을 육면체 형 또는 원통형인 측정대상(T)의 측정면(사각면 또는 원형면)에 다수 회 조사하며,
    CCD카메라(20)는, 레이저 광이 다수 회 조사된 측정대상(T)의 측정면을 각각의 조사 마다 촬영하고,
    제어부(40)는, 다수의 촬영영상을 통해 측정대상(T)의 폭 또는 직경을 연산하되, 측정대상(T)이 육면체 형인 경우 가장 작게 측정된 값을 측정대상(T)의 폭으로 취득하고, 원통형의 경우 가장 크게 연산된 값을 측정대상(T)의 직경으로 취득하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(40)는 측정장치(MA)로부터 측정대상(T)까지의 거리(h)와, 레이저스캐너(10)의 레이저 광 조사각(θ)를 통해 측정대상(T)의 폭 또는 직경을 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(40)에 의해 작동제어되는 입력부 및 표시부가 보강구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 레이저스캐너(10)가 측정대상(T)의 사각면 또는 원형면에 레이저 광을 조사하는 레이저광조사단계(C1);
    제어부(40)가, 미리 설정된 기준거리(H1), 기준거리(H1)에 따른 물체의 직경 또는 폭(d'), 측정장치(MA)로부터 측정대상(T) 까지의 이격거리(H2)를 통해, 측정대상(T)의 폭 또는 직경(d)를 연산하는 직경연산단계(C2);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐너를 이용한 폭 및 직경 측정방법.

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